(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源（２１）に並列接続された上アームスイッチ（ＳＵＨ〜ＳＺＨ）及び下アームスイッチ（ＳＵＬ〜ＳＺＬ）の直列接続体を有する電力変換器（Ｍ１〜Ｍ２）と、
前記電力変換器と電気的に接続された電機子巻線（１４Ｕ〜１４Ｗ，１５Ｘ〜１５Ｚ）を有する回転電機（１０）と、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置（ＤＵ１〜ＤＵ３）において、
デッドタイムを挟みつつ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチを交互にオン駆動するスイッチ駆動部と、
前記電機子巻線に発生する相電圧値を取得する取得部と、
前記上アームスイッチのオン期間に渡って、前記デッドタイムのうち前記上アームスイッチのオンタイミング直前のタイミングで取得した相電圧値を出力し、前記デッドタイムに渡って、取得した相電圧値をそのまま出力し、前記下アームスイッチのオン期間に渡って、前記デッドタイムのうち前記下アームスイッチのオンタイミング直前のタイミングで取得した相電圧値を出力する処理を行う処理部と、
前記処理部の出力値にフィルタ処理を施すことにより、前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された基本波成分に基づいて、前記回転電機のロータ（１１）の回転位置情報を推定する推定部と、を備える回転電機の制御装置。
【請求項２】
直流電源（２１）に並列接続された上アームスイッチ（ＳＵＨ〜ＳＺＨ）及び下アームスイッチ（ＳＵＬ〜ＳＺＬ）の直列接続体を有する電力変換器（Ｍ１〜Ｍ２）と、
前記電力変換器と電気的に接続された電機子巻線（１４Ｕ〜１４Ｗ，１５Ｘ〜１５Ｚ）を有する回転電機（１０）と、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置（ＤＵ１〜ＤＵ３）において、
デッドタイムを挟みつつ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチを交互にオン駆動するスイッチ駆動部と、
前記電機子巻線に発生する相電圧値を取得する取得部と、
少なくとも前記回転電機の電気角速度に基づいて、前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分の振幅を算出する誘起電圧算出部と、
前記誘起電圧算出部により算出された振幅を、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン期間に渡って出力し、前記デッドタイムに渡って、取得した相電圧値をそのまま出力する処理を行う処理部と、
前記処理部の出力値にフィルタ処理を施すことにより、前記誘起電圧の基本波成分を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された基本波成分に基づいて、前記回転電機のロータ（１１）の回転位置情報を推定する推定部と、を備える回転電機の制御装置。
【請求項３】
直流電源（２１）に並列接続された上アームスイッチ（ＳＵＨ〜ＳＺＨ）及び下アームスイッチ（ＳＵＬ〜ＳＺＬ）の直列接続体を有する電力変換器（Ｍ１〜Ｍ２）と、
前記電力変換器と電気的に接続された電機子巻線（１４Ｕ〜１４Ｗ，１５Ｘ〜１５Ｚ）を有する回転電機（１０）と、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置（ＤＵ１〜ＤＵ３）において、
デッドタイムを挟みつつ、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチを交互にオン駆動するスイッチ駆動部と、
前記電機子巻線に発生する相電圧値を取得する取得部と、
前記上アームスイッチのオン期間に渡って、前記上アームスイッチがオンされている場合に取得した相電圧値とその相電圧値よりも前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分に近い値とを交互に出力し、前記デッドタイムに渡って、取得した相電圧値をそのまま出力し、前記下アームスイッチのオン期間に渡って、前記下アームスイッチがオンされている場合に取得した相電圧値とその相電圧値よりも前記誘起電圧の基本波成分に近い値とを交互に出力する処理を行う処理部と、
前記処理部の出力値にフィルタ処理を施すことにより、前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された基本波成分に基づいて、前記回転電機のロータ（１１）の回転位置情報を推定する推定部と、を備える回転電機の制御装置。
【請求項４】
直流電源（２１）に並列接続された上アームスイッチ（ＳＵＨ〜ＳＺＨ）及び下アームスイッチ（ＳＵＬ〜ＳＺＬ）の直列接続体を有する電力変換器（Ｍ１〜Ｍ２）と、
前記電力変換器と電気的に接続された電機子巻線（１４Ｕ〜１４Ｗ，１５Ｘ〜１５Ｚ）を有する回転電機（１０）と、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置（ＤＵ１〜ＤＵ３）において、
