特許 7363611 交流電動機の制御装置

(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】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】交流電動機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/06 20160101AFI20231011BHJP

   H02P 27/08 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

H02P21/06

H02P27/08

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020043892

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021145516

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-06-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(72)【発明者】

【氏名】朝比奈 和希

(72)【発明者】

【氏名】松岡 大輔

(72)【発明者】

【氏名】名和 政道

【審査官】三島木 英宏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２３０３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２３６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４９４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２８００６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／０６

Ｈ０２Ｐ ２７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送波と電圧指令値との比較結果により交流電動機を駆動させるインバータ回路と、
前記交流電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換し、ＰＩ制御により前記ｄ軸電流とｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともに前記ｑ軸電流とｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出し、補正後の前記ｄ軸電圧指令値及び補正後の前記ｑ軸電圧指令値を前記電圧指令値に変換する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記ｄ軸電流指令値が入力される第１のローパスフィルタと、
前記ｑ軸電流指令値が入力される第２のローパスフィルタと、
前記第１のローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値と前記ｄ軸電流との第１の差が第１の閾値以下になるように前記第１のローパスフィルタのカットオフ周波数を調整する第１の調整部と、
前記第２のローパスフィルタから出力されるｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流との第２の差が第２の閾値以下になるように前記第２のローパスフィルタのカットオフ周波数を調整する第２の調整部と、
前記ｑ軸電流が前記ｄ軸電流に干渉することによる前記第１のローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値の変動分に対応するｄ軸電圧指令値を第１の補正値として出力するとともに前記ｄ軸電流が前記ｑ軸電流に干渉することによる前記第２のローパスフィルタから出力されるｑ軸電流指令値の変動分に対応するｑ軸電圧指令値を第２の補正値として出力する非干渉制御部と、
補正前の前記ｄ軸電圧指令値と前記第２の補正値との加算値を補正後の前記ｄ軸電圧指令値として出力する第１の加算部と、
補正前の前記ｑ軸電圧指令値と前記第１の補正値との加算値を補正後の前記ｑ軸電圧指令値として出力する第２の加算部と、
を備えることを特徴とする交流電動機の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の交流電動機の制御装置であって、
前記第１及び第２の調整部は、前記交流電動機の駆動中、前記第１及び第２のローパスフィルタのそれぞれのカットオフ周波数を繰り返し調整する
ことを特徴とする交流電動機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流電動機の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

交流電動機の制御装置として、ＰＩ制御（Proportional Integral）により生成されるｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を、ローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を用いて非干渉制御により補正するものがある。この制御装置によれば、ローパスフィルタによりｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に含まれる高周波成分を抑制させることができ、ローパスフィルタにおける応答速度［ｒａｄ／ｓ］をＰＩ制御における応答速度に近づけることにより電流応答性を向上させることができる。関連する技術として、特許文献１がある。

【0003】

ところで、ローパスフィルタにおける応答速度をＰＩ制御における応答速度に近づけるためにローパスフィルタのカットオフ周波数を調整する必要がある。

【0004】

そのため、上記制御装置では、実験やシミュレーションを用いてカットオフ周波数を調整する場合、その調整に比較的多くの工数がかかるという懸念がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－０７２８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の一側面に係る目的は、ＰＩ制御により生成されるｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を、ローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を用いて非干渉制御により補正する交流電動機の制御装置において、ローパスフィルタのカットオフ周波数の調整にかかる工数を低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る一つの形態である交流電動機の制御装置は、搬送波と電圧指令値との比較結果により交流電動機を駆動させるインバータ回路と、交流電動機に流れる電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換し、ＰＩ制御によりｄ軸電流とｄ軸電流指令値との差が小さくなるようにｄ軸電圧指令値を算出するとともにｑ軸電流とｑ軸電流指令値との差が小さくなるようにｑ軸電圧指令値を算出し、補正後のｄ軸電圧指令値及び補正後のｑ軸電圧指令値を電圧指令値に変換する制御回路とを備える。

