JP5012061B2 - 永久磁石モータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石モータの制御装置，制御方法及びモジュールに関する。

永久磁石モータの高効率な制御運転の方法は、特開２０００−２０９８８６号公報にモータのローター位置検出信号と、電源側の電流を検出して、所定時間毎に、前回と今回との間で、電流値および通電位相設定値の比較が行われ、比較結果に基づいて改たな通電位相が設定され、積極的に最適な通電位相を探索し、最高効率運転を実現する方法が記載されている。

特開２０００−２０９８８６号公報

永久磁石モータに、位置センサを取り付け、位置や周波数の検出値を用いて、特開2000−２０９８８６号公報記載のように、ｄ軸の電流Ｉｄとｑ軸の電流Ｉｑを必要トルクに見合う最適な電流位相で制御すれば、高効率な制御運転を実現することはできる。

しかしながら、モータの位置センサを省略した「位置センサレス制御」に適用すると、抵抗の設定誤差（Ｒ−Ｒ^* ）が存在する場合、最適な電流位相を保てなくなり、高効率な運転は実現できなくなる。

位置センサレス制御では、制御基準の回転位相指令値θｃ^* と永久磁石モータの回転位相値θとの偏差である軸誤差Δθ（θｃ^* −θ）を、モータ定数とｄ軸およびｑ軸の電流検出値を用いて推定する。この演算値Δθｃを用いて、周波数演算値ω₁ を演算し、さらには回転位相指令値θｃ^* を作成する。

しかし、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* や軸誤差の指令値Δθｃ^* を「零」以外で発生させると、抵抗の設定誤差（Ｒ−Ｒ^* ）が存在する場合、Δθｃに推定誤差が発生し、最適な電流位相が保てなくなる。

モータ電流は、真の電流最小点から外れた値で落ち着いてしまう課題があった。

本発明の目的は、抵抗の設定誤差（Ｒ−Ｒ^* ）やその他の制御定数に設定誤差が存在する場合でも、自動的に高効率運転を実現できる永久磁石モータの制御装置を提供することにある。

ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に用いるインダクタンス値を変化させて、モータ電流の検出値が最小点となるインダクタンス値を探索するインダクタンス探索し、探索して得られたインダクタンス値を、ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に設定することである。

抵抗の設定誤差（Ｒ−Ｒ^* ）やその他の制御定数に設定誤差が存在する場合でも、自動的に高効率運転を実現できる永久磁石モータの制御装置を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

〔第１の実施例〕
図１は、本発明の一実施例である「永久磁石モータの高効率速度制御装置」の構成例を示す。

永久磁石モータ１は、永久磁石の磁束によるトルク成分と電機子巻線のインダクタンスによるトルク成分を合成したモータトルクを出力する。

電力変換器２は、３相交流の電圧指令値Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^* に比例した電圧を出力し、永久磁石モータ１の出力電圧と回転数を可変する。

電流検出器３は、永久磁石モータ１の３相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。

座標変換部４は、前記３相の交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの検出値Ｉｕｃ,Ｉｖｃ,Ｉｗｃと電力変換器２の回転位相指令値θｃ^* からｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃを出力する。

軸誤差推定演算部５は、電圧指令値Ｖｄｃ^*，Ｖｑｃ^*、インダクタンス値Ｌ^* ，周波数演算値ω₁ ，電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃおよびモータ定数に基づいて、電力変換器２の回転位相指令値θｃ^* とモータ位相値θとの偏差である軸誤差の推定演算を行い、演算値
Δθｃを出力する。

周波数演算部６は、「零」である軸誤差の指令値Δθｃ^* と軸誤差の演算値Δθｃとの偏差から周波数演算値ω₁ を出力する。

位相演算部７は、周波数演算値ω₁ を積分して、座標変換部４，１２に回転位相指令値θｃ^* を出力する。

速度制御演算部８は、速度指令値ω_r ^*と周波数演算値ω₁ との偏差から、ｑ軸の電流指令値Ｉｑ^* を出力する。

ｑ軸の電流制御演算部９は、第１のｑ軸の電流指令値Ｉｑ^* と電流検出値Ｉｑｃとの偏差から第２のｑ軸電流指令値Ｉｑ^**を出力する。

ｄ軸の電流制御演算部１０は、「零」である第１のｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* と電流検出値Ｉｄｃとの偏差から第２のｄ軸電流指令値Ｉｄ^**を出力する。

