(57)【要約】【課題】  電圧モデル磁束演算器のための電圧検出器や電動機の磁石温度を推定するための温度検出器使用しなくともトルク指令どおりのトルクを発生する電動機制御装置と誘起電圧定数補正方法を提供する。【解決手段】  ｑ軸電流制御部が、第１ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流比例制御部（１３２）と、第２ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流積分制御部（１３３）と、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成する誘起電圧補償部（１３５）、第１ｑ軸電圧指令と第２ｑ軸電圧指令と第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電圧指令生成加算部（１３４、１３６）と、第２ｑ軸電圧指令に基づいて誘起電圧測定値Ｋｅｅを生成する誘起電圧定数補正部（１３７）とを備えた。【選択図】図２
2009095084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成するｑ軸電流指令生成部と、前記ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流制御部と、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する電動機駆動部と、電動機の３相電流を前記電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する座標変換部と、を備えた電動機制御装置において、
前記ｑ軸電流制御部は、第１ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流比例制御部と、第２ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流積分制御部と、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成する誘起電圧補償部と、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電圧指令生成加算部と、前記第２ｑ軸電圧指令に基づいて誘起電圧測定値Ｋｅｅを生成する誘起電圧定数補正部と、を備えることを特徴とする電動機制御装置。
【請求項２】
前記誘起電圧定数補正部は、所定速度以上の一定速度で動作しているときに前記第２ｑ軸電圧指令の絶対値が所定電圧以下になるまで前記第２係数Ｋ２を所定量ずつ微増減することを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項３】
前記第２ｑ軸電圧指令の絶対値が所定電圧以下になったとき誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを前記第２係数Ｋ２とすることを特徴とする請求項２記載の電動機制御装置。
【請求項４】
前記第１係数Ｋ１は前記誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを用いて２／（３・Ｋｅｅ）とすることを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項５】
速度指令と電動機速度の速度偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記電動機位置の時間差分より前記電動機速度を生成する電動機速度生成部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項６】
位置指令と前記電動機位置の位置偏差に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と電動機速度の速度偏差からトルク指令を生成する速度制御部と、前記電動機位置の時間差分より前記電動機速度を生成する電動機速度生成部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項７】
トルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成するｑ軸電流指令生成部と、前記ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流制御部と、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する電動機駆動部と、電動機の３相電流を前記電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する座標変換部と、を備えた電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法において、
前記ｑ軸電流偏差に比例制御ゲインを乗算して第１ｑ軸電圧指令を生成するステップと、
前記ｑ軸電流偏差に積分制御ゲインを乗算して積分し第２ｑ軸電圧指令を生成するステプと、
電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成するステップと、
前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するステップと、
前記第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以下になるように前記第２係数を微増減するステップと、
