(57)【要約】【課題】固定パルスパターンを用いた永久磁石同期電動機の振動抑制制御を行うことができる電動機駆動システムを提供する。【解決手段】パルスパターンテーブル参照部３０に入力される速度指令ω３が、システムに入力される速度指令ω１に追従するように制御して速度指令ω２を出力する速度制御部１０と、インバータ４０により駆動されるＰＭＳＭ５０の検出電流ｉｄｅｔおよび前記参照部３０から出力される位相θおよび前記速度指令ω２を入力とし、ＰＭＳＭ５０の振動成分を求め、それの抑制制御を行い、速度指令ω３と、該ω３に対応する、電圧と周波数の比で定義される変調率ｄとを出力する振動抑制制御部２０と、を備え、パルスパターンテーブル参照部３０において、入力される変調率ｄおよびω３に対応した、固定パルスパターンを参照し、該パターンに基いて生成されたゲート信号ｇをインバータ４０に出力する。【選択図】  図１
2020137286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定パルスパターンテーブルを有したパルスパターンテーブル参照部から出力されるゲート信号により制御されるインバータによって永久磁石同期電動機を駆動するシステムであって、
システムに設定入力される第一の速度指令と前記パルスパターンテーブル参照部に入力される第三の速度指令から第二の速度指令を出力する速度制御部と、
前記速度制御部から出力される第二の速度指令と前記永久磁石同期電動機に流れる電流を検出した検出電流と前記パルスパターンテーブル参照部から出力される位相を入力とし、永久磁石同期電動機の振動成分を求め、該振動成分の抑制制御を行い、前記第三の速度指令に対応する電圧と周波数の比で定義される変調率と、第三の速度指令と、を出力する振動抑制制御部と、を備え、
前記パルスパターンテーブル参照部は、前記振動抑制制御部から出力される変調率と第三の速度指令を入力とし、前記インバータの各半導体素子のゲート信号と前記第三の速度指令を積分した位相を出力することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項２】
前記パルスパターンテーブル参照部は、
予め変調率および位相と、固定パルスパターンにより表現した電圧レベルとを対応付けてテーブル化したテーブルであって、前記振動抑制制御部から出力される変調率と、前記第三の速度指令を積分した位相を入力とし、該入力された変調率および位相に対応した電圧レベルが出力される固定パルスパターンテーブルと、
前記固定パルスパターンテーブルから出力される電圧レベルに基いて前記インバータの各半導体素子のゲート信号を生成するゲート生成部とを有し、
前記生成されたゲート信号および前記第三の速度指令を積分した位相を出力することを特徴とする請求項１に記載の電動機駆動システム。
【請求項３】
前記パルスパターンテーブル参照部に入力される変調率を、前記振動抑制制御部からの変調率に代えて、前記第一の速度指令に対応する変調率としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機駆動システム。
【請求項４】
前記パルスパターンテーブル参照部に入力される変調率を、前記振動抑制制御部からの変調率に代えて、前記第二の速度指令に対応する変調率としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機駆動システム。
【請求項５】
前記振動抑制制御部は、
前記パルスパターンテーブル参照部から入力される位相によって前記検出電流をｄｑ軸電流に変換する３相／２相変換部と、前記変換されたｄ軸電流又はｑ軸電流に振動抑制ゲインを乗じる振動抑制ゲイン部と、によって振動成分を求め、
前記求められた振動成分と前記入力された第二の速度指令との偏差をとることによって振動成分を抑制制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
【請求項６】
固定パルスパターンテーブルを有したパルスパターンテーブル参照部から出力されるゲート信号により制御されるインバータによって永久磁石同期電動機を駆動するシステムにおけるインバータ制御方法であって、
