(57)【要約】任意の大きさで任意の方向の第一電圧指令と任意の大きさでｎ方向からなる第二電圧指令とに応じて回転電機に流れる第一回転電機電流と第二回転電機電流に基づいて、回転電機の回転子の推定位置の誤差を補正する誤差補正量基準値を求めるようにした。
2018025319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁磁極を有する回転子と電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向（但し、ｎは２以上の自然数）からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令に基づく電圧が前記回転電機の電機子に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令に基づく電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記第二電圧指令生成部は、前記第一電圧指令生成部が前記第一電圧指令を出力した後に、前記ｎ方向からなる第二電圧指令をｎ個出力するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記第一電圧指令生成部は、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ個の第二電圧指令を出力した後に、前記第一電圧指令と逆方向の第一カウンター電圧指令を出力するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
永久磁石により構成された磁極を有する回転子と、電機子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の方向で任意の大きさの［ｍ×ｎ］個（但し、ｍは「１」以上の自然数）の第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令による電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令による電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第一電圧指令生成部が［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令のうちの１つを出力した後に、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ方向の第二電圧指令のうちの１つを出力する動作を電圧出力パターンとし、前記電圧出力パターンを［ｍ×ｎ］回行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第一電圧指令生成部が［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令のうちの１つを出力した後に、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ方向の第二電圧指令のうちの１つを出力するように構成され、
前記第一電圧指令生成部は、前記第二電圧指令が出力された後に前記第二電圧指令の前に出力した前記第一電圧指令と逆方向の第一カウンター電圧指令を出力する動作を電圧出力パターンとし、前記電圧出力パターンを［ｍ×ｎ］回行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第一電圧指令生成部が［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令のうちの１つを出力した後に、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ方向の第二電圧指令のうちの１つを出力するように構成され、
前記第一電圧指令生成部は、前記第二電圧指令が出力された後に前記第二電圧指令の前に出力した前記第一電圧指令と逆方向の第一カウンター電圧指令を出力するように構成され、
前記第二電圧指令生成部は、前記第一カウンター電圧指令が出力された後にｎ方向の第二電圧指令をｎ個出力する動作を電圧出力パターンとし、前記電圧出力パターンを［ｍ×ｎ］回行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令は、大きさと方向がｍ種類であり、［ｍ×ｎ］個のうち同一の大きさで且つ同一方向の第一電圧指令がｎ個であるように構成されている、
ことを特徴とする請求項４から７のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段が出力する前記［ｍ×ｎ］個の電圧出力パターンは、各電圧パターンに於ける前記第一電圧指令の方向と大きさと、前記第二電圧指令の方向と大きさとの組合せが、前記［ｍ×ｎ］個の全てで異なるように構成されている、
ことを特徴とする請求項５から８のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１０】
前記補正量基準値演算手段は、大きさ及び方向が同じｎ個の第一電圧指令が出力された後に出力される前記ｎ方向の第二電圧指令によって前記回転電機に流れるｎ個の前記第二回転電機電流を直交二軸上に座標変換したｎ個の第二回転電機電流の軌跡を楕円と見なし、前記直交二軸の何れか一方の軸と楕円の長軸又は短軸の何れか一方とのなす角度に基づいて、前記誤差補正量基準値を演算する処理をｍ種類の第一電圧指令毎に行い、前記ｍ種類の第一電圧指令によって前記回転電機に流れるｍ種類の第一回転電機電流に対するｍ個の誤差補正量基準値を演算するように構成されている、
ことを特徴とする請求項９記載の回転電機の制御装置。
【請求項１１】
前記補正量基準値演算手段は、大きさおよび方向が同じｎ個の第一電圧指令が出力された後に出力される前記ｎ方向の第二電圧指令によって前記回転電機に流れるｎ個の前記第二回転電機電流を直交二軸上に座標変換したｎ個の第二回転電機電流の軌跡を楕円と見なし、前記楕円の長軸と短軸の長さ、及び直交二軸の何れか一方の軸と楕円の長軸又は短軸の何れか一方とのなす角度に基づいて、前記誤差補正量基準値を演算する処理をｍ種類の第一電圧指令毎に行い、ｍ種類の第一電圧指令によって前記回転電機に流れるｍ種類の第一回転電機電流に対するｍ個の誤差補正量基準値を演算するように構成されている、
ことを特徴とする請求項９記載の回転電機の制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第二電圧指令の前に出力した前記第一電圧指令により前記回転電機に流れる第一回転電機電流が流れている間に、前記第二電圧指令を出力するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２から１１のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１３】
前記第一電圧指令の大きさは、前記電圧印加手段の許容範囲内の電流が前記回転電機の電機子に流れるように設定されている、
ことを特徴とする請求項１から１２のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１４】
前記ｍ種類の第一電圧指令は、その種類を変更するときに、前記第一電圧指令の大きさを徐々に大きくする、又は、徐々に小さくするように構成されている、
ことを特徴とする請求項８から１３のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１５】
前記第二電圧指令の大きさは、全て同一である、
ことを特徴とする請求項１から１４のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１６】
前記第二電圧指令の方向は、電気角で３６０／ｎ度の間隔のｎ方向である、
ことを特徴とする請求項１から１５のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記回転電機に印加する電圧の目標値である駆動電圧指令を演算する電圧指令生成部と、前記回転電機が駆動する周波数とは異なる周波数を含む高周波電圧指令を生成する高周波電圧指令生成部と、前記駆動電圧指令と前記高周波電圧指令とを加算して電圧指令として出力する加算部と、前記加算部の出力と前記第一電圧指令生成部の出力と前記第二電圧指令生成部の出力とが入力される電圧指令選択部とを有し、前記誤差補正量基準値を演算するときは、前記電圧指令選択部により前記第一電圧指令生成部の出力と前記第二電圧指令生成部の出力とのうちの何れかを選択して、前記電圧指令として前記電圧印加手段に出力し、前記誤差補正量基準値を演算するとき以外は、前記電圧指令選択部により前記加算部の出力を選択して前記電圧指令として出力するように構成され、
前記位置推定手段は、前記電圧指令によって発生する前記回転電機の前記回転電機電流に含まれる前記高周波電圧指令と同一周波数成分の回転電機電流、及び前記誤差補正量に基づき前記回転電機の前記回転子位置を推定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から１６のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１８】
前記誤差補正量基準値を演算する処理は、前記回転電機を初めて駆動するときに、前記回転電機を駆動する前にのみに行なわれる、
ことを特徴とする請求項１から１６のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導機や同期機等の回転電機の制御装置に関し、更に詳しくは、位置センサを用いることなく取得した回転子の位置情報を用いて回転電機を制御できるようにした回転電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同期機や誘導機等の回転電機を精度良く制御するためには、回転電機の回転子速度や位置を正確に把握する必要がある。回転電機の回転子速度や位置の情報を把握するために、回転電機に位置センサや速度センサを取り付ける方法がある。この方法は回転電機の回転子速度や位置情報を正確に得られる一方で、センサによるコストの増大や、センサ情報を制御装置に伝送するための配線が必要であり、又、センサ自体が故障することによる信頼性の低下等の課題がある。そこで、これらの課題を解決する方法として、回転電機に印加する電圧や回転電機に流れる電流から、回転電機の回転子位置を推定する、いわゆる位置センサレス制御法を用いた回転電機の制御装置が開発されている。【０００３】
位置センサレス制御法として、誘起電圧情報を利用して回転子位置や回転子速度を得る位置センサレス制御法が既に提案されている。例えば特許文献１では、推定回転子磁束のｑ軸成分が零になるように角周波数ｗを演算することにより、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流と前記回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令とに基づいて、角周波数と同期電動機の推定電流と推定回転子磁束と推定回転速度とを演算するようにしている。しかしながら、誘起電圧情報を利用した位置センサレス制御法は、低速域で誘起電圧情報が小さくなるため、位置推定精度が悪化する。特に停止時は誘起電圧がゼロであるため、原理的に位置推定すること自体が困難である。【０００４】
又、突極を有する回転子を備えた回転電機では、回転電機のインダクタンス分布の位置依存性を利用して、回転子位置を推定する手法がある。例えば、特許文献２では、駆動用の基本波電圧に対して、スイッチング周期のｍ倍と等しい周期の位置検出用電圧を回転電機に印加し、そのときに流れる電流の大きさより、回転電機のインダクタンス分布を検出して回転子の位置を推定する手法が開示されている。この手法の位置検出用電圧の周波数は、駆動用の基本波電圧に対して周波数を高く設定することが多いため、この手法は一般的に高周波重畳センサレスと呼ばれている。高周波重畳センサレスは、速度と無関係なインダクタンス分布を利用して位置推定するため、停止時や低速域でも位置推定精度の悪化がほとんど無いという特徴がある。よって、低速域では高周波重畳センサレスが利用される。【０００５】
高周波重畳センサレスは、回転電機のインダクタンス分布を利用しているため、回転電機に電流が流れることで生じる磁気飽和現象によりインダクタンス分布が変化すると、推定位置に誤差が生じて位置推定精度が悪化する。具体的には、回転電機に流れる電流、特に、トルクが生じる方向への電流が増加すると、位置誤差もそれに応じて増加する。よって、特許文献３のように、回転電機に流れる電流に応じて位置誤差を補正する方法がある。【０００６】
又、回転電機１を駆動する前に１回だけ初期磁極位置を検出する技術も、例えば、特許４２７１３９７号に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６７２２３６号公報
【特許文献２】特許第５０６９３０６号公報
【特許文献３】特許第５７４５１０５号公報
【特許文献４】特許第４２７１３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の各特許文献に開示された位置センサレス制御法を用いた従来の回転電機の制御装置によれば、電流に対する位置誤差の補正量は回転電機の種類や容量などによって異なるため、回転電機の種類や容量毎に予め位置誤差の補正量を測定し、この測定した値を制御装置等に記憶させておく必要がある。しかしながら、位置誤差の補正量を測定するためには、負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業であり、多大な時間と労力が必要とする課題があった。【０００９】
この発明は、従来の回転電機の制御装置に於ける前述のような課題を解消することを目的としてなされたもので、負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単にかつ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる回転電機の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による回転電機の制御装置は、
界磁磁極を有する回転子と電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向（但し、ｎは２以上の自然数）からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令に基づく電圧が前記回転電機の電機子に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令に基づく電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする。【００１１】
又、この発明による回転電機の制御装置は、
永久磁石により構成された磁極を有する回転子と、電機子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の方向で任意の大きさの［ｍ×ｎ］個（但し、ｍは「１」以上の自然数）の第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令による電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令による電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明による回転電機の制御装置によれば、任意の大きさで任意の方向の第一電圧指令と任意の大きさでｎ方向からなる第二電圧指令により回転電機に流れる第一回転電機電流と第二回転電機電流に基づいて、位置誤差の補正量に相当する誤差補正量基準値を求めることにより、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めることができるため、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単にかつ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。【００１３】
又、この発明による回転電機の制御装置は、  任意の方向で任意の大きさの［ｍ×ｎ］個（但し、ｍは「１」以上の自然数）の第一電圧指令と、任意の大きさでｎ方向からなる第二電圧指令により回転電機に流れる第一回転電機電流と第二回転電機電流に基づいて、位置誤差の補正量に相当する誤差補正量基準値を求めることにより、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めることができるため、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単にかつ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の構成を示す構成図である。
【図２Ａ】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２Ｂ】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図３Ａ】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図３Ｂ】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図８Ａ】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図８Ｂ】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の構成を説明するための説明図である。
