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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】P2024108647
(43)【公開日】2024-08-13
(54)【発明の名称】モータ制御装置及びモータ制御方法
(51)【国際特許分類】
H02P 21/05 20060101AFI20240805BHJP
【ＦＩ】
H02P21/05
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023013113
(22)【出願日】2023-01-31
(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】110003339
【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長田 侑大
【テーマコード（参考）】
5H505
【Ｆターム（参考）】
5H505AA06
5H505BB04
5H505CC01
5H505DD03
5H505DD08
5H505EE41
5H505EE49
5H505EE55
5H505GG02
5H505GG04
5H505GG06
5H505HB01
5H505JJ03
5H505JJ24
5H505JJ26
5H505LL14
5H505LL22
5H505LL41
(57)【要約】
【課題】高調波成分を適切に除去し、安定したモータ制御を実現すること。
【解決手段】本発明の一形態に係るモータ制御装置は、電流検出部、電流変換部、回転数検出部、第１フィルタ部、重畳成分除去部、及び制御部を備える。電流検出部は、モータに流れる３相電流を検出する。電流変換部は、３相電流を回転座標系の２相電流に変換する。回転数検出部は、２相電流に基づいてモータの回転数を検出する。第１フィルタ部は、モータの回転数の検出結果に基づいて２相電流からモータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成する。重畳成分除去部は、第１フィルタ部における高調波成分を除去する処理により第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成する。制御部は、高調波除去電流に基づいてモータの制御指令値を生成する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一形態に係るモータ制御装置は、電流検出部、電流変換部、回転数検出部、第１フィルタ部、重畳成分除去部、及び制御部を備える。電流検出部は、モータに流れる３相電流を検出する。電流変換部は、３相電流を回転座標系の２相電流に変換する。回転数検出部は、２相電流に基づいてモータの回転数を検出する。第１フィルタ部は、モータの回転数の検出結果に基づいて２相電流からモータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成する。重畳成分除去部は、第１フィルタ部における高調波成分を除去する処理により第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成する。制御部は、高調波除去電流に基づいてモータの制御指令値を生成する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータに流れる３相電流を検出する電流検出部と、
前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する電流変換部と、
前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、
前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部における前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する重畳成分除去部と、
前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する制御部と
を備えるモータ制御装置。
前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する電流変換部と、
前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する回転数検出部と、
前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する第１フィルタ部と、
前記第１フィルタ部における前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する重畳成分除去部と、
前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する制御部と
を備えるモータ制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載のモータ制御装置であって、
前記重畳成分除去部は、
前記２相電流から前記重畳成分が重畳される前のオフセット成分である重畳前オフセット成分を抽出した第２フィルタ電流を生成し、前記第２フィルタ電流を出力する第２フィルタ部と、
前記第１フィルタ電流から前記重畳前オフセット成分に前記重畳成分が重畳された重畳後オフセット成分を除去した第３フィルタ電流を生成し、前記第３フィルタ電流を出力する第３フィルタ部と、
前記第２フィルタ電流と前記第３フィルタ電流とを加算し、当該加算結果を前記高調波除去電流として出力する加算器と
を有する
モータ制御装置。
前記重畳成分除去部は、
前記２相電流から前記重畳成分が重畳される前のオフセット成分である重畳前オフセット成分を抽出した第２フィルタ電流を生成し、前記第２フィルタ電流を出力する第２フィルタ部と、
前記第１フィルタ電流から前記重畳前オフセット成分に前記重畳成分が重畳された重畳後オフセット成分を除去した第３フィルタ電流を生成し、前記第３フィルタ電流を出力する第３フィルタ部と、
前記第２フィルタ電流と前記第３フィルタ電流とを加算し、当該加算結果を前記高調波除去電流として出力する加算器と
を有する
モータ制御装置。
【請求項3】
請求項２に記載のモータ制御装置であって、
第３フィルタ部のカットオフ周波数は、前記２相電流の周波数成分のうち前記モータの負荷の脈動に応じた周波数成分である負荷脈動成分の周波数に基づいて決定される
モータ制御装置。
第３フィルタ部のカットオフ周波数は、前記２相電流の周波数成分のうち前記モータの負荷の脈動に応じた周波数成分である負荷脈動成分の周波数に基づいて決定される
モータ制御装置。
【請求項4】
請求項２に記載のモータ制御装置であって、
前記第２フィルタ部における入力に対する出力の割合を前記第２フィルタ部の倍率とし、前記第３フィルタ部における入力に対する出力の割合を前記第３フィルタ部の倍率として、前記第２フィルタ部の倍率と前記第３フィルタ部の倍率との和は、１以下である
モータ制御装置。
前記第２フィルタ部における入力に対する出力の割合を前記第２フィルタ部の倍率とし、前記第３フィルタ部における入力に対する出力の割合を前記第３フィルタ部の倍率として、前記第２フィルタ部の倍率と前記第３フィルタ部の倍率との和は、１以下である
モータ制御装置。
【請求項5】
請求項３に記載のモータ制御装置であって、
前記第３フィルタ部は、一次フィルタであり、
前記第３フィルタ部のカットオフ周波数は、前記負荷脈動成分の周波数の１／１０以下の周波数である
モータ制御装置。
前記第３フィルタ部は、一次フィルタであり、
前記第３フィルタ部のカットオフ周波数は、前記負荷脈動成分の周波数の１／１０以下の周波数である
モータ制御装置。
【請求項6】
請求項３に記載のモータ制御装置であって、
前記第２フィルタ部および前記第３フィルタ部は、一次フィルタであり、
前記第２フィルタ部のカットオフ周波数は、前記負荷脈動成分の周波数の１／１０以下、かつ、前記第３フィルタ部のカットオフ周波数の１／１０以上の周波数である
モータ制御装置。
前記第２フィルタ部および前記第３フィルタ部は、一次フィルタであり、
前記第２フィルタ部のカットオフ周波数は、前記負荷脈動成分の周波数の１／１０以下、かつ、前記第３フィルタ部のカットオフ周波数の１／１０以上の周波数である
モータ制御装置。
【請求項7】
請求項２から６のうちいずれか１項に記載のモータ制御装置であって、
前記第１フィルタ部は、ノッチフィルタであり、
前記第２フィルタ部は、ローパスフィルタであり、
前記第３フィルタ部は、ハイパスフィルタである
モータ制御装置。
前記第１フィルタ部は、ノッチフィルタであり、
前記第２フィルタ部は、ローパスフィルタであり、
前記第３フィルタ部は、ハイパスフィルタである
モータ制御装置。
【請求項8】
モータに流れる３相電流を検出する工程と、
前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する工程と、
前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する工程と、
前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する工程と、
前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する工程と、
前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する工程と
を備えるモータ制御方法。
前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する工程と、
前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する工程と、
前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する工程と、
前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する工程と、
前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する工程と
を備えるモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、モータの制御を行うモータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
モータに流れる３相電流を検出し、３相電流をｄ軸電流及びｑ軸電流からなる回転座標系の２相電流に変換し、この２相電流に基づいてモータの制御を行う方法が知られている。このとき、２相電流には、モータの回転速度、すなわちモータの回転数に応じて周波数が変化する高調波成分が含まれることがあり、このような高調波成分を除去する技術が開発されている。
【0003】
特許文献１には、モータに流れる３相交流電流を変換した２相交流電流から、ノッチフィルタを用いて高調波成分を除去するモータ制御装置について記載されている。この装置では、モータの回転数に基づいてノッチフィルタの阻止帯域を変化させることで、２相交流電流からモータの回転数に応じた高調波成分が除去される。また、高調波成分が除去された２相交流電流は、モータの制御に用いられる。これにより、モータ制御の安定化を図ることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第５７３４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このように、モータの回転数に応じた高調波成分を除去するためには、ノッチフィルタのノッチ周波数を、モータの回転数に応じて変化させる必要がある。この場合、モータの回転数が脈動すると、ノッチフィルタのノッチ周波数も脈動することになる。
ところで、モータの回転数が脈動するのは、例えばモータのトルクがモータの構造に起因するコギングトルク等により脈動する場合である。この場合、モータのトルクが脈動することで２相電流も脈動する。従ってこのような状況では、ノッチフィルタの入力である２相電流とノッチフィルタのノッチ周波数とが同様に脈動することが考えられる。
ところで、モータの回転数が脈動するのは、例えばモータのトルクがモータの構造に起因するコギングトルク等により脈動する場合である。この場合、モータのトルクが脈動することで２相電流も脈動する。従ってこのような状況では、ノッチフィルタの入力である２相電流とノッチフィルタのノッチ周波数とが同様に脈動することが考えられる。
【0006】
本発明者は、ノッチフィルタの入力である２相電流とノッチフィルタのノッチ周波数との両方に脈動がある場合、ノッチフィルタの出力のオフセット成分が変化する点を見出した。このようにオフセット成分が変化することで、適切なフィードバック制御が出来なくなり、モータの動作が不安定になる可能性がある。
【0007】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高調波成分を適切に除去し、安定したモータ制御を実現することが可能なモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るモータ制御装置は、電流検出部と、電流変換部と、回転数検出部と、第１フィルタ部と、重畳成分除去部と、制御部とを備える。
前記電流検出部は、モータに流れる３相電流を検出する。
前記電流変換部は、前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する。
前記回転数検出部は、前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する。
前記第１フィルタ部は、前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する。
前記重畳成分除去部は、前記第１フィルタ部における前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する。
前記制御部は、前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する。
前記電流検出部は、モータに流れる３相電流を検出する。
前記電流変換部は、前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する。
前記回転数検出部は、前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する。
前記第１フィルタ部は、前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する。
前記重畳成分除去部は、前記第１フィルタ部における前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する。
前記制御部は、前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する。
【0009】
このモータ制御装置では、第１フィルタ部により、３相電流を変換した２相電流からモータの回転数に応じた高調波成分が除去され、第１フィルタ電流が出力される。このとき、第１フィルタ電流にはオフセット成分として重畳成分が重畳される。従って第１フィルタ電流は、高調波成分が除去されているものの、そのオフセット成分が実際の値とは異なる電流となる。このため、重畳成分除去部により、第１フィルタ電流から重畳成分が除去され本来のオフセット成分をもつ高調波除去電流が出力される。そして高調波除去電流を用いてモータが制御される。これにより、高調波成分を適切に除去し、安定したモータ制御を実現することが可能となる。
【0010】
前記重畳成分除去部は、前記２相電流から前記重畳成分が重畳される前のオフセット成分である重畳前オフセット成分を抽出した第２フィルタ電流を生成し、前記第２フィルタ電流を出力する第２フィルタ部と、前記第１フィルタ電流から前記重畳前オフセット成分に前記重畳成分が重畳された重畳後オフセット成分を除去した第３フィルタ電流を生成し、前記第３フィルタ電流を出力する第３フィルタ部と、前記第２フィルタ電流と前記第３フィルタ電流とを加算し、当該加算結果を前記高調波除去電流として出力する加算器とを有してもよい。
これにより、高調波成分を除去する際に重畳成分により変化した重畳後オフセット成分を、２相電流が持つ重畳前オフセット成分に戻すことが可能となり、本来のオフセット成分をもつ高調波除去電流を出力することが可能となる。
これにより、高調波成分を除去する際に重畳成分により変化した重畳後オフセット成分を、２相電流が持つ重畳前オフセット成分に戻すことが可能となり、本来のオフセット成分をもつ高調波除去電流を出力することが可能となる。
【0011】
第３フィルタ部のカットオフ周波数は、前記２相電流の周波数成分のうち前記モータの負荷の脈動に応じた周波数成分である負荷脈動成分の周波数に基づいて決定されてもよい。
これにより、負荷脈動成分を減衰させることのない適切なカットオフ周波数を設定することが可能となる。
これにより、負荷脈動成分を減衰させることのない適切なカットオフ周波数を設定することが可能となる。
【0012】
前記第２フィルタ部における入力に対する出力の割合を前記第２フィルタ部の倍率とし、前記第３フィルタ部における入力に対する出力の割合を前記第３フィルタ部の倍率として、前記第２フィルタ部の倍率と前記第３フィルタ部の倍率との和は、１以下であってもよい。
これにより、フィルタの組み合わせによりホワイトノイズ等が増大するといった事態を回避することが可能となり、モータ制御の精度を高めることが可能となる。
これにより、フィルタの組み合わせによりホワイトノイズ等が増大するといった事態を回避することが可能となり、モータ制御の精度を高めることが可能となる。
【0013】
前記第３フィルタ部は、一次フィルタであってもよい。この場合、前記第３フィルタ部のカットオフ周波数は、前記負荷脈動成分の周波数の１／１０以下の周波数であってもよい。
これにより、演算量が少ない一次フィルタにおいて、負荷脈動成分を減衰させることのない適切なカットオフ周波数を設定することが可能となる。
