(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をｄ軸、このｄ軸から９０°進み方向をｑ軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をｄ，ｑ軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
前記トルク指令値から前記電動機の負荷角指令値を演算する手段と、
前記負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、
を有し、
前記自動調整手段は、
ｑ軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
前記ｑ軸電流調整値からｄ軸電流調整値を演算するｄ軸電流演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とからトルク調整値を演算するトルク演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
を有する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】
永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をｄ軸、このｄ軸から９０°進み方向をｑ軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をｄ，ｑ軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
前記トルク指令値を入力とする負荷角テーブルによって第１の負荷角指令値を演算する負荷角指令演算手段と、
前記電流指令値からトルクを演算する第１のトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記第１のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅して負荷角補正値を演算する負荷角調節手段と、
前記第１の負荷角指令値と前記負荷角補正値とを加算して第２の負荷角指令値を演算する加算手段と、
前記第２の負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、
を有し、
前記自動調整手段は、
ｑ軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
前記ｑ軸電流調整値からｄ軸電流調整値を演算するｄ軸電流演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第２のトルク演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから負荷角調整値を演算する負荷角演算手段と、
前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
前記トルク調整値と前記負荷角調整値とから前記負荷角テーブルの出力を調整する手段と、
を有する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３】
永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をｄ軸、このｄ軸から９０°進み方向をｑ軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をｄ，ｑ軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、
前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、
前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、
を備え、
前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、
前記トルク指令値を入力とするｑ軸電流テーブルによって第１のｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令演算手段と、
ｄ軸電流指令値と第２のｑ軸電流指令値とからトルクを演算する第１のトルク演算手段と、
前記トルク指令値と前記第１のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅してｑ軸電流指令補正値を演算するｑ軸電流指令調節手段と、
前記第１のｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令補正値とを加算して前記第２のｑ軸電流指令値を演算する加算手段と、
前記第２のｑ軸電流指令値と前記磁束指令値とから前記ｄ軸電流指令値を演算する手段と、
を有し、
前記自動調整手段は、
ｑ軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、
