(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角速度指令値と角速度推定値との偏差からδ軸電流指令値を算出するδ軸速度コントローラと、前記δ軸電流指令値とδ軸電流推定値との偏差からδ軸電圧指令値を算出するδ軸電流コントローラと、γ軸電流指令値とγ軸電流推定値との偏差からγ軸電圧指令値を算出するγ軸電流コントローラと、前記δ軸電圧指令値および前記γ軸電圧指令値と、求められたγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相を算出するベクトル制御回路と、前記ベクトル制御回路において算出された電圧指令絶対値と電圧指令位相を用いて同期電動機の点弧を行うインバータ回路と、前記γ軸電流およびδ軸電流と、前記γ−δ軸の位置と、前記γ軸電圧指令値および前記δ軸電圧指令値を用いた演算を行ない、前記γ軸電流推定値と、前記δ軸電流推定値と、γ軸誘起電圧推定値と、δ軸誘起電圧推定値を算出するγ−δ軸電流・誘起電圧推定器とを備えた同期電動機を制御するための、同期電動機の制御方法であって、
γ軸に電流を流すことにより前記同期電動機の磁軸をγ軸に引き込み、
前記γ軸電流コントローラに対して複数種類のγ軸電流指令値を出力し、その際に前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器から出力されるそれぞれのγ軸誘起電圧推定値の間の偏差を求め、
前記演算において用いられる同期電動機の抵抗値である電動機抵抗値と実際の同期電動機の抵抗値との差である抵抗誤差として複数の値を選択することにより、前記各γ軸誘起電圧推定値の間の偏差が零に近づくような抵抗誤差を求め、
該抵抗誤差が予め定められた一定値以下となった時点におけるγ軸誘起電圧推定値を、前記γ軸電圧指令値と実際のγ軸電圧値との差であるγ軸電圧誤差として前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているγ軸電圧値を補正する同期電動機の制御方法。
【請求項２】
角速度指令値と角速度推定値との偏差からδ軸電流指令値を算出するδ軸速度コントローラと、前記δ軸電流指令値とδ軸電流推定値との偏差からδ軸電圧指令値を算出するδ軸電流コントローラと、γ軸電流指令値とγ軸電流推定値との偏差からγ軸電圧指令値を算出するγ軸電流コントローラと、前記δ軸電圧指令値および前記γ軸電圧指令値と、求められたγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相を算出するベクトル制御回路と、前記ベクトル制御回路において算出された電圧指令絶対値と電圧指令位相を用いて同期電動機の点弧を行うインバータ回路と、前記γ軸電流およびδ軸電流と、前記γ−δ軸の位置と、前記γ軸電圧指令値および前記δ軸電圧指令値を用いた演算を行ない、前記γ軸電流推定値と、前記δ軸電流推定値と、γ軸誘起電圧推定値と、δ軸誘起電圧推定値を算出するγ−δ軸電流・誘起電圧推定器とを備えた同期電動機を制御するための、同期電動機の制御方法であって、
γ軸に電流を流すことにより前記同期電動機の磁軸をγ軸に引き込み、
前記γ軸電流コントローラに対してγ軸電流指令値を出力し、その際に前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器から出力されるδ軸誘起電圧推定値より、前記δ軸電圧指令値と実際のδ軸電圧値との差であるδ軸電圧誤差を算出し、
該δ軸電圧誤差を用いて前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているδ軸電圧値を補正する同期電動機の制御方法。
【請求項３】
角速度指令値と角速度推定値との偏差からδ軸電流指令値を算出するδ軸速度コントローラと、
前記δ軸電流指令値とδ軸電流推定値との偏差からδ軸電圧指令値を算出するδ軸電流コントローラと、
γ軸電流指令値とγ軸電流推定値との偏差からγ軸電圧指令値を算出するγ軸電流コントローラと、
前記δ軸電圧指令値および前記γ軸電圧指令値と、求められたγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相を算出するベクトル制御回路と、
