JP2002171798A - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents
永久磁石形同期電動機の制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置推定演算を磁極判別と同時に実行可能と
し、更に磁極判別時にも基本波電流の制御を行えるよう
にして過電流の発生を防止する。 【解決手段】基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直
軸電圧指令を生成する加算器９と、電機子電流を直軸電
流及び横軸電流に分解し、前記高周波電圧と同じ周波数
の高周波電流を抽出する座標変換器２及びフィルタ４
と、前記高周波電流から回転子の速度推定値及び第１の
位置推定値を演算する速度推定器７及び積分器８と、速
度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、正
極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に
重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負
極性のパルス電圧を重畳したときの直軸電流の変化率に
より、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を
演算するスイッチＢ、メモリ５、磁極判別器６と、を備
える。
し、更に磁極判別時にも基本波電流の制御を行えるよう
にして過電流の発生を防止する。 【解決手段】基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直
軸電圧指令を生成する加算器９と、電機子電流を直軸電
流及び横軸電流に分解し、前記高周波電圧と同じ周波数
の高周波電流を抽出する座標変換器２及びフィルタ４
と、前記高周波電流から回転子の速度推定値及び第１の
位置推定値を演算する速度推定器７及び積分器８と、速
度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、正
極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に
重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負
極性のパルス電圧を重畳したときの直軸電流の変化率に
より、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を
演算するスイッチＢ、メモリ５、磁極判別器６と、を備
える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転子に突極性を
有する永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ）の制御装置
に関し、特に回転子の磁極位置（以下、回転子位置とい
う）を検出するための位置検出センサを使用しない永久
磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。
有する永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ）の制御装置
に関し、特に回転子の磁極位置（以下、回転子位置とい
う）を検出するための位置検出センサを使用しない永久
磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】永久磁石形同期電動機の高性能制御に
は、回転子の位置情報が必要である。一般に位置検出セ
ンサとして、エンコーダやレゾルバなどが用いられてい
るが、低コスト化を目的として、電動機の電圧や電流の
情報から電気的に回転子位置を推定演算するセンサレス
制御が提案されている。その一手法として、特開平７−
２４５９８１号公報に記載された磁極位置検出装置が知
られている。この公知技術に記載された回転子位置の検
出手法は、突極性を有する永久磁石形同期電動機に高周
波電圧を印加し、その結果として流れる突極性に起因し
た高周波電流から回転子位置を推定演算するものであ
る。
は、回転子の位置情報が必要である。一般に位置検出セ
ンサとして、エンコーダやレゾルバなどが用いられてい
るが、低コスト化を目的として、電動機の電圧や電流の
情報から電気的に回転子位置を推定演算するセンサレス
制御が提案されている。その一手法として、特開平７−
２４５９８１号公報に記載された磁極位置検出装置が知
られている。この公知技術に記載された回転子位置の検
出手法は、突極性を有する永久磁石形同期電動機に高周
波電圧を印加し、その結果として流れる突極性に起因し
た高周波電流から回転子位置を推定演算するものであ
る。
【０００３】しかしながら、特開平７−２４５９８１号
公報による回転子位置の推定演算方法は、原理的に１８
０°の位置推定誤差を持つことがあり、これを補正する
ための演算（以下、この演算を「磁極判別」と呼ぶ。）
が必要となる。この磁極判別法としては、 ・電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」1990年11月 Vo
l.110 pp.1193〜1200 ・電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」1996年7月 Vo
l.116 pp736〜742 ・IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.
32,NO.5,SEPTEMBER/OCTOBER 1996 等が提案されている。
公報による回転子位置の推定演算方法は、原理的に１８
０°の位置推定誤差を持つことがあり、これを補正する
ための演算（以下、この演算を「磁極判別」と呼ぶ。）
が必要となる。この磁極判別法としては、 ・電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」1990年11月 Vo
l.110 pp.1193〜1200 ・電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」1996年7月 Vo
l.116 pp736〜742 ・IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.
32,NO.5,SEPTEMBER/OCTOBER 1996 等が提案されている。
【０００４】上記磁極判別方法は何れも電動機鉄心の磁
気飽和特性を利用したものであり、回転子位置推定値を
使用し、直軸電流を正極性および負極性に制御したとき
の電流の変化率の違いを使って磁極判別を行う。ここ
で、今後の理解を容易にするために、用語を説明する。
まず、直軸とは回転子永久磁石の磁極方向にとった座標
軸であり、直軸電流とは直軸方向の電流成分である。言
い換えるならば、正の直軸電流は永久磁石による磁束を
強めるように作用し、負の直軸電流とは永久磁石による
磁束を弱めるように作用する電流成分である。電圧に関
しても同じように定義し、直軸電圧とは直軸方向の電圧
成分である。また、直軸と直交方向に横軸を定義し、横
軸方向の電流、電圧をそれぞれ横軸電流、横軸電圧と呼
ぶ。
気飽和特性を利用したものであり、回転子位置推定値を
使用し、直軸電流を正極性および負極性に制御したとき
の電流の変化率の違いを使って磁極判別を行う。ここ
で、今後の理解を容易にするために、用語を説明する。
まず、直軸とは回転子永久磁石の磁極方向にとった座標
軸であり、直軸電流とは直軸方向の電流成分である。言
い換えるならば、正の直軸電流は永久磁石による磁束を
