特許 5983352 電動機制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5983352

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年8月31日

(54)【発明の名称】電動機制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/26 20160101AFI20160818BHJP

【ＦＩ】

   H02P21/26

【請求項の数】6

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2012-257634(P2012-257634)

(22)【出願日】2012年11月26日

(65)【公開番号】特開2014-107894(P2014-107894A)

(43)【公開日】2014年6月9日

【審査請求日】2015年9月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(74)【代理人】

【識別番号】100103229

【弁理士】

【氏名又は名称】福市 朋弘

(72)【発明者】

【氏名】荒木 剛

(72)【発明者】

【氏名】小林 直人

(72)【発明者】

【氏名】北野 伸起

【審査官】 ▲桑▼原 恭雄

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００５／１１２２４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−０５１７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３６７２７６１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０４−０９１９６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電機子巻線を有する電機子と、前記電機子と相対的に回転する界磁たる回転子と含む回転電動機に対し、前記界磁が発生する界磁磁束（Λ０）と、前記電機子に流れる電機子電流（［Ｉ］）によって発生する電機子反作用の磁束（ｉｄ・Ｌｄ，ｉｑ・Ｌｑ）との合成である一次磁束（［λ１］）を制御する装置であって、
前記電機子電流を、前記回転子の回転に対して所定の位相（φｃ）を有する回転座標系（δｃ−γｃ）における第１電流（［ｉ］）に変換する第１座標変換部（１０１）と、
前記回転電動機の電圧方程式に基づいて、前記一次磁束の指令値たる一次磁束指令値（［Λ１＊］）による誘起電圧（ω＊・［Λ１＊］）と、前記第１電流による電圧降下（｛Ｒ｝［ｉ］）との和として前記回転電動機に印加する電圧の、前記回転座標系における指令値たる第１電圧指令値（［ｖ＊］）として求める計算部（１０２Ａ〜１０２Ｄ）と、
前記第１電圧指令値を座標変換して、前記回転電動機に印加する電圧の他の座標系における指令値たる第２電圧指令値（［Ｖ＊］）へ変換する第２座標変換部（１０４）と
を備え、
前記電機子巻線の抵抗値は、前記一次磁束の前記一次磁束指令値に対する偏差（［ΔΛ］）に基づいて補正される、電動機制御装置。

【請求項2】

前記回転座標系においては、第１軸（δｃ）と、前記第１軸から９０度進相の第２軸（γｃ）が採用され、
前記抵抗値の前記第２軸の成分は、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の前記第１軸の成分（Λδ＊）から前記一次磁束の前記第１軸の成分（λ１δｃ）を減じた差に前記回転座標系の回転角速度（ω）を乗じ、更に前記第１電流の前記第２軸の成分（ｉγｃ）で除した値を加えて補正され、
前記抵抗値の前記第１軸の成分は、前記指令値の前記第２軸の成分から前記一次磁束の前記第２軸の成分（λ１γｃ）を減じた差に前記回転座標系の回転角速度（ω）を乗じ、更に前記第１電流の前記第１軸の成分（ｉδｃ）で除した値を加えて補正される、請求項１記載の電動機制御装置。

【請求項3】

前記回転座標系においては、第１軸（δｃ）と、前記第１軸から９０度進相の第２軸（γｃ）が採用され、
前記抵抗値は、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の前記第１軸の成分（Λδ＊）から前記一次磁束の前記第１軸の成分（λ１δｃ）を減じた差に少なくとも比例演算及び積分演算のいずれかを行って得られる補正値を加えて補正される、請求項１記載の電動機制御装置。

【請求項4】

前記回転座標系においては、第１軸（δｃ）と、前記第１軸から９０度進相の第２軸（γｃ）が採用され、
前記抵抗値は、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の前記第２軸の成分から前記一次磁束の前記第２軸の成分（λ１γｃ）を減じた差に少なくとも比例演算及び積分演算のいずれかを行って得られる補正値を用いて補正される、請求項１記載の電動機制御装置。

【請求項5】

前記回転座標系においては、第１軸（δｃ）と、前記第１軸から９０度進相の第２軸（γｃ）が採用され、
前記抵抗値は、差分値に少なくとも比例演算及び積分演算のいずれかを行って得られる補正値を加えて補正され、
前記差分値は、前記一次磁束の前記第１軸の成分（λ１δｃ）の二乗と、前記一次磁束の前記第２軸の成分（λ１γｃ）の二乗との和の平方根を、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の大きさ（Λδ＊）から減じて得られる、請求項１記載の電動機制御装置。

【請求項6】

前記偏差を求める際に用いられる前記一次磁束（［λ１］）は、その推定値（［λ１＾］）である、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電動機制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、界磁と電機子とを備える同期電動機を制御する技術に関する。

【0002】

特に、当該界磁が発生する界磁磁束と、電機子巻線に流れる電機子電流によって発生する電機子反作用の磁束との合成である、いわゆる一次磁束に基づいて、回転電動機を制御する技術に関する。

【背景技術】

【0003】

従来から、一次磁束に基づいた回転電動機の制御、いわゆる一次磁束制御が種々提案されている。一次磁束制御は、簡単に言えば、回転電動機の一次磁束をその指令値に従って制御することにより、回転電動機を安定に制御する技術である。

【0004】

例えば界磁磁束Λ０の位相を回転座標系のｄ軸に採用し、一次磁束［λ１］（記号［］はベクトルであることを示す。以下同様）の位相を他の回転座標系のδ軸に採用し、δ軸のｄ軸に対する位相差を負荷角φとして考える。但しここではγ軸をδ軸に対して９０度進相の位相において採用する。また、一次磁束の制御で採用する回転座標系の制御軸としてδｃ軸及びγｃ軸と定義する。δｃ軸及びγｃ軸はそれぞれδ軸及びγ軸に対応しており、δｃ軸のｄ軸に対する位相差をφｃとする。

【0005】

この場合、一次磁束［λ１］の指令値（以下「一次磁束指令値」と称す）はそのδｃ軸成分にΛδ＊を有し、γｃ軸成分は零となる。よって一次磁束［λ１］が一次磁束指令値に等しければ、一次磁束λ１のδｃ軸成分λ１δｃはΛδ＊に等しく、位相差φｃは負荷角φと等しく、δｃ軸がδ軸に一致する。

【0006】

このような一次磁束制御は、回転電動機のトルクを、その回転角速度に依らずに電機子電流のγｃ軸成分に比例させて制御することができる。

【0007】

なお、下掲の先行技術文献のうち非特許文献６は、下掲の他の先行技術文献と、δ軸／γ軸が入れ替わって採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第３６７２７６１号公報

【特許文献2】特開平４−９１６９３号公報

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】掘田、浅野、常広、「位置検出器のないDCブラシレスモータの制御法」昭和６３年度電気関係学会東海支部連合大会、ｐ．１６１

