WO2019208007A1 - モータ駆動装置、コントローラ、電動車両システム - Google Patents

Abstract

定常的に発生する電流脈動を抑制しつつ、外乱発生時においても安定した電流制御を実施する。モータ駆動装置１００は、交流モータ１０１を駆動する電力変換回路１０３と、電力変換回路１０３を制御するコントローラ１０２とを備える。コントローラ１０２は、電圧指令演算部１０８と、制御状態判定部１１２と、制御ゲイン変更部１１３と、を有する。制御ゲイン変更部１１３は、制御状態判定部１１２から出力される判定信号が定常状態を表す判定信号から過渡状態を表す判定信号に切り替えられると、制御ゲインを通常設定の値へと即時に変更し、制御状態判定部１１２から出力される判定信号が過渡状態を表す判定信号から定常状態を表す判定信号に切り替えられると、制御ゲインをハイゲイン設定の値へと所定の遅れ時間をもって変更する。

Description

モータ駆動装置、コントローラ、電動車両システム

　本発明は、モータ駆動装置、コントローラ、および電動車両システムに関する。

　モータ駆動においては、インバータのＰＷＭ制御等に起因する電流脈動が定常的に発生する。電流が脈動すると振動や騒音が発生し、モータを搭載した機器において快適性の悪化等の弊害を招くため、電流脈動の効果的な対策が求められている。

　電流脈動の対策としては、例えば、電流制御における制御ゲインを通常よりも高めたハイゲイン設定を適用して制御応答性を高める方法が知られている。これにより、定常的に発生する電流脈動を抑制することが可能となる。しかしその一方で、制御ゲインを高くすると、コントローラの演算遅れやパラメータ設定誤差等が電流制御結果に及ぼす影響が大きくなるため、過渡応答時ではオーバーシュート量の増加等を招き、かえって制御応答性が劣化してしまう可能性がある。そのため、制御状態に応じて電流制御のゲイン設定を適切に切り替えることが必要となる。

　電流制御のゲイン設定を切り替える手法としては、例えば下記の特許文献１に記載されている方法がある。特許文献１には、三相交流回転電機に流れるＵ、Ｖ、Ｗの各相の電流に基づいて電流経路に設けられたスイッチング素子を制御する回転電機のインバータ制御装置であって、ｄ軸指令電流値とｄ軸実電流値の差を小さくすべくｄ軸の比例項およびｄ軸の積分項に基づいて制御値を演算する第１の比例積分制御部と、ｑ軸指令電流値とｑ軸実電流値の差を小さくすべくｑ軸の比例項およびｑ軸の積分項に基づいて制御値を演算する第２の比例積分制御部と、ｄ軸の比例項、ｄ軸の積分項、ｑ軸の比例項、ｑ軸の積分項のうち少なくとも１つの項について変動量が大きい時に、当該変動量が大きい項のゲインを減少させるゲイン調整手段と、を備えることを特徴とする回転電機のインバータ制御装置が開示されている。

特開２０１５－１５４６８９号公報

　特許文献１に開示されたゲイン調整方法では、外乱によって電流が意図せず急峻に変化する外乱発生時において、電流制御のゲインを適切に設定することが困難となる。したがって、外乱発生時には安定した電流制御を実施することができない。

　本発明によるモータ駆動装置は、交流モータを駆動する電力変換回路と、前記電力変換回路を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分である電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、前記判定信号に基づいて、前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、を有し、前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は第１の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は第２の判定信号を出力し、前記制御ゲイン変更部は、前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第１の判定信号から前記第２の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第２の判定信号に応じた値へと即時に変更し、前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第２の判定信号から前記第１の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第１の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更する。
　本発明によるコントローラは、交流モータを駆動する電力変換回路を制御するものであって、電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分に応じた電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、前記判定信号に基づいて、前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、を備え、前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は第１の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は第２の判定信号を出力し、前記制御ゲイン変更部は、前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第１の判定信号から前記第２の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第２の判定信号に応じた値へと即時に変更し、前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第２の判定信号から前記第１の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第１の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更する。
　本発明による電動車両システムは、上記のモータ駆動装置と、前記交流モータと、軸支されて前記交流モータと機械的に接続される車軸と、前記車軸に固定される車輪と、前記モータ駆動装置に電源を供給する駆動用バッテリと、を備える。

　本発明によれば、定常的に発生する電流脈動を抑制しつつ、外乱発生時においても安定した電流制御を実施することができる。

本発明の第一の実施形態によるモータ駆動装置の構成を示す図 電圧指令演算部の内部構成を示す図 制御状態判定部における判定信号－電流偏差特性を示す図 第一の実施形態における制御ゲイン変更部の内部構成を示す図 ゲイン設定部のゲイン設定値ルックアップテーブルを示す図 第一の実施形態によるモータ駆動装置の通常時における動作波形例を示す図 第一の実施形態によるモータ駆動装置の外乱発生時における動作波形例を示す図 本発明の第二の実施形態によるモータ駆動装置の構成を示す図 第二の実施形態における制御ゲイン変更部の内部構成を示す図 信号処理部の入出力特性を示す図 ゲイン変更許可信号生成部における許可信号－判定信号特性を示す図 第二の実施形態によるモータ駆動装置の通常時における動作波形例を示す図 本発明の第三の実施形態によるモータ駆動装置を搭載した電動車両システムの構成を示す図

　本発明は要するに、過渡状態と定常状態を判定した上で電流制御のゲイン設定を切り替える動作において、外乱発生状態では過渡状態で適用される通常設定に即時にリセットすることによって、安定な電流制御を実現するものである。このことから、遅れ時間要素を実現する手段毎に、実施可能な形態を構成できる。以下に、本発明に関わる代表的な実施の形態について説明する。

[第一の実施形態]
　図１は、本発明の第一の実施形態によるモータ駆動装置の構成を示している。図１に示すように、本実施形態によるモータ駆動装置１００は、コントローラ１０２と、交流モータ１０１を駆動する電力変換回路１０３と、を備える。交流モータ１０１には位置センサ１０４が取り付けられており、電力変換回路１０３には電流センサ１０５が取り付けられている。交流モータ１０１は、モータ駆動装置１００から出力される交流電力によって回転駆動されるモータであり、例えば三相同期モータである。また、電力変換回路１０３は、コントローラ１０２の制御に応じて直流電力を交流電力に変換して交流モータ１０１へ出力する回路であり、例えば複数の半導体素子を用いて構成された三相フルブリッジインバータである。

　コントローラ１０２は、ベクトル制御を基本構成とした電流制御演算を行うことで、電力変換回路１０３から交流モータ１０１へ出力される交流電力の電流を制御し、交流モータ１０１のトルク制御を行う。コントローラ１０２は、外部からトルク指令τ^＊が入力され、三相電圧指令Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊を電力変換回路１０３へ出力する。電力変換回路１０３は、コントローラ１０２から出力される三相電圧指令Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う。

　コントローラ１０２は、電流指令演算部１０６、減算部１０７ａ，１０７ｂ、電圧指令演算部１０８、回転子位置／モータ速度生成部１０９、ｄｑ／３相変換部１１０、３相／ｄｑ変換部１１１、制御状態判定部１１２、および制御ゲイン変更部１１３の各機能ブロックを有する。コントローラ１０２は、これらの機能ブロックを、マイクロコンピュータで実行される所定のプログラムや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現することができる。

　電流指令演算部１０６は、コントローラ１０２に入力されたトルク指令τ^＊に基づいて、ｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊とｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊を算出する。電流指令演算部１０６は、例えばトルク指令τ^＊と、ｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊およびｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊とが対応付けられたルックアップテーブルで構成される。

　減算部１０７ａは、電流指令演算部１０６により算出されるｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊と、３相／ｄｑ変換部１１１から出力されるｄ軸実電流Ｉ_ｄｃとの差分ΔＩ_ｄを算出する。減算部１０７ｂは、電流指令演算部１０６により算出されるｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊と、３相／ｄｑ変換部１１１から出力されるｑ軸実電流Ｉ_ｑｃとの差分ΔＩ_ｑを算出する。なお、減算部１０７ａ，１０７ｂによってそれぞれ算出される差分ΔＩ_ｄ，ΔＩ_ｑは、コントローラ１０２が行う電流制御演算において用いられる電流偏差を示すものであり、トルク指令τ^＊に対応する電流指令（ｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊）が交流モータ１０１において実際に流れている電流（ｄ軸実電流Ｉ_ｄｃ、ｑ軸実電流Ｉ_ｑｃ）に対してどの程度差があるかを表している。