強めるように作用し、負の直軸電流とは永久磁石による
磁束を弱めるように作用する電流成分である。電圧に関
しても同じように定義し、直軸電圧とは直軸方向の電圧
成分である。また、直軸と直交方向に横軸を定義し、横
軸方向の電流、電圧をそれぞれ横軸電流、横軸電圧と呼
ぶ。
【０００５】図６に、永久磁石形同期電動機のセンサレ
ス制御装置の磁極判別法の従来技術を示す。図６におい
て、電動機（ＰＭモータ）４０の電圧指令は座標変換器
１に入力される。ここで、直軸電圧指令ｖｄ ＊には通
常、方形波状の高周波電圧（基本波電圧成分と異なる周
波数の高周波電圧であり、以下では、この電圧を方形波
電圧という）が重畳され、横軸電圧指令ｖｑ ＊としては
零が与えられる。
ス制御装置の磁極判別法の従来技術を示す。図６におい
て、電動機（ＰＭモータ）４０の電圧指令は座標変換器
１に入力される。ここで、直軸電圧指令ｖｄ ＊には通
常、方形波状の高周波電圧（基本波電圧成分と異なる周
波数の高周波電圧であり、以下では、この電圧を方形波
電圧という）が重畳され、横軸電圧指令ｖｑ ＊としては
零が与えられる。
【０００６】座標変換器１は、積分器８から出力される
位置推定値θと前記電圧指令ｖｄ ＊，ｖｑ ＊とに基づい
て三相電圧指令ｖｕ ＊，ｖｖ ＊，ｖｗ ＊を演算する。こ
れらの電圧指令ｖｕ ＊，ｖｖ ＊，ｖｗ ＊をＰＷＭ回路３
により電力変換器（インバータ）３０のスイッチング素
子に対するゲート信号に変換して、電動機４０の端子電
圧を制御する。なお、２０は三相交流電源である。
位置推定値θと前記電圧指令ｖｄ ＊，ｖｑ ＊とに基づい
て三相電圧指令ｖｕ ＊，ｖｖ ＊，ｖｗ ＊を演算する。こ
れらの電圧指令ｖｕ ＊，ｖｖ ＊，ｖｗ ＊をＰＷＭ回路３
により電力変換器（インバータ）３０のスイッチング素
子に対するゲート信号に変換して、電動機４０の端子電
圧を制御する。なお、２０は三相交流電源である。
【０００７】座標変換器２は、電力変換器３０の出力側
から検出した電機子電流ｉｕ，ｉｗと位置推定値θとか
ら、直軸電流ｉｄ、横軸電流ｉｑを演算する。高周波分
離フィルタ４は、ｉｑから方形波電圧と同じ周波数成分
の横軸高周波電流ｉｑｈを分離・抽出する。
から検出した電機子電流ｉｕ，ｉｗと位置推定値θとか
ら、直軸電流ｉｄ、横軸電流ｉｑを演算する。高周波分
離フィルタ４は、ｉｑから方形波電圧と同じ周波数成分
の横軸高周波電流ｉｑｈを分離・抽出する。
【０００８】なお、二つのスイッチＡと三つのスイッチ
Ｂとが連動スイッチとして設けられており、直軸電圧指
令ｖｄ ＊にはスイッチＡまたはスイッチＢにより選択さ
れた電圧が重畳される。また、メモリ５には直軸電流ｉ
ｄがスイッチＢにより入力され、積分器８には、横軸高
周波電流ｉｑｈが入力される速度推定器７の出力がスイ
ッチＡにより、零がスイッチＢにより入力されるように
なっている。
Ｂとが連動スイッチとして設けられており、直軸電圧指
令ｖｄ ＊にはスイッチＡまたはスイッチＢにより選択さ
れた電圧が重畳される。また、メモリ５には直軸電流ｉ
ｄがスイッチＢにより入力され、積分器８には、横軸高
周波電流ｉｑｈが入力される速度推定器７の出力がスイ
ッチＡにより、零がスイッチＢにより入力されるように
なっている。
【０００９】運転開始時は、始めに突極性を利用した位
置推定を行う。図示するようにスイッチＡが全て閉じて
おり、スイッチＢが全て開いている。スイッチＡが閉じ
ているので、直軸電圧指令ｖｄ ＊は、図示するような正
負に値が繰り返す方形波電圧となる。速度推定器７は、
高周波分離フィルタ４により分離された横軸高周波電流
ｉｑ ｈの値から速度推定値を演算し、積分器８は、速度
推定値を積分して位置推定値θを演算する。この結果、
位置推定値θは、真値または１８０°の誤差をもった値
に収束する。
置推定を行う。図示するようにスイッチＡが全て閉じて
おり、スイッチＢが全て開いている。スイッチＡが閉じ
ているので、直軸電圧指令ｖｄ ＊は、図示するような正
負に値が繰り返す方形波電圧となる。速度推定器７は、
高周波分離フィルタ４により分離された横軸高周波電流
ｉｑ ｈの値から速度推定値を演算し、積分器８は、速度
推定値を積分して位置推定値θを演算する。この結果、
位置推定値θは、真値または１８０°の誤差をもった値
に収束する。
【００１０】次に、磁極判別について説明する。この場
合には図示の状態とは逆で、スイッチＡは全て開き、ス
イッチＢは全て閉じている。直軸電圧指令ｖｄ ＊として
は、方形波電圧の代わりに、磁極判別用試験信号として
間欠的に正極性及び負極性となるパルス電圧が与えられ
ており、直軸電流ｉｄを零から正へ、または零から負へ
制御する。このとき、方形波電圧の重畳は停止されてい
て横軸高周波電流ｉｑｈを使った速度・位置推定演算が
できないので、積分器８には零を入力することによりそ
の動作を停止して位置推定値θを固定する。正極性及び
負極性のパルス電圧を印加したときの直軸電流ｉｄの変
化率△ｉｄ ｐ，△ｉｄｍは、それぞれメモリ５に記憶さ
れる。
合には図示の状態とは逆で、スイッチＡは全て開き、ス
イッチＢは全て閉じている。直軸電圧指令ｖｄ ＊として
は、方形波電圧の代わりに、磁極判別用試験信号として
間欠的に正極性及び負極性となるパルス電圧が与えられ
ており、直軸電流ｉｄを零から正へ、または零から負へ
制御する。このとき、方形波電圧の重畳は停止されてい
て横軸高周波電流ｉｑｈを使った速度・位置推定演算が
できないので、積分器８には零を入力することによりそ
の動作を停止して位置推定値θを固定する。正極性及び
負極性のパルス電圧を印加したときの直軸電流ｉｄの変
化率△ｉｄ ｐ，△ｉｄｍは、それぞれメモリ５に記憶さ
れる。
【００１１】磁極判別器６は、△ｉｄｐ，△ｉｄｍの値
を比較して、積分器８の出力を次の数式１によりプリセ
ットし、位置推定値の演算誤差を補正する。すなわち、
速度推定器７の出力を積分した値を第１の位置推定値と
すれば、この第１の位置推定値を数式１によりプリセッ
トして補正した第２の位置推定値θを生成し、出力す
る。
を比較して、積分器８の出力を次の数式１によりプリセ
ットし、位置推定値の演算誤差を補正する。すなわち、
速度推定器７の出力を積分した値を第１の位置推定値と
すれば、この第１の位置推定値を数式１によりプリセッ
トして補正した第２の位置推定値θを生成し、出力す
る。
【００１２】［数式１］ (ａ) △ｉｄｐ＜△ｉｄｍのとき → θ＝θ（前回
値）＋１８０° (ｂ) △ｉｄｐ＞△ｉｄｍのとき → θ＝θ（前回
値）
値）＋１８０° (ｂ) △ｉｄｐ＞△ｉｄｍのとき → θ＝θ（前回
値）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来の制御では、磁極
判別の際には位置推定演算を停止する必要がある。この
ため、回転子が回転している場合は回転子位置が不明で
あり、パルス電圧を正確に直軸の正方向および負方向に
出力できずに磁極判別を誤る恐れがある。また、磁極判
別を行なっている間は基本波電流を制御できないため、
回転子の回転に伴う誘起電圧により電機子に過大な電流
が流れる恐れがある。そこで本発明は、位置推定演算を
磁極判別と同時に実行可能とし、更に磁極判別時にも基
本波電流の制御を行えるようにして過電流の発生を防止
するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供
しようとするものである。
判別の際には位置推定演算を停止する必要がある。この
ため、回転子が回転している場合は回転子位置が不明で
あり、パルス電圧を正確に直軸の正方向および負方向に
出力できずに磁極判別を誤る恐れがある。また、磁極判
別を行なっている間は基本波電流を制御できないため、
回転子の回転に伴う誘起電圧により電機子に過大な電流
が流れる恐れがある。そこで本発明は、位置推定演算を
