(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋込磁石同期モータを可変速制御するインバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のｄ軸、ｑ軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成するシステムであって、
前記モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、
前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、
前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定し、
前記負荷装置の回転速度が、前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせ、
前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致するようにトルクフィードバック制御を行ってｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令値生成処理を実行し、
前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすｄ軸電流指令値を探索して生成するｄ軸電流指令値生成処理を実行し、
前記ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の生成処理を全動作点について実行し、
前記全動作点について生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化する電流指令テーブル自動調整装置と、
前記生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値によって前記インバータを制御するインバータ制御部と、
を備えたことを特徴とする埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項２】
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後の、検出したモータ電流の電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項３】
前記電流指令テーブル自動調整装置はｄ軸電流指令値からモータ電流の電流振幅値を演算し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後の、前記演算された電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項４】
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後のインバータの入力電力を観測し、該入力電力が最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項５】
前記インバータ制御部は、インバータの三相検出電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流が、前記ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に一致するように追従制御して得たｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値と、インバータの直流入力電圧とから電圧指令デューティ比を演算し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が設定した制限値となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項６】
予め前記モータの無負荷損失を計測して作成され、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを備え、
前記ｑ軸電流指令値生成処理は、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、ｑ軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項７】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又は前記インバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流がｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に一致するように追従制御してｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値を得、該ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第１の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第１の探索モードを実行して最大出力制御が行えるｄ軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第２の情報に基づいて、第２の探索モードを実行して最大効率制御が行えるｄ軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項８】
前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記第１又は第２の探索モード実行時のデータが最小点に収束したか否かを判定する収束判定処理を行い、前記第１又は第２の探索モード実行時に、第１又は第２の探索モードを繰り返し状態遷移した場合は、前記状態遷移の回数および継続時間に基づいて収束判定処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項９】
前記収束判定処理によって収束が判定された後に、前記第１の情報であるトルク誤差が残留しているか否かを判定し、残留している場合に、一つの動作点に設定されたトルク指令値から前記残留したトルク誤差を減算して新たなトルク指令値を求め、該新たなトルク指令値を当該動作点でのトルク指令値に設定変更することを特徴とする請求項８に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１０】
前記第２の情報はインバータの入力電力であり、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第２の探索モードは、ｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるｄ軸電流指定値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１１】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値から電流振幅値を演算し、
前記第２の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１２】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部および前記インバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を備え、
前記電圧振幅制限処理部は、電圧振幅制限処理前のｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算し、
前記第２の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１３】
前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるｑ軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたｑ軸電流を前記トルクフィードバック制御を行うときのｑ軸電流指令値の初期値とすることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１４】
前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるｄ軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたｄ軸電流を、前記ｄ軸電流指令値生成処理時のｄ軸電流指令値の初期値とすることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１５】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、負方向に変化させるｄ軸電流指令値の大きさが、設定した制限値よりも大となったときにｄ軸電流指令値に制限をかけるｄ軸電流指令値制限処理を行うことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１６】
前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記全動作点について生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値のデータを、前記電流振幅制限処理部又は電圧振幅制限処理部の少なくとも一方における制限値以下であるデータと制限値を超えたデータとに区分し、区分したデータ毎にデータ補間処理を施してテーブル化を行うことを特徴とする請求項７ないし１５のいずれか１項に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システム。
【請求項１７】
埋込磁石同期モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、前記モータを可変速制御するインバータとを有した電流指令テーブル自動生成システムを備え、前記インバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のｄ軸、ｑ軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成する方法であって、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定する指令値設定ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記負荷装置の回転速度が前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせる速度制御ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記トルクメータのトルク検出値を、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致させるようにトルクフィードバック制御を行ってｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすｄ軸電流指令値を探索して生成するｄ軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記指令値設定ステップ、速度制御ステップ、ｑ軸電流指令値生成ステップおよびｄ軸電流指令値生成ステップを全動作点について繰り返し実行するステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記全動作点について生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化するステップと、
を備えたことを特徴とする埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
【請求項１８】
電流指令テーブル自動調整装置が、予め前記モータの無負荷損失を計測し、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを作成するステップを備え、
前記ｑ軸電流指令値生成ステップは、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、ｑ軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
