特開 2024-158921 モータ制御装置及びこれを備えた圧縮機

(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】P2024158921

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】モータ制御装置及びこれを備えた圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/24 20160101AFI20241031BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

H02P21/24

H02P27/08

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023074552

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】春原 哲

(72)【発明者】

【氏名】相場 謙一

(72)【発明者】

【氏名】清水 健志

(72)【発明者】

【氏名】芹澤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】角藤 清隆

(72)【発明者】

【氏名】小宮 真一

(72)【発明者】

【氏名】岩城 道三

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505AA06

5H505DD03

5H505DD08

5H505EE30

5H505EE41

5H505EE49

5H505GG02

5H505GG04

5H505HA06

5H505HB01

5H505JJ03

5H505JJ16

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505LL01

5H505LL22

(57)【要約】

【課題】目標とするモータ制御に対応してｄ軸電流指令とｑ軸電流指令との整合性を図ることができるモータ制御装置、及びこれを備えた圧縮機を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１は、直流電圧を３相交流電圧に変換してモータに出力するインバータ３と、インバータを制御するインバータ制御手段１０とを備え、ｄ軸電流ｉｄに負の電流を流すことにより、弱め界磁制御を行うモータ制御装置であって、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータのｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ^＊を備える線間電圧指令に基づいて第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成するとともに、第１ｄ軸電流指令に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する電流指令生成手段２４を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電圧を３相交流電圧に変換してモータに出力するインバータと、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備え、ｄ軸電流に負の電流を流すことにより、弱め界磁制御を行うモータ駆動装置であって、
前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記モータのｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を備える線間電圧指令に基づいて第１ｄ軸電流指令を生成するとともに、前記第１ｄ軸電流指令に基づいて第１ｑ軸電流指令を生成する電流指令生成手段を備えるモータ制御装置。

【請求項2】

前記モータの前記線間電圧指令が、前記インバータに入力される直流電圧に基づいて決定される前記インバータの所定出力値を超える場合に、弱め界磁制御が実行されていることを判定する判定手段と、
前記判定手段によって、前記弱め界磁制御が実行されていると判定された場合に、前記第１ｄ軸電流指令を選択し、前記弱め界磁制御が実行されていないと判定された場合に、予め設定されている第２ｄ軸電流指令を選択する選択手段と
を備える請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記電流指令生成手段は、前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記直流電圧の２乗の値である第１変数と、前記第１ｄ軸電流指令の前回値に基づくｄ軸電圧指令及び前記第１ｑ軸電流指令の前回値に基づくｑ軸電圧指令の２乗和である第２変数との差分である第３変数に基づいて前記第１ｄ軸電流指令を生成するとともに、生成した前記第１ｄ軸電流指令に基づいて前記第１ｑ軸電流指令を生成する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記電流指令生成手段は、前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記第１ｄ軸電流指令と、前記モータのｄ軸のインダクタンスと、前記モータのｑ軸のインダクタンスと、前記モータの鎖交磁束とに基づく第４変数を算出するとともに、前記第４変数と前記モータのトルク指令に基づく第５変数とに基づいて前記第１ｑ軸電流指令を生成する請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置によって駆動制御される圧縮機モータと
を具備する圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ制御装置及びこれを備えた圧縮機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

モータを用いたサーボ系は、さまざまな機械装置の動力源として利用されている。一般的なサーボ系では、モータの制御において速度制御及び電流制御が行われている。また、一般に、モータへ交流電圧を出力する電力変換には、出力可能な最大電圧の制限または出力可能な最大電流の制限が設けられる。

【0003】

特許文献１には、モータの電流制御において、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令をそれぞれ個別に生成する制御が開示されている。また、ｄ軸電流指令は、モータを低速運転するか又は高速運転するかに応じて、異なるｄ軸電流指令が選択される。このように、複数のｄ軸電流をモータの駆動状態に応じて選択可能とすることにより、モータの運転可能範囲を低速から高速まで広範囲に拡張することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－２０５０１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示されるｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令は、それぞれ個別に生成されるため、例えば、弱め界磁制御を実行する場合、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令とが、目標とするモータ制御において互いに整合性がとれていない指令となる可能性があった。そして、この場合、モータの挙動が目標通りに制御できない、または、目標とする制御を行うまでに時間を要することとなる。

