(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにおける多相電流計測を使用する、特に駆動制御回路用の、ブラシレスの直線電気モータまたは回転電気モータの永久磁石ロータの電気的な駆動速度（ωｅｍ）および位置（φｅｍ）を推定する方法において、前記電流計測の計測値（ｉ１、ｉ２）は、推定位置（φｅｍ）に応じて、ロータ関係のｄ、ｑ座標システムに、すなわち縦電流ベクトル成分（ｉｄ）と横電流ベクトル成分（ｉｑ）とに変換されて、電流の縦ベクトル成分および横ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ）および電圧要求（ｕｄ、ｕｑ）が、推定速度（ωｅｍ）と合わせて入力変数として、数学的モータモデル（９）に供給され、モータモデル（９）は、第１の出力変数（Δｕｄ）および第２の出力変数（Δｕｑ）を生成して、前記第１の出力変数（Δｕｄ）は、ｄ、ｑ座標システム内でｄベクトル成分または縦ベクトル成分と、位置推定誤差にも対応し、第２の出力変数（Δｕｑ）は、ｄ、ｑ座標システム内でｑベクトル成分または横ベクトル成分と、速度推定誤差とに対応し、前記２つの出力変数（Δｕｄ、Δｕｑ）は、前記位置（φｅｍ）および／または速度（ωｅｍ）を推定して出力するために、トラッキングコントローラ（６）に供給される、方法であって、
前記モータモデルから、第３の出力変数（ΔｕＬ）が計算されること、
ａ）前記電流の縦ベクトル成分および横ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ）は、モータの縦インダクタンスおよび横インダクタンス（Ｌｄ、Ｌｑ）でそれぞれ重み付けされていること、および
ｂ）前記第３の出力変数（ΔｕＬ）は、前記２つの重み付け結果の差から形成されることを特徴として、
前記第３の出力変数（ΔｕＬ）は前記トラッキングコントローラ（６）に供給され、前記位置（φｅｍ）および速度（ωｅｍ）を推定するために処理される、前記方法。
【請求項２】
縦インダクタンス（Ｌｄ）で重み付けされた電流直線成分（ｉｄ）が、推定速度（ωｅｍ）の符号または方向によって影響されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
モータモデル（９）において、２つの重み付け結果から形成される差分が、モータ特有ＥＭＦ定数（ＫＥ）および時間定数（Ｔω）によって影響されることを特徴とする、請求項１また２に記載の方法。
【請求項４】
モータモデル（９）において、差分が、ＥＭＦ定数（ＫＥ）および時間定数（Ｔω）によって除算され、トラッキングコントローラ（５）において、同一のＥＭＦ定数（ＫＥ）および同一の時間定数（Ｔω）が、比例（ｋｐ）増幅された位置推定誤差（Δｕｄ）と速度推定誤差（Δｕｑ）とから形成される差分を積分するためのパラメータとして使用されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
トラッキングコントローラ（６）において、それに供給される第３の出力変数（ΔｕＬ）が、場合によっては比例的（ｋｐ）に増幅された位置推定誤差（Δｕｄ）および速度推定誤差（Δｕｑ）から形成される、差分（２１）の積分（２２）の結果と合計される方法で組み合わされ、この組合せ結果が、推定速度（ωｅｍ）として使用および送出されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
差分（２１）が、トラッキングコントローラ（６）において形成され、および比例部分なしの積分（２２）に供されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
モータモデル（９）において、電流縦ベクトル成分（ｉｄ）は、トラッキングコントローラ（６）において位置推定誤差（Δｕｄ）を調節するのに使用される、比例係数（ｋｐ）によって重み付けされることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
以下の機能構成要素：
ａ）回路内への実装および／またはプログラミングの可能なモータモデリングモジュール（９）、但し以下を含む：
