(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に突極性を有する永久磁石形同期電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であって、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子位置を推定し、この位置推定値と電動機に対する直軸電圧指令及び横軸電圧指令とに基づいて三相電圧指令を演算して制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段と、
電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波電流を抽出するとともに、前記高周波電流を除去した直軸基本波電流と横軸基本波電流を抽出する手段と、
前記直軸基本波電流を零に制御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、
前記横軸基本波電流を零に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、
前記高周波電流から回転子の速度推定値を演算し、この速度推定値を積分して第１の位置推定値を演算する手段と、
前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変化率により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項２】
回転子に突極性を有する永久磁石形同期電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であって、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子位置を推定し、この位置推定値と電動機に対する直軸電圧指令及び横軸電圧指令とに基づいて三相電圧指令を演算して制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段と、
電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、前記直軸電流及び横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波電流をそれぞれ抽出するとともに、前記高周波電流を除去した直軸基本波電流と横軸基本波電流を抽出する手段と、
前記直軸基本波電流を正及び負の値に制御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、
前記横軸基本波電流を零に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、
前記横軸電流から抽出した高周波電流から回転子の速度推定値を演算し、この速度推定値を積分して第１の位置推定値を演算する手段と、
前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記直軸電流から抽出した高周波電流の振幅により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項３】
回転子に突極性を有する永久磁石形同期電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であって、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子位置を推定し、この位置推定値と電動機に対する直軸電圧指令及び横軸電圧指令とに基づいて三相電圧指令を演算して制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段と、
電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波電流を抽出するとともに、前記高周波電流を除去した直軸基本波電流と横軸基本波電流を抽出する手段と、
前記直軸基本波電流を零に制御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、
前記横軸基本波電流を少なくとも零でない値に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、
前記高周波電流から回転子の速度推定値を演算し、この速度推定値を積分して第１の位置推定値を演算する手段と、
