(57)【要約】      （修正有）【課題】電動機鉄芯の磁気飽和が存在する場合にもトルク／電流を最大化してトルクを高精度に制御可能としたＰＭＳＭの制御装置を提供する。【解決手段】ＰＭＳＭの電流及び電圧を、ｄ−ｑ直交回転座標上で制御するための制御装置であって、電動機鉄芯の磁気飽和特性を考慮した磁束モデルに基づいて構成される制御装置において、電動機のトルク指令値から磁束指令値を演算する磁束指令演算器１８ａと、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値からトルクを求めるトルク演算器１８ｉと、トルク指令値とトルク演算値との偏差が零になるように負荷角指令値を演算する負荷角演算器１８ｂ及び負荷角調節器１８ｋと、磁束指令値及び負荷角指令値からｄ軸磁束指令値及びｑ軸磁束指令値を演算する座標変換器１８ｍと、ｄ軸磁束指令値及びｑ軸磁束指令値からｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を演算する電流指令演算器１８ｎを備える。【選択図】図２
2015180130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換器により永久磁石形同期電動機に供給する電流及び電圧を、前記電動機の回転子磁極方向に平行なｄ軸とこのｄ軸に直交するｑ軸とからなるｄ−ｑ直交回転座標上で制御するための制御装置であって、電動機鉄芯の磁気飽和特性を考慮した磁束モデルに基づいて構成される制御装置において、
前記電動機のトルク指令値から磁束指令値を演算する手段と、
ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値からトルク演算値を求める手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差が零になるように負荷角指令値を演算する手段と、
前記磁束指令値及び前記負荷角指令値からｄ軸磁束指令値及びｑ軸磁束指令値を演算する手段と、
前記ｄ軸磁束指令値及び前記ｑ軸磁束指令値から前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を演算する手段と、
前記電動機の電流が、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値からなる電流指令値に一致するような電圧指令値を演算して前記電力変換器を制御する手段と、
を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記トルク指令値から演算した前記磁束指令値を、前記電圧指令値が電圧制限値以下になるように制限する手段を備えたことを特徴とする永久磁石形同期電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石形同期電動機（以下、ＰＭＳＭともいう）の制御装置に関し、詳しくは、ＰＭＳＭのトルクを高精度に制御し、かつ、トルク／電流を最大化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ＰＭＳＭのトルクを所望の値に制御し、同時にトルク／電流を最大化する技術が開示されている。以下、この技術の概要について説明する。
図６は、特許文献１に記載された電流指令演算部１００の構成を示すブロック図であり、この電流指令演算部１００は、ＰＭＳＭの制御回路において、トルク指令値τ＊等からｄ−ｑ直交回転座標上のｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算するためのものである。ここで、ｄ軸はＰＭＳＭの回転子磁極方向に平行な軸であり、ｑ軸はｄ軸に直交する方向の軸である。
【０００３】
図６に示す電流指令演算部１００において、磁束指令演算器１０１は、トルク指令値τ＊からトルク／電流が最大になるように磁束指令値Ψ０＊を演算する。また、電圧制限値Ｖａｌｉｍと電圧振幅指令値Ｖａ＊との偏差が零になるように磁束調節器１０２により演算した磁束補正値Ψｃｏｍｐ＊を、出力制限器１０３を介して磁束指令値Ψ０＊に加算することにより、磁束指令値Ψ＊を得る。
一方、トルク演算器１０４は、ｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊からトルク演算値τｃａｌｃを求め、負荷角調節器１０５は、トルク指令値τ＊とトルク演算値τｃａｌｃとの偏差が零になるように負荷角指令値δ＊を演算する。
【０００４】
