JP2018125955A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波重畳方式における磁極位置の推定精度を向上させることができるモータ制御装置を得ること。【解決手段】突極性を有するモータ１を制御するモータ制御装置２であって、モータ電流に基づいてモータの磁極位置を推定する推定部５と、モータを駆動するための第１の交流電圧指令を生成する駆動電圧指令演算部１２と、第１の交流電圧指令の周波数より高い周波数の第２の交流電圧指令を、配線情報に基づいて生成する高周波電圧指令生成部である高周波電圧発生器７および高周波電圧補正部８と、第１の交流電圧指令に第２の交流電圧指令を重量することにより電圧指令を生成する加算部９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、モータを制御するモータ制御装置に関する。

モータを高精度で制御する場合、回転子の磁極位置に合わせて回転磁束を発生させる必要がある。しかし、磁極位置の検出に位置センサを用いる場合、高コストであること、振動および熱に対する脆弱性、モータ寸法の大型化、配線の増加、配線長の制約といった様々な問題が生じる。

このため、従来から位置センサを用いずに磁極位置を検出する方法が開発されている。磁極位置を検出する方法としては、センサレスベクトル制御と呼ばれる方法が広く知られている。センサレスベクトル制御では、永久磁石の磁束による回転時の誘起電圧を利用して回転子の磁極位置が推定される。ただし、この方法では誘起電圧が小さい低速時においては、誘起電圧の検出または推定が困難になり、回転子の磁極位置検出精度および速度推定精度が悪化するという問題がある。

磁気突極性のあるモータに対してこの問題を解決する方法として、モータ制御装置がモータの回転を制御するために出力する基本波に、位置推定用の高周波電圧を重畳し、検出された電流により回転子の磁極位置を推定する高周波重畳方式と呼ばれる方法がある。特許文献１には、高周波重畳方式を採用して、センサレスベクトル制御における位相推定誤差を抑制する技術が開示されている。

特許文献１に記載の技術では、モータ制御装置が、モータへ出力する際の高周波電流の振幅を一定に保つ制御を行っている。しかしながら、モータ制御装置とモータとの間の配線長が長くなるにつれて浮遊容量の影響によりモータに流れる高周波電流の振幅が減少する。このため、モータ制御装置とモータとの間の配線長が長くなると、モータに流れる高周波電流の振幅が減少することにより、特許文献１に記載の技術では、磁極位置推定精度が低下する。

特開２００７−１２４８３５号公報

上述した通り、特許文献１に記載の技術では、磁極位置推定精度が低下する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高周波重畳方式における磁極位置の推定精度を向上させることができるモータ制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるモータ制御装置は、突極性を有するモータと配線で接続されることにより、モータを制御するモータ制御装置であって、モータに流れるモータ電流に基づいてモータの磁極位置を推定する推定部を備える。モータ制御装置は、さらに、モータを駆動するため第１の交流電圧指令を生成する指令演算部と、第１の交流電圧指令の周波数より高い周波数の第２の交流電圧指令を、配線情報に基づいて生成する高周波電圧指令生成部と、第１の交流電圧指令に第２の交流電圧指令を重畳することにより駆動電圧指令を生成する加算部と、を備える。

本発明にかかるモータ制御装置によれば、高周波重畳方式による磁極位置の推定精度を向上させることができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるモータ制御装置の構成例を示す図 実施の形態１の制御回路の構成例を示す図 実施の形態１のモータ制御装置における高周波電圧の配線長と高周波電流との関係の取得手順の一例を示すフローチャート 図３のステップＳ１で得られた計測結果とＩｄｈ（Ｌ）との一例を示す図 参照値と推定位相θ０との差が所望の磁極位置推定精度以下となるように決定された調整量とΔＶｄｈ（Ｌ）との一例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかるモータ制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるモータ制御装置の構成例を示す図である。実施の形態１のモータ制御装置２は、高周波重畳方式による位相推定誤差補正を行いながらセンサレスベクトル制御によりモータ１を制御する。ここで、センサレスベクトル制御とは、モータ１に位置センサを取り付けることなく、あるいはモータ１にセンサが取り付けられていても位置センサとして用いることなく、モータ１の誘起電圧からモータ１の磁極位置および回転速度を推定し、推定速度が速度指令に一致するようにモータ速度を制御する方法である。

