特許 6572077 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】6572077

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4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 21/28 20160101AFI20190826BHJP

【ＦＩ】

   H02P21/28

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-188510(P2015-188510)

(22)【出願日】2015年9月25日

(65)【公開番号】特開2017-63577(P2017-63577A)

(43)【公開日】2017年3月30日

【審査請求日】2018年6月4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】100187078

【弁理士】

【氏名又は名称】甲原 秀俊

(72)【発明者】

【氏名】高木 正志

【審査官】 尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０１４４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４９６９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ １／００− ３１／００

(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器と、
前記電流ベクトルに基づいて前記電動機に直流電流を流す拾い上げ電圧指令を出力する拾い上げ制御部と、
前記電流ベクトル、前記拾い上げ電圧指令、及び一次抵抗ノミナル値が入力され演算磁束ベクトルを出力する磁束演算器と、
前記演算磁束ベクトルを電流軸方向へ回転座標変換し回転磁束ベクトルを出力する回転座標変換器と、
同定時刻よりも前の複数時点における時刻をそれぞれ参照時刻に定めて出力する極値時間検出器と、
各前記参照時刻を用いてそれぞれ算出され前記電動機の一次抵抗誤差の算出に用いられる分母値に基づいて、複数の前記参照時刻のうち何れか１つを選択時刻として出力する演算用磁束選択器と、
前記選択時刻を用いて算出した前記分母値を用いて、前記一次抵抗誤差を算出する同定器と、
を備え、
前記演算用磁束選択器は、各前記参照時刻を用いてそれぞれ算出される複数の前記分母値にそれぞれ含まれる係数であって磁束ベクトルに基づく係数の絶対値が最も大きい前記分母値に対応する前記参照時刻を前記選択時刻に定める、速度センサレス電動機制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の速度センサレス電動機制御装置であって、
前記極値時間検出器は、前記回転磁束ベクトルの電流軸直交成分が極値となる複数の極値時刻のうち、前記同定時刻のよりも前の直近の２つの極値時刻を少なくとも含む複数の時刻を前記参照時刻に定める、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３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。従来の速度センサレス電動機制御装置は、トルク制御部１と、拾い上げ制御部２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、同定用タイマ２１と、磁束演算器２２と、演算磁束メモリ２３と、演算磁束抽出器２４と、Ｒ１Ａ同定器２５と、を備える。同定用タイマ２１、磁束演算器２２、演算磁束メモリ２３、演算磁束抽出器２４、及びＲ１Ａ同定器２５の各機能については後述する。

【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、直流電流指令Ｉ、及び電流位相角指令θを入力し、電動機６に流れる電流ｉを指令（Ｉ，θ）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】

初期値推定部７は、電流ベクトルｉ、拾い上げ電圧指令ｖ０、電動機６の一次抵抗R1及び拾い上げ制御開始指令ＳＴを入力とし、電動機６の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０を出力する。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

上述の構成により、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、等に基づいて決定する。

【0010】

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。

【0011】

初期値推定部７では、電流ベクトルｉ、拾い上げ電圧指令ｖ０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４は、初期値推定部７の一構成例である。初期値推定部７は、実磁束推定部９と、実磁束メモリ１０と、実磁束抽出部１１と、初期速度推定部１２と、初期磁束推定部１３と、演算用タイマ１４と、を有する。

【0012】

実磁束推定部９は、電流ベクトルｉ、拾い上げ電圧指令ｖ０、及び電動機６の一次抵抗Ｒ１を用いて、式（Ａ）により電動機６の実磁束推定ベクトルφ２ｒを演算する。

【数1】

ここで、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。

【0013】

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。

【0014】

実磁束メモリ１０は、時々刻々と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）をそれぞれ抽出する。

【0015】

初期速度推定部１２は、例えば式（Ｂ）〜式（Ｇ）により、初期速度ωｍ０を演算する。この方法では、最初に、３つの実磁束推定ベクトルφ（ｔ００），φ（ｔ０１），φ（ｔ０２）の各終点を通る円の中心Ｒを式（Ｂ）〜式（Ｅ）で求める。

