特開 2023-37463 制御装置、電気車及び制御方法

(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】P2023037463

(43)【公開日】2023-03-15

(54)【発明の名称】制御装置、電気車及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/05 20060101AFI20230308BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20230308BHJP

【ＦＩ】

H02P21/05

H02P21/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021144236

(22)【出願日】2021-09-03

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】児島 徹郎

(72)【発明者】

【氏名】隅田 悟士

(72)【発明者】

【氏名】坂井 俊文

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA19

5H505BB04

5H505CC01

5H505DD03

5H505DD05

5H505EE41

5H505EE42

5H505EE49

5H505EE55

5H505GG04

5H505HA08

5H505HB02

5H505JJ04

5H505JJ05

5H505LL22

5H505LL52

(57)【要約】

【課題】 制御モードの切り替え時に生じるトルク変動を抑制できる制御装置を提供する。
【解決手段】 インバータ駆動の誘導電動機を制御する制御装置であって、低速領域の制御モードにおいて、ｄｑ軸電流ｉ_d，ｉ_qと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、を参照して誘導電動機の周波数を推定するほか、誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて、誘導電動機の周波数を推定する周波数推定部と、制御モードが高速領域へと切り替わる前後で、誘導電動機の周波数を踏襲して変化を抑制するように初期値を演算することにより、すべり周波数推定誤差を抑制可能なすべり補償演算部と、制御モードが切り替わる前に推定された誘導電動機の周波数を出力する代わりに、切り替え後に誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて推定された誘導電動機の周波数とすべり補償演算部の出力の和へと、切り替えて出力する周波数推定値切り替えスイッチと、を備えた。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

インバータ駆動の誘導電動機を制御する制御装置であって、
低速領域の制御モードにおいて、ｄｑ軸電流ｉ_d，ｉ_qと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、を参照して前記誘導電動機の周波数を推定するほか、前記誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて、前記誘導電動機の周波数を推定する周波数推定部と、
制御モードが高速領域へと切り替わる前後で、前記誘導電動機の周波数を踏襲して変化を抑制するように初期値を演算することにより、すべり周波数推定誤差を抑制可能なすべり補償演算部と、
制御モードが前記切り替わる前に推定された前記誘導電動機の周波数を出力する代わりに、切り替え後に前記誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて推定された前記誘導電動機の周波数と前記すべり補償演算部の出力の和へと、切り替えて出力する周波数推定値切り替えスイッチと、
を備えた制御装置。

【請求項2】

前記制御モードに応じて、周波数推定値を切り替えた後の前記すべり補償演算部の初期値を、前記誘導電動機の回転子加速度に、所定の応答時定数を乗算して演算するオフセット量演算部をさらに備えた、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記オフセット量演算部は、前記誘導電動機の回転子加速度について、トルク指令値τ_m ^*を前記誘導電動機の極対数Ｐ_mで乗算し、予め設定した負荷のイナーシャＪ^*で除算して演算する、
請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

さらに負荷質量検出部を有し、該負荷質量検出部から得られた負荷質量の情報を用いて、前記オフセット量演算部が負荷の実イナーシャを演算する、
請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記オフセット量演算部は、前記初期値を、制御モードに応じて、周波数推定値を切り替える前後でインバータ周波数の変化を少なくする方向に演算する、
請求項２～４の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

請求項５に記載の制御装置を備えた電気車。

【請求項7】

コントローラが誘導電動機を駆動制御する制御方法であって、
前記コントローラは、
インバータから前記誘導電動機に電力を供給してトルクを発生させ、
座標変換部に、相電流検出回路の検出出力に基づいて、ｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qを生成させ、
低速の制御モードにおいて、ｄｑ軸電流ｉ_d，ｉ_qと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、を入力して前記誘導電動機の周波数を推定し、
前記誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて、前記誘導電動機の周波数を推定し、
前記制御モードを低速領域から高速領域へと切り替え、
前記制御モードの切換えに応じて周波数推定値切り替えスイッチを切り替えて、前記低速の制御モードにおける前記誘導電動機の周波数を出力する代わりに、前記ｑ軸誘起電圧を用いて推定された前記誘導電動機の周波数と、すべり補償演算部と、の和を出力し、
前記制御モードが切り替わる前後で、前記誘導電動機の周波数を踏襲して変化を抑制するように前記すべり補償演算部の初期値を演算し、
前記すべり補償演算部に、高速の制御モードでのすべり周波数推定誤差を抑制させる、
制御方法。