これにより、演算量が少ない一次フィルタにおいて、負荷脈動成分を減衰させることのない適切なカットオフ周波数を設定することが可能となる。
【0014】
前記第２フィルタ部および前記第３フィルタ部は、一次フィルタであってもよい。この場合、前記第２フィルタ部のカットオフ周波数は、前記負荷脈動成分の周波数の１／１０以下、かつ、前記第３フィルタ部のカットオフ周波数の１／１０以上の周波数であってもよい。
これにより、第２フィルタ部及び第３フィルタ部の演算量を抑制しつつ、負荷脈動成分を十分に減衰し、かつ、フィルタの応答速度を確保することが可能となる。
これにより、第２フィルタ部及び第３フィルタ部の演算量を抑制しつつ、負荷脈動成分を十分に減衰し、かつ、フィルタの応答速度を確保することが可能となる。
【0015】
前記第１フィルタ部は、ノッチフィルタであってもよい。この場合、前記第２フィルタ部は、ローパスフィルタであってもよい。また、前記第３フィルタ部は、ハイパスフィルタであってもよい。
これにより、フィルタ処理部を容易に構成することが可能となる。
これにより、フィルタ処理部を容易に構成することが可能となる。
【0016】
本発明の一形態に係るモータ制御方法は、モータに流れる３相電流を検出する工程と、前記３相電流を回転座標系の２相電流に変換する工程と、前記２相電流に基づいて前記モータの回転数を検出する工程と、前記モータの回転数の検出結果に基づいて前記２相電流から前記モータの回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、前記第１フィルタ電流を出力する工程と、前記高調波成分を除去する処理により前記第１フィルタ電流にオフセット成分として重畳された重畳成分を前記第１フィルタ電流から除去した高調波除去電流を生成し、前記高調波除去電流を出力する工程と、前記高調波除去電流に基づいて前記モータの制御指令値を生成する工程とを実行する。
【0017】
本発明によれば、高調波成分を適切に除去し、安定したモータ制御を実現することが可能なモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図2】ノッチフィルタの周波数特性を説明する模式的なグラフである。
【図3A】ノッチ周波数が脈動するノッチフィルタの入力及び出力の一例を示すグラフである。
【図3B】ノッチ周波数が固定されたノッチフィルタの入力及び出力の一例を示すグラフである。
【図4】モータ制御装置の動作例を示すフローチャートである。
【図5】重畳成分除去部の動作例を示すフローチャートである。
【図6】ノッチフィルタのゲインとノッチフィルタに入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。
【図7】ローパスフィルタのゲインとローパスフィルタに入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。
【図8】ハイパスフィルタのゲインとハイパスフィルタに入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。
【図9】ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの出力の加算結果を示す模式的なグラフである。
【図10】比較例として挙げるハイパスフィルタ及びローパスフィルタの周波数特性を説明する模式的なグラフである。
【図11A】比較例として挙げるハイパスフィルタ及びローパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図12A】本実施形態に係るハイパスフィルタ及びローパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図13】１次のハイパスフィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。
【図14A】２次のハイパスフィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。
【図14B】２次のハイパスフィルタの周波数特性の他の一例を示すグラフである。
【図14C】比較例として挙げる２次のハイパスフィルタの周波数特性の一例を示すグラフである。
【図15】第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図16】バンドパスフィルタの周波数特性を説明する模式的なグラフである。
【図17】通過周波数が脈動するバンドパスフィルタを含む高調波除去部の入力及び出力の一例を示すグラフである。
【図18】バンドパスフィルタのゲインとバンドパスフィルタに入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。
【図19】バンドパスフィルタから出力される電流の周波数成分を示す模式的なグラフである。
【図20】ハイパスフィルタのゲインとハイパスフィルタに入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【0020】
＜第１の実施形態＞
［モータ制御装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。モータ制御装置１００は、直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータを備えた装置である。具体的には、モータ制御装置１００は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号を用いたＰＷＭ制御によりインバータを制御して、モータ３０に供給する電力を制御する。図１に示す例では、モータ３０に接続されるＩＰＭ３５がインバータに相当する。
［モータ制御装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。モータ制御装置１００は、直流電圧を３相交流電圧に変換するインバータを備えた装置である。具体的には、モータ制御装置１００は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）信号を用いたＰＷＭ制御によりインバータを制御して、モータ３０に供給する電力を制御する。図１に示す例では、モータ３０に接続されるＩＰＭ３５がインバータに相当する。
【0021】
モータ３０は、３相交流電圧により駆動される３相交流モータである。モータ３０は、回転軸を中心に回転する回転子と、回転子を支持する固定子とを有する。
モータ３０の固定子には、３相の交流電圧がそれぞれ印加される３相の巻線（コイル）が設けられる。以下では、３相交流の各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相と記載する。
モータ３０の回転子には、一般に複数の永久磁石がモータ３０の回転軸の周りに回転対称に配置される。各永久磁石は、モータ３０の回転軸にＮ極又はＳ極を交互に向けて配置される。このうち１つの永久磁石のＮ極の磁束の方向（Ｎ極方向が＋方向）をｄ軸とし、ｄ軸と直交する軸をｑ軸とする。
モータ３０の固定子には、３相の交流電圧がそれぞれ印加される３相の巻線（コイル）が設けられる。以下では、３相交流の各相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相と記載する。
モータ３０の回転子には、一般に複数の永久磁石がモータ３０の回転軸の周りに回転対称に配置される。各永久磁石は、モータ３０の回転軸にＮ極又はＳ極を交互に向けて配置される。このうち１つの永久磁石のＮ極の磁束の方向（Ｎ極方向が＋方向）をｄ軸とし、ｄ軸と直交する軸をｑ軸とする。
【0022】
モータ３０に供給される電流や電圧を、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相の成分で表す座標系（ＵＶＷ座標系）は、固定座標系である。また、モータ３０に供給される電流や電圧を、ｄ軸及びｑ軸の２相の成分で表す座標系（ｄｑ座標系）は、回転座標系である。ＵＶＷ座標系及びｄｑ座標系は互いに座標変換が可能である。
【0023】
また、電気角で表した回転子の推定位置（Ｕ軸を基準とした推定角度）をθｅと記載し、電気角で表した回転子の推定角速度をωｅと記載する。推定角速度ωｅは、固定座標系（ＵＶＷ座標系）での角速度を表す。
また、モータ３０の回転子の機械角速度をωｍと記載する。機械角速度ωｍは、回転子の角速度を機械角で表した角速度であり、推定角速度ωｅから算出可能である。
推定角速度ωｅ及び機械角速度ωｍの単位は、例えばラジアン／秒［ｒａｄ／ｓ］である。
また、モータ３０の回転子の機械角速度をωｍと記載する。機械角速度ωｍは、回転子の角速度を機械角で表した角速度であり、推定角速度ωｅから算出可能である。
推定角速度ωｅ及び機械角速度ωｍの単位は、例えばラジアン／秒［ｒａｄ／ｓ］である。
【0024】
推定角速度ωｅ及び機械角速度ωｍは、モータ３０の回転数を表すパラメータである。本開示において、モータ３０の回転数とは、単位時間あたりのモータ３０の回転数であり、モータの回転速度のことである。モータ３０の回転数の単位は、例えば１秒間あたりの回転数［ｒｐｓ］や、１分間あたりの回転数［ｒｐｍ］である。
【0025】
モータ３０は、例えば空気調和機に搭載された圧縮機を回転させるコンプレッサモータや、ファンを回転させるファンモータ等である。なお、本発明に係るモータ制御装置１００は、空気調和機に搭載されるモータ３０の制御以外にも、任意の用途に用いられるモータ３０の制御に適用可能である。
以下では、モータ３０が圧縮機に用いられる場合を例に挙げて説明する。この場合、圧縮機がモータ３０の負荷である。
以下では、モータ３０が圧縮機に用いられる場合を例に挙げて説明する。この場合、圧縮機がモータ３０の負荷である。
【0026】
モータ制御装置１００は、モータ３０をベクトル制御により駆動する。ベクトル制御では、モータ３０の固定子に設けられた３相の巻線に流す電流を、モータ３０の回転子に磁束を発生させる電流成分（ｄ軸電流）と、回転子にトルクを発生する電流成分（ｑ軸電流）とに分けて、それぞれの電流成分が独立に制御される。
図１に示すように、モータ制御装置１００は、駆動回路３１と、電流検出部３２と、演算回路３３とを有する。
図１に示すように、モータ制御装置１００は、駆動回路３１と、電流検出部３２と、演算回路３３とを有する。
【0027】
駆動回路３１は、モータ３０に対する制御指令値に基づいてモータ３０を駆動するインバータ回路である。駆動回路３１は、固定座標系（ＵＶＷ座標系）における制御指令値（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊）を演算回路３３から受け、モータ３０を駆動するための直流電圧Ｖｄｃを電源１０から受ける。Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊は、ベクトル制御の制御指令値である。
【0028】
また駆動回路３１は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊、及び直流電圧Ｖｄｃに基づいて、３相の交流電圧をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の巻線を介してモータ３０へ供給することにより、モータ３０を駆動する。
具体的には、駆動回路３１は、ＰＷＭ変調器３４及びインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）３５を有する。
具体的には、駆動回路３１は、ＰＷＭ変調器３４及びインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）３５を有する。
【0029】
ＰＷＭ変調器３４は、演算回路３３から受けた制御指令値（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊）をそれぞれＰＷＭ信号に変換してＩＰＭ３５へ供給する。例えば各電圧指令値に応じたパルス幅が設定されたＰＷＭ信号が生成される。
【0030】
ＩＰＭ３５は、複数のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ信号をＰＷＭ変調器３４から受け、ＰＷＭ信号に従って複数のスイッチング素子を所定のタイミングでスイッチング動作させることで電力変換を行い、生成された３相の交流電圧をモータ３０へ供給することにより、モータ３０を駆動する。
【0031】
電流検出部３２は、モータ３０に流れる３相電流を検出する。３相電流とは、モータ３０の３相の巻線に流れる電流である。以下では、Ｕ相の巻線に流れる電流をＵ相電流ｉｕと記載し、Ｖ相の巻線に流れる電流をＶ相電流ｉｖと記載し、Ｗ相の巻線に流れる電流をＷ相電流ｉｗと記載する。
具体的には、電流検出部３２は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｗ相電流ｉｗ、Ｖ相電流ｉｖのうち、２つの電流値を検出し、それらの電流値をもとに残りの相の電流値を算出する。
具体的には、電流検出部３２は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｗ相電流ｉｗ、Ｖ相電流ｉｖのうち、２つの電流値を検出し、それらの電流値をもとに残りの相の電流値を算出する。
【0032】
図１に示す電流検出部３２は、モータ３０に流れる３相電流を単一のシャント抵抗Ｒを用いて検出する１シャント抵抗検出方式の回路である。なお、電流検出部３２の具体的な構成は限定されない。例えばＣＴ（Current Transformer）などの他の電流検出手段が用いられてもよい。電流検出部３２の検出結果は、演算回路３３に出力される。
【0033】
演算回路３３は、モータ３０の制御に必要な演算処理を行う回路である。演算回路３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を搭載したコンピュータを用いて構成される。
演算回路３３には、電流検出部３２の検出値や、モータ３０の回転数を指定する指令値等が入力される。これらの入力に基づいて、モータ３０のベクトル制御を行うための制御指令値が生成される。
演算回路３３には、電流検出部３２の検出値や、モータ３０の回転数を指定する指令値等が入力される。これらの入力に基づいて、モータ３０のベクトル制御を行うための制御指令値が生成される。
【0034】
演算回路３３は、機能ブロックとして、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６、モータ位置検出部３７、フィルタ処理部３８、及び電圧指令生成部３９を有する。演算回路３３の各機能ブロックは、専用のＩＣ等を用いて構成されてもよい。
【0035】
ＵＶＷ－ｄｑ変換器（ＵＶＷ／ｄｑ）３６は、３相電流を回転座標系の２相電流に変換する。回転座標系の２相電流とは、モータ３０の回転子とともに回転する回転座標系（ｄｑ座標系）で表された電流である。回転座標系の２相電流は、ｄ軸電流Ｉｄと、ｑ軸電流Ｉｑである。以下では、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から出力される回転座標系の２相電流であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑをまとめてｄｑ軸電流と記載する場合がある。
【0036】
ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６は、回転子の推定位置（電気回転角度θｅ）を位置推定器４４から受け、固定座標系（ＵＶＷ座標系）における電流ベクトル（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を回転座標系（ｄｑ座標系）における電流ベクトル（Ｉｄ，Ｉｑ）へ変換する。
なお、電流ベクトル（Ｉｄ，Ｉｑ）における各成分は、検出された電流ベクトル（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から変換されたものなので、検出値と見做すことができる。以下の説明では、Ｉｄをｄ軸電流又はｄ軸電流値ともいい、Ｉｑをｑ軸電流又はｑ軸電流値ともいう。
本実施形態では、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６は、電流変換部に相当する。
なお、電流ベクトル（Ｉｄ，Ｉｑ）における各成分は、検出された電流ベクトル（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から変換されたものなので、検出値と見做すことができる。以下の説明では、Ｉｄをｄ軸電流又はｄ軸電流値ともいい、Ｉｑをｑ軸電流又はｑ軸電流値ともいう。
本実施形態では、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６は、電流変換部に相当する。
【0037】
モータ位置検出部３７は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流ＩｑをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、モータ３０の回転子の電気回転角度θｅ及び機械角速度ωｍを算出する。また後述するように、モータ位置検出部３７は、電気回転角度θｅ及び機械角速度ωｍを算出するために、軸誤差Δθ及び推定角速度ωｅを算出する。このうち、推定角速度ωｅ及び機械角速度ωｍは、単位時間当たりのモータ３０の回転数、すなわちモータ３０の回転速度を表すパラメータである。本開示では、単位時間当たりのモータ３０の回転数を指して、単にモータ３０の回転数と記載する。
本実施形態では、モータ位置検出部３７は、２相電流に基づいてモータの回転数を検出する回転数検出部に相当する。
図１に示すように、モータ位置検出部３７は、軸誤差演算器４２、ＰＬＬ制御器４３、位置推定器４４、及び変換器４５を含む。
本実施形態では、モータ位置検出部３７は、２相電流に基づいてモータの回転数を検出する回転数検出部に相当する。
図１に示すように、モータ位置検出部３７は、軸誤差演算器４２、ＰＬＬ制御器４３、位置推定器４４、及び変換器４５を含む。
【0038】
