同步电动机的施加电压电角度设定方法和电动机控制装置

摘要

本发明提供一种考虑电流的响应延迟能设定施加电压的指示值的同步电动机的控制技术。涉及提供的施加电压电角度设定方法，检测同步电动机M的施加电压和电流，基于这些检测值算出电流峰值Ip的同时算出当前的施加电压相位α，在目标值设定部（20）中基于电流峰值Ip算出目标电流相位βtarg之后算出相当于该目标电流相位的目标施加电压相位αtarg，在电压电角度指示值设定部（10）中，基于将当前的施加电压相位α和目标施加电压相位αtarg之差通过同步电动机的响应时间常数L／R校正后的变化角度Δθv、基于施加电压以及电流算出的旋转速度ω，上次的施加电压电角度指示值θvtarg，算出新的施加电压电角度指示值θvtarg。

权利要求

1.一种同步电动机的施加电压电角度设定方法，

检测施加于同步电动机的定子线圈的施加电压和按照该施加电压流过所述定子线圈的电流，基于所述检测出的施加电压和电流，算出当前的施加电压相位（或施加电压电角度）的同时算出电流峰值，并基于该电流峰值，算出目标电流相位之后，算出相当于该目标电流相位的目标施加电压相位（或者目标施加电压电角度），基于将所述当前的施加电压相位（或施加电压电角度）和所述目标施加电压相位（或目标施加电压电角度）之差通过该同步电动机的响应时间常数校正后的变化角度、基于所述检测出的施加电压和电流算出的旋转速度、上次的施加电压电角度指示值，算出新的施加电压电角度指示值。

2.根据权利要求1所述的施加电压电角度设定方法，其中，将所述变化角度以基于惯性的响应延迟系数进一步校正。

3.一种电动机控制装置，包括如下的单元而构成，即，包括:电流检测单元，检测流过同步电动机的定子线圈的电流；

施加电压检测单元，检测施加于所述定子线圈的施加电压；

电流峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流，检测电流峰值和电流电角度；

感应电压峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流和由所述施加电压检测单元检测的施加电压，检测感应电压峰值和感应电压电角度；

转子位置检测单元，使用作为变量包括所述电流电角度或所述感应电压电角度，同时作为变量包括基于所述电流峰值、所述感应电压峰值、以及所述感应电压电角度与所述电流电角度之差中的至少2个求取的电流相位或感应电压相位的转子位置计算式，检测所述同步电动机的转子位置；

旋转速度检测单元，基于由所述转子位置检测单元检测的转子位置，检测旋转速度；

目标值设定单元，基于由所述相电流峰值/电角度检测单元检测的电流峰值算出目标电流相位，基于该目标电流相位算出目标施加电压相位（或目标施加电压电角度）；以及电压电角度指示值设定单元，基于将根据由所述施加电压检测单元检测的施加电压算出的当前的施加电压相位（或施加电压电角度）与所述目标施加电压相位（或目标施加电压电角度）之差通过所述同步电动机的响应时间常数校正后的变化角度、由所述旋转速度检测单元检测的旋转速度、以及上次的施加电压电角度指示值，算出新的施加电压电角度指示值。

4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其中，

所述电压电角度指示值设定单元，将所述变化角度以基于惯性的响应延迟系数进一步校正。

5.一种同步电动机的施加电压电角度设定方法，

检测施加于同步电动机的定子线圈的施加电压和按照该施加电压流过所述定子线圈的电流，基于所述检测出的施加电压和电流，算出相当于当前的转子的磁链与符合目标电流相位的目标磁链的差分的磁链变化量，基于根据所述检测出的施加电压以及电流算出的旋转速度和所述磁链变化量，算出变化角度，基于所述算出的旋转速度、所述变化角度、以及上次的施加电压电角度指示值，算出新的施加电压电角度指示值。

6.根据权利要求5所述的施加电压电角度设定方法，其中，将所述变化角度通过基于惯性的响应延迟系数进行校正。

7.一种电动机控制装置，包括如下的单元而构成，即，包括：电流检测单元，检测流过同步电动机的定子线圈的电流；

施加电压检测单元，检测施加于所述定子线圈的施加电压；

电流峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流，检测电流峰值和电流电角度；

感应电压峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流和由所述施加电压检测单元检测的施加电压，检测感应电压峰值和感应电压电角度；

转子位置检测单元，使用作为变量包括所述电流电角度或所述感应电压电角度，同时作为变量包括基于所述电流峰值、所述感应电压峰值、以及所述感应电压电角度与所述电流电角度之差中的至少2个求取的电流相位或感应电压相位的转子位置计算式，检测所述同步电动机的转子位置；

旋转速度检测单元，基于由所述转子位置检测单元检测的转子位置，检测旋转速度；

目标值设定单元，基于所述电流峰值，算出目标d轴电流；以及电压电角度指示值设定单元，算出基于所述电流峰值和所述电流相位得到的当前的d轴电流与所述目标d轴电流的d轴电流差，同时算出对应于该d轴电流差的转子的磁链变化量，基于根据该磁链变化量和所述旋转速度算出的变化角度、所述旋转速度、以及上次的施加电压电角度指示值，计算新的施加电压电角度指示值。

