(57)【要約】  速度零を含む低速域から高速域までスムーズに駆動するとともに、たとえ、推定位相に初期値誤差があっても速やかに誤差収束させて所望の特性が得られる交流回転機の制御装置を得ることを目的とする。  このため、電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆと電流偏差ベクトルΔＩｓと増幅偏差ベクトルＥ０とに基づき推定磁束位相θ０と推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと推定速度ｗｒ０とを出力する適応観測手段７、推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと電流ベクトル検出手段３からの検出電流ベクトルＩｓとの電流偏差ベクトルΔＩｓおよび推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと磁束ベクトル検出手段６からの検出磁束ベクトルＰｈｉとの磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを演算する偏差ベクトル演算手段８、電流偏差ベクトルΔＩｓと磁束偏差ベクトルΔＰｈｉとを増幅して増幅偏差ベクトルＥ０を出力する偏差増幅手段９を備えた。
2010109528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機の電流ベクトルを検出して検出電流ベクトルとして出力する電流ベクトル検出手段、推定磁束位相を参照して前記検出電流ベクトルが電流指令ベクトルに一致するよう電圧指令ベクトルを出力する交流回転機制御手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記推定磁束位相を出力する適応観測手段、および磁束ベクトルを検出して検出磁束ベクトルとして出力する磁束ベクトル検出手段を備え、
前記適応観測手段は、前記電圧指令ベクトルに加えて電流偏差ベクトルと増幅偏差ベクトルとに基づき前記推定磁束位相に加えて推定電流ベクトルと推定磁束ベクトルとを出力し、
更に、前記推定電流ベクトルと前記検出電流ベクトルとの偏差である前記電流偏差ベクトルおよび前記推定磁束ベクトルと前記検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して前記増幅偏差ベクトルとして出力する偏差ベクトル演算手段を備えたことを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項２】
交流回転機の電流ベクトルを検出して検出電流ベクトルとして出力する電流ベクトル検出手段、推定磁束位相を参照して前記検出電流ベクトルが電流指令ベクトルに一致するよう電圧指令ベクトルを出力する交流回転機制御手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記推定磁束位相を出力する適応観測手段、および磁束ベクトルを検出して検出磁束ベクトルとして出力する磁束ベクトル検出手段を備え、
前記適応観測手段は、前記電圧指令ベクトルに加えて増幅偏差ベクトルに基づき前記推定磁束位相に加えて推定磁束ベクトルを出力し、
更に、前記推定磁束ベクトルと前記検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して前記増幅偏差ベクトルとして出力する偏差ベクトル演算手段を備えたことを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記適応観測手段は、更に推定速度を出力するものとし、
前記偏差ベクトル演算手段と前記適応観測手段との間に挿入され、前記偏差ベクトル演算手段の出力を前記推定速度をパラメータとする所定のゲインで増幅して前記増幅偏差ベクトルとして前記適応観測手段に出力する偏差増幅手段を備え、
前記偏差増幅手段において前記磁束偏差ベクトルを増幅する前記ゲインを、前記推定速度が低いときの値に対して前記推定速度が高いときの値が小さくなるよう設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記磁束ベクトル検出手段は、前記交流回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段の出力に基づき前記検出磁束ベクトルを出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記交流回転機を駆動するための基本周波数より高い周波数の高周波電圧を前記交流回転機に重畳する電圧重畳手段を備え、
前記磁束ベクトル検出手段は、前記電流ベクトル検出手段により抽出される前記高周波電圧に起因する高周波電流ベクトルに基づき前記検出磁束ベクトルを出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記電圧重畳手段において重畳する前記高周波電圧の振幅を、前記交流回転機の回転数が低いときの値に対して前記回転数が高いときの値が小さくなるよう設定したことを特徴とする請求項５記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
前記適応観測手段からの前記推定速度が角速度指令に一致するように前記電流指令ベクトルを作成して前記交流回転機制御手段に出力する速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧印加手段により交流電圧を印加して交流回転機を駆動制御する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
同期機や誘導機といった交流回転機を制御する各種の方法が知られている。低速域に限れば、一般に応答性は低いが安価である位置センサを用いて、低コストな制御系での駆動が可能になる。低速域ではホールセンサの出力周期自体が遅いので、応答の低い位置センサでも応答の低さは目立たなくなるので駆動可能である。【０００３】
一方、応答の低い位置センサを高回転域で利用しようとするとその遅れに起因して、所望の位相に電流を給電できなくなり、交流回転機の駆動特性が低下する。また、交流回転機の基本周波数より高い周波数の電圧や電流を重畳してインダクタンスの突極性を利用した位置検出結果に基づいて制御をすれば、位置センサレスでも低速域の駆動が可能になる。しかし、この方式により高回転域で駆動しようとすると基本波以外の電圧や電流が発生する分、運転効率、電圧利用率、最大電流の点で不利となる。【０００４】
そこで、センサレス制御で低速域から高速域までスムーズに駆動することできる交流回転機の制御装置が、各種紹介されている。
例えば、特許文献１に記載の発明は、ベクトルコントローラ基本部で必要とする回転ｄ−ｑ座標系の位相を磁極位置検出器を用いることなく適切に生成するために、低周波領域用の位相を生成する低周波領域位相生成器と高周波領域用の位相を生成する高周波領域位相生成器とを用意する。そして、これら２種の位相を周波数的に加重平均して合成する位相合成器を備え、合成された最終位相を回転ｄ−ｑ座標系の位相とするようにしている。【０００５】
また、特許文献２に記載の発明は、交流電動機の零速から高速域までを連続的に制御するためのセンサレス制御方法において、回転子角度を用いて演算される第１の磁束ベクトルと、回転子角度を用いずに演算される第２の磁束ベクトルとの外積演算によってえられる位置誤差Δθが零となるように、位置・速度推定器により、機械数式モデルにより推定した速度推定値ωｅｓｔと位置推定値θｅｓｔを用いて制御を行っている。【０００６】
更に、特許文献３に記載の発明は、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流偏差と回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令と推定回転速度とから角周波数と推定電流と推定回転子磁束とを演算する電動機モデルを用いた適応オブザーバを備え、特に高い回転速度で同期電動機を制御することを可能としている。
これらの発明により、交流回転機を低速域から高速域までスムーズに駆動することが可能になるとされている。
【特許文献１】特開平１０−９４２９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１５８０４６号公報
【特許文献３】再公表特許ＷＯ２００２／０９１５５８号公報
【発明の開示】
【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に記載の発明は、２種の位相を周波数的に加重平均して合成するようにしていたので、周波数が低くなる低速域では２種類の位相のうち低周波領域位相生成器に基づいて駆動する必要がある。従って、低周波領域位相生成器の推定応答が遅いと、低速領域では速度制御応答やトルク制御応答などの応答性を高く保つことができないという問題があった。【０００８】
また、特許文献２に記載の発明は、第１の磁束ベクトルと第２の磁束ベクトルとの外積演算によって得られる位置誤差Δθが零となるように、位置・速度推定器により速度推定値ωestと位置推定値θestを利用する。この外積演算は、第１の磁束ベクトルと第２の磁束ベクトルとの位相差によって感度が異なり、特に位相差が９０度を超える場合、位相差が９０度より小さい場合より偏差が大きいにも拘わらず、外積演算値は小さくなるため、初期値誤差や何らかの理由で位相差が９０度を超えると誤差収束性や位置推定の応答性に問題があった。【０００９】
更に、特許文献３に記載の発明は、適応オブザーバが電流偏差に基づき演算を行っているので、交流回転機が停止または極く低い回転数の場合、電流偏差がほとんどまたは全く発生せず、円滑な制御が困難になるという問題があった。【００１０】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、速度零を含む低速域から高速域までスムーズに駆動するとともに、たとえ、推定位相に初期値誤差があっても速やかに誤差収束させて所望の特性が得られる交流回転機の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】
【００１１】
第１の発明に係る交流回転機の制御装置は、交流回転機の電流ベクトルを検出して検出電流ベクトルとして出力する電流ベクトル検出手段、推定磁束位相を参照して前記検出電流ベクトルが電流指令ベクトルに一致するよう電圧指令ベクトルを出力する交流回転機制御手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記推定磁束位相を出力する適応観測手段、および磁束ベクトルを検出して検出磁束ベクトルとして出力する磁束ベクトル検出手段を備え、
前記適応観測手段は、前記電圧指令ベクトルに加えて電流偏差ベクトルと増幅偏差ベクトルとに基づき前記推定磁束位相に加えて推定電流ベクトルと推定磁束ベクトルとを出力し、
