(57)【要約】 【課題】  エネルギー損失を低減するとともに制御の不安定化を回避するインバータ制御装置を提供する。【解決手段】  実施形態によるインバータ制御装置は、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の出力電流が、電動機Ｍの銅損が最小となるときの電流振幅比Ｉ１／Ｉ２を満たし、電動機Ｍのトルク指令Ｔ＊を実現し、かつ、第１巻線Ｍ１と第２巻線Ｍ２の銅損が最も小さくなる電流ベクトルの和が最小となるように、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の電流指令値を出力する最適動作点算出部１２７と、電動機Ｍのモータ回転速度ωと、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１と、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２と、に基づいて、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２との夫々の、ＰＷＭモードＭＤ１、ＭＤ２と、パルス数ＮＰ１、ＮＰ２又はキャリア周波数ＦＲＱ１、ＦＲＱ２とを変更することが可能なＰＷＭモード選択部１２８と、を備える。【選択図】図３
2020022302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１巻線と、前記第１巻線と絶縁された第２巻線と、を備えた複数巻線電動機の、前記第１巻線に接続される第１インバータと、前記第２巻線に接続される第２インバータとの動作を制御する制御装置であって、
前記第１インバータおよび前記第２インバータの出力電流が、前記複数巻線電動機の銅損が最小となるときの電流振幅比を満たし、前記複数巻線電動機のトルク指令を実現し、かつ、前記第１巻線の銅損が最も小さくなる電流ベクトルと前記第２巻線の銅損が最も小さくなる電流ベクトルとの和が最小となるように、前記第１インバータおよび前記第２インバータの電流指令値を出力する最適動作点算出部と、
前記複数巻線電動機のモータ回転速度と、前記第１インバータの温度と、前記第２インバータの温度と、に基づいて、前記第１インバータと前記第２インバータとの夫々について、ＰＷＭモードと、一周期に出力するパルス数又はキャリア周波数とを変更し、前記第１インバータと前記第２インバータとのゲート信号の一周期に含まれるパルス数を変化させることが可能なＰＷＭモード選択部と、を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記第１インバータの電流指令値に前記第１インバータの出力電流値が追従するように第１電圧指令値を生成し、前記ＰＷＭモード選択部から出力されたＰＷＭモードと、一周期に出力するパルス数又はキャリア波周波数と、前記第１電圧指令値とを用いてゲート信号を生成して出力する第１インバータ制御部と、
前記第２インバータの電流指令値に前記第２インバータの出力電流値が追従するように第２電圧指令値を生成し、前記ＰＷＭモード選択部から出力されたＰＷＭモードと、一周期に出力するパルス数又はキャリア波周波数と、前記第２電圧指令値とを用いてゲート信号を生成して出力する第２インバータ制御部と、を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項２記載のインバータ制御装置と、
前記複数巻線電動機と、
前記第１インバータと、
前記第２インバータと、を備えたことを特徴とする電動機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ制御装置および電動機駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機駆動システムにおいて、電動機の最大効率の動作点と高頻度で使用する動作点とが異なると、エネルギー損失が大きくなり効率が低下する。例えば、電動機が高速回転であり、かつ、低出力トルクの領域の使用頻度が高いときに、エネルギー損失量が大きくなり効率が低下する。
【０００３】
これに対し、電気的に絶縁された複数の巻線を有する電動機と、各巻線に接続されるインバータと、制御装置と、を備えた電動機駆動システムを採用することにより、損失改善を図る方法が提案されている。すなわち、各インバータのＰＷＭ（pulse width modulation）モードを矩形波電圧駆動と、非同期ＰＷＭ駆動とから選択し、または、各インバータを停止させ、複数のインバータを個別に作動させることにより、損失量が増大する領域における電動機とインバータとの損失を抑制することが提案されている。
【０００４】
また、インバータのＰＷＭモードを選択する際に、インバータ温度の変化に応じたＰＷＭモードを選択することにより、インバータの温度上昇を抑制する方法が提案されている。例えば、インバータの温度が上昇したときにスイッチング数（スイッチング周波数）を下げるようにＰＷＭモードを選択することにより、インバータのスイッチング損失を低減し、インバータの温度上昇を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９２７３９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「埋込磁石同期モータの設計と制御」武田  洋次、松井  信行、森本  茂雄、本田  幸夫  共著、オーム社、２００１年１０月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電動機が高速回転かつ低トルクであるときに、複数のインバータの少なくとも一つのＰＷＭモードを矩形波電圧駆動とすると、複数巻線を有する電動機における損失低減効果を十分に得られない可能性があった。すなわち、矩形波電圧駆動しているインバータの電流ベクトルは電圧位相により決定されるため、非同期ＰＷＭ制御時のように銅損を最小化する電流ベクトルを採用することができない。これにより、複数巻線を備えた電動機において損失低減効果を十分に得ることができないことがあった。
【０００８】
また、温度に着目して個々のインバータのＰＷＭモードを選択すると、電動機の回転数が低速である領域において十分なパルス数が確保できず、インバータの出力電流歪みの増加や制御の不安定化を引き起こす虞があった。
【０００９】
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、エネルギー損失を低減するとともに制御の不安定化を回避するインバータ制御装置および電動機駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態によるインバータ制御装置は、第１巻線と、前記第１巻線と絶縁された第２巻線と、を備えた複数巻線電動機の、前記第１巻線に接続される第１インバータと、前記第２巻線に接続される第２インバータとの動作を制御する制御装置であって、前記第１インバータおよび前記第２インバータの出力電流が、前記複数巻線電動機のトルク指令を実現し、前記複数巻線電動機の銅損が最小となるときの電流振幅比を満たし、かつ、前記第１巻線の銅損が最も小さくなる電流ベクトルと前記第２巻線の銅損が最も小さくなる電流ベクトルとの和が最小となるように、前記第１インバータおよび前記第２インバータの電流指令値を出力する最適動作点算出部と、前記複数巻線電動機のモータ回転速度と、前記第１インバータの温度と、前記第２インバータの温度と、に基づいて、前記第１インバータと前記第２インバータとの夫々について、ＰＷＭモードと、一周期に出力するパルス数又はキャリア波周波数とを変更し、前記第１インバータと前記第２インバータのゲート信号の一周期に含まれるパルス数を変化させることが可能なＰＷＭモード選択部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、一実施形態のインバータ制御装置および電動機駆動システムの一構成例を概略的に示すブロック図である。
【図２】図２は、一実施形態のインバータ制御装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【図３】図３は、図２に示す動作点決定部の一構成例を概略的に示すブロック図である。
【図４】図４は、複数巻線電動機のモータ回転速度とトルクとの関係と、モータ回転速度とトルクとに対応した第１インバータおよび第２インバータのＰＷＭモードの一例を示す図である。
