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(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】P2023151140
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】モータ制御装置
(51)【国際特許分類】
H02P 6/18 20160101AFI20231005BHJP
【ＦＩ】
H02P6/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022060587
(22)【出願日】2022-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000006611
【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 由樹
【テーマコード（参考）】
5H560
【Ｆターム（参考）】
5H560AA02
5H560BB04
5H560BB12
5H560DA12
5H560DB20
5H560DC12
5H560EB01
5H560JJ12
5H560TT02
5H560TT08
5H560XA02
5H560XA04
5H560XA06
5H560XA12
5H560XA13
(57)【要約】
【課題】モータの騒音を抑えつつ、高周波電流を用いてロータ位置を推定すること。
【解決手段】モータ制御装置１００ａにおいて、位置推定器３２、ＰＬＬ制御器３１及び軸誤差演算器３０は、高周波電圧がモータＭに印加されることにより発生する高周波電流に基づいて、モータＭが有するロータの位置を推定し、高周波電圧指令値生成器４３は、高周波電圧として、第一の高周波電圧と、第一の高周波電圧に対して逆位相となる第二の高周波電圧とを交互にモータに印加する。例えば、第一の高周波電圧と第二の高周波電圧は電圧の振幅が同じである。
【選択図】図１
【解決手段】モータ制御装置１００ａにおいて、位置推定器３２、ＰＬＬ制御器３１及び軸誤差演算器３０は、高周波電圧がモータＭに印加されることにより発生する高周波電流に基づいて、モータＭが有するロータの位置を推定し、高周波電圧指令値生成器４３は、高周波電圧として、第一の高周波電圧と、第一の高周波電圧に対して逆位相となる第二の高周波電圧とを交互にモータに印加する。例えば、第一の高周波電圧と第二の高周波電圧は電圧の振幅が同じである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高周波電圧がモータに印加されることにより発生する高周波電流に基づいて、前記モータが有するロータの位置を推定する推定器と、
前記高周波電圧として、第一の高周波電圧と、前記第一の高周波電圧に対して逆位相となる第二の高周波電圧とを交互に前記モータに印加する印加部と、
を具備するモータ制御装置。
前記高周波電圧として、第一の高周波電圧と、前記第一の高周波電圧に対して逆位相となる第二の高周波電圧とを交互に前記モータに印加する印加部と、
を具備するモータ制御装置。
【請求項2】
前記推定器は、前記高周波電流を用いて軸誤差を算出する軸誤差演算器、を具備し、
前記軸誤差演算器は、
前記高周波電流を用いて第一の同相鏡相電流ベクトルを算出する第一の同相鏡相電流ベクトル生成器と、
前記高周波電圧が前記モータに印加された場合に発生する同相鏡相電流ベクトルを推定することにより第二の同相鏡相電流ベクトルを算出する第二の同相鏡相電流ベクトル生成器と、
前記第一の同相鏡相電流ベクトルまたは前記第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて前記軸誤差を算出する鏡相推定器と、
を有する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
前記軸誤差演算器は、
前記高周波電流を用いて第一の同相鏡相電流ベクトルを算出する第一の同相鏡相電流ベクトル生成器と、
前記高周波電圧が前記モータに印加された場合に発生する同相鏡相電流ベクトルを推定することにより第二の同相鏡相電流ベクトルを算出する第二の同相鏡相電流ベクトル生成器と、
前記第一の同相鏡相電流ベクトルまたは前記第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて前記軸誤差を算出する鏡相推定器と、
を有する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項3】
前記鏡相推定器は、第一区間で前記第一の同相鏡相電流ベクトルを用いて前記軸誤差を算出する一方で、第二区間で前記第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて前記軸誤差を算出し、
前記第一区間は、前記モータに印加される前記高周波電圧が前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧との間で切り替わった第一時点から所定の待機時間が経過した時点から、前記モータに印加される前記高周波電圧が前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧との間で再び切り替わる第二時点までの区間であり、
前記第二区間は、前記第二時点から前記所定の待機時間が経過する時点までの区間である、
請求項２に記載のモータ制御装置。
前記第一区間は、前記モータに印加される前記高周波電圧が前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧との間で切り替わった第一時点から所定の待機時間が経過した時点から、前記モータに印加される前記高周波電圧が前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧との間で再び切り替わる第二時点までの区間であり、
前記第二区間は、前記第二時点から前記所定の待機時間が経過する時点までの区間である、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項4】
前記印加部は、
前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧との間で切り替わった前記高周波電圧が前記モータに印加される前の無印加区間において、前記高周波電圧を前記モータに印加しない、
請求項２に記載のモータ制御装置。
前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧との間で切り替わった前記高周波電圧が前記モータに印加される前の無印加区間において、前記高周波電圧を前記モータに印加しない、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項5】
前記鏡相推定器は、第一区間で前記第一の同相鏡相電流ベクトルを用いて前記軸誤差を算出する一方で、第二区間で前記第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて前記軸誤差を算出し、
前記第一区間は、前記モータへの前記高周波電圧の印加を開始する第一の開始時点から所定の待機時間が経過した時点から、前記モータへの前記高周波電圧の印加を終了する終了時点までの区間であり、
前記第二区間は、前記終了時点から、前記モータへの前記高周波電圧の印加を開始する第二の開始時点から前記所定の待機時間が経過した時点までの区間である、
請求項４に記載のモータ制御装置。
前記第一区間は、前記モータへの前記高周波電圧の印加を開始する第一の開始時点から所定の待機時間が経過した時点から、前記モータへの前記高周波電圧の印加を終了する終了時点までの区間であり、
前記第二区間は、前記終了時点から、前記モータへの前記高周波電圧の印加を開始する第二の開始時点から前記所定の待機時間が経過した時点までの区間である、
請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項6】
前記第二の同相鏡相電流ベクトル生成器は、前記無印加区間において、前記モータに印加される前記高周波電圧として、前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧のうち次に印加される方の高周波電圧に基づいて前記第二の同相鏡相電流ベクトルを算出する、
請求項４に記載のモータ制御装置。
請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項7】
前記第一の高周波電圧と前記第二の高周波電圧は電圧の振幅が同じである、
請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
交流モータのためのセンサレスベクトル制御におけるロータ位置の推定技術の一つとして、トルク発生に寄与しない高周波電圧をモータに印加し、検出電流に含まれる高周波成分（以下では「高周波電流」と呼ぶことがある）を用いてロータ位置の推定を行う技術がある。この技術では、高周波電圧の印加に応じて発生する高周波磁束ベクトルと同方向へ回転する同相電流ベクトルと、高周波磁束ベクトルとは逆方向へ回転する鏡相電流ベクトルとに基づいてロータ位置を推定する（特許文献１）。以下では、同相電流ベクトルと鏡相電流ベクトルを総称して「同相鏡相電流ベクトル」と呼ぶことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－１７１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、高周波電流がモータに流れると騒音が発生する。
【0005】
そこで、本開示では、モータの騒音を抑えつつ、高周波電流を用いてロータ位置を推定することができる技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のモータ制御装置は、推定器と、印加部とを有する。前記推定器は、高周波電圧がモータに印加されることにより発生する高周波電流に基づいて、前記モータが有するロータの位置を推定する。前記印加部は、前記高周波電圧として、第一の高周波電圧と、前記第一の高周波電圧に対して逆位相となる第二の高周波電圧とを交互に前記モータに印加する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、モータの騒音を抑えつつ、高周波電流を用いてロータ位置を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例において、同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
【0010】
本開示では、圧縮機を駆動する永久磁石同期モータ（Permanent Magnet Synchronous Motor：ＰＭＳＭ）の位置センサレスベクトル制御を行うモータ制御装置を一例に挙げて説明する。しかし、開示の技術は、磁気突極性を有するモータに対し、磁気突極性を利用してロータ位置の推定を行うモータ制御装置に広く適用可能である。
【0011】
［実施例１］
＜モータ制御装置の構成＞
図１は、本開示の実施例１のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１において、モータ制御装置１００ａは、減算器１１，１８，１９と、速度制御器１２と、加算器２１，２２，４４，４５と、電流指令値算出器１４と、電流制御器２０と、ｄ－ｑ／ｕ，ｖ，ｗ変換器２３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調器２４と、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）２５とを有する。ＩＰＭ２５は、モータＭに接続される。モータＭの一例としてＰＭＳＭが挙げられる。
＜モータ制御装置の構成＞
図１は、本開示の実施例１のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１において、モータ制御装置１００ａは、減算器１１，１８，１９と、速度制御器１２と、加算器２１，２２，４４，４５と、電流指令値算出器１４と、電流制御器２０と、ｄ－ｑ／ｕ，ｖ，ｗ変換器２３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調器２４と、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）２５とを有する。ＩＰＭ２５は、モータＭに接続される。モータＭの一例としてＰＭＳＭが挙げられる。