【図２１】この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の構成を説明するための説明図である。
【図２２】この発明の実施の形態２による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態２による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２４】この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２６】この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２７】この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図２８】この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図２９】この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【図３０】この発明の実施の形態６による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の構成を示す構成図である。図１に於いて、回転電機１は、この発明の実施の形態１では、３相巻線を有し回転子に永久磁石を配置した突極型の永久磁石同期機を例に挙げて説明するが、他種類の回転電機であっても同様の原理で構成することが可能である。回転電機の制御装置１０００について、以下に説明する。
【００１６】
電流検出手段２は、回転電機１に流れる回転電機電流を検出する。尚、この実施の形態１では３相全ての電流を検出するようにしているが、回転電機１に流れる電流が３相平衡であることを利用して、３相のうち任意の２相の電流のみ検出し、残りの１相の電流は、計算により求める公知の手法を用いてもよい。
【００１７】
制御手段３は、電圧印加手段４へ電圧指令を出力する。この実施の形態１では、制御手段３は、後述する位置推定手段５の出力である推定位置θに基づいて、回転電機１の速度にほぼ同期して回転する座標軸であるｄ−ｑ軸により電圧指令を演算するように構成されている。制御手段３は、基本電圧指令生成部３１と、高周波電圧指令生成部３２と、加算部３３と、第一電圧指令生成部３４と、第二電圧指令生成部３５と、電圧指令選択部３６と、第一座標変換器３７と、第二座標変換器（１）３８１、第二座標変換器（２）３８２、第二座標変換器（３）３８３とを備えている。
【００１８】
第一座標変換器３７は、後述するように、電流検出手段２により検出した３相の回転電機電流iu、iv、iwを、ｄ軸上の回転電機電流ｉｄ、及びｑ軸上の回転電機電流ｉｑに座標変換する。第二座標変換器（１）３８１は、後述するように、加算部３３の出力をｄ−ｑ軸から３相へ座標変換する。第二座標変換器（２）３８２は、第一電圧指令生成部３４の出力をｄ−ｑ軸から３相へ座標変換する。第二座標変換器（３）３８３は、後述するように、第二電圧指令生成部３５の出力をｄ−ｑ軸から３相へ座標変換する。
【００１９】
基本電圧指令生成部３１は、外部から入力される位置指令ω＊、速度指令（図示せず）、トルク指令（図示せず）、電流指令(図示せ)等に、回転電機１の回転子位置、速度、トルク、電流等が追従するように、駆動用としてのｄ軸上の基本電圧指令ｖｄｓ及びｑ軸上の基本電圧指令ｖｑｓを演算し出力する。例えば、実施の形態１では、図１に示すように外部から速度指令ω＊が入力された場合を示しており、この場合は、後述する位置推定手段５の出力である推定速度ωｒが速度指令ω＊に追従するように、周知の比例積分制御を行って電流指令を生成し、更にこの電流指令にｄ軸上の基本電流指令ｉｄｓ及びｑ軸上の基本電流指令ｉｑｓが追従するように比例積分制御を行って、ｄ軸上の基本電圧指令ｖｄｓ及びｑ軸上の基本電圧指令ｖｑｓを演算して出力する。
【００２０】
補正量基準値演算手段７は、電流検出手段２により検出された回転電機電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて後述する誤差補正量基準値ｃ０を演算して出力する。補正量出力手段６は、補正量基準値演算手段７からの誤差補正量基準値ｃ０と、第一座標変換器３７から出力されたｄ軸上の回転電機電流ｉｄ及びｑ軸上の回転電機電流ｉｑとに基づいて誤差補正量ｃを演算して出力する。
【００２１】
高周波電圧指令生成部３２は、回転電機１の回転角周波数よりも大きい回転角周波数を有するｄ軸上の高周波電圧指令ｖｄｈ及びｑ軸上の高周波電圧指令ｖｑｈを出力する。この発明の実施の形態１では、高周波電圧指令生成部３２は、下記の式（１）に示すように、任意の値を有する高周波電圧の振幅Ｖｈで、回転電機１の回転角周波数よりも大きく任意の値を有する角周波数ωｈをｄ軸方向のみに出力する交番高周波電圧を出力するように構成されている。
【数１】
2018025319.tif 000003
但し、tは時間を示す。
【００２２】
加算部３３は、基本電圧指令生成部３１の出力であるｄ軸上の基本電圧指令ｖｄｓ及びｑ軸上の基本電圧指令ｖｑｓと、高周波電圧指令生成部３２の出力であるｄ軸上の高周波電圧指令ｖｄｈ及びｑ軸上の高周波電圧指令ｖｑｈを加算して出力する。第二座標変換器(１)は、加算部３３からの出力をｄ−ｑ軸から３相に座標変換して３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓを出力する。
【００２３】
第一電圧指令生成部３４は、誤差補正量基準値ｃ０を求めるために、後述するｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を出力する。第二座標変換器（２）３８２は、第一電圧指令生成部３４からのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を３相に座標変換して３相第一電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｖｗ１を出力する。第二電圧指令生成部３５は、誤差補正量基準値ｃ０を求めるために、後述するｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２を出力する。第二座標変換器（３）３８３は、第二電圧指令生成部３５からのｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２を３相に座標変換して３相第二電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２を出力する。尚、第一電圧指令生成部３４と第二電圧指令生成部３５の詳細動作は後述される。
【００２４】
電圧指令選択部３６は、加算部３３からの出力を第二座標変換器（１）により座標変換した３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓと、第一電圧指令生成部３４からのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を第二座標変換器（２）３８２により座標変換した３相第一電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｖｗ１と、第二電圧指令生成部３５からのｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２と、が入力される。電圧指令選択部３６は、補正量基準値演算手段７により後述する誤差補正量基準値ｃ０を演算するときは、３相第一電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１、又は、３相第二電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２を選択して出力し、誤差補正量基準値ｃ０を演算するとき以外、即ち、制御手段３の外部から入力される位置指令、速度指令、トルク指令、電流指令等のうちの少なくとも何れかの指令に追従するように回転電機１を動作させる時は、３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓを選択し出力するように構成されている。
【００２５】
電圧印加手段４は、複数の半導体スイッチング素子により構成され、制御手段３からの出力、即ち制御手段３に於ける電圧指令選択部３６が選択した前述の３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに基づいて、回転電機１に３相電圧を印加するように構成されている。
【００２６】
より詳しく述べれば、電圧印加手段４は、例えば、第１のパワー半導体スイッチング素子を有するＵ相上アームと第２のパワー半導体スイッチング素子を有するＵ相下アームとが直列接続されてなるＵ相アームと、第３のパワー半導体スイッチング素子を有するＶ相上アームと第４のパワー半導体スイッチング素子を有するＶ相下アームとが直列接続されてなるＶ相アームと、第５のパワー半導体スイッチング素子を有するＷ相上アームと第６のパワー半導体スイッチング素子を有するＷ相下アームとが直列接続されてなるＷ相アームとを備えた３相ブリッジ回路を有し、前述の各パワー半導体スイッチング素子をオン／オフさせることにより、３相ブリッジ回路の直流側端子に印加された直流電圧を３相交流電圧に変換して回転電機１の電機子巻線に印加するようにした、いわゆる電圧型インバータ等により構成される。
【００２７】
又、このように構成された電圧印加手段４は、発電機として動作する回転電機１が、その電機子巻線に誘起した３相交流電圧を前述の各半導体パワースイッチング素子をオン／オフさせることにより直流電圧に変換するコンバータとしても動作可能であるように構成されている。
【００２８】
位置推定手段５は、回転電機１を駆動する前に回転子の磁石磁束の方向を検出する初期磁極位置検出動作と、回転電機１を駆動中に常に回転電機１の回転子の位置や速度を推定する常時位置推定動作の２つの動作を行う。位置推定手段５に於ける初期磁極位置検出動作は、例えば、前述の特許文献４に開示された技術と同様に、回転電機１を駆動する前に１回のみ行う。その後は、常時位置推定動作を行う。
【００２９】
以下に常時位置推定動作の具体的手法について説明する。尚、前述の誤差補正量基準値ｃ０を演算するときは、位置推定手段５は、初期磁極位置検出動作により検出した回転電機１の回転子位置を推定位置θ０として出力する。従って、誤差補正量基準値ｃ０を演算するときは、前述の第一座標変換器３７と第二座標変換器（１）３８１、第二座標変換器（２）３８２、及び第二座標変換器（３）３８３は、夫々、位置推定手段５の初期磁極位置検出動作により検出した回転電機１の回転子位置θ０を制御位相として、前述の座標変換を行うことになる。
【００３０】
位置推定手段５に於ける常時位置推定動作では、回転電機１の回転子の突極性を利用して回転電機１の回転子位置を推定し、その回転子の推定位置θや回転子の推定速度ω０ｒを演算し出力する。この場合は、前述の第一座標変換器３７と第二座標変換器（１）３８１、第二座標変換器（２）３８２、及び第二座標変換器（３）３８３は、夫々、位置推定手段５が常時位置推定動作により推定した回転電機１の回転子の推定位置θ０を制御位相として、前述の座標変換を行うことになる。
【００３１】
次に、回転電機１の回転子位置や回転子速度を推定する原理、及び位置推定手段５に於ける演算動作について詳細に説明する。前述したように、位置推定手段５が出力する推定位置θ０を制御位相として、第二座標変換器（１）３８１によりｄ−ｑ軸から座標変換された３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓが電圧指令選択部２６を介して電圧印加手段４に与えられる。電圧印加手段４は、与えられた３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに基づいて３相交流電圧を発生して回転電機１の電機子巻線に印加する。回転電機１の電機子巻線は、印加された３相交流電圧に基づいて流れる３相の回転電機電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗにより、回転磁界を発生させる。回転電機１の回転子には、永久磁石により構成された突極の界磁磁極が設けられており、回転子は電機子巻線により発生した回転磁界に同期して回転する。
【００３２】
いま、回転子の回転と同期して回転する永久磁石の磁束に対して水平方向をｄｍ軸、このｄｍ軸と直交する方向（以下、直交方向と称する）をｑｍ軸とし、このｄｍ−ｑｍ軸を用いると、回転電機１が突極性を有する永久磁石同期機である場合に、ｄ−ｑ軸上の電圧方程式は次に示す式（２）に示される。
【数２】
2018025319.tif 000004
【００３３】
突極性を利用して回転電機１の回転子位置や回転子速度を推定する方法は、主に回転電機１の回転子速度がゼロから低速の範囲で利用されることが多いので、回転速度［ωｒ≒０］とすれば、式（２）式に基づいて下記の式（３）を得ることができる。
【数３】
2018025319.tif 000005
【００３４】
更に、式（３）の右辺第２項は、高周波電流の微分であり、高周波電流の微分成分は高周波電圧Ｖｈの角周波数ωｈ倍されるため、式（３）の右辺第２項≫右辺第１項となる。そのため、式（３）の右辺第１項は無視することができ、その結果式（３）から次の式（４）を得ることができる。
【数４】
2018025319.tif 000006
【００３５】
ここで、振幅Ｖｈを有する高周波電圧を前述の式（１）のように与えた場合、ｄ軸に流れる高周波電流ｉｄｈとｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈは、式（４）に式（１）を代入し、両辺を積分することで、下記の式（５）により得ることができる。
【数５】
2018025319.tif 000007
【００３６】
式（５）式から、ｄ軸に流れる高周波電流ｉｄｈとｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの振幅成分に、夫々、ｄ−ｑ軸と、ｄｍ−ｑｍ軸と、の間の偏差Δθが含まれることが分かる。特に、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの振幅成分は、ｓｉｎ２Δθであるため、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの振幅｜ｉｑｈ｜を計算し、振幅｜ｉｑｈ｜がゼロとなるように、例えば下記の式（６）に示すように積分同定を用いたり、比例積分制御等を用いて、推定軸であるｄ−ｑ軸が、ｄｍ−ｑｍ軸に一致するようにして位置推定θを演算する。
【数６】
2018025319.tif 000008
【００３７】
回転子速度は、回転子位置の微分値であるため、推定速度ω０ｒは、例えば下記の式（７）のように推定位置θ０を微分することで求めることができる。
【数７】
2018025319.tif 000009
以上が、位置推定手段５の基本的な位置推定動作である。
【００３８】
次に、回転電機１に磁気飽和が生じたときに位置推定手段５が出力する推定位置θ０について説明する。図２Ａ、及び図２Ｂは、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であり、図２Ａは、回転電機１に磁気飽和が生じていないときに於いて、回転子が有する永久磁石の磁束の方向が０°方向にあるときのインダクタンス分布について示しており、横軸は回転子位置（電気角）、縦軸はインダクタンスの大きさを示している。図２Ｂは、図２Ａに示されるインダクタンス分布を回転子位置平面に描画したインダクタンスリサージュ波形を示しており、楕円の大きさがインダクタンスの大きさを表す。
【００３９】
回転電機１に磁気飽和が生じていない場合、突極性を有する永久磁石回転電機のインダクタンスが最小になる方向と、永久磁石の磁束の方向は同一方向となる。従って、前述の式（６）までに示した位置推定動作を、図２Ａ、図２Ｂを用いて説明すると、式（６）に示されるように、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの大きさが無くなるように推定位置θ０を調整するということは、図２Ａ、図２Ｂに示されるインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎとなる位置に一致するように推定位置θ０を調整することに等しいことになる。
【００４０】
図３Ａ、図３Ｂは、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であり、図３Ａは、回転電機１に磁気飽和が生じたときに於いて、回転子が有する永久磁石の磁束の方向が０°方向にあるときのインダクタンス分布について示しており、横軸は回転子位置（電気角）、縦軸はインダクタンスの大きさを示している。図３Ｂは、図３Ａに示されるインダクタンス分布を回転子位置平面に描画したインダクタンスリサージュ波形を示しており、楕円の大きさがインダクタンスの大きさを表す。
【００４１】
回転電機１に磁気飽和が生じると、図３Ａ、図３Ｂに示されるようにインダクタンス分布が変化し、永久磁石の磁束の方向とインダクタンスが最小値Ｌｍｉｎとなる位置とが一致しなくなる。つまり、式（６）のように、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの大きさがゼロとなるように回転子位置の推定を行うと、０°からずれた位置を回転子位置として推定することになる。これを図３Ａ、図３Ｂで示すと、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈがゼロとなる位置は、０°の位置からインダクタンスの最小値Ｌｍｉｎとなる位置までずれた位置となるので、０°とインダクタンスの最小値Ｌｍｉｎとなる位置との偏差であるθｅｒｒだけずれた位置を推定位置θ０とすることとなる。この位置誤差θｅｒｒが磁気飽和時の推定位置の誤差となる。