前記第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以下になったとき、誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを第２係数Ｋ２とするステップと、
を備えることを特徴とする電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法。
【請求項８】
前記第１係数Ｋ１は、誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを用いて２／（３・Ｋｅｅ）とするステップを備えることを特徴とする請求項７記載の電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法。
【請求項９】
前記ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差に基づいて誘起電圧測定値Ｋｅｅを生成する誘起電圧定数補正部と、を備え、モデルｑ軸電流算出部は、第１ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流比例制御部と、第２ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流積分制御部と、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成する誘起電圧補償部と、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してモデルｑ軸電圧指令を生成するモデルｑ軸電圧指令生成加算部と、モデルｑ軸電圧指令よりモデルｑ軸電流を算出するモデルモータ部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の電動機制御装置。
【請求項１０】
前記誘起電圧定数補正部は、所定速度以上の速度で一定速度又は加減速動作しているときに、加速終了時点の前記ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差の絶対値が所定電圧以下になるまで、前記第２係数Ｋ２を所定量ずつ微増減することを特徴とする請求項９記載の電動機制御装置。
【請求項１１】
モデルｑ軸電流偏差に比例制御ゲインを乗算して第１ｑ軸電圧指令を生成するステップと、
モデルｑ軸電流偏差に積分制御ゲインを乗算して積分し第２ｑ軸電圧指令を生成するステップと、
電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成するステップと、
前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してモデルｑ軸電圧指令を生成するステップと、
前記ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差が所定電圧以下になるように前記第２係数を微増減するステップと、
前記第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以下になったとき、誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを第２係数Ｋ２とするステップと、
を備えることを特徴とする請求項７記載の電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械を駆動するサーボモータを制御する電動機制御装置と誘起電圧定数補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来技術は、電動機の制御装置に関するものであり、速度位置検出器と、電流検出器と、電流モデル磁束演算器と、電圧検出器と、電圧モデル磁束演算器と、電流モデル磁束演算器の出力の一次鎖交磁束ベクトルと電圧モデル磁束演算器の出力の一次鎖交磁束ベクトルが一致するように電流モデル磁束演算器で用いた電気的定数を調整する電動機の制御装置を提供している（例えば、特許文献１参照）。
第２の従来技術は、同期電動機の発生トルクをベクトル演算によりトルク検出に関するものであり、電動機の温度を検出して温度に基づき基準磁束を温度補正してトルクを検出する同期電動機の制御装置を提供している（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
図６は、第１の従来技術である電動機の制御装置を説明するための概略ブロック図である。  図において、速度位置検出器２と、電流検出器４０４と、電流モデル磁束演算器４０９と、電圧検出器４０３と、電圧モデル磁束演算器４１０と、電流モデル磁束演算器５０９の出力の一次鎖交磁束ベクトルと電圧モデル磁束演算器４１０の出力の一次鎖交磁束ベクトルが一致するように電流モデル磁束演算器９で用いた電気的定数を定数調整器４１３で調整していた。
このように、第１の従来技術は、電流モデル磁束演算器９の出力の一次鎖交磁束ベクトルと電圧モデル磁束演算器４１０の出力の一次鎖交磁束ベクトルが一致するように電流モデル磁束演算器４０９で用いた電気的定数を定数調整器１３で調整していた。
【０００４】
図７は、第２の従来技術である同期電動機及びトルク演算器の構成を示すブロック図である。  図において、温度検出器５１４で電動機温度を検出し、電動機温度に基づき基準磁束設定器１６の基準磁束を磁束補正器５１７で、磁束ベクトル演算器５１８で使用する磁束を補正していた。
このように、第２の従来技術は、温度検出器５１４の電動機温度に基づき磁束補正器５１７で磁束を補正していた。
