JP2010041748A - モータ制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータが高速に回転する場合であっても、モータに過電流が流れることがなく、継続した正常運転を行うことが可能なモータ制御装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】
ｄ軸電流指令生成器１６は、バス電圧検出器４からバス電圧Ｅｂｕｓを入力すると共に、電流制御器１２からｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力する。そして、バス電圧Ｅｂｕｓからインバータ５の出力電圧指令を生成し、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊からインバータ５の出力電圧を算出し、インバータ５の出力電圧の偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、インバータ５の出力電力が飽和状態にならないような負のｄ軸電流指令ｉｄ＊を生成する。そして、生成したｄ軸電流指令ｉｄ＊を電流制御器１２に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置及び制御方法に関し、特に、インバータの出力電圧が飽和状態になることを防止し、継続した正常運転を実現する技術に関する。

図６は、従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。この従来のモータ制御装置２００は、インバータ６６の出力電圧及び電流の増加を抑制すると共に、インバータ６６の容量の増加を抑制するためのものであり、速度指令生成器６１、速度制御器６２、ｑ軸電流指令生成器６３、ｄ軸電流指令生成器６４、電流制御器６５、インバータ６６、減算器６７、カウンタ５２及び微分器５３を備えている（特許文献１の図１を参照）。

減算器６７は、速度指令生成器６１からモータ５１の速度指令ω＊を入力すると共に、微分器５３からモータ５１の回転速度ωを入力し、速度指令ω＊と回転速度ωとの間の速度偏差を算出し、速度制御器６２に出力する。

速度制御器６２は、減算器６７から速度偏差を入力し、ＰＩ制御により、速度偏差がゼロになるようにトルク指令Ｔ＊を算出し、ｑ軸電流指令生成器６３に出力する。ｑ軸電流指令生成器６３は、速度制御器６２からトルク指令Ｔ＊を入力し、トルク指令Ｔ＊に応じたｑ軸電流指令ｉｑ＊を、例えば比例関係になるように算出し、電流制御器６５に出力する。

ｄ軸電流指令生成器６４は、インバータ６６の出力電圧が所定の値以下になるように、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を算出し、電流制御器６５に出力する。例えば、ｄ軸電流指令生成器６４は、ｑ軸電流指令生成器６３からｑ軸電流指令ｉｑ＊を入力し（図示せず）、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に基づいて、インバータ６６の出力電圧が所定の値以下になるように、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を算出する（特許文献１の図３及び段落０００７及び０００８を参照）。このように、ｄ軸電流指令ｉｄ＊は、所定の条件の下で、抑制された値になるように算出されるから、トルクの増加だけでなく、インバータ６６の出力電圧の増加を抑制することができる。

電流制御器６５は、ｑ軸電流指令生成器６３からｑ軸電流指令ｉｑ＊を、ｄ軸電流指令生成器６４からｄ軸電流指令ｉｄ＊を、微分器５３から回転速度ωを、カウンタ５２から位相角θを入力し、出力電圧指令信号を算出し、インバータ６６へ出力する。インバータ６６は、電流制御器６５から出力電圧指令信号を入力し、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行い、出力電圧及び出力周波数が制御され、交流電力をモータ５１へ供給する。これにより、インバータ６６の出力電圧が所定の値以下になるように制御され、モータ５１の速度制御が行われる。

特開平１１−１７８３９９号公報

図６に示した従来のモータ制御装置２００では、モータ５１を高速度で回転させた場合、モータ５１の誘起電圧が高くなる。このため、インバータ６６の出力電圧を高くする必要があり、これに伴って、インバータ６６の入力電圧であるバス電圧も高くする必要がある。

しかしながら、インバータ６６に供給されるバス電圧は、インバータ６６の前段に設置されるコンバータ及び元電源の電圧によって決定されるため、その上限値には限界がある。つまり、モータ５１を高速度で回転させる場合、インバータ６６のバス電圧が低いときには、モータ５１の高速回転に見合ったインバータ６６の出力電圧をモータ５１へ供給することができず、インバータ６６の出力電圧は飽和状態（オーバサチュレーション）になってしまう。インバータ６６の出力電圧が飽和状態になると、モータ５１の端子電圧は必要とする電圧に達しないから、モータ５１には過電流が流れて異常が発生し、継続した正常運転を行うことができなくなる。

そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータが高速に回転する場合であっても、モータに過電流が流れることがなく、継続した正常運転を行うことが可能なモータ制御装置及び制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるモータ制御装置は、所定の演算によりｄ軸電流指令を生成し、モータの回転速度が所定の速度になるようにｑ軸電流指令を生成し、インバータの出力電流を座標変換してｄ軸電流及びｑ軸電流を生成し、前記ｄ軸電流指令及びｄ軸電流に基づいてｄ軸電圧指令を生成し、前記ｑ軸電流指令及びｑ軸電流に基づいてｑ軸電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータをＰＷＭ制御し、前記インバータにより、バス電圧を変換して前記モータへ交流電力を供給するモータ制御装置において、前記インバータのバス電圧を検出するバス電圧検出手段と、前記インバータの出力電圧が、前記バス電圧検出器により検出されたバス電圧に基づいて生成可能な出力電圧よりも低くなるように、ｄ軸電流指令を生成するｄ軸電流指令生成手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明によるモータ制御装置は、前記ｄ軸電流指令生成手段が、前記バス電圧検出器により検出されたバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成し、前記インバータの出力電圧が出力電圧指令に一致するように、ｄ軸電流指令を生成することを特徴とする。

また、本発明によるモータ制御装置は、前記ｄ軸電流指令生成手段が、前記バス電圧検出器により検出されたバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータの出力電圧を生成し、前記インバータの出力電圧指令と出力電圧との間の偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、負のｄ軸電流指令を生成することを特徴とする。

また、本発明によるモータ制御方法は、所定の演算によりｄ軸電流指令を生成し、モータの回転速度が所定の速度になるようにｑ軸電流指令を生成し、インバータの出力電流を座標変換してｄ軸電流及びｑ軸電流を生成し、前記ｄ軸電流指令及びｄ軸電流に基づいてｄ軸電圧指令を生成し、前記ｑ軸電流指令及びｑ軸電流に基づいてｑ軸電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータをＰＷＭ制御し、前記インバータにより、バス電圧を変換して前記モータへ交流電力を供給するモータ制御方法において、前記インバータのバス電圧を検出するステップと、前記インバータの出力電圧が、前記検出したバス電圧に基づいて生成可能な出力電圧よりも低くなるように、ｄ軸電流指令を生成するステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明によるモータ制御方法は、前記検出したバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成するステップと、前記インバータの出力電圧が出力電圧指令に一致するように、ｄ軸電流指令を生成するステップと、を有することを特徴とする。

また、本発明によるモータ制御方法は、前記検出したバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成するステップと、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータの出力電圧を生成するステップと、前記インバータの出力電圧指令と出力電圧との間の偏差を算出するステップと、前記算出した偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、負のｄ軸電流指令を生成するステップと、を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、モータが高速に回転する場合であっても、インバータの出力電圧が所定の電圧値になるように、ｄ軸電流指令を生成するようにした。これにより、インバータの出力電圧は、飽和状態には至らない所定の電圧値になるように制御されるから、インバータの出力電圧が飽和状態になることがなく、モータに過電流が流れることがない。したがって、継続した正常運転を行うことが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
本発明の特徴は、モータが高速に回転する場合であっても、インバータの出力電圧（モータ端子電圧）が所定の電圧値になるように、ｄ軸電流指令（励磁電流指令）ｉｄ＊を生成することにある。本発明の実施形態では、インバータの出力電圧をバス電圧ＥｂｕｓのＰ倍にするための出力電圧指令を演算し、インバータ出力電流Ｉに基づいて出力電圧現在値を演算し、出力電圧指令と出力電圧現在値とを用いて、負のｄ軸電流指令ｉｄ＊を生成する。ここで、バス電圧ＥｂｕｓのＰ倍の電圧値（出力電圧指令、最大モータ端子電圧指令）は、インバータの出力電圧が飽和状態にならないようにするために設定される上限値である。つまり、バス電圧ＥｂｕｓのＰ倍の電圧値は、インバータの出力電圧が、バス電圧Ｅｂｕｓに基づいて生成可能な出力電圧よりも低くなるようにするための上限値である。インバータの出力電圧がバス電圧ＥｂｕｓのＰ倍に制御されている限り、インバータの出力電圧は飽和状態になることがない。また、インバータの出力電圧が飽和状態にあるとは、インバータの容量不足が原因となって、インバータからモータを制御するために必要な交流電力を供給することができず、出力電圧が上昇できない状態をいう。言い換えると、入力側のバス電圧Ｅｂｕｓから生成可能な出力電圧を越えた電圧が要求されているが、入力側のバス電圧Ｅｂｕｓから生成可能な出力電圧しか供給できない状態をいう。一方、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をトルク指令Ｔ＊に基づいて生成する。このようにして生成したｄ軸電流指令ｉｄ＊とｑ軸電流指令ｉｑ＊とを用いて、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を生成し、インバータをＰＷＭ制御してモータを速度制御する。