前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記横軸電流通流時の加速度を前記速度推定値から演算し、かつ、前記横軸電流の値が零のときと零でないときとの加速度の大きさの比較により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に突極性を有する永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ）の制御装置に関し、特に回転子の磁極位置（以下、回転子位置という）を検出するための位置検出センサを使用しない永久磁石形同期電動機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形同期電動機の高性能制御には、回転子の位置情報が必要である。
一般に位置検出センサとして、エンコーダやレゾルバなどが用いられているが、低コスト化を目的として、電動機の電圧や電流の情報から電気的に回転子位置を推定演算するセンサレス制御が提案されている。その一手法として、特開平７−２４５９８１号公報に記載された磁極位置検出装置が知られている。この公知技術に記載された回転子位置の検出手法は、突極性を有する永久磁石形同期電動機に高周波電圧を印加し、その結果として流れる突極性に起因した高周波電流から回転子位置を推定演算するものである。
【０００３】
しかしながら、特開平７−２４５９８１号公報による回転子位置の推定演算方法は、原理的に１８０°の位置推定誤差を持つことがあり、これを補正するための演算（以下、この演算を「磁極判別」と呼ぶ。）が必要となる。この磁極判別法としては、
・電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」1990年11月  Vol.110  pp.1193〜1200
・電気学会論文誌Ｄ「産業応用部門誌」1996年7月  Vol.116  pp736〜742
・IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.32, NO.5, SEPTEMBER/OCTOBER 1996
等が提案されている。
【０００４】
上記磁極判別方法は何れも電動機鉄心の磁気飽和特性を利用したものであり、回転子位置推定値を使用し、直軸電流を正極性および負極性に制御したときの電流の変化率の違いを使って磁極判別を行う。ここで、今後の理解を容易にするために、用語を説明する。
【０００５】
まず、直軸とは回転子永久磁石の磁極方向にとった座標軸であり、直軸電流とは直軸方向の電流成分である。言い換えるならば、正の直軸電流は永久磁石による磁束を強めるように作用し、負の直軸電流とは永久磁石による磁束を弱めるように作用する電流成分である。電圧に関しても同じように定義し、直軸電圧とは直軸方向の電圧成分である。また、直軸と直交方向に横軸を定義し、横軸方向の電流、電圧をそれぞれ横軸電流、横軸電圧と呼ぶ。
【０００６】
図６に、永久磁石形同期電動機のセンサレス制御装置の磁極判別法の従来技術を示す。
図６において、電動機（ＰＭモータ）４０の電圧指令は座標変換器１に入力される。ここで、直軸電圧指令ｖd*には通常、方形波状の高周波電圧（基本波電圧成分と異なる周波数の高周波電圧であり、以下では、この電圧を方形波電圧という）が重畳され、横軸電圧指令ｖq*としては零が与えられる。
【０００７】
座標変換器１は、積分器８から出力される位置推定値θと前記電圧指令ｖｄ＊，ｖｑ＊とに基づいて三相電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を演算する。これらの電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊をＰＷＭ回路３により電力変換器（インバータ）３０のスイッチング素子に対するゲート信号に変換して、電動機４０の端子電圧を制御する。なお、２０は三相交流電源である。
【０００８】
座標変換器２は、電力変換器３０の出力側から検出した電機子電流ｉｕ，ｉｗと位置推定値θとから、直軸電流ｉｄ、横軸電流ｉｑを演算する。高周波分離フィルタ４は、ｉｑから方形波電圧と同じ周波数成分の横軸高周波電流ｉｑｈを分離・抽出する。
【０００９】
なお、二つのスイッチＡと三つのスイッチＢとが連動スイッチとして設けられており、直軸電圧指令ｖｄ＊にはスイッチＡまたはスイッチＢにより選択された電圧が重畳される。また、メモリ５には直軸電流ｉｄがスイッチＢにより入力され、積分器８には、横軸高周波電流ｉｑｈが入力される速度推定器７の出力がスイッチＡにより、零がスイッチＢにより入力されるようになっている。
【００１０】
運転開始時は、始めに突極性を利用した位置推定を行う。図示するようにスイッチＡが全て閉じており、スイッチＢが全て開いている。スイッチＡが閉じているので、直軸電圧指令ｖｄ＊は、図示するような正負に値が繰り返す方形波電圧となる。