前記ベクトル制御回路において算出された電圧指令絶対値と電圧指令位相を用いて同期電動機の点弧を行うインバータ回路とを備えた同期電動機の制御装置において、
同期電動機の２相のステータ電流を、回転子の磁軸上に設定されたγ−δ軸座標系の電流であるγ軸電流、δ軸電流に変換する相変換器と、
前記γ軸電流およびδ軸電流と、前記γ−δ軸の位置と、前記γ軸電圧指令値および前記δ軸電圧指令値を用いた演算を行ない、前記γ軸電流推定値と、前記δ軸電流推定値と、γ軸誘起電圧推定値と、δ軸誘起電圧推定値を算出するとともに、前記演算において用いられる同期電動機の抵抗値である電動機抵抗値と実際の同期電動機の抵抗値との差である抵抗誤差、および前記γ軸電圧指令値と実際のγ軸電圧値との差であるγ軸電圧誤差を入力すると、前記演算において用いられる前記電動機抵抗値および前記γ軸電圧を補正するγ−δ軸電流・誘起電圧推定器と、
前記γ軸電流コントローラに対して複数種類のγ軸電流指令値を出力し、その際に前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器から出力されるそれぞれのγ軸誘起電圧推定値の間の偏差が零に近づくような抵抗誤差を求め、害抵抗誤差が予め定められた一定値以下となった時点におけるγ軸誘起電圧推定値を前記γ軸電圧誤差として前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に伝達する電動機定数同定器とを備えていることを特徴とする同期電動機の制御装置。
【請求項４】
角速度指令値と角速度推定値との偏差からδ軸電流指令値を算出するδ軸速度コントローラと、
前記δ軸電流指令値とδ軸電流推定値との偏差からδ軸電圧指令値を算出するδ軸電流コントローラと、
γ軸電流指令値とγ軸電流推定値との偏差からγ軸電圧指令値を算出するγ軸電流コントローラと、
前記δ軸電圧指令値および前記γ軸電圧指令値と、求められたγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相を算出するベクトル制御回路と、
前記ベクトル制御回路において算出された電圧指令絶対値と電圧指令位相を用いて同期電動機の点弧を行うインバータ回路とを備えた同期電動機の制御装置において、
同期電動機の２相のステータ電流を、回転子の磁軸上に設定されたγ−δ軸座標系の電流であるγ軸電流、δ軸電流に変換する相変換器と、
前記γ軸電流およびδ軸電流と、前記γ−δ軸の位置と、前記γ軸電圧指令値および前記δ軸電圧指令値を用いた演算を行ない、前記γ軸電流推定値と、前記δ軸電流推定値と、γ軸誘起電圧推定値と、δ軸誘起電圧推定値を算出するとともに、前記δ軸電圧指令値と実際のδ軸電圧値との差であるδ軸電圧誤差を入力すると、前記演算において用いられる前記δ軸電圧を補正するγ−δ軸電流・誘起電圧推定器と、
前記γ軸電流コントローラに対してγ軸電流指令値を出力し、その際に前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器から出力されるδ軸誘起電圧推定値より、前記δ軸電圧誤差を計算し、該δ軸電圧誤差を前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に伝達する電動機定数同定器とを備えていることを特徴とする同期電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベクトル制御を用いて同期電動機を駆動する制御装置および制御方法に関し、特にモータの回転速度と磁極位置を算出する際に用いる電圧値として指令値を用いるセンサレスベクトル制御を行う同期電動機の制御装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