ベクトル制御演算部１１は、永久磁石モータ１の電気定数と第２の電流指令値Ｉｄ^**，Ｉｑ^**および周波数演算値ω₁ 、インダクタンス値Ｌ^* に基づいて、ｄ軸およびｑ軸の電圧指令値Ｖｄｃ^*，Ｖｑｃ^*を出力する。

座標変換部１２は、電圧指令値Ｖｄｃ^*，Ｖｄｃ^*と回転位相指令値θｃ^* から３相交流の電圧指令値Ｖｕ^*，Ｖｖ^*，Ｖｗ^*を出力する。

インダクタンス探索／設定部１３は、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃを入力し、軸誤差推定演算部５とベクトル制御演算部１１の演算に用いるインダクタンス値Ｌ^* を出力する。

直流電源２１は、電力変換器２に直流電圧を供給する。

最初に、本発明を用いた位置センサレス制御方式の基本動作について説明する。

位置センサレス制御では、特願２００６−１７８８９５号記載のように、抵抗の設定誤差比（Ｒ／Ｒ^* ）が、「１」の場合は、「最少のモータ電流で同一トルクを出力することができる」が、（Ｒ／Ｒ^* ）が「１」から外れるについて、「電流値が大きくなってしまう課題」がある。

これは、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* を「零」以外の所定値に設定すると、演算により求めた軸誤差の演算値Δθｃに推定誤差が発生し、「最適な電流位相」を保てなくなるためである。

そこで、本発明では、永久磁石モータ１の抵抗値Ｒに対し、ロバスト化するため、
（１）「ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^*」や「軸誤差の指令値Δθｃ^*」を「零」の設定にする。
（２）制御系（軸誤差推定演算部５やベクトル制御演算部１１ａ）に設定するインダクタンス値Ｌ^* を意図的に変化させて、軸誤差Δθを発生させる。
（３）Ｌ^* を変化させている期間において、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃ（モータ電流Ｉ₁ 相当）を検出し、Ｉｑｃが最少となる（軸誤差Δθが、最大トルクを発生する最適な電流位相に一致する）点における前記インダクタンス値を探索する。
（４）探索したインダクタンス値を、改めて制御系に設定する。

この一連の動作により、高効率運転を実現することができる。

ここからは、本発明に係わる高効率制御の動作原理について説明する。

モータトルクτｍを（数１）に示す。

ここに、Ｐｍ：モータの極対数、 Ｋｅ：発電係数
Ｌｄ：ｄ軸のインダクタンス値、Ｌｑ：ｑ軸のインダクタンス値
Ｉｄ：ｄ軸の電流、 Ｉｑ：ｑ軸の電流
図１の構成において、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* と軸誤差の指令値Δθｃ^* を「零」に設定したままで、高効率な制御運転を実現できる軸誤差をΔθ_optと定義する。

軸誤差Δθ_opt が発生した場合、制御軸（ｄｃ−ｑｃ）軸上の電流Ｉｄｃ，Ｉｑｃからモータ軸（ｄ−ｑ）軸上の電流Ｉｄ，Ｉｑへの座標変換行列は、（数２）となる。

また、永久磁石モータ１が最大トルクを発生する電流位相θｉ（ｑ軸の電流Ｉｑとモータ電流Ｉ₁ との位相角）を、（数３）のように定義する。

つまり、「Ｘ」はトルク最大を実現する「ｑ軸の電流Ｉｑに対するｄ軸の電流Ｉｄの比率」、つまり、「Ｉｄ／Ｉｑ」の値となる。

ここで、Δθ_optが電流位相θｉに一致した（Δθ_opt＝θｉ）と仮定すると、（数２）を（数３）に代入し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*を「零」に設定している関係（Ｉｄ^*＝Ｉｄｃ＝０）から、

