(57)【要約】【課題】瞬時電流値だけでなく、電気角１周期分の電流波形の輪郭を作成し、この電流波形の輪郭を用いて電動機の出力トルク推定値が計算できる。【解決手段】電動機の巻線に流れる電流を電流センサ６０で検出し、その電流センサ６０の出力を電気角１周期分にわたりサンプリングを行い、そのサンプリングに際してはサンプリングを行うときの回転子角度を判断しながらサンプリングし、電気角１周期分のサンプリング値とサンプリング時の回転子角度θを電気角１周期分過不足なく得ることにより、その電気角１周期分のサンプリング値とサンプリング時の回転子角度が電動機の巻線に流れる電流波形の輪郭を示す。【選択図】      図１
2004208371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相からなる巻線が施された固定子と前記固定子と相対回転させられる回転子との相対角度位置を検知する角度位置センサと、
前記巻線の電流を検知する電流センサと、
を備えた電動機の電流検出装置において、
前記角度位置センサにより得られた回転子角度と、前記電流センサ出力のサンプリング値から電流波形の輪郭を作成する電流波形輪郭作成手段を有すること
、を特徴とする電動機の電流検出装置。
【請求項２】
複数相からなる巻線が施された固定子と前記固定子と相対回転させられる回転子との相対角度位置を検知する角度位置センサと、前記巻線の電流を検知する電流センサとを備えた電流検出装置を有し、前記角度位置センサより得られた回転子角度をもとに、インバータの制御信号を生成し、前記巻線に矩形波電圧を印加し、電流を流す相を切り替えて運転する電動機の電流制御装置において、
前記回転子角度と、前記電流センサ出力のサンプリング値から電流波形の輪郭を作成する電流波形輪郭作成手段を有し、前記電流波形の輪郭から出力トルク値を推定し、この出力トルク推定値とトルク指令値との差に応じて、前記矩形波電圧の波形を調整する波形調整手段を有することを特徴とする電動機の電流制御装置。
【請求項３】
前記波形調整手段は前記矩形波電圧の印加開始タイミング指令値を調整することを特徴とする請求項２記載の電動機の電流制御装置。
【請求項４】
前記波形調整手段は前記矩形波電圧の印加終了タイミング指令値を調整することを特徴とする請求項２記載の電動機の電流制御装置。
【請求項５】
前記波形調整手段は前記インバータの入力電圧を調整することを特徴とする請求項２記載の電動機の電流制御装置。
【請求項６】
前記電動機の所定の期間における回転子角速度、インバータ入力電圧およびトルク指令値の変化が所定値以下であることを検知したときに、前記波形調整手段が前記電流波形の輪郭から出力トルク推定値を決定することを特徴とする請求項２〜５いずれかに記載の電動機の電流制御装置。
【請求項７】
前記電流波形輪郭作成手段が前記回転子の電気角１周期中の所定の角度で電流センサ出力をサンプリングすることを特徴とする請求項１記載の電動機の電流検出装置。
【請求項８】
前記電流波形輪郭作成手段が電気角複数周期分の電流センサ出力のサンプリング値と、サンプリング時の回転子角度を記憶し、記憶されたサンプリング値と回転子角度から電気角１周期分の電流波形の輪郭を作成することを特徴とする請求項１記載の電動機の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固定子と回転子の相対角度位置を検知する角度位置センサを有し、角度位置センサより得られた回転子角度をもとに電流センサ出力から固定子に巻かれた巻線の電流を検出する電動機の電流検出装置及びその検出装置を用いた電流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献】「Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ  Ｍｏｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐａｇｅ９９〜１００    Ｔ．Ｊ．Ｅ  Ｍｉｌｌｅｒ（Ｌｕｃａｓ  Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ  ｉｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ    ／  ＳＰＥＥＤ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ    ／  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｇｌａｓｇｏｗ）    Ｍａｇｎａ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｌａｒｅｎｄｏｎ  Ｐｒｅｓｓ  ・  ＯＸＦＯＲＤ    １９９３」。
