(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的に弱め磁束制御を行うインバータ装置、及び、インバータ制御方法を提供する。【解決手段】インバータ装置は、トルク指令部と、電流指令生成部１２と、弱め磁束電流指令ベクトル生成部と、電流制御部１６と、インバータ１９と、を備える。トルク指令部は、永久磁石モータ３の出力トルクを示すトルク指令を生成する。電流指令生成部は、トルク指令部が生成した前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する。弱め磁束電流指令ベクトル生成部は、永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成する。電流制御部は、基本電流指令ベクトルと弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定する。インバータは、電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、永久磁石モータに印加する電圧を発生させる。【選択図】図１
2015119565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石モータを駆動させるインバータ装置において、
前記永久磁石モータの出力トルクを示すトルク指令を生成するトルク指令部と、
前記トルク指令部が生成した前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する電流指令生成部と、
前記永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成する弱め磁束電流指令ベクトル生成部と、
前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定する電流制御部と、
前記電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を発生させるインバータと、
を備えるインバータ装置。
【請求項２】
前記弱め磁束電流指令ベクトル生成部は、
前記電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、前記弱め磁束電流指令ベクトルの長さを決定する電圧制御部と、
前記電流位相角と直交する方向に、前記弱め磁束電流指令ベクトルの方向を設定する弱め磁束方向演算部と、
を備える、
前記請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記電流指令生成部は、前記永久磁石モータの等トルク曲線と、定電流円と、が接する点に前記基本電流指令ベクトルを設定する、
前記請求項１又は２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
さらに、
前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記電流位相角を演算する電流位相角演算部を備える、
前記請求項１乃至３の何れか１項に記載のインバータ装置。
【請求項５】
さらに、
前記インバータと前記永久磁石モータとの間に流れる電流に基づいて、前記電流位相角を演算する電流位相角演算部を備える、
前記請求項１乃至３の何れか１項にインバータ装置。
【請求項６】
前記トルク指令部は、外部装置からの指示回転速度に基づいて、前記トルク指令を生成する、
前記請求項１乃至５の何れか１項に記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記電圧制御部は、前記インバータの電圧振幅値が所定の値以下となるように、前記弱め磁束電流指令ベクトルの前記長さを決定し、
前記弱め磁束方向演算部は、前記インバータの電圧振幅値が減少する方向に、前記弱め磁束電流指令ベクトルの方向を設定する、
前記請求項１乃至６の何れか１項に記載のインバータ装置。
【請求項８】
永久磁石モータに電力を供給するインバータ制御方法であって、
永久磁石モータの出力トルクを示すトルク指令を生成し、
前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成し、
前記永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成し、
前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定し、
前記電圧指令に基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を発生させる、
インバータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ装置、及び、インバータ制御方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石によるマグネットトルクと磁気突極性によるリラクタンストルクとを発生する永久磁石リラクタンスモータの制御部は、モータ端子電圧がインバータの最大電圧以下になるように、弱め磁束制御を行うことがある。弱め磁束制御を行う場合、永久磁石リラクタンスモータの制御部は、等トルク曲線上に電流指令値ベクトルの目標点を設定する。しかしながら、等トルク曲線は、モータにより異なり、永久磁石リラクタンスモータの制御部は、等トルク曲線をモータごとに設定しなければならいという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４００８７２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の課題を解決するために、効率的に弱め磁束制御を行うインバータ装置、及び、インバータ制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、インバータ装置は、トルク指令部と、電流指令生成部と、弱め磁束電流指令ベクトル生成部と、電流制御部と、インバータと、を備える。トルク指令部は、前記永久磁石モータの出力トルクを示すトルク指令を生成する。電流指令生成部は、前記トルク指令部が生成した前記トルク指令に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する。弱め磁束電流指令ベクトル生成部は、前記永久磁石モータに流れる電流の電流位相角と直交する、弱め磁束制御のための弱め磁束電流指令ベクトルを生成する。電流制御部は、前記基本電流指令ベクトルと前記弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を示す電圧指令を決定する。インバータは、前記電流制御部が決定した前記電圧指令に基づいて、前記永久磁石モータに印加する電圧を発生させる。
【０００６】
を備えるインバータ装置。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る電流指令部が生成する電流指示ベクトルの例を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る弱め磁束制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、第１実施携帯に係る弱め磁束制御の例を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るモータ駆動システムの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、詳細に説明する。  
図１は、第１実施形態に係るモータ駆動システム１の構成例を示すブロック図である。  
図１が示すように、モータ駆動システム１は、インバータ装置２、永久磁石リラクタンスモータ３及び位相角検出部４などを備える。
【０００９】
インバータ装置２は、永久磁石リラクタンスモータに３相交流電圧を供給し、永久磁石リラクタンスモータ３を駆動させる。インバータ装置２については、後に詳述する。
【００１０】
永久磁石リラクタンスモータ３は、永久磁石によるマグネットトルクと磁気突極性によるリラクタンストルクとの合成トルクを発生する３相交流モータである。永久磁石リラクタンスモータ３は、インバータ装置２から３相交流電圧を供給されることによって、駆動する。永久磁石リラクタンスモータ３は、たとえば、回転子（ロータ）としての永久磁石と、固定子（ステータ）としての電磁石とを備える。永久磁石リラクタンスモータ３は、固定子に電流を流し磁場を発生させる。永久磁石リラクタンスモータ３の回転子は、発生した磁場によって、回転する。なお、永久磁石リラクタンスモータ３のモータ極対数は、特定の値に限定されるものではない。
【００１１】
位相角検出部４は、永久磁石リラクタンスモータ３の回転子の回転位相角θ（磁石磁束方向）を検出する。位相角検出部４は、たとえば、レゾルバ又はエンコーダなどである。なお、インバータ装置２が回転位相角θを推測する手段を備えていれば、位相角検出部４は、なくともよい。位相角検出部４は、検出された回転位相角θをインバータ装置２へ送信する。
【００１２】
次に、インバータ装置２について説明する。  
図１に示すように、インバータ装置２は、速度制御部１１、電流指令部１２、電流指令値加算部１３ａ並びに１３ｂ、電流位相角演算部１４、弱め磁束制御部１５、電流制御部１６、座標変換部１７、ＰＷＭ変調部１８、インバータ１９、電流検出部２０ａ並びに２０ｂ、座標変換部２１及び速度演算部２２などを備える。
【００１３】
速度制御部１１は、外部から指示される回転子の回転速度を示す指示回転速度ω＊と永久磁石リラクタンスモータ３の回転子の回転速度ωとに基づいて、永久磁石リラクタンスモータ３に発生させるトルクを決定する。速度制御部１１は、速度演算部２２から永久磁石リラクタンスモータ３の回転子の回転速度ωを取得する。速度制御部１１は、決定されたトルクを示すトルク指令値Ｔ＊を電流指令部１２へ送信する。たとえば、速度制御部１１は、ω＊＞ωである場合、現在のトルクよりも大きいトルク指令値Ｔ＊を電流指令部１２へ送信してもよい。また、速度制御部１１は、ω＊＜ωである場合、現在のトルクよりも小さいトルク指令値Ｔ＊を電流指令部１２へ送信してもよい。