【非特許文献2】角、常広、「DCブラシレスモータの位置センサレス制御法」、１９９０年度電気関係学会東海支部連合大会、ｐ．１７２

【非特許文献3】角、山村、常広、「DCブラシレスモータの位置センサレス制御法」、電気学会論文誌Ｄ、平成３年、１１１巻８号、ｐ．６３９−６４４

【非特許文献4】瓜田、塚本、常広、「一次磁束制御された同期機の定数推定法について」 １９９８年度電気関係学会東海支部連合大会、ｐ．１０１

【非特許文献5】瓜田、山村、常広、「同期機駆動用汎用インバータについて」電気学会論文誌Ｄ、平成１１年、１１９巻５号、ｐ．７０７−７１２

【非特許文献6】矢部、坂廼辺、「過変調PWMを併用したIPMモータのセンサレス駆動」、電気学会研究会資料. RM、 回転機研究会 2001(159)、ｐ．７−１２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら電機子巻線の抵抗値について、制御に採用される値（以下「想定値」と称する）と実際の値（以下「実値」と称する）との乖離は、上記の文献では特許文献１を除き、いずれも検討していない。よってかかる乖離が存在する場合には、適切な一次制御を行えない可能性があった。また特許文献１で開示された手法も回転電動機に突極性が無い場合を前提としていた。

【0011】

この発明は上記の点に鑑みたもので、突極性の有無によらず電機子巻線の抵抗値について、想定値と実値とが乖離する場合であっても、一次磁束制御を適切に実行できる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この発明にかかる電動機制御装置は、電機子巻線を有する電機子と、前記電機子と相対的に回転する界磁たる回転子と含む回転電動機に対し、一次磁束（［λ１］）を制御する装置である。

【0013】

なお、一次磁束とは、前記界磁が発生する界磁磁束（Λ０）と、前記電機子に流れる電機子電流（［Ｉ］）によって発生する電機子反作用の磁束（ｉｄ・Ｌｄ，ｉｑ・Ｌｑ）との合成である。

【0014】

当該制御装置の第１の態様は、第１座標変換部（１０１）と、計算部（１０２Ａ〜１０２Ｄ）と、第２座標変換部（１０４）とを備える。

【0015】

第１座標変換部（１０１）は、前記電機子電流を、前記回転子の回転に対して所定の位相（φｃ）を有する回転座標系（δｃ−γｃ）における第１電流（［ｉ］）に変換する。

【0016】

計算部（１０２Ａ〜１０２Ｄ）は、前記回転電動機の電圧方程式に基づいて、前記一次磁束の指令値たる一次磁束指令値（［Λ１＊］）による誘起電圧（ω＊・［Λ１＊］）と、前記第１電流による電圧降下（｛Ｒ｝［ｉ］）との和として前記回転電動機に印加する電圧の、前記回転座標系における指令値たる第１電圧指令値（［ｖ＊］）として求める。

【0017】

第２座標変換部（１０４）は、前記第１電圧指令値を座標変換して、前記回転電動機に印加する電圧の他の座標系における指令値たる第２電圧指令値（［Ｖ＊］）へ変換する。

【0018】

そして前記電機子巻線の抵抗値は、前記一次磁束の前記一次磁束指令値に対する偏差（［ΔΛ］）に基づいて補正される。

【0019】

この発明にかかる電動機制御装置の第２の態様乃至第５の態様は、いずれもその第１の態様であって、前記回転座標系においては、第１軸（δｃ）と、前記第１軸から９０度進相の第２軸（γｃ）が採用される。

【0020】

この発明にかかる電動機制御装置の第２の態様においては、前記抵抗値の前記第２軸の成分が、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の前記第１軸の成分（Λδ＊）から前記一次磁束の前記第１軸の成分（λ１δｃ）を減じた差に前記回転座標系の回転角速度（ω）を乗じ、更に前記第１電流の前記第２軸の成分（ｉγｃ）で除した値を加えて補正される。

【0021】

また前記抵抗値の前記第１軸の成分は、前記指令値の前記第２軸の成分から前記一次磁束の前記第２軸の成分（λ１γｃ）を減じた差に前記回転座標系の回転角速度（ω）を乗じ、更に前記第１電流の前記第１軸の成分（ｉδｃ）で除した値を加えて補正される。

【0022】

この発明にかかる電動機制御装置の第３の態様においては、前記抵抗値は、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の前記第１軸の成分（Λδ＊）から前記一次磁束の前記第１軸の成分（λ１δｃ）を減じた差に少なくとも比例演算及び積分演算のいずれかを行って得られる補正値を加えて補正される。

【0023】

この発明にかかる電動機制御装置の第４の態様においては、前記抵抗値は、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の前記第２軸の成分から前記一次磁束の前記第２軸の成分（λ１γｃ）を減じた差に少なくとも比例演算及び積分演算のいずれかを行って得られる補正値を用いて補正される。

【0024】

この発明にかかる電動機制御装置の第５の態様においては、前記抵抗値は、差分値に少なくとも比例演算及び積分演算のいずれかを行って得られる補正値を加えて補正される。そして前記差分値は、前記一次磁束の前記第１軸の成分（λ１δｃ）の二乗と、前記一次磁束の前記第２軸の成分（λ１γｃ）の二乗との和の平方根を、前記一次磁束の指令値（［Λ１＊］）の大きさ（Λδ＊）から減じて得られる。

【0025】

この発明にかかる電動機制御装置の第６の態様は、その第１の態様乃至第５の態様のいずれかであって、前記偏差を求める際に用いられる前記一次磁束（［λ１］）は、その推定値（［λ１＾］）である。

【発明の効果】

【0026】

この発明にかかる電動機制御装置の第１の態様乃至第５の態様によれば、電機子巻線の抵抗値が一次磁束の前記一次磁束指令値に対して相違する量に基づいて補正されるので、当該抵抗値が予め設定された値からずれたり、電機子巻線の温度変化によって変動しても、これを修正して一次磁束制御を行うことが容易となる。

【0027】

しかも一次磁束の一次磁束指令値に対する偏差は突極性の有無によらずに求めることができる。よって突極性の有無によらずに抵抗値の補正を行うことができる。

【0028】

この発明にかかる電動機制御装置の第６の態様によれば、一次磁束の直接的な検出が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】一次磁束制御を説明するベクトル図である（電流が電圧より遅相）。

【図2】第１乃至第３の実施の形態で採用される、電動機制御装置の構成及びその周辺装置を示すブロック図である。

【図3】第１の実施の形態における第１計算部の構成を示すブロック図である。

【図4】第２の実施の形態における第１計算部の構成を示すブロック図である。

【図5】第２の実施の形態における第１計算部の他の構成を示すブロック図である。

【図6】第３の実施の形態における第１計算部の構成を示すブロック図である。

【図7】第４の実施の形態で採用される、電動機制御装置の構成及びその周辺装置を示すブロック図である。

【図8】第５の実施の形態で採用される、電動機制御装置の構成及びその周辺装置を示すブロック図である。

【図9】第５の実施の形態を説明するベクトル図である。

【図10】一次磁束推定部の構造を例示するブロック図である。

【図11】第６の実施の形態を説明するベクトル図である。

【図12】一次磁束制御を説明するベクトル図である（電流が電圧より進相）。

【発明を実施するための形態】

【0030】

［想定値と実値との乖離］
実施の形態について詳細な説明を行う前に、電機子巻線の抵抗値について、想定値と実値とが乖離した場合の一次磁束制御の振る舞いについて簡単に説明する。