更に、前記推定電流ベクトルと前記検出電流ベクトルとの偏差である前記電流偏差ベクトルおよび前記推定磁束ベクトルと前記検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して前記増幅偏差ベクトルとして出力する偏差ベクトル演算手段を備えたものである。【００１２】
第２の発明に係る交流回転機の制御装置は、交流回転機の電流ベクトルを検出して検出電流ベクトルとして出力する電流ベクトル検出手段、推定磁束位相を参照して前記検出電流ベクトルが電流指令ベクトルに一致するよう電圧指令ベクトルを出力する交流回転機制御手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記推定磁束位相を出力する適応観測手段、および磁束ベクトルを検出して検出磁束ベクトルとして出力する磁束ベクトル検出手段を備え、
前記適応観測手段は、前記電圧指令ベクトルに加えて増幅偏差ベクトルに基づき前記推定磁束位相に加えて推定磁束ベクトルを出力し、
更に、前記推定磁束ベクトルと前記検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して前記増幅偏差ベクトルとして出力する偏差ベクトル演算手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
第１および第２の発明に係る交流回転機の制御装置は、以上のように、推定磁束ベクトルと検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して出力する偏差ベクトル演算手段を備え、その出力を適応観測手段に入力するようにしたので、回転速度の高低に関わらず適応観測手段が推定した推定磁束ベクトルに基づいた推定磁束位相により交流回転機を制御することが可能であり、速度零を含む低速領域でも速度制御応答などの応答性を高く保つことができる上に、初期値誤差があった場合の誤差収束性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】磁束偏差ベクトルの特徴を説明するための図である。
【図３】図１の交流回転機制御手段４の内部構成を示す図である。
【図４】図１の磁束ベクトル検出手段６の内部構成を示す図である。
【図５】図１の適応観測手段７の内部構成を示す図である。
【図６】図１の偏差増幅手段９の内部構成を示す図である。
【図７】図６のゲイン行列５０の内部構成を示す図である。
【図８】ゲイン行列５０の各ゲインと推定速度ｗｒ０との関係を示す図である。
【図９】図６のゲイン行列５１の内部構成を示す図である。
【図１０】ゲイン行列５１の各ゲインと推定速度ｗｒ０との関係を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。
【図１２】図１１の交流回転機制御手段４ａの内部構成を示す図である。
【図１３】図１１の電流成分分配器６０の内部構成を示す図である。
【図１４】図１１の磁束ベクトル検出手段６ａの内部構成を示す図である。
【図１５】交流回転機の回転角度と信号ｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗとの関係を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態３における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。
【図１７】図１６の交流回転機制御手段４ｂの内部構成を示す図である。
【図１８】図１６の適応観測手段７ｂの内部構成を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態４における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。
【図２０】図１９の速度制御手段１１０の内部構成を示す図である。
【図２１】この発明の実施の形態５における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図である。
【図２２】図２１の適応観測手段７ｃの内部構成を示す図である。
【図２３】図２１の偏差増幅手段９ｃの内部構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１における全体構成図を示す図である。図において、電圧印加手段１は、電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆに基づいて交流回転機２に電圧を印加する。本実施の形態１では交流回転機２として同期機を例に挙げて説明するが、誘導機であっても同様の原理で構成することが可能である。
電流ベクトル検出手段３は、交流回転機２の電流ベクトルを検出し検出電流ベクトルＩｓとして出力する。交流回転機制御手段４は、電流ベクトル検出手段３から得た検出電流ベクトルＩｓが電流指令ベクトルＩｓｒｅｆに一致するように電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを電圧印加手段１に出力する。回転位置検出手段５は、交流回転機２の回転位置を検出して磁束ベクトル検出手段６へ出力し、磁束ベクトル検出手段６は該回転位置に基づいて磁束ベクトルを検出し検出磁束ベクトルＰｈｉとして出力する。【００１６】
適応観測手段７は、後述する増幅偏差ベクトルＥ０と、同じく後述する電流偏差ベクトルΔＩｓと電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆとに基づいて推定磁束位相θ０と推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと推定速度ｗｒ０とを出力する。偏差ベクトル演算手段８は、推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと検出電流ベクトルＩｓとに基づいて電流偏差ベクトルΔＩｓを出力するとともに推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとに基づいて磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを出力する。偏差増幅手段９は、推定速度ｗｒ０をパラメータとして電流偏差ベクトルΔＩｓと磁束偏差ベクトルΔＰｈｉとを増幅して増幅偏差ベクトルＥ０として適応観測手段７へ出力する。【００１７】
電流ベクトル検出手段３では、３相／２相変換器１０によって３相交流電流を２相交流電流に変換した結果を検出電流ベクトルＩｓとして出力する。この３相／２相変換器１０が出力する２相交流電流を扱う座標は直交静止二軸座標として知られているものであり、この直交静止二軸座標をａ−ｂ軸と定義する。【００１８】
偏差ベクトル演算手段８では、減算器１１によって推定電流ベクトルＩｓｅｓｔから検出電流ベクトルＩｓを減算して、電流偏差ベクトルΔＩｓを出力するとともに、減算器１２によって推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔから検出磁束ベクトルＰｈｉを減算して、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを出力する。【００１９】
ここで、適応観測手段７の機能についてあらためて解説すると以下の通りである。
即ち、交流回転機制御手段４は、電流指令ベクトルＩｓｒｅｆに検出電流ベクトルＩｓが一致するように電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを出力する上で必要となる推定磁束位相θ０を精度良く入手できることがその制御性能上重要となる。
従って、適応観測手段７の第一義の役割は、この推定磁束位相θ０を精度良く生成することである。適応観測手段７においては、交流回転機２の回転速度が該適応観測手段７の推定速度ｗｒ０であったとして、電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを交流回転機２に印加したときに発生する電流ベクトルと磁束ベクトルとを、それぞれ推定電流ベクトルＩｓｅｓｔ、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔとして出力する。そして、推定磁束位相θ０は推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔの位相であるから、適応観測手段７が出力する推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔを交流回転機２の磁束ベクトルＰｈに一致させることが制御性能向上に寄与する。【００２０】
もし、交流回転機２の回転速度と適応観測手段７が出力する推定速度ｗｒ０とが異なる場合は、電流偏差ベクトルΔＩｓおよび磁束偏差ベクトルΔＰｈｉが発生するので、これを利用して、いわゆるフィードバック制御により、推定速度ｗｒ０が交流回転機２の回転速度に一致するように、推定速度ｗｒ０を補正する。推定速度ｗｒ０を交流回転機２の回転速度に一致させることができると、適応観測手段７が出力する推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔも交流回転機２の磁束ベクトルＰｈに一致し、従って、精度の良い推定磁束位相θ０が得られるわけである。【００２１】
以上の説明から理解されるように、適応観測手段７におけるフィードバック制御では、検出磁束ベクトルＰｈｉと推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔとの偏差（磁束偏差ベクトルΔＰｈｉ）を如何に正確に把握できるかが重要となる。
そこで、この磁束偏差ベクトルΔＰｈｉの特徴について、図２を用いて更に詳しく説明する。【００２２】
図２（ａ）のケース１では、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔが検出磁束ベクトルＰｈｉに対して進み位相となっており、その位相差は９０度以内である。磁束偏差ベクトルΔＰｈｉは、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔ（図中の鎖線）から検出磁束ベクトルＰｈｉ（図中の太線）を減算したものであり、図中の破線のようになる。従って、仮に、既述した特許文献２に示されたように、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの外積演算によって得られる値は、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとで作る三角形（図中のハッチ部分）の面積に比例する。