【0008】

制御回路は、ｄ軸電流指令値が入力される第１のローパスフィルタと、ｑ軸電流指令値が入力される第２のローパスフィルタと、第１のローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値とｄ軸電流との第１の差が第１の閾値以下になるように第１のローパスフィルタのカットオフ周波数を調整する第１の調整部と、第２のローパスフィルタから出力されるｑ軸電流指令値とｑ軸電流との第２の差が第２の閾値以下になるように第２のローパスフィルタのカットオフ周波数を調整する第２の調整部と、ｑ軸電流がｄ軸電流に干渉することによる第１のローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値の変動分に対応するｄ軸電圧指令値を第１の補正値として出力するとともにｄ軸電流がｑ軸電流に干渉することによる第２のローパスフィルタから出力されるｑ軸電流指令値の変動分に対応するｑ軸電圧指令値を第２の補正値として出力する非干渉制御部と、補正前のｄ軸電圧指令値と第２の補正値との加算値を補正後のｄ軸電圧指令値として出力する第１の加算部と、補正前のｑ軸電圧指令値と第１の補正値との加算値を補正後のｑ軸電圧指令値として出力する第２の加算部とを備える。

【0009】

これにより、第１及び第２の調整部において、第１及び第２のローパスフィルタにおける応答速度をＰＩ制御における応答速度に近づけることができるため、第１及び第２のローパスフィルタのカットオフ周波数の調整にかかる工数を低減することができる。

【0010】

また、第１の閾値を第１の差の最小値とし、第２の閾値を第２の差の最小値としてもよい。

【0011】

これにより、第１の閾値を第１の差の最小値より大きい値とし、第２の閾値を第２の差の最小値より大きい値とする場合に比べて、電流応答性をさらに向上させることができる。

【0012】

また、第１及び第２の調整部は、交流電動機の駆動中、第１及び第２のローパスフィルタのそれぞれのカットオフ周波数を繰り返し調整するように構成してもよい。

【0013】

これにより、交流電動機の駆動中に交流電動機が劣化することでＰＩ制御における応答速度が変化しても、その変化する応答速度に追従して、第１及び第２のローパスフィルタの応答速度を変化させることができるため、電流応答性を保つことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ＰＩ制御により生成されるｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値を、ローパスフィルタから出力されるｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を用いて非干渉制御により補正する交流電動機の制御装置において、ローパスフィルタのカットオフ周波数の調整にかかる工数を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態の交流電動機の制御装置を示す図である。

【図2】補正値出力部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。

【0017】

図１は、実施形態の交流電動機の制御装置を示す図である。

【0018】

図１に示す制御装置１は、例えば、車両（電動フォークリフトやプラグインハイブリッド車など）に搭載される交流電動機Ｍ（永久磁石同期電動機など）を駆動するための制御装置であって、インバータ回路２と、制御回路３とを備える。なお、交流電動機Ｍは、回転子の位相θ（電気角）を検出し、その検出した位相θを制御回路３に出力する電気角検出部Ｓｐ（レゾルバなど）を備えているものとする。

【0019】

インバータ回路２は、電源Ｐから供給される直流電力を交流電力に変換して交流電動機Ｍを駆動するものであって、コンデンサＣと、スイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６（ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など）と、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２とを備える。すなわち、コンデンサＣの一方端が電源Ｐの正極端子及びスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５の各コレクタ端子に接続され、コンデンサＣの他方端が電源Ｐの負極端子及びスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６の各エミッタ端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ２のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｉ１を介して交流電動機ＭのＵ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子との接続点は電流センサＳｉ２を介して交流電動機ＭのＶ相の入力端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ６のコレクタ端子との接続点は交流電動機ＭのＷ相の入力端子に接続されている。

