特許 6682313 モータ制御装置

(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】6682313

(24)【登録日】2020年3月27日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/22 20160101AFI20200406BHJP

   G05B 11/32 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   H02P21/22

   G05B11/32 A

【請求項の数】3

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-63510(P2016-63510)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-184307(P2017-184307A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2019年2月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014384

【氏名又は名称】株式会社ＲＥＪ

(74)【代理人】

【識別番号】100121119

【弁理士】

【氏名又は名称】花村 泰伸

(72)【発明者】

【氏名】紙本 貞雄

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１２１８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２５１８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０１１９４４１５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３３３６８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／２２

Ｇ０５Ｂ １１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｄ軸電流指令からｄ軸電圧指令を生成し、ｑ軸電流指令からｑ軸電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令から３相交流電圧指令を生成し、前記３相交流電圧指令を電力増幅器へ出力することで交流モータを制御するモータ制御装置において、
前記交流モータにおけるｑ軸電流により発生するｄ軸上の干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸非干渉電圧補償、及び前記交流モータにおけるｄ軸電流により発生するｑ軸上の干渉電圧をキャンセルするためのｑ軸非干渉電圧補償を算出する非干渉電圧補償部と、
前記ｄ軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記ｄ軸非干渉電圧補償を加算し、新たなｄ軸電圧指令を求め、前記ｑ軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記ｑ軸非干渉電圧補償を加算し、新たなｑ軸電圧指令を求める第１の加算器と、
前記第１の加算器により求めた前記新たなｄ軸電圧指令及び前記新たなｑ軸電圧指令を、前記３相交流電圧指令に座標変換する座標変換部と、を備え、
前記非干渉電圧補償部は、
前記交流モータの回転子電気角速度に前記ｑ軸電流指令を乗算して第１の乗算結果を求め、前記第１の乗算結果に予め設定されたｑ軸リアクタンス同定値を乗算して第２の乗算結果を求める第１の乗算器と、
前記第１の乗算器により求めた前記第２の乗算結果を反転させ、前記ｄ軸非干渉電圧補償を求める第１の反転器と、
前記交流モータの回転子電気角速度に前記ｄ軸電流指令を乗算して第３の乗算結果を求め、前記第３の乗算結果に予め設定されたｄ軸リアクタンス同定値を乗算して第４の乗算結果を求める第２の乗算器と、
前記交流モータの回転子電気角速度に予め設定された逆起電圧定数を乗算して第５の乗算結果を求める第３の乗算器と、
前記第２の乗算器により求めた前記第４の乗算結果に、前記第３の乗算器により求めた前記第５の乗算結果を加算し、前記ｑ軸非干渉電圧補償を求める第２の加算器と、を備え、
前記予め設定された逆起電圧定数は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、０が用いられ、前記交流モータがＩＰＭシンクロナスモータの場合、所定値が用いられ、
当該モータ制御装置は、さらに、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を生成する電流指令生成部を備え、
前記電流指令生成部は、
前記第１の加算器により求めた前記新たなｄ軸電圧指令及び前記新たなｑ軸電圧指令に基づいて、電圧指令フィードバックを算出する電圧指令ＦＢ（フィードバック）生成部と、
前記電力増幅器の直流バス電圧の設定値を示す端子電圧指令から、前記電圧指令ＦＢ生成部により算出された前記電圧指令フィードバックを減算し、端子電圧偏差を求める第１の減算器と、
前記第１の減算器により求めた前記端子電圧偏差が０になるように、端子電流指令を算出し、前記端子電流指令に対して０からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記０からマイナスの所定値までの範囲の前記端子電流指令を出力する端子電圧制御部と、
予め設定された速度指令から、前記交流モータの速度を示す速度フィードバックを減算し、速度偏差を求める第２の減算器と、
前記第２の減算器により求めた前記速度偏差が０になるように、速度偏差電流指令を算出し、予め設定された外部電流指令に前記速度偏差電流指令を加算して電流指令を求め、前記電流指令及び予め設定された電流位相角指令に基づいて、ｄ軸分担電流指令及びｑ軸分担電流指令を求め、前記ｑ軸分担電流指令を前記ｑ軸電流指令とする速度制御部と、
前記速度制御部により求めた前記ｄ軸分担電流指令に、前記端子電圧制御部により出力された前記端子電流指令を加算し、前記ｄ軸電流指令を求める第３の加算器と、を備え、
前記予め設定された電流位相角指令は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、第１の所定値が用いられ、前記交流モータがＩＰＭシンクロナスモータの場合、第２の所定値が用いられる、ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記速度制御部は、
前記第２の減算器により求めた前記速度偏差が０になるように、前記速度偏差電流指令を算出する速度制御器と、
前記交流モータの回転速度の制限値を示す予め設定された制限速度指令、及び前記速度フィードバックに基づいて、前記予め設定された制限速度指令と前記速度フィードバックとの間の偏差に対応した速度制限電流を算出する速度制限電流生成器と、
前記所定の外部電流指令に、前記速度制御器により算出された前記速度偏差電流指令及び前記速度制限電流生成器により算出された前記速度制限電流を加算し、前記電流指令を求める第４の加算器と、
前記第４の加算器により求めた前記電流指令について、その絶対値を算出する絶対値演算器と、
前記絶対値演算器により算出された前記電流指令の絶対値に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした余弦関数を乗算し、前記ｄ軸分担電流指令を求めるコサイン演算器と、
前記第４の加算器により求めた前記電流指令に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした正弦関数を乗算し、前記ｑ軸分担電流指令を前記ｑ軸電流指令として求めるサイン演算器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項3】