〔モータ制御装置の構成〕
まず、モータ制御装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成を示すブロック図である。このモータ制御システムは、３相交流電力を供給する電源１と、電源１から供給された３相交流電力を用いて、後述するモータ７が所定の速度で回転するようにモータ駆動のための交流電力を供給するモータ制御装置２０と、モータ制御装置２０から供給された交流電力によって回転するモータ７と、モータ７の回転に伴ってパルス信号を出力するパルスジェネレータ８とを備えて構成されている。モータ７は、例えば、永久磁石同期モータである。

モータ制御装置２０は、コンバータ２、平滑用コンデンサ３、バス電圧検出器４、インバータ５、電流検出器６、カウンタ９、ＰＷＭパルス発生器１０、微分器１１、電流制御器１２、ｑ軸電流指令生成器１３、速度制御器１４、速度指令生成器１５、ｄ軸電流指令生成器１６及び減算器１７を備えている。以下、モータ制御装置２０の構成について詳細に説明する。

コンバータ２は、電源１から交流電力を入力し、交流電力を直流電力に変換する。平滑用コンデンサ３は、コンバータ２により変換された直流電力を平滑する。ここで、平滑用コンデンサ３の一端はコンバータ２の出力正極端子及びインバータ５の入力正極端子に接続され、他端はコンバータ２の出力負極端子及びインバータ５の入力負極端子に接続される。バス電圧検出器４は、平滑用コンデンサ３とインバータ５との間の電圧を検出する。バス電圧検出器４により検出される電圧はインバータ５の入力電圧（バス電圧Ｅｂｕｓ）であり、ｄ軸電流指令生成器１６に出力される。

インバータ５は、コンバータ２から平滑用コンデンサ３を介して直流電力を入力すると共に、ＰＷＭパルス発生器１０からゲート信号を入力し、ゲート信号に基づいて直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ７へ供給する。すなわち、インバータ５は、ＤＣ−ＡＣ電力変換を行うＰＷＭインバータ回路を備え、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子のゲートに入力されるゲート信号により、コレクタ−エミッタ間の導通／遮断を制御する。つまり、スイッチング素子のゲートをゲート信号によりオン／オフ動作させて交流電力を生成し、モータ７へ供給する。

電流検出器６は、インバータ５の出力電流（インバータ出力電流Ｉ）を検出する。電流検出器６により検出されたインバータ出力電流Ｉは、電流制御器１２に出力される。

カウンタ９は、パルスジェネレータ８からモータ７の回転に伴うパルス信号を入力し、パルス信号をカウントし、カウント値から位相角θを算出し、位相角θをＰＷＭパルス発生器１０、微分器１１及び電流制御器１２に出力する。

微分器１１は、カウンタ９からモータ７の位相角θを入力し、位相角θを時間微分して回転速度ωを算出し、回転速度ωを減算器１７に出力する。速度指令生成器１５は、速度指令ω＊を生成して減算器１７に出力する。速度指令ω＊は、予め設定されていてもよい。減算器１７は、速度指令生成器１５から速度指令ω＊を入力すると共に、微分器１１から回転速度ωを入力し、速度指令ω＊から回転速度ωを減算し、その結果を速度偏差として速度制御器１４に出力する。

速度制御器１４は、減算器１７から速度偏差を入力し、速度偏差がゼロになるように、例えば、ＰＩ制御によりトルク指令Ｔ＊を算出し、トルク指令Ｔ＊をｑ軸電流指令生成器１３に出力する。