【0031】

図１は、一次磁束制御を説明するベクトル図である。なお、ベクトル［λ１］，［Λ１＊］，はそれぞれ一次磁束、一次磁束指令値を示す。

【0032】

一次磁束制御では、界磁磁束の位相を基準としたｄ−ｑ座標系（ｄ軸は界磁磁束と同相、ｑ軸はｄ軸に対して９０度進相）に対して（つまり回転電動機の回転子の回転に対して）位相差φｃで進相となるδｃ−γｃ座標系を設定する。そして一次磁束と同相のδ軸にδｃ軸が一致するように、回転電動機に対して印加する電圧を調節する。

【0033】

δｃ−γｃ座標系において、当該電圧及びその指令値（以下「電圧指令値」と称す）をそれぞれベクトル［ｖ］，［ｖ＊］で表すと、電圧指令値［ｖ＊］に一致するように電圧［ｖ］が制御される。

【0034】

しかしながら、以下に説明するように、［ｖ］＝［ｖ＊］が実現されても、想定値と実値との乖離があれば一次磁束は一次磁束指令値と一致しない。

【0035】

δｃ−γｃ座標系において、電機子巻線の抵抗値の実値及び想定値をそれぞれテンソル量｛Ｒ０｝、｛Ｒ｝で示し、回転電動機に流れる電流をベクトル［ｉ］で表す。想定値と実値との乖離があれば｛Ｒ０｝≠｛Ｒ｝であるので、電機子巻線における電圧降下は、一次磁束制御における推定値｛Ｒ｝［ｉ］と、実際に生じている値｛Ｒ０｝［ｉ］とは相違する。図１では電機子巻線の抵抗値について、想定値よりも実値が大きい場合が例示されている。

【0036】

回転電動機の回転角速度ωの指令値（以下「回転角速度指令値」と称す）ω＊を導入すると、一次磁束指令値［Λ１＊］はδｃ軸において正値Λδ＊（これは一次磁束指令値［Λ１＊］の大きさ（振幅）でもある）を採るので、これによる誘起電圧ω＊［Λ１＊］が大きさω＊・Λδ＊を持ってγｃ軸上において現れる。

【0037】

よって制御においては、当該誘起電圧ω＊［Λ１＊］と、電圧降下｛Ｒ｝［ｉ］とのベクトルの和として電圧指令値［ｖ＊］が計算される。しかしながら、かかる電圧指令値［ｖ＊］に一致する電圧［ｖ］が回転電動機に印加される状態では、実際にはδｃ軸のｄ軸に対する位相差φｃと、δ軸のｄ軸に対する負荷角φとが相違することになる。

【0038】

具体的には、一次磁束［λ１］はδ軸において正値Λδ（これは一次磁束指令［λ１］の大きさ（振幅）でもある）を採り、一次磁束による誘起電圧ω［λ１］が大きさω・Λδを持ってγ軸上において現れる。よって回転電動機の電圧方程式に基づいた下式（１）において、一次磁束指令値と一次磁束とが相違したまま［ｖ］＝［ｖ＊］とする制御が実現されることになる。ここで微分演算子ｓを導入した。

【0039】

【数1】

【0040】

上記に鑑みて、以下の実施の形態では、想定値｛Ｒ｝を実値｛Ｒ０｝へと近づける補正を提案する。具体的には、一次磁束と一次磁束指令値との偏差（以下「磁束偏差」と称する）［ΔΛ］＝［−λ１γｃ Λδ＊−λ１δｃ］^ｔ（括弧の中で先に示した成分がγｃ軸成分を、後に示した成分がδｃ軸成分をそれぞれ示し、括弧の後の上付の“ｔ”は行列の転置を示す：特に断らない限り、以下同様）に基づいて、上記補正を行う。また、一次磁束指令値が採る正値Λδ＊と一次磁束が採る正値Λδとの差（以下「振幅差」と称す）（Λδ＊−Λδ）に基づいて、上記補正を行う。これら磁束偏差、振幅差は、いずれも、一次磁束［λ１］の、一次磁束指令値［Λ１＊］に対して相違する量であると把握することができる。

【0041】

［第１の実施の形態］
今、一次磁束制御が正常には行われないものの、定常状態で回転電動機が回転している場合を想定すれば、回転角速度ωと回転角速度指令値ω＊とは一致し、微分演算子による演算結果は零となる。テンソル量｛Ｒ｝，｛Ｒ０｝はいずれも非対角成分は零であり、対角成分はそれぞれ想定値Ｒ、実値Ｒ０を有する。更に、［ｉ］＝［ｉγｃ ｉδｃ］^ｔ、［λ１］＝［λ１γｃ λ１δｃ］^ｔ、［Λ１＊］＝［０ Λδ＊］^ｔ（を導入すると、式（１）において［ｖ］＝［ｖ＊］のとき、式（２）が得られる。

【0042】

【数2】

【0043】

なお、λ１δｃ＝Λδcos（φ−φｃ）、λ１γｃ＝Λδsin（φ−φｃ）である。

【0044】

このようにして、｛Ｒ０｝≠｛Ｒ｝であれば、［ｖ］＝［ｖ＊］が実現されても、λ１δｃ≠Λδ＊及び／又はλ１γｃ≠０となって、適切な一次磁束制御が行えない。

【0045】

式（２）から下式（３）が得られる。他方、正しく一次制御が行わせるためには下式（４）を成立させる必要がある（電圧指令値［ｖ＊］＝［ｖγｃ＊ ｖδｃ＊］^ｔを導入した）。よって式（４）に対して、式（３）の関係を導入することにより、想定値｛Ｒ｝を用いて正しく一次制御を行わせるための下式（５）を得る。式（５）を更に変形すると下式（６）が得られる。更に磁束偏差［ΔΛ］及び電流［ｉ］を導入して下式（７）が得られる。但し行ベクトル［Ｈ］＝［ω／ｉγｃ ω／ｉδｃ］及び、行列に対する演算ＤＩＡＧを導入した。ここで演算ＤＩＡＧ（｛Ｑ｝）は行列｛Ｑ｝の非対角要素を零に置換して対角要素のみを抽出する演算を行う。

【0046】

【数3】

【0047】

式（７）において、電流［ｉ］の係数として表される行列の第２項が、想定値｛Ｒ｝から実値｛Ｒ０｝を得るための補正量を表している。換言すれば、磁束偏差［ΔΛ］に基づいて、想定値Ｒが実値Ｒ０へと補正されたことになる。