このように、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとに位相差が発生すると、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉが発生したり、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの外積演算によって得られる値が発生したりする。【００２３】
続いて、図２（ｂ）のケース２について考える。ケース２では、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔが検出磁束ベクトルＰｈｉに対して進み位相となっており、その位相差は９０度以上である。推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔ（図中の鎖線）から検出磁束ベクトルＰｈｉ（図中の太線）を減算した磁束偏差ベクトルΔＰｈｉ（図中の破線）の大きさは、ケース１の場合における磁束偏差ベクトルΔＰｈｉよりも大きくなっている。一方、図中のハッチ部分の面積に比例する推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの外積演算によって得られる値は、ケース１の場合よりも小さくなっている。
このように推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの位相差が大きいほど、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの外積演算によって得られる値も大きいとは限らないので、この外積演算によって得られる値は推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの位相差の大小を正確に反映するとは言い難い。【００２４】
一方、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの位相差が大きくなると、それに合わせて磁束偏差ベクトルΔＰｈｉの大きさも増大するので、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉは推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの位相差の大小を正確に反映すると言える。【００２５】
続いて、図２（ｃ）のケース３について考える。ケース３では、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔが検出磁束ベクトルＰｈｉに対して進み位相となっており、その位相差は僅かであるが推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔの大きさを検出磁束ベクトルＰｈｉよりも大きく推定している。推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔ（図中の鎖線）から検出磁束ベクトルＰｈｉ（図中の太線）を減算した磁束偏差ベクトルΔＰｈｉ（図中の破線）は確実に大きさを有しているが、位相差が僅かだと上述した外積演算によって得られる値は確実なものではなくなる。【００２６】
以上のように、本実施の形態１における交流回転機の制御装置では、特許文献２に示されたような外積演算を行うことなく、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉに基づいて交流回転機２の推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔを求めるようにしたので、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとの間に初期値誤差や外乱などの要因で位相差が９０度を超えたり、位相差が僅かな場合であったりしても、誤差収束性や位置推定の応答性を保つことが可能であり、その結果、交流回転機２を安定に駆動制御することができる効果がある。【００２７】
更に、図１に示す各要素の構成について詳細に説明する。
図３は、交流回転機制御手段４の内部構成を示す図である。図において、座標変換器２０は、電流ベクトル検出手段３内の３相／２相変換器１０が出力するａ−ｂ軸座標上の２相交流電流を、適応観測手段７が出力する推定磁束位相θ０に同期して回転する回転二軸座標へ、座標変換を行う。ここでは、推定磁束位相θ０に同期して回転する回転二軸座標をｄ−ｑ軸と定義する。即ち、座標変換器２０は、ａ−ｂ軸上の検出電流ベクトルのａ軸成分ｉａｓ及び検出電流ベクトルのｂ軸成分ｉｂｓを、適応観測手段７が出力する推定磁束位相θ０に基づいて、ｄ−ｑ軸上の検出電流ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓ及び検出電流ベクトルのｑ軸成分ｉｑｓとして出力する。【００２８】
減算器２１は、電流指令ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓｒｅｆから検出電流ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓを減算し、減算器２２は、電流指令ベクトルのｑ軸成分ｉｑｓｒｅｆから検出電流ベクトルのｑ軸成分ｉｑｓを減算する。
増幅器２３は、減算器２１から得た電流指令ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓｒｅｆと検出電流ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓとの偏差を比例積分演算によって増幅し、その値を電圧指令ベクトルのｄ軸成分ｖｄｓｒｅｆとして出力し、増幅器２４は、減算器２２から得た電流指令ベクトルのｑ軸成分ｉｑｓｒｅｆと検出電流ベクトルのｑ軸成分ｉｑｓとの偏差を比例積分演算によって増幅し、その値を電圧指令ベクトルのｑ軸成分ｖｑｓｒｅｆとして出力する。【００２９】
座標変換器２５は、増幅器２３及び２４が出力するｄ−ｑ軸座標上の２相電圧指令を、適応観測手段７が出力する推定磁束位相θ０に基づいて三相交流電圧指令に座標変換を行い、電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆのＵ相成分、Ｖ相成分、Ｗ相成分を出力する。
図４は、磁束ベクトル検出手段６の内部構成を示す図である。図において、余弦演算器３０は、回転位置検出手段５から得た回転角度θに応じた余弦演算を行いｃｏｓθを出力し、ゲイン演算器３１は、余弦演算器３０が出力したｃｏｓθを予め設定した値に比例させた値を検出磁束ベクトルのａ軸成分ｐｈｉａとして出力する。なお、ゲイン演算器３１の比例係数は、回転子磁束振幅φｆで与える。
正弦演算器３２は、回転位置検出手段５から得た回転角度θに応じた正弦演算を行いｓｉｎθを出力し、ゲイン演算器３３は、正弦演算器３２が出力したｓｉｎθを予め設定した値に比例させた値を検出磁束ベクトルのｂ軸成分ｐｈｉｂとして出力する。ゲイン演算器３３の比例係数もゲイン演算器３１と同様に回転子磁束振幅φｆで与える。【００３０】
図５は、適応観測手段７の内部構成を示す図である。図５を説明する前に適応観測手段７での演算根拠について説明する。交流回転機２の電機子抵抗をＲ、電機子インダクタンスをＬ、推定速度をｗｒ０とし、行列Ａ，Ｂ，Ｃ１，Ｃ２を（１）式で定義する。【００３１】
【数１】
2010109528.tif 000003
【００３２】
また、ａ−ｂ軸上の推定電流ベクトルのａ軸成分をｉａｓ０、ａ−ｂ軸上の推定電流ベクトルのｂ軸成分をｉｂｓ０、ａ−ｂ軸上の推定電機子反作用ベクトルのａ軸成分をｐａｓ０、ａ−ｂ軸上の推定電機子反作用ベクトルのｂ軸成分をｐｂｓ０、ａ−ｂ軸上の推定磁束ベクトルのａ軸成分をｐａｒ０、ａ−ｂ軸上の推定磁束ベクトルのｂ軸成分をｐｂｒ０、ａ−ｂ軸上の電圧指令ベクトルのａ軸成分をｖａｓ＊、ａ−ｂ軸上の電圧指令ベクトルのｂ軸成分をｖｂｓ＊と定義する。また、増幅偏差ベクトルを（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）Ｔと定義する。記号Ｔは転置行列であることを意味する。【００３３】
ａ−ｂ軸上の電圧指令ベクトルｖａｓ＊，ｖｂｓ＊と増幅偏差ベクトル（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）Ｔが与えられれば、（２）式によってｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０を得ることができる。【００３４】
【数２】
2010109528.tif 000004
【００３５】
また、ａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのａ軸成分をｅａ、ａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのｂ軸成分をｅｂ、ｓをラプラス演算子（微分演算子）、ｋｐを比例ゲイン、ｋｉを積分ゲインと定義し、（２）式の行列Ａの内部パラメータである推定速度ｗｒ０を（３）式によって与える。【００３６】
【数３】
2010109528.tif 000005
【００３７】
また、ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０を与えれば（４）式によってｉａｓ０，ｉｂｓ０を得ることができる。【００３８】
【数４】
2010109528.tif 000006
【００３９】
同様に、ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０を与えれば（５）式によってｐａｒ０，ｐｂｒ０を得ることができる。【００４０】
【数５】
2010109528.tif 000007
【００４１】
また、ｓｇｎを正数に対して１、負数に対して−１を出力する符号関数であると定義する場合、推定磁束位相θ０は（６）式で得ることができる。【００４２】
【数６】
2010109528.tif 000008
【００４３】
以上のように、（１）〜（６）式を用いれば、電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆと増幅偏差ベクトルＥ０と電流偏差ベクトルΔＩｓとに基づいて、推定速度ｗｒ０と推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと推定磁束位相θ０とを算出することが可能である。【００４４】