ｑ軸電流指令生成器１３は、速度制御器１４からトルク指令Ｔ＊を入力し、トルク指令Ｔ＊に応じたｑ軸電流指令ｉｑ＊を、例えば比例関係になるように算出し、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を電流制御器１２に出力する。

電流制御器１２は、電流検出器６からインバータ出力電流Ｉを、カウンタ９から位相角θをそれぞれ入力すると共に、ｄ軸電流指令生成器１６からｄ軸電流指令ｉｄ＊を、ｑ軸電流指令生成器１３からｑ軸電流指令ｉｑ＊をそれぞれ入力し、電流制御によりｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を生成し、ＰＷＭパルス発生器１０及びｄ軸電流指令生成器１６に出力する。具体的には、電流制御器１２は、電流検出器６からインバータ出力電流ＩとしてＵ相電流及びＷ相電流を入力し、カウンタ９から位相角θを入力し、位相角θを用いて３相軸からｄ軸及びｑ軸への座標変換を行い、ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑを算出する。そして、電流制御器１２は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊からｄ軸電流ｉｄを減算し、得られたｄ軸電流偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊を算出して出力する。また、電流制御器１２は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流ｉｑを減算し、得られたｑ軸電流偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、ｑ軸電圧指令ｖｑ＊を算出して出力する。

ＰＷＭパルス発生器１０は、電流制御器１２からｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力すると共に、カウンタ９から位相角θを入力し、ゲート信号を生成してインバータ５に出力する。具体的には、ＰＷＭパルス発生器１０は、電流制御器１２からｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力し、カウンタ９から位相角θを入力し、位相角θを用いてｄ軸及びｑ軸から３相軸への座標変換を行い、電圧指令（Ｕ相電圧指令、Ｖ相電圧指令及びＷ相電圧指令）を算出する。そして、ＰＷＭパルス発生器１０は、算出した電圧指令（Ｕ相電圧指令、Ｖ相電圧指令及びＷ相電圧指令）に基づいて６個のゲート信号を生成し、インバータ５に出力する。このようにして生成されたゲート信号に基づいて、インバータ５は交流電力をモータ７へ供給し、モータ７の速度制御が行われる。

ｄ軸電流指令生成器１６は、電流制御器１２からｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力すると共に、バス電圧検出器４からバス電圧Ｅｂｕｓを入力し、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊から算出したインバータ５の出力電圧が、バス電圧Ｅｂｕｓから算出した所定の電圧値になるように、負のｄ軸電流指令ｉｄ＊を生成して電流制御器１２に出力する。ｄ軸電流指令生成器１６の詳細については後述する。

〔ｄ軸電流指令生成器〕
次に、図１に示したｄ軸電流指令生成器１６について詳細に説明する。図２は、ｄ軸電流指令生成器１６の構成を示すブロック図である。このｄ軸電流指令生成器１６は、演算器１６１〜１６５を備えている。演算器１６１，１６４は、インバータ出力電圧の指令を演算するための演算器であり、演算器１６２，１６３は、インバータ出力電圧の現在値を演算するための演算器であり、演算器１６４，１６５は、インバータ出力電圧の偏差がゼロになるようにｄ軸電流指令ｉｄ＊を演算するための演算器である。また、演算器１６１と演算器１６４の一部により、最大モータ端子電圧指令部が構成される。

演算器１６１は、バス電圧検出器４からバス電圧Ｅｂｕｓを入力し、バス電圧ＥｂｕｓをＰ倍して、得られた電圧指令Ｅ＊を演算器１６４に出力する。この電圧指令Ｅ＊は、インバータ出力電圧の指令、すなわちモータ端子電圧の最大値を演算するために用いられる。

演算器１６２は、電流制御器１２からｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力し、（Ｉ１×Ｇ１＋Ｉ２×Ｇ２）の演算、すなわち、（ｖｄ＊^２＋ｖｑ＊^２）の演算を行い、演算結果を演算器１６３に出力する。

