JP7321375B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、モータパラメータとインバータパラメータとの同定を行うモータ制御装置に関する。

永久磁石同期モータは、ベクトル制御することによって、制御性能を向上させ、運転時の電力損失を低減させている。ベクトル制御におけるｄｑ軸電流およびｄｑ軸電圧の関係を表わすモータ電圧方程式は、永久磁石同期モータの電機子巻線抵抗、インダクタンスおよび誘起電圧定数をパラメータにして構成されている。

近年、位置センサを用いずに、ｄｑ軸電流およびｄｑ軸電圧を用いて回転子の位置および回転角速度の推定を行うセンサレス方式が多く採用されている。センサレス方式においては、モータ電圧方程式に基づいてモータの回転子の位置および回転角速度の推定が行われるため、デッドタイム減少電圧などのインバータパラメータの誤差、および、電機子巻線抵抗などのモータパラメータの誤差が、永久磁石同期モータの動作の応答性の低下および脱調の顕著な原因となる。

デッドタイムにより出力電圧は減少するので、電圧指令値からデッドタイム分低い電圧がモータへ印加され、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に差が生じる。デッドタイムによって減少する電圧を、ここでは、デッドタイム減少電圧と呼ぶこととする。このデッドタイム減少電圧を各相モータ電流の方向（符号）に応じて電圧指令値に予め加算して補償する。ここでは、この補償電圧を、デッドタイム補償電圧と呼ぶこととする。

デッドタイム減少電圧は実際のパラメータである。それに対し、デッドタイム補償電圧は、コントローラで用いるパラメータである。

デッドタイムは、スイッチング素子および制御回路の構成部品等のハードウェアの個々の特性により、バラツクため、デッドタイム減少電圧もバラツキを生じる。従って、デッドタイム補償電圧を特定の値にして補償を行っても、デッドタイム減少電圧がバラツいた分だけ補償することができない。すなわち、コントローラで用いるパラメータであるデッドタイム補償電圧と実際のパラメータであるデッドタイム減少電圧との間に誤差が生じる。その結果、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に差が生じる。ここでは、この差を出力電圧誤差と呼ぶこととする。

出力電圧誤差は、モータを制御する制御装置から見ると、出力電流の方向などに対して非線形なものである。そのため、出力電圧誤差は、出力電流を歪ませ、制御特性を劣化させ、その結果、トルクリプルが発生し、モータの騒音や振動も増加する。また、電力損失が増加する。

これを少しでも防止するため、従来は、例えばデッドタイムに関してはハードウェアとしてフォトカプラなどの高価な部品を使用する、あるいは、作業員の人手により電力変換器を個別に調整することが必要であった。

これを解決する方法の一つとして、電流および電圧を入力して、自動的にオンディレイ補償値を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のモータ制御装置は、モータ停止時に、電圧指令の計測を行う。当該モータ制御装置は、スイッチング素子を少なくとも２つのスイッチング周波数で一定の直流電流を流すように制御して、オンディレイ補償値を求める。以下では、２つのスイッチング周波数を、第１のスイッチング周波数および第２のスイッチング周波数と呼ぶこととする。第１のスイッチング周波数は、デッドタイムの影響の多いスイッチング周波数である。第２のスイッチング周波数は、デッドタイムの影響の少ないスイッチング周波数である。そして、第１のスイッチング周波数のときの電圧指令と第２のスイッチング周波数のときの電圧指令との差に基づいて、オンディレイ補償値を求める。この方法によれば、モータ抵抗の誤差の影響を受けずに、オンディレイ補償値を求めることができる。

また、コントローラで用いるモータパラメータが実際のパラメータに対して誤差がある場合がある。これを解決する方法の一つとして、永久磁石同期モータの停止時にモータパラメータを同定する技術が提案されている(例えば、特許文献２参照)。

特許文献２に記載のモータ制御装置では、モータの回転子を或る位置に停止させた後に、重畳同定部にて、回転座標系で表した電圧方程式により電機子巻線抵抗を同定する。

特許文献３に記載の電力変換器制御装置では、インバータのスイッチング素子の駆動時両端間電圧、駆動時通過電流、温度と単一ターンオフ遅延時間特性とを表すマップ記憶手段に基づいて、デッドタイムを補正する。これにより、デッドタイムの予測される変動分を排除することで、耐久性を確保しつつ、デッドタイムを十分短くして最適化し、出力変換機能を向上させる。

また、特許文献３では、遅延時間取得手段で測定された実際のターンオフ遅延時間と、マップ記憶手段に記憶されたターンオフ遅延時間とにより、デッドタイムを補正する。これにより、同一条件下のスイッチング素子の個別ばらつきがある場合でも、デッドタイムから当該個別ばらつきを排除することができ、デッドタイムをより最適化することができる。

特許第３３２９８３１号公報 特開２０１８－１８６６４０号公報 特開２０１０－１４２０７４号公報

特許文献１に記載された技術においては、モータパラメータを同定していない。そのため、モータパラメータの１つである電機子巻線抵抗の誤差が生じる場合がある。モータ電圧方程式に基づいて回転子の位置および回転角速度の推定が行われるセンサレス方式では、電機子巻線抵抗の誤差が、永久磁石同期モータの動作の応答性の低下および脱調を引き起こす。

また、同定の際に、上記の特許文献１に記載された技術においては、第１および第２のスイッチング周波数として、高い周波数と低い周波数とを選ぶ必要がある。そのため、それに伴うスイッチング損失、発熱、騒音などの問題がある。具体的には、高い周波数では、スイッチング損失が大きくなり、発熱が大きくなるという問題がある。また、低い周波数では、騒音の問題が顕著になる。また、２つのスイッチング周波数での処理が必要なため、１つのスイッチング周波数で処理を行う場合に比べて、処理時間に、より長い時間を費やすという問題もある。

また、同定の際に、上記の特許文献１に記載された技術においては、交流モータを回転させないようにするため、２相間（Ｕ－Ｖ相間、Ｖ－Ｗ相間、Ｗ－Ｕ相間のいずれか）に直流電流を流す。さらに、そのときに取得した電流制御出力を用いて、オンディレイ補償値を演算する。この方法では、オンディレイ補償値を演算可能な、交流モータの回転子の停止位置は、２相間に直流電流を流す位置に限定され、任意の位置とはならないという問題がある。特許文献１の技術においては、２相間に直流電流を流す位置以外の位置、すなわち、３相間に直流電流を流す位置に、交流モータの回転子を停止させなければいけない場合、オンディレイ補償値を演算することはできない。

一方、特許文献２に記載された技術においては、インバータパラメータの１つであるデッドタイム減少電圧を同定していない。そのため、モータ電圧方程式に基づいて電機子巻線抵抗を同定する方法において、精度よく同定することができない。その結果、モータ電圧方程式に基づいて回転子の位置および回転角速度の推定が行われるセンサレス方式においては、出力電圧誤差、および、電機子巻線抵抗の誤差によって、永久磁石同期モータの動作の応答性の低下および脱調が引き起こされる。

特許文献３に記載された技術においては、インバータのスイッチング素子の駆動時両端間電圧、駆動時通過電流、温度と単一ターンオフ遅延時間特性とを表すマップ記憶手段を用いるため、事前に、この特性を測定する必要がある。測定の手間は、ユーザにとって負担となる。

また、特許文献３に記載された技術においては、遅延時間取得手段として、測定器または測定回路を用いるため、その分だけ製品コストおよび製品寸法が増加する。

本開示はかかる問題点を解決するためになされたものであり、モータパラメータとインバータパラメータとの両方を同定することを可能にし、モータの応答性の低下および脱調を回避することを図る、モータ制御装置を得ることを目的としている。

本開示に係るモータ制御装置は、モータの三相の電機子巻線に流れるモータ電流を検出する電流検出部と、外部から入力される目標回転角速度と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とに基づいて電圧指令値を生成して、前記モータの実回転角速度を制御するベクトル制御器と、前記ベクトル制御器で生成された前記電圧指令値に応じて、前記モータに電力を供給する電力変換器と、前記モータのモータパラメータと前記電力変換器のインバータパラメータとを同定する同定器とを備え、前記同定器は、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を第１の値と第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの回転子を第１の位置に停止させ、前記回転子を前記第１の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、前記電圧指令値と前記モータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであり、前記同定器は、１回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させ、前記回転子を前記第１の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、それぞれ、第１の電圧指令値および第１のモータ電流とし、２回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値および前記第２の値とは異なる第４の値および第５の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を第２の位置に停止させ、前記回転子を前記第２の位置に停止させた状態で、前記電圧指令値と前記モータ電流とを取得して、それぞれ、第２の電圧指令値および第２のモータ電流とし、前記第１および第２の電圧指令値と前記第１および第２のモータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであって、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させて同定を行う方法を第１の同定方法とし、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させ、その後、段階的に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値および前記第２の値とは異なる前記第４の値および前記第５の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第２の位置に停止させて同定を行う方法を第２の同定方法としたとき、前記同定器は、前記第１の同定方法および前記第２の同定方法の中から前記回転子の位置ごとに同定方法を予め設定しておき、前記回転子を停止させる位置に応じて前記同定方法を変更して同定を行うものである。

本開示に係るモータ制御装置によれば、モータパラメータとインバータパラメータとの両方を同定することを可能にし、モータの応答性の低下および脱調を回避することができる。

実施の形態１に係るモータ制御装置の構成を示す構成図である。 三相デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係を示す図である。 実施の形態１に係るモータ制御装置の同定器におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。 ｄ軸位相と三相のモータ電流との関係を示す図である。 回転子１０を固定する際の各相モータ電流の値Ｉｕ＿１（＞０）、Ｉｖ＿１（＞０）およびＩｗ＿１（＜０）における、デッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）が同じである、ことを示す図である。 「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、回転子１０の位置決めをする際の各相モータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１が、飽和領域にあることを示す図である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、モータ電流の正負と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、ｄ軸デッドタイム減少電圧およびｑ軸デッドタイム減少電圧を算出するための算出式を示す表である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｃとを同定するための算出式を示す表である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１を同定するための算出式を示す表である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、Ｕ相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１を同定するための算出式を示す表である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、Ｖ相デッドタイム減少電圧ΔＶｖ＿１を同定するための算出式を示す表である。 図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、Ｗ相デッドタイム減少電圧ΔＶｗ＿１を同定するための算出式を示す表である。 実施の形態２に係るモータ制御装置の同定器におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。 「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも完全に一致はしてはいない場合を示す図である。 「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも一致する場合を示す図である。 第１の位置決めの際のｄ軸位相θ＿１および第２の位置決めの際のｄ軸位相θ＿２が、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。 第１の位置決めの際のｄ軸位相θ＿１が、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。 第２の位置決めの際のｄ軸位相θ＿２が、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。 実施の形態１に係るモータ制御装置によって制御される永久磁石同期モータの構成の一例を示す断面図である。 実施の形態１に係るモータ制御装置における電力変換器の構成の一例を示す図である。

