JP3226253B2 - 永久磁石同期電動機の制御装置 - Google Patents

永久磁石同期電動機の制御装置

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    • H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes

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  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石同期電動
機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の永久磁石同期電動機の制御装置の
一例を図１９に示す。制御装置は、電流制御部１と、電
圧座標変換部２と、三角波発生部３と、ＰＷＭ電圧演算
部４とからなる。
【０００３】電流制御部１では、磁束電流指令ＩｄRef
とトルク電流指令ＩｑRef と負荷電流を直交するｄｑ軸
に変換したｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとが入力され、
磁束電流指令ＩｄRef とｄ軸電流Ｉｄとが比較され偏差
が求められ、トルク電流指令ＩｑRef とｑ軸電流Ｉｑと
が比較され偏差が求められる。そして、磁束電流指令Ｉ
ｄRef とｄ軸電流Ｉｄとの偏差を基に比例積分制御によ
り磁束電圧指令ＶｄRef が求められ、トルク電流指令Ｉ
ｑRef とｑ軸電流Ｉｑとの偏差を基にトルク電圧指令Ｖ
ｑRef が求められる。
【０００４】電圧座標変換部２では、磁束電圧指令Ｖｄ
Ref とトルク電圧指令ＶｑRef とを、電動機磁束角度θ
ｒを基に２相３相変換し、３相電圧制御信号ＶｕRef 、
ＶｖRef 、ＶｗRef を求め、出力する。
【０００５】三角波発生部３では、一定周波数の正負２
つの三角波ＴＲIP、ＴＲIMを発生させている。尚、ここ
では、制御する電力変換器としてはＮＰＣインバータを
考えている。
【０００６】ＰＷＭ電圧演算部４では、３相電圧制御信
号ＶｕRef 、ＶｖRef 、ＶｖRef と三角波ＴＲIP、ＴＲ
IMとを比較し、３相ＰＷＭ電圧指令を出力する。そし
て、この３相ＰＷＭ電圧指令を基にインバータの出力電
圧を制御して、永久磁石同期電動機を制御する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような、永久磁石
同期電動機の制御装置では、電流フィードバック制御に
よる電流瞬時値制御を行っているため、電動機の回転周
波数が高くなって、電動機の端子電圧がインバータの最
大出力電圧を越えると、電流制御系が不安定となる。こ
のため、電動機の端子電圧がインバータの最大出力電圧
を越えないようにトルクに関与しない弱め界磁電流を流
す必要がある。
【０００８】しかし、弱め界磁電流を流すことは、電動
機の発熱の問題やインバータ電流容量が増大する等の問
題がある。また、永久磁石の磁束は、温度により変化す
る。よって、電動機の温度が変化すると、永久磁石の磁
束も変化するため、磁束が一定であるとして制御を行う
と出力トルクがトルク指令に追従しなくなり、精度の良
いトルク制御ができなくなる。
【０００９】更に、従来の制御では、電動機が惰行運転
しているときには、トルクを出力していないにも関わら
ずインバータは常に動作していた。このため、インバー
タの無駄な発熱やシステム全体の効率低下を招いてい
た。よって、本発明では、上記それぞれの問題点を解決
する永久磁石同期電動機の制御装置を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
永久磁石同期電動機の制御装置では、電動機の回転周波
数が所定値を越えると、電圧ベクトルの大きさを所定の
電圧ベクトルの大きさにして、その値を基に変調率を求
めると共に、極座標変換部からの電圧ベクトルの大きさ
と上記所定の電圧ベクトルの大きさとを基に磁束方向電
流補正値を求め、その値により磁束方向電流指令を補正
することによって、電動機端子電圧が電力変換装置の最
大出力電圧を越えても電流制御系の安定を確保すること
ができる。
【００１１】本発明の請求項２記載の永久磁石同期電動
機の制御装置では、電動機の回転周波数が所定値を越え
ると、電圧ベクトルの大きさを所定の電圧ベクトルの大
きさにして、その値を基に変調率を求めると共に、極座
標変換部からの電圧ベクトルの大きさと上記所定の電圧
ベクトルの大きさとを基に磁束方向電流補正値を求め、
その値により磁束方向電流指令を補正することによっ
て、電動機端子電圧が電力変換装置の最大出力電圧を越
えても電流制御系の安定を確保することができ、かつ、
可変電圧制御と固定電圧制御との移行時にその重みを徐
々に変化させることによって、可変電圧制御と固定電圧
制御との移行をスムースに行うことができる。
【００１２】本発明の請求項３記載の永久磁石同期電動
機の制御装置では、電流指令値演算部において、電動機
の回転周波数が所定値を越える場合と越えない場合とで
２通りの演算方法によって磁束方向電流指令とトルク電
流方向指令とを演算する。そして、電動機の回転周波数
が所定値を越える場合には、磁束方向電流指令を補正す
ることによって、電動機端子電圧が電力変換装置の最大
出力電圧を越えても電流制御系の安定を確保することが
できる。
【００１３】本発明の請求項４記載の永久磁石同期電動
機の制御装置では、直流リンク電圧が直流電源の状況に
より大きくなったことを、磁束方向電流指令の符号によ
り判断し、磁束方向電流が概略ゼロになるように電圧ベ
クトルの大きさ指令値を小さくすることにより、無駄に
磁束方向電流が流れることをなくす。
【００１４】本発明の請求項５および６記載の永久磁石
同期電動機の制御装置では、永久磁石磁束が変化する
と、それに比例して逆起電圧が変化することを利用し
て、永久磁石磁束を推定して、トルク方向電流指令を補
正することによって、永久磁石磁束が温度によって変化
しても出力トルクがトルク指令に追従させることができ
る。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。本発明の第１の実施の形態を図１
乃至図３を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実
施の形態の永久磁石同期電動機の制御装置の構成図であ
る。
【００１８】永久磁石同期電動機の制御装置１０は、電
流指令値演算部１１と、電圧指令演算部１２と、極座標
変換部１３と、電圧固定部１４と、変調率演算部１５
と、磁束方向電流補正値演算部１６と、トルク電流制御
部１７と、ＰＷＭ電圧発生部１８とから構成される。
【００１９】電流指令値演算部１１では、電動機角周波