前記ｑ軸電流調整値からｄ軸電流調整値を演算するｄ軸電流演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第２のトルク演算手段と、
前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、
前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、
前記トルク調整値と前記ｑ軸電流調整値とから前記ｑ軸電流テーブルの出力を調整する手段と、
を有する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４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した制御装置において、
前記磁束指令値の上限値を制限する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５】
請求項１〜４の何れか１項に記載した制御装置において、
前記ｄ軸電流演算手段は、前記ｄ軸電流調整値をトルク／電流が最大となる条件に演算する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６】
請求項１〜５の何れか１項に記載した制御装置において、
前記自動調整手段は、前記ｑ軸電流調整値の初期値を前記磁束テーブル、前記負荷角テーブル、または、前記ｑ軸電流テーブルの入力値に比例した値とする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の制御装置に関し、詳しくは、所望のトルクと磁束とを出力するための電流指令演算手段の制御定数を自動調整する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石形同期電動機（以下、ＰＭＳＭともいう）は、回転子の構造により、表面磁石構造永久磁石形同期電動機（以下、ＳＰＭＳＭともいう）と埋込磁石構造永久磁石形同期電動機（以下、ＩＰＭＳＭともいう）との２種類に大別される。これらのうち、ＩＰＭＳＭは、回転子の永久磁石により発生する磁石トルクだけでなく、回転子の突極性によって発生するリラクタンストルクを利用できるため、電流を最適に制御することで、ＳＰＭＳＭよりも出力を増加させ、電動機を小型化できる特徴がある。
【０００３】
ところで、ＰＭＳＭは、電流、磁束及び端子電圧をベクトルとしてとらえ、回転子と同期して回転する回転座標軸であるｄ，ｑ軸上で電流制御を行うことにより、高性能な制御を実現することができる。ここで、ｄ，ｑ軸は、永久磁石の磁極方向をｄ軸とし、ｄ軸から９０°進んだ方向をｑ軸として定義する。従来は、ｄ軸電流を零に制御し、ｑ軸電流をトルク指令値に比例して制御する方式が多く用いられていた。しかしながら、近年では、ｄ軸電流を積極的に制御することで、駆動システムを小型化、高効率化する技術が実用化されている。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、ＩＰＭＳＭのリラクタンストルクを利用してｄ軸電流をトルク／電流を最大化する動作点に制御する技術が開示されている。非特許文献１では、これを「最大トルク／電流制御」と呼んでいる。
また、非特許文献１には、ｄ軸電流を流したときのｄ軸電機子反作用を利用して電機子巻線の鎖交磁束（以下、単に磁束ともいう）を減少させ、電動機の端子電圧を電力変換器の制約による最大出力電圧以下に制御する技術も開示されている。非特許文献１では、これを「弱め磁束制御」と呼んでいる。
非特許文献１に開示された上記技術を利用することで、ＩＰＭＳＭを高効率運転でき、しかも最高速度を高くすることができる。
【０００５】
一方、特許文献１、特許文献２には、非特許文献１に開示された「最大トルク／電流制御」及び「弱め磁束制御」を利用してＰＭＳＭを高効率運転すると同時に、トルク制御を実現する方法が記載されている。
図１は、特許文献１、特許文献２に記載された技術を応用したＰＭＳＭの速度制御装置のブロック図である。
【０００６】
図１において、まず、主回路について説明すると、５０は三相交流電源であり、整流回路６０は電源５０の三相交流電圧を整流して直流電圧に変換する。この直流電圧はＰＷＭインバータからなる電力変換器７０に供給され、永久磁石形同期電動機８０を駆動するための所定の三相交流電圧に変換される。
【０００７】
次に、制御装置の構成及び作用を説明する。
電圧検出器１２は、電力変換器７０の入力電圧Ｅｄｃを検出する。磁極位置検出器９０は電動機８０の磁極位置θ１を検出し、速度検出器９１は電動機８０の速度ω１を検出する。
速度指令値ω＊と速度検出値ω１との偏差を減算器１６により演算し、この偏差を速度調節器１７により増幅してトルク指令値τ＊を演算する。
電圧制限値演算器２２は、入力電圧Ｅｄｃにほぼ比例して電圧制限値Ｖａｌｉｍを演算する。この電圧制限値Ｖａｌｉｍは、入力電圧Ｅｄｃから決まる電力変換器７０の最大出力電圧以下の値である。
【０００８】
電流指令演算部１８は、トルク指令値τ＊、電圧制限値Ｖａｌｉｍ及び速度検出値ω１から、電動機８０の端子電圧が電力変換器７０の最大出力電圧以下になる条件でトルク／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。この電流指令演算部１８の詳細については後述する。
