特開 2019-54621 同期電動機の制御装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-54621(P2019-54621A)

(43)【公開日】2019年4月4日

(54)【発明の名称】同期電動機の制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/024 20160101AFI20190308BHJP

   H02P 21/06 20160101ALI20190308BHJP

   H02P 21/34 20160101ALI20190308BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20190308BHJP

【ＦＩ】

   H02P25/024

   H02P21/06

   H02P21/34

   H02P27/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2017-176702(P2017-176702)

(22)【出願日】2017年9月14日

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(74)【代理人】

【識別番号】100085213

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100087538

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 和久

(74)【代理人】

【識別番号】100087572

【弁理士】

【氏名又は名称】松川 克明

(74)【代理人】

【識別番号】100105843

【弁理士】

【氏名又は名称】神保 泰三

(74)【代理人】

【識別番号】100115934

【弁理士】

【氏名又は名称】中塚 雅也

(72)【発明者】

【氏名】丸山 真

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505BB10

5H505DD06

5H505EE41

5H505EE49

5H505EE55

5H505FF01

5H505GG02

5H505HB01

5H505JJ17

5H505JJ28

5H505LL01

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】電流フィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行う同期電動機の制御装置において、いずれの回転速度領域においても前記同期電動機を安定して駆動させることができる構成を得る。
【解決手段】制御装置１は、トルククランプ値を設定するトルククランプ生成部４０と、回転速度指令及び前記トルククランプ値に基づいて、モータ２に流れる電流をフィードバックすることなく、電圧指令を生成する指令生成部１０と、ＰＷＭ信号生成部２０と、インバータ部３０と、を備える。トルククランプ生成部４０は、モータ２の回転速度の始動領域では、前記トルククランプ値としての始動時制限値を設定し、モータ２の前記始動領域以外の領域では、前記トルククランプ値としての通常時制限値を設定する。前記始動時制限値は、前記始動領域の回転速度において、前記通常時制限値よりも大きく且つモータ２を継続して回転可能なトルククランプ値よりも大きい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御装置であって、
前記同期電動機の回転速度に応じて、前記同期電動機の出力トルクに関連する出力トルク関連値に対する制限値を設定する制限値設定部と、
入力指令及び前記制限値に基づいて、前記同期電動機に流れる電流をフィードバックすることなく、電圧指令を生成する指令生成部と、
前記電圧指令に基づいて、前記同期電動機の駆動を制御するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
前記ＰＷＭ信号を用いて前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記制限値設定部は、前記回転速度における前記同期電動機の始動領域では、前記制限値としての始動時制限値を設定するとともに、前記回転速度における前記同期電動機の前記始動領域以外の領域では、前記制限値としての通常時制限値を設定し、
前記始動時制限値は、前記始動領域の回転速度において、前記通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な前記出力トルク関連値よりも大きい、同期電動機の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の同期電動機の制御装置において、
前記始動時制限値は、前記ＰＷＭ信号に応じた前記同期電動機の電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応する前記出力トルク関連値以下である、同期電動機の制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の同期電動機の制御装置において、
前記制限値設定部は、
前記同期電動機の各回転速度において、前記通常時制限値を含む、第１制限値を生成する第１制限値生成部と、
前記同期電動機の各回転速度において、前記始動領域で前記通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な前記出力トルク関連値よりも大きい前記始動時制限値を含む、第２制限値を生成する第２制限値生成部と、
前記同期電動機の各回転速度において、前記第１制限値生成部で生成された第１制限値及び前記第２制限値生成部で生成された第２制限値のうち、絶対値が大きい値を、前記制限値として選択する制限値選択部と、
を有する、同期電動機の制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載の同期電動機の制御装置において、
前記指令生成部は、
前記第１制限値を用いて第１指令信号を生成する第１指令信号生成部と、
前記第２制限値を用いて第２指令信号を生成する第２指令信号生成部と、
前記同期電動機の各回転速度において、前記制限値選択部によって前記第１制限値及び前記第２制限値のいずれが選択されたかに応じて、前記第１指令信号及び前記第２指令信号のいずれか一方を選択する指令信号選択部と、
を有し、
前記指令信号選択部で選択された指令信号に対応する電圧指令を、前記電圧指令として出力する、同期電動機の制御装置。

【請求項5】

同期電動機の駆動を制御するための同期電動機の制御方法であって、
前記同期電動機の回転速度を取得する回転速度取得工程と、
前記同期電動機の各回転速度において、通常時制限値を含む、第１制限値を生成する第１制限値生成工程と、
前記同期電動機の各回転速度において、前記同期電動機の始動領域で前記通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な出力トルク関連値よりも大きい始動時制限値を含む、第２制限値を生成する第２制限値生成工程と、
前記同期電動機の各回転速度において、前記第１制限値生成工程で生成された第１制限値及び前記第２制限値生成工程部で生成された第２制限値のうち、絶対値が大きい値を、制限値として選択する制限値選択工程と、
前記同期電動機の各回転速度において、前記制限値選択工程で前記第１制限値及び前記第２制限値のいずれが前記制限値として選択されたかに応じて、前記第１制限値を用いて生成される前記第１指令信号及び前記第２制限値を用いて生成される前記第２指令信号のいずれか一方を指令信号として出力する指令信号出力工程と、
前記指令信号出力工程で出力された前記指令信号に対応する電圧指令を算出する電圧指令算出工程と、
を有する、同期電動機の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同期電動機の駆動を制御する制御装置及び同期電動機の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

同期電動機の駆動を制御する制御方法として、ＰＷＭ信号を用いたＰＷＭ駆動制御が知られている。一般的に、ＰＷＭ駆動制御を行う制御装置では、トルク指令に基づいてｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を生成し、該ｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令に基づいてＰＷＭ信号を生成して同期電動機に出力する。このようなＰＷＭ駆動制御を行う制御装置として、例えば特許文献１に開示されるモータ制御装置が知られている。

【0003】

前記特許文献１のモータ制御装置では、電流指令生成部がトルク指令に応じてｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を生成した後、生成されたｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令に基づいて、電流制御部が三相の電流指令を生成する。前記電流制御部は、電流検出部によって検出された電流（ＩＰＭモータに流れる電流）を用いて、三相の電流指令を生成する。前記電流制御部によって生成された電流指令は、主回路部に入力される。これにより、前記主回路部から前記ＩＰＭモータに三相の電流が流れる。

【0004】

なお、前記特許文献１のモータ制御装置は、トルク制限値選択ブロックによって、トルク出力優先モードの場合には、トルク指令に応じたトルクの発生を許可するトルクテーブルを選択する一方、効率優先モードの場合には、トルク指令に応じたトルクの発生を制限するトルクテーブルを選択する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−５５０３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年、同期電動機に供給される交流電流を検出するための電流検出器を設けずに、前記同期電動機の駆動制御を行う制御装置が求められている。すなわち、同期電動機に流れる電流をフィードバックすることなく、同期電動機の駆動制御を行う制御装置が求められている。

【0007】

これに対し、電流のフィードバックを行うことなく同期電動機の駆動制御を行う、いわゆる電流センサレス制御が検討されている。この電流センサレス制御は、以下のようなモータの電圧方程式を用いて、前記モータの電圧指令値を算出する方法である。ｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*は、以下の式に、ｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*を代入することによって求められる。なお、以下の式は、同期電動機の定常状態を示す電圧方程式である。
ｖｑ^*＝Ｒ・ｉｑ^*＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ^*＋ωｅ・Ｋｅ／Ｐｎ （１）
ｖｄ^*＝Ｒ・ｉｄ^*−ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ^* （２）

【0008】

ここで、Ｒは巻線抵抗、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωｅは電気角速度、Ｋｅは誘起電圧定数、Ｐｎは極対数である。

【0009】

電流をフィードバックしてモータの駆動制御を行う従来の制御装置を、上述のような電流センサレス制御を行う制御装置に置き換える場合、前記従来の制御装置において電流がフィードバックされている電流制御部を、上述の電圧方程式によって電圧指令を算出する電圧指令算出部に置き換えることが考えられる。

【0010】

ところで、一般に、電流指令が数百Ａのオーダーの値であるのに対し、同期電動機の巻線抵抗Ｒは、μΩからｍΩのオーダーの値であり、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑも、μＨからｍＨのオーダーの値である。

【0011】

同期電動機の始動時などのように同期電動機の回転速度が低い場合には、電気角速度ωｅが小さくなるため、上述の（１）、（２）式において、ｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*の値は小さくなる。そうすると、上述の（１）、（２）式から算出されたｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*が、制御装置に入力される速度指令に追従するために同期電動機に必要な入力電圧に達しない場合がある。この場合には、電圧指令不足状態となって、同期電動機を速度制御できなくなる可能性がある。