【００４２】
次に、回転電機１の磁気飽和時に於ける回転子位置の推定動作について、数式を用いて説明する。磁気飽和により、永久磁石磁束の方向と高周波電流ｉｑｈの最小値Ｌｍｉｎとの間に位置誤差θｅｒｒが生じたとする。前述の式（２）のｄ軸インダクタンスＬｄｃ、ｑ軸インダクタンスＬｑｃ、インダクタンス変化量Ｌｄｑｃは、夫々、次の式（８）で示される。
【数８】
2018025319.tif 000010
【００４３】
式（８）を式（３）に代入し、式（４）、式（５）と同様の計算を行うと下記の式（９）を得ることができる。
【数９】
2018025319.tif 000011
【００４４】
式（９）に於いて、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの大きさには、位置誤差θｅｒｒが含まれている。従って、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの大きさがゼロとなるように推定位置θ０を調整した場合、位置誤差θｅｒｒの分だけ誤差が生じることが式（９）からも明らかである。以上が、回転電機１に磁気飽和が生じたときの位置推定手段５が出力する推定位置θ０に関する説明である。
【００４５】
次に、補正量出力手段６の動作について説明する。補正量出力手段６は、前述した回転電機１の磁気飽和時に生じる位置誤差θｅｒｒを補正するための値である位置誤差補正量を出力するものである。回転電機１の磁気飽和時の位置誤差θｅｒｒを修正する方法として、前述の特許文献３によれば、下記の式（１０）で表わされる位置誤差θｅｒｒによって生じるｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの大きさ（以下の説明では、位置誤差補正量と称する）｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜に追従するように、比例積分制御を行う方法が開示されている。
【数１０】
2018025319.tif 000012
【００４６】
又、別の方法として、式（９）に於ける、ｑ軸に流れる高周波電流ｉｑｈの大きさがゼロとなるように推定位置θ０を演算した後に、推定位置θ０から位置誤差θｅｒｒを減算する方法等が考えられる。以上述べたような方法により、回転電機１の磁気飽和時の位置誤差を低減もしくは無くすことが原理的に可能である。
【００４７】
しかしながら、位置誤差θｅｒｒの値や位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜の値は、回転電機１がどのように磁気飽和するかによって変化する。又、回転電機１の磁気飽和の状態は、回転電機１の構造によって異なるため、位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量ｉｑｈ＿ｒｅｆは、回転電機毎に異なる値となる。更に、回転電機１がどのように磁気飽和するかを数式で表現することは困難であるため、位置誤差θｅｒｒを補正するためには回転電機毎に位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を事前に測定して用意しておく必要がある。又、位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜は、回転電機電流、特にトルクに寄与する電流成分（以下、トルク電流と称する）に応じて変化する特徴がある。
【００４８】
そこで、補正量出力手段６は、回転電機電流又はトルク電流の関数として事前に位置誤差θｅｒｒ、又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を用意してメモリに記憶しておき、外部から入力される回転電機電流、又はトルク電流に応じて、位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を、誤差補正量ｃとして位置推定手段５へ出力するように構成されている。
【００４９】
次に、補正量出力手段６に記憶する位置誤差θｅｒｒ、又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜の値と、補正量出力手段６から出力させる誤差補正量ｃの設定の仕方について具体的に説明する。図４は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、トルク電流に対する位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜の実測波形の一例を示しており、横軸はトルク電流、縦軸は位置誤差補正量ｉｑｈ＿ｒｅｆを示す。図５は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、トルク電流に対する補正量基準値の一例を示しており、横軸はトルク電流、縦軸は補正量基準値を示す。
【００５０】
補正量出力手段６には、図４に示す実測波形に基づいて、例えば図５に示すように、等間隔に異なるトルク電流の値に対応する位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜の値（図５の○印の箇所の値）をメモリに記憶させ、その記憶させた位置誤差補正量ｉｑｈ＿ｒｅｆの隣接する値の間（図５における、隣接する○印と○印との間の値）は直線補間するように、位置誤差補正量の値を予め設定しておく。ここでは、この設定した位置誤差補正量ｉｑｈ＿ｒｅｆの値を誤差補正量基準値ｃ０と称する。
【００５１】
そして、位置推定手段５に出力する誤差補正量ｃは、制御手段３の外部から入力される回転電機電流、即ちトルク電流、に対する、誤差補正量基準値ｃ０をメモリから読み出して補正量出力手段６から誤差補正量ｃとして出力する。尚、前述の説明では、位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を誤差補正量基準値ｃ０として設定する例を説明したが、位置誤差θｅｒｒを補正量基準値ことして設定する場合も、前述と同様に設定すればよい。以上が、補正量出力手段６の動作である。
【００５２】
補正量出力手段６に設定する補正量基準値は、図４に示すように実機を用いて測定した位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜の値に基づいて設定する必要があり、従来は、負荷装置を用意して、人手を介して実測し、実測値に基づいて人手を介して補正量基準値｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を計算して補正量出力手段６に設定していた。この発明の実施の形態１では、補正量基準値を、負荷装置を用いずまた人手を介さずに自動的に演算するようにしたものであり、これを実現するのが、制御手段３に於ける、第一電圧指令生成部３４、第二電圧指令生成部３５、補正量基準値演算手段７を主体とする構成である。
【００５３】
次に、第一電圧指令生成部３４、第二電圧指令生成部３５、補正量基準値演算手段７の詳細ついて説明する。先ず、補正量基準値を得るまでの原理について説明し、その後に、第一電圧指令生成部３４、第二電圧指令生成部３５、及び補正量基準値演算手段７の動作について説明する。
【００５４】
突極性を有する回転電機１のインダクタンスリサージュ波形は、前述したように、回転電機１に磁気飽和が生じていないときは図２Ｂに示され、回転電機１に磁気飽和が生じたときは図３Ｂに示される。ここで、回転電機１のインダクタンスの抵抗成分を無視すれば、振幅が一定の電圧を回転電機１に印加した場合、電流リサージュ波形は、磁気飽和が生じていないときは図６に示される通りとなる。すなわち、図６は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、振幅が一定の電圧を回転電機１に印加した場合であって回転電機１に磁気飽和が生じていないときの電流リサージュ波形を示している。図６に於いて、Ｉｍａｘは電流リサージュ波形の長軸方向の大きさ、Ｉｍｉｎは電流リサージュ波形の短軸方向の大きさを示している。
【００５５】
一方、回転電機１のインダクタンスの抵抗成分を無視すれば、振幅が一定の電圧を回転電機１に印加した場合、電流リサージュ波形は、磁気飽和が生じたときは、図７に示すようになる。即ち、図７は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、振幅が一定の電圧を回転電機１に印加した場合であって回転電機１に磁気飽和が生じたときの電流リサージュ波形を示している。回転電機１に磁気飽和が生じたときに於ける電流リサージュ波形は、図７に示すように、インダクタンスリサージュ波形の楕円の短軸と長軸が入れ替わっただけの波形となる。
【００５６】
尚、回転電機１のインピーダンスの抵抗成分を無視するためには、回転電機１に高周波電圧を印加することや、パルス電圧を印加することが考えられる。例えば、高周波電圧を回転電機１に印加した場合は、下記の式（１１）が成り立つような角周波数の高周波電圧を回転電機１に印加すれば、回転電機１のインピーダンスのうち、インダクタンス成分が支配的となり抵抗成分を無視することができる。このとき、回転電機１に流れる電流は次の式（１２）に示される。
【数１１】
2018025319.tif 000013
【数１２】
2018025319.tif 000014
【００５７】
又、一定振幅Ｖｄｃのパルス電圧を印加する場合、パルス電圧を印加しているときの回転電機１に流れる電流は次に示す式（１３）により示される。
【数１３】
2018025319.tif 000015
【００５８】
図８Ａ及び図８Ｂは、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、パルス電圧を印加したときの電圧波形と電流波形を模式的に示している。式（１３）により、回転電機１に流れる電流は最終的にＶｄｃ／Ｒになることが明らかであるが、図８Ａに示されるように、Ｖｄｃ／Ｒで表わされる電流値は、一般的に回転電機１の定格電流Ｉｍに比べて非常に大きい値となることが分かる。ここで、回転電機の制御装置に於いては、Ｖｄｃは電圧印加手段４の直流母線電圧、Ｒは回転電機１の電機子巻線の抵抗である。
【００５９】
従って、回転電機１の定格電流Ｉｍ付近までの電流のみを考慮する場合は、図８Ｂに示すように、回転電機１に流れる電流は時間に比例する直線と見なすことができ、その直線の傾きは、式（１３）を時間微分してｔ＝０を代入した下記の式（１４）となる。よって、回転電機１に流れる電流は下記の式（１５）となり、パルス電圧を印加したときに回転電機１に流れる電流は、回転電機１のインピーダンスのうち抵抗成分の影響を無視して得ることができる。
【数１４】
2018025319.tif 000016
【数１５】
2018025319.tif 000017
【００６０】
式（１２）と式（１５）で示したように、回転電機１のインピーダンスのうち抵抗成分が無視出来るような電圧を回転電機１に与えた場合、電流の大きさと回転電機１のインダクタンスＬｍは、逆数の関係となるため、電流リサージュは、インダクタンスリサージュの短軸と長軸を入れ替えたような波形が得られることが分かる。
【００６１】
電流リサージュは、インダクタンスリサージュの短軸と長軸を入れ替えただけであるので、回転電機１の磁気飽和の度合いが同じであれば、図３Ｂに示すインダクタンスリサージュ波形の楕円の傾き、及び図７に示す電流リサージュ波形の楕円の傾きは同じとなり、位置誤差θｅｒｒは同じになる。従って、電流リサージュ波形からその楕円の傾きを計算することで、位置誤差θｅｒｒを求めることが出来る。又、位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜は、前述の式（１０）により得ることができる。
【００６２】
ここで、式（１０）に於けるＬとｌは（１）式に記載のとおり、ＬｍａｘとＬｍｉｎで表現できるため、式（１０）は下記の式（１６）に変形することが出来る。
【数１６】
2018025319.tif 000018
又、パルス電圧を印加する場合、電流とインダクタンスは式（１５）の関係となるため、インダクタンスの最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎは、電流リサージュの長軸方向の大きさＩｍａｘと短軸方向の大きさＩｍｉｎを用いて下記の式（１７）により求めることが出来る。
【数１７】
2018025319.tif 000019
【００６３】
そして式（１７）を式（１６）に代入すると下記の式（１８）となり、パルス電圧の振幅Ｖｄｃとパルス電圧印加時間ｔ、そして、位置誤差θｅｒｒに相当する電流リサージュの楕円の傾きと、電流リサージュの短軸方向の大きさＩｍｉｎ、長軸方向の大きさＩｍａｘから位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を計算することが出来る。
【数１８】
2018025319.tif 000020
式（１８）に於けるＶｈとωｈは、前述した高周波電圧指令生成部３２が出力する高周波電圧の振幅と角周波数であり、任意に設定可能な値であるので、これらも既知の値である。
【００６４】
式（１７）、式（１８）は、パルス電圧を印加した場合に得られる電流リサージュから位置誤差補正量を演算する方法について示しているが、これと同様にして高周波電圧を用いる場合は、前述の式（１２）の関係を用いて位置誤差補正量を演算することができる。次に、図５に示す○部分のように、所望の複数のトルク電流に対する位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量ｉｑｈ＿ｒｅｆを求めるために、回転電機１に各トルク電流が流れている状態での電流リサージュを取得することで、各トルク電流に対する電流リサージュを得る。そして、得られた各電流リサージュに基づいて、各トルク電流に対する位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量ｉｑｈ＿ｒｅｆを演算すれば、図５に示すような補正量基準値を得ることが出来る。
【００６５】
尚、電流リサージュから、位置誤差θｅｒｒに相当する電流リサージュ波形の楕円の傾きや電流リサージュ波形の長軸方向の大きさＩｍａｘや電流リサージュ波形の短軸方向の大きさＩｍｉｎ求めるには、最小二乗法を適用して電流リサージュ波形が下記の式（１９）の楕円方程式の基本形に合うようにフィッティングする周知の手法により求めることができる。
【数１９】
2018025319.tif 000021
式（１９）は、楕円がｘｙ平面に描画されている場合であり、図示すると図９に示すようになる。即ち、図９は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、楕円方程式の基本形を示している。
【００６６】
以上、電流リサージュから位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を求める原理について示した。次に、電流リサージュを得るための動作について説明する。前述の各トルク電流に対応する電流リサージュを求めるためには、回転電機１にトルク電流を流すための電圧指令、電流リサージュを得るための電圧指令が必要となる。この実施の形態１に於いて、トルク電流を流すための電圧指令は、第一電圧指令生成部３４により生成する第一電圧指令としての、ｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１であり、電流リサージュを得るための電圧指令は、第二電圧指令生成部３５で生成する第二電圧指令としての、ｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２である。
【００６７】
先ず、第一電圧指令生成部３４の動作について説明する。回転電機１が単体、つまり無負荷状態の場合、トルク電流を流し続けると回転電機１は加速しながら回転してしまう。特に、回転電機１が何らかの機械装置に組み込まれている場合で、回転電機１の回転範囲に制限がある場合は、回転電機１が制限された回転範囲を超えて回転しようとしてしまうことで、前述の機械装置を破損させてしまう恐れがある。従って、トルク電流は常に流すことができず、トルク電流はなるべく短時間である必要がある。そこで、第一電圧指令生成部３４では、回転電機１に任意のトルク電流が流れるように、後述するように、短時間のパルス状の電圧指令を生成し出力する。
【００６８】
図１０、図１１は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。図１０は、トルク電流指令Ｉｔｒｑとそのｄ軸成分及びｑ軸成分を示している。図１１は、ｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１、及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を示している。図１０に示されるように、例えばトルク電流指令Ｉｔｒｑをｄ軸となす角度θｔｒｑの方向に流したい場合は、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑとトルク電流指令Ｉｔｒｑのｑ軸成分Ｉｑ＿ｔｒｑは、下記の式（２０）により求められる値となる。
【数２０】
2018025319.tif 000022
【００６９】