【０００３】
上記非特許文献に示されたスイッチド・レラクタンス・モータの回転子速度の制御にはモータのトルクを回転子速度に変換し、この回転子速度と基準とする回転子速度の誤差に比例したパルス幅を持つパルス列を発生し、このパルス列でモータを駆動する矩形波電圧を制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術においては回転子速度と基準となる回転子速度との誤差に対応させてパルス幅を決定していたので、温度特性によって巻線の抵抗値やインダクタンスが変化すると所望の回転数を維持できなかったり、トルクリップルが生じたりすることがあった。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、電動機の出力トルクを安定に供給することができる電動機の電流検出装置及びその検出装置を用いた電流制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、固定子と回転子の相対角度位置を検知する角度位置センサより得られた回転子角度をもとに電流センサ出力から固定子に巻かれた巻線の電流を検出する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、電流輪郭波形から推定した出力トルクと、トルク指令値との差に基づいて所望の電流となるように電動機に加える巻線電圧波形を調整するので、精度よく所望のトルクを発生することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する図面で同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０００９】
第１の実施の形態については、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相３相巻線のＳＲモータを例に挙げ、図１から図６を用いて説明する。図１は第１の実施の形態における電流のサンプリングと励磁開始角度指令値θｏｎ＊変更方法を示すタイムチャート、図２は電流をサンプリングするフローチャート、図３は出力トルク推定値Ｔｅの算出と励磁開始角度指令値θｏｎ＊の調整を示すフローチャート、図４は励磁開始角度指令値θｏｎ＊の調整を示す電流制御装置のブロック図、図５は励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊の調整を示す電流制御装置のブロック図、図６は励磁開始角度指令値θｏｎ＊と励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊の両方の調整を示す電流制御装置のブロック図である。
【００１０】
本第１の実施の形態は、一定周期で電動機の巻線に流れる電流値を電流センサにより取得し、その電流センサ出力を電気角１周期に複数回サンプリングし、そのサンプリング値とサンプリングした時の回転子角度を電気角１周期分蓄えることにより電気角１周期分の電流波形の輪郭を作成し、その輪郭から算出した電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅと、トルク指令値Ｔ＊を比較し、次回の指令値を調整し、巻線に流れる電流を制御することを特徴とする。
【００１１】
まず本第１の実施の形態の概要を図１を用いて説明する。図１はＳＲモータの回転子角度、Ｕ相巻線電流、電流センサ出力をサンプリングする割り込み処理１０、出力トルク推定値Ｔｅを演算する割り込み処理３０、トルク指令値Ｔ＊、出力トルク推定値Ｔｅ、励磁開始角度指令値θｏｎ＊の時間変化を表している。
【００１２】
まず割り込み処理１０を一定周期で実行し、電流センサ出力をサンプリングしたサンプリング値と、サンプリング時の固定子に対する回転子の相対角度位置（回転子角度）をＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。
【００１３】