【００１４】
電流指令部１２は、速度制御部１１が送信するトルク指令値Ｔ＊に基づいて、基本電流指令ベクトルを生成する。基本電流指令ベクトルは、基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊を成分とするベクトルである。基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊は、いずれも弱め磁束制御を行う前の電流値である。基本電流指令値ｉｄ０＊は、永久磁石リラクタンスモータ３の固定子のｄ軸方向に流れる電流値である。ｄ軸は、回転子の磁極が作る磁束方向である。基本電流指令値ｉｑ０＊は、永久磁石リラクタンスモータ３の固定子のｑ軸方向に流れる電流値である。ｑ軸は、ｄ軸と電気的及び磁気的に直交する軸である。
【００１５】
図２は、電流指令部１２が生成する基本電流指令ベクトルの例を示す図である。  
図２に示す座標は、ｘ軸が固定子のｄ軸方向に流れる電流を示し、ｙ軸が固定子のｑ軸方向に流れる電流を示す。
【００１６】
基本電流指令ベクトル４１は、ｄ軸方向に流れる基本電流指令値及びｑ軸方向に流れる基本電流指令値を示す。即ち、基本電流指令ベクトル４１の終点は、（ｉｄ０＊，ｉｑ０＊）である。また、基本電流指令ベクトル４１の角度は、βで表される。
【００１７】
定電流円４２は、固定子を流れる電流が一定となるｉｄ及びｉｑの組み合わせを示す。即ち、基本電流指令ベクトル４１の終点が定電流円４２上にあれば、いずれの点においても、基本電流指令値は一定である。
【００１８】
等トルク曲線４３は、永久磁石リラクタンスモータ３のトルクが一定となるｉｄ及びｉｑの組み合わせを示す。即ち、基本電流指令ベクトル４１の終点が等トルク曲線４３上にあれば、いずれの点においても、基本電流指令値による永久磁石リラクタンスモータ３のトルクは一定となる。
【００１９】
電流指令部１２は、固定子に流れる電流を少なくするため、等トルク曲線４３と定電流円４２とが接する点に基本電流指令ベクトル４１を設定する。  
電流指令部１２は、たとえば、以下の式１乃至３に従って基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊を演算する。
【数１】
2015119565.tif 000003
【００２０】
ここで、Φｍは、磁石磁束、Ｌｄは、ｄ軸インダクタンス、Ｌｑは、ｑ軸インダクタンスを示す。またＩ＊は、電流振幅を示し、トルク指令値Ｔ＊に応じて決定される。
【００２１】
電流指令部１２は、基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊をそれぞれ電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂへ送信する。
【００２２】
電流指令値加算部１３ａは、基本電流指令値ｉｄ０＊と弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊とを加算して、電流指令値ｉｄ＊を演算する。電流指令値加算部１３ｂは、基本電流指令値ｉｑ０＊と弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊とを加算して、電流指令値ｉｑ＊を演算する。電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、それぞれ電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を電流位相角演算部１４及び電流制御部１６へ送信する。ここでは、弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊と弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊とを成分とするベクトルを弱め磁束電流指令ベクトルと呼ぶ。弱め磁束電流指令ベクトルについては、後に詳述する。
【００２３】
電流位相角演算部１４は、基本電流指令ベクトルと弱め磁束電流指令ベクトルとに基づいて、電流位相角βを演算する。即ち、電流位相角演算部１４は、電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂからそれぞれ受信される電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊に基づいて、電流位相角βを演算する。電流位相角βは、電流指令値ベクトル（（ｉｄ＊，ｉｑ＊）で示されるベクトル）のｄ軸からの角度である。  
電流位相角演算部１４は、電流位相角βを演算すると、演算された電流位相角βを弱め磁束制御部１５へ送信する。
【００２４】
