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特開2022-131542インバータ制御装置およびインバータ制御装置の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022131542
(43)【公開日】2022-09-07
(54)【発明の名称】インバータ制御装置およびインバータ制御装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H02P 21/18 20160101AFI20220831BHJP
H02P 27/06 20060101ALI20220831BHJP
H02P 6/185 20160101ALI20220831BHJP
H02P 21/24 20160101ALI20220831BHJP
【ＦＩ】
H02P21/18
H02P27/06
H02P6/185
H02P21/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021030540
(22)【出願日】2021-02-26
(71)【出願人】
【識別番号】598076591
【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】513296958
【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】茂田 智秋
(72)【発明者】
【氏名】松下 真琴
【テーマコード（参考）】
5H505
5H560
【Ｆターム（参考）】
5H505BB04
5H505DD03
5H505DD08
5H505DD11
5H505EE41
5H505EE49
5H505EE55
5H505FF07
5H505FF08
5H505GG04
5H505GG06
5H505HB01
5H505JJ03
5H505JJ12
5H505JJ17
5H505JJ22
5H505JJ23
5H505JJ24
5H505JJ25
5H505JJ28
5H505JJ29
5H505LL14
5H505LL22
5H505LL38
5H505LL41
5H560BB04
5H560BB12
5H560BB18
5H560DA12
5H560DB20
5H560DC03
5H560DC12
5H560EB01
5H560TT02
5H560TT11
5H560TT15
5H560XA02
5H560XA06
5H560XA12
5H560XA13
(57)【要約】
【課題】 精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 実施形態によるインバータ制御装置は、同期機へ出力する電流値の電流指令を生成する指令生成部と、同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、電流指令値と電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成し、電流指令値に少なくとも基づく第２フラグを生成するフラグ生成部と、第１フラグが前記所定値のときに電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、同期機の駆動状態を示す情報と、同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備えたる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
同期機の回転速度に応じて電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置であって、
前記同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成し、前記電流指令値に少なくとも基づく第２フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の駆動状態を示す情報は、前記第１フラグが前記所定値であるときに、前記第２フラグの値が変化するタイミングに同期して取得され、前記誤差情報は、前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて演算された値であることを特徴とするインバータ制御装置。
前記同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成し、前記電流指令値に少なくとも基づく第２フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の駆動状態を示す情報は、前記第１フラグが前記所定値であるときに、前記第２フラグの値が変化するタイミングに同期して取得され、前記誤差情報は、前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて演算された値であることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項2】
同期機の回転速度に応じて電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置であって、
前記同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成するとともに、前記第１フラグが変化する前後のタイミングにおいて所定期間立ち上がる第３フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の駆動状態を示す情報は、前記第３フラグの値が変化するタイミングに同期して取得され、前記誤差情報は、前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて演算された値であることを特徴とするインバータ制御装置。
前記同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成するとともに、前記第１フラグが変化する前後のタイミングにおいて所定期間立ち上がる第３フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の駆動状態を示す情報は、前記第３フラグの値が変化するタイミングに同期して取得され、前記誤差情報は、前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて演算された値であることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項3】
前記同期機の駆動状態を示す情報は、前記高周波電圧指令値をｄ軸の前記電圧指令値もしくはｑ軸の前記電圧指令値に重畳し、前記高周波電圧指令値が重畳された座標軸から９０度位相差を有する座標軸の前記電流指令値を含むことを特徴とする、請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項4】
前記フラグ生成部は、前記第１フラグが前記所定値である期間において、前記電流指令値が前記同期機の最大電流値をテーブル作成数で割った値だけ増加したときに立ち上がり、所定期間後に立ち下がるように前記第２フラグを生成することを特徴とする、請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項5】
前記フラグ生成部は、前記第１フラグが前記所定値である期間において、前記電流指令値が前記同期機の最大電流値に近い領域で前記第２フラグが多く立ち上がるように前記第２フラグを生成することを特徴とする、請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項6】
前記フラグ生成部は、前記電流指令値が前記同期機の最大電流値と等しいときに、前記第２フラグが立ち上がり、所定期間後に立ち下がるように前記第２フラグを生成することを特徴とする、請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項7】
前記軸間干渉補償部は、前記第１フラグが前記所定値でないときに、前記電流指令値を前記同期機の最大電流値およびテーブル数で正規化し、正規化した値に基づいて前記テーブルを参照し、対応する前記誤差情報を出力することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のインバータ制御装置。
【請求項8】
前記軸間干渉補償部は、前記正規化した値を挟む２つの値に対応するデータを用いて線形補間した値を前記誤差情報として出力することを特徴とする請求項７記載のインバータ制御装置。
【請求項9】
前記軸間干渉補償部は、前記テーブルに格納された複数の値を用いて関数近似した数式を用いて補完した値を、前記誤差情報として出力することを特徴とする請求項７記載のインバータ制御装置。
【請求項10】
同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記電流指令値および前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて、第１フラグおよび第２フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の回転速度に応じて前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置の製造方法であって、
前記軸間干渉補償部は、前記第１フラグが前記所定値であるときに、前記第２フラグの値が変化するタイミングに同期して前記同期機の駆動状態を示す情報を取得し、
前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて前記誤差情報を演算し、
前記同期機の駆動状態を示す情報と前記誤差情報とを関連付けて前記テーブルに格納する、ことを特徴とするインバータ制御装置の製造方法。
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記電流指令値および前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて、第１フラグおよび第２フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の回転速度に応じて前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置の製造方法であって、
前記軸間干渉補償部は、前記第１フラグが前記所定値であるときに、前記第２フラグの値が変化するタイミングに同期して前記同期機の駆動状態を示す情報を取得し、
前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて前記誤差情報を演算し、
前記同期機の駆動状態を示す情報と前記誤差情報とを関連付けて前記テーブルに格納する、ことを特徴とするインバータ制御装置の製造方法。
【請求項11】
同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成するとともに、前記第１フラグが変化する前後のタイミングにおいて所定期間立ち上がる第３フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の回転速度に応じて前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置の製造方法であって、
前記軸間干渉補償部は、前記第３フラグの値が変化するタイミングに同期して前記同期機の駆動状態を示す情報を取得し、
前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて前記誤差情報を演算し、
前記同期機の駆動状態を示す情報と前記誤差情報とを関連付けて前記テーブルに格納する、ことを特徴とするインバータ制御装置の製造方法。
前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、
前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、
前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成するとともに、前記第１フラグが変化する前後のタイミングにおいて所定期間立ち上がる第３フラグを生成するフラグ生成部と、
前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、
前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、
前記同期機の回転速度に応じて前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置の製造方法であって、
前記軸間干渉補償部は、前記第３フラグの値が変化するタイミングに同期して前記同期機の駆動状態を示す情報を取得し、
前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて前記誤差情報を演算し、