【0006】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、目標とするモータ制御に対応してｄ軸電流指令とｑ軸電流指令との整合性を図ることができるモータ制御装置及びこれを備えた圧縮機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の幾つかの実施形態に係るモータ制御装置は、直流電圧を３相交流電圧に変換してモータに出力するインバータと、前記インバータを制御するインバータ制御手段とを備え、ｄ軸電流に負の電流を流すことにより、弱め界磁制御を行うモータ駆動装置であって、前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記モータのｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を備える線間電圧指令に基づいて第１ｄ軸電流指令を生成するとともに、前記第１ｄ軸電流指令に基づいてｑ軸電流指令を生成する電流指令生成手段を備える。

【0008】

本開示の幾つかの実施形態に係る圧縮機は、上記モータ制御装置と、上記モータ制御装置によって駆動制御されるモータとを具備する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、モータの回転数を制御するｄ軸電流指令とｑ軸電流指令の整合性を容易に図ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を概略的に示した図である。

【図2】弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置がｄ軸電流指令とｑ軸電流指令とをそれぞれ個別に生成する場合のモータ電流曲線を示す図である。

【図3】弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置が第１ｄ軸電流指令に基づいて第１ｑ軸電流指令を生成する場合のモータ電流曲線を示す図である。

【図4】モータ制御装置がｄ軸電流指令とｑ軸電流指令とをそれぞれ個別に生成する場合のモータの各パラメータの推移を示す波形図である。

【図5】モータ制御装置が第１ｄ軸電流指令に基づいて第１ｑ軸電流指令を生成する場合のモータの各パラメータの推移を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本開示に係るモータ制御装置、及びこれを備えた圧縮機の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0012】

以下においては、説明の便宜上、紙面を基準として「上」及び「下」の表現を用いて説明した各構成要素の位置関係は、各々鉛直上方側、鉛直下方側を示すものである。また、本実施形態では、上下方向と水平方向で同様な効果を得られるものは、紙面における上下方向が必ずしも鉛直上下方向に限定することなく、例えば鉛直方向に直交する水平方向に対応してもよい。

【0013】

図１は、本開示の一実施形態に係るモータ制御装置１の構成を概略的に示した図である。図１に示すように、モータ制御装置１は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ２と、コンバータ２から出力される直流電力を三相交流電力に変換してモータ４に出力するインバータ３と、インバータ３を制御するインバータ制御装置１０とを備えている。

【0014】

インバータ３は、各相に対応して設けられた上側アームのスイッチング素子と下側アームのスイッチング素子とを備えており、これらのスイッチング素子がインバータ制御装置１０から与えられるゲート駆動信号Ｓによりオン／オフ制御されることにより、モータ４に供給されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のモータ電圧が制御される。
モータ４は、例えば、圧縮機の駆動源として用いられる永久磁石型同期モータである。

【0015】

また、モータ制御装置１は、モータ４に流れるモータ電流（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流）を測定する電流センサ５、インバータ３の入力直流電圧Ｖｄｃを測定する電圧センサ６を備えている。なお、モータ電流については、２相を検出し、残りの１相については検出した２相から演算により求めることとしてもよい。また、このような測定方法に代えて、直流母線Ｌにシャント抵抗を設けることにより、３相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを測定することとしてもよい。このように、３相モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの取得方法については特に限定されない。

【0016】

電流センサ５により検出された３相のモータ電流は、Ａ／Ｄ変換部７によって、電圧センサ６により検出された入力直流電圧ＶｄｃはＡ／Ｄ変換部８によって、それぞれデジタル信号に変換され、インバータ制御装置１０に出力される。

【0017】

インバータ制御装置１０は、例えば、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、以下に説明する各部の処理を実現するためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を有している。ＣＰＵがこの記録媒体に記録されたプログラムをＲＡＭ等の主記憶装置に読み出して実行することにより、以下のような各部における処理が実現される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。

【0018】

インバータ制御装置１０は、モータ４の回転数を上位の制御装置（図示略）から与えられるモータ回転数指令に一致させるようなゲート駆動信号Ｓを相毎に生成し、これらをインバータ３の各相に対応するスイッチング素子に与えることでインバータ３を制御し、所望の３相交流電圧をモータ４に供給する。