【0048】

式（６）に即して言えば、電機子巻線の抵抗値は、その想定値のγｃ軸成分に対して、一次磁束指令値Λδ＊から一次磁束のδｃ軸成分λ１δｃを減じた差に、回転角速度ωを乗じ、更に電流のγｃ軸成分ｉγｃで除した値を加えて補正される。また電機子巻線の抵抗値は、その想定値のδｃ軸成分に対して、０（これは一次磁束指令値のγｃ軸成分と把握できる）から一次磁束のγｃ軸成分λ１γｃを減じた差に回転角速度ωを乗じ、更に電流のδｃ軸成分ｉδｃで除した値を加えて補正される。

【0049】

以下、かかる補正を実質的に実現する構成について説明する。図２は本実施の形態にかかる電動機制御装置１の構成及びその周辺装置を示すブロック図である。

【0050】

回転電動機３は不図示の電機子と、界磁を備える。技術的な常識として、電機子は電機子巻線を有する。回転電動機３は例えば埋込磁石型の三相の電動機であり、界磁には界磁磁石が埋め込まれる。

【0051】

電圧供給源２は例えば電圧制御型インバータ及びその制御部を備え、三相の電圧指令値［Ｖ＊］＝［Ｖｕ＊ Ｖｖ＊ Ｖｗ＊］^ｔに基づいて、三相電圧を回転電動機３に印加する。これにより、回転電動機３には三相電流［Ｉ］＝［Ｉｕ Ｉｖ Ｉｗ］^ｔが流れる。但し、電圧指令値［Ｖ＊］や三相電流［Ｉ］が有する成分は、例えばＵ相成分、Ｖ相成分、Ｗ相成分の順に記載されている。

【0052】

電動機制御装置１は、回転電動機３に対し、一次磁束［λ１］及び回転速度（以下の例では回転角速度）を制御する装置である。本実施の形態において一次磁束［λ１］は可観測値、あるいは既に推定済みの値として取り扱う。

【0053】

電動機制御装置１は、第１座標変換部１０１と、第１計算部１０２と、第２座標変換部１０４と、積分器１０６とを備えている。

【0054】

第１座標変換部１０１は、三相電流［Ｉ］を、一次磁束制御を行うδｃ−γｃ回転座標系における電流［ｉ］に変換する。

【0055】

第１計算部１０２はδｃ−γｃ回転座標系における電圧指令値［ｖ＊］を求める。

【0056】

第２座標変換部１０４は、電圧指令値［ｖ＊］を座標変換して、回転電動機３に印加する電圧の他の座標系における電圧指令値［Ｖ＊］へ変換する。この「他の座標系」は例えばｄ−ｑ回転座標系であっても良いし、α−β固定座標系（例えばα軸はＵ相と同相に設定される）であっても良いし、ＵＶＷ固定座標系であっても良いし、極座標系であっても良い。いずれの座標系を「他の座標系」として採用するかは、電圧供給源２がどのような制御を行うかに依存する。例えば電圧指令値［Ｖ＊］がα−β固定座標系で設定される場合、［Ｖ＊］＝［Ｖα＊ Ｖβ＊］（但し先に示された成分がα軸成分であり、後に示された成分はβ軸成分である）となる。以下では特に断らない限り、電圧指令値［Ｖ＊］をＵＶＷ固定座標系で考察する。

【0057】

積分器１０６は回転角速度ωに基づいて、δｃ軸のα軸に対する位相θを計算する。位相θに基づいて、第１座標変換部１０１及び第２座標変換部１０４は、上述の座標変換を行うことができる。回転角速度ωは、減算器１０９の出力として得られる。電流のγｃ軸成分ｉγｃをハイパスフィルタ１１０で直流分を除去し、更に定数倍部１０８で所定ゲインＫｍ倍した値が、減算器１０９によって回転角速度の指令値ω＊から差し引かれて、回転角速度ωが得られる。電圧［ｖ］が安定に制御されていれば、ω＝ω＊となる。

【0058】

図３は、第１計算部１０２として採用される第１計算部１０２Ａの構成を示すブロック図である。図中、円で囲まれた×は乗算器を、円で囲まれた＋は加算器を、＋−が付記された円は減算器を、それぞれ示している。想定値Ｒ、γｃ軸での一次磁束指令値（＝０）は既知であるので、第１計算部１０２Ａにおいて設定することができる。

【0059】

式（６）では、想定値｛Ｒ｝と磁束偏差［ΔΛ］とを用いて実値｛Ｒ０｝を表した。しかし式（６）で示された計算をその通りに実行すると、電機子電流ｉγｃ、ｉδｃで一旦除算された値に対して更に乗算が施されることになり、演算が冗長である。そこで第１計算部１０２Ａでは式（６）と等価な式（５）に基づいて、電圧指令値［ｖ＊］を求める構成を採用する。

【0060】

具体的には、第１計算部１０２Ａは一次磁束指令値［Λ１＊］＝［０ Λδ＊］^ｔを入力する。また一次磁束［λ１］＝［λ１γｃ λ１δｃ］^ｔをも入力し、減算器によって値（−λ１γｃ）（＝０−λ１γｃ）を生成する。更に減算器によって値（Λδ−λ１δｃ）も生成される。

【0061】

更に乗算器によって回転角速度ωが値（−λ１γｃ），（Λδ＊−λ１δｃ）、一次磁束指令値Λδ＊にそれぞれ乗算され、それぞれ加算器１０２１，１０２２，１０２３に与えられる。

【0062】

第１計算部１０２Ａは電流［ｉ］＝［ｉγｃ ｉδｃ］^ｔも入力し、乗算器によってそれぞれ想定値Ｒが乗じられ、値Ｒ・ｉγｃ、Ｒ・ｉδｃが生成される。値Ｒ・ｉγｃ、Ｒ・ｉδｃは、それぞれ加算器１０２２，１０２１に与えられる。

【0063】

加算器１０２２によって値（Ｒ・ｉγｃ＋ω（Λδ＊−λ１δｃ））が生成され、これが加算器１０２３に与えられる。加算器１０２３は加算結果（ω・Λδ＊＋（Ｒ・ｉγｃ＋ω（Λδ＊−λ１δｃ）））を生成し、これが電圧指令値［ｖ＊］のγｃ軸成分ｖγｃ＊として、第１計算部１０２Ａから出力される。加算器１０２１によって値（Ｒ・ｉδｃ−ω・λ１γｃ）が生成され、これが電圧指令値［ｖ＊］のδｃ軸成分ｖδｃ＊として、第１計算部１０２Ａから出力される。

【0064】

［第２の実施の形態］
式（１）から理解されるように、想定値｛Ｒ｝と実値｛Ｒ０｝とが相違することで、一次磁束指令値［Λ１＊］と一次磁束［λ１］とが相違しつつ、電圧指令値［ｖ＊］と電圧［ｖ］とを一致させる制御が行われる。換言すれば、磁束偏差［ΔΛ］が小さくなるように想定値｛Ｒ｝を補正すればよい。