以下、本開示に係るモータ制御装置およびモータ制御方法の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００の構成を示す構成図である。図１に示されるように、モータ制御装置１００の制御対象は、永久磁石同期モータ１０１である。

図２０は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００によって制御される永久磁石同期モータ１０１の構成の一例を示した断面図である。図２０に示すように、永久磁石同期モータ１０１は、例えば、固定子１と回転子１０とを有した三相交流モータである。固定子１は、筒状の固定子鉄心２と、固定子鉄心２の内周面に設けられた１以上のティース３と、ティース３に巻き回された電機子巻線４とを有している。各ティース３は、周方向に間隔を空けて配置されている。電機子巻線４は、永久磁石同期モータ１０１のＵ相、Ｖ相およびＷ相の三相のコイルを構成している。回転子１０は、固定子１の内側に回転可能に配置されている。回転子１０は、回転子鉄心１１と、回転子鉄心１１に埋め込まれた１以上の永久磁石１２とを有している。永久磁石１２は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互になるように配置されている。図２０に示す「Ｎ」および「Ｓ」の表記は、回転子１０の外周面に発生する磁極を示す。なお、図２０は、永久磁石同期モータ１０１の単なる一例を示すものであり、これに限定されない。すなわち、永久磁石１２の個数およびティース３の個数などは任意の値に適宜設定される。また、固定子１、回転子１０、ティース３などの形状、および、電機子巻線４および永久磁石１２の配置も、任意に変更可能である。

図１に示すように、モータ制御装置１００は、電流センサ１０２と、三相／ｄｑ変換器１０４と、推定器１０５と、速度制御器１０６と、電流制御器１０７と、ｄｑ／三相変換器１０８と、電力変換器１０９と、同定器１１０とを備えている。

このうち、三相／ｄｑ変換器１０４と、推定器１０５と、速度制御器１０６と、電流制御器１０７と、ｄｑ／三相変換器１０８とは、永久磁石同期モータ１０１の実回転角速度および出力トルクを制御するベクトル制御器１２０を構成している。また、ベクトル制御器１２０と同定器１１０とは、コントローラ１３０を構成している。

なお、ベクトル制御器１２０と同定器１１０のハードウェア構成について簡単に説明する。ベクトル制御器１２０の各機能および同定器１１０の各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、または、これらを組み合わせたものにより実現される。処理回路がプロセッサの場合、処理回路は、ソフトウェア、ファームウェア、または、それらの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。処理回路は、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。

以下、モータ制御装置１００の各部について説明する。

電流センサ１０２は、電流検出部を構成している。電流センサ１０２は、３つの電流センサ１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃを含んでいる。電流センサ１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃは、永久磁石同期モータ１０１の三相の電機子巻線４（図２０および図２１参照）に流れる電機子電流を検出する。具体的には、電流センサ１０２ａは、永久磁石同期モータ１０１のＵ相の電機子巻線４に流れる電機子電流Ｉｕを検出する。電流センサ１０２ｂは、永久磁石同期モータ１０１のＶ相の電機子巻線４に流れる電機子電流Ｉｖを検出する。電流センサ１０２ｃは、永久磁石同期モータ１０１のＷ相の電機子巻線４に流れる電機子電流Ｉｗを検出する。以下では、電機子電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを、まとめて、三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗと呼ぶこととする。また、各相ごとに別々に呼ぶ場合は、モータ電流Ｉｕ、モータ電流Ｉｖ、および、モータ電流Ｉｗと呼ぶこととする。

三相／ｄｑ変換器１０４は、電流センサ１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃによって得られた三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを、ｄｑ座標上のｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。

速度制御器１０６には、外部から目標回転角速度ω^＊が入力される。速度制御器１０６は、目標回転角速度ω^＊と実回転角速度ωとの差分に基づいて、ｄｑ座標上のｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を生成する。ここで、ｄｑ座標において、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０の界磁方向をｄ軸すなわち界磁軸とし、ｄ軸と直交する方向をｑ軸とする。なお、実回転角速度ωが測定により得られる場合は、その値を用いればよい。また、実回転角速度ωが得られない場合には、推定器１０５から出力される実回転角速度ωの推定値ωestを、実回転角速度ωとして用いる。実回転角速度ωの推定値ωestについては後述する。

電流制御器１０７は、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊との偏差に基づき、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。

ｄｑ／三相変換器１０８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、三相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊およびＶｗ^＊に変換する。

電力変換器１０９には、三相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊およびＶｗ^＊に、三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompが加算された、デッドタイム補償後の電圧指令値Ｖｕ^＊＊、Ｖｖ^＊＊およびＶｗ^＊＊が入力される。電力変換器１０９は、電圧指令値Ｖｕ^＊＊、Ｖｖ^＊＊およびＶｗ^＊＊から、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗを差し引いた、三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗを、永久磁石同期モータ１０１に出力する。

なお、電力変換器１０９は、スイッチング回路から構成されている。図２１は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００における電力変換器１０９の構成の一例を示す図である。電力変換器１０９は、図２１に示すように、複数のスイッチング素子２０および２１を有し、それらのスイッチング素子２０および２１のオンオフ動作により、Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相の三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗを出力する。Ｕ相、Ｖ相、および、Ｗ相ごとに、上アームのスイッチング素子２０と下アームのスイッチング素子２１とが設けられている。上アームのスイッチング素子２０と下アームのスイッチング素子２１とは直列に接続されている。上アームのスイッチング素子２０と下アームのスイッチング素子２１との接続点２２が、永久磁石同期モータ１０１の各相の電機子巻線４に接続される。各スイッチング素子２０および２１には、例えば、ＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子が使用される。また、各スイッチング素子２０および２１には、図２１に示すように、還流ダイオード２５が逆並列接続されている。

図２１に示されるように、電力変換器１０９は、電源３０に接続されている。また、電力変換器１０９に対して並列にコンデンサ３１が接続されている。コンデンサ３１は、電源３０と電力変換器１０９とによるスイッチング動作によって発生する電流変動を抑制する。電源３０は直流電源から構成されている。

電力変換器１０９は、各スイッチング素子２０および２１のゲート２３に接続された制御アプリケーションから、駆動信号を受信する。当該駆動信号は、オン信号とオフ信号から成るＰＷＭパターンである。また、制御アプリケーションは、例えばマイクロコンピュータなどによって実行される。電力変換器１０９は、当該駆動信号に従って、複数のスイッチング素子２０および２１をオンオフすることによって、電源３０によって印加されている直流電圧を三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗに変換する。三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗは、永久磁石同期モータ１０１に出力される。このようにして、電力変換器１０９は、制御対象である永久磁石同期モータ１０１を駆動する。なお、マイクロコンピュータには、永久磁石同期モータ１０１を駆動するための周辺回路部が搭載されている。電力変換器１０９は、それらの周辺回路部の一つであるＡＤ変換部を用いて、３個の電流センサ１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃによって得られる三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗをデジタル信号に変換して、フィードバック制御を行う。

実施の形態１では電力変換器１０９に電圧形インバータが用いられる。電圧形インバータは、電源３０から供給される直流電圧をスイッチングして交流電圧に変換する装置である。なお、電力変換器１０９は、永久磁石同期モータ１０１を駆動するための交流電力を出力できるものであれば、電圧形インバータに限定されず、電流形インバータ、交流電力を振幅及び周波数が異なる交流電力に変換するマトリックスコンバータ、複数の変換器の出力を直列又は並列に接続したマルチレベル変換器などの回路でもよい。

図１に示す同定器１１０は、永久磁石同期モータ１０１の実電圧とモータ電流と電機子巻線抵抗との関係を定義した後述するモータ電圧情報を保持している。実電圧は、例えば、三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗ、または、ｄｑ軸電圧ＶｄおよびＶｑである。ここでは、後者の場合を例に挙げて説明する。従って、同定器１１０が保持するモータ電圧情報は、永久磁石同期モータ１０１のｄｑ軸電圧とｄｑ軸電流と電機子巻線抵抗との関係を定義している。モータ電圧情報は、例えばメモリに予め格納されている。同定器１１０は、永久磁石同期モータ１０１の電機子巻線４の電機子巻線抵抗とデッドタイム減少電圧との同定を行う。同定器１１０は、同定を行う際には、まず、三相のうちの少なくとも二相の相電流を第１の値および第２の値のそれぞれに制御することで、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０を予め設定された第１の位置に停止させる。同定器１１０は、回転子１０をその第１の位置に停止させた状態で、電流制御器１０７が生成したｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を取得する。また、同定器１１０は、三相／ｄｑ変換器１０４によってｄｑ座標に変換されたｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを取得する。ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑは、電流センサ１０２が検出した三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを三相／ｄｑ変換したものである。永久磁石同期モータ１０１のｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊に、ｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcompおよびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcompを加算し、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄおよびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑを引いたものである。そのため、同定器１１０は、そのことを利用して、以下の処理を行う。すなわち、同定器１１０は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとモータ電圧情報とを用いて、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄおよびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑとを求める。同定器１１０の動作の詳細については後述する。なお、ｄｑ座標上のｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcompおよびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcompは、三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompが三相／ｄｑ変換されたものである。

ここで、モータ電圧情報とは、例えば、後述する式（１）で示されるモータ電圧方程式、または、モータ電圧方程式を変形することによって導出される後述する式（２）～（２５）のうちの少なくとも１つを含む。さらに、モータ電圧情報は、後述する図７～１３および図１７～図１９に示される値および算出式のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、モータ電圧方程式および上記算出式によって得られた数値データまたは測定により得られた数値データを、データテーブルとしてメモリに予め記憶しておき、当該データテーブルをモータ電圧情報として用いるようにしてもよい。さらに、後述する図７～１３および図１７～図１９に示される値および算出式をデータテーブルとしてメモリに予め記憶しておき、当該データテーブルをモータ電圧情報として用いるようにしてもよい。

推定器１０５には、電流制御器１０７からｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊が入力される。また、推定器１０５には、三相／ｄｑ変換器１０４からｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑが入力される。推定器１０５は、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、永久磁石同期モータ１０１の実回転角速度ωの推定値ωest、および、位置を求める。実回転角速度ωの推定値ωestは、速度制御器１０６に入力される。また、位置は位置（電気角）（ｄ軸位相）に変換され、ｄｑ／三相変換器１０８、および、三相／ｄｑ変換器１０４に入力される。