【0012】
また、モータ制御装置１００ａは、シャント抵抗２６と、電流センサ２７ａ，２７ｂと、３φ電流算出器２８とを有する。なお、モータ制御装置１００ａは、シャント抵抗２６、または、電流センサ２７ａ，２７ｂの何れか一方を有していれば良い。
【0013】
また、モータ制御装置１００ａは、ｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９と、軸誤差演算器３０と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御器３１と、位置推定器３２と、１／Ｐｎ処理器３３と、非干渉化制御器３６とを有する。
【0014】
また、モータ制御装置１００ａは、高周波電圧指令値生成器４３と、Ｐｎ処理器４６と、駆動成分除去フィルタ６１と、騒音低減指令生成器７１と、高周波電流減算器４１と、位相発生器４２とを有する。高周波電流減算器４１は、減算器４１ａ，４１ｂを有する。
【0015】
減算器１１は、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される機械角速度指令値ωｍ＊から、１／Ｐｎ処理器３３より出力される現在の推定角速度である機械角推定角速度ωｍを減算することにより角速度誤差Δωを算出する。ここで、機械角速度指令値ωｍ＊は、モータＭの所望の回転数に基づいて定められる指令値である。
【0016】
速度制御器１２は、角速度誤差Δωが０に近づくようなトルク指令値Ｔ＊を生成する。
【0017】
電流指令値算出器１４は、トルク指令値Ｔ＊をｄ－ｑ座標軸上のｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とに分配する。
【0018】
減算器１８は、高周波電流減算器４１より出力される高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍをｄ軸電流指令値Ｉｄ＊から減算することにより、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍとの誤差であるｄ軸電流誤差Ｉｄ_ｄｉｆｆを算出する。減算器１９は、高周波電流減算器４１より出力される高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍをｑ軸電流指令値Ｉｑ＊から減算することにより、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍとの誤差であるｑ軸電流誤差Ｉｑ_ｄｉｆｆを算出する。
【0019】
電流制御器２０は、入力されたｄ軸電流誤差Ｉｄ_ｄｉｆｆに基づいてＰＩ（Proportional Integral）制御を行うことにより仮ｄ軸電圧指令値Ｖｄｔを算出する。また、電流制御器２０は、入力されたｑ軸電流誤差Ｉｑ_ｄｉｆｆに基づいてＰＩ制御を行うことにより仮ｑ軸電圧指令値Ｖｑｔを算出する。
【0020】
非干渉化制御器３６は、Ｐｎ処理器４６より出力される電気角速度指令値ωｅ＊と、電流指令値算出器１４より出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊とに基づいて、仮ｄ軸電圧指令値Ｖｄｔを補償するためのｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄａを生成する。また、非干渉化制御器３６は、Ｐｎ処理器４６より出力される電気角速度指令値ωｅ＊と、電流指令値算出器１４より出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とに基づいて、仮ｑ軸電圧指令値Ｖｑｔを補償するためのｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑａを生成する。ｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄａ及びｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑａは、ｄ－ｑ座標軸間の干渉をフィードフォワードでキャンセルするための非干渉化補償値である。
【0021】
加算器２１は、ｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄａを仮ｄ軸電圧指令値Ｖｄｔに加算することによりｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍを算出する。加算器２２は、ｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑａを仮ｑ軸電圧指令値Ｖｑｔに加算することによりｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍを算出する。これにより、ｄ－ｑ座標軸間の干渉がフィードフォワードでキャンセルされたｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍ及びｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍが得られる。
【0022】
ｄ－ｑ／ｕ，ｖ，ｗ変換器２３は、加算器４４，４５より出力される２相のｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、位置推定器３２より出力される電気角位相θｅに基づいて、３相のＵ相出力電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相出力電圧指令値Ｖｖ＊及びＷ相出力電圧指令値Ｖｗ＊へ変換する。位置推定器３２より出力される電気角位相θｅは、モータＭの現在のロータ位置を示す。
【0023】
ＰＷＭ変調器２４は、Ｕ相出力電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相出力電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相出力電圧指令値Ｖｗ＊と、ＰＷＭキャリア信号とに基づいて、６相のＰＷＭ信号を生成し、生成した６相のＰＷＭ信号をＩＰＭ２５へ出力する。
【0024】
ＩＰＭ２５は、ＰＷＭ変調器２４より出力される６相のＰＷＭ信号に基づいて、直流電圧ＶｄｃからＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電圧を生成し、生成した３相それぞれの交流電圧をモータＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相へ印加する。
【0025】
３φ電流算出器２８は、シャント抵抗２６を用いた１シャント方式で母線電流が検出される場合、ＰＷＭ変調器２４より出力される６相のＰＷＭスイッチング情報と、検出された母線電流とから、モータＭのＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗ（つまり、モータＭの巻線に流れる電流）を算出する。または、３φ電流算出器２８は、電流センサ２７ａ，２７ｂでＵ相電流及びＶ相電流が検出される場合、残りのＷ相電流Ｉｗを“Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０”のキルヒホッフの法則に基づいて算出する。３φ電流算出器２８は、各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９へ出力する。
【0026】
ｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９は、位置推定器３２より出力される電気角位相θｅに基づいて、３相のＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗを、２相のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑへ変換する。
【0027】
ＰＬＬ制御器３１は、軸誤差演算器３０より出力される軸誤差Δθに基づいて、モータＭの現在の推定角速度である電気角推定角速度ωｅを算出する。
【0028】
位置推定器３２は、電気角推定角速度ωｅに基づいて電気角位相θｅを推定する。
【0029】
１／Ｐｎ処理器３３は、電気角推定角速度ωｅをモータＭの極対数Ｐｎで除算することにより機械角推定角速度ωｍを算出する。
【0030】
Ｐｎ処理器４６は、機械角速度指令値ωｍ＊にモータＭの極対数Ｐｎを乗算することに電気角速度指令値ωｅ＊を算出する。
【0031】
高周波電圧指令値生成器４３は、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。以下では、ｄ軸高周波電圧指令値及びｑ軸高周波電圧指令値を「高周波電圧ベクトル」と総称することがある。
【0032】
位相発生器４２は、高周波電圧の角周波数（以下では「高周波角周波数」と呼ぶことがある）ωｈ＊を“０≦ωｈｔ≦２π”の範囲で積分することにより、高周波電圧ベクトルの位相である高周波位相ωｈｔを生成する。高周波角周波数ωｈ＊は、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される。
【0033】
高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodと、高周波位相ωｈｔと、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される高周波電圧振幅指令値Ｖｈ＊とに基づいて、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。高周波電圧ベクトルＶｄｈ＊，Ｖｑｈ＊は、ロータ位置の推定に用いられる高周波電流を発生させるために生成され、ロータ位置の推定のためのトルク発生には寄与しない。つまり、ロータ位置の推定に用いられる高周波電流は、モータＭへの高周波電圧ベクトルＶｄｈ＊，Ｖｑｈ＊の印加に応じて発生する。
【0034】
加算器４４は、ｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍとｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊とを加算することによりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。加算器４５は、ｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍとｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊とを加算することによりｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。以下では、ｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍ及びｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍを「駆動用電圧指令値Ｖｍ」と総称することがある。
【0035】
駆動成分除去フィルタ６１は、機械角速度指令値ωｍ＊と高周波角周波数ωｈ＊とに基づいて、高周波成分以外の成分をｄ軸電流Ｉｄから除去することにより、ｄ軸電流Ｉｄから高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを抽出する。また、駆動成分除去フィルタ６１は、機械角速度指令値ωｍ＊と高周波角周波数ωｈ＊とに基づいて、高周波成分以外の成分をｑ軸電流Ｉｑから除去することにより、ｑ軸電流Ｉｑから高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを抽出する。以下では高周波成分以外の成分を「非高周波電流」と呼ぶことがある。非高周波電流は、モータＭの駆動に伴って発生する電流成分である。以下では、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを「高周波電流Ｉｈ」と総称することがある。
【0036】
軸誤差演算器３０は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodと、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈと、高周波ｑ軸電流Ｉｑｈと、高周波角周波数ωｈ＊とに基づいて、軸誤差Δθ（実際の回転軸と推定された回転軸との差）を算出する。つまり、軸誤差演算器３０は、高周波電圧ベクトルＶｄｈ＊，Ｖｑｈ＊の印加に応じて発生する高周波電流ベクトルを用いて、ｄ－ｑ座標軸とｄ－ｑ座標軸の推定座標軸とのズレである軸誤差Δθを算出する。
