交流電動機の速度制御装置
【課題】磁束軸電流の過補償を抑制する。
【解決手段】交流電動機の速度制御装置は、トルク軸電流を比例積分制御するトルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分を所定の値以下になるように制限するトルク軸電圧リミッタと、前記トルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分と前記トルク軸電圧リミッタから出力されるトルク軸電圧指令とからトルク軸電圧飽和量を求める第１の減算器と、前記求められたトルク軸電圧飽和量を、推定器により推定されたトルク軸過渡電圧飽和量で補正する補正部と、前記補正されたトルク軸電圧飽和量を保持する第１の積分器と、前記保持されたトルク軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とから磁束軸電流指令修正量を求めて出力する磁束軸電流指令修正器と、磁束軸電流指令から前記磁束軸電流指令修正量を減算し磁束軸電流指令修正指令を求めて出力する第２の減算器とを備えている。
【解決手段】交流電動機の速度制御装置は、トルク軸電流を比例積分制御するトルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分を所定の値以下になるように制限するトルク軸電圧リミッタと、前記トルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分と前記トルク軸電圧リミッタから出力されるトルク軸電圧指令とからトルク軸電圧飽和量を求める第１の減算器と、前記求められたトルク軸電圧飽和量を、推定器により推定されたトルク軸過渡電圧飽和量で補正する補正部と、前記補正されたトルク軸電圧飽和量を保持する第１の積分器と、前記保持されたトルク軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とから磁束軸電流指令修正量を求めて出力する磁束軸電流指令修正器と、磁束軸電流指令から前記磁束軸電流指令修正量を減算し磁束軸電流指令修正指令を求めて出力する第２の減算器とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電動機の速度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、交流電動機の速度制御装置において、ｑ軸電流制御器からｑ軸電圧成分がｑ軸電圧リミッタへ出力される場合に、ｑ軸電圧リミッタの入出力の値を減算器に通してその偏差としてｑ軸電圧飽和量を求め、ｑ軸電圧飽和量からｄ軸電流指令修正量を求めてｄ軸電流を修正することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、交流電動機において速度が高速回転となった場合でも、回転数に比例して増加する定常的な誘起電圧飽和の発生を抑えることができるので、交流電動機の制御の安定性を向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５０７４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の速度制御装置では、定常的な誘起電圧飽和を抑制するために、ｑ軸電圧リミッタの入出力の値の偏差として求めたｑ軸電圧飽和量の全てを用いてｄ軸電流指令修正量を求めている。すなわち、定常電圧成分と過渡電圧成分とを含むｑ軸電圧飽和量に対して、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）を行っているものと考えられる。
【０００５】
しかし、ｑ軸電圧飽和量における過渡電圧成分の割合が無視できないぐらい大きくなった場合、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）をｄ軸電流に対して行うと、この補正は、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償となりやすい。ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償が起こると、交流電動機のモータトルクが減衰する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁束軸電流の過補償を抑制できる交流電動機の速度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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる交流電動機の速度制御装置は、交流電動機の電流を回転する直交２軸座標上の２つの成分である磁束軸電流とトルク軸電流とに分けてそれぞれを比例積分制御する電流制御器を有する交流電動機の速度制御装置であって、トルク軸電流を比例積分制御するトルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分を所定の値以下になるように制限するトルク軸電圧リミッタと、前記トルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分と前記トルク軸電圧リミッタから出力されるトルク軸電圧指令とからトルク軸電圧飽和量を求める第１の減算器と、前記求められたトルク軸電圧飽和量を、推定器により推定されたトルク軸過渡電圧飽和量で補正する補正部と、前記補正されたトルク軸電圧飽和量を保持する第１の積分器と、前記保持されたトルク軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とから磁束軸電流指令修正量を求めて出力する磁束軸電流指令修正器と、磁束軸電流指令から前記磁束軸電流指令修正量を減算し磁束軸電流指令修正指令を求めて出力する第２の減算器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁束軸電流指令修正量を求めるためのトルク軸電圧飽和量に対して過渡電圧飽和量の影響が減少するように補正できるので、磁束軸電流指令修正量が過剰に大きくなることを抑制でき、磁束軸電流の過補償を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる速度制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における補正部の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における推定器の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１による効果を説明するための図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例における推定器の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２における補正部の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２の変形例における補正部の構成を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかる速度制御装置の構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態３における推定器の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３における推定器の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、基本の形態にかかる速度制御装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、基本の形態にかかる速度制御装置の動作を示す図である。
【図１３】図１３は、基本の形態にかかる速度制御装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる速度制御装置の実施の形態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。
【００１１】
実施の形態１．
まず、実施の形態１にかかる速度制御装置について説明する前に、実施の形態１にかかる速度制御装置に対する基本の形態について説明する。基本の形態にかかる速度制御装置９００の構成について図１１を用いて説明する。
【００１２】
速度制御装置９００は、永久磁石型の同期式の交流電動機（以下、単に交流電動機とする）ＰＭの電流（すなわち、巻線電流）を制御することにより、交流電動機ＰＭ内の固定子に対する回転子の回転速度を制御する。速度制御装置９００は、交流電動機ＰＭの電流を制御する際に、交流電動機ＰＭの電流を、回転する直交２軸座標（以下、ｄｑ軸座標とする）上の成分である磁束軸（以下、ｄ軸とする）成分とトルク軸（以下、ｑ軸とする）成分とに分解して、それぞれ制御するベクトル制御を行う。
【００１３】
具体的には、速度制御装置９００は以下の構成要素を有する。
【００１４】
ＰＷＭインバータ２２は、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて交流電動機ＰＭに電力を供給する。すなわち、ＰＷＭインバータ２２は、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づき直流電力を交流電力に変換して、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを含む交流電力を交流電動機ＰＭへ供給する。電流検出器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、それぞれ交流電動機ＰＭのＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを検出して３相２相座標変換器２９へ供給する。
【００１５】
速度検出器２４は、交流電動機ＰＭ内における回転子の回転速度ωｒを検出する。座標回転角速度演算器４０は、速度検出器２４により検出された回転速度ωｒに係数をかけて、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを演算して積分器２８及びｄ軸電流指令修正器９０５へ供給する。積分器２８は、回転角速度ωを積分してｄｑ軸座標の位相角θを求めて３相２相座標変換器２９及び２相３相座標変換器３８へ供給する。
【００１６】
３相２相座標変換器２９は、ｄｑ軸座標の位相角θに基づいて、ＵＶＷ軸座標系（固定座標系）における電流ベクトル（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）をｄｑ軸座標系（回転座標系）における電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）へ座標変換する。すなわち、３相２相座標変換器２９は、電流検出器２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗをｄｑ軸座標上のｄ軸電流（ｄ相電流）ｉｄとｑ軸電流（ｑ相電流）ｉｑとに分解して、それぞれ減算器３４、３６へ出力する。
【００１７】
減算器３２は、上位コントローラ（図示せず）から速度指令ωｒ＊を受け、速度検出器２４から回転速度ωｒを受ける。減算器３２は、速度指令ωｒ＊から回転速度ωｒを減算して、速度指令ωｒ＊と回転速度ωｒとの速度偏差ｅｗを求めて速度制御器３３へ出力する。速度制御器３３は、速度偏差ｅｗが０になるようにＰＩ制御して、ＰＩ制御の結果としてｑ軸電流成分ｉｑ’をｑ軸電圧リミッタ４２へ出力する。
【００１８】
減算器３４は、後述のｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄを減算器９０７から受け、ｄ軸電流ｉｄを３相２相座標変換器２９から受ける。減算器３４は、ｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄからｄ軸電流ｉｄを減算して、ｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄとｄ軸電流ｉｄとの電流偏差ｅｉｄを求めてｄ軸電流制御器３５へ出力する。ｄ軸電流制御器３５は、電流偏差ｅｉｄが０になるようにＰＩ制御して、ＰＩ制御の結果としてｄ軸電圧成分Ｖｄ’をｄ軸電圧リミッタ４３へ出力する。
【００１９】
減算器３６は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をｑ軸電流リミッタ４２から受け、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受ける。減算器３６は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流ｉｑを減算して、ｑ軸電流指令ｉｑ＊とｑ軸電流ｉｑとの電流偏差ｅｉｑを求めてｑ軸電流制御器３７へ出力する。ｑ軸電流制御器３７は、電流偏差ｅｉｑが０になるようにＰＩ制御して、ＰＩ制御の結果としてｑ軸電圧成分Ｖｑ’をｑ軸電圧リミッタ４４へ出力する。
【００２０】
２相３相座標変換器３８は、ｄｑ軸座標の位相角θに基づいて、ｄｑ軸座標系（回転座標系）における電圧ベクトル（Ｖｄ＊，Ｖｑ＊）をＵＶＷ軸座標系（固定座標系）における電圧ベクトル（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）へ座標変換する。すなわち、２相３相座標変換器３８は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、それぞれｄ軸電圧リミッタ４３及びｑ軸電圧リミッタ４４から受ける。２相３相座標変換器３８は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とを３相交流座標上の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換してＰＷＭインバータ２２へ電圧指令として出力する。
【００２１】
ｑ軸電流リミッタ４２は、速度制御器３３から出力されるｑ軸電流成分ｉｑ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸電流指令ｉｑ＊として出力する。ｄ軸電圧リミッタ４３は、ｄ軸電流制御器３５から出力されるｄ軸電圧成分Ｖｄ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｄ軸電圧指令Ｖｄ＊として出力する。ｑ軸電圧リミッタ４４は、ｑ軸電流制御器３７から出力されるｑ軸電圧成分Ｖｑ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸電圧指令Ｖｑ＊として出力する。
【００２２】
