JP2019193532A - モータシステム、モータ制御装置およびモータの回転速度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転角度センサで回転角度が検出され、ベクトル制御によって制御されるモータを対象とするモータ制御装置において、モータの回転速度を検出する際の速度リップルを低減する。【解決手段】テーブル作成部ＴＢＬＧは、実使用前の準備段階において、モータを定常回転させた状態で、回転角度センサからの回転角度θが複数の基準回転角度θ［ｒ］のそれぞれに到達した時点をトリガとして、モータ電圧方程式を用いてｄｑ軸とγδ軸との軸誤差Δθを演算することで、補正値を定めるための補正テーブルＣＴＢＬを作成する。補正値算出部ＣＣＡＬは、実使用段階において、回転角度θを受けて、補正テーブルＣＴＢＬに基づいて当該回転角度θに対応する補正値（速度補正値ΔωＣ）を定める。モータの補正前の回転速度は、当該補正値で補正される。【選択図】図４

Description

本発明は、モータシステム、モータ制御装置およびモータの回転速度検出方法に関し、例えば、回転角度センサを用いたモータの回転速度の検出技術に関する。

特許文献１には、モータ制御装置において、外乱オブザーバを用いて拡張誘起電圧方程式の演算を行うことで、モータに付加された回転検出部からの位相角の誤差角度を推定し、当該推定された誤差角度で当該位相角を補正する方式が示される。非特許文献１には、埋込磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）の位置・速度センサレス制御を行う際に用いる外乱オブザーバに関し、拡張誘電電圧方程式のモデルについて記載されている。

特開２０１４−１５８３３６号公報

森本、他２名、"推定位置誤差情報を利用したＩＰＭＳＭの位置・速度センサレス制御」、電学論Ｄ、Ｖｏｌ．１２２、Ｎｏ．７、２００２年、ｐ．７２２−７２９

モータの制御方式として、特許文献１等に示されるように、レゾルバ等の回転角度センサを用いてモータの回転角度および回転速度を検出し、当該検出された回転角度および回転速度に基づいてベクトル制御を行う方式が知られている。一方、回転角度センサからの回転角度には、角度誤差が含まれる場合がある。このような角度誤差は、回転速度の速度リップル等を招く。そこで、特許文献１に示されるように、外乱オブザーバを用いて角度誤差を推定することで、回転角度センサからの回転角度を補正する方式が考えられる。

しかし、このような外乱オブザーバを用いる方式では、特に極対数が多いモータを制御対象とする場合に、応答性の問題により角度誤差の推定精度が低下し、速度リップルを十分に低減できない恐れがある。速度リップルが生じると、モータの速度制御に際しての精度や応答性を高めることが困難となり得る。

後述する実施の形態は、このようなことに鑑みてなされたものであり、その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によるモータ制御装置は、回転角度センサで回転角度が検出され、ベクトル制御によって制御されるモータを対象に第１および第２の処理を実行する。第１の処理として、モータ制御装置は、実使用前の準備段階において、モータを定常回転させた状態で、回転角度センサからの回転角度が所定の角度間隔で異なる複数の基準回転角度のそれぞれに到達した時点をトリガとして、モータ電圧方程式を用いてモータのｄｑ軸と回転角度センサの検出結果に基づくγδ軸との軸誤差を演算する。そして、モータ制御装置は、当該演算結果に基づいて複数の基準回転角度毎の補正値を定めるための補正テーブルを作成する。第２の処理として、モータ制御装置は、実使用段階において、回転角度センサからの回転角度を受けて、補正テーブルに基づいて当該回転角度に対応する補正値を定め、当該補正値を反映してモータの補正後の回転速度を算出する。

前記一実施の形態によれば、回転角度センサを用いてモータの回転速度を検出する際に、速度リップルを低減することが可能になる。

本発明の実施の形態１によるモータシステムの構成例を示す概略図である。 図１におけるモータの構造例を示す概略図である。 図２のモータにおける電気角上の等価回路および座標軸を示す模式図である。 図１における誤差補正部の構成例を示す概略図である。 図４の誤差補正部の動作例を説明する模式図である。 図４の補正テーブルにおける基準回転角度の取得数について説明する図である。 図４におけるテーブル作成部の処理内容の一例を示すフロー図である。 モータの実軸となるｄｑ軸とモータの制御軸となるγδ軸との関係を示す図である。 図４における補正値算出部の処理内容の一例を示すフロー図である。 図１のモータシステムの変形例であり、図１とは異なる誤差補正部周りの構成例を示す概略図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、微分演算を用いない回転速度検出方式の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２によるモータシステムにおいて、前提となる問題点を説明する図である。 本発明の実施の形態２によるモータシステムにおいて、図１の誤差補正部に含まれるテーブル作成部の構成例および動作例を示す概略図である。 本発明の実施の形態３によるモータシステムにおいて、図１の誤差補正部の構成例を示す概略図である。 本発明の実施の形態４によるモータシステムの構成例を示す概略図である。 本発明の比較例となるモータシステムの構成例を示す概略図である。 モータの定常回転時に、回転角度センサから出力される回転角度（機械角）の時間的推移の一例を示す図である。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
《モータシステム（実施の形態１）の概略》
図１は、本発明の実施の形態１によるモータシステムの構成例を示す概略図である。図２は、図１におけるモータの構造例を示す概略図である。図３は、図２のモータにおける電気角上の等価回路および座標軸を示す模式図である。図１に示すモータシステムは、モータ制御装置ＭＣＤと、インバータＩＮＶと、電流センサＩＳＥＮと、モータＭＴと、回転角度センサＲＳＥＮとを備える。

モータＭＴは、例えば、図２に示されるように、ロータＲＴおよびステータＳＴを備える３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の同期モータ（言い換えればブラシレスＤＣモータ）等である。この例では、ロータＲＴは、１４極（極対数（Ｐ）は７）の永久磁石で構成され、ステータＳＴは、それぞれコイルが巻かれる１２個のスロットを備える。このように極対数（Ｐ）が７のモータＭＴの場合、機械角θの１回転（３６０°）は、電気角θｅの７回転（７×３６０°）に対応し、電気角θｅは機械角θのＰ倍となる。

このようなモータＭＴは、固定座標となる３相軸（ｕ軸、ｖ軸、ｗ軸）で見た場合、３相の抵抗成分Ｒｕ，Ｒｖ，Ｒｗ、インダクタンス成分Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗおよび誘起電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗで表される。ｕ相を例とすると、抵抗成分Ｒｕ、インダクタンス成分Ｌｕおよび誘起電圧Ｅｕは、ロータＲＴを中点として、当該中点とｕ相駆動端子ＰＮｕとの間に直列に結合される。ｕ軸、ｖ軸、ｗ軸は、それぞれ、ｕ相、ｖ相、ｗ相の通電方向（電流方向）に配置され、ロータＲＴの回転方向に対して電気角１２０°間隔で順に配置される。

一方、当該固定座標（３相軸）は、回転座標となる２相軸（ｄ軸、ｑ軸）に変換することができる。ｄ軸は、ロータＲＴの磁束方向に配置され、ｑ軸は、ｄ軸に対して直交する方向に配置される。回転角度（電気角）θｅは、通常、ｕ軸とｄ軸の角度を表し、３相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）とロータＲＴとの位置関係を表す情報となる。回転座標となる２相軸で見た場合、モータＭＴは、抵抗成分Ｒａと、ｄ軸インダクタンス成分Ｌｄおよびｑ軸インダクタンス成分Ｌｑと、ｄ軸誘起電圧Ｅｄおよびｑ軸誘起電圧Ｅｑとで表される。ただし、ｄ軸誘起電圧Ｅｄは、ゼロとなる。３相の電流のベクトル合成によってｑ軸方向に電流（ｑ軸電流Ｉｑ）が流れると、ロータＲＴに対して回転方向のトルクが発生する。