同期電動機をベクトル制御で駆動する場合、モータの回転速度と磁極位置を外乱オブザーバで推定する方法が提案されている。この外乱オブザーバによる推定には、モータの電流値、電圧値の情報が必要となる。一般に、電流値はセンサで検出しているが、電圧値はセンサで検出するか、もしくは、電圧指令値が替わりに使用される。しかし、モータの回転速度と磁極位置を算出する際に用いる電圧値として電圧指令値を用いることによりセンサを不要とするセンサレスベクトル制御では、電圧指令値と実電圧値との間に誤差が存在するため、この誤差の影響により外乱オブザーバの推定精度が悪化するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の同期電動機の制御装置および方法では、電圧指令値を用いてモータの回転速度および磁極位置を推定しているため、電圧指令値と実電圧値との間の誤差により外乱オブザーバの推定精度が悪化する場合があるという問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、電圧指令値を用いて回転速度と磁極位置の推定を行うセンサレスベクトル制御を行う場合においても、回転速度および磁極位置を高精度で推定することができる同期電動機の制御装置および制御方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の同期電動機の制御方法は、角速度指令値と角速度推定値との偏差からδ軸電流指令値を算出するδ軸速度コントローラと、前記δ軸電流指令値とδ軸電流推定値との偏差からδ軸電圧指令値を算出するδ軸電流コントローラと、γ軸電流指令値とγ軸電流推定値との偏差からγ軸電圧指令値を算出するγ軸電流コントローラと、前記δ軸電圧指令値および前記γ軸電圧指令値と、求められたγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相を算出するベクトル制御回路と、前記ベクトル制御回路において算出された電圧指令絶対値と電圧指令位相を用いて同期電動機の点弧を行うインバータ回路と、前記γ軸電流およびδ軸電流と、前記γ−δ軸の位置と、前記γ軸電圧指令値および前記δ軸電圧指令値を用いた演算を行ない、前記γ軸電流推定値と、前記δ軸電流推定値と、γ軸誘起電圧推定値と、δ軸誘起電圧推定値を算出するγ−δ軸電流・誘起電圧推定器とを備えた同期電動機を制御するための、同期電動機の制御方法であって、
γ軸に電流を流すことにより前記同期電動機の磁軸をγ軸に引き込み、
前記γ軸電流コントローラに対して複数種類のγ軸電流指令値を出力し、その際に前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器から出力されるそれぞれのγ軸誘起電圧推定値の間の偏差を求め、
前記演算において用いられる同期電動機の抵抗値である電動機抵抗値と実際の同期電動機の抵抗値との差である抵抗誤差として複数の値を選択することにより、前記各γ軸誘起電圧推定値の間の偏差が零に近づくような抵抗誤差を求め、
該抵抗誤差が予め定められた一定値以下となった時点におけるγ軸誘起電圧推定値を、前記γ軸電圧指令値と実際のγ軸電圧値との差であるγ軸電圧誤差として前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているγ軸電圧値を補正する。
【０００６】
本発明は、γ軸電流指令値を変化させた時のγ−δ軸電流・誘起電圧推定器で推定したγ軸誘起電圧推定値ε^γのオフセットを利用して、同期電動機のγ軸電圧誤差を検出し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているγ軸電圧値を補正しているので、センサレスベクトル制御を用いた場合でも高精度な同期電動機の制御を実現することができる。
【０００７】
また、本発明の他の同期電動機の制御方法は、角速度指令値と角速度推定値との偏差からδ軸電流指令値を算出するδ軸速度コントローラと、前記δ軸電流指令値とδ軸電流推定値との偏差からδ軸電圧指令値を算出するδ軸電流コントローラと、γ軸電流指令値とγ軸電流推定値との偏差からγ軸電圧指令値を算出するγ軸電流コントローラと、前記δ軸電圧指令値および前記γ軸電圧指令値と、求められたγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相を算出するベクトル制御回路と、前記ベクトル制御回路において算出された電圧指令絶対値と電圧指令位相を用いて同期電動機の点弧を行うインバータ回路と、前記γ軸電流およびδ軸電流と、前記γ−δ軸の位置と、前記γ軸電圧指令値および前記δ軸電圧指令値を用いた演算を行ない、前記γ軸電流推定値と、前記δ軸電流推定値と、γ軸誘起電圧推定値と、δ軸誘起電圧推定値を算出するγ−δ軸電流・誘起電圧推定器とを備えた同期電動機を制御するための、同期電動機の制御方法であって、