続いて、回転子電気角１周期につき１回実行する割り込み処理３０において、電気角１周期分のサンプリング値とサンプリング時の回転子角度を読み出し、電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅを算出する。続いて、トルク指令値Ｔ＊と出力トルク推定値Ｔｅの差に基づいて、次の電気角周期における励磁開始角度指令値θｏｎ＊を決定する。
【００１４】
次に、本第１の実施の形態の詳細を図２から図６を用いて説明する。
【００１５】
図２のフローチャートは、電動機の電流制御装置５０を構成するマイコンの割り込み処理で、電流センサ出力のサンプリングを実施する処理を表している。この割り込み処理１０は本第１の実施の形態においては一定周期で実行しているが、回転子角度に同期した所定の角度で実行してもよい。回転子角度に同期したサンプリング方法については実施例４で説明する。
【００１６】
処理１１において、Ｕ相電流をサンプリングしたサンプリング値ｉｕｎと、サンプリング時の回転子角度θｕｎをＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。処理１２、１３ではＶ相とＷ相について、処理１１と同様の処理を行う。なお、サンプリング機能を持つＡＤ変換器等が複数備わっている場合は、処理１１から１３のうち２つ、もしくは３つを同時に実行してもよい。次に、次回のサンプル電流値と回転子角度を記憶装置に記憶する場所を決定する。なお、後述する出力トルク推定値Ｔｅを算出するためには、電気角１周期分の電流波形の輪郭を正確に作成する必要があり、電気角１周期分のサンプリング値と回転子角度を過不足無く記憶する必要がある。従って電気角０度から３６０度までの電気角１周期分のデータを記憶するための処理１４から１６を以下のように実施する。今回の処理１３で記憶した回転子角度θｗｎと、前回の処理１３で記憶した回転子角度θｗｎ−１の差の絶対値｜θｗｎ−θｗｎ−１｜を求め、｜θｗｎ−θｗｎ−１｜がｄ（例えばｄ＝１８０）より小さい場合はｎにｎ＋１を代入して割り込み処理１０を終了し、｜θｗｎ−θｗｎ−１｜がｄ以上の場合はｎに１を代入して割り込み処理１０を終了する。こうすることによって、回転子電気角０度における角度位置センサ出力値の急変を検知し、情報の記憶場所を決める数値ｎを１にリセットするので、サンプリング値と回転子角度が、電気角１周期分記憶できる。この処理１４、１５、１６はＵ相、Ｖ相についても行われる。このように電気角１周期に渡り正確に電流センサ出力のサンプリング値とサンプリングしたときの回転子角度を取得することにより、取得した回転子角度における電気角１周期分のサンプリング値が電流波形の輪郭を示す。この電気角１周期の電流波形の輪郭から平均電流値等を算出できるので、瞬時電流以外の情報を用いたフィードバック制御も可能である。
【００１７】
図３のフローチャートは、電動機の電流制御装置５０を構成するマイコンの割り込み処理で、電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅを算出して、励磁開始角度指令値θｏｎ＊を調整し巻線に流れる電流を制御する処理を表している。
【００１８】
この割り込み処理３０は電気角１周期毎に実行される。本第１の実施の形態においては、割り込み処理３０は回転子の電気角が０度になるのと同期して開始している。なお、実行頻度は、電気角１周期に対し１回以上が望ましい。また、割り込み処理の実行タイミングについては、本第１の実施の形態のように電気角に同期して所定の角度で処理を開始してもよいし、角度とは非同期に一定周期で開始してもよい。
【００１９】
まず処理３１では、電気角１周期分のサンプリング値と、サンプリング時の回転子角度を用いて、Ｕ相の電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｕを算出する。
【００２０】
【数１】
2004208371.tif 000003
処理３２、３３では、処理３１と同様の処理をＶ相、Ｗ相について実施し、Ｖ相出力トルク推定値Ｔｖ、Ｗ相出力トルク推定値Ｔｗを算出する。
【００２１】
【数２】
2004208371.tif 000004
【００２２】
【数３】
2004208371.tif 000005
