特開 2023-48803 モータ制御装置

(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】P2023048803

(43)【公開日】2023-04-07

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/18 20160101AFI20230331BHJP

   H02P 6/18 20160101ALI20230331BHJP

【ＦＩ】

H02P21/18

H02P6/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021158330

(22)【出願日】2021-09-28

(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）】

5H505

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H505AA06

5H505BB05

5H505CC01

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG02

5H505GG04

5H505GG06

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ04

5H505JJ26

5H505KK05

5H505LL14

5H505LL22

5H505LL41

5H560AA02

5H560BB04

5H560BB12

5H560DA14

5H560DB14

5H560DC12

5H560EB01

5H560GG04

5H560RR01

5H560SS01

5H560TT08

5H560TT15

5H560XA02

5H560XA04

5H560XA06

5H560XA12

5H560XA13

(57)【要約】

【課題】モータの制御の安定化を図ること。
【解決手段】モータ制御装置１００ａにおいて、加算器４４，４５は、モータＭを所望の回転数で駆動するためのｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍ，ｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍと、モータＭの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のｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊，ｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊とを加算することによりｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を算出し、軸誤差演算器３０は、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊，ｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊の印加に応じて発生する高周波電流を用いて軸誤差Δθを算出し、位置推定精度判定器７１は、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑから分離される鏡相電流ベクトルＩｈｎに基づいてロータ位置の推定精度が安定制御条件を満足するか否かを判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータを所望の回転数で駆動するための駆動用電圧指令値と、前記モータの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の高周波電圧指令値とを加算することにより電圧指令値を算出する加算器と、
前記高周波電圧指令値の印加に応じて発生する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と、
前記高周波電流を含む３相電流を算出する電流算出器と、
前記３相電流を前記高周波電流を含む２相電流に変換する変換器と、
前記２相電流から分離される鏡相電流ベクトルに基づいて前記ロータ位置の推定精度が安定制御条件を満足するか否かを判定する推定精度判定器と、
を具備するモータ制御装置。

【請求項2】

前記推定精度判定器は、鏡相電流ベクトルの振幅が閾値未満のときに、前記推定精度が安定制御条件を満足しないと判定する、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記推定精度が安定制御条件を満足しないと判定されたときに高周波電圧振幅指令値を増加させる高周波電圧振幅調整器、をさらに具備する、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記推定精度が安定制御条件を満足しないと判定されたときに高周波角周波数を減少させる高周波角周波数調整器、をさらに具備する、
請求項１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）。

【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】

ここで、モータのロータ位置の推定の精度（以下では「位置推定精度」と呼ぶことがある）は、鏡相電流ベクトルの振幅に大きく影響を受ける。また、鏡相電流ベクトルの振幅はモータのパラメータ（以下では「モータパラメータ」と呼ぶことがある）によって変化する。電流特性のあるモータパラメータは、モータの負荷やモータの回転数等のモータの駆動条件（以下では「モータ駆動条件」と呼ぶことがある）に応じて変化するため、モータ駆動条件によっては、鏡相電流ベクトルの振幅が小さくなってしまうことがある。鏡相電流ベクトルの振幅が小さくなってしまうと、鏡相電流ベクトルの振幅に対するノイズの比率が大きくなるため、Ｓ／Ｎ比が十分確保できないことになる。その結果、ノイズの影響によって位置推定精度が十分に確保できず、モータの制御が不安定になってしまう。このため、モータの制御を安定させるためには、モータの位置推定精度が十分に確保されているか否かを正しく判定することが求められる。