【図５】図５は、第１インバータと第２インバータとの磁束ベクトルの一例を示す図である。
【図６】図６は、第１インバータと第２インバータとの電流振幅比と複数巻線電送機の銅損との関係の一例を概略的に示す図である。
【図７】図７は、図１に示す第１三相巻線と第２三相巻線との夫々について銅損が最小になる電流ベクトルの軌跡を示したＭＴＰＡ曲線と、電流ベクトルの組み合わせの一例を示す図である。
【図８】図８は、図３に示すＰＷＭモード選択部の動作の一例を説明するための図である。
【図９Ａ】図９Ａは、図３に示すＰＷＭモード選択部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図３に示すＰＷＭモード選択部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、図２に示すＩＮＶ１制御部とＩＮＶ２制御部との一構成例を概略的に示すブロック図である。
【図１１】図１１は、電動機の回転数とトルクとに対して損失の大きな領域の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態に係るインバータ制御装置および電動機駆動システムについて、図面を参照して説明する。  
図１は、一実施形態のインバータ制御装置および電動機駆動システムの一構成例を概略的に示すブロック図である。
【００１３】
本実施形態の電動機駆動システムは、インバータ制御装置ＣＴＲと、第１インバータＩＮＶ１と、第２インバータＩＮＶ２と、複数巻線電動機Ｍと、直流電源ＰＳ１、ＰＳ２と、電流検出器ＣＳ１、ＣＳ２と、磁極位置検出器ＳＳと、を備えている。
【００１４】
複数巻線電動機Ｍは、第１三相巻線Ｍ１と第２三相巻線Ｍ２とを備えている。第１三相巻線Ｍ１と第２三相巻線Ｍ２とは電気的に絶縁され、夫々がＵ相巻線と、Ｖ相巻線と、Ｗ相巻線と、を備えている。
【００１５】
複数巻線電動機Ｍは、少なくとも一つの温度検出器（図示せず）を備えている。複数巻線電動機Ｍは、温度検出器により検出された少なくとも一ヶ所の温度情報に基づく電動機温度ＴＭをインバータ制御装置ＣＴＲへ供給可能である。
【００１６】
なお、複数巻線電動機Ｍは、複数ヶ所の温度情報をインバータ制御装置ＣＴＲへ供給するように構成されてもよい。その場合には、インバータ制御装置ＣＴＲにて、複数の温度情報に基づく電動機温度ＴＭを演算することが可能である。
【００１７】
第１直流電源ＰＳ１は、第１インバータＩＮＶ１の直流端子に電気的に接続している。第１直流電源ＰＳ１は、例えば、第１インバータＩＮＶ１の直流端子へ直流電力を放電可能であり、第１インバータＩＮＶ１の直流端子を介して供給される直流電力により充電可能な蓄電池である。
【００１８】
第１インバータＩＮＶ１は、第１直流電源ＰＳ１から供給された直流電力を三相交流電力に変換して交流端子（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を含む）へ出力可能である。また、第１インバータＩＮＶ１は、交流端子から供給された三相交流電力を直流電力に変換して直流端子へ出力可能である。第１インバータＩＮＶ１の交流端子夫々は、第１三相巻線Ｍ１の各相の巻線と電気的に接続している。
【００１９】
第１インバータＩＮＶ１の直流端子には第１直流電源ＰＳ１と並列にコンデンサが接続されている。コンデンサの電圧（直流電源電圧ＶＣＤ１）は、インバータ制御装置ＣＴＲへ供給されている。
【００２０】
第１インバータＩＮＶ１は、所定の位置の温度を検出する少なくとも１つの温度検出器（図示せず）を備えている。第１インバータＩＮＶ１は、温度検出器により検出された少なくとも１ヶ所の温度情報に基づく第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１をインバータ制御装置ＣＴＲへ供給可能である。
【００２１】
電流検出器ＣＳ１は、第１インバータＩＮＶ１の交流端子夫々と第１三相巻線の各相との間に流れる電流を検出し、検出された電流値（若しくは電流相当値）ＩＵ１、ＩＶ１、ＩＷ１をインバータ制御装置ＣＴＲへ供給する。
【００２２】
第２直流電源ＰＳ２は、第２インバータＩＮＶ２の直流端子に電気的に接続している。第２直流電源ＰＳ２は、例えば、第２インバータＩＮＶ２の直流端子へ直流電力を放電可能であり、第２インバータＩＮＶ２の直流端子を介して供給される直流電力により充電可能な蓄電池である。
【００２３】
第２インバータＩＮＶ２は、第２直流電源ＰＳ２から供給された直流電力を三相交流電力に変換して交流端子（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を含む）へ出力可能である。また、第２インバータＩＮＶ２は、交流端子から供給された三相交流電力を直流電力に変換して直流端子へ出力可能である。第２インバータＩＮＶ２の交流端子夫々は、第２三相巻線Ｍ２の各相の巻線と電気的に接続している。
【００２４】
第２インバータＩＮＶ２の直流端子には第２直流電源ＰＳ２と並列にコンデンサが接続されている。コンデンサの電圧（直流電源電圧ＶＣＤ２）は、インバータ制御装置ＣＴＲへ供給されている。
【００２５】
第２インバータＩＮＶ２は、所定の位置の温度を検出する少なくとも１つの温度検出器（図示せず）を備えている。第２インバータＩＮＶ２は、温度検出器により検出された少なくとも１ヶ所の温度情報に基づく第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２をインバータ制御装置ＣＴＲへ供給可能である。
【００２６】
電流検出器ＣＳ２は、第２インバータＩＮＶ２の交流端子夫々と第２三相巻線の各相との間に流れる電流を検出し、検出された電流値（若しくは電流相当値）ＩＵ２、ＩＶ２、ＩＷ２をインバータ制御装置ＣＴＲへ供給する。
【００２７】
磁極位置検出器ＳＳは、複数巻線電動機Ｍの磁極の位置情報を検出し、磁極位置情報（磁極位置θ、および、磁極位置θに基づくモータ回転速度ω）をインバータ制御装置ＣＴＲへ出力する。
【００２８】
インバータ制御装置ＣＴＲは、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１と、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２と、第１インバータＩＮＶ１の出力電流値ＩＵ１、ＩＶ１、ＩＷ１と、第２インバータＩＮＶ２の出力電流値ＩＵ２、ＩＶ２、ＩＷ２と、直流電源ＰＳ１の電圧ＶＣＤ１と、直流電源ＰＳ２の電圧ＶＣＤ２と、電動機温度ＴＭと、磁極位置θと、速度ωと、速度指令ω＊を取得し、第１インバータＩＮＶ１のスイッチング素子のゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１と、第２インバータＩＮＶ２のスイッチング素子のゲート信号ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ２、ＧＸ２、ＧＹ２、ＧＺ２とを出力する。
【００２９】
インバータ制御装置ＣＴＲは、ハードウエアにより構成されてもよく、ソフトウエアにより構成されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより構成されてもよい。例えば、インバータ制御装置ＣＴＲは、少なくとも１つのプロセッサと、プロセッサにより実行されるプログラムが記録されたメモリと、を備えた演算回路を含む。
【００３０】
図２は、一実施形態のインバータ制御装置の一構成例を概略的に示すブロック図である。
インバータ制御装置ＣＴＲは、第１インバータＩＮＶ１、第２インバータＩＮＶ２、および、複数巻線電動機Ｍの状態に応じて、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の動作点とＰＷＭモードとを選択し、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の夫々へゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１、ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ２、ＧＸ２、ＧＹ２、ＧＺ２を出力する。
【００３１】