（数４）からは、軸誤差が発生すると、Ｉｄｃが「零」の状態でも、ｄ軸の電流Ｉｄが流れることがわかる。

（数４）を、モータのトルク式である（数１）に代入すると、

ここで、最大トルク発生時における電流比「Ｘ」について求めるには、（数６）を解けばよい。

電流「Ｘ」について解くと、（数７）を得る。

（数２）の電流位相θｉをΔθ_opt として、（数７）を代入すると、（数８）を得ることができる。

ここで、（数８）に示すような関係で軸誤差Δθ_opt が発生すれば、「同一トルクにおけるモータ電流の最小化」が行え、高効率な制御運転を実現することができる。

ところで、特開２００１−２５１８８９号公報に記載されている軸誤差演算の基本となる（数９）は、Δθｃの演算に、ｑ軸のインダクタンス値Ｌｑが使用されている。

（数９）に示す軸誤差の演算値Δθｃは、ｑ軸のインダクタンスＬｑ^* のみに依存した推定誤差を発生する（つまりＬｑ^*の誤差により軸誤差Δθが発生する）。

そこで、軸誤差推定演算部５とベクトル制御演算部１１に設定するｑ軸のインダクタンス設定値Ｌｑ^* の代わりに、意図的に変化させるインダクタンス値Ｌ^* を新たに導入する。

このＬ^* を意図的に変化させることにより、軸誤差Δθが発生し、軸誤差Δθが電流位相θｉに一致した時点で、モータ電流Ｉ₁ は最小値となる。つまり、そのとき設定したインダクタンス値Ｌ^* が、高効率な運転を実現できるインダクタンス値となる。

次に、インダクタンス値Ｌ^*と軸誤差Δθの関係を説明する。

図１のベクトル制御演算部１１では、第２のｄ軸およびｑ軸の電流指令値Ｉｄ^**，
Ｉｑ^**と周波数演算値ω₁およびモータ定数の設定値と、ｑ軸のインダクタンス値Ｌｑ^*を用いて、（数１０）に示すｄ軸およびｑ軸の電圧指令値Ｖｄｃ^*，Ｖｑｃ^*を演算する。

ここで、軸誤差Δθが存在する場合、制御側で演算したモータの印加電圧Ｖｄ，Ｖｑは（数１１）となる。

一方、ｄ軸およびｑ軸のモータ印加電圧Ｖｄ，Ｖｑは、軸誤差Δθ，電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃとモータ定数を用いて表すと（数１２）となる。

ここで、（数１１）＝（数１２）の関係から、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* を「零」に設定（Ｉｄ^* ＝Ｉｄｃ＝０）し、ｑ軸の電流指令値Ｉｑ^* を所定値（Ｉｑ^* ＝Ｉｑｃ）と考えると、ｄ軸およびｑ軸の電流制御演算部９，１０の出力値であるＩｄ^**，Ｉｑ^**は、（数１３）となる。

また、軸誤差推定演算部５においては、ｄ軸およびｑ軸の電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃと周波数演算値ω₁およびモータ定数とインダクタンス値Ｌ^*を用いて、軸誤差演算値Δθｃを、（数１４）に従い演算する。

ここで、（数１４）に、（数１０），（数１３）を代入すると、

周波数演算部６では、軸誤差推定演算部５の出力値である軸誤差演算値Δθｃが、「零」である軸誤差の指令値Δθｃ^* に一致するように、周波数ω₁ を演算するので、一定速度では、（数１５）の分子項は「零」となる。

軸誤差Δθを含む（数１６）には、モータの抵抗値Ｒの項が含まれておらず、周波数
ω₁ の演算は、モータの抵抗成分の影響を受けない（ロバストである）ことがわかる。

さらに、軸誤差Δθについて整理すると、（数１７）を得る。

（数１７）から、Δθは、設定値の中で「インダクタンス値Ｌ^*のみに感度を持つ」ことがわかる。

つまり、Ｌ^* を可変することにより、軸誤差Δθを意図的に発生させることができる。

図１中の、インダクタンス探索／設定部１３では、Ｌ^* を意図的に変化させて、その期間に発生するｑ軸の電流検出値Ｉｑｃの大きさが最小となるＬ^* を選択し、改たに、ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に用いることにする。

