特許 7586023 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】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】モータ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/26 20160101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

H02P21/26

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021126132

(22)【出願日】2021-07-30

(65)【公開番号】P2023020649

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2024-05-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 由樹

【審査官】若林 治男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９６４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１１６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５１５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２９０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１１５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０６７６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸誤差に基づいてモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの回転速度に応じて算出される仮の軸誤差の平均成分であるオフセット誤差に基づいて前記軸誤差を算出する軸誤差演算器、
を備えるモータ制御装置。

【請求項2】

前記軸誤差演算器は、
低速用軸誤差演算器と、高速用軸誤差演算器とを有し、
前記低速用軸誤差演算器が算出する低速用軸誤差の前記オフセット誤差である低速用オフセット誤差、または、前記高速用軸誤差演算器が算出する高速用軸誤差の前記オフセット誤差である高速用オフセット誤差に基づいて前記軸誤差を算出する、
請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記軸誤差演算器は、
前記回転速度が第一所定値以上から前記第一所定値未満に変化したときは、前記低速用オフセット誤差に基づいて前記軸誤差を算出し、
前記回転速度が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上に変化したときは、前記高速用オフセット誤差に基づいて前記軸誤差を算出する、
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記軸誤差演算器は、
前記回転速度が第一所定値以上から前記第一所定値未満に変化したときは、前記低速用オフセット誤差を所定時間かけて０に近づけるように前記低速用オフセット誤差を変化させ、
前記回転速度が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上に変化したときは、前記高速用オフセット誤差を前記所定時間かけて０に近づけるように前記高速用オフセット誤差を変化させる、
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記軸誤差演算器は、
前記回転速度が第一所定値以上から前記第一所定値未満に変化したときは、前記低速用軸誤差の変動成分を用いて軸誤差を算出し、
前記回転速度が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上に変化したときは、前記高速用軸誤差の変動成分を用いて軸誤差を算出する、
請求項２に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

前記軸誤差演算器は、
前記回転速度が前記第一所定値より大きい第二所定値以上であるときは、前記低速用軸誤差演算器を停止し、
前記回転速度が前記第一所定値より小さい第三所定値未満であるときは、前記高速用軸誤差演算器を停止する、
請求項３に記載のモータ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、モータ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータ制御装置で実行されるセンサレス制御には、高速回転時に適した高速用センサレス制御と、低速回転時及び回転停止時に適した低速用センサレス制御とがあり、モータ制御装置では、モータの回転速度に応じて高速用センサレス制御と低速用センサレス制御とが切り替えられて実行される。低速用センサレス制御には低速用軸誤差演算が用いられ、高速用センサレス制御には高速用軸誤差演算が用いられる。低速用軸誤差演算では、モータの磁気突極性を利用し、高周波の回転電圧をモータに印加することによりｄ－ｑ座標軸を推定する。一方で、高速用軸誤差演算では、モータの回転によって生じる拡張誘起電圧を利用し、ｄｍ－ｑｍ座標軸を推定する。

【0003】

このように低速用軸誤差演算と高速用軸誤差演算とでは推定される座標軸が異なるため、低速用センサレス制御と高速用センサレス制御との切替時には、一時的にｄ－ｑ座標軸の軸誤差の推定結果とｄｍ－ｑｍ座標軸の軸誤差の推定結果とを加重平均することにより座標軸の推定が行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－０１１６１６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、トルク制御を行う場合、低速用軸誤差演算で算出される軸誤差に基づく最適なトルク制御位相と、高速用軸誤差演算で算出される軸誤差に基づく最適なトルク制御位相とは異なる。このため、上記のような軸誤差の加重平均を用いた座標軸の推定では、最適なトルク制御位相でトルク制御を行うことができず、モータの振動や騒音の増加、モータ制御の不安定化を招いてしまう。

【0006】

そこで、本開示では、トルク制御時において、高速用センサレス制御と低速用センサレス制御とが切り替わるときに、モータの振動や騒音を増加させることなくモータを安定して駆動することが可能な技術を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示のモータ制御装置は、軸誤差に基づいてモータを制御するモータ制御装置であって、軸誤差演算器を有する。前記軸誤差演算器は、前記モータの回転速度に応じて算出される仮の軸誤差の平均成分であるオフセット誤差に基づいて前記軸誤差を算出する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、センサレス制御によるトルク制御を行う場合、高速用センサレス制御と低速用センサレス制御とが切り替わるときに、モータの振動や騒音を増加させることなくモータを安定して駆動できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本開示の実施例１のモータ制御装置の構成例を示す図である。

【図2】図２は、本開示の実施例１の高周波電圧指令値生成器の構成例を示す図である。

【図3】図３は、本開示の実施例１の軸誤差演算器の構成例を示す図である。

【図4】図４は、本開示の実施例１の低速用軸誤差演算器の構成例を示す図である。

【図5】図５は、本開示の実施例１の同相鏡相電流ベクトル生成器の構成例を示す図である。

【図6】図６は、本開示の実施例１の軸誤差演算方法の判定例を示す図である。

【図7】図７は、本開示の実施例１の軸誤差演算方法の判定例を示す図である。

【図8】図８は、本開示の実施例１の演算方法ＯＭ２が選択されている場合の高速用軸誤差及び低速用軸誤差の各状態の一例を示す図である。

【図9】図９は、本開示の実施例１の下降時動作例を示す図である。

【図10】図１０は、本開示の実施例１の演算方法ＯＭ４が選択されている場合の高速用軸誤差及び低速用軸誤差の各状態の一例を示す図である。

【図11】図１１は、本開示の実施例１の上昇時動作例を示す図である。

【図12】図１２は、本開示の実施例２のモータ制御装置の構成例を示す図である。

【図13】図１３は、本開示の実施例２の軸誤差演算器の構成例を示す図である。

【図14】図１４は、本開示の実施例２の軸誤差演算方法の判定例を示す図である。

【図15】図１５は、本開示の実施例２の軸誤差演算方法の判定例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例において、同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。

