JP2005080458A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石モータが回転している状態から起動するに際し、スムーズに起動することを可能としたモータ制御装置の提供。
【解決手段】起動開始直後に空転判別手段１８によりモータが回転中であると判断した場合、回転子位置推定手段１５において算出されるｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分の積から、ｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分の積を減じた値の直流成分が所定の範囲内に収束するまで、回転子位置推定手段１５の推定ゲイン増大させて推定応答を早めて、直流成分が所定の範囲内に収束した後は推定ゲインを通常状態に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石モータの制御装置に関する。

従来、永久磁石モータ回転子の磁気特極性を利用し、回転子位置を把握したモータ制御装置が知られており（例えば、特許文献１参照）、その構成例を図６に示す。

図６に示すように、モータ制御装置は、高周波電流指令重畳手段１１と、電流制御手段１２と、電圧指令座標変換手段１３と、電流座標変換手段１４と、回転子位置推定手段１５とから構成され、永久磁石モータ１を駆動するインバータ部２に適用される。

高周波電流重畳手段１１は、モータ１のモータ回転子の回転周波数と異なる高周波成分の回転電流指令を、トルクを出力するために必要なｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令ＩｄＲｅｆ１，ＩｑＲｅｆ１にそれぞれ重畳する。ここに、ｑ軸は回転子突方向であり、ｄ軸は回転子突方向と直角の方向である。

電流制御手段１２は、電流座標変換手段１４からの出力であるモータ１のｄ軸電流およびｑ軸電流の実際値Ｉｄ，Ｉｑが、高周波電流指令重畳手段１１から出力される電流指令値ＩｄＲｅｆ２，ＩｑＲｅｆ２に追従するように、インバータ２の出力のｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令を操作する。

電圧指令座標変換手段１３は、電流制御手段１２からの出力であるｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ，ＶｑＲｅｆを、回転子位置推定手段１５からの出力であるモータ回転子の位置推定値θｈを用いて、インバータ２の３相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、インバータ部２に与える。

電流座標変換手段１４は、モータ１の３相電流（３相のうち２相の電流検出値）Ｉｕ，Ｉｗを、回転子位置推定手段１５からの出力であるモータ回転子の位置推定値θｈを用いて、ｄｑ座標軸での値である上記ｄ軸電流およびｑ軸電流の実際値Ｉｄ，Ｉｑに変換する。

回転子位置推定手段１５は、電流制御手段１２からの出力であるｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ，ＶｑＲｅｆと、電流座標変換手段１４からの出力であるｄ軸電流およびｑ軸電流の実際値Ｉｄ，Ｉｑとを用いて、それぞれの入力の値の高周波電流指令重畳手段１１で重畳した高周波電流の周波数成分をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１５ａで抽出し、かつこのｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分との積を掛算器１５ｂで求め、この積からｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分との積を減じた値を算出し、この算出値の直流成分Ｈがゼロとなるようにモータ回転子の回転速度推定値ωｈをＰＩ制御器１５ｃにて補正して出力すると共に、モータ回転子の回転速度推定値の時間積分値を積分器１５ｄで求め、該積分値を上記モータ回転子の位置推定値θｈとして出力する。
特開２００１−３３９９９９号公報

しかしながら、上記従来装置において回転子位置推定手段１５は、ＰＩ制御器１５ｃのゲインが固定とされているため、永久磁石モータ１が回転している状態から起動する際には回転子位置推定手段１５における回転子位置推定の制御ゲインが低いと推定値が収束しないことがある。このような場合、電流制御不安定となり、望まざるトルク発生し、最悪の場合過電流保護動作により、再起動できなくなる。