請求項２のモータ制御装置において、
前記速度制限電流生成器は、
前記予め設定された制限速度指令から前記速度フィードバックを減算し、制限速度偏差を求める第３の減算器と、
前記第３の減算器により求めた前記制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の制限速度偏差を求める第４の乗算器と、
前記第４の乗算器により求めた前記乗算結果の制限速度偏差に対し、０からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記０からマイナスの所定値までの範囲の前記乗算結果の制限速度偏差を出力する第１のリミッタと、
前記予め設定された制限速度指令を反転させる第２の反転器と、
前記第２の反転器により反転させた前記予め設定された制限速度指令から、前記速度フィードバックを減算し、反転制限速度偏差を求める第４の減算器と、
前記第４の減算器により求めた前記反転制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の反転制限速度偏差を求める第５の乗算器と、
前記第５の乗算器により求めた前記乗算結果の反転制限速度偏差に対し、プラスの所定値から０までの範囲で制限を加え、前記プラスの所定値から０までの範囲の前記乗算結果の反転制限速度偏差を出力する第２のリミッタと、
前記第１のリミッタにより出力された前記乗算結果の制限速度偏差に、前記第２のリミッタにより出力された前記乗算結果の反転制限速度偏差を加算し、前記速度制限電流を求める第５の加算器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流モータを制御するモータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、交流モータをｄ軸及びｑ軸にてベクトル制御するモータ制御装置が知られている。このモータ制御装置は、電流指令（ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊）を生成し、電流指令をＰＩ制御器により電流制御して電圧指令（ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊）を生成する。

【0003】

モータ制御装置は、電圧指令を座標変換し、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電圧指令（Ｕ相交流電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相交流電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相交流電圧指令Ｖｗ＊）を生成する。そして、モータ制御装置は、３相交流電圧指令を電力増幅器へ出力することで、交流モータを制御する。

【0004】

また、モータ制御装置は、電力増幅器と交流モータとの間に設けられた電流検出器により検出されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電流フィードバック（Ｕ相交流電流フィードバックｉｕ、Ｖ相交流電流フィードバックｉｖ及びＷ相交流電流フィードバックｉｗ）を入力する。そして、モータ制御装置は、３相交流電流フィードバックを座標変換し、電流フィードバック（ｄ軸電流フィードバックｉｄ及びｑ軸電流フィードバックｉｑ）を生成する。

【0005】

このようなモータ制御装置により制御される交流モータは、ｄ軸電流によって、位相が９０°進む方向のｑ軸上に電圧が発生し、また、ｑ軸電流によって、位相が９０°進む方向のｄ軸上に電圧が発生する。これらの電圧は、それぞれｑ軸上及びｄ軸上で干渉電圧となる。このため、モータ制御装置は、これらの干渉電圧を考慮して交流モータを制御する必要がある。

【0006】

干渉電圧をキャンセルするための制御を、非干渉制御といい、様々な手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１では、モータ制御装置は、ｄ軸電流フィードバックｉｄ及びｑ軸電流フィードバックｉｑ等に基づいて、これらの干渉電圧の影響をなくすためのｄ軸非干渉電圧及びｑ軸非干渉電圧を生成する。そして、モータ制御装置は、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊にｄ軸非干渉電圧を加算して新たなｄ軸電圧指令ｖｄ＊を求め、ｑ軸電圧指令ｖｑ＊にｑ軸非干渉電圧を加算して新たなｑ軸電圧指令ｖｑ＊を求める。このようにして求めた新たなｄ軸電圧指令ｖｄ＊及び新たなｑ軸電圧指令ｖｑ＊により、交流モータが制御され、干渉電圧をキャンセルすることができる。

【0007】

また、非干渉制御を、ＰＩ制御器にて実現する手法もある。具体的には、ＰＩ制御器は、干渉電圧に対応する指令を生成するために、これに相当する分のゲインを通常のゲインに加えて制御を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８−９９４７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、前述の特許文献１には、干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸非干渉電圧及びｑ軸非干渉電圧を生成する具体的な処理内容が記載されていない。また、この手法が、必ずしも全ての交流モータに適用できるとは限らない。複数種類の交流モータに適用するためには、交流モータの種類毎に、非干渉制御を実現する回路を設ける必要があり、回路規模が大きくなってしまうという問題がある。

【0010】

また、前述のＰＩ制御器を用いる場合は、ゲインを通常よりも大きく設定する必要があることから、過補償となり、交流モータを適切に制御することができない場合があるという問題がある。

【0011】

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、シンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）またはＩＰＭシンクロナスモータ（ＩＰＭＳＭ）を制御する際に、これらの交流モータに適用する共通回路にて非干渉制御を実現可能なモータ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】

【0013】

前記課題を解決するために、請求項１のモータ制御装置は、ｄ軸電流指令からｄ軸電圧指令を生成し、ｑ軸電流指令からｑ軸電圧指令を生成し、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令から３相交流電圧指令を生成し、前記３相交流電圧指令を電力増幅器へ出力することで交流モータを制御するモータ制御装置において、前記交流モータにおけるｑ軸電流により発生するｄ軸上の干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸非干渉電圧補償、及び前記交流モータにおけるｄ軸電流により発生するｑ軸上の干渉電圧をキャンセルするためのｑ軸非干渉電圧補償を算出する非干渉電圧補償部と、前記ｄ軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記ｄ軸非干渉電圧補償を加算し、新たなｄ軸電圧指令を求め、前記ｑ軸電圧指令に、前記非干渉電圧補償部により算出された前記ｑ軸非干渉電圧補償を加算し、新たなｑ軸電圧指令を求める第１の加算器と、前記第１の加算器により求めた前記新たなｄ軸電圧指令及び前記新たなｑ軸電圧指令を、前記３相交流電圧指令に座標変換する座標変換部と、を備え、前記非干渉電圧補償部が、前記交流モータの回転子電気角速度に前記ｑ軸電流指令を乗算して第１の乗算結果を求め、前記第１の乗算結果に予め設定されたｑ軸リアクタンス同定値を乗算して第２の乗算結果を求める第１の乗算器と、前記第１の乗算器により求めた前記第２の乗算結果を反転させ、前記ｄ軸非干渉電圧補償を求める第１の反転器と、前記交流モータの回転子電気角速度に前記ｄ軸電流指令を乗算して第３の乗算結果を求め、前記第３の乗算結果に予め設定されたｄ軸リアクタンス同定値を乗算して第４の乗算結果を求める第２の乗算器と、前記交流モータの回転子電気角速度に予め設定された逆起電圧定数を乗算して第５の乗算結果を求める第３の乗算器と、前記第２の乗算器により求めた前記第４の乗算結果に、前記第３の乗算器により求めた前記第５の乗算結果を加算し、前記ｑ軸非干渉電圧補償を求める第２の加算器と、を備え、前記予め設定された逆起電圧定数は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、０が用いられ、前記交流モータがＩＰＭシンクロナスモータの場合、所定値が用いられ、当該モータ制御装置が、さらに、前記ｄ軸電流指令及び前記ｑ軸電流指令を生成する電流指令生成部を備え、前記電流指令生成部が、前記第１の加算器により求めた前記新たなｄ軸電圧指令及び前記新たなｑ軸電圧指令に基づいて、電圧指令フィードバックを算出する電圧指令ＦＢ（フィードバック）生成部と、前記電力増幅器の直流バス電圧の設定値を示す端子電圧指令から、前記電圧指令ＦＢ生成部により算出された前記電圧指令フィードバックを減算し、端子電圧偏差を求める第１の減算器と、前記第１の減算器により求めた前記端子電圧偏差が０になるように、端子電流指令を算出し、前記端子電流指令に対して０からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記０からマイナスの所定値までの範囲の前記端子電流指令を出力する端子電圧制御部と、予め設定された速度指令から、前記交流モータの速度を示す速度フィードバックを減算し、速度偏差を求める第２の減算器と、前記第２の減算器により求めた前記速度偏差が０になるように、速度偏差電流指令を算出し、予め設定された外部電流指令に前記速度偏差電流指令を加算して電流指令を求め、前記電流指令及び予め設定された電流位相角指令に基づいて、ｄ軸分担電流指令及びｑ軸分担電流指令を求め、前記ｑ軸分担電流指令を前記ｑ軸電流指令とする速度制御部と、前記速度制御部により求めた前記ｄ軸分担電流指令に、前記端子電圧制御部により出力された前記端子電流指令を加算し、前記ｄ軸電流指令を求める第３の加算器と、を備え、前記予め設定された電流位相角指令は、前記交流モータがシンクロナスリラクタンスモータの場合、第１の所定値が用いられ、前記交流モータがＩＰＭシンクロナスモータの場合、第２の所定値が用いられる、ことを特徴とする。

