特許 6649561 多相低分解能検出器信号を用いた位相速度推定装置

(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】6649561

(24)【登録日】2020年1月21日

(45)【発行日】2020年2月19日

(54)【発明の名称】多相低分解能検出器信号を用いた位相速度推定装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 6/17 20160101AFI20200210BHJP

   H02P 21/06 20160101ALI20200210BHJP

【ＦＩ】

   H02P6/17

   H02P21/06

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-46272(P2016-46272)

(22)【出願日】2016年2月22日

(65)【公開番号】特開2017-153338(P2017-153338A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2019年1月12日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、権利譲渡の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】596137830

【氏名又は名称】有限会社シー・アンド・エス国際研究所

(72)【発明者】

【氏名】新中 新二

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１０１０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０９７２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６５３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−００２９００１（ＫＲ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２１０３９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−４５７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−４５２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ６／１７

Ｈ０２Ｐ ２１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電動機に実装された多相低分解能検出器からのＮ（Ｎ≧２）相信号を入力信号として受け取り、該Ｎ相信号を処理して、回転子の位相相当値（回転子位相相当値）、回転子の速度相当値（回転子速度相当値）の少なくとも１つを実時間生成し外部出力する位相速度推定装置であって、
該Ｎ相信号を二相信号に変換するＮ相二相変換手段と、
後述の位相速度生成手段が生成した回転子位相相当値をフィーバック利用して、変換された該二相信号を準直流信号に再変換し、係数信号に従い特性を変化させる可変特性フィルタを用いて、再変換した該準直流信号を処理してフィルタ処理信号を生成し、生成の該フィルタ処理信号を利用して、該二相信号の基本波成分の位相と回転子位相相当値との間の基本波位相偏差相当値を抽出する基本波位相偏差抽出手段と、
抽出した該基本波位相偏差相当値に対して、ＰＬＬ処理と位相補正処理とを施し、回転子位相相当値、回転子速度相当値の少なくとも１つを実時間生成する位相速度生成手段とを備えることを特徴とする位相速度推定装置。

【請求項2】

該基本波位相偏差抽出手段における該可変特性フィルタの特性可変のための該係数信号として、該位相速度生成手段が実時間生成した該回転子速度相当値をフィードバック使用することを特徴とする請求項１記載の位相速度推定装置。

【請求項3】

該基本波位相偏差抽出手段における該可変特性フィルタの特性可変のための該係数信号として、該Ｎ相信号からフィードフォワード的に生成した信号を使用することを特徴とする請求項１記載の位相速度推定装置。

【請求項4】

該位相速度生成手段において、該ＰＬＬ処理の後に該位相補正処理を施すようにしたことを特徴とする請求項１記載の位相速度推定装置。

【請求項5】

該位相速度生成手段において、該位相補正処理の後に該ＰＬＬ処理を施すようにしたことを特徴とする請求項１記載の位相速度推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホールセンサに代表される多相低分解能検出器を備えた、同期電動機（ブラシレズＤＣ電動機、永久磁石形同期電動機、界磁巻線形同期電動機など）に代表される交流電動機の回転子の位相・速度を推定的に検出する位相速度推定装置に関する。

【0002】

本発明では、回転子の角度、位置、位相を同義で使用する。これらの単位はｒａｄである。また、位相の余弦値、正弦値など位相と実質的に等価な量も、簡単に位相と呼称する。位相の推定値、近似値、フィルタ処理値などを位相相当値と総称する。また、回転子の位相相当値を、簡単に回転子位相相当値と略記する。

【0003】

本発明では、２つの位相の相対値を位相偏差と呼称する。位相偏差の推定値、近似値、フィルタ処理値などを位相偏差相当値と総称する。

【0004】

本発明では、回転子の角速度、速度、周波数を同義で使用する。これらの単位は、ｒａｄ／ｓである。回転子の角速度を意識する場合には速度と呼称し、回転子速度を反映した交番信号の周波数を意識する場合には、周波数と呼称する。これらの推定値、近似値、指令値、フィルタ処理値などを速度相当値あるいは周波数相当値と呼称する。本発明では、速度相当値と周波数相当値は実質同義である。当業者は周知のように、交流電動機に装着された多相低分解能検出器からの信号（以下、多相低分解能検出器信号と略記）の基本波成分周波数は、交流電動機回転子の電気速度（電気角速度）と基本的に同一である。なお、回転子の速度相当値を、簡単に回転子速度相当値と略記する。