モータ１は、例えば、回転子の内部に永久磁石を埋め込んだ埋込磁石型の同期モータである。図示はしていないが、モータ１の回転子は、永久磁石と永久磁石よりも透磁率の高い回転子鉄心とを有する。回転子鉄心の材質は、例えば、ケイ素鋼である。永久磁石は、フェライト磁石、ネオジム磁石が例示される。以下、モータ１の回転子の磁極が作る磁束の方向すなわち永久磁石の中心軸をｄ軸とし、該ｄ軸と電気的および磁気的に直交する軸をｑ軸とする。ｄ軸は磁束軸とも呼ばれ、ｑ軸はトルク軸とも呼ばれる。ｄ軸およびｑ軸による直交２軸座標系は、回転子とともに回転する座標系である。

モータ１は、モータ１に流れる電流のｄ軸成分であるｄ軸電流ｉｄによる鎖交磁束は、回転子鉄心より透磁率の低い永久磁石が途中にあるために制限されるのに対して、モータ１に流れる電流のｑ軸成分であるｑ軸電流ｉｑによる鎖交磁束は、磁石よりも透磁率の高い回転子鉄心を通過する。このため、ｑ軸電流ｉｑによる鎖交磁束は、ｄ軸電流ｉｄによる鎖交磁束より大きくなる。したがって、モータ１は、定常運転時において、ｄ軸の磁気抵抗がｑ軸の磁気抵抗よりも大きくなり、ｄ軸のインダクタンスＬｄがｑ軸のインダクタンスＬｑよりも小さくなる。すなわち、ｄ軸のインダクタンスＬｄに対するｑ軸のインダクタンスＬｑの比である突極比Ｌｑ／Ｌｄが１よりも大きな値になっている。このように、モータ１は、突極性を有するモータである。

実施の形態１によるモータ制御装置２は、電圧印加部３と、電流検出部４と、推定部５と、制御部６とを備えている。モータ制御装置２は、この構成によって、定常運転時におけるモータ１の突極比が１よりも大きな値であることを利用して、すなわちモータ１が有する突極性を利用して、回転子の磁極位置を示す位相を推定し、推定された磁極位置を用いてモータ１の駆動速度を制御する。回転子の磁極位置は、モータ１の回転位置に対応する。

電圧印加部３は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）方式のインバータをはじめとした電力変換器である。以下では、電圧印加部３がＰＷＭ方式のインバータである例を説明する。電圧印加部３は、制御部６の出力である駆動電圧指令Ｖｕp＊、Ｖｖp＊およびＶｗp＊に基づいて、直流電圧ＶｄｃをＰＷＭ変調した３相交流電圧へ変換し、モータ１に印加する。Ｖｕp＊、Ｖｖp＊およびＶｗp＊は、それぞれモータ１のＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応する駆動電圧指令である。電圧印加部３における動作は、一般的なＰＷＭ方式のインバータと同様の動作であってよいため、詳細な説明は省略する。

電流検出部４は、本実施の形態ではモータ制御装置２に実装され、モータ１を流れるモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、それぞれ計測する。配線２１，２２，２３はモータ１の端子と、モータ制御装置２の外部接続用端子とを接続する電力線である。すなわち、電流検出部４は、配線２１，２２，２３を流れるモータ端とは反対側のモータ電流を検出する。モータ端とは、モータ１に近い箇所を示し、例えば、モータからの距離が一定値以下となる箇所である。配線２１、配線２２および配線２３は、それぞれモータ１のＵ相、Ｖ相およびＷ相に対応する。配線２１，２２，２３の長さは、同一であるとする。電流検出部４は、例えば変流器である。電流検出部４は、計測結果を制御部６へ出力する。なお、図１では３相の電流を検出する例を示しているが、任意の２相の電流を検出し、残りの相の電流はモータ電流が３相平衡であることを利用して演算によって求めてもよい。