本発明の目的は、永久磁石モータが回転している状態から起動するに際し、スムーズに起動することを可能としたモータ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、モータ回転子に磁気突極性を有し、直流電力を交流電力に変換するインバータからの出力が供給される永久磁石モータに適用されるモータ制御装置において、
前記モータ回転子の回転周波数と異なる高周波成分の回転電流指令を、トルクを出力するために必要な回転子突方向に係るｄ軸電流指令及び前記回転子突方向と直角方向に係るｑ軸電流指令にそれぞれ重畳する高周波電流指令重畳手段と、
前記モータのｄ軸電流及びｑ軸電流の実際値が前記高周波電流指令重畳手段から出力される電流指令値に追従するように、前記インバータの出力のｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令を操作する電流制御手段と、
ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令とｄ軸電流とｑ軸電流の実際値を用いて、それぞれの入力の値の前記高周波電流指令重畳手段で重畳した高周波電流の周波数成分を抽出し、かつ当該ｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分の積から、ｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分の積を減じた値を算出し、当該算出値の直流成分がゼロとなるように前記モータ回転子の回転速度推定値を補正して出力すると共に、前記モータ回転子の回転速度推定値の時間積分値を前記モータ回転子の位置推定値として出力する回転子位置推定手段と、
この回転子位置推定手段による前記モータ回転子の位置推定値を用いて、前記電流制御手段からの出力であるｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を、３相電圧指令に変換する電圧指令座標変換手段と、
前記モータの３相電流を前記モータ回転子の位置推定値を用いて、ｄｑ軸座標軸での値である前記ｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する電流座標変換手段と、
起動開始の直後に前記モータに流れ込む電流がゼロを含む所望の値となるように電流フィードバック制御を実施し、この時の出力電圧指令が所定量以上となっていた場合に前記モータが回転中であると判断する空転判別手段と、
起動開始直後に空転判別手段により前記モータが回転中であると判断した場合、前記回転子位置推定手段において算出されるｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分の積から、ｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分の積を減じた値の直流成分が所定の範囲内に収束するまで、前記回転子位置推定手段の推定ゲイン増大させて推定応答を早めて、直流成分が所定の範囲内に収束した後は推定ゲインを通常状態に戻す制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、起動から一定時間の間は電流基準を０とした電流フィードバック制御のみ実施し、その間の電圧ベクトル振幅が一定値以上であれば、永久磁石モータが空転中であると判断して高調波重畳時の回転子位置推定のゲインを大きくして高速に位置推定を行うことにより、永久磁石モータが高速に回転している状態でも、スムーズに起動することができる。

以上のように本発明によれば、永久磁石モータが回転している状態から起動するに際し、スムーズに起動することを可能としたモータ制御装置を提供できるものである。

（第１実施形態）
本発明による第１実施形態のモータ制御装置を、図１及び図２を参照して説明する。図１において図６の回路要素と同一の回路要素には同一符号を付して示している。

図１に示すように、本実施形態のモータ制御装置は、高周波電流指令重畳手段１１と、電流制御手段１２と、電圧指令座標変換手段１３と、電流座標変換手段１４と、回転子位置推定手段１５′と、動作指令手段１６と、電流基準信号切換手段１７と、空転検出手段１８と、推定ゲイン切換手段１９とから構成され、永久磁石モータ１を駆動するインバータ部２に適用される。

ここに、回転子位置推定手段１５′は、図６にて示した回転子位置推定手段１５に、推定完了設定手段１５ａ及び比較器１５ｂを付加したものであり、回転子位置推定手段１５の機能と共に、推定完了設定手段１５ａ及び比較器１５ｂによる機能を奏する。すなわち、ｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分との積からｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分との積を減じた値である直流成分Ｈが推定完了設定手段１５ａにより設定された値よりも小さくなると、動作指令手段１６からの出力ＨＩ＿ＧＡＩＮがＯＦＦとなりゲインＧ１により回転子位置推定が行われる。

動作指令手段１６は、起動時における起動指令ＳＴＡＲＴ、回転子位置推定手段１５′からの出力Ｈ＿ＬＥＶＥＬ及び空転検出手段１８からのＦＲＵＮ信号を入力すると共に高周波電流重畳手段１１に対する高周波重畳指令ＨＦ＿ＯＮ、電流基準信号切換手段１７に対する切換信号０＿ＣＵＲＲ、推定ゲイン切換手段１９に対する指令ＨＩ＿ＧＡＩＮを出力する。