前記電機子巻線に発生する相電圧値を取得し、取得した相電圧値のうち、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン期間における相電圧値を、前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分に近づけて出力する処理を行う処理部と、
前記処理部の出力値にフィルタ処理を施すことにより、前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部により抽出された基本波成分に基づいて、前記回転電機のロータ（１１）の回転位置情報を推定する推定部と、を備え、
前記回転電機は、前記電機子巻線として、Ｘ，Ｙ，Ｚ相巻線（１５Ｘ〜１５Ｚ）と、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線（１４Ｕ〜１４Ｗ）と、を有しており、
前記電力変換器は、
前記上アームスイッチとして、前記Ｘ相巻線に接続されたＸ相上アームスイッチ（ＳＸＨ）及び前記Ｙ相巻線に接続されたＹ相上アームスイッチ（ＳＹＨ）を有し、前記下アームスイッチとして、前記Ｘ相上アームスイッチに直列接続されたＸ相下アームスイッチ（ＳＸＬ）及び前記Ｙ相上アームスイッチに直列接続されたＹ相下アームスイッチ（ＳＹＬ）を有する第１モジュール（Ｍ１）と、
前記上アームスイッチとして、前記Ｚ相巻線に接続されたＺ相上アームスイッチ（ＳＺＨ）及び前記Ｕ相巻線に接続されたＵ相上アームスイッチ（ＳＵＨ）を有し、前記下アームスイッチとして、前記Ｚ相上アームスイッチに直列接続されたＺ相下アームスイッチ（ＳＺＬ）及び前記Ｕ相上アームスイッチに直列接続されたＵ相下アームスイッチ（ＳＵＬ）を有する第２モジュール（Ｍ２）と、
前記上アームスイッチとして、前記Ｖ相巻線に接続されたＶ相上アームスイッチ（ＳＶＨ）及び前記Ｗ相巻線に接続されたＷ相上アームスイッチ（ＳＷＨ）を有し、前記下アームスイッチとして、前記Ｖ相上アームスイッチに直列接続されたＶ相下アームスイッチ（ＳＶＬ）及び前記Ｗ相上アームスイッチに直列接続されたＷ相下アームスイッチ（ＳＷＬ）を有する第３モジュール（Ｍ３）と、を含み、
前記処理部のうち前記電機子巻線に発生する相電圧値を取得する構成である取得部は、前記各モジュールに備えられており、
前記各モジュールにおいて、前記取得部は、前記直流電源の分圧値、前記直流電源の正極側の電圧値又は前記直流電源の負極側の電圧値を基準として、前記電機子巻線に発生する相電圧値を取得する回転電機の制御装置。
【請求項５】
前記フィルタ部は、前記フィルタ処理における時定数を、前記回転電機の電気角速度が低い場合よりも高い場合に小さくする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分に基づいて、回転電機のロータの回転位置情報を推定する回転電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制御装置としては、ロータの回転位置を直接検出する角度検出器の検出値を用いない位置センサレス制御を行うものが知られている。位置センサレス制御としては、例えば下記特許文献１に見られるように、電力変換器を構成する上アームスイッチ及び下アームスイッチが交互にオンされる場合において回転電機の電機子巻線に発生する相電圧値を用いたものがある。詳しくは、この制御装置は、取得した相電圧値にフィルタ処理を施すことにより、誘起電圧の基本波成分を抽出する。制御装置は、抽出した基本波成分のゼロクロスを検知することにより、ロータの回転位置情報を推定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３６７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上アームスイッチのオン期間においては、電機子巻線に発生する電圧値が直流電源の正極側の電圧値に対応した値にクランプされ、下アームスイッチのオン期間においては、電機子巻線に発生する電圧値が直流電源の負極側の電圧値に対応した値にクランプされる。クランプされた電圧値を含む相電圧値にフィルタ処理が施されたとしても、フィルタ処理により抽出された電圧値は、誘起電圧の基本波成分から大きくずれ得る。この場合、誘起電圧の基本波成分に基づく回転位置情報の推定精度が低下し得る。
【０００５】
本発明は、位置センサレス制御においてロータの回転位置情報の推定精度を高めることができる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、直流電源に並列接続された上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を有する電力変換器と、前記電力変換器と電気的に接続された電機子巻線を有する回転電機と、を備える制御システムに適用される回転電機の制御装置において、前記上アームスイッチ及び前記下アームスイッチそれぞれのオン期間において前記電機子巻線に発生する電圧値から前記直流電源の電圧値の影響を低減した状態で、前記電機子巻線に発生する電圧値を出力する処理を行う処理部と、前記処理部の出力値にフィルタ処理を施すことにより、前記電機子巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部により抽出された基本波成分に基づいて、前記回転電機のロータの回転位置情報を推定する推定部と、を備える。