実施の形態１においては、ベクトル制御器１２０が、いわゆるセンサレス方式のベクトル制御を行うことを想定している。センサレス制御においては、ホール素子のような位置センサを用いることなく、ｄｑ座標上の電流および電圧と、永久磁石同期モータ１０１が有するパラメータとを使用して、回転子１０の位置と実回転角速度ωとを推定する。なお、センサレスベクトル制御の分野においては、ｄｑ軸をγδ軸と表記されることもあるが、実施の形態１の以下の説明においては、ｄｑ軸の表記とγδ軸の表記を区別せずに用いる。

永久磁石同期モータ１０１の駆動時におけるベクトル制御器１２０の動作の概要を説明する。上述したように、ベクトル制御器１２０は、三相／ｄｑ変換器１０４と、推定器１０５と、速度制御器１０６と、電流制御器１０７と、ｄｑ／三相変換器１０８とから構成されている。

まず、図１に示されるように、速度制御器１０６には、外部から入力される目標回転角速度ω^＊と推定器１０５が推定した実回転角速度ωの推定値ωestとの差分が入力される。速度制御器１０６は、当該差分に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊をそれぞれ生成する。

電流センサ１０２ａ、１０２ｂおよび１０２ｃによって得られた三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗは、三相／ｄｑ変換器１０４に入力される。三相／ｄｑ変換器１０４は、三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。電流制御器１０７には、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊との偏差、および、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊との偏差が入力される。電流制御器１０７は、それらの偏差に基づき、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊は、ｄｑ／三相変換器１０８に入力される。ｄｑ／三相変換器１０８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、三相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊およびＶｗ^＊に変換する。電力変換器１０９には、三相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊およびＶｗ^＊に、三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompを加算した、デッドタイム補償後の電圧指令Ｖｕ^＊＊、Ｖｖ^＊＊およびＶｗ^＊＊が入力される。電力変換器１０９は、当該電圧指令Ｖｕ^＊＊、Ｖｖ^＊＊およびＶｗ^＊＊から、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗをそれぞれ減じた、三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗを生成する。生成された三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗは、永久磁石同期モータ１０１に出力される。このようにして、永久磁石同期モータ１０１は、実回転角速度ωが目標回転角速度ω^＊に追従するように制御される。

ここで、デッドタイムについて簡単に説明する。スイッチング回路は、図２１を用いて説明したように、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とを直列接続することで構成されている。そのため、上下アームのスイッチング素子が同時にオンすると、上下アームのスイッチング素子が短絡を起こし、スイッチング素子が破壊する。この短絡を防止するために、スイッチング素子のオンオフが切り替わるときに、上下アームのスイッチング素子が共にオフする期間を設けている。この期間をデッドタイムｔｄ（ｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗ）と呼ぶ。

このデッドタイムにより出力電圧は減少するので、電圧指令値からデッドタイム分低い電圧がモータへ印加され、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に差が生じる。このデッドタイムによって減少する電圧が、上述したように、デッドタイム減少電圧である。

下記の式（１００）に三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗを示す。
ΔＶｕ ＝ Ｖｄｃ×ｔｄｕ×ｆｓｗ×sign（Ｉｕ）
ΔＶｖ ＝ Ｖｄｃ×ｔｄｖ×ｆｓｗ×sign（Ｉｖ） （１００）
ΔＶｗ ＝ Ｖｄｃ×ｔｄｗ×ｆｓｗ×sign（Ｉｗ）
ここで、sign（ｉ）＝１（ｉ＞０のとき）、０（ｉ＝０のとき）、－１（ｉ＜０のとき）である。また、Ｖｄｃはインバータ直流バス電圧、ｆｓｗはキャリア周波数、ｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗは各相のデッドタイムであり、モータ電流がインバータからモータへ流れこんでいる場合を正方向（＋符号）と仮定している。

例えば、Ｕ相に関しては、式（１００）における“Ｖｄｃ×ｔｄｕ×ｆｓｗ”がデッドタイム減少電圧ΔＶｕの大きさである。この減少分“Ｖｄｃ×ｔｄｕ×ｆｓｗ”がＵ相モータ電流の方向（符号）に応じて、デッドタイム補償後の電圧指令Ｖｕ^＊＊から減じられる。すなわち、モータ電流が正ならば＋Ｖｄｃ×ｔｄｕ×ｆｓｗが、負ならば－Ｖｄｃ×ｔｄｕ×ｆｓｗが、デッドタイム補償後の電圧指令Ｖｕ^＊＊から減じられる。式（１００）から分かるように、デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗの大きさは、インバータ直流バス電圧、キャリア周波数、デッドタイムのみに依存する。なお、デッドタイム減少電圧の詳細については、例えば非特許文献１を参照されたい（非特許文献１：工藤 純、野口季彦、川上 学、佐野浩一、「ＩＰＭモータ制御システムの数学モデル誤差とその補償法」、半導体電力変換研究会、２００８年１月、ＳＰＣ－０８－２５）。

実施の形態１では、デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗに相当する電圧を、各相モータ電流の方向（符号）に応じて、デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompとして電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊およびＶｗ^＊に予め加算して補償する。なお、デッドタイム減少電圧は実際のパラメータである。それに対し、デッドタイム補償電圧は、コントローラ１３０で用いるパラメータである。

下記の式（１０１）にデッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompを示す。
Ｖｕcomp ＝ Ｖｄｃ×ｔｄｕcomp×ｆｓｗ×sign（Ｉｕ）
Ｖｖcomp ＝ Ｖｄｃ×ｔｄｖcomp×ｆｓｗ×sign（Ｉｖ） （１０１）
Ｖｗcomp ＝ Ｖｄｃ×ｔｄｗcomp×ｆｓｗ×sign（Ｉｗ）
ここで、ｔｄｕcomp、ｔｄｖcomp、ｔｄｗcompは、各相のデッドタイム補償量である。デッドタイム補償量ｔｄcomp（ｔｄｕcomp、ｔｄｖcomp、ｔｄｗcomp）としては、デッドタイムｔｄ（ｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗ）を設定するのが最適である。また、sign（ｉ）＝１（ｉ＞０のとき）、０（ｉ＝０のとき）、－１（ｉ＜０のとき）である。

例えば、Ｕ相に関しては、モータ電流が正ならば＋Ｖｄｃ×ｔｄｕcomp×ｆｓｗを、モータ電流が負ならば－Ｖｄｃ×ｔｄｕcomp×ｆｓｗを、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^＊に加算してデッドタイムによる電圧減少分を補う。このように、デッドタイム補償をすることで、デッドタイムによる影響をなくす手法が取られる。このデッドタイム補償は、制御アプリケーションから入力されるオン信号の時間Ｔonにモータ電流I（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）が流れる方向を考慮したデッドタイム補償量ｔｄcomp（ｔｄｕcomp、ｔｄｖcomp、ｔｄｗcomp）を加算し、次のようにデッドタイム分を補償してもよい。
Ｔ’on ← Ｔon ＋ｔｄcomp ×sign（I） （１０２）
なお、式（１０２）を用いたデッドタイム補償の詳細については、例えば特許文献１を参照されたい。

しかし、デッドタイムｔｄは、スイッチング素子にオン信号を入力してから実際にオンするまでの時間をｔon、オフ信号を入力して実際にオフするまでの時間をｔoff、上下アームのスイッチング素子に制御アプリケーションから入力される駆動信号が同時にオフしている時間をデッドタイム時間ｔdeadとすると、
ｔｄ ＝ ｔdead ＋ ｔon － ｔoff
となる。これらｔdead,ｔon,ｔoffの時間はスイッチング素子、制御回路構成部品等のハードウェアの個々の特性により変動またはバラツクため、ｔｄも変動またはバラツキを生じる。従って、デッドタイム補償電圧として、或る一定の仕様値を用いると、デッドタイム補償電圧とデッドタイム減少電圧との間に誤差が生じることがある。すなわち、コントローラ１３０で用いるパラメータと実際のパラメータに誤差が生じる。その結果、電圧指令値と実際のモータ印加電圧との間に出力電圧誤差が生じる。

上述したように、出力電圧誤差は、モータを制御する制御装置から見ると、出力電流の方向などに対して非線形なものである。そのため、出力電圧誤差は、出力電流を歪ませ、制御特性を劣化させ、その結果、トルクリプルが発生し、モータの騒音や振動も増加する。また、電力損失が増加する。

これを解決する方法の一つとして、デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗを同定し、同定結果をデッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompとして用いることで、出力電圧誤差をゼロもしくは許容範囲内にする技術が挙げられる。

この技術について詳しく説明する。上述したように、式（１００）からわかるように、デッドタイム減少電圧の大きさはインバータ直流バス電圧、キャリア周波数、デッドタイムのみに依存する。

デッドタイムｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗと、デッドタイム補償量ｔｄｕcomp、ｔｄｖcomp、ｔｄｗcompとが、それぞれ一致していないと、その差であるデッドタイム誤差が発生する。デッドタイム誤差には、予測可能な変動分と予測不可能なバラツキ分が含まれる。予測可能な変動分として、各相モータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度から予測される変動分がある。予測不可能なバラツキ分として、スイッチング素子および制御回路構成部品等のハードウェアの個々の特性によるバラツキ分がある。

このように、デッドタイム誤差によって出力電圧誤差が生じる。これを解決するためには、各相モータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度と各相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖ、ΔＶｗとの関係を、同定器１１０が前もってメモリに保持しておく必要がある。その場合には、同定器１１０がメモリに格納されたこれらの関係を読みだして、実際のモータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度に基づいて、デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖ、ΔＶｗを同定することができる。これらの関係を前もってメモリに保持するためには、事前に、これらの関係を測定しておく必要がある。しかしながら、当該測定の手間は、ユーザにとって負担となる。なお、これらの関係をメモリに保持することによるデッドタイムの同定方法については、例えば特許文献３を参照されたい。

実際のモータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度から予測されるデッドタイム誤差の変動分を完全に排除したとしても、スイッチング素子および制御回路構成部品等のハードウェアの個々の特性により、デッドタイム誤差はバラツく。これを少しでも防止するため、従来は、例えばデッドタイムに関してはハードウェアとしてフォトカプラなどの高価な部品を使用する、あるいは、個々の電力変換器ごとに、各相モータ電流、スイッチング素子の駆動時両端電圧、および、温度と各相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖ、ΔＶｗとの関係を測定し、前もってメモリに保持する必要がある。当該測定は、電力変換器の個数だけ必要であり、ユーザにとってかなりの負担となる。

そこで、実施の形態１では、同定器１１０が、事前にデッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖ、ΔＶｗの測定を行わずに、同定を行う。同定方法については、以下に説明する。また、当該同定を行うことで、デッドタイム誤差の変動分、および、バラツキ分への対応が可能になる。その結果、ユーザにとっての負担が解消される。