このトルク電流指令Ｉｔｒｑのｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑを得るためのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１は、図１１に示されるように、振幅がＶｄｑでパルス印加時間がｔｄ１のパルス状の電圧指令として与えられる。又、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｑ軸成分Ｉｑ＿ｔｒｑを得るためのｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１は、図１１に示されるように、振幅がＶｄｑでパルス印加時間がｔｑ１のパルス状の電圧指令として与えられる。
【００７０】
図１２は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、ルク電流指令Ｉｔｒｑがｑ軸成分のみからなる場合を示している。即ち図１２に示されるように、ｑ軸方向に任意の値のトルク電流指令Ｉｔｒｑを流したい場合は、式（２０）に於ける角度θｔｒｑが９０°となり、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑがゼロとなり、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｑ軸成分Ｉｑ＿ｔｒｑがトルク電流指令Ｉｔｒｑに等しくなる。このため、図１３に示されるように、ｄ軸の第一電圧指令ｖｄ１はゼロ、ｑ軸の第一電圧指令ｖｑ１は振幅Ｖｄｑでパルス印加時間がｔｑ１のパルス状の電圧指令として与えられる。
【００７１】
ｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１の振幅Ｖｄｑは、前述したように電圧印加手段４の直流母線電圧により定まるｄ−ｑ軸上の最大電圧振幅値であり、任意に設定することができない値である。従って、ｄ軸とｑ軸に所望の電流を流すためには、パルス印加時間ｔｄ１、ｔｑ１を任意の値に調整することで実現する。パルス印加時間ｔｄ１、ｔｑ１は、パルス印加時間と回転電機１に流れる電流の関係を示す前述の式（１５）に示され、又、ｄ軸に流したい所望の電流は、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑに基づいて定められ、ｑ軸に流したい所望の電流は、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｑ軸成分Ｉｑ＿ｔｒｑにより定められる。従って、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑを用いて次に示す式（２１）に基づいてパルス印加時間ｔｄ１、ｔｑ１を設定すればよい。
【数２１】
2018025319.tif 000023
【００７２】
尚、第一電圧指令としてのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１に基づく電圧が回転電機１に印加されることで流れる電流のピーク値を、ここでは、第一回転電機電流と称する。この第一回転電機電流は、補正量基準値演算手段７に記憶される。この第一回転電機電流は、回転電機１に実際に流れるトルク電流となる。第一回転電機電流を記憶する目的は、回転電機１に流れる正確なトルク電流を得るためである。第一電圧指令としてのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１は、任意のトルク電流指令Ｉｔｒqが流れるように設定されるが、前述の式（２１）に於けるｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、ｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１の振幅Ｖｄｑに誤差があった場合、回転電機１に実際に流れるトルク電流はトルク電流指令Ｉｔｒｑと一致しない場合がある。従って、第一回転電機電流を記憶して、より正確なトルク電流を得ることができるようにされている。
【００７３】
次に、第二電圧指令生成部３５の動作について説明する。第二電圧指令生成部３５から出力される第二電圧指令は、電流リサージュを得るための電圧指令であり、振幅が同一で回転電機１のｎ個の方向に電圧を印加するための電圧指令である。ここで、ｎは２以上の自然数となるように設定すればよいが、電流リサージュを描く場合、実質的には［ｎ＝４］以上が望ましい。又、電圧を印加する方向はどのような方向でもよいが、例えば、回転電機１の電気角１周に対して、３６０°／ｎの等間隔で与えるようにしてもよい。
【００７４】
図１４は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、ｎ＝６として、回転電機１の電気角１周に対して３６０°／６、つまり、６０°間隔で第二電圧指令を印加する場合を示している。又、同一方向に第二電圧指令を出力しても意味が無いため、ｎ個の方向はすべて異なる方向であることが望ましい。この実施の形態１では、ｎ＝６の場合の例を用いて説明することとする。ｎ個の第二電圧指令を出力する順番はどのような順番でもよく、この実施の形態１では、図１４に示す＜１＞、＜２＞、＜３＞、＜４＞、＜５＞、＜６＞の順番に順次出力するように構成されている。
【００７５】
尚、第二電圧指令としてのｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２とｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２の振幅は任意に設定することが出来るが、回転電機１の駆動させるとき、高周波電圧指令生成部３２により出力される高周波電圧指令としてのｄ軸上の高周波電圧指令ｖｄｈとｑ軸上の高周波電圧指令ｖｑｈにより回転電機１に流れる高周波電流と同じ大きさで、回転電機１が磁気飽和しないような電流が流れるように、第二電圧指令の振幅を設定することが望ましい。又、ｎ個の方向の第二電圧指令は全て振幅が同じであるほうが、回転電機１の磁気飽和の度合いも同じになり、更に、演算も簡単になるため、ｎ個の方向の第二電圧指令の全ての振幅は全て同一であることが望ましい。
【００７６】
但し、第二電圧指令としてのｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２とｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２をパルス電圧を出力する場合は、ｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２とｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２の振幅Ｖｄｑは、前述したように電圧印加手段４の直流母線電圧から決まるｄ−ｑ軸上の最大電圧振幅値となるので、実際は、ｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２とｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２としての電圧パルスの印加時間を前述の式（２１）に基づいて調整することが必要となる。
【００７７】
トルク電流指令Ｉｔｒｑに対する電流リサージュを得るために、第一電圧指令に基づく電圧が電圧印加手段４から回転電機１に印加されて、第一電圧指令によるトルク電流が回転電機１に流れている間に、第二電圧指令を出力する。具体的には、制御手段３により第一電圧指令を電圧印加手段４に出力した直後に、第二電圧指令を制御手段３から電圧印加手段４に出力すればよい。
【００７８】
回転電機１が磁気飽和をしていない場合、つまり、第一電圧指令がゼロの場合は、図２Ｂに示されるようなインダクタンスリサージュとなるので、図１４に示される６個の第二電圧指令による電圧が印加されると、図１５に於ける○印の電流が回転電機に流れることになる。又、第一電圧指令がゼロではなく、第一電圧指令に基づく電流が回転電機１に流れて、回転電機１が磁気飽和している状態で、例えば、前述の図３Ｂのようなインダクタンスリサージュとなっている場合、図１４に示される６個の第二電圧指令に基づく電圧が回転電機１に印加されると、図１６の○印に示される電流が流れることになる。図１６に示される電流リサージュの中心は、第一電圧指令により流したいトルク電流指令のｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑ及びｑ軸成分Ｉｑ＿ｔｒｑの付近となっている。トルク電流指令のｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑを「０」とする第一電圧指令であれば、図１７に示されるような（０、Ｉｑ＿ｔｒｑ）付近が中心となる電流リサージュとなる。尚、図１５〜図１７は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。
【００７９】
尚、ｎ個の第二電圧指令によって得られる図１５〜図１７に示されるようなｎ個の回転電機電流を、ここでは、第二回転電機電流と称する。このｎ個の第二回転電機電流は、補正量基準値演算手段７に記憶される。以上が、第二電圧指令生成部３５の動作の説明である。
【００８０】
次に、補正量基準値演算手段７の動作について説明する。補正量基準値演算手段７は、記憶した前述のｎ個の第二回転電機電流を用い、前述したように、楕円方程式の基本形を示す式（１９）にフィットするように、第二回転電機電流のリサージュ波形の楕円の傾き、楕円の長軸の長さ、短軸の長さを計算し、更に、位置誤差θｅｒｒや位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を計算する。そして、別途記憶しておいた前述の第一回転電機電流に対する位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜、即ち、回転電機１に実際に流れたトルク電流に対する位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を誤差補正量基準値ｃ０として出力する。
【００８１】
例えば、誤差補正量基準値ｃ０を位置誤差θｅｒｒとする場合は、周知の技術である最小二乗法を用いて楕円の基本形を示す式（１９）にフィットするようにすることで求めた楕円の傾きが位置誤差θｅｒｒに相当することになるので、楕円の傾きより、楕円の長軸とｄ軸とのなす角度を誤差補正量基準値ｃ０として設定する。なお、設定する誤差補正量基準値ｃ０には、楕円の短軸又は長軸のいずれか一方と、ｄ軸又はｑ軸のいずれか一方とのなす角度とすればよく、必ずしも、前述した楕円の長軸とｄ軸とのなす角度に設定する必要はない。
【００８２】
又、誤差補正量基準値ｃ０を位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜とする場合は、周知の技術である最小二乗法を用いて楕円の基本形（１９）式にフィットするようにすることで求めた楕円の傾きに加えて、楕円の長軸の長さと短軸の長さを用いて式（１７）より、位置誤差補正量を演算し、これを誤差補正量基準値として設定する。
【００８３】
次に、各トルク電流に対する誤差補正量基準値ｃ０を得るまでの、フローと時系列動作について説明する。図１８は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１９は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、制御手段３が図１８のフローチャートに基づく動作を行ったときのｄ軸及びｑ軸の電圧指令とｄ軸及びｑ軸の電流の時系列波形の一部を示しており、Ａはｄ軸電圧指令の時系列波形、Ｂはｑ軸電圧指令の時系列波形、Ｃはｄ軸電流の時系列波形、Ｄはｑ軸電流の時系列波形を示す。図１８及び図１９に於いて、ｍはトルク電流指令Ｉｔｒｑのパターンの個数を示し、図１８ではｍ＝５としている。５個のトルク電流指令の内訳は、図１８では、トルク電流指令Ｉｔｒqを回転電機１の定格の０［％］〜２００［％］までを５０［％］刻みの５パターンとする。尚、トルク電流指令のパターン数は何個でもよく、各トルク指令の間隔も自由に設定してもよい。
【００８４】
図１８に於いて、最初に、ステップＳ１では、ｍ＝１を設定する。次に、ステップＳ２に於いて、ｍ＝１に対するトルク電流指令Ｉｔｒｑ（１）を設定する。トルク電流指令Ｉｔｒｑ（１）は回転電機１の定格電流の０［％］とする。ステップS３では設定したＩｔｒｑ（１）に対して、第一電圧指令としてのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を演算して出力する。ステップＳ２とステップＳ３での動作（１）は、図１９に於けるタイミング（Ａ１）で実行され、第一電圧指令生成部３４により行われる。なお、ｍ＝１のときは、第一電圧指令はゼロである。
【００８５】
次に、ステップＳ４に進み、電流検出手段２により、第一電圧指令に基づいて回転電機１に流れる第一回転電機電流検出し、この検出した第一回転電機電流をメモリに記憶する。ステップＳ４での動作（２）は、図１９に於けるタイミング（Ｂ１）で実行され、補正量基準値演算手段７により行われる。ステップＳ４で記憶する第一回転電機電流は、図１９に於けるｄ軸電流及びｑ軸電流に▲印で示されている。尚、ｍ＝１のときは、第一電圧指令はゼロであるので、第一回転電機電流もゼロとなる。
【００８６】
次に、ステップＳ５に於いて、ｎ個の第二電圧指令を生成し出力する。この実施の形態１ではｎ＝６である。ステップＳ５での動作（３）は、図１９に於けるタイミング（Ｃ１）で実行され、第二電圧指令生成部３５により行われる。尚、図１９のタイミング（Ｃ１）では、図１４に示される電圧指令＜１＞、＜２＞、＜３＞、＜４＞、＜５＞、＜６＞を、順次出力するように構成されている。尚、前述したように、電圧指令＜１＞、＜２＞、＜３＞、＜４＞、＜５＞、＜６＞の出力の順番はどのような順番であってもよい。
【００８７】
ステップＳ６では、第二回転電機電流をメモリに記憶する。ステップＳ６での動作（４）は、図１９のタイミング（Ｃ１）で実行され、前述のステップＳ５の動作（３）の実行タイミングと時間的には同一のタイミングとなる。ステップＳ６では、図１９の●印に記したｎ個の第二回転電機電流をメモリに記憶する。ステップＳ６での動作（４）は、補正量基準値演算手段７により行われる。
【００８８】
次に、ステップS７に於いて、記憶したｎ個の第二回転電機電流を用いて位置誤差θｅｒｒ、又は、位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を演算して誤差補正量基準値ｃ０として出力する。尚、誤差補正量基準値ｃ０を出力するときは、記憶した第一回転電機電流（トルク電流に等しい）も同時に出力する。このステップＳ７での動作（５）は補正量基準値演算手段７により行われ、図１９の［ｍ＝１］と［ｍ＝２］の間のタイミングで行われる。
【００８９】
次に、ステップＳ８に進み、ステップＳ７の動作（５）の処理により出力された誤差補正量基準値ｃ０と第一回転電機電流を補正量出力手段６へ記憶させる。ステップＳ８での動作（６）も、図１９の［ｍ＝１］と［ｍ＝２］の間のタイミングで行われる。次に、ステップＳ９に於いて、［ｍ＝５］であるか否かの判定を行い、［ｍ＝５］未満であれば（Ｎｏ）、ステップＳ１１に進んで［ｎ＝ｍ＋１］とし、ステップＳ２に戻り、以降、ステップＳ２〜Ｓ９の処理を繰り返す。ステップＳ９に於いて、［ｍ＝５］であれば、処理を終了する。
【００９０】
以上が、１つのトルク電流指令のフロー及び時系列動作である。この動作の次には、［ｍ＝２］に変更し、前述したように、図１８の動作（１）〜（５）の流れでの処理を行う。又、［ｍ＝２］のときのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示す各時系列波形は、図１９の［ｍ＝２］で示される範囲に示される。又、［ｍ＝３］、［ｍ＝４］、［ｍ＝５］の場合も、前述と同様の動作を行い、［ｍ＝５］まで実施すれば完了となる。尚、誤差補正量基準値ｃ０と第一回転電機電流を補正量出力手段６へ記憶させる動作は、［ｍ＝５］まで完了した後に、［ｍ＝１］、［ｍ＝２］、［ｍ＝３］、［ｍ＝４］、［ｍ＝５］の場合の夫々の第一回転電機電流と誤差補正量基準値ｃ０をまとめて行うようにしてもよい。
【００９１】
前述の各動作でのｄ軸電圧指令の時系列波形、ｑ軸電圧指令の時系列波形、ｄ軸電流の時系列波形、及びｑ軸電流の時系列波形は、図１９のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに示されるとおりである。
【００９２】
以上のように、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置は、回転電機１に所望のトルク電流を流すために任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を制御手段３から出力し、その直後に、電流リサージュを取得するための任意の大きさでｎ個の方向からなるｎ個の電圧指令である第二電圧指令を制御手段３から順次出力することで所望のトルク電流に於ける電流リサージュを取得する。そして取得した電流リサージュを、最小二乗法を用いて楕円の方程式にフィッティングすることで、楕円の傾き、楕円の長軸の長さ、短軸の長さを演算し、演算した楕円の傾き、長軸の長さ、短軸の長さより位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を演算して記憶することで、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値ｃ０を求めることが出来る。
【００９３】
