(57)【要約】  モータ特性が変化する場合でも効率の低下を防ぐことができるモータ制御装置を得ることを目的とする。  第１固定子巻線および第２固定子巻線と、電流指令に対する応答が第１固定子巻線および第２固定子巻線よりも遅い界磁巻線とを有するモータを制御するモータ制御装置であって、モータの状態を示すモータ状態データ６２を定期的に取得し、モータ状態データ（６２）に対応するモータパラメータ（６３）を取得するパラメータ取得部（６１）と、モータに対するトルク指令およびモータパラメータ（６３）に基づいて、各巻線に対する電流指令を演算する電流指令演算部（６０）とを備え、電流指令演算部（６０）は、界磁巻線電流の応答遅れを界磁巻線電流指令に再現する応答遅れ再現部を有し、応答遅れが再現された界磁巻線電流指令を用いて第１固定子巻線電流指令および第２固定子巻線電流指令を演算する。
2020217438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の巻線と、電流指令に対する応答が前記第１の巻線よりも遅い第２の巻線とを有するモータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータの状態を示すモータ状態データを定期的に取得し、前記モータ状態データに対応するモータパラメータを取得するパラメータ取得部と、
前記モータに対するトルク指令および前記モータパラメータに基づいて、前記第１の巻線および前記第２の巻線に対する電流指令を演算する電流指令演算部と
を備え、
前記電流指令演算部は、
前記第１の巻線に対する第１の電流指令を演算する第１の演算部と、
前記第２の巻線に対する第２の電流指令を演算する第２の演算部と、
前記第２の巻線における前記第２の電流指令に対する応答遅れを前記第２の電流指令に再現する応答遅れ再現部とを有し、
前記第１の演算部は、前記応答遅れが再現された第２の電流指令を用いて前記第１の電流指令を演算することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記応答遅れ再現部は、前記第２の巻線のインピーダンスによる応答遅れ、前記第２の巻線の電流制御応答による応答遅れ、前記第２の巻線を流れる電流を検出するセンサのセンサ遅延による応答遅れ、前記電流指令演算部の演算周期による応答遅れのうちの１つ以上を再現する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記応答遅れ再現部による応答遅れが再現された第２の電流指令の代わりに、前記第２の巻線を流れる電流の電流値を用いて前記第１の電流指令を演算することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ状態データは、前記モータの温度を含む請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ状態データは、前記第１の巻線を流れる電流の電流値および前記第２の巻線を流れる電流の電流値のいずれか一方もしくは両方を含む請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ状態データとして、予め定められたモデルに基づいた推定値を用いる請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記第１の演算部および前記第２の演算部は、予め定められた評価関数を予め定められた拘束条件の下で最小または最大にする第１の電流指令および第２の電流指令を演算する請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記評価関数は、前記モータに発生する損失、前記モータの出力トルク、および前記モータのトルク応答のうちの少なくとも１つを表す請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータは、三相の固定子巻線を有する固定子と、界磁巻線を有する回転子とを備えたモータであって、前記第１の巻線は前記三相の固定子巻線であり、前記第２の巻線は前記界磁巻線である請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記三相の固定子巻線は、それぞれ複数の巻線である請求項９に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、モータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
界磁巻線と固定子巻線を有するモータにおいては、界磁巻線を流れる電流の応答遅れによりトルク応答が劣化する虞があることが指摘されている。そこで、界磁電流の応答遅れによって得られないトルクを補うための電流補正値を算出し、この電流補正値によりトルク電流指令値を補正することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１１５３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、事前測定により作成する電流指令マップなどが必要となる。また、突極型の同期モータにおいては最適な電流比率を定める必要がある。このような場合、温度変化などによりモータ特性が変化すると電流指令マップが実態に合わなくなったり、最適な電流比率が変動したりすることで、効率が低下する虞があるという問題点がある。【０００５】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、モータ特性が変化する場合でも効率の低下を防ぐことができるモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示されるモータ制御装置は、第１の巻線と、電流指令に対する応答が第１の巻線よりも遅い第２の巻線とを有するモータを制御するモータ制御装置であって、モータの状態を示すモータ状態データを定期的に取得し、モータ状態データに対応するモータパラメータを取得するパラメータ取得部と、モータに対するトルク指令およびモータパラメータに基づいて、第１の巻線および第２の巻線に対する電流指令を演算する電流指令演算部とを備え、電流指令演算部は、第１の巻線に対する第１の電流指令を演算する第１の演算部と、第２の巻線に対する第２の電流指令を演算する第２の演算部と、第２の巻線における第２の電流指令に対する応答遅れを第２の電流指令に再現する応答遅れ再現部とを有し、第１の演算部は、応答遅れが再現された第２の電流指令を用いて第１の電流指令を演算するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示されるモータ制御装置によれば、モータ特性が変化した場合でも効率の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１におけるモータ制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるモータ制御装置を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る界磁巻線電流制御部を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る第１固定子巻線電流制御部を示すブロック図である。
【図５】実施の形態１に係る第２固定子巻線電流制御部を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る駆動用電流指令生成部を示すブロック図である。
【図７】実施の形態１に係る電流指令演算部を示すブロック図である。
【図８Ａ】従来のモータ制御装置による制御結果を示す図である。
【図８Ｂ】実施の形態１におけるモータ制御装置による制御結果を示す図である。
