JP2023040945A - 同期モータ制御装置および電動車両 - Google Patents

Abstract

【課題】制御が破綻しないようにモータの最大トルクに制限を設けて制御していたため、モータが本来出力可能なトルクを十分に発揮できない課題があった。
【解決手段】同期モータへのトルク指令値を、前記同期モータのトルクのピークを含む領域において漸次増加している第二トルク指令値に変換するトルク指令値変換部と、前記同期モータのトルクが前記第二トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御する電圧位相制御部と、前記電圧位相角と前記同期モータの回転角に基づいて、直流電力を交流電力に変換し、前記変換した前記交流電力を前記同期モータへ出力する電力変換部と、を備えた同期モータ制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、同期モータ制御装置および電動車両に関する。

直流電力を電力変換部により交流電力に変換し、電圧位相制御により矩形波電圧を同期モータに印加して、同期モータを回転駆動することが行われている。この電圧位相制御によれば、同期モータの高回転域の出力を向上させることができ、また、電力変換部でのスイッチング回数を減少させ、スイッチング損失を抑えることができる。そして、同期モータの電圧利用率を向上するため、矩形波電圧の一周期におけるパルス数を少なくした省パルス制御が用いられている。

特許文献１には、トルクフィードバック制御を行い、トルク偏差ΔＴを小さくするよう電圧位相ψを設定し、その範囲を所定の位相範囲に制限し、制御を破綻させることなく、実際の出力トルクをトルク指令値に近づけることができる技術が記載されている。

特開２０００－５０６８９号公報

従来は、制御が破綻しないようにモータの最大トルクに制限を設けて制御していたため、モータが本来出力可能なトルクを十分に発揮できない課題があった。

本発明による同期モータ制御装置は、同期モータへのトルク指令値を、前記同期モータのトルクのピークを含む領域において漸次増加している第二トルク指令値に変換するトルク指令値変換部と、前記同期モータのトルクが前記第二トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御する電圧位相制御部と、前記電圧位相角と前記同期モータの回転角に基づいて、直流電力を交流電力に変換し、前記変換した前記交流電力を前記同期モータへ出力する電力変換部と、を備えた。

本発明によれば、電圧位相制御において、同期モータの出力可能なトルクを制限なく生かすことができる。

第１の実施形態における同期モータ制御装置のブロック構成図である。 トルク指令値変換部のブロック構成図である。 第二トルク指令値演算部のブロック構成図である。 第二トルク演算部のブロック構成図である。 電圧位相制御部のブロック構成図である。 矩形波発生部のブロック構成図である。 電圧位相角とトルクの関係を示すグラフである。 比較例における電圧位相角とトルクの関係を示すグラフである。 磁束一定閉曲線とトルク一定曲線とを示すグラフである。 変形例１に係る第二トルク演算部のブロック構成図である。 変形例２に係る第二トルク指令値演算部のブロック構成図である。 変形例３に係る第二トルク指令値演算部のブロック構成図である。 変形例４に係る第二トルク演算部のブロック構成図である。 変形例５に係る第二トルク演算部のブロック構成図である。 変形例６に係る第二トルク指令値演算部のブロック構成図である。 変形例７に係る第二トルク指令値演算部のブロック構成図である。 変形例８に係る第二トルク演算部のブロック構成図である。 第２の実施形態における同期モータ制御装置のブロック構成図である。 第２の実施形態におけるトルク演算部のブロック構成図である。 第２の実施形態における電圧位相制御部のブロック構成図である。 第２の実施形態の変形例９における同期モータ制御装置のブロック構成図である。 第３の実施形態における同期モータ制御装置のブロック構成図である。 第３の実施形態における電圧位相制御部のブロック構成図である。 電圧位相角とトルク／電流の関係を示すグラフである。 第４の実施形態における電動車両の構成図である。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における同期モータ制御装置１００のブロック構成図である。
同期モータ制御装置１００は、同期モータ１を駆動制御する。同期モータ（PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor）１は、例えば、永久磁石を回転子に、電機子巻線を固定子に設けた回転界磁形の構成である。なお、同期モータ１は、永久磁石同期モータに限定されるものではなく、シンクロリラクタンスモータや永久磁石同期発電機、巻線型同期機といった同期モータであればよい。

同期モータ制御装置１００は、電力変換部２、電流検出器３、磁極位置検出器４、周波数演算部５、電圧検出器６、座標変換部７、直流電圧源９、トルク指令値変換部１１、電圧位相制御部１３、矩形波発生部１５を備える。

電力変換部２は、３相分の上下アームを構成する半導体スイッチング素子を備えてなる。半導体スイッチング素子はＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、その他の電力用半導体素子であればよい。電力変換部２は、後述するパルス信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗに従って半導体スイッチング素子を動作させ、直流電圧源９（例えばバッテリ）からの直流電力を交流電力に変換して同期モータ１を駆動する。

電流検出器３はホールＣＴ（Current Transformer）等から成り、電力変換部２から同期モータ１に流れるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の電流値Ｉｕｃ、Ｉｖｃ、Ｉｗｃを検出する。
磁極位置検出器４はレゾルバ等から成り、同期モータ１の磁極位置を検出して磁極位置情報θ＊を出力する。

周波数演算部５は、磁極位置検出器４で検出された磁極位置情報θ＊から、例えば微分演算によって速度情報ω１＊を出力する。
電圧検出器６は、直流電圧源９から電力変換部２へ供給される直流電圧Ｖｄｃを検出する。

座標変換部７は、電流検出器３で検出した電流値Ｉｕｃ、Ｉｖｃ、Ｉｗｃを磁極位置検出器４で検出した磁極位置情報θ＊で座標変換してｄ軸電流検出値Ｉｄｃ、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃを出力する。