磁極判別と同時に実行可能とし、更に磁極判別時にも基
本波電流の制御を行えるようにして過電流の発生を防止
するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供
しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、基本
波電圧に周波数の異なる高周波電圧、例えば方形波電圧
を重畳し、電機子に流れる高周波電流を使って位置推定
値を演算する。そして、磁極判別用試験信号としてのパ
ルス電圧を高周波電圧に重畳するか、直軸電流または横
軸電流の極性を制御し、位置推定を行ないながら、高周
波電圧に同期したタイミングで磁極判別用試験信号成分
を検出電流から抽出し、このときの電流の変化率や振幅
に基づいて磁極判別を行い、位置推定値を補正する。な
お、前記パルス電圧のパルス幅は、磁気飽和領域に到達
するぐらい十分な長さとし、高周波電圧に同期させる。
位置推定のための信号は、重畳した高周波電圧の周波数
成分をフィルタによって検出電流から抽出することで直
接検出可能である。また、磁極判別用の試験信号は、前
記高周波電圧に対して一定の位相差をもって同期したパ
ルス電圧等を重畳させることで、容易かつ直接に、しか
も位置推定のための信号の検出と同時に検出することが
できる。
波電圧に周波数の異なる高周波電圧、例えば方形波電圧
を重畳し、電機子に流れる高周波電流を使って位置推定
値を演算する。そして、磁極判別用試験信号としてのパ
ルス電圧を高周波電圧に重畳するか、直軸電流または横
軸電流の極性を制御し、位置推定を行ないながら、高周
波電圧に同期したタイミングで磁極判別用試験信号成分
を検出電流から抽出し、このときの電流の変化率や振幅
に基づいて磁極判別を行い、位置推定値を補正する。な
お、前記パルス電圧のパルス幅は、磁気飽和領域に到達
するぐらい十分な長さとし、高周波電圧に同期させる。
位置推定のための信号は、重畳した高周波電圧の周波数
成分をフィルタによって検出電流から抽出することで直
接検出可能である。また、磁極判別用の試験信号は、前
記高周波電圧に対して一定の位相差をもって同期したパ
ルス電圧等を重畳させることで、容易かつ直接に、しか
も位置推定のための信号の検出と同時に検出することが
できる。
【００１５】すなわち、請求項１記載の発明は、回転子
に突極性を有する永久磁石形同期電動機を電力変換器に
より駆動するための制御装置であって、位置検出センサ
を用いずに速度推定値から回転子位置を推定し、この位
置推定値を用いて電動機に対する電圧指令を直軸電圧指
令及び横軸電圧指令に分離して制御するようにした永久
磁石形同期電動機の制御装置において、直軸基本波電圧
指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手
段と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分
解し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の
高周波電流を抽出する手段と、前記高周波電流から回転
子の速度推定値及び第１の位置推定値を演算する手段
と、前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行い
ながら、正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高
周波電圧に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳し
たときと負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸
電流の変化率により、第１の位置推定値を補正して第２
の位置推定値を演算する手段と、を備えたものである。
に突極性を有する永久磁石形同期電動機を電力変換器に
より駆動するための制御装置であって、位置検出センサ
を用いずに速度推定値から回転子位置を推定し、この位
置推定値を用いて電動機に対する電圧指令を直軸電圧指
令及び横軸電圧指令に分離して制御するようにした永久
磁石形同期電動機の制御装置において、直軸基本波電圧
指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手
段と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分
解し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の
高周波電流を抽出する手段と、前記高周波電流から回転
子の速度推定値及び第１の位置推定値を演算する手段
と、前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行い
ながら、正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高
周波電圧に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳し
たときと負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸
電流の変化率により、第１の位置推定値を補正して第２
の位置推定値を演算する手段と、を備えたものである。
【００１６】請求項２記載の発明は、直軸基本波電圧指
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高
周波電流を抽出する手段と、直軸電流の平均値を零に制
御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、前記
横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生成す
る手段と、前記高周波電流から回転子の速度推定値及び
第１の位置推定値を演算する手段と、前記速度推定値及
び第１の位置推定値の演算を行いながら、正極性及び負
極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に重畳し、か
つ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負極性のパル
ス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変化率により、
第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算す
る手段と、を備えたものである。
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高
周波電流を抽出する手段と、直軸電流の平均値を零に制
御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、前記
横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生成す
る手段と、前記高周波電流から回転子の速度推定値及び
第１の位置推定値を演算する手段と、前記速度推定値及
び第１の位置推定値の演算を行いながら、正極性及び負
極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に重畳し、か
つ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負極性のパル
ス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変化率により、
第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算す