数ωｒと、トルク指令値ＴｏｒｑＲｅｆと、後述する磁
束方向電流補正値演算部１６の出力である磁束補正値Δ
ＩｄＲｅｆとを入力として、次式の演算により、磁束方
向電流指令ＩｄＲｅｆ、トルク方向電流指令ＩｑＲｅｆ
とを出力する。ここで、永久磁石の磁束方向をｄ軸、そ
れと直角の方向をｑ軸とする。尚、ここでいう角周波数
ωｒ０とは、後述する固定電圧部１４で、電圧ベクトル
の大きさを固定するときの境界となる角周波数でありま
す。よって、電動機角周波数ωｒが角周波数ωｒ０以上
の場合と、電動機角周波数ωｒが角周波数ωｒ０未満で
ある場合で電圧ベクトルの大きさが固定されるか固定さ
れないかの違いが生じますので、磁束方向電流指令Ｉｄ
Ｒｅｆの演算式が異なります。図２は、電動機角周波数
と電圧ベクトルの大きさ、及び電動機角周波数と磁束方
向電流指令との関係を示しており、図２に示すように、
磁束方向電流指令ＩｄＲｅｆは角周波数ωｒがωｒ０ま
ではゼロとなり、ωｒ０と超えると演算式で求められた
値となります。
【００２０】
【数１】 ただし、ωｒ０：一定の角周波数、Φｆ：永久磁石磁束 Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
【００２１】電圧指令演算部１２においては、電流指令
値演算部１１から出力される磁束方向電流指令ＩｄRef
とトルク方向電流指令ＩｑRef を入力として、次式の演
算により、磁束方向電圧指令ＶｄRef 、トルク方向電圧
指令ＶｑRef を求めて出力する。
【００２２】
【数２】 ただし、Ｒｄ：ｄ軸抵抗 Ｒｑ：ｑ軸抵抗 極座標変換部１３においては、電圧指令演算部１２から
出力される磁束方向電圧指令ＶｄRef とトルク方向電圧
指令ＶｑRef を入力として、次式の演算により、電圧ベ
クトルの大きさ｜Ｖ｜と電圧ベクトルの磁束軸方向に対
する角度δを出力する。
【００２３】
【数３】 電圧固定部１４においては、極座標変換部１３の出力で
ある電圧ベクトルの大きさ｜Ｖ｜と電圧ベクトルの大き
さの指令値｜Ｖ｜Ref と電圧固定指令Ｖfix とを入力と
して、電圧固定指令Ｖfix に従って新たな電圧ベクトル
の大きさ｜Ｖ｜fix を演算して出力する。
【００２４】電圧固定指令Ｖｆｉｘ は、電圧ベクトル
の大きさを指令値｜Ｖ｜Ｒｅｆ に固定するときは
“１”であり、電圧ベクトルの大きさを指令値｜Ｖ｜Ｒ
ｅｆ に固定しないときは“０”である。尚、このとき
｜Ｖ｜Ｒｅｆに固定するときの境界となる角周波数は、
図２に示すように、角周波数ωｒ０であり、例えば、イ
ンバータの最大出力電圧のときの角周波数となる。よっ
て、角周波数ωｒ０をインバータの最大出力電圧の角周
波数とした場合は、｜Ｖ｜Ｒｅｆはインバータの最大出
力電圧の電圧となる。 つまり、ωｒ≧ωｒ０ならば、Ｖｆｉｘ＝１ ωｒ＜ωｒ０ならば、Ｖｆｉｘ＝０ となる。
【００２５】電圧固定部１４は、電圧固定指令Ｖfix の
値によって、 電圧固定指令Ｖfix が１の時、｜Ｖ｜fix ＝｜Ｖ｜Ref 電圧固定指令Ｖfix が０の時、｜Ｖ｜fix ＝｜Ｖ｜ を出力する。
【００２６】磁束方向電流補正値演算部１６では、極座
標変換部１３から出力される電圧ベクトル｜Ｖ｜と、電
圧固定部１４から出力される電圧ベクトルの大きさ｜Ｖ
｜fix とを入力として、比例積分制御により磁束方向電
流補正値ΔＩｄRef を演算する。
【００２７】
【数４】 ただし、 ｓ：微分演算子 Ｋｐｄ：比例ゲイン Ｋｉｄ：積分ゲイン トルク電流制御部１７は、電流指令値演算部１１から出
力されるトルク方向電流指令ＩｑRef とトルク電流実際
値Ｉｑを入力として次式で表される比例積分制御により
トルク角補正値Δθを出力する。
【００２８】
【数５】 ただし、 ｓ：微分演算子 Ｋｐ：比例ゲイン Ｋｉ：積分ゲイン 変調率演算部１５においては、電圧固定部１４から出力
される電圧ベクトルの大きさ｜Ｖ｜fix とＰＷＭインバ
ータ直流リンク電圧Ｖｄｃを入力として、次の演算によ
り、変調率αを演算する。
【００２９】
【数６】 ＰＷＭ電圧発生部１８の動作を図３を用いて説明する。
【００３０】ＰＷＭ電圧発生部１８においては、トルク
電流制御部１７から出力されるトルク角補正値Δθと、
回転子位相θｒと、極座標変換部１３から出力される電
圧ベクトル角度δとの和であるインバータ位相θ1 と、
変調率演算部１５から出力される変調率αとを入力とし
て次の演算により３相ＰＷＭ電圧指令ＶｕPWM 、ＶｖPW
M 、ＶｗPWM を出力する。
【００３１】尚、ここでは、ＮＰＣインバータを用いて
永久磁石同期電動機を駆動する場合を例に説明する。先
ず、入力されたインバータ位相θ1 を用いて、ＵＶＷ各
相のインバータ位相θｕ、θｖ、θｗを次式のように演
算する。
【００３２】
【数７】θｕ＝θ1 ＋π／２ θｖ＝θ1 ＋π／２−２π／３ θｗ＝θ1 ＋π／２−４π／３ そして、Ｕ相インバータ位相θｕを用いて次式の演算に
よりＵ相ＰＷＭ電圧指令ＶｕPWM を出力する。
【００３３】
【数８】 ただし、θａ＝ｃｏｓ-1（α） 同様にＶ相ＰＷＭ電圧指令ＶｖPWM 、Ｗ相電圧指令Ｖｗ
PWM は次のように出力される。
【００３４】
【数９】
【００３５】このときの、パルス波形は、図３に示す様
になる。そして、上記ＰＷＭ電圧指令を用い、ＮＰＣイ
ンバータの出力電圧を制御して、永久磁石同期電動機を
制御する。
【００３６】この様に構成された永久磁石同期電動機の
制御装置では、電動機の回転周波数が所定値を越える
と、電圧ベクトルの大きさを所定の電圧ベクトルの大き
さにして、その値を基に変調率を求めると共に、極座標
変換部からの電圧ベクトルの大きさと上記所定の電圧ベ
クトルの大きさとを基に磁束方向電流補正値を求め、そ
の値により磁束方向電流指令を補正することによって、
電動機端子電圧が電力変換装置の最大出力電圧を越えて
も電流制御系の安定を確保することができる。
【００３７】次に、本発明の第２の実施形態を図４乃至
図６を用いて説明する。第２の実施形態において、永久
磁石同期電動機の制御装置２０は、電流指令値演算部１
１と、電圧指令演算部１２と、極座標変換部１３と、電
圧固定部１４と、変調率演算部１５と、磁束方向電流補
正値演算部１６と、トルク電流制御部２１と、ＰＷＭ電
圧発生部１８と、重み係数演算部２２と、ｄ軸電流制御
部２３と、ｑ軸電流制御部２４とから構成される。
【００３８】電流指令値演算部１１と、電圧指令演算部
１２と、極座標変換部１３と、電圧固定部１４と、変調
率演算部１５と、磁束方向電流補正値演算部１６と、Ｐ
ＷＭ電圧発生部１８の動作は第１の実施形態と同様であ
るので、説明を省略する。
【００３９】重み係数演算部２２を図５および図６を用
いて説明する。重み係数演算部２２は、制御モード切替
判別部２５と変化率リミット部２６とから構成される。
【００４０】制御モード切替判別部２５においては、イ