　電圧指令演算部１０８は、減算部１０７ａ，１０７ｂによってそれぞれ算出される差分ΔＩ_ｄ，ΔＩ_ｑと、３相／ｄｑ変換部１１１から出力されるｄ軸実電流Ｉ_ｄｃおよびｑ軸実電流Ｉ_ｑｃと、回転子位置／モータ速度生成部１０９により算出されるモータ速度ω_１とに基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊を算出する。このとき電圧指令演算部１０８は、制御ゲイン変更部１１３によって決定されるｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄおよびｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを用いて、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊を算出するための電圧指令演算を行う。なお、電圧指令演算部１０８が行う電圧指令演算の詳細については後述する。

　位置センサ１０４は、例えばエンコーダやレゾルバであり、交流モータ１０１の回転子の回転に応じた信号を出力する。回転子位置／モータ速度生成部１０９は、位置センサ１０４の出力信号から、交流モータ１０１の回転速度を表すモータ速度ω_１と、交流モータ１０１の回転子位置θ_ｄｃとを算出する。

　ｄｑ／３相変換部１１０は、回転子位置／モータ速度生成部１０９により算出される交流モータ１０１の回転子位置θ_ｄｃに基づいて、電圧指令演算部１０８が算出したｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊を、三相電圧指令Ｖ_ｕ ^＊，Ｖ_ｖ ^＊，Ｖ_ｗ ^＊に変換する。３相／ｄｑ変換部１１１は、回転子位置θ_ｄｃに基づいて、電流センサ１０５が検出した交流モータ１０１の各相に流れる三相実電流Ｉ_ｕｃ、Ｉ_ｖｃ、Ｉ_ｗｃを、ｄ軸実電流Ｉ_ｄｃおよびｑ軸実電流Ｉ_ｑｃに変換する。

　制御状態判定部１１２は、減算部１０７ａ，１０７ｂによってそれぞれ算出される差分ΔＩ_ｄ，ΔＩ_ｑに基づいて、電力変換回路１０３の制御状態に応じたｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄおよびｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑを出力する。制御ゲイン変更部１１３は、制御状態判定部１１２から出力されるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄおよびｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑに基づいて、電圧指令演算部１０８がｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊とｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊の演算にそれぞれ用いるｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄおよびｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを算出し、これらの算出結果に応じて、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄおよびｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値を変更する。なお、制御状態判定部１１２および制御ゲイン変更部１１３の詳細については後述する。

　本実施形態によるモータ駆動装置１００の主要な構成要素は、以上説明したとおりである。続いて、電圧指令演算部１０８が行う電圧指令演算の詳細について説明する。

　図２は、電圧指令演算部１０８の内部構成を示している。図２に示すように、電圧指令演算部１０８は、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊の演算に使用されるｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００および加算部２０１と、ｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊の演算に使用されるｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２および加算部２０３とを備える。

　ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００は、Ｐ制御部２０４とＩ制御部２０５で構成されており、差分ΔＩ_ｄに基づいてｄ軸制御値Ｖ_ＰＩｄ ^＊を算出する。具体的には、例えば以下のようにして、ｄ軸制御値Ｖ_ＰＩｄ ^＊を算出する。

　ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００は、Ｐ制御部２０４において、差分ΔＩ_ｄに基づいて下記の（１）式に示す演算を行うことにより、ｄ軸比例制御値Ｖ_Ｐｄ ^＊を算出する。（１）式において、Ｋ_Ｐｄは所定のｄ軸側比例制御ゲインを表している。
　Ｖ_Ｐｄ ^＊＝Ｋ_Ｐｄ・ω_ｃｄ・ΔＩ_ｄ　　・・・（１）

　また、ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００は、Ｉ制御部２０５において、差分ΔＩ_ｄに基づいて下記の（２）式に示す演算を行うことにより、ｄ軸積分制御値Ｖ_Ｉｄ ^＊を算出する。（２）式において、Ｋ_Ｉｄは所定のｄ軸側積分制御ゲインを表している。
　Ｖ_Ｉｄ ^＊＝Ｋ_Ｉｄ・ω_ｃｄ・∫ΔＩ_ｄｄｔ　　・・・（２）

　Ｐ制御部２０４およびＩ制御部２０５においてｄ軸比例制御値Ｖ_Ｐｄ ^＊とｄ軸積分制御値Ｖ_Ｉｄ ^＊をそれぞれ算出したら、ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００は、加算部２０６においてこれらの演算結果を合計することにより、ｄ軸制御値Ｖ_ＰＩｄ ^＊を算出する。すなわち、ｄ軸制御値Ｖ_ＰＩｄ ^＊は、Ｖ_ＰＩｄ ^＊＝Ｖ_Ｐｄ ^＊＋Ｖ_Ｉｄ ^＊として算出される。

　なお、上記（１）式、（２）式で示されるように、ｄ軸比例制御値Ｖ_Ｐｄ ^＊およびｄ軸積分制御値Ｖ_Ｉｄ ^＊の演算では、いずれもｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄが乗算されている。したがって、ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００において、差分ΔＩ_ｄがゼロに収束するまでの応答速度は、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄを変更することによって調整できる。ただし本実施形態では、Ｐ制御部２０４とＩ制御部２０５の両者においてｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄが乗算されることとしたが、Ｐ制御部２０４とＩ制御部２０５のいずれか一方においてのみ、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄを乗算する構成としてもよい。

　ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００においてｄ軸制御値Ｖ_ＰＩｄ ^＊を算出できたら、電圧指令演算部１０８は、加算部２０１において、ｄ軸制御値Ｖ_ＰＩｄ ^＊にｄ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊を加算することにより、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊を算出する。すなわち、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊は、Ｖ_ｄ ^＊＝Ｖ_ＰＩｄ ^＊＋Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊として算出される。

　上記のｄ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊は、例えば下記の（３）式に示す演算によって得られる。（３）式において、Ｌ_ｑｃはｑ軸インダクタンスの設定値を表している。
　Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊＝－ω_１・Ｌ_ｑｃ・Ｉ_ｑｃ　　・・・（３）

　ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００および加算部２０１では、以上説明したようにして、ｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊の演算が行われる。

　なお、本実施形態では、上記（３）式で示されるように、ｑ軸実電流Ｉ_ｑｃを用いてｄ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊を演算する例を説明したが、他の方法でｄ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊を演算してもよい。例えば、ｑ軸実電流Ｉ_ｑｃの代わりにｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊を用いたり、Ｉ制御部２０５によるｄ軸積分制御値Ｖ_Ｉｄ ^＊の演算結果を用いたりして、ｄ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｄ ^＊を演算する構成としてもよい。

　ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２および加算部２０３でも、ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器２００および加算部２０１とそれぞれ同様の手法により、ｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊の演算が行われる。すなわち、ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２は、Ｐ制御部２０７とＩ制御部２０８で構成されており、差分ΔＩ_ｑに基づいてｑ軸制御値Ｖ_ＰＩｑ ^＊を算出する。具体的には、例えば以下のようにして、ｑ軸制御値Ｖ_ＰＩｑ ^＊を算出する。

　ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２は、Ｐ制御部２０７において、差分ΔＩ_ｑに基づいて下記の（４）式に示す演算を行うことにより、ｑ軸比例制御値Ｖ_Ｐｑ ^＊を算出する。（４）式において、Ｋ_Ｐｑは所定のｑ軸側比例制御ゲインを表している。
　Ｖ_Ｐｑ ^＊＝Ｋ_Ｐｑ・ω_ｃｑ・ΔＩ_ｑ　　・・・（４）

　また、ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２は、Ｉ制御部２０８において、差分ΔＩ_ｑに基づいて下記の（５）式に示す演算を行うことにより、ｑ軸積分制御値Ｖ_Ｉｑ ^＊を算出する。（５）式において、Ｋ_Ｉｑは所定のｑ軸側積分制御ゲインを表している。
　Ｖ_Ｉｑ ^＊＝Ｋ_Ｉｑ・ω_ｃｑ・∫ΔＩ_ｑｄｔ　　・・・（５）

　Ｐ制御部２０７およびＩ制御部２０８においてｑ軸比例制御値Ｖ_Ｐｑ ^＊とｑ軸積分制御値Ｖ_Ｉｑ ^＊をそれぞれ算出したら、ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２は、加算部２０９においてこれらの演算結果を合計することにより、ｑ軸制御値Ｖ_ＰＩｑ ^＊を算出する。すなわち、ｑ軸制御値Ｖ_ＰＩｑ ^＊は、Ｖ_ＰＩｑ ^＊＝Ｖ_Ｐｑ ^＊＋Ｖ_Ｉｑ ^＊として算出される。