【請求項8】

オフセット量演算部が、前記制御モードに応じて、周波数推定値を切り替えた後の前記すべり補償演算部の初期値を、前記誘導電動機の回転子加速度に、所定の応答時定数を乗算して演算する、
請求項７に記載の制御方法。

【請求項9】

オフセット量演算部は、前記誘導電動機の回転子加速度について、トルク指令値τ_m ^*を前記誘導電動機の極対数Ｐ_mで乗算し、予め設定した負荷のイナーシャＪ^*で除算して演算する、
請求項８に記載の制御方法。

【請求項10】

前記オフセット量演算部は、負荷質量検出部から得られた負荷質量の情報を用いて負荷の実イナーシャを演算する、
請求項９に記載の制御方法。

【請求項11】

前記オフセット量演算部は、前記初期値を、制御モードに応じて、周波数推定値を切り替える前後でインバータ周波数の変化を少なくする方向に演算する、
請求項８～１０の何れか１項に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導電動機用の制御装置、その制御方法、及びそれらが適用された電気車に関する。

【背景技術】

【0002】

モータトルクの急変を抑制できるモータ制御装置において、第１の電圧ベクトル演算手段からの出力結果を用いる運転モードから、第２の電圧ベクトル演算手段からの出力結果を用いる運転モードへの切替時、電圧ベクトルが連続するように第２の電圧ベクトル演算手段の設定値を第１の電圧ベクトル演算手段の設定値にプリセットするという技術が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－２８２８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

誘導電動機のトルクは、電流×磁束で決まる。このことに対し、特許文献１に記載のモータ制御装置では、低速運転と高速運転と制御モードを切り替えたとき、電流の急変は抑制できても、磁束の変動を抑制することまでは考慮されていない。したがって、制御モード切り替え時にトルク変動を抑制できない恐れがある。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電流の急変のみならず、磁束の急変までも抑制することにより、制御モードの切り替え時に生じるトルク変動を抑制できる制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する本発明は、インバータ駆動の誘導電動機を制御する制御装置であって、低速領域の制御モードにおいて、ｄｑ軸電流ｉ_d，ｉ_qと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、を参照して誘導電動機の周波数を推定するほか、誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて、誘導電動機の周波数を推定する周波数推定部と、制御モードが高速領域へと切り替わる前後で、誘導電動機の周波数を踏襲して変化を抑制するように初期値を演算することにより、すべり周波数推定誤差を抑制可能なすべり補償演算部と、制御モードが切り替わる前に推定された誘導電動機の周波数を出力する代わりに、切り替え後に誘導電動機のｑ軸誘起電圧を用いて推定された誘導電動機の周波数とすべり補償演算部の出力の和へと、切り替えて出力する周波数推定値切り替えスイッチと、を備えた。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、制御モードの切り替え時に生じるトルク変動を抑制できる制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施例１に係る制御装置（以下、「本装置」又は「コントローラ」ともいう）を適用した可変速駆動電動機システム（adjustable speed motor system：以下、「電動機システム」と略す）の機能ブロック図である。

【図2】図１の本装置における第１のオフセット量演算部をより詳細に示す機能ブロック図である。

【図3】図１の本装置における第２のオフセット量演算部をより詳細に示す機能ブロック図である。

【図4】本発明の実施例２に係る制御装置（これも「本装置」又は「コントローラ」という）を適用した電動機システムの機能ブロック図である。

【図5】図４の本装置における第１のオフセット量演算部をより詳細に示す機能ブロック図である。

【図6】図４の本装置における第２のオフセット量演算部をより詳細に示す機能ブロック図である。

【図7】本発明の実施例３に係る電気車の模式図である。

【図8】本発明の実施形態に係る制御方法（以下、「本方法」）で実行される制御の各ステップを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。実施例１を図１～図３に示し、実施例２の特徴を図４～図６に示し、実施例３の特徴を図７に示し、全体に共通する本方法を図８で示している。なお、同一の要素については、全ての図において、原則として同一の符号を付している。また、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。なお、以下に説明する構成はあくまで実施例に過ぎず、本発明に係る実施様態が、以下の具体的様態に限定されることを意図する趣旨ではない。