ンバータ角周波数ωｒの絶対値｜ωｒ｜を入力として、
次の条件判別により制御モードＣmodeを出力する。制御
モードは、一定電圧制御のときＣmode＝０で、可変電圧
制御のときＣmode＝１とする。現在の制御モードが、Ｃ
mode＝０の時には、
【００４１】
【数１０】｜ωｒ｜≧ωCHG1ならば、Ｃmode＝０ ｜ωｒ｜＜ωCHG1ならば、Ｃmode＝１ となる。現在の制御モードが、Ｃmode＝１の時には、
【００４２】
【数１１】｜ωｒ｜≧ωCHG2ならば、Ｃmode＝０ ｜ωｒ｜＜ωCHG2ならば、Ｃmode＝１ となる。
【００４３】ただし、ωＣＨＧ１≦ωｒ０≦ωＣＨＧ２
とする。変化率リミット部２６においては、制御モード
切替判別部２５から出力される制御モードＣｍｏｄｅを
入力とし、Ｃｍｏｄｅの上昇・下降速度に制限を与えた
値を重み係数Ｋ１として出力する。重み係数Ｋ２は、重
み係数Ｋ１の上昇・下降速度に応じて、下降・上昇す
る。制御モードＣｍｏｄｅがｔ＝０に０から１に変化し
た場合は、変化率の制限値をａとすると、重み係数Ｋ１
と重み係数Ｋ２とは次のように変化する。
【００４４】
【数１２】 ｔ＜０の時 ：Ｋ１＝０ Ｋ２＝１ ０≦ｔ＜１／ａの時 ：Ｋ１＝ａ＊ｔ Ｋ２＝１−ａ＊ｔ １／ａ≦ｔの時 ：Ｋ１＝１ Ｋ２＝０ 制御モードＣmodeがｔ＝０に１から０に変化した場合も
同様にして、
【００４５】
【数１３】 ｔ＜０の時 ：Ｋ１＝１ Ｋ２＝０ ０≦ｔ＜１／ａの時 ：Ｋ１＝１−ａ＊ｔ Ｋ２＝ａ＊ｔ １／ａ≦ｔの時 ：Ｋ１＝０ Ｋ２＝１ となる。このようにして、重み係数Ｋ１、Ｋ２は、ゼロ
から１へ若しくは１からゼロへ比例関数で変化します。
この様子を示したのが図６であり、Ｃｍｏｄｅ＝１のと
き、｜ωｒ｜が徐々に大きくなり、ωＣＨＧ２に達する
と、Ｋ１は１からゼロに向かい減少していき、Ｋ２はゼ
ロから１に向かい増加していきます。また、Ｃｍｏｄｅ
＝０のとき、｜ωｒ｜が徐々に小さくなり、ωＣＨＧ１
に達すると、Ｋ１はゼロから１に向かい増加していき、
Ｋ２は１からゼロに向かい減少していきます。 そして、
以下の式ではこれらＫ１，Ｋ２を乗算して、磁束方向電
圧補正値ΔＶｄ、トルク方向電圧補正値ΔＶｑ、トルク
角補正値Δθの演算を行うことにより、徐々に補正が行
われることになります。よって、電圧ベクトルの大きさ
が固定若しくは可変状態から可変若しくは固定状態に変
化した場合に徐々に補正が行われるので、スムーズな切
り換えが可能となります。
【００４６】ｄ軸電流制御部２３においては、電流指令
値演算部１１から出力される磁束方向電流指令ＩｄRef
から磁束電流実際値Ｉｄを差し引いた値に、重み係数演
算部２２から出力される重み係数Ｋ１を乗じた値を入力
とし、次の式で表される比例積分制御により磁束方向電
圧補正値ΔＶｄを出力する。
【００４７】
【数１４】 ただし、ｓ ：微分演算子 Ｇｐ：比例ゲイン、Ｇｉ：積分ゲイン このｄ軸電流制御部２３の出力ΔＶｄは、電圧指令演算
部１２から出力される磁束方向電圧指令ＶｄRef に加算
されて新たな磁束方向電圧指令ＶｄRef として極座標変
換部１３に入力される。
【００４８】ｑ軸電流制御部２４においては、電流指令
値演算部１１から出力されるトルク方向電流指令ＩｑRe
f からトルク電流実際値Ｉｑを差し引いた値に、重み係
数演算部２２から出力される重み係数Ｋ１を乗じた値を
入力とし、次の式で表される比例積分制御によりトルク
方向電圧補正値ΔＶｑを出力する。
【００４９】
【数１５】 ただし、ｓ ：微分演算子 Ｇｐ：比例ゲイン、Ｇｉ：積分ゲイン このｑ軸電流制御部２４の出力ΔＶｑは、電圧指令演算
部１２から出力されるトルク方向電圧指令ＶｑRef に加
算されて新たなトルク方向電圧指令ＶｑRef として極座
標変換部１３に入力される。
【００５０】トルク電流制御部２１においては、電流指
令値演算部１１から出力されるトルク方向電流指令Ｉｑ
Ref からトルク電流実際値Ｉｑを差し引いた値に、重み
係数演算部２２から出力される重み係数Ｋ２を乗じた値
を入力とし、次の式で表される比例積分制御によりトル
ク角補正値Δθを出力する。
【００５１】
【数１６】 ただし、ｓ ：微分演算子 Ｋｐ：比例ゲイン、Ｋｉ：積分ゲイン この様に構成された永久磁石同期電動機の制御装置で
は、電動機の回転周波数が所定値を越えると、電圧ベク
トルの大きさを所定の電圧ベクトルの大きさにして、そ
の値を基に変調率を求めると共に、極座標変換部からの
電圧ベクトルの大きさと上記所定の電圧ベクトルの大き
さとを基に磁束方向電流補正値を求め、その値により磁
束方向電流指令を補正することによって、電動機端子電
圧が電力変換装置の最大出力電圧を越えても電流制御系
の安定を確保することができ、かつ、可変電圧制御と固
定電圧制御との移行時にその重みを徐々に変化させるこ
とによって、可変電圧制御と固定電圧制御との移行をス
ムースに行うことができる。
【００５２】次に、本発明の第３の実施形態を図７を用
いて説明する。第３の実施形態において、永久磁石同期
電動機の制御装置３０は、電流指令値演算部３１と、電
圧指令演算部１２と、極座標変換部１３と、変調率演算
部１５と、トルク電流制御部１７と、ＰＷＭ電圧発生部
１８とから構成される。
【００５３】この構成において、電圧指令演算部１２
と、極座標変換部１３と、変調率演算部１５と、トルク
電流制御部１７と、ＰＷＭ電圧発生部１８の動作は第１
の実施形態と同様であるので、説明は省略する。但し、
極座標変換部１３から出力される電圧ベクトルの大きさ
｜Ｖ｜が変調率演算部１５に入力されるものとする。
【００５４】電流指令値演算部３１においては、電圧ベ
クトルの大きさ指令｜Ｖ｜Ref と、トルク指令Ｔｏｒｑ
Ref と、電動機角周波数ωｒと、電圧固定指令Ｖfix と
を入力として、電圧固定指令Vfixの値に従って次の２通
りの演算方法で、磁束方向電流指令ＩｄRef と、トルク
方向電流指令ＩｑRef とを出力する。
【００５５】電圧固定指令Ｖｆｉｘ は、 電圧ベクトルの大きさを固定するとき ：Ｖｆｉｘ ＝１ 電圧ベクトルの大きさを固定しないとき：Ｖｆｉｘ ＝０ をとる。尚、このとき境界となる角周波数は、図２に示
すように、角周波数ωｒ０であり、例えば、インバータ
の最大出力電圧のときの角周波数となる。よって、角周
波数ωｒ０をインバータの最大出力電圧の角周波数とし
た場合は、｜Ｖ｜Ｒｅｆはインバータの最大出力電圧の
電圧となる。 つまり、ωｒ≧ωｒ０ならば、Ｖｆｉｘ＝１ ωｒ＜ωｒ０ならば、Ｖｆｉｘ＝０ となる。
【００５６】まず、電圧固定指令Ｖfix ＝１の時のとき
には、トルク指令ＴｏｒｑRef と、電圧ベクトルの大き
さ指令｜Ｖ｜Ref と、電動機角周波数ωｒとをパラメー
タとして、あらかじめ記憶しておいた磁束方向電流指令
ＩｄRef と、トルク方向電流指令ＩｑRef とを出力す