【0019】

具体的には、インバータ３は、３相／２相変換部１１、速度・位置推定部１２、電流ＰＩ制御部１５、２相／３相変換部１６、ＰＷＭ制御部１７、第１処理部２１、第２処理部２２、選択部（選択手段）２３、電流指令生成部（電流指令生成手段）２４、電圧飽和判定部（判定手段）２５、及び演算部２６とを備えている。

【0020】

３相／２相変換部１１は、Ａ／Ｄ変換部７から出力された３相のモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを２相電流、すなわち、ｑ軸電流ｉｑ及びｄ軸電流ｉｄに変換し、速度・位置推定部１２に出力する。
速度・位置推定部１２は、３相／２相変換部１１からのｑ軸電流ｉｑ及びｄ軸電流ｉｄと、一つ前のクロックサイクルにおいて電流ＰＩ制御部１５で算出された２相電圧指令、すなわち、ｑ軸電圧指令ｖｑ^＊及びｄ軸電圧指令ｖｄ^＊とを用いて、モータ４の推定位置θｅｓ及びモータ４の推定回転数ωｅｓを算出する。
モータ４の推定回転数ωｅｓは、第１処理部２１に出力される。

【0021】

第１処理部２１は、回転数指令ω^＊と推定回転数ωｅｓとの偏差Δωに基づくトルク指令τ^＊を生成する。ここで、第１処理部２１は、リミッタ機能を有しており、トルク指令τ^＊が予め設定されている上限値を超えないように調整する。
さらに、第１処理部２１は、生成したトルク指令τ^＊を第２処理部２２及び電流指令生成部２４へそれぞれ出力する。

【0022】

演算部２６は、後述する電流指令生成部２４によって生成された第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊の前回値に基づくｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の前回値に基づくｑ軸電圧指令ｖｑ^＊の２乗和である第２変数（Ｃｖ^２）を算出し、算出した第２変数（Ｃｖ^２）を電流指令生成部２４へ出力する。

【0023】

電流指令生成部２４は、モータ４のｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ^＊を備える線間電圧指令に基づいて第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成するとともに、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。ここで、電流指令生成部２４は、リミッタ機能を有しており、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊及び第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊のそれぞれが予め設定されている上限値を超えないように調整する。

【0024】

具体的には、電流指令生成部２４は、励磁電流成分に相当するｄ軸電流指令である第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成する。
より具体的には、まず、電流指令生成部２４は、電圧センサ６から入力された入力直流電圧Ｖｄｃの２乗の値である第１変数（Ｃｄｃ^２）を算出する。続いて、電流指令生成部２４は、第１変数（Ｃｄｃ^２）と第２変数（Ｃｖ^２）との差分である第３変数に基づいて第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成する。また、電流指令生成部２４によって生成された第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊は、前回値として電流指令生成部２４にフィードバックされ、新たな第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊の生成に用いられる。

【0025】

例えば、電流指令生成部２４は、以下の数式（１）によって、第１ｄ軸電流指令であるｉｄ_１ ^＊（ｋ）を生成する。

【0026】

【数1】

【0027】

数式（１）において、ｋは現在値、ｋ－１は前回値を示している。なお、数式（１）におけるＬｍｔとの記載は、本数式によって第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊の生成が繰り返し行われることを意味する。また、Ｃｄｃ^２は入力直流電圧Ｖｄｃの２乗から導出される第１変数である。また、Ｃｖ^２はｄ軸電圧指令ｖｄ^＊とｑ軸電圧指令ｖｑ^＊の２乗和から導出される第２変数である。また、γは以下の数式（２）によって算出される係数である。

【0028】

【数2】

【0029】

数式（２）において、φは、モータ４の鎖交磁束から導出される変数である。また、αは、鎖交磁束φを調整するため係数であり、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に応じて変動する値である。αは、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に求められる応答性能に応じて０～１の間で調整されるものであり、上述の数式（１）に適用されることにより、所定の値へ収束することを加速する係数として作用する。なお、αが大きい程、所定の値へ速く収束させることができる。また、Ｌｄは、モータ４のｄ軸インダクタンスから導出される変数である。

【0030】

また、電流指令生成部２４は、負荷のトルク成分に相当する第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。
具体的には、電流指令生成部２４は、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊と、モータ４のｄ軸のインダクタンスと、モータ４のｑ軸のインダクタンスと、モータ４の鎖交磁束とに基づく第４変数を算出するとともに、第４変数とモータ４のトルク指令τ^＊に基づく第５変数とに基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。