これを踏まえ、適応観測手段７の内部構成を示す図５について説明する。図５において、３相／２相変換器４０によって３相交流の電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを２相交流の電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆに変換し、ａ−ｂ軸上の電圧指令ベクトルｖａｓ＊，ｖｂｓ＊を出力する。ゲイン行列演算器４１は、行列Ｂにベクトル（ｖａｓ＊，ｖｂｓ＊）Ｔを乗算した結果を出力する。加減算器４２は、図示した符号に沿って、ゲイン行列演算器４１の出力と、ゲイン行列演算器４３の出力と、増幅偏差ベクトル（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）Ｔとを加減算したベクトルを出力する。積分器４４は、加減算器４２が出力するベクトルを各要素毎に積分し、ベクトル（ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０）Ｔとして出力する。ゲイン行列演算器４３は、推定速度ｗｒ０に基づいて（１）式に記した行列Ａを得るとともに、この行列Ａにベクトル（ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０）Ｔを乗算した結果を出力する。この一連の演算によって、積分器４４の入力が（２）式の右辺に相当するようになっている。【００４５】
また、（２）式の左辺はベクトル（ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０）Ｔの微分であり、積分器４４の入力でもあるから、積分器４４の出力はベクトル（ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０）Ｔとなる。ゲイン行列４５は、（４）式の行列演算を行い推定電流ベクトルＩａｓｅｔ（ｉａｓ０，ｉｂｓ０）  Ｔを出力する。ゲイン行列４６は、（５）式の行列演算を行い推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔ（ｐａｒ０，ｐｂｒ０）  Ｔを出力する。位相演算器４７は、入力される推定磁束ベクトル（ｐａｒ０，ｐｂｒ０）  Ｔに基づいて（６）式の演算を行い、推定磁束位相θ０を出力する。速度推定器４８は、入力される推定磁束ベクトル（ｐａｒ０，ｐｂｒ０）  Ｔと電流偏差ベクトル（ｅａ，ｅｂ）  Ｔとに基づいて（３）式の演算を行い、推定速度ｗｒ０を出力する。【００４６】
図６は、偏差増幅手段９の内部構成を示す図である。ａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分をｅｐａ、ａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分をｅｐｂと定義する。図６において、ゲイン行列５０は、電流偏差ベクトル（ｅａ，ｅｂ）  Ｔに行列Ｈｃを乗算した結果を出力し、ゲイン行列５１は、磁束偏差ベクトル（ｅｐａ，ｅｐｂ）  Ｔに行列Ｈｆを乗算した結果を出力する。ここで、Ｈｃ，Ｈｆは（７）式で定義するゲイン行列であり、（７）式中のｈ１１〜ｈ４４は増幅ゲインである。【００４７】
【数７】
2010109528.tif 000009
【００４８】
加算器５２は、ゲイン行列５０の出力ベクトル（ｅｃ１，ｅｃ２，ｅｃ３，ｅｃ４）Ｔとゲイン行列５１の出力ベクトル（ｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４）Ｔとを加算し、（ｅｃ１＋ｅｐ１，ｅｃ２＋ｅｐ２，ｅｃ３＋ｅｐ３，ｅｃ４＋ｅｐ４）Ｔを増幅偏差ベクトル（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）Ｔとして出力する。後述するように、特にゲイン行列５１において、推定速度の絶対値が大きい場合は、ｈ１３，ｈ１４，ｈ２３，ｈ２４，ｈ３３，ｈ３４，ｈ４３，ｈ４４の値が零になるようにすれば、高回転域でゲイン行列５１の出力を零とすることができる。
従って、一般に応答特性が十分でない回転位置検出手段５の出力から検出磁束ベクトルＰｈｉを求めるようにしても、その応答性不良に起因する高回転域での駆動特性の低下を防止することができる。【００４９】
図７は、ゲイン行列５０の内部構成を示す図である。図において、増幅ゲイン１２０は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ１１とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのａ軸成分ｅａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１２１は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ１２とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１２２は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ２１とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのａ軸成分ｅａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１２３は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ２２とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１２４は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ３１とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのａ軸成分ｅａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１２５は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ３２とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１２６は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ４１とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのａ軸成分ｅａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１２７は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ４２とａ−ｂ軸上の電流偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｂとを乗算して出力する。【００５０】
そして、加算器１２８は、増幅ゲイン１２０の出力と増幅ゲイン１２１の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｃ１として出力する。同様に、加算器１２９は、増幅ゲイン１２２の出力と増幅ゲイン１２３の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｃ２として出力する。同様に、加算器１３０は、増幅ゲイン１２４の出力と増幅ゲイン１２５の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｃ３として出力する。同様に、加算器１３１は、増幅ゲイン１２６の出力と増幅ゲイン１２７の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｃ４として出力する。【００５１】
図８は、本実施の形態１における推定速度ｗｒ０と増幅ゲインｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２，ｈ３１，ｈ３２，ｈ４１，ｈ４２の関係を記したものである。この例では、ｈ１２，ｈ３２，ｈ４１は推定速度ｗｒ０に拘わらず０としているので、図７における増幅ゲイン１２１、１２５、１２６は省略しても良い。
なお、以上で例示した増幅ゲイン１２１、１２５、１２６は勿論、その他の増幅ゲインの特性の設定根拠については、本願発明では、特に重要でないので、細部の説明は省略することとする。【００５２】
図８に記す増幅ゲインｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２，ｈ３１，ｈ３２，ｈ４１，ｈ４２によって、推定速度ｗｒ０と交流回転機２の回転速度との偏差が発生した場合、推定磁束と直交する成分に電流偏差を発生させることができる。これによって、速度推定器４８が演算する（３）式の演算を行いても安定に推定速度ｗｒ０を出力することが可能となる。【００５３】
図９は、ゲイン行列５１の内部構成を示す図である。図において、増幅ゲイン１４０は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ１３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４１は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ１４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１４２は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ２３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４３は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ２４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１４４は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ３３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４５は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ３４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１４６は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ４３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４７は、推定速度ｗｒ０に基づいたゲインｈ４４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。【００５４】