【0037】
つまり、位置推定器３２、ＰＬＬ制御器３１及び軸誤差演算器３０によって、高周波電圧がモータＭに印加されることにより発生する高周波電流に基づいて、モータＭが有するロータの位置が推定される。
【0038】
減算器４１ａは、ｄ軸電流Ｉｄから高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを減算することにより高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍを算出する。減算器４１ｂは、ｑ軸電流Ｉｑから高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを減算することにより高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを算出する。つまり、減算器４１は、駆動成分除去フィルタ６１によって抽出された高周波電流Ｉｈをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑから減算することにより、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流ＩｑからモータＭの駆動電流を抽出する。
【0039】
＜騒音低減指令生成器の構成＞
図２は、本開示の実施例１の騒音低減指令生成器の構成例を示す図である。本実施例のモータ制御装置は高周波電圧をモータＭに断続的に印加する。図２において、騒音低減指令生成器７１は、カウント算出器７１ａと、指令生成器７１ｂとを有する。騒音低減指令生成器７１は、モータＭのロータ位置の推定（以下では「位置推定」と呼ぶことがある）のために高周波電圧を印加するタイミングと、騒音低減のために高周波電圧を印加しないタイミングとを設定する。
図２は、本開示の実施例１の騒音低減指令生成器の構成例を示す図である。本実施例のモータ制御装置は高周波電圧をモータＭに断続的に印加する。図２において、騒音低減指令生成器７１は、カウント算出器７１ａと、指令生成器７１ｂとを有する。騒音低減指令生成器７１は、モータＭのロータ位置の推定（以下では「位置推定」と呼ぶことがある）のために高周波電圧を印加するタイミングと、騒音低減のために高周波電圧を印加しないタイミングとを設定する。
【0040】
カウント算出器７１ａは、所定の制御周期毎に、高周波位相ωｈｔに基づいて、騒音低減用カウントsignal_countを算出する。ここで、高周波位相ωｈｔは０から２πを１周期として繰り返し生成されている。カウント算出器７１ａは、今回の制御周期で生成された高周波位相ωｈｔが前回の制御周期で生成された高周波位相ωｈｔ＿ｏｌｄ未満である場合、つまり、高周波位相ωｈｔが２πに到達し０に戻った場合に、高周波位相ωｈｔの１周期が経過したと判断し、騒音低減用カウントsignal_countを１増やす（以下では「インクリメントする」と言うこともある）。ここで、任意の期間を設定したとき、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、高周波電圧がモータＭに印加される区間（以下では「有印加区間」と呼ぶことがある）の数（以下では「有印加区間数」と呼ぶことがある）Ｘに対し、高周波電圧がモータＭに印加されない区間（以下では「無印加区間」と呼ぶことがある）の数（以下では「無印加区間数」と呼ぶことがある）Ｙが騒音低減指令生成器７１に設定されている。カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを１からＸ＋Ｙまでインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countがＸ＋Ｙに達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。
【0041】
指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countに基づいて、印加方法指令signal_noise_methodを生成する。印加方法指令signal_noise_methodによって高周波電圧の印加の有無が示される。指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countがＸ以下のときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON(0)”に設定する一方で、騒音低減用カウントsignal_countがＸより大きいときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_OFF(1)”に設定する。
【0042】
＜高周波電圧指令値生成器の動作＞
図３は、本開示の実施例１の高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。図３には、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、有印加区間数Ｘを“３”に設定するのに対して、無印加区間数Ｙを“１”に設定した場合を一例として示す。よって、カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを高周波位相ωｈｔの１周期毎に１から４までインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countが４に達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。また、指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countが３以下のときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON(0)”に設定する一方で、騒音低減用カウントsignal_countが３より大きいときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_OFF(1)”に設定する。
図３は、本開示の実施例１の高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。図３には、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、有印加区間数Ｘを“３”に設定するのに対して、無印加区間数Ｙを“１”に設定した場合を一例として示す。よって、カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを高周波位相ωｈｔの１周期毎に１から４までインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countが４に達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。また、指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countが３以下のときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON(0)”に設定する一方で、騒音低減用カウントsignal_countが３より大きいときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_OFF(1)”に設定する。
【0043】
高周波電圧指令値生成器４３には、印加方法指令signal_noise_methodが入力される。高周波電圧指令値生成器４３は、以下のように、印加方法指令signal_noise_methodに従って、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ＊と、高周波位相ωｈｔとに基づいて、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0044】
高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON(0)”に設定されているときは、式（１）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【数1】
【0045】
一方で、高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_OFF(1)”に設定されているときは、式（２）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。つまり、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_OFF(1)”に設定されているときは、高周波電圧指令値生成器４３はｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を０にするため、モータＭに高周波電圧は印加されない。
【数2】
【0046】
よって、有印加区間数Ｘが“３”に設定されているのに対して、無印加区間数Ｙが“１”に設定されている場合は、図３に示すように、第１周期Ｔ１～第３周期Ｔ３の３区間で高周波電圧がモータＭに印加された後、第４周期Ｔ４の１区間で高周波電圧がモータＭに印加されない。以降、同様に、第５周期Ｔ５～第７周期Ｔ７の３区間で高周波電圧がモータＭに印加された後、第８周期Ｔ８の１区間で高周波電圧がモータＭに印加されない。また、第９周期Ｔ９～第１１周期Ｔ１１の３区間で高周波電圧がモータＭに印加される。このように、高周波電圧指令値生成器４３は、高周波電圧をモータＭに断続的に印加する。例えば図３に示すように、高周波電圧指令値生成器４３は、高周波電圧をモータＭに印加しない区間を高周波位相ωｈｔの３周期に相当する所定時間毎に設ける。また、図３に示すように高周波位相ωｈｔの１周期は高周波電圧の１周期に相当するため、高周波電圧指令値生成器４３は、例えば図３に示すように、高周波電圧をモータＭに印加しない区間を高周波電圧の３周期毎に設けても良い。なお、有印加区間数Ｘを無印加区間数Ｙに対して大きく設定するほど位置推定の精度は高くなり、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる一方で、無印加区間数Ｙを無印加区間数Ｘに対して大きく設定するほど騒音を抑える効果は大きくなる。したがって、有印加区間数Ｘと無印加区間数Ｙは、制御の安定性と騒音の抑制の効果を満足できるように、予め実験等により適切な大きさに設定すれば良い。
【0047】
以下では、従来の印加方法、つまり、高周波電圧の位相が変化することなく高周波電圧が連続してモータＭに印加される印加方法を「第一印加方法ＮＣＡ」と表記する。また以下では、実施例１の印加方法、つまり、高周波電圧がモータＭに断続的に印加される印加方法を「第二印加方法ＮＣＢ」と表記する。
【0048】
ここで、高周波電圧の印加方法として第二印加方法ＮＣＢが用いられると側帯波が発生する。第二印加方法ＮＣＢが用いられた場合の側帯波の周波数は高周波電流周波数ｆｈ＊に基づいて“ｆｈ＊±ｆｈ＊／（Ｘ＋Ｙ）”と表される。
【0049】
一例として、高周波電流周波数ｆｈ＊が２５０Ｈｚの場合において、高周波電圧の印加方法として第一印加方法ＮＣＡが用いられる場合には、図４に示すように、高周波電圧の印加によって発生する騒音の周波数スペクトル（以下では「騒音スペクトル」と呼ぶことがある）は２５０Ｈｚのみに出現する。図４は、本開示の実施例１の騒音低減効果の説明に供する図である。
【0050】
これに対し、高周波電流周波数ｆｈ＊が２５０Ｈｚの場合において、高周波電圧の印加方法として第二印加方法ＮＣＢが用いられる場合には、図５に示すように、最大の騒音スペクトルを有する側帯波が２５０Ｈｚ±６２.５Ｈｚに出現する一方で、第一印加方法ＮＣＡが用いられる場合（図４）に比べて、高周波電圧の印加によって発生する２５０Ｈｚの時間平均での騒音のレベルを低減することができる。図５は、本開示の実施例１の騒音低減効果の説明に供する図である。
【0051】
このように無印加区間を設けることにより、モータＭの時間平均での騒音レベルを低減することができるため、モータＭの騒音を抑えることができる。
【0052】
＜駆動成分除去フィルタの構成＞
