特許 7160641 モータ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-17

(45)【発行日】2022-10-25

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/32 20160101AFI20221018BHJP

   H02P 6/16 20160101ALI20221018BHJP

【ＦＩ】

H02P21/32

H02P6/16

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018214355

(22)【出願日】2018-11-15

(65)【公開番号】P2020088882

(43)【公開日】2020-06-04

【審査請求日】2021-10-06

(73)【特許権者】

【識別番号】390014384

【氏名又は名称】株式会社ＲＥＪ

(74)【代理人】

【識別番号】100121119

【弁理士】

【氏名又は名称】花村 泰伸

(72)【発明者】

【氏名】柿 雄介

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８４３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２３０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２３６０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１５３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／３２

Ｈ０２Ｐ ６／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

励磁電流指令から励磁電圧指令を生成し、トルク電流指令からトルク電圧指令を生成し、ＰＭモータの速度フィードバックから電気角を生成し、当該電気角に基づいて、前記励磁電圧指令及び前記トルク電圧指令を３相交流電圧指令に変換し、当該３相交流電圧指令に基づいて、電力増幅器を介して前記ＰＭモータを制御するモータ制御装置において、
予め設定された直流励磁電流指令に対し、所定の速度指令に基づくフィルタ処理を施し、前記励磁電流指令を生成し、当該励磁電流指令と励磁電流フィードバックとの間の励磁電流偏差が０になるように電流制御を行い、前記励磁電圧指令を生成する直流励磁制御部と、
前記速度指令と前記速度フィードバックとの間の速度偏差が０となるように、所定のゲインを用いた速度制御を行い、前記トルク電流指令を生成し、当該トルク電流指令とトルク電流フィードバックとの間のトルク電流偏差が０になるように電流制御を行い、前記トルク電圧指令を生成するトルク制御部と、
前記速度フィードバックに基づいて電気角速度を生成し、当該電気角速度に対し、前記速度指令に基づくフィルタ処理を施し、電気角速度指令を生成し、前記電気角速度及び前記電気角速度指令のうちのいずれか一方を選択して積分処理を施し、前記電気角を生成する電気角制御部と、
前記電気角制御部により生成された前記電気角に基づいて、前記直流励磁制御部により生成された前記励磁電圧指令及び前記トルク制御部により生成された前記トルク電圧指令を、前記３相交流電圧指令に変換する第１座標変換部と、
前記電気角制御部により生成された前記電気角に基づいて、前記電力増幅器と前記ＰＭモータとの間に設けられた電流検出器により検出された３相交流電流フィードバックを、前記励磁電流フィードバック及び前記トルク電流フィードバックに変換する第２座標変換部と、を備え、
電源投入時の初期モードのときに、
前記直流励磁制御部は、
前記初期モードのときの０値の前記速度指令に基づく前記フィルタ処理にて、前記直流励磁電流指令を反映した前記励磁電流指令を生成し、前記電流制御にて、前記直流励磁電流指令を反映した前記励磁電圧指令を生成し、
前記トルク制御部は、
予め設定されたゲイン下限値を前記ゲインに設定し、前記初期モードのときの０値の前記速度指令に基づく前記ゲイン下限値を用いた前記速度制御にて、０値の前記トルク電流指令を生成し、前記電流制御にて、０値の前記トルク電圧指令を生成し、
前記電気角制御部は、
前記初期モードのときの０値の前記速度指令に基づく前記フィルタ処理にて、０値の前記電気角速度指令を生成し、当該電気角速度指令を選択して前記積分処理を施し、０°の前記電気角を生成する、ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のモータ制御装置において、
前記直流励磁制御部は、
前記直流励磁電流指令をｉ０、前記速度指令をω^*、所定のパラメータをＰ₀、前記励磁電流指令をｉ_d ^*として、数式：ｉ_d ^*＝（１／（１＋Ｐ₀ω^*2））・ｉ０にて、前記フィルタ処理を行うフィルタと、
前記フィルタにより生成された前記励磁電流指令から前記励磁電流フィードバックを減算し、前記励磁電流偏差を求める減算器と、
前記減算器により求めた前記励磁電流偏差が０になるように前記電流制御を行い、前記励磁電圧指令を生成する電流制御器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のモータ制御装置において、
前記トルク制御部は、
前記速度指令から前記速度フィードバックを減算し、前記速度偏差を求める第１減算器と、
予め設定されたゲインをＫ_V ^*、前記速度フィードバックをω、所定のパラメータをＰ₀、フィルタ処理後のゲインをＫ_V ^*’として、数式：Ｋ_V ^*’＝（Ｐ₀ω²／（１＋Ｐ₀ω²））・Ｋ_V ^*にて、フィルタ処理を行うフィルタと、
前記フィルタにより生成されたフィルタ処理後の前記ゲインが予め設定された閾値以下である場合、前記ゲイン下限値を出力し、フィルタ処理後の前記ゲインが前記閾値よりも大きい場合、予め設定された前記ゲインを出力するリミッタと、
前記第１減算器により求めた前記速度偏差が０になるように、前記リミッタにより出力された前記ゲイン下限値または前記ゲインを用いた前記速度制御を行い、前記トルク電流指令を生成する速度制御器と、
前記速度制御器により生成された前記トルク電流指令から前記トルク電流フィードバックを減算し、前記トルク電流偏差を求める第２減算器と、
前記第２減算器により求めた前記トルク電流偏差が０になるように前記電流制御を行い、前記トルク電圧指令を生成する電流制御器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
前記電気角制御部は、
前記速度フィードバックに予め設定された対極数を乗算し、前記電気角速度を生成する乗算器と、
前記電気角速度をω_e、前記速度指令をω^*、所定のパラメータをＰ₀、前記電気角速度指令をω_e ^*として、数式：ω_e ^*＝（Ｐ₀ω^*2／（１＋Ｐ₀ω^*2））・ω_eにて、前記フィルタ処理を行うフィルタと、
前記初期モードのときに、前記フィルタにより生成された前記電気角速度指令を選択し、前記初期モードから運転モードに切り替わり、当該運転モードのときに、前記乗算器により生成された前記電気角速度を選択するスイッチと、
前記スイッチにより選択された前記電気角速度指令または前記電気角速度を積分し、前記電気角を生成する積分器と、を備えたことを特徴とするモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＭ（Permanent Magnet：永久磁石）モータを制御するモータ制御装置に関し、特に、ＰＭモータの磁極位相を０°に合わせる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、回転子（ロータ）に永久磁石（強磁性体）を使用したＰＭモータが知られており、このＰＭモータを制御するためには、永久磁石の界磁位置である磁極位相を検出することが必要である。

