(57)【要約】【課題】同期モータの脱調を検出するための技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置１００は、同期モータ１０２の磁束であるモータ磁束を推定するモータ磁束推定部１０８と、モータ磁束を構成する磁束であり、同期モータ１０２に流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定する電機子反作用磁束推定部１５１と、推定されたモータ磁束と推定された電機子反作用磁束とを用いて、モータ磁束を構成する磁束であり、同期モータ１０２の永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定する磁石磁束推定部１５２と、推定された磁石磁束を用いて、同期モータ１０２が脱調しているか否かを判定する脱調判定部１５４と、を備えている。【選択図】図５
2015192463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期モータの磁束であるモータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータに流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定する電機子反作用磁束推定部と、
推定された前記モータ磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータの永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期モータが脱調しているか否かを判定する脱調判定部と、
を備えた、モータ制御装置。
【請求項２】
前記脱調判定部は、推定された前記磁石磁束と、前記同期モータの永久磁石が作る磁束の振幅として与えられた磁束パラメータとを用いて、前記同期モータが脱調しているか否かを判定する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記脱調判定部は、推定された前記磁石磁束の振幅が、前記磁束パラメータと０より大きく１より小さい係数との積よりも小さい場合に、前記同期モータが脱調していると判定する、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記電機子反作用磁束推定部は、前記同期モータのインダクタンスと、前記電流とを用いて、前記電機子反作用磁束を推定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電機子反作用磁束推定部は、前記同期モータのインダクタンスの値として、ｄ軸インダクタンスの値、ｄ軸インダクタンスよりも大きくｑ軸インダクタンスよりも小さい値、又はｄ軸インダクタンスよりも小さくｑ軸インダクタンスよりも大きい値を用いる、請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
当該モータ制御装置は、前記同期モータの前記モータ磁束の振幅及びモータトルクが指令振幅及び指令トルクに追従するように、インバータを用いて前記同期モータに電圧ベクトルを印加する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
当該モータ制御装置は、
前記同期モータにおける３相交流座標上の相電流を、２相座標上の軸電流に変換する３相２相座標変換部と、
前記軸電流と、推定された前記モータ磁束とから、前記モータトルクを推定するトルク演算部と、
前記指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差と、推定された前記モータ磁束の位相と、前記指令振幅とから、前記モータ磁束が追従するべき指令磁束ベクトルを特定する磁束指令演算部と、
前記指令磁束ベクトルと推定された前記モータ磁束との間の磁束偏差から、前記同期モータに印加されるべき前記電圧ベクトルに対応する前記２相座標上の軸電圧を特定する電圧指令演算部と、をさらに備え、
前記モータ磁束推定部は、前記軸電流と、前記軸電圧とから、前記モータ磁束を推定する、請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
同期発電機の磁束である発電機磁束を推定する発電機磁束推定部と、
前記発電機磁束を構成する磁束であり、前記同期発電機に流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定する電機子反作用磁束推定部と、
推定された前記発電機磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記発電機磁束を構成する磁束であり、前記同期発電機の永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期発電機が脱調しているか否かを判定する脱調判定部と、
を備えた、発電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び発電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、同期モータの駆動方法として、直接トルク制御（DTC:Direct Torque Control）が知られている。一般的な直接トルク制御では、まず、インバータに接続された同期モータの相電流及び相電圧を検出する。次に、相電流及び相電圧から、同期モータの電機子鎖交磁束及びモータトルクを求める。次に、求められたトルクと、指令トルクと、指令振幅と、電気子鎖交磁束の位置とから、指令磁束ベクトルを求める。指令トルク及び指令振幅は、例えば、速度制御装置で求められる。次に、指令磁束ベクトルと、電機子鎖交磁束とから、インバータから同期モータに印加されるべき電圧ベクトルを決定する。次に、決定された電圧ベクトルが同期モータに印加されるように、インバータのスイッチングを制御する。
【０００３】
直接トルク制御の駆動アルゴリズムはシンプルである。また、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを省略できる。
【０００４】
非特許文献１には、直接トルク制御を用いたモータ制御装置の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】井上、他３名，「直接トルク制御による埋込磁石同期モータのトルクリプル低減と弱め磁束制御（Torque ripple reduction, and flux-weakening control for interior permanent magnet synchronous motor based on direct torque control）」，平成１８年電気学会全国大会講演論文集，電気学会，平成１８年３月，第４分冊，４−１０６，ｐ．１６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
同期モータの制御においては、同期モータの脱調を検出し、脱調を防ぐことが重要である。本発明は、同期モータの脱調を検出するための技術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】
