(57)【要約】    【課題】少ない運転回数と推定時間で、同期電動機の初期磁極位置を推定すること。    【解決手段】磁極位置誤差角θｅｒｒを変化させながらｑ軸電流を測定し、誤差角に対するｑ軸電流の４点程度のデータから、最小二乗法による二次曲線近似により、ｑ軸電流が最小となるときの磁極位置誤差角θｅｒｒを求め、位置検出出力θＥを補正する。    【効果】限られたθｅｒｒとｉｑ＊の関係データから二次曲線近似により、磁極位置誤差角θｅｒｒの推定を行うため、少ない運転回数で高精度な磁極位置の推定が可能となる。【選択図】  図１
2005094826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期電動機と、この電動機に３相交流を供給する電力変換器と、前記電動機に流れる３相交流電流を検出する電流検出手段と、前記電動機が回転した角度に応じた信号（θＭ）を出力する回転角度検出手段と、この回転角度信号（θＭ）を用いて前記電動機の回転軸の電気角（θＥ）を演算する電気角演算手段と、この演算した電気角（θＥ）及び前記電流検出手段の出力に基いてｑ軸電流を演算するｑ軸電流演算手段と、ｑ軸電流指令（ｉｑ＊）を出力する電流指令手段と、このｑ軸電流指令と演算した前記ｑ軸電流との偏差を小さくするように前記電力変換器を制御する電流制御手段と、演算した前記電気角（θＥ）に含まれる磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を演算する誤差角演算手段と、前記電気角（θＥ）と前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）とに基いて推定磁極位置（θ＾）を演算する磁極位置推定手段を備えた同期電動機の制御装置において、複数の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）にそれぞれ対応する複数のｑ軸電流（指令値又は検出値）の関係データを、誤差角対ｑ軸電流の座標上で二次曲線に近似する手段を備え、前記誤差角演算手段は、前記二次曲線の極小点を示すＸ座標に基づいて前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を演算することを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記二次曲線に近似する手段は、最小二乗法を適用したことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項３】
請求項１において、複数の前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）は、約３０度の間隔であることを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項４】
請求項１において、二次曲線近似を行う磁極位置誤差角（θｅｒｒ）に対するｑ軸電流指令値又はｑ軸電流検出値との関係データのデータ数が４点であることを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項５】
請求項１において、ｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）の絶対値の積分値を測定する手段を備えたことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項６】
請求項１において、磁極位置誤差角対ｑ軸電流（指令値又は検出値）の関係データが、磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の変化に対して単調減少（又は増加）であることに応じて、既に測定した最大の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）よりも大きい（又は小さい）磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を設定し、前記関係データの再測定を行う手段を備えたことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項７】
同期電動機と、この電動機に３相交流を供給する電力変換器と、前記電動機に流れる３相交流電流を検出する電流検出手段と、前記電動機が回転した角度に応じた信号（θＭ）を出力する回転角度検出手段と、この回転角度信号（θＭ）を用いて前記電動機の電気角（θＥ）を演算する電気角演算手段と、この演算した電気角（θＥ）を基に３相検出電流から２相電流への３相／２相座標変換を行うｄｑ変換手段と、前記回転角度信号（θＭ）から回転速度を演算する速度演算手段と、ｑ軸電流指令（ｉｑ＊）及びｄ軸電流指令（ｉｄ＊）に前記ｄｑ変換手段の出力であるｑ軸電流検出値（ｉｑ）及びｄ軸電流検出値（ｉｄ）をそれぞれ一致させるように制御する電流制御手段と、この電流制御手段の入力値となるｑ軸電流指令値（ｉｑ＊）を速度指令値（ωＭ＊）と前記回転速度（ωＭ）との偏差に基いて演算する速度制御手段と、演算電気角（θＥ）を用いて前記電流制御手段の出力する２相指令電圧（ｖｑ＊，ｖｄ＊）を３相指令電圧（Ｖｌ＊）へ変換する３相変換手段とを備えた同期電動機の速度制御装置において、複数の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）にそれぞれ対応する複数のｑ軸電流指令値又はｑ軸電流検出値（ｉｑ＊又はｉｑ）の関係データを凹形の二次曲線に近似する手段と、この二次曲線の極小点を示すＸ座標に基づいて前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を演算する誤差角演算手段と、前記演算電気角（θＥ）に前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を加減算して推定電気角（θ＾）を推定する磁極位置推定手段を備えたことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項８】
請求項７において、前記二次曲線に近似する手段は、最小二乗法を適用したことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項９】
請求項７において、前記速度制御手段の入力値となる速度指令値（ωＭ＊）を位置指令値（θＭ＊）と検出位置（θＭ）との偏差より演算する位置制御手段を備えたことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記磁極位置推定手段は、前記位置指令値（θＭ＊）として予め準備した運転パターンを位置制御手段に出力する手段と、各運転毎に磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の値を変化させながら各運転毎にｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）を測定する手段を備えたことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項１１】
