(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電動機の磁束に平行な軸をｄ軸とし、当該ｄ軸に直交する方向をｑ軸とするｄｑ座標系における前記ｄ軸の電圧指令であるｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電圧指令器と、
前記ｄ軸電圧指令から前記ｑ軸の電流による干渉成分の除去を行うｄ軸非干渉制御器と、
前記ｑ軸の電流指令と前記交流電動機に流れる前記ｑ軸の電流との偏差であるｑ軸電流偏差を演算する電流偏差演算器と、
前記ｑ軸電流偏差を入力し、前記ｑ軸電流偏差の積分値を出力するｑ軸積分制御器と、
前記ｑ軸電流偏差に基づいて前記ｑ軸の電圧指令であるｑ軸電圧指令を生成して出力するｑ軸電圧指令器と、
前記ｑ軸積分制御器の出力から前記交流電動機の巻線抵抗による電圧降下分および誘起電圧定数誤差を除いてｑ軸の電圧飽和分を抽出し、当該ｑ軸の電圧飽和分に基づいて前記ｄ軸電圧指令に対する補正電圧指令を出力する定出力制御器と、
前記非干渉制御後のｄ軸電圧指令から前記補正電圧指令を減算することによって、前記ｄ軸電圧指令を補正するｄ軸電圧指令補正器と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の制御装置。 
【請求項２】
誘起電圧定数を用いて前記ｑ軸電圧指令から前記ｄ軸の電流による干渉成分の除去を行うｑ軸非干渉制御器と、
前記交流電動機への出力電圧が飽和していない状態において前記ｑ軸積分制御器の出力から前記交流電動機の巻線抵抗による電圧降下分を減算した結果に基づいて前記誘起電圧定数誤差を求める電圧誤差補償器と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の制御装置。
【請求項３】
前記ｄ軸電圧指令器は、
前記ｄ軸の電流指令と前記交流電動機に流れる前記ｄ軸の電流との偏差であるｄ軸電流偏差を演算する電流偏差演算器と、
前記ｄ軸電流偏差を入力し、前記ｄ軸電流偏差の積分値を出力するｄ軸積分制御器と、
前記ｄ軸積分制御器の出力上限値を制限するリミッタを備え、
前記ｄ軸積分制御器の出力に基づいて前記ｄ軸電圧指令を生成して出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の制御装置。 
【請求項４】
前記定出力制御器は、前記電圧指令の出力周波数または前記交流電動機の電気角回転周波数に対して逆比例するゲイン特性を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の交流電動機の制御装置。 
【請求項５】
前記定出力制御器は、ＰＩ制御器とＰＩＤ制御器のいずれかを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の交流電動機の制御装置。 
【請求項６】
前記定出力制御器は、前記ｑ軸積分制御器の出力に代えて前記ｑ軸電圧指令器の出力に基づいて前記ｄ軸電圧指令に対する補正電圧指令を出力することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の交流電動機の制御装置。 
【請求項７】
前記交流電動機に流れる電流が制限値を超えた場合、前記制限値と前記交流電動機に流れる電流との偏差に基づいて、前記電圧指令の出力周波数あるいは出力周波数の加減速率を低減し、かつ前記ｑ軸の電流指令を低減する電流制限器を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の交流電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、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において、定出力領域での駆動制御は、一般に、交流電動機の磁束に平行な軸であるｄ軸の電流指令を負方向に設定し、磁束を弱めるように制御することによって行われる。かかる制御は、電圧制限制御とも呼ばれる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０２２１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電圧制限制御では、出力電圧が設定閾値を超える場合に、ｄ軸電流指令が負方向に補正され、電流制御を介して出力電圧指令が制御される。設定閾値は出力電圧の限界値よりも低く設定されており、これにより、出力電圧の飽和（以下、電圧飽和と記載する）によるトルク応答性の低下が抑制されるが、最大出力電圧を限界値よりも低くしているため電圧利用率が低下する。一方、電圧利用率の低下を抑制しようとすると、電圧飽和によってトルク応答性が低下する。このように、従来の電圧制限制御では、電圧飽和によるトルク応答性の低下と、電圧利用率の低下がトレードオフの関係になる。
【０００５】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、定出力領域でのトルク応答性の低下と電圧利用率の低下とを共に抑制することができる交流電動機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の一態様に係る交流電動機の制御装置は、ｄ軸電圧指令器と、ｄ軸非干渉制御器と、電流偏差演算器と、ｑ軸積分制御器と、ｑ軸電圧指令器と、定出力制御器と、ｄ軸電圧指令補正器とを備える。前記ｄ軸電圧指令器は、交流電動機の磁束に平行な軸をｄ軸とし、当該ｄ軸に直交する方向をｑ軸とするｄｑ座標系における前記ｄ軸の電圧指令であるｄ軸電圧指令を生成する、前記ｄ軸非干渉制御器は、前記ｄ軸電圧指令から前記ｑ軸の電流による干渉成分の除去を行う。前記電流偏差演算器は、前記ｑ軸の電流指令と前記交流電動機に流れる前記ｑ軸の電流との偏差であるｑ軸電流偏差を演算する。前記ｑ軸積分制御器は、前記ｑ軸電流偏差を入力し、前記ｑ軸電流偏差の積分値を出力する。前記ｑ軸電圧指令器は、前記ｑ軸電流偏差に基づいて前記ｑ軸の電圧指令であるｑ軸電圧指令を生成して出力する。前記定出力制御器は、前記ｑ軸積分制御器の出力から前記交流電動機の巻線抵抗による電圧降下分および誘起電圧定数誤差を除いてｑ軸の電圧飽和分を抽出し、当該ｑ軸の電圧飽和分に基づいて前記ｄ軸電圧指令に対する補正電圧指令を出力する。前記ｄ軸電圧指令補正器は、前記非干渉制御後のｄ軸電圧指令から前記補正電圧指令を減算することによって、前記ｄ軸電圧指令を補正する。
【発明の効果】
【０００７】
実施形態の一態様によれば、定出力領域でのトルク応答性の低下と電圧利用率の低下を共に抑制することができる交流電動機の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る交流電動機の制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すベクトル制御部における電流制御および非干渉制御を含む電流制御系のブロック図である。