る手段と、を備えたものである。
【００１７】請求項３記載の発明は、直軸基本波電圧指
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高
周波電流を抽出する手段と、直軸電流の平均値を零に制
御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、前記
横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生成す
る手段と、前記高周波電流から回転子の速度推定値及び
第１の位置推定値を演算する手段と、前記速度推定値及
び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記直軸電流
の平均値を零に制御する機能を停止するとともに正極性
及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に重畳
し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負極性
のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変化率に
より、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を
演算する手段と、を備えたものである。
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高
周波電流を抽出する手段と、直軸電流の平均値を零に制
御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、前記
横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生成す
る手段と、前記高周波電流から回転子の速度推定値及び
第１の位置推定値を演算する手段と、前記速度推定値及
び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記直軸電流
の平均値を零に制御する機能を停止するとともに正極性
及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に重畳
し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負極性
のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変化率に
より、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を
演算する手段と、を備えたものである。
【００１８】請求項４記載の発明は、直軸基本波電圧指
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記直軸電流及び横軸電流から前記高周波電圧と同
じ周波数の高周波電流をそれぞれ抽出する手段と、直軸
電流の平均値を正及び負の値に制御して前記直軸基本波
電圧指令を生成する手段と、前記横軸電流の平均値を零
に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、前記横軸電
流から抽出した高周波電流から回転子の速度推定値及び
第１の位置推定値を演算する手段と、前記速度推定値及
び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記直軸電流
から抽出した高周波電流の振幅により、第１の位置推定
値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、を備
えたものである。
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記直軸電流及び横軸電流から前記高周波電圧と同
じ周波数の高周波電流をそれぞれ抽出する手段と、直軸
電流の平均値を正及び負の値に制御して前記直軸基本波
電圧指令を生成する手段と、前記横軸電流の平均値を零
に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、前記横軸電
流から抽出した高周波電流から回転子の速度推定値及び
第１の位置推定値を演算する手段と、前記速度推定値及
び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記直軸電流
から抽出した高周波電流の振幅により、第１の位置推定
値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、を備
えたものである。
【００１９】請求項５記載の発明は、直軸基本波電圧指
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高
周波電流を抽出する手段と、直軸電流の平均値を零に制
御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、前記
横軸電流の平均値を少なくとも零でない値に制御して横
軸電圧指令を生成する手段と、前記高周波電流から回転
子の速度推定値及び第１の位置推定値を演算する手段
と、前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行い
ながら、前記横軸電流通流時の加速度を前記速度推定値
から演算し、かつ、前記横軸電流の極性及び加速度の大
きさにより、第１の位置推定値を補正して第２の位置推
定値を演算する手段と、を備えたものである。
令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段
と、電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解
し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高
周波電流を抽出する手段と、直軸電流の平均値を零に制
御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、前記
横軸電流の平均値を少なくとも零でない値に制御して横
軸電圧指令を生成する手段と、前記高周波電流から回転
子の速度推定値及び第１の位置推定値を演算する手段
と、前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行い
ながら、前記横軸電流通流時の加速度を前記速度推定値
から演算し、かつ、前記横軸電流の極性及び加速度の大
きさにより、第１の位置推定値を補正して第２の位置推
定値を演算する手段と、を備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。まず、図１の制御ブロック図は本発明の
第１実施形態を示すもので、請求項１に記載した発明の
実施形態に相当する。図６と同一の構成要素には同一の
参照符号を付し、以下では異なる点を中心に説明する
と、本実施形態では、方形波電圧とパルス電圧との加算
結果を直軸電圧指令ｖｄ ＊として出力する加算器９が付
加され、また、すべてのスイッチＡと図６の積分器８の
入力側に設けられていたスイッチＢとが除去されてい
る。この実施形態におけるスイッチＢは、加算器９の一
方の入力端にパルス電圧を入力可能であり、同時に、メ
モリ５に直軸電流ｉｄを入力可能となっている。
態を説明する。まず、図１の制御ブロック図は本発明の
第１実施形態を示すもので、請求項１に記載した発明の
実施形態に相当する。図６と同一の構成要素には同一の
参照符号を付し、以下では異なる点を中心に説明する
と、本実施形態では、方形波電圧とパルス電圧との加算
