(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＭモータに単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定をするＰＭモータの制御方法において、
前記位相推定は、
前記高周波電流成分又は電圧から正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分を求め、
前記正相軸の写像成分と逆相軸の写像成分の非対称性を特徴量として求め、
前記特徴量から磁極の位相を推定することを特徴とするＰＭモータの制御方法。
【請求項２】
ＰＭモータに単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定するＰＭモータの制御装置において、
前記高周波電流成分又は電圧から正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分を求め、
前記正相軸の写像成分と逆相軸の写像成分の非対称性を特徴量として求め、
前記特徴量から磁極の位相を推定する位相推定手段を備えたことを特徴とするＰＭモータの制御装置。
【請求項３】
ＰＭモータの磁極位置になるｄｃ軸とそれに直交したｑｃ軸に分離した電流制御系と、前記ｄｃ軸の電圧指令に単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定する位相推定装置とを備えたＰＭモータの制御装置において、
前記位相推定装置は、
前記高周波電圧または電流の位相指令ωhｔを基にして前記単振動の高周波電圧または電流を発生する高周波発生手段と、
ＰＭモータの前記ｄｃ軸電流とｑｃ軸電流に含まれる高周波電流成分ｉdc，ｉqcを抽出する高調波抽出手段と、
前記高周波電流成分ｉdc，ｉqcから正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分ｉqfc、ｉqrcを求める写像抽出手段と、
前記写像成分ｉqfc、ｉqrcを合成し、高周波位相指令ωhｔの０〜π／４期間に亙って積分し、係数を乗じて位相ずれ量Δθを求める積分手段と、
前記位相ずれ量Δθから推定位相θｃを求める位相推定演算手段とを備えたことを特徴とするＰＭモータの制御装置。
【請求項４】
ＰＭモータの磁極位置になるｄｃ軸とそれに直交したｑｃ軸に分離した電流制御系と、前記ｄｃ軸の電圧指令に単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定する位相推定装置とを備えたＰＭモータの制御装置において、
前記位相推定装置は、
前記高周波電圧または電流の位相指令ωhｔを基にして前記単振動の高周波電圧または電流を発生する高周波発生手段と、
ＰＭモータの前記ｄｃ軸電流とｑｃ軸電流に含まれる高周波電流成分ｉdc，ｉqcを抽出する高調波抽出手段と、
前記高周波電流成分ｉdc，ｉqcから正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分ｉdfc、ｉdrcを求める写像抽出手段と、
前記写像成分ｉdfc、ｉdrcの差分を求め、高周波位相指令ωhｔの０〜π／２期間に亙って積分、又は連続的な積分をし、係数を乗じて位相ずれ量Δθを求める積分手段と、
前記位相ずれ量Δθから推定位相θｃを求める位相推定演算手段とを備えたことを特徴とするＰＭモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石を界磁源とするＰＭモータをインバータなどの可変速駆動装置にて速度やトルクを制御するＰＭモータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石を界磁源とする同期機には、界磁側に強力なダンパ巻き線（誘導器のカゴ形導体などに相当）を内蔵しており、商用電源に直入れ投入して起動が可能なものと、ダンパ巻き線がないため電圧や電流をインバータなどの電力変換装置などにより制御して発生トルクや安定化を行うものとの２種類がある。
【０００３】
本発明は、ダンパが無いか、またはダンパの機能が弱く直入れ起動ができない種類のＰＭモータを制御対象とする。