ここで、モータＭＴ（具体的にはロータＲＴ）の構造として、Ｌｑ＝ＬｄとなるＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）構造（非突極構造）と、Ｌｑ≠ＬｄとなるＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）構造（突極構造）とが知られている。ＳＰＭ構造の場合、ｄ軸方向の電流（ｄ軸電流Ｉｄ）は、トルクには寄与しない。ＩＰＭ構造の場合、ｄ軸電流Ｉｄによってもトルク（リアクタンストルク）が発生する。また、抵抗成分Ｒａは、ＳＰＭ構造およびＩＰＭ構造を問わず、ｄ軸とｑ軸で同一値となる。

図１に戻り、インバータＩＮＶは、モータドライバとして機能し、モータＭＴの３相の駆動端子ＰＮ（ｕ，ｖ，ｗ）にＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号ＰＷＭｕ，ＰＷＭｖ，ＰＷＭｗに基づく駆動電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをそれぞれ印加する。インバータＩＮＶは、図示は省略するが、３相の駆動端子ＰＮ（ｕ，ｖ，ｗ）と高電位側電源電圧との間にそれぞれ設けられる３相のハイサイドスイッチング素子と、３相の外部端子ＰＮ（ｕ，ｖ，ｗ）と低電位側電源電圧との間にそれぞれ設けられる３相のロウサイドスイッチング素子とを備える。

電流センサＩＳＥＮは、モータＭＴの３相の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ（およびＩｗ）を検出する。この例では、２相（ｕ相，ｖ相）の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖが検出され、残りの１相（ｗ相）の駆動電流Ｉｗは、“Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０”の関係に基づき算出される。具体的な電流検出方式は、様々な方式が知られており、そのいずれを適用してもよい。代表的には、インバータＩＮＶ内の各相の電流経路にシャント抵抗を挿入する方式や、インバータＩＮＶ内にセンス用トランジスタを設ける方式や、インバータＩＮＶからの各相の出力経路にカレントトランスを挿入する方式等が挙げられる。

回転角度センサＲＳＥＮは、例えば、モータＭＴの回転軸に設置される極対数が１のレゾルバ等であり、モータＭＴの回転角度（機械角）θを検出する。レゾルバを用いる場合、回転角度センサＲＳＥＮの中には、リゾルバ・デジタル・コンバータ（ＲＤＣ）も含まれ、回転角度（機械角）θは、ディジタル値で得られる。なお、回転角度センサＲＳＥＮは、必ずしもレゾルバに限らず、ロータリエンコーダや、ロータリポテンショメータや、ホール素子やＭＲ素子等の磁気センサであってもよい。

モータ制御装置ＭＣＤは、例えば、プロセッサ、アナログ・ディジタル変換器およびＰＷＭ変調器（ＰＷＭ生成用タイマ）等を搭載したマイクロコントローラ等によって構成され、ベクトル制御によってモータＭＴを制御する。モータ制御装置ＭＣＤは、ＰＷＭ信号生成部ＰＷＭＧと、３相／２相変換部（電流座標変換部）ＡＸＣＣと、回転速度算出部ＲＳＣＡＬと、誤差補正部ＥＲＣと、速度制御器ＲＳＣＴと、電流制御器ＩＣＴとを備える。

誤差補正部ＥＲＣは、詳細は後述するが、実使用前の準備段階において、所定の角度間隔で異なる複数の基準回転角度毎の補正値を定めるための補正テーブルを作成する。また、誤差補正部ＥＲＣは、実使用段階において、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θを受けて、当該補正テーブルに基づいて当該回転角度（機械角）θに対応する補正値（ここでは、速度補正値Δω_Ｃ）を出力する。

回転速度算出部ＲＳＣＡＬは、誤差補正部ＥＲＣからの補正値（速度補正値Δω_Ｃ）を受けて、当該速度補正値Δω_Ｃを反映してモータＭＴの補正後の回転速度ω_Ｃを算出する。具体的には、回転速度算出部ＲＳＣＡＬは、まず、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θの微分演算に基づいて補正前の回転速度ωを算出する。次いで、回転速度算出部ＲＳＣＡＬは、当該補正前の回転速度ωを誤差補正部ＥＲＣからの速度補正値Δω_Ｃで補正し（具体的には、減算器ＳＢｃを用いて“ω−Δω_Ｃ”を算出し）、補正後の回転速度ω_Ｃ（＝ω−Δω_Ｃ）を出力する。また、回転速度算出部ＲＳＣＡＬは、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θを受けて回転角度（電気角）θｅを生成する。例えば、図２のモータＭＴの場合、回転角度（電気角）θｅは、回転角度（機械角）θを７倍することで生成される。

３相／２相変換部（電流座標変換部）ＡＸＣＣは、電流センサＩＳＥＮで検出された各相電流をｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。具体的には、３相／２相変換部ＡＸＣＣは、電流センサＩＳＥＮからの２相（ｕ相、ｖ相）の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖをアナログ・ディジタル変換器を用いてディジタル変換し、残りの１相（ｗ相）の駆動電流Ｉｗをディジタル演算によって算出する。３相／２相変換部ＡＸＣＣは、このようにして得られた固定座標（ｕ，ｖ，ｗ座標）の駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、回転速度算出部ＲＳＣＡＬからの回転角度（電気角）θｅを用いて回転座標（ｄｑ座標）のｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。

速度制御器ＲＳＣＴは、モータＭＴの目標回転速度ω^＊と回転速度算出部ＲＳＣＡＬからの補正後の回転速度ω_Ｃとの誤差に応じてｑ軸目標電流Ｉｑ^＊を定める。具体的には、速度制御器ＲＳＣＴは、減算器ＳＢｒｓ、速度ＰＩ制御器ＰＩＣｒｓおよびトルク定数乗算器ＴＱＭを備える。減算器ＳＢｒｓは、目標回転速度ω^＊と補正後の回転速度ω_Ｃとの誤差を算出する。速度ＰＩ制御器ＰＩＣｒｓは、当該誤差をゼロに近づけるために必要なトルク値（操作量）をＰＩ制御（比例・積分制御）を用いて算出する。トルク定数乗算器ＴＱＭは、速度ＰＩ制御器ＰＩＣｒｓからのトルク値に“１／Ｋｔ（Ｋｔはトルク定数）”を乗算することで、当該トルク値を得るために必要なｑ軸目標電流Ｉｑ^＊を定める。

電流制御器ＩＣＴは、速度制御器ＲＳＣＴからのｑ軸目標電流Ｉｑ^＊および予め定めたｄ軸目標電流Ｉｄ^＊（この例ではゼロ）と３相／２相変換部ＡＸＣＣからのｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑとの誤差に応じてｄ軸目標電圧Ｖｄ^＊およびｑ軸目標電圧Ｖｑ^＊を定める。電流制御器ＩＣＴは、具体的には、減算器ＳＢｉｄ，ＳＢｉｑおよび電流ＰＩ制御器ＰＩＣｉｄ，ＰＩＣｉｑを備える。

減算器ＳＢｉｄは、ｄ軸目標電流Ｉｄ^＊と３相／２相変換部ＡＸＣＣからのｄ軸電流Ｉｄとの誤差を算出し、電流ＰＩ制御器ＰＩＣｉｄは、当該誤差をゼロに近づけるために必要なｄ軸目標電圧Ｖｄ^＊をＰＩ制御を用いて算出する。同様に、減算器ＳＢｉｑは、ｑ軸目標電流Ｉｑ^＊と３相／２相変換部ＡＸＣＣからのｑ軸電流Ｉｑとの誤差を算出し、電流ＰＩ制御器ＰＩＣｉｑは、当該誤差をゼロに近づけるために必要なｑ軸目標電圧Ｖｑ^＊をＰＩ制御を用いて算出する。

