(57)【要約】  本発明を適用した交流回転機の制御装置は、静止座標上の電圧指令値に基づいて、交流回転機に電圧を印加する。交流回転機に流れる複数の相の電流を静止座標上の検出電流とし、その検出電流を、交流回転機における任意位相に基づいて座標変換することにより、回転座標上の検出電流を生成する。交流回転機に給電すべき電流を指令する回転座標上の電流指令値、及び回転座標上の検出電流に基づいて、回転座標上の電圧指令値を生成し、この回転座標上の電圧指令値を任意位相に基づいて座標変換することにより、静止座標上の第１の電圧指令値を生成する。また、任意位相の変化率に基づいて、静止座標上の第１の電圧指令値、及び直前に生成した静止座標上の第２の電圧指令値のうちの何れかの位相を補正し、静止座標上の第２の電圧指令値を生成する。静止座標上の電圧指令値として、静止座標上の第２の電圧指令値、及び静止座標上の第１の電圧指令値のうちの何れかを選択する。
2019171438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止座標上の電圧指令値に基づいて、交流回転機に電圧を印加する電圧印加部と、
前記交流回転機に流れる複数の相の電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が前記複数の相で検出した前記電流を静止座標上の検出電流とし、該静止座標上の検出電流を、前記交流回転機における任意位相に基づいて座標変換することにより、回転座標上の検出電流を出力する第１の座標変換部と、
前記交流回転機に給電すべき電流を指令する回転座標上の電流指令値、及び前記回転座標上の検出電流に基づいて、回転座標上の電圧指令値を出力する電流制御部と、
前記回転座標上の電圧指令値を前記任意位相に基づいて座標変換し、静止座標上の第１の電圧指令値を出力する第２の座標変換部と、
前記静止座標上の第１の電圧指令値、及び直前に生成した静止座標上の第２の電圧指令値のうちの何れかを対象指令値として、該対象指令値の位相を前記任意位相の変化率に基づいて補正し、該静止画像上の第２の電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、
前記電圧指令生成部が生成する前記静止座標上の第２の電圧指令値、及び前記第２の座標変換部が生成する前記静止座標上の第１の電圧指令値のうちの何れかを選択し、前記静止座標上の電圧指令値として出力させる電圧指令出力部と、
を備える交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記第１の座標変換部と前記第２の座標変換部のうちの少なくとも一方が座標変換を行う演算周期は、前記電圧指令出力部によって出力される前記静止座標上の電圧指令値が更新される更新周期よりも長い、
請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記電流検出部が前記複数の相の電流を検出する検出周期は、前記電圧指令出力部が出力する前記静止座標上の電圧指令値を更新する更新周期よりも長い、
請求項１または２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記電圧指令生成部は、
前記電圧指令出力部が前記静止座標上の電圧指令値として選択する前記静止座標上の第１の電圧指令値を前記対象指令値として記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記対象指令値の位相を前記変化率に基づいて補正し、前記静止座標上の第２の電圧指令値を生成する電圧指令演算部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電圧指令生成部は、
前記電圧指令出力部が前記静止座標上の電圧指令値として選択する前記静止座標上の第１の電圧指令値を前記対象指令値として記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記対象指令値の位相を前記変化率に基づいて補正し、互いに異なる時刻を想定した前記静止座標上の第３の電圧指令値を生成する複数の電圧指令演算部と、
前記複数の電圧指令演算部がそれぞれ生成する前記静止座標上の第３の電圧指令値のなかの何れかを選択し、前記静止座標上の第２の電圧指令値として出力する電圧指令選択部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記電圧指令生成部は、
前記電圧指令出力部によって出力される前記静止座標上の電圧指令値を前記対象指令値として記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記対象指令値の位相を前記変化率に基づいて補正し、前記静止座標上の第２の電圧指令値を生成する電圧指令演算部と、
を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
車両の操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる動力源として交流回転機を用いた電動パワーステアリングの制御装置であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
前記操舵トルクを検出し、検出トルクとして出力するトルク検出部と、
前記検出トルクに基づいて、前記交流回転機の制御装置に出力すべき回転座標上の電流指令値を生成する電流指令演算部と、
を備える電動パワーステアリングの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期機等の交流回転機を制御する交流回転機の制御装置、及びその交流回転機の制御装置を用いた電動パワーステアリングの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流回転機の制御において、ベクトル量である電流または電圧を扱う座標は、静止座標と回転座標の２種類に大別できる。【０００３】
静止座標としては、三相、例えばＵ−Ｖ−Ｗ相の値を直接扱う三相交流座標、三相／二相変換によって直交静止二軸座標上で状態を観測する二相交流座標などが知られている。回転座標としては、直交回転二軸座標がよく知られている。この直交回転二軸座標では、交流回転機の回転位置に同期して回転するもの、周波数指令値に同期して回転するもの、推定した回転子磁束または誘起電圧に同期して回転するもの、などが知られている。【０００４】
交流回転機を駆動する場合に、回転座標上の電流指令値を与え、この電流指令値に交流回転機の回転座標上の電流値が一致するように制御する交流回転機の制御装置が知られている。交流回転機の回転座標上の電流値としては、従来、交流回転機の電流値を静止座標上の電流値として電流検出器により検出し、検出した電流値を座標変換して得ることが行われている。それにより、交流回転機の制御は、これらの電流指令値が一致するように回転座標上の電圧指令値を算出し、算出した電圧指令値を座標変換した静止座標上の三相の電圧指令値と、電流検出器により検出した電流値を用いて演算される三相の電圧指令値とを用いて行われる（例えば、特許文献１参照）。【０００５】
電流検出器は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の電流を検出するようになっている。しかし、交流回転機に電圧を印加するスイッチング素子のスイッチングタイミングによっては、スイッチングノイズの影響により電流を検出できない相があることが知られている。このような場合、従来、三相の電流の総和が零になることを利用して、検出できた相の電流値から検出できなかった相の電流値を推定することが行われている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１７８７６８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１４３１２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動車などの車両に搭載される電動パワーステアリングなどの用途で、交流回転機の制御装置を利用する場合がある。車両に搭載された交流回転機が発するノイズは、運転者に不快感を与える場合がある。この交流回転機が発するノイズには、交流回転機への電圧指令値に起因して発生するノイズがある。【０００８】
電圧指令値に起因するノイズの周波数は、その電圧指令値の演算周波数に依存する。このことから、電圧指令値の演算周波数を高くする、言い換えれば電圧指令値の更新周期を小さくすることにより、ノイズの周波数を高くすることが行われている。ノイズの周波数を高くすることにより、このノイズが運転者に与える不快感を軽減することができる。【０００９】
しかし、交流回転機への電圧指令値の更新周期を小さくするほど、電圧指令値の更新のために必要な単位時間当たりの演算量は、大きくなり、その更新のための処理の負荷は、重くなる。負荷が重くなるほど、演算を行わせる処理装置、例えばマイクロコンピュータに要求される性能が高くなり、交流回転機の制御装置のコストを上昇させる原因となる。従って、コストを抑えるためには、単位時間当たりの演算量を、より抑えることが重要となる。【００１０】
交流回転機の回転速度により、電圧と電流の位相のズレは、変化する。このため、電流検出器により検出した電流値を用いて演算される三相の電圧指令値を、交流回転機の制御に用いる場合、電圧と電流の位相のズレへの対応も、実際には必要である。【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、単位時間当たりの演算量を抑制しつつ、交流回転機が発するノイズが人に与える不快感を軽減できる、交流回転機の制御装置及び電動パワーステアリング装置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】
【００１２】
本発明に係る交流回転機の制御装置は、静止座標上の電圧指令値に基づいて、交流回転機に電圧を印加する電圧印加部と、交流回転機に流れる複数の相の電流を検出する電流検出部と、電流検出部が複数の相で検出した電流を静止座標上の検出電流とし、該静止座標上の検出電流を、交流回転機における任意位相に基づいて座標変換することにより、回転座標上の検出電流を出力する第１の座標変換部と、交流回転機に給電すべき電流を指令する回転座標上の電流指令値、及び回転座標上の検出電流に基づいて、回転座標上の電圧指令値を出力する電流制御部と、回転座標上の電圧指令値を任意位相に基づいて座標変換し、静止座標上の第１の電圧指令値を出力する第２の座標変換部と、静止座標上の第１の電圧指令値、及び直前に生成した静止座標上の第２の電圧指令値のうちの何れかを対象指令値として、該対象指令値の位相を任意位相の変化率に基づいて補正し、該静止画像上の第２の電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、電圧指令生成部が生成する静止座標上の第２の電圧指令値、及び第２の座標変換部が生成する静止座標上の第１の電圧指令値のうちの何れかを選択し、静止座標上の電圧指令値として出力させる電圧指令出力部と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、単位時間当たりの演算量を抑制しつつ、交流回転機が発するノイズが人に与える不快感を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置に採用された電流制御部７の内部構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置に搭載された電圧指令生成部が備える記憶部の構成例を示すブロック図である。
【図４】電圧指令演算部９１で実行される位相補正の原理説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置に搭載された電圧指令生成部が備える電圧指令演算部の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置における各部の動作例を表すタイムチャートの一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置を図６のタイムチャートに従って動作させた場合に生成される、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊、及び静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の一例を示す図である。
【図８】定常状態で位相が１０ｄｅｇずれた三相電流と三相電圧の波形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２で採用の電圧指令演算部の構成例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る交流回転機の制御装置における各部の動作例を表すタイムチャートの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る交流回転機の制御装置を図１０のタイムチャートに従って動作させた場合に生成される、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊、及び静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置の全体構成例を示すブロック図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置における各部の動作例を表すタイムチャートの一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置を図１３のタイムチャートに従って動作させた場合に生成される、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊、及び静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリングの制御装置の全体構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る交流回転機の制御装置および電動パワーステアリングの制御装置の各実施の形態を、図を参照して説明する。ここでは、同一または相当する要素には、同一符号を付している。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置の全体構成例を示すブロック図である。本実施の形態１に係る交流回転機の制御装置は、交流回転機２を制御して駆動するものであり、電圧印加部１、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、電圧指令生成部９、及び電圧指令出力部１０を備えている。交流回転機２は、同期機、例えば同期電動機である。図１では、交流回転機２を「同期機」と表記している。
