(57)【要約】  本発明は、互いに並列に接続されて機械的に結合された複数台の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用されるモータ制御装置であり、ベクトル制御部１１０及び異常検出部１２０を備える。ベクトル制御部１１０は、複数台の同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄに流出入する電流をｑ軸電流とｄ軸電流とに分けてそれぞれをｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｄ軸電流指令値ｉｄ＊とに基づいて制御する。異常検出部１２０は、ｑ軸インダクタンスＬｑと、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と、同期モータの回転速度ωと、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とに基づいて、複数台の同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線又は断線が生じているか否かを検出する。
2018042672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列に接続されて機械的に結合された複数台の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用されるモータ制御装置であって、
複数台の前記同期モータに流出入する電流をｑ軸電流とｄ軸電流とに分けてそれぞれをｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値とに基づいて制御するベクトル制御部と、
ｑ軸インダクタンスと、ｑ軸電流指令値と、前記同期モータの回転速度と、ｄ軸電圧指令値とに基づいて、複数台の前記同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線又は断線が生じているか否かを検出する異常検出部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記異常検出部は、
ｑ軸インダクタンスと、前記回転速度と、前記ｑ軸電流指令値とに基づいて、ｄ軸電圧指令推定値を算出する電圧推定部と、
前記ｄ軸電圧指令値と、前記ｄ軸電圧指令推定値との差分値である第１のｄ軸交流成分電圧を算出する交流成分抽出部と、
前記第１のｄ軸交流成分電圧の周波数成分を算出し、前記回転速度の振幅であるｄ軸電圧第１速度成分値を抽出する周波数解析部と、
を備え、
前記異常検出部は、前記ｄ軸電圧第１速度成分値が基準値よりも大きい場合に、複数台の前記同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線が生じていると判定して誤配線検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、
ｑ軸インダクタンスと、前記回転速度と、前記ｑ軸電流指令値とに基づいて、ｄ軸電圧指令推定値を算出する電圧推定部と、
前記ｄ軸電圧指令値と、前記ｄ軸電圧指令推定値との差分値である第１のｄ軸交流成分電圧を算出する交流成分抽出部と、
前記第１のｄ軸交流成分電圧の周波数成分を算出し、前記回転速度の２倍の速度成分の振幅であるｄ軸電圧第２速度成分値を抽出する周波数解析部と、
を備え、
前記異常検出部は、
前記ｄ軸電圧第２速度成分値が基準値よりも大きい場合に、複数台の前記同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに断線が生じていると判定して断線検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群が電気的に複数並列に接続された巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用されるモータ制御装置であって、
前記同期モータに流出入する電流をｑ軸電流とｄ軸電流とに分けてそれぞれをｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値とに基づいて制御するベクトル制御部と、
ｑ軸インダクタンスと、ｑ軸電流指令値と、前記同期モータの回転速度と、ｄ軸電圧指令値とに基づいて、Ｙ型に結線された巻線群のうちの少なくとも１相が断線しているか否かを検出する異常検出部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記異常検出部は、
ｑ軸インダクタンスと、前記回転速度と、前記ｑ軸電流指令値とに基づいて、ｄ軸電圧指令推定値を算出する電圧推定部と、
前記ｄ軸電圧指令値と、前記ｄ軸電圧指令推定値との差分値である第１のｄ軸電圧指令偏差を算出する偏差抽出部と、
を備え、
前記異常検出部は、前記第１のｄ軸電圧指令偏差が基準値よりも大きい場合に、前記同期モータの巻線群のうちの少なくとも１つの相に断線が生じていると判定して断線検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記電圧推定部は、飽和特性を考慮して前記ｑ軸インダクタンスを補正し、補正後の前記ｑ軸インダクタンスを用いて前記ｄ軸電圧指令推定値を算出することを特徴とする請求項２、３又は５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記電圧推定部は、前記ｄ軸電流指令値の時間変化を考慮して前記ｄ軸電圧指令推定値を算出することを特徴とする請求項２、３、５又は６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記交流成分抽出部は、前記第１のｄ軸交流成分電圧から直流オフセット成分を除去した第２のｄ軸交流成分電圧を算出し、算出した前記第２のｄ軸交流成分電圧を前記異常検出部に出力する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記偏差抽出部は、前記第１のｄ軸電圧指令偏差から直流オフセット成分を除去した第２のｄ軸電圧指令偏差を算出し、算出した前記第２のｄ軸電圧指令偏差を前記異常検出部に出力する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
同期モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記同期モータに流出入する電流をｑ軸電流とｄ軸電流とに分けてそれぞれをｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値とに基づいて制御するベクトル制御部と、
ｑ軸インダクタンスと、ｑ軸電流指令値と、前記同期モータの回転速度と、ｄ軸電圧指令値とに基づいて、前記同期モータに、断線又は誤配線が生じているか否かを検出する異常検出部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の同期モータ、又は３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群が電気的に複数並列に接続された巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用されるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに並列に接続され、かつ機械的に結合された複数台の同期モータを１台の電力変換器により駆動する場合、複数台の同期モータのうちの一部の同期モータの相順が誤配線される場合があり得る。ここで、１台の同期モータの相順が誤配線されていたと仮定する。この場合、誤配線状態の同期モータは、正常に配線された同期モータの出力トルクに牽引されて駆動される。このため、複数台の同期モータの速度は、指令値どおりに調整可能となってしまう。一方、誤配線状態の同期モータには過大な電流が流れる。同期モータに過大な電流が流れると、モータが焼損する場合がある。このため、複数台の同期モータの誤配線状態を的確に検出する技術が求められている。【０００３】
また、３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群が電気的に複数並列に接続された巻線構造の同期モータを駆動する場合において、少なくも１つの巻線群のうちの少なくとも１相が断線したと仮定する。この場合、同期モータは、断線してない相に牽引されて駆動されるため、同期モータの速度は、指令値どおりに調整可能となってしまう。一方、同期モータの断線していない相には、過大な電流が流れる。同期モータに過大な電流が流れると、同期モータが焼損する場合がある。このため、複数群の巻線構造を有する同期モータの断線を的確に検出する技術が求められている。【０００４】