更に、ｍ個のトルク電流指令のパターンに基づいてｍ種類のトルク電流を流すために、大きさと方向がｍ種類の第一電圧指令を用意し、ｍ種類のうち１つの第一電圧指令を制御手段３から出力し、その直後に、電流リサージュを取得するための任意の大きさでｎ方向からなるｎ個の電圧指令である第二電圧指令を制御手段３から順次出力して、所望のトルク電流における電流リサージュを取得する。そして取得した電流リサージュを、最小二乗法を用いて楕円の方程式にフィッティングすることで、ｍ種類のうち１つのトルク電流に対する楕円の傾き、楕円の長軸の長さ、短軸の長さを演算し、演算した楕円の傾き、長軸の長さ、短軸の長さより位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を求める。この動作をｍ回繰り返すことで、ｍ種類のトルク電流指令に対する位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を求めることが出来る。そのため、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単に且つ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。
【００９４】
更に、駆動対象となる回転電機を事前に入手することができなくても、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めるため、回転電機の制御装置を使用するユーザー自身で、駆動対象となる回転電機に合った誤差補正量基準値を求めることができる。従って、回転電機の制御装置のメーカーが、駆動対象となる回転電機を事前に入手することができなくても、高周波重畳センサレス制御を利用して回転電機を駆動することが可能となる。
【００９５】
図２０及び図２１は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の構成を説明するための説明図である。ここで、実施の形態１の回転電機の制御装置の構成要素である電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の各機能は、処理回路により実現される。この処理回路は、図２０に示す処理回路２００のような専用のハードウェアであってもよく、或いは図２１に示すように、記憶装置１０１に格納されるプログラムを実行するプロセッサ１００（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰとも称される）であってもよい。
【００９６】
図２０に示すように、処理回路が専用のハードウェアで構成されている場合、処理回路２００は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものとなる。電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の各機能の夫々を処理回路２００で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路２００で実現してもよい。
【００９７】
又、図２１に示すように、処理回路がプロセッサ１００で構成されている場合、電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアは、プログラムとして記述され、記憶装置１０１に格納される。処理回路１００は、記憶装置１０１に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。即ち、電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の各動作ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するための記憶装置１０１を備える。又、これらのプログラムは、電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の処理手順や処理方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。更に、記憶装置１０１は、例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ等により構成される。
【００９８】
又、電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、別の一部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。例えば、電流検出手段２及び電圧印加手段４については、専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、制御手段３、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７については処理回路が記憶装置１０１に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
【００９９】
このように、電流検出手段２、制御手段３、電圧印加手段４、位置推定手段５、補正量出力手段６、及び補正量基準値演算手段７の各機能を実現する処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって実現することができる。
【０１００】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による回転電機の制御装置について説明する。図２２は、この発明の実施の形態２による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図２３は、この発明の実施の形態２による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、図２２のフローチャートに於いて、トルク電流指令のパターンの個数ｍが２個（ｍ＝２）のときの動作であって、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令とｄ軸及びｑ軸の電流の時系列波形の一部を示しており、Ａはｄ軸電圧指令の時系列波形、Ｂはｑ軸電圧指令の時系列波形、Ｃはｄ軸電流の時系列波形、Ｄはｑ軸電流の時系列波形を示す。
【０１０１】
実施の形態２による回転電機の制御装置の構成は、前述の実施の形態１に於ける図１と同様であり、各構成部分の動作も実施の形態１で説明したものと殆ど同様であるため、以下の説明では、実施の形態１の場合と異なる部分についてのみ説明する。図２２に於いて、ステップＳ６により第二回転電機電流をメモリに記憶した後に、ステップＳ１１に於いて第一電圧指令の逆位相の電圧指令（以下、第一カウンター電圧指令と称する）を出力している点が実施の形態１の場合と異なる。実際は、図２３に示すように、第二電圧指令と第二回転機電流を記憶するタイミング（Ｃ２）の後に、タイミング（Ｄ２）を設け、このタイミング（Ｄ２）で第一カウンター電圧指令を出力する。つまり、第二電圧指令を出力した直後に、第一カウンター電圧指令を出力するようにしている点が実施の形態１の場合と異なる。
【０１０２】
第一カウンター電圧指令を出力する処理の目的は、第一電圧指令により回転電機１に流れる第一回転電機電流によって、回転電機１の動く量を最小限にするためである。特に、第一電圧指令によって回転電機１に流れる電流が大きい場合や、回転電機１のイナーシャが小さい場合などは、回転電機１の軸が大きく動く可能性がある。そこで、電流リサージュに必要な第二電圧指令を出力し終えた後に、第一カウンター電圧指令を第一電圧指令生成部３４から出力することにより、回転電機１に流れている回転電機電流をキャンセルして、回転電機１の軸が動く量を最小限にするものである。尚、第一カウンター電圧指令の大きさは、第一電圧指令と同一にしてもよいし、回転電機１が動くことを想定して、第一電圧指令よりも大きく設定して、動いた量を元に戻すようにしてもよい。
【０１０３】
前述の各動作でのｄ軸電圧指令の時系列波形、ｑ軸電圧指令の時系列波形、ｄ軸電流の時系列波形、及びｑ軸電流の時系列波形は、図２３のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに示されるとおりである。
【０１０４】
以上のように、この発明の実施の形態２による回転電機の制御装置は、第二電圧指令生成部３５が第二電圧指令を出力した直後に第一カウンター電圧指令を第一電圧指令生成部３４から出力することで、回転電機１の動く量を最小限に抑えたり、又は、動いた量を元に戻したりすることが可能となり、回転電機１が他の機械装置に組み込まれて可動範囲が制限されている場合に於いても、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めることができる。そのため、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単に且つ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。更に、回転電機１が他の機械装置に組み込まれていて、駆動対象となる回転電機１を単体でも、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めるため、他の機械装置に回転電機１を組み込んだ状態で、回転電機の制御装置を使用するユーザー自身で、駆動対象となる回転電機に合った誤差補正量基準値を求めることができ、高周波重畳センサレス制御を利用して回転電機を駆動することが可能となる。
【０１０５】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置について説明する。図２４は、この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートであって、各トルク電流に対する誤差補正量基準値を得るまでの処理を示している。図２５は、この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、図２４のフローチャートに於いて、トルク電流指令のパターンの個数ｍが［ｍ＝２］のときの動作を行ったときの、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令とｄ軸及びｑ軸の電流の時系列波形の一部を示しており、Ａはｄ軸電圧指令の時系列波形、Ｂはｑ軸電圧指令の時系列波形、Ｃはｄ軸電流の時系列波形、Ｄはｑ軸電流の時系列波形を示す。
【０１０６】
この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置の構成は、前述の実施の形態１に於ける図１と同様であり、各構成部分の動作も実施の形態１で説明したものと殆ど同様であるため、以下の説明では実施の形態１と異なる部分を主体に説明する。前述の実施の形態１及び実施の形態２では、第一電圧指令を出力した後で、第一電圧指令による第一回転電機電流が流れている間に、ｎ個の第二電圧指令全てを出力するように構成されていた。しかしながら、第二電圧指令の数ｎが多い場合等、最初（１番目）に出力する第二電圧指令と最後（ｎ番目）に出力する第二電圧指令との間の時間が長いと、第一回転電機電流が時間とともに減少し、最初の第二電圧指令を出力したときと、最後の第二電圧指令を出力したときとで、回転電機１に流れている第一回転電機電流の大きさが変わってしまう場合がある。又、第二電圧指令の大きさが大きい場合、第二電圧指令による第二回転電機電流によって、第一回転電機電流自体を減少させてしまう可能がある。
【０１０７】
そこで、この実施の形態３では、図２４のフローチャート及び図２５の時系列波形図に示すように、第一電圧指令Ｖ１を出力した後に、第二電圧指令Ｖ２（１）を１つ出力し、その後、再び第一電圧指令Ｖ１を出力し、その後に第二電圧指令Ｖ２（２）を１つ出力するというように、第二電圧指令を１つ出力する毎に、第一電圧指令も出力するようにして、第一回転電機電流の減少の影響を少なくするものである。以下、この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置の詳細動作について説明する。
【０１０８】
この実施の形態３では、具体的な動作を用いて説明するために、実施の形態１と同様に、トルク電流指令のパターンの個数ｍを５個とし、トルク電流指令Ｉｔｒqを回転電機１の定格の０［％］〜２００［％］までを５０［％］刻みの５パターンとする。又、第二電圧指令も実施の形態１と同様に図１４のような［ｎ＝６］方向として説明をする。
【０１０９】
図２４のフローチャートに於いて、誤差補正量基準値ｃ０を求めるフロー開始後は、ステップＳ３１に於いて［ｍ＝１］とする。次に、ステップＳ３２によりトルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）を設定する動作（１）を行う。次にステップＳ３３で［ｎ＝１］を設定する動作（２）を行う。その後、ステップＳ３４に於いて、第一電圧指令Ｖ１（ｍ）を出力する動作（３）を行い、次にステップＳ３５に進んで、第一回転電機電流Ｉ１ｍ（ｎ）として記憶する動作（４）を行う。そして、ステップＳ３６に於いて、ｎ番目の第二電圧指令Ｖ２（ｎ）を出力する動作（５）を行う。次に、ステップＳ３７に於いて、第二回転電機電流Ｉ２ｍ（ｎ）として記憶する動作（６）を行う。
【０１１０】
第二電圧指令Ｖ２（ｎ）は、［ｎ＝１］であれば図１４の＜１＞、［ｎ＝２］であれば図１４の＜２＞というように、ｎが替わる毎に異なる方向に出力するものである。又、実施の形態１で述べたように、第二電圧指令Ｖ２（ｎ）は、時間的には第一電圧指令Ｖ１（ｍ）の直後、例えば、マイコン等の場合、第一電圧指令を出力した演算周期の次の演算周期に出力される。尚、この図２４の（３）〜（６）までの動作は、［ｍ＝２］の場合は、図２５の［ｎ＝１］の部分に該当する。
【０１１１】
次に、ステップＳ３８に於いて、［ｎ＝６］であるか否かの判定を行い、［ｎ＝６］未満ならば（Ｎｏ）、ステップＳ３１２に進んでｎに１を加算［ｎ＝ｎ＋１］とする動作（８）を行い、再びステップＳ３４に戻ってステップＳ３〜Ｓ６に於ける動作（３）〜（６）を繰り返す。この部分の動作は、［ｍ＝２］の場合、図２５の［ｎ＝２］〜［ｎ＝６］に該当する。
【０１１２】
尚、図２４に於ける動作（１）〜（３）、（５）、（７）、（８）の処理は、図１の制御手段３で行われる。より詳しくは、第一電圧指令に関する処理である図２４の動作（１）及び（３）は、第一電圧指令生成部３４で行われ、第二電圧指令に関する処理である図２４の動作（５）は、第二電圧指令生成部３５で行われる。又、図２４に於ける第一回転電機電流と第二回転電機電流を記憶する処理の動作（４）及び（６）は、図１の補正量基準値演算手段７で行われる。以上のように、［ｎ＝１］〜［ｎ＝６］までの動作を行った後、前述のステップＳ３８に於いて、［ｎ＝６］であるか否かの判定の動作（７）を行う。
【０１１３】
次に、ステップＳ３９に於いて、記憶したｎ個の第二回転電機電流Ｉ２ｍ（ｎ）を用いて、位置誤差θｅｒｒ、又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を演算して誤差補正量基準値ｃ０として出力する動作（９）を行なう。この処理は、実施の形態１と同様であるが、実施の形態１の場合と異なるのは、記憶したｎ個の第一回転電機電流Ｉ１ｍ（ｎ）の平均値を演算したものを、誤差補正量基準値ｃ０と共に出力することである。実施の形態１では、第一電圧指令を１つしか出力しなかったため第一回転電機電流も１つであったが、この実施の形態では第一電圧指令をｎ個出力するため、第一回転電機電流もｎ個となる。ｎ個の第一回転電機電流のうち１つを出力するようにしてもよいが、ｎ個の第一回転電機電流にバラツキがある場合、ｎ個の平均値を取ったほうが、バラツキの影響を少なくすることができるため、このようにｎ個の第一回転電機電流の平均値を取ったものを出力する。このステップＳ３９での処理は、図１の補正量基準値演算手段７により行われる。
【０１１４】
前述のステップＳ３９での動作（９）の処理後、ステップＳ３１０に進み、補正量基準値演算手段７より出力される誤差補正量基準値ｃ０と第一回転電機電流の平均値を記憶する動作（１０）を行なう。この動作（１０）の処理は、補正量出力手段６により行われる。尚、ステップＳ３９での動作（９）とステップＳ３１０での動作（１０）の処理は、時系列的には、図２５の［ｎ＝６］の処理が終わった後で［ｍ＝３］になる前に行われる。
【０１１５】
ステップＳ３１０での動作（１０）の処理が終わった後は、ステップＳ３１１に於いて［ｍ＝５］であるか否かの判定を行なう動作（１１）を行なう。ステップＳ３１１での判定の結果、［ｍ＝５］未満であれば、ステップＳ３１３に進んで、ｍに１を加算して［ｍ＝ｍ＋１］とし、ステップＳ３２に戻り、以降、ステップＳ３２〜Ｓ３１０までの動作（１）〜（１０）の処理を再び行なう。ステップＳ３１１での判定の結果、［ｍ＝５］であれば設定した全てのトルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）に対する誤差補正量基準値を測定し終えたことになり、動作終了となる。
【０１１６】
尚、第一電圧指令の大きさがｍ種類である場合は、第二電圧指令の方向はｎ方向であるため、第一電圧指令と第二電圧指令は［ｍ×ｎ］個出力することとなる。つまり、第一電圧指令と第二電圧指令の組合せも［ｍ×ｎ］個となる。
【０１１７】
前述の各動作でのｄ軸電圧指令の時系列波形、ｑ軸電圧指令の時系列波形、ｄ軸電流の時系列波形、及びｑ軸電流の時系列波形は、図２５のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに示されるとおりである。
【０１１８】
