(57)【要約】【課題】トルク電流指令の大きさを適切な値に調整できるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供すること。【解決手段】実施形態の一態様に係るモータ制御装置は、インバータと、検出部と、制御部とを備える。インバータは、トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動する。検出部は、インバータの直流母線電圧値を検出する。制御部は、モータの回生時に、検出部によって検出された直流母線電圧値に応じて、トルク電流指令の大きさを調整する。【選択図】図１
2017112694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動するインバータと、
前記インバータの直流母線電圧値を検出する検出部と、
前記モータの回生時に、前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値に応じて、前記トルク電流指令の大きさを調整する制御部と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値に基づいて、前記トルク電流指令の大きさの調整に用いられる制御値を算出する制御値算出部と、
前記制御値算出部によって算出された前記制御値を用いて前記トルク電流指令の大きさを調整する調整部と、
を備える請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御値算出部は、
前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値から、前記モータに印加される励磁電圧の上限値を算出する第１算出部と、
前記第１算出部によって算出された前記励磁電圧の上限値と、前記モータの極対数と、前記モータの回転速度と、前記モータのインダクタンスとに基づいて、前記制御値を算出する第２算出部と、
を備える請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１算出部によって算出された前記励磁電圧の上限値と、前記極対数と、前記インダクタンスと、前記モータに印加されるトルク電流の最大値とに基づいて、前記トルク電流指令の大きさの調整の開始点に対応する回転速度である開始速度を算出する回転速度算出部、をさらに備え、
前記調整部は、
前記モータの回生時であって、前記モータの回転速度が前記開始速度以上である場合に、前記トルク電流指令の大きさを調整する、
請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御値算出部は、
前記トルク電流指令の大きさに対する制限値を前記制御値として算出し、
前記調整部は、
前記トルク電流指令の大きさを、前記制御値算出部によって算出された前記制限値を用いて制限することにより前記トルク電流指令の大きさを調整する、
請求項２から４の何れか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御値算出部は、
前記トルク電流指令の大きさに対する補正値を前記制御値として算出し、
前記調整部は、
前記トルク電流指令の大きさを、前記制御値算出部によって算出された前記補正値を用いて補正することにより前記トルク電流指令の大きさを調整する、
請求項２から４の何れか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動するインバータと、
前記インバータの直流母線電圧値を検出する検出部と、
前記モータの回生時に、前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値から、前記モータに印加される励磁電圧の上限値を算出する算出部と、
前記励磁電圧が前記算出部によって算出された前記上限値を超えないように前記トルク電流指令の大きさを調整する調整手段と、
を備えるモータ制御装置。
【請求項８】
トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動するインバータの直流母線電圧値を検出することと、
前記モータの回生時に、検出された前記直流母線電圧値に応じて、前記トルク電流指令の大きさを調整することと、
を含むモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動するインバータでは、モータの回生時にモータから流れ込む回生電力によって、インバータの直流母線電圧が上昇してインバータが過電圧になってしまうおそれがある。特に、モータが高速回転しているときにモータを急減速させると、インバータが過電圧になってしまうおそれがある。
【０００３】
そこで、モータが回生状態にあるときのトルク電流指令の大きさを制限することにより、インバータの過電圧を防止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５５２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、トルク電流指令の制限値は、モータのトルク特性に基づいて予め決められた値となっている。このため、特許文献１に記載の技術では、インバータの直流母線電圧値が変動する場合には、トルク電流指令の制限に過不足が生じてしまうことがある。トルク電流指令の制限が過剰であるとモータの減速時間が増加する一方で、トルク電流指令の制限が不足するとインバータの過電圧が発生してしまう。
【０００６】
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、トルク電流指令の大きさを適切な値に調整できるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一態様に係るモータ制御装置は、インバータと、検出部と、制御部とを備える。前記インバータは、トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動する。前記検出部は、前記インバータの直流母線電圧値を検出する。前記制御部は、前記モータの回生時に、前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値に応じて、前記トルク電流指令の大きさを調整する。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の一態様によれば、トルク電流指令の大きさを適切な値に調整できるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、図１に示すＩｑ制御部の構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る電圧制限の一例を示す図である。