【0003】

ＰＭモータの磁極位相を検出するためには、例えば、ＰＭモータに接続された絶対値エンコーダが用いられる（例えば、特許文献１を参照）。

【0004】

ＰＭモータを制御するモータ制御装置は、例えば電源投入時に、ＰＭモータに接続された絶対値エンコーダから磁極位相を検出し、検出した磁極位相を、回転座標系のｄｑ軸の信号と３相交流の信号との間の座標変換を行うための電気角として使用する。そして、モータ制御装置は、その後、ＰＭモータの速度を検出するために設けられたエンコーダから速度フィードバックを入力し、速度フィードバックから電気角を算出し、前述の座標変換を行うことで、ＰＭモータを制御する。

【0005】

このように、モータ制御装置では、絶対値エンコーダを用いることにより、ＰＭモータの磁極位相を検出することができ、ＰＭモータを制御することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００２－２２３５８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、前述の絶対値エンコーダは、磁極位相を検出するために、電源投入時のみに使用され、その後は、ＰＭモータの制御のために使用されることはない。

【0008】

このため、ＰＭモータを制御する設備の費用低減の観点から、絶対値エンコーダをなくし、絶対値エンコーダに代わる簡易な手段を設けることが所望されていた。例えば、電源投入時に、ＰＭモータの磁極位相を０°に強制的に合わせることができれば、磁極位相を検出する必要がなく、絶対値エンコーダを使用する必要がなくなる。

【0009】

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＰＭモータの磁極位相を０°に合わせる手段を備えることで、絶対値エンコーダの使用を不要とするモータ制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、請求項１のモータ制御装置は、励磁電流指令から励磁電圧指令を生成し、トルク電流指令からトルク電圧指令を生成し、ＰＭモータの速度フィードバックから電気角を生成し、当該電気角に基づいて、前記励磁電圧指令及び前記トルク電圧指令を３相交流電圧指令に変換し、当該３相交流電圧指令に基づいて、電力増幅器を介して前記ＰＭモータを制御するモータ制御装置において、予め設定された直流励磁電流指令に対し、所定の速度指令に基づくフィルタ処理を施し、前記励磁電流指令を生成し、当該励磁電流指令と励磁電流フィードバックとの間の励磁電流偏差が０になるように電流制御を行い、前記励磁電圧指令を生成する直流励磁制御部と、前記速度指令と前記速度フィードバックとの間の速度偏差が０となるように、所定のゲインを用いた速度制御を行い、前記トルク電流指令を生成し、当該トルク電流指令とトルク電流フィードバックとの間のトルク電流偏差が０になるように電流制御を行い、前記トルク電圧指令を生成するトルク制御部と、前記速度フィードバックに基づいて電気角速度を生成し、当該電気角速度に対し、前記速度指令に基づくフィルタ処理を施し、電気角速度指令を生成し、前記電気角速度及び前記電気角速度指令のうちのいずれか一方を選択して積分処理を施し、前記電気角を生成する電気角制御部と、前記電気角制御部により生成された前記電気角に基づいて、前記直流励磁制御部により生成された前記励磁電圧指令及び前記トルク制御部により生成された前記トルク電圧指令を、前記３相交流電圧指令に変換する第１座標変換部と、前記電気角制御部により生成された前記電気角に基づいて、前記電力増幅器と前記ＰＭモータとの間に設けられた電流検出器により検出された３相交流電流フィードバックを、前記励磁電流フィードバック及び前記トルク電流フィードバックに変換する第２座標変換部と、を備え、電源投入時の初期モードのときに、前記直流励磁制御部が、前記初期モードのときの０値の前記速度指令に基づく前記フィルタ処理にて、前記直流励磁電流指令を反映した前記励磁電流指令を生成し、前記電流制御にて、前記直流励磁電流指令を反映した前記励磁電圧指令を生成し、前記トルク制御部が、予め設定されたゲイン下限値を前記ゲインに設定し、前記初期モードのときの０値の前記速度指令に基づく前記ゲイン下限値を用いた前記速度制御にて、０値の前記トルク電流指令を生成し、前記電流制御にて、０値の前記トルク電圧指令を生成し、前記電気角制御部が、前記初期モードのときの０値の前記速度指令に基づく前記フィルタ処理にて、０値の前記電気角速度指令を生成し、当該電気角速度指令を選択して前記積分処理を施し、０°の前記電気角を生成する、ことを特徴とする。

【0011】

また、請求項２のモータ制御装置は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記直流励磁制御部が、前記直流励磁電流指令をｉ０、前記速度指令をω^*、所定のパラメータをＰ₀、前記励磁電流指令をｉ_d ^*として、数式：ｉ_d ^*＝（１／（１＋Ｐ₀ω^*2））・ｉ０にて、前記フィルタ処理を行うフィルタと、前記フィルタにより生成された前記励磁電流指令から前記励磁電流フィードバックを減算し、前記励磁電流偏差を求める減算器と、前記減算器により求めた前記励磁電流偏差が０になるように前記電流制御を行い、前記励磁電圧指令を生成する電流制御器と、を備えたことを特徴とする。

【0012】

また、請求項３のモータ制御装置は、請求項１または２に記載のモータ制御装置において、前記トルク制御部が、前記速度指令から前記速度フィードバックを減算し、前記速度偏差を求める第１減算器と、予め設定されたゲインをＫ_V ^*、前記速度フィードバックをω、所定のパラメータをＰ₀、フィルタ処理後のゲインをＫ_V ^*’として、数式：Ｋ_V ^*’＝（Ｐ₀ω²／（１＋Ｐ₀ω²））・Ｋ_V ^*にて、フィルタ処理を行うフィルタと、前記フィルタにより生成されたフィルタ処理後の前記ゲインが予め設定された閾値以下である場合、前記ゲイン下限値を出力し、フィルタ処理後の前記ゲインが前記閾値よりも大きい場合、予め設定された前記ゲインを出力するリミッタと、前記第１減算器により求めた前記速度偏差が０になるように、前記リミッタにより出力された前記ゲイン下限値または前記ゲインを用いた前記速度制御を行い、前記トルク電流指令を生成する速度制御器と、前記速度制御器により生成された前記トルク電流指令から前記トルク電流フィードバックを減算し、前記トルク電流偏差を求める第２減算器と、前記第２減算器により求めた前記トルク電流偏差が０になるように前記電流制御を行い、前記トルク電圧指令を生成する電流制御器と、を備えたことを特徴とする。