図６は、本開示の実施例１の駆動成分除去フィルタの構成例を示す図である。図６において、駆動成分除去フィルタ６１は、ハイパスフィルタ６１ａと、ローパスフィルタ６１ｂと、ノッチフィルタ６１ｃと、フィルタ定数算出器６１ｄとを有する。
図６は、本開示の実施例１の駆動成分除去フィルタの構成例を示す図である。図６において、駆動成分除去フィルタ６１は、ハイパスフィルタ６１ａと、ローパスフィルタ６１ｂと、ノッチフィルタ６１ｃと、フィルタ定数算出器６１ｄとを有する。
【0053】
ここで、後述する軸誤差演算器３０が有する同相鏡相電流ベクトル生成器３０１はバンドパスフィルタとして機能し、バンドパスフィルタでは通過周波数帯域が広いほどフィルタの応答速度が速くなる。
【0054】
しかし、モータ制御装置１００ａでのキャリア周波数に基づくサンプリング回数の関係上、非高周波電流の周波数帯と高周波電流の周波数帯とを十分に離すことが困難な場合がある（理由１）。例えば、軸誤差の演算はキャリア信号の１周期毎に行われるため、高周波電流周波数ｆｈ＊がキャリア周波数に近い高い値であると、高周波電流の１周期あたりのサンプリング回数が少なくなり、位置推定の精度が低下する。よって、高周波電流周波数ｆｈ＊はキャリア周波数に対して十分に低い周波数（例えばキャリア周波数の２０分の１の周波数）であることが好ましい。
【0055】
また、モータＭの駆動条件（負荷・回転数等）に応じてトルク発生に寄与する駆動成分の電圧や電流の大きさが変化するため、駆動成分の電圧や電流が最大になる条件においても、駆動成分の電流（つまり、非高周波電流）を十分除去できる程度に駆動成分周波数帯（つまり、高周波電流周波数ｆｈ＊帯以外の周波数帯）の減衰量を保証する必要がある（理由２）。
【0056】
さらに、モータの駆動に伴って、主にモータのコギングトルクに起因して、モータの回転速度に応じた高周波の電流成分が発生する。以下では、モータのコギングトルクに起因して発生する高周波の電流成分を「コギング電流」と呼ぶことがある。コギング電流の周波数の次数は、モータＭのロータの極数（以下では「ロータ極数」と呼ぶことがある）と、モータＭのスロット数（以下では「モータスロット数」と呼ぶことがある）とに応じて定まる。例えば、モータＭがＰ極Ｓスロットのモータである場合には、ＰとＳの最小公倍数の周波数のコギング電流が発生する。さらに、ＰとＳの最小公倍数の２分の１倍、２倍、３倍、…、ｎ倍の次数の周波数のコギング電流も発生する。例えば、モータＭが６極９スロットのモータである場合、６と９との最小公倍数である１８次の周波数の他、６と９との最小公倍数の２分の１倍の９次の周波数、及び、３６次、５４次、…という１８×ｎ次の周波数のコギング電流が発生する。このようなコギング電流は位置推定精度を低下させるため、コギング電流を十分除去できる減衰量を保証する必要がある（理由３）。
【0057】
そして、上記の理由１，２，３から、バンドパスフィルタとしての同相鏡相電流ベクトル生成器３０１の通過周波数帯域を狭くする必要が生じ、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１でのフィルタ応答速度が遅くなってしまう。
【0058】
そこで、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１へ高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを入力するために、駆動成分除去フィルタ６１は、図６に示すように、ハイパスフィルタ６１ａと、ローパスフィルタ６１ｂと、ノッチフィルタ６１ｃと、フィルタ定数算出器６１ｄとを有する。高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈが同相鏡相電流ベクトル生成器３０１へ入力されることにより、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１へ入力される電流が、ロータ位置の推定のための高周波電圧によって発生する高周波電流のみとなる。このように、ハイパスフィルタ６１ａと、ローパスフィルタ６１ｂと、ノッチフィルタ６１ｃとを組み合わせてバンドパスフィルタを構成することで、バンドパスフィルタとしての同相鏡相電流ベクトル生成器３０１の通過周波数帯域を広くすることが可能になるため、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１として狭い通過周波数帯域のバンドパスフィルタを用いる場合に比べて、フィルタ応答速度を速くすることができる。
【0059】
図６において、ハイパスフィルタ６１ａは、モータＭのトルク発生に寄与する駆動用の電流成分（以下では「駆動電流」と呼ぶことがある）Ｉｍをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑから除去することにより、駆動電流Ｉｍの除去後の駆動電流除去ｄ軸電流Ｉｄ１及び駆動電流除去ｑ軸電流Ｉｑ１を得る。駆動電流Ｉｍは、駆動用電圧指令値ＶｍによるモータＭの駆動に伴って発生する電流成分である。例えば、ハイパスフィルタ６１ａの通過周波数帯域を、機械角速度指令値ωｍ＊より十分大きい周波数以上（例えば機械角速度指令値ωｍ＊の４倍以上の周波数）の周波数帯とするのが好ましい。
【0060】
ハイパスフィルタ６１ａによって駆動電流Ｉｍの除去が行われると、高周波電流（駆動電流除去ｄ軸電流Ｉｄ１及び駆動電流除去ｑ軸電流Ｉｑ１）に位相ズレが発生する。式（３）にハイパスフィルタ６１ａの１次の位相特性θｈｉｇｈを示す。式（３）において、“ＨＩＧＨ＿ａ０”はハイパスフィルタ６１ａのフィルタ定数である。式（３）より、ハイパスフィルタ６１ａにおいて発生する高周波電流周波数ｆｈ＊帯の位相ズレの量を把握可能である。
【数3】
【0061】
一方で、ローパスフィルタ６１ｂの高周波電流周波数ｆｈ＊帯の１次の位相特性θｌｏｗは式（４）によって表される。式（４）において、“ＬＯＷ＿ａ０”はローパスフィルタ６１ｂのフィルタ定数である。
【数4】
【0062】
そこで、フィルタ定数算出器６１ｄは、式（５）及び式（６）に従って、高周波角周波数ωｈ＊と、ハイパスフィルタ６１ａのフィルタ定数ＨＩＧＨ＿ａ０とに基づいて、ローパスフィルタ６１ｂのフィルタ定数ＬＯＷ＿ａ０を算出する。フィルタ定数ＬＯＷ＿ａ０は、高周波角周波数ωｈ＊の変化に伴って随時更新される。フィルタ定数算出器６１ｄによって算出されたフィルタ定数ＬＯＷ＿ａ０がローパスフィルタ６１ｂに設定される。
【数5】
【数6】
【0063】
ローパスフィルタ６１ｂは、フィルタ定数算出器６１ｄによって算出されたフィルタ定数ＬＯＷ＿ａ０を用いて、駆動電流除去ｄ軸電流Ｉｄ１及び駆動電流除去ｑ軸電流Ｉｑ１に対するフィルタリング処理を行う。これにより、駆動電流除去ｄ軸電流Ｉｄ１及び駆動電流除去ｑ軸電流Ｉｑ１に生じた位相ズレが補償されるとともに、駆動電流除去ｄ軸電流Ｉｄ１及び駆動電流除去ｑ軸電流Ｉｑ１から高周波ノイズＩｎｏｉｓｅが除去される。高周波ノイズＩｎｏｉｓｅは、モータＭの駆動に伴って、高周波電流Ｉｈの周波数より高い周波数帯に発生する。ローパスフィルタ６１ｂは、フィルタリング処理後のノイズ除去ｄ軸電流Ｉｄ２及びノイズ除去ｑ軸電流Ｉｑ２をノッチフィルタ６１ｃへ出力する。
【0064】
ノッチフィルタ６１ｃは、ノイズ除去ｄ軸電流Ｉｄ２及びノイズ除去ｑ軸電流Ｉｑ２からコギング周波数ｆｃｏｇのコギング電流を除去することにより高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを得る。コギング周波数ｆｃｏｇは、ロータ極数Ｐとモータスロット数Ｓとの最小公倍数と機械角速度指令値ωｍ＊との乗算結果を２πで除算することにより算出され、コギング周波数ｆｃｏｇがノッチフィルタ６１ｃの減衰域の中心周波数として設定される。コギング周波数ｆｃｏｇは、機械角速度指令値ωｍ＊の変化に伴って随時更新される。
【0065】
以上のようにして、駆動成分除去フィルタ６１は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑから非高周波電流を除去することにより高周波電流Ｉｈを得る。例えば、駆動電流Ｉｍ、高周波ノイズＩｎｏｉｓｅ及びコギング電流が、モータＭの駆動に伴って発生する電流成分である非高周波電流に該当する。
【0066】
＜軸誤差演算器の構成＞
図７は、本開示の実施例１の軸誤差演算器の構成例を示す図である。図７に示す軸誤差演算器３０ａは、図１に示す軸誤差演算器３０に該当する。図７において、軸誤差演算器３０ａは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１と、鏡相推定器３０２と、フィルタ補正電流推定器３０３と、切替器３０４とを有する。軸誤差演算器３０ａは、モータＭの磁気突極性を利用し、高周波角周波数ωｈ＊と、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈと、高周波ｑ軸電流Ｉｑｈとに基づいて、軸誤差Δθを算出する。図８は、本開示の実施例１の同相鏡相電流ベクトル生成器の構成例を示す図である。図８において、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１は、符号反転器ｂ１１と、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３とを有する。
図７は、本開示の実施例１の軸誤差演算器の構成例を示す図である。図７に示す軸誤差演算器３０ａは、図１に示す軸誤差演算器３０に該当する。図７において、軸誤差演算器３０ａは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１と、鏡相推定器３０２と、フィルタ補正電流推定器３０３と、切替器３０４とを有する。軸誤差演算器３０ａは、モータＭの磁気突極性を利用し、高周波角周波数ωｈ＊と、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈと、高周波ｑ軸電流Ｉｑｈとに基づいて、軸誤差Δθを算出する。図８は、本開示の実施例１の同相鏡相電流ベクトル生成器の構成例を示す図である。図８において、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１は、符号反転器ｂ１１と、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３とを有する。
【0067】
図８において、符号反転器ｂ１１は、高周波角周波数ωｈ＊の符号を反転し、符号反転後の高周波角周波数－ωｈ＊をＤ因子フィルタｂ１２へ出力する。
【0068】
Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３は、同相成分と鏡相成分とを分離・抽出するフィルタであり、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３におけるＤ因子は、単位行列Ｉと交代行列Ｊとラプラス演算子ｓとを用いた式（７）によって定義される。
【数7】
【0069】
Ｄ因子フィルタｂ１２は、符号反転後の高周波角周波数－ωｈ＊に基づいて、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈに含まれる同相電流ベクトルＩｈｐを検出する。同相電流ベクトルＩｈｐは、高周波電圧ベクトルＶｄｈ＊，Ｖｑｈ＊の印加に応じて発生する高周波磁束ベクトルと同方向へ回転する。
【0070】
Ｄ因子フィルタｂ１３は、高周波角周波数ωｈ＊に基づいて、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈに含まれる鏡相電流ベクトルＩｈｎを検出する。鏡相電流ベクトルＩｈｎは、高周波電圧ベクトルＶｄｈ＊，Ｖｑｈ＊の印加に応じて発生する高周波磁束ベクトルと逆方向へ回転する。
【0071】
ここで、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３は、２×１ベクトルの各成分であるスカラ信号に対して、周波数特性Ｆ（ｓ＋ｊωｈ＊）のフィルタと等価な働きをする。よって、Ｆ（ｓ）をローパスの特性をもつように設計してＤ因子フィルタｂ１２，ｂ１３に適用することで、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３は、ωｈ＊を中心周波数とするバンドパスフィルタとして機能することになる。さらに、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３は、極性分離の特性を有している。つまり、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３における極性分離のバンドパス特性により、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを同相電流ベクトルＩｈｐと鏡相電流ベクトルＩｈｎとに分離することができる。