【0031】

ここで、電流指令生成部２４は、以下の数式（３）によって、第１ｑ軸電流指令であるｉｑ_１ ^＊（ｋ）を生成する。

【0032】

【数3】

【0033】

数式（３）において、Ｃｔ^＊は、トルク指令τ^＊から導出される値である。また、φは、モータ４の鎖交磁束である。また、Ｌｍは、モータ４のｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスから導出される変数である。また、ｉｄ_１ ^＊（ｋ）は、数式（１）によって生成された第１ｄ軸電流指令である。

【0034】

このように、電流指令生成部２４は、直流電圧の２乗の値である第１変数（Ｃｄｃ^２）と、ｄ軸電圧指令ｖｄ^＊とｑ軸電圧指令ｖｑ^＊の２乗和である第２変数（Ｃｖ^２）に基づいて第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成する。また、新たに生成した第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。すなわち、電流指令生成部２４は、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成するとともに、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。このため、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性を容易に図ることができる。

【0035】

次に、第２処理部２２は、予め設定されている第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊を出力する。ここでは、第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊は、ゼロに設定されている。また、第２処理部２２は、第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊がゼロの場合、上述の数式（３）に基づいて第２ｑ軸電流指令ｉｑ_２ ^＊を生成する。

【0036】

また、電圧飽和判定部２５は、モータ４の線間電圧指令（上述の第２変数）が、インバータ３の入力直流電圧Ｖｄｃに基づいて決定されるインバータ３の最大出力電圧を超える場合に、弱め界磁制御が実行されていると判定する。
選択部２３は、電圧飽和判定部２５によって、弱め界磁制御が実行されていると判定された場合に、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊をｄ軸電流指令ｉｄ^＊として選択するとともに、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて算出された第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊をｑ軸電流指令ｉｑ^＊として選択（図１における接点Ｓ２を選択）する。また、弱め界磁電流が実行されていないと判定した場合に、第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊、すなわち、ゼロをｄ軸電流指令ｉｄ^＊として選択するとともに、ｄ軸電流指令がゼロの場合に対応する第２ｑ軸電流指令ｉｑ_２ ^＊をｑ軸電流指令ｉｑ^＊として選択（図１における接点Ｓ１を選択）する。

【0037】

なお、本実施形態においては、モータ４の線間電圧指令がインバータ３の最大出力電圧を超える場合に、電圧飽和判定部２５によって弱め界磁制御が実行されていると判定されたが、この例に限らず、例えば、モータ４の線間電圧指令がインバータ３の最大出力電圧の所定割合を超える場合に、電圧飽和判定部２５によって弱め界磁制御が実行されていることを判定してもよい。この他、弱め界磁制御が実行されているか否かを判定する手法については、公知の技術を適宜採用することとしてもよい。
また、モータ４の線間電圧指令は、電流ＰＩ制御部１５によって生成された一つ前のクロックサイクルにおける２相電圧指令を用いて推定される推定線間電圧指令に限らず、実際にセンサにより測定される実測値を利用したものであってもよい。

【0038】

例えば、選択部２３は、以下の数式（４）の条件を満たす場合に、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊をｄ軸電流指令ｉｄ^＊として選択し、以下の条件を満たさない場合に、第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊をｄ軸電流指令ｉｄ^＊として選択することとしてもよい。

【0039】

Ｖｍａｘ^２＝（Ｖｄｃ^２／２）＜Ｃｖ^２＝ｖｑ^＊２＋ｖｄ^＊２ （４）

【0040】

上記数式（４）において、Ｖｍａｘ^２はインバータ３の最大出力電圧に相当する値の２乗、Ｃｖ^２はモータ４の線間電圧の２乗に相当する値である。
ここで、モータ４の線間電圧指令とインバータ３に入力される直流電圧に基づいて決定されるインバータ３の最大出力電圧とを２乗の値で比較しているのは、平方根の計算を不要としてマイコンの演算負荷が大きくならないようにする為である。
このようにして選択部２３によって選択されたｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊のそれぞれは、電流ＰＩ制御部１５に出力される。

【0041】

電流ＰＩ制御部１５には、選択部２３によって選択されたｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊が、３相／２相変換部１１からｑ軸電流ｉｑ及びｄ軸電流ｉｄが、更に、速度・位置推定部１２からモータ４の推定位置θｅｓが入力される。

