(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令トルクから同期座標系上の電流指令を生成する電流指令生成部、前記電流指令から永久磁石誘導電動機（ＰＭＳＭ）の回転子位置を利用して同期座標系相電圧を生成する電流制御部、前記電流制御部の出力を静止座標系に変換する第１座標変換部、前記指令トルクを追従する電圧指令を前記ＰＭＳＭに印加するインバータ部及び前記インバータ部から出力される相電流を同期座標系に変換する第２座標変換部を含むＰＭＳＭ駆動システムでパラメータ推定装置において、
前記第１座標変換部の出力電圧、前記第２座標変換部から出力される相電流及び前記回転子位置を有し、前記電流制御部の出力電圧が前記ＰＭＳＭの電圧方程式と同一であることを利用して、同期座標系上のｄ軸磁束及びｑ軸磁束を推定する第１推定部、
前記第１推定部が推定したｑ軸磁束を利用して、同期座標系上のｑ軸インダクタンスを推定する第２推定部、及び
前記第１推定部が推定したｄ軸磁束を利用して、同期座標系上のｄ軸インダクタンスを推定する第３推定部を含み、
前記電流指令生成部は、前記第２推定部及び前記第３推定部が推定したｑ軸インダクタンス及びｄ軸インダクタンスを利用して、指令トルクから電流指令を生成することを特徴とする、パラメータ推定装置。
【請求項２】
前記第２推定部は、
前記第１推定部が推定したｑ軸磁束からｑ軸インダクタンスを決める第１決定部、
前記第１決定部と第１加算部との差を、比例ゲインまたは、比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第１補償部、
前記第１補償部の出力を積分する第１積分部、及び
前記第１積分部の出力と初期設定されたｑ軸インダクタンスを加算する前記第１加算部を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパラメータ推定装置。
【請求項３】
前記第２推定部は、
前記第１加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第１制限部をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のパラメータ推定装置。
【請求項４】
前記第３推定部は、
前記第１推定部が推定したｄ軸磁束からｄ軸インダクタンスを決める第２決定部、
前記第２決定部と第２加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第２補償部、
前記第２補償部の出力を積分する第２積分部、及び
前記第２積分部の出力と初期設定されたｄ軸インダクタンスを加算する前記第２加算部を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のパラメータ推定装置。
【請求項５】
前記第３推定部は、
前記第２加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第２制限部をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のパラメータ推定装置。
【請求項６】
前記第２決定部は、
永久磁石による鎖交磁束は、定数で定義することを特徴とする、請求項４または５に記載のパラメータ推定装置。
【請求項７】
指令トルクから同期座標系上の電流指令を生成する電流指令生成部、前記電流指令からＰＭＳＭの回転子位置を利用して同期座標系相電圧を生成する電流制御部、前記電流制御部の出力を静止座標系に変換する第１座標変換部、前記指令トルクを追従する電圧指令を前記ＰＭＳＭに印加するインバータ部及び前記インバータ部から出力される相電流を同期座標系に変換する第２座標変換部を含むＰＭＳＭ駆動システムでパラメータ推定装置において、
前記第１座標変換部の出力電圧、前記第２座標変換部から出力される同期座標系に変換された相電流及び前記回転子位置を有し、前記電流制御部の出力電圧が前記ＰＭＳＭの電圧方程式と同一であることを利用して、同期座標系上のｄ軸磁束及びｑ軸磁束を推定する第１推定部、
前記第１推定部が推定したｑ軸磁束を利用して、同期座標系上のｑ軸インダクタンスを推定する第２推定部、及び
前記第１推定部が推定したｄ軸磁束を利用して、永久磁石による鎖交磁束を推定する第３推定部を含み、
前記電流指令生成部は、前記第２推定部及び前記第３推定部が推定したｑ軸インダクタンス及び永久磁石による鎖交磁束を利用して、指令トルクから電流指令を生成することを特徴とする、パラメータ推定装置。
【請求項８】
前記第２推定部は、