【実施例0009】

実施例１の構成要素について説明する。図１は、本装置（コントローラ）４Ａを適用した電動機システムの機能ブロック図である。図１に示すように、電動機システムは、誘導電動機１、相電流検出回路２、インバータ３及びコントローラ４Ａから構成される。なお、図４を用いて後述する実施例２のコントローラ４Ｂと、実施例１のコントローラ４Ａと、をまとめて本装置（コントローラ）４という。さらに、本発明でいう制御装置は、主にコントローラ４を特定するが、相電流検出回路２、インバータ３まで含める場合もある。

【0010】

相電流検出回路２はホールＣＴ（Current Transformer）等から構成され、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wを検出している。ただし、相電流検出回路２によって必ずしも三相全ての電流を検出する必要はなく、何れかの２相を検出し、三相電流が平衡状態であると仮定して他の１相を演算により求める構成でも良い。

【0011】

インバータ３は、直流電圧電源５と、ゲート・ドライバ６と、半導体スイッチング素子Ｓ_up～Ｓ_wnを備える主回路部７と、より構成される。なお、本発明の効果は、半導体スイッチング素子の種類によって限定されるものではない。

【0012】

コントローラ４は、第１の座標変換部８と、第１の周波数推定演算部９と、第２の周波数推定演算部１０と、すべり補償演算部１１と、すべり周波数指令演算部１２と、周波数推定値切り替えスイッチ（以下、単に「スイッチ」ともいう）１３と、第１のオフセット量演算部１４と、第２のオフセット量演算部１５と、位相演算部１６と、電圧指令演算部１７と、第２の座標変換部１８と、ＰＷＭ信号発生部１９と、より構成される。

【0013】

ここで用いる制御モードとして、制御モード０と、制御モード１と、をつぎのように定義する。
制御モード０：低速運転領域（「低速領域」ともいう）
制御モード１：高速運転領域（「高速領域」ともいう）

【0014】

また、制御モードは、制御モード０から制御モード１に切り替わるものとする。この制御モードの切り替えに応じて、誘導電動機１の周波数を推定するために使用する演算部が、第１の周波数推定演算部９から、第２の周波数推定演算部１０へと、切り替えられる。加えて、制御モード１では、すべり周波数推定誤差ω_s-errの抑制を目的として、すべり補償演算部１１が動作する。

【0015】

つぎに、制御モード切り替え時に発生する課題について説明する。ｄ軸二次磁束Φ_2d，ｑ軸二次磁束Φ_2q、及びトルクτ_mは、それぞれ以下の式（１）、式（２）、及び式（３）で表される。

【0016】

【数1】

【0017】

ただし、Ｔ₂は二次時定数、Ｍは相互インダクタンス、ｉ_dはｄ軸電流、ω_sはすべり周波数、ｉ_qはｑ軸電流、Ｌ₂は二次自己インダクタンス、ｓはラプラス演算子である。以下、言及しない限り、数式中のｓはラプラス演算子を表す。また、すべり周波数指令ω_s ^*は以下の式（４）となる。

【0018】

【数2】

【0019】

ただし、Ｔ₂ ^*は二次時定数の制御側設定値、Φ_2d ^*はｄ軸二次磁束指令値、Ｍ^*は相互インダクタンスの制御側設定値、ｉ_q ^*はｑ軸電流指令値である。式（４）より、すべり周波数がすべり周波数指令に一致しており、かつ、Ｔ₂ ^*＝Ｔ₂，Φ_2d ^*＝Φ_2d，Ｍ^*＝Ｍ，ｉ_q ^*＝ｉ_qであれば、Φ_2qは生じない。この状態で、式（３）中のΦ_2qi_dの項によるトルク(以下、「軸ずれトルク」と呼ぶ)は発生しない。ところで、制御モードの切り替え時に、磁束や電流の変動が発生すると、式（３）よりトルクが変動することが分かる。