軸誤差演算器４２は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流ＩｑをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を電圧指令生成部３９から受け、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊、及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に基づいて、回転子の実際の位置と推定位置との偏差である軸誤差Δθを求め、ＰＬＬ制御器４３へ出力する。
【0039】
ＰＬＬ制御器４３は、軸誤差Δθに基づいて、直前に推定した固定座標系（ＵＶＷ座標系）における推定角速度ωｅを修正する。ＰＬＬ制御器４３は、修正された推定角速度ωｅを位置推定器４４及び変換器４５へ出力する。ＰＬＬ制御器４３は、積分器及び比例器を有するＰＩ制御器を用いて実現される。
【0040】
位置推定器４４は、推定角速度ωｅを積分することにより、固定座標系（ＵＶＷ座標系）における回転子の推定位置として電気回転角度θｅを算出し、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６及び電圧指令生成部３９へそれぞれ出力する。電気回転角度θｅは、モータ３０の回転子（ロータ）の位相を表す量である。
【0041】
変換器４５は、固定座標系（ＵＶＷ座標系）における推定角速度ωｅをモータ３０の極対数Ｐｎで割る（極対数の逆数１／Ｐｎをかける）ことにより、機械角で表したロータの機械角速度ωｍを求め、電圧指令生成部３９及びフィルタ処理部３８へ出力する。
【0042】
フィルタ処理部３８は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに対してフィルタ処理を実行し、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからモータ３０の回転数に応じた高調波成分を除去する。
以下では、フィルタ処理部３８から出力されるｄ軸電流を、フィルタ処理電流Ｉｄｆと記載し、フィルタ処理部３８から出力されるｑ軸電流を、フィルタ処理電流Ｉｑｆと記載する。またフィルタ処理電流Ｉｄｆ及びフィルタ処理電流Ｉｑｆを合わせて、フィルタ処理電流と記載する場合がある。
以下では、フィルタ処理部３８から出力されるｄ軸電流を、フィルタ処理電流Ｉｄｆと記載し、フィルタ処理部３８から出力されるｑ軸電流を、フィルタ処理電流Ｉｑｆと記載する。またフィルタ処理電流Ｉｄｆ及びフィルタ処理電流Ｉｑｆを合わせて、フィルタ処理電流と記載する場合がある。
【0043】
具体的には、フィルタ処理部３８は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流ＩｑをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、モータ３０の回転数を表す機械角速度ωｍを変換器４５から受け、ｄ軸のフィルタ処理電流Ｉｄｆとｑ軸のフィルタ処理電流Ｉｑｆとを生成し、電圧指令生成部３９へ出力する。
フィルタ処理部３８は、高調波除去部２０と、重畳成分除去部２４とを有する。
フィルタ処理部３８は、高調波除去部２０と、重畳成分除去部２４とを有する。
【0044】
高調波除去部２０は、モータ３０の回転数の検出結果に基づいてｄｑ軸電流からモータ３０の回転数に応じた高調波成分を除去した第１フィルタ電流を生成し、第１フィルタ電流を出力する。
ここで、モータ３０の回転数に応じた高調波成分とは、例えばモータ３０の構造に起因する高調波成分である。高調波成分の周波数は、モータ３０の回転数に対応する周波数（以下、回転周波数と記載する）の整数倍である。高調波成分については、図６等を参照して後述する。
ここで、モータ３０の回転数に応じた高調波成分とは、例えばモータ３０の構造に起因する高調波成分である。高調波成分の周波数は、モータ３０の回転数に対応する周波数（以下、回転周波数と記載する）の整数倍である。高調波成分については、図６等を参照して後述する。
【0045】
高調波除去部２０は、モータ３０の回転数の検出結果である機械角速度ωｍを用いて、ｄｑ軸電流であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑから、それぞれ高調波成分を除去する。以下では、ｄ軸電流Ｉｄから高調波成分を除去した電流を、第１フィルタ電流Ｉｄ１と記載し、ｑ軸電流Ｉｑから高調波成分を除去した電流を、第１フィルタ電流Ｉｑ１と記載する。また第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１を合わせて、第１フィルタ電流と記載する場合がある。
【0046】
本実施形態では、高調波除去部２０として、ノッチフィルタ２１が用いられる。ノッチフィルタ２１は、入力に対して、ノッチ周波数ｆｎを中心とする所定の周波数帯域に含まれる周波数成分の通過を阻止する帯域阻止フィルタである。ノッチフィルタ２１により通過が阻止される周波数帯域は、阻止帯域となる。ノッチ周波数ｆｎは、例えば阻止帯域において周波数成分の減衰量が最大（ゲインが最小）となる周波数である。またノッチ周波数ｆｎは、典型的には阻止帯域の中心周波数である。
【0047】
ノッチフィルタ２１では、機械角速度ωｍに基づいて、少なくとも１つのノッチ周波数ｆｎが設定される。この時、各ノッチ周波数ｆｎは、モータ３０の回転数に応じた高調波成分の周波数に設定される。これにより、ノッチフィルタ２１を通過させることで、入力（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）から高調波成分を除去することが可能となる。
【0048】
図１に示すように、ノッチフィルタ２１は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流ＩｑをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、機械角速度ωｍを変換器４５から受け、ｄ軸電流Ｉｄから高調波成分を除去して第１フィルタ電流Ｉｄ１を生成し、ｑ軸電流Ｉｑから高調波成分を除去して第１フィルタ電流Ｉｑ１を生成し、第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１を重畳成分除去部２４に出力する。本実施形態では、高調波除去部２０を構成するノッチフィルタ２１は、第１フィルタ部として機能する。
【0049】
重畳成分除去部２４は、ノッチフィルタ２１における高調波成分を除去する処理により第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）にオフセット成分として重畳された重畳成分を第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）から除去したフィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）を生成し、フィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）を出力する。
ここで、オフセット成分とは、電流に含まれる直流成分（ＤＣ成分）であり、周波数が０となる成分である。従って重畳成分も、直流成分（ＤＣ成分）である。
ここで、オフセット成分とは、電流に含まれる直流成分（ＤＣ成分）であり、周波数が０となる成分である。従って重畳成分も、直流成分（ＤＣ成分）である。
【0050】
上記したように、ノッチフィルタ２１により高調波成分を除去する場合、ノッチ周波数ｆｎは、モータ３０の回転数である機械角速度ωｍに基づいて設定される。すなわち、モータ３０の回転数（機械角速度ωｍ）が変化すれば、ノッチ周波数ｆｎも変化する。このような場合、モータ３０の回転数（機械角速度ωｍ）が脈動すると、ノッチフィルタ２１から出力される第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）にオフセット成分として重畳成分が加わる。
具体的には、ｄｑ軸電流がもつ本来のオフセット成分に、重畳成分を加算したものが、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）のオフセット成分となる。以下では、重畳成分が重畳される前のオフセット成分を重畳前オフセット成分と記載する。ノッチフィルタ２１に入力されるｄｑ軸電流（Ｉｄ，Ｉｑ）のオフセット成分は、重畳前オフセット成分である。また重畳成分が重畳された後のオフセット成分を重畳後オフセット成分と記載する。ノッチフィルタ２１から出力される第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）のオフセット成分は、重畳後オフセット成分である。
なお、重畳成分については、図３Ａを参照して後述する。
具体的には、ｄｑ軸電流がもつ本来のオフセット成分に、重畳成分を加算したものが、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）のオフセット成分となる。以下では、重畳成分が重畳される前のオフセット成分を重畳前オフセット成分と記載する。ノッチフィルタ２１に入力されるｄｑ軸電流（Ｉｄ，Ｉｑ）のオフセット成分は、重畳前オフセット成分である。また重畳成分が重畳された後のオフセット成分を重畳後オフセット成分と記載する。ノッチフィルタ２１から出力される第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）のオフセット成分は、重畳後オフセット成分である。
なお、重畳成分については、図３Ａを参照して後述する。
【0051】
重畳成分除去部２４では、このような重畳成分を第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）から除去して、フィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）が生成される。本実施形態では、フィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）は、高調波除去電流に相当する。
重畳成分除去部２４は、ローパスフィルタ２５と、ハイパスフィルタ２６と、ｄ軸電流加算器２７ｄと、ｑ軸電流加算器２７ｑとを有する。
重畳成分除去部２４は、ローパスフィルタ２５と、ハイパスフィルタ２６と、ｄ軸電流加算器２７ｄと、ｑ軸電流加算器２７ｑとを有する。
【0052】
ローパスフィルタ２５は、所定のカットオフ周波数ｆａよりも低い周波数成分を通過させ、カットオフ周波数ｆａよりも高い周波数成分を除去するフィルタである。
ローパスフィルタ２５は、ｄｑ軸電流から重畳成分が重畳される前のオフセット成分である重畳前オフセット成分を抽出した第２フィルタ電流を生成し、第２フィルタ電流を出力する。
以下では、ｄ軸電流Ｉｄから重畳前オフセット成分を抽出した電流を、第２フィルタ電流Ｉｄ２と記載する。またｑ軸電流Ｉｑから重畳前オフセット成分を抽出した電流を、第２フィルタ電流Ｉｑ２と記載する。また第２フィルタ電流Ｉｄ２及び第２フィルタ電流Ｉｑ２を合わせて、第２フィルタ電流と記載する場合がある。
また、本実施形態では、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａは、モータ３０の回転数である機械角速度ωｍに基づいて設定される。
ローパスフィルタ２５は、ｄｑ軸電流から重畳成分が重畳される前のオフセット成分である重畳前オフセット成分を抽出した第２フィルタ電流を生成し、第２フィルタ電流を出力する。
以下では、ｄ軸電流Ｉｄから重畳前オフセット成分を抽出した電流を、第２フィルタ電流Ｉｄ２と記載する。またｑ軸電流Ｉｑから重畳前オフセット成分を抽出した電流を、第２フィルタ電流Ｉｑ２と記載する。また第２フィルタ電流Ｉｄ２及び第２フィルタ電流Ｉｑ２を合わせて、第２フィルタ電流と記載する場合がある。
また、本実施形態では、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａは、モータ３０の回転数である機械角速度ωｍに基づいて設定される。
【0053】
ローパスフィルタ２５は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流ＩｑをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、機械角速度ωｍを変換器４５から受け、ｄ軸電流Ｉｄからオフセット成分を抽出して第２フィルタ電流Ｉｄ２を生成し、ｑ軸電流Ｉｑからオフセット成分を抽出して第２フィルタ電流Ｉｑ２を生成し、第２フィルタ電流Ｉｄ２をｄ軸電流加算器２７ｄに出力し、第２フィルタ電流Ｉｑ２をｑ軸電流加算器２７ｑに出力する。本実施形態では、ローパスフィルタ２５は、第２フィルタ部に相当する。
【0054】
ハイパスフィルタ２６は、所定のカットオフ周波数ｆｂよりも高い周波数成分を通過させ、カットオフ周波数ｆｂよりも低い周波数成分を除去するフィルタである。
ハイパスフィルタ２６は、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）から重畳前オフセット成分に重畳成分が重畳された重畳後オフセット成分を除去した第３フィルタ電流を生成し、第３フィルタ電流を出力する。
以下では、ｄ軸の第１フィルタ電流Ｉｄ１から重畳後オフセット成分を除去した電流を、第３フィルタ電流Ｉｄ３と記載する。またｑ軸の第１フィルタ電流Ｉｑ１から重畳後オフセット成分を除去した電流を、第３フィルタ電流Ｉｑ３と記載する。また第３フィルタ電流Ｉｄ３及び第３フィルタ電流Ｉｑ３を合わせて、第３フィルタ電流と記載する場合がある。
ハイパスフィルタ２６は、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）から重畳前オフセット成分に重畳成分が重畳された重畳後オフセット成分を除去した第３フィルタ電流を生成し、第３フィルタ電流を出力する。
以下では、ｄ軸の第１フィルタ電流Ｉｄ１から重畳後オフセット成分を除去した電流を、第３フィルタ電流Ｉｄ３と記載する。またｑ軸の第１フィルタ電流Ｉｑ１から重畳後オフセット成分を除去した電流を、第３フィルタ電流Ｉｑ３と記載する。また第３フィルタ電流Ｉｄ３及び第３フィルタ電流Ｉｑ３を合わせて、第３フィルタ電流と記載する場合がある。
【0055】
また、本実施形態では、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、モータ３０の回転数である機械角速度ωｍに基づいて設定される。ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、基本的にローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａよりも高い値に設定される。
【0056】
ハイパスフィルタ２６は、ｄ軸の第１フィルタ電流Ｉｄ１及びｑ軸の第１フィルタ電流Ｉｑ１をノッチフィルタ２１から受け、機械角速度ωｍを変換器４５から受け、ｄ軸の第１フィルタ電流Ｉｄ１から重畳後オフセット成分を除去して第３フィルタ電流Ｉｄ３を生成し、ｑ軸の第１フィルタ電流Ｉｑ１から重畳後オフセット成分を除去して第３フィルタ電流Ｉｑ３を生成し、第３フィルタ電流Ｉｄ３をｄ軸電流加算器２７ｄに出力し、第３フィルタ電流Ｉｑ３をｑ軸電流加算器２７ｑに出力する。本実施形態では、ハイパスフィルタ２６は、第３フィルタ部に相当する。
【0057】
ｄ軸電流加算器２７ｄは、ｄ軸の第２フィルタ電流Ｉｄ２をローパスフィルタ２５から受け、ｄ軸の第３フィルタ電流Ｉｄ２をハイパスフィルタ２６から受け、第２フィルタ電流Ｉｄ２と第３フィルタ電流Ｉｄ３とを加算し、当該加算結果をフィルタ処理電流Ｉｄｆとして出力する。ｄ軸電流加算器２７ｄから出力されたｄ軸のフィルタ処理電流Ｉｄｆは、電圧指令生成部３９の減算器４９に出力される。
【0058】
ｑ軸電流加算器２７ｄは、ｑ軸の第２フィルタ電流Ｉｑ２をローパスフィルタ２５から受け、ｑ軸の第３フィルタ電流Ｉｑ２をハイパスフィルタ２６から受け、第２フィルタ電流Ｉｑ２と第３フィルタ電流Ｉｑ３とを加算し、当該加算結果をフィルタ処理電流Ｉｑｆとして出力する。ｑ軸電流加算器２７ｑから出力されたｑ軸のフィルタ処理電流Ｉｑｆは、電圧指令生成部３９の減算器５０に出力される。
【0059】
このように、ローパスフィルタ２５の出力である第２のフィルタ電流（Ｉｄ２，Ｉｑ２）と、ハイパスフィルタ２６の出力である第３のフィルタ電流（Ｉｄ３，Ｉｑ３）とを加算したフィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）は、上記した高調波成分とともに、重畳成分も除去された信号となる。
本実施形態では、ｄ軸電流加算器２７ｄ及びｑ軸電流加算器２７ｑは、加算結果を高調波除去電流として出力する加算器に相当する。
本実施形態では、ｄ軸電流加算器２７ｄ及びｑ軸電流加算器２７ｑは、加算結果を高調波除去電流として出力する加算器に相当する。
【0060】
電圧指令生成部３９は、ｄ軸のフィルタ処理電流Ｉｄｆ及びｑ軸のフィルタ処理電流Ｉｑｆをフィルタ処理部３８から受け、電気回転角度θｅ及び機械角速度ωｍをモータ位置検出部３７から受け、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を図示しないｄ軸電流指令値設定部から受け、機械角速度指令値ωｍ＊を図示しない機械角速度指令値設定部から受け、フィルタ処理電流Ｉｄｆ、フィルタ処理電流Ｉｑｆ、電気回転角度θｅ、機械角速度ωｍ、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、及び機械角速度指令値ωｍ＊に基づいて、モータ３０の制御指令値（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊）を生成する。
【0061】
このように、電圧指令生成部３９は、高調波除去電流であるフィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）に基づいてモータ３０の制御指令値を生成する。本実施形態では、電圧指令生成部３９は、制御部に相当する。
電圧指令生成部３９は、減算器４７、速度制御器４８、減算器４９、減算器５０、電流制御器５１、及びｄｑ－ＵＶＷ変換器（ｄｑ／ＵＶＷ）５２を備える。なお、上記したｄ軸電流指令値設定部及び機械角速度指令値設定部は、図示しない上位のコントローラにより実現される。