【0005】

本発明では、位相同期ループ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）を、簡単にＰＬＬと呼称する。

【0006】

本発明は、多相低分解能検出器を備えた多相の交流電動機の駆動制御に適用可能であるが、本発明の説明の明白化・具体化を図るべく、特に三相同期電動機を例に取り上げて説明する。また、本発明は、多相低分解能検出器信号としては、二相以上の多相を対象としうるが、説明の明白化を図るべく、基本的には、三相の場合を取り上げて説明する。本発明を三相信号以外の多相低分解能検出器信号に適用する場合の注意事項は、適時、補足する形で説明する。上記の具体化により、本発明の一般性を失うことはない。

【背景技術】

【0007】

三相同期電動機をして所定のトルクを正確に発生させるには、回転子の位相を正確に知る必要がある。また、速度制御を行なう場合には、回転子の速度情報も必要である。回転子の位相・速度検出は、回転子にエンコーダ、レゾルバーと言った位相速度検出器の装着により、容易に遂行することができる。しかし、これら位相速度検出器は、熱的・電気的・機械的な頑健性、配線の引き回し、検出器の装着用スペース、コストなどに関し、問題を有している。

【0008】

これら諸問題を同時に克服しうる位置速度検出器が、ホールセンサに代表される多相低分解能検出器である。三相同期電動機には、一般に、三相巻線に対応した形で多相（三相）低分解能検出器が利用される。多相低分解能検出器による信号は、三相の純正弦信号を基準にするならば、三相の純正弦信号に高調波成分、高周波成分を含むものであり、大きくは、三相矩形信号と三相歪み正弦信号とに大別される。三相の内の一相を取り上げて信号波形を見るならば、前者の波形は矩形状（方形状）であり、後者の波形は歪んだ交番信号である。

【0009】

歪んだ交番信号からの回転子位相の精度のよい割り出しは、必ずしも容易ではなく、元来、矩形状信号を出力する多相低分解能検出器が多用されてきた。図１は、三相矩形信号の１例である。矩形信号の１周期が回転子位相の２π［ｒａｄ］（電気角評価）に相当する。図より明白なように、多相低分解能検出器からのＵ相信号ｈｕ、Ｖ相信号ｈｖ、Ｗ相信号ｈｗは各々２π／３［ｒａｄ］の位相差を持つ。

【0010】

特許文献１、特許文献２に示されているように、一般には、多相低分解能検出器からのＵ相信号ｈｕ、Ｖ相信号ｈｖ、Ｗ相信号ｈｗのエッジ検出を通じて、３逓倍のパルス信号ｅ６を生成し（図８参照）、３逓倍パルス信号ｅ６を基本に回転子の位相あるいは速度を算定する。この場合、電気角２π［ｒａｄ］が６パルスに該当するため、π／３［ｒａｄ］の精度で回転子位相を検出できる。しかしながら、π／３［ｒａｄ］の検出精度は、トルク制御、速度制御への本格的応用には全く精度不足であり、十分なトルク制御性能、速度制御性能を得ることはできない。

【0011】

このため、これらの応用には、３逓倍パルス信号を更に逓倍し、電気角２π［ｒａｄ］に対応するパルス数を増加している。しかしながら、速度向上とともに、パルス信号の精度良いかつ安定した逓倍化は困難を増す。また、エッジ検出を基本とする方法は、専用のハード的電子回路が必須である。同方法は、ハード的電子回路に起因して、温度変化、湿度変化等の対環境変化に対して脆弱である。また、多相低分解能検出器信号が三相矩形信号でなく三相歪み正弦信号の場合には、上述の三相矩形信号に特化した位相・速度の検出技術は、全く適用できないという問題もあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】鈴木稔：「三相ブラシレスモータの磁極位置検出方法」、特開平５−７６１９６号（１９９１−９−１２）