そして、加算器１４８は、増幅ゲイン１４０の出力と増幅ゲイン１４１の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｐ１として出力する。同様に、加算器１４９は、増幅ゲイン１４２の出力と増幅ゲイン１４３の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｐ２として出力する。同様に、加算器１５０は、増幅ゲイン１４４の出力と増幅ゲイン１４５の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｐ３として出力する。同様に、加算器１５１は、増幅ゲイン１４６の出力と増幅ゲイン１４７の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅｐ４として出力する。【００５５】
図１０は、本実施の形態１における推定速度ｗｒ０と増幅ゲインｈ１３，ｈ１４，ｈ２３，ｈ２４，ｈ３３，ｈ３４，ｈ４３，ｈ４４の関係を記したものである。本実施の形態１の場合、増幅ゲインｈ３３とｈ４４以外は推定速度ｗｒ０に拘わらず０であるので、図９における増幅ゲイン１４０，１４１，１４２，１４３，１４５，１４６は省略しても良い。【００５６】
上述したように、電流偏差ベクトルに関しては、増幅ゲインｈ１１，ｈ１２，ｈ２１，ｈ２２，ｈ３１，ｈ３２，ｈ４１，ｈ４２によって、推定速度ｗｒ０と交流回転機２の回転速度との偏差が発生した場合、推定磁束と直交する成分に電流偏差ベクトルを発生させることができる。【００５７】
一方、交流回転機２が停止しており、且つ、電圧印加手段１が交流回転機２に直流電圧を印加している場合、交流回転機２は単なる抵抗回路と等価になる。換言すると、交流回転機２が停止し、且つ、電圧印加手段１が直流電圧を印加している場合、交流回転機２のインピーダンスは回転速度と無関係となるので、推定速度ｗｒ０と交流回転機２の回転速度との間に偏差があってもなくても電流偏差ベクトルΔＩｓは発生しない。しかしながら、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉに関しては、交流回転機２が停止していても検出磁束ベクトルＰｈｉの値は交流回転機２のインピーダンスと無関係であり、停止中でも回転角度によってその検出磁束ベクトルＰｈｉの値が変化し決まるので、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔが検出磁束ベクトルＰｈｉに一致していなければ磁束偏差ベクトルΔＰｈｉが発生する。【００５８】
このことを利用して、図１０のように、増幅ゲインｈ３３とｈ４４とは、推定速度ｗｒ０が小さい領域で、所定の大きさを持たせることによって、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔが検出磁束ベクトルＰｈｉに一致するように、偏差増幅手段９は増幅偏差ベクトルＥ０を出力する。
なお、ｈ３３とｈ４４の値は、推定速度ｗｒ０に応じて、ステップ的に変化させても良いが、より滑らかに動作させるためには、図１０に記載のように直線的に変化させると良い。【００５９】
例えば、回転位置検出手段５として回転数が高くなるとその低応答性から信頼性が低下する安価なものを利用する場合であっても、信頼性が確保できる低い速度範囲では、増幅ゲインｈ３３とｈ４４とに所定の大きさを持たせ、それ以外の速度範囲では、増幅ゲインｈ３３とｈ４４とを零にしておけば磁束偏差ベクトルΔＰｈｉは発生しない。【００６０】
上述したように、交流回転機２が停止しており、且つ、電圧印加手段１が交流回転機２に直流電圧を印加していると電流偏差は発生しないが、それ以外の領域であれば、適応観測手段７は、例えば、特許文献３で例示した交流回転機の制御装置と基本的に同じ動作をし円滑な制御動作を行う。交流回転機２が停止していなければ、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを零にしても、適応観測手段７は電流偏差ベクトルΔＩｓに基づいて安定動作する。そして、交流回転機２が停止している場合は、交流回転機のインピーダンスが抵抗回路と等価になることに起因して電流偏差ベクトルΔＩｓが発生しなくても、磁束偏差ベクトルΔＰＨＩを発生させることで、適応観測手段７は安定動作する。【００６１】
即ち、回転位置検出手段５の位置検出精度が高回転域で低下しても、適応観測手段７は検出磁束ベクトルＰｈｉを利用することなく推定磁束位相θ０を演算することになり、高回転域でも安定に交流回転機２を駆動することができる効果を得る。【００６２】
なお、以上では、交流回転機の停止状態を想定して説明したが、停止を含む低回転速領域では、電流偏差がほとんど発生せず、また、回転位置検出手段５も一定の回転速度域まで十分な検出精度を有するものもあるので、これらを加味すると、ゲイン行列５１の増幅ゲインｈ３３、ｈ４４としては、図１０に例示した特性に限られるものではなく、推定速度ｗｒ０が低いときの値に対して推定速度ｗｒ０が高いときの値が小さくなるという条件で設定することでも上述したと同様の効果を奏しうると言える。【００６３】
更に敷衍すると、回転位置検出手段５の特性や交流回転機に要求される駆動特性によっては、偏差増幅手段９で設定する各増幅ゲインを速度に拘わらず一定の値に設定することも不可能ではない。この場合は、偏差増幅手段９を設ける必要が無く、偏差ベクトル演算手段８の出力を増幅偏差ベクトルＥ０として適応観測手段７に出力することになる。
この構成にあっても、適応観測手段７は、少なくとも、推定磁束ベクトルと検出磁束ベクトルとの偏差が小さくなるように推定磁束位相を演算することでは変わりがないので、速度零を含む低速域から高速域までスムーズに駆動するとともに、たとえ、推定位相に初期値誤差があっても速やかに誤差収束させて所望の特性が得られるという効果を期待しうる。【００６４】
以上のように、本実施の形態１においては、適応観測手段７は推定電流ベクトルと検出電流ベクトルとの偏差および推定磁束ベクトルと検出磁束ベクトルとの偏差が小さくなるように、電流偏差ベクトルと増幅偏差ベクトルとに基づいて推定磁束位相を演算し、交流回転機制御手段４は、この推定磁束位相に基づいて電圧指令ベクトルを演算し、電圧印加手段１は該電圧指令ベクトルに基づいて交流回転機２に電圧を印加するような構成にしたので、推定磁束ベクトルと検出磁束ベクトルとの間に初期値誤差や外乱などの要因で位相差が９０度を超えたり、位相差が僅かな場合であったりしても、誤差収束性や位置推定の応答性を保つことが可能であり、交流回転機の停止を含む低速状態でも確実に発生する磁束偏差ベクトルを介して推定磁束位相の演算が確実に実行される。しかも、停止を含む低速域を除いて偏差増幅手段９で磁束偏差ベクトルを増幅する増幅ゲインを小さく設定したので、回転位置検出手段５の回転位置検出の応答が遅くても、交流回転機を低速域から高速域まで安定かつスムーズに駆動することが可能となる。【００６５】
実施の形態２．
先の実施の形態１における交流回転機の制御装置では、磁束ベクトル検出手段６は回転位置検出手段５が検出した回転位置に基づいて検出磁束ベクトルＰｈｉを出力していたが、交流回転機２に突極性として知られるインダクタンスの回転位置依存性が存在する場合、磁束ベクトル検出手段６ａにより、電流ベクトル検出手段３ａから得た高周波電流ベクトルＩｓｈに基づいて検出磁束ベクトルＰｈｉを出力するようにしても良い。【００６６】
図１１は、本実施の形態２における交流回転機の制御装置の構成を示す図である。図において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するもので個々の説明は省略する。
電流ベクトル検出手段３ａは、電流成分分配器６０を具備し、交流回転機２の検出電流ベクトルＩｓと高周波電流ベクトルＩｓｈとを検出する。交流回転機制御手段４ａは、適応観測手段７から得た推定磁束位相θ０に基づいて、電流ベクトル検出手段３ａから得た電流ベクトルが電流指令ベクトルＩｓｒｅｆに一致させながら、高周波電流ベクトルＩｓｈも発生するような電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを電圧印加手段１に出力する。磁束ベクトル検出手段６ａは、高周波電流ベクトルＩｓｈに基づいて検出磁束ベクトルＰｈｉを出力する。【００６７】
図１２は、本実施の形態２における交流回転機制御手段４ａの内部構成を示す図であり、図３と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
高周波電圧指令ベクトル発生器５６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに対して、振幅Ａ、角周波数ωｘ、位相差が２π／３［ｒａｄ］の高周波三相電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを出力する。加算器５７は、座標変換器２５が出力する電圧指令ベクトルのＵ相成分に高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する電圧指令ベクトルのＵ相成分を加算し、その結果を電圧印加手段１に与える電圧指令ベクトルのＵ相成分として出力する。同様に、加算器５８は、座標変換器２５が出力する電圧指令ベクトルのＶ相成分に高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する電圧指令ベクトルのＶ相成分を加算し、その結果を電圧印加手段１に与える電圧指令ベクトルのＶ相成分として出力する。同様に、加算器５９は、座標変換器２５が出力する電圧指令ベクトルのＷ相成分に高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する電圧指令ベクトルのＷ相成分を加算し、その結果を電圧印加手段１に与える電圧指令ベクトルのＷ相成分として出力する。【００６８】
図１３は、本実施の形態２における電流成分分配器６０の内部構成を示す図である。図において、３相／２相変換器６１は、実施の形態１に記載の３相／２相変換器１０と同様に３相交流電流を２相交流電流に変換した結果をａ−ｂ軸電流のａ軸成分とｂ軸成分として出力する。
バンドストップフィルタ６２は、高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する高周波三相電圧指令ベクトルの角周波数ωｘ［ｒａｄ／ｓ］と同じ角周波数成分だけを遮断するフィルタによって、３相／２相変換器６１が出力する電流ベクトルのａ軸成分から角周波数ωｘ［ｒａｄ／ｓ］成分だけを遮断した結果を、検出電流ベクトルのａ軸成分ｉａｓとして出力する。減算器６３は、３相／２相変換器６１が出力する電流ベクトルのａ軸成分から、バンドストップフィルタ６２が出力する検出電流ベクトルのａ軸成分ｉａｓを減算することで、電流ベクトルのａ軸成分から角周波数ωｘ［ｒａｄ／ｓ］成分だけを抽出し、高周波電流ベクトルのａ軸成分ｉａｓｈとして出力する。【００６９】