請求項７において、複数の前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）は、約３０度の間隔であることを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項１２】
請求項７において、二次曲線近似を行う磁極位置誤差角（θｅｒｒ）に対するｑ軸電流指令値又はｑ軸電流検出値との関係データのデータ数が４点であることを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項１３】
請求項７において、磁極位置誤差角対ｑ軸電流（指令値又は検出値）の関係データが、磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の変化に対して単調減少（又は増加）であることに応じて、既に測定した最大の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）よりも大きい（又は小さい）磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を設定し、前記関係データの再測定を行う手段を備えたことを特徴とする同期電動機の速度制御装置。
【請求項１４】
同期電動機に電力変換器から３相交流を供給するステップと、前記電動機に流れる３相交流電流を検出するステップと、前記電動機の回転角度を検出するステップと、この回転角度検出出力を用いて電動機回転軸の電気角θＥを演算するステップと、この演算した電気角θＥ及び検出電流に基いてｑ軸電流を演算するステップと、ｑ軸電流指令を発生するステップと、このｑ軸電流指令と演算した前記ｑ軸電流との偏差を小さくするように前記電力変換器を制御するステップと、演算した電気角（θＥ）に含まれる磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を演算するステップと、前記電気角（θＥ）と前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）とを加減算して推定電気角（θ＾）を演算するステップを含む同期電動機の磁極位置推定方法において、複数の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）のそれぞれに対応する複数のｑ軸電流指令値（又はｑ軸電流検出値）の関係データを、誤差角対ｑ軸電流の座標上で凹型の二次曲線に近似するステップと、この二次曲線の極小点を示すＸ座標に基づいて前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を算出するステップを備えたことを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【請求項１５】
請求項１４において、前記二次曲線の近似には最小二乗法を適用することを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【請求項１６】
請求項１４において、前記関係データによる各点を（ｄａｔａ＿ｘ［ｋ］，ｄａｔａ＿ｙ［ｋ］）（ｋ＝１，２，…，ｎ（ｎ：自然数））、磁極位置誤差角θｅｒｒの変化幅をΔθとするとき、前記各点を（（ｄａｔａ＿ｘ［ｋ］−ｄａｔａ＿ｘ［１］）／Δθ，ｄａｔａ＿ｙ［ｋ］）に写像した座標上で最小二乗法演算を行うことを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【請求項１７】
請求項１４において、予め準備した運転パターンを位置指令値（θＭ＊）として出力するステップと、前記電動機回転軸の電気角（θＭ）をこの位置指令値（θＭ＊）に一致させるように制御し速度指令値（ωＭ＊）を出力するステップと、前記電動機の回転速度（ωＭ）をこの速度指令値（ωＭ＊）に一致させるように制御しｑ軸電流指令値（ｉｑ＊）を出力するステップと、磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の値を変化させながらｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）を測定するステップを備えたことを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【請求項１８】
請求項１４において、複数の前記磁極位置誤差角（θｅｒｒ）は、約３０度の間隔としたことを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【請求項１９】
請求項１４において、二次曲線近似を行う磁極位置誤差角θｅｒｒに対するｑ軸電流指令値又はｑ軸電流検出値との関係データのデータ数を４点としたことを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【請求項２０】
請求項１４において、磁極位置誤差角対ｑ軸電流指令値又はｑ軸電流検出値の関係データが、磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の変化に対して単調減少（又は増加）であることに応じて、既に測定した最大の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）よりも大きい（又は小さい）磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を設定するステップと、これに基き前記関係データの再測定を行うステップを備えたことを特徴とする同期電動機の磁極位置推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアと回転機を含んだ同期電動機において、磁極位置センサを使用せずに回転角度信号のみからロータの初期磁極位置の推定を行う同期電動機の速度制御装置及び磁極位置推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、同期電動機に対して、任意の初期磁極位置に相当する電圧を印加し、ロータの回転方向及び電動機の電流値に応じて、磁極位置に補正を加えながら、正しい磁極位置を探索する磁極位置推定法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１５３５７６号公報（要約、そのほか全体。）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、初期磁極位置の広い推定誤差範囲から狭い推定誤差範囲へと接近しながら、同期電動機の初期磁極位置の真値を推定する試行錯誤的な繰返し探索法である。このため、初期磁極位置の推定精度を上げるには、運転回数を増やす必要があり、推定に要する時間が長くなる課題があった。