【０００７】
本発明の処理部は、上，下アームスイッチそれぞれのオン期間において電機子巻線に発生する電圧値から直流電源の電圧値の影響を低減した状態で、電機子巻線に発生する電圧値を出力する処理を行う。このため、フィルタ部において誘起電圧の基本波成分の抽出精度を高めることができる。その結果、推定部において、フィルタ部により抽出された基本波成分に基づく回転位置情報の推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。
【図２】巻線群の空間位相差を示す図。
【図３】フィルタ処理を施す相電圧値の推移を示すタイムチャート。
【図４】位置推定処理を含む制御処理の手順を示すフローチャート。
【図５】フィルタ処理で得られた誘起電圧基本波成分の推移を示すタイムチャート。
【図６】第１実施形態の効果を示す図。
【図７】第２実施形態に係る制御処理の手順を示すフローチャート。
【図８】第３実施形態に係るフィルタ処理を施す相電圧値の推移を示すタイムチャート。
【図９】制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】第４実施形態に係るフィルタ処理を施す線間電圧値の推移を示すタイムチャート。
【図１１】制御処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】その他の実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。
【図１３】その他の実施形態に係る回転電機の制御システムの全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１に示すように、制御システムは、回転電機１０を備えている。回転電機１０は、多相多重巻線を有しており、具体的には、３相２重巻線を有する同期機である。本実施形態において、回転電機１０は、巻線界磁型のものである。回転電機１０のロータ１１には、磁極を形成するための界磁巻線１２が設けられている。界磁巻線１２には、界磁電流が流れる。
【００１１】
回転電機１０のステータ１３には、２つの電機子巻線群である第１巻線群１４，第２巻線群１５が巻回されている。第１，第２巻線群１４，１５に対して、ロータ１１が共通化されている。第１巻線群１４及び第２巻線群１５のそれぞれは、異なる中性点を有する３相巻線からなる。第１巻線群１４は、電気角で互いに１２０°ずれたＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１４Ｕ，１４Ｖ，１４Ｗを有し、第２巻線群１５は、電気角で互いに１２０°ずれたＸ，Ｙ，Ｚ相巻線１５Ｘ，１５Ｙ，１５Ｚを有している。本実施形態では、図２に示すように、第１巻線群１４と第２巻線群１５とのなす角度である空間位相差Δθが電気角で３０°とされている。すなわち、Ｕ相巻線１４ＵとＸ相巻線１５Ｘとのなす角度が電気角で３０°とされている。なお、本実施形態では、第１巻線群１４と第２巻線群１５とが同じ構成とされている。具体的には、第１巻線群１４を構成する各相巻線１４Ｕ〜１４Ｗそれぞれの巻数と、第２巻線群１５を構成する各相巻線１５Ｘ〜１５Ｚそれぞれの巻数とが等しく設定されている。
【００１２】
制御システムは、正極側導電部材２０と、直流電源２１と、第１，第２，第３モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３とを備えている。正極側導電部材２０は、例えばバスバーである。直流電源２１は、例えば、蓄電池であり、より具体的には２次電池である。第１モジュールＭ１は、Ｘ相上，下アームスイッチＳＸＨ，ＳＸＬの直列接続体と、Ｙ相上，下アームスイッチＳＹＨ，ＳＹＬの直列接続体と、第１駆動部ＤＵ１とを備えている。本実施形態において、各スイッチＳＸＨ，ＳＸＬ，ＳＹＨ，ＳＹＬは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第１駆動部ＤＵ１は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）である。Ｘ相上アームスイッチＳＸＨ及びＹ相上アームスイッチＳＹＨそれぞれの高電位側端子であるドレインには、正極側導電部材２０が接続され、正極側導電部材２０には、直流電源２１の正極端子が接続されている。直流電源２１の負極端子には、グランドが接続されている。Ｘ相下アームスイッチＳＸＬ及びＹ相下アームスイッチＳＸＬそれぞれの低電位側端子であるソースには、グランドが接続されている。Ｘ相上，下アームスイッチＳＸＨ，ＳＸＬの接続点には、バスバー等のＸ相導電部材２２Ｘを介してＸ相巻線１５Ｘの第１端が接続されている。Ｙ相上，下アームスイッチＳＹＨ，ＳＹＬの接続点には、バスバー等のＹ相導電部材２２Ｙを介してＹ相巻線１５Ｙの第１端が接続されている。