【００１７】
電流検出部４は、交流回転機２に供給される電流を検出し、デジタル信号の電流値を出力する。この電流値を出力するために、電流検出部４はＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）変換部を内蔵する。位置検出部３は、Ｒ／Ｄ（Resolver-to-Digital）コンバータを内蔵し、デジタル信号で交流回転機２の回転位置を出力する。
【００１８】
第１の座標変換部６、第２の座標変換部８、電流制御部７、電圧指令生成部９、角周波数演算部６０、及び電圧指令出力部１０は、それぞれデジタル回路で実現されている。デジタル回路は、具体的には、例えばマイクロコンピュータである。これら各部６〜１０及び６０は、例えばマイクロコンピュータに実行させる１つのプログラムを構成する各サブプログラムによって実現される。プログラムを実行させる処理装置は、マイクロコンピュータ以外の処理装置、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）を備えた処理装置であっても良い。
【００１９】
本実施の形態１では、静止座標としてＵ、Ｖ、Ｗ相を含む座標を使用する。電圧印加部１は、三相給電線１１により交流回転機２と接続され、三相給電線１１を介して、交流回転機２に三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを印加する。三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗは、Ｕ相交流電圧ｖｕと、Ｖ相交流電圧ｖｖと、Ｗ相交流電圧ｖｗとを含む。
【００２０】
電圧印加部１は、電圧指令出力部１０から、デジタルの三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を入力し、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に基づいて、内部の母線電圧を三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗに変換する。そして、電圧印加部１は、変換した三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを、交流回転機２に印加する。三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊は、静止座標上の電圧指令値であり、Ｕ相電圧指令値ｖｕ＊と、Ｖ相電圧指令値ｖｖ＊と、Ｗ相電圧指令値ｖｗ＊とを含む。
【００２１】
電圧印加部１には、周知の技術を用いることができる。このため、詳細な説明は、省略するが、例えば、電圧印加部１は、オンオフ制御の可能な半導体スイッチを複数備え、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を用いて各半導体スイッチをオンオフ制御することにより、三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを生成する。
【００２２】
なお、電圧印加部１が交流回転機２に三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを印加するにあたっては、三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗの相対的な電位差が、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊の相対的な電位差と概ね一致していれば良い。このことから、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に対して、電圧利用率を向上させるための電圧値を加算しても良い。また、各半導体スイッチのオン電圧値またはデッドタイムに起因する補正電圧値を三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊のそれぞれに加算しても良い。
【００２３】
交流回転機２は、より具体的には、表面磁石型同期電動機、埋め込み磁石型同期電動機などの永久磁石型同期電動機である。交流回転機２は、回転子に磁石を用いないリラクタンス同期電動機、二次側に界磁巻線回路を備える界磁巻線型同期電動機などであっても良い。
【００２４】
位置検出部３は、交流回転機２の回転位置θを検出する。位置検出部３にも周知の技術を用いることができる。このため、詳細な説明は、省略するが、例えば、位置検出部３は、交流回転機２の回転軸に結合され、交流回転機２の回転子の角度である回転位置θに応じた信号を発生させる回転角センサであるレゾルバを備えている。回転位置θに応じた信号は、位置検出部３に内蔵されたＲ／Ｄコンバータにより、回転位置θを示すデジタル信号として出力される。Ｒ／Ｄコンバータの代わりに、ホール素子、磁気抵抗素子などを採用してもよい。回転位置θは、周知の技術を用いて推定してもよい。
【００２５】
電流検出部４にも周知の技術を用いることができる。このため、詳細な説明は、省略するが、例えば、電流検出部４は、三相給電線１１に結合され、三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗにより交流回転機２に流れる三相交流電流を検出し、検出結果である三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをデジタル信号で出力する。そのため、電流検出部４は、例えば相毎に、電流センサ、及びＡ／Ｄコンバータを備えている。
【００２６】
また、電流検出部４は、交流電流を検出できない相があった場合に、検出できなかった相の交流電流の値を演算により推定する演算部を備える。この演算部は、例えば、三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの総和が零になることを利用して、検出できた二相の電流から検出できなかった相の電流を演算により算出する。或いは、演算部は、検出できない相の電流を、過去に検出した同じ相の電流、及び回転位置θを用いて算出してもよい（例えば特許文献２参照）。
【００２７】
なお、本実施の形態１では、電流検出部４は、電圧印加部１と交流回転機２を接続する三相給電線１１から三相交流電流を検出しているが、三相給電線１１以外の場所から三相交流電流を検出させるようにしてもよい。例えば、電流検出部４に、電圧印加部１の内部の母線電流を検出させ、三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗとして出力させてもよい。
【００２８】
電流検出部４は、予め定めた任意の周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて、三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを出力する。この結果、三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、第１動作タイミング毎に更新され、更新された三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、次の第１動作タイミングが到来するまで維持される。以下では、第１動作タイミングの周期ΔＴ１を「第１動作周期ΔＴ１」と呼ぶ。この第１動作周期ΔＴ１は、電流を検出する検出周期であると共に、演算を実行するうえでの演算周期であり、例えば、１００〜５００×１０-6（秒）に設定される。三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗは、静止座標上の検出電流であり、Ｕ相検出電流ｉｕと、Ｖ相検出電流ｉｖと、Ｗ相検出電流ｉｗとを含む。
【００２９】
位置検出部３は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて、回転位置θを出力する。回転位置θは、第１動作タイミング毎に更新され、更新された回転位置θは、次の第１動作タイミングが到来するまで維持される。回転位置θは、静止座標上の位置信号であり、第１の座標変換部６、及び第２の座標変換部８へ出力される。
【００３０】
第１の座標変換部６は、任意位相に基づいて三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを座標変換し、二相検出電流ｉｄ、ｉｑを出力する。本実施の形態１では、座標変換に用いる任意位相として、位置検出部３から出力される回転位置θを用いている。なお、任意位相は、回転位置θとは異なるものを採用しても良い。例えば、任意位相は、交流回転機２に供給される電流、或いはその交流回転機２に印加される電圧のいずれかの相の位相であっても良い。
【００３１】
第１の座標変換部６は、位置検出部３から出力される回転位置θに基づいて、電流検出部４からの三相検出電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを二相検出電流ｉｄ、ｉｑに変換する。第１の座標変換部６は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて、二相検出電流ｉｄ、ｉｑを出力する。二相検出電流ｉｄ、ｉｑは、第１動作タイミング毎に更新され、更新された二相検出電流ｉｄ、ｉｑは、次の第１動作タイミングが到来するまで維持される。二相検出電流ｉｄ、ｉｑは、回転座標上の検出電流のデジタル信号であり、互いに直交するｄ軸上のｄ軸成分ｉｄと、ｑ軸上のｑ軸成分ｉｑとを含む。
【００３２】
電流制御部７は、回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊を外部から入力し、回転座標上の二相検出電流ｉｄ、ｉｑを第１の座標変換部６から入力する。二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊は、交流回転機２に給電すべき回転座標上の電流指令値のデジタル信号であって、互いに直交するｄ軸上のｄ軸成分ｉｄ＊と、ｑ軸上のｑ軸成分ｉｑ＊とを含む。二相検出電流ｉｄ、ｉｑは、第１の座標変換部６から電流制御部７に与えられる。電流制御部７は、これらの回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊と、回転座標上の二相検出電流ｉｄ、ｉｑとに基づいて、回転座標上のデジタルの二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を出力する。二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊は、互いに直交するｄ軸上のｄ軸成分ｖｄ１＊と、ｑ軸上のｑ軸成分ｖｑ１＊とを含む。
【００３３】
電流制御部７は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて、二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を出力する。言い換えれば、二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれで更新され、更新された二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊は、次の第１動作タイミングが到来するまで保持される。
【００３４】
第２の座標変換部８は、位置検出部３から出力された回転位置θに基づいて、電流制御部７から入力した回転座標上の二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を座標変換し、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を出力する。この第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊は、静止座標上の電圧指令値のデジタル信号であり、第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊と、第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊と、第１のＷ相電圧指令値ｖｗ１＊とを含む。この第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊は、電圧指令生成部９及び電圧指令出力部１０に供給される。
【００３５】
更新された回転位置θは、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて第２の座標変換部８に入力される。第２の座標変換部８は、第１動作タイミングのそれぞれにおいて、更新された回転位置θを用いて得られる第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を出力する。それにより、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて更新され、更新された第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊は、次の第１動作タイミングが到来するまで維持される。
【００３６】
角周波数演算部６０は、位置検出部３から回転位置θを入力し、入力した回転位置θの変化率である角周波数ωを演算する。そのために、角周波数演算部６０は、遅延保持演算器６１と、減算器６２と、比例ゲイン乗算器６３とを有する。
【００３７】
角周波数演算部６０では、位置検出部３が出力する回転位置θは、遅延保持演算器６１に入力され、遅延保持演算器６１は、遅延時間間隔ΔＴｄだけ入力を遅らせて保持する。遅延時間間隔ΔＴｄは、例えば、第１動作周期ΔＴ１と同じ長さの時間である。減算器６２は、位置検出部３からの回転位置θ、及び遅延保持演算器６１により遅延された回転位置θを入力することにより、現在の回転位置θから遅延時間間隔ΔＴｄ前の回転位置θを減算し、その減算結果を比例ゲイン乗算器６３に出力する。
【００３８】
比例ゲイン乗算器６３は、減算器６２の出力を（１／ΔＴｄ）倍することで、単位時間当たりの回転位置θの変化を求め、求めた変化を回転位置θの変化率である角周波数ωとして出力する。角周波数ωは、デジタル信号として電圧指令生成部９に出力される。本実施の形態１では、上記のように、遅延時間間隔ΔＴｄを第１動作周期ΔＴ１とすることにより、角周波数演算部６０は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれにおいて、角周波数ωを出力する。