る。このときの、ＩｄRef 、ＩｑRef の満たすべき条件
は、
【００５７】
【数１７】 但し、Φｆ：永久磁石磁束 Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス である。
【００５８】また、電圧固定指令Ｖｆｉｘ ＝０の時の
ときには、トルク指令値ＴｏｒｑＲｅｆ と電動機角周
波数ωｒとを入力として、次式の計算により、磁束方向
電流指令ＩｄＲｅｆ とトルク方向電流指令ＩｑＲｅｆ
とを出力する。ここで、永久磁石の磁束方向をｄ軸、
それと直角の方向をｑ軸とする。尚、ここでいう角周波
数ωｒ０とは、後述する固定電圧部１４で、電圧ベクト
ルの大きさを固定するときの境界となる角周波数であり
ます。よって、電動機角周波数ωｒが角周波数ωｒ０以
上の場合と、電動機角周波数ωｒが角周波数ωｒ０未満
である場合で電圧ベクトルの大きさが固定されるか固定
されないかの違いが生じますので、磁束方向電流指令Ｉ
ｄＲｅｆの演算式が異なります。図２は、電動機角周波
数と電圧ベクトルの大きさ、及び電動機角周波数と磁束
方向電流指令との関係を示しており、図２に示すよう
に、磁束方向電流指令ＩｄＲｅｆは角周波数ωｒがωｒ
０まではゼロとなり、ωｒ０と超えると演算式で求めら
れた値となります。
【００５９】
【数１８】 ただし、ωｒ０：一定の角周波数 Φｆ：永久磁石磁束 Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
【００６０】この様に構成された永久磁石同期電動機の
制御装置では、電流指令値演算部において、電動機の回
転周波数が所定値を越える場合と越えない場合とで２通
りの演算方法によって磁束方向電流指令とトルク電流方
向指令とを演算する。そして、電動機の回転周波数が所
定値を越える場合には、磁束方向電流指令を補正するこ
とによって、電動機端子電圧が電力変換装置の最大出力
電圧を越えても電流制御系の安定を確保することができ
る。
【００６１】次に、本発明の第４の実施形態を図８と図
９を用いて説明する。第４の実施形態の永久磁石同期電
動機の制御装置４０は、電流指令値演算部１１と、電圧
指令演算部１２と、極座標変換部１３と、電圧固定部１
４と、変調率演算部１５と、磁束方向電流補正値演算部
１６と、トルク電流制御部１７と、ＰＷＭ電圧発生部１
８と、電圧ベクトルの大きさ指令値演算部４１とから構
成される。
【００６２】この構成において、電流指令値演算部１１
と、電圧指令演算部１２と、極座標変換部１３と、電圧
固定部１４と、変調率演算部１５と、磁束方向電流補正
値演算部１６と、トルク電流制御部１７と、ＰＷＭ電圧
発生部１８の動作は第１の実施形態と同様であるので、
説明は省略する。
【００６３】電圧ベクトルの大きさ指令値演算部４１で
は、インバータ直流リンク電圧Ｖｄｃと、電流指令値演
算部１１から出力される磁束方向電流指令ＩｄRef と、
電動機角周波数ωｒとを入力として、次式に基づき電圧
ベクトルの大きさ指令｜Ｖ｜Ref を設定し出力する。
【００６４】
【数１９】 この電圧ベクトルの大きさ指令｜Ｖ｜Ref は図９に示す
ような関係となる。
【００６５】そして、この電圧ベクトルの大きさ指令｜
Ｖ｜Ｒｅｆ は、電圧固定部１４に入力される。インバ
ータの直流リンク電圧は、直流電源により供給されてい
るため、直流電源の状況により変動します。この直流電
源の変動により、インバータの直流リンク電圧が通常時
より大きくなった場合、電圧ベクトルの大きさ指令が固
定であると（｜Ｖ｜Ｒｅｆが一定）、電圧ベクトルの大
きさが大きくなるように無駄に磁束方向電流を流そうと
する制御になってしまいます。 よって、この様に構成す
ることにより、磁束方向電流指令ＩｄＲｅｆ が正の値
をとるときには、直流電源の変動によりインバータ直流
リンク電圧が大きくなったと判断し、磁束方向電流が概
略ゼロになるように電圧ベクトルの大きさ指令値｜Ｖ｜
Ｒｅｆ を小さくすることにより、無駄に磁束方向電流
を流すことがなくなる。
【００６６】次に、本発明の第５の実施形態を図１０を
用いて説明する。第５の実施形態の永久磁石同期電動機
の制御装置４５は、電流指令値演算部４６と、電圧指令
演算部１２と、極座標変換部１３と、電圧固定部１４
と、変調率演算部１５と、磁束方向電流補正値演算部１
６と、トルク電流制御部１７と、ＰＷＭ電圧発生部１８
と、永久磁石磁束推定部４７とから構成される。
【００６７】この構成において、電圧指令演算部１２
と、極座標変換部１３と、電圧固定部１４と、変調率演
算部１５と、磁束方向電流補正値演算部１６と、トルク
電流制御部１７と、ＰＷＭ電圧発生部１８の動作は第１
の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００６８】永久磁石磁束推定部４７では、電流指令値
演算部１１から出力される磁束方向電流指令ＩｄRef
と、電圧指令演算部１２から出力されるトルク方向電圧
指令ＶｑRef と、電動機角周波数ωｒとを入力として、
次の演算により永久磁石磁束推定値Φｆ＿Ｈを出力す
る。
【００６９】
【数２０】 但し、Ｇ（ｓ）＝１／（１＋Ｔｆ＊ｓ） ｓ ：微分演算子、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス Ｔｆ：フィルタ時定数（永久磁石の温度変化時定数より
小さい値） 電流指令値演算部４６では、電動機角周波数ωｒと、ト
ルク指令ＴｏｒｑＲｅｆと、磁束方向電流補正値演算部
１６から出力される磁束方向電流補正値ΔＩｄＲｅｆ
と、永久磁石磁束推定部４７から出力される永久磁石磁
束推定値Φｆ＿Ｈとを入力として、次の演算により磁束
方向電流指令ＩｄＲｅｆとトルク方向電流指令ＩｑＲｅ
ｆとを出力する。ここで、永久磁石の磁束方向をｄ軸、
それと直角の方向をｑ軸とする。尚、ここでいう角周波
数ωｒ０とは、後述する固定電圧部１４で、電圧ベクト
ルの大きさを固定するときの境界となる角周波数であり
ます。よって、電動機角周波数ωｒが角周波数ωｒ０以
上の場合と、電動機角周波数ωｒが角周波数ωｒ０未満
である場合で電圧ベクトルの大きさが固定されるか固定
されないかの違いが生じますので、磁束方向電流指令Ｉ
ｄＲｅｆの演算式が異なります。
【００７０】
【数２１】 ただし、ωｒ０：一定の角周波数 Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
【００７１】この様にして、永久磁石磁束を演算により
求め、その値を用いて制御することによって、温度によ
って永久磁石の磁束が変化しても出力トルクをトルク指
令に追従されることができる。
【００７２】次に、本発明の第６の実施形態を図１１を
用いて説明する。第６の実施形態は、第５の実施形態の
永久磁石磁束推定部の他の実施形態である。