ａａ）ステータ電流（ｉ１、ｉ２）および電圧要求の、モータ縦ベクトル成分および横ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ；ｕｄ、ｕｑ）、ならびにロータ関係のｄ、ｑ座標システムに変換された推定速度（ωｅｍ）のための入力インターフェイス（１０、１１、１２）、
ａｂ）ｄ、ｑ座標システムに変換された、内部的に計算された電圧偏差のベクトル成分（Δｕｄ、Δｕｑ）のための少なくとも２つの出力インターフェイス（１３、１４）；および
ｂ）位置および速度の送出に対して、回路内および／またはプログラミングでの実装が可能なトラッキングコントローラ（６）、但し以下に接続されている：                             
ｂａ）入力側で、モデリングモジュール（９）の少なくとも２つの出力インターフェイス（１３、１４）、
ｂｂ）出力側で、モデリングモジュール（９）の速度入力インターフェイス（１）、
を備える、  請求項１〜７のいずれかに記載の推定方法を実行する駆動制御回路用の、ブラシレスの直線電気モータまたは回転電気モータの永久磁石ロータの電気的な駆動位置（φｅｍ）および速度（ωｅｍ）を推定する装置であって、
前記モータモデリングモジュール（９）が、インダクタンス電圧偏差（ΔｕＬ）用の少なくとも第３の出力インターフェイス（２７）を有して、比例要素（Ａ、Ｄ）を用いて、ステータ（１）またはモータの縦インダクタンスまたは横インダクタンス（Ｌｄ、Ｌｑ）に対する固定値によって、電流縦ベクトル成分および電流横ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ）に対する入力値を評価し、インダクタンス積算要素（２６）を用いて、インダクタンスで重み付けされた入力値から差分を生成し、これらを第３の出力インターフェイス（２７）を経由して送出するように設計されており、トラッキングコントローラ（６）が、前記差分を入力側で受け取るように連結されて速度（ωｅｍ）の推定のために前記差分を処理し、前記速度をモデリングモジュール（９）の速度入力インターフェイス（１０）に送出するように具現化されている、ことを特徴とする前記推定装置。
【請求項９】
モータモデル（９）において、電流縦ベクトル成分（ｉｄ）のための入力インターフェイス（１１）が、比例増幅（ｋｐ）を有する比例要素（Ａ）に供給され、トラッキングコントローラ（６）において、比例要素（２０）が、位置推定誤差（Δｕｄ）の重み付けのために、同一の比例増幅（ｋｐ）を有して配置されていることを特徴とする、請求項８に記載の推定装置。
【請求項１０】
モータモデルにおいて、比例増幅（ｋｐ）を有する比例要素が、縦インダクタンス固定値（Ｌｄ）に対応するインダクタンス比例要素（Ａ）と直列に接続されていることを特徴とする、請求項９に記載の推定装置。
【請求項１１】
インダクタンス積算要素（２６）の出力は、ＥＭＦ定数（ＫＥ）および時間定数（Ｔω）に対応して大きさが決められた比例要素（Ｃ）を介して第３の出力インターフェイス（２７）と接続されており、トラッキングコントローラ（６）内において、場合によっては重み付けされるか、またはその他の方法で処理された、前方に配置されたモデリングモジュール（９）によって供給される電圧偏差のｄ、ｑベクトル成分（Δｕｄ、Δｕｑ）の組合せを処理するために、同一または類似のＥＭＦ定数（ＫＥ）および時間定数（Ｔω）に対応して調節された、第１の積分要素（２２）が配置されていることを特徴とする、請求項８、９または１０に記載の推定装置。
【請求項１２】
ａ）ロータ関係のｄ、ｑ座標システムに変換された、電流のモータ縦ベクトル成分およびモータ横ベクトル成分と電圧要求（ｉｄ、ｉｑ；ｕｄ、ｕｑ）、ならびに外部的に推定された推定速度（ωｅｍ）のための入力インターフェイス（１１）
ｂ）ｄ、ｑ座標システムに変換された、内部的に計算された電圧偏差の縦ベクトル成分および横ベクトル成分（Δｕｄ、Δｕｑ）のための少なくとも２つの出力インターフェイス（１３、１４）、および