結果を直軸電圧指令ｖｄ ＊として出力する加算器９が付
加され、また、すべてのスイッチＡと図６の積分器８の
入力側に設けられていたスイッチＢとが除去されてい
る。この実施形態におけるスイッチＢは、加算器９の一
方の入力端にパルス電圧を入力可能であり、同時に、メ
モリ５に直軸電流ｉｄを入力可能となっている。
【００２１】次に、この実施形態の動作を説明する。始
めにスイッチＢを開き、方形波電圧を直軸電圧指令ｖｄ
＊として座標変換器１に入力して回転子位置の推定演算
を行う。この時、従来技術と同様に、速度推定器７は高
周波分離フィルタ４から抽出・分離される横軸高周波電
流ｉｑｈ（方形波電圧の周波数成分を持つ）から速度推
定値を演算し、積分器８は速度推定値を積分して第１の
位置推定値θを演算する。
めにスイッチＢを開き、方形波電圧を直軸電圧指令ｖｄ
＊として座標変換器１に入力して回転子位置の推定演算
を行う。この時、従来技術と同様に、速度推定器７は高
周波分離フィルタ４から抽出・分離される横軸高周波電
流ｉｑｈ（方形波電圧の周波数成分を持つ）から速度推
定値を演算し、積分器８は速度推定値を積分して第１の
位置推定値θを演算する。
【００２２】しかる後にスイッチＢを閉じ、方形波電圧
とパルス電圧とを加算器９により加算して直軸電圧指令
ｖｄ ＊を生成し、この指令ｖｄ ＊を座標変換器１に入力
する。ここで、パルス電圧のパルス幅は、磁気飽和領域
に到達させることを考慮して、方形波電圧の整数倍の周
期とし、かつ方形波電圧に同期させる。
とパルス電圧とを加算器９により加算して直軸電圧指令
ｖｄ ＊を生成し、この指令ｖｄ ＊を座標変換器１に入力
する。ここで、パルス電圧のパルス幅は、磁気飽和領域
に到達させることを考慮して、方形波電圧の整数倍の周
期とし、かつ方形波電圧に同期させる。
【００２３】また、位置推定を行ないながら、方形波電
圧に同期したタイミングで磁極判別用試験信号成分を直
軸電流ｉｄから抽出し、直軸電流ｉｄの変化率△
ｉｄｐ，△ｉｄｍをメモリ５に記憶させて前記数式１に
従い磁極判別を行なう。磁極判別器６では、例えば、数
式１（ａ）が成立した場合には第１の位置推定値に１８
０度を加算する信号を積分器８にプリセットすることに
より、第１の位置推定値の演算誤差を補正し、第２の位
置推定値θを生成して出力する。
圧に同期したタイミングで磁極判別用試験信号成分を直
軸電流ｉｄから抽出し、直軸電流ｉｄの変化率△
ｉｄｐ，△ｉｄｍをメモリ５に記憶させて前記数式１に
従い磁極判別を行なう。磁極判別器６では、例えば、数
式１（ａ）が成立した場合には第１の位置推定値に１８
０度を加算する信号を積分器８にプリセットすることに
より、第１の位置推定値の演算誤差を補正し、第２の位
置推定値θを生成して出力する。
【００２４】上記のように構成することにより、パルス
電圧を方形波電圧に重畳して回転子位置を推定しながら
磁極判別を同時かつ正確に行うことができる。
電圧を方形波電圧に重畳して回転子位置を推定しながら
磁極判別を同時かつ正確に行うことができる。
【００２５】図２の制御ブロック図は本発明の第２実施
形態を示すもので、請求項２に記載した発明の実施形態
に相当する。この実施形態では、図１の構成に対して、
更に直軸電流の平均値を零に制御して直軸基本波電圧指
令ｖｄ ＊＊を出力する手段としての直軸電流調節器１１
と、横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令ｖｑ
＊を出力する手段としての横軸電流調節器１２と、加算
器１０とが付加されており、位置推定及び磁極判別を行
ないながら基本波電流の制御も行なうようになってい
る。
形態を示すもので、請求項２に記載した発明の実施形態
に相当する。この実施形態では、図１の構成に対して、
更に直軸電流の平均値を零に制御して直軸基本波電圧指
令ｖｄ ＊＊を出力する手段としての直軸電流調節器１１
と、横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令ｖｑ
＊を出力する手段としての横軸電流調節器１２と、加算
器１０とが付加されており、位置推定及び磁極判別を行
ないながら基本波電流の制御も行なうようになってい
る。
【００２６】直軸電流調節器１１には、高周波分離フィ
ルタ４から出力される直軸基本波電流ｉｄｂと直軸電流
指令値ｉｄ ＊（＝０）とが入力され、その出力が直軸基
本波電圧指令ｖｄ ＊＊として加算器１０の一方の入力端
に加えられている。加算器１０の他方の入力端には加算
器９の出力が加えられており、加算器１０の出力が最終
的な直軸電圧指令ｖｄ ＊として座標変換器１に入力され
る。また、横軸電流調節器１２には、高周波分離フィル
タ４から出力される横軸基本波電流ｉｑｂと横軸電流指
令値ｉｑ ＊（＝０）とが入力され、その出力が横軸電圧
指令ｖｑ ＊として座標変換器１に入力されている。
ルタ４から出力される直軸基本波電流ｉｄｂと直軸電流
指令値ｉｄ ＊（＝０）とが入力され、その出力が直軸基
本波電圧指令ｖｄ ＊＊として加算器１０の一方の入力端
に加えられている。加算器１０の他方の入力端には加算
器９の出力が加えられており、加算器１０の出力が最終
的な直軸電圧指令ｖｄ ＊として座標変換器１に入力され
る。また、横軸電流調節器１２には、高周波分離フィル
タ４から出力される横軸基本波電流ｉｑｂと横軸電流指
令値ｉｑ ＊（＝０）とが入力され、その出力が横軸電圧
指令ｖｑ ＊として座標変換器１に入力されている。
【００２７】この実施形態の動作を説明すると、回転子
の位置推定時には、スイッチＢを開いて加算器９に方形
波電圧のみを印加する。高周波分離フィルタ４は、
ｉｄ，ｉｑから方形波電圧の周波数成分を除いた直軸基
本波電流ｉｄｂと横軸基本波電流ｉｑｂと、方形波電圧
と同じ周波数成分の横軸高周波電流ｉｑｈとを分離・抽
出する。直軸電流調節器１１は、ｉｄ ＊（＝０）とｉ
ｄｂとの偏差を増幅して直軸基本波電圧指令ｖｄ ＊＊を
演算し、加算器１０によりｖｄ ＊＊に方形波電圧を重畳
して最終的な直軸電圧指令ｖｄ ＊とする。また、横軸電
流調節器１２は、ｉｑ ＊（＝０）とｉｑｂとの偏差を増
幅して横軸電圧指令ｖｑ ＊を演算する。これらの調節器
１１，１２の動作により、直軸電流の平均値及び横軸電
流の平均値は零に制御される。
の位置推定時には、スイッチＢを開いて加算器９に方形
波電圧のみを印加する。高周波分離フィルタ４は、
ｉｄ，ｉｑから方形波電圧の周波数成分を除いた直軸基
本波電流ｉｄｂと横軸基本波電流ｉｑｂと、方形波電圧
と同じ周波数成分の横軸高周波電流ｉｑｈとを分離・抽
出する。直軸電流調節器１１は、ｉｄ ＊（＝０）とｉ
ｄｂとの偏差を増幅して直軸基本波電圧指令ｖｄ ＊＊を
演算し、加算器１０によりｖｄ ＊＊に方形波電圧を重畳
して最終的な直軸電圧指令ｖｄ ＊とする。また、横軸電
流調節器１２は、ｉｑ ＊（＝０）とｉｑｂとの偏差を増
幅して横軸電圧指令ｖｑ ＊を演算する。これらの調節器
１１，１２の動作により、直軸電流の平均値及び横軸電
流の平均値は零に制御される。
【００２８】速度推定器７は高周波分離フィルタ４から
出力される横軸高周波電流ｉｑｈから速度推定値を演算
し、積分器８は速度推定値を積分して第１の位置推定値
θを演算する。
出力される横軸高周波電流ｉｑｈから速度推定値を演算
し、積分器８は速度推定値を積分して第１の位置推定値
θを演算する。
【００２９】磁極判別を行なう際にはスイッチＢを閉
じ、加算器９，１０の動作により、直軸基本波電圧指令
ｖｄ ＊＊に対して、方形波電圧と、更に磁極判別用試験
信号としての正極性及び負極性のパルス電圧を重畳し
て、直軸電圧指令ｖｄ ＊を生成する。パルス電圧を印加
する時間は、直軸電流調節器１１が追従できないくらい
に十分短くする。パルス電圧が正極性に与えられたとき