【請求項１９】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又はインバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流がｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に一致するように追従制御してｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値を得、該ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップは、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第１の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第１の探索モードを実行して最大出力制御が行えるｄ軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第２の情報に基づいて、第２の探索モードを実行して最大効率制御が行えるｄ軸電流指令値を生成することを特徴とする請求項１７に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
【請求項２０】
前記第２の情報はインバータの入力電力であり、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第２の探索モードは、ｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるｄ軸電流指定値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１９に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
【請求項２１】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部が、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値から電流振幅値を演算するステップを備え、
前記第２の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１９に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
【請求項２２】
前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部およびインバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を有し、
前記電圧振幅制限処理部が、電圧振幅制限処理前のｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算するステップを備え、
前記第２の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴とする請求項１９に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ）の電流指令テーブル自動生成システムに係り、前記モータを可変速制御するインバータにおいて、トルク指令値（速度制御器から生成されるトルク指令値も含む）を与えてトルク制御をする場合、トルク指令値からベクトル制御のｄ軸およびｑ軸電流指令値に高精度かつ高効率な変換を実現するテーブルを自動生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋込磁石同期モータは、永久磁石によるマグネットトルクに加えて、磁気的な突極性を用いたリラクタンストルクを活用することができる。また、インバータによって電流位相を適切に制御することでトルクを最大化できることが一般的に知られている。
【０００３】
例えば、三相インバータの回転座標系で電流ベクトル制御を行う場合、永久磁石のＮ極方向にｄ軸を、ｄ軸の９０度進んだ位相にｑ軸を定義し、ｄ軸電流とｑ軸電流の割合を任意の値に追従制御することで電流ベクトル（振幅と位相）を決定することができる。
【０００４】
また、非特許文献１では、最大トルク／電流制御、最大効率制御、最大トルク／磁束制御など、電流位相（ｄ軸電流とｑ軸電流の割合）を決定する方法について理論的な内容が記載されている。一般に、こうした理論的な数式に基づき、回転数とトルクの動作状態に応じた電流位相を決定し、テーブルマップとしてインバータプログラムに実装することが多い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】武田洋次  他、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、オーム社、２００１．１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、実際のモータのパラメータは設計値との誤差があるため、より高精度に電流位相を決定するためには、実測値に基づいてテーブルマップを補正することも考えられる。また、モータを駆動するインバータの応答性やフィードバック制御に用いる電流センサやデジタル制御に伴う無駄時間なども、最適な電流位相を決定する上での誤差要因となる。
【０００７】
一方、実測値に基づいてテーブルマップを生成ないし補正する場合は、そのテーブル生成や調整に時間がかかる問題がある。特に、調整作業者が実測値を確認しながら手動でテーブルを生成する場合は、非常に多くの時間・労力を必要とし、テーブルの精度も調整作業者のスキルにも依存する。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、埋込磁石同期モータのｄ軸・ｑ軸電流指令値を、実測値に基づいて高精度かつ自動的に生成することができる埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための請求項１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、埋込磁石同期モータを可変速制御するインバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のｄ軸、ｑ軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成するシステムであって、
前記モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、
前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、
前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定し、
前記負荷装置の回転速度が、前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせ、
前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致するようにトルクフィードバック制御を行ってｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令値生成処理を実行し、
前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすｄ軸電流指令値を探索して生成するｄ軸電流指令値生成処理を実行し、
前記ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値の生成処理を全動作点について実行し、
前記全動作点について生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化する電流指令テーブル自動調整装置と、
前記生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値によって前記インバータを制御するインバータ制御部と、
を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、請求項１７に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、埋込磁石同期モータに軸接続され、サーボモータ制御がなされる負荷装置と、前記負荷装置とモータの結合軸に設置されたトルクメータと、前記モータを可変速制御するインバータとを有した電流指令テーブル自動生成システムを備え、前記インバータに与えるトルク指令から、ベクトル制御のｄ軸、ｑ軸電流指令値に変換する電流指令テーブルを自動生成する方法であって、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記モータの回転数とトルクを所定の回転数範囲、トルク範囲に各々区分し、区分した各範囲を一つの動作点における速度指令値、トルク指令値に各々設定する指令値設定ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記負荷装置の回転速度が前記一つの動作点で設定された速度指令値となるように負荷装置に対して速度制御を行わせる速度制御ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記トルクメータのトルク検出値を、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値に一致させるようにトルクフィードバック制御を行ってｑ軸電流指令値を生成するｑ軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報に基づいて所望の性能を満たすｄ軸電流指令値を探索して生成するｄ軸電流指令値生成ステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記指令値設定ステップ、速度制御ステップ、ｑ軸電流指令値生成ステップおよびｄ軸電流指令値生成ステップを全動作点について繰り返し実行するステップと、
電流指令テーブル自動調整装置が、前記全動作点について生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を、回転数とトルクに各々対応付けてテーブル化するステップと、
を備えたことを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、ｑ軸電流指令値生成処理ではトルクフィードバック制御が行われ、ｄ軸電流指令値生成処理におけるｄ軸電流指令値の探索時の、ｄ軸電流指令値の変化に応じて変化するトルクは、前記トルクフィードバック制御が効いているため、トルク指令値に常に一致するようにｑ軸電流指令値が自動的に調整される。
【００１２】
このため、トルクフィードバック制御によりｑ軸電流を自動制御した状態を維持しつつ、高効率化される最適なｄ軸電流指令値が探索される。これによって、トルク指令値から埋込磁石同期モータのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値への変換を、高精度且つ高効率に可能とした電流指令テーブルを自動生成することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１において、前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後の、検出したモータ電流の電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、最大トルク／電流制御方式により、最小の電流振幅で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの銅損を最小化するｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を生成することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１において、前記電流指令テーブル自動調整装置はｄ軸電流指令値からモータ電流の電流振幅値を演算し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後の、前記演算された電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、モータ電流を検出してその検出信号を取り込む必要がないため、電流指令テーブル自動調整装置との間の信号数とインバータ内部での演算が簡素化される。
【００１７】
また、請求項４に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１において、前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後のインバータの入力電力を観測し、該入力電力が最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００１８】