制御部６は、高周波重畳方式による位相推定誤差補正を行いながらセンサレスベクトル制御を行う。制御部６は、高周波電圧発生器７と、高周波電圧補正部８と、加算部９と、座標変換器１０と、フィルタ１１と、駆動電圧指令演算部１２と、ｄ軸電流指令演算部１３と、ｑ軸電流指令演算部１４とを備えている。駆動電圧指令演算部１２は、電流制御器１２ａと、座標変換器１２ｂとを備える。

高周波電圧発生器７は、後述の高周波電圧補正部８から入力される高周波電圧指令Ｖｄｈ＊，Ｖｑｈ＊に従って、高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈを生成し、加算部９へ出力する。すなわち、高周波電圧発生器７は、高周波電圧補正部８により補正された高周波電圧指令に基づいて高周波電圧を生成する高周波電圧生成部である。高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈは、第１の交流電圧指令として駆動電圧指令演算部１２内の座標変換器１２ｂが出力する駆動制御用の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とは周波数が異なる第２の交流電圧指令である。

すなわち、高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈは、駆動電圧指令の周波数より高い周波数の高周波電圧を生成するための指令である。なお、本実施の形態では、高周波電圧指令を生成するための高周波電圧補正部８と高周波電圧発生器７をまとめて高周波電圧指令生成部と呼ぶ。高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈは、駆動制御用の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とは異なる周波数であればどのようなものでもよいが、実施の形態１では、３相の高周波電圧指令としている。

高周波電圧補正部８は、外部から入力される高周波電圧指令Ｖｄｈ，Ｖｑｈと配線２１，２２，２３の長さである配線長Ｌとに基づき、配線長による影響を考慮した高周波電圧指令Ｖｄｈ＊，Ｖｑｈ＊を出力する。すなわち、高周波電圧補正部８は、高周波電圧指令Ｖｄｈ，Ｖｑｈを、配線長に基づいて補正する補正部である。高周波電圧補正部８の処理の詳細については後述する。

加算部９は、高周波電圧発生器７から出力される３相の高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈを、駆動電圧指令演算部１２内の座標変換器１２ｂが出力する駆動制御用の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に重畳して、駆動電圧指令Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊として電圧印加部３へ出力する。すなわち、加算部９は、駆動電圧指令に前記高周波電圧を加算することにより電圧指令である駆動電圧指令Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊を生成する。

電圧印加部３は、モータ１の駆動電圧指令Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊に基づいて３相の交流電力を生成し、モータ１に印加する。すなわち、電圧印加部３は、加算部９から出力された電圧指令である駆動電圧指令Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊に応じた電圧を生成し、生成した電圧をモータ１へ印加する。これにより、電流検出部４にて検出されるモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗには、高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｕｈ，ｉｖｈ，ｉｗｈが含まれることになる。モータ１は、上述したように突極性を有するので、回転子位置に応じてインダクタンスが変化する。このため、モータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに含まれている高周波電流ｉｕｈ，ｉｖｈ，ｉｗｈの振幅は、モータ１の回転子位置に応じて変化する。

座標変換器１０は、上述したように振幅が変化する高周波電流ｉｕｈ，ｉｖｈ，ｉｗｈが含まれているモータ電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、ｄ軸とｑ軸とで構成される回転直交２軸座標系における制御電流ｉｄｆ，ｉｑｆに座標変換し、制御電流ｉｄｆ，ｉｑｆをフィルタ１１に出力する。ｄ軸とｑ軸とで構成される回転直交２軸座標系を以下ｄｑ座標系という。推定位相θ０と同期して回転する。