前記第１推定部が推定したｑ軸磁束からｑ軸インダクタンスを決める第１決定部、
前記第１決定部と第１加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第１補償部、
前記第１補償部の出力を積分する第１積分部、及び
前記第１積分部の出力と初期設定されたｑ軸インダクタンスを加算する前記第１加算部を含むことを特徴とする、請求項７に記載のパラメータ推定装置。
【請求項９】
前記第２推定部は、
前記第１加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第１制限部をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載のパラメータ推定装置。
【請求項１０】
前記第３推定部は、
前記第１推定部が推定したｑ軸磁束から永久磁石による鎖交磁束を決める第２決定部、
前記第２決定部と第２加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第２補償部、
前記第２補償部の出力を積分する第２積分部、及び
前記第２積分部の出力と初期設定された永久磁石による鎖交磁束を加算する前記第２加算部を含むことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のパラメータ推定装置。
【請求項１１】
前記第３推定部は、
前記第２加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第２制限部をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のパラメータ推定装置。
【請求項１２】
前記第２決定部は、
ｄ軸インダクタンスは、定数で定義することを特徴とする、請求項１０または１１に記載のパラメータ推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パラメータ推定に関し、より詳細には永久磁石同期電動機駆動システムにおいて用いるためのパラメータ推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧型インバータで駆動される永久磁石同期電動機は、一般に速度制御モードやトルク制御モードで動作する。
【０００３】
永久磁石同期電動機が速度制御モードで用いられる場合には、エレベータ（ｅｌｅｖａｔｏｒ）、クレーン（ｃｒａｎｅ）等の巻上（ｈｏｉｓｔ）負荷分野と、ファン（ｆａｎ）、ポンプ（ｐｕｍｐ）等の可変速（ｖａｒｉａｂｌｅ  ｓｐｅｅｄ）運転分野である。
【０００４】
永久磁石同期電動機がトルク制御モードで使われる場合には、電気自動車の牽引用（ｔｒａｃｔｉｏｎ）電動機等の分野である。
【０００５】
永久磁石同期電動機は負荷状況により磁束（ｆｌｕｘ）が飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）されて、インバータで出力しようとするトルクと実際出力されるトルクとの間に差が生じる。以下、従来の永久磁石同期電動機の駆動システムについて図面を参照して説明する。
【０００６】
図１は、従来の永久磁石同期電動機の駆動システムの構成図であり、トルク指令から磁束電流とトルク電流を独立的に制御するベクトル制御（ｖｅｃｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）が具現されたインバータで駆動される永久磁石同期電動機駆動システムを示した。
【０００７】
図面に示したように、従来の永久磁石同期電動機の駆動システムは、インバータ１００、永久磁石同期電動機（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ、ＰＭＳＭ）２００及び回転子位置検出部２１０で構成される。
【０００８】
インバータ１００は、指令トルク（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｒｑｕe、Ｔe_ref）を入力として、ＰＭＳＭ２００が指令トルクによって駆動できる電圧Ｖas、Ｖbs及びＶcsを出力する。
【０００９】
ＰＭＳＭ２００の回転子（ｒｏｔｏｒ）には、回転子位置検出部２１０が付着されて、回転子位置検出部２１０が回転子の位置と速度を計算または測定する。回転子位置検出部２１０で計算または測定された回転子位置は、座標変換部１３０、１７０の座標変換に用いられる。
【００１０】