【0065】

図１から、実値Ｒ０が想定値Ｒより大きい場合に、磁束偏差［ΔΛ］のδｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）は、正となることが判る。実値Ｒ０が想定値Ｒと等しければ、［ｖ＊］＝［ｖ］とする制御によって当該δｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）は零となる。よってδｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）が大きいほど、想定値Ｒを増大させる補正を行うことで、δｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）が減少することになる。

【0066】

同様に、実値Ｒ０が想定値Ｒより大きい場合に、磁束偏差［ΔΛ］のγｃ軸成分（−λ１γｃ）（＝０−λ１γｃ）は、負となることが判る。実値Ｒ０が想定値Ｒと等しければ、［ｖ＊］＝［ｖ］とする制御によって当該γｃ軸成分（−λ１γｃ）は零となる。よってγｃ軸成分（−λ１γｃ）が小さいほど、想定値Ｒを増大させる補正を行うことで、γｃ軸成分（−λ１γｃ）が増大することになる。

【0067】

かかる補正を行うため、本実施の形態では磁束偏差［ΔΛ］に基づいて、とりわけ、それぞれのδｃ軸成分、γｃ軸成分のすくなくともいずれか一方に着目して、想定値Ｒを補正する技術を提案する。

【0068】

図４は第１計算部１０２として採用される第１計算部１０２Ｂの構成を示すブロック図である。図中、乗算器、は加算器、減算器の表記は図３に倣った。

【0069】

第１計算部１０２Ｂは、減算器によって磁束偏差［ΔΛ］のδｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）を求める。δｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）はゲインＫδｐ（＞０），Ｋδｉ（＞０）を用いた比例積分項（Ｋδｐ＋Ｋδｉ／ｓ）を用いて比例積分演算が施され、その演算結果は加算器によって想定値Ｒに加算される。これにより電機子巻線の抵抗値の推定値Ｒ＾が得られる。つまり一次磁束指令値Λδ＊から一次磁束のδｃ軸成分λ１δｃを減じた差に、比例積分演算を行って得られる補正値を加えて、電機子巻線の抵抗値が補正される。

【0070】

第１計算部１０２Ｂにおいて乗算器を用いることにより、回転角速度ωと一次磁束指令値Λδ＊との積ω・Λδ＊、推定値Ｒ＾と電流［ｉ］のγｃ軸成分ｉγｃ、δｃ軸成分ｉδｃとの積Ｒ＾・ｉγｃ，Ｒ＾・ｉδｃが得られる。そして積Ｒ＾・ｉδｃが電圧指令値［ｖ＊］のδｃ軸成分ｖδｃ＊として、第１計算部１０２Ｂから出力される。また積Ｒ＾・ｉγｃと積ω・Λδ＊との和（Ｒ＾・ｉγｃ＋ω・Λδ＊）が電圧指令値［ｖ＊］のγｃ軸成分ｖγｃ＊として、第１計算部１０２Ｂから出力される。

【0071】

上記の説明では、推定値Ｒ＾を得るために比例積分演算を行う場合について例示した。積分演算を採用することは、磁束偏差［ΔΛ］のδｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）が過渡的に増大することを抑制しつつ、これを減少させるために好適である。もちろん、δｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）を減少させるための時間を短縮するために、更に微分演算を用いて、比例積分微分演算を行ってもよい。あるいは単に積分演算のみ、比例演算のみを行ってもよい。

【0072】

図５は第１計算部１０２として採用される第１計算部１０２Ｃの構成を示すブロック図である。図中、乗算器、加算器、減算器の表記は図３に倣った。

【0073】

第１計算部１０２Ｃは、一次磁束［λ１］のγｃ軸成分λ１γｃを入力する。そして一次磁束のγｃ軸成分λ１γｃを一次磁束指令のγｃ軸成分と把握できる０から差し引いた値（−λ１γｃ）は符号反転器１０２４に入力される。

【0074】

符号反転器１０２４は制御信号Ｄｅｔの値に依存して、入力した値（−λ１γｃ）の符号を維持／反転する。具体的には、後述するように制御信号Ｄｅｔは値“＋１”，“−１”のいずれかを採る。符号反転器１０２４は制御信号Ｄｅｔが値“＋１”を採れば値（−λ１γｃ）を出力し、制御信号Ｄｅｔが値“−１”を採れば値λ１γｃを出力する。

【0075】

符号反転器１０２４の出力はゲインＫγｐ（＞０），Ｋγｉ（＞０）を用いた比例積分項（Ｋγｐ＋Ｋγｉ／ｓ）を用いて比例積分演算が施され、その演算結果は加算器によって想定値Ｒに加算される。これにより電機子巻線の抵抗値の推定値Ｒ＾が得られる。

【0076】

上述のような符号反転器１０２４における処理は下記の事項に由来する。即ち、磁束偏差のγｃ軸成分たる値（−λ１γｃ）についての比例積分演算（上述の通りＫγ＞０とする）の結果を想定値Ｒに加算するか減算するかは、電圧［ｖ］と電流［ｉ］との位相関係によって相違する。図１で示された場合では電圧［ｖ］よりも電流［ｉ］の方が遅相であるので減算を行う。他方、図１２に示される場合では電圧［ｖ］よりも電流［ｉ］の方が進相であるので加算を行う（いずれも磁束偏差のγｃ軸成分（−λ１γｃ）を一旦生成して比例積分演算をする場合）。

【0077】

磁束偏差［ΔΛ］に基づいて抵抗値を補正するという考えからは、磁束偏差のγｃ軸成分（−λ１γｃ）を一旦生成し、これに対して正のゲインを有する比例積分演算を行って想定値Ｒに加減算を行うことになる。しかしそのような演算では減算処理が増えてしまうので、一次磁束［λ１］のγｃ軸成分λ１γｃに対して比例積分演算を行った結果を、電圧［ｖ］よりも電流［ｉ］の方が遅相であれば加算し、電圧［ｖ］よりも電流［ｉ］の方が進相であれば減算してもよい。

【0078】

このような電圧［ｖ］と電流［ｉ］との位相の関係を得るために、第１計算部１０２Ｃにおいて座標変換器１０２５，１０２６、逆正接処理部１０２７，１０２８及び比較器１０２９が設けられる。また図２の第１計算部１０２には示されていなかったが、第１計算部１０２Ｃには電圧指令値［Ｖ＊］及び電流［Ｉ］が入力する。

【0079】

座標変換器１０２５は電圧指令値［Ｖ＊］を三相／二相変換する。具体的にはＵＶＷ相と、α−β固定座標系の座標変換を行ってα相電圧指令値Ｖα＊、β相電圧指令値Ｖβ＊を得る。例えばこのような三相／二相変換は下式で求められる。