減算器２は、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’をｑ軸電流制御器３７から受け、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊をｑ軸電圧リミッタ４４から受ける。すなわち、減算器２は、ｑ軸電圧リミッタ４４の入出力の値を受ける。減算器２は、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’からｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を減算して、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊との偏差をｑ軸電圧飽和量ΔＶｑとして求めて積分器９０４へ出力する。積分器９０４は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを保持しながら積分し、積分結果として保持されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑ’をｄ軸電流指令修正器９０５へ出力する。
【００２３】
ｄ軸電流指令修正器９０５は、保持されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑ’を積分器９０４から受け、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを回転角速度演算器４０から受ける。ｄ軸電流指令修正器９０５は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑ’とｄｑ軸座標の回転角速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めて減算器９０７へ出力する。
【００２４】
ｄ軸電流指令生成部４６は、任意のｄ軸電流指令ｉｄ＊を生成して減算器９０７へ出力する。減算器９０７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊をｄ軸電流指令生成部４６から受け、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄをｄ軸電流指令修正器９０５から受ける。減算器９０７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊からｄ軸電流指令修正量Δｉｄを減算してｄ軸電流指令ｉｄ＊を修正し、修正結果としてｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄを減算器３４へ出力する。
【００２５】
次に、基本の形態にかかる速度制御装置９００の動作について図１２及び図１３を用いて説明する。以下の速度制御装置９００の動作の説明では、速度検出器２４により検出される回転速度ωｒを、モータの電気的な角速度を表すものとしてωｒｅと表すことにする。
【００２６】
交流電動機（永久磁石型同期式電動機）ＰＭのベクトル制御において、ｄ軸（磁束軸）電圧指令Ｖｄ’およびｑ軸（トルク軸）電圧指令Ｖｑ’は、ベクトル制御の電圧方程式より次の数式１、数式２で表される。
【００２７】
Ｖｄ’＝（Ｒ＋ｓＬｄ）ｉｄ−ωｒｅＬｑｉｑ・・・数式１
【００２８】
Ｖｑ’＝（Ｒ＋ｓＬｑ）ｉｑ＋ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）・・・数式２
【００２９】
数式１、２において、Ｖｑ’はｑ軸電圧指令（モータ印加電圧）である。Ｒはモータ電機子抵抗である。sはラプラス演算子（微分相当≒過渡成分）である。Ｌｑはｑ軸インダクタンス（ｑ軸モータ電機子インダクタンス）である。ｉｑはｑ軸電流（ｑ軸モータ電流）である。ωreは交流電動機ＰＭにおける回転子の電気的な回転速度（モータ電機角速度）である。φは磁束鎖交数である。Ｌｄはｄ軸インダクタンス（ｄ軸モータ電機子インダクタンス）である。ｉｄはｄ軸電流（ｄ軸モータ電流）である。
【００３０】
図１２に示すように、インバータに供給される電圧には限りがあるのでその最大値をＶＭＡＸと設定するとｄ軸電圧指令Ｖｄ’およびｑ軸電圧指令Ｖｑ’は、それぞれｄ軸電圧リミットＶｄ＊Ｌｉｍおよびｑ軸電圧リミットＶｑ＊Ｌｉｍで制限される。すなわち、最大電圧とｄｑ軸電圧リミットとの関係は、次の数式３で表される。
【００３１】
√（（Ｖｄ＊Ｌｉｍ）２＋（Ｖｑ＊Ｌｉｍ）２）≦ＶＭＡＸ・・・数式３
【００３２】
このとき、電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊の制限は、次の数式４、数式５で表される。
【００３３】
ｉｆ Ｖｄ’≦Ｖｄ＊Ｌｉｍ
Ｖｄ＊＝Ｖｄ’
ｅｌｓｅ
Ｖｄ＊＝ｓｇｎ（Ｖｄ’）Ｖｄ＊Ｌｉｍ・・・数式４
【００３４】
ｉｆ Ｖｑ’≦Ｖｑ＊Ｌｉｍ
Ｖｑ＊＝Ｖｑ’
ｅｌｓｅ
Ｖｑ＊＝ｓｇｎ（Ｖｑ’）Ｖｑ＊Ｌｉｍ・・・数式５
【００３５】
高速回転時、回転角速度ωreが大きくなり電圧方程式（数式１、数式２）の右辺第２項が支配的になると、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊は、ｄ軸電圧リミットＶｄ＊Ｌｉｍおよびｑ軸電圧リミットＶｑ＊Ｌｉｍで制限されやすくなる。
【００３６】
この現象を一般に電圧飽和と言う。交流電動機ＰＭのベクトル制御において、電圧飽和が発生すると交流電動機ＰＭが振動的な応答となったり不安定となったりすることが一般に知られている。特に、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊はωreφ／Ｐｍの誘起電圧項があるため、高速回転になるほど電圧飽和しやすく、トルク不足なども生じるので電圧飽和対策を行う必要がある。
【００３７】
例えば、以下のような電圧飽和対策を行うことが考えられる。すなわち、交流電動機ＰＭが高速回転している場合、電圧方程式（数式１、数式２）の右辺第２項の絶対値が第１項の絶対値よりも十分大きいと仮定して、電圧方程式を次のように置き直す。すなわち、下記の数式６及び数式７のように仮定して、電圧方程式を下記の数式８及び数式９のように置き直す。
【００３８】
｜（Ｒ＋ｓＬｄ）ｉｄ｜＜＜｜−ωｒｅＬｑｉｑ｜・・・数式６
【００３９】
｜（Ｒ＋ｓＬｑ）ｉｑ｜＜＜｜ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）｜・・・数式７
【００４０】
Ｖｄ’＝−ωｒｅＬｑｉｑ・・・数式８
【００４１】
Ｖｑ’＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）・・・数式９
【００４２】
ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄは、ｄ軸電圧指令（ｄ軸電圧成分）Ｖｄ’からｄ軸電圧指令をリミッタで制限した値Ｖｄ＊を差引いたものであるから、次の数式１０が成り立つ。
【００４３】
ΔＶｄ＝Ｖｄ’−Ｖｄ＊・・・数式１０
【００４４】
このｄ軸電圧飽和量ΔＶｄに高速回転定常状態を想定したｄ軸電圧指令Ｖｄ’、すなわち数式８で表されるＶｄ’を代入すると、下記の数式１１となる。
【００４５】
ΔＶｄ＝−ωｒｅＬｑｉｑ−Ｖｄ＊・・・数式１１
【００４６】
このとき、電圧飽和対策の為、（ω、Ｌは操作できないので）ｑ軸電流ｉｑをΔｉｑで操作してｄ軸電圧飽和量ΔＶｄが０になるようにする。すなわち、下記の数式１２が成り立つようにｄ軸電流ｉｄをΔｉｄで操作する。
【００４７】
０＝−ωｒｅＬｑ（ｉｑ−Δｉｑ）−Ｖｄ＊・・・数式１２
【００４８】
ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄを０にする補正量Δｉｑを導出するため数式１２を展開して変形すると下記の数式１３になる。
【００４９】
−ωｒｅＬｑΔｉｑ＝−ωｒｅＬｑｉｑ−Ｖｄ＊・・・数式１３
【００５０】
高速回転定常状態を想定したｄ軸電圧指令は上記の数式８で表される通りであるから、数式１３に数式８を代入すると、下記の数式１４になる。
【００５１】
−ωｒｅＬｑΔｉｑ＝Ｖｄ’−Ｖｄ＊・・・数式１４
【００５２】
数式１４に数式１０を代入して整理すると、下記の数式１５になる。
【００５３】
Δｉｑ＝−ΔＶｄ／（ωｒｅＬｑ）・・・数式１５
【００５４】
数式１５により、ｑ軸電流指令ｉｑを補償する補正量を得られる。
【００５５】
また，ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑについても同様にして補正量を求める。すなわち，ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑは、下記の数式１６で示すように、ｑ軸電圧指令（ｑ軸電圧成分）Ｖｑ’とｑ軸電圧指令をリミッタで制限した後の値Ｖｑ＊の差で得られる。
【００５６】
ΔＶｑ＝Ｖｑ’−Ｖｑ＊・・・数式１６
【００５７】
このｑ軸電圧飽和量ΔＶｑに高速回転定常状態を想定したｑ軸電圧指令Ｖｑ’、すなわち数式９で表されるｑ軸電圧指令Ｖｑ’を与えると、下記の数式１７となる。
【００５８】
ΔＶｑ＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）−Ｖｑ＊・・・数式１７
【００５９】
このとき、電圧飽和対策の為、（ω、Ｌは操作できないので）ｄ軸電流ｉｄをΔｉｄで操作してｑ軸電圧飽和量ΔＶｑが０になるようにする。すなわち、下記の数式１８が成り立つようにｄ軸電流ｉｄをΔｉｄで操作する。
【００６０】
０＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄ（ｉｄ−Δｉｄ））−Ｖｑ＊・・・数式１８
【００６１】
ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを０にする補正量Δｉｄを導出するため数式１８を展開して変形すると下記の数式１９になる。
【００６２】
ωｒｅＬｄΔｉｄ＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）−Ｖｑ＊・・・数式１９
【００６３】
高速回転定常状態を想定したｑ軸電圧指令は上記の数式９で表される通りであるから、数式１９に数式９を代入すると、下記の数式２０になる。
【００６４】
ωｒｅＬｄΔｉｄ＝Ｖｑ’−Ｖｑ＊・・・数式２０
【００６５】
数式２０に数式１６を代入して整理すると、下記の数式２１になる。
【００６６】
Δｉｄ＝ΔＶｑ／（ωｒｅＬｄ）・・・数式２１
【００６７】
数式２１により、ｄ軸電流指令ｉｄを補償する補正量を得られる。
【００６８】
図１１に示すような基本の形態にかかる速度制御装置９００では、例えば数式２１で表されるｄ軸電流指令修正量Δｉｄを用いてｄ軸電流指令ｉｄ＊を補正（修正）する事で、電圧飽和による不安定やトルク不足を回避しようとしている。
【００６９】
基本の形態にかかる速度制御装置９００では、上記したように、高速回転時の定常運転を想定しているので、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を補正するために取得するｑ軸電圧飽和量ΔＶｑには、数式９に示されるように、高速回転数に起因した定常的な電圧飽和量のみが含まれるものとされている。すなわち、ｑ軸電流制御器３７から出力されるｑ軸電圧指令Ｖｑ’とｑ軸電圧リミッタから出力されるリミット後のｑ軸電圧指令Ｖｑ＊との差からｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを求めている。
【００７０】
ここで、ｑ軸電流制御器３７から出力されるｑ軸電圧指令Ｖｑ’は、一般的なＰＩ制御の場合、下記の数式２２で表される。
【００７１】
Ｖｑ’＝（Ｋｃｐ＋Ｋｃｉ／ｓ）（ｉｑ＊−ｉｑ）・・・数式２２
【００７２】
数式２２におけるｑ軸電流ｉｑは、電圧方程式（数式２）から求めることができるが、電圧方程式（数式２）は、変形すると、下記の数式２３のように過渡電圧項と定常電圧項とに分けられる。
【００７３】
Ｖｑ’＝｛ｓＬｑｉｑ｝＋｛Ｒｉｑ＋ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）｝・・・数式２３
【００７４】
数式２３における１つ目のカッコ｛｝内が過渡電圧項であり、２つ目のカッコ｛｝内が定常電圧項である。そのため、数式２３を変形して得るｑ軸電流ｉｑも数式２４に示すように過渡成分を含む形になる。
【００７５】
Ｖｑ’−ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）
ｉｑ＝──────────────────・・・数式２４
（Ｒ＋ｓＬｑ）
【００７６】
数式２４における分母のうちｓＬｑの部分が過渡成分になっている。すなわち、基本の形態にかかる速度制御装置９００では、数式２、９、１６、２１に示されるように、定常電圧成分と過渡電圧成分とを含むｑ軸電圧飽和量ΔＶｑに対して、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）を行っているものと考えられる。
【００７７】
しかし、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できないぐらい大きくなった場合、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）をｄ軸電流に対して行うと、この補正は、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償となりやすい。すなわち、過渡電圧成分をΔＶｑｔ、定常電圧成分ΔＶｑｓとすると、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑは下記の数式２５で表される。
【００７８】
ΔＶｑ＝ΔＶｑｔ＋ΔＶｑｓ・・・数式２５
【００７９】
数式２５においてｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分ΔＶｑｔの割合が無視できないぐらい大きくなった場合、数式２１に示すように、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを用いてｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めると、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄが過剰に大きくなるので、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償となりやすい。ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償が起こると、交流電動機のモータトルクが減衰する可能性がある。
【００８０】
例えば、図１３に示すように、モータ速度が変化する際（例えば、一点鎖線で囲った領域）において、ｑ軸電流ｉｑが減衰する傾向にある。このことは、モータ速度が変化する際に、交流電動機のモータトルクが減衰する傾向にあることを示している。
【００８１】
次に、実施の形態１にかかる速度制御装置１について図１を用いて説明する。以下では、基本の形態にかかる速度制御装置９００と異なる部分を中心に説明する。
【００８２】
速度制御装置１は、推定器６、補正部３、積分器４、ｄ軸電流指令修正器５、及び減算器７を備える。