【図３】図３は、定出力状態における電流制御系の近似ブロック図である。
【図４】図４は、図１に示すベクトル制御部の具体的構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、図４に示す電流制御器の具体的構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、図４に示す非干渉制御器の具体的構成の一例を示す図である。
【図７】図７は、図４に示す電圧誤差補償器の具体的構成の一例を示す図である。
【図８】図８は、図４に示す定出力制御器の具体的構成の一例を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る電動機制御装置の具体的構成の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、電流制限指令から出力電流までを含むブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本願の開示する交流電動機の制御装置（以下、「電動機制御装置」と記載する）の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る電動機制御装置について説明する。図１は、実施形態に係る電動機制御装置の構成を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、第１の実施形態に係る電動機制御装置１は、電力変換部１０と、電流検出部１１と、ベクトル制御部１２とを備える。かかる電動機制御装置１は、直流電源２から供給される直流電力を公知のＰＷＭ（Ｐulse  Ｗidth  Ｍodulation）制御によって所望の周波数および電圧の３相交流電力へ変換し、３相交流電動機３（以下、電動機３と記載する）へ出力する。電動機３は、例えば、永久磁石同期電動機である。
【００１２】
電力変換部１０は、３相インバータ回路１３と、ＰＷＭ信号生成器１４とを備える。３相インバータ回路１３は、直流電源２と電動機３との間に接続される。かかる３相インバータ回路１３は、例えば、６個のスイッチング素子が３相ブリッジ接続されて構成される。ＰＷＭ信号生成器１４は、３相インバータ回路１３を構成するスイッチング素子をオン／オフするＰＷＭ信号をベクトル制御部１２からの制御信号に基づいて生成し、３相インバータ回路１３へ出力する。なお、直流電源２は、交流電力を直流電力に変換して出力する構成、例えば、ダイオードによる整流回路および直流出力電圧を滑らかにする平滑用コンデンサを組み合わせた構成でもよい。この場合、整流回路の入力側には交流電源が接続される。
【００１３】
電流検出部１１は、電力変換部１０と電動機３との間に流れる電流を検出する。具体的には、電流検出部１１は、電力変換部１０と電動機３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれとの間に流れる電流の瞬時値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（以下、出力電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと記載する）を検出する。なお、電流検出部１１は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を利用して電流を検出する電流センサである。
【００１４】
ベクトル制御部１２は、電流検出部１１によって検出される出力電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗおよび位置検出器４によって検出された電動機３の回転子電気角位相θ（電動機３の回転子の機械角に電動機３の磁極対数を乗じたものを電気角とする、以下において同じ）に基づいた制御信号を生成して電力変換部１０へ出力する。かかるベクトル制御部１２は、電動機３の磁束に平行な軸をｄ軸とし、このｄ軸に直交する方向をｑ軸とするｄｑ座標系において、電流成分をｄ軸成分とｑ軸成分とに分けてベクトル制御を行う。
【００１５】
以下においては、電流指令のｄ軸成分およびｑ軸成分をそれぞれｄ軸電流指令ｉｄ*およびｑ軸電流指令ｉｑ*とし、電動機３に流れる電流のｄ軸成分およびｑ軸成分をそれぞれｄ軸電流ｉｄ_ｆｂおよびｑ軸電流ｉｑ_ｆｂとする。
【００１６】
電動機３がＩＰＭ（Interior  Permanent  Magnet）モータである場合、ｄｑ座標系上における電圧方程式は、下記式（１）のように表すことができる。以下、電動機３がＩＰＭモータであるとして説明するが、電動機３はＩＰＭモータに限定されるものではない。例えば、電動機３がＳＰＭ（Surface  Permanent  Magnet）モータの場合であれば、Ｌｄ＝Ｌｑとすればよい。
【数１】
0005633551.tif 000002
【００１７】
上記式（１）において、ｉｄおよびｉｑは電動機３を流れている電流のｄ軸成分およびｑ軸成分であり、ＶｄおよびＶｑは電動機３に印加されている電圧のｄ軸成分及びｑ軸成分である。また、Ｒは電動機３の巻線抵抗値、Ｌｄは電動機３のｄ軸インダクタンス値、Ｌｑは電動機３のｑ軸インダクタンス値、ωは電動機３の電気角速度、φは誘起電圧定数、ｐは微分演算子である。なお、Ｒ、Ｌｄ、Ｌｑ、φは、モータパラメータである。
【００１８】
図２は、ベクトル制御部１２における電流制御および非干渉制御を含む電流制御系のブロック図である。図２に示すように、ベクトル制御部１２は、減算器２４、２６、３０、３２と、ｄ軸電流制御器２７ａと、ｑ軸電流制御器２７ｂと、非干渉制御器２９と、加算器３１と、定出力制御器３４とを有する。
【００１９】
減算器２４は、ｄ軸電流指令ｉｄ*とｄ軸電流ｉｄ_ｆｂとの偏差であるｄ軸電流偏差を演算し、ｄ軸電流制御器２７ａへ出力する。ｄ軸電流制御器２７ａは、入力されるｄ軸電流偏差に基づいて、ｄ軸電圧指令ｖｄ*を生成する。減算器２６は、ｑ軸電流指令ｉｑ*とｑ軸電流ｉｑ_ｆｂとの偏差であるｑ軸電流偏差を演算し、ｑ軸電流制御器２７ｂへ出力する。ｑ軸電流制御器２７ｂは、ｑ軸電流偏差に基づいて、ｑ軸電圧指令ｖｑ*を生成する。
【００２０】
非干渉制御器２９は、ｄ軸とｑ軸間の干渉を回避するために設けられており、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂと、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂと、電気角速度ωと、誘起電圧定数φとに基づき、ｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*およびｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を生成して出力する。