【0016】

【数2】

【数3】

【数4】

【数5】

ここで、ベクトルＦ１は、実磁束推定ベクトルφ（ｔ００）の終点からみた実磁束推定ベクトルφ（ｔ０１）の終点を示すベクトルである。ベクトルＦ２は、実磁束推定ベクトルφ（ｔ００）の終点からみた実磁束推定ベクトルφ（ｔ０２）の終点を示すベクトルである。また、（Ｆ１Ａ，Ｆ１Ｂ），（Ｆ２Ａ，Ｆ２Ｂ），（ＲＡ，ＲＢ）は、各々、ベクトルＦ１，Ｆ２，Ｒの各成分である。

【0017】

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

【0018】

【数6】

式（Ｆ）に示す記号「×」はベクトルの外積を示し、記号「・」はベクトルの内積を示す。

【0019】

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。このため、式（Ｇ）により初期速度ωｍ０を求めることができる。

【0020】

【数7】

【0021】

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

【数8】

式（Ｈ）に示すｊは虚数単位である。Ｔ２は、電動機６の二次時定数であって、二次抵抗Ｒ２を用いてＬ２／Ｒ２で算出される。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。

【0022】

しかしながら、上述の拾い上げ技術においては、以下に示すように改良の余地がある。
電動機６の温度の変動等により一次抵抗Ｒ１に誤差が発生している場合、式（Ａ）の積分項により、当該誤差が実磁束演算器９の出力値である演算磁束ベクトルφ２ｒに積算されていく。その結果、実磁束抽出器１１の出力であるφ（ｔ００），φ（ｔ０１），φ（ｔ０２）に誤差が生じる。また、φ（ｔ００），φ（ｔ０１），φ（ｔ０２）に基づいて式（Ｂ）〜式（Ｈ）で推定する初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０にも同様に、誤差が生じる。

【0023】

このように、一次抵抗Ｒ１に誤差が存在する場合、初期値推定部７が推定する初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０に誤差が生じ、トルク制御部１の初期値に誤差が存在するために、電動機６のトルク制御の精度が必ずしも十分でない場合があった。

【0024】

そこで、同定用タイマ２１、磁束演算器２２、演算磁束メモリ２３、演算磁束抽出器２４、及びＲ１Ａ同定器２５を用いて、式（Ａ）の一次抵抗Ｒ１を推定できるようにする。以下、詳細に説明する。

【0025】

同定用タイマ２１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、同定時刻ｔｘを出力する。磁束演算器２２は、電流ベクトルｉ、拾い上げ電圧指令ｖ０、一次抵抗ノミナル値Ｒ１Ｃから式（Ｉ）で演算磁束ベクトルφ２ｓを演算する。

【数9】

【0026】

演算磁束メモリ２３は、時々刻々と変化する演算磁束ベクトルφ２ｓを、時刻０〜ｔｘの区間において記憶する。

【0027】

演算磁束抽出器２４は、時刻０〜ｔｘの区間から、等間隔の３時点の演算磁束ベクトルφ２ｓの値φｓ（ｔｘ０）、φｓ（ｔｘ１）、φｓ（ｔｘ２）を抽出する。以下の説明において、時刻ｔｘ２として同定時刻ｔｘを用いる。また、３時点の間隔ｔｘｓを

【数10】

と置く。

【0028】

Ｒ１Ａ同定器２５は、演算磁束ベクトルφｓ（ｔｘ０），φｓ（ｔｘ１），φｓ（ｔｘ）と、同定時刻ｔｘと、電流ベクトルｉと、一次抵抗ノミナル値Ｒ１Ｃと、が入力され、一次抵抗Ｒ１を出力する。以下、Ｒ１Ａ同定器２５について述べる。

【0029】

式（Ｋ）に示すように、一次抵抗ノミナル値Ｒ１Ｃが誤差ΔＲだけ真値Ｒ１からずれていたと仮定する。

【数11】

式（Ｉ）のＲ１Ｃに式（Ｋ）を代入すると、電流ベクトルｉは一定なので、式（Ｉ）は、式（Ａ）を用いて、式（Ｌ）で表される。

【数12】

式（Ｌ）に示すｔは、演算磁束ベクトルφ２ｓの演算時間である。また、Ｌ２≒Ｍとした。

【0030】

次に、式（Ｍ）〜式（Ｏ）により、Ｅ０を計算する。
FS1=φr(tx1)-φr(tx0)＝φs(tx1)-φs(tx0)-txs*ΔR*i 式（Ｍ）
FS2=φr(tx)-φr(tx0)＝φs(tx)-φs(tx0)-2*txs*ΔR*i 式（Ｎ）