【００８３】
推定器６は、ｄ軸電流ｉｄを３相２相座標変換器２９から受け、回転速度（モータ角速度）ωｒを速度検出器２４から受け、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’をｑ軸電流制御器３７から受ける。推定器６は、ｄ軸電流ｉｄ、回転速度ωｒ、及びｑ軸電圧成分Ｖｑ’に基づいて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定して補正部３へ出力する。
【００８４】
補正部３は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを減算器２から受け、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定器６から受ける。補正部３は、過渡電圧飽和量の影響が減少するように、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正する。例えば、補正部３は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算する。そして、補正部３は、補正されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓを積分器４へ出力する。
【００８５】
積分器４は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓを保持しながら積分し、積分されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓ’をｄ軸電流指令修正器５へ出力する。
【００８６】
ｄ軸電流指令修正器５は、積分されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓ’を積分器４から受け、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを回転角速度演算器４０から受ける。ｄ軸電流指令修正器５は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓ’とｄｑ軸座標の回転角速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めて減算器７へ出力する。
【００８７】
減算器７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊をｄ軸電流指令生成部４６から受け、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄをｄ軸電流指令修正器５から受ける。減算器７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊からｄ軸電流指令修正量Δｉｄを減算してｄ軸電流指令ｉｄ＊を修正し、修正結果としてｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄを減算器３４へ出力する。
【００８８】
次に、補正部３の構成について図２を用いて説明する。図２は、補正部３の構成を示す図である。
【００８９】
補正部３は、例えば、減算器３ａを有する。減算器３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを減算器２（図１参照）から受け、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定器６（図１参照）から受ける。減算器３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算し、減算結果をｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓとして積分器４（図１参照）へ出力する。
【００９０】
次に、推定器６の構成について図３を用いて説明する。図３は、推定器６の構成を示す図である。
【００９１】
推定器６は、乗除算器６ａ、乗算器６ｇ、加算器６ｂ、乗算器６ｃ、減算器６ｄ、リミット６ｅ、及び減算器６ｆを有する。乗除算器６ａは、磁束鎖交数φを極対数Ｐｍで割った値「φ／Ｐｍ」を求めて加算器６ｂへ出力する。乗算器６ｇは、ｄ軸電流ｉｄにｄ軸インダクタンスＬｄを乗算した値「ｉｄＬｄ」を求めて加算器６ｂへ出力する。加算器６ｂは、値「φ／Ｐｍ」と値「ｉｄＬｄ」とを加算した値「φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ」を乗算器６ｃへ出力する。乗算器６ｃは、値「φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ」に回転速度（モータ電気角速度）ωｒｅを乗算した値「ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ）」を減算器６ｄへ出力する。減算器６ｄは、ｑ軸電圧成分（トルク軸電圧指令）Ｖｑ’から値「ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ）」を減算した値「（Ｒ＋ｓＬｑ）ｉｑ」をｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’として求めてリミット６ｅ及び減算器６ｆへ出力する。リミット６ｅは、減算器６ｄから出力されるｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊として出力する。減算器６ｆは、ｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’からｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊を減算してｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを求めて出力する。
【００９２】
以上のように、実施の形態１では、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正する。これにより、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めるためのｑ軸電圧飽和量に対して過渡電圧飽和量の影響が減少するように補正できるので、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄが過剰に大きくなることを抑制でき、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償を抑制できる。この結果、交流電動機のモータトルクの減衰を低減できる。
【００９３】
例えば、図４に示すように、モータ速度が変化する際（例えば、一点鎖線で囲った領域）におけるｑ軸電流ｉｑの減衰は、過渡電圧飽和量で補正しない場合（図１３参照）に比べて、低減できる。これにより、モータ速度が変化する際に、交流電動機のモータトルクの減衰を低減できる。
【００９４】
また、実施の形態１では、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算することにより、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正する。これにより、補正部３を図２に示すように簡易な構成で実現できる。
【００９５】
なお、速度制御装置１００は、推定器６（図３参照）に代えて、図５に示すような推定器１０６を有していても良い。図５に示す推定器１０６は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をｑ軸電流リミッタ４２から受け、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に基づいてｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定して補正部３へ出力する。
【００９６】
具体的には、推定器１０６は、減算器１０６ａ、制御ゲイン１０６ｂ、リミット１０６ｃ、積分器１０６ｅ、及び減算器１０６ｄを有する。減算器１０６ａは、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流変化推定値Δｉｑを減算した値ｉｑ’を制御ゲイン１０６ｂへ出力する。制御ゲイン１０６ｂは、値ｉｑ’をゲイン（ωｃｃＬｑ）により増幅してその結果ｓＬｑｉｑをｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’としてリミット１０６ｃ及び減算器１０６ｄへ出力する。リミット１０６ｃは、制御ゲイン１０６ｂから出力されるｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊として減算器１０６ｄ及び積分器１０６ｅへ出力する。積分器１０６ｅは、ｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊を積分するとともに所定の係数（１／Ｌｑ）をかけてｑ軸電流変化推定値Δｉｑを求めて減算器１０６ａへ出力する。減算器１０６ｄは、ｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’からｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊を減算してｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを求めて出力する。
【００９７】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる速度制御装置２００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００９８】
実施の形態１では、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できないぐらい大きくなった場合を想定して、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算することにより、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正している。
【００９９】
一方、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合は、数式７に示されるように、ｑ軸インダクタンスＬｑに依存するものと考えられる。そこで、実施の形態２では、ｑ軸インダクタンスＬｑがどの程度大きいかに応じて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔによる補正量を可変にする。
【０１００】
具体的には、速度制御装置２００における補正部２０３は、図６に示すように、係数器２０３ｃ、乗算器２０３ｂ、及び減算器２０３ａを有する。
【０１０１】
係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの値に応じて係数Ｋの値を決定する。
【０１０２】
例えば、係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの複数の値と係数Ｋの複数の値とが対応付けられた係数テーブルを有している。例えば、係数器２０３ｃは、係数テーブルを参照することにより、ｑ軸インダクタンスＬｑがインダクタンス値Ｌｑ１である場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸インダクタンスＬｑがインダクタンス値Ｌｑ２（＜Ｌｑ１）である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定し、ｑ軸インダクタンスＬｑがインダクタンス値Ｌｑ３（＜Ｌｑ３）である場合、係数Ｋを値Ｋ３（＜Ｋ２，＞０）に決定する。
【０１０３】
あるいは、例えば、係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの閾値Ｌｑｔｈを有している。例えば、係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの値と閾値Ｌｑｔｈとを比較し、ｑ軸インダクタンスＬｑの値が閾値Ｌｑｔｈより大きい場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸インダクタンスＬｑの値が閾値Ｌｑｔｈ以下である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定する。
【０１０４】
乗算器２０３ｂは、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定器６から受け、係数Ｋを係数器２０３ｃから受ける。乗算器２０３ｂは、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔに係数Ｋを乗算し、その結果を補正量ＫΔＶｑｔとして減算器２０３ａへ出力する。
【０１０５】
減算器２０３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを減算器２（図１参照）から受け、補正量ＫΔＶｑｔを乗算器２０３ｂから受ける。減算器２０３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑから補正量ＫΔＶｑｔを減算する。
【０１０６】
以上のように、実施の形態２では、補正部２０３が、ｑ軸インダクタンスが第１のインダクタンス値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算し、ｑ軸インダクタンスが第１のインダクタンス値より小さい第２のインダクタンス値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算する。これにより、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合に応じて、補正量を可変にするので、補正に伴う誤差の影響を低減できる。この結果、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償をさらに抑制できる。
【０１０７】
なお、速度制御装置２００ｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率がどの程度大きいかに応じて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔによる補正量を可変にしてもよい。具体的には、速度制御装置２００ｉにおける補正部２０３ｉは、図７に示すように、演算部２０３ｄｉ、係数器２０３ｃｉ、乗算器２０３ｂ、及び減算器２０３ａを有する。
【０１０８】
演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受ける。演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率を演算してその演算結果ｓｉｑを係数器２０３ｃｉへ出力する。
