(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機を制御する電圧指令を生成する電圧ベクトル指令生成装置と、
前記電圧指令に基づいて前記交流回転機に電圧を印加する電圧印加装置と、
前記交流回転機に流れる回転機電流を成分とする検出電流ベクトルを検出する電流ベクトル検出装置と、
通常運転と異なる前記交流回転機の補正量作成運転の際に、
前記電圧指令に対応する前記交流回転機の回転子の磁極位置を推定した推定位置と、前記電圧指令に基づいて前記交流回転機が駆動される場合における前記回転子の磁極位置との差である磁極位置誤差を補正する磁極位置補正量を、演算する磁極位置補正量演算装置と、
前記磁極位置補正量を記憶する記憶装置とを備え、
前記補正量作成運転の際に、
前記電圧ベクトル指令生成装置は、前記交流回転機に目標電流を流す第一の電圧指令と、前記第一の電圧指令により、前記交流回転機に電流が流れている状態における前記磁極位置補正量を演算するための電圧指令であって、前記第一の電圧指令により前記交流回転機に電流が流れている状態で前記交流回転機に電圧を印加する電圧指令である第二の電圧指令とを、前記交流回転機に電圧が印加されるように、順次生成し、
前記磁極位置補正量演算装置は、前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令と、前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令による電圧を印加した際に検出された前記検出電流ベクトルとに基づいて前記磁極位置補正量を演算し、前記検出電流ベクトルに対応づけた前記磁極位置補正量を前記記憶装置に記憶し、
前記交流回転機を通常運転する際に、前記電圧ベクトル指令生成装置は、前記電流ベクトル検出装置で検出した前記検出電流ベクトルと、当該検出電流ベクトルに対応した前記磁極位置補正量とに基づいて、通常運転用の前記電圧指令を生成することを特徴とする交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記第一の電圧指令は、前記交流回転機に磁気飽和が発生するのに必要な電流が流れるような電圧指令であることを特徴とする請求項１記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記第一の電圧指令は、前記交流回転機の一方向に電流が流れるような電圧指令である
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】
前記第一の電圧指令による電圧を印加することによる前記回転機電流が前記交流回転機に流れているときに、前記第二の電圧指令による電圧を前記交流回転機に印加する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５】
前記第二の電圧指令は、前記交流回転機において、９０°より大きく２７０°より小さい位相差を有する２方向に印加する電圧指令であることを特徴とする請求項１から４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】
前記第二の電圧指令は、前記交流回転機において、１８０°の位相差を有する２方向に印加する電圧指令である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】
前記磁極位置補正量演算装置は、前記第二の電圧指令により前記電圧印加装置が電圧を前記交流回転機に印加した際に検出された前記検出電流ベクトルから、前記磁極位置を用いて、前記回転子の磁極軸とその直交軸に変換した電流の振幅に基づいて、前記磁極位置補正量を演算することを特徴とする請求項５または６に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項８】
前記交流回転機は三相交流回転機であり、
前記第二の電圧指令は、各相が１２０°の位相差を有する同一周波数の電圧指令であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項９】
前記電圧印加装置は、任意のスイッチング周期で半導体スイッチをオンおよびオフさせることで前記交流回転機に電圧を印加する装置であり、
前記第二の電圧指令は、前記スイッチング周期の３の倍数の周期であることを特徴とする請求項８記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記磁極位置補正量演算装置は、前記第二の電圧指令を印加した際に検出された前記検出電流ベクトルに含まれる、前記第二の電圧指令と同じ周期の前記検出電流ベクトルの電流振幅に基づいて、前記磁極位置補正量を演算することを特徴とする請求項８または９に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記電圧ベクトル指令生成装置は、前記磁極位置補正量を演算する際に、前記交流回転機の前記回転子の位置を複数回変更し、
前記回転子の異なる位置毎に、
前記交流回転機に目標電流を流す第一の電圧指令と、前記第一の電圧指令により、前記交流回転機に電流が流れている状態における前記磁極位置補正量を演算するための第二の電圧指令とを、前記交流回転機に電圧が印加されるように、順次生成し、
前記磁極位置補正量演算装置は、前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令と、前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令による電圧を印加した際に検出された前記検出電流ベクトルとに基づいて前記磁極位置補正量を演算し、前記検出電流ベクトル及び前記回転子の位置に対応づけた前記磁極位置補正量を前記記憶装置に記憶することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１２】
交流回転機を電圧指令に基づいて駆動する際に、前記電圧指令に対応する前記交流回転機の回転子の磁極位置を推定した推定位置と、前記交流回転機が駆動される場合における前記回転子の磁極位置との差である磁極位置誤差を補正する磁極位置補正量を、演算する磁極位置補正量演算方法であって、
前記交流回転機に目標電流を流す第一の電圧指令と、前記第一の電圧指令により、前記交流回転機に電流が流れている状態における前記磁極位置補正量を演算するための電圧指令
であって、前記第一の電圧指令により前記交流回転機に電流が流れているときに前記交流回転機に電圧を印加する電圧指令である第二の電圧指令とを、順次生成する電圧指令生成手順と、
前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令を、前記交流回転機に順次印加する電圧指令印加手順と、
前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令と、前記第一の電圧指令及び前記第二の電圧指令による電圧を印加した際に電流ベクトル検出装置により検出された検出電流ベクトルとに基づいて前記磁極位置補正量を演算する磁極位置補正量演算手順と、を含むことを特徴とする磁極位置補正量演算方法。
【請求項１３】
前記第一の電圧指令は、前記交流回転機に磁気飽和が発生するのに必要な電流が流れるような電圧指令であることを特徴とする請求項１２記載の磁極位置補正量演算方法。
【請求項１４】
前記第二の電圧指令は、前記交流回転機において、９０°より大きく２７０°より小さい位相差を有する２方向に印加する電圧指令であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の磁極位置補正量演算方法。
【請求項１５】
前記第二の電圧指令は、前記交流回転機において、１８０°の位相差を有する２方向に印加する電圧指令であることを特徴とする請求項１４記載の磁極位置補正量演算方法。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の磁極位置補正量演算方法において、
前記交流回転機の前記回転子の位置を設定する回転子引込動作手順と、を含み、
前記回転子引込動作手順で設定された前記回転子の位置毎に、前記電圧指令生成手順、前記電圧指令印加手順、前記磁極位置補正量演算手順を実行し、
前記交流回転機の前記回転子の位置を複数回変更して、前記回転子引込動作手順、前記電圧指令生成手順、前記電圧指令印加手順、前記磁極位置補正量演算手順を実行することを特徴とする磁極位置補正量演算方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期機やＳｙｎＲＭ（シンクロナスリラクタンスモータ、Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒ）といった交流回転機の回転子位置を、位置センサを用いることなく制御できる交流回転機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流回転機を精度良く制御できる方法としてベクトル制御が幅広く知られている。交流回転機のベクトル制御において、交流回転機を所望の出力や回転数で回転させるため、通常は速度センサや位置センサにより交流回転機の回転子位置（回転子の磁極位置）や回転子速度を取得して制御を行っている。しかし、これらのセンサは、耐故障性やメンテナンスの面で不利となる。そこで、センサを用いることなく、交流回転機の回転子の磁極位置や回転速度を検出する方法が用いられる。これらの方法として、誘起電圧を利用した方法が公知であり、主に誘起電圧が大きい高速域での運転で有利である。一方、ゼロ速や低速域など誘起電圧を用いるのが困難な速度領域においては、交流回転機に基本周波数と異なる周波数の電圧や電流を重畳して、得られるインダクタンスの突極性を利用して回転子の磁極位置を推定する技術が知られている。（例えば、特許文献１）【０００３】
しかしながら、一般的にインダクタンスの突極性を利用して回転子の磁極位置を推定する方法では、交流回転機に大電流が流れる場合、インダクタンスの磁気飽和の影響で推定される回転子の磁極位置に誤差が発生するという問題がある。この位置誤差の影響により、位置決め制御時の位置決め精度劣化や速度制御の応答劣化など制御性能の低下につながる。【０００４】
この問題を解決する方法が、特許文献２に記載されている。特許文献２には、交流回転機に高周波交番電圧を印加し、得られる高周波電流値を、推定角から４５度ずらした位相でｄ−ｑ軸座標に変換し、そこから得られる高周波インピーダンスＺｄｍとＺｑｍが一致するように回転子の磁極位置を推定する方法と、高負荷時の補正のために、電流指令値のトルク成分ｉδ＊に比例定数Ｋθを乗算した補償角θｒ＾だけ、推定した磁極位置θ＾から減算することにより、推定位置θｃ＾を演算する方法が開示されている。【０００５】