8.根据权利要求7所述的电动机控制装置，其中，

所述电压电角度指示值设定单元，将所述变化角度通过基于惯性的响应延迟系数进行校正。

说明书

同步电动机的施加电压电角度设定方法和电动机控制装置

技术领域

[0001] 下面公开了涉及同步电动机的位置检测运转的技术。

背景技术

[0002] 在作为同步电动机（永久磁铁同步电动机）的驱动方式而正在增加的应用例的正弦波驱动方式（180度通电方式）中，以无传感器方式检测转子位置（转子的旋转位置），并且执行向定子线圈进行适当的通电的控制。作为具备以该无传感器方式检测转子位置的功能的电动机控制装置，提出了专利文献1中公开的电动机控制装置。专利文献1的电动机控制装置，通过检测同步电动机的相电流的相电流检测单元、基于检测出的相电流计算电流相位的电流相位计算单元、以及在计算出的电流相位上加上规定的相位差来作为电压相位的电压相位设定单元，决定施加电压的电压相位。然后，基于该电压相位和根据运转指令决定的指令电压，设定向同步电动机的施加电压。

[0003] 根据专利文献1的电动机控制装置，向同步电动机施加的施加电压的相位指示值，通过在检测出的电流相位上加上规定的相位差而设定。该应加上的相位差，基于检测出的电流峰值以及感应电压的角速度、和作为目标的电流相位（从q轴的超前角）来算出，或者，通过从电流峰值和感应电压的角速度访问数据表来求得。

[0004] 现有技术文献专利文献
专利文献1：特开2004-187407号公报。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题一般情况下，当在同步电动机中使施加电压的电压相位变化时，根据下面的式1的电动机特性式，电流相位也变化。式1是基于转子坐标系的电动机矢量图的式，Ed为感应电压E的d轴分量，Eq为感应电压E的q轴分量，Vd为施加电压V的d轴分量，Vq为施加电压V的q轴分量，R为定子线圈的电阻，Id为电流I的d轴分量，Iq为电流I的q轴分量，ω为旋转速度，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，ψa为转子磁铁的磁通量，p为微分算子（d／dt）。

[0006] [式1]。

[0007] 在式1中，同步电动机的旋转稳定的位置检测运转的响应特性，由式中的A部分的计算式表示。另一方面，在由输出轴的负载变动等使同步电动机的旋转处于过渡状态的位置检测运转的响应特性中，在A部分中加进来式中的B部分的计算式。即，发生根据L／R时间常数（L：电感，R：线圈电阻）的响应延迟。当忽略该响应延迟而继续位置检测运转时，实际的转子的旋转变得追不上施加电压的相位指示值，导致指示值的振荡、失步。

[0008] 在专利文献1中公开的电动机控制装置中，由于在应生成施加电压的相位指示值的检测电流相位中所加的相位差中，不加进上述的响应延迟，所以特别是在变成过渡状态时的运转的稳定性中有改善的余地。鉴于这一点，需要考虑基于电动机特性的响应延迟能设定施加电压的指示值。

[0009] 用于解决技术问题的技术方案针对上述课题提出的是，同步电动机的施加电压电角度设定方法，其第一方式为，检测施加于定子线圈的施加电压和按照该施加电压流过所述定子线圈的电流，基于所述检测出的施加电压和电流，算出当前的施加电压相位（或施加电压电角度）的同时算出电流峰值，并基于该电流峰值，算出目标电流相位之后，算出相当于该目标电流相位的目标施加电压相位（或者目标施加电压电角度），
基于将所述当前的施加电压相位（或施加电压电角度）和所述目标施加电压相位（或目标施加电压电角度）之差通过该同步电动机的响应时间常数校正后的变化角度、基于所述检测出的施加电压和电流算出的旋转速度、上次的施加电压电角度指示值，算出新的施加电压电角度指示值。

[0010] 提出应实施该施加电压电角度设定方法的电动机控制装置，包括如下的单元而构成，即，包括:电流检测单元，检测流过同步电动机的定子线圈的电流；
施加电压检测单元，检测施加于所述定子线圈的施加电压；
电流峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流，检测电流峰值和电流电角度；
感应电压峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流和由所述施加电压检测单元检测的施加电压，检测感应电压峰值和感应电压电角度；
转子位置检测单元，使用作为变量包括所述电流电角度或所述感应电压电角度，同时作为变量包括基于所述电流峰值、所述感应电压峰值、以及所述感应电压电角度与所述电流电角度之差中的至少2个求取的电流相位或感应电压相位的转子位置计算式，检测所述同步电动机的转子位置；
旋转速度检测单元，基于由所述转子位置检测单元检测的转子位置，检测旋转速度；
目标值设定单元，基于由所述相电流峰值/电角度检测单元检测的电流峰值算出目标电流相位，基于该目标电流相位算出目标施加电压相位（或目标施加电压电角度）；以及电压电角度指示值设定单元，基于将根据由所述施加电压检测单元检测的施加电压算出的当前的施加电压相位（或施加电压电角度）与所述目标施加电压相位（或目标施加电压电角度）之差通过所述同步电动机的响应时间常数校正后的变化角度、由所述旋转速度检测单元检测的旋转速度、以及上次的施加电压电角度指示值，算出新的施加电压电角度指示值。