【0012】

本発明の目的は、電流フィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行う同期電動機の制御装置において、いずれの回転速度領域においても前記同期電動機を安定して駆動させることができる構成を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態に係る同期電動機の制御装置は、同期電動機の駆動を制御する同期電動機の制御装置である。この制御装置は、前記同期電動機の回転速度に応じて、前記同期電動機の出力トルクに関連する出力トルク関連値に対する制限値を設定する制限値設定部と、入力指令及び前記制限値に基づいて、前記同期電動機に流れる電流をフィードバックすることなく、電圧指令を生成する指令生成部と、前記電圧指令に基づいて、前記同期電動機の駆動を制御するためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、前記ＰＷＭ信号を用いて前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御部と、を備える。前記制限値設定部は、前記回転速度における前記同期電動機の始動領域では、前記制限値としての始動時制限値を設定するとともに、前記回転速度における前記同期電動機の前記始動領域以外の領域では、前記制限値としての通常時制限値を設定する。前記始動時制限値は、前記始動領域の回転速度において、前記通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な前記出力トルク関連値よりも大きい（第１の構成）。

【0014】

これにより、同期電動機に流れる電流のフィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行う、いわゆる電流センサレス制御において、前記同期電動機の回転速度における該同期電動機の始動領域とそれ以外の領域とで、ＰＷＭ信号を生成する際に用いる出力トルク関連値に対する制限値を変えることができる。しかも、前記始動領域で設定される前記制限値としての始動時制限値を、それ以外の領域で前記制限値として設定される通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な前記出力トルク関連値よりも大きくすることにより、前記始動領域において前記同期電動機の回転を加速させるように、前記始動領域以外の領域に比べて前記同期電動機に入力される電圧指令を大きくすることができる。

【0015】

したがって、制御装置は、前記同期電動機の回転速度が低い始動領域でも、前記同期電動機に対して速度指令に追従可能な電圧を入力する電圧指令を生成することができる。よって、いずれの回転速度領域においても、前記同期電動機を速度指令に追従させて駆動させることができ、前記同期電動機を安定して駆動させることができる。

【0016】

ところで、一般に、電圧指令を生成するための電流指令は、電流指令テーブルを用いて生成されることが多い。そのため、上述の構成のように出力トルク関連値の制限値を変えるのではなく、前記電流指令テーブルにおいて電流指令を増やすことも考えられる。しかしながら、そのためには、電流フィードバックを行わない電流センサレス制御において、電流フィードバック制御で用いる電流指令テーブルとは全く異なる新たな電流指令テーブルを作成する必要があり、膨大なデータの準備などに多くの労力を必要とする。

【0017】

これに対し、上述のように出力トルク関連値に対する制限値を変えることにより、従来の電流指令テーブルをそのまま流用することが可能になる。よって、電流フィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行う同期電動機の制御装置において、いずれの回転速度領域においても前記同期電動機を安定して駆動させることができる構成を、簡単な構成によって実現できる。

【0018】

前記第１の構成において、前記始動時制限値は、前記ＰＷＭ信号に応じた前記同期電動機の電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応する前記出力トルク関連値以下である（第２の構成）。

【0019】

これにより、同期電動機の始動領域において、電圧指令を生成する際に用いる出力トルク関連値の制限値を、ＰＷＭ駆動制御における電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応する前記出力トルク関連値まで増大させることができる。よって、前記始動領域において、前記同期電動機を、速度指令により確実に追従させて駆動させることができる。したがって、前記始動領域において、前記同期電動機をより安定して駆動させることができる。

【0020】

前記第１または第２の構成において、前記制限値設定部は、前記同期電動機の各回転速度において、前記通常時制限値を含む、第１制限値を生成する第１制限値生成部と、前記同期電動機の各回転速度において、前記始動領域で前記通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な前記出力トルク関連値よりも大きい前記始動時制限値を含む、第２制限値を生成する第２制限値生成部と、前記同期電動機の各回転速度において、前記第１制限値生成部で生成された第１制限値及び前記第２制限値生成部で生成された第２制限値のうち、絶対値が大きい値を、前記制限値として選択する制限値選択部と、を有する（第３の構成）。

【0021】

これにより、上述の第１の構成のように、同期電動機の始動領域の回転速度において、出力トルク関連値に対する制限値として、通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な出力トルク関連値よりも大きい始動時制限値を容易に設定することができる。よって、上述の第１の構成を容易に実現することができる。

【0022】

前記第３の構成において、前記指令生成部は、前記第１制限値を用いて第１指令信号を生成する第１指令信号生成部と、前記第２制限値を用いて第２指令信号を生成する第２指令信号生成部と、前記同期電動機の各回転速度において、前記制限値選択部によって前記第１制限値及び前記第２制限値のいずれが選択されたかに応じて、前記第１指令信号及び前記第２指令信号のいずれか一方を選択する指令信号選択部と、を有し、前記指令信号選択部で選択された指令信号に対応する電圧指令を、前記電圧指令として出力する（第４の構成）。

【0023】

これにより、第１制限値及び第２制限値のうち制限値選択部によって選択された制限値に応じた指令信号を選択できるとともに、該指令信号に対応する電圧指令が得られる。よって、上述の第１の構成のように、出力トルク関連値に対する制限値を同期電動機の始動領域で大きくした場合でも、それに合わせて前記同期電動機に入力する電圧指令を大きくすることができる。したがって、前記同期電動機を速度指令に追従させて駆動させることができ、前記同期電動機を安定して駆動させることができる。

【0024】

本発明の一実施形態に係る同期電動機の制御方法は、同期電動機の駆動を制御するための同期電動機の制御方法である。この制御方法は、前記同期電動機の回転速度を取得する回転速度取得工程と、前記同期電動機の各回転速度において、通常時制限値を含む、第１制限値を生成する第１制限値生成工程と、前記同期電動機の各回転速度において、前記同期電動機の始動領域で前記通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な出力トルク関連値よりも大きい始動時制限値を含む、第２制限値を生成する第２制限値生成工程と、前記同期電動機の各回転速度において、前記第１制限値生成工程で生成された第１制限値及び前記第２制限値生成工程部で生成された第２制限値のうち、絶対値が大きい値を、制限値として選択する制限値選択工程と、前記同期電動機の各回転速度において、前記制限値選択工程で前記第１制限値及び前記第２制限値のいずれが前記制限値として選択されたかに応じて、前記第１制限値を用いて生成される前記第１指令信号及び前記第２制限値を用いて生成される前記第２指令信号のいずれか一方を指令信号として出力する指令信号出力工程と、前記指令信号出力工程で出力された前記指令信号に対応する電圧指令を算出する電圧指令算出工程と、を有する（第１の方法）。

【0025】

これにより、電流フィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行う同期電動機の制御方法において、いずれの回転速度領域においても前記同期電動機を安定して駆動させることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の一実施形態に係る同期電動機の制御装置によれば、電流をフィードバックすることなく、ＰＷＭ信号を用いて前記同期電動機の駆動を制御する駆動制御において、同期電動機の回転速度における始動領域で、出力トルク関連値の制限値として設定される始動時制限値は、それ以外の領域で前記制限値として設定された通常時制限値よりも大きく且つ前記同期電動機を継続して回転可能な前記出力トルク関連値よりも大きい。これにより、いずれの回転速度領域においても前記同期電動機を安定して駆動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、実施形態１に係る制御装置の概略構成を示す制御ブロック図である。

【図2】図２は、制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、第１トルククランプ生成部によって生成される第１トルククランプ値の一例を示す図である。

【図4】図４は、第１トルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさを示す図である。

【図5】図５は、第２トルククランプ生成部によって生成される第２トルククランプ値の一例を示す図である。

【図6】図６は、第２トルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさを示す図である。

【図7】図７は、トルククランプ選択部によって第１トルククランプ値及び第２トルククランプ値のうち絶対値が大きい値を選択した場合のトルククランプ値の一例を示す図である。

【図8】図８は、図７に示すトルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさを示す図である。

【図9】図９は、トルククランプ生成部及び指令生成部による電圧指令生成の動作を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施形態２に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成を示すブロック図である。

【図11】図１１は、実施形態３に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、実施形態４に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成を示すブロック図である。

