特許 6144989 速度センサレス電動機制御装置

(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】6144989

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】速度センサレス電動機制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/24 20160101AFI20170529BHJP

【ＦＩ】

   H02P21/24

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-155825(P2013-155825)

(22)【出願日】2013年7月26日

(65)【公開番号】特開2015-27191(P2015-27191A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2016年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100161148

【弁理士】

【氏名又は名称】福尾 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100173794

【弁理士】

【氏名又は名称】色部 暁義

(72)【発明者】

【氏名】高木 正志

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０１４４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６１０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１０８８３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機に流れる電流ベクトルを検出する電流検出部と、
直流電流指令及び複数の直流位相角指令を元に、前記電流ベクトルを前記複数の直流位相角指令各々の直流電流に制御するための電圧指令を出力し、拾い上げ制御切替指令により前記複数の電圧指令から１つを選択し拾い上げ電圧指令として出力する可変ゲイン切替付拾い上げ制御部と、
前記電流ベクトル及び前記拾い上げ電圧指令を入力し、実磁束ベクトルを出力する実磁束推定部と、
前記電流ベクトル、前記実磁束ベクトル、及び拾い上げ時間を入力し、前記電動機の初期速度及び初期二次磁束を出力する初期値推定部と、
前記実磁束ベクトル及び前記直流位相角指令の少なくとも１つを入力し、前記拾い上げ制御切替指令を出力する演算部と、
を備えることを特徴とする速度センサレス電動機制御装置。

【請求項2】

前記可変ゲイン切替付拾い上げ制御部は、
前記直流電流指令、前記直流位相角指令、及び第１制御ゲインを元に、前記電流ベクトルを第１直流電流に制御するための第１拾い上げ電圧指令を出力する第１電流制御部と、
前記直流電流指令、前記直流位相角指令、及び第２制御ゲインを元に、前記電流ベクトルを第２直流電流に制御するための第２拾い上げ電圧指令を出力する第２電流制御部と、
前記第１拾い上げ電圧指令及び前記第２拾い上げ電圧指令を、前記拾い上げ制御切替指令により切り替えて前記拾い上げ電圧指令とする指令切替部と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の速度センサレス電動機制御装置。

【請求項3】

前記第２電流制御部に入力される前記直流位相角指令を、前記第１電流制御部に入力される前記直流位相角指令とは異なる値にする、請求項２に記載の速度センサレス電動機制御装置。

【請求項4】

前記第２電流制御部に入力される前記直流位相角指令を、前記第１電流制御部に入力される前記直流位相角指令から１８０度位相反転した値にする、請求項３に記載の速度センサレス電動機制御装置。

【請求項5】

前記演算部は、前記拾い上げ時間をさらに入力し、前記拾い上げ時間及び前記実磁束ベクトルから演算される、前記電動機の暫定推定速度をさらに出力するとともに、前記可変ゲイン切替付拾い上げ制御部の複数の制御の少なくとも１つの制御ゲインを、前記暫定推定速度に基づくものとする、請求項１から４のいずれか一項に記載の速度センサレス電動機制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機のトルク制御に関するものであり、特に、電動機の初期速度と初期二次磁束の推定を高精度にし、電動機トルク制御を高精度にするものである。

【背景技術】

【0002】

電動機のメンテナンス性を高めたり、電動機を小さくしても大きな出力を得られるようにしたりする観点から、速度センサが設けられていない、いわゆる速度センサレス電動機制御装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。このような速度センサレス電動機制御装置で電動機のトルクを制御する際には、一般に電動機の速度（角速度）を推定する必要がある。

【0003】

図５は、従来の速度センサレス電動機制御装置の構成例を示すブロック図である。

【0004】

電流検出部５は、電動機６に流れる電流ベクトルｉを検出する。拾い上げ制御部２は、電流検出部５で検出した電流ベクトルｉと、直流電流指令Ｉ及び直流位相角指令θ１を入力し、電動機６に流れる電流ｉを指令（Ｉ，θ１）通りの直流電流にするための拾い上げ電圧指令ｖ０を出力する。