ｃ）オームステータまたはモータ抵抗（ｒ）ならびに１つまたは２つ以上のステータインダクタンスまたはモータインダクタンス（Ｌｄ、Ｌｑ）によって電流ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ）の重み付けをするための複数比例要素（ｒ、Ａ、Ｄ）、
を備える、請求項８または９に記載の推定装置での使用に適する、永久磁石ロータを備える、直線電気モータまたは回転電気モータ用のモータモデリングモジュールであって、
少なくとも第３の出力インターフェイス（２７）が、インダクタンス電圧偏差（ΔｕＬ）のために配置されており、その偏差の生成のために、縦インダクタンスおよび横インダクタンス（Ｌｄ、Ｌｑ）に対応する増幅を有する１つの縦インダクタンス比例要素および１つの横インダクタンス比例要素（Ａ、Ｄ）が配置され、これらは、入力側で電流縦ベクトル成分および横ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ）のための入力インターフェイス（１１）と連結されており、２つの比例要素出力が、インダクタンス積算要素（２６）と直接的または間接的に結合されており、前記インダクタンス積算要素（２６）の出力が、前記第３の出力インターフェイス（２７）と直接的または間接的に結合されていることを特徴とする、前記モータモデリングモジュール。
【請求項１３】
符号要素（１５）であって、その入力において、外部的に推定されたモータ速度（ωｅｍ）のための入力インターフェイス（１０）と接続され、出力側において、乗算器要素（Ｂ）を介して比例要素（Ａ、Ｄ）の出力と連結されており、この比例要素は、縦インダクタンスおよび横インダクタンス（Ｌｄ、Ｌｑ）によって縦ベクトル成分および横ベクトル成分（ｉｄ、ｉｑ）の重み付けを実行する、符号要素（１５）であることを特徴とする、請求項１２に記載のモータモデリングモジュール。
【請求項１４】
インダクタンス積算要素（２６）の出力が、その比例増幅がモータ特有ＥＭＦ定数（ＫＥ）および時間定数（Ｔω）に対する一定値を介して推定される、比例要素（Ｃ）を介して、第３の出力インターフェイス（２７）に供給されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載のモータモデリングモジュール。
【請求項１５】
以下の特徴：
ａ）ｄ、ｑ座標システムに変換された、外部的に計算され入力された電圧偏差の縦ベクトル成分および横ベクトル成分（Δｕｄ、Δｕｑ）のための少なくとも２つの入力インターフェイス（１８、１９）、
ｂ）内部的に推定された駆動速度（ωｅｍ）のための少なくとも１つの出力インターフェイス（２３）、
ｃ）その入力が外部的に計算された電圧偏差または位置推定誤差（Δｕ）の縦ベクトル成分（Δｕｄ）のための入力インターフェイス（１８）に接続されている、比例要素（２０、ｋｐ）、
ｄ）その第１の入力が比例要素（２０、ｋｐ）の出力と接続され、その第２の入力が、第２の入力インターフェイス（１９）を介して電圧偏差または速度の推定における誤差の横ベクトル成分（Δｕｑ）と接続されている、第１のトラッキング積算要素（２１）、
を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を実行するため、または該方法による推定装置に使用する、トラッキングコントローラ（６）であって、
外部的に供給されるインダクタンス電圧偏差（ΔｕＬ）のための少なくとも１つの第３の入力インターフェイス（２８）であって、連結要素の第１の入力と接続されて、連結要素の第２の入力が、第１のトラッキング積算要素（２１）の出力を直接的または間接的に取り込み、連結要素の出力が、駆動速度（ωｅｍ）のための少なくとも１つの出力インターフェイス（２３）によってアクセス可能である、前記第３の入力インターフェイス（２８）を特徴とする、前記トラッキングコントローラ。
【請求項１６】
連結要素が、直接的または間接的に第１のトラッキング積算要素（２１）の後に配置される第２のトラッキング積算要素（２９）として具現化されていることを特徴とする、請求項１５に記載のトラッキングコントローラ。
【請求項１７】