【0080】

【数4】

【0081】

同様にして、座標変換器１０２６は電流［Ｉ］を三相／二相変換する。具体的にはＵＶＷ相と、α−β固定座標系の座標変換を行ってα相電流Ｉα、β相電流Ｉβを得る。

【0082】

逆正接処理部１０２７は比Ｖβα＊／Ｖα＊の逆正接値Θｖを、逆正接処理部１０２８は比Ｉβα／Ｉαの逆正接値Θｉを、それぞれ求める。

【0083】

比較器１０２９は逆正接値Θｖ，Θｉを比較する。電圧［ｖ］に対する電流［ｉ］の位相差は、差（Θｉ−Θｖ）であると推察される。よってΘｉ＜Θｖであれば電流［ｉ］が電圧［ｖ］よりも遅相であると推察され（図１の場合に相当）、符号反転器１０２４に自身へ入力した値の符号を反転させる。Θｉ＞Θｖであれば電流［ｉ］が電圧［ｖ］よりも進相であると推察され（図１２の場合に相当）、符号反転器１０２４に自身へ入力した値の符号を維持させる。

【0084】

例えば比較器１０２９が上述の制御信号Ｄｅｔを出力する。制御信号Ｄｅｔは差（Θｉ−Θｖ）が正であれば値（＋１）を、負であれば値（−１）を、それぞれ出力する。

【0085】

第１計算部１０２Ｃにおいても、第１計算部１０２Ｂと同様にして、推定値Ｒ＾を用いて、積Ｒ＾・ｉδｃが電圧指令値［ｖ＊］のδｃ軸成分ｖδｃ＊として、和（Ｒ＾・ｉγｃ＋ω・Λδ＊）が電圧指令値［ｖ＊］のγｃ軸成分ｖγｃ＊として、それぞれ出力される。

【0086】

上記の説明では推定値Ｒ＾を得るために比例積分演算を行う場合について例示した。積分演算を採用することは、磁束偏差［ΔΛ］のγｃ軸成分（−λ１γｃ）が過渡的に増大することを抑制しつつ、これを減少させるために好適である。もちろん、γｃ軸成分（−λ１γｃ）を減少させるための時間を短縮するために、更に微分演算を用いて、比例積分微分演算を行ってもよい。あるいは単に積分演算のみ、比例演算のみを行ってもよい。

【0087】

また、電圧［Ｖ］が実測できるのであれば、電圧指令値［Ｖ＊］の代わりに電圧［Ｖ］を用いて逆正接値Θｖを得てもよい。あるいは図示されない構成において、電流［ｉ］や電圧［ｖ］の共通の座標系における位相が得られている場合、それらを用いて制御信号Ｄｅｔを得てもよい。

【0088】

［第３の実施の形態］
第２の実施の形態で説明したように、一次磁束指令値［Λ１＊］と一次磁束［λ１］との相違が小さくなるように想定値｛Ｒ｝を補正すればよい。かかる補正を行うため、本実施の形態では振幅差（Λδ＊−Λδ）に基づいて、想定値Ｒを補正する技術を提案する。

【0089】

図６は第１計算部１０２として採用される第１計算部１０２Ｄの構成を示すブロック図である。図中、乗算器、加算器、減算器の表記は図３に倣った。

【0090】

第１計算部１０２Ｄは、一次磁束［λ１］＝［λ１γｃ λ１δｃ］^ｔを入力し、その大きさである振幅√（λ１δｃ^２＋λ１γｃ^２）を求める。図６ではこの振幅を求める演算を積和演算部ＡＢＳによって行うことを例示している。図１から判るように、これは一次磁束［λ１］がδ軸においてとる正値Λδ（これは一次磁束［λ１］の大きさでもある）と等しい。よって減算器によって値（Λδ＊−√（λ１δｃ^２＋λ１γｃ^２））として振幅差（Λδ＊−Λδ）を得ることができる。

【0091】

そして振幅差（Λδ＊−Λδ）はゲインＫｍｐ（＞０），Ｋｍｉ（＞０）を用いた比例積分項（Ｋｍｐ＋Ｋｍｉ／ｓ）を用いて比例積分演算が施され、その演算結果は加算器によって想定値Ｒに加算される。これにより電機子巻線の抵抗値の推定値Ｒ＾が得られる。

【0092】

第１計算部１０２Ｄにおいても、第１計算部１０２Ｂ，１０２Ｃと同様にして、推定値Ｒ＾を用いて、積Ｒ＾・ｉδｃが電圧指令値［ｖ＊］のδｃ軸成分ｖδｃ＊として、和（Ｒ＾・ｉγｃ＋ω・Λδ＊）が電圧指令値［ｖ＊］のγｃ軸成分ｖγｃ＊として、それぞれ出力される。

【0093】

なお、本実施の形態において推定値Ｒ＾を得るために比例積分演算を行う場合について例示した。積分演算を採用することは、振幅差（Λδ＊−Λδ）を、これが過渡的に増大することを抑制しつつ、減少させるために好適である。もちろん、振幅差（Λδ＊−Λδ）を減少させるための時間を短縮するために、更に微分演算を用いて、比例積分微分演算を行ってもよい。あるいは単に積分演算のみ、比例演算のみを行ってもよい。

【0094】

［第４の実施の形態］
第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明されたように、適切な一次制御を行うためには磁束偏差［ΔΛ］を用いて電機子巻線の抵抗値を補正することが望ましい。しかし、磁束偏差［ΔΛ］を用いた補正の対象は、電機子巻線の抵抗値に限定されるものではない。

【0095】

下式（８）は、式（７）の右辺に対して、新たな補正項として第３項｛Ｇ｝［ΔΛ］を追加したものである。第３項は磁束偏差［ΔΛ］を用いた電圧指令値［ｖ＊］へのフィードバック項であると把握することができる。

【0096】

【数5】

【0097】

磁束偏差［ΔΛ］に対して演算を行う行列｛Ｇ｝の各成分Ｇγγ，Ｇγδ，Ｇδγ，Ｇδδは、少なくともいずれか一つが非零である。即ち行列｛Ｇ｝は非零行列である。

【0098】

例えば行列｛Ｇ｝を構成する列ベクトル［Ｇγγ Ｇδγ］^ｔの二要素のいずれもが非零であれば、磁束偏差のγｃ軸成分（−λ１γｃ）をγｃ軸及びδｃ軸の両方について電圧指令値［ｖ＊］にフィードバックできる。あるいは［Ｇγδ Ｇδδ］^ｔの二要素のいずれもが非零であれば、磁束偏差のδｃ軸成分（Λδ＊−λ１δｃ）をγｃ軸及びδｃ軸の両方について電圧指令値［ｖ＊］にフィードバックできる。

【0099】

また、列ベクトル［Ｇγγ Ｇδγ］^ｔ、［Ｇγδ Ｇδδ］^ｔのいずれもが非零ベクトルであれば、両軸の磁束成分をフィードバックできるので、制御系の安定性、及び、応答性が向上する。