前記パルスパターンテーブル参照部は、予め変調率および位相と、固定パルスパターンにより表現した電圧レベルを対応付けてテーブル化したテーブルであって、振動抑制制御部から出力される変調率と、第三の速度指令を積分した位相を入力とし、該入力された変調率および位相に対応した電圧レベルが出力される固定パルスパターンテーブルを有し、
速度制御部が、前記パルスパターンテーブル参照部に入力される第三の速度指令を、システムに設定入力される第一の速度指令に追従させる制御を行って第二の速度指令を出力するステップと、
振動抑制制御部が、前記永久磁石同期電動機に流れる電流を検出した検出電流および前記パルスパターンテーブル参照部から出力される位相および速度制御部から出力される第二の速度指令を入力とし、永久磁石同期電動機の振動成分を求め、該振動成分の抑制制御を行い、第三の速度指令と、該第三の速度指令に対応する、電圧と周波数の比で定義される変調率とを出力するステップと、
パルスパターンテーブル参照部のゲート生成部が、前記固定パルスパターンテーブルから出力される電圧レベルに基いて前記インバータの各半導体素子のゲート信号を生成するステップと、
パルスパターンテーブル参照部が、前記第三の速度指令を積分した位相を出力するステップと、
パルスパターンテーブル参照部のゲート生成部が、前記生成したゲート信号を前記インバータに出力するステップと、を備えたことを特徴とする電動機駆動システムにおけるインバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータによって永久磁石同期電動機を駆動するシステムにおけるモータ制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
入力された三相交流電圧をレクティファイア（ダイオード整流器、ＰＷＭコンバータ、１２０°通流コンバータなど）で直流電圧に変換し、直流電圧をインバータによって所望の周波数、振幅の交流電圧として出力し、電動機を制御する電動機駆動系を考える。
【０００３】
電動機が永久磁石同期電動機（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ；以下、ＰＭＳＭと称することもある）である場合、負荷の変動がトルク振動を励起しやすいことが知られ、安定した駆動のために振動抑制制御が考案されてきた。
【０００４】
また、ＰＭＳＭ制御方式の１つに、高速時の速度センサの精度、センサ故障リスク、部品コストの考慮を不要にでき、且つ簡易な実現法であるセンサレスＶ／ｆ制御が存在する。こういった制御の例として特許文献１が提案されており、このセンサレスＶ／ｆ制御においては検出電流を周波数指令や電圧指令にフィードバックして振動抑制を行っている。
【０００５】
また、レクティファイア、インバータ等の電力変換器によく用いられるパルス生成手法としてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式が存在する。
【０００６】
ＰＷＭは電圧ベクトルの適切な出力を容易に達成でき、演算負荷も大きくないため広く用いられている。上記センサレスＶ／ｆ制御の例である特許文献１もＰＷＭを前提としている。
【０００７】
しかし、ＰＷＭはキャリア周波数（自身のパルス生成周波数）基準で指令電圧を平均的に出力する方式であるため、必ずしも指令電圧の表現に最適なパルスを生成しない。この問題に対し、基本波周波数基準で指令電圧を適切に表現できる固定パルスパターンを予め算出しておくというパルス生成手法が提案されており、非特許文献１がその例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２３６６９４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】塚越昌彦、松瀬貢規、「大容量ＰＷＭ整流器用の高調波規制に適合する最適な固定パルスパターンの導出」、電学論Ｄ，１３１巻３号，２０１１年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
