JP5610002B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、非干渉制御を行う電動機の制御装置に関する。

従来、モータのｄ軸の制御系とｑ軸の制御系に生じる干渉を打ち消すような伝達関数を持つ非干渉制御部を備えた電動パワーステアリングシステムがある（特許文献１参照）。これにより、モータの電流応答を向上させている。

特開２００５−８２０３４号公報

しかしながら、非干渉制御を行うと電流応答が良好になるものの、非干渉制御を行わない場合に比べて振動が起こりやすくなる。そこで、従来の電動パワーステアリングシステムでは、トルク指令値を操作することで振動を抑制している。しかし、制御対象のアンモデルや状態変化等により振動を抑制することができない場合があるという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、非干渉制御を行っても、振動をより低減させることができる電動機の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明に係る電動機の制御装置では、電動機の回転子角速度の振動周波数におけるゲインが小さくなるように、上記回転子角速度をゲイン調整後角速度に変換するゲイン調整手段を備える。また、非干渉制御を行うために、ゲイン調整後角速度にｑ軸磁束を乗じたものを前記ｄ軸電圧指令値から減算することにより求める非干渉ｄ軸電圧指令値と、前記ゲイン調整後角速度にｄ軸磁束を乗じたものを前記ｑ軸電圧指令値に加算することにより求める非干渉ｑ軸電圧指令値と、を求める非干渉制御手段を備える。非干渉ｄ軸電圧指令値と非干渉ｑ軸電圧指令値から変換された三相電圧指令値に基づいて、インバータを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを備えることを特徴としている。

本発明により、ゲイン調整手段で変換したゲイン調整後角速度に基づいて非干渉制御を行っているので非干渉制御を行っても制御対象のアンモデルや状態変化等に関わらず振動をより低減させることができる。

本発明の実施例１に係るインバータシステムの全体構成図 図1に示すコントローラの内部構成図 図２に示すゲイン調整部による回転数の振動の低減効果を示す図 図２に示すゲイン調整部による、回転数一定状態におけるトルク応答を示す図 本発明の実施例２に係るゲイン調整部による、回転数振動状態におけるトルク応答を示す図 本発明の実施例３に係るゲイン調整部の内部ブロック図 図６に示すゲイン調整部で実行される制御処理を示すフローチャート

本発明に係る電動機の制御装置を含む装置の一例として、直流電源の直流電力をＰＷＭ変調することにより三相電力をモータに供給するインバータを備えるインバータシステムについて説明する。以下に、本発明の実施例１乃至３に係るインバータシステムについて、図１乃至図７を参照して説明する。

（実施例１）
（インバータシステムの構成）
以下、図１を参照して、インバータシステムの構成と動作について説明する。図１は、本発明の実施例１に係るインバータシステムの全体構成図である。インバータシステムは、図１に示すように、直流電源１、インバータ２、電動機であるモータ３、電流センサ４、共振特性を有する機械系要素５、位相検出器６、電圧センサ７および制御装置であるコントローラ１０を主に備える。ここで、インバータ２は、コントローラ１０のＰＷＭ信号ＰＷＭに基づいて、直流電源１から供給された直流電力を三相電力に変換してモータ３に出力する。モータ３は、インバータ２から供給された三相電力に応じたトルクを発生し、当該トルクを機械系要素５に伝達する。電流センサ４は、モータ３に流れる三相電流値ｉｕ［Ａ］、ｉｖ［Ａ］、ｉｗ［Ａ］を検出する。なお、三相電流値には、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係があり、三相のうち二相を検出すれば他の一相は演算によって求められる。これから、電流センサ４は、ｕ相電流値ｉｕ［Ａ］およびｖ相電流値ｉｖ［Ａ］を検出する。また、電圧センサ７は、直流電源１の直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］を検出する。位相検出器６は、レゾルバやエンコーダなどから構成され、モータ３の回転子位相（電気角）θ［ｒａｄ］を検出する。コントローラ１０は、演算装置（ＣＰＵ）を内蔵し、直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］、ｕ相電流値ｉｕ［Ａ］、ｖ相電流値ｉｖ［Ａ］、回転子位相（電気角）θ［ｒａｄ］、トルク指令値Ｔ^＊［Ｎ・ｍ］に基づいて、ＰＷＭ信号ＰＷＭを生成する。