【０００５】
また、磁極位置の真値に近づけば近づく程、推定に用いる電動機の電流には明確な差異が現れなくなり、高精度の推定には不向きであった。
【０００６】
本発明の目的は、速やかに高精度な初期磁極位置を推定できる同期電動機の速度制御装置及び磁極位置推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はその一面において、複数の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）にそれぞれ対応する複数のｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）の関係データを、誤差角（θｅｒｒ）対ｑ軸電流（ｉｑ）の座標上で凹形の二次曲線に近似し、この二次曲線の極小点を示すＸ座標に基づいて真の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を演算することを特徴とする。
【０００８】
本発明は他の一面において、誤差角（θｅｒｒ）対ｑ軸電流（ｉｑ）の座標上で、最小二乗法を用いて二次曲線に近似し、その二次曲線の極小点を示すＸ座標に基づいて、真の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を演算し、初期磁極位置を補正する。
【０００９】
本発明は、その望ましい実施態様において、予め準備した速度指令パターン、あるいは位置指令パターンを用いて速度制御又は位置制御に基づく運転動作を行う。このとき、制御に用いる３相／２相座標変換及び３相変換を仮のｄ−ｑ軸上で行う。一方、実際のｄ−ｑ軸の位置は未知であるが、その誤差角（θｅｒｒ）を推定することができれば、仮のｄ−ｑ軸をこの推定誤差角（θｅｒｒ）だけ回転させることにより、実際のｄ−ｑ軸に一致させることが可能である。
【００１０】
推定に当たっては、予め準備した同一の速度指令パターン、あるいは同一の位置指令パターンに対して、磁極位置誤差角（θｅｒｒ）を各運転時毎に変えながら、ｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）を測定する。横軸を（θｅｒｒ）、縦軸をｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）としたＸＹ座標上で、測定した４点程度の関係をプロットする。これを最小二乗法を用いて二次曲線に近似し、その極小点のｘ座標から、磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の推定を行うのである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、限られた数の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）とｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）の関係データから二次曲線近似により、真の磁極位置誤差角（θｅｒｒ）の推定を行うことにより、少ない運転回数で高精度な磁極位置の推定と、これに基く速度制御が可能となる。
【００１２】
本発明のその他の目的及び特徴は、以下の実施例の説明で明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施例による同期電動機の速度制御装置の全体概略構成図である。同期電動機１に対して、電力変換器２から３相交流電圧を印加する。同期電動機１に流れる３相交流電流Ｉ１は電流検出器３で検出する。回転角度検出器４は、同期電動機１の回転角度θＭに応じたパルス列を発生する。したがって、この回転角度検出器４の出力パルスを電気角演算部５でカウントすれば、電動機回転子の磁極位置θＥを知ることができる。この検出電気角θＥを基に、磁極位置推定部６では、後述する磁極位置推定法により、補正後（推定）電気角θ＾を出力する。この推定電気角θ＾を基に、ｄｑ変換部７では、３相検出電流Ｉ１を２相検出電流ｉｑ及びｉｄへ変換する。速度演算器８は、前述の回転角度θＭから回転速度ωＭを演算する。電流制御器９は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊及びｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対して、ｄｑ変換部７の出力値であるｑ軸電流検出値ｉｑ及びｄ軸電流検出値ｉｄをそれぞれ一致させるべく、ｉｑ＊−ｉｑ及びｉｄ＊−ｉｄについて比例積分制御を行い、２相指令電圧ｖｑ＊及びｖｄ＊を出力する。減算器１０では、速度指令値ωＭ＊と速度検出値ωＭとの偏差を演算し、速度制御器１１で、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を演算する。３相変換部１２は、推定電気角θ＾を用いて、２相指令電圧ｖｑ＊及びｖｄ＊を３相指令電圧Ｖ１＊へと変換する。切替スイッチ１３は、磁極位置推定部６からの指示により速度指令値の選択動作を行う。負荷１４は、駆動軸１５を介して同期電動機１により駆動される。
【００１５】
この構成において、電気角演算部５の出力する検出電気角θＥの初期値はゼロとする。即ち、磁極位置推定部６を含む速度制御装置の電源がオンとなった直後の電気角演算部５の出力θＥはゼロであり、その後、電動機１の回転角ΔθＭに応じて電動機１の極対数Ｐに比例して、θＥ＝Ｐ×ΔθＭなる値を出力する。
【００１６】
図２は、電気角演算部５の出力する検出電気角θＥを入力値とし、ｑ軸電流指令ｉｑ＊のｔ１時データを利用する磁極位置推定部６の内部ブロック図である。加算器３４において、磁極位置誤差角θｅｒｒの値を検出電気角θＥに加算した補正後の推定電気角θ＾を出力する。管理部３０は、後述するフローチャートに従い、磁極位置推定処理の全体を司る。指令値生成部３１は、図４に示すような速度指令パターン５０を出力する。メモリ３２は、速度指令パターン５０に対して、時刻ｔ１のタイミングで取得したｑ軸電流指令値ｉｑ＊と、その時の磁極位置誤差角θｅｒｒの値を後述するルールに従い格納する。最小二乗法演算部３３は、メモリ３２に格納されたθｅｒｒとｉｑ＊の関係データが後述する所定の条件を満たした場合に、最小二乗法による二次曲線近似演算を行い、高精度な磁極位置誤差角θｅｒｒを算出する。ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に代えてｑ軸電流検出値ｉｑを用いる場合には、検出値ｉｑは、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に比較してノイズ成分を多く含むため、低域通過フィルタ３７が必要である。
【００１７】