先行技術においては、固定パルスパターンによってＰＭＳＭを制御する場合の具体的な制御構成は提案されておらず、またその実装上の注意点について議論されていない。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固定パルスパターンを用いた永久磁石同期電動機の振動抑制制御を行うことができる電動機駆動システムおよび電動機駆動システムにおけるインバ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】
【００１２】
上記課題を解決するための請求項１に記載の電動機駆動システムは、
固定パルスパターンテーブルを有したパルスパターンテーブル参照部から出力されるゲート信号により制御されるインバータによって永久磁石同期電動機を駆動するシステムであって、
システムに設定入力される第一の速度指令と前記パルスパターンテーブル参照部に入力される第三の速度指令から第二の速度指令を出力する速度制御部と、
前記速度制御部から出力される第二の速度指令と前記永久磁石同期電動機に流れる電流を検出した検出電流と前記パルスパターンテーブル参照部から出力される位相を入力とし、永久磁石同期電動機の振動成分を求め、該振動成分の抑制制御を行い、前記第三の速度指令に対応する電圧と周波数の比で定義される変調率と、第三の速度指令と、を出力する振動抑制制御部と、を備え、
前記パルスパターンテーブル参照部は、前記振動抑制制御部から出力される変調率と第三の速度指令を入力とし、前記インバータの各半導体素子のゲート信号と前記第三の速度指令を積分した位相を出力することを特徴としている。
【００１３】
また、請求項２に記載の電動機駆動システムは、請求項１において、
前記パルスパターンテーブル参照部は、
予め変調率および位相と、固定パルスパターンにより表現した電圧レベルとを対応付けてテーブル化したテーブルであって、前記振動抑制制御部から出力される変調率と、前記第三の速度指令を積分した位相を入力とし、該入力された変調率および位相に対応した電圧レベルが出力される固定パルスパターンテーブルと、
前記固定パルスパターンテーブルから出力される電圧レベルに基いて前記インバータの各半導体素子のゲート信号を生成するゲート生成部とを有し、
前記生成されたゲート信号および前記第三の速度指令を積分した位相を出力することを特徴としている。
【００１４】
また、請求項３に記載の電動機駆動システムは、請求項１又は２において、
前記パルスパターンテーブル参照部に入力される変調率を、前記振動抑制制御部からの変調率に代えて、前記第一の速度指令に対応する変調率としたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の電動機駆動システムは、請求項１又は２において、
前記パルスパターンテーブル参照部に入力される変調率を、前記振動抑制制御部からの変調率に代えて、前記第二の速度指令に対応する変調率としたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の電動機駆動システムは、請求項１から４のいずれか１項において、
前記振動抑制制御部は、
前記パルスパターンテーブル参照部から入力される位相によって前記検出電流をｄｑ軸電流に変換する３相／２相変換部と、前記変換されたｄ軸電流又はｑ軸電流に振動抑制ゲインを乗じる振動抑制ゲイン部と、によって振動成分を求め、
前記求められた振動成分と前記入力された第二の速度指令との偏差をとることによって振動成分を抑制制御することを特徴としている。
【００１７】
また、請求項６に記載の電動機駆動システムにおけるインバータ制御方法は、
固定パルスパターンテーブルを有したパルスパターンテーブル参照部から出力されるゲート信号により制御されるインバータによって永久磁石同期電動機を駆動するシステムにおけるインバータ制御方法であって、
前記パルスパターンテーブル参照部は、予め変調率および位相と、固定パルスパターンにより表現した電圧レベルを対応付けてテーブル化したテーブルであって、振動抑制制御部から出力される変調率と、第三の速度指令を積分した位相を入力とし、該入力された変調率および位相に対応した電圧レベルが出力される固定パルスパターンテーブルを有し、
