特開 2023-51557 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】P2023051557

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/34 20160101AFI20230404BHJP

   H02P 6/18 20160101ALI20230404BHJP

   H02P 21/24 20160101ALI20230404BHJP

   H02P 6/21 20160101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

H02P21/34

H02P6/18

H02P21/24

H02P6/21

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021162345

(22)【出願日】2021-09-30

(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】浦山 昌春

【テーマコード（参考）】

5H505

5H560

【Ｆターム（参考）】

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE41

5H505EE49

5H505EE55

5H505FF01

5H505FF02

5H505GG02

5H505GG04

5H505GG06

5H505HA06

5H505JJ04

5H505JJ22

5H505JJ24

5H505JJ25

5H505JJ26

5H505LL22

5H560BB04

5H560BB12

5H560BB17

5H560DA14

5H560DC12

5H560HA04

5H560TT08

5H560XA02

5H560XA04

5H560XA06

5H560XA12

5H560XA13

(57)【要約】

【課題】モータの種類によらずモータの安定した起動を可能にすること。
【解決手段】速度指令値に基づく制御系座標軸の回転位相にモータを同期させる運転モードであって速度上昇区間と電流調整区間とを有する同期運転モードと、軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値に基づいて制御系座標軸の回転位相が生成される位置センサレス制御モードとを有するモータ制御装置１００ａにおいて、同期運転電流指令値生成器１３は、速度上昇区間においてモータＭの回転数を所定値まで上昇させた後、電流調整区間において、目標指令値へｄ軸電流指令値を近づける一方で、軸誤差を０に近づけるように帰還制御することによりｑ軸電流指令値を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

速度指令値に基づく制御系座標軸の回転位相にモータを同期させる運転モードであって速度上昇区間と電流調整区間とを有する同期運転モードと、軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値に基づいて前記制御系座標軸の回転位相が生成される位置センサレス制御モードとを有するモータ制御装置であって、
前記速度上昇区間において前記モータの回転数を所定回転数まで上昇させた後、前記電流調整区間において、目標指令値へｄ軸電流指令値を近づける一方で、前記軸誤差を０に近づけるように帰還制御することによりｑ軸電流指令値を調整する同期運転電流指令値生成器、
を具備するモータ制御装置。

【請求項2】

前記同期運転電流指令値生成器は、前記速度上昇区間において前記ｄ軸電流指令値を前記目標指令値よりも大きい値を有する所定値に設定し、
前記位置センサレス制御モードにおいて、前記ｄ軸電流指令値を前記目標指令値よりも小さい値に調整する位置センサレス電流指令値生成器、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3】

前記同期運転電流指令値生成器は、前記同期運転モードにおいて、前記ｄ軸電流指令値を０近傍の正の値を有する前記目標指令値へ近づけ、
前記位置センサレス電流指令値生成器は、前記位置センサレス制御モードにおいて、前記ｄ軸電流指令値を０以下の値に調整する、
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

運転モードが前記同期運転モードから前記位置センサレス制御モードへ移行する際に、前記同期運転モードにおける前記ｄ軸電流指令値の最終値、及び、前記同期運転モードにおける前記ｑ軸電流指令値の最終値に基づいて、前記速度指令値と前記速度推定値との差を０に近づけるためのトルク指令値の初期値を設定する速度制御器、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5】

前記電流調整区間において、前記軸誤差を比例制御することにより速度変動成分を算出し、前記速度変動成分に基づいて速度補正値を算出し、前記位置センサレス制御モードにおいて、前記軸誤差を比例積分制御することにより前記速度推定値を算出するＰＬＬ制御器と、
前記電流調整区間において、前記速度指令値と前記速度補正値とに基づいて前記回転位相を生成し、前記位置センサレス制御モードにおいて、前記速度推定値を積分することにより前記回転位相を生成する位置推定器と、
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6】

前記ＰＬＬ制御器は、前記電流調整区間において、時間の経過に伴って増加する係数を前記速度変動成分に乗算することにより前記速度補正値を算出する、
請求項５に記載のモータ制御装置。

【請求項7】

前記位置センサレス制御モードにおける第一の仮の電流指令値を生成する第一電流指令生成器と、
運転モードが前記同期運転モードから前記位置センサレス制御モードに移行する直前のｄ軸電流指令値に基づく第二の仮の電流指令値を生成する第二電流指令生成器と、
前記運転モードが前記位置センサレス制御モードにある区間内に設定されるスムージング区間において、前記スムージング区間の開始から終了までに０から１に増加する増加係数と、前記スムージング区間の開始から終了までに１から０に減少する減少係数とを生成する係数生成器と、
を有する位置センサレス電流指令値生成器、をさらに具備し、
前記位置センサレス電流指令値生成器は、前記第一の仮の電流指令値と前記増加係数との積と、前記第二の仮の電流指令値と前記減少係数との積とを加算することにより、前記位置センサレス制御モードにおける電流指令値を生成する、
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】

ＰＭＳＭ（Permanent Magnet Synchronous Motor）の制御の一つとして、モータの回転に伴って発生する誘起電圧を用いてモータ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）を行う位置センサレス制御が知られている。位置センサレス制御では、モータの停止状態や、モータの誘起電圧が小さい極低回転状態において位置推定の誤差が大きくなる。

【0003】

これに対し、位置センサレス制御モードとは異なる運転モードとして、速度指令値に基づく制御系座標軸の回転位相にモータを同期させる「同期運転モード」を設け、同期運転モードにおいて軸誤差が０近傍になるように電流ベクトルの位相（以下では「電流位相」と呼ぶことがある）を調整した上で、運転モードを同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行させる技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－０２９０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

同期運転モードにおいて電流位相のみが調整された状態で運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに切り替わる上記技術は、ｑ軸電流のみがトルクに寄与しｄ軸電流がトルクに寄与しない（換言すれば、ｄ軸電流によるリラクタンストルクを発生させない）ＳＰＭＳＭ（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）には適用可能である。これは、ｄ軸電流が０に調整される位置センサレス制御に切り替わる際に、切り替わる直前のｑ軸電流値を初期値として設定しても、ＳＰＭＳＭにはトルクの変動が生じないため、モータの制御が不安定化しないからである。