【特許文献2】宮内礼三・切東章浩：「回転角度検出装置」、特開平１０−１１１３０４号（１９９６−１０−３）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は上記背景の下になされたものであり、その目的は、多相矩形信号、多相歪み正弦信号のいずれの多相低分解能検出器信号にも適用できる汎用性を有し、純粋にソフォトフェアのみで実装でき廉価かつ対環境変化に対してロバストな、さらには、低速から高速の広い速度領域で適用できる位相速度推定装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、交流電動機に実装された多相低分解能検出器からのＮ（Ｎ≧２）相信号を入力信号として受け取り、該Ｎ相信号を処理して、回転子の位相相当値（回転子位相相当値）、回転子の速度相当値（回転子速度相当値）の少なくとも１つを実時間生成し外部出力する位相速度推定装置であって、該Ｎ相信号を二相信号に変換するＮ相二相変換手段と、後述の位相速度生成手段が生成した回転子位相相当値をフィーバック利用して、変換された該二相信号を準直流信号に再変換し、係数信号に従い特性を変化させる可変特性フィルタを用いて、再変換した該準直流信号を処理してフィルタ処理信号を生成し、生成の該フィルタ処理信号を利用して、該二相信号の基本波成分の位相と回転子位相相当値との間の基本波位相偏差相当値を抽出する基本波位相偏差抽出手段と、抽出した該基本波位相偏差相当値に対して、ＰＬＬ処理と位相補正処理とを施し、回転子位相相当値、回転子速度相当値の少なくとも１つを実時間生成する位相速度生成手段とを備えることを特徴とする。

【0015】

請求項２の発明は、請求項１記載の位相速度推定装置であって、該基本波位相偏差抽出手段における該可変特性フィルタの特性可変のための該係数信号として、該位相速度生成手段が実時間生成した該回転子速度相当値をフィードバック使用することを特徴とする。

【0016】

請求項３の発明は、請求項１記載の位相速度推定装置であって、該基本波位相偏差抽出手段における該可変特性フィルタの特性可変のための該係数信号として、該Ｎ相信号からフィードフォワード的に生成した信号を使用することを特徴とする。

【0017】

請求項４の発明は、請求項１記載の位相速度推定装置であって、該位相速度生成手段において、該ＰＬＬ処理の後に該位相補正処理を施すようにしたことを特徴とする。

【0018】

請求項５の発明は、請求項１記載の位相速度推定装置であって、該位相速度生成手段において、該位相補正処理の後に該ＰＬＬ処理を施すようにしたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明の効果を説明する。まず請求項１の発明の効果を説明する。図３は、請求項１の発明に基づく代表的な実施形態例である。本図と本図の説明より（後掲）、以下の効果が明白である。

【0020】

▲１▼ 請求項１の発明による位相速度推定装置は、多相低分解能検出器信号に関し、多相矩形信号、多相歪み正弦信号のいずれかに限定するような制約を一切必要としない。すなわち、請求項１の発明によれば、多相低分解能検出器信号に対して高い汎用性を有するという効果が得られる。
▲２▼ 請求項１の発明による位相速度推定装置は、Ｎ相二相変換手段、基本波位相偏差抽出手段、位相速度生成手段からなるが、いずれもデジタル式の演算素子で容易に実現される。換言するならば、ソフォトウェアのみで簡単に実装されるという効果が得られる（図３〜図７参照）。
▲３▼ この結果、請求項１の発明による位相速度推定装置は、実装が廉価となり、さらには対環境変化に対して高いロバスト性をもつことができると言う効果が得られる。
▲４▼ 請求項１の発明による位相速度推定装置は逓倍技術を必要としないので、請求項１の発明によれば、低速から高速の広い速度領域で適用できると言う効果が得られる。