上記構成によれば、最大効率制御方式により、最小の消費電力（インバータの入力電力）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損・銅損等の総合損失を最小化するｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を生成することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１において、前記インバータ制御部は、インバータの三相検出電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流が、前記ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に一致するように追従制御して得たｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値と、インバータの直流入力電圧とから電圧指令デューティ比を演算し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、ｄ軸電流指令値を変化させ、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が設定した制限値となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、最大トルク／磁束制御（誘起電圧制御）方式により、最小の磁束（誘起電圧）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損を最小化するｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を生成することができる。
【００２１】
また、請求項６に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１ないし５のいずれか１項において、予め前記モータの無負荷損失を計測して作成され、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを備え、
前記ｑ軸電流指令値生成処理は、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、ｑ軸電流指令値を生成することを特徴としている。
【００２２】
また、請求項１８に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項１７において、電流指令テーブル自動調整装置が、予め前記モータの無負荷損失を計測し、前記一つの動作点で設定された速度指令値に対応した負荷損失トルクが出力される無負荷損失テーブルを作成するステップを備え、
前記ｑ軸電流指令値生成ステップは、前記トルクメータのトルク検出値が、前記一つの動作点で設定されたトルク指令値と前記無負荷損失テーブルから出力される無負荷損失トルクを加算したトルクに一致するようにトルクフィードバック制御を行って、ｑ軸電流指令値を生成することを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、機械損等の無負荷損失で低減するトルクを予め補償した上で電流指令テーブルを生成することができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又は前記インバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流がｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に一致するように追従制御してｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値を得、該ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記ｄ軸電流指令値生成処理は、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第１の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第１の探索モードを実行して最大出力制御が行えるｄ軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第２の情報に基づいて、第２の探索モードを実行して最大効率制御が行えるｄ軸電流指令値を生成することを特徴としている。
【００２５】
また、請求項１９に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項１７において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられ、モータ電流の電流振幅が電流振幅制限値を超えたか否かを判定し、電流振幅が電流振幅制限値を超えたときｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に制限をかける電流振幅制限処理を行う電流振幅制限処理部か、又はインバータ制御部に設けられ、インバータの三相検出電流を座標変換したｄ軸電流、ｑ軸電流がｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値に一致するように追従制御してｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値を得、該ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値の電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたか否かを判定し、電圧振幅が電圧振幅制限値を超えたときｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値に制限をかける電圧振幅制限処理を行う電圧振幅制限処理部、の少なくともいずれか一方を備え、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップは、前記一つの動作点でのトルクフィードバック制御がなされている状態で、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値を超えた場合に、第１の情報としての、トルク検出値とトルク指令値の偏差を示すトルク誤差に基づいて、第１の探索モードを実行して最大出力制御が行えるｄ軸電流指令値を生成し、前記電流振幅又は電圧振幅の少なくともいずれか一方が前記制限値以下の場合に、電流指令テーブル自動生成システムの第２の情報に基づいて、第２の探索モードを実行して最大効率制御が行えるｄ軸電流指令値を生成することを特徴としている。
【００２６】
上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限の有無に応じて最大効率制御と最大出力制御の各運転領域に適した制御方式の電流指令テーブル生成手法を適宜切り替えることができる。
【００２７】
また、請求項８に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項７において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記第１又は第２の探索モード実行時のデータが最小点に収束したか否かを判定する収束判定処理を行い、前記第１又は第２の探索モード実行時に、第１又は第２の探索モードを繰り返し状態遷移した場合は、前記状態遷移の回数および継続時間に基づいて収束判定処理を行うことを特徴としている。
【００２８】
上記構成によれば、第１又は第２の探索モードを繰り返し状態遷移する場合であっても、前記モード実行時のデータを収束させることができる。
【００２９】
また、請求項９に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項８において、前記収束判定処理によって収束が判定された後に、前記第１の情報であるトルク誤差が残留しているか否かを判定し、残留している場合に、一つの動作点に設定されたトルク指令値から前記残留したトルク誤差を減算して新たなトルク指令値を求め、該新たなトルク指令値を当該動作点でのトルク指令値に設定変更することを特徴としている。
【００３０】
前記探索モード時のデータの収束後にトルク誤差が残留する場合は、そのときの回転数におけるトルク出力の運転限界であり、予め設定していたトルク指令値に追従させることができず、その動作点でのｄ軸電流指令値データは得られないことになる。
【００３１】
しかし、上記請求項９の構成によれば、ある回転数における運転限界のトルク値を動作点として自動的に追加設定し（新たなトルク指令値に設定変更し）、最大トルクとなるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値のデータを得ることができる。
【００３２】
また、請求項１０に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項７ないし９のいずれか１項において、前記第２の情報はインバータの入力電力であり、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第２の探索モードは、ｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるｄ軸電流指定値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００３３】
また、請求項２０に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項１９において、前記第２の情報はインバータの入力電力であり、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第２の探索モードは、ｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記入力電力を観測し、該入力電力が最小となるｄ軸電流指定値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００３４】
上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第１の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第２の探索モード時には、最大効率制御方式により最小の消費電力（インバータの入力電力）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。
【００３５】
また、請求項１１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項７ないし９のいずれか１項において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値から電流振幅値を演算し、
前記第２の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００３６】
また、請求項２１に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項１９において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部が、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値から電流振幅値を演算するステップを備え、
前記第２の情報は前記演算された電流振幅値であり、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電流振幅値を観測し、該電流振幅値が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００３７】
上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第１の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第２の探索モード時には、最大トルク／電流制御方式により最小の電流振幅で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。
【００３８】
また、請求項１２に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項７ないし９のいずれか１項において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部および前記インバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を備え、
前記電圧振幅制限処理部は、電圧振幅制限処理前のｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算し、
前記第２の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成処理における第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴としている。
【００３９】
また、請求項２２に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成方法は、請求項１９において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部およびインバータ制御部に設けられた前記電圧振幅制限処理部を有し、
前記電圧振幅制限処理部が、電圧振幅制限処理前のｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値およびインバータの直流入力電圧から電圧指令デューティ比を演算するステップを備え、
前記第２の情報は前記演算された電圧指令デューティ比であり、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第２の探索モードは、電流振幅制限処理前のｄ軸電流指令値を変化させたときの、変化前後の前記電圧指令デューティ比を観測し、該電圧指令デューティ比が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、
前記ｄ軸電流指令値生成ステップにおける第１の探索モードは、ｄ軸電流指令値を負方向に変化させたときの、変化前後の前記第１の情報であるトルク誤差を観測し、該トルク誤差が０又は最小となるｄ軸電流指令値を探索することを特徴している。
【００４０】
上記構成によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第１の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第２の探索モード時には、最大トルク／磁束制御（誘起電圧制御）方式により最小の磁束（誘起電圧）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。
【００４１】
また、請求項１３に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１ないし１２のいずれか１項において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるｑ軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたｑ軸電流を前記トルクフィードバック制御を行うときのｑ軸電流指令値の初期値とすることを特徴としている。
【００４２】
上記構成によれば、トルクフィードバック制御の収束を速めることができる。
【００４３】
また、請求項１４に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１ないし１３のいずれか１項において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、最大効率制御となるｄ軸電流を予め解析によって求めておき、該求められたｄ軸電流を、前記ｄ軸電流指令値生成処理時のｄ軸電流指令値の初期値とすることを特徴としている。
【００４４】
上記構成によれば、ｄ軸電流指令値生成処理時のデータ探索回数が低減し、ｄ軸電流指令値データの収束が速められる。
【００４５】
また、請求項１５に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項１０ないし１４のいずれか１項において、前記電流指令テーブル自動調整装置に設けられた前記電流振幅制限処理部を備え、
前記電流振幅制限処理部は、負方向に変化させるｄ軸電流指令値の大きさが、設定した制限値よりも大となったときにｄ軸電流指令値に制限をかけるｄ軸電流指令値制限処理を行うことを特徴としている。
【００４６】
上記構成によれば、ｄ軸電流の負方向の大きさが制限されるため、埋込磁石同期モータの永久磁石が不可逆減磁を引き起こすことを防止できる。
【００４７】
また、請求項１６に記載の埋込磁石同期モータの電流指令テーブル自動生成システムは、請求項７ないし１５のいずれか１項において、前記電流指令テーブル自動調整装置は、前記全動作点について生成されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値のデータを、前記電流振幅制限処理部又は電圧振幅制限処理部の少なくとも一方における制限値以下であるデータと制限値を超えたデータとに区分し、区分したデータ毎にデータ補間処理を施してテーブル化を行うことを特徴としている。
【００４８】
前記制限値以下の状態から制限値を超えた状態に切り替わる動作点領域では、電流指令テーブルの特性が大きく変化する。この点について、上記請求項１６の構成によれば、前記制限値を超えたデータと以下であるデータとに区分けしたデータ毎に補間処理を行っているので、テーブルデータの境界領域での精度を改善することができる。
【発明の効果】
【００４９】
（１）請求項１〜２２に記載の発明によれば、埋込磁石同期モータを可変速制御するインバータにトルク指令を与えてトルク制御を行うものにおいて、トルク指令から前記モータのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値への変換を、高精度且つ高効率に可能とした電流指令テーブルを自動生成することができる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、最大トルク／電流制御方式により、最小の電流振幅で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの銅損を最小化するｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を生成することができる。
【００５０】
また、ｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値生成処理時に、計算により求めたモータ電流振幅値ではなく検出した（実測した）モータ電流の振幅値を観測しているため、計算による誤差の影響を受けることなくより高精度な電流指令テーブルを自動生成することができる。
（３）請求項３に記載の発明によれば、モータ電流を検出してその検出信号を取り込む必要がないため、電流指令テーブル自動調整装置との間の信号数とインバータ内部での演算が簡素化される。
（４）請求項４に記載の発明によれば、最大効率制御方式により、最小の消費電力（インバータの入力電力）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損・銅損等の総合損失を最小化するｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を生成することができる。
（５）請求項５に記載の発明によれば、最大トルク磁束制御（誘起電圧制御）方式により、最小の磁束（誘起電圧）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。このため、埋込磁石同期モータの鉄損を最小化するｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を生成することができる。
（６）請求項６、１８に記載の発明によれば、機械損等の無負荷損失で低減するトルクを予め補償した上で電流指令テーブルを生成することができる。
（７）請求項７、１９に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限の有無に応じて最大効率制御と最大出力制御の各運転領域に適した制御方式の電流指令テーブル生成手法を適宜切り替えることができる。
（８）請求項８に記載の発明によれば、第１又は第２の探索モードを繰り返し状態遷移する場合であっても、前記モード実行時のデータを収束させることができる。
（９）請求項９に記載の発明によれば、ある回転数における運転限界のトルク値を動作点として自動的に追加設定し（新たなトルク指令値に設定変更し）、最大トルクとなるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値のデータを得ることができる。
（１０）請求項１０、２０に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第１の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第２の探索モード時には、最大効率制御方式により最小の消費電力（インバータの入力電力）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。
（１１）請求項１１、２１に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第１の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第２の探索モード時には、最大トルク／電流制御方式により最小の電流振幅で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。
（１２）請求項１２、２２に記載の発明によれば、インバータの電流・電圧制限値を超えている第１の探索モード時には、最大出力制御方式により電流・電圧が制限された状態で最大出力が得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定し、インバータの電流・電圧制限値以下の第２の探索モード時には、最大トルク／磁束制御（誘起電圧制御）方式により最小の磁束（誘起電圧）で最大トルクが得られるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値を決定することができる。
（１３）請求項１３に記載の発明によれば、トルクフィードバック制御の収束を速めることができる。
（１４）請求項１４に記載の発明によれば、ｄ軸電流指令値生成処理時のデータ探索回数が低減し、ｄ軸電流指令値データの収束が速められる。
（１５）請求項１５に記載の発明によれば、ｄ軸電流の負方向の大きさが制限されるため、埋込磁石同期モータの永久磁石が不可逆減磁を引き起こすことを防止できる。
（１６）請求項１６に記載の発明によれば、前記制限値を超えたデータと以下であるデータとに区分けしたデータ毎に補間処理を行っているので、テーブルデータの境界領域での精度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態における電流指令テーブル自動生成システムの基本構成図。
【図２】本発明の実施例１における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。
【図３】本発明の実施例１における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。
【図４】本発明の実施形態における電流指令テーブル自動生成処理の基本フローチャート。
【図５】本発明の実施形態における電流指令テーブルの利用形態を示す構成図。
【図６】本発明の実施例２における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。
【図７】本発明の実施例３における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。
【図８】本発明の実施例３における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。
【図９】本発明の実施例４における電流指令テーブル自動生成システムの構成図。
【図１０】本発明の実施例４における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。
【図１１】本発明の実施例５における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。
【図１２】本発明の実施例５を適用した電流指令テーブルの利用形態を示す構成図。
【図１３】本発明で実行される最大効率制御と最大出力制御の範囲を示すトルク−回転数特性図。
【図１４】本発明の実施例６における電流指令テーブル自動生成システムの要部を示す構成図。
【図１５】本発明の実施例６における電流指令テーブル自動生成処理のフローチャート。
【図１６】本発明の実施例１０における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。
【図１７】本発明の実施例１０における電流指令テーブル自動生成処理のフローチャート。
【図１８】本発明の実施例１１における電流指令テーブル自動調整装置の内部構成図。
【図１９】本発明の実施例１１における電流指令テーブル自動生成処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。本実施形態例では、埋込磁石同期モータのｄ軸およびｑ軸電流指令値（電流指令値の振幅・位相情報）を、実測値に基づいて高精度かつ自動的に生成する電流指令テーブル自動生成システムおよび方法を提供するものであり、その基本構成を図１に示す。