【０００７】
すなわち、本開示は、
同期モータの磁束であるモータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータに流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定する電機子反作用磁束推定部と、
推定された前記モータ磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータの永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期モータが脱調しているか否かを判定する脱調判定部と、を備えたモータ制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
上記のモータ制御装置は、同期モータの脱調を検出することに適している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態のモータ制御装置のブロック図
【図２】ｄｑ座標系及びαβ座標系を説明するための図
【図３】第１の実施形態のモータ制御部のブロック図
【図４】第１の実施形態のＰＷＭインバータの構成図
【図５】第１の実施形態の脱調検出部のブロック図
【図６】検証実験で得られた時系列データを表す図
【図７】第１の変形例のモータ制御装置のブロック図
【図８】第１の変形例のモータ制御部のブロック図
【図９】第１の変形例の脱調検出部のブロック図
【図１０】同期モータが脱調していないときのベクトル図
【図１１】同期モータが脱調しているときのベクトル図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
直接トルク制御等を用いた位置センサレス運転では、モータ磁束が推定（演算）される。そして、推定されたモータ磁束と指令磁束ベクトルとが一致するように、同期モータが制御される。
【００１１】
同期モータが永久磁石を有している場合、磁石磁束と電機子反作用磁束との合成ベクトルが推定される（推定合成ベクトルが求められる）。そして、推定合成ベクトルが指令磁束ベクトルに一致するように、モータ電流が流れる。モータ電流は、同期モータに流れる電流ベクトルである。電機子反作用磁束は、モータ電流が作る磁束ベクトルである。磁石磁束は、永久磁石が作る磁束ベクトルである。磁石磁束と電機子反作用磁束との合成ベクトルは、上述のモータ磁束である。
【００１２】
同期モータが正常に制御されている場合（脱調していない場合）におけるこれらのベクトルを図１０に示す。Ψsはモータ磁束（推定合成ベクトル）に対応する。Ψaは、磁石磁束に対応する。Ｌｉaは、電機子反作用磁束に対応する。ｉaは、モータ電流に対応する。この例では最大トルク／電流制御（ＭＴＰＡ制御）を行っているため、モータ電流ｉaは、ｄ軸電流ｉdを含まずｑ軸電流ｉqのみを含んでいる。
【００１３】
想定外の外乱により、同期モータは脱調することがある。つまり、ステータに印加する回転磁界と、同期モータのロータの回転とがずれることがある。具体的に、同期モータの負荷が突発的に変動すると、同期モータは脱調し得る。同期モータが脱調すると、通常は、同期モータの回転数は低下する。同期モータの平均トルクが低下するためである。回転数は、やがてゼロとなる。
【００１４】
本発明者らは、同期モータの脱調を、演算により検出することを検討した。回転数がゼロであるときには、図１０を用いて説明した推定合成ベクトルΨsと指令磁束ベクトルとは一致せず、この不一致を演算により検出することにより同期モータの脱調を検出できるとも思われる。しかし、実際は、回転数がゼロであっても、推定合成ベクトルΨsと指令磁束ベクトルとは一致する。このことについて、以下で詳細に説明する。
【００１５】
すなわち、同期モータが脱調し、同期モータの回転数がゼロであるときには、磁石磁束がステータの巻線を鎖交することがない。巻線では電圧が誘起されないので、モータ制御装置によるフィードバック制御に磁石磁束が反映されない。この場合には、推定合成ベクトルから磁石磁束分が欠落し、推定合成ベクトルと指令磁束ベクトルとの間にこの欠落分の相違が生じるようにも思われる。しかし、モータ制御装置は、同期モータの回転数がゼロである場合も、推定合成ベクトルが指令磁束ベクトルに一致した状態を維持しようとする。このために、モータ制御装置は、磁石磁束分が補われるような電機子反作用磁束が生成されるように、モータ電流を流そうとする。そのようなモータ電流を流すことができる能力を有する機器が使用されている場合には、実際にそのようなモータ電流が流れる。
【００１６】
この場合には、図１１のベクトル図に示すように、ＭＴＰＡ制御において本来的に流れるべきｑ軸ｉq電流のみならず、ｄ軸電流ｉdをも含むモータ電流ｉaが流れる。モータ電流ｉaによって、図１０の電機子反作用磁束Ｌｉaに相当する電機子反作用磁束Ｌｉqのみならず、図１０の磁石磁束Ψaに相当する磁束Ｌｉdが生成される。つまり、図１０の磁石磁束Ψa相当分が、電機子反作用磁束Ｌｉdでカバーされることとなる。結果として、推定合成ベクトルは維持される。
【００１７】
上述の説明から明らかであるように、推定合成ベクトルが指令磁束ベクトルに一致しているか否かを判定することでは、演算上の磁石磁束の位相と実際の磁石磁束の位相とにずれがあること（同期ずれがあること）を検出することは難しい。つまり、この判定方法では、脱調が発生していることを検出することは難しい。同期モータが正常に回転していると誤認され、誤認に基づいた同期モータの制御が継続されてしまうと、システム全体の信頼性が損なわれる。説明は省略するが、ＭＴＰＡ制御以外の制御を行う場合にも同様の問題が生じ得る。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。
【００１９】
すなわち、本開示の第１態様は、
同期モータの磁束であるモータ磁束を推定するモータ磁束推定部と、
前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータに流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定する電機子反作用磁束推定部と、
推定された前記モータ磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータの永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期モータが脱調しているか否かを判定する脱調判定部と、を備えたモータ制御装置を提供する。
【００２０】
第１態様のモータ制御装置は、同期モータの脱調を確実に検出できる。また、このモータ制御装置は、位置センサ、過電流センサ等のセンサを使用することなく、同期モータの脱調を検出できる。
【００２１】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、前記脱調判定部は、推定された前記磁石磁束と、前記同期モータの永久磁石が作る磁束の振幅として与えられた磁束パラメータとを用いて、前記同期モータが脱調しているか否かを判定する、モータ制御装置を提供する。
【００２２】
本開示の第３態様は、第２態様に加え、前記脱調判定部は、推定された前記磁石磁束の振幅が、前記磁束パラメータと０より大きく１より小さい係数との積よりも小さい場合に、前記同期モータが脱調していると判定する、モータ制御装置を提供する。