単一の積分要素（２２）が、第１のトラッキング積算要素（２１）と連結要素または第２のトラッキング積算要素（２９）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１５または１６に記載のトラッキングコントローラ。
【請求項１８】
積分要素（２２）が、比例部分を含めず、かつ／またはＥＭＦ定数（ＫＥ）および／または時間定数（Ｔω）に基づいて、大きさを決められていることを特徴とする、請求項１７に記載のトラッキングコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシレス電気モータの永久磁石ロータの駆動速度および位置を推定する方法に関する。この方法は、駆動制御回路に使用するのに特に適している。この方法に対しては、モータについて多相電流計測が使用され、その計測値は、推定された位置に応じて、ロータ関連ｄ、ｑ座標システム（d, q-refrence frame）、すなわち縦電流ベクトル成分（direct current vector component）と横電流ベクトル成分（quadrature current vector component）に変換される。推定された（電気的）ｒｐｍと合わせて、電流および電圧要求の縦ベクトル成分および横ベクトル成分が、入力変数として電気モータの数学モデルに適用される。このモータモデルは、第１の出力変数および第２の出力変数を生成し、この第１の出力変数は、ｄ、ｑ座標システムにおいて、ｄ−成分または縦ベクトル成分、ならびに位置推定誤差に対応し、第２の出力変数は、ｄ、ｑ座標システムにおいて、ｑ成分または横成分、ならびに速度推定誤算に対応する。これらの２つの出力変数は、速度または電気的ｒｐｍ、および位置または電気的角度を推定して出力する、トラッキングコントローラに適用される。本発明は、さらに、付帯的な独立請求項８、１２および１５のそれぞれの先頭部分またはプリアンブルに記載された、この方法を実施するための位置推定／速度推定装置、モータモデリングモジュール、および速度トラッカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシレス電気駆動モータにおける永久磁石ロータの位置および速度の推定に対して、オーストリアの専門雑誌「Elektrotechnik und Informationstechnik」の２０００年第２号にM. SchroedlとE. Robeischlによるページ１０３〜１１２の記事「Controlled Drives」が、高速度（公称速度より約１０〜２０％上の領域）での電気量から、例えば、駆動制御に必要な位置および速度をリアルタイムで推定することのできる、永久磁石同期モータのＥＭＦモデルまたは電圧モデルについての情報を提供している。ステータ巻線中に誘発された電圧に基づくロータ位置の推定は、電流制御に影響を与えない。その基本的なアイデアは、ステータ鎖交磁束空間ベクトル（stator flux linkage space vector）における変化を評価する計測方法を用いることである。電流信号の計測によって、永久磁石ロータの永久磁石鎖交磁束（permanent magnet flux linkage）における変化が検出される。
【０００３】
最初の段落で言及したほぼ同種類の、永久磁石ロータを備える、ブラシレス電気モータ、特に同期モータにおける駆動位置および／または速度を推定するシステムが、S. M. Abu-SharkhとV. Barinbergの文献、「A new approach to rotor position estimation for a PM brushless motor drive」、Mediterranean Electrotechnical Conference, １９９８年、ｐ１１９９−１２０３において知られている。それによれば、ロータ位置および／または速度が、同様に電気モータのＥＭＦ−電圧モデルを使用して同定される。それに対して必要であるが、実際には問題のある、電流信号の微分が、パラメータ敏感ローパスフィルタを使用することによって回避され、このフィルタの時間遅延の影響が、その後に挿入される、比例積分（proportional-plus-integral）トラッキングコントローラ（ＰＩトラッキングフィルタ）によって補償される。