JP2011024281A - 永久磁石形同期電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】永久磁石形同期電動機のセンサレス制御装置において、等価電機子抵抗を正確に推定して回転子の磁極位置を高精度に演算する。
【解決手段】電機子抵抗推定手段４１と速度推定３１と電気角演算器３２と、を備えた制御装置において、電機子抵抗推定手段４１は、電動機８０の電圧方程式に基づいて等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する演算器１１０と、前記誤差を増幅して等価電機子抵抗補正値を演算するための反転増幅器１１１、減算器１１２、ゲイン、積分器１１３等からなる手段と、等価電機子抵抗の初期設定値と等価電機子抵抗補正値とを加算して等価電機子抵抗推定値を演算する加算器１１５と、電動機８０の電流検出値及び速度推定値に応じて、等価電機子抵抗補正値を演算する手段のゲインを制御するための第１，第２の重み係数と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁極位置検出器を使用しない永久磁石形同期電動機の制御装置に関し、詳しくは、電動機の電機子抵抗を正確に推定して回転子の磁極位置を高精度に演算するための技術に関するものである。

永久磁石形同期電動機の制御装置をコストダウンするため、磁極位置検出器を使用しないで運転する、いわゆる、センサレス制御が実用化されている。センサレス制御は、電動機の端子電圧や電流の情報から回転子の磁極位置及び速度を演算し、これらに基づいて電流制御を行うことでトルク制御や速度制御を実現するものである。
例えば、特許文献１や非特許文献１には、実際の回転子の磁極方向の軸（ｄ軸）に対して直交方向に発生する拡張誘起電圧を演算し、この拡張誘起電圧の角度から磁極位置の演算誤差（前記ｄ軸と仮想的な制御軸であるγ軸との間の角度差）を検出し、この演算誤差を利用して磁極位置及び速度を演算するセンサレス制御技術が開示されている。

特許文献１や非特許文献１に開示されている従来技術では、電動機の低速運転時に、電機子抵抗の設定誤差や温度変化によって拡張誘起電圧ひいては磁極位置の演算誤差が大きくなり、この結果、トルク制御誤差が発生したり、運転不能になる等の問題がある。
そこで、電動機の運転状態に応じて電機子抵抗を正確に推定し、高精度なセンサレス制御を行うようにした従来技術が、以下のように公知となっている。

例えば、特許文献２には、電動機の電圧方程式から演算した永久磁石磁束から電機子巻線の温度を推定し、これに基づき電機子抵抗等の電動機定数を正確に推定して磁極位置を演算する技術が開示されている。また、非特許文献２には、電動機の電圧方程式を基に演算した電流推定値の誤差から電機子抵抗及び永久磁石磁束を推定するセンサレス制御技術が開示されている。

特許第３４１１８７８号公報（段落［０１３２］〜［０１４１］、図１，図８等） 特開２００８−９２６４９号公報（請求項３〜５、請求項９，１１、段落［００１４］，［００２２］〜［００２６］、図１、図３等）

Takashi Aihara, Akio Toba, Takao Yanase, Akihide Mashimo, and Kenji Endo，「Sensorless Torque Control of Salient-Pole Synchronous Motor at Zero-Speed Operation」，IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 14, NO.1, JANUARY 1999 福本 哲哉，富樫 重則，井上 淳，林 洋一，「固定子抵抗と永久磁石鎖交磁束のオンライン同時同定によるIPMSM位置センサレスベクトル制御の高性能化」，電気学会半導体電力変換研究会資料，SPC-08-80，p.41〜p.46

特許文献２に開示されている電機子抵抗の推定技術が適用できるのは、永久磁石磁束を正確に推定する必要から、高速時であって電流が小さい場合に限定される。ここで、特許文献２には、低速時や電流が大きい時に電機子抵抗の推定演算を停止することによって推定誤差が過大になるのを防ぐ方法が記載されているが、推定演算を停止する直前に推定誤差が大きくなった場合には、電機子抵抗推定値が大きな誤差を持ったまま保持され、磁極位置の演算誤差がかえって大きくなる恐れがある。
また、非特許文献２に開示されている電機子抵抗の推定技術が適用できるのは、当該文献中の２５式より、速度と電流のうちの少なくとも何れかが大きい場合である。
すなわち、特許文献２や非特許文献２に開示された従来技術では、電動機の運転条件によって電機子抵抗の推定誤差が大きくなるという問題があった。