電流指令生成器１０６は、磁束指令値Ψ＊及び負荷角指令値δ＊からｄ，ｑ軸磁束指令値を求め、これらのｄ，ｑ軸磁束指令値からｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算する。
そして、ＰＭＳＭを流れる電流がｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊に一致するようにＰＭＳＭの端子電圧を制御することにより、ＰＭＳＭのトルクをトルク指令値τ＊通りに制御すると共にトルク／電流を最大化している。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された従来技術では、電動機鉄芯の磁気飽和を考慮していないため、主に重負荷時に、電動機鉄芯の磁気飽和に起因して磁束制御誤差やトルク制御誤差が発生し、トルク／電流を最大化することができないという問題があった。
【０００６】
ここで、ＰＭＳＭのトルクを高精度に制御するためには、電動機鉄芯の磁気飽和特性を考慮した磁束モデルを求め、これに基づいて電流制御を行うことが望ましい。この種の磁束モデルの代表的なものとしては、非特許文献１に記載されたモデルが知られている。なお、磁気飽和特性とは、電流の増加に伴う電動機鉄芯の磁気飽和により、ｄ，ｑ軸磁束とこれらに対応する各軸電流との線形性が崩れる特性をいう。
【０００７】
図７は、非特許文献１に記載されたＰＭＳＭのモデルであり、磁気飽和特性及びｄ，ｑ軸間干渉特性を考慮して構成されている。なお、ｄ，ｑ軸間干渉特性とは、他軸電流の影響により自軸磁束が変化する特性をいう。
図７において、φｄ，φｑはｄ，ｑ軸磁束、ω１は角周波数、ｉｄ，ｉｑはｄ，ｑ軸電流、τは出力トルク、Ｒは巻線抵抗、φｍは永久磁石磁束、Ｐｎは極対数である。また、ｄ，ｑ軸磁束φｄ，φｑからｄ，ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑを求める数式Ａ，Ｂは、磁気飽和特性を考慮した磁束モデル（後述する数式４）を逆関数化したものであり、以下に示すとおりである。
【０００８】
【数Ａ】
2015180130.tif 000003
【数Ｂ】
2015180130.tif 000004
【０００９】
数式Ａ，Ｂでは、ｄ，ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑとｄ，ｑ軸磁束φｄ，φｑとの関係を８つのパラメータＫＬｄ,ＫＳｄ，ＫＳｄｑ，ＫＬｑ，ＫＳｑ，ＫＳｑｄ，Ｉ０，φ０を用いて表しており、他軸電流の影響によって磁束が変化するｄ，ｑ軸間の干渉と磁気飽和特性とを考慮した電動機モデルとなっている。
【００１０】
ここで、ＫＬｄはｄ軸電流ｉｄに対するｄ軸磁束φｄの傾きの最大値に相当するパラメータ、ＫＬｑはｑ軸電流ｉｑに対するｑ軸磁束φｑの傾きの最大値に相当するパラメータ、ＫＳｄ，ＫＳｑは磁気飽和の度合いを示すパラメータ、ＫＳｄｑ，ＫＳｑｄはｄ，ｑ軸間の干渉の度合いを示すパラメータ、Ｉ０は等価磁化電流、φ０は磁束オフセットである。なお、Ｉ０，φ０は、ｑ軸電流ｉｑの大きさに関わらずｄ軸磁束φｄがほぼ一定値をとる時のｄ軸電流を−Ｉ０とし、これに対応するｄ軸磁束をφ０としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５１０４２３９号公報（段落［００２６］〜［００４１］、図１，図２等）
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】中津川潤之介，岩崎則久，名倉寛和，岩路善尚，「磁気飽和およびｄｑ軸間干渉を考慮した永久磁石同期モータの数式モデルの提案」電気学会論文誌Ｄ，Ｖｏｌ．１３０，ＮＯ．１１，ｐ．１２１２−ｐ．１２２０（２０１０年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
非特許文献１には、電動機鉄芯の磁気飽和特性を考慮したうえでＰＭＳＭのトルク／電流を最大化するための技術について、特に言及されていない。
そこで、本発明の解決課題は、電動機鉄芯の磁気飽和が存在する場合にもトルク／電流を最大化してトルクを高精度に制御可能としたＰＭＳＭの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した永久磁石形同期電動機の制御装置は、電力変換器により永久磁石形同期電動機に供給する電流及び電圧を、前記電動機の回転子磁極方向に平行なｄ軸とこのｄ軸に直交するｑ軸とからなるｄ−ｑ直交回転座標上で制御するための制御装置であって、電動機鉄芯の磁気飽和特性を考慮した磁束モデルに基づいて構成される制御装置において、