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。
【０００９】
ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとの偏差を減算器１９ａにより演算し、この偏差をｄ軸電流調節器２０ａにより増幅してｄ軸電圧指令値ｖｄ＊を演算する。一方、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差を減算器１９ｂにより演算し、この偏差をｑ軸電流調節器２０ｂにより増幅してｑ軸電圧指令値ｖｑ＊を演算する。
これらのｄ，ｑ軸電圧指令値ｖｄ＊，ｖｑ＊は、電圧座標変換器１５によって磁極位置検出値θ１に基づき相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換される。
【００１０】
ＰＷＭ回路１３は、相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊及び前記入力電圧Ｅｄｃから、電力変換器７０に与えるゲート信号を生成する。電力変換器７０は、このゲート信号に基づいて内部の半導体スイッチング素子を制御することで、永久磁石形同期電動機８０の端子電圧を相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御する。
【００１１】
次に、図２は電流指令演算部１８の内部構成を示すブロック図である。
図２において、磁束指令演算器１１１は、トルク指令値τ＊から第１の磁束指令値Ψ０＊を演算する。磁束指令値Ψ０＊は、トルク／電流が最大になる条件で演算するが、この演算をオンラインで実施するのは困難である。そこで、トルク／電流が最大になる磁束指令値を規定した磁束テーブルを予め用意しておき、運転時には、この磁束テーブルを利用して第１の磁束指令値Ψ０＊を演算する。
磁束制限値演算器１４１は、電動機８０の端子電圧を電力変換器７０の最大出力電圧以下に制限するため、磁束制限値Ψｌｉｍを数式１により演算する。
【００１２】
【数１】
0005369493.tif 000002
【００１３】
第２の磁束指令値Ψ＊は、出力制限器１４２により、第１の磁束指令値Ψ０＊の上限値を磁束制限値Ψｌｉｍに制限して演算する。
負荷角調節器１３２は、減算器１３１により演算したトルク指令値τ＊とトルク演算値τｃａｌｃとの偏差を増幅して負荷角指令値δ＊を演算する。この負荷角調節器１３２は、比例積分増幅器により構成される。前記トルク演算値τｃａｌｃは、トルク演算器１３４によりｄ，ｑ軸電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊から数式２によって演算する。
【００１４】
【数２】
0005369493.tif 000003
【００１５】
電流指令演算器１３３は、磁束指令値Ψ＊と負荷角指令値δ＊とからｄ，ｑ軸磁束指令値Ψｄ＊，Ψｑ＊を演算し、更に、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。演算式はそれぞれ数式３，数式４に示すとおりである。
【００１６】
【数３】
0005369493.tif 000004
【００１７】
【数４】
0005369493.tif 000005
【００１８】
【特許文献１】特許第３６４０１２０号公報（段落［００３２］〜［００３７］、図１，図２等）
【特許文献２】特許第３５７０４６７号公報（段落［００１７］〜［００２７］、図１〜図５等）
【非特許文献１】武田洋次，松井信行，森本茂雄，本田幸夫，「埋込磁石同期モータの設計と制御」，ｐ.２３〜ｐ.２４，ｐ.２６〜ｐ.２７，平成１３年１０月２５日，株式会社オーム社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
図２に示した磁束指令演算器１１１では、トルク／電流が最大になる磁束指令値を、前述のように磁束テーブルを利用して演算している。この磁束テーブルは、永久磁石形同期電動機８０の電気定数に応じて演算する必要があり、その演算は比較的複雑であることから、電流指令演算部１８における制御定数の調整が煩雑化するという問題がある。
【００２０】
そこで本発明の解決課題は、所望のトルク、磁束を出力するための電流指令演算手段における制御定数を自動調整し、永久磁石形同期電動機の高効率運転及びトルク制御を従来よりも簡単に実現可能とした永久磁石形同期電動機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】
【００２１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、特許文献１または特許文献２に記載された電流指令演算手段（前記電流指令演算部１８）の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項１記載の発明は、永久磁石形同期電動機の回転子の磁極方向をｄ軸、このｄ軸から９０°進み方向をｑ軸と定義し、前記電動機の電流、端子電圧及び磁束をｄ，ｑ軸上におけるベクトルとしてとらえ、