（コントローラ１０の内部構成）
次に、図２を参照して、図１に示したコントローラ１０の内部構成について説明する。図２は、図1に示すコントローラ１０の内部構成図である。図２に示すように、コントローラ１０は、微分部１０１、ｔａｂｌｅ部１０２、電圧指令値演算手段であるＰＩ制御部１０３、非干渉制御手段である非干渉制御部１０４およびゲイン調整手段であるゲイン調整部１０５を備える。更に、コントローラ１０は、第１の座標変換部１０６、進み補償部１０７、第２の座標変換部１０８およびＰＷＭ信号生成手段であるＰＷＭ変換部１０９を備える。ここで、微分部１０１は、下記（数１）式に示すように、モータ３の回転子位相（電気角）θ［ｒａｄ］を微分して、モータ３の回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］を演算する。

ｔａｂｌｅ部１０２は、トルク指令値Ｔ^＊［Ｎ・ｍ］、モータ３の回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］および直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］に基づいて、予め格納されたｔａｂｌｅを参照する。そして、ｄ軸電流目標値ｉｄ^＊［Ａ］、ｑ軸電流目標値ｉｑ^＊［Ａ］を求める。

第１の座標変換部１０６は、下記（数２）式に示すように、モータ３の回転子位相（電気角）θ［ｒａｄ］により、ｕ相電流値ｉｕ［Ａ］およびｖ相電流値ｉｖ［Ａ］をｄ軸電流値ｉｄ［Ａ］およびｑ軸電流値ｉｑ［Ａ］に二相変換する。

ＰＩ制御部１０３は、下記（数３）式および（数４）式に示す演算を行う。すなわち、ｄ軸電流目標値ｉｄ^＊［Ａ］と実際のｄ軸電流値ｉｄ［Ａ］との偏差（ｉｄ^＊−ｉｄ）からｄ軸電圧指令値であるｄ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］を演算する。また、ｑ軸電流目標値ｉｑ^＊［Ａ］と実際のｑ軸電流値ｉｑ［Ａ］との偏差（ｉｑ^＊−ｉｑ）からｑ軸電圧指令値であるｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｑ’［Ｖ］を演算する。

但し、（数３）式および（数４）式において、Ｋｐｄ：ｄ軸比例ゲイン、Ｋｐｑ：ｑ軸比例ゲイン、Ｋｉｄ：ｄ軸積分ゲイン、Ｋｉｑ：ｑ軸積分ゲイン、ｓ：ラプラス演算子、ωｃ：電流応答のカットオフ角周波数［ｒａｄ／ｓ］である。
また、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス［Ｈ］、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス［Ｈ］、Ｒａ：電機子抵抗［Ω］である。

ゲイン調整部１０５は、下記（数５）式に示す演算を行う。すなわち、モータ３の回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］の振動周波数におけるゲインが小さくなるように、回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］をゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に変換する。実施例１では、ローパスフィルタを用いて、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を演算している。これから、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］はローパスフィルタを通した後の角速度である。

但し、ωｐ’［ｒａｄ／ｓ］は、機械系要素５の共振角周波数ωｐ［ｒａｄ／ｓ］より十分に小さい値（数分の１以下）とする。なお、ローパスフィルタを次数の高いフィルタで構成する場合でも、機械系要素５の共振角周波数ωｐ［ｒａｄ／ｓ］を十分に減衰させる定数を用いる。

非干渉制御部１０４は、非干渉制御を行うために、下記（数６）式に示す演算を行う。すなわち、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｄ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］およびｑ軸電流目標値ｉｑ^＊に基づいて、非干渉ｄ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］を演算する。また、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｑ’［Ｖ］およびｄ軸電流目標値ｉｄ^＊に基づいて、非干渉ｑ軸電圧指令値Ｖｑ［Ｖ］を演算する。

