(57)【要約】【課題】永久磁石形同期モータにおいて、高効率、低ノイズ、かつ頑丈で、安定な作動が可能となるよう、モータの複数のパラメータを、複数の永久磁石形同期モータを識別するモータコントローラにより推定する方法を提供する。【解決手段】指定された一定のロータ角において、制御されたＤＣモータ電流を供給する過程と、モータ電圧のｑ軸成分を測定する過程と、ＰＭＳモータを停止状態に保持する過程と、コントローラパラメータの最初の１組を選択する過程と、モータ電圧のｑ軸成分を０とし、時定数Ｔsを測定する過程と、一定のトルクで、予め設定した目標速度に到達するまで、ＰＭＳモータを加速する過程と、予め設定した目標速度ωtargetに到達するまで、全加速時間ｔaccelerateを測定する過程と、ステータ電流を０にした後、直ちに、モータ電圧のｑ軸成分とモータの回転速度ωfreewheelを測定する過程と、ＰＭＳモータの電気定数ｋE、負荷慣性Ｊ、およびコントローラパラメータの組を算出する過程とを含むようにする。【選択図】図１
2007060897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石形同期モータ（ＰＭＳモータ）の複数のパラメータを、複数のＰＭＳモータを識別するモータコントローラにより推定する方法であって、
指定された一定のロータ角において、制御されたＤＣモータ電流を供給する過程と、
最初の一過性電流が消失した後、ＰＭＳモータの複数の巻線間に印加されるモータ電圧のｑ軸成分ｖqを測定する過程と、
ＰＭＳモータを、モータ電圧のｑ軸成分ｖqがステータ抵抗および停止電流Ｉparkに比例する停止状態に保持する過程と、
コントローラパラメータの最初の１組を選択する過程と、
モータ電圧のｑ軸成分ｖqを０とする過程と、
モータ電流のｑ軸成分ｉqの指数関数的な減衰に対応する時定数Ｔsを測定する過程と、
一定のトルクで、予め設定した目標速度に到達するまで、ＰＭＳモータを加速する過程と、
予め設定した目標速度ωtargetに到達するまで、全加速時間ｔaccelerateを測定する過程と、
モータ電流のｑ軸成分ｉqの参照値ｉq(ref)、およびモータ電流のｄ軸成分ｉdの参照値ｉd(ref)がともに０になったときに、ステータ電流を０とする過程と、
ステータ電流を０とした後、直ちに、モータ電圧のｑ軸成分ｖqとモータの回転速度ωfreewheelを測定する過程と、
モータ電圧のｑ軸成分ｖqとモータの回転速度ωfreewheelの各測定値に基づき、ＰＭＳモータの電気定数ｋEを算出する過程と、
負荷慣性Ｊを、すでに測定された全加速時間ｔaccelerateに基づいて算出する過程と、
測定されたモータパラメータに基づき、コントローラパラメータの組を算出する過程とを含む方法。
【請求項２】
ＰＭＳモータの突起が無視しうるものであり、ＰＭＳモータのインダクタンスＬのｑ軸成分とｄ軸成分が、ＰＭＳモータのインダクタンスＬに等しく、かつ制御されたＤＣモータ電流のｑ軸成分ｉq(ref)がＩparkに等しく、同じくｄ軸成分ｉd(ref)が０に等しいと仮定することを特徴とする請求項１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項３】
ステータ電流を０としたときに、モータ電圧のｑ軸成分ｖqが起電力に等しくなることを利用する請求項１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項４】
モータ電圧のｑ軸成分ｖqとモータの回転速度ωfreewheelの各測定値に基づき、下記数１により、ＰＭＳモータの電気定数ｋEを算出する過程をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【数１】
2007060897.tif 000021
【請求項５】
前記ＰＭＳモータの電気定数ｋEは、ｐ・λ（ｐは極の対の数であり、λは、ステータの各相においてロータの永久磁石によって生起される磁束の振幅である）に等しいものとして扱うことを特徴とする請求項４記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項６】