【0005】

実磁束推定部９は、電流ベクトルｉ及び拾い上げ電圧指令ｖ０から式（Ａ）で、電動機６の実磁束ベクトルφ２ｒを演算する。

【数1】

ここで、Ｒ１は電動機６の一次抵抗、Ｌ１は一次自己インダクタンス、Ｌ２は二次自己インダクタンス、Ｍは相互インダクタンスである。

【0006】

演算用タイマ１４は、拾い上げ制御開始指令ＳＴのエッジで０クリアされるタイマカウンタであり、拾い上げ時刻ｔ０を出力する。

【0007】

初期値推定部７は、電流ベクトルｉ、実磁束ベクトルφ２ｒ、及び拾い上げ時刻ｔ０を入力とし、電動機６の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０と出力する。

【0008】

トルク制御部１は、トルク制御開始指令ＳＷがオンになると、初期値推定部７の出力である初期速度ωｍ０と初期二次磁束φ２０とを初期値として、電流ベクトルｉを元に、電動機６のトルクを制御するトルク制御電圧指令Ｖ１を出力する。なお、ここで示す例では、電動機６の電源が投入された時点では、トルク制御開始指令ＳＷはオフの状態となっている。

【0009】

切替部３は、トルク制御開始指令ＳＷにより、拾い上げ電圧指令ｖ０とトルク制御電圧指令Ｖ１を切替えて出力する。すなわち、トルク制御開始指令ＳＷがオンになるまでは拾い上げ電圧指令ｖ０を電圧指令Ｖ＊とし、トルク制御開始指令ＳＷがオンになるとトルク制御電圧指令Ｖ１を電圧指令Ｖ＊として出力する。

【0010】

電力変換部４は、電圧指令Ｖ＊を増幅して電動機６に電力を供給する。

【0011】

以上の構成とすることにより、トルク制御開始指令ＳＷがオンになるまでは、拾い上げ制御部２と実磁束推定部９と演算用タイマ１４と初期値推定部７とで、電動機６の初期速度ωｍ０と初期二次磁束φ２０を推定する。トルク制御開始指令ＳＷがオンになると、ＳＷがオンになった時点の初期速度ωｍ０と初期二次磁束φ２０を初期値として、電動機６のトルク制御が行われる。トルク制御開始指令ＳＷをオンにするタイミングは、拾い上げ制御実施時間、初期速度ωｍ０と初期二次磁束φ２０の状態、等で決める。

【0012】

以下、トルク制御開始指令ＳＷがオンになるまでの、拾い上げ制御における初期値推定部７の動作に関して詳細に説明する。

【0013】

初期値推定部７では、実磁束ベクトルφ２ｒの動きから電動機６の初期速度ωｍ０を推定し、初期二次磁束φ２０を推定する。図６は、初期値推定部７の一構成例である。

【0014】

実磁束メモリ１０は、時々刻々変化する実磁束推定ベクトルφ２ｒの、時刻０から拾い上げ時刻ｔ０の区間までを記憶する。実磁束抽出部１１は、時刻０〜ｔ０の区間から、任意の３時点ｔ００、ｔ０１、ｔ０２の実磁束推定ベクトルφ２ｒであるφ（ｔ００），φ（ｔ０１），φ（ｔ０２）を抽出する。

【0015】

初期速度推定部１２は、一例として、式（Ｂ）〜式（Ｇ）で初期速度ωｍ０を演算する。この方法では、最初に、３つのベクトルφ（ｔ００），φ（ｔ０１），φ（ｔ０２）の終点を通る円の中心Ｒを式（Ｂ）〜式（Ｅ）で求める。