そこで、本発明の解決課題は、電機子抵抗の推定誤差を少なくして高精度なセンサレス制御を可能にした永久磁石形同期電動機の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、請求項１に係る制御装置は、電力変換器により駆動される永久磁石形同期電動機の制御装置であって、前記電動機の等価電機子抵抗を推定する電機子抵抗推定手段と、等価電機子抵抗推定値を用いて速度推定値を演算する速度推定手段と、前記速度推定値から磁極位置推定値を演算する電気角演算手段と、を備えた制御装置において、
前記電機子抵抗推定手段は、
前記電動機の電圧方程式に基づいて前記等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段と、
前記誤差を増幅して等価電機子抵抗補正値を演算する手段と、
前記電動機の等価電機子抵抗の初期設定値と前記等価電機子抵抗補正値とを加算して前記等価電機子抵抗推定値を演算する手段と、
前記電動機の電流検出値及び前記速度推定値に応じて、前記等価電機子抵抗補正値を演算する手段のゲインを制御する手段と、を備えたものである。
本発明によれば、等価電機子抵抗を正確に演算可能な運転条件に限って推定演算を実行することができ、等価電機子抵抗の推定誤差が過大になるのを防止することができる。

請求項２に係る制御装置は、請求項１に記載した制御装置において、前記等価電機子抵抗補正値を演算する手段を具体化したものである。
すなわち、等価電機子抵抗補正値を演算する手段は、
前記等価電機子抵抗推定値の誤差と第１の重み係数との積と、前記等価電機子抵抗補正値と第２の重み係数との積と、の偏差を求める手段と、
前記偏差を増幅及び積分して前記等価電機子抵抗補正値を演算する手段と、
前記電流検出値及び前記速度推定値に応じて前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、を備えている。

請求項３に係る制御装置は、請求項１または２に記載した制御装置において、等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段を具体化したものである。
すなわち、この等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段は、
前記電流検出値、前記速度推定値及び前記等価電機子抵抗推定値から前記電動機の端子電圧を推定する手段と、前記電動機の端子電圧推定値と端子電圧指令値との偏差である端子電圧推定誤差を演算する手段と、前記端子電圧推定誤差と前記電流検出値とから前記等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段と、を備えている。

請求項４に係る制御装置は、請求項２または３に記載した制御装置において、第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段を具体化したものである。
すなわち、第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段は、
前記速度推定値、永久磁石の温度係数、及び、基準温度における永久磁石磁束から第１の電圧変化量を演算する手段と、
前記電流検出値、電機子巻線の温度係数、及び、基準温度における電機子抵抗から第２の電圧変化量を演算する手段と、
前記第１の電圧変化量及び前記第２の電圧変化量から前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、を備えている。

請求項５に係る制御装置は、請求項２または３に記載した制御装置において、第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段を具体化したものであり、請求項４とは異なる構成としたものである。
すなわち、第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段は、
前記速度推定値、永久磁石の熱抵抗、永久磁石の温度係数、及び、基準温度における永久磁石磁束から第１の電圧変化量を演算する手段と、
前記電流検出値、電機子巻線の熱抵抗、電機子巻線の温度係数、及び、基準温度における電機子抵抗から第２の電圧変化量を演算する手段と、
前記第１の電圧変化量及び前記第２の電圧変化量から前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、を備えている。
これにより、永久磁石温度と電機子巻線温度とが異なる場合にも第１の電圧変化量及び第２の電圧変化量を正確に演算することができる。

請求項６に係る制御装置は、請求項２または３に記載した制御装置において、第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段を具体化したものであり、請求項４，５とは更に異なる構成としたものである。
すなわち、第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段は、
前記速度推定値、永久磁石の熱抵抗、永久磁石の温度係数、及び、基準温度における永久磁石磁束から第１の電圧変化量を演算する手段と、
前記電流検出値、電機子巻線の熱抵抗、電機子巻線の温度係数、基準温度における電機子抵抗、配線の熱抵抗、配線の温度係数、及び、基準温度における配線抵抗から第２の電圧変化量を演算する手段と、
前記第１の電圧変化量及び前記第２の電圧変化量から前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、を備えている。
これにより、電動機と電力変換器との間の配線抵抗を無視できない場合にも、第１の電圧変化量及び第２の電圧変化量を正確に演算することができる。