電圧指令生成部３９は、減算器４７、速度制御器４８、減算器４９、減算器５０、電流制御器５１、及びｄｑ－ＵＶＷ変換器（ｄｑ／ＵＶＷ）５２を備える。なお、上記したｄ軸電流指令値設定部及び機械角速度指令値設定部は、図示しない上位のコントローラにより実現される。
【0062】
減算器４７は、機械角速度指令値ωｍ＊を機械角速度指令値設定部から受け、推定値である機械角速度ωｍをモータ位置検出部３７から受け、機械角速度指令値ωｍ＊から機械角速度ωｍを減算し、減算結果を角速度差分として速度制御器４８へ出力する。
【0063】
速度制御器４８は、例えば、積分器及び比例器を有し、機械角速度指令値ωｍ＊（速度指令値）と機械角速度ωｍ（推定速度）との差分である角速度差分（速度差分）に基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊（電流指令値）を生成する。
【0064】
減算器４９は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊をｄ軸電流指令値設定部から受け、ｄ軸のフィルタ電流Ｉｄｆをフィルタ処理部３８のｄ軸電流加算器２７ｄから受け、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からフィルタ電流Ｉｄｆを減算し、その減算結果を電流制御器５１へ出力する。
【0065】
減算器５０は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を速度制御器４８から受け、ｑ軸のフィルタ電流Ｉｑｆをフィルタ処理部３８のｑ軸電流加算器２７ｑから受け、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からフィルタ電流Ｉｑｆを減算し、その減算結果を電流制御器５１へ出力する。
【0066】
電流制御器５１は、減算器４９からｄ軸電流についての減算結果を受け、減算器５０からｑ軸電流についての減算結果を受け、各減算結果に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成し、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊をｄｑ－ＵＶＷ変換器５２に出力する。
【0067】
電流制御器５１には、例えば、減算器４９からの出力に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成するＰＩ制御器や、減算器５０からの出力に基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成するＰＩ制御器等が設けられる。また、電流制御器５１には、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊とを非干渉化するため非干渉化制御器が設けられてもよい。例えば非干渉化制御器は、フィルタ電流Ｉｄｆからｄ軸用の非干渉化補正値を算出し、フィルタ電流Ｉｑｆからｑ軸用の非干渉化補正値を算出するように構成される。
この他、電流制御器５１の具体的な構成は限定されない。
この他、電流制御器５１の具体的な構成は限定されない。
【0068】
ｄｑ－ＵＶＷ変換器５２は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を電流制御器５１から受け、電気回転角度θｅを位置推定器４４から受け、電気回転角度θｅに基づいて、回転座標系（ｄｑ座標系）における制御指令値（Ｖｄ＊，Ｖｑ＊）から、固定座標系（ＵＶＷ座標系）における制御指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）を生成する。
制御指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）は、ＰＷＭ変調器３４に出力される電圧指令値であり、モータ３０の制御指令値となる。
制御指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）は、ＰＷＭ変調器３４に出力される電圧指令値であり、モータ３０の制御指令値となる。
【0069】
また、モータ制御装置１００には、図示しないＤＣ検出回路が設けられる。ＤＣ検出回路は、電源１０から供給される直流電圧Ｖｄｃの電圧値を検出する回路である。以下では、直流電圧Ｖｄｃの電圧値を、同じ符号を用いて直流電圧値Ｖｄｃと記載する。直流電圧値Ｖｄｃは、ＩＰＭ３５における出力電圧限界値である。ＤＣ検出回路の検出結果は、演算回路３３に出力される。
【0070】
例えば、電源１０に供給される外部電源の電圧や負荷の変動等により電源１０の電圧値が変化する場合があり得る。このような場合、演算回路３３ではＤＣ検出回路の検出結果を用いて制御指令値が調整される。これにより電源１０の電圧が変化してもモータ３０を安定して駆動することが可能となる。
なお、ＤＣ検出回路が設けられない場合には、直流電圧値Ｖｄｃとして、予め設定された定数（規定値）を用いることも可能である。
なお、ＤＣ検出回路が設けられない場合には、直流電圧値Ｖｄｃとして、予め設定された定数（規定値）を用いることも可能である。
【0071】
［ノッチフィルタと重畳成分］
図２は、ノッチフィルタの周波数特性を説明する模式的なグラフである。図２に示すグラフは、阻止帯域６０が１つ設定されたノッチフィルタ２１のゲイン（ノッチフィルタゲイン）の周波数特性を表している。グラフの横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はゲイン［ｄＢ］である。
図２は、ノッチフィルタの周波数特性を説明する模式的なグラフである。図２に示すグラフは、阻止帯域６０が１つ設定されたノッチフィルタ２１のゲイン（ノッチフィルタゲイン）の周波数特性を表している。グラフの横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はゲイン［ｄＢ］である。
【0072】
図２に示す例では、ノッチフィルタ２１の阻止帯域６０は、ノッチ周波数ｆｎでゲインが最小となる谷型の特性を持つ。また阻止帯域６０では、ゲインが負であり、ノッチ周波数ｆｎにおいて減衰量が最大となる。なお、ゲインが０となる周波数では、周波数成分が減衰せずにそのまま通過する。これにより、阻止帯域６０の周波数成分を選択的に除去し、その他の周波数成分を通過させることができる。
【0073】
本実施形態では、上記したようにノッチフィルタ２１の阻止帯域６０が、モータ３０の回転数に応じた高調波成分を除去することが可能なように設定される。具体的には、ノッチ周波数ｆｎが、モータ３０の回転数に対応する回転周波数の整数倍に設定される。
なお阻止帯域６０の帯域幅は、一定の幅に設定される。例えばノッチ周波数ｆｎの±１０Ｈｚの周波数帯域が１／１０以下となるように阻止帯域６０の帯域幅が設定される。この他、高調波成分の波形等に応じて、高調波成分を所望のレベルまで減衰することが可能なように阻止帯域６０の帯域幅が適宜設定される。
なお阻止帯域６０の帯域幅は、一定の幅に設定される。例えばノッチ周波数ｆｎの±１０Ｈｚの周波数帯域が１／１０以下となるように阻止帯域６０の帯域幅が設定される。この他、高調波成分の波形等に応じて、高調波成分を所望のレベルまで減衰することが可能なように阻止帯域６０の帯域幅が適宜設定される。
【0074】
このように、ノッチフィルタ２１のノッチ周波数ｆｎがモータ３０の回転数（モータ３０の速度）に基づいて設定される場合、モータ３０の回転数が脈動すると、ノッチ周波数ｆｎも同様に脈動する。
例えば、モータ３０の構造に起因するコギングトルク等により、モータ３０のトルクが脈動することがある。このようにトルクが脈動すると、モータ３０の回転数がトルクの脈動と同様の周波数で脈動し、ノッチ周波数ｆｎも同様に脈動することになる。またモータ３０のトルクが脈動すると、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑもトルクと同様の周波数で脈動する。つまり、ノッチフィルタ２１の入力であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ノッチフィルタ２１のノッチ周波数ｆｎとが同じ周波数で脈動することになる。
本発明者は、このようにノッチフィルタ２１の入力とノッチ周波数ｆｎとが同様に脈動する場合の、ノッチフィルタ２１の出力を調べた。
例えば、モータ３０の構造に起因するコギングトルク等により、モータ３０のトルクが脈動することがある。このようにトルクが脈動すると、モータ３０の回転数がトルクの脈動と同様の周波数で脈動し、ノッチ周波数ｆｎも同様に脈動することになる。またモータ３０のトルクが脈動すると、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑもトルクと同様の周波数で脈動する。つまり、ノッチフィルタ２１の入力であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ノッチフィルタ２１のノッチ周波数ｆｎとが同じ周波数で脈動することになる。
本発明者は、このようにノッチフィルタ２１の入力とノッチ周波数ｆｎとが同様に脈動する場合の、ノッチフィルタ２１の出力を調べた。
【0075】
図３Ａは、ノッチ周波数ｆｎが脈動するノッチフィルタ２１の入力及び出力の一例を示すグラフである。ここでは、ノッチフィルタ２１についてのシミュレーション結果について説明する。図３Ａには、ノッチフィルタ２１の入力であるｄｑ軸電流が実線のグラフで図示されており、ノッチフィルタ２１の出力である第１フィルタ電流が細かい点線のグラフで図示されており、入力が持つ本来のオフセット成分が粗い点線のグラフで図示されている。なおグラフの横軸は時間［ｔ］であり、縦軸は入力の最大値が１となるように規格化された電流値である。
以下では、ノッチフィルタ２１の入力や出力等の電流の直流成分をオフセット成分６１と記載する。図３Ａでは、ノッチフィルタ２１の入力及び出力のオフセット成分６１を、点線の矢印を用いて模式的に図示している。
以下では、ノッチフィルタ２１の入力や出力等の電流の直流成分をオフセット成分６１と記載する。図３Ａでは、ノッチフィルタ２１の入力及び出力のオフセット成分６１を、点線の矢印を用いて模式的に図示している。
【0076】
ノッチフィルタ２１の入力は、オフセット成分６１の値が０．５であり、３０Ｈｚで振動する正弦波である。さらにノッチフィルタ２１のノッチ周波数ｆｎも、入力と同様に３０Ｈｚで振動するように設定される。
例えばノッチ周波数ｆｎは、入力の振動成分を除去するために、３０Ｈｚ±αの範囲で振動するように設定される。この範囲でノッチ周波数ｆｎを振動させる際の周波数が３０Ｈｚに設定される。なおαは、例えば振動の周波数（３０Ｈｚ）の半分の値である。
従ってノッチフィルタ２１の出力は、３０Ｈｚでノッチ周波数ｆｎが脈動するノッチフィルタ２１に、３０Ｈｚで脈動するｄｑ軸電流を通過させた結果となる。
例えばノッチ周波数ｆｎは、入力の振動成分を除去するために、３０Ｈｚ±αの範囲で振動するように設定される。この範囲でノッチ周波数ｆｎを振動させる際の周波数が３０Ｈｚに設定される。なおαは、例えば振動の周波数（３０Ｈｚ）の半分の値である。
従ってノッチフィルタ２１の出力は、３０Ｈｚでノッチ周波数ｆｎが脈動するノッチフィルタ２１に、３０Ｈｚで脈動するｄｑ軸電流を通過させた結果となる。
【0077】
この場合、図３Ａに示すように、ノッチフィルタ２１の出力は、交流成分をオフセット成分６１に重ね合わせた電流となる。
このうち、交流成分は、例えばノッチ周波数ｆｎを振動させたために残った周波数成分である。なお、交流成分の振幅は入力の振幅に比べ十分に小さく、ノッチフィルタ２１により入力の振動成分が十分に減衰されていることがわかる。
一方、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分６１は、入力のオフセット成分６１よりも大きくなる。このように、ノッチフィルタ２１の入力とノッチ周波数ｆｎとが同様に脈動する場合、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分は、入力のオフセット成分をシフトした値となる。このシフト量が出力のオフセット成分に重畳される重畳成分Ｓとなる。
このように、ノッチフィルタ２１の入力のオフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳される前の重畳前オフセット成分６１ａであり、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳された後の重畳後オフセット成分６１ｂである。
このうち、交流成分は、例えばノッチ周波数ｆｎを振動させたために残った周波数成分である。なお、交流成分の振幅は入力の振幅に比べ十分に小さく、ノッチフィルタ２１により入力の振動成分が十分に減衰されていることがわかる。
一方、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分６１は、入力のオフセット成分６１よりも大きくなる。このように、ノッチフィルタ２１の入力とノッチ周波数ｆｎとが同様に脈動する場合、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分は、入力のオフセット成分をシフトした値となる。このシフト量が出力のオフセット成分に重畳される重畳成分Ｓとなる。
このように、ノッチフィルタ２１の入力のオフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳される前の重畳前オフセット成分６１ａであり、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳された後の重畳後オフセット成分６１ｂである。
【0078】
図３Ｂは、ノッチ周波数ｆｎが固定されたノッチフィルタ２１の入力及び出力の一例を示すグラフである。ここでは、図３Ａとは異なり、ノッチ周波数ｆｎは３０Ｈｚに固定される。この場合、ノッチフィルタ２１は、入力に含まれる３０Ｈｚの周波数成分を選択的に除去するため、ノッチフィルタ２１の出力は、本来の入力のオフセット成分６１となる。すなわち、ノッチ周波数ｆｎが脈動せずに固定されている場合、ノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分６１は、入力のオフセット成分６１と一致する。
【0079】
このように、ある周波数で脈動するｄｑ軸電流に対して、同じ周波数で脈動するノッチ周波数ｆｎでフィルタ処理を行うと、ノッチフィルタ２１の出力には、元のｄｑ軸電流に存在しなかった重畳成分Ｓが重畳されることになる。例えば同じ周波数の正弦波を乗算すると振動項と定数項とが現れるが、ノッチフィルタ２１の演算処理においてこのような定数項に対応する値が算出されることで、重畳成分Ｓが発生すると考えられる。
【0080】
重畳成分Ｓが重畳されることでノッチフィルタ２１の出力のオフセット成分６１（重畳後オフセット成分６１ｂ）は、ノッチフィルタ２１の入力が持つ本来のオフセット成分６１（重畳前オフセット成分６１ａ）とは異なる値になる。このように実際の値と異なる重畳後オフセット成分６１ｂをフィードバックしてしまうと、モータ３０の制御が不安定化することが考えられる。
そこで、本発明者は、ノッチフィルタ２１の出力から上記した重畳成分Ｓを除去することが可能なようにモータ制御装置１００を構成した。以下では、モータ制御装置１００の動作について具体的に説明する。
そこで、本発明者は、ノッチフィルタ２１の出力から上記した重畳成分Ｓを除去することが可能なようにモータ制御装置１００を構成した。以下では、モータ制御装置１００の動作について具体的に説明する。
【0081】
［モータ制御装置１００の動作］
図４は、モータ制御装置１００の動作例を示すフローチャートである。図５は、重畳成分除去部の動作例を示すフローチャートである。図４に示す処理は、モータ制御装置１００の動作中に所定のサンプリング周期で繰り返し実行される処理である。また、図５に示す処理は、図４に示すステップ１０５の内部処理である。所定のサンプリング周期は、例えば３相電流を制御するＰＷＭの搬送波の周期（キャリア周期）である。
図４は、モータ制御装置１００の動作例を示すフローチャートである。図５は、重畳成分除去部の動作例を示すフローチャートである。図４に示す処理は、モータ制御装置１００の動作中に所定のサンプリング周期で繰り返し実行される処理である。また、図５に示す処理は、図４に示すステップ１０５の内部処理である。所定のサンプリング周期は、例えば３相電流を制御するＰＷＭの搬送波の周期（キャリア周期）である。
【0082】
図４に示すように、電流検出部３２により、モータ３０に流れる３相電流が検出される（ステップ１０１）。電流検出部３２では、３相電流として、Ｕ相電流ｉｕ、Ｗ相電流ｉｗ、Ｖ相電流ｉｖの３つの電流値がそれぞれ検出される。３相電流の各電流値は、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６に出力される。
【0083】
次に、ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６により、３相電流が回転座標系の２相電流（ｄｑ軸電流）に変換される（ステップ１０２）。ＵＶＷ－ｄｑ変換器３６では、位置推定器４４により算出された電気回転角度θｅに基づいて、Ｕ相電流ｉｕ、Ｗ相電流ｉｗ、Ｖ相電流ｉｖの各電流値が、ｄｑ軸電流であるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑの電流値に変換される。各電流値は、モータ位置検出部３７及びフィルタ処理部３８にそれぞれ出力される。
【0084】
次に、モータ位置検出部３７により、モータ３０の回転数が検出される（ステップ１０３）。モータ位置検出部３７では、軸誤差演算器４２によりｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに基づいて軸誤差Δθが算出され、ＰＬＬ制御器４３により軸誤差Δθに基づいて固定座標系（ＵＶＷ座標系）における推定角速度ωｅが算出される。また変換器４５により推定角速度ωｅが機械角速度ωｍに変換される。機械角速度ωｍは、フィルタ処理部３８及び電圧指令生成部３９にそれぞれ出力される。