【0016】

【数2】

【0017】

【数3】

【0018】

【数4】

【0019】

【数5】

ここで、（Ｆ１_Ａ，Ｆ１_Ｂ），（Ｆ２_Ａ，Ｆ２_Ｂ），（Ｒ_Ａ，Ｒ_Ｂ）は、各々、ベクトルＦ１，Ｆ２，Ｒの各成分である。

【0020】

次に、円の中心Ｒから見た、ベクトルφ（ｔ００）とベクトルφ（ｔ０２）との間の角度θＣを式（Ｆ）で求める。

【0021】

【数6】

ここで、記号「×」はベクトルの外積を、記号「・」はベクトルの内積をそれぞれ示す。

【0022】

時刻ｔ００からｔ０２まで（例えば数十ミリ秒）の電動機６の回転速度は、ほぼ一定とみなすことができるため、最後に式（Ｇ）で初期速度ωｍ０を求めることができる。

【0023】

【数7】

【0024】

初期磁束推定部１３は、電流ベクトルｉを使って、式（Ｈ）にて初期二次磁束φ２０を求める。

【数8】

ここで、ｊは虚数単位、Ｔ２は電動機６の二次時定数で、Ｌ２／Ｒ２で得られる。Ｒ２は二次抵抗である。φｘｘは拾い上げ制御開始時の残留磁束である。なお、式（Ｈ）の第２項は、ベクトルＲに対する実磁束推定ベクトルφ２ｒの相対ベクトルとして求めることもできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0025】

【特許文献1】特開２００１−２１１６８９号公報

【特許文献2】特開２００１−２１１６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0026】

式（Ｂ）〜式（Ｇ）を使って、実磁束ベクトルφ２ｒの円軌跡の動きから電動機６の初期速度ωｍ０を推定する際、式（Ｈ）の、時刻ｔ０が変化した際の第２項部分の動きを使って初期速度ωｍ０を推定していると考えることができる。そのため一般に、式（Ｈ）の第２項部分のベクトルの大きさが大きくなるほど、実磁束推定部９による実磁束ベクトルφ２ｒの推定値に誤差があってもその影響は小さくなり、それゆえに初期速度ωｍ０の演算精度は高くなる。

【0027】

ここで、上述した速度センサレス電動機制御装置において、拾い上げ制御部２は、電動機６に流れる電流ｉを指令（Ｉ及びθ１）通りの直流電流にするための拾い上げ電圧指令ｖ０を出力する。しかしながら、拾い上げ制御部２の制御には制御遅れが発生する。この制御遅れは、電動機６の初期速度ωｍ０が高い場合により顕著になり、図７に示すように、電動機６に流れる電流ｉに、電動機６の初期速度ωｍ０に対応する周波数の脈動成分が重畳されて、電流ｉを指令通りの直流電流に制御できなくなる。なお、図７において、ｉ_Ａ，ｉ_Ｂは、ベクトルｉのＡ，Ｂ軸成分である。

【0028】

すると、電動機６の実磁束ベクトルφ２ｒは、直流電流を仮定した式（Ｈ）のようにはならず、実磁束ベクトルφ２ｒの軌跡の半径は、図８に示すように急激に小さくなる。図８のＦ２ｒＡ，Ｆ２ｒＢは、式（Ａ）で求まる実磁束ベクトルφ２ｒのA、B軸成分である。式（Ｂ）〜式（Ｇ）を使った演算は、ベクトルＦ１，Ｆ２の大きさが小さくなる分、実磁束推定部９の推定誤差の影響が大きくなり、その結果、演算精度が悪くなり、初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定に大きな誤差が生じる恐れがある。

【0029】

ここで、拾い上げ制御部２の制御ゲインを高くすることにより、制御遅れは改善でき、電動機６に流れる電流ｉの脈動成分の振幅は小さくなる。しかしながら、制御ゲインを一律に高くすると、制御遅れが元々大きくない、電動機６の初期速度ωｍ０の低い場合に、制御が不安定になる恐れがある。

【0030】

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、制御が不安定になる恐れなしに、電動機の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０を高精度に推定することができる速度センサレス電動機制御装置を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0031】