電流指令生成部１１０は、指令トルクにより同期座標系（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒａｍｅ）上の電流指令を出力する。電流制御部（ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２０は、電流指令を制御するもので、同期座標系上のｄ、ｑ軸電圧を出力する。
【００１１】
座標変換部１３０は、回転子位置検出部２１０から受信した回転子位置情報を利用して、電流制御部１２０の出力電圧を静止座標系（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒａｍｅ）上の電圧に変換する。
【００１２】
過変調部（ｏｖｅｒ−ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１４０は、座標変換部１３０の出力電圧をインバータ部１５０が合成できる電圧に変換する。
【００１３】
インバータ部１５０は、電力半導体を含む電圧型インバータであり、指令トルクを追従する電圧Ｖas、Ｖbs、ＶcsをＰＭＳＭ２００に印加する。
【００１４】
電流センサ（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｅｎｓｏｒ）１６１〜１６３は、ＰＭＳＭ２００とインバータ部１５０との間の相電流（ｐｈａｓｅ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を測定し、電流センサ１６１〜１６３で測定された電流は、座標変換部１７０が座標変換して電流制御部１２０にフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）される。
【００１５】
図１のＰＭＳＭシステムについて説明する。
【００１６】
ＰＭＳＭ２００のトルクは、下記式１の通りである。
【００１７】
【数１】
0005580384.tif 000002
【００１８】
この時、上付き添字ｒは、同期座標系、下付き添字ｓは、静止座標系の変数を示し、Ｐは電動機の極（ｐｏｌｅ）の数、λdsr、λqsrは静止座標系上の同期座標系ｄ、ｑ軸回転子磁束、ｉdsr、ｉqsrは同期座標系上の静止座標系ｄ、ｑ軸電流を示し、同期座標系上のｄ、ｑ軸回転子磁束は、下記のように定義される。
【００１９】
【数２】
0005580384.tif 000003
【００２０】
【数３】
0005580384.tif 000004
【００２１】
この時、Ｌds及びＬqsは、各々同期座標系上のｄ、ｑ軸インダクタンスを示し、λfは永久磁石による鎖交磁束（ｍａｇｎｅｔ  ｆｌｕｘ  ｌｉｎｋａｇｅ）を示す。
【００２２】
式２と式３を式１に代入すると、ＰＭＳＭ２００のトルクは下記式の通りに表示できる。
【００２３】
【数４】
0005580384.tif 000005
【００２４】
式４から分かるように、ＰＭＳＭ２００のトルクはｄ、ｑ軸インダクタンスと永久磁石による鎖交磁束によって影響を受け、電流指令生成部１１０は指令トルクと式４との関係を利用して同期座標系上のｄ、ｑ軸電流指令を生成する。
【００２５】
ＰＭＳＭ２００の同期座標系上の電圧方程式は、下記の通りである。
【００２６】
【数５】
0005580384.tif 000006
【００２７】
【数６】
0005580384.tif 000007
【００２８】
この時、ωrは回転子の電気角速度、Ｖdsr 及びＶqsrは同期座標系上のｄ、ｑ軸電圧、Ｒsは同期座標系上の相抵抗を示す。
【００２９】
電流指令生成部１１０で生成された電流指令と座標変換部１７０のフィードバック電流は、電流制御部１２０に入力される。電流制御部１２０は、比例積分（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御器であり、下記の通り出力電圧を合成する。
【００３０】
【数７】
0005580384.tif 000008
【００３１】
【数８】
0005580384.tif 000009
【００３２】
座標変換部１３０は、電流制御部１２０の同期座標系上の出力電圧を静止座標系の電圧に変換する。変換された電圧は下記の通りである。
【００３３】
【数９】
0005580384.tif 000010
【００３４】
【数１０】
0005580384.tif 000011
【００３５】
過変調部１４０は静止座標系上において六角形で表現される電圧制限条件の内接円内に電圧指令が存在するように座標変換部１３０の電圧を制限して出力し、インバータ部１５０は過変調部１４０の出力電圧から下記のように電圧を合成してＰＭＳＭ２００に電圧を印加する。
【００３６】
