WO2017221320A1

WO2017221320A1 - モータの制御装置、及び、制御方法

Info

Publication number: WO2017221320A1
Application number: PCT/JP2016/068365
Authority: WO
Inventors: 弘道川村
Original assignee: 日産自動車株式会社
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-28
Also published as: KR20190012265A; EP3474438B1; MX367658B; CN109196773B; BR112018073650B1; US10622930B2; RU2707178C1; CA3028337A1; KR102027739B1; CN109196773A; BR112018073650A2; US20190341868A1; MX2018013906A; JPWO2017221320A1; CA3028337C; EP3474438A4; JP6604436B2; EP3474438A1

Abstract

本発明のモータの制御方法は、インバータを介してモータへ印加される印加電圧を電圧位相制御によって制御するモータの制御方法である。この制御方法は、モータへのトルク指令値に基づいて、フィードフォワード制御により、電圧位相制御に用いる位相指令値を算出する位相指令値算出ステップと、インバータの駆動電圧に応じて、電圧位相制御に用いる振幅指令値を算出する振幅指令値算出ステップと、位相指令値、及び、振幅指令値に応じて、モータへの電圧指令値を算出する電圧指令値算出ステップと、電圧指令値に応じて、インバータから印加電圧を前記モータに印加させる電圧印加ステップとを備える。

Description

モータの制御装置、及び、制御方法

　本発明はモータの制御装置、及び、制御方法に関する。

　モータなどの制御方法の１つとして電圧位相制御方法が知られている。電圧位相制御方法においては、トルク指令値に応じて位相指令値が算出されるとともに、所定の変調率を用いて振幅指令値が算出される。そして、位相指令値、及び、振幅指令値に応じた電圧が、モータに印加される。一般に、このような電圧位相制御方法においては、モータの回転制御の精度を向上させるために、位相指令値に対してフィードバック制御が行われている。具体的には、モータに流れる電流からトルク推定値が求められ、トルク指令値とトルク推定値との偏差が抑制されるように、位相指令値が制御される。（ＪＰ２０１３－１３７１２９Ａ）

　フィードバック制御においては、まずモータへ流れる電流が測定され、その測定電流に基づいて位相指令値が制御される。このようなフィードバック制御は電流の測定値に基づくものであるため、応答性は十分に高くない。例えば、モータに流れる電流にノイズが生じてしまうと、そのノイズが抑制されずに増幅され、回転制御が不安定になるおそれがある。

　本発明の目的は、モータの回転制御を安定して行うことである。

　本発明のある態様によれば、インバータを介してモータへ印加される印加電圧を電圧位相制御によって制御するモータの制御方法である。この制御方法は、モータへのトルク指令値に基づいて、フィードフォワード制御により、電圧位相制御に用いる位相指令値を算出する位相指令値算出ステップと、インバータの駆動電圧に応じて、電圧位相制御に用いる振幅指令値を算出する振幅指令値算出ステップと、位相指令値、及び、振幅指令値に応じて、モータへの電圧指令値を算出する電圧指令値算出ステップと、電圧指令値に応じて、インバータから印加電圧を前記モータに印加させる電圧印加ステップとを備える。

図１は、第１実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。図２は、第２実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。図３は、トルク指令値Ｔ^*と位相指令値α^*との相関関係を示す図である。図４は、第１信号Ｐｖと位相指令値α^*との相関関係を示す図である。図５は、第３実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。図６は、第４実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。図７は、信号ωＴ^*と位相指令値α^*との相関関係を示す図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。

　制御装置１００は、変調率指令値Ｍ^*、及び、トルク指令値Ｔ^*の入力に基づいて、モータ２００に三相電圧ｖ_u、ｖ_v、ｖ_wを印加する。変調率指令値Ｍ^*は、モータ２００の構造などにより定まる値であり、例えば、「１．０」などの所定値が用いられる。また、トルク指令値Ｔ^*は、アクセル開度などに応じて変化する。

　制御装置１００は、位相生成部１、振幅生成部２、ｄｑ軸電圧変換部３、安定化フィルタ４、位相変換器５、ＰＷＭ変換器６、インバータ７、バッテリー８、電圧センサ９、回転センサ１０、及び、角速度演算器１１を有する。また、モータ２００の回転子の位置は、回転センサ１０により検出される。