【００１３】
第１モジュールＭ１は、一対の抵抗体から構成される第１分圧部２３Ａを備えている。第１分圧部２３Ａは、正極側導電部材２０及びグランドを接続しており、直流電源２１の出力電圧値ＶＤＣを所定の分圧比で分圧する。本実施形態において、第１分圧部２３Ａを構成する一対の抵抗体の抵抗値は同じ値である。このため、第１分圧部２３Ａは、直流電源２１の出力電圧値ＶＤＣを１／２に分圧する。第１分圧部２３Ａにより分圧された電圧値は、第１駆動部ＤＵ１に入力される。
【００１４】
第２モジュールＭ２は、Ｚ相上，下アームスイッチＳＺＨ，ＳＺＬの直列接続体と、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの直列接続体と、第２駆動部ＤＵ２とを備えている。本実施形態において、各スイッチＳＺＨ，ＳＺＬ，ＳＵＨ，ＳＵＬは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第２駆動部ＤＵ２は、ＡＳＩＣである。Ｚ相上アームスイッチＳＺＨ及びＵ相上アームスイッチＳＵＨそれぞれのドレインには、正極側導電部材２０が接続され、ソースには、グランドが接続されている。Ｚ相上，下アームスイッチＳＺＨ，ＳＺＬの接続点には、バスバー等のＺ相導電部材２２Ｚを介してＺ相巻線１５Ｚの第１端が接続されている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの接続点には、バスバー等のＵ相導電部材２２Ｕを介してＵ相巻線１４Ｕの第１端が接続されている。
【００１５】
第２モジュールＭ２は、一対の抵抗体から構成される第２分圧部２３Ｂを備えている。第２分圧部２３Ｂは、正極側導電部材２０及びグランドを接続しており、直流電源２１の出力電圧を所定の分圧比で分圧する。本実施形態において、第２分圧部２３Ｂを構成する一対の抵抗体の抵抗値は同じ値である。このため、第２分圧部２３Ａは、直流電源２１の出力電圧値ＶＤＣを１／２に分圧する。第２分圧部２３Ｂにより分圧された電圧値は、第２駆動部ＤＵ２に入力される。
【００１６】
第３モジュールＭ３は、Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの直列接続体と、Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの直列接続体と、第３駆動部ＤＵ３とを備えている。本実施形態において、各スイッチＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。また、第３駆動部ＤＵ３は、ＡＳＩＣである。Ｖ相上アームスイッチＳＶＨ及びＷ相上アームスイッチＳＷＨそれぞれのドレインには、正極側導電部材２０が接続され、ソースには、グランドが接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの接続点には、バスバー等のＶ相導電部材２２Ｖを介してＶ相巻線１４Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、バスバー等のＷ相導電部材２２Ｗを介してＷ相巻線１４Ｗの第１端が接続されている。
【００１７】
第３モジュールＭ３は、一対の抵抗体から構成される第３分圧部２３Ｃを備えている。第３分圧部２３Ｃは、正極側導電部材２０及びグランドを接続しており、直流電源２１の出力電圧を所定の分圧比で分圧する。本実施形態において、第３分圧部２３Ｃを構成する一対の抵抗体の抵抗値は同じ値である。このため、第３分圧部２３Ｃは、直流電源２１の出力電圧値ＶＤＣを１／２に分圧する。第３分圧部２３Ｃにより分圧された電圧値は、第３駆動部ＤＵ３に入力される。
【００１８】
制御システムは、制御部３０を備えている。制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行する。制御部３０は、位置センサレス制御によって回転電機１０の制御量（例えばトルク）をその指令値に制御すべく、各駆動部ＤＵ１〜ＤＵ３と情報のやり取りを行う。本実施形態では、回転電機１０の制御量を指令値に制御するために、１２０度通電制御が用いられる。１２０度通電制御によれば、第１巻線群１４において各相巻線１４Ｕ〜１４Ｗの無通電期間が互いに重複せず、第２巻線群１５において各相巻線１５Ｘ〜１５Ｚの無通電期間が互いに重複しない。各相の無通電期間は、電気角で６０度に渡り、各相の通電期間は、電気角で１２０度に渡る。
【００１９】
なお、各駆動部ＤＵ１〜ＤＵ３及び制御部３０が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
【００２０】