【数13】

ここで、φｒ（ｔｘ０），φｒ（ｔｘ１），φｒ（ｔｘ）は、時刻ｔｘ０，ｔｘ１，ｔｘでの実磁束ベクトルφ２ｒである。また、Ｅ０Ａ，Ｅ０Ｂは、Ｅ０をΔＲについてまとめた場合の各係数である。

【0031】

実磁束ベクトルφ２ｒは円を描くので、ベクトルφｒ（ｔｘ０），φｒ（ｔｘ１），φｒ（ｔｘ）は同一円上に位置する。さらに、ベクトルφｒ（ｔｘ０），φｒ（ｔｘ１），及びφｒ（ｔｘ）は等間隔（ｔｘｓ間隔）で抽出したものである。このため、ベクトルφｒ（ｔｘ０）とφｒ（ｔｘ１）との位相差、及びφｒ（ｔｘ１）とφｒ（ｔｘ）との位相差が等しいため、Ｅ０の値は常に０である。一次抵抗誤差ΔＲは、式（Ｏ）にＥ０＝０を代入して整理した式（Ｐ）で求めることができる。
ΔＲ＝−E0A/E0B 式（Ｐ）

【0032】

上述のように、同定用タイマ２１、磁束演算器２２、演算磁束メモリ２３、演算磁束抽出器２４、及びＲ１Ａ同定器２５により、一次抵抗Ｒ１の変動を同定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0033】

【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】

【0034】

しかしながら、上述の従来技術においては、以下に示すように改良の余地がある。
式（Ｐ）を用いて一次抵抗誤差ΔＲを求めることが従来技術の主点であったが、図５に示すように、式（Ｐ）の分母であるＥ０Ｂ（図５の“従来分母値”）が略ゼロとなる区間Ｑが存在する。図５の“Ｆ２ｓＡ”と“Ｆ２ｓＢ”は、演算磁束ベクトルφ２ｓの成分である。式（Ｐ）において分母値Ｅ０Ｂが略ゼロとなると、一次抵抗誤差ΔＲに対する分子値Ｅ０Ａの感度が過度に増大し、一次抵抗誤差ΔＲの演算精度が著しく悪化する。かかる場合、一次抵抗Ｒ１に誤差が残り、初期値推定部７が推定する初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０に誤差が生じる。

【0035】

初期値推定部７が推定する初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０に誤差が生じると、トルク制御手段１の初期値に誤差があるために、電動機６のトルク制御を必ずしも高精度に行うことができない場合があった。

【0036】

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、電動機のトルク制御の精度を向上可能な電動機制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0037】

上述の課題を解決するために、本発明に係る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器と、前記電流ベクトルに基づいて前記電動機に直流電流を流す拾い上げ電圧指令を出力する拾い上げ制御部と、前記電流ベクトル、前記拾い上げ電圧指令、及び一次抵抗ノミナル値が入力され演算磁束ベクトルを出力する磁束演算器と、前記演算磁束ベクトルを電流軸方向へ回転座標変換し回転磁束ベクトルを出力する回転座標変換器と、同定時刻よりも前の複数時点における時刻をそれぞれ参照時刻に定めて出力する極値時間検出器と、各前記参照時刻を用いてそれぞれ算出され前記電動機の一次抵抗誤差の算出に用いられる分母値に基づいて、複数の前記参照時刻のうち何れか１つを選択時刻として出力する演算用磁束選択器と、前記選択時刻を用いて算出した前記分母値を用いて、前記一次抵抗誤差を算出する同定器と、を備え、前記演算用磁束選択器は、各前記参照時刻を用いてそれぞれ算出される複数の前記分母値にそれぞれ含まれる係数であって磁束ベクトルに基づく係数の絶対値が最も大きい前記分母値に対応する前記参照時刻を前記選択時刻に定めることを特徴とする。