【図４】図４は、図２に示す調整部の第１の構成例を示す図である。
【図５】図５は、図４に示す調整部の動作の説明に供する図である。
【図６】図６は、図２に示す調整部の第２の構成例を示す図である。
【図７】図７は、図６に示す調整部の動作の説明に供する図である。
【図８】図８は、実施形態に係るｑ軸電流指令の調整処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本願の開示するモータ制御装置及びモータ制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
［１．モータ制御装置］
図１は、実施形態に係るモータ制御装置の構成例を示す図である。図１に示すモータ制御装置１には、交流電源２とモータ３とが接続される。モータ制御装置１は、Ｉｑ制御部１１と、ＡＣＲ（Auto  Current  Regulator）１３と、座標変換部１５と、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御部１７と、インバータ１９とを有する。また、モータ制御装置１は、電流検出部２１と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換部２３と、座標変換部２５とを有する。また、モータ制御装置１は、直流母線電圧検出部２７と、速度算出部２９と、回生判断部３１とを有する。
【００１２】
Ｉｑ制御部１１には、ｑ軸電流指令（つまり、トルク電流指令）ＩｑＲｅｆが入力される。Ｉｑ制御部１１は、モータ３の回生時に、インバータ１９の直流母線電圧値に応じて、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整し、調整後のｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’をＡＣＲ１３へ出力する。一方で、Ｉｑ制御部１１は、モータ３の力行時には、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整を行わず、入力されたｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆをそのままｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’としてＡＣＲ１３へ出力する。Ｉｑ制御部１１の詳細は後述する。
【００１３】
例えば、モータ３が最大の回転速度ωｍａｘで正回転している場合（つまり、モータ３が＋ωｍａｘで回転している場合）には、ｑ軸電流（つまり、トルク電流）の正の最大値＋Ｉｑｍａｘがｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとしてＩｑ制御部１１に入力されている。そして、＋ωｍａｘで回転しているモータ３を急停止させる際には、例えば、ｑ軸電流の負の最大値−Ｉｑｍａｘがｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとしてＩｑ制御部１１に入力される。
【００１４】
また例えば、モータ３が最大の回転速度ωｍａｘで逆回転している場合（つまり、モータ３が−ωｍａｘで回転している場合）には、ｑ軸電流の負の最大値−Ｉｑｍａｘがｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとしてＩｑ制御部１１に入力されている。そして、−ωｍａｘで回転しているモータ３を急停止させる際には、例えば、ｑ軸電流の正の最大値＋Ｉｑｍａｘがｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとしてＩｑ制御部１１に入力される。
【００１５】
ＡＣＲ１３には、ｄ軸電流指令（つまり、励磁電流指令）ＩｄＲｅｆと、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’とが入力される。また、ＡＣＲ１３には、座標変換部２５から、ｑ軸電流値ＩｑＦＢと、ｄ軸電流値ＩｄＦＢとが入力される。ＡＣＲ１３は、ｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとｄ軸電流値ＩｄＦＢとの偏差に基づいてｄ軸電圧指令（つまり、励磁電圧指令）ＶｄＲｅｆを生成し、生成したｄ軸電圧指令ＶｄＲｅｆを座標変換部１５へ出力する。また、ＡＣＲ１３は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’とｑ軸電流値ＩｑＦＢとの偏差に基づいてｑ軸電圧指令（つまり、トルク電圧指令）ＶｑＲｅｆを生成し、生成したｑ軸電圧指令ＶｑＲｅｆを座標変換部１５へ出力する。
【００１６】
座標変換部１５は、ｄ軸電圧指令ＶｄＲｅｆ及びｑ軸電圧指令ＶｑＲｅｆを、Ｕ相電圧指令Ｖｕ、Ｖ相電圧指令Ｖｖ及びＷ相電圧指令Ｖｗの３相電圧指令に座標変換し、座標変換後の３相電圧指令をＰＷＭ制御部１７へ出力する。
【００１７】
ＰＷＭ制御部１７は、３相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、ＰＷＭ制御部１７の内部で生成した搬送波との比較に基づくＰＷＭ変換により、３相の各相に対応するＰＷＭドライブ信号を生成し、生成したＰＷＭドライブ信号をインバータ１９へ出力する。
【００１８】
インバータ１９には、交流電源２から、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の各相の電力が供給される。インバータ１９は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の交流を直流に変換する交流直流変換回路と、変換後の直流を平滑化する平滑コンデンサと、平滑化後の直流を交流に変換する複数のスイッチング素子とを有する。インバータ１９内において、交流直流変換回路と、平滑コンデンサと、複数のスイッチング素子とは、直流母線を介して、互いに並列に接続されている。
【００１９】