γ軸に電流を流すことにより前記同期電動機の磁軸をγ軸に引き込み、
前記γ軸電流コントローラに対してγ軸電流指令値を出力し、その際に前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器から出力されるδ軸誘起電圧推定値より、前記δ軸電圧指令値と実際のδ軸電圧値との差であるδ軸電圧誤差を算出し、
該δ軸電圧誤差を用いて前記γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているδ軸電圧値を補正する。
【０００８】
本発明は、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器で推定したδ軸誘起電圧推定値を利用して、同期電動機のδ軸電圧誤差を検出し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているγ軸電圧値を補正しているので、センサレスベクトル制御を用いた場合でも高精度な同期電動機の制御を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
特開平８−３０８２８６号公報に記載されているような同期電動機のセンサレスベクトル制御手法では、回転子の磁軸上に設定されたγ−δ軸座標系に変換されたステータ電流ｉγ、ｉδと、前回推定された電流値
【００１１】
【外１】
0004434402.tif 000002
【００１２】
との差とγ−δ軸座標系に変換された電圧指令値Ｖγ、Ｖδを入力とし、γ−δ軸座標系における電流
【００１３】
【外２】
0004434402.tif 000003
【００１４】
と誘起電圧
【００１５】
【外３】
0004434402.tif 000004
【００１６】
および、回転子の速度
【００１７】
【外４】
0004434402.tif 000005
【００１８】
を推定している。
【００１９】
ここで、以下
【００２０】
【外５】
0004434402.tif 000006
【００２１】
を、ｉ^γ（ｋ）、ｉ^δ（ｋ）として表現し、
【００２２】
【外６】
0004434402.tif 000007
【００２３】
を、ε^γ（ｋ）、ε^δ（ｋ）として表現し、
【００２４】
【外７】
0004434402.tif 000008
【００２５】
ω^rmとして表現する。
【００２６】
本実施形態では、このようなセンサレスベクトル制御手法において、時刻ｋ・Ｔｓ秒（但し、ｋ＝０、１、２、３、・・・、Ｔｓはサンプリングタイム）において同期電動機に供給される少なくとも２相分のステータ電流を検出し、回転子上に設定したγ−δ座標系に変換することにより、γ軸電流ｉγ（ｋ）、δ軸電流ｉδ（ｋ）を導出し、前回導出したγ軸電流推定値ｉ^γ（ｋ）、δ軸電流推定値ｉ^δ（ｋ）と、γ軸電圧ｖγ（ｋ）、δ軸電圧ｖδ（ｋ）を用い、同期電動機のγ−δ軸座標系における状態方程式を離散値系に展開した。
【００２７】
【数１】
0004434402.tif 000009
【００２８】
この式（１）を用いることにより、時刻（ｋ＋１）Ｔｓ秒における電流推定値ｉ^γ（ｋ＋１）、ｉ^δ（ｋ＋１）、誘起電圧推定値ε^γ（ｋ＋１）、ε^δ（ｋ＋１）が求められる。上記の式（１）より、γ軸電圧・電流方程式は、下記の式（２）のように現される。
【００２９】
【数２】
0004434402.tif 000010
【００３０】
定常状態においては、ｉγ（ｋ＋１）＝ｉγ（ｋ）となるので下記の式（３）が得られる。
【００３１】
【数３】
0004434402.tif 000011
【００３２】
ここで、γ軸に電流を流し磁極を引き込むとγ−δ軸が回転子磁軸と一致し、γ−δ軸の回転子磁軸のずれ量に相当するε^γ（ｋ）は零となり、このときのγ軸電圧・電流方程式は、下記の式（４）となる。
【００３３】
【数４】
0004434402.tif 000012
【００３４】
