JP7501395B2

JP7501395B2 - Permanent magnet motor control device

Info

Publication number: JP7501395B2
Application number: JP2021014163A
Authority: JP
Inventors: 徹井手; 和希朝比奈; 吉彦淺野; 大輔松岡; 政道名和
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2024-06-18
Anticipated expiration: 2041-02-01
Also published as: JP2022117586A

Description

本発明は、回転子の位置を検出する機能を備えていない永久磁石電動機の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a permanent magnet motor that does not have the function of detecting the rotor position.

永久磁石電動機の制御装置として、永久磁石電動機の起動時、ｄ軸電流指令値をゼロから所定値に変化させることで回転子の回転数を増加させ、回転子の回転数が閾値以上になると、ｑ軸電流指令値をゼロから所定値に変化させることで永久磁石電動機のトルクを増加させ、その後、通常制御に移行するものがある。関連する技術として、特許文献１がある。 There is a control device for a permanent magnet motor that, when the permanent magnet motor is started, increases the rotor speed by changing the d-axis current command value from zero to a predetermined value, and when the rotor speed reaches or exceeds a threshold, increases the torque of the permanent magnet motor by changing the q-axis current command value from zero to a predetermined value, and then transitions to normal control. Related technology is disclosed in Patent Document 1.

ところで、永久磁石電動機の起動時間の短縮化を図る場合、永久磁石電動機に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流をｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に追従させるためのフィードバック制御のゲインを大きくして、ｑ軸電流指令値をゼロから所定値に変化させたときにｄ軸電流及びｑ軸電流がｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に収束するためにかかる時間を短くすることが考えられる。 When trying to shorten the start-up time of a permanent magnet motor, it is possible to increase the gain of the feedback control for making the d-axis current and q-axis current flowing through the permanent magnet motor follow the d-axis current command value and q-axis current command value, thereby shortening the time it takes for the d-axis current and q-axis current to converge to the d-axis current command value and q-axis current command value when the q-axis current command value is changed from zero to a specified value.

しかしながら、上記制御装置において、フィードバック制御のゲインを大きくすると、ｑ軸電流指令値をゼロから所定値に変化させたときのｄ軸電流の発振が大きくなるため、永久磁石電動機のトルクが必要以上に増加し、永久磁石電動機の制御性が低下するおそれがある。 However, in the above control device, if the feedback control gain is increased, the oscillation of the d-axis current becomes large when the q-axis current command value is changed from zero to a specified value, which may increase the torque of the permanent magnet motor more than necessary and reduce the controllability of the permanent magnet motor.

特開２０１９－０５４６６３号公報JP 2019-054663 A

本発明の一側面に係る目的は、回転子の位置を検出する機能を備えていない永久磁石電動機の起動時間の短縮化を図りつつ永久磁石電動機の制御性の低下を抑制することである。 The objective of one aspect of the present invention is to reduce the start-up time of a permanent magnet motor that does not have a function for detecting the rotor position while suppressing a decrease in the controllability of the permanent magnet motor.

本発明に係る一つの形態である永久磁石電動機の制御装置は、搬送波の電圧値と電圧指令値との比較結果により永久磁石電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、前記回転子の位置により前記永久磁石電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流変換部と、前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流により前記回転子の位置及び前記回転子の回転数を推定する推定部と、前記回転子の回転数と回転数指令値との差によりトルク指令値を算出するトルク指令値算出部と、前記トルク指令値によりｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、前記回転子の位置により前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記電圧指令値に変換する電圧指令値変換部とを備える。 The control device for a permanent magnet motor according to one embodiment of the present invention includes an inverter circuit that drives the rotor of the permanent magnet motor based on the comparison result between the voltage value of the carrier wave and the voltage command value, a current conversion unit that converts the current flowing through the permanent magnet motor into a d-axis current and a q-axis current based on the position of the rotor, an estimation unit that estimates the position of the rotor and the rotation speed of the rotor based on the d-axis current and the q-axis current, a torque command value calculation unit that calculates a torque command value based on the difference between the rotation speed of the rotor and the rotation speed command value, a current command value output unit that outputs a d-axis current command value and a q-axis current command value based on the torque command value, a voltage command value calculation unit that calculates a d-axis voltage command value so that the difference between the d-axis current and the d-axis current command value is small, and calculates a q-axis voltage command value so that the difference between the q-axis current and the q-axis current command value is small, and a voltage command value conversion unit that converts the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value to the voltage command value based on the position of the rotor.

前記電流指令値出力部は、前記永久磁石電動機の起動時、前記ｄ軸電流指令値として第１の所定値を出力することにより前記回転子の回転数を増加させる強制同期を実行し、前記回転数が閾値以上になると、前記ｑ軸電流指令値としてゼロより大きく、かつ、前記第１の所定値より小さい第２の所定値を出力することにより前記永久磁石電動機のトルクを増加させる切替制御を実行する。 When the permanent magnet motor is started, the current command value output unit executes forced synchronization to increase the rotation speed of the rotor by outputting a first predetermined value as the d-axis current command value, and when the rotation speed becomes equal to or greater than a threshold value, executes switching control to increase the torque of the permanent magnet motor by outputting a second predetermined value as the q-axis current command value that is greater than zero and less than the first predetermined value.

これにより、永久磁石電動機の起動時、電流指令値出力部からｑ軸電流指令値として第１の所定値が出力される場合に比べて、ｑ軸電流が大きくなることを抑えることができるため、永久磁石電動機のトルクが比較的大きくなることを抑制することができ、永久磁石電動機の制御性の低下を抑制することができる。また、電流指令値出力部からｑ軸電流指令値として第１の所定値が出力される場合に比べて、ｑ軸電流の発振を抑えることができる。また、ｑ軸電流の発振を抑えることができるため、ｑ軸電流の変動の影響によるｄ軸電流の発振も抑えることができる。そのため、ｄ軸電流及びｑ軸電流がｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に収束するためにかかる時間を短くすることができ、永久磁石電動機の起動時間の短縮化を図ることができる。 As a result, when starting the permanent magnet motor, the q-axis current can be prevented from becoming large compared to when the current command value output unit outputs the first predetermined value as the q-axis current command value, so the torque of the permanent magnet motor can be prevented from becoming relatively large, and the controllability of the permanent magnet motor can be prevented from decreasing. Furthermore, compared to when the current command value output unit outputs the first predetermined value as the q-axis current command value, oscillation of the q-axis current can be suppressed. Furthermore, since oscillation of the q-axis current can be suppressed, oscillation of the d-axis current due to the influence of fluctuations in the q-axis current can also be suppressed. Therefore, the time required for the d-axis current and q-axis current to converge to the d-axis current command value and q-axis current command value can be shortened, and the startup time of the permanent magnet motor can be shortened.

また、前記電流指令値出力部は、前記回転数が前記閾値以上になると、前記ｄ軸電流指令値としてゼロを出力した後、前記ｑ軸電流指令値として前記第２の所定値を出力するように構成してもよい。 The current command value output unit may be configured to output zero as the d-axis current command value when the rotation speed is equal to or greater than the threshold value, and then output the second predetermined value as the q-axis current command value.

これにより、ｄ軸電流をｄ軸電流指令値にある程度収束させた後に、ｑ軸電流をｑ軸電流指令値に収束させることができるため、ｄ軸電流の変動の影響によるｑ軸電流の発振を抑えることができるため、永久磁石電動機のトルクが比較的大きくなることをさらに抑えることができ、永久磁石電動機の制御性の低下をさらに抑制することができる。また、ｄ軸電流及びｑ軸電流の発振をより抑えることができるため、ｄ軸電流及びｑ軸電流がｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に収束するためにかかる時間をさらに短くすることができ、永久磁石電動機の起動時間をさらに短縮させることができる。 As a result, the q-axis current can be converged to the q-axis current command value after the d-axis current has converged to a certain extent to the d-axis current command value, and therefore oscillation of the q-axis current due to the influence of fluctuations in the d-axis current can be suppressed, so that the torque of the permanent magnet motor can be further prevented from becoming relatively large, and the deterioration of the controllability of the permanent magnet motor can be further suppressed. In addition, because oscillation of the d-axis current and the q-axis current can be further suppressed, the time it takes for the d-axis current and the q-axis current to converge to the d-axis current command value and the q-axis current command value can be further shortened, and the start-up time of the permanent magnet motor can be further shortened.