【０１０９】
係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値に応じて係数Ｋの値を決定する。
【０１１０】
例えば、係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの複数の値と係数Ｋの複数の値とが対応付けられた係数テーブルを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、係数テーブルを参照することにより、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑが変化率ｓｉｑ１である場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑが変化率ｓｉｑ２（＜ｓｉｑ１）である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑが変化率ｓｉｑ３（＜ｓｉｑ２）である場合、係数Ｋを値Ｋ３（＜Ｋ２，＞０）に決定する。
【０１１１】
あるいは、例えば、係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの閾値ｓｉｑｔｈを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値と閾値ｓｉｑｔｈとを比較し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値が閾値ｓｉｑｔｈより大きい場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値が閾値ｓｉｑｔｈ以下である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定する。
【０１１２】
このように、補正部２０３ｉが、ｑ軸電流の時間的変化率が第１の変化率である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算し、ｑ軸電流の時間的変化率が第１の変化率より小さい第２の変化率である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量をｑ軸電圧飽和量から減算する。これによっても、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合に応じて、補正量を可変にするので、補正に伴う誤差の影響を低減できる。この結果、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償をさらに抑制できる。
【０１１３】
あるいは、速度制御装置２００ｉは、ｑ軸インダクタンスＬｑとｑ軸電流ｉｑの時間的変化率との積がどの程度大きいかに応じて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔによる補正量を可変にしてもよい。具体的には、速度制御装置２００ｉにおける補正部２０３ｉは、図７に示すように、演算部２０３ｄｉ、係数器２０３ｃｉ、乗算器２０３ｂ、及び減算器２０３ａを有する。
【０１１４】
演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受ける。演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率を演算し、さらにｑ軸インダクタンスＬｑとｑ軸電流ｉｑの時間的変化率との積を演算し、その演算結果ｓＬｑｉｑを係数器２０３ｃｉへ出力する。
【０１１５】
係数器２０３ｃｉは、ｑ軸インダクタンスＬｑとｑ軸電流ｉｑの時間的変化率との積ｓＬｑｉｑの値に応じて係数Ｋの値を決定する。
【０１１６】
例えば、係数器２０３ｃｉは、積ｓＬｑｉｑの複数の値と係数Ｋの複数の値とが対応付けられた係数テーブルを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、係数テーブルを参照することにより、積ｓＬｑｉｑが値ｓＬｑ１ｉｑ１である場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、積ｓＬｑｉｑが値ｓＬｑ２ｉｑ２（＜ｓＬｑ１ｉｑ１）である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定し、積ｓＬｑｉｑが値ｓＬｑ３ｉｑ３（＜ｓＬｑ２ｉｑ２）である場合、係数Ｋを値Ｋ３（＜Ｋ２，＞０）に決定する。
【０１１７】
あるいは、例えば、係数器２０３ｃｉは、積ｓＬｑｉｑの閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、積ｓＬｑｉｑの値と閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈとを比較し、積ｓＬｑｉｑの値が閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈより大きい場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、積ｓＬｑｉｑの値が閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈ以下である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定する。
【０１１８】
このように、補正部２０３ｉが、ｑ軸インダクタンスとｑ軸電流の時間的変化率との積が第１の値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算し、ｑ軸インダクタンスとｑ軸電流の時間的変化率との積が第１の値より小さい第２の値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量をｑ軸電圧飽和量から減算する。これによっても、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合に応じて、補正量を可変にするので、補正に伴う誤差の影響を低減できる。この結果、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償をさらに抑制できる。
【０１１９】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる速度制御装置３００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【０１２０】
実施の形態１では、ｑ軸電圧の変動量が大きいことから、ｑ軸電圧の飽和量に基づいてｄ軸電流を修正（補正）する場合について着目し、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正している。
【０１２１】
一方、ｑ軸電圧ほどではないにしてもｄ軸電圧も変動している。そこで、実施の形態３では、ｄ軸電圧の飽和量に基づいてｑ軸電流を修正（補正）する場合についても、補正部３１３が、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄをｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔで補正するようにする。
【０１２２】
具体的には、速度制御装置３００は、推定器３１６、補正部３１３、積分器３１４、ｑ軸電流指令修正器３１５、及び減算器３１７を備える。
【０１２３】
推定器３１６は、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受け、回転速度（モータ電気角速度）ωｒを速度検出器２４から受け、ｄ軸電圧成分Ｖｄ’をｄ軸電流制御器３５から受ける。推定器３１６は、ｑ軸電流ｉｑ、回転速度ωｒ、及びｄ軸電圧成分Ｖｄ’に基づいて、ｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔを推定して補正部３１３へ出力する。
【０１２４】
補正部３１３は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄを減算器３１２から受け、ｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔを推定器３１６から受ける。補正部３１３は、過渡電圧飽和量の影響が減少するように、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄをｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔで補正する。例えば、補正部３１３は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄからｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔを減算する。そして、補正部３１３は、補正されたｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓを積分器３１４へ出力する。
【０１２５】
積分器３１４は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓを保持しながら積分し、積分されたｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓ’をｑ軸電流指令修正器３１５へ出力する。
【０１２６】
ｑ軸電流指令修正器３１５は、積分されたｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓ’を積分器３１４から受け、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを回転角速度演算器４０から受ける。ｑ軸電流指令修正器３１５は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓ’とｄｑ軸座標の回転角速度ωとに基づいて、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑを求めて減算器３１７へ出力する。
【０１２７】
減算器３１７は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をｑ軸電流リミッタ４２から受け、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑをｑ軸電流指令修正器３１５から受ける。減算器３１７は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流指令修正量Δｉｑを減算してｑ軸電流指令ｉｑ＊を修正し、修正結果としてｑ軸電流修正指令ｉｑ＊ｃｍｄを減算器３６へ出力する。
【０１２８】
以上のように、実施の形態３では、補正部３１３が、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄをｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔで補正する。これにより、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑを求めるためのｄ軸電圧飽和量に対して過渡電圧飽和量の影響が減少するように補正できるので、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑが過剰に大きくなることを抑制でき、ｑ軸電流（トルク軸電流）の過補償を抑制できる。この結果、交流電動機のモータトルクの減衰をさらに低減できる。
【０１２９】
なお、補正部３１３の内部構成は、実施の形態１と同様でもよいし、実施の形態２と同様でも良い。また、推定器３１６の内部構成は、図９に示す構成でもよいし、図１０に示す構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明にかかる速度制御装置は、交流電動機の速度の制御に有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１００、２００、２００ｉ、３００、９００ 速度制御装置
２ 減算器
３、２０３、２０３ｉ 補正部
４、９０４ 積分器
５、９０５ ｄ軸電流指令修正器
６、１０６ 推定器
７、９０７ 減算器
３１２ 減算器
３１３ 補正部
３１４ 積分器
３１５ ｑ軸電流指令修正器
３１６ 推定器
３１７ 減算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電動機の速度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、交流電動機の速度制御装置において、ｑ軸電流制御器からｑ軸電圧成分がｑ軸電圧リミッタへ出力される場合に、ｑ軸電圧リミッタの入出力の値を減算器に通してその偏差としてｑ軸電圧飽和量を求め、ｑ軸電圧飽和量からｄ軸電流指令修正量を求めてｄ軸電流を修正することが記載されている。これにより、特許文献１によれば、交流電動機において速度が高速回転となった場合でも、回転数に比例して増加する定常的な誘起電圧飽和の発生を抑えることができるので、交流電動機の制御の安定性を向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５０７４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の速度制御装置では、定常的な誘起電圧飽和を抑制するために、ｑ軸電圧リミッタの入出力の値の偏差として求めたｑ軸電圧飽和量の全てを用いてｄ軸電流指令修正量を求めている。すなわち、定常電圧成分と過渡電圧成分とを含むｑ軸電圧飽和量に対して、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）を行っているものと考えられる。
【０００５】
