制御装置
【課題】エレベータ設備などに設けられた電動機で発生する６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制させ、電動機のトルクリプルを大幅に低減させる。
【解決手段】 ［数２３］などを満たすように、電動機パラメータ設定手段４のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定し、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とを補正し、［数２２］に示すトルク“Ｔ”の（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にする。
【解決手段】 ［数２３］などを満たすように、電動機パラメータ設定手段４のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定し、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とを補正し、［数２２］に示すトルク“Ｔ”の（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータ設備などで使用される電動機を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータ設備などで使用される電動機を制御する制御装置の１つとして、従来、図１３に示す装置が知られている。
【０００３】
この図に示す制御装置１０１では、インバータ等の駆動手段１０８によって、電動機１１２が駆動される。電動機１１２の回転角はパルスジェネレータＰＧ等の回転角検出手段１１１で検出され、検出された回転角は、電動機１１２の速度を制御する速度制御系（ｄ軸電流指令手段１０２、ｑ軸電流指令手段１０３、ｑ軸電流指令値補正手段１０５によって構成される部分）１１３に入力される。
【０００４】
速度制御系１１３では、電動機１１２の実速度と、その速度指令値との速度偏差信号から、駆動手段１１９へ駆動信号を出力する電流制御手段１０６への電流指令値が演算される。
【０００５】
この電流指令値は、電動機１１２をベクトル制御する場合、直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”およびｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”である。ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”は電動機１１２に磁束を発生させる磁束電流指令値であり、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”は、電動機１１２にトルクを発生させるトルク電流指令値である。
【０００６】
電流制御手段１０６、２相３相変換手段１０７では、直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、および回転角検出手段１１１の電気角（回転角）“θe”、３相２相変換手段１１０から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｄｆ”を取り込み、電流検出手段１０９から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”がｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ電流指令値“Ｉｑｃ”、および電気角“θｅ”を満たすような電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”が生成されて、駆動手段１０８に出力される。
【０００７】
すなわち、電流検出手段１０９によって、電動機１１２に供給される３相の駆動電流の電流値が各々、検出されて、出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”が出力され、３相／２相変換手段１１０に入力される。この３相／２相変換手段１１１は次式に示すように、電流検出手段１０９から出力される静止座標系での３相で示される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”を直交静止座標系の２相で示される電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”に変換する。この変換された２相の電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”は、直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に変換される。すなわち、電気角“θｅ”に基づき、直交静止座標系の電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”を直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に変換され、電流制御手段１０６に出力される。
【数１】
【数２】
【数３】
【０００８】
ここで、添字“ｄ”はｄ軸成分、“ｑ”はｑ軸成分を表す。
【０００９】
また、電流指令値補正手段１０２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令値補正手段１０５から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”と、３相２相変換手段１１０から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”との偏差は、それぞれ電流制御手段１０６を構成しているＰＩコントローラ等に入力され、ＰＩ演算（比例積分演算）されて、次式に示すように直交回転座標系におけるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を出力する。
【数４】
【００１０】
ここで、“Ｋｐ”は比例ゲイン、“Ｋｉ”は積分ゲイン、“ｓ”はラプラス演算子である。
【００１１】
このＰＩコントローラ等からのｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”は、２相／３相変換手段１０７に入力される。２相／３相変換手段１０７では、次式に示すようにｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を、直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換する。すなわち、電気角“θｅ”に基づき、直交回転座標系の電圧指令値“Ｖｄｃ”、“Ｖｑｃ”を直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換する。この変換された２相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”を３相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に変換し、駆動手段１０８に出力する。
【数５】
【数６】
【００１２】
一般に、永久磁石同期電動機は、誘導電動機に比べ、同じ出力に対し小型に製作できるので、近年いろいろなシステムの駆動部に使われつつある。
【００１３】
ところが、永久磁石同期電動機では、磁極を回転させる電機子磁束の変化が、回転角の正弦波でなく歪を含んでいる。このため、本来ならば正弦波状であるべき磁束変化が、歪を持つため、電動機の発生トルクが脈動し、回転むら等の要因となっている。また、電動機の巻線のアンバランスや電流を検出するセンサ系統の誤差等もトルクリプルの原因となっている。
【００１４】
また、電機子巻線電流により生成される磁束の空間分布は、理想的には、正弦波状が望ましいが、高調波がのっているため、発生トルクを歪ませる要因となっている。
【００１５】
この高調波成分の低次成分は、基本波に対する周波数の５倍／７倍であり、この磁束の５次／７次成分は、基本周波数の６倍成分（６ｆ成分）のトルクリプル原因となる。
【００１６】
同様に、次式に示すような磁束の１１倍／１３倍成分は、１２ｆ成分のトルクリプルの原因となる。
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００１７】
ここで、“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”は各相の電機子巻線に誘起する誘起電圧（以下では簡単のため必要に応じて電気角“θｅ”の巻数表記を省略する）、“ω”は回転速度（回転角の時間微分）、“Ｋｅ”は逆起電力定数である。
【００１８】
上式の３相誘起電圧“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”を、３相／２相変換すると、下式になる。
【数１１】
【数１２】
【００１９】
また、電動機１１２が円筒機であれば、トルク“Ｔ”は、誘起電圧“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”と、各電流“Ｉｕ”、“Ｉｖ”、“Ｉｗ”とから下式となる。
【数１３】
【００２０】
電動機１１２に対し、スキュー等の対策を行って、トルクリプルを問題のないレベルに抑えることもできるが、コスト上昇を招くことになる。
【００２１】
また、トルクリプルの低減方法として、例えば、「特許文献１」のようにトルクリプルが電動機の回転と相関性を持つことから、この相関関係を記憶装置に記憶させ、電動機の回転角に基づいて、これと対応するトルクリプルデータを読み出し、トルク指令値からリプル分を差し引いたものを新たなトルク指令値とする方法がある。さらに、「特許文献２」のように電動機回転角“θ”と、調整ゲイン“Ａ”と調整位相“ｐ”とから、トルクリプル補正信号“Ｔｃｏｍｐ＝Ａ×sin（ｎ×θ＋ｐ）”を演算し、電動機の回転周期に同期させてフィードフォワード的に目標トルク指令に加算してトルクリプルを打ち消す方法がある。
【特許文献１】特開平１１−２９９２７７号公報
【特許文献２】特開平７−１２９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし、従来のトルクリプルの低減方法はトルク指令値（トルク電流指令値）を補正するものであって、（６×ｎ）ｆ成分のトルクリプルを打ち消そうとすると、（６×（ｎ＋１））ｆ成分が大きくなるという課題があった。
【００２３】
簡単のため、磁束の５次成分のみがある場合について説明する。
【００２４】
各相の誘起電圧“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”、例えば誘起電圧“Ｅｕ”は、下式となる。また、他の各誘起電圧“Ｅｖ”、“Ｅｗ”も同様な式で示される。
【数１４】
【００２５】
上式を、［数１３］に代入してトルク“Ｔ”を求めると、下式となり、６ｆトルクリプルがあることがわかる。
【数１５】
【００２６】
一方、公知のトルクリプル補正信号“Ｔｃｏｍｐ”を用いた場合のｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”は下式となる。
【数１６】
【数１７】
【００２７】
上式の場合のトルク“Ｔ”は、［数１５］と同様に下式となる。
【数１８】
【００２８】
この［数１８］から分かるように、磁束の５次成分でトルクリプルの６ｆ成分が生じるのに対し、従来の低減方法で６ｆ成分を打ち消そうとすると、新たに１２ｆ成分が発生する。
【００２９】
また、トルクリプルは、電動機１１２の運転条件に依存する場合も多く、例えば加減速のように運転条件が変化した場合にはトルクリプル低減性能が劣化するという課題もあった。
【００３０】
さらに、電動機１１２には、半径方向の電磁吸引力の脈動による振動・騒音の課題があった。
【００３１】
本発明は上記の事情に鑑み、電動機に供給される出力電流の波形を整えて、電動機のトルクリプルを大幅に低減させることできる制御装置を提供することを目的としている。
【００３２】
また、リニア電動機に供給される出力電流の波形を整えて、リニア電動機で生じるＺ方向の力変動を大幅に低減させつつ、リニア電動機の振動または騒音を検出してパラメータを自動補正でき、リニア電動機の振動・騒音を低減させることができる制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記の目的を達成するために本発明は、電動機の実測回転速度と予め設定されている設定回転速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、前記電動機の回転を検出して電気角を出力する回転角検出手段と、前記電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、前記回転角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記電動機が発生するトルクの高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、
この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値並びに前記電流検出手段から出力される電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記電動機に供給する３相駆動手段とを具備することを特徴としている。
【００３４】
また、本発明は、リニア電動機の実測速度と予め設定されている設定速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、前記リニア電動機の速度を検出して電気角を出力する電気角検出手段と、前記リニア電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、前記電気角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記リニア電動機が発生するＺ方向の高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値および電流検出手段から出力されるリニア電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記リニア電動機に供給する３相駆動手段と、前記リニア電動機の振動または騒音を検出する脈動検出手段と、この脈動検出手段の出力、前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記リニア電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、電動機に供給される出力電流の波形を整えることができ、電動機のトルクリプルを大幅に低減させることできる。その結果、電動機の振動・騒音を低減させることができる。
【００３６】
また、リニア電動機に供給される出力電流の波形を整えることができ、リニア電動機で生じるＺ方向の力変動を大幅に低減させることができる。その結果、リニア電動機の振動・騒音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