【図13】図１３は、実施形態５に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

【0029】

［実施形態１］
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態１に係る制御装置１の概略構成を示すブロック図である。この制御装置１は、モータ２（同期電動機）に流れる電流のフィードバックを行うことなく、入力指令としての回転速度指令に基づいてＰＷＭ信号を生成し、該ＰＷＭ信号を用いてモータ２を駆動制御する。また、制御装置１は、前記ＰＷＭ信号を生成するための電圧指令を算出する際に、トルク（出力トルク関連値）の制限値（トルククランプ値）を考慮する。図２は、制御装置１において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成を示すブロック図である。

【0030】

なお、本実施形態では、モータ２は、三相交流モータであるが、モータ２はどのような構成のモータであってもよい。モータ２の構成は、従来の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。

【0031】

図１に示すように、制御装置１は、指令生成部１０と、ＰＷＭ信号生成部２０と、インバータ部３０（駆動制御部）と、トルククランプ生成部４０（制限値設定部）と、電気角速度算出部５０と、回転速度検出部６０とを備える。回転速度検出部６０は、モータ２の図示しない回転子の回転位置を検出する位置センサ２ａから出力された位置センサ信号に基づいて、モータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢの信号を出力する。

【0032】

電圧指令生成部１０は、制御装置１に入力される回転速度指令Ｎ^*（入力指令）及び回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢに基づいて、ｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*を生成する。生成されたｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*は、ＰＷＭ信号生成部２０に入力される。

【0033】

指令生成部１０は、トルク指令生成部１１と、電流指令設定部１２と、電圧指令算出部１３とを有する。

【0034】

トルク指令生成部１１は、制御装置１に入力される回転速度指令Ｎ^*と回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢとの差である回転速度偏差ΔＮを小さくするような暫定トルク指令を生成する。この暫定トルク指令を求める方法は、ＰＩ制御など、従来のトルク指令の生成方法と同様なので、詳しい説明を省略する。なお、トルク指令生成部１１をＰＩ制御器によって構成する場合、積分器にワインドアップ（積分飽和現象）を防ぐ機能を付加することにより、飽和状態から復帰するまでの時間を短縮することができ、制御の応答性を向上できる。

【0035】

また、トルク指令生成部１１は、前記暫定トルク指令を用いて、トルククランプ生成部４０から出力されるトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを越えないようにトルク指令Ｔ^*を生成する。トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐは、トルククランプ値の正の範囲の上限を決める正側トルククランプ値と、トルククランプ値の負の範囲における絶対値の上限を決める負側トルククランプ値とを含む。

【0036】

なお、トルク指令生成部１１は、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして、後述の第２トルククランプ生成部４２で生成されたトルククランプ値が入力された場合には、電流指令設定部１２の後述の電流指令生成部１４に対し、トルク指令Ｔ^*として、電流指令生成部１１で許容されている許容入力範囲内のトルク指令Ｔ１^*を出力する（図２参照）。

【0037】

ここで、トルククランプ生成部４０について簡単に説明すると、トルククランプ生成部４０は、回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢを用いて、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを生成し、トルク指令生成部１１に対してトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを出力する。すなわち、トルククランプ生成部４０は、モータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢに応じて、トルク指令Ｔ^*を制限する制限値（トルククランプ値）を生成する。トルククランプ生成部４０は、モータ２の回転速度における低速領域から中速領域では、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを、それ以外の領域のトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐよりも大きく且つモータ２を継続して回転可能な値よりも大きな値に設定する。

【0038】

詳しくは後述するが、本実施形態のトルククランプ生成部４０は、第１トルククランプ生成部４１と（第１制限値生成部）、第２トルククランプ生成部４２（第２制限値生成部）と、トルククランプ選択部４３（制限値選択部）とを有する。

【0039】

第１トルククランプ生成部４１は、モータ２の特性に合わせて設定されたＴＮ曲線（トルクと回転速度との関係）で表される従来のトルククランプ値（第１トルククランプ値、第１制限値）を生成する。

【0040】

第２トルククランプ生成部４２は、ＰＷＭ駆動制御における電圧指令ベクトルの大きさの最大値ｖ_Limit^*及び電圧指令の関係式と、以下の（１）、（２）式の電圧方程式とから得られる（３）式を用いて、トルククランプ値（第２トルククランプ値、第２制限値）を生成する。なお、ｖ_Limit^*は、どのような値に設定してもよいが、例えば、ＰＷＭ制御においてモータ２に印加される電圧指令ベクトルの大きさの最大値である。ｖ_Limit^*は、モータ２の各回転速度で固定値であれば、回転速度毎に異なる値であってもよい。

【0041】

ｖｑ^*＝Ｒ・ｉｑ^*＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ^*＋ωｅ・Ｋｅ／Ｐｎ （１）
ｖｄ^*＝Ｒ・ｉｄ^*−ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ^* （２）
（ｖ_Limit^*）²＝（Ｒ・ｉｄ^*−ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ^*）²
＋（Ｒ・ｉｑ^*＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ^*＋ωｅ・Ｋｅ／Ｐｎ）² （３）

【0042】

ここで、Ｒは巻線抵抗、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωｅは電気角速度、Ｋｅは誘起電圧定数、Ｐｎは極対数である。

【0043】

トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ生成部４１によって生成された第１トルククランプ値、及び、第２トルククランプ生成部４２によって生成された第２トルククランプ値のうち、絶対値が大きい値を、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして出力する。このトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐは、上述のとおり、トルク指令生成部１１に入力される。

【0044】

また、トルククランプ選択部４３は、前記第１トルククランプ値及び前記第２トルククランプ値のうちいずれを選んだかという情報を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして、電流指令設定部１２に出力する。

【0045】

トルククランプ生成部４０の詳しい構成は、後述する。

【0046】

図１に示すように、電流指令設定部１２は、トルク指令生成部１１で生成されたトルク指令Ｔ^*と回転速度検出部６０から出力されたモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢとを用いて、ｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*を生成する。本実施形態では、これらのｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*が、指令信号に対応する。

【0047】

詳しくは、図２に示すように、電流指令設定部１２は、電流指令生成部１４（第１指令信号生成部）と、トルク／電流変換部１５（第２指令信号生成部）と、ｑ軸電流選択部１６（指令信号選択部）と、ｄ軸電流選択部１７（指令信号選択部）とを有する。電流指令生成部１４及びトルク／電流変換部１５は、それぞれ、トルク指令生成部１１から出力されたトルク指令Ｔ^*を用いて、ｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を生成する。ｑ軸電流選択部１６は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに基づいて、電流指令生成部１４で生成されたｑ軸電流指令及びトルク／電流変換部１５で生成されたｑ軸電流指令のうち、一方のｑ軸電流指令を選択する。ｄ軸電流選択部１７は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに基づいて、電流指令生成部１４で生成されたｄ軸電流指令及びトルク／電流変換部１５で生成されたｄ軸電流指令のうち、一方のｄ軸電流指令を選択する。

【0048】

電流指令生成部１４は、例えばテーブル等を用いて、トルク指令生成部１１から出力されたトルク指令Ｔ^*に基づいてｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を生成する。本実施形態では、電流指令生成部１４で生成されたｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令が、第１指令信号に対応する。電流指令生成部１４の構成は、従来の構成と同様なので、詳しい説明を省略する。

【0049】

なお、既述のとおり、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして、第２トルククランプ生成部４２で生成された第２トルククランプ値が入力された場合には、電流指令生成部１４には、トルク指令Ｔ^*として、電流指令生成部１１で許容されている許容入力範囲内のトルク指令Ｔ１^*が入力される。

【0050】

トルク／電流変換部１５は、トルク指令生成部１１から出力されたトルク指令Ｔ^*に基づいてｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を生成する。本実施形態では、トルク／電流変換部１５で生成されたｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令が、第２指令信号に対応する。トルク／電流変換部１５には、トルク指令Ｔ^*として、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐによってクランプ処理されたトルク指令Ｔ２^*が入力される。

【0051】

トルク／電流変換部１５では、ｑ軸電流指令を、モータ２の出力トルクの算出式（後述の（９）式）において出力トルクにトルク指令Ｔ２^*を代入することによって得られる以下の（４）式によって求める。

【0052】

ｉｑ^*＝Ｔ２^*／Ｐｎ｛φ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄ^*｝ （４）

【0053】

ここで、φは磁石鎖交磁束数である。

【0054】

また、トルク／電流変換部１５では、ｄ軸電流指令は、後述するように第２トルククランプ生成部４２で上述の（３）式をｑ軸電流指令について解くために用いたｄ軸電流指令をそのまま用いる。