また特許文献３には、電圧指令空間ベクトルの長さｖｈ＊が、トルク目標Ｔ＊に関する関数ｆｖ（Ｔ＊）で定める電圧ベクトル長さの目標ｖｈ＊＊と一致するような補正角θｃｒを算出する方法と、高負荷時の補正のために、推定演算した回転子の磁極位置にθｃｒを加算する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３１２４７２号公報（００１０段〜００１１段、図１）
【特許文献２】特許第４６８７８４６号公報（００２４段、００２７段〜００３５段、図１）
【特許文献３】特許第３８８２７２８号公報（００２１段〜００２４段、図２、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２、３のいずれの方法において、高負荷時に発生する回転子の磁極位置の推定誤差を補正するために補償角θｒ＾あるいは補正角θｃｒを用いて、推定する回転子の磁極位置を補正して交流回転機の制御性能を高めることができるとしている。これらの補償角や補正角は、回転子の磁極位置の推定誤差を補正するための補正量なので、以後、従来の説明においても補償角や補正角を磁極位置補正量と呼称する。ここで、これらの磁極位置補正量は交流回転機を駆動する前に予め測定しておく必要がある。特許文献２、３では具体的な測定方法について触れられていないが、一般的には、制御対象とする交流回転機を負荷装置に接続して、実機に回転機電流を印加しながら磁極位置補正量を実測することが考えられる。または、実機測定の手間を省くために電磁界解析によって、磁極位置補正量を求める方法も考えられる。【０００８】
しかしながら、これらの方法では対象となる交流回転機に回転機電流を印加するために、交流回転機を負荷装置に接続する必要があり、交流回転機がすでに機械装置に組み込まれた状態では、負荷装置に接続することができず事前の磁極位置補正量の測定を行うことができない。また、電磁界解析を用いれば実機の測定は不要であるが、交流回転機の内部構造が不明な交流回転機ではこの方法を用いることはできず、交流回転機を負荷装置に接続して測定することが必須である。したがって、このような交流回転機では磁極位置補正量を求めることができず、交流回転機の制御性能を高くすることができない。【０００９】
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あり、交流回転機を負荷装置に接続することなく回転機電流印加時に発生する磁極位置誤差を補正する磁極位置補正量を演算することができ、推定する回転子の磁極位置を磁極位置補正量で補正した制御指令に基づいて制御することにより、交流回転機の制御性能を高くすることができる交流回転機の制御装置の実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の交流回転機の制御装置は、交流回転機を制御する電圧指令を生成する電圧ベクトル指令生成装置と、電圧指令に基づいて交流回転機に電圧を印加する電圧印加装置と、交流回転機に流れる回転機電流を成分とする検出電流ベクトルを検出する電流ベクトル検出装置と、通常運転と異なる交流回転機の補正量作成運転の際に、電圧指令に対応する交流回転機の回転子の磁極位置を推定した推定位置と、電圧指令に基づいて交流回転機が駆動される場合における回転子の磁極位置との差である磁極位置誤差を補正する磁極位置補正量を、演算する磁極位置補正量演算装置と、磁極位置補正量を記憶する記憶装置とを備え、補正量作成運転の際に、電圧ベクトル指令生成装置は、交流回転機に目標電流を流す第一の電圧指令と、第一の電圧指令により、交流回転機に電流が流れている状態における磁極位置補正量を演算するための電圧指令であって、第一の電圧指令により交流回転機に電流が流れている状態で交流回転機に電圧を印加する電圧指令である第二の電圧指令とを、交流回転機に電圧が印加されるように、順次生成し、磁極位置補正量演算装置は、第一の電圧指令及び第二の電圧指令と、第一の電圧指令及び第二の電圧指令による電圧を印加した際に検出された検出電流ベクトルとに基づいて磁極位置補正量を演算し、検出電流ベクトルに対応づけた前記磁極位置補正量を前記記憶装置に記憶し、交流回転機を通常運転する際に、電圧ベクトル指令生成装置は、電流ベクトル検出装置で検出した検出電流ベクトルと、当該検出電流ベクトルに対応した磁極位置補正量とに基づいて、通常運転用の電圧指令を生成することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１１】
本発明の交流回転機の制御装置は、磁極位置補正量演算装置が第一の電圧指令及び第二の電圧指令に基づく電圧を交流回転機に印加した際に検出された検出電流ベクトルと、第一の電圧指令及び第二の電圧指令とに基づいて磁極位置補正量を演算するので、交流回転機を負荷装置に接続することなく回転機電流印加時に発生する磁極位置誤差を補正する磁極位置補正量を演算することができ、推定する回転子の磁極位置を磁極位置補正量で補正した制御指令に基づいて制御することにより、交流回転機の制御性能を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による交流回転機の制御装置の構成を示す図である。
【図２】図１の磁極位置補正量演算装置の構成を示す図である。
【図３】図２の高周波成分抽出部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１による交流回転機の制御装置の磁極位置補正量演算処理を示すフローチャートである。
【図５】回転機電流印加時における交流回転機のインダクタンス分布の変化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１による回転子磁束および電圧指令ベクトル印加方向を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２による磁極位置補正量演算装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２による電圧印加装置の三角波キャリアと三相交流位置推定用電圧指令の関係を示す図である。
【図９】回転機電流印加時におけるＵＶＷ各相のインダクタンス変化を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２におけるＵＶＷ各相の回転子位置に対する電流振幅の変化を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３による交流回転機の制御装置の磁極位置補正量演算処理を示すフローチャートである。
【図１２】交流回転機固定子のインダクタンス分布を説明するための図である。
【図１３】交流回転機固定子のインダクタンス分布を示す図である。
【図１４】回転機電流印加時における交流回転機のインダクタンス分布を示す図である。
【図１５】本発明による交流回転機の駆動システムのハードウエア構成を示す図である。
【図１６】本発明による交流回転機の駆動システムの他のハードウエア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態では、交流回転機の負荷時（回転機電流印加時）の磁極位置補正量を演算するための電圧指令として、第一の電圧指令と第二の電圧指令を印加する。第一の電圧指令は交流回転機に磁気飽和を発生させる電圧指令であり、第二の電圧指令は磁極位置補正量を演算するための電圧指令である。第一の電圧指令と第二の電圧指令を順次印加することにより、ごく短時間の電流印加で、交流回転機を回転させることなく磁気飽和時の磁極位置補正量を演算することができる。これにより、交流回転機が機械装置に接続されるなど負荷装置に接続できない状態であっても、磁極位置補正量を演算して回転機のセンサレス制御性能を高くすることができる交流回転機の制御装置について述べる。なお、適宜、交流回転機を、単に回転機と称する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態１による交流回転機の制御装置の構成を示す図である。図２は図１の磁極位置補正量演算装置の構成を示す図であり、図３は図２の高周波成分抽出部の構成を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１による交流回転機の制御装置の磁極位置補正量演算処理を示すフローチャートである。
【００１５】
交流回転機１は同期電動機であって、ここでは、永久磁石を用いた同期機である。本実施の形態では、同期電動機を例に挙げて説明するが、他種類の回転機であっても同様の原理で構成することが可能である。交流回転機制御装置１０は、電流ベクトル検出装置２と、電圧印加装置３と、電圧ベクトル指令生成装置４と、磁極位置補正量演算装置５と、記憶装置６とを備える。交流回転機１には、交流回転機１の電流ベクトルを検出する電流ベクトル検出装置２と、交流回転機１に電圧を印加するインバータ等の電力変換器に相当する電圧印加装置３が接続されている。
【００１６】
電流ベクトル検出装置２は、交流回転機１の回転機電流である三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流を検出して、検出電流ベクトルＩｄｔを出力する。検出電流ベクトルＩｄｔの成分は、三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗである。三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出するには、電流を三相とも検出するほか、２相分を検出して三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの和がゼロであることを利用して三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを求めてもよいし、インバータ母線電流やスイッチング素子に流れる電流とスイッチング素子の状態から三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを演算してもよい。電圧印加装置３は、電圧ベクトル指令生成装置４から出力される電圧ベクトル指令に基づいて、交流回転機１に電圧を印加する。電圧ベクトル指令生成装置４は、交流回転機１を通常の運転を行う場合は、通常運転用の電圧ベクトル指令を電圧印加装置３に出力し、磁極位置補正量を演算する場合に、第一の電圧指令ベクトルＶ１＊と第二の電圧指令ベクトルＶ２＊を電圧印加装置３に出力する。第一の電圧指令ベクトルＶ１＊の成分は、後述するＶｄ１＊、Ｖｑ１＊である。第二の電圧指令ベクトルＶ２＊の成分は、後述するＶｄ２＊、Ｖｑ２＊である。
【００１７】