【００７３】永久磁石磁束推定部４８は、インバータ直
流リンク電圧Ｖｄｃと、インバータ直流入力電流Ｉｄｃ
と、トルク指令ＴｏｒｑRef と、電動機角周波数ωｒと
を入力として、次の演算により永久磁石磁束を推定して
永久磁石磁束推定値Φｆ＿Ｈを出力する。
【００７４】
【数２２】 但し、ｓ ：微分演算子 Ｇ（ｓ）：制御ゲイン（例えば比例積分制御） この様にして、永久磁石磁束を演算により求め、その値
を用いて制御することによって、温度によって永久磁石
の磁束が変化しても出力トルクをトルク指令に追従され
ることができる。
【００７５】次に、本発明の第７の実施形態を図１２乃
至図１５を用いて説明する。第７の実施形態における永
久磁石同期電動機の制御装置は、電流制御部５０と、逆
起電力推定演算部５１と、電圧合成部５２と、電圧座標
変換部５３と、三角波発生部５４と、三角波位相シフト
部５５と、ＰＷＭ電圧演算部５６とから構成される。
【００７６】電流制御部５０では、磁束方向電流指令Ｉ
ｄRef と、磁束方向電流実際値Ｉｄと、トルク方向電流
指令値ＩｑRef と、トルク電流実際値Ｉｑとを入力とし
て次に示す比例積分制御により、磁束方向ＰＩ制御電圧
指令ＶｄPIと、トルク方向ＰＩ制御電圧指令ＶｑPIとを
出力する。
【００７７】
【数２３】 ただし、ｓ ：微分演算子 Ｇｐ：比例ゲイン、Ｇｉ：積分ゲイン 逆起電力推定演算部５１では、電動機角周波数ωｒを入
力として次式により逆起電力推定値Ｖｑ＿Ｈを出力す
る。
【００７８】
【数２４】Ｖｑ＿Ｈ＝Φｆ＊ωｒ 但し、Φｆ：永久磁石磁束 電圧合成部５２では、電流制御部５０から出力される磁
束方向ＰＩ制御電圧指令ＶｄPIと、トルク方向ＰＩ制御
電圧指令ＶｑPIと、逆起電力推定演算部５１から出力さ
れる逆起電力推定値Ｖｑ＿Ｈと、ゲートスタート信号Ｇ
stとを入力して、次の演算により、磁束方向電圧指令Ｖ
ｄRef と、トルク方向電圧指令ＶｑＲｅｆとを出力す
る。
【００７９】ゲートスタート信号Ｇｓｔは、 力行運転時（ゲートｏｎ指令時） ：Ｇst＝１ 惰行運転時（ゲートｏｆｆ指令時）：Ｇst＝０ をとる。
【００８０】
【数２５】 Ｇst＝１の時：ＶｄRef ＝ＶｄPI ＶｑRef ＝ＶｑPI＋Ｖｑ＿Ｈ Ｇst＝０の時：ＶｄRef ＝０ ＶｑRef ＝０ 電圧座標変換部５３では、電圧合成部５２から出力され
る磁束方向電圧指令ＶｄRef と、トルク方向電圧指令Ｖ
ｑRef と、電動機磁束角度θｒとを入力として、次の演
算により３相電圧指令ＶｕRef 、ＶｖRef 、ＶｗRef を
出力する。
【００８１】
【数２６】 三角波発生部５４では、ＮＰＣインバータ用の正負２つ
の一定周波数の三角波ＴＲIpとＴＲImを出力する。
【００８２】
【数２７】
【００８３】三角波位相シフト部５５では、三角波発生
部５４から出力される正側三角波ＴＲIpと負側三角波Ｔ
ＲImとゲートスタート信号Ｇstとを入力として、ゲート
スタート信号Ｇstが入力された時点における三角波位相
状態により、ゲートスタート信号Ｇstが正側三角波の山
の部分で立ち上がるときには、負側三角波ＴＲImの位相
を図１３（ａ）のように三角波の半周期期間だけ、１８
０度ずらして出力し、正側三角波ＴＲIpはそのまま出力
する。また、ゲートスタート信号Ｇstが正側三角波の谷
の部分で立ち上がるときには、正側三角波ＴＲIpの位相
を図１３（ｂ）のように三角波の半周期期間だけ、１８
０度ずらして出力し、負側三角波ＴＲImはそのまま出力
する。
【００８４】ＰＷＭ電圧演算部５６では、電圧座標変換
部５３から出力される３相電圧指令ＶｕRef 、ＶｖRef
、ＶｗRef と、三角波位相シフト部５５から出力され
る正側三角波ＴＲIpと負側三角波ＴＲImとを入力とし
て、３相ＰＷＭ電圧指令を出力する。
【００８５】
【数２８】 Ｕ相：ＶｕRef ＞ＴＲIpの時：ＶｕPWM ＝ Ｖdc／２ ＶｕRef ＜ＴＲImの時：ＶｕPWM ＝−Ｖdc／２ Ｖ相：ＶｖRef ＞ＴＲIpの時：ＶｖPWM ＝ Ｖdc／２ ＶｖRef ＜ＴＲImの時：ＶｖPWM ＝−Ｖdc／２ Ｗ相：ＶｗRef ＞ＴＲIpの時：ＶｗPWM ＝ Ｖdc／２ ＶｗRef ＜ＴＲImの時：ＶｗPWM ＝−Ｖdc／２ そして、上記ＰＷＭ電圧指令を用い、ＮＰＣインバータ
の出力電圧を制御して、永久磁石同期電動機を制御す
る。
【００８６】この様に構成された永久磁石同期電動機の
制御装置では、逆起電圧を推定することにより、惰行運
転から力行運転への移行時の突入電流の発生を防止する
と共に、惰行運転から力行運転への移行時にゲートスタ
ート信号をオンさせ、そのゲートスタート信号がオンし
た時点が正側三角波の山の部分のときには、負側三角波
を半周期だけ１８０度ずらして出力し、ゲートスタート
信号がオンした時点が正側三角波の谷の部分のときに
は、正側三角波を半周期だけ１８０度ずらして出力する
ことにより、ターンオンのタイミングによるスイッチン
グ素子の破壊を防止する。
【００８７】次に、本発明の第８の実施形態を図１６を
用いて説明する。第８の実施形態における永久磁石同期
電動機の制御装置は、電流制御部５０と、逆起電力推定
演算部５１と、電圧合成部５２と、電圧座標変換部５３
と、三角波発生部５４と、三角波位相シフト部５５と、
ＰＷＭ電圧演算部５６と、逆起電圧超過検知部５７とか
ら構成される。
【００８８】この構成において、電流制御部５０と、逆
起電力推定演算部５１と、電圧合成部５２と、電圧座標
変換部５３と、三角波発生部５４と、三角波位相シフト
部５５と、ＰＷＭ電圧演算部５６とは、第７の実施形態
と同様の動作であるので説明を省略する。
【００８９】逆起電圧超過検知部５７では、インバータ
直流リンク電圧Ｖｄｃと、逆起電圧推定演算部５１から
出力される逆起電圧推定値Ｖｑ＿Ｈとを入力として、逆
起電圧推定値Ｖｑ＿Ｈがインバータ出力可能最大電圧を
越えている場合にはゲートスタート中断指令Ｇstopを出
力する。
【００９０】
【数２９】 この様に構成された永久磁石同期電動機の制御装置で
は、逆起電圧を推定することにより、惰行運転から力行
運転への移行時の突入電流の発生を防止すると共に、惰
行運転から力行運転への移行時にゲートスタート信号を
オンさせ、そのゲートスタート信号がオンした時点が正
側三角波の山の部分のときには、負側三角波を半周期だ
け１８０度ずらして出力し、ゲートスタート信号がオン
した時点が正側三角波の谷の部分のときには、正側三角
波を半周期だけ１８０度ずらして出力することにより、
ターンオンのタイミングによるスイッチング素子の破壊
を防止する。かつ、逆起電圧がインバータ出力可能最大
電圧を越えているときには、力行運転への移行を行うこ
とがなくなる。
【００９１】次に、本発明の第９の実施形態を図１７と
図１８を用いて説明する。第９の実施形態は、ゲート制
御部に関するものであり、Ｕ相ゲート制御部を例に説明