インダクタンス探索／設定部１３の構成には、Ｌ^* の「探索部」と「設定部」を設けており、所定の時間毎に、インダクタンスＬ^*の「探索動作」と「設定動作」を行う。

「探索部」では、インダクタンスＬ^* を、ステップ（階段状）的あるいはある傾きを持って、所定の時間で変化させて、このとき発生するモータのｑ軸の電流検出値Ｉｑｃを検出する。

次に、Ｌ^* を変化させている期間において、検出値Ｉｑｃが最小となるＩｑｃ_min におけるインダクタンス値Ｌ^* _optを選択する。

探索動作の終了後は、Ｌ^* _optの設定動作に移る。

「設定部」では、信号Ｌ^* _optをＬ^* に代入し、軸誤差推定演算部５とベクトル制御演算部１１に出力する。このＬ^* を用いて制御演算を行えば、同一トルクでの電流最小化が行え、自動的な高効率運転を実現することができる。

この「探索動作」と「設定動作」を繰り返すことにより、どのような運転条件においても、高効率運転を実現することができる。

ここで、本発明の特徴的であるインダクタンス探索／設定部１３のフローチャートを、図２を用いて説明する。

１）「探索モード」実行の判定
負荷トルクの変化があまり無く、大きさが略一定の場合や、予め負荷トルクの変化する周期がわかっていれば、制御演算内部のタイマーを用いて、例えば、数ｍｓ〜数分の「所定の時間毎」に、「探索モード」を実行する。

２）「探索モード」の実行
「探索モード」では、インダクタンス値Ｌ^* を、所定のステップ幅、あるいは所定の傾斜を持つように、所定の時間内で変化させる。また、Ｌ^* を変化させる期間において、発生しているｑ軸の電流検出値Ｉｑｃ（あるいはｑ軸の電流指令値Ｉｑ^* ）も記憶する（数点から数十点あればよい）。

Ｌ^* を変化させる工程が終了すると、次に、探索期間において検出した電流検出値Ｉqcの最小点Ｉｑｃ_minを探索し、そのとき設定したインダクタンスＬ^*を最適なインダクタンスＬ^* _optとして選択する。

３）「設定モード」の実行
「探索モード」で選択したインダクタンスＬ^* _optをＬ^* に代入し、改たに、ベクトル制御演算部１１，軸誤差推定演算部５に設定して運転を続ける。

図３に、本発明の特徴である「インダクタンス探索／設定部１３」の効果の一例を示す。

図１の制御装置において、１００％の負荷トルクが一定かかっている状態において、図２のフローチャートに示す「探索モード」と「設定モード」における各部の動作波形とモータ電流Ｉ₁ の大きさを観測した。

図３（１）「探索モード」の動作において、ａ点において、「所定の時間毎」のタイマー動作により、探索モードが実行される。本実施例では、ｑ軸インダクタンスＬｑがｄ軸インダクタンスＬｄより大きいモータに対して、一例として、Ｌ^* を、ｑ軸インダクタンス値Ｌｑからｄ軸インダクタンス値Ｌｄ付近まで、階段状に変化させている。Ｌ^* が変化するにつれて、モータ電流Ｉ₁ が変化して行く様子がわかる。

次に、Ｌ^* を変化させる工程が終了すると、探索モードの期間において検出した電流検出値の最小点（ここでは、ｂ点）を探索する。

ここでは、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* は「零」に設定しているので、ｑ軸の電流検出値
Ｉｑｃがモータ電流Ｉ₁ 相当になる（Ｉ₁ ＝Ｉｑｃ）。

また、探索モードの期間における、電流最少点ｂ点で設定したｃ点でのＬ^* を、最適なインダクタンス値Ｌ^* _optとして選択する。

図３（２）の「設定モード」では、このインダクタンス値Ｌ^* _optを新しいインダクタンス値Ｌ^*として設定し、引き続き運転を行う。この時、モータ電流Ｉ₁が電流最小点（８０％電流）で運転できていることがわかる。