　なお、上記（４）式、（５）式で示されるように、ｑ軸比例制御値Ｖ_Ｐｑ ^＊およびｑ軸積分制御値Ｖ_Ｉｑ ^＊の演算では、いずれもｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑが乗算されている。したがって、ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２において、差分ΔＩ_ｑがゼロに収束するまでの応答速度は、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを変更することによって調整できる。ただし本実施形態では、Ｐ制御部２０７とＩ制御部２０８の両者においてｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑが乗算されることとしたが、Ｐ制御部２０７とＩ制御部２０８のいずれか一方においてのみ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを乗算する構成としてもよい。

　ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２においてｑ軸制御値Ｖ_ＰＩｑ ^＊を算出できたら、電圧指令演算部１０８は、加算部２０３において、ｑ軸制御値Ｖ_ＰＩｑ ^＊にｑ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊を加算することにより、ｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊を算出する。すなわち、ｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊は、Ｖ_ｑ ^＊＝Ｖ_ＰＩｑ ^＊＋Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊として算出される。

　上記のｑ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊は、例えば下記の（６）式に示す演算によって得られる。（６）式において、Ｌ_ｄｃはｄ軸インダクタンスの設定値、Ｋ_Ｅｃは誘起電圧定数の設定値をそれぞれ表している。
　Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊＝ω_１・（Ｌ_ｄｃ・Ｉ_ｄｃ＋Ｋ_Ｅｃ）　　・・・（６）

　ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器２０２および加算部２０３では、以上説明したようにして、ｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊の演算が行われる。

　なお、本実施形態では、上記（６）式で示されるように、ｄ軸実電流Ｉ_ｄｃを用いてｑ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊を演算する例を説明したが、他の方法でｑ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊を演算してもよい。例えば、ｄ軸実電流Ｉ_ｄｃの代わりにｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊を用いたり、Ｉ制御部２０８によるｑ軸積分制御値Ｖ_Ｉｑ ^＊の演算結果を用いたりして、ｑ軸側非干渉制御指令Ｖ_ＤＥＣｑ ^＊を演算する構成としてもよい。

　次に、制御状態判定部１１２の詳細について説明する。図３は、本発明の特徴である制御状態判定部１１２における判定信号－電流偏差特性を示している。図３では、横軸にｄ軸の電流偏差である差分ΔＩ_ｄの値を示し、縦軸に制御状態判定部１１２が出力するｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値を示している。

　図３において、差分ΔＩ_ｄがΔＩ_ｄ＿ｎ≦ΔＩ_ｄ≦ΔＩ_ｄ＿pの範囲条件を満たす場合、すなわち電流偏差が小さく電力変換回路１０３の制御状態が定常状態とみなせる場合には、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値は、定常状態であることを表すＳ_ｊｄ＝Ｓ_{ｊｄ＿ｐｎ}となる。一方、差分ΔＩ_ｄが上記の範囲条件を満たさず、ΔＩ_ｄ＿p＜ΔＩ_ｄ（正側）またはΔＩ_ｄ＜ΔＩ_ｄ＿ｎ（負側）である場合、すなわち電流偏差が大きく電力変換回路１０３の制御状態が過渡状態とみなせる場合には、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値は、過渡状態であることをそれぞれ表すものとして、正側ではＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｐ、負側ではＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｎとなる。このように、定常状態におけるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値Ｓ_{ｊｄ＿ｐｎ}に対して、過渡状態におけるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値Ｓ_ｊｄ＿ｐ，Ｓ_ｊｄ＿ｎをそれぞれ異なる値とすることで、制御ゲイン変更部１１３では、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄに基づいてコントローラ１０２による電力変換回路１０３の制御状態を判定できる。

　なお、図３に示した判定信号－電流偏差特性では、正側と負側の過渡状態をそれぞれ表すｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値Ｓ_ｊｄ＿ｐ，Ｓ_ｊｄ＿ｎが互いに異なる例を示しているが、制御状態判定部１１２をよりシンプルな構成とするために、これらの値を等しくしてＳ_ｊｄ＿ｐ＝Ｓ_ｊｄ＿ｎとしてもよい。また、過渡状態と定常状態を判別するための差分ΔＩ_ｄの閾値ΔＩ_ｄ＿ｎ，ΔＩ_ｄ＿pについても同様に、図３ではこれらの絶対値が互いに異なる例を示しているが、制御状態判定部１１２をよりシンプルな構成とするために、｜ΔＩ_ｄ＿ｎ｜＝｜ΔＩ_ｄ＿p｜としてもよい。

　制御状態判定部１１２は、ｄ軸の電流偏差を表す差分ΔＩ_ｄに基づき、以上説明したような特性を有するｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄを出力する。これにより、ｄ軸に対する電力変換回路１０３の制御状態に応じた判定信号としてのｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄを出力することが可能となる。なお、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑについても、ｑ軸の電流偏差を表す差分ΔＩ_ｑに基づき、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄと同様の特性で出力することができる。これにより、ｑ軸に対する電力変換回路１０３の制御状態に応じた判定信号としてのｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑを出力することが可能となる。

　図４は、本発明の特徴である制御ゲイン変更部１１３の内部構成を示している。図４に示すように、制御ゲイン変更部１１３は、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの算出および変更に使用されるｄ軸側制御ゲイン変更部４００と、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの算出および変更に使用されるｑ軸側制御ゲイン変更部４０１とを備える。

　ｄ軸側制御ゲイン変更部４００は、ゲイン設定部４０２とリセット付きローパスフィルタ４０３で構成されている。

　ゲイン設定部４０２は、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄに基づいてフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}を決定し、リセット付きローパスフィルタ４０３へ出力する。具体的には、例えば図５に示すように、ゲイン設定部４０２において２次元ルックアップテーブル５００を保持しておき、このルックアップテーブル５００を参照することで、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄに対応するフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}を決定する。ルックアップテーブル５００では、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値と、制御ゲイン変更条件（条件Ａ、条件Ｂ、条件Ｃ、・・・）ごとのフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}とが、２次元で対応付けられている。ゲイン設定部４０２は、このルックアップテーブル５００を用いることで、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄに応じたフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}の値を決定することができる。

　なお、図５では、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄからフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}の値を決定する２次元ルックアップテーブルの例を示したが、他のゲイン変更条件を追加して多次元ルックアップテーブルとし、この多次元ルックアップテーブルを用いてフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}の値を決定してもよい。具体的には、例えばモータ速度ω_１や、電力変換回路１０３におけるＰＷＭ制御のキャリア周波数などを、制御ゲイン変更条件として追加することが考えられる。

　ここで、ゲイン設定部４０２では先に述べたように、定常状態における電流制御をハイゲイン設定により実施することで、定常的に発生する電流脈動を抑制できる。例えば図５のルックアップテーブル５００において、条件Ａでは「ω_{ｃｄ＿ｐＡ}＜ω_{ｃｄ＿ｐｎＡ}」もしくは「ω_{ｃｄ＿ｎＡ}＜ω_{ｃｄ＿ｐｎＡ}」とすれば、ハイゲイン設定を適用できる。同様に、条件Ｂでは「ω_{ｃｄ＿ｐＢ}＜ω_{ｃｄ＿ｐｎＢ}」もしくは「ω_{ｃｄ＿ｎＢ}＜ω_{ｃｄ＿ｐｎＢ}」とすれば、ハイゲイン設定を適用できる。他の条件でも同様である。

　リセット付きローパスフィルタ４０３は、所定の時定数を有するローパスフィルタであり、この時定数に応じた遅れ時間をもってゲイン設定部４０２が算出したフィルタ処理前のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｐｒｅ}を伝達することで、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄを算出する。すなわち、電圧指令演算部１０８がｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊を算出する際に用いられるｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの値は、このリセット付きローパスフィルタ４０３が有する遅れ時間要素に応じて決定される。そのため、外乱発生状態であっても安定した電流制御を実現できる。詳細は後述する。

　また、リセット付きローパスフィルタ４０３は、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄが定常状態を表すＳ_{ｊｄ＿ｐｎ}から正側の過渡状態を表すＳ_ｊｄ＿ｐへと変化するとき、もしくは定常状態を表すＳ_{ｊｄ＿ｐｎ}から負側の過渡状態を表すＳ_ｊｄ＿ｎへと変化するときに、出力値のリセットを実施する。すなわち、リセット付きローパスフィルタ４０３は、電力変換回路１０３の制御状態が定常状態から過渡状態へと移行するときには、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの設定を、定常状態に応じたハイゲイン設定から過渡状態に応じた通常設定へと即時に戻すようにする。