【0100】

このように、磁束偏差［ΔΛ］を用いた電圧指令値［ｖ＊］へのフィードバックを、磁束偏差［ΔΛ］を用いた電機子巻線の抵抗値の補正と併用することができる。

【0101】

図７は、本実施の形態で採用される、電動機制御装置１の構成及びその周辺装置を示すブロック図である。図２で示された第１の実施の形態における電動機制御装置１の構成に対し、第２計算部１０３が、第１計算部１０２と第２座標変換部１０４との間に介在して設けられている。第２計算部１０３は第１計算部１０２からの演算結果（これは第１乃至第３の実施の形態においては電圧指令値［ｖ＊］として採用されていた）に対し、フィードバック項｛Ｇ｝［ΔΛ］を加算して電圧指令値［ｖ＊］として出力する。

【0102】

具体的には、第２計算部１０３は一次磁束［λ１］、一次磁束指令値［Λ１＊］とを入力し、磁束偏差［ΔΛ］を求める。そして磁束偏差［ΔΛ］に対して行列｛Ｇ｝を用いた演算を行い、フィードバック項｛Ｇ｝［ΔΛ］を求める。そして第１計算部１０２からの演算結果に対してフィードバック項｛Ｇ｝［ΔΛ］を加算し、その結果を電圧指令値［ｖ＊］として出力する。

【0103】

磁束偏差［ΔΛ］は、一次磁束［λ１］、一次磁束指令値［Λ１＊］を入力する第１計算部１０２によって求められ、第２計算部１０３に入力してもよい。この場合、当然、第２計算部１０３への一次磁束［λ１］、一次磁束指令値［Λ１＊］の入力を省略することができる。

【0104】

また、行列｛Ｇ｝は第２計算部１０３が予め有していてもよいし、外部から与えられてもよい。図７では行列｛Ｇ｝は第２計算部１０３が予め有している場合を例示した。

【0105】

［第５の実施の形態］
第１乃至第４の実施の形態において、電動機制御装置１は与えられた一次磁束に基づいて電圧指令値［ｖ＊］を求める態様が説明された。しかしながら、一次磁束の推定値［λ１＾］を用いても、同様にして電圧指令値［ｖ＊］を求めることができる。

【0106】

本実施の形態及び第６の実施の形態では、一次磁束の推定値［λ１＾］を、具体的に求める技術について説明する。もちろん、下記で説明される技術以外の方法で一次磁束の推定値［λ１＾］を求め、これを第１乃至第４の実施の形態における一次磁束［λ１］として採用し、それぞれの実施の形態を実施することができる。

【0107】

本実施の形態における電動機制御装置１の構成は、図８に示されるように、第１の実施の形態における電動機制御装置１の構成に対して、一次磁束推定部１０５を更に備える。もちろん、第４の実施の形態で説明された第２計算部１０３を更に有していてもよい。第１計算部１０２は、一次磁束［λ１］としてその推定値［λ１＾］を採用する。

【0108】

一般に、界磁磁束Λ０の位相をｄ軸に採用し、これに対して９０度進相のｑ軸を想定する。このようなｄ−ｑ回転座標系が角速度ωで回転するとき、回転電動機に印加される電圧のｄ軸成分たるｄ軸電圧ｖｄ、回転電動機に印加される電圧のｑ軸成分たるｑ軸電圧ｖｑ、電機子巻線のインダクタンスのｄ軸成分たるｄ軸インダクタンスＬｄ、電機子巻線のインダクタンスのｑ軸成分たるｑ軸インダクタンスＬｑ、微分演算子ｓを導入すると、下式（９）が成立する。

【0109】

【数6】

【0110】

上式をｄ軸に対して位相差ψを維持しつつ回転するξ軸及びξ軸に対して９０度進相するη軸を有するξ−η回転座標系で表すと、下式（１０）（１１）（１２）が成立する。但し電機子電流のξ軸成分ｉξ、電機子電流のη軸成分ｉη、回転電動機に印加される電圧のξ軸成分ｖξ、η軸成分ｖη、一次磁束のξ軸成分λξ、η軸成分λη、を導入した。ここで、一次磁束制御がされているという前提はない。

【0111】

【数7】

【0112】

式（１１）の右辺第１項は電機子電流が流れることによって発生する磁束（電機子反作用）であり、第２項は界磁磁束Λ０が寄与する磁束である。

【0113】

式（１０）（１１）（１２）は位相差ψに拘わらず成立するので、当該位相差ψを位相差φｃに置き換えても、つまりξ−η回転座標系をδｃ−γｃ回転座標系に置き換えても、式（１０）（１１）（１２）が意味するところは変わらない。ｄ軸に対して負荷角φを有する実際の一次磁束Λδの位相をδ軸に採るので、上記の置き換えにより、式（１１）の値λξは一次磁束Λδのδｃ軸成分λ１δｃを、値ληは一次磁束Λδのγｃ軸成分λ１γｃを、それぞれ示すことになる。このときのベクトル図を図９に示す。

【0114】

よって位相差φｃと、ｄ軸インダクタンスＬｄと、ｑ軸インダクタンスＬｑと、電機子電流ｉγｃ，ｉδｃと、界磁磁束Λ０とから、一次磁束λ１の推定値［λ１＾］＝［λ１γｃ＾ λ１δｃ＾］^ｔを下式（１３）（１４）で求める。

【0115】

【数8】

【0116】

ここで界磁磁束Λ０をδｃ−γｃ回転座標系において表現した界磁磁束ベクトル［Λ０］＝［−Λ０・sinφｃ Λ０・cosφｃ］^ｔを導入した。

【0117】

また式（１３）の行列｛Ｌ｝は式（１４）の右辺第１項の電流ベクトル[ｉγｃ ｉδｃ]^ｔの係数であって、電機子巻線のインダクタンスをδｃ−γｃ回転座標系において表現したテンソルであると把握することができる。回転電動機に突極性がない場合にはＬｄ＝Ｌｑであるので、式（１４）から明白なように、行列｛Ｌ｝は非対角成分が零となる。換言すれば、式（１４）は突極性がある回転電動機にも採用できる。

【0118】

式（１３）（１４）のそれぞれの右辺第１項はいずれも電機子反作用による磁束として把握することができる。

【0119】

なお、位相差φｃは式（１５）に基づいて推定された値を採用することもできる。但しこの際、用いられる電圧ｖγｃ，ｖδｃは、既に求められた電圧指令値ｖγｃ＊，ｖδｃ＊を採用し、新たな位相差φｃの推定に用いてもよい。

【0120】

図１０は一次磁束推定部１０５の構造を例示するブロック図である。一次磁束推定部１０５は、遅延部１０５ａ、負荷角推定部１０５ｂ、電機子反作用推定部１０５ｃ、界磁磁束ベクトル生成部１０５ｄ、加算器１０５ｅを備えている。

【0121】

電機子反作用推定部１０５ｃは位相差φｃと、ｄ軸インダクタンスＬｄと、ｑ軸インダクタンスＬｑと、電機子電流ｉγｃ，ｉδｃとを入力し、式（１４）の右辺第１項を計算する。図１０では式（１３）の右辺第１項の表現｛Ｌ｝［ｉ］を用いており、γｃ軸成分とδｃ軸成分との二つの値が出力されることを二つの斜線で示している。