また、前記電流指令値出力部は、前記回転数が前記閾値以上になるまで、前記強制同期を複数回実行するとともに、前記強制同期の実行回数が増加するほど前記回転子の回転数の加速度を増加させるように構成してもよい。 The current command value output unit may be configured to execute the forced synchronization multiple times until the rotation speed becomes equal to or greater than the threshold value, and to increase the acceleration of the rotor rotation speed as the number of executions of the forced synchronization increases.

これにより、永久磁石電動機の起動を開始させてから回転子の回転数が閾値以上になるまでの期間を短縮することができるため、永久磁石電動機の起動時間をさらに短縮させることができる。 This shortens the period from when the permanent magnet motor starts to when the rotor speed reaches or exceeds the threshold, further shortening the startup time of the permanent magnet motor.

また、前記電流指令値出力部は、前記電動機の起動時、前記ｄ軸電流指令値として前記第１の所定値より小さく、かつ、前記第２の所定値より大きい第３の所定値を出力するとともに前記ｑ軸電流指令値としてゼロを出力することで前記回転子のｄ軸を前記回転子の回転磁界の基準相に追従させながら前記回転子を第１の加速度で回転させる第１強制同期を実行した後、前記ｄ軸電流指令値として前記第１の所定値を出力するとともに前記ｑ軸電流指令値としてゼロを出力することで前記ｄ軸を前記基準相に追従させながら前記回転子を前記第１の加速度より大きい第２の加速度で回転させる第２強制同期を実行するように構成してもよい。 The current command value output unit may be configured to perform a first forced synchronization at the start of the motor by outputting a third predetermined value smaller than the first predetermined value and larger than the second predetermined value as the d-axis current command value and outputting zero as the q-axis current command value to rotate the rotor at a first acceleration while making the d-axis of the rotor follow a reference phase of the rotating magnetic field of the rotor, and then to perform a second forced synchronization by outputting the first predetermined value as the d-axis current command value and outputting zero as the q-axis current command value to rotate the rotor at a second acceleration larger than the first acceleration while making the d-axis follow the reference phase.

本発明によれば、回転子の位置を検出する機能を備えていない永久磁石電動機の起動時間の短縮化を図りつつ永久磁石電動機の制御性の低下を抑制することができる。 The present invention makes it possible to reduce the start-up time of a permanent magnet motor that does not have a function for detecting the rotor position while suppressing a decrease in the controllability of the permanent magnet motor.

実施形態の永久磁石電動機の制御装置を示す図である。1 is a diagram illustrating a control device for a permanent magnet motor according to an embodiment. 電流指令値出力部の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of a current command value output unit. 従来の永久磁石電動機の起動時におけるｄ軸電流指令値、ｄ軸電流、ｑ軸電流指令値、ｑ軸電流、及び回転子の回転数の変化例を示す図である。11A and 11B are diagrams illustrating an example of changes in a d-axis current command value, a d-axis current, a q-axis current command value, a q-axis current, and the rotor speed when a conventional permanent magnet motor is started. 実施形態の永久磁石電動機の起動時におけるｄ軸電流指令値、ｄ軸電流、ｑ軸電流指令値、ｑ軸電流、及び回転子の回転数の変化例を示す図である。5A and 5B are diagrams illustrating an example of changes in a d-axis current command value, a d-axis current, a q-axis current command value, a q-axis current, and a rotor rotation speed when the permanent magnet motor of the embodiment is started. 変形例１の永久磁石電動機の起動時におけるｄ軸電流指令値、ｄ軸電流、ｑ軸電流指令値、ｑ軸電流、及び回転子の回転数の変化例を示す図である。13A to 13C are diagrams illustrating an example of changes in a d-axis current command value, a d-axis current, a q-axis current command value, a q-axis current, and the rotor speed when the permanent magnet motor of the first modified example is started. 電流指令値出力部の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of a current command value output unit. 変形例２の永久磁石電動機の起動時におけるｄ軸電流指令値、ｄ軸電流、ｑ軸電流指令値、ｑ軸電流、及び回転子の回転数の変化例を示す図である。13A and 13B are diagrams illustrating an example of changes in a d-axis current command value, a d-axis current, a q-axis current command value, a q-axis current, and the rotor speed when a permanent magnet motor of Modification 2 is started. 電流指令値出力部の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of a current command value output unit.

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態の永久磁石電動機の制御装置を示す図である。 Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a control device for a permanent magnet motor according to an embodiment.

図１に示す制御装置１は、例えば、電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車などの車両に搭載される永久磁石電動機Ｍの動作を制御するものであって、インバータ回路２と、制御回路３とを備える。なお、永久磁石電動機Ｍは、例えば、表面磁石型同期モータ（Surface Permanent Magnetic Synchronous Motor）などであって、以下、電動機Ｍとする。 The control device 1 shown in FIG. 1 controls the operation of a permanent magnet motor M mounted on a vehicle such as an electric forklift or a plug-in hybrid vehicle, and includes an inverter circuit 2 and a control circuit 3. The permanent magnet motor M is, for example, a surface permanent magnetic synchronous motor, and will hereinafter be referred to as the motor M.

インバータ回路２は、直流電源Ｐから供給される電力により電動機Ｍを駆動させるものであって、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６（例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor））と、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２とを備える。すなわち、コンデンサＣの一方端子が直流電源Ｐの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５の各コレクタ端子に接続され、コンデンサＣの他方端子が直流電源Ｐの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ１を介して電動機ＭのＵ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｅ２を介して電動機ＭのＶ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ６のコレクタ端子との接続点は電動機ＭのＷ相の入力端子に接続されている。 The inverter circuit 2 drives the electric motor M with power supplied from the DC power source P, and includes a capacitor C, switching elements SW1 to SW6 (e.g., IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors)), and current sensors Se1 and Se2. That is, one terminal of the capacitor C is connected to the positive terminal of the DC power source P and the collector terminals of the switching elements SW1, SW3, and SW5, and the other terminal of the capacitor C is connected to the negative terminal of the DC power source P and the emitter terminals of the switching elements SW2, SW4, and SW6. The connection point between the emitter terminal of the switching element SW1 and the collector terminal of the switching element SW2 is connected to the U-phase input terminal of the electric motor M via the current sensor Se1. The connection point between the emitter terminal of the switching element SW3 and the collector terminal of the switching element SW4 is connected to the V-phase input terminal of the electric motor M via the current sensor Se2. The connection point between the emitter terminal of switching element SW5 and the collector terminal of switching element SW6 is connected to the W-phase input terminal of motor M.

コンデンサＣは、直流電源Ｐから出力されインバータ回路２へ入力される電圧を平滑する。 Capacitor C smoothes the voltage output from DC power supply P and input to inverter circuit 2.

スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ１に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ２に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ３は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ３に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ４は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ４に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ５は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ５に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ６は、制御回路３から出力される駆動信号Ｓ６に基づいて、オンまたはオフする。スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６がそれぞれオンまたはオフすることで、直流電源Ｐから出力される直流電圧が、互いに位相が１２０度ずつ異なる３つの交流電圧に変換され、それら交流電圧が電動機ＭのＵ相、Ｖ相、及びＷ相の入力端子に印加され電動機Ｍの回転子が回転する。 The switching element SW1 is turned on or off based on the drive signal S1 output from the control circuit 3. The switching element SW2 is turned on or off based on the drive signal S2 output from the control circuit 3. The switching element SW3 is turned on or off based on the drive signal S3 output from the control circuit 3. The switching element SW4 is turned on or off based on the drive signal S4 output from the control circuit 3. The switching element SW5 is turned on or off based on the drive signal S5 output from the control circuit 3. The switching element SW6 is turned on or off based on the drive signal S6 output from the control circuit 3. By turning on or off the switching elements SW1 to SW6, respectively, the DC voltage output from the DC power source P is converted into three AC voltages whose phases differ from each other by 120 degrees, and these AC voltages are applied to the input terminals of the U phase, V phase, and W phase of the electric motor M, causing the rotor of the electric motor M to rotate.