なお、上記では、出力電圧誤差が生じる要因として、デッドタイム補償電圧とデッドタイム減少電圧との間に生じる誤差を例に挙げて説明した。これ以外の要因として、スイッチング素子のオン電圧による誤差がある。オン電圧による誤差とその補償法については、上記の非特許文献１などに記載されている。オン電圧を考慮しなければいけない場合は、非特許文献１などに記載された方法で補償すれば、出力電圧誤差をほぼゼロにすることができる。そこで、ここではオン電圧による誤差を考慮せずに説明する。

図３～図１３を用いて、同定器１１０の動作について詳細に説明する。図３は、実施の形態１に係るモータ制御装置１００の同定器１１０におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。図４～図１３については後述する。

図３の処理は、同定器１１０が、永久磁石同期モータ１０１のモータパラメータ、および、電力変換器１０９のインバータパラメータを求めるためのアプリケーションとして行うものである。図３の処理は、永久磁石同期モータ１０１の起動命令が与えられた場合に行うことができる。また、モータ制御装置１００は、図３の処理で求められたモータパラメータおよびインバータパラメータを用いて、永久磁石同期モータ１０１の駆動を行うことができる。図３の処理によって同定されるモータパラメータは、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａであり、インバータパラメータは、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１である。なお、インバータパラメータは、これに限定されず、例えば、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ_１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ_１でもよい。

同定器１１０は、図３に示す一連の処理を開始すると、まず、ステップＳ１００とステップＳ１０１とで、ｄｑ軸電流を制御することで、回転子１０を、予め設定された第１の位置まで回転させて固定する位置決め動作を行う。位置決め動作は、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０が静止した状態で、モータパラメータの同定とインバータパラメータの同定とに必要となる電圧指令値を取得するために行うものである。

位置決め動作について具体的に説明すると、まず、ステップＳ１００において、同定器１１０は、回転子１０の位置決めを行うために、永久磁石同期モータ１０１の回転座標系のｄｑ軸に電流指令、および、回転座標系の基準位置に対する位置（ｄ軸位相）θeを与える。与える電流指令として、界磁軸であるｄ軸電流指令値には予め設定された直流値Ｉｄ^＊＿１を設定し、ｑ軸電流指令値にはゼロであるＩｑ^＊＿１（＝０）を設定する。また、ｄ軸位相としてθ＿１を設定する。そして、ステップＳ１０２の電圧指令値取得処理の実行期間中は、回転子１０が動かないように、同定器１１０は、これらの直流値Ｉｄ^＊＿１、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１（＝０）、およびｄ軸位相θ＿１を保持する。なお、このときの直流値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１（＝０）の設定は、同定器１１０が行うようにしているが、速度制御器１０６が行うようにしてもよい。また、ｄ軸位相θ＿１の設定は、同定器１１０が行うようにしているが、推定器１０５が行うようにしてもよい。

図４は、ｄ軸位相θeと三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗとの関係を示す図である。図４において、横軸がｄ軸位相θeを示し、縦軸が三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを示す。Ｕ相の電機子巻線４の位置を、ｄ軸位相θeの基準位置（θe＝０）としている。また、図４において、実線がＵ相モータ電流Ｉｕを示し、破線がＶ相モータ電流Ｉｖを示し、点線がＷ相モータ電流Ｉｗを示す。図４に示されるように、三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗは、互いに、１２０°ずつ位相がずれた正弦波となっている。

このとき、例えば、Ｕ相にＩａ、Ｖ相に－Ｉａ／２、Ｗ相に－Ｉａ／２の直流電流が流れるように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１（＝０）を設定したと仮定する。この場合、基準位置であるθ＿１＝０の位置に回転子１０を固定することになる。もちろん、回転子１０を固定する位置は、特に、これに限定されない。

ここで、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の６つの矢印で示した範囲内の位相においては、三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗのうち、いずれのモータ電流もゼロとはならない。

ステップＳ１００において同定器１１０は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の６つの矢印で示した範囲内の位相になるように、ｄ軸位相θ＿１を設定する。

ステップＳ１０１において、ｄ軸電流の収束が完了し、回転子１０の位置決めが完了する。

次に、ステップＳ１０２において、同定器１１０は、電流制御器１０７からｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１を取得し、三相／ｄｑ変換器１０４からｄｑ座標上のｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１を取得する。なお、このとき、ｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１の代わりに、速度制御器１０６からｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１を取得してもよい。

ステップＳ１０２におけるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１とｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１とのサンプリングが終了すると、同定器１１０の処理は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、同定器１１０は、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１の同定を開始する。そして、ステップＳ１０４で、同定器１１０は、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよびデッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１の演算を行う。

ここで、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１の同定方法について、モータ電圧方程式および回転子１０の位置決めをする際の「各相モータ電流とデッドタイム減少電圧の関係」を用いて詳しく説明する。

一般的に、永久磁石同期モータのモータ電圧方程式は、下記の式（１）によって与えられる。式（１）において、Ｒａは電機子巻線４の電機子巻線抵抗、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωeは実回転角速度（電気角）、Ψａは永久磁石１２による磁束鎖交数、ｐは微分演算子を表す。

式（１）の左辺にある、ｄｑ座標上のｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑは、三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗが三相／ｄｑ変換されたものである。

この三相電圧Ｖｕ、ＶｖおよびＶｗは、三相電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖｖ^＊およびＶｗ^＊に、三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompを加算し、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗを引いたものである。

また、ｄｑ座標上のｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcompおよびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcompは、三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp、ＶｖcompおよびＶｗcompが三相／ｄｑ変換されたものである。また、ｄｑ座標上のｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄおよびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑは、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗが三相／ｄｑ変換されたものである。

従って、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑは、ｄｑ座標上のｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊に、ｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcompおよびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcompを加算し、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄおよびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑを減算したものとなり、それぞれ、下記の式（２）および式（３）のように表すことができる。

１回目のサンプリング時のｄｑ座標上の実際のモータ印加電圧をＶｄ＿１およびＶｑ＿１、デッドタイム補償電圧をΔＶｄcomp＿１およびΔＶｑcomp＿１、デッドタイム減少電圧をΔＶｄ＿１およびΔＶｑ＿１とすると、式（２）および式（３）を適用して、実際のモータ印加電圧Ｖｄ＿１およびＶｑ＿１は、それぞれ、式（４）および式（５）のように表すことができる。

なお、ｄｑ座標上の実際のモータ印加電圧Ｖｄ＿１およびＶｑ＿１は、１回目のサンプリング時に実際にモータ１０１に印加された三相電圧Ｖｕ＿１、Ｖｖ＿１およびＶｗ＿１が、三相／ｄｑ変換されたものである。また、ｄｑ座標上のｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcomp＿１およびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcomp＿１は、１回目のサンプリング時の三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp＿１、Ｖｖcomp＿１およびＶｗcomp＿１が三相／ｄｑ変換されたものである。

実施の形態１においては、モータパラメータおよびインバータパラメータを同定する処理の期間中、直流電流指令であるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が印加されて、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０が静止状態であるため、回転角速度（電気角）ωeはωe＝０である。

従って、式（１）のｄ軸における電圧方程式は、下記の式（６）で表される。

式（６）に式（４）を代入すると、下記の式（７）が得られる。

また、式（１）のｑ軸における電圧方程式は、下記の式（８）で表される。

式（８）に式（５）を代入すると、下記の式（９）が得られる。

ここで、図２は、スイッチング素子の駆動時両端電圧および温度が一定のもとでの三相デッドタイム減少電圧とモータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗとの関係を示す図である。横軸がモータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを示し、縦軸が三相デッドタイム減少電圧を示す。なお、三相のデッドタイム減少電圧の特性は基本的に同じであるため、図２では、三相のうち一相分だけを示している。

図２に示すように、モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗが負の値のときのデッドタイム減少電圧は、モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗが正の値のときのデッドタイム減少電圧と大きさが同じで、符号がマイナスの値となる。

三相デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係は、図２に示されるように、モータ電流の大きさ（絶対値）が閾値Ｉｔｈ以上か未満かで特性が異なる。

モータ電流の大きさが閾値Ｉｔｈ未満のとき、デッドタイム減少電圧は単調増加である。一方、モータ電流の大きさが閾値Ｉｔｈ以上のとき、デッドタイム減少電圧はほぼ一定となる。ここで、モータ電流の値が閾値Ｉｔｈ以上の第１領域とモータ電流の値が閾値－Ｉｔｈ以下の第２領域とを飽和領域とし、モータ電流の値が閾値－Ｉｔｈより大きく、閾値Ｉｔｈより小さい第３領域を非飽和領域とする。なお、閾値Ｉｔｈおよび閾値－Ｉｔｈは、実験による測定などによって予め適宜決定される値である。

デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係がこのようになる理由は、モータ電流の大きさが閾値Ｉｔｈ未満のとき、モータ電流の大きさに対しデッドタイムｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗは単調増加であり、一方、モータ電流の大きさが閾値Ｉｔｈ以上のとき、デッドタイムｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗは、ほぼ一定となることである。

なお、ここで、単調増加とは、横軸の値の増加に伴い、縦軸の値が連続して増加することである。このとき、増加率は一定でなくてもよい。図２の例では、単調増加は、モータ電流の値の増加に伴い、デッドタイム減少電圧が連続して増加することを意味している。以下の説明においても、「単調増加」という用語を、同様の意味として用いる。

実施の形態１では、ステップＳ１００～１０２で回転子１０の位置決めをする際の各相モータ電流が以下の条件１を満足することを前提とする。

条件１：各相モータ電流がそれぞれ或る値（いずれの値も０ではない）のとき、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）は同じである。

なお、この前提のもとでは、各相モータ電流はいずれの値も０でないため、位置決めをする際のｄ軸位相θ＿１は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の６つの矢印で示した範囲内にある。

条件１について、具体例を示して記す。回転子１０を固定する際の各相モータ電流の値をＩｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１とし、これらのモータ電流が条件１を満たすとき、デッドタイム減少電圧の大きさは同じであり、その大きさをΔＶｃ（＞０）とする。

各相モータ電流の間には、Ｉｕ＿１＋Ｉｖ＿１＋Ｉｗ＿１＝０の関係があり、かつ、いずれの値も０ではないため、Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１の３つの符号は、「２つは正、１つは負」もしくは「２つは負、１つは正」である。

ここでは、「２つは正、１つは負」の例として、「Ｉｕ＿１＞０、Ｉｖ＿１＞０、Ｉｗ＿１＜０」の場合を図５に示す。モータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１におけるデッドタイム減少電圧はΔＶｃであり、Ｉｗ＿１におけるデッドタイム減少電圧は－ΔＶｃである。すなわち、三相のモータ電流の値が、それぞれ、Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１、および、Ｉｗ＿１のとき、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）は、すべて、ΔＶｃとなる。モータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１は、飽和領域でも非飽和領域でもよい。図５は、回転子１０を固定する際の各相モータ電流の値Ｉｕ＿１（＞０）、Ｉｖ＿１（＞０）およびＩｗ＿１（＜０）における、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）が同じである、ことを示す図である。