【００５３】
図１において、対象となる埋込磁石同期モータ１０は任意の負荷サーボ装置２０と軸接続されている。前記モータ１０と負荷サーボ装置２０の結合軸にはトルクメータ１１が設置され、軸トルクの検出が可能となっている。負荷サーボ装置２０には一般的なサーボモータ制御装置等を利用し、指定した回転数となるように速度制御を行う。
【００５４】
３０は、電流指令テーブル自動生成システムの各種情報、すなわち、後述する、トルクメータ１１のトルク検出値τ、負荷サーボ装置２０から出力される速度検出値ωm、モータ電流の電流振幅値Ｉｍ、電圧指令デューティ比Ｄｖ、前記モータ１０を駆動するインバータ４０の入力電力（消費電力）Ｐｉ等に基づいて、ｄ軸電流指令値ｉd*、ｑ軸電流指令値ｉq*を生成しテーブル化する電流指令テーブル自動調整装置である。
【００５５】
インバータ４０では、前記モータ１０に取り付けられた回転位置センサ１２で検出された回転位相θに同期した回転座標変換を用いて一般的な電流ベクトル制御を行う。
【００５６】
インバータ４０のインバータ制御部（４１）では、回転座標系において永久磁石のＮ極方向にｄ軸を定義し、ｄ軸の９０度進んだ位相にｑ軸を設定する。そして電流センサ１３で検出された前記モータ１０の三相電流検出値ｉu，ｉv，ｉwを、（１）式の回転座標変換を行ってｄ軸電流検出値ｉdおよびｑ軸電流検出値ｉqに変換する。
【００５７】
【数１】
0006658023.tif 000002
【００５８】
そして電流指令テーブル自動調整装置３０から送られてきたｄ軸電流指令値ｉd*およびｑ軸電流指令値ｉq*に、前記検出値ｉd，ｉqがそれぞれ追従するようにＰＩＤ制御等の自動制御（電流フィードバック制御）を行う。この自動制御器の出力はｄ軸電圧指令値ｖd*，ｑ軸電圧指令値ｖq*となりＰＷＭ制御等でゲート信号が作成され、インバータの半導体スイッチング素子を制御する。１４はインバータ４０の直流電源であり、１５は電力計を示している。
【００５９】
電流指令テーブル自動調整装置３０では、トルク指令値（τ*）と速度検出値ωmに基づいて電流指令値ｉd*，ｉq*の値を決定する。この決定方法については各実施例にて後述するが、トルク検出値τ、速度検出値ωm、電流振幅値Ｉｍ、電圧指令デューティ比Ｄｖ、入力電力（消費電力）Ｐｉ等を用いてｉd*，ｉq*の電流指令テーブル（モータ電流の振幅と位相）を自動調整する。
【００６０】
ここで、電流振幅値Ｉｍは（２）式、電圧指令デューティ比Ｄｖは（３）式で表現される。
【００６１】
【数２】
0006658023.tif 000003
【００６２】
【数３】
0006658023.tif 000004
【００６３】
ＶDC：直流電源（インバータ直流入力）の直流電圧値
尚、電流振幅値Ｉｍについては、インバータ４０内部で計算しても良いし、三相電流を電流指令テーブル自動調整装置３０に直接取り込んで振幅を計算しても良い。
【００６４】
入力電力（消費電力）Ｐｉは直流電源１４部分において電力計１５等を用いて検出する。図１ではインバータ・モータの総合消費電力を計測しているが、インバータ出力部で計測すればモータ単体の消費電力にすることも可能である。  
【００６５】
以下、各実施例を説明する。
【実施例１】
【００６６】
本実施例では、ｄ軸およびｑ軸電流指令値（電流振幅・位相）の決定法に最大トルク／電流制御を採用する。最大トルク／電流制御は、トルクを出力する際に電流振幅が最小となる位相にｉd，ｉqを調整する方法である。この方法で決定された電流位相で埋込磁石同期モータを駆動すると、モータの銅損が最小化する。
【００６７】
（４）式に一般的なトルク式を示す。（４）式を電流位相角βで偏微分して０とし、電流振幅が最小となる最適電流位相をｉd，ｉqの関係式として導くと（５）式が得られる。ただし、ｐ：極対数、Ψ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌd：ｄ軸インダクタンス、Ｌq：ｑ軸インダクタンスである。
【００６８】
【数４】
0006658023.tif 000005
【００６９】
【数５】
0006658023.tif 000006
【００７０】
理論的には（５）式に基づいてｉdとｉqを決定すれば最大トルク／電流制御を実現できるが、実際のモータ駆動システムにおいては、インバータ、ケーブル、センサ特性、電流および周波数依存性がある抵抗・インダクタンス変動、永久磁石等の磁気回路の温度依存性等が影響して、設計値や解析値からの誤差が発生する。したがって、より高精度かつ高効率にトルクを出力するには、実測値に基づいてｉd，ｉqを調整する必要がある。
【００７１】
そこで本実施例では、図２に示すようにトルクτおよび電流振幅値Ｉｍを検出して電流指令テーブル自動調整を行う。図２において図１と同一部分は同一符号をもって示している。
【００７２】
電流指令テーブル自動調整装置３０の内部では、図３に示す構成で図４に示す電流指令テーブル自動生成処理を行い、動作点（トルク・回転数の動作状態）に応じた二次元の電流指令テーブルを自動生成する。
【００７３】
図３において３１は、後述する一つの動作点における速度指令値、トルク指令値を決定する機能と、速度検出値ωm、トルク検出値τが速度指令値ωm*、トルク指令値τ*と一致しているかを確認する機能と、動作点を変更する機能とを有したトルク＆速度指令値設定処理部である。
【００７４】
３２は、トルク指令値τ*から、トルクメータ１１で検出されたトルク検出値τを差し引く減算器であり、３３はＰＩＤ制御により追従制御を行い、トルク検出値τがトルク指令値τ*に一致するように制御する（トルクフィードバック制御を行う）トルク制御器（調整器）である。３４は、検出された電流振幅Ｉｍが最小となるｄ軸電流指令値ｉd*を探索するｄ軸電流調整器である。
【００７５】
次に、図２、図３における電流指令テーブル自動生成処理を図４とともに説明する。
【００７６】
＜ステップＳ１（データ取得準備）＞では、トルク＆速度指令値設定処理部３１が、回転数とトルクの二次元でｄ軸電流指令値ｉd*とｑ軸電流指令値ｉq*の電流指令テーブルを生成するため定トルク範囲、定出力範囲などのモータの仕様に合わせて回転数の範囲と点数およびトルクの範囲と点数を任意に設定する（指令値設定ステップ）。
【００７７】
例えば、モータ回転数範囲が−１０００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍで１００ｒｐｍ刻みの点数、トルク範囲が−１００Ｎｍ〜１００Ｎｍで１０Ｎｍ刻みの点数でテーブルを生成したい場合は、回転数２１点×トルク２１点＝合計４４１点の動作点を設定する。また、モータの各種パラメータの温度依存性を考慮し、十分な暖機運転を行ってから電流指令テーブル自動生成処理を開始する。
【００７８】
＜ステップＳ２（電流指令テーブル自動生成処理ループ開始）＞は、ステップＳ１で予め設定された全動作点において、順次ｉd，ｉqを決定する処理を繰り返すループである。１つの動作点でｉd，ｉqのデータを取得した後、次の動作点に移行する処理を行う。これは全動作点のデータが取得されるまで繰り返される。
【００７９】
＜ステップＳ３（回転数指令設定・速度制御）＞では、ステップＳ１で設定された回転数設定値（速度指令）ωm*を図２における負荷サーボ装置２０に送信し、回転数を所望の値に制御する（速度制御ステップ）。負荷サーボ装置２０では速度制御が行われており、回転数検出値（速度検出値）ωmを電流指令テーブル自動調整装置３０に返す。図３のトルク＆速度指令値設定処理部３１において、回転数検出値が所望の設定値に一致していることを確認し、ステップＳ４に移行する。
【００８０】
＜ステップＳ４（トルク指令設定・トルク制御）＞では、ステップＳ１で設定されたトルク指令値τ*とトルク検出値τが一致するように、図３の減算器３２およびトルク制御器３３がトルクフィードバック制御を行う。トルク指令と検出の偏差は一般的なＰＩ制御を用いて追従制御し、ＰＩ制御出力（トルク制御器３３の出力）をｑ軸電流指令値ｉq*とする（ｑ軸電流指令値生成ステップ）。このとき、ｄ軸電流指令値ｉd*の初期値は０とする（ｉd*＝０制御）。ｄ軸電流調整器については後段のステップＳ５で処理する。トルク検出値が設定値に一致したことを確認し、ステップＳ５に移行する。
【００８１】
＜ステップＳ５（ｄ軸電流調整）＞では、ｄ軸電流調整器３４が電流振幅検出値Ｉｍが最小となるｉd*を探索する（ｄ軸電流指令値生成ステップ）。探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。例えばｉd*＝０の初期値から任意のステップ幅でｄ軸電流指令値ｉd*を負方向に変化させる。変化前後の電流振幅値Ｉｍを観測し、変化前より電流振幅値が小さくなればさらに負方向にｉd*を変化させる。本処理を繰り返すことで、電流振幅が最小となるｉd*を探索できる。このときｄ軸電流指令値ｉd*を変化させるとトルクτも変化することになるが、前段のステップＳ４の処理（図３のトルクフィードバック制御）が効いているため、ｉd*の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、ｉq*が自動的に調整される。したがってｉd*とｉq*は、最大トルク／電流制御（電流振幅最小で最大トルクを出力する電流位相）を自動的に実現することができる。本処理によってｉd*，ｉq*が収束したことを確認し、ステップＳ６に移行する。
【００８２】
＜ステップＳ６（設定動作点のｉd*，ｉq*電流指令データ記録）＞では、ステップＳ４，Ｓ５で求めたｉd*，ｉq*を、そのときの回転数・トルク設定値とともにそれぞれメモリに記録する。
【００８３】
＜ステップＳ７（電流指令テーブル自動生成処理ループ終了）＞では、全動作点でｉd*，ｉq*のデータが取得できている場合は後段のステップＳ８に移行し、そうでない場合は前段のステップＳ２に戻って未記録の他の動作点に設定・移行し、ステップＳ３〜Ｓ６のループを繰り返す。
【００８４】
＜ステップＳ８（全動作点のｉd*，ｉq*電流指令データ読み出し）＞では、取得した全動作点におけるｉd*，ｉq*のデータをメモリから読み出し、ステップＳ９に移行する。
【００８５】
＜ステップＳ９（電流指令テーブル生成）＞では、ステップＳ８で読み出した全動作点のｉd*，ｉq*のデータを用いて、回転数とトルクを入力とした二次元テーブルとして展開する。テーブル化する際に、正規化や種々のデータ補間（例：キュービックスプライン補間など）を行っても良い。テーブルは２入力（回転数とトルク）１出力（ｉd*又はｉq*）という形式のデータとなり、ステップＳ１で説明した４４１点の動作点の例では、４４１点のテーブルがｉd*用とｉq*用で２種類生成され、終了する。
【００８６】
以上のようにして自動生成された電流指令テーブルは、インバータ内部のマイコン等にプログラムとして実装し、モータの動作状態（トルク指令と回転数の状態）に応じて、適合するｉd*，ｉq*のデータを線形補間等で読み出し、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値として利用する。したがって、電流指令テーブルが自動生成された後は、図２、図３のようなトルクフィードバック等の装置構成を必要とせず、任意のインバータで対象の埋込磁石同期モータを駆動すれば良い。あくまで、図２、図３の装置構成は実測に基づいた高精度な電流指令テーブルを自動生成する時のみに使用されるものである。図５は、図２、図３の構成で自動生成された電流指令テーブルを、一般的なベクトル制御インバータに実装する場合の利用形態の例である。
【００８７】
図５の電流指令テーブルの利用形態について以下に説明する。図５において図２と同一部分は同一符号をもって示しており、２００は負荷、４００は任意のインバータを示している。
【００８８】
インバータ制御部５１内の５２は、電流センサ１３で検出された埋込磁石同期モータ１０の三相電流検出値ｉu，ｉv，ｉwを、（１）式の回転座標変換を行ってｄ軸電流検出値ｉdおよびｑ軸電流検出値ｉqに変換する座標変換部である。
【００８９】
５３は、回転位置センサ１２で検出された前記モータ１０の回転位相θから回転数ωm（速度検出値）を演算する速度演算部である。
【００９０】
図２、図３の構成および図４のフローチャートで自動生成された電流指令テーブル３００は、トルク指令τ*と回転数ωmを引数とした２次元テーブルの形式でインバータ制御部５１に実装される。前記テーブルからはｄ軸電流指令値ｉd*とｑ軸電流指令値ｉq*が出力され、後段のベクトル制御部５５で回転座標上の電流追従制御（ｉd*，ｉq*とｉd，ｉqが一致するように追従制御）が行われる。その結果出力されるｄ軸電圧指令値ｖd*およびｑ軸電圧指令値ｖq*は、座標変換部５８で三相電圧指令値ｖu*，ｖv*，ｖw*に逆変換された後、ＰＷＭ制御部５９で三角波キャリア比較等のＰＷＭ制御によりゲート信号を生成し、インバータ４００を制御する。
【００９１】
本実施例は、図３における電流指令テーブルのトルク誤差低減（高精度化）と高効率化（電流最小）を実現することに寄与するものである。方式としての特長は、トルクフィードバック制御をしながらｑ軸電流を自動制御した状態を維持しつつ、高効率化される最適なｄ軸電流を探索できる点である。