電流基準信号切換手段１７は、高周波電流指令重畳手段１１と電流制御手段１２との間に設けられ、電流制御手段１２に与える電流基準ＩｄＲｅｆ２、ＩｄＲｅｆ２を、そのまま又は０に切換える。

空転検出手段１８は、ベクトル振幅演算部１８ａ、空転検出設定手段１８ｂ及び比較器１８ｃを有し、振幅値Ｅ１＿Ｒを下記式１にて求め、当該振幅値Ｅ１＿Ｒが空転検出設定手段１８ｂにより設定された値より大きければ、空転検出手段１８よりＦＲＵＮ信号を出力する。

推定ゲイン切換手段１９は、動作指令手段１６からの指令ＨＩ＿ＧＡＩＮに応動し、通常時ゲイン設定手段１９ａと空転起動時ゲイン設定手段１９ｂとを切換えて、回転子位置推定手段１５′のＰＩ制御器１５ｃにゲインＧ１，Ｇ２を選択的に与える。この場合、ゲインは、Ｇ１＜Ｇ２の関係となっており、空転時には回転子位置推定が早く収束するように設定されている。

上記のように構成された本実施形態のモータ制御装置においては、起動時に、起動指令ＳＴＡＲＴが動作指令手段１６に入力されると、動作指令手段１６は、図２に示すように、時間ｔ＿ＯＣ間、電流基準信号切換手段１７に対する切換信号０＿ＣＵＲＲを１にする。

これにより、高周波電流指令重畳手段１１から出力され電流制御手段１２に与える電流基準ＩｄＲｅｆ２、ＩｄＲｅｆ２は０となる。

この際、永久磁石モータが空転状態であれば、電流制御手段１２からの出力であるｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ，ＶｑＲｅｆは、逆起電圧の逆位相の値となり、空転検出手段１８においてその振幅値Ｅ１＿Ｒが上記式のように求められる。

空転検出手段１８において、振幅値Ｅ１＿Ｒが空転検出設定手段１８ｂにより設定された値より大きければ、図２に示すように、ＦＲＵＮ信号が動作指令手段１６に出力される。

動作指令手段１６は、図２に示すようにｔ＿０Ｃ経過後、高周波電流重畳手段１１に対して高周波重畳指令ＨＦ＿ＯＮとともに、回転子位置推定手段１５においてＨの値が推定完了設定手段１５ａにより設定された値よりも大きい期間、推定ゲイン切換手段１９に対してＨＩ＿ＧＡＩＮ信号を出力する。

これにより、推定ゲイン切換手段１９は、通常時ゲイン設定手段１９ａに設定されたゲインＧ１から空転起動時ゲイン設定手段１９ｂに設定されたゲインＧ２に切り換え、回転子位置推定手段１５′のＰＩ制御器１５ｃに与える。回転子位置推定手段１５′は、空転起動時ゲイン設定手段１９ｂに設定されたゲインＧ２にて回転子位置推定が行われる。

一方、回転子位置推定手段１５において直流成分Ｈの値が、推定完了設定手段１５ａにより設定された値よりも小さくなると、動作指令手段１６からの出力ＨＩ＿ＧＡＩＮがＯＦＦとなり、回転子位置推定手段１５′は、通常時ゲイン設定手段１９ａに設定されたゲインＧ１により回転子位置推定が行われる。

以上のように本実施形態のモータ制御装置では、起動から一定時間の間は電流基準を０とした電流フィードバック制御のみ実施し、その間の電圧ベクトル振幅が一定値以上であれば、永久磁石モータ１が空転中であると判断して高調波重畳時の回転子位置推定のゲインを大きくして高速に位置推定を行う。これにより、永久磁石モータ１が高速に回転している状態でも、スムーズに起動することができる。