位置センサレス制御を行うために、第１巻線群１４及び第２巻線群１５を構成する各相巻線に発生する誘起電圧の基本波成分を取得することが要求される。本実施形態では、各相における相電圧値に基づいて、誘起電圧の基本波成分を取得する。第１駆動部ＤＵ１は、第１分圧部２３Ａによる分圧値「ＶＤＣ／２」を基準として、Ｘ，Ｙ相巻線１５Ｘ，１５Ｙの第１端側の電圧値に基づいて、Ｘ，Ｙ相電圧値Ｖｘｒ，Ｖｙｒを取得する。第２駆動部ＤＵ２は、第２分圧部２３Ｂによる分圧値「ＶＤＣ／２」を基準として、Ｚ，Ｕ相巻線１５Ｚ，１４Ｕの第１端側の電圧値に基づいて、Ｚ，Ｕ相電圧値Ｖｚｒ，Ｖｕｒを取得する。第３駆動部ＤＵ３は、第３分圧部２３Ｃによる分圧値「ＶＤＣ／２」を基準として、Ｖ，Ｗ相巻線１４Ｖ，１４Ｗの第１端側の電圧値に基づいて、Ｖ，Ｗ相電圧値Ｖｖｒ，Ｖｗｒを取得する。以下、Ｕ相を例にして、図３を用いて誘起電圧の基本波成分の取得方法について説明する。図３（ａ）は、Ｕ相の誘起電圧の基本波成分Ｅｕと、第２駆動部ＤＵ２により取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒと、フィルタ処理が施されるＵ相入力値Ｖｕｓとの推移を示す。図３（ｂ）は、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの駆動状態の推移を示す。図３に示す例では、ロータ１１の回転速度が一定にされている。
【００２１】
図３の時刻ｔ１〜ｔ２において、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオフされ、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオンされる。このため、第２駆動部ＤＵ２により取得されるＵ相電圧値Ｖｕｒは、図３（ａ）に破線で示すように、直流電源２１の負極側の電圧値に対応した値「−ＶＤＣ／２」にクランプされる。時刻ｔ１〜ｔ２の期間は、電気角で１２０度の通電期間である。
【００２２】
時刻ｔ２〜ｔ３において、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの双方がオフされるデッドタイムとなる。デッドタイムは、Ｕ相巻線１４Ｕの無通電期間である。デッドタイムにおいては、Ｕ相電圧値Ｖｕｒに誘起電圧が現れる。ただし、デッドタイムにおいて、Ｕ相電圧値Ｖｕｒに２つのノイズが重畳している。これらノイズは、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちＵ相以外の相に対応するスイッチングノイズと、Ｘ，Ｙ，Ｚ相のいずれかに対応するスイッチングノイズとである。空間位相差Δθが３０°であるため、例えば、これらノイズの発生間隔は電気角で３０°である。時刻ｔ２〜ｔ３の期間は、電気角で６０度の無通電期間である。
【００２３】
時刻ｔ３〜ｔ４において、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨがオンされ、Ｕ相下アームスイッチＳＵＬがオフされる。このため、第２駆動部ＤＵ２により取得されるＵ相電圧値Ｖｕｒは、図３（ａ）に破線で示すように、直流電源２１の正極側の電圧値に対応した値「＋ＶＤＣ／２」にクランプされる。時刻ｔ３〜ｔ４の期間は、電気角で１２０度の通電期間である。
【００２４】
本実施形態では、時刻ｔ１〜ｔ２に渡って、デッドタイムのうちＵ相下アームスイッチＳＵＬのオンタイミングｔ１の直前のタイミングで取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒが、フィルタ処理が施されるＵ相入力値Ｖｕｓとされる。具体的には、デッドタイムのうちＵ相下アームスイッチＳＵＬのオンタイミングｔ１の１処理周期前のタイミングで取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒが、フィルタ処理が施されるＵ相入力値Ｖｕｓとされる。デッドタイムのうち時刻ｔ１の１処理周期前のタイミングで取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒは、ノイズも重畳しておらず、誘起電圧の基本波成分の振幅に近い電圧値である。
【００２５】
本実施形態では、デッドタイムである時刻ｔ２〜ｔ３に渡って、取得されたＵ相電圧値ＶｕｒがそのままＵ相入力値Ｖｕｓとされる。
【００２６】
本実施形態では、時刻ｔ３〜ｔ４に渡って、デッドタイムのうちＵ相上アームスイッチＳＵＨのオンタイミングｔ３の１処理周期前のタイミングで取得されたＵ相電圧値ＶｕｒがＵ相入力値Ｖｕｓとされる。
【００２７】
図４に、第２駆動部ＤＵ２により実行される回転位置の推定処理の手順を示す。図４では、Ｕ相を例にして説明する。図４に示す処理は、所定の処理周期毎に繰り返し実行される。
【００２８】
ステップＳ１０では、第２分圧部２３Ｂによる分圧値「ＶＤＣ／２」を基準として、Ｕ相巻線１４Ｕの第１端側の電圧値に基づいて、Ｕ相電圧値Ｖｕｒを取得する。本実施形態において、ステップＳ１０の処理が取得部に相当する。なお、取得したＵ相電圧値Ｖｕｒは、時間と関係付けられて第２駆動部ＤＵ２の備える記憶部（例えばメモリ）に記憶される。
【００２９】
ステップＳ１１では、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨ又はＵ相下アームスイッチＳＵＬのいずれかがオンされているか否かを判定する。