【００１１】
速度推定器７は、高周波分離フィルタ４により分離された横軸高周波電流ｉｑｈの値から速度推定値を演算し、積分器８は、速度推定値を積分して位置推定値θを演算する。
この結果、位置推定値θは、真値または１８０°の誤差をもった値に収束する。
【００１２】
次に、磁極判別について説明する。この場合には図示の状態とは逆で、スイッチＡは全て開き、スイッチＢは全て閉じている。直軸電圧指令ｖｄ＊としては、方形波電圧の代わりに、磁極判別用試験信号として間欠的に正極性及び負極性となるパルス電圧が与えられており、直軸電流ｉｄを零から正へ、または零から負へ制御する。
【００１３】
このとき、方形波電圧の重畳は停止されていて横軸高周波電流ｉｑｈを使った速度・位置推定演算ができないので、積分器８には零を入力することによりその動作を停止して位置推定値θを固定する。
【００１４】
正極性及び負極性のパルス電圧を印加したときの直軸電流ｉｄの変化率△ｉｄｐ，△ｉｄｍは、それぞれメモリ５に記憶される。
磁極判別器６は、△ｉｄｐ，△ｉｄｍの値を比較して、積分器８の出力を次の数式１によりプリセットし、位置推定値の演算誤差を補正する。すなわち、速度推定器７の出力を積分した値を第１の位置推定値とすれば、この第１の位置推定値を数式１によりプリセットして補正した第２の位置推定値θを生成し、出力する。
【００１５】
［数式１］
(ａ)  △ｉｄｐ＜△ｉｄｍのとき  →  θ＝θ（前回値）＋１８０°
(ｂ)  △ｉｄｐ＞△ｉｄｍのとき  →  θ＝θ（前回値）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の制御では、磁極判別の際には位置推定演算を停止する必要がある。このため、回転子が回転している場合は回転子位置が不明であり、パルス電圧を正確に直軸の正方向および負方向に出力できずに磁極判別を誤る恐れがある。また、磁極判別を行なっている間は基本波電流を制御できないため、回転子の回転に伴う誘起電圧により電機子に過大な電流が流れる恐れがある。
【００１７】
そこで本発明は、位置推定演算を磁極判別と同時に実行可能とし、更に磁極判別時にも基本波電流の制御を行えるようにして過電流の発生を防止するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明においては、基本波電圧に周波数の異なる高周波電圧、例えば方形波電圧を重畳し、電機子に流れる高周波電流を使って位置推定値を演算する。そして、磁極判別用試験信号としてのパルス電圧を高周波電圧に重畳するか、直軸電流または横軸電流の極性を制御し、位置推定を行ないながら、高周波電圧に同期したタイミングで磁極判別用試験信号成分を検出電流から抽出し、このときの電流の変化率や振幅に基づいて磁極判別を行い、位置推定値を補正する。なお、前記パルス電圧のパルス幅は、磁気飽和領域に到達するぐらい十分な長さとし、高周波電圧に同期させる。
【００１９】
位置推定のための信号は、重畳した高周波電圧の周波数成分をフィルタによって検出電流から抽出することで直接検出可能である。また、磁極判別用の試験信号は、前記高周波電圧に対して一定の位相差をもって同期したパルス電圧等を重畳させることで、容易かつ直接に、しかも位置推定のための信号の検出と同時に検出することができる。
【００２０】
すなわち、請求項１記載の発明は、回転子に突極性を有する永久磁石形同期電動機を電力変換器により駆動するための制御装置であって、位置検出センサを用いずに速度推定値から回転子位置を推定し、この位置推定値と電動機に対する直軸電圧指令及び横軸電圧指令とに基づいて三相電圧指令を演算して制御するようにした永久磁石形同期電動機の制御装置において、
直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段と、
電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波電流を抽出するとともに、前記高周波電流を除去した直軸基本波電流と横軸基本波電流を抽出する手段と、
前記直軸基本波電流を零に制御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、
前記横軸基本波電流を零に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、
前記高周波電流から回転子の速度推定値を演算し、この速度推定値を積分して第１の位置推定値を演算する手段と、