【0006】

しかし、リラクタンストルクを発生させるＩＰＭＳＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）では、ｄ－ｑ座標の第一象限で定トルク曲線が大きく湾曲する（換言すれば、ｄ軸電流がトルクに寄与する）。このため、ＩＰＭＳＭに上記技術が適用されて同期運転モードにおいて電流位相のみが調整された状態で位置センサレス制御モードに切り替わると、ｑ軸電流の初期値として大きな値が設定されてしまう。この結果、トルク増加が引き起こされて急加速回転につながる。

【0007】

さらに、インダクタンスの磁気飽和特性の変化が大きいモータの場合には、電流振幅が大きい過励磁状態（つまり、大きな正のｄ軸電流が流れている状態）では、位置センサレス制御への移行時のｑ軸電流の初期値が適正なｑ軸電流から大きく乖離するため、モータの制御が不安定化してしまう。

【0008】

そこで、本開示は、モータの種類によらずモータの安定した起動が可能な技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示のモータ制御装置は、速度指令値に基づく制御系座標軸の回転位相にモータを同期させる運転モードであって速度上昇区間と電流調整区間とを有する同期運転モードと、軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値に基づいて前記制御系座標軸の回転位相が生成される位置センサレス制御モードとを有する。また、本開示のモータ制御装置は、同期運転電流指令値生成器を有する。前記同期運転電流指令値生成器は、前記速度上昇区間において前記モータの回転数を所定回転数まで上昇させた後、前記電流調整区間において、目標指令値へｄ軸電流指令値を近づける一方で、前記軸誤差を０に近づけるように帰還制御することによりｑ軸電流指令値を調整する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、モータの種類によらずモータの安定した起動が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【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のモータ制御装置の動作例を示す図である。

【図3】図３は、本開示の実施例１のモータ制御装置の動作例を示す図である。

【図4】図４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5】図５は、本開示の実施例２のＰＬＬ制御器の構成例を示す図である。

【図6】図６は、本開示の実施例２の比例出力制御器の動作例を示す図である。

【図7】図７は、本開示の実施例３の位置センサレス制御モード移行時の電流ベクトル変化を示す図である。

【図8】図８は、本開示の実施例３のセンサレス電流指令値生成器の構成例を示す図である。

【図9】図９は、本開示の実施例３の重み係数生成器の動作例を示す図である。

【図10】図１０は、本開示の実施例３の電流ベクトル軌跡の一例を示す図である。

【図11】図１１は、本開示の実施例３のモータ制御装置の動作例を示す図である。

【図12】図１２は、本開示の実施例３のモータ制御装置の動作例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

［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、電流制御器２０と、加算器２１，２２と、ｄｑ／ｕｖｗ変換器２３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）処理器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ＩＰＭＳＭ及びＳＰＭＳＭ等のＰＭＳＭが挙げられ、開示の技術は、磁気突極性を有するモータにも、磁気突極性を有しないモータにも、モータの種類にかかわらず適用可能である。

【0014】

また、モータ制御装置１００ａは、電流検出器２８と、ｕｖｗ／ｄｑ変換器２９と、軸誤差演算器３０と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御器３１ａと、位置推定器３２と、非干渉化制御器３６とを有する。

【0015】

また、モータ制御装置１００ａは、電流指令値生成器１０と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３と、運転モード切替器４０とを有する。電流指令値生成器１０は、同期運転電流指令値生成器１３と、センサレス電流指令値生成器１４とを有する。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の各々は、Ａ接点とＢ接点とを有する。

【0016】

モータ制御装置１００ａの運転モードには、同期運転モードと、位置センサレス制御モードとがある。運転モード切替器４０は、モータ制御装置１００ａの運転モードを、同期運転モードと位置センサレス制御モードとの間で切り替える。運転モード切替器４０は、運転モードが同期運転モードであるときは、電流指令値生成器１０において同期運転電流指令値生成器１３を動作させる一方でセンサレス電流指令値生成器１４の動作を停止させるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を接点Ｂに接続する。また、運転モード切替器４０は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、電流指令値生成器１０においてセンサレス電流指令値生成器１４を動作させる一方で同期運転電流指令値生成器１３の動作を停止させるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を接点Ａに接続する。同期運転電流指令値生成器１３は、運転モードが同期運転モードにあるときの電流指令値を生成する。センサレス電流指令値生成器１４は、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときの電流指令値を生成する。

【0017】

軸誤差演算器３０は、ｄ軸電流検出値ｉｄと、ｑ軸電流検出値ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄと、ｑ軸電圧指令値Ｖｑとに基づいて、制御系座標軸であるｄｃ－ｑｃ座標軸と、モータＭの回転子座標軸であるｄ－ｑ座標軸との差である軸誤差Δθを算出する。軸誤差演算器３０によって算出された軸誤差Δθは、ＰＬＬ制御器３１ａ及び同期運転電流指令値生成器１３に入力される。

【0018】

位置推定器３２は、スイッチＳＷ３を介して入力される速度情報を積分することで、ｄｃ－ｑｃ座標軸の回転位相θｄｑを生成する。運転モードが同期運転モードにあるときは、スイッチＳＷ３は接点Ｂに接続されるため、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へ入力される電気角速度の指令値である速度指令値ω^＊が速度情報として位置推定器３２に入力される。よって、同期運転モードでは、速度指令値ω^＊に基づいて生成された回転位相θｄｑにモータＭが同期する。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードにあるときは、スイッチＳＷ３は接点Ａに接続されるため、ＰＬＬ制御器３１ａから出力される電気角速度の推定値である速度推定値ωが速度情報として位置推定器３２に入力される。よって、位置センサレス制御モードでは、軸誤差Δθが帰還制御されることで得られる速度推定値ωに基づいて回転位相θｄｑが生成される。

