JP2010148324A

JP2010148324A - モータ制御装置

Info

Publication number: JP2010148324A
Application number: JP2008325677A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Inagaki; 浩之稲垣
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】回転角検出部の取り付け誤差に起因する３相モータの効率と出力精度の劣化と防止することが可能なモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１００は、３相モータ１２の停止時において、ロータの回転角を初期回転角として検出する回転角検出部１１と、停止時において、ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸に直交するｑ軸に印加するｑ軸の電圧指令値を設定するｑ軸電圧設定部７と、ｑ軸の電圧指令値を３相各相の３相電圧指令値に変換する２相／３相変換部３と、３相電圧指令値の印加に応じて通電されるモータ電流に基づいて、ｄ軸のｄ軸電流を演算する３相／２相変換部６と、ｄ軸電流がゼロでない場合に、ｄ軸電流がゼロとなるように初期回転角を補正する補正回転角を設定する補正回転角設定部８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、３相モータが有するロータの回転角を検出する回転角検出部の取り付け誤差の補正を行うことが可能なモータ制御装置に関する。

従来、３相モータの駆動制御において、モータ電流をモータのロータが有する永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸及び当該ｄ軸に直交するｑ軸のベクトル成分に座標変換を行って３相モータの回転制御を行っているものがある（例えば、非特許文献１）。非特許文献１に類する３相モータの駆動制御では、３相モータのコイル電流を座標変換してフィードバック制御するベクトル制御を行うことにより、モータの出力トルクに応じたコイル電流の制御を行っている。そして、ベクトル制御を行う上でロータの位置を特定するために、ロータの回転角を検出する回転角検出部としてレゾルバが備えられている。

杉本英彦編「ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際基礎からソフトウェアサーボまで」総合電子出版、ｐ．１３５−１３９

上述のようにレゾルバは、ベクトル制御を行うにあたり、ロータの位置を特定するために備えられる。しかしながら、レゾルバを取り付ける際に、レゾルバの基準位置（例えばゼロ点）とロータの基準位置（例えばゼロ点）とがずれて取り付けられ、取り付け誤差を含んだ状態で３相モータのベクトル制御を行うと、３相モータの効率や出力精度が悪くなってしまうといった問題があった。

また、３相モータにレゾルバを取り付ける際、ロータに対してレゾルバの取り付けを精度良く行うことが可能な取付装置を用いることが考えられる。しかしながら、このような取付装置を用いると、３相モータの製造コストが高くなってしまうといった問題が発生してしまう。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、ロータと当該ロータの位置を検出する回転角検出部との間の取り付け誤差に起因する３相モータの効率と出力精度の劣化とを防止することが可能なモータ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るモータ制御装置の特徴構成は、３相モータの停止時における前記３相モータが有するロータの回転角を初期回転角として検出する回転角検出部と、前記ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸に直交するｑ軸に印加するｑ軸の電圧指令値を設定するｑ軸電圧設定部と、前記ｑ軸の電圧指令値を３相各相の３相電圧指令値に変換する２相／３相変換部と、前記停止時に前記３相電圧指令値の印加に応じて前記３相モータに通電されるモータ電流に基づいて前記ｄ軸のｄ軸電流を演算する３相／２相変換部と、前記ｄ軸電流がゼロでない場合に、前記ｄ軸電流がゼロとなるように前記初期回転角を補正する補正回転角を設定する補正回転角設定部と、を備える点にある。

このような特徴構成とすれば、回転角検出部とロータとを組み付ける際の取り付け誤差をオフセットして運転することが可能となる。したがって、３相モータの効率と出力精度の劣化とを防止することが可能となる。

また、前記補正回転角設定部は、前記ｄ軸電流がゼロとなる補正回転角を記憶しておくと好適である。

このような構成とすれば、一旦、設定された角度検出部の取り付け誤差を補正する補正回転角が記憶されるため、改めて補正回転角を設定する必要がなくなる。

また、前記回転角検出部が、前記３相モータの回転制御中における前記ロータの回転角を検出し、当該ロータの回転角と前記補正回転角とに基づいて前記回転制御に用いられる制御回転角を演算する回転角演算部を備えると好適である。