このように、同定器１１０は、条件１を満たすという前提で、三相のモータ電流を、それぞれ、第１の値（Ｉｕ＿１）、第２の値（Ｉｖ＿１）、および、第３の値（Ｉｗ＿１）に制御することで、モータ１０１の回転子１０を第１の位置に停止させて、同定を行う。図５の例では、第１の値、第２の値、および、第３の値は、それぞれ、飽和領域内の値であっても、非飽和領域内の値であってもよい。但し、同定器１１０は、第１の値、第２の値、および、第３の値の３つの符号が、２つは正で１つは負、もしくは、２つは負で１つは正となるように、第１の値、第２の値、および、第３の値を設定する。

なお、「Ｉｕ＿１＞０、Ｉｖ＿１＞０、Ｉｗ＿１＜０」の例では、位置決めをする際のｄ軸位相θ＿１は図４の（３）の矢印で示した範囲内にある。

また、「各相モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、飽和領域内の任意のモータ電流は条件１を満たす。

図６は、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、回転子１０の位置決めをする際の各相モータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１が、飽和領域にあることを示す図である。図６において、横軸は三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示す。また、図６において、実線７１はＵ相の場合、破線７２はＶ相の場合、点線７３はＷ相の場合を示す。

図６の場合においては、各相モータ電流が、それぞれ、飽和領域内の任意の値（いずれの値も０ではない）のときに、各相のデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）が、ΔＶｃで、同じになる。そのため、同定器１１０は、第１の値、第２の値、および、第３の値を、飽和領域内の値にそれぞれ設定して、同定を行う。ただし、この場合においても、各相モータ電流の間には、Ｉｕ＿１＋Ｉｖ＿１＋Ｉｗ＿１＝０の関係がある。そのため、同定器１１０は、第１の値、第２の値、および、第３の値の３つの符号が、２つは正で１つは負、もしくは、２つは負で１つは正となるように、第１の値、第２の値、および、第３の値を飽和領域内の値にそれぞれ設定する。

なお、三相のデッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる或る値または或る領域は、前もって分かっていない場合が多い。そのため、モータ電流制御の目標電流が分からずに、処理を進められないことがあり得る。しかしながら、図６の例においては、三相のデッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる領域が、飽和領域であることが分かっている。飽和領域は、モータ電流の絶対値が閾値Ｉｔｈ以上の範囲であるため、広い範囲であり、特徴的な特性により定まる範囲である。従って、飽和領域が、モータ電流のどの領域であるかは、前もって分かっている場合が多い。そのため、三相のモータ電流を、飽和領域内に設定するという図６の例は、現実的で、実用に適している。

図７は、位置決めをする際のｄ軸位相θ＿１が図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の位相である場合の、モータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１の正負と、そのときの三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１の値を示す表である。ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１は、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１が三相／ｄｑ変換されたものであり、下記の式（１０）によって与えられる。図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）におけるｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１の算出式は、下記の式（１０）に、図７のΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１、ΔＶｗ＿１を代入することにより求めることができ、それぞれ、図８に示す。図８は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１を算出するための算出式を示す表である。

式（７）および式（９）に図８のΔＶｄ＿１およびΔＶｑ＿１を代入して、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｃについて解いた結果を図９に示す。図９の算出式を用いて、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｃとを同定することができる。図９は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の位相における、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｃとを同定するための算出式を示した表である。

さらに、図８のｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１の算出式に図９のデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｃを代入したものを、図１０に示す。

具体的には、図１０は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１を同定するための算出式を示した表である。

また、図７の三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１の値に、図９のデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｃを代入することにより、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１の算出式を求めることができる。

図１１～図１３に、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１の算出式を示す。具体的には、図１１は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、Ｕ相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１を同定するための算出式を示した表である。図１２は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、Ｖ相デッドタイム減少電圧ΔＶｖ＿１を同定するための算出式を示した表である。図１３は、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）における、Ｗ相デッドタイム減少電圧ΔＶｗ＿１を同定するための算出式を示した表である。

ステップＳ１０４では、同定器１１０が、上述した計算方法により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１とｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１と上記の式（１）のモータ電圧方程式とを用いて、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１を演算する。

ステップＳ１０５では、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１の同定が完了すると、同定器１１０の処理は、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、同定器１１０が、回転子１０を停止させるために保持していたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１の印加を終了する。

以上により、各相モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）がゼロでないとき、そのモータ電流における三相デッドタイム減少電圧（図５の点Ａ、ＢおよびＣ。図６の点Ａ、ＢおよびＣ）を同定することができる。

上記モータ電流以外の大きさにて三相デッドタイム減少電圧を求める必要がある場合も、条件１を満たしていれば、図３と同じ処理で、三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。

なお、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａが既知の場合は、三相デッドタイム減少電圧の同定方法のみを適用すればよい。

（実施の形態１の効果）
以上のように、実施の形態１では、同定器１１０が、例えば図２に示すような三相デッドタイム減少電圧と各相モータ電流との関係を前もって保持していなくても、ｄｑ軸電圧指令値とｄｑ軸電流とモータ電圧方程式とから、三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。そのため、三相デッドタイム減少電圧と各相モータ電流との関係を前もって測定する必要はなく、測定の手間を省くことができる。なお、図２は、三相デッドタイム減少電圧とモータ電流との関係の一例を示す図である。図２において、横軸は各相モータ電流を示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示している。なお、図２では、三相のうちの一相分だけを示している。実施の形態１では、図２に示すような三相デッドタイム減少電圧と各相モータ電流との関係を前もって保持していなくてもよいため、ユーザの手間が削減できるだけでなく、製品コストおよび製品寸法が増加することを抑制できる。

また、実施の形態１では、永久磁石同期モータ１０１の出力電圧誤差および電機子巻線抵抗誤差がある場合でも、三相デッドタイム減少電圧と電機子巻線抵抗とを、同時に、精度よく同定することができる。これにより、永久磁石同期モータ１０１の動作の応答性の低下および脱調を回避し、安定した動作を実現できる。

また、同定の際に、上記の特許文献１に記載された技術においては、第１および第２のスイッチング周波数として、高い周波数と低い周波数とを選ぶ必要がある。そのため、それに伴うスイッチング損失、発熱、騒音などの問題がある。具体的には、高い周波数では、スイッチング損失が大きくなり、発熱が大きくなるという問題がある。また、低い周波数では、騒音の問題が顕著になる。また、２つのスイッチング周波数での処理が必要なため、１つのスイッチング周波数で処理を行う場合に比べて、処理時間に、より長い時間を費やすという問題もある。これに対して、実施の形態１では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１を与える際に、スイッチング周波数を複数設定することはない。このように、実施の形態１では、スイッチング周波数を１つだけ選ぶため、スイッチング損失、発熱、および、騒音の問題を回避できる。また、同定に費やす処理時間を短くすることができる。

また、同定の際に、上記の特許文献１に記載された技術においては、交流モータを回転させないようにするため、２相間（Ｕ－Ｖ相間、Ｖ－Ｗ相間、Ｗ－Ｕ相間のいずれか）に直流電流を流す。さらに、そのときに取得した電流制御出力を用いて、オンディレイ補償値を演算する。この方法では、オンディレイ補償値を演算可能な、交流モータの回転子の停止位置は、２相間に直流電流を流す位置に限定され、任意の位置とはならないという問題がある。そのため、特許文献１の技術においては、３相間に直流電流を流す位置に交流モータの回転子を停止させなければいけない場合、オンディレイ補償値を演算することはできないという問題がある。これに対して、実施の形態１では、モータ電流が上記条件１を満たしていれば、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０を第１の位置に固定させて、三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、上記の実施の形態１で説明した同定器１１０の同定方法とは別の同定方法について説明する。モータ制御装置１００および永久磁石同期モータ１０１の基本的な構成および動作については、実施の形態１と同じであるため、ここでは説明を省略し、実施の形態１を参照することとする。実施の形態２と実施の形態１との違いは、回転子１０の位置決めをする際の「各相モータ電流とデッドタイム減少電圧の関係」、回転子１０の位置決めをする際のｄ軸位相θe、および、同定器１１０の動作のみである。

上記の実施の形態１では、電流制御器１０７が生成したｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊と、三相／ｄｑ変換器１０４が生成したｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとの、サンプリングを１回のみ行うとして説明した。これに対し、実施の形態２では、回転子１０を停止させる位置を２つの位置に段階的に変化させて、サンプリングを２回行う同定方法について説明する。

なお、回転子１０を停止させる２つの位置は、ｄ軸位相θeが、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相のいずれかとなる位置である。

図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相においては、三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗのうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、モータ電流の大きさ（絶対値）が同じで、符号が逆となる。

１回目のサンプリングでは、三相のうちの二相のモータ電流を第１の値Ｉｂ＿１および第２の値－Ｉｂ＿１にそれぞれ設定する。そして、２回目のサンプリングでは、同定器１１０は、三相のうちの二相のモータ電流を第４の値Ｉｂ＿２および第５の値－Ｉｂ＿２にそれぞれ設定して、同定を行う。

従って、実施の形態２では、同定器１１０は、１回目のサンプリングとして、永久磁石同期モータ１０１の三相のうちの一相のモータ電流を第１の値に制御し、残りの一相を第１の値と符号が逆の値である第２の値に制御することで、回転子１０を第１の位置に停止させる。なお、ここでは、モータ電流を制御するとして説明しているが、実際には、ｄｑ軸電流を制御するようにしてもよい。

次に、同定器１１０は、回転子１０を第１の位置に停止させた状態で、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとを取得して、それぞれ、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１および第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１と第１のｄ軸電流Ｉｄ＿１および第１のｑ軸電流Ｉｑ＿１とする。

次に、同定器１１０は、２回目のサンプリングとして、永久磁石同期モータ１０１の三相のうちの一相のモータ電流を第１の値とは大きさの異なる第４の値に制御し、残りの一相を第４の値と符号が逆の値である第５の値に制御することで、回転子１０を第２の位置に停止させる。第２の位置は第１の位置と同じでもよいし、異なってもよい。次に、同定器１１０は、回転子１０を第２の位置に停止させた状態で、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとを取得して、それぞれ、第２のｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿２および第２のｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿２と第２のｄ軸電流Ｉｄ＿２および第２のｑ軸電流Ｉｑ＿２とする。

次に、同定器１１０は、第１および第２のｄｑ軸電圧指令値と、第１および第２のｄｑ軸電流と、上記の式（１）のモータ電圧方程式とを用いて、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａと三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１とを同定する。