トルク指令値変換部１１は、トルク指令値Ｔ＊、直流電圧Ｖｄｃ、速度情報ω１＊、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃ、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃを用いて、第二トルクＴ２および第二トルク指令値Ｔ２＊を演算する。トルク指令値Ｔ＊は、図示省略した上位の制御装置より入力される同期モータ１に対するトルクの指令値である。トルク指令値変換部１１は、このトルク指令値Ｔ＊を第二トルク指令値Ｔ２＊に変換する。具体的には、トルク指令値変換部１１は、同期モータ１へのトルク指令値Ｔ＊、直流電圧Ｖｄｃ、速度情報ω１＊に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算した後に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を乗算して、第二トルク指令値Ｔ２＊に変換する。第二トルク指令値Ｔ２＊は、その指令値が同期モータ１のトルクＴのピークを含む領域において漸次増加している値であり、本実施形態ではリラクタンストルクに比例する値を例に説明する。トルク指令値変換部１１の詳細は図２を参照して後述する。

電圧位相制御部１３は、同期モータ１のトルクＴが第二トルク指令値Ｔ２＊と一致するようにフィードバック制御により電圧位相角θｖを出力する。電圧位相制御部１３の詳細は図７を参照して後述する。

矩形波発生部１５は、電圧位相角θｖに基づいて、パルス信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを生成して、電力変換部２へ出力する。矩形波発生部１５の詳細は図８を参照して後述する。

図２は、トルク指令値変換部１１のブロック構成図である。
トルク指令値変換部１１は、電流指令生成部２１、第二トルク指令値演算部２３、第二トルク演算部２５を備える。

電流指令生成部２１は、トルク指令値Ｔ＊、直流電圧Ｖｄｃ、速度情報ω１＊を入力として、例えばルックアップテーブル等を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。電流指令生成部２１は、トルク指令値Ｔ＊をｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に変換する。

そして、第二トルク指令値演算部２３は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を基に、第二トルク指令値Ｔ２＊を演算して出力する。第二トルク指令値演算部２３の詳細は後述の図３を参照して後述するが、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを乗算することにより、リラクタンストルクに比例する第二トルク指令値Ｔ２＊を得る。

第二トルク演算部２５は、電流検出器３で検出された電流値Ｉｕｃ、Ｉｖｃ、Ｉｗｃを座標変換部７で変換したｄ軸電流検出値Ｉｄｃおよびｑ軸電流検出値Ｉｑｃに基づいて、第二トルクＴ２を演算する。第二トルク演算部２５の詳細は後述の図４を参照して後述するが、基本的には、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃとｑ軸電流検出値Ｉｑｃとを乗算することにより、同期モータ１のリラクタンストルクに比例する第二トルクＴ２を得る。

図３は、第二トルク指令値演算部２３のブロック構成図である。
第二トルク指令値演算部２３は、図３に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に第一ゲイン３１を乗算し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に第一ゲイン３１を乗算した値とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを乗算器３３で乗算し、この乗算結果にさらに第二ゲイン３５を乗算する。これにより、第二トルク指令値Ｔ２＊を求める。

同期モータ１では永久磁石によるトルクのほかにリラクタンストルクが発生する。図３に示した第一ゲイン３１にｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑの差分に相当するＬｄ－Ｌｑを設定し、第二ゲイン３５に同期モータ１の極対数を設定すれば、第二トルク指令値Ｔ２＊はリラクタンストルクになる。なお、第一ゲイン３１、第二ゲイン３５は任意の値を取ることができ、第一ゲイン３１、第二ゲイン３５はなくてもよい。例えば、実際にはリラクタンストルクが存在しない表面磁石型同期型モータ（ＳＰＭＳＭ：surface permanent magnet synchronous motor）にも適用することが可能である。

図４は、第二トルク演算部２５のブロック構成図である。
第二トルク演算部２５は、図４に示すように、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃに第三ゲイン４１を乗算し、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃに第三ゲイン４１を乗算した値とｑ軸電流検出値Ｉｑｃとを乗算し、この乗算結果に第四ゲイン４５を乗算する。これにより、同期モータ１の第二トルクＴ２を求める。

前述したように、同期モータ１では永久磁石によるトルクのほかにリラクタンストルクが発生する。図４に示した第三ゲイン４１にｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑの差分に相当するＬｄ－Ｌｑを設定し、第四ゲイン４５に同期モータ１の極対数を設定すれば、第二トルクＴ２はリラクタンストルクになる。なお、第三ゲイン４１、第四ゲイン４５は任意の値を取ることができ、第三ゲイン４１、第四ゲイン４５はなくてもよい。例えば、実際にはリラクタンストルクが存在しない表面磁石型同期型モータ（ＳＰＭＳＭ：surface permanent magnet synchronous motor）にも適用することが可能である。

なお、図３の第二トルク指令値演算部２３、図４の第二トルク演算部２５では、第一ゲイン３１および第三ゲイン４１は一定値で示したが、磁気飽和を考慮してｄ軸インダクタンスＬｄあるいはｑ軸インダクタンスＬｑを電流に応じて可変にしても良い。これらのゲインを可変にすることで応答を一定にすることができる。

図５は、電圧位相制御部１３のブロック構成図である。
電圧位相制御部１３は第二トルクＴ２が第二トルク指令値Ｔ２＊と一致するようにフィードバック制御を行い、電圧位相角θｖを出力する。図５に示すように、第二トルクＴ２および第二トルク指令値Ｔ２＊の差分を差分器５１で演算し、ＰＩ制御器５５（あるいはＩ制御器）を通し、リミッタ５７で、トルクがピークを超えない範囲にリミット処理をして電圧位相角θｖを出力する。

図６は、矩形波発生部１５のブロック構成図である。
矩形波発生部１５は、加算器８１、８３、８５、剰余演算部８７、８９、９１、差分器９３、９４、９５、符号判定部９６、９７、９８を備える。

図６に示すように、加算器８１は、磁極位置情報θ＊に電圧位相角θｖとπ／２を加算して電圧位相信号を生成する。剰余演算部８７は、生成した電圧位相信号を２πで割った剰余を算出する。そして、差分器９３でπを減算し、符号判定部９６でその符号を判定し、判定結果に応じてパルス信号Ｓｕを出力する。例えば、符号判定部９６による判定結果が正であれば＋１を、負であれば－１を出力する。