[0011] 另外，针对上述问题提出的涉及第二方式的同步电动机的施加电压电角度设定方法，检测施加于定子线圈的施加电压和按照该施加电压流过所述定子线圈的电流，基于所述检测出的施加电压和电流，算出相当于当前的转子的磁链与符合目标电流相位的目标磁链的差分的磁链变化量，
基于根据所述检测出的施加电压以及电流算出的旋转速度和所述磁链变化量，算出变化角度，
基于所述算出的旋转速度、所述变化角度、以及上次的施加电压电角度指示值，算出新的施加电压电角度指示值。

[0012] 提出的应实施该施加电压电角度设定方法的电动机控制装置，包括如下的单元而构成，即，包括:电流检测单元，检测流过同步电动机的定子线圈的电流；
施加电压检测单元，检测施加于所述定子线圈的施加电压；
电流峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流，检测电流峰值和电流电角度；
感应电压峰值/电角度检测单元，基于由所述电流检测单元检测的电流和由所述施加电压检测单元检测的施加电压，检测感应电压峰值和感应电压电角度；
转子位置检测单元，使用作为变量包括所述电流电角度或所述感应电压电角度，同时作为变量包括基于所述电流峰值、所述感应电压峰值、以及所述感应电压电角度与所述电流电角度之差中的至少2个求取的电流相位或感应电压相位的转子位置计算式，检测所述同步电动机的转子位置；
旋转速度检测单元，基于由所述转子位置检测单元检测的转子位置，检测旋转速度；
目标值设定单元，基于所述电流峰值，算出目标d轴电流；以及
电压电角度指示值设定单元，算出基于所述电流峰值和所述电流相位得到的当前的d轴电流与所述目标d轴电流的d轴电流差，同时算出对应于该d轴电流差的转子的磁链变化量，基于根据该磁链变化量和所述旋转速度算出的变化角度、所述旋转速度、以及上次的施加电压电角度指示值，计算新的施加电压电角度指示值。

[0013] 发明效果根据上述第一方式，由于通过同步电动机的响应时间常数校正相对之前的指示值的新的施加电压电角度指示值的变化角度，所以维持与同步电动机的响应特性对应的适当的响应速度来更新施加电压电角度指示值。

[0014] 另外，根据上述第二方式，基于磁通量的变化量更新施加电压电角度指示值。由于目标磁链是以目标电流相位运转时的磁通量，电压＝转数×磁通量的关系一般都成立，所以如果进行加速旋转速度仅相当于磁通量的变化量的施加电压相位的控制，其结果电流相位到达目标相位。此时的电流的响应特性，因为同步电动机本身作为响应延迟的滤波器而起作用，所以无需关心响应延迟。因此，维持与同步电动机的响应特性对应的适当的响应速度来更新施加电压电角度指示值。

附图说明

[0015] [图1]表示电动机控制装置的实施方式的框图；[图2]正弦波通电中的（A）电流、（B）感应电压、（C）施加电压的各波形图；
[图3]转子（dq）坐标系的电动机矢量图；
[图4]表示涉及第二设定方法的电压电角度指示值设定部的框图。

具体实施方式

[0016] 图1表示电动机控制装置的实施方式。

[0017] 本实施方式的同步电动机M为三相星形接线型，具有：包括U相、V相、W相的定子线圈的定子；包括永久磁铁的转子。图中只示出U相、V相、W相的各定子线圈，其它的图示省略。此外，虽然将星形接线型作为例子进行了表示，当三角形接线也同样适用。

[0018] 驱动该同步电动机M的电源模块（IPM）PM为，按每个U相、V相、W相，将上臂侧的切换元件＋U、＋V、＋W和下臂侧的切换元件-U、-V、-W串联连接在直流电源的高位侧与低位侧之间。另外，在下臂侧切换元件-U、-V、-W的低位侧，设置有由于检测流过各相的电流的分流电阻Ru、Rv、Rw。各切换元件＋U～-W由基于反相器驱动部1的PWM信号进行驱动，据此，U相、V相、W相的各定子线圈由正弦波通电（180度通电）进行控制。利用分流电阻Ru、Rv、Rw检测通过该控制流过各相U、V、W的电流。

[0019] 反相器驱动部1和下面说明的各部件，在本实施方式的情况下，作为通过按照程序动作的微型计算机等的计算机而执行的部件进行说明。但是，并不限于此，通过硬件构成各部件等也是可能的。