下記特許文献１には、誤配線検出機能を備えた三相電動誘導機の制御装置が開示されている。特許文献１の制御装置では、電圧指令値の振幅の増加分を一次周波数の増加分で除算した値を演算し、演算結果が基準値を下回るときに、相順が誤配線された誘導電動機が少なくとも１台存在すると判定する手法を開示している。【０００５】
また、下記特許文献２には、断線検出機能を備えた電気車制御装置が開示されている。特許文献１の制御装置では、ｑ軸電流、ｄ軸電流、ｑ軸電圧指令、ｄ軸電圧指令及びインバータ角周波数に基づいて誘導電導機のトルクを演算し、演算したトルクの最大値と最小値との差がトルク変動幅基準値を超えたときに断線検知信号を出力するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５―１１９６００号公報
【特許文献２】特開２００５―１７６５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２は、誘導電動機を対象としたものであり、同期モータの誤配線及び同期モータの断線検知については言及されていない。また、特許文献１の技術は、一次周波数の差分と電圧指令の差分とを用いる手法であり、また、特許文献２の技術は、誘導電動機のトルク演算式を用いる手法であるため、同期モータには適用できないという問題点があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数台の同期モータ又は複数群の巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用して、当該同期モータの誤配線又は断線を的確に検出することができるモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、互いに並列に接続されて機械的に結合された複数台の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用されるモータ制御装置であり、ベクトル制御部及び異常検出部を備える。ベクトル制御部は、複数台の同期モータに流出入する電流をｑ軸電流とｄ軸電流とに分けてそれぞれをｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値とに基づいて制御する。異常検出部は、ｑ軸インダクタンスと、ｑ軸電流指令値と、同期モータの回転速度と、ｄ軸電圧指令値とに基づいて、複数台の同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線又は断線が生じているか否かを検出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数台の同期モータ又は複数群の巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用して、当該同期モータの誤配線又は断線を的確に検出することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図
【図２】実施の形態１における異常検出部の機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れを示すフローチャート
【図３】実施の形態２に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図
【図４】実施の形態２における異常検出部の機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れを示すフローチャート
【図５】実施の形態３に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図
【図６】実施の形態３における異常検出部の機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れを示すフローチャート
【図７】実施の形態４に係るインダクタンス補正部の一構成例を示すブロック図
【図８】実施の形態１、２、３、４、５及び６における異常検出部の機能を実現するハードウェア構成の一例を示すブロック図
【図９】実施の形態１、２、３、４、５及び６における異常検出部の機能を実現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図である。実施の形態１に係るモータ制御装置１００は、同期モータ群２０１に流出入する電流をトルク電流であるｑ軸電流と、励磁電流であるｄ軸電流とに分けてそれぞれをトルク電流指令値であるｑ軸電流指令値と、励磁電流指令値であるｄ軸電流指令値とに基づいて制御するベクトル制御方式による制御装置である。モータ制御装置１００は、大別すると、図示のように、ベクトル制御部１１０と、異常検出部１２０と、電力変換器２０３に区分することができる。
【００１４】
ベクトル制御部１１０は、速度及び位相算出部２０５、座標変換部２０６、電流制御部２０７、並びに、座標変換部２０８を備えている。また、異常検出部１２０は、電圧推定部２０９、交流成分抽出部２１０、周波数解析部２１１及び誤配線検出部２１２を備えている。
【００１５】
同期モータ群２０１は、互いに並列に接続され、かつ機械的に結合された４台の同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄによって構成されている。なお、図１では、４台の同期モータを例示しているが、２台以上であれば何台でもよい。すなわち、実施の形態１に係るモータ制御装置は、互いに並列に接続されて機械的に結合された複数台の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用され、複数台の前記同期モータに流出入する電流をトルク電流と励磁電流とに分けてそれぞれを個別に制御するベクトル制御方式によるモータ制御装置である。
【００１６】
電力変換器２０３には、直流電源２０４が接続されている。電力変換器２０３に具備される半導体スイッチング素子２０３ａのスイッチング動作により、直流電源２０４の直流電圧が三相交流電圧に変換されて同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄに印加される。
【００１７】
実施の形態１において、同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄのぞれぞれは、永久磁石同期モータを想定する。永久磁石同期モータは、永久磁石を回転子に、電機子巻線を固定子に設けた回転界磁形の構成となっているモータであり、界磁電流が不要であるため界磁損失がなく、誘導モータと比べても、本質的に低損失及び高効率のモータである。永久磁石同期モータは、永久磁石の配置から、回転子の表面に永久磁石を張り付けた表面磁石構造の同期モータ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ：ＳＰＭＳＭ）と、回転子の内部に永久磁石を埋め込んだ埋込磁石構造の同期モータ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ：ＩＰＭＳＭ）と、に大別される。後述する実施の形態を含め、本実施の形態では、ＳＰＭＳＭを想定して説明するが、ＩＰＭＳＭを使用してもよい。なお、ＳＰＭＳＭでは、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとが同じ値である。
【００１８】
次に、実施の形態１に係るモータ制御装置１００の動作を説明する。まず、ベクトル制御部１１０において、速度及び位相算出部２０５には、同期モータ群２０１における同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄの回転検出値ｒｄが入力される。速度及び位相算出部２０５は、回転検出値ｒｄを用いて、回転速度ω、及び、ベクトル制御に必要な角度θを生成する。速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωは、電圧推定部２０９及び周波数解析部２１１に入力される。また、速度及び位相算出部２０５が生成した角度θは、第１の座標変換部である座標変換部２０６と、第２の座標変換部である座標変換部２０８とに入力される。なお、後述する実施の形態を含め、本実施の形態では、回転検出値ｒｄに図示しないエンコーダから得られた回転検出値を使用するが、エンコーダに限定されるものではない。また、回転検出値は、センサレスで推定したものを使用してもよい。
【００１９】