【0042】

電流ＰＩ制御部１５は、ｑ軸電流指令ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差及びｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差を算出し、これらの偏差が０に近づくようなｑ軸電圧指令ｖｑ^＊及びｄ軸電圧指令ｖｄ^＊を生成する。具体的には、それぞれの偏差に対して比例積分制御（ＰＩ制御）を行い、更に、この際に、モータ４の推定位置θｅｓが参照されることにより、ｑ軸電圧指令ｖｑ^＊及びｄ軸電圧指令ｖｄ^＊を算出し、２相／３相変換部１６に出力する。ここで、ｄ軸電圧指令ｖｄ^＊にはリミッタを設けず、ｑ軸電圧指令ｖｑ^＊にはＶｄｃ／√２でリミッタをかけている。

【0043】

２相／３相変換部１６は、速度・位置推定部１２によって推定された推定位置θｅｓを参照することにより、ｑ軸電圧指令ｖｑ^＊及びｄ軸電圧指令ｖｄ^＊を３相電圧指令ｖｕ^＊，ｖｖ^＊，ｖｗ^＊に変換し、ＰＷＭ制御部１７に出力する。
ＰＷＭ制御部１７には、３相電圧指令ｖｕ^＊，ｖｖ^＊，ｖｗ^＊とＡ／Ｄ変換部８からの入力直流電圧Ｖｄｃとが入力される。ＰＷＭ制御部１７は、所定のキャリア周波数の三角波（キャリア波）を生成し、この三角波と３相電圧指令ｖｕ^＊，ｖｖ^＊，ｖｗ^＊とをそれぞれ比較し、さらに入力直流電圧Ｖｄｃを用いて、ＰＷＭパルスのデューティ幅を補正することで、各相に対応するゲート駆動信号Ｓを生成し、インバータ３に出力する。

【0044】

このように、本開示のモータ制御装置１は、弱め界磁制御が実行されている場合において、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊及び第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する手法が従来のモータ制御装置と異なる。具体的には、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ４のｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ^＊を備える線間電圧指令に基づいて新たな第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成するとともに、生成した第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。これにより、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性を容易に図ったモータ制御を行うことが可能となる。

【0045】

次に、本開示に係るモータ制御装置１によるモータ制御におけるモータ電流の推移について説明する。図２は、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置１がｄ軸電流指令ｉｄ^＊と第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊とをそれぞれ個別に生成する場合のモータ電流曲線を示す図である。図３は、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合のモータ電流曲線を示す図である。両図において、横軸はｄ軸電流を示し、縦軸はｑ軸電流を示す。また、曲線Ｘは、モータ４の回転数をω＿Ａとした場合の定鎖交磁束曲線を示し、曲線Ｙはモータ４の回転数をω＿Ａとした場合の定鎖交磁束曲線を示し、曲線Ｚは低トルク曲線を示す。そして、図中の破線は、モータ電流の値が点Ａから点Ｂへ変化する推移を示す。

【0046】

図２及び図３を比較すると、図３における破線は図２における破線よりも曲線Ｚに沿っており、モータ電流が点Ａから点Ｂへ変化する際の経路が短い。すなわち、図３に例示する条件の方が、より速やかに御目標へ到達可能することが理解できる。したがって、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊がそれぞれ個別に生成される場合よりも、本実施形態にて開示するように、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合の方が、振動が抑制された安定した制御となる。

【0047】

また、図４及び図５は、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ４のパラメータ毎の推移を比較するための波形図である。図４は、モータ制御装置１がｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊とをそれぞれ個別に生成する場合のモータ４の各パラメータの推移を示す波形図である。図５は、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合のモータ４の各パラメータの推移を示す波形図である。図４（a）及び図５（a）は、モータ４の回転数の推移を示す波形図である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、ｄ軸電流ｉｄの推移を示す波形図である。図４（ｃ）及び図５（ｃ）は、ｑ軸電流ｉｑの推移を示す波形図である。図４（ｄ）及び図５（ｄ）は、モータトルクの推移を示す波形図である。

【0048】

図４（a）より、モータ制御装置１がｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊とをそれぞれ個別に生成する場合、モータ４の回転数は、回転数ω＿Ａから目標の回転数ω＿Ｂに達する際にオーバーシュートが発生し、一定時間減衰振動してから回転数ω＿Ｂに収束する。これは、図４（ａ）に対応するモータ制御において、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及び第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊が互いの指令値を考慮して生成されていないため、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の補正を繰り返し行っている期間において回転数の減衰振動が発生することを表している。