このような構成とすれば、角度検出部とロータとの取り付け誤差を補正した制御回転角に基づいて３相モータの回転制御を効率良く、且つ、精度良く行うことができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明のモータ制御装置１００の構成を示す概略図である。ここで、本発明に係るモータ制御装置１００は、３相モータ１２のロータの回転角を検出する回転角検出部１１を取り付ける際に生じる取り付け誤差がゼロとなるように補正し、当該補正された回転角に基づいて好適に３相モータ１２を制御する機能を備えている。本モータ制御装置１００は、このような機能を実現するために、目標電流設定部１、積分制御部２、２相／３相変換部３、ＰＷＭ制御部４、周波数変換部５、３相／２相変換部６、ｑ軸電圧設定部７、補正回転角設定部８、ｄ軸電流判定部９、回転角演算部１０、回転角検出部１１、３相モータ１２を備えて構成される（詳細は後述する）。

図２は、特に、ＰＷＭ制御部４が他の機能部と共に構成されるＥＣＵ５０（後述する）と周波数変換部５と３相モータ１２との構成を示した図である。３相モータ１２は、図示はしないが、永久磁石を備えるロータと、当該ロータに回転力を与えるための磁界を発生させるステータとを備える。このステータは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相のステータコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗを備える。各ステータコイルの一端は、電気的に中性な中性点で共通に接続され、Ｙ結線される。各ステータコイルの他端は、周波数変換部５に接続される。なお、本実施形態ではコイルはステータに備えられることからステータコイルとして記載するが、特に断りが無い限り、ステータコイルとコイルとは同義であるとして用いる。

周波数変換部５は、３相モータ１２を制御対象とし、直流電圧を交流電圧に変換する。直流電圧は、周波数変換部５に接続される電源２０から供給される。図２に示されるように、周波数変換部５は、電源２０の正電圧側に接続されたハイサイドのトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５と、電源２０の負電圧側に接続されたローサイドのトランジスタＱ２、Ｑ４、Ｑ６と、の合計６つのトランジスタＱ１〜Ｑ６で構成される。例えば、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみを同時にオンさせると、電源２０から第１電源ライン２１、トランジスタＱ１、ステータコイル１２ｖ、ステータコイル１２ｗ、トランジスタＱ４を介して第２電源ライン２２に電流が流れる。一方、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ２のみを同時にオンさせると、電源２０から第１電源ライン２１、トランジスタＱ３、ステータコイル１２ｗ、ステータコイル１２ｖ、トランジスタＱ２を介して第２電源ライン２２に電流が流れる。このように、周波数変換部５は、電源２０から出力される直流電圧を交流電圧に変換する。

また、トランジスタＱ１及びトランジスタＱ４のみをオンさせた場合と、トランジスタＱ３及びトランジスタＱ２のみをオンさせた場合とでは、ステータコイル１２ｖ及びステータコイル１２ｗに流れる電流の方向が異なる。そのため、各ステータコイルには電流の流れる方向に応じた電磁力が働き、当該電磁力とロータが備える永久磁石との間で引力及び斥力が発生することとなる。したがって、トランジスタＱ１〜Ｑ６の中から選択されたハイサイドのトランジスタとローサイドのトランジスタとで形成される上下対トランジスタを順次オンさせることにより、ロータが回転力を得ることができる。

尚、トランジスタＱ１〜Ｑ６には、コレクタ端子にカソード端子が、またエミッタ端子にアノード端子が接続されるように夫々ダイオードＤ１〜Ｄ６が配設されている。ここで、各ステータコイルには、通電中にエネルギーが蓄えられるが、これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は各ステータコイルの通電を停止した際に当該エネルギーに起因して発生する逆起電力によって周辺部品に悪影響を及ぼさないようにするために配設されるものである。