【0020】

電流の変動の発生原因として、例えば、制御モード切り替え前後で、周波数推定演算部が、第１の周波数推定演算部９から、異なる制御構成となっている第２の周波数推定演算部１０に切り替わることが挙げられる。加えて、第１の周波数推定演算部９と、第２の周波数推定演算部１０とでは、入力の状態量も異なる。

【0021】

図１に示すように、第１の周波数推定演算部９の入力は、ｄｑ軸電流ｉ_d，ｉ_qと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、である。また、第２の周波数推定演算部１０の入力は、ｄｑ軸電流ｉ_d，ｉ_qと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、周波数推定値ω_r ^{^}と、インバータ周波数ω_invと、ｄｑ軸電圧Ｖ_d ^*，Ｖ_q ^*と、第１のオフセット量演算部１４の出力ω_r-ofs ^{^}と、である。なお、ω_r-ofs ^{^}が第２の周波数推定演算部１０の初期値となる。

【0022】

したがって、制御構成と入力状態量が異なるため、適切な初期値ω_r-ofs ^{^}を設定せずに制御モードを切り替えると、周波数推定値ω_r ^{^}が不連続に変化する。これによって、インバータ周波数ω_invが不連続に変化し、電圧指令演算部１７の出力(ｄｑ軸電圧指令Ｖ_d ^*，Ｖ_q ^*）が不連続に変化する。したがって、誘導電動機１に印加される電圧が不連続に変化することになるので、電流が不連続に変化する。ここで、トルクは、電流×磁束で決まるため、トルク変動が発生することになる。

【0023】

換言すると、電流が一定でも磁束が変動すれば、トルク変動が発生する。磁束の変動の発生原因として、例えば、すべり周波数推定誤差ω_s-errが挙げられる。すべり補償演算部１１によって、定常的にはすべり周波数推定誤差は０となるが、すべり補償演算部１１の出力Δω_sと、すべり周波数推定誤差ω_s-errと、の和が０となるまでは、すべり周波数推定誤差ω_s-errが発生することになる。

【0024】

すべり周波数推定誤差ω_s-errが生じると、ω_s≠ω_s ^*となり、Φ_2q≠０となる。したがって、軸ずれトルクが生じ、トルク変動が発生することになる。その結果、電気車などの駆動システムで、トルク変動が発生する場合には、車両の振動を引き起こし、乗り心地を悪化させる要因となるため、トルク変動を抑制する必要がある。

【0025】

そこで、実施例１の本装置４Ａでは、つぎの第１、第２に示すことを達成することでトルク変動を抑制する。第１に制御モード切り替え前後の周波数推定値を連続させることである。第２に制御モード切り替え直後からすべり周波数推定誤差ω_s-errを０とすることである。まず第１にいう、制御モード切り替え前後の周波数推定値を連続させる手段として、実施例１の本装置４Ａでは第１のオフセット量演算部１４を有する。

【0026】

図２は、図１の本装置４Ａにおける第１のオフセット量演算部１４をより詳細に示す機能ブロック図である。図２に示すように、第１のオフセット量演算部１４は、演算結果を制御モードに応じて出力するか否か選択可能な周波数推定値切り替えスイッチ（以下、単に「スイッチ」ともいう）１４３を有する。スイッチ１４３には、少なくとも、極対数Ｐ_mをイナーシャ（慣性：inertia）設定値Ｊ^*で除算した値１４１と、第２の周波数推定演算部１０の応答時定数１４２と、を用いた演算結果が入力される。このスイッチ１４３は、制御モードに応じて、下記の通り入力を切り替える点でスイッチ１３と同様である。