【0021】

つづいて、請求項２の発明の効果を説明する。請求項２の発明によれば、基本波位相偏差抽出手段で利用する係数信号を、位相速度生成手段が生成した回転子速度相当値をフィードバック使用することになる。この結果、フィードバックループが安定に動作する場合には、高い精度で基本波位相偏差相当値を抽出でき、さらには、高い精度で回転子位相相当値、回転子速度相当値を生成できるようになると言う効果が得られる。ひいては、請求項１の効果を高めることがことができるようにと言う効果が得られる。なお、フィードバックループの安定性の確保は、適切に設計されたローパスフィルタをフィードバックループ内に挿入することにより、可能である（後掲の図３および関連説明参照）。

【0022】

つづいて、請求項３の発明の効果を説明する。請求項３の発明によれば、基本波位相偏差抽出手段で利用する係数信号を、位相速度生成手段を介することなく、Ｎ相信号からフィードフォワード的に生成することになる。この場合、図７より明白なように、係数信号（ω２ｎ＾’）の生成に関するフィドバックループが消滅する。ひいては、係数信号が安定的に生成されるいう効果が得られる。この結果、基本波位相偏差抽出手段、位相速度生成手段の安定的動作が高められるという効果が得られる。ひいては、請求項１の効果を安定的に得ることができるようにと言う効果が得られる。

【0023】

つづいて、請求項４の発明の効果を説明する。請求項４の発明によれば、位相速度生成手段において、ＰＬＬ処理の後に位相補正処理を施すことになる。すなわち、ＰＬＬ処理と位相補正処理とを分離し個別に遂行できるようになる。この結果、位相速度生成手段を容易かつ簡単に設計・実現できるようになると効果が得られる。ひいては、請求項１の効果を高めることができるようにと言う効果が得られる。

【0024】

つづいて、請求項５の発明の効果を説明する。請求項５の発明によれば、位相速度生成手段において、位相補正処理の後にＰＬＬ処理を施すことになる。すなわち、ＰＬＬ処理と位相補正処理とを分離し個別に遂行できるようになる。この結果、位相速度生成手段を容易かつ簡単に設計・実現できるようになると効果が得られる。ひいては、請求項１の効果を高めることができるようにと言う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】 「多相低分解能検出器信号の１例を示す図」

【図2】 「三相永久磁石形同期電動機のベクトル制御システムに本発明による位相速度推定器を適用した例を示す図」

【図3】 「本発明による位相速度推定器の代表的実施形態例を示す図」

【図4】 「本発明による基本波位相偏差抽出器の代表的実施形態例を示す図」

【図5】 「本発明による位相速度生成器の代表的実施形態例を示す図」

【図6】 「本発明による位相速度生成器の代表的実施形態例を示す図」

【図7】 「本発明による位相速度推定器の代表的実施形態例を示す図」

【図8】 「三相矩形信号のエッジ検出による３逓倍パルス信号の生成原理を示す図」

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を用いて、本発明の好適な態様を具体的に説明する。

【実施例1】

【0027】

本発明の位相速度推定装置を三相の永久磁石形同期電動機（交流電動機）に適用した１実施形態例の基本構造を図２に示す。同図では、同期電動機は、回転子位相情報を必要とするベクトル制御で駆動されるものとしている。図２における機器は、具体的には以下の通りである。１は同期電動機（交流電動機）を、２は電流検出器を、３は電力変換器を、４ａ、４ｂは夫々３相２相変換器、２相３相変換器を、５ａ、５ｂは共にベクトル回転器を、６は電流制御器を、７はトルク指令指令値を電流指令値に変換する指令変換器を、８は速度制御器を、１１は電気速度推定値を機械速度推定値に変換する速度係数変換器を、各々意味している。図２の例では、同期電動機を速度制御することを想定しているので、トルク指令値は速度制御器の出力信号として得ている。トルク制御を行なう場合には、トルク指令値を外部から直接与えることになる。上記各種機器の働きは当業者には公知であるので、その説明を省略する。本発明と直接関係する機器は、同期電動機１に実装された多相低分解能検出器９と、本発明による位相速度推定装置を実現した位相速度推定器１０である。なお、同図では、簡明のため、複数のスカラ信号を１つのベクトル信号として捉え、複数のスカラ信号線を１本の太い信号線で表現している。多相低分解能検出器の出力信号の数（換言するならば、相数）は、本発明では、２以上を条件としているので、一本のベクトル信号線として表現している。以下の図面においても、同様の描画ルールを適用する。