【0049】

一方、図５（ａ）より、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合、モータ４の回転数は、回転数ω＿Ａから目標の回転数ω＿Ｂに達する際にオーバーシュートが発生せず、速やかに回転数ω＿Ｂに推移する。これは、図５（ａ）に対応するモータ制御において、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊が生成されていることから、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性が図られているためである。
したがって、両図を比較すると、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合の方が、モータ４の回転数を速やかに目標値に安定させることができる。

【0050】

また、図４（ｂ）より、モータ制御装置１がｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊とをそれぞれ個別に生成する場合、ｄ軸電流は、電流値ｉｄ＿Ａから目標の電流値ｉｄ＿Ｂに達する際にオーバーシュートが発生し、一定時間減衰振動してから電流値ｉｄ＿Ｂに収束する。これは、図４（ｂ）に対応するモータ制御において、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊が互いの指令値を考慮して生成されていないため、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の補正を繰り返し行っている期間においてｄ軸電流の減衰振動が発生することを表している。

【0051】

一方、図５（ｂ）より、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合、ｄ軸電流ｉｄは、電流値ｉｄ＿Ａから目標の電流値ｉｄ＿Ｂに達する際にオーバーシュートが発生せず、速やかに電流値ｉｄ＿Ｂに推移する。これは、図５（ｂ）に対応するモータ制御において、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊が生成されていることから、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性が図られているためである。
したがって、両図を比較すると、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合の方が、ｄ軸電流ｉｄの電流値を速やかに目標値に安定させることができる。

【0052】

また、図４（ｃ）より、モータ制御装置１がｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊とをそれぞれ個別に生成する場合、ｑ軸電流ｉｑは、電流値ｉｑ＿Ａから目標の電流値ｉｑ＿Ｂに達する際にオーバーシュートが発生し、一定時間減衰振動してから電流値ｉｑ＿Ｂに収束する。これは、図４（ｃ）に対応するモータ制御において、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊が互いの指令値を考慮して生成されていないため、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の補正を繰り返し行っている期間においてｑ軸電流ｉｑの減衰振動が発生することを表している。

【0053】

一方、図５（ｃ）より、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合、ｑ軸電流ｉｑは、電流値ｉｑ＿Ａから目標の電流値ｉｑ＿Ｂに達する際にオーバーシュートが発生せず、速やかに電流値ｉｑ＿Ｂに推移する。これは、図５（ｃ）に対応するモータ制御において、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊が生成されていることから、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性が図られているためである。
したがって、両図を比較すると、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合の方が、第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊の電流値を速やかに目標値に安定させることができる。

【0054】

また、図４（ｄ）より、モータ制御装置１がｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊とをそれぞれ個別に生成する場合、モータトルクは、トルクτｍから、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊の変化に伴って一定時間減衰振動し、再びトルクτｍに収束する。これは、図４（ｄ）に対応するモータ制御において、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊が互いの指令値を考慮して生成されていないため、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の補正を繰り返し行っている期間においてモータトルクの減衰振動が発生することを表している。

【0055】

一方、図５（ｄ）より、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合、モータトルクは、トルクτｍから、減衰振動が発生することなく、速やかに再びトルクτｍに収束する。これは、図５（ｄ）に対応するモータ制御において、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊が生成されていることから、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性が図られているためである。
したがって、両図を比較すると、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ制御装置１が第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する場合の方が、モータトルクを速やかに目標値に安定させることができる。

【0056】

以上より、本開示のモータ制御装置によれば、弱め界磁制御が実行されている場合において、第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊は、電流指令生成部２４によって第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて生成される。このように、第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊は、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊の変化量に対応して変化することにより、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令の整合性を容易に図ることが可能となる。さらに、このように第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成することにより、目標とするモータ制御に対応して速やかにモータ４の挙動を安定させることができる。

【0057】

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本開示のモータ制御装置１によれば、電流指令生成部２４は、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータ４を制御するための第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて生成する。これにより、モータの回転数を制御する第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊と第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊の整合性を容易に図ることが可能となる。さらに、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性が改善されることにより、モータ４の振動が低減され、モータ４の挙動を安定化することが可能となる。