前記負荷慣性Ｊを、すでに測定された全加速時間ｔaccelerateに基づき、下記数２により算出することを特徴とする請求項５記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【数２】
2007060897.tif 000022
【請求項７】
ノイズを除去するため、前記モータ電圧のｑ軸成分ｖqにフィルタリング処理を施す過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項８】
前記制御されたＤＣモータ電流を供給する過程、および前記モータ電圧のｑ軸成分ｖqを測定する過程の後、前記ＰＭＳモータを停止させる過程の前に、所定の時間待機する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項９】
前記ＰＭＳモータを停止させる過程の間におけるステータ抵抗Ｒsを、前記モータ電圧のｑ軸成分ｖqの測定値に基づいて、Ｒs＝ｖq／Ｉparkにより求めることを特徴とする請求項１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項１０】
前記ＰＭＳモータのインダクタンスＬを、既知の時定数Ｔsに基づき、Ｌ＝Ｔs／Ｒs（Ｒsはステータ抵抗）により求めることを特徴とする請求項９記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項１１】
モータ電流のｑ軸成分ｉqが定常電流Ｉsteadyに等しくなったときに実現される一定のモータ速度ωsteadyに到達した場合に、摩擦係数Ｆを推定する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【請求項１２】
前記摩擦係数Ｆを、下記数３により算出することを特徴とする請求項１１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【数３】
2007060897.tif 000023
【請求項１３】
前記数２により与えられる摩擦係数Ｆの推定値を、下記数４に示す因子によって修正する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載のＰＭＳモータのパラメータを推定する方法。
【数２】
2007060897.tif 000024
【数４】
2007060897.tif 000025
【請求項１４】
永久磁石形同期モータ（ＰＭＳモータ）の複数のパラメータを、複数のＰＭＳモータを識別するモータコントローラにより推定する方法であって、
指定された一定のロータ角において、制御されたＤＣモータ電流を供給すること、ＰＭＳモータを、モータ電圧のｑ軸成分がステータ抵抗と停止電流に比例する停止状態に保持すること、およびコントローラパラメータの最初の１組を選択することを含む第１の段階を実行する過程と、
モータ電圧のｑ軸成分を０とすること、モータ電流のｑ軸成分の指数関数的な減衰に対応する時定数Ｔsに従い、一定のトルクで、予め設定した目標速度に到達するまで、ＰＭＳモータを加速すること、および制御されたＤＣモータ電流が０になったときに、予め設定した目標速度に到達するまでの全加速時間を利用して、ステータ電流が０となるように制御することを含む第２の段階を実行する過程と、
ステータ電流を０にした後直ちに測定されたモータ電圧のｑ軸成分とモータの回転速度の値に基づき、ＰＭＳモータの電気定数を算出すること、負荷慣性Ｊを、すでに測定された全加速時間に基づいて算出すること、および測定されたモータパラメータに基づき、コントローラパラメータの組を算出することを含む第３の段階を実行する過程とを含む方法。
【請求項１５】
永久磁石形同期モータ（ＰＭＳモータ）をパルス幅変調によって制御しつつ駆動し、かつ複数のＰＭＳモータを識別するために、複数のモータパラメータを推定するモータコントローラであって、
ＰＭＳモータの所望の速度を設定する速度ループと、
モータ電流のｑ軸成分ｉqを制御する第１の電流ループと、