【0028】

図３は、図２における位相速度推定器１０の内部構成の代表的１例を示したものである。本器１０は、請求項１の発明に従った、Ｎ相二相変換手段を実現したＮ相２相変換器１０−１、基本波位相偏差抽出手段を実現した基本波位相偏差抽出器１０−２、位相速度生成手段を実現した位相速度生成器１０−３に加え、生成した周波数相当値（速度相当値）をフィルタ処理し、基本波位相偏差抽出器にフィードバックされる係数信号を生成するためのローパスフィルタ１０−４から構成されている。

【0029】

Ｎ相２相変換器１０−１は、Ｎ相信号を二相信号へ変換する役割を担う２行Ｎ列（以下、２×Ｎと略記）の行列ＳＮ２Ｔである。多相低分解能検出器信号をｈＮとし、Ｎ相２相変換器の出力信号である二相信号をｖｈとするならば（図３参照）、Ｎ相２相変換器１０−１の働きは次式で記述される。

【数1】

【0030】

多相低分解能検出器信号が二相信号の場合は、Ｎ相２相変換器１０−１は、２×２単位行列となる。多相低分解能検出器信号が三相以上の多相信号の場合は、Ｎ相２相変換器１０−１は、次式で与えられる。

【数2】

（２）式におけるＡは、任意の定数である。

【0031】

多相低分解能検出器信号が三相信号の場合は（すなわち、Ｎ＝３の場合は）、多相低分解能検出器信号ｈＮとＮ相２相変換器１０−１は、各々次式となる。

【数3】

【0032】

Ｎ相２相変換器の出力信号である二相信号ｖｈの基本波成分の位相と回転子位相相当値との間の基本波位相偏差相当値の抽出を担う基本波位相偏差抽出器１０−２の実現は、種々存在する。図４は、請求項１の発明による１実施形態例である。図４の基本波位相偏差抽出器１０−２は、大きくは、ベクトル回転器１０−２ａ、係数信号（ω２＾’）に従い特性を変化させる可変特性フィルタ１０−２ｂ、逆正接器１０−２ｃから構成されている。

【0033】

ベクトル回転器１０−２ａは、次式のように定義されている２ｘ２行列である。

【数4】

ベクトル回転器Ｒの要素を構成する余弦・正弦値としては、位相速度生成器１０−３が生成した回転子位相相当値（より具体的には、余弦・正弦形式の位相相当値）をフィードバック利用している（図３参照）。

【0034】

ベクトル回転器１０−２ａの働きは、Ｎ相２相変換器１０−１からの二相信号ｖｈを、準直流信号ｖｈ^〜に再変換することである。この再変換は、次式のように記述される。

【数5】

（５）式における頭符Ｔは、転置を意味する。

【0035】

係数信号（ω２ｎ＾’）に従い特性を変化させる可変特性フィルタ１０−２ｂは、再変換された準直流信号ｖｈ^〜を処理し、フィルタ処理信号ｖｆ^〜を生成する。可変特性フィルタの働きは、準直流信号ｖｈ^〜に含まれる高調波成分、高周波成分、ノイズ成分などの除去である。本働きのための可変特性フィルタとしては、通過帯域を可変とする可変ローパスフィルタ、除去帯域を可変とする可変バンドストップフィルタ、除去帯域を可変とする可変ノッチフィルタ、これら組合せによるフィルタなどが考えられる。可変特性フィルタの入出力信号の関係は、次式のように記述される。

【数6】

可変特性フィルタの入出力信号は、ともに２ｘ１ベクトル信号であるので、可変特性フィルタは２入力２出力フィルタとなる。２入力２出力フィルタは、簡単には、１入力１出力フィルタを２個並列に配置することにより、実現される。

【0036】

準直流信号ｖｈ^〜から不要成分が除去されたフィルタ処理信号ｖｆ^〜は、基本的には、二相信号ｖｈの基本波成分のみとなる。したがって、フィルタ処理信号を逆正接器１０−２ｃで処理すれば、二相信号の基本波成分の位相と回転子位相相当値（θα＾’）との間の基本波