電流センサＳｅ１は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、電動機ＭのＵ相に流れるＵ相電流Ｉｕを検出して制御回路３に出力する。また、電流センサＳｅ２は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、電動機ＭのＶ相に流れるＶ相電流Ｉｖを検出して制御回路３に出力する。
制御回路３は、記憶部４と、ドライブ回路５と、演算部６とを備える。 The current sensor Se1 is configured with a Hall element, a shunt resistor, etc., and detects a U-phase current Iu flowing through the U-phase of the electric motor M and outputs the detected current to the control circuit 3. The current sensor Se2 is configured with a Hall element, a shunt resistor, etc., and detects a V-phase current Iv flowing through the V-phase of the electric motor M and outputs the detected current to the control circuit 3.
The control circuit 3 includes a storage unit 4 , a drive circuit 5 , and a calculation unit 6 .

記憶部４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。また、記憶部４は、後述する、所定値Ｉｃ１、所定値Ｉｃ２、閾値ωｔｈなどを記憶している。 The storage unit 4 is configured with a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory), etc. The storage unit 4 also stores the predetermined value Ic1, the predetermined value Ic2, the threshold value ωth, etc., which will be described later.

ドライブ回路５は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成され、演算部６から出力されるＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊と搬送波（三角波、ノコギリ波、または逆ノコギリ波など）の電圧値とを比較し、その比較結果に応じた駆動信号Ｓ１～Ｓ６をスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲート端子に出力する。例えば、ドライブ回路５は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ２を出力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ１を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ２を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ４を出力し、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ３を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ４を出力する。また、ドライブ回路５は、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともに、ローレベルの駆動信号Ｓ６を出力し、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルの駆動信号Ｓ５を出力するとともに、ハイレベルの駆動信号Ｓ６を出力する。 The drive circuit 5 is composed of an IC (Integrated Circuit) and compares the U-phase voltage command value Vu*, V-phase voltage command value Vv*, and W-phase voltage command value Vw* output from the calculation unit 6 with the voltage value of a carrier wave (triangular wave, sawtooth wave, inverse sawtooth wave, etc.), and outputs drive signals S1 to S6 according to the comparison results to the gate terminals of the switching elements SW1 to SW6. For example, when the U-phase voltage command value Vu* is equal to or greater than the carrier wave, the drive circuit 5 outputs a high-level drive signal S1 and a low-level drive signal S2, and when the U-phase voltage command value Vu* is smaller than the carrier wave, the drive circuit 5 outputs a low-level drive signal S1 and a high-level drive signal S2. In addition, when the V-phase voltage command value Vv* is equal to or greater than the carrier wave, the drive circuit 5 outputs a high-level drive signal S3 and a low-level drive signal S4, and when the V-phase voltage command value Vv* is smaller than the carrier wave, the drive circuit 5 outputs a low-level drive signal S3 and a high-level drive signal S4. In addition, when the W-phase voltage command value Vw* is equal to or greater than the carrier wave, the drive circuit 5 outputs a high-level drive signal S5 and a low-level drive signal S6, and when the W-phase voltage command value Vw* is smaller than the carrier wave, the drive circuit 5 outputs a low-level drive signal S5 and a high-level drive signal S6.

演算部６は、マイクロコンピュータなどにより構成され、電流変換部７と、推定部８と、減算部９と、トルク指令値算出部１０と、電流指令値出力部１１と、減算部１２と、減算部１３と、電圧指令値算出部１４と、電圧指令値変換部１５とを備える。例えば、マイクロコンピュータが記憶部４に記憶されているプログラムを実行することにより、電流変換部７、推定部８、減算部９、トルク指令値算出部１０、電流指令値出力部１１、減算部１２、減算部１３、電圧指令値算出部１４、及び電圧指令値変換部１５が実現される。 The calculation unit 6 is configured by a microcomputer or the like, and includes a current conversion unit 7, an estimation unit 8, a subtraction unit 9, a torque command value calculation unit 10, a current command value output unit 11, a subtraction unit 12, a subtraction unit 13, a voltage command value calculation unit 14, and a voltage command value conversion unit 15. For example, the microcomputer executes a program stored in the memory unit 4 to realize the current conversion unit 7, the estimation unit 8, the subtraction unit 9, the torque command value calculation unit 10, the current command value output unit 11, the subtraction unit 12, the subtraction unit 13, the voltage command value calculation unit 14, and the voltage command value conversion unit 15.

電流変換部７は、電流センサＳｅ１により検出されるＵ相電流Ｉｕ及び電流センサＳｅ２により検出されるＶ相電流Ｉｖを用いて、電動機ＭのＷ相に流れるＷ相電流Ｉｗを求める。 The current conversion unit 7 uses the U-phase current Iu detected by the current sensor Se1 and the V-phase current Iv detected by the current sensor Se2 to determine the W-phase current Iw flowing through the W-phase of the motor M.

また、電流変換部７は、推定部８により推定される電動機Ｍの回転子の位置θ＾を用いて、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ（弱め界磁を発生させるための電流成分）及びｑ軸電流Ｉｑ（トルクを発生させるための電流成分）に変換する。 The current converter 7 also converts the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw into a d-axis current Id (current component for generating a weakened field) and a q-axis current Iq (current component for generating torque) using the rotor position θ^ of the motor M estimated by the estimator 8.

例えば、電流変換部７は、下記式１に示す変換行列Ｃ１を用いて、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。 For example, the current converter 7 converts the U-phase current Iu, the V-phase current Iv, and the W-phase current Iw into the d-axis current Id and the q-axis current Iq using the conversion matrix C1 shown in the following formula 1.

なお、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２により検出される電流は、Ｕ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖの組み合わせに限定されず、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの組み合わせ、または、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗの組み合わせでもよい。電流センサＳｅ１、Ｓｅ２によりＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗが検出される場合、電流変換部７は、Ｖ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗを用いて、Ｕ相電流Ｉｕを求める。また、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２によりＵ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗが検出される場合、電流変換部７は、Ｕ相電流Ｉｕ及びＷ相電流Ｉｗを用いて、Ｖ相電流Ｉｖを求める。 The currents detected by the current sensors Se1 and Se2 are not limited to the combination of U-phase current Iu and V-phase current Iv, but may be the combination of V-phase current Iv and W-phase current Iw, or the combination of U-phase current Iu and W-phase current Iw. When the current sensors Se1 and Se2 detect the V-phase current Iv and W-phase current Iw, the current conversion unit 7 uses the V-phase current Iv and W-phase current Iw to determine the U-phase current Iu. When the current sensors Se1 and Se2 detect the U-phase current Iu and W-phase current Iw, the current conversion unit 7 uses the U-phase current Iu and W-phase current Iw to determine the V-phase current Iv.

また、インバータ回路２において、電流センサＳｅ１、Ｓｅ２の他に、電動機ＭのＷ相に流れる電流を検出する電流センサＳｅ３をさらに備える場合、電流変換部７は、推定部８により推定される位置θ＾を用いて、電流センサＳｅ１～Ｓｅ３により検出されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換するように構成してもよい。 If the inverter circuit 2 further includes a current sensor Se3 that detects the current flowing through the W-phase of the motor M in addition to the current sensors Se1 and Se2, the current conversion unit 7 may be configured to convert the U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw detected by the current sensors Se1 to Se3 into a d-axis current Id and a q-axis current Iq using the position θ^ estimated by the estimation unit 8.