【図９】実施の形態２におけるモータ制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図１０】実施の形態２におけるモータ制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１を図１から図８Ｂに基づいて説明する。図１は、実施の形態１におけるモータ制御装置のハードウェア構成を示す図であり、制御対象であるモータも含めたシステム全体を示している。モータ制御装置１０００は、モータ１を駆動制御するものであり、それぞれ後述する第１固定子巻線電力変換装置７、第２固定子巻線電力変換装置８、および界磁巻線電力変換装置９を介してモータ１の各巻線と接続されている。またモータ制御装置１０００は、モータ１に設けられた位置検出器２および温度検出器３と接続されている。さらに、モータ制御装置１０００は、第１固定子巻線電力変換装置７、第２固定子巻線電力変換装置８、および界磁巻線電力変換装置９とモータ１の間でそれぞれ直列に接続された電流検出器４、５、および６と接続されている。
【００１０】
モータ１は、永久磁石およびこの永久磁石に巻き回された界磁巻線を有する回転子と、三相の固定子巻線を２組有する固定子を備える二重三相巻線モータである。以降では、モータ１の固定子が有する２組の三相巻線をそれぞれ「第１固定子巻線」および「第２固定子巻線」と称する。第１固定子巻線および第２固定子巻線は「第１の巻線」に相当し、界磁巻線は「第２の巻線」に相当する。なお、上記したモータの各部の図示は省略している。
【００１１】
位置検出器２は、モータ１の回転軸に設置され、回転子の角度θを検出する。位置検出器２は、検出した角度θをモータ制御装置１０００に送信する。なお、位置検出器２の代わりに回転子の角度θを推定する位置推定器を設け、角度θの推定値をモータ制御装置１０００に送信する構成にしてもよい。
【００１２】
温度検出器３は、第１固定子巻線の温度ｔｓ１、第２固定子巻線２の温度ｔｓ２、界磁巻線の温度ｔｆ、および永久磁石の温度ｔＭのうちの少なくとも１つを検出する。温度検出器３は、検出した温度ｔｓ１、ｔｓ２、ｔｆ、ｔＭをモータ制御装置１０００に送信する。なお、温度検出器３の代わりに温度推定器を設け、ｔｓ１、ｔｓ２、ｔｆ、ｔＭの推定値をモータ制御装置１０００に送信する構成にしてもよい。
【００１３】
電流検出器４は、第１固定子巻線を流れる３相の電流を検出し、それぞれの電流値を第１固定子巻線電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１としてモータ制御装置１０００に送信する。電流検出器５は、第２固定子巻線を流れる３相の電流を検出し、それぞれの電流値を第２固定子巻線電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２としてモータ制御装置１０００に送信する。電流検出器６は、界磁巻線を流れる電流を検出し、その電流値を界磁巻線電流ｉｆとしてモータ制御装置１０００に送信する。なお、電流検出器４、５、６の代わりに電流推定器を設け、ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１、ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２、ｉｆの推定値をモータ制御装置１０００に送信する構成にしてもよい。
【００１４】
第１固定子巻線電力変換装置７は、第１固定子巻線に対する三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊をモータ制御装置１０００から受信し、それぞれの電圧指令に相当する電圧を生成する。また、第１固定子巻線電力変換装置７は、第１固定子巻線に係る電力変換に使用する直流リンク電圧を検出し、その電圧値を直流リンク電圧ＶＤＣ１としてモータ制御装置１０００に送信する。
【００１５】
第２固定子巻線電力変換装置８は、第２固定子巻線に対する三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、およびｖｗ２＊をモータ制御装置１０００から受信し、それぞれの電圧指令に相当する電圧を生成する。また、第２固定子巻線電力変換装置８は、第２固定子巻線に係る電力変換に使用する直流リンク電圧を検出し、その電圧値を直流リンク電圧ＶＤＣ２としてモータ制御装置１０００に送信する。
【００１６】
界磁巻線電力変換装置９は、界磁巻線に対する電圧指令である界磁巻線電圧指令ｖｆ＊をモータ制御装置１０００から受信し、界磁巻線電圧指令ｖｆ＊に相当する電圧を生成する。また、界磁巻線電力変換装置９は、界磁巻線に係る電力変換に使用する直流リンク電圧を検出し、その電圧値を直流リンク電圧ＶＤＣ３としてモータ制御装置１０００に送信する。
【００１７】
モータ制御装置１０００は、プロセッサ１０と記憶装置１１を備えている。記憶装置１１は、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置（図示なし）とフラッシュメモリ等の補助記憶装置（図示なし）を具備する。補助記憶装置としては、上記した揮発性記憶装置の代わりにハードディスク等の補助記憶装置を具備してもよい。記憶装置１１の補助記憶装置には、プロセッサ１０によって実行されるプログラムが記憶されている。
【００１８】
プロセッサ１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）であり、記憶装置１１から読み出したプログラムを実行して、図２に示す各種機能部を実現する。プロセッサ１０が記憶装置１１からプログラムを読み出す際には、揮発性記憶装置を介して、補助記憶装置に記憶されているプログラムを読み出す。プロセッサ１０によるプログラムの実行により、電流指令およびデータ等が生成される。プロセッサ１０は、上記のデータを記憶装置１１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置に記憶させてもよい。
【００１９】
プロセッサ１０は、生成した電流指令を、外部とのインターフェース（図示なし）を介して第１固定子巻線電力変換装置７、第２固定子巻線電力変換装置８、および界磁巻線電力変換装置９に送信する。プロセッサ１０は、角度θを位置検出器２から受信する。またプロセッサ１０は、温度ｔｓ１、ｔｓ２、ｔｆ、ｔＭを温度検出器３から受信する。またプロセッサ１０は、第１固定子巻線電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１を電流検出器４から受信し、第２固定子巻線電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を電流検出器５から受信し、界磁巻線電流ｉｆを電流検出器６から受信する。またプロセッサ１０は、直流リンク電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２、ＶＤＣ３を第１固定子巻線電力変換装置７、第２固定子巻線電力変換装置８、界磁巻線電力変換装置９からそれぞれ受信する。またプロセッサ１０は、上位の制御装置またはユーザ入力からのトルク指令Ｔ＊、第１固定子巻線における電流上限値である電流制限ｉｄｑ１ｌｉｍ、第２固定子巻線における電流上限値である電流制限ｉｄｑ２ｌｉｍ、および界磁巻線における電流上限値である電流制限ｉｆｌｉｍを受信する。
【００２０】
図２は、実施の形態１におけるモータ制御装置を示すブロック図である。モータ制御装置１０００は、モータ１の各巻線を流れる電流を制御するそれぞれの電流指令を生成し、モータ１を駆動させる駆動用電流指令生成部２４と、第１固定子巻線を流れる電流を制御する第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊を三相の電圧指令である第１固定子巻線電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に変換する第１固定子巻線電流制御部２２と、第２固定子巻線を流れる電流を制御する第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊を三相の電圧指令である第２固定子巻線電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊に変換する第２固定子巻線電流制御部２３と、界磁巻線を流れる電流を制御する界磁巻線電流指令ｉｆ＊を界磁巻線電圧指令ｖｆ＊に変換する界磁巻線電流制御部２１とを備えている。またモータ制御装置１０００は、モータ１の位置検出器２からモータ１の回転子の角度θを受信し、回転子の角速度ωを演算する微分器２０を備えている。
