(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動対象を駆動するための駆動力発生手段と、
この駆動力発生手段に三相交流電流を供給して駆動する駆動手段と、
この駆動手段によって上記駆動力発生手段に供給される三相交流電流の少なくとも二相の電流を検出する電流検出手段と、
上記駆動力発生手段の電気角を検出する電気角検出手段と、
この電気角検出手段の出力値に基づいて、上記三相交流電流を上記駆動力発生手段の発生推力方向に座標変換すると共に、上記三相交流電流を同推力発生方向と直交する方向に座標変換する座標変換手段と、
この座標変換手段の出力値を予め指定された目標値に収束させるように座標変換した電圧を演算する電流制御手段と、
この電流制御手段の出力値を三相交流電圧に変換して上記駆動手段に出力する逆座標変換手段と、
予め指定されたトルク電流の目標値から上記座標変換手段の出力値を減算した値と上記電気角検出手段の出力値とに基づいて上記座標変換手段の出力値に含まれるリップル成分を演算するリップル演算手段と、
このリップル演算手段の演算結果に基づいて上記電流制御手段の出力値を調整してリップル成分を除去するリップル除去手段と、
上記リップル演算手段の演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を演算するオフセット電圧演算手段と、
このオフセット電圧演算手段の演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を除去するオフセット電圧補償手段と
を具備したことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
上記リップル演算手段は、
上記電気角検出手段の出力値に関する一次関数を演算すると共に当該一次関数の切片を調整可能に設定する位相調整手段を有する第１の電気角一次関数演算手段と、
上記電気角一次関数演算部の出力値に関する正弦値あるいは余弦値を演算する第１の三角関数演算手段と、
予め指定された目標値から上記座標変換手段の出力値を減算した値と上記第１の三角関数演算部の出力値とを乗算し、その乗算結果を上記電気角に関してその電気角の一周期の整数倍の区間で積分する積分手段と、
上記積分手段の出力値をさらに電気角に関して積分し、所定のゲインを乗ぜられた積分結果を上記位相調整手段の出力とする位相積分手段と
を備えていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
上記リップル演算手段は、
上記位相調整手段の出力値に所定の位相差を加えて上記電流検出手段に含まれるリップル成分の電気角に対する位相差を出力する位相演算手段と、
上記電気角検出手段の出力値に関する一次関数を演算すると共に当該一次関数の切片を上記位相演算手段の出力とする第２の電気角一次関数演算手段と、
この第２の電気角一次関数演算部の出力値に関する正弦値あるいは余弦値を演算する第２の三角関数演算手段と、
予め指定された目標値から上記座標変換手段の出力値を減算した値と上記第２の三角関数演算手段の出力値とを乗算し、その乗算結果を上記電気角に関してその電気角の一周期の整数倍の区間で積分し、積分結果に所定のゲインを乗じて上記電流検出手段に含まれるリップル成分の振幅を演算する振幅演算手段と
を備えていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
上記座標変換手段は、ｄｑ座標変換を行う機能を備えていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
上記リップル演算手段は、ｄ軸電流とｑ軸電流に含まれるリップル成分を演算することを特徴とする請求項４記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
上記リップル除去手段は、上記リップル演算手段によって演算されたｄ軸電流とｑ軸電流に含まれるリップル成分を除去することを特徴とする請求項５記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
上記オフセット電圧補償手段は、
上記オフセット演算手段で演算されるオフセット電圧成分を上記電気角に関して積分する積分器と、
所定のゲインを乗ぜられた当該積分の演算結果を上記電流検出手段の出力値から減ずる減算器と
を備えていることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
駆動対象を駆動するための駆動力発生手段と、
この駆動力発生手段に三相交流電流を供給して駆動する駆動手段と、
この駆動手段によって上記駆動力発生手段に供給される三相交流電流の少なくとも二相の電流を検出する電流検出手段と、
上記駆動力発生手段の電気角を検出する電気角検出手段と、
この電気角検出手段の出力値に基づいて、上記三相交流電流を上記駆動力発生手段の発生推力方向に座標変換すると共に、上記三相交流電流を同推力発生方向と直交する方向に座標変換する座標変換手段と、
この座標変換手段の出力値を予め指定された目標値に収束させるように座標変換した電圧を演算する電流制御手段と、
この電流制御手段の出力値を三相交流電圧に変換して上記駆動手段に出力する逆座標変換手段とを備えたモータ駆動装置に用いられるトルクリップル除去方法であって、
予め指定されたトルク電流の目標値から上記座標変換手段の出力値を減算した値と上記電気角検出手段の出力値とに基づいて上記座標変換手段の出力値に含まれるリップル成分を演算し、
その演算結果に基づいて上記電流制御手段の出力値を調整して上記リップル成分を除去すると共に、
上記リップル成分の演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を演算し、
その演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を除去することを特徴とするトルクリップル除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエレベータなどに用いられるモータの駆動装置に係り、特に電流センサのオフセット電圧に起因するトルクリップルを低減するモータ駆動装置およびトルクリップル除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのような回転機のトルクもしくはリニアモータのようなアクチュエータの推力で外部から駆動対象を駆動することが広く行われている。こうした装置では、トルクもしくは推力にリップル成分があると、装置全体に振動が発生し、駆動対象に所定の動きを付与することが困難になる。
【０００３】
例えば、エレベータシステムであれば、トルクリップルの周期で乗りかごが上下に加振されて乗り心地が損なわれる。また、電気自動車にあっては、トルクリップルの周期で騒音が発生し、車体が振動して乗り心地を著しく悪化させる。さらに、リニアサーボモータの推力リップルは速度むらや位置誤差の要因となるため、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）加工装置においては加工精度を悪化させる原因となっている。
【０００４】