以下、実施の形態２における同定器１１０の動作について詳細に説明する。図１４は、実施の形態２に係るモータ制御装置１００の同定器１１０におけるモータパラメータおよびインバータパラメータの自動計測処理のフローチャートである。図１４の処理は、同定器１１０が永久磁石同期モータ１０１のモータパラメータおよび電力変換器１０９のインバータパラメータを求めるためのアプリケーションとして行うものである。図１４に示される同定処理は、永久磁石同期モータ１０１の起動命令が与えられた場合に行うことができる。当該同定処理で求められたモータパラメータおよびインバータパラメータを用いて、永久磁石同期モータ１０１の駆動を行うことができる。この同定処理によって同定されるモータパラメータは電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａ、インバータパラメータは三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１である。あるいは、インバータパラメータとして、デッドタイムｔｄｕ、ｔｄｖ、ｔｄｗを同定してもよい。

同定器１１０は、図１４に示す処理を開始すると、まず、ステップＳ２００とステップＳ２０１とで、回転子１０を予め設定された第１の位置まで回転させて固定する位置決め動作を行う。この動作は、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０が静止した状態で、モータパラメータの同定とインバータパラメータの同定とに必要となるｄｑ軸電圧指令値を取得するためである。

この動作について具体的に説明すると、まず、ステップＳ２００において、同定器１１０は、回転子１０の位置決めを行うために、永久磁石同期モータ１０１の回転座標系の界磁軸であるｄｑ軸にｄｑ軸電流指令値、および、回転座標系の基準位置に対する位置（ｄ軸位相θe）を与える。与えるｄｑ軸電流指令値としては、ｄ軸には予め設定されたｄ軸電流指令Ｉｄ^＊＿１（＝直流値）を設定し、ｑ軸にはゼロであるｑ軸電流指令Ｉｑ^＊＿１（＝０）を設定する。また、ｄ軸位相としてθ＿１を設定する。そして、電圧指令値取得処理の実行期間中は、回転子１０が第１の位置から動かないように、これらのｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１（＝０）、およびｄ軸位相θ＿１を保持する。なお、このときのｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１（＝０）の設定は、同定器１１０が行うようにしているが、速度制御器１０６が行うようにしてもよい。また、ｄ軸位相θ＿１の設定は、同定器１１０が行うようにしているが、推定器１０５が行うようにしてもよい。

ここで、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相においては、三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗのうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、モータ電流の大きさ（絶対値）が同じで、符号が逆となる。

ステップＳ２００において同定器１１０は、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相のいずれかになるように、ｄ軸位相θ＿１を設定する。

以上の処理によって、ステップＳ２０１において、ｄ軸電流、ｑ軸電流の収束が完了し、回転子１０の位置決めが完了する。

次に、ステップＳ２０２において、同定器１１０は、電流制御器１０７からｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１を取得し、三相／ｄｑ変換器１０４からｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１を取得する。なお、このとき、ｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１の代わりに、速度制御器１０６からｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１を取得してもよい。

ステップＳ２００～Ｓ２０２の処理で第１の位置決めおよびサンプリングが終了すると、同定器１１０は、ステップＳ２０３とステップＳ２０４とで、回転子１０を予め設定された第２の位置まで回転させて固定する位置決め動作を行う。この動作は、永久磁石同期モータ１０１の回転子１０が静止した状態で、モータパラメータの同定とインバータパラメータの同定とに必要となるｄｑ軸電圧指令値を取得するためである。

具体的には、まず、ステップＳ２０３において、同定器１１０は、ｄ軸電流指令値を第１の位置決めとは別の値に更新する。与える電流指令としては、ｄ軸には予め設定されたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿２（＝直流値）を設定し、ｑ軸にはゼロであるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿２（＝０）を設定する。また、与えるｄ軸位相としてθ＿２を設定する。ｄ軸位相θ＿２は、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相のいずれかである。

そして、ｄｑ軸電圧指令値取得処理の実行期間中は、回転子１０が第２の位置から動かないように、同定器１１０は、これらのｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿２、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿２（＝０）、およびｄ軸位相θ＿２を保持する。なお、このときのｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿２およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿２（＝０）の設定は、同定器１１０が行うようにしているが、速度制御器１０６が行うようにしてもよい。また、ｄ軸位相θ＿２の設定は、同定器１１０が行うようにしているが、推定器１０５が行うようにしてもよい。

以上の処理によって、ステップＳ２０４において、ｄ軸電流およびｑ軸電流の収束が完了し、回転子１０の位置決めが完了する。

次に、ステップＳ２０５において、同定器１１０は、電流制御器１０７からｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿２およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿２を取得し、三相／ｄｑ変換器１０４からｄ軸電流Ｉｄ＿２およびｑ軸電流Ｉｑ＿２を取得する。なお、このとき、ｄｑ軸電流Ｉｄ＿２およびＩｑ＿２の代わりに、速度制御器１０６からｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿２およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿２を取得してもよい。

ステップＳ２０３～Ｓ２０５の処理で第２の位置決めおよびサンプリングが終了すると、同定器１１０の処理は、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０６において、同定器１１０は、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１の同定を開始する。なお、当該同定においては、下記のように、同定器１１０は、ステップＳ２０２で取得した電圧指令値と検出電流、および、ステップＳ２０５で取得した電圧指令値と検出電流とに基づいて、同定を行う。具体的には、同定器１１０は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１、ｄ軸電流Ｉｄ＿１およびｑ軸電流Ｉｑ＿１、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿２およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿２、ｄ軸電流Ｉｄ＿２およびｑ軸電流Ｉｑ＿２を用いる。

そして、ステップＳ２０７で、同定器１１０は、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよびデッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶｖ_１およびΔＶｗ_１の演算を行う。

電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ_１、ΔＶ_１ｖおよびΔＶｗ_１の同定方法についてモータ電圧方程式、および、回転子１０の位置決めをする際の「各相モータ電流とデッドタイム減少電圧の関係」を用いて説明する。実施の形態２におけるモータ電圧方程式は、実施の形態１の上記の式（１）と同じであるため、上記の式（１）を参照する。

また、１回目のサンプリング時のｄｑ座標上の実際のモータ印加電圧Ｖｄ＿１およびＶｑ＿１は、ｄｑ座標上のｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊＿１に、ｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcompおよびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcompを加算し、ｄ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｑ＿１を減算したものとなる。このことは、実施の形態１と同じである。従って、上記の式（４）および式（５）が成り立つ。ここでは、式（４）および式（５）の再掲を省略し、上記の式（４）および式（５）を参照する。

２回目のサンプリング時のｄｑ座標上のモータ印加電圧をＶｄ＿２およびＶｑ＿２とし、デッドタイム補償電圧をΔＶｄcomp＿２およびΔＶｑcomp＿２、デッドタイム減少電圧をΔＶｄ＿２およびΔＶｑ＿２とすると、１回目のサンプリング時の式（４）および式（５）と同様に、下記の式（１１）および式（１２）が成り立つ。

なお、ｄｑ座標上の実際のモータ印加電圧Ｖｄ＿２およびＶｑ＿２は、２回目のサンプリング時の実際のモータ印加三相電圧Ｖｕ＿２、Ｖｖ＿２およびＶｗ＿２が三相／ｄｑ変換されたものである。また、ｄｑ座標上のｄ軸デッドタイム補償電圧Ｖｄcomp＿２およびｑ軸デッドタイム補償電圧Ｖｑcomp＿２は、２回目のサンプリング時の三相デッドタイム補償電圧Ｖｕcomp＿２、Ｖｖcomp＿２およびＶｗcomp＿２が三相／ｄｑ変換されたものである。

実施の形態２においては、１回目のサンプリングにおいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿１およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿１が印加され、２回目のサンプリングにおいて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿２およびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿２が印加される。１回目のサンプリングおよび２回目のサンプリングのいずれの場合も回転子１０が静止状態であるため、回転角速度（電気角）ωeはωe＝０である。

従って、１回目のサンプリング時、上記の式（１）のｄ軸における電圧方程式、ｑ軸における電圧方程式は、それぞれ、実施の形態１と同じく、上記の式（７）および式（９）のように表される。ここでは、式（７）および式（９）の再掲を省略し、上記の式（７）および（９）を参照する。

また、２回目のサンプリング時、上記の式（１）のｄ軸における電圧方程式、ｑ軸における電圧方程式は、１回目のサンプリング時と同様に、それぞれ、下記の式（１３）および式（１４）のように表される。

実施の形態２では、ステップＳ２００～２０５で回転子１０の第１と第２の位置決めをする際の各相モータ電流が以下の条件２を満たすことを前提とする。

条件２：下記の（ｉ）～（ｉｉｉ）の３つを全て満たすこと。
（ｉ）：各相モータ電流のうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、大きさ（絶対値）が同じで、符号が逆となる、或る値である。
（ｉｉ）：この二相のモータ電流の大きさは、第１と第２の位置決め時で異なる。
（ｉｉｉ）：この二相のモータ電流におけるデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）は、第１と第２の位置決め時で同じである。

なお、この前提のもとでは、一相のモータ電流はゼロとなるため、第１と第２の位置決めをする際のｄ軸位相θ＿１、ｄ軸位相θ＿２は図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相いずれかになる。

条件２について、具体例を示して記す。回転子１０の位置決めをする際の各相モータ電流の値を、第１の位置決めではＩｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１、第２の位置決めではＩｕ＿２、Ｉｖ＿２およびＩｗ＿２とする。

このモータ電流が条件２を満たすとき、モータ電流がゼロとならない相において、デッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）は、第１と第２の位置決め時で同じであり、その大きさをΔＶｂ（＞０）とする。

ここで、位置決めをする際、モータ電流がゼロとなる相をそれぞれ、第１の位置決めではＶ相、第２の位置決めではＷ相とする。

また、モータ電流の大きさ（絶対値）に関し、第１の位置決めのＵ相、Ｗ相はＩｂ＿１、第２の位置決めのＵ相、Ｖ相はＩｂ＿２とする。

その中で、
「Ｉｕ＿１＝Ｉｂ＿１、Ｉｖ＿１＝ 0、Ｉｗ＿１＝－Ｉｂ＿１」
「Ｉｕ＿２＝Ｉｂ＿２、Ｉｖ＿２＝－Ｉｂ＿２、Ｉｗ＿２＝０」
の場合を図１５に示す。

図１５は、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも完全に一致はしてはいない場合を示す図である。図１５は、第１の位置決め時のモータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１、および、第２の位置決め時のモータ電流Ｉｕ＿２、Ｉｗ＿２におけるデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）が同じであり、第１の位置決め時のモータ電流Ｉｗ＿１、および、第２の位置決め時のモータ電流Ｉｖ＿２がゼロであることを示している。図１５において、横軸は三相モータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示す。また、図１５において、実線８１はＵ相の場合、破線８２はＶ相の場合、別の破線８３はＷ相の場合を示す。