推定部８は、電流変換部７から出力されるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを用いて、電動機Ｍの回転子の位置θ＾及び回転数ω^を推定する。例えば、推定部８は、下記式２及び式３により位置θ^及び回転数ω^を算出する。なお、回転子の実際の位置θと位置θ^との差Δθを入力としΔθ^を出力としαをオブザーバの極とする伝達関数をＰ（ｓ）＝α／（ｓ＋α）とし、Δθ^を入力とし位置θ^を出力とする伝達関数をＫ（ｓ）＝ｋ_１＋ｋ_２／ｓ＋ｋ_３／ｓ^２とする。また、Δθ^は、下記式４により算出されるものとする。また、ｅ_γ及びｅ_δは、下記式５により算出されるものとする。また、Ｌｄは電動機Ｍのｄ軸インダクタンスとし、Ｌｑは電動機Ｍのｑ軸インダクタンスとし、Ｉｄはｄ軸電流Ｉｄとし、Ｉｑ´はｑ軸電流Ｉｑの微分項とし、Ｋｅは誘起電圧定数とする。 The estimation unit 8 estimates the position θ^ and rotation speed ω^ of the rotor of the motor M using the d-axis current Id and q-axis current Iq output from the current conversion unit 7. For example, the estimation unit 8 calculates the position θ^ and rotation speed ω^ by the following formulas 2 and 3. Note that a transfer function in which the difference Δθ between the actual rotor position θ and the position θ^ is input, Δθ^ is output, and α is the observer pole is P(s) = α/(s + α), and a transfer function in which Δθ^ is input and the position θ^ is output is K(s) = k ₁ + k ₂ /s + k ₃ /s ^2. Also, Δθ^ is calculated by the following formula 4. Also, e _γ and e _δ are calculated by the following formula 5. Furthermore, Ld is the d-axis inductance of the motor M, Lq is the q-axis inductance of the motor M, Id is the d-axis current Id, Iq' is the differential term of the q-axis current Iq, and Ke is the induced voltage constant.

θ^＝ｋ_１Δθ^＋ω^／ｓ・・・式２
ω^＝（ｋ_２＋ｋ_３／ｓ）Δθ^ ・・・式３
Δθ^＝ｔａｎ^－１（－ｅ^_γ／ｅ^_δ）・・・式４ θ^=k ₁ Δθ^+ω^/s ...Equation 2
ω^=(k ₂ +k ₃ /s)Δθ^ ...Equation 3
Δθ^＝tan ⁻¹ (−e^ _γ /e^ _δ ) ...Equation 4

減算部９は、外部から入力される回転数指令値ω＊と推定部８により推定される回転数ω^との差Δωを算出する。 The subtraction unit 9 calculates the difference Δω between the rotation speed command value ω* input from the outside and the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8.

トルク指令値算出部１０は、減算部９から出力される差Δωを用いて、トルク指令値Ｔ＊を算出する。例えば、トルク指令値算出部１０は、記憶部４に記憶されている、電動機Ｍの回転子の回転数と電動機Ｍのトルクとが互いに対応付けられている情報（不図示）を参照して、差Δωに相当する回転数に対応するトルクを、トルク指令値Ｔ＊として求める。 The torque command value calculation unit 10 calculates the torque command value T* using the difference Δω output from the subtraction unit 9. For example, the torque command value calculation unit 10 refers to information (not shown) stored in the memory unit 4 that associates the rotation speed of the rotor of the electric motor M with the torque of the electric motor M, and determines the torque corresponding to the rotation speed equivalent to the difference Δω as the torque command value T*.

電流指令値算出部１１は、電動機Ｍの通常制御時、トルク指令値算出部１０から出力されるトルク指令値Ｔ＊を用いて、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。例えば、電流指令値算出部１１は、通常制御時、記憶部４に記憶されている、電動機Ｍのトルクとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とが互いに対応付けられている情報（不図示）を参照して、トルク指令値Ｔ＊に相当するトルクに対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を求める。 During normal control of the motor M, the current command value calculation unit 11 calculates the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* using the torque command value T* output from the torque command value calculation unit 10. For example, during normal control, the current command value calculation unit 11 refers to information (not shown) stored in the memory unit 4 in which the torque of the motor M is associated with the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq*, and determines the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* that correspond to the torque equivalent to the torque command value T*.

減算部１２は、電流指令値出力部１１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、電流変換部７から出力されるｄ軸電流Ｉｄとの差ΔＩｄを算出する。 The subtraction unit 12 calculates the difference ΔId between the d-axis current command value Id* output from the current command value output unit 11 and the d-axis current Id output from the current conversion unit 7.

減算部１３は、電流指令値出力部１１から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、電流変換部７から出力されるｑ軸電流Ｉｑとの差ΔＩｑを算出する。 The subtraction unit 13 calculates the difference ΔIq between the q-axis current command value Iq* output from the current command value output unit 11 and the q-axis current Iq output from the current conversion unit 7.

電圧指令値算出部１４は、減算部１２から出力される差ΔＩｄ及び減算部１３から出力される差ΔＩｑを用いたＰＩ（Proportional Integral）制御により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。例えば、電圧指令値算出部１４は、下記式６を用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともに、下記式７を用いてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。なお、ＫｐはＰＩ制御の比例項の定数とし、ＫｉはＰＩ制御の積分項の定数とし、Ｌｑは電動機Ｍのｑ軸インダクタンスとし、Ｌｄは電動機Ｍのｄ軸インダクタンスとし、ω^は推定部８により推定される回転数ω^とし、Ｋｅは誘起電圧定数とする。 The voltage command value calculation unit 14 calculates the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq* by PI (Proportional Integral) control using the difference ΔId output from the subtraction unit 12 and the difference ΔIq output from the subtraction unit 13. For example, the voltage command value calculation unit 14 calculates the d-axis voltage command value Vd* using the following formula 6, and calculates the q-axis voltage command value Vq* using the following formula 7. Note that Kp is a constant of the proportional term of the PI control, Ki is a constant of the integral term of the PI control, Lq is the q-axis inductance of the motor M, Ld is the d-axis inductance of the motor M, ω^ is the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8, and Ke is an induced voltage constant.

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｄ＋∫（Ｋｉ×差ΔＩｄ）－ω＾ＬｑＩｑ・・・式６
ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｑ＋∫（Ｋｉ×差ΔＩｑ）＋ω＾ＬｄＩｄ＋ω＾Ｋｅ・・・式７ d-axis voltage command value Vd*=Kp×difference ΔId+∫(Ki×difference ΔId)−ω^LqIq Equation 6
q-axis voltage command value Vq*=Kp×difference ΔIq+∫(Ki×difference ΔIq)+ω^LdId+ω^Ke...Equation 7

電圧指令値変換部１５は、推定部８により推定される位置θ＾を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｕ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。例えば、電圧指令値変換部１５は、下記式８示す変換行列Ｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。 The voltage command value converter 15 converts the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq* into a U-phase voltage command value Vu*, a V-phase voltage command value Vu*, and a W-phase voltage command value Vw* using the position θ^ estimated by the estimator 8. For example, the voltage command value converter 15 converts the d-axis voltage command value Vd* and the q-axis voltage command value Vq* into a U-phase voltage command value Vu*, a V-phase voltage command value Vv*, and a W-phase voltage command value Vw* using a conversion matrix C2 shown in the following formula 8.

図２は、電動機Ｍの起動時における電流指令値出力部１１の動作を示すフローチャートである。 Figure 2 is a flowchart showing the operation of the current command value output unit 11 when starting the electric motor M.

まず、電流指令値出力部１１は、車両のイグニッションオンなどに伴う電動機Ｍの起動指示が制御回路１１に入力されると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ１（第１の所定値）を出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊としてゼロを出力する（ステップＳ１２）。なお、所定値Ｉｃ１は、回転子のｄ軸（Ｎ極）が電動機Ｍの回転磁界の基準相（例えば、Ｕ相）まで移動した後に回転子のｄ軸が基準相に追従しながら回転子の回転数が増加するときのｄ軸電流Ｉｄ、または、電動機Ｍのトルクが所定トルクになるときのｑ軸電流Ｉｑとする。また、電動機Ｍの起動時において、回転子のｄ軸が回転子の基準相まで移動する期間を「位置合わせ期間」とする。また、電動機Ｍの起動時において、回転子のｄ軸が回転磁界の基準相に追従しながら回転子の回転数が増加する期間を「強制同期期間」とする。 First, when a start instruction for the electric motor M accompanying the ignition-on of the vehicle is input to the control circuit 11 (step S11: Yes), the current command value output unit 11 outputs a predetermined value Ic1 (first predetermined value) as the d-axis current command value Id* and outputs zero as the q-axis current command value Iq* (step S12). The predetermined value Ic1 is the d-axis current Id when the d-axis (N pole) of the rotor moves to the reference phase (e.g., U-phase) of the rotating magnetic field of the electric motor M and the d-axis of the rotor increases in rotation speed while following the reference phase, or the q-axis current Iq when the torque of the electric motor M becomes a predetermined torque. In addition, the period during which the d-axis of the rotor moves to the reference phase of the rotor at the start of the electric motor M is the "alignment period". In addition, the period during which the d-axis of the rotor increases in rotation speed while following the reference phase of the rotating magnetic field at the start of the electric motor M is the "forced synchronization period".