【0013】

また、請求項４のモータ制御装置は、請求項１から３までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、前記電気角制御部が、前記速度フィードバックに予め設定された対極数を乗算し、前記電気角速度を生成する乗算器と、前記電気角速度をω_e、前記速度指令をω^*、所定のパラメータをＰ₀、前記電気角速度指令をω_e ^*として、数式：ω_e ^*＝（Ｐ₀ω^*2／（１＋Ｐ₀ω^*2））・ω_eにて、前記フィルタ処理を行うフィルタと、前記初期モードのときに、前記フィルタにより生成された前記電気角速度指令を選択し、前記初期モードから運転モードに切り替わり、当該運転モードのときに、前記乗算器により生成された前記電気角速度を選択するスイッチと、前記スイッチにより選択された前記電気角速度指令または前記電気角速度を積分し、前記電気角を生成する積分器と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明によれば、ＰＭモータの磁極位相を０°に合わせることができるから、絶対値エンコーダを使用して磁極位相を検出する必要がない。したがって、ＰＭモータを制御する設備から絶対値エンコーダをなくすことができ、費用を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成例を示す全体図である。

【図2】直流励磁制御部の構成例を示すブロック図である。

【図3】トルク制御部の構成例を示すブロック図である。

【図4】電気角制御部の構成例を示すブロック図である。

【図5】直流励磁により磁極位相δを０°に設定する動作を説明するタイムチャートである。

【図6】シミュレーション結果を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明は、電源投入時の初期モードにおいて、ＰＭモータが回転していないときに直流励磁を行い、磁極位相δを０°に合わせる（設定する）ことを特徴とする。

【0017】

〔モータ制御システム〕
まず、モータ制御システムについて説明する。図１は、本発明の実施形態によるモータ制御装置を含むモータ制御システムの構成例を示す全体図である。このモータ制御システムは、モータ制御装置１、電力増幅器２、モータ３及びＰＧ（パルスジェネレータ）４を備えている。

【0018】

モータ制御装置１は、モータ３をｄ軸及びｑ軸にてベクトル制御する装置である。モータ制御装置１は、電源投入時の初期モードにおいて、モータ３が回転していないときに電気角θ_eを０°に設定してモータ３を直流励磁することで、磁極位相δを０°に設定する。

【0019】

モータ制御装置１は、その後、初期モードから運転モードに切り替わると、ＰＧ４から入力する速度フィードバックω（モータ３の回転速度）に基づいて電気角θ_eを算出する。そして、モータ制御装置１は、電気角θ_eに基づいて、回転座標系のｄｑ軸の信号と３相交流の信号との間の座標変換を行う。

【0020】

モータ制御装置１は、座標変換後の３相交流電圧指令であるＵ相交流電圧指令Ｖ_u ^*、Ｖ相交流電圧指令Ｖ_v ^*及びＷ相交流電圧指令Ｖ_w ^*を電力増幅器２へ出力する。

【0021】

モータ制御装置１は、電力増幅器２とモータ３との間に設けられた電流検出器により検出された３相交流電流フィードバックであるＵ相交流電流フィードバックｉ_u、Ｖ相交流電流フィードバックｉ_v及びＷ相交流電流フィードバックｉ_wを入力する。そして、モータ制御装置１は、座標変換により、励磁電流フィードバックｉ_d及びトルク電流フィードバックｉ_qを生成する。このようにして、モータ制御装置１はモータ３を制御する。モータ制御装置１の詳細については後述する。

【0022】

電力増幅器２はインバータを備えている。電力増幅器２は、モータ制御装置１からＵ相交流電圧指令Ｖ_u ^*、Ｖ相交流電圧指令Ｖ_v ^*及びＷ相交流電圧指令Ｖ_w ^*を入力し、これらの３相交流電圧指令からＰＷＭ信号を生成する。そして、電力増幅器２は、ＰＷＭ信号によってインバータのスイッチング素子のゲートをオンオフし、インバータに入力される直流バス電圧をスイッチングして交流電圧に変換する。電力増幅器２は、交流電圧をモータ３へ供給する。

【0023】

モータ３はＰＭモータであり、例えばＰＭＳＭ（Permanent Magnet Synchronous Motor：永久磁石同期電動機）が用いられる。

【0024】

ＰＧ４は、モータ３の回転に応じたパルス信号を発生し、パルス信号のカウント値から得られるモータ３の回転速度を、速度フィードバックωとしてモータ制御装置１へ出力する。尚、図１には、速度フィードバックωがＰＧ４からモータ制御装置１へ入力されるように、省略して示してある。

【0025】

〔モータ制御装置１〕
次に、図１に示したモータ制御装置１について詳細に説明する。このモータ制御装置１は、直流励磁制御部１０、トルク制御部１１、電気角制御部１２及び座標変換部１３，１４を備えている。図１には、本発明に直接関連する構成部のみを示しており、直接関連しない構成部は省略してある。

【0026】

直流励磁制御部１０は、予め設定された直流励磁電流指令ｉ０を入力すると共に、所定の速度指令ω^*を入力し、さらに、座標変換部１４から励磁電流フィードバックｉ_dを入力する。直流励磁制御部１０は、電源投入時の初期モードにおいて、直流励磁を行い、電流制御にて生成した励磁電圧指令Ｖ_d ^*を座標変換部１３に出力する。一方、直流励磁制御部１０は、運転モードにおいて、電流制御にて生成した励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０（０値、０％の値）を座標変換部１３に出力する。

【0027】

具体的には、直流励磁制御部１０は、電源投入時の初期モードにおいて、速度指令ω^*＝０であることを利用して励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０を生成する。そして、直流励磁制御部１０は、励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０と励磁電流フィードバックｉ_dとの間の励磁電流偏差が０となるように、電流制御にて励磁電圧指令Ｖ_d ^*を生成し、励磁電圧指令Ｖ_d ^*を座標変換部１３に出力する。

【0028】

これにより、後述するトルク制御部１１により出力されるトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０及び電気角制御部１２により出力される電気角θ_e＝０の状態（詳細は後述する）において直流励磁が行われ、モータ３の磁極位相δが０°に設定される。

【0029】

直流励磁制御部１０は、初期モードから運転モードに切り替わると、所定の速度パターンによる運転が開始し、直流励磁を停止する。直流励磁制御部１０は、運転モードにおいて、速度指令ω^*＞０であることを利用して励磁電流指令ｉ_d ^*＝０を生成し、励磁電流指令ｉ_d ^*＝０に基づいた電流制御にて励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０を生成し、励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０を座標変換部１３に出力する。