【0011】

本開示では、負荷トルク変動を有する圧縮機を駆動する永久磁石同期モータ（Permanent Magnet Synchronous Motor：ＰＭＳＭ）のトルク制御を位置センサレスベクトル制御により行うモータ制御装置を一例に挙げて説明する。しかし、開示の技術は、モータのトルク制御を行うモータ制御装置に広く適用可能である。

【0012】

[実施例１]
＜モータ制御装置の構成＞
図１は、本開示の実施例１のモータ制御装置の構成例を示す図である。図１において、モータ制御装置１００ａは、減算器１１，１６，１８，１９と、速度制御器１２と、加算器１３，２１，２２，４４，４５と、電流指令値算出器１４と、補正トルク生成器１５と、電流制御器２０と、ｄ－ｑ／ｕ，ｖ，ｗ変換器２３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調器２４と、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）２５とを有する。ＩＰＭ２５は、モータＭに接続される。モータＭの一例としてＰＭＳＭが挙げられる。

【0013】

また、モータ制御装置１００ａは、シャント抵抗２６と、電流センサ２７ａ，２７ｂと、３φ電流算出器２８とを有する。なお、モータ制御装置１００ａは、シャント抵抗２６、または、電流センサ２７ａ，２７ｂの何れか一方を有していれば良い。

【0014】

また、モータ制御装置１００ａは、ｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９と、軸誤差演算器３０と、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御器３１と、位置推定器３２と、１／Ｐｎ処理器３３と、非干渉化制御器３６とを有する。

【0015】

また、モータ制御装置１００ａは、高周波除去フィルタ４１，４２と、高周波電圧指令値生成器４３と、Ｐｎ処理器４６とを有する。

【0016】

減算器１１は、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される機械角速度指令値ωｍ^＊から、１／Ｐｎ処理器３３より出力される現在の推定角速度である機械角推定角速度ωｍを減算することにより角速度誤差Δωを算出する。
減算器１６は、１／Ｐｎ処理器３３より出力される現在の推定角速度である機械角推定角速度ωｍから、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される機械角速度指令値ωｍ^＊を減算することにより機械角推定角速度変動Δωｍを算出する。なお、機械角推定角速度変動Δωｍは、角速度誤差Δωと正負の符号が異なるだけである。

【0017】

速度制御器１２は、角速度誤差Δωの平均が０に近づくような平均トルク指令値Ｔｏ^＊を生成する。
加算器１３は、速度制御器１２より出力された平均トルク指令値Ｔｏ^＊と、補正トルク生成器１５より出力された補正トルク指令値ΔＴとを加算することにより合計トルク指令値Ｔ^＊を算出する。
補正トルク生成器１５は、モータ制御装置１００ａ内に記憶されモータの振動が許容できる速度変動範囲である速度変動許容値|Δωｍ|^＊、減算器１６より出力された機械角推定角速度変動Δωｍ、及び、位置推定器３２より出力された機械角位相θｍに基づいて、周期的な速度変動である機械角推定角速度変動Δωｍを速度変動許容値|Δωｍ|^＊以下に抑制するための補正トルク指令値ΔＴを生成する。

【0018】

電流指令値算出器１４は、合計トルク指令値Ｔ^＊をｄ－ｑ座標軸上のｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とに分配する。

【0019】

減算器１８は、高周波除去フィルタ４１より出力される高周波除去ｄ軸電流値Ｉｄｍをｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊から減算することにより、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊と高周波除去ｄ軸電流値Ｉｄｍとの誤差であるｄ軸電流誤差Ｉｄ_ｄｉｆｆを算出する。減算器１９は、高周波除去フィルタ４２より出力される高周波除去ｑ軸電流値Ｉｑｍをｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊から減算することにより、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と高周波除去ｑ軸電流値Ｉｑｍとの誤差であるｑ軸電流誤差Ｉｑ_ｄｉｆｆを算出する。

【0020】

電流制御器２０は、ｄ軸電流誤差Ｉｄ_ｄｉｆｆに基づいてＰＩ（Proportional Integral）制御を行うことにより仮ｄ軸電圧指令値Ｖｄｔを算出する。また、電流制御器２０は、ｑ軸電流誤差Ｉｑ_ｄｉｆｆに基づいてＰＩ制御を行うことにより仮ｑ軸電圧指令値Ｖｑｔを算出する。

【0021】

非干渉化制御器３６は、Ｐｎ処理器４６より出力される電気角速度指令値ωｅ^＊と、電流指令値算出器１４より出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とに基づいて、仮ｄ軸電圧指令値Ｖｄｔを補償するためのｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄａを生成する。また、非干渉化制御器３６は、Ｐｎ処理器４６より出力される電気角速度指令値ωｅ^＊と、電流指令値算出器１４より出力されるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とに基づいて、仮ｑ軸電圧指令値Ｖｑｔを補償するためのｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑａを生成する。ｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄａ及びｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑａは、ｄ－ｑ座標軸間の干渉をフィードフォワードでキャンセルするための非干渉化補償値である。

【0022】

加算器２１は、ｄ軸非干渉化電圧指令値Ｖｄａを仮ｄ軸電圧指令値Ｖｄｔに加算することによりｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍを算出する。加算器２２は、ｑ軸非干渉化電圧指令値Ｖｑａを仮ｑ軸電圧指令値Ｖｑｔに加算することによりｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍを算出する。これにより、ｄ－ｑ座標軸間の干渉がフィードフォワードでキャンセルされたｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍ及びｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍが算出される。

【0023】

加算器４４は、高周波電圧指令値生成器４３より出力されるｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊をｄ軸駆動用電圧指令値Ｖｄｍに加算することによりｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を算出する。加算器４５は、高周波電圧指令値生成器４３より出力されるｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊をｑ軸駆動用電圧指令値Ｖｑｍに加算することによりｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を算出する。

【0024】

ｄ－ｑ／ｕ，ｖ，ｗ変換器２３は、加算器４４，４５より出力される２相のｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を、位置推定器３２より出力される電気角位相θｅに基づいて、３相のＵ相出力電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相出力電圧指令値Ｖｖ^＊及びＷ相出力電圧指令値Ｖｗ^＊へ変換する。位置推定器３２より出力される電気角位相θｅは、モータＭの現在のロータ位置を示す。