　ｑ軸側制御ゲイン変更部４０１も、ｄ軸側制御ゲイン変更部４００と同様の構成を有している。すなわち、ｑ軸側制御ゲイン変更部４０１は、ゲイン設定部４０４とリセット付きローパスフィルタ４０５で構成されている。ゲイン設定部４０４は、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑに基づいてフィルタ処理前のｑ軸側制御ゲインω_{ｃｑ＿ｐｒｅ}を決定し、リセット付きローパスフィルタ４０５へ出力する。リセット付きローパスフィルタ４０５は、所定の時定数を有するローパスフィルタであり、この時定数に応じた遅れ時間をもってゲイン設定部４０４が算出したフィルタ処理前のｑ軸側制御ゲインω_{ｃｑ＿ｐｒｅ}を伝達することで、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを算出する。

　次に、本実施形態によるモータ駆動装置１００の具体的な動作例について説明する。まず、外乱等が発生しない通常時における動作例について、図６を参照して説明する。図６は、第一の実施形態によるモータ駆動装置１００の通常時における動作波形例を示している。なお、図６の動作波形では、制御ゲインの設定は図５で説明したルックアップテーブル５００に従い、定常的に発生する電流脈動が抑制されるように、定常状態でのみ電流制御がハイゲイン設定とされるように制御ゲイン変更部１１３が動作するものとする。また、図６の動作波形では、電流制御が定常状態から過渡状態を経て次の定常状態に移行するときに、図５に示す制御ゲイン変更条件が条件Ａから条件Ｂに切り替えられるものとする。具体的には、制御開始からの経過時間をｔとし、最初の定常状態から過渡状態に移行した時刻をｔ_２とすると、０≦ｔ＜ｔ_２では図５に示す条件Ａが選択され、ｔ_２≦ｔでは図５に示す条件Ｂが選択される。

　まず、ｔ＝０では、コントローラ１０２に対するトルク指令τ^＊の入力が開始されることで、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の値が０からトルク指令τ^＊に応じた所定の指令値Ｉ_ｑＡ ^＊へとステップ状に変化する。すると、図６の上段に示すようにｑ軸実電流Ｉ_ｑｃが０からＩ_ｑＡ ^＊に向かって急激に増加するが、０≦ｔ＜ｔ_１の期間では差分ΔＩ_ｑの値が正方向に大きく、ΔＩ_ｑ＿p＜ΔＩ_ｑである。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は過渡状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図６の下段に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐとなる。したがって、制御ゲイン変更部１１３が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図６の中段に示すように、過渡状態に応じた通常設定の値であるω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｐＡ}に維持される。

　その後、差分ΔＩ_ｑの値が閾値ΔＩ_ｑ＿pに一致した時刻をｔ_１とすると、ｔ_１≦ｔ＜ｔ_２の期間では、ΔＩ_ｑ＿ｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑ＿ｐとなる。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は定常状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図６の下段に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}となる。すなわち、時刻ｔ_１においてｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値がＳ_ｊｑ＿ｐからＳ_{ｊｑ＿ｐｎ}へと変化し、そのまま時刻ｔ_２まで維持される。このとき制御ゲイン変更部１１３が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図６の中段に示すように、ある遅れ時間をもってω_{ｃｑ＿ｐＡ}からω_{ｃｑ＿ｐｎＡ}（ハイゲイン設定）へと変更される。これにより、定常状態では定常的に発生する電流脈動が抑制される。

　ｔ＝ｔ_２では、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の値が、それまでの指令値Ｉ_ｑＡ ^＊から別の指令値Ｉ_ｑＢ ^＊へとステップ状に変化する。すると、図６の上段に示すように定常状態で維持されていたｑ軸実電流Ｉ_ｑｃがＩ_ｑＢ ^＊に向かって減少するが、ｔ_２≦ｔ＜ｔ_３の期間では差分ΔＩ_ｑの値が負方向に大きく、ΔＩ_ｑ＜ΔＩ_ｑ＿ｎである。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は過渡状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図６の下段に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｎとなる。すなわち、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑが定常状態を表すＳ_{ｊｑ＿ｐｎ}から負側の過渡状態を表すＳ_ｊｑ＿ｎへと変化すると、図６の下段に示すようにｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑにおいて立ち上がりエッジが生じる。この立ち上がりエッジが検出されると、前述のようにリセット付きローパスフィルタ４０５の出力がリセットされることで、制御ゲイン変更部１１３が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図６の中段に示すように、ハイゲイン設定の値であるω_{ｃｑ＿ｐｎＡ}から、過渡状態に応じた通常設定の値であるであるω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｎＢ}へと即時に変更される。なお、このときのｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの設定値ω_{ｃｑ＿ｎＢ}は、前述の０≦ｔ＜ｔ_１の期間におけるｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの設定値ω_{ｃｑ＿ｐＡ}とは異なる値である。

　その後、差分ΔＩ_ｑの値が閾値ΔＩ_ｑ＿ｎに一致した時刻をｔ_３とすると、ｔ_３≦ｔの期間では、再びΔＩ_ｑ＿ｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑ＿ｐとなる。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は定常状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図６の下段に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}となる。すなわち、時刻ｔ_３においてｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値がＳ_ｊｑ＿ｎから再びＳ_{ｊｑ＿ｐｎ}へと変化し、それ以降も維持される。このとき制御ゲイン変更部１１３が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図６の中段に示すように、ある遅れ時間をもってω_{ｃｑ＿ｎＢ}からω_{ｃｑ＿ｐｎＢ}（ハイゲイン設定）へと変更される。これにより、前述のｔ_１≦ｔ＜ｔ_２の期間と同様に、定常的に発生する電流脈動が抑制される。

　以上のように、外乱等が発生しない通常時の動作では、差分ΔＩ_ｑの値から電力変換回路１０３の制御状態を判定することによって、定常時にのみ電流制御をハイゲインに設定できる。そのため、過渡応答時の性能に影響を与えずに、定常的に発生する電流脈動を抑制できる。

　続いて、意図しない外乱が発生する外乱発生時における動作例について、図７を参照して説明する。図７は、第一の実施形態によるモータ駆動装置１００の外乱発生時における動作波形例を示している。なお、図７の動作波形でも図６と同様に、制御ゲインの設定は図５で説明したルックアップテーブル５００に従い、定常的に発生する電流脈動が抑制されるように、定常状態でのみ電流制御がハイゲイン設定とされるように制御ゲイン変更部１１３が動作するものとする。一方、図７の動作波形では図６とは異なり、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の値が一定であり、図５に示す制御ゲイン変更条件は常に条件Ａに設定されるものとする。すなわち、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値が過渡状態を表すとき、具体的にはＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐもしくはＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｎとなるときに、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値がω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｐＡ}（＝ω_{ｃｑ＿ｎＡ}）に設定されるものとする。

　まず、０≦ｔ＜ｔ_４の期間では、ΔＩ_ｑ＿ｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑ＿ｐとなる。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は定常状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図７の下段に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}となる。したがって、このときのｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図７の中段に示すようにω_{ｃｑ＿ｐｎＡ}（ハイゲイン設定）に維持される。これにより、定常状態では定常的に発生する電流脈動が抑制される。

　ｔ＝ｔ_４において外乱が発生すると、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の値が所定の指令値Ｉ_ｑＡ ^＊に維持されているにも関わらず、図７の上段に示すように、外乱に応じてｑ軸実電流Ｉ_ｑｃが大きく変動し始める。その結果、ｔ_４＜ｔ＜ｔ_５の期間では、外乱によるｑ軸実電流Ｉ_ｑｃの変動に伴って、制御状態判定部１１２による制御状態の判定結果が定常状態と過渡状態の間を行き来することとなり、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値が短時間のうちに変動する。具体的には図７の下段に示すように、外乱発生時におけるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}→Ｓ_ｊｑ＿ｎ→Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}→Ｓ_ｊｑ＿ｐと順次変化する。