演算器１６３は、演算器１６２から演算結果（ｖｄ＊^２＋ｖｑ＊^２）を入力し、√（ｖｄ＊^２＋ｖｑ＊^２）の演算を行い、演算結果を電圧フィードバックｖ＊として演算器１６１に出力する。この電圧フィードバックｖ＊である√（ｖｄ＊^２＋ｖｑ＊^２）の値は、ｄ軸のｄ軸電圧指令ｖｄ＊と、これに垂直な軸であるｑ軸のｑ軸電圧指令ｖｑ＊とを合成した大きさであるから、３相軸における電圧指令（インバータ出力電圧の指令）に対応する値であるといえる。つまり、電圧フィードバックｖ＊は、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊がインバータ出力電流Ｉから算出された値であるから、インバータ出力電圧の現在値であるといえる。

演算器１６４は、演算器１６１から電圧指令Ｅ＊を入力すると共に、演算器１６３から電圧フィードバックｖ＊（インバータ出力電圧の現在値）を入力し、（Ｅ＊−ｖ＊）の演算を行い、演算結果であるインバータ出力電圧の偏差を演算器１６５に出力する。この電圧指令Ｅ＊の値は、インバータ出力電圧の指令であり、モータ端子電圧の最大値である。つまり、この値が、所定の電圧値となる。ここで、Ｐは予め設定されるパラメータであり、Ｐ＜１とする。この場合、インバータ出力電圧は、バス電圧のＰ倍の電圧値に制御される。Ｐを１より小さい値に設定することにより、インバータ出力電圧が変動しても、インバータ５の出力電圧が飽和状態にならないように（インバータ５のバス電圧Ｅｂｕｓに基づいて生成可能な出力電圧を越えないように）余裕をもつことができる。すなわち、Ｐの値は、インバータ出力電圧の応答性を考慮した余裕値となる。

最大モータ端子電圧指令部は、バス電圧検出器４からバス電圧Ｅｂｕｓを入力し、バス電圧ＥｂｕｓにＰを乗算し、インバータ出力電圧の指令（最大モータ端子電圧指令）を生成する。

演算器１６５は、演算器１６４からインバータ出力電圧の偏差を入力し、この偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を演算して出力する。この場合、ｄ軸電流指令ｉｄ＊が０よりも大きいときは、演算したｄ軸電流指令ｉｄ＊の代わりに０を出力し、ｄ軸電流指令ｉｄ＊が−１よりも小さいときは、演算したｄ軸電流指令ｉｄ＊の代わりに−１を出力する。ここで、Ｋｐは比例定数であり、Ｔｉは積分定数であり、これらのパラメータは予め設定されている。

〔ｖｑ＊＝０のときの制御系〕
次に、ｑ軸電圧指令ｖｑ＊が０（ｖｑ＊＝０）のときの制御系について説明する。図３は、ｖｑ＊＝０のときの制御系を説明する図である。図１及び図２においてｑ軸電圧指令ｖｑ＊を０とした場合、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｄ軸電圧指令ｖｄ＊の制御系は、図３に示すようなフィードバック制御系で表すことができる。図３において、ｄ軸電流指令生成器１６は、インバータ出力電圧の現在値がｄ軸電流ｉｄを介して反映されたｄ軸電圧指令ｖｄ＊をフィードバックし、電圧指令Ｅ＊とｄ軸電圧指令ｖｄ＊との偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、すなわち、インバータ出力電圧の指令とインバータ出力電圧の現在値との偏差がゼロになるようにフィードバック制御を行い、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を演算する。

電流制御器１２は、ｄ軸電流ｉｄをフィードバックし、ｄ軸電流指令ｉｄ＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊を演算する。ここで、Ｋｉは比例定数であり、Ｔｅは積分定数であり、これらのパラメータは予め設定されている。そして、モータ７等を介して、ｄ軸電流ｉｄが生成される。ここで、ｒはモータ巻線の抵抗値を示す。