前記同期機の駆動状態を示す情報と前記誤差情報とを関連付けて前記テーブルに格納する、ことを特徴とするインバータ制御装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、インバータ制御装置およびインバータ制御装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インバータ制御装置の小型軽量化、低コスト化、および、信頼性向上のため、レゾルバやエンコーダ等の回転センサを用いない回転角度センサレス制御法が提案されている。例えば、永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）やシンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）等の同期機の回転角度センサレス制御装置において、同期機の磁気突極性を利用した方式が提案されている。また、前述の磁気突極性を利用した方式では、同期機の磁気飽和の影響を受けて磁気突極性が複雑に変化し、回転角度推定に影響を及ぼすことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第３３１２４７２号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】加納：「産業用集中巻き埋め込み磁石同期モータの位置センサレス指向設計」, 電気学会D部門論文誌, Vol.130, No.2, 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
回転角度速度推定方法としては、例えば、ｄ軸方向に高周波電圧を重畳する方式が広く利用されている。この方式では、ｑ軸高周波電流がゼロ、つまり高調波に対するインダクタンスが最小となる軸についてＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御することで、同期機の回転速度および角度の推定値を演算している。
【0006】
しかしながら、同期機が磁気飽和する場合、前述の高調波に対するインダクタンスのｄｑ軸間の相互干渉によりインダクタンス楕円が傾き、インダクタンスが最小ではない軸がモータの真のｄ軸となり、回転速度および角度の推定値に誤差が生じてしまう。回転速度や角度に誤差が生じた状態で制御方法を切り替えると、トルクショックを発生することがある。制御切り替え時のトルクショックは、騒音や機器故障の原因となる。
【0007】
本発明の実施形態は上記事情を鑑みて成されたものであって、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法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】
【0008】
実施形態によるインバータ制御装置は、同期機の回転速度に応じて電圧指令値に高周波電圧指令値を重畳する制御を行うインバータ制御装置であって、前記同期機へ出力する電流値の電流指令値を生成する指令生成部と、前記同期機へ流れる電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電流検出値をベクトル変換する第１変換部と、前記電流指令値と前記電流検出値とが一致するように電圧指令値を演算する電流制御部と、前記同期機の回転角度に相当する値に少なくとも基づいて第１フラグを生成し、前記電流指令値に少なくとも基づく第２フラグを生成するフラグ生成部と、前記第１フラグが所定値のときに前記電圧指令値に前記高周波電圧指令値を重畳する高周波電圧重畳部と、前記同期機の駆動状態を示す情報と、前記同期機の駆動状態のｄ軸とｑ軸との軸間干渉による誤差情報とが関連付けられて格納されたテーブルを備える軸間干渉補償部と、を備え、前記同期機の駆動状態を示す情報は、前記第１フラグが前記所定値であるときに、前記第２フラグの値が変化するタイミングに同期して取得され、前記誤差情報は、前記同期機の駆動状態を示す情報に基づいて演算された値である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態のインバータ制御装置およびインバータ制御装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態のインバータ制御装置を含む駆動システムの一構成例を概略的に示す図である。
図１に示す駆動システムは、同期機Ｍと、インバータ主回路ＩＮＶと、インバータ制御装置１００と、を備えている。
図１は、第１実施形態のインバータ制御装置を含む駆動システムの一構成例を概略的に示す図である。
図１に示す駆動システムは、同期機Ｍと、インバータ主回路ＩＮＶと、インバータ制御装置１００と、を備えている。
【0011】
インバータ主回路ＩＮＶは、直流電力を三相交流電力に変換して同期機Ｍへ出力する。インバータ主回路ＩＮＶは、各相において上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とを備えている。
【0012】
インバータ主回路ＩＮＶには、インバータ制御装置１００から上アームと下アームとのスイッチング素子の制御信号（ゲート指令）が供給される。インバータ主回路ＩＮＶは、スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより、交流電力と直流電力とを相互に変換することができる。
【0013】
同期機Ｍは、例えば、永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）やシンクロナスリラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）などの磁気突極性を備えたモータである。本実施形態では、同期機ＭとしてＳｙｎＲＭを用いた例について説明する。
【0014】
図２は、同期機の一構成例を説明するための図である。
ここでは、同期機Ｍの一例としてＳｙｎＲＭの構成を示している。
同期機Ｍは回転子２０と固定子１０とを備え、各励磁相に流れる三相交流電流によって磁界が発生し、回転子との磁気的相互作用によりトルクを発生する。なお、ここでは、同期機Ｍの一部のみを示しており、同期機Ｍの固定子１０および回転子２０は、例えば図２に示す構成を複数組み合わせたものとなる。
ここでは、同期機Ｍの一例としてＳｙｎＲＭの構成を示している。
同期機Ｍは回転子２０と固定子１０とを備え、各励磁相に流れる三相交流電流によって磁界が発生し、回転子との磁気的相互作用によりトルクを発生する。なお、ここでは、同期機Ｍの一部のみを示しており、同期機Ｍの固定子１０および回転子２０は、例えば図２に示す構成を複数組み合わせたものとなる。
【0015】
同期機Ｍは、磁気突極性を有するＳｙｎＲＭである。同期機Ｍは、固定子１０と、回転子２０とを備えている。回転子２０は、エアギャップ２１と、外周ブリッジＢＲ１と、センターブリッジＢＲ２と、を有している。
【0016】
センターブリッジＢＲ２は、回転子２０の外周と中心とを結ぶライン上に配置している。なお、センターブリッジＢＲ２が配列したラインがｄ軸となる。外周ブリッジＢＲ１は、回転子２０の外周とエアギャップ２１との間に位置している。図２に示す同期機Ｍの部分には、回転子２０の外周部から中心部に向かって延びた６つのエアギャップ２１が設けられている。エアギャップ２１は、ｄ軸に対して線対称に、センターブリッジＢＲ２と外周ブリッジＢＲ１との間に延びている。
【0017】
図３は、実施形態における、ｄ軸、ｑ軸、および、推定回転座標系（ｄｃ軸、ｑｃ軸）の定義を説明するための図である。
ｄ軸は、αβ固定座標系のα軸（Ｕ相）から回転位相角θだけ回転したベクトル軸であり、ｑ軸は、電気角でｄ軸と直交するベクトル軸である。これに対し、ｄｃｑｃ推定回転座標系は回転子２０の推定位置におけるｄ軸とｑ軸とに対応する。すなわち、ｄｃ軸は、α軸から回転位相角推定値θｅｓｔだけ回転したベクトル軸であり、ｑｃ軸は、電気角でｄｃ軸と直交するベクトル軸である。換言すると、ｄ軸から推定誤差Δθだけ回転したベクトル軸がｄｃ軸であり、ｑ軸から推定誤差Δθだけ回転したベクトル軸がｑｃ軸である。
ｄ軸は、αβ固定座標系のα軸（Ｕ相）から回転位相角θだけ回転したベクトル軸であり、ｑ軸は、電気角でｄ軸と直交するベクトル軸である。これに対し、ｄｃｑｃ推定回転座標系は回転子２０の推定位置におけるｄ軸とｑ軸とに対応する。すなわち、ｄｃ軸は、α軸から回転位相角推定値θｅｓｔだけ回転したベクトル軸であり、ｑｃ軸は、電気角でｄｃ軸と直交するベクトル軸である。換言すると、ｄ軸から推定誤差Δθだけ回転したベクトル軸がｄｃ軸であり、ｑ軸から推定誤差Δθだけ回転したベクトル軸がｑｃ軸である。
【0018】
例えば、回転角度速度推定方法としてｄ軸方向に高周波電圧を重畳する方式では、ｑ軸高周波電流がゼロ、つまり高調波に対するインダクタンスが最小となる軸についてＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御することで、同期機の回転速度および角度の推定値を演算することができる。
しかしながら、同期機Ｍが磁気飽和すると、前述の高調波に対するインダクタンスのｄｑ軸間の相互干渉によりインダクタンス楕円が傾き、回転子の真のｄ軸がインダクタンス最小の軸とならない。
しかしながら、同期機Ｍが磁気飽和すると、前述の高調波に対するインダクタンスのｄｑ軸間の相互干渉によりインダクタンス楕円が傾き、回転子の真のｄ軸がインダクタンス最小の軸とならない。
【0019】
図４は、同期機の無負荷状態でｄｃ軸に高周波電圧を重畳した際に、真のｄｑ軸に発生する高周波電流のイメージである。
図５は、同期機の負荷状態でｄｃ軸に高周波電圧を重畳した際に、真のｄｑ軸に発生する高周波電流のイメージである。
図５は、同期機の負荷状態でｄｃ軸に高周波電圧を重畳した際に、真のｄｑ軸に発生する高周波電流のイメージである。
【0020】
図４に示すように、同期機Ｍが無負荷であればｑ軸電流はゼロになる。しかしながら、図５に示すように同期機Ｍが負荷状態であるときには、軸間干渉によってｑ軸電流が発生する。このため、同期機Ｍが負荷状態であるときにｑ軸電流がゼロになる軸をＰＬＬ制御してしまうと、演算した角度推定値に誤差が生じる。
【0021】
図６は、同期機の制御手法を切り替えた時のトルクショックについて説明するための図である。
例えばｄｃ軸に高周波電圧を重畳する低速センサレス制御時に、回転角度推定値に軸間干渉による誤差が生じると、実際のトルクがトルク指令値と異なる値となる。図６に示す例では、低速センサレス制御時に実際のトルクが指令値よりも大きくなっており、この状態で、ｄｃ軸に高周波電圧を重畳しない高速センサレス制御に制御方法を切り替えると、軸間干渉による推定値の誤差分だけトルクが小さくなり、トルクショックを発生している。トルクショックは、騒音や機器故障の原因となるため改善することが望ましい。そこで、本実施形態では、軸間干渉による誤差を補償して同期機Ｍの回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提案する。
例えばｄｃ軸に高周波電圧を重畳する低速センサレス制御時に、回転角度推定値に軸間干渉による誤差が生じると、実際のトルクがトルク指令値と異なる値となる。図６に示す例では、低速センサレス制御時に実際のトルクが指令値よりも大きくなっており、この状態で、ｄｃ軸に高周波電圧を重畳しない高速センサレス制御に制御方法を切り替えると、軸間干渉による推定値の誤差分だけトルクが小さくなり、トルクショックを発生している。トルクショックは、騒音や機器故障の原因となるため改善することが望ましい。そこで、本実施形態では、軸間干渉による誤差を補償して同期機Ｍの回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提案する。
【0022】
インバータ制御装置１００は、例えばＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサを少なくとも１つと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備えた演算装置を含む。インバータ制御装置１００は、以下に説明する種々の機能をソフトウエアにより、若しくは、ソフトウエアとハードウエアとの組み合わせにより実現することが可能である。
【0023】
インバータ制御装置１００は、上位制御装置からトルク指令Ｔ＊を受信する。上位制御装置は、同期機Ｍおよびインバータ主回路ＩＮＶを搭載した機器において、複数の構成が協調して動作するように制御する。上位制御装置は例えば操作パネルなどユーザインタフェースを備え、ユーザインタフェースの操作に基づくトルク指令Ｔ＊をインバータ制御装置１００へ出力してもよい。
【0024】
また、インバータ制御装置１００は、上位制御装置からモード指令を受信してもよい。モード指令は、インバータ制御装置１００の動作を、少なくともテーブル作成モードとテーブル利用モードとに切り替える指令値を含む。
【0025】
インバータ制御装置１００は、電流指令生成部１０１と、電流制御部１０２と、ｄｑ／３Φ変換部１０３と、変調部１０４と、３Φ／ｄｑ変換部１０５と、回転角度／速度演算部１０６と、軸間干渉補償部１０７と、第１フラグ生成部１０８と、高周波電圧重畳部１０９と、電流検出器１１０Ｕ、１１０Ｗと、加算器Ａ１、Ａ２を備えている。
【0026】