【0005】

そこで、本開示では、モータの制御の安定化を図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、加算器と、軸誤差演算器と、電流算出器と、変換器と、推定精度判定器とを有する。前記加算器は、モータを所望の回転数で駆動するための駆動用電圧指令値と、前記モータの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の高周波電圧指令値とを加算することにより電圧指令値を算出する。前記軸誤差演算器は、前記高周波電圧指令値の印加に応じて発生する前記高周波電流を用いて軸誤差を算出する。前記電流算出器は、前記高周波電流を含む３相電流を算出する。前記変換器は、前記３相電流を前記高周波電流を含む２相電流に変換する。前記推定精度判定器は、前記２相
電流から分離される鏡相電流ベクトルに基づいて前記ロータ位置の推定精度が安定制御条件を満足するか否かを判定する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、モータの制御の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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2】図２は、本開示の実施例１の高周波電圧指令値生成器の構成例を示す図である。

【図3】図３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4】図４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5】図５は、本開示の実施例１の高周波電圧振幅調整器における処理手順例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、本開示の実施例１の高周波電圧振幅調整器における処理手順例を示すフローチャートである。

【図7】図７は、本開示の実施例１の高周波電圧振幅調整器における処理手順例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、本開示の実施例２のモータ制御装置の構成例を示す図である。

【図9】図９は、本開示の実施例２の高周波角周波数調整器における処理手順例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】

【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。

【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、高周波除去フィルタ４１，４２と、高周波電圧指令値生成器４３と、Ｐｎ処理器４６とを有する。

【0015】

また、モータ制御装置１００ａは、位置推定精度判定器７１と、高周波電圧振幅調整器７２ａとを有する。

【0016】

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。

【0017】

速度制御器１２は、角速度誤差Δωの平均が０に近づくようなトルク指令値Ｔ^＊を生成する。

【0018】

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。

【0019】

減算器１８は、高周波除去フィルタ４１より出力される高周波除去ｄ軸電流値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軸電流値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、高周波除去フィルタ４２より出力される高周波除去ｑ軸電流値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軸電流値Ｉｑｍとの誤差であるｑ軸電流誤差Ｉｑ_ｄｉｆｆを算出する。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、Ｗ相電流値Ｉｗ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相電流値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、各相の相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９へ出力する。

【0027】

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相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、Ｗ相電流値Ｉｗを、２相のｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑへ変換する。

【0028】

高周波除去フィルタ４１は、ｄ軸電流値Ｉｄの高周波成分をｄ軸電流値Ｉｄから除去することにより、トルク発生に寄与する駆動成分である高周波除去ｄ軸電流値Ｉｄｍをｄ軸電流値Ｉｄから抽出する。また、高周波除去フィルタ４２は、ｑ軸電流値Ｉｑの高周波成分をｑ軸電流値Ｉｑから除去することにより、トルク発生に寄与する駆動成分である高周波除去ｑ軸電流値Ｉｑｍをｑ軸電流値Ｉｑから抽出する。高周波除去フィルタ４１，４２は、例えば、バンドストップフィルタＦ（ｓ）により実現される。高周波角周波数ωｈ^＊をバンドストップの中心周波数とするバンドストップフィルタＦ（ｓ）は式（１）に従って実現可能である。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。式（１）において、“ｓ”はラプラス演算子、“ｄ”はノッチの深さ、“ζ”はノッチの帯域幅を表す所定のフィルタ係数である。

【数1】

【0029】

ＰＬＬ制御器３１は、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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

高周波電圧指令値生成器４３は、高周波角周波数ωｈ^＊と、高周波電圧振幅調整器７２ａから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。以下では、ｄ軸高周波電圧指令値とｑ軸高周波電圧指令値とを「高周波電圧ベクトル」と総称することがある。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、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、ロータ位置の推定のためのトルク発生に寄与する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、ロータ位置の推定のためのトルク発生に寄与する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】

軸誤差演算器３０は、ｄ軸電流値Ｉｄと、ｑ軸電流値Ｉｑ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。ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑには高周波電流が含まれる。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。また、軸誤差演算器３０は、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに含まれる鏡相電流ベクトルＩｈｎを検出し、検出した鏡相電流ベクトルＩｈｎを位置推定精度判定器７１へ出力する。