同様に、バンドストップフィルタ６４は、高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する高周波三相電圧指令ベクトルの角周波数ωｘ［ｒａｄ／ｓ］と同じ角周波数成分だけを遮断するフィルタによって、３相／２相変換器６１が出力する電流ベクトルのｂ軸成分から角周波数ωｘ［ｒａｄ／ｓ］成分だけを遮断した結果を、検出電流ベクトルのｂ軸成分ｉｂｓとして出力する。減算器６５は、３相／２相変換器６１が出力する電流ベクトルのｂ軸成分から、バンドストップフィルタ６４が出力する検出電流ベクトルのｂ軸成分ｉｂｓを減算することで、電流ベクトルのｂ軸成分から角周波数ωｘ［ｒａｄ／ｓ］成分だけを抽出し、高周波電流ベクトルのｂ軸成分ｉｂｓｈとして出力する。【００７０】
図１４は、磁束ベクトル検出手段６ａの内部構成を示す図であり、図４と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。２相／３相変換器７０は、電流成分分配器６０から得た高周波電流ベクトルのａ軸成分ｉａｓｈおよびｂ軸成分ｉｂｓｈを三相交流電流に座標変換し、高周波電流ベクトルのＵ相成分、高周波電流ベクトルのＶ相成分、高周波電流ベクトルのＷ相成分をそれぞれ出力する。二乗演算器７１は、２相／３相変換器７０から得た高周波電流ベクトルのＵ相成分の値を二乗する。同様に、二乗演算器７２は、２相／３相変換器７０から得た高周波電流ベクトルのＶ相成分の値を二乗し、二乗演算器７３は、２相／３相変換器７０から得た高周波電流ベクトルのＷ相成分の値を二乗する。【００７１】
積分器７４は、二乗演算器７１の出力を積分する。現在の時刻をｔ［秒］とするとき、積分器７４は時刻ｔ−Ｔ［秒］からｔ秒までの積分結果を出力する。ここでＴは任意の定数で与えるが、特に、Ｔを２π／ωx［秒］の整数倍にすると高周波成分の周期に比例した期間を積分することに相当し、より良い磁束検出が可能になる。同様に、積分器７５は、二乗演算器７２の出力を、時刻ｔ−Ｔ［秒］からｔ秒まで積分し、その結果を出力する。同様に、積分器７６は、二乗演算器７３の出力を、時刻ｔ−Ｔ［秒］からｔ秒までの積分し、その結果を出力する。【００７２】
ゲイン行列演算器７７は、積分器７４、７５、７６から得た積分結果を高周波電流積分ベクトルととらえ、図に記載の行列を該高周波電流積分ベクトルに乗算し、その結果を信号ｄＩｕ，ｄＩｖ，ｄＩｗとして出力する。この一連の処理を施すことによって、信号ｄＩｕ，ｄＩｖ，ｄＩｗは交流回転機２の回転位置に応じて振幅が変化する信号となる。交流回転機２の回転位置と信号ｄＩｕ，ｄＩｖ，ｄＩｗの関係を図１５に記す。図１５を見て判るように、信号ｄＩｕ，ｄＩｖ，ｄＩｗは、回転位置０［ｒａｄ］を基準にすると相順がｄＩｕ，ｄＩｗ，ｄＩｖで周期がπの周期関数となる。そこで、２相／３相変換器７８では、ｄＩｖ，ｄＩｗを入れ替えて、信号ｄＩｕ，ｄＩｗ，ｄＩｖを高周波電流振幅ベクトルとして入力し、ａ−ｂ軸上の高周波電流振幅ベクトルのａ軸成分Ｉｈａおよびｂ軸成分Ｉｈｂとして出力する。【００７３】
位相演算器７９は、Ｉｈａ，Ｉｈｂに基づいて、（８）式の演算を行い、高周波電流振幅ベクトルの位相θ２Ｌを出力する。【００７４】
【数８】
2010109528.tif 000010
【００７５】
位相θ２Ｌの周期は、交流回転機２の回転位置の周期に対して２倍となる。そこで、角度換算器８０によって、交流回転機２の回転位置として、位相θ２Ｌの位相読み替えを行った結果を出力する。【００７６】
以上の構成により、交流回転機２に突極性として知られるインダクタンスの回転位置依存性が存在する場合、電流ベクトル検出手段３ａから得た高周波電流ベクトルＩｓｈに基づいて検出磁束ベクトルＰｈｉを出力することが可能となる。
実施の形態１と同様に、ゲイン行列５１において、推定速度ｗｒ０の絶対値が大きい場合は、ｈ１３，ｈ１４，ｈ２３，ｈ２４，ｈ３３，ｈ３４，ｈ４３，ｈ４４の値が零になるようにすれば、高回転域でゲイン行列５１の出力は零とすることができる。このようにすれば、高回転域で高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する高周波三相電圧指令ベクトルの振幅Ａを零にしても、適応観測手段７は検出磁束ベクトルＰｈｉを利用することなく推定磁束位相θ０を演算することになり、高回転域でも安定に交流回転機２を駆動することができる効果を得る。【００７７】
インダクタンスの突極性を利用して高回転域で駆動しようとすると基本波以外の電圧や電流が発生する分、運転効率、電圧利用率、最大電流の点で不利となるが、この実施の形態２においては、以上のような構成とすることにより、高回転域では基本波以外の電圧や電流の発生を停止することが可能となり、運転効率、電圧利用率、最大電流の点で有利な駆動が可能になり、また、装置の小型化、長寿命化に寄与する。【００７８】
実施の形態３．
先の実施の形態２では、適応観測手段７は、直交静止二軸座標（ａ−ｂ軸）上で構成したが、適応観測手段７を推定磁束位相θ０に同期して回転する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で構成しても良い。勿論、この回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で構成する方式は、先の実施の形態１に適用することもできる。【００７９】
図１６は、本実施の形態３における交流回転機の制御装置の全体構成を示す図であり、実施の形態２と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。電流ベクトル検出手段３ｂは、電流成分分配器６０と座標変換器８１とを具備し、回転二軸座標上の検出電流ベクトルＩｓを出力する。座標変換器８１は、適応観測手段７ｂから得た推定磁束位相θ０に基づいて、電流成分分配器６０から得たａ−ｂ軸上の検出電流ベクトルＩｓをｄ−ｑ軸上の検出電流ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓ及びｑ軸成分ｉｑｓに変換して出力する。同様に、座標変換器８２は、適応観測手段７ｂから得た推定磁束位相θ０に基づいて、磁束ベクトル検出手段６ａから得たａ−ｂ軸上の検出磁束ベクトルＰｈｉを、ｄ−ｑ軸上の検出磁束ベクトルのｄ軸成分ｐｈｉｄ及びｑ軸成分ｐｈｉｑとして出力する。【００８０】
交流回転機制御手段４ｂは、電流ベクトル検出手段３ｂから得たｄ−ｑ軸上の検出電流ベクトルＩｓがｄ−ｑ軸上の電流指令ベクトルＩｓｒｅｆに一致するようにしながら、高周波電流ベクトルＩｓｈも発生するように三相交流の電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆを電圧印加手段１に出力するとともに、回転二軸座標上の電圧指令ベクトルＶｄｑｒｅｆを適応観測手段７ｂに出力する。適応観測手段７ｂは、交流回転機制御手段４ｂから得た回転二軸座標上の電圧指令ベクトルＶｄｑｒｅｆと偏差ベクトル演算手段８ｂから得た偏差電流ベクトルと偏差増幅手段９ｂから得た増幅偏差ベクトルＥ０とに基づいて回転二軸座標上の推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと回転二軸座標上の推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと推定速度ｗｒ０とを出力する。偏差ベクトル演算手段８ｂは、回転二軸座標上の推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと回転二軸座標上の検出電流ベクトルＩｓとに基づいて回転二軸座標上の電流偏差ベクトルΔＩｓを出力するとともに、回転二軸座標上の推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと回転二軸座標上の検出磁束ベクトルＰｈｉとに基づいて回転二軸座標上の磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを出力する。【００８１】
偏差ベクトル演算手段８ｂでは、減算器１１ｂによって回転二軸座標上の推定電流ベクトルＩｓｅｓｔから回転二軸座標上の検出電流ベクトルＩｓを減算して、回転二軸座標上の電流偏差ベクトルΔＩｓ（ｅｄ，ｅｑ）Ｔを出力するとともに、減算器１２ｂによって回転二軸座標上の推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔから回転二軸座標上の検出磁束ベクトルＰｈｉを減算して、回転二軸座標上の磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを出力する。偏差増幅手段９ｂは、推定速度ｗｒ０に応じて回転二軸座標上の電流偏差ベクトルΔＩｓと回転二軸座標上の磁束偏差ベクトルΔＰｈｉとを増幅して回転二軸座標上の増幅偏差ベクトルＥ０（ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４）Ｔとして適応観測手段７ｂへ出力する。【００８２】
図１７は、交流回転機制御手段４ｂの内部構成を示す図であり、図１２と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図１２と異なる点は、電流ベクトル検出手段３ｂから得る検出電流ベクトルＩｓが回転二軸座標上のものである点と、座標変換器２０を廃した点と、増幅器２３および増幅器２４の出力を回転二軸座標上の電圧指令ベクトルのｄ軸成分ｖｄｓｒｅｆ及びｑ軸成分ｖｑｓｒｅｆとして出力するようにした点である。【００８３】
図１８は、推定磁束位相θ０に同期して回転する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で構成した適応観測手段７ｂの内部構成を示す図である。
以下では、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上が回転する角周波数をｗ、ｄ−ｑ軸上の推定電流ベクトルのｄ軸成分をｉｄｓ０、ｄ−ｑ軸上の推定電流ベクトルのｑ軸成分をｉｑｓ０、ｄ−ｑ軸上の推定電機子反作用ベクトルのｄ軸成分をｐｄｓ０、ｄ−ｑ軸上の推定電機子反作用ベクトルのｑ軸成分をｐｑｓ０、ｄ−ｑ軸上の推定磁束ベクトルのｄ軸成分をｐｄｒ０、ｄ−ｑ軸上の推定磁束ベクトルのｑ軸成分をｐｑｒ０、交流回転機２のｄ軸インダクタンスをＬｄ、ｑ軸インダクタンスをＬｑと定義する。【００８４】