　位相生成部１は、制御装置１００外から入力されるトルク指令値Ｔ^*に応じて、電圧位相制御に用いる位相指令値α^*をフィードフォワード制御により算出し、算出した位相指令値α^*をｄｑ軸電圧変換部３へ出力する。具体的には、位相生成部１は、テーブルを記憶しており、このテーブルを用いて位相指令値α^*を算出する。このフィードフォワード制御は、モータ２００の電圧位相制御をモデル化した伝達関数などに基づいて行われる。なお、位相生成部１は、位相指令値算出ステップが実行される位相指令値算出部の一例である。

　振幅生成部２には、制御装置１００外から変調率指令値Ｍ^*が入力されるとともに、電圧センサ９により測定されたバッテリー８の直流電圧ｖ_dcが入力される。なお、バッテリー８は、インバータ７に駆動電圧として直流電圧ｖ_dcを供給している。振幅生成部２は、これらの入力に基づいて振幅指令値ｖ_a ^*を算出し、算出した振幅指令値ｖ_a ^*をｄｑ軸電圧変換部３へ出力する。具体的には、振幅指令値ｖ_a ^*の算出は、次の式を用いて行われる。なお、振幅生成部２は、振幅指令値算出ステップが実行される振幅指令値算出部の一例である。

　ｄｑ軸電圧変換部３は、位相指令値α^*、及び、振幅指令値ｖ_a ^*を用いて、次の式に基づいて、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*、及び、ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*を算出する。そして、ｄｑ軸電圧変換部３は、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*、及び、ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*を、安定化フィルタ４に出力する。

　安定化フィルタ４は、公知の技術を用いて、モータ２００へ流れる電流の共振周波数帯での振動を抑制するフィルタである。安定化フィルタ４は、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*、及び、ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*に対して、角速度演算器１１から出力されるモータ２００の回転速度ωに応じてフィルタ処理を行う。具体的には、安定化フィルタ４は、過渡的に振幅や位相の変化が抑制されるようなフィルタ処理を行い、最終ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^**、及び、最終ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^**を算出する。そして、安定化フィルタ４は、最終ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^**、及び、最終ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^**を位相変換器５に出力する。なお、ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^*、及び、ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^*の周波数が、モータ２００に流れる電流の共振周波数に対して十分に小さい場合には、モータ２００へ流れる電流が共振するおそれが少ないため、安定化フィルタ４を設けなくてもよい。

　位相変換器５は、最終ｄ軸電圧指令値ｖ_d ^**、及び、最終ｑ軸電圧指令値ｖ_q ^**に対して、回転センサ１０から出力される回転子位相θに基づいて、ｄｑ軸からｕｖｗ相への位相変換を行う。具体的には、位相変換器５は、次の式に基づいて位相変換を行い、三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*を算出する。そして、位相変換器５は、三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*をＰＷＭ変換器６に出力する。

　ＰＷＭ変換器６は、三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*、及び、直流電圧ｖ_dcに基づいて、公知のデッドタイム補償処理や電圧利用率向上処理などを行い、駆動信号Ｄ_uu ^*、Ｄ_ul ^*、Ｄ_vu ^*、Ｄ_vl ^*、Ｄ_wu ^*、Ｄ_wl ^*を生成する。なお、駆動信号Ｄ_uu ^*、Ｄ_ul ^*、Ｄ_vu ^*、Ｄ_vl ^*、Ｄ_wu ^*、Ｄ_wl ^*は、三相６アームで構成されるインバータ７のスイッチング素子のそれぞれへ入力される。

　インバータ７は、バッテリー８から供給される直流電圧ｖ_dcを用いて、スイッチング素子のそれぞれを駆動信号Ｄ_uu ^*、Ｄ_ul ^*、Ｄ_vu ^*、Ｄ_vl ^*、Ｄ_wu ^*、Ｄ_wl ^*に基づいて駆動させて、擬似交流電圧である三相電圧ｖ_u、ｖ_v、ｖ_wを生成する。そして、インバータ７は、三相電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを、モータ２００に印加する。換言すれば、三相電圧ｖ_u、ｖ_v、ｖ_wが、モータ２００への印加電圧となる。