【数１１】
0005580384.tif 000012
【００３７】
【数１２】
0005580384.tif 000013
【００３８】
【数１３】
0005580384.tif 000014
【００３９】
電流センサ１６１〜１６３は、インバータ部１５０とＰＭＳＭ２００との間の相電流を測定して、同期座標系上の電流に変換して、電流制御部１２０にフィードバックする。
【００４０】
【数１４】
0005580384.tif 000015
【００４１】
【数１５】
0005580384.tif 000016
【００４２】
【数１６】
0005580384.tif 000017
【００４３】
【数１７】
0005580384.tif 000018
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
しかし、ＰＭＳＭ２００は、負荷状況により磁束が飽和されて、インバータ１００で出力しようとするトルクと実際出力されるトルクとの間に差が生じることは、前記で説明した通りである。
【００４５】
即ち、図１のようなＰＭＳＭ２００の駆動は、トルク指令から同期座標系上のｄ、ｑ軸電流指令を計算するため、対象ＰＭＳＭ２００のインダクタンスや永久磁石による鎖交磁束が負荷状況により飽和される場合、トルク制御面では性能が低下する問題がある。
【００４６】
本発明の目的は、リアルタイム磁束推定（ｆｌｕｘ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）をもってインダクタンスと永久磁石による鎖交磁束を推定して、ＰＭＳＭの運転性能を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
上述の技術的課題を解決するために、指令トルクから同期座標系上の電流指令を生成する電流指令生成部、前記電流指令から永久磁石誘導電動機（ＰＭＳＭ）の回転子位置を利用して同期座標系相電圧を生成する電流制御部、前記電流制御部の出力を静止座標系に変換する第１座標変換部、前記第１座標変換部の出力を所定範囲内に制限して出力する過変調部、前記指令トルクを追従する電圧指令を前記ＰＭＳＭに印加するインバータ部及び前記インバータ部から出力される相電流を同期座標系に変換する第２座標変換部を含むＰＭＳＭ駆動システムにおいて、本発明のパラメータ推定装置は、前記過変調部の出力電圧、前記第２座標変換部から出力される同期座標系に変換された相電流及び前記回転子位置を利用して、同期座標系上のｄ軸磁束及びｑ軸磁束を推定する第１推定部、前記第１推定部が推定したｑ軸磁束を利用して、同期座標系上のｑ軸インダクタンスを推定する第２推定部、及び前記第１推定部が推定したｄ軸磁束を利用して、同期座標系上のｄ軸インダクタンスを推定する第３推定部を含み、前記第２推定部及び前記第３推定部が推定したｑ軸インダクタンス及びｄ軸インダクタンスを前記電流指令生成部が利用して電流指令を生成することが好ましい。
【００４８】
本発明の一実施形態において、前記第２推定部は、前記第１推定部が推定したｑ軸磁束からｑ軸インダクタンスを決める第１決定部、前記第１決定部と第１加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第１補償部、前記第１補償部の出力を積分する第１積分部、及び前記第１積分部の出力と初期設定されたｑ軸インダクタンスを加算する前記第１加算部を含むことが好ましい。
【００４９】
本発明の一実施形態において、前記第２推定部は、前記第１加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第１制限部をさらに含むことが好ましい。
【００５０】
本発明の一実施形態において、前記第３推定部は、前記第１推定部が推定したｄ軸磁束からｄ軸インダクタンスを決める第２決定部、前記第２決定部と第２加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第２補償部、前記第２補償部の出力を積分する第２積分部、及び前記第２積分部の出力と初期設定されたｄ軸インダクタンスを加算する前記第２加算部を含むことが好ましい。
【００５１】
本発明の一実施形態において、前記第３推定部は、前記第２加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第２制限部をさらに含むことが好ましい。
【００５２】
本発明の一実施形態において、前記第２決定部は、永久磁石による鎖交磁束は定数で定義することが好ましい。
【００５３】
