(57)【要約】  【課題】  トルク（ｑ軸電流）変化に対応したｑ軸インダクタンス変化の影響を受けない弱め磁束制御を実現するモータ制御装置を提供することを目的とする。  【解決手段】  永久磁石型の同期モータ１の弱め磁束制御を行うモータ制御装置３において、  回転子としての永久磁石が作る磁束に平行な軸をｄ軸としたとき、同期モータ１の回転とインダクタンス及び電機子鎖交磁束とによって発生する誘起電圧のｄ軸成分をｄ軸電圧指令値ｖd*に基づいて算出される値とみなして、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を作成する磁束制御部１６を備え、同期モータ１のｄ軸電流ｉdがｄ軸電流指令値ｉd*に追従するように、同期モータ１のｄ軸電圧が追従すべきｄ軸電圧指令値ｖd*を作成して弱め磁束制御を行う。  【選択図】      図３
2006204054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石型の同期モータの弱め磁束制御を行うモータ制御装置において、
回転子としての永久磁石が作る磁束に平行な軸をｄ軸としたとき、
同期モータの回転と同期モータのインダクタンス及び前記永久磁石による電機子鎖交磁束とによって発生する誘起電圧のｄ軸成分をｄ軸電圧指令値に基づいて算出される値とみなして、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値を作成する磁束制御部を備え、
同期モータのｄ軸電流が前記ｄ軸電流指令値に追従するように、同期モータのｄ軸電圧が追従すべき前記ｄ軸電圧指令値を作成して弱め磁束制御を行う
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ｄ軸電流指令値をｉd*、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶom、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの回転角速度をω、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流をｉdとしたとき、
前記磁束制御部は、前記誘起電圧のｄ軸成分を（ｖd*−Ｒa・ｉd）とみなし、下記式（Ａ）に基づいて前記ｄ軸電流指令値を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【数１】
2006204054.tif 000029
【請求項３】
前記ｄ軸電流指令値をｉd*、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶom、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの回転角速度をωとしたとき、
前記磁束制御部は、前記誘起電圧のｄ軸成分をｖd*とみなし、下記式（Ｂ）に基づいて前記ｄ軸電流指令値を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【数２】
2006204054.tif 000030
【請求項４】
前記式（Ａ）を用いて最新のｄ軸電流指令値を作成する際、直前に作成されたｄ軸電流指令値を前記式（Ａ）におけるｉdの値として用いる
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５】
前記磁束制御部は、前記誘起電圧のｄ軸成分を前記ｄ軸電圧指令値に基づいて算出される値とみなした上で求められる前記誘起電圧の大きさと前記誘起電圧に対する所定の制限電圧の大きさとの比較結果に基づいて、弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータのｑ軸電圧が追従すべきｑ軸電圧指令値をｖq*、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流及びｑ軸電流を夫々ｉd及びｉq、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶomとしたとき、
前記磁束制御部は、下記式（Ｃ）が成立する場合に弱め磁束制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のモータ制御装置。
【数３】
2006204054.tif 000031
【請求項７】
前記式（Ｃ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｄ軸電流が追従すべき前記ｄ軸電流指令値を前記式（Ｃ）におけるｉdの値として用いる
ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記式（Ｃ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｑ軸電流が追従すべきｑ軸電流指令値を前記式（Ｃ）におけるｉqの値として用いる
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流をｉd、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、同期モータの回転角速度をω、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶomとしたとき、
前記磁束制御部は、下記式（Ｄ）が成立する場合に弱め磁束制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のモータ制御装置。
【数４】
2006204054.tif 000032
【請求項１０】
前記式（Ｄ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｄ軸電流が追従すべき前記ｄ軸電流指令値を前記式（Ｄ）におけるｉdの値として用いる
ことを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
当該モータ制御装置は、同期モータを駆動するインバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行うように構成されており、
前記磁束制御部は、同期モータへの印加電圧のｄ軸成分を前記ｄ軸電圧指令値とみなした上で求められる同期モータへの印加電圧の大きさと前記インバータの出力できる最大電圧に対する所定の制限電圧の大きさとの比較結果に基づいて、弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
当該モータ制御装置は、同期モータを駆動するインバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行うように構成されており、
前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータのｑ軸電圧が追従すべきｑ軸電圧指令値をｖq*、インバータの出力できる最大電圧に対する所定の制限電圧をＶamとしたとき、