【0122】

界磁磁束ベクトル生成部１０５ｄは界磁磁束Λ０を入力し、式（１４）の右辺第２項を計算する。図１０では式（１３）の右辺第２項の表現｛Λ０］を用いており、γｃ軸成分とδｃ軸成分との二つの値が出力されることを二つの斜線で示している。

【0123】

加算器１０５ｅはγｃ軸成分とδｃ軸成分との二つの成分のそれぞれにおいて加算を行うことによって、式（１３）（１４）のそれぞれの右辺の第１項と第２項の加算を実現し、一次磁束の推定値［λ１＾］を出力する。

【0124】

なお、位相差φｃを推定する場合には、一つ前の制御タイミングにおいて第２計算部１０３で求められた電圧指令値ｖγｃ＊，ｖδｃ＊を用いる。換言すれば、第２計算部１０３で求められた電圧指令値ｖγｃ＊，ｖδｃ＊を、遅延部１０５ａによって遅延し、一つ後の制御タイミングにおいて負荷角推定部１０５ｂで式（１５）に従って位相差φｃが計算される。なお、一つ前の制御タイミングにおいて求められた電圧指令値ｖγｃ＊，ｖδｃ＊を採用するのではなく、現時点で得られている電圧指令値ｖγｃ＊，ｖδｃ＊を採用してもよい。この場合には遅延部１０５ａを省略することができる。

【0125】

本実施の形態によれば、一次磁束の直接的な検出が不要となる。また突極性の有無に拘わらずに一次磁束を推定でき、第１乃至第４の実施の形態の実施に資する。

【0126】

［第６の実施の形態］
一次磁束［λ１］の、第５の実施の形態で示された手法以外の手法による推定を以下に種々例示する。

【0127】

図９を参照して、内部誘起電圧ω・Λδのγｃ軸成分（ｖγｃ−Ｒ・ｉγｃ）、δｃ軸成分（ｖδｃ−Ｒ・ｉδｃ）を考慮すると、推定値λ１γｃ＾，λ１δｃ＾はそれぞれ、−（ｖδｃ−Ｒ・ｉδｃ）／ω，（ｖγｃ−Ｒ・ｉγｃ）／ωで得られる。

【0128】

また、一次磁束Λδの推定値Λδ＾が得られていれば、図９を参照してχ＝φ−φｃとおいて、角度χの推定値χ＾は式（１６）で求められる。

【0129】

【数9】

【0130】

よって推定値λ１γｃ＾，λ１δｃ＾はそれぞれ、−sin（χ^）・Λδ＾，cos（χ^）・Λδ＾で得られる。

【0131】

さて、一次磁束Λδの推定値Λδ＾は例えば回転電動機３のα−β固定座標系における一次磁束の推定値を用いて計算することができる。ここでα−β固定座標系はα軸とβ軸とを有し、β軸をα軸に対して９０度進相の位相において採用する。既述のように、例えばα軸はＵ相と同相に選定される。

【0132】

一次磁束Λδの推定値Λδ＾のα軸成分λ１α＾、β軸成分λ１β＾を導入すると、一次磁束Λδの推定値Λδ＾は式（１７）で求められる。

【0133】

【数10】

【0134】

さて、α軸成分λ１α＾、β軸成分λ１β＾は式（１８）に示されるように、内部誘起電圧ω・Λδのα軸成分Ｖ０α、β軸成分Ｖ０βの時間についての積分で求められる。α軸成分Ｖ０αは、外部で観測される印加電圧Ｖ（あるいはその指令値［Ｖ＊］）のα軸成分Ｖαと、回転電動機３に流れる電流のα軸成分ｉαから、Ｖα−Ｒ・ｉαとして計算できる。同様に、β軸成分Ｖ０βは、外部で観測される印加電圧Ｖのβ軸成分Ｖβと、回転電動機３に流れる電流［Ｉ］のβ軸成分ｉβから、Ｖβ−Ｒ・ｉβとして計算できる。印加電圧Ｖは例えば図４に即して言えば、電圧供給源２から回転電動機３へ供給される三相電圧から得ることができる。

【0135】

【数11】

【0136】

なお、α軸成分λ１α＾、β軸成分λ１β＾が得られる場合には、他の手法で推定値λ１γｃ＾，λ１δｃ＾を得ることもできる。即ち、δｃ軸のα軸に対する位相θを用いて式（１９）で推定値λ１γｃ＾，λ１δｃ＾が得られる。

【0137】

【数12】

【0138】

またα軸成分λ１α＾、β軸成分λ１β＾は他の手法によって得ることもできる。上述のように、印加電圧Ｖは電圧供給源２から回転電動機３へ供給される三相電圧から得ることができるのであるから、そのＵ相成分Ｖｕ、Ｖ相成分Ｖｖ、Ｗ相成分Ｖｗが測定可能である。また上述のように、回転電動機３に流れる三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが測定可能である。よって一次磁束Λδの推定値Λδ＾のＵ相成分λ１ｕ＾、Ｖ相成分λ１ｖ＾、Ｗ相成分λ１ｗ＾は式（１８）と同様にして下式（２０）で求められる。

【0139】

【数13】

【0140】

ＵＶＷ相と、α−β固定座標系の座標変換を行ってα軸成分λ１α＾、β軸成分λ１β＾が下式（２１）から得られる。よって更に式（１９）を用いて推定値λ１γｃ＾，λ１δｃ＾を得ることができる。

【0141】

【数14】

【0142】

但し、式（１８）、（２０）の積分計算において完全積分を行うと、直流成分が重畳して磁束推定の誤差が大きくなる。よって公知の不完全積分を行うことが望ましい。

【0143】

式（１１）の代わりに、以下のようにして位相差φｃを推定することができる。図１１は図９と対応しているが、新たにｑ’軸を採用している。ここでｑ’軸は電圧Ｖ’と同相に選定される。電圧Ｖ’は、一次磁束による誘起電圧ω・Λδと、δｃ軸成分ω・Ｌｄ・ｉγｃ及びγｃ軸成分（−ω・Ｌｄ・ｉδｃ）成分を有する電圧との合成である。

【0144】

ｑ’軸から見たγｃ軸の進相角度φｃ’と、ｑ軸から見たｑ’軸の進相角度ζとを導入すると位相差φｃの推定値は角度φｃ’，ζの和で求めることができる。そして角度φｃ’，ζはそれぞれ式（２２），（２３）で求められる。

【0145】

【数15】

【0146】

上記のいずれの実施の形態においても、電動機制御装置１はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ（換言すれば手順）を実行する。上記記憶装置は、例えばＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ(Erasable Programmable ROM)等）、ハードディスク装置などの各種記憶装置の１つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。

【0147】

なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、電動機制御装置１はこれに限らず、電動機制御装置１によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。

【符号の説明】

【0148】

１ 電動機制御装置
１０１ 第１座標変換部
１０２，１０２Ａ〜１０２Ｄ 第１計算部
１０３ 第２計算部
１０４ 第２座標変換部
１０５ 一次磁束推定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】