以上のように、従来の装置では、電動機の電気的定数を調整して補償するか電動機温度を検出して磁石温度を推定し、磁束を補正するという手順がとられていた。
【特許文献１】特開２００２−１０６９７号公報（第４頁、図１）
【特許文献２】特開平０３−２２２６８６号公報（第６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
第１の従来技術は、速度位置検出器や電流検出器を用いた通常のｄｑ電流制御以外に電流モデル磁束演算器、電圧検出器や電圧モデル磁束演算器が必要になるという問題があった。
第２の従来技術は電動機の磁石温度を推定するのに温度検出器が必要になるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電圧モデル磁束演算器のための電圧検出器や電動機の磁石温度を推定するための温度検出器を使用しなくともトルク指令どおりのトルクを発生する電動機制御装置と誘起電圧定数補正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】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、トルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成するｑ軸電流指令生成部と、前記ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流制御部と、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する電動機駆動部と、電動機の３相電流を前記電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する座標変換部と、を備えた電動機制御装置において、前記ｑ軸電流制御部は、第１ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流比例制御部と、第２ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流積分制御部と、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成する誘起電圧補償部と、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電圧指令生成加算部と、前記第２ｑ軸電圧指令に基づいて誘起電圧測定値Ｋｅｅを生成する誘起電圧定数補正部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電動機制御装置において、前記誘起電圧定数補正部は、所定速度以上の一定速度で動作しているときに前記第２ｑ軸電圧指令の絶対値が所定電圧以下になるまで前記第２係数Ｋ２を所定量ずつ微増減することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の電動機制御装置において、前記第２ｑ軸電圧指令の絶対値が所定電圧以下になったとき前記誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを前記第２係数Ｋ２とすることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１記載の電動機制御装置において、前記第１係数Ｋ１は前記誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを用いて２／（３・Ｋｅｅ）とすることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の電動機制御装置において、速度指令と電動機速度の速度偏差に基づいて前記トルク指令を生成する速度制御部と、前記電動機位置の時間差分より前記電動機速度を生成する電動機速度生成部と、を備えたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１記載の電動機制御装置において、位置指令と前記電動機位置の位置偏差に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と電動機速度の速度偏差から前記トルク指令を生成する速度制御部と、前記電動機位置の時間差分より前記電動機速度を生成する電動機速度生成部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項７に記載の発明は、トルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成するｑ軸電流指令生成部と、前記ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流制御部と、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する電動機駆動部と、電動機の３相電流を前記電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する座標変換部と、を備えた電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法において、前記ｑ軸電流偏差に比例制御ゲインを乗算して第１ｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記ｑ軸電流偏差に積分制御ゲインを乗算して積分し第２ｑ軸電圧指令を生成するステプと、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