所望のトルク及び磁束を出力するための電流指令値を演算する電流指令演算手段と、前記端子電圧を制御して前記電流を電流指令値に制御する手段と、前記電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段と、を備え、
前記電流指令演算手段は、トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値から前記電動機の負荷角指令値を演算する手段と、前記負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、を有し、
前記自動調整手段は、ｑ軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記ｑ軸電流調整値からｄ軸電流調整値を演算するｄ軸電流演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とからトルク調整値を演算するトルク演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
このように、電流指令演算手段の制御定数としての磁束指令値を自動調整する手段を備えることにより、従来煩雑であった制御定数の調整作業を簡素化することができる。
【００２２】
請求項２に係る発明は、請求項１における電流指令演算手段を別の構成に置き換えると共に、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項２における前記電流指令演算手段は、
トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値を入力とする負荷角テーブルによって第１の負荷角指令値を演算する負荷角指令演算手段と、前記電流指令値からトルクを演算する第１のトルク演算手段と、前記トルク指令値と前記第１のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅して負荷角補正値を演算する負荷角調節手段と、前記第１の負荷角指令値と前記負荷角補正値とを加算して第２の負荷角指令値を演算する加算手段と、前記第２の負荷角指令値と前記磁束指令値とから前記電流指令値を演算する手段と、を有する。
また、自動調整手段は、
ｑ軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記ｑ軸電流調整値からｄ軸電流調整値を演算するｄ軸電流演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第２のトルク演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから負荷角調整値を演算する負荷角演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、前記トルク調整値と前記負荷角調整値とから前記負荷角テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
【００２３】
請求項３に係る発明は、請求項１における電流指令演算手段を別の構成に置き換えると共に、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する手段を備えたものである。
すなわち、請求項３における前記電流指令演算手段は、トルク指令値を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値を演算する磁束指令演算手段と、前記トルク指令値を入力とするｑ軸電流テーブルによって第１のｑ軸電流指令値を演算するｑ軸電流指令演算手段と、ｄ軸電流指令値と第２のｑ軸電流指令値とからトルクを演算する第１のトルク演算手段と、前記トルク指令値と前記第１のトルク演算手段によるトルク演算値との偏差を増幅してｑ軸電流指令補正値を演算するｑ軸電流指令調節手段と、前記第１のｑ軸電流指令値と前記ｑ軸電流指令補正値とを加算して前記第２のｑ軸電流指令値を演算する加算手段と、前記第２のｑ軸電流指令値と前記磁束指令値とから前記ｄ軸電流指令値を演算する手段と、を有する。
また、自動調整手段は、ｑ軸電流調整値をパラメータとして変化させる手段と、前記ｑ軸電流調整値からｄ軸電流調整値を演算するｄ軸電流演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とからトルク調整値を演算する第２のトルク演算手段と、前記ｄ軸電流調整値と前記ｑ軸電流調整値とから磁束調整値を演算する磁束演算手段と、前記トルク調整値と前記磁束調整値とから前記磁束テーブルの出力を調整する手段と、前記トルク調整値と前記ｑ軸電流調整値とから前記ｑ軸電流テーブルの出力を調整する手段と、を有するものである。
【００２４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項において、電流指令演算手段における磁束指令値の上限値を制限するものである。