前記電動機のトルク指令値から磁束指令値を演算する手段と、
ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値からトルク演算値を求める手段と、
前記トルク指令値と前記トルク演算値との偏差が零になるように負荷角指令値を演算する手段と、
前記磁束指令値及び前記負荷角指令値からｄ軸磁束指令値及びｑ軸磁束指令値を演算する手段と、
前記ｄ軸磁束指令値及び前記ｑ軸磁束指令値から前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値を演算する手段と、
前記電動機の電流が、前記ｄ軸電流指令値及び前記ｑ軸電流指令値からなる電流指令値に一致するような電圧指令値を演算して前記電力変換器を制御する手段と、を備えたものである。  
これにより、電動機鉄芯に磁気飽和が発生する場合にも、磁束及びトルクを正確に制御することができ、トルク／電流を最大化することができる。
【００１５】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した制御装置において、前記トルク指令値から演算した前記磁束指令値を、前記電圧指令値が電圧制限値以下になるように制限する手段を備えたことを特徴とする。
これにより、請求項１に係る発明の効果に加えて、ＰＭＳＭの端子電圧を、ＰＭＳＭに電力を供給する電力変換器の最大出力電圧以下に制限して電流制御系を安定化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電動機鉄芯に磁気飽和が発生する場合にも、磁束及びトルクを正確に制御してトルク／電流を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１における電流指令演算部のブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるパラメータ演算手段のブロック図である。
【図４】図３における磁束推定部のブロック図である。
【図５】ｑ軸電流が零のときのｄ軸電流とｄ軸磁束との関係を示す図である。
【図６】特許文献１に記載された従来技術の主要部を示すブロック図である。
【図７】非特許文献１に記載された磁束モデルを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、この実施形態の構成を示すブロック図である。
ＰＭＳＭ８０を駆動する主回路において、三相交流電源５０の交流電圧は整流回路６０により整流されてインバータ等の電力変換器７０に供給される。電力変換器７０は、後述するＰＷＭ回路１３からのゲート信号によりＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子をスイッチングし、直流電圧を所定の大きさ及び周波数の三相交流電圧に変換してＰＭＳＭ８０に供給する。
【００１９】
一方、電力変換器７０の制御装置は以下のように構成されている。
まず、電圧検出器１２は、電力変換器７０の入力電圧Ｅｄｃを検出して電圧制限値演算器２２に出力する。電圧制限値演算器２２は、入力電圧検出値Ｅｄｃに比例し、かつ、Ｅｄｃによって決まる電力変換器７０の最大出力電圧以下の電圧制限値Ｖａｌｉｍを演算する。
【００２０】
ＰＭＳＭ８０には磁極位置検出器９０及び速度検出器９１が取り付けられており、磁極位置検出器９０はＰＭＳＭ８０の磁極位置θ１を検出し、速度検出器９１はＰＭＳＭ８０の速度ω１を検出する。
電流座標変換器１４は、ｕ相電流検出器１１ｕ、ｗ相電流検出器１１ｗによってそれぞれ検出した相電流検出値ｉｕ，ｉｗを、磁極位置検出値θ１に基づいてｄ，ｑ軸電流検出値ｉｄ，ｉｑに座標変換する。
【００２１】
また、減算器１６は、速度指令値ω＊と速度検出値ω１との偏差を演算し、速度調節器１７は上記偏差が零になるように動作してトルク指令値τ＊を演算する。
電流指令演算部１８は、トルク指令値τ＊、電圧制限値Ｖａｌｉｍ、電圧振幅指令値Ｖａ＊及び速度検出値ω１から、ＰＭＳＭ８０の端子電圧が電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下の条件でトルク／電流が最大になり、かつ、所望のトルクを出力するようなｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算する。
【００２２】
電圧振幅演算器２１は、数式１により、ｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊のベクトル和から電圧振幅指令値Ｖａ＊を演算し、この電圧振幅指令値Ｖａ＊を電流指令演算部１８に出力する。