と負極性に与えられたときのｉｄの変化率△ｉｄｐ，△
ｉｄｍをそれぞれメモリ５に記憶し、前記数式１により
磁極判別器６をプリセットして第１実施形態と同様の方
法により第１の位置推定値を補正し、第２の位置推定値
θを生成する。
じ、加算器９，１０の動作により、直軸基本波電圧指令
ｖｄ ＊＊に対して、方形波電圧と、更に磁極判別用試験
信号としての正極性及び負極性のパルス電圧を重畳し
て、直軸電圧指令ｖｄ ＊を生成する。パルス電圧を印加
する時間は、直軸電流調節器１１が追従できないくらい
に十分短くする。パルス電圧が正極性に与えられたとき
と負極性に与えられたときのｉｄの変化率△ｉｄｐ，△
ｉｄｍをそれぞれメモリ５に記憶し、前記数式１により
磁極判別器６をプリセットして第１実施形態と同様の方
法により第１の位置推定値を補正し、第２の位置推定値
θを生成する。
【００３０】上記の構成により、電動機４０が回転して
いるときにも磁極判別を正確に行い、誘起電圧による過
電流を防止して電動機を保護することができる。
いるときにも磁極判別を正確に行い、誘起電圧による過
電流を防止して電動機を保護することができる。
【００３１】次に、図３の制御ブロック図は本発明の第
３実施形態を示すもので、請求項３に記載した発明の実
施形態に相当する。この実施形態は、図２の実施形態に
おいて直軸電流調節器１１と加算器１０との間にスイッ
チＣが付加されていることを特徴とする。このスイッチ
Ｃの動作としては、スイッチＢが閉じていて磁極判別用
試験信号としてのパルス電圧が正または負の値であれば
「開」、それ以外では「閉」となるものである。
３実施形態を示すもので、請求項３に記載した発明の実
施形態に相当する。この実施形態は、図２の実施形態に
おいて直軸電流調節器１１と加算器１０との間にスイッ
チＣが付加されていることを特徴とする。このスイッチ
Ｃの動作としては、スイッチＢが閉じていて磁極判別用
試験信号としてのパルス電圧が正または負の値であれば
「開」、それ以外では「閉」となるものである。
【００３２】以下、本実施形態の動作を説明する。回転
子位置の推定動作は第１、第２実施形態と同様である。
磁極判別に当たっては、スイッチＢを閉じた状態で、パ
ルス電圧が正あるいは負の値のときにスイッチＣが開く
ことにより、直軸電流の制御は行なわれず、正または負
のパルス電圧によって大きな直軸電流が流れる。これに
よって、十分に磁気飽和するような直軸電流ｉｄを流す
ことができ、メモリ５及び磁極判別器６を介して高精度
に磁極判別を行うことができる。なお、本実施形態では
大きな直軸電流ｉｄを流すために、パルス電圧が正また
は負である期間をモータやインバータが許容される範囲
で長くするのが望ましい。
子位置の推定動作は第１、第２実施形態と同様である。
磁極判別に当たっては、スイッチＢを閉じた状態で、パ
ルス電圧が正あるいは負の値のときにスイッチＣが開く
ことにより、直軸電流の制御は行なわれず、正または負
のパルス電圧によって大きな直軸電流が流れる。これに
よって、十分に磁気飽和するような直軸電流ｉｄを流す
ことができ、メモリ５及び磁極判別器６を介して高精度
に磁極判別を行うことができる。なお、本実施形態では
大きな直軸電流ｉｄを流すために、パルス電圧が正また
は負である期間をモータやインバータが許容される範囲
で長くするのが望ましい。
【００３３】図４の制御ブロック図は本発明の第４実施
形態を示すもので、請求項４に記載した発明の実施形態
に相当する。この実施形態は、第２実施形態や第３実施
形態と比較して、パルス電圧の代わりに正及び負の極性
を持つパルス状の直軸電流指令ｉｄ ＊を用いることを特
徴としており、直軸電流調節器１１の出力が加算器１０
に入力されて方形波電圧と加算される。ここで、直軸電
流調節器１１は、直軸電流の平均値を正極性及び負極性
に制御する手段を構成している。なお、スイッチＢはメ
モリ５の入力側のみに設けられており、このスイッチＢ
はｉｄ ＊＝０のときに「開」、それ以外のｉｄ ＊≠０
（ｉｄ ＊が正または負）のときに「閉」となるものであ
る。
形態を示すもので、請求項４に記載した発明の実施形態
に相当する。この実施形態は、第２実施形態や第３実施
形態と比較して、パルス電圧の代わりに正及び負の極性
を持つパルス状の直軸電流指令ｉｄ ＊を用いることを特
徴としており、直軸電流調節器１１の出力が加算器１０
に入力されて方形波電圧と加算される。ここで、直軸電
流調節器１１は、直軸電流の平均値を正極性及び負極性
に制御する手段を構成している。なお、スイッチＢはメ
モリ５の入力側のみに設けられており、このスイッチＢ
はｉｄ ＊＝０のときに「開」、それ以外のｉｄ ＊≠０
（ｉｄ ＊が正または負）のときに「閉」となるものであ
る。
【００３４】以下、本実施形態の動作を説明する。回転
子位置の推定動作は第１〜第３実施形態と同様である。
直軸電流調節器１１には、正極性及び負極性を有するパ
ルス状の直軸電流指令ｉｄ ＊を与え、スイッチＢはｉｄ
＊が正または負の値のときにのみ閉じる。高周波分離フ
ィルタ４により、直軸電流ｉｄから直軸高周波電流ｉ
ｄｈを抽出し、ｉ ｄ ＊を正極性に設定したときと負極性
に設定したときのｉｄｈの振幅ｉｄｈｐ，ｉｄｈｍをそ
れぞれメモリ５に記憶させる。磁極判別器６は、積分器
８の出力を次の数式２によりプリセットして第１の位置
推定値を補正し、第２の位置推定値θを出力する。
子位置の推定動作は第１〜第３実施形態と同様である。
直軸電流調節器１１には、正極性及び負極性を有するパ
ルス状の直軸電流指令ｉｄ ＊を与え、スイッチＢはｉｄ
＊が正または負の値のときにのみ閉じる。高周波分離フ
ィルタ４により、直軸電流ｉｄから直軸高周波電流ｉ
ｄｈを抽出し、ｉ ｄ ＊を正極性に設定したときと負極性
に設定したときのｉｄｈの振幅ｉｄｈｐ，ｉｄｈｍをそ
れぞれメモリ５に記憶させる。磁極判別器６は、積分器
８の出力を次の数式２によりプリセットして第１の位置
推定値を補正し、第２の位置推定値θを出力する。
【００３５】［数式２］ (ａ) ｉｄｈｐ＜ｉｄｈｍのとき → θ＝θ（前回
値）＋１８０° (ｂ) ｉｄｈｐ＞ｉｄｈｍのとき → θ＝θ（前回
値）
値）＋１８０° (ｂ) ｉｄｈｐ＞ｉｄｈｍのとき → θ＝θ（前回
値）
【００３６】第２実施形態や第３実施形態では、磁極判
別を行うためにパルス電圧を印加した場合の電流は電動
機４０のインピーダンスによって変わるとともに、パル
ス電圧が正極性または負極性の時にはスイッチＣが開と
なっていて直軸電流のフィードバック制御が働かないた
め、場合によっては機器を損傷するような過電流が流れ
る危険性がある。これに対し、第４実施形態によれば、
電流のフィードバック制御を行なう直軸電流調節器１１
の作用により、過電流が発生するのを回避することがで
きる。
別を行うためにパルス電圧を印加した場合の電流は電動
機４０のインピーダンスによって変わるとともに、パル
ス電圧が正極性または負極性の時にはスイッチＣが開と
なっていて直軸電流のフィードバック制御が働かないた
め、場合によっては機器を損傷するような過電流が流れ
る危険性がある。これに対し、第４実施形態によれば、
電流のフィードバック制御を行なう直軸電流調節器１１
の作用により、過電流が発生するのを回避することがで
きる。
【００３７】図５の制御ブロック図は本発明の第５実施
形態を示すもので、請求項５に記載した発明の実施形態
に相当する。この実施形態を図４の実施形態と比較する
と、直軸電流指令ｉｄ ＊の代わりに横軸電流指令ｉｑ ＊
を操作する点と、メモリ５の代わりに加速度検出器１３
を用いる点が異なっている。ここで、直軸電流調節器１
１は直軸電流の平均値を零に制御して直軸基本波電圧指
令を出力する手段を構成し、横軸電流調節器１２は横軸
電流の平均値を零でない値に制御して横軸電圧指令を出
力する手段を構成している。なお、加速度検出器１３