【００２１】
微分器２０は、角度θを時間について微分演算することにより角速度ωを演算する。微分器２０は、演算した角速度ωを駆動用電流指令生成部２４に出力する。
【００２２】
界磁巻線電流制御部２１は、駆動用電流指令生成部２４から界磁巻線電流指令ｉｆ＊を受信するとともに、電流検出器６より界磁巻線電流ｉｆを受信し、界磁巻線電流ｉｆが界磁巻線電流指令ｉｆ＊に追従するように界磁巻線電圧指令ｖｆ＊を演算する。界磁巻線電流制御部２１は、演算した界磁巻線電圧指令ｖｆ＊を界磁巻線電力変換装置９に送信する。また界磁巻線電流制御部２１は、電流検出器６から受信した界磁巻線電流ｉｆを駆動用電流指令生成部２４に送信する。
【００２３】
第１固定子巻線電流制御部２２は、駆動用電流指令生成部２４から第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊を受信するとともに、電流検出器４から第１固定子巻線電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１を受信し、第１固定子巻線電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１が第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊に追従するように第１固定子巻線電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を演算する。ここで、駆動用電流指令生成部２４が生成する第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊は直交二相座標系で表される電流指令である一方、第１固定子巻線電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊は三相交流座標系の電圧指令であるので、第１固定子巻線電流制御部２２は、角度θを用いて直交二相座標系から三相交流座標系への座標変換を行う。第１固定子巻線電流制御部２２は、演算した第１固定子巻線電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１を第１固定子巻線電力変換装置７に送信する。また第１固定子巻線電流制御部２２は、電流検出器４から受信した第１固定子巻線電流ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１を、角度θを用いて直交二相座標系に座標変換し、得られた結果を第１固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ１および第１固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ１として駆動用電流指令生成部２４に送信する。
【００２４】
第２固定子巻線電流制御部２３は、駆動用電流指令生成部２４から第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊を受信するとともに、電流検出器５から第２固定子巻線電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を受信し、第２固定子巻線電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２が第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊に追従するように第２固定子巻線電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を演算する。また第２固定子巻線電流制御部２３は、第１固定子巻線電流制御部２２と同様に、角度θを用いて直交二相座標系から三相交流座標系への座標変換を行う。第２固定子巻線電流制御部２３は、演算した第２固定子巻線電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２を第２固定子巻線電力変換装置８に送信する。また第２固定子巻線電流制御部２３は、電流検出器５から受信した第２固定子巻線電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を、角度θを用いて直交二相座標系に座標変換し、得られた結果を第２固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ２および第２固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ２として駆動用電流指令生成部２４に送信する。
【００２５】
駆動用電流指令生成部２４は、トルク指令Ｔ＊が示すトルクを実現するようにモータ１を駆動するものであり、直交二相座標系の第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊、第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊、および単相の界磁巻線電流指令ｉｆ＊を演算する。駆動用電流指令生成部２４は、トルク指令Ｔ＊と、各巻線を流れる電流の電流値およびその上限値と、電力変換に用いる直流リンク電圧の電圧値と、モータ１の各部の温度と、モータ１の回転子の角速度ωに基づいて、上記した各電流指令を演算する。ここで、「各巻線を流れる電流の電流値」とは、第１固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ１、第１固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ１、第２固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ２、第２固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ２、および界磁巻線電流ｉｆであり、「制限値」は、電流制限ｉｄｑ１ｌｉｍ、電流制限ｉｄｑ２ｌｉｍ、および電流制限ｉｆｌｉｍである。「直流リンク電圧の電圧値」は、直流リンク電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２、ＶＤＣ３である。「モータ１の各部の温度」は、第１固定子巻線の温度ｔｓ１、第２固定子巻線２の温度ｔｓ２、界磁巻線の温度ｔｆ、および永久磁石の温度ｔＭである。なお、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊は「第１の電流指令」に相当し、界磁巻線電流指令ｉｆ＊は「第２の電流指令」に相当する。
【００２６】
次に、界磁巻線電流制御部２１のより詳細な構成について図３に基づいて説明する。界磁巻線電流制御部２１は、図３に示すように、加減算器３０と、ＰＩ制御部３１とを有する。まず、界磁巻線電流制御部２１は、加減算器３０によって、駆動用電流指令生成部２４から入力される界磁巻線電流指令ｉｆ＊と電流検出器６から受信する界磁巻線電流ｉｆとの差をとることにより、界磁巻線電流偏差（＝ｉｆ＊−ｉｆ）を得る。次に、界磁巻線電流制御部２１は、この界磁巻線電流偏差に基づいて、ＰＩ制御部３１にてＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例―積分）制御を行い、界磁巻線電圧指令ｖｆ＊を生成する。ＰＩ制御における計算は、例えば以下に示す式（１）のようになる。式（１）において、ＫｐｆおよびＫｉｆは、界磁巻線の電流制御における比例ゲインおよび積分ゲインである。また、ｓはラプラス変換の微分演算子であり、以降の式でも同様である。
ｖｆ＊＝（Ｋｐｆ＋Ｋｉｆ／ｓ）×（ｉｆ＊−ｉｆ）
・・・（１）