これにより、永久磁石形同期電動機の端子電圧を、この電動機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することができる。
【００２５】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項において、自動調整手段を構成するｄ軸電流演算手段は、ｄ軸電流調節値をトルク／電流が最大となる条件に演算するものである。
これにより、磁束テーブル、負荷角テーブル、または、ｑ軸電流テーブルの出力をトルク／電流が最大となる条件に調整することができる。
【００２６】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか１項において、自動調整手段におけるｑ軸電流調整値の初期値を、磁束テーブル、負荷角テーブル、または、ｑ軸電流テーブルの入力値に比例した値とするものである。
これにより、制御定数の調整時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電流指令演算手段の制御定数を自動調整する自動調整手段において、ｄ軸電流調整値及びｑ軸電流調整値に基づいてトルク調整値、磁束調整値等を演算し、トルク調整値とトルク指令値との大小関係によって演算の収束を判定した時点における磁束調整値、負荷角調整値等を用いることにより、電流指令演算手段の制御定数としての磁束指令値、負荷角指令値等を自動調整することができる。これにより、永久磁石形同期電動機の高効率運転とトルク制御とを従来よりも簡単に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、請求項１に相当する本発明の第１実施形態は、前述した図１における電流指令演算部１８の制御定数を自動調整する手段を備えている。具体的には、図２における磁束指令演算器１１１の出力を、図３に示すような折れ線近似関数を内容とする磁束テーブルによって演算する場合に、折れ点のトルク指令値τ＊［１］〜τ＊［３］に対応した磁束指令値Ψ０＊［１］〜Ψ０＊［３］を自動調整するようにしたものである。
【００２９】
図３の折れ点１点における磁束指令値Ψ０＊［ｋ］（ｋ＝１，２，３）を自動調整するためのブロック図（自動調整手段のブロック図）を、図４に示す。
図４において、積分器３０１は、１サンプル周期あたりのｑ軸電流調整値増加量ｉｑｓｔｅｐを積分してｑ軸電流調整値ｉｑＭを演算する。ｄ軸電流演算器３０２は、ｑ軸電流調整値ｉｑＭから、ｄ軸電流調整値ｉｄＭをトルク／電流が最大になるように、電動機８０のｄ，ｑ軸インダクタンスＬｄ，Ｌｑを考慮して数式５により演算する。
【００３０】
【数５】
0005369493.tif 000006
【００３１】
トルク演算器３０３は、ｄ，ｑ軸電流調整値ｉｄＭ，ｉｑＭから、トルク調整値τＭを数式６により演算する。
【００３２】
【数６】
0005369493.tif 000007
【００３３】
また、磁束演算器３０５は、ｄ，ｑ軸電流調整値ｉｄＭ，ｉｑＭから、磁束調整値ΨＭを数式７により演算する。
【００３４】
【数７】
0005369493.tif 000008
【００３５】
演算完了判定器３０４は、トルク調整値τＭがトルク指令値τ＊［ｋ］以上になったら、サンプルホールド回路３０６に対してサンプル指令を出力し、サンプルホールド回路３０６は、磁束調整値ΨＭを磁束指令値Ψ０＊［ｋ］に格納する。
上記構成において、演算完了判定器３０４及びサンプルホールド回路３０６は、磁束テーブルの出力調整手段を構成している。
【００３６】
次に、図４のブロック図による磁束指令値Ψ０＊［ｋ］の自動調整の原理を、図５を用いて説明する。この図５は、Ｌｄ＜ＬｑであるＩＰＭＳＭの場合について示している。
数式５より、トルク／電流を最大とする電流ベクトルは、図５における点線の曲線上の動作点である。一方、数式６より、トルクτを指令値τ＊［ｋ］に制御するための電流ベクトルは、実線で示す曲線上の動作点である。
従って、トルクτを指令値τ＊［ｋ］に制御でき、かつ、トルク／電流を最大にできる電流ベクトルは、これら２つの曲線の交点（１）である。
【００３７】
よって、積分器３０１の出力であるｑ軸電流調整値ｉｑＭを増加させながらｄ軸電流調整値ｉｄＭを数式５によって演算することで、電流調整値ベクトルｉｄＭ，ｉｑＭは、トルク／電流最大条件の点線の曲線上を矢印方向に移動する。一方、数式６より、トルクτはｑ軸電流調整値ｉｑＭの増加関数であるため、トルク調整値τＭがトルク指令値τ＊［ｋ］以上になったことから、電流調整値ベクトルｉｄＭ，ｉｑＭが図５の交点（１）に到達したことを検出可能である。
磁束指令値Ψ０＊［ｋ］は、この交点（１）の電流ベクトルを求め、数式７により演算した磁束調整値ΨＭに調整すればよい。
【００３８】
上記のように第１実施形態によれば、トルク指令値τ＊を入力とする磁束テーブルによって磁束指令値Ψ０＊を演算する磁束指令演算器１１１において、図４に示したように、トルク指令値τ＊、トルク調整値τＭ及び磁束調整値ΨＭを用いて、磁束指令値Ψ０＊を自動的に調整することができる。
【００３９】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態は、前述した第１実施形態における自動調整手段を改良したものであり、請求項１，６に係る発明に相当する。