以下になるように前記第２係数を微増減するステップと、前記第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以下になったとき、誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを第２係数Ｋ２とするステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項７記載の電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法において、前記第１係数Ｋ１は、誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを用いて２／（３・Ｋｅｅ）とするステップを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項９に記載の発明は、トルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成するｑ軸電流指令生成部と、前記ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流制御部と、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する電動機駆動部と、電動機の３相電流を前記電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する座標変換部と、を備えた電動機制御装置において、前記ｑ軸電流制御部は、第１ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流比例制御部と、第２ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流積分制御部と、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成する誘起電圧補償部と、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電圧指令生成加算部と、前記ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差に基づいて誘起電圧測定値Ｋｅｅを生成する誘起電圧定数補正部と、を備え、モデルｑ軸電流算出部は、第１ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流比例制御部と、第２ｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流積分制御部と、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成する誘起電圧補償部と、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してモデルｑ軸電圧指令を生成するモデルｑ軸電圧指令生成加算部と、モデルｑ軸電圧指令よりモデルｑ軸電流を算出するモデルモータ部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の電動機制御装置において、前記誘起電圧定数補正部は、所定速度以上の速度で一定速度又は加減速動作しているときに、加速終了時点の前記ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差の絶対値が所定電圧以下になるまで、前記第２係数Ｋ２を所定量ずつ微増減することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１１に記載の発明は、トルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成するｑ軸電流指令生成部と、前記ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成するｑ軸電流制御部と、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成するｄ軸電流制御部と、前記ｄ軸電圧指令と前記ｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する電動機駆動部と、電動機の３相電流を前記電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する座標変換部と、を備えた電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法において、前記ｑ軸電流偏差に比例制御ゲインを乗算して第１ｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記ｑ軸電流偏差に積分制御ゲインを乗算して積分し第２ｑ軸電圧指令を生成するステップと、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してｑ軸電圧指令を生成するステップと、モデルｑ軸電流偏差に比例制御ゲインを乗算して第１ｑ軸電圧指令を生成するステップと、モデルｑ軸電流偏差に積分制御ゲインを乗算して積分し第２ｑ軸電圧指令を生成するステップと、電動機速度に第２係数Ｋ２を乗算して第３ｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記第１ｑ軸電圧指令と前記第２ｑ軸電圧指令と前記第３ｑ軸電流を加算してモデルｑ軸電圧指令を生成するステップと、前記ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差が所定電圧以下になるように前記第２係数を微増減するステップと、前記第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以下になったとき、誘起電圧定数測定値Ｋｅｅを第２係数Ｋ２とするステップと、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至６に記載の発明によると、誘起電圧定数が変化しても、正確な誘起電圧定数を簡単に算出し制御に使用している誘起電圧定数を補正するのでトルク指令どおりのトルクを発生できる電動機制御装置を提供できる。