は、速度推定器７と磁極判別器６との間に設けられてい
る。
形態を示すもので、請求項５に記載した発明の実施形態
に相当する。この実施形態を図４の実施形態と比較する
と、直軸電流指令ｉｄ ＊の代わりに横軸電流指令ｉｑ ＊
を操作する点と、メモリ５の代わりに加速度検出器１３
を用いる点が異なっている。ここで、直軸電流調節器１
１は直軸電流の平均値を零に制御して直軸基本波電圧指
令を出力する手段を構成し、横軸電流調節器１２は横軸
電流の平均値を零でない値に制御して横軸電圧指令を出
力する手段を構成している。なお、加速度検出器１３
は、速度推定器７と磁極判別器６との間に設けられてい
る。
【００３８】以下、図４と異なる部分を中心にして本実
施形態の動作を説明する。なお、回転子位置の推定動作
は第１〜第４実施形態と同様である。磁極判別に当たっ
ては、横軸電流指令値ｉｑ ＊を正の値とし、横軸電流を
正の値に制御する。一方、直軸電流指令値ｉｄ ＊を零と
して、直軸電流を零に制御する。このとき、横軸電流に
よりトルクが発生し、回転子はθに誤差がないとき正転
方向、θに１８０°の誤差があるとき逆転方向に加速さ
れる。そこで、この加速度の大きさを利用して磁極判別
を行なう。
施形態の動作を説明する。なお、回転子位置の推定動作
は第１〜第４実施形態と同様である。磁極判別に当たっ
ては、横軸電流指令値ｉｑ ＊を正の値とし、横軸電流を
正の値に制御する。一方、直軸電流指令値ｉｄ ＊を零と
して、直軸電流を零に制御する。このとき、横軸電流に
よりトルクが発生し、回転子はθに誤差がないとき正転
方向、θに１８０°の誤差があるとき逆転方向に加速さ
れる。そこで、この加速度の大きさを利用して磁極判別
を行なう。
【００３９】加速度検出器１３は速度推定値を微分し
て、加速度を演算する。磁極判別器６は、ｉｑ＝０のと
きの加速度ａ０と、ｉｑを正の値に制御したときの加速
度ａｐとを比較し、積分器８の出力を次の数式３により
プリセットして第１の位置推定値を補正し、第２の位置
推定値θを生成する。
て、加速度を演算する。磁極判別器６は、ｉｑ＝０のと
きの加速度ａ０と、ｉｑを正の値に制御したときの加速
度ａｐとを比較し、積分器８の出力を次の数式３により
プリセットして第１の位置推定値を補正し、第２の位置
推定値θを生成する。
【００４０】［数式３］ (ａ) ａ０＞ａｐのとき → θ＝θ（前回値）＋１８
０° (ｂ) ａ０＜ａｐのとき → θ＝θ（前回値）
０° (ｂ) ａ０＜ａｐのとき → θ＝θ（前回値）
【００４１】すなわち、ａ０＜ａｐであればθに誤差が
ないと判断して補正せず、ａ０＞ａ ｐであればθに誤差
があると判断して補正を行う。本実施形態は、直軸電流
の瞬時値を正極性及び負極性に制御したときの直軸電流
の変化率の差が小さく、磁気飽和現象を用いた磁極判別
が困難な電動機に有効である。
ないと判断して補正せず、ａ０＞ａ ｐであればθに誤差
があると判断して補正を行う。本実施形態は、直軸電流
の瞬時値を正極性及び負極性に制御したときの直軸電流
の変化率の差が小さく、磁気飽和現象を用いた磁極判別
が困難な電動機に有効である。
【００４２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置推定
演算を磁極判別と同時に実行することができ、更に磁極
判別時にも基本波電流の制御を行えるようにして過電流
の発生を防止することができる。また、回転子が回って
いる場合でも、回転子位置の演算を正確に行うことがで
きるので、速やかな始動が可能となる等の効果がある。
演算を磁極判別と同時に実行することができ、更に磁極
判別時にも基本波電流の制御を行えるようにして過電流
の発生を防止することができる。また、回転子が回って
いる場合でも、回転子位置の演算を正確に行うことがで
きるので、速やかな始動が可能となる等の効果がある。
【図１】本発明の第１実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明の第２実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第３実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第４実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第５実施形態を示す制御ブロック図で
ある。
ある。
【図６】従来技術を示す制御ブロック図である。
１，２ 座標変換器 ３ ＰＷＭ回路 ４ 高周波分離フィルタ ５ メモリ ６ 磁極判別器 ７ 速度推定器 ８ 積分器 ９，１０ 加算器 １１ 直軸電流調節器 １２ 横軸電流調節器 １３ 加速度検出器 ２０ 三相交流電源 ３０ 電力変換器 ４０ 永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ） Ａ，Ｂ，Ｃ スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 尚史 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 糸魚川 信夫 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H560 BB04 BB12 DA14 DA18 DC12 EB01 JJ02 SS06 TT08 TT11 XA12 XA13 5H575 DD06 GG04 JJ17 JJ22 LL22 5H576 BB06 DD02 DD07 EE01 EE11 FF01 GG04 HB01 JJ04 JJ17 JJ22 JJ23 JJ26 LL14 LL22 LL39 LL41 MM02
Claims (5)
- 【請求項１】 回転子に突極性を有する永久磁石形同期
電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であ
って、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子
位置を推定し、この位置推定値を用いて電動機に対する
電圧指令を直軸電圧指令及び横軸電圧指令に分離して制
御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置にお
いて、 直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指
令を生成する手段と、 電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、
前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波
電流を抽出する手段と、 前記高周波電流から回転子の速度推定値及び第１の位置
推定値を演算する手段と、 前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いなが
ら、 正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧
に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと
負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変
化率により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推
定値を演算する手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項２】 回転子に突極性を有する永久磁石形同期
電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であ