次に、電流指令値出力部１１は、推定部８により推定される回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２（第２の所定値）を出力する（ステップＳ１４）。なお、閾値ωｔｈは、回転数指令値ω＊と同じ値、または、回転数指令値ω＊より一定値小さい値、または、回転数指令値ω＊より一定値大きい値、または、回転数指令値ω＊に比例する値とする。また、所定値Ｉｃ２は、ゼロより大きく、かつ、所定値Ｉｃ１より小さい任意の値とする。例えば、所定値Ｉｃ２は、所定値Ｉｃ１の１０［％］の値とする。 Next, when the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8 becomes equal to or greater than the threshold value ωth (step S13: Yes), the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* and outputs a predetermined value Ic2 (second predetermined value) as the q-axis current command value Iq* (step S14). The threshold value ωth is set to the same value as the rotation speed command value ω*, or a value smaller than the rotation speed command value ω* by a certain value, or a value larger than the rotation speed command value ω* by a certain value, or a value proportional to the rotation speed command value ω*. The predetermined value Ic2 is set to any value larger than zero and smaller than the predetermined value Ic1. For example, the predetermined value Ic2 is set to 10% of the predetermined value Ic1.

そして、電流指令値出力部１１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２を出力した後、トルク指令値Ｔ＊に対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を出力することにより、起動制御から通常制御に移行する（ステップＳ１５）。なお、電動機Ｍの起動時において、回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になってからｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑがｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に収束するまでの期間を「切替制御期間」とする。 Then, the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* and a predetermined value Ic2 as the q-axis current command value Iq*, and then outputs the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* corresponding to the torque command value T*, thereby transitioning from startup control to normal control (step S15). Note that, at the startup of the motor M, the period from when the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth until the d-axis current Id and the q-axis current Iq converge to the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* is defined as the "switching control period."

図３は、従来の電動機Ｍの起動時におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｑ軸電流Ｉｑ、回転子の回転数ωの変化例を示す図である。なお、図３では、「切替制御期間」において電流指令値出力部１１からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロが出力されるとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ１が出力される場合を想定する。また、図３（ａ）～図３（ｄ）に示す２次元座標の横軸は時間を示し縦軸は電流を示している。また、図３（ａ）に示す実線はｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を示し、図３（ｂ）に示す実線はｄ軸電流Ｉｄを示し、図３（ｃ）に示す実線はｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を示し、図３（ｄ）に示す実線はｑ軸電流Ｉｑを示している。また、図３（ｅ）に示す２次元座標の横軸は時間を示し縦軸は回転数を示している。また、図３（ｅ）に示す実線は推定部８により推定される回転数ω＾を示している。 Figure 3 is a diagram showing an example of changes in the d-axis current command value Id*, d-axis current Id, q-axis current command value Iq*, q-axis current Iq, and rotor rotation speed ω at the start of a conventional electric motor M. In addition, in Figure 3, it is assumed that zero is output as the d-axis current command value Id* from the current command value output unit 11 and a predetermined value Ic1 is output as the q-axis current command value Iq* during the "switching control period". In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates shown in Figures 3(a) to 3(d) indicates time and the vertical axis indicates current. In addition, the solid line shown in Figure 3(a) indicates the d-axis current command value Id*, the solid line shown in Figure 3(b) indicates the d-axis current Id, the solid line shown in Figure 3(c) indicates the q-axis current command value Iq*, and the solid line shown in Figure 3(d) indicates the q-axis current Iq. In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates shown in Figure 3(e) indicates time and the vertical axis indicates the rotation speed. Additionally, the solid line in FIG. 3(e) indicates the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8.

まず、電流指令値出力部１１は、「位置合わせ期間」において、図３（ａ）に示すようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ１を出力するとともに、図３（ｃ）に示すようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊としてゼロを出力する。すると、回転子のｄ軸が回転磁界の基準相に近づいていく。そして、回転子のｄ軸が回転磁界の基準相に一致すると、図３（ｅ）に示すように、「強制同期期間」において、回転数ω＾が徐々に上昇していく。 First, in the "alignment period", the current command value output unit 11 outputs a predetermined value Ic1 as the d-axis current command value Id* as shown in FIG. 3(a), and outputs zero as the q-axis current command value Iq* as shown in FIG. 3(c). Then, the d-axis of the rotor approaches the reference phase of the rotating magnetic field. Then, when the d-axis of the rotor coincides with the reference phase of the rotating magnetic field, the rotation speed ω^ gradually increases in the "forced synchronization period", as shown in FIG. 3(e).

次に、電流指令値出力部１１は、回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になると、「切替制御期間」において、図３（ａ）に示すようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力するとともに、図３（ｃ）に示すようにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ１を出力する。すると、図３（ｂ）に示すように、ゼロを基準にしてｄ軸電流Ｉｄが発振した後、ｄ軸電流Ｉｄがゼロに収束していく。また、図３（ｄ）に示すように、所定値Ｉｃ１を基準にしてｑ軸電流Ｉｑが発振した後、ｑ軸電流Ｉｑが所定値Ｉｃ１に収束していく。 Next, when the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth, the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* during the "switching control period" as shown in FIG. 3(a) and outputs a predetermined value Ic1 as the q-axis current command value Iq* as shown in FIG. 3(c). Then, as shown in FIG. 3(b), the d-axis current Id oscillates with zero as the reference, and then the d-axis current Id converges to zero. Also, as shown in FIG. 3(d), the q-axis current Iq oscillates with the reference value Ic1 as the reference, and then the q-axis current Iq converges to the predetermined value Ic1.

そして、電流指令値出力部１１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ１を出力した後、トルク指令値Ｔ＊に対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を出力することにより、起動制御から通常制御に移行する。 Then, the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* and a predetermined value Ic1 as the q-axis current command value Iq*, and then outputs the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* corresponding to the torque command value T*, thereby transitioning from startup control to normal control.

このように、電動機Ｍの起動制御が開始されてから通常制御に移行するまでに所定時間を要する。そして、この起動にかかる時間を短縮する場合、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従させるためのフィードバック制御のゲイン（例えば、式６及び式７のＫｐやＫｉ）を比較的大きくすることが考えられる。すなわち、フィードバック制御のゲインを比較的大きくすると、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊が所定値Ｉｃ１からゼロに変化するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊がゼロから所定値Ｉｃ１に変化してからｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑがｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に収束するまでにかかる時間（「切替制御期間」）を短くすることができる。 In this way, a certain time is required from when the start-up control of the motor M is started until the transition to normal control. To shorten the time required for this start-up, it is possible to relatively increase the feedback control gain (e.g., Kp and Ki in Equations 6 and 7) for making the d-axis current Id and the q-axis current Iq follow the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq*. In other words, by relatively increasing the feedback control gain, it is possible to shorten the time ("switching control period") required for the d-axis current Id and the q-axis current Iq to converge to the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* after the d-axis current command value Id* changes from the predetermined value Ic1 to zero and the q-axis current command value Iq* changes from zero to the predetermined value Ic1.

しかしながら、フィードバック制御のゲインを比較的大きくすると、「切替制御期間」において、ｑ軸電流Ｉｑが比較的大きく発振し、電動機Ｍのトルクが必要以上に大きくなり、電動機Ｍの制御性が低下するおそれがある。 However, if the feedback control gain is made relatively large, the q-axis current Iq may oscillate relatively strongly during the "switching control period", causing the torque of the motor M to become larger than necessary, which may reduce the controllability of the motor M.