加算器８３は、加算器８１により生成された電圧位相信号に４π／３を加算する。剰余演算部８９は、加算された電圧位相信号を２πで割った剰余を算出する。そして、差分器９４でπを減算し、符号判定部９７でその符号を判定し、判定結果に応じてパルス信号Ｓｖを出力する。

加算器８５は、加算器８１により生成された電圧位相信号に２π／３を加算する。剰余演算部９１は、加算された電圧位相信号を２πで割った剰余を算出する。そして、差分器９５でπを減算し、符号判定部９８でその符号を判定し、判定結果に応じてパルス信号Ｓｗを出力する。

このようにして、矩形波発生部１５は、電圧位相角θｖに応じて、＋１または－１の信号よりなるＵＶＷ相用のパルス信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗを発生する。電力変換部２は３相上下アームを構成する半導体スイッチング素子を備えてなるが、上下アームの直列に接続された半導体スイッチング素子が同時にオンして短絡状態にならないように、デッドタイムを設けてパルス信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの出力を制御する。

図７は、電圧位相角θｖとトルクの関係を示すグラフである。横軸は電圧位相角θｖを、縦軸はトルクである。
図７の実線で示す曲線６１は電圧位相角θｖと同期モータ１から出力されるトルクの関係を示す。また、破線で示す曲線６３は電圧位相角θｖと第二トルクＴ２の関係を示す。

図７に示すように同期モータ１のトルクＴはＡ点で最大になる。一方、第二トルクＴ２は、同期モータ１のトルクＴが最大になるＡ点を含む領域Ｎにおいて漸次増加していることが分かる。したがって、漸次増加している第二トルクＴ２を第二トルク指令値Ｔ２＊で指令すれば、同期モータ１のトルクＴのＡ点に対応するＢ点において滑らかにかつ正確にトルクＴを制御することが可能である。すなわち、同期モータ１の出力可能な最大トルクまでトルクＴを制限なく生かすことができる。

図８は、比較例における電圧位相角θｖとトルクの関係を示すグラフである。横軸は電圧位相角θｖを、縦軸はトルクである。この比較例は、本実施形態を適用しない場合を示すもので、本実施形態との比較のためのグラフである。

図８の曲線６１は電圧位相角θｖとトルクの関係を表している。一般に、モータは制御が破綻しないようにモータの最大トルクに制限を掛けて制御している。例えば、パラメータ誤差等の影響でトルク指令値がずれて、トルク指令値がモータの最大トルクに相当するＡ点よりも大きくなった場合に、Ａ点より電圧位相角θｖが大きくなり、その場合はモータのトルクが減少していくので制御が破綻してしまう。そのため、Ａ点に対してマージンＭを持たせて、トルク指令値がマージンＭを超えないようにトルク指令値（あるいは電圧位相角θｖ）に制限を設けている。

図８の曲線１６１は電圧位相角θｖとｑ軸電流の関係を表している。曲線１６１のＣ点は曲線６１のＡ点と同じか電圧位相角θvが小さいところに位置する。Ｃ点よりも大きなｑ軸電流指令値を設定した場合、同様に制御が破綻しまうため、Ｃ点に対してマージンＭを持たせてｑ軸電流指令値（あるいは電圧位相角θｖ）に制限を設けている。この場合も、モータが本来出力可能なトルクを十分に発揮できない。

一方、本実施形態では、図７等を参照して述べたように、同期モータ１のトルクＴのピークであるＡ点を含む領域Ｎにおいて漸次増加している第二トルク指令値Ｔ２＊を用いて制御するので、同期モータ１の出力可能なトルクを制限なく生かすことができる。

図９は、磁束一定閉曲線７１とトルク一定曲線７３、７５とを示すグラフである。グラフの横軸は、ｄ軸電流Ｉｄ、縦軸は、ｑ軸電流Ｉｑである。図９を参照して、リラクタンストルクを第二トルクとした場合に、リラクタンストルクのピークが同期モータ１のトルクＴよりも電圧位相角θｖが大きいところにある理由を説明する。

磁束一定閉曲線７１は、電圧位相制御において、同期モータ１の鎖交磁束が一定になる曲線を示している。抵抗と過渡項を無視すれば、電圧位相制御時にトルクは磁束一定閉曲線７１上を動くことになる。換言すれば、磁束一定閉曲線７１は電圧値が一定の曲線、すなわち電圧一定閉曲線７１と言い換えることもできる。そして、電圧一定閉曲線７１上において、トルクはｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑで示される電流指令値の電圧位相角θｖにより制御される。

リラクタンストルクのトルク一定曲線７３は、リラクタンストルクがピークになる時のリラクタンストルクが一定の曲線を表している。マグネットトルクのトルク一定線７５はマグネットトルクがピークになる時のマグネットトルクが一定の線を表している。

図９に示すように、リラクタンストルクのトルク一定曲線７３が磁束一定閉曲線７１と接する点αはマグネットトルクのトルク一定線７５が磁束一定閉曲線７１と接する点βよりも電圧位相角θｖが進んだ方向にある。ここで、第二トルクはｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に比例するため、磁気飽和を無視すれば（後述の図１２に示す変形例３では磁気飽和を考慮）、第二トルクはリラクタンストルクに比例する成分となる。一方、トルクはリラクタンストルクとマグネットトルクを加算したものに相当する。即ち、トルクのピークになる電圧位相角θｖはマグネットトルクのピークとリラクタンストルクのピークの間に存在することになる。したがって、図７を参照して説明したように、トルクがピークとなるＡ点において、第二トルクは必ず漸次増加している。