速度制御部が、前記パルスパターンテーブル参照部に入力される第三の速度指令を、システムに設定入力される第一の速度指令に追従させる制御を行って第二の速度指令を出力するステップと、
振動抑制制御部が、前記永久磁石同期電動機に流れる電流を検出した検出電流および前記パルスパターンテーブル参照部から出力される位相および速度制御部から出力される第二の速度指令を入力とし、永久磁石同期電動機の振動成分を求め、該振動成分の抑制制御を行い、第三の速度指令と、該第三の速度指令に対応する、電圧と周波数の比で定義される変調率とを出力するステップと、
パルスパターンテーブル参照部のゲート生成部が、前記固定パルスパターンテーブルから出力される電圧レベルに基いて前記インバータの各半導体素子のゲート信号を生成するステップと、
パルスパターンテーブル参照部が、前記第三の速度指令を積分した位相を出力するステップと、
パルスパターンテーブル参照部のゲート生成部が、前記生成したゲート信号を前記インバータに出力するステップと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
（１）請求項１〜６に記載の発明によれば、固定パルスパターンを用いて永久磁石同期電動機を制御することを前提とした電動機駆動システムにおいて、永久磁石同期電動機の振動抑制制御を行うことができる。
（２）請求項３、４に記載の発明によれば、固定パルスパターンテーブルの出力電圧レベルが急激に変化することを避けることができる。
（３）請求項５に記載の発明によれば、求められた振動成分を、第二の速度指令側にフィードバックして振動抑制制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１のシステム構成図。
【図２】図１の振動抑制制御部の構成図。
【図３】図１のパルスパターンテーブル参照部の構成図。
【図４】本発明による振動抑制制御のシミュレーション結果を表し、（ａ）は速度、速度指令の特性図、（ｂ）は電動機トルクの特性図、（ｃ）は０．４ｓ付近の三相電圧の波形図、（ｄ）は０．５ｓ付近の三相電圧の波形図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、固定パルスパターンに基いて制御されるインバータによって永久磁石同期電動機を駆動する電動機駆動システムに適用されるものである。
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。尚、以下では、インバータの出力周波数がモータ回転数と比例することから、「電気角周波数」を「速度」と呼称することもある。これは、制御出力が常に電気的に実現されることを考慮し、本明細書中では、モータの回転数に極対数をかけた電気角周波数を速度に置き換えたものである。
【実施例１】
【００２２】
図１は、インバータ４０によって永久磁石同期電動機５０を駆動する、本実施例１によるシステム構成図を示している。図１のシステムには、操作盤操作量などに基く第一の速度指令ω１が設定、入力される。
【００２３】
１０は、入力された第一の速度指令ω１と後述の振動抑制制御部２０から出力された第三の速度指令ω３（パルスパターンテーブル参照部３０に入力される速度指令）とを比較し、ω３がω１に追従するように例えばＰＩ（比例・積分）制御を行って第二の速度指令ω２を演算する速度制御部である。
【００２４】
２０は、永久磁石同期電動機５０に流れる電流を図示省略の変流器などによって検出した三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の検出電流ｉｄｅｔおよびパルスパターンテーブル参照部３０から出力される位相θおよび速度制御部１０から出力される第二の速度指令ω２を入力とし、例えば図２に示す構成によって永久磁石同期電動機５０の振動成分を求め、該振動成分の抑制制御を行う振動抑制制御部である。
【００２５】
振動抑制制御部２０の一例を示す図２において、２１は、パルスパターンテーブル参照部３０から入力された位相θによって、前記三相の検出電流ｉｄｅｔをｄｑ軸電流に座標変換して、例えばｑ軸電流ｉｑを出力する３相／２相変換部である。