但し、Φａ［Ｗｂ］：磁石磁束である。
進み補償部１０７は、下記（数７）式に示すように、モータ３の回転子位相（電気角）θ［ｒａｄ］から、進み補償後のモータ３の回転子位相（電気角）θ’［ｒａｄ／ｓ］を演算する。

但し、Δｔ：進み補償時間［ｓ］である。

第２の座標変換部１０８は、下記（数８）式に示す演算を行う。すなわち、進み補償後のモータ３の回転子位相（電気角）θ’［ｒａｄ］により、非干渉ｄ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］および非干渉ｑ軸電圧指令値Ｖｑ［Ｖ］を三相電圧指令値Ｖｕ［Ｖ］、Ｖｖ［Ｖ］、Ｖｗ［Ｖ］に変換する。

ＰＷＭ変換部１０９は、三相電圧指令値Ｖｕ［Ｖ］、Ｖｖ［Ｖ］、Ｖｗ［Ｖ］に基づいて、インバータ２を制御するＰＷＭ信号ＰＷＭを生成する。すなわち、下記（数９）式に示すように、直流電圧値Ｖｄｃおよび三相電圧指令値Ｖｕ［Ｖ］、Ｖｖ［Ｖ］、Ｖｗ［Ｖ］からＰＷＭ信号ＰＷＭ（ｏｎ ｄｕｔｙ）であるｔｕ［％］、ｔｖ［％］、ｔｗ［％］を演算する。

上記のように求められたＰＷＭ信号ＰＷＭによって、インバータ２が制御され、モータ３がトルク指令値Ｔ^＊［Ｎ・ｍ］で指示された所望のトルクで駆動される。このようにして、モータ３に対して電流フィードバックによるベクトル制御が行われわれる。

（ゲイン調整部１０５による特性の変化）
次に、ゲイン調整部１０５による回転数の振動の低減効果とトルク応答について、図３および図４を参照して説明する。図３は、図２に示すゲイン調整部１０５による回転数の振動の低減効果を示す図、図４は、図２に示すゲイン調整部１０５による、回転数一定状態におけるトルク応答を示す図である。ここで、図３は、機械系要素５にステップ状にトルクを発生させた場合の回転数を表している。図３に示すように、非干渉制御を行わない場合に比べて、従来の非干渉制御を行った場合、回転数の振動が大きくなっている。しかし、実施例１では、ゲイン調整部１０５で変換したゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に基づいて非干渉制御を行っているので、回転数の振動を低減させることができる。具体的には、図３に示したように、非干渉制御を行わない場合の回転数の振動と同程度にすることができる。よって、非干渉制御を行っても制御対象のアンモデルや状態変化等に関わらず振動をより低減させることができる。

また、図４は、回転数が一定の状態でステップ状にトルクを発生させた場合における実際のトルクを表している。図４に示すように、非干渉制御を行わない場合に比べて、従来の非干渉制御を行った場合、トルク応答（電流応答）が良好になっている。実施例１では、ゲイン調整部１０５で変換したゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に基づいて非干渉制御を行っているので、同様に、トルク応答（電流応答）を良好にすることができる。これから、トルク応答（電流応答）を良好にするために非干渉制御を行った場合でも、回転数の振動をより低減させることができる。

以上より、コントローラ１０では、トルク指令値Ｔ^＊［Ｎ・ｍ］、回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］および直流電圧値Ｖｄｃ［Ｖ］に基づいてｄｑ軸電流目標値ｉｄ^＊［Ａ］、ｉｑ^＊［Ａ］を求めるｔａｂｌｅ部１０２を備える。また、モータ３に流れるｕ相電流値ｉｕ［Ａ］およびｖ相電流値ｉｖ［Ａ］を二相変換し、ｄ軸電流値ｉｄ［Ａ］およびｑ軸電流値ｉｑ［Ａ］を求める第１の座標変換部１０６を備えている。更に、ｄｑ軸電流値ｉｄ［Ａ］、ｉｑ［Ａ］とｄｑ軸電流目標値ｉｄ^＊［Ａ］、ｉｑ^＊［Ａ］との偏差（ｉｄ^＊−ｉｄ）、（ｉｑ^＊−ｉｑ）からｄｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］、Ｖｑ’［Ｖ］を求めるＰＩ制御部１０３を備える。また、回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］の振動周波数におけるゲインが小さくなるように、回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］をゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に変換するゲイン調整部１０５を備える。