【００９２】
本実施例によれば、トルクフィードバック制御と電流振幅検出が可能な装置構成において、電流振幅が最小（モータ銅損が最小）となる最大トルク／電流制御を高精度に実現する電流指令値ｉd*，ｉq*を自動的に求めた上で、テーブル化することができる。したがって、トルク出力の高精度化と銅損の最小化、およびｉd*，ｉq*の自動調整とテーブルの自動生成による省力化に大きな効果がある。
【実施例２】
【００９３】
実施例１では、電流振幅を最小化する際に、インバータ４０から（２）式の電流振幅検出値（Ｉｍ）を返していた。本実施例では、演算簡素化と入出力信号の削減のために、電流振幅の計算に電流指令値を用いる。インバータ４０のインバータ制御部における電流フィードバック制御が正しく機能していれば、電流検出値と電流指令値は一致する。そこで（６）式に示すとおり、ｄ軸およびｑ軸電流指令値ｉd*，ｉq*を用いて電流振幅値Ｉｍを計算する。
【００９４】
【数６】
0006658023.tif 000007
【００９５】
電流振幅検出値を用いる図２の構成に対して、本実施例では図６に示すとおり、電流振幅検出値のフィードバックが必要なくなり、電流指令テーブル自動調整装置３０との間の信号数とインバータ内部での演算が簡素化される。（６）式の演算は電流指令テーブル自動調整装置３０内部で実行すればよい。
【００９６】
図６において図２と同一部分は同一符号をもって示している。電流指令テーブル自動生成処理は、実施例１と同様に実施されるものであり、その説明は省略する。
【実施例３】
【００９７】
実施例１、２では、銅損を最小化するために、電流振幅が最小となるようにｄ軸電流を調整したが、効率という観点ではモータの鉄損なども考慮してｄ軸電流を調整した方が望ましい。また、インバータ・モータのシステム総合効率を最大化する意味では、インバータ入力電力を最小化することが望ましい。
【００９８】
そこで本実施例では、入力電力を計測してｄ軸電流を調整する方式を用いる。電流指令テーブル自動生成システムは、図７に示した構成を用いる。また、電流指令テーブル自動調整装置３０の内部構成は図８となる。図７、図８において、図２、図３と同一部分は同一符号を持って示している。図２、図３と異なる点は、電流指令テーブル自動調整装置３０のｄ軸電流調整器３４にインバータの入力電力Ｐｉを入力した点である。
【００９９】
インバータの入力電力Ｐｉは、直流電源出力の電力を任意の計測器（例えば電力計１５）等で検出すれば良い。交流入力電源から整流器を通して直流電源を得る整流器付きインバータの場合は、交流入力電源の電力を計測しても良い。インバータ入力電力は、消費電力検出値Ｐｉとして電流指令テーブル自動調整装置３０に入力する。
【０１００】
電流指令テーブル自動生成のフローチャートは基本的に図４に示した手順と同一であり、＜ステップＳ５（ｄ軸電流調整）＞の処理内容のみが前記実施例１と異なる。本実施例では図４のステップＳ５において、消費電力検出値Ｐｉが最小となるｉd*を探索する。探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。
【０１０１】
例えばｉd*＝０の初期値から任意のステップ幅でｄ軸電流指令値ｉd*を負方向に変化させる。変化前後の消費電力検出値Ｐｉを観測し、変化前より消費電力が小さくなればさらに負方向にｉd*を変化させる。本処理を繰り返すことで、消費電力が最小となるｉd*を探索できる。
【０１０２】
このときｄ軸電流指令値ｉd*を変化させるとトルクτも変化することになるが、ステップＳ４の処理（図８のトルク制御器３３のトルクフィードバック制御）が効いているため、ｉd*の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、ｉq*が自動的に調整される。
【０１０３】
したがってｉd*とｉq*は、最大効率制御（消費電力最小で最大トルクを出力する電流位相）を自動的に実現することができる。本処理によってｉd*，ｉq*が収束したことを確認し、図４のステップＳ６に移行すればよい。その他の処理は、前記実施例１と同様である。
【０１０４】
本実施例によれば、インバータ・モータの総合効率が最大化するｄ軸・ｑ軸電流指令テーブルを自動生成できる。
【実施例４】
【０１０５】
実施例１〜３では、電流振幅を最小化する場合や総合効率を最大化する場合の電流指令テーブルを生成した。本実施例では、同一トルクで鎖交磁束が最小（≒誘起電圧が最小）となる最大トルク／磁束制御（≒最大トルク／誘起電圧制御）を実現するための電流指令テーブル自動生成方法を提供する。
【０１０６】
埋込磁石同期モータは永久磁石から界磁磁束を得るため、回転数とともに誘起電圧が上昇するが、インバータで制御できる電圧範囲は直流電圧以下に制限される。したがって、誘起電圧上昇によってモータ端子電圧が上昇すると、電圧飽和を起こして所望の正弦波波形で制御できなくなる。この電圧飽和対策として、ｄ軸電機子反作用による減磁効果を活用する弱め磁束制御が一般的に用いられている。以上より、高速回転数領域では最大トルク／磁束制御を実現するための電流指令テーブルを生成する必要がある。
【０１０７】
そこで本実施例では、（３）式で示した電圧指令デューティ比Ｄｖを用いてｄ軸電流を調整する。電流指令テーブル自動生成システムは、図９に示す構成を用い、電流指令テーブル自動調整装置は図１０に示す構成を用いる。
【０１０８】
最大トルク／磁束制御（最大トルク／誘起電圧制御）は、電圧振幅制限下で最大トルクを得るｄ軸電流を探索することになる。したがって、インバータ４０のインバータ制御部内の電流制御器の出力である電圧指令デューティ比Ｄｖ（座標変換された電流検出値ｉd，ｉqがｉd*，ｉq*に追従するように自動制御されて得られた電圧指令値ｖd*，ｖq*と直流電源１４の直流電圧値Ｖｄｃとから（３）式により計算されるＤｖ）の情報を電流指令テーブル自動調整装置３０に入力し、電圧指令の飽和状況を確認できる構成を用いる。
【０１０９】
電流指令テーブル自動生成のフローチャートは基本的に図４に示した手順と同一であり、＜ステップＳ５（ｄ軸電流調整）＞の処理内容のみが前記実施例１と異なる。本実施例では図４のステップＳ５において、電圧指令デューティ比Ｄｖが任意に設定した制限値Ｄｖｓａｔとなるｉd*を探索する。探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。
【０１１０】
例えばｉd*＝０の初期値から任意のステップ幅でｄ軸電流指令値ｉd*を負方向に変化させる。変化前後のＤｖを観測し、変化前よりＤｖｓａｔとの誤差が小さくなればさらに負方向にｉd*を変化させる。本処理を繰り返すことで、任意に設定した電圧指令デューティ比制限値Ｄｖｓａｔとなるｉd*を探索できる。
【０１１１】
このときｄ軸電流指令値ｉd*を変化させるとトルクτも変化することになるが、ステップＳ４の処理（図１０のトルク制御器３３のトルクフィードバック制御）が効いているため、ｉd*の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、ｉq*が自動的に調整される。
【０１１２】
したがってｉd*とｉq*は、最大トルク／磁束制御を自動的に実現することができる。本処理によってｉd*，ｉq*が収束したことを確認し、図４のステップＳ６に移行すればよい。その他の処理は、前記実施例１と同様である。
【０１１３】
本実施例によれば、任意に設定した電圧制限値（電圧指令デューティ比の制限値Ｄｖｓａｔ）を満たすｄ軸・ｑ軸電流指令テーブルを自動生成できる。
【実施例５】
【０１１４】
前記実施例１〜４では、機械的な損失などに代表される無負荷損失を考慮していないので、電流指令テーブルは損失分も含んで生成されることになる。
【０１１５】
本実施例では、予め無負荷損失分を計測した後に、その損失分を考慮して電流指令テーブルを生成する。図１の装置構成において、負荷サーボ装置２０によって速度制御した場合、負荷装置に依存した損失は速度制御によって補償される。したがって、埋込磁石同期モータ１０を駆動するインバータ４０に電流指令値を与えない状態で、その回転数における軸トルク検出値τを計測すれば、埋込磁石同期モータ１０の無負荷損失が得られる。任意回転数ごとに軸トルク検出値τを同様に計測した後、回転数に対する無負荷損失テーブルを作成する。
【０１１６】
埋込磁石同期モータ１０の無負荷損失を分離して電流指令テーブルを自動生成する制御構成例について以下に示す。ここでは代表例として、実施例１の最大トルク／電流制御時における図２の電流指令テーブル自動調整装置３０を図１１のように構成した。図１１において図３と同一部分は同一符号をもって示している。
【０１１７】
予め計測しておいた無負荷損失は、入力を回転数（速度指令）、出力を損失トルクとして無負荷損失テーブル３５を構成する。この損失トルク分を加算器３６においてトルク指令値τ*に加算し、減算器３２およびトルク制御器３３でトルクフィードバック制御を行い、ｑ軸電流指令値ｉq*を生成する。その他の部分は、前記実施例１と同様に図４の処理を行って、無負荷損失で低減するトルクを予め補償した上で電流指令テーブルを自動生成する。
【０１１８】
また、本実施例は実施例２〜４に適用することもでき、その場合も前記と同様の作用、効果を奏する。
【０１１９】
次に、本実施例５のように、無負荷損失によるトルク低減を考慮して生成した電流指令テーブルを実装する形態を図１２に示す。この実装形態においても無負荷損失によるトルク低減分を予めトルク指令値に加算して電流指令テーブル５００に入力する。
【０１２０】
図１２において図５と同一部分は同一符号をもって示している。電流指令テーブル５００は実施例５により生成されたテーブルであり、トルク指令τ*と回転数ωmを引数とした２次元テーブルの形式でインバータ制御部６１に実装されている。
【０１２１】
また、インバータ制御部６１には、速度演算部５３から出力される回転数ωmを入力とする無負荷損失テーブル３５が実装され、該無負荷損失テーブル３５の出力である損失トルクが加算器５４においてトルク指令τ*に加算されて電流指令テーブル５００に入力されるように構成されている。
【０１２２】
本実施例によれば、機械損等の無負荷損失を予め分離して電流指令テーブルを生成することが可能となる。
【実施例６】
【０１２３】
前記実施例１〜５では、一般に用いられる代表的な３つの制御方式（最大トルク／電流制御、最大効率制御、最大トルク／誘起電圧制御）に基づいて、それぞれの電流指令テーブルを自動生成する手法を提案した。
【０１２４】
しかしながら、実際には埋込磁石同期モータを駆動するインバータ等の電圧飽和、過電流、発熱、磁石の減磁など様々な制約条件を考慮する必要がある。したがって、ひとつの制御方式のみを運転領域全体で適用するのではなく、運転領域に適した制御方式に適宜切り替えることが有用である。
【０１２５】
ここで、前記各制御方式の特徴は次のとおりである。  
【０１２６】
・最大トルク／電流制御…最小の電流振幅で最大トルクが得られるようにｄ軸、ｑ軸電流指令値を決定する方法であり、電流が最小となるため銅損を最小化できる。
【０１２７】
・最大トルク／磁束制御（誘起電圧制御）…最小の磁束（誘起電圧）で最大トルクが得られるようにｄ軸、ｑ軸電流指令値を決定する方法であり、磁束（誘起電圧）が最小となるため鉄損を最小化できる。
【０１２８】
・最大効率制御…最小の消費電力で最大トルクが得られるようにｄ軸、ｑ軸電流指令値を決定する方法であり、鉄損・銅損等の総合損失を最小化できる。
【０１２９】
例えば効率を重視した場合、回転数対トルクの特性を示す図１３のように、インバータの電流・電圧制限値を満たす範囲内では最大効率制御を実施し、電圧または電流が制限値に達した時は、制限値を満たした上で最大出力制御に切り替えることが考えられる。ここで、最大出力制御とは、電流または電圧が制限された状態で最大出力が得られるように電流指令値を決定する制御方法であり、制限値を保った上で損失を最小にすることが望まれる。
【０１３０】
このように、回転数とトルクおよびインバータの電圧制限・電流制限を考慮しながら、所望の性能を満たす制御方式を選択する必要がある。
【０１３１】
そこで本実施例６では、電流振幅値および電圧振幅値が設定した制限値範囲内のときは最大効率制御を行い、制限値にかかる場合はその制限値を満たした上で消費電力が最小、すなわち総合損失が最小で総合効率が最大となる電流指令値を探索する電流指令テーブル自動生成手法を提供する。
【０１３２】
電流指令テーブル自動生成システムの構成は、図１に示したとおりである。また、本実施例６における、電流指令テーブル自動調整装置３０およびインバータ４０のインバータ制御部４１の基本制御構成を図１４に示す。
【０１３３】
図１４において図３と同一部分は同一符号をもって示している。図１４の電流指令テーブル自動調整装置３０は、速度検出値ωm・トルク検出値τ・入力電力Ｐｉおよびインバータ制御部４１から得られる電圧指令デューティ比Ｄｖを入力とする。トルク指令値τ*は内部で生成される。速度指令値ωm*は負荷サーボ装置２０に出力される。内部で生成したｄ軸電流およびｑ軸電流指令値はインバータ制御部４１に出力される。
【０１３４】