また、前記の技術的課題を解決するために、指令トルクから同期座標系上の電流指令を生成する電流指令生成部、前記電流指令からＰＭＳＭの回転子位置を利用して同期座標系相電圧を生成する電流制御部、前記電流制御部の出力を静止座標系に変換する第１座標変換部、前記第１座標変換部の出力を所定範囲内に制限して出力する過変調部、前記指令トルクを追従する電圧指令を前記ＰＭＳＭに印加するインバータ部及び前記インバータ部から出力される相電流を同期座標系に変換する第２座標変換部を含むＰＭＳＭ駆動システムにおいて、本発明のパラメータ推定装置は、前記過変調部の出力電圧、前記第２座標変換部から出力される同期座標系に変換された相電流及び前記回転子位置を利用して、同期座標系上のｄ軸磁束及びｑ軸磁束を推定する第１推定部、前記第１推定部が推定したｑ軸磁束を利用して、同期座標系上のｑ軸インダクタンスを推定する第２推定部、及び前記第１推定部が推定したｄ軸磁束を利用して、永久磁石による鎖交磁束を推定する第３推定部を含み、前記第２推定部及び前記第３推定部が推定したｑ軸インダクタンス及び永久磁石による鎖交磁束を前記電流指令生成部が利用して電流指令を生成することが好ましい。
【００５４】
本発明の一実施形態において、前記第２推定部は、前記第１推定部が推定したｑ軸磁束からｑ軸インダクタンスを決める第１決定部、前記第１決定部と第１加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第１補償部、前記第１補償部の出力を積分する第１積分部、及び前記第１積分部の出力と初期設定されたｑ軸インダクタンスを加算する前記第１加算部を含むことが好ましい。
【００５５】
本発明の一実施形態において、前記第２推定部は、前記第１加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第１制限部をさらに含むことが好ましい。
【００５６】
本発明の一実施形態において、前記第３推定部は、前記第１推定部が推定したｑ軸磁束から永久磁石による鎖交磁束を決める第２決定部、前記第２決定部と第２加算部との差を、比例ゲインまたは比例積分ゲインのうちいずれか一つを利用して補償する第２補償部、前記第２補償部の出力を積分する第２積分部、及び前記第２積分部の出力と初期設定された永久磁石による鎖交磁束を加算する前記第２加算部を含むことが好ましい。
【００５７】
本発明の一実施形態において、前記第３推定部は、前記第２加算部の出力を最大値と最低値以内に制限する第２制限部をさらに含むことが好ましい。
【００５８】
本発明の一実施形態において、前記第２決定部は、ｄ軸インダクタンスは定数で定義することが好ましい。
【発明の効果】
【００５９】
本発明により、リアルタイム磁束推定を行って、インダクタンスと永久磁石による鎖交磁束を推定して、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ）の運転性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来の永久磁石同期電動機の駆動システムの構成図である。
【図２】本発明に係るＰＭＳＭ駆動システムを説明するための一実施形態の構成図である。
【図３】図２のパラメータ推定部の一実施形態の詳細構成図である。
【図４】図３のｄ軸インダクタンス推定部の一実施形態の詳細構成図である。
【図５】図３のｑ軸インダクタンス推定部の一実施形態の詳細構成図である。
【図６】図２のパラメータ推定部の他の実施形態の詳細構成図である。
【図７】図６の永久磁石による鎖交磁束推定部の一実施形態の詳細構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
本発明は、多様な変更を加えることができ、多様な実施形態を有し、特定実施形態を図面に例示して詳細に説明する。
【００６２】
しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解しなければならない。
【００６３】
第１、第２等の序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために用いられるが、前記構成要素は前記用語によって限定されない。
【００６４】
前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にだけ使われる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第２構成要素は第１構成要素に命名でき、同様に第１構成要素も第２構成要素に命名できる。