（θｕｋ、θｖｋ、θｗｋ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のサンプリング時の回転子角度、ｉｕｋ、ｉｖｋ、ｉｗｋ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流のサンプリング値、  Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗ：Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線のインダクタンス）
インダクタンスは回転子角度θに応じて変化するため、θをパラメータとしたｄＬｕ／ｄθ、ｄＬｖ／ｄθ、ｄＬｗ／ｄθをあらかじめ計測して、マップ化しておく。
【００２３】
次に処理３４において、電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅを算出する。Ｔｅは以下の式で表される。
【００２４】
【数４】
2004208371.tif 000006
このように回転子角度θに基づく出力トルク推定値Ｔｅを計算式を用いて、サンプリングした所定の角度およびサンプリング値からダイレクトに決定できるので、これにかかる処理時間を短くできる。
【００２５】
次に処理３５から３８において、トルク指令値Ｔ＊と出力トルク推定値Ｔｅが等しい場合は、そのまま割り込み処理３０を終了する。出力トルク推定値Ｔｅがトルク指令値Ｔ＊より大きい場合は次の電気角周期の励磁開始角度指令値θｏｎ＊を今回より遅らせ、出力トルク推定値Ｔｅがトルク指令値Ｔ＊より小さい場合は次の電気角周期の励磁開始角度指令値θｏｎ＊を今回より早める。このように出力トルク推定値Ｔｅと、トルク指令値Ｔ＊との差に基づいて所望のトルクとなるように励磁開始角度指令値θｏｎ＊を変更し、インバータから巻線に加える巻線電圧波形を調整するので、精度良く所望のトルクを発生することができる。
【００２６】
本第１の実施の形態をブロック図で表したものが図４である。この第１の実施の形態は電動機６１及び電流制御装置５０で構成されており、電流制御装置５０は電流センサ６０の出力を読み込む電流サンプル部５４、電動機巻線の電流を検知する電流センサ６０及び回転子角度を検知する角度位置センサ６３から構成される電流検出装置、電動機６１を駆動するインバータ５９、インバータ電源６２、トルク指令値生成部５７、インバータ電圧の印加タイミングを指令する励磁角度指令値生成部５１、インバータ素子制御信号を生成するインバータ制御信号生成部５３、出力トルク推定値Ｔｅを算出するトルク推定値生成部５５、トルク指令値Ｔ＊と出力トルク推定値Ｔｅの差を演算する加算器５８、加算器５８の出力を入力する比例・積分制御部５６、励磁開始角度指令値θｏｎ＊と比例・積分制御部の出力の差を演算する加算器５２、角度位置センサ６３の出力から回転子角速度ωを演算する速度演算部６４から構成されている。ここで電流波形輪郭作成手段は電流サンプル部５４で構成され、波形調整手段は加算器５２、５８、比例・積分制御部５６、インバータ制御信号生成部５３等から構成されている。
【００２７】
図２の電流センサ出力をサンプリングする割り込み処理１０は、電流サンプル部５４で実施する。図３の電流制御を実施する割り込み処理３０はトルク推定値生成部５５で実施する。
【００２８】
一般に１パルス制御のＳＲモータでは、回転子角速度とインバータ入力電圧とトルク指令値をパラメータとしたマップで励磁開始角度指令値θｏｎ＊と励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊を決定する方法がとられるが、本第１の実施の形態ではトルク指令値Ｔ＊と出力トルク推定値Ｔｅとの差を励磁開始角度指令値θｏｎ＊にフィードフォワ−ドして、より精度の高いトルク出力が得られる。
【００２９】
なお、変化させる指令値は励磁開始角度指令値θｏｎ＊とは限らない。同様の方法で励磁終了角度θｏｆｆ＊を調整の対象としてもよいし、励磁開始角度指令値θｏｎ＊と励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊の両方を調整の対象としてもよい。またこれらのどの指令値を変化させるかは、システムの効率が最適になるように選択するのが望ましく、回転子速度や入力電圧等の運転状況に応じて切り替えてもよい。
【００３０】