【数１】
2015180130.tif 000005
【００２３】
減算器１９ａは、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｑとの偏差を求め、この偏差を零にするようにｄ軸電流調節器２０ａが動作してｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を演算する。一方、減算器１９ｂは、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差を求め、この偏差を零にするようにｑ軸電流調節器２０ｂが動作してｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を演算する。
【００２４】
電圧座標変換器１５は、磁極位置検出値θ１に基づいてｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊を相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換し、ＰＷＭ回路１３に与える。  
ＰＷＭ回路１３は、相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊及び入力電圧検出値Ｅｄｃから、電力変換器７０の出力電圧を上記相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御するためのゲート信号を生成し、電力変換器７０の半導体スイッチング素子をオンオフ制御してＰＭＳＭ８０を駆動する。
【００２５】
次に、図２は電流指令演算部１８の構成を示すブロック図である。
磁束指令演算器１８ａは、トルク指令値τ＊から磁束指令値Ψａ０＊を演算し、負荷角演算器１８ｂは、トルク指令値τ＊から負荷角演算値δ０＊を求める。これらの磁束指令値Ψａ０＊及び負荷角演算値δ０＊は、トルク指令値τ＊に対してトルク／電流が最大になるように演算される。これらの演算をオンラインにて実施するのは困難なため、トルク／電流が最大になる磁束及び負荷角のテーブルを予め用意しておき、これらのテーブルを利用して磁束指令値Ψａ０＊と負荷角演算値δ０＊とを求めれば良い。
【００２６】
また、磁束制限値演算器１８ｃは、磁束制限値Ψａｌｉｍを数式２により演算する。
【数２】
2015180130.tif 000006
【００２７】
この磁束制限値Ψａｌｉｍは出力制限器１８ｄの上限値に設定されており、磁束指令値Ψａ０＊はその上限値が磁束制限値Ψａｌｉｍにより制限され、磁束指令値Ψａ１＊として乗算器１８ｈに入力される。
一方、減算器１８ｅは電圧制限値Ｖａｌｉｍと電圧振幅指令値Ｖａ＊との偏差を演算し、積分調節器からなる磁束調節器１８ｆは、上記偏差を零にするように動作して磁束補正係数ＫΨａを出力する。なお、磁束補正係数ＫΨａは、上限値が１．０（倍）、下限値が零に設定された出力制限器１８ｇを介して前記乗算器１８ｈに入力される。
【００２８】
乗算器１８ｈは、磁束指令値Ψａ１＊に磁束補正係数ＫΨａを乗算して磁束指令値Ψａ＊を求め、この磁束指令値Ψａ＊を座標変換器１８ｍに入力する。これにより、ＰＭＳＭ８０の端子電圧を電圧制限値Ｖａｌｉｍ以下に制御するような磁束指令値Ψａ＊を演算することができる。
更に、トルク演算器１８ｉは、ｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊からトルク演算値τｃａｌｃを求め、減算器１８ｊは、トルク指令値τ＊とトルク演算値τｃａｌｃとの偏差を演算する。なお、トルク演算器１８ｉについては後に説明する。
【００２９】
比例積分調節器からなる負荷角調節器１８ｋは、トルク指令値τ＊とトルク演算値τｃａｌｃとの偏差が零になるように動作して負荷角補償値δｃｏｍｐを演算する。
加算器１８ｌは、負荷角演算値δ０＊と負荷角補償値δｃｏｍｐとを加算して負荷角指令値δ＊を求め、この負荷角指令値δ＊を座標変換器１８ｍに入力する。
【００３０】
座標変換器１８ｍは、磁束指令値Ψａ＊と負荷角指令値δ＊とに基づき、数式３によりｄ，ｑ軸磁束指令値Ψｄ＊，Ψｑ＊を演算する。
【数３】
2015180130.tif 000007
電流指令演算器１８ｎは、ｄ，ｑ軸磁束指令値Ψｄ＊，Ψｑ＊からｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算する。
【００３１】
次に、電流指令演算器１８ｎについて、詳細に説明する。