【0055】

ｑ軸電流選択部１６は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第１トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、電流指令生成部１４で生成されたｑ軸電流指令を選択する。ｑ軸電流選択部１６は、トルククランプ選択部４１から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、トルク／電流変換部１５で生成されたｑ軸電流指令を選択する。ｑ軸電流選択部１６は、選択したｑ軸電流指令を、ｑ軸電流指令ｉｑ^*として電圧指令算出部１３に出力する。

【0056】

ｄ軸電流選択部１７は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第１トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、電流指令生成部１４で生成されたｄ軸電流指令を選択する。ｄ軸電流選択部１７は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、トルク／電流変換部１５で生成されたｄ軸電流指令を選択する。ｄ軸電流選択部１７は、選択したｄ軸電流指令を、ｄ軸電流指令ｉｄ^*として電圧指令算出部１３に出力する。

【0057】

電圧指令算出部１３は、ｑ軸電流指令ｉｑ^*、ｄ軸電流指令ｉｄ^*及び後述の電気角速度算出部５０で算出された電気角速度ωｅを用いて、上述の（１）式及び（２）式の電圧方程式によって、ｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*を算出する。

【0058】

ＰＷＭ信号生成部２０は、電圧指令算出部１３で算出されたｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*に基づいて、ＰＷＭ駆動制御のためのＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号は、インバータ部３０に入力されて、インバータ部３０の図示しないスイッチング素子の駆動制御に用いられる。

【0059】

なお、ＰＷＭ信号生成部２０及びインバータ部３０の各構成は、従来のＰＷＭ駆動制御における各構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。

【0060】

電気角速度算出部５０は、回転速度検出部６０から出力されたモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢから電気角速度ωｅを算出する。電気角速度算出部５０で算出された電気角速度ωｅは、電圧指令算出部１３に入力される。なお、電気角速度算出部５０の構成も、従来のモータ制御装置における構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。

【0061】

（トルククランプ生成部）
次に、トルククランプ生成部４０の構成を、図２を用いて詳細に説明する。

【0062】

トルククランプ生成部４０は、モータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢに応じて、トルク指令Ｔ^*を制限するトルククランプ値を生成する。トルククランプ生成部４０は、モータ２の回転速度における低速領域から中速領域では、前記トルククランプ値を、それ以外の領域のトルククランプ値よりも大きく且つモータ２を継続して回転可能な値よりも大きな値に設定する。

【0063】

具体的には、トルククランプ生成部４０は、第１トルククランプ生成部４１と、第２トルククランプ生成部４２と、トルククランプ選択部４３とを有する。

【0064】

第１トルククランプ生成部４１は、モータ２の特性に合わせて設定されたＴＮ曲線で表される従来のトルククランプ値（第１トルククランプ値）を生成する。すなわち、第１トルククランプ生成部４１は、従来のモータ制御装置におけるトルククランプ生成部と同様の構成を有する。

【0065】

図３に、第１トルククランプ生成部４１によって生成される第１トルククランプ値の一例を示す。また、図４に、第１トルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさを示す。図４に示すように、モータ２の低速領域から中速領域では、電圧指令ベクトルの大きさは、モータ２の回転速度に対して比例している。

【0066】

なお、図３及び図４において、回転速度の正は、モータ２の正回転の回転速度を意味し、回転速度の負は、モータ２の逆回転の回転速度を意味する。また、図３において、トルククランプ値の正は、正側トルククランプ値を意味し、トルククランプ値の負は、負側トルククランプ値を意味する。

【0067】

第２トルククランプ生成部４２は、ＰＷＭ駆動制御における電圧指令ベクトルの大きさの最大値ｖ_Limit^*に対応するトルクを用いて、トルククランプ値（第２トルククランプ値）を生成する。具体的には、既述のとおり、以下の（３）式を用いて、トルククランプ値（第２トルククランプ値）を生成する。

【0068】

ｖｑ^*＝Ｒ・ｉｑ^*＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ^*＋ωｅ・Ｋｅ／Ｐｎ （１）
ｖｄ^*＝Ｒ・ｉｄ^*−ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ^* （２）
（ｖ_Limit^*）²＝（Ｒ・ｉｄ^*−ωｅ・Ｌｑ・ｉｑ^*）²
＋（Ｒ・ｉｑ^*＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ^*＋ωｅ・Ｋｅ／Ｐｎ）² （３）

【0069】

なお、上述の（３）式は、電圧指令ベクトルの大きさを表す以下の（５）式に、（１）式及び（２）式を代入することにより、求められる。

【0070】

（ｖ_Limit^*）²＝（ｖｄ^*）²＋（ｖｑ^*）² （５）

【0071】

第２トルククランプ生成部４２は、上述の（３）式を解いて、ｑ軸電流指令を求めた後、対応するトルククランプ値を求める。以下で、まず、上述の（３）式からｑ軸電流指令を求める方法について説明する。

【0072】

なお、上述の（３）式において、ｑ軸電流指令を求める際に、ｄ軸電流指令をゼロまたは固定値にする。この理由は、以下のとおりである。

【0073】

モータ２の回転速度における始動領域（低速領域から中速領域）においてモータ２の出力トルクを確保するために、第２トルククランプ生成部４２で生成される第２トルククランプ値は、主にモータ２の始動領域で使われる。モータ２の低速領域から中速領域では、ｄ軸電流指令を制御して弱め界磁制御を行う必要がないため、上述のように、第２トルククランプ生成部４２で第２トルククランプ値を生成する際にｄ軸電流指令をゼロまたは固定値としても問題ない。

【0074】

なお、ｄ軸電流指令は、モータ２の全速度領域において同一の値でなくてもよい。すなわち、上述の（３）式からｑ軸電流指令を求める際に固定値であれば、モータ２の回転速度によって異なる値であってもよい。

【0075】

上述の（３）式において、Ｒ・ｉｄ^*＝ａ、ωｅ・Ｌｑ＝ｂ、ωｅ・Ｌｄ・ｉｄ^*＝ｃ、ωｅ・Ｋｅ／Ｐｎ＝ｄとすると、（３）式は、下式のように表される。

【0076】

（ｖ_Limit^*）²＝（ａ−ｂ・ｉｑ^*）²＋（Ｒ・ｉｑ^*＋ｃ＋ｄ）² （６）

【0077】

この式を、ｑ軸電流指令について整理すると、下式のように表される。

【0078】

（Ｒ²＋ｂ²）×（ｉｑ^*）²
＋｛２×（ｃ・Ｒ＋ｄ・Ｒ−ａ・ｂ｝×（ｉｑ^*）
＋｛ａ²＋ｃ²＋２ｃ・ｄ＋ｄ²−（ｖ_Limit^*）²｝＝０ （７）

【0079】

上式において、Ｒ²＋ｂ²＝Ａ、ｃ・Ｒ＋ｄ・Ｒ−ａ・ｂ＝Ｂ、ａ²＋ｃ²＋２ｃ・ｄ＋ｄ²−（ｖ_Limit^*）²＝Ｃとすると、（７）式は、下式のように表される。

【0080】

Ａ×（ｉｑ^*）²＋２Ｂ×（ｉｑ^*）＋Ｃ＝０ （８）

【0081】

この（８）式におけるｑ軸電流指令の解は、ｉｑ^*＝（−Ｂ±√（Ｂ²−Ａ・Ｃ））／Ａとなる。すなわち、正側のｑ軸電流指令をｉｑ＿ｐｏｓ^*とし、負側のｑ軸電流指令をｉｑ＿ｎｅｇ^*とした場合に、（８）式の解は、以下のとおりである。

【0082】

ｉｑ＿ｐｏｓ^*＝（−Ｂ＋√（Ｂ²−Ａ・Ｃ））／Ａ
ｉｑ＿ｎｅｇ^*＝（−Ｂ−√（Ｂ²−Ａ・Ｃ））／Ａ

【0083】

なお、Ｂ²−Ａ・Ｃ＜０のときには、ｉｑ＿ｐｏｓ^*及びｉｑ＿ｎｅｇ^*は、それぞれゼロとする。

【0084】

以上によって、電圧指令ベクトルの最大値であるｖ_Limit^*に応じたｑ軸電流指令が得られる。得られたｑ軸電流指令から、トルクの算出式である（９）式を用いて、以下のように正側のトルククランプ値（正側トルククランプ値）及び負側のトルククランプ値（負側トルククランプ値）を算出する。

【0085】

Ｔｅ＝Ｐｎ・φ・ｉｑ＋Ｐｎ（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ・ｉｑ （９）

【0086】

ここで、Ｔｅは、モータ２の出力トルクである。

【0087】

上述の（９）式に、求めたｉｑ＿ｐｏｓ^*及びｉｑ＿ｎｅｇ^*を代入することにより、電圧指令ベクトルの最大値であるｖ_Limit^*に応じた第２トルククランプ値の正側トルククランプ値Ｔｅ＿ｐｏｓ２及び負側トルククランプ値Ｔｅ＿ｎｅｇ２を求める。