本実施例では、Ｌ^* を、所定の変化幅で階段状に変化させたが、所定の傾斜を持つように変更しても、同様の効果は得られる。

また、Ｌ^* は、ｄ軸インダクタンス値Ｌｄからｑ軸インダクタンス値Ｌｑまで変化させもよい。

この後、負荷トルクが変化しても、所定の時間毎に、「探索モード」と「設定モード」の一連の動作を繰り返すことにより、負荷条件に応じて、自動的に高効率運転を実現することができる。

また、負荷トルクの変化がない用途であれば、インダクタンス探索／設定部の動作を１回起動し、その後は、探索した値Ｌ^*をそのまま使い続けても良い。

〔第２の実施例〕
図４は、本発明の、「インダクタンス探索／設定部」における「探索モード」を、「負荷トルクの変化を検出した場合」に実行する。

実運転中に負荷トルクの変化がある用途に対して有効である。

図において、構成要素の１〜１２，２１は、図１のものと同一物である。

インダクタンス探索／設定部１３ａは、負荷トルクの変化を検出した場合に実行され、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃを入力し、軸誤差推定演算部５とベクトル制御演算部１１の演算に用いるインダクタンス値Ｌ^* を出力する。

ここで、本発明の特徴的であるインダクタンス探索／設定部１３ａのフローチャートを、図５を用いて説明する。

１）「探索モード」実行の判定
「モータトルクの変化」の検出は、モータトルクに比例するｑ軸の電流検出値Ｉｑｃ
（あるいは電流指令値Ｉｑ^* ）が、「所定の変化率で変化」した場合に、「探索モード」を実行する。

その後は、第１の実施例と同様に２）「探索モード」の実行と３）「設定モード」の処理を実行する。

図６に、上記１）の「探索モード」実行の判定に関係するブロックを示す。

構成は、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃが絶対値演算部１３ａ１に入力される。１３ａ１の出力信号は微分演算部１３ａ２に入力され、電流の変化率Ｋ１３ａ３と比較される。

１３ａ２の出力信号が電流の変化率Ｋ１３ａ３より大きい場合は、フラグ設定部13a4において、フラグ「TL_detect_flg 」を「１」に設定し、１３ａ２の出力信号が電流の変化率Ｋ１３ａ３より小さい場合は、フラグ「TL_detect_flg」を「０」に設定する。

この「TL_detect_flg」が「１」の場合のみ、２）の「探索モード」の実行に進む。

ここで、電流の変化率Ｋ１３ａ３は、任意に設定できるものであり、実機の負荷トルクの変化率に合わせて設定すればよい。

図７には、本発明の特徴である「インダクタンス探索／設定部１３ａ」の効果を示す。

図１の制御装置において、モータ１にインパクト状の１００％負荷トルクを与え、「探索モード」と「設定モード」における各部の動作波形とモータ電流Ｉ₁ の大きさを観測した。

図７（１）「探索モード」の動作において、ａ′点において、インパクト的な１００％の負荷トルクを与えている。

ここで、トルクの変化を検出（フラグ「TL_detect_flg 」が「１」）して、インダクタンス値Ｌ^* を変化させる工程に入る。

本実施例では、ｑ軸インダクタンスＬｑがｄ軸インダクタンスＬｄより大きいモータに対して、一例として、Ｌ^* を、ｑ軸インダクタンス値Ｌｑからｄ軸インダクタンス値Ｌｄ付近まで、階段状に変化させている。Ｌ^* が変化するにつれて、モータ電流Ｉ₁ が変化して行く様子がわかる。

次に、Ｌ^* を変化させる工程が終了すると、探索モードの期間において検出した電流検出値の最小点（ここでは、ｂ′点）を探索する。

ここでは、ｄ軸の電流指令値Ｉｄ^* は「ゼロ」に設定しているので、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃがモータ電流Ｉ₁ 相当になる（Ｉ₁ ＝Ｉｑｃ）。

また、探索モードの期間における、電流最少点ｂ′点で設定したｃ′点でのＬ^* を、最適なインダクタンス値Ｌ^* _optとして選択する。

図７（２）の「設定モード」では、このインダクタンス値Ｌ^* _optを新しいインダクタンス値Ｌ^*として設定し、引き続き運転を行う。この時、モータ電流Ｉ₁が電流最小点（８０％電流）で運転できていることがわかる。