このようなトランジスタＱ１〜Ｑ６に対する一連の制御は、ＰＷＭ制御部４により行われる。ＰＷＭ制御部４は、詳細は後述するが、目標電流設定部１、積分制御部２、２相／３相変換部３、３相／２相変換部６、ｑ軸電圧設定部７、補正回転角設定部８、ｄ軸電流判定部９、回転角演算部１０と共に、ＥＣＵ５０により構成される（図１参照）。ＰＷＭ制御部４は、周波数変換部５が有するスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって制御する。周波数変換部５が有するスイッチング素子とは、本実施形態では、トランジスタＱ１〜Ｑ６が相当する。したがって、ＰＷＭ制御部４は、周波数変換部５が有するトランジスタＱ１〜Ｑ６をＰＷＭ制御によって動作させる。

３相モータ１２には、当該３相モータ１２が有するロータの回転角を検出する回転角検出部１１が備えられている。回転角検出部１１は、ロータの回転角を電気角θに変換し、電気角θに応じた信号を出力する。このような回転角検出部１１としては、例えばレゾルバを用いると好適である。回転角検出部１１により出力された信号は、回転角演算部１０に伝達される。回転角演算部１０は、回転角検出部１１から伝達された信号に基づいて３相モータ１２のロータの回転角を演算する。ＥＣＵ５０は、回転角演算部１０が演算した回転角と、周波数変換部５及び各ステータコイルの間の電流とをモニタしている。尚、３相モータ制御装置１００の全体構成から鑑みた場合には、上記モニタは、図１に示されるように各機能部を介して行われるが、閉ループであるためＰＷＭ制御に対して、何等問題が発生するものではない。

ＥＣＵ５０は、例えば、２．５Ｖや３．３Ｖ等の低電圧で動作するマイクロコンピュータによって構成される。そのため、トランジスタＱ１〜Ｑ６に流れる電流やトランジスタＱ１〜Ｑ６の電気的特性によっては、トランジスタＱ１〜Ｑ６をオンさせるためのドライブ能力が不足する虞がある。したがって、ＥＣＵ５０と周波数変換部５との間には、ＥＣＵ５０のＰＷＭ信号のドライブ能力を上げるドライバ５１（図１においては図示せず）が配設されている。尚、ドライバ５１は、ドライバＩＣで構成しても良いし、トランジスタで組まれたプッシュプル回路で構成しても良い。もちろん、ＥＣＵ５０から出力されるＰＷＭ信号のドライブ能力が高い場合には、ドライバ５１を備えずに構成することも当然に可能である。

図１に戻り、目標電流設定部１は、３相モータ１２を回転するために必要な総トルクから、目標電流の設定を行う。この目標電流設定部１が設定した目標電流は、積分制御部２に伝達されるが、積分制御部２には３相／２相変換部６からの出力も帰還信号として伝達される。この３相／２相変換部６からの出力は、３相モータ１２に通電されたモータ電流に基づいて演算された演算結果が相当する。

ここで、本モータ制御装置１００は、モータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを、３相モータ１２のロータが有する永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸及び当該ｄ軸に直交するｑ軸のベクトル成分Ｉｄ及びＩｑに座標変換を行って、３相モータ１２の回転制御を行う。図３は、この座標変換の原理を示す図である。図３に示す３相モータ１２では、２極の永久磁石ｍを有するロータ１２ｒを備え、ロータ１２ｒの回転角と電気角θとが一致する。図３（ａ）はモータ電流（３相交流電流）波形と電気角θとの関係を示した図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の時刻ｔ１におけるロータ１２ｒとステータ１２ｓとの位置関係及び座標変換前後の電流ベクトルを示す図である。尚、図３（ｂ）においては、ステータ１２ｓのＵ相の磁極位置を基準として、ロータ１２ｒの磁極位置となる電気角θが示されている。

図３（ｂ）に示されるように、永久磁石ｍが発生する磁界の方向をｄ軸とし、当該ｄ軸に直交する方向をｑ軸とする。図３（ａ）に示すように、ロータ１２ｒの磁極位置に応じて、ステータコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗに３相交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを流すことにより、トルクが発生する。図３（ａ）の時刻ｔ１での電気角θにおける電機子電流の総和を示すベクトルｉａ（Ｉａ）は、図３（ａ）よりＷ相電流（Ｗ相のモータ電流）ｉｗが零であるため、Ｕ相電流（Ｕ相のモータ電流）ｉｕとＶ相電流（Ｖ相のモータ電流）ｉｖとのベクトル和となる。この電気角θにおける電流ベクトルｉａをｄ軸及びｑ軸に対して分解すると、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとが得られる。このように、３相のモータ電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、ｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとに座標変換される。