電圧ベクトル指令生成装置４と磁極位置補正量演算装置５の構成を説明する前に、本発明の課題である高周波電圧を用いた回転子の磁極位置推定における電圧印加時、すなわち回転機電流を印加して交流回転機１を駆動する際に発生する推定誤差について述べる。なお、適宜、回転子の磁極位置を、単に磁極位置と称する。
【００１８】
図５は、回転機電流印加時における交流回転機のインダクタンス分布の変化を示す図であり、回転子の磁極のＮ極の位置を原点とした時の電気角一周期のインダクタンスの分布を示した図である。図５の横軸は交流回転機１における位置（電気角）であり、縦軸はインダクタンスである。無負荷時は、実線で示したインダクタンス分布１１のように、回転子磁束軸（以後ｄｍ軸とする）のインダクタンスが一番低く、磁極位置（ｄｍ軸）から±９０度進んだ位置（以後ｑｍ軸とする）のインダクタンスが一番高くなるような、回転機の電気角の２倍の周期で変化するインダクタンス分布となる。前述の高周波電圧を印加して磁極位置を推定する方法においては、回転機の駆動周波数とは異なる周波数の電圧を重畳して、このインダクタンスの差（突極性）を検出することにより磁極位置を推定する。しかし、回転機に回転機電流が印加される場合には、回転機内部で磁気飽和が発生し、破線でしたインダクタンス分布１２のように、インダクタンスの分布がθｅの角度だけずれたような波形に変化し、推定する磁極位置はインダクタンス分布と同様にθｅの角度だけずれたものになる。
【００１９】
このため、インダクタンスの突極性を利用した磁極位置推定方法は、回転機電流が発生したときには、得られる推定磁極位置をずれ角θｅだけ補正する必要がある。なお、このずれ角θｅは回転機電流の大きさによって変化するため、補正量の測定は回転機電流の大きさを複数パターンに変更して測定する必要がある。しかしながら、大きな回転機電流を流すと、交流回転機にトルクが発生する方向の電流（トルク電流）により、交流回転機にトルクが生じ、回転速度が不用意に大きくなったりするため、従来これらの測定は、試験用に位置検出器を付与した回転機を負荷装置に接続して、負荷装置にて、速度を一定に制御したり、または、交流回転機が動かないように位置制御したり、または固定治具を用いたりして、交流回転機の速度が一定または動かないようにしたうえで、回転機電流を複数パターンに変更しながら磁極位置推定値と位置検出器との差分を測定する必要があった。
【００２０】
本実施の形態では、回転機電流を複数回変更して印加したときの磁極位置補正量を演算するために、瞬時的に回転機電流を流して交流回転機に磁気飽和を生じさせるために印加する第一の電圧指令、第一の電圧指令を印加したことにより交流回転機に磁気飽和が生じた後に、磁極位置補正量を演算するための第二の電圧指令を順次印加し、それぞれの電圧指令の印加時間を短くすることにより、各電圧指令を印加したときに交流回転機に発生するトルクを可能な限り抑制することで、交流回転機の速度が不用意に大きくなることを防ぎ、負荷装置を用いることなく交流回転機１の駆動の際の磁極位置推定誤差（推定磁極誤差θｅ）を演算することを特徴とする。磁極位置推定誤差（推定磁極誤差θｅ）は、図５で説明したずれ角θｅである。交流回転機制御装置１０は、磁極位置推定誤差（推定磁極誤差θｅ）を磁極位置補正量θｃとして、補正された電圧ベクトル指令を電圧印加装置３に出力し、交流回転機１を高精度に制御することができる。
【００２１】
磁極位置推定誤差（推定磁極誤差θｅ）を演算するための電圧ベクトル指令生成装置４と磁極位置補正量演算装置５の動作について説明する。まず、電圧ベクトル指令生成装置４の電圧指令の生成方法と、この電圧指令による補正量の演算方法について説明する。次に、磁極位置補正量演算装置５で本実施の形態の具体的な動作を説明する。
【００２２】
電圧ベクトル指令生成装置４は、第一の電圧指令と第二の電圧指令を順次生成する。以下に、第一の電圧指令の電圧指令の演算方法と第二の電圧指令の電圧指令による補正量の演算原理について説明する。
【００２３】
第一の電圧指令は、交流回転機１に磁気飽和を発生させるための電圧指令である。前述のとおり、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃは、交流回転機１に印加する回転機電流の大小で磁気飽和の度合いが変化する。よって、第一の電圧指令は、交流回転機に磁気飽和が発生するのに必要な電流が流れるような電圧指令であることが、必須条件である。磁気飽和の度合いの変化を測定するためには、交流回転機１の一方向に電流を流し、その電流量を変更して、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃを複数回演算する。ここで、目的の回転機電流を目標電流ベクトルＩｄｑ＊とし、目標電流ベクトルＩｄｑ＊の成分をｄ軸目標電流値Ｉｄ＊及びｑ軸目標電流値Ｉｑ＊とおく。例えば（１）式のようにｄｑ軸電流を用いた比例積分制御を用いて電流ループを構成すれば、目的の回転機電流の値を印加して磁気飽和を発生させることができる。
【００２４】
【数１】
0005893232.tif 000002
【００２５】
ここで、Ｖｄ＊はｄ軸電圧指令であり、Ｖｑ＊はｑ軸電圧指令であり、（Ｖｄ＊，Ｖｑ＊）はｄｐ軸電圧指令ベクトルである。Ｉｄはｄ軸検出電流値であり、Ｉｑはｑ軸検出電流値であり、（Ｉｄ，Ｉｑ）はｄｑ軸検出電流ベクトルである。ｋｃｄｐはｄ軸電流制御比例定数であり、ｋｃｑｐはｑ軸電流制御比例定数である。ｋｃｄｉはｄ軸電流制御積分定数であり、ｋｃｑｉはｑ軸電流制御積分定数である。
【００２６】
ただし、この方法では電流値が所望の値に収束するまでに制御周期数ステップの時間がかかり、この間に流れるトルク電流によって交流回転機１が意図しない回転をする場合がある。そのため、本実施の形態では予め目的の電流値が流れるような電圧指令を演算しておき、この電圧指令に基づいて電圧印加装置３から電圧を印加することで、短いステップで所望の電流量を交流回転機１に印加し、交流回転機１の回転を抑制できる。
【００２７】
目的の電流値であるｄ軸目標電流値Ｉｄ＊、ｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を印加するための電圧指令の演算方法について述べる。同期回転機のｄｑ軸上での電圧方程式は、（２）式で表すことができる。
【数２】
0005893232.tif 000003
【００２８】
ただし、Ｒは電機子抵抗、φｆは磁石磁束、Ｌｄ、Ｌｑはそれぞれｄ軸、ｑ軸のインダクタンスであり、これらは事前に設定することが可能である。
【００２９】
電圧ベクトル指令生成装置４が出力する第一の電圧指令ベクトルＶ１＊と目標電流ベクトルＩｄｑ＊の関係を（２）式を用いて導出する。電圧ベクトル指令生成装置４が出力する第一の電圧指令ベクトルＶ１＊における第一の電圧値、すなわちｄ軸及びｑ軸の第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊を（２）式のＶｄ、Ｖｑに代入し、目標電流ベクトルＩｄｑ＊におけるｄ軸目標電流値Ｉｄ＊、ｑ軸目標電流値Ｉｑ＊を（２）式のＩｄ、Ｉｑに代入し、交流回転機１を回転させないこと（ωｒ≒０）を勘案して、ωｒ＝０を代入すると、第一の電圧指令ベクトルＶ１＊は（３）式で表せる。
【００３０】
【数３】
0005893232.tif 000004
【００３１】
（３）式から演算した電圧指令を第一の電圧指令とし、第一の電圧指令の印加時間を短縮することで、トルク電流の発生時間を短くし、トルク電流の発生を抑制することができる。実施の形態１における第一の電圧指令は２つの成分をもつ第一の電圧指令ベクトルＶ１＊であり、第一の電圧指令ベクトルＶ１＊の成分はｄ軸電圧指令Ｖｄ１＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ１＊である。以上が第一の電圧指令の生成方法である。
【００３２】
第二の電圧指令は、推定磁極位置の補正量を演算するための電圧指令であり、本実施の形態では、交流回転機１の駆動周波数より高い周波数ωｈ、及び高周波電圧振幅Ｖｈで、交流回転機の磁極軸であるｄ軸において、１８０°の位相差を有する２方向の電圧指令を用いる。このため、第二の電圧指令のｄ軸において、一方向の値が正となり、他方向の値が負となる。また、第二の電圧指令の２方向の位相差は、１８０°に限らず、９０°より大きく２７０°より小さい値の範囲にあってもよい。すなわち、第二の電圧指令の一方向が、第二の電圧指令の他方向に対して１８０°の位相差を有する成分を含んでいればよい。なお、１８０°の位相差を有する２方向の電圧を交番と呼ぶこととする。本実施の形態では第二の電圧指令を２つの成分をもつ第二の電圧指令ベクトルＶ２＊とし、その成分を軸電圧指令Ｖｄ２＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ２＊とおき（４）式で与える。
【００３３】
【数４】
0005893232.tif 000005
【００３４】
第二の電圧指令は、第一の電圧指令を印加したことにより交流回転機に電流が流れているときに、すなわち、交流回転機が磁気飽和している状態で、少なくとも周波数ωｈの一周期の分の交番電圧をｄ軸に与え、磁極位置補正量演算装置５がこのとき得られる検出電流ベクトルＩｄｔから磁極位置補正量θｃを演算する。図６に示す第二の電圧指令ベクトルＶ２＊を印加する方向は、ｄ軸方向である。図６は、本発明の実施の形態１による回転子磁束および電圧指令ベクトル印加方向を示す図である。図６のように、回転子磁束ベクトル１３の方向をｄｍ軸、その直交方向をｑｍ軸とし、電圧指令ベクトルＶ２＊を印加する方向をｄ軸、その直交方向をｑ軸とする。また、ｄ軸とｄｍ軸との偏差がΔθである。
【００３５】
ここで、磁極位置補正量θｃを演算する原理について述べる。ｄ軸に交番する電圧指令ベクトルＶ２＊は、高周波電圧指令ベクトルＶｄｑｈである。高周波電圧指令ベクトルＶｄｑｈの成分は、高周波電圧指令ｖｄｈ、ｖｑｈである。高周波電圧指令ｖｄｈはｄ軸高周波電圧指令であり、高周波電圧指令ｖｑｈはｑ軸高周波電圧指令である。高周波電圧指令ｖｄｈ、ｖｑｈを印加するときに、交流回転機１に流れる電流ベクトルの数式について説明する。
【００３６】
高周波電圧指令ベクトルＶｄｑｈをｄ軸に印加するときの交流回転機１の数式は（５）式のように表現することができる。（５）式中のｐは微分演算子である。なお前述のとおり、ある回転機電流の印加時に交流回転機１の内部に磁気飽和が発生し、ある回転機電流がながれる場合に、推定磁極誤差がθｅ発生しているとする。
【００３７】
【数５】
0005893232.tif 000006
【００３８】
ただし、Ｌｄｃ、Ｌｑｃ、Ｌｄｑｃ、Ｌ、ｌは以下の通りである。
Ｌｄｃ＝Ｌ−ｌｃｏｓ２（Δθ−θｅ）
Ｌｑｃ＝Ｌ＋ｌｃｏｓ２（Δθ−θｅ）
Ｌｄｑｃ＝ｌｓｉｎ２（Δθ−θｅ）
Ｌ＝（Ｌｄ＋Ｌｑ）／２
ｌ＝（Ｌｄ−Ｌｑ）／２
【００３９】