この後、負荷トルクが変化しても、先程と同様に「同定モード」と「設定モード」の一連の動作を繰り返すことにより、負荷条件に応じて、自動的な高効率運転を実現することができる。

第１の実施例では、「所定の時間毎」に「探索モード」を実行したが、その場合、周期的な騒音の発生が懸念された。

そこで、本実施例のように、トルク変化が発生した時のみ「探索モード」を実行すれば、周期的な騒音も少なくなる効果がある。

〔第３の実施例〕
図８は、本発明の他の実施例を示す。

第１の実施例では、実運転中において、インダクタンスの探索／設定動作を行ったが、本実施例では、インダクタンス探索／設定部が「設定モード」を実行する度に、「ｑ軸の電流検出値の最少点Ｉｑｃ_min 」と「インダクタンスＬ^* 」との関係のテーブルを作成して、次回の「探索モード」からは、作成したテーブルからインダクタンスＬ^* の初期値を設定する。

図において、構成要素の１〜１２，２１は、図１のものと同一物である。

インダクタンス探索／設定部１３ｂは、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃを入力し、インダクタンス値Ｌ^* と「ｑ軸の電流検出値の最少値Ｉｑｃ_min 」と「最適なインダクタンス値
Ｌ^* _opt」を出力する。

インダクタンステーブル１４は、インダクタンス探索／設定部１３ｂが「探索モード」を実行する度に、「ｑ軸の電流検出値の最少点Ｉｑｃ_min 」と「インダクタンスＬ^* 」との関係のテーブルを作成するもである。

「探索モード」実行の判定は、第１の実施例の方法（図２）あるいは第２の実施例２の方法（図５と図６）のどちらでもよい。

図９に、インダクタンステーブル１４の構成を示す。

インダクタンステーブル１４には、インダクタンス探索／設定部１３ｂが、「探索モード」を実行した時に得られた「ｑ軸の電流検出値の最少値Ｉｑｃ_min 」と「最適なインダクタンスＬ^* _opt」が入力さて、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃが入力されると、インダクタンス値Ｌ₀ ^*を出力するテーブルが実運転中に作成され保存される。

次回の「探索モード」の実行からは、インダクタンステーブル１４において、Ｌ₀ ^*を読み出し、インダクタンス探索／設定部１３ｂに入力して、Ｌ^* を可変する際の初期値に設定する。本実施例のようにすれば、Ｌ^* を変化させる期間が短くなり、自動的な高効率運転を敏速に実現することができる。

〔第４の実施例〕
図１０は、本発明の他の実施例を示す。

第１の実施例では、実運転中において、インダクタンスの探索／設定動作を行ったが、本実施例では、インダクタンス探索／設定部が「設定モード」を実行する度に、「ｑ軸の電流検出値の最少値Ｉｑｃ_min 」と「インダクタンスＬ^* 」との関係のテーブルを作成して、次回の起動からは、作成したテーブルからインダクタンスＬ^**を参照する。

図において、構成要素の１〜１２，２１は、図１のものと同一物である。

インダクタンス探索／設定部１３ｃは、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃを入力し、インダクタンス値Ｌ^*と「ｑ軸の電流検出値の最少値Ｉｑｃ_min」と「最適なインダクタンス値Ｌ^* _opt」を出力する。

「探索モード」実行の判定は、第１の実施例の方法（図２）あるいは第２の実施例２の方法（図５と図６）のどちらでもよい。

インダクタンステーブル１４ａは、インダクタンス探索／設定部１３ｃが「設定モード」を実行する度に、「ｑ軸の電流検出値の最少値Ｉｑｃ_min 」と「インダクタンスＬ^**」との関係のテーブルを作成するものである。