また、本実施形態では、電流指令生成部２１はトルク指令値Ｔ＊、速度ω１＊、直流電圧Ｖｄｃに基づいて、トルクが電圧一定閉曲線７１上に存在するようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。したがって、ｄ軸電流、あるいは、ｑ軸電流、あるいは、それらを用いて演算したトルク（マグネットトルク、リラクタンストルクを含む）のいずれかが電圧一定閉曲線７１上の点（トルク）と一致していれば、そのトルクをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊で制御できることになる。そのため、トルク指令値Ｔ＊をそのまま制御せずに、例えば、第二トルクを制御しても結果的にトルクが制御できることになる。

本実施形態では、図７に示すＡ点において、リラクタンストルクに比例するトルクが漸次増加するので、仮にパラメータ誤差等で電流指令値がずれて、リラクタンストルク指令値（第二トルク指令値Ｔ２＊）がＡ点におけるリラクタンストルク指令値（第二トルク指令値Ｔ２＊）よりも大きくなったとしても、破綻することなく制御することができる。そのため、トルク指令値に対してマージンを持ってリミットを設定する必要がなく、電圧位相制御における最大トルクを向上することができる。なお、本実施形態では、第二トルク指令値Ｔ２＊としてリラクタンストルクに比例するトルクを用いた例で説明したが、リラクタンストルクに限らず、同期モータ１のトルクＴのピークを含む領域Ｎにおいて漸次増加している値を第二トルク指令値Ｔ２＊として用いてもよい。

また、矩形波発生部１５は、１パルス制御で矩形波パルスを出力する例を示したが、例えば、３パルス制御のように電圧が出力制限に近づいており、電圧位相制御でトルクを制御する場合にも同様の効果が得られる。

図１０は、変形例１に係る第二トルク演算部２５Ｂのブロック構成図である。
第二トルク演算部２５Ｂは、図５に示すように、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃに第五ゲイン４０１を乗算して乗算器４０３の一方へ入力する。図４におけるｑ軸電流検出値Ｉｑｃに替えて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊にローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０７を入れて乗算器４０３の他方へ入力する。乗算器４０３で両者を乗算した結果に第六ゲイン４０５を乗算した結果を第二トルクＴ２として出力する。

ｑ軸電流検出値Ｉｑｃは、トルク指令値Ｔ＊から電流制御に係る応答分の遅れが存在するが、変形例１では、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃの代わりにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊にローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０７を入れた構成にすることにより、応答分の遅れを回避することができるとともに、制御を安定することができる。

図１１は、変形例２に係る第二トルク指令値演算部２３Ｂのブロック構成図である。
図１０に示した変形例１に係る第二トルク演算部２５Ｂを用いる場合は、第二トルク指令値演算部２３は、図３に示す構成でもよく、以下の変形例２で示す第二トルク指令値演算部２３Ｂであってもよい。

第二トルク指令値演算部２３Ｂは、図１１に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に第七ゲイン４１１を乗算して乗算器４１３の一方へ入力する。そして、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊にローパスフィルタ（ＬＰＦ）４１７を入れて乗算器４１３の他方へ入力する。乗算器４１３で両者を乗算した結果に第八ゲイン４１５を乗算した結果を第二トルク指令値Ｔ２＊として出力する。

図１２は、変形例３に係る第二トルク指令値演算部２３Ｃのブロック構成図である。
第二トルク指令値演算部２３Ｃは、図１２に示すように、ｑ軸磁束指令演算部１３１で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を基に、例えば、ルックアップテーブルを用いて、あるいは数式で近似して、ｑ軸磁束指令値φｑ＊を演算する。そして、乗算器１３３で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸磁束指令値φｑ＊とを乗算して、乗算した結果を第二トルク指令値Ｔ２＊として出力する。ｑ軸磁束は磁気飽和を無視すればｑ軸電流に比例するため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図１３は、変形例４に係る第二トルク演算部２５Ｃのブロック構成図である。図１２に示した変形例３に係る第二トルク指令値演算部２３Ｃを用いる場合は、第二トルク演算部２５は、変形例４の第二トルク演算部２５Ｃを用いるのが好ましい。

第二トルク演算部２５Ｃは、図１３に示すように、ｑ軸磁束演算部１４１で、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃとｑ軸電流検出値Ｉｑｃを基に、例えば、ルックアップテーブルを用いて、あるいは数式で近似して、ｑ軸磁束φｑを演算する。そして、乗算器１４３で、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃとｑ軸磁束φｑとを乗算して、乗算した結果を第二トルクＴ２として出力する。このように、第二トルク指令値演算部２３Ｃと第二トルク演算部２５Ｃは同じ演算式を用いると良い。

図１４は、変形例５に係る第二トルク演算部２５Ｄのブロック構成図である。
第二トルク演算部２５Ｄは、図１４に示すように、ｑ軸磁束指令演算部４２１で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを基に、例えば、ルックアップテーブルを用いて、あるいは数式で近似して、ｑ軸磁束指令値φｑ＊を演算し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２３を通して乗算器４２５へ出力する。そして、乗算器４２５で、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃとｑ軸磁束指令値φｑ＊とを乗算して、乗算した結果を第二トルクＴ２として出力する。

図１３に示した変形例４では、ｑ軸磁束φｑを用いた。しかし、ｑ軸磁束φｑは、トルク指令値Ｔ＊から電流制御に係る応答分の遅れが存在する。変形例５では、ｑ軸磁束φｑの代わりにｑ軸磁束指令値φｑ＊にローパスフィルタ（ＬＰＦ）４２３を入れた構成にすることにより、応答分の遅れを回避することができるとともに、制御を安定することができる。

図１５は、変形例６に係る第二トルク指令値演算部２３Ｄのブロック構成図である。
図１４に示した変形例５に係る第二トルク演算部２５Ｄを用いる場合は、第二トルク指令値演算部２３は、図１２に示した変形例３に係る第二トルク指令値演算部２３Ｃを用いてもよく、図１５に示す変形例６に係る第二トルク指令値演算部２３Ｄを用いてもよい。