【００２３】
本開示の第４態様は、第１〜第３態様のいずれか１つに加え、前記電機子反作用磁束推定部は、前記同期モータのインダクタンスと、前記同期モータに流れる電流とを用いて、前記電機子反作用磁束を推定する、モータ制御装置を提供する。
【００２４】
第２〜第４態様によれば、簡易な構成で同期モータが脱調しているか否かを判定できる。
【００２５】
本開示の第５態様は、第４態様に加え、前記電機子反作用磁束推定部は、前記同期モータのインダクタンスの値として、ｄ軸インダクタンスの値、ｄ軸インダクタンスよりも大きくｑ軸インダクタンスよりも小さい値、又はｄ軸インダクタンスよりも小さくｑ軸インダクタンスよりも大きい値を用いる、モータ制御装置を提供する。
【００２６】
第５態様のモータ制御装置は、埋込磁石同期モータ等の磁気的突極性を有するモータの制御に有利である。
【００２７】
本開示の第６態様は、第１〜第５態様のいずれか１つに加え、当該モータ制御装置は、前記同期モータの前記モータ磁束の振幅及びモータトルクが指令振幅及び指令トルクに追従するように、インバータを用いて前記同期モータに電圧ベクトルを印加する、モータ制御装置を提供する。
【００２８】
第６態様によれば、モータ磁束及びモータトルクを精度よく制御できる。
【００２９】
本開示の第７態様は、第６態様に加え、
当該モータ制御装置は、
前記同期モータにおける３相交流座標上の相電流を、２相座標上の軸電流に変換する３相２相座標変換部と、
前記軸電流と、推定された前記モータ磁束とから、前記モータトルクを推定するトルク演算部と、
前記指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差と、推定された前記モータ磁束の位相と、前記指令振幅とから、前記モータ磁束が追従するべき指令磁束ベクトルを特定する磁束指令演算部と、
前記指令磁束ベクトルと推定された前記モータ磁束との間の磁束偏差から、前記同期モータに印加されるべき前記電圧ベクトルに対応する前記２相座標上の軸電圧を特定する電圧指令演算部と、をさらに備え、
前記モータ磁束推定部は、前記軸電流と、前記軸電圧とから、前記モータ磁束を推定する、モータ制御装置を提供する。
【００３０】
第７態様のモータ制御装置は、簡便に構成できる。なお、ソフトウエアにより第７態様のモータ制御装置を実現する場合、モータ制御装置の各構成要素は明確には区別されない。この点は、以下で説明するモータ制御装置のその他の各構成要素についても同様である。
【００３１】
本開示の第８態様は、
同期発電機の磁束である発電機磁束を推定する発電機磁束推定部と、
前記発電機磁束を構成する磁束であり、前記同期発電機に流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定する電機子反作用磁束推定部と、
推定された前記発電機磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記発電機磁束を構成する磁束であり、前記同期発電機の永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期発電機が脱調しているか否かを判定する脱調判定部と、
を備えた、発電機制御装置を提供する。
【００３２】
本開示の第９態様は、
同期モータの磁束であるモータ磁束を推定するステップと、
前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータに流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定するステップと、
推定された前記モータ磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記モータ磁束を構成する磁束であり、前記同期モータの永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定するステップと、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期モータが脱調しているか否かを判定するステップと、を含むモータ制御方法を提供する。
【００３３】
本開示の第１０態様は、
同期発電機の磁束である発電機磁束を推定するステップと、
前記発電機磁束を構成する磁束であり、前記同期発電機に流れる電流が作る磁束である電機子反作用磁束を推定するステップと、
推定された前記発電機磁束と推定された前記電機子反作用磁束とを用いて、前記発電機磁束を構成する磁束であり、前記同期発電機の永久磁石が作る磁束である磁石磁束を推定するステップと、
推定された前記磁石磁束を用いて、前記同期発電機が脱調しているか否かを判定するステップと、を含む発電機制御方法を提供する。
【００３４】
第８態様〜第１０態様によれば、第１態様により得られる効果と同様の効果が得られる。
【００３５】
モータ制御装置に関する技術は、発電機制御装置に適用できる。発電機制御装置に関する技術は、モータ制御装置に適用できる。両方の場合において、制御の態様はよく似ているためである。同期モータと発電機とでは、同期モータ／発電機を流れる電流の位相が逆となる等の相違があるが、当業者であればこれらの相違を考慮しつつ両制御装置を構成できる。
【００３６】
モータ制御装置及び発電機制御装置に関する技術は、モータ制御方法及び発電機制御方法に適用できる。モータ制御方法及び発電機制御方法に関する技術は、モータ制御装置及び発電機制御装置に適用できる。
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
（第１の実施形態）
図１に示すように、モータ制御装置１００は、第１電流センサ１０５ａ、第２電流センサ１０５ｂ、モータ制御部１０１及びデューティ生成部１０３を含んでいる。モータ制御装置１００は、ＰＷＭインバータ１０４及び同期モータ１０２に接続される。
【００３９】
モータ制御部１０１は、同期モータ１０２の位置センサレス運転を実行するように構成されている。位置センサレス運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。本実施形態の位置センサレス運転では、推定されたモータ磁束の位相を用いてモータ磁束を制御する。モータ磁束は、同期モータ１０２に印加されている３相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ（絶対値）を指す場合がある。
【００４０】
モータ制御装置１００の一部又は全部の要素は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供され得る。ＤＳＰ又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、Ａ／Ｄ変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、モータ制御装置１００の一部又は全部の要素は、論理回路によって構成されていてもよい。
【００４１】
（モータ制御装置１００を用いた制御の概要）