また、電力変換器２０３の出力側には、電流検出器２０２が設けられている。電流検出器２０２は、同期モータ群２０１に流出入する電流を検出する。電流検出器２０２が検出した電流値すなわち三相の電流検出値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、座標変換部２０６に入力される。座標変換部２０６は、電流検出値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、角度θに基づいて二相量のｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑに変換する。座標変換部２０６によって変換されたｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑは、電流制御部２０７に入力される。なお、図１では３相の電流を検出するとしているが、任意の２相の電流のみを検出し、残りの相の電流はモータ電流が３相平衡であることを利用して演算で求めてもよい。
【００２０】
電流制御部２０７には、更に、図示しない上位コントローラからのｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊が与えられている。電流制御部２０７は、ｄ軸電流検出値ｉｄをｄ軸電流指令値ｉｄ＊に一致させ、また、ｑ軸電流検出値ｉｑをｑ軸電流指令値ｉｑ＊に一致させるようなｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を生成する。電流制御部２０７が生成したｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊は、座標変換部２０８に入力される。また、電流制御部２０７が生成したｄ軸電圧指令値ｖｄ＊は、交流成分抽出部２１０にも入力される。
【００２１】
座標変換部２０８は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を角度θに基づいて三相の電圧指令値に変換し、変換した三相の電圧指令値を電力変換器２０３に付与する。
【００２２】
電力変換器２０３は、半導体スイッチング素子２０３ａのスイッチング動作により、上記電圧指令値に従った三相交流電圧を生成して同期モータ群２０１に印加する。
【００２３】
次に、異常検出部１２０について説明する。まず、電圧推定部２０９には、速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωと、図示しない上位コントローラからの、ｑ軸インダクタンスＬｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とが入力される。電圧推定部２０９は、以下の（１）式に示されるように、ｑ軸インダクタンスＬｑと、回転速度ωと、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊との積から、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出する。
【００２４】
ｖｄ＿ｈａｔ＝−ω×Ｌｑ×ｉｑ＊    ……（１）
【００２５】
電圧推定部２０９が算出したｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔは、交流成分抽出部２１０に入力される。なお、上記（１）式は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊がゼロで制御されているときの状態を表している。
【００２６】
前述したように、交流成分抽出部２１０には、電流制御部２０７が生成したｄ軸電圧指令値ｖｄ＊も入力されている。交流成分抽出部２１０は、以下の（２）式に示されるように、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとの差分値であるｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを算出する。
【００２７】
ｖｄ＿ａｃ＝ｖｄ＊−ｖｄ＿ｈａｔ    ……（２）
【００２８】
周波数解析部２１１には、速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωと交流成分抽出部２１０が生成したｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃとが入力される。周波数解析部２１１は、まず、入力されたｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを周波数解析することで、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃの周波数成分を算出する。次いで、周波数解析の結果に対し、回転速度ωの大きさ成分（振幅）であるｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωを抽出する。なお、周波数解析部２１１が行う周波数解析処理としては、フーリエ解析を想定しているが、フーリエ解析に限定されるものではない。
【００２９】
ここで、同期モータが誤配線されていない場合、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃは理想的にはゼロになる。一方、同期モータが誤配線されている場合、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃがゼロより大きくなる。つまり、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを算出することにより、同期モータの誤配線を検出することが可能となる。
【００３０】
誤配線検出部２１２には、周波数解析部２１１が生成したｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωと、判定のための基準値Ｈｓ１とが入力される。誤配線検出部２１２は、ｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωと基準値Ｈｓ１とを比較し、以下の（３）式が成立する場合に、誤配線検出信号を出力する。誤配線検出部２１２は、コンパレータで構成することができる。ここでは、コンパレータを例示するが、コンパレータに限定する趣旨ではない。
【００３１】
ｖｄ＿ａｃω≧Ｈｓ１    ……（３）
【００３２】
ここで、Ｈｓ１は、ノイズなどによる誤検出を防ぐための基準値として設定される。つまり、Ｈｓ１は誤配線検出の精度を向上するために設けられる基準値である。
【００３３】
誤配線検出部２１２が検出した誤配線検出信号は、異常検出信号Ｈｄとして、電力変換器２０３に入力される。実施の形態１において、異常検出信号Ｈｄは、同期モータ群２０１を構成する同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄのうちの少なくとも一つの同期モータの配線が誤配線されていた場合に出力される。
【００３４】
前述したように、複数の同期モータが互いに並列に接続され、かつ機械的に結合されている場合、誤配線状態の同期モータは、正常に配線された同期モータの出力トルクに牽引されて駆動される。その結果、誤配線状態の同期モータには過大な電流が流れ、同期モータが焼損する場合がある。そこで、実施の形態１のモータ制御装置では、異常検出信号Ｈｄが入力された場合には、電力変換器２０３の動作を停止することで同期モータ群２０１の動作を停止する。なお、電力変換器２０３の動作を停止する制御は一例であり、他の手法を用いてもよい。他の手法の一つとして、電力変換器２０３の内部に設けられる図示しない開閉器を開閉する制御を行ってもよいし、異常検出信号Ｈｄを同期モータ群２０１に出力し、同期モータ群２０１に具備される非常停止装置を動作させてもよいし、異常検出信号Ｈｄの出力をトリガに、直流電源２０４から電力変換器２０３への直流電力の供給を停止してもよい。
【００３５】
次に、実施の形態１における異常検出部１２０の機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れについて説明する。図２は、異常検出部１２０の機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【００３６】
異常検出部１２０は、速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωと、図示しない上位コントローラからのｑ軸インダクタンスＬｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とに基づいて、上記（１）式に従って、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出する（ステップＳ１０１）。
【００３７】