フィルタ１１は、制御電流ｉｄｆ，ｉｑｆから、高周波電圧発生器７に外部から入力される高周波電圧指令Ｖｄｈ，Ｖｑｈと同じ周波数成分の高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを抽出する。さらに、フィルタ１１は、上記の抽出した高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを制御電流ｉｄｆ，ｉｑｆから取り除いて制御電流ベクトルｉｄ，ｉｑを生成する。フィルタ１１は、高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを推定部５に出力し、制御電流ベクトルｉｄ，ｉｑを推定部５および電流制御器１２ａへ出力する。また、フィルタ１１は、高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを高周波電圧補正部８へ出力することも可能である。フィルタ１１は、例えばバンドパスフィルタ、ノッチフィルタなどで構成される。

推定部５は、フィルタ１１が出力する、高周波電流ｉｄｈ，ｉｑｈおよび制御電流ベクトルｉｄ，ｉｑと、電流制御器１２ａが出力する駆動電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊とに基づいて、モータ１の推定位相θ０および推定速度ωｒ０を算出する。すなわち、推定部５は、モータ電流に基づいてモータの磁極位置を推定する。推定部５における推定位相θ０および推定速度ωｒ０の算出方法は、一般的に用いられている方法を用いることができ、どのような方法を用いてもよいため、詳細は説明を省略する。推定部５は、推定位相θ０を座標変換器１０，１２ｂへ出力し、推定速度ωｒ０を、ｄ軸電流指令演算部１３およびｑ軸電流指令演算部１４へ出力する。

ｑ軸電流指令演算部１４は、外部から入力される速度指令ω＊と推定部５から入力される推定速度ωｒ０とが一致するように比例積分制御により電流制御ベクトル指令ｉｑ＊を算出し、電流制御ベクトル指令ｉｑ＊をｑ軸電流指令演算部１４および電流制御器１２ａへ出力する。なお、ｑ軸電流指令演算部１４における電流制御ベクトル指令ｉｑ＊の算出方法は、比例積分制御に限定されない。

ｄ軸電流指令演算部１３は、高周波重畳方式によるセンサレスベクトル制御により磁極位置の推定を実現するために電流制御ベクトル指令ｉｄ＊をゼロ、またはゼロ付近の一定値として電流制御器１２ａへ出力する。なお、モータ制御装置２は、駆動条件によって高周波重畳方式によるセンサレスベクトル制御と高周波重畳方式でないセンサレスベクトル制御との両方を実行可能であってもよい。

駆動電圧指令演算部１２の電流制御器１２ａは、制御電流ベクトル指令ｉｄ＊，ｉｑ＊とフィルタ１１から出力される制御電流ベクトルｉｄ，ｉｑとが一致するように比例積分制御により駆動電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を算出する。なお、電流制御器１２ａにおける駆動電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊の算出方法は、比例積分制御に限定されない。電流制御器１２ａは、駆動電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を座標変換器１２ｂおよび推定部５とへ出力する。

駆動電圧指令演算部１２の座標変換器１２ｂは、入力された駆動電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、推定位相θ０に基づいて、ＵＶＷ３相座標系へ変換し、変換後の値である第２の駆動電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を加算部９へ出力する。第２の駆動電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊には、加算部９において高周波電圧指令Ｖｕｈ，Ｖｖｈ，Ｖｗｈが重畳され駆動電圧指令Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊となる。

以上のように駆動電圧指令演算部１２は、推定部５により推定された磁極位置とモータ電流とに基づいてモータ１を駆動するための駆動電圧指令を生成する指令演算部である。

次に、制御部６を構成する各部および推定部５のハードウェア構成について説明する。制御部６を構成する各部および推定部５は、処理回路により実現される。処理回路はアナログ回路であってもよいしデジタル回路であってもよい。制御部６を構成する各部および推定部５のうちの一部がアナログ回路であり他がデジタル回路であってもよい。また、処理回路は専用ハードウェアであってもよいし、プロセッサを備える制御回路であってもよい。制御部６を構成する各部および推定部５がプロセッサを備える制御回路により実現される場合、制御回路は例えば図２に示した制御回路である。