《第１の実施形態》
図１は本発明による制御装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【００３８】
この図に示す制御装置１ａは、ｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”を出力するｄ軸電流指令手段２と、ｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を出力するｑ軸電流指令手段３と、電動機１０のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが設定される電動機パラメータ設定手段４とを備えている。
【００３９】
また、この制御装置１ａは、電流指令補正手段５と、電流制御手段６と、２相／３相変換手段７と、駆動手段８と、電流検出手段９と、電動機１０の回転角“θｅ”を検出する回転角検出手段１１と、３相／２相変換手段１２とを備えている。
【００４０】
ここで、電流指令補正手段５は、電動機パラメータ設定手段４から出力される電動機１０のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果に基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を出力する。
【００４１】
また、電流制御手段６は、電流指令補正手段５から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、３相／２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に基づき、ｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を演算する。
【００４２】
また、２相／３相変換手段７は、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”、回転角検出手段１１から出力される回転角“θｅ”に基づき、３相の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”を演算する。
【００４３】
また、駆動手段８は、２相／３相変換手段７から出力される電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に基づき、３相の駆動電圧を出力して電動機１０を駆動する。
【００４４】
電流検出手段９は、電動機１０に供給される３相の出力電流を検出して出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”を出力する。
【００４５】
３相／２相変換手段１２は、電流検出手段９から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”、回転角検出手段１１から出力される回転角“θｅ”に基づき、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”を演算する。
【００４６】
次に、図１を参照して制御装置１ａの全体動作を説明する。
【００４７】
電動機１０の回転角は、ＰＧ等などによって構成される回転角検出手段１１によって、パルス形式で検出されるとともに、検出結果に対応する電気角（回転角）“θｅ”にされて、速度を制御する速度制御系（ｄ軸電流指令手段２、ｑ軸電流指令手段３、電流指令値補正手段５によって構成される部分）１３に入力される。
【００４８】
速度制御系１３では、回転角検出手段１１から入力された電気角“θｅ”により電動機１０の実速度が算出され、その速度と速度指令値との速度偏差信号から、電流制御手段６へのｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”が演算され、電流制御手段６に出力される。
【００４９】
これらｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”は、下式のような電動機１０をベクトル制御する場合の直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値（磁束電流指令値）“Ｉｄｃ”およびｑ軸電流指令値（トルク電流指令値）“Ｉｑｃ”である。
【数１９】
【００５０】
ここで、“Ｉｄｃｏ”、“Ｉｑｃｏ”は各々、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値である。また、“ｄＩｄｃ”、“ｄＩｑｃ”は、電動機パラメータ設定手段４に設定されているパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”である。
【００５１】
また、電流指令値補正手段５では、電動機パラメータ設定手段４から出力されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１から出力される電気角“θｅ”などに基づき、電動機１０で発生するトルクリップルを打ち消すのに必要なｄ軸電流指令補正信号“ｄＩｄｃｏ”、ｑ軸電流指令補正信号“ｄＩｑｃｏ”が生成される。そして、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”が生成され、電流制御手段６に出力される。
【００５２】
電流制御手段６、２相３相変換手段７では、直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、３相／２相変換手段１２から出力される直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”が入力され、電流検出手段９から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”と、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、および電気角“θｅ”とを対応させるのに必要な電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”が演算されて、駆動手段８に出力される。
【００５３】
すなわち、出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”は、電流検出手段９で検出され、３相／２相変換手段１２に入力される。この３相／２相変換手段１２は電流検出手段９からの静止座標系での３相で示される電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”が直交静止座標系の２相で示される電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”に変換される。この変換された２相の電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”は、電気角“θｅ”に基づき、直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に変換され、電流制御手段６に出力される。
【００５４】
そして、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”と、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”との偏差は各々、電流制御手段６を構成しているＰＩコントローラ等によって、ＰＩ演算（比例積分演算）されて、直交回転座標系におけるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”が生成される。
【００５５】
このＰＩコントローラからのｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”は、２相／３相変換手段７に入力される。２相／３相変換手段７では、ｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”が、直交回転座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換される。すなわち、電気角“θｅ”に基づき、直交回転座標系のｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”が直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換される。この変換された２相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”が３相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に変換され、駆動手段８に出力される。
【００５６】
駆動手段８では、２相／３相変換手段７からの電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”を使用して、３相の出力電圧が生成され、電動機１０が駆動される。
【００５７】
次に、図２を参照して電流指令補正手段５の詳細な動作を説明する。
【００５８】
電流指令補正手段５では、図２に示すように、電気角“θｅ”の６×ｎ倍の位相が演算され、得られた電流指令値の位相“６×ｎ×”θｅと、正弦波の位相を調整する調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”が加算されて、正弦波の位相“Ｐｄ”、“Ｐｑ”が求められる。
【００５９】
さらに、次式に示すように、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”に対応する電流指令の絶対値“|Ｉｃｏ|”が演算され、得られた電流指令値の絶対値“|Ｉｃｏ|”と、電動機パラメータ設定手段４から得られた磁束の（６×ｎ±１）ｆの高調波成分比“ｎ”と、正弦波の振幅を調整する調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”が各々、乗算されて、振幅値“Ａｄ”、“Ａｑ”が求められる。
【００６０】
そして、振幅値が“Ａｄ”、“Ａｑ”にされ、位相が“Ｐｄ”、“Ｐｑ”にされた正弦波は、以下のような電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”、“ｄＩｑｃ”が演算される。
【数２０】
【数２１】
【００６１】
ここで、添字“ｄ”はｄ軸成分、“ｑ”はｑ軸成分を表す。
【００６２】
そして、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”、“ｄＩｑｃ”に対応して、電動機１０のトルク“Ｔ”は、下式のような回転角の定数項、（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分の和となる。
【数２２】
【００６３】
ここで、“Ｗ”は電動機１０内部の磁気エネルギー、添字“ｓ”は正弦成分、“ｃ”は余弦成分を表す。なお、“Ｔ０”〜“Ｔ６（ｎ＋１）ｃ”の各成分は、電動機パラメータ設定手段４で設定されたパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などの関数となる。
【００６４】
上式に基づき、下式を満たすように、すなわち（６×ｎ）ｆ成分と（６×（ｎ＋１）ｆ成分が零となるように、調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”と、調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”の初期値が求められる。
【数２３】
【００６５】
なお、電流制御手段６の応答遅れを考慮するため、下式のようにゲイン降下と位相遅れで近似される。
【数２４】
【００６６】
ここで、“ｇｄ（ω）”、“ｇｑ（ω）”は電流制御手段６の閉ループゲイン、“Ｌｄ（ω）”、“Ｌｑ（ω）”は電流制御手段６のむだ時間であり、電動機パラメータ設定手段４で設定される。
【００６７】
また、上式から、電流制御手段６の応答遅れを下式のように考慮することもできる。
【数２５】
【００６８】
以上のように、［数２３］、［数２４］などを満たすように、電動機パラメータ設定手段４に設定されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、閉ループゲイン“ｇｄ（ω）”、“ｇｑ（ω）”、むだ時間Ｌｄ（ω）”、“Ｌｑ（ω）”が設定され、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とが補正されれば、［数２２］に示すトルク“Ｔ”の（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にさせて、電動機１０で発生する６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを大幅に低減することができる。
【００６９】
このように、第１の実施形態では、［数２３］などを満たすように、電動機パラメータ設定手段４のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定し、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とを補正し、［数２２］に示すトルク“Ｔ”の（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にしている。このため、電動機１０で発生する６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、電動機１０のトルクリプルを大幅に低減することができる。
【００７０】
《第２の実施形態》
図３は本発明による制御装置の第２の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【００７１】
この図に示す制御装置１ｂが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、電動機１０の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を検出する脈動検出手段２１と、脈動検出手段２１の出力に基づいて電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”のうち、電動機１０の振動、騒音に関係するパラメータ、例えばパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”などを学習する補正パラメータ学習手段２２とを設けたことである。
【００７２】
次に、図４を参照して、脈動検出手段２１、電流指令補正手段５、補正パラメータ学習手段２２の詳細な動作を説明する。
【００７３】
電流指令補正手段５では、補正パラメータ学習手段２２の学習結果に基づき、振動または騒音“ｄＦｒｆ”を低減させるように、電動機１０の半径方向の力“Ｆｒ”の脈動が小さくなるように、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とが補正される。