インダクタンス設定切替部１５は、インダクタンス探索／設定部１３ｃの出力値Ｌ^* とインダクタンステーブル１４ａの出力値Ｌ^**とを切替えて出力する。

図１１に、インダクタンステーブル１４ａの構成を示す。

インダクタンステーブル１４ａには、インダクタンス探索／設定部１３ｃが、「探索モード」を実行した時に得られた「ｑ軸の電流検出値の最少点Ｉｑｃ_min 」と「最適なインダクタンスＬ^* _opt」とが入力されて、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｃが入力されると、インダクタンス値Ｌ^**を出力するテーブルが実運転中に作成され保存される。

第１回目の起動時には、インダクタンス設定切替部１５において、ＳＷ＝０が選択され、インダクタンス探索／設定部１３ｃの出力Ｌ^* が出力されるが、意図的に「探索モード」実行の判定条件を緩めて（「短時間毎に実行」あるいは、電流の変化率Ｋの値を小さく設定し、「少しのトルク変化でも実行」）、この動作を頻繁に行うようにする。

インダクタンステーブル１４ａが作成できれば、次回の起動からは、ＳＷ＝１を選択して、インダクタンステーブル１４ａのＬ^**を出力するようにしてもよい。

本実施例のようにすれば、「探索モード」を省略して、周期的な騒音もなくなり、自動的な高効率運転を敏速に実現することができる。

また、運転領域となるｑ軸の電流検出値Ｉｑｃ全領域におけるＬ^* が把握できた時点で、インダクタンス設定切替部１５のスイッチをＳＷ＝１に設定し、インダクタンステーブル１４ａの出力であるＬ^**を使うようにすれば、次回の起動を待たずに、より敏速に、自動的な高効運転を実現することができる。

〔第５の実施例〕
図１２を用いて本発明をモジュールに適用した例について説明する。

本実施例は、第１実施例の実施形態を示すものである。

ここで、座標変換部４，軸誤差推定演算部５，周波数演算部６，位相演算部７，速度制御演算部８，ｑ軸電流制御演算部９，ｄ軸電流制御演算部１０，ベクトル制御演算部１１，座標変換部１２，インダクタンス探索／設定部１３は、１チップマイコンを用いて構成している。

また、前記１チップマイコンと電力変換器２は、同一基板上で構成される１モジュール内に納められている形態となっている。

ここでいうモジュールとは「規格化された構成単位」という意味であり分離可能なハードウェア／ソフトウェアの部品から構成されているものである。

尚、製造上、同一基板上で構成されていることが好ましいが、同一基板に限定はされない。

これより、同一筐体に内蔵された複数の回路基板上に構成されても良い。

他の実施例においても同様の形態構成をとることができる。

第１から第５の実施例では、第１の電流指令値（Ｉｄ^*，Ｉｑ^*）と電流検出値（Ｉｄｃ，Ｉｑｃ）から、第２の電流指令値（Ｉｄ^**，Ｉｑ^**）を作成して、この電流指令値を用いてベクトル制御演算を行ったが、
１）第１の電流指令値（Ｉｄ^*，Ｉｑ^*）に電流検出値（Ｉｄｃ，Ｉｑｃ）から、電圧補正値（ΔＶｄ，ΔＶｑ）を作成して、この電圧補正値（ΔＶｄ，ΔＶｑ）と、第１の電流指令値（Ｉｄ^*，Ｉｑ^*），周波数演算値ω₁ ，永久磁石モータ１の電気定数およびインダクタンス値Ｌ^* を用いて、（数１８）に従い電圧指令値（Ｖｄｃ^*，Ｖｑｃ^*）を演算するベクトル制御演算方式や、
２）第１のｄ軸の電流指令値Ｉｄ^*(＝０) およびｑ軸の電流検出値Ｉｑｃの一次遅れ信号Ｉｑｃｔｄおよび速度指令値ω_r ^*，永久磁石モータ１の電気定数およびインダクタンス値Ｌ^* を用いて、（数１９）に従い電圧指令値Ｖｄｃ^*，Ｖｑｃ^*を演算するベクトル制御演算方式にも適用することはできる。

また、第１から第５の実施例では、高価な電流検出器３で検出した３相の交流電流Ｉｕ〜Ｉｗを検出する方式であったが、電力変換器２の過電流検出用に取り付けているワンシャント抵抗に流れる直流電流から、３相のモータ電流Ｉｕ＾，Ｉｖ＾，Ｉｗ＾を再現し、この再現電流値を用いる「低コストなシステム」にも対応することができる。