この実施の形態３の図２４に示すフローチャートでは、第二電圧指令を図１４の＜１＞から＜６＞を順次に出力するようにしており、このように順番に第二電圧指令を出力することで、動作は明確になるが、必ずしも、第二電圧指令を＜１＞から＜６＞の順番に出力する必要はない。又、［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令と第二電圧指令の組合せも任意の順番に出力してもよい。但し、［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令と第二電圧指令の組合せに於いて、同じ組合せがあっても、それは意味がないため、［ｍ×ｎ］個の組合せは全てが異なる電圧指令と設定することが望ましい。
【０１１９】
以上のように、この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置は、回転電機１に所望のトルク電流を流すために任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を制御手段３から出力し、その後に、電流リサージュを取得するための任意の大きさでｎ方向からなるｎ個の電圧指令である第二電圧指令のうち１つを制御手段３から出力する動作をｎ回行い、第一電圧指令による電圧が回転電機に印加されることで流れるｎ個の第一回転電機電流と、ｎ個の第二回転電機電流を用いて、所望のトルク電流における電流リサージュを取得し、取得した電流リサージュを、最小二乗法を用いて楕円の方程式にフィッティングすることで、楕円の傾き、楕円の長軸の長さ、短軸の長さを演算し、演算した楕円の傾き、長軸の長さ、短軸の長さより位置誤差θｅｒｒまたは位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を演算して記憶することで、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めることが出来る。
【０１２０】
更に、ｍ種類のトルク電流を流すために、大きさと方向がｍ種類の第一電圧指令を［ｍ×ｎ］個用意し、［ｍ×ｎ］個のうち１つの第一電圧指令を制御手段３から出力し、その直後に、電流リサージュを取得するための任意の大きさでｎ方向からなる［ｍ×ｎ］個の電圧指令である第二電圧指令のうち１つを制御手段３から出力する動作をｎ回行い、ｍ種類の第一電圧指令のうち１つの第一電圧指令をｎ個出力することで回転電機に流れるｎ個の第一回転電機電流と、ｎ個の第二回転電機電流を用いて、ｍ種類のうち１つのトルク電流における電流リサージュを取得し、取得した電流リサージュを、最小二乗法を用いて楕円の方程式にフィッティングすることで、ｍ種類のうち１つのトルク電流に対する楕円の傾き、楕円の長軸の長さ、短軸の長さを演算し、演算した楕円の傾き、長軸の長さ、短軸の長さより位置誤差θｅｒｒまたは位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を求めることができる。そしてこの動作をｍ回繰り返すことで、ｍ種類のトルク電流指令に対する位置誤差θｅｒｒまたは位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を求めることができる。そのため、ｎ個の第二電圧指令の最初と最後の時間が長いことで、第一回転電機電流が減衰したり第二電圧指令により第一回転電機電流が減衰したりする影響を無くすことができ、より精度良く誤差補正量基準値を求めることが可能となる。
【０１２１】
従って、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単にかつ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。更に、駆動対象となる回転電機を事前に入手することができなくても、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めるため、回転電機の制御装置を使用するユーザー自身で、駆動対象となる回転電機に合った誤差補正量基準値を求めることができ、制御装置メーカーが、駆動対象となる回転電機を事前に入手することが出来なくても、高周波重畳センサレス制御を利用して回転電機を駆動することが可能となる。
【０１２２】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置について説明する。実施の形態４は、前述の実施の形態３の処理による誤差補正量基準値の演算に基づいて、第一電圧指令により回転電機１に流れる第一回転電機電流や第二電圧指令により回転電機１に流れる第二回転電機電流により回転電機１が動作するが、その動作する量を最小限にするようにしたものである。この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置の構成は、図１と同様である。
【０１２３】
図２６は、この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートであって、各トルク電流に対する誤差補正量基準値を得るまでの処理を示している。図２６に示されるこの発明の実施の形態４による回転電機の制御装置は、実施の形態２の場合と同様に、第一電圧指令により回転電機１が動作する量を最小限にするために、第二電圧指令の直前に出力した第一電圧指令と逆位相の電圧指令である第一カウンター電圧指令Ｖ１＿ｃｎｔ（ｎ）を出力するように構成されている。図２６のフローチャートでは、ステップＳ４８により第二回転電機電流を記憶したフローの直後のステップＳ４８に於ける動作（１００）により、第一カウンター電圧指令を出力するようにしているが、時間的には、第二電圧指令を出力した直後に第一カウンター電圧指令を出力するように構成されている。
【０１２４】
尚、第一カウンター電圧指令Ｖ１＿ｃｎｔ（ｎ）の大きさは、第一電圧指令と同一にしてもよいし、回転電機１が動くことを想定して、第一電圧指令よりも大きく設定して、動いた量を元に戻すようにしてもよい。なお、第一カウンター電圧指令の個数は、第一電圧指令と第二電圧指令と同じ［ｍ×ｎ］個となる。
【０１２５】
図２６のフローチャートに於けるステップＳ４１〜Ｓ４７は、前述の実施の形態３に於ける図２４のフローチャートのステップＳ３１〜Ｓ３７と同様であり、又、図２６のフローチャートのステップＳ４９〜Ｓ４１４は、実施の形態３に於ける図２４のフローチャートのステップＳ３８〜Ｓ３１３と同様である。
【０１２６】
以上のように、この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置は、第二電圧指令生成部が第二電圧指令を出力した直後に第一カウンター電圧指令を第一電圧指令生成部より出力することで、回転電機１の動く量を最小限に抑えたり、又は、動いた量を元に戻したりすることが可能となり、回転電機１が他の機械装置に組み込まれて可動範囲が制限されている場合に於いても、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めることができる。そのため、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要がなく、簡単に且つ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。更に、他の機械装置に組み込まれていて、駆動対象となる回転電機を単体でも、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めるため、機械装置に回転電機１を組み込んだ状態で、回転電機の制御装置を使用するユーザー自身で、制御装置メーカ等の専門家に頼ることなく、駆動対象となる回転電機に合った誤差補正量基準値を求めることができ、高周波重畳センサレス制御を利用して回転電機を駆動することが可能となる。
【０１２７】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置について説明する。図２７は、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図である。  図１と異なる点は、図２７では、補正量基準値演算手段７１から制御位相補正量ｃ１が出力されている点と、制御手段３００が加算部３９を有し、加算部３９が推定位置θ０に補正量基準値演算手段７１の出力である制御位相補正量ｃ１を加算している点である。それ以外の部分は、実施の形態１〜実施の形態４で説明したものと同様であるので、以下の説明では上記の相違点を主体に説明する。
【０１２８】
実施の形態２及び実施の形態４で述べたように、第一電圧指令により流れる第一回転電機電流によって、回転電機１が動く場合がある。実施の形態２や実施の形態４では、第一カウンター電圧指令を出力することで、回転電機１の動く量を最小限とするようにしているが、それでも回転電機１が動いてしまう場合がある。第一座標変換器３７と、第二座標変換器（１）３８、第二座標変換器（２）３８、第二座標変換器（３）３８に夫々入力される推定位置θ０は、前述したように、位置推定手段５が初期磁極位置検出を行って検出した回転電機１の検出位置であるため、回転電機１が動いてしまった場合、第一座標変換器３７は、間違った推定位置θ０で電流検出手段２が検出する回転電機電流を座標変換しまい、又、第二座標変換器（１）３８、第二座標変換器（２）３８、第二座標変換器（３）３８も、第一電圧指令生成部３４の出力である第一電圧指令や第二電圧指令生成部３５の出力である第二電圧指令を間違った推定位置θ０で座標変換してしまう。その結果、補正量基準値演算手段７１で演算する誤差補正量基準値ｃ０も正しく演算することが出来なくなってしまう。
【０１２９】
そこで、この実施の形態５では、回転電機１が動いてしまっても、その動いた量を補正量基準値演算手段７１により演算し、制御位相補正量ｃ１として出力し、加算部３９に於いて、位置推定手段５が初期磁極位置検出により検出した回転電機１の位置である推定位置θ０に制御位相補正量ｃ１を加算することで、第一座標変換器３７と、第二座標変換器（１）３８、第二座標変換器（２）３８、第二座標変換器（３）３８が正しい制御位相で座標変換することができるようにしたものである。
【０１３０】
以下、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の詳細について説明する。制御位相補正量ｃ１は、回転電機１の動いた量が分かればどのようなものでも良く、例えば、位置推定手段５により初期磁極位置検出をやり直すという方法も考えられる。この実施の形態５では、別の方法として、電流リサージュにより取得する楕円の傾きを制御位相補正量ｃ１とする方法について説明する。
【０１３１】
前述したように、回転電機１に磁気飽和が生じていない場合、図６のように、電流リサージュの長軸方向は、回転電機１の界磁磁石の磁束の方向（回転電機１のｄ軸方向）と一致する。つまり、楕円の長軸とｄ軸のなす角である楕円の傾きはゼロである。一方、磁気飽和が生じていない場合で、電流リサージュの長軸方向と制御位相で座標変換したｄ軸（以下、制御ｄ軸と記す）が一致しない場合、それは、制御位相に誤差があることを意味しており、その誤差は楕円の長軸と制御ｄ軸とのなす角、つまり、楕円の傾きである。よって、制御位相で座標変換したｄ−ｑ軸（以下、制御ｄ−ｑ軸と記す）上で、磁気飽和が生じない状態で電流リサージュを取得して、楕円の傾きを演算することで、制御位相補正量を導出することが出来る。
【０１３２】
そこで、この実施の形態５では、図２８のフローチャートのようにして、各トルク電流に対する誤差補正量基準値を求める。図２８は、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図２８のフローチャートは、前述の実施の形態４のフローチャートである図２６のフローチャートに、ステップＳ５９〜Ｓ５１１に於けるどうだ（２００）〜（２０２）を追加したものであって、それ以外は図２６のフローチャートと同様である。即ち、図２８のフローチャートに於けるステップＳ５１〜Ｓ５８は、図２６のフローチャートに於けるステップＳ４１〜Ｓ４８と同様であり、図２８のフローチャートに於けるステップＳ５１２〜Ｓ５１７は、図２６のフローチャートに於けるステップＳ４９〜Ｓ４１４と同様である。
【０１３３】
実施の形態１〜４で説明した第二電圧指令は、電流リサージュを測定するための電圧指令であり、この電圧指令により流れる電流により磁気飽和が生じない。つまり、第二電圧指令は、制御位相補正用電圧指令としても流用することができる。よって、図２８に示すフローチャートに於いて、ステップＳ５８で第一カウンター電圧指令を出力した動作（１００）の後、ステップＳ５９に於いて、ｎ個の第二電圧指令を出力する動作（２００）を行なう。
【０１３４】
尚、ステップＳ５９での動作（２００）により出力するｎ個の第二電圧指令と、ステップＳ５６の動作（５）により出力する第二電圧指令と、を区別するために、ステップＳ５９での動作（２００）で出力する第二電圧指令を制御位相補正用電圧指令と称することとする。又、ここでは制御位相補正用電圧指令はｎ個としたが、その数はｎ個でなくてもよく、ｎが２以上で、電流リサージュから楕円の傾きを精度よく求められればｎは何個でもよい。
【０１３５】
ｎ個の制御位相補正用電圧指令を出力した後は、ｎ個の制御位相補正用電圧指令に基づいて、電圧印加手段４により回転電機１に電圧を印加することで、回転電機１に流れるｎ個の電流（以下、制御位相補正用回転電機電流と記す）を用いて、楕円方程式の基本形を示す前述の式（１９）にフィットするように楕円の傾きを計算して制御位相補正量を計算する。この計算を行うのがステップｓ５１０に於ける動作（２０１）である。その後、ステップＳ５１１の動作（２０２）により、加算部３９に於いて推定位置θ０と制御位相補正量ｃ１を加算する。
【０１３６】
図２９は、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、図２８のフローチャートの処理を時系列波形の一部で示している。図２９は、［ｍ＝２］に於いて、［ｎ＝１］と［ｎ＝２］のときの電圧指令ｖｄ、ｖｑと電流ｉｄ、ｉｑの時系列波形を示している。具体的には、Ａはｄ軸電圧指令の時系列波形、Ｂはｑ軸電圧指令の時系列波形、Ｃはｄ軸電流の時系列波形、及びＤはｑ軸電流の時系列波形を示す。
【０１３７】
図２９に於ける［ｎ＝１］に於いて、第一電圧指令Ｖ１＿ｃｎｔの後の＜１＞、＜２＞、＜３＞、＜４＞、＜５＞、及び＜６＞は制御位相補正用電圧指令であり、図１４の［ｎ＝６］の電圧指令を出力している。又、図２９に星印により示す制御位相補正用電圧指令に基づいて回転電機１に流れる回転電機電流が、制御位相補正用回転電機電流である。図２９の時系列波形の［ｎ＝１］の＜６＞、即ち最後の制御位相補正用電圧指令を出力し終えてから［ｎ＝２］になるまでの間に、制御位相補正用回転電機電流を用いて楕円の傾きである制御位相補正量を演算し、更に推定位置θ０に制御位相補正量ｃ１を加算する。この処理により、［ｎ＝１］の第一電圧指令Ｖ１による第一回転電機電流が流れて、回転電機１が動いたとしても、［ｎ＝２］のときには、［ｎ＝１］で演算した制御位相補正量ｃ１により補正された制御位置を用いて座標変換することができるため、回転電機１が動いた影響が無く、正しいｄ−ｑ軸上で電圧指令の生成や回転電機電流を扱うことができる。
【０１３８】
このように、図２８に示す動作（３）〜（２０２）までの一連の動作を繰り返すことで、常に正しいｄ−ｑ軸上で電圧指令の生成や回転電機電流を扱うことができるため、精度良く誤差補正量基準値を求めることができる。なお、第一電圧指令、第二電圧指令、第一カウンター電圧指令は、［ｍ×ｎ］個となるため、この一連の動作を［ｍ×ｎ］個行うこととなる。
【０１３９】
以上のように、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置は、ｍ種類のトルク電流を流すために、大きさと方向がｍ種類の第一電圧指令を［ｍ×ｎ］個用意し、［ｍ×ｎ］個のうち１つの第一電圧指令を制御手段３から出力し、その直後に、電流リサージュを取得するための任意の大きさでｎ方向からなる［ｍ×ｎ］個の電圧指令である第二電圧指令のうち１つを制御手段３から出力し、その直後に第二電圧指令の直前に出力した第一電圧指令と逆位相の第一カウンター電圧指令を出力し、更にその直後にｎ方向からなる第二電圧指令をｎ個出力する一連の動作を［ｍ×ｎ］回行うことで、第一電圧指令により回転電機１に流れる第一回転電機電流により回転電機１が動いても、精度良くｍ種類のトルク電流指令に対する位置誤差θｅｒｒ又は位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を求めることができる．
【０１４０】
そのため、従来のように負荷装置を準備して、回転電機に負荷を与えながら測定する煩雑な作業をする必要が無く、簡単にかつ短時間で誤差補正量基準値を求めることができる。更に、駆動対象となる回転電機を事前に入手することができなくても、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めるため、回転電機の制御装置を使用するユーザー自身で、駆動対象となる回転電機に合った誤差補正量基準値を求めることができ、制御装置メーカーが、駆動対象となる回転電機を事前に入手することが出来なくても、高周波重畳センサレス制御を利用して回転電機を駆動することが可能となる。
【０１４１】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置について説明する。図３０は、この発明の実施の形態６による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。誤差補正量基準値ｃ０は、回転電機の容量や種類毎に異なるが、基本的に同じ回転電機ならば、誤差補正量基準値ｃ０は変わらない。つまり、初めて駆動する回転電機のみ誤差補正量基準値ｃ０の演算処理を行えばよい。よって、図３０に示すように、ステップＳ６１により初めて駆動する回転電機か否かを判定し、初めて駆動する回転電機であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６２により誤差補正量基準値ｃ０の演算を行うものである。このように誤差補正量基準値の演算実施の有無を判別することで、回転電機１を起動するときに、無駄な処理や時間のロスを防ぐことができる。
