(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電流指令値ベクトルと前記電流ベクトルとの偏差を増幅して端子電圧指令値ベクトルを演算する電流調節手段と、
前記電流調節手段のゲイン特性を、速度制御系の固有角周波数で回転子が振動したときに流れる前記固有角周波数と同じ角周波数の電流が抑制されないように、零速度を含む低速時には、この低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、
を備えた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】
磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記速度指令値で回転する直交回転座標系のγ軸，δ軸を定義し、
前記電流指令値ベクトルのγ軸成分であるγ軸電流指令値を零でない値に設定する手段と、
前記電流指令値ベクトルのδ軸成分であるδ軸電流指令値を零に設定する手段と、
前記電流ベクトルをγ軸成分であるγ軸電流とδ軸成分であるδ軸電流とに分解する手段と、
前記γ軸電流指令値と前記γ軸電流との偏差を増幅してγ軸電圧指令値を演算するγ軸電流調節手段と、
前記δ軸電流指令値と前記δ軸電流との偏差を増幅してδ軸電圧指令値を演算するδ軸電流調節手段と、
前記δ軸電流調節手段のゲイン特性を、速度制御系の固有角周波数で回転子が振動したときに流れる前記固有角周波数と同じ角周波数の電流が抑制されないように、零速度を含む低速時には、この低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧指令値ベクトルのγ軸成分、δ軸成分をそれぞれ前記γ軸電圧指令値、前記δ軸電圧指令値として、端子電圧指令値ベクトルを合成する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、
を備えた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】
請求項１における電流調節手段または請求項２におけるδ軸電流調節手段が比例・積分調節手段であり、この比例・積分調節手段の積分時定数の逆数が、前記速度制御系の固有角周波数よりも小さい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】
磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電流指令値ベクトルと前記電流ベクトルとの偏差を増幅して端子電圧指令値ベクトルを演算する電流調節手段と、
零速度を含む低速時には、前記電流調節手段のゲイン特性を前記低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、
を備えた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】
磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記速度指令値で回転する直交回転座標系のγ軸，δ軸を定義し、
前記電流指令値ベクトルのγ軸成分であるγ軸電流指令値を零でない値に設定する手段と、
前記電流指令値ベクトルのδ軸成分であるδ軸電流指令値を零に設定する手段と、
前記電流ベクトルをγ軸成分であるγ軸電流とδ軸成分であるδ軸電流とに分解する手段と、
前記γ軸電流指令値と前記γ軸電流との偏差を増幅してγ軸電圧指令値を演算するγ軸電流調節手段と、
前記δ軸電流指令値と前記δ軸電流との偏差を増幅してδ軸電圧指令値を演算するδ軸電流調節手段と、
零速度を含む低速時には、前記δ軸電流調節手段のゲイン特性を前記低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧指令値ベクトルのγ軸成分、δ軸成分をそれぞれ前記γ軸電圧指令値、前記δ軸電圧指令値として、端子電圧指令値ベクトルを合成する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、
を備えた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４における電流調節手段または請求項５におけるδ軸電流調節手段のゲイン特性を低減する場合に、