【数7】

（７）式の右辺は、２ｘ１ベクトル信号ｖｆ^〜の２要素を用いて、このベクトル信号の位相を（−π〜＋π）の範囲で算定することを意味する。

【0037】

図３の実施形態例では、請求項２の発明に従い、基本波位相偏差抽出器１０−２における可変特性フィルタ１０−２ｂの特性可変のための係数信号（ω２＾’）として、位相速度生成器が実時間生成した周波数相当値（ωα＾）（実質的に回転子速度推定値ω２ｎ＾、図３参照）をローパスフィルタ１０−４で処理した上で、フィードバック使用している。

【0038】

度生成器１０−３へ送られる。図５は、請求項１と請求項４の発明に基づく位相速度生成器１０−３の１実施形態例である。位相速度生成器１０−３は、大きくは、位相制御器１０−３ａ、位相積分器１０−３ｂ、余弦正弦発生器１０−３ｃ、ベクトル回転形位相補正器１０−３ｄ、加算形位相補正器１０−３ｅから構成される。位相制御器１０−３ａ、位相積分器１０−３ｂ、余弦正弦発生器１０−３ｃがＰＬＬ処理を遂行しており、ベクトル回転形位相補正器１０−３ｄ、加算形位相補正器１０−３ｅが位相補正処理を遂行している。

【0039】

図５の実施形態例における位相速度生成器１０−３の出力信号は、回転子位相相当値、回転子速度相当値の両者としている。回転子位相相当値としては、角度自体と、この余弦正弦値の２種を出力している。余弦正弦値に関しては、回転形位相補正器１０−３ｄによる処理前信号と処理後信号の２種を出力している。同図における信号（ωα＾）は、回転子速度相当値（ω２ｎ＾）でもある周波数相当値である（図３参照）。以下、位相速度生成器１０−３を構成する各機器を詳しく説明する。

【0040】

ＰＬＬ処理を担っている位相制御器１０−３ａ、位相積分器１０−３ｂ、余弦正弦発生器１０−３ｃを説明する。位相制御器１０−３ａは、微分演算子ｓのｍ次有理多項式で記述される。すなわち、次の（８）式で記述される。

【数8】

【0041】

位相制御器１０−３ａ、位相積分器１０−３ｂは、次式で記述されるＰＬＬ処理を遂行し、周波数相当値・回転子速度相当値（ωα＾）と回転子位相相当値（θα＾’）を出力している。

【数9】

（９ｂ）式右辺の（１／ｓ）が、位相積分器１０−３ｂに該当している。余弦正弦発生器１０−３ｃは、回転子位相相当値（θα＾’）に対してこの余弦正弦値をとり、２ｘ１ベクトルに変換している。

【0042】

図５の実施形態例は、請求項４の発明に従って、ＰＬＬ処理後の信号に対して、位相補正処理を実施している。補正位相の原理は、次式の加算処理である。

【数10】

一般に、多相低分解能検出器の取り付け位置（電気角評価）は、基準たる固定子巻線位置（電気角評価）と必ずしも同一ではなく、位相差（位置角度差）θ０を有する。同期電動機のベクトル制御では、Ｕ相巻線の位置から評価した回転子の位相が必要である。このため、位相差に合致した位相補正処理が必要である。（１０）式の関係は、数学的には次式と等価である。

【数11】

【0043】

図５のベクトル回転形位相補正器１０−３ｄは、（１１）式に基づく位相補正処理を遂行し、加算形位相補正器１０−３ｅは、（１０）式に基づく位相補正処理を遂行するものである。

【実施例2】

【0044】

図６は、請求項１と請求項５の発明の基づく位相速度生成器１０−３の実施形態例を示したものである。本実施形態例では、位相速度生成器１０−３は、大きくは、加算形位相補正器１０−３ｅ、位相制御器１０−３ａ、位相積分器１０−３ｂ、余弦正弦発生器１０−３ｃから構成される。先ず、加算形位相補正器１０−３ｅが位相補正処理を遂行し、次に位相制御器１０−３ａ、位相積分器１０−３ｂ、余弦正弦発生器１０−３ｃがＰＬＬ処理を遂行している。すなわわち、先ず位相補正処理を遂行し、位相補正処理された信号に対して、ＰＬＬ処理が施されている。この手順に基づく一連の処理は、数式を用いて、以下のように記述される。