第２実施形態における自動調整手段のブロック図を図６に示し、自動調整の原理を説明するベクトル図を図７に示す。
【００４０】
図６のブロック図は、図４のブロック図とｑ軸電流調整値ｉｑＭの演算方法、及び演算完了判定器３０４の演算内容が異なるだけであり、説明はこれらの箇所を中心に行う。
図６において、ゲイン３１１，積分器３０１及び減算器３１２により、ｑ軸電流調整値ｉｑＭの初期値をτ＊［ｋ］／Ψｍとし、更に、この初期値からｑ軸電流調整値増加量ｉｑｓｔｅｐの積分値を減算することにより、ｑ軸電流調整値ｉｑＭを減少させる。このとき、図７において、電流調整値ベクトルｉｄＭ，ｉｑＭは、トルク／電流最大条件の点線の曲線上を、交点（２）を初期値として矢印の方向に移動する。
【００４１】
図６の演算完了判定器３０４は、トルク調整値τＭがトルク指令値τ＊［ｋ］以下になったら、電流調整値ベクトルｉｄＭ，ｉｑＭが図７における交点（１）に到達したため演算完了と判断してサンプル指令を出力し、サンプルホールド回路３０６は、磁束調整値ΨＭを磁束指令値Ψ０＊［ｋ］に格納する。
ｑ軸電流調整値ｉｑＭの初期値τ＊［ｋ］／Ψｍは、数式６より、ｄ軸電流を零に制御したときにトルクτを指令値τ＊［ｋ］に制御するｑ軸電流であることから、交点（２）は交点（１）の近くに存在する。従って、この第２実施形態によれば、第１実施形態よりも短時間で磁束指令値Ψ０＊を自動調整することができる。
【００４２】
次いで、請求項２に相当する本発明の第３実施形態を説明する。この第３実施形態は、図１に示したＰＭＳＭの速度制御装置において、電流指令演算部１８を図２とは別の構成にすると共に、磁束指令値及び負荷角指令値の自動調整手段を備えたものである。
図８は、第３実施形態における電流指令演算部１８のブロック図を示している。図８のブロック図は、図２に示したブロック図における負荷角指令値δ＊の演算方法が異なるだけであり、説明はこの点を中心に行う。
【００４３】
図８において、負荷角指令演算器１１２は、第１の負荷角指令値としてのフィードフォワード補償値δ０＊を、図９に示す折れ線近似関数を内容とする負荷角テーブルによって演算する。負荷角調節器１３２は、減算器１３１により演算したトルク指令値τ＊とトルク演算値τｃａｌｃとの偏差を増幅し、負荷角指令値の補正値δＰＩ＊を演算する。なお、負荷角調節器１３２は比例積分増幅器により構成されている。
加算器１３５は、前記フィードフォワード補償値δ０＊と補正値δＰＩ＊とを加算して、第２の負荷角指令値としての負荷角指令値δ＊を演算する。
図８のブロック図による電流指令値演算によれば、フィードフォワード補償によって負荷角指令値δ＊を高応答化できる特徴がある。
なお、図８におけるトルク演算器１３４を、以下に述べる図１０におけるトルク演算器３０３と区別するために、前者を請求項における第１のトルク演算手段、後者を第２のトルク演算手段というものとする。
【００４４】
図１０は、第３実施形態における磁束指令値及び負荷角指令値の自動調整手段のブロック図を示しており、請求項２，請求項６に係る発明に相当する。図１０のブロック図は、図６のブロック図に、図９に示した負荷角指令演算器１１２の折れ点である負荷角指令値δ０＊［１］〜δ０＊［３］を自動調整する手段を追加したものであり、説明はこれらの箇所を中心に行う。
図１０において、磁束・負荷角演算器３２１は、数式７により磁束調整値ΨＭを演算すると共に、数式８により負荷角調整値δＭを演算する。
【００４５】
【数８】
0005369493.tif 000009
【００４６】
サンプルホールド回路３０６，３２２は、トルク調整値τＭがトルク指令値τ＊［ｋ］以下になったことを検出した演算完了判定器３０４からのサンプル指令により、磁束調整値ΨＭ、負荷角調整値δＭを、磁束指令値Ψ０＊［ｋ］、負荷角指令値δ０＊［ｋ］にそれぞれ格納する。
上記構成において、演算完了判定器３０４及びサンプルホールド回路３０６は磁束テーブルの出力調整手段を構成し、演算完了判定器３０４及びサンプルホールド回路３２２は負荷角テーブルの出力調整手段を構成している。
【００４７】
次に、請求項３に相当する本発明の第４実施形態を説明する。この第４実施形態は、電流指令演算部１８を図２，図８とは別の構成にすると共に、磁束指令値及びｑ軸電流指令値の自動調整手段を備えたものである。
図１１は、第４実施形態における電流指令演算部１８のブロック図を示している。
【００４８】
図１１において、ｑ軸電流指令演算器２１２は、第１のｑ軸電流指令値としてのフィードフォワード補償値ｉｑ０＊を、図１２に示す折れ線近似関数を内容とするｑ軸電流テーブルによって演算する。ｑ軸電流指令調節器２３２は、減算器２３１により演算したトルク指令値τ＊とトルク演算値τｃａｌｃとの偏差を増幅し、ｑ軸電流指令値の補正値ｉｄＰＩ＊を演算する。なお、ｑ軸電流指令調節器２３２は比例積分増幅器により構成されている。
加算器２３５は、前記フィードフォワード補償値ｉｑ０＊と補正値ｉｑＰＩ＊とを加算して第２のｑ軸電流指令値としてのｑ軸電流指令値ｉｑ＊を演算する。また、ｄ軸電流指令演算器２３２は、磁束指令値Ψ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊とからｄ軸電流指令値ｉｄ＊を数式９により演算する。
