特開 2023-154261 モータ制御装置並びに電気車

(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】P2023154261

(43)【公開日】2023-10-19

(54)【発明の名称】モータ制御装置並びに電気車

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/12 20160101AFI20231012BHJP

【ＦＩ】

H02P21/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022063480

(22)【出願日】2022-04-06

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】谷口 峻

(72)【発明者】

【氏名】松尾 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】安島 俊幸

(72)【発明者】

【氏名】戸張 和明

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA19

5H505BB04

5H505CC04

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG01

5H505GG02

5H505GG04

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ04

5H505JJ22

5H505JJ23

5H505JJ24

5H505JJ26

5H505LL01

5H505LL22

5H505LL41

(57)【要約】

【課題】
無駄時間の影響があっても交流モータを安定に駆動できるモータ制御装置、並びにこのモータ制御装置によって制御される交流モータを搭載する電気車を提供する。
【解決手段】
このモータ制御装置は、交流モータ（１）が接続される電力変換器（２）を制御するものであって、交流モータの交流量が指令値に一致するように電力変換器の電圧指令を生成する電圧ベクトル演算部（１８）と、交流量のｄｑ軸成分の振動成分に基づいて、交流量の位相が進んだ時点におけるｄ軸成分の振動成分もしくはｑ軸成分の振動成分を演算し、演算されたｄ軸成分の振動成分もしくはｑ軸成分の振動成分に基づいて、電圧指令を補正するための補正量を生成する減衰比制御部（２６）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流モータが接続される電力変換器を制御するモータ制御装置において、
前記交流モータの交流量が指令値に一致するように前記電力変換器の電圧指令を生成する電圧ベクトル演算部と、
前記交流量のｄｑ軸成分の振動成分に基づいて、前記交流量の位相が進んだ時点におけるｄ軸成分の前記振動成分もしくはｑ軸成分の前記振動成分を演算し、演算された前記ｄ軸成分の前記振動成分もしくは前記ｑ軸成分の前記振動成分に基づいて、前記電圧指令を補正するための補正量を生成する減衰比制御部と、
を備え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、
前記交流量がモータ電流またはモータ磁束であることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記交流量の前記位相が無駄時間に応じて進んだ時点における前記ｄ軸成分の前記振動成分もしくは前記ｑ軸成分の前記振動成分を演算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
ｄ軸およびｑ軸を前記交流量の前記位相の進みだけ回転する座標変換により、前記ｄ軸成分の前記振動成分もしくは前記ｑ軸成分の前記振動成分を演算することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載のモータ制御装置において、
前記座標変換は、無駄時間に応じた前記位相の進みだけ前記ｄ軸および前記ｑ軸を回転することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項6】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記電圧ベクトル演算部は、前記補正量によって、前記電圧指令のｄ軸電圧指令値またはｑ軸電圧指令値を補正することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項7】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記電圧ベクトル演算部は、前記補正量によって、前記電圧指令の位相を補正することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項8】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記補正量に応じてｄ軸およびｑ軸を回転させることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項9】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記減衰比制御部は、
前記交流量の前記ｄ軸成分と、前記交流量のｄ軸成分指令値との差分から前記ｄ軸成分の前記振動成分を抽出し、
前記交流量の前記ｑ軸成分と、前記交流量のｑ軸成分指令値との差分から前記ｑ軸成分の前記振動成分を抽出することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項10】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記減衰比制御部は、
前記交流量の前記ｄ軸成分から前記ｄ軸成分の前記振動成分を抽出し、
前記交流量の前記ｑ軸成分から前記ｑ軸成分の前記振動成分を抽出することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項11】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記減衰比制御部は、前記交流量の前記ｄｑ軸成分の前記振動成分をハイパスフィルタによって抽出することを特徴とするモータ制御装置。

【請求項12】

交流モータによって駆動される電気車において、
前記交流モータに接続され、前記交流モータに電力を供給する電力変換器と、
前記電力変換器を制御するモータ制御装置と、
を備え、
前記モータ制御装置は、請求項１に記載のモータ制御装置であることを特徴とする電気車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同期モータなどの交流モータを駆動するためのモータ制御装置並びにそれを用いる電気車に関する。