する。Ｕ相ＰＷＭ電圧指令ＶｕPWM から次式により、Ｕ
相正側ＰＷＭ電圧指令Ｕｐと、Ｕ相負側ＰＷＭ電圧指令
Ｕｍが求められる。
【００９２】
【数３０】 ＶｕPWM ≧０の時：Ｕｐ＝ＶｕPWM 、Ｕｍ＝０ ＶｕPWM ＜０の時：Ｕｐ＝０ 、Ｕｍ＝ＶｕPWM Ｕ相スイッチング素子のオンオフ指令Ｕ１、Ｘ１、Ｘ
２、Ｕ２は、Ｕ相正側ＰＷＭ電圧指令Ｕｐと、Ｕ相負側
ＰＷＭ電圧指令Ｕｍによって、次のように与えられる。
【００９３】
【数３１】 Ｕｐ＝ Ｖdc／２の時：Ｕ１＝１、Ｘ１＝０ Ｕｐ＝０ の時：Ｕ１＝０、Ｘ１＝１ Ｕｍ＝−Ｖdc／２の時：Ｕ２＝１、Ｘ２＝０ Ｕｍ＝０ の時：Ｕ２＝０、Ｘ２＝１ そして、スイッチング素子Ｕ１のオンオフ信号Ｕ１out
は、オンオフ指令Ｕ１と、オンオフ指令Ｘ２をオン時間
ディレイ部に通して得られる信号Ｘ２DLとの論理積で得
られる。
【００９４】尚、オン時間ディレイ部では、図１８に示
すように、入力された信号が０から１に切り替わると
き、一定時間Ｔｄon遅れて立ち上がる信号を出力する。
また、スイッチング素子Ｘ２のオンオフ信号Ｘ２out
は、オンオフ指令Ｘ２と、オンオフ指令Ｕ１をオフ時間
ディレイ部に通して得られる信号Ｕ１DLとの論理積で得
られる。
【００９５】尚、オフ時間ディレイ部では、図１８に示
すように、入力された信号が１から０に切り替わると
き、一定時間Ｔｄoff 遅れて立ち下がる信号を出力す
る。同様に、スイッチング素子Ｘ１のオンオフ信号Ｘ１
out は、オンオフ指令Ｘ１と、オンオフ指令Ｕ２をオフ
時間ディレイ部に通して得られる信号Ｕ２DLとの論理積
で得られる。
【００９６】同様に、スイッチング素子Ｕ２のオンオフ
信号Ｕ２out は、オンオフ指令Ｕ２と、オンオフ指令Ｘ
１をオン時間ディレイ部に通して得られる信号Ｘ１DLと
の論理積で得られる。
【００９７】このようにして得られたオンオフ信号Ｕ１
out 、Ｘ１out 、Ｘ２out 、Ｕ２out を用い、ＮＰＣイ
ンバータを制御することによって、ＮＰＣインバータの
直列に接続されるスイッチング素子間のゲートオン遅れ
時間のばらつきによる、素子の破壊を防ぐことができ
る。
【００９８】
【発明の効果】本発明の請求項１記載の永久磁石同期電
動機の制御装置では、電動機の回転周波数が所定値を越
えると、電圧ベクトルの大きさを所定の電圧ベクトルの
大きさにして、その値を基に変調率を求めると共に、極
座標変換部からの電圧ベクトルの大きさと上記所定の電
圧ベクトルの大きさとを基に磁束方向電流補正値を求
め、その値により磁束方向電流指令を補正することによ
って、電動機端子電圧が電力変換装置の最大出力電圧を
越えても電流制御系の安定を確保することができる。
【００９９】本発明の請求項２記載の永久磁石同期電動
機の制御装置では、電動機の回転周波数が所定値を越え
ると、電圧ベクトルの大きさを所定の電圧ベクトルの大
きさにして、その値を基に変調率を求めると共に、極座
標変換部からの電圧ベクトルの大きさと上記所定の電圧
ベクトルの大きさとを基に磁束方向電流補正値を求め、
その値により磁束方向電流指令を補正することによっ
て、電動機端子電圧が電力変換装置の最大出力電圧を越
えても電流制御系の安定を確保することができ、かつ、
可変電圧制御と固定電圧制御との移行時にその重みを徐
々に変化させることによって、可変電圧制御と固定電圧
制御との移行をスムースに行うことができる。
【０１００】本発明の請求項３記載の永久磁石同期電動
機の制御装置では、電流指令値演算部において、電動機
の回転周波数が所定値を越える場合と越えない場合とで
２通りの演算方法によって磁束方向電流指令とトルク電
流方向指令とを演算する。そして、電動機の回転周波数
が所定値を越える場合には、磁束方向電流指令を補正す
ることによって、電動機端子電圧が電力変換装置の最大
出力電圧を越えても電流制御系の安定を確保することが
できる。
【０１０１】本発明の請求項４記載の永久磁石同期電動
機の制御装置では、直流リンク電圧が直流電源の状況に
より大きくなったことを、磁束方向電流指令の符号によ
り判断し、磁束方向電流が概略ゼロになるように電圧ベ
クトルの大きさ指令値を小さくすることにより、無駄に
磁束方向電流が流れることをなくす。
【０１０２】本発明の請求項５および６記載の永久磁石
同期電動機の制御装置では、永久磁石磁束が変化する
と、それに比例して逆起電圧が変化することを利用し
て、永久磁石磁束を推定して、トルク方向電流指令を補
正することによって、永久磁石磁束が温度によって変化
しても出力トルクがトルク指令に追従させることができ
る。
【０１０３】
【０１０４】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の制御装置の機能ブロック図。
【図２】第１の実施形態の磁束方向電流指令と電動機角
周波数との関係図。
【図３】第１の実施形態のＰＷＭ電圧波形図。
【図４】第２の実施形態の制御装置の機能ブロック図。
【図５】第２の実施形態の重み係数演算部の機能ブロッ
ク図。
【図６】第２の実施形態の重み係数演算部の動作図。
【図７】第３の実施形態の制御装置の機能ブロック図。
【図８】第４の実施形態の制御装置の機能ブロック図。
【図９】第４の実施形態の電圧ベクトルの大きさ指令値
演算部の動作図。
【図１０】第５の実施形態の制御装置の機能ブロック
図。
【図１１】第６の実施形態の永久磁石磁束推定部の機能
ブロック図。
【図１２】第７の実施形態の制御装置の機能ブロック
図。
【図１３】第７の実施形態の三角波の波形図。
【図１４】片側三角波を１８０度ずらさないときのスイ
ッチング説明図。
【図１５】片側三角波を１８０度ずらしたときのスイッ
チング説明図。
【図１６】第８の実施形態の制御装置の機能ブロック
図。
【図１７】第９の実施形態のゲート制御部の機能ブロッ
ク図。
【図１８】第９の実施形態のオン・オフ時間ディレイ部
の動作図。
【図１９】従来の制御装置の機能ブロック図。
【符号の説明】
１１、３１、４６・・・電流指令値演算部 １２・・・電圧指令演算部 １３・・・極座標変換部 １４・・・電圧固定部 １５・・・変調率演算部 １６・・・磁束方向電流補正値演算部 １７、２１・・・トルク電流制御部 １８・・・ＰＷＭ電圧発生部 ２２・・・重み係数演算部 ２３・・・ｄ軸電流制御部 ２４・・・ｑ軸電流制御部 ４１・・・電圧ベクトルの大きさ指令値演算部 ４７、４８・・・永久磁石磁束推定部 ５０・・・電流制御部 ５１・・・逆起電圧推定演算部 ５２・・・電圧合成部 ５３・・・電圧座標変換部 ５４・・・ＰＷＭ電圧演算部 ５５・・・三角波位相シフト部 ５７・・・逆起電圧超過検知部 ５８・・・ゲート制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 永久磁石同期電動機を電力変換装置を介