　このようにすることで、位相指令値α^*、及び、振幅指令値ｖ_a ^*に応じた電圧位相制御によって、モータ２００の回転駆動が制御される。

　第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第１実施形態の制御方法によれば、位相生成部１は、フィードフォワードステップを実行して、位相指令値α^*を算出する。振幅生成部２は、振幅算出ステップを実行して、振幅指令値ｖ_a ^*を算出する。ｄｑ軸電圧変換部３、安定化フィルタ４、及び、位相変換器５は、電圧指令値算出部の一例である。電圧指令値算出部は、位相指令値α^*、及び、振幅指令値ｖ_a ^*の入力に基づいて電圧指令値算出ステップを実行して、三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*を算出する。そして、ＰＷＭ変換器６は、電圧印加部の一例であり、インバータ７を介して、三相電圧指令値ｖ_u ^*、ｖ_v ^*、ｖ_w ^*に応じた三相電圧ｖ_u、ｖ_v、ｖ_wを、印加電圧としてモータ２００に印加する。

　フィードバック制御においては、モータ２００へ流れる電流の検出値に基づいた制御が行われる。そのため、検出値を用いないフィードフォワード制御と比較すると、フィードバック制御の応答性は低い。したがって、フィードフォワード制御のみを行うことにより、フィードバック制御を行う場合よりも、応答性を高くすることができる。そのため、例えば、モータ２００に流れる電流にノイズが発生した場合であっても、ノイズが増幅される前に抑制されるので、モータ２００の安定性を向上させることができる。

（第２実施形態）
　第１実施形態においては、位相生成部１がトルク指令値Ｔ^*に応じて位相指令値α^*を算出する例について説明した。第２実施形態では、位相生成部１が、さらに、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωに応じて位相指令値α^*を算出する例について説明する。

　図２は、第２実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。

　位相生成部１は、入力信号変換部２１と、指令値生成部２２とにより構成されている。

　入力信号変換部２１には、トルク指令値Ｔ^*に加えて、振幅生成部２から出力される振幅指令値ｖ_a ^*、及び、角速度演算器１１から出力される回転速度ωが入力される。そして、入力信号変換部２１は、これらの入力値、及び、次の式に基づいて、第１信号Ｐｖを算出する。そして、入力信号変換部２１は、算出した第１信号Ｐｖを、指令値生成部２２に出力する。

　指令値生成部２２は、予め記憶しているテーブルを参照して、第１信号Ｐｖに応じた位相指令値α^*を算出する。なお、テーブルに設定されている第１信号Ｐｖと位相指令値α^*との関係の一例が、図４に示されている。

　ここで、図３、及び、図４を用いて、本実施形態における位相指令値α^*の算出方法について説明する。

　図３は、一般的な同期モータにおける、トルク指令値Ｔ^*と位相指令値α^*との相関関係を示す図である。図４は、第１信号Ｐｖと位相指令値α^*との相関関係を示す図である。なお、これらの図においては、回転速度ωがω₁であり、かつ、振幅指令値ｖ_a ^*がｖ_a1 ^*である場合が、実線で示されており、回転速度ωがω₂であり、かつ、振幅指令値ｖ_a ^*がｖ_a1 ^*である場合が、一点破線で示されており、回転速度ωがω₁であり、かつ、振幅指令値ｖ_a ^*がｖ_a2 ^*である場合が、二点破線で示されている。

　図３に示されているように、トルク指令値Ｔ^*と位相指令値α^*との相関関係は、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωに応じて異なる。そのため、トルク指令値Ｔ^*のみに応じて位相指令値α^*を求める場合には、位相生成部１は、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωの値ごとに、トルク指令値Ｔ^*と位相指令値α^*との相関関係を記憶しておく必要がある。

　このように、位相指令値α^*の算出に３つのパラメータ（トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ω）を用いてしまうと、位相生成部１における処理負荷が大きくなってしまう。そこで、本実施形態においては、位相指令値α^*の算出に、第１信号Ｐｖが用いられている。

　図４は、一般的な同期モータにおける、第１信号Ｐｖと位相指令値α^*との相関関係を示す図である。この相関関係によれば、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωが変化しても、第１信号Ｐｖと位相指令値α^*との相関関係のばらつきが小さい。したがって、位相指令値α^*は、破線で示すように、第１信号Ｐｖを変数とする一次関数を用いて示すことができる。そこで、位相生成部１は、第１信号Ｐｖ、及び、図４にて破線で示された一次関数を用いて、位相指令値α^*を精度よく算出することができる。