トルク＆速度指令値設定処理部３１は、負荷サーボ装置２０から得られた速度検出値ωmと、トルクメータ１１から得られたトルク検出値τを監視し、任意に設定した定常動作点（速度指令値ωm*、トルク指令値τ*）と一致していることを確認する機能と、動作点を変更する機能とを有している。
【０１３５】
減算器３２およびトルク制御器３３は、トルク指令値τ*とトルク検出値τが一致するように制御する調整器であり、一般的なＰＩＤ制御等で追従制御を実現している。トルク制御器３３の出力は飽和未考慮のｑ軸電流指令値ｉq0*とする。
【０１３６】
ｄ軸電流調整器３４は、電流制限値（後述の電流振幅制限処理部３７からの電流制限フラグＦｌｇ_Ｉｍ）、電圧制限値（後述の電圧振幅制限処理部４７からの電圧指令デューティ比Ｄｖを用いて検知）、トルク誤差Δτ、入力電力Ｐｉを入力として、後述する最適なｄ軸電流指令値を決定するものであり、飽和未考慮のｄ軸電流指令値ｉd0*を出力する。
【０１３７】
電流振幅制限処理部３７は、ｄ軸電流指令値（飽和未考慮）ｉd0*とｑ軸電流指令値（飽和未考慮）ｉq0*に対して、任意に設定した電流振幅制限値Ｉｍｓａｔを考慮し、各電流指令値を制限する処理を行う。電流振幅は（７）式で計算し、Ｉｍ＞Ｉｍｓａｔとなる場合は、ｄ軸電流指令値ｉd*＝ｉd0*×（Ｉｍｓａｔ／Ｉｍ）とし、ｑ軸電流指令値ｉq*＝ｉq0*×（Ｉｍｓａｔ／Ｉｍ）として制限すれば良い。同時に電流振幅が制限されていることを示すフラグＦｌｇ_Ｉｍをｄ軸電流調整器３４に与える。Ｉｍ≦Ｉｍｓａｔの場合は、そのままｉd*＝ｉd0*、ｉq*＝ｉq0*を出力する。
【０１３８】
【数７】
0006658023.tif 000008
【０１３９】
インバータ制御部４１は一般的なベクトル制御を実施するものであり、座標変換部４２はベクトル制御を行うため、（１）式に示すように３相電流をモータ回転に同期した回転座標系（ｄｑ軸座標）に変換する部分である。
【０１４０】
ｄ軸電流制御器４５、ｑ軸電流制御器４６は、一般的なＰＩＤ制御を行って、減算器４３、４４で各々偏差がとられる電流指令値ｉd*，ｉq*と、電流検出値ｉd，ｉqが一致するように追従制御する。各制御器４５，４６の出力はそれぞれ飽和未考慮のｄ軸電圧指令値ｖd0*、飽和未考慮のｑ軸電圧指令値ｖq0*となる。
【０１４１】
電圧振幅制限処理部４７は、インバータの電圧飽和を考慮し、前記ｖd0*、ｖq0*から（８）式の電圧指令振幅値（飽和未考慮）Ｖｍを計算し、該Ｖｍを、設定した電圧振幅制限値Ｖｍｓａｔに制限する。
【０１４２】
【数８】
0006658023.tif 000009
【０１４３】
Ｖｍ＞Ｖｍｓａｔとなる場合はｄ軸電圧指令値ｖd*＝ｖd0*×（Ｖｍｓａｔ／Ｖｍ）とし、ｑ軸電圧指令値ｖq*＝ｖq0*×（Ｖｍｓａｔ／Ｖｍ）として制限すれば良い。Ｖｍ≦Ｖｍｓａｔの場合は、そのままｖd*＝ｖd0*、ｖq*＝ｖq0*を出力する。
【０１４４】
また、電圧指令の飽和状態を考慮するために、（３）式の電圧指令デューティ比Ｄｖを計算し、電流指令テーブル自動調整装置３０のｄ軸電流調整器３４にフィードバックする。
【０１４５】
座標逆変換部４８は、電圧振幅制限処理部４７から出力されたｄ、ｑ軸電圧指令値ｖd*、ｖq*を用いて（９）式によって３相の電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*に逆変換する。
【０１４６】
【数９】
0006658023.tif 000010
【０１４７】
ＰＷＭ制御部４９は、３相に変換された電圧指令値ｖｕ*，ｖｖ*，ｖｗ*に対して、三角波キャリア比較方式等の一般的なＰＷＭ制御を行い、インバータの半導体素子のゲート信号（スイッチング信号）を生成する。
【０１４８】
次に、本実施例６における電流指令テーブル自動生成システムの処理フローを図１５のフローチャートとともに説明する。
【０１４９】
＜ステップＳ１１（データ取得準備）＞では、トルク＆速度指令値設定処理部３１が、回転数とトルクの二次元でｄ軸電流指令値ｉd*とｑ軸電流指令値ｉq*の電流指令テーブルを生成するため定トルク範囲、定出力範囲などのモータの仕様に合わせて回転数の範囲と点数およびトルクの範囲と点数を任意に設定する（指令値設定ステップ）。
【０１５０】
例えば、モータ回転数範囲が−１０００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍで１００ｒｐｍ刻みの点数、トルク範囲が−１００Ｎｍ〜１００Ｎｍで１０Ｎｍ刻みの点数でテーブルを生成したい場合は、回転数２１点×トルク２１点＝合計４４１点の動作点を設定する。また、モータの各種パラメータの温度依存性を考慮し、十分な暖機運転を行ってから電流指令テーブル自動生成処理を開始する。
【０１５１】
その他、電流振幅制限値Ｉｍｓａｔおよび電圧振幅制限値Ｖｍｓａｔなど、後述の処理で利用する各種パラメータや初期値等を予め設定する。
【０１５２】
＜ステップＳ１２（電流指令テーブル自動生成処理ループ開始）＞は、ステップＳ１１で予め設定された全動作点において、順次ｉd，ｉqを決定する処理を繰り返すループである。１つの動作点でｉd，ｉqのデータを取得した後、次の動作点に移行する処理を行う。これは全動作点のデータが取得されるまで繰り返される。
【０１５３】
＜ステップＳ１３（回転数指令設定・速度制御）＞では、ステップＳ１１で設定された回転数設定値（速度指令）ωm*を図１における負荷サーボ装置２０に送信し、回転数を所望の値に制御する（速度制御ステップ）。負荷サーボ装置２０では速度制御が行われており、回転数検出値（速度検出値）ωmを電流指令テーブル自動調整装置３０に返す。図１４のトルク＆速度指令値設定処理部３１において、回転数検出値が所望の設定値に一致していることを確認し、ステップＳ１４に移行する。
【０１５４】
＜ステップＳ１４（トルク指令設定・トルク制御）＞では、ステップＳ１１で設定されたトルク指令値τ*とトルク検出値τが一致するように、図１４の減算器３２およびトルク制御器３３がトルクフィードバック制御を行う。トルク指令と検出の偏差は一般的なＰＩ制御を用いて追従制御し、ＰＩ制御出力（トルク制御器３３の出力）をｑ軸電流指令値（飽和未考慮）ｉq0*とする（ｑ軸電流指令値生成ステップ）。このとき、ｄ軸電流指令値ｉd*の初期値は０とする（ｉd*＝０制御）。ｄ軸電流調整器については後段のステップＳ１５で処理する。トルク検出値が設定値に一致したことを確認し、ステップＳ１５に移行する。
【０１５５】
＜ステップＳ１５（ｄ軸電流調整）＞では、前段のステップＳ１４のトルクフィードバック制御でｑ軸電流指令値が自動的に制御された状態で、ｄ軸電流調整器３４が、ステップＳ１５１〜Ｓ１５６を実行して最適なｄ軸電流指令値を探索する処理を行う。図１４に示すとおり、ｄ軸電流調整器３４は、入力電力Ｐｉ、トルク誤差Δτ、電流制限フラグＦｌｇ_Ｉｍ、電圧指令デューティ比Ｄｖの情報を用いて、電流・電圧振幅値の制限を考慮しながらｄ軸電流指令値を探索する。本実施例では、最大効率制御を目指すため、同一トルクで入力電力が最小（つまり効率が最大）となるｄ軸電流を求める。
【０１５６】
まず、図１５の＜ステップＳ１５１（電流・電圧制限判定）＞では、電流制限フラグＦｌｇ_Ｉｍおよび電圧指令デューティ比Ｄｖを用いて、ステップＳ１１で設定した電流振幅制限値Ｉｍｓａｔおよび電圧制限値Ｖｍｓａｔの閾値にかかっているかを判定する。電流振幅制限値Ｉｍｓａｔと電流振幅Ｉｍの比較は、図１４の電流振幅制限処理部３７で行われており、制限されている場合はＦｌｇ_Ｉｍ＝１、制限されていない場合はＦｌｇ_Ｉｍ＝０とする。
【０１５７】
電圧振幅制限値Ｖｍｓａｔは直流電圧Ｖｄｃで除して電圧指令デューティ比制限値Ｄｖｓａｔに単位変換し、電圧指令デューティ比Ｄｖと比較すればよい。
【０１５８】
電流もしくは電圧の振幅が制限された状態である場合は、ステップＳ１５２の「トルク誤差最小点探索」のモード（第１の探索モード）に移行する。制限されていない場合は、ステップＳ１５３の「入力電力最小点探索」のモード（第２の探索モード）に移行する。
【０１５９】
ステップＳ１５２の「トルク誤差最小点探索」のモードは、ｉd*＝０を初期値とした状態で電流もしくは電圧振幅が制限されるため、そのままではステップＳ１４のトルクフィードバック制御が追従できないことを意味する。したがって、ｄ軸電流指令値を負方向に流すことで、最大トルク／電流制御や弱め磁束制御となる方向にｄ軸電流指令値の動作点を移動し、電流・電圧の制限を緩和しながらトルク誤差をなくす必要がある。
【０１６０】
そこで、ｄ軸電流指令値（飽和未考慮）ｉd0*を変化させたときのトルク誤差Δτを監視し、トルク指令値τ*と一致するまでｄ軸電流を変化させる。そしてトルク誤差が０となる、あるいはトルク誤差が最小となるｄ軸電流指令値を探索し、ｄ軸電流指令値を収束させる。
【０１６１】
探索手法は特に限定しないが、一般的な山登り法、最急降下法などを用いれば良い。例えばｉd*＝０の初期値から任意のステップ幅でｄ軸電流指令値ｉd0*を負方向に変化させる。変化前後のトルク誤差Δτを観測し、変化前よりΔτが小さくなればさらに負方向にｉd0*を変化させる。本処理を繰り返すことで、電流振幅が最小となるｉd*を探索できる。
【０１６２】
このときｉd0*を変化させるとトルクτも変化することになるが、ステップＳ１４の処理（図１４のトルク制御器３３によるトルクフィードバック制御）が効いているため、ｉd0*の変化に応じてトルクτはトルク指令値τ*に常に一致するように、ｉq0*が自動的に調整される。
【０１６３】
ステップＳ１５３の「入力電力最小点探索」のモードは、トルク誤差Δτが０で電流・電圧振幅が制限されていない状態において、入力電力が最小（すなわち最大効率制御）となるｄ軸電流指令値を探索する処理を行う。探索手法は上述の通り、ｄ軸電流指令値を変更したときの入力電力の変化を見て、山登り法などの一般的な手法で入力電力最小点を探索する。
【０１６４】
＜ステップＳ１５４（収束判定）＞では、ステップＳ１５２の「トルク誤差最小点探索」もしくはステップＳ１５３の「入力電力最小点探索」の処理を実施した後、最小点に収束したことを判定する。通常は、電流・電圧制限範囲内で入力電力が最小となるｄ軸・ｑ軸電流指令値に収束するが、電流・電圧振幅制限のために、ｄ軸電流をどれだけ調整してもトルク誤差が残留する場合は、トルク誤差Δτが最小となる点に収束したことを判定する。
【０１６５】
また、トルク誤差が０であっても、電流もしくは電圧振幅、またはその両方の制限値に達する場合がある。その場合、電流・電圧振幅の制限にかかるステップＳ１５２のモード（トルク誤差最小点探索）と、制限値にかからないステップＳ１５３のモード（入力電力最小点探索）の２つのモードを繰り返し状態遷移することになる。この場合は、探索処理中の上述の２つのモードの状態遷移回数と継続時間を判定し、トルク誤差が０であり、かつ、入力電力最小（最大効率）となる動作点として収束させる。以上より、トルク誤差最小もしくはトルク誤差が０で入力電力最小となるように、ｄ軸・ｑ軸電流指令値を自動的に求めることができる。
【０１６６】
＜ステップＳ１５５（トルク誤差評価）＞では、ｄ軸・ｑ軸電流指令値が収束した後もトルク誤差Δτが残留しているかを判定する。上述のように、モータやインバータの制約上、設定した回転数とトルクを出力できない限界点に達した場合、ｄ軸電流をいくら調整してもトルク誤差が０とならない場合がある。これは、動作点設定自体に無理があることを意味しているため、その回転数においては、トルク指令値自体を変更する必要がある。トルク誤差が残留している場合は、ステップＳ１５６（トルク設定値変更）にてトルク設定値を変更し、次の動作点に移行する。
【０１６７】
以上が＜ステップＳ１５（ｄ軸電流調整）＞の処理内容となる。これにより、任意の動作点における電流・電圧振幅制限を考慮して、最大効率を実現するｄ軸・ｑ軸電流指令値を求めることができる。
【０１６８】
＜ステップＳ１６（設定動作点のｉd*，ｉq*電流指令データ記録）＞では、ステップＳ１４、Ｓ１５で求めたｉd0*，ｉq0*に対して図１４の電流振幅制限処理部３７の処理を介して出力されたｉd*，ｉq*をそれぞれメモリに記録する。また、そのとき設定した回転数・トルクも併せてメモリに記録する。
【０１６９】
＜ステップＳ１７（電流指令テーブル自動生成処理ループ終了）＞では、全動作点でｉd*，ｉq*のデータ取得が完了するまで、ステップＳ１３〜Ｓ１６のループを繰り返す。全動作点のデータが取得された後はステップＳ１８に移行する。
【０１７０】
＜ステップＳ１８（全動作点のｉd*，ｉq*電流指令データ読み出し）＞では、取得した全動作点のｉd*，ｉq*のデータをメモリから読み出し、ステップＳ１９に移行する。
【０１７１】
＜ステップＳ１９（電流指令テーブル生成）＞では、ステップＳ１８で読み出した全動作点のｉd*，ｉq*のデータを用いて、回転数とトルクを入力とした二次元テーブルとしてｉd*およびｉq*をテーブル化する。テーブル化する際に、正規化や種々のデータ補間（例：キュービックスプライン補間など）を行っても良い。テーブルは２入力（回転数とトルク）１出力（ｉd*又はｉq*）という形式のデータとなり、ｉd*用とｉq*用で２種類生成されて終了する。
【０１７２】