    して制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、 トルク指令と電動機角周波数と後述する磁束方向電流補
    正値演算手段から出力される磁束方向電流補正値とを入
    力として、磁束方向電流指令とトルク方向電流指令とを
    演算する電流指令値演算部と、 この電流指令値演算部の出力である磁束方向電流指令と
    トルク方向電流指令とを入力として、磁束方向電圧指令
    とトルク方向電圧指令とを演算する電圧指令演算部と、 この電圧指令演算部の出力である磁束方向電圧指令とト
    ルク方向電圧指令とを入力とし、第１の電圧ベクトルの
    大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度とを演
    算する極座標変換部と、 この極座標変換部の出力である第１の電圧ベクトルの大
    きさと、所定の固定電圧ベクトルの大きさと、第１の電
    圧ベクトルの大きさにするか固定電圧ベクトルの大きさ
    にするかを決定する電圧固定指令とを入力として、電圧
    固定指令に従って新たな第２の電圧ベクトルの大きさを
    出力する電圧固定部と、 前記極座標変換部から出力された第１の電圧ベクトルの
    大きさと前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベク
    トルの大きさとを入力として、前記磁束方向電流補正値
    を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベクトルの大
    きさと前記電力変換装置の直流リンク電圧とを入力と
    し、前記電力変換装置の変調率を演算する変調率演算部
    と、 前記電流指令値演算部から出力されたトルク方向電流指
    令とトルク電流実際値とを入力として、トルク角補正値
    を演算するトルク電流制御部と、 前記変調率演算部から出力される変調率と、前記極座標
    変換部から出力される電圧ベクトルの角度と前記トルク
    電流制御部から出力されるトルク角補正値と永久磁石磁
    束角度の和を入力とし、前記電力変換装置のＰＷＭ電圧
    指令を出力するＰＷＭ電圧発生部とを具備したことを特
    徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
  2. 【請求項２】 永久磁石同期電動機を電力変換装置を介
    して制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、 トルク指令と電動機角周波数と後述する磁束方向電流補
    正値演算手段から出力される磁束方向電流補正値とを入
    力として、磁束方向電流指令とトルク方向電流指令とを
    演算する電流指令値演算部と、 この電流指令値演算部の出力である磁束方向電流指令と
    トルク方向電流指令とを入力として、磁束方向電圧指令
    とトルク方向電圧指令とを演算する電圧指令演算部と、 電動機角周波数を入力として第１の重み係数と第２の重
    み係数とを演算する重み係数演算部と、 前記電流指令値演算部から出力される磁束方向電流指令
    と磁束電流実際値との差に前記重み係数演算部から出力
    された第１の重み係数を乗じた値を入力とし、磁束方向
    電圧補正値を演算するｄ軸電圧制御部と、 前記電流指令値演算部から出力されるトルク方向電流指
    令とトルク電流実際値との差に前記重み係数演算部から
    出力された第１の重み係数を乗じた値を入力とし、トル
    ク方向電圧補正値を演算して出力するｑ軸電圧制御部
    と、 前記電圧指令演算部の出力である磁束方向電圧指令と前
    記ｄ軸電流制御部の出力である磁束方向電圧補正値との
    和と、前記電圧指令演算部の出力であるトルク方向電圧
    指令と前記ｑ軸電流制御部の出力であるトルク方向電圧
    補正値の和とを入力とし、第１の電圧ベクトルの大きさ
    と磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算する極
    座標変換部と、 この極座標変換部の出力である第１の電圧ベクトルの大
    きさと、所定の固定電圧ベクトルの大きさと、第１の電
    圧ベクトルの大きさにするか固定電圧ベクトルの大きさ
    にするかを決定する電圧固定指令とを入力として、電圧
    固定指令に従って新たな第２の電圧ベクトルの大きさを
    出力する電圧固定部と、 前記極座標変換部から出力された第１の電圧ベクトルの
    大きさと前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベク
    トルの大きさとを入力として、前記磁束方向電流補正値
    を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベクトルの大
    きさと前記電力変換装置の直流リンク電圧とを入力と
    し、前記電力変換装置の変調率を演算する変調率演算部
    と、 前記電流指令値演算部から出力されたトルク方向電流指
    令とトルク電流実際値との差に前記重み係数演算部の出
    力である第２の重み係数を乗じた値を入力として、トル
    ク角補正値を演算するトルク電流制御部と、 前記変調率演算部から出力される変調率と、前記極座標
    変換部から出力される電圧ベクトルの角度と前記トルク
    電流制御部から出力されるトルク角補正値と永久磁石磁
    束角度の和を入力とし、前記電力変換装置のＰＷＭ電圧
    指令を出力するＰＷＭ電圧発生部とを具備したことを特
    徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
  3. 【請求項３】 永久磁石同期電動機を電力変換装置を介
    して制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、 トルク指令と電動機角周波数と電圧ベクトルの大きさと
    電圧固定指令とを入力として、電圧固定指令に従い、そ
    れぞれ異なる方法で磁束方向電流指令とトルク方向電流
    指令とを演算する電流指令値演算部と、 この電流指令値演算部の出力である磁束方向電流指令と
    トルク方向電流指令とを入力として、磁束方向電圧指令
    とトルク方向電圧指令とを演算する電圧指令演算部と、 この電圧指令演算部の出力である磁束方向電圧指令とト
    ルク方向電圧指令とを入力とし、電圧ベクトルの大きさ
    と磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度とを演算する