図３は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊の絶対値の積分値を利用して、図２と同等の機能をもつ磁極位置推定部６の他の内部ブロック図である。絶対値演算器３５は、入力信号ｉｑ＊の絶対値を出力する。積分器３６は、図４の運転パターン５０による運転開始と同時に、初期値＝０からｑ軸電流指令値ｉｑ＊の絶対値の積分を開始し、積分値クリア機能をもつ。図３の磁極位置推定部６を用いれば、図４の運転パターン５０による運転期間全体に亘るｉｑ＊のデータを利用することとなる。したがって、図２の磁極位置推定部６を用いる場合に比較して、ｉｑ＊の値が微少となる条件での推定精度が向上する。また、絶対値演算器３５を用いる理由は、図４の速度パターン５０を速度制御装置の入力として与えた場合、ｑ軸電流（指令ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）の波形５２を単純にｔ０からｔ７まで積分すると零となってしまうからである。
【００１８】
ここで、図５及び図６を参照して本発明の望ましい実施態様における磁極位置誤差角θｅｒｒの推定原理を詳述する。概要は、発明の開示の項目で説明した通りである。
【００１９】
図５は、真のトルク電流Ｉと仮のｑ軸電流指令ｉｑ＊の位相関係を説明する図である。まず、予め準備した速度指令パターン又は位置指令パターンを用いて、同期電動機の速度制御又は位置制御に基づく運転動作を行う。このとき、制御に用いる３相／２相座標変換及び３相変換を図５に示す仮のｄ−ｑ軸上で行う。一方、実際のｄ−ｑ軸の位置は未知であるが、その誤差角θｅｒｒを推定することができれば、仮のｄ−ｑ軸をこの推定誤差角θｅｒｒだけ回転させることにより、実際のｄ−ｑ軸に一致させることが可能である。
【００２０】
推定に当たっては、上記磁極位置誤差角θｅｒｒの値に関わらず、同一の運転動作をする際に同期電動機が要する推力は等しく、その推力をＴｅ、推力定数をＫＴとすると、このとき必要となる実ｑ軸方向の電流Ｉもまた、Ｉ＝Ｔｅ／ＫＴと等しくなる関係を利用する。また、図５に示したように、仮のｄ−ｑ軸上に存在する制御上のｑ軸電流指令値ｉｑ＊と前述した実ｑ軸方向の電流Ｉの関係は（１）式で表される。
【００２１】
ｉｑ＊＝Ｉ／ｃｏｓθｅｒｒ                                            （１）
図６は、磁極位置誤差角θｅｒｒとｑ軸電流（指令ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）との関係を示すグラフである。同一の運転動作をする際には、Ｉが等しくなることから、Ｉを定数として（１）式を示したものである。予め準備した同一の速度指令パターン５０あるいは同一の位置指令パターン５１に対して、磁極位置誤差角θｅｒｒを各運転時毎に変えながら、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を測定し、誤差角θｅｒｒと電流ｉｑ＊の関係をプロットしたグラフは凹形の関数となる。したがって、仮ｄ−ｑ軸と実ｄ−ｑ軸が一致する条件は、電流ｉｑ＊の極小点となることが分かる。このことを踏まえて、本実施例では、同一の運転パターンに対して取得したθｅｒｒとｉｑ＊の関係データを、最小二乗法を用いて（２）式で表される二次曲線（ａ，ｂ，ｃは定数）に近似する。そして、その極小点のｘ軸座標を表す（３）式を利用して、真の磁極位置誤差角θｅｒｒの推定を行う。
【００２２】
ｆ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ                                          （２）
ｘｍｉｎ＝−ｂ／（２ａ）                                              （３）
本実施例においては、各運転毎に変化させる磁極位置誤差角θｅｒｒの変化幅を３０度の等幅で且つ測定点数を４点とした。以下、この測定間隔及び測定点数での推定誤差を幾つかの測定ケースについて図７を用いて評価することにする。
【００２３】
図７は、測定データ点と推定誤差角の関係を示すグラフである。図７の（ａ）〜（ｆ）では、（１）式において、定数とみなせる実ｑ軸方向の電流Ｉを１とした（４）式を解いて、測定データから求めた値をプロットしている。以下、（４）式から得られる理想的なデータを理想測定データ又は理想測定点と呼ぶことにする。
【００２４】
ｉｑ＊＝１／ｃｏｓθｅｒｒ                                            （４）
従って、図７において求めるべき磁極位置誤差角θｅｒｒの値は、この場合は零である。また、図７の（ａ）〜（ｆ）のグラフ中に描いた曲線は、前述の測定点を模擬するプロット４点を基に、最小二乗法により求めた二次の近似曲線である。従って、各グラフ中に記載した推定誤差角の値は、この二次曲線の極小点のｘ軸座標と原点との距離に一致する。また、図７に示した各測定ケースでは、θｅｒｒの範囲は０度を含む−９０度から＋９０度の範囲にあることを前提としている。しかし、これ以外のθｅｒｒの値では、実際には速度制御装置が発散系となる。従って、後述する方法で発散を検出することにより、θｅｒｒの範囲が０度を含む−９０度から＋９０度の範囲となるように測定する。各θｅｒｒでの測定データのｘ座標をｄａｔａ＿ｘ［ｋ］（θｅｒｒと同値）、ｙ座標をｄａｔａ＿ｙ［ｋ］、ｋ＝１〜４とし、ｄａｔａ＿ｘ［１］〜ｄａｔａ＿ｘ［４］が昇順に並んでいると仮定する。すると、全ての測定結果は、表１に示すケース１〜５のどれかに分類することができる。
【００２５】
【表１】
2005094826.tif 000003
【００２６】
表１に示す各分類ケースには互いに重複する条件が含まれており、この表だけでは、測定結果を一意に分類することはできない。しかし、後述する図１１のフローチャートを用いることにより一意に分類することが可能となる。表２は、図７のグラフ（ａ）〜（ｆ）に対応する理想測定データである。
【００２７】
【表２】
2005094826.tif 000004
【００２８】
図７をケース別に見ていくと、ｄａｔａ＿ｙ［１］〜ｄａｔａ＿ｙ［４］が降順に並ぶケース１と、ｄａｔａ＿ｙ［１］〜ｄａｔａ＿ｙ［４］が昇順に並ぶケース５では推定誤差角が、それぞれ−２０度、１４度と大きくなることが分かる。この理由は、極小点の存在自体が不明な単調減少又は単調増加データに対して、極小点を持つ関数である二次曲線を近似したためと考えられる。ケース２とケース４では推定誤差角が、それぞれ−３．９度、０．７度となり、ケース１とケース５に比較して大きく改善される。この理由は、ケース２では（ｄａｔａ＿ｘ［３］，ｄａｔａ＿ｙ［３］）のデータが、ケース４では（ｄａｔａ＿ｘ［２］，ｄａｔａ＿ｙ［２］）のデータがそれぞれ極小点となっているためと考えられる。ただし、ケース２の推定誤差角がまだ４度近く存在する。ケース３ａとケース３ｂでは推定誤差角が、それぞれ１．７度、−１．１度となり安定して推定誤差角を小さくできそうである。その理由はケース３ａ、ケース３ｂの条件では、極小点の存在に加えて、各測定点を結ぶ線が左右対称形に近い形となり、左右対称系である二次曲線への近似が行い易くなったためと考えられる。