【００６５】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いる、または「接続されて」いると記述する場合には、その他の構成要素に直接的に連結、または接続されていてもよいが、その中間に他の構成要素が存在してもよいことを理解しなければならない。一方、ある構成要素が、他の構成要素に「直接連結されて」いる、または「直接接続されて」いると記述する場合には、その中間に他の構成要素が存在しないことを理解しなければならない。
【００６６】
本願に使われた用語は、単に特定の実施形態を説明するために使われたものであって、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。
【００６７】
本願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたもの等の存在または付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
【００６８】
また、本願に添付された図面は、説明の便宜のために、拡大または縮小して示されたものと理解しなければならない。
【００６９】
本発明について添付図を参照して詳細に説明し、図面の符号に関係なく同一または対応する構成要素は、同一参照符号を付け、これに関する重複説明は省略する。
【００７０】
図２は、本発明に係るＰＭＳＭ駆動システムを説明するための一実施形態の構成図であり、本発明に係るパラメータ推定装置を含むインバータとして駆動されるＰＭＳＭシステムを示した図である。
【００７１】
図面に示したように、本発明が適用されるＰＭＳＭ駆動システムは、インバータ１０、ＰＭＳＭ２０及び回転子位置検出部２１を含む。
【００７２】
インバータ１０は、電流指令生成部１１、電流制御部１２、第１座標変換部１３、過変調部１４、インバータ部１５、電流センサ１６ａ〜１６ｃ、第２座標変換部１７及びパラメータ推定部１８を含む。
【００７３】
インバータ１０は指令トルクを入力として、ＰＭＳＭ２０が指令トルクにより駆動できる電圧Ｖas、Ｖbs及びＶcsを出力する。
【００７４】
ＰＭＳＭ２０の回転子には回転子位置検出部２１が付着して、回転子位置と回転子速度を計算または測定する。回転子位置検出部２１で測定された回転子位置は、第１及び第２座標変換部１３、１７の座標変換に使われる。
【００７５】
電流指令生成部１１は、指令トルクから同期座標系上のｄ、ｑ軸電流指令を生成し、パラメータ推定部１８からインダクタンスと永久磁石による鎖交磁束情報を更新（ｕｐｄａｔｅ）してｄ、ｑ軸電流指令を生成する。
【００７６】
電流制御部１２は、電流指令生成部１１から出力される電流指令を制御するものであって、同期座標系上のｄ、ｑ軸電圧を出力する。
【００７７】
第１座標変換部１３は、回転子位置検出部２１が求めた回転子位置情報を利用して電流制御部１２の出力電圧を静止座標系上の電圧に変換する。
【００７８】
過変調部１４は、第１座標変換部１３の出力電圧をインバータ部１５が合成できる電圧に変換する。
【００７９】
インバータ部１５は、好ましくは絶縁ゲート両極性トランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）または、電力（ｐｏｗｅｒ）金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）といった電力半導体を含む電圧型インバータであり、指令トルクを追従するための電圧指令、Ｖas、Ｖbs及びＶcsをＰＭＳＭ２０に印加する。
【００８０】
電流センサ１６ａ〜１６ｃは、ＰＭＳＭ２０とインバータ部１５との間のＰＭＳＭ２０の相電流を測定し、電流センサ１６ａ〜１６ｃにより測定された電流は、第２座標変換部１７によって電流制御部１２にフィードバックされる。
【００８１】
第２座標変換部１７は、電流センサ１６ａ〜１６ｃが測定した静止座標系上の電流を同期座標系に変換して電流制御部１２に伝達する。
【００８２】
パラメータ推定部１８は、過変調部１４の出力電圧、第２座標変換部１７の相電流及び回転子位置検出部２１の回転子位置を受信して、電流制御部１２が使う磁束を推定し、これを利用して同期座標系上で推定されたｄ、ｑ軸インダクタンス或いは推定された永久磁石による鎖交磁束とｑ軸インダクタンスを推定して電流指令生成部１１に伝達する。
【００８３】
図３は、図２のパラメータ推定部の一実施形態の詳細構成図である。
【００８４】
図面に示したように、本発明のパラメータ推定部１８は、磁束推定部３１とｄ軸インダクタンス推定部３２及びｑ軸インダクタンス推定部３３を含む。