【００２６】
３相／２相変換部２１から出力されたｑ軸電流ｉｑは、ローパスフィルタ２２に通すことによってノイズが除去された後、振動抑制ゲイン部２３において振動抑制ゲインＧｖが乗算される。
【００２７】
図２の回路では、前記３相／２相変換部２１、ローパスフィルタ２２、振動抑制ゲイン部２３によって、永久磁石同期電動機５０の振動成分を求めている。
【００２８】
２４は、速度制御部１０より入力された第二の速度指令ω２から振動抑制ゲイン２３の出力（振動成分）を減算する減算器である。
【００２９】
減算器２４の減算結果は第三の速度指令ω３として振動抑制制御部２０から出力される。
【００３０】
２５は、電圧と速度（モータの回転数に極対数をかけた電気角周波数）の比、すなわち電圧と周波数の比率Ｇｄを設定した比率乗算部である。減算器２４の減算出力ω３に比率乗算部２５の比率Ｇｄが乗算されることにより、変調率ｄが出力される。
【００３１】
図１の３０は、振動抑制制御部２０から出力される変調率ｄおよび第三の速度指令ω３を入力とし、該変調率ｄおよび速度指令ω３に対応する電圧レベルを、後述する図３の固定パルスパターンテーブル３２によって参照し、ゲート信号ｇおよび出力位相θを生成して出力するパルスパターンテーブル参照部である。
【００３２】
パルスパターンテーブル参照部３０の詳細を示す図３において、３１は、振動抑制制御部２０から入力される第三の速度指令ω３を積分して出力位相θを出力する積分器である。
【００３３】
３２は、予め、変調率および位相と、固定パルスパターンにより表現された電圧レベルを対応付けてテーブル化した固定パルスパターンテーブルであり、振動抑制制御部２０からの変調率ｄと積分器３１からの出力位相θを入力とし、それら変調率ｄおよび出力位相θに対応した電圧レベルＬを参照結果として出力する。
【００３４】
３３は、固定パルスパターンテーブル３２から出力される電圧レベルＬに基いて、インバータ４０内の各半導体素子（図示省略）のゲート信号ｇを生成するゲート生成部である。
【００３５】
このゲート信号ｇはインバータ４０に入力され、インバータ内の各半導体素子のスイッチングによりＰＭＳＭ５０に電圧が与えられ、ＰＭＳＭ５０には電流が流れ、その電流はｉｄｅｔとして検出される。
【００３６】
前記固定パルスパターンテーブル３２にテーブル化される固定パルスパターンは、例えば非特許文献１の「大容量ＰＷＭ整流器用の高調波規制に適合する最適な固定パルスパターの導出」の手法を用いて所望の固定パルスパターンを得ている。また、固定パルスパターンは、固定パルスパターンテーブル３２において、出力位相θ、変調率ｄから参照して出力すべき電圧レベルＬがわかるように事前にテーブル化が行われたものとする。
【００３７】
上記のように構成された電動機駆動システムにおいて、まず、振動抑制制御の全体について説明する。
【００３８】
図１のシステム構成図において、振動抑制制御部２０が主たる振動抑制を行う。振動抑制制御では、速度指令に補償項を加算することで振動抑制効果を得るため、プラント（ＰＭＳＭ５０）の速度がシステムに入力された速度指令に収束できない問題が生じる。
【００３９】
これを解決するため、振動抑制制御部２０による振動抑制補償後の速度指令ω３とシステム入力の速度指令ω１を比較し、システム入力に追従するためのＰＩ制御を行う速度制御部１０を設けている。速度制御部１０の応答については、振動抑制制御部２０よりも応答性を低く設定するものとし、応答性をあまり求めない場合は、Ｉ制御のみとしてもよい。
【００４０】
以上のように振動抑制制御全体で速度指令は２回補正される。これを考慮して、システム入力の速度指令を第一の速度指令ω１、速度制御後の速度指令を第二の速度指令ω２、振動抑制制御後の速度指令を第三の速度指令ω３としている。
【００４１】
次に、振動抑制制御とパルスパターンテーブル参照部３０の周期について説明する。
【００４２】