前述した非特許文献１に記載されたＰＭＳＭの磁束モデルによれば、数式４に示すように、ｄ，ｑ軸磁束Ψｄ，Ψｑはｄ，ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑの関数として表すことができる。なお、前述した数式Ａ，Ｂでは、ｄ，ｑ軸磁束をφｄ，φｑと表記してあるが、Ψｄ，Ψｑはφｄ，φｑとそれぞれ実質的に同一である。
【数４】
2015180130.tif 000008
【００３２】
数式４をｄ，ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑについて解くと、数式５となる。
【数５】
2015180130.tif 000009
【００３３】
数式５を利用して、電流指令演算器１８ｎは、数式６により、ｄ，ｑ軸磁束指令値Ψｄ＊，Ψｑ＊からｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊を演算する。
【数６】
2015180130.tif 000010
【００３４】
ここで、数式６におけるパラメータの演算方法の一例を説明する。なお、この演算方法は、本出願人による特願２０１４−１６３９５号にも記載されている。
図３は、数式６におけるパラメータＫＬｄ,ＫＳｄ，ＫＳｄｑ，ＫＬｑ，ＫＳｑ，ＫＳｑｄ，Ｉ０，φ０のうち、ｄ軸インダクタンスＬｄの最大値に相当するパラメータＫＬｄ、ｄ軸磁束Ψｄにおけるｄ軸電流反比例係数に相当するパラメータＫＳｄ、等価磁化電流に相当するパラメータＩ０、及び、磁束オフセットに相当するパラメータφ０を演算するためのパラメータ演算手段を示している。
【００３５】
図３において、ローパスフィルタ９２によりｄ軸電流ｉｄの高周波成分が除去され、ｄ軸電流ｉｄｆとしてパラメータ演算部９４に入力される。また、磁束推定部９３は、以下に説明するように、ｑ軸電圧指令値ｖｑ＊、ｑ軸電流ｉｑ及び速度検出値ω１に基づいてｄ軸磁束推定値Ψｄｅｓｔを演算する。
【００３６】
図４は磁束推定部９３の構成を示すブロック図であり、誘起電圧演算器９３ａは、数式７によりｑ軸誘起電圧演算値ｅｑｃａｌｃを求める。
【数７】
2015180130.tif 000011
なお、数式７におけるｑ軸電圧指令値ｖｑ＊の代わりに、電圧検出回路（図示せず）により求めたｑ軸電圧検出値を用いてｑ軸誘起電圧演算値ｅｑｃａｌｃを求めても良い。
【００３７】
乗算器９３ｂは、推定器９３ｄにより求めたｄ軸磁束推定値Ψｄｅｓｔと速度検出値ω１とを乗算してｑ軸誘起電圧推定値ｅｑｅｓｔを演算する。減算器９３ｃは、数式８により、ｑ軸誘起電圧推定値ｅｑｅｓｔからｑ軸誘起電圧演算値ｅｑｃａｌｃを減算してｑ軸誘起電圧推定誤差ｅｑｅｒｒを求める。
【数８】
2015180130.tif 000012
【００３８】
推定器９３ｄは、ｑ軸誘起電圧推定誤差ｅｑｅｒｒと速度検出値ω１とから、数式９によりｄ軸磁束推定値Ψｄｅｓｔを演算する。
【数９】
2015180130.tif 000013
この結果、ｑ軸誘起電圧推定誤差ｅｑｅｒｒが零になるようにｄ軸磁束推定値Ψｄｅｓｔが演算され、このｄ軸磁束推定値Ψｄｅｓｔは真値に収束する。
ｄ軸磁束推定値Ψｄｅｓｔは、前述したローパスフィルタ９２の出力ｉｄｆと共に、パラメータ演算部９４に入力される。
【００３９】
次に、各パラメータの演算原理について説明する。
図５は、ｑ軸電流ｉｑが零の時のｄ軸電流ｉｄとｄ軸磁束Ψｄとの関係を示しており、Ψｍは無負荷時の永久磁石磁束である。この図５は、非特許文献１にも記載されている。
前述した数式４により、ｄ軸磁束Ψｄのｄ軸電流ｉｄによる偏微分は数式１０となる。
【数１０】
2015180130.tif 000014
【００４０】
数式１０から、ｑ軸電流ｉｑが零の時、ｄ軸磁束Ψｄのｄ軸電流ｉｄによる偏微分は数式１１となる。
【数１１】
2015180130.tif 000015
数式１１によれば、ｄ軸磁束Ψｄのｄ軸電流ｉｄによる偏微分は、ｉｄ＝−Ｉ０の時に最大になり、最大値はパラメータＫＬｄに等しくなる。これを数式で表すと数式１２となる。
【数１２】
2015180130.tif 000016
【００４１】
このことから、ｑ軸電流ｉｑが零の時のｄ軸磁束Ψｄのｄ軸電流ｉｄによる偏微分の最大値からパラメータＫＬｄを求めることができ、ｄ軸磁束Ψｄのｄ軸電流ｉｄによる偏微分が最大になる時のｄ軸電流ｉｄからパラメータＩ０を求めることができる。
更に、数式４より、ｄ軸電流ｉｄが−Ｉ０に等しく、ｑ軸電流ｉｑが零の時のｄ軸磁束Ψｄは、数式１３に示すようにパラメータφ０に等しくなる。
【数１３】