【背景技術】

【0002】

モータを小型化するために、モータの高速回転化や高磁束密度化が進んでいる。特に、電気自動車などの電気車においては、モータの重量が消費電力量に影響を与えるため、その傾向は顕著である。

【0003】

高速回転化に対応するために、モータを安定に駆動するための安定化制御が要求される。

【0004】

安定化制御に関する従来技術として、特許文献１および特許文献２に記載された技術が知られている。

【0005】

特許文献１に記載された技術では、電流検出値の振動成分に対して逆相となるように電圧を制御することで、モータの共振周波数に対する電流制御のゲインを低下させる。

【0006】

特許文献２に記載された技術では、電流検出値の振動成分に基づいて、回転位相角を制御することで、モータの共振周波数に対するゲイン特性を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４－１６８３３５号公報

【特許文献2】特開２０１０－１７２０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の技術では、高速域になると、無駄時間の影響により、振動成分に対する電圧の位相が逆相からずれてしまう。したがって、振動成分の抑制が難しくなる。

【0009】

また、特許文献２に記載の技術においても、高速域になると、無駄時間の影響による電圧の位相のずれによって、振動成分の抑制が難しくなる。

【0010】

そこで、本発明は、無駄時間の影響があっても交流モータを安定に駆動できるモータ制御装置、並びにこのモータ制御装置によって制御される交流モータを搭載する電気車を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明によるモータ制御装置は、交流モータが接続される電力変換器を制御するものであって、交流モータの交流量が指令値に一致するように電力変換器の電圧指令を生成する電圧ベクトル演算部と、交流量のｄｑ軸成分の振動成分に基づいて、交流量の位相が進んだ時点におけるｄ軸成分の振動成分もしくはｑ軸成分の振動成分を演算し、演算されたｄ軸成分の振動成分もしくはｑ軸成分の振動成分に基づいて、電圧指令を補正するための補正量を生成する減衰比制御部と、を備える。

【0012】

上記課題を解決するために、本発明による電気車は、交流モータによって駆動されるものであって、交流モータに接続され、交流モータに電力を供給する電力変換器と、電力変換器を制御するモータ制御装置と、を備え、モータ制御装置は、本発明によるモータ制御装置である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、無駄時間の影響があっても交流モータを安定に駆動できる。

【0014】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例１であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】第二ｄｑ軸電流指令演算部２４におけるＰＩ制御器の構成を示す機能ブロック図である。

【図3】減衰比制御部２６の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】電圧ベクトル演算部１８の構成を示す機能ブロック図である。

【図5】ｄｑ軸電流の振動成分を示す波形図である。

【図6】実施例１の第１の変形例であるモータ制御装置における、減衰比制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図7】実施例１の第２の変形例であるモータ制御装置における、減衰比制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図8】実施例２であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図9】減衰比制御部２６Ａの構成を示す機能ブロック図である。

【図10】電圧ベクトル演算部１８Ａの構成を示す機能ブロック図である。

【図11】実施例３であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図12】減衰比制御部２６Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図13】実施例３の一変形例である減衰比制御部２６Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図14】電圧ベクトル演算部１８Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図15】実施例４であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図16】電圧ベクトル演算部１８Ｃの構成を示す機能ブロック図である。

【図17】実施例５であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図18】第二ｄｑ軸磁束指令演算部２５におけるＰＩ制御器の構成を示す機能ブロック図である。

【図19】減衰比制御部２７の構成を示す機能ブロック図である。

【図20】電圧ベクトル演算部１９の構成を示す機能ブロック図である。

【図21】実施例６であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図22】減衰比制御部２７Ａ（の構成を示す機能ブロック図である。

【図23】電圧ベクトル演算部１９Ａの構成を示す機能ブロック図である。

【図24】実施例７であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図25】減衰比制御部２７Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図26】実施例７の第１の変形例における減衰比制御部２６Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図27】実施例７の第２の変形例における減衰比制御部２６Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図28】電圧ベクトル演算部１９Ｂの構成を示す機能ブロック図である。

【図29】実施例８であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図30】電圧ベクトル演算部１９Ｃの構成を示す機能ブロック図である。

【図31】電圧ベクトルと磁束ベクトルを示すベクトル図である。

【図32】１パルス制御における、Ｕ相ゲート信号およびＵ相電圧指令値を示す波形図である。

【図33】実施例９である電気車の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について、下記の実施例１～９により、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは、同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