前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、正極性及び負極性を有するパルス電圧を前記高周波電圧に重畳し、かつ、正極性のパルス電圧を重畳したときと負極性のパルス電圧を重畳したときの前記直軸電流の変化率により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、
を備えたものである。
【００２１】
請求項２記載の発明は、直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段と、
電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、前記直軸電流及び横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波電流をそれぞれ抽出するとともに、前記高周波電流を除去した直軸基本波電流と横軸基本波電流を抽出する手段と、
前記直軸基本波電流を正及び負の値に制御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、
前記横軸基本波電流を零に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、
前記横軸電流から抽出した高周波電流から回転子の速度推定値を演算し、この速度推定値を積分して第１の位置推定値を演算する手段と、
前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記直軸電流から抽出した高周波電流の振幅により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、
を備えたものである。
【００２２】
請求項３記載の発明は、直軸基本波電圧指令に高周波電圧を重畳して直軸電圧指令を生成する手段と、
電動機の電機子電流を直軸電流及び横軸電流に分解し、前記横軸電流から前記高周波電圧と同じ周波数の高周波電流を抽出するとともに、前記高周波電流を除去した直軸基本波電流と横軸基本波電流を抽出する手段と、
前記直軸基本波電流を零に制御して前記直軸基本波電圧指令を生成する手段と、
前記横軸基本波電流を少なくとも零でない値に制御して横軸電圧指令を生成する手段と、
前記高周波電流から回転子の速度推定値を演算し、この速度推定値を積分して第１の位置推定値を演算する手段と、
前記速度推定値及び第１の位置推定値の演算を行いながら、前記横軸電流通流時の加速度を前記速度推定値から演算し、かつ、前記横軸電流の値が零のときと零でないときとの加速度の大きさの比較により、第１の位置推定値を補正して第２の位置推定値を演算する手段と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、位置推定演算を磁極判別と同時に実行することができ、更に磁極判別時にも基本波電流の制御を行えるようにして過電流の発生を防止することができる。また、回転子が回っている場合でも、回転子位置の演算を正確に行うことができるので、速やかな始動が可能となる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す制御ブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示す制御ブロック図である。
【図５】本発明の第５実施形態を示す制御ブロック図である。
【図６】従来技術を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１の制御ブロック図は本発明の第１実施形態を示すものである。
図６と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、以下では異なる点を中心に説明すると、本実施形態では、方形波電圧とパルス電圧との加算結果を直軸電圧指令ｖd*として出力する加算器９が付加され、また、すべてのスイッチＡと図４の積分器８の入力側に設けられていたスイッチＢとが除去されている。
【００２７】
この実施形態におけるスイッチＢは、加算器９の一方の入力端にパルス電圧を入力可能であり、同時に、メモリ５に直軸電流ｉdを入力可能となっている。
次に、この実施形態の動作を説明する。
【００２８】
始めにスイッチＢを開き、方形波電圧を直軸電圧指令ｖｄ＊として座標変換器１に入力して回転子位置の推定演算を行う。この時、従来技術と同様に、速度推定器７は高周波分離フィルタ４から抽出・分離される横軸高周波電流ｉｑｈ（方形波電圧の周波数成分を持つ）から速度推定値を演算し、積分器８は速度推定値を積分して第１の位置推定値θを演算する。
【００２９】