　上記のようなｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの変化に応じて、従来のようにｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを即時に変化させてしまうと、通常設定（ω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｐＡ}）とハイゲイン設定（ω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｐｎＡ}）が短期間のうちに切り替えられることとなる。その結果、外乱の影響が助長されてしまい、動作が不安定となる可能性がある。しかしながら、本実施形態によるモータ駆動装置１００は、制御ゲイン変更部１１３が遅れ時間要素として作用するリセット付きローパスフィルタ４０３，４０５を有しており、通常設定からハイゲイン設定に切り替える際には、これらを通してｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄおよびｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑが変更される。したがって図７の中段に示すように、外乱発生中のｔ_４＜ｔ＜ｔ_５の期間では、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑが通常設定の値（ω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｐＡ}）におおよそ維持されるため、安定な動作を実現することができる。

　その後、ｔ_５≦ｔの期間では、再びΔＩ_ｑ＿ｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑ＿ｐとなる。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は定常状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図７の下段に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}となる。このとき制御ゲイン変更部１１３が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図７の中段に示すように、ある遅れ時間をもってω_{ｃｑ＿ｐＡ}からω_{ｃｑ＿ｐｎＡ}（ハイゲイン設定）へと変更される。これにより、前述の０≦ｔ＜ｔ_４の期間と同様に、定常的に発生する電流脈動が抑制される。

　なお、以上説明した図６、図７の動作例では、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊とｑ軸実電流Ｉ_ｑｃとの差分ΔＩ_ｑに基づいてｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値を変化させることで、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値を変更する例を説明したが、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの値についても同様の手法で変更することができる。すなわち、ｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊とｄ軸実電流Ｉ_ｄｃとの差分ΔＩ_ｄに基づいてｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値を変化させることで、定常的に発生する電流脈動を抑制しつつ外乱発生時には安定して動作するように、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの値を変更することが可能である。

　以上説明した本発明の第一の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。

（１）モータ駆動装置１００は、交流モータ１０１を駆動する電力変換回路１０３と、電力変換回路１０３を制御するコントローラ１０２とを備える。コントローラ１０２は、ｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊と交流モータ１０１に流れるｄ軸実電流Ｉ_ｄｃ、ｑ軸実電流Ｉ_ｑｃとの差分ΔＩ_ｄ、ΔＩ_ｑに基づいて、電力変換回路１０３を動作させるためのｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊を演算する電圧指令演算部１０８と、差分ΔＩ_ｄ、ΔＩ_ｑに基づいて、電力変換回路１０３の制御状態に応じたｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄおよびｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑを出力する制御状態判定部１１２と、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄ、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑに基づいて、電圧指令演算部１０８がｄ軸電圧指令Ｖ_ｄ ^＊およびｑ軸電圧指令Ｖ_ｑ ^＊の演算にそれぞれ用いるｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄおよびｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを変更する制御ゲイン変更部１１３と、を有する。制御状態判定部１１２は、差分ΔＩ_ｄ、ΔＩ_ｑがそれぞれ所定の範囲条件を満たす場合は、定常状態を表す判定信号として、Ｓ_ｊｄ＝Ｓ_{ｊｄ＿ｐｎ}、Ｓ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}をそれぞれ出力し、差分ΔＩ_ｄ、ΔＩ_ｑがそれぞれ当該範囲条件を満たさない場合は、過渡状態を表す判定信号として、Ｓ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｐ（またはＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｎ）、Ｓ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐ（またはＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｎ）をそれぞれ出力する。制御ゲイン変更部１１３は、図６、図７に示したように、制御状態判定部１１２から出力されるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄ、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑがそれぞれ、定常状態を表す判定信号から過渡状態を表す判定信号に切り替えられると、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを、過渡状態を表す判定信号に応じた通常設定の値へと即時に変更する。反対に、制御状態判定部１１２から出力されるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄ、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑがそれぞれ、過渡状態を表す判定信号から定常状態を表す判定信号に切り替えられると、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを、定常状態を表す判定信号に応じたハイゲイン設定の値へと所定の遅れ時間をもって変更する。このようにしたので、定常的に発生する電流脈動を抑制しつつ、外乱発生時においても安定した電流制御を実施することができる。

（２）制御ゲイン変更部１１３はリセット付きローパスフィルタ４０３，４０５を有し、このリセット付きローパスフィルタ４０３，４０５を用いて遅れ時間を実現する。このようにしたので、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを通常設定の値からハイゲイン設定の値へと変更する際の遅れ時間を容易に実現できる。

（３）制御ゲイン変更部１１３は、少なくとも２次元以上のルックアップテーブル５００を保持し、このルックアップテーブル５００を用いて、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄやｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑに応じたｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値を決定するゲイン設定部４０２，４０４を有する。このようにしたので、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄやｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値を容易に決定することができる。

（４）制御ゲイン変更部１１３は、図６に示したように、差分ΔＩ_ｑが正の値である場合の過渡状態を表す判定信号に応じたｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値、すなわちＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐであるときの設定値ω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｐＡ}と、差分ΔＩ_ｑが負の値である場合の過渡状態を表す判定信号に応じたｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値、すなわちＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｎであるときの設定値ω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｎＢ}とを、互いに異ならせる。このようにしたので、交流モータ１０１の電流を増加させる場合と減少させる場合とで、それぞれにおいて適切な制御ゲインを設定することができる。

[第二の実施形態]
　前述の第一の実施形態では、本発明に関するモータ駆動装置のうち、制御ゲイン変更時の遅れ時間要素を制御ゲイン変更部１１３のローパスフィルタで実現する例を説明した。これに対して、以下では本発明の第二の実施形態として、制御ゲイン変更時の遅れ時間要素を積分器で実現する例を説明する。

　図８は、本発明の第二の実施形態によるモータ駆動装置の構成を示している。図８に示すように、本実施形態によるモータ駆動装置１００は、第一の実施形態で説明した図１の制御ゲイン変更部１１３の代わりに、制御ゲイン変更部８００がコントローラ１０２内に設けられている。その他の構成要素は、第一の実施形態と同一である。

　図９は、本発明の特徴である制御ゲイン変更部８００の内部構成を示している。図９に示すように、制御ゲイン変更部８００は、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの算出および変更に使用されるｄ軸側制御ゲイン変更部９００と、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの算出および変更に使用されるｑ軸側制御ゲイン変更部９０１とを備える。

　ｄ軸側制御ゲイン変更部９００は、ノイズ除去フィルタ９０２、絶対値演算部９０３、信号処理部９０４、リセット付き積分器９０５、ゲイン変更許可信号生成部９０６、乗算部９０７、出力制限部９０８で構成される。

　ノイズ除去フィルタ９０２は、制御ゲイン変更部８００に入力されるｄ軸の電流偏差を表す差分ΔＩ_ｄに含まれる高調波ノイズを除去し、絶対値演算部９０３へ出力する。なお、このノイズ除去フィルタ９０２は、あくまで高調波ノイズの除去に用いられるものであり、第一の実施形態におけるリセット付きローパスフィルタ４０３やリセット付きローパスフィルタ４０５のように、制御ゲイン変更部１１３の遅れ時間要素として機能するものではない。

　絶対値演算部９０３は、ノイズ除去フィルタ９０２から入力されるノイズ除去後の差分ΔＩ_ｄの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜を算出する。

　信号処理部９０４は、絶対値演算部９０３により算出された絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜から、所定の閾値未満の成分を除去する信号処理を行う。具体的には、例えば以下で説明するような信号処理を信号処理部９０４において実施する。

　図１０は、信号処理部９０４の入出力特性を示している。信号処理部９０４は、絶対値演算部９０３により算出された差分ΔＩ_ｄの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜が所定の閾値よりも小さい場合は、絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜に対する信号処理結果｜ΔＩ_ｄ２｜としてゼロを出力し、閾値以上であれば、絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜に対する信号処理結果｜ΔＩ_ｄ２｜として、入力された絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜をそのまま出力する。例えば図１０に示すように、信号処理部９０４の閾値をΔＩ_ｄｔｈとした場合に、０≦｜ΔＩ_ｄ１｜＜ΔＩ_ｄｔｈの範囲では、信号処理部９０４からの出力｜ΔＩ_ｄ２｜がゼロとなる。一方、ΔＩ_ｄｔｈ≦｜ΔＩ_ｄ１｜の範囲では、信号処理部９０４の出力｜ΔＩ_ｄ２｜として、入力された絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜がそのまま信号処理部９０４から出力される処理となる。このような処理を信号処理部９０４において実行することにより、リセット付き積分器９０５において、差分ΔＩ_ｄの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜が所定値よりも小さい場合は積分が行われず、差分ΔＩ_ｄの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜が所定値よりも大きい場合は絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜を積分する演算処理が実行される。その結果、ｄ軸側制御ゲイン変更部９００が行うｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの算出において、高調波ノイズ等に起因する微小な電流脈動成分を演算上無視することができる。そのため、リセット付き積分器９０５における不要な積分演算を回避できる。