【0030】

トルク制御部１１は、所定の速度指令ω^*を入力すると共に、速度フィードバックωを入力し、さらに、座標変換部１４からトルク電流フィードバックｉ_qを入力する。また、トルク制御部１１は、電源投入時の初期モードであるか否かを示す初期モード信号INIT@を入力する。トルク制御部１１は、電源投入時の初期モードにおいて、速度制御にて変化の小さいトルク電流指令ｉ_q ^*＝０を生成し、電流制御にて生成した変化の小さいトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を座標変換部１３に出力する。また、トルク制御部１１は、運転モードにおいて、速度制御にてトルク電流指令ｉ_q ^*を生成し、電流制御にて生成したトルク電圧指令Ｖ_q ^*を座標変換部１３に出力する。

【0031】

具体的には、トルク制御部１１は、電源投入時の初期モードにおいて、速度フィードバックω＝０であることを利用して、後述する速度制御器３３のゲインを最小値に設定し、速度制御器３３により算出されるトルク指令Ｔ^*の変化を抑える。また、トルク制御部１１は、電源投入時の初期モードであることを示す初期モード信号INIT@＝１（オン）を入力することで、後述する負荷フィードフォワード補償器３５の推定負荷推定値ＴL^を０に設定し、推定負荷推定値ＴL^をトルク指令Ｔ^*に反映させないようにする。

【0032】

トルク制御部１１は、速度指令ω^*＝０及び速度フィードバックω＝０であることを利用して速度制御にて変化の少ないトルク電流指令ｉ_q ^*＝０を生成し、トルク電流指令ｉ_q ^*＝０に基づいた電流制御にて変化の少ないトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を生成する。

【0033】

これにより、電源投入時の初期モードには、トルク制御部１１により出力されるトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０の変化が抑えられる。この場合、速度フィードバックω＝０が速度フィードバックω≠０に変化しても、変化の少ないトルク電流指令ｉ_q ^*＝０が生成され、トルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０が生成される。そして、トルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０の状態において直流励磁が行われ、モータ３の磁極位相δが０°に設定される。

【0034】

トルク制御部１１は、初期モードから運転モードに切り替わると、所定の速度パターンによる運転が開始し、速度フィードバックω＞０となり、後述する速度制御器３３のゲインを通常値に設定する。また、トルク制御部１１は、初期モード信号INIT@＝０（オフ）を入力することで、後述する負荷フィードフォワード補償器３５にて推定負荷推定値ＴL^を出力し、推定負荷推定値ＴL^をトルク指令Ｔ^*に反映させる。トルク制御部１１は、トルク電流指令ｉ_q ^*に基づいた電流制御にてトルク電圧指令Ｖ_q ^*を生成し、トルク電圧指令Ｖ_q ^*を座標変換部１３に出力する。

【0035】

電気角制御部１２は、速度フィードバックωを入力すると共に、所定の速度指令ω^*を入力し、さらに、初期モード信号INIT@を入力する。電気角制御部１２は、電源投入時の初期モードにおいて、電気角θ_e＝０を座標変換部１３，１４に出力し、運転モードにおいて、速度フィードバックωから算出した電気角θ_eを座標変換部１３，１４に出力する。

【0036】

具体的には、電気角制御部１２は、電源投入時の初期モードにおいて、初期モード信号INIT@＝１を入力し、後述する積分器４３をリセットすると共に、速度指令ω^*＝０であることを利用して電気角θ_e＝０を生成する。電気角制御部１２は、電気角θ_e＝０を座標変換部１３，１４に出力する。

【0037】

これにより、電源投入時の初期モードには、電気角θ_e＝０に基づいた座標変換が行われる。つまり、電気角θ_e＝０の状態において直流励磁が行われ、モータ３の磁極位相δが０°に設定される。

【0038】

電気角制御部１２は、初期モードから運転モードに切り替わると、初期モード信号INIT@＝０を入力し、所定の速度パターンによる運転が開始して速度フィードバックω＞０となる。そして、電気角制御部１２は、速度フィードバックωに基づいた電気角θ_eを生成し、電気角θ_eを座標変換部１３，１４に出力する。

【0039】

座標変換部１３は、直流励磁制御部１０から励磁電圧指令Ｖ_d ^*を入力すると共に、トルク制御部１１からトルク電圧指令Ｖ_q ^*を入力し、さらに電気角制御部１２から電気角θ_eを入力する。

【0040】

座標変換部１３は、電気角θ_eに基づいて、回転座標系の励磁電圧指令Ｖ_d ^*及びトルク電圧指令Ｖ_q ^*を、Ｕ相交流電圧指令Ｖ_u ^*、Ｖ相交流電圧指令Ｖ_v ^*及びＷ相交流電圧指令Ｖ_w ^*に座標変換する。座標変換部１３は、Ｕ相交流電圧指令Ｖ_u ^*、Ｖ相交流電圧指令Ｖ_v ^*及びＷ相交流電圧指令Ｖ_w ^*を電力増幅器２へ出力する。

【0041】

座標変換部１４は、電力増幅器２とモータ３との間に設けられた電流検出器により検出されたＵ相交流電流フィードバックｉ_u、Ｖ相交流電流フィードバックｉ_v及びＷ相交流電流フィードバックｉ_wを入力する。また、座標変換部１４は、電気角制御部１２から電気角θ_eを入力する。

【0042】

座標変換部１４は、電気角θ_eに基づいて、Ｕ相交流電流フィードバックｉ_u、Ｖ相交流電流フィードバックｉ_v及びＷ相交流電流フィードバックｉ_wを、回転座標系の励磁電流フィードバックｉ_d及びトルク電流フィードバックｉ_qに座標変換する。座標変換部１４は、励磁電流フィードバックｉ_dを直流励磁制御部１０に出力すると共に、トルク電流フィードバックｉ_qをトルク制御部１１に出力する。

【0043】

〔直流励磁制御部１０〕
次に、図１に示した直流励磁制御部１０について詳細に説明する。図２は、直流励磁制御部１０の構成例を示すブロック図である。この直流励磁制御部１０は、フィルタ２０、減算器２１及び電流制御器２２を備えている。

【0044】

フィルタ２０は、直流励磁電流指令ｉ０を入力すると共に、所定の速度指令ω^*を入力し、直流励磁電流指令ｉ０に対し、以下の式にてフィルタ処理を施し、励磁電流指令ｉ_d ^*を算出し、励磁電流指令ｉ_d ^*を減算器２１に出力する。
［数１］
ｉ_d ^*＝（１／（１＋Ｐ₀ω^*2））・ｉ０ ・・・（１）
Ｐ₀は、予め設定された閾値である。