ここで、回転機のトルクリップルやリニアモータの推力リップルには、（ａ）減速機を含むモータ本体に起因するものと、（ｂ）回転子の回転検出センサや可動子の位置検出センサ、さらには電流センサのオフセット電圧に起因するものがある。
【０００５】
上記（ａ）は、モータ固定子と回転子もしくは可動子の工作精度、回転子軸受もしくは可動子支持機構の偏心、モータ内部の磁界の高調波および減速機の組立て精度等、様々な原因に起因している。
【０００６】
トルクリップルの低減方法は従来から種々検討されている。例えば、減速機が発生するトルクリップルに着目して、トルクリップル調整ゲインをＡ、減速機の回転角をθ、初期位相をα１として補正信号（Ｔｃｏｍｐ＝Ａｓｉｎ（θ＋α１）を演算し、その補正信号をモータの回転周期に同期させてフィードフォワード的に目標トルク指令に加算することにより、トルクリップルを打ち消す方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、トルクリップルがモータの回転角と相関性を持つことに着目し、その相関関係を記憶装置に記憶させておき、モータ回転角に基づいてこれと対応するトルクリップルデータを記憶装置から読み出し、トルク司令値からリップル分を差し引いたものを新たなトルク司令値とする方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、学習によって振幅パラメータと位相パラメータを推定したキャンセリング信号をｄ軸とｑ軸のトルク指令に加算する方法がある（例えば、特許文献３参照）。さらに、リニアモータにあっては、可動子の位置で固定子と可動子の電気角が求まるため、回転機と同様の方法で推力リップルの低減が図られている。
【０００９】
しかし、こうした方法であっても、それぞれの補償パラメータが個々のモータに依存する場合が多く、多数のモータでトルクリップルの除去を行うためには多大な時間を要し、コストもかかる。
【００１０】
上記（ｂ）は、回転検出センサや電流センサに起因するトルクリップルはモータトルクリップルとして現れるため、一般には顕在化しないことが多い。しかし、回転検出センサの出力値に検出対象の回転角に起因するリップル含まれていると、リップルの振幅が検出対象の角速度に比例して大きくなるため、モータのトルクや回転速度を制御する際に角速度フィードバックゲインを大きくできないという問題がある。
【００１１】
また、三相交流モータをいわゆるベクトル制御で駆動する場合において、電流センサがオフセットを持つと、三相交流電流をｄｑ座標変換したときに、そのｄ軸とｑ軸の電流に電気角の周期でリップルが重畳する。この場合、出力トルクとは無関係にリップルの周波数が回転速度に比例するため、無負荷運転時であっても、駆動対象の共振周波数を励起するという問題がある。
【００１２】
回転検出センサに関わる問題では、検出回転角をθ、検出回転角を時間微分して得られる角速度をω、モータ回転当りの回転角リップルの周期をｎ、調整ゲインをＧ、調整位相をψとして、補正値−ωＧｓｉｎ（ｎθ＋ψ）を演算し、リップルを含む角速度ωに補正値を加えてリップルを除去する方法（例えば、特許文献４参照）がある。また、これらの調整ゲインや調整位相を学習により自動調整する方法がある（例えば、特許文献５参照）。
【００１３】
一方、電流センサのオフセット電圧に起因するトルクリップルに対しては、オフセット電圧の小さいセンサを用いれば容易に解決することができる。しかし、こうしたセンサは高価であり、使用環境条件が厳しく、さらに、検査や保守が必要であるなどの制約条件が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平７−１２９２５１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９９２７７号公報
【特許文献３】特願２００５−１０４４４７号公報
【特許文献４】特願２００１−２８００３０号公報
【特許文献５】特願２００４−０１６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述したように、電流センサのオフセット電圧に起因するトルクリップルに対しては、解決策に制約が多く、結局、システムのコスト高につながっていた。このため、あえてトルクリップルや推力リップルの低減は実施せず、モータの取付け方法や固定方法、あるいは防音・除振・防振機構などの機械的手段により、トルクリップルや推力リップルの駆動対象への影響を抑制していた。
【００１６】
しかしながら、こうした方法であっても、機械的手段の追加が必要であり、コストもかかる。また、機械的手段がトルクリップルや推力リップルで加振されると、装置の寿命が短縮されるばかりでなく、故障発生頻度が高くなり、装置の信頼性が低下することになる。
【００１７】
本発明はかかる事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、電流センサのオフセット電圧に起因するトルクリップルを簡便に低減し、駆動対象の振動・騒音を抑制し、装置の機能を満足すると共にコストの低減化および信頼性の向上が図れるモータ駆動装置およびトルクリップル除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るモータ駆動装置は、駆動対象を駆動するための駆動力発生手段と、この駆動力発生手段に三相交流電流を供給して駆動する駆動手段と、この駆動手段によって上記駆動力発生手段に供給される三相交流電流の少なくとも二相の電流を検出する電流検出手段と、上記駆動力発生手段の電気角を検出する電気角検出手段と、この電気角検出手段の出力値に基づいて、上記三相交流電流を上記駆動力発生手段の発生推力方向に座標変換すると共に、上記三相交流電流を同推力発生方向と直交する方向に座標変換する座標変換手段と、この座標変換手段の出力値を予め指定された目標値に収束させるように座標変換した電圧を演算する電流制御手段と、この電流制御手段の出力値を三相交流電圧に変換して上記駆動手段に出力する逆座標変換手段と、予め指定されたトルク電流の目標値から上記座標変換手段の出力値を減算した値と上記電気角検出手段の出力値とに基づいて上記座標変換手段の出力値に含まれるリップル成分を演算するリップル演算手段と、このリップル演算手段の演算結果に基づいて上記電流制御手段の出力値を調整してリップル成分を除去するリップル除去手段と、上記リップル演算手段の演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を演算するオフセット電圧演算手段と、このオフセット電圧演算手段の演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を除去するオフセット電圧補償手段とを具備したことを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るトルクリップル除去方法は、駆動対象を駆動するための駆動力発生手段と、この駆動力発生手段に三相交流電流を供給して駆動する駆動手段と、この駆動手段によって上記駆動力発生手段に供給される三相交流電流の少なくとも二相の電流を検出する電流検出手段と、上記駆動力発生手段の電気角を検出する電気角検出手段と、この電気角検出手段の出力値に基づいて、上記三相交流電流を上記駆動力発生手段の発生推力方向に座標変換すると共に、上記三相交流電流を同推力発生方向と直交する方向に座標変換する座標変換手段と、この座標変換手段の出力値を予め指定された目標値に収束させるように座標変換した電圧を演算する電流制御手段と、この電流制御手段の出力値を三相交流電圧に変換して上記駆動手段に出力する逆座標変換手段とを備えたモータ駆動装置に用いられるトルクリップル除去方法であって、予め指定されたトルク電流の目標値から上記座標変換手段の出力値を減算した値と上記電気角検出手段の出力値とに基づいて上記座標変換手段の出力値に含まれるリップル成分を演算し、その演算結果に基づいて上記電流制御手段の出力値を調整して上記リップル成分を除去すると共に、上記リップル成分の演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を演算し、その演算結果に基づいて上記電流検出手段の出力値に含まれるオフセット電圧成分を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電流センサのオフセット電圧に起因するトルクリップルを簡便に低減することができる。