ここで、特に永久磁石埋め込み型の同期モータでは、ステータコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗから見たインダクタンスが、ロータ１２ｒとの関係、即ち磁極位置との関係で変化する。磁極の方向であるｄ軸方向では、永久磁石が持つ透磁率の大きさの逆数に比例した磁気抵抗を持つために磁路が妨げられてしまう。一方、ｑ軸方向では、透磁率が大きいケイ素鋼などの磁性体を通るため、磁気抵抗の値は永久磁石に比べると著しく小さくなり、磁路が妨げられにくくなる。そのため、ｑ軸インダクタンスＬｑは、ｄ軸インダクタンスＬｄよりも大きな値となる。ステータコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗから見てｄ軸及びｑ軸は磁極位置との関係で変化するので、ステータコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗから見たインダクタンスが変化することになる。

したがって、永久磁石によるマグネットトルク（主トルク）に加えて、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄとの差によるリラクタンストルクも発生する。表面磁石型の同期モータなど、リラクタンストルクを積極的に利用しない場合には、Ｉｄ＝０とする制御を行うと効率が良い。しかし、永久磁石埋め込み型の同期モータなどでリラクタンストルクも利用する場合には、Ｉｄ≠０とする制御を行う方が効率が良くなる。永久磁石埋め込み型の同期モータでは、図４で示されるｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとの電流位相角βにより最高効率を出す動作点が変わる（（１）式参照）。

３相モータ１２の総合トルクＴは、Ｐｎ：極対数、ψａ：電機子の鎖交磁束、ｉａ：電機子電流、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、β：電流位相角とすると、（２）式に示すトルク方程式よって表される。

（２）式において、中括弧内の第１項がマグネットトルクを示し、第２項がリラクタンストルクを示す。また、図４から、下記（３）〜（５）式であることが明らかであるから、（２）式のトルク方程式は、下記（６）式のように表すこともできる。

このように、電機子電流Ｉａはｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとを含んでいる。従って、（２）式及び（６）式に示すトルク方程式は、鎖交磁束と、ｄ軸及びｑ軸のインダクタンスと、ｄ軸及びｑ軸の電流とを用いて３相モータ１２のトルクを表す式であるということができる。このｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、上述の３相／２相変換部６により演算される。

図１に戻り、積分制御部２は、目標電流設定部１により設定された目標電流と、３相モータ１２に流れるモータ電流に基づいて、３相／２相変換部６が座標変換を行うことにより求められたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとから、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒを演算する。例えば、上記（２）式に示すトルク方程式は、電機子電流Ｉａの式に変形できる。積分制御部２は、目標トルクや他のパラメータを代入して変形後のトルク方程式を解き、位相角βによってベクトル分解することによってｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒを算出することが可能である。又は、（６）式からｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒを算出することも当然に可能である。更に、積分制御部２は、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒから、電圧方程式に基づいて、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒとｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒとを演算する。即ち、積分制御部２は、３相モータ１２を回転するために必要な総トルクから設定された目標電流と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒとｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒとを演算することが可能となる。

ｄ軸の電圧Ｖｄ及びｑ軸の電圧Ｖｑを表す電圧方程式は、ψａ：電機子の鎖交磁束、ω：角速度、Ｉｄ：ｄ軸電流、Ｉｑ：ｑ軸電流、Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス、Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス、Ｒａ：電機子抵抗、ｐ：微分演算子として、以下の（７）式のように表される。

（７）式は、鎖交磁束と、ｄ軸及びｑ軸のインダクタンスを含む３相モータ１２のステータコイルのインピーダンスと、ｄ軸及びｑ軸の電流とを用いて３相モータ１２を駆動する電圧を表す電圧方程式となっていることが明らかである。積分制御部２は、（７）式に示される電圧方程式にｄ軸電流指令値Ｉｄｒ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒや、他のパラメータを代入することによって、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑを算出する。算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｒとして出力される。