ローパスフィルタの時間定数は、電気モータのステータ時間定数に対応する。ローパスフィルタを使用することによって、位置および速度の推定誤差が重み付けされる。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の基礎となる課題は、駆動位置および速度を推定するシステムを、構造的に簡略化することである。この課題の解決のために、我々は、請求項１に示す推定方法、請求８に示す推定装置、請求項１２に示すモータモデリングモジュール、および請求項１５に示すトラッキングコントローラに言及する。本発明の優位性があって任意選択のさらに別の態様を、従属請求項から収集することができる。
【０００５】
本発明によれば、モータモデルは、第３の偏差変数をトラッキングコントローラに出力するように、動作することは確かであるが、その第３の出力変数は、一定のインダクタンス値に等しい比例ゲインを介しての重み付け、ならびに加算および減算を含むだけの、実装が容易な計算ステップによって生成され、したがって、Ｐ要素および積算（summating）要素のような、計算上簡潔で迅速な機能構成要素によって実現されるものである。したがって、特に、電流の微分も、最新技術を用いて上述のように使用されるローパスフィルタなどの追加の位相遅延フィルタも必要ではないので、この発明によって、効率の向上という利点を得ることができる。
【０００６】
モータモデルの一部として、２つの重み付け結果（縦インダクタンスにより重み付けされた電流縦成分、および横インダクタンスによって重み付けされた電流横成分）を、モータ専用ＥＦＭ定数または時間定数に応じて、修正するのが適切である。次いで、特に利点があるのは、トラッキングコントローラにおいて、上記の定数を積分パラメータとして、位置および速度を推定する上での誤差（それぞれ「位置偏差」および「速度偏差」）間の差分、または電圧偏差のそれぞれの縦成分および横成分の間の差分の積分を実施することができる。
【０００７】
本発明のさらに別の一態様においては、トラッキングコントローラに供給される第３の出力変数が、位置推定誤差と速度推定誤差の間の差の積分結果に加えられるか、またはその他の方法で関連づけられる。必要であれば、位置推定誤差は、事前に比例的に増幅することができる。次いで、この結果をトラッキングコントローラから推定速度として出力することができる。得られる利点は、トラッキングコントローラの構造が簡略化されて、純粋積分要素によって、より複雑な比例積分（ＰＩ）要素が回避される。
【０００８】
本発明の一態様によれば、第３の出力変数をトラックキングコントローラに転送することによって、そこでの比例要素（「位置コントローラ」と解釈することができる）と、比例部分のない第２の純粋積分要素（「速度コントローラ」と解釈することができる）とが、これらの後に挿入される積算場所へとスキップされる。したがって、第３の出力変数を形成する際に、（スキップされた）比例増幅の効果を、モータモデルにおいて発揮させるのが適当である。これは、モータモデルへ挿入した後に、その中で電流縦ベクトル成分が、この比例増幅またはゲインによって重み付けされるようにして、実装することができる。
本発明に基づくさらなる詳細、特徴、特徴の組合せ、利点および効果は、本発明の好ましい態様の以下の説明に加えて、図面から収集することができる。 
【０００９】
図１によれば、永久磁石ロータを備える同期モータなどのブラシレス電気モータのステータ１は、３相交流によるパルス幅変調（ＰＷＭ）に基づいて動作する、変換器２によって給電される。電流制御のために、ステータから、２相電流ｉ１、ｉ２がアクセスされて計測され、これが、３相／２相変換ユニット３内で、ステータ関係の直交α、β座標システムに変換される。この変換の過程で、ステータ電流α、βを表わす２つのベクトル成分ｉα、ｉβが生成されて、その後に挿入される第２の座標変換ユニット４へと出力される。これは、ステータ関係のα、β座標システムから、電流縦ベクトル成分ｉｄおよび電流横ベクトル成分ｉｑの出力を伴う、ロータ関係のｄ、ｑ座標システムへの座標変換を実施するように具現化される。ステータ電流の縦ベクトル成分ｉｄおよび横ベクトル成分ｉｑは、対応する縦電流指令値ｉｄｓｏｌｌおよび横電流指令値ｉｑｓｏｌｌとの比較のために、フィードバック値として、縦電流調整器Ｉｄおよび横電流調整器Ｉｑに伝えられる。