また、異常検出部１２０は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊と、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとに基づいて、上記（２）式に従って、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとの差分値であるｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを算出する（ステップＳ１０２）。
【００３８】
さらに、異常検出部１２０は、ステップＳ１０２で算出されたｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃに対して周波数解析を行い、周波数解析の結果に基づいてｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃにおける回転速度ωの大きさ成分（振幅）であるｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωを抽出する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
また、異常検出部１２０は、ｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωと基準値Ｈｓ１とを比較し（ステップＳ１０４）、上記（３）式が成立するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００４０】
ここで、上記（３）式が成立する場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、異常検出部１２０は、「誤配線有り」と判定し（ステップＳ１０６）、処理を終了する。一方、上記（３）式が成立しない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、異常検出部１２０は、「誤配線無し」と判定し（ステップＳ１０７）、処理を終了する。
【００４１】
なお、上記のステップＳ１０５の判定処理では、ｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωと基準値Ｈｓ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定してステップＳ１０６に移行しているが、ｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωと基準値Ｈｓ１とが等しい場合を“Ｎｏ”と判定してステップＳ１０７に移行してもよい。すなわち、ｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωと基準値Ｈｓ１とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態１に係るモータ制御装置によれば、トルク電流指令と、同期モータの回転速度と、インダクタンスと、励磁電圧指令とに基づいて、複数台の同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線が生じているか否かを的確に検出することが可能となる。
【００４３】
また、実施の形態１に係るモータ制御装置によれば、同期モータ群を構成する複数台の同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線が生じているか否かを的確に検出することができるので、誤配線状態の同期モータに流れ得る過大な電流を検出して早期に同期モータ群を停止もしくは低速に制御する異常制御を行うことができる。これにより、誤配線状態の同期モータが損傷するのを抑止することが可能となる。
【００４４】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図である。実施の形態２に係るモータ制御装置１００は、図１に示す実施の形態１の異常検出部１２０において、周波数解析部２１１を周波数解析部３１１に変更し、誤配線検出部２１２を断線検出部３１２に変更した異常検出部１２０Ａを備えている。また、実施の形態１では、誤配線検出部２１２に基準値Ｈｓ１を入力しているが、実施の形態２では、断線検出部３１２に基準値Ｈｓ２を入力している。なお、その他の構成については、実施の形態１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部については同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４５】
次に、実施の形態２に係るモータ制御装置１００の動作について説明する。まず、実施の形態１では、同期モータ群２０１を構成する同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄの誤配線を検出するため、周波数解析部２１１は、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃにおける回転速度ωの大きさ成分（振幅）であるｄ軸電圧第１速度成分値ｖｄ＿ａｃωを抽出している。これに対し、実施の形態２では、同期モータ群２０１を構成する同期モータの断線を検出するため、周波数解析部３１１は、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃにおける回転速度ωの２倍の速度成分の大きさ（振幅）であるｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωを抽出するようにしている。
【００４６】
ここで、同期モータ群２０１を構成する同期モータに断線が生じていない場合、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃは理想的にはゼロになる。一方、同期モータ群２０１を構成する同期モータの少なくとも１台に断線が生じている場合、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃがゼロより大きくなる。つまり、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを算出することにより、同期モータ群２０１を構成する同期モータの断線を検出することが可能となる。
【００４７】
断線検出部３１２には、周波数解析部３１１が生成したｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωと、判定のための基準値Ｈｓ２とが入力される。断線検出部３１２は、ｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωと基準値Ｈｓ２とを比較し、以下の（４）式が成立する場合に、断線検出信号を出力する。断線検出部３１２は、コンパレータで構成することができる。ここでは、コンパレータを例示するが、コンパレータに限定する趣旨ではない。
【００４８】
ｖｄ＿ａｃ２ω≧Ｈｓ２    ……（４）
【００４９】
ここで、Ｈｓ２は、ノイズなどによる誤検出を防ぐための基準値として設定される。つまり、Ｈｓ２は誤配線検出の精度を向上するために設けられる基準値である。
【００５０】
断線検出部３１２が検出した断線検出信号は、異常検出信号Ｈｄとして、電力変換器２０３に入力される。実施の形態２において、異常検出信号Ｈｄは、同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄのうちの少なくとも一つの同期モータにおける配線又は巻線が断線していた場合に出力される。
【００５１】
複数の同期モータが互いに並列に接続され、かつ機械的に結合されている場合、少なくとも一つの同期モータが断線している場合、正常な状態の同期モータに過大な電流が流れ、モータが焼損するおそれがある。このため、実施の形態２のモータ制御装置では、断線が検出された旨の異常検出信号Ｈｄが入力された場合には、実施の形態１と同様に、電力変換器２０３の動作を停止することで同期モータ群２０１の動作を停止する。なお、電力変換器２０３の動作を停止する制御は一例であり、実施の形態１と同様な手法を用いればよい。
【００５２】
次に、実施の形態２における異常検出部１２０Ａの機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れについて説明する。図４は、異常検出部１２０Ａの機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【００５３】
異常検出部１２０Ａは、速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωと、図示しない上位コントローラからのｑ軸インダクタンスＬｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とに基づいて、上記（１）式に従って、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出する（ステップＳ２０１）。