【0017】

いずれの実施例においても、交流モータの交流量をフィードバック量とするベクトル制御が適用される。実施例１～４では、フィードバック量はモータ電流である。実施例５～８では、フィードバック量はモータ磁束である。

【0018】

各実施例において、制御対象である交流モータは、永久磁石同期モータ(以下、「ＰＭＳＭ」（Permanent Magnet Synchronous Motorの略)と記す）である。

【実施例0019】

図１は、本発明の実施例１であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、本実施例においては、マイクロコンピュータなどのコンピュータシステムが、所定のプログラムを実行することにより、図１に示すモータ制御装置として機能する（他の実施例も同様）。

【0020】

図１において、電力変換器２の交流側および直流側には、それぞれＰＭＳＭ１および直流電圧源９（例えばバッテリ）が接続される。電力変換器２は、直流電圧源９からの直流電力を交流電力に変換してＰＭＳＭ１へ出力する。ＰＭＳＭ１は、この交流電力によって、回転駆動される。電力変換器２は、半導体スイッチング素子からなるインバータ主回路を備えている。半導体スイッチング素子がゲート信号によってオン・オフ制御されることにより、直流電力が交流電力に変換される。なお、半導体スイッチング素子としては、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が適用される。

【0021】

相電流検出器３は、電力変換器２からＰＭＳＭ１に流れる３相のモータ電流、すなわちＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを検出して、それぞれＵ相電流検出値Ｉｕｃ、Ｖ相電流検出値ＩｖｃおよびＷ相電流検出値Ｉｗｃとして出力する。なお、相電流検出器３としては、ホールＣＴ（Current Transformer）などが適用される。

【0022】

磁極位置検出器４は、ＰＭＳＭ１の磁極位置を検出して、磁極位置情報θ^*を出力する。磁極位置検出器４としては、レゾルバなどが適用される。

【0023】

周波数演算部５は、磁極位置検出器４が出力する磁極位置情報θ^＊から、時間微分演算などによって速度情報ω_１ ^＊を演算して出力する。

【0024】

座標変換部７は、相電流検出器が出力するＩｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃを、磁極位置情報θ^＊に応じて、回転座標系におけるｄｑ軸電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃに変換して、Ｉｄｃ，Ｉｑｃを出力する。

【0025】

なお、Ｉｕｃ，Ｉｖｃ，Ｉｗｃと、座標変換部７が演算処理する電流との間の時間遅れを補償するために、座標変換における位相を補正してもよい。

【0026】

第二ｄｑ軸電流指令演算部２４は、上位制御装置などから与えられる第一ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊と、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄｃ，Ｉｑｃが一致するように、比例積分（ＰＩ）制御器によって第二ｄｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊＊，Ｉｑ^＊＊を演算して出力する。

【0027】

図２は、第二ｄｑ軸電流指令演算部２４（図１）におけるＰＩ制御器の構成を示す機能ブロック図である。

【0028】

図２の上図に示すように、第二ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＊を演算するＰＩ制御器においては、加減算器８１によって、第一ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流検出値Ｉｄｃとの差分（Ｉｄ^＊－Ｉｄｃ）が演算され、比例器８７によって、差分演算値に、比例ゲイン（Ｋ_Ｐ）が乗算される。また、差分演算値は、積分器８３によって積分され、比例器８５によって、積分値に積分ゲイン（Ｋ_Ｉ）が乗算される。比例ゲインＫ_Ｐが乗算された差分演算値と、積分ゲインＫ_Ｉが乗算された積分値とが、加算器８９によって加算され、第二ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＊が演算される。

【0029】

図２の下図に示すように、第二ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＊を演算するＰＩ制御器においては、加減算器９１によって、第一ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流検出値Ｉｑｃとの差分（Ｉｑ^＊－Ｉｑｃ）が演算され、比例器９７によって、差分演算値に比例ゲイン（Ｋ_Ｐ）が乗算される。また、差分演算値は、積分器９３によって積分され、比例器９５によって、積分値に積分ゲイン（Ｋ_Ｉ）が乗算される。比例ゲインＫ_Ｐが乗算された差分演算値と、積分ゲインＫ_Ｉが乗算された積分値とが、加算器９９によって加算され、第二ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＊が演算される。