図２は、制御回路の構成例を示す図である。制御回路１００は、プロセッサ１０１およびメモリ１０２を備える。プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マイクロプロセッサ等である。制御回路に実現される各部は、メモリ１０２に格納されたプログラムがプロセッサ１０１により実行されることにより実現される。メモリ１０２は、プロセッサ１０１によりプログラムが実行される際の記憶領域としても用いられる。メモリ１０２は例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ等が該当する。

次に、本実施の形態のモータ制御装置２における高周波電圧の補正方法について説明する。本実施の形態のモータ制御装置２は、配線２１，２２，２３の配線長に応じた計算式により高周波電圧の補正を実施する。このために、まず、モータ制御装置２は、配線長と高周波電流との関係を取得しておく。図３は、実施の形態１のモータ制御装置２における高周波電圧の配線長と高周波電流との関係の取得手順の一例を示すフローチャートである。モータ制御装置２は、配線長と高周波電流との関係を取得する運転モードである取得モードと、配線長と高周波電流との関係を取得した結果に基づいて補正を行う補正モードと、を有し、取得モードに設定された場合に図３に示した処理を実施する。なお、取得モードでは、モータ制御装置６の外部の電流検出器を用いて配線のモータ端側の電流を検出する。すなわち、配線浮遊容量の影響を受けて誤差が生じた高周波電流を検出する。図３に示すように、まず、モータ制御装置２は、無負荷の状態で、複数の配線長の場合のそれぞれのモータ端の高周波電流を計測する（ステップＳ１）。

詳細には、ステップＳ１では、まず、作業者により配線２１，２２，２３の配線長が第１の配線長に設定される。第１の配線長は例えば０ｍである。この状態で、モータ制御装置２は、モータ１に負荷のかからない状態で運転し、このときに外部の電流検出器により検出された計測結果が座標変換器１０に入力され、座標変換器１０が制御電流ｉｄｆ，ｉｑｆをフィルタ１１へ出力する。フィルタ１１は、制御電流ｉｄｆ，ｉｑｆから高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈを抽出して、高周波電圧補正部８へ出力する。また、外部から高周波電圧補正部８へ第１の配線長が入力される。高周波電圧補正部８は、第１の配線長と高周波電流ｉｄｈ，ｉｑｈとを対応付けて計測結果として保持する。なお、配線が０ｍの時には外部の電流検出器の代わりに電流検出器４を用いてよい。

次に、作業者により配線２１，２２，２３の配線長が第２の配線長に設定される。第２の配線長は第１の配線長より長く、例えば５０ｍである。この状態で、モータ制御装置２は、モータ１に負荷のかからない状態で運転する。これにより、配線２１，２２，２３が第１の配線長に設定された場合と同様に、フィルタ１１から高周波電流ｉｄｈ、ｉｑｈが高周波電圧補正部８へ出力される。また、外部から高周波電圧補正部８へ第２の配線長が入力される。高周波電圧補正部８は、第２の配線長と高周波電流ｉｄｈ，ｉｑｈとを対応付けて計測結果として保持する。

なお、モータ制御装置２への第１の配線長および第２の配線長の入力は、モータ制御装置２に接続される図示しない情報処理装置を介してユーザにより行われてもよいし、モータ制御装置が入力を受け付けるキーボード、タッチパネルなどの入力手段を備え入力手段から入力されてもよい。モータ制御装置２への第１の配線長および第２の配線長の入力は、これらの例に限定されずどのような方法で行われてもよい。