【００５４】
また、異常検出部１２０Ａは、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊と、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとに基づいて、上記（２）式に従って、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとの差分値であるｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを算出する（ステップＳ２０２）。
【００５５】
さらに、異常検出部１２０Ａは、ステップＳ２０２で算出されたｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃに対して周波数解析を行い、周波数解析の結果に基づいてｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃにおける回転速度ωの２倍の速度成分の大きさ（振幅）であるｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωを抽出する（ステップＳ２０３）。
【００５６】
また、異常検出部１２０Ａは、ｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωと基準値Ｈｓ２とを比較し（ステップＳ２０４）、上記（４）式が成立するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
【００５７】
ここで、上記（４）式が成立する場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、異常検出部１２０Ａは、「断線有り」と判定し（ステップＳ２０６）、処理を終了する。一方、上記（４）式が成立しない場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、異常検出部１２０Ａは、「断線無し」と判定し（ステップＳ２０７）、処理を終了する。
【００５８】
なお、上記のステップＳ２０５の判定処理では、ｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωと基準値Ｈｓ２とが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定してステップＳ２０６に移行しているが、ｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωと基準値Ｈｓ２とが等しい場合を“Ｎｏ”と判定してステップＳ２０７に移行してもよい。すなわち、ｄ軸電圧第２速度成分値ｖｄ＿ａｃ２ωと基準値Ｈｓ２とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
【００５９】
実施の形態２に係るモータ制御装置によれば、同期モータ群を構成する複数台の同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに断線が生じているか否かを検出することができるので、断線してない正常な状態の同期モータに流れ得る過大な電流を検出して早期に同期モータ群を停止もしくは低速に制御する異常制御を行うことができる。これにより、断線していない正常な状態の同期モータが損傷するのを抑止することが可能となる。
【００６０】
実施の形態３．
実施の形態３では、複数群の巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用されるモータ制御装置について説明する。図５は、実施の形態３に係るモータ制御装置の一構成例を示すブロック図である。実施の形態３に係るモータ制御装置１００は、同期モータ３２０に流出入する電流をトルク電流であるｑ軸電流と、励磁電流であるｄ軸電流とに分けてそれぞれをトルク電流指令値であるｑ軸電流指令値と、励磁電流指令値であるｄ軸電流指令値とに基づいて制御するベクトル制御方式による制御装置である。モータ制御装置１００は、大別すると、図示のように、ベクトル制御部１１０と、異常検出部１２０Ｂと、電力変換器２０３に区分することができる。
【００６１】
ベクトル制御部１１０は、速度及び位相算出部２０５、座標変換部２０６、電流制御部２０７、並びに、座標変換部２０８を備えている。また、異常検出部１２０Ｂは、電圧推定部２０９、偏差抽出部３２２、及び断線検出部３２４を備えている。
【００６２】
同期モータ３２０は、図５に示すように、１つ以上のコイルが巻回されたＵ相巻線部６Ｕ、１つ以上のコイルが巻回されたＶ相巻線部６Ｖ及び１つ以上のコイルが巻回されたＷ相巻線部６Ｗからなる第１巻線群６、並びに、１つ以上のコイルが巻回されたＵ相巻線部７Ｕ、１つ以上のコイルが巻回されたＶ相巻線部７Ｖ及び１つ以上のコイルが巻回されたＷ相巻線部７Ｗからなる第２巻線群７を備えた２群三相構造のモータである。Ｕ相巻線部６Ｕ、Ｖ相巻線部６Ｖ及びＷ相巻線部６ＷはＹ型に結線され、Ｕ相巻線部７Ｕ、Ｖ相巻線部７Ｖ及びＷ相巻線部７ＷもＹ型に結線されている。また、第１巻線群６と第２巻線群７とは、同期モータ３２０の内部で並列に結線されている。
【００６３】
なお、図５では、第１巻線群６及び第２巻線群７からなる２つの巻線群を例示しているが、巻線群が２つ以上すなわち複数であればよい。すなわち、実施の形態３に係るモータ制御装置１００は、３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群が電気的に複数並列に接続された巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用され、複数の巻線群に流出入する電流をトルク電流と励磁電流とに分けてそれぞれを個別に制御するベクトル制御方式によるモータ制御装置である。
【００６４】
また、以下の説明において、Ｕ相巻線部、Ｖ相巻線部及びＷ相巻線部からなる３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群の２つが電気的に並列に接続された巻線構造を「２Ｙ結線」と呼ぶ。図５では、２Ｙ結線をされた巻線構造を例示しているが、これに限定されず、本発明は、巻線群が３つ以上の場合にも適用可能である。ｎを２以上の整数として一般化すると、本発明は、Ｕ相巻線部、Ｖ相巻線部及びＷ相巻線部からなる３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群のｎ組が電気的に並列に接続された「ｎＹ結線」の巻線構造の同期モータに適用することができる。
【００６５】
電力変換器２０３には、直流電源２０４が接続されている。電力変換器２０３に具備される半導体スイッチング素子２０３ａのスイッチング動作により、直流電源２０４の直流電圧が三相交流電圧に変換されて同期モータ３２０に印加される。
【００６６】
実施の形態３において、同期モータ３２０は、永久磁石同期モータを想定する。前述した実施の形態と同様に、本実施の形態では、ＳＰＭＳＭを想定して説明するが、ＩＰＭＳＭを使用してもよい。
【００６７】
次に、実施の形態３に係るモータ制御装置１００の動作を説明する。まず、ベクトル制御部１１０において、速度及び位相算出部２０５には、同期モータ３２０の回転検出値ｒｄが入力される。速度及び位相算出部２０５は、回転検出値ｒｄを用いて、回転速度ω、及び、ベクトル制御に必要な角度θを生成する。速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωは、電圧推定部２０９に入力される。また、速度及び位相算出部２０５が生成した角度θは、第１の座標変換部である座標変換部２０６と、第２の座標変換部である座標変換部２０８とに入力される。
【００６８】
また、電力変換器２０３の出力側には、電流検出器２０２が設けられている。電流検出器２０２は、同期モータ３２０に流出入する電流を検出する。電流検出器２０２が検出した電流値すなわち三相の電流検出値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗは、座標変換部２０６に入力される。座標変換部２０６は、電流検出値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、角度θに基づいて二相量のｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑに変換する。座標変換部２０６によって変換されたｄ軸電流検出値ｉｄ及びｑ軸電流検出値ｉｑは、電流制御部２０７に入力される。なお、図５では３相の電流を検出するとしているが、任意の２相の電流のみを検出し、残りの相の電流はモータ電流が３相平衡であることを利用して演算で求めてもよい。