更に、非干渉制御を行うために、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｄｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］、Ｖｑ’［Ｖ］に基づいて、非干渉ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］、Ｖｑ［Ｖ］を求める非干渉制御部１０４を備える。また、非干渉ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］、Ｖｑ［Ｖ］から変換された三相電圧指令値Ｖｕ［Ｖ］、Ｖｖ［Ｖ］、Ｖｗ［Ｖ］に基づいて、インバータ２を制御するＰＷＭ信号ＰＷＭを生成するＰＷＭ変換部１０９を備えている。これから、ゲイン調整部１０５で変換したゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に基づいて非干渉制御を行っているので、非干渉制御を行っても制御対象のアンモデルや状態変化等に関わらず振動をより低減させることができる。また、ゲイン調整部１０５で変換されるゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］は、ローパスフィルタを通した後の角速度である。これから、振動時、非干渉制御を行わない場合の振動と同程度にすることができる。よって、トルク応答（電流応答）を良好に保持したまま、電流フィードバックによるベクトル制御において振動を低減させることができる。

（実施例２）
次に、実施例２に係るインバータシステムについて、実施例１に係るインバータシステムと異なる点を中心に図３乃至図５を参照して説明する。また、実施例２に係るインバータシステムについて、実施例１に係るインバータシステムと同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。実施例２に係るインバータシステムは、実施例１とほとんど同じである。実施例２に係るインバータシステムが、実施例１に係るインバータシステムと異なる点は、ゲイン調整手段であるゲイン調整部が異なることだけである。実施例２に係るゲイン調整部も、モータ３の回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］の振動周波数におけるゲインが小さくなるように、回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］をゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に変換する。

実施例２では、下記（数１０）式に示すように、実施例１に係るゲイン調整部１０５と異なり、ノッチフィルタを用いて、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を演算している。これから、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］はノッチフィルタを通した後の角速度である。

但し、ｋ≧１、０≦ｋ’＜（ｋ＋１）／ｋとし、ｋ’は機械系要素５の共振角周波数ωｐ［ｒａｄ／ｓ］を十分に減衰させる値、ωｐ”［ｒａｄ／ｓ］は機械系要素５の共振角周波数ωｐ［ｒａｄ／ｓ］近傍の値とする。なお、ノッチフィルタを次数の高いフィルタで構成する場合も同様に、機械系要素５の共振角周波数ωｐ［ｒａｄ／ｓ］を十分に減衰させる定数を用いる。その後、実施例２に係る非干渉制御部１０４は、実施例１と同様に、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｄ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］およびｑ軸電流目標値ｉｑ^＊に基づいて、非干渉ｄ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］を演算する。更に、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｑ’［Ｖ］およびｄ軸電流目標値ｉｄ^＊に基づいて、非干渉ｑ軸電圧指令値Ｖｑ［Ｖ］を演算する。

次に、実施例２のゲイン調整部による回転数の振動の低減効果とトルク応答について、図３乃至図５を参照して説明する。図３に示したように、実施例２でも、実施例１と同様に、ゲイン調整部で変換したゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に基づいて非干渉制御を行っているので、回転数の振動を低減させることができる。これから、非干渉制御を行わない場合の回転数の振動と同程度にすることができる。よって、非干渉制御を行っても制御対象のアンモデルや状態変化等に関わらず振動をより低減させることができる。また、図４に示したように、実施例２でも、実施例１と同様に、ゲイン調整部で変換したゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］に基づいて非干渉制御を行っているので、同様に、トルク応答（電流応答）を良好にすることができる。これから、実施例１と同様に、トルク応答（電流応答）を良好にするために非干渉制御を行った場合でも、回転数の振動をより低減させることができる。