【0025】

ＰＷＭ変調器２４は、Ｕ相出力電圧指令値Ｖｕ^＊、Ｖ相出力電圧指令値Ｖｖ^＊、Ｗ相出力電圧指令値Ｖｗ^＊と、ＰＷＭキャリア信号とに基づいて、６相のＰＷＭ信号を生成し、生成した６相のＰＷＭ信号をＩＰＭ２５へ出力する。

【0026】

ＩＰＭ２５は、ＰＷＭ変調器２４より出力される６相のＰＷＭ信号に基づいて、直流電圧ＶｄｃからＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電圧を生成し、生成した３相それぞれの交流電圧をモータＭのＵ相、Ｖ相、Ｗ相へ印加する。

【0027】

３φ電流算出器２８は、シャント抵抗２６を用いた１シャント方式で母線電流が検出される場合、ＰＷＭ変調器２４より出力される６相のＰＷＭスイッチング情報と、検出された母線電流とから、モータＭのＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、Ｗ相電流値Ｉｗを算出する。または、３φ電流算出器２８は、電流センサ２７ａ，２７ｂでＵ相電流及びＶ相電流が検出される場合、残りのＷ相電流値Ｉｗを“Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０”のキルヒホッフの法則に基づいて算出する。３φ電流算出器２８は、各相の相電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９へ出力する。

【0028】

ｕ，ｖ，ｗ／ｄ－ｑ変換器２９は、位置推定器３２より出力される電気角位相θｅに基づいて、３相のＵ相電流値Ｉｕ、Ｖ相電流値Ｉｖ、Ｗ相電流値Ｉｗを、２相のｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑへ変換する。

【0029】

高周波除去フィルタ４１は、ｄ軸電流値Ｉｄの高周波成分をｄ軸電流値Ｉｄから除去することにより、トルク発生に寄与する駆動成分である高周波除去ｄ軸電流値Ｉｄｍをｄ軸電流値Ｉｄから抽出する。また、高周波除去フィルタ４２は、ｑ軸電流値Ｉｑの高周波成分をｑ軸電流値Ｉｑから除去することにより、トルク発生に寄与する駆動成分である高周波除去ｑ軸電流値Ｉｑｍをｑ軸電流値Ｉｑから抽出する。高周波除去フィルタ４１，４２は、例えば、バンドストップフィルタＦ（ｓ）により実現される。モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される高周波角周波数指令値ωｈ^＊をバンドストップの中心周波数とするバンドストップフィルタＦ（ｓ）は式（１）に従って実現可能である。式（１）において、“ｓ”はラプラス演算子であり、“ｄ”はノッチの深さ、“ζ”はノッチの帯域幅を表す所定のフィルタ係数である。

【数1】

【0030】

軸誤差演算器３０は、ｄ軸電流値Ｉｄと、ｑ軸電流値Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊と、電気角推定角速度ωｅと、高周波角周波数指令値ωｈ^＊と、機械角速度指令値ωｍ^＊とに基づいて軸誤差Δθ（推定された回転軸と実際の回転軸との差）を算出する。また、判定結果信号ＪＲを高周波電圧指令値生成器４３に出力する。

【0031】

ＰＬＬ制御器３１は、軸誤差Δθに基づいて、モータＭの現在の推定角速度である電気角推定角速度ωｅを算出する。

【0032】

位置推定器３２は、電気角推定角速度ωｅに基づいて電気角位相θｅを推定する。また、位置推定器３２は、推定した電気角位相θｅをモータＭの極対数Ｐｎで除算することにより機械角位相θｍを算出する。

【0033】

１／Ｐｎ処理器３３は、電気角推定角速度ωｅをモータＭの極対数Ｐｎで除算することにより機械角推定角速度ωｍを算出する。

【0034】

Ｐｎ処理器４６は、機械角速度指令値ωｍ^＊にモータＭの極対数Ｐｎを乗算することに電気角速度指令値ωｅ^＊を算出する。

【0035】

高周波電圧指令値生成器４３は、判定結果信号ＪＲと、高周波角周波数指令値ωｈ^＊と、モータ制御装置１００ａの外部（例えば、上位のコントローラ）からモータ制御装置１００ａへ入力される高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊とに基づいて、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成する。

【0036】

＜高周波電圧指令値生成器の構成＞
図２は、本開示の実施例１の高周波電圧指令値生成器の構成例を示す図である。図２において、高周波電圧指令値生成器４３は、位相発生器４３ａと、余弦正弦信号発生器４３ｂと、乗算器４３ｃとを有する。また、高周波電圧指令値生成器４３は、後述する判定結果信号ＪＲが示す演算方法に基づいて、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成するか否かを決定する。

【0037】

位相発生器４３ａは、“０≦θｈ≦２π”の範囲で高周波角周波数指令値ωｈ^＊を積分することにより、高周波電圧ベクトルの位相である高周波位相θｈを生成する。

【0038】

余弦正弦信号発生器４３ｂは、式（２）に従って、高周波位相θｈの余弦・正弦値ｕ（θｈ）を発生する。

【数2】

【0039】

乗算器４３ｃは、余弦・正弦値ｕ（θｈ）と高周波電圧振幅指令値Ｖｈ^＊とに基づいて式（３）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成する。

【数3】

【0040】

＜軸誤差演算器の構成＞
図３は、本開示の実施例１の軸誤差演算器の構成例を示す図である。図３において、軸誤差演算器３０は、演算方法判定器３０ａと、低速用軸誤差演算器３０ｂと、低速用オフセット誤差算出器３０ｃと、高速用軸誤差演算器３０ｄと、高速用オフセット誤差算出器３０ｅと、オフセット誤差補正器３０ｆと、軸誤差決定器３０ｇとを有する。

【0041】

上述の通り、軸誤差の演算方法（以下では「軸誤差演算方法」と呼ぶことがある）には、モータＭの高速回転時に適した高速用軸誤差演算と、モータＭの低速回転時に適した低速用軸誤差演算とがある。演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊に基づいて軸誤差演算方法を判定し、軸誤差演算方法の判定結果を示す信号（以下では「判定結果信号」と呼ぶことがある）を高周波電圧指令値生成器４３、低速用軸誤差演算器３０ｂ、低速用オフセット誤差算出器３０ｃ、高速用軸誤差演算器３０ｄ、高速用オフセット誤差算出器３０ｅ、オフセット誤差補正器３０ｆ、及び、軸誤差決定器３０ｇへ出力する。