なおモータ位置検出部３７の位置推定器４４では、ＰＬＬ制御器４３から出力された推定角速度ωｅが積分され、電気回転角度θｅが算出される。
なおモータ位置検出部３７の位置推定器４４では、ＰＬＬ制御器４３から出力された推定角速度ωｅが積分され、電気回転角度θｅが算出される。
【0085】
機械角速度ωｍが検出されると、フィルタ処理部３８のノッチフィルタ２１（高調波除去部２０）により、ｄｑ軸電流から高調波成分が除去される（ステップ１０４）。以下では、ノッチフィルタ２１の動作について具体的に説明する。
【0086】
［ノッチフィルタの動作］
図６は、ノッチフィルタ２１のゲインとノッチフィルタ２１に入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。図６に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］である。また左側の縦軸は、ノッチフィルタ２１に入力される電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）の振幅［Ａ］であり、右側の縦軸は、ノッチフィルタゲイン［ｄＢ］である。
図６は、ノッチフィルタ２１のゲインとノッチフィルタ２１に入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。図６に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］である。また左側の縦軸は、ノッチフィルタ２１に入力される電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）の振幅［Ａ］であり、右側の縦軸は、ノッチフィルタゲイン［ｄＢ］である。
【0087】
まず、ノッチフィルタ２１に入力されるｄｑ軸電流について説明する。
図６に示すように、ｄｑ軸電流には、オフセット成分６１と、負荷脈動成分６２と、高調波成分６３とが含まれる。また図６において、全周波数範囲に含まれる比較的小さな周波数成分は、ホワイトノイズを表している。
図６に示すように、ｄｑ軸電流には、オフセット成分６１と、負荷脈動成分６２と、高調波成分６３とが含まれる。また図６において、全周波数範囲に含まれる比較的小さな周波数成分は、ホワイトノイズを表している。
【0088】
オフセット成分６１は、ｄｑ軸電流の平均値に相当する。周波数分布のグラフでは、周波数＝０に表れるピークがオフセット成分６１となる。従って、オフセット成分６１は周波数成分を持たない成分であるともいえる。またｄｑ軸電流のオフセット成分６１は、重畳前オフセット成分６１ａである。
【0089】
負荷脈動成分６２は、モータ３０の負荷の脈動に応じた周波数成分である。すなわち、負荷脈動成分６２が出現する周波数は、モータ３０の負荷と同様に脈動する。また負荷脈動成分６２が出現する周波数は、モータ３０の回転数によって定まる。以下では負荷脈動成分６２の周波数をｆｌと記載する。
【0090】
例えばモータ３０の負荷が圧縮機であるとする。この場合、負荷脈動成分６２が出現する周波数は、圧縮機の構造に起因する。例えば単一のシリンダを備える１Ｐタイプの圧縮機が用いられる場合、モータ３０の回転数に対応する周波数（モータ３０の回転周波数ｆ０）に負荷脈動成分６２が出現し、ｆｌ＝ｆ０となる。また例えば２つのシリンダを備える２Ｐタイプの圧縮機が用いられる場合、モータ３０の回転周波数ｆ０の２倍の周波数に負荷脈動成分６２が出現し、ｆｌ＝２×ｆ０となる。
【0091】
高調波成分６３は、モータ３０の構造に起因して発生する高調波である。従って、高調波成分６３は、モータ構造起因成分であるといえる。高調波成分６３が出現する周波数は、圧縮機の構造の他に、モータ３０の極数、モータ３０のスロット数、及びモータ３０の回転数によって定まる。なお高調波成分６３の周波数は、典型的には負荷脈動成分６２の周波数ｆｌよりも高くなる。以下では高調波成分６３の周波数をｆｈｎ（ｎ＝１，２，３…）と記載する。
【0092】
例えば、モータ３０がＸ極Ｙスロットモータである場合には、モータ３０の回転周波数ｆ０にＸとＹの最小公倍数を乗算した周波数に高調波成分６３が出現する。さらに、ＸとＹの最小公倍数の２分の１倍、２倍、３倍、…、ｎ倍の次数の周波数にも高調波成分６３が出現する。例えば、モータ３０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次の周波数に高調波成分６３が出現する。この場合、例えばモータ３０の回転数が３０［ｒｐｓ］である場合、２７０［Ｈｚ］、５４０［Ｈｚ］、１０８０［Ｈｚ］、１６２０［Ｈｚ］、…、５４０×ｎ［Ｈｚ］の周波数に高調波成分６３が出現する。
【0093】
ｄｑ軸電流に含まれる重畳前オフセット成分６１ａ、負荷脈動成分６２、及び高調波成分６３のうち、高調波成分６３が含まれたままの電流に基づいてモータ３０の制御指令値を生成すると、モータ３０が振動するなどモータ３０の制御が不安定化することが考えられる。そこで、ノッチフィルタ２１では、モータ３０の制御の安定化を図るため、ｄｑ軸電流に含まれる高調波成分６３以外の成分（重畳前オフセット成分６１ａや負荷脈動成分６２等)は除去せずに、高調波成分６３のみが除去される。
【0094】
上記したように、高調波成分６３は複数の周波数に出現することが考えられる。このため、ノッチフィルタ２１には、複数の高調波成分６３を除去するための複数の阻止帯域６０（複数のノッチ周波数ｆｎ）が設定される。なお、複数の阻止帯域６０を持つノッチフィルタ２１は、例えば単一の阻止帯域６０を持つ複数のフィルタを構成し、各フィルタを直列に接続することで構成される。このとき、各フィルタの各阻止帯域６０は、対象とする高調波成分６３を除去可能なようにそれぞれ設定される。
単一の阻止帯域６０を持つノッチフィルタ２１は、例えば以下に示す（１）式、及び、（１．１）式－（１．６）式に従って構成される。
単一の阻止帯域６０を持つノッチフィルタ２１は、例えば以下に示す（１）式、及び、（１．１）式－（１．６）式に従って構成される。
【0095】
【数1】
【0096】
（１）式において、［ｋ］は、今回のサンプリング周期を表し、［ｋ－１］は前回のサンプリング周期を表し、［ｋ－２］は前々回のサンプリング周期を表している。ｘ［ｋ］は今回のサンプリング周期での入力値であり、ｘ［ｋ－１］は前回のサンプリング周期での入力値であり、ｘ［ｋ－２］は前々回のサンプリング周期での入力値である。ｙ［ｋ］は今回のサンプリング周期での出力値であり、ｙ［ｋ－１］は前回のサンプリング周期での出力値であり、ｙ［ｋ－２］は前々回のサンプリング周期での出力値である。またＮ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｄ０、Ｄ１、Ｄ２は、ノッチフィルタ２１の所定のフィルタ定数であり、（１．１）式－（１．６）式に従って設定される。
【0097】
また（１．１）式－（１．６）式において、ωｎは、角速度［ｒａｄ／ｓ］で表したノッチ周波数ｆｎであり、ωｎ＝２π×ｆｎである。ｆｃは、サンプリング周波数である。またζｓｅｔは、減衰の幅を表す定数であり、ｄは、減衰の深さを表す定数である。ζｓｅｔ及びｄは、固定の値が用いられる。
【0098】
図６に示す例では、２つの高調波成分６３が出現している。各高調波成分６３の周波数は、低い方から順にｆｈ１及びｆｈ２である。また高調波成分６３の各周波数ｆｈ１及びｆｈ２は、モータ３０の回転周波数ｆ０の整数倍である。ここでは、ｆｈ１＝Ｍ１×ｆ０であり、ｆｈ２＝Ｍ２×ｆ０であるとする。なお、Ｍ１及びＭ２は、モータ３０の構造に起因して定まる整数であり、Ｍ１＜Ｍ２である。
モータ３０の回転周波数ｆ０は、機械角速度ωｍを用いてｆ０＝ωｍ／２πと表される。従って、図中左側の高調波成分６３の周波数ｆｈ１は、ｆｈ１＝Ｍ１×ωｍ／２πとなる。また図中右側の高調波成分６３の周波数ｆｈ２は、ｆｈ１＝Ｍ２×ωｍ／２πとなる。
モータ３０の回転周波数ｆ０は、機械角速度ωｍを用いてｆ０＝ωｍ／２πと表される。従って、図中左側の高調波成分６３の周波数ｆｈ１は、ｆｈ１＝Ｍ１×ωｍ／２πとなる。また図中右側の高調波成分６３の周波数ｆｈ２は、ｆｈ１＝Ｍ２×ωｍ／２πとなる。
【0099】
この場合、ノッチフィルタ２１には、ｆｈ１及びｆｈ２に出現する高調波成分６３を除去するために、２つの阻止帯域６０が設定される。例えば図中左側の阻止帯域６０のノッチ周波数ｆｎはｆｈ１に設定される。この場合、ωｎ＝Ｍ１×ωｍに設定される。また、図中右側の阻止帯域６０のノッチ周波数ｆｎはｆｈ２に設定され、ωｎ＝Ｍ２×ωｍに設定される。
【0100】
このように、ノッチフィルタ２１を用いることで、モータ３０の回転数（機械角速度ωｍ）に応じて周波数が変化する複数の高調波成分６３がｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからそれぞれ除去される。
【0101】
なお、モータ３０のトルクが脈動する場合には、図３Ａ等を参照して説明したように、モータ３０の回転数が、高調波成分と同じ周波数で脈動することになる。この場合、ノッチフィルタ２１のノッチ周波数ｆｎもモータ３０と同様に脈動することから、ノッチフィルタ２１出力である第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１には、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑには存在しなかった重畳成分Ｓが重畳される。
【0102】
図４に戻り、ｄｑ軸電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）から高調波成分６３が除去されると、重畳成分除去部２４により、ノッチフィルタ２１の出力（第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１）から、重畳成分Ｓが除去される（ステップ１０５）。以下では、重畳成分除去部２４の各部の動作について説明する。
【0103】
［ローパスフィルタの動作］
図５に示すように、ローパスフィルタ２５により、ｄｑ軸電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）に対してローパスフィルタ処理が実行される（ステップ２０１）。この処理は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからそれぞれのオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａを抽出する処理である。
図５に示すように、ローパスフィルタ２５により、ｄｑ軸電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）に対してローパスフィルタ処理が実行される（ステップ２０１）。この処理は、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑからそれぞれのオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａを抽出する処理である。
【0104】
図７は、ローパスフィルタ２５のゲインとローパスフィルタ２５に入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。図７に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］である。また左側の縦軸は、ローパスフィルタ２５に入力される電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）の振幅［Ａ］であり、右側の縦軸は、ローパスフィルタゲイン［ｄＢ］である。
【0105】
ローパスフィルタ２５に入力されるｄｑ軸電流は、ノッチフィルタ２１に入力される電流と同じ電流である。すなわち、ローパスフィルタ２５の入力には、オフセット成分６１と、負荷脈動成分６２と、高調波成分６３とが含まれる。
このうち、ローパスフィルタ２５では、オフセット成分６１が抽出される。すなわち、ローパスフィルタ２５では、ｄｑ軸電流に含まれるオフセット成分６１以外の成分（負荷脈動成分６２や高調波成分６３等）が除去され、オフセット成分６１のみが抽出される。
ローパスフィルタ２５は、例えば以下に示す（２）式に従って構成される。
このうち、ローパスフィルタ２５では、オフセット成分６１が抽出される。すなわち、ローパスフィルタ２５では、ｄｑ軸電流に含まれるオフセット成分６１以外の成分（負荷脈動成分６２や高調波成分６３等）が除去され、オフセット成分６１のみが抽出される。
ローパスフィルタ２５は、例えば以下に示す（２）式に従って構成される。
【0106】
【数2】
【0107】
（２）式において、［ｋ］は、今回のサンプリング周期を表し、［ｋ－１］は前回のサンプリング周期を表している。ｘ［ｋ］は今回のサンプリング周期での入力値であり、ｘ［ｋ－１］は前回のサンプリング周期での入力値である。ｙ［ｋ］は今回のサンプリング周期での出力値であり、ｙ［ｋ－１］は前回のサンプリング周期での出力値である。従って（２）式に示すローパスフィルタ２５は、１つ前の出力値及び入力値を参照する１次のフィルタとなっている。
ΔＴは、サンプリング周期の長さであり、サンプリング周波数の逆数である。
ωａは、角速度［ｒａｄ／ｓ］で表したローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａであり、ωａ＝２π×ｆａである。またカットオフ周波数ｆａは、例えばローパスフィルタゲインが－３ｄＢになる周波数である。
ΔＴは、サンプリング周期の長さであり、サンプリング周波数の逆数である。
ωａは、角速度［ｒａｄ／ｓ］で表したローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａであり、ωａ＝２π×ｆａである。またカットオフ周波数ｆａは、例えばローパスフィルタゲインが－３ｄＢになる周波数である。
【0108】
図７に示すように、ローパスフィルタゲインは、カットオフ周波数ｆａよりも高い周波数で急激に低下する。これにより、カットオフ周波数ｆａよりも高い周波数成分が除去され、カットオフ周波数ｆａよりも低い周波数成分が抽出される。例えば周波数が０の場合、ローパスフィルタゲインは０ｄＢである。これにより、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａをそのまま抽出することが可能となる。
【0109】
なお、ローパスフィルタ２５は、その他の成分（負荷脈動成分６２や高調波成分６３等）を通過させないように構成される。従って、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａは、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌよりも小さい周波数に設定される。
【0110】
［ハイパスフィルタの動作］
図５に戻り、ハイパスフィルタ２６により、ノッチフィルタ２１から出力された第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１に対してハイパスフィルタ処理が実行される（ステップ２０２）。この処理は、第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１からそれぞれの重畳後オフセット成分６１ｂを除去する処理である。
なお、ステップ２０１及び２０２の処理は、逆の順番で実行されても良いし、並行して実行されてもよい。
図５に戻り、ハイパスフィルタ２６により、ノッチフィルタ２１から出力された第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１に対してハイパスフィルタ処理が実行される（ステップ２０２）。この処理は、第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１からそれぞれの重畳後オフセット成分６１ｂを除去する処理である。
なお、ステップ２０１及び２０２の処理は、逆の順番で実行されても良いし、並行して実行されてもよい。
【0111】
図８は、ハイパスフィルタ２６のゲインとハイパスフィルタ２６に入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。図８に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］である。また左側の縦軸は、ハイパスフィルタ２６に入力される電流（第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１）の振幅［Ａ］であり、右側の縦軸は、ハイパスフィルタゲイン［ｄＢ］である。以下では、ハイパスフィルタ２６に入力される電流である第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１をまとめて第１フィルタ電流と記載する。
【0112】
第１フィルタ電流は、ノッチフィルタ２１を通過することで、高調波成分６３が除去された電流である。従って第１フィルタ電流では、ｄｑ軸電流において高調波成分６３が出現する周波数（例えばｆｈ１及びｆｈ２）であっても、振幅値が十分に減衰している。
【0113】
またノッチフィルタ２１から出力される第１フィルタ電流には、負荷脈動成分６２と、重畳後オフセット成分６１ｂとが含まれる。このうち、負荷脈動成分６２は、ｄｑ軸電流に含まれる本来の負荷脈動成分６２である。
一方、重畳後オフセット成分６１ｂの値は、ｄｑ軸電流に含まれる重畳前オフセット成分６１ａに重畳成分Ｓを重畳した値となる。すなわち、第１フィルタ電流のオフセット成分６１（重畳後オフセット成分６１）は、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１（重畳前オフセット成分６１ａ）とは異なる値になる。
一方、重畳後オフセット成分６１ｂの値は、ｄｑ軸電流に含まれる重畳前オフセット成分６１ａに重畳成分Ｓを重畳した値となる。すなわち、第１フィルタ電流のオフセット成分６１（重畳後オフセット成分６１）は、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１（重畳前オフセット成分６１ａ）とは異なる値になる。
【0114】