本実施形態のインバータ制御装置ＣＴＲは、動作点決定部１２と、ＩＮＶ１制御部１４と、ＩＮＶ２制御部１６と、速度制御部１７と、を備えている。なお、動作点決定部１２と、ＩＮＶ１制御部１４と、ＩＮＶ２制御部１６とは、単一のプロセッサにより実現されてもよく、２つ以上のプロセッサにより実現されてもよい。
【００３２】
また、ＩＮＶ１制御部１４は、第１インバータＩＮＶ１に搭載されてもよく、ＩＮＶ２制御部１６は、第２インバータＩＮＶ２に搭載されてもよい。インバータ制御装置ＣＴＲは、少なくとも動作点決定部１２を備えていればよい。
【００３３】
動作点決定部１２は、外部から直流電源電圧ＶＣＤ１、ＶＣＤ２と、電動機温度ＴＭと、モータ回転速度ωと、インバータ温度Ｔ１、Ｔ２とを受信する。また、動作点決定部１２は、ＩＮＶ１制御部１４から出力された、第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と、第１電流検出値ｉｄ１、ｉｑ１と、を受信し、ＩＮＶ２制御部１６から出力された第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊と、第２電流検出値ｉｄ２、ｉｑ２と、を受信する。
なお、ｄ軸、ｑ軸は、インバータＩＮＶ１とインバータＩＮＶ２との基本波出力電圧に同期した回転座標系の互いに直交する２軸のベクトルで、Ｖｄ１、Ｖｄ２、Ｉｄ１、Ｉｄ２はｄ軸成分でＶq１、Ｖq２、Ｉq１、Ｉq２はｑ軸成分である。
【００３４】
動作点決定部１２は、内部で演算された第１インバータＩＮＶ１の第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と第２インバータＩＮＶ２の第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊と、第１電流検出値ｉｄ１、ｉｑ１と、第２電流検出値ｉｄ２、ｉｑ２と、後述するトルク指令値Ｔ＊と、外部から入力された直流電源電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２と、電動機温度ＴＭと、モータ回転速度ωとを用いて、第１インバータＩＮＶ１の電流指令値ｉｄ１＊、ｉｑ１＊と、第２インバータＩＮＶ２の電流指令値ｉｄ２＊、ｉｑ２＊と、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２とのＰＷＭモードＭＤ１、ＭＤ２およびパルス数ＮＰ１、ＮＰ２（若しくはキャリア周波数ＦＲＱ１、ＦＲＱ２）と、を出力する。
【００３５】
ＩＮＶ１制御部１４は、動作点決定部１２から出力された電流指令値ｉｄ１＊、ｉｑ１＊、ＰＷＭモードおよびパルス数（若しくはキャリア周波数ＦＲＱ１）を受信し、出力電流（第１電流検出値）ｉｄ１、ｉｑ１が第１電流指令値ｉｄ１＊、ｉｑ１＊に追従するように第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を演算して、受信したＰＷＭモードＭＤ１およびパルス数ＮＰ１を満たすようにゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１を生成して（若しくは、キャリア周波数ＦＲＱ１のキャリア波を用いてゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１を生成して）出力する。
【００３６】
ＩＮＶ２制御部１６は、動作点決定部１２から出力された電流指令値ｉｄ２＊、ｉｑ２＊、ＰＷＭモードおよびパルス数（若しくはキャリア周波数ＦＲＱ２）を受信し、出力電流（第２電流検出値）ｉｄ２、ｉｑ２が第１電流指令値ｉｄ２＊、ｉｑ２＊に追従するように第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を演算して、受信したＰＷＭモードＭＤ２およびパルス数ＮＰ２を満たすようにゲート信号ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ２、ＧＸ２、ＧＹ２、ＧＺ２を生成して（若しくは、キャリア周波数ＦＲＱ２のキャリア波を用いてゲート信号ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ２、ＧＸ２、ＧＹ２、ＧＺ２を生成して）出力する。
【００３７】
速度制御部１７は、外部から送信される速度指令ω＊を受信と磁極位置検出器ＳＳから送信されるモータ回転速度ωを受信し、モータ回転速度ωが速度指令に追従するようにトルク指令値Ｔ＊を演算し、動作点決定部１２へ出力する。
【００３８】
図３は、図２に示す動作点決定部の一構成例を概略的に示すブロック図である。
本実施形態では、動作点決定部１２は、加算器１２０と、電力演算器１２１、１２２と、磁気飽和テーブル１２３と、磁石磁束−温度特性テーブル１２４と、トルク−電流テーブル１２５と、最適動作モード選択部１２６と、最適動作点算出部１２７と、ＰＷＭモード選択部１２８と、を備えている。
【００３９】
電力演算器１２１は、ＩＮＶ１制御部１４から出力された第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と、第１電流検出値ｉｄ１、ｉｑ１とを受信し、第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と第１電流検出値ｉｄ１、ｉｑ１との内積から、第１インバータＩＮＶ１から出力される有効電力Ｗ１を演算する。
【００４０】
電力演算器１２２は、ＩＮＶ２制御部１６から出力された第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊と、第２電流検出値ｉｄ２、ｉｑ２とを受信し、第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊と第２電流検出値ｉｄ２、ｉｑ２との内積から、第２インバータＩＮＶ２から出力される有効電力Ｗ２を演算する。
加算器１２０は、電力演算器１２１から出力された有効電力Ｗ１と、電力演算器１２２から出力された有効電力Ｗ２とを加算して和を出力する。
【００４１】
最適動作モード選択部１２６は、直流電源電圧ＶＤＣ１、ＶＤＣ２と、有効電力Ｗ１と有効電力Ｗ２との和を用いて、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２との動作モードを決定して、動作モードを示す信号を出力する。
【００４２】
最適動作モード選択部１２６から出力される動作モードは、例えば、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２とを最大出力制御とするモードと、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２とをＭＴＰＡ制御とするモードと、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２との一方を停止し他方をＭＴＰＡ制御とするモードといずれかを示す信号である。
【００４３】
図４は、複数巻線電動機のモータ回転速度とトルクとの関係と、モータ回転速度とトルクとに対応した第１インバータおよび第２インバータの動作モードの一例を示す図である。
最適動作モード選択部１２６は、例えば、複数巻線電動機Ｍの出力電力Ｗが、第１インバータＩＮＶ１および第１三相巻線Ｍ１のみでの最大出力Ｗ１ｍａｘよりも大きいときに、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２は最大出力制御を行うように動作モードを選択する。
【００４４】
本実施形態では、最適動作モード選択部１２６は、第２三相巻線Ｍ２および第２インバータＩＮＶ２のみで出力可能なトルクの最大値Ｔ２ｍａｘとトルク指令値Ｔ＊とを比較し、トルク指令値Ｔ＊が最大値Ｔ２ｍａｘ以下であり、かつ、速度ωが切り替え閾値以下のときに、第１インバータＩＮＶ１を停止するように動作モードを選択する。
【００４５】
最適動作モード選択部１２６は、速度ωが切り替え閾値より大きいとき、または、トルク指令値Ｔ＊がＴ２ｍａｘ以上のときには、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２がＭＴＰＡ（maximum torque per ampere）制御を行うように動作モードを選択する。
ここで、速度ωが切り替え閾値より大きいときとは、ＰＷＭ変調時の電圧指令値の基本波周波数ｆｓが以下の式（１）を満たす速度ωである。
【数１】
2020022302.tif 000003
【００４６】