　リセット付き積分器９０５は、信号処理部９０４の出力｜ΔＩ_ｄ２｜を積分し、その積分演算による積分値をｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}として出力する。リセット付き積分器９０５の積分演算によって求められるｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}の値は、積分演算の特性上、所定の遅れ時間をもって増加する。これにより、電力変換回路１０３の制御状態が定常状態のときには、ｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}が通常設定の値から相対的に大きいハイゲイン設定の値へと所定の遅れ時間をもって変更される。

　また、リセット付き積分器９０５には、ｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}に対して初期値ω_{ｃｄ＿ｉｎｉ}が設定されており、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄに応じて出力のリセットを実施する。具体的には、第一の実施形態で説明した図４のリセット付きローパスフィルタ４０３と同様に、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄが定常状態を表すＳ_{ｊｄ＿ｐｎ}から正側の過渡状態を表すＳ_ｊｄ＿ｐへと変化するとき、もしくは定常状態を表すＳ_{ｊｄ＿ｐｎ}から負側の過渡状態を表すＳ_ｊｄ＿ｎへと変化するときに、それまで得られた積分演算の結果をリセットして、ｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}の値を初期値ω_{ｃｄ＿ｉｎｉ}へと即時に戻すようにする。なお、この初期値ω_{ｃｄ＿ｉｎｉ}は、過渡状態においてオーバーシュート量等の制御応答性能を総合的に満足できる制御ゲイン、すなわち通常設定に応じた制御ゲインの値を設定することが好ましい。これにより、リセット付き積分器９０５は、第一の実施形態で説明したリセット付きローパスフィルタ４０３と同様に、電力変換回路１０３の制御状態が定常状態から過渡状態へと移行するときには、ｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}に基づくｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄの値を、定常状態に応じたハイゲイン設定から過渡状態に応じた通常設定へと即時に戻すことができる。また、正側の過渡状態と負側の過渡状態で互いに異なる初期値を設定しておくことで、第一の実施形態と同様に、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄがＳ_{ｊｄ＿ｐｎ}からＳ_ｊｄ＿ｐに変化した場合とＳ_ｊｄ＿ｎに変化した場合とで、リセット後の制御ゲインを異なる値としてもよい。

　ゲイン変更許可信号生成部９０６は、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄに基づいて、リセット付き積分器９０５による積分演算を許可または禁止するためのｄ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｄを生成する。ゲイン変更許可信号生成部９０６は、例えば図１１に示す許可信号－判定信号特性に従って、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値に応じて０もしくは１となるｄ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｄを生成する。

　図１１は、ゲイン変更許可信号生成部９０６における許可信号－判定信号特性を示している。図１１に示すように、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値が過渡状態を表す場合、すなわちＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｐもしくはＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｎの場合には、ｄ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｄの値をＳ_ｐｄ＝０とする。一方、ｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄの値が定常状態を表す場合、すなわちＳ_ｊｄ＝Ｓ_{ｊｄ＿ｐｎ}の場合には、ｄ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｄの値をＳ_ｐｄ＝１とする。

　乗算部９０７は、信号処理部９０４の出力｜ΔＩ_ｄ２｜と、ゲイン変更許可信号生成部９０６から出力されるｄ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｄとを乗算し、その乗算結果をリセット付き積分器９０５に出力する。前述のようにｄ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｄの値は、過渡状態の場合はＳ_ｐｄ＝０であり、定常状態の場合はＳ_ｐｄ＝１である。したがって、過渡状態の場合には、信号処理部９０４の出力｜ΔＩ_ｄ２｜に関わらず乗算部９０７からリセット付き積分器９０５への入力値が０となり、リセット付き積分器９０５による積分演算が禁止される。一方、定常状態の場合には、信号処理部９０４の出力｜ΔＩ_ｄ２｜がそのまま乗算部９０７からリセット付き積分器９０５への入力値となり、リセット付き積分器９０５による積分演算が許可される。

　出力制限部９０８は、リセット付き積分器９０５によって求められたｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}の値を、所定の最小値ω_{ｃｄ＿ｍｉｎ}から所定の最大値ω_{ｃｄ＿ｍａｘ}までの間に制限する。そして、制限後のｄ軸側制御ゲインω_{ｃｄ＿ｉｎｔ}の値をｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄとして出力する。この出力制限部９０８の信号処理によって、リセット付き積分器９０５の積分結果に従ってｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄが発散することを回避できる。

　ｑ軸側制御ゲイン変更部９０１も、ｄ軸側制御ゲイン変更部９００と同様の構成を有している。すなわち、ｑ軸側制御ゲイン変更部９０１は、ノイズ除去フィルタ９０９、絶対値演算部９１０、信号処理部９１１、リセット付き積分器９１２、ゲイン変更許可信号生成部９１３、乗算部９１４、出力制限部９１５で構成される。ノイズ除去フィルタ９０９は、制御ゲイン変更部８００に入力される差分ΔＩ_ｑに含まれる高調波ノイズを除去し、絶対値演算部９１０へ出力する。絶対値演算部９１０は、入力されたノイズ除去後の差分ΔＩ_ｑの絶対値｜ΔＩ_ｑ１｜を算出する。信号処理部９１１は、絶対値演算部９１０により算出された絶対値｜ΔＩ_ｑ１｜から所定の閾値未満の成分を除去し、絶対値｜ΔＩ_ｑ１｜に対する信号処理結果｜ΔＩ_ｑ２｜を出力する。リセット付き積分器９１２は、信号処理部９１１による信号処理結果｜ΔＩ_ｑ２｜を積分し、その積分演算による積分値をｑ軸側制御ゲインω_{ｃｑ＿ｉｎｔ}として出力する。ゲイン変更許可信号生成部９１３は、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値に応じて０もしくは１となるｑ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｑを生成する。乗算部９１４は、信号処理部９１１の出力｜ΔＩ_ｑ２｜と、ゲイン変更許可信号生成部９１３から出力されるｑ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｑとを乗算し、その乗算結果をリセット付き積分器９１２に出力することで、リセット付き積分器９１２による積分演算をｑ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｑの値に応じて許可または禁止する。出力制限部９１５は、リセット付き積分器９１２の積分演算で求められたｑ軸側制御ゲインω_{ｃｑ＿ｉｎｔ}の値を所定の範囲内に制限し、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑとして出力する。

　次に、本実施形態によるモータ駆動装置１００の具体的な動作例について説明する。まず、外乱等が発生しない通常時における動作例について、図１２を参照して説明する。図１２は、第二の実施形態によるモータ駆動装置１００の通常時における動作波形例を示している。なお、図１２の動作波形では、出力制限部９１５は、リセット付き積分器９１２の積分演算によって求められたｑ軸側制御ゲインω_{ｃｑ＿ｉｎｔ}の値を０≦ω_{ｃｑ＿ｉｎｔ}≦ω_{ｃｑ＿ｍａｘ}の範囲内で制限し、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑとして出力するものとする。

　まず、ｔ＝０では、コントローラ１０２に対するトルク指令τ^＊の入力が開始されることで、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の値が０からトルク指令τ^＊に応じた所定の指令値Ｉ_ｑＡ１ ^＊へとステップ状に変化する。すると、図１２の上段に示すようにｑ軸実電流Ｉ_ｑｃが０からＩ_ｑＡ１ ^＊に向かって急激に増加するが、０≦ｔ＜ｔ_６の期間では差分ΔＩ_ｑの値が正方向に大きく、ΔＩ_ｑ＿p＜ΔＩ_ｑである。そのため、第一の実施形態で説明した図６の場合と同様に、電力変換回路１０３の制御状態は過渡状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図１２の中段下側に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐとなる。したがって、ゲイン変更許可信号生成部９１３から出力されるｑ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｑの値は、図１２の下段に示すように０となり、リセット付き積分器９１２への入力値（｜ΔＩ_ｑ２｜×Ｓ_ｐｑ）が０となるため、リセット付き積分器９１２による積分演算が禁止される。その結果、制御ゲイン変更部８００が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図１２の中段上側に示すように、過渡状態に応じた通常設定の初期値であるω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｉｎｉ}に維持される。