【0042】

低速用軸誤差演算器３０ｂは、モータＭの磁気突極性を利用し、高周波角周波数指令値ωｈ^＊と、ｄ軸電流値Ｉｄと、ｑ軸電流値Ｉｑとに基づいて、低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出する。低速用軸誤差Δθｌｏｗは、軸誤差決定器３０ｇによって軸誤差Δθが決定される前に算出される仮の軸誤差（第一の仮の軸誤差）である。

【0043】

低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、低速用軸誤差Δθｌｏｗの平均成分（つまり、低速用軸誤差Δθｌｏｗに含まれる定常的な誤差（以下では「低速用オフセット誤差」と呼ぶことがある））の大きさを示す低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。低速用軸誤差Δθｌｏｗは、０から常に低速用オフセット誤差だけずれた値となる。低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、例えばＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタを用いて、低速用軸誤差Δθｌｏｗの変動成分（以下では「低速用変動成分」と呼ぶことがある）を低速用軸誤差Δθｌｏｗから除去することにより低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。このように、低速用変動成分を用いて低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出することにより、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを精度良く算出することができる。

【0044】

高速用軸誤差演算器３０ｄは、モータＭの回転によって生じる拡張誘起電圧を利用し、電気角推定角速度ωｅと、ｄ軸電流値Ｉｄと、ｑ軸電流値Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とに基づいて、式（４）及び式（５）に従って、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを算出する。高速用軸誤差Δθｈｉｇｈは、軸誤差決定器３０ｇによって軸誤差Δθが決定される前に算出される仮の軸誤差（第二の仮の軸誤差）である。また、式（４）において、“Ｒ”はモータＭの巻線抵抗値、“Ｌｑ”はモータＭのｑ軸インダクタンス値である。

【数4】

【数5】

【0045】

高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈの平均成分（つまり、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに含まれる定常的な誤差（以下では「高速用オフセット誤差」と呼ぶことがある））の大きさ示す高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。高速用軸誤差Δθｈｉｇｈは、０から常に高速用オフセット誤差だけずれた値となる。高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、例えばＩＩＲフィルタを用いて、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈの変動成分（以下では「高速用変動成分」と呼ぶことがある）を高速用軸誤差Δθｈｉｇｈから除去することにより高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。このように、高速用変動成分を用いて高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出することにより、高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを精度良く算出することができる。

【0046】

オフセット誤差補正器３０ｆは、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔ及び高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを所定時間かけて０に近づけるようなオフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出する。

【0047】

軸誤差決定器３０ｇは、演算方法判定器３０ａでの判定結果に従って、軸誤差演算器３０から出力する軸誤差Δθを決定する。

【0048】

＜低速用軸誤差演算器の構成＞
図４は、本開示の実施例１の低速用軸誤差演算器の構成例を示す図である。図４において、低速用軸誤差演算器３０ｂは、同相鏡相電流ベクトル生成器３０ｂ１と、鏡相推定器３０ｂ２とを有する。図５は、本開示の実施例１の同相鏡相電流ベクトル生成器の構成例を示す図である。図５において、同相鏡相電流ベクトル生成器３０ｂ１は、符号反転器ｂ１１と、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３とを有する。

【0049】

図５において、符号反転器ｂ１１は、高周波角周波数指令値ωｈ^＊の符号を反転し、符号反転後の高周波角周波数指令値－ωｈ^＊をＤ因子フィルタｂ１２へ出力する。

【0050】

Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３は正相成分と逆相成分を分離・抽出するフィルタであり、Ｄ因子フィルタｂ１２，ｂ１３におけるＤ因子は、単位行列Ｉと交代行列Ｊとラプラス演算子ｓとを用いた式（６）によって定義される。

【数6】

【0051】

Ｄ因子フィルタｂ１２は、符号反転後の高周波角周波数指令値－ωｈ^＊に基づいて、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに含まれる同相電流ベクトルＩｈｐを検出する。同相電流ベクトルＩｈｐは、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊の印加に応じて発生する高周波磁束ベクトルと同方向へ回転する。

【0052】

Ｄ因子フィルタｂ１３は、高周波角周波数指令値ωｈ^＊に基づいて、ｄ軸電流値Ｉｄ及びｑ軸電流値Ｉｑに含まれる鏡相電流ベクトルＩｈｎを検出する。鏡相電流ベクトルＩｈｎは、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊の印加に応じて発生する高周波磁束ベクトルと逆方向へ回転する。

【0053】

鏡相推定器３０ｂ２は、同相電流ベクトルＩｈｐと鏡相電流ベクトルＩｈｎとに基づいて、式（７）及び式（８）に従って低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出する。つまり、鏡相推定器３０ｂ２は、ノルムを同一化した同相電流ベクトルＩｈｐと鏡相電流ベクトルＩｈｎとのベクトル加算によって得られる合成ベクトルの逆正接を低速用軸誤差Δθｌｏｗとして算出する。

【数7】

【数8】

【0054】

＜モータ制御装置の動作＞
軸誤差演算方法として、以下の条件Ｃ１～Ｃ５の５つの条件にそれぞれ対応する演算方法ＯＭ１～ＯＭ５の５つの演算方法が予め準備される。演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊に基づいて、演算方法ＯＭ１～ＯＭ５のうちの何れか一つを軸誤差演算方法とし選択する。

【0055】

条件Ｃ１は“ω１≦ωｍ^＊”であり、演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊が条件Ｃ１に該当するときは、演算方法ＯＭ１を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ１を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0056】

条件Ｃ２は“ω２≦ωｍ^＊＜ω１”、かつ、“条件Ｃ３に該当しない”であり（具体的には、“ωｍ^＊がω１以上からω１未満に変化し、ω２≦ωｍ^＊＜ω１である時、”又は、“ωｍ^＊がω２未満からω２以上に変化した時点Ｐ２から所定時間ＰＴが経過した後”）、演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊が条件Ｃ２に該当するときは、演算方法ＯＭ２を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ２を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0057】