【0030】

図１に示す減衰比制御部２６は、モータ電流の振動成分を抽出し、抽出した振動成分に応じて、この振動成分を減衰させるための電圧指令値（以下、「安定化電圧指令値」と称す）を生成する。本実施例では、図１に示すように、減衰比制御部２６は、第一ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊、第一ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃ、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃおよび速度情報ω_１ ^＊に基づき、ｄ軸電流およびｑ軸電流の各振動成分を抽出し、抽出した両振動成分に応じて、モータ電流の振動成分を減衰させるためのｄ軸安定化電圧指令値Ｖｄｄ^＊を生成する。

【0031】

電圧指令に対するモータの応答（電流など）における減衰比の値は、通常は、モータ定数（電機子巻線の抵抗や電機子巻線のインダクタンスなど）によって設定され、制御が難しい。これに対し、本実施例１では、このような減衰比が、減衰比制御部２６によって、等価的に、応答の振動を抑えるように制御される。

【0032】

図３は、減衰比制御部２６（図１）の構成を示す機能ブロック図である。

【0033】

図３に示すように、減衰比制御部２６においては、一次遅れ演算器６１および一次遅れ演算器６２によって、それぞれ、第一ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の一次遅れおよび第一ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の一次遅れが演算される。なお、本実施例１では、制御系のカットオフ角周波数ωｃの逆数を、一次遅れにおける時定数としている。

【0034】

さらに、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃと、第一ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の一次遅れとのｄ軸電流差分ｄＩｄ（＝Ｉｄｃ－（Ｉｄ^＊の一次遅れ））が、加減算器６３によって演算される。かつ、ｑ軸電流検出値Ｉｑｃと、第一ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の一次遅れとのｑ軸電流差分ｄＩｑ（Ｉｑｃ－（Ｉｑ^＊の一次遅れ））が、加減算器６４によって演算される。

【0035】

座標変換器６５は、制御動作に伴う無駄時間を補償するために、ｄ軸電流差分ｄＩｄおよびｑ軸電流差分ｄＩｑを、制御軸であるｄｑ軸を無駄時間分の位相だけ回転させた座標における補正ｄ軸電流差分ｄＩｄ’および補正ｑ軸電流差分ｄＩｑ’に変換する。

【0036】

座標変換器６５は、予め座標変換器６５に設定されている式（１）を用いて、ｄ軸電流差分ｄＩｄおよびｑ軸電流差分ｄＩｑを、速度情報ω_１ ^＊と無駄時間ｄｔを乗算した補正位相ω_１ ^＊ｄｔだけｄｑ軸を回転させた座標における補正ｄ軸電流差分ｄＩｄ’および補正ｑ軸電流差分ｄＩｑ’を演算する。

【0037】

【数1】

【0038】

座標変換器６５によれば、振動成分を含むｄ軸電流差分ｄＩｄおよびｑ軸電流差分ｄＩｑが、ＩｄｃおよびＩｑｃ（もしくは、三相電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ））を検出した時点から、無駄時間分だけ位相を進めた時点での、振動成分を含むｄ軸電流差分ｄＩｄ’およびｑ軸電流差分ｄＩｑ’に変換される。

【0039】

図３に示すように、本実施例において、座標変換器６５はｄＩｄ’を出力する。したがって、座標変換器６５は、ｄＩｄ’およびｄＩｑ’の内、ｄＩｄ’だけを演算する。なお、座標変換器６５には、式（１）のようにｄＩｄ’およびｄＩｑ’を表す式に限らず、ｄＩｄ’を表す式だけが設定されていてもよい。

【0040】

座標が変換されたｄ軸電流差分ｄＩｄ’の振動成分が、ハイパスフィルタ６６（図３中に伝達関数を示す）によって抽出される。抽出されたｄＩｄ’の振動成分、すなわちｄ軸電流の振動成分に、比例器６７によって、ゲイン（２ζＬｄ）が乗算される。Ｌｄは、ｄ軸インダクタンスである。ハイパスフィルタ６６が出力する、ｄ軸電流差分ｄＩｄ’の振動成分は、座標変換器６５によって位相が進められたｄ軸電流の振動成分である。