（第２実施形態）
本発明による第１実施形態のモータ制御装置を、図３を参照して説明する。図３において図１、図６の回路要素と同一の回路要素には同一符号を付して示している。

図３に示すように、本実施形態のモータ制御装置は、高周波電流指令重畳手段１１と、電流制御手段１２と、電圧指令座標変換手段１３と、電流座標変換手段１４と、回転子位置推定手段１５と、動作指令手段１６と、電流基準信号切換手段１７と、空転検出手段１８と、推定ゲイン切換手段１９′とから構成され、永久磁石モータ１を駆動するインバータ部２に適用される。

推定ゲイン切換手段１９′は、動作指令手段１６からの出力ＨＩ＿ＧＡＩＮがＯＮとなってからｔ＿ｈｇ経過後、ＯＦＦとなりようにｔ＿ｈｇワンショット回路１９ｃを有し、このｔ＿ｈｇ経過後に、通常時ゲイン設定手段１９ａと空転起動時ゲイン設定手段１９ｂとを切換えて、回転子位置推定手段１５′のＰＩ制御器１５ｃにゲインＧ１，Ｇ２を選択的に与える。ゲインはＧ１＜Ｇ２の関係であり、空転時には回転子位置推定が早く収束するように設定されている。

上記のように構成された本実施形態のモータ制御装置においては、起動時に、起動指令ＳＴＡＲＴが動作指令手段１６に入力されると、動作指令手段１６は、時間ｔ＿ＯＣ間、電流基準信号切換手段１７に対する切換信号０＿ＣＵＲＲを１にする。

これにより、高周波電流指令重畳手段１１から出力され電流制御手段１２に与える電流基準ＩｄＲｅｆ２、ＩｄＲｅｆ２は０となる。

この際、モータ１が空転状態であれば、電流制御手段１２からの出力であるｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ，ＶｑＲｅｆは、逆起電圧の逆位相の値となり、空転検出手段１８においてその振幅値Ｅ１＿Ｒが前記式１のように求められる。

振幅値Ｅ１＿Ｒが、空転検出設定手段１８ｂにより設定された値より大きければ、空転検出手段１８よりＦＲＵＮ信号が出力され、動作指令手段１６からｔ＿０Ｃ経過後、高周波電流重畳手段１１に対して高周波重畳指令ＨＦ＿ＯＮとともに、回転子位置推定手段１５において、あらかじめ設定されたｔ＿ｈｇ時間、推定ゲイン切換手段１９に対してＨＩ＿ＧＡＩＮ信号を出力する。

これにより、推定ゲイン切換手段１９′は、通常時ゲイン設定手段１９ａに設定されたゲインＧ１から、空転起動時ゲイン設定手段１９ｂに設定されたゲインＧ２に切換えて回転子位置推定に用いられる。

動作指令手段１６からの出力ＨＩ＿ＧＡＩＮがＯＮとなってからｔ＿ｈｇ経過後、ＯＦＦとなりゲインＧ１により回転子位置推定が行われる。

以上のように本実施形態のモータ制御装置では、起動から一定時間の間は電流基準を０とした電流フィードバック制御のみ実施し、その間の電圧ベクトル振幅が一定値以上であれば、永久磁石モータ１が空転中であると判断して高調波重畳時の回転子位置推定のゲインを大きくして高速に位置推定を行う。これにより、永久磁石モータ１が高速に回転している状態でも、スムーズに起動することができる。

また、推定ゲイン切換手段１９′のｔ＿ｈｇワンショット回路１９ｃにより、推定ゲインを増大させて推定応答を早めた後は、推定ゲインは通常状態に戻すことができる。

（第３実施形態）
本発明による第３実施形態のモータ制御装置を、図４を参照して説明する。図３において図１、図３及び図６の回路要素と同一の回路要素には同一符号を付して示している。