【0038】

また、本発明に係る速度センサレス電動機制御装置において、前記極値時間検出器は、前記回転磁束ベクトルの電流軸直交成分が極値となる複数の極値時刻のうち、前記同定時刻のよりも前の直近の２つの極値時刻を少なくとも含む複数の時刻を前記参照時刻に定めることが好ましい。

【発明の効果】

【0040】

本発明に係る電動機制御装置によれば、電動機のトルク制御の精度を向上可能である。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置を示すブロック図である。

【図2】図１の演算用磁束選択部の動作を説明するための図である。

【図3】従来技術に係る制御装置を示すブロック図である。

【図4】図１及び図３の初期値推定部を示すブロック図である。

【図5】図３のＲ１Ａ同定部の動作を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0043】

図１は、本発明の一実施形態に係る電動機制御装置を示すブロック図である。電動機制御装置は、トルク制御部１と、拾い上げ制御部２と、切替部３と、電力変換部４と、電流検出器５と、初期値推定部７と、同定用タイマ２１と、磁束演算器２２と、回転座標変換器３１と、極値時間検出器３２と、演算用磁束選択器３３と、同定器３４と、回転磁束メモリ３５と、を備える。トルク制御部１、拾い上げ制御部２、切替部３、電力変換部４、電流検出器５、初期値推定部７、及び同定用タイマ２１は、上述した従来例と同様の構成である。

【0044】

回転座標変換器３１は、演算磁束ベクトルφ２ｓと電流位相角θとが入力され、式（Ｑ）及び式（Ｒ）により固定座標系α−βから回転座標系Ａ−Ｂに変換した回転磁束ベクトルφ２ｔを算出する。
Ｆ２ｔＡ＝Ｆ２ｓα・cosθ＋Ｆ２ｓβ・sinθ 式（Ｑ）
Ｆ２ｔＢ＝−Ｆ２ｓα・sinθ＋Ｆ２ｓβ・cosθ 式（Ｒ）
ここで、Ｆ２ｓα及びＦ２ｓβは、固定座標系α−βにおける演算磁束ベクトルφ２ｓの成分である。Ｆ２ｔＡ及びＦ２ｔＢは、回転座標系Ａ−Ｂにおける回転磁束ベクトルφ２ｔの成分である。また、回転座標系Ａ−Ｂにおいて、Ａ軸は電流方向の軸（電流軸）、Ｂ軸は電流方向に直交する軸である。回転磁束ベクトルφ２ｔを式（Ｌ）に適用すると、
Ｆ２ｔＡ＝Ｆ２ｒｔＡ＋ΔＲ・Ｉ・ｔ 式（Ｓ）
Ｆ２ｔＢ＝Ｆ２ｒｔＢ 式（Ｔ）
となる。ここで、Ｆ２ｒｔＡ及びＦ２ｒｔＢは、回転座標系Ａ−Ｂにおける実磁束推定ベクトルφ２ｒの成分である。

【0045】

式（Ｓ）及び式（Ｔ）から明らかなように、回転座標変換器３１を用いて行う上述の回転座標変換によって、一次抵抗誤差ΔＲの影響がＦ２ｔＡのみとなり、Ｆ２ｔＢには一次抵抗誤差ΔＲの影響が無くなる。すなわち、演算磁束ベクトルφ２Ｓを電流位相角θ方向へ回転座標変換した回転磁束ベクトルφ２ｔにおいて、一次抵抗誤差ΔＲは、Ａ軸（電流軸）方向成分のみにあらわれる。

【0046】

回転磁束ベクトルφ２ｔを用いて、式（Ｍ）〜式（Ｐ）を展開すると、
F11A=Fx11A−Fx00A、F11B=Fx11B−Fx00B 式（Ｕ）
F22A=Fx22A−Fx00A、F22B=Fx22B−Fx00B 式（Ｖ）
ΔＲ＝{F22A*(2*F11A−F22A)+F22B*(2*F11B−F22B)}/(2*F11A−F22A)/(tx2-tx0)/I
式（Ｗ）
となる。ここで、Ｆｘ００Ａ及びＦｘ００Ｂは、回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘ０）の成分である。Ｆｘ１１Ａ及びＦｘ１１Ｂは、回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘ１）の成分である。Ｆｘ２２Ａ及びＦｘ２２Ｂは、回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘ２）の成分である。以下、時刻ｔｘ２として同定時刻ｔｘを用いる。