【００３９】
電圧指令生成部９は、第２の座標変換部８からの第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊と、角周波数演算部６０からの角周波数ωとに基づいて、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成する。
【００４０】
電圧指令出力部１０は、第２の座標変換部８から供給された第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊と、電圧指令生成部９から供給された第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊とを入力し、それらのうちのいずれか一方を選択し、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊として電圧印加部１へ出力する。ここで、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択する動作周期と、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択する動作周期とは異なっている。より具体的には、電圧指令出力部１０は、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれに対応して、第２の座標変換部８から出力された第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択する。また、電圧指令出力部１０は、第２動作周期ΔＴ２で繰り返される第２動作タイミングのそれぞれに対応して、電圧指令生成部９から出力された第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択する。この結果、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊は、常時継続して電圧印加部１へ出力される。
【００４１】
この第２動作周期ΔＴ２は、第１動作周期ΔＴ１よりも小さく設定される。この第２動作周期ΔＴ２は、実用的には、例えば、第１動作周期ΔＴ１の１／２〜１／２０倍とされる。しかし、第２動作周期ΔＴ２は、第１動作周期ΔＴ１よりも小さければ充分であり、この実用的な範囲に限定されない。また、第２動作周期ΔＴ２は、望ましくは、第１動作周期ΔＴ１の１／ｎ倍（ｎ：整数）に設定されるが、これに限るものでもない。第２動作周期ΔＴ２が第１動作周期ΔＴ１よりも小さく設定される結果、２つの隣接する第１動作タイミングの間には、１つ以上の第２動作タイミングが存在することとなる。
【００４２】
なお、第１動作タイミングと第２動作タイミングが同じタイミングとなる場合、本実施の形態１では第１動作タイミングを優先し、第１動作タイミングのみが発生したものとして対応する。つまり、第１動作タイミングでの処理のみが実行され、第２動作タイミングでの処理は実行されない。
【００４３】
また、２つの隣接する第１動作タイミングの間に、１つの第２動作タイミングを存在させる場合は、第１動作周期ΔＴ１と第２動作周期ΔＴ２を同じ周期として、第１動作タイミングと第２動作タイミングを異なるタイミングとさせてもよい。このこともあり、第１動作タイミングと第２動作タイミングの間の同期は必ずしも必要とはならない。
【００４４】
電圧指令出力部１０は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊、或いは第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択するために、Ｕ相切換スイッチｓｕと、Ｖ相切換スイッチｓｖと、Ｗ相切換スイッチｓｗとを備える。Ｕ相切換スイッチｓｕには、第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊と第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊とが入力され、このＵ相切換スイッチｓｕは、これらの第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊と第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊とのうちのいずれかをＵ相電圧指令値ｖｕ＊として出力する。
【００４５】
Ｖ相切換スイッチｓｖには、第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊と第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊とが入力され、このＶ相切換スイッチｓｖは、これらの第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊と第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊とのうちのいずれかをＶ相電圧指令値ｖｖ＊として出力する。Ｗ相切換スイッチｓｗには、第１のＷ相電圧指令値ｖｗ１＊と第２のＷ相電圧指令値ｖｗ２＊とが入力され、このＷ相切換スイッチｓｗは、これらの第１のＷ相電圧指令値ｖｗ１＊と第２のＷ相電圧指令値ｖｗ２＊とのうちのいずれかをＷ相電圧指令値ｖｗ＊として出力する。
【００４６】
切換スイッチｓｕ、ｓｖ、ｓｗは、互いに連動している。そのため、例えば、Ｕ相切換スイッチｓｕが第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊を選択する場合、Ｖ相切換スイッチｓｖは、第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊、Ｗ相切換スイッチｓｗは、第１のＷ相電圧指令値ｖｗ１＊をそれぞれ選択する。同様に、例えば、Ｕ相切換スイッチｓｕが第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊を選択する場合、Ｖ相切換スイッチｓｖは、第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊、Ｗ相切換スイッチｓｗは、第２のＷ相電圧指令値ｖｗ２＊をそれぞれ選択する。これらの選択結果は、次に第１動作タイミング、或いは第２動作タイミングが到来するまで維持される。
【００４７】
電圧指令出力部１０は、さらに切換フラグ出力部１０ｓｆを有する。この切換フラグ出力部１０ｓｆは、電圧指令出力部１０による選択状態に応じて、信号である切換フラグＦＬＧ＿ＳＷを電圧指令生成部９へ出力する。この切換フラグＦＬＧ＿ＳＷは、例えば、ＴＲＵＥとＦＡＬＳＥとの間で切り換えられる。例えば、切換フラグ出力部１０ｓｆは、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊が選択された状態では切換フラグＦＬＧ＿ＳＷをＴＲＵＥとし、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊が選択された状態では切換フラグＦＬＧ＿ＳＷをＦＡＬＳＥとする。
【００４８】
電圧指令生成部９は、具体的には、記憶部９０と電圧指令演算部９１とを有する。記憶部９０には、第２の座標変換部８から第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊が入力され、電圧指令出力部１０から切換フラグＦＬＧ＿ＳＷが入力される。
【００４９】
切換フラグＦＬＧ＿ＳＷは、上記のように、第１動作周期ΔＴ１で繰り返される第１動作タイミングのそれぞれに対応してＴＲＵＥとなる。記憶部９０は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＴＲＵＥとなった場合に、第２の座標変換部８から出力される第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を記憶する。それにより、記憶部９０には、第２の座標変換部８が第１動作周期ΔＴ１毎に生成する第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊が記憶される。
【００５０】
切換フラグＦＬＧ＿ＳＷは、上記のように、第２動作周期ΔＴ２で繰り返される第２動作タイミングのそれぞれに対応してＦＡＬＳＥとなる。隣接する２つの第１動作タイミングの間には、１つ以上の第２動作タイミングが存在する。記憶部９０は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＦＡＬＳＥとなった場合に、その直前の第１動作タイミングで記憶した第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊として出力する。三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊は、静止座標上の電圧指令値のデジタル信号であり、Ｕ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊と、Ｖ相記憶電圧指令値ｖｖ１ｈ＊と、Ｗ相記憶電圧指令値ｖｗ１ｈ＊とを含む。
【００５１】
電圧指令演算部９１には、記憶部９０から三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊が出力されると共に、角周波数演算部６０から角周波数ωが出力される。電圧指令演算部９１は、第２動作タイミングのそれぞれにおいて、角周波数ωに基づき、三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊の位相を補正して、補正後の三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊を第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊として出力する。この結果、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊は、第２動作タイミングのそれぞれにおいて更新され、更新された第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊は、次の第２動作タイミングの到来まで維持される。第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊が電圧指令出力部１０に出力される。第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊は、静止座標上の電圧指令値のデジタル信号であり、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊と、第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊と、第２のＷ相電圧指令値ｖｗ２＊とを含む。
【００５２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置に採用された電流制御部７の内部構成例を示すブロック図である。この電流制御部７は、図２に示すように、減算器２０、２６と、比例ゲイン乗算器２１、２７と、積分ゲイン乗算器２２、２８と、加算器２３、２９と、遅延保持演算器２４、３０と、加算器２５、３１とを有する。
【００５３】
減算器２０は、回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊の中のｄ軸成分ｉｄ＊から、回転座標上の二相検出電流ｉｄ、ｉｑの中のｄ軸成分ｉｄを減算し、ｄ軸電流偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）を比例ゲイン乗算器２１および積分ゲイン乗算器２２へ出力する。比例ゲイン乗算器２１は、ｄ軸電流偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）に、例えば、固定値である比例ゲインｋｐを乗算して出力する。積分ゲイン乗算器２２は、ｄ軸電流偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）に積分ゲインｋｉΔＴ１を乗算して出力する。加算器２３は、積分ゲイン乗算器２２の出力と遅延保持演算器２４の出力とを加算し、遅延保持演算器２４へ出力する。遅延保持演算器２４は、第１動作周期ΔＴ１に相当する遅延時間間隔だけ入力を遅らせて、加算器２３の出力を保持する。
【００５４】
このように、積分ゲイン乗算器２２の乗算結果ｋｉΔＴ１（ｉｄ＊−ｉｄ）と遅延保持演算器２４の出力を加算器２３により加算させ、その加算結果を第１動作周期ΔＴ１に相当する遅延時間間隔だけ遅らせて、遅延保持演算器２４に新たに保持させる。このため、加算器２３は、積分ゲイン乗算器２２の出力と遅延保持演算器２４の出力とを加算し、回転座標上の二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊の中のｄ軸成分ｖｄ１＊を出力する。このｄ軸成分ｖｄ１＊は、つまりｄ軸電流偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）に対し、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉΔＴ１によりそれぞれ模擬する変化分を加えた結果は、減算器２０が出力するｄ軸電流偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）を比例積分した結果に相当する。遅延保持演算器２４は、ｄ軸成分ｖｄ１＊を保持する。
【００５５】
同様に、減算器２６は、回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊の中のｑ軸成分ｉｑ＊から、回転座標上の二相検出電流ｉｄ、ｉｑの中のｑ軸成分ｉｑを減算し、ｑ軸電流偏差（ｉｑ＊−ｉｑ）を比例ゲイン乗算器２７および積分ゲイン乗算器２８へ出力する。比例ゲイン乗算器２７は、ｑ軸電流偏差（ｉｑ＊−ｉｑ）に比例ゲインｋｐを乗算して出力する。積分ゲイン乗算器２８は、ｑ軸電流偏差（ｉｑ＊−ｉｑ）に積分ゲインｋｉΔＴ１を乗算して出力する。加算器２９は、積分ゲイン乗算器２８の出力と遅延保持演算器３０の出力とを加算し、遅延保持演算器３０へ出力する。遅延保持演算器３０は、第１動作周期ΔＴ１に相当する遅延時間間隔だけ入力を遅らせて保持する。
【００５６】
このように、積分ゲイン乗算器２８の乗算結果ｋｉΔＴ１（ｉｑ＊−ｉｑ）と遅延保持演算器３０の出力を加算器２９により加算させ、その加算結果を第１動作周期ΔＴ１に相当する遅延時間間隔だけ遅らせて、遅延保持演算器３０に新たに保持させる。このため、