そこで、ノッチフィルタ２１の後段に設けられたハイパスフィルタ２６では、第１フィルタ電流に含まれる重畳後オフセット成分６１ｂが除去される。なお、負荷脈動成分６２は、モータ３０の負荷の変動を表す周波数成分であり、モータ３０の制御に必要である。このため、ハイパスフィルタ２６では、負荷脈動成分６２は除去せずに、オフセット成分６１のみが除去される。
ハイパスフィルタ２６は、例えば以下に示す（３）式に従って構成される。
ハイパスフィルタ２６は、例えば以下に示す（３）式に従って構成される。
【0115】
【数3】
【0116】
（３）式において、［ｋ］は、今回のサンプリング周期を表し、［ｋ－１］は前回のサンプリング周期を表している。ｘ［ｋ］は今回のサンプリング周期での入力値であり、ｘ［ｋ－１］は前回のサンプリング周期での入力値である。ｙ［ｋ］は今回のサンプリング周期での出力値であり、ｙ［ｋ－１］は前回のサンプリング周期での出力値である。従って（３）式に示すハイパスフィルタ２６は、１つ前の出力値及び入力値を参照する１次のフィルタとなっている。
ΔＴは、サンプリング周期の長さであり、サンプリング周波数の逆数である。
ωｂは、角速度［ｒａｄ／ｓ］で表したハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂであり、ωｂ＝２π×ｆｂである。またカットオフ周波数ｆｂは、例えばハイパスフィルタゲインが－３ｄＢになる周波数である。
ΔＴは、サンプリング周期の長さであり、サンプリング周波数の逆数である。
ωｂは、角速度［ｒａｄ／ｓ］で表したハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂであり、ωｂ＝２π×ｆｂである。またカットオフ周波数ｆｂは、例えばハイパスフィルタゲインが－３ｄＢになる周波数である。
【0117】
図８に示すように、ハイパスフィルタゲインは、カットオフ周波数ｆｂよりも低い周波数で急激に低下する。これにより、カットオフ周波数ｆｂよりも低い周波数成分が除去され、カットオフ周波数ｆｂよりも高い周波数成分が抽出される。またハイパスフィルタゲインは、周波数が０の成分、すなわちオフセット成分６１を十分に減衰することが可能なように設定される。これにより、重畳成分Ｓが重畳されたために実際の値（重畳前オフセット成分６１ａの値）とは異なる値となっている重畳後オフセット成分６１ｂを第１フィルタ電流から除去することが可能となる。
【0118】
また、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌに基づいて決定される。具体的には、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、モータ３０の制御に必要となる負荷脈動成分６２を除去しないように、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌよりも小さい周波数に設定される。これにより、負荷脈動成分６２を減衰させることなく適正に抽出することが可能となる。
【0119】
なお、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌは、モータ３０の回転周波数ｆ０に基づいて算出可能である。そこで、ハイパスフィルタ２６では、モータ３０の機械角速度ωｍから負荷脈動成分６２の周波数ｆｌを算出し、周波数ｆｌを基準としてカットオフ周波数ｆｂが設定される。これにより、負荷脈動成分６２を確実に抽出することが可能となる。
【0120】
上記したローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａ、及びハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂを設定する方法については、後に詳しく説明する。
【0121】
このように、ハイパスフィルタ２６を用いることで、第１フィルタ電流から、負荷脈動成分６２を抽出し、重畳成分Ｓを含む重畳後オフセット成分６１ｂが除去される。
この場合、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａまで除去してしまうことになるため、重畳前オフセット成分６１ａを復元する必要がある。この重畳前オフセット成分６１ａの復元に、上記したローパスフィルタ２５の出力が用いられる。
この場合、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａまで除去してしまうことになるため、重畳前オフセット成分６１ａを復元する必要がある。この重畳前オフセット成分６１ａの復元に、上記したローパスフィルタ２５の出力が用いられる。
【0122】
［ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの加算］
図５に戻り、ローパスフィルタ２５の出力と、ハイパスフィルタ２６の出力とが加算される（ステップ２０３）。具体的には、ｄ軸電流加算器２７ｄにより、ローパスフィルタ２５から出力されたｄ軸の第２フィルタ電流Ｉｄ２と、ハイパスフィルタ２６から出力されたｄ軸の第３フィルタ電流Ｉｄ３とが加算され、ｄ軸のフィルタ処理電流Ｉｄｆが出力される。またｑ軸電流加算器２７ｑにより、ローパスフィルタ２５から出力されたｑ軸の第２フィルタ電流Ｉｑ２と、ハイパスフィルタ２６から出力されたｑ軸の第３フィルタ電流Ｉｑ３とが加算され、ｑ軸のフィルタ処理電流Ｉｑｆが出力される。
図５に戻り、ローパスフィルタ２５の出力と、ハイパスフィルタ２６の出力とが加算される（ステップ２０３）。具体的には、ｄ軸電流加算器２７ｄにより、ローパスフィルタ２５から出力されたｄ軸の第２フィルタ電流Ｉｄ２と、ハイパスフィルタ２６から出力されたｄ軸の第３フィルタ電流Ｉｄ３とが加算され、ｄ軸のフィルタ処理電流Ｉｄｆが出力される。またｑ軸電流加算器２７ｑにより、ローパスフィルタ２５から出力されたｑ軸の第２フィルタ電流Ｉｑ２と、ハイパスフィルタ２６から出力されたｑ軸の第３フィルタ電流Ｉｑ３とが加算され、ｑ軸のフィルタ処理電流Ｉｑｆが出力される。
【0123】
図９は、ローパスフィルタ２５及びハイパスフィルタ２６の出力の加算結果を示す模式的なグラフである。以下では、フィルタ処理電流Ｉｄｆ及びフィルタ処理電流Ｉｑｆをまとめてフィルタ処理電流と記載する。図９に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］であり、グラフの縦軸は、フィルタ処理電流の振幅［Ａ］である。
【0124】
フィルタ処理電流には、ノッチフィルタ２１により抽出されハイパスフィルタ２６を通過した負荷脈動成分６２と、ローパスフィルタ２５により抽出された重畳前オフセット成分６１ａとが含まれる。また、フィルタ処理電流では、ｄｑ軸電流に含まれるような高調波成分６３が除去されている。つまり、フィルタ処理電流は、ノッチフィルタ２１の出力である第１フィルタ電流の重畳後オフセット成分６１から重畳成分Ｓを除去した電流となる。従って、フィルタ処理電流は、ノッチフィルタ２１に入力される前のｄｑ軸電流から、高調波成分６３だけを除去した電流であるともいえる。
【0125】
ｄｑ軸電流からフィルタ処理電流を生成する工程をまとめると以下のようになる。
１．ｄｑ軸電流をノッチフィルタ２１に入力し、ｄｑ軸電流から高調波成分６３を除去する（ステップ１０４）。
２．ｄｑ軸電流をローパスフィルタ２５に入力し、ｄｑ軸電流から重畳前オフセット成分６１ａを抽出する（ステップ２０１）。
３．ノッチフィルタ２１の出力をハイパスフィルタ２６に入力し、ノッチフィルタ２１によって重畳される重畳成分Ｓとともに重畳後オフセット成分６１ｂを除去する（ステップ２０２）。
４．ローパスフィルタ２５の出力とハイパスフィルタ２６の出力を加算し、高調波成分６３のみを除去したフィルタ処理電流を出力する。
１．ｄｑ軸電流をノッチフィルタ２１に入力し、ｄｑ軸電流から高調波成分６３を除去する（ステップ１０４）。
２．ｄｑ軸電流をローパスフィルタ２５に入力し、ｄｑ軸電流から重畳前オフセット成分６１ａを抽出する（ステップ２０１）。
３．ノッチフィルタ２１の出力をハイパスフィルタ２６に入力し、ノッチフィルタ２１によって重畳される重畳成分Ｓとともに重畳後オフセット成分６１ｂを除去する（ステップ２０２）。
４．ローパスフィルタ２５の出力とハイパスフィルタ２６の出力を加算し、高調波成分６３のみを除去したフィルタ処理電流を出力する。
【0126】
これにより、ノッチフィルタ２１において、高調波成分６３を除去する際に重畳成分Ｓにより変化した重畳後オフセット成分６１ｂを、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａに戻すことが可能となる。この結果、本来のオフセット成分６１を持つフィルタ処理電流を出力することが可能となる。
【0127】
図４に戻り、ｄ軸のフィルタ処理電流Ｉｄｆ及びｑ軸のフィルタ処理電流Ｉｑｆが生成されると、電圧指令生成部３９により、フィルタ処理電流Ｉｄｆ及びフィルタ処理電流Ｉｑｆに基づいて、モータ３０の制御指令値が生成される（ステップ１０６）。
【0128】
電圧指令生成部３９では、減算器４９によりｄ軸電流指令値Ｉｄ＊からフィルタ電流Ｉｄｆが減算され、減算器５０によりｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からフィルタ電流Ｉｑｆが減算される。これらの減算結果に基づいて、電流制御器５１によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が生成される。このように、モータ制御装置１００では、本来のオフセット成分６１（重畳前オフセット成分６１ａ）と負荷脈動成分６２とを含み、高調波成分６３のみが除去された電流（フィルタ処理電流Ｉｄｆ及びフィルタ処理電流Ｉｑｆ）がフィードバックされる。これにより、モータ制御の安定性を向上することが可能となる。
【0129】
［ローパスフィルタ２５及びハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数］
以下では、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａ及びハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂを設定する方法について説明する。ここでは、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５がともに１次フィルタであるものとする。
以下では、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａ及びハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂを設定する方法について説明する。ここでは、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５がともに１次フィルタであるものとする。
【0130】
図８等を参照して説明したように、ハイパスフィルタ２６は、第１フィルタ電流から、負荷脈動成分６２を抽出するとともに、重畳後オフセット成分６１ｂを除去するためのフィルタである。従って、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、負荷脈動成分６２を減衰させることなく抽出し、またオフセット成分６１を十分に除去できるように設定される。このため、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌでの減衰量がない範囲で、できるだけ高い周波数に設定される。
【0131】
また図７等を参照して説明したように、ローパスフィルタ２５は、ｄｑ軸電流から、オフセット成分６１を抽出するためのフィルタである。例えばオフセット成分６１のみを通過させるためには、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａはできるだけ低い方がよい。一方でローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａが低すぎると、ローパスフィルタ２５の応答速度が遅くなる。この点からローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａは、ある程度高い周波数であることが好ましい。
【0132】
ところで、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆｂを高くすると、ローパスフィルタ２５の通過帯域が、ハイパスフィルタ２６の通過帯域と重なってしまうことが考えられる。ここで通過帯域とは、例えばフィルタを通過した際の減衰量が所定の値よりも小さい帯域（例えば減衰量が３ｄＢよりも小さい帯域等）である。
【0133】
ローパスフィルタ２５の出力と、ハイパスフィルタ２６の出力は、ｄ軸電流加算器２７ｄ及びｑ軸電流加算器２７ｑにより加算される。このため、通過帯域が重なっている領域では、ホワイトノイズ等が増大する可能性がある。
ホワイトノイズは、幅広い周波数に出現するノイズ成分である。例えば図６、図７、図８、及び図９等には、全周波数範囲にホワイトノイズとなる周波数成分が模式的に図示されている。ホワイトノイズは、通常は無視できる程度に小さく、モータ３０の制御に影響しない。一方で、上記したようにホワイトノイズが増大すると、その大きさが無視できなくなり、モータ３０の制御に影響を及ぼす可能性がある。
ホワイトノイズは、幅広い周波数に出現するノイズ成分である。例えば図６、図７、図８、及び図９等には、全周波数範囲にホワイトノイズとなる周波数成分が模式的に図示されている。ホワイトノイズは、通常は無視できる程度に小さく、モータ３０の制御に影響しない。一方で、上記したようにホワイトノイズが増大すると、その大きさが無視できなくなり、モータ３０の制御に影響を及ぼす可能性がある。
【0134】
図１０は、比較例として挙げるハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の周波数特性を説明する模式的なグラフである。図１０には、ノッチフィルタ２１の出力（第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１）の周波数成分と、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の各フィルタゲインとが図示されている。
【0135】
図１０には、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の通過帯域が重なる領域（図中の斜線の領域）が比較的大きい場合の例が模式的に図示されている。ここでは、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂが、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａよりも小さい（ｆｂ＜ｆａ）。この場合、ハイパスフィルタ２６の出力及びローパスフィルタ２５の出力を加算すると、比較的広い周波数範囲にわたってホワイトノイズが増加する可能性がある。
【0136】
またハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂがローパスフィルタ２５のカットオフ周波ｆａ以下である場合であっても、ｆｂ及びｆａが近いと、通過帯域が重なる領域等においてホワイトノイズが増加することが懸念される。
【0137】
図１１Ａは、比較例として挙げるハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の周波数特性を示すグラフである。図１１Ａには、ハイパスフィルタ２６のゲイン及びローパスフィルタ２５のゲインのシミュレーション結果が示されている。グラフの横軸は、対数で表した周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５のゲイン［ｄＢ］である。
【0138】
ここで、ハイパスフィルタ２６の抽出対象となる負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚであるとする。ハイパスフィルタ２６は、ｆｌ＝１００Ｈｚの周波数成分を減衰させないように構成される。具体的には、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂが、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０に設定される。すなわち、ｆｂ＝ｆｌ／１０＝１０Ｈｚである。
この場合、ハイパスフィルタ２６の１００Ｈｚでのゲインは０ｄＢとなり、負荷脈動成分６２を減衰させずに抽出することが可能となる。
この場合、ハイパスフィルタ２６の１００Ｈｚでのゲインは０ｄＢとなり、負荷脈動成分６２を減衰させずに抽出することが可能となる。
【0139】
またローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａは、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂと同様に、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０に設定される。すなわち、ｆａ＝ｆｌ／１０＝１０Ｈｚである。
【0140】
以下では、フィルタの倍率を用いて図１１Ａの結果について考察する。ここでフィルタの倍率とは、フィルタの出力をフィルタの入力で割った値（出力／入力）であり、ｄＢで表されるフィルタのゲインをフィルタの入力に対する出力の割合で表したものである。フィルタの倍率の常用対数をとったものがｄＢとなる。
図１１Ｂは、図１１Ａに示すハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の倍率を加算した結果を示すグラフである。図１１Ｂには、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の各ゲインを倍率に換算したグラフが示されている。グラフの横軸は、周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の倍率である。