ＰＷＭ信号生成部ＰＷＭＧは、電流制御器ＩＣＴからのd軸目標電圧Ｖｄ^＊およびq軸目標電圧Ｖｑ^＊に基づきモータＭＴの３相に対するＰＷＭ信号ＰＷＭｕ，ＰＷＭｖ，ＰＷＭｗを生成する。ＰＷＭ信号生成部ＰＷＭＧは、具体的には、２相／３相変換部ＡＸＣＲおよびＰＷＭ変調器ＰＷＭＭＤを備える。２相／３相変換器ＡＸＣＲは、回転速度算出部ＲＳＣＡＬからの回転角度（電気角）θｅを用いて回転座標（ｄｑ座標）から固定座標（ｕ，ｖ，ｗ座標）への変換を行い、ｄ軸目標電圧Ｖｄ^＊およびｑ軸目標電圧Ｖｑ^＊をｕ相目標電圧Ｖｕ^＊、ｖ相目標電圧Ｖｖ^＊およびｗ相目標電圧Ｖｗ^＊に変換する。ＰＷＭ変調器ＰＷＭＭＤは、３相の目標電圧（Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊）に応じたデューティ比をそれぞれ備える３相のＰＷＭ信号ＰＷＭｕ，ＰＷＭｖ，ＰＷＭｗを生成する。

なお、具体例として、モータＭＴの定常回転時の目標回転速度ω^＊は６０Ｈｚ（３６００ｒｐｍ）等である。回転速度算出部ＲＳＣＡＬは、例えば５ｋＨｚといった所定の速度制御周期（サンプリング周期）で補正後の回転速度ω_Ｃおよび回転角度（電気角）θｅを更新し、これに伴い、誤差補正部ＥＲＣも所定の速度制御周期で速度補正値Δω_Ｃを出力する。速度制御器ＲＳＣＴは、所定の速度制御周期で動作し、その制御帯域（ＰＩ制御の帯域）は、数十Ｈｚ程度に設定される。電流制御器ＩＣＴは、例えば１０ｋＨｚといった所定の電流制御周期で動作し、その制御帯域（ＰＩ制御の帯域）は、数百Ｈｚ程度に設定される。３相／２相変換部ＡＸＣＣは、所定の電流制御周期で動作し、ＰＷＭ信号生成部ＰＷＭＧは、例えば２０ｋＨｚといった所定のＰＷＭ制御周期で動作する。

また、ここでは、モータ制御装置ＭＣＤを構成する各部は、主に、マイクロコントローラ内のプロセッサによるプログラム処理によって実装されるものとしたが、勿論、これに限定されず、一部や全部を専用のハードウェアによって実装することも可能である。さらに、図１のモータシステムは、速度制御ループをメジャーループ、その内側の電流制御ループをマイナーループとして速度制御を行ったが、例えば、当該速度制御ループをマイナーループ、その外側に設けた位置制御ループをメジャーループとして位置制御を行うような構成であってもよい。

《モータシステム（比較例）の概略および問題点》
図１６は、本発明の比較例となるモータシステムの構成例を示す概略図である。図１７は、モータの定常回転時に、回転角度センサから出力される回転角度（機械角）の時間的推移の一例を示す図である。図１６に示すモータシステムと図１のモータシステムとの相違点は、モータ制御装置ＭＣＤ’が図１の誤差補正部ＥＲＣの代わりに外乱オブザーバＤＯＢＳおよび微分演算部ＤＣＡＬを備える点と、図１とは異なる回転速度算出部ＲＳＣＡＬ’を備える点である。

まず、図１７に示されるように、モータＭＴの定常回転時、回転角度センサＲＳＥＮから出力される回転角度（機械角）θは、理想的には、理想特性ＩＳＰに示されるように時間と共に一定の傾きで変化する。しかし、実際に出力される回転角度（機械角）θは、回転角度センサＲＳＥＮの製造ばらつきやモータＭＴに対する設置ばらつき等に伴い、実際の特性ＲＳＰに示されるように、理想特性ＩＳＰを基準として角度誤差Δθを含んだ値となる。このような角度誤差Δθが生じると、回転角度（機械角）θの微分演算によって得られる回転速度に速度リップルが生じる。

そこで、図１６の微分演算部ＤＣＡＬは、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θを微分演算することで補正前の回転速度ωを算出する。外乱オブザーバＤＯＢＳは、この補正前の回転速度ωを含んだ各種パラメータ（Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊，Ｉｄ，Ｉｑ，ω）を用いて角度誤差Δθを逐次推定する。回転速度算出部ＲＳＣＡＬ’は、減算器ＳＢｃ’を用いて回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θを外乱オブザーバＤＯＢＳからの角度誤差Δθで補正し、この補正後の回転角度θ_Ｃを微分することで補正後の回転速度ω_Ｃを算出する。ここで、外乱オブザーバＤＯＢＳは、非特許文献１等に示されるように、例えば、拡張誘起電圧方程式を反映したフィードバック回路を用いて外乱とみなした拡張誘起電圧を推定し、当該推定した拡張誘起電圧に基づいて角度誤差Δθを算出するような回路で構成される。

外乱オブザーバＤＯＢＳを構成するフィードバック回路の制御帯域は、高精度な補正値（角度誤差Δθ）を得るため、通常、電気角θｅの周波数の数倍以上の大きさに設定する必要がある。例えば、図２のような極対数＝７のモータＭＴを用い、機械角θの周波数が６０Ｈｚの場合、電気角θｅの周波数は４２０Ｈｚとなる。しかし、実際には、制御系の発振防止等の観点から制御帯域の上限は例えば１ｋＨｚ程度に制限される。その結果、電気角θｅの周波数が高くなるほど（モータの極対数が多くなるほど）、また、回転速度が速くなるほど制御帯域が不足し、結果として角度誤差Δθの推定精度は低下する。

角度誤差Δθの推定精度が低下すると、補正後の回転速度ω_Ｃに、ある程度大きい速度リップルが残存する恐れがある。その結果、モータＭＴの速度制御に際しての精度や応答性を高めることも困難となり得る。具体的には、例えば、速度制御の応答性を高めるため速度制御器ＲＳＣＴの制御ゲイン（比例ゲイン、積分ゲイン等）を大きくすると、速度リップルも増幅されてしまうため、応答性を高め難くなる。

一方、回転速度算出部ＲＳＣＡＬ’の出力にリップル除去用のフィルタを設けることで速度リップルを低減する方式も考えられる。しかし、速度リップルの周波数は低い場合が多く、速度制御器ＲＳＣＴの制御帯域に含まれる場合が多いため、効果が得られ難い。さらに、リップル除去用のフィルタを設けると、回転速度算出部ＲＳＣＡＬ’からの補正後の回転速度ω_Ｃに遅延が生じるため、応答性の低下を招き得る。そこで、図１の誤差補正部ＥＲＣ等を用いることが有益となる。

《誤差補正部周りの詳細》
図４は、図１における誤差補正部の構成例を示す概略図である。図４に示す誤差補正部ＥＲＣは、テーブル作成部ＴＢＬＧと、補正値算出部ＣＣＡＬとを備える。テーブル作成部ＴＢＬＧは、実使用前の準備段階において、モータＭＴを定常回転させた状態で軸誤差演算部ＥＣＡＬを用いて補正テーブルＣＴＢＬを作成する。実使用前の準備段階とは、図１のようなモータシステムを構築した（言い換えれば組み立てた）後の段階であり、実際にモータＭＴを使用した所定のアクチュエータ制御等を行う前（すなわち実使用前）の段階である。補正テーブルＣＴＢＬは、例えば、マイクロコントローラ内の不揮発性メモリ等に実装され、一度作成されればモータシステムの仕様を変更しない限り継続的に使用可能なものである。