【0020】

コンデンサＣは、電源Ｐからインバータ回路２に出力される電圧を平滑する。

【0021】

スイッチング素子ＳＷ１は、制御回路３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ１がハイレベルであるときオンし、パルス幅変調信号Ｓ１がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ２は、制御回路３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ２がハイレベルであるときオンし、パルス幅変調信号Ｓ２がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ３は、制御回路３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ３がハイレベルであるときオンし、パルス幅変調信号Ｓ３がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ４は、制御回路３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ４がハイレベルであるときオンし、パルス幅変調信号Ｓ４がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ５は、制御回路３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ５がハイレベルであるときオンし、パルス幅変調信号Ｓ５がローレベルであるときオフする。スイッチング素子ＳＷ６は、制御回路３から出力されるパルス幅変調信号Ｓ６がハイレベルであるときオンし、パルス幅変調信号Ｓ６がローレベルであるときオフする。なお、搬送波は、三角波、ノコギリ波（鋸歯状波）、逆ノコギリ波などとする。

【0022】

スイッチング素子Ｓｗ１～ＳＷ６がそれぞれオン、オフすることで、電源Ｐから出力される直流の電圧が、互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換される。そして、交流電圧Ｖｕが交流電動機ＭのＵ相の入力端子に印加され、交流電圧Ｖｖが交流電動機ＭのＶ相の入力端子に印加され、交流電圧Ｖｗが交流電動機ＭのＷ相の入力端子に印加されることで、交流電動機Ｍに互いに位相が１２０度ずつ異なる交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが流れ、交流電動機Ｍの回転子が回転する。

【0023】

電流センサＳｉ１は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、交流電動機ＭのＵ相に流れる交流電流Ｉｕを検出して制御回路３に出力する。また、電流センサＳｉ２は、ホール素子やシャント抵抗などにより構成され、交流電動機ＭのＶ相に流れる交流電流Ｉｖを検出して制御回路３に出力する。

【0024】

制御回路３は、ドライブ回路４と、演算部５と、記憶部６とを備える。なお、記憶部６は、ＲＡＭ（Random Access Memory）またはＲＯＭ（Read Only Memory）などにより構成される。

【0025】

ドライブ回路４は、ＩＣ（Integrated Circuit）などにより構成され、演算部５から出力されるＵ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊と搬送波とを比較し、その比較結果に応じたパルス幅変調信号Ｓ１～Ｓ６をスイッチング素子ＳＷ１～ＳＷ６のそれぞれのゲート端子に出力する。

【0026】

例えば、ドライブ回路４は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルのパルス幅変調信号Ｓ１を出力するとともにローレベルのパルス幅変調信号Ｓ２を出力し、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルのパルス幅変調信号Ｓ１を出力するとともにハイレベルのパルス幅変調信号Ｓ２を出力する。また、ドライブ回路４は、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルのパルス幅変調信号Ｓ３を出力するとともにローレベルのパルス幅変調信号Ｓ４を出力し、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルのパルス幅変調信号Ｓ３を出力するとともにハイレベルのパルス幅変調信号Ｓ４を出力する。また、ドライブ回路４は、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波以上である場合、ハイレベルのパルス幅変調信号Ｓ５を出力するとともにローレベルのパルス幅変調信号Ｓ６を出力し、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊が搬送波より小さい場合、ローレベルのパルス幅変調信号Ｓ５を出力するとともにハイレベルのパルス幅変調信号Ｓ６を出力する。

【0027】

演算部５は、マイクロコンピュータなどにより構成され、回転数演算部７と、減算部８と、トルク制御部９と、トルク／電流指令値変換部１０と、座標変換部１１と、減算部１２と、減算部１３と、電流制御部１４と、補正値出力部１５と、加算部１６と、加算部１７と、座標変換部１８とを備える。例えば、マイクロコンピュータが記憶部６に記憶されているプログラムを実行することにより、回転数演算部７、減算部８、トルク制御部９、トルク／電流指令値変換部１０、座標変換部１１、減算部１２、減算部１３、電流制御部１４、補正値出力部１５、加算部１６、加算部１７、及び座標変換部１８が実現される。

【0028】

回転数演算部７は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位相θを用いて、交流電動機Ｍの回転数ωを演算する。例えば、回転数演算部７は、位相θを所定時間Ｔ（演算部５の動作クロックなど）で除算することにより回転数ωを求める。