【００３０】
ステップＳ１１において否定判定した場合には、現在の処理タイミングがデッドタイム中であると判定し、ステップＳ１２に進み、取得したＵ相電圧値ＶｕｒをそのままＵ相入力値Ｖｕｓとする。
【００３１】
一方、ステップＳ１１において肯定判定した場合には、ステップＳ１３に進み、ステップＳ１１において直近で肯定判定された処理周期の１処理周期前においてステップＳ１０で取得したＵ相電圧値ＶｕｒをＵ相入力値Ｖｕｓとする。つまり、ステップＳ１１において肯定判定され続ける期間に渡って、Ｕ相入力値Ｖｕｓが、上記１処理周期前において取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒに維持される。なお、本実施形態において、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が処理部に相当する。
【００３２】
ステップＳ１２又はＳ１３の処理の完了後、ステップＳ１４に進み、Ｕ相入力値Ｖｕｓにフィルタ処理を施すことにより、高調波成分を除去し、Ｕ相の誘起電圧の基本波成分Ｅｕを抽出する。本実施形態において、フィルタ処理は、ローパスフィルタ処理である。ローパスフィルタは、例えば、１〜３次のものである。ローパスフィルタは、誘起電圧の基本波成分の周波数よりも高い周波数をカットオフ周波数とするように、回転電機１０の電気角速度ωｅが高いほどカットオフ周波数が高くされる。カットオフ周波数が高いほどローパスフィルタの時定数τが小さくなるため、電気角速度ωｅが高いほど時定数τが小さくされる。これにより、電気角速度ωｅに応じて変動周波数が変化する誘起電圧の基本波成分を適切に抽出することができる。なお、ステップＳ１４で用いる電気角速度ωｅは、１処理周期前のステップＳ１７で推定した値とすればよい。また、本実施形態において、ステップＳ１４の処理がフィルタ部に相当する。
【００３３】
ステップＳ１５では、ステップＳ１４でフィルタ処理が施されたＵ相入力値ＶｕｓであるＵ相フィルタ値Ｖｕｆと閾値Ｖαとを比較し、Ｕ相フィルタ値Ｖｕｆが閾値Ｖαとクロスするタイミングを算出する。本実施形態では、図５に示すように、閾値Ｖαが０に設定されている。このため、Ｕ相フィルタ値Ｖｕｆが閾値Ｖαとクロスするタイミングは、ゼロクロスタイミングとなる。
【００３４】
ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出したゼロクロスタイミングの位相を補正する。本実施形態では、電気角速度ωｅに基づいて、ゼロクロスタイミングの位相を進める補正を行う。位相を補正するのは、ステップＳ１４においてフィルタ処理が施されることにより、Ｕ相入力値Ｖｕｓに対してＵ相フィルタ値Ｖｕｆの位相が遅れるためである。
【００３５】
ステップＳ１７では、位相補正されたゼロクロスタイミングに基づいて、回転電機１０の回転位置情報である電気角θｅを推定する。また、ゼロクロスタイミングの時間間隔に基づいて、電気角速度ωｅを推定する。なお、本実施形態において、ステップＳ１７の処理が推定部に相当する。
【００３６】
ステップＳ１８では、算出した電気角θｅ及び電気角速度ωｅ等に基づいて、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬをオンオフ駆動するための駆動信号を生成し、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬのゲートに対して出力する。なお、本実施形態において、ステップＳ１８の処理がスイッチ駆動部に相当する。
【００３７】
なお、第２駆動部ＤＵ２は、Ｚ相についても図４に示した処理と同様な処理を行う。また、第１駆動部ＤＵ１は、Ｘ，Ｙ相について図４に示した処理と同様な処理を行い、第３駆動部ＤＵ３は、Ｖ，Ｗ相について図４に示した処理と同様な処理を行う。これにより、推定した電気角θｅ等に基づいて、回転電機１０の制御量を指令値に制御すべく各相の上，下アームスイッチがオンオフ駆動される。
【００３８】
図６に、本実施形態の効果を示す。図６に示す相電圧は、取得された相電圧値をＦＦＴ解析したものであり、図６に示す誘起電圧は、実際の誘起電圧をＦＦＴ解析したものである。また、図６において、比較例は、Ｕ相入力値ＶｕｓとしてＵ相電圧値Ｖｕｒが常に用いられる構成のことである。
【００３９】
本実施形態によれば、比較例と比べて、相電圧値の基本波成分に占める誘起電圧の基本波成分の割合を増やすことができる。これは、上，下アームスイッチそれぞれのオン期間において巻線に発生する電圧値から直流電源２１の電圧値の影響を低減した状態でフィルタ処理が実施されるためである。これにより、誘起電圧の基本波成分のゼロクロスタイミングの推定値が、実際の誘起電圧の基本波成分のゼロクロスタイミングから大きくずれることを抑制できる。その結果、電気角θｅの推定精度を高めることができ、ひいては回転電機１０の制御量の制御性を高めることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、Ｕ相を例にして説明すると、デッドタイムのうちＵ相上アームスイッチＳＵＨのオンタイミング直前のタイミングで取得されたＵ相電圧値ＶｕｒをＵ相上アームスイッチＳＵＨのオン期間に渡ってＵ相入力値Ｖｕｓとした。また、デッドタイムに渡って、取得されたＵ相電圧値ＶｕｒをそのままＵ相入力値Ｖｕｓにした。また、デッドタイムのうちＵ相下アームスイッチＳＵＬのオンタイミング直前のタイミングで取得されたＵ相電圧値ＶｕｒをＵ相下アームスイッチＳＵＬのオン期間に渡ってＵ相入力値Ｖｕｓとした。これにより、Ｕ相上，下アームスイッチのオン期間におけるＵ相電圧値Ｖｕｒを簡易な方法で誘起電圧の基本波成分Ｅｕに近づけることができる。