これにより、駆動対象の振動・騒音を抑制して装置の機能を満足すると共に調整作業の簡素化でコストの低減を図ることができる。また、駆動対象に余計な振動が発生せずに破損しにくくなるため、装置の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図２】図２は同実施形態におけるモータ駆動装置に設けられたリップル演算器の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は同実施形態におけるモータ駆動装置に設けられたオフセット電圧演算器の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は同実施形態におけるモータ駆動装置に設けられたオフセット電圧補償器の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は同実施形態におけるモータ駆動装置に設けられた速度制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は同実施形態における角速度と時間との関係を示すパターン図である。
【図７】図７は同実施形態におけるトルク指令値と時間およびトルク出力と時間との関係を示すパターン図である。
【図８】図８は本発明の第２の実施形態に係るモータ駆動装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図９】図９は本発明の第３の実施形態に係るモータ駆動装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
まず、本発明の実施形態を説明する前に、電流センサのオフセット電圧に起因するトルクリップルとこれを除去する原理について説明する。
【００２３】
三相交流モータの駆動方式としてベクトル制御方式を適用して、トルクや推力を制御しながら駆動対象を駆動することが広く行なわれている。この場合、三相交流モータの三相のうち少なくとも二相の電流を検出することが必要である。なお、三相交流モータには誘導電動機や同期電動機などの様々な種類があるが、ここでは簡単のため、永久磁石型同期電動機を例にして説明する。
【００２４】
いま、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の三相のうち、Ｕ相とＷ相に電流センサが取付けられている場合を考える。Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流をそれぞれｉｕｒ，ｉｖｒ，ｉｗｒとし、三相二相変換（αβ変換）による静止座標α軸の電流をｉα，同β軸の電流をｉβ、この静止座標を移動磁界の電気角をθとして回転させた場合の回転座標への座標変換（ｄｑ座標変換）による回転座標系のｄ軸の電流をｉｄ，同回転座標系のｑ軸の電流をｉｑとすれば、以下の関係が成立する。
【数１】
0005447810.tif 000002
【００２５】
【数２】
0005447810.tif 000003
【００２６】
ここで、Ｕ相電流センサのオフセットをｉｕｏ、Ｖ相電流センサのオフセットをｉｖｏ，Ｗ相電流センサのオフセットをｉｗｏとすると、これらをｄｑ座標変換して得られるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑは次式となる。
【数３】
0005447810.tif 000004
【００２７】
式（３）において、第１式、第２式とも右辺２項，３項が電流センサのオフセットにより生じるリップル成分を表している。
【００２８】
三相巻線に中性線がなく、Ｖ相に電流センサがない場合を考えると、式（１），（２）は、ｉｖｒ＝−ｉｕｒ−ｉｗｒであることから、
【数４】
0005447810.tif 000005
【００２９】
とすることができる。式（３）も同様に、ｉｖｏ＝−ｉｕｏ−ｉｗｏであることから、ｄ軸の電流リップル成分ｉｄｏ，ｑ軸の電流リップル成分ｉｑｏは次式で与えられる。
【数５】
0005447810.tif 000006
【００３０】
式（５）のｄ軸，ｑ軸の電流リップル成分の振幅をａｄ，ａｑとし、電気角θとの位相差をψｄ，ψｑとして、次のように書き換えられる。
【数６】
0005447810.tif 000007
【００３１】
したがって、ｄｑ座標系において、電気角と同じ周期のリップル成分を検出し、位相と振幅を推定できれば、
【数７】
0005447810.tif 000008
【００３２】
もしくは、
【数８】
0005447810.tif 000009
【００３３】
により、Ｕ相とＷ相の電流センサのオフセットを計算することができる。つまり、ｄｑ軸電流の電気角と同周期のリップル成分を電流センサのオフセット成分として表すことができる。
【００３４】
次に、ｄｑ座標系におけるリップル成分の推定方法について説明する。
【００３５】
リップル成分は、モータの電気角をθ，その電気角θと電流リップルの位相差をψ，電流リップルの振幅をａとすれば、ａｓｉｎ（θ＋ψ）と表せる。これに推定位相差ζを持つ参照信号ｓｉｎ（θ＋ζ）を乗じて、電気角の一周期で積分すると、次式に示す位相差（ψ−ζ）の関数が得られる。ｓは積分結果である。
【数９】
0005447810.tif 000010
【００３６】
ここで、βをゲインとして、推定位相差ζを、
【数１０】
0005447810.tif 000011
【００３７】
で定義すると、式（９）より、ψ−ζ＋π／２＝０の近傍で、
【数１１】
0005447810.tif 000012
【００３８】
となる。したがって、推定位相差ζは、
【数１２】
0005447810.tif 000013
【００３９】
と表現できる。つまり、モータが回転し、電気角が増大すると、電流リップルの位相差ψに対して９０度遅れた値に収束する。このため、式（１１）のシステムから得られる推定位相差ζに９０度を加えた位相差φが電流リップルの位相差ψに収束することになる。
【００４０】
このような方法で電流リップルの位相差を求める一方で、次式で電流リップルの振幅推定値αを計算する。
【数１３】
0005447810.tif 000014
【００４１】