補正テーブルＣＴＢＬは、所定の角度間隔（この例では４．５°）で異なる複数の基準回転角度θｒ［ｎ］毎の補正値を定めるためのものであり、この例では、複数の基準回転角度θｒ［ｎ］毎の角度誤差Δθ［ｎ］を保持する。軸誤差演算部ＥＣＡＬは、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θが複数の基準回転角度θｒ［ｎ］のそれぞれに到達した時点をトリガとして、モータ電圧方程式を用いてモータのｄｑ軸と回転角度センサＲＳＥＮの検出結果に基づくモータ制御上のγδ軸との軸誤差を演算する。そして、軸誤差演算部ＥＣＡＬは、当該演算によって得られた軸誤差を角度誤差Δθ［ｎ］とみなして補正テーブルＣＴＢＬに登録する。

補正値算出部ＣＣＡＬは、実使用段階において、補正テーブルＣＴＢＬに基づき、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θに対応する角度誤差Δθ［ｎ］を認識し、その微分演算によって速度補正値Δω_Ｃを算出および出力する。具体的には、補正値算出部ＣＣＡＬは、回転角度（機械角）θに応じて、複数の基準回転角度θｒ［ｎ］の中から隣接関係となる２個の基準回転角度θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］を定める。そして、補正値算出部ＣＣＡＬは、当該２個の基準回転角度θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］にそれぞれ対応する２個の軸誤差（角度誤差）Δθ［ｋ］，Δθ［ｋ−１］の差分値を、所定の速度制御周期（例えば５ｋＨｚの周期（２００μｓ））Ｔｓで除算することで速度補正値Δω_Ｃを算出する。

図５は、図４の誤差補正部の動作例を説明する模式図である。図５には、モータＭＴの定常回転時に回転角度（言い換えれば時間）の変化に伴う角度誤差Δθの変化の一例が示される。回転角度センサＲＳＥＮでは、実際の特性ＲＳＰに示されるように、回転角度（機械角）θに対して角度誤差Δθが生じ得る。これに伴い、当該角度誤差Δθの微分演算によって速度誤差Δω（＝ｄ（Δθ）／ｄｔ）も生じ得る。そこで、補正値算出部ＣＣＡＬは、図５に示されるように、回転角度（機械角）θに対応する２個の基準回転角度θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］を定め、それに対応する２個の軸誤差（角度誤差）Δθ［ｋ］，Δθ［ｋ−１］の差分値に基づいて速度誤差Δωを打ち消すための速度補正値Δω_Ｃを算出する。

２個の基準回転角度θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］は、様々な方式で定めることができる。例えば、“θｒ［ｋ−１］＜θ≦θｒ［ｋ］”の場合に、当該“θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］”を２個の基準回転角度とする方式等が挙げられる。この場合、図４の補正テーブルＣＴＢＬにおいて、例えば、“４．５°＜θ≦９．０°”に対して２個の基準回転角度“θｒ［２］（＝９．０°），θｒ［１］（＝４．５°）”が選択され、対応する角度誤差Δθ［２］，Δθ［１］の差分値（ｄｔ２−ｄｔ１）に基づいて速度補正値Δω_Ｃが算出される。

なお、この例では、補正テーブルＣＴＢＬは、複数の基準回転角度θｒ［ｎ］毎の角度誤差（軸誤差）Δθ［ｎ］を保持した。ただし、速度制御周期Ｔｓが一定ならば、基準回転角度θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］に対して速度補正値Δω_Ｃが一義的に定まることから、補正テーブルＣＴＢＬは、場合によっては、複数の基準回転角度θｒ［ｎ］毎の速度補正値（Δω_Ｃ［ｎ］）を保持することも可能である。

図６は、図４の補正テーブルにおける基準回転角度の取得数について説明する図である。図６に示すように、角度誤差Δθを一次関数で近似できる場合には、例えば、９０°毎に少なくとも１０点程度の取得数があれば、角度誤差Δθを再現できる。この場合の取得数（Ｎｍａｘ）は、例えば、４０点程度（＝１０点×４×１次）となる。また、角度誤差Δθを二次関数で近似できる場合の取得数（Ｎｍａｘ）は、例えば、８０点程度（＝１０点×４×２次）となる。

図４の補正テーブルＣＴＢＬの例では、基準回転角度の取得数（Ｎｍａｘ）は８０点であり、隣接する基準回転角度の角度間隔θｃａｌｃ（図６）は４．５°である。補正テーブルＣＴＢＬのサイズ（必要な記憶容量）は、例えば“４バイト（浮動小数点）×取得数”となり、８０点であれば３２０バイトとなる。なお、ここでは、角度誤差Δθの次数に基づいて取得数を定めたが、回転角度センサＲＳＥＮが１回転した時の速度リップル波形の次数を基づいて取得数を定めてもよい。また、必要な記憶容量を確保できれば、取得数が多いほど角度誤差Δθの再現性が高まるため、取得数を更に増やしてもよい。

図７は、図４におけるテーブル作成部の処理内容の一例を示すフロー図である。当該フローは、実使用前の準備段階において、例えばプログラム処理等によって実行される。テーブル作成部ＴＢＬＧは、まず、図１の速度制御器ＲＳＣＴの制御帯域を実使用段階よりも下げた状態で図１の速度制御ループおよび電流制御ループを用いてモータＭＴを定常回転させる（ステップＳ１０１）。具体的には、速度制御器ＲＳＣＴの実使用段階での制御帯域は、例えば、数十Ｈｚ等であるが、それを半分以下（望ましくは１／１０程度）に下げた状態で、モータＭＴを実使用段階における定常回転時の目標回転速度ω^＊で回転させる。

これにより、速度制御器ＲＳＣＴの制御動作に起因するモータＭＴの回転速度の変動（ひいては、回転角度（機械角）θの揺らぎ要素）を抑制できるため、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θは、純粋に、回転角度センサＲＳＥＮに起因する角度誤差Δθを反映した値となる。なお、速度制御器ＲＳＣＴの制御帯域は、速度ＰＩ制御器ＰＩＣｒｓの制御ゲイン（比例ゲイン、積分ゲイン）によって定められる。速度ＰＩ制御器ＰＩＣｒｓは、当該制御ゲインが可変設定可能に構成される。

次いで、テーブル作成部ＴＢＬＧは、ｎ＝０とし（ステップＳ１０２）、基準回転角度θｒ［ｎ］を、図６に示した角度間隔θｃａｌｃを用いて“θｃａｌｃ×ｎ”に定める（ステップＳ１０３）。続いて、テーブル作成部ＴＢＬＧは、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θがステップＳ１０３で定めた基準回転角度θｒ［ｎ］に到達するのを待つ（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。回転角度（機械角）θが基準回転角度θｒ［ｎ］に到達すると、テーブル作成部ＴＢＬＧは、その時点をトリガとして、軸誤差演算部ＥＣＡＬを用いて、モータのｄｑ軸と回転角度センサＲＳＥＮの検出結果に基づくモータ制御上のγδ軸との軸誤差を演算する（ステップＳ１０６）。これによって得られる軸誤差は、回転角度センサＲＳＥＮの当該基準回転角度θｒ［ｎ］における角度誤差Δθ［ｎ］とみなすことができる。

そこで、テーブル作成部ＴＢＬＧは、ステップＳ１０６で得られた基準回転角度θｒ［ｎ］と角度誤差Δθ［ｎ］との対応関係を補正テーブルＣＴＢＬに登録し（ステップＳ１０７）、ｎをインクリメントする（ステップＳ１０８）。その後、テーブル作成部ＴＢＬＧは、ｎが予め定めた最大値（取得数）Ｎｍａｘ（例えば７９等）を超えるまでステップＳ１０３〜Ｓ１０８のループ処理を繰り返す（ステップＳ１０９）。これにより、図４に示したような補正テーブルＣＴＢＬが作成される。