条件Ｃ３は“ωｍ^＊がω２以上からω２未満に変化した時点Ｐ１から所定時間ＰＴが経過するまで”、及び、“ωｍ^＊がω２未満からω２以上に変化した時点Ｐ２から所定時間ＰＴが経過するまで”であり、演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊が条件Ｃ３のいずれかに該当するときは、演算方法ＯＭ３を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ３を示す判定結果信号ＪＲを出力する。ここで、所定時間ＰＴは、軸誤差の急変を抑制しつつ軸誤差演算方法を切り替えるのに十分な時間であり、例えば５００ｍｓである。

【0058】

条件Ｃ４は“ω３≦ωｍ^＊＜ω２”、かつ、“条件Ｃ３に該当しない”であり（具体的には、“ωｍ^＊がω３未満からω３以上に変化し、ω３≦ωｍ^＊＜ω２である時、”又は、“ωｍ^＊がω２以上からω２未満に変化した時点Ｐ１から所定時間ＰＴが経過した後”）、演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊が条件Ｃ４に該当するときは、演算方法ＯＭ４を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ４を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0059】

条件Ｃ５は“ωｍ^＊＜ω３”であり、演算方法判定器３０ａは、機械角速度指令値ωｍ^＊が条件Ｃ５に該当するときは、演算方法ＯＭ５を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ５を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0060】

条件Ｃ１～Ｃ５におけるω１，ω２，ω３は何れも所定値である。所定値ω１，ω２，ω３の大きさは“ω３＜ω２＜ω１”であり、例えば、ω１は１０ｒｐｓ、ω２は８ｒｐｓ、ω３は６ｒｐｓである。ここで、ω２はモータの回転速度の速度域を高速域と低速域に区切る値であり、“ω２≦ωｍ^＊”の速度域は高速域であり、“ωｍ^＊＜ω２”の速度域は低速域である。また、ω１，ω３は軸誤差演算方法の切り替えに備えて演算方法ＯＭ２，ＯＭ４である時間が十分に確保できるように、モータの１秒あたりの回転速度の変化量を考慮して定められる。例えば、演算方法ＯＭ１，ＯＭ２，ＯＭ３の順に遷移するとき、演算方法ＯＭ２である時間が２秒必要である場合であって、モータの回転速度の変化量が１秒あたり１ｒｐｓである場合、ω１－ω２≧２ｒｐｓであれば、ω１からω２に最短で変化した場合であっても、演算方法ＯＭ２である時間を２秒以上確保することができる。演算方法ＯＭ２，ＯＭ４に関して、確保すべき時間については後述する。

【0061】

図６及び図７は、本開示の実施例１の軸誤差演算方法の判定例を示す図である。図６には機械角速度指令値ωｍ^＊が下降していく場合の判定例を示し、図７には機械角速度指令値ωｍ^＊が上昇していく場合の判定例を示す。

【0062】

図６に示すように、機械角速度指令値ωｍ^＊が所定値ω１以上から所定値ω３未満へ徐々に下降していく場合には、機械角速度指令値ωｍ^＊は各条件に条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の順で該当するため、軸誤差演算方法は、演算方法ＯＭ１，ＯＭ２，ＯＭ３，ＯＭ４，ＯＭ５の順に遷移する。

【0063】

また、図７に示すように、機械角速度指令値ωｍ^＊が所定値ω３未満から所定値ω１以上へ徐々に上昇していく場合には、機械角速度指令値ωｍ^＊は各条件に条件Ｃ５，Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１の順で該当するため、軸誤差演算方法は、演算方法ＯＭ５，ＯＭ４，ＯＭ３，ＯＭ２，ＯＭ１の順に遷移する。

【0064】

以下、演算方法ＯＭ１，ＯＭ２，ＯＭ３，ＯＭ４，ＯＭ５の各軸誤差演算方法におけるモータ制御装置の動作について説明する。

【0065】

＜演算方法ＯＭ１＞
判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ１を示す場合、高周波電圧指令値生成器４３は、ｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成せず、式（９）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を０［ｖ］にする。

【数9】

【0066】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ１を示す場合、低速用軸誤差演算器３０ｂは、低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出せず、低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出しない。つまり、軸誤差演算器３０は、“ω１≦ωｍ^＊”であるときは、低速用オフセット誤差算出器３０ｃを停止する。このように低速用オフセット誤差算出器３０ｃを停止することにより、軸誤差演算器３０における処理負荷が軽減される。

【0067】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ１を示す場合、高速用軸誤差演算器３０ｄは、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを算出し、高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出しない。

【0068】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ１を示す場合、オフセット誤差補正器３０ｆは、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出しない。

【0069】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ１を示す場合、軸誤差決定器３０ｇは、式（１０）に従って、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを軸誤差Δθとして決定する。

【数10】

【0070】

＜演算方法ＯＭ２＞
判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ２を示す場合、高周波電圧指令値生成器４３は、式（３）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成する。

【0071】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ２を示す場合、低速用軸誤差演算器３０ｂは、低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出し、低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。このとき、演算方法がＯＭ３に切り替わる場合に備えて、演算方法がＯＭ３に切り替わるまでに、低速用軸誤差演算器３０ｂ及び低速用オフセット誤差算出器３０ｃの算出結果が安定している必要がある。低速用軸誤差演算器３０ｂのＤ因子フィルタｂ１２，ｂ１３、低速用オフセット誤差算出器３０ｃに使用されるフィルタ（例えばＩＩＲフィルタ）の算出結果は、フィルタの種類やフィルタ定数等によって収束するまでの時間が変化する。これを踏まえて、演算方法ＯＭ２である時間は、各フィルタの算出結果が収束するのに十分な時間を確保する必要がある。

【0072】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ２を示す場合、高速用軸誤差演算器３０ｄは、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを算出し、高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出しない。

【0073】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ２を示す場合、オフセット誤差補正器３０ｆは、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出しない。

【0074】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ２を示す場合、軸誤差決定器３０ｇは、式（１０）に従って、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを軸誤差Δθとして決定する。