【0029】

減算部８は、外部から入力される回転数指令値ω＊と回転数演算部７から出力される回転数ωとの差Δωを算出する。

【0030】

トルク制御部９は、減算部８から出力される差Δωを用いて、トルク指令値Ｔ＊を求める。例えば、トルク制御部９は、記憶部６に記憶されている、交流電動機Ｍの回転数ωと交流電動機Ｍのトルクとが互いに対応付けられている情報を参照して、差Δωに相当する回転数ωに対応するトルクを、トルク指令値Ｔ＊として求める。

【0031】

トルク／電流指令値変換部１０は、トルク制御部９から出力されるトルク指令値Ｔ＊を、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に変換する。例えば、トルク／電流指令値変換部１０は、記憶部６に記憶されている、交流電動機Ｍのトルクとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とが互いに対応付けられている情報を参照して、トルク指令値Ｔ＊に相当するトルクに対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を求める。

【0032】

座標変換部１１は、電流センサＳｉ１により検出される交流電流Ｉｕ及び電流センサＳｉ２により検出される交流電流Ｉｖを用いて、交流電動機ＭのＷ相に流れる交流電流Ｉｗを求める。なお、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により検出される電流は、交流電流Ｉｕ、Ｉｖの組み合わせに限定されず、交流電流Ｉｖ、Ｉｗの組み合わせ、または、交流電流Ｉｕ、Ｉｗの組み合わせでもよい。電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により交流電流Ｉｖ、Ｉｗが検出される場合、座標変換部１１は、交流電流Ｉｖ、Ｉｗを用いて、交流電流Ｉｕを求める。また、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２により交流電流Ｉｕ、Ｉｗが検出される場合、座標変換部１１は、交流電流Ｉｕ、Ｉｗを用いて、交流電流Ｉｖを求める。

【0033】

また、座標変換部１１は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位相θを用いて、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ（弱め界磁を発生させるための電流成分）及びｑ軸電流Ｉｑ（トルクを発生させるための電流成分）に変換する。例えば、座標変換部１１は、下記式１に示す変換行列Ｃ１を用いて、交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。

【0034】

【数1】

【0035】

また、インバータ回路２において、電流センサＳｉ１、Ｓｉ２の他に、交流電動機ＭのＷ相に流れる交流電流Ｉｗを検出する電流センサＳｉ３をさらに備える場合、座標変換部１１は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位相θを用いて、電流センサＳｉ１～Ｓｉ３により検出される交流電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換するように構成してもよい。

【0036】

減算部１２は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊と、座標変換部１１から出力されるｄ軸電流Ｉｄとの差ΔＩｄを算出する。

【0037】

減算部１３は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、座標変換部１１から出力されるｑ軸電流Ｉｑとの差ΔＩｑを算出する。

【0038】

電流制御部１４は、減算部１２から出力される差ΔＩｄ及び減算部１３から出力される差ΔＩｑを用いたＰＩ制御によりｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。例えば、電流制御部１４は、下記式２を用いてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を算出するとともに、下記式３を用いてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。なお、ＫｐはＰＩ制御の比例項の定数とし、ＫｉはＰＩ制御の積分項の定数とし、Ｌｑは交流電動機Ｍを構成するコイルのｑ軸インダクタンスとし、Ｌｄは交流電動機Ｍを構成するコイルのｄ軸インダクタンスとし、ωは交流電動機Ｍの回転子の回転数とし、Ｋｅは誘起電圧定数とする。

【0039】

ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｄ＋Ｋｉ×∫（差ΔＩｄ）－ωＬｑＩｑ・・・式２

【0040】

ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＝Ｋｐ×差ΔＩｑ＋Ｋｉ×∫（差ΔＩｑ）＋ωＬｄＩｄ＋ωＫｅ・・・式３

【0041】

補正値出力部１５は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と座標変換部１１から出力されるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとを用いて、補正値ｖ＿ｄｃ＊及び補正値ｖ＿ｑｃ＊を出力する。