【0019】

電流制御器２０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの誤差であるｄ軸電流誤差ｉｄ_ｄｉｆを比例積分制御することにより、非干渉化前のｄ軸電圧指令値Ｖｄ_ｃｃを算出する。また、電流制御器２０は、ｑ軸電流指令値ｉｑ^＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの誤差であるｑ軸電流誤差ｉｑ_ｄｉｆを比例積分制御することにより、非干渉化前のｑ軸電圧指令値Ｖｑ_ｃｃを算出する。例えば、電流制御器２０は、式（１）に従ってｄ軸電圧指令値Ｖｄ_ｃｃを算出し、式（２）に従ってｑ軸電圧指令値Ｖｑ_ｃｃを算出する。式（１）において、Ｋｐ_ｄはｄ軸比例ゲイン、Ｋｉ_ｄはｄ軸積分ゲインであり、式（２）において、Ｋｐ_ｑはｑ軸比例ゲイン、Ｋｉ_ｑはｑ軸積分ゲインである。

【数1】

【数2】

【0020】

非干渉化制御器３６は、速度指令値ω^＊とｄ軸電流指令値ｉｄ^＊とｑ軸電流指令値ｉｑ^＊とに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ_ｃｃを補償するためのｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄ_ａを算出する。また、非干渉化制御器３６は、速度指令値ω^＊とｄ軸電流指令値ｉｄ^＊とｑ軸電流指令値ｉｑ^＊とに基づいて、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ_ｃｃを補償するためのｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑ_ａを算出する。例えば、非干渉化制御器３６は、式（３）に従ってｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄ_ａを算出し、式（４）に従ってｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑ_ａを算出する。式（３）及び式（４）において、ＲはモータＭの巻線抵抗、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、ΨａはモータＭの電気子鎖交磁束である。

【数3】

【数4】

【0021】

ここで、非干渉化制御器３６でのｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄ_ａ及びｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑ_ａの算出に使用される電流をｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊とすることにより、急激な電流指令値の変化にもモータＭの制御を追従させることが可能となる。よって、後述する同期運転モードでの電流調整区間において、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊が瞬時に変化する状況下でも、モータＭの制御の安定性と応答性とを両立させることができる。

【0022】

加算器２１は、式（５）に従って、ｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄ_ａをｄ軸電圧指令値Ｖｄ_ｃｃに加算することにより、最終的なｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出する。また、加算器２２は、式（６）に従って、ｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑ_ａをｑ軸電圧指令値Ｖｑ_ｃｃに加算することにより、最終的なｑ軸電圧指令値Ｖｑ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軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑが算出される。

【数5】

【数6】

【0023】

ｄｑ／ｕｖｗ変換器２３は、加算器２１，２２から出力される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から出力される回転位相θｄｑに基づいて、３相のＵ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値Ｖｗへ変換する。

【0024】

ＰＷＭ処理器２４は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ及びＷ相電圧指令値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処理器２４から出力される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】

電流検出器２８は、１シャント方式でＩＰＭ２５の母線電流が検出される場合、ＰＷＭ処理器２４より出力される６相のＰＷＭ信号と、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を検出し、各相の相電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗをｕｖｗ／ｄｑ変換器２９へ出力する。なお、電流検出器２８は、２ＣＴ方式で各相の相電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出しても良い。

【0027】

ｕｖｗ／ｄｑ変換器２９は、位置推定器３２から出力される回転位相θｄｑ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軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑへ変換する。

【0028】

ＰＬＬ制御器３１ａは、軸誤差Δθを比例積分制御することにより、軸誤差Δθが０となるような速度推定値ωを算出する。ＰＬＬ制御器３１によって算出された速度推定値ωがスイッチＳＷ３を介して位置推定器３２に入力されることで回転位相θｄｑが修正され、その結果、軸誤差Δθを０に近づけることができる。

【0029】

減算器１１は、速度指令値ω^＊から速度推定値ωを減算することにより速度誤差Δωを算出する。

【0030】

速度制御器１２は、速度誤差Δωを比例積分制御することにより、速度誤差Δωを０に近づけるためのトルク指令値Ｔ^＊を生成する。例えば、速度制御器１２は、式（７）に従って、トルク指令値Ｔ^＊を生成する。式（７）において、Ｋｐ_ｓｃは速度制御器１２の比例ゲインであり、Ｋｉ_ｓｃは速度制御器１２の積分ゲインである。また、速度制御器１２は、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行する際には、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊に基づいてトルク指令値Ｔ^＊の初期値を算出する。

【数7】

【0031】

センサレス電流指令値生成器１４は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、トルクが一定となる電流の軌跡である定トルク曲線に基づいてトルク指令値Ｔ^＊をｄ－ｑ座標軸上の電流ベクトルに変換することにより、センサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊及びセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を生成する。以下では、センサレスｄ軸電流指令値及びセンサレスｑ軸電流指令値を「センサレス電流指令値」と総称することがある。

【0032】

ここで、モータＭがＳＰＭＳＭである場合とＩＰＭＳＭである場合とでセンサレス電流指令値の好ましい生成方法は異なるため、制御するモータの種類に応じたセンサレス電流指令値の生成方法をモータ制御装置１００ａに予め設定しておくのが好ましい。例えば、センサレス電流指令値生成器１４は、モータＭがＳＰＭＳＭである場合は、定トルク曲線上でのセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊を０としてセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を生成する一方で、モータＭがＩＰＭＳＭである場合は、定トルク曲線とＭＴＰＡ曲線（最大トルク／電流制御曲線）との交点（以下では「二曲線交点」と呼ぶことがある）からセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊及びセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を生成するのが好ましい。なお、モータＭがＳＰＭＳＭである場合とＩＰＭＳＭである場合の両方のセンサレス電流指令値の生成方法をモータ制御装置１００ａに設定しておき、モータＭの種類に応じていずれか一方を選択するようにしても良い。