上記式（１）において、ｆｓは電圧指令値の基本波周波数、ｆｃは第１インバータＩＮＶ１の非同期ＰＷＭ時のキャリア周波数（例えば後述するキャリア周波数ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ３）、Ｎは第１インバータＩＮＶ１のＰＷＭモード切り替え後のパルス数（例えば後述するパルス数ＮＰ１、ＮＰ２、ＮＰ３）、Ｍは非同期ＰＷＭ制御で達成したい第２インバータＩＮＶ２の歪み、応答速度、損失いずれかにより定められる整数である。例えば、第１インバータＩＮＶ１がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭ駆動にて動作しているときに、パルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭ駆動に切り替えることを想定しているときには、ｆｃ＝ｆｃ１、Ｎ＝ＮＰ１が適用される。
【００４７】
なお、最大値Ｔ２ｍａｘと最大出力Ｗ１ｍａｘとは、最適動作モード選択部１２６にて予め設定された値である。
また、上記式（１）を用いて速度ωと切り替え閾値とを比較することに限定されず、例えば速度ωの切り換え閾値は定数であっても構わない。
【００４８】
トルク-電流テーブル１２５は、トルク指令値Ｔ＊に応じた電流振幅指令値Ｉ＊と電流位相指令値β＊とを出力する。  
磁石磁束−温度特性テーブル１２４は、電動機温度ＴＭに応じた、第１三相巻線Ｍ１の磁石磁束推定値Ψｆ１＾と第２三相巻線Ｍ２の磁石磁束推定値Ψｆ２＾とを出力する。
【００４９】
磁気飽和テーブル１２３は、電流検出値ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２に応じた第１三相巻線Ｍ１のインダクタンス推定値Ｌｄ１＾、Ｌｑ１＾と、第２三相巻線Ｍ２のインダクタンス推定値Ｌｄ２＾、Ｌｑ２＾とを出力する。
【００５０】
最適動作点算出部１２７は、動作モード、電流振幅指令値Ｉ＊、電流位相指令値β＊、磁石磁束推定値Ψｆ１＾、Ψｆ２＾、および、インダクタンス推定値Ｌｄ１＾、Ｌｑ１＾、Ｌｄ２＾、Ｌｑ２＾を受信し、これらの値を用いて、第１インバータＩＮＶ１の電流指令値ｉｄ１＊、ｉｑ１＊と第２インバータＩＮＶ２の電流指令値ｉｄ２＊、ｉｑ２＊とを算出する。
【００５１】
ＰＷＭモード選択部１２８は、速度ω、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１、および、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２から、ＰＷＭモードＭＤ１、ＭＤ２と、パルス数ＮＰ１、ＮＰ２（若しくはキャリア周波数ＦＲＱ１、ＦＲＱ２）と、を出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、ＰＷＭモードＭＤ１、ＭＤ２と、一周期に含まれるパルス数ＮＰ１、ＮＰ２（若しくはキャリア周波数ＦＲＱ１、ＦＲＱ２）と、を変更して、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２とに供給されるゲート信号の一周期に含まれるパルス数を変化させることが可能である。
【００５２】
以下に、一例として、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２がＭＴＰＡ制御により動作するときの、最適動作点算出部１２７およびＰＷＭモード選択部１２８での作用を説明する。
最適動作点算出部１２７は、トルク−電流テーブル１２５から出力された電流指令値Ｉ＊と電流位相指令値β＊とから、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊とｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを演算し、第１インバータＩＮＶ１のｄ軸電流指令値ｉｄ１＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ１＊と第２インバータＩＮＶ２とのｄ軸電流指令値ｉｄ２＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ２＊との組み合わせの候補を抽出する。
【００５３】
図５は、第１インバータと第２インバータとの磁束ベクトルの一例を示す図である。
最適動作点算出部１２７は、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２の磁束ベクトルの合計が、トルク指令値Ｔ＊から演算される磁束ベクトル（Ｌｄｉｄ＊＋Ｌｑｉｑ＊）と一致するように、第１インバータＩＮＶ１のｄ軸電流指令値ｉｄ１＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ１＊と第２インバータＩＮＶ２のｄ軸電流指令値ｉｄ２＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ２＊とを選択する。磁束ベクトルは、インダクタンス推定値Ｌｄ１＾、Ｌｑ１＾、Ｌｄ２＾、Ｌｑ２＾と、電流検出値ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２とを用いて下記式（２）のように表すことができる。
【数２】
2020022302.tif 000004
【００５４】
上記式（２）を満たす第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２の磁束ベクトルの組み合わせは無数に存在する。そこで、本実施形態では、最適動作点算出部１２７は、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶの電流振幅比Ｉ２／Ｉ１―銅損特性から、複数巻線電動機Ｍの銅損が最小になる電流振幅比Ｉ２／Ｉ１を算出し、この電流振幅比Ｉ２／Ｉ１を満たす、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２の磁束ベクトルを更に抽出する。
【００５５】
なお、電流振幅Ｉ１は、電流指令値Ｉ＊から求められる第１インバータＩＮＶ１の出力電流の振幅であり、電流振幅Ｉ２は、電流指令値Ｉ＊から求められる第２インバータＩＮＶ２の出力電流の振幅である。
【００５６】
図６は、第１インバータと第２インバータとの電流振幅比と複数巻線電動機の銅損との関係の一例を概略的に示す図である。
例えば図６に示すように、インバータＩＮＶの電流振幅比Ｉ２／Ｉ１と複数巻線電動機Ｍの銅損との特性から、複数巻線電動機Ｍの銅損が最小になる電流振幅比Ｉ２／Ｉ１が存在する。例えば第１三相巻線Ｍ１の巻線抵抗、第２三相巻線Ｍ２の巻線抵抗、第１三相巻線Ｍ１の巻数、第２三相巻線Ｍ２の巻数を使用して電流振幅比Ｉ２／Ｉ１を選択する。
例えば、最適動作点算出部１２７は、下記式（３）を満足するように電流振幅比Ｉ２／Ｉ１を選択する。たとえば、
【数３】
2020022302.tif 000005
【００５７】
上記式（３）にて、Ｒ１は第１三相巻線Ｍ１の巻線抵抗、Ｒ２は第２三相巻線Ｍ２の巻線抵抗、Ｎ１は第１三相巻線Ｍ１の巻数、Ｎ２は第２三相巻線Ｍ２の巻数を示している。なお、これらの値Ｒ１、Ｒ２、Ｎ１、Ｎ２は、例えば、高頻度で使用する動作点での効率を最大化する（損失が最小となる）ように決定することができる。
【００５８】
図７は、図１に示す第１三相巻線と第２三相巻線との夫々について銅損が最小となる電流ベクトルの軌跡を示したＭＴＰＡ曲線と、電流ベクトルの組み合わせの一例を示す図である。
ここでは、第１三相巻線Ｍ１にて銅損が最小になる電流ベクトルの軌跡を示したＭＴＰＡ曲線ＭＴＰＡ１と、第２三相巻線Ｍ２にて銅損が最小になる電流ベクトルの軌跡を示したＭＴＰＡ曲線ＭＴＰＡ２と、第１インバータＩＮＶ１の電流ベクトルＶＣ１（＝ｉｄ１＋ｉｑ１）と、第２インバータＩＮＶ２の電流ベクトルＶＣ２（＝ｉｄ２＋ｉｑ２）と、を示している。
【００５９】
最適動作点算出部１２７は、上記式（３）により銅損が最小となる電流振幅比Ｉ２／Ｉ１を満足する磁束ベクトルの組み合わせの中から、電流検出値（ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２）が、ＭＴＰＡ曲線ＭＴＰＡ１上の第１インバータＩＮＶ１の電流ベクトルＶＣ１と、ＭＴＰＡ曲線ＭＴＰＡ２上の第２インバータＩＮＶ２の電流ベクトルＶＣ２とを満たすものを抽出し、抽出した電流ベクトルＶＣ１と電流ベクトルＶＣ２との和が最小となる動作点を選択する。