【００７４】
この場合、電流指令補正信号“ｄＩｃ”に対応する半径方向の力“Ｆｒ”は、下式のような回転角の定数項、（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分の和となる。
【数２６】
【００７５】
ここで、“Ｗ”は電動機１０内の磁気エネルギー、“ｒ”は半径方向である。
【００７６】
上式より、調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”と、調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”の初期値が下式を満たすように求められる。
【数２７】
【００７７】
一方、脈動検出手段２１では、振動または騒音“ｄＦｒｆ”が検出され、補正パラメータ学習手段２２に出力される。
【００７８】
補正パラメータ学習手段２２では、脈動検出手段２１で検出した振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、電動機１０の振動または騒音に影響を与える調整振幅、調整位相、例えば調整振幅“ａｄ”、と、調整位相“ｐｄ”が学習される。
【００７９】
この際、例えば下式のように、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”が“０”（電流指令補正信号が最大または最小）となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、調整位相“ｐｄ”を学習し、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｄ”が最適化される。
【数２８】
【００８０】
ここで、“ｇｐｄ”は学習ゲイン、“old”は学習前の値、“new”は学習後の値である。
【００８１】
また、例えば下式のように電流指令補正信号“ｄＩｃ”の時間微分が“０”となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて調整振幅“ａｄ”を学習し、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”が最適化される。
【数２９】
【００８２】
ここで、“ｇａｄ”は学習ゲインである。
【００８３】
このように、第２の実施形態では、［数２７］を満たすように、電動機パラメータ設定手段４のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定させ、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とを補正する。そして、電動機１０のトルク“Ｔ”に含まれる（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にさせなるとともに、電流指令値補正手段５で生成される電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”の時間微分が零になるときの脈動“ｄＦｒｆ”に基づき、補正パラメータ学習手段２２によって、パラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を調整するようにしている。このため、６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、電動機１０のトルクリプルを大幅に低減させつつ、電動機１０の振動、騒音を大幅に低減させることができる。
【００８４】
なお、第２の実施形態では、補正パラメータ学習手段２２の学習動作によって、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を直接、調整するようにしているが、補正パラメータ学習手段２２によって、表示装置などの報知装置に、学習後のパラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を表示して、オペレータなどに確認させた後、オペレータに電動機パラメータ設定手段４を操作させて、この電動機パラメータ設定手段４に設定されているパラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を変更するようにしても良い。
【００８５】
《第３の実施形態》
図５は本発明による制御装置の第３の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【００８６】
この図に示す制御装置１ｃが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑ”、電流検出手段９で検出される電流値（３相２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”）、回転角検出手段１１で検出される回転角“θｅ”に対応する回転角“ω”に基づき、電動機１０の脈動“ｄＴｆｄｔ”を推定する脈動推定手段３１と、推定した脈動“ｄＴｆｄｔ”から電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”のうち、電動機１０の振動、騒音に関係するパラメータ、例えばパラメータ“ａｑ”、“ｐｑ”などを学習する補正パラメータ学習手段３２とを設けたことである。
【００８７】
次に、図６を参照して、脈動推定手段３１、電流指令補正手段５、補正パラメータ学習手段３２の詳細な動作を説明する。
【００８８】
脈動推定手段３１では、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｄ軸電圧指令“Ｖｑｃ”に対応する電圧指令“Ｖｄ”、“Ｖｑ”と、３相２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”と、回転角検出手段１１から出力される回転角“ω”とから電動機１０の脈動“ｄＴｆｄｔ”が推定される。
【００８９】
この際、脈動推定手段３１では、例えば下式を用いて電圧指令値“Ｖｄ”、“Ｖｑ”と、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”と、回転角“ω”とから、誘導電圧“Ｅｄｆ”、“Ｅｑｆ”が推定される。
【数３０】
【００９０】
ここで、“Ｒａ”は電機子１０の巻線抵抗、“Ｌｄ”、“Ｌｑ”は各々ｄ軸、ｑ軸のインダクタンスであり、電動機パラメータ設定手段４で設定する。
【００９１】
そして、推定した誘起電圧“Ｅｄｆ”、“Ｅｑｆ”と、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”と、回転角“ω”とから、次式に示す演算を行って、トルクの時間微分形で表される脈動“ｄＴｆｄｔ”が推定され、補正パラメータ学習手段３２に出力される。
【数３１】
【００９２】
補正パラメータ学習手段３２では、脈動推定手段３１で推定された脈動“ｄＴｆｄｔ”を用いて、調整振幅“ａｑ”と、振幅位相“ｐｑ”が学習される。
【００９３】
この際、例えば電流指令値補正手段５で生成される電流指令補正信号“ｄＩｑｃ”の時間微分が“０”（電流指令補正信号が最大または最小）となる時点の脈動“ｄＴｆｄｔ”を用いて、振幅位相“ｐｑ”を学習して、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｑ”が最適化される。
【数３２】
【００９４】
ここで、“ｇｐｑ”は学習ゲインである。
【００９５】
また、例えば電流指令補正信号“ｄＩｑｃ”の時間微分が“０”となる時点の脈動“ｄＴｆｄｔ”を用いて、調整振幅“ａｑ”が学習され、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ａｑ”が最適化される。
【数３３】
【００９６】
ここで、“ｇａｑ”は学習ゲインである。
【００９７】
このように、第３の実施形態では、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑ”、電流検出手段９で検出される電流値（３相２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”）、回転角検出手段１１で検出される回転角“θｅ”に対応する回転角“ω”に基づき、［数２９］［数３０］、［数３１］を使用して、電動機１０の脈動“ｄＴｆｄｔ”を推定するとともに、電流指令値補正手段５で生成される電流指令補正信号“ｄＩｑｃ”の時間微分が零になるときの脈動“ｄＦｒｆ”に基づき、補正パラメータ学習手段２２によって、パラメータ“ｐｑ”、“ａｑ”を調整するようにしている。このため、６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、電動機１０のトルクリプルを大幅に低減させつつ、電動機１０に脈動検出手段などを取り付けることなく、装置内部の改修作業だけで、電動機１０の振動、騒音を大幅に低減させることができる（請求項３の効果）。
【００９８】
《第４の実施形態》
図７は本発明による制御装置の第４の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【００９９】
この図に示す制御装置１ｄが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、電動機１０の温度“temp”を検出する温度検出手段４１と、検出された温度“temp”で電流指令補正手段５の各補正パラメータ、例えば補正パラメータ“Ｋｅ”、“Ｋ５”、…などを変更する補正パラメータ変更手段４２とを設けたことである。
【０１００】
次に、図８を参照して、温度検出手段４１、補正パラメータ変更手段４２の詳細な動作を説明する。
【０１０１】
まず、温度検出手段４３では、電動機の温度“temp”が検出され、補正パラメータ変更手段１６に出力される。
【０１０２】
補正パラメータ変更手段１６では、検出された温度“temp”により、温度“temp”に対応する電動機パラメータ“Ｋｅ”、“Ｋ５”、…などが変更され、これら電動機パラメータ“Ｋｅ”、“Ｋ５”、…などを含むパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが変更される。
【０１０３】
この際、［数７］等の誘起電圧“Ｅｕ”の係数が温度“temp”の関数であるとすると、下式となる。
【数３４】
【０１０４】
そして、誘起電圧“Ｅｕ”の係数が温度“temp”の関数の場合、トルクリプルを打ち消すようなｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を求める際に使用されるパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”なども温度“temp”の関数となることから、検出した温度“temp”に応じて、前記［数２３］の導出手順と同様な手順で、パラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”が変更される。
【０１０５】
このように、第４の実施形態では、温度検出手段４１によって、電動機１０の温度“temp”を検出するとともに、補正パラメータ変更手段４２によって、温度“temp”の関数になっているパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを変更するようにしている。このため、電動機１０の温度“temp”に応じて、パラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを最適化させて、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を補正させ、電動機１０の温度が変化した場合にも、トルクリプルを最少に抑制することができる。
【０１０６】
《第５の実施形態》
図９は本発明による制御装置の第５の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【０１０７】
この図に示す制御装置１ｅが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、運転条件を設定する運転条件設定手段５１と、運転条件により電流指令補正手段５のパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを切り替える補正パラメータ切替手段５２とを設けたことである。
【０１０８】
次に、図１０を参照して、運転条件設定手段５１、補正パラメータ切替手段５２の詳細な動作を説明する。
【０１０９】
運転条件に応じて、運転条件設定手段５１を操作し、補正パラメータ切替手段５２に設けられた各接点のいずれか１つをオン状態にされ、電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが切り替えられる。
【０１１０】
パラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などの切替は、例えば、運転条件設定手段５１で、トルクリプル低減運転、振動・騒音低減運転のうち、いずれかがを指定され、指定内容に対応するようにパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが切り替えられる。
【０１１１】
例えば、トルクリプルを低減させる場合は、下式を満たすようにする。
【数３５】
【０１１２】
また、振動・騒音を低減させる場合は、下式を満たすようにする。
【数３６】
【０１１３】
これにより、例えば深夜には、主に電動機１０の振動・騒音の低減を目標に電動機１０を運転し、また日中には、主に電動機１０の回転ムラ低減を目標に電動機１０を運転することができる。
【０１１４】
また、運転条件として、例えば低速ではトルクリプル低減を主とし、高速では振動・騒音低減などを主にするように、回転速度などによって適宜切り替えてもよい。
【０１１５】
このように、第５の実施形態では、運転条件に応じて、運転条件設定手段５１を操作し、補正パラメータ切替手段５２に設けられた各接点のいずれか１つをオン状態にし、電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを切り替えるようにしている。このため、運転内容に応じて、各運転条件に対応する最適なパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを選択でき、トルクリプルの低減、振動、騒音の低減などを実現できる。
【０１１６】
《第６の実施形態》
図１１は本発明による制御装置の第６の実施形態を示すブロック図である。
【０１１７】
この図に示す制御装置１ｆは、ｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”を出力するｄ軸電流指令手段６１と、ｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を出力するｑ軸電流指令手段６２と、リニア電動機６９のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが設定される電動機パラメータ設定手段６３とを備えている。