上記課題を解決するため、この発明の速度センサレス電動機制御装置は、電動機に流れる電流ベクトルを検出する電流検出部と、直流電流指令及び複数の直流位相角指令を元に、前記電流ベクトルを前記複数の直流位相角指令各々の直流電流に制御するための電圧指令を出力し、拾い上げ制御切替指令により前記複数の電圧指令から１つを選択し拾い上げ電圧指令として出力する可変ゲイン切替付拾い上げ制御部と、前記電流ベクトル及び前記拾い上げ電圧指令を入力し、実磁束ベクトルを出力する実磁束推定部と、前記電流ベクトル、前記実磁束ベクトル、及び拾い上げ時間を入力し、前記電動機の初期速度及び初期二次磁束を出力する初期値推定部と、前記実磁束ベクトル及び前記直流位相角指令の少なくとも１つを入力し、前記拾い上げ制御切替指令を出力する演算部と、を備えることを特徴とする。

【0032】

そして、好ましくは、前記可変ゲイン切替付拾い上げ制御部は、前記直流電流指令、前記直流位相角指令、及び第１制御ゲインを元に、前記電流ベクトルを第１直流電流に制御するための第１拾い上げ電圧指令を出力する第１電流制御部と、前記直流電流指令、前記直流位相角指令、及び第２制御ゲインを元に、前記電流ベクトルを第２直流電流に制御するための第２拾い上げ電圧指令を出力する第２電流制御部と、前記第１拾い上げ電圧指令及び前記第２拾い上げ電圧指令を、前記拾い上げ制御切替指令により切り替えて前記拾い上げ電圧指令とする指令切替部と、を備える。

【0033】

また好ましくは、前記第２電流制御部に入力される前記直流位相角指令を、前記第１電流制御部に入力される前記直流位相角指令とは異なる値にする。より好ましくは、前記第２電流制御部に入力される前記直流位相角指令を、前記第１電流制御部に入力される前記直流位相角指令から１８０度位相反転した値にする。

【0034】

ここで、好ましくは、前記演算部は、前記拾い上げ時間をさらに入力し、前記拾い上げ時間及び前記実磁束ベクトルから演算される、前記電動機の暫定推定速度をさらに出力するとともに、前記可変ゲイン切替付拾い上げ制御部の複数の制御の少なくとも１つの制御ゲインを、前記暫定推定速度に基づくものとする。

【発明の効果】

【0035】

以上の手段により、制御を不安定にすること無しに、電動機の初期速度が高速の場合でも電動機に流れる電流を直流に制御して、実磁束ベクトルの軌跡の半径の急激な減少を抑制できる。その結果、電動機の初期速度及び初期二次磁束を高精度に推定することができ、電動機のトルクを高精度に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の速度センサレス電動機制御装置の一構成例を示すブロック図である。

【図2】本発明の可変ゲイン切替付拾い上げ制御部の一構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の速度センサレス電動機制御装置の一構成例の実磁束ベクトルの軌跡を示すグラフである。

【図4】本発明の速度センサレス電動機制御装置の一実施形態を動作させた際の、電動機の実磁束ベクトルの軌跡を示す図である。

【図5】従来の速度センサレス電動機制御装置の一構成例を示すブロック図である。

【図6】従来の初期値推定部の一構成例を示すブロック図である。

【図7】従来の速度センサレス電動機制御装置を動作させた際の、電動機の電流ベクトル及び実磁束ベクトルの各成分の時間遷移を示す図である。

【図8】従来の速度センサレス電動機制御装置の実磁束ベクトルの軌跡を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

制御を不安定にすること無しに、電動機の初期速度が高速の場合においても、電動機に流れる電流を直流に制御することができる構成を実現する。

【0038】

図１は、本発明の一構成例を示すブロック図である。本実施形態の速度センサレス電動機制御装置は、トルク制御部１と、切替部３と、電力変換部４と、電流検出部５と、初期値推定部７と、実磁束推定部９と、演算用タイマ１４と、演算部１０１と、可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２とを備える。なお、上述した図５，６に示す従来技術と同様の構成要素については、図５，６と同じ符号を付して説明を省略する。