【００６０】
例えば、第１三相巻線Ｍ１の磁石磁束推定値Ψｆ１＾と第２三相巻線Ｍ２の磁石磁束推定値Ψｆ２＾と第１三相巻線Ｍ１のインダクタンス推定値Ｌｄ１＾、Ｌｑ１＾と、第２三相巻線Ｍ２のインダクタンス推定値Ｌｄ２＾、Ｌｑ２＾とを用いて第１インバータＩＮＶ１の電流ベクトルＶＣ１と、第２インバータＩＮＶ２の電流ベクトルＶＣ２の動作点を求める。
【００６１】
すなわち、最適動作点算出部１２７は、下記式（４）と式（５）とを満足するように、電流ベクトル（ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２）を選択し、ｄｑ軸電流指令値ｉｄ１＊、ｉｑ１＊、ｉｄ２＊、ｉｑ２＊として出力する。
【数４】
2020022302.tif 000006
【００６２】
図８は、図３に示す選択し得るＰＷＭモード、パルス数、キャリア周波数の一例を示す図である。
ＰＷＭモード選択部１２８は、複数巻線電動機Ｍのモータ回転速度ωと、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１と、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２とに基づいて、第１モードＭ１〜第８モードＭ８のいずれかのＰＷＭモード、パルス数、キャリア周波数の組み合わせを選択することが可能である。
【００６３】
なお、以下では、ＰＷＭモード選択部１２８は、例えば、第１インバータＩＮＶ１のＰＷＭモードを非同期ＰＷＭ駆動と同期ＰＷＭ駆動とのいずれかにするものとし、第２インバータＩＮＶ２は非同期ＰＷＭ駆動にて動作させる場合について説明するが、ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２についても、ＰＷＭモードを非同期ＰＷＭ駆動と同期ＰＷＭ駆動とのいずれかにて動作させることも可能である。
【００６４】
第１モードＭ１は、モータ回転速度ωが切り替え閾値より大きく、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があり（温度Ｔ１＜限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がある（温度Ｔ２＜限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第１モードＭ１では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作するように、ＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第２インバータＩＮＶ２がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア周波数ＦＲＥＱ２とを出力する。
【００６５】
第２モードＭ２は、モータ回転速度ωが切り替え閾値より大きく、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度がなく（温度Ｔ１≧限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がある（温度Ｔ２＜限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第２モードＭ２では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１が同期ＰＷＭモードで動作しているときにはパルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭモードにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作するように、又は、キャリア波周波数ｆｃ３（＞ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００６６】
第３モードＭ３は、モータ回転速度ωが切り替え閾値より大きく、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があり（温度Ｔ１＜限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がない（温度Ｔ２≧限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第３モードＭ３では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ２（＞ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃ２(＜ｆｃ１)の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００６７】
第４モードＭ４は、モータ回転速度ωが切り替え閾値より大きく、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度がなく（温度Ｔ１≧限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がない（温度Ｔ２≧限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第４モードＭ４では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ２（＞ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１がパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃ２(＜ｆｃ１)の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００６８】
第５モードＭ５は、モータ回転速度ωが切り替え閾値以下であり、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があり（温度Ｔ１＜限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がある（温度Ｔ２＜限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第５モードＭ５では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とキャリア周波数ＦＲＱ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃの非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００６９】
第６モードＭ６は、モータ回転速度ωが切り替え閾値以下であり、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度がなく（温度Ｔ１≧限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がある（温度Ｔ２＜限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第６モードＭ６では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１がパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作しているときに、キャリア周波数ｆｃ３（＞ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００７０】
第７モードＭ７は、モータ回転速度ωが切り替え閾値以下であり、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があり（温度Ｔ１＜限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がない（温度Ｔ２≧限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第７モードＭ７では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作しているときに、キャリア周波数ｆｃ３（＞ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とキャリア周波数ＦＲＱ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作しているときに、キャリア周波数ｆｃ２（＜ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００７１】