【0033】

例えば、センサレス電流指令値生成器１４は、モータＭがＳＰＭＳＭである場合は、式（８）に示すモータトルク式におけるセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊に０を代入することで、式（９）に示すセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を得ることができる。式（８）及び式（９）において、ＰｎはモータＭの極対数である。

【数8】

【数9】

【0034】

また例えば、センサレス電流指令値生成器１４は、モータＭがＩＰＭＳＭである場合は、式（８）に示すモータトルク式と、式（１０）とに従って、センサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊及びセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を算出する。

【数10】

【0035】

まず、式（８）及び式（１０）からセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊を消去すると、センサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊に関する四次方程式である式（１１）が得られる。

【数11】

【0036】

式（１１）に示す四次方程式の実数解の一つが二曲線交点でのセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊となるため、センサレス電流指令値生成器１４は、式（１１）の解を導出することによりセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を算出する。四次方程式の解は、例えばニュートン法などを用いて導出することができる。センサレス電流指令値生成器１４は、式（１１）を用いてセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を算出した後に、式（１０）にセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を代入することでセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊を算出する。

【0037】

運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は接点Ａに接続されるため、センサレス電流指令値生成器１４によって生成されるセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊及びセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊が、減算器１８，１９及び非干渉化制御器３６に入力されるｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊となる。

【0038】

一方で、運転モードが同期運転モードであるときは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は接点Ｂに接続されるため、同期運転電流指令値生成器１３によって生成される同期運転ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｙ^＊及び同期運転ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ^＊が、減算器１８，１９及び非干渉化制御器３６に入力されるｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊となる。

【0039】

減算器１８は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊からｄ軸電流検出値ｉｄを減算することによりｄ軸電流誤差ｉｄ_ｄｉｆを算出する。減算器１９は、ｑ軸電流指令値ｉｑ^＊からｑ軸電流検出値ｉｑを減算することによりｑ軸電流誤差ｉｑ_ｄｉｆを算出する。

【0040】

＜モータ制御装置の動作＞
図２及び図３は、本開示の実施例１のモータ制御装置の動作例を示す図である。図２には軽負荷時の動作例を示し、図３には過負荷時の動作例を示す。モータＭの起動時や低回転時では、モータＭの誘起電圧が小さいため、軸誤差演算器３０によって算出される軸誤差Δθに誤差が生じ、軸誤差Δθに生じる誤差の影響でモータＭの制御が不安定化する恐れがある。そこで、モータＭの回転数を位置センサレス制御が適用可能な回転数まで引き上げるために、位置センサレス制御を行う前に、位置決め、及び、同期運転を行う。つまり、モータ制御装置１００ａの運転モードは、図２及び図３に示すように、位置決めモードＭ１、同期運転モードＭ２、位置センサレス制御モードＭ３の順に移行する。運転モードが位置決めモードＭ１または同期運転モードＭ２であるときは、運転モード切替器４０は、電流指令値生成器１０において同期運転電流指令値生成器１３を動作させる一方でセンサレス電流指令値生成器１４の動作を停止させるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を接点Ｂに接続する。センサレス電流指令値生成器１４の動作の停止に伴い、センサレス電流指令値生成器１４の入力側に位置する速度制御器１２及びＰＬＬ制御器３１ａの動作も停止される。また、運転モードが位置センサレス制御モードＭ３であるときは、運転モード切替器４０は、電流指令値生成器１０においてセンサレス電流指令値生成器１４を動作させる一方で同期運転電流指令値生成器１３の動作を停止させるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を接点Ａに接続する。

【0041】

また、同期運転モードＭ２は、図２及び図３に示すように、速度上昇区間I１と電流調整区間I２とを有し、同期運転モードＭ２では、制御区間が、速度上昇区間I１、電流調整区間I２の順に移行する。

【0042】

また、運転モードが位置決めモードＭ１または同期運転モードＭ２であるときは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が接点Ｂに接続されるため、同期運転電流指令値生成器１３によって生成される同期運転ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｙ^＊及び同期運転ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ^＊が、減算器１８，１９及び非干渉化制御器３６に入力されるｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊となる。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードＭ３であるときは、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が接点Ａに接続されるため、センサレス電流指令値生成器１４によって生成されるセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊及びセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊が、減算器１８，１９及び非干渉化制御器３６に入力されるｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊となる。

【0043】

図２及び図３に示すように、位置決めモードＭ１では、速度指令値ω^＊が０とされ、同期運転電流指令値生成器１３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を０から所定値ｉｄ_ｉｎｉまで増加させる一方で、ｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を０にする。ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊の増加中にモータＭのロータが動き始めて位置決めされる。例えば、最大負荷を駆動可能な電流値が所定値ｉｄ_ｉｎｉとして設定されることで、同期運転モードＭ２において過負荷時でもモータＭは脱調することなく起動できる。

【0044】

また、図２及び図３に示すように、速度上昇区間Ｉ１では、同期運転電流指令値生成器１３がｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を所定値ｉｄ_ｉｎｉで一定に保つとともに、ｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を０で一定に保ったまま、速度指令値ω^＊が０から所定回転数ω１まで線形増加される。これにより、速度上昇区間Ｉ１では、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊が一定に保たれた状態で、モータＭの回転数が、所定回転数ω１に対応する所定の回転数まで上昇する。なお、所定回転数ω１は、モータＭの誘起電圧が十分に検出できることが分かっている回転数に予め設定され、例えば１５ｒｐｓである。

【0045】

次いで、電流調整区間Ｉ２では、速度指令値ω^＊が所定回転数ω１で一定に保たれた状態で、同期運転電流指令値生成器１３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を調整する。電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、所定値ｉｄ_ｉｎｉを初期値としてｄ軸電流指令値ｉｄ^＊の調整を開始する。また、電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、ｑ軸電流指令値ｉｑ^＊の初期値を０としてｑ軸電流指令値ｉｑ^＊の調整を開始する。電流調整区間Ｉ２でのｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊の調整により、電流調整区間Ｉ２では、ｄｃ－ｑｃ座標軸上での電流ベクトルが、位置センサレス制御モードＭ３時の電流ベクトルに近い状態まで調整される。電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を、フィルタを用いて、または、線形減少させて、電流調整区間Ｉ２の最終点で目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄに収束させる。目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄは、０近傍の正の値を有し、位置センサレス制御モードＭ３時の電流ベクトルよりも多少過励磁（ｉｄ^＊＞０）となる値に設定されるのが好ましい。