【００２９】
以上、図７の理想測定データを用いて説明したように、最小二乗法を用いて、磁極位置誤差角θｅｒｒの値を高精度に推定するために、本実施例では、測定データが表１の分類表におけるケース３ａ又はケース３ｂの条件を満たすようにデータの取得を行う。以下、このような条件を満たす測定データを効率よく取得し、最小二乗法演算を行うまでの過程を詳細に説明する。
【００３０】
図８は、図２，３に記載したメモリ３２の構成を模式的に説明する図である。図８において、６０はｄａｔ＿１のポインタ名で参照される読出基準ポインタであり、常に最小の磁極位置誤差角θｅｒｒの値を格納するメモリのアドレスを格納している。６１はｄａｔ＿ｗのポインタ名で参照される書込ポインタであり、測定データの書込み制御に利用する。６２は測定データの記録用メモリであり、８個の数値を記録できるものとする。また、メモリ６２のアドレスはｍｅｍ＿ｓｔからｍｅｍ＿ｅｎｄ（＝ｍｅｍ＿ｓｔ＋７）までであり、アドレスに＋１又は１加算する毎に隣接するデータを参照できるものとする。
【００３１】
次に、図８に示す構成のメモリを、データの破棄・再取得を効率良く行えるようにリングメモリとするための方法を説明する。リングメモリとは、メモリの持つ最大のアドレスに＋１加算したアドレスでメモリの持つ最小のアドレスに対応するデータにアクセスできるメモリ構造であり、その構造が輪を想像させるためこのように呼ばれる。同様にリングメモリでは、メモリの持つ最小のアドレスに−１加算したアドレスでメモリの持つ最大のアドレスに対応するデータにアクセスすることも可能である。リングメモリの詳細は省くが、その実現は、読出基準ポインタｄａｔ＿１及び書込ポインタｄａｔ＿ｗのアドレス計算を図９に示すフローチャートに従って行うことで可能となる。
【００３２】
図９は、リングメモリアクセス用のアドレス計算法を示すフローチャートである。図において、７０はアドレス演算のスタート地点であり、無条件で判定処理７１に移行する。判定処理７１ではｄａｔ＿１又はｄａｔ＿ｗを示すｄａｔ＿ｘに対して、ｄａｔ＿ｘ＞ｍｅｍ＿ｅｎｄが成立するか否かの判定を行う。成立するときには、処理７２においてｄａｔ＿ｘに対して（ｄａｔ＿ｘ−ｍｅｍ＿ｅｎｄ）＋ｍｅｍ＿ｓｔの演算結果を代入する処理を行い、再度７１の判定処理を行う。判定処理７１において、ｄａｔ＿ｘ＞ｍｅｍ＿ｅｎｄが成立しない場合には、判定処理７３に移行する。判定処理７３では、ｄａｔ＿ｘ＜ｍｅｍ＿ｓｔが成立するか否かの判定を行う。成立するときには、処理７４においてｄａｔ＿ｘに対してｍｅｍ＿ｅｎｄ−（ｍｅｍ＿ｓｔ−ｄａｔ＿ｘ）の演算結果を代入する処理を行い、再度７３の判定処理を行う。判定処理７３において、ｄａｔ＿ｘ＜ｍｅｍ＿ｓｔが成立しない場合には、７５に移行し処理を終了する。
【００３３】
図１０は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊の絶対値の積分値を取得するタイプの磁極位置推定部６における初期の４点データの取得法を示すフローチャートである。図において、１３０は初期の４点データの取得処理の起点であり、無条件に初期化処理１３１に移行する。初期化処理１３１では、まず、図１に示したＳＷ１の接点２を選択する。これにより磁極位置推定部６における指令値生成部３１の生成する図４の運転パターン５０を速度制御装置の速度指令値ωＭ＊として与えることが可能となる。次に、読出基準ポインタｄａｔ＿１及び書込ポインタｄａｔ＿ｗをメモリ６２の開始アドレスであるｍｅｍ＿ｓｔで初期化する。次に、磁極位置誤差角θｅｒｒをθｅｒｒ＝０に初期化し、カウンタ変数ｃｏｕｎｔをｃｏｕｎｔ＝０に初期化し、フラグ変数ｆｌａｇ＿ｕｐをｆｌａｇ＿ｕｐ＝＋１に初期化する。以上の初期化処理が完了すると、判定処理１３２において、カウンタ変数ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ＜４の条件を満たすかどうかを判定する。４点分の測定データが得られていない場合は、この条件を満たすので、処理１３３に移行する。処理１３３では、積分器３６を零で初期化し、処理１３４に移行する。処理１３４は図３の指令値生成部３１に対して、前記速度パターンの生成開始を指示する。次に、判定処理１３５において、正常回転したかどうかの判定を行う。磁極位置のずれが±９０度未満であれば、原理的には速度指令値ωＭ＊と同一方向に回転を始めることから、具体的には回転方向が指令値と一致するかどうかの確認となる。方向が一致する場合、即ち正常回転する場合には、判定処理１３６に移行する。判定処理１３６では、同期電動機１が停止したか否かの判定を行い、停止した場合は処理１３７に移行し、停止していない場合は、停止するまで判定処理１３６を繰返し実行する。処理１３７では、現在の磁極位置誤差角θｅｒｒの値を書込ポインタｄａｔ＿ｗが格納するアドレスに対応するメモリに保存し、処理１３８に移行する。処理１３８では、図３の積分器３６の出力するｑ軸電流指令値ｉｑ＊の絶対値の積分値を書込ポインタｄａｔ＿ｗが格納する値（アドレス）に＋１加算したアドレスに対応するメモリに保存し、処理１３９に移行する。処理１３９では、次回の測定に備えて書込ポインタｄａｔ＿ｗに対して、＜ｄａｔ＿ｗ＋ｆｌａｇ＿ｕｐ×２＞の値を代入し、カウンタ変数ｃｏｕｎｔを＋１加算した上で、処理１４０に移行する。処理１４０では、次回の測定に備えて磁極位置誤差角θｅｒｒの値をθｅｒｒ＋（３０°×ｆｌａｇ＿ｕｐ）で更新し、判定処理１３２に移行する。判定処理１３５で正常回転しなかった場合には、判定処理１４１に移行する。判定処理１４１では、同期電動機１の制御が発散したか否かの判定を行う。発散した場合には、処理１４２に移行し速度指令値ωＭ＊を零にし判定処理１４３に移行する。判定処理１４３ではカウンタ変数ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ≧１を満たす場合は処理１４４に移行し、満たさない場合は処理１４７に移行する。処理１４４では、以前の測定ではｃｏｕｎｔ回数だけ正常回転しデータ取得できているので、次回の測定に備えて磁極位置誤差角θｅｒｒの値をθｅｒｒ−｛３０°×（ｃｏｕｎｔ＋１）｝で更新し処理１４５に移行する。これ���より、既測定の最小のθｅｒｒに対して３０°小さなθｅｒｒの設定が可能となる。処理１４５ではフラグ変数ｆｌａｇ＿ｕｐを−１に変更する。これにより、前記１４０の処理は磁極位置誤差角θｅｒｒを、その時の値から３０度減算する処理となる。また、書込ポインタｄａｔ＿ｗの値を＜ｄａｔ＿ｗ−（ｃｏｕｎｔ＋１）×２＞とし、読出基準ポインタｄａｔ＿１の値を＜ｄａｔ＿１＋ｃｏｕｎｔ×２＞に更新し判定処理１４６に移行する。判定処理１４６では、同期電動機１が停止したか否かの判定を行い、停止した場合は処理１３２に移行し、停止していない場合は、停止するまで判定処理１４６を繰返し実行する。