【０１１８】
また、この制御装置１ｆは、リニア電動機６９の電気角“θｅ”を検出する電気角検出手段７０と、リニア電動機６９の３相電流を検出して、出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”を出力する電流検出手段６８と、電流検出手段６８から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”に基づき、ｄ軸電流信号“Ｉｄｆ”、ｑ軸電流信号“Ｉｑｆ”を演算する３相／２相変換手段７１とを備えている。
【０１１９】
さらに、この制御装置１ｆは、電動機パラメータ設定手段６３から出力されるリニア電動機６９のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、電気角検出手段７０の検出結果に基づき、ｄ軸電流指令手段６１から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段６２から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を出力する電流指令補正手段６４と、電流指令補正手段６４から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、３相／２相変換手段７１から出力されるｄ軸電流信号“Ｉｄｆ”、ｑ軸電流信号“Ｉｑｆ”に基づき、ｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を演算する電流制御手段６５と、電流制御手段６５から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”に基づき、３相の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”を演算する２相／３相変換手段６６と、２相／３相変換手段６６から出力される電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に基づき、駆動電圧を出力してリニア電動機６９を駆動する駆動手段６７とを備えている。
【０１２０】
さらに、この制御装置１ｆは、リニア電動機６９の振動または騒音を検出して脈動“ｄＦｒｆ”を出力する脈動検出手段７２と、脈動検出手段７２の出力に基づいて、電流指令補正手段６４で使用されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”のうち、リニア電動機６９の振動、騒音に関係するパラメータ、例えばパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”などを学習する補正パラメータ学習手段７３とを備えている。
【０１２１】
次に、図１１、図１２を参照して制御装置１ｆの動作を説明する。
【０１２２】
リニア電動機６９の電気角“θｅ”は、リニアスケール等の電気角検出手段７０を介して検出され、速度を制御する速度制御系（ｄ軸電流指令手段６１、ｑ軸電流指令手段６２、電流指令値補正手段６４によって構成される部分）７４に入力される。
【０１２３】
速度制御系６４では、電気角検出手段７０から出力される電気角“θｅ”に基づき、リニア電動機６９の実速度が算出され、その速度と速度指令値との速度偏差信号から、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”が生成されて電流制御手段６５に出力される。
【０１２４】
また、電流指令補正手段８は、次に述べる手順で、推力に垂直な方向（Ｚ方向）の振動を低減させるとともに、振動方向の力の脈動“ｄＦｒｆ”が小さくなるように補正される。
【０１２５】
まず、電流指令補正手段６４によって、ｄ軸電流指令手段６１から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段６２から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”などが生成されるとき、リニア電動機６９が発生する振動方向の力“Ｆｚ”は、下式のような電気角“θｅ”の定数項、（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分の和となる。
【数３７】
【０１２６】
ここで、“ｚ”は振動方向である。
【０１２７】
上式より、調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”と、調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”の初期値が下式を満たすように求められる。
【数３８】
【０１２８】
また、脈動検出手段７２では、振動または騒音“ｄＦｒｆ”が検出され、補正パラメータ学習手段２２に出力される。
【０１２９】
補正パラメータ学習手段２２では、脈動検出手段２１で検出した振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、調整振幅“ａｄ”、と、調整位相“ｐｄ”が学習される。
【０１３０】
この際、例えば下式のように、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”が“０”（電流指令補正信号が最大または最小）となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、調整位相“ｐｄ”が学習され、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｄ”が最適化される。
【数３９】
【０１３１】
ここで、“ｇｐｄ”は学習ゲイン、“old”は学習前の値、“new”は学習後の値である。
【０１３２】
また、例えば下式のように電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”の時間微分が“０”となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて調整振幅“ａｄ”が学習され、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”が最適化される。
【数４０】
【０１３３】
ここで、“ｇａｄ”は学習ゲインである。
【０１３４】
このように、第６の実施形態では、［数３８］を満たすように、電動機パラメータ設定手段６３のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定し、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、電気角検出手段７０の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段６１から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段６２から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”とを補正し、リニア電動機６９が発生する振動方向の力“Ｆｚ”に含まれる（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にするとともに、電流指令値補正手段６４で生成される電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”の時間微分が零になるときの脈動“ｄＦｒｆ”に基づき、補正パラメータ学習手段７３によって、パラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を調整するようにしている。このため、６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、リニア電動機６９のトルクリプルを大幅に低減させつつ、リニア電動機６９の振動、騒音を大幅に低減させることができる。
【０１３５】
なお、第６の実施形態では、リニア電動機６９を制御するようにしているが、このようなリニア電動機６９以外の電動機、例えばディスクモータ等、推力に直交する加振力が発生する電動機などを制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明による制御装置の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】図１に示す電流指令値補正手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図３】本発明による制御装置の第２の実施形態を示すブロック図。
【図４】図３に示す補正パラメータ学習手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図５】本発明による制御装置の第３の実施形態を示すブロック図。
【図６】図５に示す補正パラメータ学習手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図７】本発明による制御装置の第４の実施形態を示すブロック図。
【図８】図７に示す補正パラメータ変更手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図９】本発明による制御装置の第５の実施形態を示すブロック図。
【図１０】図９に示す補正パラメータ切替手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図１１】本発明による制御装置の第６の実施形態を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す補正パラメータ学習手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図１３】従来から知られている制御装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１３７】
１ａ〜１ｆ：制御装置、２：ｄ軸電流指令手段、３：ｑ軸電流指令手段、４：電動機パラメータ設定手段、５：電流指令補正手段、６：電流制御手段（３相駆動手段）、７：２相／３相変換手段（３相駆動手段）、８：駆動手段（３相駆動手段）、９：電流検出手段、１０：電動機、１１：回転角検出手段、１２：３相／２相変換手段、１３：速度制御系、２１：脈動検出手段、２２：補正パラメータ学習手段、３１：脈動推定手段、３２：補正パラメータ学習手段、４１：温度検出手段、４２：補正パラメータ変更手段、５１：運転条件設定手段、５２：補正パラメータ切替手段、６１：ｄ軸電流指令手段、６２：ｑ軸電流指令手段、６３：電動機パラメータ設定手段、６４：電流指令補正手段、６５：電流制御手段（３相駆動手段）、６６：２相／３相変換手段（３相駆動手段）、６７：駆動手段（３相駆動手段）、６８：電流検出手段、６９：リニア電動機、７０：電気角検出手段、７１：３相／２相変換手段、７２：脈動検出手段、７３：補正パラメータ学習手段、７４：速度制御系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータ設備などで使用される電動機を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータ設備などで使用される電動機を制御する制御装置の１つとして、従来、図１３に示す装置が知られている。
【０００３】
この図に示す制御装置１０１では、インバータ等の駆動手段１０８によって、電動機１１２が駆動される。電動機１１２の回転角はパルスジェネレータＰＧ等の回転角検出手段１１１で検出され、検出された回転角は、電動機１１２の速度を制御する速度制御系（ｄ軸電流指令手段１０２、ｑ軸電流指令手段１０３、ｑ軸電流指令値補正手段１０５によって構成される部分）１１３に入力される。
【０００４】
速度制御系１１３では、電動機１１２の実速度と、その速度指令値との速度偏差信号から、駆動手段１１９へ駆動信号を出力する電流制御手段１０６への電流指令値が演算される。
【０００５】
この電流指令値は、電動機１１２をベクトル制御する場合、直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”およびｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”である。ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”は電動機１１２に磁束を発生させる磁束電流指令値であり、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”は、電動機１１２にトルクを発生させるトルク電流指令値である。
【０００６】
電流制御手段１０６、２相３相変換手段１０７では、直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、および回転角検出手段１１１の電気角（回転角）“θe”、３相２相変換手段１１０から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｄｆ”を取り込み、電流検出手段１０９から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”がｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ電流指令値“Ｉｑｃ”、および電気角“θｅ”を満たすような電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”が生成されて、駆動手段１０８に出力される。
【０００７】
すなわち、電流検出手段１０９によって、電動機１１２に供給される３相の駆動電流の電流値が各々、検出されて、出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”が出力され、３相／２相変換手段１１０に入力される。この３相／２相変換手段１１１は次式に示すように、電流検出手段１０９から出力される静止座標系での３相で示される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”を直交静止座標系の２相で示される電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”に変換する。この変換された２相の電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”は、直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に変換される。すなわち、電気角“θｅ”に基づき、直交静止座標系の電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”を直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に変換され、電流制御手段１０６に出力される。
【数１】
【数２】
【数３】
【０００８】
ここで、添字“ｄ”はｄ軸成分、“ｑ”はｑ軸成分を表す。
【０００９】