【００１０】
専門分野での習慣であるように、縦電流指令値ｉｄｓｏｌｌはゼロに事前設定され、これに対して横電流調整器は、前方に配置された速度コントローラ６から指令値Ｉｑｓｏｌｌを受け取る。これは、指令ｒｐｍ値ωｓｏｌｌと、電気的ｒｐｍωｅｍに対してトラッキングコントローラ６によって送出される計算値または推定値との比較を実施する。さらに、推定電気的角度φｅｍが、トラッキングコントローラ６によって送り出されて、第２の変換ユニット４に供給されるとともに、それを補完する第３の変換ユニット７にも供給される。第３の変換ユニット７は、電流コントローラＩｄ、Ｉｑから、縦電圧要求ベクトル成分ｕｄおよび横電圧要求ベクトル成分ｕｑをさらに受け取り、それらを、電圧要求ベクトル成分ｕα、ｕβを備えるステータ関係のα、β座標システムに変換する。後者の電圧ベクトル成分は、２／３位相変換ユニット８が受け取り、この位相変換ユニット８は、その後に配置される変換器２のために、電圧要求を３つの対応する位相ｕ１、ｕ２、ｕ３に変換する。
【００１１】
図１によれば、モータモデリングモジュール９は、トラッキングコントローラ６の前方に配置されている。これは、推定ｒｐｍωｅｍのための入力インターフェイス１０、計測されてｄ、ｑ座標システムに変換された縦電流ｉｄおよび横電流ｉｑのためのインターフェイス１１、およびｄ、ｑ座標システム内の縦電圧要求ｕｄおよび横電圧要求ｕｑのためのインターフェイス１２を有する。さらに、モデリングモジュール９は、縦電圧偏差Δｕｄのための第１の出力インターフェイス１３、および横電圧偏差Δｕｑのための第２の出力インターフェイス１４を有する。
【００１２】
図１によれば、ｒｐｍ入力インターフェイス１０を介してモータモデル９に供給された推定ｒｐｍωｅｍは、複数の個別比例要素によって重み付けされ、これらの要素の増幅は、ＥＭＦ定数ＫＥ、モータ縦インダクタンスＬｄ、およびモータ横インダクタンスＬｑに対応する。さらに、入力されたｒｐｍωｅｍは、符号要素１５によって重み付けされる。インダクタンス比例要素Ｌｄ、Ｌｑは、それぞれ、専用に割り当てられた乗算器Ｍｄ、Ｍｑに接続されている。
乗算器Ｍｄ、Ｍｑの第２の入力は、それぞれ縦電流ｉｄおよび横電流ｉｑに対して、対応する２つの電流入力インターフェイス１１にそれぞれ接続されている。乗算器要素Ｍｄ、Ｍｑのそれぞれの出力は、それぞれ縦電圧積算ユニットＳｑおよび横電圧積算ユニットＳｄに、それぞれ負符号および正符号で接続されている。縦電圧積算ユニットＳｑおよび横電圧積算ユニットＳｄの第２の入力のそれぞれは、電圧入力インターフェイス１２を介して、縦電圧要求ｕｄおよび横電圧要求ｕｑに、正符号で接続されている。
【００１３】
２つの電圧積算要素Ｓｄ、Ｓｑはそれぞれ、追加の負入力（それぞれ負符号を有する）を有し、この入力に、抵抗およびインダクタンスの縦電圧中間（intermediate）値および横電圧中間（intermediate）値の積算のための、２つの電圧積算要素ＶＳｄ、ＶＳｑの特定の出力が割り当てられており、これらの値は、電流入力インターフェイス１１を介して供給される縦電流および横電流を使用して生成される。この生成のために、一方では、比例要素が、抵抗に対応する増幅ｒで役割を果たす。他方で、モータ物理で要求されるように、電圧ｉｎｅｌｅｍｅｎｔｅｄｉａｔｅ値の計算のために、誘導要素および縦誘導率Ｌｄおよび横誘導率Ｌｑが、微分器ｓＬｄ、ｓＬｑ（ｓ‐微分ラプラス演算子）を使用して実装される。比例要素ｒおよび微分器ｓＬｄ、ｓＬｑの入力は、対応する電流入力インターフェイス１１によって、それに連結されている。比例要素ｒおよび微分器ｓＬｄ、ｓＬｑの出力は、したがって、積算要素ＶＳｄ、ＶＳｑの正符号のそれぞれの入力に接続されている。
【００１４】
図１によれば、「符号」要素１５は、入力側で、ｒｐｍ入力インターフェイス１０と連結されており、出力側で、符号付き乗算器ＳＭｄの第１の入力と連結されている。その第２の入力は、縦電圧積算要素Ｓｄの出力と接続されており、符号付き乗算器ＳＭｄの出力は、電圧偏差の縦ベクトル成分Δｕｄのための第１の出力インターフェイス１３と連結されている。この手段によって、位置推定誤差の計算において、電気モータのロータ速度の方向を考慮することができる。