【0041】

ここで、ζは、振動成分の減衰の程度に関わる制御パラメータである。すなわち、ζは、モータの応答における減衰比に相当するが、制御系において、モータの応答における減衰比とは独立に、任意（ただし、０＜ζ≦１）に設定される定数である。そこで、以下、ζを「減衰比」と称する。

【0042】

図３に示すように、ゲイン（２ζＬｄ）が乗算されたｄ軸電流の振動成分に、ＰＭＳＭ１（図１）の速度情報ω_１ ^＊の絶対値が、乗算器６９によって乗算される。これにより、電流値が電圧値に変換される。なお、速度情報ω_１ ^＊の絶対値は、絶対値演算器６８（ＡＢＳ）によって演算される。

【0043】

ローパスフィルタ５７は、乗算器６９の出力から高周波成分を除去して、ｄ軸安定化電圧指令値Ｖｄｄ＊を出力する。なお、後述するように、ローパスフィルタ５７のカットオフ周波数は、速度情報ω_１ ^＊に応じて設定される。

【0044】

図１に示す電圧ベクトル演算部１８は、電流制御に関わるモータモデルの逆モデルに基づいて、電圧指令値を生成する
モータモデルの逆モデルは、モータのｄ軸電流およびｑ軸電流をそれぞれＩｄおよびＩｑとし、モータのｄ軸電圧およびｑ軸電圧をそれぞれＶｄおよびＶｑとすると、式（２）のような電圧方程式によって表される。

【0045】

【数2】

【0046】

本実施例１においては、式（２）において、ＩｄおよびＩｑをそれぞれ第二ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＊および第二ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊＊とする。電圧ベクトル演算部１８は、式（２）によって演算したＶｄと、減衰比制御部２６が出力するｄ軸安定化電圧指令値Ｖｄｄ^＊とに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を生成して出力する。また、電圧ベクトル演算部１８は、式（２）によって演算したＶｑを、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊として出力する。

【0047】

図４は、式（２）で表される逆モデルに基づく電圧ベクトル演算部１９の構成を示す機能ブロック図である。図４において、Ｒ，Ｌｄ，Ｌｑ，Ｋｅは、それぞれＰＭＳＭ１における巻線抵抗、ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス、誘起電圧定数である。

【0048】

Ｌｄを係数とする微分器４５によって、ｓＬｄＩｄ^＊＊が演算される。また、比例器４６によって、ＲＩｄ^＊＊が演算される。さらに、加算器４７によって、（Ｒ＋ｓＬｄ）Ｉｄ^＊＊が演算される。

【0049】

乗算器４８によって、比例器（Ｌｑ）によって演算されたＬｑＩｑ^＊＊とω_１ ^＊とが乗算される。加減算器４９によって、加算器４７による加算演算値から乗算器４８による乗算値が減算され、（Ｒ＋ｓＬｄ）Ｉｄ^＊＊－ω_１ ^＊ＬｑＩｑ^＊＊が演算される。この演算値は、式（２）におけるｄ軸電圧Ｖｄに対応する。加減算器４９は、さらに、減衰比制御部２６（図１，３）によって生成されたｄ軸安定化電圧指令値Ｖｄｄ^＊を減算する。これにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊が生成される。

【0050】

Ｌｑを係数とする微分器３５によって、ｓＬｑＩｑ^＊＊が演算される。また、比例器３６によって、ＲＩｑ^＊＊が演算される。さらに、加算器３７によって、（Ｒ＋ｓＬｑ）Ｉｑ^＊＊が演算される。

【0051】

乗算器３８によって、比例器（Ｌｄ）によって演算されたＬｄＩｄ^＊＊とω_１ ^＊とが乗算される。加算器３９によって、加算器３７による加算演算値と、乗算器３８による乗算値と、誘起電圧値ω_１ ^＊Ｋｅとが加算され、（Ｒ＋ｓＬｑ）Ｉｑ^＊＊＋ω_１ ^＊ＬｄＩｄ^＊＊＋ω_１ ^＊Ｋｅが演算される。これにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊が生成される。なお、加算器３９による演算値は、式（２）におけるｑ軸電圧Ｖｑに対応する。