図３の説明に戻り、ステップＳ１の後、モータ制御装置２は、計測結果に基づいて、モータ端の高周波電流を配線長の一次関数で近似する（ステップＳ２）。詳細には、第１の配線長の場合の計測結果と第２の配線長の場合の計測結果とに基づいて、高周波電圧補正部８は、モータ端の高周波電流を配線長の関係を関数で近似する。関数の近似方法は、この例では計測点数が２点であることから、２点を結んだ直線を一次関数により表す方法を用いることができる。この場合、第１の配線長を０ｍとし、第２の配線長を５０ｍとした場合、配線長のＬの一次関数により近似されたモータ端の高周波電流のｄ軸，ｑ軸成分をそれぞれｉｄｈ（Ｌ），ｉｑｈ（Ｌ）とするとき、ｉｄｈ（Ｌ）は、以下の式（１）で表される。なお、Ｉｄｈ０は、配線長を０ｍとした場合に外部の電流検出器により検出されたモータ端の高周波電流のｄ軸成分ｉｄｈであり、Ｉｄｈ５０は、配線長を５０ｍとした場合に外部の電流検出器により検出されたモータ端の高周波電流のｄ軸成分ｉｄｈである。
Ｉｄｈ（Ｌ）＝（Ｉｄｈ５０−Ｉｄｈ０）／５０×Ｌ＋Ｉｄｈ０ …（１）

上記の例では、ｉｄｈ（Ｌ）を配線長Ｌの一次関数で近似したときの傾きが（Ｉｄｈ５０−Ｉｄｈ０）／５０であり、切片がＩｄｈ０である。第１の配線長および第２の配線長が上述した値以外の場合も、２点を結ぶ直線の傾きおよび切片を求めることによりｉｄｈ（Ｌ）を決定することができる。図４は、図３のステップＳ１で得られた計測結果とＩｄｈ（Ｌ）との一例を示す図である。図４では、第１の配線長を０ｍとし、第２の配線長を５０ｍとした例を示している。図４において、横軸は配線長であり、縦軸はモータ端の高周波電流のｄ軸成分である。図４に示すように、２つの計測点２０１，２０２を結んだ直線２０３が上述の式（１）で示したＩｄｈ（Ｌ）である。

図３の説明に戻り、モータ制御装置２は、近似により求めた係数を用いて高周波電圧指令を補正するための計算式を決定し（ステップＳ３)、取得モードの動作を終了する。詳細には、高周波電圧補正部８は、配線長による影響を考慮したｄ軸の高周波電圧指令Ｖｄｈ＊を求めるための計算式を、上述した式（１）と以下の式（２）とに決定する。Ｉｄｈ（０）は、配線長Ｌを０とした場合の上記式（１）で示したＩｄｈ（Ｌ）である。
Ｖｄｈ＊＝Ｉｄｈ（０）／Ｉｄｈ（Ｌ）×Ｖｄｈ …（２）

高周波電圧補正部８は、ｑ軸の高周波電圧指令Ｖｑｈ＊を求めるための計算式についても、ｄ軸と同様に、以下の式（３）、式（４）のように定める。
Ｉｑｈ（Ｌ）＝（Ｉｑｈ５０−Ｉｑｈ０）／５０×Ｌ＋Ｉｑｈ０ …（３）
Ｖｑｈ＊＝Ｉｑｈ（０）／Ｉｑｈ（Ｌ）×Ｖｑｈ …（４）
ただし、高周波重畳方式において、ｄ軸のみに高周波電圧を印加する方式があるが、この場合は、Ｖｑｈ＝０、Ｖｑｈ＊＝０となる。

なお、ステップＳ３で３つ以上の配線長のそれぞれにおいてモータ端の高周波電流を計測してもよい。この場合も最小二乗法等により、一次近似式を定めることができる。

以上の動作により、高周波電圧補正部８が、高周波電圧指令を補正する際の計算式が決定される。補正モードでは、高周波電圧補正部８は、入力された配線長Ｌに基づいて、取得モードで決定された計算式、例えば式（１）から式（４）の計算式を用いて、高周波電圧指令を補正し、補正後の高周波電圧指令を高周波電圧発生器７へ出力する。なお、配線長Ｌの入力は一定周期で行われてもよいし、配線長Ｌが変わらない間は、同一の計算式を用いることができるため配線長が変わるときに配線長Ｌの入力が行われてもよい。補正モードにおいて入力される配線長Ｌは、モータ１の運転時における配線長である。以上のように、高周波電圧補正部８は、配線長と高周波電流との間の関係を示す情報と、モータ１の運転時における配線長とに基づいて高周波電圧指令を補正する。