【0045】

ここで、フィルタ２０は、電源投入時の初期モードにおいて、ユーザによる運転オンの操作があると、直流励磁電流指令ｉ０を入力する。電源投入時の初期モードにおいては速度指令ω^*＝０であるから、フィルタ２０は、励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０を算出して減算器２１に出力する。

【0046】

そして、初期モードから運転モードに切り替わると、所定の速度パターンによる運転が開始し、速度指令ω^*＞０となる。運転モードにおいては前記式（１）の分母＞＞１となるから、フィルタ２０は、励磁電流指令ｉ_d ^*＝０を算出して減算器２１に出力する。

【0047】

減算器２１は、フィルタ２０から励磁電流指令ｉ_d ^*を入力すると共に、座標変換部１４から励磁電流フィードバックｉ_dを入力し、励磁電流指令ｉ_d ^*から励磁電流フィードバックｉ_dを減算し、励磁電流偏差を求める。そして、減算器２１は、励磁電流偏差を電流制御器２２に出力する。

【0048】

電流制御器２２は、減算器２１から励磁電流偏差を入力し、励磁電流偏差が０になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてＰＩ制御による電流制御を行い、励磁電圧指令Ｖ_d ^*を算出する。そして、電流制御器２２は、励磁電圧指令Ｖ_d ^*を座標変換部１３に出力する。

【0049】

ここで、電流制御器２２は、電源投入時の初期モードにおいて、励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０に基づき電流制御にて算出した励磁電圧指令Ｖ_d ^*を座標変換部１３に出力する。これにより、直流励磁が行われる。

【0050】

そして、初期モードから運転モードに切り替わると、電流制御器２２は、運転モードにおいて、励磁電流指令ｉ_d ^*＝０に基づき電流制御にて算出した励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０を座標変換部１３に出力する。

【0051】

このように、直流励磁制御部１０によれば、電源投入時の初期モードにおいて、フィルタ２０は、速度指令ω^*＝０であることを利用して、励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０を生成する。そして、電流制御器２２は、電流制御にて生成した励磁電圧指令Ｖ_d ^*を座標変換部１３に出力する。これにより、直流励磁が行われる。

【0052】

また、運転モードにおいて、フィルタ２０は、速度指令ω^*＞０であることを利用して、励磁電流指令ｉ_d ^*＝０を生成し、電流制御にて生成した励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０を座標変換部１３に出力する。これにより、通常のモータ制御が行われる。

【0053】

〔トルク制御部１１〕
次に、図１に示したトルク制御部１１について詳細に説明する。図３は、トルク制御部１１の構成例を示すブロック図である。このトルク制御部１１は、減算器３０，３８、フィルタ３１、リミッタ３２、速度制御器３３、乗算器３４，３７、負荷フィードフォワード補償器３５、加算器３６及び電流制御器３９を備えている。

【0054】

減算器３０は、所定の速度指令ω^*を入力すると共に、速度フィードバックωを入力し、速度指令ω^*から速度フィードバックωを減算し、速度偏差を求める。そして、減算器３０は、速度偏差を速度制御器３３に出力する。

【0055】

フィルタ３１は、速度フィードバックωを入力すると共に、予め設定されたゲインＫ_V ^*を入力し、ゲインＫ_V ^*に対し、以下の式にてフィルタ処理を施し、ゲインＫ_V ^*’を算出し、ゲインＫ_V ^*’をリミッタ３２に出力する。
［数２］
Ｋ_V ^*’＝（Ｐ₀ω²／（１＋Ｐ₀ω²））・Ｋ_V ^* ・・・（２）

【0056】

リミッタ３２は、フィルタ３１からゲインＫ_V ^*’を入力し、ゲインＫ_V ^*’にリミッタ処理を施し、予め設定されたゲインＫ_V ^*または予め設定されたゲイン下限値Ｋ_VminをゲインＫ_Vとして速度制御器３３に出力する。

【0057】

具体的には、リミッタ３２は、ゲインＫ_V ^*’と予め設定された閾値とを比較し、ゲインＫ_V ^*’が閾値以下であると判定した場合、予め設定されたゲイン下限値Ｋ_VminをゲインＫ_Vとして速度制御器３３に出力する。

【0058】

一方、リミッタ３２は、ゲインＫ_V ^*’が閾値よりも大きいと判定した場合、予め設定されたゲインＫ_V ^*をゲインＫ_Vとして速度制御器３３に出力する。ゲインＫ_V ^*は、フィルタ３１が入力するゲインＫ_V ^*と同じである。

【0059】

速度制御器３３は、減算器３０から速度偏差を入力すると共に、リミッタ３２からゲインＫ_Vを入力する。そして、速度制御器３３は、速度偏差が０になるように、ゲインＫ_Vを用いてＰ制御による電流制御を行い、トルク指令Ｔ^*を算出する。そして、速度制御器３３は、トルク指令Ｔ^*を加算器３６及び乗算器３４に出力する。

【0060】

ここで、電源投入時の初期モードにおいては、速度フィードバックω＝０であるから、フィルタ３１は、ゲインＫ_V ^*’＝０を出力し、リミッタ３２は、ゲインＫ_V ^*’＝０が閾値以下であると判定し、ゲインＫ_V＝Ｋ_Vminを出力する。そして、速度制御器３３は、速度指令ω^*＝０及び速度フィードバックω＝０から算出された速度偏差０を入力し、ゲインＫ_Vの下限値であるゲイン下限値Ｋ_Vminを用いて速度制御を行い、トルク指令Ｔ^*を出力する。これにより、電源投入時の初期モードにおいては、速度フィードバックω＝０が速度フィードバックω≠０に変化しても、トルク指令Ｔ^*は、変化の少ない０の指令となる。

【0061】

そして、初期モードから運転モードに切り替わると、所定の速度パターンによる運転が開始し、速度指令ω^*＞０及び速度フィードバックω＞０となる。フィルタ３１は、フィルタ処理を施したゲインＫ_V ^*’を出力し、リミッタ３２は、ゲインＫ_V ^*’が閾値よりも大きいと判定し、ゲインＫ_V＝Ｋ_V ^*を出力する。そして、速度制御器３３は、ゲインＫ_V＝Ｋ_V ^*を用いて速度制御を行い、トルク指令Ｔ^*を出力する。これにより、運転モードにおいては、通常のゲインＫ_V＝Ｋ_V ^*を用いて算出されたトルク指令Ｔ^*が出力される。