【0047】

図５に示す“従来分母値”は、式（Ｗ）を式（Ｐ）に適用した場合における、分母値Ｅ０Ｂの一部であって、式（Ｘ）で示す値である。
E0B/(tx-tx0)/I＝2*F11A-F22A＝2*Fx11A-Fx22A-Fx00A 式（Ｘ）
ここで、Ｆｘ１１Ａは演算磁束ベクトルφｓ（ｔｘ１）のＡ軸成分、Ｆｘ２２Ａは演算磁束ベクトルφｓ（ｔｘ）のＡ軸成分、及びＦｘ００Ａ＝０（ｔｘ０を図５の左端の時刻）である。式（Ｘ）で示す値は、分母値Ｅ０Ｂに含まれる、磁束ベクトルに基づいて定まる係数である。以下、分母値Ｅ０Ｂに含まれる係数であって磁束ベクトルに基づく係数を、分母値Ｅ０Ｂの一部という。

【0048】

回転磁束メモリ３５は、同定時刻ｔｘにおける回転座標変換器３１の出力である回転磁束ベクトルφ２ｔを記憶する。

【0049】

極値時間検出器３２は、時刻ｔｘよりも前の複数時点における時刻を参照時刻（ｔｘｂ１，ｔｘｂ２，…）として決定し、当該決定した参照時刻を出力する。本実施形態に係る極値時間検出器３２は、２つの参照時刻ｔｘｂ１，ｔｘｂ２を出力する。

【0050】

好適には、本実施形態の極値時間検出器３２は、図２に示すように、回転磁束ベクトルφ２ｔのＢ軸成分（電流軸直交成分）Ｆ２ｔＢにおいて同定時刻ｔｘより前の最初（１個目）の極値を検出する。極値時間検出器３２は、回転磁束ベクトルφ２ｔのＢ軸成分が極値となる時刻（極値時刻）を参照時刻ｔｘｂ１として決定する。同様に、極値時間検出器３２は、Ｂ軸成分Ｆ２ｔＢにおいて同定時刻ｔｘ以前の２個目の極値を検出し、検出した極値の極値時刻を参照時刻ｔｘｂ２として決定する。すなわち、極値時間検出器３２は、同定時刻ｔｘより前の直近の２つの極値時刻を、参照信号ｔｘｂ１，２として決定する。好適には、極値時間検出器３２は、Ｂ軸成分Ｆ２ｔＢにおいて、同定時刻ｔｘ以前に極値が１つのみ存在する場合、参照時刻ｔｘｂ２＝０と定める。また好適には、極値時間検出器３２は、Ｂ軸成分Ｆ２ｔＢにおいて同定時刻ｔｘより以前に極値が存在しない場合、参照時刻ｔｘｂ１＝ｔｘｂ２＝０と定める。

【0051】

演算用磁束選択器３３は、極値時間検出器３２が出力した複数の参照時刻のうちいずれか１つの参照時刻を選択時刻ｔｘｂとして決定し、決定した選択時刻ｔｘｂを出力する。選択時刻ｔｘｂの決定のために、演算用磁束選択器３３は、参照時刻ごとに式（Ｐ）に用いる分母値Ｅ０Ｂに基づいて選択時刻ｔｘｂを決定する。選択時刻ｔｘｂの決定方法の詳細については後述する。また、演算用磁束選択器３３は、時刻ｔｘｂ，ｔｘｍｂ，ｔｘにおける回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘｂ），φｔ（ｔｘｍｂ），φｔ（ｔｘ）を出力する。時刻ｔｘｍｂは、選択時刻ｔｘｂと同定時刻ｔｘの中間時点における時刻である。