【0058】

また、本開示のモータ制御装置１によれば、弱め界磁制御の実行有無に応じて、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊を第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊と第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊との何れを選択するか切替えることができる。具体的には、弱め界磁制御が実行されている場合には第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊をｄ軸電流指令ｉｄ^＊として選択し、弱め界磁制御が実行されていない場合には第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊をｄ軸電流指令ｉｄ^＊として選択する。これにより、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊の演算処理量を低減することが可能となる。

【0059】

また、本開示のモータ制御装置１によれば、電流指令生成部２４は、弱め界磁制御が実行されている場合において、直流電圧の２乗の値である第１変数と、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づくｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及び第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊に基づくｑ軸電圧指令ｖｑ^＊の前回値に基づく２乗和である第２変数との差分である第３変数に基づいて第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊を生成する。そして、新たに生成した第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊に基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。これにより、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊を、直流電圧指令、ｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ^＊の変化を考慮した指令とすることができる。したがって、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊とｑ軸電流指令ｉｑ^＊の整合性を容易に図ることができる。
また、電流指令生成部２４が、ｄ軸電圧指令ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令ｖｑ^＊の前回値に基づく第２変数を用いて、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊及び第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成することにより、ｄ軸電流指令ｉｄ^＊及びｑ軸電流指令ｉｑ^＊が目標値をオーバーシュートすることを抑制し、より速やかにモータの挙動を安定化することが可能となる。

【0060】

また、本開示のモータ制御装置１によれば、電流指令生成部２４は、弱め界磁制御を実行されている場合において、第１ｄ軸電流指令ｉｄ_１ ^＊によって変動する第４変数と、モータのトルク指令に基づく第５変数とに基づいて第１ｑ軸電流指令ｉｑ_１ ^＊を生成する。これにより、モータ４を駆動する際の各パラメータを考慮してｑ軸電流指令ｉｑ^＊を生成することができる。すなわち、モータ４の実働を考慮してモータ４の挙動をより安定化することが可能となる。

【0061】

（付記事項）
以上、本開示について実施形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。本開示の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0062】

上述した実施形態に記載のモータ制御装置、これを備えた圧縮機は、例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係るモータ制御装置（１）は、直流電圧を３相交流電圧に変換してモータに出力するインバータ（３）と、前記インバータを制御するインバータ制御手段（１０）とを備え、ｄ軸電流（ｉｄ）に負の電流を流すことにより、弱め界磁制御を行うモータ駆動装置であって、前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記モータのｄ軸電圧指令（ｖｄ^＊）及びｑ軸電圧指令（ｖｑ^＊）を備える線間電圧指令に基づいて第１ｄ軸電流指令（ｉｄ_１ ^＊）を生成するとともに、前記第１ｄ軸電流指令に基づいて第１ｑ軸電流指令（ｉｑ_１ ^＊）を生成する電流指令生成手段（２４）を備える。

【0063】

本開示のモータ制御装置によれば、電流指令生成手段は、弱め界磁制御が実行されている場合において、モータのｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を備える線間電圧指令に基づいて第１ｄ軸電流指令を生成するとともに、第１ｄ軸電流指令に基づいて第１q軸電流指令を生成する。換言すれば、ｑ軸電流指令をｄ軸電流指令から独立して算出するのではなく、ｄ軸電流指令に基づいて算出される。これにより、モータの回転数を制御するｄ軸電流指令とｑ軸電流指令の整合性を容易に図ることが可能となる。さらに、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令の整合性が改善されることにより、モータの振動が低減され、モータの挙動を安定化することが可能となる。

【0064】

本開示の第２態様に係るモータ制御装置は、前記第１態様において、前記モータの前記線間電圧指令が、前記インバータに入力される直流電圧に基づいて決定される前記インバータの所定出力値を超える場合に、弱め界磁制御が実行されていることを判定する判定手段（２５）と、前記判定手段によって、前記弱め界磁制御が実行されていると判定された場合に、前記第１ｄ軸電流指令を選択し、前記弱め界磁制御が実行されていないと判定された場合に、予め設定されている第２ｄ軸電流指令ｉｄ_２ ^＊を選択する選択手段（２３）とを備える。