このように、ｄ軸電流指令生成器１６は、バス電圧ＥｂｕｓのＰ倍の値をインバータ５の出力電圧指令として設定し、インバータ出力電流Ｉをフィードバックして算出したｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊からインバータ５の出力電圧現在値を算出し、インバータ５の出力電圧現在値が出力電圧指令になるように、負のｄ軸電流指令ｉｄ＊を生成して出力するようにした。すなわち、フィードバック制御の演算過程において、ｄ軸電流指令ｉｄ＊が負の値に生成される。これにより、インバータ５の出力電圧は、バス電圧ＥｂｕｓのＰ倍程度に抑えられるから、モータ７の基底回転数を越える高速回転運転を行う場合であっても、飽和状態になることがなく、モータ７に過電流が流れることがない。また、インバータ５のバス電圧Ｅｂｕｓが不測の事態により低下した場合であっても、ｄ軸電流指令ｉｄ＊は、バス電圧Ｅｂｕｓに基づいたインバータ５の出力電圧指令とインバータ５の出力電圧現在値との間の偏差がゼロになるように、低下したバス電圧Ｅｂｕｓに従って生成される。これにより、インバータ５の出力電圧は飽和状態になることがなく、モータ７に過電流が流れることがない。したがって、異常が発生することがなく、継続した正常運転を行うことが可能となる。

〔モータ制御装置の処理〕
次に、図１に示したモータ制御装置２０の処理について説明する。まず、ｄ軸電流指令ｉｄ＊の演算処理について説明する。図４は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊の演算処理を示すフローチャートである。このｄ軸電流指令ｉｄ＊の演算処理は、図１においてｄ軸電流指令生成器１６により行われる。

ｄ軸電流指令生成器１６は、バス電圧検出器４からバス電圧Ｅｂｕｓを入力し、このバス電圧Ｅｂｕｓからインバータ出力電圧の指令を演算する（ステップＳ５０１）。具体的には、図２において、ｄ軸電流指令生成器１６の演算器１６１及び演算器１６４によって、電圧指令Ｅ＊がインバータ出力電圧の指令となる。

ｄ軸電流指令生成器１６は、インバータ出力電流Ｉが反映されたｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊から、インバータ出力電圧の現在値を演算する（ステップＳ５０２）。具体的には、図２において、ｄ軸電流指令生成器１６の演算器１６２〜１６４によって、電圧フィードバックｖ＊がインバータ出力電圧の現在値となる。

ｄ軸電流指令生成器１６は、インバータ出力電圧の偏差を演算する（ステップＳ５０３）。図２では、演算器１６４が、（Ｅ＊−ｖ＊）の演算を行ってインバータ出力電圧の偏差を演算する。

ｄ軸電流指令生成器１６は、インバータ出力電圧の偏差がゼロになるように、ＰＩ制御により負のｄ軸電流指令ｉｄ＊を演算する（ステップＳ５０４）。図２では、演算器１６５が負のｄ軸電流指令ｉｄ＊を演算する。

このように、ｄ軸電流指令ｉｄ＊は、ｄ軸電流指令生成器１６によって、インバータ出力電圧がその入力電圧であるバス電圧のＰ倍程度になるように演算される。

次に、ｑ軸電流指令ｉｑ＊の演算処理について説明する。図５は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊の演算処理を示すフローチャートである。このｑ軸電流指令ｉｑ＊の演算処理は、図１において速度指令生成器１５、減算器１７、速度制御器１４及びｑ軸電流指令生成器１３により行われる。

減算器１７は、速度指令生成器１５からの速度指令ω＊と微分器１１からの回転速度ωとを入力し、モータ７の速度偏差を演算する（ステップＳ６０１）。速度制御器１４は、モータ７の速度偏差がゼロになるように、ＰＩ制御によりトルク指令Ｔ＊を演算する（ステップＳ６０２）。

ｑ軸電流指令生成器１３は、速度制御器１４により演算されたトルク指令Ｔ＊から、トルク指令Ｔ＊に応じたｑ軸電流指令ｉｑ＊を、例えば比例関係になるように演算する（ステップＳ６０３）。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施形態では、図１及び図２に示したｄ軸電流指令生成器１６が、インバータ出力電流Ｉによりｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊を介して、インバータ５の出力電圧を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。インバータ５の出力電圧を、電圧検出器により直接測定するようにしてもよい。