請求項７および８に記載の発明によると、誘起電圧定数が変化しても、正確な誘起電圧定数を簡単に算出し制御に使用している誘起電圧定数を補正するのでトルク指令どおりのトルクを発生できる電動機制御装置の誘起電圧補正方法を提供できる。  
請求項９および１０記載の発明によると、誘起電圧定数が変化しても、正確な誘起電圧定数を簡単に算出し制御に使用している誘起電圧定数を補正するのでトルク指令どおりのトルクを発生できる電動機制御装置を提供できる。
請求項１１に記載の発明によると、誘起電圧定数が変化しても、正確な誘起電圧定数を簡単に算出し制御に使用している誘起電圧定数を補正するのでトルク指令どおりのトルクを発生できる電動機制御装置の誘起電圧補正方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。  図において、１は電動機制御装置、２は電動機、３はエンコーダ等の位置検出器１１はｑ軸電流指令生成部、１２はｄ軸電流指令設定部、１３はｑ軸電流制御部、１４はｄ軸電流制御部、１５はモータ駆動部、１６はエンコーダインタフェース、１７は座標変換部、１８は電動機速度生成部である。
ｑ軸電流指令生成部１１はトルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成し、ｑ軸電流制御部１３は、ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成する。同様にｄ軸電流指令生成部１２は、ｄ軸電流指令を生成し、ｄ軸電流制御部１４は、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成する。通常はｄ軸電流指令＝０である。電動機駆動部１５は、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する。座標変換部１７は、電動機の３相電流を電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する。エンコーダインタフェース１６は、エンコーダ３が生成する位置データを処理可能は電動機位置に変換する。
【００１４】
図２は、本発明の誘起電圧補正部を含んだｑ軸電流制御部の構成を示すブロック図である。図において、１３１は減算器、１３２はｑ軸電流比例制御部、１３３はｑ軸電流積分制御部、１３４は加算器、１３５は誘起電圧補正部、１３６はｑ軸電圧指令生成加算部である。ｑ軸電流比例制御部１３２は、ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差にｑ軸電流比例制御ゲインＫｃを乗算し第１ｑ軸電圧指令を生成する。ｑ軸電流積分制御部１３３は、ｑ軸電流偏差にｑ軸電流積分ゲインを乗算し時間積分し、第２ｑ軸電圧指令を生成する。誘起電圧補正部１３５は、電動機速度ωｆと第２係数Ｋ２を乗算し第３ｑ軸電圧指令を生成する。加算器１３４は、第１ｑ軸電圧指令と第２ｑ軸電圧指令を加算し、ｑ軸電圧指令生成加算部１３６はさらに第３ｑ軸電圧指令を加算してｑ軸電圧指令を生成する。
【００１５】
本発明の特徴とするところは、数百ｍｉｎ−１といった設定可能な所定速度以上の一定速度で電動機を駆動し、第２ｑ軸電圧指令の絶対値が設定可能な所定電圧以下になるように第２係数を所定量ずつ増減して、所定電圧以下になったとき第２係数Ｋ２を誘起電圧測定値Ｋｅｅとし、第１係数Ｋ１をＫ１＝（２／３）＊Ｋｅｅとするところである。
図３は、本発明の電動機制御装置を速度制御にしたものである。図において、１０は速度制御部、１８は電動機速度生成部である。速度制御部１０は速度指令と電動機速度の速度偏差をＰＩＤ処理をしてトルク指令を生成し、電動機速度生成部１８は、電動機位置の時間差分を制御時間で除して電動機速度を生成する。
図４は、本発明の電動機制御装置を位置制御にしたものである。図において、２０は位置制御部である。位置制御部２０は位置指令を電動機位置の位置偏差をＰＩＤ処理をして速度指令を生成する。
【００１６】
図６は、本発明の誘起電圧定数補正方法を示すフローチャートである。  
まずステップＳＡ１では速度が所定速度以上の一定速度かどうか判断する。所定速度以上の一定速度の場合は、ステップＳＡ２へ進む。所定速度以下又は一定速度でない場合は終了する。所定速度は、例えば電動機のインピーダンス電圧降下が誘起電圧に比較して無視できる速度にする。次にステップＳＡ２ではｑ軸電流積分制御部が生成する第２ｑ軸電圧指令の絶対値が所定電圧以上かどうか判断する。第２ｑ軸電圧指令が所定電圧以上の場合はステップＳＡ３へ進む。第２ｑ軸電圧指令の絶対値が所定電圧未満の場合は、誘起電圧定数測定値は前回のままで終了する。ステップＳＡ３ではトルク指令が０以上かどうか判断する。０以上の場合はステップＳＡ４へ進み、０未満の場合はステップＳＡ７へ進む。ステップＳＡ４では第２ｑ軸電圧指令が０以上かどうか判断する。０以上の場合はステップＳＡ５に進み、第２係数Ｋ２に所定量を加算する。０未満の場合はステップＳＡ６に進み、所定量だけ減算する。ステップＳＡ７ではステップＳＡ４と同様に第２ｑ軸電圧指令が０以上かどうか判断する。０以上の場合はステップＳＡ８に進み、逆に第２係数Ｋ２から所定量を減算し、０未満の場合はステップＳＡ９に進み、第２係数Ｋ２に所定量を加算する。このようにして第２係数Ｋ２を決定し誘起電圧定数測定値Ｋｅｅとする。温度変化は数秒から数十分といった時間がかかるので誘起電圧定数の補正は数秒間隔で行えば良い。ステップＳＡ１０では第１係数Ｋ１を２／（３・Ｋｅｅ）とする。