図５は、本発明の実施例２に係るゲイン調整部による、回転数振動状態におけるトルク応答を示す図である。図５は、回転数が振動する状態でステップ状にトルクを発生させた場合における実際のトルクを表している。図５に示すように、従来の非干渉制御を行った場合に比べて、実施例１の場合、トルク応答（電流応答）が悪化している。しかし、実施例２では、実施例１と異なり、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］として、ノッチフィルタを通した後の角速度を用いているので、実施例１よりも、回転数振動状態におけるトルク応答（電流応答）を若干改善できる。

以上より、実施例２に係るゲイン調整部で変換されるゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］は、ノッチフィルタを通した後の角速度である。これから、振動時、非干渉制御を行わない場合の振動と同程度にすることができる。よって、トルク応答（電流応答）を良好に保持したまま、電流フィードバックによるベクトル制御において振動を低減させることができる。更に、実施例１よりも、回転数振動状態におけるトルク応答（電流応答）を若干改善することができる。よって、速度が急変した場合のトルクの遅れが少ないため、速度急変時の電流応答をより良好に保持することができる。

（実施例３）
次に、実施例３に係るインバータシステムについて、実施例１に係るインバータシステムと異なる点を中心に図３乃至図７を参照して説明する。また、実施例３に係るインバータシステムについて、実施例１に係るインバータシステムと同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。実施例３に係るインバータシステムは、実施例１とほとんど同じである。実施例３に係るインバータシステムが、実施例１に係るインバータシステムと異なる点は、ゲイン調整手段であるゲイン調整部が異なることだけである。図６は、本発明の実施例３に係るゲイン調整部３０５の内部ブロック図である。図６に示すように、実施例３に係るゲイン調整部３０５は、判定手段である判定部３０５１、計時部３０５２および出力手段である出力部３０５３を備えている。

ここで、判定部３０５１は、モータ３の回転子角速度（電気角）ω［ｒａｄ／ｓ］から振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］を検知する。判定部３０５１における振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］の検知は、例えば、下記（数１１）式に示すように、バンドパスフィルタを用いて行う。

但し、ｋ≧１、ｋ’は任意の値、ωｐ”［ｒａｄ／ｓ］は機械系要素５の共振角周波数ωｐ［ｒａｄ／ｓ］近傍の値とする。また、判定部３０５１は、所定の閾値を持ち、振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたか否かを判定する。

振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えていないと判定部３０５１が判定した場合、出力部３０５３は、モータ３の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］を非干渉制御部１０４に出力する。この場合、非干渉制御部１０４は、回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］、ｄ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］およびｑ軸電流目標値ｉｑ^＊に基づいて、非干渉ｄ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］を演算する。更に、回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］、ｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｑ’［Ｖ］およびｄ軸電流目標値ｉｄ^＊に基づいて、非干渉ｑ軸電圧指令値Ｖｑ［Ｖ］を演算する。

一方、振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたと判定部３０５１が判定した場合、出力部３０５３は、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を演算し、非干渉制御部１０４に出力する。ここで、上記ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］で固定した角速度とする。または、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］をレートリミッタで制限した角速度とする。または、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度とする。ローパスフィルタやノッチフィルタの場合、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］を定常状態としてスタートする。この場合、非干渉制御部１０４は、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｄ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｄ’［Ｖ］およびｑ軸電流目標値ｉｑ^＊に基づいて、非干渉ｄ軸電圧指令値Ｖｄ［Ｖ］を演算する。更に、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］、ｑ軸ＰＩ出力電圧指令値Ｖｑ’［Ｖ］およびｄ軸電流目標値ｉｄ^＊に基づいて、非干渉ｑ軸電圧指令値Ｖｑ［Ｖ］を演算する。

その後、振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値より小さくなったと判定部３０５１が判定した場合、出力部３０５３は、ある一定時間経過後にレートリミッタを用いて回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］まで戻す。計時部３０５２は、振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値より小さくなったと判定部３０５１が判定した時点からの時間を計測する。判定部３０５１は、計時部３０５２で計測している時間がある一定時間以上か否か判定する。なお、上記の場合に用いられるレートリミッタは、振動周波数成分ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたと判定部３０５１が判定した場合に用いられるレートリミッタより大きいリミット値とする。出力部３０５３は、回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］まで戻ったら、レートリミッタ自体を使わないようにする。