本発明によれば、永久磁石形同期電動機を運転しながら等価電機子抵抗を正確に推定して磁極位置を高精度に演算することが可能であり、その結果として、低速時のトルク制御精度や安定性に優れたセンサレス制御を実現することができる。

本発明の実施形態に係る速度制御系のブロック図である。 ｄ，ｑ軸及びγ，δ軸の関係を示すベクトル図である。 本発明の実施例１における電機子抵抗推定手段のブロック図である。 本発明の実施例２〜４における重み係数の関数を示すグラフである。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、この実施形態に係る速度制御系のブロック図である。
まず、速度推定値ω_１及び磁極位置推定値θ_１の演算について説明する。
永久磁石形同期電動機８０は、電動機の電流を回転子のｄ軸（回転子の磁極方向の軸）とｄ軸から９０度進んだｑ軸とに分解して制御することにより、トルクや速度を高精度に制御することが可能である。しかしながら、磁極位置検出器を持たない場合、ｄ，ｑ軸を直接検出することができない。このため、ｄ，ｑ軸に対応した直交回転座標のγ，δ軸を制御装置内に想定し、このγ，δ軸上で制御演算を行っている。
図２は、これらのｄ，ｑ軸及びγ，δ軸の関係を示すベクトル図である。図２において、ω_１は回転子の速度推定値（γ，δ軸の回転角速度）、ω_ｒは速度実際値（ｄ，ｑ軸の回転角速度）、θ_ｅｒｒはγ，δ軸とｄ，ｑ軸との角度差（磁極位置演算誤差）である。

図１において、速度推定手段３１は、γ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊、δ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊、γ軸電流検出値ｉ_γ、δ軸電流検出値ｉ_δから、永久磁石形同期電動機８０の電圧方程式に基づいてγ，δ軸とｄ，ｑ軸との角度差θ_ｅｒｒを演算し、この角度差θ_ｅｒｒを増幅して速度推定値ω_１を演算する。
速度推定手段３１における角度差θ_ｅｒｒの演算には、電機子抵抗推定手段４１により求めた等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔを用いる。ここで、等価電機子抵抗は、電動機８０の電機子抵抗と、電動機８０と電力変換器７０との間の配線抵抗との和によって定義する。
電気角演算器３２は、速度推定手段３１から出力される速度推定値ω_１を積分して磁極位置推定値θ_１を演算する。
これらの演算によって角度差θ_ｅｒｒを零に収束させることができ、速度推定値ω_１及び磁極位置推定値θ_１を真値に収束させることができる。

次に、磁極位置推定値θ_１及び速度推定値ω_１を用いて永久磁石形同期電動機８０の速度制御を行う方法について説明する。
速度指令値ω^＊と速度推定値ω_１との偏差を減算器１６により演算し、この偏差を速度調節器１７により増幅してトルク指令値τ^＊を演算する。電流指令演算器１８は、トルク指令値τ^＊と速度推定値ω_１とから、電動機８０の端子電圧が電力変換器７０の最大出力電圧以下の条件で所望のトルクを出力するようなγ，δ軸電流指令値ｉ_γ ^＊，ｉ_δ ^＊を演算する。

また、ｕ相電流検出器１１ｕ、ｗ相電流検出器１１ｗによりそれぞれ検出した相電流検出値ｉ_ｕ，ｉ_ｗは、磁極位置推定値θ_１を用いて電流座標変換器１４によりγ，δ軸電流検出値ｉ_γ，ｉ_δに座標変換する。
γ軸電流指令値ｉ_γ ^＊とγ軸電流検出値ｉ_γとの偏差を減算器１９ａにて演算し、この偏差をγ軸電流調節器２０ａにより増幅してγ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊を演算する。一方、δ軸電流指令値ｉ_δ ^＊とδ軸電流検出値ｉ_δとの偏差を減算器１９ｂにて演算し、この偏差をδ軸電流調節器２０ｂにより増幅してδ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊を演算する。