【0046】

つまり、速度上昇区間Ｉ１では、同期運転電流指令値生成器１３は、目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄよりも大きい値を有する所定値ｉｄ_ｉｎｉにｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を設定する。また、速度上昇区間Ｉ１に続く電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、所定値ｉｄ_ｉｎｉを初期値としてｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄまで徐々に減少させる。

【0047】

ここで、一般的に、モータＭが突極性を有しないＳＰＭＳＭである場合は、定トルク曲線上でのｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を０として位置センサレス制御が行われ、モータＭが突極性を有するＩＰＭＳＭである場合は、二曲線交点に基づいて位置センサレス制御が行われる。一方で、同期運転モードＭ２では、ＰＬＬ制御器３１ａによって算出される速度推定値ωに基づく回転位相θｄｑの修正が為されないため、所望のトルクを得るための電流ベクトル振幅が最小となるｄ軸電流までｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を減少させると、同期運転電流指令値生成器１３が電流指令値を生成する際の応答速度によっては、負荷トルクが出力トルクを上回り、モータＭが脱調する懸念がある。このため、上記のように、電流調整区間Ｉ２の最終点でのｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を多少過励磁に収束させることが好ましい。

【0048】

また、電流調整区間Ｉ２の最終点における目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄを、モータＭの定格の電流ベクトル振幅や、モータＭが最大負荷を駆動する際の電流ベクトル振幅の１０％程度の値に設定することで、電流調整区間Ｉ２においてｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を位置センサレス制御モードＭ３でのｄ軸電流指令値ｉｄ^＊に適度に近づけつつ、多少過励磁に収束させることができるため、電流調整区間Ｉ２でのモータＭの脱調を防止できる。例えば、定格の電流ベクトル振幅が１０Ａ程度の場合には、目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄは１Ａ程度に設定されるのが好ましい。

【0049】

また、電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、軸誤差Δθを積分または比例積分制御することよりｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を生成する。同期運転電流指令値生成器１３は、軸誤差Δθが正の場合はｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を増加させ、軸誤差Δθが負の場合はｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を減少させる。このようにして、電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、軸誤差Δθを０に近づけるように帰還制御によりｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を調整する。電流調整区間Ｉ２では、同期運転電流指令値生成器１３は、例えば式（１２）に従ってｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を生成する。式（１２）において、Ｋｉ_ｉｑは積分ゲインである。

【数12】

【0050】

位置センサレス制御モードＭ３では、軸誤差Δθが正のときは、ＰＬＬ制御器３１ａが速度推定値ωを減少させることにより速度推定値ωが速度指令値ω^＊を下回るため、速度制御器１２がトルク指令値Ｔ^＊を増加させ、センサレス電流指令値生成器１４がｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を増加させる。一方で、同期運転モードＭ２では、速度指令値ω^＊が位置推定器３２に直接入力されるため、同期運転電流指令値生成器１３が軸誤差Δθに基づいて、直接的にｑ軸電流指令値ｉｑ^＊を調整する。そこで、電流調整区間Ｉ２の開始点でのｄ軸電流指令値ｉｄ^＊の初期値である所定値ｉｄ_ｉｎｉの大きさ、モータＭのイナーシャ、モータＭの誘起電圧定数、または、モータＭが駆動する負荷の特性等に応じて積分ゲインＫｉ_ｉｑ（式（１２））が調整されることで、同期運転電流指令値生成器１３の所望の応答速度を得ることができる。

【0051】

電流調整区間Ｉ２から位置センサレス制御モードＭ３への移行の際、速度制御器１２は、位置センサレス制御モードＭ３の開始時点でのｄ軸電流指令値ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ^＊（つまり、同期運転モードＭ２におけるｄ軸電流指令値ｉｄ^＊の最終値、及び、同期運転モードＭ２におけるｑ軸電流指令値ｉｑ^＊の最終値）に基づいて式（１３）に従ってトルク指令値Ｔ^＊を算出し、式（１３）に従って算出したトルク指令値Ｔ^＊を速度誤差Δωに対する比例積分制御の初期値（つまり、速度制御器１２が生成するトルク指令値Ｔ^＊の初期値）として設定する。こうすることで、運転モードが同期運転モードＭ２から位置センサレス制御モードＭ３へ切り替わる際のトルク指令値Ｔ^＊の不連続の発生を防止できるため、運転モードの切替によりモータＭに発生する切替ショックを低減できる。

【数13】

【0052】

また、式（１３）に従って算出されるトルク指令値Ｔ^＊が速度誤差Δωに対する比例積分制御の初期値として位置センサレス制御が開始されるため、位置センサレス制御モードＭ３では、センサレス電流指令値生成器１４によって生成されるセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊は、図２及び図３に示すように、目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄよりも小さい値に調整される。例えば、目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄが０近傍の正の値を有する場合において、センサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊は、０以下の値に調整される。

【0053】

以上のように、ｄ軸電流指令値を同期運転の段階で０近傍に収束させる一方で、軸誤差を帰還制御することによりｑ軸電流指令値を生成することで、軸誤差が０近傍に調整された状態、かつ、過励磁の度合いが抑制された状態で同期運転から位置センサレス制御へ移行できる。このため、位置センサレス制御への移行後の電流ベクトルの変化が小さくなるので、突極性を有するＩＰＭＳＭ等においても、位置センサレス制御への移行時の電流飛びや速度飛び等による切替ショックを低減できる。よって、モータＭの突極性の有無というモータＭの種類によらず、位置センサレス制御モードへの移行時のモータＭの制御の安定性を向上させることができる。よって、モータＭの種類によらず、モータＭの安定した起動が可能となる。