【0042】

加算部１６は、電流制御部１４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊（補正前のｄ軸電圧指令値）と補正値出力部１５から出力される補正値ｖ＿ｑｃ＊との加算値を補正後のｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＊として出力する。

【0043】

加算部１７は、電流制御部１４から出力されるｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊（補正前のｑ軸電圧指令値）と補正値出力部１５から出力される補正値ｖ＿ｄｃ＊との加算値を補正後のｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＊として出力する。

【0044】

座標変換部１８は、電気角検出部Ｓｐにより検出される位相θを用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。例えば、座標変換部１８は、下記式４に示す変換行列Ｃ２を用いて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊＊を、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値Ｖｗ＊に変換する。

【0045】

【数2】

【0046】

図２は、補正値出力部１５を示す図である。

【0047】

図２に示す補正値出力部１５は、ローパスフィルタ１５１（第１のローパスフィルタ）と、ローパスフィルタ１５２（第２のローパスフィルタ）と、調整部１５３（第１の調整部）と、調整部１５４（第２の調整部）と、非干渉制御部１５５とを備える。

【0048】

ローパスフィルタ１５１は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の高周波成分を抑制してｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊を出力する。なお、ローパスフィルタ１５１が有するカットオフ周波数ωｃｄに応じて、ローパスフィルタ１５１における応答速度が変化するものとする。

【0049】

ローパスフィルタ１５２は、トルク／電流指令値変換部１０から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の高周波成分を抑制してｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊を出力する。なお、ローパスフィルタ１５２が有するカットオフ周波数ωｃｑに応じて、ローパスフィルタ１５２における応答速度が変化するものとする。

【0050】

調整部１５３は、ローパスフィルタ１５１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊と座標変換部１１から出力されるｄ軸電流Ｉｄとの第１の差が第１の閾値以下になるようにローパスフィルタ１５１のカットオフ周波数ωｃｄを調整する。例えば、第１の閾値は、第１の差の最小値Ｉｄｍｉｎ（ゼロなど）からその最小値Ｉｄｍｉｎより大きい所定値Ｉｄｒｅｆまでの範囲の任意の値とする。例えば、所定値Ｉｄｒｅｆは、電流制御部１４におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の応答速度を５［％］変化させるために必要なｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変化量と最小値Ｉｄｍｉｎとの加算値とする。第１の閾値を最小値Ｉｄｍｉｎとする場合は、第１の閾値を最小値Ｉｄｍｉｎより大きい値にする場合に比べて、電流応答性をさらに向上させることができる。

【0051】

例えば、調整部１５３は、下記式５に示す評価関数と、下記式６に示すアルゴリズムとを用いる重み付き最小二乗法により、第１の差が最小になるようなカットオフ周波数ωｃｄを算出する。なお、ｙ_ｉを下記式７とし、θ^Ｔｚ_ｉを下記式８とする。また、λは重み係数とし、０＜λ≦１とする。

【0052】

【数3】

【0053】

【数4】

【0054】

ｙ_ｉ＝ｄ軸電流Ｉｄ ・・・式７

【0055】

θ^Ｔｚ_ｉ＝ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊＝（１－カットオフ周波数ωｃｄ×所定時間Ｔ）×ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊_k-1＋カットオフ周波数ωｃｄ×所定時間Ｔ×ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊_k-1 ・・・式８

【0056】

調整部１５４は、ローパスフィルタ１５２から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊と座標変換部１１から出力されるｑ軸電流Ｉｑとの第２の差が第２の閾値以下になるようにローパスフィルタ１５２のカットオフ周波数ωｃｑを調整する。例えば、第２の閾値は、第２の差の最小値Ｉｑｍｉｎ（ゼロなど）からその最小値Ｉｑｍｉｎより大きい所定値Ｉｑｒｅｆまでの範囲の任意の値とする。例えば、所定値Ｉｑｒｅｆは、電流制御部１４におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の応答速度を５［％］変化させるために必要なｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の変化量と最小値Ｉｑｍｉｎとの加算値とする。第２の閾値を最小値Ｉｑｍｉｎとする場合は、第２の閾値を最小値Ｉｑｍｉｎより大きい値にする場合に比べて、電流応答性をさらに向上させることができる。