加算器２９は、積分ゲイン乗算器２８の出力と遅延保持演算器３０の出力とを加算し、回転座標上の二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊の中のｑ軸成分ｖｑ１＊を出力する。このｑ軸成分ｖｑ１＊は、つまりｑ軸電流偏差（ｉｑ＊−ｉｑ）に対し、比例ゲインｋｐ、積分ゲインｋｉΔＴ１によりそれぞれ模擬する変化分を加えた結果は、減算器２６が出力するｑ軸電流偏差（ｉｑ＊−ｉｑ）を比例積分した結果に相当する。遅延保持演算器３０は、ｑ軸成分ｖｑ１＊を保持する。
【００５７】
図３は、本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置に搭載された電圧指令生成部９が備える記憶部９０の構成例を示すブロック図である。記憶部９０は、図３に示す通り、相別にサンプルホールド器４０〜４２を有する。サンプルホールド器４０〜４２は、それぞれ電圧指令出力部１０の切換フラグ出力部１０ｓｆから出力される切換フラグＦＬＧ＿ＳＷにより、制御される。
【００５８】
サンプルホールド器４０は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＴＲＵＥとなったときに、第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊をサンプルホールドし、この第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊をＵ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊として記憶保持する。このサンプルホールド器４０は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＦＡＬＳＥとなったときに、記憶保持しているＵ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊を出力する。
【００５９】
同様に、サンプルホールド器４１は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＴＲＵＥとなったときに、第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊をサンプルホールドし、この第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊をＶ相記憶電圧指令値ｖｖ１ｈ＊として記憶保持する。このサンプルホールド器４１は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＦＡＬＳＥとなったときに、記憶保持しているＶ相記憶電圧指令値ｖｖ１ｈ＊を出力する。
【００６０】
同様に、サンプルホールド器４２は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＴＲＵＥとなったときに、第１のＷ相電圧指令値ｖｗ１＊をサンプルホールドし、この第１のＷ相電圧指令値ｖｗ１＊を、Ｗ相記憶電圧指令値ｖｗ１ｈ＊として記憶保持する。このサンプルホールド器４２は、切換フラグＦＬＧ＿ＳＷがＦＡＬＳＥとなったときに、記憶保持しているＷ相記憶電圧指令値ｖｗ１ｈ＊を出力する。
【００６１】
電圧指令演算部９１の動作を説明する前に、位相補正の原理について説明する。図４は、電圧指令演算部９１で実行される位相補正の原理説明図であり、角周波数ωで回転する状態ｘをプロットしている。ここでは、便宜上、静止座標として、三相座標の代わりに周知の三相／二相変換によって得られる静止二軸座標（α−β軸）を使用し、この静止二相座標上に状態ｘをプロットしている。ここでの角周波数ωは、角周波数演算部６０が出力する角周波数ωであってもよいが、その角周波数ωとは異なっていてもよい。また、微少時間ΔＴも、後述する基準動作周期ΔＴとは異なっていてもよい。
【００６２】
ある時刻における状態ｘのα軸成分をｘα（ｎ）、β軸成分をｘβ（ｎ）とする。また、ある時刻から微小時間ΔＴだけ経過したときの状態ｘのα軸成分をｘα（ｎ＋１）、β軸成分をｘβ（ｎ＋１）とする。状態ｘは、角周波数ωで回転しているので、ｘα（ｎ）、ｘβ（ｎ）と、ｘα（ｎ＋１）、ｘβ（ｎ＋１）との間には、次の（１）式の関係が成り立つ。
【００６３】
【数１】
2019171438.tif 000003
【００６４】
ωΔＴも微小であるとすれば、次の（２）、（３）式の近似が成り立つ。
ｃｏｓ（ωΔＴ）  ≒  １                        ・・・（２）
ｓｉｎ（ωΔＴ）  ≒  ωΔＴ                    ・・・（３）
（１）式に（２）、（３）式を代入すると、次の（４）式を得る。
【００６５】
【数２】
2019171438.tif 000004
【００６６】
（４）式は、角周波数ωで回転する状態ｘが微小時間ΔＴ経過した時の変化を静止二軸座標（α−β軸）で表現したものに相当する。（１）式および（４）式に基づき、静止三相座標上の状態ｘは、次の（５）式のように表現できる。
【００６７】
【数３】
2019171438.tif 000005
【００６８】
ここで、ｘｕ（ｎ）＋ｘｖ（ｎ）＋ｘｗ（ｎ）＝０の関係を勘案すれば、（５）式は、次の（６）式のように変形できる。
【００６９】
【数４】
2019171438.tif 000006
【００７０】
以上のように、（５）式または（６）式を用いれば、角周波数ωで回転する静止三相座標上の状態ｘ（ｎ）に基づいて、微小時間ΔＴ経過した時のｘ（ｎ＋１）を得ることができる。
【００７１】
（５）式よりも（６）式の方が、角周波数ωが与えられたときの演算量が少ない。このことから、本実施の形態１では、電圧指令演算部９１は、（６）式を用いて、記憶部９０が出力する静止座標上の三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊の位相をそれぞれ補正し、補正後の三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊を静止座標上の第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊として出力する。
【００７２】
なお、本実施の形態１では（４）式による近似を用いたが、近似式としての（４）式を用いずに、位相補正の演算式である（５）式を実行しても良い。同様に、（２）式の近似式を、マクローリン展開を利用した、例えば近似式『ｃｏｓ（ωΔＴ）≒１−（ωΔＴ）2÷２』に差し替えて、位相補正の演算式を導出するようにしても良い。
【００７３】
図５は、本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置に搭載された電圧指令生成部９が備える電圧指令演算部９１の構成例を示すブロック図である。図５に示すように、電圧指令演算部９１は、比例ゲイン乗算器７０と、乗算器７１、７２、７３と、減算器７４、７７、７８と、加算器７５、７６、７９とを有している。
【００７４】
図５において、比例ゲイン乗算器７０は、角周波数演算部６０から出力される角周波数ωを、例えば、比例ゲインとして予め定められた固定値の（ΔＴ／（３）1/2）と乗算し、その乗算結果（ωΔＴ／（３）1/2）を出力する。乗算器７１は、静止座標上のＵ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊に、比例ゲイン乗算器７０が出力する乗算結果（ωΔＴ／（３）1/2）を乗算し、その乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝を出力する。乗算器７２は、静止座標上のＶ相記憶電圧指令値ｖｖ１ｈ＊に、比例ゲイン乗算器７０が出力する乗算結果（ωΔＴ／（３）1/2）を乗算し、その乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝を出力する。乗算器７３は、静止座標上のＷ相記憶電圧指令値ｖｗ１ｈ＊に、比例ゲイン乗算器７０が出力する乗算結果（ωΔＴ／（３）1/2）を乗算し、その乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝を出力する。
【００７５】
減算器７４は、静止座標上のＵ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊から、乗算器７２が出力する乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝を減算し、その減算結果｛ｖｕ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝を出力する。加算器７５は、減算器７４が出力する減算結果｛ｖｕ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝に、乗算器７３が出力する乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝を加算し、その加算結果［｛ｖｕ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝＋｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝］を出力する。
【００７６】
静止座標上のＵ、Ｖ、Ｗ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊を（６）式で表される状態ｘ（ｎ）と想定した場合、加算器７５の出力［｛ｖｕ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝＋｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝］は、（６）式の右辺一行目に相当する内容であり、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊となる。
【００７７】
同様に、加算器７６は、静止座標上のＶ相記憶電圧指令値ｖｖ１ｈ＊に、乗算器７１が出力する乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝を加算し、その加算結果｛ｖｖ１ｈ＊＋（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝を出力する。減算器７７は、加算器７６が出力する加算結果｛ｖｖ１ｈ＊＋（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝から、乗算器７３が出力する乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝を減算し、その減算結果［｛ｖｖ１ｈ＊＋（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝−｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝］を出力する。
【００７８】
静止座標上のＵ、Ｖ、Ｗ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊を（６）式で表される状態ｘ（ｎ）と想定した場合、減算器７７の出力［｛ｖｖ１ｈ＊＋（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝−｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｗ１ｈ＊｝］は、（６）式の右辺二行目に相当する内容、即ち、静止座標上の第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊である。
【００７９】
同様に、減算器７８は、静止座標上のＷ相記憶電圧指令値ｖｗ１ｈ＊から、乗算器７１が出力する乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝を減算し、その減算結果｛ｖｗ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝を出力する。加算器７９は、減算器７８が出力する減算結果｛ｖｗ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝に、乗算器７２が出力する乗算結果｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝を加算し、その加算結果［｛ｖｗ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝＋｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝］を出力する。
【００８０】
なお、静止座標上の第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の和が零である関係を用いて、静止座標上の第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊のうちの何れか２相から残り１相を算出してもよい。
【００８１】
静止座標上のＵ、Ｖ、Ｗ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊を（６）式で表される状態ｘ（ｎ）と想定した場合、加算器７９の出力［｛ｖｗ１ｈ＊−（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｕ１ｈ＊｝＋｛（ωΔＴ／（３）1/2）ｖｖ１ｈ＊｝］は、（６）式の右辺三行目に相当する内容、即ち、静止座標上の第２のＷ相電圧指令値ｖｗ２＊である。
【００８２】
電圧指令出力部１０が、静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊として、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択する場合、電圧指令演算部９１の演算結果は、どこにも反映されない。そのため、電圧指令出力部１０が第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択する場合、電圧指令演算部９１での演算の実行は、省略させることができる。
【００８３】