２相／３相変換部３は、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒとｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒとを３相各相の３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換する。ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒは、上述の積分制御部２により算出される。２相／３相変換部３は、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｒ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｒを上述の座標変換とは逆の変換を行うことにより、３相電圧指令値ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換する。この逆の変換は、図３及び図４を用いて上述した座標変換の逆変換であるため、変換方法についての詳細な説明は省略する。

２相／３相変換部３により求められた演算結果は、上述のＰＷＭ制御部４に入力される。したがって、ＰＷＭ制御部４は、これらの入力に基づいて、ＰＷＭ制御を行う。

本モータ制御装置１００は、上述のように３相モータ１２に流れるモータ電流から３相／２相変換部６が座標変換を行うことにより求められたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに基づいて、目標電流設定部１により設定された目標電流をフィードバック制御する。

ここで、上述のようなモータ制御は、３相モータ１２が有するロータの回転角を検出する回転角検出部１１が、ロータに対して精度良く（即ち、取り付け誤差を含むことなく）取り付けられていることが前提となる。しかしながら、回転角検出部１１をロータに対して取り付け誤差なく取り付けることは容易ではない。本モータ制御装置１００は、回転角検出部１１の取り付けにおいて生じる取り付け誤差を補正する補正機能を備えている。以下、この補正機能について説明する。

上述の回転角検出部１１は、回転角検出部１１の取り付け後、３相モータ１２の停止時における当該３相モータ１２が有するロータの回転角を初期回転角として検出する。この停止時におけるロータの回転角は、上述の取り付け誤差を補正する上で初期回転角として取り扱われる（詳細は後述する）。したがって、回転角検出部１１は、この初期回転角を記憶しておくように構成される。

ｑ軸電圧設定部７は、ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸に直交するｑ軸に印加するｑ軸の電圧指令値を設定する。ｄ軸及びｑ軸については、図３を用いて説明したので、ここでは説明は省略する。ｑ軸電圧設定部７は、ｑ軸に印加するｑ軸の電圧指令値を設定する。このｑ軸の電圧指令値は、取り付け誤差の補正に係る制御においては、特に数値が限定されるものではなく、所定の値であれば何ら問題は無い。ｑ軸電圧設定部７により設定された所定のｑ軸の電圧指令値は、２相／３相変換部３に伝達される。

２相／３相変換部３は、ｑ軸の電圧指令値を３相各相の３相電圧指令値に変換する。ｑ軸の電圧指令値は、上述のｑ軸電圧設定部７から伝達される。ここで、本補正に係る制御では、ｄ軸の電圧指令値はゼロである。したがって、２相／３相変換部３は補正に係る制御においては、ｑ軸の電圧指令値のみを用いて３相電圧指令値に変換する。この変換された３相電圧指令値は、上述の通常の回転制御と同様にＰＷＭ制御部４に伝達される。

ＰＷＭ制御部４は、２相／３相変換部３により変換された３相電圧指令値に基づいて、周波数変換部５を介して３相モータ１２のＰＷＭ制御を行う。この制御に関しては、上述の通常の回転制御と同様であるため、説明は省略する。

３相／２相変換部６は、３相モータ１２の停止時に３相電圧指令値の印加に応じて３相モータ１２に通電されるモータ電流に基づいてｄ軸のｄ軸電流を演算する。ｄ軸電流の演算については、上述したので説明は省略する。このｄ軸電流は、上述のようにｑ軸電圧設定部７により設定されたｑ軸の電圧指令値が、ｑ軸にのみ印加された場合に実際にｄ軸に流れたｄ軸電流である。ｄ軸電流は、ｄ軸電流判定部９に伝達される。

ｄ軸電流判定部９は、上述のｑ軸の電圧指令値の印加に応じてｄ軸に流れるｄ軸電流がゼロであるか否かの判定を行う。ここで、ロータに対して回転角検出部１１の取り付け誤差がない場合には、ｑ軸にのみｑ軸の電圧指令値を印加した場合には、ｄ軸電流はゼロとなる。したがって、ｄ軸電流がゼロでない場合には、ロータに対する回転角検出部１１の取り付け誤差があることになる。