これらの電流調節手段のゲイン特性を、前記速度制御系の固有角周波数で回転子が振動したときに流れる前記固有角周波数と同じ角周波数の電流が抑制されないように設定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７】
請求項４における電流調節手段または請求項５におけるδ軸電流調節手段のゲイン特性を低減する場合に、
これらの電流調節手段を構成する比例・積分調節手段の積分時定数の逆数を、前記速度制御系の固有角周波数よりも小さく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、磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置に関し、詳しくは、簡単な制御方法により、零速度を含む低速時に永久磁石形同期電動機を安定して運転するための制御装置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）の制御装置の低価格化や省スペース等の観点から、磁極位置検出器を用いずに磁極位置を推定して電動機を運転する、いわゆるセンサレス制御技術が実用化されている。
このセンサレス制御は、電動機の端子電圧や電機子電流の情報から回転子の磁極位置及び速度を演算し、これらに基づいて電機子電流を制御することで電動機のトルクや回転速度を制御するものであり、例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
しかしながら、非特許文献１に示されるセンサレス制御は、電動機の誘起電圧を利用するものであるため、原理的に零速度時には適用できないことが知られており、低速時の安定性に課題がある。
このため、例えば特許文献１に開示されているように、低速域では電機子電流の振幅を一定とし、電機子電流の周波数を指令値に制御することにより、永久磁石形同期電動機の回転子を電機子電流に引き込んで運転する技術が適用されることがある。このような運転方式を、以下では「電流引き込み制御」と呼ぶ。
これに対し、特許文献２においては、解決課題として、上述した電流引き込み制御はそのままでは速度制御系が振動的になり、安定性に問題があることが指摘されている。
【０００４】
そこで、低速時の速度制御系の安定性を改善する技術として、非特許文献２に記載された技術が知られている。
非特許文献２に記載された技術では、電流指令値ベクトルと直交する方向の電圧指令値（文献中のｖγ）を零に制御すると電流指令値ベクトルと直交する方向に電流（文献中のｉγ）が流れ、これによって回転子の振動を抑制することができるため、速度制御系の安定化が可能である。
【０００５】
【非特許文献１】田中康司，三木一郎，「拡張誘起電圧を用いた埋込磁石同期電動機の位置センサレス制御」，電気学会論文誌Ｄ，Ｖｏｌ．１２５，Ｎｏ．９，ｐ．８３３−ｐ．８３８，２００５年
【非特許文献２】河地光男，山村直紀，常広譲，「位置センサレス・永久磁石同期電動機の低速領域における動作特性の改善法」，電気学会論文誌Ｄ，Ｖｏｌ．１２１，Ｎｏ．１，ｐｐ．７−１３，２００１年
【特許文献１】特開２０００−２８７４９４号公報（段落［００１２］〜［００１５］、図１等）
【特許文献２】特開２００１−１９００９３号公報（段落［０００７］〜［０００８］、図７等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献２に記載された技術は、電流指令値ベクトルと直交する方向の電流を積極的に制御するものではないため、電動機が回転している場合に、電動機の誘起電圧によって定常的に電流制御誤差が発生し、電流が過大になる恐れがある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された技術によれば、電流指令値ベクトルと直交する方向の電流を零に制御しているため、電動機が回転している場合でも電流を指令値に制御することが可能である。しかし、一般に、電流制御を高応答に行うためには電流制御系の応答角周波数は速度制御系の固有角周波数よりも高く設計される。この結果、非特許文献２において流れていた、回転子の振動抑制作用を果たす電流が零に制御されてしまい、速度制御系を安定化できない。
【０００８】