【0014】

また、請求項２のモータ制御装置は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記速度制御部が、前記第２の減算器により求めた前記速度偏差が０になるように、前記速度偏差電流指令を算出する速度制御器と、前記交流モータの回転速度の制限値を示す予め設定された制限速度指令、及び前記速度フィードバックに基づいて、前記予め設定された制限速度指令と前記速度フィードバックとの間の偏差に対応した速度制限電流を算出する速度制限電流生成器と、前記所定の外部電流指令に、前記速度制御器により算出された前記速度偏差電流指令及び前記速度制限電流生成器により算出された前記速度制限電流を加算し、前記電流指令を求める第４の加算器と、前記第４の加算器により求めた前記電流指令について、その絶対値を算出する絶対値演算器と、前記絶対値演算器により算出された前記電流指令の絶対値に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした余弦関数を乗算し、前記ｄ軸分担電流指令を求めるコサイン演算器と、前記第４の加算器により求めた前記電流指令に対し、前記予め設定された電流位相角指令を角度とした正弦関数を乗算し、前記ｑ軸分担電流指令を前記ｑ軸電流指令として求めるサイン演算器と、を備えたことを特徴とする。

【0015】

また、請求項３のモータ制御装置は、請求項２のモータ制御装置において、前記速度制限電流生成器が、前記予め設定された制限速度指令から前記速度フィードバックを減算し、制限速度偏差を求める第３の減算器と、前記第３の減算器により求めた前記制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の制限速度偏差を求める第４の乗算器と、前記第４の乗算器により求めた前記乗算結果の制限速度偏差に対し、０からマイナスの所定値までの範囲で制限を加え、前記０からマイナスの所定値までの範囲の前記乗算結果の制限速度偏差を出力する第１のリミッタと、前記予め設定された制限速度指令を反転させる第２の反転器と、前記第２の反転器により反転させた前記予め設定された制限速度指令から、前記速度フィードバックを減算し、反転制限速度偏差を求める第４の減算器と、前記第４の減算器により求めた前記反転制限速度偏差に、予め設定された係数を乗算し、乗算結果の反転制限速度偏差を求める第５の乗算器と、前記第５の乗算器により求めた前記乗算結果の反転制限速度偏差に対し、プラスの所定値から０までの範囲で制限を加え、前記プラスの所定値から０までの範囲の前記乗算結果の反転制限速度偏差を出力する第２のリミッタと、前記第１のリミッタにより出力された前記乗算結果の制限速度偏差に、前記第２のリミッタにより出力された前記乗算結果の反転制限速度偏差を加算し、前記速度制限電流を求める第５の加算器と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

以上のように、本発明によれば、シンクロナスリラクタンスモータ及びＩＰＭシンクロナスモータを制御する際に、これらの交流モータに適用する共通回路にて、非干渉制御を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成例を示す全体図である。

【図2】電流指令生成部の構成例を示すブロック図である。

【図3】端子電圧制御部の構成例を示すブロック図である。

【図4】速度制御部の構成例を示すブロック図である。

【図5】速度制限電流生成器の構成例を示すブロック図である。

【図6】非干渉電圧ＦＦ補償部の構成例を示すブロック図である。

【図7】シンクロナスリラクタンスモータを用いた場合の実機による測定結果を示すグラフである。

【図8】ＩＰＭシンクロナスモータを用いた場合の実機による測定結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔モータ制御システム〕
図１は、本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成例を示す全体図である。このモータ制御システムは、モータ制御装置１、電力増幅器２、交流モータ３及びＰＧ（パルスジェネレータ）４を備えて構成される。尚、図１には、本発明と直接関連する構成部のみ示してあり、直接関連しない構成部は省略してある。交流モータ３は、シンクロナスリラクタンスモータまたはＩＰＭシンクロナスモータのいずれかとする。

【0019】

モータ制御装置１は、交流モータ３をｄ軸及びｑ軸にてベクトル制御する装置である。モータ制御装置１は、交流モータ３の回転速度を制御する電流指令（ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊）を生成する。この電流指令は、交流モータ３の回転速度を所定の制限速度以下とする指令でもある。

【0020】

モータ制御装置１は、電流指令を電流制御し、非干渉電圧を加算することで、電圧指令（ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊）を生成する。この電圧指令は、交流モータ３にて発生する干渉電圧をキャンセルするための指令でもある。

【0021】

モータ制御装置１は、電気角θｅに基づいて、電圧指令をＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電圧指令（Ｕ相交流電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相交流電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相交流電圧指令Ｖｗ＊）に変換し、３相交流電圧指令を電力増幅器２へ出力する。