次に、ゲイン調整部３０５で実行される制御処理について、図７を参照して説明する。図７は、図６に示すゲイン調整部３０５で実行される制御処理を示すフローチャートである。図７に示すように、判定部３０５１は、前回の回転子角速度ω１［ｒａｄ／ｓ］の振動周波数成分（以下、振動とする。）ω１”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えていたか否か判定する（ステップＳ３０１）。前回の振動ω１”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ）、判定部３０５１は今回の振動ω２”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたか否か判定する（ステップＳ３０２）。今回の振動ω２”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、判定部３０５１は、計時部３０５２のタイマーの値が一定値以上になったか否か判定する（ステップＳ３０４）。なお、計時部３０５２のタイマーの初期値として、上記一定値以上の値を設定しておく。

計時部３０５２のタイマーの値が一定値以上になったと判定部３０５１が判定した場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、出力部３０５３は、今回の出力角速度を出力する（ステップＳ３０５）。上記の場合、出力部３０５３は、前回の入力角速度、すなわち、前回の回転子角速度ω１［ｒａｄ／ｓ］と前回の出力角速度が一致していた場合、今回の入力角速度を今回の出力角速度として出力する。一方、前回の入力角速度と前回の出力角速度が一致していなかった場合、レートリミッタで、今回の入力角速度、すなわち、今回の回転子角速度ω２［ｒａｄ／ｓ］と今回の出力角速度が一致するまで今回の出力角速度を動かす。その後、今回の出力角速度（今回の入力角速度）を出力する。

今回の振動ω２”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたと判定した場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、出力部３０５３はゲイン調整後角速度ω２’［ｒａｄ／ｓ］を今回の出力角速度として出力する（ステップＳ３０３）。上記のとおり、ゲイン調整後角速度ω２’［ｒａｄ／ｓ］を、今回の回転子角速度ω２［ｒａｄ／ｓ］で固定した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω２［ｒａｄ／ｓ］をレートリミッタで制限した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω２［ｒａｄ／ｓ］をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度とする。これから、上記ゲイン調整後角速度ω２’［ｒａｄ／ｓ］により、トルク応答（電流応答）を良好にするために非干渉制御を行った場合でも、回転子角速度ω２［ｒａｄ／ｓ］の振動ω２”［ｒａｄ／ｓ］をより低減させることができる。その後、ステップＳ３０１に戻り、以下の制御処理を順次実行する。

次に、前回の振動ω２”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたと判定した場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、判定部３０５１は今回の振動ω３”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたか否か判定する（ステップＳ３０６）。今回の振動ω３”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたと判定した場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、出力部３０５３は、ゲイン調整後角速度ω３’［ｒａｄ／ｓ］を今回の出力角速度として出力する（ステップＳ３０８）。ここで、ゲイン調整後角速度ω３’［ｒａｄ／ｓ］を、前回の回転子角速度ω２［ｒａｄ／ｓ］で固定した角速度である出力角速度を維持した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω３［ｒａｄ／ｓ］をレートリミッタで制限した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω３［ｒａｄ／ｓ］をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度とする。その後、ステップＳ３０１に戻り、以下の制御処理を順次実行する。

次に、今回の振動ω４”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えていないと判定した場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、判定部３０５１は、計時部３０５２のタイマーをクリアする。更に、判定部３０５１は、計時部３０５２のタイマーをスタートさせる（ステップＳ３０７）。出力部３０５３は、ゲイン調整後角速度ω４’［ｒａｄ／ｓ］を出力角速度として出力する（ステップＳ３０８）。同様に、ゲイン調整後角速度ω４’［ｒａｄ／ｓ］を、前回の回転子角速度ω３［ｒａｄ／ｓ］で固定した角速度である出力角速度を維持した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω４［ｒａｄ／ｓ］をレートリミッタで制限した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω４［ｒａｄ／ｓ］をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度とする。その後、ステップＳ３０１に戻り、以下の制御処理を順次実行する。