【００８５】
磁束推定部３１は、過変調部１４の出力電圧、第２座標変換部１７の相電流及び回転子位置検出部２１の回転子位置を受信して、電流制御部１２で使う磁束を推定する。これを説明すると下記の通りである。
【００８６】
定常状態でＰＭＳＭ２０の電圧方程式は下記の通り定義される。
【００８７】
【数１８】
0005580384.tif 000019
【００８８】
【数１９】
0005580384.tif 000020
【００８９】
また、電流制御部１２は、好ましくは比例積分制御器であり、下記の通り出力電圧を合成する。
【００９０】
【数２０】
0005580384.tif 000021
【００９１】
【数２１】
0005580384.tif 000022
【００９２】
式２０及び式２１は、図２の第１座標変換部１３及び過変調部１４を通って最終出力電圧として出力され、過変調が生じない状況においては、電流制御部１２の出力電圧は、座標変換のみ生じるため、結果的にインバータ部１５が合成する電圧を同期座標系に換算すると、式２０及び式２１に表示された電圧と同じである。
【００９３】
即ち、電流制御が行われる定常状態においては、電流制御部１２の出力電圧とＰＭＳＭ２０の電圧方程式が同じになって、下記の関係が求められる。
【００９４】
【数２２】
0005580384.tif 000023
【００９５】
【数２３】
0005580384.tif 000024
【００９６】
式２２と式２３を利用して、電流制御部１２で使われる磁束の誤差を下記の通り求められる。
【００９７】
【数２４】
0005580384.tif 000025
【００９８】
【数２５】
0005580384.tif 000026
【００９９】
従って、パラメータ推定部１８は、下記式２６及び式２７のようにｄ軸及びｑ軸の磁束を推定することができる。
【０１００】
【数２６】
0005580384.tif 000027
【０１０１】
【数２７】
0005580384.tif 000028
【０１０２】
【数２８】
0005580384.tif 000029
【０１０３】
【数２９】
0005580384.tif 000030
【０１０４】
【数３０】
0005580384.tif 000031
【０１０５】
【数３１】
0005580384.tif 000032
【０１０６】
式２６及び式２７によって推定された磁束を利用して、パラメータ推定部１８のｄ軸インダクタンス推定部３２とｑ軸インダクタンス推定部３３は、各々ｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスを推定する。この時、本発明のパラメータ推定部１８の一実施形態においては、永久磁石による鎖交磁束は定数（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｖａｌｕｅ）と仮定する。
【０１０７】
図４は、図３のｄ軸インダクタンス推定部３２の一実施形態の詳細構成図であり、図５は、図３のｑ軸インダクタンス推定部３３の一実施形態の詳細構成図である。
【０１０８】
ｄ軸及びｑ軸インダクタンス推定部３２、３３は、磁束推定部３１が推定した磁束を利用して各々ｄ、ｑ軸インダクタンスを推定する。
【０１０９】
図４及び図５に示したように、本発明のｄ軸インダクタンス推定部３２は、Ｌｄ計算部４１、補償部４２、積分部４３、加算部４４及び制限部４５を含み、ｑ軸インダクタンス推定部３３は、Ｌｑ計算部５１、補償部５２、積分部５３、加算部５４及び制限部５５を含む。
【０１１０】
まず、ｄ軸インダクタンス推定部３２を説明すると下記の通りである。
【０１１１】
Ｌｄ計算部４１は、磁束推定部３１から推定されたｄ軸磁束(式２６)からｄ軸インダクタンスを求める。この時、式２を利用してｄ軸インダクタンスが求められる。
【０１１２】
補償部４２は、Ｌｄ計算部４１と加算部４４との差から比例ゲイン（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ｇａｉｎ）または比例積分ゲイン（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｇｒａｌ  ｇａｉｎ）を利用して補償する。
【０１１３】
積分部４３は、補償部４２の出力を積分し、加算部４４は、初期設定インダクタンスと積分部４３の出力を合算する。制限部４５は、推定されたｄ軸インダクタンスを最大値と最低値以内に制限する。
【０１１４】
ｑ軸インダクタンス推定部３３を説明すると下記の通りである。
【０１１５】