前記磁束制御部は、下記式（Ｅ）が成立する場合に弱め磁束制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のモータ制御装置。
【数５】
2006204054.tif 000033
【請求項１３】
当該モータ制御装置は、同期モータを駆動するインバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行うように構成されており、
前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流及びｑ軸電流を夫々ｉd及びｉq、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、同期モータの回転角速度をω、インバータの出力できる最大電圧に対する所定の制限電圧をＶamとしたとき、
前記磁束制御部は、下記式（Ｆ）が成立する場合に弱め磁束制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のモータ制御装置。
【数６】
2006204054.tif 000034
【請求項１４】
前記式（Ｆ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｄ軸電流が追従すべき前記ｄ軸電流指令値を前記式（Ｆ）におけるｉdの値として用いる
ことを特徴とする請求項１３に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
前記式（Ｆ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｑ軸電流が追従すべきｑ軸電流指令値を前記式（Ｆ）におけるｉqの値として用いる
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記磁束制御部は、同期モータの駆動用の電源電圧に基づいて前記誘起電圧に対する前記制限電圧を算出する
ことを特徴とする請求項２〜請求項１０の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
前記磁束制御部は、同期モータの駆動用の電源電圧に基づいて前記最大電圧に対する前記制限電圧を算出する
ことを特徴とする請求項１２〜請求項１５の何れかに記載のモータ制御装置。
【請求項１８】
前記同期モータと、
前記同期モータを駆動するインバータと、
前記インバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行う請求項１〜請求項１７の何れかに記載のモータ制御装置と、を備えた
ことを特徴とするモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期モータの駆動を制御するモータ駆動装置に関し、特に弱め磁束制御を行うモータ駆動装置に関する。また、それらのモータ駆動装置を有するモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、永久磁石同期モータ（永久磁石型の同期モータ；以下、単に「モータ」という）を駆動するモータ駆動システムにおいては、高速回転時における誘起電圧の過度の上昇を抑制するために負のｄ軸電流による弱め磁束制御が行われる。
【０００３】
モータの回転とモータのインダクタンス及び電機子鎖交磁束とによって発生する誘起電圧Ｖｏは、一般に下記式（１）によって表され、誘起電圧Ｖｏを弱め磁束制御によって制限電圧Ｖomに保つことを考えると、下記式（２）が得られる。そして、式（２）をｄ軸電流について解くと下記式（３）が得られる。
【０００４】
【数７】
2006204054.tif 000003
【０００５】
【数８】
2006204054.tif 000004
【０００６】
【数９】
2006204054.tif 000005
【０００７】
ここで、ωはモータの回転角速度、Ｌdはｄ軸インダクタンス、Ｌqはｑ軸インダクタンス、Φaは永久磁石による電機子鎖交磁束、ｉdはｄ軸電流、ｉqはｑ軸電流である。
【０００８】
上記式（３）から分かるように、弱め磁束制御用のｄ軸電流は、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqに依存する。従来のモータ駆動システムは、上記式（３）によってｄ軸電流ｉdが追従すべき弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値を算出し、弱め磁束制御を行っていた。
【０００９】
また、弱め磁束制御の手法に関しては様々な手法が提案されている。例えば、下記特許文献１に記載された永久磁石同期モータの駆動制御装置は、バッテリの電圧を逐次検出してモータに印加できる最大電圧値を算出し、その最大電圧値とモータに要求される要求トルクに基づいて、弱め磁束電流の値を算出している。
【００１０】
また、下記特許文献２には、バッテリ電圧と回転角速度を用いて同期モータの弱め磁束電流を算出する同期モータの制御装置が開示されている。
【００１１】
また、下記特許文献３には、弱め界磁制御を行う際、バッテリ電圧値が大きいときは前記弱め界磁制御の開始回転数が高く、バッテリ電圧値が小さいときは前記弱め界磁制御の開始回転数が低くなるよう、バッテリ電圧の検出値に応じて前記弱め界磁制御の開始回転数を補正することを特徴とした同期電動機の制御装置が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特許第３１４６７９１号公報
【特許文献２】特許第３４１８８２６号公報
【特許文献３】特許第３３９６４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
一般的に、ｑ軸インダクタンスＬqはｑ軸電流ｉqに依存して変化することが知られている。ｑ軸インダクタンスＬqの値は、ｑ軸電流ｉqが増えると磁気飽和の影響により減少する。従って、従来のモータ駆動システムにおいて、Ｌqの値を一定として扱った場合、ｑ軸電流ｉqに変化（即ち、トルクの変化や負荷の変動）によって、上記式（３）を用いた弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値の計算に誤差が生じてしまう。
【００１４】
また、上記式（３）を用い、ｑ軸インダクタンスＬqの値を一定とみなして弱め磁束制御を行う場合、駆動する負荷範囲は小さくなってしまう。負荷範囲が大きくなればｑ軸電流ｉqの変動範囲も大きくなるため、ｑ軸電流ｉqの変化に対応したｑ軸インダクタンスＬqの値の変化も大きくなってモータを安定して制御することができなくなるからである。
【００１５】