ここで、Ｒは交流回転機１の電機子抵抗であり、Ｌｄはｄｍ軸方向のインダクタンスであり、Ｌｑはｑｍ軸方向のインダクタンスである。Δθはｄｍ軸の位置（電気角）からｄ軸の位置（電気角）を引いた偏差であり、ωｒは回転速度であり、φｆは回転子磁束ベクトルの大きさである。ｉｄｈはｄ軸高周波電流であり、ｉｑｈはｑ軸高周波電流である。なお、ｉｄｈ、ｉｑｈは、ｄ軸、ｑ軸を省略して、適宜、高周波電流と称する。他の電圧や電流の名称においても、適宜、ｄ軸、ｑ軸を省略した名称を使用する。
【００４０】
交流回転機１を回転させない（回転速度ωｒ≒０）ようにするので、交流回転機１は停止状態であるとし、回転速度ωｒ＝０とおくと、式（５）より、式（６）を得ることができる。
【数６】
0005893232.tif 000007
【００４１】
更に高周波電圧指令ベクトルＶｄｑｈを（４）式の第二の電圧指令ベクトルで与えるとする。（６）式の右辺第２項は、高周波電流の微分であり、高周波電流の微分は高周波電圧の角周波数ωｈ倍されるため、右辺第２項は右辺第１項よりも非常に大きくなり（右辺第２項≫右辺第１項となり）、右辺第１項は無視することができる。その結果、（６）式を変形して、（７）式を得ることができる。
【００４２】
【数７】
0005893232.tif 000008
【００４３】
高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを成分とする高周波電流ベクトルＩｄｑｈは、（７）式の両辺を積分することで、（８）式のようになる。
【数８】
0005893232.tif 000009
【００４４】
ここで、式（８）の高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈの振幅成分を利用すれば、推定磁極誤差θｅを電流振幅の関数で表すことができる。ここでは、高周波電流ｉｄｈの直交成分ｉｑｈの電流振幅｜ｉｑｈ｜を用いると、式（８）から式（９）を得ることができる。
【数９】
0005893232.tif 000010
【００４５】
また、式（９）をΔθの式に直すと、式（１０）となる。
【数１０】
0005893232.tif 000011
【００４６】
交流回転機１が停止中の磁極位置θ０は、例えば特許第４２７１３９７号公報に記載された演算方法を用いることで予め演算することができる。また、実施の形態１では、第一の電圧指令（第一の電圧指令ベクトルＶ１＊）と第二の電圧指令（第二の電圧指令ベクトルＶ２＊）の印加中に、交流回転機１はほとんど回転しないことから、ｄｍ軸は既知であり、Δθは無視でき、Δθ＝０とすることができるため、（１１）式が得られる。
【００４７】
【数１１】
0005893232.tif 000012
【００４８】
ここで、高周波電圧指令ｖｄｈの角周波数ωｈと高周波電圧振幅Ｖｈは、任意に設定できるものであるため既知である。Ｌ、ｌは、（５）式のただし書きに示した式からＬｄ、Ｌｑより求めることができるものであり、Ｌｄ、Ｌｑは事前に測定することで把握できるため、Ｌ、ｌも既知である。
【００４９】
以上のように、磁気飽和によって発生する推定磁極誤差θｅは｜ｉｑｈ｜にもとづいて演算することができ、第二の電圧指令を印加時の｜ｉｑｈ｜を測定することで、推定磁極誤差θｅを演算することができる。演算した推定磁極誤差θｅを磁極位置補正量θｃとするので、θｅをθｃと置き換えた式で磁極位置補正量θｃを演算することができる。以上が、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃを演算する原理である。
【００５０】
電圧ベクトル指令生成装置４は、第一の電圧指令と第二の電圧指令とを順次生成し、電圧印加装置３と磁極位置補正量演算装置５に電圧指令を出力する。次に磁極位置補正量演算装置５の動作について説明する。磁極位置補正量演算装置５は、電圧ベクトル指令生成装置４の生成する電圧指令である第一の電圧指令ベクトルＶ１＊及び第二の電圧指令ベクトルＶ２＊と、電流ベクトル検出装置２の出力する検出電流ベクトルＩｄｔをもとに、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃを演算する。磁極位置補正量演算装置５の動作について図２を用いて説明する。
【００５１】
磁極位置補正量演算装置５は、座標変換器５１と、高周波成分抽出部５２と、振幅抽出部５３と、加減算器５４と、磁極位置補正量演算部５５を備える。座標変換器５１は、電流ベクトル検出装置２が出力する検出電流ベクトルＩｄｔ、すなわち（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、前述した磁極位置θ０を用いてｄ軸−ｑ軸のｄ−ｑ軸座標（磁極軸座標）上の電流に座標変換し、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑ、すなわち（ｉｄｓ，ｉｑｓ）を出力する。検出電流ベクトルＩｄｔの成分は、三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗであり、ｄｑ軸電流ベクトルＩｄｑの成分は、ｄ軸変換電流ｉｄｓ及びｑ軸変換電流ｉｑｓである。
【００５２】
高周波成分抽出部５２は、ｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）から第二の電圧指令と同一周波数成分を抽出できるものならどのようなものを用いてもよい。例えば、狭帯域のバンドストップフィルタとして公知であるノッチフィルタを利用して、図３のように高周波電流ベクトルＩｄｑｈ、すなわち（ｉｄｈ，ｉｑｈ）を抽出する。図３のノッチフィルタ７１では、（１２）式で表せる特性のノッチフィルタにより、高周波電圧指令ベクトルＶｄｑｈの角周波数ωｈと同じ角周波数を除去するフィルタ処理をｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）に施して、ｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）から角周波数ωｈ成分を除去する。加減算器７２ではｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）からノッチフィルタ７１の出力を減算することで、ｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）から角周波数ωｈ成分の高周波電流ベクトル（ｉｄｈ，ｉｑｈ）を演算する。なお、式（１２）のｓはラプラス演算子、ｑｘはノッチの深さである。
【００５３】
【数１２】
0005893232.tif 000013
【００５４】
振幅抽出部５３では、高周波電流ｉｑｈに対して（１３）式の演算をすることで、高周波電流ｉｑｈの大きさ、すなわち電流振幅である｜ｉｑｈ｜を演算し出力する。なお、式（１３）中のＴは高周波電流ｉｑｈの周期である。
【数１３】
0005893232.tif 000014
【００５５】
加減算器５４は、ｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）から、高周波電流成分である高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを減算し、ｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）の基本波成分である基本波電流ベクトルＩｄｑｆ、すなわち（ｉｄ，ｉｑ）を生成する。なお、基本波電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）は、ノッチフィルタ７１の出力と同値であるので、この値を利用してもよい。
【００５６】
磁極位置補正量演算部５５は、電流振幅｜ｉｑｈ｜とｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）の基本波成分である基本波電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）とから、磁極位置補正量θｃを演算する。まず、（１１）式から電流振幅｜ｉｑｈ｜を用いて推定磁極誤差θｅを演算する。このときの磁気飽和の大きさは基本波電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）から分かるため、ｉｄ、ｉｑ、θｅの情報にまとめることができる。したがって、磁極位置補正量演算部５５は、ある回転機電流時の推定磁極誤差θｅを演算できる。前述したように、第一の電圧指令の電圧値を複数回変更して、複数個の（ｉｄ，ｉｑ，θｅ）を生成する。磁極位置の補正は、推定磁極誤差θｅだけ補正すればよいので、磁極位置補正量θｃは推定磁極誤差θｅと同じ値になる。基本波電流ｉｄ、ｉｑと磁極位置補正量θｃの各値をメモリーなどの記憶デバイスを備えた記憶装置６に記憶する。なお、基本波電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）は、検出電流ベクトルＩｄｔに対応づけられている。
【００５７】
ここで、交流回転機１をセンサレスで駆動する際に必要な磁極位置補正量θｃは、たとえば駆動時のトルク軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆから（１４）式のように磁極位置補正量θｃを演算して利用することができる。この場合は、比例定数Ｋが必要となる。
【数１４】
0005893232.tif 000015
【００５８】
比例定数Ｋは、たとえば最小二乗法を用いて、複数個取得したｑ軸基本波電流ｉｑと推定磁極誤差θｅから演算することができる。（１４）式に限らず、演算したｉｄ、ｉｑ、θｅ（あるいはθｃ）をｄｑ軸電流のマップ（テーブル）として保持することで、さらに精度よく推定磁極誤差θｅや磁極位置補正量θｃを演算することもできる。比例定数Ｋは、トルク軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆの指定値範囲毎に異なる値を利用してもよい。（１４）式を用いて交流回転機１を制御する場合は、複数の比例定数Ｋとトルク軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆとのテーブルを保持すればよいので、記憶データ量を少なくできるメリットがある。また、１つの比例定数Ｋの場合は、テーブル形式にする必要はないので、さらに記憶データ量を少なくできる。
【００５９】
また、磁極位置補正量θｃとして説明した磁極位置補正量は角度の情報に限らず、電流値の情報とすることもできる。例えば国際公開ＷＯ２０１３/１１４６８８Ａ１によれば、推定磁極誤差θｅが高周波のｑ軸電流振幅によって変化することに注目して、電流振幅を磁極位置補正量として利用している。この場合は、本実施の形態で測定した電流振幅｜ｉｑｈ｜を磁極位置補正量として、本実施の形態と同様の演算を行えばよい。電流振幅｜ｉｑｈ｜を磁極位置補正量とする場合は、磁極位置補正量の符号をＩｃとすることにする。