図４は、実施形態の電動機Ｍの起動時におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｑ軸電流Ｉｑ、回転子の回転数ωの変化例を示す図である。なお、図４では、「切替制御期間」において電流指令値出力部１１からｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロが出力されるとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ１より小さい所定値Ｉｃ２が出力される場合を想定する。また、図４（ａ）～図４（ｄ）に示す２次元座標の横軸は時間を示し縦軸は電流を示している。また、図４（ａ）に示す実線はｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を示し、図４（ｂ）に示す実線はｄ軸電流Ｉｄを示し、図４（ｃ）に示す実線はｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を示し、図４（ｄ）に示す実線はｑ軸電流Ｉｑを示している。また、図４（ｅ）に示す２次元座標の横軸は時間を示し縦軸は回転数を示している。また、図４（ｅ）に示す実線は推定部８により推定される回転数ω＾を示している。また、図４に示す「位置合わせ期間」及び「強制同期期間」は、図３に示す「位置合わせ期間」及び「強制同期期間」と同様である。 Figure 4 is a diagram showing an example of changes in the d-axis current command value Id*, the d-axis current Id, the q-axis current command value Iq*, the q-axis current Iq, and the rotor rotation speed ω at the start of the electric motor M of the embodiment. In addition, in Figure 4, it is assumed that zero is output as the d-axis current command value Id* from the current command value output unit 11 during the "switching control period" and a predetermined value Ic2 smaller than the predetermined value Ic1 is output as the q-axis current command value Iq*. In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates shown in Figures 4(a) to 4(d) indicates time and the vertical axis indicates current. In addition, the solid line shown in Figure 4(a) indicates the d-axis current command value Id*, the solid line shown in Figure 4(b) indicates the d-axis current Id, the solid line shown in Figure 4(c) indicates the q-axis current command value Iq*, and the solid line shown in Figure 4(d) indicates the q-axis current Iq. In addition, the horizontal axis of the two-dimensional coordinates shown in Figure 4(e) indicates time and the vertical axis indicates the rotation speed. Moreover, the solid line shown in FIG. 4(e) indicates the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8. Moreover, the "alignment period" and "forced synchronization period" shown in FIG. 4 are the same as the "alignment period" and "forced synchronization period" shown in FIG. 3.

実施形態の制御装置１では、図４（ｃ）に示すように、「切替制御期間」において、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２を電流指令値算出部１０から出力させる。 In the control device 1 of the embodiment, as shown in FIG. 4(c), during the "switching control period", the current command value calculation unit 10 outputs a predetermined value Ic2 as the q-axis current command value Iq*.

これにより、図３（ｄ）に示す「切替制御期間」におけるｑ軸電流Ｉｑに比べて、図４（ｄ）に示すように、「切替制御期間」において、ｑ軸電流Ｉｑが比較的大きくなることを抑えることができるため、電動機Ｍのトルクが必要以上に大きくなることを抑制することができ、電動機Ｍの制御性の低下を抑制することができる。また、図３（ｄ）に示す「切替制御期間」におけるｑ軸電流Ｉｑに比べて、図４（ｄ）に示すように、「切替制御期間」において、ｑ軸電流Ｉｑの発振を抑えることができる。また、「切替制御期間」において、ｑ軸電流Ｉｑの発振を抑えることができるため、図３（ｂ）に示す「切替制御期間」におけるｄ軸電流Ｉｄに比べて、図４（ｂ）に示すように、「切替制御期間」において、ｑ軸電流Ｉｑの変動の影響によるｄ軸電流Ｉｄの発振も抑えることができる。そのため、図３に示す「切替制御期間」に比べて、図４に示す「切替制御期間」を短くすることができ、電動機Ｍの起動時間の短縮化を図ることができる。 As a result, as shown in FIG. 4(d), the q-axis current Iq can be suppressed from becoming relatively large during the "switching control period" compared to the q-axis current Iq during the "switching control period" shown in FIG. 3(d), and the torque of the motor M can be suppressed from becoming unnecessarily large, thereby suppressing a decrease in the controllability of the motor M. Also, as shown in FIG. 4(d), the oscillation of the q-axis current Iq can be suppressed during the "switching control period" compared to the q-axis current Iq during the "switching control period". Also, as shown in FIG. 4(b), the oscillation of the d-axis current Id due to the influence of the fluctuation of the q-axis current Iq can be suppressed during the "switching control period" compared to the d-axis current Id during the "switching control period" shown in FIG. 3(b). Therefore, the "switching control period" shown in FIG. 4 can be shortened compared to the "switching control period" shown in FIG. 3, and the start-up time of the motor M can be shortened.

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.

＜変形例１＞
変形例１の電流指令値出力部１１では、電動機Ｍの起動時の「切替制御期間」において、図５（ａ）及び図５（ｃ）に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を所定値Ｉｃ１からゼロに変化させた後、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をゼロから所定値Ｉｃ２に変化させる。 <Modification 1>
In the current command value output unit 11 of the modified example 1, during the “switching control period” at the start-up of the motor M, as shown in Figures 5(a) and 5(c), the d-axis current command value Id* is changed from a predetermined value Ic1 to zero, and then the q-axis current command value Iq* is changed from zero to a predetermined value Ic2.

このように、「切替制御期間」において、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をゼロに変化させた後、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を所定値Ｉｃ２に変化させることにより、ｄ軸電流Ｉｄをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊にある程度収束させた後に、ｑ軸電流Ｉｑをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に収束させることができる。これにより、「切替制御期間」において、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を所定値Ｉｃ１からゼロに変化させるタイミングと、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をゼロから所定値Ｉｃ２に変化させるタイミングとが互いに同じである場合に比べて、図５（ｄ）に示すように、ｄ軸電流Ｉｄの変動の影響によるｑ軸電流Ｉｑの発振を抑えることができるため、電動機Ｍのトルクが必要以上に大きくなることをさらに抑制することができ、電動機Ｍの制御性の低下をさらに抑制することができる。 In this way, in the "switching control period", after changing the d-axis current command value Id* to zero, the q-axis current command value Iq* is changed to the predetermined value Ic2, so that the d-axis current Id converges to the d-axis current command value Id* to a certain extent, and then the q-axis current Iq converges to the q-axis current command value Iq*. As a result, as shown in FIG. 5(d), compared to the case where the timing of changing the d-axis current command value Id* from the predetermined value Ic1 to zero and the timing of changing the q-axis current command value Iq* from zero to the predetermined value Ic2 are the same during the "switching control period", the oscillation of the q-axis current Iq due to the influence of fluctuations in the d-axis current Id can be suppressed, so that the torque of the electric motor M can be further suppressed from becoming unnecessarily large, and the deterioration of the controllability of the electric motor M can be further suppressed.

図６は、電動機Ｍの起動時における変形例１の電流指令値出力部１１の動作を示すフローチャートである。なお、図６に示すステップＳ１１～Ｓ１３、Ｓ１５は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１３、Ｓ１５と同じである。 Figure 6 is a flowchart showing the operation of the current command value output unit 11 of the first modified example when starting the electric motor M. Note that steps S11 to S13 and S15 shown in Figure 6 are the same as steps S11 to S13 and S15 shown in Figure 2.

まず、電流指令値出力部１１は、電動機Ｍの起動指示が入力されると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ１（第１の所定値）を出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊としてゼロを出力する（ステップＳ１２）。 First, when an instruction to start the electric motor M is input (step S11: Yes), the current command value output unit 11 outputs a predetermined value Ic1 (first predetermined value) as the d-axis current command value Id* and outputs zero as the q-axis current command value Iq* (step S12).

次に、電流指令値出力部１１は、回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力した後（ステップＳ１４１）、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２（第２の所定値）を出力する（ステップＳ１４２）。 Next, when the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth (step S13: Yes), the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* (step S141), and then outputs a predetermined value Ic2 (a second predetermined value) as the q-axis current command value Iq* (step S142).