第二トルク指令値演算部２３Ｄは、図１５に示すように、ｑ軸磁束指令演算部４３１で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を基に、例えば、ルックアップテーブルを用いて、あるいは数式で近似して、ｑ軸磁束指令値φｑ＊を演算し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４３３を通して乗算器４３５へ出力する。そして、乗算器４３５で、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸磁束指令値φｑ＊とを乗算して、乗算した結果を第二トルク指令値Ｔ２＊として出力する。

図１６は、変形例７に係る第二トルク指令値演算部２３Ｅのブロック構成図である。
第二トルク指令値演算部２３Ｅは、図１６に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に第一ゲイン２３１を乗算し、この乗算結果と磁石磁束係数φｍ＊とを加算器２３２で加算して乗算器２３３の一方へ入力する。乗算器２３３では、この一方へ入力されている値と他方に入力されているｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とを乗算し、この乗算結果にさらに第二ゲイン２３５を乗算する。これにより、第二トルク指令値Ｔ２＊を求める。

磁石磁束係数φｍ＊を実際の値よりも小さく設定することにより、トルクにおけるマグネットトルクの割合が減少し、第二トルク指令値Ｔ２＊はリラクタンストルクが支配的になる。すなわち、第二トルク指令値Ｔ２＊はリラクタンストルクに比例する。この場合でも同期モータ１のトルクＴにおける電圧位相角よりも第二トルク指令値Ｔ２のピークにおける電圧位相角が大きくなるので、実施形態１と同様の効果が得られる。

図１７は、変形例８に係る第二トルク演算部２５Ｅのブロック構成図である。図１６に示した変形例７に係る第二トルク指令値演算部２３Ｅを用いる場合は、第二トルク演算部２５は、図１７に示す変形例８に係る第二トルク演算部２５Ｅを用いる。

第二トルク演算部２５Ｅは、図１７に示すように、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃに第三ゲイン２４１を乗算し、この乗算結果と磁石磁束係数φｍ＊とを加算器２４２で加算して乗算器２４３の一方へ入力する。乗算器２４３では、この一方へ入力されている値と他方に入力されているｑ軸電流検出値Ｉｑｃとを乗算し、この乗算結果にさらに第二ゲイン２４５を乗算する。これにより、第二トルクＴ２を求める。
磁石磁束係数φｍ＊を実際の値よりも小さく設定することにより、トルクにおけるマグネットトルクの割合が減少し、第二トルクＴ２はリラクタンストルクが支配的になる。

［第２の実施形態］
図１８は、第２の実施形態における同期モータ制御装置１００Ｂのブロック構成図である。第２の実施形態ではトルク演算部１２を追加している点が第１の実施形態と相違する。図１に示す第１の実施形態における同期モータ制御装置１００と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

トルク演算部１２は、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃおよびｑ軸電流検出値Ｉｑｃに基づいて、同期モータ１のトルクＴを演算する。トルク演算部１２の詳細は図１９を用いて後述する。

電圧位相制御部１３Ｂは、同期モータ１のトルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊がある値まではトルク指令値Ｔ＊を使い、同期モータ１のトルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊がある値以上では第二トルク指令値Ｔ２＊を用いて、同期モータ１のトルクＴと一致するように電圧位相角θｖを制御して出力する。電圧位相制御部１３Ｂの詳細は図２０を用いて後述する。

図１９は、トルク演算部１２のブロック構成図である。
トルク演算部１２は、図１９に示すように、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃに第九ゲイン２６１を乗算し、この乗算結果と磁石磁束係数φｍ＊とを加算器２６２で加算して乗算器２６３の一方へ入力する。乗算器２６３では、この一方へ入力されている値と他方に入力されているｑ軸電流検出値Ｉｑｃとを乗算し、この乗算結果にさらに第十ゲイン２６５を乗算する。これにより、トルクＴを求める。なお、同期モータ１のトルクＴは、トルクセンサなどその他の手段で求めたものを用いてもよい。

図２０は、電圧位相制御部１３Ｂのブロック構成図である。
電圧位相制御部１３Ｂは、図２０に示すように、トルクＴおよびトルク指令値Ｔ＊の差分を差分器１５１で演算し、第十一ゲイン１５３を乗算して加重平均器１５５の一方へ入力する。また、第二トルクＴ２および第二トルク指令値Ｔ２＊の差分を差分器１５２で演算し、第十二ゲイン１５４を乗算して加重平均器１５５の他方へ入力する。加重平均器１５５には、基準としてトルク指令値Ｔ＊が入力されており、加重平均器１５５は、トルク指令値Ｔ＊がある所定値未満では、トルクＴおよびトルク指令値Ｔ＊の差分を出力する。

加重平均器１５５は、トルク指令値Ｔ＊がある所定値以上では、第二トルクＴ２および第二トルク指令値Ｔ２＊の差分を出力する。加重平均器１５５の出力は、ＰＩ制御器１５６（あるいはＩ制御器）へ入力され、ＰＩ制御器１５６（あるいはＩ制御器）を通し、リミッタ１５７で、トルクがピークを超えない範囲にリミット処理をして電圧位相角θｖを出力する。なお、基準としてトルク指令値Ｔ＊に替えてトルクＴを加重平均器１５５へ入力し、トルクＴがある所定値未満では、トルクＴおよびトルク指令値Ｔ＊の差分を出力し、トルクＴが所定値以上では、第二トルクＴ２および第二トルク指令値Ｔ２＊の差分を出力するようにしてもよい。

本実施形態では、同期モータ１のトルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊が所定値以上の場合に、第二トルク指令値Ｔ２＊が同期モータ１のトルクＴと一致するように電圧位相角θｖを制御する。したがって、トルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊が小さい時には、リラクタンストルク比例分よりもトルクＴで制御した方が電圧位相角θｖに対するトルクＴの変化量が大きいので、同期モータ１を安定して動作させることができる。一方、トルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊が大きくなってくると、リラクタンストルク比例分の方が変化量が大きくなるので、同期モータ１を安定して動作させることができる。このように、トルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊の大きさに応じて、制御を切り替えることで同期モータ１をより安定して動作させることができる。