なお、図示は省略しているが、界磁巻線電圧指令ｖｆ＊を生成後、非干渉化処理を施してもよい。
【００２７】
次に、第１固定子巻線電流制御部２２のより詳細な構成について図４に基づいて説明する。第１固定子巻線電流制御部２２は、図４に示すように、加減算器４０と、ＰＩ制御部４１と、二相三相座標変換器４２と、三相二相座標変換器４３とを有する。まず、第１固定子巻線電流制御部２２は、三相二相座標変換器４３によって、電流検出器４から受信する三相の第１固定子巻線電流ｉｕ１、ｉｖ、ｉｗを、角度θを用いて第１固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ１および第１固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ１に座標変換する。三相二相座標変換器４３による座標変換には、周知の座標変換手法を用いればよい。
【００２８】
次に、第１固定子巻線電流制御部２２は、加減算器４０によって、駆動用電流指令生成部２４から入力される第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊と第１固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ１との差、および駆動用電流指令生成部２４から入力される第１固定子巻線電流指令ｉｑ１＊と第１固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ１との差をとることにより、第１固定子巻線ｄ軸電流偏差（＝ｉｄ１＊−ｉｄ１）および第１固定子巻線ｑ軸電流偏差（＝ｉｑ１＊−ｉｑ１）を得る。次に、第１固定子巻線電流制御部２２は、第１固定子巻線ｄ軸電流偏差および第１固定子巻線ｑ軸電流偏差に基づいて、ＰＩ制御部４１にてＰＩ制御を行い、第１固定子巻線ｄ軸電圧指令ｖｄ１＊および第１固定子巻線ｑ軸電圧指令ｖｑ１＊を生成する。ＰＩ制御における計算は、例えば以下に示す式（２）および式（３）のようになる。式（２）、式（３）において、Ｋｐｄ１およびＫｉｄ１とＫｐｑ１およびＫｉｑ１は、それぞれ第１固定子巻線の電流制御における比例ゲインおよび積分ゲインである。
ｖｄ１＊＝（Ｋｐｄ１＋Ｋｉｄ１／ｓ）×（ｉｄ１＊−ｉｄ１）
・・・（２）
ｖｑ１＊＝（Ｋｐｑ１＋Ｋｉｑ１／ｓ）×（ｉｑ１＊−ｉｑ１）
・・・（３）
なお、図示は省略しているが、第１固定子巻線ｄ軸電圧指令ｖｄ１＊および第１固定子巻線ｑ軸電圧指令ｖｑ１＊を生成後、モータ１の回転子の角速度ωに基づいて発生する速度起電力に伴う干渉成分を打ち消す非干渉化処理を施してもよい。
【００２９】
次に、第１固定子巻線電流制御部２２は、二相三相座標変換器４２によって、第１固定子巻線ｄ軸電圧指令ｖｄ１＊および第１固定子巻線ｑ軸電圧指令ｖｑ１＊を、角度θを用いて三相の第１固定子巻線電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に座標変換する。二相三座標変換器４２による座標変換には、周知の座標変換手法を用いればよい。
【００３０】
次に、第２固定子巻線電流制御部２３のより詳細な構成について、図５に基づいて説明する。第２固定子巻線電流制御部２３は、図５に示すように、加減算器５０と、ＰＩ制御部５１と、二相三相座標変換器５２と、三相二相座標変換器５３とを有する。まず、第２固定子巻線電流制御部２３は、三相二相座標変換器５３において、電流検出器５から受信する三相の第２固定子巻線電流ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を、角度θを用いて第２固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ２および第２固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ２に座標変換する。三相二相座標変換器５による座標変換には、周知の座標変換手法を用いればよい。
【００３１】
次に、第２固定子巻線電流制御部２３は、加減算器５０によって、駆動用電流指令生成部２４から入力される第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊と第２固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ２との差、および駆動用電流指令生成部２４から入力される第２固定子巻線電流指令ｉｑ２＊と第２固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ２との差をとることにより、第２固定子巻線ｄ軸電流偏差（＝ｉｄ２＊−ｉｄ２）および第２固定子巻線ｑ軸電流偏差（＝ｉｑ２＊−ｉｑ２）を得る。次に、第２固定子巻線電流制御部２２は、第２固定子巻線ｄ軸電流偏差および第２固定子巻線ｑ軸電流偏差に基づいて、ＰＩ制御部５１にてＰＩ制御を行い、第２固定子巻線ｄ軸電圧指令ｖｄ２＊および第２固定子巻線ｑ軸電圧指令ｖｑ２＊を生成する。ＰＩ制御における計算は、例えば以下に示す式（４）および式（５）のようになる。式（４）、式（５）において、Ｋｐｄ２およびＫｉｄ２とＫｐｑ２およびＫｉｑ２は、それぞれ第２固定子巻線の電流制御における比例ゲインおよび積分ゲインである。
ｖｄ２＊＝（Ｋｐｄ２＋Ｋｉｄ２／ｓ）×（ｉｄ２＊−ｉｄ２）
・・・（４）
ｖｑ２＊＝（Ｋｐｑ２＋Ｋｉｑ２／ｓ）×（ｉｑ２＊−ｉｑ２）
・・・（５）
なお、図示は省略しているが、第２固定子巻線ｄ軸電圧指令ｖｄ２＊および第２固定子巻線ｑ軸電圧指令ｖｑ２＊を生成後、モータ１の回転子の角速度ωに基づいて発生する速度起電力に伴う干渉成分を打ち消す非干渉化処理を施してもよい。
【００３２】
次に、第２固定子巻線電流制御部２３は、二相三相座標変換器５２によって、第２固定子巻線ｄ軸電圧指令ｖｄ２＊および第２固定子巻線ｑ軸電圧指令ｖｑ２＊を、角度θを用いて三相の第２固定子巻線電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊に座標変換する。二相三座標変換器５２による座標変換には、周知の座標変換手法を用いればよい。
【００３３】
次に、駆動用電流指令生成部２４のより詳細な構成について、図６に基づいて説明する。駆動用電流指令生成部２４は、図６に示すように、電流指令演算部６０と、パラメータ取得部６１とを有している。パラメータ取得部６１は、第１固定子巻線電流制御部２２が出力する第１固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ１および第１固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ１と、第２固定子巻線電流制御部２３が出力する第２固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ２および第２固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ２と、界磁巻線電流制御部２１が出力する界磁巻線電流ｉｆと、温度検出器３が送信するモータ１の各部の温度、すなわち第１固定子巻線の温度ｔｓ１、第２固定子巻線の温度ｔｓ２、界磁巻線の温度ｔｆ、および永久磁石の温度ｔＭなどのデータ（以後、「モータ状態データ６２」と称する）を受信し、受信したモータ状態データ６２に基づいて、モータパラメータ６３を取得する。ここで「モータパラメータ」とは、モータ１のモータ特性を示すパラメータであり、各巻線の抵抗の抵抗値と、各巻線のインダクタンス値と、巻線間の相互インダクタンス値と、各固定子巻線に鎖交する永久磁石の磁束の磁束値とを含む。ここで、「各巻線の抵抗の抵抗値」とは、第１固定子巻線抵抗Ｒ１、第２固定子巻線抵抗Ｒ２、および界磁巻線抵抗Ｒｆである。「各巻線のインダクタンス値」とは、第１固定子巻線ｄ軸インダクタンスＬｄ１、第２固定子巻線ｄ軸インダクタンスＬｄ２、第１固定子巻線ｑ軸インダクタンスＬｑ１、第２固定子巻線ｑ軸インダクタンスＬｑ２、および界磁巻線インダクタンスＬｆである。「巻線間の相互インダクタンス値」とは、第１固定子巻線と第２固定子巻線のｄ軸相互インダクタンスＭｄ、第１固定子巻線と第２固定子巻線のｑ軸相互インダクタンスＭｑ、第１固定子巻線と界磁巻線の相互インダクタンスＭｆ１、および第２固定子巻線と界磁巻線の相互インダクタンスＭｆ２である。「各固定子巻線に鎖交する永久磁石の磁束の磁束値」とは、第１固定子巻線に鎖交する永久磁石磁束の磁束ＫＥ１および第２固定子巻線に鎖交する永久磁石磁束の磁束ＫＥ２である。パラメータ取得部６１は、取得したモータパラメータ６３を電流指令演算部６０に出力する。