【００１７】
誘起電圧の変化と電流制御の誤差について説明する。モータの温度が変化すると、同期モータで使用している永久磁石の磁束が変化する。さらに、磁束が変化すると誘起電圧定数が変化する。誘起電圧定数が変化するとトルク定数∝誘起電圧定数であるので単位ｑ軸電流に対する発生トルクが変化する。トルク指令からｑ軸電流指令への変換係数である第１係数Ｋ１が一定であればトルク指令に対する発生トルクが変化してしまうことになる。本発明は、ｄ、ｑ軸電流制御部がＰＩ（比例積分）制御で、誘起電圧補償をしない場合は積分制御部の生成する第２ｑ軸電圧指令がインピーダンス電圧降下と誘起電圧と等しくなることを利用したものである。
電圧方程式は（１）式で表される。
【００１８】
【数１】
2009095084.tif 000003
ここでＶdはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧、Ｒは電機子抵抗、Ｌｄ，Ｌｑはそれぞれｄ軸、ｑ軸インダクタンス、ωは角速度、ｉd、ｉqはそれぞれｄ軸、ｑ軸電流、Ｋeは誘起電圧定数である。ｄｑ軸電流制御を行い、ｉｄ＝０とすると（２）式になる。
Ｖｑ＝  （Ｒ＋Ｌｑ・ｄ／ｄｔ）ｉｑ＋ωＫｅ                （２）
となり、ｑ軸電圧はインピーダンス電圧降下と誘起電圧の和である。ｑ軸電流が小さい場合はインピーダンス電圧降下は無視できる。ｑ軸電流制御部が生成するｑ軸電圧指令は設定した誘起電圧定数に角速度を乗算した値を加算するので、補償が完全であればｑ軸電流制御部の積分制御部の生成する第２ｑ軸電圧指令はインピーダンス電圧降下だけになる。しかし、温度変化によって実際の誘起電圧定数が変化すると誤差を生じ第２ｑ軸電圧指令に誘起電圧補償の誤差電圧が現れる。
【００１９】
図８は速度制御タイプの電動機制御装置で誘起電圧補償をかけないときのシミュレーションである。シミュレーションの条件は、速度指令ωｒｅｆ＝１００ｒ／ｓ、速度制御比例ゲインＫｖ＝１Ｎｍｓ／ｒ、速度制御積分ゲインＫｉ＝Ｋｖ／Ｔｖｉ＝１００Ｎｍ／ｒ、電流制御比例ゲインＫｃ＝５Ｖ／Ａ、電流制御積分ゲインＫｉｃ＝Ｋｃ／Ｔｃｉ＝５０００Ｖ／ｓ、電動機極対数Ｐ＝４、誘起電圧定数Ｋｅ（ｏ−ｐ）＝０，１Ｖｓ／ｒ、抵抗Ｒ＝１Ω、インダクタンスＬｄ＝Ｌｑ＝１ｍＨ、粘性制動係数Ｋｄ＝０．００２Ｎｍs／ｒである。定速時の第２ｑ軸電圧指令は電動機のｑ軸電圧Ｖｑに一致する。図９は、図８と同一条件で、設定した誘起電圧定数が実際の電動機の誘起電圧定数と等しいとして誘起電圧補償をかけたときのシミュレーションで、第２ｑ軸電圧指令はインピーダンス電圧降下だけになる。設定した誘起電圧定数が実際の電動機の誘起電圧定数が異なれば誤差が第ｑ軸指令電圧に現れる。本発明は、設定する誘起電圧定数に誘起電圧定数測定値を使用するので誤差は無視できる。
【００２０】
ｑ軸電流制御の第２ｑ軸電圧指令を所定電圧以下になるようにｑ軸電流制御の第２係数Ｋ２を変化させてＫ２＝誘起電圧定数測定値Ｋｅｅとし、第１係数Ｋ１＝２／（３Ｋｅｅ）とすると、トルク指令どおりのトルクを発生させることができる。
【００２１】
図１０は、本発明の電動機制御装置の構成を示すブロック図である。  図において、１は電動機制御装置、２は電動機、３はエンコーダ等の位置検出器、１１はｑ軸電流指令生成部、１２はｄ軸電流指令設定部、１３はｑ軸電流制御部、１４はｄ軸電流制御部、１５はモータ駆動部、１６はエンコーダインタフェース、１７は座標変換部、１８は電動機速度生成部、１９はモデルｑ軸電流算出部である。
ｑ軸電流指令生成部１１はトルク指令に第１係数Ｋ１を乗算してｑ軸電流指令を生成し、ｑ軸電流制御部１３は、ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてｑ軸電圧指令を生成する。同様にｄ軸電流指令生成部１２は、ｄ軸電流指令を生成し、ｄ軸電流制御部１４は、ｄ軸電流指令とｄ軸電流のｄ軸電流偏差に基づいてｄ軸電圧指令を生成する。通常はｄ軸電流指令＝０である。電動機駆動部１５は、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令と電動機位置に基づいて電動機を駆動する。座標変換部１７は、電動機の３相電流を電動機位置に基づいてｄｑ軸電流に変換する。エンコーダインタフェース１６は、エンコーダ３が生成する位置データを処理可能は電動機位置に変換する。  モデルｑ軸電流算出部１９は、ｑ軸電流指令とモデルｑ軸電流のｑ軸電流偏差に基づいてモデルｑ軸電圧指令を生成し、
モデルｑ軸電流を算出する。
【００２２】