[0020] 相当于电流检测单元的相电流检测部2，通过测定施加于分流电阻Ru、Rv、Rw的电压，分别检测流过U相的定子线圈的U相电流Iu、流过V相的定子线圈的V相电流Iv、流过W相的定子线圈的W相电流Iw。相当于施加电压检测单元的施加电压检测部3检测从上臂侧切换元件＋U～＋W向U相的定子线圈、V相的定子线圈、W相的定子线圈分别施加的U相施加电压Vu、V相施加电压Vv、W相施加电压Vw。

[0021] 相当于电流峰值/电角度检测单元的相电流峰值/电角度检测部4，基于由相电流检测部2检测的相电流Iu、Iv、Iw的值，检测相电流峰值Ip和相电流电角度θi（定子αβ坐标系）。该检测方法如下所述。该检测方法在特开2011-10438号公报（以下，参考文献1）中被详细地说明。

[0022] 对U相、V相、W相进行正弦波通电时的相电流波形图正如图2A所示的那样，在构成正弦波形的U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw中分别有120°的相位差。从该相电流波形图来看的话，在相电流Iu、Iv、Iw、相电流峰值Ip、以及相电流电角度θi之间，下面的式2成立。相电流峰值/电角度检测部4利用由相电流检测部2检测的U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw，通过式2求出相电流峰值Ip和相电流电角度θi。

[0023] [式2]Iu＝Ip×cos（θi）
Iv＝Ip×cos（θi-2／3·π）
Iw＝Ip×cos（θi＋2／3·π）　。

[0024] 相当于感应电压峰值/电角度检测单元的感应电压峰值/电角度检测部5，基于由相电流检测部2检测的相电流Iu、Iv、Iw和由施加电压检测部3检测的施加电压Vu、Vv、Vw，检测感应电压峰值Ep和感应电压电角度θe（定子αβ坐标系）。该检测方法如下所述。该检测方法也在参考文献1中被详细地说明。

[0025] 对U相、V相、W相进行正弦波通电时的感应电压波形图，正如图2B所示的那样，在构成正弦波形的U相感应电压Eu、V相感应电压Ev、W相感应电压Ew中分别有120°的相位差。从该感应电压波形图来看的话，在感应电压Eu、Ev、Ew、感应电压峰值Ep、以及感应电压电角度θe之间，下面的式3成立。

[0026] [式3]Eu＝Ep×cos（θe）
Ev＝Ep×cos（θe-2／3·π）
Ew＝Ep×cos（θe＋2／3·π）　。

[0027] 另一方面，在施加电压Vu、Vv、Vw、相电流Iu、Iv、Iw、定子线圈的电阻值Rcu、Rcv、Rcw（作为电动机参数已知）、以及感应电压Eu、Ev、Ew之间，下面的式4成立。

[0028] [式4]Vu-Iu×Rcu＝Eu
Vv-Iv×Rcv＝Ev
Vw-Iw×Rcw＝Ew　。

[0029] 感应电压峰值/电角度检测部5，基于由相电流检测部2检测的U相电流Iu、V相电流Iv、W相电流Iw和由施加电压检测部3检测的U相施加电压Vu、V相施加电压Vv、W相施加电压Vw，从式4求出U相感应电压Eu、V相感应电压Ev、W相感应电压Ew，然后，基于求得的U相感应电压Eu、V相感应电压Ev、W相感应电压Ew，从式3求出感应电压峰值Ep和感应电压电角度θe。

[0030] 相当于转子位置检测单元的转子位置检测部6，基于由相电流峰值/电角度检测部4检测的相电流峰值Ip、相电流电角度θi，由感应电压峰值/电角度检测部5检测的感应电压峰值Ep、感应电压电角度θe，检测转子位置θm（相对于α轴的d轴的角度）。即，作为变量包括电流电角度θi或感应电压电角度θe，同时作为变量包括基于电流峰值Ip、感应电压峰值Ep、以及感应电压电角度θe与电流电角度θi之差[θe-θi]中的至少2个求得的电流相位β或感应电压相位γ，并使用转子位置计算式，检测同步电动机M的转子位置θm（具体参照参考文献1）。

[0031] 其中，对第一检测方法、第二检测方法进行具体地说明，第一检测方法是使用了作为变量包括相电流电角度θi、和基于相电流峰值Ip以及[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]的电流相位β的转子位置计算式的检测方法，进而，第二检测方法是使用了作为变量包括感应电压电角度θe、和基于相电流峰值Ip以及[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]的感应电压相位γ的转子位置计算式的检测方法。

[0032] （1）第一检测方法在第一检测方法中，作为变量包括检测出的相电流电角度θi和电流相位β的转子位置计算式是下面的式5。

[0033] [式5]θm＝θi-β-90°　。

[0034] 将相电流峰值Ip和[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数，通过参照预先准备的数据表选出式5中的电流相位β。该数据表，以下面的方式进行准备，并存储于存储器。