【0039】

可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２は、電動機６の電流ベクトルｉと直流電流指令Ｉ、少なくとも１つの（この実施形態では２つの）直流位相角指令θ１，θ２、及び制御ゲインを元に、電流ベクトルｉを少なくとも１つの（この実施形態では２つの）位相角の直流電流にする制御ができ、複数の制御を拾い上げ制御切替指令ＳＳにより切り替えて、拾い上げ電圧指令ｖ０を出力する。

【0040】

演算部１０１は、実磁束ベクトルφ２ｒ、及び直流位相角指令の少なくとも１つθ１を入力し、拾い上げ制御切替指令ＳＳを出力する。

【0041】

拾い上げ制御切替指令ＳＳは様々な方法で求めることができる。第１の例では、演算用タイマ１４が出力する拾い上げ時間ｔ０が所定の値に達したときに、演算部１０１は、拾い上げ制御切替指令ＳＳをオンにする。

【0042】

第２の例では、演算部１０１は、実磁束ベクトルφ２ｒの、直流位相角指令θ１に直交する成分の最大値を検知した時点で、拾い上げ制御切替指令ＳＳをオンにする。

【0043】

拾い上げ制御切替指令ＳＳは演算用タイマ１４に入力され、拾い上げ制御切替指令ＳＳがオフからオンとなるエッジで、拾い上げ時間ｔ０は０クリアされる。

【0044】

この実施形態では、演算部１０１は、拾い上げ時間ｔ０及び実磁束ベクトルφ２ｒを入力し、電動機６の暫定推定速度ωｍａをさらに出力する。

【0045】

演算用タイマ１４が０クリアされた時点から拾い上げ時間ｔ０までの、実磁束ベクトルφ２ｒの、直流位相角指令θ１に直交する成分の最大値及び最小値を検知した回数をＮとし、Ｎと拾い上げ時間ｔ０との比率から、式 ωｍａ＝Ｎ／（２・ｔ０） により、暫定推定速度ωｍａ［Ｈｚ］を演算することができる。なお、実磁束ベクトルφ２ｒの、直流位相角指令θ１に直交する成分の最大値の検出は、例えば、当該成分が単調増加から単調減少に転じたことを検出することによって行うことができる。

【0046】

この実施形態の速度センサレス電動機制御装置では、実磁束ベクトルφ２ｒの状態により、拾い上げ制御切替指令ＳＳが作成され、拾い上げ制御切替指令ＳＳにより拾い上げ制御の直流電流制御状態を切り替えられるようになる。

【0047】

図２は、図１に示す可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２の一構成例を示すブロック図である。可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２は、第１電流制御部１０３と、第２電流制御部１０４と、第２制御ゲイン演算部１０５と、指令切替部１０６とを備える。

【0048】

第１電流制御部１０３は、直流電流指令Ｉ、第１直流位相角指令θ１、及び第１制御ゲインＩＧ１を元に、電動機６に流れる電流ベクトルｉを第１直流電流に制御するための第１拾い上げ電圧指令ｖ０１を出力する。

【0049】

第２制御ゲイン演算部１０５は、第１制御ゲインＩＧ１、及び電動機の暫定推測速度ωｍａに基づいて第２制御ゲインＩＧ２を演算する。

【0050】

第２制御ゲインＩＧ２は様々な方法で求めることができる。第１の例では、速度しきい値をωｍｂとして、ωｍａ＜ωｍｂの場合には、ＩＧ２＝ＩＧ１とする。一方、ωｍａ≧ωｍｂの場合には、ＩＧ２＝ＩＧＧ・ＩＧ１とする。なお、比例定数ＩＧＧは１より大きい定数とする。すなわち、暫定推測速度ωｍａが速度しきい値ωｍｂよりも高速であれば、制御ゲインＩＧ２が制御ゲインＩＧ１よりも大きくなる。