2015180130.tif 000017
【００４２】
また、永久磁石磁束Ψｍを、ｄ，ｑ軸電流が共に零の時のｄ軸磁束と定義すると、数式４より、数式１４の関係が成り立つ。
【数１４】
2015180130.tif 000018
数式１４より、パラメータＫＳｄは数式１５によって求めることができる。
【数１５】
2015180130.tif 000019
【００４３】
上述した演算処理により、数式６におけるパラメータのうち、ＫＬｄ，ＫＳｄ，Ｉ０，φ０を演算することができる。
なお、他のパラメータＫＬｑ，ＫＳｑ，ＫＳｄｑ，ＫＳｑｄについては既知の値として与えられるが、例えば、ｉｄ−φｄ特性のグラフ、及び、ｉｑ−φｑ特性のグラフを用いて適宜決定するか、別途演算して決定すれば良い。
【００４４】
以上のように、電流指令演算器１８ｎは、電動機鉄芯の磁気飽和が発生する場合でも、磁束を指令値に制御する電流指令値を演算することができ、これによってトルク／電流を最大化するように磁束を制御することが可能になる。
【００４５】
次に、図２におけるトルク演算器１８ｉについて説明する。
電動機鉄芯の磁気飽和がない場合、ｄ，ｑ軸磁束Ψｄ，Ψｑは数式１６によって表すことができる。
【数１６】
2015180130.tif 000020
【００４６】
また、トルクτは、数式１７によって表すことができる。
【数１７】
2015180130.tif 000021
【００４７】
数式４に示した、磁気飽和を考慮した磁束モデルを、数式１６と類似した形式で表現すると、ｄ，ｑ軸磁束Ψｄ，Ψｑとｄ，ｑ軸電流ｉｄ，ｉｑとの関係は数式１８のようになる。
【数１８】
2015180130.tif 000022
【００４８】
磁気飽和特性を考慮した場合のトルクτは、数式１７におけるＬｄ，Ｌｑ，ΨｍをそれぞれＬｄｓ，Ｌｑｓ，Ψｍｓに置き換えることで、数式１９によって表すことができる。
【数１９】
2015180130.tif 000023
【００４９】
図２のトルク演算器１８ｉは、数式１９を利用して、数式２０によりｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊からトルク演算値τｃａｌｃを求める。
【数２０】
2015180130.tif 000024
【００５０】
数式２０により、磁気飽和が発生する場合にもトルク演算値τｃａｌｃを正確に求めることができる。
図２における負荷角調節器１８ｋでは、上記のトルク演算値τｃａｌｃがトルク指令値τ＊に一致するように負荷角補償値δｃｏｍｐを演算する。そして、この負荷角補償値δｃｏｍｐと負荷角演算値δ０＊とを加算して得た負荷角指令値δ＊と、磁束指令値Ψａ＊とに基づいて、座標変換器１８ｍ及び電流指令演算器１８ｎによりｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊が演算されるため、所望のトルクを出力するような電流指令値を得ることができる。
【００５１】
なお、上述した実施形態は、ＰＭＳＭ８０の磁極位置及び速度を各検出器９０，９１により検出する場合のものであるが、本発明は、ＰＭＳＭ８０の電流及び端子電圧から磁極位置と速度とを演算する、いわゆるセンサレス制御を行う場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１１ｕ  ｕ相電流検出器
１１ｗ  ｗ相電流検出器
１２  電圧検出器
１３  ＰＷＭ回路
１４  電流座標変換器
１５  電圧座標変換器
１６  減算器
１７  速度調節器
１８  電流指令演算部
１８ａ  磁束指令演算器
１８ｂ  負荷角演算器
１８ｃ  磁束制限値演算器
１８ｄ，１８ｇ  出力制限器
１８ｅ，１８ｊ  減算器
１８ｆ  磁束調節器
１８ｈ  乗算器
１８ｉ  トルク演算器
１８ｋ  負荷角調節器
１８ｌ  加算器
１８ｍ  座標変換器
１８ｎ  電流指令演算器
１９ａ，１９ｂ  減算器
２０ａ  ｄ軸電流調節器
２０ｂ  ｑ軸電流調節器
２１  電圧振幅演算器
２２  電圧制限値演算器
５０  三相交流電源
６０  整流回路
７０  電力変換器
８０  永久磁石形同期電動機（ＰＭＳＭ）
９０  磁極位置検出器
９１  速度検出器
９２  ローパスフィルタ
９３  磁束推定部
９３ａ  誘起電圧演算器
９３ｂ  乗算器
９３ｃ  減算器
９３ｄ  推定器
９４  パラメータ演算部
【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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