図１８において、加減算器９０は回転二軸座標上の電圧指令ベクトルのｄ軸成分ｖｄｓｒｅｆと、後述するゲイン行列９６が出力する出力の第１成分とを加算し、その値から回転二軸座標上の増幅偏差ベクトルＥ０の第１成分ｆ１を減算し、その結果を出力する。同様に、加減算器９１は回転二軸座標上の電圧指令ベクトルのｑ軸成分ｖｑｓｒｅｆと、後述するゲイン行列９６が出力する出力の第２成分とを加算し、その値から回転二軸座標上の増幅偏差ベクトルＥ０の第２成分ｆ２を減算し、その結果を出力する。符号反転器９２は、回転二軸座標上の増幅偏差ベクトルＥ０の第３成分ｆ３の符号を反転して出力する。積分器９３は、加減算器９０の出力を積分して推定電機子反作用ベクトルのｄ軸成分ｐｄｓ０を出力する。同様に、積分器９４は加減算器９１の出力を積分して推定電機子反作用ベクトルのｑ軸成分ｐｑｓ０を出力する。積分器９５は、符号反転器９２の出力を積分した推定磁束ベクトルのｄ軸成分ｐｄｒ０を同ｐｈｄｅｓｔとして出力する。なお、適応観測手段７ｂは推定磁束位相θ０に同期して回転する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で構成しているので、推定磁束ベクトルのｑ軸成分ｐｈｑｅｓｔは零となる。【００８５】
ゲイン行列９６は、推定速度ｗｒ０と角周波数ｗと電機子抵抗Ｒとｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとを用いて構成する行列にベクトル（ｐｄｓ０，ｐｑｓ０，ｐｄｒ０）Ｔを乗算し、その結果を出力する。ゲイン行列９７は、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとを用いて構成する行列にベクトル（ｐｄｓ０，ｐｑｓ０）Ｔを乗算し、その結果である推定電流ベクトルのｄ軸成分ｉｄｓ０を同ｉｄｅｓｔとして、及び推定電流ベクトルのｑ軸成分ｉｑｓ０を同ｉｑｅｓｔとして出力する。【００８６】
速度推定器９８は、回転二軸座標上の電流偏差ベクトルのｑ軸成分ｅｑを推定磁束ベクトルのｄ軸成分ｐｄｒ０で除算した値を比例積分によって増幅し、その結果を推定速度ｗｒ０として出力する。なお、本実施の形態３における適応観測手段７ｂでは回転二軸座標上の電流偏差ベクトルのｄ軸成分ｅｄは使用しない。
除算器９９は、回転二軸座標上の増幅偏差ベクトルＥ０の第４成分ｆ４を推定磁束ベクトルのｄ軸成分ｐｄｒ０で除算し、その結果を出力する。減算器１００は、速度推定器９８の出力ｗｒ０から除算器９９の出力を減算し、角周波数ｗとして出力する。積分器１０１は、該角周波数ｗを積分し、その結果を推定磁束位相θ０として出力する。【００８７】
以上のように、適応観測手段７ｂを推定磁束位相θ０に同期して回転する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上で構成しても、先の実施の形態２と同様の効果を得ることが可能である。
即ち、適応観測手段７ｂは、回転二軸座標上の推定電流ベクトルと回転二軸座標上の検出電流ベクトルとの偏差および回転二軸座標上の推定磁束ベクトルと回転二軸座標上の検出磁束ベクトルとの偏差が小さくなるように、回転二軸座標上の電流偏差ベクトルと回転二軸座標上の増幅偏差ベクトルとに基づいて推定磁束位相を演算する。そして、交流回転機制御手段４ｂは、この推定磁束位相に基づいて電圧指令ベクトルを演算し、電圧印加手段１は、該電圧指令ベクトルに基づいて交流回転機２に電圧を印加するような構成にしたので、先の実施の形態１で既述したと同様に、偏差増幅手段９ｂのゲイン行列５０、５１を適切に設定することにより、交流回転機制御手段４ｂが具備する高周波電圧指令ベクトル発生器５６が出力する電圧指令ベクトルの振幅を高回転域では零にすることが可能となる。その結果、高回転域で基本波以外の電圧や電流を発生させることなく駆動ができるので、高回転域における運転効率、電圧利用率、最大電流抑制の点で有利に駆動できる効果を得る。【００８８】
実施の形態４．
先の各実施の形態例では、電流指令ベクトルＩｓｒｅｆを交流回転機制御手段４、４ｂに直接与えるように構成していたが、適応観測手段７、７ｂが出力する推定速度ｗｒ０に基づいて、角速度指令ｗｒｒｅｆに一致するように電流指令ベクトルＩｓｒｅｆを演算する速度制御手段１１０を具備するように構成しても良い。【００８９】
図１９は、本実施の形態４における交流回転機の制御装置の構成を示す図である。図において、図１６と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
速度制御手段１１０は、角速度指令ｗｒｒｅｆを入力とし、適応観測手段７ｂから得た推定速度ｗｒ０を該角速度指令ｗｒｒｅｆに一致させるような回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流指令ベクトルＩｓｒｅｆを交流回転機制御手段４ｂへ出力する。図２０は、速度制御手段１１０の内部構成を示す図であり、減算器１１１は、角速度指令ｗｒｒｅｆから推定速度ｗｒ０を減算し、速度偏差を出力する。偏差増幅器１１２は、減算器１１１から得た速度偏差を比例積分によって増幅し、その値をトルク指令として出力する。ｄ軸電流指令演算器１１３は公知の手法によって効率良く交流回転機２を駆動するための回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ベクトル指令のｄ軸成分を該トルク指令に応じて出力する。同様に、ｑ軸電流指令演算器１１４は公知の手法によって効率良く交流回転機２を駆動するための回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ベクトル指令のｑ軸成分を該トルク指令に応じて出力する。【００９０】
以上の構成によって、先の各実施の形態例の効果に加え、速度制御手段１１０は、適応観測手段７ｂが出力する推定速度ｗｒ０に基づいて、角速度指令ｗｒｒｅｆに一致するように電流指令ベクトルＩｓｒｅｆを演算するようにしたので、交流回転機２の回転速度を該角速度指令ｗｒｒｅｆに一致させることができる効果を得る。【００９１】
実施の形態５．
先の実施の形態１では、適応観測手段７は、増幅偏差ベクトルＥ０と電流偏差ベクトルΔＩｓと電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆとに基づいて推定磁束位相θ０と推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと推定速度ｗｒ０とを出力するように構成していたが、後述するように、増幅偏差ベクトルＥ０と検出電流ベクトルＩｓと電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆとに基づいて推定磁束位相θ０と推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔとを出力するように構成しても良い。
また、実施の形態１では、偏差ベクトル演算手段８は、推定電流ベクトルＩｓｅｓｔと検出電流ベクトルＩｓとに基づいて電流偏差ベクトルΔＩｓを出力するとともに、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとに基づいて磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを出力するように構成していたが、推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと検出磁束ベクトルＰｈｉとに基づいて磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを出力するように構成してもよい。【００９２】
更に、実施の形態１では、偏差増幅手段９は、推定速度ｗｒ０に応じて電流偏差ベクトルΔＩｓと磁束偏差ベクトルΔＰｈｉとを増幅して増幅偏差ベクトルＥ０として適応観測手段７へ出力するように構成していたが、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを増幅して増幅偏差ベクトルＥ０として適応観測手段７へ出力するように構成してもよい。【００９３】
先の実施の形態１の説明の巻末部分で触れたように、各状況によっては、偏差増幅手段９の各増幅ゲインを、推定速度に関係させないで設定することもできる。この実施の形態５では、その方式を採用しており、後述の図２２に示すように、適応観測手段７ｃの内部では、推定速度ｗｒ０を生成しているが、外部へは出力しておらず、また、後述の図２３に示すように、偏差増幅手段９ｃには、推定速ｗｒ０を取り込んでいない。
勿論、実施の形態１の図１等で説明したように、適応観測手段は推定速度ｗｒ０を出力するものとし、偏差増幅手段はその推定速度ｗｒ０を取り込んで増幅ゲインを設定するものとしてもよく、この場合は、実施の形態１で詳述した通り、更なる効果を奏するものである。【００９４】
図２１は、本実施の形態５における全体構成を示す図である。図において、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。適応観測手段７ｃは、偏差増幅手段９ｃから得た増幅偏差ベクトルＥ０と電流ベクトル検出手段３から得た検出電流ベクトルＩｓと交流回転機制御手段４から得た電圧指令ベクトルＶｓｒｅｆとに基づいて推定磁束位相θ０と推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと推定速度ｗｒ０とを出力する。
偏差ベクトル演算手段８ｃは、適応観測手段７ｃから得た推定磁束ベクトルＰｈｅｓｔと磁束ベクトル検出手段６から得た検出磁束ベクトルＰｈｉとの差を演算し、磁束偏差ベクトルΔＰｈｉとして出力する。偏差増幅手段９ｃは、該磁束偏差ベクトルΔＰｈｉを増幅し、増幅偏差ベクトルＥ０として適応観測手段７ｃへ出力する。【００９５】
図２２は、適応観測手段７ｃの内部構成を示す図である。図において、図５と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。図２２の構成を説明する前に、図２２の原理について説明する。先の（２）式の関係から（９）式を得る。【００９６】
【数９】
2010109528.tif 000011
【００９７】
また、先の（４）式と出力ベクトル（ｅｃ１，ｅｃ２，ｅｃ３，ｅｃ４）Ｔはゲイン行列５０の出力であることを勘案すると（１０）式を得る。【００９８】
【数１０】
2010109528.tif 000012
【００９９】
該（１０）式を展開して整理すると（１１）、（１２）式を得る。【０１００】
【数１１】
2010109528.tif 000013
【数１２】
2010109528.tif 000014
【０１０１】
ここで、（１２）式右辺の行列Ａと行列Ｈｃとは、推定速度ｗｒ０の関数であるので、行列Ａ２も行列Ａと同様に推定速度ｗｒ０の関数となる。
上記（１１）式と（２）式とを比較すると、行列Ａ２が行列Ａに相当している点と、検出電流ベクトルに行列Ｈｃを乗算した結果を加算している点と、磁束偏差ベクトルが増幅偏差ベクトルに相当している点とが（１１）式と（２）式との差異であることが分かる。【０１０２】