    極座標変換部と、 この極座標変換部から出力された電圧ベクトルの大きさ
    と前記電力変換装置の直流リンク電圧とを入力とし、前
    記電力変換装置の変調率を演算する変調率演算部と、 前記電流指令値演算部から出力されたトルク方向電流指
    令とトルク電流実際値とを入力として、トルク角補正値
    を演算するトルク電流制御部と、 前記変調率演算部から出力される変調率と、前記極座標
    変換部から出力される電圧ベクトルの角度と前記トルク
    電流制御部から出力されるトルク角補正値と永久磁石磁
    束角度の和を入力とし、前記電力変換装置のＰＷＭ電圧
    指令を出力するＰＷＭ電圧発生部とを具備したことを特
    徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
  4. 【請求項４】 永久磁石同期電動機を電力変換装置を介
    して制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、 トルク指令と電動機角周波数と後述する磁束方向電流補
    正値演算手段から出力される磁束方向電流補正値とを入
    力として、磁束方向電流指令とトルク方向電流指令とを
    演算する電流指令値演算部と、 この電流指令値演算部の出力である磁束方向電流指令と
    トルク方向電流指令とを入力として、磁束方向電圧指令
    とトルク方向電圧指令とを演算する電圧指令演算部と、 この電圧指令演算部の出力である磁束方向電圧指令とト
    ルク方向電圧指令とを入力とし、第１の電圧ベクトルの
    大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度とを演
    算する極座標変換部と、 電動機角周波数と前記電流指令値演算部の出力である磁
    束方向電流指令と前記電力変換装置の直流リンク電圧と
    を入力とし、固定電圧ベクトルの大きさを演算する電圧
    ベクトルの大きさ指令値演算部と、 前記極座標変換部の出力である第１の電圧ベクトルの大
    きさと、前記固定電圧ベクトルの大きさと、第１の電圧
    ベクトルの大きさにするか固定電圧ベクトルの大きさに
    するかを決定する電圧固定指令とを入力として、電圧固
    定指令に従って新たな第２の電圧ベクトルの大きさを出
    力する電圧固定部と、 前記極座標変換部から出力された第１の電圧ベクトルの
    大きさと前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベク
    トルの大きさとを入力として、前記磁束方向電流補正値
    を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベクトルの大
    きさと前記電力変換装置の直流リンク電圧とを入力と
    し、前記電力変換装置の変調率を演算する変調率演算部
    と、 前記電流指令値演算部から出力されたトルク方向電流指
    令とトルク電流実際値とを入力として、トルク角補正値
    を演算するトルク電流制御部と、 前記変調率演算部から出力される変調率と、前記極座標
    変換部から出力される電圧ベクトルの角度と前記トルク
    電流制御部から出力されるトルク角補正値と永久磁石磁
    束角度の和を入力とし、前記電力変換装置のＰＷＭ電圧
    指令を出力するＰＷＭ電圧発生部とを具備したことを特
    徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
  5. 【請求項５】 永久磁石同期電動機を電力変換装置を介
    して制御する永久磁石同期電動機の制御装置において、 電動機角周波数と後述する電流指令値演算部から出力さ
    れる磁束方向電流指令と後述する電圧指令演算部から出
    力されるトルク方向電圧指令とを入力として、永久磁石
    磁束推定値を演算する磁束推定値演算部と、 トルク指令と電動機角周波数と前記磁束推定値演算部の
    出力である永久磁石磁束推定値と後述する磁束方向電流
    補正値演算手段から出力される磁束方向電流補正値とを
    入力として、磁束方向電流指令とトルク方向電流指令と
    を演算する電流指令値演算部と、 この電流指令値演算部の出力である磁束方向電流指令と
    トルク方向電流指令とを入力として、磁束方向電圧指令
    とトルク方向電圧指令とを演算する電圧指令演算部と、 この電圧指令演算部の出力である磁束方向電圧指令とト
    ルク方向電圧指令とを入力とし、第１の電圧ベクトルの
    大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度とを演
    算する極座標変換部と、 この極座標変換部の出力である第１の電圧ベクトルの大
    きさと、所定の固定電圧ベクトルの大きさと、第１の電
    圧ベクトルの大きさにするか固定電圧ベクトルの大きさ
    にするかを決定する電圧固定指令とを入力として、電圧
    固定指令に従って新たな第２の電圧ベクトルの大きさを
    出力する電圧固定部と、 前記極座標変換部から出力された第１の電圧ベクトルの
    大きさと前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベク
    トルの大きさとを入力として、前記磁束方向電流補正値
    を演算する磁束方向電流補正値演算部と、 前記電圧固定部から出力された第２の電圧ベクトルの大
    きさと前記電力変換装置の直流リンク電圧とを入力と
    し、前記電力変換装置の変調率を演算する変調率演算部
    と、 前記電流指令値演算部から出力されたトルク方向電流指
    令とトルク電流実際値とを入力として、トルク角補正値
    を演算するトルク電流制御部と、 前記変調率演算部から出力される変調率と、前記極座標
    変換部から出力される電圧ベクトルの角度と前記トルク
    電流制御部から出力されるトルク角補正値と永久磁石磁
    束角度の和を入力とし、前記電力変換装置のＰＷＭ電圧
    指令を出力するＰＷＭ電圧発生部とを具備したことを特
    徴とする永久磁石同期電動機の制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の永久磁石同期電動機の制
    御装置において、磁束推定値演算部は、電力変換装置の
    直流リンク電圧と電力変換装置の直流入力電流と電動機
    角周波数とトルク指令とを入力として、永久磁石磁束推
    定値を演算することを特徴とする。
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