モータ電流のｄ軸成分ｉdを制御する第２の電流ループと、
クラーク変換によって得られた電流ｉα，ｉβ、および逆パーク変換によって得られた電流ｖα，ｖβを入力され、かつロータの回転角θrおよびロータ速度の観測値ωobsを出力する速度観測回路とを備え、
前記モータ電流のｄ軸成分ｉdは、ロータの磁束ベクトルと平行なｄ軸に投影されるステータ電流と等価であり、前記モータ電流のｑ軸成分ｉqは、ロータの磁束ベクトルと直交するｑ軸に投影されるステータ電流と等価であり、
前記各ループは、測定されたモータパラメータに基づいて調整されるパラメータを有する補償器と、モータパラメータを推定するプロセッサとを具備し、このプロセッサは、
指定された一定のロータ角において、制御されたＤＣモータ電流を供給する過程と、
最初の一過性電流が消失した後、ＰＭＳモータの複数の巻線間に印加されるモータ電圧のｑ軸成分ｖqを測定する過程と、
ＰＭＳモータを、モータ電圧のｑ軸成分ｖqがステータ抵抗と停止電流Ｉparkに比例する停止状態に保持する過程と、
コントローラパラメータの最初の１組を選択する過程と、
モータ電圧のｑ軸成分ｖqを０とする過程と、
モータ電流のｑ軸成分ｉqの指数関数的な減衰に対応する時定数Ｔsを測定する過程と、
一定のトルクで、予め設定した目標速度に到達するまで、ＰＭＳモータを加速する過程と、
予め設定した目標速度ωtargetに到達するまで、全加速時間ｔaccelerateを測定する過程と、
モータ電流のｑ軸成分ｉqの参照値ｉq(ref)、およびモータ電流のｄ軸成分ｉdの参照値ｉd(ref)がともに０になったときに、ステータ電流を０とする過程と、
ステータ電流を０にした後、直ちに、モータ電圧のｑ軸成分ｖqとモータの回転速度ωfreewheelを測定する過程と、
モータ電圧のｑ軸成分ｖqとモータの回転速度ωfreewheelの各測定値に基づき、ＰＭＳモータの電気定数ｋEを算出する過程と、
負荷慣性Ｊを、すでに測定された全加速時間ｔaccelerateに基づいて算出する過程と、
測定されたモータパラメータに基づき、コントローラパラメータの組を算出する過程とを含む方法を実施することによって、ＰＭＳモータの複数のパラメータを、複数のＰＭＳモータを識別するモータコントローラにより推定するようになっていることを特徴とするコントローラ。
【請求項１６】
閉ループ電流制御（ＦＯＣ）に基づいて、ＰＭＳモータの速度を制御することを特徴とする請求項１５記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記第１および第２の電流ループは、
(ａ)各スイッチおよびＤＣバス電圧供給電流からゲートパルス信号を受け取り、
(ｂ)ＰＭＳモータの巻線の電流ｉA、ｉBおよびｉCを測定し、
(ｃ)前記測定された電流ｉA、ｉBおよびｉCについて、下記数５で表されるクラーク変換を行い、
【数５】
2007060897.tif 000026
(ｄ)前記クラーク変換によって得られた電流ｉαおよびｉβについて、下記数６で表されるパーク変換を行い、
【数６】
2007060897.tif 000027
(ｅ)前記パーク変換によって得られた電流ｉqおよびｉdから、対応する電圧ｖqおよびｖdを求め、
(ｆ)前記電圧ｖqおよびｖdについて、下記数７で表される逆パーク変換を行い、
【数７】
2007060897.tif 000028
(ｇ)前記逆パーク変換によって得られた電圧ｖαおよびｖβについて、下記数８で表される逆クラーク変換を行い、前記速度ループによって設定される所望の速度でＰＭＳモータを駆動させるために必要な電圧ｖA、ｖBおよびｖCを求めることによって、モータ電流のｑ軸成分ｉqおよびｄ軸成分ｉdを制御することを特徴とする請求項１５記載のコントローラ。
【数８】
2007060897.tif 000029
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国特許仮出願第６０／７１１，１０９号（２００５年８月２５日出願，発明の名称：「永久磁石形センサレス制御の自己同調方法および装置」）に基づくものであり、出願人は、同出願に基づく優先権を主張する。また、本願明細書は、同出願の公開内容を参考としている。