【0088】

Ｔｅ＿ｐｏｓ２
＝Ｐｎ｛φ・ｉｑ＿ｐｏｓ^*＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ^*・ｉｑ＿ｐｏｓ^*｝ （１０）
Ｔｅ＿ｎｅｇ２
＝Ｐｎ｛φ・ｉｑ＿ｎｅｇ^*＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ^*・ｉｑ＿ｎｅｇ^*｝ （１１）

【0089】

なお、（１０）式及び（１１）式のｉｄ^*には、ｑ軸電流指令を求める際に、ｄ軸電流指令として設定された値（ゼロまたは固定値）を代入する。

【0090】

これにより、第２トルククランプ値を生成することができる。なお、第２トルククランプ値の絶対値は、ＰＷＭ駆動制御におけるモータ２の電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応するトルククランプ値以下である。

【0091】

ところで、上述の（３）式には、電気角速度ωｅが含まれているため、上述の（１０）式及び（１１）式で算出される第２トルククランプ値は、モータ２の回転速度に依存して変動する値である。よって、第２トルククランプ生成部４２では、モータ２の回転速度に応じて第２トルククランプ値を更新する必要がある。

【0092】

そのため、第２トルククランプ生成部４２は、モータ２の回転速度に応じて第２トルククランプ値を生成可能に構成されている。すなわち、第２トルククランプ生成部４２は、回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度に応じて、演算周期毎に（１０）式及び（１１）式の計算を行うように構成されている。これにより、モータ２の回転速度の変化に対して、第２トルククランプ値をリアルタイムで求めることができる。

【0093】

なお、第２トルククランプ生成部４２は、モータ２の正回転時の最高速度と逆回転時の最高速度との範囲内で所定の速度間隔毎に（１０）式及び（１１）式を用いて予め計算した結果を含むテーブルから、モータ２の回転速度に応じた第２トルククランプ値を読み込むように構成されていてもよい。これにより、上述のようにリアルタイムで第２トルククランプ値を計算する構成に比べて、制御装置１における演算量を少なくすることができる。

【0094】

図５に、第２トルククランプ生成部４２によって生成される第２トルククランプ値の一例を示す。図５では、説明のために第２トルククランプ値の０近傍を拡大しているため、第２トルククランプ値の絶対値が大きい領域の図示を省略している。図５に示すように、モータ２の回転速度が小さくなるほど、第２トルククランプ値は大きい。なお、第２トルククランプ値の絶対値は、ＰＷＭ駆動制御におけるモータ２の電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応するトルククランプ値以下である。

【0095】

また、図６に、第２トルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさを示す。図６に示すように、電圧指令ベクトルの大きさは、ｖ_Limit^*で一定である。

【0096】

なお、図５及び図６において、回転速度の正は、モータ２の正回転の回転速度を意味し、回転速度の負は、モータ２の逆回転の回転速度を意味する。また、図５において、トルククランプ値の正は、正側トルククランプ値を意味し、トルククランプ値の負は、負側トルククランプ値を意味する。

【0097】

トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ生成部４１によって生成された第１トルククランプ値、及び、第２トルククランプ生成部４２によって生成された第２トルククランプ値のうち、絶対値が大きい値を、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして出力する。詳しくは、トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ生成部４１によって生成された正側トルククランプ値及び第２トルククランプ生成部４２によって生成された正側トルククランプ値のうち、絶対値が大きい正側トルククランプ値を選択して出力する。また、トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ生成部４１によって生成された負側トルククランプ値及び第２トルククランプ生成部４２によって生成された負側トルククランプ値のうち、絶対値が大きい負側トルククランプ値を選択して出力する。これらの選択されたトルククランプ値は、図１におけるトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして、トルク指令生成部１１に出力される。

【0098】

また、トルククランプ選択部４３は、前記第１トルククランプ値及び前記第２トルククランプ値のうちいずれを選択したかという情報を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして、電流指令設定部１２に出力する。例えば、トルククランプ選択部４３は、前記第１トルククランプ値を選択した場合には、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして“０”の信号を出力し、前記第２トルククランプ値を選択した場合には、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして”１“の信号を出力する。

【0099】

なお、トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２のうち正側トルククランプ値を選択したトルククランプ生成部と、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２のうち負側トルククランプ値を選択したトルククランプ生成部とが異なる場合には、回転速度指令Ｎ^*とモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢとの回転速度偏差ΔＮに基づいて、いずれのトルククランプ生成部に対応する信号をトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして出力するかを決定する。

【0100】

すなわち、トルククランプ選択部４３は、回転速度偏差ΔＮが負であった場合、モータ２の回転速度Ｎ^*が回転速度指令Ｎ＿ＦＢを超過しているため、モータ２に負のトルクを出力させるように、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２のうち負側トルククランプ値を選択したトルククランプ生成部に対応する信号を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして出力する。

【0101】

一方、トルククランプ選択部４３は、回転速度偏差ΔＮが正であった場合、モータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢが回転速度指令Ｎ^*に達していないため、モータ２に正のトルクを出力させるように、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２のうち正側トルククランプ値を選択したトルククランプ生成部に対応する信号を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして出力する。

【0102】

図７に、トルククランプ選択部４３によって第１トルククランプ値及び第２トルククランプ値のうち絶対値が大きい値を選択した場合のトルククランプ値の一例を示す。図７では、説明のためにトルククランプ値の０近傍を拡大しているため、トルククランプ値の絶対値が大きい領域の図示を省略している。

【0103】

また、図８に、図７に示すトルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさを示す。

【0104】

なお、図７及び図８において、回転速度の正は、モータ２の正回転の回転速度を意味し、回転速度の負は、モータ２の逆回転の回転速度を意味する。また、図７において、トルククランプ値の正は、正側トルククランプ値を意味し、トルククランプ値の負は、負側トルククランプ値を意味する。

【0105】

図７に示すように、モータ２の回転速度における低速領域から中速領域では、第２トルククランプ値がトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択され、モータ２の高速領域では、第１トルククランプ値がトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択されている。それに合わせて、図８に示すように、電圧指令ベクトルの大きさも、モータ２の低速領域から中速領域では、第２トルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさであり、モータ２の高速領域では、第１トルククランプ値を用いて生成された電圧指令から得られる電圧指令ベクトルの大きさである。図７において、トルククランプ値の絶対値は、ＰＷＭ駆動制御におけるモータ２の電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応するトルククランプ値以下である。

【0106】

ここで、モータ２の回転速度における低速領域から中速領域が、モータ２の始動領域である。すなわち、前記始動領域は、図７において、第２トルククランプ値がトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択される領域である。また、モータ２の回転速度における低速領域から中速領域においてトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択される第２トルククランプ値が、始動時制限値であり、モータ２の回転速度における高速領域においてトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択された第１トルククランプ値が、通常時制限値である。

【0107】

本実施形態の構成により、図７に示すように、モータ２の回転速度における前記始動領域では、トルククランプ値を、それ以外の領域のトルククランプ値よりも大きくすることができる。しかも、前記始動領域におけるトルククランプ値を、モータ２を継続して回転可能な値よりも大きな値、すなわちモータ２を加速可能な値に設定することができる。

【0108】

また、本実施形態の構成により、図８に示すように、モータ２の全回転速度領域において、ｖ_Limit^*以上の電圧ベクトルを生成できる。

【0109】

このように、本実施形態のトルククランプ生成部４０を用いてトルククランプ値を生成することにより、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２でそれぞれ生成されたトルククランプ値から、モータ２の回転速度に応じて合成されたトルククランプ値が得られる。よって、モータ２の低速領域から中速領域では、高速領域に比べて、トルククランプ値を大きくすることができるとともに、トルククランプ値を、モータ２を継続して回転可能な値よりも大きな値、すなわちモータ２を加速可能な値に設定することができる。

【0110】

したがって、モータ２の始動領域を含む領域において、モータ２により大きな電圧指令を入力することができ、モータ２を安定して加速させることができる。よって、モータ２を安定して駆動させることができる。

【0111】

（電圧指令生成の動作）
次に、電圧指令生成の動作を、図９を用いて説明する。図９は、トルククランプ生成部４０及び指令生成部１０による電圧指令生成の動作を示すフローチャートである。

【0112】

図９に示すフローがスタートする（ＳＴＡＲＴ）と、ステップＳ１で、トルククランプ生成部４０の第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２が、それぞれ、回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢを取得する。