電流検出器１１０Ｕ、１１０Ｗは、同期機Ｍに流れる三相交流電流のうち二相の交流電流（ｉｕ、ｉｗ）値を検出する。電流検出器１１０Ｕ、１１０Ｗの電流検出値は、３Φ／ｄｑ変換部１０５に入力され、ｄｑ軸回転座標系の電流検出値Ｉｄｃ、Ｉｑｃに変換される。なお、電流検出器は、三相の各相の交流電流（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）値を検出するように構成されてもよい。
【0027】
電流指令生成部１０１は、上位制御装置から供給されたトルク指令Ｔ＊に基づいて、ｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆおよびｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆを生成する。電流指令生成部１０１は、例えば、下記（１）式に基づいてトルク指令Ｔ＊を電流振幅指令Ｉｄｑ
＊（若しくは電流値Iｄｑ）に変換し、電流位相指令β＊とから下記（２）式のように、ｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆおよびｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆを演算することができる。
【0028】
図７は、第１実施形態のインバータ制御装置の電流指令生成部の一構成例を概略的に示す図である。
電流指令生成部１０１は、トルク／電流換算部１１と、電流リミット部１２と、電流位相指令生成部１３と、ｄｑ軸電流指令生成部１４と、を備えている。
電流指令生成部１０１は、トルク／電流換算部１１と、電流リミット部１２と、電流位相指令生成部１３と、ｄｑ軸電流指令生成部１４と、を備えている。
【0029】
トルク／電流換算部１１は、例えばトルク指令Ｔ＊を電流値Ｉｄｑに変換して、電流リミット部１２へ出力する。
上記式において電流位相指令β＊をまとめて電流値Ｉｄｑについて解くと、電流値Ｉｄｑは下記となる。
電流リミット部１２は、電流値Iｄｑがリミット値未満であるときは電流値を電流振幅指令Ｉｄｑ
＊として出力し、電流値Iｄｑがリミット値以上であるときにはリミット値を電流振幅指令Ｉｄｑ
＊として出力する。すなわち電流振幅指令Ｉｄｑ
＊は、電流が電流リミット部１２でのリミット有無に応じて下記となる。
Iｄｑ＜リミット値のとき、Ｉｄｑ ＊＝Iｄｑ
Iｄｑ≧リミット値のとき、Ｉｄｑ ＊＝リミット値
【数1】
【数2】
Iｄｑ＜リミット値のとき、Ｉｄｑ ＊＝Iｄｑ
Iｄｑ≧リミット値のとき、Ｉｄｑ ＊＝リミット値
【0030】
電流位相指令生成部１３は、例えばトルク指令Ｔ＊に対して、最大トルク／最小電流となる電流位相指令β＊の値や、最小損失となる電流位相指令β＊の値を事前に格納したテーブルを参照する。
ｄｑ軸電流指令生成部１４は、電流振幅指令Ｉｄｑ ＊と電流位相指令β＊とを用いて、下記（２）式のように、ｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆおよびｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆを演算して出力する。
ｄｑ軸電流指令生成部１４は、電流振幅指令Ｉｄｑ ＊と電流位相指令β＊とを用いて、下記（２）式のように、ｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆおよびｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆを演算して出力する。
【0031】
【数3】
Ｌｄ： 基本波電流に対するｄ軸インダクタンス
Ｌｑ： 基本波電流に対するｑ軸インダクタンス
β＊： 電流位相指令
【0032】
電流制御部１０２は、電流指令生成部で生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値と、電流検出器１１０Ｕ、１１０Ｗにより検出された電流検出値（ベクトル変換後の電流検出値）Ｉｄｃ、Ｉｑｃとが一致するような、ｄ軸電圧指令Ｖｄｃおよびｑ軸電圧指令Ｖｑｃの値を演算する。
【0033】
高周波電圧重畳部１０９は、三角波キャリアに応じた任意周波数の高周波電圧をｄｃ軸もしくはｑｃ軸もしくはその両方について生成し、加算器Ａ１、回転角度／速度演算部１０６、および、軸間干渉補償部１０７へ出力する。本実施形態では、高周波電圧重畳部１０９は、ｄｃ軸の高周波電圧Ｖｄｃｈを出力する。
【0034】
高周波電圧重畳部１０９は、同期機Ｍが低速センサレス制御されているとき（第１フラグｆｌｇ１が１のとき）に高周波電圧Ｖｄｃｈを出力する。また、高周波電圧重畳部１０９は、上位制御装置から供給されたモード指令がテーブル作成モードの値であって、第１フラグｆｌｇ１が０（同期機Ｍの高速センサレス制御中）であるときに、高周波電圧Ｖｄｃｈを出力する。
【0035】
高周波電圧重畳部１０９から出力された高周波電圧指令値Ｖｄｃｈは加算器Ａ１にて、ｄ軸電圧指令Ｖｄｃに加算され、加算器Ａ１の出力値がｄ軸電圧指令値Ｖｄｃとしてｄｑ／３Φ変換部１０３に供給される。
【0036】
ｄｑ／３Φ変換部１０３は、同期機Ｍの回転子の回転速度に同期したｄｑ回転座標系の値を、三相固定座標系の値にベクトル変換して、変換後の値を出力する。本実施形態では、ｄｑ／３Φ変換部１０３は、ｄｑ回転座標系の電圧指令値Ｖｄｃ、Ｖｑｃを三相固定座標系の三相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換して出力する。
【0037】
変調部１０４は、三相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を、インバータ主回路ＩＮＶのゲート指令へと変換する。本実施形態では、変調部１０４は、三角波キャリアと電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊とを比較するＰＷＭ変調によりゲート指令を生成し、インバータ主回路ＩＮＶへ出力する。
【0038】
３Φ／ｄｑ変換部１０５は、三相固定座標系の値を、同期機Ｍの回転子の回転速度に同期したｄｑ回転座標系の値にベクトル変換して、変換後の値を出力する。本実施形態では、３Φ／ｄｑ変換部１０５は、三相固定座標系の電流検出値を、ｄｑ回転座標系の電流検出値Ｉｄｃ、Ｉｑｃに変換して出力する。
【0039】
第１フラグ生成部１０８は、回転角度／速度推定方法を切り替えるための第１フラグｆｌｇ１と、軸間干渉演算を制御する第２フラグｆｌｇ２とを、例えば、モード指令の値と、回転角速度ωｅｓｔの値と、トルク電流値（ｑ軸電流指令値）Ｉｑｒｅｆとに応じて変更する。
【0040】
第１フラグｆｌｇ１の値は、同期機Ｍが高速回転しているときに０となり同期機Ｍが低速回転しているときに１となる。第２フラグｆｌｇ２の値は、後述するテーブルＴＢを作成する期間において所定のタイミングで１となり所定期間後に０となる。第２フラグｆｌｇ２は、テーブＴＢを作成していない期間は０である。
【0041】
図８は、第１実施形態のインバータ制御装置における第１フラグ生成部の動作の一例を説明するための図である。
第１フラグ生成部１０８は、モード指令の値と、回転角度推定値ωｅｓｔと、トルク電流値Ｉｑｒｅｆとに基づいて、第１フラグｆｌｇ１と第２フラグｆｌｇ２との値を生成する。第１フラグ生成部１０８は、回転角度推定値ωｅｓｔに基づいて、同期機Ｍの高速センサレス制御中であるか、低速センサレス制御中であるかを判断する。
第１フラグ生成部１０８は、モード指令の値と、回転角度推定値ωｅｓｔと、トルク電流値Ｉｑｒｅｆとに基づいて、第１フラグｆｌｇ１と第２フラグｆｌｇ２との値を生成する。第１フラグ生成部１０８は、回転角度推定値ωｅｓｔに基づいて、同期機Ｍの高速センサレス制御中であるか、低速センサレス制御中であるかを判断する。
【0042】
第１フラグ生成部１０８は、同期機Ｍの低速センサレス制御中に第１フラグｆｌｇ１＝１とし、高速センサレス制御中に第１フラグｆｌｇ１＝０とする。
第１フラグ生成部１０８は、モード指令の値がテーブル作成モードの値であり、かつ、同期機Ｍの高速センサレス制御中であるとき、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが所定値となったタイミングで第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする。
第１フラグ生成部１０８は、モード指令の値がテーブル作成モードの値であり、かつ、同期機Ｍの高速センサレス制御中であるとき、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが所定値となったタイミングで第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする。
【0043】
第１フラグ生成部１０８は、モード指令の値がテーブル作成モードの値でないとき、および、同期機Ｍの低速センサレス制御中は、第２フラグｆｌｇ２＝０とする。なお、第１フラグ生成部１０８が第２フラグｆｌｇ２をＯＮする幅（第２フラグｆｌｇ２＝１である時間）は、軸間干渉演算が収束可能な期間とする。
【0044】
図９は、第１実施形態のインバータ制御装置における第１フラグ生成部の動作の一例を説明するための図である。
例えば、モード指令がテーブル作成モードの値である期間であって、電動機Ｍの高速センサレス制御中（第１フラグｆｌｇ１＝０）であるとき、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが段階的に大きくなるように、インバータ制御装置１００にトルク指令Ｔ＊が入力される。このとき、第１フラグ生成部１０８は、トルク電流値Ｉｑｒｅｆの値が所定値になったとき（若しくは所定値以上増加したとき）に、第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする動作を繰り返す。なお、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが所定値だけ増加する間隔（期間）は、第２フラグｆｌｇ２が１となってから０に戻るまでの期間よりも十分長くなるように設定されている。
例えば、モード指令がテーブル作成モードの値である期間であって、電動機Ｍの高速センサレス制御中（第１フラグｆｌｇ１＝０）であるとき、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが段階的に大きくなるように、インバータ制御装置１００にトルク指令Ｔ＊が入力される。このとき、第１フラグ生成部１０８は、トルク電流値Ｉｑｒｅｆの値が所定値になったとき（若しくは所定値以上増加したとき）に、第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする動作を繰り返す。なお、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが所定値だけ増加する間隔（期間）は、第２フラグｆｌｇ２が１となってから０に戻るまでの期間よりも十分長くなるように設定されている。
【0045】
第１フラグ生成部１０８で生成された第１フラグｆｌｇ１の値は、高周波電圧重畳部１０９と、回転角度／速度演算部１０６と、軸間干渉補償部１０７とに供給される。第１フラグ生成部１０８で生成された第２フラグｆｌｇ２の値は、軸間干渉補償部１０７に供給される。
【0046】
回転角度／速度演算部１０６は、高周波電圧Ｖｄｃｈと電流検出値Ｉｄｃ、Ｉｑｃと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃと、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｃと、第１フラグｆｌｇ１の値と、を取得し、回転位相角推定値θｅｓｔと角速度推定値ωｅｓｔとを演算して出力する。
【0047】
図１０は、第１実施形態のインバータ制御装置における回転角度／速度演算部の一構成例を説明するための図である。
回転角度／速度演算部１０６は、低速回転用角度誤差演算部と、高速回転用角度誤差演算部と、切替部６４と、ＰＬＬ演算部６５と、積分部６６と、を備えている。低速回転用角度誤差演算部は、振幅検出部６１と、第１角度誤差演算部６２とを備えている。高速回転用角度誤差演算部は、第２角度誤差演算部６３を備えている。
回転角度／速度演算部１０６は、低速回転用角度誤差演算部と、高速回転用角度誤差演算部と、切替部６４と、ＰＬＬ演算部６５と、積分部６６と、を備えている。低速回転用角度誤差演算部は、振幅検出部６１と、第１角度誤差演算部６２とを備えている。高速回転用角度誤差演算部は、第２角度誤差演算部６３を備えている。
【0048】
切替部６４は、第１フラグｆｌｇ１が１のときに低速回転用角度誤差演算部の出力値がＰＬＬ演算部６５に入力され、第１フラグｆｌｇ１が０のときに高速回転用角度誤差演算部の出力値がＰＬＬ演算部６５に入力されるように、第１フラグｆｌｇ１の値に応じて出力値を切り替える。
【0049】
振幅検出部６１は、バンドパスフィルタ６１１と、ＦＦＴ解析部６１２と、を備えている。
バンドパスフィルタ６１１は、３Φ／ｄｑ変換部１０５からｄｃ軸の応答電流値（出力電流）Ｉｄｃとｑｃ軸の応答電流値（出力電流）Ｉｑｃとを受信し、高周波電圧指令Ｖｄｈの周波数（重畳高周波電圧周波数）ｆｈと等しい周波数の高周波電流値Ｉ´を抽出して出力する。
バンドパスフィルタ６１１は、３Φ／ｄｑ変換部１０５からｄｃ軸の応答電流値（出力電流）Ｉｄｃとｑｃ軸の応答電流値（出力電流）Ｉｑｃとを受信し、高周波電圧指令Ｖｄｈの周波数（重畳高周波電圧周波数）ｆｈと等しい周波数の高周波電流値Ｉ´を抽出して出力する。