【0062】

乗算器３４は、速度制御器３３からトルク指令Ｔ^*を入力し、トルク指令Ｔ^*にトルク定数推定値Ｋ_T^を乗算し、乗算結果を負荷フィードフォワード補償器３５に出力する。尚、トルク定数推定値Ｋ_T^は、図示しない演算部により推定されたトルク定数とする。

【0063】

負荷フィードフォワード補償器３５は、乗算器３４から乗算結果を入力すると共に、速度フィードバックωを入力し、さらに、初期モード信号INIT@を入力する。そして、負荷フィードフォワード補償器３５は、初期モード信号INIT@、乗算結果及び速度フィードバックωに基づいて、負荷トルクを補償するための推定負荷推定値ＴL^を算出し、推定負荷推定値ＴL^を加算器３６に出力する。

【0064】

加算器３６は、速度制御器３３からトルク指令Ｔ^*を入力すると共に、負荷フィードフォワード補償器３５から推定負荷推定値ＴL^を入力し、トルク指令Ｔ^*に推定負荷推定値ＴL^を加算し、負荷フィードフォワード補償後のトルク指令Ｔ^*を求める。そして、加算器３６は、負荷フィードフォワード補償後のトルク指令Ｔ^*を乗算器３７に出力する。

【0065】

乗算器３７は、加算器３６から負荷フィードフォワード補償後のトルク指令Ｔ^*を入力し、負荷フィードフォワード補償後のトルク指令Ｔ^*にトルク定数推定値Ｋ_T^を乗算し、トルク電流指令ｉ_q ^*を求め、トルク電流指令ｉ_q ^*を減算器３８に出力する。

【0066】

ここで、電源投入時の初期モードにおいては、負荷フィードフォワード補償器３５は、初期モード信号INIT@＝１を入力すると、推定負荷推定値ＴL^＝０を設定し、推定負荷推定値ＴL^＝０を出力する。加算器３６は、速度制御器３３から入力したトルク指令Ｔ^*をそのまま出力し、乗算器３７は、負荷フィードフォワード補償がされていないトルク電流指令ｉ_q ^*を出力する。

【0067】

そして、初期モードから運転モードに切り替わると、負荷フィードフォワード補償器３５は、運転モードにおいて、初期モード信号INIT@＝０を入力し、乗算器３４から入力した乗算結果に基づいてモータ３の速度推定値を求める。そして、負荷フィードフォワード補償器３５は、速度推定値と速度フィードバックωとの間の偏差を求め、偏差に基づいて推定負荷推定値ＴL^を求め、推定負荷推定値ＴL^を出力する。推定負荷推定値ＴL^は、偏差に基づく負荷トルクを補償するための値となる。乗算器３７は、負荷フィードフォワード補償がされたトルク電流指令ｉ_q ^*を出力する。

【0068】

減算器３８は、乗算器３７からトルク電流指令ｉ_q ^*を入力すると共に、座標変換部１４からトルク電流フィードバックｉ_qを入力し、トルク電流指令ｉ_q ^*からトルク電流フィードバックｉ_qを減算し、トルク電流偏差を求める。そして、減算器３８は、トルク電流偏差を電流制御器３９に出力する。

【0069】

電流制御器３９は、減算器３８からトルク電流偏差を入力し、トルク電流偏差が０になるように、予め設定された比例ゲイン及び積分ゲインを用いてＰＩ制御による電流制御を行い、トルク電圧指令Ｖ_q ^*を算出する。そして、電流制御器３９は、トルク電圧指令Ｖ_q ^*を座標変換部１３に出力する。

【0070】

ここで、電流制御器３９は、電源投入時の初期モードにおいて、トルク電流指令ｉ_q ^*＝０に基づく電流制御にてトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を算出し、トルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を座標変換部１３に出力する。

【0071】

そして、初期モードから運転モードに切り替わると、電流制御器３９は、運転モードにおいて、トルク電流指令ｉ_q ^*に基づく電流制御にて算出したトルク電圧指令Ｖ_q ^*を座標変換部１３に出力する。

【0072】

このように、トルク制御部１１によれば、電源投入時の初期モードにおいて、速度制御器３３は、速度フィードバックω＝０であることを利用して生成されたゲイン下限値Ｋ_VminをゲインＫ_Vとして速度制御し、変化の少ないトルク指令Ｔ^*＝０を生成する。乗算器３７は、同様に変化の少ないトルク電流指令ｉ_q ^*＝０を生成する。そして、電流制御器３９は、電流制御にて生成した変化の少ないトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を座標変換部１３に出力する。これにより、直流励磁が行われる。

【0073】

また、運転モードにおいて、速度制御器３３は、通常のゲインＫ_V ^*をゲインＫ_Vとして速度制御し、トルク指令Ｔ^*を生成し、乗算器３７は、トルク電流指令ｉ_q ^*を生成する。そして、電流制御器３９は、電流制御にて生成したトルク電圧指令Ｖ_q ^*を座標変換部１３に出力する。これにより、通常のモータ制御が行われる。

【0074】

〔電気角制御部１２〕
次に、図１に示した電気角制御部１２について詳細に説明する。前述のとおり、電気角制御部１２は、電源投入時の初期モードにおいて、電気角θ_e＝０を座標変換部１３，１４に出力し、運転モードにおいて、速度フィードバックωから算出した電気角θ_eを座標変換部１３，１４に出力する。

【0075】

図４は、電気角制御部１２の構成例を示すブロック図である。この電気角制御部１２は、乗算器４０、フィルタ４１、スイッチ４２及び積分器４３を備えている。

【0076】

乗算器４０は、速度フィードバックωを入力し、速度フィードバックωに予め設定された対極数Ｎ_Pを乗算し、電気角速度ω_eを求め、電気角速度ω_eをフィルタ４１及びスイッチ４２に出力する。

【0077】

フィルタ４１は、乗算器４０から電気角速度ω_eを入力すると共に、所定の速度指令ω^*を入力し、電気角速度ω_eに対し、以下の式にてフィルタ処理を施し、電気角速度指令ω_e ^*を算出し、電気角速度指令ω_e ^*をスイッチ４２に出力する。
［数３］
ω_e ^*＝（Ｐ₀ω^*2／（１＋Ｐ₀ω^*2））・ω_e ・・・（３）

【0078】

スイッチ４２は、初期モード信号INIT@を入力すると共に、フィルタ４１から電気角速度指令ω_e ^*を入力し、さらに、乗算器４０から電気角速度ω_eを入力する。

【0079】

スイッチ４２は、電源投入時の初期モードにおいて、初期モード信号INIT@＝１を入力すると、ａ接点のリレーを導通すると共にｂ接点のリレーを非導通とする。スイッチ４２は、フィルタ４１から入力した電気角速度指令ω_e ^*を積分器４３に出力する。