　その後、差分ΔＩ_ｑの値が閾値ΔＩ_ｑ＿pに一致した時刻をｔ_６とすると、ｔ_６≦ｔ＜ｔ_７の期間では、ΔＩ_ｑ＿ｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑ＿ｐとなる。そのため、第一の実施形態で説明した図６の場合と同様に、電力変換回路１０３の制御状態は定常状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図１２の中段下側に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}となる。すなわち、時刻ｔ_６においてｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値がＳ_ｊｑ＿ｐからＳ_{ｊｑ＿ｐｎ}へと変化し、そのまま時刻ｔ_７まで維持される。このとき、ゲイン変更許可信号生成部９１３から出力されるｑ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｑの値は、図１２の下段に示すように１となり、これに応じてリセット付き積分器９１２へ｜ΔＩ_ｑ２｜が入力されることで、リセット付き積分器９１２による積分演算が許可される。その結果、制御ゲイン変更部８００が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図１２の中段上側に示すように、｜ΔＩ_ｑ２｜が積分されることによって増加していき、所定の遅れ時間をもってω_{ｃｑ＿ｉｎｉ}からハイゲイン設定へと変更される。これにより、定常状態では定常的に発生する電流脈動が抑制される。

　なお、ｔ_６≦ｔ＜ｔ_７の期間において、ｑ軸実電流Ｉ_ｑｃが指令値Ｉ_ｑＡ１ ^＊とほぼ一致して差分ΔＩ_ｑの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜が十分に小さくなり、信号処理部９１１の閾値ΔＩ_ｑｔｈに対して｜ΔＩ_ｄ１｜＜ΔＩ_ｑｔｈとなると、信号処理部９１１からの出力｜ΔＩ_ｑ２｜が常にゼロとなることで、リセット付き積分器９１２による積算演算が停止する。その結果、それ以降の期間では、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑは一定の値に維持される。

　ｔ＝ｔ_７では、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊の値が、それまでの指令値Ｉ_ｑＡ１ ^＊から別の指令値Ｉ_ｑＡ２ ^＊へとステップ状に変化する。すると、図１２の上段に示すように定常状態で維持されていたｑ軸実電流Ｉ_ｑｃがＩ_ｑＡ２ ^＊に向かって減少するが、ｔ_７≦ｔ＜ｔ_８の期間では差分ΔＩ_ｑの値が負方向に大きく、ΔＩ_ｑ＜ΔＩ_ｑ＿ｎである。そのため、第一の実施形態で説明した図６の場合と同様に、電力変換回路１０３の制御状態は過渡状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図１２の中段下側に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｎとなる。すなわち、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑが定常状態を表すＳ_{ｊｑ＿ｐｎ}から負側の過渡状状態を表すＳ_ｊｑ＿ｎへと変化すると、図１２の下段に示すようにｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑにおいて立ち上がりエッジが生じる。この立ち上がりエッジが検出されると、前述のようにリセット付き積分器９１２の出力がリセットされることで、制御ゲイン変更部８００が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図１２の中段上側に示すように、ハイゲイン設定から過渡状態に応じた通常設定の初期値であるω_ｃｑ＝ω_{ｃｑ＿ｉｎｉ}へと即時に変更される。

　その後、差分ΔＩ_ｑの値が閾値ΔＩ_ｑ＿ｎに一致した時刻をｔ_８とすると、ｔ_８≦ｔの期間では、再びΔＩ_ｑ＿ｎ≦ΔＩ_ｑ≦ΔＩ_ｑ＿ｐとなる。そのため、電力変換回路１０３の制御状態は定常状態であると制御状態判定部１１２が判断し、制御状態判定部１１２から出力されるｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値は、図１２の中段下側に示すようにＳ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}となる。すなわち、時刻ｔ_８でｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑの値がＳ_ｊｑ＿ｎから再びＳ_{ｊｑ＿ｐｎ}へと変化し、それ以降も維持される。このとき、ゲイン変更許可信号生成部９１３から出力されるｑ軸側ゲイン変更許可信号Ｓ_ｐｑの値は、図１２の下段に示すように１となり、これに応じてリセット付き積分器９１２へ｜ΔＩ_ｑ２｜が入力されることで、リセット付き積分器９１２による積分演算が許可される。その結果、前述のｔ_６≦ｔ＜ｔ_７の期間と同様に、制御ゲイン変更部８００が出力するｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値は、図１２の中段上側に示すように、｜ΔＩ_ｑ２｜が積分されることによって増加していき、所定の遅れ時間をもってω_{ｃｑ＿ｉｎｉ}からイゲイン設定へと変更される。これにより、定常状態では定常的に発生する電流脈動が抑制される。

　なお、ｔ_８≦ｔの期間において、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値が出力制限部９１５における所定の最大値ω_{ｃｑ＿ｍａｘ}に到達すると、リセット付き積分器９１２による積分演算の実行条件であるΔＩ_ｑｔｈ＜｜ΔＩ_ｄ１｜を満たしていても、出力制限部９１５によってｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの増加が制限される。その結果、それ以降の期間では、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑは最大値ω_{ｃｑ＿ｍａｘ}に維持される。

　以上のように、第二の実施形態でも第一の実施形態と同様に、外乱等が発生しない通常時の動作では、差分ΔＩ_ｑの値から電力変換回路１０３の制御状態を判定することによって、定常時にのみ電流制御をハイゲインに設定できる。そのため、過渡応答時の性能に影響を与えずに、定常的に発生する電流脈動を抑制できる。

　また、第二の実施形態における制御ゲイン変更部８００は、第一の実施形態で説明した制御ゲイン変更部１１３と同様の遅れ時間要素を有しているため、外乱発生時における動作も同様である。したがって、第二の実施形態でも第一の実施形態と同様に、外乱発生時においても安定な動作を実現できる。なお、外乱発生時における動作の具体例については説明を省略する。

　第一の実施形態では、オフラインで決定された制御ゲインを、図５に示すようにルックアップテーブルに保存する。一方、第二の実施形態では、図１２に示すようにオンラインで自動的に制御ゲインが決定される点が異なっている。

　以上説明した本発明の第二の実施形態によれば、第一の実施形態で説明した（１）と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。

（５）制御ゲイン変更部８００はリセット付き積分器９０５，９１２を有し、このリセット付き積分器９０５，９１２を用いて遅れ時間を実現する。このようにしたので、第一の実施形態と同様に、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを通常設定の値からハイゲイン設定の値へと変更する際の遅れ時間を容易に実現できる。

（６）制御ゲイン変更部８００は、ｄ軸電流指令Ｉ_ｄ ^＊、ｑ軸電流指令Ｉ_ｑ ^＊と交流モータ１０１に流れるｄ軸実電流Ｉ_ｄｃ、ｑ軸実電流Ｉ_ｑｃとの差分ΔＩ_ｄ、ΔＩ_ｑの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜、｜ΔＩ_ｑ１｜をリセット付き積分器９０５，９１２でそれぞれ積分した値に基づいて、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄ、ｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑを決定する。このようにしたので、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄやｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの値をオンラインで自動的に決定することができる。

（７）リセット付き積分器９０５，９１２は、信号処理部９０４，９１１の作用により、差分ΔＩ_ｄ、ΔＩ_ｑの絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜、｜ΔＩ_ｑ１｜が所定値よりも小さい場合は０を積分し、絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜、｜ΔＩ_ｑ１｜が所定値よりも大きい場合は当該絶対値｜ΔＩ_ｄ１｜、｜ΔＩ_ｑ１｜をそれぞれ積分する。このようにしたので、高調波ノイズ等に起因する微小な電流脈動成分を演算上無視して、不要な積分演算を回避することができる。

（８）制御ゲイン変更部８００は、ゲイン変更許可信号生成部９０６，９１３および乗算部９０７，９１４の作用により、制御状態判定部１１２から出力されるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄ、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑが定常状態をそれぞれ表す判定信号の場合、すなわちＳ_ｊｄ＝Ｓ_{ｊｄ＿ｐｎ}、Ｓ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}である場合は、リセット付き積分器９０５，９１２による積分演算を許可する。一方、制御状態判定部１１２から出力されるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄ、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑが過渡状態をそれぞれ表す判定信号の場合、すなわちＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｐ（もしくはＳ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｎ）の場合や、Ｓ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐ（もしくはＳ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｄ＿ｎ）の場合は、リセット付き積分器９０５，９１２による積分演算を禁止する。このようにしたので、リセット付き積分器９０５，９１２を用いて、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄやｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑにおける通常設定の値とハイゲイン設定の値とをそれぞれ容易に決定することができる。