【0075】

＜演算方法ＯＭ３＞
判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ３を示す場合、高周波電圧指令値生成器４３は、式（３）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成する。

【0076】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ３を示す場合、低速用軸誤差演算器３０ｂは、低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出し、低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。

【0077】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ３を示す場合、高速用軸誤差演算器３０ｄは、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを算出し、高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。

【0078】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ３を示す場合、オフセット誤差補正器３０ｆは、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出する。

【0079】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ３を示す場合、軸誤差決定器３０ｇは、式（１１）または式（１２）に従って軸誤差Δθを決定する。軸誤差決定器３０ｇは、判定結果信号ＪＲが示す演算方法が演算方法ＯＭ２から演算方法ＯＭ３に遷移した場合（図６に示す遷移の場合）は式（１１）に従って軸誤差Δθを決定する。式（１１）に従って軸誤差Δθが決定されることにより、低速用軸誤差Δθｌｏｗに含まれる低速用オフセット誤差が補正され、低速用軸誤差Δθｌｏｗに含まれる低速用変動成分が軸誤差Δθとして採用されることになる。また、軸誤差決定器３０ｇは、判定結果信号ＪＲが示す演算方法が演算方法ＯＭ４から演算方法ＯＭ３に遷移した場合（図７に示す遷移の場合）は式（１２）に従って軸誤差Δθを決定する。式（１２）に従って軸誤差Δθが決定されることにより、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに含まれる高速用オフセット誤差が補正され、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに含まれる高速用変動成分が軸誤差Δθとして採用されることになる。

【数11】

【数12】

【0080】

＜演算方法ＯＭ４＞
演算方法ＯＭ４を示す判定結果信号ＪＲが演算方法判定器３０ａより出力された場合、高周波電圧指令値生成器４３は、式（３）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成する。

【0081】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ４を示す場合、低速用軸誤差演算器３０ｂは、低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出し、低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出しない。

【0082】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ４を示す場合、高速用軸誤差演算器３０ｄは、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを算出し、高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出する。このとき、演算方法がＯＭ３に切り替わる場合に備えて、演算方法がＯＭ３に切り替わるまでに、高速用オフセット誤差算出器３０ｅの算出結果が安定している必要がある。高速用オフセット誤差算出器３０ｅに使用されるフィルタ（例えばＩＩＲフィルタ）の算出結果は、フィルタの種類やフィルタ定数等によって収束するまでの時間が変化する。これを踏まえて、演算方法ＯＭ４である時間は、各フィルタの算出結果が収束するのに十分な時間を確保する必要がある。

【0083】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ４を示す場合、オフセット誤差補正器３０ｆは、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出しない。

【0084】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ４を示す場合、軸誤差決定器３０ｇは、式（１３）に従って、低速用軸誤差Δθｌｏｗを軸誤差Δθとして決定する。

【数13】

【0085】

＜演算方法ＯＭ５＞
判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ５を示す場合、高周波電圧指令値生成器４３は、式（３）に従ってｄ軸高周波電圧指令値Ｖｄｈ^＊及びｑ軸高周波電圧指令値Ｖｑｈ^＊を生成する。

【0086】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ５を示す場合、低速用軸誤差演算器３０ｂは、低速用軸誤差Δθｌｏｗを算出し、低速用オフセット誤差算出器３０ｃは、低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔを算出しない。

【0087】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ５を示す場合、高速用軸誤差演算器３０ｄは、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを算出せず、高速用オフセット誤差算出器３０ｅは、高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔを算出しない。つまり、軸誤差演算器３０は、“ωｍ^＊＜ω３”であるときは、高速用オフセット誤差算出器３０ｅを停止する。このように高速用オフセット誤差算出器３０ｅを停止することにより、軸誤差演算器３０における処理負荷が軽減される。

【0088】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ５を示す場合、オフセット誤差補正器３０ｆは、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出しない。

【0089】

また、判定結果信号ＪＲが演算方法ＯＭ５を示す場合、軸誤差決定器３０ｇは、式（１３）に従って、低速用軸誤差Δθｌｏｗを軸誤差Δθとして決定する。

【0090】

次いで、機械角速度指令値ωｍ^＊の下降時において軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ２，ＯＭ３，ＯＭ４の順に変化するときのモータ制御装置の動作例（以下では「下降時動作例」と呼ぶことがある）と、機械角速度指令値ωｍ^＊の上昇時において軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ４。ＯＭ３，ＯＭ２の順に変化するときのモータ制御装置の動作例（以下では「上昇時動作例」と呼ぶことがある）とについて説明する。

【0091】

＜下降時動作例＞
図８は、本開示の実施例１の演算方法ＯＭ２が選択されている場合の高速用軸誤差及び低速用軸誤差の各状態の一例を示す図である。

【0092】

軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ２である状態では、高速用軸誤差演算器３０ｄによって算出された高速用軸誤差Δθｈｉｇｈを用いてモータＭの制御が行われているため、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈが０になるようにモータＭが制御される。よって、軸誤差演算方法に演算方法ＯＭ２が選択されているときは、図８に示すように、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈはモータのトルク変動によって０を中心に振動しており、高速用オフセット誤差（高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔ）がほぼ０になっている一方で、低速用オフセット誤差（低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔ）が低速用軸誤差Δθｌｏｗに現れる。

【0093】

そこで、オフセット誤差補正器３０ｆは、まず、演算方法判定器３０ａによって軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ２から演算方法ＯＭ３に切り替えられた時点Ｐ１で、式（１４）に従って、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉに低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔの正負の符号を反転させた値を代入する。

【数14】

【0094】

そして、オフセット誤差補正器３０ｆは、時点Ｐ１から所定時間ＰＴが経過するまで（つまり、軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ３である間）、式（１５），（１６）に従って、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出する。式（１５）における“ｆｃ”はモータ制御装置１００ａのキャリア周波数であるため、式（１５）によって算出される“α”は、１キャリアあたりの軸誤差Δθの補償量に相当する。

【数15】

【数16】

【0095】

式（１５），（１６）に従ってオフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉが算出されることにより、図９に示すように、低速用軸誤差Δθｌｏｗに含まれる低速用オフセット誤差（低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔ）は時点Ｐ１から時間の経過に伴って徐々に減少し、時点Ｐ１から所定時間ＰＴをかけて消失する。図９は、本開示の実施例１の下降時動作例を示す図である。