図４に示すように、本実施形態のモータ制御装置は、高周波電流指令重畳手段１１と、電流制御手段１２と、電圧指令座標変換手段１３と、電流座標変換手段１４と、回転子位置推定手段１５′と、動作指令手段１６と、電流基準信号切換手段１７と、空転検出手段１８と、高周波電流指令切換手段２０とから構成され、永久磁石モータ１を駆動するインバータ部２に適用される。

高周波電流指令切換手段２０は、回転子位置推定手段１５′において直流成分Ｈの値が推定完了設定手段１５ａにより設定された値よりも大きい期間に入力されるＨＦ＿ＳＥＬ信号に応動し、通常時に高周波電流重畳手段１１により印加される高周波電流を設定手段２０ａに設定された高周波電流指令ＨＦ１から空転起動時設定手段２０ｂに設定された高周波電流指令ＨＦ２に切換るものである。この場合、高周波電流指令はＨＦ１＜ＨＦ２の関係で空転からの時起動時には回転子位置推定手段１５′において回転子位置推定が早く収束するように設定されている。

上記のように構成された本実施形態のモータ制御装置においては、起動時に、起動指令ＳＴＡＲＴが動作指令手段１６に入力されると、動作指令手段１６は、時間ｔ＿ＯＣ間、電流基準信号切換手段１７に対する切換信号０＿ＣＵＲＲを１にする。

これにより、高周波電流指令重畳手段１１から出力され電流制御手段１２に与える電流基準ＩｄＲｅｆ２、ＩｄＲｅｆ２は０となる。

この際、永久磁石モータが空転状態であれば、電流制御手段１２からの出力であるｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ，ＶｑＲｅｆは、逆起電圧の逆位相の値となり、空転検出手段１８においてその振幅値Ｅ１＿Ｒが上記式１のように求められる。

振幅値Ｅ１＿Ｒが空転検出設定手段１８ｂにより設定された値より大きければ、空転検出手段１８よりＦＲＵＮ信号が出力され、動作指令手段１６からｔ＿０Ｃ経過後、高周波電流重畳手段１１に対して高周波重畳指令ＨＦ＿ＯＮとともに、回転子位置推定手段１５′において直流成分Ｈの値が、推定完了設定手段１５ａにより設定された値よりも大きい期間、高調波電流指令切換手段２０に対してＨＦ＿ＳＥＬ信号を出力する。

高調波電流指令切換手段２０は、このＨＦ＿ＳＥＬ信号に応動し、通常時に高周波電流重畳手段１１により印加される高周波電流を設定手段２０ａに設定された高周波電流指令ＨＦ１から空転起動時設定手段２０ｂに設定された高周波電流指令ＨＦ２に切換る。

回転子位置推定手段１５′において直流成分Ｈの値が推定完了設定手段１５ａにより設定された値よりも小さくなると、動作指令手段１６からの出力ＨＦ＿ＳＥＬがＯＦＦとなり、通常時に高周波電流重畳手段１１により印加される高周波電流を設定手段２０ａに設定された通常時の高周波電流指令が印加される。

以上のように本実施形態のモータ制御装置では、起動から一定時間の間は電流基準を０とした電流フィードバック制御のみ実施し、その間の電圧ベクトル振幅が一定値以上であれば永久磁石モータ１が空転中であると判断して高調波重畳時の高周波電流指令を大きくして高速に位置推定を行っている。

これにより、永久磁石モータ１が高速に回転している状態でもスムーズに起動することができ、通常時は最小の高周波電流指令とすることにより高周波による振動、騒音を最小限とすることが出来る。

（第４実施形態）
本発明による第４実施形態のモータ制御装置を、図５を参照して説明する。図３において図１、図３、図４及び図６の回路要素と同一の回路要素には同一符号を付して示している。

図５に示すように、本実施形態のモータ制御装置は、高周波電流指令重畳手段１１と、電流制御手段１２と、電圧指令座標変換手段１３と、電流座標変換手段１４と、回転子位置推定手段１５と、動作指令手段１６と、電流基準信号切換手段１７と、空転検出手段１８と、高周波電流指令切換手段２０′とから構成され、永久磁石モータ１を駆動するインバータ部２に適用される。