【００２１】
定出力制御器３４は、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂに係数として巻線抵抗値Ｒを乗算した値をｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑから減算し、かかる減算結果に基づいて、補正電圧指令Δｖｄ*を生成する。
【００２２】
減算器３０は、ｄ軸電圧指令ｖｄ*からｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*を減算して、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’を生成し、減算器３２は、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’から補正電圧指令Δｖｄ*を減算してｄ軸電圧指令ｖｄ**を生成する。また、加算器３１は、ｑ軸電圧指令ｖｑ*にｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を加算して、ｑ軸電圧指令ｖｑ**を生成する。このように生成されたｄ軸電圧指令ｖｄ**およびｑ軸電圧指令ｖｑ**に基づいて、電動機３が制御される。
【００２３】
電動機３の高速領域では、下記式（２）に示す関係となることから、定出力領域における電圧飽和はトルク軸電圧指令であるｑ軸電圧指令ｖｑ**が支配的要因となる。ｑ軸電圧指令ｖｑ**が飽和すると、ｑ軸電流の電流制御が機能停止してしまい、その結果、トルク応答性が低下する。
【数２】
0005633551.tif 000003
【００２４】
上述したモータパラメータに誤差がなく、非干渉制御器２９による制御が正確に行われ、かつ、ｑ軸電圧指令ｖｑ**が非飽和状態である場合、ｑ軸電流制御器２７ｂの後述するｑ軸積分制御器５２は、巻線抵抗値Ｒによる電圧降下分のみを出力する。一方、ｑ軸電圧指令ｖｑ**が飽和すると、ｑ軸積分制御器５２の出力が増加することから、ｑ軸積分制御器５２の出力と巻線抵抗値Ｒによる電圧降下分との差分は、ｑ軸電圧指令ｖｑ**の飽和度を表している。
【００２５】
ところで電動機３を流れる電流成分中にｄ軸電流ｉｄ_ｆｂが存在する場合、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂに起因した干渉電圧がｑ軸上に発生し（図２に示す干渉要素５）、その影響を受けてｑ軸電流ｉｑ_ｆｂが変化する。これは、ｑ軸電圧指令ｖｑ**が飽和した状態にあっても同様である。そこで、電動機制御装置１は、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’を補正することでｄ軸電流ｉｄ_ｆｂを増減操作し、増減操作されたｄ軸電流ｉｄ_ｆｂによって発生するｑ軸上の前記干渉電圧（図２に示す干渉要素５）を介してｑ軸電流ｉｑ_ｆｂを制御している。
【００２６】
すなわち、電動機制御装置１には、定出力制御器３４が設けられており、ｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑに基づいてｄ軸電圧指令ｖｄ**’に対する補正電圧指令Δｖｄ*を生成し、これをｄ軸電圧指令ｖｄ**’から減じるという制御を行う。これにより、ｑ軸電圧指令ｖｑ**が飽和状態にあってもｑ軸電流ｉｑ_ｆｂの制御を行うことができる。そのため、最大出力電圧を限界値まで大きく設定できることから、電圧利用率の低下を抑制でき、また、出力電圧の範囲が広がり、高速領域のトルク応答性も向上させることができる。以下、この点について図２および図３を参照してさらに説明する。
【００２７】
図２に示すブロック図において、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂによって発生するｄ軸上の干渉電圧（＝ωＬｑ×ｉｑ_ｆｂ；図２の電動機３参照）に対する非干渉化制御が非干渉制御器２９によって正確に行われているとすると、ｄ軸上の前記干渉電圧とｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*とは互いに相殺されると見なせるから、定出力状態では、ｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*を生成する構成および電動機３内の同部分を省略できる。この非干渉制御器２９によってｄ軸上に発生する前記干渉電圧が相殺されるので、定出力制御器３４によるｄ軸電圧指令ｖｄ**’の補正およびｑ軸電流ｉｑ_ｆｂの制御を十分に機能させることが可能になる。また、ｄ軸上の前記干渉電圧の影響を相殺できるので、ｄ軸電流制御器２７ａの出力範囲をリミッタで小さく制限したとしても、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂを十分に制御することができる。
【００２８】
また、ｄ軸電流制御器２７ａの後述するｄ軸積分制御器４２のリミッタの上限値を小さくし、定出力状態においてはｄ軸積分制御器４２の出力がこのリミッタ値で飽和しているとすると、ｄ軸電流制御器２７ａにおいてｄ軸積分制御器４２を省略できる。また、定出力状態では、ｑ軸電圧指令ｖｑ**は飽和しており、ｑ軸電流制御器２７ｂ（但し、ｑ軸積分制御器５２は除く）および非干渉制御器２９のｑ軸制御は機能停止しているため、該部分（ｑ軸電圧指令ｖｑ*およびｑ軸電圧指令ｖｑ**を生成する部分）を省略できる。また、後述する電圧誤差補償器３３（図４参照）を設けた場合でも、かかる電圧誤差補償器３３によって求められる電圧誤差Δｖは、パラメータ誤差分の電圧であり、通常はゼロと考えられるため、電圧誤差補償器３３も省略できる。
【００２９】
したがって、図２に示すブロック図は、定出力状態では、図３に示すように近似することができる。図３は、定出力状態における電流制御系の近似ブロック図である。図３に示すブロック図では、ｄ軸電圧指令ｖｄ**を下記式（３）のように表すことができる。
【数３】
0005633551.tif 000004
【００３０】
上記式（３）において、Ｋｐ_ＡＣＲｄは、ｄ軸電流制御器２７ａの比例ゲイン、Ｋｉ_ＡＣＲｑは、ｑ軸電流制御器２７ｂの積分ゲインである。
【００３１】
ｉｄ*≒０とした場合、上記式（３）は、下記式（４）のように表すことができる。また、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂは、下記式（５）のように表すことができ、また、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂは、下記式（６）のように表すことができる。