以上のようにして自動生成された電流指令テーブルは、インバータ内部のマイコン等にプログラムとして実装し、モータの動作状態（トルク指令と回転数の状態）に応じて、適合するｉd*，ｉq*のデータを線形補間等で読み出し、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値として利用する。したがって、電流指令テーブルが自動生成された後は、図１、図３のようなトルクフィードバック等の装置構成を必要とせず、任意のインバータで対象の埋込磁石同期モータを駆動すれば良い。あくまで、図１、図１４の装置構成は実測に基づいた高精度な電流指令テーブルを自動生成する時のみに使用されるものである。図１、図１４の構成で自動生成された電流指令テーブルを、一般的なベクトル制御インバータに実装する場合の利用形態は前記と同様に図５となる。
【０１７３】
本実施例６における電流指令テーブルの利用形態では、図５の電流指令テーブル３００は、図１、図１４の装置構成で図１５の処理を行って生成されたものである。
【０１７４】
本実施例は、特に埋込磁石同期モータのｄ軸・ｑ軸電流指令値（各軸の電流振幅・位相）を決定するにあたり、トルク誤差低減（高精度化）と高効率化の実現に寄与するものである。本装置および制御手法としての特長は、トルクフィードバック制御をしながらｑ軸電流を自動制御した状態を維持しつつ、高効率化される最適なｄ軸電流を探索できる点であり、さらにはモータやインバータの電流振幅・電圧振幅の仕様上の制限を考慮して、制限された状態においても最高効率となるｄ軸電流およびｑ軸電流の指令値を自動的に決定できることにある。また、最適な電流指令テーブル生成を自動化することで、テーブル生成に係る工数を削減できるので、省力化にも大きな効果がある。
【実施例７】
【０１７５】
実施例６では、電流振幅と電圧振幅の制限を考慮してｄ軸電流およびｑ軸電流指令値を決定した。本実施例では、これらの制限に加えて、モータ磁石の減磁対策としてｄ軸電流の負方向の大きさも制限する。
【０１７６】
一般に、永久磁石を用いた同期モータは、負のｄ軸電流を流すことでｄ軸電機子反作用による減磁効果を用いることができる。これにより、ｄ軸方向の磁束を減少させる弱め磁束制御が可能となり、埋込磁石同期モータの場合はモータ特性の改善にも繋がる。しかしながら、過度な減磁起磁力は永久磁石に対して不可逆減磁を引き起こす可能性があるため、負のｄ軸電流の大きさを制限する必要がある。
【０１７７】
そこで本実施例では、電流振幅・電圧振幅制限に加えて、ｄ軸電流指令値ｉd*の大きさ｜ｉd*｜も制限する。例えば、図１４の電流振幅制限処理部３７において、実施例６の電流振幅制限処理に加えて、｜ｉd0*｜がｄ軸電流制限値｜ｉｄ_ｓａｔ｜を超えた場合に制限するリミッタを設置し、制限時はＦｌｇ_Ｉｍを１とする。本処理を加えることで、永久磁石の不可逆減磁の恐れがあるｄ軸電流条件を禁止することができる。
【実施例８】
【０１７８】
図１５の電流指令テーブル自動生成フローチャートにおいて、実施例６ではステップＳ１５（ｄ軸電流調整）のステップＳ１５５（トルク誤差評価）の処理で、ｄ軸電流の探索が収束した後もトルク誤差が残留する場合はトルク設定値を変更する処理（ステップＳ１５６）を実施している。トルク誤差が残留する場合は、そのときの回転数におけるトルク出力の運転限界であり、予め設定したトルク指令値に追従させることはできない。したがって、そのときのトルク設定値のデータはメモリに記録せず、次の動作点に移行させていた。
【０１７９】
本実施例では、上述のようにトルク誤差が残留する場合において、トルク誤差Δτの最小点探索結果を用い、設定されたトルク指令値から減算して、減算後のトルクを新たなトルク指令値として、後段のステップＳ１６で記録する。
【０１８０】
例えば、トルク誤差が残留する場合におけるトルク誤差最小点探索結果をΔτｍｉｎとした場合、新たなトルク指令値はτ*−Δτｍｉｎとなる。この新たなトルク指令値と、そのときの回転数設定値およびｄ軸電流指令値ｉd*、ｑ軸電流指令値ｉq*を、ステップＳ１６で記録する。
【０１８１】
本実施例によれば、任意回転数における運転限界のトルク値を動作点として自動的に追加設定し、最大トルクのデータを記録することができる。
【実施例９】
【０１８２】
これまでの実施例１〜８では、ステップＳ５，Ｓ１５のｄ軸電流調整において、ｄ軸電流の初期値をｉd*＝０として調整を開始していた。ｄ軸電流は０を初期値として負方向に調整され、例えば定常動作点において入力電力が最小（最大効率）となるｄ軸電流を探索した。
【０１８３】
探索アルゴリズムには、例えば山登り法や最急降下法などの一般的な手法を用いればよいが、探索回数を低減して収束速度を速めるためには、ｄ軸電流の初期値が最適点に近いことが望まれる。また、ｑ軸電流は図３、図８、図１０、図１１、図１４のトルク制御器３３のフィードバック制御で決定づけられるが、トルク制御器出力の初期値、すなわちｑ軸電流指令値の初期値についても、解析結果から各動作点の初期値を設定することが可能であり、その場合はトルクフィードバック制御の収束が速くなる。
【０１８４】
そこで本実施例では、シミュレーション等の解析結果から、予め最大効率制御となるｄ軸電流およびｑ軸電流を計算しておき、それを各動作点で初期値として設定する。解析結果を得る手法は任意であるが、例えば有限要素法等を用いた電磁界解析結果からｄ軸電流、ｑ軸電流の初期値を求めておく。より簡易的に実施するならば、埋込磁石同期モータの一般的なトルク式（（１０）式）および解析式が得やすい最大トルク／電流制御の解析式（（１１）式）を用いて、各動作点におけるｄ軸電流、ｑ軸電流を数値的に求め、それを初期値に設定して最適点探索アルゴリズムやトルクフィードバック制御（ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ１４，Ｓ１５）を実施すれば良い。
【０１８５】
【数１０】
0006658023.tif 000011
【０１８６】
【数１１】
0006658023.tif 000012
【０１８７】
ただし、ｐ：極対数、Ψ：永久磁石による電機子鎖交磁束、Ｌd：ｄ軸インダクタンス、Ｌq：ｑ軸インダクタンスである。
【０１８８】
解析結果には各種要因による誤差が含まれるため、初期値における誤差を補正するように探索アルゴリズムが機能する。本実施例によれば、解析結果を用いてｄ軸電流およびｑ軸電流指令値の初期値を設定するため、最適点探索アルゴリズムの収束速度を速めて、電流指令テーブル自動生成システムの調整時間を短縮することができる。
【実施例１０】
【０１８９】
前記実施例６〜９では、インバータ・モータの総合効率を優先し、最大効率制御に基づいて電流指令テーブルを自動生成したが、意図的に銅損を減らしたい、あるいは電流振幅制限を緩和したい場合は、本実施例のように最大トルク／電流制御を用いることもできる。
【０１９０】
装置構成は図１と同様のものを用いれば良い。制御構成は図１４を基本として、図１４の電流指令テーブル自動調整装置３０の部分を図１６に示すように変更する（インバータ制御部４１は図１４と同一）。図１６において図１４の電流指令テーブル自動調整装置３０と異なる点は、入力電力Ｐｉの代わりに電流振幅Ｉｍをｄ軸電流調整器３４に導入した点である。
【０１９１】
前記電流振幅Ｉｍは、電流振幅制限処理部３７において前記（７）式のとおり計算し、ｄ軸電流調整器３４に入力している。最大トルク／電流制御では、同一トルクで電流振幅が最小となるようにｄ軸電流を調整するため、図１７に示すフローチャートで電流振幅最小点を探索する。図１７は図１５のフローチャートと基本的に同じ処理を行えばよい。図１５からの変更は、ステップＳ１５３（入力電力最小点探索）をステップＳ１５７（電流振幅最小点探索）としている点のみである。したがって、電流・電圧振幅制限にかからない場合は、ステップＳ１５７で電流振幅最小点を任意の探索アルゴリズムで決定し、制限にかかる場合は図１５と同様にステップＳ１５２のトルク誤差最小点を探索するモードに切り替えれば良い。
【０１９２】
前記ステップＳ１５７（電流振幅最小点探索）は、図４のステップＳ５（ｄ軸電流調整）と同様の手法でｉd*を探索する。
【０１９３】
本実施例によれば、モータやインバータの電流振幅・電圧振幅の仕様上の制限を考慮して、制限された状態においても最大トルク／電流制御（電流振幅最小）を満たすｄ軸電流およびｑ軸電流の指令値を自動的に決定することができる。
【実施例１１】
【０１９４】
本実施例では、モータの鉄損を最小化して電圧制限の緩和を優先したい場合に、最大トルク／磁束制御（最大トルク／誘起電圧制御）を実現する電流指令テーブル自動調整手法を提供する。
【０１９５】
装置構成は図１と同様のものを用いれば良い。制御構成は図１４を基本として、図１４の電流指令テーブル自動調整装置３０の部分を図１８に示すように変更する（インバータ制御部４１は図１４と同一）。図１８において、図１４の電流指令テーブル自動調整装置３０と異なる点は、入力電力Ｐｉの入力を削除した点である。
【０１９６】
インバータ制御部４１から受信した電圧指令デューティ比Ｄｖは（３）式で計算され、ｄ軸電流調整器３４に入力される。最大トルク／磁束制御では、同一トルクで電圧振幅が最小（つまり電圧指令デューティ比Ｄｖが最小）となるようにｄ軸電流を調整するため、図１９に示すフローチャートで電圧指令デューティ比の最小点を探索する。
【０１９７】
図１９は図１５のフローチャートと基本的に同じ処理を行えばよい。図１５からの変更は、ステップＳ１５３（入力電力最小点探索）をステップＳ１５８（電圧指令デューティ比最小点探索）としている点のみである。したがって、電流・電圧振幅制限にかからない場合は、ステップＳ１５８で電圧指令デューティ比最小点を任意の探索アルゴリズムで決定し、制限にかかる場合は図１５と同様にステップＳ１５２のトルク誤差最小点を探索するモードに切り替えれば良い。
【０１９８】
本実施例によれば、モータやインバータの電流振幅・電圧振幅の仕様上の制限を考慮して、制限された状態においても最大トルク／磁束制御（電圧振幅最小）を満たすｄ軸電流およびｑ軸電流の指令値を自動的に決定することができる。
【実施例１２】
【０１９９】
前記実施例６〜１１は、電流・電圧振幅制限を考慮して、制限の有無にかかわらず電流指令テーブルを自動的に生成できるが、制限された状態に切り替わる動作点領域では、電流指令テーブル特性が大きく変化する。例えば図１３で示したように、最大効率制御の運転領域と電流もしくは電圧振幅が制限された状態の最大出力制御の領域では、ｄ軸電流、ｑ軸電流指令値のテーブル特性は切り替わるので、特に運転領域が切り替わる境界付近ではテーブルデータを補間する際に、値の大きな変化に対して考慮する必要がある。
【０２００】
そこで本実施例では、図４、図１５、図１７、図１９のフローチャートのステップＳ６，Ｓ１６（設定動作点のｉd*，ｉq*電流指令データ記録）において、電流もしくは電圧制限の有無を同時に記録する。これにより電流・電圧制限の有無は全動作点で記録されるため、制限の有無で運転領域を区分ける。そして、図４、図１５、図１７、図１９のステップＳ９，Ｓ１９（電流指令テーブル生成）において、区分けした領域毎にデータを補間処理することで、テーブルデータの境界領域での精度を改善することができる。
【符号の説明】
【０２０１】
１０…埋込磁石同期モータ
１１…トルクメータ
１２…回転位置センサ
１３…電流センサ
１４…直流電源
１５…電力計
２０…負荷サーボ装置
３０…電流指令テーブル自動調整装置
３１…トルク＆速度指令値設定処理部
３２，４３，４４…減算器
３３…トルク制御器
３４…ｄ軸電流調整器
３５…無負荷損失テーブル
３６，５４…加算器
３７…電流振幅制限処理部
４０，４００…インバータ
４１，５１，６１…インバータ制御部
４２，５２…座標変換部
４５…ｄ軸電流制御器
４６…ｑ軸電流制御器
４７…電圧振幅制限処理部
４８，５８…座標逆変換部
４９，５９…ＰＷＭ制御部
５３…速度演算部
５５…ベクトル制御部
２００…負荷
３００，５００…電流指令テーブル
【図１】
0006658023.tif 000013
【図２】
0006658023.tif 000014
【図３】
0006658023.tif 000015
【図４】
0006658023.tif 000016
【図５】
0006658023.tif 000017
【図６】
0006658023.tif 000018
【図７】
0006658023.tif 000019
【図８】
0006658023.tif 000020
【図９】
0006658023.tif 000021
【図１０】
0006658023.tif 000022
【図１１】
0006658023.tif 000023
【図１２】
0006658023.tif 000024
【図１３】
0006658023.tif 000025
【図１４】
0006658023.tif 000026
【図１５】
0006658023.tif 000027
【図１６】
0006658023.tif 000028
【図１７】
0006658023.tif 000029
【図１８】
0006658023.tif 000030
【図１９】
0006658023.tif 000031