また、モータを駆動するシステムを作成する際、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの設計値は存在するが、それらの設計値はそれらの実際の真値と必ずしも一致しない。式（３）に従って作成される弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値は、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqに依存しているため、従来のモータ駆動システムにおいて弱め磁束制御を行うためには、実際のｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの真値に合うように弱め磁束制御用のｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの値を調整する必要があった。即ち、期待通りの弱め磁束制御を実現するために、ｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの値の夫々を如何なる値に設定すべきか調べてやる必要があった。２つのパラメータの調整は複雑であり、設計工数・設計コストの増大を招いてしまう。
【００１６】
また、上記特許文献１に記載された永久磁石同期モータの駆動制御装置によっても、ｑ軸インダクタンスの値の変動に起因する弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値の計算誤差等は解消できない。また、上記特許文献２に記載された同期モータの制御装置は、モータ印加電圧のｄ軸成分を無視して弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値を算出している。モータ印加電圧のｄ軸成分はｑ軸インダクタンスに依存しており、単に無視してしまったのでは上述の計算誤差等を解消できない。また、上記特許文献３の記載された技術は、上述の計算誤差等の問題を解決する技術ではない。
【００１７】
そこで本発明は、トルク（ｑ軸電流）変化に対応したｑ軸インダクタンス変化の影響を受けない弱め磁束制御を実現するモータ制御装置及びモータ駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を実現するために、本発明に係るモータ制御装置は、永久磁石型の同期モータの弱め磁束制御を行うモータ制御装置において、回転子としての永久磁石が作る磁束に平行な軸をｄ軸としたとき、同期モータの回転と同期モータのインダクタンス及び前記永久磁石による電機子鎖交磁束とによって発生する誘起電圧のｄ軸成分をｄ軸電圧指令値に基づいて算出される値とみなして、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値を作成する磁束制御部を備え、同期モータのｄ軸電流が前記ｄ軸電流指令値に追従するように、同期モータのｄ軸電圧が追従すべき前記ｄ軸電圧指令値を作成して弱め磁束制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
前記誘起電圧のｄ軸成分はｑ軸インダクタンスに依存しているが、上記構成の如く、前記誘起電圧のｄ軸成分をｄ軸電圧指令値に基づいて算出される値とみなすことにより、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値はｑ軸インダクタンスの値に依存しなくなる。これにより、トルク（ｑ軸電流）変化に対応したｑ軸インダクタンス変化に起因する弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値の計算誤差が発生しなくなる。
【００２０】
また、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値がｑ軸インダクタンスに依存しなくなるため、トルク（ｑ軸電流）変化に対応したｑ軸インダクタンスの値の変化を考慮する必要がない。従って、負荷範囲を大きくするべくｑ軸電流の変動範囲を大きくしても、安定した弱め磁束制御が確保される。つまり、上記のモータ制御装置によれば、負荷範囲を大きくとることができる。
【００２１】
また、従来のモータ駆動システムにおいて必要であったｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスの２つのパラメータの調整が、ｄ軸インダクタンスのみの調整に簡略化でき、パラメータ調整が容易になる。
【００２２】
具体的には、例えば、前記ｄ軸電流指令値をｉd*、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶom、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの回転角速度をω、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流をｉdとしたとき、前記磁束制御部は、前記誘起電圧のｄ軸成分を（ｖd*−Ｒa・ｉd）とみなし、下記式（Ａ）に基づいて前記ｄ軸電流指令値を作成すればよい。
【００２３】
【数１０】
2006204054.tif 000006
【００２４】
また、例えば、前記ｄ軸電流指令値をｉd*、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶom、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの回転角速度をωとしたとき、前記磁束制御部は、前記誘起電圧のｄ軸成分をｖd*とみなし、下記式（Ｂ）に基づいて前記ｄ軸電流指令値を作成してもよい。
【００２５】
【数１１】
2006204054.tif 000007
【００２６】
これにより、計算処理が簡略化され、モータ制御装置の処理の高速化が図られる。
【００２７】
また、例えば、前記式（Ａ）を用いて最新のｄ軸電流指令値を作成する際、直前に作成されたｄ軸電流指令値を前記式（Ａ）におけるｉdの値として用いてもよい。
【００２８】
また、例えば、前記磁束制御部は、前記誘起電圧のｄ軸成分を前記ｄ軸電圧指令値に基づいて算出される値とみなした上で求められる前記誘起電圧の大きさと前記誘起電圧に対する所定の制限電圧の大きさとの比較結果に基づいて、弱め磁束制御を行うか否かの判断を行うようにするとよい。
【００２９】
前記誘起電圧のｄ軸成分はｑ軸インダクタンスの値に依存するが、前記誘起電圧のｄ軸成分をｄ軸電圧指令値に基づいて算出される値とみなした上で求められる前記誘起電圧の大きさは、ｑ軸インダクタンスの値に依存しない。従って、上記のように構成することにより、弱め磁束制御を行うか否かの判断は、トルク（ｑ軸電流）変化に応じたｑ軸インダクタンスの変化の影響を受けない。
【００３０】
また、例えば、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータのｑ軸電圧が追従すべきｑ軸電圧指令値をｖq*、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流及びｑ軸電流を夫々ｉd及びｉq、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶomとしたとき、前記磁束制御部は、下記式（Ｃ）が成立する場合に弱め磁束制御を行うようにするとよい。
【００３１】
【数１２】
2006204054.tif 000008
【００３２】
そして、例えば、前記式（Ｃ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｄ軸電流が追従すべき前記ｄ軸電流指令値を前記式（Ｃ）におけるｉdの値として用いてもよい。