ここで、ｓｉｎ（θ＋φ）は参照信号であり、φ＝ψ＋π／２である。式（１３）から明らかなように、電気角との位相差推定値φが真値に収束するに連れて、振幅推定値αも電流リップルの振幅ａに収束する。
【００４２】
このように、電流センサのオフセット電圧に起因するｄｑ軸電流のリップル成分に上記のような方法を適用することで、ｄｑ軸それぞれのリップル成分の振幅と位相差を推定することができる。
【００４３】
ここで、式（９）および式（１３）において、それぞれの参照信号に対して電気角θと同周期のリップル成分が乗ぜられている。これは、直流分も含め、電気角θと同周期以外の周波数成分を被乗算信号として一周期の範囲で積分すると、その積分結果がゼロになるためである。したがって、式（９）および式（１３）において、ｄｑ軸電流ｉｄ，ｉｑそのものを被乗算信号として用いることができる。この場合、ｉｄ，ｉｑをまとめてｉｄｑで表わせば、式（９）および式（１３）は次のようになる。
【数１４】
0005447810.tif 000015
【００４４】
【数１５】
0005447810.tif 000016
【００４５】
以上述べたように、リップル成分の振幅と位相差が式（１４）と式（１５）により推定できる。したがって、式（７）もしくは式（８）で電流センサのオフセット推定値を得ることができ、このオフセット推定値を電流センサの出力値から減ずることによりトルクリップルを低減することができる。
【００４６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００４７】
（第１の実施形態）
（１）全体構成
図１は本発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置の全体構成を示すブロック図であり、図中の符号１がモータ駆動装置の全体を示している。なお、棒線は電力線、矢印線は信号線を表している。
【００４８】
モータ駆動装置１には、駆動対象（負荷）３が接続されている。駆動対象３は、例えばエレベータであれば、乗りかごを昇降動作させるための巻上機である。速度制御装置５は、この駆動対象３を所定の目標速度で動かすべきトルク指令をモータ駆動装置１に出力する。
【００４９】
本実施形態において、モータ駆動装置１は、回転電動機１１と、駆動装置１３と、レゾルバ１５と、極対数乗算器１６と、磁界型電流センサ１７と、正逆ゲイン乗算器１８と、ｄｑ座標変換器１９と、トルク電流変換器２１と、電流偏差演算器２３と、リップル演算器２５と、電流制御装置２７と、三相座標変換器２９と、オフセット電圧演算器３１と、オフセット電圧補償器３３とを備える。
【００５０】
また、モータ駆動装置１には、駆動装置１３を介して回転電動機１１に電力を供給する三相交流電源３５と、モータ駆動装置１に動作電力を供給する電源３７が外部から接続されている。
【００５１】
回転電動機１１は、駆動力発生手段として、駆動対象３を駆動する。この回転電動機１１は、図示せぬ交番磁極と可動部を有する。
【００５２】
駆動装置１３は、駆動手段として用いられ、回転電動機１１を三相交流電流を供給して駆動する。詳しくは、回転電動機１１の交番磁極に所定の入力値に等しい三相交流励磁電圧を印加し、交番磁極を三相交流電流で励磁して駆動する。
【００５３】
レゾルバ１５は、電気角検出手段として用いられ、回転電動機１１の交番磁極と可動部の電気角を回転角として検出する。極対数乗算器１６は、レゾルバ１５の回転角を回転電動機１１の極対数倍して電気角を出力する。
【００５４】
磁界型電流センサ１７は、電流検出手段として用いられ、回転電動機１１に供給される三相交流電流の少なくとも二相の電流を検出する。この磁界型電流センサ１７は、駆動装置１３の出力電流が流れる動力線周囲に発生する磁界から当該出力電流を検出する。正逆ゲイン乗算器１８は、極対数乗算器１６の出力値に−１を乗じる。
【００５５】
ｄｑ座標変換器１９は、座標変換手段として用いられ、レゾルバ１５および電流センサ１７からの出力値に基づいてｄｑ座標変換を行い、ｄ軸電流とｑ軸電流を出力する。詳しくは、回転電動機１１の可動部に作用する電磁力を発生させる三相交流電流を、レゾルバ１５の出力値に基づいて交番磁極に形成される移動磁界と共に移動する発生推力方向に座標変換すると共に、当該三相交流電流を同推力発生方向と直交する方向に座標変換して出力する。
【００５６】
トルク電流変換器２１は、速度制御装置５から出されるトルク指令値をｄｑ軸の電流指令値に変換する。
【００５７】
電流偏差演算器２３は、トルク電流変換器２１のｄ軸，ｑ軸の出力値（予め指定された目標値）からｄｑ座標変換器１９の出力値を減じる。
【００５８】
リップル演算器２５は、リップル演算手段として用いられ、ｄｑ座標変換器１９の出力値およびレゾルバ１５の出力値とに基づいて、ｄｑ座標変換器１９の出力値であるｄｑ軸の電流に含まれるリップル成分を演算する。
【００５９】
電流制御装置２７は、電流制御手段として用いられ、リップル演算器２５の演算結果を入力すると共にトルク電流変換器２１の出力値およびｄｑ座標変換器１９の出力値を入力し、トルク電流変換器２１から出力されるｄｑ軸の電流指令値にｄｑ座標変換器１９の出力値を収束させるようにｄｑ軸の電圧を演算する。
【００６０】
三相座標変換器２９は、逆座標変換手段として用いられ、電流制御装置２７から出力されるｄｑ軸電圧を三相交流電圧に変換して駆動装置１３に出力する。
【００６１】
オフセット電圧演算器３１は、オフセット電圧演算手段として用いられ、リップル演算器２５の出力値に基づいて電流センサ１７の出力値に含まれるオフセット電圧成分を演算する。
【００６２】
オフセット電圧補償器３３は、オフセット電圧補償手段として用いられ、オフセット電圧演算器３１の出力値に基づいて電流センサ１７の出力値に含まれるオフセット電圧成分を除去する。
【００６３】
次に、上述した電流制御装置２７、駆動装置１３、リップル演算器２５、オフセット電圧演算器３１、オフセット電圧補償器３３、そして、速度制御装置５の構成について、さらに詳しく説明する。
【００６４】
（２）電流制御装置２７の構成
電流制御装置２７は、電流偏差演算器２３の他に、リップル減算器４１と、ＰＩ制御器４３とを備える。
【００６５】
リップル減算器４１は、リップル除去手段として用いられ、電流偏差演算器２３にて演算された電流偏差からリップル演算器２５で演算されたリップル成分を減じることにより、リップル成分が出力されないように電流制御装置２７の出力値を調整する。
【００６６】
ＰＩ制御器４３は、リップル減算器４１の出力値を入力とし、その入力値に所定の比例ゲインを乗じると共に当該入力値を積分し、その積分結果に所定の積分ゲインを乗じ、その２つの乗算結果の和を出力する。
【００６７】
（３）駆動装置１３の構成
駆動装置１３は、コンバータ４５とインバータ４７とを備える。
【００６８】
コンバータ４５は、三相交流電源３５に接続され、交流電圧を直流電圧に変換する。インバータ４７は、このコンバータ４５に接続され、三相座標変換器２９から出力される三相交流電圧値に等しい三相交流電圧を回転電動機１１の図示せぬ三相巻き線に印加する。
【００６９】
（４）リップル演算器２５の構成
図２はリップル演算器２５の構成を示すブロック図である。  
図２に示すように、リップル演算器２５は、電気角一次関数演算部５１と、正弦演算部５３と、乗算器５５と、擬似微分器５７と、絶対値演算器５９と、電気角積分器６１と、位相積分器６３とを備える。