【0113】

続くステップＳ２では、第１トルククランプ生成部４１が第１トルククランプ値を生成するとともに、第２トルククランプ生成部４２が第２トルククランプ値を生成する。なお、第１トルククランプ生成部４１は、第１トルククランプ値として、正側トルククランプ値及び負側トルククランプ値を生成する。第２トルククランプ生成部４２は、第２トルククランプ値として、正側トルククランプ値及び負側トルククランプ値を生成する。その後、ステップＳ３からＳ５において、トルククランプ選択部４３が、第１トルククランプ値及び第２トルククランプ値のうち、絶対値が大きい値をトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択して、トルク指令生成部１１に出力する。

【0114】

具体的には、ステップＳ３で、トルククランプ選択部４３は、第２トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の絶対値よりも大きいかどうかを判定する。なお、トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ値の正側トルククランプ値の絶対値と、第２トルククランプ値の正側トランククランプ値の絶対値とを比較するとともに、第１トルククランプ値の負側トルククランプ値の絶対値と、第２トルククランプ値の負側トランククランプ値の絶対値とを比較する。

【0115】

トルククランプ選択部４３は、ステップＳ３で第２トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の絶対値よりも大きいと判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ４で、第２トルククランプ値を、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択する。

【0116】

具体的には、トルククランプ選択部４３は、第２トルククランプ値の正側トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の正側トルククランプ値の絶対値よりも大きい場合には、第２トルククランプ値の正側トルククランプ値を、正側のトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして出力する。また、トルククランプ選択部４３は、第２トルククランプ値の負側トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の負側トルククランプ値の絶対値よりも大きい場合には、第２トルククランプ値の負側トルククランプ値を、負側のトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして出力する。

【0117】

一方、トルククランプ選択部４３は、ステップＳ３で第２トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の絶対値以下であると判定した場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ５で、第１トルククランプ値を、トルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして選択する。

【0118】

具体的には、トルククランプ選択部４３は、第２トルククランプ値の正側トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の正側トルククランプ値の絶対値以下の場合には、第１トルククランプ値の正側トルククランプ値を、正側のトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして出力する。また、トルククランプ選択部４３は、第２トルククランプ値の負側トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の負側トルククランプ値の絶対値以下の場合には、第１トルククランプ値の負側トルククランプ値を、負側のトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとして出力する。

【0119】

トルククランプ選択部４３は、ステップＳ４，Ｓ５でトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを選択した後、第１トルククランプ値及び第２トルククランプ値のうちいずれの値を選択したかという情報を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして出力する。

【0120】

なお、トルククランプ選択部４３は、回転速度指令Ｎ^*と回転速度検出部６０から出力されたモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢとの回転速度偏差ΔＮが負であった場合、モータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢが回転速度指令Ｎ^*を超過しているため、モータ２に負のトルクを出力させるように、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２のうち負側トルククランプ値を選択したトルククランプ生成部に対応する信号を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして出力する。

【0121】

一方、トルククランプ選択部４３は、回転速度偏差ΔＮが正であった場合、モータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢが回転速度指令Ｎ^*に達していないため、モータ２に正のトルクを出力させるように、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２のうち正側トルククランプ値を選択したトルククランプ生成部に対応する信号を、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌとして出力する。

【0122】

ステップＳ６では、トルク指令生成部１１が、回転速度偏差ΔＮと、ステップＳ４，Ｓ５でトルククランプ選択部４３から出力されたトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐとに基づいて、トルク指令Ｔ^*を生成する。

【0123】

続くステップＳ７では、電流指令生成部１４及びトルク／電流変換部１５が、それぞれ、トルク指令生成部１１で生成されたトルク指令Ｔ^*に基づいて、ｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を生成する。電流指令生成部１４及びトルク／電流変換部１５でそれぞれ生成されたｑ軸電流指令は、ｑ軸電流選択部１６に出力され、電流指令生成部１４及びトルク／電流変換部１５でそれぞれ生成されたｄ軸電流指令は、ｄ軸電流選択部１７に出力される。

【0124】

なお、トルク指令生成部１１から電流指令生成部１４に入力されるトルク指令は、電流指令生成部１４で許容されている許容入力範囲内のトルク指令Ｔ１^*である。トルク指令生成部１１からトルク／電流変換部１５に入力されるトルク指令は、トルク指令Ｔ^*と同じトルク指令Ｔ２^*である。

【0125】

その後、ステップＳ８からＳ１０で、ｑ軸電流選択部１６は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに基づいて、電流指令生成部１４またはトルク／電流変換部１５で生成されたｑ軸電流指令のうちいずれか一方を選択する。また、ステップＳ８では、ｄ軸電流選択部１７は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに基づいて、電流指令生成部１４またはトルク／電流変換部１５で生成されたｄ軸電流指令のうちいずれか一方を選択する。

【0126】

具体的には、ステップＳ８で、ｑ軸電流選択部１６及びｄ軸電流選択部１７は、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値に対応しているかどうか、すなわち、トルククランプ選択部４３が第２トルククランプ値を選択したかどうかを判定する。

【0127】

ステップＳ８で、トルククランプ選択部４３が第２トルククランプ値を選択したと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ９で、ｑ軸電流選択部１６及びｄ軸電流選択部１７は、トルク／電流変換部１５で生成されたｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を選択する。一方、ステップＳ８で、トルククランプ選択部４３が第１トルククランプ値を選択したと判定された場合（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０で、ｑ軸電流選択部１６及びｄ軸電流選択部１７は、電流指令生成部１４で生成されたｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令を選択する。選択されたｑ軸電流指令及びｄ軸電流指令は、ｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*として電圧指令算出部１３に出力される。

【0128】

その後、ステップＳ１１に進んで、電圧指令算出部１３は、ｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*に基づいてｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*を算出して出力する。その後、このフローを終了する（ＥＮＤ）。

【0129】

ここで、ステップＳ１が回転速度取得工程に対応し、ステップＳ２が第１制限値生成工程及び第２制限値生成工程に対応する。また、ステップＳ３からＳ５が制限値選択工程に対応し、ステップＳ７からＳ１０が指令信号出力工程に対応し、ステップＳ１１が電圧指令算出工程に対応する。

【0130】

以上より、本実施形態では、トルク指令を生成する際に用いるトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２によって生成される第１トルククランプ値及び第２トルククランプ値を用いて生成することができる。すなわち、第１トルククランプ生成部４１及び第２トルククランプ生成部４２によって、前記トルククランプ値をモータ２の回転速度に応じて適切な値に切り替えることができる。

【0131】

したがって、モータ２の回転速度における始動領域では、トルククランプ値を、モータ２の回転を加速可能なトルククランプ値に設定する一方、それ以外の領域では、モータ２の特性に応じたＴＮ曲線のトルククランプ値に設定することが可能になる。これにより、前記始動領域では、トルククランプ値を、それ以外の領域のトルククランプ値よりも大きく且つモータ２を加速可能な値に設定することができる。

【0132】

よって、モータ２に流れる電流を用いることなくＰＷＭ駆動制御を行う、いわゆる電流センサレス制御において、モータ２の回転速度における始動領域では、モータ２に対して、モータ２を加速させるような大きな電圧指令を入力することができる。したがって、モータ２の回転速度における始動領域でも、モータ２を速度指令に追従させて駆動させることができる。これにより、いずれの回転速度領域においても、モータ２を安定して駆動させることができる。

【0133】

ところで、一般に、電圧指令を生成するための電流指令は、電流指令テーブルを用いて生成されることが多い。そのため、上述の構成のようにトルククランプ値Ｔ＿ｃｌａｍｐを変えるのではなく、前記電流指令テーブルにおいて電流指令を増やすことも考えられる。しかしながら、そのためには、電流フィードバックを行わない電流センサレス制御において、電流フィードバック制御で用いる電流指令テーブルとは全く異なる新たな電流指令テーブルを作成する必要があり、膨大なデータの準備などに多くの労力を必要とする。

【0134】

これに対し、本実施形態のようにモータ２の回転速度における始動領域ではトルククランプ値を変えることにより、従来の電流指令テーブルをそのまま流用することが可能になる。よって、電流フィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行うモータ２の制御装置１において、いずれの回転速度領域においてもモータ２を安定して駆動させることができる構成を、簡単な構成によって実現できる。

【0135】

また、本実施形態では、前記第２トルククランプ値は、モータ２の回転速度における始動領域において、ＰＷＭ駆動制御の電圧指令ベクトルの大きさの最大値に対応するトルククランプ値以下である。これにより、モータ２の回転速度における始動領域において、モータ２に対して最も大きな電圧指令を入力することが可能になる。よって、モータ２を速度指令に対してより確実に追従させることができる。