【００３３】
また、例えば、前記式（Ｃ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｑ軸電流が追従すべきｑ軸電流指令値を前記式（Ｃ）におけるｉqの値として用いてもよい。
【００３４】
また、例えば、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流をｉd、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、同期モータの回転角速度をω、前記誘起電圧に対する所定の制限電圧をＶomとしたとき、前記磁束制御部は、下記式（Ｄ）が成立する場合に弱め磁束制御を行うようにしてもよい。
【００３５】
【数１３】
2006204054.tif 000009
【００３６】
そして、例えば、前記式（Ｄ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｄ軸電流が追従すべき前記ｄ軸電流指令値を前記式（Ｄ）におけるｉdの値として用いてもよい。
【００３７】
また、例えば、当該モータ制御装置は、同期モータを駆動するインバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行うように構成されており、前記磁束制御部は、同期モータへの印加電圧のｄ軸成分を前記ｄ軸電圧指令値とみなした上で求められる同期モータへの印加電圧の大きさと前記インバータの出力できる最大電圧に対する所定の制限電圧の大きさとの比較結果に基づいて、弱め磁束制御を行うか否かの判断を行うとよい。
【００３８】
同期モータへの印加電圧のｄ軸成分はｑ軸インダクタンスの値に依存するが、同期モータへの印加電圧のｄ軸成分をｄ軸電圧指令値とみなした上で求められる同期モータへの印加電圧の大きさはｑ軸インダクタンスの値に依存しない。従って、上記のように構成することにより、弱め磁束制御を行うか否かの判断は、トルク（ｑ軸電流）変化に応じたｑ軸インダクタンスの変化の影響を受けない。
【００３９】
また、例えば、当該モータ制御装置は、同期モータを駆動するインバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行うように構成されており、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータのｑ軸電圧が追従すべきｑ軸電圧指令値をｖq*、インバータの出力できる最大電圧に対する所定の制限電圧をＶamとしたとき、前記磁束制御部は、下記式（Ｅ）が成立する場合に弱め磁束制御を行うとよい。
【００４０】
【数１４】
2006204054.tif 000010
【００４１】
また、例えば、当該モータ制御装置は、同期モータを駆動するインバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行うように構成されており、前記ｄ軸電圧指令値をｖd*、同期モータの電機子巻線の抵抗をＲa、回転子位置と同期モータに流れる電流の値を用いて求められるｄ軸電流及びｑ軸電流を夫々ｉd及びｉq、前記電機子鎖交磁束をΦa、ｄ軸インダクタンスをＬd、同期モータの回転角速度をω、インバータの出力できる最大電圧に対する所定の制限電圧をＶamとしたとき、前記磁束制御部は、下記式（Ｆ）が成立する場合に弱め磁束制御を行うようにしてもよい。
【００４２】
【数１５】
2006204054.tif 000011
【００４３】
そして、例えば、前記式（Ｆ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｄ軸電流が追従すべき前記ｄ軸電流指令値を前記式（Ｆ）におけるｉdの値として用いてもよい。
【００４４】
また、例えば、前記式（Ｆ）を用いて弱め磁束制御を行うか否かの判断を行う際、前記ｑ軸電流が追従すべきｑ軸電流指令値を前記式（Ｆ）におけるｉqの値として用いてもよい。
【００４５】
式（Ｃ）、式（Ｄ）、式（Ｅ）及び式（Ｆ）の何れにもｑ軸インダクタンスが含まれていないため、磁束制御部による弱め磁束制御を行うか否かの判断（実行／不実行の判断）は、トルク（ｑ軸電流）変化に応じたｑ軸インダクタンスの変化の影響を受けない。
【００４６】
また、例えば、前記磁束制御部は、同期モータの駆動用の電源電圧に基づいて前記誘起電圧に対する前記制限電圧を算出すればよい。また、例えば、前記磁束制御部は、同期モータの駆動用の電源電圧に基づいて前記最大電圧に対する前記制限電圧を算出すればよい。
【００４７】
前記誘起電圧に対する制限電圧の値を、同期モータの駆動用の電源電圧に基づいて算出すれば、電源電圧に応じた誘起電圧に対する制限電圧の最適化が可能となり、弱め磁束制御の最適化が図られる。また、同期モータの駆動用の電源電圧に基づいて算出した前記誘起電圧に対する制限電圧又は最大電圧に対する制限電圧の値を用いて、弱め磁束制御を行うか否かの判断を行えば、電源電圧に応じた弱め磁束制御の実行／不実行の判断がなされる。
【００４８】
上記目的を実現するために、本発明に係るモータ駆動システムは、前記同期モータと、前記同期モータを駆動するインバータと、前記インバータを制御することにより同期モータの弱め磁束制御を行う上記のモータ制御装置と、を備えている。
【発明の効果】
【００４９】
上述した通り、本発明に係るモータ制御装置及びモータ駆動システムによれば、トルク（ｑ軸電流）変化に対応したｑ軸インダクタンス変化の影響を受けない弱め磁束制御が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明に係るモータ制御装置及びモータ駆動システムの実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るモータ制御装置及びこれを有するモータ駆動システムのブロック構成図である。
【００５１】
１は、永久磁石を回転子（不図示）に、電機子巻線を固定子（不図示）に設けた三相永久磁石同期モータ１（以下、単に「モータ１」と記すことがある）である。モータ（同期モータ）１は、該永久磁石により界磁磁束を得る。２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）インバータであり、モータ１の回転子位置に応じてモータ１にＵ相、Ｖ相及びＷ相から成る三相交流電圧を供給する。このモータ１に供給される電圧をモータ印加電圧（電機子電圧）Ｖaとし、モータ１に供給される電流をモータ電流（電機子電流）Ｉaとする。３は、モータ制御装置であり、モータ１を所望の回転速度で回転させるための信号や弱め磁束制御を行うための信号をＰＷＭインバータ２に与える。
【００５２】
図１のモータ駆動システムは、モータ１、ＰＷＭインバータ２及びモータ制御装置３を有し、ＰＷＭインバータ２にモータ１の駆動用の電源電圧を供給する電源４を接続して構成される。電源４は、直流の電源電圧をＰＷＭインバータ２に供給するものであれば何でもよい。例えば、電池（例えば、ニッケル水素電池等の二次電池）であってもよいし、商用交流電圧を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ等であってもよい。
【００５３】