　以下では、第１信号Ｐｖと位相指令値α^*との相関関係について説明する。

　一般的な同期モータにおいては、ｄｑ座標における、電流ｉと電圧ｖの定常的な関係、及び、電流ｉとトルクＴとの関係は、それぞれ、次の式のように示すことができる。

　ただし、Ｒは巻線抵抗、Φは鎖交磁束、Ｌ_dはｄ軸インダクタンス、Ｌ_qはｑ軸インダクタンスを示す。

　ここで、ωＬ_d及びωＬ_qが、Ｒよりも十分に大きいと仮定すれば、式（５）を次の式に近似できる。

　式（６）、及び、式（７）より、次の式が導出される。

　式（８）の右辺において、第１項は第２項よりも大きいため、第２項を省略できる。そのため、式（８）は、次の式に近似される。

　ここで、式（９）の左辺はＰｖに相当するので、式（９）から次の式が導出される。

　ここで、鎖交磁束Φ、及び、ｄ軸インダクタンスＬ_dは、モータ２００の構成によって定まる。したがって、位相指令値α^*は第１信号Ｐｖのみに応じて変化することがわかる。このように、第１信号Ｐｖのみに応じて位相指令値α^*を求めることができるため、位相生成部１における負荷を軽減しながら、精度よく位相指令値α^*を求めることができる。

　一般に、振幅指令値ｖ_a ^*の変動幅は、回転速度ωの変動幅よりも狭いので、振幅指令値ｖ_a ^*を一定とみなすことができる。そこで、第１信号Ｐｖを構成するパラメータのうち、トルク指令値Ｔ^*、及び、回転速度ωを用いて信号を求め、その信号に応じて位相指令値α^*を算出してもよい。逆に、回転速度ωが変化しない場合には、トルク指令値Ｔ^*、及び、振幅指令値ｖ_a ^*を用いて信号を求め、その信号に応じて位相指令値α^*を算出してもよい。

　第２実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第２実施形態の制御方法によれば、入力信号変換部２１により算出される第１信号Ｐｖは、トルク指令値Ｔ^*、及び、モータ２００の回転速度ωに比例し、振幅指令値ｖ_a ^*に反比例するパラメータである。そして、図４に示したように、位相指令値α^*は、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωによらず、第１信号Ｐｖのみに応じて変化するとみなせる。そのため、位相指令値α^*の算出を、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωの３つのパラメータを用いて行うより、第１信号Ｐｖを算出し、第１信号Ｐｖを用いて行う方が、処理負荷を小さくできる。具体的には、実験や解析に基づくテーブルの作成が容易になり、また、ＣＰＵリソース（データ記録容量や演算負荷）を削減できる。

　第２実施形態の制御方法によれば、振幅指令値ｖ_a ^*及び回転速度ωのいずれか一方が一定であると仮定して、その他方とトルク指令値Ｔ^*とに応じて信号を求め、その信号に応じて位相指令値α^*を求めてもよい。例えば、振幅指令値ｖ_a ^*は変動幅が小さく一定であるとみなす場合には、回転速度ωとトルク指令値Ｔ^*とに応じて信号を求め、その信号に応じて位相指令値α^*を求めてもよい。このようにすることで、位相生成部１の処理負荷をさらに小さくできる。

（第３実施形態）
　第２実施形態においては、位相生成部１が、第１信号Ｐｖを用いて位相指令値α^*を算出する例について説明した。第３実施形態においては、位相生成部１が、第１信号に加えて、さらに第２信号ω_vを用いて位相指令値α^*を算出する例について説明する。

　図５は、第３実施形態におけるモータの制御装置の概略構成図である。

　入力信号変換部２１は、さらに、次の式を用いて、振幅指令値ｖ_a ^*及び回転速度ωに基づいて第２信号ω_vを算出する。入力信号変換部２１は、算出した第２信号ω_vを、指令値生成部２２に出力する。

　ここで、式（８）を参照すると、右辺の第２項は、第２信号ω_vの逆数に応じて変化する。すなわち、第２信号ω_vは、位相指令値α^*の変化に寄与する。そのため、第１信号Ｐｖに加えて第２信号ω_vを使用することにより、位相指令値α^*の算出精度を向上させることができる。

　なお、第２信号として、振幅指令値ｖ_a ^*及び回転速度ωに応じた第２信号ω_vを用いたが、これに限らない。例えば、振幅指令値ｖ_a ^*が一定であると仮定する場合には、回転速度ωを第２信号として用いてもよい。あるいは、回転速度ωが一定であると仮定する場合には、振幅指令値ｖ_a ^*を第２信号として用いてもよい。