【０００４】
このようなＰＭモータを制御するためには、磁極の位置を検出し、磁極に応じた電流を流す必要が有る。そのため、一般的には位置センサを回転軸に取り付けて位置を検出している。図４にその構成例を示す。
【０００５】
同図は、速度指令に対して制御を行う例を示しており、速度指令と速度検出値との比較により速度制御部１にトルク指令を得る。電流指令演算部２では、トルク指令から界磁の磁束やインダクタンスなどの情報を用いて、電流の指令に変換する。電流制御部３は、電流検出値との比較により電圧指令を得、逆回転座標変換部４による座標変換により電力変換器（インバータ）５に電圧制御信号を与え、ＰＭモータ６に電機子電流を供給する。このときの電流を電流検出器７で検出し、回転座標変換部８による座標変換で電流制御部３へ検出電流信号を与える。
【０００６】
この電流制御系では、電流指令が磁極位相を基準として計算されているため、電流検出器７から得られた交流電流を座標変換部８で位置情報を利用して電流指令と同一の磁極位相を基準とする回転座標に変換する。この座標上において電流制御を行ったのち、出力電圧を座標変換部４で再び逆回転座標変換して交流電圧の電圧指令を電力変換器５に与え、最終的にはＰＭモータ６を駆動する。
【０００７】
位置検出器９は、ＰＭモータ６の磁極位置を検出し、速度検出演算部１０による速度検出信号を得て速度制御部１へ与える。また、位置検出器９の位置検出信号は座標変換部４、８へ位置情報として取り込まれる。
【０００８】
しかし、位置検出器９は電子回路が内蔵されており、耐環境性が低くまた価格が高いなどの問題もある。
【０００９】
そこで、このような位置検出器を使用する方式の他に、出力電圧または電圧指令と電流検出情報から磁束を推定演算して、磁極の位相を推定する位置センサレス制御方式もある。その構成例を図５に示し、位置推定演算部１１が電圧指令と電流検出信号から位置を推定する。
【００１０】
この構成例では、電圧情報を必要としている。より厳密には、永久磁石による速度起電力がその中に含まれている必要が有る。
【００１１】
しかし、始動時は回転速度が零であるため、肝心の速度起電力が発生しない。そこで、始動時には高周波やパルス電流を流したり、高周波電圧を印加して突極性のある同期機のインダクタンス変化を計測することにより、位置を推定する方式が提案されている。
【００１２】
永久磁石を用いた同期機は、透磁率の高い界磁極がケイ素鋼板などの材料と透磁率の低い永久磁石とで構成されているため、磁極軸（ｄ軸）とそれに直交する軸（ｑ軸）のインダクタンスには、形状の非対称性により差が発生する。このインダクタンスの差を利用して位置を推定するものである。
【００１３】
このような方式は、パルス印加法や高周波印加法・高周波重畳法などと呼ばれており、高調波を注入する方法としては、次の文献がある。
【００１４】
文献１：藍原隆司、鳥羽章夫、柳瀬孝雄、「センサレス方式による突極形同期モータの零速トルク制御」、平成8年電気学会産業応用部門全国大会、Ｎ０.170また、これに関連した提案としては、文献２：特願平６−５５０２５５号公報（特開平７−２４５９８１号公報）がある。
【００１５】
文献１によると、この方式は図６のような構成となっている。ただし、用語と記号は、本発明で定義したものに修正している。ここでは、電流制御系は制御系が推定した磁極位置であるｄｃ軸と、それに直交したｑｃ軸成分用に２つの制御器１２Ａ，１２Ｂで構成する例で表わしている。
【００１６】
図６の詳細は文献１に記載されているが、その特徴は高周波成分をＦＦＴで解析して、ｄｃ，ｑｃ軸の成分として求め、それから磁極のずれ角Δθを推定する部分にあり、図７を参照して以下に簡単に説明する。
【００１７】
（１）制御座標の磁極推定軸であるｄｃ軸に、正弦波状の高周波電圧ｖhを電流制御系の出力に重畳する。
【００１８】
ここで，モータの磁極軸ｄが制御推定軸ｄｃとΔθだけずれている場合には、モータのｄ，ｑ軸のインダクタンス成分Ｌd，Ｌqの差（突極性）により、電流の高周波成分ｉhはΔφずれた直線上に軌跡が位置するようになる。
【００１９】
（２）検出電流から，正弦波状の高周波電圧と同期した高周波成分ｉhをＦＦＴ（高速フーリエ変換）１３により抽出し、位相誤差演算部１４にてΔφを計算する。