図２２において、ゲイン行列演算器４３ｃは、推定速度ｗｒ０に基づいて（１２）式に記した行列Ａ２を得るとともに、この行列Ａ２にベクトル（ｐａｓ０，ｐｂｓ０，ｐａｒ０，ｐｂｒ０）Ｔを乗算した結果を出力する。ゲイン行列５０ｃは、検出電流ベクトル（ｉａｓ，ｉｂｓ）  Ｔに行列Ｈｃを乗算した結果を出力する。ここで、ゲイン行列５０ｃは、ゲイン行列５０と同様に推定速度ｗｒ０に基づいて、適宜行列Ｈｃを与える。減算器１６０は、ゲイン行列５０ｃの出力から増幅偏差ベクトル（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）Ｔを減算する。後述するが、この増幅偏差ベクトル（ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４）Ｔは、先の実施の形態１のゲイン行列５１の出力ベクトル（ｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４）Ｔに相当する。実施の形態１における速度推定器４８は入力される推定磁束ベクトル（ｐａｒ０，ｐｂｒ０）  Ｔと電流偏差ベクトル（ｅａ，ｅｂ）  Ｔとに基づいて（３）式の演算を行い、推定速度ｗｒ０を出力していたが、本実施の形態５における速度推定器４８ｃは、推定磁束位相θ０に基づいて推定速度ｗｒ０を出力する。具体的には、推定速度ｗｒ０は、推定磁束位相θ０の変化率と捉え、速度推定器４８ｃでは（１３）式の演算を行い推定速度ｗｒ０を出力する。【０１０３】
【数１３】
2010109528.tif 000015
【０１０４】
図２３は、偏差増幅手段９ｃの内部構成を示す図である。図において、増幅ゲイン１４０ｃは、ゲインｈ１３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４１ｃは、ゲインｈ１４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１４２ｃは、ゲインｈ２３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４３ｃは、ゲインｈ２４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１４４ｃは、ゲインｈ３３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４５ｃは、ゲインｈ３４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。同様に、増幅ゲイン１４６ｃは、ゲインｈ４３とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのａ軸成分ｅｐａとを乗算して出力する。増幅ゲイン１４７ｃは、ゲインｈ４４とａ−ｂ軸上の磁束偏差ベクトルのｂ軸成分ｅｐｂとを乗算して出力する。【０１０５】
そして、加算器１４８ｃは、増幅ゲイン１４０の出力と増幅ゲイン１４１の出力とを加算し、その結果を増幅偏差ｅ１として出力する。同様に、加算器１４９ｃは増幅ゲイン１４２の出力と増幅ゲイン１４３ｃの出力を加算し、その結果を増幅偏差ｅ２として出力する。同様に加算器１５０ｃは増幅ゲイン１４４の出力と増幅ゲイン１４５ｃの出力を加算し、その結果を増幅偏差ｅ３として出力する。同様に加算器１５１ｃは増幅ゲイン１４６の出力と増幅ゲイン１４７ｃの出力を加算し、その結果を増幅偏差ｅ４として出力する。【０１０６】
なお、増幅ゲインｈ１３，ｈ１４，ｈ２３，ｈ２４，ｈ３３，ｈ３４，ｈ４３，ｈ４４は、図１０と同様に、ｈ３３とｈ４４以外は０としても良く、この場合は、図２３における増幅ゲイン１４０ｃ，１４１ｃ，１４２ｃ，１４３ｃ，１４５ｃ，１４６ｃは省略しても良い。【０１０７】
ｈ３３とｈ４４とについては、先の実施の形態１では、回転位置検出手段５として回転数が高くなると信頼性が低下する安価なものを利用する場合であっても、信頼性が確保できる速度範囲ではｈ３３とｈ４４とに所定の大きさを持たせ、それ以外の速度範囲ではｈ３３とｈ４４とを零にして磁束偏差ベクトルは発生しないようにしたが、回転位置検出手段５として安価で応答性や信頼性が低いながらも、回転速度が高くても一定の性能を保つものを利用する場合は、ｈ３３とｈ４４とは固定にしておけば良い。このようにしておいても、先の実施の形態１に記載したように、交流回転機２の停止時における適応観測手段７ｃの安定性確保に加え、高回転域で想定外の動作により適応観測手段７ｃが不安定になりそうになっても、推定磁束ベクトルと検出磁束ベクトルとの偏差によって、適応観測手段７ｃが出力する推定磁束ベクトルを修正するように作用するので、たとえ、推定磁束ベクトルと検出磁束ベクトルとの間に初期値誤差や外乱などの要因で位相差が９０度を超えたり、位相差が僅かな場合であったりしても、誤差収束性や位置推定の応答性を保つことが可能であり、その結果、安定に交流回転機２を駆動することができるという効果を得る。【０１０８】
なお、実施の形態５の以上の説明では、偏差増幅手段９ｃを設けたものとしたが、この偏差増幅手段９ｃは、推定速度ｗｒ０に拘わらず一定の増幅ゲインで偏差磁束ベクトルΔＰｈｉを増幅するものとしたので、実質的には、この偏差増幅手段９ｃを省略し、偏差ベクトル演算手段８ｃの出力を直接増幅偏差ベクトルＥ０として適応観測手段７ｃに出力する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
この発明は、広い速度範囲で運転する各種の交流回転機を駆動するための制御装置に適用することができ、速度零を含む低速域から高速域までスムーズに駆動するとともに、たとえ、推定位相に初期値誤差があっても速やかに誤差収束させて所望の特性が得られるという特有の効果を奏する。
【図１】
2010109528.tif 000016
【図２】
2010109528.tif 000017
【図３】
2010109528.tif 000018
【図４】
2010109528.tif 000019
【図５】
2010109528.tif 000020
【図６】
2010109528.tif 000021
【図７】
2010109528.tif 000022
【図８】
2010109528.tif 000023
【図９】
2010109528.tif 000024
【図１０】
2010109528.tif 000025
【図１１】
2010109528.tif 000026
【図１２】
2010109528.tif 000027
【図１３】
2010109528.tif 000028
【図１４】
2010109528.tif 000029
【図１５】
2010109528.tif 000030
【図１６】
2010109528.tif 000031
【図１７】
2010109528.tif 000032
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月3日(2011.8.3)
【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】
交流回転機の電流ベクトルを検出して検出電流ベクトルとして出力する電流ベクトル検出手段、推定磁束位相を参照して前記検出電流ベクトルが電流指令ベクトルに一致するよう電圧指令ベクトルを出力する交流回転機制御手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記推定磁束位相を出力する適応観測手段、および磁束ベクトルを検出して検出磁束ベクトルとして出力する磁束ベクトル検出手段を備え、
前記適応観測手段は、前記電圧指令ベクトルに加えて電流偏差ベクトルと増幅偏差ベクトルとに基づき前記推定磁束位相に加えて推定電流ベクトルと推定磁束ベクトルとを出力し、
更に、前記推定電流ベクトルと前記検出電流ベクトルとの偏差である前記電流偏差ベクトルおよび前記推定磁束ベクトルと前記検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して前記増幅偏差ベクトルとして出力する偏差ベクトル演算手段を備えたことを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項２】
交流回転機の電流ベクトルを検出して検出電流ベクトルとして出力する電流ベクトル検出手段、推定磁束位相を参照して前記検出電流ベクトルが電流指令ベクトルに一致するよう電圧指令ベクトルを出力する交流回転機制御手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加手段、前記電圧指令ベクトルに基づき前記推定磁束位相を出力する適応観測手段、および磁束ベクトルを検出して検出磁束ベクトルとして出力する磁束ベクトル検出手段を備え、
前記適応観測手段は、前記電圧指令ベクトルに加えて増幅偏差ベクトルに基づき前記推定磁束位相に加えて推定磁束ベクトルを出力し、
更に、前記推定磁束ベクトルと前記検出磁束ベクトルとの偏差である磁束偏差ベクトルを演算して前記増幅偏差ベクトルとして出力する偏差ベクトル演算手段を備えたことを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記適応観測手段は、更に推定速度を出力するものとし、
前記偏差ベクトル演算手段と前記適応観測手段との間に挿入され、前記偏差ベクトル演算手段の出力を前記推定速度をパラメータとする所定のゲインで増幅して前記増幅偏差ベクトルとして前記適応観測手段に出力する偏差増幅手段を備え、
前記偏差増幅手段において前記磁束偏差ベクトルを増幅する前記ゲインを、前記推定速度が低いときの値に対して前記推定速度が高いときの値が小さくなるよう設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記磁束ベクトル検出手段は、前記交流回転機の回転位置を検出する回転位置検出手段の出力である回転位置に基づき前記検出磁束ベクトルを出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記交流回転機を駆動するための基本周波数より高い周波数の高周波電圧を前記交流回転機に重畳する電圧重畳手段を備え、
前記磁束ベクトル検出手段は、前記電流ベクトル検出手段により抽出される前記高周波電圧に起因する高周波電流ベクトルに基づき前記検出磁束ベクトルを出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記電圧重畳手段において重畳する前記高周波電圧の振幅を、前記交流回転機の回転数が低いときの値に対して前記回転数が高いときの値が小さくなるよう設定したことを特徴とする請求項５記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
前記適応観測手段からの前記推定速度が角速度指令に一致するように前記電流指令ベクトルを作成して前記交流回転機制御手段に出力する速度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【国際調査報告】
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