同様に、電圧指令出力部１０が、静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊として第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択する場合、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、及び第２の座標変換部８の各演算結果は、どこにも反映されない。そのため、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、及び第２の座標変換部８での各演算の実行を省略させることができる。
【００８４】
図６は、本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置における各部の動作例を表すタイムチャートの一例を示す図である。このタイムチャートは、第２動作周期ΔＴ２を第１動作周期ΔＴ１の１／２倍に設定した場合のタイムチャートである。ここでは、第１動作周期ΔＴ１および第２動作周期ΔＴ２は、動作の基準タイミングとなる基準動作周期ΔＴから生成され、第２動作周期ΔＴ２は、基準動作周期ΔＴに設定されていると想定する。その想定により、第１動作周期ΔＴ１が経過する毎に第１動作タイミングが到来する間に、２回、第２動作タイミングが到来する。２回の第２動作タイミングのうちの一つは第１動作タイミングと同じタイミングで到来する。
【００８５】
図６では、０、ΔＴ、２ΔＴ、・・・、７ΔＴのように、（ａ）行に基準動作周期ΔＴを単位に時刻［秒］を示している。（ｂ）〜（ｊ）行には、交流回転機の制御装置を構成する各部として、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、角周波数演算部６０、記憶部９０、電圧指令演算部９１、及び電圧指令出力部１０の各時刻での動作状態を示している。
【００８６】
（ｂ）〜（ｇ）、及び（ｉ）に表記の「実行」は、それぞれ、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、角周波数演算部６０、及び電圧指令演算部９１が処理を実行することを表している。空欄は、処理を実行しないことを表している。（ｈ）行の記憶部９０で表記の「記憶」及び「保持」は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の記憶、及び記憶した第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の保持・出力を記憶部９０がそれぞれ行うことを表している。（ｊ）行の電圧指令出力部１０で表記の「第１の電圧指令値」及び「第２の電圧指令値」は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の選択・出力、及び第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の選択・出力を電圧指令出力部１０がそれぞれ行うことを表している。
【００８７】
上記のように、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、及び第２の座標変換部８は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の生成にのみに係わる構成要素である。角周波数演算部６０、記憶部９０、及び電圧指令演算部９１は、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の生成にのみに係わる構成要素である。しかし、記憶部９０は、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の生成のために、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を記憶させる必要がある。また、角周波数演算部６０は、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の生成のために、第１動作周期ΔＴ１が経過する毎に処理を実行させる必要がある。
【００８８】
このようなことから、本実施の形態１では、図６に示すように、第１動作タイミングが到来した場合、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０にそれぞれ処理を実行させ、記憶部９０に第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を記憶させる。電圧指令出力部１０には第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択させ、電圧指令演算部９１には処理を実行させない。一方、第２動作タイミングのみが到来した場合、図６に示すように、記憶部９０が保持する第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を用いた処理を電圧指令演算部９１に実行させ、電圧指令出力部１０には第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択させる。位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０の何れにも処理は実行させない。図６では、時刻８ΔＴ以降の時刻は、省略されている。時刻８ΔＴ以降では、時刻０から時刻７ΔＴに示す動作が繰り返し行なわれる。
【００８９】
このようにして、本実施の形態１では、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０を含む第１のグループと、電圧指令演算部９１を含む第２のグループとに処理内容を分けている。この２つのグループは、第１動作タイミング、及び第２動作タイミングのうちの少なくとも一方の到来により、択一的に処理を実行させる。この結果、図６に示す例では、電圧指令出力部１０から出力される静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊は、第２動作周期ΔＴ２間隔で更新される。
【００９０】
第１動作周期ΔＴ１間隔で静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を更新する場合、第１更新周期ΔＴ１の電流脈動を生じるため、（１／ΔＴ１）Ｈｚのノイズが発生する。それに対し、第２動作周期ΔＴ２間隔で静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を更新する場合、第２更新周期ΔＴ２の電流脈動を生じるためノイズの周波数は（１／ΔＴ２）Ｈｚとなる。ΔＴ１＞ΔＴ２であるから（１／ΔＴ１）＜（１／ΔＴ２）である。従って、第２のグループの処理を追加することで、ノイズによる騒音・振動の成分は、より高い周波数に移動させることができる。音は、周波数成分が高くなるほど人間の耳では聞き取りにくい傾向があるため、ノイズが人に与える不快感は、より軽減されることとなる。
【００９１】
第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成するための演算は、角周波数演算部６０、及び電圧指令演算部９１が実行する。角周波数ωを算出するために角周波数演算部６０が実行する演算は、減算器６２による１回の減算、及び比例ゲイン乗算器６３による１回の乗算である。第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成するための電圧指令演算部９１が実行する演算は、比例ゲイン乗算器７０、乗算器７１、７２、７３による合計４回の乗算、及び減算器７４、７７、７８、加算器７５、７６、７９による合計６回の加減算である。この総演算量は、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、及び第２の座標変換部８での総演算量より非常に少ない。従って、単位時間当たりの演算量を抑制しつつ、ノイズが人に与える不快感を軽減することができる。
【００９２】
上記のように、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、電圧指令生成部９、角周波数演算部６０、及び電圧指令出力部１０は、例えば、マイクロコンピュータであるデジタル回路で実現されている。単位時間当たりの演算量を抑制することにより、マイクロコンピュータに要求される性能レベルは、低くなる。そのため、単位時間当たりの演算量の抑制により、交流回転機の制御装置の製造コストもより抑えることができる。
【００９３】
なお、図６に示す例では、電圧指令出力部１０は、隣接する第１動作タイミング間の中間で第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊として選択する。しかし、隣接する第１動作タイミング間で第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択させるタイミングは、中間でなくともよい。つまり、例えば、第１動作タイミングが到来した後、ΔＴ１／１０、２ΔＴ１／５、３ΔＴ１／５等の期間が経過した後、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択するようにしてもよい。第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択する数は、２以上であってもよい。このように、隣接する第１動作タイミング間で第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２を選択させるタイミング、そのタイミングの数は、特に限定されない。
【００９４】
図７は、本発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置を図６のタイムチャートに従って動作させた場合に生成される、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊、及び静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の一例を示す図である。この図７の例では、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊の単調増加をする区間を抜粋する形で示している。
【００９５】
静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊は、第１動作タイミングが到来する度に更新される。それにより、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊は、図７に示すように、時刻０、２ΔＴ、４ΔＴ、６ΔＴ・・・において更新されている。一方、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、第２動作タイミングのみが到来する度に更新される。それにより、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、図７に示すように、時刻ΔＴ、３ΔＴ、５ΔＴ、７ΔＴ・・・において更新されている。時刻０、２ΔＴ、４ΔＴ、６ΔＴ・・・では更新されないことから、次に更新されるまで第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は変化しない。第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、Ｕ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊の位相を補正して得られることから、そのＵ相記憶電圧指令値ｖｕ１＊とは異なっている。より具体的には、図７では、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、Ｕ相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊より大きい値となっている。
【００９６】
電圧指令出力部１０は、時刻０、２ΔＴ、４ΔＴ、６ΔＴ・・・では、Ｕ相記憶電圧指令値ｖｕ１＊を選択し、時刻ΔＴ、３ΔＴ、５ΔＴ、７ΔＴ・・・では、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊を選択する。それにより、電圧指令出力部１０から出力される静止座標上のＵ相電圧指令値ｖｕ＊は、第２動作タイミングが到来する度に、つまり、時刻０、ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、４ΔＴ、５ΔＴ、６ΔＴ・・・で更新される電圧指令値となる。この結果、静止座標上のＵ相電圧指令値ｖｕ＊は、第１動作タイミングで更新される場合と比較して、より短い周期、つまり、より高い周波数で更新され、より滑らかな信号として電圧印加部１に入力される。
【００９７】
なお、図７では、第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊と第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊のみを示したが、それ以外の第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊、Ｗ相電圧指令値、ｖｗ１＊と、第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊、Ｗ相電圧指令値ｖｗ２＊との関係も同じである。そのため、静止座標上のＶ相電圧指令値ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値ｖｗ＊も、第１動作タイミングで更新される場合と比較して、より短い周期、つまり、より高い周波数で更新され、より滑らかな信号として電圧印加部１に入力される。
【００９８】
本実施の形態１では、上記のように、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の位相を補正して、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成するようにしている。これは、以下の理由からである。
【００９９】
抵抗Ｒａ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、磁束φを用いて、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑの関係は、（７）式で与えられる。
【０１００】
【数５】
2019171438.tif 000007
【０１０１】
角周波数ωが微小な領域では、ｄ軸電圧Ｖｄは、ｄ軸電流Ｉｄに略比例し、ｑ軸電圧Ｖｑは、ｑ軸電流Ｉｑに略比例する。静止座標上で考えると、三相電流と三相電圧の位相は、略一致する。この関係を利用し、静止座標上の第１の電圧指令値に、検出電流の変化量に比例ゲインを乗算したものを加算して、第２の電圧指令値を生成する従来技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。ここでは、この従来技術と対比する形で説明を行う。