【0057】

例えば、調整部１５４は、上記式５に示す評価関数と、上記式６に示すアルゴリズムとを用いる重み付き最小二乗法により、第２の差が最小になるようなカットオフ周波数ωｃｑを算出する。なお、ｙ_ｉを下記式９とし、θ^Ｔｚ_ｉを下記式１０とする。

【0058】

ｙ_ｉ＝ｑ軸電流Ｉｑ ・・・式９

【0059】

θ^Ｔｚ_ｉ＝ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊＝（１－カットオフ周波数ωｃｑ×所定時間Ｔ）×ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊_k-1＋カットオフ周波数ωｃｑ×所定時間Ｔ×ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊_k-1 ・・・式１０

【0060】

なお、カットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑの調整タイミングは特に限定されない。例えば、調整部１５３、１５４は、交流電動機Ｍの駆動開始時、カットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑを調整する。または、調整部１５３、１５４は、交流電動機Ｍの駆動中、カットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑを繰り返し調整する。交流電動機Ｍの駆動中、カットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑが繰り返し調整される場合は、交流電動機Ｍの駆動中に交流電動機Ｍが劣化することでＰＩ制御における応答速度が変化しても、その変化する応答速度に追従して、ローパスフィルタ１５１、１５２の応答速度を変化させることができるため、電流応答性を保つことができる。

【0061】

非干渉制御部１５５は、ｑ軸電流Ｉｑがｄ軸電流Ｉｄに干渉することによるローパスフィルタ１５１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊の変動分に対応するｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を補正値ｖ＿ｄｃ＊として出力するとともにｄ軸電流Ｉｄがｑ軸電流Ｉｑに干渉することによるローパスフィルタ１５２から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊の変動分に対応するｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を補正値ｖ＿ｑｃ＊として出力する。例えば、非干渉制御部１５５は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊とｄ軸インダクタンスＬｄとの乗算値を補正値ｖ＿ｄｃ＊とし、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊とｑ軸インダクタンスＬｑとの乗算値を補正値ｖ＿ｑｃ＊とする。そして、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊と補正値ｖ＿ｄｃ＊とが加算されてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊が補正されるとともにｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と補正値ｖ＿ｑｃ＊とが加算されてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が補正されることにより、ｑ軸電流Ｉｑがｄ軸電流Ｉｄに干渉することによるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊の変動分やｄ軸電流Ｉｄがｑ軸電流Ｉｑに干渉することによるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の変動分が互いに打ち消し合い、電流応答性を向上させることができる。

【0062】

実施形態の制御装置１は、ローパスフィルタ１５１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ＊＊と実電流であるｄ軸電流Ｉｄとの第１の差が第１の閾値以下になるようにローパスフィルタ１５１のカットオフ周波数ωｃｄを調整する調整部１５３と、ローパスフィルタ１５２から出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ＊＊と実電流であるｑ軸電流Ｉｑとの第２の差が第２の閾値以下になるようにローパスフィルタ１５２のカットオフ周波数ωｃｑを調整する調整部１５４とを備える構成である。このように、調整部１５３、１５４によりカットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑを自動で調整することができるため、従来のように実験やシミュレーションなどによってカットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑが調整される場合に比べて、カットオフ周波数ωｃｄ、ωｃｑの調整にかかる工数を低減することができる。

【0063】

なお、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。

【符号の説明】

【0064】

１ 制御装置
２ インバータ回路
３ 制御回路
４ ドライブ回路
５ 演算部
６ 記憶部
７ 回転数演算部
８ 減算部
９ トルク制御部
１０ トルク／電流指令値変換部
１１ 座標変換部
１２ 減算部
１３ 減算部
１４ 電流制御部
１５ 補正値出力部
１６ 加算部
１７ 加算部
１８ 座標変換部
１５１、１５２ ローパスフィルタ
１５３、１５４ 調整部
１５５ 非干渉制御部

【図1】

【図2】