本実施形態ではトルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊に応じて加重平均を行っているが、トルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊との関係が定まっていれば他の変数を用いてもよい。例えば、トルクＴもしくはトルク指令値Ｔ＊によって変化する変数として、ｄ軸電流、ｑ軸電流、ｄ軸磁束、ｑ軸磁束、電圧位相角等を用いても良い。

図２１は、第２の実施形態の変形例９における同期モータ制御装置１００Ｃのブロック構成図である。変形例９では、電流指令生成部２１、トルク／指令値演算部１２Ｂを設けている点が第２の実施形態と相違する。図１に示す第１の実施形態における同期モータ制御装置１００と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

電流指令生成部２１は、トルク指令値Ｔ＊、直流電圧Ｖｄｃ、速度情報ω１＊に基づいて、例えばルックアップテーブル等を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。生成したｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、トルク／指令値演算部１２Ｂおよびトルク指令値変換部１１Ｂへ入力される。

トルク／指令値演算部１２Ｂは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を基にトルク指令値Ｔ＊＊を、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃ、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃを基に、トルクＴを演算し、電圧位相制御部１３Ｂへ出力する。

トルク指令値変換部１１Ｂは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を基に第二トルク指令値Ｔ２＊を、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃ、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃを基に、第二トルクＴ２を演算し、電圧位相制御部１３Ｂへ出力する。
電圧位相制御部１３Ｂは、図２０を参照した説明したトルク指令値Ｔ＊に替えてトルク指令値Ｔ＊＊を用いる。

この変形例９では、電流指令生成部２１で、一旦ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算して、トルク／指令値演算部１２Ｂでｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊より再度トルク指令値Ｔ＊＊とトルクＴを演算して制御するので、電流指令値の誤差が打ち消される効果がある。

［第３の実施形態］
図２２は、第３の実施形態における同期モータ制御装置１００Ｄのブロック構成図である。第３の実施形態では、第二トルク指令値Ｔ２＊としてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を用いる。図１に示す第１の実施形態における同期モータ制御装置１００と同一の箇所には同一の符号を付してその説明を省略する。

トルク指令値変換部１１Ｃは、図２に示した電流指令生成部２１と同様の構成である。トルク指令値変換部１１Ｃは、トルク指令値Ｔ＊、直流電圧Ｖｄｃ、速度情報ω１＊を入力として、ルックアップテーブル等を用いて、第二トルク指令値としてのｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を、さらにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を生成する。

電圧位相制御部１３Ｃは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊もしくはｑ軸電流検出値Ｉｑｃがある値まではｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を使い、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊もしくはｑ軸電流検出値Ｉｑｃが所定値以上ではｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を用いて、同期モータ１の電圧位相角θｖを制御して出力する。所定値とは、例えば、同期モータ１のトルクＴが最大になるＡ点を含む領域Ｎ（図２４参照）の境界値である。電圧位相制御部１３Ｃの詳細は図２３を用いて後述する。

図２３は、電圧位相制御部１３Ｃのブロック構成図である。
電圧位相制御部１３Ｃは、図２３に示すように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流検出値Ｉｑｃの差分を差分器２５１で演算し、第十三ゲイン２５３を乗算して加重平均器２５５の一方へ入力する。また、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄｃの差分を差分器２５２で演算し、第十四ゲイン２５４を乗算して加重平均器２５５の他方へ入力する。加重平均器２５５には、基準としてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が入力されており、加重平均器２５５は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が所定値よりも小さい場合は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流検出値Ｉｑｃの差分を出力する。

加重平均器２５５は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が所定値以上では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄｃの差分を出力する。加重平均器２５５の出力は、ＰＩ制御器２５６（あるいはＩ制御器）へ入力され、ＰＩ制御器２５６（あるいはＩ制御器）を通し、リミッタ２５７で、トルクがピークを超えない範囲にリミット処理をして電圧位相角θｖを出力する。なお、基準としてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に替えてｑ軸電流検出値Ｉｑｃを加重平均器１５５へ入力し、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃがある所定値よりも小さい場合は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流検出値Ｉｑｃの差分を出力し、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃが所定値以上では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄｃの差分を出力するようにしてもよい。

本実施形態では、同期モータ１のトルクＴのピークを含む領域Ｎにおいて漸次増加しているｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を第二トルク指令値として用い、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃもしくはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の大きさに応じて、制御を切り替えることで同期モータ１をより安定して動作させることができる。なお、本実施形態ではｑ軸電流検出値Ｉｑｃもしくはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に応じて加重平均を行っているが、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃもしくはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との関係が定まっていれば他の変数を用いてもよい。例えば、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃもしくはｑ軸電流指令値Ｉｑ＊によって変化する変数として、トルクＴ、トルク指令値Ｔ＊、ｄ軸磁束、ｑ軸磁束、電圧位相角等を用いても良い。すなわち、電圧位相制御部１３Ｃは、同期モータ１のトルクＴが大きくなって、同期モータ１のトルクＴのピークを含む所定の領域Ｎの範囲内になった場合は、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃがｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に一致するように電圧位相角θｖを制御して出力する。一方、同期モータ１のトルクＴが領域Ｎの範囲外である場合は、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃがｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に一致するように電圧位相角θｖを制御して出力する。

図２４は、電圧位相角θｖとトルク／電流の関係を示すグラフである。横軸は電圧位相角θｖを、縦軸はトルク／電流である。

図２４の曲線１６１はｑ軸電流と電圧位相角θｖの関係を、曲線１７１はｄ軸電流と電圧位相角θｖの関係を示す。図２４の曲線６１は、図７の実線で示す曲線６１であり、電圧位相角θｖと同期モータ１から出力されるトルクの関係を示す。