【0050】
ＦＦＴ解析部６１２は、例えば高周波電流値Ｉ´のＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析を行い、高周波電流振幅Ｉｈを検出する。ＦＦＴ解析部６１２は、高周波電流値Ｉ´と高周波電圧指令値Ｖｄｃｈとを取得し、高周波電圧の１／４周期毎のタイミングで高周波電流値Ｉ´の値をサンプリングし、サンプリングした値の差から高周波電流振幅Ｉｈを検出する。ＦＦＴ解析部６１２は、検出した高周波電流振幅Ｉｈを第１角度誤差演算部６２へ出力する。
【0051】
第１角度誤差演算部６２は、モータパラメータと高周波電流振幅Ｉｈとを取得し、例えば、ｑｃ軸の高調波電流ｉｑｃが、回転位相角度誤差Δθに依存して変化する回転角度依存の特性を利用して、回転位相角誤差Δθを演算して出力する。
【0052】
第１角度誤差演算部６２は、例えば後述する式（８）において、軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈを０として、回転位相角誤差Δθが十分小さいとみなすと、下記式（Ａ）により回転位相角度誤差Δθを演算することができる。なお、下記式においてＰｉｑｃｈは検出した電流値であり、ｖｄｃｈはｄｃ軸電圧に重畳した高周波電圧値である。
【数4】
【0053】
第２角度誤差演算部６３は、モータパラメータと、電流検出値Ｉｄｃ、Ｉｑｃと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｃと、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｃと、回転速度推定値ωｅｓｔとを取得し、これらの値を用いて回転位相角誤差Δθを演算することができる。第２角度誤差演算部６３は、回転位相角誤差Δθを演算するための種々の手法を採用することが可能である。第２角度誤差演算部６３は、例えば、基本波電流を流したことにより発生する誘起電圧を用いて回転位相角誤差Δθを演算する拡張誘起電圧の方法を適用することができる。この場合、同期機ＭがＳｙｎＲＭであって、かつ、高速回転している条件において、以下のように導かれる下記式（Ｂ）により角度誤差Δθを演算することができる。
【0054】
【数5】
【数6】
【0055】
【数7】
【0056】
【数8】
積分部６６は、回転速度推定値ωｅｓｔを積分して回転位相角推定値θｅｓｔを算出して出力する。
【0057】
図１１は、第１実施形態のインバータ制御装置の軸間干渉補償部の一構成例を概略的に示す図である。
軸間干渉補償部１０７は、軸間干渉演算部７１と、軸間干渉演算値保存／出力部７２と、を備えている。
軸間干渉演算部７１は、第１フラグｆｌｇ１の値と、第２フラグｆｌｇ２の値とにより動作が制御される。軸間干渉演算部７１は、第１フラグｆｌｇ１＝０かつ第２フラグｆｌｇ２＝１の期間にデータ（同期機の駆動状態を示す情報）を取得して演算動作を行い、その他の期間（第１フラグｆｌｇ１＝１かつ第２フラグｆｌｇ２＝０のとき、および、第１フラグｆｌｇ１＝０かつ第２フラグｆｌｇ２＝０のときを含む）にはデータの取得および演算を停止する。以下、軸間干渉演算部７１の演算動作の一例について説明する。
軸間干渉補償部１０７は、軸間干渉演算部７１と、軸間干渉演算値保存／出力部７２と、を備えている。
軸間干渉演算部７１は、第１フラグｆｌｇ１の値と、第２フラグｆｌｇ２の値とにより動作が制御される。軸間干渉演算部７１は、第１フラグｆｌｇ１＝０かつ第２フラグｆｌｇ２＝１の期間にデータ（同期機の駆動状態を示す情報）を取得して演算動作を行い、その他の期間（第１フラグｆｌｇ１＝１かつ第２フラグｆｌｇ２＝０のとき、および、第１フラグｆｌｇ１＝０かつ第２フラグｆｌｇ２＝０のときを含む）にはデータの取得および演算を停止する。以下、軸間干渉演算部７１の演算動作の一例について説明する。
【0058】
軸間干渉演算部７１は、３相／ｄｑ変換部７１１と、振幅検出部７１２と、減算器７１３と、ＰＩ制御部７１４と、積分部７１５と、軸間干渉インダクタンス演算部７１６と、を備えている。
３相／ｄｑ変換部７１１は、例えばＵ相電流ｉｕとＷ相電流ｉｗとを取得し、これらの値の３相ｄｑ変換を行い、ｑｃ軸高調波電流Ｉｑ２を演算して出力する。なお、３相／ｄｑ変換部７１１は角度Δθｅｒｒｏｒを取得し、この角度Δθｅｒｒｏｒを用いてベクトル変換を行う構成であって、先に説明した３Φ／ｄｑ変換部１０５において回転位相角推定値θｅｓｔを用いて算出される電流検出値Ｉｑｃとｑｃ軸高調波電流Ｉｑ２とは異なる値である。
３相／ｄｑ変換部７１１は、例えばＵ相電流ｉｕとＷ相電流ｉｗとを取得し、これらの値の３相ｄｑ変換を行い、ｑｃ軸高調波電流Ｉｑ２を演算して出力する。なお、３相／ｄｑ変換部７１１は角度Δθｅｒｒｏｒを取得し、この角度Δθｅｒｒｏｒを用いてベクトル変換を行う構成であって、先に説明した３Φ／ｄｑ変換部１０５において回転位相角推定値θｅｓｔを用いて算出される電流検出値Ｉｑｃとｑｃ軸高調波電流Ｉｑ２とは異なる値である。
【0059】
続いて、振幅検出部７１２は、高周波電圧指令値Ｖｄｃｈを用いてｑｃ軸高調波電流Ｉｑ２の高調波電流振幅Ｉｑｈを抽出する。
減算器７１３は、ゼロから高調波電流振幅Ｉｑｈの値を減算した差（－Ｉｑｈ）を出力する。
ＰＩ制御部７１４は、減算器７１３の出力値（－Ｉｑｈ）を入力として、差（－Ｉｑｈ）がゼロとなる値を演算して出力する。
減算器７１３は、ゼロから高調波電流振幅Ｉｑｈの値を減算した差（－Ｉｑｈ）を出力する。
ＰＩ制御部７１４は、減算器７１３の出力値（－Ｉｑｈ）を入力として、差（－Ｉｑｈ）がゼロとなる値を演算して出力する。
【0060】
積分部７１５は、ＰＩ制御部７１４の出力値を積分し、高調波電流振幅Ｉｑｈをゼロにするための角度Δθｅｒｒｏｒを計算（ＰＬＬして位相をロック）する。
軸間干渉インダクタンス演算部７１６は、は角度Δθｅｒｒｏｒとモータパラメータとから軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈを演算する。なお、モータパラメータは事前に設定された値であってもよく、同期機Ｍの駆動中に自動調整された値であってもよい。
軸間干渉インダクタンス演算部７１６は、は角度Δθｅｒｒｏｒとモータパラメータとから軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈを演算する。なお、モータパラメータは事前に設定された値であってもよく、同期機Ｍの駆動中に自動調整された値であってもよい。
【0061】
以下に、角度Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとの関係について説明する。
例えば、ＳｙｎＲＭの電圧方程式は下記（３）式で表現される。
ここで、Ｒ： 巻き線抵抗
Ｌｄ，Ｌｑ： 基本波電流に対するｄｑ軸インダクタンス
Ｌｄｈ，Ｌｑｈ： 高調波電流に対するｄｑ軸インダクタンス
ｐ： 微分演算子（ｄ／ｄｔ）
ωｅ： 電気角角速度
例えば、ＳｙｎＲＭの電圧方程式は下記（３）式で表現される。
【数9】
Ｌｄ，Ｌｑ： 基本波電流に対するｄｑ軸インダクタンス
Ｌｄｈ，Ｌｑｈ： 高調波電流に対するｄｑ軸インダクタンス
ｐ： 微分演算子（ｄ／ｄｔ）
ωｅ： 電気角角速度
【0062】
高周波成分に着目した場合、入力・出力を書き換えて下記（４）式のようになる。
【数10】
【0063】
上記（４）式を軸誤差Δθｅｒｒｏｒを有する座標軸に座標返還すると、下記（５）式となる。
【数11】
【0064】
さらに、上記（５）式を電流について解くと下記（６）式となる。
【数12】
【0065】
このとき、ｄｃ軸のみに高周波電圧を印加するならば、下記（７）式となる。
【数13】
【0066】
上記（７）式においてｑｃ軸に着目すると、下記（８）式となる。
【数14】
【0067】
上記（８）式において、ｑｃ軸電流がゼロになるように同期機Ｍを制御（例えば従来制御）すると下記（９）式となる。
【数15】
【0068】
上記（９）式をさらに変形すると（１０）式を得ることができる。
上記（１０）式において、軸間干渉によるインダクタンスＬｄｑｈ＝０ならば、角度誤差Δθｅｒｒｏｒがゼロになることがわかる。
【数16】
【0069】
ここで、（３）式乃至（１０）式を逆にたどると、軸間干渉インダクタンス演算部７１６は、ｑｃ軸電流がゼロになる角度に対してＰＬＬ制御することにより軸間干渉による角度誤差Δθｅｒｒｏｒを算出できることがわかる。そこで本実施形態では、軸間干渉演算部７１は、ｑｃ軸電流（ｑｃ軸高調波電流Ｉｑ２）に対してＰＬＬ制御を行うことにより角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算している。この場合、角度誤差Δθｅｒｒｏｒは計算式からは求めないが、軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈを数値として算出したい場合は、ＰＬＬ制御の演算結果とパラメータとから算出することができる。
軸間干渉演算部７１は、例えば、角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを軸間干渉演算値保存／出力部７２へ出力する。
軸間干渉演算部７１は、例えば、角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを軸間干渉演算値保存／出力部７２へ出力する。
【0070】
なお、（１０）式で用いられる、高調波電流に対するｄｑ軸インダクタンスＬｄｈ、Ｌｑｈは事前に取得した値であってもよく、もしくは、平均電流に対するインダクタンスを電流で微分する方法で算出した値であってもよい。
【0071】
また、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、第１フラグｆｌｇ１と第２フラグｆｌｇ２との状態に応じて動作を切り替える。軸間干渉演算値保存／出力部７２は、第１フラグｆｌｇ１＝０でありかつ第２フラグｆｌｇ２＝１であるときに、軸間干渉演算部７１で演算した角度誤差Δθｅｒｒｏｒもしくは軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈもしくはその両方（誤差情報）を取得し、トルク電流Ｉｑｒｅｆやトルク（同期機Ｍの駆動状態を示す情報）と関連付けてテーブルＴＢに格納する。
【0072】
図１２は、第１実施形態のインバータ制御装置において、テーブルに格納する値を取得するタイミングの一例を説明するための図である。
図１２には、高周波電圧指令値Ｖｄｃｈと、高調波電流振幅Ｉｑｈと、角度誤差Δθｅｒｒｏｒの演算値と、軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈの演算値とのシミュレーション結果の一例を示している。
図１２には、高周波電圧指令値Ｖｄｃｈと、高調波電流振幅Ｉｑｈと、角度誤差Δθｅｒｒｏｒの演算値と、軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈの演算値とのシミュレーション結果の一例を示している。
【0073】
第１フラグｆｌｇ１が０のときに第２フラグｆｌｇ１が１となると、高周波電圧重畳部１０９から高周波電圧指令値が出力され、高調波電流振幅Ｉｑｈが大きくなる。軸間干渉演算部７１は、この高調波電流振幅Ｉｑｈがゼロになるように角度誤差Δθｅｒｒｏｒおよび軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈを演算して、軸間干渉演算値保存／出力部７２へ出力する。このことにより、軸間干渉演算部７１は、軸間干渉によって発生する角度推定誤差を計算することができる。
【0074】
軸間干渉演算値保存／出力部７２は、高周波電流振幅Ｉｑｈがゼロに収束したタイミングで、軸間干渉演算部７１から供給された角度誤差Δθｅｒｒｏｒおよび軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈの値をサンプリングすることが望ましい。図１２に示す例では、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、第２フラグｆｌｇ２が１から０に変化したときに角度誤差Δθｅｒｒｏｒおよび軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈの値をサンプリングしている。軸間干渉演算値保存／出力部７２は、サンプリングした値を、トルク電流の値等と関連付けてテーブルＴＢに格納する。
【0075】
また、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、第１フラグｆｌｇ１＝１でありかつ第２フラグｆｌｇ２＝０であるときに、トルク電流Ｉｑｒｅｆやトルクに対応する角度誤差Δθｅｒｒｏｒを軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆとして出力する。
【0076】