Ｌｑ計算部５１は、磁束推定部３１から推定されたｑ軸磁束(式２７)からｑ軸インダクタンスを求める。この時、式３を利用する。
【０１１６】
補償部５２は、Ｌｑ計算部５１と加算部５４との差から比例ゲインまたは比例積分ゲインを利用して補償する。
【０１１７】
積分部５３は、補償部５２の出力を積分し、加算部５４は、積分部５３の出力と初期設定インダクタンスを合算する。制限部５５は、推定されたｑ軸インダクタンスを最大値と最低値以内に制限する。
【０１１８】
このように、本発明のパラメータ推定部１８により本発明のＰＭＳＭ駆動システムは、過変調部１４の出力電圧、第２座標変換部１７の相電流及び回転子位置検出部２１の回転子位置を利用して電流制御部１２の磁束を推定し、これを通してインダクタンスを推定して、パラメータ変化に強い性能を有し、これに基づいてＰＭＳＭのトルク制御時にトルクの線形性を保障することができる。
【０１１９】
一方、ＰＭＳＭ２０のｄ軸インダクタンス変化量が小さく、永久磁石による鎖交磁束の変化が大きい場合には、本発明のパラメータ推定部１８は、ｄ軸インダクタンスを定数として、永久磁石による鎖交磁束を推定することもできる。
【０１２０】
図６は、図２のパラメータ推定部の他の実施形態の詳細構成図である。
【０１２１】
図面に示したように、本発明のパラメータ推定部１８は、磁束推定部３１、永久磁石による鎖交磁束推定部(図面には、「鎖交磁束推定部」と図示する)３４及びｑ軸インダクタンス推定部３３を含む。磁束推定部３１及びｑ軸インダクタンス推定部３３の動作については既に前記で説明し、同じ機能を行うため、それに関する説明は省略する。
【０１２２】
図７は、図６の永久磁石による鎖交磁束推定部３４の一実施形態の詳細構成図である。
【０１２３】
図面に示したように、本発明の永久磁石による鎖交磁束推定部３４は、λf計算部７１、補償部７２、積分部７３、加算部７４及び制限部７５を含む。
【０１２４】
λf計算部７１は、磁束推定部３１から推定されたｄ軸磁束(式２６)から永久磁石による鎖交磁束λfを求める。この時、式２を利用する。
【０１２５】
補償部７２は、λf計算部７１と加算部７４との差から比例ゲインまたは比例積分ゲインを利用して補償する。
【０１２６】
積分部７３は、補償部７２の出力を積分し、加算部７４は積分部７３の出力と初期設定された永久磁石による鎖交磁束を合算する。制限部７５は、推定された永久磁石による鎖交磁束を最大値と最低値内に制限する。
【０１２７】
このように、本発明のパラメータ推定部１８は、電流制御部１２で用いる磁束を推定することによって、パラメータ変化に強い性能を有することが分かる。これに基づいて、本発明のシステムは、ＰＭＳＭのトルク制御時トルクの線形性を保障できる。
【０１２８】
以上から代表的な実施形態をもって本発明について詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、前述した実施形態に対して本発明の範疇から逸脱しない限り、多様な変形が可能であることを理解しなければならない。従って、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限って定まってはならず、後述する特許請求の範囲だけでなく、この特許請求範囲と均等物等によって定めるべきである。
【符号の説明】
【０１２９】
１０、１００    インバータ
１１、１１０    電流指令生成部
１２、１２０    電流制御部
１３    第１座標変換部 
１４、１４０    過変調部
１５、１５０    インバータ部
１６１〜１６３、１６ａ〜１６ｃ    電流センサ
１７    第２座標変換部
１８    パラメータ推定部
１３０、１７０    座標変換部
２０、２００    ＰＭＳＭ
２１、２１０    回転子位置検出部
３１    磁束推定部
３２    ｄ軸インダクタンス推定部
３３    ｑ軸インダクタンス推定部
３４    鎖交磁束推定部
４１    Ｌｄ計算部
４２、５２、７２    補償部
４３、５３、７３    積分部
４４、５４、７４    加算部
４５、５５、７５    制限部
５１    Ｌｑ計算部
７１    λf計算部
【図１】
0005580384.tif 000033
【図２】
0005580384.tif 000034
【図３】
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【図４】
0005580384.tif 000036
【図５】
0005580384.tif 000037
【図６】
0005580384.tif 000038
【図７】
0005580384.tif 000039