【００４１】
各モジュールＭ１〜Ｍ３において、各駆動部ＤＵ１〜ＤＵ３は、各分圧部２３Ａ〜２３Ｃによる分圧値「ＶＤＣ／２」を基準として、巻線の第１端側の電圧値に基づいて、相電圧値を取得した。この構成によれば、基準となる電圧を把握するために各モジュール間を接続する配線を不要にできる。その結果、制御システムの構成を簡素化できる。
【００４２】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、上，下アームスイッチのいずれかのオン期間におけるＵ相入力値Ｖｕｓの決定方法を変更する。
【００４３】
図７に、第２駆動部ＤＵ２により実行される回転位置の推定処理の手順を示す。図７では、Ｕ相を例にして説明する。図７に示す処理は、所定の処理周期毎に繰り返し実行される。なお、図７において、先の図４に示した処理と同じ処理については、便宜上、同一の符号を付している。
【００４４】
ステップＳ１１において肯定判定した場合には、ステップＳ２０に進み、電気角速度ωｅに基づいて、誘起電圧の基本波成分Ｅｕの振幅Ｖｐを算出する。詳しくは、電気角速度ωｅが高いほど、振幅Ｖｐを大きく算出する。これは、ロータ１１の磁極の電機子鎖交磁束をφとすると、「Ｖｐ＝ωｅ×φ」の関係があるためである。なお、ステップＳ２０では、電気角速度ωｅ及び振幅Ｖｐが関係付けられたマップ情報を用いて振幅Ｖｐを算出してもよいし、「Ｖｐ＝ωｅ×φ」の式を用いて振幅Ｖｐを算出してもよい。また、本実施形態において、ステップＳ２０の処理が誘起電圧算出部に相当する。本実施形態において、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２０，Ｓ２１の処理が処理部に相当する。
【００４５】
ちなみに、ステップＳ２０において、電気角速度ωｅ及び界磁電流に基づいて、誘起電圧の基本波成分Ｅｕの振幅Ｖｐを算出してもよい。これは、ロータ１１の磁極の電機子鎖交磁束φが界磁電流に依存するためである。具体的には、界磁電流が大きいほど、振幅Ｖｐを大きく算出すればよい。
【００４６】
ステップＳ２０又はＳ１２の処理の完了後、ステップＳ１４に進む。以上説明した処理によれば、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬそれぞれのオン期間に渡って、ステップＳ２０で算出された振幅ＶｐがＵ相入力値Ｖｕｓとされる。本実施形態によれば、より高精度に誘起電圧の基本波成分を抽出することができ、ひいては電気角θｅの推定精度をより高めることができる。
【００４７】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、上，下アームスイッチのいずれかのオン期間におけるＵ相入力値Ｖｕｓの決定方法を変更する。詳しくは、Ｕ相を例に説明すると、図８（ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２に渡って、デューティ比ＤＵＴＹに従ってＵ相下アームスイッチＳＵＬがオンオフされる。デューティ比ＤＵＴＹは、規定時間Ｔｓｗに対するスイッチのオン時間Ｔｏｎの比率「Ｔｏｎ／Ｔｓｗ」のことである。時刻ｔ１〜ｔ２においては、Ｕ相電圧値Ｖｕｒ及びＵ相入力値Ｖｕｓが、デッドタイムのうち時刻ｔ１の直前に取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒと、誘起電圧に近い値とに交互に切り替えられる。また、時刻ｔ３〜ｔ４に渡って、デューティ比ＤＵＴＹに従ってＵ相下アームスイッチＳＵＬがオンオフされる。時刻ｔ３〜ｔ４においては、Ｕ相電圧値Ｖｕｒ及びＵ相入力値Ｖｕｓが、デッドタイムのうち時刻ｔ３の直前に取得されたＵ相電圧値Ｖｕｒと、誘起電圧に近い値とに交互に切り替えられる。
【００４８】
図９に、第２駆動部ＤＵ２により実行される回転位置の推定処理の手順を示す。図９では、Ｕ相を例にして説明する。図９に示す処理は、所定の処理周期毎に繰り返し実行される。なお、図９において、先の図４に示した処理と同じ処理については、便宜上、同一の符号を付している。
【００４９】
ステップＳ１０の処理の完了後、ステップＳ３０に進み、Ｕ相巻線１４Ｕの通電期間であるか否かを判定する。
【００５０】
ステップＳ３０において否定判定した場合には、無通電期間であると判定し、ステップＳ１２に進む。これにより、Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬのオフ期間において、Ｕ相電圧値ＶｕｒがそのままＵ相入力値Ｖｕｓとされる。