[0035] 涉及数据表作成，图3所示的是同步电动机M的转子正在旋转时的电动机矢量图，在d-q坐标中以矢量表示施加电压V（Vu～Vw）、电流I（Iu～Iw）、感应电压E（Eu～Ew）的关系。感应电压E以[ωψ]表示。另外，在图3中，Vd为施加电压V的d轴分量，Vq为施加电压V的q轴分量，Id为电流I的d轴分量，Iq为电流I的q轴分量，Ed为感应电压E的d轴分量，Eq为感应电压E的q轴分量。进而，将q轴作为基准的电压相位为α，将q轴作为基准的电流相位为β，将q轴作为基准的感应电压相位为γ。图中的ψa为转子的永久磁铁的磁通量，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感，R为定子线圈的电阻值（Rcu～Rcw），ψ为转子的总合磁链。

[0036] 从该电动机矢量图来看的话，将转子的旋转速度作为ω，下面的式6成立，然后，从式6的右边将与ω相关的值移到左边，式7成立。

[0037] [式6]。

[0038] [式7]。

[0039] 这样，在图3的电动机矢量图下将式6、式7成立作为基础预先作成数据表。即，边使电动机矢量图中所示的电流相位β以及电流I分别在规定范围内阶段性地增加，边保存[感应电压相位γ-电流相位β]为规定值时的电流相位β，并且作成将相当于电流I的相电流峰值Ip和相当于[感应电压相位γ-电流相位β]的[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数的电流相位β的数据表。

[0040] 具体而言，例如，如参考文献1的图5所示的那样，边使电流相位β从-180°到180°按每0.001°增加且使电流I从0A到64A按每1A增加，边利用同步电动机M中固有的d轴电感Ld和q轴电感Lq，以电动机矢量图为基础，求取电压相位α、电流相位β、感应电压相位γ。然后，保存[感应电压相位γ-电流相位β]为1°、2°、3°、…时的电流相位β。由此，作成将相当于电流I的相电流峰值Ip作为一个参数且将相当于[感应电压相位γ-电流相位β]的[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为另一个参数的、电流相位β的数据表。

[0041] 如果将从该数据表选出的电流相位β和相电流电角度θi，插入到转子位置计算式的式5，则检测出转子位置θm。

[0042] （2）第二检测方法在第二检测方法中，作为变量包括检测出的感应电压电角度θe和感应电压相位γ的转子位置计算式为下面的式8。

[0043] [式8]θm＝θe-γ-90°　。

[0044] 将相电流峰值Ip和[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数，通过参照预先准备的数据表选出式8中的感应电压相位γ。该数据表，以下面的方式进行准备，并存储于存储器。

[0045] 在这种情况下的数据表，也是在图3的电动机矢量图下将式6、式7成立作为基础而预先作成的。即，边使电动机矢量图中所示的电流相位β和电流I分别在规定范围内阶段性增加，边保存[感应电压相位γ-电流相位β]为规定值时的感应电压相位γ，并作成将相当于电流I的相电流峰值Ip和相当于[感应电压相位γ-电流相位β]的[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数的感应电压相位γ的数据表。

[0046] 详细地说，与上述同样，边使电流相位β从-180°到180°按每0.001°增加并且使电流I从0A到64A按每1A增加，边利用同步电动机M中固有的d轴电感Ld和q轴电感Lq，并以电动机矢量图为基础求取电压相位α、电流相位β、感应电压相位γ。然后，保存[感应电压相位γ-电流相位β]为1°、2°、3°、…时的感应电压相位γ。由此，作成将相当于电流I的相电流峰值Ip作为一个参数，并且将相当于[感应电压相位γ-电流相位β]的[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为另一个参数的、感应电压相位γ的数据表。

[0047] 如果将从该数据表选出的感应电压相位γ和感应电压电角度θe，插入到转子位置计算式的式8，检测转子位置θm。

[0048] 根据执行以上的第一和第二检测方法的转子位置检测部6，由于使用上述的转子位置计算式直接求取转子位置θm，所以在位置检测运转中，能高精度地检测转子位置θm。另外，由于采用从预先准备的数据表选出转子计算式所包含的变量的一个即电流相位β或感应电压相位γ的方式，所以与其每次通过计算求取电流相位β或感应电压相位γ的情况相比，处理负载低。但是，如果不考虑处理负载也可以的话，以该每次的计算进行算出的结构也是可能的。

[0049] 在上述说明的第一和第二检测方法中，作为数据表，例示出将相电流峰值Ip和[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数选出电流相位β或感应电压相位γ的表。除此之外，使用将感应电压峰值Ep和[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数选出电流相位β或感应电压相位γ的数据表、将相电流峰值Ip和感应电压峰值Ep作为参数选出电流相位β或感应电压相位γ的数据表、或者，将相电流峰值Ip、感应电压峰值Ep以及[感应电压电角度θe-相电流电角度θi]作为参数选出电流相位β或感应电压相位γ的数据表的任一个同样是可能的。

[0050] 将通过这样的转子位置检测部6检测出的转子位置θm，输入到相当于旋转速度检测单元的旋转速度检测部7。旋转速度检测部7，基于由转子位置检测部6检测出的转子位置θm，通过dθm／dt检测旋转速度ω。关于此时的dθm／dt，如后述（0042段）的那样，当考虑到在角度校正中采用L／R的滤波器时，同样也可以采用与L／R相同的或比其迟的滤波器。