また、電流指令値補正手段１０２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令値補正手段１０５から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”と、３相２相変換手段１１０から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”との偏差は、それぞれ電流制御手段１０６を構成しているＰＩコントローラ等に入力され、ＰＩ演算（比例積分演算）されて、次式に示すように直交回転座標系におけるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を出力する。
【数４】
【００１０】
ここで、“Ｋｐ”は比例ゲイン、“Ｋｉ”は積分ゲイン、“ｓ”はラプラス演算子である。
【００１１】
このＰＩコントローラ等からのｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”は、２相／３相変換手段１０７に入力される。２相／３相変換手段１０７では、次式に示すようにｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を、直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換する。すなわち、電気角“θｅ”に基づき、直交回転座標系の電圧指令値“Ｖｄｃ”、“Ｖｑｃ”を直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換する。この変換された２相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”を３相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に変換し、駆動手段１０８に出力する。
【数５】
【数６】
【００１２】
一般に、永久磁石同期電動機は、誘導電動機に比べ、同じ出力に対し小型に製作できるので、近年いろいろなシステムの駆動部に使われつつある。
【００１３】
ところが、永久磁石同期電動機では、磁極を回転させる電機子磁束の変化が、回転角の正弦波でなく歪を含んでいる。このため、本来ならば正弦波状であるべき磁束変化が、歪を持つため、電動機の発生トルクが脈動し、回転むら等の要因となっている。また、電動機の巻線のアンバランスや電流を検出するセンサ系統の誤差等もトルクリプルの原因となっている。
【００１４】
また、電機子巻線電流により生成される磁束の空間分布は、理想的には、正弦波状が望ましいが、高調波がのっているため、発生トルクを歪ませる要因となっている。
【００１５】
この高調波成分の低次成分は、基本波に対する周波数の５倍／７倍であり、この磁束の５次／７次成分は、基本周波数の６倍成分（６ｆ成分）のトルクリプル原因となる。
【００１６】
同様に、次式に示すような磁束の１１倍／１３倍成分は、１２ｆ成分のトルクリプルの原因となる。
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００１７】
ここで、“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”は各相の電機子巻線に誘起する誘起電圧（以下では簡単のため必要に応じて電気角“θｅ”の巻数表記を省略する）、“ω”は回転速度（回転角の時間微分）、“Ｋｅ”は逆起電力定数である。
【００１８】
上式の３相誘起電圧“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”を、３相／２相変換すると、下式になる。
【数１１】
【数１２】
【００１９】
また、電動機１１２が円筒機であれば、トルク“Ｔ”は、誘起電圧“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”と、各電流“Ｉｕ”、“Ｉｖ”、“Ｉｗ”とから下式となる。
【数１３】
【００２０】
電動機１１２に対し、スキュー等の対策を行って、トルクリプルを問題のないレベルに抑えることもできるが、コスト上昇を招くことになる。
【００２１】
また、トルクリプルの低減方法として、例えば、「特許文献１」のようにトルクリプルが電動機の回転と相関性を持つことから、この相関関係を記憶装置に記憶させ、電動機の回転角に基づいて、これと対応するトルクリプルデータを読み出し、トルク指令値からリプル分を差し引いたものを新たなトルク指令値とする方法がある。さらに、「特許文献２」のように電動機回転角“θ”と、調整ゲイン“Ａ”と調整位相“ｐ”とから、トルクリプル補正信号“Ｔｃｏｍｐ＝Ａ×sin（ｎ×θ＋ｐ）”を演算し、電動機の回転周期に同期させてフィードフォワード的に目標トルク指令に加算してトルクリプルを打ち消す方法がある。
【特許文献１】特開平１１−２９９２７７号公報
【特許文献２】特開平７−１２９２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし、従来のトルクリプルの低減方法はトルク指令値（トルク電流指令値）を補正するものであって、（６×ｎ）ｆ成分のトルクリプルを打ち消そうとすると、（６×（ｎ＋１））ｆ成分が大きくなるという課題があった。
【００２３】
簡単のため、磁束の５次成分のみがある場合について説明する。
【００２４】
各相の誘起電圧“Ｅｕ”、“Ｅｖ”、“Ｅｗ”、例えば誘起電圧“Ｅｕ”は、下式となる。また、他の各誘起電圧“Ｅｖ”、“Ｅｗ”も同様な式で示される。
【数１４】
【００２５】
上式を、［数１３］に代入してトルク“Ｔ”を求めると、下式となり、６ｆトルクリプルがあることがわかる。
【数１５】
【００２６】
一方、公知のトルクリプル補正信号“Ｔｃｏｍｐ”を用いた場合のｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”は下式となる。
【数１６】
【数１７】
【００２７】
上式の場合のトルク“Ｔ”は、［数１５］と同様に下式となる。
【数１８】
【００２８】
この［数１８］から分かるように、磁束の５次成分でトルクリプルの６ｆ成分が生じるのに対し、従来の低減方法で６ｆ成分を打ち消そうとすると、新たに１２ｆ成分が発生する。
【００２９】
また、トルクリプルは、電動機１１２の運転条件に依存する場合も多く、例えば加減速のように運転条件が変化した場合にはトルクリプル低減性能が劣化するという課題もあった。
【００３０】
さらに、電動機１１２には、半径方向の電磁吸引力の脈動による振動・騒音の課題があった。
【００３１】
本発明は上記の事情に鑑み、電動機に供給される出力電流の波形を整えて、電動機のトルクリプルを大幅に低減させることできる制御装置を提供することを目的としている。
【００３２】
また、リニア電動機に供給される出力電流の波形を整えて、リニア電動機で生じるＺ方向の力変動を大幅に低減させつつ、リニア電動機の振動または騒音を検出してパラメータを自動補正でき、リニア電動機の振動・騒音を低減させることができる制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記の目的を達成するために本発明は、電動機の実測回転速度と予め設定されている設定回転速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、前記電動機の回転を検出して電気角を出力する回転角検出手段と、前記電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、前記回転角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記電動機が発生するトルクの高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、
この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値並びに前記電流検出手段から出力される電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記電動機に供給する３相駆動手段とを具備することを特徴としている。
【００３４】
また、本発明は、リニア電動機の実測速度と予め設定されている設定速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、前記リニア電動機の速度を検出して電気角を出力する電気角検出手段と、前記リニア電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、前記電気角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記リニア電動機が発生するＺ方向の高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値および電流検出手段から出力されるリニア電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記リニア電動機に供給する３相駆動手段と、前記リニア電動機の振動または騒音を検出する脈動検出手段と、この脈動検出手段の出力、前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記リニア電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段とを具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、電動機に供給される出力電流の波形を整えることができ、電動機のトルクリプルを大幅に低減させることできる。その結果、電動機の振動・騒音を低減させることができる。
【００３６】
また、リニア電動機に供給される出力電流の波形を整えることができ、リニア電動機で生じるＺ方向の力変動を大幅に低減させることができる。その結果、リニア電動機の振動・騒音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
《第１の実施形態》
図１は本発明による制御装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【００３８】
この図に示す制御装置１ａは、ｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”を出力するｄ軸電流指令手段２と、ｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を出力するｑ軸電流指令手段３と、電動機１０のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが設定される電動機パラメータ設定手段４とを備えている。
【００３９】
また、この制御装置１ａは、電流指令補正手段５と、電流制御手段６と、２相／３相変換手段７と、駆動手段８と、電流検出手段９と、電動機１０の回転角“θｅ”を検出する回転角検出手段１１と、３相／２相変換手段１２とを備えている。
【００４０】
ここで、電流指令補正手段５は、電動機パラメータ設定手段４から出力される電動機１０のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果に基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を出力する。
【００４１】
また、電流制御手段６は、電流指令補正手段５から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、３相／２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に基づき、ｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を演算する。
【００４２】
また、２相／３相変換手段７は、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”、回転角検出手段１１から出力される回転角“θｅ”に基づき、３相の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”を演算する。
【００４３】
また、駆動手段８は、２相／３相変換手段７から出力される電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に基づき、３相の駆動電圧を出力して電動機１０を駆動する。
【００４４】
電流検出手段９は、電動機１０に供給される３相の出力電流を検出して出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”を出力する。
【００４５】
３相／２相変換手段１２は、電流検出手段９から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”、回転角検出手段１１から出力される回転角“θｅ”に基づき、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”を演算する。
【００４６】
次に、図１を参照して制御装置１ａの全体動作を説明する。
【００４７】
電動機１０の回転角は、ＰＧ等などによって構成される回転角検出手段１１によって、パルス形式で検出されるとともに、検出結果に対応する電気角（回転角）“θｅ”にされて、速度を制御する速度制御系（ｄ軸電流指令手段２、ｑ軸電流指令手段３、電流指令値補正手段５によって構成される部分）１３に入力される。
【００４８】
速度制御系１３では、回転角検出手段１１から入力された電気角“θｅ”により電動機１０の実速度が算出され、その速度と速度指令値との速度偏差信号から、電流制御手段６へのｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”が演算され、電流制御手段６に出力される。
【００４９】
これらｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”は、下式のような電動機１０をベクトル制御する場合の直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値（磁束電流指令値）“Ｉｄｃ”およびｑ軸電流指令値（トルク電流指令値）“Ｉｑｃ”である。
【数１９】
【００５０】
ここで、“Ｉｄｃｏ”、“Ｉｑｃｏ”は各々、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値である。また、“ｄＩｄｃ”、“ｄＩｑｃ”は、電動機パラメータ設定手段４に設定されているパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”である。
【００５１】
また、電流指令値補正手段５では、電動機パラメータ設定手段４から出力されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１から出力される電気角“θｅ”などに基づき、電動機１０で発生するトルクリップルを打ち消すのに必要なｄ軸電流指令補正信号“ｄＩｄｃｏ”、ｑ軸電流指令補正信号“ｄＩｑｃｏ”が生成される。そして、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”が生成され、電流制御手段６に出力される。