【００２０】
（３）電流のずれ角Δφの情報を積分器１５にて積分演算して、Δφ＝０となるようにｄｃ軸（θ）を修正する。これにより、収束後はｄｃ軸を磁極軸と一致させた推定位相θCを得ることができる。この推定位相θCは、座標変換部４、８への位相信号として与えるほか、速度検出演算部１０では差分演算による速度検出とローパスフィルタによる高周波成分除去で速度検出信号として得る。
【００２１】
上記の方式の利点は、下記のポイントにある。
【００２２】
・停止状態（零速）でも位置推定が可能、
・高周波電圧成分を磁石の軸とほぼ同一位相にのみ入力しているため、高周波電流によるトルクリップルが発生しない。
【００２３】
次に、文献２（特開平７−２４５９８１号公報）では、ＦＦＴ演算の代わりに、高周波電流を抽出した後に電流微分を使用した方式にされる。この実施例の一部を図８に速度制御系を省略して示す。この方式の特徴を以下に説明する。
【００２４】
（１）文献１と同様に、高周波電圧を制御上の磁極推定軸（ｄｃ軸）に重畳する。
【００２５】
（２）電流検出からノッチフィルタ１６Ａ，１６Ｂを利用して、高周波電圧と同期した高周波電流成分を抽出する。
【００２６】
（３）微分演算部１７により高周波電流成分を微分してインダクタンス成分相当を推定し、磁極位相を推定する。
【００２７】
（４）波形としては正弦波以外に方形波や三角波も、また入力も電圧重畳と電流指令重畳などにも拡張している。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
（第１の課題）
図６の電流検出には、モータを駆動するために必要な基本波成分と磁極推定に必要な高周波成分が含まれている。このうち磁極推定に必要な高周波成分のみを分離するために、ＦＦＴのアルゴリズムを利用している。しかし、ＦＦＴを実行するためには１周期以上のデータが必要であり、データの検出周期は高周波の１周期毎に制限されてしまう。
【００２９】
（第２の課題）
文献２では、ＦＦＴを使用せず電流の微分量を使用する方式であり、最少では２回のサンプルで位置推定が実行できる。しかし、電流検出には、ＰＷＭ変調を行うために発生する主回路素子のスイッチングなどにより、検出器ヘノイズが混入し易い。そのため、電流微分を利用した方式はノイズに弱い問題がある。
【００３０】
本発明の目的は、ＦＦＴを使用することなく高速に位相推定ができ、しかもノイズに対して推定位相誤差が少なくなるＰＭモータの制御方法および制御装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
（発明の原理的な説明）
図７のモータ磁極軸に同期して回転するｄｑ直交２軸座標系において、磁極とその直交軸のインダクタンスが異なる場合を含めた永久磁石形同期機の電流電流方程式は下記の（１）式となる。
【００３２】
【数１】
0003687590.tif 000002
【００３３】
これを、図７のように、Δθ＝θ−θCだけずれた制御位相ｄC，ｑC座標に変換すると次の（２）式となる。
【００３４】
【数２】
0003687590.tif 000003
【００３５】
これを、電流微分を求める状態方程式に変形すると、次の（３）式になる。
【００３６】
【数３】
0003687590.tif 000004
【００３７】
上記の（３）式に対して、以下のΔＶhが振幅で、ωhが角周波数である（４）式のようなｄｃ軸にのみ単振動の高周波電圧成分を印加することとする。
【００３８】
【数４】
0003687590.tif 000005
【００３９】
このとき、発生する電流は、（４）式を（３）式に代入すればよく、さらに以下の（５）式、（６）式の近似を行う。
【００４０】
【数５】
0003687590.tif 000006
【００４１】
この近似により、（３）式の右辺の第２項および第３項は零値となり、以下の（７）式のような電流の状態方程式となる。
【００４２】
【数６】
0003687590.tif 000007
【００４３】
ここで、近似できる根拠は、（５）式はモータの速度ωが零速度または極低速状態に適用することによる。また、（６）式は印加する高周波電圧の周波数が高いため、インダクタンスの誘起起電力に比べて抵抗Ｒの電圧降下成分は小さいことによる。