例えば、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、代表点のトルク電流毎にサンプリングした値をテーブルＴＢに格納してもよい。この場合、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、テーブルＴＢに格納された値を利用するときに、例えばトルク電流の値によりテーブルＴＢを参照し、そのトルク電流値を挟む２点の角度誤差Δθｅｒｒｏｒのデータを用いて、線形補間した値を軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆとして出力してもよい。演算負荷や処理時間に余裕がある場合には、テーブルＴＢのデータ点数を増やして、データ間補正を数式で補間するスプライン補間等の方法を採用すると、さらに補正の精度を向上することができる。
【0077】
なお、軸間干渉演算値保存／出力部７２がトルク電流Ｉｑｒｅｆに対応する値をテーブルＴＢで参照する例について説明したが、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、例えば電流振幅と電流位相とのような２入力のテーブルを備えていてもよい。また、電流振幅と電流位相以外の他の２つの入力であっても、２つの入力値に対応する軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆを出力できれば同様の効果が得られる。
【0078】
軸間干渉演算値保存／出力部７２は、テーブルＴＢから取得した軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈを用いて軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆを計算して出力してもよい。
軸間干渉演算値保存／出力部７２から出力された軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆは、回転角度／速度演算部１０６で演算された回転位相角推定値θｅｓｔに加算され、補償後の回転位相角推定値θｅｓｔがｄｑ／３Φ変換部１０３および３Φ／ｄｑ変換部１０５に入力される。
軸間干渉演算値保存／出力部７２から出力された軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆは、回転角度／速度演算部１０６で演算された回転位相角推定値θｅｓｔに加算され、補償後の回転位相角推定値θｅｓｔがｄｑ／３Φ変換部１０３および３Φ／ｄｑ変換部１０５に入力される。
【0079】
次に、本実施形態のインバータ制御装置１００においてテーブルＴＢを生成する動作の一例について説明する。
図１３は、第１実施形態のインバータ制御装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
図１３は、第１実施形態のインバータ制御装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【0080】
インバータ制御装置の製造方法として、テーブルＴＢの生成方法の一例について説明する。最初に、第１フラグ生成部１０８および軸間干渉補償部１０７においてテーブル作成ＴＢに用いられる条件が設定される。本実施形態では、例えば、テーブル数Ｎ、テーブルナンバーｉ（初期値＝０）、電流最大値Ｉｍａｘがテーブル作成の条件とする（ステップＳＡ１）。
【0081】
テーブル作成の条件は、に予め軸間干渉補償部１０７に設定された値であってもよく、上位制御装置の操作によりインバータ制御装置の軸間干渉補償部１０７に設定される値であってもよい。
【0082】
第１フラグ生成部１０８は、第１フラグｆｌｇ１の値を同期機Ｍの回転速度に応じた値とする、すなわち、第１フラグ生成部１０８は、同期機Ｍの低速回転時（低速センサレス制御中）第１フラグｆｌｇ１の値を１とし、同期機Ｍの高速回転時（高速センサレス制御中）は第１フラグｆｌｇ１の値を０とする。
【0083】
また、第１フラグ生成部１０８は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２をトルク電流Ｉｑｒｅｆの値に応じた値とする。すなわち、第２フラグｆｌｇ２の値は、トルク電流Ｉｑｒｅｆが所定の値となったときに０から１となり、所定期間経過後に０に戻る（ステップＳＡ２）。
第１フラグ生成部１０８は、例えば、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が電流最大値Ｉｍａｘ・（ｉ／テーブル数Ｎ）となるタイミングで第２フラグｆｌｇ２を０から１とする。
第１フラグ生成部１０８は、例えば、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が電流最大値Ｉｍａｘ・（ｉ／テーブル数Ｎ）となるタイミングで第２フラグｆｌｇ２を０から１とする。
【0084】
軸間干渉補償部１０７は、１フラグｆｌｇ１の値と第２フラグｆｌｇ２の値とに応じてテーブルＴＢを作成する。すなわち、第１フラグｆｌｇ１が０であって、第２フラグが１であるときに（ステップＳＡ３）、例えばＵ相電流ｉｕとＷ相電流ｉｗと高周波電圧指令値Ｖｄｃｈとを取得して角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し（ステップＳＡ４）、トルク電流Ｉｑｒｅｆ又はトルクの値と関連付けて角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値をテーブルＴＢに格納する（ステップＳＡ５）。
【0085】
軸間干渉補償部１０７は、テーブルナンバーｉがテーブル数Ｎであるか否か判断し（ステップＳＡ６）、テーブルナンバーｉがテーブル数Ｎでない場合には、テーブルナンバーｉに１を加算して（ステップＳＡ７）、ステップＳＡ２－ステップＳＡ６を繰り返し行う。テーブルナンバーｉがテーブル数となったときに、軸間干渉補償部１０７はテーブル作成を終了する。
【0086】
図１４は、第１実施形態のインバータ制御装置の製造方法の他の例を説明するためのフローチャートである。
この例では、トルク電流Ｉｑｒｅｆが最大電流値Ｉｍａｘのときを代表値とし、軸間干渉補償部１０７が角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し、トルク電流Ｉｑｒｅｆ又はトルクの値と関連付けて角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値をテーブルＴＢに格納する例である。
この例では、トルク電流Ｉｑｒｅｆが最大電流値Ｉｍａｘのときを代表値とし、軸間干渉補償部１０７が角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し、トルク電流Ｉｑｒｅｆ又はトルクの値と関連付けて角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値をテーブルＴＢに格納する例である。
【0087】
最初に、第１フラグ生成部１０８および軸間干渉補償部１０７においてテーブルＴＢを作成に用いられる条件が設定される。本実施形態では、例えば、電流最大値Ｉｍａｘがテーブル作成の条件とする（ステップＳＢ１）。
テーブル作成の条件は、予め軸間干渉補償部１０７に設定された値であってもよく、上位制御装置の操作によりインバータ制御装置の軸間干渉補償部１０７に設定される値であってもよい。
テーブル作成の条件は、予め軸間干渉補償部１０７に設定された値であってもよく、上位制御装置の操作によりインバータ制御装置の軸間干渉補償部１０７に設定される値であってもよい。
【0088】
第１フラグ生成部１０８は、第１フラグｆｌｇ１の値を同期機Ｍの回転速度に応じた値とする、すなわち、第１フラグ生成部１０８は、同期機Ｍの低速回転時（低速センサレス制御中）第１フラグｆｌｇ１の値を１とし、同期機Ｍの高速回転時（高速センサレス制御中）は第１フラグｆｌｇ１の値を０とする。
【0089】
また、第１フラグ生成部１０８は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２をトルク電流Ｉｑｒｅｆの値に応じた値とする。すなわち、第１フラグ生成部１０８は、例えば、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が電流最大値Ｉｍａｘ・（ｉ／テーブル数Ｎ）となるタイミングで第２フラグｆｌｇ２を０から１とする。（ステップＳＢ２）。
【0090】
軸間干渉補償部１０７は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第１フラグｆｌｇ１の値と第２フラグｆｌｇ２の値とに応じてテーブルＴＢを作成する。すなわち、第１フラグｆｌｇ１が０であって、第２フラグが１であるときに（ステップＳＢ３）、軸間干渉補償部１０７は、例えばＵ相電流ｉｕとＷ相電流ｉｗと高周波電圧指令値Ｖｄｃｈとを取得して角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し（ステップＳＢ４）、トルク電流Ｉｑｒｅｆ又はトルクの値と関連付けて角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値をテーブルＴＢに格納する（ステップＳＢ５）。
【0091】
軸間干渉補償部１０７は、テーブルＴＢに格納された値を利用するときに、例えばトルク電流Ｉｑｒｅｆの値に基づいてテーブルＴＢを参照し、そのトルク電流Ｉｑｒｅｆの値を挟む２点の電流値に対応するデータを用いて線形補間した値をテーブルＴＢに格納してもよい。演算負荷や処理時間に余裕がある場合には、テーブルＴＢのデータ点数を増やして、データ間補正を数式で補間するスプライン補間等の方法を採用すると、さらに補正の精度を向上することができる。
【0092】
図１５は、第１実施形態のインバータ制御装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
ここでは、モード指令がテーブル利用モードの値であるときの、軸間干渉補償部１０７の動作の一例について説明する。なお、テーブルＴＢは、電流最大値Ｉｍａｘ、テーブル数Ｎを条件として作成されているものとする。
モード指令がテーブル利用モードの値であるとき、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、第１フラグｆｌｇ１が１であるか判断する（ステップＳＣ１）。
ここでは、モード指令がテーブル利用モードの値であるときの、軸間干渉補償部１０７の動作の一例について説明する。なお、テーブルＴＢは、電流最大値Ｉｍａｘ、テーブル数Ｎを条件として作成されているものとする。
モード指令がテーブル利用モードの値であるとき、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、第１フラグｆｌｇ１が１であるか判断する（ステップＳＣ１）。
【0093】
第１フラグｆｌｇ１が１であるとき（低速センサレス制御中であるとき）、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値を取得し（ステップＳＣ２）、テーブルＴＢを用いてトルク電流Ｉｑｒｅｆの値に対応する角度誤差Δθｅｒｒｏｒを取得する。
【0094】
このとき、軸間干渉演算値保存／出力部７２は、例えば、ｎ＝（Ｉｑｒｅｆ／Ｉｍａｘ）×Ｎにより正規化されたトルク電流値（＝ｎ）を演算し（ステップＳＣ３）、例えばｎを挟む（若しくはｎ近傍の）２点の正規化後の電流値に対応する一又は複数の角度誤差Δθｅｒｒｏｒのデータを用いて線形補間した値を用いてｎに対応する角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し、トルク電流Ｉｑｒｅｆに対応する軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆとすることができる（ステップＳＣ４）。
軸間干渉演算値保存／出力部７２は、上記のように演算した軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆの値出力する（ステップＳＣ５）。
軸間干渉演算値保存／出力部７２は、上記のように演算した軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆの値出力する（ステップＳＣ５）。
【0095】
上記のように、本実施形態のインバータ制御装置は、同期機Ｍの負荷状態において、高調波電流振幅がゼロになる角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算することで、軸間干渉によって発生する角度推定誤差を演算することができ、トルク電流の値と関連付けてテーブルＴＢを作成している。本実施形態のインバータ制御装置は、このテーブルＴＢを参照することにより、高周波信号を重畳するセンサレス制御の角度推定精度を向上でき、軸間干渉によるトルクショックを改善することができる。
すなわち、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
すなわち、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
【0096】
次に、第２実施形態のインバータ制御装置およびその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１６は、第２実施形態のインバータ制御装置を含む駆動システムの一構成例を概略的に示す図である。
なお、以下の説明において、上述の第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１６は、第２実施形態のインバータ制御装置を含む駆動システムの一構成例を概略的に示す図である。