【0136】

［実施形態２］
図１０に、実施形態２に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成をブロック図で示す。この実施形態は、トルククランプ選択部４３から出力されるトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが電流指令生成部１１４及びトルク／電流変換部１１５に入力される点で、実施形態１の構成とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

【0137】

図１０に示すように、指令生成部１１０は、トルク指令生成部１１と、電流指令設定部１１２と、電圧指令算出部１３とを有する。指令生成部１１０では、トルククランプ選択部４３から出力されるトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌは、電流指令生成部１１４及びトルク／電流変換部１１５に入力される。

【0138】

電流指令生成部１１４及びトルク／電流変換部１１５は、それぞれ、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに応じて、電流指令の生成の要否を判定する。すなわち、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第１トルククランプ値を選択したことを示す信号である場合には、電流指令生成部１１４はｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*を生成する一方、トルク／電流変換部１１５は電流指令を生成しない。トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値を選択したことを示す信号である場合には、トルク／電流変換部１１５はｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*を生成する一方、電流指令生成部１１４は電流指令を生成しない。

【0139】

なお、上述以外の電流指令生成部１１４の構成は、実施形態１の電流指令生成部１４の構成と同様である。同様に、上述以外のトルク／電流変換部１１５の構成は、実施形態１のトルク／電流変換部１５の構成と同様である。よって、電流指令生成部１１４及びトルク／電流変換部１１５の詳しい構成については、説明を省略する。

【0140】

本実施形態の構成により、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌによって、電流指令を選択的に生成できるため、実施形態１におけるｑ軸電流選択部１６及びｄ軸電流選択部１７を省略することが可能になる。

【0141】

［実施形態３］
図１１に、実施形態３に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成をブロック図で示す。この実施形態では、指令生成部２１０の構成が、実施形態１における指令生成部１０の構成とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

【0142】

図１１に示すように、指令生成部２１０は、ｑ軸電圧指令及びｄ軸電圧指令を算出した後、トルククランプ選択部４３から出力されるトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに応じて、ｑ軸電圧指令及びｄ軸電圧指令をそれぞれ選択する。

【0143】

具体的には、指令生成部２１０は、トルク指令生成部１１と、電流指令設定部２１２と、電圧指令算出部２１３とを有する。

【0144】

電流指令設定部２１２は、電流指令生成部１４と、トルク／電流変換部１５とを有する。電流指令生成部１４及びトルク／電流変換部１５は、それぞれ、実施形態１の構成と同様、トルク指令生成部１１から出力されたトルク指令に応じて、ｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*を生成する。

【0145】

電圧指令算出部２１３は、第１電圧指令算出部２０１（第１指令信号生成部）と、第２電圧指令算出部２０２（第２指令信号生成部）と、ｑ軸電圧選択部２０３（指令信号選択部）と、ｄ軸電圧選択部２０４（指令信号選択部）とを有する。

【0146】

第１電圧指令算出部２０１は、電流指令生成部１４から出力されたｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*と、電気角速度算出部から出力された電気角速度ωｅとに基づいて、ｑ軸電圧指令及びｄ軸電圧指令を算出する。第２電圧指令算出部２０２は、トルク／電流変換部１５から出力されたｑ軸電流指令ｉｑ^*及びｄ軸電流指令ｉｄ^*と、電気角速度算出部から出力された電気角速度ωｅとに基づいて、ｑ軸電圧指令及びｄ軸電圧指令を算出する。本実施形態では、第１電圧指令算出部２０１及び第２電圧指令算出部２０２でそれぞれ算出されたｑ軸電圧指令及びｄ軸電圧指令が、指令信号に対応する。なお、第１電圧指令算出部２０１及び第２電圧指令算出部２０２の構成は、それぞれ、実施形態１における電圧指令算出部１３の構成と同様の構成であるため、詳しい説明を省略する。

【0147】

ｑ軸電圧選択部２０３は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに基づいて、第１電圧指令算出部２０１で算出されたｑ軸電圧指令及び第２電圧指令算出部２０２で算出されたｑ軸電圧指令のうち、一方のｑ軸電圧指令を選択する。

【0148】

具体的には、ｑ軸電圧選択部２０３は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第１トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、第１電圧指令算出部２０１で生成されたｑ軸電圧指令を選択する。ｑ軸電圧選択部２０３は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、第２電圧指令算出部２０２で生成されたｑ軸電圧指令を選択する。ｑ軸電圧選択部２０３は、選択したｑ軸電圧指令を、ｑ軸電圧指令ｖｑ^*として出力する。

【0149】

ｄ軸電圧選択部２０４は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌに基づいて、第１電圧指令算出部２０１で算出されたｄ軸電圧指令及び第２電圧指令算出部２０２で算出されたｄ軸電圧指令のうち、一方のｄ軸電圧指令を選択する。

【0150】

具体的には、ｄ軸電圧選択部２０４は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第１トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、第１電圧指令算出部２０１で生成されたｄ軸電圧指令を選択する。ｄ軸電圧選択部２０４は、トルククランプ選択部４３から出力されたトルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値を選択したことを示す信号の場合には、第２電圧指令算出部２０２で生成されたｄ軸電圧指令を選択する。ｄ軸電圧選択部２０４は、選択したｄ軸電圧指令を、ｄ軸電圧指令ｖｄ^*として出力する。

【0151】

本実施形態の構成によっても、モータ２の回転速度における始動領域では、トルククランプ値を、モータ２の回転を加速可能なトルククランプ値に設定する一方、それ以外の領域では、モータ２の特性に応じたＴＮ曲線のトルククランプ値に設定することが可能になる。よって、モータ２の回転速度における始動領域でも、モータ２を速度指令に追従させて駆動させることができる。これにより、いずれの回転速度領域においても、モータ２を安定して駆動させることができる。

【0152】

［実施形態４］
図１２に、実施形態４に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成をブロック図で示す。この実施形態では、指令生成部３１０の構成が実施形態１における指令生成部１０の構成とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

【0153】

モータ２としてＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）を用いる場合などに、モータ２の全速度領域において、ｄ軸電流をゼロまたは固定値として速度制御を行う場合がある。この場合、電流指令テーブルを用いる必要がないため、実施形態１における電流指令生成部を省略することができる。

【0154】

本実施形態の構成は、上述のような場合において、実施形態１の構成から電流指令生成部を省略した構成である。

【0155】

具体的には、図１２に示すように、指令生成部３１０は、トルク指令生成部１１と、電流指令設定部３１２と、電圧指令算出部１３とを有する。電流指令設定部３１２は、トルク／電流変換部１５を有する。トルク／電流変換部１５には、ｄ軸電流指令が固定値の場合には、該ｄ軸電流指令が入力される。トルク／電流変換部１５の構成は、実施形態１の構成と同様である。

【0156】

なお、モータ２がＳＰＭの場合、既述の（９）式の右辺第２項で表されるリラクタンストルクをゼロとみなせば、トルク／電流変換部１５に対するｄ軸電流指令の入力が不要である。

【0157】

本実施形態の構成により、ｄ軸電流指令をゼロまたは固定値とする場合には、電流指令設定部３１２の構成を簡略化することができる。

【0158】

［実施形態５］
図１３に、実施形態５に係る制御装置において、回転速度指令から電圧指令を生成するまでの構成をブロック図で示す。この実施形態では、指令生成部４１０が電流指令設定部を有しない点で、実施形態１における指令生成部１０の構成とは異なる。以下では、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と異なる構成についてのみ説明する。

【0159】

上述の実施形態４と同様にｄ軸電流をゼロまたは固定値とした場合、上述の（９）式におけるｉｑ及びＴｅ以外は、全て定数となる。

【0160】

よって、（９）式において、
Ｐｎ｛φ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄ｝＝Ｋ（定数）
とすると、
ｉｑ・Ｋ＝Ｔｅ （１２）
となる。

【0161】

このように、ｉｑとＴｅは、比例関係を有するため、実施形態１の構成においてトルクをｑ軸電流に置き換えることが可能である。すなわち、本実施形態では、ｑ軸電流が、出力トルク関連値に対応する。

【0162】

具体的には、図１３に示すように、指令生成部４１０は、ｑ軸電流指令生成部４１１と、電圧指令算出部１３とを有する。

【0163】

ｑ軸電流指令生成部４１１は、回転速度指令Ｎ^*と回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢとの回転速度偏差ΔＮ、及び、後述のｑ軸電流クランプ生成部４４０から出力されるｑ軸電流クランプ値に基づいて、ｑ軸電流指令ｉｑ^*を生成する。