【0022】

モータ制御装置１は、電力増幅器２と交流モータ３との間に設けられた電流検出器により検出されたＵ相、Ｖ相及びＷ相の３相交流電流フィードバック（Ｕ相交流電流フィードバックｉｕ、Ｖ相交流電流フィードバックｉｖ及びＷ相交流電流フィードバックｉｗ）を入力する。また、モータ制御装置１は、ＰＧ４から、交流モータ３の速度を示す速度フィードバックωを入力する。

【0023】

電力増幅器２は、インバータを備えている。電力増幅器２は、モータ制御装置１から３相交流電圧指令を入力し、３相交流電圧指令からＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号によってインバータのスイッチング素子のゲートをオンオフし、インバータに入力される直流バス電圧ｅ_busをスイッチングして交流電圧に変換する。そして、電力増幅器２は、交流電圧を交流モータ３へ供給する。

【0024】

ＰＧ４は、交流モータ３の回転に応じたパルス信号を発生する。このパルス信号のカウント値から交流モータ３の回転速度である速度フィードバックωが得られ、当該速度フィードバックωがモータ制御装置１へ入力される。尚、図１には、ＰＧ４からモータ制御装置１へ、速度フィードバックωが入力されるように略して示してある。

【0025】

〔モータ制御装置１〕
次に、図１に示したモータ制御装置１について詳細に説明する。図１に示すように、モータ制御装置１は、電流指令生成部１０、減算器１１，１２、電流制御部１３，１４、加算器１５，１６、座標変換部１７，１８、変換器１９、積分器２０及び非干渉電圧ＦＦ（フィードフォワード）補償部２１を備えている。

【0026】

電流指令生成部１０は、予め設定された端子電圧指令ｖ＊及び速度指令ω＊を入力すると共に、ＰＧ４から速度フィードバックω、加算器１５からｄ軸電圧指令ｖｄ＊、及び加算器１６からｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力する。端子電圧指令ｖ＊は、電力増幅器２の直流バス電圧ｅ_busの設定値を示す。そして、電流指令生成部１０は、これらのデータに基づいて、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を生成する。これにより、交流モータ３の回転速度を、予め設定された制限速度指令ω_MAX以下とするｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊が生成される。

【0027】

電流指令生成部１０は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を減算器１１及び非干渉電圧ＦＦ補償部２１に出力すると共に、ｑ軸電流指令ｉｑ＊を減算器１２及び非干渉電圧ＦＦ補償部２１に出力する。電流指令生成部１０の詳細については後述する。

【0028】

減算器１１は、電流指令生成部１０からｄ軸電流指令ｉｄ＊を入力すると共に、後述する座標変換部１８からｄ軸電流フィードバックｉｄを入力する。そして、減算器１１は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊からｄ軸電流フィードバックｉｄを減算し、減算結果をｄ軸電流偏差として電流制御部１３に出力する。

【0029】

減算器１２は、電流指令生成部１０からｑ軸電流指令ｉｑ＊を入力すると共に、後述する座標変換部１８からｑ軸電流フィードバックｉｑを入力する。そして、減算器１２は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流フィードバックｉｑを減算し、減算結果をｑ軸電流偏差として電流制御部１４に出力する。

【0030】

電流制御部１３は、減算器１１からｄ軸電流偏差を入力し、ｄ軸電流偏差が０になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてＰＩ制御器による電流制御を行い、ｄ軸電圧指令を算出する。そして、電流制御部１３は、ｄ軸電圧指令を加算器１５に出力する。

【0031】

電流制御部１４は、減算器１２からｑ軸電流偏差を入力し、ｑ軸電流偏差が０になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてＰＩ制御器による電流制御を行い、ｑ軸電圧指令を算出する。そして、電流制御部１４は、ｑ軸電圧指令を加算器１６に出力する。

【0032】

加算器１５は、電流制御部１３からｄ軸電圧指令を入力すると共に、後述する非干渉電圧ＦＦ補償部２１からｄ軸非干渉電圧ＦＦ（フィードフォワード）補償Δｖｄ＊を入力する。そして、加算器１５は、ｄ軸電圧指令にｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊を加算し、加算結果をｄ軸電圧指令ｖｄ＊として座標変換部１７及び電流指令生成部１０に出力する。これにより、交流モータ３のｄ軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸電圧指令ｖｄ＊が算出される。

【0033】

加算器１６は、電流制御部１４からｑ軸電圧指令を入力すると共に、後述する非干渉電圧ＦＦ補償部２１からｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊を入力する。そして、加算器１６は、ｑ軸電圧指令にｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊を加算し、加算結果をｑ軸電圧指令ｖｑ＊として座標変換部１７及び電流指令生成部１０に出力する。これにより、交流モータ３のｑ軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのｑ軸電圧指令ｖｑ＊が算出される。

【0034】

ここで、ｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊のフィードフォワードは、後述する非干渉電圧ＦＦ補償部２１において、フィードバック制御ではなくフィードフォワード制御にて生成されることを意味する。

【0035】

座標変換部１７は、加算器１５からｄ軸電圧指令ｖｄ＊を入力すると共に、加算器１６からｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力し、さらに、後述する積分器２０から電気角θｅを入力する。そして、座標変換部１７は、電気角θｅに基づいて、回転座標系のｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊をＵ相交流電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相交流電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相交流電圧指令Ｖｗ＊に座標変換する。座標変換部１７は、Ｕ相交流電圧指令Ｖｕ＊、Ｖ相交流電圧指令Ｖｖ＊及びＷ相交流電圧指令Ｖｗ＊を電力増幅器２へ出力する。

【0036】

変換器１９は、ＰＧ４から速度フィードバックωを入力し、速度フィードバックω、並びに予め設定された対極数Ｎ_p（＝極数／２）、定格角速度ω₀（ｒａｄ／ｓ）及び基底角速度ω_base（ｒａｄ／ｓ）に基づいて、回転子電気角速度ω１を算出する。具体的には、変換器１９は、（Ｎ_p×ω₀）／（Ｎ_p×ω_base）の演算を行い、回転子電気角速度ω１を求める。そして、変換器１９は、回転子電気角速度ω１を積分器２０及び非干渉電圧ＦＦ補償部２１に出力する。