インバータ１９では、モータ３の力行時には、ＰＷＭ制御部１７から入力されるＰＷＭドライブ信号に基づいてスイッチング素子がオン／オフ動作する。モータ３の力行時には、インバータ１９は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の交流を一旦直流に変換後、変換後の直流をスイッチング素子を介して再び交流に変換する。これにより、モータ３の力行時には、インバータ１９は、交流電源２からの供給電力をＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の駆動電力に変換し、変換後の駆動電力をモータ３に供給してモータ３を駆動する。インバータ１９に対する制御の根源は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ及びｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆである。つまり、インバータ１９は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとに基づいてモータ３を駆動する。
【００２０】
一方で、モータ３の回生時には、モータ３の減速によってモータ３に生じるＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相の誘導起電力（つまり、回生電力）がモータ３からインバータ１９へ流れ込み、インバータ１９の直流母線電圧が上昇する。
【００２１】
電流検出部２１は、インバータ１９からモータ３へ供給される各相の駆動電力の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをそれぞれ検出し、検出した電流値Ｉｕ，Ｉｖ，ＩｗをＡＤ変換部２３へ出力する。
【００２２】
なお、図１の構成例では、電流検出部２１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相の電流値を検出する。しかし、電流検出部２１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のうち、何れか２相の電流値を検出しても良い。何れか２相の電流値を検出する場合、残りの１相の電流値は「Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０」という関係から求めることができる。
【００２３】
ＡＤ変換部２３は、アナログの電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをデジタルの電流値Ｉｕ’，Ｉｖ’，Ｉｗ’に変換し、変換後の電流値Ｉｕ’，Ｉｖ’，Ｉｗ’を座標変換部２５へ出力する。
【００２４】
座標変換部２５は、電流値Ｉｕ’，Ｉｖ’，Ｉｗ’を、ｑ軸電流値ＩｑＦＢとｄ軸電流値ＩｄＦＢとに座標変換し、座標変換後のｑ軸電流値ＩｑＦＢ及びｄ軸電流値ＩｄＦＢをＡＣＲ１３へ出力する。
【００２５】
直流母線電圧検出部２７は、インバータ１９の直流母線電圧値Ｖｄｃを検出し、検出した直流母線電圧値ＶｄｃをＩｑ制御部１１へ出力する。例えば、直流母線電圧検出部２７は、インバータ１９が有する平滑コンデンサの端子間電圧値を直流母線電圧値Ｖｄｃとして検出する。
【００２６】
エンコーダ４は、モータ３の回転位置θを検出し、検出した回転位置θを速度算出部２９へ出力する。
【００２７】
速度算出部２９は、エンコーダ４によって検出された回転位置θに基づいて、モータ３の回転速度ωｍを算出し、算出した回転速度ωｍをＩｑ制御部１１及び回生判断部３１へ出力する。
【００２８】
回生判断部３１には、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆが入力される。回生判断部３１は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆと回転速度ωｍとに基づいて、モータ３が、力行または回生の何れの状態にあるのかを判断し、判断結果をＩｑ制御部１１へ出力する。例えば、回生判断部３１は、「ＩｑＲｅｆ＞０かつωｍ＞０」のとき、または、「ＩｑＲｅｆ＜０かつωｍ＜０」のときに、モータ３が力行状態にあると判断する。また例えば、回生判断部３１は、「ＩｑＲｅｆ＞０かつωｍ＜０」のとき、または、「ＩｑＲｅｆ＜０かつωｍ＞０」のときに、モータ３が回生状態にあると判断する。
【００２９】
ここで、モータ制御装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）等のメモリ、入出力ポート等を有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。Ｉｑ制御部１１、ＡＣＲ１３、座標変換部１５，２５、ＰＷＭ制御部１７、速度算出部２９及び回生判断部３１の各機能は、例えば、上記ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。なお、Ｉｑ制御部１１、ＡＣＲ１３、座標変換部１５，２５、ＰＷＭ制御部１７、速度算出部２９及び回生判断部３１各々の一部または全部がＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）等のハードウェアで構成されても良い。
【００３０】
［２．Ｉｑ制御部１１］
次に、Ｉｑ制御部１１について詳細に説明する。図２は、Ｉｑ制御部１１の構成例を示す図である。Ｉｑ制御部１１は、制御値算出部４１と、パラメータ記憶部４３と、開始速度算出部４５と、調整部４７とを有する。制御値算出部４１は、第１算出部４１１と、第２算出部４１３とを有する。
【００３１】
第１算出部４１１には、直流母線電圧検出部２７から直流母線電圧値Ｖｄｃが入力される。ここで、モータ３に印加される電圧（以下では「印加電圧」と呼ぶことがある）ＶＡは「ＶＡ＝√（Ｖｄ２＋Ｖｑ２）」と表すことができる。「Ｖｄ」はモータ３に印加されるｄ軸電圧（つまり、励磁電圧）であり、「Ｖｑ」はモータ３に印加されるｑ軸電圧（つまり、トルク電圧）である。また、印加電圧ＶＡの上限値は直流母線電圧値Ｖｄｃである。つまり「ＶＡ≦Ｖｄｃ」である。よって、ｄ軸電圧Ｖｄの上限値（以下では「ｄ軸電圧上限値」と呼ぶことがある）Ｖｄｌｉｍは、印加電圧ＶＡの上限値、つまり、直流母線電圧値Ｖｄｃに応じて決まり、直流母線電圧値Ｖｄｃの変動に従って変動する。
【００３２】