【００４４】
この（７）式の両辺を積分すると、以下の（８）式のような電流状態方程式が得られる。
【００４５】
【数７】
0003687590.tif 000008
【００４６】
上記の（８）式では、ｑｃ軸には電圧成分を印加していないにもかかわらず、ｑｃ軸にも電流成分が発生している。これは、インダクタンスの突極性（Ｌ2成分）によるものであり、以降にはこれを利用して軸ずれを検出していく。
【００４７】
上記の（８）式の電流には、高調波成分と定常成分が含まれているため、帯域フィルタや１周期の平均値を減算する等の操作により、高調波電流成分だけを抽出することができ、以下の（９）式となる。
【００４８】
【数８】
0003687590.tif 000009
【００４９】
この高調波電流成分から、角周波数＋ωhで回転する正相軸と、−ωhで回転する逆相軸に対する写像を求める。ここで、正相／逆相軸の定義については、時刻ｔ＝０のときの初期位相をｄｃ軸に一致させる成分ｄｆｃ，ｄｒｃと、初期位相をｑｃ軸に一致させる成分ｑｆｃ，ｑｒｃとの２種類が存在する。これらの関係および以下で求める写像成分の関係を図９に示す。
【００５０】
まず、正相軸成分である２種類の成分ｄｆｃ，ｄｒｃについて計算する。正相軸への写像成分は、ωhｔで回転する回転座標成分と等しく、これに電流式（９）式を代入すると以下の（１０）式となる。
【００５１】
【数９】
0003687590.tif 000010
【００５２】
次に、逆相軸成分は、−ωhｔで回転する回転座標成分と等しく、これに電流式（９）式を代入すると以下の（１１）式となる。
【００５３】
【数１０】
0003687590.tif 000011
【００５４】
上記の（１０）、（１１）式は、三角関数の倍角の公式を利用すると、２ωhｔという電圧の２倍の角速度で振動する成分となり、以下の（１２）式のようになる。
【００５５】
【数１１】
0003687590.tif 000012
【００５６】
次に、単振動の正相と逆相の差を利用する。ここで、（２）式のインダクタンスＬ2に関する突極性の要素のみにするために、前記（１０）式と（１１）式の合成をとることにする。電流成分である（１２）式のままでは複雑であるが、差をとることにより簡単な式になってくる。
【００５７】
ここで、Ｌ1の項を消去するように合成することとし、ｄ軸を初期位相とする成分については差分を、ｑ軸を初期位相とする成分については加算をとることとする。この差分と加算を取ったものが以下の（１３）式と（１４）式である。
【００５８】
【数１２】
0003687590.tif 000013
【００５９】
上記の（１３）式は前記の（１０）、（１１）式より、ｄ軸を初期値とする正相軸と逆相軸の写像の差分になる。また、（１４）式は前記の（１０）、（１１）式より、ｑ軸を初期値とする正相軸と逆相軸の写像の加算（合成）になる。
【００６０】
これら正相軸と逆相軸の差分と合成成分をタイムチャートで表すと図１０のようになる。同図より、次のことがわかる。
【００６１】
（差分成分：ｉdfc−ｉdrc）
・０〜π／２の期間を最小単位とする線対称波形（実線）になる。
【００６２】
・Δθ＝０の場合には、振幅は零となる。
【００６３】
・ｃｏｓ（２ωhｔ）−１の波形は、Ｌ2・ｓｉｎ（２Δθ）が正極性のとき負のみの波形になるし、逆に、Ｌ2・ｓｉｎ（２Δθ）が負極性のとき正のみの波形になる。
【００６４】
（合成成分：ｉqfc＋ｉqrc）
・０〜π／４の期間を最小単位とする点対称波形（破線）になる。
【００６５】
・Δθ＝０の場合には、振幅は零となる。
【００６６】
・ｓｉｎ（２ωhｔ）の波形は、零を中心とする正弦波波形であるため、π／２毎に符号が反転する。したがって、０〜π／４の期間に区切って、面積とその符号をまとめると、位相ずれ量とその極性が判別可能である。
【００６７】
前記の（１４）式を最小単位である０〜π／４期間に亙って積分すると、以下の（１５)式になる。
【００６８】
【数１３】
0003687590.tif 000014
【００６９】