[0051] 作为电压指示值设定单元而起作用的电压指示值设定部8，基于从外部输入的运转指令中所包含的指令旋转速度和由旋转速度检测部7检测的旋转速度ω，设定施加电压的电压指示值（电压峰值）Vptarg，并提供给反相器驱动部1。关于该电压指示值Vptarg的响应速度，也可以设定成比旋转速度ω的计算时所使用的滤波器充分迟的响应性，防止ω与Vptarg之间的振荡。

[0052] 另一方面，通过相当于电压电角度指示值设定单元的电压电角度指示值设定部10，根据下面说明的第一设定方法或第二设定方法设定提供给反相器驱动部1的另一个指示值即施加电压电角度指示值θvtarg。

[0053] 在下面说明的设定方法中，因为在电动机效率中优异，所以执行将电流相位向目标的相位进行控制的位置检测运转。即，为了将电流相位作为目标相位，将施加电压的电压电角度按每个控制周期进行更新。在这种情况下，特别是在过渡状态中，直到根据电压相位的变化电流相位进行变化为止，由于会发生由以上述的式1表示的同步电动机M的L／R时间常数（式1的B部分）导致的响应延迟，所以当考虑该响应特性不调节施加电压电角度指示值θvtarg的变化宽度时，产生指示值的振荡、失步。执行下面所示的第一设定方法和第二设定方法的电压电角度指示值设定部10，执行考虑了该响应特性的运算。

[0054] （A）第一设定方法首先，如上所述，由施加电压检测部3检测施加于同步电动机M的定子线圈的施加电压Vu、Vv、Vw，同时由相电流检测部2检测相电流Iu、Iv、Iw。然后，基于检测出的相电流Iu、Iv、Iw和施加电压Vu、Vv、Vw，由相电流峰值/电角度检测部4检测电流峰值Ip和相电流电角度θi，同时由感应电压峰值/电角度检测部5检测感应电压峰值Ep和感应电压电角度θe。基于这些检测出的相电流峰值Ip、相电流电角度θi、感应电压峰值Ep、感应电压电角度θe，由转子位置检测部6检测转子位置θm。另外，在电压电角度指示值设定部10中，基于检测出的施加电压Vu、Vv、Vw，算出当前的施加电压相位α。该当前的施加电压相位α，能通过以下的方式算出。

[0055] 在对U相、V相、W相进行正弦波通电时的各相施加电压波形中，与上述的相电流和感应电压的情况相同，如图2C所示那样，构成正弦波形的U相施加电压Vu、V相施加电压Vv、W相施加电压Vw之间分别有120°的相位差。如果从该施加电压波形来看的话，各相的施加电压Vu、Vv、Vw、施加电压峰值Vp、以及施加电压电角度θv之间。下面的式9成立。电压电角度指示值设定部10，利用由施加电压检测部3检测的U相施加电压Vu、V相施加电压Vv、W相施加电压Vw，通过式9求取施加电压峰值Vp和施加电压电角度θv。在转子位置检测部6等，执行也可以）。

[0056] [式9]Vu＝Vp×cos（θv）
Vv＝Vp×cos（θv-2／3·π）
Vw＝Vp×cos（θv＋2／3·π）　。

[0057] 由于如上述那样，通过转子位置检测部6算出电流相位β以及电流电角度θi，将这些电流相位β和电流电角度θi从转子位置检测部6输入的电压电角度指示值设定部10，基于算出的施加电压电角度θv，根据下面的式10，运算当前的施加电压相位α。

[0058] [式10]α＝β＋θv-θi　。

[0059] 另一方面，相当于目标值设定单元的目标值设定部20，通过转子位置检测部6，输入由相电流峰值/电角度检测部4检测出的电流峰值Ip，基于该当前的电流峰值Ip算出目标电流相位βtarg。此时，由于在转子位置检测部6中算出当前的电流相位β，所以将从电流峰值Ip和电流相位β推定的当前的q轴电流Iq（电流峰值Ip的q轴分量），使用于目标电流相位βtarg的算出中也可。不管怎样，基于由相电流峰值/电角度检测部4检测的电流峰值Ip，算出目标电流相位βtarg是没有变化的。目标值设定部20，将对电流峰值Ip（或Iq）的各值（例如，按1A），效率变为最大，或者在相同电流下扭矩变最大的最优电流超前角（＝目标电流相位βtarg），作为从同步电动机M的已知参数预先作成的数据表存储于存储器。因此，目标值设定部20，将符合当前的电流峰值Ip（或Iq）的目标电流相位βtarg从数据表选出。这样做，由于知道对应于目标电流相位βtarg的d轴电流Id和q轴电流Iq，所以从下面的式11（电动机的电压方程式）计算d轴电压Vd和q轴电压Vq，根据式12算出目标电压相位αtarg。