しかし、ｑ軸電圧飽和量における過渡電圧成分の割合が無視できないぐらい大きくなった場合、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）をｄ軸電流に対して行うと、この補正は、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償となりやすい。ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償が起こると、交流電動機のモータトルクが減衰する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、磁束軸電流の過補償を抑制できる交流電動機の速度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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる交流電動機の速度制御装置は、交流電動機の電流を回転する直交２軸座標上の２つの成分である磁束軸電流とトルク軸電流とに分けてそれぞれを比例積分制御する電流制御器を有する交流電動機の速度制御装置であって、トルク軸電流を比例積分制御するトルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分を所定の値以下になるように制限するトルク軸電圧リミッタと、前記トルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分と前記トルク軸電圧リミッタから出力されるトルク軸電圧指令とからトルク軸電圧飽和量を求める第１の減算器と、前記求められたトルク軸電圧飽和量を、推定器により推定されたトルク軸過渡電圧飽和量で補正する補正部と、前記補正されたトルク軸電圧飽和量を保持する第１の積分器と、前記保持されたトルク軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とから磁束軸電流指令修正量を求めて出力する磁束軸電流指令修正器と、磁束軸電流指令から前記磁束軸電流指令修正量を減算し磁束軸電流指令修正指令を求めて出力する第２の減算器とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁束軸電流指令修正量を求めるためのトルク軸電圧飽和量に対して過渡電圧飽和量の影響が減少するように補正できるので、磁束軸電流指令修正量が過剰に大きくなることを抑制でき、磁束軸電流の過補償を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる速度制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における補正部の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における推定器の構成を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１による効果を説明するための図である。
【図５】図５は、実施の形態１の変形例における推定器の構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２における補正部の構成を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２の変形例における補正部の構成を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかる速度制御装置の構成を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態３における推定器の構成を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態３における推定器の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、基本の形態にかかる速度制御装置の構成を示す図である。
【図１２】図１２は、基本の形態にかかる速度制御装置の動作を示す図である。
【図１３】図１３は、基本の形態にかかる速度制御装置の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかる速度制御装置の実施の形態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。
【００１１】
実施の形態１．
まず、実施の形態１にかかる速度制御装置について説明する前に、実施の形態１にかかる速度制御装置に対する基本の形態について説明する。基本の形態にかかる速度制御装置９００の構成について図１１を用いて説明する。
【００１２】
速度制御装置９００は、永久磁石型の同期式の交流電動機（以下、単に交流電動機とする）ＰＭの電流（すなわち、巻線電流）を制御することにより、交流電動機ＰＭ内の固定子に対する回転子の回転速度を制御する。速度制御装置９００は、交流電動機ＰＭの電流を制御する際に、交流電動機ＰＭの電流を、回転する直交２軸座標（以下、ｄｑ軸座標とする）上の成分である磁束軸（以下、ｄ軸とする）成分とトルク軸（以下、ｑ軸とする）成分とに分解して、それぞれ制御するベクトル制御を行う。
【００１３】
具体的には、速度制御装置９００は以下の構成要素を有する。
【００１４】
ＰＷＭインバータ２２は、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて交流電動機ＰＭに電力を供給する。すなわち、ＰＷＭインバータ２２は、電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づき直流電力を交流電力に変換して、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを含む交流電力を交流電動機ＰＭへ供給する。電流検出器２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、それぞれ交流電動機ＰＭのＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを検出して３相２相座標変換器２９へ供給する。
【００１５】
速度検出器２４は、交流電動機ＰＭ内における回転子の回転速度ωｒを検出する。座標回転角速度演算器４０は、速度検出器２４により検出された回転速度ωｒに係数をかけて、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを演算して積分器２８及びｄ軸電流指令修正器９０５へ供給する。積分器２８は、回転角速度ωを積分してｄｑ軸座標の位相角θを求めて３相２相座標変換器２９及び２相３相座標変換器３８へ供給する。
【００１６】
３相２相座標変換器２９は、ｄｑ軸座標の位相角θに基づいて、ＵＶＷ軸座標系（固定座標系）における電流ベクトル（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）をｄｑ軸座標系（回転座標系）における電流ベクトル（ｉｄ，ｉｑ）へ座標変換する。すなわち、３相２相座標変換器２９は、電流検出器２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗをｄｑ軸座標上のｄ軸電流（ｄ相電流）ｉｄとｑ軸電流（ｑ相電流）ｉｑとに分解して、それぞれ減算器３４、３６へ出力する。
【００１７】
減算器３２は、上位コントローラ（図示せず）から速度指令ωｒ＊を受け、速度検出器２４から回転速度ωｒを受ける。減算器３２は、速度指令ωｒ＊から回転速度ωｒを減算して、速度指令ωｒ＊と回転速度ωｒとの速度偏差ｅｗを求めて速度制御器３３へ出力する。速度制御器３３は、速度偏差ｅｗが０になるようにＰＩ制御して、ＰＩ制御の結果としてｑ軸電流成分ｉｑ’をｑ軸電圧リミッタ４２へ出力する。
【００１８】
減算器３４は、後述のｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄを減算器９０７から受け、ｄ軸電流ｉｄを３相２相座標変換器２９から受ける。減算器３４は、ｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄからｄ軸電流ｉｄを減算して、ｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄとｄ軸電流ｉｄとの電流偏差ｅｉｄを求めてｄ軸電流制御器３５へ出力する。ｄ軸電流制御器３５は、電流偏差ｅｉｄが０になるようにＰＩ制御して、ＰＩ制御の結果としてｄ軸電圧成分Ｖｄ’をｄ軸電圧リミッタ４３へ出力する。
【００１９】
減算器３６は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をｑ軸電流リミッタ４２から受け、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受ける。減算器３６は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流ｉｑを減算して、ｑ軸電流指令ｉｑ＊とｑ軸電流ｉｑとの電流偏差ｅｉｑを求めてｑ軸電流制御器３７へ出力する。ｑ軸電流制御器３７は、電流偏差ｅｉｑが０になるようにＰＩ制御して、ＰＩ制御の結果としてｑ軸電圧成分Ｖｑ’をｑ軸電圧リミッタ４４へ出力する。
【００２０】
２相３相座標変換器３８は、ｄｑ軸座標の位相角θに基づいて、ｄｑ軸座標系（回転座標系）における電圧ベクトル（Ｖｄ＊，Ｖｑ＊）をＵＶＷ軸座標系（固定座標系）における電圧ベクトル（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）へ座標変換する。すなわち、２相３相座標変換器３８は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を、それぞれｄ軸電圧リミッタ４３及びｑ軸電圧リミッタ４４から受ける。２相３相座標変換器３８は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とを３相交流座標上の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換してＰＷＭインバータ２２へ電圧指令として出力する。
【００２１】
ｑ軸電流リミッタ４２は、速度制御器３３から出力されるｑ軸電流成分ｉｑ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸電流指令ｉｑ＊として出力する。ｄ軸電圧リミッタ４３は、ｄ軸電流制御器３５から出力されるｄ軸電圧成分Ｖｄ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｄ軸電圧指令Ｖｄ＊として出力する。ｑ軸電圧リミッタ４４は、ｑ軸電流制御器３７から出力されるｑ軸電圧成分Ｖｑ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸電圧指令Ｖｑ＊として出力する。
【００２２】
減算器２は、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’をｑ軸電流制御器３７から受け、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊をｑ軸電圧リミッタ４４から受ける。すなわち、減算器２は、ｑ軸電圧リミッタ４４の入出力の値を受ける。減算器２は、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’からｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を減算して、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’とｑ軸電圧指令Ｖｑ＊との偏差をｑ軸電圧飽和量ΔＶｑとして求めて積分器９０４へ出力する。積分器９０４は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを保持しながら積分し、積分結果として保持されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑ’をｄ軸電流指令修正器９０５へ出力する。
【００２３】
ｄ軸電流指令修正器９０５は、保持されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑ’を積分器９０４から受け、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを回転角速度演算器４０から受ける。ｄ軸電流指令修正器９０５は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑ’とｄｑ軸座標の回転角速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めて減算器９０７へ出力する。
【００２４】
ｄ軸電流指令生成部４６は、任意のｄ軸電流指令ｉｄ＊を生成して減算器９０７へ出力する。減算器９０７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊をｄ軸電流指令生成部４６から受け、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄをｄ軸電流指令修正器９０５から受ける。減算器９０７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊からｄ軸電流指令修正量Δｉｄを減算してｄ軸電流指令ｉｄ＊を修正し、修正結果としてｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄを減算器３４へ出力する。
【００２５】
次に、基本の形態にかかる速度制御装置９００の動作について図１２及び図１３を用いて説明する。以下の速度制御装置９００の動作の説明では、速度検出器２４により検出される回転速度ωｒを、モータの電気的な角速度を表すものとしてωｒｅと表すことにする。
【００２６】
交流電動機（永久磁石型同期式電動機）ＰＭのベクトル制御において、ｄ軸（磁束軸）電圧指令Ｖｄ’およびｑ軸（トルク軸）電圧指令Ｖｑ’は、ベクトル制御の電圧方程式より次の数式１、数式２で表される。
【００２７】
Ｖｄ’＝（Ｒ＋ｓＬｄ）ｉｄ−ωｒｅＬｑｉｑ・・・数式１
【００２８】
Ｖｑ’＝（Ｒ＋ｓＬｑ）ｉｑ＋ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）・・・数式２
【００２９】
数式１、２において、Ｖｑ’はｑ軸電圧指令（モータ印加電圧）である。Ｒはモータ電機子抵抗である。sはラプラス演算子（微分相当≒過渡成分）である。Ｌｑはｑ軸インダクタンス（ｑ軸モータ電機子インダクタンス）である。ｉｑはｑ軸電流（ｑ軸モータ電流）である。ωreは交流電動機ＰＭにおける回転子の電気的な回転速度（モータ電機角速度）である。φは磁束鎖交数である。Ｌｄはｄ軸インダクタンス（ｄ軸モータ電機子インダクタンス）である。ｉｄはｄ軸電流（ｄ軸モータ電流）である。
【００３０】
図１２に示すように、インバータに供給される電圧には限りがあるのでその最大値をＶＭＡＸと設定するとｄ軸電圧指令Ｖｄ’およびｑ軸電圧指令Ｖｑ’は、それぞれｄ軸電圧リミットＶｄ＊Ｌｉｍおよびｑ軸電圧リミットＶｑ＊Ｌｉｍで制限される。すなわち、最大電圧とｄｑ軸電圧リミットとの関係は、次の数式３で表される。
【００３１】
√（（Ｖｄ＊Ｌｉｍ）２＋（Ｖｑ＊Ｌｉｍ）２）≦ＶＭＡＸ・・・数式３
【００３２】
このとき、電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊の制限は、次の数式４、数式５で表される。
【００３３】
ｉｆ Ｖｄ’≦Ｖｄ＊Ｌｉｍ
Ｖｄ＊＝Ｖｄ’
ｅｌｓｅ
Ｖｄ＊＝ｓｇｎ（Ｖｄ’）Ｖｄ＊Ｌｉｍ・・・数式４
【００３４】
ｉｆ Ｖｑ’≦Ｖｑ＊Ｌｉｍ
Ｖｑ＊＝Ｖｑ’
ｅｌｓｅ
Ｖｑ＊＝ｓｇｎ（Ｖｑ’）Ｖｑ＊Ｌｉｍ・・・数式５
【００３５】
高速回転時、回転角速度ωreが大きくなり電圧方程式（数式１、数式２）の右辺第２項が支配的になると、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊は、ｄ軸電圧リミットＶｄ＊Ｌｉｍおよびｑ軸電圧リミットＶｑ＊Ｌｉｍで制限されやすくなる。