（９）制御ゲイン変更部８００は、制御状態判定部１１２から出力されるｄ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｄ、ｑ軸電流制御用判定信号Ｓ_ｊｑが、定常状態を表す値（Ｓ_ｊｄ＝Ｓ_{ｊｄ＿ｐｎ}、Ｓ_ｊｑ＝Ｓ_{ｊｑ＿ｐｎ}）から過渡状態を表す値（Ｓ_ｊｄ＝Ｓ_ｊｄ＿ｐまたはＳ_ｊｄ＿ｎ、Ｓ_ｊｑ＝Ｓ_ｊｑ＿ｐまたはＳ_ｊｑ＿ｎ）に切り替えられると、リセット付き積分器９０５，９１２による積算演算の結果をリセットして所定の初期値ω_{ｃｄ＿ｉｎｉ}、ω_{ｃｑ＿ｉｎｉ}に戻す。このようにしたので、電力変換回路１０３の制御状態が定常状態から過渡状態へと移行するときには、ｄ軸電流制御用ゲインω_ｃｄやｑ軸電流制御用ゲインω_ｃｑの設定を、定常状態に応じたハイゲイン設定から過渡状態に応じた通常設定へと即時に戻すことができる。

[第三の実施形態]
　前述の第一、第二の実施形態では、本発明に関するモータ駆動装置１００を説明した。これに対して、以下では本発明の第三の実施形態として、モータ駆動装置１００を電動車両システムに搭載した例を説明する。

　図１３は、本発明の第三の実施形態によるモータ駆動装置を搭載した電動車両システムの構成を示している。図１３に示すように、本実施形態による電動車両システム１３００は、モータ駆動装置１００および交流モータ１０１と、車軸１３０１、車輪１３０２、車輪１３０３、車軸１３０４、車輪１３０５、車輪１３０６、駆動用バッテリ１３０７とを備える。なお、モータ駆動装置１００および交流モータ１０１は、第一、第二の実施形態でそれぞれ説明したものと同様である。

　電動車両システム１３００において、車両の前方または後方の一方側には車軸１３０１が軸支されており、その両端には車輪１３０２と車輪１３０３がそれぞれ配置されている。また他方側においても、車軸１３０４が軸支されており、その両端には車輪１３０５と車輪１３０６がそれぞれ配置されている。駆動軸である車軸１３０１は、交流モータ１０１と機械的に接続されている。モータ駆動装置１００によって駆動される交流モータ１０１の回転動力は、車軸１３０１を介して、駆動輪である車輪１３０２と車輪１３０３に伝達される。モータ駆動装置１００は、駆動用バッテリ１３０７から供給される電源を用いて、不図示の上位システムで生成されたトルク指令τ^＊を受けて交流モータ１０１を駆動させる。

　本実施形態では、モータ駆動装置１００が有するコントローラ１０２により、第一、第二の実施形態で説明したような電流制御演算が行われる。その結果、定常的に発生する電流脈動が抑制されるため、交流モータ１０１における振動や騒音が低減される。したがって、電動車両システム１３００において高い乗り心地を実現することができる。また、電動車両システム１３００では、意図せずに車輪がスリップ状態もしくはロック状態に陥るような外乱が発生することがあるが、本実施形態では、モータ駆動装置１００が有するコントローラ１０２の処理により、これらの外乱が発生する状態であっても安定な動作を実現できる。

　なお、以上説明した本発明の第三の実施形態では、モータ駆動装置１００を電動車両システム１３００において適用した場合を説明したが、他のシステム、例えば家電製品や鉄道などにおいてモータ駆動装置１００を適用しても、同様の効果が得られる。要するに、フィードバック形の電流制御を備えるモータ駆動装置であれば、本発明を適用することが可能である。

　以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１００…モータ駆動装置、１０１…交流モータ、１０２…コントローラ、１０３…電力変換回路、１０４…位置センサ、１０５…電流センサ、１０６…電流指令演算部、１０７ａ…減算部、１０７ｂ…減算部、１０８…電圧指令演算部、１０９…回転子位置／モータ速度生成部、１１０…ｄｑ／３相変換部、１１１…３相／ｄｑ変換部、２００…ｄ軸電流制御用ＰＩ制御器、２０１…加算部、２０２…ｑ軸電流制御用ＰＩ制御器、２０３…加算部、２０４…Ｐ制御部、２０５…Ｉ制御部、２０６…加算部、２０７…Ｐ制御部、２０８…Ｉ制御部、２０９…加算部、４００…ｄ軸側制御ゲイン変更部、４０１…ｑ軸側制御ゲイン変更部、４０２…ゲイン設定部、４０３…リセット付きローパスフィルタ、４０４…ゲイン設定部、４０５…リセット付きローパスフィルタ、８００…制御ゲイン変更部、９００…ｄ軸側制御ゲイン変更部、９０１…ｑ軸側制御ゲイン変更部、９０２…ノイズ除去フィルタ、９０３…絶対値演算部、９０４…信号処理部、９０５…リセット付き積分器、９０６…ゲイン変更許可信号生成部、９０７…乗算部、９０８…出力制限部、９０９…ノイズ除去フィルタ、９１０…絶対値演算部、９１１…信号処理部、９１２…リセット付き積分器、９１３…ゲイン変更許可信号生成部、９１４…乗算部、９１５…出力制限部、１３００…電動車両システム、１３０１…車軸、１３０２…車輪、１３０３…車輪、１３０４…車軸、１３０５…車輪、１３０６…車輪、１３０７…駆動用バッテリ

Claims (11)

1. 　交流モータを駆動する電力変換回路と、
   　前記電力変換回路を制御するコントローラと、を備え、
   　前記コントローラは、
   　電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分である電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
   　前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、
   　前記判定信号に基づいて、前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、を有し、
   　前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は第１の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は第２の判定信号を出力し、
   　前記制御ゲイン変更部は、
   　前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第１の判定信号から前記第２の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第２の判定信号に応じた値へと即時に変更し、
   　前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第２の判定信号から前記第１の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第１の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更するモータ駆動装置。
2. 　請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部はローパスフィルタを有し、前記ローパスフィルタを用いて前記遅れ時間を実現するモータ駆動装置。
3. 　請求項２に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部は、少なくとも２次元以上のルックアップテーブルを保持し、前記ルックアップテーブルを用いて前記判定信号に応じた前記制御ゲインの値を決定するゲイン設定部を有するモータ駆動装置。
4. 　請求項１に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部は積分器を有し、前記積分器を用いて前記遅れ時間を実現するモータ駆動装置。
5. 　請求項４に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部は、前記電流偏差の絶対値を前記積分器で積分した値に基づいて前記制御ゲインの値を決定するモータ駆動装置。
6. 　請求項４または５に記載のモータ駆動装置において、
   　前記積分器は、前記電流偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合は０を積分し、前記電流偏差の絶対値が前記所定値よりも大きい場合は前記電流偏差の絶対値を積分するモータ駆動装置。
7. 　請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部は、
   　前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第１の判定信号である場合は、前記積分器による積分演算を許可し、
   　前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第２の判定信号である場合は、前記積分器による積分演算を禁止するモータ駆動装置。
8. 　請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部は、前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第１の判定信号から前記第２の判定信号に切り替えられると、前記積分器による積算演算の結果をリセットして所定の初期値に戻すモータ駆動装置。
9. 　請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
   　前記制御ゲイン変更部は、前記電流偏差が正の値である場合の前記第２の判定信号に応じた前記制御ゲインの値と、前記電流偏差が負の値である場合の前記第２の判定信号に応じた前記制御ゲインの値とを、互いに異ならせるモータ駆動装置。
10. 　交流モータを駆動する電力変換回路を制御するコントローラであって、
    　電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分に応じた電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
    　前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、
    　前記判定信号に基づいて、前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを変更する制御ゲイン変更部と、を備え、
    　前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は第１の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は第２の判定信号を出力し、
    　前記制御ゲイン変更部は、
    　前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第１の判定信号から前記第２の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第２の判定信号に応じた値へと即時に変更し、
    　前記制御状態判定部から出力される判定信号が前記第２の判定信号から前記第１の判定信号に切り替えられると、前記制御ゲインを前記第１の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更するコントローラ。
11. 　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
    　前記交流モータと、
    　軸支されて前記交流モータと機械的に接続される車軸と、
    　前記車軸に固定される車輪と、
    　前記モータ駆動装置に電源を供給する駆動用バッテリと、を備える電動車両システム。

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