【0097】
本実施形態のインバータ制御装置１００は、例えば、モータ軸固定装置１３０と角度センサ１２０とを取り付けた状態の同期機Ｍを制御調整し、制御ゲインやテーブルＴＢを生成することを想定している。このことにより、本実施形態のインバータ制御装置は、回転角度／速度演算部１０６と第１フラグ生成部１０８とを備えず、角速度演算部１０１０と第２フラグ生成部１０１１とを備えている点において、上述の第１実施形態と相違している。
【0098】
モータ軸固定装置１３０は、同期機Ｍの軸を固定、若しくは、一定速度で回転できる装置であり、例えば同期機Ｍの軸をロックする留め具や、同期機Ｍよりも大容量の負荷モータなどである。モータ軸固定装置１３０により、同期機Ｍの回転速度を固定しつつトルクを増加させることができる。モータ軸固定装置１３０は、例えば、上位制御装置により動作を制御される。
【0099】
角速度演算部１０１０は、角度センサ１２０で検出された角度θｅから、同期機Ｍの角速度ωｅを演算する。角速度演算部１０１０は、演算した角速度ωｅを電流制御部１０２へ供給する。
【0100】
第２フラグ生成部１０１１は、モード指令の値と、トルク電流の値とに基づいて、第１フラグｆｌｇ１と第２フラグｆｌｇ２とを生成する。
第２フラグ生成部１０１１は、同期機Ｍの低速センサレス制御中に第１フラグｆｌｇ１＝１とし、高速センサレス制御中に第１フラグｆｌｇ１＝０とする。
第２フラグ生成部１０１１は、同期機Ｍの低速センサレス制御中に第１フラグｆｌｇ１＝１とし、高速センサレス制御中に第１フラグｆｌｇ１＝０とする。
【0101】
第２フラグ生成部１０１１は、モード指令の値がテーブル作成モードの値であり、かつ、同期機Ｍの高速センサレス制御中であるとき、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが所定値となったタイミングで第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする。
【0102】
図１７は、第２実施形態のインバータ制御装置の第２フラグ生成部の動作の一例を説明するための図である。ここでは、同期機Ｍの軸は、モータ軸固定装置１３０により固定された状態であって、同期機Ｍの回転子は停止状態である。
【0103】
例えば、モード指令がテーブル作成モードの値である期間であって、上位制御装置は、トルク電流値Ｉｑｒｅｆが徐々に大きくなるように、インバータ制御装置１００にトルク指令Ｔ＊を入力する。このとき、第２フラグ生成部１０１１は、第１フラグｆｌｇ１を０に固定した状態で、トルク電流値Ｉｑｒｅｆの値が所定値になったとき（若しくは所定値以上増加したとき）に、第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする動作を繰り返す。なお、トルク電流値Ｉｑｒｅｆの変化する間隔（期間）は、第２フラグｆｌｇ２が１となってから０に戻るまでの期間よりも十分長くなるように設定されている。図１７に示す例では、トルク電流Ｉｑｒｅｆは一定の増加率（傾き）で増加するように制御されており、第２フラグｆｌｇ２は等間隔で立ち上がるように生成されている。
【0104】
図１８は、第２実施形態のインバータ制御装置の第２フラグ生成部の動作の他の例を説明するための図である。ここでは、同期機Ｍの軸は、モータ軸固定装置１３０により固定された状態であって、同期機Ｍの回転子は停止状態である。
この例では、第２フラグ生成部１０１１が生成する第１フラグｆｌｇ１の波形が図１７の例と異なっている。
この例では、第２フラグ生成部１０１１が生成する第１フラグｆｌｇ１の波形が図１７の例と異なっている。
【0105】
例えば、モード指令がテーブル作成モードの値である期間であるとき、上位制御装置は、トルク電流Ｉｑｒｅｆが徐々に大きくなるように、インバータ制御装置１００にトルク指令Ｔ＊を入力する。このとき、第２フラグ生成部１０１１は、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が所定値になったとき（若しくは所定値以上増加したとき）に、第２フラグｆｌｇ２＝１とし、一定期間後に第２フラグｆｌｇ２＝０とする動作を繰り返す。図１８に示す例では、トルク電流Ｉｑｒｅｆは一定の傾きで増加するように制御されており、第２フラグｆｌｇ２は等間隔で立ち上がるように生成されている。
【0106】
また、第２フラグ生成部１０１１は、モード指令がテーブル作成モードの値である期間において、第２フラグｆｌｇ２が０であるタイミングに第１フラグｆｌｇ１を１とする。例えば図１７に示すように第１フラグｆｌｇ１が常時０であると、テーブルＴＢを作成している間は高周波信号を重畳するセンサレス制御が行われることとなり、騒音が生じる可能性がある。これに対し、図１８に示すよう第１フラグｆｌｇ１の波形を生成すると、データをサンプリングして角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算するタイミング以外は高周波信号を重畳する制御が停止されるため、騒音を抑えてテーブルＴＢを作成することができる。
【0107】
図１９は、第２実施形態のインバータ制御装置の第２フラグ生成部の動作の他の例を説明するための図である。ここでは、同期機Ｍの軸は、モータ軸固定装置１３０により固定された状態であって、同期機Ｍの回転子は停止状態である。
この例では、第２フラグｆｌｇ２の立ち上がりタイミングを可変としている点において図１７の例と異なっている。すなわち、同期機Ｍの軸間干渉は高負荷の領域（トルクが大きい領域）で大きくなるため、第２フラグ生成部１０１１は、高負荷の領域においてサンプリングを細かく行うように第２フラグｆｌｇ２を生成している。このように第２フラグｆｌｇ２を生成することにより、同期機Ｍの磁気飽和の影響が大きい領域（高負荷の領域）のデータを多く含むテーブルＴＢを作成することができ、センサレス制御の精度を向上できる。
この例では、第２フラグｆｌｇ２の立ち上がりタイミングを可変としている点において図１７の例と異なっている。すなわち、同期機Ｍの軸間干渉は高負荷の領域（トルクが大きい領域）で大きくなるため、第２フラグ生成部１０１１は、高負荷の領域においてサンプリングを細かく行うように第２フラグｆｌｇ２を生成している。このように第２フラグｆｌｇ２を生成することにより、同期機Ｍの磁気飽和の影響が大きい領域（高負荷の領域）のデータを多く含むテーブルＴＢを作成することができ、センサレス制御の精度を向上できる。
【0108】
なお、図１７乃至図１９の例では、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値に基づいて第２フラグｆｌｇ２を生成するものと説明したが、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値に代えてトルク指令値を用いてもよく、電流振幅と電流移動指令との値を用いて第２フラグｆｌｇ２の立ち上がりタイミング（若しくはデータサンプリングタイミング）を決定してもよい。また、図１７乃至図１９のフラグ生成方法を組み合わせても構わない。これらのフラグ作成方法は、第１実施形態のインバータ制御装置１００にも適用可能である。
【0109】
第２フラグ生成部１０１１で生成された第１フラグｆｌｇ１の値は、高周波電圧重畳部１０９と、軸間干渉補償部１０７とに供給される。第２フラグ生成部１０１１で生成された第２フラグｆｌｇ２の値は、軸間干渉補償部１０７に供給される。
【0110】
本実施形態のインバータ制御装置は、上記以外の構成は上述の第１実施形態と同様である。本実施形態のインバータ制御装置では、同期機Ｍの回転角度が正確にわかっている状態で軸誤差を演算することが可能であって、精度の高い値を含むテーブルＴＢを生成することができる。
【0111】
また、第１フラグｆｌｇ１および第２フラグｆｌｇ２の生成方法を工夫することで、テーブルＴＢを参照した軸間干渉補正の精度を向上することができる。このことから、同期機Ｍの制御方法を切り替えるときのトルクショック等をより低減することが可能となる。
【0112】
次に、本実施形態のインバータ制御装置１００においてテーブルＴＢを生成する動作の一例について説明する。
図２０は、第２実施形態のインバータ制御装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
最初に、第２フラグ生成部１０１１および軸間干渉補償部１０７においてテーブル作成ＴＢに用いられる条件が設定される。本実施形態では、例えば、テーブル数Ｎ、テーブルナンバーｉ（初期値＝０）、電流最大値Ｉｍａｘがテーブル作成の条件とする（ステップＳＤ１）。
図２０は、第２実施形態のインバータ制御装置の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。
最初に、第２フラグ生成部１０１１および軸間干渉補償部１０７においてテーブル作成ＴＢに用いられる条件が設定される。本実施形態では、例えば、テーブル数Ｎ、テーブルナンバーｉ（初期値＝０）、電流最大値Ｉｍａｘがテーブル作成の条件とする（ステップＳＤ１）。
【0113】
テーブル作成の条件は、予め軸間干渉補償部１０７に設定された値であってもよく、上位制御装置の操作によりインバータ制御装置の軸間干渉補償部１０７に設定される値であってもよい。
【0114】
第２フラグ生成部１０１１は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第１フラグｆｌｇ１の値を０に固定する。また、第２フラグ生成部１０１１は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２をトルク電流Ｉｑｒｅｆの値に応じた値とする。すなわち、第２フラグｆｌｇ２の値は、トルク電流Ｉｑｒｅｆが所定の値となったときに０から１となり、所定期間経過後に０に戻る（ステップＳＤ２）。
第２フラグ生成部１０１１は、例えば、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が電流最大値Ｉｍａｘ・（ｉ／テーブル数Ｎ）となるタイミングで第２フラグｆｌｇ２を０から１とする。
第２フラグ生成部１０１１は、例えば、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が電流最大値Ｉｍａｘ・（ｉ／テーブル数Ｎ）となるタイミングで第２フラグｆｌｇ２を０から１とする。
【0115】
軸間干渉補償部１０７は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第１フラグｆｌｇ１の値と第２フラグｆｌｇ２の値とに応じてテーブルＴＢを作成する。すなわち、第１フラグｆｌｇ１が０であって、第２フラグが１であるときに（ステップＳＤ３）、例えばＵ相電流ｉｕとＷ相電流ｉｗと高周波電圧指令値Ｖｄｃｈとを取得して角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し（ステップＳＤ４）、トルク電流Ｉｑｒｅｆ又はトルクの値と関連付けて角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値をテーブルＴＢに格納する（ステップＳＤ５）。
【0116】
軸間干渉補償部１０７は、テーブルナンバーｉがテーブル数Ｎであるか否か判断し（ステップＳＤ６）、テーブルナンバーｉがテーブル数Ｎでない場合には、テーブルナンバーｉに１を加算して（ステップＳＤ７）、ステップＳＤ３－ステップＳＤ６を繰り返し行う。テーブルナンバーｉがテーブル数となったときに、軸間干渉補償部１０７はテーブル作成を終了する。
【0117】
図２１は、第２実施形態のインバータ制御装置の製造方法の他の例を説明するためのフローチャートである。この例では、第２フラグ生成部１０１１が第２フラグｆｌｇ２を生成する動作が上述の図１８に示す例と異なっている。
【0118】
最初に、第２フラグ生成部１０１１および軸間干渉補償部１０７においてテーブル作成ＴＢに用いられる条件が設定される。本実施形態では、例えば、テーブル数Ｎ、テーブルナンバーｉ（初期値＝０）、電流最大値Ｉｍａｘがテーブル作成の条件とする（ステップＳＥ１）。
【0119】
テーブル作成の条件は、予め軸間干渉補償部１０７に設定された値であってもよく、上位制御装置の操作によりインバータ制御装置の軸間干渉補償部１０７に設定される値であってもよい。
【0120】
第２フラグ生成部１０１１は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第１フラグｆｌｇ１の値を０に固定する。また、第２フラグ生成部１０１１は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２をトルク電流Ｉｑｒｅｆの値に応じた値とする。すなわち、第２フラグｆｌｇ２の値は、トルク電流Ｉｑｒｅｆが所定の値となったときに０から１となり、所定期間経過後に０に戻る（ステップＳＥ２）。
【0121】
この例では、第２フラグ生成部１０１１は、例えば、トルク電流Ｉｑｒｅｆの値が電流最大値Ｉｍａｘ・（ｉ／テーブル数Ｎ）２となるタイミングで第２フラグｆｌｇ２を０から１とする。このように第２フラグｆｌｇ２を生成することにより、電流が大きくなるほどデータのサンプリング間隔を短くすることができる。
【0122】