【0164】

電圧指令算出部１３には、ゼロまたは固定値のｄ軸電流指令ｉｄ^*が入力される。電圧指令算出部１３は、ｑ軸電流指令生成部４１１で生成されたｑ軸電流指令ｉｑ^*と、入力されたｄ軸電流指令ｉｄ^*とに基づいて、ｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*を算出する。

【0165】

また、本実施形態では、トルククランプ生成部の代わりに、ｑ軸電流クランプ生成部４４０（制限値設定部）が設けられている。ｑ軸電流クランプ生成部４４０は、ｑ軸電流を制限するためのｑ軸電流クランプ値（制限値）を生成して、該ｑ軸電流クランプ値をｑ軸電流指令生成部４１１に出力する。

【0166】

具体的には、ｑ軸電流クランプ生成部４４０は、第１ｑ軸電流クランプ生成部４４１（第１制限値生成部）と、第２ｑ軸電流クランプ生成部４４２（第２制限値生成部）と、ｑ軸電流クランプ選択部４４３（制限値選択部）とを有する。

【0167】

第１ｑ軸電流クランプ生成部４４１は、回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢを用いて、第１ｑ軸電流クランプ値（第１制限値）を生成する。なお、第１ｑ軸電流クランプ生成部４４１は、第１ｑ軸電流クランプ値として、正側ｑ軸電流クランプ値及び負側ｑ軸電流クランプ値を生成する。この第１ｑ軸電流クランプ値は、実施形態１における第１トルククランプ値に対応する値である。

【0168】

第２ｑ軸電流クランプ生成部４４２は、回転速度検出部６０から出力されるモータ２の回転速度Ｎ＿ＦＢを用いて、第２ｑ軸電流クランプ値（第２制限値）を生成する。なお、第２ｑ軸電流クランプ生成部４４２は、第２ｑ軸電流クランプ値として、正側ｑ軸電流クランプ値及び負側ｑ軸電流クランプ値を生成する。この第２ｑ軸電流クランプ値は、実施形態１における第２トルククランプ値に対応する値である。

【0169】

ｑ軸電流クランプ選択部４４３は、第１ｑ軸電流クランプ生成部４４１で生成された第１ｑ軸電流クランプ値及び第２ｑ軸電流クランプ生成部４４２で生成された第２ｑ軸電流クランプ値のうち、絶対値が大きい値を、ｑ軸電流クランプ値として選択して出力する。

【0170】

なお、実施形態１におけるトルククランプ選択部４３と同様、ｑ軸電流クランプ選択部４４３は、第１ｑ軸電流クランプ生成部４４１によって生成された正側ｑ軸電流クランプ値及び第２ｑ軸電流クランプ生成部４４２によって生成された正側ｑ軸電流クランプ値のうち、絶対値が大きい正側ｑ軸電流クランプ値を選択して出力する。また、ｑ軸電流クランプ選択部４４３は、第１ｑ軸電流ククランプ生成部４４１によって生成された負側ｑ軸電流クランプ値及び第２ｑ軸電流クランプ生成部４４２によって生成された負側ｑ軸電流クランプ値のうち、絶対値が大きい負側ｑ軸電流クランプ値を選択して出力する。

【0171】

上述のように、ｉｑとＴｅとは比例関係であるため、制御上、ｑ軸電流クランプ生成部４４０の各構成は、実施形態１におけるトルククランプ生成部４０の各構成と等価である。すなわち、ｑ軸電流クランプ生成部４４０の各構成は、（１２）式によってトルクの代わりにｑ軸電流を用いる点以外、実施形態１のトルククランプ生成部４０と同様の構成を有する。

【0172】

同様に、ｑ軸電流指令生成部４１１も、実施形態１のトルク指令生成部１１と、制御上、等価であり、（１２）式によってトルクの代わりにｑ軸電流を用いる点以外、トルク指令生成部１１と同様の構成を有する。

【0173】

本実施形態の構成によっても、モータ２の回転速度の始動領域において、モータ２を速度指令に追従させて駆動させることができる。これにより、いずれの回転速度領域においても、モータ２を安定して駆動させることができる。

【0174】

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0175】

前記実施形態１から４では、第２トルククランプ生成部４２は、ＰＷＭ駆動制御における電圧指令ベクトルの大きさの最大値ｖ_Limit^*に対応するトルクを用いて、トルククランプ値（第２トルククランプ値）を生成する。しかしながら、トルククランプ値の算出に用いるトルクは、任意に設定された値であってもよい。なお、この場合でも、算出されるトルククランプ値が第１トルククランプ生成部４１によって生成されるトルククランプ値よりも大きく且つモータ２の回転を継続するトルククランプ値よりも大きい値になるように、トルククランプ値の計算に用いるトルクを決める必要がある。

【0176】

前記実施形態１から４では、トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ値及び第２トルククランプ値のうち絶対値が大きい値を選択する際に、第２トルククランプ値の絶対値が第１トルククランプ値の絶対値よりも大きいかどうかを判定する。しかしながら、トルククランプ選択部４３は、第１トルククランプ値の絶対値が第２トルククランプ値の絶対値よりも大きいかどうかを判定してもよい。

【0177】

前記実施形態１から３では、ｑ軸電流選択部１６及びｄ軸電流選択部１７は、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第２トルククランプ値に対応しているかどうか、すなわち、トルククランプ選択部４３が第２トルククランプ値を選択したかどうかを判定する。しかしながら、ｑ軸電流選択部１６及びｄ軸電流選択部１７は、トルク選択信号Ｔ＿ｓｅｌが第１トルククランプ値に対応しているかどうか、すなわち、トルククランプ選択部４３が第１トルククランプ値を選択したかどうかを判定してもよい。

【0178】

前記各実施形態では、ＰＷＭ信号生成部２０は、電圧指令算出部１３で算出されたｑ軸電圧指令ｖｑ^*及びｄ軸電圧指令ｖｄ^*に基づいて、ＰＷＭ駆動制御のためのＰＷＭ信号を生成する。この場合には、制御装置は、図１の制御ブロック図における回転速度検出部６０からＰＷＭ信号生成部２０までの信号伝達経路上に、位相を算出する位相算出部（図示せず）を有する。

【0179】

しかしながら、制御装置において、電圧指令生成部算出部で三相の電圧指令を生成し、ＰＷＭ信号生成部に前記三相の電圧指令が入力されるようにしてもよい。この場合には、制御装置は、例えば、図１の制御ブロック図における回転速度検出部６０から電圧指令算出部１３までの信号伝達経路上に、位相を算出する位相算出部を有する。

【0180】

前記各実施形態では、３相交流モータの駆動を制御する制御装置の構成について説明したが、この限りではなく、３相以外の複数相の交流モータの駆動を制御する制御装置に適用してもよい。すなわち、モータは、同期電動機であれば、どのような構成を有していてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0181】

本発明は、電流フィードバックを行うことなくＰＷＭ駆動制御を行うモータの制御装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0182】

１ 制御装置
２ モータ（同期電動機）
１０、１１０、２１０、３１０、４１０ 指令生成部
１１ トルク指令生成部
１２、１１２、２１２、３１２ 電流指令設定部
１３、２１３ 電圧指令算出部
１４ 電流指令生成部（第１指令信号生成部）
１５ トルク／電流変換部（第２指令信号生成部）
１６ ｑ軸電流選択部（指令信号選択部）
１７ ｄ軸電流選択部（指令信号選択部）
２０ ＰＷＭ信号生成部
３０ インバータ部（駆動制御部）
４０ トルククランプ生成部（制限値設定部）
４１ 第１トルククランプ生成部（第１制限値生成部）
４２ 第２トルククランプ生成部（第２制限値生成部）
４３ トルククランプ選択部（制限値選択部）
５０ 電気角速度算出部
６０ 回転速度検出部
１１４ 電流指令生成部
１１５ トルク／電流変換部
２０１ 第１電圧指令算出部（第１指令信号生成部）
２０２ 第２電圧指令算出部（第２指令信号生成部）
２０３ ｑ軸電圧選択部（指令信号選択部）
２０４ ｄ軸電圧選択部（指令信号選択部）
４１１ ｑ軸電流指令生成部（指令生成部）
４４０ ｑ軸電流クランプ生成部（制限値設定部）
４４１ 第１ｑ軸電流クランプ生成部（第１制限値生成部）
４４２ 第２ｑ軸電流クランプ生成部（第２制限値生成部）
４４３ ｑ軸電流クランプ選択部（制限値選択部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】