ここで、ステップＳ１０６における軸誤差演算部ＥＣＡＬの処理内容について具体的に説明する。まず、モータＭＴのｄ軸およびｑ軸の電圧方程式は、図３に示した等価回路に基づき式（１）および式（２）となる。

Ｖｄ^＊＝（Ｒａ＋ｓ×Ｌｄ）×Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｉｑ＋Ｅγ …（１）
Ｖｑ^＊＝（Ｒａ＋ｓ×Ｌｑ）×Ｉｑ＋ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋Ｅδ …（２）
“Ｖｄ^＊”および“Ｖｑ^＊”は、電流制御器ＩＣＴからのｄ軸およびｑ軸目標電圧であり、“Ｉｄ”および“Ｉｑ”は、３相／２相変換部ＡＸＣＣからのｄ軸およびｑ軸電流である。“Ｒａ”、“Ｌｄ”および“Ｌｑ”は、モータＭＴの抵抗成分、ｄ軸およびｑ軸インダクタンス成分であり、予め手動で又は公知のパラメータ同定器等を用いて設定される。“ω”は、回転速度算出部ＲＳＣＡＬにおける補正前の回転速度である。図７のフローを実行する際には、速度補正値Δω_Ｃはゼロに設定され、“ω_Ｃ＝ω”となる。“ｓ”は微分演算子である。“Ｅγ”は、ｄ軸（モータの実軸）に対応するγ軸（モータの制御軸）上のγ軸誘起電圧であり、“Ｅδ”は、ｑ軸（モータの実軸）に対応するδ軸（モータの制御軸）上のδ軸誘起電圧である。

ここで、モータＭＴが定常回転状態であり、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度θに角度誤差Δθが含まれない場合、回転角度センサＲＳＥＮの検出結果に基づくモータ制御上のγδ軸は、モータＭＴのｄｑ軸と一致する。この場合、式（１）によって算出されるγ軸誘起電圧Ｅγはｄ軸誘起電圧Ｅｄと同じゼロとなる。一方、回転角度θに角度誤差Δθが含まれる場合、それが補正前の回転速度ωに反映され、式（１）によって算出されるγ軸誘起電圧Ｅγはｄ軸誘起電圧Ｅｄに一致しない（すなわち非ゼロとなる）。その結果、図８に示されるように、ｄｑ軸とγδ軸との間に角度誤差Δθに応じた軸誤差が発生する。

図８は、モータの実軸となるｄｑ軸とモータの制御軸となるγδ軸との関係を示す図である。図８に示されるように、γ軸誘起電圧Ｅγが非ゼロの場合、γ軸誘起電圧Ｅγとδ軸誘起電圧Ｅδとのベクトル合成値がｑ軸誘起電圧Ｅｑと一致するように、ｄｑ軸とγδ軸との間に軸誤差（Δθ）が発生する。当該軸誤差（Δθ）は、式（３）で定められ、回転角度センサＲＳＥＮの角度誤差Δθとみなすことができる。

Δθ＝ｔａｎ^−１（Ｅγ／Ｅδ） …（３）
ここで、式（３）の角度誤差（軸誤差）Δθを演算する際に必要となるγ軸誘起電圧Ｅγおよびδ軸誘起電圧Ｅδには、式（１）および式（２）に示されるように微分演算子“ｓ”が含まれる。このため、式（３）の演算を行うためには、通常、フィードバック回路からなる外乱オブザーバが必要とされる。しかし、外乱オブザーバを用いると、図１６の場合と同様に制御帯域の問題が生じる結果、補正テーブルＣＴＢＬを高精度に作成することが困難となる恐れがある。

一方、特に、高速回転が求められるモータＭＴでは、式（１）および式（２）における抵抗成分“Ｒａ”および各インダクタンス成分“Ｌｄ”，“Ｌｑ”は共に小さいため、右辺第１項を無視しても、実用上十分な精度でγ軸誘起電圧Ｅγおよびδ軸誘起電圧Ｅδを演算することができる。そこで、軸誤差演算部ＥＣＡＬは、式（４）によって角度誤差（軸誤差）Δθを演算する。これによって、軸誤差演算部ＥＣＡＬは、単純な数式演算処理によって角度誤差Δθを演算することができるため、制御帯域の問題が解消される。なお、式（４）における各パラメータ（Ｖｄ^＊，Ｖｑ^＊，Ｉｄ，Ｉｑ）は、所定の電流制御周期（１０ｋＨｚの周期等）で更新される。このため、軸誤差演算部ＥＣＡＬも、所定の電流制御周期で式（４）の角度誤差Δθを演算する。

Δθ＝ｔａｎ^−１（（Ｖｄ^＊＋ω×Ｌｑ×Ｉｑ）／（Ｖｑ^＊−ω×Ｌｄ×Ｉｄ）） …（４）
図９は、図４における補正値算出部の処理内容の一例を示すフロー図である。当該フローは、実使用段階において、例えばプログラム処理等によって実行される。補正値算出部ＣＣＡＬは、所定の速度制御周期（５ｋＨｚの周期等）で回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θを取得する（ステップＳ２０１）。次いで、補正値算出部ＣＣＡＬは、図４および図５で述べたように、取得した回転角度（機械角）θに対応する基準回転角度θｒ［ｋ］，θｒ［ｋ−１］を定め、補正テーブルＣＴＢＬから対応する角度誤差Δθ［ｋ］，Δθ［ｋ−１］を取得する（ステップＳ２０２）。続いて、補正値算出部ＣＣＡＬは、所定の速度制御周期Ｔｓを用いて、式（５）によって速度補正値Δω_Ｃを算出および出力する（ステップＳ２０３）。

Δω_Ｃ＝（Δθ［ｋ］−Δθ［ｋ−１］）／Ｔｓ …（５）
以上、図１のモータシステムを用いることで、図１６のような外乱オブザーバＤＯＢＳを用いることなく角度誤差Δθを推定できるようになる。これにより、例えば図２のような極対数が多いモータＭＴを用いる場合であっても、角度誤差Δθを高精度に推定できるようになり、その結果として、回転速度の速度リップルを低減することが可能になる。速度リップルを低減できると、モータＭＴの速度制御に際しての精度や応答性を高めることも可能になる。また、図１６で述べたようなリップル除去用のフィルタも不要であるため、遅延の問題も生じず、十分な応答性を維持できる。

《誤差補正部周り（変形例）の詳細》
図１０は、図１のモータシステムの変形例であり、図１とは異なる誤差補正部周りの構成例を示す概略図である。図１０に示す誤差補正部ＥＲＣａは、図４に示したテーブル作成部ＴＢＬＧを備える。当該誤差補正部ＥＲＣａは、実使用段階において、図１および図４に示した誤差補正部ＥＲＣと異なり、回転角度センサＲＳＥＮからの回転角度（機械角）θを受け、補正テーブルＣＴＢＬに基づき、対応する角度誤差Δθを角度補正値として出力する。すなわち、図１および図４の誤差補正部ＥＲＣが速度補正値Δω_Ｃを出力するのに対して、図１０の誤差補正部ＥＲＣａは、角度補正値（Δθ）を出力する。

回転速度算出部ＲＳＣＡＬ’は、図１６の場合と同様に、減算器ＳＢｃ’を用いて回転角度（機械角）θを角度補正値（Δθ）で補正し、この補正後の回転角度θ_Ｃを微分することで補正後の回転速度ω_Ｃを算出する。なお、補正テーブルＣＴＢＬを作成する際には、角度補正値（Δθ）はゼロに設定され、これに伴い補正後の回転速度ω_Ｃは補正前の回転速度ωに等しくなる。

図１０のような構成例を用いた場合も、図１の場合と同様に、図１６のような外乱オブザーバを用いることなく角度誤差Δθを推定できる。このため、例えば極対数が多いモータＭＴを用いる場合であっても速度リップルを低減できる。ただし、図１０の構成例を用いた場合、回転速度算出部ＲＳＣＡＬ’が補正後の回転角度θ_Ｃを微分することで補正後の回転速度ω_Ｃを算出することになるため、当該微分演算に伴い補正精度が低下する恐れがある。