【００３６】
この現象を一般に電圧飽和と言う。交流電動機ＰＭのベクトル制御において、電圧飽和が発生すると交流電動機ＰＭが振動的な応答となったり不安定となったりすることが一般に知られている。特に、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊はωreφ／Ｐｍの誘起電圧項があるため、高速回転になるほど電圧飽和しやすく、トルク不足なども生じるので電圧飽和対策を行う必要がある。
【００３７】
例えば、以下のような電圧飽和対策を行うことが考えられる。すなわち、交流電動機ＰＭが高速回転している場合、電圧方程式（数式１、数式２）の右辺第２項の絶対値が第１項の絶対値よりも十分大きいと仮定して、電圧方程式を次のように置き直す。すなわち、下記の数式６及び数式７のように仮定して、電圧方程式を下記の数式８及び数式９のように置き直す。
【００３８】
｜（Ｒ＋ｓＬｄ）ｉｄ｜＜＜｜−ωｒｅＬｑｉｑ｜・・・数式６
【００３９】
｜（Ｒ＋ｓＬｑ）ｉｑ｜＜＜｜ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）｜・・・数式７
【００４０】
Ｖｄ’＝−ωｒｅＬｑｉｑ・・・数式８
【００４１】
Ｖｑ’＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）・・・数式９
【００４２】
ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄは、ｄ軸電圧指令（ｄ軸電圧成分）Ｖｄ’からｄ軸電圧指令をリミッタで制限した値Ｖｄ＊を差引いたものであるから、次の数式１０が成り立つ。
【００４３】
ΔＶｄ＝Ｖｄ’−Ｖｄ＊・・・数式１０
【００４４】
このｄ軸電圧飽和量ΔＶｄに高速回転定常状態を想定したｄ軸電圧指令Ｖｄ’、すなわち数式８で表されるＶｄ’を代入すると、下記の数式１１となる。
【００４５】
ΔＶｄ＝−ωｒｅＬｑｉｑ−Ｖｄ＊・・・数式１１
【００４６】
このとき、電圧飽和対策の為、（ω、Ｌは操作できないので）ｑ軸電流ｉｑをΔｉｑで操作してｄ軸電圧飽和量ΔＶｄが０になるようにする。すなわち、下記の数式１２が成り立つようにｄ軸電流ｉｄをΔｉｄで操作する。
【００４７】
０＝−ωｒｅＬｑ（ｉｑ−Δｉｑ）−Ｖｄ＊・・・数式１２
【００４８】
ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄを０にする補正量Δｉｑを導出するため数式１２を展開して変形すると下記の数式１３になる。
【００４９】
−ωｒｅＬｑΔｉｑ＝−ωｒｅＬｑｉｑ−Ｖｄ＊・・・数式１３
【００５０】
高速回転定常状態を想定したｄ軸電圧指令は上記の数式８で表される通りであるから、数式１３に数式８を代入すると、下記の数式１４になる。
【００５１】
−ωｒｅＬｑΔｉｑ＝Ｖｄ’−Ｖｄ＊・・・数式１４
【００５２】
数式１４に数式１０を代入して整理すると、下記の数式１５になる。
【００５３】
Δｉｑ＝−ΔＶｄ／（ωｒｅＬｑ）・・・数式１５
【００５４】
数式１５により、ｑ軸電流指令ｉｑを補償する補正量を得られる。
【００５５】
また，ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑについても同様にして補正量を求める。すなわち，ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑは、下記の数式１６で示すように、ｑ軸電圧指令（ｑ軸電圧成分）Ｖｑ’とｑ軸電圧指令をリミッタで制限した後の値Ｖｑ＊の差で得られる。
【００５６】
ΔＶｑ＝Ｖｑ’−Ｖｑ＊・・・数式１６
【００５７】
このｑ軸電圧飽和量ΔＶｑに高速回転定常状態を想定したｑ軸電圧指令Ｖｑ’、すなわち数式９で表されるｑ軸電圧指令Ｖｑ’を与えると、下記の数式１７となる。
【００５８】
ΔＶｑ＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）−Ｖｑ＊・・・数式１７
【００５９】
このとき、電圧飽和対策の為、（ω、Ｌは操作できないので）ｄ軸電流ｉｄをΔｉｄで操作してｑ軸電圧飽和量ΔＶｑが０になるようにする。すなわち、下記の数式１８が成り立つようにｄ軸電流ｉｄをΔｉｄで操作する。
【００６０】
０＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄ（ｉｄ−Δｉｄ））−Ｖｑ＊・・・数式１８
【００６１】
ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを０にする補正量Δｉｄを導出するため数式１８を展開して変形すると下記の数式１９になる。
【００６２】
ωｒｅＬｄΔｉｄ＝ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）−Ｖｑ＊・・・数式１９
【００６３】
高速回転定常状態を想定したｑ軸電圧指令は上記の数式９で表される通りであるから、数式１９に数式９を代入すると、下記の数式２０になる。
【００６４】
ωｒｅＬｄΔｉｄ＝Ｖｑ’−Ｖｑ＊・・・数式２０
【００６５】
数式２０に数式１６を代入して整理すると、下記の数式２１になる。
【００６６】
Δｉｄ＝ΔＶｑ／（ωｒｅＬｄ）・・・数式２１
【００６７】
数式２１により、ｄ軸電流指令ｉｄを補償する補正量を得られる。
【００６８】
図１１に示すような基本の形態にかかる速度制御装置９００では、例えば数式２１で表されるｄ軸電流指令修正量Δｉｄを用いてｄ軸電流指令ｉｄ＊を補正（修正）する事で、電圧飽和による不安定やトルク不足を回避しようとしている。
【００６９】
基本の形態にかかる速度制御装置９００では、上記したように、高速回転時の定常運転を想定しているので、ｄ軸電流指令ｉｄ＊を補正するために取得するｑ軸電圧飽和量ΔＶｑには、数式９に示されるように、高速回転数に起因した定常的な電圧飽和量のみが含まれるものとされている。すなわち、ｑ軸電流制御器３７から出力されるｑ軸電圧指令Ｖｑ’とｑ軸電圧リミッタから出力されるリミット後のｑ軸電圧指令Ｖｑ＊との差からｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを求めている。
【００７０】
ここで、ｑ軸電流制御器３７から出力されるｑ軸電圧指令Ｖｑ’は、一般的なＰＩ制御の場合、下記の数式２２で表される。
【００７１】
Ｖｑ’＝（Ｋｃｐ＋Ｋｃｉ／ｓ）（ｉｑ＊−ｉｑ）・・・数式２２
【００７２】
数式２２におけるｑ軸電流ｉｑは、電圧方程式（数式２）から求めることができるが、電圧方程式（数式２）は、変形すると、下記の数式２３のように過渡電圧項と定常電圧項とに分けられる。
【００７３】
Ｖｑ’＝｛ｓＬｑｉｑ｝＋｛Ｒｉｑ＋ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）｝・・・数式２３
【００７４】
数式２３における１つ目のカッコ｛｝内が過渡電圧項であり、２つ目のカッコ｛｝内が定常電圧項である。そのため、数式２３を変形して得るｑ軸電流ｉｑも数式２４に示すように過渡成分を含む形になる。
【００７５】
Ｖｑ’−ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋Ｌｄｉｄ）
ｉｑ＝──────────────────・・・数式２４
（Ｒ＋ｓＬｑ）
【００７６】
数式２４における分母のうちｓＬｑの部分が過渡成分になっている。すなわち、基本の形態にかかる速度制御装置９００では、数式２、９、１６、２１に示されるように、定常電圧成分と過渡電圧成分とを含むｑ軸電圧飽和量ΔＶｑに対して、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）を行っているものと考えられる。
【００７７】
しかし、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できないぐらい大きくなった場合、過渡電圧成分が十分小さいと仮定した修正（補正）をｄ軸電流に対して行うと、この補正は、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償となりやすい。すなわち、過渡電圧成分をΔＶｑｔ、定常電圧成分ΔＶｑｓとすると、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑは下記の数式２５で表される。
【００７８】
ΔＶｑ＝ΔＶｑｔ＋ΔＶｑｓ・・・数式２５
【００７９】
数式２５においてｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分ΔＶｑｔの割合が無視できないぐらい大きくなった場合、数式２１に示すように、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを用いてｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めると、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄが過剰に大きくなるので、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償となりやすい。ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償が起こると、交流電動機のモータトルクが減衰する可能性がある。
【００８０】
例えば、図１３に示すように、モータ速度が変化する際（例えば、一点鎖線で囲った領域）において、ｑ軸電流ｉｑが減衰する傾向にある。このことは、モータ速度が変化する際に、交流電動機のモータトルクが減衰する傾向にあることを示している。
【００８１】
次に、実施の形態１にかかる速度制御装置１について図１を用いて説明する。以下では、基本の形態にかかる速度制御装置９００と異なる部分を中心に説明する。
【００８２】
速度制御装置１は、推定器６、補正部３、積分器４、ｄ軸電流指令修正器５、及び減算器７を備える。
【００８３】
推定器６は、ｄ軸電流ｉｄを３相２相座標変換器２９から受け、回転速度（モータ角速度）ωｒを速度検出器２４から受け、ｑ軸電圧成分Ｖｑ’をｑ軸電流制御器３７から受ける。推定器６は、ｄ軸電流ｉｄ、回転速度ωｒ、及びｑ軸電圧成分Ｖｑ’に基づいて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定して補正部３へ出力する。
【００８４】
補正部３は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを減算器２から受け、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定器６から受ける。補正部３は、過渡電圧飽和量の影響が減少するように、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正する。例えば、補正部３は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算する。そして、補正部３は、補正されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓを積分器４へ出力する。
【００８５】
積分器４は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓを保持しながら積分し、積分されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓ’をｄ軸電流指令修正器５へ出力する。
【００８６】
ｄ軸電流指令修正器５は、積分されたｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓ’を積分器４から受け、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを回転角速度演算器４０から受ける。ｄ軸電流指令修正器５は、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓ’とｄｑ軸座標の回転角速度ωとに基づいて、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めて減算器７へ出力する。
【００８７】
減算器７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊をｄ軸電流指令生成部４６から受け、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄをｄ軸電流指令修正器５から受ける。減算器７は、ｄ軸電流指令ｉｄ＊からｄ軸電流指令修正量Δｉｄを減算してｄ軸電流指令ｉｄ＊を修正し、修正結果としてｄ軸電流修正指令ｉｄ＊ｃｍｄを減算器３４へ出力する。
【００８８】
次に、補正部３の構成について図２を用いて説明する。図２は、補正部３の構成を示す図である。
【００８９】
補正部３は、例えば、減算器３ａを有する。減算器３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを減算器２（図１参照）から受け、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定器６（図１参照）から受ける。減算器３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算し、減算結果をｑ軸電圧飽和量ΔＶｑｓとして積分器４（図１参照）へ出力する。
【００９０】
次に、推定器６の構成について図３を用いて説明する。図３は、推定器６の構成を示す図である。
【００９１】
推定器６は、乗除算器６ａ、乗算器６ｇ、加算器６ｂ、乗算器６ｃ、減算器６ｄ、リミット６ｅ、及び減算器６ｆを有する。乗除算器６ａは、磁束鎖交数φを極対数Ｐｍで割った値「φ／Ｐｍ」を求めて加算器６ｂへ出力する。乗算器６ｇは、ｄ軸電流ｉｄにｄ軸インダクタンスＬｄを乗算した値「ｉｄＬｄ」を求めて加算器６ｂへ出力する。加算器６ｂは、値「φ／Ｐｍ」と値「ｉｄＬｄ」とを加算した値「φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ」を乗算器６ｃへ出力する。乗算器６ｃは、値「φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ」に回転速度（モータ電気角速度）ωｒｅを乗算した値「ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ）」を減算器６ｄへ出力する。減算器６ｄは、ｑ軸電圧成分（トルク軸電圧指令）Ｖｑ’から値「ωｒｅ（φ／Ｐｍ＋ｉｄＬｄ）」を減算した値「（Ｒ＋ｓＬｑ）ｉｑ」をｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’として求めてリミット６ｅ及び減算器６ｆへ出力する。リミット６ｅは、減算器６ｄから出力されるｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊として出力する。減算器６ｆは、ｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’からｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊を減算してｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを求めて出力する。