また、上述した例では、図３に示した取得モードにおける処理をモータ制御装置２が実施するようにしたが、取得モードにおける処理は、モータ制御装置２とは別の図示しない情報処理装置などによって行われてもよい。この場合、情報処理装置により決定された計算式が、高周波電圧補正部８に設定される。また、この場合、制御電流ベクトルｉｄ，ｉｑが、情報処理装置に入力され、情報処理装置が上記の計算式を算出してもよいし、モータ端の高周波電流が情報処理装置により入力されて、情報処理装置が座標変換器１０およびフィルタ１１と同様の処理を行った後、上記の計算式を算出してもよい。

本実施の形態では、高周波電圧補正部８は配線長Ｌに基づいて補正を行ったが、その他の配線情報に基づいて補正を行っても良い。例えば、配線情報として配線の浮遊容量を用いても良い。

以上のように、実施の形態１によれば、配線長とモータ端の高周波電流との関係を予め求めておき、この関係と配線長とに基づいて高周波電圧指令を補正するようにした。このため、長配線時に浮遊容量による電圧誤差が生じた場合にも磁極位置推定精度を低下させることなく、高周波重畳方式のセンサレスベクトル制御を行うことができる。また、構成の変更により配線長が変更された場合にも磁極位置推定精度を高精度に保つことができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２にかかるモータ制御装置における高周波電圧の補正方法について説明する。本実施の形態のモータ制御装置２の構成は実施の形態１と同様であるため、重複する説明を省略する。ただし、推定部５により算出された推定位相θ０は、高周波電圧補正部８にも入力され、高周波電圧補正部８には、後述する磁極位置推定精度を評価するための参照値が入力される。以下、実施の形態１と異なる点について説明する。

本実施の形態では、取得モードにおいて、配線２１，２２，２３が０ｍでない配線長である第３の配線長に設定され、モータ制御装置２はモータ１を無負荷で運転する。この状態で、高周波電圧補正部８は、所望の磁極位置推定精度が得られるように高周波電圧指令を調整する。詳細には、高周波電圧補正部８は、参照値と推定部５により算出された推定位相θ０との差を算出し、ｄ軸、ｑ軸のそれぞれについて、この差の絶対値が所望の磁極位置推定精度以下となるように、高周波電圧に対する調整量を決定する。すなわち、ｄ軸の調整量をΔＶｄｈとし、ｑ軸の調整量をΔＶｑｈとするとき、高周波電圧補正部８は、Ｖｄｈ＋ΔＶｄｈ，Ｖｑｈ＋ΔＶｑｈを高周波電圧発生器７へ出力し、上記の差が所望の磁極位置推定精度以下となるように、ΔＶｄｈ，ΔＶｑｈをそれぞれ決定する。

次に、高周波電圧補正部８は、算出した調整量に基づいて、調整量を配線長Ｌの関数として算出するための計算式を決定する。ここでは、調整量は、配線長に正比例とするとして、計算式を決定する。例えば、第３の配線長を５０ｍとし、参照値と推定位相θ０との差が所望の磁極位置推定精度以下となるように高周波電圧補正部８が定めたｄ軸の調整量をΔＶｄｈ５０とする。このとき、高周波電圧補正部８は、調整量を配線長Ｌの関数として算出するための計算式を以下の式（５）に決定する。
ΔＶｄｈ（Ｌ）＝Ｖｄｈ５０／５０×Ｌ …（５）

さらに、高周波電圧補正部８は、配線長による影響を考慮した高周波電圧指令Ｖｄｈ＊を算出するための計算式を、上述した式（５）および以下の式（６）に決定する。
Ｖｄｈ＊＝Ｖｄｈ＋ΔＶｄｈ（Ｌ） …（６）