γ，δ軸電圧指令値ｖ_γ ^＊，ｖ_δ ^＊は、電圧座標変換器１５により磁極位置推定値θ_１を用いて相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に変換される。
整流回路６０は、三相交流電源５０の三相交流電圧を整流して得た直流電圧をインバータ等の電力変換器７０に供給する。
ＰＷＭ回路１３は、相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊と入力電圧検出回路１２により検出した入力電圧検出値Ｅ_ｄｃとから、電力変換器７０の出力電圧を相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に制御するためのゲート信号を生成する。電力変換器７０は、上記ゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子をオンオフ制御し、電動機８０の端子電圧を相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊，ｖ_ｖ ^＊，ｖ_ｗ ^＊に制御する。

次に、図１の電機子抵抗推定手段４１の構成及び作用を、以下の実施例１〜実施例４により説明する。

図３は、実施例１における電機子抵抗推定手段４１のブロック図であり、請求項１，２に対応している。
電機子抵抗推定誤差演算器１１０は、γ，δ軸電流検出値ｉ_γ，ｉ_δ、δ軸電圧指令値ｖ_δ ^＊及び速度推定値ω_１から、等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}を求める。

ここで、請求項３記載の技術を用いた電機子抵抗推定誤差演算器１１０の詳細を説明する。
電動機のδ軸電圧方程式より、δ軸電圧推定値ｖ_δｅｓｔを数式１により演算する。

次に、等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}を数式２により求める。

等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}は反転増幅器１１１により符号が反転され、第１の重み係数Ｗ_Ｒａが乗じられる。ここで、第１の重み係数Ｗ_Ｒａに対して（１−Ｗ_Ｒａ）を第２の重み係数とし（両者の和を“１”とする）、第１，第２の重み係数Ｗ_Ｒａ，（１−Ｗ_Ｒａ）の上限値を何れも“１”、下限値を何れも“零”とする。
このとき、等価電機子抵抗の真値Ｒ_ａから等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔまでの伝達関数は、数式３の関係にある。

数式３より、第１の重み係数Ｗ_Ｒａに比例して、等価電機子抵抗の真値Ｒ_ａから等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔまでの伝達関数のゲイン（等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}を演算する手段のゲイン）を制御できることが明らかである。
等価電機子抵抗を正しく演算可能な運転条件が満たされている場合、例えば、速度推定値ω_１やδ軸電流検出値ｉ_δの情報から電動機８０の速度が低い場合やδ軸電流が大きいと判断される場合には、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを“１”、すなわち第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を“零”に制御することにより、等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}を積分制御して等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}を演算する。つまり、図３における反転増幅器１１１、第１の重み係数Ｗ_Ｒａ（＝１）、減算器１１２、電機子抵抗推定ゲインＧ_Ｒａ、積分器１１３を用いて、等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}は数式４のように演算される。

また、等価電機子抵抗の初期設定値は、平均温度時の電機子抵抗Ｒ_{ａ（ＡＶＥ）}とし、この電機子抵抗Ｒ_{ａ（ＡＶＥ）}は、平均温度電機子抵抗演算器１１４が周囲温度Ｔ_ａを用いて数式５により演算する。なお、この数式５は、前述したごとく、等価電機子抵抗が、電機子抵抗と配線抵抗との和によって表されることに基づいている。

ここで、周囲温度Ｔ_ａは、予め設定した一定値、または、温度検出回路による検出値の何れを用いても良い。
図３における加算器１１５は、数式６に示すように、平均温度時の等価電機子抵抗Ｒ_{ａ（ＡＶＥ）}と等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}とを加算して等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔを演算する。

以上の演算処理により、等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}が零になるように等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔが演算され、等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔは真値に収束する。

一方、等価電機子抵抗を正しく演算できない運転条件である場合、例えば、ω_１やｉ_δの情報から電動機８０の速度が高い場合やδ軸電流が小さいと判断される場合には、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを“１”から減少させ、すなわち第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を“零”から増加させることで、等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}から等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}までのゲインを減少させる。
図３において、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを“零”、第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を“１”に制御すると、等価電機子抵抗推定誤差演算値Ｒ_{ａｅｒｒｅｓｔ}が積分器１１３に入力されなくなり、等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}が積分器１１３の入力側に負帰還されるため、等価電機子抵抗補正値Ｒ_{ａｃｏｍｐ}は零になる。この結果、等価電機子抵抗推定値Ｒ_ａｅｓｔは、初期設定値である平均温度時の電機子抵抗Ｒ_{ａ（ＡＶＥ）}に等しくなる。