【0051】

第２の例では、比例定数ＧＩＧとオフセット定数ＯＩＧを用いて、式

【数9】

にてＩＧ２を演算する。この場合には、暫定推定速度ωｍａが大きくなるとともに、第２制御ゲインＩＧ２が大きくなる。この実施形態では、オフセット定数ＯＩＧは約１とする。

【0052】

第２電流制御部１０４は、直流電流指令Ｉ、第２直流位相角指令θ２、及び第２制御ゲインＩＧ２とを元に、電動機６に流れる電流ベクトルｉを第２直流電流に制御するための第１拾い上げ電圧指令ｖ０２を出力する。

【0053】

指令切替部１０６は、拾い上げ制御切替指令ＳＳがオフの場合は、第１拾い上げ電圧指令ｖ０１を拾い上げ電圧指令ｖ０として出力する。拾い上げ制御切替指令ＳＳがオンの場合は、第２拾い上げ電圧指令ｖ０２を拾い上げ電圧指令ｖ０として出力する。

【0054】

以上の構成とすることにより、電動機６の暫定推定速度ωｍａが大きい場合、すなわち電動機６の初期速度が高速の場合に、第２電流制御部１０４の制御ゲインが大きくなる。切り上げ制御切替指令ＳＳがオフである間、可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２の制御ゲインは、小さな第１制御ゲインであるため、その制御遅れが大きくなり、電流ベクトルｉに、電動機６の初期速度周波数の脈動が重畳される場合がある。この場合でも、切り上げ制御切替指令ＳＳがオンになると、可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２の制御ゲインは、より大きな第２制御ゲインとなるため、その制御遅れが小さくなり、電動機に流れる電流を直流に制御することができる。

【0055】

なお、電動機の初期速度が高速である場合には、上述したように制御遅れが大きくなる傾向にあるため、可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２の制御ゲインを大きくしても制御が不安定になる恐れは無い。

【0056】

一方、電動機の初期速度が低速の場合は、第２電流制御部１０４の制御ゲインＩＧ２は大きくならず、可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２の制御ゲインも大きくならない。そのため、制御が不安定になる恐れはない。また、可変ゲイン切替付拾い上げ制御部１０２の制御ゲインが小さくても制御遅れは大きくならず、電動機に流れる電流を直流に制御することができる。

【0057】

したがって、電動機６の初期速度が低速の場合でも高速の場合でも、電動機６の実磁束ベクトルφ２ｒの軌跡は、図３のようになり、半径はほとんど変化しない。そのため、式（Ｂ）〜式（Ｇ）を使った演算では、ベクトルＦ１，Ｆ２の大きさが大きくなり、実磁束推定部９の推定誤差の影響が小さくなる。その結果、電動機６の初期速度及び初期二次磁束をより高精度に推定することができる。また、電動機６の初期速度が低速の場合でも高速の場合でも、制御が不安定になる恐れも無い。

【0058】

ところで、式（Ｈ）第２項において括弧内の絶対値が小さくなるような残留磁束φｘｘが存在する場合、式（Ｂ）〜式（Ｇ）を使った演算は、ベクトルＦ１，Ｆ２の大きさが小さくなるため、実磁束推定部９の推定誤差の影響が大きくなる。その結果、演算精度が悪化し、電動機６の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定に誤差が生じる恐れがある。

【0059】

また、モータ使用後に時間をおく等して、残留磁束φｘｘが十分に小さい場合であっても、推定すべき電動機の初期速度が高い時は、式（Ｈ）第２項の括弧内の絶対値が小さくなる。この場合にも、式（Ｂ）〜式（Ｇ）を使った演算は、ベクトルＦ１，Ｆ２の大きさが小さくなるため、演算精度が悪くなり、初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定に誤差が生じる可能性がある。

【0060】

このように、特に残留磁束がある場合や、電動機６の初期速度が高速の場合は、初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定値に誤差が生じ、その結果、トルク制御部１の初期入力値に誤差があるために、電動機６のトルク制御を高精度に行うことができない恐れがある。ここで、直流電力指令Ｉを大きくすれば、式（Ｈ）第２項の括弧内の絶対値を大きくすることはできるが、その場合には、電動機６の挙動に影響を及ぼす恐れがある。