このような点に鑑み、特許文献２の請求項１等には、電圧指令値ベクトルのうち、電流指令値ベクトルと平行方向の成分を利用して周波数指令値を補正する安定化制御方式が開示されている。しかし、この方式では、同文献の図５に示される如く、周波数指令値の正負に応じて調節器のゲインの極性を逆にしていることからも明らかなように、原理的に、零速度には適用することができない。
【０００９】
そこで本発明の解決課題は、零速度を含む低速時にも永久磁石形同期電動機を安定して運転可能とした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】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る制御装置は、磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電流指令値ベクトルと前記電流ベクトルとの偏差を増幅して端子電圧指令値ベクトルを演算する電流調節手段と、
前記電流調節手段のゲイン特性を、速度制御系の固有角周波数で回転子が振動したときに流れる前記固有角周波数と同じ角周波数の電流が抑制されないように、零速度を含む低速時には、この低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、を備えたものである。
これにより、電流を指令値に制御し、回転子が振動した場合には振動を抑制する電流を流すことによって安全性を改善することができる。
【００１１】
請求項２に係る制御装置は、磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記速度指令値で回転する直交回転座標系のγ軸，δ軸を定義し、
前記電流指令値ベクトルのγ軸成分であるγ軸電流指令値を零でない値に設定する手段と、
前記電流指令値ベクトルのδ軸成分であるδ軸電流指令値を零に設定する手段と、
前記電流ベクトルをγ軸成分であるγ軸電流とδ軸成分であるδ軸電流とに分解する手段と、
前記γ軸電流指令値と前記γ軸電流との偏差を増幅してγ軸電圧指令値を演算するγ軸電流調節手段と、
前記δ軸電流指令値と前記δ軸電流との偏差を増幅してδ軸電圧指令値を演算するδ軸電流調節手段と、
前記δ軸電流調節手段のゲイン特性を、速度制御系の固有角周波数で回転子が振動したときに流れる前記固有角周波数と同じ角周波数の電流が抑制されないように、零速度を含む低速時には、この低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧指令値ベクトルのγ軸成分、δ軸成分をそれぞれ前記γ軸電圧指令値、前記δ軸電圧指令値として、端子電圧指令値ベクトルを合成する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、を備えたものである。
これにより、γ軸電流を高応答に制御することができると共に、δ軸電流を指令値に制御し、回転子が振動した場合には振動を抑制する電流が流れるので安全性の改善が可能である。
【００１２】
請求項３に係る制御装置は、請求項１における電流調節手段または請求項２におけるδ軸電流調節手段が比例・積分調節手段であり、この比例・積分調節手段の積分時定数の逆数が、前記速度制御系の固有角周波数よりも小さいことを特徴とする。
これにより、定常状態では電流を指令値に制御でき、回転子が振動した場合には振動を制御する電流が流れるので、安定性の改善が可能である。
【００１３】
請求項４に係る制御装置は、磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記電流指令値ベクトルと前記電流ベクトルとの偏差を増幅して端子電圧指令値ベクトルを演算する電流調節手段と、
零速度を含む低速時には、前記電流調節手段のゲイン特性を前記低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、を備えたものである。
これにより、電動機の始動時や低速時に速度制御系を安定化させ、それ以外の通常時には電流を高精度に制御することができる。
【００１４】
請求項５に係る制御装置は、磁極位置検出器を持たない永久磁石形同期電動機の制御装置であって、永久磁石形同期電動機の端子電圧及び電流をベクトルとしてとらえ、電流指令値ベクトルの速度を速度指令値に制御し、かつ、端子電圧を制御して電流ベクトルを前記電流指令値ベクトルに制御する永久磁石形同期電動機の制御装置において、
前記速度指令値で回転する直交回転座標系のγ軸，δ軸を定義し、