【0037】

積分器２０は、変換器１９から回転子電気角速度ω１を入力し、回転子電気角速度ω１を積分することで電気角θｅを求める。そして、積分器２０は、電気角θｅを座標変換部１７，１８に出力する。

【0038】

座標変換部１８は、電力増幅器２と交流モータ３との間に設けられた電流検出器により検出されたＵ相交流電流フィードバックｉｕ、Ｖ相交流電流フィードバックｉｖ及びＷ相交流電流フィードバックｉｗを入力すると共に、積分器２０から電気角θｅを入力する。そして、座標変換部１８は、電気角θｅに基づいて、Ｕ相交流電流フィードバックｉｕ、Ｖ相交流電流フィードバックｉｖ及びＷ相交流電流フィードバックｉｗを回転座標系のｄ軸電流フィードバックｉｄ及びｑ軸電流フィードバックｉｑに座標変換する。座標変換部１８は、ｄ軸電流フィードバックｉｄを減算器１１に出力すると共に、ｑ軸電流フィードバックｉｑを減算器１２に出力する。

【0039】

非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾、ｄ軸リアクタンス同定値Ｘｄ＾及びｑ軸リアクタンス同定値Ｘｑ＾を入力する共に、変換器１９から回転子電気角速度ω１、電流指令生成部１０からｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を入力する。そして、非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、これらのデータに基づいて、ｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊を算出する。

【0040】

これにより、交流モータ３のｄ軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊が算出される。また、交流モータ３のｑ軸上に発生した干渉電圧をキャンセルするためのｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊が算出される。

【0041】

非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、ｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊を加算器１５に出力し、ｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊を加算器１６に出力する。非干渉電圧ＦＦ補償部２１の詳細については後述する。

【0042】

（電流指令生成部１０）
次に、図１に示した電流指令生成部１０について詳細に説明する。前述のとおり、電流指令生成部１０は、予め設定された端子電圧指令ｖ＊、速度指令ω＊及び制限速度指令ω_MAX等、並びに入力した速度フィードバックω、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊に基づいて、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を生成する。

【0043】

図２は、電流指令生成部１０の構成例を示すブロック図である。この電流指令生成部１０は、電圧指令ＦＢ（フィードバック）生成部３０、減算器３１，３２、端子電圧制御部３３、速度制御部３４及び加算器３５を備えている。

【0044】

電圧指令ＦＢ生成部３０は、加算器１５からｄ軸電圧指令ｖｄ＊を入力すると共に、加算器１６からｑ軸電圧指令ｖｑ＊を入力し、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊に基づいて、以下の式により電圧指令フィードバックｖ１＊を算出する。
ｖ１＊＝√（ｖｄ＊²＋ｖｑ＊²）
そして、電圧指令ＦＢ生成部３０は、電圧指令フィードバックｖ１＊を減算器３１に出力する。

【0045】

減算器３１は、予め設定された端子電圧指令ｖ＊を入力すると共に、電圧指令ＦＢ生成部３０から電圧指令フィードバックｖ１＊を入力し、端子電圧指令ｖ＊から電圧指令フィードバックｖ１＊を減算する。そして、減算器３１は、減算結果を端子電圧偏差Δｖ１として端子電圧制御部３３に出力する。

【0046】

端子電圧制御部３３は、減算器３１から端子電圧偏差Δｖ１を入力し、端子電圧偏差Δｖ１が０になるように電圧制御を行い、端子電流指令を算出する。そして、端子電圧制御部３３は、０から−１までの範囲の端子電流指令を端子電流指令ｉｄ１＊として加算器３５に出力する。

【0047】

図３は、端子電圧制御部３３の構成例を示すブロック図である。この端子電圧制御部３３は、電圧制御器４０及びリミッタ４１を備えている。電圧制御器４０は、減算器３１から端子電圧偏差Δｖ１を入力し、端子電圧偏差Δｖ１が０になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてＰＩ制御器による電圧制御を行い、端子電流指令を算出する。そして、端子電圧制御部３３は、端子電流指令をリミッタ４１に出力する。

【0048】

リミッタ４１は、電圧制御器４０から端子電流指令を入力し、端子電流指令に対して０から−１までの範囲で制限を加え、０から−１までの範囲の端子電流指令ｉｄ１＊を加算器３５に出力する。

【0049】

これにより、電圧指令フィードバックｖ１＊が端子電圧指令ｖ＊よりも大きい場合、０から−１までの範囲の端子電流指令ｉｄ１＊が加算器３５に出力され、加算器３５にてｄ軸電流指令ｉｄ＊を小さくすることができる。そして、ｄ軸電流指令ｉｄ＊が小さくなるとｄ軸電圧指令ｖｄ＊も小さくなるから、結果として、電圧指令フィードバックｖ１＊を小さくして、電圧指令フィードバックｖ１＊を端子電圧指令ｖ＊に近づけることができる。

【0050】

図２に戻って、減算器３２は、予め設定された速度指令ω＊を入力すると共に、ＰＧ４から速度フィードバックωを入力し、速度指令ω＊から速度フィードバックωを減算し、減算結果を速度偏差Δωとして速度制御部３４に出力する。

【0051】

速度制御部３４は、減算器３２から速度偏差Δωを入力し、速度偏差Δωが０になるように速度制御を行い、速度偏差電流指令Δｉ１＊を算出する。そして、速度制御部３４は、速度偏差電流指令Δｉ１＊、後述する速度制限電流ｉ１_LMT、後述する外部電流指令ｉ＊、及び電流位相角指令βに基づいて、ｄ軸分担電流指令ｉｄ＊’及びｑ軸分担電流指令ｉｑ＊’を算出する。

【0052】

速度制御部３４は、ｄ軸分担電流指令ｉｄ＊’を加算器３５に出力し、ｑ軸分担電流指令ｉｑ＊’をｑ軸電流指令ｉｑ＊として減算器１２及び非干渉電圧ＦＦ補償部２１に出力する。速度制御部３４の詳細については後述する。

【0053】

加算器３５は、端子電圧制御部３３から０から−１までの範囲の端子電流指令ｉｄ１＊を入力すると共に、速度制御部３４からｄ軸分担電流指令ｉｄ＊’を入力する。そして、加算器３５は、ｄ軸分担電流指令ｉｄ＊’に０から−１までの範囲の端子電流指令ｉｄ１＊を加算し、加算結果をｄ軸電流指令ｉｄ＊として減算器１１及び非干渉電圧ＦＦ補償部２１に出力する。