弱め磁束制御部１５は、電流位相角演算部１４が送信する電流位相角βと電流制御部１６が送信する電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊とに基づいて、弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊及びｉｑｆｗ＊を生成する。弱め磁束制御部１５については、後に詳述する。
【００２５】
電流制御部１６は、座標変換部２１が送信する電流応答値ｉｄ及びｉｑと電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂが送信する電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊とに基づいて、電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を生成する。電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊は、それぞれ固定子のｄ軸及びｑ軸に印加される電圧を示す。また、電流応答値ｉｄ及びｉｑは、それぞれ固定子のｄ軸及びｑ軸に流れている電流を示す。たとえば、電流制御部１６は、電流応答値ｉｄ及びｉｑと電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊とを比較することによって、電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を生成しても良い。電流制御部は、生成された電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を弱め磁束制御部１５及び座標変換部１７へ送信する。
【００２６】
座標変換部１７は、電流制御部１６が送信する電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊と位相角検出部４が送信する回転位相角θとに基づいて、三相固定座標系における電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊を生成する。たとえば、座標変換部１７は、第１相に印加される電圧を示す電圧指令値として電圧指令値ｖｕ＊、第２相に印加される電圧を示す電圧指令値として電圧指令値ｖｖ＊、及び、第３相に印加される電圧を示す電圧指令値として電圧指令値ｖｗ＊、を生成する。座標変換部１７は、生成された電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊をＰＷＭ変調部１８へ送信する。
【００２７】
ＰＷＭ変調部１８は、座標変換部１７が送信する電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊に基づいて、インバータ１９の各相に対応するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ指令を含むゲート指令を生成する。ＰＷＭ変調部１８は、生成されたゲート指令をインバータ１９に送信する。
【００２８】
インバータ１９は、ＰＷＭ変調部１８が送信するゲート指令に基づいて、永久磁石リラクタンスモータ３の各相に印加する電圧を出力する。即ち、インバータ１９は、基本電流指令ベクトルと磁束電流指令ベクトルとに基づいた電圧を永久磁石リラクタンスモータ３の各相に出力する。たとえば、インバータ１９は、ゲート指令に基づいてインバータ１９に内蔵されるスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、永久磁石リラクタンスモータ３の各相に印加する電圧を生成する。インバータ１９は、たとえば、第１相に印加される電圧として電圧ｕを、第２相に印加される電圧として電圧ｖを、第３相に印加される電圧として電圧ｗを、発生する。インバータ１９は、発生した電圧ｖ、ｕ及びｗを永久磁石リラクタンスモータ３へ出力する。
【００２９】
電流検出部２０は、永久磁石リラクタンスモータ３に流れる３相交流電流の２相を流れる電流又はすべての電流を計測する。電流検出部２０は、検出された電流を示す電流値を座標変換部２１へ送信する。ここでは、電流検出部２０は、電流検出部２０ａ及び２０ｂを備える。電流検出部２０ａは、電圧ｕを印加される相（たとえば、第１相）に流れる電流を検出する。電流検出部２０ａは、検出された電流を示す電流値ｉｕを座標変換部２１へ送信する。また、電流検出部２０ｂは、電圧ｗを印可される相（たとえば、第３相）に流れる電流を検出する。電流検出部２０ｂは、検出された電流を示す電流値ｉｗを座標変換部２１へ送信する。
【００３０】
座標変換部２１は、電流検出部２０が送信する電流値ｉｕ及びｉｗと位相角検出部４が送信する回転位相角θとに基づいて、電流応答値ｉｄ及びｉｑを生成する。電流応答値ｉｄ及びｉｑは、それぞれ固定子のｄ軸及びｑ軸に流れている電流を示す。座標変換部２１は、生成された電流応答値ｉｄ及びｉｑを電流制御部１６へ送信する。
【００３１】
速度演算部２２は、位相角検出部４が送信する回転位相角θに基づいて、回転子の回転速度ωを演算する。たとえば、速度演算部２２は、回転位相角θを時間で微分することによって回転速度ωを演算する。速度演算部２２は、演算された回転速度ωを速度制御部１１へ送信する。