【0072】
以上のように同相鏡相電流ベクトル生成器３０１が高周波電流を用いて同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを算出するのに対し、フィルタ補正電流推定器３０３は、以下のように、高周波電流を用いずに同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを算出する。フィルタ補正電流推定器３０３は、式（８）に従って同相電流ベクトルＩｈｐを推定するとともに、式（９）に従って鏡相電流ベクトルＩｈｎを推定する。式（８）及び式（９）において、ＬｄはモータＭのｄ軸インダクタンス、ＬｑはモータＭのｑ軸インダクタンス、Ｒ（２Δθ）は２Δθを回転角とした回転行列、、ｕｐ（ωｈｔ）は式（１０）で表される２×１単位正相行列、ｕｎ（ωｈｔ）は式（１１）で表される２×１単位逆相行列である。また、式（９）のΔθは、モータＭが回転することで発生する誘起電圧を用いて位置推定を行う拡張誘起電圧方式等によって算出した仮の軸誤差である。つまり、フィルタ補正電流推定器３０３は、理論式を使用することで、高周波電圧がモータに印加された場合に発生する同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを推定する。
【数8】
【数9】
【数10】
【数11】
【0073】
ここで、無印加区間では、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈが流れないので、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１によって同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを算出することが困難である。そこで、切替器３０４は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodに従って、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの出力元を同相鏡相電流ベクトル生成器３０１とフィルタ補正電流推定器３０３との間で切り替える。切替器３０４は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON(0)”に設定されているときは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１を鏡相推定器３０２に接続することにより、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの出力元を同相鏡相電流ベクトル生成器３０１にする。一方で、切替器３０４は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_OFF(1)”に設定されているときは、フィルタ補正電流推定器３０３を鏡相推定器３０２に接続することにより、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの出力元をフィルタ補正電流推定器３０３にする。こうすることで、有印加区間では、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１により生成された同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎが鏡相推定器３０２に入力される一方で、無印加区間では、フィルタ補正電流推定器３０３により推定された同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎが鏡相推定器３０２に入力される。したがって、モータＭの騒音を抑えるために無印加区間を設けた場合であっても、同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを算出することができ、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる。
【0074】
鏡相推定器３０２は、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１またはフィルタ補正電流推定器３０３から入力される同相電流ベクトルＩｈｐと鏡相電流ベクトルＩｈｎとを用いて、式（１２）及び式（１３）に従って軸誤差Δθを算出する。つまり、鏡相推定器３０２は、ノルムを同一化した同相電流ベクトルＩｈｐと鏡相電流ベクトルＩｈｎとのベクトル加算によって得られる合成ベクトルの逆正接を軸誤差Δθとして算出する。
【数12】
【数13】
【0075】
なお、切替器３０４は、“SIGNAL_ON(0)”に設定されている印加方法指令signal_noise_methodの入力が開始された時点（以下では「有印加区間開始時点」と呼ぶことがある）から所定待機時間が経過した時点から、“SIGNAL_OFF(1)”に設定されている印加方法指令signal_noise_methodの入力が開始された時点（以下では「有印加区間終了時点」と呼ぶことがある）までの区間（以下では「第一所定区間」と呼ぶことがある）において同相鏡相電流ベクトル生成器３０１を鏡相推定器３０２に接続し、有印加区間終了時点から、次の有印加区間開始時点から所定待機時間が経過する時点までの区間（以下では「第二所定区間」と呼ぶことがある）においてフィルタ補正電流推定器３０３を鏡相推定器３０２に接続しても良い。ここで、高周波電圧を印加開始直後は、高周波電流が不安定になる。そこで、所定待機時間としては、高周波電流が安定するまでの時間、例えば、高周波電圧の１周期に相当する時間を設定する。この場合、図３の第１周期Ｔ１～第５周期Ｔ５で説明すると、第１周期Ｔ１、第５周期Ｔ５の開始時点が有印加区間開始時点に相当する。また、第１周期Ｔ１、第５周期Ｔ５が所定待機時間に相当する。また、第１周期Ｔ１、第５周期Ｔ５の終了時点が、所定待機時間が経過した時点に相当する。また、第３周期Ｔ３の終了時点が有印加区間終了時点に相当する。また、第２周期Ｔ２～第３周期Ｔ３が第一所定区間となり、第１周期Ｔ１、第４周期Ｔ４～第５周期Ｔ５が第二所定区間となる。こうすることで、高周波電圧の印加開始直後で高周波電流が安定していない区間において、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる。
【0076】
以上、実施例１について説明した。
【0077】
［実施例２］
＜カウント算出器、指令生成器、高周波電圧指令値生成器及び切替器の動作＞
図９は、本開示の実施例２のカウント算出器、指令生成器及び高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。実施例２では、図９に示すように、無印加区間を設けずに、高周波電圧の位相を正相である第一位相と、第一位相と逆の位相である逆相の第二位相とに交互に反転させる点が実施例１と相違する。例えば、第一位相の高周波電圧の振幅と、第二位相の高周波電圧の振幅とは同一である。以下、実施例１と異なる点について説明する。
＜カウント算出器、指令生成器、高周波電圧指令値生成器及び切替器の動作＞
図９は、本開示の実施例２のカウント算出器、指令生成器及び高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。実施例２では、図９に示すように、無印加区間を設けずに、高周波電圧の位相を正相である第一位相と、第一位相と逆の位相である逆相の第二位相とに交互に反転させる点が実施例１と相違する。例えば、第一位相の高周波電圧の振幅と、第二位相の高周波電圧の振幅とは同一である。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【0078】
カウント算出器７１ａは、高周波位相ωｈｔに基づいて、騒音低減用カウントsignal_countを算出する。カウント算出器７１ａは、今回の制御周期で生成された高周波位相ωｈｔが前回の制御周期で生成された高周波位相ωｈｔ＿ｏｌｄ未満である場合に、高周波位相ωｈｔの１周期が経過したと判定し、騒音低減用カウントsignal_countをインクリメントする。ここで、任意の期間を設定したとき、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、高周波電圧の位相を区間数Ｘ毎に反転させるように、区間数Ｘが騒音低減指令生成器７１に設定されている。カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを１からＸまでインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countがＸに達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。
【0079】
指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countに基づいて、印加方法指令signal_noise_methodを生成する。印加方法指令signal_noise_methodによって、高周波電圧の位相が第一位相か第二位相かが示される。指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countがＸに達する度に、印加方法指令signal_noise_methodの設定を“SIGNAL_ON_POS(0)”と“SIGNAL_ON_NEG(1)”との間で切り替える。すなわち、騒音低減用カウントsignal_countがＸに達したときに印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”に設定されている場合は、指令生成器７１ｂは、印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_POS(0)”から“SIGNAL_ON_NEG(1)”に変更する。一方で、騒音低減用カウントsignal_countがＸに達したときに印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されている場合は、指令生成器７１ｂは、印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_NEG(1)”から“SIGNAL_ON_POS(0)”に変更する。
【0080】
図９には、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、区間数Ｘを“３”に設定し、高周波電圧の位相を３区間毎に反転させる場合を一例として示す。よって、カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを高周波位相ωｈｔの１周期毎に１から３までインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countが３に達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。また、指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countが３に達する度に、“SIGNAL_ON_POS(0)”に設定されている印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_NEG(1)”に変更し、“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されている印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_POS(0)”に変更する。
【0081】
高周波電圧指令値生成器４３には、印加方法指令signal_noise_methodが入力される。高周波電圧指令値生成器４３は、以下のように、印加方法指令signal_noise_methodに従って、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ＊と、高周波位相ωｈｔとに基づいて、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0082】