本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 ｄ軸電流指令装置の構成を示すブロック図である。 ｖｑ＊＝０のときの制御系を説明する図である。 ｄ軸電流指令ｉｄ＊の演算処理を示すフローチャートである。 ｑ軸電流指令ｉｑ＊の演算処理を示すフローチャートである。 従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電源
２ コンバータ
３ 平滑用コンデンサ
４ バス電圧検出器
５，６６ インバータ
６ 電流検出器
７，５１ モータ
８ パルスジェネレータ
９，５２ カウンタ
１０ ＰＷＭパルス発生器
１１，５３ 微分器
１２，６５ 電流制御器
１３，６３ ｑ軸電流指令生成器
１４，６２ 速度制御器
１５，６１ 速度指令生成器
１６，６４ ｄ軸電流指令生成器
１７，６７ 減算器
２０，２００ モータ制御装置
１６１〜１６５ 演算器
ｉｄ＊ ｄ軸電流指令（励磁電流指令）
ｉｑ＊ ｑ軸電流指令（トルク電流指令）
ｉｄ ｄ軸電流
ｉｑ ｑ軸電流
ｖｄ＊ ｄ軸電圧指令
ｖｑ＊ ｑ軸電圧指令
ｖ＊ 電圧フィードバック
ｖｄ ｄ軸電圧
ｖｑ ｑ軸電圧
Ｅ＊ 電圧指令
Ｅｂｕｓ バス電圧
Ｉ インバータ出力電流
θ 位相角
ω＊ 速度指令
ω 回転速度
Ｔ＊ トルク指令
Ｋｐ，Ｋｉ 比例定数
Ｔｉ，Ｔｅ 積分定数

Claims (6)

1. 所定の演算によりｄ軸電流指令を生成し、モータの回転速度が所定の速度になるようにｑ軸電流指令を生成し、インバータの出力電流を座標変換してｄ軸電流及びｑ軸電流を生成し、前記ｄ軸電流指令及びｄ軸電流に基づいてｄ軸電圧指令を生成し、前記ｑ軸電流指令及びｑ軸電流に基づいてｑ軸電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータをＰＷＭ制御し、前記インバータにより、バス電圧を変換して前記モータへ交流電力を供給するモータ制御装置において、
   前記インバータのバス電圧を検出するバス電圧検出手段と、
   前記インバータの出力電圧が、前記バス電圧検出器により検出されたバス電圧に基づいて生成可能な出力電圧よりも低くなるように、ｄ軸電流指令を生成するｄ軸電流指令生成手段と、
   を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
2. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記ｄ軸電流指令生成手段は、前記バス電圧検出器により検出されたバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成し、前記インバータの出力電圧が出力電圧指令に一致するように、ｄ軸電流指令を生成することを特徴とするモータ制御装置。
3. 請求項１に記載のモータ制御装置において、
   前記ｄ軸電流指令生成手段は、前記バス電圧検出器により検出されたバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータの出力電圧を生成し、前記インバータの出力電圧指令と出力電圧との間の偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、負のｄ軸電流指令を生成することを特徴とするモータ制御装置。
4. 所定の演算によりｄ軸電流指令を生成し、モータの回転速度が所定の速度になるようにｑ軸電流指令を生成し、インバータの出力電流を座標変換してｄ軸電流及びｑ軸電流を生成し、前記ｄ軸電流指令及びｄ軸電流に基づいてｄ軸電圧指令を生成し、前記ｑ軸電流指令及びｑ軸電流に基づいてｑ軸電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータをＰＷＭ制御し、前記インバータにより、バス電圧を変換して前記モータへ交流電力を供給するモータ制御方法において、
   前記インバータのバス電圧を検出するステップと、
   前記インバータの出力電圧が、前記検出したバス電圧に基づいて生成可能な出力電圧よりも低くなるように、ｄ軸電流指令を生成するステップと、
   を有することを特徴とするモータ制御方法。
5. 請求項４に記載のモータ制御方法において、
   前記検出したバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成するステップと、
   前記インバータの出力電圧が出力電圧指令に一致するように、ｄ軸電流指令を生成するステップと、
   を有することを特徴とするモータ制御方法。
6. 請求項４に記載のモータ制御方法において、
   前記検出したバス電圧に基づいてインバータの出力電圧指令を生成するステップと、
   前記ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に基づいてインバータの出力電圧を生成するステップと、
   前記インバータの出力電圧指令と出力電圧との間の偏差を算出するステップと、
   前記算出した偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行い、負のｄ軸電流指令を生成するステップと、
   を有することを特徴とするモータ制御方法。

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