【００７０】
電気角一次関数演算部５１は、第１の第１の電気角一次関数演算手段として用いられ、電気角検出手段であるレゾルバ１５の出力値に関する一次関数を演算すると共に当該一次関数の切片を調整可能に設定する位相調整器６９を有する。
【００７１】
正弦演算部５３は、第１の三角関数演算手段として用いられ、電気角一次関数演算部５７の出力値に関する正弦値を計算する。乗算器５５は、電流偏差演算器２３の出力値に正弦演算部５３の出力値を乗じる。擬似微分器５７は、電気角一次関数演算部５１から得られる電気角を時間微分する。絶対値演算器５９は、擬似微分器５７の出力値の絶対値を演算する。
【００７２】
電気角積分器６１は、積分手段として用いられ、乗算器５５の出力値と絶対値演算器５９の出力値および電気角一次関数演算部５１から得られる電気角に基づいて、乗算器５５の出力値を電気角に関して一周期の所定の倍数、例えば一倍の区間で積分する。位相積分器６３は、位相積分手段として用いられ、電気角積分器６１の出力値を電気角に関して積分し、所定のゲインを乗じて出力する。
【００７３】
また、上記電気角一次関数演算部５１は、整数ゲイン乗算器６７と、位相調整器６９と、加算器７１とで構成される。
【００７４】
整数ゲイン乗算器６７は、正逆ゲイン乗算器１８の出力値を所定の整数倍、例えば一倍する。位相調整器６９は、位相調整手段として用いられ、この整数ゲイン乗算器６７が出力する電気角との所定の位相差を出力する。加算器７１は、正逆ゲイン乗算器６７の出力値と位相調整器６９の出力値とを加算する。
【００７５】
また、上記電気角積分器６１は、角速度乗算器７３と、時間積分器７５と、第１の２πサンプルホルダ７７と、第２の２πサンプルホルダ７９と、減算器８１とで構成される。
【００７６】
角速度乗算器７３は、乗算器５５の出力値に絶対値演算器５９の出力値を乗じる。時間積分器７５は、この角速度乗算器７３の出力値を時間積分する。
【００７７】
第１の２πサンプルホルダ７７は、整数ゲイン乗算器６７から出力される電気角の２πごとに時間積分器７５の出力値をサンプルホールドする。第２の２πサンプルホルダ７９は、第１の２πサンプルホルダ７７の出力値を正逆ゲイン乗算器６７から出される電気角の２πごとにサンプルホールドする。減算器８１は、第１のサンプルホルダ７７の出力値から第２の２πサンプルホルダ７９の出力値を減算する。
【００７８】
また、上記位相積分器６３は、角速度乗算器８３と、時間積分器８５と、ゲイン乗算器８７とで構成される。
【００７９】
角速度乗算器８３は、電気角積分器６１の出力値に絶対値演算器５９の出力値を乗じる。時間積分器８５は、この角速度乗算器８５の出力値を時間積分する。この間、ゲイン乗算器８７は、積分器８５の出力値に所定のゲインを乗算する。
【００８０】
そして、位相積分器６３の出力値は位相調整器６９の所定値に設定されている。ここで、電気角θに関する任意の関数ｆ（θ）の積分値は、時間ｔの関数ｆ（θ（ｔ））に角速度を乗じた時間積分値に等しい。つまり、
【数１６】
0005447810.tif 000017
【００８１】
であるから、電気角積分器６１および位相積分器６３では、時間積分器７５，８５を使用していても電気角に関する積分が演算できることは言うまでもない。
【００８２】
また、上記リップル演算器２５は、位相演算器８９と、第２の電気角一次関数演算部９３と、第２の正弦演算部９５と、振幅演算器９７とで構成される。
【００８３】
位相演算器８９は、位相演算手段として用いられ、位相調整器６９の出力値に所定の位相差、例えばπ／２を加えて、電流偏差演算器２３の出力値に含まれるリップル成分の電気角に対する位相差を出力する。
【００８４】
第２の電気角一次関数演算部９３は、第２の電気角一次関数演算手段として用いられ、位相演算器８９の出力値と整数ゲイン乗算器６７の出力値を加算器９１で加算して、電気角に関する一次関数を演算する。
【００８５】
第２の正弦演算部９５は、第２の三角関数演算手段として用いられ、第２の電気角一次関数演算部９３の出力値から正弦値を演算する。振幅演算器９７は、振幅演算手段として用いられ、第２の正弦演算部９５の出力値と電流偏差演算器２３を介したｄｑ座標変換器１９の出力値とに基づいて、そのｄｑ座標変換器１９の出力値に含まれるリップル成分の振幅を演算する。
【００８６】
また、上記振幅演算器９７は、乗算器９９と、乗算器１０１と、時間積分器１０３と、第１の２πサンプルホルダ１０５と、第２の２πサンプルホルダ１０７と、ゲイン乗算器１１１とで構成される。
【００８７】
乗算器９９は、正弦演算部９５の出力値に電流偏差演算器２３の出力値を乗じる。乗算器１０１は、この乗算器９９の演算結果に絶対値演算器５９の出力値を乗じる。時間積分器１０３は、乗算器１０１の出力値を時間積分する。
【００８８】
第１の２πサンプルホルダ１０５は、整数ゲイン乗算器６７から出力される電気角の２πごとに時間積分器１０３の出力値をサンプルホールドする。第２の２πサンプルホルダ１０７は、第１の２πサンプルホルダ１０５の出力値を整数ゲイン乗算器６７から出力される電気角の２πごとにサンプルホールドする。
【００８９】
減算器１０９は、第１のサンプルホルダ１０５の出力値から第２の２πサンプルホルダ１０７の出力値を減算する。ゲイン乗算器１１１は、減算器１０９の出力値に所定のゲイン、例えば１／πを乗じる。
【００９０】
そして、ゲイン乗算器１１ｌの演算結果であるリップル成分の振幅と正弦演算部９５の電気角正弦関数を乗算器１１３で乗じることにより、電流偏差演算器２３から出力されるｄ軸電流およびｑ軸電流に含まれるリップル成分を得ることができる。
【００９１】
つまり、リップル演算器２５は、レゾルバ１５から出力される回転角検出値とｄｑ座標変換器１９から出力されるｄ軸電流値およびｑ軸電流値を入力し、これらに含まれるリップル成分およびリップルの電気角に対する位相差とリップルの振幅を出力している。
【００９２】
なお、リップル演算器２５はｄ軸電流およびｑ軸電流に関して同一構成となるため、図２では一軸のみの構成が示されている。
【００９３】
（５）オフセット電圧演算器３１の構成  
図３はオフセット電圧演算器３１の構成を示すブロック図である。  
図３に示すように、オフセット電圧演算器３１は、ｄ軸ベースオフセット電圧演算器１１５とｑ軸ベースオフセット電圧演算器１１７とを備える。
【００９４】
ｄ軸ベースオフセット電圧演算器１１５は、リップル演算器２５より入力するｄ軸電流のリップル振幅，同位相差に基づいて、電流センサ１７のＵ相電流検出値およびＷ相電流検出値に含まれるオフセット電圧を上記式（７）に基づいて演算する。
【００９５】
ｑ軸ベースオフセット電圧演算器１１７は、リップル演算器２５より入力するｑ軸電流のリップル振幅，同位相差に基づいて、電流センサ１７のＵ相電流検出値およびＷ相電流検出値に含まれるオフセット電圧を上記式（８）に基づいて演算する。
【００９６】
ここで、上記ｄ軸ベースオフセット電圧演算器１１５は、正逆ゲイン乗算器１１９と、振幅ゲイン調整器１２１と、正接演算器１２３と、乗算器１２５と、ゲイン乗算器１２７と、ゲイン乗算器１２９と、乗算器１３１と、定数加算器１３５と、平方根演算器１３７と、ゲイン乗算器１３９と、ゲイン乗算器１４１と、除算器１４３と、除算器１４５とで構成される。
【００９７】