【０００２】
本発明は、永久磁石形同期モータ（ＰＭＳＭ；Permanent Magnet Synchronous Motor。以下、「ＰＭＳモータ」ともいう。）の制御に係り、より詳しくは、モータコントローラによるモータパラメータの推定、およびモータコントローラを推定されたモータパラメータに順応させることに関する。
【背景技術】
【０００３】
モータには、ファン、ポンプ、コンプレッサ、洗濯機等の非常に広範な用途があるが、これらの用途においては、モータは、高効率、低ノイズ、かつ頑丈で、安定な作動を行うことが要求される。
【０００４】
したがって、複数のモータと協働することができ、かつ接続されているモータの各種のパラメータに適応しうる回路が得られるならば、きわめて有用である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、モータの安定な作動を確保するため、モータコントローラを用いてモータパラメータを推定し、モータコントローラの補償パラメータを自動的に調整する手順を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るモータコントローラは、ＰＭＳモータに対して、３点パルス幅変調（ＰＷＭ）を行い、かつ複数のＰＭＳモータを識別するために複数のモータパラメータを推定するコントローラ回路を有している。
【０００７】
このコントローラ回路は、ＰＭＳモータの所望の速度を設定する速度ループと、モータ電流のｑ軸成分ｉqを制御する第１の電流ループと、モータ電流のｄ軸成分ｉdを制御する第２の電流ループと、クラーク変換によって得られた電流ｉα，ｉβ、および逆パーク変換によって得られた電流ｖα，ｖβを入力され、かつロータの回転角θrおよびロータ速度の観測値ωobsを出力する速度観測回路とを備えている。
【０００８】
前記モータ電流のｄ軸成分ｉdは、ロータの磁束ベクトルと平行なｄ軸に投影されるステータ電流と等価であり、前記モータ電流のｑ軸成分ｉqは、ロータの磁束ベクトルと直交しているｑ軸に投影されるステータ電流と等価である。
【０００９】
前記各ループは、ＰＩ(Proportional Integral；比例積分)補償器を備えている。各ＰＩ補償器は、比例ゲイン部分および積分ゲイン部分を有しており、また、一過性電流の間におけるワインドアップ現象を防止するため、積分ゲインに係る部分に上限と下限を有している。
【００１０】
本発明の目的を達成するため、コントローラ回路は、ＰＭＳモータの複数のパラメータを、複数のＰＭＳモータを識別するモータコントローラにより推定する方法を実施する。
【００１１】
この方法の第１の段階においては、指定された一定のロータ角において、制御されたＤＣモータ電流を供給し、ＰＭＳモータを、ＰＭＳモータの複数の巻線の間に印加されるモータ電圧のｑ軸成分が、ステータ抵抗と停止電流に比例する停止状態に保持し、かつコントローラパラメータの最初の１組を選択する。
【００１２】
この方法の第２の段階においては、モータ電圧のｑ軸成分を０とし、モータ電流のｑ軸成分の指数関数的な減衰に対応する時定数Ｔsに従い、一定のトルクで、予め設定した目標速度に到達するまで、ＰＭＳモータを加速し、かつ制御されたＤＣモータ電流が０になったときに、予め設定した目標速度に到達するまでの全加速時間を利用して、ステータ電流が０となるように制御する。
【００１３】
この方法の第３の段階においては、ステータ電流を０にした後直ちに測定されたモータ電圧のｑ軸成分とモータの回転速度に基づき、ＰＭＳモータの電気定数を算出し、前記の加速過程において外部のシャフトトルクが存在せず、さらに摩擦トルクの影響が無視しうる場合には、負荷慣性を、すでに測定された全加速時間に基づいて算出し、かつ測定されたモータパラメータに基づき、所与のモータ電圧のｑ軸成分とモータの回転速度の下で、最適なモータの作動を実現しうる正確なコントローラパラメータの組を算出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＰＭＳモータの複数のパラメータを、複数のＰＭＳモータを識別するモータコントローラにより推定する方法が提供される。また、本発明によれば、複数のモータと協働することができ、かつ接続されている複数のモータの各種のパラメータに適応しうるコントローラ回路が得られ、広範な用途において、モータに、高効率、低ノイズ、かつ頑丈で、安定な作動を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の上記以外の特徴と効果は、添付の図面を参照して行う、以下の詳細な説明から明らかになると思う。