また、印加電圧ＶＡが、例えば図３に示す電圧制限円「Ｖｍａｘ＝（Ｖｄｃ×Ｍ）／√３」によって制限される場合、印加電圧ＶＡが電圧制限円Ｖｍａｘを超過すると、電圧制限円Ｖｍａｘに対する超過割合分だけ、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑの各々が制限される。図３は、実施形態に係る電圧制限の一例を示す図である。図３に示す電圧制限円Ｖｍａｘおいて、「Ｍ」はインバータ１９の変調率、「１／√３」はＵ相−Ｖ相間、Ｖ相−Ｗ相間、及び、Ｗ相−Ｕ相間の各々の線間電圧からＵ相、Ｖ相及びＷ相の各相における相電圧への変換係数である。また、図３において、「Ｖｑｌｉｍ」はｑ軸電圧Ｖｑの上限値（以下では「ｑ軸電圧上限値」と呼ぶことがある）、「Ｖｄｍａｘ」はｄ軸電圧Ｖｄの最大値、「Ｖｑｍａｘ」はｑ軸電圧Ｖｑの最大値である。よって、印加電圧ＶＡの制限後のｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍは、以下の式（１）によって表される。
【数１】
2017112694.tif 000003
【００３３】
ここで、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑの各々を最大値にしようとすると（つまり、「Ｖｄｍａｘ＝Ｖｑｍａｘ＝Ｖｍａｘ」にしようとすると）、電圧制限円Ｖｍａｘによって、ｄ軸電圧Ｖｄは、以下の式（２）によって表されるｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍに制限される。つまり、ｄ軸電圧Ｖｄが最も大きく制限される場合は、ｄ軸電圧Ｖｄの最大値Ｖｄｍａｘの「１／√２倍」まで制限される。つまり、「√２」は、ｄ軸電圧Ｖｄに対する最大の制限割合である。
【数２】
2017112694.tif 000004
【００３４】
そこで、第１算出部４１１は、例えば、図３に示す電圧制限円Ｖｍａｘと、ｄ軸電圧Ｖｄに対する最大の制限割合である「１／√２」とに基づいて、以下の式（３）の演算によって、直流母線電圧値Ｖｄｃからｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍを算出する。第１算出部４１１は、算出したｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍを第２算出部４１３及び開始速度算出部４５へ出力する。
【数３】
2017112694.tif 000005
【００３５】
なお、上式（３）における制限割合「√２」は一例であり、ｄ軸電圧Ｖｄに対する制限割合を１以上√２未満の何れかの値にして直流母線電圧値Ｖｄｃからｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍを算出しても良い。
【００３６】
パラメータ記憶部４３には、各種パラメータが記憶されている。パラメータ記憶部４３は、パラメータとして、例えば、モータ３の極対数ｐ、モータ３のインダクタンスＬａ、及び、モータ３に印加されるｑ軸電流の最大値（以下では「ｑ軸電流最大値」と呼ぶことがある）Ｉｑｍａｘを記憶する。例えば、パラメータ記憶部４３は、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）またはＲＡＭ（Random  Access  Memory）等のメモリにより実現される。
【００３７】
第２算出部４１３には、速度算出部２９から回転速度ωｍが入力される。また、第２算出部４１３は、パラメータ記憶部４３を参照し、極対数ｐ及びインダクタンスＬａをパラメータ記憶部４３から取得する。そして、第２算出部４１３は、ｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍと、極対数ｐと、回転速度ωｍと、インダクタンスＬａとに基づいて、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整に用いられる制御値（以下では「ｑ軸電流指令用制御値」と呼ぶことがある）を算出する。第２算出部４１３は、算出したｑ軸電流指令用制御値を調整部４７へ出力する。第２算出部４１３が算出するｑ軸電流指令用制御値の詳細は後述する。
【００３８】
開始速度算出部４５は、パラメータ記憶部４３を参照し、極対数ｐ、インダクタンスＬａ及びｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘをパラメータ記憶部４３から取得する。開始速度算出部４５は、ｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍと、極対数ｐと、インダクタンスＬａと、ｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘとに基づいて、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整の開始点に対応する回転速度（以下では「開始速度」と呼ぶことがある）ωｓｔａｒｔを算出する。開始速度算出部４５は、算出した開始速度ωｓｔａｒｔを調整部４７へ出力する。開始速度算出部４５が算出する開始速度ωｓｔａｒｔの詳細は後述する。
【００３９】
調整部４７には、回生判断部３１から、モータ３が力行または回生の何れの状態にあるかの判断結果が入力される。また、調整部４７には、速度算出部２９から、モータ３の回転速度ωｍが入力される。調整部４７は、回生判断部３１での判断結果に従い、モータ３の回生時に、第２算出部４１３で算出されたｑ軸電流指令用制御値を用いてｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整し、調整後のｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’をＡＣＲ１３へ出力する。但し、調整部４７は、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上である場合に、第２算出部４１３で算出されたｑ軸電流指令用制御値を用いてｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００４０】
一方で、調整部４７は、回生判断部３１での判断結果に従い、モータ３の力行時には、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整を行わない。また、調整部４７は、モータ３の回生時であっても、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ未満である場合は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整を行わない。調整部４７は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整を行わない場合、入力されたｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆをそのままｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’としてＡＣＲ１３へ出力する。