正逆ゲイン乗算器１１９は、リップル演算器２５が電流偏差演算器２３を介してｄｑ座標変換器１９の出力値を入力していることの影響を取り除くために、ｄ軸電流リップルの位相差に−１を乗じる。
【００９８】
振幅ゲイン調整器１２１は、電流センサ１７の出力値に含まれるオフセット電圧とｄ軸電流リップルの位相差および振幅において、それぞれが変動した場合でも当該ｄ軸ベースオフセット電圧演算器１１５の出力値の連続性が維持できるように、ｄ軸電流リップルの振幅に１もしくは−１を乗じる。
【００９９】
正接演算器１２３は、正逆ゲイン乗算器ｌ１９の出力値の正接を演算する。乗算器１２５は、正接演算器１２３の出力値の二乗を演算する。ゲイン乗算器１２７は、振幅ゲイン調整器１２１の出力値を√６倍する。ゲイン乗算器１２９は、振幅ゲイン調整器１２１の出力値を−３√２倍する。
【０１００】
乗算器１３１は、ゲイン乗算器１２７の出力値に正接演算器１２３の出力値を乗じる。減算器１３３は、ゲイン乗算器１２９の出力値から乗算器１３１の出力値を減じる。定数加算器１３５は、乗算器１２５の出力値に１を加える。
【０１０１】
平方根演算器１３７は、加算器１３５の出力値の平方根を演算する。ゲイン乗算器１３９は、平方根演算器１３７の出力値を３倍する。ゲイン乗算器１４１は、平方根演算器１３７の出力値を６倍する。除算器１４３は、乗算器１３１の出力値をゲイン乗算器１３９の出力値で除算する。除算器１４５は、減算器１３３の出力値をゲイン乗算器１４１の出力値で除算する。
【０１０２】
また、上記ｑ軸ベースオフセット電圧演算器１１７は、正逆ゲイン乗算器１４７と、振幅ゲイン調整器１４９と、正接演算器１５１と、乗算器１５３と、ゲイン乗算器１５５と、ゲイン乗算器１５７と、乗算器１５９と、減算器１６１と、定数加算器１６３と、平方根演算器１６５と、ゲイン乗算器１６７と、ゲイン乗算器１６９と、除算器１７１と、除算器１７３とで構成される。
【０１０３】
正逆ゲイン乗算器１４７は、リップル演算器２５が電流偏差演算器２３を介してｄｑ座標変換器１９の出力値を入力していることの影響を取り除くためにｑ軸電流リップルの位相差に−１を乗じる。振幅ゲイン調整器１４９は、電流センサ１７の出力値に含まれるオフセット電圧とｄ軸電流リップルの位相差および振幅においてそれぞれが変動した場合でも当該ｑ軸ベースオフセット電圧演算器１１７の出力値の連続性が維持できるようｑ軸電流リップルの振幅に１もしくは−１を乗じる。
【０１０４】
正接演算器１５１は、正逆ゲイン乗算器１４７の出力値の正接を演算する。乗算器１５３は、正接演算器１５１の出力値の二乗を演算する。ゲイン乗算器１５５は、振幅ゲイン調整器１４９の出力値を√６倍する。ゲイン乗算器１５７は、振幅ゲイン調整器１４９の出力値を３√２倍する。
【０１０５】
乗算器１５９は、ゲイン乗算器１５７の出力値に正接演算器１５１の出力値を乗じる。減算器１６１は、ゲイン乗算器１５５の出力値から乗算器１５９の出力値を減じる。定数加算器１６３は、乗算器１５３の出力値に１を加える。
【０１０６】
平方根演算器１６５は、加算器１６３の出力値の平方根を演算する。ゲイン乗算器１６７は、平方根演算器１６５の出力値を−３倍する。ゲイン乗算器１６９は、平方根演算器１６５の出力値を６倍する。除算器１７１は、ゲイン乗算器１５５の出力値をゲイン乗算器１６７の出力値で除算する。除算器１７３は、減算器１６１の出力値をゲイン乗算器１６９の出力値で除算する。
【０１０７】
（６）オフセット電圧補償器３３の構成  
図４はオフセット電圧補償器３３の構成を示すブロック図である。  
図４に示すように、オフセット電圧補償器３３では、オフセット電圧演算器３１からｄ軸ベースオフセット電圧演算結果ｉｗｏとｑ軸ベースオフセット電圧演算結果ｉｕｏを入力する。
【０１０８】
オフセット電圧補償器３３は、この２つのオフセット電圧演算結果ｉｗｏおよびｉｕｏに所定のゲインを乗じた後、これらを電気角に関して積分する。そして、オフセット電圧補償器３３は、ｉｕｏの積分結果を磁界型電流センサ１９のＵ相電流検出値から減じ、ｉｗｏの積分結果を磁界型電流センサ１９のＷ相電流検出値から減じることで、磁界型電流センサ１９の検出値に内在するオフセット電圧の補償が行われる。補償後のＵ相電流検出値およびＷ相電流検出値は、ｄｑ座標変換器１９に入力される。
【０１０９】
具体的には、オフセット電圧補償器３３は、ゲイン乗算器１７５と、ゲイン乗算器１７７と、乗算器１７９，１８１と、時間積分器１８３，１８５と、減算器１８７と、減算器１８９とから構成される。
【０１１０】
ゲイン乗算器１７５は、ｄ軸ベースオフセット電圧演算結果ｉｗｏに所定のゲインを乗じる。ゲイン乗算器１７７は、ｑ軸ベースオフセット電圧演算結果ｉｕｏに所定のゲインを乗じる。乗算器１７９は、ゲイン乗算器１７５の出力値に絶対値演算器５９が出力する電気角角速度を乗じる。乗算器１８１は、ゲイン乗算器１７７の出力値に絶対値演算器５９が出力する電気角角速度を乗じる。
【０１１１】
時間積分器１８３は、乗算器１７９の出力値を時間積分する。時間積分器１８５は、乗算器１８１の出力値を時間積分する。減算器１８７は、電流センサ１９のＷ相検出値から時間積分器１８３の出力値を減じる。減算器１８９は、電流センサ１９のＵ相検出値から時間積分器１８５の出力値を減じる。
【０１１２】
（７）速度制御装置５の構成  
図５は速度制御装置５の構成を示すブロック図である。  
図５に示すように、速度制御装置５は、角速度目標パターン発生器１９１とトルク指令演算部１９３とから構成される。この速度制御装置５は、本発明のモータ駆動装置１と同様に電源３７に接続されて動作する。
【０１１３】
角速度目標パターン発生器１９１は、回転電動機ｌｌの角速度が追従すべき角速度目標パターンを出力する。トルク指令演算部１９３は、角速度目標パターン発生器１９１およびレゾルバ１５の出力値に基づいて、回転電動機１１の回転速度を目標パターンに追従させるためのトルク指令値を演算する。
【０１１４】
（動作説明）  
次に、図６および図７を参照して、モータ駆動装置１の動作について説明する。
【０１１５】
図６は角速度と時間との関係を示すパターン図、図７はトルク指令値と時間およびトルク出力と時間との関係を示すパターン図である。
【０１１６】
モータ駆動装置１が待機状態にあるとき、詳しくは、三相交流電源３５および単相交流電源３７の投入により、モータ駆動装置１および速度制御装置５が稼動状態であるが、角速度目標パターン発生器１９１がゼロを出力している場合には、回転電動機１１は角速度ゼロの状態を維持している。また、最初の起動時には、位相調整器６９には例えばゼロが設定されている。
【０１１７】
ここで、速度制御装置５の角速度目標パターン発生器１９１から図６のような台形パターンを有する角速度の目標値が出力されると、トルク指令演算部１９３では、レゾルバ１５から出力される現在の回転電動機１１の角速度と角速度目標パターン発生器１９１の角速度目標値とに基づいて回転電動機１１に対するトルク指令値を演算する。演算結果はトルク電流変換器２１に入力される。これにより、図５に示すように、電流センサ１７、極対数乗算器１６、ｄｑ座標変換器１９、電流制御装置２７、三相座標変換器２９、駆動装置１３を介してベクトル制御が行われ、トルク指令値に従って回転電動機１１が駆動される。
【０１１８】
この回転電動機１１の駆動に伴い、駆動対象３が回転を開始する。回転電動機１１の回転はレゾルバ１５によって検出され、再び角速度信号に変換されてトルク指令演算部３３にフィードバックされる。これにより、駆動対象３の回転速度（角速度）は、図６の実際値のように目標値に追従する。