【００６０】
すなわち、交流回転機１の駆動制御の方法によって、制御に用いる磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）が変化しても、本実施の形態の方法に基づいて磁気飽和の状態を変更し、第二の電圧指令として駆動制御の状態に合わせた電圧を印加して必要な磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算することで、制御方法毎に最適な、磁気飽和時の磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算することが可能である。
【００６１】
本実施の形態の磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）の演算処理手順を、図４に基づいて説明する。
【００６２】
まず、ステップＳＴ０１において、交流回転機制御装置１０は、プログラムカウンタｋを初期値が０で、０〜ｎの間で変化する正数として、目標電流Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を設定する。ｎは１以上の正数である。この場合のｎは、目標電流Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の値が変化する個数（変化させたい設定個数）である。そして、電圧ベクトル指令生成装置４によって、第一の電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と第二の電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を生成する（電圧指令生成手順）。
【００６３】
次に、ステップＳＴ０２において、交流回転機１の回転子が静止している状態で、電圧印加装置３によって、第一の電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を交流回転機１に印加し、その後に第二の電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を交流回転機１に印加する（電圧指令印加手順）。続いて、ステップＳＴ０３において、磁極位置補正量演算装置５によって、磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）の演算を実施する（磁極位置補正量演算手順）。
【００６４】
次に、ステップＳＴ０４において、ステップＳＴ０３で演算した基本波電流ｉｄ、ｉｑと磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）のデータを記憶装置６に記憶する（データ記憶手順）。また、プログラムカウンタｋをｋ＝ｋ＋１でカウントアップする。
【００６５】
最後に、ステップＳＴ０５において、ｎ回の磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）の演算が終了したかを判定する。ここでは、プログラムカウンタｋの値がｎとなったときに演算処理を終了し、そうでないときは、ステップＳＴ０１に戻って目標電流Ｉｄ＊、Ｉｑ＊の値を次の値に設定し、ステップＳＴ０１以降を繰り返す。
【００６６】
以上のように、本実施の形態の構成により、交流回転機制御装置１０は、第一の電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊として磁気飽和を発生させる電圧指令を設定し、第二の電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊として磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算する電圧指令を設定し、第一の電圧指令と第二の電圧指令を短時間で順次印加することにより、交流回転機１に回転機電流を印加する時間を短縮し、交流回転機１を回転させることなく磁気飽和時の磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算することができる。また、交流回転機制御装置１０は、交流回転機１が機械装置に接続され、負荷装置に接続できない状態、もしくは、交流回転機１を回転できない状態であっても、磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算して、検出電流ベクトルＩｄｔに対応づけされている、この磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）に基づいて交流回転機１を制御するので、交流回転機１のセンサレス制御性能を高くすることができる。なお、本実施の形態は、ｄ軸とｄｍ軸との偏差であるΔθがほぼゼロとなるように、第一の電圧指令と第二の電圧指令を短時間で順次印加するので、第二の電圧指令を交番する軸は、磁極軸であるｄ軸である。
【００６７】
実施の形態１の交流回転機制御装置１０は、交流回転機１を制御する電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊、第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）を生成する電圧ベクトル指令生成装置４と、電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊、第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）に基づいて交流回転機１に電圧を印加する電圧印加装置３と、交流回転機１に流れる回転機電流（三相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）を成分とする検出電流ベクトルＩｄｔを検出する電流ベクトル検出装置２と、通常運転と異なる交流回転機の補正量作成運転の際に、電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊、第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）に対応する交流回転機１の回転子の磁極位置を推定した推定位置と、電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊、第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）に基づいて交流回転機１が駆動される場合における回転子の磁極位置との差である磁極位置誤差（推定磁極誤差θｅ）を補正する磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を、演算する磁極位置補正量演算装置５と、磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を記憶する記憶装置６とを備える。実施の形態１の交流回転機制御装置１０は、磁極位置補正量演算装置５が、電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊、第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）により電圧印加装置３が電圧を交流回転機１に印加した際に検出された検出電流ベクトルＩｄｔと、電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊、第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）とに基づいて磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算し、検出電流ベクトルＩｄｔに対応づけた磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を記憶装置６に記憶し、電圧ベクトル指令生成装置４が、交流回転機１を通常運転する際に、電流ベクトル検出装置２で検出した検出電流ベクトルＩｄｔと、当該検出電流ベクトルＩｄｔに対応した磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）とに基づいて、通常運転用の電圧指令を生成することを特徴とする。実施の形態１の交流回転機制御装置１０は、上記特徴を有するので、交流回転機１を負荷装置に接続することなく回転機電流印加時に発生する磁極位置誤差（推定磁極誤差θｅ）を補正する磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算することができ、推定する磁極位置を磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）で補正した制御指令に基づいて制御することにより、交流回転機１の制御性能を高くすることができる。
【００６８】
実施の形態１の磁極位置補正量演算方法は、交流回転機１に目標電流Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を流す第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）と、第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）による交流回転機１のインダクタンス状態における磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算するための第二の電圧指令（第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）とを、順次生成する電圧指令生成手順と、第一の電圧指令及び第二の電圧指令を、交流回転機にトルク電流が発生しない設定印加時間において、交流回転機に順次印加する電圧指令印加手順と、第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）及び第二の電圧指令（第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）と、第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）及び第二の電圧指令（第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）による電圧を印加した際に電流ベクトル検出装置２により検出された検出電流ベクトルＩｄｔとに基づいて磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算する磁極位置補正量演算手順と、を含むことを特徴とする。実施の形態１の磁極位置補正量演算方法は、上記特徴を有するので、交流回転機１を負荷装置に接続することなく回転機電流印加時に発生する磁極位置誤差（推定磁極誤差θｅ）を補正する磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算することができる。実施の形態１の磁極位置補正量演算方法により、推定する磁極位置を磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）で補正した制御指令に基づいて制御することにより、交流回転機１の制御性能を高くすることができる。