なお、トルク演算値τｃａｌｃは、トルク演算器２３４が前記数式２を用いて電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊から演算する。
【００４９】
【数９】
0005369493.tif 000010
【００５０】
図１３は、第４実施形態における磁束指令値及びｑ軸電流指令値の自動調整手段のブロック図を示しており、請求項３，請求項６に係る発明に相当する。図１３のブロック図は、図６のブロック図に、図１１におけるｑ軸電流指令演算器２１２の折れ点であるｑ軸電流指令値ｉｑ０＊［１］〜ｉｑ０＊［３］を自動調整する手段を追加したものである。
すなわち、図１３において、サンプルホールド回路３３２は、トルク調整値τＭがトルク指令値τ＊［ｋ］以下になったことを検出した演算完了判定器３０４からのサンプル指令により、ｑ軸電流調整値ｉｑＭをｑ軸電流指令値ｉｑ０＊［ｋ］に格納する。
なお、上記の構成において、演算完了判定器３０４及びサンプルホールド回路３０６は磁束テーブルの出力調整手段を構成し、演算完了判定器３０４及びサンプルホールド回路３３２はｑ軸電流テーブルの出力調整手段を構成している。
【００５１】
なお、上述した各実施形態では、電動機の磁極位置及び速度を検出器により検出する例を説明したが、本発明は、電動機の電流及び端子電圧から磁極位置及び速度を推定演算する、いわゆるセンサレス制御を行う制御装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】特許文献１、特許文献２に開示された技術を応用した速度制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における電流指令演算部のブロック図である。
【図３】折れ線近似関数（磁束指令演算器の入出力関係）を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態における自動調整手段のブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態における自動調整手段の原理を説明するためのベクトル図である。
【図６】本発明の第２実施形態における自動調整手段のブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態における自動調整手段の原理を説明するベクトル図である。
【図８】本発明の第３実施形態における電流指令演算部のブロック図である。
【図９】図８における負荷角指令演算器の入出力関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３実施形態における自動調整手段のブロック図である。
【図１１】本発明の第４実施形態における電流指令演算部のブロック図である。
【図１２】図１１におけるｑ軸電流指令演算器の入出力の関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第４実施形態における自動調整手段のブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
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
１９ａ，１９ｂ  減算器
２０ａ  ｄ軸電流調節器
２０ｂ  ｑ軸電流調節器
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
９０  磁極位置検出器
９１  速度検出器
１１１  磁束指令演算器
１１２  負荷角指令演算器
１３１  減算器
１３２  負荷角調節器
１３３  電流指令演算器
１３４  トルク演算器
１３５  加算器
１４１  磁束制限値演算器
１４２  出力制限値
２１２  ｑ軸電流指令演算器
２３１  減算器
２３２  ｑ軸電流指令調節器
２３３  ｄ軸電流指令演算器
２３４  トルク演算器
２３５  加算器
３０１  積分器
３０２  ｄ軸電流演算器
３０３  トルク演算器
３０４  演算完了判定器
３０５  磁束演算器
３０６，３２２，３３２  サンプルホールド回路
３１１  ゲイン
３１２  減算器
３２１  磁束・負荷角演算器
【図１】
0005369493.tif 000011
【図２】
0005369493.tif 000012
【図３】
0005369493.tif 000013
【図４】
0005369493.tif 000014
【図５】
0005369493.tif 000015
【図６】
0005369493.tif 000016
【図７】
0005369493.tif 000017
【図８】
0005369493.tif 000018
【図９】
0005369493.tif 000019
【図１０】
0005369493.tif 000020
【図１１】
0005369493.tif 000021
【図１２】
0005369493.tif 000022
【図１３】
0005369493.tif 000023