【００４１】
［２．１．調整部４７］
次に、調整部４７について詳細に説明する。以下、調整部４７の第１の構成例（調整部４７Ａ）と、調整部４７の第２の構成例（調整部４７Ｂ）とに分けて説明する。
【００４２】
［２．１．１．調整部４７Ａ］
図４は、調整部４７の第１の構成例（調整部４７Ａ）を示す図である。調整部４７Ａは、調整制御部４７１と、リミッタ４７３とを有する。
【００４３】
ここで、モータ３の回生時に回生電力によりインバータ１９に印加されるｄ軸電圧（以下では「回生時ｄ軸電圧」と呼ぶことがある）Ｖｄｍｏｔは、以下の式（４）によって表される。以下の式（４）によって表される回生時ｄ軸電圧Ｖｄｍｏｔがｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍ以下に抑制されることにより（つまり「Ｖｄｍｏｔ≦Ｖｄｌｉｍ」の条件を満たすことにより）、モータ３の回生時において、インバータ１９の過電圧を防止することができる。
【数４】
2017112694.tif 000006
【００４４】
ここで、上式（４）における極対数ｐ、回転速度ωｍ、インダクタンスＬａ、及び、ｑ軸電流Ｉｑの４つのパラメータのうち、極対数ｐ及びインダクタンスＬａは、モータ３の特性によって決まるパラメータであり、モータ３の固有のパラメータである。このため、モータ３の回生時に、極対数ｐ及びインダクタンスＬａを所望の値に制限することは難しい。よって、ｄ軸電圧Ｖｄｍｏｔが上式（４）によって表される場合には、上式（４）におけるｑ軸電流Ｉｑを制限することにより「Ｖｄｍｏｔ≦Ｖｄｌｉｍ」の条件を満たすことが好ましい。ｑ軸電流Ｉｑはｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆにより制御されるため、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆが制限されることによりｑ軸電流Ｉｑが制限される。
【００４５】
そこで、調整部４７Ａが図４に示す構成を採る場合、第２算出部４１３は、例えば以下の式（５）の演算によって、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさに対する制限値（以下では「ｑ軸電流指令制限値」と呼ぶことがある）Ｉｑｌｉｍを、ｑ軸電流指令用制御値として算出する。算出されたｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍは調整制御部４７１に入力される。
【数５】
2017112694.tif 000007
【００４６】
また、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさはｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘ以下であるため、開始速度ωｓｔａｒｔは以下の式（６）によって表される。
【数６】
2017112694.tif 000008
【００４７】
そこで、調整制御部４７１には、開始速度算出部４５から、上式（６）に従って算出された開始速度ωｓｔａｒｔが入力される。また、調整制御部４７１には、回生判断部３１から、モータ３が力行または回生の何れの状態にあるかの判断結果が入力され、速度算出部２９から、モータ３の回転速度ωｍが入力される。
【００４８】
なお、上式（５）における極対数ｐ及びインダクタンスＬａは既知の固定値であるため、第２算出部４１３は、「ｐ×Ｌａ」で規定される係数αを用いてｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍを算出しても良い。また、上式（６）における極対数ｐ、インダクタンスＬａ及びｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘは既知の固定値であるため、開始速度算出部４５は、「ｐ×Ｌａ×Ｉｑｍａｘ」で規定される係数βを用いて開始速度ωｓｔａｒｔを算出しても良い。第２算出部４１３が係数αを用いてｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍを算出し、かつ、開始速度算出部４５が係数βを用いて開始速度ωｓｔａｒｔを算出する場合は、Ｉｑ制御部１１は、パラメータ記憶部４３を有しなくても良い。
【００４９】
調整制御部４７１は、モータ３の回生時であって、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上である場合に、上式（５）に従って第２算出部４１３で算出されたｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍをリミッタ４７３の制限値としてリミッタ４７３に設定する。そこで、調整制御部４７１からｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍを設定されたリミッタ４７３は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさをｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍに制限することによりｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさが上式（５）に従って算出されるｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍに制限されることにより、モータ３に印加されるｄ軸電圧Ｖｄがｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍを超えないように制御される。リミッタ４７３は、調整後のｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’（＝Ｉｑｌｉｍ）をＡＣＲ１３へ出力する。
【００５０】