【０１４２】
実施の形態７
次に、この発明の実施の形態５による回転電機の制御装置について説明する。実施の形態７では、ｍ種類の第一電圧指令の大きさをｍに応じて徐々に大きくしたり、又は、小さくしたりするものである。これを実現するためには、前述した図１８、図２２、図２４、図２６、図２８のトルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）を設定するときに、トルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）をｍに応じて徐々に大きく、又は、小さくすればよい。
【０１４３】
トルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）をｍに応じて徐々に大きくする場合は、ｍを１つ変えることで変化させたいトルク電流指令の変化量をΔＩｔｒｑとすれば、トルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）を会の式（２２）に示すように設定すればよい。
【数２２】
2018025319.tif 000024
【０１４４】
又、トルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）をｍに応じて徐々に小さくする場合は、下記の式（２３）に示すように設定すればよい。
【０１４５】
【数２３】
2018025319.tif 000025
【０１４６】
以上のように、この発明の実施の形態７による回転電機の制御装置は、ｍ種類の第一電圧指令の種類を変更するときに、第一電圧指令の大きさを徐々に大きくする、又は、徐々に小さくすることで、処理順序が分かりやすくなると共に、記憶する第一回転電機電流と第二回転電機電流を大きさも大きさ順になるため、処理を簡素化することが演算量を抑制することができる。
【０１４７】
尚、この発明は前述の実施の形態１から実施の形態７に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
この発明は、回転電機の制御装置を製造若しくは使用する分野、ひいてはその制御装置を用いる回転電機を製造若しくは使用する分野、更にはその回転電機の制御装置及びその制御装置を用いた回転電機を用いる産業分野に利用することができる。
【符号の説明】
【０１４９】
１０００  回転電機の制御装置、１  回転電機、２  電流検出手段、３  制御手段、４  電圧印加手段、５  位置推定手段、６  補正量出力手段、７  補正量基準値演算手段、３１  基本電圧指令生成部、３２  高周波電圧指令生成部、３３、３９  加算部、３４  第一電圧指令生成部、３５  第二電圧指令生成部、３６  電圧指令選択部、３７  第一座標変換器、３８１  第二座標変換器、（１）、３８２  第二座標変換器（２）、３８３  第三座標変換器（３）、θ０  推定位置、ｃ０  誤差補正量基準値、ｃ１  制御位相補正量、ｃ  誤差補正量、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ  回転電機電流、ｉｄ  ｄ軸上の回転電機電流、ｉｑ  ｑ軸上の回転電機電流、ｉｑω＊  速度指令、ω０ｒ  推定速度、ｖｄｓ  ｄ軸上の高周波電圧指令、ｖｑｓ  ｑ軸上の基本電圧指令、ｉｄｓ  ｄ軸上の基本電流指令、ｉｑｓ  ｑ軸上の基本電流指令、ｖｄｈ  ｄ軸上の高周波電圧指令、ｖｑｈ  ｑ軸上の高周波電圧指令、ｉｄｈ  ｄ軸に流れる高周波電流、ｉｑｈ  ｑ軸に流れる高周波電流、Ｖｈ  高周波電圧の振幅、ωｈ  角任意の値を有する角周波数、ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓ  ３相基本電圧指令、ｖｄ１  ｄ軸上の第一電圧指令、ｖｑ１  ｑ軸上の第一電圧指令、ｖｄｑ  ｖｄ１、ｖｑ１、ｖｄ２、ｖｑ２の振幅、ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｖｗ１  ３相第一電圧指令、ｖｄ２  ｄ軸上の第二電圧指令、ｖｑ２  ｑ軸上の第二電圧指令、ｔｄ１  ｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１のパルス印加時間、ｔｑ１  ｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１のパルス印加時間、ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２  ３相第二電圧指令、θｅｒｒ  位置誤差、ｉｑｈ＿ｒｅｆ  位置誤差補正量、Ｖｄｃ  直流母線電圧、Ｉｍ  回転電機の定格電流、Ｌｍ  回転電機のインダクタンス、Ｌｍｉｎ  インダクタンスの最小値、Ｌｍａｘ  インダクタンスの最大値、Ｌｄ  ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ  ｑ軸インダクタンス、Ｒ  回転電機の電機子巻線の抵抗、Ｉｔｒｑ  トルク電流指令、Ｉｄ＿ｔｒｑ  トルク電流指令のｄ軸成分、Ｉｑ＿ｔｒｑ  トルク電流指令のｑ軸成分、ｍ  トルク電流指令のパターンの個数、Ｖ１＿ｃｎｔ（ｎ）  第一カウンター電圧指令。 
【図１】
2018025319.tif 000026
【図２Ａ】
2018025319.tif 000027
【図２Ｂ】
2018025319.tif 000028
【図３Ａ】
2018025319.tif 000029
【図３Ｂ】
2018025319.tif 000030
【図４】
2018025319.tif 000031
【図５】
2018025319.tif 000032
【図６】
2018025319.tif 000033
【図７】
2018025319.tif 000034
【図８Ａ】
2018025319.tif 000035
【図８Ｂ】
2018025319.tif 000036
【図９】
2018025319.tif 000037
【図１０】
2018025319.tif 000038
【図１１】
2018025319.tif 000039
【図１２】
2018025319.tif 000040
【図１３】
2018025319.tif 000041
【図１４】
2018025319.tif 000042
【図１５】
2018025319.tif 000043
【図１６】
2018025319.tif 000044
【図１７】
2018025319.tif 000045
【図１８】
2018025319.tif 000046
【図１９】
2018025319.tif 000047
【図２０】
2018025319.tif 000048
【図２１】
2018025319.tif 000049
【図２２】
2018025319.tif 000050
【図２３】
2018025319.tif 000051
【図２４】
2018025319.tif 000052
【図２５】
2018025319.tif 000053
【図２６】
2018025319.tif 000054
【図２７】
2018025319.tif 000055
【図２８】
2018025319.tif 000056
【図２９】
2018025319.tif 000057
【図３０】
2018025319.tif 000058
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月24日(2018.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁磁極を有する回転子と電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向（但し、ｎは２以上の自然数）からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令に基づく電圧が前記回転電機の電機子巻線に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令に基づく電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】
前記第二電圧指令生成部は、前記第一電圧指令生成部が前記第一電圧指令を出力した後に、前記ｎ方向からなる第二電圧指令をｎ個出力するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機の制御装置。
【請求項３】
前記第一電圧指令生成部は、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ個の第二電圧指令を出力した後に、前記第一電圧指令と逆方向の第一カウンター電圧指令を出力するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転電機の制御装置。
【請求項４】
永久磁石により構成された磁極を有する回転子と、電機子巻線を有する固定子と、を備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の方向で任意の大きさの［ｍ×ｎ］個（但し、ｍは「１」以上の自然数、ｎは２以上の自然数）の第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令による電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令による電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第一電圧指令生成部が［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令のうちの１つを出力した後に、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ方向の第二電圧指令のうちの１つを出力する動作を電圧出力パターンとし、前記電圧出力パターンを［ｍ×ｎ］回行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第一電圧指令生成部が［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令のうちの１つを出力した後に、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ方向の第二電圧指令のうちの１つを出力するように構成され、
前記第一電圧指令生成部は、前記第二電圧指令が出力された後に前記第二電圧指令の前に出力した前記第一電圧指令と逆方向の第一カウンター電圧指令を出力する動作を電圧出力パターンとし、前記電圧出力パターンを［ｍ×ｎ］回行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第一電圧指令生成部が［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令のうちの１つを出力した後に、前記第二電圧指令生成部が前記ｎ方向の第二電圧指令のうちの１つを出力するように構成され、
前記第一電圧指令生成部は、前記第二電圧指令が出力された後に前記第二電圧指令の前に出力した前記第一電圧指令と逆方向の第一カウンター電圧指令を出力するように構成され、
前記第二電圧指令生成部は、前記第一カウンター電圧指令が出力された後にｎ方向の第二電圧指令をｎ個出力する動作を電圧出力パターンとし、前記電圧出力パターンを［ｍ×ｎ］回行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項４記載の回転電機の制御装置。
【請求項８】
前記［ｍ×ｎ］個の第一電圧指令は、大きさと方向がｍ種類であり、［ｍ×ｎ］個のうち同一の大きさで且つ同一方向の第一電圧指令がｎ個であるように構成されている、
ことを特徴とする請求項４から７のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項９】
前記制御手段が出力する前記［ｍ×ｎ］個の電圧出力パターンは、各電圧出力パターンに於ける前記第一電圧指令の方向と大きさと、前記第二電圧指令の方向と大きさとの組合せが、前記［ｍ×ｎ］個の全てで異なるように構成されている、
ことを特徴とする請求項５から８のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１０】
前記補正量基準値演算手段は、大きさ及び方向が同じｎ個の第一電圧指令が出力された後に出力される前記ｎ方向の第二電圧指令によって前記回転電機に流れるｎ個の前記第二回転電機電流を直交二軸上に座標変換したｎ個の第二回転電機電流の軌跡を楕円と見なし、前記直交二軸の何れか一方の軸と楕円の長軸又は短軸の何れか一方とのなす角度に基づいて、前記誤差補正量基準値を演算する処理をｍ種類の第一電圧指令毎に行い、前記ｍ種類の第一電圧指令によって前記回転電機に流れるｍ種類の第一回転電機電流に対するｍ個の誤差補正量基準値を演算するように構成されている、
ことを特徴とする請求項９記載の回転電機の制御装置。
【請求項１１】
前記補正量基準値演算手段は、大きさおよび方向が同じｎ個の第一電圧指令が出力された後に出力される前記ｎ方向の第二電圧指令によって前記回転電機に流れるｎ個の前記第二回転電機電流を直交二軸上に座標変換したｎ個の第二回転電機電流の軌跡を楕円と見なし、前記楕円の長軸と短軸の長さ、及び前記直交二軸の何れか一方の軸と楕円の長軸又は短軸の何れか一方とのなす角度に基づいて、前記誤差補正量基準値を演算する処理をｍ種類の第一電圧指令毎に行い、ｍ種類の第一電圧指令によって前記回転電機に流れるｍ種類の第一回転電機電流に対するｍ個の誤差補正量基準値を演算するように構成されている、
ことを特徴とする請求項９記載の回転電機の制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第二電圧指令の前に出力した前記第一電圧指令により前記回転電機に流れる第一回転電機電流が流れている間に、前記第二電圧指令を出力するように構成されている、
ことを特徴とする請求項２から１１のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１３】
前記第一電圧指令の大きさは、前記電圧印加手段の許容範囲内の電流が前記回転電機の電機子に流れるように設定されている、
ことを特徴とする請求項１から１２のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１４】
前記ｍ種類の第一電圧指令は、その種類を変更するときに、前記第一電圧指令の大きさを徐々に大きくする、又は、徐々に小さくするように構成されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１５】
前記第二電圧指令の大きさは、全て同一である、
ことを特徴とする請求項１から１４のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１６】
前記第二電圧指令の方向は、電気角で３６０／ｎ度の間隔のｎ方向である、
ことを特徴とする請求項１から１５のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、前記回転電機に印加する電圧の目標値である駆動電圧指令を演算する電圧指令生成部と、前記回転電機が駆動する周波数とは異なる周波数を含む高周波電圧指令を生成する高周波電圧指令生成部と、前記駆動電圧指令と前記高周波電圧指令とを加算して電圧指令として出力する加算部と、前記加算部の出力と前記第一電圧指令生成部の出力と前記第二電圧指令生成部の出力とが入力される電圧指令選択部とを有し、前記誤差補正量基準値を演算するときは、前記電圧指令選択部により前記第一電圧指令生成部の出力と前記第二電圧指令生成部の出力とのうちの何れかを選択して、前記電圧指令として前記電圧印加手段に出力し、前記誤差補正量基準値を演算するとき以外は、前記電圧指令選択部により前記加算部の出力を選択して前記電圧指令として出力するように構成され、
前記位置推定手段は、前記電圧指令によって発生する前記回転電機の回転電機電流に含まれる前記高周波電圧指令と同一周波数成分の回転電機電流、及び前記誤差補正量に基づき前記回転電機の回転子位置を推定するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から１６のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【請求項１８】
前記誤差補正量基準値を演算する処理は、前記回転電機を初めて駆動するときに、前記回転電機を駆動する前にのみに行なわれる、
ことを特徴とする請求項１から１６のうちの何れか一項に記載の回転電機の制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明による回転電機の制御装置は、
界磁磁極を有する回転子と電機子巻線を有する固定子とを備えた回転電機を制御する回転電機の制御装置であって、
前記回転電機の電機子巻線に流れる電流を検出するように構成された電流検出手段と、
前記回転電機の電機子巻線に印加する電圧の指令値である電圧指令を出力する制御手段と、
前記制御手段から出力された前記電圧指令に基づいて、前記回転電機の電機子巻線に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記回転電機の回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位置推定手段が推定する推定位置の誤差を補正する基準値としての誤差補正量基準値を、前記電流に応じて誤差補正量として前記位置推定手段に出力する補正量出力手段と、
を備え