曲線１７１に示すｄ軸電流は、曲線６１で示すトルクＴのピークであるＡ点を含む領域Ｎにおいて漸次増加している。特に、電圧位相角θｖが１８０°まで漸次増加しているので、ｄ軸電流指令値を用いた制御が有効である。すなわち、本実施形態では第二トルク指令値としてｄ軸電流指令値を用いる。これにより、同期モータ１の出力可能な最大トルクまでトルクＴを制限なく生かすことができる。なお、第二トルク指令値としてｄ軸電流指令値を用いた例で説明したが、ｄ軸電流指令値に限らず、図２４の曲線６１で示すトルクＴのピークであるＡ点を含む領域Ｎにおいて漸次増加している値もしくはこの値の組み合わせた値を第二トルク指令値として用いることができる。このように、本実施形態によれば、第１の実施形態で述べたと同様の効果を奏する。

なお、図１０～図１５に示した変形例１～変形例６において、ｄ軸電流のウエイトが高いので、図２４の曲線１７１に示すようにｄ軸電流が漸次増加していることからも明らかなように、同期モータ１の最大トルクを向上することができる。

［第４の実施形態］
図２５は、電動車両１０００の構成図である。
図２５に示す同期モータ制御装置３００は、第１～第３の実施形態で説明した同期モータ制御装置１００、１００Ｂ、１００Ｃである。同期モータ制御装置３００内の電力変換部２は、直流電圧源９（例えばバッテリ）からの直流電力を交流電力に変換して同期モータ１を駆動する。

同期モータ１はトランスミッション３０１に接続される。トランスミッション３０１はディファレンシャルギア３０３を介してドライブシャフト３０５に接続され車輪３０７に動力を供給する。なお、トランスミッション３０１が無く直接ディファレンシャルギア３０３に接続される構成や、前輪、後輪それぞれに同期モータ１および同期モータ制御装置３００が適用される構成でもよい。

自動車用では高速域におけるトルクは、例えば高速道路における加速性能に関係する。特に、登坂路では高速域のトルクが不足してくると、速度を上げることができないという状況に陥るため、高速域のトルク向上に対して強い要求がある。また、電費向上の観点から同期モータ１を小型軽量化する要求があり、同期モータ１が出力できる最大トルクを実現できる同期モータ制御装置３００が重要である。同様に、鉄道においても自動車と同じ移動体であり、高速走行中の加速性能は駅間の走行時間に影響することから同様に重要である。同期モータ制御装置３００として第１～第３の実施形態で説明した同期モータ制御装置１００、１００Ｂ、１００Ｃを適用することで、自動車、鉄道では高速域の加速性能を向上することができる。

第１の実施形態から第３の実施の形態では、同期モータ制御装置１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄについてブロック構成図を参照して説明した。これらのブロック構成図のうち、電力変換部２を除くブロックの一部または全部は、プロセッサ（例えばＣＰＵ、ＧＰＵ）とプロセッサによって実行されるプログラムとにより実現してもよい。この場合、プログラムは、プロセッサによって実行されることで、定められた処理を、適宜に記憶資源（例えばメモリ）および／またはインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら行うため、処理の主体がプロセッサとされてもよい。同様に、プログラムを実行して行う処理の主体が、プロセッサを有するコントローラ、装置、システム、計算機、ノードであってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路（例えばＦＰＧＡやＡＳＩＣ）を含んでいてもよい。

プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源を含み、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、以下の説明において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）同期モータ制御装置１００、１００Ｂ、１００Ｃは、同期モータ１へのトルク指令値を、同期モータ１のトルクＴのピークＡ点を含む領域Ｎにおいて漸次増加している第二トルク指令値に変換するトルク指令値変換部１１、１１Ｂ、１１Ｃと、同期モータ１のトルクが第二トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御する電圧位相制御部１３、１３Ｂ、１３Ｃと、電圧位相角と同期モータ１の回転角に基づいて、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を同期モータ１へ出力する電力変換部２と、を備えた。これにより、電圧位相制御において、同期モータの出力可能なトルクを制限なく生かすことができる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の各実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１・・・同期モータ、２・・・電力変換部、３・・・電流検出器、４・・・磁極位置検出器、５・・・周波数演算部、６・・・電圧検出器、７・・・座標変換部、９・・・直流電圧源、１１、１１Ｂ、１１Ｃ・・・トルク指令値変換部、１２・・・トルク演算部、１３、１３Ｂ、１３Ｃ・・・電圧位相制御部、１５・・・矩形波発生部、２１・・・電流指令生成部、２３、２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｄ、２３Ｅ・・・第二トルク指令値演算部、２５、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ・・・第二トルク演算部、３１、３５、４１、４５、５３、１５３、１５４、２３１、２３５、２４１、２４５、２５３、２５４、２６１、２６５、４０１、４０５、４１１、４１５・・・ゲイン、３３、４３、１３３、１４３、２３３、２４３、２６３、４０３、４１３、４２５、４３５・・・乗算器、５５、１５６、２５６・・・ＰＩ制御器、５７、１５７、２５７・・・リミッタ、６１・・・トルク／電圧位相角の対応曲線、６３・・・第二トルク／電圧位相角の対応曲線、７１・・・磁束一定閉曲線（電圧一定閉曲線）、７３・・・リラクタンストルク一定曲線、７５・・・マグネットトルク一定線、８１、８３、８５、２３２、２４２、２６２・・・加算器、８７、８９、９１・・・剰余演算部、９４、９５、１５１、１５２、２５１、２５２・・・差分器、９６、９７、９８・・・符号判定部、１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、３００・・・同期モータ制御装置、１３１、４２１、４３１・・・ｑ軸磁束指令演算部、１４１・・・ｑ軸磁束演算部、１５５、２５５・・・加重平均器、１６１・・・ｑ軸電流／電圧位相角の対応曲線、１７１・・・ｄ軸電流／電圧位相角の対応曲線、３０１・・・トランスミッション、３０３・・・ディファレンシャルギア、３０５・・・ドライブシャフト、３０７・・・車輪、４０７、４１７、４２３、４３３・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）。