一方で、調整制御部４７１は、モータ３の力行時には、ｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘをリミッタ４７３の制限値としてリミッタ４７３に設定する。リミッタ４７３に入力されるｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさはｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘ以下であるため、調整制御部４７１からｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘを設定されたリミッタ４７３では、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの制限は行われない。よって、モータ３の力行時には、リミッタ４７３は、入力されたｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆをそのままｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’としてＡＣＲ１３へ出力する。なお、モータ３の回生時であっても、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ未満である場合は、調整制御部４７１及びリミッタ４７３は、モータ３の力行時と同様に動作する。
【００５１】
図５は、調整部４７Ａの動作の説明に供する図である。但し、図５では、ｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍが正の値である場合を示す。図５において、例えば、直流母線電圧値Ｖｄｃが「Ｖｄｃ１」である場合に上式（３）及び上式（６）に従って算出される開始速度ωｓｔａｒｔが「ωｓｔａｒｔ１」であるとする。また例えば、直流母線電圧値Ｖｄｃが「Ｖｄｃ２」である場合上式（３）及び上式（６）に従って算出される開始速度ωｓｔａｒｔが「ωｓｔａｒｔ２」であるとする。また例えば、直流母線電圧値Ｖｄｃが「Ｖｄｃ３」である場合に上式（３）及び上式（６）に従って算出される開始速度ωｓｔａｒｔが「ωｓｔａｒｔ３」であるとする。ここで、「Ｖｄｃ１＜Ｖｄｃ２＜Ｖｄｃ３」であり、「ωｓｔａｒｔ１＜ωｓｔａｒｔ２＜ωｓｔａｒｔ３」である。また、ｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍは上式（５）に従って算出される。
【００５２】
よって、リミッタ４７３は、モータ３の回生時に、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを以下のように制限する。すなわち、リミッタ４７３は、直流母線電圧値ＶｄｃがＶｄｃ１である場合は、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ１以上のときに、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを、グラフＧ１に示すｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍに制限する。また、リミッタ４７３は、直流母線電圧値ＶｄｃがＶｄｃ２である場合は、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ２以上のときに、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを、グラフＧ２に示すｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍに制限する。また、リミッタ４７３は、直流母線電圧値ＶｄｃがＶｄｃ３である場合は、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ３以上のときに、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを、グラフＧ３に示すｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍに制限する。グラフＧ１，Ｇ２，Ｇ３は互いに平行な直線である。
【００５３】
また、モータ３の回転速度ωｍが最大の回転速度ωｍａｘにあるときのｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍを「Ｉｑｍｉｎ」と表記すると、ｑ軸電流指令制限値Ｉｑｍｉｎは、以下の式（７）によって表される。よって、図５に示すｑ軸電流指令制限値Ｉｑｍｉｎ１，Ｉｑｍｉｎ２，Ｉｑｍｉｎ３の各々は、上式（３）と以下の式（７）とによって与えられる。
【数７】
2017112694.tif 000009
【００５４】
つまり、モータ制御装置１では、直流母線電圧値Ｖｄｃが大きくなるほど開始速度ωｓｔａｒｔが大きくなる。また、モータ制御装置１では、開始速度ωｓｔａｒｔが大きくなるほど、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整が行われる回転速度ωｍの範囲が小さくなるとともに、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整度合が小さくなる。
【００５５】
［２．１．２．調整部４７Ｂ］
図６は、調整部４７の第２の構成例（調整部４７Ｂ）を示す図である。調整部４７Ｂは、調整制御部４７５と、補正部４７７とを有する。調整部４７Ｂが図６に示す構成を採る場合、第２算出部４１３は、例えば以下の式（８）の演算によって、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさに対する補正値（以下では「ｑ軸電流指令補正値」と呼ぶことがある）ΔＩｑを、ｑ軸電流指令用制御値として算出する。算出されたｑ軸電流指令補正値ΔＩｑは調整制御部４７５に入力される。
【数８】
2017112694.tif 000010
【００５６】
調整制御部４７５には、回生判断部３１から、モータ３が力行または回生の何れの状態にあるかの判断結果が入力され、速度算出部２９から、モータ３の回転速度ωｍが入力される。また、調整制御部４７５には、開始速度算出部４５から、開始速度ωｓｔａｒｔが入力される。
【００５７】