図１を参照しながら、モータ制御装置１００を用いた制御の概要を説明する。電流センサ１０５ａ，１０５ｂによって、相電流ｉu，ｉwが検出される。モータ制御部１０１によって、指令回転数ωref*及び相電流ｉu，ｉwから、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*が生成される。指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の各成分は、それぞれ３相交流座標上のＵ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧に対応する。デューティ生成部１０３によって、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*から、デューティＤu，Ｄv，Ｄwが生成される。ＰＷＭインバータ１０４によって、デューティＤu，Ｄv，Ｄwから、同期モータ１０２に印加するべき電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwが生成される。指令回転数ωref*は、上位制御装置からモータ制御装置１００に与えられる。指令回転数ωref*は、同期モータ１０２の回転数が追従するべき回転数を表す。このような制御により、同期モータ１０２は、回転数が指令回転数ωref*に追従するように制御される。
【００４２】
以下では、α−β座標（２相座標）に基づいてモータ制御装置１００を説明することがある。また、ｄ−ｑ座標（第２の２相座標）に基づいてモータ制御装置１００を説明することもある。図２に、α−β座標及びｄ−ｑ座標を示す。α−β座標は、固定座標である。α−β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、Ｕ軸（図２では省略）と同一方向に延びる軸として設定される。ｄ−ｑ座標は、回転座標である。θは、Ｕ軸からみたｄ軸の進み角である。θは、ロータ位置とも称される。
【００４３】
（モータ制御部１０１について）
図３に示すように、モータ制御部１０１は、ｕ，ｗ／α，β変換部（３相２相座標変換部）１０６、電圧指令演算部１０７、モータ磁束推定部１０８、トルク演算部１０９、速度・位置演算部１１０、トルク指令演算部１２１、トルク偏差演算部１１１、振幅指令生成部１２２、磁束指令演算部１１２、α軸磁束偏差演算部１１３ａ、β軸磁束偏差演算部１１３ｂ、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部（２相３相座標変換部）１１４及び脱調検出部１１５を含んでいる。
【００４４】
モータ制御部１０１では、ｕ，ｗ／α，β変換部（３相２相座標変換部）１０６によって、相電流ｉu，ｉwが、軸電流ｉα，ｉβに変換される。軸電流ｉα，ｉβは、同期モータ１０２のα−β座標上におけるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβをまとめて記載したものである。モータ磁束推定部１０８によって、軸電流ｉα，ｉβ及び指令軸電圧（軸電圧）ｖα*，ｖβ*から、モータ磁束が推定される（推定磁束Ψsが求められる）。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα，Ψβと記載する。速度・位置演算部１１０によって、推定磁束Ψsから、同期モータ１０２の回転数及びモータ磁束の位相が推定される（推定回転数ωr及び推定磁束Ψsの位相θsが求められる）。トルク演算部１０９によって、推定磁束Ψs及び軸電流ｉα，ｉβから、モータトルクが推定される（推定トルクＴeが求められる）。トルク指令演算部１２１によって、推定回転数ωr及び指令回転数ωref*から、指令トルクＴe*が生成される。指令トルクＴe*は、モータトルクが追従するべきトルクを表す。振幅指令生成部１２２によって、指令トルクＴe*から指令振幅｜Ψs*｜が生成される。トルク偏差演算部１１１によって、推定トルクＴeと指令トルクＴe*との偏差（トルク偏差）ΔＴが求められる。磁束指令演算部１１２によって、指令振幅｜Ψs*｜、トルク偏差ΔＴ及び位相θsから、指令磁束ベクトルΨs*が求められる。指令磁束ベクトルΨs*のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束Ψα*、β軸指令磁束Ψβ*と記載する。α軸磁束偏差演算部１１３ａによって、α軸指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαとの偏差（磁束偏差）ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部１１３ｂによって、β軸指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβとの偏差（磁束偏差）ΔΨβが求められる。電圧指令演算部１０７によって、磁束偏差ΔΨα，ΔΨβ及び軸電流ｉα，ｉβから、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*が求められる。指令軸電圧ｖα*，ｖβ*は、同期モータ１０２のα−β座標上におけるα軸指令電圧ｖα*及びβ軸指令電圧ｖβ*をまとめて記載したものである。α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４によって、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*が、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換される。また、脱調検出部１１５によって、推定磁束Ψα，Ψβ及び軸電流ｉα，ｉβから、同期モータ１０２の脱調を検出できる。
【００４５】
このような制御（フィードバック制御）により、同期モータ１０２の回転数が指令回転数ωref*に追従し、モータトルクが指令トルクＴe*に追従し、モータ磁束が指令磁束ベクトルΨs*に追従する（モータ磁束の振幅が指令振幅｜Ψs*｜に追従する）ように、ＰＷＭインバータ１０４を介して同期モータ１０２に電圧ベクトルが印加される。
【００４６】
本明細書では、軸電流ｉα，ｉβは、実際に同期モータ１０２を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。指令軸電圧ｖα*，ｖβ*、推定磁束Ψs、位相θs、推定トルクＴe、指令トルクＴe*、指令回転数ωref*、指令振幅｜Ψs*｜、指令磁束ベクトルΨs*、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*等も同様である。
【００４７】
本実施形態の制御に関する各構成要素について、以下で説明する。
【００４８】
（第１電流センサ１０５ａ、第２電流センサ１０５ｂ）
図１に示す第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂとして、公知の電流センサを用いることができる。本実施形態では、第１電流センサ１０５ａは、ｕ相を流れる相電流ｉuを測定するように設けられている。第２電流センサ１０５ｂは、ｗ相を流れる相電流ｉwを測定するように設けられている。ただし、第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂは、ｕ相及びｗ相の２相以外の組み合わせの２相の電流を測定するように設けられていてもよい。