前記電流指令値ベクトルのγ軸成分であるγ軸電流指令値を零でない値に設定する手段と、
前記電流指令値ベクトルのδ軸成分であるδ軸電流指令値を零に設定する手段と、
前記電流ベクトルをγ軸成分であるγ軸電流とδ軸成分であるδ軸電流とに分解する手段と、
前記γ軸電流指令値と前記γ軸電流との偏差を増幅してγ軸電圧指令値を演算するγ軸電流調節手段と、
前記δ軸電流指令値と前記δ軸電流との偏差を増幅してδ軸電圧指令値を演算するδ軸電流調節手段と、
零速度を含む低速時には、前記δ軸電流調節手段のゲイン特性を前記低速時以外の通常時のゲイン特性よりも低減する手段と、
端子電圧指令値ベクトルのγ軸成分、δ軸成分をそれぞれ前記γ軸電圧指令値、前記δ軸電圧指令値として、端子電圧指令値ベクトルを合成する手段と、
端子電圧ベクトルを前記端子電圧指令値ベクトルに制御する手段と、を備えたものである。
これにより、電動機の始動時や低速時に速度制御系を安定化させ、それ以外の通常時には電流を高精度に制御することができる。
【００１５】
請求項６に係る制御装置は、請求項４における電流調節手段または請求項５におけるδ軸電流調節手段のゲイン特性を低減する場合に、これらの電流調節手段のゲイン特性を、前記速度制御系の固有角周波数で回転子が振動したときに流れる前記固有角周波数と同じ角周波数の電流が抑制されないように設定するものである。
これにより、請求項１または請求項２に係る発明と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
請求項７に係る制御装置は、請求項４における電流調節手段または請求項５におけるδ軸電流調節手段のゲイン特性を低減する場合に、これらの電流調節手段を構成する比例・積分調節手段の積分時定数の逆数を、前記速度制御系の固有角周波数よりも小さくするものである。
これにより、請求項３に係る発明と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、永久磁石形同期電動機を、簡単な制御方式によって零速度を含む低速時に安定して運転することができる。本発明は、原理的に電動機の電気特性の制約を受けないため、突極性の有無などにかかわらず、あらゆる種類の永久磁石形同期電動機に適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。図１は、請求項１〜３に相当する本発明の第１実施形態を示すブロック図であり、電流引き込み制御によって永久磁石形同期電動機を運転する場合のものである。
まず、永久磁石形同期電動機の電流の大きさを電流指令値に一致させ、かつ、電流ベクトルの回転速度を速度指令値に制御する方法について説明する。
【００１９】
永久磁石形同期電動機は、回転子のｄ軸（回転子の磁極方向）とｄ軸から９０度進んだｑ軸とで電流制御を行うことにより、高精度な制御を実現することができる。しかしながら、磁極位置検出器を持たない場合、ｄ，ｑ軸を直接検出することができない。
このため、d，ｑ軸に対応した角速度ω１で回転する直交回転座標系のγ，δ軸上で制御演算を行う。このγ，δ軸の定義を図５に示す。図５において、ωｒはｄ，ｑ軸の回転角速度、θｅｒｒはｄ，ｑ軸とγ，δ軸との角度誤差（位置演算誤差）である。
【００２０】
図１に戻って、まず、電流指令値ｉγ＊は零以外の一定値Ｉγ＊に、ｉδ＊は零に制御される。
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によりそれぞれ検出した相電流検出値ｉｕ，ｉｗを磁極位置演算値θ１に基づいてγ，δ軸電流検出値ｉγ，ｉδに座標変換する。
γ軸電圧指令値ｖγ＊は、γ軸電流指令値ｉγ＊とγ軸電流検出値ｉγｆとの偏差を減算器１９ａにより求め、この偏差をγ軸電流調節器２０ａにより増幅して演算する。また、δ軸電圧指令値ｖδ＊は、δ軸電流指令値ｉδ＊とδ軸電流検出値ｉδとの偏差を減算器１９ｂにより求め、この偏差をδ軸電流調節器２０ｂにより増幅して演算する。
【００２１】
ここで、γ軸電流調節器２０ａ及びδ軸電流調節器２０ｂは、何れも比例・積分調節器によって構成されている。これらの調節器２０ａ，２０ｂによるγ，δ軸電圧指令値ｖγ＊，ｖδ＊の演算式は、それぞれ数式１，数式２によって表される。
なお、後述するように、各調節器２０ａ，２０ｂに入力される比例ゲインＫＰγ，ＫＰδ及び積分時定数ＴＩγ，ＴＩδは、それぞれＫＰ２，ＴＩ２に設定されている。
【００２２】
【数１】