【００９２】
以上のように、実施の形態１では、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正する。これにより、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄを求めるためのｑ軸電圧飽和量に対して過渡電圧飽和量の影響が減少するように補正できるので、ｄ軸電流指令修正量Δｉｄが過剰に大きくなることを抑制でき、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償を抑制できる。この結果、交流電動機のモータトルクの減衰を低減できる。
【００９３】
例えば、図４に示すように、モータ速度が変化する際（例えば、一点鎖線で囲った領域）におけるｑ軸電流ｉｑの減衰は、過渡電圧飽和量で補正しない場合（図１３参照）に比べて、低減できる。これにより、モータ速度が変化する際に、交流電動機のモータトルクの減衰を低減できる。
【００９４】
また、実施の形態１では、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算することにより、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正する。これにより、補正部３を図２に示すように簡易な構成で実現できる。
【００９５】
なお、速度制御装置１００は、推定器６（図３参照）に代えて、図５に示すような推定器１０６を有していても良い。図５に示す推定器１０６は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をｑ軸電流リミッタ４２から受け、ｑ軸電流指令ｉｑ＊に基づいてｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定して補正部３へ出力する。
【００９６】
具体的には、推定器１０６は、減算器１０６ａ、制御ゲイン１０６ｂ、リミット１０６ｃ、積分器１０６ｅ、及び減算器１０６ｄを有する。減算器１０６ａは、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流変化推定値Δｉｑを減算した値ｉｑ’を制御ゲイン１０６ｂへ出力する。制御ゲイン１０６ｂは、値ｉｑ’をゲイン（ωｃｃＬｑ）により増幅してその結果ｓＬｑｉｑをｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’としてリミット１０６ｃ及び減算器１０６ｄへ出力する。リミット１０６ｃは、制御ゲイン１０６ｂから出力されるｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’を所定の範囲内に制限し、その結果をｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊として減算器１０６ｄ及び積分器１０６ｅへ出力する。積分器１０６ｅは、ｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊を積分するとともに所定の係数（１／Ｌｑ）をかけてｑ軸電流変化推定値Δｉｑを求めて減算器１０６ａへ出力する。減算器１０６ｄは、ｑ軸過渡電圧Ｖｑｓ’からｑ軸過渡電圧指令Ｖｑｓ＊を減算してｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを求めて出力する。
【００９７】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる速度制御装置２００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００９８】
実施の形態１では、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できないぐらい大きくなった場合を想定して、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑからｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを減算することにより、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正している。
【００９９】
一方、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合は、数式７に示されるように、ｑ軸インダクタンスＬｑに依存するものと考えられる。そこで、実施の形態２では、ｑ軸インダクタンスＬｑがどの程度大きいかに応じて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔによる補正量を可変にする。
【０１００】
具体的には、速度制御装置２００における補正部２０３は、図６に示すように、係数器２０３ｃ、乗算器２０３ｂ、及び減算器２０３ａを有する。
【０１０１】
係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの値に応じて係数Ｋの値を決定する。
【０１０２】
例えば、係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの複数の値と係数Ｋの複数の値とが対応付けられた係数テーブルを有している。例えば、係数器２０３ｃは、係数テーブルを参照することにより、ｑ軸インダクタンスＬｑがインダクタンス値Ｌｑ１である場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸インダクタンスＬｑがインダクタンス値Ｌｑ２（＜Ｌｑ１）である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定し、ｑ軸インダクタンスＬｑがインダクタンス値Ｌｑ３（＜Ｌｑ３）である場合、係数Ｋを値Ｋ３（＜Ｋ２，＞０）に決定する。
【０１０３】
あるいは、例えば、係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの閾値Ｌｑｔｈを有している。例えば、係数器２０３ｃは、ｑ軸インダクタンスＬｑの値と閾値Ｌｑｔｈとを比較し、ｑ軸インダクタンスＬｑの値が閾値Ｌｑｔｈより大きい場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸インダクタンスＬｑの値が閾値Ｌｑｔｈ以下である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定する。
【０１０４】
乗算器２０３ｂは、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔを推定器６から受け、係数Ｋを係数器２０３ｃから受ける。乗算器２０３ｂは、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔに係数Ｋを乗算し、その結果を補正量ＫΔＶｑｔとして減算器２０３ａへ出力する。
【０１０５】
減算器２０３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑを減算器２（図１参照）から受け、補正量ＫΔＶｑｔを乗算器２０３ｂから受ける。減算器２０３ａは、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑから補正量ＫΔＶｑｔを減算する。
【０１０６】
以上のように、実施の形態２では、補正部２０３が、ｑ軸インダクタンスが第１のインダクタンス値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算し、ｑ軸インダクタンスが第１のインダクタンス値より小さい第２のインダクタンス値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算する。これにより、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合に応じて、補正量を可変にするので、補正に伴う誤差の影響を低減できる。この結果、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償をさらに抑制できる。
【０１０７】
なお、速度制御装置２００ｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率がどの程度大きいかに応じて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔによる補正量を可変にしてもよい。具体的には、速度制御装置２００ｉにおける補正部２０３ｉは、図７に示すように、演算部２０３ｄｉ、係数器２０３ｃｉ、乗算器２０３ｂ、及び減算器２０３ａを有する。
【０１０８】
演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受ける。演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率を演算してその演算結果ｓｉｑを係数器２０３ｃｉへ出力する。
【０１０９】
係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値に応じて係数Ｋの値を決定する。
【０１１０】
例えば、係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの複数の値と係数Ｋの複数の値とが対応付けられた係数テーブルを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、係数テーブルを参照することにより、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑが変化率ｓｉｑ１である場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑが変化率ｓｉｑ２（＜ｓｉｑ１）である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑが変化率ｓｉｑ３（＜ｓｉｑ２）である場合、係数Ｋを値Ｋ３（＜Ｋ２，＞０）に決定する。
【０１１１】
あるいは、例えば、係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの閾値ｓｉｑｔｈを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値と閾値ｓｉｑｔｈとを比較し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値が閾値ｓｉｑｔｈより大きい場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率ｓｉｑの値が閾値ｓｉｑｔｈ以下である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定する。
【０１１２】
このように、補正部２０３ｉが、ｑ軸電流の時間的変化率が第１の変化率である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算し、ｑ軸電流の時間的変化率が第１の変化率より小さい第２の変化率である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量をｑ軸電圧飽和量から減算する。これによっても、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合に応じて、補正量を可変にするので、補正に伴う誤差の影響を低減できる。この結果、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償をさらに抑制できる。
【０１１３】
あるいは、速度制御装置２００ｉは、ｑ軸インダクタンスＬｑとｑ軸電流ｉｑの時間的変化率との積がどの程度大きいかに応じて、ｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔによる補正量を可変にしてもよい。具体的には、速度制御装置２００ｉにおける補正部２０３ｉは、図７に示すように、演算部２０３ｄｉ、係数器２０３ｃｉ、乗算器２０３ｂ、及び減算器２０３ａを有する。
【０１１４】
演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受ける。演算部２０３ｄｉは、ｑ軸電流ｉｑの時間的変化率を演算し、さらにｑ軸インダクタンスＬｑとｑ軸電流ｉｑの時間的変化率との積を演算し、その演算結果ｓＬｑｉｑを係数器２０３ｃｉへ出力する。
【０１１５】
係数器２０３ｃｉは、ｑ軸インダクタンスＬｑとｑ軸電流ｉｑの時間的変化率との積ｓＬｑｉｑの値に応じて係数Ｋの値を決定する。
【０１１６】
例えば、係数器２０３ｃｉは、積ｓＬｑｉｑの複数の値と係数Ｋの複数の値とが対応付けられた係数テーブルを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、係数テーブルを参照することにより、積ｓＬｑｉｑが値ｓＬｑ１ｉｑ１である場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、積ｓＬｑｉｑが値ｓＬｑ２ｉｑ２（＜ｓＬｑ１ｉｑ１）である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定し、積ｓＬｑｉｑが値ｓＬｑ３ｉｑ３（＜ｓＬｑ２ｉｑ２）である場合、係数Ｋを値Ｋ３（＜Ｋ２，＞０）に決定する。
【０１１７】
あるいは、例えば、係数器２０３ｃｉは、積ｓＬｑｉｑの閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈを有している。例えば、係数器２０３ｃｉは、積ｓＬｑｉｑの値と閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈとを比較し、積ｓＬｑｉｑの値が閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈより大きい場合、係数Ｋを値Ｋ１（例えば、＝１）に決定し、積ｓＬｑｉｑの値が閾値ｓＬｑｔｈｉｑｔｈ以下である場合、係数Ｋを値Ｋ２（＜Ｋ１，＞０）に決定する。
【０１１８】
このように、補正部２０３ｉが、ｑ軸インダクタンスとｑ軸電流の時間的変化率との積が第１の値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量をトルク軸電圧飽和量から減算し、ｑ軸インダクタンスとｑ軸電流の時間的変化率との積が第１の値より小さい第２の値である場合、ｑ軸過渡電圧飽和量に第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量をｑ軸電圧飽和量から減算する。これによっても、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑにおける過渡電圧成分の割合が無視できない度合に応じて、補正量を可変にするので、補正に伴う誤差の影響を低減できる。この結果、ｄ軸電流（磁束軸電流）の過補償をさらに抑制できる。