【００６９】
電流制御部２０７には、更に、図示しない上位コントローラからのｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊が与えられている。電流制御部２０７は、ｄ軸電流検出値ｉｄをｄ軸電流指令値ｉｄ＊に一致させ、また、ｑ軸電流検出値ｉｑをｑ軸電流指令値ｉｑ＊に一致させるようなｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を生成する。電流制御部２０７が生成したｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊は、座標変換部２０８に入力される。また、電流制御部２０７が生成したｄ軸電圧指令値ｖｄ＊は、偏差抽出部２１０にも入力される。
【００７０】
座標変換部２０８は、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を角度θに基づいて三相の電圧指令値に変換し、変換した三相の電圧指令値を電力変換器２０３に付与する。
【００７１】
電力変換器２０３は、半導体スイッチング素子２０３ａのスイッチング動作により、上記電圧指令値に従った三相交流電圧を生成して同期モータ３２０に印加する。
【００７２】
次に、異常検出部１２０Ｂについて説明する。まず、電圧推定部２０９には、速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωと、図示しない上位コントローラからの、ｑ軸インダクタンスＬｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とが入力される。電圧推定部２０９は、以下の（５）式に示されるように、ｑ軸インダクタンスＬｑと、回転速度ωと、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊との積から、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出する。
【００７３】
ｖｄ＿ｈａｔ＝−ω×Ｌｑ×ｉｑ＊    ……（５）
【００７４】
電圧推定部２０９が算出したｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔは、偏差抽出部３０２に入力される。なお、上記（５）式は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊がゼロで制御されているときの状態を表している。
【００７５】
前述したように、偏差抽出部３０２には、電流制御部２０７が生成したｄ軸電圧指令値ｖｄ＊も入力されている。偏差抽出部３０２は、以下の（６）式に示されるように、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとの差分値すなわち偏差であるｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖを算出する。
【００７６】
ｖｄ＿ｄｅｖ＝ｖｄ＊−ｖｄ＿ｈａｔ    ……（６）
【００７７】
ここで、同期モータ３２０に断線が生じていない場合、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖは理想的にはゼロになる。一方、同期モータ３２０に断線が生じている場合、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖがゼロより大きくなる。つまり、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖを算出することにより、同期モータ３２０の断線を検出することが可能となる。
【００７８】
断線検出部３２４には、偏差抽出部３０２が生成したｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖと、判定のための基準値Ｂｓとが入力される。断線検出部３２４は、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖと基準値Ｂｓとを比較し、以下の（７）式が成立する場合に、同期モータ３２０に断線が発生した可能性があるとして、断線検出信号を出力する。断線検出部３２４は、コンパレータで構成することができる。ここでは、コンパレータを例示するが、コンパレータに限定する趣旨ではない。
【００７９】
ｖｄ＿ｄｅｖ≧Ｂｓ    ……（７）
【００８０】
ここで、Ｂｓは、ノイズなどによる誤検出を防ぐための基準値として設定される。つまり、Ｂｓは断線検出の精度を向上するために設けられる基準値である。
【００８１】
断線検出部３２４が検出した断線検出信号は、異常検出信号Ｂｄとして、電力変換器２０３に入力される。実施の形態３において、異常検出信号Ｂｄは、２Ｙ結線された同期モータ３２０の巻線群のうちの少なくとも１つの相に断線が生じていると判定した場合に出力される。
【００８２】
前述したように、Ｙ型に結線された巻線群のうちの少なくとも１相が断線している場合、同期モータの断線していない相には過大な電流が流れ、同期モータが焼損する場合がある。そこで、実施の形態３のモータ制御装置では、異常検出信号Ｂｄが入力された場合には、電力変換器２０３の動作を停止することで同期モータ３２０の動作を停止する。なお、電力変換器２０３の動作を停止する制御は一例であり、他の手法を用いてもよい。他の手法の一つとして、電力変換器２０３の内部に設けられる図示しない開閉器を開閉する制御を行ってもよいし、異常検出信号Ｂｄを同期モータ３２０に出力し、同期モータ３２０に具備される非常停止装置を動作させてもよいし、異常検出信号Ｂｄの出力をトリガに、直流電源２０４から電力変換器２０３への直流電力の供給を停止してもよい。
【００８３】
次に、実施の形態３における異常検出部１２０Ｂの機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れについて説明する。図６は、異常検出部１２０Ｂの機能をソフトウェアで実現する場合の処理の流れを示すフローチャートである。
【００８４】
異常検出部１２０Ｂは、速度及び位相算出部２０５が生成した回転速度ωと、図示しない上位コントローラからのｑ軸インダクタンスＬｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊とに基づいて、上記（５）式に従って、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出する（ステップＳ３０１）。
【００８５】
また、異常検出部１２０Ｂは、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊と、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとに基づいて、上記（６）式に従って、ｄ軸電圧指令値ｖｄ＊とｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔとの偏差であるｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖを算出する（ステップＳ３０２）。
【００８６】
ここで、異常検出部１２０Ｂは、ステップＳ３０２で算出したｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖと基準値Ｂｓとを比較し（ステップＳ３０３）、上記（７）式が成立するか否かを判定する（ステップＳ３０４）。
【００８７】
ここで、上記（７）式が成立する場合（ステップＳ３０４，Ｙｅｓ）、異常検出部１２０Ｂは、「断線有り」と判定し（ステップＳ３０５）、処理を終了する。一方、上記（７）式が成立しない場合（ステップＳ３０４，Ｎｏ）、異常検出部１２０Ｂは、「断線無し」と判定し（ステップＳ３０６）、処理を終了する。
【００８８】
なお、上記のステップＳ３０４の判定処理では、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖと基準値Ｂｓとが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定してステップＳ３０５に移行しているが、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖと基準値Ｂｓとが等しい場合を“Ｎｏ”と判定してステップＳ３０６に移行してもよい。すなわち、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖと基準値Ｂｓとが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。