なお、図１５の場合、ｄ軸位相θ＿１、ｄ軸位相θ＿２は、それぞれ図４の（２）、（１２）の符号で示した位相になる。

「各相モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合、飽和領域の任意のモータ電流は条件２を満たす。

図１６は、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が全領域で三相とも一致する場合を示す図である（全領域で一致する場合、当然飽和領域でも一致する）。図１６は、第１の位置決め時のモータ電流Ｉｕ＿１、Ｉｖ＿１、および、第２の位置決め時のモータ電流Ｉｕ＿２、Ｉｗ＿２が飽和領域にあり、第１の位置決め時のモータ電流Ｉｗ＿１、第２の位置決め時のモータ電流Ｉｖ＿２がゼロであることを示している。

図１６において、横軸は三相のモータ電流Ｉｕ、ＩｖおよびＩｗを示し、縦軸は三相デッドタイム減少電圧を示す。また、図１６においては、Ｕ相の場合、Ｖ相の場合、および、Ｗ相の場合が重なっているため、同一の実線９１で三相の場合を示す。

次に、ｄ軸位相θ＿１、θ＿２の位相の関係について説明する。

「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致する、という前提条件がない場合（例えば、図１５の場合である。）、三相デッドタイム減少電圧を全て（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）同定するためには、ｄ軸位相θ＿１とｄ軸位相θ＿２とが互いに異なる（但し、ｄ軸位相θ＿１とｄ軸位相θ＿２との位相差がπの場合を除く）必要がある。

なぜなら、ｄ軸位相θ＿１、θ＿２が同じ位相、または、πだけずれている場合、三相デッドタイム減少電圧のうち二相しか求めることができない。例えば、θ＿１＝π／６、θ＿２＝π／６のとき、図１７の通り、ΔＶｖ＿１＝０、ΔＶｖ＿２＝０となり、ゼロ以外のＶ相デッドタイム減少電圧を同定できない。図１７は、第１の位置決めの際のｄ軸位相θ＿１および第２の位置決めの際のｄ軸位相θ＿２が、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。

しかし、図１６のように「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致する場合は、ｄ軸位相θ＿１、θ＿２が同じ位相であり、ΔＶｖ＿１＝０、ΔＶｖ＿２＝０となっても、Ｖ相デッドタイム減少電圧を同定できる。理由は、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致するという前提条件があるため、Ｕ相デッドタイム減少電圧もしくはＷ相デッドタイム減少電圧の同定値をＶ相デッドタイム減少電圧として流用すればいいからである。

よって、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で一致する場合は、ｄ軸位相θ＿１、θ＿２が同じ位相であっても異なる位相であっても構わない。

なお、以下では、１回目のサンプリング時の三相のモータ電流をＩｕ＿１、Ｉｖ＿１およびＩｗ＿１と呼び、そのときの三相デッドタイム減少電圧をΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１とする。ｄｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１およびΔＶｑ＿１は、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１およびΔＶｗ＿１が三相／ｄｑ変換されたものであり、上記の式（１０）によって与えられる。また、２回目のサンプリング時の三相のモータ電流をＩｕ＿２、Ｉｖ＿２およびＩｗ＿２と呼び、そのときの三相デッドタイム減少電圧をΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２およびΔＶｗ＿２とする。ｄｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿２およびΔＶｑ＿２は、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２およびΔＶｗ＿２が三相／ｄｑ変換されたものであり、上記の式（１０）の添え字「＿１」を「＿２」に変えた下記の式（１５）によって与えられる。

図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相における、１回目および２回目のサンプリング時の三相モータ電流Ｉｕ＿１，Ｉｖ＿１、Ｉｗ＿１、Ｉｕ＿２、Ｉｖ＿２、Ｉｗ＿２と、三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１、ΔＶｗ＿１、ΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２、ΔＶｗ＿２を図１７に、ｄｑ軸デッドタイム減少電圧ΔＶｄ＿１、ΔＶｑ＿１、ΔＶｄ＿２、ΔＶｑ＿２を下記の式（１６）、式（１７）、式（１８）および式（１９）に示す。

式（１６）を式（７）に、式（１７）を式（１３）に代入すると、式（２０）および式（２１）となる。

式（２０）および式（２１）を、ＲａおよびΔＶｂについて解いたものを式（２２）および式（２３）に示す。式（２２）および式（２３）は、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）における、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｂとを算出するための算出式である。

式（２２）および式（２３）の算出式を用いることで、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａとデッドタイム減少電圧の大きさΔＶｂを同定することができる。

さらに、式（２３）に示すΔＶｂの算出式を上記の式（１６）および式（１７）に代入することにより、式（２４）および式（２５）を得る。

また、ΔＶｑ＿１およびΔＶｑ＿２の値は式（１８）および式（１９）をそのまま用いることができる。

式（２４）、式（２５）、および、式（１８）、式（１９）は、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）における、ｄｑ軸デッドタイム減少電圧の値ΔＶｄ＿１、ΔＶｄ＿２とΔＶｑ＿１、ΔＶｑ＿２の算出式である。

また、図１７の三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１、ΔＶｗ＿１、およびΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２、ΔＶｗ＿２、の値に、式（２３）に示すΔＶｂの算出式を代入したものを図１８および図１９に示す。図１８は、第１の位置決めの際のｄ軸位相θ＿１が、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。また、図１９は、第２の位置決めの際のｄ軸位相θ＿２が、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）のときの、モータ電流の値と、そのときの三相デッドタイム減少電圧の値を示す表である。

図１８および図１９は、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相における、１回目および２回目のサンプリング時の三相モータ電流Ｉｕ＿１，Ｉｖ＿１、Ｉｗ＿１、Ｉｕ＿２、Ｉｖ＿２、Ｉｗ＿２と三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１、ΔＶｗ＿１、およびΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２、ΔＶｗ＿２の算出式を示している。図１８および図１９の算出式を用いることで三相デッドタイム減少電圧を同定することができる。

図１４のステップＳ２０７では、同定器１１０は、上述した計算方法により、２回のサンプリングで取得したｄｑ軸電圧指令値およびモータ電流を用いて、同定を行う。すなわち、同定器１１０は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊＿１、Ｖｑ^＊＿１、Ｖｄ^＊＿２およびＶｑ^＊＿２と、ｄｑ軸電流Ｉｄ＿１、Ｉｑ＿１、Ｉｄ＿２およびＩｑ＿２とを用いる。さらに、同定器１１０は、式（２２）に示すＲａの算出式を用いて電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａを同定する。また、同定器１１０は、図１７に示す算出式を用いて三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１、ΔＶｗ＿１、およびΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２、ΔＶｗ＿２を演算する。

図１４のステップＳ２０８において、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ＿１、ΔＶｖ＿１、ΔＶｗ＿１、およびΔＶｕ＿２、ΔＶｖ＿２、ΔＶｗ＿２の同定が完了する。ステップＳ２０９においては、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＿２、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＿２の印加を終了する。

以上により、各相モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）がゼロでないとき、そのモータ電流におけるデッドタイム減少電圧（図１５の点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ。図１６の点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ）を同定することができる。

上記の同定後、上記モータ電流以外の大きさにて三相デッドタイム減少電圧を求める必要がある場合の同定方法（以下、同定方法Ａと呼ぶ）を記す。その場合、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａはすでに同定済みである。電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａが同定済みの場合、式（２０）、式（２１）のいずれか一方、すなわち１回のサンプリングで、ΔＶｂを算出することができる。このΔＶｂの算出式を式（１６）または式（１７）、および、図１７のΔＶｂに代入することで、ｄｑ軸および三相のデッドタイム減少電圧を算出することができる。よって、１回の位置決めでｄｑ軸および三相のデッドタイム減少電圧を同定することができる。

ここで、同定済みの電機子巻線抵抗Ｒａを用いた、非飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定する方法、すなわち、同定方法Ａについて記す。

図１６のように、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」は、モータ電流の全領域で、デッドタイム減少電圧の大きさが一致するため、当然非飽和領域でも一致する。この場合、非飽和領域では、条件２のうちの（ｉｉｉ）の「この二相モータ電流におけるデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）は、第１と第２の位置決め時で同じである。」が満たされない。なぜなら、非飽和領域のデッドタイム減少電圧は単調増加であるため、第１と第２の位置決め時のモータ電流におけるデッドタイム減少電圧の大きさ（絶対値）は、同じにならないからである。

条件２の（ｉ）～（ｉｉｉ）を全てを満たさないので、図１４に示した２回の位置決めおよびサンプリングを行う同定方法では、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび非飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定することはできない。

しかし、図１６のように、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」において、モータ電流が飽和領域のときに、デッドタイム減少電圧の大きさが一致するならば（全領域一致するため、当然飽和領域でも一致する）、次の方法で同定することができる。初めに図１４に示した同定方法により電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび、および、飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定する。その後に、同定済みのＲａを用いて、上記の同定方法Ａで、非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定する。

（実施の形態２の効果）
実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

さらに、実施の形態２では、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の位相から２つ（または１つ）を選び、モータ電流を少なくとも２つの大きさに段階的に変化させることでサンプリングを２回行って、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａと三相デッドタイム減少電圧とを同定する方法について示した。図６もしくは図１６のように、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が飽和領域で三相とも一致する場合には、実施の形態１で示したように１回のサンプリングで、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗの同定を行うことができる。しかしながら、図１５に示すように、第１と第２の位置決めをする際の各相モータ電流が条件２を満たすが、条件１を満たさない場合がある。この場合には、実施の形態１で記した１回のサンプリングのみを行う同定方法では電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗの同定を行うことができない可能性がある。その場合には、実施の形態２で示した２回のサンプリングを行う同定方法を用いれば、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび三相デッドタイム減少電圧ΔＶｕ、ΔＶｖおよびΔＶｗの同定を行うことができる。

図１６のように、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が非飽和領域で一致する場合、実施の形態１で示した方法で、非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定することはできない。しかし、図１６のように、「モータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）とデッドタイム減少電圧の関係」が非飽和領域だけでなく、飽和領域でも一致するならば、次の方法で同定することができる。初めに図１４に示した同定方法により、少なくとも２回の位置決めで、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａおよび、および、飽和領域の三相デッドタイム減少電圧を同定する。その後に、同定済みのＲａを用いて、上記の同定方法Ａを用い、少なくとも１回の位置決めで、非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定することができる。

なお、同定済みのＲａを用いて、上記の同定方法Ａを用い、少なくとも１回の位置決めで、飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定することも、もちろんできる。