【００１６】
図１は、上述の用途に用いられている典型的な隠極式永久磁石形同期モータコントローラ20のブロック図である。このＰＭＳモータコントローラ20は、Bimal Bose,「Power Electronics and Variable Frequency Drives」，IEEE Computer Society Press（１９９６年１０月）（以下「ボーズ」という）に記載されているＦＯＣ(field-oriented control；閉ループ電流制御）に基づいている。
【００１７】
ＰＭＳモータコントローラ20は、外側に１つの速度ループ、および内側に２つの電流ループを備えている。ＰＭＳモータ18の回転速度は、速度ループ24によって指令される値と等しくなるように制御される。
【００１８】
電流ループ26は、モータ電流のｑ軸成分ｉqを制御し、電流ループ28は、モータ電流のｄ軸成分ｉdを制御する。モータ電流ｉdは、ロータの磁束ベクトルと平行なｄ軸に投影されるモータのステータ電流と等価である。他方、モータ電流ｉqは、ロータの磁束ベクトルと直交するｑ軸に投影されるモータのステータ電流と等価である（上記ボーズを参照）。
【００１９】
ｄ−ｑ座標におけるＰＭＳモータのパフォーマンスを表すモデルは、インターネット（ＵＲＬ：www.mathworks.com）から得られるSimulink(登録商標)の「Mathworks: SimPowerSystems Library」に記載されている、下記数１〜数５に示す式(１)〜(５)によって与えられる。
【数１】
2007060897.tif 000003
【数２】
2007060897.tif 000004
【数３】
2007060897.tif 000005
【数４】
2007060897.tif 000006
【数５】
2007060897.tif 000007
【００２０】
上記式(１)〜(５)における変数とパラメータの定義は、次の通りである。
Ｌq  インダクタンスのｑ軸成分
Ｌd  インダクタンスのｄ軸成分
Ｒs   ステータの巻線抵抗（ステータ抵抗）
ｉq  電流のｑ軸成分
ｉd  電流のｄ軸成分
ｖq  モータ電圧のｑ軸成分
ｖd  モータ電圧のｄ軸成分
ωr  ロータの角速度
λ   ステータの各相においてロータの永久磁石によって生起される磁束の振幅
ｐ   極の対の数
Ｔe  電磁トルク
Ｊ   ロータと負荷の結合慣性
Ｆ   ロータと負荷の結合粘性摩擦
θr  ロータの回転位置
Ｔm   シャフトのトルク
【００２１】
電流ループ26,28は、それぞれ、モータ電流のｑ軸成分ｉqとｄ軸成分ｉdを求める。このため、位相電流の合成セクション30は、２つのゲートパルス信号41を受け取り、電流の値ｉA，ｉB，ｉCをクラーク変換セクション32へ送る。クラーク変換セクション32は、これらの電流ｉA，ｉB，ｉCについて、下記数６で示すクラーク(Clarke)変換を行い、変換後の電流ｉα，ｉβをパーク変換セクション34へ出力する。
【数６】
2007060897.tif 000008
【００２２】
パーク変換セクション34においては、下記数７で示すパーク(Park)変換を行い、モータ電流のｑ軸成分ｉqとｄ軸成分ｉdを算出する。このモータ電流ｉq，ｉdは、参照値ｉq(ref)，ｉd(ref)と合計された後、ＰＩ補償器56,58によって電圧ｖq，ｖdに変換され、逆パーク変換セクション36へ送られる。
【数７】
2007060897.tif 000009
【００２３】
逆パーク変換セクション36においては、下記数８で示す逆パーク変換が行われる。