【数４】
0005633551.tif 000005
【００３２】
上記式（４）、（５）から下記式（７）が導出され、さらに、下記式（７）から下記式（８）が導出される。
【数５】
0005633551.tif 000006
【００３３】
定出力状態では、ｑ軸電圧指令ｖｑ**は飽和しているため、固定値（以下、飽和リミット値と記載する）となる。そして、ｑ軸電圧指令ｖｑ**の飽和リミット値をωφとすることで、上記式（６）は、下記式（９）のように簡略化することができる。
【数６】
0005633551.tif 000007
【００３４】
上記式（９）から下記式（１０）が導出される。
【数７】
0005633551.tif 000008
【００３５】
上記式（１０）を上記式（８）に代入することで、下記式（１１）が導出され、さらに、下記式（１１）から下記式（１２）が導出される。
【数８】
0005633551.tif 000009
【００３６】
したがって、定出力状態でのｑ軸電流指令ｉｑ*からｑ軸電流ｉｑ_ｆｂまでの伝達関数ＧＴ(s)は、下記式（１３）のように表すことができる。
【数９】
0005633551.tif 000010
【００３７】
ここで、電流制御応答ωＡＣＲ［ｒａｄ／ｓ］をパラメータとして、電流制御ゲインを下記式（１４）に示すように設定した場合、上記式（１３）に示す伝達関数ＧＴ（ｓ）は、下記式（１５）のように表すことができる。
【数１０】
0005633551.tif 000011
【００３８】
上記式（１５）における伝達関数ＧＴ（ｓ）には、電動機３の電気角速度ωが含まれるため、トルク応答が速度依存となる。そこで、本実施形態に係る電動機制御装置１では、定出力制御器３４における定出力制御ゲインＧ（ｓ）を電気角速度ωに逆比例するように設定しており、これにより、トルク応答の速度依存性を除去するようにしている。なお、電気角速度ωは、電動機３の電気角回転周波数や電圧指令の出力周波数と比例関係にあることから（∵電動機３が同期電動機の場合、電動機３の電気角回転周波数は電動機制御装置の出力周波数と一致する）、定出力制御ゲインＧ（ｓ）を電動機３の電気角回転周波数や電圧指令の出力周波数に逆比例するように設定することで、トルク応答の速度依存性を除去できる。なお、電圧指令の出力周波数とは、出力電圧指令で規定される出力電圧の周波数である。
【００３９】
また、定出力制御器３４の制御をＰ制御（比例制御）とした場合、電圧飽和してくるとｑ軸電流制御の積分値ΣＡＣＲｑに定常偏差が発生し、ｑ軸電流制御の精度が低下してしまう。そこで、定出力制御器３４の制御方式として、Ｐ制御にＩ制御（積分制御）を加えた制御方式を採用する。
【００４０】
定出力制御器３４の制御をＰＩ制御とした場合、特性方程式の次数が１つ増えて４次になることから、ＰＩ制御では設計が複雑になる。そこで、設計をより容易化するために、定出力制御器３４の制御をＰＩＤ制御としてもよい。
【００４１】
定出力制御器３４の制御をＰＩＤ制御とした場合、定出力制御器３４の定出力制御ゲインＧ（ｓ）は、下記式（１６）のように表すことができる。式（１６）において、Ｋｐ_ＣＰＣは、定出力制御の比例ゲイン、Ｋｄ_ＣＰＣは、定出力制御の微分ゲイン、Ｋｉ_ＣＰＣは、定出力制御の積分ゲインである。
【数１１】
0005633551.tif 000012
【００４２】
したがって、上記式（１５）は、上記式（１６）から下記式（１７）のように表すことができる。
【数１２】
0005633551.tif 000013
【００４３】
このように、本実施形態に係る電動機制御装置１は、ｑ軸電流制御器２７ｂのｑ軸積分制御器５２の出力に基づいてｄ軸電圧指令ｖｄ**’に対する補正電圧指令を出力する定出力制御器３４を備える。そして、電動機制御装置１は、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’から補正電圧指令Δｖｄ*を減算することによって、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’を得ている。
【００４４】
すなわち、電動機制御装置１は、ｑ軸積分制御器５２の出力に基づいてｄ軸電圧指令ｖｄ**を制御し、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂを制御する定出力制御を行う。これにより、電動機３の定出力領域でのトルク応答性の低下と電圧利用率の低下とを共に抑制することができる。しかも、定出力制御を行う領域に入ったとき、制御方式の切り替えを行う必要がなく、制御の複雑化を回避することができる。
【００４５】
以下、本実施形態に係る電動機制御装置１の具体的構成の一例として、図４〜図７を参照しながらベクトル制御部１２について具体的に説明する。図４は、本実施形態に係るベクトル制御部１２の具体的構成の一例を示す図である。
【００４６】
図４に示すように、ベクトル制御部１２は、３相／２相変換器２１、ｄｑ座標変換器２２、減算器２４、２６、３０、３２、電流制御器２７、速度演算器２８、非干渉制御器２９、加算器３１、３８、電圧誤差補償器３３、定出力制御器３４、振幅指令生成器３５、位相指令生成器３６およびリミッタ３７を備える。
【００４７】
３相／２相変換器２１は、出力電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを固定座標上の直交した２軸のαβ成分へ変換して、α軸方向の出力電流ｉαとβ軸方向の出力電流ｉβとをベクトル成分とするαβ軸座標系の固定座標電流ベクトルを求める。
【００４８】
ｄｑ座標変換器２２は、位置検出器４によって検出された電動機３の回転子位置を示す回転子電気角位相θに基づき、３相／２相変換器２１から出力されるαβ軸座標系の成分をｄｑ軸座標系の成分へ変換することでｄ軸電流ｉｄ_ｆｂとｑ軸電流ｉｑ_ｆｂとを求める。
【００４９】
減算器２４は、ｄ軸電流指令ｉｄ*からｄ軸電流ｉｄ_ｆｂを減算してｄ軸電流偏差を生成して電流制御器２７へ出力する。ｄ軸電流指令ｉｄ*は、磁束軸電流の目標電流値であり、例えば、リラクタンストルクを使用しない場合、ｄ軸電流指令ｉｄ*はゼロに設定される。
【００５０】
減算器２６は、ｑ軸電流指令ｉｑ*からｑ軸電流ｉｑ_ｆｂを減算してｑ軸電流偏差を生成して電流制御器２７へ出力する。ｑ軸電流指令ｉｑ*は、トルク軸電流の目標電流値であり、例えば、トルク指令に基づいて生成される。
【００５１】
電流制御器２７は、ｄ軸電流偏差をＰＩ制御することによって、ｄ軸電圧指令ｖｄ*を生成して減算器３０へ出力する。また、電流制御器２７は、ｑ軸電流偏差をＰＩ制御することによって、ｑ軸電圧指令ｖｑ*を生成して加算器３１へ出力する。さらに、電流制御器２７は、ｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑを電圧誤差補償器３３および定出力制御器３４へ出力する。