【0096】

このように、演算方法ＯＭ２と演算方法ＯＭ４との間に演算方法ＯＭ３を設け、時点Ｐ１において、低速用軸誤差Δθｌｏｗに含まれる低速用オフセット誤差が補正され、低速用軸誤差Δθｌｏｗに含まれる低速用変動成分が軸誤差Δθとして採用される。これにより、低速用変動成分に基づく最適なトルク制御位相でトルク制御できるとともに、軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ２から演算方法ＯＭ４へと遷移する際の低速用軸誤差Δθｌｏｗの平均成分（つまり、低速用オフセット誤差）の急変を抑制することができる。その結果、軸誤差Δθを用いて推定される速度の急変を抑制することができるため、機械角速度指令値ωｍ^＊の下降時での軸誤差演算方法の切替を安定して行うことが可能になる。

【0097】

＜上昇時動作例＞
図１０は、本開示の実施例１の演算方法ＯＭ４が選択されている場合の高速用軸誤差及び低速用軸誤差の各状態の一例を示す図である。

【0098】

軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ４である状態では、低速用軸誤差演算器３０ｂによって算出された低速用軸誤差Δθｌｏｗを用いてモータＭの制御が行われているため、低速用軸誤差Δθｌｏｗが０になるようにモータＭが制御される。よって、軸誤差演算方法に演算方法ＯＭ４が選択されているときは、図１０に示すように、低速用軸誤差Δθｌｏｗはモータのトルク変動によって０を中心に振動しており、低速用オフセット誤差（低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔ）がほぼ０になっている一方で、高速用オフセット誤差（高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔ）が高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに現れる。

【0099】

そこで、オフセット誤差補正器３０ｆは、まず、演算方法判定器３０ａによって軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ４から演算方法ＯＭ３に切り替えられた時点Ｐ２で、式（１７）に従って、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉに高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔの正負の符号を反転させた値を代入する。

【数17】

【0100】

そして、オフセット誤差補正器３０ｆは、時点Ｐ２から所定時間ＰＴが経過するまで（つまり、軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ３である間）、式（１８），（１９）に従って、オフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉを算出する。式（１８）における“ｆｃ”はモータ制御装置１００ａのキャリア周波数であるため、式（１８）によって算出される“β”は、１キャリアあたりの軸誤差Δθの補償量に相当する。

【数18】

【数19】

【0101】

式（１８），（１９）に従ってオフセット誤差補正値Δθｈｏｓｅｉが算出されることにより、図１１に示すように、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに含まれる高速用オフセット誤差（高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔ）は時点Ｐ２から時間の経過に伴って徐々に減少し、時点Ｐ２から所定時間ＰＴをかけて消失する。図１１は、本開示の実施例１の上昇時動作例を示す図である。

【0102】

このように、演算方法ＯＭ４と演算方法ＯＭ２との間に演算方法ＯＭ３を設け、時点Ｐ２において、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに含まれる高速用オフセット誤差が補正され、高速用軸誤差Δθｈｉｇｈに含まれる高速用変動成分が軸誤差Δθとして採用される。これにより、高速用変動成分に基づく最適なトルク制御位相でトルク制御できるとともに、軸誤差演算方法が演算方法ＯＭ４から演算方法ＯＭ２へと遷移する際の高速用軸誤差Δθｈｉｇｈの平均成分（つまり、高速用オフセット誤差）の急変を抑制することができる。その結果、軸誤差Δθを用いて推定される速度の急変を抑制することができるため、機械角速度指令値ωｍ^＊の上昇時での軸誤差演算方法の切替を安定して行うことが可能になる。

【0103】

以上、下降時動作例と上昇時動作例とについて説明した。

【0104】

以上のように、軸誤差を変動成分と平均成分とに分けた上で、軸誤差の平均成分であるオフセット誤差のみを補正することで、トルク制御時において高速用センサレス制御と低速用センサレス制御とが切り替わるときの軸誤差の急変を抑制することができるため、モータＭの振動や騒音の発生を抑制することができる。よって、トルク制御時において、高速用センサレス制御と低速用センサレス制御とが切り替わるときに、モータの振動や騒音を増加させることなくモータを安定して駆動させることができる。また、軸誤差の変動成分に対する補正を行わないため、最適なトルク制御位相でトルク制御を行うことができる。

【0105】

以上、実施例１について説明した。

【0106】

[実施例２]
実施例２では、ノイズ除去後の機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒに基づいて軸誤差演算方法の判定が行われる点が実施例１と相違する。以下、実施例１と異なる点について説明する。

【0107】

＜モータ制御装置の構成＞
図１２は、本開示の実施例２のモータ制御装置の構成例を示す図である。図２において、モータ制御装置１００ｂは、ＩＩＲフィルタ５１と、軸誤差演算器３００とを有する。

【0108】

ＩＩＲフィルタ５１は、１／Ｐｎ処理器３３より出力される機械角推定角速度ωｍのノイズを除去し、ノイズ除去後の機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒを軸誤差演算器３００へ出力する。

【0109】

軸誤差演算器３００は、ｄ軸電流値Ｉｄと、ｑ軸電流値Ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊と、高周波角周波数指令値ωｈ^＊と、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒとに基づいて軸誤差Δθを算出する。

【0110】

＜軸誤差演算器の構成＞
図１３は、本開示の実施例２の軸誤差演算器の構成例を示す図である。図１３において、軸誤差演算器３００は、演算方法判定器３００ａを有する。

【0111】

演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒに基づいて軸誤差演算方法を判定し、判定結果信号ＪＲを高周波電圧指令値生成器４３、低速用軸誤差演算器３０ｂ、低速用オフセット誤差算出器３０ｃ、高速用軸誤差演算器３０ｄ、高速用オフセット誤差算出器３０ｅ、オフセット誤差補正器３０ｆ、及び、軸誤差決定器３０ｇへ出力する。