【００５１】
一方、ステップＳ３０において肯定判定した場合には、ステップＳ３１に進み、Ｕ相上アームスイッチＳＵＨ及びＵ相下アームスイッチＳＵＬのうち、該当するスイッチをデューティ比ＤＵＴＹに従ってオンオフする。その後、ステップＳ１２を経由してステップＳ１４に進む。なお、本実施形態において、ステップＳ１２，Ｓ３０，Ｓ３１の処理が処理部に相当する。
【００５２】
ちなみに、ステップＳ３１において、通電期間のうちスイッチがオフされている期間では、Ｕ相電圧値Ｖｕｒが誘起電圧に近い値となる。このため、通電期間のうちスイッチがオフされている期間において取得したＵ相電圧値Ｖｕｒに基づいて、次回の規定時間Ｔｓｗにおいて用いられるデューティ比Ｄｕｔｙが設定されてもよい。
【００５３】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１０に示すように、相電圧値に代えて、線間電圧値を用いる。線間電圧値は、直流電源２１の電圧値の影響が取り除かれた電圧値である。なお、図１０（ｂ）の縦軸１メモリの大きさは、図１０（ａ）の縦軸１メモリの大きさよりも大きい。このため、線間電圧値の波高値は、相電圧値の波高値よりも大きくなり、ゼロクロスの誤検知の防止につながる。
【００５５】
図１１に、第２駆動部ＤＵ２により実行される回転位置の推定処理の手順を示す。図１１では、Ｕ，Ｖ相の線間電圧値Ｖｕｖｒを用いる場合を例にして説明する。図１１に示す処理は、所定の処理周期毎に繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図４に示した処理に対応する処理については、便宜上、同一の符号を付している。
【００５６】
ステップＳ４０では、Ｕ相電圧値ＶｕｒからＶ相電圧値Ｖｖｒを減算することにより、線間電圧値Ｖｕｖｒを取得する。なお、Ｖ相電圧値Ｖｖｒは、例えば、第３駆動部ＤＵ３から取得すればよい。また、本実施形態において、ステップＳ４０の処理が取得部及び処理部に相当する。
【００５７】
続くステップＳ４１では、取得した線間電圧値Ｖｕｖｒにローパスフィルタ処理を施すことにより、高調波成分を除去し、誘起電圧の基本波成分Ｅｕｖｒを抽出する。ここでは、回転電機１０の電気角速度ωｅが高いほど、カットオフ周波数が高くされる。
【００５８】
続くステップＳ４２では、ステップＳ４１でフィルタ処理が施された線間電圧値Ｖｕｖｒであるフィルタ値Ｖｕｖｆと閾値Ｖαとを比較し、フィルタ値Ｖｕｖｆが閾値Ｖαとクロスするタイミングを算出する。本実施形態では、閾値Ｖαが０に設定されている。その後、ステップＳ１６に進む。
【００５９】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、フィルタ後の線間電圧値の３次成分を低減させることもできる。これにより、電気角θｅの推定精度をより高めることができる。
【００６０】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００６１】
・図１２に示すように、各駆動部ＤＵ１〜ＤＵ３は、正極側導電部材２０の電圧値を基準として、巻線の第１端側の電圧値に基づいて、相電圧値を取得してもよい。また、図１３に示すように、各駆動部ＤＵ１〜ＤＵ３は、グランドの電圧値を基準として、巻線の第１端側の電圧値に基づいて、相電圧値を取得してもよい。なお、図１２及び図１３において、先の図１に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００６２】
・上記各実施形態では、電気角を推定する処理の主体を各駆動部ＤＵ１〜ＤＵ３としたがこれに限らず、例えば、制御部３０であってもよい。
【００６３】
・第１実施形態のステップＳ１５の閾値Ｖαは、０に限らず、０以外の値であってもよい。
【００６４】
・ローパスフィルタの次数が切り替え可能なフィルタが用いられてもよい。
【００６５】
・電力変換器としては、３つのモジュールに分かれているものに限らない。また、電力変換器を構成する上，下アームスイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。
【００６６】
・回転電機としては、巻線群を２つ備えるものに限らず、例えば、巻線群を１つ備えるものであってもよい。また、回転電機としては、巻線界磁型のものに限らず、例えば、ロータに永久磁石が設けられた永久磁石界磁型のものであってもよい。また、回転電機の巻線としては、Ｙ結線されたものに限らず、例えば、Δ−Ｙ結線されたものであってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０…回転電機、１４Ｕ〜１４Ｗ…Ｕ〜Ｗ相巻線、１５Ｘ〜１５Ｚ…Ｘ〜Ｚ相巻線、２１…直流電源、Ｍ１〜Ｍ３…第１〜第３モジュール。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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