高周波電圧補正部８は、ｑ軸についても同様に、配線長による影響を考慮した高周波電圧指令Ｖｄｈ＊を算出するための計算式を以下の式（７）および式（８）に決定する。
ΔＶｑｈ（Ｌ）＝Ｖｑｈ５０／５０×Ｌ …（７）
Ｖｑｈ＊＝Ｖｑｈ＋ΔＶｑｈ（Ｌ） …（８）

図５は、参照値と推定位相θ０との差が所望の磁極位置推定精度以下となるように決定された調整量とΔＶｄｈ（Ｌ）との一例を示す図である。図５では、第３の配線長を５０ｍとした例を示している。図４において、横軸は配線長であり、縦軸は高周波電圧の調整量である。図５に示すように、参照値と推定位相θ０との差が所望の磁極位置推定精度以下となるように決定された調整量３０１と原点とを結んだ直線３０２が上述の式（５）で示したΔＶｄｈ（Ｌ）である。

以上の動作により、高周波電圧補正部８が、高周波電圧指令を補正する際の計算式が決定される。補正モードでは、高周波電圧補正部８は、入力された配線長Ｌに基づいて、取得モードで決定された計算式、例えば式（５）から式（８）の計算式を用いて、高周波電圧指令を補正し、補正後の高周波電圧指令を高周波電圧発生器７へ出力する。なお、配線長Ｌの入力は一定周期で行われてもよいし、配線長Ｌが変わらない間は、同一の計算式を用いることができるため配線長が変わるときに配線長Ｌの入力が行われてもよい。補正モードにおいて入力される配線長Ｌは、モータ１の運転時における配線長である。以上のように、実施の形態２の高周波電圧補正部８は、配線長と補正量との間の関係を示す情報すなわち取得モードで決定された計算式と、モータ１の運転時における前記配線長とに基づいて高周波電圧指令を補正する。

以上のように、実施の形態２によれば、配線長と高周波電圧の所望の磁極位置推定精度を満たす調整量との関係を予め求めておき、この関係と配線情報とに基づいて高周波電圧指令を補正するようにした。このため、長配線時に浮遊容量による電圧誤差が生じた場合にも磁極位置推定精度を低下させることなく、高周波重畳方式のセンサレスベクトル制御を行うことができる。また、構成の変更により配線情報が変更された場合にも磁極位置推定精度を高精度に保つことができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ モータ、２ モータ制御装置、３ 電圧印加部、４ 電流検出部、５ 推定部、６ 制御部、７ 高周波電圧発生器、８ 高周波電圧補正部、９ 加算部、１０ 座標変換器、１１ フィルタ、１２ 駆動電圧指令演算部、１２ａ 電流制御器、１２ｂ 座標変換器、１３ ｄ軸電流指令演算部、１４ ｑ軸電流指令演算部。

Claims (4)

1. 突極性を有するモータと配線で接続されることにより、前記モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記モータに流れるモータ電流に基づいて前記モータの磁極位置を推定する推定部と、
   前記モータを駆動するための第１の交流電圧指令を生成する指令演算部と、
   前記第１の交流電圧指令の周波数より高い周波数の第２の交流電圧指令を、前記配線に関する情報である配線情報に基づいて生成する高周波電圧指令生成部と、
   前記第１の交流電圧指令に前記第２の交流電圧指令を重畳することにより駆動電圧指令を生成する加算部と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記配線情報は、前記モータと前記モータ制御装置とを接続する配線長であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記高周波電圧指令生成部は、あらかじめ計測された前記第２の交流電圧指令と同じ周波数の高周波電流と、前記配線情報と、の関係から前記高周波電圧指令を生成することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記高周波電圧指令生成部は、あらかじめ計測された、前記配線情報に基づいて前記第２の交流電圧指令を調整する調整量と、前記配線情報と、の関係から前記高周波電圧指令を生成することを特徴とする請求項１または２に記載のモータ制御装置。

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