この（１５）式より、電流の検出面積からｄｃ軸と磁極軸との位相ずれ量Δθを逆に求めることができ、以下の（１６）式になる。また、同様に、他の７つの期間についても位相ずれ量Δθを求めることができる。
【００７０】
【数１４】
0003687590.tif 000015
【００７１】
上記の位相ずれ量Δθを求めることができれば、そのままｄｃ軸を修正してもよいし、またノイズなどの要因がある場合には以下の（１７）式のように緩和ゲインｋを乗じて積分動作をさせて収束させてもよい。（１７）式ではπ／２周期で極性が反転するため、符号補正関数Ｓ（ωhｔ）を乗じている。
【００７２】
【数１５】
0003687590.tif 000016
【００７３】
上記の（１７）式において、逆三角関数については、｜Δθ｜≪πであると近似すれば、ｓｉｎΔθ≒Δθと近似できる。また、係数部分も緩和ゲインの一部とみなすと、以下の（１８）式のように簡略化することもできる。
【００７４】
【数１６】
0003687590.tif 000017
【００７５】
また、最小期間毎に限定せずに、位相Δθを逐次修正してもよい。この場合、ωpを遮断周波数とする低域通過フィルタなどを通して、ゆっくりと修正動作を行わせる必要がある。そこで、以下の（１９）式のように推定を行うこともできる。
【００７６】
【数１７】
0003687590.tif 000018
【００７７】
このようにして、ｄｃ軸を（１５）式の成分が零となるまで収束させると、ｄｃ軸は磁極軸と一致させることができる。
【００７８】
以上までの説明が、正相軸と逆相軸の写像を利用した本発明による磁極軸の位相推定方式である。
【００７９】
（発明の基本構成）
上記までの原理的な説明から、前記の文献１ではＦＦＴにより電流ベクトル成分を抽出してから計算しているが、本発明では新たに単振動の正相分と逆相分で取り扱うようにしたもので、以下の特徴事項になる。
【００８０】
（１）ｄｃ軸上に正弦波状の高周波成分の電圧（または電流）を重畳する点は文献１と同じである。この入力した単振動状の電圧が磁極軸またはその直交軸と一致していると、電流も同一位相上の単振動となる。磁極軸またはその直交軸に一致していない場合には、高周波電流成分はΔφだけずれた軸上の単振動となる。
【００８１】
（２）本来、単振動成分は、正回転する成分（正相分）と逆回転する成分（逆相分）という振幅は等しいが回転方向の異なる２つの回転ベクトル成分に分離することができる。もし、この入力した単振動成分と磁極軸またはその直交軸とが一致していれば、正相分と逆相分の時間波形は等しい正弦波となる。もし、磁極軸の位相がずれている場合には、正相分と逆相分の時間波形に位相ずれが発生する。したがって、正相／逆相成分の差を利用し、これが零となるように制御すれば位相推定が可能となる。
【００８２】
（３）そこで、正相分と逆相分を求めるために、正相軸と逆相軸に対する高周波電流成分の瞬時ベクトルの写像を利用する。
【００８３】
（４）この２つの軸の写像成分の位相が一致するように高周波注入位相を修正すると、収束した位相が磁極位相またはその垂直位相となる。
【００８４】
以上のことから、本発明の基本構成は、図１に示すようになり、破線ブロックの部分で図６と異なるものである。
【００８５】
図１において、積分器２１と高周波電圧発生部２２によってｄｃ軸に高周波電圧を印加するもので、高周波角速度指令ωhの積分で高周波位相指令ωhｔを得、この位相をもち振幅を調整した正弦波状の単振動高周波電圧ΔＶhｃｏｓ（ωhｔ）をｄｃ軸の電圧指令に注入する。
【００８６】
また、高調波抽出部２３、２４によってｄｃ，ｑｃ軸電流ｉdc，ｑdcに含まれる高周波電流成分を抽出する。
【００８７】
また、正相軸写像演算部２５と逆相軸写像演算部２６は、抽出された高周波電流成分と正相軸と逆相軸に対する写像を求める。
【００８８】
また、正／逆相非対称性抽出部２７は、２つの写像成分の非対称性を特徴量として求める。
【００８９】
また、位相推定演算部２８は、特徴量から推定位相θｃを求める。
【００９０】
（制御方法の発明）
（１）ＰＭモータに単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定をするＰＭモータの制御方法において、
前記位相推定は、