【００５２】
電流制御手段６、２相３相変換手段７では、直交回転座標系におけるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、３相／２相変換手段１２から出力される直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”が入力され、電流検出手段９から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”と、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、および電気角“θｅ”とを対応させるのに必要な電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”が演算されて、駆動手段８に出力される。
【００５３】
すなわち、出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”は、電流検出手段９で検出され、３相／２相変換手段１２に入力される。この３相／２相変換手段１２は電流検出手段９からの静止座標系での３相で示される電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｗｆ”が直交静止座標系の２相で示される電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”に変換される。この変換された２相の電流信号“Ｉα”、“Ｉβ”は、電気角“θｅ”に基づき、直交回転座標系の電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”に変換され、電流制御手段６に出力される。
【００５４】
そして、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”と、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”との偏差は各々、電流制御手段６を構成しているＰＩコントローラ等によって、ＰＩ演算（比例積分演算）されて、直交回転座標系におけるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”が生成される。
【００５５】
このＰＩコントローラからのｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”は、２相／３相変換手段７に入力される。２相／３相変換手段７では、ｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”およびｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”が、直交回転座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換される。すなわち、電気角“θｅ”に基づき、直交回転座標系のｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”が直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”に変換される。この変換された２相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖα”、“Ｖβ”が３相で示される直交静止座標系の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に変換され、駆動手段８に出力される。
【００５６】
駆動手段８では、２相／３相変換手段７からの電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”を使用して、３相の出力電圧が生成され、電動機１０が駆動される。
【００５７】
次に、図２を参照して電流指令補正手段５の詳細な動作を説明する。
【００５８】
電流指令補正手段５では、図２に示すように、電気角“θｅ”の６×ｎ倍の位相が演算され、得られた電流指令値の位相“６×ｎ×”θｅと、正弦波の位相を調整する調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”が加算されて、正弦波の位相“Ｐｄ”、“Ｐｑ”が求められる。
【００５９】
さらに、次式に示すように、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”に対応する電流指令の絶対値“|Ｉｃｏ|”が演算され、得られた電流指令値の絶対値“|Ｉｃｏ|”と、電動機パラメータ設定手段４から得られた磁束の（６×ｎ±１）ｆの高調波成分比“ｎ”と、正弦波の振幅を調整する調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”が各々、乗算されて、振幅値“Ａｄ”、“Ａｑ”が求められる。
【００６０】
そして、振幅値が“Ａｄ”、“Ａｑ”にされ、位相が“Ｐｄ”、“Ｐｑ”にされた正弦波は、以下のような電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”、“ｄＩｑｃ”が演算される。
【数２０】
【数２１】
【００６１】
ここで、添字“ｄ”はｄ軸成分、“ｑ”はｑ軸成分を表す。
【００６２】
そして、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”、“ｄＩｑｃ”に対応して、電動機１０のトルク“Ｔ”は、下式のような回転角の定数項、（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分の和となる。
【数２２】
【００６３】
ここで、“Ｗ”は電動機１０内部の磁気エネルギー、添字“ｓ”は正弦成分、“ｃ”は余弦成分を表す。なお、“Ｔ０”〜“Ｔ６（ｎ＋１）ｃ”の各成分は、電動機パラメータ設定手段４で設定されたパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などの関数となる。
【００６４】
上式に基づき、下式を満たすように、すなわち（６×ｎ）ｆ成分と（６×（ｎ＋１）ｆ成分が零となるように、調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”と、調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”の初期値が求められる。
【数２３】
【００６５】
なお、電流制御手段６の応答遅れを考慮するため、下式のようにゲイン降下と位相遅れで近似される。
【数２４】
【００６６】
ここで、“ｇｄ（ω）”、“ｇｑ（ω）”は電流制御手段６の閉ループゲイン、“Ｌｄ（ω）”、“Ｌｑ（ω）”は電流制御手段６のむだ時間であり、電動機パラメータ設定手段４で設定される。
【００６７】
また、上式から、電流制御手段６の応答遅れを下式のように考慮することもできる。
【数２５】
【００６８】
以上のように、［数２３］、［数２４］などを満たすように、電動機パラメータ設定手段４に設定されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、閉ループゲイン“ｇｄ（ω）”、“ｇｑ（ω）”、むだ時間Ｌｄ（ω）”、“Ｌｑ（ω）”が設定され、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とが補正されれば、［数２２］に示すトルク“Ｔ”の（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にさせて、電動機１０で発生する６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを大幅に低減することができる。
【００６９】
このように、第１の実施形態では、［数２３］などを満たすように、電動機パラメータ設定手段４のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定し、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とを補正し、［数２２］に示すトルク“Ｔ”の（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にしている。このため、電動機１０で発生する６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、電動機１０のトルクリプルを大幅に低減することができる。
【００７０】
《第２の実施形態》
図３は本発明による制御装置の第２の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【００７１】
この図に示す制御装置１ｂが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、電動機１０の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を検出する脈動検出手段２１と、脈動検出手段２１の出力に基づいて電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”のうち、電動機１０の振動、騒音に関係するパラメータ、例えばパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”などを学習する補正パラメータ学習手段２２とを設けたことである。
【００７２】
次に、図４を参照して、脈動検出手段２１、電流指令補正手段５、補正パラメータ学習手段２２の詳細な動作を説明する。
【００７３】
電流指令補正手段５では、補正パラメータ学習手段２２の学習結果に基づき、振動または騒音“ｄＦｒｆ”を低減させるように、電動機１０の半径方向の力“Ｆｒ”の脈動が小さくなるように、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とが補正される。
【００７４】
この場合、電流指令補正信号“ｄＩｃ”に対応する半径方向の力“Ｆｒ”は、下式のような回転角の定数項、（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分の和となる。
【数２６】
【００７５】
ここで、“Ｗ”は電動機１０内の磁気エネルギー、“ｒ”は半径方向である。
【００７６】
上式より、調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”と、調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”の初期値が下式を満たすように求められる。
【数２７】
【００７７】
一方、脈動検出手段２１では、振動または騒音“ｄＦｒｆ”が検出され、補正パラメータ学習手段２２に出力される。
【００７８】
補正パラメータ学習手段２２では、脈動検出手段２１で検出した振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、電動機１０の振動または騒音に影響を与える調整振幅、調整位相、例えば調整振幅“ａｄ”、と、調整位相“ｐｄ”が学習される。
【００７９】
この際、例えば下式のように、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”が“０”（電流指令補正信号が最大または最小）となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、調整位相“ｐｄ”を学習し、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｄ”が最適化される。
【数２８】
【００８０】
ここで、“ｇｐｄ”は学習ゲイン、“old”は学習前の値、“new”は学習後の値である。
【００８１】
また、例えば下式のように電流指令補正信号“ｄＩｃ”の時間微分が“０”となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて調整振幅“ａｄ”を学習し、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”が最適化される。
【数２９】
【００８２】
ここで、“ｇａｄ”は学習ゲインである。
【００８３】
このように、第２の実施形態では、［数２７］を満たすように、電動機パラメータ設定手段４のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定させ、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、回転角検出手段１１の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段２から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段３から出力されるｑ軸電流指令値“Ｉｑｃｏ”とを補正する。そして、電動機１０のトルク“Ｔ”に含まれる（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にさせなるとともに、電流指令値補正手段５で生成される電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”の時間微分が零になるときの脈動“ｄＦｒｆ”に基づき、補正パラメータ学習手段２２によって、パラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を調整するようにしている。このため、６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、電動機１０のトルクリプルを大幅に低減させつつ、電動機１０の振動、騒音を大幅に低減させることができる。
【００８４】
なお、第２の実施形態では、補正パラメータ学習手段２２の学習動作によって、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を直接、調整するようにしているが、補正パラメータ学習手段２２によって、表示装置などの報知装置に、学習後のパラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を表示して、オペレータなどに確認させた後、オペレータに電動機パラメータ設定手段４を操作させて、この電動機パラメータ設定手段４に設定されているパラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を変更するようにしても良い。
【００８５】
《第３の実施形態》
図５は本発明による制御装置の第３の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【００８６】