【００５２】
図５は、電流制御器２７の具体的構成の一例を示す図である。図５に示すように、電流制御器２７は、ｄ軸電流制御器２７ａと、ｑ軸電流制御器２７ｂとを備える。ｄ軸電流制御器２７ａは、ｄ軸比例制御器４１と、ｄ軸積分制御器４２と、ｄ軸電圧指令器４３とを備える。
【００５３】
ｄ軸比例制御器４１は、比例ゲインＫｐ_ＡＣＲｄで比例制御を行う。ｄ軸積分制御器４２は、係数乗算器４４、積分器４５およびリミッタ４６を備え、積分ゲインＫｉ_ＡＣＲｄで積分制御を行う。リミッタ４６は、ｄ軸電流制御の積分項に対するリミッタであり、上限値および下限値が設定される。
【００５４】
リミッタ４６は、積分器４５の積分値が上限値または下限値を超えた場合に、積分器４５の積分値の出力を上限値または下限値に制限する。
【００５５】
ｑ軸電圧指令ｖｑ**が飽和した際におけるｄ軸電流ｉｄ_ｆｂは、ｄ軸電圧指令ｖｄ**に依存して流れることになる。すなわち、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂは、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂを指令値どおり流すために定出力制御器３４によって制御されており、ｄ軸電流制御器２７ａによるｄ軸電流ｉｄ_ｆｂの制御との間で制御が衝突することになる。そのため、ｑ軸電圧指令ｖｑ**が飽和した場合には、ｄ軸電流制御器２７ａによる制御動作を抑制する必要があり、上述のようにリミッタ４６が設けられている。
【００５６】
ｄ軸電圧指令器４３は、ｄ軸比例制御器４１の出力にｄ軸積分制御器４２の出力を加算してｄ軸電圧指令ｖｄ*を生成する。
【００５７】
ｑ軸電流制御器２７ｂは、ｑ軸比例制御器５１と、ｑ軸積分制御器５２と、ｑ軸電圧指令器５３とを備える。ｑ軸比例制御器５１は、比例ゲインＫｐ_ＡＣＲｑで比例制御を行う。ｑ軸積分制御器５２は、係数乗算器５４、積分器５５およびリミッタ５６を備え、積分ゲインＫｉ_ＡＣＲｑで積分制御を行う。リミッタ５６は、積分器５５の積分値ΣＡＣＲｑが予め設定された上限値または下限値となった場合に、積分器５５の積分値ΣＡＣＲｑの出力を上限値または下限値に制限する。
【００５８】
ｑ軸電圧指令器５３は、ｑ軸比例制御器５１の出力にｑ軸積分制御器５２の出力を加算してｑ軸電圧指令ｖｑ*を生成する。また、ｑ軸積分制御器５２の出力である積分値ΣＡＣＲｑは、電圧誤差補償器３３および定出力制御器３４へ出力される。
【００５９】
図４に戻って、ベクトル制御部１２の説明を続ける。図４に示すように、速度演算器２８は、電動機３の回転子電気角位相θを微分することによって電動機３の電気角速度ωを演算して非干渉制御器２９へ出力する。
【００６０】
非干渉制御器２９は、ｄｑ座標変換器２２から出力されるｑ軸電流ｉｑ_ｆｂおよびｄ軸電流ｉｄ_ｆｂと、電動機３の電気角速度ωとに基づいて、ｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*とｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を生成して出力する。なお、電気角速度ωは、電動機３の電気角回転周波数や電動機制御装置１の出力周波数と比例関係にある。したがって、非干渉制御器２９は、電気角速度ωに代えて電動機３の電気角回転周波数や電動機制御装置１の出力周波数に基づいてｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*とｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を生成して出力するようにしてもよい。
【００６１】
図６は、非干渉制御器２９の具体的構成の一例を示す図である。図６に示すように、非干渉制御器２９は、ローパルフィルタ（ＬＰＦ）６１、６５と、係数乗算器６２、６６と、加算器６３と、乗算器６４、６７とを備える。
【００６２】
ＬＰＦ６１は、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂの高周波成分を除去し、係数乗算器６２へ出力する。係数乗算器６２はＬＰＦ６１の出力にｄ軸インダクタンス値Ｌｄを乗算し、加算器６３へ出力する。加算器６３は、係数乗算器６２の出力に誘起電圧定数φを加算し、乗算器６４へ出力する。乗算器６４は、加算器６３の出力に電気角速度ωを乗算することによって、下記式（１８）に示すｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を生成する。
【数１３】
0005633551.tif 000014
【００６３】
ＬＰＦ６５は、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂの高周波成分を除去し、係数乗算器６６へ出力する。係数乗算器６６はＬＰＦ６５の出力にｑ軸インダクタンス値Ｌｑを乗算し、乗算器６７へ出力する。乗算器６７は、係数乗算器６６の出力に電気角速度ωを乗算することによって、下記式（１９）に示すｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*を生成する。
【数１４】
0005633551.tif 000015
【００６４】
ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂは、上述したように定出力制御器３４によって補正されたｄ軸電圧指令ｖｄ**に依存して流れることから、ｄ軸電流指令ｉｄ*どおりには流れておらず、ｄ軸電流指令ｉｄ*との間に小さくはない誤差が存在する。そのため、ｄ軸電流指令ｉｄ*という指令値に基づいてｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を生成すると、非干渉制御の精度が低下すると考えられる。
【００６５】
そこで、非干渉制御器２９は、電流検出部１１によって検出されたｄ軸電流ｉｄ_ｆｂおよびｑ軸電流ｉｑ_ｆｂという検出値に基づいて、ｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*およびｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*を生成するようにしている。これにより、非干渉制御を精度よく行うことができる。
【００６６】
図４に戻って、ベクトル制御部１２の説明を続ける。図４に示すように、減算器３０は、ｄ軸電圧指令ｖｄ*からｄ軸電圧補償値ｖｄ_ｑ*を減算してｄ軸電圧指令ｖｄ**’を生成し、生成したｄ軸電圧指令ｖｄ**’を減算器３２へ出力する。一方、加算器３１は、ｑ軸電圧指令ｖｑ*にｑ軸電圧補償値ｖｑ_ｄ*を加算してｑ軸電圧指令ｖｑ**を生成し、生成したｑ軸電圧指令ｖｑ**を振幅指令生成器３５および位相指令生成器３６へ出力する。