【0054】

以上、実施例１について説明した。

【0055】

［実施例２］
実施例１では、同期運転モードにおいてｄ軸電流指令値を減少させることにより過励磁の度合いを抑制した状態で同期運転モードから位置センサレス制御モードへ移行することを示した。また、実施例１では、電流調整区間の最終点（つまり、位置センサレス制御モードの開始時点）でわずかのｄ軸電流を流すことで、モータＭの脱調の懸念を減少させた。しかし、モータＭに接続される負荷が周期的に変動する場合や、モータＭの温度やモータＭに流れる電流値の変化によりモータＭに設定されるモータ定数が真値から乖離している場合には、ｄ軸電流指令値の減少過程でモータＭの脱調を引き起こす懸念がある。

【0056】

そこで、実施例２では、同期運転モードの電流調整区間でのモータＭの脱調の懸念をより減少させる。以下、実施例１と異なる点について説明する。

【0057】

＜モータ制御装置の構成＞
図４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４において、モータ制御装置１００ｂは、ＰＬＬ制御器３１ｂと、加算器４１とを有する。

【0058】

ＰＬＬ制御器３１ｂには軸誤差演算器３０から軸誤差Δθが入力される。ＰＬＬ制御器３１ｂは、同期運転モードにおいては、軸誤差Δθに基づいて、回転位相θｄｑの生成に用いられる速度指令値ω^＊を補正する速度補正値ωｂを算出し、算出した速度補正値ωｂを出力する。また、ＰＬＬ制御器３１ｂは、位置センサレス制御モードにおいては、軸誤差Δθに基づいて、速度推定値ωを算出し、算出した速度推定値ωを出力する。

【0059】

加算器４１は、速度指令値ω^＊と速度補正値ωｂとを加算することにより、位置推定器３２に入力される速度加算値ω＋を算出する。

【0060】

位置推定器３２は、運転モードが同期運転モードであるときは、速度加算値ω＋を積分することで回転位相θｄｑを生成する。一方で、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、位置推定器３２は、実施例１と同様に、速度推定値ωを積分することで回転位相θｄｑを生成する。

【0061】

＜ＰＬＬ制御器の構成＞
図５は、本開示の実施例２のＰＬＬ制御器の構成例を示す図である。図５において、ＰＬＬ制御器３１ｂは、比例積分制御器３１１と、比例制御器３１２と、比例出力制御器３１３と、スイッチＳＷ４とを有する。

【0062】

比例制御器３１２は、軸誤差Δθを比例制御することにより、モータＭに接続される負荷の周期的な変動による速度の変動を表す速度変動成分ωａを算出する。

【0063】

比例出力制御器３１３は、時間変化する比例出力係数Ｒを速度変動成分ωａに乗算することにより、徐々に増加する速度補正値ωｂを算出する。

【0064】

比例積分制御器３１１は、実施例１のＰＬＬ制御器３１ａと同様に、軸誤差Δθを比例積分制御することにより速度推定値ωを算出する。

【0065】

スイッチＳＷ４は、Ａ接点とＢ接点とを有する。運転モード切替器４０は、運転モードが同期運転モードであるときは、スイッチＳＷ４を接点Ｂに接続する一方で、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、スイッチＳＷ４を接点Ａに接続する。よって、運転モードが同期運転モードであるときは、速度補正値ωｂがＰＬＬ制御器３１ｂから出力され、運転モードが位置センサレス制御モードであるときは、速度推定値ωがＰＬＬ制御器３１ｂから出力される。

【0066】

＜ＰＬＬ制御器の動作＞
図６は、本開示の実施例２の比例出力制御器の動作例を示す図である。

【0067】

上記ように、比例出力制御器３１３は、時間の経過に伴って徐々に増加する比例出力係数Ｒを比例出力である速度変動成分ωａに乗算することにより速度補正値ωｂを算出する。図６に示すように、比例出力係数Ｒは、速度変動成分ωａに比例出力係数Ｒが乗算されることにより速度補正値ωｂの大きさが調整される区間（以下では「比例出力調整区間」と呼ぶことがある）の開始点ＴＡから比例出力調整区間の終了点ＴＢまでの間で０から１に線形で増加する。例えば、電流調整区間Ｉ２の始点を開始点ＴＡとし、電流調整区間Ｉ２の終点を終了点ＴＢとしても良い。また例えば、軸誤差Δθがほぼ０に調整された時点で、実質的に電流調整区間を設けずに比例出力係数Ｒを１に増加させても良い。つまり、電流調整区間において軸誤差Δθがほぼ０に調整された時点を開始点ＴＡとし、開始点ＴＡの到来後、即座に比例出力係数Ｒを１に増加させて終了点ＴＢを迎えても良い。

【0068】

速度変動成分ωａに図６に示す比例出力係数Ｒが乗算されることにより速度補正値ωｂが算出されることで、速度補正値ωｂは、時間の経過に伴って、０から徐々に増加する。

【0069】

以上のようにして電流調整区間における速度補正値ωｂの大きさを調整することで、電流調整区間の初期でｄ軸電流指令値が大きくてモータＭの脱調の懸念が小さい区間では、ＰＬＬ制御の比例応答が小さく抑えられるため、モータＭの急減速を防止できる。一方で、電流調整区間の終期でｄ軸電流指令値が小さくてモータＭの脱調の懸念が大きい区間では、軸誤差Δθが０近傍に収束している状態なので、ＰＬＬ制御の比例応答を大きくしても問題がない。このため、電流調整区間の終期や軸誤差Δθが０近傍に収束している状態での比例出力係数Ｒを大きくすることで、モータＭの速度の変動に応じた回転位相の生成が可能となる。これにより、モータＭの速度の変動に応じて、ｄｃ－ｑｃ座標軸の回転位相を瞬時に修正することが可能となる。よって、ｄ軸電流指令値が減少した際に周期的な負荷変動やモータ定数の真値からの乖離の影響によるモータＭの脱調を防止できる。