【０１０２】
角周波数ωが大きくなると、電機子反作用および誘起電圧の影響が大きくなるため、電流の位相と電圧の位相のズレも大きくなる。例えば、説明を簡単にするため、ｄ軸電流が零を想定した場合には、電圧方程式は、以下の（８）式で表すことができる。
【０１０３】
【数６】
2019171438.tif 000008
【０１０４】
電流の位相は、ｑ軸方向を向いているのに対して、電圧の位相は、ｑ軸方向から進んだ方向となっている。一例として、図８に、定常状態で位相が１０ｄｅｇずれた三相電流と三相電圧の波形を示している。図８において、上段が静止座標上の三相電流、下段が静止座標上の三相電圧である。図８は、この角周波数が変化しない定常状態において、例えば、下段の電圧指令値を与えれば、上段の電流が得られることを示している。
【０１０５】
検出電流をフィードバックして電圧指令値を生成する場合、実際には、制御応答の時定数に応じたズレが発生する。つまり、想定した電圧指令値と、実際に生成される電圧指令値とが一致せず、それらの間にズレが発生する。しかし、ここでは、説明を簡単にするため、ズレの発生は無視する。
【０１０６】
図８において、タイミングａで静止座標上の第１の電圧指令値を生成し、タイミングｂで静止座標上の第２の電圧指令値を生成する場合を考える。この場合、タイミングａにおいて、期待の電圧指令値を与えれば、タイミングｂに移行したときには、Ｕ相電流は増加し、Ｖ相電流は増加し、Ｗ相電流は減少する。タイミングｂの静止座標上の第２の電圧指令値は、静止座標上の検出電流の変化量に比例ゲインを乗算した結果を、タイミングａの静止座標上の第１の電圧指令値に加算して得ることができる。
【０１０７】
タイミングａからタイミングｂへの移行時、静止座標上の検出電流の変化量は、Ｕ相が正、Ｖ相が正、Ｗ相が負となっている。このため、タイミングａに対してタイミングｂの静止座標上の電圧指令値は、Ｕ相が増加し、Ｖ相が増加し、Ｗ相が減少したものとなる。しかしながら、図８の下段に示すように、タイミングａに対してタイミングｂの静止座標上の本来得るべき電圧指令値は、Ｕ相が減少し、Ｖ相が増加し、Ｗ相が減少したものである。そのため、電流と電圧との位相のズレが大きくなる高回転域の従来技術では、不要な電流変動を招くことになる。高回転域でも不要な電流変動を抑制するためには、その抑制のための仕組みが必要となり、実際に必要な演算量は、増大する。不要な電流変動は、交流回転機２にノイズを発生させる原因となる。
【０１０８】
それに対して、本実施の形態１では、第２の三相電圧指令値は、検出電流を使用せずに生成される。このため、電流と電圧との間の角周波数に応じて変化する位相差を考慮する必要は無い。また、第１の三相電圧指令値は、基本的に周期的に変化する値である。このことから、上記のように、第１の三相電圧指令値が生成されたタイミングとは異なるタイミングでの第２の三相電圧指令値は、比較的に少ない演算量で適切に生成することができる。これらのことから、上記従来技術と比較し、単位時間当たりの演算量を抑制しつつ、適切な第２の三相電圧指令値を生成できることとなる。
【０１０９】
なお、本実施の形態１は、状況により、上記従来技術、或いは他の従来技術と組み合わせることもできる。例えば、図６において、時刻２ΔＴ、６ΔＴ…のタイミングで検出電流を用いて第２の三相電圧指令値を生成するようにした場合、検出電流によるフィードバックを２ΔＴ毎に実施することになる。それにより、応答性の低下を抑制した上で、演算量の増加を抑制しつつ、ノイズによる不快感を軽減できるようになる。
【０１１０】
実施の形態２．
本実施の形態２では、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成する仕組みが、上記実施の形態１から異なっている。それにより、ここでは、その仕組みにのみ着目する形で説明を行う。上記実施の形態１と同じ、或いは基本的に同じ構成要素には、同一の符号を用いる。
【０１１１】
図９は、本実施の形態２に係る電圧指令演算部９１ａの構成例を示すブロック図である。始めに、図９を参照し、本実施の形態２に係る電圧指令演算部９１ａについて、具体的に説明する。
【０１１２】
本実施の形態２に係る電圧指令演算部９１ａは、図９に示すように、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、第３時刻の電圧指令演算部９１３、及び第２の電圧指令選択部９１４を備えている。電圧指令演算部９１ａも、上記実施の形態１の電圧指令演算部９１と同様に、例えば、マイクロコンピュータ上で実現されている。
【０１１３】
第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３には、それぞれ記憶部９０から三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊が入力されると共に、角周波数演算部６０から出力される角周波数ωが入力される。第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３は、上記実施の形態１と同様に、角周波数ωを基に三相記憶電圧指令値ｖｕ１ｈ＊、ｖｖ１ｈ＊、ｖｗ１ｈ＊の位相を補正し、それぞれ第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊、第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊、第３時刻の第２の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊を生成する。生成されたこれらの第２の電圧指令値は、全て静止座標上の第３の電圧指令値に相当し、第２の電圧指令選択部９１４に出力される。
【０１１４】
ここで、第１時刻、第２時刻、及び第３時刻について説明する。電圧指令演算部９１ａは、上記実施の形態１と同様に、第２動作タイミングの到来により動作する。本実施の形態２では、第２動作周期ΔＴ２は、第１動作周期ΔＴ１の１／４倍の周期に設定している。それにより、２つの隣接する第１動作タイミングの間には、３つの第２動作タイミングが存在するようになっている。
【０１１５】
第２動作周期ΔＴ２を第１動作周期ΔＴ１の１／４倍の周期に設定することにより、２つの隣接する第１動作タイミングの間に存在する３つの第２動作タイミングは、その２つの隣接する第１動作タイミングの間、つまり、第１動作周期ΔＴ１の間を４等分にする。それにより、第１時刻は、前に位置する第１動作タイミングから、第２動作周期ΔＴ２経過した時刻となっている。同様に、第２時刻は、前に位置する第１動作タイミングから、第２動作周期ΔＴ２の２倍である２ΔＴ２経過した時刻、第３時刻は、前に位置する第１動作タイミングから、第２動作周期ΔＴ２の３倍である３ΔＴ２経過した時刻、となっている。第１時刻、第２時刻、及び第３時刻は、全て第２動作タイミングである。
【０１１６】
第１時刻では、第１時刻の電圧指令演算部９１１のみが動作し、第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊が生成され、出力される。第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊は、デジタル信号であり、第１時刻のＵ相電圧指令値ｖｕ２１＊と、第１時刻のＶ相電圧指令値ｖｖ２１＊と、第１時刻のＷ相電圧指令値ｖｗ２１＊とを含む。
【０１１７】
第２時刻では、第２時刻の電圧指令演算部９１２のみが動作し、第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊が生成され、出力される。第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊も、デジタル信号であり、第２時刻のＵ相電圧指令値ｖｕ２２＊と、第２時刻のＶ相電圧指令値ｖｖ２２＊と、第２時刻のＷ相電圧指令値ｖｗ２２＊とを含む。
【０１１８】
第３時刻では、第３時刻の電圧指令演算部９１３のみが動作し、第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊が生成され、出力される。第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊も、デジタル信号であり、第３時刻のＵ相電圧指令値ｖｕ２３＊と、第３時刻のＶ相電圧指令値ｖｖ２３＊と、第３時刻のＷ相電圧指令値ｖｗ２３＊とを含む。
【０１１９】
角周波数ωを出力する角周波数演算部６０は、上記実施の形態１と同様に、第１動作タイミングの到来により動作する。それにより、第１時刻、第２時刻、及び第３時刻において、角周波数ωは、同じ値である。
【０１２０】
第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３は、共に、（６）式を用いて演算する。このため、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３の構成は、上記実施の形態１における電圧指令演算部９１と基本的に同じである。このことから、詳細な説明は、省略する。しかし、第１〜第３時刻は、異なる第２動作タイミングであることから、乗算に用いる比例ゲインは、異なっている。つまり（６）式の微小時間ΔＴは、第１時刻では第２動作周期ΔＴ２、第２時刻では第２動作周期ΔＴ２の２倍、第３時刻では第２動作周期ΔＴ２の３倍である。
【０１２１】
なお、上記実施の形態１と同様に、本実施の形態２でも、（４）式による近似を用いたが、近似式としての（４）式を用いずに、位相補正の演算式である（５）式を実行しても良い。また、（２）式の近似式を、マクローリン展開を利用した、例えば、近似式『ｃｏｓ（ωΔＴ）≒１−（ωΔＴ）2÷２』に差し替えて、位相補正の演算式を導出するようにしても良い。
【０１２２】
第２の電圧指令選択部９１４は、第１時刻では、第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊を選択し、選択した第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊を、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊として出力する。同様に、第２の電圧指令選択部９１４は、第２時刻では、第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊を選択し、選択した第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊を、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊として出力する。同様に、第２の電圧指令選択部９１４は、第３時刻では、第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊を選択し、選択した第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊を、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊として出力する。
【０１２３】
図１０は、本発明の実施の形態２に係る交流回転機の制御装置における各部の動作例を表すタイムチャートの一例を示す図である。このタイムチャートは、上記のように、第２動作周期ΔＴ２を第１動作周期ΔＴ１の１／４倍に設定した場合のタイムチャートである。ここでは、第１動作周期ΔＴ１および第２動作周期ΔＴ２は、動作の基準タイミングとなる基準動作周期ΔＴから生成され、第２動作周期ΔＴ２は、基準動作周期ΔＴに設定されていると想定する。その想定により、第１動作周期ΔＴ１が経過する毎に第１動作タイミングが到来する間に、第２動作タイミングが４回到来する。４回の第２動作タイミングのうちの一つは、第１動作タイミングと同じタイミングで到来する。
【０１２４】
図１０では、０、ΔＴ、２ΔＴ、・・・、９ΔＴのように、（ａ）行に基準動作周期ΔＴを単位に時刻［秒］を示している。（ｂ）〜（ｍ）行には、交流回転機の制御装置を構成する各部として、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、角周波数演算部６０、記憶部９０、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、第３時刻の電圧指令演算部９１３、第２の電圧指令選択部９１４、及び電圧指令出力部１０の各時刻での動作状態を示している。
【０１２５】
（ｂ）〜（ｇ）、及び（ｉ）〜（ｋ）行に表記の「実行」は、それぞれ、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、角周波数演算部６０、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３が処理を実行することを表している。空欄は、処理を実行しないことを表している。（ｈ）行の記憶部９０で表記の「記憶」及び「保持」は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の記憶、及び記憶した第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の保持・出力を記憶部９０がそれぞれ行うことを表している。（ｌ）行の第２の電圧指令選択部９１４で表記の「第１時刻の電圧指令値」「第２時刻の電圧指令値」「第３時刻の電圧指令値」は、それぞれ、第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊、第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊、第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊を、第２の電圧指令選択部９１４が選択することを表している。（ｍ）行の電圧指令出力部１０で表記の「第１の電圧指令値」及び「第２の電圧指令値」は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の選択・出力、及び第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の選択・出力を電圧指令出力部１０がそれぞれ行うことを表している。
【０１２６】