【0052】

図１に示す座標変換部１１は、電圧ベクトル演算部１８が出力する、電力変換器２に対するｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊を、磁極位置検出器４で検出される磁極位置情報θ^＊を用いて座標変換することにより、電力変換器２に対する三相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を生成して出力する。なお、Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊と、座標変換部１１が演算処理するＶｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊との間の時間遅れを補償するために、座標変換における位相を補正してもよい。

【0053】

図１に示す直流電圧検出器６は、直流電圧源９の電圧を検出して、直流電圧情報Ｖｄｃを出力する。

【0054】

図１に示すＰＷＭ制御器１２は、座標変換部１１から三相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊を受けるとともに、直流電圧検出器６から直流電圧情報Ｖｄｃを受け、これらに基づいて、パルス幅変調によって、電力変換器２に与えるゲート信号を生成して出力する。ＰＷＭ制御器１２は、例えば、キャリア信号として三角波を用い、三相電圧指令値を変調波とするパルス幅変調によってゲート信号を生成する。

【0055】

前述のように、減衰比制御部２６における座標変換器６５によって無駄時間分だけ位相が進められたｄ軸電流の振動成分に基づいて生成されたＶｄｄ^＊が、式（２）に基づいて生成されるｄ軸電圧Ｖｄに、振動成分を相殺する方向に重畳される。このため、無駄時間が補償されたモータ電流の振動成分の抑制が可能になる。

【0056】

以下、本実施例における無駄時間補償に関する本発明者による検討について説明する。

【0057】

図５は、ｄｑ軸電流の振動成分を示す波形図である。

【0058】

本発明者の検討によれば、図５に示すように、ｄ軸電流の振動成分３１１とｑ軸電流の振動成分３１５については、位相差が９０度であり、かつ振幅が同じ大きさである。したがって、式（１）のような座標軸を回転させる座標変換により、減衰比制御部２６（図１）における無駄時間補償が可能になる。公知の位相進み補償では高周波域のゲインを上げるのに対し、ゲインを上げることなく座標軸を回転させる座標変換によれば、安定に無駄時間を補償することができる。

【0059】

また、図３に示すように、ローパスフィルタ５７によって、乗算器６９の出力から高周波成分を除去することにより、高周波帯域における位相の進みすぎが抑制できる。例えば、基本波周波数の成分の位相を４５度進める場合、６次成分の位相は２７０度進んでしまう。これに対し、ローパスフィルタ５７で高周波成分をカットすることにより、このような位相の進みすぎが抑制できる。なお、ローパスフィルタ５７のカットオフ周波数は、速度情報ω_１ ^＊に対して１．５～２倍程度の値に設定することが好ましい。これにより、高周波帯域の位相が進みすぎてしまうことが防止される。

【0060】

本実施例によれば、座標変換によってｄｑ軸電流の振動成分の位相を進めることにより、基本波周波数が高いために無駄時間の影響が大きくなる場合においても、無駄時間の影響を補償して、安定した減衰比制御が可能になる。

【0061】

なお、ハイパスフィルタに代えて、基本波周波数の振動成分を抽出する他の手段を適用してもよい。例えば、フーリエ級数展開やバンドパスフィルタなどを適用することができる。

【0062】

図６は、実施例１の第１の変形例であるモータ制御装置における、減衰比制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【0063】

本変形例では、座標変換器６５の前段にハイパスフィルタが設けられる。図６に示すように、ｄ軸電流差分ｄＩｄの振動成分ｄＩｄｈがハイパスフィルタ６６（図６中に伝達関数を示す）によって抽出され、かつｑ軸電流差分ｄＩｑの振動成分ｄＩｑｈがハイパスフィルタ６６Ａ（図６中に伝達関数を示す）によって抽出される。座標変換器６５は、式（１）を用いて、振動成分ｄＩｄｈおよびｄＩｑｈを、ｄｑ軸を無駄時間分の位相だけ回転させた座標における振動成分ｄＩｄｈ’およびｄＩｑｈ’に変換する。なお、本変形例では、座標変換器６５は、ｄＩｄｈ’およびｄＩｑｈ’の内、ｄＩｄｈ’のみを出力する。

【0064】

図７は、実施例１の第２の変形例であるモータ制御装置における、減衰比制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【0065】