　第３実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第３実施形態の制御方法によれば、位相生成部１は、第１信号Ｐｖに加えて、回転速度ωに比例し、振幅指令値ｖ_a ^*に反比例する第２信号ω_vを用いて位相指令値α^*を算出する。式（８）の右辺第２項にて示されるように、第２信号ω_vは位相指令値α^*に寄与する。そのため、第２信号ω_vを用いることにより、位相指令値α^*の算出精度をより高めることができる。

（第４実施形態）
　上述の第１実施形態から第３実施形態までにおいては、位相生成部１がフィードフォワード制御により位相指令値α^*を算出する例について説明した。第４実施形態では、位相生成部１が、フィードフォワード制御に加えてフィードバック制御を行う例について説明する。

　図６は、第４実施形態におけるモータの制御装置のブロック図である。

　モータ２００は三相で駆動しているため、インバータ７とモータ２００とは三相と対応する３つの配線で接続されている。モータ２００には、ｕ相配線を介して三相電圧ｖ_uが入力され、ｖ相配線を介して三相電圧ｖｖが入力され、ｗ相配線を介して三相電圧ｖ_wが入力される。ｕ相配線には電流センサ３１ｕが設けられ、ｖ相配線には電流センサ３１ｖが設けられている。電流センサ３１ｕにより検出されたｕ相電流値ｉ_u、及び、電流センサ３１ｖにより検出されたｖ相電流値ｉ_vは、位相変換器３２へ出力される。

　位相変換器３２は、次の式で示される座標変換を行うことで、ＵＶＷ相からｄｑ軸への座標変換を行う。なお、三相電流であるｉ_u、ｉ_v、及び、ｉ_wの和はゼロになるため、ｗ相電流ｉ_wは、「－ｉ_u－ｉ_v」と示すことができる。

　式（１２）に示したように、位相変換器３２は、ｕ相電流値ｉ_u、及び、ｖ相電流値ｉ_vに対して、回転センサ１０から出力される電気角である回転位相θに基づく座標変換を行い、ｄ軸電流値ｉ_d、及び、ｑ軸電流値ｉ_qを算出する。そして、位相変換器３２は、ｄ軸電流値ｉ_d、及び、ｑ軸電流値ｉ_qを、トルク演算器３３に出力する。

　トルク演算器３３は、モータ２００におけるｄ軸及びｑ軸の電流値とトルクとの関係を示すテーブルを記憶している。トルク演算器３３は、このテーブルを用いて、ｄ軸電流値ｉ_d及びｑ軸電流値ｉ_qに基づいて、推定トルクＴ_calを算出する。換言すれば、推定トルクＴ_calは、モータ２００の電流値に応じたトルクである。

　位相生成部１は、入力信号変換部２１、及び、指令値生成部２２に加えて、減算器３４と、ＰＩ演算器３５と、加算器３６とを有する。

　減算器３４は、トルク指令値Ｔ^*から推定トルクＴ_calを減じ、その減算結果をトルク差分Ｔ_diffとしてＰＩ演算器３５に出力する。

　ＰＩ演算器３５は、トルク差分Ｔ_diffを受け付けると、ＰＩ増幅演算を行い、演算結果を加算器３６に出力する。なお、減算器３４及びＰＩ演算器３５により、フィードバック制御に用いる位相指令値が生成される。

　加算器３６は、指令値生成部２２により生成された位相指令値と、ＰＩ演算器３５により生成された位相指令値とを加算し、その加算値を位相指令値α^*としてｄｑ軸電圧変換部３に出力する。このようにすることにより、位相生成部１において、フィードフォワード制御に加えて、フィードバック制御が行われることになる。

　第４実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第４実施形態の制御方法によれば、位相生成部１においては、フィードフォワード制御に加えて、減算器３４及びＰＩ演算器３５によってフィードバック制御がさらに行われる。

　具体的には、トルク演算器３３がモータ２００に流れる電流から推定トルクＴ_calを推定し、減算器３４がトルク指令値Ｔ^*と推定トルクＴ_calとの偏差であるトルク差分Ｔ_diffを算出する。そして、ＰＩ演算器３５は、トルク差分Ｔ_diffを抑制するように位相指令値を算出する。このようにして、フィードバック制御が行われる。ここで、プラントの変動や外乱がある場合には、モータ２００のトルクに定常的な偏差が発生してしまうことがある。しかしながら、このようにフィードバック制御を行うことで、モータ２００における定常的な偏差が抑制されるので、回転制御を安定させることができる。