【0036】

位置推定精度判定器７１は、モータＭの制御の安定性を確保する上で、位置推定精度が安定制御条件を満足するか否かを判定する。位置推定精度判定器７１は、例えば、鏡相電流ベクトルＩｈｎに基づいて位置推定精度が安定制御条件を満足するか否かを判定し、位置推定精度が安定制御条件を満足すると判定したときはフラグＦＬを“０”にセットする一方で、位置推定精度が安定制御条件を満足しないと判定したときはフラグＦＬを“１”にセットする。ここで、安定制御条件とは、例えば、鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜が閾値｜Ｉｈｎ^＊｜以上であることである。位置推定精度判定器７１は、鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜が閾値｜Ｉｈｎ^＊｜以上のときは位置推定精度が安定制御条件を満足すると判定する一方で、鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜が閾値｜Ｉｈｎ^＊｜未満のときは位置推定精度が安定制御条件を満足しないと判定する。また、閾値｜Ｉｈｎ^＊｜は、モータＭを安定して駆動するために十分なＳ／Ｎ比が確保できることが分かっている最低限の値に定められる。したがって、位置推定精度が安定制御条件を満足すると判定されたときは、位置推定精度は十分に確保されている。位置推定精度判定器７１は、“０”または“１”にセットしたフラグＦＬを高周波電圧振幅調整器７２ａへ出力する。

【0037】

高周波電圧振幅調整器７２ａは、フラグＦＬに基づいて高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を調整し、調整後の高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を高周波電圧指令値生成器４３へ出力する。これにより、モータＭの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の高周波電圧の振幅が調整される。

【0038】

＜高周波電圧指令値生成器の構成＞
図２は、本開示の実施例１の高周波電圧指令値生成器の構成例を示す図である。図２において、高周波電圧指令値生成器４３は、位相発生器４３ａと、余弦正弦信号発生器４３ｂと、乗算器４３ｃとを有する。

【0039】

位相発生器４３ａは、“０≦θｈ≦２π”の範囲で高周波角周波数ωｈ^＊を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θｈを生成する。

【0040】

余弦正弦信号発生器４３ｂは、式（２）に従って、高周波位相θｈの余弦・正弦値ｕ（θｈ）を発生する。

【数2】

【0041】

乗算器４３ｃは、余弦・正弦値ｕ（θｈ）と高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊とに基づいて式（３）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3】

【0042】

＜軸誤差演算器の構成＞
図３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３において、軸誤差演算器３０は、同相鏡相電流ベクトル生成器３０１と、鏡相推定器３０２とを有する。軸誤差演算器３０は、モータＭの磁気突極性を利用し、高周波角周波数ωｈ^＊と、ｄ軸電流値Ｉｄと、ｑ軸電流値Ｉｑとに基づいて、軸誤差Δθを算出する。図４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４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。

【0043】

図４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。

【0044】

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（４）によって定義される。

【数4】

【0045】

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、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑ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。Ｄ因子フィルタｂ１２は、同相電流ベクトルＩｈｐを鏡相推定器３０２へ出力する。

【0046】

Ｄ因子フィルタｂ１３は、高周波角周波数ωｈ^＊に基づいて、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑ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。Ｄ因子フィルタｂ１３は、鏡相電流ベクトルＩｈｎを鏡相推定器３０２及び位置推定精度判定器７１へ出力する。

【0047】

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、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑ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。

【0048】

鏡相推定器３０２は、同相電流ベクトルＩｈｐと鏡相電流ベクトルＩｈｎとに基づいて、式（５）及び式（６）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5】

【数6】

【0049】

＜高周波電圧振幅調整器における処理手順＞
図５、図６及び図７は、本開示の実施例１の高周波電圧振幅調整器における処理手順例を示すフローチャートである。以下では、高周波電圧振幅調整器７２ａが採用可能な処理手順例として、処理手順例ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３の３つの処理手順例について説明する。