次に、計時部３０５２のタイマーの値が一定値以上になっていないと判定部３０５１が判定した場合（ステップＳ３０４：Ｎｏ）、出力部３０５３は、ゲイン調整後角速度ω５’［ｒａｄ／ｓ］を出力角速度として出力する（ステップＳ３０８）。同様に、ゲイン調整後角速度ω５’［ｒａｄ／ｓ］を、前回の回転子角速度ω４［ｒａｄ／ｓ］で固定した角速度である出力角速度を維持した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω５［ｒａｄ／ｓ］をレートリミッタで制限した角速度とする。または、今回の回転子角速度ω５［ｒａｄ／ｓ］をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度とする。その後、ステップＳ３０１に戻り、以下の制御処理を順次実行する。

次に、計時部３０５２のタイマーの値が一定値以上になったと判定部３０５１が判定した場合（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、出力部３０５３は、今回の出力角速度を出力する（ステップＳ３０５）。上記の場合、出力部３０５３は、前回の入力角速度、すなわち、前回の回転子角速度ω５［ｒａｄ／ｓ］と前回の出力角速度が一致していた場合、今回の入力角速度を今回の出力角速度として出力する。一方、前回の入力角速度と前回の出力角速度が一致していなかった場合、レートリミッタで、今回の入力角速度、すなわち、今回の回転子角速度ω６［ｒａｄ／ｓ］と今回の出力角速度が一致するまで今回の出力角速度を動かす。その後、今回の出力角速度（今回の入力角速度）を出力する。以降、ステップＳ３０１〜Ｓ３０８の制御処理を順次、繰り返し実行する。

このようにして、ゲイン調整部３０５は、回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］の振動ω”［ｒａｄ／ｓ］を検知している間、および、検知しなくなってから一定時間だけ、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を出力する。よって、実施例３では、上記の時間、実施例１または実施例２と同様の効果（図３乃至図５参照）を取得できる。一方、上記の時間以外、ゲイン調整部３０５は、回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］を出力する。よって、上記の時間以外では、従来の非干渉制御を行った場合と同様の効果（図４および図５参照）を取得できる。

以上より、実施例３に係るゲイン調整部３０５は、回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］から振動ω”［ｒａｄ／ｓ］を検知する判定部３０５１を備える。また、振動ω”［ｒａｄ／ｓ］が所定の閾値を超えたと判定部３０５１が判定した場合に、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を出力する出力部を備えている。ここで、ゲイン調整後角速度ω’［ｒａｄ／ｓ］を、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］で固定した角速度とする。または、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］をレートリミッタで制限した角速度とする。または、現在の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度とする。これより、振動ω”［ｒａｄ／ｓ］を検知している間、非干渉制御を行っても、非干渉制御を行わない場合の振動と同程度にすることができる。よって、トルク応答（電流応答）を良好に保持したまま、電流フィードバックによるベクトル制御において振動を低減させることができる。また、振動ω”［ｒａｄ／ｓ］を検知しない間、従来の非干渉制御を行った場合と同様の効果を取得できる。よって、速度が急変した場合の遅れがないため、速度急変時の電流応答をより良好に保持することができる。

なお、以上に述べた実施例は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施例に適用可能である。例えば、実施例１乃至３に係るコントローラでは、微分部１０１、ｔａｂｌｅ部１０２、第１の座標変換部１０６、第２の座標変換部１０８を含むが、特にこれに限定されるものでなく、含まなくても良い。微分部１０１、ｔａｂｌｅ部１０２、第１の座標変換部１０６、第２の座標変換部１０８を備える他の装置と伝送できれば良い。

また、実施例１乃至３に係るコントローラでは、進み補償部１０７を備えているが、特にこれに限定されるものでなく、無くても同様の効果を取得できる。

また、実施例３では、判定部３０５１で回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］から振動ω”［ｒａｄ／ｓ］を検知しているが、特にこれに限定されるものでなく、検知しなくても良い。この場合、振動ω”［ｒａｄ／ｓ］検出時の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］は制限するが、振動ω”［ｒａｄ／ｓ］不検出時の回転子角速度ω［ｒａｄ／ｓ］は制限しないレートリミッタを設定できれば良い。