しかし、電動機抵抗値Ｒsに誤差ΔＲsが存在すると、γ軸電圧・電流方程式は、下記の式（５）のようになる。
【００３５】
【数５】
0004434402.tif 000013
【００３６】
また、ｖγ（ｋ）として、実電圧ではなく電圧指令値を用いるので、実電圧と電圧指令値との間に誤差Δｖγが存在することを考慮すると、γ軸電圧・電流方程式は、下記の式（６）のようになる。
【００３７】
【数６】
0004434402.tif 000014
【００３８】
ここで、ｖγ（ｋ）＝Ｒs・ｉγ（ｋ）を満たすためにε^γ（ｋ）が発生し、下記の式（７）に示されるような、抵抗誤差ΔＲsを傾きとし、電圧誤差Δｖγを切片とする一次方程式が導き出される。
【００３９】
【数７】
0004434402.tif 000015
【００４０】
この式（７）を用いて、γ軸に異なる電流を流し、その時のγ軸誘起電圧推定値ε^γ（ｋ）が等しくなるように抵抗誤差ΔＲsを調整し、その時のγ軸誘起電圧推定値ε^γ（ｋ）が零となることにより電圧誤差Δｖγを求め、このγ軸電圧誤差を、同期電動機の回転速度、磁極位置を推定する際に使用するγ軸電圧ｖγ（ｋ）に反映することにより推定精度が高くなる。
【００４１】
本実施形態の同期電動機の制御方法を具体的に構成した制御装置を図１に示す。
【００４２】
本実施形態の同期電動機の制御装置は、δ軸速度コントローラ１と、δ軸電流コントローラ２と、γ軸電流コントローラ３と、ベクトル制御回路４と、インバータ回路５と、相変換器７と、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器８と、角速度導出器９と、ずれ角導出器１０と、γ−δ軸位置補正器１１と、γ軸・δ軸電流補正器１２と、電動機定数同定器１３とから構成されている。
【００４３】
そして、本実施形態の同期電動機の制御装置は、角速度指令値ωrm*、γ軸電流指令値ｉγ*を入力し、同期電動機６の制御を行っている。
【００４４】
δ軸速度コントローラ１は、角速度指令値ωrm*と角速度推定値ω^rmを入力し、これらの値の偏差からδ軸電流指令値ｉδ*を算出する。δ軸電流コントローラ２は、δ軸電流指令値ｉδ*と補正後のδ軸電流推定値ｉ^^δとの偏差からδ軸電圧指令値ｖδ*を算出する。γ軸電流コントローラ３は、γ軸電流指令値ｉγ*と補正後のγ軸電流推定値ｉ^＾γとの偏差からγ軸電圧指令値ｖγ*を算出する。
【００４５】
ベクトル制御回路４は、電圧指令値ｖδ*とｖγ*とγ−δ軸位置補正器１１から出力されるγ−δ軸位置を入力し、電圧指令絶対値（ｖδ2＋ｖγ2）1/2とγ軸からの電圧出力方向の位相である電圧指令位相ｔａｎ-1（ｖδ／ｖγ）を出力する。インバータ回路５は、ベクトル制御回路４からの電圧指令絶対値（ｖδ2＋ｖγ2）1/2と電圧指令位相ｔａｎ-1（ｖδ／ｖγ）を用いて、同期電動機６の点弧を実施する。相変換器７は、同期電動機６のステータ電流ｉu、ｉvを回転子の磁軸上に設定されたγ−δ軸座標系の電流であるγ軸電流ｉγ、δ軸電流ｉδに変換する。
【００４６】
γ−δ軸電流・誘起電圧推定器８は、相変換器７により変換されたγ軸電流ｉγ、δ軸電流ｉδと、γ−δ軸の位置と、電圧指令値ｖδ*、ｖγ*を入力し、上記の式（１）の演算を実施し、γ軸、δ軸電流推定値ｉ^γ、ｉ^δと、γ軸、δ軸誘起電圧推定値ε^γ、ε^δを出力する。また、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器８は、電動機定数同定器１３から、抵抗誤差ΔＲs、γ軸電圧誤差Δｖγを入力すると、γ−δ軸電流推定値ｉ^γ、ｉ^δと、γ−δ軸誘起電圧推定値ε^γ、ε^δを算出する際に使用する電動機抵抗値Ｒsおよびγ軸電圧ｖγを補正する。
【００４７】
角速度導出器９は、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器８において求められたγ軸誘起電圧推定値ε^γおよびδ軸誘起電圧推定値ε^δを入力し、角速度推定値ω^rmを算出する。ずれ角導出器１０は、角速度導出器９において算出された角速度推定値ω^rmと、γ軸誘起電圧推定値ε^γとを用いて、γ−δ軸とｄ−ｑ軸とのずれ角θeを算出する。γ−δ軸位置補正器１１は、ずれ角導出器１０において算出されたずれ角度θeを用いて、γ−δ軸位置の補正を行う。γ軸・δ軸電流補正器１２は、γ−δ軸位置補正器１１により補正されたγ−δ軸位置に基き、δ軸電流推定値ｉ^δおよびγ軸電流推定値ｉ^γを補正し、補正された後のδ軸電流推定値ｉ^^δおよびγ軸電流推定値ｉ^^γとして出力する。