電源４の出力電圧（上記電源電圧に等しい）は、電源４とモータ１との間に設けられたＰＷＭインバータ２によって三相交流電圧に変換され、モータ１に供給される。また、電源４の出力電圧は電圧検出器５によって逐次検出され、その検出された値は、モータ１の駆動用の電源電圧ＶBとしてモータ制御装置３に与えられる。尚、電源４や電圧検出器５は、本実施形態に係るモータ駆動システムに含まれていると考えても良い。
【００５４】
図２は、三相永久磁石同期モータ１の解析モデル図である。図２には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻線固定軸が示されている。１ａは、モータ１の回転子に相当する永久磁石である。永久磁石が作る磁束と同じ速度で回転する回転座標系において、永久磁石の磁束方向をｄ軸にとり、ｄ軸から電気角で９０度進んだ位相にｑ軸をとる（ｑ軸は不図示）。
【００５５】
ｄ軸とｑ軸から成る回転座標軸は回転しており、その回転角速度をωとする。この回転角速度ωは、モータ１の回転角速度と等しい。また、ある瞬間の回転している回転座標軸において、ｄ軸の位相をＵ相の電機子巻線固定軸を基準としてθ（回転子位置θ）により表す。
【００５６】
以下の記述において、モータ印加電圧Ｖaのｄ軸成分、ｑ軸成分を、それぞれｄ軸電圧ｖd、ｑ軸電圧ｖqで表し、モータ電流Ｉaのｄ軸成分、ｑ軸成分を、それぞれｄ軸電流ｉd、ｑ軸電流ｉqで表す。
【００５７】
また、以下の記述において、Ｒaは、モータ抵抗（モータ１の電機子巻線の抵抗値）であり、Ｌd、Ｌqは、夫々ｄ軸インダクタンス（モータ１の電機子巻線のインダクタンスのｄ軸成分）、ｑ軸インダクタンス（モータ１の電機子巻線のインダクタンスのｑ軸成分）であり、Φaは、永久磁石１ａによる電機子鎖交磁束である。尚、Ｌd、Ｌq、Ｒa及びΦaは、モータ駆動システムの設計時において予め設定される値である。
【００５８】
（全体概要説明）
図３に図１のモータ駆動システム３の詳細なブロック構成図を示す。モータ駆動システム３は、電流検出器１１、３相２相座標変換器１２、減算器１３、減算器１４、電流制御部１５、磁束制御部１６、２相３相座標変換器１８、レゾルバ２０、位置検出器２１及び速度検出器２２を有して構成される。
【００５９】
位置検出器２１は、位置センサとしての機能を有するレゾルバ２０からの出力を基に回転子位置θを検出する。速度検出器２２は、回転速度センサとしての機能を有するレゾルバ２０からの出力を基に回転角速度ωを検出する。
【００６０】
電流検出器１１は、例えばホール素子等から成り、ＰＷＭインバータ２からモータ１に供給されるモータ電流ＩaのＵ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvを検出する。３相２相座標変換器１２は、電流検出器１１からのＵ相電流ｉu及びＶ相電流ｉvの検出結果を受け取り、それらを位置検出器２１から与えられる回転子位置θを用いて、ｄ軸電流ｉd及びｑ軸電流ｉqに変換する。
【００６１】
減算器１４は、ｑ軸電流指令値ｉq*から３相２相座標変換器１２より与えられるｑ軸電流ｉqを差し引いて、電流誤差（ｉq*−ｉq）を算出する。ｑ軸電流指令値ｉq*は、ｑ軸電流ｉqが追従すべき電流の値に相当する。ｑ軸電流指令値ｉq*は、例えば、図示されないＣＰＵ（中央処理装置；Central Processing Unit）等から与えられる。また、例えば、速度検出器２２が出力する回転角速度ωが、図示されないＣＰＵ等から与えられる所望の回転速度を表すモータ速度指令値に追従するように、速度制御部（不図示）が比例積分制御等によりｑ軸電流指令値ｉq*を算出する。
【００６２】
減算器１３は、ｄ軸電流指令値ｉd*から３相２相座標変換器１２より与えられるｄ軸電流ｉdを差し引いて、電流誤差（ｉd*−ｉd）を算出する。ｄ軸電流指令値ｉd*は、ｄ軸電流ｉdが追従すべき電流の値に相当する。ｄ軸電流指令値ｉd*は、磁束制御部１６から与えられるが、その算出法は後述する。
【００６３】
電流制御部１５は、減算器１３、１４からの各電流誤差、３相２相座標変換器１２からのｄ軸電流ｉd及びｑ軸電流ｉq及び速度検出器２２からの回転角速度ωに基づいて、ｄ軸電流ｉdがｄ軸電流指令値ｉd*に追従するように（等しくなるように）、且つｑ軸電流ｉqがｑ軸電流指令値ｉq*に追従するように（等しくなるように）、比例積分制御等を用いて、モータ１に印加されるべき電圧を表す回転座標系上における電圧指令値（ｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*）作成して出力する。尚、電流制御部１５は、ｄ軸電流ｉd及びｑ軸電流ｉq並びに回転角速度ωに基づくことなく、減算器１３、１４からの各電流誤差にのみ基づいて上記電圧指令値を作成してもよい。
【００６４】
２相３相座標変換器１８は、位置検出器２１から与えられる回転子位置θを用いてｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*の逆変換を行い、Ｕ相電圧指令値ｖu*、Ｖ相電圧指令値ｖv*及びＷ相電圧指令値ｖw*から成る三相の電圧指令値を作成して、それらをＰＷＭインバータ２に出力する。ＰＷＭインバータ２は、モータ１に印加されるべき電圧を表す三相の電圧指令値に基づいてパルス幅変調された信号を作成し、モータ１を駆動する。
【００６５】
（ｉd*の算出法）
次に、磁束制御部１６による弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*の算出法について説明する。モータ１の回転とインダクタンス（モータ１の電機子巻線のインダクタンス）及び電機子鎖交磁束Φaとによって生じる誘起電圧Ｖｏは、上述の式（１）によって表され、該誘起電圧Ｖｏを弱め磁束制御によって制限電圧Ｖomに保つ場合、ｄ軸電流ｉdの値は、一般に上述の式（３）の右辺のようになる。式（３）において、制限電圧Ｖomは、誘起電圧Ｖｏに対して制限を加えたい上限の電圧を示し、ＰＷＭインバータ２が出力できる最大電圧（供給可能電圧）などから計算されるが、その算出法については後述する。
【００６６】
式（３）は下記式（４）のように変形される。更に、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分をｖdoとすると、ｖdo＝−ωＬqｉqなのであるから、式（４）は、更に式（５）のように変形される。
【００６７】
【数１６】
2006204054.tif 000012
【００６８】
【数１７】
2006204054.tif 000013
【００６９】
ここで、−ωＬqｉqで算出される誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoを、ｄ軸電圧指令値ｖd*から算出されるｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*に置換し、式（６）を得る。
【００７０】
【数１８】
2006204054.tif 000014
【００７１】