しかる後にスイッチＢを閉じ、方形波電圧とパルス電圧とを加算器９により加算して直軸電圧指令ｖｄ＊を生成し、この指令ｖｄ＊を座標変換器１に入力する。ここで、パルス電圧のパルス幅は、磁気飽和領域に到達させることを考慮して、方形波電圧の整数倍の周期とし、かつ方形波電圧に同期させる。
【００３０】
また、位置推定を行ないながら、方形波電圧に同期したタイミングで磁極判別用試験信号成分を直軸電流ｉｄから抽出し、直軸電流ｉｄの変化率△ｉｄｐ，△ｉｄｍをメモリ５に記憶させて前記数式１に従い磁極判別を行なう。磁極判別器６では、例えば、数式１（ａ）が成立した場合には第１の位置推定値に１８０度を加算する信号を積分器８にプリセットすることにより、第１の位置推定値の演算誤差を補正し、第２の位置推定値θを生成して出力する。
【００３１】
上記のように構成することにより、パルス電圧を方形波電圧に重畳して回転子位置を推定しながら磁極判別を同時かつ正確に行うことができる。
図２の制御ブロック図は本発明の第２実施形態を示すものである。
【００３２】
この実施形態では、図１の構成に対して、更に直軸電流の基本波電流を零に制御して直軸基本波電圧指令ｖｄ＊＊を出力する手段としての直軸電流調節器１１と、横軸電流の基本波電流を零に制御して横軸電圧指令ｖｑ＊を出力する手段としての横軸電流調節器１２と、加算器１０とが付加されており、位置推定及び磁極判別を行ないながら基本波電流の制御も行なうようになっている。
【００３３】
直軸電流調節器１１には、高周波分離フィルタ４から出力される直軸基本波電流ｉｄｂと直軸電流指令値ｉｄ＊（＝０）とが入力され、その出力が直軸基本波電圧指令ｖｄ＊＊として加算器１０の一方の入力端に加えられている。加算器１０の他方の入力端には加算器９の出力が加えられており、加算器１０の出力が最終的な直軸電圧指令ｖｄ＊として座標変換器１に入力される。また、横軸電流調節器１２には、高周波分離フィルタ４から出力される横軸基本波電流ｉｑｂと横軸電流指令値ｉｑ＊（＝０）とが入力され、その出力が横軸電圧指令ｖｑ＊として座標変換器１に入力されている。
【００３４】
この実施形態の動作を説明すると、回転子の位置推定時には、スイッチＢを開いて加算器９に方形波電圧のみを印加する。
高周波分離フィルタ４は、ｉｄ，ｉｑから方形波電圧の周波数成分を除いた直軸基本波電流ｉｄｂと横軸基本波電流ｉｑｂと、方形波電圧と同じ周波数成分の横軸高周波電流ｉｑｈとを分離・抽出する。
【００３５】
直軸電流調節器１１は、ｉｄ＊（＝０）とｉｄｂとの偏差を増幅して直軸基本波電圧指令ｖｄ＊＊を演算し、加算器１０によりｖｄ＊＊に方形波電圧を重畳して最終的な直軸電圧指令ｖｄ＊とする。また、横軸電流調節器１２は、ｉｑ＊（＝０）とｉｑｂとの偏差を増幅して横軸電圧指令ｖｑ＊を演算する。これらの調節器１１，１２の動作により、直軸電流の基本波電流及び横軸電流の基本波電流は零に制御される。
【００３６】
速度推定器７は高周波分離フィルタ４から出力される横軸高周波電流ｉｑｈから速度推定値を演算し、積分器８は速度推定値を積分して第１の位置推定値θを演算する。
磁極判別を行なう際にはスイッチＢを閉じ、加算器９，１０の動作により、直軸基本波電圧指令ｖｄ＊＊に対して、方形波電圧と、更に磁極判別用試験信号としての正極性及び負極性のパルス電圧を重畳して、直軸電圧指令ｖｄ＊を生成する。
【００３７】
パルス電圧を印加する時間は、直軸電流調節器１１が追従できないくらいに十分短くする。パルス電圧が正極性に与えられたときと負極性に与えられたときのｉｄの変化率△ｉｄｐ，△ｉｄｍをそれぞれメモリ５に記憶し、前記数式１により磁極判別器６をプリセットして第１実施形態と同様の方法により第１の位置推定値を補正し、第２の位置推定値θを生成する。
【００３８】
上記の構成により、電動機４０が回転しているときにも磁極判別を正確に行い、誘起電圧による過電流を防止して電動機を保護することができる。
次に、図３の制御ブロック図は本発明の第３実施形態を示すものである。
【００３９】
この実施形態は、図２の実施形態において直軸電流調節器１１と加算器１０との間にスイッチＣが付加されていることを特徴とする。このスイッチＣの動作としては、スイッチＢが閉じていて磁極判別用試験信号としてのパルス電圧が正または負の値であれば「開」、それ以外では「閉」となるものである。
【００４０】
以下、本実施形態の動作を説明する。回転子位置の推定動作は第１、第２実施形態と同様である。
磁極判別に当たっては、スイッチＢを閉じた状態で、パルス電圧が正あるいは負の値のときにスイッチＣが開くことにより、直軸電流の制御は行なわれず、正または負のパルス電圧によって大きな直軸電流が流れる。これによって、十分に磁気飽和するような直軸電流ｉｄを流すことができ、メモリ５及び磁極判別器６を介して高精度に磁極判別を行うことができる。なお、本実施形態では大きな直軸電流ｉｄを流すために、パルス電圧が正または負である期間をモータやインバータが許容される範囲で長くするのが望ましい。