第８モードＭ８は、モータ回転速度ωが切り替え閾値以下であり、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度がなく（温度Ｔ１≧限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がない（温度Ｔ２≧限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第８モードＭ８では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とキャリア周波数ＦＲＱ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１がパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、キャリア周波数ｆｃ２（＜ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００７２】
図９Ａおよび図９Ｂは、図３に示すＰＷＭモード選択部の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
ＰＷＭモード選択部１２８は、ＰＷＭモード選択部１２８は、速度ωと第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ１、Ｔ２とを取得する。ＰＷＭモード選択部１２８は、速度ωがモード切り替え閾値よりも大きいか否かを、上述の式（１）を用いて判断する（ステップＳ１）。
【００７３】
なお、速度ωがモード切り替え閾値よりも大きい（ｆｓ＞ｆｃ／ＭＮ）とき、モード切り替えが可能であり、ＰＷＭモード選択部１２８は、図９Ａに示すようにＰＷＭモードの選択を行う。速度ωがモード切り替え閾値以下（ｆｓ≦ｆｃ／ＭＮ）であるとき、モード切り替え不可であり、ＰＷＭモード選択部１２８は、図９Ｂに示すようにＰＷＭモードの選択を行う。
【００７４】
速度ωがモード切り替え閾値よりも大きいとき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度があるかどうかを判別する。ここで、温度Ｔ２に裕度があるとは、例えば第２インバータＩＮＶ２の設計時に決定されるインバータ動作時の限界温度Ｔｔｈ２よりも温度Ｔ２が小さいことである（ステップＳ２）。
【００７５】
温度Ｔ２に裕度があると判断した（温度Ｔ２が限界温度Ｔｔｈ２よりも小さい）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、温度Ｔ１に裕度があるか否かを判断する。ここで、温度Ｔ１に裕度があるとは、例えば第１インバータＩＮＶ１の設計時に決定されるインバータ動作時の限界温度Ｔｔｈ１よりも温度Ｔ１が小さいことである（ステップＳ３）。
【００７６】
ステップＳ３にて、温度Ｔ１に裕度があると判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１よりも小さい）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１モードＭ１を選択する（ステップＳ４）。
すなわち、第１モードＭ１では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作するように、ＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第２インバータＩＮＶ２がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア周波数ＦＲＥＱ２とを出力する。
【００７７】
ステップＳ３にて、温度Ｔ１に裕度がないと判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１以上である）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第２モードＭ２を選択する（ステップＳ５）。
すなわち、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１が同期ＰＷＭモードで動作しているときにはパルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭモードにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作するように、又は、キャリア波周波数ｆｃ３の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００７８】
ステップＳ２にて、温度Ｔ２に裕度がないと判断した（温度Ｔ２が限界温度Ｔｔｈ２以上である）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、温度Ｔ１に裕度があるか否かを判断する（ステップＳ６）。
【００７９】
ステップＳ６にて、温度Ｔ１に裕度があると判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１よりも小さい）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第３モードＭ３を選択する（ステップＳ７）。
すなわち、速度ωが切り替え閾値より大きく、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があり（温度Ｔ１＜限界温度Ｔｔｈ１）、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がない（温度Ｔ２≧限界温度Ｔｔｈ２）ときに選択されるモードである。第３モードＭ３では、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ２（＞ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃ２(＜ｆｃ１)の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００８０】
ステップＳ６にて、温度Ｔ１に裕度がないと判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１以上である）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第４モードＭ４を選択する（ステップＳ８）。
すなわち、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ２（＞ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１がパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作しているときにパルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃ２(＜ｆｃ１)の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００８１】
ステップＳ１にて、速度ωがモード切り替え閾値以下（ｆｓ≦ｆｃ／ＭＮ）であると判断したとき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度があるか否かを判断する（ステップＳ９）。
【００８２】
ステップＳ９にて、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度があると判断した（温度Ｔ２が限界温度Ｔｔｈ２よりも小さい）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があるか否かを判断する（ステップＳ１０）。
【００８３】