【００６７】
電圧誤差補償器３３は、ｑ軸電流制御の積分値ΣＡＣＲｑに含まれる成分のうち、巻線抵抗値Ｒによる電圧降下以外の成分を電圧誤差Δｖとして同定する。また、電圧誤差Δｖの支配的要因は、電動機３の回転速度に依存する誘起電圧定数誤差Δφであることから、電圧誤差補償器３３は、電圧誤差Δｖに基づき誘起電圧定数誤差Δφを求める。
【００６８】
電圧誤差補償器３３は、電圧飽和の有無を判定し、電圧飽和していない状態でのみ電圧誤差補償処理を実行する。電圧飽和の有無は、下記式（２０）に基づいて行われる。すなわち、電圧誤差補償器３３は、Ｋｈがｖ１_ｏｎｌｉｎｅＲ未満の場合に、電圧誤差補償処理を実行する。なお、ｖ１*は後述する出力電圧指令の振幅（振幅指令生成器３５の出力）であり、Ｖｄｃは、直流電源２から出力される直流電圧（以下、直流母線電圧と記載する場合がある）である。また、ｖ１_ｏｎｌｉｎｅＲは、設定パラメータであり、過渡状態を含め電圧飽和しないように、ｖ１_ｏｎｌｉｎｅＲが設定される。
【数１５】
0005633551.tif 000016
【００６９】
電圧誤差補償器３３は、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂ、ｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑ、および電動機３の電気角速度ωに基づいて、誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦを演算して、定出力制御器３４へ出力する。
【００７０】
図７は、電圧誤差補償器３３の具体的構成の一例を示す図である。図７に示すように、電圧誤差補償器３３は、係数乗算器７１と、減算器７２と、絶対値演算器７３と、リミッタ７４と、電動機３の電気角速度ωの正負符号を出力するｓｉｇｎ関数演算器７５と、乗算器７６と、除算器７７と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７８とを備える。
【００７１】
係数乗算器７１は、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂに巻線抵抗値Ｒを乗算して減算器７２へ出力する。減算器７２は、ｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑから係数乗算器７１の出力を減算する。
【００７２】
絶対値演算器７３は、電動機３の電気角速度ωの絶対値を演算してリミッタ７４へ出力する。リミッタ７４は、電気角速度ωの絶対値が予め設定された制限値となった場合に、電気角速度ωの絶対値を制限値に制限する。例えば、リミッタ７４は、電気角速度ωの絶対値の下限を１０Ｈｚ×２πに制限し、電気角速度ωの絶対値の上限を１００Ｈｚ×２πに制限する。ｓｉｇｎ関数演算器７５は、電動機３の電気角速度ωの正負を演算し、演算結果を乗算器７６へ出力する。乗算器７６は、リミッタ７４の出力とｓｉｇｎ関数演算器７５の出力を乗算して除算器７７へ出力する。なお、ｓｉｇｎ関数処理は、例えば、入力が正値の場合には＋１を出力し、入力が負値の場合には−１を出力する処理である。
【００７３】
除算器７７は、減算器７２の出力を乗算器７６の出力で除算することによって、誘起電圧定数誤差Δφを算出する。電圧誤差Δｖの支配的要因は、誘起電圧定数誤差Δφであるが、その他の電圧誤差要因としては電流微分に依存する電圧成分がある。かかる電圧成分は、同定が容易ではなく、定常的には無視できるものであることから、ＬＰＦ７８によって除去するようにしている。
【００７４】
具体的には、ＬＰＦ７８は、除算器７７から出力される誘起電圧定数誤差Δφの高調波成分を除去して生成した誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦを出力する。ＬＰＦ７８は、例えば、一次遅れフィルタであり、カットオフ周波数は、設定パラメータとして調整することができる。
【００７５】
図４に戻って、ベクトル制御部１２の説明を続ける。図４に示すように、定出力制御器３４は、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂ、ｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑおよび誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦに基づいて、補正電圧指令Δｖｄ*を生成し、減算器３２へ出力する。なお、非干渉制御器２９によってｑ軸電圧指令ｖｑ*から干渉成分が除去される場合、比例ゲインＫｐ_ＡＣＲｑは低く設定されるのが一般的である。そして、ｑ軸比例制御器５１の比例ゲインＫｐ_ＡＣＲｑを高く設定していなければ、ｑ軸電流制御器２７ｂの出力の大半は積分値ΣＡＣＲｑとなることから、定出力制御器３４に対しては、積分値ΣＡＣＲｑに代えてｑ軸電流制御器２７ｂの出力を入力するようにしてもよい。
【００７６】
図８は、定出力制御器３４の具体的構成の一例を示す図である。図８に示すように、定出力制御器３４は、絶対値演算器８０と、リミッタ８１と、乗算器８２、８５と、ｓｉｇｎ関数演算器８３と、係数乗算器８４と、減算器８６、８８と、除算器８７とを備える。
【００７７】
絶対値演算器８０は、電動機３の電気角速度ωの絶対値を演算してリミッタ８１へ出力する。リミッタ８１は、電気角速度ωの絶対値が予め設定された制限値となった場合に、電気角速度ωの絶対値を制限値に制限する。例えば、リミッタ８１は、電気角速度ωの絶対値の下限を１０Ｈｚ×２πに制限し、電気角速度ωの絶対値の上限を１００Ｈｚ×２πに制限する。これにより、例えば、電動機３が超低速時の場合に、除算器７７においてゼロ割が生じること、あるいは除算器７７の出力が過大になることを抑制できる。
【００７８】
ｓｉｇｎ関数演算器８３は、電動機３の電気角速度ωのｓｉｇｎ関数処理を行い、演算結果を乗算器８２、８５へ出力する。乗算器８２は、リミッタ８１の出力とｓｉｇｎ関数演算器８３の出力を乗算して除算器８７へ出力する。
【００７９】
係数乗算器８４は、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂに係数Ｋ１×Ｒを乗算して、乗算器８５へ出力する。乗算器８５は、係数乗算器８４の出力にｓｉｇｎ関数演算器８３の出力を乗算して減算器８６へ出力する。減算器８６は、ｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑから乗算器８５の出力を減算し、減算結果を除算器８７へ出力する。