すなわち、図１０の構成例では、実質的に、角度補正値（Δθ）ではなく、角度補正値（Δθ）に対して微分演算に伴う量子化誤差を重畳した値で回転速度を補正することになる。一方、図１の構成例は、速度補正値Δω_Ｃで回転速度を直接補正する方式であり、速度補正値Δω_Ｃには、微分演算に伴う量子化誤差は重畳しない。このため、補正精度の観点では、図１０の構成例よりも図１の構成例を用いる方が望ましい。

また、図１の構成例を用いる場合、速度補正値Δω_Ｃによる補正対象となる補正前の回転速度ωを微分演算を用いない方式で算出すれば、補正前の回転速度ωに含まれ得る量子化誤差の影響も排除できるため、補正精度をより高めることができる。図１１（ａ）、図１１（ｂ）および図１１（ｃ）は、微分演算を用いない回転速度検出方式の一例を示す図である。

図１１（ａ）には、回転角度センサＲＳＥＮを構成するものの一例となるレゾルバＲＳＶの等価回路が示される。レゾルバＲＳＶは、図１のモータ制御装置ＭＣＤから励磁周波数ｆｉｎの励磁信号Ｖｉｎが供給されると、それを回転角度（機械角）θのサイン成分（ｓｉｎθ）で変調した位置信号Ｖｏ１と、回転角度（機械角）θのコサイン成分（ｃｏｓθ）で変調した位置信号Ｖｏ２とを出力する。回転角度センサＲＳＥＮに含まれるＲＤＣ（リゾルバ・デジタル・コンバータ）は、これら位置信号Ｖｏ１およびＶｏ２を合成して、ＲＤＣ出力信号Ｖｏを得る。このため、レゾルバＲＳＶの回転速度（回転周波数）をｆｒとすると、ＲＤＣ出力信号Ｖｏの周波数は、変調に伴い“ｆｉｎ±ｆｒ”となる。

モータＭＴ（レゾルバＲＳＶ）が静止状態の場合、図１１（ｂ）に示されるように、位置信号Ｖｏ１およびＶｏ２に基づくＲＤＣ出力信号Ｖｏの周波数は、励磁信号Ｖｉｎの励磁周波数ｆｉｎに等しくなる。一方、モータＭＴ（レゾルバＲＳＶ）が回転状態の場合、図１１（ｃ）に示されるように、位置信号Ｖｏ１およびＶｏ２に基づくＲＤＣ出力信号Ｖｏの周波数と励磁信号Ｖｉｎの励磁周波数ｆｉｎとの間には、回転周波数ｆｒに等しい周波数差が生じる。そこで、図１のモータ制御装置ＭＣＤは、例えば、励磁信号ＶｉｎとＲＤＣ出力信号Ｖｏとの位相差を監視することで、回転周波数ｆｒ（ひいては補正前の回転角度θ）を検出することができる。

《実施の形態１の主要な効果》
以上、実施の形態１のモータシステムを用いることで、代表的には、回転角度センサＲＳＥＮを用いてモータＭＴの回転速度を検出する際に、速度リップルを低減することが可能になる。また、高精度（ひいては高価）な回転角度センサＲＳＥＮを用いずとも速度リップルを低減できるため、モータシステムのコストを低減できる。

（実施の形態２）
《前提となる問題点》
図１２は、本発明の実施の形態２によるモータシステムにおいて、前提となる問題点を説明する図である。実施の形態１で述べたように、図４の補正テーブルＣＴＢＬには、複数の基準回転角度θｒ［ｎ］毎の角度誤差Δθ［ｎ］が登録される。当該各角度誤差Δθ［ｎ］は、ディジタル値であり、実際には、各種ディジタル化に伴う量子化誤差を含んだ値となる。具体的には、例えば、図１において、各相電流（Ｉｕ，Ｉｖ）をディジタル化する際の量子化誤差や、回転角度センサＲＳＥＮの回転角度（本来はアナログ値）をディジタル化する際の量子化誤差等が挙げられる。

図１２の例では、基準回転角度θｒ［ｉ］に対応する角度誤差Δθ［ｉ］に量子化誤差ΔＱ［ｉ］が含まれ、基準回転角度θｒ［ｉ＋２］に対応する角度誤差Δθ［ｉ＋２］に量子化誤差ΔＱ［ｉ＋２］が含まれる。このような量子化誤差が含まれると、補正後の回転速度ω_Ｃに高次の速度リップルが重畳され得る。

《テーブル作成部（実施の形態２）の詳細》
図１３は、本発明の実施の形態２によるモータシステムにおいて、図１の誤差補正部に含まれるテーブル作成部の構成例および動作例を示す概略図である。図１３のテーブル作成部ＴＢＬＧｂは、図４に示した軸誤差演算部ＥＣＡＬに加えて、移動平均処理部ＭＡＶを備える。当該テーブル作成部ＴＢＬＧｂは、実使用前の準備段階において、複数の基準回転角度θｒ［ｎ］毎の軸誤差Δθｒ［ｎ］（すなわち図４の補正テーブルＣＴＢＬ）に対して更に移動平均処理を行うことで補正テーブルＣＴＢＬｂを作成する。図４に示した補正値算出部ＣＣＡＬは、当該補正テーブルＣＴＢＬｂに基づいて速度補正値Δω_Cを算出および出力する。

移動平均処理部ＭＡＶは、この例では、基準回転角度θｒ［ｎ］の角度誤差Δθ［ｎ］を対象に、降順側に位置するｊ個の角度誤差Δθ［ｎ−ｊ］〜Δθ［ｎ−１］と、昇順側に位置するｊ個の角度誤差Δθ［ｎ＋１］〜Δθ［ｎ＋ｊ］とを用いて移動平均処理（すなわち加算して平均化する）を行っている。そして、移動平均処理部ＭＡＶは、その結果得られる角度誤差Δθａ［ｎ］を基準回転角度θｒ［ｎ］に対応付けて補正テーブルＣＴＢＬｂに登録する。なお、この際に、ｎ＝７９の後は、ｎ＝０とみなされる。また、例えば、“ｊ＝５”等である。

《実施の形態２の主要な効果》
以上、実施の形態２のモータシステムを用いることで、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。この際には、高次の速度リップルを含めて低減することが可能になる。

（実施の形態３）
《誤差補正部（実施の形態３）の詳細》
図１４は、本発明の実施の形態３によるモータシステムにおいて、図１の誤差補正部の構成例を示す概略図である。図１４に示す誤差補正部ＥＲＣｃは、図４に示した誤差補正部ＥＲＣと比較して、テーブル作成部ＴＢＬＧｃ内に、図４の軸誤差演算部ＥＣＡＬの代わりに外乱オブザーバＤＯＢＳが設けられる点が異なっている。外乱オブザーバＤＯＢＳは、図１６の場合と同様に、フィードバック回路によって軸誤差Δθを推定し、図４の場合と同様に、当該軸誤差Δθを補正テーブルＣＴＢＬに登録する。

具体的には、外乱オブザーバＤＯＢＳは、例えば、前述した式（１）のγ軸誘起電圧Ｅγおよび式（２）のδ軸誘起電圧Ｅδに基づき式（３）の軸誤差（Δθ）を推定するフィードバック回路である。このような外乱オブザーバＤＯＢＳを用いると、図４の誤差補正部ＥＲＣのように式（４）を用いて軸誤差（Δθ）を推定する場合と比較して、推定精度をより高められる場合がある。ただし、前述したように、モータＭＴの電気角θｅの周波数に対して外乱オブザーバＤＯＢＳの制御帯域が十分に確保できることが前提となる。