【００４９】
（ｕ，ｗ／α，β変換部１０６）
図３に示すｕ，ｗ／α，β変換部１０６は、相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉα，ｉβに変換する。具体的に、ｕ，ｗ／α，β変換部１０６は、式（１）及び（２）により、相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉα，ｉβに変換して、軸電流ｉα，ｉβを出力する。
【００５０】
【数１】
2015192463.tif 000003
【００５１】
【数２】
2015192463.tif 000004
【００５２】
（モータ磁束推定部１０８）
モータ磁束推定部１０８は、軸電流ｉα，ｉβ及び指令軸電圧ｖα*，ｖβ*から、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）を求める。具体的に、モータ磁束推定部１０８は、式（３）、（４）及び（５）を用いて、推定磁束Ψα，Ψβ、及び推定磁束Ψsの絶対値｜Ψs｜を求める。式（３）及び（４）におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα，Ψβの初期値である。式（３）及び（４）におけるＲは、同期モータ１０２の巻線抵抗である。モータ磁束推定部１０８がＤＳＰ、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式（３）及び（４）における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。この場合の典型例では、１制御周期前における推定磁束Ψα，Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算する。
【００５３】
【数３】
2015192463.tif 000005
【００５４】
【数４】
2015192463.tif 000006
【００５５】
【数５】
2015192463.tif 000007
【００５６】
（トルク演算部１０９）
トルク演算部１０９は、軸電流ｉα，ｉβ及び推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から推定トルクＴeを求める。具体的に、トルク演算部１０９は、式（６）を用いて、推定トルクＴeを求める。式（６）におけるＰnは、同期モータ１０２の極対数である。
【００５７】
【数６】
2015192463.tif 000008
【００５８】
（速度・位置演算部１１０）
速度・位置演算部１１０は、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から推定磁束Ψsの位相θsを求める。具体的に、速度・位置演算部１１０は、式（７）により、推定磁束Ψsの位相θsを求める。また、速度・位置演算部１１０は、現在の制御周期において求めた位相θs（ｎ）と、前回の制御周期において求めた位相θs（ｎ−１）とを用いて、式（８）により、推定回転数ωrを求める。速度・位置演算部１１０は、公知の位相推定器である。ここで、Ｔsは本制御における制御周期（サンプリング周期）を意味する。ｎは、タイムステップである。
【００５９】
【数７】
2015192463.tif 000009
【００６０】
【数８】
2015192463.tif 000010
【００６１】
（トルク指令演算部１２１）
トルク指令演算部１２１は、指令回転数ωref*及び推定回転数ωrから、指令トルクＴe*を求める。具体的に、トルク指令演算部１２１は、式（９）により、指令トルクＴe*を求める。式（９）におけるＫsPは比例ゲインである。ＫsIは積分ゲインである。トルク指令演算部１２１は、公知のＰＩ補償器である。
【００６２】
【数９】
2015192463.tif 000011
【００６３】
（振幅指令生成部１２２）
振幅指令生成部１２２は、指令トルクＴe*から、指令振幅｜Ψs*｜を求める。振幅指令生成部１２２は、ルックアップテーブル、計算式（近似式）が格納された演算子等を用いて構成できる。ルックアップテーブルを用いる場合、指令トルクＴe*と指令振幅｜Ψs*｜との対応関係を表すルックアップテーブルを事前に準備することができる。演算子における計算式も、事前に準備できる。このようなルックアップテーブル及び計算式は、予め行った測定データ又は理論に基づいて設定できる。指令振幅｜Ψs*｜の具体的な特定方法は、公知の文献（武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、２００１年１０月２５日発行、等）を参照することにより理解され得る。本実施形態では、最小の電流で最大のトルクを発生できる最大トルク／電流制御（ＭＴＰＡ）を満たすトルクと磁束との関係を利用する。本実施形態における振幅指令生成部１２２は、磁束パラメータ｜Ψa｜を用いて指令振幅｜Ψs*｜を求める。磁束パラメータ｜Ψa｜は、同期モータ１０２における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数である。
【００６４】
（トルク偏差演算部１１１）
トルク偏差演算部１１１は、指令トルクＴe*と推定トルクＴeとの偏差（トルク偏差ΔＴ：Ｔe*−Ｔe）を求める。トルク偏差演算部１１１としては、公知の演算子を用いることができる。
【００６５】
（磁束指令演算部１１２）
磁束指令演算部１１２は、指令振幅｜Ψs*｜、トルク偏差ΔＴ及び位相θsから、指令磁束ベクトルΨs*（指令磁束Ψα*，Ψβ*）を求める。具体的には、式（１０）により、モータ磁束の回転量Δθsを求める。式（１１）を用いて、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を求める。式（１２）及び（１３）を用いて、指令磁束Ψα*，Ψβ*を求める。式（１０）におけるＫθPは比例ゲインである。ＫθIは積分ゲインである。磁束指令演算部１１２は、トルク偏差ΔＴをゼロに近づける。この点で、磁束指令演算部１１２は、トルクの補償機構を構成するともいえる。磁束指令演算部１１２がＤＳＰ、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式（１０）における演算のために必要となる積分器は離散系で構成され得る。
【００６６】
【数１０】
2015192463.tif 000012
【００６７】
【数１１】
2015192463.tif 000013
【００６８】
【数１２】
2015192463.tif 000014
【００６９】
【数１３】
2015192463.tif 000015
【００７０】
（α軸磁束偏差演算部１１３ａ、β軸磁束偏差演算部１１３ｂ）
α軸磁束偏差演算部１１３ａは、指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差（磁束偏差ΔΨα：Ψα*−Ψα）を求める。β軸磁束偏差演算部１１３ｂは、指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差（磁束偏差ΔΨβ：Ψβ*−Ψβ）を求める。磁束偏差演算部１１３ａ，１１３ｂとしては、公知の演算子を用いることができる。
【００７１】
（電圧指令演算部１０７）