本変形例においても、座標変換器の前段にハイパスフィルタが設けられる。図７に示すように、ｄ軸電流検出値Ｉｄｃの振動成分Ｉｄｈがハイパスフィルタ６６Ｂ（図７中に伝達関数を示す）によって抽出され、かつｑ軸電流検出値Ｉｑｃの振動成分Ｉｑｈがハイパスフィルタ６６Ｃ（図７中に伝達関数を示す）によって抽出される。座標変換器６５Ａは、式（１）を用いて、振動成分ＩｄｈおよびＩｑｈを、ｄｑ軸を無駄時間分の位相だけ回転させた座標における振動成分Ｉｄｈ’およびＩｑｈ’に変換する。なお、本変形例では、座標変換器６５Ａは、ｄＩｄｈ’およびｄＩｑｈ’の内、ｄＩｄｈ’のみを出力する。

【0066】

これらの変形例によれば、実施例１と同様に、座標変換によってｄｑ軸電流の振動成分の位相を進めることにより、基本波周波数が高いために無駄時間の影響が大きくなる場合においても、無駄時間の影響を補償して、安定した減衰比制御が可能になる。

【実施例0067】

図８は、本発明の実施例２であるモータ制御装置の構成を示す機能ブロック図である。以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

【0068】

図８に示すように、本実施例２においては、実施例１（図１）とは異なり、減衰比制御部２６Ａは、ｑ軸安定化電圧指令値Ｖｑｄ^＊を生成する。

【0069】

図９は、減衰比制御部２６Ａ（図８）の構成を示す機能ブロック図である。

【0070】

本実施例２における減衰比制御部２６Ａ（図８）が備える座標変換器６５Ａ（図９）は、実施例１（図３）と同様に、式（１）を用いて、ｄ軸電流差分ｄＩｄおよびｑ軸電流差分ｄＩｑを、制御軸であるｄｑ軸を無駄時間分の位相ω_１ ^＊ｄｔだけ回転させた座標における補正ｄ軸電流差分ｄＩｄ’および補正ｑ軸電流差分ｄＩｑ’に変換する。

【0071】

なお、図９に示すように、本実施例２において、座標変換器６５ＡはｄＩｑ’を出力する。したがって、座標変換器６５Ａは、ｄＩｄ’およびｄＩｑ’の内、ｄＩｑ’だけを演算する。座標が変換されたｑ軸電流差分ｄＩｑ’の振動成分が、ハイパスフィルタ６６Ｄ（図９中に伝達関数を示す）によって抽出される。

【0072】

図１０は、式（２）で表される逆モデルに基づく、本実施例２における電圧ベクトル演算部１８Ａ（図８）の構成を示す機能ブロック図である。

【0073】

加減算器４９Ａによって、加算器４７による加算演算値から、乗算器４８による乗算値が減算され、（Ｒ＋ｓＬｄ）Ｉｄ^＊＊－ω_１ ^＊ＬｑＩｄ^＊＊が演算される。これにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊が生成される。なお、加減算器４９Ａによる演算値は、式（２）におけるｄ軸電圧Ｖｄに対応する。

【0074】

加減算器３４によって、加算器３７による演算値からｑ軸安定化電圧指令値Ｖｑｄ^＊が減算される。加算器３９により、加減算器３４の演算値と、乗算器３８の演算値と、ω_１ ^＊Ｋｅとが加算され、（Ｒ＋ｓＬｑ）Ｉｑ^＊＊＋ω_１ ^＊ＬｄＩｄ^＊＊＋ω_１ ^＊Ｋｅ－Ｖｑｄ^＊が演算される。この演算値は、式（２）におけるｑ軸電圧Ｖｑからｑ軸安定化電圧指令値Ｖｑｄ^＊を減算した演算値に対応する。加算器３９は、演算値をｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊として出力する。

【0075】

本実施例２によれば、実施例１と同様に、座標変換によってｄｑ軸電流の振動成分の位相を進めることにより、無駄時間の影響を補償して、安定した減衰比制御が可能になる。

【0076】

なお、本実施例２においても、実施例１と同様に、ハイパスフィルタに代えて、基本波周波数の振動成分を抽出する他の手段を適用してもよい。

【0077】

また、本実施例２においても、実施例１の第１および第２の変形例と同様の変形例が可能である。