【００６９】
実施の形態２．
実施の形態１では、負荷装置等を用いることなく、磁気飽和時の磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を求める方法について示した。また、その磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）の演算に用いる補正量演算用電圧は、ｄｍ軸方向に交番する電圧指令とした。しかし、（１１）式のように推定磁極誤差θｅの演算のために、Ｌやｌ等の回転機定数を用いる場合は、設定する回転機定数に実際の回転機定数との誤差があると、磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）の演算精度が低下することがある。実施の形態２では、回転機定数を用いることなく磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）の演算を行う方法について述べる。
【００７０】
本実施の形態では、電圧ベクトル指令生成装置４の出力する第二の電圧指令（第二の電圧指令ベクトルＶ２＊）が異なる。以下、第二の電圧指令と、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃの演算原理について述べ、これを実現するための磁極位置補正量演算装置５の具体的な構成を述べる。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であるため説明は省略する。
【００７１】
図７は、本発明の実施の形態２による磁極位置補正量演算装置の構成を示す図である。本実施の形態による電圧印加装置３は、電圧ベクトル指令生成装置４の出力である第一の電圧指令や第二の電圧指令などの電圧指令に基づいて、任意スイッチング周期で半導体スイッチをオン（ＯＮ）およびオフ（ＯＦＦ）させることで、交流回転機１に電圧印加をする装置である。例えば、公知である三角波比較ＰＷＭインバータのように、三角波キャリアの周期を前述した任意のスイッチング周期とするような電圧印加装置である。以下は、三角波比較ＰＷＭインバータを例にして説明を行う。図８は、本発明の実施の形態２による電圧印加装置の三角波キャリアと三相交流位置推定用電圧指令の関係を示す図である。図９は回転機電流印加時におけるＵＶＷ各相のインダクタンス変化を示す図であり、図１０は本発明の実施の形態２におけるＵＶＷ各相の回転子位置に対する電流振幅の変化を示す図である。
【００７２】
本実施の形態では、第二の電圧指令として交流回転機１の駆動周波数より高い周波数の電圧指令を重畳し、得られるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の電流値の大小関係から磁極位置補正量θｃを演算することを特徴とする。後述のように、磁極位置補正量θｃの演算に回転機定数を用いないことから、回転機定数の設定に誤差がある場合であっても磁極位置補正量θｃの演算精度を高くすることができる。
【００７３】
第二の電圧指令である第二の電圧指令ベクトルＶ２＊は、例えば、図８に示すように、電圧印加装置である三角波比較ＰＷＭインバータの三角波キャリア波形１４の半周期Ｔｃを１区間としたとき、６区間（Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３、Ｓｔ４、Ｓｔ５、Ｓｔ６）で１周期となるような信号であって、三相平衡とするとするために各相間で２区間ずつずらした信号、すなわち、Ｕ相パルス電圧指令波形１５、Ｖ相パルス電圧指令波形１６、Ｗ相パルス電圧指令波形１７のように設定する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対する第二の電圧指令は、それぞれ、Ｕ相電圧指令Ｖｕｈ、Ｖ相電圧指令Ｖｖｈ、Ｗ相電圧指令Ｖｗｈである。図８の横軸は時間であり、縦軸は電圧である。Ｔｈは三相高周波電圧指令ベクトルＶｕｖｗｈ、すなわち（Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈ）の周期である。なお、上述したような三相平衡の電圧指令を交流回転機に与えるためには、前述のＴｃの６の倍数、すなわち、三角波キャリアの周期の３の倍数に設定する必要がある。
【００７４】
ここで本実施の形態における推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃの演算原理について述べる。図９には交流回転機１の各相のインダクタンスの変化を示している。図９の横軸は交流回転機１における位置（電気角）であり、縦軸はインダクタンスである。図９では、交流回転機１のｄｍ軸が交流回転機１のＵ相からθだけ離れた位置にある場合のインダクタンス分布を示している。
【００７５】
まず図中の実線で示した無負荷時のインダクタンス分布１１に注目すると、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相のインダクタンスＬｕ０、Ｌｖ０、Ｌｗ０は、交流回転機１の電気角の２倍の周期で変化する。また、ＵＶＷ相は各間で２π／３の位相差を持っていることから、前述の第二の電圧指令、すなわちＵ相電圧指令Ｖｕｈ、Ｖ相電圧指令Ｖｖｈ、Ｗ相電圧指令Ｖｗｈのように、一定振幅を持つ高周波の回転電圧を印加した時の、各相の高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈは（１５）式で表すことができる。
【００７６】
【数１５】
0005893232.tif 000016
【００７７】
ここで、Ｉｈは位置推定用電流振幅の平均値であり、Ｉｈａは位置推定用電流の回転機位置による変化量であり、θは交流回転機１における位置（電気角）であり、ωｈは位置推定電圧指令（Ｕ相電圧指令Ｖｕｈ、Ｖ相電圧指令Ｖｖｈ、Ｗ相電圧指令Ｖｗｈ）の角周波数である。
【００７８】
このとき、各相の高周波電流ｉｕｈ、ｉｖｈ、ｉｗｈの大小関係は２θで一意に定めることができる。（１５）式の高周波電流振幅を抽出すると（１６）式が得られる。Ｕ相の高周波電流振幅は｜ｉｕｈ｜であり、Ｖ相の高周波電流振幅は｜ｉｖｈ｜であり、Ｗ相の高周波電流振幅は｜ｉｗｈ｜である。
【数１６】
0005893232.tif 000017
【００７９】
さらに、（１６）式の各相の電流振幅｜ｉｕｈ｜、｜ｉｖｈ｜、｜ｉｗｈ｜から各相電流振幅の平均値Ｉｈを減算することで、各相の差分電流を（１７）式を得る。Ｕ相の差分電流はｄＩｕであり、Ｖ相の差分電流はｄＩｖであり、Ｗ相の差分電流はｄＩｗである。なお、各相電流振幅の平均値Ｉｈは（１８）式から与えられる。
【数１７】
0005893232.tif 000018
【数１８】
0005893232.tif 000019
【００８０】
（１７）式の三相の差分電流ｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗにおける右辺から、差分電流ｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗは、振幅が同じＩｈａ／２であり、位相が２π／３ずれたｃｏｓ２θの波形であり、２θの周期で三相の大小関係は一意に定まることがわかる。図１０は、交流回転機１における位置θに対する、（１７）式で表せる差分電流ｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗの変化量を模式的に表した図である。図１０の横軸は交流回転機１における位置θであり、縦軸は差分電流の振幅である。図１０において例えば、ｄＩｕ＞ｄＩｗ＞ｄＩｖの大小関係が成立していれば、交流回転機１におけるある注目する位置θは区間Ｓｐ１に存在することがわかる。
【００８１】
また、区間Ｓｐ１、Ｓｐ２、Ｓｐ３、Ｓｐ４、Ｓｐ５、Ｓｐ６の各区間において、差分電流ｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗのうち、各区間の中心でゼロクロスするものは、ゼロクロスする点を中心としたｓｉｎ、−ｓｉｎ関数となる。例えば、区間Ｓｐ１では、差分電流ｄＩｗが区間Ｓｐ１の中心でゼロクロスしている。各区間でゼロクロスする点の位相θＭを原点として、−π／１２〜π／１２の区間で差分電流がほぼ直線であるとみなして直線近似する。ここで、各区間でゼロクロスする点の位相である区間中心位相をθＭ、区間中心位相θＭとｄｍ軸との偏差をΔθＭとおく。区間中心位相θＭは、各区間の中心であることから、（１９）式で表すことができる。偏差ΔθＭは（２０）式で表すことができる。したがって、結局ｄｍ軸の位置を注目対象とした位置θ、すなわちｄｍ軸の位置θは、（２１）式で表すことができる。ただし、（１９）式におけるＮは、０〜５の整数であり、区間Ｓｐ１でＮ＝０、区間Ｓｐ２でＮ＝１、区間Ｓｐ３でＮ＝２、区間Ｓｐ４でＮ＝３、区間Ｓｐ５でＮ＝４、区間Ｓｐ６でＮ＝５となる。また、（２０）式におけるｄＩｍｉｄは、中間差分電流値であり、各区間の中心でゼロクロスするｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗのいずれかの中心電流値をさす。例えば、区間Ｓｐ１では、差分電流ｄＩｗの値が中間差分電流値ｄＩｍｉｄになる。
【００８２】
【数１９】
0005893232.tif 000020
【数２０】
0005893232.tif 000021
【数２１】
0005893232.tif 000022
【００８３】
なお、（２０）式のＩｈａ／２は、（２２）式のように差分電流ｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗの二乗和の平方根からもとめればよい。
【数２２】
0005893232.tif 000023
【００８４】
以上、無負荷時に各相の電流振幅｜ｉｕｈ｜、｜ｉｖｈ｜、｜ｉｗｈ｜の大小関係を基に交流回転機１におけるある注目する位置θを演算する方法について示した。この演算は交流回転機１の各相の電流の電流振幅｜ｉｕｈ｜、｜ｉｖｈ｜、｜ｉｗｈ｜から演算することができ、回転機定数は不要である。