【0070】

以上、実施例２について説明した。

【0071】

［実施例３］
突極性を有するＩＰＭＳＭを過負荷で起動させる場合、図７に示すように、負荷トルク相当の定トルク曲線とＭＴＰＡ曲線との交点上の電流ベクトルが、同期運転時の最終電流ベクトルから乖離していく。図７は、本開示の実施例３の位置センサレス制御モード移行時の電流ベクトル変化を示す図である。

【0072】

図７に示すように、過負荷になるほど同期運転モードと位置センサレス制御モードとの間で電流ベクトルの乖離が大きくなる。よって、図２，図３に示すように、過負荷になるほど、運転モードが同期運転モードＭ２から位置センサレス制御モードＭ３に切り替えられたときのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値の不連続の度合いが大きくなる。このため、運転モードの切替によりモータＭに発生する切替ショック等、モータＭの制御の不安定化が引き起こされてしまうことが懸念される。

【0073】

そこで、実施例３では、モータＭの制御の不安定化の懸念を減少させる。以下、実施例１と異なる点について説明する。

【0074】

＜センサレス電流指令値生成器の構成＞
図８は、本開示の実施例３のセンサレス電流指令値生成器の構成例を示す図である。図８において、センサレス電流指令値生成器１４は、重み係数生成器１４１と、ＭＴＰＡ電流指令値生成器１４２と、同期運転最終電流指令値生成器１４３と、乗算器１４４，１４５，１４６，１４７と、加算器１４８，１４９とを有する。

【0075】

ＭＴＰＡ電流指令値生成器１４２は、実施例１におけるセンサレス電流指令値生成器１４で行われる処理をＭＴＰＡ制御に限定して行うことにより、トルク指令値Ｔ^＊に基づいてＭＴＰＡ_ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｍｔ^＊及びＭＴＰＡ_ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｍｔ^＊を生成する。つまり、ＭＴＰＡ電流指令値生成器１４２は、トルク指令値Ｔ^＊に基づいて、二曲線交点からＭＴＰＡ_ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｍｔ^＊及びＭＴＰＡ_ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｍｔ^＊を生成する。以下では、ＭＴＰＡ_ｄ軸電流指令値及びＭＴＰＡ_ｑ軸電流指令値を「ＭＴＰＡ電流指令値」と総称することがある。

【0076】

同期運転最終電流指令値生成器１４３は、電流調整区間Ｉ２の最終点（つまり、同期運転モードＭ２の終了時点）でのｄ軸電流指令値である最終点ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊を生成する。また、同期運転最終電流指令値生成器１４３は、最終点ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊とトルク指令値Ｔ^＊とに基づいて、式（１４）に従って、最終点ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊を生成する。式（１４）に従って生成される最終点ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊は、ｄｃ－ｑｃ座標軸上においてｄ軸電流指令値を最終点ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊に固定したｑｃ軸に平行な直線上に位置し、負荷トルクの変化に応じて変動する値である。以下では、最終点ｄ軸電流指令値及び最終点ｑ軸電流指令値を「最終点電流指令値」と総称することがある。

【数14】

【0077】

なお、電流指令値を最終点電流指令値からＭＴＰＡ電流指令値に切り替える区間（以下では「電流ベクトルスムージング区間」と呼ぶことがある）で負荷トルクが急激に変化しないことが実験等により予め分かっている場合には、同期運転最終電流指令値生成器１４３は、式（１４）に従った最終点ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊の生成を行わずに、ｄ軸電流指令値と同様に、電流調整区間Ｉ２の最終点でのｑ軸電流指令値を最終点ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊としても良い。

【0078】

重み係数生成器１４１は、ＭＴＰＡ電流指令値及び最終点電流指令値のそれぞれに乗算される第一重み係数Ｗ_ｕｐ及び第二重み係数Ｗ_ｄｏｗｎを生成する。

【0079】

乗算器１４４は、ＭＴＰＡ_ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｍｔ^＊に第一重み係数Ｗ_ｕｐを乗算する。

【0080】

乗算器１４５は、ＭＴＰＡ_ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｍｔ^＊に第一重み係数Ｗ_ｕｐを乗算する。

【0081】

乗算器１４６は、最終点ｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊に第二重み係数Ｗ_ｄｏｗｎを乗算する。

【0082】

乗算器１４７は、最終点ｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｙ_ｅｎｄ^＊に第二重み係数Ｗ_ｄｏｗｎを乗算する。

【0083】

加算器１４８は、乗算器１４４での乗算結果と乗算器１４６での乗算結果とを加算することにより、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊を生成する。

【0084】

加算器１４９は、乗算器１４５での乗算結果と乗算器１４７での乗算結果とを加算することにより、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊を生成する。

【0085】

つまり、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊は式（１５）に従って生成され、電流ベクトルスムージング区間におけるセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊は式（１６）に従って生成される。

【数15】

【数16】

【0086】

よって、ＭＴＰＡ電流指令値は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、二曲線交点に基づいて算出され、加算器１４８，１４９によって最終的にセンサレス電流指令値が算出される前に算出される第一の仮の電流指令値に相当する。また、最終点電流指令値は、運転モードが位置センサレス制御モードであるときに、電流調整区間Ｉ２の最終点でのｄ軸電流指令値に基づいて算出され、加算器１４８，１４９によって最終的にセンサレス電流指令値が算出される前に算出される第二の仮の電流指令値に相当する。

【0087】

＜センサレス電流指令値生成器の動作＞
図９は、本開示の実施例３の重み係数生成器の動作例を示す図である。図９に示すように、重み係数生成器１４１は、電流ベクトルスムージング区間の開始点ＴＸから電流ベクトルスムージング区間の終了点ＴＹまでの間で０から１に線形で増加する第一重み係数Ｗ_ｕｐを生成する。また、重み係数生成器１４１は、開始点ＴＸから終了点ＴＹまでの間で１から０に線形で減少する第二重み係数Ｗ_ｄｏｗｎを生成する。