この図に示す制御装置１ｃが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑ”、電流検出手段９で検出される電流値（３相２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”）、回転角検出手段１１で検出される回転角“θｅ”に対応する回転角“ω”に基づき、電動機１０の脈動“ｄＴｆｄｔ”を推定する脈動推定手段３１と、推定した脈動“ｄＴｆｄｔ”から電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”のうち、電動機１０の振動、騒音に関係するパラメータ、例えばパラメータ“ａｑ”、“ｐｑ”などを学習する補正パラメータ学習手段３２とを設けたことである。
【００８７】
次に、図６を参照して、脈動推定手段３１、電流指令補正手段５、補正パラメータ学習手段３２の詳細な動作を説明する。
【００８８】
脈動推定手段３１では、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｄ軸電圧指令“Ｖｑｃ”に対応する電圧指令“Ｖｄ”、“Ｖｑ”と、３相２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”と、回転角検出手段１１から出力される回転角“ω”とから電動機１０の脈動“ｄＴｆｄｔ”が推定される。
【００８９】
この際、脈動推定手段３１では、例えば下式を用いて電圧指令値“Ｖｄ”、“Ｖｑ”と、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”と、回転角“ω”とから、誘導電圧“Ｅｄｆ”、“Ｅｑｆ”が推定される。
【数３０】
【００９０】
ここで、“Ｒａ”は電機子１０の巻線抵抗、“Ｌｄ”、“Ｌｑ”は各々ｄ軸、ｑ軸のインダクタンスであり、電動機パラメータ設定手段４で設定する。
【００９１】
そして、推定した誘起電圧“Ｅｄｆ”、“Ｅｑｆ”と、電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”と、回転角“ω”とから、次式に示す演算を行って、トルクの時間微分形で表される脈動“ｄＴｆｄｔ”が推定され、補正パラメータ学習手段３２に出力される。
【数３１】
【００９２】
補正パラメータ学習手段３２では、脈動推定手段３１で推定された脈動“ｄＴｆｄｔ”を用いて、調整振幅“ａｑ”と、振幅位相“ｐｑ”が学習される。
【００９３】
この際、例えば電流指令値補正手段５で生成される電流指令補正信号“ｄＩｑｃ”の時間微分が“０”（電流指令補正信号が最大または最小）となる時点の脈動“ｄＴｆｄｔ”を用いて、振幅位相“ｐｑ”を学習して、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｑ”が最適化される。
【数３２】
【００９４】
ここで、“ｇｐｑ”は学習ゲインである。
【００９５】
また、例えば電流指令補正信号“ｄＩｑｃ”の時間微分が“０”となる時点の脈動“ｄＴｆｄｔ”を用いて、調整振幅“ａｑ”が学習され、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ａｑ”が最適化される。
【数３３】
【００９６】
ここで、“ｇａｑ”は学習ゲインである。
【００９７】
このように、第３の実施形態では、電流制御手段６から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑ”、電流検出手段９で検出される電流値（３相２相変換手段１２から出力される電流信号“Ｉｄｆ”、“Ｉｑｆ”）、回転角検出手段１１で検出される回転角“θｅ”に対応する回転角“ω”に基づき、［数２９］［数３０］、［数３１］を使用して、電動機１０の脈動“ｄＴｆｄｔ”を推定するとともに、電流指令値補正手段５で生成される電流指令補正信号“ｄＩｑｃ”の時間微分が零になるときの脈動“ｄＦｒｆ”に基づき、補正パラメータ学習手段２２によって、パラメータ“ｐｑ”、“ａｑ”を調整するようにしている。このため、６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、電動機１０のトルクリプルを大幅に低減させつつ、電動機１０に脈動検出手段などを取り付けることなく、装置内部の改修作業だけで、電動機１０の振動、騒音を大幅に低減させることができる（請求項３の効果）。
【００９８】
《第４の実施形態》
図７は本発明による制御装置の第４の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【００９９】
この図に示す制御装置１ｄが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、電動機１０の温度“temp”を検出する温度検出手段４１と、検出された温度“temp”で電流指令補正手段５の各補正パラメータ、例えば補正パラメータ“Ｋｅ”、“Ｋ５”、…などを変更する補正パラメータ変更手段４２とを設けたことである。
【０１００】
次に、図８を参照して、温度検出手段４１、補正パラメータ変更手段４２の詳細な動作を説明する。
【０１０１】
まず、温度検出手段４３では、電動機の温度“temp”が検出され、補正パラメータ変更手段１６に出力される。
【０１０２】
補正パラメータ変更手段１６では、検出された温度“temp”により、温度“temp”に対応する電動機パラメータ“Ｋｅ”、“Ｋ５”、…などが変更され、これら電動機パラメータ“Ｋｅ”、“Ｋ５”、…などを含むパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが変更される。
【０１０３】
この際、［数７］等の誘起電圧“Ｅｕ”の係数が温度“temp”の関数であるとすると、下式となる。
【数３４】
【０１０４】
そして、誘起電圧“Ｅｕ”の係数が温度“temp”の関数の場合、トルクリプルを打ち消すようなｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を求める際に使用されるパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”なども温度“temp”の関数となることから、検出した温度“temp”に応じて、前記［数２３］の導出手順と同様な手順で、パラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”が変更される。
【０１０５】
このように、第４の実施形態では、温度検出手段４１によって、電動機１０の温度“temp”を検出するとともに、補正パラメータ変更手段４２によって、温度“temp”の関数になっているパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを変更するようにしている。このため、電動機１０の温度“temp”に応じて、パラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを最適化させて、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を補正させ、電動機１０の温度が変化した場合にも、トルクリプルを最少に抑制することができる。
【０１０６】
《第５の実施形態》
図９は本発明による制御装置の第５の実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には同じ符号が付してある。
【０１０７】
この図に示す制御装置１ｅが図１に示す制御装置１ａと異なる点は、運転条件を設定する運転条件設定手段５１と、運転条件により電流指令補正手段５のパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを切り替える補正パラメータ切替手段５２とを設けたことである。
【０１０８】
次に、図１０を参照して、運転条件設定手段５１、補正パラメータ切替手段５２の詳細な動作を説明する。
【０１０９】
運転条件に応じて、運転条件設定手段５１を操作し、補正パラメータ切替手段５２に設けられた各接点のいずれか１つをオン状態にされ、電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが切り替えられる。
【０１１０】
パラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などの切替は、例えば、運転条件設定手段５１で、トルクリプル低減運転、振動・騒音低減運転のうち、いずれかがを指定され、指定内容に対応するようにパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが切り替えられる。
【０１１１】
例えば、トルクリプルを低減させる場合は、下式を満たすようにする。
【数３５】
【０１１２】
また、振動・騒音を低減させる場合は、下式を満たすようにする。
【数３６】
【０１１３】
これにより、例えば深夜には、主に電動機１０の振動・騒音の低減を目標に電動機１０を運転し、また日中には、主に電動機１０の回転ムラ低減を目標に電動機１０を運転することができる。
【０１１４】
また、運転条件として、例えば低速ではトルクリプル低減を主とし、高速では振動・騒音低減などを主にするように、回転速度などによって適宜切り替えてもよい。
【０１１５】
このように、第５の実施形態では、運転条件に応じて、運転条件設定手段５１を操作し、補正パラメータ切替手段５２に設けられた各接点のいずれか１つをオン状態にし、電流指令補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを切り替えるようにしている。このため、運転内容に応じて、各運転条件に対応する最適なパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを選択でき、トルクリプルの低減、振動、騒音の低減などを実現できる。
【０１１６】
《第６の実施形態》
図１１は本発明による制御装置の第６の実施形態を示すブロック図である。
【０１１７】
この図に示す制御装置１ｆは、ｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”を出力するｄ軸電流指令手段６１と、ｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を出力するｑ軸電流指令手段６２と、リニア電動機６９のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などが設定される電動機パラメータ設定手段６３とを備えている。
【０１１８】
また、この制御装置１ｆは、リニア電動機６９の電気角“θｅ”を検出する電気角検出手段７０と、リニア電動機６９の３相電流を検出して、出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”を出力する電流検出手段６８と、電流検出手段６８から出力される出力電流信号“Ｉｕｆ”、“Ｉｖｆ”、“Ｉｗｆ”に基づき、ｄ軸電流信号“Ｉｄｆ”、ｑ軸電流信号“Ｉｑｆ”を演算する３相／２相変換手段７１とを備えている。
【０１１９】
さらに、この制御装置１ｆは、電動機パラメータ設定手段６３から出力されるリニア電動機６９のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、電気角検出手段７０の検出結果に基づき、ｄ軸電流指令手段６１から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段６２から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”を出力する電流指令補正手段６４と、電流指令補正手段６４から出力されるｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”、３相／２相変換手段７１から出力されるｄ軸電流信号“Ｉｄｆ”、ｑ軸電流信号“Ｉｑｆ”に基づき、ｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”を演算する電流制御手段６５と、電流制御手段６５から出力されるｄ軸電圧指令“Ｖｄｃ”、ｑ軸電圧指令“Ｖｑｃ”に基づき、３相の電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”を演算する２相／３相変換手段６６と、２相／３相変換手段６６から出力される電圧指令値“Ｖｕ”、“Ｖｖ”、“Ｖｗ”に基づき、駆動電圧を出力してリニア電動機６９を駆動する駆動手段６７とを備えている。
【０１２０】
さらに、この制御装置１ｆは、リニア電動機６９の振動または騒音を検出して脈動“ｄＦｒｆ”を出力する脈動検出手段７２と、脈動検出手段７２の出力に基づいて、電流指令補正手段６４で使用されるパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”のうち、リニア電動機６９の振動、騒音に関係するパラメータ、例えばパラメータ“ａｄ”、“ｐｄ”などを学習する補正パラメータ学習手段７３とを備えている。
【０１２１】
次に、図１１、図１２を参照して制御装置１ｆの動作を説明する。
【０１２２】
リニア電動機６９の電気角“θｅ”は、リニアスケール等の電気角検出手段７０を介して検出され、速度を制御する速度制御系（ｄ軸電流指令手段６１、ｑ軸電流指令手段６２、電流指令値補正手段６４によって構成される部分）７４に入力される。
【０１２３】
速度制御系６４では、電気角検出手段７０から出力される電気角“θｅ”に基づき、リニア電動機６９の実速度が算出され、その速度と速度指令値との速度偏差信号から、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”が生成されて電流制御手段６５に出力される。
【０１２４】
また、電流指令補正手段８は、次に述べる手順で、推力に垂直な方向（Ｚ方向）の振動を低減させるとともに、振動方向の力の脈動“ｄＦｒｆ”が小さくなるように補正される。
【０１２５】
まず、電流指令補正手段６４によって、ｄ軸電流指令手段６１から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”、ｑ軸電流指令手段６２から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”を補正して、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”、ｄ軸電流指令値“Ｉｄｃ”、ｑ軸電流指令値“Ｉｑｃ”などが生成されるとき、リニア電動機６９が発生する振動方向の力“Ｆｚ”は、下式のような電気角“θｅ”の定数項、（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分の和となる。
【数３７】
【０１２６】
ここで、“ｚ”は振動方向である。
【０１２７】
上式より、調整振幅“ａｄ”、“ａｑ”と、調整位相“ｐｄ”、“ｐｑ”の初期値が下式を満たすように求められる。
【数３８】
【０１２８】
また、脈動検出手段７２では、振動または騒音“ｄＦｒｆ”が検出され、補正パラメータ学習手段２２に出力される。
【０１２９】
補正パラメータ学習手段２２では、脈動検出手段２１で検出した振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、調整振幅“ａｄ”、と、調整位相“ｐｄ”が学習される。
【０１３０】