振動抑制制御の周期は、電流の振動を観測できる程度の制御周期であればよい。また、パルスパターンテーブル参照部３０は、事前生成したパルスパターンを適切に表現できる程度の制御周期であればよい。パルスパターンは通常、高調波抑制のために基本波の数倍〜数十倍の周波数成分を考慮した位相で設定される。つまり、パルスパターンを適切に表現できる制御周期とは、速度指令範囲のうち最も高い周波数の数倍〜数十倍の周波数を表現できる制御周期となる。速度指令範囲、高調波抑制精度の要求にもよるが、今回はパルスパターンテーブル参照部３０の方が振動抑制制御部２０よりも制御周期を短くする必要があるものとして扱う。
【００４３】
出力位相θをより正確に得るため、周波数の積分演算は図３の積分器３１に示すように制御周期の短いパルスパターンテーブル参照部３０で行う。そして、θは正確な位相として振動抑制制御部２０でも用いている。ただし、出力位相θか、検出電流ｉｄｅｔ、もしくはその両方が振動抑制制御に用いられるまでの遅れが制御性能に影響を与えることがある。このような場合は、遅れ時間ｔａ・ω３を加算することで遅れ中に位相が回転する分をθに補償すればよい。
【００４４】
すなわち、パルスパターンテーブル参照部３０から出力される出力位相θ（積分器３１の出力位相）にｔａ・ω３を加算したθ＋ｔａ・ω３を、振動抑制制御部２０の３相／２相変換部２１に入力するように構成してもよい。
【００４５】
次に図２の振動抑制制御部２０について説明する。  
【００４６】
３相／２相変換部２１において検出電流ｉｄｅｔを座標変換することでｄｑ軸上の電流が求められる。図２ではｉｄ，ｉｑのうちｉｑのみを制御に用いている。この点に関しては、振動成分のフィードバックが主たる目的であるため、ｉｄや、検出トルク手段がある場合は検出トルクなど振動成分が現れる別の検出量をフィードバックしてもよい。
【００４７】
また、図２ではｉｑをω２にフィードバックすることで振動抑制を行っているが、ここでは図３の固定パルスパターンテーブル３２の入力値に振動成分をフィードバックすることを目的としている。そのため、変調率ｄにフィードバックする、出力位相θにフィードバックするなど、固定パルスパターンテーブル３２の入力値に反映される範囲内で別の対象にフィードバックする形態も許容される。
【００４８】
すなわち、例えば振動成分検出量を変調率ｄにフィードバックする場合は、図２の減算器２４を除去して第二の速度指令ω２をそのまま振動抑制制御部２０の出力とし、振動抑制ゲイン部２３の出力に、前記ゲイン乗算部２５と同様の電圧と周波数の比率を設定した比率（Ｇｄ）を乗算して振動成分に対応する変調率を求め、該振動成分に対応する変調率と、第二の速度指令ω２にゲイン乗算部２５の比率Ｇｄを乗算して求めた変調率ｄ（第二の速度指令に対応する変調率）との偏差を減算器でとり、その偏差出力を変調率として振動抑制制御部２０から出力するものである。この場合、図１〜図３のω３はω２として取り扱う。
【００４９】
また、例えば振動成分検出量を出力位相θにフィードバックする場合は、図２の減算器２４を除去して第二の速度指令ω２をそのまま振動抑制制御部２０の出力とし、振動抑制ゲイン部２３の出力を、前記積分器３１と同様の積分器によって積分して振動成分に対応する位相を求め、該振動成分に対応する位相と、図３の積分器３１から出力される出力位相θ（固定パルスパターンテーブル３２に入力される位相θ）との偏差を減算器でとり、その偏差出力を出力位相θとして、固定パルスパターンテーブル３２に入力するとともに、パルスパターンテーブル参照部３０から出力するものである。この場合、図１〜図３のω３はω２として取り扱う。
【００５０】
図２では、ｑ軸電流ｉｑをローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２に通してノイズを減じている。ローパスフィルタ２２は振動抑制制御について必須ではなく、フィルタを設けずｉｑを用いてもよい。しかし、固定パルスパターンでは、出力周波数に同期したスイッチングが行われるため適切な一定のサンプリング周期が存在せず、スイッチングノイズが振動抑制制御に影響することがある。そのためスイッチングノイズを除ける時定数のローパスフィルタ２２を設けることで安定した制御を行うことができる。
【００５１】
振動抑制の強さは振動抑制ゲインＧｖで調節する。振動抑制ゲインＧｖは０以上の値であり、Ｇｖが小さければ応答性が高く、振動抑制性能が低い、Ｇｖが大きければ応答性が低く、振動抑制性能が高い制御となる。