【００３２】
次に、弱め磁束制御部１５について説明する。  
弱め磁束制御部１５は、前述の通り、弱め磁束制御を行う。弱め磁束制御とは、インバータ１９が出力可能なリミット電圧値Ｖｌｉｍよりも、インバータ１９の電圧振幅値Ｖが大きくならないようにする処理である。ここで、Ｖは、以下の式４乃至６で表される。
【数２】
2015119565.tif 000004
【００３３】
ここで、Ｖｄは、固定子のｄ軸方向に印加される電圧であり、Ｖｑは、固定子のｑ軸方向に印加される電圧である。ただし、式５、６では簡単化のため、抵抗分を省略し、誘起電圧成分のみを示している。
【００３４】
弱め磁束制御部１５は、磁束電流指令ベクトルを決定する。磁束電流指令ベクトルは、電圧振幅値Ｖをリミット電圧値Ｖｌｉｍよりも小さくするために、設定されるベクトルである。磁束電流指令ベクトルは、基本電流指令ベクトルに加算して生成される電流指令ベクトルに基づいて電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を生成すると、電圧振幅値Ｖがリミット電圧値Ｖｌｉｍ以下となるように決定される。
【００３５】
図３は、弱め磁束制御部１５の構成例を示すブロック図である。  
図３が示すように、弱め磁束制御部１５は、振幅演算部３１、電圧制御部３２、弱め磁束方向演算部３３及び弱め磁束電流指令生成部３４などを備える。
【００３６】
振幅演算部３１は、電流制御部１６が送信するｖｄ＊及びｖｑ＊に基づいて、インバータ１９が出力する電圧振幅値Ｖを演算する。たとえば、振幅演算部３１は、式４に従って、インバータ１９が出力する電圧振幅値Ｖを演算する。振幅演算部３１は、演算された電圧振幅値Ｖを電圧制御部３２へ送信する。
【００３７】
電圧制御部３２は、リミット電圧値Ｖｌｉｍと振幅演算部３１が送信する電圧振幅値Ｖとに基づいて弱め深さｄｆｗを決定する。弱め深さｄｆｗとは、磁束電流指令ベクトルの長さである。電圧制御部３２は、たとえば、電圧振幅値Ｖがリミット電圧値Ｖｌｉｍ以下である場合には、弱め深さｄｆｗを０と決定しても良い。また、電圧制御部３２は、たとえば、電圧振幅値Ｖがリミット電圧値Ｖｌｉｍを超過すればするほど、弱め深さｄｆｗをより大きな値に決定しても良い。
【００３８】
電圧制御部３２は、外部装置からリミット電圧値Ｖｌｉｍを取得しても良いし、内部メモリなどにリミット電圧値Ｖｌｉｍを格納しても良い。あるいはインバータ直流電圧から式７のように計算しても良い。
【数３】
2015119565.tif 000005
【００３９】
電圧制御部３２は、決定された弱め深さｄｆｗを弱め磁束電流指令生成部３４へ送信する  。
【００４０】
電圧制御部３２は、たとえば、ＰＩ制御器などから構成される。
【００４１】
弱め磁束方向演算部３３は、電流位相角演算部１４が送信する電流位相角βに基づいて、磁束電流指令ベクトルの方向（弱め磁束方向）θｆｗを決定する。具体的には、弱め磁束方向演算部３３は、電流位相角βと直交する方向を弱め磁束方向θｆｗと決定する。
【００４２】
即ち、弱め磁束方向演算部３３は、電流位相角βと直交する２方向のうち、電圧振幅値Ｖが減少する方向を、弱め磁束方向θｆｗと決定する。即ち、弱め磁束方向演算部３３は、ｄ軸方向に流れる電流が減少する方向（マイナスに増加する方向）を、弱め磁束方法θｆｗと決定する。
【００４３】
たとえば、弱め磁束方向演算部３３は、電流位相角βに９０度（π／２）を加算した角度を弱め磁束方向θｆｗと決定する。弱め磁束方向演算部３３は、決定された弱め磁束方向θｆｗを弱め磁束電流指令生成部３４へ送信する。
【００４４】
弱め磁束電流指令生成部３４は、電圧制御部３２が送信する弱め深さｄｆｗと弱め磁束方向θｆｗとに基づいて、弱め磁束電流指令ｉｄｆｗ＊及びｉｑｆｗ＊を生成する。弱め磁束電流指令ｉｄｆｗ＊は、磁束電流指令ベクトルのｘ軸（ｄ軸）成分である。また、弱め磁束電流指令ｉｑｆｗ＊は、磁束電流指令ベクトルのｙ軸（ｑ軸）成分である。
【００４５】
弱め磁束電流指令生成部３４は、余弦生成部５１、正弦生成部５２、及び、積算部５３ａ並びに５３ｂなどを備える。  
余弦生成部５１は、弱め磁束方向演算部３３が送信する弱め磁束方向θｆｗから、弱め磁束方向θｆｗの余弦値を演算する。余弦生成部５１は、演算された余弦値を積算部５３ａへ送信する。
【００４６】
正弦生成部５２は、弱め磁束方向演算部３３が送信する弱め磁束方向θｆｗから、弱め磁束方向θｆｗの正弦値を演算する。正弦生成部５２は、演算された正弦値を積算部５３ｂへ送信する。
【００４７】
積算部５３ａは、電圧制御部３２が送信する弱め深さｄｆｗと余弦生成部５１が送信する余弦値とに基づいて、弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊を演算する。積算部５３ａは、演算された弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊を電流指令値加算部１３ａへ送信する。  