図５は励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊を調整の対象とした場合のブロック図である。図４との違いは、比例・積分制御部７６の出力と励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊との差を加算器７２で演算し、インバータ制御信号生成部５３に入力している点である。図６は励磁開始角度指令値θｏｎ＊と励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊の両方を調整の対象とした場合のブロック図である。図４との違いは、比例・積分制御部９６の出力が２系統あり、励磁開始角度指令値θｏｎ＊との差および励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊との差を加算器５２、７２で演算し、インバータ駆動信号生成部５３に入力している点である。
【００３１】
このように出力トルク推定値Ｔｅと、トルク指令値Ｔ＊との差に基づいて励磁開始角度指令値θｏｎ＊もしくは励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊あるいは両方を調整するので、電動機の温度上昇等により運転中に巻線抵抗が変化しても、所望の電流波形を出力することができる。
【００３２】
更に、電流センサ出力を電気角１周期にサンプリングする頻度を少なくし、電流波形の輪郭を完成させるのに複数周期を要しても構わない。ただし電流波形の輪郭が完成するまでは、回転子角速度、インバータ入力電圧、トルク指令値のそれぞれが一定で、かつ電流のサンプリングのタイミングは回転子角度に応じて設定する等の条件があるが、第３の実施の形態から第４の実施の形態で説明する処理を本第１の実施の形態と組み合わせることで実現可能である。電流サンプリングの頻度を少なくできれば、応答時間の遅い安価なサンプリング装置でも問題なく使用できる。
【００３３】
次に第２の実施の形態を図７から図９を用いて説明する。
【００３４】
図７はインバータ入力電圧指令値Ｖｉｎ＊の調整を示すタイムチャート、図８はインバータ入力電圧指令値Ｖｉｎ＊の調整を示すフローチャート、図９はインバータ入力電圧指令値Ｖｉｎ＊の調整を示すブロック図である。
【００３５】
本第２の実施の形態は、一定周期で電動機の巻線に流れる電流値を電流センサにより取得し、その電流センサ出力を電気角１周期に複数回サンプリングし、そのサンプリング値とサンプリングした時の回転子角度を電気角１周期分蓄えることにより電気角１周期分の電流波形の輪郭を作成し、その輪郭から算出した電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅと、トルク指令値Ｔ＊を比較し、次回のインバータ入力電圧指令値Ｖｉｎ＊を調整することを特徴とする。
【００３６】
まず本第２の実施の形態の概要を図７に示す。図７は、ＳＲモータの回転子角度、Ｕ相巻線電流、電流センサ出力をサンプリングする割り込み処理１０、出力トルク推定値Ｔｅを演算する割り込み処理１１０、トルク指令値Ｔ＊、出力トルク推定値Ｔｅ、インバータ入力電圧指令値Ｖｉｎ＊の時間変化を表している。
【００３７】
まず電流センサ出力をサンプリングする割り込み処理を一定周期で実行しサンプリング値を取得する。サンプリング値と、サンプリング時の回転子角度をＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。続いて、回転子電気角１周期につき１回実行する割り込み処理１１０において、電気角１周期分のサンプリング値とサンプリング時の回転子角度を読み出し、電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅを算出する。続いて、トルク指令値Ｔ＊と出力トルク推定値Ｔｅの差に基づいて、次の電気角周期におけるインバータ入力電圧指令値Ｖｉｎ＊を決定する。
【００３８】
続いて、本第２の実施の形態の詳細を図８のフローチャートに沿って説明する。
【００３９】
図８において、割り込み処理１１０から処理３６までは第１の実施の形態の図３と全く同じであるので処理１１７と１１８について図９を用いて説明する。
【００４０】
まず電気角ｍ周期目において、トルク指令値生成部１３５から出力されるトルク指令値Ｔ＊から、図８の処理３４（図９のトルク推定値生成部５５）で計算した電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅを引いた値を比例・積分制御部１３６に入力し、インバータ入力電圧の補償値Ｖｃｏｍｐを求める。インバータ入力電圧Ｖｉｎのサンプリング値Ｖｉｎｓを記憶し、ｍ−１周期目のインバータ入力電圧を出力する電圧値保存部１３７の出力値Ｖｍ−１にＶｃｏｍｐを加えて、ｍ＋１周期目のインバータ入力電圧指令値Ｖｉｎｍ＋１＊とする。