【００３４】
パラメータ取得部６１は、モータ状態データ６２に対応するモータパラメータ６３を取得するものであればよく、例えばモータ状態データ６２に対応させてモータパラメータ６３の各データを記憶するルックアップデーブル（以下、「ＬＵＴ」）により構成することが考えられる。また、モータ状態データ６２を入力、モータパラメータ６３の各データを出力として定義された関数を演算する演算部により構成してもよい。なお、上記したモータ状態データ６２としては、実測値に限らず、予め定められたモデルに基づいた推定値を用いてもよい。モータ状態データ６２に推定値を用いる場合、実電流などの実測値に含まれる可能性がある高調波外乱の影響などを排除することができる。
【００３５】
電流指令演算部６０は、トルク指令Ｔ＊と、第１固定子巻線、第２固定子巻線、および界磁巻線におけるそれぞれの電流制限ｉｄｑ１ｌｉｍ、ｉｄｑ２ｌｉｍ、ｉｆｌｉｍと、回転子の角速度ωと、直流リンク電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２、ＶＤＣ３と、パラメータ取得部６１から出力されるモータパラメータ６３に基づいて、予め定められた演算周期で第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１、第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２、および界磁巻線電流指令ｉｆ＊を演算する。
【００３６】
なお、パラメータ取得部６１は、モータ状態データ６２を定期的に受信してモータパラメータ６３を更新し、電流指令演算部６０に出力する。また、パラメータ取得部６１によるモータパラメータ６３の更新周期は、電流指令演算部６０の演算周期よりも短い、または、同一である。これにより、電流指令演算部６０により演算される各電流指令はリアルタイムにモータパラメータ６３の変化を反映するものとなる。
【００３７】
次に、電流指令演算部６０のより詳細な構成について、図７に基づいて説明する。電流指令演算部６０は、図７に示すように、トルク時定数フィルタ７０と、界磁電流指令生成器７１、すなわち第２の演算部と、界磁電流時定数フィルタ７２、すなわち応答遅れ再現部と、固定子電流指令生成器７３、すなわち第１の演算部とを有している。トルク時定数フィルタ７０は、トルク指令Ｔ＊が入力され、入力されたトルク指令Ｔ＊を予め定められた基準に従って調整し、調整後のトルク指令Ｔ＊を界磁電流指令生成器７１および固定子電流指令生成器７３に出力する。トルク時定数フィルタ７０は、フィルタ、状態推定器、またはＬＵＴ等で構成される。
【００３８】
トルク時定数フィルタ７０は、トルク指令Ｔ＊に急峻な変動があり、その変動量または変動率が予め定められた閾値を超える場合に、トルク指令Ｔ＊の変動量または変動率に対してフィルタリングを行い、上記閾値を超える分の変動を除去する調整などを行う。
【００３９】
界磁電流指令生成器７１は、トルク時定数フィルタ７０により調整されたトルク指令Ｔ＊およびモータパラメータ６３に基づいて、各巻線についての電流指令を演算する。界磁電流指令生成器７１は、最大効率を実現する各巻線の電流指令を演算するにあたり、ラグランジュの未定定数法を用いる。界磁電流指令生成器７１は、下記の式（６）で表される拘束条件の下、下記の式（７）で表される評価関数が最小となるように界磁巻線電流指令ｉｆ＊を決定する。
【００４０】
【数１】
2020217438.tif 000003
【００４１】
【数２】
2020217438.tif 000004
式（６）は永久磁石と界磁巻線を有する二重三相巻線モータのトルクと各巻線を流れる電流の関係を表す式であり、「予め定められた拘束条件」に相当する。また、式（７）に示す評価関数Ｐｗは、モータ１の各巻線に電流が流れることにより発生する銅損を表している。すなわち、式（７）の評価関数Ｐｗを最小にすることは、モータ１に発生する損失の１つである銅損を最小にすることを示している。式（６）、式（７）において、Ｔはモータ１のトルク、Ｐｎは極対数、Ｔ１は第１固定子巻線によるトルク、Ｔ２は第２固定子巻線によるトルクを示している。なお、磁気飽和および磁束の軸間干渉を考慮し、これらの影響を示す項を式（６）に追加してもよい。また、評価関数Ｐｗは鉄損またはスイッチング損失を表す関数であってもよいし、銅損、鉄損、スイッチング損失等の損失を含む総合損失を表す関数であってもよい。また、評価関数は損失だけでなく、出力トルク、トルク応答等に設定してもよい。評価関数を出力トルクとした場合、拘束条件下で出力トルクを最大、または最小にすることが可能となる。評価関数をトルク応答とした場合、拘束条件下でトルク応答を最大、または最小にすることが可能となる。
【００４２】
上記の式（６）および式（７）に基づいてラグランジュ関数Ｌ（ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２、ｉｆ、λ）を構築すると、式（８）のようになる。ここで、λはラグランジュ係数である。
【００４３】
【数３】
2020217438.tif 000005
式（８）に示すラグランジュ関数Ｌを各変数で偏微分することで得られるそれぞれの導関数をゼロとして連立方程式を作り、この連立方程式を解くと、式（６）の拘束条件の下で式（７）の評価関数を最小にするｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２、ｉｆ、λを求めることができる。トルク指令Ｔ＊の下で評価関数Ｐｗを最小にする各電流指令を演算するためには、式（８）においてＴ＝Ｔ＊、ｉｄ１＝ｉｄ１＊、ｉｄ２＝ｉｄ２＊、ｉｑ１＝ｉｑ１＊、ｉｑ２＝ｉｑ２＊、ｉｆ＝ｉｆ＊と置きかえて上記の連立方程式を解くこととなる。すなわち、下記の式（９）から式（１３）に示す連立方程式式を解けばよい。
【００４４】
【数４】
2020217438.tif 000006
【００４５】
【数５】
2020217438.tif 000007
【００４６】
【数６】
2020217438.tif 000008
【００４７】
【数７】
2020217438.tif 000009
【００４８】
【数８】
2020217438.tif 000010
式（９）から式（１３）に示す連立方程式を解くことにより、各電流指令がトルク指令Ｔ＊を実現するという条件の下で評価関数Ｐｗを最小にする第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊、第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｑ２＊、および界磁巻線電流指令ｉｆ＊を求めることができる。
【００４９】
なお、第１固定子巻線および第２固定子巻線に係るいくつかのパラメータが等しく、Ｒ１＝Ｒ２＝２Ｒ、Ｌｄ１＝Ｌｄ２＝２Ｌｄ、Ｍｆ１＝Ｍｆ２＝Ｍｆ、ＫＥ１＝ＫＥ２＝ＫＥ、ＭｄとＭｑは上記で定義した値の２倍と置くことができる場合、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊と第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊が等しくなるように各電流指令を生成する。すなわち、ｉｄ１＊／２＝ｉｄ２＊／２＝ｉｄ＊、ｉｑ１＊／２＝ｉｑ２＊／２＝ｉｑ＊となるようにする。この場合、式（９）から式（１３）を変形することにより、以下の式（１４）から式（１６）が導出される。
【００５０】
【数９】
2020217438.tif 000011
【００５１】
【数１０】
2020217438.tif 000012
【００５２】
【数１１】