ｄ軸電流判定部９によりｄ軸電流がゼロであると判定された場合には、ロータに対する回転角検出部１１の取り付け誤差がないことから、補正回転角設定部８は補正回転角をゼロとして設定する。補正回転角とは、ｑ軸にのみｑ軸の電圧指令値を印加した場合のｄ軸電流がゼロとなるように初期回転角を補正する回転角である。

補正回転角設定部８は、ｄ軸電流がゼロでない場合に、ｄ軸電流がゼロとなるように初期回転角を補正する補正回転角を設定する。ｄ軸電流がゼロであるか否かは、上述のｄ軸電流判定部９により判定される。ｄ軸電流判定部９によりｄ軸電流がゼロでないと判定された場合には、ロータに対して回転角検出部１１が取り付け誤差を有している可能性がある。このため、補正回転角設定部８は、回転角検出部１１により検出された初期回転角を補正する補正回転角を設定する。この場合、補正回転角設定部８は、補正回転角がどの程度であるか予め特定することができないため、補正回転角を所定の値（例えば１度）に設定する。このように設定された補正回転角は、ｑ軸電圧設定部７に伝達される。

ｑ軸電圧設定部７は、上記と同様に、所定のｑ軸の電圧指令値を設定し、２相／３相変換部３に伝達する。そして、上述と同様に、３相／２相変換部６によりｄ軸電流が演算され、ｄ軸電流判定部９により回転角の補正後のｄ軸電流がゼロであるか否かを判定する。この一連の処理はｄ軸電流がゼロとなるまで繰り返し行われる。このようにして、回転角検出部１１の取り付け誤差を補正する補正回転角が求められる。そして、ｄ軸電流がゼロとなった場合には、補正回転角設定部８は、ｄ軸電流がゼロとなる補正回転角を記憶しておく。

モータ制御装置１００は、以降に行われる通常運転においては、このようにして求めた補正回転角を用いて回転角検出部１１の取り付け誤差をゼロとするようにオフセットして補正し、３相モータ１２の回転制御を行う。即ち、回転角検出部１１が、３相モータ１２の回転制御中におけるロータの回転角を検出し、当該ロータの回転角と補正回転角とに基づいて回転制御に用いられる制御回転角を演算する。このようにして本モータ制御装置１００は、３相モータ１２の回転制御を行うことにより、ロータと当該ロータの位置を検出する回転角検出部１１との間の取り付け誤差に起因する３相モータ１２の効率と出力精度の劣化を防止することが可能となる。

次に、本モータ制御装置１００が行う回転角検出部１１の取り付け誤差の補正に関してフローチャートを用いて説明する。図５は、取り付け誤差の補正に関するフローチャートである。まず、補正回転角設定部８は、補正回転角をゼロに設定し記憶する（ステップ＃０１）。そして、回転角検出部１１は、３相モータ１２の停止時における、ロータの回転角を検出する（ステップ＃０２）。

次に、ｑ軸電圧設定部７が、ｑ軸の電圧指令値として所定の電圧値を設定する（ステップ＃０３）。このｑ軸の電圧指令値は、２相／３相変換部３に伝達される。２相／３相変換部３は、伝達されたｑ軸の電圧指令値を３相電圧指令値に変換する（ステップ＃０４）。この場合、ｄ軸の電圧指令値はゼロとされる。２相／３相変換部３により変換された３相電圧指令値は、ＰＷＭ制御部４に伝達される。

ＰＷＭ制御部４は、伝達された３相電圧指令値に基づき、周波数変換部５を介して３相モータ１２に通電する（ステップ＃０５）。３相モータ１２に流れるモータ電流に基づいて３相／２相変換部６は、ｄ軸電流を演算する（ステップ＃０６）。演算されたｄ軸電流は、ｄ軸電流判定部９に伝達される。

ｄ軸電流判定部９は、伝達されたｄ軸電流がゼロであるか否かの判定を行う。ｄ軸電流がゼロである場合には（ステップ＃０７：Ｙｅｓ）、補正回転角設定部８に記憶されている回転角を補正回転角として設定する（ステップ＃０８）。この場合、補正回転角はステップ＃０１においてゼロに設定されているため、ゼロとなる。