【0061】

ここで、電動機６の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定値の誤差を小さくする観点から、第２直流位相角指令θ２は、第１直流位相角指令θ１とは異なる値にすることが好ましい。当該誤差をより確実に小さくする観点から、より好ましくは、第２直流位相角指令θ２を、第１直流位相角指令θ１から１８０度反転した値にする。

【0062】

この構成により、以下のような拾い上げ制御が実現できる。なお、説明を簡略化するために、第１直流位相角指令θ１は０°とし、第２直流位相角指令θ２は１８０°とする。すなわち、第１電流制御部１０３は電流ベクトルｉを第１直流電流（Ｉ，０）に制御し、第２電流制御部１０４は電流ベクトルｉを第２直流電流（−Ｉ，０）に制御する。

【0063】

可変ゲイン切り替え付拾い上げ制御部１０２は、拾い上げ制御切替指令ＳＳがオフの状態から拾い上げ制御を開始する。この時点の時刻を０とする。第１拾い上げ電圧指令ｖ０１が拾い上げ電圧指令ｖ０として出力されるので、電流ベクトルｉは第１直流電流（Ｉ，０）に制御される。拾い上げ制御を開始し、拾い上げ制御切替指令ＳＳがオンになるまでの、電動機６の実磁束ベクトルφ２ｒの軌跡は、図４に示す円弧Ｃ１で示される。

【0064】

演算部１０１は、実磁束ベクトルφ２ｒの第１直流位相角指令θ１に直交する成分の最大値を検知した時点で、拾い上げ制御切替指令ＳＳをオンにする。今回、θ１を０°としたので、実磁束ベクトルφ２ｒの虚軸（Ｂ軸）成分が最大である時刻ｔ_１、すなわちφ２ｒの軌跡が図４のＢ軸の正側と交差した時点で、拾い上げ制御切替指令ＳＳはオンになる。

【0065】

以降、第２拾い上げ電圧指令ｖ０２が拾い上げ電圧指令ｖ０として出力されるので、電流ベクトルｉは第２直流電流（−Ｉ，０）に制御される。拾い上げ制御切替指令ＳＳがオンになった後の、実磁束ベクトルφ２ｒの軌跡は、図４に示す円弧Ｃ２で示される。この円弧Ｃ２の軌跡においては、φ（ｔ_１）が式（Ｈ）に示す残留磁束φｘｘとなるため、円弧Ｃ１の半径をｒとすると、円弧Ｃ２の半径は、ｒ＋φ（ｔ_１）となる。従って、上述したように拾い上げ電圧指令ＳＳを切り替えることで、直流電流指令Ｉを大きくすることなしに、実磁束ベクトルφ２ｒが描く円弧の半径、すなわち式（Ｈ）第２項の括弧内の絶対値を大きくして、電動機６の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定値の誤差を小さくすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明により、制御不安定を招くことなく電流ｉを直流に制御できるようになり、実磁束ベクトルの円軌跡の半径の急激な減少を防止できる。その結果、電動機の初期速度及び初期二次磁束を高精度に推定することができ、電動機トルクを高精度に制御することができる。

【0067】

また、直流位相角指令の与え方を工夫することにより、直流電流指令Ｉを大きくすることなく、高精度な電動機の初期速度及び初期二次磁束の推定を期待できる。

【符号の説明】

【0068】

１ トルク制御部
２ 拾い上げ制御部
３ 切替部
４ 電力変換部
５ 電流検出部
６ 電動機
７ 初期値推定部
９ 実磁束推定部
１０ 実磁束メモリ
１１ 実磁束抽出部
１２ 初期速度推定部
１３ 初期磁束推定部
１４ 演算用タイマ
１０１ 演算部
１０２ 可変ゲイン切替付拾い上げ制御部
１０３ 第１電流制御部
１０４ 第２電流制御部
１０５ 第２制御ゲイン演算部
１０６ 指令切替部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】