電圧指令演算部１０７は、磁束偏差ΔΨα，ΔΨβ及び軸電流ｉα，ｉβから、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を求める。具体的に、電圧指令演算部１０７は、式（１４）を用いて、α軸指令電圧ｖα*を求める。また、電圧指令演算部１０７は、式（１５）を用いて、β軸指令電圧ｖβ*を求める。
【００７２】
【数１４】
2015192463.tif 000016
【００７３】
【数１５】
2015192463.tif 000017
【００７４】
（α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４）
α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４は、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する。具体的に、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４は、式（１６）により、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換して、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*を出力する。
【００７５】
【数１６】
2015192463.tif 000018
【００７６】
（デューティ生成部１０３）
図１に示すデューティ生成部１０３は、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*から、デューティＤu，Ｄv，Ｄwを生成する。本実施形態では、デューティ生成部１０３は、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の各成分を、各相のデューティＤu，Ｄv，Ｄwに変換する。デューティＤu，Ｄv，Ｄwの生成方法としては、一般的な電圧形ＰＷＭインバータに用いられる方法を用いることができる。例えば、デューティＤu，Ｄv，Ｄwは、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*を、直流電源１１８（図４）の電圧値Ｖdcの半分の値で除すことにより求めてもよい。この場合、デューティＤuは、２×ｖu*／Ｖdcである。デューティＤvは、２×ｖv*／Ｖdcである。デューティＤwは、２×ｖw*／Ｖdcである。デューティ生成部１０３は、デューティＤu，Ｄv，Ｄwを出力する。
【００７７】
（ＰＷＭインバータ１０４）
図１及び４に示すように、ＰＷＭインバータ１０４は、スイッチング素子１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄ，１１９ｅ，１１９ｆ及び還流ダイオード１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆが対になった変換回路、ベースドライバ１１６、平滑コンデンサ１１７及び直流電源１１８を含む。直流電源１１８は、ダイオードブリッジ等によって整流された出力を表す。なお、本明細書では、変換回路及び平滑コンデンサ１１７を併せた構成をインバータと記載する。
【００７８】
ＰＷＭインバータ１０４は、ＰＷＭ制御によって同期モータ１０２に電圧ベクトルを印加する。具体的には、同期モータ１０２への給電は、スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを介して、直流電源１１８から行われる。より具体的には、まず、デューティＤu，Ｄv，Ｄwがベースドライバ１１６に入力される。次に、デューティＤu，Ｄv，Ｄwがスイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。次に、ドライブ信号に従って各スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆが動作する。
【００７９】
本実施形態では、ＰＷＭインバータ１０４は、スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを用いた３相スイッチング回路である。スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が挙げられる。
【００８０】
（同期モータ１０２）
図１に示す同期モータ１０２は、モータ制御装置１００の制御対象である。同期モータ１０２には、ＰＷＭインバータ１０４によって、電圧ベクトルが印加される。「同期モータ１０２に電圧ベクトルが印加される」とは、同期モータ１０２における３相交流座標上の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々に電圧が印加されることを指す。本実施形態では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との２種類から選択されるいずれかとなるように、同期モータ１０２が制御される。
【００８１】
本実施形態における同期モータ１０２は、永久磁石同期モータである。詳細には、同期モータ１０２は、ＳＰＭＳＭ（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）である。ＳＰＭＳＭでは、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが同じである。
【００８２】
（脱調検出部１１５）
図３及び５に示す脱調検出部１１５は、軸電流ｉα，ｉβ及び推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から、同期モータ１０２が脱調していることを検出できる。脱調検出部１１５は、電機子反作用磁束推定部１５１と、磁石磁束推定部１５２と、振幅演算部１５３と、脱調判定部１５４とを有している。
【００８３】
電機子反作用磁束推定部１５１は、同期モータ１０２のインダクタンスＬと軸電流ｉα，ｉβとから、電機子反作用磁束を推定する（推定電機子反作用磁束Ｌｉaを求める）。推定電機子反作用磁束Ｌｉaは、推定磁束Ψsを構成する磁束である。推定電機子反作用磁束Ｌｉaは、同期モータ１０２に流れる電流（モータ電流）が作る磁束である。推定電機子反作用磁束Ｌｉaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Ｌｉα、推定電機子反作用磁束Ｌｉβと記載する。図５に示すように、電機子反作用磁束推定部１５１は、乗算器（乗算部）を用いて、推定電機子反作用磁束Ｌｉaを求める。つまり、推定電機子反作用磁束Ｌｉα、推定電機子反作用磁束Ｌｉβは、インダクタンスＬと、軸電流ｉα，ｉβとの積である。本実施形態では、同期モータ１０２は、磁気的突極性を有さない、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが等しいモータである。このため、Ｌ＝Ｌd＝Ｌqである。
【００８４】