【0050】

＜処理手順例ＰＥ１（図５）＞
図５に示すように、ステップＳ１００では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、フラグＦＬの値が“１”であるか否かを判定する。フラグＦＬの値が“１”であるときは（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０５へ進み、フラグＦＬの値が“０”であるときは（ステップＳ１００：Ｎｏ）、処理はステップＳ１１０へ進む。

【0051】

ここで、鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜は式（７）によって表されるため、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊が増加すると振幅｜Ｉｈｎ｜が増加し、高周波角周波数ωｈ^＊が減少すると振幅｜Ｉｈｎ｜が増加する。式（７）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軸インダクタンスである。

【数7】

【0052】

そこで、ステップＳ１０５では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を所定値Ｖ１だけ増加させる。ここで、所定値Ｖ１は、モータＭの制御を不安定にすることなく、位置推定精度を迅速に確保できる値に予め定められる。これにより、位置推定精度が十分に確保されていないときには、予め定めた速さで位置推定精度が十分に確保されるように、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を調整することができる。

【0053】

一方で、ステップＳ１１０では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊をＶ１／Ｋだけ減少させる。ここで、Ｋは１以上の値であり、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊の調整においてハンチングの発生を抑制できる値に予め定められる。このように、位置推定精度が十分に確保されているときには、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を減少させることで、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊が過度に大きくなることによるモータＭの騒音増大やモータＭの効率悪化等を防止する。

【0054】

＜処理手順例ＰＥ２（図６）＞
図６に示すように、ステップＳ１００では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、フラグＦＬの値が“１”であるか否かを判定する。フラグＦＬの値が“１”であるときは（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１５へ進み、フラグＦＬの値が“０”であるときは（ステップＳ１００：Ｎｏ）、処理はステップＳ１１０へ進む。

【0055】

ステップＳ１１５では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を、式（８）に従って算出される可変値Ｖ２だけ増加させる。式（８）において、“ｇ”は所定のゲイン値である。すなわち、可変値Ｖ２は、閾値｜Ｉｈｎ^＊｜と振幅｜Ｉｈｎ｜との差分にゲイン値を乗じた値だけ、振幅｜Ｉｈｎ｜を変化させる値である。ここで、閾値｜Ｉｈｎ^＊｜は位置推定精度を十分に確保するために必要な振幅を意味する。したがって、位置推定精度が十分に確保されていないときには、位置推定精度を十分に確保するために必要な振幅と現在の振幅との乖離が大きいほど、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊の制御量を大きくすることができる。これにより、処理手順例ＰＥ１よりもさらに迅速に、位置推定精度を十分に確保することができる。

【数8】

【0056】

＜処理手順例ＰＥ３（図７）＞
図７に示すように、ステップＳ１００では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、フラグＦＬの値が“１”であるか否かを判定する。フラグＦＬの値が“１”であるときは（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１５へ進み、フラグＦＬの値が“０”であるときは（ステップＳ１００：Ｎｏ）、処理はステップＳ１２０へ進む。

【0057】

ステップＳ１２０では、ステップＳ１２０では、高周波電圧振幅調整器７２ａは、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊をＶ２／Ｋ（但し、Ｋ≧１）だけ減少させる。これにより、位置推定精度が十分に確保されているときには、位置推定精度を十分に確保するために必要な振幅と現在の振幅との乖離が小さいほど、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊の制御量を小さくすることができる。これにより、処理手順例ＰＥ１，ＰＥ２よりもハンチングの発生をさらに抑制することができる。

【0058】

なお、処理手順例ＰＥ１，ＰＥ２，ＰＥ３において、高周波電圧振幅調整器７２ａは、フラグＦＬの値が“０”であり、かつ、鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜が閾値｜Ｉｈｎ^＊｜より僅かに大きい閾値Ａ１以上であるときに、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を減少させても良い。つまり、高周波電圧振幅調整器７２ａは、フラグＦＬの値が“０”であり、かつ、鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜が閾値｜Ｉｈｎ^＊｜以上から閾値Ａ１未満の範囲にあるときは、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を変化させずに維持しても良い。こうすることで、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊の調整においてハンチングが発生してしまうことをさらに防止できる。