高周波電流指令切換手段２０′は、動作指令手段１６から高周波電流重畳手段１１に対して高周波重畳指令ＨＦ＿ＯＮが出力され、また高調波電流指令切換手段２０′に対しＨＦ＿ＳＥＬ信号を、ｔ＿ｈｇワンショット回路２０ｃによりあらかじめ設定されたｔ＿ｈｇ時間出力したとき、通常時に高周波電流重畳手段１１により印加される高周波電流を設定手段２０ａに設定された高周波電流指令ＨＦ１から空転起動時設定手段２０ｂに設定された高周波電流指令ＨＦ２に切換るものである。この場合、高周波電流指令はＨＦ１＜ＨＦ２の関係で空転からの時起動時には回転子位置推定手段１５において回転子位置推定が早く収束するように設定されている。

上記のように構成された本実施形態のモータ制御装置においては、起動時に、起動指令ＳＴＡＲＴが動作指令手段１６に入力されると、動作指令手段１６は、時間ｔ＿ＯＣ間、電流基準信号切換手段１７に対する切換信号０＿ＣＵＲＲを１にする。

これにより、高周波電流指令重畳手段１１から出力され電流制御手段１２に与える電流基準ＩｄＲｅｆ２、ＩｄＲｅｆ２は０となる。

この際、永久磁石モータが空転状態であれば、電流制御手段１２からの出力であるｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ，ＶｑＲｅｆは、逆起電圧の逆位相の値となり、空転検出手段１８においてその振幅値Ｅ１＿Ｒが上記式１のように求められる。

振幅値Ｅ１＿Ｒが、空転検出設定手段１８ｂにより設定された値より大きければ、空転検出手段１８よりＦＲＵＮ信号が出力され、動作指令手段１６からｔ＿０Ｃ経過後、高周波電流重畳手段１１に対して高周波重畳指令ＨＦ＿ＯＮとともに、回転子位置推定手段１５において、あらかじめ設定されたｔ＿ｈｇ時間、高調波電流指令切換手段２０に対してＨＦ＿ＳＥＬ信号を出力する。

こりにより、高調波電流指令切換手段２０′は、通常時に高周波電流重畳手段１１により印加される高周波電流を設定手段２０ａに設定された高周波電流指令ＨＦ１から空転起動時設定手段２０ｂに設定された高周波電流指令ＨＦ２に切換る。

動作指令手段１６からの出力ＨＦ＿ＳＥＬがＯＮとなってからｔ＿ｈｇ経過後、ＯＦＦとなり通常時に高周波電流重畳手段１１により印加される高周波電流を設定手段２０ａに設定された通常時の高周波電流指令が印加される。

以上のように本実施形態のモータ制御装置では、起動から一定時間の間は電流基準を０とした電流フィードバック制御のみ実施し、その間の電圧ベクトル振幅が一定値以上であれば永久磁石モータ１が空転中であると判断して高調波重畳時の高周波電流指令を大きくして高速に位置推定を行っている。

これにより、永久磁石モータ１が高速に回転している状態でもスムーズに起動することができ、通常時は最小の高周波電流指令とすることにより高周波による振動、騒音を最小限とすることが出来る。

また、高周波電流指令切換手段２０′のｔ＿ｈｇワンショット回路２０ｃの作用により高周波電流指令を増大させて推定応答を早めた後は、高周波電流指令値を通常の状態に戻すことができる。

なお、本願発明は、上記各実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合、組み合わされた効果が得られる。さらに、上記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。

本発明によるモータ制御装置の第１実施形態を示すブロック図。 本発明によるモータ制御装置の第１実施形態におけるシーケンス図。 本発明によるモータ制御装置の第２実施形態を示すブロック図。 本発明によるモータ制御装置の第３実施形態を示すブロック図。 本発明によるモータ制御装置の第４実施形態を示すブロック図。 従来のモータ制御装置の一例を示すブロック図。