2020217438.tif 000013
上述のように第１固定子巻線および第２固定子巻線に係るいくつかのパラメータが等しい場合は、式（１４）から式（１６）に示す連立方程式を解くことにより、トルク指令Ｔ＊を実現するという条件の下で評価関数Ｐｗを最小にする電流指令ｉｄ＊（＝ｉｄ１＊／２＝ｉｄ２＊／２）、ｉｑ＊（＝ｉｑ１＊／２＝ｉｑ２＊／２）、ｉｆ＊を求めることができる。
【００５３】
一方、界磁巻線と第１固定子巻線および第２固定子巻線との間で電流指令に対する応答速度に差異がある場合、実際には式（１４）から式（１６）が成立しなくなる。具体的には、界磁巻線電流指令ｉｆ＊に対する界磁巻線電流ｉｆの応答速度が、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊に対する第１固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ１、第１固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ１、および第２固定子巻線ｄ軸電流ｉｄ２、第２固定子巻線ｑ軸電流ｉｑ２の応答速度よりも遅い場合、過渡状態においてｉｆ＝ｉｆ＊が満たされず、式（１４）から式（１６）が成立しない。このため、界磁巻線電流ｉｆの応答遅れの影響を考慮せずに式（１４）から式（１６）の連立方程式を解いても最適解を得ることにならず、演算の結果得られる電流指令は評価関数Ｐｗを最小にするものにはならない。また、式（６）の拘束条件も満たさなくなるため、トルク指令Ｔ＊に対する追従性も低下する。このように、巻線間での応答速度の差異（界磁巻線の応答遅れ）を考慮しない場合、銅損が増加して効率が低下するとともに、トルク指令Ｔ＊に対する追従性が低下してトルク応答が劣化する。
【００５４】
実施の形態１の界磁電流指令生成器７１では、式（１４）から式（１６）を変形して得られる下記の式（１７）を満たす界磁巻線電流指令ｉｆ＊を演算する。
【００５５】
【数１２】
2020217438.tif 000014
界磁巻線電流指令ｉｆ＊の４次方程式である式（１７）は、例えばニュートン法またはトルクフィードバック法等による再帰形の数値解法によって求めればよい。界磁電流指令生成器７１は、演算した界磁巻線電流指令ｉｆ＊を界磁巻線電流制御部２１および界磁電流時定数フィルタ７２に出力する。
【００５６】
界磁電流時定数フィルタ７２は、界磁巻線電流ｉｆの応答遅れを界磁巻線電流指令ｉｆ＊に対して模擬的に再現することにより、ある時点での界磁巻線電流指令ｉｆ＊を界磁巻線電流ｉｆに近づけるものである。界磁電流時定数フィルタ７２は、下記の式（１８）に示すフィルタＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のうちの１つ以上のフィルタを使用する。
【００５７】
【数１３】
2020217438.tif 000015
式（１８）において、Ｇ１は界磁巻線のインピーダンスによる応答遅れを模擬的に再現するものである。ＴＬｆは電流についての界磁巻線の時定数であり、界磁巻線のインピーダンスに依存する。また、Ｇ２は電流制御応答における応答遅れを模擬的に再現するものである。ＴＣｆは界磁巻線電流制御部２１の時定数であり、界磁巻線のインピーダンスに依存する。また、Ｇ３はセンサ遅延による応答遅れを模擬的に再現するものである。Ｔｓｅｎｓｏｒはセンサ遅延の時定数であり、電流検出器６など、使用しているセンサの特性に依存する。また、Ｇ４は演算周期による応答遅れを模擬的に再現するものである。Ｔｃｃは演算周期による時定数であり、プロセッサ１０の特性に依存する。界磁電流時定数フィルタ７２は、界磁電流指令生成器７１が出力する界磁巻線電流指令ｉｆ＊に対してフィルタＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４のうちの１つ以上のフィルタを適用し、界磁巻線電流ｉｆの応答遅れを模擬的に再現した界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊を固定子電流指令生成器７３に出力する。なお、界磁電流時定数フィルタ７２は、フィルタ、ＬＵＴ、関数、状態推定器によって構成すればよい。また、界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊は、電流検出器６から受信する界磁巻線電流ｉｆであってもよい。
【００５８】
固定子電流指令生成器７３は、トルク時定数フィルタ７０が出力するトルク指令Ｔ＊と、界磁電流時定数フィルタ７２が出力する界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊と、モータパラメータ６３に基づき、下記の式（１９）および式（２０）を用いて第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊を演算する。
【００５９】
【数１４】
2020217438.tif 000016
【００６０】
【数１５】
2020217438.tif 000017
固定子電流指令生成器７３は、式（１９）および式（２０）を用いて演算した第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊を第１固定子巻線電流制御部２２および第２固定子巻線電流制御部２３にそれぞれ出力する。固定子電流指令生成器７３により演算された第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊は、界磁巻線電流ｉｆの応答遅れを模擬的に再現した界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊に基づいて演算されているため、評価関数Ｐｗを最小にするものであり、また、式（６）の拘束条件を満たすものである。このため、界磁巻線電流ｉｆの応答遅れを考慮しない場合と比べて、トルク指令Ｔ＊に対する追従性が向上し、過渡的なトルク応答が改善されるとともに、銅損が減少して効率が向上している。
【００６１】
以上、電流指令演算部６０における各電流指令の演算をまとめると以下のようになる。まず、ラグランジュの未定定数法により得られる連立方程式を変形して界磁巻線電流指令ｉｆ＊の方程式を導出し、この方程式を解くことで界磁巻線電流指令ｉｆ＊を求める。
次に、界磁巻線電流指令ｉｆ＊に対して界磁巻線電流ｉｆの応答遅れを模擬的に再現し、応答遅れが模擬的に再現された界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊を演算する。
次に、応答遅れが模擬的に再現された界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊を用いて第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊を演算する。
なお、界磁巻線電流ｉｆは界磁巻線電流指令ｉｆ＊、すなわち、上記の応答遅れを考慮していない界磁巻線電流指令ｉｆ＊により制御される。応答遅れが再現された界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊は、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊の演算に用いられるが、界磁巻線電流ｉｆの制御には用いられない。
【００６２】
なお、第１固定子巻線および第２固定子巻線に係るパラメータが異なり、Ｒ１≠Ｒ２、Ｌｄ１≠Ｌｄ２、Ｍｆ１≠Ｍｆ２、ＫＥ１≠ＫＥ２となる場合、ｉｄ１＊≠ｉｄ２＊、ｉｑ１＊≠ｉｑ２＊となるように第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊を演算する。
【００６３】