【００４１】
一般に１パルス制御では、回転子角速度とインバータ入力電圧とトルク指令値をパラメータとしたマップで励磁開始角度指令値θｏｎ＊と励磁終了角度指令値θｏｆｆ＊を決定する方法がとられるが、本第２の実施の形態では更にインバータ入力電圧Ｖｉｎを調整して、より精度の高いトルク出力が得られる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の、直流電圧変換手段が必要なものの、インバータ入力電圧を必要最低限に抑えられるので、インバータ素子のスイッチング損失を減少させることができる。
【００４２】
次に第３の実施の形態を図１０を用いて説明する。
【００４３】
図１０は電動機の回転子角速度の変化が所定値以下の場合に励磁開始角度θｏｎ＊を調整するフローチャート。
【００４４】
本第３の実施の形態は、第１の実施の形態もしくは第２の実施の形態と組み合わせて用いられ、回転子角速度、インバータ入力電圧およびトルク指令値の変化が所定値以下であることを検知して出力トルク推定値Ｔｅを求め、励磁開始角度θｏｎ＊を調整することを特徴とする。
【００４５】
次に電動機の回転子角速度の変化が所定値以下であることを検知する方法を述べる。
【００４６】
図１０は出力トルク推定値Ｔｅ算出処理のフローチャートを表している。このフローチャートは第１の実施の形態の図３に破線部分の処理１５０を追加したものである。
【００４７】
処理１５０では、電流センサ出力をサンプリング中の電気角１周期中の回転子の加速度の絶対値｜ａ｜を求め、｜ａ｜があらかじめ定めた許容加速度ａｍａｘ以下であった場合に限り、出力トルク推定値Ｔｅの演算および励磁角度指令値の調整（処理３１から３８）を実行する。
【００４８】
加速度ａの値は次のような手順で求める。
【００４９】
Ｕ相電流のサンプリング時の回転子角度ｎ個（θｕ１、θｕ２、…、θｕｎ−１、θｕｎ）のそれぞれ隣り合う位置の間の速度ｎ−１個（ｖｕ１、ｖｕ２、…、ｖｕｎ−２、ｖｕｎ−１）を求める。
【００５０】
ｖｕ１＝（θｕ２−θｕ１）／ｔ
ｖｕ２＝（θｕ３−θｕ２）／ｔ
…
ｖｕｎ−１＝（θｕｎ−θｕｎ−１）／ｔ                      （５）
（ｔ：サンプリング周期）
更に、これら速度の値からｎ−２個（ａｕ１、ａｕ２、…、ａｕｎ−３、ａｕｎ−２）の加速度を求める。
【００５１】
ａｕ１＝（ｖｕ２−ｖｕ１）／ｔ
ａｕ２＝（ｖｕ３−ｖｕ２）／ｔ
…
ａｕｎ−１＝（ｖｕｎ−１−ｖｕｎ−２）／ｔ                    （６）
これらｎ−２個の加速度のうち絶対値の最大値を加速度｜ａ｜とする。
【００５２】
なお、ａの求め方はこの方法には限らない。本第３の実施の形態ではＵ相電流サンプリング時の回転子位置を使用したが、Ｖ相もしくはＷ相の回転子位置でも構わない。また、算出したｎ−２個の加速度のうち絶対値の最大値を｜ａ｜としたが、ｎ−２個の加速度の平均値の絶対値を｜ａ｜としてもよい。
【００５３】
回転子角速度に限らず、インバータ入力電圧やトルク指令値に対しても同様の処理を実施できる。このように回転子角速度、インバータ入力電圧およびトルク指令値の定常状態における電流センサ出力のサンプリング値から得られる電流波形の輪郭に基づいて出力トルク推定値Ｔｅを求めるので、精度よく出力トルク推定値Ｔｅを算出することができる。
【００５４】
第４の実施の形態を図１１および図１２を用いて説明する。
【００５５】
図１１は電気角度複数周期分から電流波形の輪郭を作成するタイムチャート、図１２は電気角度複数周期の電流をサンプリングするフローチャートである。
【００５６】
本第４の実施の形態は、第１の実施の形態もしくは第２の実施の形態と組み合わせて用いられ、電気角複数周期分の電流センサ出力のサンプリング値と、この時の回転子角度から電気角１周期分の電流波形の輪郭を作成することを特徴とする。
【００５７】
まず本第４の実施の形態の概要を図１１を用いて説明する。図１１は、ＳＲモータの回転子角度、Ｕ相巻線電流、電流センサ出力をサンプリングする割り込み処理１９０、電流波形の輪郭と、出力トルク推定値Ｔｅを演算する割り込み処理２１０、電流波形の輪郭の時間変化を表している。
【００５８】
まず割り込み処理１９０は回転子が所定の角度に到達した時に実行し、電流センサ出力をサンプリングし、サンプリング値とサンプリング時の回転子角度をＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。