符号の説明

１…永久磁石モータ、２…インバータ、１１…高周波電流指令重畳手段、１２…電流制御手段、１３…電圧指令座標変換手段、１４…電流座標変換手段、１５…回転子位置推定手段、１５ａ…推定完了設定手段、１６…動作指令手段、１７…電流基準信号切換手段、１８…空転検出手段、１８ａ…ベクトル振幅演算部、１８ｂ…空転検出設定手段、１８ｃ…比較器、１９…推定ゲイン切換手段、１９ａ…通常時ゲイン設定手段、１９ｂ…空転時ゲイン設定手段、２０…高周波電流指令切換手段、２０ａ…通常時高周波電流設定手段、２０ｂ…空転時高周波電流設定手段。

Claims (4)

1. モータ回転子に磁気突極性を有し、直流電力を交流電力に変換するインバータからの出力が供給される永久磁石モータに適用されるモータ制御装置において、
   前記モータ回転子の回転周波数と異なる高周波成分の回転電流指令を、トルクを出力するために必要な回転子突方向に係るｄ軸電流指令及び前記回転子突方向と直角方向に係るｑ軸電流指令にそれぞれ重畳する高周波電流指令重畳手段と、
   前記モータのｄ軸電流及びｑ軸電流の実際値が前記高周波電流指令重畳手段から出力される電流指令値に追従するように、前記インバータの出力のｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令を操作する電流制御手段と、
   ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令とｄ軸電流とｑ軸電流の実際値を用いて、それぞれの入力の値の前記高周波電流指令重畳手段で重畳した高周波電流の周波数成分を抽出し、かつ当該ｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分の積から、ｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分の積を減じた値を算出し、当該算出値の直流成分がゼロとなるように前記モータ回転子の回転速度推定値を補正して出力すると共に、前記モータ回転子の回転速度推定値の時間積分値を前記モータ回転子の位置推定値として出力する回転子位置推定手段と、
   この回転子位置推定手段による前記モータ回転子の位置推定値を用いて、前記電流制御手段からの出力であるｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を、３相電圧指令に変換する電圧指令座標変換手段と、
   前記モータの３相電流を前記モータ回転子の位置推定値を用いて、ｄｑ軸座標軸での値である前記ｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する電流座標変換手段と、
   起動開始の直後に前記モータに流れ込む電流がゼロを含む所望の値となるように電流フィードバック制御を実施し、この時の出力電圧指令が所定量以上となっていた場合に前記モータが回転中であると判断する空転判別手段と、
   起動開始直後に空転判別手段により前記モータが回転中であると判断した場合、前記回転子位置推定手段において算出されるｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分の積から、ｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分の積を減じた値の直流成分が所定の範囲内に収束するまで、前記回転子位置推定手段の推定ゲイン増大させて推定応答を早めて、直流成分が所定の範囲内に収束した後は推定ゲインを通常状態に戻す制御手段と
   を具備することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御手段は、起動開始直後に前記空転判別手段により前記モータが回転中であると判断した場合、一定時間、前記回転子位置推定手段の推定ゲインを増大させて推定応答を早めた後、推定ゲインを通常状態に戻す手段を具備することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、起動開始直後に前記空転判別手段により前記モータが回転中であると判断した場合、前記回転子位置推定手段において算出されるｑ軸電圧高周波成分とｑ軸電流高周波成分の積から、ｄ軸電圧高周波成分とｄ軸電流高周波成分の積を減じた値の直流成分が所定の範囲内に収束するまで、前記高周波電流指令重畳手段で重畳する高周波電流指令を増大させて推定応答を早めて、前記直流成分が所定の範囲内に収束した後は高周波電流指令を通常の状態に戻す手段を具備することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記制御手段は、起動開始直後に前記空転判別手段により前記モータが回転中であると判断した場合、一定時間、前記高周波電流指令重畳手段で重畳する高周波電流指令を増大させて推定応答を早めた後、高周波電流指令値を通常の状態に戻す手段を具備したことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。

Images