図１１Ｂは、図１１Ａに示すハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の倍率を加算した結果を示すグラフである。図１１Ｂには、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の各ゲインを倍率に換算したグラフが示されている。グラフの横軸は、周波数［Ｈｚ］であり、縦軸は、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の倍率である。
【0141】
ハイパスフィルタ２６の倍率は、ハイパスフィルタ２６における入力に対する出力の割合である。またローパスフィルタ２５の倍率は、ローパスフィルタ２５における入力に対する出力の割合である。つまりハイパスフィルタ２６（ローパスフィルタ２５）の倍率は、フィルタの出力をフィルタの入力で割った値（出力／入力）である。
【0142】
図１１Ｂに示すように、ハイパスフィルタ２６の倍率及びローパスフィルタ２５の倍率は、いずれも全周波数範囲において、１以下となる。一方で、ハイパスフィルタ２６の倍率とローパスフィルタ２５の倍率とを加算した加算倍率は、グラフに示す周波数範囲では１よりも大きくなる。特に、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂ及びローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａに設定された１０Ｈｚでは、加算倍率が最大となり、その近傍ではホワイトノイズが大幅に増大することが考えられる。
【0143】
図１２Ａは、本実施形態に係るハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の周波数特性を示すグラフである。
図１２Ａでは、図１１Ａと同様に、ハイパスフィルタ２６の抽出対象となる負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚに設定され、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂが負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０に設定される（ｆｂ＝１０Ｈｚ）。これにより、ハイパスフィルタ２６の１００Ｈｚでのゲインは０ｄＢとなり、負荷脈動成分６２を減衰させずに抽出可能である。
図１２Ａでは、図１１Ａと同様に、ハイパスフィルタ２６の抽出対象となる負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚに設定され、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂが負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０に設定される（ｆｂ＝１０Ｈｚ）。これにより、ハイパスフィルタ２６の１００Ｈｚでのゲインは０ｄＢとなり、負荷脈動成分６２を減衰させずに抽出可能である。
【0144】
なおハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂがこれより大きくなると、負荷脈動成分６２が減衰することが考えられる。このため、負荷脈動成分６２を減衰させないためには、カットオフ周波数ｆｂは、上記した値以下に設定することが好ましい。すなわち、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂは、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０以下の周波数である。これにより、演算量が少ない一次フィルタにおいて、負荷脈動成分６２を減衰させることのない適切なカットオフ周波数ｆｂを設定することが可能となる。
【0145】
また図１２Ａでは、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａが、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂの１／１０に設定される。すなわち、ｆａ＝ｆｂ／１０＝１Ｈｚである。このため、ハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の通過帯域の重なりは図１１Ａと比べて小さくなる。
【0146】
図１２Ｂは、図１２Ａに示すハイパスフィルタ２６及びローパスフィルタ２５の倍率を加算した結果を示すグラフである。図１２Ｂに示すように、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａを、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂの１／１０に設定した場合、加算倍率は、全周波数範囲で１以下となる。
【0147】
このように、ローパスフィルタ２５の倍率とハイパスフィルタ２６の倍率との和（加算倍率）は、１以下であることが好ましい。これにより、ローパスフィルタ２５の出力とハイパスフィルタ２６の出力とを加算した場合であっても、ホワイトノイズ等のレベルが、ｄｑ軸電流等と比べて増大することがなくなる。つまり、フィルタの組み合わせによりホワイトノイズ等が増大するといった事態を回避することが可能となる。この結果、モータ制御の精度を高めることが可能となる。
【0148】
一方で、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａが小さくなるほど、ローパスフィルタ２５の応答速度は低下する。このため、ローパスフィルタ２５の応答速度が十分に確保できる範囲で、加算倍率が小さくなるようにローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａを設定することが好ましい。つまり、ローパスフィルタ２５のカットオフ周波数ｆａは、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０以下、かつ、ハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂの１／１０以上の周波数であることが好ましい。これにより、ローパスフィルタ２５及びハイパスフィルタ２６の演算量を抑制しつつ、負荷脈動成分６２を十分に減衰し、かつ、フィルタの応答速度を確保することが可能となる。
【0149】
上記では、１次のハイパスフィルタ２６を用いる場合について説明したが、２次のハイパスフィルタ２６を用いることも可能である。以下では、１次のハイパスフィルタ２６の周波数特性、及び２次のハイパスフィルタ２６の周波数特性について、具体的に説明する。
【0150】
［１次のハイパスフィルタ］
図１３は、１次のハイパスフィルタ２６の周波数特性の一例を示すグラフである。ここでは、図１１Ａ及び図１２Ａと同様に、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚであるとして、カットオフ周波数ｆｂがｆｌ／１０＝１０Ｈｚに設定される。この場合、ｆｌ＝１００Ｈｚにおけるゲインは０ｄＢであり、負荷脈動成分６２は減衰することなく抽出される。
図１３は、１次のハイパスフィルタ２６の周波数特性の一例を示すグラフである。ここでは、図１１Ａ及び図１２Ａと同様に、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚであるとして、カットオフ周波数ｆｂがｆｌ／１０＝１０Ｈｚに設定される。この場合、ｆｌ＝１００Ｈｚにおけるゲインは０ｄＢであり、負荷脈動成分６２は減衰することなく抽出される。
【0151】
（３）式を参照して説明したように、１次のハイパスフィルタ２６では、サンプリング周期ΔＴと、カットオフ周波数ｆｂを角速度で表したωｂがパラメータとなる。このうち、サンプリング周期ΔＴは定数であり、例えばＰＷＭのキャリア周期に設定される。従って、１次のハイパスフィルタ２６において設定可能なパラメータはカットオフ周波数ｆｂ（ωｂ）だけである。
【0152】
カットオフ周波数ｆｂは、例えばゲインが－３ｄＢになる周波数である。この場合、カットオフ周波数ｆｂでは、入力に対して出力が約３０％減衰する。すなわち、カットオフ周波数ｆｂでは、フィルタを通過した後の周波数成分の振幅が、フィルタを通過する前の振幅の７０％程度に低下する。
【0153】
また１次のハイパスフィルタ２６では、ゲインのカーブ形状が、カットオフ周波数ｆｂだけで定まる。例えばハイパスフィルタ２６のゲインは、低周波数になるほど低下する。図１３に示す例では、例えばゲインが－３０ｄＢとなる周波数は約０．３Ｈｚである。このようなゲインの傾きもカットオフ周波数ｆｂを設定することで定まる。
【0154】
［２次のハイパスフィルタ］
２次のハイパスフィルタ２６では、カットオフ周波数ｆｂに加えて、Ｑ値を設定することが可能である。２次のハイパスフィルタ２６の伝達関数Ｇ（ｓ）を以下に示す。
２次のハイパスフィルタ２６では、カットオフ周波数ｆｂに加えて、Ｑ値を設定することが可能である。２次のハイパスフィルタ２６の伝達関数Ｇ（ｓ）を以下に示す。
【0155】
【数4】
【0156】
（４）式において、ｓは、伝達関数Ｇ（ｓ）の複素変数である。また、ωｂは、角速度［ｒａｄ／ｓ］で表した２次のハイパスフィルタ２６のカットオフ周波数ｆｂであり、ωｂ＝２π×ｆｂである。Ｑは、伝達関数Ｇ（ｓ）のＱ値である。
【0157】
Ｑ値は、２次のハイパスフィルタ２６の特性を決めるパラメータであり、カットオフ周波数ｆｂにおける倍率はＱ値によってきまる。例えば、Ｑ＝０．７とした場合、カットオフ周波数ｆｂにおいて２次のハイパスフィルタ２６の倍率は０．７となる。これは、カットオフ周波数ｆｂの周波数成分の振幅が、フィルタを通過する前の振幅の７０％になることを意味する。すなわち、Ｑ＝０．７とした場合、カットオフ周波数ｆｂにおける２次のハイパスフィルタ２６のゲインは約－３ｄＢとなる。
【0158】
図１４Ａは、２次のハイパスフィルタ２６の周波数特性の一例を示すグラフである。図１４Ａでは、カットオフ周波数ｆｂが１０Ｈｚに設定され、Ｑ値が０．７に設定されている。この場合、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌを１００Ｈｚとすると、ｆｌ＝１００Ｈｚにおけるゲインは０ｄＢであり、負荷脈動成分６２は減衰することなく抽出される。
【0159】
また、上記したように、ｆｂ＝１０Ｈｚにおける２次のハイパスフィルタ２６のゲインは－３ｄＢである。従って図１４Ａに示す２次のハイパスフィルタ２６では、カットオフ周波数ｆｂにおけるゲインは、図１３に示す１次のハイパスフィルタ２６と同様である。
【0160】
なお、図１４Ａでは、図１３に比べゲインの傾きが大きい。例えば周波数が１Ｈｚになる前にゲインが－３０ｄＢまで低下する。このように、カットオフ周波数ｆｂでのゲインが同じであっても、２次のハイパスフィルタ２６では、カットオフ周波数ｆｂ以下の周波数成分を除去する際の減衰量が、１次のハイパスフィルタ２６よりも高くなる。これにより、例えば負荷脈動成分６２よりも低い周波数成分を十分に除去することが可能となる。
【0161】
図１４Ｂは、２次のハイパスフィルタ２６の周波数特性の他の一例を示すグラフである。図１４Ｂでは、カットオフ周波数ｆｂが１０Ｈｚに設定され、Ｑ値が１に設定されている。この場合でも、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌを１００Ｈｚとすると、ｆｌ＝１００Ｈｚにおけるゲインは０ｄＢであり、図１４Ａの場合と同様に負荷脈動成分６２は減衰することなく抽出される。
【0162】
なお、Ｑ値が１に設定されるため、ｆｂ＝１０Ｈｚにおける２次のハイパスフィルタ２６のゲインは０ｄＢである。すなわち、カットオフ周波数ｆｂの周波数成分も減衰することなく抽出される。なお、ゲインが－３０ｄＢとなる周波数は、図１４Ａと略同様である。従って、Ｑ値を大きくすることでゲインの傾きが大きくなっているといえる。
【0163】
図１４Ｃは、比較例として挙げる２次のハイパスフィルタ２６の周波数特性の一例を示すグラフである。図１４Ｃでは、カットオフ周波数ｆｂが１０Ｈｚに設定され、Ｑ値が０．１に設定されている。この場合、１００Ｈｚにおけるゲインは－３ｄＢ程度となり、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚである場合には、負荷脈動成分６２を減衰することになる。このように、カットオフ周波数ｆｂが周波数ｆｌの１／１０である場合でも、Ｑ値の設定によっては、負荷脈動成分６２を減衰させることになる。
なお、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚよりも十分に大きい場合等には、図１４に示す２次のハイパスフィルタ２６が用いられてもよい。
なお、負荷脈動成分６２の周波数ｆｌが１００Ｈｚよりも十分に大きい場合等には、図１４に示す２次のハイパスフィルタ２６が用いられてもよい。
【0164】
このように、２次のハイパスフィルタ２６では、カットオフ周波数ｆｂ及びＱ値を設定することで、１次のハイパスフィルタ２６と比べて、カットオフ周波数ｆｂでのゲインや、ゲインのカーブ形状を細かく設定することが可能である。これにより、必要な周波数成分（例えば負荷脈動成分６２等）を精度よく抽出することや、不要な周波数成分（例えば重畳成分Ｓを含む重畳後オフセット成分６１ｂ等）を十分に除去することが可能となる。
【0165】
ところで、１次のハイパスフィルタ２６については、カットオフ周波数ｆｂを負荷脈動成分６２の周波数ｆｌの１／１０に設定する点について記載した。一方で２次のハイパスフィルタ２６では、カットオフ周波数ｆｂをｆｂ＝ｆｌ／１０に設定しても、Ｑ値によっては負荷脈動成分６２を減衰させる場合もある（図１４Ｃ参照）。このため、２次のハイパスフィルタ２６では、負荷脈動成分６２を減衰させずに抽出することが可能なように、カットオフ周波数ｆｂ及びＱ値がそれぞれ設定される。
【0166】
なお、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、カットオフ周波数ｆｂでのゲインを－３ｄＢ以上に設定した場合（Ｑ＝０．７以上に設定した場合）には、カットオフ周波数ｆｂをｆｂ＝ｆｌ／１０に設定しても、負荷脈動成分６２が減衰することはない。従って、Ｑ≧０．７である場合には、１次のハイパスフィルタ２６の場合と同様にカットオフ周波数ｆｂを設定可能である。
【0167】
以上、本実施形態に係るモータ制御装置１００では、ノッチフィルタ２１により、３相電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を変換したｄｑ軸電流（Ｉｄ，Ｉｑ）からモータ３０の回転数に応じた高調波成分６３が除去され、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）が出力される。このとき、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）にはオフセット成分６１として重畳成分Ｓが重畳される。従って第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）は、高調波成分６３が除去されているものの、そのオフセット成分６１である重畳後オフセット成分６１が実際の値とは異なる電流となる。このため、重畳成分除去部２４により、第１フィルタ電流（Ｉｄ１，Ｉｑ１）から重畳成分Ｓが除去され、本来のオフセット成分６１である重畳前オフセット成分６１ａを持つフィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）が出力される。そしてフィルタ処理電流（Ｉｄｆ，Ｉｑｆ）を用いてモータ３０が制御される。これにより、高調波成分６３を適切に除去し、安定したモータ制御を実現することが可能となる。
【0168】
＜第２の実施形態＞
本発明に係る第２の実施形態に係るモータ制御装置について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明したモータ制御装置１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
本発明に係る第２の実施形態に係るモータ制御装置について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明したモータ制御装置１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【0169】
図１５は、第２の実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態では、高調波成分６３を除去するためのフィルタとして、上記の実施形態で説明したノッチフィルタ２１に代えて、バンドパスフィルタ７１が設けられる。
本実施形態では、高調波成分６３を除去するためのフィルタとして、上記の実施形態で説明したノッチフィルタ２１に代えて、バンドパスフィルタ７１が設けられる。
【0170】
以下では、モータ制御装置２００の構成について、高調波除去部７０を中心に説明する。なお、モータ制御装置２００の高調波除去部７０以外の構成は、図１を参照して説明したモータ制御装置１００の構成と同様である。
図１５に示すように、高調波除去部７０は、バンドパスフィルタ７１と、ｄ軸電流減算器７２ｄと、ｑ軸電流減算器７２ｑとを有する。
図１５に示すように、高調波除去部７０は、バンドパスフィルタ７１と、ｄ軸電流減算器７２ｄと、ｑ軸電流減算器７２ｑとを有する。
【0171】
バンドパスフィルタ７１は、入力に対して、特定の周波数を基準とする周波数帯域に含まれる周波数成分を選択的に通過させる帯域通過フィルタである。バンドパスフィルタ７１において、周波数成分が通過する周波数帯域は、通過帯域となる。以下では通過帯域の中心となる周波数を通過周波数ｆｐと記載する。通過周波数ｆｐは、例えば通過帯域において周波数成分のゲインが最大（減衰量が最小）となる周波数である。また通過周波数ｆｐは、典型的には通過帯域の中心周波数である。
【0172】