軸間干渉補償部１０７は、モード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第１フラグｆｌｇ１の値と第２フラグｆｌｇ２の値とに応じてテーブルＴＢを作成する。すなわち、第１フラグｆｌｇ１が０であって、第２フラグが１であるときに（ステップＳＥ３）、例えばＵ相電流ｉｕとＷ相電流ｉｗと高周波電圧指令値Ｖｄｃｈとを取得して角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算し（ステップＳＥ４）、トルク電流Ｉｑｒｅｆ又はトルクの値と関連付けて角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値をテーブルＴＢに格納する（ステップＳＥ５）。
【0123】
軸間干渉補償部１０７は、テーブルナンバーｉがテーブル数Ｎであるか否か判断し（ステップＳＥ６）、テーブルナンバーｉがテーブル数Ｎでない場合には、テーブルナンバーｉに１を加算して（ステップＳＥ７）、ステップＳＤ３－ステップＳＤ６を繰り返し行う。テーブルナンバーｉがテーブル数となったときに、軸間干渉補償部１０７はテーブル作成を終了する。
上記のように、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
上記のように、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
【0124】
次に、第３実施形態のインバータ制御装置およびその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明において、上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
なお、以下の説明において、上述の第１実施形態および第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【0125】
図２２は、第３実施形態のインバータ制御装置を含む駆動システムの一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態のインバータ制御装置１００は、指令生成部１０１２と第３フラグ生成部１０１３とトルク演算器１０１４とを備える点、および、高周波電圧重畳部１０９と軸間干渉補償部１０７との動作において上述の第１実施形態と異なっている。
本実施形態のインバータ制御装置１００では、モード指令値は高周波電圧重畳部１０９に入力されない。高周波電圧重畳部１０９は、第１フラグｆｌｇ１が０のときに高周波電圧指令値Ｖｄｃｈを出力し、第１フラグｆｌｇ１が１のときには高周波電圧指令値Ｖｄｃｈを出力しない。
本実施形態のインバータ制御装置１００は、指令生成部１０１２と第３フラグ生成部１０１３とトルク演算器１０１４とを備える点、および、高周波電圧重畳部１０９と軸間干渉補償部１０７との動作において上述の第１実施形態と異なっている。
本実施形態のインバータ制御装置１００では、モード指令値は高周波電圧重畳部１０９に入力されない。高周波電圧重畳部１０９は、第１フラグｆｌｇ１が０のときに高周波電圧指令値Ｖｄｃｈを出力し、第１フラグｆｌｇ１が１のときには高周波電圧指令値Ｖｄｃｈを出力しない。
【0126】
図２３は、第３実施形態のインバータ制御装置の指令生成部の一構成例を概略的に示す図である。
指令生成部１０１２は、ＰＩ制御部１２１と、トルク／電流換算部１２２と、電流リミット部１２３と、ｄｑ軸電流指令生成部１２４と、電流位相指令生成部１２５と、係数乗算部１２６と、減算器１２７と、減算器１２８と、を備えている。
指令生成部１０１２は、ＰＩ制御部１２１と、トルク／電流換算部１２２と、電流リミット部１２３と、ｄｑ軸電流指令生成部１２４と、電流位相指令生成部１２５と、係数乗算部１２６と、減算器１２７と、減算器１２８と、を備えている。
【0127】
減算器１２７は、角速度指令値ωｒｅｆから推定角速度ωｅｓｔを引いた差を演算し、演算結果をＰＩ制御部１２１へ供給する。
ＰＩ制御部１２１は、角速度指令値ωｒｅｆから角速度推定値ωｅｓｔを引いた差がゼロとなるようにトルク指令Ｔ＊を演算する。
トルク／電流換算部１２２は、トルク指令Ｔ＊の値を電流振幅に換算して出力する。
電流リミット部１２３は、トルク／電流換算部１２２から出力された電流振幅値が所定値を超えないように電流リミットを行い、電流振幅指令値Ｉｄｑ ＊を演算する。
ＰＩ制御部１２１は、角速度指令値ωｒｅｆから角速度推定値ωｅｓｔを引いた差がゼロとなるようにトルク指令Ｔ＊を演算する。
トルク／電流換算部１２２は、トルク指令Ｔ＊の値を電流振幅に換算して出力する。
電流リミット部１２３は、トルク／電流換算部１２２から出力された電流振幅値が所定値を超えないように電流リミットを行い、電流振幅指令値Ｉｄｑ ＊を演算する。
【0128】
電流位相指令生成部１２５は、トルク指令Ｔ＊から電流位相指令β＊を演算する。電流位相指令β＊は、例えば最大トルク／最小電流になる電流動作点をテーブル参照する方法やモータパラメータを用いて計算する方法、ｑ軸のみ電流を流す（Ｉｄ＝０）制御などの方法が考えられるが、同期機Ｍの速度を維持できる方法であればどのような方式であっても構わない。
【0129】
ｄｑ軸電流指令生成部１２４は、ｄ軸を基準としてｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆとｑ軸電流指令Ｉｑｒｅｆとを演算する。
減算器１２８は、電流振幅指令値Ｉｄｑ ＊から電流振幅の値を引いた差を演算し、演算結果を係数乗算部１２６へ供給する。
減算器１２８は、電流振幅指令値Ｉｄｑ ＊から電流振幅の値を引いた差を演算し、演算結果を係数乗算部１２６へ供給する。
【0130】
係数乗算部１２６は、電流リミット部１２３において電流振幅が制限されることにより、ＰＩ制御部１２１の積分器が偏差をため込み続ける（飽和する）ことを防止するアンチワインドアップ動作を行う。例えば、係数乗算部１２６は、電流振幅指令値Ｉｄｑ
＊から電流振幅の値を引いた差に所定の係数を乗じた値を出力する。係数乗算部１２６から出力された値は、ＰＩ制御部１２１の積分器への入力から差し引かれる。これにより電流リミット部１２３により制限された状態では同期機Ｍの速度を意図的に失速させ、速度指令値通りに同期機Ｍの回転速度が制御されなくなるものの、同期機Ｍの脱調現象を回避して安定駆動することができる。
【0131】
図２４は、第３実施形態のインバータ制御装置の第３フラグ生成部の動作の一例を説明するための図である。
第３フラグ生成部１０１３は、第１フラグｆｌｇ１、第２フラグｆｌｇ２および第３フラグｆｌｇ３を生成する。
第３フラグ生成部１０１３は、第１フラグｆｌｇ１、第２フラグｆｌｇ２および第３フラグｆｌｇ３を生成する。
【0132】
第３フラグ生成部１０１３は、第１フラグｆｌｇ１の値を同期機Ｍの回転速度に応じた値とする、すなわち、第１フラグ生成部１０８は、同期機Ｍの低速回転時（低速センサレス制御中）第１フラグｆｌｇ１の値を１とし、同期機Ｍの高速回転時（高速センサレス制御中）は第１フラグｆｌｇ１の値を０とする。
また、第３フラグ生成部１０１３は、例えばモード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２を０とし、モード指令がテーブル利用モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２を１とする。
また、第３フラグ生成部１０１３は、例えばモード指令がテーブル作成モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２を０とし、モード指令がテーブル利用モードの値であるときに、第２フラグｆｌｇ２を１とする。
【0133】
第３フラグ生成部１０１３は、低速センサレス制御中に少なくとも１回立ち上がり、高速センサレス制御中に少なくとも１回立ち上がるように第３フラグｆｌｇ３を生成する。なお、第３フラグｆｌｇ３が立ち上がるタイミングは、軸間干渉補償部１０７で各種データをサンプリングし、干渉情報の演算を行われる期間となる。
なお、トルク電流Ｉｑｒｅｆや電流振幅などの値は、制御方法が切り替わる前後で一定であることが望ましい。本実施形態のインバータ制御装置１００では、制御方法が切り替わる前後で、電流振幅がリミットされて一定であるものとしている。
なお、トルク電流Ｉｑｒｅｆや電流振幅などの値は、制御方法が切り替わる前後で一定であることが望ましい。本実施形態のインバータ制御装置１００では、制御方法が切り替わる前後で、電流振幅がリミットされて一定であるものとしている。
【0134】
図２５は、第３実施形態のインバータ制御装置のトルク演算器の一構成例を概略的に示す図である。
トルク演算器１０１４は、角速度推定値ωｅｓｔとモータパラメータ（Ｐｐ：モータ極対数、Ｊ：イナーシャ、Ｄ：摩擦係数）とを用いて、例えば下記式（１１）によりトルクＴｒｑ_ｃａｌｃを演算する。本実施形態では、トルク演算器１０１４におけるトルクの計算方法として、機械系パラメータからトルクを計算するトルクオブザーバ方法を採用している。
トルク演算器１０１４は、角速度推定値ωｅｓｔとモータパラメータ（Ｐｐ：モータ極対数、Ｊ：イナーシャ、Ｄ：摩擦係数）とを用いて、例えば下記式（１１）によりトルクＴｒｑ_ｃａｌｃを演算する。本実施形態では、トルク演算器１０１４におけるトルクの計算方法として、機械系パラメータからトルクを計算するトルクオブザーバ方法を採用している。
【数17】
【0135】
トルク演算器１０１４は、乗算器１４１、１４３、１４４と、微分器１４２と、加算器１４５と、を備えている。
乗算器１４１は、角速度推定値ωｅｓｔに、モータ極対数Ｐｐの逆数を乗じた積（機械角角速度ωｍ）を演算して、演算結果を微分器１４２と乗算器１４４とに供給する。
乗算器１４１は、角速度推定値ωｅｓｔに、モータ極対数Ｐｐの逆数を乗じた積（機械角角速度ωｍ）を演算して、演算結果を微分器１４２と乗算器１４４とに供給する。
【0136】
微分器１４２は、機械角角速度ωｍを微分した値ｄωｍ／ｄｔを演算して、演算結果を乗算器１４３に出力する。
乗算器１４３は、微分器１４２の出力値ｄωｍ／ｄｔにイナーシャＪを乗じた積（Ｊ（ｄωｍ／ｄｔ））を演算して、演算結果を加算器１４５へ供給する。
乗算器１４４は、機械角角速度ωｍと摩擦係数Ｄとを乗じた積（Ｄωｍ）を演算して、加算器１４５へ供給する。
乗算器１４３は、微分器１４２の出力値ｄωｍ／ｄｔにイナーシャＪを乗じた積（Ｊ（ｄωｍ／ｄｔ））を演算して、演算結果を加算器１４５へ供給する。
乗算器１４４は、機械角角速度ωｍと摩擦係数Ｄとを乗じた積（Ｄωｍ）を演算して、加算器１４５へ供給する。
【0137】
加算器１４５は、乗算器１４３の演算結果（Ｊ（ｄωｍ／ｄｔ））と乗算器１４４の演算結果（Ｄωｍ）とを加算して、トルクＴｒｑ_ｃａｌｃを出力する。
なお、トルク演算器１０１４は、下記の有効電力の演算式を利用してトルクＴｒｑ_ｃａｌｃを計算してもよい。
有効電力Ｐ＝（Ｖｄ＊Ｉｄ＋Ｖｑ＊Ｉｑ－損失）／機械角角速度ωｍ
＝ωｍ×Ｔｒｑ
なお、トルク演算器１０１４は、下記の有効電力の演算式を利用してトルクＴｒｑ_ｃａｌｃを計算してもよい。
有効電力Ｐ＝（Ｖｄ＊Ｉｄ＋Ｖｑ＊Ｉｑ－損失）／機械角角速度ωｍ
＝ωｍ×Ｔｒｑ
【0138】
軸間干渉補償部１０７は、第１フラグｆｌｇ１、第２フラグｆｌｇ２、第３フラグｆｌｇ３、トルク指令Ｔ＊、トルクＴｒｑ_ｃａｌｃ、電流振幅指令値Ｉｄｑ＊および電流位相指令β＊を入力とし、低速センサレス制御中および高速センサレス制御中のトルクＴｒｑ_ｃａｌｃをサンプリングして、それらの差分から角度推定誤差（軸誤差Δθｅｒｒｏｒ）を演算する。
【0139】
図２６は、第３実施形態のインバータ制御装置の軸間干渉補償部の一構成例を概略的に示す図である。
軸間干渉補償部１０７は、軸間干渉演算部７３と、軸間干渉演算値保存／出力部７２と、を備えている。
軸間干渉演算部７３は、低速時データ取得部７３１と、高速時データ取得部７３２と、誤差演算部７３３と、を備えている。軸間干渉演算部７３の各構成は、第２フラグｆｌｇ２が０の時（テーブル作成モード時）にデータの取得と演算とを行う。
軸間干渉補償部１０７は、軸間干渉演算部７３と、軸間干渉演算値保存／出力部７２と、を備えている。
軸間干渉演算部７３は、低速時データ取得部７３１と、高速時データ取得部７３２と、誤差演算部７３３と、を備えている。軸間干渉演算部７３の各構成は、第２フラグｆｌｇ２が０の時（テーブル作成モード時）にデータの取得と演算とを行う。
【0140】
低速時データ取得部７３１は、第１フラグｆｌｇ１が１であり、第３フラグｆｌｇ３が１であるときに、トルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値をサンプリングして出力する。
高速時データ取得部７３２は、第１フラグｆｌｇ１が０であり、第３フラグｆｌｇ３が１であるときに、トルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値をサンプリングして出力する。
誤差演算部７３３は、低速時データ取得部７３１でサンプリングされたトルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値と、高速時データ取得部７３２でサンプリングされたトルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値とを用いて、角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを演算して、軸間干渉演算値保存／出力部７２へ出力する。