高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”に設定されているときは、式（１）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0083】
一方で、高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されているときは、式（１４）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。つまり、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されているときは、高周波電圧指令値生成器４３は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されているときにモータＭに印加される高周波電圧に対して逆位相となる高周波電圧がモータＭに印加される。
【数14】
【0084】
よって、区間数Ｘが“３”に設定されている場合は、図９に示すように、第１周期Ｔ１～第３周期Ｔ３の３区間で正相の高周波電圧がモータＭに印加された後、第４周期Ｔ４～第６周期Ｔ６の３区間で逆相の高周波電圧がモータＭに印加される。また、第４周期Ｔ４～第６周期Ｔ６の３区間で逆相の高周波電圧がモータＭに印加された後、第７周期Ｔ７～第９周期Ｔ９の３区間で正相の高周波電圧がモータＭに印加される。このように、高周波電圧指令値生成器４３は、高周波電圧として、第一位相の高周波電圧と、第一位相の高周波電圧に対して逆位相となる高周波電圧とを交互にモータＭに印加する。
【0085】
以下では、実施例２の印加方法、つまり、高周波電圧が連続してモータＭに印加されるとともに、高周波電圧の位相が所定時間ごとに反転する印加方法を「第三印加方法ＮＣＣ」と表記する。
【0086】
ここで、高周波電圧の印加方法として第三印加方法ＮＣＣが用いられると側帯波が発生する。第三印加方法ＮＣＣが用いられた場合の側帯波の周波数は高周波電流周波数ｆｈ＊に基づいて“ｆｈ＊±ｆｈ＊／２Ｘ”と表される。
【0087】
一例として、高周波電流周波数ｆｈ＊が２５０Ｈｚの場合において、高周波電圧の印加方法として第三印加方法ＮＣＣが用いられる場合には、図１０に示すように、最大の騒音スペクトルを有する側帯波が２５０Ｈｚ±４１.７Ｈｚに出現する一方で、第一印加方法ＮＣＡが用いられる場合（図４）に比べて、高周波電圧の印加によって発生する２５０Ｈｚの時間平均での騒音のレベルを低減することができる。図１０は、本開示の実施例２の騒音低減効果の説明に供する図である。
【0088】
このように、第一位相の高周波電圧をモータＭに印加する区間と、第一位相と逆の位相である第二位相をモータＭに印加する区間とを交互に設けることで、モータＭの時間平均での騒音レベルを低減することができるため、モータＭの騒音を抑えることができる。また、無印加区間を設けないため、位置推定の精度の低下を防止することができる。
【0089】
なお、切替器３０４は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”または“SIGNAL_ON_NEG(1)”の何れに設定されている場合でも、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１を鏡相推定器３０２に接続することにより、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの出力元を同相鏡相電流ベクトル生成器３０１にする。
【0090】
また、切替器３０４は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”と“SIGNAL_ON_NEG(1)”との間で切り替わった時点（以下では「第一位相切替時点」と呼ぶことがある）から所定待機時間が経過した時点から、次の位相切替時点（以下では「第二位相切替時点」と呼ぶことがある）までの区間（以下では「第三所定区間」と呼ぶことがある）において同相鏡相電流ベクトル生成器３０１を鏡相推定器３０２に接続し、第二位相切替時点から所定待機時間が経過する時点までの区間（以下では「第四所定区間」と呼ぶことがある）においてフィルタ補正電流推定器３０３を鏡相推定器３０２に接続しても良い。ここで、高周波電圧の位相の切替直後は、高周波電流が不安定になる。そこで、所定待機時間としては、高周波電流が安定するまでの時間、例えば、高周波電圧の１周期に相当する時間を設定する。この場合、図９の第１周期Ｔ１～第５周期Ｔ５で説明すると、第１周期Ｔ１、第４周期Ｔ４の開始時点が第一位相切替時点に相当する。また、第１周期Ｔ１、第４周期Ｔ４が所定待機時間に相当する。また、第１周期Ｔ１、第４周期Ｔ４の終了時点が、所定待機時間が経過した時点に相当する。また、第３周期Ｔ３の終了時点が第二位相切替時点に相当する。また、第２周期Ｔ２～第３周期Ｔ３が第三所定区間となり、第１周期Ｔ１、第４周期Ｔ４～第５周期Ｔ５が第四所定区間となる。こうすることで、高周波電圧の位相の切替直後で高周波電流が安定していない区間において、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる。
【0091】
以上、実施例２について説明した。
【0092】
［実施例３］
＜カウント算出器、指令生成器、高周波電圧指令値生成器及び切替器の動作＞
図１１は、本開示の実施例３のカウント算出器、指令生成器及び高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。実施例３では、図１１に示すように、無印加区間を設けつつ、高周波電圧の位相を正相である第一位相と、第一位相と逆の位相である逆相の第二位相とに交互に反転させる点が実施例１，２と相違する。つまり、実施例３は、実施例１と実施例２とを組み合わせたものである。以下、実施例１，２と異なる点について説明する。
＜カウント算出器、指令生成器、高周波電圧指令値生成器及び切替器の動作＞
図１１は、本開示の実施例３のカウント算出器、指令生成器及び高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。実施例３では、図１１に示すように、無印加区間を設けつつ、高周波電圧の位相を正相である第一位相と、第一位相と逆の位相である逆相の第二位相とに交互に反転させる点が実施例１，２と相違する。つまり、実施例３は、実施例１と実施例２とを組み合わせたものである。以下、実施例１，２と異なる点について説明する。
【0093】
カウント算出器７１ａは、高周波位相ωｈｔに基づいて、騒音低減用カウントsignal_countを算出する。カウント算出器７１ａは、今回の制御周期で生成された高周波位相ωｈｔが前回の制御周期で生成された高周波位相ωｈｔ＿ｏｌｄ未満である場合に、高周波位相ωｈｔの１周期が経過したと判定し、騒音低減用カウントsignal_countをインクリメントする。ここで、任意の期間を設定したとき、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、有印加区間数Ｘに対し無印加区間数Ｙが騒音低減指令生成器７１に設定されている。カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを１からＸ＋Ｙまでインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countがＸ＋Ｙに達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。
【0094】
指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countに基づいて、印加方法指令signal_noise_methodを生成する。印加方法指令signal_noise_methodによって、高周波電圧の印加の有無と、高周波電圧の位相が第一位相または第二位相の何れであるかとが示される。指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countがＸより大きいときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_OFF(2)”に設定する。一方で、騒音低減用カウントsignal_countがＸ以下のときは、指令生成器７１ｂは、印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_POS(0)”または“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定する。また、指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countがＸ＋Ｙに達する度に、印加方法指令signal_noise_methodの設定を“SIGNAL_ON_POS(0)”と“SIGNAL_ON_NEG(1)”との間で切り替える。
【0095】
図１１には、高周波位相ωｈｔの１周期を１区間として、有印加区間数Ｘを“３”に設定するのに対して、無印加区間数Ｙを“１”に設定した場合を一例として示す。よって、カウント算出器７１ａは、騒音低減用カウントsignal_countを高周波位相ωｈｔの１周期毎に１から４までインクリメントし、騒音低減用カウントsignal_countが４に達したときに騒音低減用カウントsignal_countを１にリセットする。また、指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countが３以下のときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_POS(0)”または“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定する一方で、騒音低減用カウントsignal_countが３より大きいときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_OFF(2)”に設定する。また、指令生成器７１ｂは、騒音低減用カウントsignal_countが３以下のときは印加方法指令signal_noise_methodを“SIGNAL_ON_POS(0)”または“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定したが、このとき設定される印加方法指令signal_noise_methodは、騒音低減用カウントsignal_countが１にリセットされる度に、“SIGNAL_ON_POS(0)”と“SIGNAL_ON_NEG(1)”との間で交互に設定される。
【0096】
高周波電圧指令値生成器４３には、印加方法指令signal_noise_methodが入力される。高周波電圧指令値生成器４３は、以下のように、印加方法指令signal_noise_methodに従って、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ＊と、高周波位相ωｈｔとに基づいて、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0097】
高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”に設定されているときは、式（１）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0098】
また、高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されているときは、式（１４）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0099】
また、高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_OFF(2)”に設定されているときは、式（２）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。
【0100】