本実施の形態２でも、図１０に示すように、第１動作タイミングが到来した場合、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０にそれぞれ処理を実行させ、記憶部９０に第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を記憶させる。電圧指令出力部１０には、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択させ、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３には処理を実行させない。
【０１２７】
一方、第２動作タイミングのみが到来した場合、図１０に示すように、記憶部９０が保持する第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を用いた処理を第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３に順次、実行させる。位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０の何れにも、処理は、実行させない。それにより、本実施の形態２では、電圧指令出力部１０に選択させる第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の生成に要する演算量をより抑えている。なお、図１０では、時刻１０ΔＴ以降の時刻は、省略されている。時刻１０ΔＴ以降では、時刻２ΔＴ２から時刻９ΔＴに示す動作が繰り返し行なわれる。
【０１２８】
上記実施の形態１と同じ時間間隔で、静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を更新する場合、本実施の形態２では、第１動作周期ΔＴ１を上記実施の形態１の２倍とすることができる。このため、本実施の形態２では、上記実施の形態１と比較して、単位時間当たりの演算量を、より抑制することができる。
【０１２９】
図１１は、本発明の実施の形態２に係る交流回転機の制御装置を図１０のタイムチャートに従って動作させた場合に生成される、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊、及び静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の一例を示す図である。この図１１の例でも、先の図７と同様に、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊の単調増加をする区間を抜粋する形で示している。
【０１３０】
静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊は、第１動作タイミングが到来する度に更新される。それにより、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊は、図１１に示すように、時刻０、４ΔＴ、８ΔＴ・・・において更新されている。一方、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、第２動作タイミングのみが到来する度に更新される。それにより、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、図１１に示すように、時刻ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、５ΔＴ、６ΔＴ、７ΔＴ、９ΔＴ・・・において更新されている。より具体的には、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、時刻ΔＴ、５ΔＴ、９ΔＴでは第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊の生成により更新され、時刻２ΔＴ、６ΔＴでは第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊の生成により更新され、時刻３ΔＴ、７ΔＴでは第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊の生成により更新される。時刻０、４ΔＴ、８ΔＴ・・・では更新されないことから、次に更新されるまで第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は変化せず、第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊が維持される。
【０１３１】
第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊、ｖｖ２１＊、ｖｗ２１＊、第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊、ｖｖ２２＊、ｖｗ２２＊、第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、ｖｖ２３＊、ｖｗ２３＊は、互いに異なる比例ゲインを用いて生成されることから、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、時刻によって異なる値となっている。図１１では、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の大小関係は、第１時刻の電圧指令値ｖｕ２１＊＜第２時刻の電圧指令値ｖｕ２２＊＜第３時刻の電圧指令値ｖｕ２３＊、となっている。
【０１３２】
電圧指令出力部１０は、時刻０、４ΔＴ、８ΔＴ・・・では、Ｕ相記憶電圧指令値ｖｕ１＊を選択し、時刻ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、５ΔＴ、６ΔＴ、７ΔＴ、９ΔＴ・・・では、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊を選択する。それにより、電圧指令出力部１０から出力される静止座標上のＵ相電圧指令値ｖｕ＊は、第２動作タイミングが到来する度に、つまり、時刻０、ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、４ΔＴ、５ΔＴ、６ΔＴ、７ΔＴ、８ΔＴ、９ΔＴ・・・で更新される電圧指令値となる。この結果、静止座標上のＵ相電圧指令値ｖｕ＊は、第１動作タイミングでのみ更新される場合と比較して、より短い周期、つまり、より高い周波数で更新され、より滑らかな信号として電圧印加部１に入力される。
【０１３３】
なお、図１１では、第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊と第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊のみを示したが、それ以外の第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊、Ｗ相電圧指令値、ｖｗ１＊と、第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊、Ｗ相電圧指令値ｖｗ２＊との関係も同じである。そのため、静止座標上のＶ相電圧指令値ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値ｖｗ＊も、第１動作タイミングでのみ更新される場合と比較して、より短い周期、つまり、より高い周波数で更新され、より滑らかな信号として電圧印加部１に入力される。
【０１３４】
本実施の形態２では、図１０に示すように、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３は択一的に動作させている。このことから、後段に第２の電圧指令選択部９１４を配置しなくとも良い。つまり、第２の電圧指令選択部９１４は、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３の各動作を制御するものであっても良い。また、後段に第２の電圧指令選択部９１４を配置した場合、第２の電圧指令選択部９１４は、第１時刻の電圧指令演算部９１１、第２時刻の電圧指令演算部９１２、及び第３時刻の電圧指令演算部９１３を同時に動作させても良い。これは、第２動作タイミングの到来により、第２の電圧指令選択部９１４による選択対象を異ならせれば良いからである。
【０１３５】
実施の形態３．
本実施の形態３では、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成する仕組みが、上記実施の形態１および上記実施の形態２とは異なっている。それにより、ここでは、その仕組みにのみ着目する形で説明を行う。上記実施の形態１と同じ、或いは基本的に同じ構成要素には、同一の符号を用いる。
【０１３６】
図１２は、本発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置の全体構成例を示すブロック図である。本実施の形態３では、図１２に示すように、電圧指令生成部９、及び電圧指令出力部１０が上記実施の形態１から異なっている。このことから、ここでは、電圧指令生成部９、及び電圧指令出力部１０に着目する。
【０１３７】
上記実施の形態１および上記実施の形態２では、角周波数演算部６０が出力する角周波数ωを用いた第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の生成は、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊の位相を補正することで行われていた。これに対し、本実施の形態３では、位相を補正する対象として、電圧指令出力部１０が出力する三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を用いている。そのため、電圧指令生成部９は、電圧指令出力部１０が出力する三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊が更新される毎に、更新後の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を保持するようになっている。電圧指令生成部９が無条件で更新後の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を保持することから、電圧指令出力部１０は、切換フラグ出力部１０ｓｆを備えていない。
【０１３８】
一方、電圧指令生成部９は、電圧指令出力部１０が出力する三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊の保持用として、記憶部９０の代わりに、電圧指令値遅延保持演算部９２、９３、９４を備えている。電圧指令値遅延保持演算部９２、９３、９４は、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を相別に保持させるのに用いられる。具体的には、電圧指令値遅延保持演算部９２は、電圧指令値ｖｕ＊の保持に用いられ、電圧指令値遅延保持演算部９３は、電圧指令値ｖｖ＊の保持に用いられ、電圧指令値遅延保持演算部９４は、電圧指令値ｖｗ＊の保持に用いられる。
【０１３９】
電圧指令値遅延保持演算部９２、９３、９４は、例えば、入力したデータを第２動作周期ΔＴ２に相当する遅延時間間隔だけ遅らせて保持するか、或いは、入力したデータを保持した後、その遅延時間間隔だけ遅らせて出力に反映させるメモリである。それにより、電圧指令値遅延保持演算部９２、９３、９４によって出力される三相電圧指令値ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊は、第２動作タイミングの到来により変更される。このため、第２動作タイミングの到来時に電圧指令演算部９１に電圧指令値遅延保持演算部９２、９３、９４から出力される三相電圧指令値ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊は、直前の第２動作タイミングが到来した時に電圧指令出力部１０から出力された三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊となる。
【０１４０】
電圧指令演算部９１は、上記実施の形態１と同様に、第２動作タイミングのみが到来する場合に、電圧指令値遅延保持演算部９２、９３、９４から出力される三相電圧指令値ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊、及び角周波数演算部６０が出力する角周波数ωを用いて、三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成する。このため、構成は、上記実施の形態１と同じとなっている。
【０１４１】
図１３は、本発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置における各部の動作例を表すタイムチャートの一例を示す図である。このタイムチャートは、第２動作周期ΔＴ２を第１動作周期ΔＴ１の１／５倍に設定した場合のタイムチャートである。ここでも、第１動作周期ΔＴ１および第２動作周期ΔＴ２は、動作の基準タイミングとなる基準動作周期ΔＴから生成され、第２動作周期ΔＴ２は、基準動作周期ΔＴに設定されていると想定する。その想定により、第１動作周期ΔＴ１が経過する毎に第１動作タイミングが到来する間に、第２動作タイミングが５回到来する。５回の第２動作タイミングのうちの一つは、第１動作タイミングと同じタイミングで到来する。
【０１４２】
図１３では、０、ΔＴ、２ΔＴ、・・・、１１ΔＴのように、（ａ）行に基準動作周期ΔＴを単位に時刻［秒］を示している。（ｂ）〜（ｊ）行には、交流回転機の制御装置を構成する各部として、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、角周波数演算部６０、電圧指令値遅延保持演算部９２〜９４、電圧指令演算部９１、及び電圧指令出力部１０の各時刻での動作状態を示している。
【０１４３】
（ｈ）行の電圧指令値遅延保持演算部９２〜９４で表記の「遅延保持」は、三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊の保持、及び第２動作周期ΔＴ２に相当する遅延時間間隔だけ遅らせての保持した三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊の三相電圧指令値ｖｕｈ＊、ｖｖｈ＊、ｖｗｈ＊としての出力を行うことを表している。（ｊ）行の電圧指令出力部１０は、第１動作タイミングの到来時には、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択して出力し、第２動作タイミングのみの到来時には、第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を選択して出力する。