【数12】

本実施形態例では、（１２ｃ）が示しているように、２種の回転子位相相当値（θα＾とθα＾’）は同一となる。余弦正弦発生器１０−３の働きは、図５の実施形態例の場合と同一である。なお、回転子速度相当値のみを出力する場合には、位相差θ０はゼロで置換してよい。位相差θ０がゼロの場合には、ベクトル回転形位相補正器は単位行列となる（（４）式参照）。これは、図５、図６の両実施形態例に適用される。

【実施例3】

【0045】

図３の実施形態例では、請求項２の発明に従い、基本波位相偏差抽出器１０−２に使用する係数信号（ω２ｎ＾‘）として、位相速度生成器が生成した回転子速度相当値をフィードバック使用した。これに代わって、請求項３の発明に従い、基本波位相偏差抽出器１０−２に使用する係数信号（ω２ｎ＾‘）として、多相低分解能検出器信号からフィードフォワード的に生成したものを利用するこもできる。図７は、この実施形態例である。基本波位相偏差抽出器１０−２に使用する係数信号（ω２ｎ＾‘）は、多相低分解能検出器信号ｈＮを簡易速度推定器１０−５に用いてフィードフォワード的に生成され、基本波位相偏差抽出器へ入力されている。なお、図７の実施形態例は、周波数相当値（ωα＾）をローパスフィルタで処理した信号を回転子速度相当値（ω２ｎ＾）として出力する例も示している。

【実施例4】

【0046】

基本波位相偏差抽出器１０−２に使用する係数信号（ω２ｎ＾‘）は、他の回転子速度相当値を利用してもよい。例えば、図２のような速度制御を遂行すベクトル制御システムにおいては、次式のように、機械速度指令値（ω２ｍ＊）をフィードフォワード的に利用してもよい。

【数13】

なお、上式におけるＮｐは極対数であり、機械速度指令値を電気速度指令値へ変換するためのものである。

【実施例5】

【0047】

基本波位相偏差抽出器１０−２に使用する係数信号（ω２ｎ＾‘）としては、電気速度指令値と回転子速度推定値との合成信号のように、異なる信号の合成による信号としてもよい。

【実施例6】

【0048】

図２を用いた実施形態例では、交流電動機として、回転子に永久磁石を有する永久磁石形同期電動機を用いた例を示した。本発明は、これに限定されるものでなく、他の交流電動機にも適用される。他の交流電動機へ本発明を適用した場合の本発明自体の実施形態例は、図２のシステムに適用した場合と実質的な相違はない。このため、これ以上の説明は省略する。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、ホールサンサに代表される多相低分解能検出器を備えた、同期電動機（ブラシレズＤＣ電動機、永久磁石形同期電動機、界磁巻線形同期電動機など）に代表される交流電動機のベクトル制御システムへの適用に好適である。

【符号の説明】

【0050】

１ 交流電動機
２ 電流検出器
３ 電力変換器
４ａ ３相２相変換器
４ｂ ２相３相変換器
５ａ ベクトル回転器
５ｂ ベクトル回転器
６ 電流制御器
７ 指令変換器
８ 速度制御器
９ 多相低分解能検出器
１０ 位相速度推定器
１０−１ Ｎ相２相変換器
１０−２ 基本波位相偏差抽出器
１０−２ａ ベクトル回転器
１０−２ｂ 可変特性フィルタ
１０−２ｃ 逆正接器
１０−３ 位相速度生成器
１０−３ａ 位相制御器
１０−３ｂ 位相積分器
１０−３ｃ 余弦正弦発生器
１０−３ｄ ベクトル回転形位相補正器
１０−３ｅ 加算形位相補正器
１０−４ ローパスフィルタ
１０−５ 簡易速度推定器
１１ 速度変換係数器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】