って、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子
位置を推定し、この位置推定値を用いて電動機に対する
電圧指令を直軸電圧指令及び横軸電圧指令に分離して制
御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置にお
いて、 直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指
令を生成する手段と、 電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、
前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波
電流を抽出する手段と、 直軸電流の平均値を零に制御して前記直軸基本波電圧指
令を生成する手段と、 前記横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生
成する手段と、 前記高周波電流から回転子の速度推定値及び第１の位置
推定値を演算する手段と、 前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いなが
ら、 正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧
に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと
負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変
化率により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推
定値を演算する手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項３】 回転子に突極性を有する永久磁石形同期
電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であ
って、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子
位置を推定し、この位置推定値を用いて電動機に対する
電圧指令を直軸電圧指令及び横軸電圧指令に分離して制
御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置にお
いて、 直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指
令を生成する手段と、 電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、
前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波
電流を抽出する手段と、 直軸電流の平均値を零に制御して前記直軸基本波電圧指
令を生成する手段と、 前記横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生
成する手段と、 前記高周波電流から回転子の速度推定値及び第１の位置
推定値を演算する手段と、 前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いなが
ら、 前記直軸電流の平均値を零に制御する機能を停止すると
ともに正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周
波電圧に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳した
ときと負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電
流の変化率により、第１の位置推定値を補正して第２の
位置推定値を演算する手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項４】 回転子に突極性を有する永久磁石形同期
電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であ
って、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子
位置を推定し、この位置推定値を用いて電動機に対する
電圧指令を直軸電圧指令及び横軸電圧指令に分離して制
御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置にお
いて、 直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指
令を生成する手段と、 電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、
前記直軸電流及び横軸電流から前記高周波電圧と同じ周
波数の高周波電流をそれぞれ抽出する手段と、 直軸電流の平均値を正及び負の値に制御して前記直軸基
本波電圧指令を生成する手段と、 前記横軸電流の平均値を零に制御して横軸電圧指令を生
成する手段と、 前記横軸電流から抽出した高周波電流から回転子の速度
推定値及び第１の位置推定値を演算する手段と、 前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いなが
ら、 前記直軸電流から抽出した高周波電流の振幅により、第
１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する
手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。 - 【請求項５】 回転子に突極性を有する永久磁石形同期
電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であ
って、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子
位置を推定し、この位置推定値を用いて電動機に対する
電圧指令を直軸電圧指令及び横軸電圧指令に分離して制
御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置にお
いて、 直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指
令を生成する手段と、 電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、
前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波
電流を抽出する手段と、 直軸電流の平均値を零に制御して前記直軸基本波電圧指
令を生成する手段と、 前記横軸電流の平均値を少なくとも零でない値に制御し
て横軸電圧指令を生成する手段と、 前記高周波電流から回転子の速度推定値及び第１の位置
推定値を演算する手段と、 前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いなが
ら、 前記横軸電流通流時の加速度を前記速度推定値から演算
し、かつ、前記横軸電流の極性及び加速度の大きさによ
り、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演
算する手段と、 を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御
装置。
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