積算部５３ｂは、電圧制御部３２が送信する弱め深さｄｆｗと正弦生成部５２が送信する正弦値とに基づいて、弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊を演算する。積算部５３ｂは、演算された弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊を電流指令値加算部１３ｂへ送信する。
【００４８】
図４は、弱め磁束制御部１５が生成する磁束電流指令ベクトルの例を示す図である。図４は、図２に磁束電流指令ベクトル４４を追記した図である。また、図４において、磁束電流指令ベクトル４４は、基本電流指令ベクトル４１の終点を始点として記載される。
【００４９】
図４が示すように、磁束電流指令ベクトル４４は、基本電流指令ベクトル４１と直交する。また、磁束電流指令ベクトル４４は、ｑ軸方向に流れる電流を減少させ、ｄ軸の磁石磁束を打ち消すマイナス方向にｄ軸電流を増加させるので、電圧振幅値Ｖを減少させる。  
また、磁束電流指令ベクトル４４の長さは、弱め深さｄｆｗである。  
電流制御部１６に供給される電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を成分とする電流指令ベクトルは、磁束電流指令ベクトル４４の終点を指し示すベクトルである。
【００５０】
次に、モータ駆動システム１の動作例について説明する。  
まず、インバータ装置２は、外部から指示回転速度ω＊を受信する。インバータ装置２の速度制御部１１は、指示回転速度ω＊を取得する。指示回転速度ω＊を取得すると、速度制御部１１は、指示回転速度ω＊及び回転速度ωとに基づいて、トルク指令値Ｔ＊を生成する。トルク指令値Ｔ＊を生成すると、速度制御部１１は、生成されたトルク指令値Ｔ＊を電流指令部１２へ送信する。
【００５１】
電流指令部１２は、速度制御部１１からトルク指令値Ｔ＊を受信する。トルク指令値Ｔ＊を受信すると、電流指令部１２は、受信されたトルク指令値Ｔ＊に基づいて、基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊を生成する。基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊を生成すると、電流指令部１２は、生成された基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊をそれぞれ電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂへ送信する。
【００５２】
電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、それぞれ基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊を受信する。それぞれ基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊を受信すると、電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、それぞれ基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊と弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊及びｉｑｆｗ＊とを加算する。両者を加算することで、電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を得る。電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を得ると、電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、得られた電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を電流位相角演算部１４及び電流制御部１６へ送信する。
【００５３】
電流位相角演算部１４は、電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を受信する。電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を受信すると、電流位相角演算部１４は、電流位相角βを演算する。電流位相角βを演算すると、電流位相角演算部１４は、演算された電流位相角βを弱め磁束制御部１５へ送信する。
【００５４】
電流制御部１６は、電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を受信する。電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を受信すると、電流制御部１６は、電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を生成する。電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を生成すると、電流制御部１６は、生成された電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を弱め磁束制御部１５及び座標変換部１７へ送信する。