以上により、等価電機子抵抗を正しく演算可能な速度条件や電流条件を満足する場合だけ推定演算を実行することにより、結果として等価電機子抵抗を正確に推定することができる。また、等価電機子抵抗の推定演算の実行と停止は、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを変化させるだけでスムースに移行可能である。

次に、本発明の実施例２は、第１の重み係数Ｗ_Ｒａ及び第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を、永久磁石磁束の温度変化に起因する第１の電圧変化量と、等価電機子抵抗の温度変化に起因する第２の電圧変化量とから演算するようにしたものであり、請求項４に対応する。
まず、永久磁石磁束の温度変化に起因する第１の電圧変化量としての第１のδ軸電圧変化量、及び、等価電機子抵抗の温度変化に起因する第２の電圧変化量としての第２のδ軸電圧変化量について説明する。
第１のδ軸電圧変化量は、永久磁石磁束の変化量と速度との積に等しい。一方、第２のδ軸電圧変化量は、等価電機子抵抗の変化量とδ軸電流との積に等しい。
ここで、温度変化に起因する永久磁石磁束の無負荷時からの変化量は、数式７によって表される。

また、温度変化に起因する等価電機子抵抗Ｒ_ａの無負荷時からの変化量は、数式８に示す如く、電機子抵抗Ｒ_ｗの無負荷時からの変化量と、配線抵抗Ｒ_１の無負荷時からの変化量との和になる。

次に、配線抵抗を無視でき、永久磁石温度と電機子巻線温度とが等しい場合について、第１のδ軸電圧変化量及び第２のδ軸電圧変化量から、第１の重み係数Ｗ_Ｒａ及び第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を求めるための評価関数ｘの演算方法を説明する。
永久磁石温度と電機子巻線温度とが等しい場合、永久磁石の熱抵抗Ｒ_ｔｈｍと電機子巻線の熱抵抗Ｒ_ｔｈｗとは等しく、永久磁石の熱時定数Ｔ_ｔｈｍと電機子巻線の熱時定数Ｔ_ｔｈｗとは等しい。数式７に示した永久磁石磁束の変化量と数式８に示した等価電機子抵抗の変化量との比から、評価関数ｘを数式９により演算する。

数式９に示した評価関数ｘの右辺第１項は、第１のδ軸電圧変化量に比例し、右辺第２項は、第２のδ軸電圧変化量に比例する。このため、評価関数ｘが零より大きいときに、δ軸電圧方程式を使って等価電機子抵抗を正確に推定することができる。

図４は、評価関数ｘから第１の重み係数Ｗ_Ｒａ及び第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を演算する関数を示している。
評価関数ｘが零より小さい場合には、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを“零”、第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を“１”とする。評価関数ｘが零としきい値ｘ_ｔｈ１との間にある場合は、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを評価関数ｘに比例させて“零”から“１”へ増加させ、第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）は“１”から“零”へ減少させる。
評価関数ｘがしきい値ｘ_ｔｈ１よりも大きい場合には、第１の重み係数Ｗ_Ｒａを“１”とし、第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）を“零”とする。

次いで、本発明の実施例３は、永久磁石温度と電機子巻線温度とが異なる場合にも実施例２を適用できるように評価関数ｘの演算方法を改良したものであり、請求項５に対応する。この実施例では、永久磁石の熱抵抗Ｒ_ｔｈｍと電機子巻線の熱抵抗Ｒ_ｔｈｗとが異なることを考慮し、評価関数ｘを数式１０により演算する。

第１の重み係数Ｗ_Ｒａ、第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）の演算は、実施例２と同様に行えば良い。

本発明の実施例４は、配線抵抗を無視できない場合にも実施例２を適用できるように改良したものであり、請求項６に対応する。
すなわち、前述の数式７において、電動機の鉄損Ｑ_ｉｒｏｎを零に近似し、数式８において、電動機の損失Ｑ_{ｍｏｔｏｒ}と配線の損失Ｑ_１との比が電機子抵抗Ｒ_ｗと配線抵抗Ｒ_ｌとの比に等しいと近似することにより、評価関数ｘを数式１１によって演算する。