前記高周波電流成分又は電圧から正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分を求め、
前記正相軸の写像成分と逆相軸の写像成分の非対称性を特徴量として求め、
前記特徴量から磁極の位相を推定することを特徴とするＰＭモータの制御方法。
【００９１】
（制御装置の発明）
（２）ＰＭモータに単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定するＰＭモータの制御装置において、
前記高周波電流成分又は電圧から正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分を求め、
前記正相軸の写像成分と逆相軸の写像成分の非対称性を特徴量として求め、
前記特徴量から磁極の位相を推定する位相推定手段を備えたことを特徴とするＰＭモータの制御装置。
【００９２】
（３）ＰＭモータの磁極位置になるｄｃ軸とそれに直交したｑｃ軸に分離した電流制御系と、前記ｄｃ軸の電圧指令に単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定する位相推定装置とを備えたＰＭモータの制御装置において、
前記位相推定装置は、
前記高周波電圧または電流の位相指令ωhｔを基にして前記単振動の高周波電圧または電流を発生する高周波発生手段と、
ＰＭモータの前記ｄｃ軸電流とｑｃ軸電流に含まれる高周波電流成分ｉdc，ｉqcを抽出する高調波抽出手段と、
前記高周波電流成分ｉdc，ｉqcから正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分ｉqfc、ｉqrcを求める写像抽出手段と、
前記写像成分ｉqfc、ｉqrcを合成し、高周波位相指令ωhｔの０〜π／４期間に亙って積分し、係数を乗じて位相ずれ量Δθを求める積分手段と、
前記位相ずれ量Δθから推定位相θｃを求める位相推定演算手段とを備えたことを特徴とするＰＭモータの制御装置。
【００９３】
（４）ＰＭモータの磁極位置になるｄｃ軸とそれに直交したｑｃ軸に分離した電流制御系と、前記ｄｃ軸の電圧指令に単振動正弦波状の高周波電圧または電流を注入し、この高周波電圧または電流の注入によってＰＭモータに流れる高周波電流又は電圧から磁極の位相を推定する位相推定装置とを備えたＰＭモータの制御装置において、
前記位相推定装置は、
前記高周波電圧または電流の位相指令ωhｔを基にして前記単振動の高周波電圧または電流を発生する高周波発生手段と、
ＰＭモータの前記ｄｃ軸電流とｑｃ軸電流に含まれる高周波電流成分ｉdc，ｉqcを抽出する高調波抽出手段と、
前記高周波電流成分ｉdc，ｉqcから正方向に回転する正相軸と逆回転方向に回転する逆相軸に対する写像成分ｉdfc、ｉdrcを求める写像抽出手段と、
前記写像成分ｉdfc、ｉdrcの差分を求め、高周波位相指令ωhｔの０〜π／２期間に亙って積分又は連続的な積分をし、係数を乗じて位相ずれ量Δθを求める積分手段と、
前記位相ずれ量Δθから推定位相θｃを求める位相推定演算手段とを備えたことを特徴とするＰＭモータの制御装置。
【００９４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図２は、本発明の実施形態１を示す構成図であり、図１と同等の部分は同一符号で示す。また、各部には前記の各式を対応付けて示す。
【００９５】
図２において、正相軸写像演算部２９と逆相軸写像演算部３０は、以下のように定義された座標変換行列を使用して写像演算を行い、前記（１０）式の２行目と（１１）式の２行目のｑｃ軸の正相成分と逆相成分を求める。
【００９６】
【数１８】
0003687590.tif 000019
【００９７】
合成部３１は、写像成分ｉqfc，ｉqrcの加算（合成）によってｑ軸を初期位相とする前記（１４）式の合成値（ｉqfc＋ｉqrc）を求める。
【００９８】
積分器３２は、合成値（ｉqfc＋ｉqrc）を高周波位相指令ωhｔの０〜π／４期間に亙って積分し、前記（１５）式の積分結果を求め、これに係数を乗じて位相ずれ量Δθを求める。
【００９９】
位相推定演算部３３は、位相ずれΔθに符号補正関数等を乗じて前記の（１７）式または（１８）式の演算で推定位相θCを求める。