【0080】

また、スイッチ４２は、初期モードから運転モードに切り替わり、初期モード信号INIT@＝０を入力すると、ａ接点のリレーを非導通とする共にｂ接点のリレーを導通する。スイッチ４２は、乗算器４０から入力した電気角速度ω_eを積分器４３に出力する。

【0081】

積分器４３は、初期モード信号INIT@を入力すると共に、スイッチ４２から電気角速度指令ω_e ^*または電気角速度ω_eを入力する。積分器４３は、初期モード信号INIT@を入力したタイミングで、カウンタをリセットする。積分器４３は、電気角速度指令ω_e ^*または電気角速度ω_eを積分することでカウンタをインクリメントし、電気角θ_eを求め、電気角θ_eを座標変換部１３，１４に出力する。

【0082】

ここで、電源投入時の初期モードにおいては、速度指令ω^*＝０であるから、フィルタ４１は、電気角速度指令ω_e ^*＝０を、スイッチ４２のａ接点を介して積分器４３に出力する。また、積分器４３は、電源投入時の初期モードにおいて、初期モード信号INIT@＝０を入力するとカウンタをリセットし、電気角速度指令ω_e ^*＝０を入力し、電気角θ_e＝０を出力する。これにより、電源投入時の初期モードにおいては、電気角θ_e＝０が座標変換部１３，１４に出力され、直流励磁が行われる。

【0083】

そして、初期モードから運転モードに切り替わると、所定の速度パターンによる運転が開始し、速度指令ω^*＞０及び速度フィードバックω＞０となる。乗算器４０は、速度フィードバックωから算出した電気角速度ω_eを、スイッチ４２のｂ接点を介して積分器４３に出力する。そして、積分器４３は、電気角速度ω_eを入力し、電気角速度ω_eから求めた電気角θ_eを出力する。これにより、運転モードにおいては、速度フィードバックωから算出した電気角θ_eが座標変換部１３，１４に出力され、モータ制御が行われる。

【0084】

このように、電気角制御部１２によれば、電源投入時の初期モードにおいて、フィルタ４１は、速度指令ω^*＝０であることを利用して生成した電気角速度指令ω_e ^*＝０を積分器４３に出力する。そして、積分器４３は、電気角速度指令ω_e ^*＝０を入力して電気角θ_e＝０を出力する。これにより、座標変換部１３，１４にて、電気角θ_e＝０に基づいて座標変換が行われ、直流励磁が行われる。

【0085】

また、運転モードにおいて、積分器４３は、速度フィードバックωから算出された電気角速度ω_eを入力して電気角θ_eを求め、電気角θ_eを出力する。これにより、座標変換部１３，１４にて、速度フィードバックωから算出された電気角θ_eに基づいて座標変換が行われ、通常のモータ制御が行われる。

【0086】

〔動作〕
次に、電源投入時の初期モードにおける直流励磁の動作等について説明する。図５は、直流励磁により磁極位相δを０°に設定する動作を説明するタイムチャートである。図５には、速度指令ω^*、速度フィードバックω、初期モード信号INIT@、直流励磁電流指令ｉ０、励磁電流指令ｉ_d ^*、トルク電流指令ｉ_q ^*、電気角θ_e及び磁極位相δが示されており、横軸は時間である。

【0087】

モータ制御装置１によるモータ制御の動作モードは、電源投入時の初期モード、及び所定の速度パターンにより制御が行われる運転モードの２つがある。前者の初期モードのときに直流励磁が行われ、磁極位相δが０°に設定される。

【0088】

図５を参照して、電源投入がなされると初期モードとなり、初期モード信号INIT@＝１が設定される（ａ）。このとき、モータ３の初期の磁極位相δ（初期位相）は－９０°であるとする（ｂ）。初期モードにおいては、速度指令ω^*＝０及び速度フィードバックω＝０である。

【0089】

初期モードにおいて運転操作がなされると（ｃ）、直流励磁制御部１０において、直流励磁電流指令ｉ０が入力され（ｄ）、直流励磁電流指令ｉ０を反映した励磁電流指令ｉ_d ^*が生成される（ｅ）。そして、励磁電圧指令Ｖ_d ^*が生成される。

【0090】

また、トルク制御部１１において、速度指令ω^*＝０及び速度フィードバックω＝０であるため、トルク電流指令ｉ_q ^*＝０が生成される（ｆ）。そして、トルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０が生成される。

【0091】

また、電気角制御部１２において、速度指令ω^*＝０及び速度フィードバックω＝０であるため、電気角θ_e＝０が生成される（ｇ）。

【0092】

これにより、座標変換部１３において、電気角θ_e＝０に基づいて、直流励磁電流指令ｉ０を反映した励磁電圧指令Ｖ_d ^*及びトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０が、Ｕ相交流電圧指令Ｖ_u ^*、Ｖ相交流電圧指令Ｖ_v ^*及びＷ相交流電圧指令Ｖ_w ^*に座標変換される。そして、この３相交流電圧指令が電力増幅器２へ供給され、モータ３の磁極位相δが０°に設定される（ｈ）。

【0093】

一方、初期モードから運転モードに切り替わると、初期モード信号INIT@＝０が設定され、運転モードとなり（ｉ）、所定の速度パターンによる運転が開始し、速度指令ω^*＞０（ｊ）及び速度フィードバックω＞０となる（ｋ）。

【0094】

直流励磁制御部１０において、速度指令ω^*＞０となると、励磁電流指令ｉ_d ^*＝０が生成され（ｌ）、励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０が生成される。

【0095】

また、トルク制御部１１において、速度指令ω^*と速度フィードバックωとの間の速度偏差等に応じたトルク電流指令ｉ_q ^*が生成され、トルク電圧指令Ｖ_q ^*が生成される。

【0096】

また、電気角制御部１２において、速度フィードバックωに基づいた電気角θ_eが生成される（ｍ）。

【0097】

これにより、座標変換部１３において、電気角θ_eに基づいて、励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０及びトルク電圧指令Ｖ_q ^*が、Ｕ相交流電圧指令Ｖ_u ^*、Ｖ相交流電圧指令Ｖ_v ^*及びＷ相交流電圧指令Ｖ_w ^*に座標変換される。そして、この３相交流電圧指令が電力増幅器２へ供給され、モータ３の制御が行われる。