【００５２】
次に、変調率設定について説明する。  
【００５３】
図２の構成において、変調率ｄは、第三の速度指令ω３に比率Ｇｄをかけて得られるが、変調率ｄによって固定パルスパターンテーブル３２の出力値が変更されるため、急激な変化を避けるためω３ではなくω１、ω２を用いてもよい。
【００５４】
すなわち、第一の速度指令ω１を用いて変調率を求める場合は、図２の比率乗算部２５を除去し、図１の第一の速度指令ω１に前記比率乗算部２５と同様に設定した電圧と周波数の比率Ｇｄを乗算して変調率ｄを生成し、その生成した変調率ｄを直接パルスパターンテーブル参照部３０の固定パルスパターンテーブル３２に入力するものである。
【００５５】
また、第二の速度指令ω２を用いて変調率を求める場合は、図２の比率乗算部２５を減算器２４の入力側に配設し、第二の速度指令ω２に比率乗算部２５の比率Ｇｄを乗算して変調率ｄを生成し、その生成した変調率ｄをパルスパターンテーブル参照部３０の固定パルスパターンテーブル３２に入力するものである。
【００５６】
ただし、第一の速度指令ω１、第二の速度指令ω２から変調率ｄを生成した場合、出力位相θの生成に用いる速度指令ω３と変調率ｄが一定の比率であるとは限らない。つまり、変調率ｄとスイッチング周波数の対応が不明になるため、スイッチング回数に十分余裕をもって固定パルスパターンテーブル３２を作成することが望ましい。
【００５７】
本実施例１における振動抑制制御の効果を確認するためのシミュレーションを行った結果を図４に示す。図４において（ａ）は速度、速度指令ω１〜ω３の特性図、（ｂ）は電動機トルクの特性図、（ｃ）は０．４ｓ付近の三相電圧の波形図、（ｄ）は０．５ｓ付近の三相電圧の波形図を示している。
【００５８】
今回のシミュレーションにおいては、０．４ｓまで１５０Ｎｍ程度の一定負荷を与えておき、０．４ｓ以降ステップ状に負荷を７２０Ｎｍ程度まで変化させている。システム入力である第一の速度指令ω１は８６０Ｈｚに設定している。また、時間領域については振動抑制制御に関係のある領域のみ取り出している。
【００５９】
図４（ａ）の速度のグラフから分かるように負荷の変動に対して第三の速度指令ω３を下げることで対処している。プラントの速度は回転数を電気的な周波数に換算したものであり、常にω３とほぼ一致している。第三の速度指令ω３が低下したため、速度制御部１０の動作により第二の速度指令ω２は上昇していき、ω２の上昇に合わせてω３は上昇し、ω３がω１に一致することが分かる。
【００６０】
図４（ｂ）の電動機トルクのグラフでは上昇時に多少の振動成分が見られるものの、オーバーシュートなく負荷変動に追従できていることが分かる。トルクの定常時において断続的にトルクリプルの大きくなる期間があるが、これはパルスパターン切替にともなう衝撃である。
【００６１】
図４（ｃ）、（ｄ）の三相電圧のグラフは、このシミュレーションが固定パルスパターンで行われていることを示すものである。図４（ｃ）、（ｄ）のレベル点線と出力電圧値が必ずしも一致しないのは、直流電圧変動、及び出力フィルタの存在が原因である。図４（ｃ）に示す０．４ｓの負荷変動前と図４（ｄ）に示す０．５ｓの負荷変動後でパルスパターンが変わっていることが分かる。
【００６２】
すなわち、０．４ｓで一定負荷から負荷変動に変わって第三の速度指令ω３が低下すると変調率ｄが変更され、固定パルスパターンテーブル３２の出力電圧レベルＬが下ったため、インバータ出力の三相電圧が図４（ｃ）から図４（ｄ）に変わっている。
【符号の説明】
【００６３】
１０…速度制御部
２０…振動抑制制御部
２１…３相／２相変換部
２２…ローパスフィルタ
２３…振動抑制ゲイン部
２４…減算器
２５…比率乗算部
３０…パルスパターンテーブル参照部
３１…積分器
３２…固定パルスパターンテーブル
３３…ゲート生成部
４０…インバータ
５０…永久磁石同期電動機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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