磁石磁束推定部１５２は、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）及び推定電機子反作用磁束Ｌｉa（推定電機子反作用磁束Ｌｉα、推定電機子反作用磁束Ｌｉβ）から、磁石磁束を推定する（推定磁石磁束Ψaeを求める）。推定磁石磁束Ψaeは、推定磁束Ψsを構成する磁束である。推定磁石磁束Ψaeは、同期モータ１０２の永久磁束が作る磁束である。推定磁石磁束Ψaeのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψaeα、Ψaeβと記載する。図５に示すように、磁石磁束推定部１５２は、減算器（減算部）を用いて、推定磁石磁束Ψaeを求める。具体的には、磁石磁束推定部１５２は、式（１７）及び（１８）に示すように、推定磁束Ψα，Ψβから推定電機子反作用磁束Ｌｉα，Ｌｉβを減じることにより推定磁石磁束Ψaeα，Ψaeβを求める。
【００８５】
【数１７】
2015192463.tif 000019
【００８６】
【数１８】
2015192463.tif 000020
【００８７】
振幅演算部１５３は、式（１９）を用いて、推定磁石磁束Ψae（推定磁石磁束Ψaeα，Ψaeβ）の振幅｜Ψae｜を演算する。
【００８８】
【数１９】
2015192463.tif 000021
【００８９】
脱調判定部１５４は、推定磁石磁束Ψae（より正確には、推定磁石磁束Ψaeの振幅｜Ψae｜）と磁束パラメータ｜Ψa｜とから、同期モータ１０２が脱調しているか否かを判定する。具体的に、脱調判定部１５４は、条件式（２０）に示すように、推定磁石磁束Ψaeの振幅｜Ψae｜が磁束パラメータ｜Ψa｜と係数Ｋ1との積よりも小さい場合に、同期モータ１０２が脱調していると判定する。先に説明したように、磁束パラメータ｜Ψa｜は、同期モータ１０２における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数である。係数Ｋ1は０＜Ｋ1＜１を満たす定数である。一例では、係数Ｋ1は、０．３〜０．７の間の値をとる。脱調判定部１５４は、コンパレータ等で構成され得る。
【００９０】
【数２０】
2015192463.tif 000022
【００９１】
磁束パラメータ｜Ψa｜と係数Ｋ1との積よりも振幅｜Ψae｜が小さいことは、同期モータ１０２が脱調することなく正常に運転されていれば検出されるはずの磁石磁束が検出されていないことを意味する。すなわち、同期モータ１０２のロータの回転が、ステータに印加する回転磁界に追従していないことを意味する。すなわち、同期モータ１０２が脱調していることを意味する。
【００９２】
（検証実験）
脱調検出部１１５を用いて同期モータ１０２の脱調を検出できることを確認するために検証実験を行った。検証実験の結果を図６を用いて説明する。
【００９３】
検証実験では、上述の実施形態と同様の制御系を構成した。ただし、同期モータのロータの実際の位置（ロータ位相）を特定するために、エンコーダを用いた。式（２０）が成立したときに脱調判定フラグが立つように、制御系を構成した。この実証実験では、図６に示すように、推定磁束の位相（推定位相）、ロータ位相、同期モータのステータのＵ軸巻線を流れる電流（Ｕ軸電流）ｉu、及び脱調判定フラグの時系列データを取得した。
【００９４】
この検証実験では、運転開始から所定の時間経過後に大きな負荷トルクを印加した。この負荷トルクを印加した時刻を、図６では時刻ｔ1と記載している。図６から、時刻ｔ1から、ロータ位相と推定位相とがずれ始めていることが分かる。また、時刻ｔ1よりも後の期間におけるロータ位相は、ほぼ同じ位置でロータが振動していることを表している。これに対し、時刻ｔ1よりも後の期間における推定位相は、同期モータのロータが回転していることを表している。これらは、時刻ｔ1よりも後の期間において、同期モータが脱調していることを示している。そして、時刻ｔ1よりも後の期間において（詳細にはロータの振動の開始時刻よりも後の期間において）、脱調判定フラグが立っている。以上から、上述の実施形態によれば、脱調を適切に検出できることが理解される。なお、この検証実験では、式（２０）における係数Ｋ1を０．４を設定した。係数Ｋ1を０．６に設定した場合も、同期間において脱調判定フラグが立つことが確認された。
【００９５】
なお、図６から、時刻ｔ1よりも後の期間におけるＵ相電流ｉuが、時刻ｔ1よりも前の期間におけるＵ相電流ｉuよりも大きいことが分かる。これは、磁石磁束相当分を含む電機子反作用磁束が生成されるように、モータ電流が流れているためであると考えられる（図１１を用いた説明参照）。そして、そのようなモータ電流が流れるため、実際には同期モータのロータは回転していないにも関わらず、ロータが回転しているときの推定位相によく似た推定位相が取得されたものと考えられる。
【００９６】
同期モータの脱調が検出された場合には、モータ制御装置による制御を停止させること等により同期モータの運転を停止する（例えば、ＰＷＭインバータ１０４のスイッチングを停止する）ことが考えられる。同期モータの運転を一旦停止させた後には、同期モータの運転を再開することができる。これにより、制御系の信頼性と安全性とを確保することができる。
【００９７】
本実施形態によれば、位置センサを要することなく同期モータの脱調を検出できる。このことは、種々の観点から有利である。ただし、このことは、本実施形態において上記のセンサを用いてはならないことを意味するものではない。
【００９８】
（変形例）
以下、本発明における第１の変形例のモータ制御装置について説明する。なお、第１の変形例では、第１の実施形態と同様の部分については同一符号を付し、説明を省略する。
【００９９】
図７に示すように、第１の変形例のモータ制御装置２００は、モータ制御部１０１に代えてモータ制御部２０１を含んでいる。モータ制御装置２００は、ＰＷＭインバータ１０４及び同期モータ２０２に接続される。図８に示すように、モータ制御部２０１は、脱調検出部１１５に代えて脱調検出部２１５を含んでいる。
【０１００】
（同期モータ２０２）
本実施形態における同期モータ２０２は、永久磁石同期モータである。詳細には、同期モータ２０２は、ＩＰＭＳＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）である。ＩＰＭＳＭは、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが相違する突極性（一般には、Ｌq＞Ｌdの逆突極性）を有する。ＩＰＭＳＭは、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、ＩＰＭＳＭの駆動効率は極めて高い。
【０１０１】
ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが相違する場合にも、脱調検出部１１５を用いた制御のような、インダクタンスを用いた制御が可能である。具体的には、インダクタンスＬとして、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの間の値を用いることができる。また、磁気的突極性が大きくない場合は、Ｌ＝Ｌdと取り扱っても差し支えがない。つまり、インダクタンスの値として、ｄ軸インダクタンスの値、ｄ軸インダクタンスよりも大きくｑ軸インダクタンスよりも小さい値、又はｄ軸インダクタンスよりも小さくｑ軸インダクタンスよりも大きい値を用いることができる。
【０１０２】