【００４８】
電動機定数同定器１３は、γ軸電流コントローラ３に対して数種類のγ軸電流指令値ｉγ*を出力し、その時のγ−δ軸電流・誘起電圧推定器８から出力されるそれぞれのγ軸誘起電圧推定値ε^γの偏差が零に近づくように抵抗誤差ΔＲｓを計算し、この偏差が零に近づいた時点でのγ軸誘起電圧推定値ε＾γをγ軸電圧誤差ΔＶγとしてγ−δ軸電流・誘起電圧推定器８に伝達する。
【００４９】
次に、電動機定数同定器１３における処理を図２のフローチャートを参照して説明する。
【００５０】
先ず、γ軸に磁軸を引き込むためにγ軸に図３に示すパターンに従ってγ軸電流ｉγを流す（ステップ１００）。図３において、γ軸電流ｉγを時刻Ｔ1において引き込み電流ｉγ0となるように立ち上げ、γ軸電流ｉγがｉγ0となった状態が安定するようにそのままの状態を時刻Ｔ2まで維持し、引き込みを完了する（ステップ１１０）。その他のステップでγ軸に電流を流してγ軸誘起電圧推定値ε^γを読み込む時も同様にして時刻Ｔ1及び時刻Ｔ2まで待つものとする。
【００５１】
次に、γ軸に電流ｉ1を流し（ステップ１２０）、その時のγ軸誘起電圧推定値ε^γ1を求める（ステップ１３０）。さらに、γ軸に電流ｉ2を流し（ステップ１４０）、その時のγ軸誘起電圧推定値ε^γ2を求める（ステップ１５０）。ここで、γ軸電流ｉ1とｉ2はある程度離れた電流値を設定する。
【００５２】
次に、ステップ１２０及びステップ１４０で与えたγ軸電流ｉ1、ｉ2並びにγ軸電流指令値ｉ*γを変化させた時のステップ１３０、１５０で求めたγ軸誘起電圧ｖγの偏差から、式（７）を用いて抵抗誤差ΔＲsを計算し、現在設定されている電動機抵抗値Ｒsの補正を行う（ステップ１６０）。そして、この抵抗誤差ΔＲsが予め設定された値以下となり電動機抵抗値Ｒsが目標とする精度まで達したと判定されると抵抗誤差計算を完了し、抵抗誤差ΔＲsが予め設定された値より大きい場合には、電動機抵抗値Ｒsは目標とする精度に達していないと判定し、ステップ１２０〜１６０までの処理を電動機抵抗値Ｒsが目標とする精度に達するまで繰り返す（ステップ１７０）。
【００５３】
次に、抵抗誤差ΔＲsが予め設定された値以下となり、電動機抵抗値Ｒsが目標とする精度に達したと判定された時のγ軸誘起電圧推定値ε^γ1及びε^γ2の平均値を求め、γ軸電圧誤差Δｖγを求める（ステップ１８０）。
【００５４】
本実施形態では、γ軸電流指令値ｉ*γを変化させた時のγ−δ軸電流・誘起電圧推定器８で推定したγ軸誘起電圧推定値ε^γのオフセットを利用して、同期電動機６のγ軸電圧誤差Δｖγを検出し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器８に設定されているγ軸電圧値ｖγを補正しているので、センサレスベクトル制御を用いた場合でも高精度な同期電動機６の制御を実現することができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態の同期電動機の制御方法について説明する。
【００５６】
上記第１の実施形態の同期電動機の制御装置および方法では、γ軸電圧指令値ｖ*γと、実際のγ軸電圧ｖγとの間の偏差であるγ軸電圧誤差Δｖγを求めて、同期電動機の回転速度、磁極位置の推定を行う際の電圧値の補正を行っている。これに対して、本実施形態の同期電動機の制御方法は、δ軸電圧指令値ｖ*δと、実際のδ軸電圧ｖδとの間の偏差を求めて、同期電動機の回転速度、磁極位置の推定を行う際の電圧値の補正を行うようにしたものである。
【００５７】
第１の実施形態において示した式（１）を用いることにより、時刻（ｋ＋１）Ｔｓ秒における電流推定値ｉ^γ（ｋ＋１）、ｉ^δ（ｋ＋１）、誘起電圧推定値ε^γ（ｋ＋１）、ε^δ（ｋ＋１）が求められる。上記の式（１）より、δ軸電圧・電流方程式は、下記の式（８）のように現される。
【００５８】
【数８】
0004434402.tif 000016
【００５９】