ここで、ｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*は、ｖdo*＝（ｖd*−Ｒa・ｉd）にて算出される値である。定常状態において、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoは、ｄ軸電圧ｖdからモータ抵抗Ｒaによる電圧降下を差し引いたもの、即ち（ｖd−Ｒa・ｉd）に相当するが、ｄ軸電圧ｖdはｄ軸電圧指令値ｖd*に追従する（等しくなる）ため、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoはｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*＝（ｖd*−Ｒa・ｉd）と略等しくなる。
【００７２】
従って、磁束制御部１６が、下記式（７）に従って弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を算出すれば、ｄ軸電流ｉdは、そのｄ軸電流指令値ｉd*に追従することになり、誘起電圧Ｖｏは制限電圧Ｖomに保たれる。このように、磁束制御部１６は、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoを、（ｖd*−Ｒa・ｉd）とみなして弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を作成するのである。
【００７３】
【数１９】
2006204054.tif 000015
【００７４】
上述したように、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoは、正確には−ωＬqｉqになるのであるが、式（３）や式（４）に従って弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を算出すれば、その値はｑ軸インダクタンスＬqやｑ軸電流ｉqに依存することになる。そうすると、従来の構成のように、磁束制御用のｄ軸電流指令値の計算に誤差が生じてしまう。
【００７５】
しかしながら、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoをｄ軸電圧指令値ｖd*に基づいて算出される値とみなすことにより、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*はｑ軸インダクタンスＬqの値に依存しなくなる。これにより、従来の構成が抱えていた計算誤差の問題が解消される。
【００７６】
また、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*がｑ軸インダクタンスＬqに依存しなくなるため、ｑ軸電流ｉqの変化に対応したｑ軸インダクタンスＬqの値の変化を考慮する必要がない。従って、負荷範囲が大きくするべくｑ軸電流ｉqの変動範囲を大きくしても、安定した弱め磁束制御が確保される。つまり、本実施形態によれば、負荷範囲を大きくとることができるのである。
【００７７】
また、従来のモータ駆動システムにおいて必要であったｄ軸インダクタンスＬd及びｑ軸インダクタンスＬqの２つのパラメータの調整が、ｄ軸インダクタンスＬdのみの調整に簡略化でき、パラメータ調整が容易になる。
【００７８】
尚、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を算出する際に必要となる回転角速度ω、ｄ軸電圧指令値ｖd*、ｄ軸電流ｉdは、それぞれ速度検出器２２、電流制御部１５、３相２相座標変換器１２から与えられる。
【００７９】
また、弱め磁束制御において、磁束制御部１６は、所定の間隔をおいて次々とｄ軸電流指令値ｉd*を更新する。そして、電流制御部１５は、ｄ軸電流ｉdが次々と更新されるｄ軸電流指令値ｉd*に追従するようにｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*を次々と更新する。
【００８０】
ｄ軸電流指令値ｉd*が、第（ｎ―２）回目、第（ｎ―１）回目、第ｎ回目、・・・と次々と更新されることを考えた場合（但し、ｎは自然数）、式（７）において第ｎ回目のｄ軸電流指令値ｉd*の算出に用いられるｄ軸電流ｉdの値は、第（ｎ―１）回目に求められたｄ軸電流指令値ｉd*と略等しいと考えることができる。
【００８１】
従って、最新の（第ｎ回目の）ｄ軸電流指令値ｉd*の算出に際して、直前に（第（ｎ−１）回目に）算出されたｄ軸電流指令値ｉd*をｄ軸電流ｉdとみなしても構わない。つまり、上記式（７）に代えて下記式（８）を用いて、最新のｄ軸電流指令値ｉd*を算出するようにしても構わない。下記式（８）におけるｉd-*は、式（８）にて求められるべき最新のｄ軸電流指令値ｉd*の直前に求められたｄ軸電流指令値を表す。
【００８２】
【数２０】
2006204054.tif 000016
【００８３】
また、モータ抵抗Ｒaにおける電圧降下分を無視し、上記式（７）の代わりに下記式（９）を用いて弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を算出してもよい。下記式（９）を用いる手法は、モータ抵抗Ｒaにおける電圧降下分がｄ軸電圧指令値ｖd*に比べて十分に小さい場合等に、特に有効な手法である。下記式（９）を用いることにより、計算処理が簡略化され、モータ制御装置３の処理の高速化が図られる。
【００８４】
【数２１】
2006204054.tif 000017
【００８５】
（制限電圧の算出法）
次に、誘起電圧Ｖｏに対する制限電圧Ｖomの算出法について説明する。制限電圧Ｖomは、誘起電圧Ｖｏに対して制限を加えたい上限の電圧を示し、ＰＷＭインバータ２が出力できる最大電圧（供給可能電圧）などから計算される。例えば、磁束制御部１６は、制限電圧Ｖomを下記式（１０）に従って算出する。
【００８６】
【数２２】
2006204054.tif 000018
【００８７】
ここで、Ｖamは、ＰＷＭインバータ２が出力できる最大電圧（供給可能電圧）に対する所定の制限電圧であり、Ｉamは、ＰＷＭインバータ２が出力できる最大電流である。制限電圧Ｖamは、ＰＷＭインバータ２が出力できる最大電圧と等しくなるように設定しても良いし、その最大電圧から余裕を持たせて最大電圧未満の電圧に設定しても良い。Ｖamの値は、電圧検出器５（図１参照）による電源４の出力電圧の検出結果、即ち、モータ１の駆動用の電源電圧ＶBの値に基づき、例えば、下記式（１１）によって算出される。電圧検出器５によって逐次検出されるＶBの値が変われば、Ｖamの値も逐次更新される。
【００８８】
【数２３】
2006204054.tif 000019
【００８９】
但し、上記式（１１）で算出されるＶamは、電源４の出力電圧の有効利用率（電圧利用率）が１００％の場合のものであり、電源４の出力電圧の有効利用率（電圧利用率）が１００％未満の場合、その有効利用率の低下を考慮し、Ｖamは上記式（１１）の右辺で算出される値よりも小さく設定される。
【００９０】
Ｉamの値は、ＰＷＭインバータ２の特性上の制約や、電源４の出力可能電流、モータ１の発熱上の制限等を考慮して設定される。尚、Ｉamの値は、固定値としてもよいし、モータ１の温度（例えば、図示されないサーミスタ等によって検出される温度）や電流検出器１１によって検出されたモータ電流の値等に応じて変化するようにしてもよい。
