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公開番号2025109594
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-25
出願番号2024003579
出願日2024-01-12
発明の名称同期モータの制御装置
出願人株式会社ニッキ
代理人弁理士法人平和国際特許事務所
主分類H02P 21/05 20060101AFI20250717BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】なるべく省構成かつ高トルクで同期モータを制御する装置を提供する。
【解決手段】同期モータの制御装置は、永久磁石を用いた回転子を有する同期モータと、d軸電圧指令値,q軸電圧指令値及びモータ位置に応じて、d軸電流及びq軸電流を三相電圧指令中間値に変換する電圧指令値変換手段と、前記三相電圧指令中間値に基づいて電圧補償演算を行い、三相電圧指令値を算出する電圧補償演算手段と、前記三相電圧指令値に基づいて前記同期モータに電圧を出力するインバータと、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
永久磁石を用いた回転子を有する同期モータと、
ｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値及びモータ位置に応じて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を三相電圧指令中間値に変換する電圧指令値変換手段と、
前記三相電圧指令中間値に基づいて電圧補償演算を行い、三相電圧指令値を算出する電圧補償演算手段と、
前記三相電圧指令値に基づいて前記同期モータに電圧を出力するインバータと、を備える、
ことを特徴とする同期モータの制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記ｄ軸電圧指令値および前記ｑ軸電圧指令値の最大値は、電気角６０度間隔で前記三相電圧指令値の最大電圧と等しく、前記電気角６０度間隔以外の電気角において前記三相電圧指令値の最大電圧よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１記載の同期モータの制御装置。
【請求項３】
前記電圧補償演算は、以下のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４条件のいずれに該当するかに応じて演算される、
条件Ａ：Ｕ相電圧指令中間値が、Ｖ相電圧指令中間値以上、且つ、Ｗ相電圧指令中間値以上、且つ、前記三相電圧指令値の最大電圧以上、を満たす場合
条件Ｂ：前記条件Ａを満たさず、Ｖ相電圧指令中間値が、Ｕ相電圧指令中間値以上、且つ、Ｗ相電圧指令中間値以上、且つ、前記三相電圧指令値の最大電圧以上、を満たす場合
条件Ｃ：前記条件Ｂを満たさず、Ｗ相電圧指令中間値が、Ｕ相電圧指令中間値以上、且つ、Ｖ相電圧指令中間値以上、且つ、前記三相電圧指令値の最大電圧以上、を満たす場合
条件Ｄ：前記条件Ａ，Ｂ，Ｃのいずれも満たさない場合
ことを特徴とする請求項１記載の同期モータの制御装置。
【請求項４】
前記電圧補償演算において、前記三相電圧指令値は、
前記条件Ａに該当する場合は下記数式（１）、
前記条件Ｂに該当する場合は下記数式（２）、
前記条件Ｃに該当する場合は下記数式（３）、
前記条件Ｄに該当する場合は下記数式（４）、
により演算され、
ここで、
・ｖ
Uref
はＵ相電圧指令値、
・ｖ
Vref
はＶ相電圧指令値、
・ｖ
Wref
はＷ相電圧指令値、
・ｖ
Uref0
はＵ相電圧指令中間値、
・ｖ
Vref0
はＶ相電圧指令中間値、
・ｖ
Wref0
はＷ相電圧指令中間値、
・Ｖ
MAX
は三相電圧指令値の最大電圧、である、
ことを特徴とする請求項３記載の同期モータの制御装置。
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発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベクトル制御により動作する同期モータの制御装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
同期モータは、入力する交流電圧に同期して回転する電動機であり、入力する交流電流により形成される回転磁界で回転子が吸引されながらその磁界に追従して回転動作を行うものであるが、これに接続した制御装置による制御システムで駆動制御されるのが一般的である。
【０００３】
従来の同期モータの制御装置における制御システムの一例を図４に示す。このシステムでは、検出もしくは推定したモータ位置に同期して回転するベクトルであるｄ軸電圧指令値（ｖ
dref
），ｑ軸電圧指令値（ｖ
qref
）を、三相電圧指令値（ｖ
Uref
，ｖ
Vref
，ｖ
Wref
）に変換して、インバータのスイッチング素子をオン・オフ制御することにより当該三相電圧指令値をモータに出力する。
【０００４】
図５を用いて、従来のベクトル制御を説明する。この図は、電気角で見たモータの三相電圧と、ｄ軸電圧，ｑ軸電圧のベクトル図である。三相電圧は、モータの固定子に固定された１２０度ずれの軸である一方、ｄ軸とｑ軸はモータ位置（回転子の向き）に追従する軸である。回転子には永久磁石が付いており、この磁石の磁界と同じ向きの磁界を発生させる電流をｄ軸電流、直交方向の磁界を発生させる電流をｑ軸電流と呼ぶ。このｄ軸電流を流す方向の電圧をｄ軸電圧とし、ｑ軸電流を流す方向の電圧をｑ軸電圧とする。従来のベクトル制御下においては、ｄ軸電圧とｑ軸電圧の最大値は、制御装置に接続されている電源の供給電圧によって定まり、３６０度どの方向に関しても同じ波高値（Ｖ
MAX
）となり、出力可能な電圧範囲はベクトル上で円を描く。
【０００５】
一方で、一般的な制御方法の一つであり、例えば特開平１－２５５４９４号公報（特許文献１）に示されるような１２０度通電方式では、電圧の波高値は従来のベクトル制御における波高値を超えた電圧（Ｖ
MAX
の２／√３倍）を出力することができ、高トルクを実現することができる。しかしながら、１２０度通電方式では、出力電圧のベクトルが６０度ごとに遷移するため、トルクリップルが発生し、高調波電流の発生、静音性の低下等を生じる問題があった。
【０００６】
これに対し、例えば特開平３－０３６９８６号公報（特許文献２）に示す発明のように、トルクリップルを減少させることを目的としたモータの駆動装置が知られている。
【０００７】
しかしながら、前記特許文献２に記載された発明においては、電流検出手段および無効電流を流すための構成が必要となるため、そのためのハードウェアコストを要するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開平１－２５５４９４号公報
特開平３－０３６９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、なるべく省構成かつ高トルクで同期モータを制御する装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明である同期モータの制御装置は、永久磁石を用いた回転子を有する同期モータと、ｄ軸電圧指令値，ｑ軸電圧指令値及びモータ位置に応じて、ｄ軸電流及びｑ軸電流を三相電圧指令中間値に変換する電圧指令値変換手段と、前記三相電圧指令中間値に基づいて電圧補償演算を行い、三相電圧指令値を算出する電圧補償演算手段と、前記三相電圧指令値に基づいて前記同期モータに電圧を出力するインバータと、を備える、ことを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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