図１１は、本発明の誘起電圧補正部を含んだｑ軸電流制御部及びモデルｑ軸電流算出部の構成を示すブロック図である。図において、１３１は減算器、１３２はｑ軸電流比例制御部、１３３はｑ軸電流積分制御部、１３４は加算器、１３５は誘起電圧補正部、１３６はｑ軸電圧指令生成加算部、１４１は減算器、１４２はｑ軸電流比例制御部、１４３はｑ軸電流積分制御部、１４４は加算器、１４６はｑ軸電圧指令生成加算部である。ｑ軸電流比例制御部１３２は、ｑ軸電流指令とｑ軸電流のｑ軸電流偏差にｑ軸電流比例制御ゲインＫｃを乗算し第１ｑ軸電圧指令を生成する。ｑ軸電流積分制御部１３３は、ｑ軸電流偏差にｑ軸電流積分ゲインを乗算し時間積分し、第２ｑ軸電圧指令を生成する。誘起電圧補正部１３５は、電動機速度ωｆと第２係数Ｋ２を乗算し第３ｑ軸電圧指令を生成する。加算器１３４は、第１ｑ軸電圧指令と第２ｑ軸電圧指令を加算し、ｑ軸電圧指令生成加算部１３６はさらに第３ｑ軸電圧指令を加算してｑ軸電圧指令を生成する。  ｑ軸電流比例制御部１９２は、ｑ軸電流指令とモデルｑ軸電流のｑ軸電流偏差にｑ軸電流比例制御ゲインＫｃを乗算し第１ｑ軸電圧指令を生成する。ｑ軸電流積分制御部１９３は、ｑ軸電流偏差にｑ軸電流積分ゲインを乗算し時間積分し、第２ｑ軸電圧指令を生成する。  加算器１９４は、第１ｑ軸電圧指令と第２ｑ軸電圧指令を加算し、ｑ軸電圧指令生成加算部１９６はさらに第３ｑ軸電圧指令を加算してｑ軸電圧指令を生成する。  モータモデル１９８はｑ軸電圧指令とモータのインピーダンスよりモデルｑ軸電流を算出する。
実施例１との異なる部分は、数百ｍｉｎ−１といった設定可能な所定速度以上の加減速で一定速度がなくても、加速終了で、電圧指令とモデル電圧指令との差の絶対値が設定可能な所定電圧以下になるように第２係数を所定量ずつ増減して、所定電圧以下になったとき第２係数Ｋ２を誘起電圧測定値Ｋｅｅとし、第１係数Ｋ１をＫ１＝（２／３）＊Ｋｅｅとするところである。
【００２３】
図１２は、本発明の誘起電圧定数補正方法を示すフローチャートである。
まずステップＳＢ１では速度が所定速度以上の加速終了かどうか判断する。所定速度以上の加速終了の場合は、ステップＳＢ２へ進む。所定速度以下又は加速終了でない場合は終了する。所定速度は、例えば電動機のインピーダンス電圧降下が誘起電圧に比較して無視できる速度にする。次にステップＳＢ２ではｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差の絶対値が所定電圧以上かどうか判断する。ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差の絶対値がが所定電圧以上の場合はステップＳＢ３へ進む。ｑ軸電圧指令とモデルｑ軸電圧指令との差の絶対値が所定電圧未満の場合は、誘起電圧定数測定値は前回のままで終了する。ここで所定電圧とは、例えば第２係数Ｋ２に設定可能な所定値に電動機速度ωｆを乗算した電圧である。
ステップＳＢ３ではトルク指令が０以上かどうか判断する。０以上の場合はステップＳＢ４へ進み、０未満の場合はステップＳＢ７へ進む。ステップＳＢ４では第２ｑ軸電圧指令が０以上かどうか判断する。０以上の場合はステップＳＢ５に進み、第２係数Ｋ２に所定量を加算する。０未満の場合はステップＳＢ６に進み、所定量だけ減算する。ステップＳＢ７ではステップＳＢ４と同様に第２ｑ軸電圧指令が０以上かどうか判断する。０以上の場合はステップＳＢ８に進み、逆に第２係数Ｋ２から所定量を減算し、０未満の場合はステップＳＢ９に進み、第２係数Ｋ２に所定量を加算する。このようにして第２係数Ｋ２を決定し誘起電圧定数測定値Ｋｅｅとする。温度変化は数秒から数十分といった時間がかかるので誘起電圧定数の補正は数秒間隔で行えば良い。ステップＳＢ１０では第１係数Ｋ１を２／（３・Ｋｅｅ）とする。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
モータの温度変化以外にモータの誘起電圧定数の製品間のばらつきなども補正することができ、トルク指令どおりに正確にトルクを発生することが必要な用途に適用できる。また、誘起電圧補償をかけずに定速無負荷運転をした時の第２ｑ軸電圧指令を速度ωで除算したものを誘起電圧測定値Ｋｅｅとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の電動機制御装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の電動機制御装置の電流制御部を説明するためのブロック図
【図３】本発明の電動機制御装置を速度制御に拡張した場合のブロック図
【図４】本発明の電動機制御装置を位置制御に拡張した場合のブロック図
【図５】本発明の電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法を示すフローチャート
【図６】第１の従来技術の電動機制御装置を説明するためのブロック図
【図７】第３の従来技術の電動機制御装置を説明するためのブロック図
【図８】誘起電圧補償がないときのシミュレーション結果
【図９】誘起電圧補償があるときのシミュレーション結果
【図１０】本発明の電動機制御装置の構成を示すブロック図
【図１１】本発明の電動機制御装置の電流制御部を説明するためのブロック図
【図１２】本発明の電動機制御装置の誘起電圧定数補正方法を示すフローチャート
【符号の説明】
【００２６】
１  電動機制御装置
２  電動機
３  位置検出器
９  モデルｑ軸電流算出部
１０  速度制御部
１１  ｑ軸電流指令生成部
１２  ｄ軸電流指令生成部
１３  ｑ軸電流制御部
１４  ｄ軸電流制御部
１５  電動機駆動部
１６  エンコーダインタフェース
１７  座標変換部
１８  電動機速度生成部
２０  位置制御部
１３１、１９１  減算器
１３２、１９２  ｑ軸電流比例制御部
１３３、１９３  ｑ軸電流積分制御部
１３４、１３６、１９４、１９６  ｑ軸電圧指令生成加算部
１３５  誘起電圧補償部
１３７、１９７  誘起電圧定数補正部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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