【数８】
2007060897.tif 000010
【００２４】
上記の逆パーク変換によって得られた電圧ｖα，ｖβは、逆クラーク変換セクション38へ送られ、下記数９で示す逆クラーク変換が行われる。得られたｖA，ｖB，ｖCは、パルス幅変調セクション40へ送られる。パルス幅変調セクション40は、ＰＭＳモータ18を駆動する電源インバータ16へ送るゲートパルスを生成する。
【数９】
2007060897.tif 000011
【００２５】
速度ループ24の速度／ロータ角観測セクション42は、クラーク変換セクション32からクラーク変換によって得られた電流ｉα，ｉβを、また逆パーク変換セクション36から逆パーク変換によって得られた電流ｖα，ｖβを受け取り、ロータの速度と回転位置θrを設定する際の参照値として、パーク変換セクション34と逆パーク変換セクション36へ、観測されたロータ速度ωobsを出力する。速度／ロータ角観測セクション42については、米国特許第６，９１０，３８９号に一例が記載されている。
【００２６】
コントローラ20は、合計３つのＰＩ補償器（速度ループ24においてＰＩ補償器54、電流ループ26においてＰＩ補償器56、および電流ループ28においてＰＩ補償器58）を備えている。各ＰＩ補償器は、比例ゲイン部分と積分ゲイン部分を有している。また、各ＰＩ補償器は、一過性電流が流れている間におけるワインドアップ現象を防止するため、積分ゲイン部分に上限と下限を有している。
【００２７】
上述の各ゲイン部分と上限・下限のパラメータは、予定されるモータパラメータと作動条件の下で、安定な作動を確実に実現するように同調される。両ゲイン部分と上限・下限のパラメータが、１組のモータパラメータに基づいて選択される場合には、これらのパラメータを、他のモータを駆動するために用いるならば、作動が不安定となる。
【００２８】
本発明は、モータの安定な作動を確保するため、モータコントローラを用いてモータパラメータを推定し、かつ補償パラメータを自動的に調整する方法と装置を提供するものである。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態においては、ＰＭＳモータの突起は、無視しうるものと仮定する。すなわち、Ｌd＝Ｌq＝Ｌである。
【００３０】
図２は、モータパラメータを推定する手順100を示す流れ図である。過程102においては、指定された一定のロータ角において、制御されたＤＣモータ電流ｉq(ref)＝Ｉparkおよびｉd(ref)＝０（図１参照）を供給する。最初の一過性電流が通過した後、過程104において、印加されたモータ電圧のｑ軸成分ｖqを、ノイズを減衰させるためにフィルタ処理にかけ、ついで過程106において求める。
【００３１】
過程108においては、制御されたＤＣ電流が十分に長い時間供給された後に、ＰＭＳモータを待機させ、過程110においても、ＰＭＳモータは、停止させたままにする。その後、複数の巻線間に印加されたモータ電圧のｑ軸成分ｖqは、ステータ抵抗および停止電流Ｉparkに比例することとなる。したがって、ステータ抵抗Ｒは、求めたｖqの値に基づき、Ｒ＝Ｖq／Ｉparkとして算出することができる。
【００３２】
過程112においては、モータパラメータの予期される範囲において、上記過程102〜108の間に、モータが安定に作動するように、コントローラパラメータの最初の１組を選択する。一方、モータパラメータが既知でない場合には、２つのＰＭＳモータの巻線間に、小さなＤＣ電圧Ｖparkを印加するべきである。また、生起したＤＣ電流Ｉparkは、平均化した後、記録するべきである。ついで、ステータ抵抗値Ｒを、Ｒ＝ｋ・(Ｖpark／Ｉpark)として算出する。
【００３３】
過程114においては、値が０であるモータ電圧のｑ軸成分ｖqを印加し、ついで、過程116において、ｉqの指数関数的な減衰に対応する時定数Ｔsを測定する。時定数Ｔsは、ステータの巻線抵抗ＲとインダクタンスＬに依存する。したがって、インダクタンスＬは、既知のＴsに基づき、Ｌ＝Ｔs・Ｒとして算出される。
【００３４】