（第５実施形態）
　第１実施形態から第４の実施形態までにおいては、位相生成部１が、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωにより構成される信号を１つ又は複数用いて、位相指令値α^*を算出する例について説明した。第５実施形態では、これらの信号の構成の詳細について説明する。

　第２実施形態においては、式（８）の右辺第１項が着目され、トルク指令値Ｔ^*に比例し、回転速度ωに比例し、及び、振幅指令値ｖ_a ^*に反比例する第１信号Ｐｖを用いて、位相指令値α^*が算出された。このように、入力信号変換部２１から出力される信号は、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωの全てが含まれるような組み合わせにより構成される必要がある。

　これらの組み合わせについて検討すれば、表１に示すような、３つのグループが考えられる。

　Ａグループは、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωの全てを組み合わせて構成される信号である。Ａグループの信号は、１種類ある。

　Ｂグループは、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωのうちの２つにより構成される信号である。Ｂグループの信号は、３種類ある。

　Ｃグループは、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωをそのまま用いる信号である。Ｃグループの信号は、３種類ある。

　これらのグループの信号から１つ以上の信号を選択することにより、位相指令値α^*の算出に用いる信号が定められる。この選択された信号においては、位相指令値α^*を精度よく求めるために、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωのそれぞれが、１つ以上含まれなければならない。表２は、このような信号の選択を示している。

　（ｉ）に示されるように、選択される信号が１つである場合には、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωの全てが含まれるように、Ａグループから、「＜１＞ωＴ^*／ｖ_a ^*」が選択される。なお、＜１＞を用いる例は、第２実施形態に示されている。

　（ｉｉ）から（ｖ）には、選択される信号が２つである場合について示されている。

　（ｉｉ）には、Ａグループから１つの信号が選択され、Ｂグループから１つの信号が選択される場合が示されている。この場合には、「＜０２＞ωＴ^*／ｖ_a ^*、ωＴ^*」、「＜０３＞ωＴ^*／ｖ_a ^*、Ｔ^*／ｖ_a ^*」、及び、「＜０４＞ωＴ^*／ｖ_a ^*、ω／ｖ_a ^*」の３つの場合が考えられる。

　（ｉｉｉ）には、Ａグループから１つの信号が選択され、Ｃグループから１つの信号が選択される場合が示されている。この場合には、「＜０５＞ωＴ^*／ｖ_a ^*、Ｔ^*」、「＜０６＞ωＴ^*／ｖ_a ^*、ω」、及び、「＜０７＞ωＴ^*／ｖ_a ^*、１／ｖ_a ^*」の３つの場合が考えられる。

　（ｉｖ）には、Ｂグループから２つの信号が選択される場合が示されている。この場合には、選択された信号において、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωのそれぞれが１つ以上含まれる必要がある。そのため、「＜０８＞ωＴ^*、Ｔ^*／ｖ_a ^*」、「＜０９＞ωＴ^*、ω／ｖ_a ^*」、及び、「＜１０＞Ｔ^*／ｖ_a ^*、ω／ｖ_a ^*」の３つの場合が考えられる。なお、＜０９＞を用いる例は、第３実施形態に示されている。

　（ｖ）には、Ｂグループから１つの信号が選択され、Ｃグループから１つの信号が選択される場合について示されている。この場合には、「＜１１＞ωＴ^*、１／ｖ_a ^*」、「＜１２＞Ｔ^*／ｖ_a ^*、ω」、及び、「＜１３＞ω／ｖ_a ^*、Ｔ^*」の３つの場合が考えられる。

　なお、＜０１＞においては、１つの信号が選択され、＜０２＞から＜１３＞までにおいては、２つの信号が選択されたが、これに限らない。トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωのそれぞれが１つ以上含まれるように、３つの信号が選択されてもよい。

　このように、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωのそれぞれが少なくとも１つ以上含まれるように信号を選択することにより、式（８）の右辺において少なくとも第１項は定まることになるため、位相指令値α^*を精度よく算出できる。