[0060] [式11]。

[0061] [式12]αtarg＝tan-1（Vd／Vq）　。

[0062] 当从该目标值设定部20输入目标施加电压相位αtarg时，电压电角度指示值设定部10，计算上述算出的当前的施加电压相位α与目标施加电压相位αtarg之差，此时，执行基于预先存储的同步电动机M的上述响应时间常数L／R的校正，算出变化角度Δθv。

[0063] 作为在此使用的响应时间常数，也可以是将上述的式1的B部分，基于作为电动机参数已知的Ld、Lq和能从电流峰值IP和电流相位β算出的Id、Iq，运算而得到的值。然后，电压电角度指示值设定部10，使用由旋转速度检测部7检测的旋转速度ω、上次（当前输出中）的施加电压电角度指示值θvtarg（-1）、变化角度Δθv＝（αtarg-α）×L／R，从下面的式13算出新的施加电压电角度指示值θvtarg。此外，式中的Δt为控制周期。

[0064] [式13]θvtarg＝θvtarg（-1）＋[ω×Δt]＋[αtarg-α]×L／R　。

[0065] 根据该第一设定方法，由于将相对之前的施加电压电角度指示值θvtarg（-1）的新的施加电压电角度指示值θvtarg的变化角度Δθv，通过同步电动机M的响应时间常数L／R进行校正，所以维持响应于同步电动机M的响应特性的适当的响应速度，更新施加电压电角度指示值θvtarg。

[0066] 此外，电压电角度指示值设定部10和目标值设定部20中的当前的施加电压相位α和目标施加电压相位αtarg的运算，也能通过基于算出的当前的施加电压电角度θv和目标施加电压相位αtarg的目标施加电压电角度θv′能运算。在这种情况下，式13中的[αtarg-α]成为[θv′-θv]。目标施加电压电角度θv′，能以θv′＝αtarg＋θm＋90°算出。

[0067] 在电压电角度指示值设定部10中进行基于响应时间常数L／R的校正之际，使用考虑了同步电动机M的惯性（惯性）的响应延迟系数，下面的式14那样进一步校正，更优选。

[0068] [式14]θvtarg＝θvtarg（-1）＋[ω×Δt]＋[αtarg-α]×[L/R]×J·Ki/Kt　。

[0069] 该式14中，J·Ki／Kt为基于惯性的响应延迟系数，J为负载的惯性（kgm），Ki为电流常量（V／A，＝Ω），Kt为作为电动机参数已知的扭矩常量（Nm／A）。Ki具有V＝Ke×ω＋Ki×I的关系，能以线圈电阻R（Ω）进行置换。此外，V为施加电压（V），Ke为感应电压常量（V／（rad/sec）），ω为旋转速度（rad／sec）。该J·Ki／Kt以下面的方式求得。

[0070] 当将同步电动机M的基于惯性的扭矩（Nm）设为Tj时，有下面的式15的关系。式中的ωm为同步电动机M的机械式旋转速度（机械角旋转速度rad／sec）。

[0071] [式15]Tj＝J×dωm／dt　。

[0072] 另外，在施加电压V（V）为恒定的情况下，涉及电流I（A），同步电动机M示出由下面的式16表示的特性。式中的ωm（0）是，无负载0Nm，在任意的电压下运转了同步电动机M时，变为电流I＝0的机械角旋转速度。

[0073] [式16]ωm＝ωm（0）-Ki×I　。

[0074] 然后，当将同步电动机M的电动机扭矩（Nm）设为Ti时，在扭矩Ti与电流I之间有下面的式17的关系。

[0075] [式17]Ti＝Kt×I　。

[0076] 在将施加给同步电动机M的输出轴的负载扭矩（Nm）作为Tc，在该Tc为恒定的情况下，有下面式18的关系。

[0077] [式18]Tc＋Tj＝Ti　。

[0078] 将上述式16进行微分并应用到式15，当与式17一起代入到式18时，变为下面的式19那样，并导出式20。

[0079] [式19]Tc-J×Ki×dI／dt＝Kt×I　。

[0080] [式20]Tc＝Kt×I＋J×Ki×dI／dt　。

[0081] 当基于式20，涉及电流I要求过渡响应性时，电流I的响应时间常数变为J·Ki／Kt。因此，通过将J·Ki／Kt作为基于惯性的响应延迟系数如式14那样加上滤波器，则提高控制稳定性。

[0082] （B）第二设定方法在第二设定方法中，基于当前的转子的磁链ψ和以作为目标的电流相位运转时的目标磁链ψtarg，算出施加电压电角度指示值θvtarg的变化角度Δθv。一般情况下，在磁链ψ与施加电压V之间，由于有V＝ω×ψ的关系，所以当算出相当于当前的磁链ψ与目标磁链ψtarg的差分[ψtarg-ψ]的磁链变化量Δψ，执行加速旋转速度ω仅该磁链变化量Δψ的量的施加电压控制时，电流相位，其结果到达目标值。对应于此时的磁通量变化的电流I的响应特性，因为同步电动机M本身作为滤波器而起作用，所以无需关心响应延迟。因此，维持与同步电动机M的响应特性对应的适当的响应速度来更新施加电压电角度指示值θvtarg。能由Δω＝[（ψtarg-ψ）／ψ]×ω求得相当于磁链变化量Δψ的旋转速度变化量Δω。当将控制周期设为Δt时，能由Δθv＝Δω×Δt算出施加电压电角度指示值θvtarg的变化角度Δθv。在以下详细叙述的第二设定方法中，从d轴电流Id间接地算出（ψtarg-ψ）／ψ。