【0088】

ここで、電流ベクトルスムージング区間は任意に設定可能である。例えば、電流ベクトルスムージング区間は、図１１及び図１２において速度指令値ω^＊がω１からω２まで増加する区間等、位置センサレス制御モード区間内に設定されるのが好ましい。図１１及び図１２は、本開示の実施例３のモータ制御装置の動作例を示す図である。

【0089】

図１０は、本開示の実施例３の電流ベクトル軌跡の一例を示す図である。センサレスｄ軸電流指令値ｉｄ_ｓｌ^＊及びセンサレスｑ軸電流指令値ｉｑ_ｓｌ^＊が第一重み係数Ｗ_ｕｐ及び第二重み係数Ｗ_ｄｏｗｎを用いて式（１５）及び式（１６）に従って生成されることで、図１０に示すように、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行する際においても、電流ベクトルの連続性が保たれる。よって、図１１及び図１２に示すように、運転モードが同期運転モードＭ２から位置センサレス制御モードＭ３に切り替えられたときのｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値の連続性が保たれる。その結果、位置センサレス制御モードへの移行時の電流飛びや速度飛び等による切替ショックを低減できるため、位置センサレス制御モードへの移行時のモータＭの制御の安定性をさらに向上させることができる。

【0090】

以上、実施例３について説明した。

【0091】

なお、実施例３は実施例２と組み合わせて実施することも可能である。

【0092】

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、速度上昇区間及び電流調整区間を有する同期運転モードと、位置センサレス制御モードとを有する。同期運転モードでは、速度指令値に基づく制御系座標軸の回転位相にモータ（実施例のモータＭ）が同期する。位置センサレス制御モードでは、軸誤差を帰還制御することで得られる速度推定値に基づいて制御系座標軸の回転位相が生成される。また、本開示のモータ制御装置は、同期運転電流指令値生成器（実施例の同期運転電流指令値生成器１３）を有する。同期運転電流指令値生成器は、速度上昇区間においてモータの回転数を所定回転数（実施例の所定回転数ω１に対応する所定の回転数）まで上昇させた後、電流調整区間において、目標指令値（実施例の目標指令値ｉｄ_ｓｙ_ｅｎｄ）へｄ軸電流指令値を近づける一方で、軸誤差を０に近づけるように帰還制御することによりｑ軸電流指令値を調整する。

【0093】

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，１００ｂ）は、位置センサレス電流指令値生成器（実施例のセンサレス電流指令値生成器１４）を有する。同期運転電流指令値生成器は、速度上昇区間においてｄ軸電流指令値を目標指令値よりも大きい値を有する所定値（実施例の所定値ｉｄ_ｉｎｉ）に設定する。位置センサレス電流指令値生成器は、位置センサレス制御モードにおいて、ｄ軸電流指令値を目標指令値よりも小さい値に調整する。

【0094】

また、同期運転電流指令値生成器は、同期運転モードにおいて、ｄ軸電流指令値を０近傍の正の値を有する目標指令値へ近づけ、位置センサレス電流指令値生成器は、位置センサレス制御モードにおいて、ｄ軸電流指令値を０以下の値に調整する。

【0095】

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，１００ｂ）は、速度制御器（実施例の速度制御器１２）を有する。速度制御器は、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードへ移行する際に、同期運転モードにおけるｄ軸電流指令値の最終値、及び、同期運転モードにおけるｑ軸電流指令値の最終値に基づいて、速度指令値と速度推定値との差を０に近づけるためのトルク指令値の初期値を設定する。

【0096】

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、ＰＬＬ制御器（実施例のＰＬＬ制御器３１ｂ）と、位置推定器（実施例の位置推定器３２）とを有する。ＰＬＬ制御器は、電流調整区間において、軸誤差を比例制御することにより速度変動成分（実施例の速度変動成分ωａ）を算出し、速度変動成分に基づいて速度補正値を算出する一方で、位置センサレス制御モードにおいて、軸誤差を比例積分制御することにより速度推定値を算出する。また、位置推定器は、電流調整区間において、速度指令値と速度補正値とに基づいて回転位相を生成する一方で、位置センサレス制御モードにおいて、速度推定値を積分することにより回転位相を生成する。

【0097】

また、ＰＬＬ制御器は、電流調整区間において、時間の経過に伴って増加する係数を速度変動成分に乗算することにより速度補正値を算出する。

【0098】

また、位置センサレス電流指令値生成器は、第一電流指令生成器（実施例のＭＴＰＡ電流指令値生成器１４２）と、第二電流指令生成器（実施例の同期運転最終電流指令値生成器１４３）と、係数生成器（実施例の重み係数生成器１４１）とを有する。第一電流指令生成器は、位置センサレス制御モードにおける第一の仮の電流指令値（実施例のＭＴＰＡ電流指令値）を生成する。第二電流指令生成器は、運転モードが同期運転モードから位置センサレス制御モードに移行する直前のｄ軸電流指令値に基づく第二の仮の電流指令値（実施例の最終点電流指令値）を生成する。係数生成器は、運転モードが位置センサレス制御モードにある区間内に設定されるスムージング区間（実施例の電流ベクトルスムージング区間）において、スムージング区間の開始から終了までに０から１に増加する増加係数（実施例の第一重み係数Ｗ_ｕｐ）と、スムージング区間の開始から終了までに１から０に減少する減少係数（実施例の第二重み係数Ｗ_ｄｏｗｎ）とを生成する。そして、位置センサレス電流指令値生成器は、第一の仮の電流指令値と増加係数との積と、第二の仮の電流指令値と減少係数との積とを加算することにより、位置センサレス制御モードにおける電流指令値を生成する。

【符号の説明】

【0099】

１００ａ，１００ｂ モータ制御装置
１２ 速度制御器
１３ 同期運転電流指令値生成器
１４ センサレス電流指令値生成器
３１ａ，３１ｂ ＰＬＬ制御器
３２ 位置推定器
１４１ 重み係数生成器
１４２ ＭＴＰＡ電流指令値生成器
１４３ 同期運転最終電流指令値生成器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】