【００５５】
次に、弱め磁束制御部１５の動作例について説明する。  
弱め磁束制御部１５は、電流位相角β及び電圧指令値ｖｄ＊並びにｖｑ＊を受信する。弱め磁束制御部１５の振幅演算部３１は、電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を取得する。電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を取得すると、弱め磁束制御部１５は、電圧振幅値Ｖを演算する。電圧振幅値Ｖを演算すると、振幅演算部３１は、演算された電圧振幅値Ｖを電圧制御部３２へ送信する。
【００５６】
電圧制御部３２は、電圧振幅値Ｖを受信する。電圧振幅値Ｖを受信すると、電圧制御部３２は、弱め深さｄｆｗを決定する。弱め深さｄｆｗを決定すると、電圧制御部３２は、決定された弱め深さｄｆｗを弱め磁束電流指令生成部３４へ送信する。
【００５７】
また、弱め磁束制御部１５の弱め磁束方向演算部３３は、電流位相角βを取得する。電流位相角βを取得すると、弱め磁束方向演算部３３は、弱め磁束方向θｆｗを演算する。弱め磁束方向θｆｗを演算すると、弱め磁束方向演算部３３は、演算された弱め磁束方向θｆｗを弱め磁束電流指令生成部３４へ送信する。
【００５８】
弱め磁束電流指令生成部３４は、弱め深さｄｆｗ及び弱め磁束方向θｆｗを受信する。弱め磁束電流指令生成部３４の余弦生成部５１及び正弦生成部５２は、それぞれ弱め磁束方向θｆｗを取得する。弱め磁束方向θｆｗを取得すると、余弦生成部５１及び正弦生成部５２は、弱め磁束方向θｆｗの余弦値及び正弦値をそれぞれ演算する。余弦値及び正弦値をそれぞれ演算すると余弦生成部５１及び正弦生成部５２は、それぞれ余弦値及び正弦値を積算部５３ａ及び５３ｂへ送信する。
【００５９】
積算部５３ａは、弱め深さｄｆｗ及び余弦値を取得する。弱め深さｄｆｗ及び余弦値を取得すると、積算部５３ａは、弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊を生成する。弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊を生成すると、積算部５３ａは、生成された弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊を電流指令値加算部１３ａへ送信する。
【００６０】
同様に、積算部５３ｂは、弱め深さｄｆｗ及び余弦値を取得する。弱め深さｄｆｗ及び正弦値を取得すると、積算部５３ｂは、弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊を生成する。弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊を生成すると、積算部５３ｂは、生成された弱め磁束電流指令値ｉｑｆｗ＊を電流指令値加算部１３ｂへ送信する。
【００６１】
積算部５３ａ及び５３ｂがそれぞれ弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊及びｉｑｆｗ＊を電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂへ送信すると、弱め磁束制御部１５は、動作を終了する。
【００６２】
電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、それぞれ弱め磁束電流指令値ｉｄｆｗ＊及びｉｑｆｗ＊を基本電流指令値ｉｄ０＊及びｉｑ０＊に加算する。両者を加算すると、電流指令値加算部１３ａ及び１３ｂは、加算により得られた電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を電流制御部１６へ送信する。
【００６３】
電流制御部１６は、電流指令値ｉｄ＊及びｉｑ＊を受信すると、電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を弱め磁束制御部１５及び座標変換部１７へ送信する。  
弱め磁束制御部１５は、再度弱め磁束制御を行っても良い。
【００６４】
座標変換部１７は、電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を受信する。電圧指令値ｖｄ＊及びｖｑ＊を受信すると、座標変換部１７は、電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊を生成する。電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊を生成すると、座標変換部１７は、生成された電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊をＰＷＭ変調部１８へ送信する。