[0083] 首先，如上所述，由施加电压检测部3检测施加于同步电动机M的定子线圈的施加电压Vu、Vv、Vw，同时由相电流检测部2检测相电流Iu、Iv、Iw。然后，基于检测出的相电流Iu、Iv、Iw和施加电压Vu、Vv、Vw，由相电流峰值/电角度检测部4检测电流峰值Ip和相电流电角度θi，同时由感应电压峰值/电角度检测部5检测感应电压峰值Ep和感应电压电角度θe。基于这些检测出的相电流峰值Ip、相电流电角度θi、感应电压峰值Ep、感应电压电角度θe，由转子位置检测部6检测转子位置θm。

[0084] 在第二设定方法中，目标值设定部20，基于从转子位置检测部6输入的电流峰值Ip（或者与上述一样q轴电流Ip也可），算出目标d轴电流Idtarg。具体地说，目标值设定部20，将对电流峰值Ip（或Iq）的各值（例如按每1A），与效率变为最大，或在相同电流下扭矩变为最大的最优电流超前角（目标电流相位βtarg）对应的目标d轴电流Idtarg，作为从同步电动机M的已知的参数预先作成的数据表储存于存储器。因此，目标值设定部20，将符合当前的电流峰值Ip（或Iq）的目标d轴电流Idtarg，从数据表选出，并向电压电角度指示值设定部10进行输入。

[0085] 电压电角度指示值设定部10，从转子位置检测部6输入当前的d轴电流Id，算出该当前的d轴电流Id与目标d轴电流Idtarg的d轴电流差ΔId。当前的d轴电流Id，由于在转子位置检测部6中检测电流相位β，所以能从电流峰值Ip和电流相位β算出。该运算，既可以由转子位置检测部6执行，也可以由从转子位置检测部6接受到当前的电流峰值Ip和电流相位β的电压电角度指示值设定部10执行。当算出d轴电流差ΔId时，电压电角度指示值设定部10，算出与该d轴电流差ΔId对应的转子的磁链变化量Δψ，并基于该磁链变化量Δψ和由旋转速度检测部7检测的旋转速度ω，算出变化角度Δθv。图4中示出涉及第二设定方法的电压电角度指示值设定部10的内部框图。

[0086] 在电压电角度指示值设定部10中，当前的d轴电流Id和目标d轴电流Idtarg被输入到d轴电流差计算部11，通过ΔId＝Idtarg-Id算出d轴电流差ΔId。另一方面，在ψ变化量存储部12中，作为电动机参数的一个，储存d轴电流Id变化了1A时的磁链ψ的单位变化量Δψ／A（％：例如70／4096），在乘法部13中，运算单位变化量Δψ／A和d轴电流差ΔId，算出与d轴电流差ΔId对应的磁链变化量Δψ。磁链变化量Δψ被输入至乘法部14，运算从旋转速度检测部7输入的当前的旋转速度ω和控制周期Δt。此时的当前的旋转速度ω，通过夹钳15，以按照响应时间常数L／R的最大值夹紧。也就是说，将ω（电角度旋转数）以1／（L／R）Hz夹紧。由此，更可靠地防止指示值的振荡。

[0087] 在本实施方式的情况下，从乘法部14输出的变化角度Δθv＝Δψ×ω×Δt被输入至惯性校正部16。惯性校正部16，出于与上述第一设定方法相同的理由，使用考虑了同步电动机M的惯性的响应延迟系数J·Ki／Kt，来校正变化角度Δθv。惯性校正后的变化角度Δθv×J·Ki／Kt被输入至加法部17。加法部17运算在当前的旋转速度ω中由乘法部18乘以控制周期Δt后的ω×Δt、上次即1次前的控制周期的施加电压电角度指示值θvtarg（-1）、惯性校正后的变化角度Δθv×J·Ki／Kt，并输出由下面的式21表示的新的施加电压电角度指示值θvtarg。

[0088] [式21]θvtarg＝θvtarg（-1）＋[ω×Δt]＋[Δθv×J·Ki／Kt　。

[0089] 此外，省略了惯性校正部16的情况下的施加电压电角度指示值θvtarg，由下面的式22表示。

[0090] [式22]θvtarg＝θvtarg（-1）＋[ω×Δt]＋Δθv　。

[0091] 附图标记的说明1　反相器驱动部
2　相电流检测部
3　施加电压检测部
4　相电流峰值/电角度检测部
5　感应电压峰值/电角度检测部
6　转子位置检测部
7　旋转速度检测部
8　电压指示值设定部
10　电压电角度指示值设定部
20　目标值设定部。