【0065】

本開示のモータ制御装置によれば、弱め界磁制御の実行有無に応じて、第１ｄ軸電流指令及び第１ｄ軸電流指令に基づく第１ｑ軸電流指令の生成を要するか否かを選択することができる。すなわち、弱め界磁制御が実行されていない場合に、予め設定されている所定の値である第２ｄ軸電流指令を用いることにより、ｄ軸電流指令の演算処理量を低減することが可能となる。また、例えば、インバータ制御手段として安価なマイコンを用いることが可能となり、コスト削減を図ることができる。

【0066】

本開示の第３態様に係るモータ制御装置は、前記第１態様又は前記第２態様において、前記電流指令生成手段は、前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記直流電圧の２乗の値である第１変数と、前記第１ｄ軸電流指令の前回値に基づくｄ軸電圧指令及び前記第１ｑ軸電流指令の前回値に基づくｑ軸電圧指令の２乗和である第２変数との差分である第３変数に基づいて前記第１ｄ軸電流指令を生成するとともに、生成した前記第１ｄ軸電流指令に基づいて前記第１ｑ軸電流指令を生成する。

【0067】

本開示のモータ制御装置によれば、電流指令生成手段は、弱め界磁制御が実行されている場合において、直流電圧の２乗の値である第１変数と、第１ｄ軸電流指令に基づくｄ軸電圧指令及び第１ｑ軸電流指令に基づくｑ軸電圧指令の前回値に基づく２乗和である第２変数との差分である第３変数に基づいて第１ｄ軸電流指令を生成するとともに、新たに生成した第１ｄ軸電流指令に基づいて第１ｑ軸電流指令を生成する。これにより、第１ｄ軸電流指令及び第１ｑ軸電流指令を、直流電圧指令、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令の変化を考慮した指令とすることができる。したがって、ｄ軸電流指令とｑ軸電流指令の整合性を容易に図ることができる。
また、電流指令生成部２４が、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令の前回値に基づく第２変数を用いて、第１ｄ軸電流指令及び第１ｑ軸電流指令を生成することにより、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令が目標値をオーバーシュートすることを抑制し、より速やかにモータの挙動を安定化することが可能となる。

【0068】

本開示の第４態様に係るモータ制御装置は、前記第１態様乃至前記第３態様のいずれかにおいて、前記電流指令生成手段は、前記弱め界磁制御が実行されている場合において、前記第１ｄ軸電流指令と、前記モータのｄ軸のインダクタンスと、前記モータのｑ軸のインダクタンスと、前記モータの鎖交磁束とに基づく第４変数を算出するとともに、前記第４変数と前記モータのトルク指令（τ^＊）に基づく第５変数とに基づいて前記第１ｑ軸電流指令を生成する。

【0069】

本開示のモータ制御装置によれば、電流指令生成手段は、弱め界磁制御を実行されている場合において、第１軸電流指令によって変動する第４変数と、モータのトルク指令に基づく第５変数とに基づいて第１ｑ軸電流指令を生成する。これにより、モータを駆動する際の各パラメータを考慮してｑ軸電流指令を生成することができる。すなわち、モータの実働を考慮してモータの挙動をより安定化することが可能となる。

【0070】

本開示の第１態様に係る圧縮機は、前記第１態様乃至前記第４態様のいずれかのモータ制御装置と、前記モータ制御装置によって駆動制御される圧縮機モータ（４）とを具備する。

【符号の説明】

【0071】

１ モータ制御装置
２ コンバータ
３ インバータ
４ モータ
５ 電流センサ
６ 電圧センサ
７ Ａ／Ｄ変換部
８ Ａ／Ｄ変換部
１０ インバータ制御装置
１１ ３相／２相変換部
１２ 速度・位置推定部
１５ 電流ＰＩ制御部
１６ ２相／３相変換部
１７ ＰＷＭ制御部
２１ 第１処理部
２２ 第２処理部
２３ 選択部
２４ 電流指令生成部
２５ 電圧飽和判定部
２６ 演算部
ｉｄ^＊ ｄ軸電流指令
ｉｄ_１ ^＊ 第１ｄ軸電流指令
ｉｄ_２ ^＊ 第２ｄ軸電流指令
ｉｑ^＊ ｑ軸電流指令
ｉｑ_１ ^＊ 第１ｑ軸電流指令
ｉｑ_２ ^＊ 第２ｑ軸電流指令
ｖｄ^＊ ｄ軸電圧指令
ｖｑ^＊ ｑ軸電圧指令
τ^＊ トルク指令

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】