バンドパスフィルタ７１では、機械角速度ωｍに基づいて、少なくとも１つの通過周波数ｆｐが設定される。この時、各通過周波数ｆｐは、モータ３０の回転数に応じた高調波成分６３の周波数ｆｈに設定される。これにより、バンドパスフィルタ７１を通過させることで、入力（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）から高調波成分６３を抽出することが可能となる。
【0173】
このように、バンドパスフィルタ７１は、図１等に示すノッチフィルタ２１とは反対に、高調波成分６３を抽出するフィルタとなる。以下では、ｄ軸電流Ｉｄから高調波成分６３を抽出した電流を抽出電流Ｉｄｅと記載し、ｑ軸電流Ｉｑから高調波成分６３を抽出した電流を抽出電流Ｉｑｅと記載する。
【0174】
図１５に示すように、バンドパスフィルタ７１は、ｄｑ軸電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）をＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、機械角速度ωｍを変換器４５から受け、ｄ軸電流Ｉｄから高調波成分６３を抽出して抽出電流Ｉｄｅを生成し、ｑ軸電流Ｉｑから高調波成分６３を抽出して抽出電流Ｉｑｅを生成し、抽出電流Ｉｄｅをｄ軸電流減算器７２ｄに出力し、抽出電流Ｉｑｅをｑ軸電流減算器７２ｑに出力する。
【0175】
ｄ軸電流減算器７２ｄは、ｄ軸電流ＩｄをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、ｄ軸の抽出電流Ｉｄｅをバンドパスフィルタ７１から受け、ｄ軸電流Ｉｄから抽出電流Ｉｄｅを減算する。上記したように、抽出電流Ｉｄｅは、ｄ軸電流Ｉｄから高調波成分６３を抽出した電流である。従って、ｄ軸電流減算器７２ｄの出力は、ｄ軸電流Ｉｄから高調波成分６３を除去した電流となる。
ｄ軸電流減算器７２ｄは、ｄ軸電流Ｉｄから抽出電流Ｉｄｅを減算した電流を、第１フィルタ電流Ｉｄ１として後段のハイパスフィルタ２６に出力する。
ｄ軸電流減算器７２ｄは、ｄ軸電流Ｉｄから抽出電流Ｉｄｅを減算した電流を、第１フィルタ電流Ｉｄ１として後段のハイパスフィルタ２６に出力する。
【0176】
ｑ軸電流減算器７２ｑは、ｑ軸電流ＩｑをＵＶＷ－ｄｑ変換器３６から受け、ｑ軸の抽出電流Ｉｑｅをバンドパスフィルタ７１から受け、ｑ軸電流Ｉｑから抽出電流Ｉｑｅを減算する。上記したように、抽出電流Ｉｑｅは、ｑ軸電流Ｉｑから高調波成分６３を抽出した電流である。従って、ｑ軸電流減算器７２ｑの出力は、ｑ軸電流Ｉｑから高調波成分６３を除去した電流となる。
ｑ軸電流減算器７２ｑは、ｑ軸電流Ｉｑから抽出電流Ｉｑｅを減算した電流を、第１フィルタ電流Ｉｑ１として後段のハイパスフィルタ２６に出力する。
ｑ軸電流減算器７２ｑは、ｑ軸電流Ｉｑから抽出電流Ｉｑｅを減算した電流を、第１フィルタ電流Ｉｑ１として後段のハイパスフィルタ２６に出力する。
【0177】
このように、モータ制御装置２００では、バンドパスフィルタ７１、ｄ軸電流減算器７２ｄ、及びｑ軸電流減算器７２ｑにより、モータ３０の回転数の検出結果（機械角速度ωｍ）に基づいてｄｑ軸電流（ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑ）からモータ３０の回転数に応じた高調波成分６３を除去した第１フィルタ電流（第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１）が生成される。本実施形態では、バンドパスフィルタ７１、ｄ軸電流減算器７２ｄ、及びｑ軸電流減算器７２ｑにより、第１フィルタ部が構成される。
【0178】
図１６は、バンドパスフィルタ７１の周波数特性を説明する模式的なグラフである。図１６に示すグラフは、通過帯域６５が１つ設定されたバンドパスフィルタ７１のゲイン（バンドパスフィルタゲイン）の周波数特性を表している。グラフの横軸は周波数［Ｈｚ］であり、縦軸はゲイン［ｄＢ］である。
【0179】
図１６に示す例では、バンドパスフィルタ７１の通過帯域６５は、通過周波数ｆｐでゲインが最大（例えば０ｄＢ）となる山型の特性を持つ。なお、通過帯域６５から外れた周波数では、周波数成分が除去される。これにより、通過帯域６５の周波数成分を選択的に抽出し、その他の周波数成分を除去することができる。
【0180】
本実施形態では、上記したようにバンドパスフィルタ７１の通過帯域６５が、モータ３０の回転数に応じた高調波成分６３を除去することが可能なように設定される。具体的には、通過周波数ｆｐが、モータ３０の回転周波数の整数倍に設定される。
このように、バンドパスフィルタ７１の通過周波数ｆｐがモータ３０の回転数（モータ３０の速度）に基づいて設定されるため、モータ３０の回転数が脈動すると、通過周波数ｆｐも同様に脈動することになる。
このように、バンドパスフィルタ７１の通過周波数ｆｐがモータ３０の回転数（モータ３０の速度）に基づいて設定されるため、モータ３０の回転数が脈動すると、通過周波数ｆｐも同様に脈動することになる。
【0181】
図１７は、通過周波数ｆｐが脈動するバンドパスフィルタ７１を含む高調波除去部７０の入力及び出力の一例を示すグラフである。ここでは、バンドパスフィルタ２１を含む高調波除去部７０についてのシミュレーション結果について説明する。図１７には、バンドパスフィルタ７１の入力であるｄｑ軸電流が実線のグラフで図示されており、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１が粗い点線のグラフで図示されている。ｄｑ軸電流は、高調波除去部７０の入力である。
またバンドパスフィルタ７１の入力から出力を減算した電流である第１フィルタ電流が細かい点線のグラフで図示されている。第１フィルタ電流は、高調波除去部７０の出力である。なおグラフの横軸は時間［ｔ］であり、縦軸は入力の最大値が１となるように規格化された電流値である。
また図１７では、高調波除去部７０の入力（ｄｑ軸電流）及び出力（第１フィルタ電流）のオフセット成分６１を、点線の矢印を用いて模式的に図示している。
またバンドパスフィルタ７１の入力から出力を減算した電流である第１フィルタ電流が細かい点線のグラフで図示されている。第１フィルタ電流は、高調波除去部７０の出力である。なおグラフの横軸は時間［ｔ］であり、縦軸は入力の最大値が１となるように規格化された電流値である。
また図１７では、高調波除去部７０の入力（ｄｑ軸電流）及び出力（第１フィルタ電流）のオフセット成分６１を、点線の矢印を用いて模式的に図示している。
【0182】
バンドパスフィルタ７１に入力されるｄｑ軸電流は、オフセット成分の値が０．５であり、３０Ｈｚで振動する正弦波である。さらにバンドパスフィルタ７１の通過周波数ｆｐも、ｄｑ軸電流と同様に３０Ｈｚで振動するように設定される。従ってバンドパスフィルタ７１から出力される抽出電流は、３０Ｈｚで通過周波数ｆｐが脈動するバンドパスフィルタ７１に、３０Ｈｚで脈動するｄｑ軸電流を通過させた結果となる。
【0183】
バンドパスフィルタ７１の入力から出力を減算した第１フィルタ電流は、入力から３０Ｈｚの周波数成分（仮想的に設定された高調波成分６３）を除去した電流である。例えばバンドパスフィルタ７１において３０Ｈｚの周波数成分だけが抽出され、他の周波数成分に変化がなければ、第１フィルタ電流は、ｄｑ軸電流がもつ本来のオフセット成分６１に一致するはずである。
【0184】
しかしながら、図１７に示すように、第１フィルタ電流は、ｄｑ軸電流が持つ本来のオフセット成分６１とは異なる値になる。具体的には、第１フィルタ電流は、交流成分をオフセット成分６１に重ね合わせた電流となる。このうち、交流成分は、例えばバンドパスフィルタ７１において、通過周波数ｆｐを振動させたために残った周波数成分である。
【0185】
一方、第１フィルタ電流のオフセット成分６１は、ｄｑ軸電流のオフセット成分６１とは一致しない。これは、バンドパスフィルタ７１から出力される抽出電流に直流成分が含まれており、その直流成分が第１フィルタ電流を算出する際に本来のオフセット成分６１から減算されたためであると考えられる。これは、上記の実施形態で説明したノッチフィルタ２１の場合と同様の現象である。
つまり、バンドパスフィルタ７１の入力と通過周波数ｆｐとが同様に脈動する場合、高調波除去部７０の出力である第１フィルタ電流のオフセット成分６１は、高調波除去部７０の入力であるｄｑ軸電流のオフセット成分６１をシフトした値となる。この時のシフト量を重畳成分Ｓと記載する（図１９参照）。
つまり、バンドパスフィルタ７１の入力と通過周波数ｆｐとが同様に脈動する場合、高調波除去部７０の出力である第１フィルタ電流のオフセット成分６１は、高調波除去部７０の入力であるｄｑ軸電流のオフセット成分６１をシフトした値となる。この時のシフト量を重畳成分Ｓと記載する（図１９参照）。
【0186】
このように、高調波除去部７０の入力であるｄｑ軸電流のオフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳される前の重畳前オフセット成分６１ａであり、高調波除去部７０の出力である第１フィルタ電流のオフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳された後の重畳後オフセット成分６１ｂである。
なお図１７に示す例では、第１フィルタ電流の重畳後オフセット成分６１ｂが、ｄｑ軸電流の重畳前オフセット成分６１ａよりも大きい。この場合、バンドパスフィルタ７１から出力される抽出電流に含まれる直流成分は、マイナスの値であると考えられる。
なお図１７に示す例では、第１フィルタ電流の重畳後オフセット成分６１ｂが、ｄｑ軸電流の重畳前オフセット成分６１ａよりも大きい。この場合、バンドパスフィルタ７１から出力される抽出電流に含まれる直流成分は、マイナスの値であると考えられる。
【0187】
これに対し、モータ制御装置２００では、バンドパスフィルタ７１、ｄ軸電流減算器７２ｄ、及びｑ軸電流減算器７２ｑにより構成される高調波除去部７０の後段に、第１の実施形態と同様に、重畳成分除去部２４が設けられる。これにより、高調波除去部７０の出力に重畳成分Ｓが重畳される場合でも、重畳成分Ｓを適正に除去することが可能である。
【0188】
図１８は、バンドパスフィルタ７１のゲインとバンドパスフィルタ７１に入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。図１８に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］である。また左側の縦軸は、バンドパスフィルタ７１に入力されるｄｑ軸電流の振幅［Ａ］であり、右側の縦軸は、バンドパスフィルタゲイン［ｄＢ］である。
ｄｑ軸電流には、オフセット成分６１と、負荷脈動成分６２と、高調波成分６３とが含まれる。このうち、オフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳される前の重畳前オフセット成分６１ａである。
ｄｑ軸電流には、オフセット成分６１と、負荷脈動成分６２と、高調波成分６３とが含まれる。このうち、オフセット成分６１は、重畳成分Ｓが重畳される前の重畳前オフセット成分６１ａである。
【0189】
図１８に示す例では、バンドパスフィルタ７１に入力されるｄｑ軸電流に、２つの高調波成分６３が出現している。各高調波成分６３の周波数は、低い方から順にｆｈ１及びｆｈ２である。上記の実施形態で説明したように、高調波成分６３の各周波数ｆｈ１及びｆｈ２は、モータ３０の回転周波数ｆ０の整数倍であり、回転周波数ｆ０を角速度で表した機械角速度ωｍを用いて表される。例えば図中左側の高調波成分６３の周波数ｆｈ１は、ｆｈ１＝Ｍ１×ωｍ／２πとなる。また図中右側の高調波成分６３の周波数ｆｈ２は、ｆｈ１＝Ｍ２×ωｍ／２πとなる。
【0190】
この場合、バンドパスフィルタ７１には、ｆｈ１及びｆｈ２に出現する高調波成分６３を抽出するために、２つの通過帯域６５が設定される。例えば図中左側の通過帯域６５の通過周波数ｆｐはｆｈ１に設定される。また、図中右側の通過帯域６５の通過周波数ｆｐはｆｈ２に設定される。
これにより、モータ３０の回転数（機械角速度ωｍ）に応じて周波数が変化する複数の高調波成分６３がｄｑ軸電流から抽出される。
これにより、モータ３０の回転数（機械角速度ωｍ）に応じて周波数が変化する複数の高調波成分６３がｄｑ軸電流から抽出される。
【0191】
図１９は、バンドパスフィルタ７１から出力される電流の周波数成分を示す模式的なグラフである。図１９に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］であり、左側の縦軸は、バンドパスフィルタ７１から出力される抽出電流の振幅［Ａ］である。
抽出電流（抽出電流Ｉｄｅ及び抽出電流Ｉｑｅ）には、バンドパスフィルタ７１の通過帯域６５を通過した高調波成分６３に加え、オフセット成分６１が含まれる。なお、抽出電流では、負荷脈動成分６２が除去される。
抽出電流（抽出電流Ｉｄｅ及び抽出電流Ｉｑｅ）には、バンドパスフィルタ７１の通過帯域６５を通過した高調波成分６３に加え、オフセット成分６１が含まれる。なお、抽出電流では、負荷脈動成分６２が除去される。
【0192】
抽出電流のオフセット成分６１は、バンドパスフィルタ７１の入力と通過周波数ｆｐとが同様に脈動する場合に、バンドパスフィルタ７１によるフィルタ処理で発生する直流成分（重畳成分Ｓ）である。図１９では、重畳成分Ｓの大きさが縦軸で表されている。なお実際の重畳成分Ｓは、正負いずれの値もとり得るため、図１９に示す重畳成分Ｓの大きさは、実際の重畳成分Ｓの絶対値を表しているともいえる。
【0193】
図２０は、ハイパスフィルタ２６のゲインとハイパスフィルタ２６に入力される電流の周波数成分とを示す模式的なグラフである。図２０に示すグラフの横軸は周波数［Ｈｚ］である。また左側の縦軸は、ハイパスフィルタ２６に入力される電流（第１フィルタ電流Ｉｄ１及び第１フィルタ電流Ｉｑ１）の振幅［Ａ］であり、右側の縦軸は、ハイパスフィルタゲイン［ｄＢ］である。
【0194】
ハイパスフィルタ２６に入力される第１フィルタ電流は、高調波除去部７０から出力される電流である。すなわち、バンドパスフィルタ７１の入力（図１８に示すｄｑ軸電流）からバンドパスフィルタ７１の出力（図１９に示す抽出電流）を減算した結果である。従って、第１フィルタ電流は、図２０に示すように、高調波成分６３が除去された電流となる。一方で、第１フィルタ電流には、オフセット成分６１（重畳後オフセット成分６１ｂ）及び負荷脈動成分６２が残っている。
【0195】
第１フィルタ電流の重畳後オフセット成分６１ｂは、ｄｑ軸電流の重畳前オフセット成分６１ａからハイパスフィルタ２６によって生じる重畳成分Ｓを減算した値となる。例えば、重畳成分Ｓが負の成分である場合、図２０に示すように、第１フィルタ電流の重畳後オフセット成分６１ｂは重畳前オフセット成分６１ａに比べ大きくなる。逆に、重畳成分Ｓが正の成分である場合、重畳後オフセット成分６１ｂは重畳前オフセット成分６１ａに比べ小さくなる。いずれにしても、重畳後オフセット成分６１ｂは、本来のオフセット成分である重畳前オフセット成分６１ａとは異なる値となる。
【0196】
重畳成分Ｓの分だけシフトした第１フィルタ電流のオフセット成分６１は、ハイパスフィルタ２６を通過することで除去される。なお、負荷脈動成分６２は、モータ３０の負荷の変動を表す周波数成分であり、モータ３０の制御に必要である。このため、ハイパスフィルタ２６では、負荷脈動成分６２は除去せずに、オフセット成分６１のみが除去される。
【0197】
ハイパスフィルタ２６によって除去されたオフセット成分６１は、ｄｑ軸電流の重畳前オフセット成分６１ａを抽出したローパスフィルタ２５の出力を用いて復元される。すなわち、ｄ軸電流加算器２７ｄ及びｑ軸電流加算器２７ｑにより、ハイパスフィルタ２６の出力（第３フィルタ電流Ｉｄ３及び第３フィルタ電流Ｉｑ３）及びローパスフィルタ２５の出力（第２フィルタ電流Ｉｄ２及び第３フィルタ電流Ｉｑ２）が加算される。これにより、重畳前オフセット成分６１ａが復元されたフィルタ処理電流（フィルタ処理電流Ｉｄｆ及びフィルタ処理電流Ｉｑｆ）を出力することが可能となる。
【0198】
＜その他の実施形態＞
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【0199】
上記の実施形態では、主にモータの構造に起因する高調波成分を除去する点について説明したが、他の高調波成分に本発明が適用されてもよい。例えば、モータに対して過変調制御を行うと、ｄｑ軸電流に高調波成分が出現することがある。このような過変調制御によって生じる高調波成分に対してノッチフィルタやバンドパスフィルタを追加してもよい。このような場合であっても、本発明を用いることで、ノッチフィルタやバンドパスフィルタによって生じる重畳成分Ｓを除去することが可能である。
【0200】
図１及び図１５では、フィルタ処理部の各フィルタに機械角速度ωｍが入力される構成について説明した。これに限定されず、例えば、フィルタ処理部の各フィルタに機械角速度ωｍに代えて、推定角速度ωｅが入力されてもよい。この場合、各フィルタにおいて推定角速度ωｅを機械角速度ωｍに変換してもよい。
【0201】
以上説明した本発明に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【符号の説明】
【0202】
Ｉｄ…ｄ軸電流
Ｉｑ…ｑ軸電流
Ｉｄ１、Ｉｑ１…第１フィルタ電流
Ｉｄ２、Ｉｑ２…第２フィルタ電流
Ｉｄ３、Ｉｑ３…第３フィルタ電流
Ｉｄｆ、Ｉｑｆ…フィルタ処理電流
Ｓ…重畳成分
２０…高調波除去部
２１…ノッチフィルタ
２４…重畳成分除去部
２５…ローパスフィルタ
２６…ハイパスフィルタ
２７ｄ…ｄ軸電流加算器
２７ｑ…ｑ軸電流加算器
３０…モータ
６１…オフセット成分
６１ａ…重畳前オフセット成分
６１ｂ…重畳後オフセット成分
６２…負荷脈動成分
６３…高調波成分
１００、２００…モータ制御装置
Ｉｑ…ｑ軸電流
Ｉｄ１、Ｉｑ１…第１フィルタ電流
Ｉｄ２、Ｉｑ２…第２フィルタ電流
Ｉｄ３、Ｉｑ３…第３フィルタ電流
Ｉｄｆ、Ｉｑｆ…フィルタ処理電流
Ｓ…重畳成分
２０…高調波除去部
２１…ノッチフィルタ
２４…重畳成分除去部
２５…ローパスフィルタ
２６…ハイパスフィルタ
２７ｄ…ｄ軸電流加算器
２７ｑ…ｑ軸電流加算器
３０…モータ
６１…オフセット成分
６１ａ…重畳前オフセット成分
６１ｂ…重畳後オフセット成分
６２…負荷脈動成分
６３…高調波成分
１００、２００…モータ制御装置
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