そして、電流指令値出力部１１は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２を出力した後、トルク指令値Ｔ＊に対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を出力することにより、起動制御から通常制御に移行する（ステップＳ１５）。 Then, the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* and a predetermined value Ic2 as the q-axis current command value Iq*, and then outputs the d-axis current command value Id* and the q-axis current command value Iq* corresponding to the torque command value T*, thereby transitioning from startup control to normal control (step S15).

＜変形例２＞
上記実施形態の電流指令値出力部１１では、図４や図５に示すように、電動機Ｍの起動時、回転子のｄ軸と回転磁界の基準相との位置合わせを実行した後、ｄ軸を基準相に追従させながら回転子を回転させる強制同期を実行している。図４や図５に示す「位置合わせ期間」では、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定電流Ｉｃ１が出力されてからｄ軸が基準相と一致するまでに比較的長い時間がかかる。また、図４や図５に示す「強制同期期間」においても、回転数ω＾が上昇し始めてから回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になるまでに比較的長い時間がかかる。 <Modification 2>
In the current command value output unit 11 of the above embodiment, as shown in Fig. 4 and Fig. 5, when starting the electric motor M, the d-axis of the rotor is aligned with the reference phase of the rotating magnetic field, and then forced synchronization is performed to rotate the rotor while making the d-axis follow the reference phase. In the "alignment period" shown in Fig. 4 and Fig. 5, it takes a relatively long time from when a predetermined current Ic1 is output as the d-axis current command value Id* until the d-axis coincides with the reference phase. Also, in the "forced synchronization period" shown in Fig. 4 and Fig. 5, it takes a relatively long time from when the rotation speed ω^ starts to increase until the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth.

そこで、変形例２の電流指令値出力部１１では、電動機Ｍの起動時、図７（ａ）に示すようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ１より小さく、かつ、所定値Ｉｃ２より大きい所定値Ｉｃ３（第３の所定値）を出力するとともに図７（ｃ）に示すようにｑ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力することでｄ軸を回転磁界の基準相に追従させながら回転子を加速度ａ１（第１の加速度）で回転させる第１強制同期を実行する。次に、変形例２の電流指令値出力部１１は、図７（ａ）に示すようにｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ１を出力するとともに図７（ｃ）に示すようにｑ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力することでｄ軸を基準相に追従させながら回転子を加速度ａ１より大きい加速度ａ２（第２の加速度）で回転させる第２強制同期を実行する。これにより、図７（ｅ）に示すように、回転数ω＾が閾値ωｔｈに近い状態で第１強制同期から第２強制同期に移行されるため、「第２強制同期期間」においてすぐに回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になり、「第２強制同期期間」を「強制同期期間」より短くすることができる。 Therefore, in the current command value output unit 11 of the modified example 2, when the motor M is started, as shown in FIG. 7(a), a predetermined value Ic3 (third predetermined value) smaller than the predetermined value Ic1 and larger than the predetermined value Ic2 is output as the d-axis current command value Id*, and zero is output as the q-axis current command value Id*, as shown in FIG. 7(c), to perform a first forced synchronization in which the rotor rotates at an acceleration a1 (first acceleration) while the d-axis follows the reference phase of the rotating magnetic field. Next, the current command value output unit 11 of the modified example 2 outputs the predetermined value Ic1 as the d-axis current command value Id*, as shown in FIG. 7(a), and zero is output as the q-axis current command value Id*, as shown in FIG. 7(c), to perform a second forced synchronization in which the rotor rotates at an acceleration a2 (second acceleration) larger than the acceleration a1 while the d-axis follows the reference phase. As a result, as shown in FIG. 7(e), the first forced synchronization is switched to the second forced synchronization when the rotation speed ω^ is close to the threshold value ωth, so that the rotation speed ω^ quickly becomes equal to or greater than the threshold value ωth during the "second forced synchronization period", making it possible to make the "second forced synchronization period" shorter than the "forced synchronization period".

このように、変形例２の電流指令値出力部１１は、電動機Ｍの起動時において、第１強制同期を実行した後、第２強制同期を実行する構成であるため、位置合わせを実行した後、強制同期を実行する場合に比べて、電動機Ｍの起動が開始されてから回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になるまでにかかる時間に対しても短縮化を図ることができ、電動機Ｍの起動時間をさらに短縮させることができる。 In this way, the current command value output unit 11 of the second modified example is configured to execute the first forced synchronization and then the second forced synchronization when starting the motor M. Therefore, compared to the case where forced synchronization is executed after performing alignment, it is possible to shorten the time it takes from when the startup of the motor M begins until the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth, and the startup time of the motor M can be further shortened.

図８は、電動機Ｍの起動時における変形例２の電流指令値出力部１１の動作を示すフローチャートである。なお、図８に示すステップＳ１１～Ｓ１５は、図２に示すステップＳ１１～Ｓ１５と同じである。 Figure 8 is a flowchart showing the operation of the current command value output unit 11 of the second modified example when starting the electric motor M. Note that steps S11 to S15 shown in Figure 8 are the same as steps S11 to S15 shown in Figure 2.

まず、電流指令値出力部１１は、電動機Ｍの起動指示が入力されると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ３を出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊としてゼロを出力する（ステップＳ１２１）。なお、所定値Ｉｃ３は、回転子のｄ軸が回転磁界の基準相に追従しつつ回転子が加速度ａ１で回転しているときのｄ軸電流Ｉｄとする。 First, when a command to start the motor M is input (step S11: Yes), the current command value output unit 11 outputs a predetermined value Ic3 as the d-axis current command value Id* and zero as the q-axis current command value Iq* (step S121). The predetermined value Ic3 is the d-axis current Id when the rotor is rotating at acceleration a1 while the d-axis of the rotor follows the reference phase of the rotating magnetic field.

次に、電流指令値出力部１１は、推定部８により推定される回転数ω＾が閾値ωｔｈ´以上になると（ステップＳ１２２：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊として所定値Ｉｃ１を出力するとともにｑ軸電流指令値Ｉｑ＊としてゼロを出力する（ステップＳ１２）。なお、変形例２における所定値Ｉｃ１は、回転子のｄ軸が回転磁界の基準相に追従しつつ回転子が加速度ａ２で回転しているときのｄ軸電流Ｉｄとする。また、閾値ωｔｈ´は、閾値ωｔｈより小さい任意の値とする。また、制御回路３は、第１強制同期を開始してから所定時間が経過すると、第２強制同期を実行するように構成してもよい。例えば、所定時間は、第１強制同期が開始されてから回転速度ωが閾値ωｔｈ´以上になるまでの時間とする。 Next, when the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8 becomes equal to or greater than the threshold value ωth' (step S122: Yes), the current command value output unit 11 outputs a predetermined value Ic1 as the d-axis current command value Id* and outputs zero as the q-axis current command value Iq* (step S12). Note that the predetermined value Ic1 in the second modification is the d-axis current Id when the rotor rotates at an acceleration a2 while the rotor's d-axis follows the reference phase of the rotating magnetic field. The threshold value ωth' is an arbitrary value smaller than the threshold value ωth. The control circuit 3 may be configured to execute the second forced synchronization when a predetermined time has elapsed since the start of the first forced synchronization. For example, the predetermined time is the time from the start of the first forced synchronization until the rotation speed ω becomes equal to or greater than the threshold value ωth'.

次に、電流指令値出力部１１は、推定部８により推定される回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力するとともに、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２（第２の所定値）を出力する（ステップＳ１４）。 Next, when the rotation speed ω^ estimated by the estimation unit 8 becomes equal to or greater than the threshold value ωth (step S13: Yes), the current command value output unit 11 outputs zero as the d-axis current command value Id* and outputs a predetermined value Ic2 (a second predetermined value) as the q-axis current command value Iq* (step S14).

なお、変形例２の電流指令値出力部１１は、変形例１の電流指令値出力部１１のように、回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になった場合、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊としてゼロを出力した後、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊として所定値Ｉｃ２を出力するように構成してもよい。これにより、電動機Ｍの制御性の低下をさらに抑制することができるとともに、電動機Ｍの起動時間をさらに短縮させることができる。 The current command value output unit 11 of the second modification may be configured to output zero as the d-axis current command value Id* and then output a predetermined value Ic2 as the q-axis current command value Iq* when the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth, like the current command value output unit 11 of the first modification. This can further suppress the deterioration of the controllability of the motor M and further shorten the start-up time of the motor M.