【００４１】
図４の制御ブロック図は本発明の第４実施形態を示すものである。
この実施形態は、第２実施形態や第３実施形態と比較して、パルス電圧の代わりに正及び負の極性を持つパルス状の直軸電流指令ｉｄ＊を用いることを特徴としており、直軸電流調節器１１の出力が加算器１０に入力されて方形波電圧と加算される。ここで、直軸電流調節器１１は、直軸電流の基本波電流を正極性及び負極性に制御する手段を構成している。
【００４２】
なお、スイッチＢはメモリ５の入力側のみに設けられており、このスイッチＢはｉｄ＊＝０のときに「開」、それ以外のｉｄ＊≠０（ｉｄ＊が正または負）のときに「閉」となるものである。
【００４３】
以下、本実施形態の動作を説明する。回転子位置の推定動作は第１〜第３実施形態と同様である。
直軸電流調節器１１には、正極性及び負極性を有するパルス状の直軸電流指令ｉｄ＊を与え、スイッチＢはｉｄ＊が正または負の値のときにのみ閉じる。高周波分離フィルタ４により、直軸電流ｉｄから直軸高周波電流ｉｄｈを抽出し、ｉｄ＊を正極性に設定したときと負極性に設定したときのｉｄｈの振幅ｉｄｈｐ，ｉｄｈｍをそれぞれメモリ５に記憶させる。磁極判別器６は、積分器８の出力を次の数式２によりプリセットして第１の位置推定値を補正し、第２の位置推定値θを出力する。
【００４４】
［数式２］
(ａ)  ｉｄｈｐ＜ｉｄｈｍのとき  →  θ＝θ（前回値）＋１８０°
(ｂ)  ｉｄｈｐ＞ｉｄｈｍのとき  →  θ＝θ（前回値）
第２実施形態や第３実施形態では、磁極判別を行うためにパルス電圧を印加した場合の電流は電動機４０のインピーダンスによって変わるとともに、パルス電圧が正極性または負極性の時にはスイッチＣが開となっていて直軸電流のフィードバック制御が働かないため、場合によっては機器を損傷するような過電流が流れる危険性がある。これに対し、第４実施形態によれば、電流のフィードバック制御を行なう直軸電流調節器１１の作用により、過電流が発生するのを回避することができる。
【００４５】
図５の制御ブロック図は本発明の第５実施形態を示すものである。
この実施形態を図４の実施形態と比較すると、直軸電流指令ｉｄ＊の代わりに横軸電流指令ｉｑ＊を操作する点と、メモリ５の代わりに加速度検出器１３を用いる点が異なっている。ここで、直軸電流調節器１１は直軸電流の基本波電流を零に制御して直軸基本波電圧指令を出力する手段を構成し、横軸電流調節器１２は横軸電流の基本波電流を零でない値に制御して横軸電圧指令を出力する手段を構成している。なお、加速度検出器１３は、速度推定器７と磁極判別器６との間に設けられている。
【００４６】
以下、図４と異なる部分を中心にして本実施形態の動作を説明する。なお、回転子位置の推定動作は第１〜第４実施形態と同様である。
磁極判別に当たっては、横軸電流指令値ｉｑ＊を正の値とし、横軸電流を正の値に制御する。一方、直軸電流指令値ｉｄ＊を零として、直軸電流を零に制御する。
【００４７】
このとき、横軸電流によりトルクが発生し、回転子はθに誤差がないとき正転方向、θに１８０°の誤差があるとき逆転方向に加速される。そこで、この加速度の大きさを利用して磁極判別を行なう。
【００４８】
加速度検出器１３は速度推定値を微分して、加速度を演算する。磁極判別器６は、ｉｑ＝０のときの加速度ａ０と、ｉｑを正の値に制御したときの加速度ａｐとを比較し、積分器８の出力を次の数式３によりプリセットして第１の位置推定値を補正し、第２の位置推定値θを生成する。
【００４９】
［数式３］
(ａ)  ａ０＞ａｐのとき  →  θ＝θ（前回値）＋１８０°
(ｂ)  ａ０＜ａｐのとき  →  θ＝θ（前回値）
すなわち、ａ０＜ａｐであればθに誤差がないと判断して補正せず、ａ０＞ａｐであればθに誤差があると判断して補正を行う。
【００５０】
本実施形態は、直軸電流の瞬時値を正極性及び負極性に制御したときの直軸電流の変化率の差が小さく、磁気飽和現象を用いた磁極判別が困難な電動機に有効である。
【符号の説明】
【００５１】
１，２  座標変換器
３  ＰＷＭ回路
４  高周波分離フィルタ
５  メモリ
６  磁極判別器
７  速度推定器
８  積分器
９，１０  加算器
１１  直軸電流調節器
１２  横軸電流調節器
１３  加速度検出器
２０  三相交流電源
３０  電力変換器
４０  永久磁石形同期電動機（ＰＭモータ）
Ａ，Ｂ，Ｃ  スイッチ
【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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