【0052】

以下、選択時刻ｔｘｂの決定方法について説明する。例えば、本実施形態に係る演算用磁束選択器３３は、参照時刻ｔｘｂ１，ｔｘｂ２を用いて、式（Ｙ）及び式（Ｚ）により、式（Ｐ）の分母値Ｅ０Ｂの一部として用いるための、異なる２つの値Ｅ０Ｂ＿１，Ｅ０Ｂ＿２をそれぞれ算出する。
E0B_1=2*Fx1mA−Fx22A−Fx_txb1A 式（Ｙ）
E0B_2=2*Fx2mA−Fx22A−Fx_txb2A 式（Ｚ）
ここで、Ｆｘ１ｍＡは、参照時刻ｔｘｂ１と同定時刻ｔｘの中間時点における回転磁束ベクトルφ２ｔのＡ軸成分である。Ｆｘ２２Ａは、同定時刻ｔｘにおける回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘ）のＡ軸成分である。Ｆｘ＿ｔｘｂ１Ａは、参照時刻ｔｘｂ１における回転磁束ベクトルφｔ(ｔｘｂ１)のＡ軸成分である。Ｆｘ２ｍＡは、参照時刻ｔｘｂ２と同定時刻ｔｘの中間時点における回転磁束ベクトルφ２ｔのＡ軸成分である。Ｆｘ＿ｔｘｂ２Ａは、参照時刻ｔｘｂ２における回転磁束ベクトルφｔ(ｔｘｂ２)のＡ軸成分である。

【0053】

そして、演算用磁束選択器３３は、例えば式（ＡＡ）及び式（ＡＢ）により、算出した２つの値Ｅ０Ｂ＿１，Ｅ０Ｂ＿２のうち、絶対値が大きい値に対応する参照時刻を選択時刻ｔｘｂとして決定する。
｜E0B_1｜≧｜E0B_2｜ならばtxb=txb1、｜E0B_1｜<｜E0B_2｜ならばtxb=txb2
式（ＡＡ）
txmb=(txb+tx)/2 式（ＡＢ）

【0054】

同定器３４は、選択時刻ｔｘｂとφｔ（ｔｘｂ）、φｔ（ｔｘｍｂ）、φｔ（ｔｘ）を用いて、下記式（ＡＣ）〜式（ＡＦ）より一次抵抗Ｒ１を演算する。
F111A=Fx111A−Fx000A、F111B=Fx111B−Fx000B 式（ＡＣ）
F222A=Fx222A−Fx000A、F222B=Fx222B−Fx000B 式（ＡＤ）
ΔＲ={F222A*(2*F111A−F222A)+F222B*(2*F111B−F222B)}/(2*F111A−F222A)/(tx-txb)/I
式（ＡＥ）
Ｒ１=Ｒ１Ｃ＋ΔＲ 式（ＡＦ）
ここで、Ｆｘ０００Ａ及びＦｘ０００Ｂは、回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘｂ）の成分である。Ｆｘ１１１Ａ及びＦｘ１１１Ｂは、回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘｍｂ）の成分である。Ｆｘ２２２Ａ及びＦｘ２２２Ｂは、回転磁束ベクトルφｔ（ｔｘ）の成分である。

【0055】

次に、図２を参照して、従来例及び本発明の実施形態に係る速度センサレス電動機制御装置の動作について説明する。図２において、“Ｆ２ｔＡ”及び“Ｆ２ｔＢ”は、それぞれ回転磁束ベクトルφ２ｔのＡ軸成分及びＢ軸成分である。“従来分母値”は、図５における“従来分母値”と同一であって、従来例による速度センサレス電動機制御装置が式（Ｘ）で算出した分母値Ｅ０Ｂの一部である。“分母値候補１”は、本実施形態に係る速度センサレス電動機制御装置が式（Ｙ）で算出した値Ｅ０Ｂ＿１である。“分母値候補２”は、本実施形態に係る速度センサレス電動機制御装置が式（Ｚ）で算出した値Ｅ０Ｂ＿２である。“発明分母値”は、選択時刻ｔｘｂを用いて同定器３４が算出した、式（ＡＥ）の分母値の一部（２＊Ｆ１１１Ａ−Ｆ２２２Ａ）である。

【0056】

本実施形態に係る速度センサレス電動機制御装置によれば、図２に示すように、同定開始よりも後の時点において発明分母値がゼロとなることがない。また、例えば式（ＡＡ）により、より高い値を有する分母値に対応する参照時刻を優先的に選択時刻ｔｘｂとして決定するため、一次抵抗誤差ΔＲを求める式（ＡＥ）の演算精度を向上可能である。