よって、有印加区間数Ｘが“３”に設定されているのに対して、無印加区間数Ｙが“１”に設定されている場合は、図１１に示すように、第１周期Ｔ１～第３周期Ｔ３の３区間で正相の高周波電圧がモータＭに印加された後、第４周期Ｔ４の１区間で高周波電圧がモータＭに印加されない。また、第５周期Ｔ５～第７周期Ｔ７の３区間で逆相の高周波電圧がモータＭに印加された後、第８周期Ｔ８の１区間で高周波電圧がモータＭに印加されない。また、第９周期Ｔ９～第１１周期Ｔ１１の３区間で正相の高周波電圧がモータＭに印加される。このように、高周波電圧指令値生成器４３は、無印加区間を設けつつ、高周波電圧として、第一位相の高周波電圧と、第一位相の高周波電圧に対して逆位相となる高周波電圧とを交互にモータＭに印加する。
【0101】
以下では、実施例３の印加方法、つまり、高周波電圧がモータＭに断続的に印加されるとともに、高周波電圧がモータに印加される区間ごとに、正相の高周波電圧と逆相の高周波電圧とが交互にモータＭに印加される印加方法を「第四印加方法ＮＣＤ」と表記する。
【0102】
ここで、高周波電圧の印加方法として第四印加方法ＮＣＤが用いられると側帯波が発生する。第四印加方法ＮＣＤが用いられた場合の側帯波の周波数は高周波電流周波数ｆｈ＊に基づいて“ｆｈ＊±ｆｈ＊／（２（Ｘ＋Ｙ））”と表される。
【0103】
一例として、高周波電流周波数ｆｈ＊が２５０Ｈｚの場合において、高周波電圧の印加方法として第四印加方法ＮＣ４が用いられる場合には、図１２に示すように、最大の騒音スペクトルを有する側帯波が２５０Ｈｚ±３１.２５Ｈｚに出現する一方で、第一印加方法ＮＣＡが用いられる場合（図４）に比べて、高周波電圧の印加によって発生する２５０Ｈｚの時間平均での騒音のレベルを低減することができる。図１２は、本開示の実施例３の騒音低減効果の説明に供する図である。
【0104】
このように、無印加区間を設けつつ、第一位相の高周波電圧をモータＭに印加する区間と、第一位相と逆の位相である第二位相をモータＭに印加する区間とを交互に設けることで、モータＭの時間平均での騒音レベルを低減することができるため、モータＭの騒音を抑えることができる。
【0105】
なお、切替器３０４は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”または“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されているときは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１を鏡相推定器３０２に接続することにより、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの出力元を同相鏡相電流ベクトル生成器３０１にする。一方で、切替器３０４は、印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_OFF(2)”に設定されているときは、フィルタ補正電流推定器３０３を鏡相推定器３０２に接続することにより、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの出力元をフィルタ補正電流推定器３０３にする。
【0106】
なお、切替器３０４は、実施例１と同様に、“SIGNAL_ON_POS(0)”または“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されている印加方法指令signal_noise_methodの入力が開始された時点（つまり、有印加区間開始時点）から所定待機時間が経過した時点から、“SIGNAL_OFF(2)”に設定されている印加方法指令signal_noise_methodの入力が開始された時点（つまり、有印加区間終了時点）までの区間（以下では「第五所定区間」と呼ぶことがある）において同相鏡相電流ベクトル生成器３０１を鏡相推定器３０２に接続し、有印加区間終了時点から、次の有印加区間開始時点から所定待機時間が経過する時点までの区間（以下では「第六所定区間」と呼ぶことがある）においてフィルタ補正電流推定器３０３を鏡相推定器３０２に接続しても良い。ここで、高周波電圧を印加開始直後は、高周波電流が不安定になる。そこで、所定待機時間としては、高周波電流が安定するまでの時間、例えば、高周波電圧の１周期に相当する時間を設定する。この場合、図１１の第１周期Ｔ１～第５周期Ｔ５で説明すると、第１周期Ｔ１、第５周期Ｔ５の開始時点が有印加区間開始時点に相当する。また、第１周期Ｔ１、第５周期Ｔ５が所定待機時間に相当する。また、第１周期Ｔ１、第５周期Ｔ５の終了時点が、所定待機時間が経過した時点に相当する。また、第３周期Ｔ３の終了時点が有印加区間終了時点に相当する。また、第２周期Ｔ２～第３周期Ｔ３が第五所定区間となり、第１周期Ｔ１、第４周期Ｔ４～第５周期Ｔ５が第六所定区間となる。こうすることで、高周波電圧の印加開始直後で高周波電流が安定していない区間において、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる。
【0107】
また、フィルタ補正電流推定器３０３は、無印加区間において、モータＭに印加される高周波電圧として、第一位相の高周波電圧と第二位相の高周波電圧のうち次に印加される方の高周波電圧に基づいて同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを算出しても良い。こうすることで、次の有印加区間開始時点において、鏡相推定器３０２に入力される同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎの変化が小さくなるため、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる。
【0108】
以上、実施例３について説明した。
【0109】
［実施例４］
＜高周波電圧指令値生成器の動作＞
図１３は、本開示の実施例４の高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。実施例４では、図１３に示すように、有印加区間の終了時に、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊よりもｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を４分の１周期長く生成する点が実施例３と相違する。以下、実施例３と異なる点について説明する。
＜高周波電圧指令値生成器の動作＞
図１３は、本開示の実施例４の高周波電圧指令値生成器の動作例を示す図である。実施例４では、図１３に示すように、有印加区間の終了時に、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊よりもｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を４分の１周期長く生成する点が実施例３と相違する。以下、実施例３と異なる点について説明する。
【0110】
高周波電圧指令値生成器４３は、騒音低減指令生成器７１から入力される印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_OFF(2)”に設定されているときは、式（２）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を生成する。但し、高周波電圧指令値生成器４３は、有印加区間の終了時点から４分の１周期の間は、式（１）または式（１４）に従ってｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊の生成を継続する。具体的には、高周波電圧指令値生成器４３は、直前の有印加区間において印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_POS(0)”に設定されていたときは、式（１）に従ってｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊の生成を継続し、直前の有印加区間において印加方法指令signal_noise_methodが“SIGNAL_ON_NEG(1)”に設定されているときは、式（１４）に従ってｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊の生成を継続する。
【0111】
よって、有印加区間数Ｘが“３”に設定されているのに対して、無印加区間数Ｙが“１”に設定されている場合は、図１３に示すように、第１周期Ｔ１～第３周期Ｔ３の３区間で正相の高周波電圧がモータＭに印加された後、第４周期Ｔ４の１区間で高周波電圧がモータＭに印加されない。また、第５周期Ｔ５～第７周期Ｔ７の３区間で逆相の高周波電圧がモータＭに印加された後、第８周期Ｔ８の１区間で高周波電圧がモータＭに印加されない。また、第９周期Ｔ９～第１１周期Ｔ１１の３区間で正相の高周波電圧がモータＭに印加される。但し、無印加区間である第４周期Ｔ４及び第８周期Ｔ８では、無印加区間の開始時点（つまり、有印加区間の終了時点）から４分の１周期の間、ｄ軸高周波電圧及びｑ軸高周波電圧のうちｑ軸高周波電圧のみがモータＭに印加される。
【0112】
こうすることで、図１３に示すように、無印加区間において高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈの双方を０付近にすることができるため、電流制御器２０に入力される電流の急峻な変化を抑制することができ、モータＭの制御が不安定になってしまうことを防止できる。
【0113】
なお、有印加区間の終了時に、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ＊よりもｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ＊を４分の１周期長く生成する点を実施例１に適用しても良い。
【0114】
以上、実施例４について説明した。
【0115】
［実施例５］
＜軸誤差演算器の構成＞
図１４は、本開示の実施例５の軸誤差演算器の構成例を示す図である。図１４に示す軸誤差演算器３０ｂは、図１に示す軸誤差演算器３０に該当する。図１４において、軸誤差演算器３０ｂは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１と、鏡相推定器３０２と、フィルタ補正電流推定器３０５と、切替器３０４とを有する。以下、実施例１と異なる点について説明する。
＜軸誤差演算器の構成＞
図１４は、本開示の実施例５の軸誤差演算器の構成例を示す図である。図１４に示す軸誤差演算器３０ｂは、図１に示す軸誤差演算器３０に該当する。図１４において、軸誤差演算器３０ｂは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１と、鏡相推定器３０２と、フィルタ補正電流推定器３０５と、切替器３０４とを有する。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【0116】
フィルタ補正電流推定器３０５は、式（１５）に従って同相電流ベクトルＩｈｐを推定するとともに、式（１６）に従って鏡相電流ベクトルＩｈｎを推定する。ここで、フィルタ補正電流推定器３０５は、高周波電圧の周期毎に同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを算出するものであり、式（１５）及び式（１６）において、Ｉｈｐｐｅａｋは前回の周期における同相電流ベクトルＩｈｐのピーク値であり、Ｉｈｎｐｅａｋは前回の周期における鏡相電流ベクトルＩｈｎのピーク値であり、θｉｄｐは電流位相である。また、ｕｐ（ωｈｔ＋θｉｄｐ）は式（１７）で表される２×１単位正相行列、ｕｎ（ωｈｔ＋θｉｄｐ）は式（１８）で表される２×１単位逆相行列である。また、式（１６）のΔθは、モータＭが回転することで発生する誘起電圧を用いて位置推定を行う拡張誘起電圧方式等によって算出した仮の軸誤差である。つまり、フィルタ補正電流推定器３０３は、前回の周期における同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎのピーク値を使用することで、今回の周期における高周波電圧がモータに印加された場合に発生する同相電流ベクトルＩｈｐ及び鏡相電流ベクトルＩｈｎを推定する。
【数15】
【数16】
【数17】
【数18】
【0117】
以上、実施例５について説明した。
【0118】
［実施例６］
＜モータ制御装置の構成＞
図１５は、本開示の実施例６のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１５に示すモータ制御装置１００ｂでは、高周波電流減算器４１及び駆動成分除去フィルタ６１に替えて、駆動／高調波分離フィルタ６２を有する点が実施例１の御装置１００ａと相違する。以下、実施例１と異なる点について説明する。