【０１４４】
本実施の形態３でも、図１３に示すように、第１動作タイミングが到来した場合、位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０にそれぞれ処理を実行させる。電圧指令出力部１０には、第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を選択させ、電圧指令演算部９１には、処理を実行させない。
【０１４５】
一方、第２動作タイミングのみが到来した場合、図１０に示すように、電圧指令値遅延保持演算部９２〜９４が出力する第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を用いた処理を実行させる。位置検出部３、電流検出部４、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、及び角周波数演算部６０の何れにも、処理は、実行させない。それにより、本実施の形態３でも、上記実施の形態２と同様に、電圧指令出力部１０に選択させる第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊の生成に要する演算量をより抑えている。なお、図１３では、時刻１２ΔＴ以降の時刻は、省略されている。時刻１２ΔＴ以降では、例えば、時刻７ΔＴ２から時刻１１ΔＴに示す動作が繰り返し行なわれる。
【０１４６】
上記実施の形態１と同じ時間間隔で静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊を更新する場合、本実施の形態３では、第１動作周期ΔＴ１を上記実施の形態１の２．５倍とすることができる。このため、本実施の形態３では、上記実施の形態１と比較して、単位時間当たりの演算量をより抑制することができる。
【０１４７】
図１４は、本発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置を図１３のタイムチャートに従って動作させた場合に生成される、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊、及び静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊の一例を示す図である。この図１４の例でも、先の図７、図１１と同様に、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊の単調増加をする区間を抜粋する形で示している。
【０１４８】
静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊は、第１動作タイミングが到来する度に更新される。それにより、静止座標上の第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊は、図１４に示すように、時刻０、５ΔＴ、１０ΔＴ・・・において更新されている。一方、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、第２動作タイミングのみが到来する度に更新される。それにより、静止座標上の第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、図１４に示すように、時刻ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、４ΔＴ、６ΔＴ、７ΔＴ、８ΔＴ、９ΔＴ、１１ΔＴ・・・において更新されている。時刻０、５ΔＴ、１０ΔＴ・・・では更新されないことから、次に更新されるまで第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は変化しない。Ｕ相電圧指令値ｖｕ２＊は、直前に出力されていた電圧指令値ｖｕ＊を用いて生成される。このため、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊は、時刻によって異なる値となっている。
【０１４９】
電圧指令出力部１０は、時刻０、５ΔＴ、１０ΔＴ・・・では、Ｕ相記憶電圧指令値ｖｕ１＊を選択し、時刻ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、４ΔＴ、６ΔＴ、７ΔＴ、８ΔＴ、９ΔＴ、１１ΔＴ・・・では、第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊を選択する。それにより、電圧指令出力部１０から出力される静止座標上のＵ相電圧指令値ｖｕ＊は、第２動作タイミングが到来する度に、つまり、時刻０、ΔＴ、２ΔＴ、３ΔＴ、４ΔＴ、５ΔＴ、６ΔＴ、７ΔＴ、８ΔＴ、９ΔＴ、１０ΔＴ、１１ΔＴ・・・で更新される電圧指令値となる。この結果、静止座標上のＵ相電圧指令値ｖｕ＊は、第１動作タイミングでのみ更新される場合と比較して、より短い周期、つまり、より高い周波数で更新され、より滑らかな信号として電圧印加部１に入力される。
【０１５０】
なお、図１４では、第１のＵ相電圧指令値ｖｕ１＊と第２のＵ相電圧指令値ｖｕ２＊のみを示したが、それ以外の第１のＶ相電圧指令値ｖｖ１＊、Ｗ相電圧指令値、ｖｗ１＊と、第２のＶ相電圧指令値ｖｖ２＊、Ｗ相電圧指令値ｖｗ２＊との関係も同じである。そのため、静止座標上のＶ相電圧指令値ｖｖ＊、及びＷ相電圧指令値ｖｗ＊も、第１動作タイミングで更新される場合と比較して、より短い周期、つまり、より高い周波数で更新される、より滑らかな信号として電圧印加部１に入力される。
【０１５１】
上記実施の形態１〜３では、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、電圧指令生成部９、電圧指令出力部１０、及び角周波数演算部６０は、それぞれデジタル回路、例えば、マイクロコンピュータで実現されている。それら各部６〜１０、６０をそれぞれサブプログラムにより実現させる場合、各サブプログラム間で必要なデータを共有させることにより、各部６〜１０、６０を適切に動作させることができる。
【０１５２】
この場合、各サブプログラムは、第１動作タイミング時に実行させる対象とする第１のグループと、第２動作タイミング時に実行させる対象とする第２のグループとに分けてもよい。このように２つのグループにサブプログラムを分ける場合、サブプログラムの実行間隔は、第２動作周期ΔＴ２とすれば良い。上記のように、位置検出部３は、第１動作周期ΔＴ１が経過する度に回転位置θを出力する。このことから、サブプログラムの実行タイミング時、回転位置θの出力の有無に応じて、実行させるグループを選択するようにしても良い。実行させるグループの選択は、電圧指令出力部１０の機能に相当する。このことから、電圧指令出力部１０は、第２の座標変換部８及び電圧指令生成部９の後段以外の位置に配置してもよい。
【０１５３】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３は、交流回転機の制御装置である。この交流回転機の制御装置は、交流回転機を動力として使用する装置に適用することができる。本実施の形態４は、交流回転機を電動パワーステアリングの動力源として用いる自動車等の車両において、電動パワーステアリングの制御装置として、交流回転機の制御装置を適用した場合の例である。それにより、本実施の形態４は、本発明の実施の形態１に係る電動パワーステアリングの制御装置に相当する。ここでも、上記実施の形態１と同じ、或いは基本的に同じ構成要素には、同一の符号を付し、上記実施の形態１から異なる部分にのみ着目する形で説明を行う。
【０１５４】
図１５は、本発明の実施の形態４に係る電動パワーステアリングの制御装置の全体構成例を示すブロック図である。本実施の形態４に係る電動パワーステアリングの制御装置は、上記実施の形態１を電動パワーステアリングの制御装置として応用したものである。このため、本実施の形態４は、図１に示す構成要素を全て備えている。図１５において、上記実施の形態１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当する構成要素である。本実施の形態４では、上記実施の形態１と比較して、図１５に示すように、車両のハンドル１５０と、トルク検出部１５１と、電流指令演算部１５２と、ギヤ１５３とが追加されている。
【０１５５】
運転者がハンドル１５０を操作することによって、車両のステアリング機構に操舵トルクを発生させた場合、その操舵トルクは、トルク検出部１５１によって検出される。トルク検出部１５１は、その操舵トルクを検出した場合、その検出結果を検出トルクとして出力する。この検出トルクは、デジタル信号の形で、トルク検出部１５１から電流指令演算部１５２に出力される。
【０１５６】
交流回転機２は、操舵トルクを補助する補助トルクを発生させる動力源である。この交流回転機２が発生させた補助トルクは、ギヤ１５３を経て、車両のタイヤ１５４のステアリング機構に伝達される。このことから、電流指令演算部１５２は、交流回転機２に操舵トルクを補助する補助トルクを発生させるために、トルク検出部１５１から出力された検出トルクを用いて回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊を演算し、演算した二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊を電流制御部７に出力する。
【０１５７】
上記実施の形態１では、第１の座標変換部６、電流制御部７、第２の座標変換部８、電圧指令生成部９、電圧指令出力部１０、及び角周波数演算部６０は、例えば、マイクロコンピュータであるデジタル回路によって実現されている。電流指令演算部１５２も、デジタル回路によって実現されている。
【０１５８】
電流指令演算部１５２は、トルク検出部１５１から入力した検出トルクを用いて回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊を生成し、生成した回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊を電流制御部７に出力する。それにより、電流制御部７は、電流指令演算部１５２から入力する回転座標上の二相電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊、及び第１の座標変換部６から入力する二相検出電流ｉｄ、ｉｑを用いて、回転座標上の二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を生成し、生成した二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を、第２の座標変換部８に出力する。電流制御部７が生成する回転座標上の二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊は、デジタル信号である。
【０１５９】
電流制御部７が回転座標上の二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を出力することにより、第２の座標変換部８は、静止座標上の第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を生成し、出力する。それにより、電圧指令生成部９は、第２の座標変換部８が出力する第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊、及び角周波数演算部６０が出力する角周波数ωを用いて、静止座標上の第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を生成する。この結果、電圧印加部１は、電圧指令出力部１０が静止座標上の三相電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊として出力する第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊、或いは第２の三相電圧指令値ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を用いて、三相交流電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを生成し、交流回転機２に印加する。
【０１６０】
電流制御部７が出力する二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を用いて、第２の座標変換部８が第１の三相電圧指令値ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊を更新する周期は、第１動作周期ΔＴ１である。このため、電流指令演算部１５２の演算周期を第１動作周期ΔＴ１よりも短くすると、電流指令演算部１５２に無駄な演算を行わせる場合が生じる。これは、電流指令演算部１５２が演算した二相電圧指令値ｖｄ１＊、ｖｑ１＊が、必ず使われるとは限らないからである。そこで、不要な演算負荷を回避するために、電流指令演算部１５２の演算周期は、第１動作周期ΔＴ１と同じか、またはそれよりも長くすることが望ましい。
【０１６１】
上記実施の形態１を電動パワーステアリングの制御装置に適用することにより、交流回転機２が発するノイズを、大きく低減させることができる。そのため、交流回転機２が発するノイズが運転者に不快感を与えるのを回避できるか、そのノイズが運転者に与える不快感を大幅に軽減できる。また、単位時間当たりの演算量も、大きく削減することができる。電流指令演算部１５２の演算周期を第１動作周期ΔＴ１と同じか、またはそれよりも長くした場合、交流回転機２が発するノイズが運転者に与える不快感を軽減しつつ、単位時間当たりの演算量をより抑えることが可能となる。
【０１６２】
なお、本実施の形態４は、上記実施の形態１を応用して、電動パワーステアリングの制御装置を構成したが、上記実施の形態２、或いは上記実施の形態３を応用して、電動パワーステアリングの制御装置を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１６３】
１  電圧印加部、２  交流回転機、３  位置検出部、４  電流検出部、６  第１の座標変換部、７  電流制御部、８  第２の座標変換部、９  電圧指令生成部、１０  電圧指令出力部、１５１  トルク検出部、１５２  電流指令演算部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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