この際、例えば下式のように、電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”が“０”（電流指令補正信号が最大または最小）となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて、調整位相“ｐｄ”が学習され、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ｐｄ”が最適化される。
【数３９】
【０１３１】
ここで、“ｇｐｄ”は学習ゲイン、“old”は学習前の値、“new”は学習後の値である。
【０１３２】
また、例えば下式のように電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”の時間微分が“０”となる時点の振動または騒音“ｄＦｒｆ”を用いて調整振幅“ａｄ”が学習され、電流指令値補正手段５で使用されるパラメータ“ａｄ”が最適化される。
【数４０】
【０１３３】
ここで、“ｇａｄ”は学習ゲインである。
【０１３４】
このように、第６の実施形態では、［数３８］を満たすように、電動機パラメータ設定手段６３のパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”などを設定し、これらパラメータ“ｎ”、“ａｄ”、“ｐｄ”、“ａｑ”、“ｐｑ”、電気角検出手段７０の検出結果などに基づき、ｄ軸電流指令手段６１から出力されるｄ軸電流指令“Ｉｄｃｏ”と、ｑ軸電流指令手段６２から出力されるｑ軸電流指令“Ｉｑｃｏ”とを補正し、リニア電動機６９が発生する振動方向の力“Ｆｚ”に含まれる（６×ｎ）ｆ正弦成分、（６×ｎ）ｆ余弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ正弦成分、（６×（ｎ＋１））ｆ余弦成分を零にするとともに、電流指令値補正手段６４で生成される電流指令補正信号“ｄＩｄｃ”の時間微分が零になるときの脈動“ｄＦｒｆ”に基づき、補正パラメータ学習手段７３によって、パラメータ“ｐｄ”、“ａｄ”を調整するようにしている。このため、６×ｎと６×（ｎ＋１）のリプル成分などを抑制でき、リニア電動機６９のトルクリプルを大幅に低減させつつ、リニア電動機６９の振動、騒音を大幅に低減させることができる。
【０１３５】
なお、第６の実施形態では、リニア電動機６９を制御するようにしているが、このようなリニア電動機６９以外の電動機、例えばディスクモータ等、推力に直交する加振力が発生する電動機などを制御するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明による制御装置の第１の実施形態を示すブロック図。
【図２】図１に示す電流指令値補正手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図３】本発明による制御装置の第２の実施形態を示すブロック図。
【図４】図３に示す補正パラメータ学習手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図５】本発明による制御装置の第３の実施形態を示すブロック図。
【図６】図５に示す補正パラメータ学習手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図７】本発明による制御装置の第４の実施形態を示すブロック図。
【図８】図７に示す補正パラメータ変更手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図９】本発明による制御装置の第５の実施形態を示すブロック図。
【図１０】図９に示す補正パラメータ切替手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図１１】本発明による制御装置の第６の実施形態を示すブロック図。
【図１２】図１１に示す補正パラメータ学習手段の詳細な動作例を示す説明図。
【図１３】従来から知られている制御装置の一例を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１３７】
１ａ〜１ｆ：制御装置、２：ｄ軸電流指令手段、３：ｑ軸電流指令手段、４：電動機パラメータ設定手段、５：電流指令補正手段、６：電流制御手段（３相駆動手段）、７：２相／３相変換手段（３相駆動手段）、８：駆動手段（３相駆動手段）、９：電流検出手段、１０：電動機、１１：回転角検出手段、１２：３相／２相変換手段、１３：速度制御系、２１：脈動検出手段、２２：補正パラメータ学習手段、３１：脈動推定手段、３２：補正パラメータ学習手段、４１：温度検出手段、４２：補正パラメータ変更手段、５１：運転条件設定手段、５２：補正パラメータ切替手段、６１：ｄ軸電流指令手段、６２：ｑ軸電流指令手段、６３：電動機パラメータ設定手段、６４：電流指令補正手段、６５：電流制御手段（３相駆動手段）、６６：２相／３相変換手段（３相駆動手段）、６７：駆動手段（３相駆動手段）、６８：電流検出手段、６９：リニア電動機、７０：電気角検出手段、７１：３相／２相変換手段、７２：脈動検出手段、７３：補正パラメータ学習手段、７４：速度制御系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の実測回転速度と予め設定されている設定回転速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、
前記電動機の回転を検出して電気角を出力する回転角検出手段と、
前記電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、
前記回転角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記電動機が発生するトルクの高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、
この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値並びに前記電流検出手段から出力される電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記電動機に供給する３相駆動手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記電動機の振動または騒音を検出する脈動検出手段と、
この脈動検出手段の検出結果並びに前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記電動機の振動または騒音を最少にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置において、
前記３相駆動手段で生成される電圧指令値、前記電流検出手段から出力される電動機の出力電流検出信号および前記回転角検出手段から出力される回転角に基づき、前記電動機の脈動を推定する脈動推定手段と、
前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値および前記脈動検出手段の推定結果に基づき、前記電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理、または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の制御装置において、
前記電動機の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段で検出された電動機の温度、前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを変更する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ変更手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の制御装置において、
運転条件が設定される運転条件設定手段と、
この運転条件設定手段に設定されている運転条件に応じて前記電流指令補正手段のパラメータを切り替える補正パラメータ切替手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
リニア電動機の実測速度と予め設定されている設定速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、
前記リニア電動機の速度を検出して電気角を出力する電気角検出手段と、
前記リニア電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、
前記電気角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記リニア電動機が発生するＺ方向の高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、
この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値および電流検出手段から出力されるリニア電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記リニア電動機に供給する３相駆動手段と、
前記リニア電動機の振動または騒音を検出する脈動検出手段と、
この脈動検出手段の出力、前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記リニア電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項１】
電動機の実測回転速度と予め設定されている設定回転速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、
前記電動機の回転を検出して電気角を出力する回転角検出手段と、
前記電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、
前記回転角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記電動機が発生するトルクの高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、
この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値並びに前記電流検出手段から出力される電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記電動機に供給する３相駆動手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置において、
前記電動機の振動または騒音を検出する脈動検出手段と、
この脈動検出手段の検出結果並びに前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記電動機の振動または騒音を最少にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御装置において、
前記３相駆動手段で生成される電圧指令値、前記電流検出手段から出力される電動機の出力電流検出信号および前記回転角検出手段から出力される回転角に基づき、前記電動機の脈動を推定する脈動推定手段と、
前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値および前記脈動検出手段の推定結果に基づき、前記電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理、または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の制御装置において、
前記電動機の温度を検出する温度検出手段と、
この温度検出手段で検出された電動機の温度、前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを変更する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ変更手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の制御装置において、
運転条件が設定される運転条件設定手段と、
この運転条件設定手段に設定されている運転条件に応じて前記電流指令補正手段のパラメータを切り替える補正パラメータ切替手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項６】
リニア電動機の実測速度と予め設定されている設定速度との偏差に応じて、ｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令を生成するｄ軸／ｑ軸電流指令手段と、
前記リニア電動機の速度を検出して電気角を出力する電気角検出手段と、
前記リニア電動機の特性に対応したパラメータが設定される電動機パラメータ設定手段と、
前記電気角検出手段から出力される電気角および前記電動機パラメータ設定手段から出力されるパラメータに応じて、前記ｄ軸／ｑ軸電流指令手段から出力されるｄ軸電流指令およびｑ軸電流指令に対し、前記リニア電動機が発生するＺ方向の高調波リプル成分を抑制するのに必要な補正を行い、補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する電流指令値補正手段と、
この電流指令値補正手段から出力される補正済みのｄ軸電流指令値、ｑ軸電流指令値および電流検出手段から出力されるリニア電動機の出力電流検出信号に基づき、３相の駆動電圧を生成して前記リニア電動機に供給する３相駆動手段と、
前記リニア電動機の振動または騒音を検出する脈動検出手段と、
この脈動検出手段の出力、前記電流指令値補正手段で生成される補正済みのｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に基づき、前記リニア電動機の振動または騒音を最小にするのに必要なパラメータを求め、前記電流指令値補正手段で使用されるパラメータを補正する処理または報知装置から報知する処理のいずれかを行う補正パラメータ学習手段と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【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２００６−２８８０７６（Ｐ２００６−２８８０７６Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０４４４７（Ｐ２００５−１０４４４７）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（３９００２５２６５）東芝エレベータ株式会社 (2,543)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（３９００２５２６５）東芝エレベータ株式会社 (2,543)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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