以上のように本発明によれば、ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に用いるｑ軸相当のインダクタンス値を変化させて、同一トルクにおいて、モータ電流が最小点となるインダクタンスを探索し、探索して得られた前記インダクタンス値を、新たに、ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に用いることにより、抵抗の設定誤差（Ｒ−Ｒ^* ）に誤差が存在する場合やその他の制御定数に設定誤差が存在する場合でも、自動的に高効率運転が可能な
「永久磁石モータの高効率速度制御装置」を提供できる。

本発明の一実施例を示す永久磁石モータの高効率速度制御装置の構成図。 インダクタンス探索／設定部１３のフローチャート。 探索／設定モードの動作波形。 他の実施例を示す永久磁石モータの高効率速度制御装置の構成図。 インダクタンス探索／設定部１３ａのフローチャート。 探索モード実行の判定に関係するブロック図。 探索／設定モードの動作波形。 他の実施例を示す永久磁石モータの高効率速度制御装置の構成図。 インダクタンステーブル１４の説明図。 他の実施例を示す永久磁石モータの高効率速度制御装置の構成図。 インダクタンステーブル１４ａの説明図。 本発明の実施形態を示す構成図の一例。

符号の説明

１ 永久磁石モータ
２ 電力変換器
３ 電流検出器
４，１２ 座標変換部
５ 軸誤差推定演算部
６ 周波数演算部
７ 位相演算部
８ 速度制御演算部
９ ｑ軸電流制御演算部
１０ ｄ軸電流制御演算部
１１ ベクトル制御演算部
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ インダクタンス探索／設定部
１４，１４ａ インダクタンステーブル
１５ インダクタンス設定切替部
２１ 直流電源
Ｌ^* ，Ｌ^** インダクタンス値
Ｉｄ^* 第１のｄ軸電流指令値
Ｉｄ^** 第２のｄ軸電流指令値
Ｉｑ^* 第１のｑ軸電流指令値
Ｉｑ^** 第２のｑ軸電流指令値
Ｉｄｃ ｄ軸の電流検出値
Ｉｑｃ ｑ軸の電流検出値
Δθｃ 軸誤差推定値
Δθ 軸誤差
ω₁ 周波数演算値

Claims (5)

1. 永久磁石モータを駆動する電力変換器の出力周波数と出力電圧を制御するベクトル制御演算部と、電力変換器の回転位相指令値と永久磁石モータの回転位相値との偏差である軸誤差を推定する軸誤差推定演算部と、軸誤差を零とするように周波数指令値を制御する周波数演算部を有する永久磁石モータの制御装置において、
   ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に用いるインダクタンス値を変化させて、モータ電流の検出値が最小点となるインダクタンス値を探索するインダクタンス探索部を備え、
   探索して得られた前記インダクタンス値を、ベクトル制御演算や軸誤差推定演算に設定し、
   探索動作中にｑ軸の電流検出値あるいは指令値の全運転領域におけるインダクタンス値のテーブルを作成し、その後はインダクタンスの探索動作は行わず、作成したテーブルによりインダクタンス値を設定することを特徴とする永久磁石モータの制御装置。
2. 請求項１において
   前記インダクタンス探索部ではインダクタンス値を、所定のステップ幅、あるいは所定の傾斜を持つように、所定の時間内で変化させることを特徴とする永久磁石モータの制御装置。
3. 請求項１において、前記インダクタンス値の探索，設定動作は、所定の時間毎に実行することを特徴とする永久磁石モータの制御装置。
4. 請求項１において、前記インダクタンス値の探索，設定動作は、負荷トルクあるいはモータ電流値が変化した場合に実行することを特徴とする永久磁石モータの制御装置。
5. 請求項４において、
   負荷トルクあるいはモータ電流値が変化した場合の検出は、
   ｑ軸の電流検出値あるいはｑ軸の電流指令値の変化率を検出し、その変化率と所定の変化率値とを比較することにより、負荷トルク変化あるいはモータ電流値を検出することを特徴とする永久磁石モータの制御装置。

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