Claims (15)

1. 同期モータへのトルク指令値を、前記同期モータのトルクのピークを含む領域において漸次増加している第二トルク指令値に変換するトルク指令値変換部と、
   前記同期モータのトルクが前記第二トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御する電圧位相制御部と、
   前記電圧位相角と前記同期モータの回転角に基づいて、直流電力を交流電力に変換し、前記変換した前記交流電力を前記同期モータへ出力する電力変換部と、
   を備えた同期モータ制御装置。
2. 請求項１記載の同期モータ制御装置において、
   前記トルク指令値変換部は、前記同期モータへの前記トルク指令値、前記直流電力の直流電圧、前記同期モータの速度情報に基づいて、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令生成部を備え、
   前記トルク指令値変換部は、前記電流指令生成部で生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を基に前記第二トルク指令値を演算する同期モータ制御装置。
3. 請求項２に記載の同期モータ制御装置において、
   前記トルク指令値変換部は、前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を乗算して前記第二トルク指令値を求める同期モータ制御装置。
4. 請求項３に記載の同期モータ制御装置において、
   前記トルク指令値変換部は、前記ｄ軸電流指令値に第一ゲインを乗算し、前記ｄ軸電流指令値に前記第一ゲインを乗算した値と前記ｑ軸電流指令値とを乗算し、さらに第二ゲインを乗算して前記第二トルク指令値を求める同期モータ制御装置。
5. 請求項４に記載の同期モータ制御装置において、
   前記第一ゲインは前記同期モータのｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの差分であり、前記第二ゲインは前記同期モータの極対数である同期モータ制御装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の同期モータ制御装置において、
   前記同期モータへ出力された前記交流電力の電流値を検出する電流検出器と、
   前記検出された電流値に基づくｄ軸電流検出値およびｑ軸電流検出値により第二トルクを演算する第二トルク演算部とを備え、
   前記電圧位相制御部は、前記第二トルク指令値が前記第二トルクと一致するように電圧位相角を制御する同期モータ制御装置。
7. 請求項６に記載の同期モータ制御装置において、
   前記第二トルク演算部は、前記ｄ軸電流検出値に第三ゲインを乗算し、前記ｄ軸電流検出値に前記第三ゲインを乗算した値と前記ｑ軸電流検出値とを乗算し、さらに第四ゲインを乗算して前記第二トルクを求める同期モータ制御装置。
8. 請求項７に記載の同期モータ制御装置において、
   前記第三ゲインは前記同期モータのｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの差分であり、前記第四ゲインは前記同期モータの極対数である同期モータ制御装置。
9. 請求項３に記載の同期モータ制御装置において、
   前記トルク指令値変換部は、前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値に基づいてｑ軸磁束指令値を演算し、前記ｑ軸磁束指令値をローパスフィルタに通した値と前記ｄ軸電流指令値とを乗算して前記第二トルク指令値を求める同期モータ制御装置。
10. 請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の同期モータ制御装置において、
    前記同期モータへ出力された前記交流電力の電流値を検出する電流検出器と、
    前記ｑ軸電流指令値をローパスフィルタに通した値と前記検出された電流値に基づくｄ軸電流検出値とを乗算して第二トルクを演算する第二トルク演算部とを備え、
    前記電圧位相制御部は、前記第二トルク指令値が前記第二トルクと一致するように電圧位相角を制御する同期モータ制御装置。
11. 請求項２から請求項５までのいずれか一項に記載の同期モータ制御装置において、
    前記同期モータへ出力された前記交流電力の電流値を検出する電流検出器と、
    前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値に基づいてｑ軸磁束指令値を演算し、前記ｑ軸磁束指令値をローパスフィルタに通した値と前記検出された電流値に基づくｄ軸電流検出値とを乗算して第二トルクを演算する第二トルク演算部とを備え、
    前記電圧位相制御部は、前記第二トルクが前記第二トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御する同期モータ制御装置。
12. 請求項１に記載の同期モータ制御装置において、
    前記電圧位相制御部は、前記同期モータのトルクもしくは前記トルク指令値が所定値未満の場合は、前記同期モータのトルクが前記トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御し、前記同期モータのトルクもしくは前記トルク指令値が前記所定値以上の場合に、前記同期モータのトルクが前記第二トルク指令値と一致するように電圧位相角を制御する同期モータ制御装置。
13. 請求項１に記載の同期モータ制御装置において、
    前記同期モータへ出力された前記交流電力の電流値を検出する電流検出器を備え、
    前記トルク指令値変換部は、同期モータへのトルク指令値、直流電圧、前記同期モータの速度情報に基づいて、前記第二トルク指令値としてのｄ軸電流指令値を、さらにｑ軸電流指令値を生成し、
    前記電圧位相制御部は、前記同期モータのトルクが所定領域の範囲外である場合は、前記検出された電流値に基づくｑ軸電流検出値が前記ｑ軸電流指令値と一致するように電圧位相角を制御し、前記同期モータのトルクが前記所定領域の範囲内となった場合に、前記検出された電流値に基づくｄ軸電流検出値が前記ｄ軸電流指令値と一致するように電圧位相角を制御する同期モータ制御装置。
14. 請求項１３に記載の同期モータ制御装置において、
    前記電圧位相制御部は、前記ｑ軸電流指令値もしくは前記ｑ軸電流検出値が所定値より小さい場合は、前記ｑ軸電流検出値が前記ｑ軸電流指令値と一致するように前記電圧位相角を制御し、前記ｑ軸電流指令値もしくは前記ｑ軸電流検出値が前記所定値以上である場合に、前記ｄ軸電流検出値が前記ｄ軸電流指令値と一致するように前記電圧位相角を制御する同期モータ制御装置。
15. 請求項１から請求項５、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の同期モータ制御装置と、
    前記同期モータ制御装置により制御される前記同期モータとを備え、
    前記同期モータにより動力が供給される電動車両。
    

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