【００８９】
以上説明したように、実施の形態３に係るモータ制御装置によれば、トルク電流指令と、同期モータの回転速度と、インダクタンスと、励磁電圧指令とに基づいて、Ｙ型に結線された巻線群が電気的に複数並列に接続された巻線構造の同期モータにおける少なくも１つの巻線群のうちの少なくとも１相に断線が生じているか否かを的確に検出することが可能となる。
【００９０】
また、実施の形態３に係るモータ制御装置によれば、Ｙ型に結線された複数の巻線群における少なくも１つの巻線群のうちの少なくとも１相に断線が生じているか否かを的確に検出することができるので、同期モータの断線していない相に流れ得る過大な電流を検出して早期に同期モータを停止もしくは低速に制御する異常制御を行うことができる。これにより、同期モータが損傷するのを抑止することが可能となる。
【００９１】
実施の形態４．
実施の形態１、２及び３に係るモータ制御装置の処理では、電圧推定部２０９に入力されるｑ軸インダクタンスＬｑは、飽和特性が考慮されていない。一方、実施の形態４に係るモータ制御装置では、ｑ軸インダクタンスＬｑの飽和特性を考慮した処理を行う。具体的には、電圧推定部２０９の前段すなわち入力側に図７に示すようなインダクタンス補正部３１３を設けることとする。
【００９２】
ｑ軸インダクタンスＬｑの飽和特性は、図７に示すように、インダクタンス成分が電流Ｉに反比例する特性を有する。インダクタンス補正部３１３には、上位コントローラからの、ｑ軸インダクタンスＬｑ及びｑ電流指令値ｉｑ＊が入力されており、ｑ軸インダクタンスＬｑをｑ軸電流指令値ｉｑ＊に基づいて補正して出力する。すなわち、インダクタンス補正部３１３は、補正前のｑ軸インダクタンスＬｑをｑ軸電流指令値ｉｑ＊に基づいて補正し、補正後のｑ軸インダクタンスＬｑｈを電圧推定部２０９に出力する。なお、以後の動作は、実施の形態１、２又は３と同様であり、ここでの説明は省略する。また、図７に示す構成は一例であり、他の手法を用いてもよい。
【００９３】
実施の形態４に係るモータ制御装置によれば、飽和特性を考慮して補正した、補正後のｑ軸インダクタンスＬｑｈを使用してｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出するようにしているので、実施の形態１、２又は３におけるそれぞれの効果に加え、誤配線又は断線を検出する際の検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００９４】
実施の形態５．
実施の形態１、２、３及び４に係るモータ制御装置では、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊がゼロで制御されていることが前提である。一方、同期モータ２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ又は同期モータ３０２を高速で駆動する場合であって、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊が飽和するような場合には、弱め界磁制御が行われることがあり、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊が制御される。そこで、実施の形態５では、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊がゼロに制御されないことを考慮した制御を行う。具体的に、電圧推定部２０９は、以下の（８）式に従って、ｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出する。
【００９５】
ｖｄ＿ｈａｔ［Ｎ］
＝Ｒ×ｉｄ＊［Ｎ］
＋Ｌｄｈ×（ｉｄ＊［Ｎ］−ｉｄ＊［Ｎ−１］）
−ω×Ｌｑ×ｉｑ＊［Ｎ］                ……（８）
【００９６】
上記（８）式において、“［Ｎ］”は時刻Ｎの値もしくは処理値であることを意味し、“［Ｎ−１］”は時刻Ｎよりも１時刻前の値もしくは処理値であることを意味する。第３式は、上記（１）式に対応する。第１式における“Ｒ”は、固定子の巻線抵抗を表している。第２式における括弧内の式は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊の時間変化成分を表している。そして、第２式における“Ｌｄｈ”は、ｄ軸インダクタンスＬｄに対し、実施の形態４と同様に、飽和特性を考慮して補正した値を意味している。
【００９７】
実施の形態５に係るモータ制御装置によれば、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊がゼロに制御されないことを考慮して、換言すればｄ軸電流指令値ｉｄ＊の時間変化を考慮してｄ軸電圧指令推定値ｖｄ＿ｈａｔを算出するようにしているので、実施の形態１、２、３及び４におけるそれぞれの効果に加え、誤配線又は断線を検出する際の更なる検出精度の向上を図ることが可能となる。
【００９８】
実施の形態６．
実施の形態１、２、３、４及び５に係るモータ制御装置の処理では、交流成分抽出部２１０から出力されるｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ、又は偏差抽出部３２２から出力されるｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖには出力電圧誤差成分ｖｄ＿ｄｃが直流オフセットとして乗ってしまう。
【００９９】
このため、同期モータ群２０１に適用されるモータ制御装置１００では、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃをローパスフィルタに通して、直流オフセット成分である出力電圧誤差成分ｖｄ＿ｄｃを算出すると共に、以下の（９）式に示されるように、ｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃから出力電圧誤差成分ｖｄ＿ｄｃを除去することで、直流オフセット除去後のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ２を算出する。
【０１００】
ｖｄ＿ａｃ２＝ｖｄ＿ａｃ−ｖｄ＿ｄｃ    …（９）
【０１０１】
また、同期モータ３２０に適用されるモータ制御装置１００では、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖをローパスフィルタに通して、直流オフセット成分である出力電圧誤差成分ｖｄ＿ｄｃを算出すると共に、以下の（１０）式に示されるように、ｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖから出力電圧誤差成分ｖｄ＿ｄｃを除去することで、直流オフセット除去後のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖ２を算出する。
【０１０２】
ｖｄ＿ｄｅｖ２＝ｖｄ＿ｄｅｖ−ｖｄ＿ｄｃ    …（１０）
【０１０３】
以下、直流オフセット除去前のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃを「第１のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ」と称し、直流オフセット除去後のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ２を「第２のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ２」と称する。
【０１０４】
また、直流オフセット除去前のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖを「第１のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖ」と称し、直流オフセット除去後のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖ２を「第２のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖ２」と称する。
【０１０５】
実施の形態６に係るモータ制御装置によれば、第１のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃから直流オフセット成分を除去した後の第２のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ２を算出し、算出した第２のｄ軸交流成分電圧ｖｄ＿ａｃ２に対して周波数解析を行うので、実施の形態１、２、４及び５の効果に加え、誤配線又は断線を検出する際の更なる検出精度の向上を図ることが可能となる。