【0027】

制御モード０：０
制御モード１：以下の式（５）で表される値

【0028】

【数3】

【0029】

ただし、ω_r-1^は第１の周波数推定演算部９による周波数推定値、τm^*はトルク指令値、Ｐ_mは極対数、Ｊ^*はイナーシャ設定値、Ｔ_estは第２の周波数推定演算部１０の応答時定数である。これによって、制御モード切り替え時の、第２の周波数推定演算部１０の初期値は式（５）の値に設定される。

【0030】

ここで、すべり補償演算部１１の初期値は後述する式（６）の値に設定されるため、制御モード切り替え直後のスイッチ１３の入力は式（５）と式（６）の和、すなわち、ω_r-1^となる。また、制御モード切り替え直前のスイッチ１３の入力は、第１の周波数推定演算部９の出力ω_r-1^である。したがって、制御モード切り替え前後で、ωr^の値はω_r-1^で変わらないため、周波数推定値の不連続変化が無くなる。

【0031】

つぎに、制御モード切り替え直後からすべり周波数推定誤差ω_s-errを０にする手段として、実施例１では第２のオフセット量演算部１５を有する。図３は、図１の本装置４Ａにおける第２のオフセット量演算部１５をより詳細に示す機能ブロック図である。

【0032】

図３に示すように、第２のオフセット量演算部１５は、極対数Ｐ_mをイナーシャ設定値Ｊ^*で除算した値１４１と、第２の周波数推定演算部１０の応答時定数１４２と、を少なくとも用いた演算結果を、制御モードに基づいて出力するか否か選択可能なスイッチ１４３を有する。

【0033】

ここで、スイッチ１４３について詳しく説明する。スイッチ１４３は制御モードに応じて、下記の通り入力を切り替える。
制御モード０：０
制御モード１：以下の式（６）で表される値

【0034】

【数4】

【0035】

式（６）の値を、すべり補償演算部１１の初期値に設定することで、制御モードの切り替え直後から、Δω_s ＋ ω_s-err＝０の状態、すなわち、すべり周波数推定誤差ω_s-errが０の状態を実現できる。以下、その理由について説明する。第２の周波数推定演算部１０は、誘導電動機１のｑ軸誘起電圧を外乱として捉えて、ｑ軸誘起電圧を推定することで周波数推定を行う方式であり、第２の周波数推定演算部１０の周波数推定値ω_r-2 ^{^}は、以下の式（７）の通り表現できる。

【0036】

【数5】

【0037】

この時、周波数推定誤差ω_r-err ^{^}はω_r-2 ^{^}－ω_rと表され、すべり周波数推定誤差ω_s-errと等価である。したがって、すべり周波数推定誤差ω_s-errは以下の式（８）のように表される。

【0038】

【数6】

【0039】

また、定常的には、すべり補償演算部１１によって、すべり周波数推定誤差ω_s-errが０となり、トルク指令値τ_m ^*とトルクτ_mは一致する。回転子加速度は、トルクをイナーシャ設定値Ｊ^*で除算し、極対数Ｐ_mを乗算することで得られるため、周波数ω_rは回転子加速度を積分することで、式（９）のように表される。

【0040】

【数7】

【0041】

したがって、式（８）と式（９）を用いて、定常的なすべり周波数推定誤差ω_s-errの推定値は式（１０）のように表される。

【0042】

【数8】

【0043】

なお、定常状態を考えるためｓ＝０とした。この定常的なすべり周波数推定誤差ω_s-errを補償するように、すべり補償演算部１１は動作する。すなわち、Δω_sは、式（１０）に－１を乗算した上式（６）の値に収束することになり、定常状態ではΔω_s ＋ ω_s-err＝０となる。ただし、収束までには一定時間必要であり、過渡的にはΔω_s ＋ ω_s-err≠０となり過渡的な磁束の変動が生じる。

【0044】

そこで、上式（６）の値を、すべり補償演算部１１の初期値に設定すれば、制御モードの切り替え直後から、Δω_s ＋ ω_s-err＝０の状態を実現できることが分かる。したがって、すべり周波数推定誤差ω_s-errによる、過渡的な磁束の変動が抑制できる。以上が、実施例１における、制御モード切り替え時のトルク変動抑制手段である。