【０１００】
本実施形態において、図１０の特性は、前記の（４）式のようにｄｃ軸に余弦波波形の高周波電圧を印加することにより得ている。仮に、入力軸を変更した余弦波を正弦波に変更すると、正相と逆相の写像の合成波形は発生する軸や極性が異なってくるが、基本的にはｃｏｓ（２ωhｔ）−１とｓｉｎ（２ωhｔ）の波形の組み合わせに限定される。そのため、入力位相や電圧形状によって、写像の選択を変更するだけで、同じ制御アルゴリズムを使用できる。
【０１０１】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２を示す構成図である。同図が図２と異なる部分を以下に説明する。
【０１０２】
正相軸写像演算部３４と逆相軸写像演算部３５は、前記の（１０）式の１行目と（１１）式の１行目のｄｃ軸の正相成分と逆相成分を求める。
【０１０３】
差分演算部３６は、写像成分ｉdfc，ｉdrcの差分演算によって前記（１３）式の差分（ｉdfc−ｉdrc）を求める。
【０１０４】
積分器３７は、差分（ｉdfc−ｉdrc）を高周波位相指令ωhｔの０〜π／２期間に亙って積分し、差分成分による積分結果を求め、これに係数を乗じて位相ずれ量Δθを求める。
【０１０５】
位相推定演算部３８は、位相ずれΔθに符号補正関数等を乗じて前記の（１７）式〜（１９）式のいずれかの演算で推定位相θCを求める。
【０１０６】
前記の実施形態１では、正相軸と逆相軸の写像の非対称性を求めるのにｑ軸を初期位相とする（１４）式を利用している。本実施形態では、ｄ軸を初期位相とする（１３）式を利用した方式とする。
【０１０７】
また、積分器３７は、π／２区間の積分器としているが、（ｉdfc−ｉdrc）は脈動するものの、極性は同じであるため、連続的な積分器でもよい。
【０１０８】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、以下の効果がある。
【０１０９】
（１）文献１では、ＦＦＴを適用しているため、入力高周波電圧成分のπ期間の電流検出データが必要であったが、本発明では最小でπ／４期間でよく、４倍高速に位相推定が実行できる。
【０１１０】
（２）文献２では電流微分を使用しているが、本発明は電流微分を使用していない。逆に、電流の写像成分を一定期間積分している。そのため、文献２に比べて、強いノイズの抑制効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成図。
【図２】本発明の実施形態１を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態２を示すブロック図。
【図４】従来のＰＭモータの制御方式のブロック図。
【図５】従来のＰＭモータの位置センサレス制御方式のブロック図。
【図６】従来の文献１のブロック図。
【図７】ＰＭモータの高調波電圧と磁極位置関係の図。
【図８】従来の文献２のブロック図。
【図９】本発明に係る正相軸と逆相軸への写像成分の図。
【図１０】本発明に係る高周波成分の電圧成分と、正相軸と逆相軸の差分との関係図。
【符号の説明】
１…速度制御器
４…逆回転座標変換器
５…電力変換器
６…ＰＭモータ
８…回転座標変換器
１０…速度検出演算部
１２Ａ、１２Ｂ…電流制御器
２１…積分器
２２…高周波発生部
２３、２４…高調波抽出部
２５…正相軸写像抽出部
２６…逆相軸写像抽出部
２７…非対称性抽出部
２８、３３、３８…位相推定演算部
２９…正相軸写像演算部
３０…逆相軸写像演算部
３１…合成部
３２、３７…積分器
３６…差分演算部
【図１】
0003687590.tif 000020
【図２】
0003687590.tif 000021
【図３】
0003687590.tif 000022
【図４】
0003687590.tif 000023
【図５】
0003687590.tif 000024
【図６】
0003687590.tif 000025
【図７】
0003687590.tif 000026
【図８】
0003687590.tif 000027
【図９】
0003687590.tif 000028
【図１０】
0003687590.tif 000029