【００８５】
次に、図９の負荷時のインダクタンス分布１２に注目すると、無負荷時との相違は交流回転機１のｄｍ軸の位置が負荷時のｄｍ軸の位置に比べて、ずれ角θｅだけずれることであるから、（１７）式を（２３）式に変更することで負荷時のｄＩｕ、ｄＩｖ、ｄＩｗを表現できる。
【数２３】
0005893232.tif 000024
【００８６】
（２３）式は、交流回転機１におけるある注目する位置がθからθ−θｅに変化したのみであるから、無負荷時と同様の演算手順を経ることで（２１）式と同様にして（２４）式が得られる。
【数２４】
0005893232.tif 000025
【００８７】
ここで、交流回転機１におけるある注目する位置θはｄｍ軸の位置を指し、本実施の形態でも実施の形態１と同様に交流回転機１が停止している状態で磁極位置θ０の検出を実施すれば、（２４）式のθ＝θ０で既知である。すなわち、ずれ角（推定磁極誤差）θｅは（２５）式で演算することができる。
【数２５】
0005893232.tif 000026
【００８８】
なお、インダクタンス分布は電気角の２倍の周期で変化するため、ある負荷に対して、ずれ角（推定磁極誤差）は、θｅとθｅ＋πの２通りの演算結果が得られるが、位相の変化量が±９０度で遷移するとすれば、ずれ角（推定磁極誤差）は、一意に定めることができる。（２５）式のように、無負荷時の測定データから求めた偏差ΔθＭに基づいて、推定磁極誤差θｅを演算することができる。演算した推定磁極誤差θｅを磁極位置補正量θｃとするので、θｅをθｃと置き換えた（２６）式で磁極位置補正量θｃを演算することができる。
θｃ＝θ０−（θＭ＋ΔθＭ）                      ・・・（２６）
以上が、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃを演算する原理である。
【００８９】
次に、磁極位置補正量演算装置５の動作について述べる。図７に磁極位置補正量演算装置５の構成図を示す。高周波成分抽出部５６は、検出電流ベクトルＩｄｔ、すなわち（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から、第二の電圧指令を印加した際に発生する高周波電流ベクトルＩｄｔｈ、すなわち（ｉｕｈ，ｉｖｈ，ｉｗｈ）を抽出する。高周波成分抽出部５６の構成は実施の形態１の高周波成分抽出部５２と同様であり、高周波成分抽出部５２の処理を（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）に対して施せばよい。なお、抽出する高周波成分の周波数は、第二の電圧指令を図８のような構成の波形で与えるとすれば、ωｈ＝２π／（６・Ｔｃ）で与えることができる。
【００９０】
振幅抽出部５７は、高周波電流ベクトル（ｉｕｈ，ｉｖｈ，ｉｗｈ）の振幅ベクトルＩａすなわち、（｜ｉｕｈ｜，｜ｉｖｈ｜，｜ｉｗｈ｜）を抽出する。振幅ベクトルＩａは、高周波電流ベクトルにおける各相の検出電流の振幅を成分とするベクトルである。振幅抽出部５７の構成は、実施の形態１の振幅抽出部５３と同様である。ノッチフィルタ５８は、ｄｑ軸の検出電流ベクトル、すなわちｄｑ軸電流ベクトル（ｉｄｓ，ｉｑｓ）から高周波電流成分を除去した基本波電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）を抽出するものであり、ノッチフィルタ５８の構成はノッチフィルタ７１と同様である。
【００９１】
磁極位置補正量演算部５９は、振幅抽出部５７で出力されるＵＶＷ相の振幅ベクトル（｜ｉｕｈ｜，｜ｉｖｈ｜，｜ｉｗｈ｜）から、（２３）式及び（２５）式を用いて推定磁極誤差θｅを演算し、（ｉｄ，ｉｑ，θｅ）の情報を取得する。あとは、実施の形態１と同様に、交流回転機１の駆動制御に用いる磁極位置補正量θｃを演算すればよい。なお、本実施の形態の磁極位置補正量θｃの演算処理手順は、実施の形態１に示す図４と同様である。
【００９２】
本実施の形態では、交流回転機１の駆動周波数より高い周波数の電圧指令を重畳し、得られるＵＶＷ各相の電流値の大小関係から推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃを演算することを特徴とする。実施の形態２の交流回転機制御装置１０は、推定磁極誤差θｅ、磁極位置補正量θｃの演算にＬやｌ等の回転機定数を用いないので、正確な回転機定数を測定できないような交流回転機であっても磁極位置補正量θｃの演算精度を高くすることができる。
【００９３】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、第一の電圧指令として磁気飽和を発生させる電圧指令を、第二の電圧指令として磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算する電圧指令を設定し、第一の電圧指令と第二の電圧指令を短時間で順次印加することにより、磁気飽和時の磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算する方法を示した。
【００９４】
ところで、後述するように、インダクタンスの突極性が回転子と固定子との位置関係によって変化するような、いわゆる二重突極性を持つ交流回転機では、磁極位置補正量θｃも回転子位置に依存して増減するため、ある回転子位置で演算した磁極位置補正量θｃが他の回転子位置で演算される磁極位置補正量θｃと異なることで、交流回転機１の制御性能にばらつきが発生することがある。
【００９５】
本実施の形態では、磁極位置補正量θｃが回転子位置に依存して変化するような回転機であっても、回転機の制御性能を高くすることができる磁極位置補正量θｃの演算方法について述べる。
【００９６】
図１１は、本発明の実施の形態３による交流回転機の制御装置の磁極位置補正量演算処理を示すフローチャートであり、本実施の形態の磁極位置補正量の演算処理手順を示す図である。まず、インダクタンスの突極性が回転子と固定子の位置関係によって変化する原理について述べ、続いて図１１を用いて本実施の形態の磁極位置補正量θｃの演算処理手順について述べる。
【００９７】
最初に、二重突極性を持つ交流回転機の磁極位置補正量θｃが回転子位置に依存して変化する原理について、交流回転機１を回転子と固定子に分けてその磁気的な特性を考察し、その後両者を組み合わせた際の磁気的な特性を説明する。
【００９８】
まず交流回転機１の回転子におけるインダクタンス特性は、図５に示したとおり、ｄｍ軸を原点とした電気角二倍周期のインダクタンスの変化が起きる。磁気飽和時にはインダクタンス変化の最小となる位置がずれるため、磁極位置補正量θｃによる補正が必要となる。
【００９９】
次に、交流回転機１の固定子におけるインダクタンス特性を考える。図１２は交流回転機固定子のインダクタンス分布を説明するための図であり、図１３は交流回転機固定子のインダクタンス分布を示す図である。図１２には交流回転機の固定子の模式図を示した。図１２中のθ方向に磁束を発生させる場合のインダクタンス変化を考える。図１２中に点線で示したθ軸２４を通過する磁路２３はθ方向の角度に応じて変化するので、θ軸２４上の磁束は、θ方向の角度に応じて固定子２０のティース２１の部分と巻線が巻着される空隙２２の部分とが電気角一周期で交互に現れる。空隙２２の部分は磁束を発生させにくいことから、θ方向の角度、すなわちθ軸２４の位置によってインダクタンスが変化すると言える。固定子２０における図１２中のθ方向に磁束を発生させる場合のインダクタンス変化は、図１２のＵ相をθ＝０°とすると図１３で表すことができる。図１３の横軸は交流回転機１における位置（電気角）であり、縦軸はインダクタンスである。上記のように、固定子側にもインダクタンス変化が起こるが、図１３に示したように、その変化の周期は電気角の６倍であることがわかる。
【０１００】
このように回転子と固定子の双方にインダクタンスの変化があることを考慮すると、交流回転機１の全体のインダクタンスの分布は、図１４の実線に示すように変化する。図１４は、回転機電流印加時における交流回転機のインダクタンス分布を示す図である。図１４の横軸はＵ相から見た位置を基準にした位置（電気角）であり、縦軸は基準インダクタンスを１としたときのインダクタンスの変動（変動率）である。図１４は、磁気飽和時にインダクタンス分布がθ１位置（ｄｍ軸の位置）からθｅ１だけ変化した時における回転子インダクタンス２５、固定子インダクタンス２６および２つのインダクタンスの合成インダクタンス２７の分布を示したものである。
【０１０１】
なお、図１４は、磁極位置（ｄｍ軸の位置）がＵ相からθ１だけ離れた位置である位置θ１に静止している場合の各インダクタンスを示している。図中の点線で示した回転子インダクタンス２５は、磁気飽和によってθｅ１だけずれた位置（位置θ２）が最小となっている。図中の鎖線で示す固定子インダクタンス２６は、Ｕ相に対して６０°周期で変動する。ここで、実線で示した２つのインダクタンスの合成インダクタンス２７に注目すると、合成インダクタンス２７の最小値は、回転子インダクタンス２５の最小の位置（位置θ２）からθｅ２だけずれた位置（位置θ３）になっていることが分かる。すなわち、固定子インダクタンス２６の影響を受けて推定磁極誤差θｅは、θｅ１からθｅ１＋θｅ２の値に変化している。また、回転子インダクタンス２５が横軸方向に変動することによって、合成インダクタンス２７も値が変化し、それに伴って合成インダクタンス２７の最小値の位置（位置θ３）も変化し、推定磁極誤差θｅも変化する。磁極位置の補正は、推定磁極誤差θｅだけ補正すればよいので、磁極位置補正量θｃは推定磁極誤差θｅと同じ値である。
【０１０２】
上記のように固定子２０のインダクタンスの影響を受けて推定磁極誤差θｅや磁極位置補正量θｃが変化することから、固定子２０がインダクタンス変化を持つことを考慮すると、ある一か所の磁極位置において磁極位置補正量θｃを演算するのみでは、精度よく磁極位置補正量θｃを演算できず、交流回転機１の制御性能を十分に高くすることができない。以上が、磁極位置補正量θｃが回転子位置に依存して変化する原理である。
【０１０３】
これを解決するために本実施の形態では、回転子位置をｎ回変更し、各々の磁極位置における磁極位置補正量θｃを演算することで、回転子位置に依存した磁極位置補正量θｃを演算し、交流回転機１の制御性能をさらに向上させる。
【０１０４】