一方、ステップ＃０７において、ｄ軸電流がゼロでない場合には（ステップ＃０７：Ｎｏ）、補正回転角設定部８は補正回転角を変更し、当該変更した補正回転角を記憶する（ステップ＃０９）。そして、ステップ＃０３から処理が継続される。以下、同様に処理が行われ、ステップ＃０７において、ｄ軸電流がゼロであれば（ステップ＃０７：Ｙｅｓ）、ステップ＃０９において記憶されている回転角が補正回転角として設定される（ステップ＃０８）。この処理は、ステップ＃０７において、ｄ軸電流がゼロになるまで継続して行われる。

本モータ制御装置１００は、このようにして回転角検出部１１の取り付け誤差をゼロとするようにオフセットして補正する補正回転角を設定する。この補正回転角の設定は、回転角検出部１１の取り付け時においてのみ行うだけで良く、モータ制御装置１００の通常運転時においては、回転角検出部１１により検出された回転角と補正回転角設定部８に記憶されている補正回転角とに基づいて誤差のない回転角が演算され用いられる。具体的には、３相モータ１２の回転に応じて回転角検出部１１により検出された回転角と、回転角検出部１１の取り付け時に行われる補正制御において補正回転角設定部８に記憶される補正回転角とが、回転角演算部１０に伝達される。回転角演算部１０は、これらの回転角を合算して誤差のない回転角を取得する。そして、当該取得された回転角が目標電流設定部１に伝達され、３相モータ１２を制御する目標電流が設定される。したがって、効率及び精度の良い３相モータ１２の運転制御が可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、回転角検出部１１の取り付け誤差の補正制御は、回転角検出部１１を取り付けた際に行われるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲は、これに限定されるものではない。例えば、本発明に係る補正制御を３相モータ１２の始動毎に行うようにしても良いし、３相モータ１２の運転積算時間が、所定時間に達する毎に行うようにしても良い。このように補正制御を行うことにより、常に回転角検出部１１の取り付け誤差が無い状態で３相モータ１２の運転制御を行うことが可能となる。

モータ制御装置の概略構成を示す図ＰＷＭ制御部と周波数変換部と３相モータの構成を示す図座標変換の原理を示す図電機子電流の位相角について説明するベクトル図補正回転角の設定に関するフローチャート

符号の説明

１：目標電流設定部
２：積分制御部
３：２相／３相変換部
４：ＰＷＭ制御部
５：周波数変換部
６：３相／２相変換部
７：ｑ軸電圧設定部
８：補正回転角設定部
９：ｄ軸電流判定部
１０：回転角演算部
１１：回転角検出部
１２：３相モータ
５０：ＥＣＵ
１００：モータ制御装置

Claims

３相モータの停止時における前記３相モータが有するロータの回転角を初期回転角として検出する回転角検出部と、
前記ロータに配設された永久磁石が発生する磁界の方向であるｄ軸に直交するｑ軸に印加するｑ軸の電圧指令値を設定するｑ軸電圧設定部と、
前記ｑ軸の電圧指令値を３相各相の３相電圧指令値に変換する２相／３相変換部と、
前記停止時に前記３相電圧指令値の印加に応じて前記３相モータに通電されるモータ電流に基づいて前記ｄ軸のｄ軸電流を演算する３相／２相変換部と、
前記ｄ軸電流がゼロでない場合に、前記ｄ軸電流がゼロとなるように前記初期回転角を補正する補正回転角を設定する補正回転角設定部と、
を備えるモータ制御装置。
前記補正回転角設定部は、前記ｄ軸電流がゼロとなる補正回転角を記憶しておく請求項１に記載のモータ制御装置。
前記回転角検出部が、前記３相モータの回転制御中における前記ロータの回転角を検出し、
当該ロータの回転角と前記補正回転角とに基づいて前記回転制御に用いられる制御回転角を演算する回転角演算部を備える請求項１又は２に記載のモータ制御装置。