ステップＳ１０にて、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があると判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１よりも小さい）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第５モードＭ５を選択する(ステップＳ１１)。
すなわち、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とキャリア周波数ＦＲＱ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２をキャリア周波数ｆｃの非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００８４】
ステップＳ１０にて、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度がないと判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１以上である）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第６モードＭ６を選択する（ステップＳ１２）。
すなわち、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１がパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作しているときに、キャリア周波数ｆｃ３（＜ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００８５】
ステップＳ９にて、第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ２に裕度がないと判断した（温度Ｔ２が限界温度Ｔｔｈ２以上である）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があるか否か判断する（ステップＳ１３）。
【００８６】
ステップＳ１３にて、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度があると判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１より小さい）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は第７モードＭ７を選択する（ステップＳ１４）。
すなわち、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作しているときに、キャリア周波数ｆｃ３（＜ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とキャリア周波数ＦＲＱ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、第２インバータＩＮＶ２がキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭにて動作しているときに、キャリア周波数ｆｃ２（＞ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００８７】
ステップＳ１３にて、第１インバータＩＮＶ１の温度Ｔ１に裕度がないと判断した（温度Ｔ１が限界温度Ｔｔｈ１以上である）とき、ＰＷＭモード選択部１２８は、第８モードＭ８を選択する（ステップＳ１５）。
すなわち、ＰＷＭモード選択部１２８は、第１インバータＩＮＶ１が非同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３（＜ＮＰ１）の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とキャリア周波数ＦＲＱ１とを出力し、第１インバータＩＮＶ１がパルス数ＮＰ１の同期ＰＷＭにて動作しているときに、パルス数ＮＰ３の同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ１とパルス数ＮＰ１とを出力する。ＰＷＭモード選択部１２８は、キャリア周波数ｆｃ２（＞ｆｃ１）の非同期ＰＷＭにて動作するようにＰＷＭモードＭＤ２とキャリア波周波数ＦＲＱ２を出力する。
【００８８】
ＰＷＭモード選択部１２８は、上記のように、第１インバータＩＮＶ１のＰＷＭモードＭＤ１と、パルス数ＮＰ１又はキャリア周波数ＦＲＱ１と、第２インバータＩＮＶ２のＰＷＭモードＭＤ２と、キャリア周波数ＦＲＱ２との組み合わせを選択して出力する。
【００８９】
図１０は、図２に示すＩＮＶ１制御部とＩＮＶ２制御部との一構成例を概略的に示すブロック図である。
ＩＮＶ１制御部１４は、三相／ｄｑ変換部１４１と、電流制御部１４２と、ｄｑ／三相変換部１４３と、ＰＷＭ制御部１４４と、減算器１４５、１４６と、を備えている。
【００９０】
三相／ｄｑ変換部１４１は、第１インバータＩＮＶ１の出力電流値ＩＵ１、ＩＶ１、ＩＷ１と、磁極位置θとを受信し、三相固定座標系の出力電流値ＩＵ１、ＩＶ１、ＩＷ１からｄｑ回転座標系の出力電流値ｉｄ１、ｉｑ１へ変換するベクトル変換部である。
【００９１】
減算器１４５は、電流指令値ｉｄ１＊と出力電流値ｉｄ１とを受信し、電流指令値ｉｄ１＊から出力電流値ｉｄ１を引いた差を出力する。
減算器１４６は、電流指令値ｉｑ１＊と出力電流値ｉｑ１とを受信し、電流指令値ｉｑ１＊から出力電流値ｉｑ１を引いた差を出力する。
【００９２】
電流制御部１４２は、減算器１４５、１４６から出力された差を受信し、出力電流（第１電流検出値）ｉｄ１、ｉｑ１が第１電流指令値ｉｄ１＊、ｉｑ１＊に追従するように第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を演算して出力する。
ｄｑ／三相変換部１４３は、第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と磁極位置θとを受信し、ｄｑ回転座標系の第１電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を、三相固定座標系の第１電圧指令値ｖＵ１＊、ｖＶ１＊、ｖＷ１＊に変換するベクトル変換部である。
【００９３】
ＰＷＭ制御部１４４は、第１電圧指令値ｖＵ１＊、ｖＶ１＊、ｖＷ１＊と、ＰＷＭモードＭＤ１と、パルス数ＮＰ１（又はキャリア周波数ＦＲＱ１）とを受信し、ＰＷＭモードＭＤ１にて設定されたＰＷＭ制御モードおよびパルス数ＮＰ１（又はキャリア周波数ＦＲＱ１）に基づいて、第１電圧指令値ｖＵ１＊、ｖＶ１＊、ｖＷ１＊を実現するゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１を生成して第１インバータＩＮＶ１へ出力する。
【００９４】
ＩＮＶ２制御部１６は、三相／ｄｑ変換部１６１と、電流制御部１６２と、ｄｑ／三相変換部１６３と、ＰＷＭ制御部１６４と、減算器１６５、１６６と、を備えている。
三相／ｄｑ変換部１６１は、第２インバータＩＮＶ２の出力電流値ＩＵ２、ＩＶ２、ＩＷ２と、磁極位置θと、を受信し、三相固定座標系の出力電流値ＩＵ２、ＩＶ２、ＩＷ２からｄｑ回転座標系の出力電流値ｉｄ２、ｉｑ２へ変換するベクトル変換部である。
【００９５】
減算器１６５は、電流指令値ｉｄ２＊と出力電流値ｉｄ２とを受信し、電流指令値ｉｄ２＊から出力電流値ｉｄ２を引いた差を出力する。
減算器１６６は、電流指令値ｉｑ２＊と出力電流値ｉｑ２とを受信し、電流指令値ｉｑ２＊から出力電流値ｉｑ２を引いた差を出力する。
【００９６】
電流制御部１６２は、減算器１６５、１６６から出力された差を受信し、出力電流（第２電流検出値）ｉｄ２、ｉｑ２が第２電流指令値ｉｄ２＊、ｉｑ２＊に追従するように第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を演算して、出力する。
ｄｑ／三相変換部１６３は、第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊と磁極位置θとを受信し、ｄｑ回転座標系の第２電圧指令値ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を、三相固定座標系の第２電圧指令値ｖＵ２＊、ｖＶ２＊、ｖＷ２＊に変換するベクトル変換部である。
【００９７】