【００９１】
例えば、ＰＷＭインバータ２の出力できる最大電圧がある基準電圧より大きくなった場合、より大きな誘起電圧が発生してもＰＷＭインバータ２や電源４にはストレスはかからないため、誘起電圧に対する制限電圧の値はより大きな値に変更されることが望ましい。
【００９２】
仮に、最大電圧がある基準電圧より大きくなっているにも拘わらず、制限電圧Ｖomの値を変更しなければ、トルク発生に関与しないｄ軸電流ｉdが無駄に発生するため、効率の低下を招く。逆に、最大電圧がある基準電圧より小さくなっているにも拘わらず、制限電圧Ｖomの値を変更しなければ、ＰＷＭインバータ２や電源４に誘起電圧に起因する逆電圧が加わり、それらにストレスがかかり得る。
【００９３】
しかしながら、上記式（１０）及び式（１１）から分かるように、本実施形態に係る磁束制御部１６は、モータ１の駆動用の電源電圧に相当する電源４の出力電圧に基づいて最大電圧に対する制限電圧Ｖamの値を算出するようにしており、制限電圧Ｖomの値もその出力電圧に基づいて算出するようにしているため、電源４の出力電圧に応じた制限電圧Ｖomの最適化が可能となり、弱め磁束制御の最適化が図られる。特に、電源４が電池の場合には電源４の出力電圧が比較的大きく変動するため、電源４の出力電圧に基づいて制限電圧Ｖomを算出する意義は大きい。また、電源４の出力電圧に応じた制限電圧Ｖomの値又は電源４の出力電圧に応じた制限電圧Ｖamの値を用いて、後に示す式（１４）〜式（２０）の成立／不成立を判断すれば、電源４の出力電圧に応じた弱め磁束制御の実行／不実行の判断がなされる。
【００９４】
（弱め磁束制御の実行判断）
次に、磁束制御部１６がどのような条件が成立する場合に弱め磁束制御を有効にするのか、について説明する。
【００９５】
一般的に、誘起電圧Ｖｏの大きさ（誘起電圧Ｖｏのベクトルの大きさ）が誘起電圧に対する制限電圧Ｖomの大きさを超える場合、即ち、下記式（１２）が成立する場合に、弱め磁束制御が有効にされる（弱め磁束制御が行われる）。
【００９６】
【数２４】
2006204054.tif 000020
【００９７】
ここで、ｖqoは誘起電圧Ｖｏのｑ軸成分であり、その値と誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoは、検出値である回転角速度ω、ｄ軸電流ｉd  ｑ軸電流ｉqを用い、下記式（１３ａ）及び式（１３ｂ）にて表される。また、定常状態において、ｄ軸電圧ｖd及びｑ軸電圧ｖqは下記式（１３ｃ）及び式（１３ｄ）にて表される。
【００９８】
【数２５】
2006204054.tif 000021
【００９９】
上述したように、ｑ軸インダクタンスＬqはモータ１のトルクに関与するｑ軸電流ｉqに依存して変化するため、式（１２）に従うと、弱め磁束制御を有効にするか否かの判断は、トルク（ｑ軸電流ｉq）変化に応じたｑ軸インダクタンスＬqの変化の影響を受けてしまう。
【０１００】
そこで、磁束制御部１６は、判断式にｑ軸インダクタンスＬqを含まない下記の第１〜第４の判断手法の何れかを用いて、弱め磁束制御を行うか否か（弱め磁束制御の実行／不実行）の判断を行うようにしている。
【０１０１】
第１の判断手法においては、上記式（１２）における誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdo及び誘起電圧Ｖｏのｑ軸成分ｖqoを、それぞれｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*及びｑ軸誘起電圧指令値ｖqo*に置換した式（１４）を用いる。ｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*は、ｖdo*＝（ｖd*−Ｒa・ｉd）にて算出される値であり、ｑ軸誘起電圧指令値ｖqo*は、ｖqo*＝（ｖq*−Ｒa・ｉq）にて算出される値である。従って、式（１４）は式（１５）と等価である。磁束制御部１６は、下記式（１５）が成立しているときに弱め磁束制御を有効にする（弱め磁束制御を行う）。尚、式（１５）の成立／不成立の判断に必要なｑ軸電流ｉqの値は、図３において図示していないが、３相２相座標変換器１２から磁束制御部１６に与えられる。
【０１０２】
【数２６】
2006204054.tif 000022
【０１０３】
【数２７】
2006204054.tif 000023
【０１０４】
定常状態において、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoは、ｄ軸電圧ｖdからモータ抵抗Ｒaによる電圧降下を差し引いたもの、即ち（ｖd−Ｒa・ｉd）に相当するが、ｄ軸電圧ｖdはｄ軸電圧指令値ｖd*に追従する（等しくなる）ため、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoはｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*＝（ｖd*−Ｒa・ｉd）と略等しくなる。同様に、定常状態において、誘起電圧Ｖｏのｑ軸成分ｖqoは、ｑ軸電圧ｖqからモータ抵抗Ｒaによる電圧降下を差し引いたもの、即ち（ｖq−Ｒa・ｉq）に相当するが、ｑ軸電圧ｖqはｑ軸電圧指令値ｖq*に追従する（等しくなる）ため、誘起電圧Ｖｏのｑ軸成分ｖqoはｑ軸誘起電圧指令値ｖqo*＝（ｖq*−Ｒa・ｉq）と略等しくなる。従って、上記式（１５）を用いても、問題なく弱め磁束制御の実行／不実行の判断が可能である。
【０１０５】
第２の判断手法においては、誘起電圧Ｖｏのｑ軸成分ｖqoがｑ軸インダクタンスＬqに依存しないことに鑑み、式（１２）における誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoのみを、ｄ軸誘起電圧指令値ｖdo*に置換した式（１６）を用いる。式（１７）は、式（１６）と等価の式である（式（１３ｂ）参照）。磁束制御部１６は、下記式（１７）が成立しているときに弱め磁束制御を有効にする（弱め磁束制御を行う）。
【０１０６】
【数２８】
2006204054.tif 000024
【０１０７】
【数２９】
2006204054.tif 000025
【０１０８】
誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoは、式（１３ａ）から分かるように、ｑ軸インダクタンスＬqに依存している。このことに鑑み、第１の判断手法における式（１４）と第２の判断手法における式（１６）は、共に、誘起電圧Ｖｏのｄ軸成分ｖdoをｄ軸電圧指令値ｖdo*に基づいて算出される値とみなした上で求められる誘起電圧Ｖｏの大きさと制限電圧Ｖomの大きさとを比較している。
【０１０９】
第３の判断手法においては、Ｒa・ｉdやＲa・ｉqの成分を考慮しない下記式（１８）を、弱め磁束制御の実行判断に用いる。磁束制御部１６は、下記式（１８）が成立しているときに弱め磁束制御を有効にする（弱め磁束制御を行う）。
【０１１０】
【数３０】
2006204054.tif 000026
【０１１１】