そこで、テーブル作成部ＴＢＬＧｃは、実使用前の準備段階において、モータＭＴを実使用段階での回転速度よりも低い回転速度で定常回転させた状態で外乱オブザーバＤＯＢＳを用いて軸誤差Δθを演算する。具体的には、テーブル作成部ＴＢＬＧｃは、図７のステップＳ１０１においてモータＭＴを定常回転させる際に、目標回転速度ω^＊を実使用段階の数分の１程度の値等に設定する。

これにより、モータＭＴの電気角θｅの周波数に対して外乱オブザーバＤＯＢＳの制御帯域を十分に確保することができ、軸誤差Δθを高精度に推定することが可能になる。この際に、回転角度センサＲＳＥＮの角度誤差（軸誤差）Δθは、原理上、回転速度には依存しないため、このように回転速度を下げた状態で演算を行っても特に問題は生じない。また、実使用段階では、外乱オブザーバＤＯＢＳは動作しないため、制御帯域の問題も特に生じない。

《実施の形態３の主要な効果》
以上、実施の形態３のモータシステムを用いることで、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。さらに、実施の形態１の場合と比較して回転速度の補正精度をより高められる（ひいては、速度リップルをより低減できる）場合がある。なお、実施の形態３の方式は、実施の形態２の方式と組み合わせることも可能である。

（実施の形態４）
《モータシステム（実施の形態４）の概略》
図１５は、本発明の実施の形態４によるモータシステムの構成例を示す概略図である。図１５に示すモータシステムは、図１６の構成例と比較して、外乱オブザーバＤＯＢＳの代わりに図４に示したような軸誤差演算部ＥＣＡＬが設けられる点が異なっている。ただし、軸誤差演算部ＥＣＡＬは、図４の場合と異なり、実使用段階において、前述した式（４）を用いて角度誤差（軸誤差）Δθを演算する。図１６で述べたように、実使用段階で外乱オブザーバＤＯＢＳを用いると、制御帯域の問題が生じ得るが、軸誤差演算部ＥＣＡＬを用いることで制御帯域の問題を解決できる。

《実施の形態４の主要な効果》
以上、実施の形態４のモータシステムを用いることで、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。ただし、図１５の構成例では、図１０の場合と同様に、角度補正値（Δθ）に対して微分演算に伴う量子化誤差が重畳する恐れがあり、また、図１３で述べたような移動平均処理を加えることも困難となり得る。したがって、このような観点では、実施の形態１等のように補正テーブルＣＴＢＬを用いる方式が望ましい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前述した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

《付記》
（１）回転角度センサで回転角度が検出され、ベクトル制御によって制御されるモータを対象に、モータ制御装置を用いて前記モータの回転速度を検出する方法であって、
前記モータ制御装置は、前記回転角度センサからの前記回転角度を受け、前記モータの補正前の回転速度を“ω”、ｄ軸目標電圧を“Ｖｄ^＊”、ｑ軸目標電圧を“Ｖｑ^＊”、ｄ軸電流を“Ｉｄ”、ｑ軸電流を“Ｉｑ”、ｄ軸インダクタンス成分およびｑ軸インダクタンス成分を“Ｌｄ”および“Ｌｑ”、ｄｑ軸と前記回転角度センサの検出結果に基づくγδ軸との軸誤差を“Δθ”として、
Δθ＝ｔａｎ^−１（（Ｖｄ^＊＋ω×Ｌｑ×Ｉｑ）／（Ｖｑ^＊−ω×Ｌｄ×Ｉｄ））
を演算し、当該軸誤差を反映して前記モータの補正後の回転速度を算出する、
モータの回転速度検出方法。

ＡＸＣＣ ３相／２相変換部（電流座標変換部）
ＣＣＡＬ 補正値算出部
ＣＴＢＬ 補正テーブル
ＤＯＢＳ 外乱オブザーバ
ＥＣＡＬ 軸誤差演算部
ＥＲＣ 誤差補正部
ＩＣＴ 電流制御器
ＩＮＶ インバータ
ＩＳＥＮ 電流センサ
Ｉｄ ｄ軸電流
Ｉｑ ｑ軸電流
Ｌｄ ｄ軸インダクタンス成分
Ｌｑ ｑ軸インダクタンス成分
ＭＡＶ 移動平均処理部
ＭＣＤ モータ制御装置
ＭＴ モータ
ＰＷＭＧ ＰＷＭ信号生成部
ＲＳＣＡＬ 回転速度算出部
ＲＳＣＴ 速度制御器
ＲＳＥＮ 回転角度センサ
ＲＳＶ レゾルバ
ＴＢＬＧ テーブル作成部
Ｔｓ 速度制御周期
Ｖｄ^＊ ｄ軸目標電圧
Ｖｑ^＊ ｑ軸目標電圧
Δθ 角度誤差（軸誤差）
Δω_Ｃ 速度補正値
θ 回転角度（機械角）
θｃａｌｃ 角度間隔
θｅ 回転角度（電気角）
θｒ 基準回転角度
ω 補正前の回転速度
ω^＊ 目標回転速度
ω_Ｃ 補正後の回転速度

Claims (20)