ＰＷＭ制御部１６４は、第２電圧指令値ｖＵ２＊、ｖＶ２＊、ｖＷ２＊と、ＰＷＭモードＭＤ２と、パルス数ＮＰ２（又はキャリア周波数ＦＲＱ２）とを受信し、ＰＷＭモードＭＤ２にて設定されたＰＷＭ制御モードおよびパルス数ＮＰ２（又はキャリア周波数ＦＲＱ２）に基づいて、第２電圧指令値ｖＵ２＊、ｖＶ２＊、ｖＷ２＊を実現するゲート信号ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ２、ＧＸ２、ＧＹ２、ＧＺ２を生成して第２インバータＩＮＶ２へ出力する。
【００９８】
上記本実施形態のインバータ制御装置および電動機駆動システムによれば、電動機の銅損を最小化する電流ベクトルを選択してのインバータを運転するとともに、インバータの温度が上昇したときにスイッチング数が低減することに伴う制御の不安定化を回避することが可能である。
【００９９】
図１１は、電動機の回転数とトルクとに対して損失の大きな領域の一例を示す図である。
電動機が高速回転であり低トルクであるときに電動機における損失が大きくなることが知られている。電動機が搭載される機器により使用される頻度が高い領域にて損失を低くするよう設計することも検討し得るが、電動機は要求される最大トルクを満たすように設計せざる得ないため、使用頻度が高い領域にて損失が大きくなる場合があった。
例えば、インバータが高電圧および低電流の交流電力を出力するときには、インバータのスイッチング回数が少なくなり、インバータの出力電流の歪が大きくなり、電動機の鉄損が増加してしまう要因となる。
例えば本実施形態の電動機駆動システムのように、複数のインバータを組み合わせて電動機を駆動すると、一方のインバータの出力により他方のインバータの出力の歪を改善することが可能となる。また、１つのインバータにより電動機を駆動する必要がなくなるため、個々のインバータの出力を小さくすることが可能であり、高速回転領域において、矩形波駆動を行わずに電動機を駆動することが可能となる。
【０１００】
すなわち、本実施形態のインバータ制御装置および電動機駆動システムによれば、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の出力する電流ベクトルを個別に制御することが可能な構成とすることにより鉄損およびスイッチング損失を低減した上で、銅損を最小化することができるため、システム全体の損失量を低減することが可能となる。
【０１０１】
また、複数巻線電動機Ｍのパラメータの推定値（インダクタンス推定値Ｌｄ１＾、Ｌｑ１＾、Ｌｄ２＾、Ｌｑ２＾など）を用いて電動機の動作点を決定することにより、電動機のパラメータ変動に対してロバストに動作点を選択することが可能になる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２ともにＭＴＰＡ制御可能な場合について記載しているが、他の場合（例えば第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２が最大出力制御の場合や、第１インバータＩＮＶ１が停止している場合）であっても例えば非特許文献１に記載の制御モードを用いて動作点を決定することにより同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、速度に応じてＰＷＭモードを切り替えることに加えて、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の温度Ｔ１、Ｔ２に裕度があるかどうかを判断し、裕度があるインバータについて同期ＰＷＭのパルス数を大きくし、裕度がないインバータについて同期ＰＷＭのパルス数を小さくすることにより、パルス数の総和を維持しつつ、温度の制約を超過する虞のあるインバータの損失を低減し、インバータの温度上昇を回避することが可能になる。また、インバータの温度が上昇したときであってもインバータの出力電流を制限することなく、運転を継続することが可能となる。
【０１０４】
なお、本実施形態では、ＰＷＭモード切り替え前の状態として第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２ともにキャリア周波数ｆｃ１の非同期ＰＷＭで運転している場合について説明したが、他の状態の組み合わせにおいても、上述の実施形態と同様にＰＷＭモード切り替え、パルス数およびキャリア周波数の選択を行うことにより、同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、上述の実施形態では、第１インバータＩＮＶ１のパルス数ＮＰ１と第２インバータＩＮＶのパルス数ＮＰ２とについて、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の何れかに切り替えるものとして説明したが、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、夫々予め設定された値であってもよく、例えば、インバータの温度に応じて変化する値であってもよい。また、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２とに共通の値であってもよく、インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２との個別に値が設定されていてもよい。
【０１０６】
同様に、上述の実施形態では、第１インバータＩＮＶ１のキャリア周波数ＦＲＱ１と第２インバータＩＮＶのキャリア周波数ＦＲＱ２とについて、ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ３の何れかに切り替えるものとして説明したが、ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ３は、夫々予め設定された値であってもよく、例えば、インバータの温度に応じて変化する値であってもよい。また、ｆｃ１、ｆｃ２、ｆｃ３は、第１インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２とに共通の値であってもよく、インバータＩＮＶ１と第２インバータＩＮＶ２との個別に値が設定されていてもよい。
【０１０７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
上述の実施形態では、動作点算出部１２７は複数巻線の銅損を最小とする第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の電流指令値を出力するものとして説明したが、例えば、動作点算出部１２７は、第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の出力電流の振幅比Ｉ２／Ｉ１を第１三相巻線Ｍ１の巻線抵抗Ｒ１と第２三相巻線Ｍ２の巻線抵抗Ｒ２と第１三相巻線Ｍ１の巻数Ｎ１と第２三相巻線Ｍ２の巻数Ｎ２とを使用して選択し、第１三相巻線Ｍ１の磁石磁束推定値Ψｆ１＾と第２三相巻線Ｍ２の磁石磁束推定値Ψｆ２＾と第１三相巻線Ｍ１のインダクタンス推定値Ｌｄ１＾、Ｌｑ１＾と第２三相巻線Ｍ２のインダクタンス推定値Ｌｄ２＾、Ｌｑ２＾とを用いて、複数巻線の銅損を減少させる第１インバータＩＮＶ１および第２インバータＩＮＶ２の電流指令値を出力してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１２…動作点決定部、１４…ＩＮＶ１制御部、１６…ＩＮＶ２制御部、１２１…電力演算器、１２２…電力演算器、１２３…磁気飽和テーブル、１２４…磁石磁束−温度特性テーブル、１２５…電流テーブル、１２６…最適動作モード選択部、１２７…最適動作点算出部、１２８…ＰＷＭモード選択部、１４１…三相／ｄｑ変換部、１４２…電流制御部、１４３…ｄｑ／三相変換部、１４４…ＰＷＭ制御部、１４５、１４６…減算器、１６１…三相／ｄｑ変換部、１６２…電流制御部、１６３…ｄｑ／三相変換部、１６４…ＰＷＭ制御部、１６５、１６６…減算器、ＣＳ１、ＣＳ２…電流検出器、ＩＮＶ１…第１インバータ、ＩＮＶ２…第２インバータ、Ｍ１…第１三相巻線、Ｍ２…第２三相巻線、ＰＳ１、ＰＳ２…直流電源、ＣＴＲ…インバータ制御装置、ＳＳ…磁極位置検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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