【０１０６】
また、実施の形態６に係るモータ制御装置によれば、第１のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖから直流オフセット成分を除去した後の第２のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖ２を算出し、算出した第２のｄ軸電圧指令偏差ｖｄ＿ｄｅｖ２に基づいて断線検出を行うので、実施の形態３，４及び５の効果に加え、断線を検出する際の更なる検出精度の向上を図ることが可能となる。
【０１０７】
最後に、実施の形態１、４、５及び６における異常検出部１２０の機能、実施の形態２、４、５及び６における異常検出部１２０Ａの機能、並びに、実施の形態３、４、５及び６における異常検出部１２０Ｂの機能を実現するハードウェア構成について、図８を参照して説明する。異常検出部１２０、異常検出部１２０Ａ又は異常検出部１２０Ｂの各機能を実現する場合には、図８に示すように、演算を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置）４００、ＣＰＵ４００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ４０２及び信号の入出力を行うインタフェース４０４を含む構成とすることができる。なお、ＣＰＵ４００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などと称されるものであってもよい。また、メモリ４０２とは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリが該当する。
【０１０８】
具体的に、メモリ４０２には、異常検出部１２０、異常検出部１２０Ａ又は異常検出部１２０Ｂの各機能を実行するプログラムが格納されている。ＣＰＵ４００は、インタフェース４０４を介して、必要な情報の授受を行うことにより、実施の形態１、２、３、４、５及び６で説明された各種の演算処理を実行する。
【０１０９】
なお、図８に示すＣＰＵ４００及びメモリ４０２は、図９のように処理回路４０３に置き換えてもよい。処理回路４０３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（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【０１１０】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
６  第１巻線群、７  第２巻線群、６Ｕ，７Ｕ  Ｕ相巻線部、６Ｖ，７Ｖ  Ｖ相巻線部、６Ｗ，７Ｗ  Ｗ相巻線部、１００  モータ制御装置、１１０  ベクトル制御部、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ  異常検出部、２０１  同期モータ群、２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，３２０  同期モータ、２０２  電流検出器、２０３  電力変換器、２０３ａ  半導体スイッチング素子、２０４  直流電源、２０５  速度及び位相算出部、２０６，２０８  座標変換部、２０７  電流制御部、２０９  電圧推定部、２１０  交流成分抽出部、２１１，３１１  周波数解析部、２１２  誤配線検出部、３１２，３２４  断線検出部、３１３  インダクタンス補正部、３２２  偏差抽出部、４００  ＣＰＵ、４０２  メモリ、４０３  処理回路、４０４  インタフェース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月27日(2017.2.27)
【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】
同期モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記同期モータに流出入する電流をｑ軸電流とｄ軸電流とに分けてそれぞれをｑ軸電流指令値とｄ軸電流指令値とに基づいて制御するベクトル制御部と、
ｑ軸インダクタンスと、ｑ軸電流指令値と、前記同期モータの回転速度と、ｄ軸電圧指令値とに基づいて、前記同期モータに、断線又は誤配線が生じているか否かを検出する異常検出部と、
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、互いに並列に接続されて機械的に結合された複数台の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用され、
前記異常検出部は、複数台の前記同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線又は断線が生じているか否かを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記異常検出部は、
ｑ軸インダクタンスと、前記回転速度と、前記ｑ軸電流指令値とに基づいて、ｄ軸電圧指令推定値を算出する電圧推定部と、
前記ｄ軸電圧指令値と、前記ｄ軸電圧指令推定値との差分値である第１のｄ軸交流成分電圧を算出する交流成分抽出部と、
前記第１のｄ軸交流成分電圧の周波数成分を算出し、前記回転速度の振幅であるｄ軸電圧第１速度成分値を抽出する周波数解析部と、
を備え、
前記異常検出部は、前記ｄ軸電圧第１速度成分値が基準値よりも大きい場合に、複数台の前記同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに誤配線が生じていると判定して誤配線検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記異常検出部は、
ｑ軸インダクタンスと、前記回転速度と、前記ｑ軸電流指令値とに基づいて、ｄ軸電圧指令推定値を算出する電圧推定部と、
前記ｄ軸電圧指令値と、前記ｄ軸電圧指令推定値との差分値である第１のｄ軸交流成分電圧を算出する交流成分抽出部と、
前記第１のｄ軸交流成分電圧の周波数成分を算出し、前記回転速度の２倍の速度成分の振幅であるｄ軸電圧第２速度成分値を抽出する周波数解析部と、
を備え、
前記異常検出部は、
前記ｄ軸電圧第２速度成分値が基準値よりも大きい場合に、複数台の前記同期モータのうちの少なくとも１台の同期モータに断線が生じていると判定して断線検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、３つの巻線部がＹ型に結線された巻線群が電気的に複数並列に接続された巻線構造の同期モータを１台の電力変換器により駆動する構成に適用され、 
前記異常検出部は、Ｙ型に結線された巻線群のうちの少なくとも１相が断線しているか否かを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記異常検出部は、
ｑ軸インダクタンスと、前記回転速度と、前記ｑ軸電流指令値とに基づいて、ｄ軸電圧指令推定値を算出する電圧推定部と、
前記ｄ軸電圧指令値と、前記ｄ軸電圧指令推定値との差分値である第１のｄ軸電圧指令偏差を算出する偏差抽出部と、
を備え、
前記異常検出部は、前記第１のｄ軸電圧指令偏差が基準値よりも大きい場合に、前記同期モータの巻線群のうちの少なくとも１つの相に断線が生じていると判定して断線検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記電圧推定部は、飽和特性を考慮して前記ｑ軸インダクタンスを補正し、補正後の前記ｑ軸インダクタンスを用いて前記ｄ軸電圧指令推定値を算出することを特徴とする請求項３、４又は６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記電圧推定部は、前記ｄ軸電流指令値の時間変化を考慮して前記ｄ軸電圧指令推定値を算出することを特徴とする請求項３、４、６又は７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記交流成分抽出部は、前記第１のｄ軸交流成分電圧から直流オフセット成分を除去した第２のｄ軸交流成分電圧を算出し、算出した前記第２のｄ軸交流成分電圧を前記異常検出部に出力する
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記偏差抽出部は、前記第１のｄ軸電圧指令偏差から直流オフセット成分を除去した第２のｄ軸電圧指令偏差を算出し、算出した前記第２のｄ軸電圧指令偏差を前記異常検出部に出力する
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【国際調査報告】
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