（実施の形態１および実施の形態２の変形例）
上記の実施の形態２では、モータ電流を少なくとも２つの大きさに段階的に変化させ、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａと三相デッドタイム減少電圧とを同定する方法について示した。その際、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の符号で示した６つの位相における場合について説明した。ただし、この場合に限定されない。図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の６つの矢印で示した範囲内の位相における場合においても、モータ電流を少なくとも２つの大きさに段階的に変化させ、電機子巻線４の電機子巻線抵抗Ｒａと三相デッドタイム減少電圧とを同定するようにしてもよい。

また、実施の形態１で示した１回のサンプリングのみを行う同定方法を第１の同定方法とし、実施の形態２で示した２回のサンプリングを段階的に順次行う同定方法を第２の同定方法とし、実施の形態２で示した１回のサンプリングのみを行う同定方法を第３の同定方法とする。このとき、図４の（１）、（３）、（５）、（７）、（９）および（１１）の位相の場合は第１の同定方法を用い、図４の（２）、（４）、（６）、（８）、（１０）および（１２）の位相の場合は第２の同定方法、もしくは、Ｒａが同定済みの場合は第３の同定方法を用いるように予め設定しておいてもよい。その場合、同定器１１０は、回転子１０の位置ごとに同定方法を設定したテーブルをメモリに格納しておき、回転子１０の位置に応じて当該テーブルを参照して、第１の同定方法または第２の同定方法、または第３の同定方法の中から同定方法を選択して用いる。

実施の形態１および２では、電機子巻線４のＵ相の位置を、回転子１０の基準位置、すなわち、ｄ軸位相θeの基準位置（θe＝０）として扱った。しかしながら、この場合に限定されない。例えば、基準位置をシフトさせた場合は、シフトさせた位相と同じ分だけ、図４、図７～１３、および、図１７～図１９のθの位相をシフトさせればよい。

１ 固定子、２ 固定子鉄心、３ ティース、４ 電機子巻線、１０ 回転子、１１ 回転子鉄心、１２ 永久磁石、２０ スイッチング素子、２１ スイッチング素子、２２ 接続点、２３ ゲート、２５ 還流ダイオード、３０ 電源、３１ コンデンサ、１００ モータ制御装置、１０１ 永久磁石同期モータ、１０２ 電流センサ、１０２ａ 電流センサ、１０２ｂ 電流センサ、１０２ｃ 電流センサ、１０４ 三相／ｄｑ変換器、１０５ 推定器、１０６ 速度制御器、１０７ 電流制御器、１０８ ｄｑ／三相変換器、１０９ 電力変換器、１１０ 同定器、１２０ ベクトル制御器、１３０ コントローラ。

Claims (14)

1. モータの三相の電機子巻線に流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
   外部から入力される目標回転角速度と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とに基づいて電圧指令値を生成して、前記モータの実回転角速度を制御するベクトル制御器と、
   前記ベクトル制御器で生成された前記電圧指令値に応じて、前記モータに電力を供給する電力変換器と、
   前記モータのモータパラメータと前記電力変換器のインバータパラメータとを同定する同定器と
   を備え、
   前記同定器は、
   前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を第１の値と第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの回転子を第１の位置に停止させ、前記回転子を前記第１の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、前記電圧指令値と前記モータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであり、
   前記同定器は、
   １回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させ、前記回転子を前記第１の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、それぞれ、第１の電圧指令値および第１のモータ電流とし、
   ２回目のサンプリング時に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値および前記第２の値とは異なる第４の値および第５の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を第２の位置に停止させ、前記回転子を前記第２の位置に停止させた状態で、前記電圧指令値と前記モータ電流とを取得して、それぞれ、第２の電圧指令値および第２のモータ電流とし、
   前記第１および第２の電圧指令値と前記第１および第２のモータ電流とに基づいて前記モータパラメータと前記インバータパラメータとを求めるものであって、
   前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させて同定を行う方法を第１の同定方法とし、
   前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させ、その後、段階的に、前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値および前記第２の値とは異なる前記第４の値および前記第５の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第２の位置に停止させて同定を行う方法を第２の同定方法としたとき、
   前記同定器は、
   前記第１の同定方法および前記第２の同定方法の中から前記回転子の位置ごとに同定方法を予め設定しておき、前記回転子を停止させる位置に応じて前記同定方法を変更して同定を行う、
   モータ制御装置。
2. 前記モータパラメータは、前記モータの前記電機子巻線の電機子巻線抵抗であり、
   前記インバータパラメータは、前記モータのデッドタイム減少電圧であり、
   前記同定器は、
   前記モータの実電圧と前記モータ電流と前記電機子巻線抵抗との関係を定義したモータ電圧情報を有し、
   前記三相のうちの少なくとも二相の前記モータ電流を前記第１の値と前記第２の値とにそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させ、前記回転子を前記第１の位置に停止させた状態で、前記ベクトル制御器が生成した前記電圧指令値と前記電流検出部が検出した前記モータ電流とを取得し、前記モータの前記実電圧が、前記電圧指令値から前記デッドタイム減少電圧を減算し、前記同定器が同定する前記デッドタイム減少電圧に相当するデッドタイム補償電圧を加算したものであるという関係を利用して、前記電圧指令値と前記モータ電流と前記モータ電圧情報とを用いて、前記電機子巻線抵抗と前記デッドタイム減少電圧とを求める、
   請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記回転子の前記第１の位置は、前記三相の前記モータ電流のいずれもゼロにならない位置である、
   請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記三相の前記モータ電流が、それぞれ、前記第１の値、前記第２の値、および、第３の値のときに、前記三相の前記デッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる場合に、
   前記同定器は、
   前記三相の前記モータ電流を、前記第１の値、前記第２の値、および、前記第３の値にそれぞれ制御することで前記モータの前記回転子を前記第１の位置に停止させるものであって、
   前記同定器は、
   前記第１の値、前記第２の値、および、前記第３の値の符号のうち、２つは正で１つは負、もしくは、２つは負で１つは正となるように、前記第１の値、前記第２の値、および、前記第３の値を設定する、
   請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記モータ電流の値が正または負で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を飽和領域としたとき、
   前記三相の前記モータ電流が、それぞれ、前記飽和領域内の前記第１の値、前記第２の値、および、前記第３の値のときに、前記三相の前記デッドタイム減少電圧の大きさがすべて同じになる場合に、
   前記同定器は、
   前記第１の値と前記第２の値と前記第３の値の符号のうち、２つは正で１つは負、もしくは、２つは負で１つは正となるように、前記第１の値、前記第２の値、および、前記第３の値を、前記モータ電流の前記飽和領域内で設定する、
   請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記モータパラメータは、前記モータの前記電機子巻線の電機子巻線抵抗であり、
   前記インバータパラメータは、前記モータのデッドタイム減少電圧である、
   請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記回転子の前記第１の位置および前記第２の位置は、前記三相の前記モータ電流のうち一相がゼロとなる位置である、
   請求項６に記載のモータ制御装置。
8. 下記の条件２が成り立つ場合、
   条件２：下記の（ｉ）～（ｉｉｉ）の３つを全て満たすこと、
   （ｉ）：各相モータ電流のうち、一相のモータ電流はゼロとなり、残りの二相のモータ電流は、大きさが同じで、符号が逆である、
   （ｉｉ）：前記残りの二相のモータ電流の前記大きさは、前記１回目のサンプリング時と前記２回目のサンプリング時とで互いに異なる、
   （ｉｉｉ）：前記残りの二相のモータ電流における前記デッドタイム減少電圧の大きさは、前記１回目のサンプリング時と前記２回目のサンプリング時とで同じである、
   前記同定器は、
   前記三相の前記モータ電流のうち、一相の前記モータ電流がゼロで、残りの二相の前記モータ電流の絶対値の大きさが同じで、符号が逆となるように、
   前記第１の値および前記第４の値を、前記モータ電流が正の領域の異なる２点のそれぞれに設定し、前記第２の値および前記第５の値を、前記モータ電流が負の領域の異なる２点のそれぞれに設定して、前記電機子巻線抵抗と前記デッドタイム減少電圧とを同定する、
   請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記１回目のサンプリング時の前記モータ電流のｄ軸位相と、前記２回目のサンプリング時の前記モータ電流のｄ軸位相とは互いに異なり、
   前記１回目のサンプリング時の前記モータ電流のｄ軸位相と前記２回目のサンプリング時の前記モータ電流のｄ軸位相との位相差はπでない、
   請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記モータ電流の値が正または負で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を飽和領域としたとき、前記モータ電流の前記飽和領域において、前記三相の前記デッドタイム減少電圧の値がすべて一致する場合に、
    前記同定器は、
    前記飽和領域のうち、前記モータ電流の値が正で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を第１領域とし、前記モータ電流の値が負で、前記モータ電流の絶対値が閾値以上の領域を第２領域としたとき、
    前記三相の前記モータ電流のうち、一相の前記モータ電流がゼロで、残りの二相の前記モータ電流の絶対値の大きさが同じで、符号が逆となるように、前記第１の値を前記第１領域内で設定し、前記第２の値を前記第２領域内で設定し、
    前記三相の前記モータ電流のうち、一相の前記モータ電流がゼロで、残りの二相の前記モータ電流の絶対値の大きさが同じで、符号が逆となるように、前記第４の値を前記第１領域内で設定し、前記第５の値を前記第２領域内で設定して、
    前記電機子巻線抵抗と前記デッドタイム減少電圧とを同定する、
    請求項８に記載のモータ制御装置。
11. 前記１回目のサンプリング時の前記モータ電流のｄ軸位相と、前記２回目のサンプリング時の前記モータ電流のｄ軸位相とは、同じ位相あるいは異なる位相である、
    請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記同定器は、前記電機子巻線抵抗の同定後または前記電機子巻線抵抗が既知のとき、当該電機子巻線抵抗に基づいて、前記モータ電流の全領域のうちの少なくとも１つの値における前記デッドタイム減少電圧を同定する、
    請求項２～１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
13. 前記モータの前記実電圧が、前記電圧指令値から前記デッドタイム減少電圧を減算し、前記同定器が同定する前記デッドタイム減少電圧に相当するデッドタイム補償電圧を加算したものであるという関係を利用して、前記電機子巻線抵抗と、前記電圧指令値と前記モータ電流と前記モータ電圧情報とを用いて、前記デッドタイム減少電圧を求める、
    請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記モータ電流の値が正または負で、前記モータ電流の絶対値が閾値未満の領域を非飽和領域としたとき、
    前記同定器は、
    前記１回目のサンプリングおよび前記２回目のサンプリングを行って前記電機子巻線抵抗を同定した後に、同定された前記電機子巻線抵抗に基づいて、前記非飽和領域の三相のデッドタイム減少電圧を同定する、
    請求項１０～１３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

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