特許第４９７２１３５号は、上記のようにインダクタンスＬを設定する上で参考になる。特許第４９７２１３５号には、ｄｍ−ｑｍ座標系に関する技術が記載されている。ｄｍ−ｑｍ座標系は、埋込磁石構造の永久磁石同期モータ等の磁気的突極性を有するモータを、磁気的突極性を有していない永久磁石同期モータと同様に扱うことを可能とする。具体的に、ｄｍ−ｑｍ座標系を用い、ｄｍ軸電流（制御座標系ではγ軸電流）をゼロにすることによって、最大トルク制御（最大トルク／電流制御）を行うことができる。より具体的には、同期モータ２０２が磁気的突極性を有する場合、図１０を用いて説明したｄ軸電流（図１０ではゼロ）をｄｍ軸電流に、磁石磁束Ψaを拡張鎖交磁束ベクトルΦexmに、インダクタンスＬを仮想インダクタンスＬmに、それぞれ置き換えることができる。ｄｍ軸電流、拡張鎖交磁束ベクトルΦexm及び仮想インダクタンスＬmの詳細については、特許第４９７２１３５号（数式３６及び段落０１８２〜０１８３等）を参照されたい。なお、Ｌmは、Ｌd≦Ｌm＜Ｌqを満たす。
【０１０３】
（脱調検出部２１５）
脱調検出部２１５は、軸電流ｉα，ｉβ及び推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から、同期モータ２０２が脱調していることを検出できるように構成されている。図９に示すように、脱調検出部２１５は、電機子反作用磁束推定部２５１と、磁石磁束推定部２５２と、振幅演算部２５３と、脱調判定部２５４とを有している。
【０１０４】
電機子反作用磁束推定部２５１は、仮想インダクタンス（同期モータ２０２のインダクタンス）Ｌmと軸電流ｉα，ｉβとから、電機子反作用磁束を推定する（推定電機子反作用磁束Ｌmｉaを求める）。推定電機子反作用磁束Ｌmｉaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Ｌmｉα、推定電機子反作用磁束Ｌmｉβと記載する。図９に示すように、電機子反作用磁束推定部２５１は、乗算器（乗算部）を用いて、推定電機子反作用磁束Ｌmｉaを求める。つまり、推定電機子反作用磁束Ｌmｉα、推定電機子反作用磁束Ｌmｉβは、仮想インダクタンスＬmと、軸電流ｉα，ｉβとの積である。先の説明の通り、仮想インダクタンスＬmの値は、ｄ軸インダクタンスの値、ｄ軸インダクタンスよりも大きくｑ軸インダクタンスよりも小さい値、又はｄ軸インダクタンスよりも小さくｑ軸インダクタンスよりも大きい値である。
【０１０５】
磁石磁束推定部２５２は、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）及び推定電機子反作用磁束Ｌmｉa（推定電機子反作用磁束Ｌmｉα，Ｌmｉβ）から、磁石磁束を推定する（推定磁石磁束Ψ’aeを求める）。推定磁石磁束Ψ’aeのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψ’aeα、Ψ’aeβと記載する。図９に示すように、磁石磁束推定部２５２は、減算器（減算部）を用いて、推定磁石磁束Ψ’aeを求める。具体的には、磁石磁束推定部２５２は、式（２１）及び（２２）に示すように、推定磁束Ψα，Ψβから推定電機子反作用磁束Ｌmｉα，Ｌmｉβを減じることにより推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβを求める。本実施形態における推定磁石磁束Ψ’aeは、特許第４９７２１３５号における拡張鎖交磁束ベクトルΦexmと等価である。
【０１０６】
【数２１】
2015192463.tif 000023
【０１０７】
【数２２】
2015192463.tif 000024
【０１０８】
振幅演算部２５３は、式（２３）を用いて、推定磁石磁束Ψ’ae（推定磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβ）の振幅｜Ψ’ae｜を演算する。
【０１０９】
【数２３】
2015192463.tif 000025
【０１１０】
脱調判定部２５４は、推定磁石磁束Ψ’ae（より正確には、推定磁石磁束Ψ’aeの振幅｜Ψ’ae｜）と磁束パラメータ｜Ψa｜とから、同期モータ２０２が脱調しているか否かを判定する。具体的に、脱調判定部２５４は、条件式（２４）に示すように、推定磁石磁束Ψ’aeの振幅｜Ψ’ae｜が磁束パラメータ｜Ψa｜と係数Ｋ2との積よりも小さい場合に、同期モータ２０２が脱調していると判定する。係数Ｋ2は０＜Ｋ2＜１を満たす定数である。一例では、係数Ｋ2は、０．３〜０．７の間の値をとる。脱調判定部２５４は、コンパレータ等で構成され得る。条件式（２４）における｜Ψa｜に代えてΦexm（拡張鎖交磁束ベクトルΦexm）を用いることもできる。
【０１１１】
【数２４】
2015192463.tif 000026
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、ＳＰＭＳＭ、ＩＰＭＳＭ等の同期モータに適用できる。それらの同期モータは、冷暖房装置又は給湯機に使用されたヒートポンプ式冷凍装置に適している。
【符号の説明】
【０１１３】
１００，２００          モータ制御装置
１０１，２０１          モータ制御部
１０２，２０２          同期モータ
１０３                  デューティ生成部
１０４                  ＰＷＭインバータ
１０５ａ                第１電流センサ
１０５ｂ                第２電流センサ
１０６                  ｕ，ｗ/α，β変換部
１０７                  電圧指令演算部
１０８                  モータ磁束推定部
１０９                  トルク演算部
１１０                  速度・位置演算部
１１１                  トルク偏差演算部
１１２                  磁束指令演算部
１１３ａ                α軸磁束偏差演算部
１１３ｂ                β軸磁束偏差演算部
１１４                  α，β／ｕ，v，ｗ変換部
１１５，２１５          脱調検出部
１１６                  ベースドライバ
１１７                  平滑コンデンサ
１１８                  直流電源
１１９ａ〜１１９ｆ      スイッチング素子
１２０ａ〜１２０ｆ      還流ダイオード
１２１                  トルク指令演算部
１２２                  振幅指令生成部
１５１，２５１          電機子反作用磁束推定部
１５２，２５２          磁石磁束推定部
１５３，２５３          振幅演算部
１５４，２５４          脱調判定部
【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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【図１０】
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【図１１】
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