【0098】

〔シミュレーション結果〕
次に、図１に示したモータ制御装置１による計算機のシミュレーション結果について説明する。図６は、シミュレーション結果を説明する図である。グラフの上部から、速度フィードバックω、励磁電流フィードバックｉ_d、トルク指令Ｔ^*、磁極位相ずれｓｉｎδ及び初期モード信号INIT@を示している。横軸は時間である。

【0099】

初期モード信号INIT@＝１の初期モードにおいて、運転操作がなされると（ａ）、トルク指令Ｔ^*＝０の状態で、励磁電流フィードバックｉ_dが０％から５０％に変化し、直流励磁が行われることがわかる。

【0100】

そして、モータ３の初期の磁極位相δ＝－９０°が０°に設定され、磁極位相ずれｓｉｎδ＝－１から０に変化する。

【0101】

一方、初期モードから運転モードに切り替わると、初期モード信号INIT@＝０の運転モードにおいて、所定の速度パターンによる運転が開始し、モータ３の制御が行われ、速度フィードバックωが０％から１００％へ変化し０％へ戻る値をとるようになる。

【0102】

以上のように、本発明の実施形態によるモータ制御装置１によれば、直流励磁制御部１０は、電源投入時の初期モードにおいて、速度指令ω^*＝０であることを利用して励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０を生成する。そして、直流励磁制御部１０は、励磁電流指令ｉ_d ^*＝ｉ０に基づいた電流制御にて励磁電圧指令Ｖ_d ^*を生成する。

【0103】

一方、直流励磁制御部１０は、運転モードにおいて、速度指令ω^*＞０であることを利用して励磁電流指令ｉ_d ^*＝０を生成し、励磁電流指令ｉ_d ^*＝０に基づいた電流制御にて励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０を生成する。

【0104】

トルク制御部１１は、電源投入時の初期モードにおいて、速度指令ω^*＝０及び速度フィードバックω＝０であることを利用して速度制御にてトルク電流指令ｉ_q ^*＝０を生成する。そして、トルク制御部１１は、トルク電流指令ｉ_q ^*＝０に基づいた電流制御にてトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を生成する。

【0105】

ここで、トルク制御部１１は、速度フィードバックω＝０であることを利用してゲインＫ_vを下限値に設定し、速度制御を行う。つまり、トルク制御部１１は、速度フィードバックω＝０が速度フィードバックω≠０に変化しても、変化の少ないトルク電流指令ｉ_q ^*＝０を生成する。そして、トルク制御部１１は、変化の少ないトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を生成する。

【0106】

また、トルク制御部１１は、電源投入時の初期モードにおいて、負荷フィードフォワード補償器３５により推定負荷推定値ＴL^＝０を設定し、負荷フィードフォワード補償されていないトルク電流指令ｉ_q ^*＝０を生成し、トルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を生成する。

【0107】

一方、トルク制御部１１は、運転モードにおいて、速度制御にてトルク電流指令ｉ_q ^*を生成し、トルク電流指令ｉ_q ^*に基づいた電流制御にてトルク電圧指令Ｖ_q ^*を生成する。

【0108】

電気角制御部１２は、電源投入時の初期モードにおいて、速度指令ω^*＝０であることを利用して電気角θ_e＝０を生成し、運転モードにおいて、速度フィードバックωに基づいた電気角θ_eを生成する。

【0109】

座標変換部１３は、電源投入時の初期モードにおいて、電気角θ_e＝０に基づいて、直流励磁電流指令ｉ０に基づく励磁電圧指令Ｖ_d ^*及びトルク電圧指令Ｖ_q ^*＝０を３相交流電圧指令に変換し、３相交流電圧指令を電力増幅器２へ出力する。

【0110】

これにより、電力増幅器２から交流電圧がモータ３へ供給され、モータ３の磁極位相δが０°に設定される。

【0111】

座標変換部１３は、運転モードにおいて、速度フィードバックωから生成された電気角θ_eに基づいて、励磁電圧指令Ｖ_d ^*＝０及びトルク電圧指令Ｖ_q ^*を３相交流電圧指令に変換し、３相交流電圧指令を電力増幅器２へ出力する。

【0112】

これにより、電力増幅器２から交流電圧がモータ３へ供給され、モータ３の制御が行われる。

【0113】

したがって、電源投入時の初期モードにおいて、モータ３の磁極位相δを０°に合わせることができるから、絶対値エンコーダを使用して磁極位相δを検出する必要がない。したがって、モータ３を制御する設備から絶対値エンコーダをなくすことができ、費用を低減することが可能となる。

【0114】

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば実施形態において、図１ではモータ３をＰＭＳＭとしたが、本発明は、モータ３をＰＭＳＭに限定するものではない。モータ３は、例えばＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータまたはＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）モータであってもよい。要するに、モータ３は、ＰＭモータであればよい。

【符号の説明】

【0115】

１ モータ制御装置
２ 電力増幅器
３ モータ
４ ＰＧ（パルスジェネレータ）
１０ 直流励磁制御部
１１ トルク制御部
１２ 電気角制御部
１３，１４ 座標変換部
２０，３１，４１ フィルタ
２１，３０，３８ 減算器
２２，３９ 電流制御器
３２ リミッタ
３３ 速度制御器
３４，３７，４０ 乗算器
３５ 負荷フィードフォワード補償器
３６ 加算器
４２ スイッチ
４３ 積分器
ω^* 速度指令
ω 速度フィードバック
INIT@ 初期モード信号
ｉ０ 直流励磁電流指令
ｉ_d ^* 励磁電流指令
ｉ_q ^* トルク電流指令
ｉ_d 励磁電流フィードバック
ｉ_q トルク電流フィードバック
ｉ_u Ｕ相交流電流フィードバック
ｉ_v Ｖ相交流電流フィードバック
ｉ_w Ｗ相交流電流フィードバック
Ｖ_d ^* 励磁電圧指令
Ｖ_q ^* トルク電圧指令
Ｖ_u ^* Ｕ相交流電圧指令
Ｖ_v ^* Ｖ相交流電圧指令
Ｖ_w ^* Ｗ相交流電圧指令
Ｔ^* トルク指令
Ｋ_V，Ｋ_V ^*，Ｋ_V ^*’ ゲイン
Ｋ_Vmin ゲイン下限値
Ｋ_T^ トルク定数推定値
Ｐ₀ 閾値
ＴL^ 推定負荷推定値
ω_e 電気角速度
ω_e ^* 電気角速度指令
θ_e 電気角
Ｎ_P 対極数
δ 磁極位相
ｓｉｎδ 磁極位相ずれ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】