調整制御部４７５は、モータ３の回生時であって、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上である場合に、上式（８）に従って第２算出部４１３で算出されたｑ軸電流指令補正値ΔＩｑを補正部４７７へ出力する。そこで、補正部４７７は、例えば以下の式（９）の演算によって、ｑ軸電流指令補正値ΔＩｑを用いてｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを補正することによりｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。補正部４７７は、調整後のｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’をＡＣＲ１３へ出力する。
【数９】
2017112694.tif 000011
【００５８】
一方で、調整制御部４７５は、モータ３の力行時には、ｑ軸電流指令補正値として「ΔＩｑ＝０」を補正部４７７へ出力し、補正部４７７では、「ΔＩｑ＝０」であるため、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの補正は行われない。よって、モータ３の力行時には、補正部４７７は、入力されたｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆをそのままｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆ’としてＡＣＲ１３へ出力する。なお、モータ３の回生時であっても、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ未満である場合は、調整制御部４７５及び補正部４７７は、モータ３の力行時と同様に動作する。
【００５９】
図７は、調整部４７Ｂの動作の説明に供する図である。但し、図７では、ｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍが正の値である場合を示す。また、図７において、モータ３の回転速度ωｍが最大の回転速度ωｍａｘにあるときのｑ軸電流指令制限値Ｉｑｍｉｎは、上式（３）と上式（７）とによって与えられる。図７に示すように、モータ３の回生時であって、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上である場合に、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさは、図７に示すようなｑ軸電流指令補正値ΔＩｑより、上式（９）に従って補正される。これにより、調整部４７Ｂでは、調整部４７Ａと同様に、モータ３の回生時であって、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上のときに、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさがｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍに制限される。なお、図７での図示は省略するが、調整部４７Ｂにおいても、図５に示すように、直流母線電圧値Ｖｄｃの大きさに応じて、ｑ軸電流指令制限値ＩｑｌｉｍがグラフＧ１，Ｇ２，Ｇ３と変化するのは調整部４７Ａと同様である。
【００６０】
［３．ｑ軸電流指令の調整処理］
次に、モータ制御装置１によるｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの調整処理の一例について説明する。図８は、実施形態に係るｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの調整処理の一例を示すフローチャートである。
【００６１】
図８において、ステップＳＴ１０１では、直流母線電圧検出部２７が、インバータ１９の直流母線電圧値Ｖｄｃを検出する。
【００６２】
次いで、ステップＳＴ１０３では、回生判断部３１が、モータ３が、力行または回生の何れの状態にあるのかを判断する。モータ３が力行状態にある場合は（ステップＳＴ１０３：Ｎｏ）、Ｉｑ制御部１１によるｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整は行われない。
【００６３】
一方で、モータ３が回生状態にある場合は（ステップＳＴ１０３：Ｙｅｓ）、Ｉｑ制御部１１は、ステップＳＴ１０１で検出された直流母線電圧値Ｖｄｃに応じて、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する（ステップＳＴ１０５）。但し、Ｉｑ制御部１１は、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上である場合に、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００６４】
以上のように、実施形態に係るモータ制御装置１は、インバータ１９と、直流母線電圧検出部２７と、Ｉｑ制御部１１とを有する。インバータ１９は、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとに基づいてモータ３を駆動する。直流母線電圧検出部２７は、インバータ１９の直流母線電圧値Ｖｄｃを検出する。Ｉｑ制御部１１は、モータ３の回生時に、直流母線電圧検出部２７によって検出された直流母線電圧値Ｖｄｃに応じて、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００６５】
このように、モータ３の回生時にｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整することにより、モータ３の回生時の過大なトルクを抑制してインバータ１９の過電圧を防止することができる。また、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを直流母線電圧値Ｖｄｃに応じて調整するため、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを適切な値に調整できる。
【００６６】
また、Ｉｑ制御部１１は、制御値算出部４１と、調整部４７とを有する。制御値算出部４１は、直流母線電圧検出部２７によって検出された直流母線電圧値Ｖｄｃに基づいて、ｑ軸電流指令用制御値を算出する。調整部４７は、制御値算出部４１によって算出されたｑ軸電流指令用制御値を用いてｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００６７】