定常状態においては、ｉ^δ（ｋ＋１）＝ｉ^δ（ｋ）、 ｉγ（ｋ）＝ｉ^γ（ｋ）、 ｉδ（ｋ）＝ｉ^δ（ｋ）となるので下記の式（９）が得られる。
【００６０】
【数９】
0004434402.tif 000017
【００６１】
ここで、無負荷だと、トルク成分電流であるδ軸電流ｉ^δ（ｋ）は零となり、このときのδ軸電圧・電流方程式は、下記の式（１０）となる。
【００６２】
【数１０】
0004434402.tif 000018
【００６３】
しかし、ｄ軸インダクタンスＬdに誤差ΔＬdが存在すると、δ軸電圧・電流方程式は、下記の式（１１）のようになる。
【００６４】
【数１１】
0004434402.tif 000019
【００６５】
また、ｖδ（ｋ）として、実電圧ではなく電圧指令値を用いるので、実電圧と電圧指令値との間にγ軸電圧誤差Δｖδが存在することを考慮すると、δ軸電圧・電流方程式は、下記の式（１２）のようになる。
【００６６】
【数１２】
0004434402.tif 000020
【００６７】
ここで、式（１０）を満たすためにΔＬd・ω^rm・ｉ^γとΔｖδを打ち消すためのΔε^δが発生し、下記の式（１３）が成立する。
【００６８】
【数１３】
0004434402.tif 000021
【００６９】
ここで、同期電動機が一定速度で回転しているとすると、式（１３）はΔＬdを傾きとし、電圧誤差Δｖδを切片とする一次方程式となる。γ軸に電流を流し、位相を固定すると、ω^rm（ｋ）＝０より、上記の式（１３）は下記の式（８）のようになる。
【００７０】
【数１４】
0004434402.tif 000022
【００７１】
この式（１４）を用いて、γ軸に電流を流し、位相を固定した時のγ軸誘起電圧推定値ε^δ（ｋ）より、実電圧と電圧指令値の間の誤差Δｖδを補正する。
【００７２】
本実施形態の同期電動機の制御方法を具体的に構成した制御装置を図４に示す。
【００７３】
本実施形態の同期電動機の制御装置は、図１に示した第１の実施形態の制御装置に対して、電動機定数同定器１３を電動機定数同定器２３に置き換え、γ-δ軸電流・誘起電圧推定器８をγ-δ軸電流・誘起電圧推定器２８に置き換えたものである。
【００７４】
γ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８は、相変換器７により変換されたγ軸電流ｉγ、δ軸電流ｉδと、γ−δ軸の位置と、電圧指令値ｖδ*、ｖγ*を入力し、上記の式（１）の演算を実施し、γ軸、δ軸電流推定値ｉ^γ、ｉ^δと、γ軸、δ軸誘起電圧推定値ε^γ、ε^δを出力する。また、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８は、電動機定数同定器２３から、δ軸電圧誤差Δｖδを入力すると、γ−δ軸電流推定値ｉ^γ、ｉ^δと、γ−δ軸誘起電圧推定値ε^γ、ε^δを算出する際に使用するδ軸電圧ｖδを補正する。
【００７５】
電動機定数同定器２３は、γ軸電流コントローラ３に対してγ軸電流指令値ｉγ*を出力し、その時のγ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８から出力されるδ軸誘起電圧推定値ε^δより、δ軸電圧誤差Δｖδを計算し、このδ軸電圧誤差Δｖδをγ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８に伝達する。
【００７６】
また、本実施形態では、角速度指令ω*rm＝０、角速度推定値ω^rm＝０がδ軸速度コントローラ１に入力される。
【００７７】
次に、本実施形態における電動機定数同定器２３の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
先ず、γ軸に磁軸を引き込むためにγ軸に図３に示すパターンに従ってγ軸電流ｉγを流す（ステップ２００）。図３において、γ軸電流ｉγを時刻Ｔ1において引き込み電流ｉγ0となるように立ち上げ、γ軸電流ｉγがｉγ0となった状態が安定するようにそのままの状態を時刻Ｔ2まで維持し、引き込みを完了する（ステップ２１０）。その他のステップでγ軸に電流を流してγ軸誘起電圧推定値ε^γを読み込む時も同様にして時刻Ｔ1及び時刻Ｔ2まで待つものとする。