前述の判定処理１４３でカウンタ変数ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ≧１を満たさない場合は、一度も正常に運転できていない場合であり、処理１４７で磁極位置誤差角θｅｒｒの値を１８０度進ませることにより、正常運転可能な磁極位置に更新し、前記処理１４６に移行する。判定処理１４１で制御が発散しないときは、磁極位置のずれが＋９０度近辺又は９０度近辺のため、殆どトルクがでない場合であり、判定処理１４９に移行する。判定処理１４９ではカウンタ変数ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ≧１を満たす場合は処理１５０、処理１５１を順次実行し判定処理１３２に移行する。処理１５０は処理１４４と同一であり、処理１５１は処理１４５と同一である。判定処理１４９でカウンタ変数ｃｏｕｎｔがｃｏｕｎｔ≧１を満たさない場合は処理１５３にて磁極位置誤差角θｅｒｒの値を９０度進ませることにより、正常運転可能もしくは制御が発散する磁極位置に更新し、前記判定処理１３２に移行する。判定処理１３２において、ｃｏｕｎｔ＜４の条件が成立しない場合には４点分の測定データが得られた場合であり、ノード１５４に移行する。ノード１５４は図１１に示すフローチャートにおいて、ノード２２０に対応する。
【００３４】
このように、測定データの磁極位置誤差角θｅｒｒをｄａｔａ＿ｘ［ｋ］、対応するｑ軸電流指令値ｉｑ＊をｄａｔａ＿ｙ［ｋ］、ｋ＝１〜４とするとき、昇順に並んだｄａｔａ＿ｘ［１］〜ｄａｔａ＿ｘ［４］を順番に取り出すことができる。すなわち、読出基準ポインタｄａｔ＿１を基点として、アドレスを＋２ずつ加算したデータにアクセスすることにより、昇順に並んだｄａｔａ＿ｘ［１］〜ｄａｔａ＿ｘ［４］を順番に取り出すことが可能となる。同様に、ｄａｔ＿１＋１を基点としてアドレスを＋２ずつ加算したデータにアクセスすることにより、対応するｄａｔａ＿ｙ［１］〜ｄａｔａ＿ｙ［４］を順番に取り出すことも可能となる。
【００３５】
図１１は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊の絶対値の積分値を取得するタイプの磁極位置推定部６における４点データ取得後のチェックと再取得法を示すフローチャートである。このフローチャートでは測定した４点のデータが前述の表２に示すケース３ａ、ケース３ｂに該当するかどうかをチェックし、該当する場合は何もせず、該当しない場合は、該当するまでデータを再取得する機能を実現する。ノード２２０に続く処理２２１では、ローカル変数ｋが１に初期化され、処理２２２に移行する。処理２２２では、アドレス＜ｄａｔ＿１＋（２ｋ−１）＞のメモリから読み出した値をｄａｔａ＿ｙ［ｋ］に代入し判定処理２２３に移行する。判定処理２２３ではｋ≧４が成立するか否かの判定を行い、成立しない場合は、処理２２４に移行する。処理２２４では、ローカル変数ｋを＋１加算し、処理２２２に移行する。判定処理２２３でｋ≧４が成立する場合は、判定処理２２５に移行する。判定処理２２５においてはケース３ａに該当するか否かの判定を行う。該当する場合はノード１７６に移行し、該当しない場合は判定処理２２７に移行する。判定処理２２７では、ケース３ｂに該当するか否かの判定を行う。該当する場合はノード１７６に移行し、該当しない場合は判定処理２２８に移行する。判定処理２２８ではケース２に該当するか否かの判定を行う。該当する場合は処理２２９に移行し、該当しない場合は判定処理２３０に移行する。判定処理２３０では、ケース１に該当するか否かの判定を行う。該当する場合は処理２２９に移行し、該当しない場合は判定処理２３９に移行する。処理２２９では、アドレス＜ｄａｔ＿１  ＋  ６＞のメモリから読み出した既測定の最大θｅｒｒ値をｄａｔａ＿ｘ［４］に代入し、処理２３１に移行する。処理２３１では、θｅｒｒの値をｄａｔａ＿ｘ［４］＋３０°とし処理２３２に移行する。処理２３２では、積分器３６を零で初期化し、処理２３３に移行する。処理２３３は図５の指令値生成部３１に対して、前記速度パターンの生成開始を指示する。次に判定処理２３４において、同期電動機１が停止したか否かの判定を行い、停止した場合は処理２３５に移行し、停止していない場合は、停止するまで判定処理２３４を繰返し実行する。処理２３５では書込ポインタｄａｔ＿ｗの値を読出基準ポインタｄａｔ＿１の値で更新し処理２３６に移行する。処理２３６では、現在の磁極位置誤差角θｅｒｒの値を書込ポインタｄａｔ＿ｗが格納するアドレスに対応するメモリに保存し、処理２３７に移行する。処理２３７では、図３の積分器３６の出力するｑ軸電流指令値ｉｑ＊の絶対値の積分値を書込ポインタｄａｔ＿ｗが格納する値（アドレス）に＋１加算したアドレスに対応するメモリに保存し、処理２３８に移行する。処理２３８では読出基準ポインタｄａｔ＿１の値を＜ｄａｔ＿１＋２＞に更新し処理２２１に移行する。判定処理２３９ではケース４に該当するか否かの判定を行う。該当する場合は処理２４１に移行し、該当しない場合は判定処理２４０に移行する。判定処理２４０では、ケース５に該当するか否かの判定を行う。該当する場合は処理２４１に移行し、該当しない場合は処理２５０に移行し推定エラーとする。処理２４１では、アドレスｄａｔ＿１のメモリから読み出した既測定の最小θｅｒｒ値をｄａｔａ＿ｘ［１］に代入し、処理２４２に移行する。処理２４２では、θｅｒｒの値をｄａｔａ＿ｘ［１］−３０°とし処理２４３に移行する。処理２４３では、積分器３６を零で初期化し、処理２４４に移行する。処理２４４は図５の指令値生成部３１に対して、速度パターンの生成開始を指示する。次に判定処理２４５において、同期電動機１が停止したか否かの判定を行い、停止した場合は処理２４６に移行し、停止していない場合は、停止するまで判定処理２４５を繰返し実行する。処理２４６では書込ポインタｄａｔ＿ｗの値を＜ｄａｔ＿１−２＞の値で更新し処理２４７に移行する。処理２４７では、現在の磁極位置誤差角θｅｒｒの値を書込ポインタｄａｔ＿ｗが格納するアドレスに対応するメモリに保存し、処理２４８に移行する。処理２４８では、図３の積分器３６の出力するｑ軸電流指令値ｉｑ＊の絶対値の積分値を書込ポインタｄａｔ＿ｗが格納する値（アドレス）に＋１加算したアドレスに対応するメモリに保存し、処理２４９に移行する。処理２４９では読出基準ポインタｄａｔ＿１の値を＜ｄａｔ＿１−２＞に更新し処理２２１に移行する。以上、図１１のフローチャートを実行することにより取得した測定点４点のデータは前述の表２に示すケース３ａ、ケース３ｂに該当するものとなる。
【００３６】
次に、ｉｑ＊の値を極小とする磁極位置誤差角θｅｒｒの値を算出する際に利用する最小二乗法を使ったアルゴリズムを説明する。まず、最小二乗法による二次曲線近似の解法と基本式を説明する。
【００３７】