【００１５】
図１によれば、速度推定誤差を計算する際に、電圧偏差の横ベクトル成分Δｕｑの形態で、ＥＭＦモータ定数が、対応する増幅ゲインに大きさを合わせられている比例要素１６を介して入力される。このために、入力側でＥＭＦ比例要素は、ｒｐｍ入力インターフェイス１０と連結されている。出力側で、ＥＭＦ比例要素１６は、ＥＭＦ積算要素１７の負入力に接続されており、その正入力は、横電圧積算要素Ｓｑの出力に接続されている。ＥＭＦ積算要素１７の出力は、後に配置されたトラッキングコントローラ６へ速度推定誤差を送出するために、モデリングモジュールの第２の出力インターフェイスまたは横電圧偏差出力インターフェイス１４に直接、供給される。
【００１６】
図１によれば、トラッキングコントローラは、モデリングモジュール９内で計算される電圧偏差の縦ベクトル成分Δｕｄおよび横ベクトル成分Δｕｑのための、２つの入力インターフェイス１８、１９を有する。縦ベクトル成分は、位置推定誤差に対応し、横ベクトル成分は、速度推定誤差に対応する。縦電圧偏差Δｕｄのための入力インターフェイス１８は、比例要素２０に直接、供給され、この比例要素２０は、比例増幅ｋｐで大きさが決められて、出力側で、第１のトラッキング積算要素２１の負入力に接続されている。その正入力は、内部的に、トラッキングコントローラ６内で横電圧偏差Δｕｑのための入力インターフェイスと直接接続されている。積算結果は、出力側で、第１の積分要素２２に送られて、この第１の積分要素２２は、本発明によれば、比例部分が組み込まれておらず、ＥＭＦ定数ＫＥおよび時間定数Ｔωに基づいて大きさが決められている。
【００１７】
その出力において、縦電圧偏差および横電圧偏差の差分の時間軸での積分を介して、推定駆動角速度またはｒｐｍ、ωｅｍが得られ、これが、第１のトラッキングコントローラ出力インターフェイス２３を介して、モータモデリングモジュール９および速度調節器５の両方に、フィードバック値として、すなわち、速度目標値ωｓｏｌｌとの比較のため、および横電流指令値ｉｑｓｏｌｌの計算のために供給される。さらに、トラッキングコントローラ６内で内部的に、推定駆動速度ωｅｍは、第２の積分要素２４で処理され、この第２の積分要素２４は、そこから、よく知られた方法で、駆動位置または角度位置を計算して、それを第２のトラッキングコントローラ出力インターフェイス２５を介して、送出する。上記ですでに述べたように、第２のトラッキングコントローラ出力インターフェイスを介して送出された、電気的駆動位置φｅｍが、２つのα、β／ｄ、ｑ変換ユニット４およびｄ、ｑ／α、β変換ユニット７を制御する役割をする。本発明の特有のトラッキングコントローラは、互いに直接的に追従する、２つの積分要素２３、２４を備える、簡略化されたＩ（積分）構造によって、すでに特徴づけられている。
【００１８】
図２は、図１のものから修正された、駆動制御システムを示す。主な修正は、Ａ〜Ｄで示されているモデリングモジュール９のブロック、およびトラッキングコントローラ６の第３の入力インターフェイス２８において明白である。
【００１９】
図２によれば、図１のモデリング配設インダクタンスと比較すると、そこのインダクタンス微分器ｓＬｄ、ｓＬｑが、増幅ゲインとして縦インダクタンスＬｄおよび横インダクタンスＬｑを備える、インダクタンス比例要素Ａ、Ｄによって置き換えられている。トラッキングコントローラ６と関係して上記に挙げた比例要素２０と対応する、追加の比例要素（「位置制御要素」と解釈することができる）は、インダクタンス比例要素Ａの前方、または後方に直列に接続することができる。縦ベクトル成分の原因となる、インダクタンス比例要素Ａの出力は、乗算器要素Ｂに接続されて、この乗算器要素Ｂの第２の入力が、すでに言及した符号要素１５の出力に連結されており、ここでロータの回転方向または直線移動方向が、考慮に入れられる。乗算器要素Ｂの出力は、インダクタンス積算要素２６の正入力に接続されており、その要素の第２の入力は、負符号が与えられており、横電流成分の原因となる、インダクタンス比例要素Ｄの出力に接続されている。インダクタンス積算要素２６の出力において生じる差分値は、割り当てられた比例要素Ｃによって重み付けされ、この比例要素Ｃは、出力側において、インダクタンス電圧偏差ΔｕＬのための第３の出力インターフェイス２７と連結されて、モータ特有のＥＭＦ定数ＫＥおよび時間定数Ｔωに対して適切に大きさが決められている。