【００７９】
次に、その時のδ軸誘起電圧推定値ε^δを求める（ステップ２２０）。
【００８０】
次に、ステップ２２０において求めたδ軸誘起電圧推定値ε^δから、上記の式（１４）を用いてδ軸電圧誤差Δｖδを計算し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８に伝達する。γ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８では、伝達されたδ軸電圧誤差Δｖδを用いて、電動機の回転速度、磁極位置の推定を行う際に使用するδ軸電圧ｖδの補正を行う（ステップ２３０）。
【００８１】
本実施形態では、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８で推定したδ軸誘起電圧推定値ε^δを利用して、同期電動機６のδ軸電圧誤差Δｖδを検出し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器２８に設定されているγ軸電圧値ｖδを補正しているので、センサレスベクトル制御を用いた場合でも高精度な同期電動機６の制御を実現することができる。
【００８２】
上記第１および第２の実施形態において説明した同期電動機の制御方法をソフトウェアにより構成してインバータ装置に組み込むようにすることもできる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、下記のような効果を有する。
（１）本発明は、γ軸電流指令値を変化させた時のγ−δ軸電流・誘起電圧推定器で推定したγ軸誘起電圧推定値のオフセットを利用して、同期電動機のγ軸電圧誤差を検出し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているγ軸電圧値を補正しているので、センサレスベクトル制御を用いた場合でも高精度な同期電動機の制御を実現することができる。
（２）本発明は、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器で推定したδ軸誘起電圧推定値を利用して、同期電動機のδ軸電圧誤差を検出し、γ−δ軸電流・誘起電圧推定器に設定されているγ軸電圧値を補正しているので、センサレスベクトル制御を用いた場合でも高精度な同期電動機の制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１中の電動機定数同定器１３の動作を示すフローチャートである。
【図３】γ軸に磁軸を引き込むためのγ軸電流ｉγの変化を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の同期電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図４中の電動機定数同定器２３の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    δ軸速度コントローラ
２    δ軸電流コントローラ
３    γ軸電流コントローラ
４    ベクトル制御回路
５    インバータ回路
６    同期電動機
７    相変換器
８    γ−δ軸電流・誘起電圧推定器
９    角速度導出器
１０    ずれ角導出器
１１    γ−δ軸位置補正器
１２    γ軸・δ軸電流補正器
１３    電動機定数同定器
２３    電動機定数同定器
２８    γ−δ軸電流・誘起電圧推定器
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０ステップ
２００、２１０、２２０、２３０    ステップ
【図１】
0004434402.tif 000023
【図２】
0004434402.tif 000024
【図３】
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【図４】
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【図５】
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