【0112】

＜モータ制御装置の動作＞
軸誤差演算方法として、実施例１と同様に、条件Ｃ１～Ｃ５の５つの条件にそれぞれ対応する演算方法ＯＭ１～ＯＭ５の５つの演算方法が予め準備される。演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒに基づいて、演算方法ＯＭ１～ＯＭ５のうちの何れか一つを軸誤差演算方法とし選択する。

【0113】

条件Ｃ１は“ω１≦ωｍ_ｉｉｒ”であり、演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが条件Ｃ１に該当するときは、演算方法ＯＭ１を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ１を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0114】

条件Ｃ２は“ω２≦ωｍ_ｉｉｒ＜ω１”、かつ、“条件Ｃ３に該当しない”であり、演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが条件Ｃ２に該当するときは、演算方法ＯＭ２を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ２を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0115】

条件Ｃ３は“ωｍ_ｉｉｒがω２以上からω２未満に変化した時点Ｐ１から所定時間ＰＴが経過するまで”、及び、“ωｍ_ｉｉｒがω２未満からω２以上に変化した時点Ｐ２から所定時間ＰＴが経過するまで”であり、演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが条件Ｃ３に該当するときは、演算方法ＯＭ３を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ３を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0116】

条件Ｃ４は“ω３≦ωｍ_ｉｉｒ＜ω２”、かつ、“条件Ｃ３に該当しない”であり、演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが条件Ｃ４に該当するときは、演算方法ＯＭ４を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ４を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0117】

条件Ｃ５は“ωｍ_ｉｉｒ＜ω３”であり、演算方法判定器３００ａは、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが条件Ｃ５に該当するときは、演算方法ＯＭ５を軸誤差演算方法に決定し、演算方法ＯＭ５を示す判定結果信号ＪＲを出力する。

【0118】

“ω２≦ωｍ_ｉｉｒ”の速度域は高速域であり、“ωｍ_ｉｉｒ＜ω２”の速度域は低速域である。

【0119】

図１４及び図１５は、本開示の実施例２の軸誤差演算方法の判定例を示す図である。図１４には機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが下降していく場合の判定例を示し、図１５には機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが上昇していく場合の判定例を示す。

【0120】

図１４に示すように、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが所定値ω１以上から所定値ω３未満へ徐々に下降していく場合には、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒは各条件に条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の順で該当するため、軸誤差演算方法は、演算方法ＯＭ１，ＯＭ２，ＯＭ３，ＯＭ４，ＯＭ５の順に遷移する。

【0121】

また、図１５に示すように、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒが所定値ω３未満から所定値ω１以上へ徐々に上昇していく場合には、機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒは各条件に条件Ｃ５，Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１の順で該当するため、軸誤差演算方法は、演算方法ＯＭ５，ＯＭ４，ＯＭ３，ＯＭ２，ＯＭ１の順に遷移する。

【0122】

以上、実施例２について説明した。

【0123】

以上のように、本開示のモータ制御装置（実施例のモータ制御装置１００ａ，１００ｂ）は、軸誤差（実施例の軸誤差Δθ）に基づいてモータ（実施例のモータＭ）を制御するモータ制御装置であって、軸誤差演算器（実施例の軸誤差演算器３０，３００）を有する。軸誤差演算器は、モータの回転速度（実施例の機械角速度指令値ωｍ^＊，機械角推定角速度ωｍ_ｉｉｒ）に応じて算出される仮の軸誤差（実施例の低速用軸誤差Δθｌｏｗ，高速用軸誤差Δθｈｉｇｈ）の平均成分であるオフセット誤差（実施例の低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔ，高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔ）に基づいて軸誤差を算出する。

【0124】

また、軸誤差演算器は、低速用軸誤差演算器（実施例の低速用軸誤差演算器３０ｂ）と、高速用軸誤差演算器（実施例の高速用軸誤差演算器３０ｄ）とを有する。軸誤差演算器は、低速用軸誤差演算器が算出する低速用軸誤差のオフセット誤差である低速用オフセット誤差（実施例の低速用軸誤差オフセット値Δθｌｏｗ＿ｏｆｆｓｅｔ）、または、高速用軸誤差演算器が算出する高速用軸誤差のオフセット誤差である高速用オフセット誤差（実施例の高速用軸誤差オフセット値Δθｈｉｇｈ＿ｏｆｆｓｅｔ）に基づいて軸誤差を算出する。

【0125】

また、軸誤差演算器は、回転速度が第一所定値（実施例の所定値ω２）以上から第一所定値未満に変化したときは、低速用オフセット誤差に基づいて軸誤差を算出する。また、軸誤差演算器は、回転速度が第一所定値未満から第一所定値以上に変化したときは、高速用オフセット誤差に基づいて軸誤差を算出する。

【0126】

また、軸誤差演算器は、回転速度が第一所定値以上から前記第一所定値未満に変化したときは、低速用オフセット誤差を所定時間（実施例の所定時間ＰＴ）かけて０に近づけるように低速用オフセット誤差を変化させる。また、軸誤差演算器は、回転速度が第一所定値未満から第一所定値以上に変化したときは、高速用オフセット誤差を所定時間かけて０に近づけるように高速用オフセット誤差を変化させる。

【0127】

また、軸誤差演算器は、回転速度が第一所定値以上から前記第一所定値未満に変化したときは、低速用軸誤差の変動成分を用いて軸誤差を算出する。また、回転速度が前記第一所定値未満から前記第一所定値以上に変化したときは、高速用軸誤差の変動成分を用いて軸誤差を算出する。

【0128】

また、軸誤差演算器は、回転速度が第一所定値より大きい第二所定値（実施例の所定値ω１）以上であるときは、低速用軸誤差演算器を停止し、回転速度が第一所定値より小さい第三所定値（実施例の所定値ω３）未満であるときは、高速用軸誤差演算器を停止する。

【符号の説明】

【0129】

１００ａ，１００ｂ モータ制御装置
３０，３００ 軸誤差演算器
３０ａ，３００ａ 演算方法判定器
３０ｂ 低速用軸誤差演算器
３０ｃ 低速用オフセット誤差算出器
３０ｄ 高速用軸誤差演算器
３０ｅ 高速用オフセット誤差算出器
３０ｆ オフセット誤差補正器
３０ｇ 軸誤差決定器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】