最小二乗法による二次曲線近似においては、（ｘｋ，ｙｋ）（ｋ＝１，２，…ｎ：自然数）を測定したデータとするとき、ｄｋ＝ｙｋ−（ａ＊ｘｋ２＋ｂ＊ｘｋ＋ｃ）なるｄｋを定義し、ｄｋの二乗の総和を最小とする前記（２）式の二次曲線の係数ａ、ｂ、ｃを求める。今、求める必要があるのは前記（３）式で求まる極小点を与えるｘ座標であるから、必要となる係数はａ、ｂのみである。この解法は一般に知られており、（５）式から（１１）式のようにＳｍｙ、Ｓｍｘｙ、Ｓｍｘ２ｙ、Ｓｍｘ、Ｓｍｘ２、Ｓｍｘ３、Ｓｍｘ４を定めるとき、係数ａ、ｂはそれぞれ（１２）式、（１３）式で与えられる。
【００３８】
【数１】
2005094826.tif 000005
【００３９】
【数２】
2005094826.tif 000006
【００４０】
【数３】
2005094826.tif 000007
【００４１】
【数４】
2005094826.tif 000008
【００４２】
【数５】
2005094826.tif 000009
【００４３】
【数６】
2005094826.tif 000010
【００４４】
【数７】
2005094826.tif 000011
【００４５】
【数８】
2005094826.tif 000012
【００４６】
【数９】
2005094826.tif 000013
【００４７】
したがって、求めたいｘｍｉｎの値は、（１２）、（１３）式を（３）式に代入して、（１４）式により算出できる。
【００４８】
【数１０】
2005094826.tif 000014
【００４９】
（ｘｋ，ｙｋ）＝（ｄａｔａ＿ｘ［ｋ］，ｄａｔａ＿ｙ［ｋ］）と置いて、（５）〜（１１）式を直接、（１４）式に代入することによって、ｉｑ＊の値を極小とする磁極位置誤差角θｅｒｒの値をｘｍｉｎ＝θｅｒｒとして算出することが可能である。しかし、本実施例では、各運転毎に変化させる磁極位置誤差角θｅｒｒの変化幅をΔθの等幅とするとき、各測定点（ｄａｔａ＿ｘ［ｋ］，ｄａｔａ＿ｙ［ｋ］）（ｋ＝１，２，…ｎ（ｎ：自然数））をそれぞれ（（ｄａｔａ＿ｘ［ｋ］−ｄａｔａ＿ｘ［１］）／Δθ，ｄａｔａ＿ｙ［ｋ］）に写像し、この写像後の座標上で最小二乗法演算を行うことにより、演算量及び取扱い桁数の低減を図る。
【００５０】
図１２は、最小二乗法の演算に使用する座標の写像を説明する図である。以下、写像前の座標を座標平面Ａ、写像後の座標を座標平面Ｂと呼ぶことにする。座標平面Ｂにおいては、各測定点のｘ座標の値は０から始まる整数となる。これにより、最小二乗法演算で利用する（８）〜（１１）式の演算結果を格納するメモリの桁数を大幅に低減することが可能である。また、本実施例のように測定データ数が予め分かっている場合には、（８）〜（１１）式を予め求めておくことにより演算量の低減が可能となる。ｎ＝４、Δθ＝３０、（ｘｋ，ｙｋ）＝（（ｄａｔａ＿ｘ［ｋ］−ｄａｔａ＿ｘ［１］）／Δθ，ｄａｔａ＿ｙ［ｋ］）を（５）〜（１１）式に代入する。これにより、座標平面Ｂ上でのＳｍｙ、Ｓｍｘｙ、Ｓｍｘ２ｙ、Ｓｍｘ、Ｓｍｘ２、Ｓｍｘ３、Ｓｍｘ４の値は、（１５）〜（２１）式となる。
【００５１】
【数１１】
2005094826.tif 000015
【００５２】
【数１２】
2005094826.tif 000016
【００５３】
【数１３】
2005094826.tif 000017
【００５４】
【数１４】
2005094826.tif 000018
【００５５】
【数１５】
2005094826.tif 000019
【００５６】
【数１６】
2005094826.tif 000020
【００５７】
【数１７】
2005094826.tif 000021
【００５８】
次に、（１５）〜（２１）式を（１４）式に代入すると、（２２）式が得られる。
【００５９】
【数１８】
2005094826.tif 000022
【００６０】
（２２）式で求まるｘｍｉｎは座標平面Ｂ上での極小点を与えるｘ座標であるから、これを元の座標平面Ａ上に逆写像する。ｘ座標の逆写像は（２３）式で表すことができるので、（２２）式を（２３）式に代入することにより、座標平面Ａ上での極小点を与えるｘ座標である磁極位置誤差角θｅｒｒの値を（２４）式の如く求めることができる。
【００６１】
（ｘｍｉｎ×Δθ）＋ｄａｔａ＿ｘ［１］−−−−−−−−（２３）
【００６２】
【数１９】
2005094826.tif 000023
【００６３】
このため、次に述べる図１３のフローチャートでは、（１５）〜（１７）式によりＳｍｙ、Ｓｍｘｙ、Ｓｍｘ２ｙを求めた後に、（２４）式を演算することにより、磁極位置誤差角θｅｒｒの値を算出している。
【００６４】
図１３は、図１１のフローチャートに続く最小二乗法演算のフローチャートである。図において、ノード２７０は、図１１の最下部のノード２２６と同一ノードを意味しており、無条件に処理２７１に移行する。処理２７１では、アドレスｄａｔ＿１のメモリから読み出した測定データ４点中における最小のθｅｒｒ値をｄａｔａ＿ｘ［１］に代入し、処理２７２に移行する。処理２７２では、（１５）〜（１７）式によりＳｍｙ、Ｓｍｘｙ、Ｓｍｘ２ｙを算出し、処理２７３に移行する。処理２７３では、（２４）式に基づいて磁極位置誤差角θｅｒｒの値を算出し、処理２７４に移行する。処理２７４ではＳＷ１の接点１を選択し、外部から与えられる速度指令値ωＭ＊に基づいて速度制御装置が同期電動機１を速度制御可能な状態に戻した上で、処理２７５に移行し同期電動機の磁極位置推定処理を終了する。
【００６５】
図１４は、以上の実施例による磁極位置推定結果と真の磁極位置との推定誤差をシミュレーションにより求めたグラフである。図において、横軸は初期磁極位置誤差であり、磁極位置推定を全く行わない場合に発生する真の磁極位置と制御上の磁極位置との誤差角を意味するものである。図１４から、本実施例によれば、原理的には、磁極位置を推定誤差２度以内の精度で求めることが可能であることが分かる。
【００６６】
図１５は、本発明の第２の実施例による同期電動機の速度制御装置の全体概略構成図である。各構成要素は図１に示した第１の実施例とすべて同一であるが、磁極位置推定部６に入力するｑ軸電流信号を、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊からｑ軸電流検出値ｉｑに変更した点のみが異なる。機能的には第１の実施例と同等であるが、ｑ軸電流検出値ｉｑは、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に比較してノイズ成分を多く含むため、磁極位置推定部６の内部構成は、図２や図３に示す低域通過フィルタ３７が必須である点でのみ第１の実施例とは異なる。第１の実施例におけるｉｑ＊をｉｑに置き換えれば、第２の実施例においても、図１２〜１６のフローチャートは同様に利用可能である。
【００６７】