【００６５】
ＰＷＭ変調部１８は、電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊を受信する。電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊及びｖｗ＊を受信すると、ＰＷＭ変調部１８は、ゲート指令を生成する。ゲート指令を生成すると、ＰＷＭ変調部１８は、生成されたゲート指令をインバータ１９へ送信する。
【００６６】
インバータ１９は、ゲート指令を受信する。ゲート指令を受信すると、インバータ１９は、電圧ｕ、ｖ及びｗを永久磁石リラクタンスモータ３へ供給する。  
永久磁石リラクタンスモータ３は、インバータ１９が供給する電圧ｕ、ｖ及びｗにより回転子を回転させる。位相角検出部４は、回転子の回転位相角θを検出する。
【００６７】
回転位相角θを検出すると、位相角検出部４は、検出された回転位相角θを座標変換部１７、座標変換部２１及び速度演算部２２へ送信する。  
また、電流検出部２０は、電流応答値ｉｕ及びｉｗを検出する。電流応答値ｉｕ及びｉｗを検出すると、電流検出部２０は、検出された電流応答値ｉｕ及びｉｗを座標変換部２１へ送信する。
【００６８】
座標変換部２１は、電流応答値ｉｕ並びにｉｗ、及び回転位相角θを受信する。電流応答値ｉｕ並びにｉｗ、及び回転位相角θを受信すると、座標変換部２１は、電流応答値ｉｄ及びｉｑを生成する。電流応答値ｉｄ及びｉｑを生成すると、座標変換部２１は、生成された電流応答値ｉｄ及びｉｑを電流制御部１６へ送信する。
【００６９】
また、速度演算部２２は、回転位相角θを取得する。回転位相角θを取得すると、速度演算部２２は、回転速度ωを演算する。回転速度ωを演算すると、速度演算部２２は、演算された回転速度ωを速度制御部１１へ送信する。
【００７０】
インバータ装置２は、以上の動作を繰り返して、永久磁石リラクタンスモータ３を駆動する。  
なお、モータ駆動システム１は、永久磁石リラクタンスモータ３の代わりに、突極性のある他の永久磁石モータを備えても良い。
【００７１】
また、インバータ装置２の各部は、ソフトウェアで実現されても良い。また、インバータ装置２の各部の一部又は全部は、ハードウェアで実現されても良い。
【００７２】
以上のように構成されるインバータ装置は、等トルク曲線に沿って磁束電流指令ベクトルを設定することができる。そのため、インバータ装置は、トルク指令値に対して追従性のよくトルクを出力しながら、安定かつ有効な弱め磁束制御を行うことができる。また、インバータ装置は、モータ及びトルクごとに等トルク曲線を設定する必要がない。そのため、インバータ装置は、汎用性が向上する。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。  
第２実施形態に係るモータ駆動システム１は、電流位相角演算部１４がインバータ１９と永久磁石リラクタンスモータ３との間に流れる電流に基づいて電流位相角βを演算する点で、第１実施形態に係るモータ駆動システム１と異なる。したがって、その他の点については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００７４】
図５は、第２実施形態に係るモータ駆動システム１の構成例を示す。  
座標変換部２１は、生成された電流応答値ｉｄ及びｉｑをさらに電流位相角演算部１４へ送信する。
【００７５】
電流位相角演算部１４は、インバータ１９と永久磁石リラクタンスモータ３との間に流れる電流に基づいて、電流位相角βを演算する。即ち、電流位相角演算部１４は、座標変換部２１から受信される電流応答値ｉｄ及びｉｑに基づいて、電流位相角βを演算する。電流位相角演算部１４は、演算された電流位相角βを弱め磁束制御部１５へ送信する。
【００７６】
以上のように構成されるインバータ装置は、電流制御による遅れが生じることなく電流位相角βを演算することができる。そのため、インバータ装置は、より追従性の良い弱め磁束制御を行うことができる。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・モータ駆動システム、２・・・インバータ装置、３・・・永久磁石リラクタンスモータ、１２・・・電流指令部、１４・・・電流位相角演算部、１５・・・弱め磁束制御部、１６・・・電流制御部、１９・・・インバータ、３１・・・振幅演算部、３２・・・電圧制御部、３３・・・弱め磁束方向演算部、３４・・・弱め磁束電流指令生成部、４１・・・基本電流指令ベクトル、４４・・・磁束電流指令ベクトル。
【図１】
2015119565.tif 000006
【図２】
2015119565.tif 000007
【図３】
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【図４】
2015119565.tif 000009
【図５】
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