前記位置推定手段は、前記電機子巻線に流れる電流と前記誤差補正量に基づいて、前記回転子の位置を推定するように構成され、
前記制御手段は、
任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を電圧指令として出力する第一電圧指令生成部と、
任意の大きさでｎ方向（但し、ｎは２以上の自然数）からなる第二電圧指令を電圧指令として出力する第二電圧指令生成部と、
前記第一電圧指令に基づく電圧が前記回転電機の電機子巻線に印加されることで流れる第一回転電機電流と、前記第二電圧指令に基づく電圧が前記回転電機に印加されることで流れる第二回転電機電流と、に基づいて前記誤差補正量基準値を演算する補正量基準値演算手段と、
を備えた、
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
基本電圧指令生成部３１は、外部から入力される位置指令 (図示せず)、速度指令ω＊、トルク指令（図示せず）、電流指令(図示せず)等に、回転電機１の回転子位置、速度、トルク、電流等が追従するように、駆動用としてのｄ軸上の基本電圧指令ｖｄｓ及びｑ軸上の基本電圧指令ｖｑｓを演算し出力する。例えば、実施の形態１では、図１に示すように外部から速度指令ω＊が入力された場合を示しており、この場合は、後述する位置推定手段５の出力である推定速度ωｒが速度指令ω＊に追従するように、周知の比例積分制御を行って電流指令を生成し、更にこの電流指令にｄ軸上の基本電流指令ｉｄｓ及びｑ軸上の基本電流指令ｉｑｓが追従するように比例積分制御を行って、ｄ軸上の基本電圧指令ｖｄｓ及びｑ軸上の基本電圧指令ｖｑｓを演算して出力する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
加算部３３は、基本電圧指令生成部３１の出力であるｄ軸上の基本電圧指令ｖｄｓ及びｑ軸上の基本電圧指令ｖｑｓと、高周波電圧指令生成部３２の出力であるｄ軸上の高周波電圧指令ｖｄｈ及びｑ軸上の高周波電圧指令ｖｑｈを加算して出力する。第二座標変換器(１)３８１は、加算部３３からの出力をｄ−ｑ軸から３相に座標変換して３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓを出力する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第一電圧指令生成部３４は、誤差補正量基準値ｃ０を求めるために、後述するｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を出力する。第二座標変換器（２）３８２は、第一電圧指令生成部３４からのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を３相に座標変換して３相第一電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１を出力する。第二電圧指令生成部３５は、誤差補正量基準値ｃ０を求めるために、後述するｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２を出力する。第二座標変換器（３）３８３は、第二電圧指令生成部３５からのｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２を３相に座標変換して３相第二電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２を出力する。尚、第一電圧指令生成部３４と第二電圧指令生成部３５の詳細動作は後述される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
電圧指令選択部３６は、加算部３３からの出力を第二座標変換器（１）３８１により座標変換した３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓと、第一電圧指令生成部３４からのｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１及びｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１を第二座標変換器（２）３８２により座標変換した３相第一電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｖｗ１と、第二電圧指令生成部３５からのｄ軸上の第二電圧指令ｖｄ２及びｑ軸上の第二電圧指令ｖｑ２を第二座標変換器（３）３８３により座標変換した３相第二電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２と、が入力される。電圧指令選択部３６は、補正量基準値演算手段７により後述する誤差補正量基準値ｃ０を演算するときは、３相第一電圧指令ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｗ１、又は、３相第二電圧指令ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２を選択して出力し、誤差補正量基準値ｃ０を演算するとき以外、即ち、制御手段３の外部から入力される位置指令、速度指令、トルク指令、電流指令等のうちの少なくとも何れかの指令に追従するように回転電機１を動作させる時は、３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓを選択し出力するように構成されている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
位置推定手段５に於ける常時位置推定動作では、回転電機１の回転子の突極性を利用して回転電機１の回転子位置を推定し、その回転子の推定位置θや回転子の推定速度ω０ｒを演算し出力する。この場合は、前述の第一座標変換器３７と第二座標変換器（１）３８１、第二座標変換器（２）３８２、及び第二座標変換器（３）３８３は、夫々、位置推定手段５が常時位置推定動作により推定した回転電機１の回転子の推定位置θを制御位相として、前述の座標変換を行うことになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、回転電機１の回転子位置や回転子速度を推定する原理、及び位置推定手段５に於ける演算動作について詳細に説明する。前述したように、位置推定手段５が出力する推定位置θ０を制御位相として、第二座標変換器（１）３８１によりｄ−ｑ軸から座標変換された３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓが電圧指令選択部３６を介して電圧印加手段４に与えられる。電圧印加手段４は、与えられた３相基本電圧指令ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓに基づいて３相交流電圧を発生して回転電機１の電機子巻線に印加する。回転電機１の電機子巻線は、印加された３相交流電圧に基づいて流れる３相の回転電機電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗにより、回転磁界を発生させる。回転電機１の回転子には、永久磁石により構成された突極の界磁磁極が設けられており、回転子は電機子巻線により発生した回転磁界に同期して回転する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
ここで、式（１０）に於けるＬとｌは（２）式に記載のとおり、ＬｍａｘとＬｍｉｎで表現できるため、式（１０）は下記の式（１６）に変形することが出来る。
【数１６】
2018025319.tif 000059
又、パルス電圧を印加する場合、電流とインダクタンスは式（１５）の関係となるため、インダクタンスの最大値Ｌｍａｘと最小値Ｌｍｉｎは、電流リサージュの長軸方向の大きさＩｍａｘと短軸方向の大きさＩｍｉｎを用いて下記の式（１７）により求めることが出来る。
【数１７】
2018025319.tif 000060
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
図１２は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、トルク電流指令Ｉｔｒｑがｑ軸成分のみからなる場合を示している。即ち図１２に示されるように、ｑ軸方向に任意の値のトルク電流指令Ｉｔｒｑを流したい場合は、式（２０）に於ける角度θｔｒｑが９０°となり、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｄ軸成分Ｉｄ＿ｔｒｑがゼロとなり、トルク電流指令Ｉｔｒｑのｑ軸成分Ｉｑ＿ｔｒｑがトルク電流指令Ｉｔｒｑに等しくなる。このため、図１３に示されるように、ｄ軸の第一電圧指令ｖｄ１はゼロ、ｑ軸の第一電圧指令ｖｑ１は振幅Ｖｄｑでパルス印加時間がｔｑ１のパルス状の電圧指令として与えられる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
次に、各トルク電流に対する誤差補正量基準値ｃ０を得るまでの、フローと時系列動作について説明する。図１８は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図１９は、この発明の実施の形態１による回転電機の制御装置の動作を説明するための説明図であって、制御手段３が図１８のフローチャートに基づく動作を行ったときのｄ軸及びｑ軸の電圧指令とｄ軸及びｑ軸の電流の時系列波形の一部を示しており、Ａはｄ軸電圧指令の時系列波形、Ｂはｑ軸電圧指令の時系列波形、Ｃはｄ軸電流の時系列波形、Ｄはｑ軸電流の時系列波形を示す。図１８及び図１９に於いて、ｍはトルク電流指令Ｉｔｒｑのパターンの個数を示し、図１８ではｍ＝５としている。５個のトルク電流指令の内訳は、図１８では、トルク電流指令Ｉｔｒqを回転電機１の定格の０［％］〜２００［％］までを５０［％］刻みの５パターンとする。尚、トルク電流指令のパターン数は何個でもよく、各トルク電流指令の間隔も自由に設定してもよい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
次に、ステップＳ８に進み、ステップＳ７の動作（５）の処理により出力された誤差補正量基準値ｃ０と第一回転電機電流を補正量出力手段６へ記憶させる。ステップＳ８での動作（６）も、図１９の［ｍ＝１］と［ｍ＝２］の間のタイミングで行われる。次に、ステップＳ９に於いて、［ｍ＝５］であるか否かの判定を行い、［ｍ＝５］未満であれば（Ｎｏ）、ステップＳ１０に進んで［ｎ＝ｍ＋１］とし、ステップＳ２に戻り、以降、ステップＳ２〜Ｓ９の処理を繰り返す。ステップＳ９に於いて、［ｍ＝５］であれば、処理を終了する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
次に、ステップＳ３８に於いて、［ｎ＝６］であるか否かの判定を行い、［ｎ＝６］未満ならば（Ｎｏ）、ステップＳ３１２に進んでｎに１を加算［ｎ＝ｎ＋１］とする動作（８）を行い、再びステップＳ３４に戻ってステップＳ３４〜Ｓ３７に於ける動作（３）〜（６）を繰り返す。この部分の動作は、［ｍ＝２］の場合、図２５の［ｎ＝２］〜［ｎ＝６］に該当する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
以上のように、この発明の実施の形態３による回転電機の制御装置は、回転電機１に所望のトルク電流を流すために任意の大きさで任意の方向の電圧指令である第一電圧指令を制御手段３から出力し、その後に、電流リサージュを取得するための任意の大きさでｎ方向からなるｎ個の電圧指令である第二電圧指令のうち１つを制御手段３から出力する動作をｎ回行い、第一電圧指令による電圧が回転電機に印加されることで流れるｎ個の第一回転電機電流と、ｎ個の第二回転電機電流を用いて、所望のトルク電流における電流リサージュを取得し、取得した電流リサージュを、最小二乗法を用いて楕円の方程式にフィッティングすることで、楕円の傾き、楕円の長軸の長さ、短軸の長さを演算し、演算した楕円の傾き、長軸の長さ、短軸の長さより位置誤差θｅｒｒまたは位置誤差補正量｜ｉｑｈ＿ｒｅｆ｜を演算して記憶することで、回転電機の制御装置が自動的に誤差補正量基準値を求めることが出来る。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
図２６は、この発明の実施の形態４による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートであって、各トルク電流に対する誤差補正量基準値を得るまでの処理を示している。図２６に示されるこの発明の実施の形態４による回転電機の制御装置は、実施の形態２の場合と同様に、第一電圧指令により回転電機１が動作する量を最小限にするために、第二電圧指令の直前に出力した第一電圧指令と逆位相の電圧指令である第一カウンター電圧指令Ｖ１＿ｃｎｔ（ｎ）を出力するように構成されている。図２６のフローチャートでは、ステップＳ４７により第二回転電機電流を記憶したフローの直後のステップＳ４８に於ける動作（１００）により、第一カウンター電圧指令を出力するようにしているが、時間的には、第二電圧指令を出力した直後に第一カウンター電圧指令を出力するように構成されている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６による回転電機の制御装置について説明する。図３０は、この発明の実施の形態６による回転電機の制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。誤差補正量基準値ｃ０は、回転電機の容量や種類毎に異なるが、基本的に同じ回転電機ならば、誤差補正量基準値ｃ０は変わらない。つまり、初めて駆動する回転電機のみ誤差補正量基準値ｃ０の演算処理を行えばよい。よって、図３０に示すように、ステップＳ６１により初めて駆動する回転電機か否かを判定し、初めて駆動する回転電機であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ６２により誤差補正量基準値ｃ０の演算を行うものである。このように誤差補正量基準値の演算実施の有無を判別することで、回転電機１を起動するときに、無駄な処理や時間のロスを防ぐことができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４２】
実施の形態７
次に、この発明の実施の形態７による回転電機の制御装置について説明する。実施の形態７では、ｍ種類の第一電圧指令の大きさをｍに応じて徐々に大きくしたり、又は、小さくしたりするものである。これを実現するためには、前述した図１８、図２２、図２４、図２６、図２８のトルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）を設定するときに、トルク電流指令Ｉｔｒｑ（ｍ）をｍに応じて徐々に大きく、又は、小さくすればよい。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４９】
１０００  回転電機の制御装置、１  回転電機、２  電流検出手段、３  制御手段、４  電圧印加手段、５  位置推定手段、６  補正量出力手段、７  補正量基準値演算手段、３１  基本電圧指令生成部、３２  高周波電圧指令生成部、３３、３９  加算部、３４  第一電圧指令生成部、３５  第二電圧指令生成部、３６  電圧指令選択部、３７  第一座標変換器、３８１  第二座標変換器（１）、３８２  第二座標変換器（２）、３８３  第三座標変換器（３）、θ０  推定位置、ｃ０  誤差補正量基準値、ｃ１  制御位相補正量、ｃ  誤差補正量、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ  回転電機電流、ｉｄ  ｄ軸上の回転電機電流、ｉｑ  ｑ軸上の回転電機電流、ω＊  速度指令、ω０ｒ  推定速度、ｖｄｓ  ｄ軸上の基本電圧指令、ｖｑｓ  ｑ軸上の基本電圧指令、ｉｄｓ  ｄ軸上の基本電流指令、ｉｑｓ  ｑ軸上の基本電流指令、ｖｄｈ  ｄ軸上の高周波電圧指令、ｖｑｈ  ｑ軸上の高周波電圧指令、ｉｄｈ  ｄ軸に流れる高周波電流、ｉｑｈ  ｑ軸に流れる高周波電流、Ｖｈ  高周波電圧の振幅、ωｈ  角周波数、ｖｕｓ、ｖｖｓ、ｖｗｓ  ３相基本電圧指令、ｖｄ１  ｄ軸上の第一電圧指令、ｖｑ１  ｑ軸上の第一電圧指令、ｖｄｑ  ｖｄ１、ｖｑ１、ｖｄ２、ｖｑ２の振幅、ｖｕ１、ｖｖ１、ｖｖｗ１  ３相第一電圧指令、ｖｄ２  ｄ軸上の第二電圧指令、ｖｑ２  ｑ軸上の第二電圧指令、ｔｄ１  ｄ軸上の第一電圧指令ｖｄ１のパルス印加時間、ｔｑ１  ｑ軸上の第一電圧指令ｖｑ１のパルス印加時間、ｖｕ２、ｖｖ２、ｖｗ２  ３相第二電圧指令、θｅｒｒ  位置誤差、ｉｑｈ＿ｒｅｆ  位置誤差補正量、Ｖｄｃ  直流母線電圧、Ｉｍ  回転電機の定格電流、Ｌｍ  回転電機のインダクタンス、Ｌｍｉｎ  インダクタンスの最小値、Ｌｍａｘ  インダクタンスの最大値、Ｌｄ  ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ  ｑ軸インダクタンス、Ｒ  回転電機の電機子巻線の抵抗、Ｉｔｒｑ  トルク電流指令、Ｉｄ＿ｔｒｑ  トルク電流指令のｄ軸成分、Ｉｑ＿ｔｒｑ  トルク電流指令のｑ軸成分、ｍ  トルク電流指令のパターンの個数、Ｖ１＿ｃｎｔ（ｎ）  第一カウンター電圧指令。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2018025319.tif 000061
【国際調査報告】
2018025319.tif 000062
2018025319.tif 000063
2018025319.tif 000064
2018025319.tif 000065