このように、直流母線電圧値Ｖｄｃに基づいて算出したｑ軸電流指令用制御値を用いてｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整することで、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整を精度良く行うことができる。
【００６８】
また、制御値算出部４１は、第１算出部４１１と、第２算出部４１３とを有する。第１算出部４１１は、直流母線電圧検出部２７によって検出された直流母線電圧値Ｖｄｃから、ｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍを算出する。第２算出部４１３は、第１算出部４１１によって算出されたｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍと、モータ３の極対数ｐと、モータ３の回転速度ωｍと、モータ３のインダクタンスＬａとに基づいて、ｑ軸電流指令用制御値を算出する。
【００６９】
直流母線電圧値Ｖｄｃ、極対数ｐ、回転速度ωｍ、及び、インダクタンスＬａの４つのパラメータのうち、個々のモータの特性に依存してバラツキが生じるのはインダクタンスＬａである。このため、上記の４つのパラメータに基づいてｑ軸電流指令用制御値を算出することで、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整にあたり、モータの特性に対する依存度を軽減することができる。
【００７０】
また、Ｉｑ制御部１１は、開始速度算出部４５を有する。開始速度算出部４５は、第１算出部４１１によって算出されたｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍと、モータ３の極対数ｐと、モータ３のインダクタンスＬａと、ｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘとに基づいて、開始速度ωｓｔａｒｔを算出する。調整部４７は、モータ３の回生時であって、モータ３の回転速度ωｍが開始速度ωｓｔａｒｔ以上である場合に、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００７１】
ｄ軸電圧上限値Ｖｄｌｉｍ、極対数ｐ、インダクタンスＬａ、及び、ｑ軸電流最大値Ｉｑｍａｘの４つのパラメータのうち、個々のモータの特性に依存してバラツキが生じるのはインダクタンスＬａである。このため、上記の４つのパラメータに基づいて開始速度ωｓｔａｒｔを算出することで、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさの調整の開始点の決定にあたり、モータの特性に対する依存度を軽減することができる。
【００７２】
また、制御値算出部４１は、ｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍをｑ軸電流指令用制御値として算出する。調整部４７Ａは、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを、制御値算出部４１によって算出されたｑ軸電流指令制限値Ｉｑｌｉｍを用いて制限することによりｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００７３】
このようにｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを制限によって調整するようにすると、例えばリミッタ４７３を用いてｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを制限することにより、簡易な構成でｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整することができる。
【００７４】
また、制御値算出部４１は、ｑ軸電流指令補正値ΔＩｑをｑ軸電流指令用制御値として算出する。調整部４７Ｂは、ｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを、制御値算出部４１によって算出されたｑ軸電流指令補正値ΔＩｑを用いて補正することによりｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整する。
【００７５】
このようにｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを補正によって調整するようにすると、例えば減算処理という簡易な処理でｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆの大きさを調整することができる。
【００７６】
上述したように、モータ制御装置１は、「トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動するインバータ」と、「前記インバータの直流母線電圧値を検出する検出部」とを有する。また、モータ制御装置１は、「前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値から、前記モータに印加される励磁電圧の上限値を算出する算出部」を有する。また、モータ制御装置１は、「前記励磁電圧が前記算出部によって算出された前記上限値を超えないように前記トルク電流指令の大きさを調整する手段」を有する。インバータ１９は、「トルク電流指令と励磁電流指令とに基づいてモータを駆動するインバータ」の一例である。直流母線電圧検出部２７は、「前記インバータの直流母線電圧値を検出する検出部」の一例である。第１算出部４１１は、「前記検出部によって検出された前記直流母線電圧値から、前記モータに印加される励磁電圧の上限値を算出する算出部」の一例である。調整部４７は、「前記励磁電圧が前記算出部によって算出された前記上限値を超えないように前記トルク電流指令の大きさを調整する手段」の一例である。
【００７７】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１  モータ制御装置
３  モータ
４  エンコーダ
１１  Ｉｑ制御部
１９  インバータ
２７  直流母線電圧検出部
２９  速度算出部
３１  回生判断部
【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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