0005104217.tif 000002
【００２３】
【数２】
0005104217.tif 000003
【００２４】
γ，δ軸電圧指令値ｖγ＊，ｖδ＊は、電圧座標変換器１５により磁極位置演算値θ１に基づいて相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換される。
【００２５】
整流回路６０は、三相交流電源５０の電圧を整流して得た直流電圧をインバータ等の電力変換器７０に供給する。ＰＷＭ回路１３は、相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊、及び、入力電圧検出回路１２により検出した電力変換器７０の入力電圧Ｅｄｃから、電力変換器７０の出力電圧を前記相電圧指令値ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に制御するためのゲート信号を生成する。
電力変換器７０は、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により、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。
【００２６】
一方、４１は速度指令値ω＊及び始動速度ωｓｔａｒｔが入力される変化量制限器であり、４０は、変化量制限器４１から出力される速度指令値ω＊＊または前記始動速度ωｓｔａｒｔを切り換えて速度指令値ω１として電気角演算器２６に入力するための切換器である。電気角演算器２６は、速度指令値ω１を積分して磁極位置演算値θ１を出力する。
【００２７】
電動機８０の運転開始直後から所定期間は、切換器４０を図１のように切り換えて速度指令値ω１に始動速度ωｓｔａｒｔを設定する。この始動速度ωｓｔａｒｔは微小な値とし、上記所定期間内に電流ベクトルに回転子を引き込んで電流引き込み制御を行い、磁極位置を電流ベクトルの方向に合わせる。これにより、電流ベクトルと磁極位置とが一致した状態から速度制御を開始することができ、電動機８０を安定して始動することができる。
【００２８】
次に、切換器４０を切り換えることにより、速度指令値ω１を、変化量制限器４１によって速度指令値ω＊の単位時間あたりの変化率を制限した速度指令値ω＊＊に制御する。なお、変化量制限器４１の初期値は始動速度ωｓｔａｒｔとする。
以上により、速度ω１で回転する振幅Ｉγ＊の電流ベクトルが発生し、この電流ベクトルに回転子が引き込まれて、電動機８０の速度が制御される。
【００２９】
次に、本実施形態の原理について説明する。
図６は、図１におけるδ軸電流制御系のブロック図を示している。説明を簡単にするため、δ軸電圧ｖδはδ軸電圧指令値ｖδ＊に等しいとする。永久磁石形同期電動機８０の電機子巻線は、図示するようにインダクタンスＬａと電機子抵抗Ｒａとの直列回路でモデル化することができ、一次遅れ回路となる。なお、ｖｄｉｓは外乱電圧である。
通常、電流指令値に対する追従性を高くし、かつ、外乱電圧ｖｄｉｓによる電流誤差を抑制するため、δ軸電流調節器２０ｂのゲイン特性は、制御系が安定である限り、できるだけ高く設計する。
【００３０】
一方、非特許文献２に関して述べたように、δ軸電圧ｖδを零に制御することにより、回転子の振動を抑制する電流が流れる。このことから、外乱電圧ｖｄｉｓに起因して流れる電流のうち、速度制御系の固有角周波数ωｎに等しい角周波数成分の電流は安定化に有用であるため、制御しない方がよい。
【００３１】
ここで、図７は、電流調節器２０ａ，２０ｂのゲインの周波数特性を両対数表示した図である。
本実施形態では、電流調節器２０ａ，２０ｂの比例ゲインＫＰγ，ＫＰδを、図７における“ゲイン特性低減時” のＫＰ２のように、“通常時”のＫＰ１よりも小さく設計して各調節器２０ａ，２０ｂに入力し、また、積分時定数ＴＩγ，ＴＩδを、“ゲイン特性低減時” のＴＩ２のように、“通常時”のＴＩ１よりも長く設計して各調節器２０ａ，２０ｂに入力することにより、速度制御系の固有角周波数ωｎにおけるゲイン特性を低減する。
これにより、非特許文献２のように回転子の振動を抑制する電流が流れるようになるので、制御系の安定化が可能になる。
【００３２】
この場合、電流応答は通常時よりも遅くなるが、指令値ｉγ＊，ｉδ＊に制御することは可能である。特に、図７に示したように積分時定数ＴＩ２の逆数が固有角周波数ωｎよりも低くなるように設計すると、電流調節器２０ａ，２０ｂを構成する積分調節器が固有角周波数ωｎの電流成分に影響しないので、安定化効果を十分に得ることができる。