【０１１９】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる速度制御装置３００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【０１２０】
実施の形態１では、ｑ軸電圧の変動量が大きいことから、ｑ軸電圧の飽和量に基づいてｄ軸電流を修正（補正）する場合について着目し、補正部３が、ｑ軸電圧飽和量ΔＶｑをｑ軸過渡電圧飽和量ΔＶｑｔで補正している。
【０１２１】
一方、ｑ軸電圧ほどではないにしてもｄ軸電圧も変動している。そこで、実施の形態３では、ｄ軸電圧の飽和量に基づいてｑ軸電流を修正（補正）する場合についても、補正部３１３が、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄをｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔで補正するようにする。
【０１２２】
具体的には、速度制御装置３００は、推定器３１６、補正部３１３、積分器３１４、ｑ軸電流指令修正器３１５、及び減算器３１７を備える。
【０１２３】
推定器３１６は、ｑ軸電流ｉｑを３相２相座標変換器２９から受け、回転速度（モータ電気角速度）ωｒを速度検出器２４から受け、ｄ軸電圧成分Ｖｄ’をｄ軸電流制御器３５から受ける。推定器３１６は、ｑ軸電流ｉｑ、回転速度ωｒ、及びｄ軸電圧成分Ｖｄ’に基づいて、ｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔを推定して補正部３１３へ出力する。
【０１２４】
補正部３１３は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄを減算器３１２から受け、ｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔを推定器３１６から受ける。補正部３１３は、過渡電圧飽和量の影響が減少するように、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄをｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔで補正する。例えば、補正部３１３は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄからｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔを減算する。そして、補正部３１３は、補正されたｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓを積分器３１４へ出力する。
【０１２５】
積分器３１４は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓを保持しながら積分し、積分されたｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓ’をｑ軸電流指令修正器３１５へ出力する。
【０１２６】
ｑ軸電流指令修正器３１５は、積分されたｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓ’を積分器３１４から受け、ｄｑ軸座標の回転角速度ωを回転角速度演算器４０から受ける。ｑ軸電流指令修正器３１５は、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄｓ’とｄｑ軸座標の回転角速度ωとに基づいて、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑを求めて減算器３１７へ出力する。
【０１２７】
減算器３１７は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊をｑ軸電流リミッタ４２から受け、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑをｑ軸電流指令修正器３１５から受ける。減算器３１７は、ｑ軸電流指令ｉｑ＊からｑ軸電流指令修正量Δｉｑを減算してｑ軸電流指令ｉｑ＊を修正し、修正結果としてｑ軸電流修正指令ｉｑ＊ｃｍｄを減算器３６へ出力する。
【０１２８】
以上のように、実施の形態３では、補正部３１３が、ｄ軸電圧飽和量ΔＶｄをｄ軸過渡電圧飽和量ΔＶｄｔで補正する。これにより、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑを求めるためのｄ軸電圧飽和量に対して過渡電圧飽和量の影響が減少するように補正できるので、ｑ軸電流指令修正量Δｉｑが過剰に大きくなることを抑制でき、ｑ軸電流（トルク軸電流）の過補償を抑制できる。この結果、交流電動機のモータトルクの減衰をさらに低減できる。
【０１２９】
なお、補正部３１３の内部構成は、実施の形態１と同様でもよいし、実施の形態２と同様でも良い。また、推定器３１６の内部構成は、図９に示す構成でもよいし、図１０に示す構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
以上のように、本発明にかかる速度制御装置は、交流電動機の速度の制御に有用である。
【符号の説明】
【０１３１】
１、１００、２００、２００ｉ、３００、９００ 速度制御装置
２ 減算器
３、２０３、２０３ｉ 補正部
４、９０４ 積分器
５、９０５ ｄ軸電流指令修正器
６、１０６ 推定器
７、９０７ 減算器
３１２ 減算器
３１３ 補正部
３１４ 積分器
３１５ ｑ軸電流指令修正器
３１６ 推定器
３１７ 減算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電動機の電流を回転する直交２軸座標上の２つの成分である磁束軸電流とトルク軸電流とに分けてそれぞれを比例積分制御する電流制御器を有する交流電動機の速度制御装置であって、
トルク軸電流を比例積分制御するトルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分を所定の値以下になるように制限するトルク軸電圧リミッタと、
前記トルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分と前記トルク軸電圧リミッタから出力されるトルク軸電圧指令とからトルク軸電圧飽和量を求める第１の減算器と、
前記求められたトルク軸電圧飽和量を、推定器により推定されたトルク軸過渡電圧飽和量で補正する補正部と、
前記補正されたトルク軸電圧飽和量を保持する第１の積分器と、
前記保持されたトルク軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とから磁束軸電流指令修正量を求めて出力する磁束軸電流指令修正器と、
磁束軸電流指令から前記磁束軸電流指令修正量を減算し磁束軸電流指令修正指令を求めて出力する第２の減算器と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の速度制御装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記求められたトルク軸電圧飽和量から前記トルク軸過渡電圧飽和量を減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、トルク軸インダクタンスが第１のインダクタンス値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算し、トルク軸インダクタンスが前記第１のインダクタンス値より小さい第２のインダクタンス値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に前記第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項４】
前記補正部は、トルク軸電流の時間的変化率が第１の変化率である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算し、トルク軸電流の時間的変化率が前記第１の変化率より小さい第２の変化率である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に前記第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項５】
前記補正部は、トルク軸インダクタンスとトルク軸電流の時間的変化率との積が第１の値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算し、トルク軸インダクタンスとトルク軸電流の時間的変化率との積が前記第１の値より小さい第２の値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に前記第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項６】
磁束軸電流を比例積分制御する磁束軸電流制御器から出力される磁束軸電圧成分を所定の値以下になるように制限する磁束軸電圧リミッタと、
前記磁束軸電流制御器から出力される磁束軸電圧成分と前記磁束軸電圧リミッタから出力される磁束軸電圧指令とから磁束軸電圧飽和量を求める第３の減算器と、
前記求められた磁束軸電圧飽和量を、第２の推定器により推定された磁束軸過渡電圧飽和量で補正する第２の補正部と、
前記補正された磁束軸電圧飽和量を保持する第２の積分器と、
前記保持された磁束軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とからトルク軸電流指令修正量を求めて出力するトルク軸電流指令修正器と、
トルク軸電流指令から前記トルク軸電流指令修正量を減算しトルク軸電流指令修正指令を求めて出力する第４の減算器と、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項１】
交流電動機の電流を回転する直交２軸座標上の２つの成分である磁束軸電流とトルク軸電流とに分けてそれぞれを比例積分制御する電流制御器を有する交流電動機の速度制御装置であって、
トルク軸電流を比例積分制御するトルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分を所定の値以下になるように制限するトルク軸電圧リミッタと、
前記トルク軸電流制御器から出力されるトルク軸電圧成分と前記トルク軸電圧リミッタから出力されるトルク軸電圧指令とからトルク軸電圧飽和量を求める第１の減算器と、
前記求められたトルク軸電圧飽和量を、推定器により推定されたトルク軸過渡電圧飽和量で補正する補正部と、
前記補正されたトルク軸電圧飽和量を保持する第１の積分器と、
前記保持されたトルク軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とから磁束軸電流指令修正量を求めて出力する磁束軸電流指令修正器と、
磁束軸電流指令から前記磁束軸電流指令修正量を減算し磁束軸電流指令修正指令を求めて出力する第２の減算器と、
を備えたことを特徴とする交流電動機の速度制御装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記求められたトルク軸電圧飽和量から前記トルク軸過渡電圧飽和量を減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項３】
前記補正部は、トルク軸インダクタンスが第１のインダクタンス値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算し、トルク軸インダクタンスが前記第１のインダクタンス値より小さい第２のインダクタンス値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に前記第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項４】
前記補正部は、トルク軸電流の時間的変化率が第１の変化率である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算し、トルク軸電流の時間的変化率が前記第１の変化率より小さい第２の変化率である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に前記第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項５】
前記補正部は、トルク軸インダクタンスとトルク軸電流の時間的変化率との積が第１の値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に第１の係数をかけた第１の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算し、トルク軸インダクタンスとトルク軸電流の時間的変化率との積が前記第１の値より小さい第２の値である場合、前記トルク軸過渡電圧飽和量に前記第１の係数より小さい第２の係数をかけた第２の補正量を前記求められたトルク軸電圧飽和量から減算する
ことを特徴とする請求項１に記載の交流電動機の速度制御装置。
【請求項６】
磁束軸電流を比例積分制御する磁束軸電流制御器から出力される磁束軸電圧成分を所定の値以下になるように制限する磁束軸電圧リミッタと、
前記磁束軸電流制御器から出力される磁束軸電圧成分と前記磁束軸電圧リミッタから出力される磁束軸電圧指令とから磁束軸電圧飽和量を求める第３の減算器と、
前記求められた磁束軸電圧飽和量を、第２の推定器により推定された磁束軸過渡電圧飽和量で補正する第２の補正部と、
前記補正された磁束軸電圧飽和量を保持する第２の積分器と、
前記保持された磁束軸電圧飽和量と直交２軸座標の回転角速度とからトルク軸電流指令修正量を求めて出力するトルク軸電流指令修正器と、
トルク軸電流指令から前記トルク軸電流指令修正量を減算しトルク軸電流指令修正指令を求めて出力する第４の減算器と、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の交流電動機の速度制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５５７８８（Ｐ２０１３−５５７８８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１９７８（Ｐ２０１１−１９１９７８）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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