【００２０】
図２によれば、第３の出力インターフェイスにおいて、またはインダクタンス電圧偏差ΔｕＬのための比例要素Ｃの出力において送出される値は、トラッキングコントローラ６の第３の入力インターフェイス２８に入力される。内部的に、トラッキングコントローラ内の電圧偏差ΔｕＬは、正符号を有する、第２のトラッキング積算要素２９に加えられる。第２のトラッキング積算要素２９の第２の入力に対して、第１の積分要素２２の出力は、同様に、正符号で接続される。第２のトラッキング積算要素２９の出力は、推定駆動速度ωｅｍのフィードバックのための第１のトラッキング出力インターフェイス２３と、それに加えて、駆動位置φｅｍを推定して、第２および第３の座標変換ユニット４、７へ出力するための、第２の積分要素２４の入力とに、直接接続されている。
【００２１】
図１および２による２つの態様例に共通することは、位置および速度が、ステータ電流Ｉ１、Ｉ２の計測だけを通して「知覚的に」推定されている点である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】精神的な開始点として、本発明の理解を助けるために、不利な電流の直接微分を包含している、モータモデルと、その後に挿入される本発明特有のトラッキングコントローラとを備える駆動制御回路を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明によって具現化されたモータモデルと、適切に適応されたトラッキングコントローラとを備える、駆動制御回路を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ステータ
２  電力変換器
３  ３／２位相変換ユニット
４  第２の座標変換ユニット
ｉα、ｉβ  ステータ関係のα、β座標システム内の電流成分
ｉｄｓｏｌｌ、ｉｑｓｏｌｌ  縦電流目標値および横電流目標値
５  速度コントローラ
６  トラッキングコントローラ
ωｓｏｌｌ  ｒｐｍ指令値
ωｅｍ  推定電気的ｒｐｍ
φｅｍ  推定電気的角度位置
【００２４】
７  第３の座標変換ユニット
ｕｄ、ｕｑ  事前設定された縦電圧および横電圧
ｕα、ｕβ  α、β座標システムにおけるステータ関係の電圧要求
８  ２／３位相変換ユニット
ｕ１、ｕ２、ｕ３  ３位相に対する電圧要求
９  モータモデリングモジュール
１０  ｒｐｍ入力インターフェイス
１１  電流入力インターフェイス
１２  電圧入力インターフェイス
１３、１４  内部的に計算された電圧偏差ベクトル成分のための第１および第２の出力インターフェイス
【００２５】
ＫＥ  ＥＭＦ定数
１５  符号要素
Ｍｄ、Ｍｑ  乗算器要素
Ｓｄ、Ｓｑ  電圧積算要素
ＶＳｄ、ＶＳｑ  積算要素
ｒ  モータ抵抗に対する比例要素
ｓＬｄ、ｓＬｑ  縦電流微分器および横電流微分器
ＳＭｄ  符号付き乗算器要素
Δｕｄ  縦ベクトル成分
Δｕｑ  横ベクトル成分
１６  ＥＭＦ比例要素
１７  ＥＭＦ積算要素
１８、１９  縦電圧偏差および横電圧偏差のための入力インターフェイス
２０  比例要素
【００２６】
２１  第１のトラッキング積算要素
２２  第１の積分要素
２３  第１のトラッキングコントローラ出力インターフェイス
２４  第２の積分要素
２５  第２のトラッキングコントローラ出力インターフェイス
Ａ、Ｄ  インダクタンス比例要素
Ｂ  乗算器要素
２６  インダクタンス積算要素
Ｃ  比例要素
２７  第３の出力インターフェイス
２８  第３の入力インターフェイス
２９  第２のトラッキング積算要素
【図１】
0005501580.tif 000002
【図２】
0005501580.tif 000003