【００５９】
続いて、回転子電気角１周期につき１回実行する割り込み処理２１０において、電気角１周期分のサンプリング値とサンプリング時の回転子角度を読み出し、電気角１周期分の出力トルク推定値Ｔｅを算出する。続いて、トルク指令値Ｔ＊と出力トルク推定値Ｔｅの差に基づいて、次の電気角周期における励磁開始角度指令値θｏｎ＊を決定する。
【００６０】
次に本第４の実施の形態の詳細を図１２を用いて説明する。
【００６１】
図１２のフローチャートは、電動機の電流制御装置を構成するマイコンの割り込み処理で、電流センサ出力のサンプリングを実施する処理を表している。この割り込み処理１９０は回転子角度に同期して実行する。処理１９１において、Ｕ相電流をサンプリングし、サンプリングした電流値ｉｕｎと、サンプリング時の回転子角度θｕｎをＲＡＭ等の記憶装置に記憶する。処理１９２、１９３ではＶ相とＷ相について、処理１９１と同様の処理を行う。処理１９４から１９９では、次回の電流サンプリングを実行する回転子角度θｕｎ＋１、θｖｎ＋１、θｗｎ＋１を決定する。決定方法は以下の式から求める。
θｕｎ＋１＝θｕ１＋（ｎ＋１）α
θｖｎ＋１＝θｖ１＋（ｎ＋１）α
θｗｎ＋１＝θｗ１＋（ｎ＋１）α
（α：位置センサが検出できる角度の最小単位）
また、ｎに例えば１０などの上限値ｐを設け、上限に達した次の周期の電流サンプリング角度をθｕ１、θｖ１、θｗ１にリセットする。
【００６２】
このように電気角１周期毎に電流センサ出力をサンプリングする回転子角度をずらすことによって、複数周期のサンプリング値から、電気角１周期分の電流の輪郭を作成できる。
【００６３】
次に、図１１の割り込み処理２１０において、割り込み処理１９０でサンプリングしこれまで取得した電気角１周期分のサンプリング値を用いて出力トルク推定値Ｔｅを算出し、トルク指令値Ｔ＊と比較して、励磁開始角度指令値θｏｎ＊等を変更する。本割り込み処理２１０の詳細は、実施例１の割り込み処理３０や、実施例２の割り込み処理１１０と同様である。
【００６４】
この複数周期のサンプリング値から、電気角１周期分の電流の輪郭を作成することにより、電気角１周期あたりのサンプリング回数が少ない高速回転時においても出力トルク推定値Ｔｅを算出することが可能となり、あらゆる回転速度で第１の実施の形態および第２の実施の形態を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の励磁開始角度指令値調整を示すタイムチャート。
【図２】本発明の第１の実施の形態のサンプリングを示すフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施の形態の励磁開始角度指令値調整を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施の形態の励磁開始角度指令値調整を示す電流制御装置のブロック図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の励磁終了角度指令値調整を示す電流制御装置のブロック図。
【図６】本発明の第１の実施の形態の励磁開始角度指令値および励磁終了角度指令値調整を示す電流制御装置のブロック図。
【図７】本発明の第２の実施の形態のインバータ入力電圧指令値調整を示すタイムチャート。
【図８】本発明の第２の実施の形態のインバータ入力電圧指令値調整を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施の形態のインバータ入力電圧指令値調整を示す電流制御装置のブロック図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の励磁開始角度指令値調整を示すフローチャート。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の電流波形の輪郭形成を示すフローチャート。
【図１２】本発明の第４の実施の形態のサンプリングを示すフローチャート。
【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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【図１２】
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