過程118においては、一定のトルク（一定の電流値ｉq(ref)＝Ｉacc）で、予め設定した目標速度ωtargetに到達するまで、ＰＭＳモータを加速させ、ついで、過程120において、全加速時間ｔaccelerateを測定する。目標速度ωtargetに到達した場合には、過程122において、ステータ電流を０とする。このとき、ｉq(ref)＝０、およびｉd(ref)＝０である。
【００３５】
過程124においては、ステータ電流を０にした後、モータ電圧のｑ軸成分ｖqとモータの回転速度ωfreewheelを直ちに測定する。ステータ電流を０とすると、モータ電圧のｑ軸成分ｖqは、起電力（ＥＭＦ）に等しくなる。そこで、過程126において、モータ電圧のｑ軸成分ｖqの測定値とモータの回転速度ωfreewheelに基づき、ＰＭＳモータの電気定数ｋEを、下記数１０により算出する。
【数１０】
2007060897.tif 000012
ここで、ｋEは、上記数１〜数５に示すＰＭＳモータのパフォーマンスモデルにおいては、ｐ・λに等しい。
【００３６】
外部のシャフトによるトルクが存在せず、かつ過程118における加速中の摩擦トルクの影響が無視できると仮定しうる場合には、過程128において、負荷慣性Ｊを、すでに測定された全加速時間ｔaccelerateに基づいて、下記数１１によって算出する。
【数１１】
2007060897.tif 000013
【００３７】
過程132においては、測定されたモータパラメータに対して、最適な稼動を与えるコントローラパラメータの正確な値の組が、モータコントローラ20によって算出される。この後、ＰＭＳモータは、フォワードキャッチスピンによって、制御された速度で再始動される。過程118において、電流ｉq＝Ｉsteadyに対応する一定のモータ速度に到達した場合には、摩擦定数Ｆが、下記数１２によって推定される。
【数１２】
2007060897.tif 000014
【００３８】
摩擦係数Ｆが推定されると、上記数１１で与えられるＪの算出式が、下記数１３で表される因子によって修正される。
【数１３】
2007060897.tif 000015
数１３における下記数１４は、過程118における加速中に記録される。
【数１４】
2007060897.tif 000016
【００３９】
パワーインバータステージでトランジスタにデットタイム、および有限な上昇／下降時間が存在する場合には、指令された電圧および電流、ならびに実際に適用される電圧および電流の間に差が生じる。モータパラメータを正確に推定するためには、これらのデットタイム、および有限な上昇／下降時間を知り、上述の計算のために補償する必要がある。
【００４０】
上述の方法は、図１に示すような、コンピュータプログラムを実行するデジタルプロセッサ100において実施することができる。デジタルプロセッサは、種々の入力を受け、上述の方法を実施しつつモータを制御するための出力を行う。すなわちこのデジタルプロセッサは、モータパラメータを推定するために、モータを駆動させるべく、上記のような入力を受ける。
【００４１】
以下に説明するのは、上記図２の手順の例である。ここでは、複数の８極ＰＭＳモータ（例えば、０．２５Ωの分路を有するＧＭ−３００型ＰＭＳモータと、０．５Ωの分路を有する他のＰＭＳモータ）を識別する。まず、１００Ｖと２００Ｖの定格電圧を有するＰＭＳモータ群を識別するために、ＤＣバス電圧を測定する。
【００４２】
０．２Ａの停止電流Ｉparkを供給し（過程102）、かつ、ノイズ除去のためローパスフィルタにかけ、最初の一過性電流が通過した後、モータ電圧のｑ軸成分Ｖq*を測定する（過程106）。定格電圧が１００ＶのＰＭＳモータの場合、パラメータは、最初に、ＡＭ５０−３７型ＰＭＳモータについて同調される。一方、定格電圧が１００ＶのＰＭＳモータについては、パラメータは、最初に、ＧＭ３００型ＰＭＳモータについて同調される。
【００４３】
ＰＭＳモータが、０．２Ａの停止電流の下に、所望の角度０で停止しているときには（過程110）、２つの励磁巻線間における電圧降下は、一定の抵抗を受け、ステータ抵抗Ｒsのみによって決まる。したがって、ステータ抵抗Ｒsは、印加電圧Ｖg*を用いて、下記数１５により求まる。