1. ベクトル制御によって制御されるモータと、
   前記モータの回転角度を検出する回転角度センサと、
   前記モータの各相電流を検出する電流センサと、
   前記電流センサで検出された前記各相電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する電流座標変換部と、
   実使用前の準備段階において、所定の角度間隔で異なる複数の基準回転角度毎の補正値を定めるための補正テーブルを作成し、実使用段階において、前記回転角度センサからの前記回転角度を受けて、前記補正テーブルに基づいて当該回転角度に対応する補正値を出力する誤差補正部と、
   前記誤差補正部からの前記補正値を受けて、前記補正値を反映して前記モータの補正後の回転速度を算出する回転速度算出部と、
   前記モータの目標回転速度と前記回転速度算出部からの前記補正後の回転速度との誤差に応じて目標電流を定める速度制御器と、
   前記速度制御器からの前記目標電流と前記電流座標変換部からの前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流との誤差に応じてｄ軸目標電圧およびｑ軸目標電圧を定める電流制御器と、
   前記電流制御器からの前記ｄ軸目標電圧および前記ｑ軸目標電圧に基づき前記モータの各相に対するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
   を有し、
   前記誤差補正部は、前記準備段階において、前記モータを定常回転させた状態で、前記回転角度センサからの前記回転角度が前記複数の基準回転角度のそれぞれに到達した時点をトリガとして、前記モータの補正前の回転速度、前記ｄ軸目標電圧、前記ｑ軸目標電圧、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流をパラメータとするモータ電圧方程式を用いて前記モータのｄｑ軸と前記回転角度センサの検出結果に基づくγδ軸との軸誤差を演算し、前記複数の基準回転角度毎の前記軸誤差の演算結果に基づいて前記補正テーブルを作成する、
   モータシステム。
2. 請求項１記載のモータシステムにおいて、
   前記誤差補正部は、前記実使用段階において、前記回転角度センサからの前記回転角度に対応する速度補正値を出力し、
   前記回転速度算出部は、前記実使用段階において、前記モータの前記補正前の回転速度を前記速度補正値で補正する、
   モータシステム。
3. 請求項２記載のモータシステムにおいて、
   前記回転速度算出部は、前記回転角度センサからの前記回転角度の微分演算に基づいて前記補正前の回転速度を算出する、
   モータシステム。
4. 請求項２記載のモータシステムにおいて、
   前記誤差補正部は、前記回転角度センサからの前記回転角度に応じて前記複数の基準回転角度の中から隣接関係となる２個の基準回転角度を定め、当該２個の基準回転角度にそれぞれ対応する２個の前記軸誤差の差分値を、所定の制御周期で除算することで前記速度補正値を算出する、
   モータシステム。
5. 請求項１記載のモータシステムにおいて、
   前記速度制御器は、制御帯域が可変設定可能に構成され、
   前記誤差補正部は、前記準備段階において、前記速度制御器の前記制御帯域を前記実使用段階よりも下げた状態で前記軸誤差の演算を行う、
   モータシステム。
6. 請求項１記載のモータシステムにおいて、
   前記誤差補正部は、前記補正前の回転速度を“ω”、前記ｄ軸目標電圧を“Ｖｄ^＊”、前記ｑ軸目標電圧を“Ｖｑ^＊”、前記ｄ軸電流を“Ｉｄ”、前記ｑ軸電流を“Ｉｑ”、前記モータのｄ軸インダクタンス成分およびｑ軸インダクタンス成分を“Ｌｄ”および“Ｌｑ”、前記軸誤差を“Δθ”として、
   Δθ＝ｔａｎ^−１（（Ｖｄ^＊＋ω×Ｌｑ×Ｉｑ）／（Ｖｑ^＊−ω×Ｌｄ×Ｉｄ））
   を演算する、
   モータシステム。
7. 請求項１記載のモータシステムにおいて、
   前記誤差補正部は、フィードバック回路によって前記軸誤差を推定する外乱オブザーバを備え、前記準備段階において、前記モータを前記実使用段階での回転速度よりも低い回転速度で定常回転させた状態で前記外乱オブザーバを用いて前記軸誤差を演算する、
   モータシステム。
8. 請求項１記載のモータシステムにおいて、
   前記誤差補正部は、前記準備段階において、前記複数の基準回転角度毎の前記軸誤差に対して更に移動平均処理を行うことで前記補正テーブルを作成する、
   モータシステム。
9. 請求項１記載のモータシステムにおいて、
   前記回転角度センサは、レゾルバである、
   モータシステム。
10. 回転角度センサで回転角度が検出されるモータをベクトル制御によって制御するモータ制御装置であって、
    前記モータの各相電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換する電流座標変換部と、
    実使用前の準備段階において、所定の角度間隔で異なる複数の基準回転角度毎の補正値を定めるための補正テーブルを作成し、実使用段階において、前記回転角度センサからの前記回転角度を受けて、前記補正テーブルに基づいて当該回転角度に対応する補正値を出力する誤差補正部と、
    前記誤差補正部からの前記補正値を受けて、前記補正値を反映して前記モータの補正後の回転速度を算出する回転速度算出部と、
    前記モータの目標回転速度と前記回転速度算出部からの前記補正後の回転速度との誤差に応じて目標電流を定める速度制御器と、
    前記速度制御器からの前記目標電流と前記電流座標変換部からの前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流との誤差に応じてｄ軸目標電圧およびｑ軸目標電圧を定める電流制御器と、
    前記電流制御器からの前記ｄ軸目標電圧および前記ｑ軸目標電圧に基づき前記モータの各相に対するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
    を有し、
    前記誤差補正部は、前記準備段階において、前記モータを定常回転させた状態で、前記回転角度センサからの前記回転角度が前記複数の基準回転角度のそれぞれに到達した時点をトリガとして、前記モータの補正前の回転速度、前記ｄ軸目標電圧、前記ｑ軸目標電圧、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流をパラメータとするモータ電圧方程式を用いて前記モータのｄｑ軸と前記回転角度センサの検出結果に基づくγδ軸との軸誤差を演算し、前記複数の基準回転角度毎の前記軸誤差の演算結果に基づいて前記補正テーブルを作成する、
    モータ制御装置。
11. 請求項１０記載のモータ制御装置において、
    前記誤差補正部は、前記実使用段階において、前記回転角度センサからの前記回転角度に対応する速度補正値を出力し、
    前記回転速度算出部は、前記実使用段階において、前記モータの前記補正前の回転速度を前記速度補正値で補正する、
    モータ制御装置。
12. 請求項１１記載のモータ制御装置において、
    前記回転速度算出部は、前記回転角度センサからの前記回転角度の微分演算に基づいて前記補正前の回転速度を算出する、
    モータ制御装置。
13. 請求項１１記載のモータ制御装置において、
    前記誤差補正部は、前記回転角度センサからの前記回転角度に応じて前記複数の基準回転角度の中から隣接関係となる２個の基準回転角度を定め、当該２個の基準回転角度にそれぞれ対応する２個の前記軸誤差の差分値を、所定の制御周期で除算することで前記速度補正値を算出する、
    モータ制御装置。
14. 請求項１０記載のモータ制御装置において、
    前記速度制御器は、制御帯域が可変設定可能に構成され、
    前記誤差補正部は、前記準備段階において、前記速度制御器の前記制御帯域を前記実使用段階よりも下げた状態で前記軸誤差の演算を行う、
    モータ制御装置。
15. 請求項１０記載のモータ制御装置において、
    前記誤差補正部は、前記補正前の回転速度を“ω”、前記ｄ軸目標電圧を“Ｖｄ^＊”、前記ｑ軸目標電圧を“Ｖｑ^＊”、前記ｄ軸電流を“Ｉｄ”、前記ｑ軸電流を“Ｉｑ”、前記モータのｄ軸インダクタンス成分およびｑ軸インダクタンス成分を“Ｌｄ”および“Ｌｑ”、前記軸誤差を“Δθ”として、
    Δθ＝ｔａｎ^−１（（Ｖｄ^＊＋ω×Ｌｑ×Ｉｑ）／（Ｖｑ^＊−ω×Ｌｄ×Ｉｄ））
    を演算する、
    モータ制御装置。
16. 請求項１０記載のモータ制御装置において、
    前記誤差補正部は、フィードバック回路によって前記軸誤差を推定する外乱オブザーバを備え、前記準備段階において、前記モータを前記実使用段階での回転速度よりも低い回転速度で定常回転させた状態で前記外乱オブザーバを用いて前記軸誤差を演算する、
    モータ制御装置。
17. 請求項１０記載のモータ制御装置において、
    前記誤差補正部は、前記準備段階において、前記複数の基準回転角度毎の前記軸誤差に対して更に移動平均処理を行うことで前記補正テーブルを作成する、
    モータ制御装置。
18. 回転角度センサで回転角度が検出され、ベクトル制御によって制御されるモータを対象に、モータ制御装置を用いて前記モータの回転速度を検出する方法であって、
    前記モータ制御装置は、
    実使用前の準備段階において、前記モータを定常回転させた状態で、前記回転角度センサからの前記回転角度が所定の角度間隔で異なる複数の基準回転角度のそれぞれに到達した時点をトリガとして、前記モータの補正前の回転速度、ｄ軸目標電圧、ｑ軸目標電圧、ｄ軸電流およびｑ軸電流をパラメータとするモータ電圧方程式を用いて前記モータのｄｑ軸と前記回転角度センサの検出結果に基づくγδ軸との軸誤差を演算し、当該演算結果に基づいて前記複数の基準回転角度毎の補正値を定めるための補正テーブルを作成する第１の処理と、
    実使用段階において、前記回転角度センサからの前記回転角度を受けて、前記補正テーブルに基づいて当該回転角度に対応する補正値を定め、当該補正値を反映して前記モータの補正後の回転速度を算出する第２の処理と、
    を実行する、
    モータの回転速度検出方法。
19. 請求項１８記載のモータの回転速度検出方法において、
    前記モータ制御装置は、前記第２の処理において、前記補正テーブルに基づいて前記回転角度センサからの前記回転角度に対応する速度補正値を定め、前記モータの前記補正前の回転速度を前記速度補正値で補正する、
    モータの回転速度検出方法。
20. 請求項１９記載のモータの回転速度検出方法において、
    前記モータ制御装置は、前記回転角度センサからの前記回転角度に応じて前記複数の基準回転角度の中から隣接関係となる２個の基準回転角度を定め、当該２個の基準回転角度にそれぞれ対応する２個の前記軸誤差の差分値を、所定の制御周期で除算することで前記速度補正値を算出する、
    モータの回転速度検出方法。

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