【００３３】
次に、図２は、請求項１〜３に相当する本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
この実施形態の構成は図１とほぼ同様であるが、γ軸電流調節器２０ａとδ軸電流調節器２０ｂとでゲイン特性を異ならせた点に特徴がある。すなわち、γ軸電流調節器２０ａにＫＰ１，ＴＩ１を設定してそのゲイン特性を図７の“通常時”とし、δ軸電流調節器２０ｂにＫＰ２，ＴＩ２を設定してそのゲイン特性を図７の“ゲイン特性低減時”とする。
【００３４】
これにより、γ軸電流を高精度に制御することができ、負荷変動や速度変動がある場合にも電流を安定に制御することができる。
一方、δ軸には、第１実施形態と同様に回転子の振動を抑制する電流が流れるので、制御系を安定化することができる。
【００３５】
図３は、請求項４〜７に相当する本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
第１実施形態によれば、速度制御系の安定性を改善することはできるが、電流制御系の応答が低下するため、速度が高くなるほど、誘起電圧の影響によって電流制御誤差が大きくなりやすい。
そこで、第３実施形態では、図３に示すように、切換器３０により、γ軸電流調節器２０ａの比例ゲインＫＰγ、積分時定数ＴＩγ、及び、δ軸電流調節器２０ｂの比例ゲインＫＰδ、積分時定数ＴＩδを、“通常時”の値ＫＰ１，ＴＩ１と“ゲイン特性低減時”の値ＫＰ２，ＴＩ２とで切換可能としたものである。
【００３６】
切換器３０が“ゲイン特性低減時”の値ＫＰ２，ＴＩ２を選択するのは、回転子の振動が大きく安定化が必要になる始動から所定の期間、または、零速度を含む低速運転時とする。この状態では、実質的に第１実施形態と同様になり、電流制御系の応答が遅くなるが、速度制御系の安定性を改善することができる。
これに対し、切換器３０が“通常時”の値ＫＰ１，ＴＩ１を選択して電流制御系の応答を高くしたときは、安定化効果が得られなくなるが、この場合には、例えば特許文献２に記載されている安定化制御を適用すればよい。
【００３７】
次いで、図４は、請求項４〜７に相当する本発明の第４実施形態を示すブロック図である。
前述した第２実施形態も、第１実施形態と同様に速度が高くなるほど電流制御誤差が大きくなりやすい。そこで、第４実施形態では、図４に示すように、γ軸電流調節器２０ａには常に“通常時”のＫＰ１，ＴＩ１を設定し、δ軸電流調節器２０ｂには、切換器３０によって“通常時”のＫＰ１，ＴＩ１と“ゲイン特性低減時”のＫＰ２，ＴＩ２とを切り換えて設定できるようにした。
【００３８】
これにより、零速度を含む低速時には、図４の如く切換器３０を“ゲイン特性低減時”の値ＫＰ２，ＴＩ２側に切り換えることによって実質的に第２実施形態と同様になり、γ軸電流の高精度な制御や負荷または速度変動時における電流の安定した制御が可能になると共に、δ軸に回転子の振動を抑制する電流を流して制御系を安定化させることができる。
また、低速時以外には、切換器３０を“通常時”の値ＫＰ１，ＴＩ１側に切り換えることによって、実質的に、第３実施形態（図３）における切換器３０の切り換え時と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４実施形態を示すブロック図である。
【図５】γ，δ軸の定義を示す図である。
【図６】図１におけるδ軸電流制御系のブロック図である。
【図７】本発明の各実施形態における電流調節器のゲインの周波数特性を両対数表示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１ｕ  ｕ相電流検出回路
１１ｗ  ｗ相電流検出回路
１２  入力電圧検出回路
１３  ＰＷＭ回路
１４  電流座標変換器
１５  電圧座標変換器
１９ａ，１９ｂ  減算器
２０ａ  γ軸電流調節器
２０ｂ  δ軸電流調節器
３０，４０  切換器
４１  変化量制限器
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
【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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