【0054】

図４は、速度制御部３４の構成例を示すブロック図である。この速度制御部３４は、速度制御器４２、速度制限電流生成器４３、加算器４４、絶対値演算器４５、コサイン演算器４６及びサイン演算器４７を備えている。

【0055】

速度制御器４２は、減算器３２から速度偏差Δωを入力し、速度偏差Δωが０になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてＰＩ制御器による速度制御を行い、速度偏差電流指令Δｉ１＊を算出する。そして、速度制御器４２は、速度偏差電流指令Δｉ１＊を加算器４４に出力する。

【0056】

速度制限電流生成器４３は、予め設定された制限速度指令ω_MAX及び速度フィードバックωに基づいて、速度制限電流ｉ１_LMTを算出し、速度制限電流ｉ１_LMTを加算器４４に出力する。制限速度指令ω_MAXは、交流モータ３の回転速度の制限値を示し、交流モータ３の最高速度が設定される。速度制限電流生成器４３の詳細については後述する。

【0057】

加算器４４は、速度制御器４２から速度偏差電流指令Δｉ１＊を入力すると共に、速度制限電流生成器４３から速度制限電流ｉ１_LMTを入力し、さらに、予め設定された外部電流指令ｉ＊を入力する。加算器４４は、速度偏差電流指令Δｉ１＊に速度制限電流ｉ１_LMT及び外部電流指令ｉ＊を加算し、加算結果を電流指令ｉ１＊として絶対値演算器４５及びサイン演算器４７に出力する。

【0058】

絶対値演算器４５は、加算器４４から電流指令ｉ１＊を入力し、電流指令ｉ１＊の絶対値｜ｉ１＊｜を算出し、電流指令ｉ１＊の絶対値｜ｉ１＊｜をコサイン演算器４６に出力する。

【0059】

コサイン演算器４６は、絶対値演算器４５から電流指令ｉ１＊の絶対値｜ｉ１＊｜を入力すると共に、予め設定された電流位相角指令βを入力し、電流指令ｉ１＊の絶対値｜ｉ１＊｜にｃｏｓβ（電流位相角指令βを角度とした余弦関数）を乗算する。そして、コサイン演算器４６は、乗算結果をｄ軸分担電流指令ｉｄ＊’として加算器３５に出力する。

【0060】

ここで、電流位相角指令βには、交流モータ３の最大トルクまたは最大効率等を実現する目的に応じて、交流モータ３の種類毎に異なる値が予め設定される。例えばシンクロナスリラクタンスモータの場合、電流位相角指令β＝４５°が設定され、ＩＰＭシンクロナスモータの場合、電流位相角指令β＝９０°が設定される

【0061】

サイン演算器４７は、加算器４４から電流指令ｉ１＊を入力すると共に、予め設定された電流位相角指令βを入力し、電流指令ｉ１＊にｓｉｎβ（電流位相角指令βを角度とした正弦関数）を乗算する。そして、サイン演算器４７は、乗算結果であるｑ軸分担電流指令ｉｑ＊’をｑ軸電流指令ｉｑ＊として減算器１２に出力する。

【0062】

図５は、速度制限電流生成器４３の構成例を示すブロック図である。この速度制限電流生成器４３は、減算器５０，５２、反転器５１、乗算器５３，５４、リミッタ５５，５６及び加算器５７を備えている。

【0063】

減算器５０は、予め設定された制限速度指令ω_MAXを入力すると共に、ＰＧ４から速度フィードバックωを入力し、制限速度指令ω_MAXから速度フィードバックωを減算し、減算結果を制限速度偏差として乗算器５３に出力する。

【0064】

乗算器５３は、減算器５０から制限速度偏差を入力し、制限速度偏差に、予め設定された係数Ｋ_DROOPを乗算し、乗算結果の制限速度偏差をリミッタ５５に出力する。

【0065】

リミッタ５５は、乗算器５３から乗算結果の制限速度偏差を入力し、乗算結果の制限速度偏差に対し、０から予め設定されたマイナスの値（−η）までの範囲で制限を加え、０から−ηまでの範囲の速度制限電流を加算器５７に出力する。

【0066】

これにより、交流モータ３の正転運転時には、０から−ηまでの範囲の速度制限電流が算出される。

【0067】

反転器５１は、予め設定された制限速度指令ω_MAXを入力し、制限速度指令ω_MAXに−１を乗算することで、制限速度指令ω_MAXの符号を反転させ、反転した制限速度指令ω_MAXを減算器５２に出力する。

【0068】

減算器５２は、反転器５１から反転した制限速度指令ω_MAXを入力すると共に、ＰＧ４から速度フィードバックωを入力し、反転した制限速度指令ω_MAXから速度フィードバックωを減算し、減算結果を反転制限速度偏差として乗算器５４に出力する。

【0069】

乗算器５４は、減算器５２から反転制限速度偏差を入力し、反転制限速度偏差に、予め設定された係数Ｋ_DROOPを乗算し、乗算結果の反転制限速度偏差をリミッタ５６に出力する。

【0070】

リミッタ５６は、乗算器５４から乗算結果の反転制限速度偏差を入力し、乗算結果の変転制限速度偏差に対して、予め設定されたプラスの値（＋η）から０までの範囲で制限を加え、＋ηから０までの範囲の速度制限電流を加算器５７に出力する。

【0071】

これにより、交流モータ３の逆転運転時には、＋ηから０までの範囲の速度制限電流が算出される。

【0072】

加算器５７は、リミッタ５５から、０から−ηまでの範囲の速度制限電流を入力すると共に、リミッタ５６から、＋ηから０までの範囲の速度制限電流を入力する。そして、加算器５７は、入力した２つの速度制限電流を加算し、加算結果を速度制限電流ｉ１_LMTとして加算器４４に出力する。この場合、加算器５７は、リミッタ５５から、０から−ηまでの範囲の速度制限電流を入力した場合、リミッタ５６から０の速度制限電流を入力する。また、加算器５７は、リミッタ５６から、＋ηから０までの範囲の速度制限電流を入力した場合、リミッタ５５から０の速度制限電流を入力する。つまり、加算器５７は、リミッタ５５から入力した０から−ηまでの範囲の速度制限電流、または、リミッタ５６から入力した＋ηから０までの範囲の速度制限電流を出力する。