【0045】

以下、実施例１の構成要素について説明する。第１の座標変換部８は、前記相電流検出回路２を用いて検出された三相交流電流を、ｄｑ軸電流に変換する。第１の周波数推定演算部９は、制御モード０の場合に、ｑ軸電流指令ｉ_q ^*と、ｑ軸電流ｉ_qと、の差をＰＩ制御することで、誘導電動機１の周波数推定値ω_r-1 ^{^}を出力する。

【0046】

第２の周波数推定演算部１０は、制御モード１の場合に、誘導電動機１が周波数ω_rで回転することによって生じるｑ軸誘起電圧を外乱として推定することで、誘導電動機１の周波数を推定する。ｑ軸誘起電圧は、ｄ軸電流指令ｉ_d ^*と、ｑ軸電流ｉ_qと、インバータ周波数ω_invと、ｑ軸電圧指令Ｖ_q ^*と、前回周期の周波数推定値ω_r ^{^}と、モータ定数と、を用いて推定する。

【0047】

また、応答時定数はＴ_estである。また、制御モード切り替え直後の初期値は、第１のオフセット量演算部１４の出力ω_r-ofs ^{^}が設定され、その値は式（５）に等しい。すべり補償演算部１１は、制御モード１の場合に、ｑ軸二次磁束Φ_2qを推定し、これを０に追従させることで、すべり周波数推定誤差ω_s-errを抑制する。ｑ軸二次磁束Φ_2qは、周波数推定値ω_r ^{^}と、インバータ周波数ω_invと、ｄ軸電圧指令Ｖ_d ^*と、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、モータ定数と、を用いて推定する。

【0048】

また、制御モード切り替え直後の初期値は、第２のオフセット量演算部１５の出力Δω_s-ofsが設定され、その値は式（６）に等しい。すべり周波数指令演算部１２は、インバータ周波数ω_invを得るために必要な、すべり周波数指令値ω_s*を演算する。すべり周波数指令値はｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、モータ定数と、を用いて演算する。

【0049】

スイッチ１３は制御モードに応じて、下記の通り入力を切り替える。
制御モード０：第１の周波数推定演算部９の出力ω_r-1 ^{^}
制御モード１：第２の周波数推定演算部１０の出力ω_r-2 ^{^}と、すべり補償演算部１１の出力Δω_sの和

【0050】

第１のオフセット量演算部１４は、制御モード切り替え直後の、第２の周波数推定演算部１０の初期値のオフセット量ω_r-ofs ^{^}を演算する。オフセット量ω_r-ofs ^{^}は、第１の周波数推定演算部９による周波数推定値ω_r-1 ^{^}と、トルク指令値τ_m ^*と、極対数Ｐ_mと、イナーシャ設定値Ｊ^*と、第２の周波数推定演算部１０の応答時定数Ｔ_estと、を用いて演算する。

【0051】

第２のオフセット量演算部１５は、制御モード切り替え直後の、第２の周波数推定演算部１０の初期値のオフセット量Δω_s-ofsを演算する。オフセット量Δω_s-ofsは、トルク指令値τ_m ^*と、極対数Ｐ_mと、イナーシャ設定値Ｊ^*と、第２の周波数推定演算部１０の応答時定数Ｔ_estと、を用いて演算される。位相演算部１６は、座標変換に必要な制御軸の位相θについて、インバータ周波数ω_invを用いて演算する。

【0052】

電圧指令演算部１７は、ｄｑ軸電圧指令Ｖ_d ^*，Ｖ_q ^*について、インバータ周波数ω_invと、ｄｑ軸電流指令ｉ_d ^*，ｉ_q ^*と、を用いて演算する。第２の座標変換部１８は、電圧指令演算部１７が出力したｄｑ軸電圧指令Ｖ_d ^*，Ｖ_q ^*を、三相交流電圧指令Ｖ_u ^*，Ｖ_v ^*，Ｖ_w ^*に変換する。ＰＷＭ信号発生部１９は、第２の座標変換部１８が出力する三相交流電圧指令Ｖ_u ^*，Ｖ_v ^*，Ｖ_w ^*を用いて、ＰＷＭ信号を発し、ゲート・ドライバ６へ出力する。