　ここで、＜１１＞の場合について具体的に説明する。

　図７は、ωＴ^*と位相指令値α^*との相関関係を示す図である。

　この図を参照すれば、実線で示された「回転速度ωがω₁であり、かつ、振幅指令値ｖ_a ^*がｖ_a1 ^*である場合」と、一点破線で示された「回転速度ωがω₂であり、かつ、振幅指令値ｖ_a ^*がｖ_a2 ^*である場合」とは、勾配が概ね同じである。そのため、これらの場合については、破線で示されたωＴ^*を変数とする一次関数に近似できる。そして、その一次関数の勾配は、二点破線で示された「回転速度ωがω₁であり、かつ、振幅指令値ｖ_a ^*がｖ_a2 ^*である場合」の勾配とは異なる。したがって、この図における勾配は、振幅指令値ｖ_a ^*、すなわち、１／ｖ_a ^*に応じて定まることがわかる。

　そこで、１／ｖ_a ^*と対応して、ωＴ^*と位相指令値α^*との相関関係を記憶しておくことにより、＜１１＞の２つの信号を用いて、さらに高い精度でα^*を求めることができる。

　第５実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

　第５実施形態においては、指令値生成部２２に入力される信号が選択され場合には、トルク指令値Ｔ^*、振幅指令値ｖ_a ^*、及び、回転速度ωのうちの１つ以上が含まれるように信号が選択される。このように選択された信号には、式（８）の右辺第１項の示された、位相指令値α^*に起因する要素の全てが含まれる。そのため、位相指令値α^*を精度よく算出することができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。また、上記実施形態は、適宜組み合わせ可能である。

Claims

　インバータを介してモータへ印加される印加電圧を電圧位相制御によって制御するモータの制御方法であって、
　前記モータへのトルク指令値に基づいて、フィードフォワード制御により、前記電圧位相制御に用いる位相指令値を算出する位相指令値算出ステップと、
　前記インバータの駆動電圧に応じて、前記電圧位相制御に用いる振幅指令値を算出する振幅指令値算出ステップと、
　前記位相指令値、及び、前記振幅指令値に応じて、前記モータへの電圧指令値を算出する電圧指令値算出ステップと、
　前記電圧指令値に応じて、前記インバータから前記印加電圧を前記モータに印加させる電圧印加ステップと、
　を備える、モータの制御方法。
　請求項１に記載のモータの制御方法であって、
　前記位相指令値算出ステップにおいて、前記トルク指令値に加えて、前記振幅指令値、及び、前記モータの回転速度のうち少なくとも一方のパラメータに基づいて、前記位相指令値を算出する、
　モータの制御方法。
　請求項１又は２に記載のモータの制御方法であって、
　前記位相指令値算出ステップにおいて、
　　前記トルク指令値に比例し、前記モータの回転速度に比例し、かつ、前記振幅指令値に反比例する第１信号を生成し、
　　前記第１信号を変数とする関数を用いて、前記位相指令値を算出する、
　モータの制御方法。
　請求項３に記載のモータの制御方法であって、
　前記位相指令値算出ステップにおいて、
　　前記モータの回転速度に比例し、かつ、前記振幅指令値に反比例する第２信号を生成し、
　　前記第１信号、及び、前記第２信号に基づいて、前記位相指令値を算出する、
　モータの制御方法。
　請求項１に記載のモータの制御方法であって、
　前記位相指令値算出ステップにおいて、前記トルク指令値、前記振幅指令値、及び、前記モータの回転速度のうちの１つ以上のパラメータを選択して信号を構成し、当該信号を１つ又は複数用いて前記位相指令値を算出し、
　前記位相指令値の算出に用いられる信号において、前記トルク指令値、前記振幅指令値、及び、前記モータの回転速度のそれぞれが、少なくとも１つ以上用いられている、
　モータの制御方法。
　請求項１から５のいずれか１項に記載のモータの制御方法であって、
　前記位相指令値算出ステップにおいて、前記フィードフォワード制御、及び、前記トルク指令値と前記モータのトルクの推定値との差分に基づくフィードバック制御により、前記位相指令値を算出する、
　モータの制御方法。
　インバータを介してモータへ印加される印加電圧を電圧位相制御によって制御するモータの制御装置であって、
　前記モータへのトルク指令値に基づいて、前記電圧位相制御に用いる位相指令値をフィードフォワード制御により算出する位相指令値算出部と、
　前記インバータの駆動電圧に応じて、前記電圧位相制御に用いる振幅指令値を算出する振幅指令値算出部と、
　前記位相指令値、及び、前記振幅指令値に応じて、前記モータへの電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
　前記電圧指令値に応じて、前記インバータへの駆動信号を生成する電圧印加部と、
　前記駆動信号に応じて動作して、前記印加電圧を前記モータに印加するインバータと、
　を備える、モータの制御装置。