また、実施の形態１では複数の巻線について、界磁巻線電流の応答が第１固定子巻線電流および第２固定子巻線電流の応答よりも遅い場合を想定しているが、これに限られるものではない。例えば、第１固定子巻線の応答が遅い場合にも適用可能である。この場合、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊を先に演算し、これに応答遅れを再現して、応答遅れが再現された第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊を用いて他の巻線に対する電流指令の演算を行うこととなる。この場合、第１固定子巻線が「第２の巻線」に相当し、他の巻線が「第１の巻線」に相当する。
【００６４】
また、ラグランジュの未定定数法における拘束条件は式（６）で示したものに限られず、下記の式（２１）から式（２３）に示す電流制限と、式（２４）から式（２６）に示す電圧制限を追加してもよい。
【００６５】
【数１６】
2020217438.tif 000018
【００６６】
【数１７】
2020217438.tif 000019
【００６７】
【数１８】
2020217438.tif 000020
【００６８】
【数１９】
2020217438.tif 000021
【００６９】
【数２０】
2020217438.tif 000022
【００７０】
【数２１】
2020217438.tif 000023
式（２４）から式（２６）において、ｋ１、ｋ２、ｋ３はそれぞれ電圧利用率を示す。また、ｖｄ１、ｖｑ１、ｖｄ２、ｖｑ２、ｖｆはそれぞれ第１固定子巻線ｄ軸電圧、第１固定子巻線ｑ軸電圧、第２固定子巻線ｄ軸電圧、第２固定子巻線ｑ軸電圧、界磁巻線電圧を示す。なお、ｖｄ１、ｖｑ１、ｖｄ２、ｖｑ２、ｖｆの関係式は式（２７）となる。式（２１）から式（２３）に示す拘束条件を追加した場合、電流制限時に評価関数Ｐｗを最小にする各電流指令を生成することができる。式（２４）から式（２６）に示す拘束条件を追加した場合、電圧飽和時に評価関数Ｐｗを最小にする各電流指令を生成することができる。なお、上記した制限以外の拘束条件に変更、または追加してもよい。
【数２２】
2020217438.tif 000024
【００７１】
実施の形態１を適用した場合の効果について図８Ａおよび図８Ｂに基づいて説明する。図８Ａは従来のモータ制御装置による制御結果を示す図であり、図８Ｂは実施の形態１におけるモータ制御装置による制御結果を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂでは、第１固定子巻線および第２固定子巻線におけるｑ軸電流の実電流および電流指令の時間変化、ｄ軸電流の実電流および電流指令の時間変化、界磁電流の実電流および電流指令の時間変化、トルクとトルク指令の時間変化、および銅損をトルクで除したもの（銅損／トルク）を上から順に示している。図８Ａにおいて、実電流および実際のトルク、銅損／トルクは実線で示し、電流指令およびトルク指令は破線で示している。また図８Ｂにおいて、実施の形態１における実電流およびトルク、銅損／トルクは実線で、電流指令およびトルク指令は破線で示すとともに、従来例における実電流およびトルク、銅損／トルクを点線で、電流指令およびトルク指令を細い破線で示している。図８Ａに示す従来例の制御結果において、ｑ軸電流とｄ軸電流は、電流指令に対して速やかに追従しているが、界磁電流およびトルクは、ｑ軸電流およびｄ軸電流と比べて、電流指令およびトルク指令に対して応答が遅れている。また、銅損／トルクが過渡的に大きくなっていることが分かる。トルクの応答遅れおよび過渡的な銅損の増加は、実際の界磁巻線電流と界磁巻線電流指令が乖離している（ｉｆ≠ｉｆ＊）ためと考えられる。
【００７２】
一方、図８Ｂに示す実施の形態１の制御結果では、界磁巻線電流の応答遅れは生じているものの、トルクの応答遅れおよび過渡的な銅損の増加はほとんど生じていない。これは、界磁電流の制御においては実際の電流値と電流指令に乖離が生じている一方で、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊の演算においては応答遅れを模擬的に再現した界磁巻線電流指令ｉｆ＊＊を用いることにより、銅損を示す評価関数Ｐｗが最小となるように電流指令が演算されて銅損の増加を抑制しているとともに、第１固定子巻線電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊および第２固定子巻線電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊が式（６）の拘束条件を満たしてトルク指令T*を実現する電流指令がより精度よく生成されたためと考えられる。
【００７３】
なお、実施の形態１のモータ１は回転子に永久磁石を有する二重三相モータとしたが、これに限られるものではなく、回転子に永久磁石を有しないモータでもよい。また、二重三相巻線モータに限らず、三相以上の固定子巻線を持つモータであってもよいし、固定子巻線が１組あるいは３組以上のモータであってもよい。
【００７４】
実施の形態１によれば、モータ特性が変化した場合でも効率の低下を防ぐことができる。より具体的には、制御対象のモータの状態を示すモータ状態データを定期的に取得し、このモータ状態データに対応するモータパラメータを取得することでモータパラメータを更新するパラメータ取得部を備え、モータパラメータ取得部によって取得されたモータパラメータに基づいて各巻線に対する電流指令の演算を行う。これにより、モータ特性が変化した場合でも変化後のモータパラメータに基づいて電流指令の演算を行うこととなり、モータ特性の変化に対応したモータ制御を行う。また、界磁巻線電流指令を第１固定子巻線電流指令および第２固定子巻線電流指令よりも先に演算し、界磁巻線電流の応答遅れを界磁巻線電流指令に対して模擬的に再現して、この応答遅れを再現した界磁巻線電流指令を用いて第１固定子巻線電流指令および第２固定子巻線電流指令の演算を行う。これにより、第１固定子巻線電流指令および第２固定子巻線電流指令の演算に用いる界磁巻線電流指令は実際の界磁巻線電流とほぼ等しくなり、銅損を示す評価関数を最小にする電流指令をより正確に演算することができる。このように、モータ特性の変化に対応しつつ、巻線間の応答速度の差異を考慮した電流指令の演算を行うため、モータ特性が変化した場合でも効率の低下を防ぐことができる。また、同じ理由により、トルク指令を反映するための拘束条件を精度よく満たすことができるので、トルク応答の劣化も防ぐことができる。
【００７５】
また、各巻線に対する電流指令の演算においては、界磁巻線電流指令を先に演算し、この界磁巻線電流指令に応答遅れを再現したものを用いて第１固定子巻線電流指令および第２固定子巻線電流指令の演算を行うのみであるので、界磁巻線電流の応答遅れによるトルク減少を補償するための電流補正を演算する必要がない。このため、モータ制御における計算コストおよび必要なメモリを削減することができる。
【００７６】
また、パラメータ取得部により定期的にモータパラメータを取得し、電流指令の演算に用いるモータパラメータを更新するため、事前のマップ作成が不要であり、事前工程を削減するとともに、マップを記憶するためのメモリを削減できる。
【００７７】
また、トルク指令の一定以上の変動を除去するトルク時定数フィルタを備えたため、モータのトルクの変動量および変動率が許容値以下となり、モータの振動およびモータによる騒音を抑制することができる。
【００７８】
また、モータパラメータを決定するモータ状態データに推定値を用いる場合、実測値に含まれる可能性がある高調波外乱の影響などを排除することができるので、電流指令の演算における収束性が改善される。
【００７９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２を図９に基づいて説明する。なお、図１から図８Ｂと同一または相当部分については同一符号を付し、その説明を省略する。図９は、実施の形態２におけるモータ制御装置のハードウェア構成を示す図であり、制御対象であるモータも含めたシステム全体を示している。モータ制御装置２０００は、モータ８０を駆動制御するものであり、それぞれ後述する固定子巻線電力変換装置８５および界磁巻線電力変換装置８６を介してモータ８０の各巻線と接続されている。またモータ制御装置２０００は、モータ８０に設けられた位置検出器８１および温度検出器８２と接続されている。さらに、モータ制御装置２０００は、固定子巻線電力変換装置８５および界磁巻線電力変換装置８６とモータ１の間でそれぞれ直列に接続された電流検出器８３および８４と接続されている。