【0053】

以上のように、実施例１では制御モードの切り替え前後でインバータ周波数ω_invが連続し、かつ、制御モードの切り替え直後から、すべり周波数推定誤差ω_s-errが０となる。したがって、実施例１の本装置４Ａによれば、制御モード切り替え時のトルク変動を抑制することが可能となる。

【実施例0054】

実施例２の構成要素について説明する。図４は、本装置（コントローラ）４Ｂを適用した電動機システムの機能ブロック図である。実施例２は、図４に示すように、実施例１の構成要素に加えて、負荷質量検出部２０を有する。また、第１のオフセット量演算部２１と第２のオフセット量演算部１５に代えて、第１のオフセット量演算部２１と第２のオフセット量演算部２２を有する。以下、実施例１との相違点について説明する。

【0055】

負荷質量検出部２０について説明する。負荷質量検出部２０は負荷の質量Ｍassを検出し、第１のオフセット量演算部２１と第２のオフセット量演算部２２に入力する。第１のオフセット量演算部２１について説明する。図５は、図４の本装置４Ｂにおける第１のオフセット量演算部２１をより詳細に示す機能ブロック図である。

【0056】

第１のオフセット量演算部２１は、極対数（Ｐ_m）２１１と、回転半径（ｒ）２１２と、第２の周波数推定演算部１０の応答時定数１４２と、を少なくとも用いた演算結果を、制御モードに基づいて出力するか否か選択可能なスイッチ１４３を有する。ここで、回転半径（ｒ）２１２は、誘導電動機１による角運動量が取り出される部品の半径を指す。例えば電気車であれば、車輪の半径ｒの値が回転半径（ｒ）２１２に設定される。

【0057】

スイッチ１４３の動作は前述の通りであるが、選択する値が、図２に示した第１のオフセット量演算部１４と異なる。図５に示す第１のオフセット量演算部２１では、制御モードに応じて、下記の通り入力を切り替える。
制御モード０：０
制御モード１：以下の式（１１）で表される値

【0058】

【数9】

【0059】

ただし、Ｍassは負荷の質量、rは回転半径である。つぎに、第２のオフセット量演算部２２について説明する。図６は、図４の本装置４Ｂにおける第２のオフセット量演算部２２をより詳細に示す機能ブロック図である。第２のオフセット量演算部２２は、少なくとも、極対数（Ｐ_m）２１１と、回転半径（ｒ）２１２と、第２の周波数推定演算部１０の応答時定数１４２と、を用いた演算結果を制御モードに応じて出力するか否か選択可能なスイッチ１４３を有する。

【0060】

スイッチ１４３の動作は前述の通りであるが、選択する値が、第１のオフセット量演算部１４と異なる。第１のオフセット量演算部２１では、制御モードに応じて、下記の通り入力を切り替える。
制御モード０：０
制御モード１：以下の式（１２）で表される値

【0061】

【数10】

【0062】

以上が、実施例２の構成要素に関する説明である。つぎに、実施例２が解決する課題について説明する。実施例１では、式（１０）で定常的なすべり周波数推定誤差ω_s-errを推定した。この時、負荷の質量変動により、イナーシャ設定値Ｊ^*と実イナーシャの値が異なる場合、定常的なすべり周波数推定誤差ω_s-errの推定値に誤差が生じる。

【0063】

したがって、制御モードの切り替え直後において、すべり周波数推定誤差ω_s-errが０とならず、トルク変動が生じる。以上が、実施例２が解決する課題に関する説明である。つぎに、実施例２の原理について説明する。実施例２では、負荷質量検出部２０が負荷の質量Ｍassを検出するため、式（１３）は以下のように変形できる。

【0064】

【数11】

【0065】

したがって、負荷の質量Ｍassから実イナーシャを計算することができる。以上が、実施例２の原理に関する説明である。以上のように、実施例２では、負荷の質量変動が生じても、実イナーシャを計算することができるため、すべり周波数推定誤差ω_s-errを精度良く推定することが可能である。これによって、負荷の質量変動が生じても、トルク変動の抑制効果を維持することができる。