【数１５】
2007060897.tif 000017
【００４４】
計算されたステータ抵抗Ｒsに基づき、定格電圧が２００ＶのＰＭＳモータに対するステータ抵抗Ｒsが６〜１３Ωの範囲にある場合を除いて、すべてのモータについて識別がなされる。このようなモータの型式が紛らわしい場合には、ＰＭＳモータは、ＧＭ３００型、ＰＭ１００−８１ＦＷ型、またはＰＭ１００−７１ＦＷ型のいずれとも認識されうる。
【００４５】
ついで、ゼロ電圧が印加され（過程114）、モータ電流のｑ軸成分ｉqの指数関数的減衰に対応する時定数Ｔsが測定される（過程116）。時定数Ｔsは、ステータの巻線抵抗ＲsとインダクタンスＬsに依存するため、Ｌsは、既知の時定数Ｔsを用いて、下記数１６により求まる。
【数１６】
2007060897.tif 000018
【００４６】
モータは、一定のトルク（モータ電流ｉqが０．２Ａ）で、定格速度の１／３となる目標速度まで加速される（過程118）。上述の紛らわしいケースにおいては、モータパラメータは、ＧＭ３００型モータについて同調され、モータは、ＧＭ３００型モータの目標速度（３００rpm）まで加速される。ついで、全加速時間ｔaccelerateを測定する（過程120）。目標速度に到達すると、制御されたステータ電流Ｉs＝０が与えられる（過程122）。この後直ちに、印加されたモータ電圧のｑ軸成分Ｖq*とモータ速度ωを求める（過程124）。
【００４７】
制御されたステータ電流Ｉs＝０が与えられると、印加されたモータ電圧の軸成分Ｖq*は、起電力に等しくなる。したがって、ＰＭＳモータの電気定数ｋEは、モータ電圧のｑ軸成分の測定値Ｖq*とモータ速度の測定値ωに基づいて、下記数１７により計算することができる。
【数１７】
2007060897.tif 000019
【００４８】
ＰＭＳモータの電気定数ｋEとステータ抵抗Ｒsの両方が分かっている場合には、モータの型式は、紛らわしい場合であっても、確実に同定される。ついで、同定されたモータの型式に基づいて、９組の予め記憶されていたコントローラパラメータのうちの１組が選択される。
【００４９】
この後、すでに測定された全加速時間ｔaccelerateに基づいて、下記数１８により、負荷慣性Ｊを計算する（過程128）。
【数１８】
2007060897.tif 000020
ここで、ｋTは、特定の型式のモータについてのデータシートパラメータである。
最後に、判明したモータの型式と負荷慣性に対して、正確なモータパラメータの組を選択し、フォワードキャッチスピンにより、モータを再始動させる。
【００５０】
以上、本発明を、特定の実施形態に即して説明してきたが、当業者ならば、これ以外の変更例や用途も明らかであると思われる。したがって、本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る永久磁石形同期モータ（ＰＭＳモータ）コントローラのブロック図である。
【図２】図１に示すＰＭＳモータコントローラにおけるモータパラメータを推定する手順の流れ図である。
【符号の説明】
【００５２】
16  電源インバータ
18  ＰＭＳモータ
20  隠極式永久磁石形同期モータコントローラ
24  速度ループ
26  電流ループ
28  電流ループ
30  位相電流の合成セクション
32  クラーク変換セクション
34  パーク変換セクション
36  逆パーク変換セクション
38   逆クラーク変換セクション
40  パルス幅変調セクション
41  ゲートパルス信号
42  速度／ロータ角観測セクション
54,56,58  ＰＩ補償器
【図１】
2007060897.tif 000030
【図２】
2007060897.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月25日(2006.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007060897.tif 000032
【図２】
2007060897.tif 000033
【外国語明細書】
2007060897000001.pdf