図１６は、本発明の第３の実施例による同期電動機の速度制御装置の全体概略構成図である。第３の実施例が、第１及び第２の実施例と異る点は、位置制御系を備えていることである。切替スイッチ２０は、磁極位置推定部６からの指示により速度指令値ωＭ＊の選択動作を行うＳＷ３であり、通常は接点１を選択した状態で位置制御器２１の出力を速度指令値とする。後述する同期電動機１の制御が発散した場合には、接点２を選択することで、速度指令値ωＭ＊＝０とする機能を果たす。位置制御器２１は、減算器２２で求めた位置指令値θＭ＊と位置検出値θＭの偏差値を増幅する機能をもつ。切替スイッチ２３は、磁極位置推定部６からの指示により、位置指令値の選択動作を行うＳＷ２であり、通常は接点１を選択した状態にある。このとき、外部より与えられる位置指令値θＭ＊に基づいて、位置制御系が、同期電動機１を位置制御可能な状態となる。
【００６８】
磁極位置推定動作を行う場合には、切替えスイッチ２３の接点２を選択することで、磁極位置推定部６における指令値生成部３１の生成する図４の速度指令曲線５１に対応するような運転パターンを位置指令値θＭ＊として与えることが可能となる。本実施例では、運転パターンを図４の速度指令曲線５１に示すような波形とし、その積分値を位置指令値θＭ＊として与えることにより、既に説明した図１２〜１５のフローチャートをそのまま適用可能である。
【００６９】
以上の実施例を要約すると次の通りである。まず、同期電動機１と、この電動機に３相交流を供給する電力変換器２と、前記電動機に流れる３相交流電流を検出する電流検出手段３を備えている。次に、電動機が回転した角度に応じた信号θＭを出力する回転角度検出手段４と、この回転角度信号θＭを用いて前記電動機の電気角θＥを演算する電気角演算手段５を備えている。この演算した電気角θＥを基に、３相検出電流から２相電流への３相／２相座標変換を行うｄｑ変換手段７と、回転角度信号θＭから回転速度を演算する速度演算手段８を備える。また、ｑ軸電流指令ｉｑ＊及びｄ軸電流指令ｉｄ＊にｄｑ変換手段の出力であるｑ軸電流検出値ｉｑ及びｄ軸電流検出値ｉｄをそれぞれ一致させるように制御する電流制御手段９を備えている。さらに、この電流制御手段の入力値となるｑ軸電流指令値ｉｑ＊を速度指令値ωＭ＊と検出速度ωＭとの偏差より演算する速度制御手段１０，１１を備える。また、演算電気角θＥを用いて電流制御手段の出力する２相指令電圧ｖｑ＊，ｖｄ＊を３相指令電圧Ｖｌ＊へ変換する３相変換手段１２とを備えた同期電動機の速度制御装置を対象としている。ここで、複数の磁極位置誤差角θｅｒｒにそれぞれ対応する複数のｑ軸電流（指令値ｉｑ＊又は検出値ｉｑ）の関係データを凹形の二次曲線に近似する手段（６：３０）を備えている。次に、この二次曲線の極小点を示すＸ座標に基づいて磁極位置誤差角θｅｒｒを演算する誤差角演算手段（６：３０）と、演算電気角θＥに磁極位置誤差角θｅｒｒを加減算して推定電気角θ＾を推定する磁極位置推定手段（６：図２，３）を備えている。
【００７０】
図１７は、以上の実施例に共通するリニアモータを同期電動機１とするハードウェアシステムの構成図である。図において、サーボアンプ２９０に対し、上位コントローラ２９１から、位置指令値又は速度指令値を発行する。リニアタイプの同期電動機２９２は、負荷２９５を駆動する。同期電動機の可動子２９６の動きは、移動距離に応じたパルス列として位置検出器２９７で検出される。この位置検出器２９７で検知すべき位置情報は、リニアスケール２９８に記録されている。サーボアンプ２９０が出力する電動機駆動電力は、ケーブル２９９で伝送される。電動機２９２の位置検出信号をケーブル３０１でサーボアンプ２９０に伝送する。上位コントローラ２９１の発生する位置指令信号を、ケーブル３０２でサーボアンプ２９０に伝送する。サーボアンプ２９０には、電源ケーブル３０３によって電源を供給する。
【００７１】
次に、図１７の符号と、前述の実施例の符号との対応関係を説明する。同期電動機１は同期電動機２９２に、同期電動機１の回転角度検出器４は位置検出器２９７に、負荷１４は負荷２９５に対応し、駆動軸１５には対応部分がない。電力変換器２以下、符号３、５〜１３、２０〜２３は、サーボアンプ２９０内に含まれる。
【００７２】
この構成において、リニアタイプの同期電動機２９２の側面に固定したリニアスケール２９８上の目盛りを位置検出器２９７で読み取ることにより、可動子２９６の移動量に比例したパルス数の出力が可能である。このように、第１〜３の実施例は、図１７のハードウェア構成で実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施例による同期電動機の速度制御装置の全体概略構成図。
【図２】ｑ軸電流指令ｉｑ＊のｔ１時データを利用する磁極位置推定部の内部ブロック図。
【図３】ｑ軸電流指令ｉｑ＊の絶対値の積分値を利用する磁極位置推定部の内部ブロック図。
【図４】磁極位置推定時に用いる速度指令及び位置指令パターンとｑ軸電流の波形図。
【図５】真のトルク電流Ｉと仮のｑ軸電流指令ｉｑ＊の位相関係を説明する図。
【図６】磁極位置誤差角θｅｒｒとｑ軸電流指令ｉｑ＊の関係を示すグラフ。
【図７】測定データ点と推定誤差角の関係を示すグラフ。
【図８】メモリ３２の構成を模式的に説明する図。
【図９】リングメモリアクセス用のアドレス計算法を示すフローチャート。
【図１０】初期の４点データの取得法を示すフローチャート。
【図１１】４点データ取得後のチェックと再取得法を示すフローチャート。
【図１２】最小二乗法の演算に使用する座標の写像を説明する図。
【図１３】図１１のフローチャートに続く最小二乗法演算のフローチャート。
【図１４】磁極位置推定結果と真の磁極位置の推定誤差をシミュレーションにより求めたグラフ。
【図１５】本発明の第２の実施例による同期電動機の速度制御装置の全体概略構成図。
【図１６】本発明の第３の実施例による同期電動機の速度制御装置の全体概略構成図。
【図１７】リニアモータを同期電動機１とするハードウェアシステムの構成図。
【符号の説明】
【００７４】
１…同期電動機、２…電力変換器、３…電流検出器、４…回転角度検出器、５…電気角演算部、６…磁極位置推定部、７…ｄｑ変換部、８…速度演算器、９…電流制御器、１１…速度制御器、１２…３相変換部、１３…入力信号切替スイッチＳＷ１、１４…負荷、１５…駆動軸又は結合部材、２０…入力信号切替スイッチＳＷ２、２１…位置制御器、２３…入力信号切替スイッチＳＷ１、３３…最小二乗法演算部、３５…絶対値演算器、３６…積分値クリア機能付き積分器、５０…速度指令パターン、５１…位置指令パターン、５２…ｑ軸電流（トルク）波形、ωＭ＊…速度指令値、ωＭ…速度検出値、ｉｑ＊…ｑ軸電流指令値、ｉｑ…ｑ軸電流検出値、ｉｄ＊…ｄ軸電流指令値、ｉｄ…ｄ軸電流検出値、ｖｑ＊…ｑ軸電圧指令値、ｖｄ＊…ｄ軸電圧指令値、Ｖ１＊…３相指令電圧、Ｉ１…同期電動機１に流れる３相交流電流、θ＾…補正後の推定電気角、θＥ…検出電気角、θＭ…回転子位置、θｅｒｒ…磁極位置誤差角、θＭ＊…位置指令値。
【図１】
2005094826.tif 000024
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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