【0073】

これにより、交流モータ３が正転運転している場合に、０から−ηまでの範囲の速度制限電流ｉ１_LMTが加算器４４に出力され、交流モータ３が逆転運転している場合に、＋ηから０までの範囲の速度制限電流ｉ１_LMTが加算器４４に出力される。そして、前述のとおり、加算器４４において、速度制限電流ｉ１_LMTが外部電流指令ｉ＊及び速度偏差電流指令Δｉ１＊に加算され、電流指令ｉ１＊が求められる。

【0074】

例えば交流モータ３が正転運転しており、速度フィードバックωが制限速度指令ω_MAXよりも大きくなり、外部電流指令ｉ＊がプラスの場合を想定する。この場合、速度制限電流生成器４３により、０から−ηまでの範囲の速度制限電流ｉ１_LMTが算出される。そして、図４の加算器４４において、０から−ηまでの範囲の速度制限電流ｉ１_LMTがプラスの外部電流指令ｉ＊及び速度偏差電流指令Δｉ１＊に加算されることで、電流指令ｉ１＊は０に近づく。一方、例えば交流モータ３が逆転運転しており、マイナスの速度フィードバックωの絶対値が制限速度指令ω_MAXよりも大きくなり、外部電流指令ｉ＊がマイナスの場合を想定する。この場合、速度制限電流生成器４３により、＋ηから０までの範囲の速度制限電流ｉ１_LMTが算出される。そして、図４の加算器４４において、＋ηから０までの範囲の速度制限電流ｉ１_LMTがマイナスの外部電流指令ｉ＊及び速度偏差電流指令Δｉ１＊に加算されることで、電流指令ｉ１＊は０に近づく。このように、電流指令ｉ１＊を０に相殺することで、電流制御において、交流モータ３の回転速度を、制限速度指令ω_MAX以下とすることができる。

【0075】

このように、電流指令生成部１０により、予め設定された端子電圧指令ｖ＊、速度指令ω＊及び制限速度指令ω_MAX等、並びに入力した速度フィードバックω、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊に基づいて、交流モータ３の回転速度を、予め設定された制限速度指令ω_MAX以下とするｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊が生成される。また、電流指令生成部１０の処理は、予め設定された電流位相角指令βに応じて、シンクロナスリラクタンスモータまたはＩＰＭシンクロナスモータに適用することができる。

【0076】

（非干渉電圧ＦＦ補償部２１）
次に、図１に示した非干渉電圧ＦＦ補償部２１について詳細に説明する。前述のとおり、非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾、ｄ軸リアクタンス同定値Ｘｄ＾及びｑ軸リアクタンス同定値Ｘｑ＾、並びに入力した回転子電気角速度ω１、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊に基づいて、ｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊を算出する。

【0077】

図６は、非干渉電圧ＦＦ補償部２１の構成例を示すブロック図である。この非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、乗算器６０，６１，６２，６３，６４、反転器６５及び加算器６６を備えている。

【0078】

乗算器６０は、変換器１９から回転子電気角速度ω１を入力すると共に、電流指令生成部１０からｑ軸電流指令ｉｑ＊を入力し、回転子電気角速度ω１にｑ軸電流指令ｉｑ＊を乗算し、乗算結果を乗算器６２に出力する。

【0079】

乗算器６２は、乗算器６０から乗算結果を入力し、乗算結果に、予め設定されたｑ軸リアクタンス同定値Ｘｑ＾を乗算し、その乗算結果（ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）を反転器６５に出力する。

【0080】

反転器６５は、乗算器６２から乗算結果（ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）を入力し、乗算結果（ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）に−１を乗算することで、乗算結果（ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）の符号を反転させる。そして、反転器６５は、反転した乗算結果（−ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）をｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊として加算器１５に出力する。

【0081】

乗算器６１は、変換器１９から回転子電気角速度ω１を入力すると共に、電流指令生成部１０からｄ軸電流指令ｉｄ＊を入力し、回転子電気角速度ω１にｄ軸電流指令ｉｄ＊を乗算し、乗算結果を乗算器６３に出力する。

【0082】

乗算器６３は、乗算器６１から乗算結果を入力し、乗算結果に、予め設定されたｄ軸リアクタンス同定値Ｘｄ＾を乗算し、その乗算結果（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾）を加算器６６に出力する。

【0083】

乗算器６４は、変換器１９から回転子電気角速度ω１を入力し、回転子電気角速度ω１に、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾を乗算し、その乗算結果（ω１×ｅｃ＾）を加算器６６に出力する。

【0084】

ここで、逆起電圧定数ｅｃ＾には、交流モータ３の種類毎に異なる値が予め設定される。例えばシンクロナスリラクタンスモータの場合、逆起電圧定数ｅｃ＾＝０が設定され、ＩＰＭシンクロナスモータの場合、所定の逆起電圧定数ｅｃ＾が設定される。

【0085】

加算器６６は、乗算器６３から乗算結果（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾）を入力すると共に、乗算器６４から乗算結果（ω１×ｅｃ＾）を入力し、乗算結果（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾）に乗算結果（ω１×ｅｃ＾）を加算する。そして、加算器６６は、加算結果（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾＋ω１×ｅｃ＾）をｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊として加算器１６に出力する。

【0086】

このように、非干渉電圧ＦＦ補償部２１により、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾、ｄ軸リアクタンス同定値Ｘｄ＾及びｑ軸リアクタンス同定値Ｘｑ＾、並びに入力した回転子電気角速度ω１、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊に基づいて、交流モータ３にて発生する干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊（−ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾＋ω１×ｅｃ＾）が算出される。

【0087】

つまり、交流モータ３にｄ軸電流が流れることにより、ｑ軸上に、ｑ軸電流と同じ極性の干渉電圧（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾＋ω１×ｅｃ＾）が発生し、この干渉電圧がｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊として算出される。また、交流モータ３にｑ軸電流が流れることにより、ｄ軸上に、ｄ軸電流とは逆の極性の干渉電圧（−ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）が発生し、この干渉電圧がｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊として算出される。