【００８０】
モータ８０は、永久磁石およびこの永久磁石に巻き回された界磁巻線を有する回転子と、三相の固定子巻線を有する固定子を備える三相巻線モータである。なお、回転子の永久磁石は省略してもよい。以降では、モータ１の固定子が有する三相巻線を「固定子巻線」と称する。固定子巻線は「第１の巻線」に相当し、界磁巻線は「第２の巻線」に相当する。なお、上記したモータの各部の図示は省略している。
【００８１】
位置検出器８１は、モータ８０の回転軸に設置され、回転子の角度θを検出する。位置検出器８１は、検出した角度θをモータ制御装置２０００に送信する。なお、位置検出器２の代わりに回転子の角度θを推定する位置推定器を設け、角度θの推定値をモータ制御装置１０００に送信する構成にしてもよい。
【００８２】
温度検出器８２は、固定子巻線の温度ｔｓ、界磁巻線の温度ｔｆ、および永久磁石の温度ｔＭのうちの少なくとも１つを検出する。温度検出器８２は、検出した温度ｔｓ、ｔｆ、ｔＭをモータ制御装置２０００に送信する。なお、温度検出器８２の代わりに温度推定器を設け、ｔｓ、ｔｆ、ｔＭの推定値をモータ制御装置２０００に送信する構成にしてもよい。
【００８３】
電流検出器８３は、固定子巻線を流れる３相の電流を検出し、それぞれの電流値を固定子巻線電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとしてモータ制御装置２０００に送信する。電流検出器８３は、界磁巻線を流れる電流を検出し、その電流値を界磁巻線電流ｉｆとしてモータ制御装置２０００に送信する。なお、電流検出器８３、８４の代わりに電流推定器を設け、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ、ｉｆの推定値をモータ制御装置２０００に送信する構成にしてもよい。
【００８４】
固定子巻線電力変換装置８５は、固定子巻線に対する三相の電圧指令ｖｕ＊、ｖｖ＊、およびｖｗ＊をモータ制御装置２０００から受信し、それぞれの電圧指令に相当する電圧を生成する。また、固定子巻線電力変換装置８５は、固定子巻線に係る電力変換に使用する直流リンク電圧を検出し、その電圧値を直流リンク電圧ＶＤＣＳとしてモータ制御装置２０００に送信する。
【００８５】
界磁巻線電力変換装置８６は、界磁巻線に対する電圧指令である界磁巻線電圧指令ｖｆ＊をモータ制御装置２０００から受信し、界磁巻線電圧指令ｖｆ＊に相当する電圧を生成する。また、界磁巻線電力変換装置８６は、界磁巻線に係る電力変換に使用する直流リンク電圧を検出し、その電圧値を直流リンク電圧ＶＤＣｆとしてモータ制御装置２０００に送信する。
【００８６】
プロセッサ８７は、例えばＣＰＵであり、記憶装置８８から読み出したプログラムを実行して、図１０に示す各種機能部を実現する。プロセッサ８７が記憶装置８８からプログラムを読み出す際には、揮発性記憶装置を介して、補助記憶装置に記憶されているプログラムを読み出す。プロセッサ８７によるプログラムの実行により、電流指令およびデータ等が生成される。プロセッサ１０は、上記のデータを記憶装置１１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置に記憶させてもよい。
【００８７】
プロセッサ８７は、生成した電流指令を、外部とのインターフェース（図示なし）を介して固定子巻線電力変換装置８５および界磁巻線電力変換装置８６に送信する。プロセッサ８７は、角度θを位置検出器８１から受信する。またプロセッサ８７は、温度ｔｓ、ｔｆ、ｔＭを温度検出器８２から受信する。またプロセッサ１０は、固定子巻線電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを電流検出器８３から受信し、界磁巻線電流ｉｆを電流検出器８４から受信する。またプロセッサ１０は、直流リンク電圧ＶＤＣＳ、ＶＤＣｆを固定子巻線電力変換装置８５、界磁巻線電力変換装置８６からそれぞれ受信する。またプロセッサ１０は、上位の制御装置またはユーザ入力からのトルク指令Ｔ＊、固定子巻線における電流上限値である電流制限ｉｄｑｌｉｍおよび界磁巻線における電流上限値である電流制限ｉｆｌｉｍを受信する。
図１０は、実施の形態２におけるモータ制御装置を示すブロック図である。モータ制御装置２０００は、モータ８０の各巻線を流れる電流を制御するそれぞれの電流指令を生成し、モータ１を駆動させる駆動用電流指令生成部９３と、固定子巻線を流れる電流を制御する固定子巻線電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊を三相の電圧指令である固定子巻線電圧指令ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換する固定子巻線電流制御部９２と、界磁巻線を流れる電流を制御する界磁巻線電流指令ｉｆ＊を界磁巻線電圧指令ｖｆ＊に変換する界磁巻線電流制御部９１とを備えている。またモータ制御装置２０００は、モータ８０の位置検出器８１からモータ８０の回転子の角度θを受信し、回転子の角速度ωを演算する微分器９０を備えている。なお、なお、固定子巻線電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊は「第１の電流指令」に相当し、界磁巻線電流指令ｉｆ＊は「第２の電流指令」に相当する。
【００８８】
駆動用電流指令生成部９３、固定子巻線電流制御部９２、界磁巻線電流制御部９１、および微分器９０は、実施の形態１における駆動用電流指令生成部２４、第１固定子巻線電流制御部２２および第２固定子巻線電流制御部２３、界磁巻線電流制御部２１、および微分器２０に相当し、実施の形態１の「第１固定子巻線」および「第２固定子巻線」が実施の形態２では「固定子巻線」に置き換わっていることを除けば同様の構成を持つものであるので、構成につての詳細な説明は省略する。
【００８９】
実施の形態２は、実施の形態１における二重三相モータを三相モータに置き換えたものであるので、実施の形態１における電流指令および電流、および電圧指令を置き換えれば実施の形態１と同様となる。具体的には、ｉｄ＊／２＝ｉｄ１＊＝ｉｄ２＊、ｉｑ＊／２＝ｉｑ１＊＝ｉｑ２＊、ｖｕ＊／２＝ｖｕ１＊＝ｖｕ２＊、ｖｖ＊／２＝ｖｖ１＊＝ｖｖ２＊、ｖｗ＊／２＝ｖｗ１＊＝ｖｗ２＊、ｉｕ／２＝ｉｕ１＝ｉｕ２、ｉｖ／２＝ｉｖ１＝ｉｖ２、ｉｗ／２＝ｉｗ１＝ｉｗ２と置き換えればよい。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００９０】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００９２】
１、８０  モータ、４、５、６、８３、８４  電流検出器、２４、９３  駆動用電流指令生成部、６０  電流指令演算部、６１  パラメータ取得部、６２  モータ状態データ、６３  モータパラメータ、７１  界磁電流指令生成器、７２  界磁電流時定数フィルタ、７３  固定子電流指令生成器、１０００、２０００  モータ制御装置、ｉｄ１＊、ｉｑ１＊  第１固定子巻線電流指令、ｉｄ２＊、ｉｑ２＊  第２固定子巻線電流指令、ｉｄ＊、ｉｑ＊  固定子巻線電流指令、ｉｆ＊  界磁巻線電流指令、ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１  第１固定子巻線電流、ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２  第２固定子巻線電流、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ  固定子巻線電流、ｉｆ  界磁巻線電流、Ｔ＊  トルク指令、
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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