【０１１９】
このとき、電流センサ１７の検出値にオフセット電圧が含まれていると、ベクトル制御におけるｄｑ座標変換の際に、ｄ軸およびｑ軸の電流に、上記式（５）で表される電気角θに同期するリップル成分ｉｄｏ，ｉｑｏが混入する。
【０１２０】
特に、回転電動機１１が永久磁石同期モータの場合には、ｑ軸電流はモータのトルクや推力に比例するため、リップル成分ｉｑｏの振幅に比例したトルクリップルが発生する。この場合、回転電動機１１の出力トルクは、図７（ａ）の指令値に対して同図（ｂ）のような状態になる。その結果、回転電動機１１に振動や騒音が発生し、駆動対象３の動作精度を悪化させ、破損を招くなどして信頼性を著しく損なうことになる。
【０１２１】
ここで、本実施形態におけるモータ駆動装置１にあっては、電流制御装置２７に設けられた電流偏差演算器２３の出力値がリップル演算器２５に入力されて、ｄ軸電流およびｑ軸電流に含まれるリップル成分が演算される。この演算結果はリップル減算器４１に与えられて、電流偏差演算器２３の出力値からリップル成分が減算される。
【０１２２】
詳しく説明すると、レゾルバ１５の出力値が極対数乗算器１６に入力されて、回転電動機ｌｌの極対数が乗算されると共に、正逆ゲイン乗算器１８で電流偏差演算器２３による減算の影響が取り除かれる。
【０１２３】
正逆ゲイン乗算器１８から出力される電気角には、トルクリップルの電気角に対する高調波周期から求まる所定のゲインが乗算されており、結果として整数ゲイン乗算器６７からは回転電動機ｌｌの電気角に比例した値が出力される。そして、位相調整器６９の出力値と整数ゲイン乗算器６７の出力値が加算器７１で加算されて、電気角に関する一次関数が計算される。加算器７１の出力値は正弦演算部５３に入力され、上記一次関数に関する正弦値は乗算器５５によって電流偏差演算器２３の出力値が乗ぜられ、乗算器５５の乗算結果に対して電気角積分器６１が電気角θに関する一周期の積分を演算する。この段階で、位相調整器６９の出力値をζとした上記式（９）が演算される。
【０１２４】
電気角積分器６１の演算結果ｓは位相積分器６３に入力され、ゲイン乗算器８７の所定値を−βとして、上記式（１０）の電気角θに関する積分が行われる。この演算結果は直ちに位相調整器６９の出力値として設定される。このため、上記式（１１）の微分方程式が成立し、位相調整器６９の出力値は上記式（１２）で明らかなように位相差ψに対して９０度遅れた値に収束する。
【０１２５】
一方、位相調整器６９出力値には、第２の電気角一次関数演算部９３において位相角差９０度が位相演算器８９によって加えられている。したがって、正弦演算部９５の出力値を電気角θに関して一周期の積分演算を行う振幅演算器９７の出力値は、上記式（１３）に一致する。このため、位相調整器６９出力値の電気角θとリップル成分の位相差ψヘの収束にともなって、振幅演算器９７の出力値もリップル成分の振幅値ａに収束する。
【０１２６】
このようにして、リップル演算器２５によって演算されたリップル成分は電流制御装置２７のリップル減算器４１に与えられる。これにより、電流偏差演算器２３から出力される電流偏差から当該リップル成分を減じられ、回転電動機１１に発生していたトルクリップルが除去されることになる。
【０１２７】
さらに、リップル演算器２５によって演算されたリップル成分はオフセット電圧演算器３１にも与えられている。オフセット電圧演算器３１において、リップル演算器２５で得られるリップル成分の振幅と位相からｄ軸電流については上記式（７）、ｑ軸電流については上記式（８）が演算されて、電流センサ１７のオフセット電圧ｉｕｏ，ｉｗｏが求められる。この求められたオフセット電圧ｉｕｏ，ｉｗｏは、オフセット電圧補償器３３の減算器１８７，１８９にて電流センサ１７の電流検出値から減じられ、電流センサ検出値が持つ実際のオフセット電圧が除去殺される。
【０１２８】
このとき、オフセット電圧補償器３３では、電流センサ１７のＷ相検出値に含まれるオフセット電圧に対して上記式（７）のｉｗｏを入力し、Ｕ相検出値に含まれるオフセット電圧に対して上記式（８）のｉｕｏを入力している。
【０１２９】
また、これらの入力したオフセット電圧ｉｕｏ，ｉｗｏにはゲイン乗算器１７５，１７７において所定のゲインが乗ぜられ、ゲイン乗算器１７５，１７７の出力値はそれぞれ電気角θに関して積分され、減算器１８７，１８９に入力されている。このため、リップル演算器２５において位相調整器６９の出力値が実際のリップル成分の位相差に十分収束してから、電流センサ１７の検出値の補償を徐々に行うことができ、検出値の補償にともなう位相差の変動を回避することができる。
【０１３０】
また、Ｕ相とＷ相のオフセット電圧の補償値に上記式（７），式（８）に基づくｄ軸リップル成分の振幅と位相差およびｑ軸リップル成分の振幅と位相差を使用することで、真値への収束過程で生じる正接演算の特異点通過がＵ相とＷ相で同時に発生しなくなり、オフセット電圧ｉｕｏ，ｉｗｏの真値への収束性が確実になる。
【０１３１】
したがって、図７（ｂ）の回転電動機１１の出力トルクに含まれるリップル成分は、回転電動機ｌｌの回転が増すに連れて除去されることになり、結果的に図７（ｃ）のように滑らかになる。これにより、トルクリップルによる駆動対象３の動作精度の悪化や破損を防ぐことができる。
【０１３２】
上述のように本発明の第１の実施形態でよれば、電流センサ１７のオフセット電圧に起因して発生する回転電動機１１のトルクリップルを減少させると共に、そのオフセット電圧自体を自動的に補償することができる。これにより、駆動対象もしくはモータ本体に生じている振動や騒音を装置の運転中に容易かつ効果的に低減でき、装置の機能を満足すると共に信頼性の向上が図れる。
【０１３３】
なお、上記第１の実施形態では、電気角θに関する積分演算の際に、被積分関数に電気角角速度を乗じて時間積分しているが、これは演算方法をなんら限定するものでない。例えば、量子化された電気角Δθ毎に被積分関数ｆ（θ）をサンプリングし、次式を演算する方法であってなんら差し支えない。
【数１７】
0005447810.tif 000018
【０１３４】
また、電流検出手段として磁界型電流センサ１７を用いているが、これは電流検出手段を何ら限定するものでなく、例えば抵抗器両端の電圧降下で電流を検出しても良い。さらに、電気角検出手段としてレゾルバ１５を使用しているが、これは電気角検出手段をなんら限定するものでなく、例えば、パルスジェネレータを使用して何ら差し支えない。加えて、モータ駆動装置１は回転電動機１１を備えているが、これはモータの種類を何ら限定するものでなく、リニアモータであってなんら差し支えない。
【０１３５】
また、図２において、リップル演算器２５に三角関数演算手段として正弦演算部５３，９５を設けたが、電気角一次関数演算部５１，９１の出力値に関する余弦値を演算するための演算部を用いて構成することでもよい。
【０１３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【０１３７】