【0057】

以上により、本実施形態の速度センサレス電動機制御装置によれば、一次抵抗誤差ΔＲの推定精度を向上でき、その結果、電動機６の初期速度ωｍ０及び初期二次磁束φ２０の推定精度を向上し、電動機トルクの制御の精度を向上可能である。

【0058】

本発明を諸図面に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。例えば、上述の実施形態では、極値時間検出器３２は、２つの極値時刻を参照時刻ｔｘｂ１，ｔｘｂ２として決定するが、３つ以上の極値時刻を参照時刻（ｔｘｂ１，ｔｘｂ２，…）として決定してもよい。また、同定時刻ｔｘよりも前の複数の任意の時刻を参照時刻（ｔｘｂ１，ｔｘｂ２，…）として決定してもよい。

【0059】

また、極値時間検出器３２が３つ以上の参照時刻（ｔｘｂ１，ｔｘｂ２，…）を出力する場合、演算用磁束選択器３３は、各参照時刻を用いてそれぞれ算出した分母値（Ｅ０Ｂ＿１，Ｅ０Ｂ＿２，…）の絶対値が最も小さい分母値を検出し、当該分母値に対応する参照時刻を除く複数の参照時刻のうちいずれか１つを選択時刻ｔｘｂに定める構成であってもよい。好適には、演算用磁束選択器３３は、絶対値が最も大きい分母値を検出し、当該分母値に対応する参照時刻を選択時刻ｔｘｂに定める。

【産業上の利用可能性】

【0060】

速度センサレス電動機において、温度変化などにより一次抵抗が変動した場合であっても、電動機の運転開始時の惰行速度を速やかに、かつ高精度に推定することができる。例えば、速度センサレス車両制御において、惰行走行状態からの再加速、惰行走行状態からのブレーキが可能となる。

【符号の説明】

【0061】

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 電流検出器
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
２１ 同定用タイマ
２２ 磁束演算器
２３ 演算磁束メモリ
２４ 演算磁束抽出器
２５ Ｒ１Ａ同定器
３１ 回転座標変換器
３２ 極値時間検出器
３３ 演算用磁束選択器
３４ 同定器
３５ 回転磁束メモリ
ｖ０ 拾い上げ電圧指令
Ｖ１ トルク制御電圧指令
Ｖ＊ 電圧指令
ｉ 電流ベクトル
ＳＷ トルク制御開始指令
ＳＴ 拾い上げ制御開始指令
ωｍ０ 初期速度
φ２０ 初期二次磁束
Ｉ 直流電流指令
θ 電流位相角指令
ｔ０ 拾い上げ時間
φ２ｒ 実磁束ベクトル
φ（ｔ０） 時刻ｔ０の実磁束ベクトル
φ（ｔ００） 時刻ｔ００の実磁束ベクトル
φ（ｔ０１） 時刻ｔ０１の実磁束ベクトル
φ（ｔ０２） 時刻ｔ０２の実磁束ベクトル
ｔｘ 同定時刻
φ２ｓ 演算磁束ベクトル
Ｒ１ 一次抵抗
Ｒ１Ｃ 一次抵抗ノミナル値
φｓ（ｔｘ） 時刻ｔｘの演算磁束ベクトル
φｓ（ｔｘ０） 時刻ｔｘ０の演算磁束ベクトル
φｓ（ｔｘ１） 時刻ｔｘ１の演算磁束ベクトル
φｓ（ｔｘ２） 時刻ｔｘ２の演算磁束ベクトル
φｒ（ｔｘ） 時刻ｔｘの実磁束ベクトル
φｒ（ｔｘ０） 時刻ｔｘ０の実磁束ベクトル
φｒ（ｔｘ１） 時刻ｔｘ１の実磁束ベクトル
φ２ｔ 回転磁束ベクトル
φｔ（ｔｘ） 時刻ｔｘの回転磁束ベクトル
ｔｘｂ１，ｔｘｂ２ 参照時間
ｔｘｂ 選択時間
ｔｘｍｂ 時刻ｔｘｂと時刻ｔｘ２の中間時刻
φｔ（ｔｘｂ） 時刻ｔｘｂの回転磁束ベクトル
φｔ（ｔｘｍｂ） 時刻ｔｘｍｂの回転磁束ベクトル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】