高速時データ取得部７３２は、第１フラグｆｌｇ１が０であり、第３フラグｆｌｇ３が１であるときに、トルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値をサンプリングして出力する。
誤差演算部７３３は、低速時データ取得部７３１でサンプリングされたトルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値と、高速時データ取得部７３２でサンプリングされたトルクＴｒｑ_ｃａｌｃの値とを用いて、角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを演算して、軸間干渉演算値保存／出力部７２へ出力する。
【0141】
例えば、モータトルクＴｒｑは（１２）式で計算でき、この数式を用いて角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを計算することができる。
【数18】
【0142】
このとき、軸間干渉で発生する角度誤差Δθｅｒｒｏｒが上記の電流位相βに含有されると考えると、軸間干渉を考慮したトルクＴｒｑは（１３）式となる。
【数19】
【0143】
ここで、電流位相βに対して軸間干渉による角度誤差Δθｅｒｒｏｒが小さい場合には、下記式（１４）が成り立つ。
ｃｏｓ２Δθ＝１, ｓｉｎ２Δθ＝２Δθ （１４）
このことから、軸間干渉によって発生する誤差トルクＴｅｒｒｏｒは、下記式（１５）となる。
ｃｏｓ２Δθ＝１, ｓｉｎ２Δθ＝２Δθ （１４）
このことから、軸間干渉によって発生する誤差トルクＴｅｒｒｏｒは、下記式（１５）となる。
【数20】
【0144】
また、誤差トルクＴｅｒｒｏｒは軸間干渉の影響がない高速センサレス制御時の値を基準とすると、差分として下記式（１６）により計算することができる。
Ｔｅｒｒｏｒ＝Ｔ＊ ＨＦ－Ｔ＊ ＦＦ （１６）
ここで、Ｔ＊ ＨＦ ： 低速センサレス駆動時トルク
Ｔ＊ ＦＦ ： 高速センサレス駆動時のトルク
Ｔｅｒｒｏｒ＝Ｔ＊ ＨＦ－Ｔ＊ ＦＦ （１６）
ここで、Ｔ＊ ＨＦ ： 低速センサレス駆動時トルク
Ｔ＊ ＦＦ ： 高速センサレス駆動時のトルク
【0145】
これらと上述の式（１０）とを組み合わせることにより、下記式（１７）のように角度誤差Δθｅｒｒｏｒを計算することができる。
軸間干渉演算値保存／出力部７２は、以上の方法で計算した軸間干渉による角度誤差Δθｅｒｒｏｒを、電流振幅やトルク電流Ｉｑｒｅｆの値と関連付けてテーブルＴＢに格納する。電流などの条件を制御切り替え前後で一定とすることが望ましく、例えば電流リミットにかかった状態でデータサンプリングを行うとテーブル作成手順が簡素化できる。
【数21】
【0146】
また、軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈは、下記式（１８）において、上記角度誤差Δθｅｒｒｏｒの値と、高調波電流に対するｄｑ軸インダクタンスＬｄｈ、Ｌｑｈの値とを適用することにより、計算することができる。
【数22】
【0147】
本実施形態のインバータ制御装置１００では、複数のトルクＴｒｑ_ｃａｌｃのそれぞれに対応する角度誤差Δθｅｒｒｏｒを演算して、電流振幅やトルク電流Ｉｑｒｅｆの値と関連付けてテーブルＴＢに格納し、テーブルＴＢを生成する。
本実施形態のインバータ制御装置１００は、上記の構成以外は上述の第１実施形態のインバータ制御装置１００と同様である。
本実施形態のインバータ制御装置１００は、上記の構成以外は上述の第１実施形態のインバータ制御装置１００と同様である。
【0148】
本実施形態のインバータ制御装置１００では、低速センサレス制御と高速センサレス制御とを切り替えるタイミングで発生するトルクショック（差分）の補正を、速度制御系を追加した条件下でも実施可能としている。すなわち、本実施形態のインバータ制御装置１００によれば、例えばモータパラメータ設定値が実際のモータパラメータから乖離している場合であっても、高速センサレス制御の条件下で取得したトルクと、低速センサレス制御の条件下で取得したトルクとに基づいて角度誤差補正を行うため、パラメータのずれの影響を受けることなくトルクショックを低減することができる。
上記のように、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
上記のように、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
【0149】
なお、本実施形態のインバータ制御装置１００では、トルク演算器１０１４にて演算されたトルクＴｒｑ＿ｃａｌｃを用いて、角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを算出する例について説明したが、外部のセンサでトルクを検出してトルクＴｒｑ＿ｃａｌｃの替わりに利用しても構わない。センサにより検出されたトルク値を用いることにより、より精度よく角度誤差Δθｅｒｒｏｒと軸間干渉インダクタンスＬｄｑｈとを算出することができる。
【0150】
次に、第４実施形態のインバータ制御装置およびその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、インバータ制御装置１００において、軸間干渉補償部１０７の軸間干渉演算値保存／出力部７２が取得したデータの利用方法について説明する。
本実施形態では、インバータ制御装置１００において、軸間干渉補償部１０７の軸間干渉演算値保存／出力部７２が取得したデータの利用方法について説明する。
【0151】
図２７は、インバータ制御装置の軸間干渉補償部が取得したデータをユーザが補間した例を概略的に示す図である。
上述の第２実施形態ではデータのサンプリング間隔を可変にしてテーブルＴＢを作成する方法の一例について説明した。本実施形態では、ユーザが操作パネル等を操作することにより、サンプリング間のデータＤ２をテーブルＴＢに追加可能としている。ユーザはサンプリング間にデータＤ２を追加することにより、駆動システムの応答を希望する特性に合わせて設定することができる。
上述の第２実施形態ではデータのサンプリング間隔を可変にしてテーブルＴＢを作成する方法の一例について説明した。本実施形態では、ユーザが操作パネル等を操作することにより、サンプリング間のデータＤ２をテーブルＴＢに追加可能としている。ユーザはサンプリング間にデータＤ２を追加することにより、駆動システムの応答を希望する特性に合わせて設定することができる。
【0152】
図２８は、インバータ制御装置の軸間干渉補償部が取得したデータをユーザが補間した他の例を概略的に示す図である。
例えば図２８や後述する図２９に示すように、サンプリングされたデータＤ１と追加したデータＤ２とを用いて線形近似など一次式による近似や二次式による近似を行う場合、ユーザは追加するデータにより近似式の切片や傾きが希望する値となるように調整できる。このことにより、駆動システムの動作をユーザの望むように調整可能となる。
例えば図２８や後述する図２９に示すように、サンプリングされたデータＤ１と追加したデータＤ２とを用いて線形近似など一次式による近似や二次式による近似を行う場合、ユーザは追加するデータにより近似式の切片や傾きが希望する値となるように調整できる。このことにより、駆動システムの動作をユーザの望むように調整可能となる。
【0153】
図２９は、インバータ制御装置の軸間干渉補償部が取得したデータをユーザが補間した他の例を概略的に示す図である。
また、上述の第１乃至第３実施形態のインバータ制御装置１００では、複数点でデータのサンプリングを行って角度誤差Δθerrorを演算する例について説明したが、実用上の最大電流点でデータＤ１を取得し、データＤ１とユーザが追加したデータＤ２とを用いて数式近似する方法を用いても構わない。
この場合、例えばユーザがデータＤ１よりも重負荷の領域にデータＤ２を追加すると、同期機Ｍに対して重負荷を与えずにトルクが大きくなる領域における値を近似式により得ることができ、軸間干渉の影響が大きくなる重負荷に対する補正が可能となる。また、実際のデータ取得点数が少なくなることから、テーブル作成の手順を簡素化できる。
また、上述の第１乃至第３実施形態のインバータ制御装置１００では、複数点でデータのサンプリングを行って角度誤差Δθerrorを演算する例について説明したが、実用上の最大電流点でデータＤ１を取得し、データＤ１とユーザが追加したデータＤ２とを用いて数式近似する方法を用いても構わない。
この場合、例えばユーザがデータＤ１よりも重負荷の領域にデータＤ２を追加すると、同期機Ｍに対して重負荷を与えずにトルクが大きくなる領域における値を近似式により得ることができ、軸間干渉の影響が大きくなる重負荷に対する補正が可能となる。また、実際のデータ取得点数が少なくなることから、テーブル作成の手順を簡素化できる。
【0154】
また、取得したデータを用いて、（１９）式もしくは（２０）式のように軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆ
´を計算してもよい。
ユーザは、例えばテーブルＴＢの外挿（又は内挿）を行って、取得したデータを加工してもよい。加工した後のテーブルＴＢを用いて、例えば（１９）式および（２０）式を用いて軸誤差Δθｅｒｒｏｒ＿ｒｅｆ
´を計算することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【数23】
【0155】
図３０は、インバータ制御装置のインタフェースの一例を説明するための図である。
インバータ制御装置１００は、例えば、インバータ操作盤を備えていても良い。インバータ操作盤は、ユーザに駆動システムの種々の情報を提示するとともに、ユーザが情報を入力可能なディスプレイを備えている。インバータ制御装置１００は、インバータ操作盤のディスプレイにテーブルＴＢに格納された値を表示し、ユーザによりデータの調整や加工が可能となるように構成されてもよい。
インバータ制御装置１００は、例えば、インバータ操作盤を備えていても良い。インバータ操作盤は、ユーザに駆動システムの種々の情報を提示するとともに、ユーザが情報を入力可能なディスプレイを備えている。インバータ制御装置１００は、インバータ操作盤のディスプレイにテーブルＴＢに格納された値を表示し、ユーザによりデータの調整や加工が可能となるように構成されてもよい。
【0156】
図３１は、インバータ制御装置のインタフェースの他の例を説明するための図である。
インバータ制御装置１００は、通信可能に接続されたパーソナルコンピュータのディスプレイに駆動システムの種々の情報を提示してもよい。ユーザがパーソナルコンピュータを操作することにより、テーブルＴＢ、データの調整や加工をした場合には、インバータ制御装置１００は調整および加工後のテーブルＴＢを保存する。
インバータ制御装置１００は、通信可能に接続されたパーソナルコンピュータのディスプレイに駆動システムの種々の情報を提示してもよい。ユーザがパーソナルコンピュータを操作することにより、テーブルＴＢ、データの調整や加工をした場合には、インバータ制御装置１００は調整および加工後のテーブルＴＢを保存する。
【0157】
上記のように、テーブルＴＢのデータを調整および加工可能とすることにより、ユーザの使用方法や目的に応じた補償が可能となる。
すなわち、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
すなわち、本実施形態によれば、精度よく同期機の回転角度の推定値を演算するインバータ制御装置およびその製造方法を提供することができる。
【0158】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0159】
１０…固定子、２０…回転子、１１…トルク／電流換算部、１２…電流リミット部、１３…電流位相指令生成部、１４…ｄｑ軸電流指令生成部、６１…振幅検出部、６２…角度誤差演算部、６３…角度誤差演算部、６４…切替部、６５…ＰＬＬ演算部、６６…積分部、７１、７３…軸間干渉演算部、７２…軸間干渉演算値保存／出力部、１００…インバータ制御装置、１０１…電流指令生成部、１０２…電流制御部、１０３…ｄｑ／３Φ変換部、１０４…変調部、１０５…３Φ／ｄｑ変換部、１０６…回転角度／速度演算部、１０７…軸間干渉補償部、１０８…第１フラグ生成部、１０９…高周波電圧重畳部、１１０Ｕ…電流検出器、１１０Ｕ、１１０Ｗ…電流検出器、１２０…角度センサ、１２１…ＰＩ制御部、１２２…トルク／電流換算部、１２３…電流リミット部、１２４…ｄｑ軸電流指令生成部、１２５…電流位相指令生成部、１２６…係数乗算部、１２７…減算器、１２８…減算器、１３０…モータ軸固定装置、１４１、１４３、１４４…乗算器、１４２…微分器、１４５…加算器、６１１…バンドパスフィルタ、６１２…ＦＦＴ解析部、７１１…３相／ｄｑ変換部、７１２…振幅検出部、７１３…減算器、７１４…ＰＩ制御部、７１５…積分部、７１６…軸間干渉インダクタンス演算部、７３１…低速時データ取得部、７３２…高速時データ取得部、７３３…誤差演算部、１０１０…角速度演算部、１０１１…第２フラグ生成部、１０１２…指令生成部、１０１３…第３フラグ生成部、１０１４…トルク演算器、Ａ１…加算器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