上記第１の実施形態では、エレベータのようにモータの運転速度の変動が大きい駆動対象を想定し、リップル演算器２５、オフセット電圧演算器３１、オフセット電圧補償器３３を用いて、電流センサ１７の電圧オフセットに起因するトルクリップルを低減する構成とした。しかし、一定の速度で連続運転される場合には、オフセット電圧演算器３１、オフセット電圧補償器３３は必ずしも必要とせず、以下のような形態としても良い。
【０１３８】
図８は本発明の第２の実施形態におけるモータ駆動装置の全体的な構成を示すブロック図である。なお、上記第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付して、その説明は省略するもものとする。また、同一機能の個所にも同一符号を付して、差異がある場合にはアルファベットの付加で区別する。
【０１３９】
図８において、第２の実施形態のモータ駆動装置の全体が１Ａとして示されている。このモータ駆動装置１Ａは、一定の速度で連続運転されることを前提とする。
【０１４０】
本実施形態において、モータ駆動装置１Ａは、回転電動機１１と、駆動装置１３と、レゾルバ１５と、極対数乗算器１６と、磁界型電流センサ１７と、正逆ゲイン乗算器１８と、ｄｑ座標変換器１９と、トルク電流変換器２１と、電流偏差演算器２３と、リップル演算器２５と、電流制御装置２７と、三相座標変換器２９と、さらに、リップル除去手段として用いられるリップル減算器４１’とを備える。
【０１４１】
また、モータ駆動装置１Ａには、駆動装置１３を介して回転電動機１１に電力を供給する三相交流電源３５と、モータ駆動装置１に動作電力を供給する電源３７が外部から接続されている。
【０１４２】
ここで、モータ駆動装置１Ａが一定の速度で連続運転されるため、速度制御装置５（詳しくは、図５の角速度目標パターン発生器１９１）から出力される目標値は一定であり、ｄｑ座標変換器１９の出力値も変動しない。このため、リップル演算器２５には、電流偏差演算器２３の出力値の代わりにｄｑ座標変換器１９の出力値を入力してもよい。
【０１４３】
この場合、正逆ゲイン乗算器１８には、正逆ゲインとして１が設定される。そして、ｄｑ座標変換器１９の出力値も変動しないので、ｄｑ軸の電流リップル成分の振幅や電気角に対する位相差も変動しない。
【０１４４】
したがって、リップル演算器２５で演算されるｄ軸電流およびｑ軸電流のリップル成分をリップル除去手段であるリップル減算器４１’に入力し、ｄｑ座標変換器１９の出力値に含まれるリップル成分を電流制御装置２７の外部で相殺するだけで、回転電動機１１のトルクリップルを容易に除去することができる。
【０１４５】
さらに、オフセット電圧演算器３１の演算結果がオフセット電圧表示器１９５に導入されており、当該オフセット電圧表示器１９５によりオフセット電圧演算器３１の演算結果を読み取ることができる。
【０１４６】
しかし、回転電動機１１の運転が終了し、再び運転を始める場合にはリップル演算器２５においてリップル成分の振幅および位相差の演算が最初から行われるので、リップル演算器２５の出力値が十分に実際の値に収束するまではトルクリップルが発生することになる。
【０１４７】
本実施形態では、オフセット電圧補償手段としてオフセット電圧表示器１９５、オフセット電圧設定器１９７および減算器１９９が設けられており、これらでオフセット電圧補償器３３’が構成されている。
【０１４８】
このため、回転電動機の運転を終了するまえにオフセット電圧表示器１９５に表示されるＵ相およびＷ相のオフセット電圧を読み取り、読み取った値をオフセット電圧設定器１９７に入力して、磁界型電流センサ１７のオフセット電圧を補償する。
【０１４９】
つまり、磁界型電流センサ１７のＵ相およびＷ相の検出値からオフセット電圧設定器１９７の出力値を減算器１９９により減算することで当該オフセット電圧が相殺される。すると、回転電動機１７の運転を終了してもＵ相およびＷ相のオフセット電圧値がオフセット電圧設定器１９７に残ることになり、再び回転電動機１１の運転を開始してもｄｑ座標変換器１９には最初からオフセット電圧が補償された電流検出値が入力され、トルクリップルは発生しない。
【０１５０】
このように、第２の実施形態によれば、モータ駆動装置の構成が著しく簡素化できる。また、駆動対象もしくはモータ本体に生じている振動や騒音を装置の運転中に容易かつ効果的に低減することができ、装置の機能を満足すると共にコストの低減化および信頼性の向上が図れる。
【０１５１】
（第３の実施形態）
さらに、本発明の第３の実施形態を図９に基づいて説明する。
【０１５２】
図９は本発明の第３の実施形態におけるモータ駆動装置の全体的な構成を示すブロック図である。なお、上記第１および第２の実施形態と同じ部分には同一符号を付して、その説明は省略するもものとする。また、同一機能の個所にも同一符号を付して、差異がある場合にはアルファベットの付加で区別する。
【０１５３】
第３の実施形態では、オフセット電圧補償手段としてのオフセット電圧補償器３３”が上記第１の実施形態で用いたオフセット電圧補償器３３と上記第２の実施形態で用いたオフセット電圧表示器１９５、オフセット電圧設定器１９７および減算器１９９を備えている。
【０１５４】
このような構成において、オフセット電圧設定器１９７に前回の運転で求められているオフセット値を入力しておけば、再運転時のリップル演算およびオフセット演算の収束が早くなるという利点があり、繰返し運転時の装置の信頼性を向上させることができる。
【０１５５】
なお、上記第１乃至第３の実施形態では、全体の演算動作をハードウエア的に説明したが、これらの演算動作をソフトウエア的に処理することも可能である。
【０１５６】
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１５７】
１，１Ａ…モータ駆動装置，３…駆動対象（負荷），５…速度制御装置，１１…回転電動機，１３…駆動装置，１５…レゾルバ，１６…極対数乗算器，１７…磁界型電流センサ，１８，１１９，１４７…正逆ゲイン乗算器，１９…ｄｑ座標変換器，２１…トルク電流変換器，２３…電流偏差演算器，２５…リップル演算器，２７…電流制御装置，２９…三相座標変換器３１…オフセット電圧演算器，３３，３３’，３３”…オフセット電圧補償器，３５…三相交流電源，３７…単相交流電源，４１，４１’…リップル減算器，４３…ＰＩ制御器，４５…コンバータ，４７…インバータ，５１，９３…電気角一次関数演算部，５３，９５…正弦演算部，５５，７３，８３，９９，１０１，１１３，１２５，１３１，１５３，１５９，１７９，１８１…乗算器，５７…擬似微分器，５９…絶対値演算器，６１…電気角積分器，６３…位相積分器，６７…整数ゲイン乗算器，６９…位相調整器，７１，９１…加算器，７５，８５，１０３，１８３，１８５…時間積分器，７７，７９，１０５，１０７…２πサンプルホルダ，８１，１０９，１３３，１６１，１８７，１８９…減算器，８７，１１１，１２７，１２９，１３９，１４１，１５５，１５７，１６７，１６９，１７５，１７７…ゲイン乗算器，８９…位相演算器，９７…振幅演算器，１１５…ｄ軸ベースオフセット電圧演算器，１１７…ｑ軸ベースオフセット電圧演算器，１２１，１４９…振幅ゲイン調整器，１２３，１５１…正接演算器，１３５，１６３…定数加算器，１３７，１６５…平方根演算器，１４３，１４５，１７１，１７３…除算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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