【００８０】
除算器８７は、減算器８６の出力を乗算器８２の出力で除算し、かかる除算結果を減算器８８へ出力する。減算器８８は、除算器８７の出力から誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦを減算し、減算結果を調整値φＣＰＣ_ＩＮとして不感帯演算器８９へ出力する。なお、電圧誤差補償器３３は、電圧飽和していない状態でのみ誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦを演算しており、電圧飽和した状態における演算は行われない。したがって、電圧飽和した状態において減算器８８に入力される誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦには電圧飽和分（下記式（２１）中のΔＶｓｔ）は含まれておらず、減算器８８での処理によって、減算器８８の出力からは誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦ分だけが除去されることになる。その結果、電圧飽和分ΔＶｓｔに相当する値が調整値φＣＰＣ_ＩＮとして抽出される。
【００８１】
一方、電圧飽和した状態におけるｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑには、下記式（２１）で表される電圧成分を含むと考えられる。なお、式（２１）において、ΔＬｄは、ｄ軸インダクタンスのパラメータ誤差である。
【数１６】
0005633551.tif 000017
【００８２】
上記式（２１）において、右辺第１項は、抵抗による電圧降下分であり、右辺第２項は、誘起電圧およびインダクタンスのパラメータ誤差分である。また、右辺第３項（ΔＶｓｔ）が電圧飽和を示す項となる。
【００８３】
右辺第２項については、電動機３の回転速度に依存する項として、電圧誤差補償器３３から出力される誘起電圧定数誤差ΔφＬＰＦ（電圧飽和していない状態で演算した値）によって補償が行われる。
【００８４】
不感帯演算器８９は、入力される調整値φＣＰＣ_ＩＮが不感帯以下である場合、調整値φＣＰＣ_ＤＢとしてゼロを出力する。
【００８５】
図８に戻って、定出力制御器３４の説明を続ける。図８に示すように、定出力制御器３４は、係数乗算器９０〜９２と、積分器９３と、リミッタ９４、９７と、微分器９５と、加算器９６とを含むＰＩＤ制御器を備える。
【００８６】
不感帯演算器８９から出力される調整値φＣＰＣ_ＤＢは、係数乗算器９０〜９２へ入力される。係数乗算器９０は、調整値φＣＰＣ_ＤＢに比例ゲインＫｐ_ＣＰＣを乗算して出力する。係数乗算器９１は、調整値φＣＰＣ_ＤＢに積分ゲインＫｉ_ＣＰＣを乗算して出力する。係数乗算器９２は、調整値φＣＰＣ_ＤＢに微分ゲインＫｄ_ＣＰＣを乗算して出力する。
【００８７】
係数乗算器９１の出力は、積分器９３によって積分されてリミッタ９４に入力される。リミッタ９４は、積分器９３の出力を所定範囲内になるように制限して加算器９６へ出力する。具体的には、リミッタ９４は、積分器９３の出力が予め設定された上限値または下限値となった場合に、積分器９３の出力を上限値または下限値に制限して出力する。
【００８８】
また、係数乗算器９２の出力は、微分器９５によって微分されて加算器９６へ出力される。加算器９６は、係数乗算器９０の出力、リミッタ９４の出力および微分器９５の出力を加算してリミッタ９７へ出力する。リミッタ９７は、補正電圧指令Δｖｄ*が所定範囲を超えないように補正電圧指令Δｖｄ*を制限する。
【００８９】
図４に戻ってベクトル制御部１２の説明を続ける。図４に示すように、減算器３２は、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’から補正電圧指令Δｖｄ*を減算してｄ軸電圧指令ｖｄ**を生成し、かかるｄ軸電圧指令ｖｄ**を振幅指令生成器３５および位相指令生成器３６へ出力する。
【００９０】
振幅指令生成器３５は、ｑ軸電圧指令ｖｑ**およびｄ軸電圧指令ｖｄ**に基づき、出力電圧指令の振幅ｖ１*を求める。例えば、振幅指令生成器３５は、下記式（２２）から出力電圧指令の振幅ｖ１*を求めてリミッタ３７へ出力する。リミッタ３７は、出力電圧指令の振幅ｖ１*を所定範囲内に制限して出力する。
ｖ１*＝（ｖｄ**2＋ｖｑ**2）1/2              ・・・（２２）
【００９１】
位相指令生成器３６は、ｑ軸電圧指令ｖｑ**およびｄ軸電圧指令ｖｄ**に基づき、出力位相指令θａ*（ｄ軸との位相差）を求める。例えば、位相指令生成器３６は、下記式（２３）から出力電圧の位相指令θａ*を求めて加算器３８へ出力する。加算器３８は、出力電圧の位相指令θａ*に位置検出器４によって検出された回転子電気角位相θを加算して出力位相指令θ*を生成して、電力変換部１０へ出力する。
θａ*＝ｔａｎ-1（ｖｑ**／ｖｄ**）        ・・・（２３）
【００９２】
電力変換部１０のＰＷＭ信号生成器１４は、ベクトル制御部１２から出力される出力電圧指令の振幅ｖ１*および出力電圧の位相指令θ*に基づき、公知のＰＷＭ制御によってＰＷＭ信号を生成して３相インバータ回路１３を制御する。
【００９３】
以上のように、第１の実施形態に係る電動機制御装置１は、ｑ軸積分制御器５２から出力されたｑ軸電流偏差の積分値ΣＡＣＲｑに基づいて補正電圧指令Δｖｄ*を生成して出力する定出力制御器３４を備える。そして、電動機制御装置１は、ｄ軸電圧指令ｖｄ**’から補正電圧指令Δｖｄ*を減算することによって、ｄ軸電圧指令ｖｄ**を得る。これにより、電動機３の定出力領域におけるトルク応答性の低下と電圧利用率の低下とを共に抑制することができる。
【００９４】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る電動機制御装置について説明する。本実施形態に係る電動機制御装置は、第１の実施形態に係る電動機制御装置１に対し、ベクトル制御部において電流制限器を有する点で異なる。なお、第１の実施形態に係る電動機制御装置１と同一機能を有する構成要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９５】
図９は、第２の実施形態に係る電動機制御装置の構成を示す図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る電動機制御装置１Ａは、ベクトル制御部１２Ａにおいて、電流制限器２３と、減算器２５とを備える。
【００９６】