また、実施例３では、判定部３０５１は、計時部３０５２のタイマーの値が一定値以上となったか否か判定しているが、特にこれに限定されるものでなく、判定部３０５１の上記判定処理および計時部３０５２は無くても良い。

１…直流電源、２…インバータ、３…電動機であるモータ、４…電流センサ、
５…機械系要素、６…位相検出器、７…電圧センサ、１０…コントローラ、
１０１…微分部、１０２…ｔａｂｌｅ部、
１０３…電圧指令値演算手段であるＰＩ制御部、
１０４…非干渉制御手段である非干渉制御部、
１０５…ゲイン調整手段であるゲイン調整部、１０６…第１の座標変換部、
１０７…進み補償部、１０８…第２の座標変換部、
１０９…ＰＷＭ信号生成手段であるＰＷＭ変換部、
３０５…ゲイン調整手段であるゲイン調整部、
３０５１…判定手段である判定部、３０５２…計時部、
３０５３…出力手段である出力部、
Ｖｄｃ…直流電圧値、ｉｕ…ｕ相電流値、ｉｖ…ｖ相電流値、
ｉｄ…ｄ軸電流値、ｉｑ…ｑ軸電流値、ｉｄ^＊…ｄ軸電流目標値、
ｉｑ^＊…ｑ軸電流目標値、
Ｖｄ’ …ｄ軸電圧指令値であるｄ軸ＰＩ出力電圧指令値、
Ｖｑ’ …ｑ軸電圧指令値であるｑ軸ＰＩ出力電圧指令値、
Ｖｄ…非干渉ｄ軸電圧指令値、Ｖｑ…非干渉ｑ軸電圧指令値、
Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ…三相電圧指令値、
Ｔ^＊…トルク指令値、
θ…回転子位相（電気角）、θ’…進み補償後の回転子位相（電気角）、
ω…回転子角速度（電気角）、ω’…ゲイン調整後角速度、
ＰＷＭ…ＰＷＭ信号

Claims (4)

1. 電動機の回転子角速度とトルク指令値に基づいて求められたｄ軸電流目標値と、前記電動機に流れる三相電流値から二相変換されたｄ軸電流値との偏差からｄ軸電圧指令値を、
   前記回転子角速度と前記トルク指令値に基づいて求められたｑ軸電流目標値と、前記三相電流値から二相変換されたｑ軸電流値との偏差からｑ軸電圧指令値を、求める電圧指令値演算手段と、
   前記回転子角速度の振動周波数におけるゲインが小さくなるように、前記回転子角速度をゲイン調整後角速度に変換するゲイン調整手段と、
   非干渉制御を行うために、前記ゲイン調整後角速度にｑ軸磁束を乗じたものを前記ゲイン調整手段により調整されていない前記ｄ軸電圧指令値から減算することにより求める非干渉ｄ軸電圧指令値と、前記ゲイン調整後角速度にｄ軸磁束を乗じたものを前記ゲイン調整手段により調整されていない前記ｑ軸電圧指令値に加算することにより求める非干渉ｑ軸電圧指令値と、を求める非干渉制御手段と、
   前記非干渉ｄ軸電圧指令値と前記非干渉ｑ軸電圧指令値から変換された三相電圧指令値に基づいて、インバータを制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、を備えることを特徴とする電動機の制御装置。
2. 前記ゲイン調整後角速度は、ローパスフィルタを通した後の角速度であることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
3. 前記ゲイン調整後角速度は、ノッチフィルタを通した後の角速度であることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。
4. 前記ゲイン調整手段は、前記回転子角速度から振動周波数成分を検知する判定手段と、
   前記判定手段が前記振動周波数成分である回転子角速度が所定の閾値を超えたと判定した場合に、現在の前記回転子角速度で固定した角速度、現在の前記回転子角速度をレートリミッタで制限した角速度、または、現在の前記回転子角速度をローパスフィルタやノッチフィルタを通した後の角速度である前記ゲイン調整後角速度を出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。

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