また、変形例２の電流指令値出力部１１は、回転数ω＾が閾値ωｔｈ以上になるまで、強制同期を複数回実行するとともに、強制同期の実行回数が増加するほど回転数ωの加速度を増加させるように構成してもよい。 In addition, the current command value output unit 11 of the second modified example may be configured to perform forced synchronization multiple times until the rotation speed ω^ becomes equal to or greater than the threshold value ωth, and to increase the acceleration of the rotation speed ω as the number of times the forced synchronization is performed increases.

１制御装置
２インバータ回路
３制御回路
４記憶部
５ドライブ回路
６演算部
７電流変換部
８推定部
９、１２、１３減算部
１０トルク指令値算出部
１１電流指令値出力部
１４電圧指令値算出部
１５電圧指令値変換部 Reference Signs List 1 Control device 2 Inverter circuit 3 Control circuit 4 Memory unit 5 Drive circuit 6 Calculation unit 7 Current conversion unit 8 Estimation unit 9, 12, 13 Subtraction unit 10 Torque command value calculation unit 11 Current command value output unit 14 Voltage command value calculation unit 15 Voltage command value conversion unit

Claims

搬送波の電圧値と電圧指令値との比較結果により永久磁石電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、
前記回転子の位置により前記永久磁石電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流変換部と、
前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流により前記回転子の位置及び前記回転子の回転数を推定する推定部と、
前記回転子の回転数と回転数指令値との差によりトルク指令値を算出するトルク指令値算出部と、
前記トルク指令値によりｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、
前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記回転子の位置により前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記電圧指令値に変換する電圧指令値変換部と、
を備え、
前記電流指令値出力部は、前記永久磁石電動機の起動時、前記ｄ軸電流指令値として第１の所定値を出力することにより前記回転子の回転数を増加させる強制同期を実行し、前記回転数が閾値以上になると、前記ｄ軸電流指令値としてゼロを出力するとともに前記ｑ軸電流指令値としてゼロより大きく、かつ、前記第１の所定値より小さい第２の所定値を出力することにより前記永久磁石電動機のトルクを増加させる切替制御を実行する
ことを特徴とする永久磁石電動機の制御装置。 an inverter circuit that drives a rotor of a permanent magnet motor based on a comparison result between a voltage value of the carrier wave and a voltage command value;
a current converter for converting a current flowing through the permanent magnet motor into a d-axis current and a q-axis current according to a position of the rotor;
an estimation unit that estimates a position of the rotor and a rotation speed of the rotor based on the d-axis current and the q-axis current;
a torque command value calculation unit that calculates a torque command value based on a difference between the rotation speed of the rotor and a rotation speed command value;
a current command value output unit that outputs a d-axis current command value and a q-axis current command value based on the torque command value;
a voltage command value calculation unit that calculates a d-axis voltage command value so as to reduce a difference between the d-axis current and the d-axis current command value, and calculates a q-axis voltage command value so as to reduce a difference between the q-axis current and the q-axis current command value;
a voltage command value conversion unit that converts the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value into the voltage command value according to a position of the rotor;
Equipped with
the current command value output unit executes forced synchronization to increase a rotation speed of the rotor by outputting a first predetermined value as the d-axis current command value when the permanent magnet motor is started, and, when the rotation speed becomes equal to or greater than a threshold value, executes switching control to increase a torque of the permanent magnet motor by outputting zero as the d-axis current command value and outputting a second predetermined value that is greater than zero and smaller than the first predetermined value as the q-axis current command value.

搬送波の電圧値と電圧指令値との比較結果により永久磁石電動機の回転子を駆動させるインバータ回路と、
前記回転子の位置により前記永久磁石電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する電流変換部と、
前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流により前記回転子の位置及び前記回転子の回転数を推定する推定部と、
前記回転子の回転数と回転数指令値との差によりトルク指令値を算出するトルク指令値算出部と、
前記トルク指令値によりｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する電流指令値出力部と、
前記ｄ軸電流と前記ｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流と前記ｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
前記回転子の位置により前記ｄ軸電圧指令値及び前記ｑ軸電圧指令値を前記電圧指令値に変換する電圧指令値変換部と、
を備え、
前記電流指令値出力部は、前記永久磁石電動機の起動時、前記ｄ軸電流指令値として第１の所定値を出力することにより前記回転子の回転数を増加させる強制同期を実行し、前記回転数が閾値以上になると、前記ｄ軸電流指令値としてゼロを出力した後、前記ｑ軸電流指令値としてゼロより大きく、かつ、前記第１の所定値より小さい第２の所定値を出力することにより前記永久磁石電動機のトルクを増加させる切替制御を実行する
ことを特徴とする永久磁石電動機の制御装置。 an inverter circuit that drives a rotor of a permanent magnet motor based on a comparison result between a voltage value of the carrier wave and a voltage command value;
a current converter for converting a current flowing through the permanent magnet motor into a d-axis current and a q-axis current according to a position of the rotor;
an estimation unit that estimates a position of the rotor and a rotation speed of the rotor based on the d-axis current and the q-axis current;
a torque command value calculation unit that calculates a torque command value based on a difference between the rotation speed of the rotor and a rotation speed command value;
a current command value output unit that outputs a d-axis current command value and a q-axis current command value based on the torque command value;
a voltage command value calculation unit that calculates a d-axis voltage command value so as to reduce a difference between the d-axis current and the d-axis current command value, and calculates a q-axis voltage command value so as to reduce a difference between the q-axis current and the q-axis current command value;
a voltage command value conversion unit that converts the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value into the voltage command value according to a position of the rotor;
Equipped with
The current command value output unit executes forced synchronization to increase the rotation speed of the rotor by outputting a first predetermined value as the d-axis current command value when the permanent magnet motor is started, and when the rotation speed becomes equal to or greater than a threshold value , executes switching control to increase the torque of the permanent magnet motor by outputting zero as the d-axis current command value and then outputting a second predetermined value that is greater than zero and smaller than the first predetermined value as the q-axis current command value.
A control device for a permanent magnet motor.

請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機の制御装置であって、
前記電流指令値出力部は、前記強制同期を複数回実行するとともに、前記強制同期の実行回数が増加するほど前記回転子の回転数の加速度を増加させる
ことを特徴とする永久磁石電動機の制御装置。 3. The control device for a permanent magnet motor according to claim 1,
The control device for a permanent magnet motor, wherein the current command value output unit executes the forced synchronization a plurality of times, and increases an acceleration of the rotation speed of the rotor as the number of times the forced synchronization is executed increases.

請求項１または請求項２に記載の永久磁石電動機の制御装置であって、
前記電流指令値出力部は、前記電動機の起動時、前記ｄ軸電流指令値として前記第１の所定値より小さく、かつ、前記第２の所定値より大きい第３の所定値を出力するとともに前記ｑ軸電流指令値としてゼロを出力することで前記回転子のｄ軸を前記回転子の回転磁界の基準相に追従させながら前記回転子を第１の加速度で回転させる第１強制同期を実行した後、前記ｄ軸電流指令値として前記第１の所定値を出力するとともに前記ｑ軸電流指令値としてゼロを出力することで前記ｄ軸を前記基準相に追従させながら前記回転子を前記第１の加速度より大きい第２の加速度で回転させる第２強制同期を実行する
ことを特徴とする永久磁石電動機の制御装置。
3. The control device for a permanent magnet motor according to claim 1,
the current command value output unit performs a first forced synchronization in which the rotor rotates at a first acceleration while causing the d-axis of the rotor to follow a reference phase of a rotating magnetic field of the rotor by outputting a third predetermined value that is smaller than the first predetermined value and greater than the second predetermined value as the d-axis current command value and outputting zero as the q-axis current command value, when the motor is started, and then performs a second forced synchronization in which the rotor rotates at a second acceleration greater than the first acceleration while causing the d-axis of the rotor to follow the reference phase by outputting the first predetermined value as the d-axis current command value and outputting zero as the q-axis current command value.