【0059】

以上のように、位置推定精度に基づいて高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を調整することで、位置推定精度が十分に確保されていない場合には、高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を増加させることにより鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜を増加させることができる。これにより、鏡相電流ベクトルＩｈｎのＳ／Ｎ比を十分に確保できるようになるため、モータＭの制御の安定化を図ることができる。

【0060】

以上、実施例１について説明した。

【0061】

［実施例２］
実施例２では、フラグＦＬに基づいて高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊を調整する替わりに、フラグＦＬに基づいて高周波角周波数ωｈ^＊を調整する点が実施例１と相違する。以下、実施例１と異なる点について説明する。

【0062】

＜モータ制御装置の構成＞
図８は、本開示の実施例２のモータ制御装置の構成例を示す図である。図８において、モータ制御装置１００ｂは、高周波角周波数調整器７２ｂを有する。

【0063】

高周波角周波数調整器７２ｂは、フラグＦＬに基づいて高周波角周波数ωｈ^＊を調整し、調整後の高周波角周波数ωｈ^＊を高周波電圧指令値生成器４３、軸誤差演算器３０及び高周波除去フィルタ４１，４２へ出力する。

【0064】

高周波電圧指令値生成器４３には、高周波角周波数調整器７２ｂから高周波角周波数ωｈ^＊が入力され、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）から高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊が入力される。

【0065】

＜高周波角周波数調整器における処理手順＞
図９は、本開示の実施例２の高周波角周波数調整器における処理手順例を示すフローチャートである。

【0066】

図９に示すように、ステップＳ１００では、高周波角周波数調整器７２ｂは、フラグＦＬの値が“１”であるか否かを判定する。フラグＦＬの値が“１”であるときは（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０５へ進み、フラグＦＬの値が“０”であるときは（ステップＳ１００：Ｎｏ）、処理はステップＳ２１０へ進む。

【0067】

ステップＳ２０５では、高周波角周波数調整器７２ｂは、高周波角周波数ωｈ^＊を所定値ω１だけ減少させる。ここで、所定値ω１は、モータＭの制御を不安定にすることなく、位置推定精度を迅速に確保できる値に予め定められる。これにより、位置推定精度が十分に確保されていないときには、予め定めた速さで位置推定精度が十分に確保されるように、高周波角周波数ωｈ^＊を調整することができる。

【0068】

一方で、ステップＳ２１０では、高周波角周波数調整器７２ｂは、高周波角周波数ωｈ^＊をω１／Ｋだけ増加させる。ここで、Ｋは１以上の値であり、高周波角周波数ωｈ^＊の調整においてハンチングの発生を抑制できる値に予め定められる。このように、位置推定精度が十分に確保されているときには、高周波角周波数ωｈ^＊を増加させることで、高周波角周波数ωｈ^＊が過度に小さくなることを防止できる。これにより、高周波電流の周波数が駆動用電圧指令値Ｖｍの周波数に近づくことによるモータＭの制御の不安定化を防止できる。

【0069】

以上のようにして高周波角周波数ωｈ^＊を調整することにより、実施例１と同様に、位置推定精度が十分に確保されていない場合に鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜を増加させることができる。このため、鏡相電流ベクトルＩｈｎのＳ／Ｎ比を十分に確保できるようになり、モータＭの制御の安定化を図ることができる。

【0070】

以上、実施例２について説明した。

【0071】

［実施例３］
高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊に上限を設けた場合に実施例２を用いても良い。高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊の上限値Ｖｈ_ｌｉｍは例えば、以下の算出方法ＣＭ１，ＣＭ２，ＣＭ３により算出可能である。