【0088】

また、非干渉電圧ＦＦ補償部２１の処理は、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾に応じて、シンクロナスリラクタンスモータまたはＩＰＭシンクロナスモータに適用することができる。交流モータ３がシンクロナスリラクタンスモータの場合、逆起電圧定数ｅｃ＾＝０が設定され、非干渉電圧ＦＦ補償部２１により、ｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊（−ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾）が算出される。また、交流モータ３がＩＰＭシンクロナスモータの場合、所定の逆起電圧定数ｅｃ＾が設定され、非干渉電圧ＦＦ補償部２１により、ｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊（−ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾＋ω１×ｅｃ＾）が算出される。

【0089】

以上のように、本発明の実施形態のモータ制御装置１によれば、電流指令生成部１０は、予め設定された端子電圧指令ｖ＊、速度指令ω＊及び制限速度指令ω_MAX等、並びに入力した速度フィードバックω、ｄ軸電圧指令ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ＊に基づいて、交流モータ３の回転速度を制限速度指令ω_MAX以下とするｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を生成する。ここで、電流指令生成部１０は、予め設定された電流位相角指令βに応じて、シンクロナスリラクタンスモータまたはＩＰＭシンクロナスモータのいずれかに適用するｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊を生成する。

【0090】

これにより、シンクロナスリラクタンスモータ及びＩＰＭシンクロナスモータの２種類の交流モータ３を制御する際に、交流モータ３の回転速度を制限速度指令ω_MAX以下とした制御を共通回路にて実現することができる。

【0091】

また、非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾、ｄ軸リアクタンス同定値Ｘｄ＾及びｑ軸リアクタンス同定値Ｘｑ＾、並びに入力した回転子電気角速度ω１、ｄ軸電流指令ｉｄ＊及びｑ軸電流指令ｉｑ＊に基づいて、交流モータ３にて発生する干渉電圧をキャンセルするためのｄ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｄ＊（−ω１×ｉｑ＊×Ｘｑ＾）及びｑ軸非干渉電圧ＦＦ補償Δｖｑ＊（ω１×ｉｄ＊×Ｘｄ＾＋ω１×ｅｃ＾）を算出する。ここで、非干渉電圧ＦＦ補償部２１は、シンクロナスリラクタンスモータの場合、予め設定された逆起電圧定数ｅｃ＾＝０にて処理を行い、ＩＰＭシンクロナスモータの場合、予め設定された所定の逆起電圧定数ｅｃ＾にて処理を行う。

【0092】

これにより、シンクロナスリラクタンスモータ及びＩＰＭシンクロナスモータを制御する際に、これらの交流モータ３に適用する共通回路にて、非干渉制御を実現することが可能となる。

【0093】

〔測定結果〕
次に、モータ制御装置１による測定結果について説明する。図７は、シンクロナスリラクタンスモータを用いた場合の実機による測定結果を示すグラフであり、図８は、ＩＰＭシンクロナスモータを用いた場合の実機による測定結果を示すグラフである。

【0094】

図７及び図８において、グラフの上から、速度フィードバックω、電流指令ｉ１＊、ｄ軸電流指令ｉｄ＊、ｄ軸電流フィードバックｉｄ、ｑ軸電流指令ｉｑ＊、ｑ軸電流フィードバックｉｑ、直流バス電圧ｅ_bus及び電圧指令フィードバックｖ１＊の特性を示している。横軸は時間である。

【0095】

図７及び図８を参照して、交流モータ３が正転加速、正転減速、逆転加速及び逆転減速のパターンの速度フィードバックωで動作した場合、ｄ軸電流指令ｉｄ＊に対してｄ軸電流フィードバックｉｄが追従していることがわかる。また、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に対してｑ軸電流フィードバックｉｑも追従していることがわかる。つまり、シンクロナスリラクタンスモータ及びＩＰＭシンクロナスモータの２種類の交流モータ３に対し、モータ制御装置１における共通回路にて非干渉制御を実現していることがわかる。

【符号の説明】

【0096】

１ モータ制御装置
２ 電力増幅器
３ 交流モータ
４ ＰＧ（パルスジェネレータ）
１０ 電流指令生成部
１１，１２，３１，３２，５０，５２ 減算器
１３，１４ 電流制御部
１５，１６，３５，４４，５７，６６ 加算器
１７，１８ 座標変換部
１９ 変換器
２０ 積分器
２１ 非干渉電圧ＦＦ（フィードフォワード）補償部
３０ 電圧指令ＦＢ（フィードバック）生成部
３３ 端子電圧制御部
３４ 速度制御部
４０ 電圧制御器
４１，５５，５６ リミッタ
４２ 速度制御器
４３ 速度制限電流生成器
４５ 絶対値演算器
４６ コサイン演算器
４７ サイン演算器
５１，６５ 反転器
５３，５４，６０，６１，６２，６３，６４ 乗算器
ｉｄ＊ ｄ軸電流指令
ｉｄ＊’ ｄ軸分担電流指令
ｉｑ＊ ｑ軸電流指令
ｉｑ＊’ ｑ軸分担電流指令
ｖｄ＊ ｄ軸電圧指令
ｖｑ＊ ｑ軸電圧指令
Δｖｄ＊ ｄ軸非干渉電圧ＦＦ（フィードフォワード）補償
Δｖｑ＊ ｑ軸非干渉電圧ＦＦ（フィードフォワード）補償
ｖ＊ 端子電圧指令
ｖ１＊ 電圧指令フィードバック
Δｉ１＊ 速度偏差電流指令
Ｖｕ＊ Ｕ相交流電圧指令
Ｖｖ＊ Ｖ相交流電圧指令
Ｖｗ＊ Ｗ相交流電圧指令
ｉｄ１＊ 端子電流指令
ｉ＊ 外部電流指令
ｉ１＊ 電流指令
β 電流位相角指令
ω_max 制限速度指令
ｉｕ Ｕ相交流電流フィードバック
ｉｖ Ｖ相交流電流フィードバック
ｉｗ Ｗ相交流電流フィードバック
ｉｄ ｄ軸電流フィードバック
ｉｑ ｑ軸電流フィードバック
ｉ１_LMT 速度制限電流
ω 速度フィードバック
ω１ 回転子電気角速度
θｅ 電気角
Ｎ_p 極対数
ω₀ 定格角速度
ω_base 基底角速度
Δｖ１ 端子電圧偏差
Δω 速度偏差
Ｘｄ＾ ｄ軸リアクタンス同定値
Ｘｑ＾ ｑ軸リアクタンス同定値
ｅｃ＾ 逆起電圧定数
ｅ_bus 直流バス電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】