上述したように、定出力制御が行われている際には、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂの制御よりも、ｑ軸電流ｉｑ_ｆｂの制御の方が強く作用することから、ｄ軸電流ｉｄ_ｆｂをｄ軸電流指令ｉｄ*に応じた値に制御することができない。そのため、下記式（２４）に示す出力電流ｉｍ（出力電流の大きさを表す）が、仮に過電流状態となった場合、かかる状態を抑制しようとする強制力は低下する。
【数１７】
0005633551.tif 000018
【００９７】
そこで、電動機制御装置１Ａのベクトル制御部１２Ａは、電流制限器２３および減算器２５を備えており、かかる構成によって出力電流ｉｍに対して電圧飽和が緩和する方向に運転状態を制御する。具体的には、出力電流ｉｍが制限値である電流制限指令ｉｍ＊を超えた場合、速度指令を低下させる（例えば、電流制限指令ｉｍ＊と出力電流ｉｍとの電流偏差Δｉｍ＊に応じて速度指令の加減速率または速度指令値を低減させる、あるいはｑ軸電流補正指令Δｉｑ*に応じて速度指令の加減速率または速度指令値を低減させる）と同時にｑ軸電流指令ｉｑ*も低減することで、電圧飽和が緩和する方向に運転状態を制御しつつ、過電流の早期抑制を行うことができる。なお、速度指令は、電圧指令の出力周波数に比例する値であり、電動機３に流れる電流が制限値を超えた場合、電流制限器２３によって、例えば、電圧指令の出力周波数または出力周波数の加減速率が低減されることになる。
【００９８】
電流制限器２３において、出力電流偏差Δｉｍ＊とｑ軸電流補正指令Δｉｑ*との間の伝達関数をＧｃ（ｓ）とすると、電流制限指令ｉｍ＊から出力電流ｉｍまでを含むブロック図は、図１０のように表することができる。なお、以下の説明においては、電流制御器は電流制限動作に対し十分高速であることから電流制御器を定数値１とみなし、また、電流制限動作は速度制御器に対し十分高速であることから速度制御器内での変動を無視している。
【００９９】
また、出力電流偏差Δｉｍ＊は、電流制限指令ｉｍ＊と出力電流ｉｍとの偏差であり、電流制限指令ｉｍ＊は電流制限器２３内において動的に生成される。
【０１００】
ここで、無効電力をＱ［Ｗ］とし、力率をθφ［ｒａｄ］とし、出力電流ｉｍをＩ［Ａ］、出力電圧をＶ[ｖ（ボルト）]とすると、図１０に示す制御ブロック図は、下記式（２５）のように表すことができる。なお、式（２５）に示すトルクＴは、式（２６）のように表すことができる。
【数１８】
0005633551.tif 000019
【０１０１】
また、定出力状態での運転であることを考え、下記式（２７）のように、２つのパラメータ（Ｖ、ω）を固定値として設定すると、トルクＴから電流｜Ｉ｜への伝達関数は下記式（２８）のように表すことができる。
【数１９】
0005633551.tif 000020
【０１０２】
したがって、出力電流偏差Δｉｍ＊およびｑ軸電流補正指令Δｉｑ*との間の伝達関数Ｇｃ（ｓ）が積分特性となるようにすれば、出力電流ｉｍを安定して制御することができる。そこで、伝達関数Ｇｃ（ｓ）の演算器は積分制御器として、下記式（２９）のように表すことができる。
【数２０】
0005633551.tif 000021
【０１０３】
上記式（２９）において、電流制限器２３の制御応答をωＡＩＣ［ｒａｄ／ｓ］とし、直流母線電圧をＶｄｃ［ｖ（ボルト）］としている。なお、ωＡＩＣは、設定パラメータである。かかる式（２９）より、伝達関数Ｇｃ（ｓ）の積分ゲインは、下記式（３０）のように表すことができる。
【数２１】
0005633551.tif 000022
【０１０４】
このように、電流制限器２３は、電流制限指令ｉｍ＊と出力電流ｉｍとの偏差である出力電流偏差Δｉｍ＊を上記式（３０）で表される積分ゲインＫｉを乗じて積分することによって、ｑ軸電流補正指令Δｉｑ*を生成する。そして前述のとおり、出力電流偏差Δｉｍ＊に応じて速度指令値ω＊を低下させ、同時に、減算器２５によってｑ軸電流補正指令Δｉｑ*を減算したｑ軸電流指令ｉｑ*に基づいてｑ軸電流制御を行うことで、出力電流ｉｍが大きく変動した場合には早期に抑制するようにしている。
【０１０５】
電流制限器２３は、以上のように構成されており、電流制限器２３の積分ゲインＫｉは、力率θφに応じて変動する。具体的には、力率θφが大きい場合には、ローゲインになり、小さい場合は、ハイゲインとなるように動作する。なお、図９において電流制限器２３に入力されるＶｄ_ｌｉｍ**およびＶｑ_ｌｉｍ**は、ｄ軸電圧指令ｖｄ**およびｑ軸電圧指令ｖｑ**に対する飽和リミット処理後の各電圧指令である。
【０１０６】
第１の実施形態および第２の実施形態では共に、電動機３の回転子電気角位相θを位置検出器４を用いて検出している。しかしながら、本件発明の適用はこれに限られることなく、出力電流および出力電圧に基づいて回転子電気角位相θを演算する位置検出器レスの構成であっても差し支えない。
【０１０７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１Ａ  電動機制御装置
２  直流電源
３  ３相交流電動機
４  位置検出器
１０  電力変換部
１１  電流検出部
１２  ベクトル制御部
１３  ３相インバータ回路
１４  ＰＷＭ信号生成部
２１  ３相／２相変換器
２２  ｄｑ座標変換器
２３  電流制限器
２４〜２６、３０、３２、７２、８６、８８、１０３、１１３  減算器
２７  電流制御器
２７ａ  ｄ軸電流制御器
２７ｂ  ｑ軸電流制御器
２８  速度演算器（微分器）
２９  非干渉制御器
３１、３８、９６  加算器
３３  電圧誤差補償器
３４  定出力制御器
３５  振幅指令生成器
３６  位相指令生成器
３７、４６、５６、７４、８１、９４、９７、１０８、１１４、１１８  リミッタ
４１  ｄ軸比例制御器
４２  ｄ軸積分制御器
４３  ｄ軸電圧指令器
４４、５４、６２、６５、６６、７１、８４、９０〜９２、１０２、１０５、１１６、１２１  係数乗算器
４５、５５、９３、１１７  積分器
５１  ｑ軸比例制御器
５２  ｑ軸積分制御器
５３  ｑ軸電圧指令器
６４、６７、７６、８２、８５、１０４、１１１、１１５、１２０  乗算器
７３、８０、１０７  絶対値演算器
７５、８３、１０９、１１９  ｓｉｇｎ関数演算器
７７、８７、１０６  除算器
８９  不感帯演算器
９５  微分器
１０１  出力電流演算器
１１０  電力・電圧演算器
１１２  力率演算器
【図１】
0005633551.tif 000023
【図２】
0005633551.tif 000024
【図３】
0005633551.tif 000025
【図４】
0005633551.tif 000026
【図５】
0005633551.tif 000027
【図６】
0005633551.tif 000028
【図７】
0005633551.tif 000029
【図８】
0005633551.tif 000030
【図９】
0005633551.tif 000031
【図１０】
0005633551.tif 000032