本実施の形態の磁極位置補正量θｃの演算処理手順を、図１１に基づいて説明する。まず、ステップＳＴ１１において、交流回転機１が始めに静止している初期磁極位置θ０からθ１進んだ位置に回転する電圧を印加して回転子を回転させる、すなわち回転子の引込動作を行う（回転子引込動作手順）。位置θ１は、固定子２０のインダクタンス変化が電気角の６倍の周期で変化することを鑑みれば、６０度刻みの電気角において磁極位置補正量θｃを演算すればよい。このことから、０≦θ１≦６０度の範囲でｍ回実施すればよい（ｍは１以上の正数）。本実施の形態の交流回転機制御装置１０では、プログラムカウンタｋを初期値が０で、０〜(ｍ−１)の間で変化する正数として、θ１＝ｋ×（６０／ｍ）でθ１を変化させる。なお、ｋ＝０の場合は、引込動作をさせる必要はない。
【０１０５】
次に、ステップＳＴ１２で磁極位置補正量θｃの演算を実施する（磁極位置補正量データ生成手順）。具体的には、実施の形態１において図４の説明で述べた磁極位置補正量の演算処理手順を行う。また、実施の形態１、２のいずれの方法を用いることもできる。
【０１０６】
そして、ステップＳＴ１３において、ステップＳＴ１２で演算した基本波電流ｉｄ、ｉｑと磁極位置補正量θｃに引込んで静止している磁極位置（θ０＋θ１）を加えたデータであるベクトルデータ（ｉｄ，ｉｑ，θｃ，θ０＋θ１）を記憶装置６に記憶する（データ記憶手順）。また、プログラムカウンタｋをｋ＝ｋ＋１でカウントアップする。
【０１０７】
最後にステップＳＴ１４において、ｍ回の磁極位置補正量θｃの演算が終了したかを判定する。ここでは、プログラムカウンタｋの値がｍとなったときに演算処理を終了し、そうでないときは、ステップＳＴ１１に戻って次の磁極位置に引込んで、ステップＳＴ１１以降を繰り返す。
【０１０８】
以上の処理で得られたベクトルデータ（ｉｄ，ｉｑ，θｃ，θ０＋θ１）は回転子位置と負荷によって変化するテーブルとして保持してもよい。また、各々の電流値ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）において回転子位置をｎ回変更して演算した磁極位置補正量θｃの平均値を取った磁極位置補正量θｍｃとし、基本波電流ｉｄ、ｉｑと磁極位置補正量θｍｃのデータであるベクトルデータ（ｉｄ，ｉｑ，θｍｃ，θ０＋θ１）を保存してもよい。この場合、負荷によって変化する磁極位置補正量が磁極位置補正量θｍｃなので、１回測定の磁極位置補正量よりも高精度になり、交流回転機１の制御性能をさらに向上させることができる。
【０１０９】
以上のように、実施の形態３の交流回転機制御装置１０は、磁極位置補正量θｃが回転子位置に依存して増減する、いわゆる二重突極性を持つ交流回転機であっても、回転子位置で変化する磁極位置補正量θｃを演算することができ、回転子位置で変化する磁極位置補正量θｃを用いて交流回転機１を制御することで、交流回転機１の制御性能を高くすることができる。なお、実施の形態１や２と同様に、磁極位置補正量は、角度の情報を用いた磁極位置補正量θｃに限らず、振幅｜ｉｄｈ｜、｜ｉｕｈ｜、｜ｉｖｈ｜、｜ｉｗｈ｜を用いた磁極位置補正量Ｉｃでもよい。
【０１１０】
実施の形態３の磁極位置補正量演算方法は、交流回転機１に目標電流Ｉｄ＊、Ｉｑ＊を流す第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）と、第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）による交流回転機１のインダクタンス状態における磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算するための第二の電圧指令（第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）とを、順次生成する電圧指令生成手順と、第一の電圧指令及び第二の電圧指令を、交流回転機にトルク電流が発生しない設定印加時間において、交流回転機に順次印加する電圧指令印加手順と、第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）及び第二の電圧指令（第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）と、第一の電圧指令（第一の電圧指令Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊）及び第二の電圧指令（第二の電圧指令Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊）による電圧を印加した際に電流ベクトル検出装置２により検出された検出電流ベクトルＩｄｔとに基づいて磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算する磁極位置補正量演算手順と、交流回転機１の回転子の位置を設定する回転子引込動作手順と、を含み、回転子引込動作手順で設定された回転子の位置毎に、電圧指令生成手順、電圧指令印加手順、磁極位置補正量演算手順を実行し、交流回転機１の回転子の位置を複数回変更して、回転子引込動作手順、電圧指令生成手順、電圧指令印加手順、磁極位置補正量演算手順を実行することを特徴とする。実施の形態３の磁極位置補正量演算方法は、上記の特徴を有するので、磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）が回転子位置に依存して増減する、いわゆる二重突極性を持つ交流回転機であっても、回転子位置で変化する磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を演算することができる。実施の形態３の磁極位置補正量演算方法により、回転子位置で変化する磁極位置補正量（磁極位置補正量θｃ、磁極位置補正量Ｉｃ）を用いて交流回転機１を制御することで、交流回転機１の制御性能を高くすることができる。
【０１１１】
なお、図１に示した交流回転機制御装置１０の電圧ベクトル指令生成装置４及び磁極位置補正量演算装置５は、図１５に示すプロセッサ１０１または、図１６に示すマイクロコンピュータ１０５により、プログラムを実行して演算処理が行われる。図１５は本発明による交流回転機の駆動システムのハードウエア構成を示す図であり、図１６は本発明による交流回転機の駆動システムの他のハードウエア構成を示す図である。
【０１１２】
図１５及び図１６において、交流回転機の駆動システム１１０は、交流回転機１と、交流回転機制御装置１０に該当する交流回転機の制御装置１００とを備える。図１５及び図１６において、交流回転機の制御装置１００は、アナログ入力や通信による入力などの外部信号により動作する装置である。図１５において、交流回転機の制御装置１００は、ハードウエアとして、プロセッサ１０１と、記憶器１０２と、電圧印加器１０３と、電流検出器１０４とを備える。記憶器１０２は、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶媒体と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶媒体とから構成される。また、記憶器１０２は、不揮発性の補助記憶装媒体の代わりにハードディスク等の補助記憶媒体としてもよい。プロセッサ１０１は、記憶器１０２から入力されたプログラムを実行する。また、プロセッサ１０１は、演算結果等のデータを記憶器１０２の揮発性記憶媒体に出力したり、揮発性記憶媒体を介して補助記憶媒体に前記データを保存したりする。
【０１１３】
また、図１６において、交流回転機の制御装置１００は、ハードウエアとして、マイクロコンピュータ１０５と、電圧印加器１０３と、電流検出器１０４とを備える。マイクロコンピュータ１０５は、プロセッサと記憶媒体を具備した装置である。電流検出器１０４は、図１の電流ベクトル検出装置２に該当し、たとえばカレントトランスなどである。電圧印加器１０３は、図１の電圧印加装置３に該当し、たとえば半導体スイッチを用いたインバータなどである。図１の電圧ベクトル指令生成装置４、磁極位置補正量演算装置５は、図１５のプロセッサ１０１または、図１６のマイクロコンピュータ１０５に該当し、このハードウエアにて演算処理が行われる。また、図１の記憶装置６は、図１５の記憶器１０２または、図１６のマイクロコンピュータ１０５に該当する。
【０１１４】
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
１…交流回転機、２…電流ベクトル検出装置、３…電圧印加装置、４…電圧ベクトル指令生成装置、５…磁極位置補正量演算装置、６…記憶装置、θｅ…推定磁極誤差、θｃ…磁極位置補正量、Ｉｄｔ…検出電流ベクトル、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ…三相電流、Ｉｃ…磁極位置補正量、Ｉｄ＊、Ｉｑ＊…目標電流、Ｉｄｑ＊…目標電流ベクトル、｜ｉｕｈ｜、｜ｉｖｈ｜、｜ｉｗｈ｜…電流振幅、｜ｉｑｈ｜…電流振幅、Ｖｄ１＊、Ｖｑ１＊…第一の電圧指令、Ｖ１＊…第一の電圧指令ベクトル、Ｖｄ２＊、Ｖｑ２＊…第二の電圧指令、Ｖ２＊…第二の電圧指令ベクトル、Ｖｕｈ…Ｕ相電圧指令、Ｖｖｈ…Ｖ相電圧指令、Ｖｗｈ…Ｗ相電圧指令
【要約】
交流回転機を負荷装置に接続することなく回転機電流印加時に発生する磁極位置誤差を補正する磁極位置補正量を演算することができる交流回転機の制御装置の実現を目的とする。
本発明の交流回転機の制御装置(10)は、磁極位置補正量演算装置(5)が、電圧指令（電圧指令ベクトル(V1*)、電圧指令ベクトル(V2*)により電圧印加装置(3)が電圧を交流回転機(1)に印加した際に検出された検出電流ベクトル(Idt)と、電圧指令とに基づいて磁極位置補正量(θc)を演算し、検出電流ベクトル(Idt)に対応づけた磁極位置補正量(θc)を記憶装置(6)に記憶し、電圧ベクトル指令生成装置(4)が、交流回転機(1)を通常運転する際に、電流ベクトル検出装置(2)で検出した検出電流ベクトル(Idt)と、当該検出電流ベクトル(Idt)に対応した磁極位置補正量(θc)とに基づいて、通常運転用の電圧指令を生成することを特徴とする。【図１】
0005893232.tif 000027
【図２】
0005893232.tif 000028
【図３】
0005893232.tif 000029
【図４】
0005893232.tif 000030
【図５】
0005893232.tif 000031
【図６】
0005893232.tif 000032
【図７】
0005893232.tif 000033
【図８】
0005893232.tif 000034
【図９】
0005893232.tif 000035
【図１０】
0005893232.tif 000036
【図１１】
0005893232.tif 000037
【図１２】
0005893232.tif 000038
【図１３】
0005893232.tif 000039
【図１４】
0005893232.tif 000040
【図１５】
0005893232.tif 000041
【図１６】
0005893232.tif 000042