【0072】

＜算出方法ＣＭ１＞
式（９）で表されるモータＭの出力電圧指令値Ｖａ^＊は直流電圧Ｖｄｃで制限されるため、直流電圧Ｖｄｃに基づいて上限値Ｖｈ_ｌｉｍが設定される。実施例２における出力電圧指令値Ｖａ^＊は、駆動用電圧指令値Ｖｍと高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊との合算値として算出されるため、式（１０）が成立する。

【数9】

【数10】

【0073】

式（１０）より、上限値Ｖｈ_ｌｉｍは、式（１１）に従って算出される。

【数11】

【0074】

なお、式（１２）に示すように、上限値Ｖｈ_ｌｉｍにマージンＶｍｇを持たせても良い。

【数12】

【0075】

＜算出方法ＣＭ２＞
高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊が過度に大きくなると、モータＭの騒音増大やモータＭの効率悪化等を招いてしまう。

【0076】

そこで、上限値Ｖｈ_ｌｉｍは、式（１３）に従って算出される。これにより、位置推定精度が十分に確保できる鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅である閾値｜Ｉｈｎ^＊｜が確保できる範囲に上限値Ｖｈ_ｌｉｍが設定される。なお、式（１３）において、Ａは上限値Ｖｈ_ｌｉｍにマージンを持たせるための所定の倍数である。

【数13】

【0077】

＜算出方法ＣＭ３＞
上限値Ｖｈ_ｌｉｍを任意の固定値としても良い。例えば、モータＭの騒音やモータＭの効率等を勘案し、上限値Ｖｈ_ｌｉｍを５０［Ｖ］の固定値に設定しても良い。

【0078】

以上、実施例３について説明した。

【0079】

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，１００ｂ）は、加算器（実施例の加算器４４，４５）と、軸誤差演算器（実施例の軸誤差演算器３０）と、電流算出器（実施例の３φ電流算出器２８）と、変換器（実施例のｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９）と、推定精度判定器（実施例の位置推定精度判定器７１）とを有する。加算器は、モータ（実施例のモータＭ）を所望の回転数で駆動するための駆動用電圧指令値（実施例のｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍ，ｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍ）と、モータの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の高周波電圧指令値（実施例のｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊，ｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊）とを加算することにより電圧指令値（実施例のｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊，ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊）を算出する。軸誤差演算器は、高周波電圧指令値の印加に応じて発生する高周波電流を用いて軸誤差（実施例の軸誤差Δθ）を算出する。電流算出器は、高周波電流を含む３相電流を算出する。変換器は、３相電流を高周波電流を含む２相電流に変換する。推定精度判定器は、２相電流から分離される鏡相電流ベクトル（実施例の鏡相電流ベクトルＩｈｎ）に基づいて位置推定精度が安定制御条件を満足するか否かを判定する。

【0080】

例えば、推定精度判定器は、鏡相電流ベクトルの振幅（実施例の鏡相電流ベクトルＩｈｎの振幅｜Ｉｈｎ｜）が閾値未満のときに、位置推定精度が安定制御条件を満足しないと判定する。

【0081】

また、本開示のモータ制御装置（実施例のモータ制御装置１００ａ）は、位置推定精度が安定制御条件を満足しないと判定されたときに高周波電圧振幅指令値（実施例の高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊）を増加させる高周波電圧振幅調整器（実施例の高周波電圧振幅調整器７２ａ）を有する。

【0082】

また、本開示のモータ制御装置（実施例のモータ制御装置１００ｂ）は、位置推定精度が安定制御条件を満足しないと判定されたときに高周波角周波数（実施例の高周波角周波数ωｈ^＊）を減少させる高周波角周波数調整器（実施例の高周波角周波数調整器７２ｂ）を有する。

【符号の説明】

【0083】

１００ａ，１００ｂ モータ制御装置
７１ 位置推定精度判定器
７２ａ，７２ｂ 高周波電圧振幅調整器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】