なお、第１の重み係数Ｗ_Ｒａ、第２の重み係数（１−Ｗ_Ｒａ）の演算は、実施例２と同様に行えば良い。

１１ｕ ｕ相電流検出回路
１１ｗ ｗ相電流検出回路
１２ 入力電圧検出回路
１３ ＰＷＭ回路
１４ 電流座標変換器
１５ 電圧座標変換器
１６ 減算器
１７ 速度調節器
１８ 電流指令演算器
１９ａ 減算器
１９ｂ 減算器
２０ａ γ軸電流調節器
２０ｂ δ軸電流調節器
３１ 速度推定手段
３２ 電気角演算器
４１ 電機子抵抗推定手段
５０ 三相交流電源
６０ 整流回路
７０ 電力変換器
８０ 永久磁石形同期電動機
１１０ 電機子抵抗推定誤差演算器
１１１ 反転増幅器
１１２ 減算器
１１３ 積分器
１１４ 平均温度電機子抵抗演算器
１１５ 加算器

Claims (6)

1. 電力変換器により駆動される永久磁石形同期電動機の制御装置であって、前記電動機の等価電機子抵抗を推定する電機子抵抗推定手段と、等価電機子抵抗推定値を用いて速度推定値を演算する速度推定手段と、前記速度推定値から磁極位置推定値を演算する電気角演算手段と、を備えた制御装置において、
   前記電機子抵抗推定手段は、
   前記電動機の電圧方程式に基づいて前記等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段と、
   前記誤差を増幅して等価電機子抵抗補正値を演算する手段と、
   前記電動機の等価電機子抵抗の初期設定値と前記等価電機子抵抗補正値とを加算して前記等価電機子抵抗推定値を演算する手段と、
   前記電動機の電流検出値及び前記速度推定値に応じて、前記等価電機子抵抗補正値を演算する手段のゲインを制御する手段と、
   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。
2. 請求項１に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
   前記等価電機子抵抗補正値を演算する手段は、
   前記等価電機子抵抗推定値の誤差と第１の重み係数との積と、前記等価電機子抵抗補正値と第２の重み係数との積と、の偏差を求める手段と、
   前記偏差を増幅及び積分して前記等価電機子抵抗補正値を演算する手段と、
   前記電流検出値及び前記速度推定値に応じて前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、
   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。
3. 請求項１または２に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
   前記等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段は、
   前記電流検出値、前記速度推定値及び前記等価電機子抵抗推定値から前記電動機の端子電圧を推定する手段と、
   前記電動機の端子電圧推定値と端子電圧指令値との偏差である端子電圧推定誤差を演算する手段と、
   前記端子電圧推定誤差と前記電流検出値とから前記等価電機子抵抗推定値の誤差を演算する手段と、
   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。
4. 請求項２または３に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
   前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段は、
   前記速度推定値、永久磁石の温度係数、及び、基準温度における永久磁石磁束から第１の電圧変化量を演算する手段と、
   前記電流検出値、電機子巻線の温度係数、及び、基準温度における電機子抵抗から第２の電圧変化量を演算する手段と、
   前記第１の電圧変化量及び前記第２の電圧変化量から前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、
   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。
5. 請求項２または３に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
   第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段は、
   前記速度推定値、永久磁石の熱抵抗、永久磁石の温度係数、及び、基準温度における永久磁石磁束から第１の電圧変化量を演算する手段と、
   前記電流検出値、電機子巻線の熱抵抗、電機子巻線の温度係数、及び、基準温度における電機子抵抗から第２の電圧変化量を演算する手段と、
   前記第１の電圧変化量及び前記第２の電圧変化量から前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、
   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。
6. 請求項２または３に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
   第１の重み係数及び第２の重み係数を制御する手段は、
   前記速度推定値、永久磁石の熱抵抗、永久磁石の温度係数、及び、基準温度における永久磁石磁束から第１の電圧変化量を演算する手段と、
   前記電流検出値、電機子巻線の熱抵抗、電機子巻線の温度係数、基準温度における電機子抵抗、配線の熱抵抗、配線の温度係数、及び、基準温度における配線抵抗から第２の電圧変化量を演算する手段と、
   前記第１の電圧変化量及び前記第２の電圧変化量から前記第１の重み係数及び前記第２の重み係数を制御する手段と、
   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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