＜モータ制御装置の構成＞
図１５は、本開示の実施例６のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１５に示すモータ制御装置１００ｂでは、高周波電流減算器４１及び駆動成分除去フィルタ６１に替えて、駆動／高調波分離フィルタ６２を有する点が実施例１の御装置１００ａと相違する。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【0119】
駆動高調波分離フィルタ６２には、ｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９からｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑが入力される。駆動／高調波分離フィルタ６２は、例えば、実施例１の駆動成分除去フィルタ６１と同様に、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタと、ノッチフィルタとを用いて、ｄ軸電流Ｉｄから非高周波電流を除去することにより高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを得るとともに、ｑ軸電流Ｉｑから非高周波電流を除去することにより高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを得る。また、駆動／高調波分離フィルタ６２は、例えば、ノッチフィルタを用いてｄ軸電流Ｉｄから高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを除去することにより高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍを得るとともに、ｑ軸電流Ｉｑから高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを除去することにより高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを得る。駆動／高調波分離フィルタ６２は、分離後の高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを軸誤差演算器３０へ出力し、分離後の高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍ及び高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを減算器１８，１９へ出力する。
【0120】
以上、実施例６について説明した。
【0121】
［実施例７］
＜モータ制御装置の構成＞
図１６は、本開示の実施例７のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１６に示すモータ制御装置１００ｃでは、高周波電流減算器４１及び駆動成分除去フィルタ６１に替えて、駆動電流減算器４８及び高周波電流除去フィルタ６３を有する点が実施例１の御装置１００ａと相違する。以下、実施例１と異なる点について説明する。
＜モータ制御装置の構成＞
図１６は、本開示の実施例７のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１６に示すモータ制御装置１００ｃでは、高周波電流減算器４１及び駆動成分除去フィルタ６１に替えて、駆動電流減算器４８及び高周波電流除去フィルタ６３を有する点が実施例１の御装置１００ａと相違する。以下、実施例１と異なる点について説明する。
【0122】
駆動電流減算器４８は、減算器４８ａ，４８ｂを有する。高調波電流除去フィルタ６３には、ｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９からｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑが入力される。また、減算器４８ａにはｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９からｄ軸電流Ｉｄが入力され、減算器４８ｂにはｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９からｑ軸電流Ｉｑが入力される。
【0123】
高周波電流除去フィルタ６３は、例えばノッチフィルタを用いてｄ軸電流Ｉｄから高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを除去することにより高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍを得るとともに、ｑ軸電流Ｉｑから高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを除去することにより高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを得る。高周波電流除去フィルタ６３は、高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍを減算器１８，４８ａへ出力し、高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを減算器１９，４８ｂへ出力する。
【0124】
減算器４８ａは、ｄ軸電流Ｉｄから高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍを減算することにより高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを算出する。減算器４８ｂは、ｑ軸電流Ｉｑから高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを減算することにより高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを算出する。
【0125】
以上、実施例７について説明した。
【0126】
実施例６および実施例７では、ｄ軸電流Ｉｄを高周波ｄ軸電流Ｉｄｈと高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍとに分離するとともに、ｑ軸電流Ｉｑを高周波ｑ軸電流Ｉｑｈと高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍとに分離する方法について、実施例１と異なる方法を説明した。ここで、高周波電圧は断続的に印加され、有印加区間と無印加区間が繰り返し切り替わる。また、実施例６および実施例７で高周波電流を除去するために用いられるノッチフィルタ等のデジタルフィルタは、過去の入力値および出力値を用いてフィルタ処理を行う。そのため、有印加区間と無印加区間が切り替わる際に、フィルタの入力値であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに含まれる高周波電流が急激に変化すると、フィルタの出力が不安定化する。また、実施例６においては、高周波ｄ軸電流Ｉｄｈ及び高周波ｑ軸電流Ｉｑｈの抽出と、高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍ及び高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍの抽出の両方にフィルタを用いるため処理時間が長くなる。一方、実施例１の方法は、連続的に印加される非高周波電流を駆動成分除去フィルタ６１によって除去して高周波ｄ軸電流Ｉｄｈと高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを抽出した後に、高周波電流減算器４１によってｄ軸電流Ｉｄから高周波ｄ軸電流Ｉｄｈを減算することにより高周波除去ｄ軸電流Ｉｄｍを算出するとともに、ｑ軸電流Ｉｑから高周波ｑ軸電流Ｉｑｈを減算することにより高周波除去ｑ軸電流Ｉｑｍを算出する。したがって、実施例１の方法によれば、モータＭの制御が最も安定する。
【0127】
以上のように、本開示のモータ制御装置（実施例のモータ制御装置１００ａ）は、推定器（実施例の位置推定器３２、ＰＬＬ制御器３１及び軸誤差演算器３０）と、印加部（実施例２，３の高周波電圧指令値生成器４３）とを有する。推定器は、高周波電圧がモータ（実施例のモータＭ）に印加されることにより発生する高周波電流に基づいて、モータが有するロータの位置を推定する。印加部は、高周波電圧として、第一の高周波電圧（実施例の第一位相の高周波電圧）と、第一の高周波電圧に対して逆位相となる第二の高周波電圧（実施例の第二位相の高周波電圧）とを交互にモータに印加する。例えば、第一の高周波電圧と第二の高周波電圧は電圧の振幅が同じである。
【0128】
また、推定器は、高周波電流を用いて軸誤差を算出する軸誤差演算器（実施例の軸誤差演算器３０）を有する。軸誤差演算器は、第一の同相鏡相電流ベクトル生成器（実施例の同相鏡相電流ベクトル生成器３０１）と、第二の同相鏡相電流ベクトル生成器（実施例のフィルタ補正電流推定器３０３，３０５）と、鏡相推定器（実施例の鏡相推定器３０２）とを有する。第一の同相鏡相電流ベクトル生成器は、高周波電流を用いて第一の同相鏡相電流ベクトルを算出する。第二の同相鏡相電流ベクトル生成器は、高周波電圧がモータに印加された場合に発生する同相鏡相電流ベクトルを推定することにより第二の同相鏡相電流ベクトルを算出する。鏡相推定器は、第一の同相鏡相電流ベクトルまたは第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて軸誤差を算出する。
【0129】
また、鏡相推定器は、第一区間で第一の同相鏡相電流ベクトルを用いて軸誤差を算出する一方で、第二区間で第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて軸誤差を算出する。第一区間は、モータに印加される高周波電圧が第一の高周波電圧と第二の高周波電圧との間で切り替わった第一時点（実施例の第一位相切替時点）から所定の待機時間が経過した時点から、モータに印加される高周波電圧が第一の高周波電圧と第二の高周波電圧との間で再び切り替わる第二時点（実施例の第二位相切替時点）までの区間（実施例２の第三所定区間）である。第二区間は、第二時点から所定の待機時間が経過する時点までの区間（実施例２の第四所定区間）である。
【0130】
また、印加部（実施例３の高周波電圧指令値生成器４３）は、第一の高周波電圧と第二の高周波電圧との間で切り替わった高周波電圧がモータに印加される前の無印加区間において、高周波電圧をモータに印加しない。
【0131】
また、鏡相推定器は、第一区間で第一の同相鏡相電流ベクトルを用いて軸誤差を算出する一方で、第二区間で第二の同相鏡相電流ベクトルを用いて軸誤差を算出する。第一区間は、モータへの高周波電圧の印加を開始する第一の開始時点（実施例の有印加区間開始時点）から所定待機時間が経過した時点から、モータへの高周波電圧の印加を終了する終了時点（実施例の有印加区間終了時点）までの区間（実施例３の第五所定区間）である。第二区間は、モータへの高周波電圧の印加を終了する終了時点から、モータへの高周波電圧の印加を開始する第二の開始時点（実施例の次の有印加区間開始時点）から所定待機時間が経過した時点までの区間（実施例３の第六所定区間）である。
【0132】
また、第二の同相鏡相電流ベクトル生成器は、無印加区間において、モータに印加される高周波電圧として、第一の高周波電圧と第二の高周波電圧のうち次に印加される方の高周波電圧に基づいて第二の同相鏡相電流ベクトルを算出する。
【符号の説明】
【0133】
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ モータ制御装置
２８ ３φ電流算出器
３０ 軸誤差演算器
３０１ 同相鏡相電流ベクトル生成器
３０２ 鏡相推定器
３０３，３０５ フィルタ補正電流推定器
３１ ＰＬＬ制御器
３２ 位置推定器
４１ 高周波電流減算器
４３ 高周波電圧指令値生成器
６１ 駆動成分除去フィルタ
Ｍ モータ
２８ ３φ電流算出器
３０ 軸誤差演算器
３０１ 同相鏡相電流ベクトル生成器
３０２ 鏡相推定器
３０３，３０５ フィルタ補正電流推定器
３１ ＰＬＬ制御器
３２ 位置推定器
４１ 高周波電流減算器
４３ 高周波電圧指令値生成器
６１ 駆動成分除去フィルタ
Ｍ モータ
【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】