第４の判断手法においては、式（１８）におけるｑ軸電圧指令値ｖq*をｑ軸電圧ｖqに置換した式（１９）を、弱め磁束制御の実行判断に用いる。式（１３ｄ）から分かるように、ｑ軸電圧ｖqはｑ軸インダクタンスＬqに依存しない。式（１９）に式（１３ｄ）を代入して式（２０）を得る。磁束制御部１６は、下記式（２０）が成立しているときに弱め磁束制御を有効にする（弱め磁束制御を行う）。尚、式（２０）の成立／不成立の判断に必要なｑ軸電流ｉqの値は、図３において図示していないが、３相２相座標変換器１２から磁束制御部１６に与えられる。
【０１１２】
【数３１】
2006204054.tif 000027
【０１１３】
【数３２】
2006204054.tif 000028
【０１１４】
モータ印加電圧Ｖaのｄ軸成分（ｄ軸電圧ｖd）は、式（１３ｃ）から分かるように、ｑ軸インダクタンスＬqに依存している。このことに鑑み、第３の判断手法における式（１８）と第４の判断手法における式（１９）は、共に、モータ印加電圧Ｖaのｄ軸成分（ｄ軸電圧ｖd）をｄ軸電圧指令値ｖd*とみなした上で求められるモータ１への印加電圧の大きさとＰＷＭインバータ２が出力できる最大電圧に対する制限電圧Ｖamの大きさとを比較している。
【０１１５】
上述した第１〜第４の判断手法に用いる式（１５）、式（１７）、式（１８）及び式（２０）の何れにもｑ軸インダクタンスＬqが含まれていないため、磁束制御部１６による弱め磁束制御を有効にするか否かの判断（実行／不実行の判断）は、トルク（ｑ軸電流ｉq）変化に応じたｑ軸インダクタンスＬqの変化の影響を受けない。
【０１１６】
また、第１、第２及び第４の判断手法を用いて弱め磁束制御の実行／不実行を判断する場合において、ｄ軸電流指令値ｉd*を式（１５）、式（１７）及び式（２０）の夫々におけるｄ軸電流ｉdの値として用いても構わない。また、第１及び第４の判断手法を用いて弱め磁束制御の実行／不実行を判断する場合において、ｑ軸電流指令値ｉq*を式（１５）及び式（２０）の夫々におけるｑ軸電流ｉqの値として用いても構わない。また、第１及び第４の判断手法を用いて弱め磁束制御の実行／不実行を判断する場合において、ｄ軸電流指令値ｉd*を式（１５）及び式（２０）の夫々におけるｄ軸電流ｉdの値として用い、且つｑ軸電流指令値ｉq*を式（１５）及び式（２０）の夫々におけるｑ軸電流ｉqの値として用いても構わない。また、式（１４）〜式（２０）の夫々において、左辺の値が右辺の値よりも大きい場合にのみ、弱め磁束制御が有効になるようにしても構わない。即ち、式（１４）〜式（２０）の夫々における“≧”を“＞”に置換しても構わない。
【０１１７】
尚、弱め磁束制御を有効にするか否かの判断において必要なｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*は電流制御部１５から、ｄ軸電流ｉd及びｑ軸電流ｉqは３相２相座標変換器１２から、回転角速度ωは速度検出器２２から、磁束制御部１６に与えられる。但し、弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*を作成するためのブロック図（上記式（７）等を参照）を示す図３には、図面の煩雑化防止のため、ｑ軸電流ｉqが磁束制御部１６に与えられている様子は示していない。
【０１１８】
また、上記式（１４）〜式（２０）が成立せず、弱め磁束制御が行われていないときにおいては、ｄ軸電流指令値ｉd*は、例えばゼロとされる。
【０１１９】
（デットタイム考慮）
また、ＰＷＭインバータ２は、２相３相座標変換器１８から与えられた三相の電圧指令値に基づいて上アームと下アームのスイッチング素子を交互にオンオフさせるが、上アームと下アームのスイッチング素子が短絡することを防止するために、上アームと下アームのスイッチング素子のオンオフを切り換える際、所定のデットタイム分だけ双方のスイッチング素子はオフとされる。
【０１２０】
このため、上記デットタイムに対応した電圧指令値に対する補正を何ら施さなければ、モータ１の各相に加わる実際の電圧は、２相３相座標変換器１８から与えられた三相の電圧指令値よりも小さくなる。
【０１２１】
そこで、電流制御部１５を、上記のデットタイムを考慮してｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*を作成するように構成してもよい。つまり、上記のデットタイムに起因して生じうるモータ１の各相に加わる実際の電圧の低下を、キャンセルするようにｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*を作成してもよい。勿論、この場合、上述してきた弱め磁束制御用のｄ軸電流指令値ｉd*の算出や弱め磁束制御を有効にするか否かの判断は、デットタイムを考慮して作成されたｄ軸電圧指令値ｖd*及びｑ軸電圧指令値ｖq*を用いて行われる。これにより、デットタイムの影響を排除した弱め磁束制御が可能となる。
【０１２２】
＜＜その他、変形等＞＞
上述した実施形態においては、レゾルバ２０からの出力に基づいて回転子位置θ及び回転角速度ωを得る例を示しているが、レゾルバ２０、位置検出器２１及び速度検出器２２を設けずにモータ電流Ｉa等に基づいて回転子位置θ及び回転角速度ωを推定する、所謂速度センサレス制御を採用しても良い。
【０１２３】
また、電流検出器１１は、ホール素子等を用いてモータ電流Ｉaを検出すると例示したが、所謂電流センサレス制御を採用しても構わない。例えば、電流検出器１１を、電源側のＤＣ電流の瞬時電流からモータ電流を再現し、それによってモータ電流Ｉaを検出するような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明に係るモータ制御装置及びモータ駆動システムによれば、トルク（ｑ軸電流）変化に対応したｑ軸インダクタンス変化の影響を受けない弱め磁束制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施の形態に係るモータ制御装置及びこれを有するモータ駆動システムのブロック構成図である。
【図２】図１の永久磁石同期モータの解析モデル図である。
【図３】図１のモータ駆動システムの詳細なブロック構成図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１    モータ
１ａ    永久磁石
２    ＰＷＭインバータ
３    モータ制御装置
４    電源
５    電圧検出器
１１    電流検出器
１２    ３相２相座標変換器
１３、１４    減算器
１５    電流制御部
１６    磁束制御部
１８    ２相３相座標変換器
２０    レゾルバ
２１    位置検出器
２２    速度検出器
ω      回転角速度ω
θ      回転子位置θ
ｖu*    Ｕ相電圧指令値ｖu*
ｖv*    Ｖ相電圧指令値ｖv*
ｖw*    Ｗ相電圧指令値ｖw*
ｖd*    ｄ軸電圧指令値ｖd*
ｖq*    ｑ軸電圧指令値ｖq*
ｉd      ｄ軸電流ｉd
ｉq      ｑ軸電流ｉq
ｉd*    ｄ軸電流指令値ｉd*
ｉq*    ｑ軸電流指令値ｉq*
ＶB      電源電圧
【図１】
2006204054.tif 000035
【図２】
2006204054.tif 000036
【図３】
2006204054.tif 000037