(57)【要約】【課題】３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に適した技術を提供する。【解決手段】修正トルク特定部１２８は、電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、電流偏差がゼロよりも大きい場合には電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する。第１部分は、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、３相回転機１０２のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、トルクの振動成分及び修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて積に近づいていくものである移動量を特定する。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する修正トルク特定部と、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定する第１部分と、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定する第２部分と、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備えた、回転機制御装置。
【請求項２】
前記第２部分は、前記移動量及び推定された前記一次磁束ベクトルの位相を用いて前記指令位相を特定する、請求項１に記載の回転機制御装置。
【請求項３】
前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記指令速度が小さくなるように前記指令速度を補正し、補正された前記指令速度を用いて前記移動量を特定する、請求項１又は２に記載の回転機制御装置。
【請求項４】
前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記積を小さくすることによって前記移動量を特定する、請求項１又は２に記載の回転機制御装置。
【請求項５】
前記修正トルク特定部は、前記指令速度を用いて前記修正トルク成分を特定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
【請求項６】
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転は、前記３相回転機の回転速度がゼロである状態において開始される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
【請求項７】
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転において、前記指令速度は時間経過とともに増加していく、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
【請求項８】
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転において前記修正トルク成分がゼロよりも大きい場合には、前記始動運転の終了を禁止する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
【請求項９】
前記３相回転機は、誘導回転機である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転機制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置が知られている。特許文献１には、そのような回転機制御装置の一例が記載されている。具体的には、特許文献１には、速度制御系を有しない回転機制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１００９９４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】井上征則、森本茂雄、真田雅之、「永久磁石同期モータを駆動する直接トルク制御のためのトルクと磁束の指令値作成法とトルク制御器のワインドアップ対策（A reference value calculation scheme for torque and flux and an anti-windup implementation of torque controller for direct torque control of permanent magnet synchronous motor）」電気学会論文誌Ｄ,１３０巻，６号，ｐ．７７７−７８４（２０１０年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らの検討によれば、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に関し、特許文献１の技術には改善の余地がある。そこで、本開示は、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に適した技術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】
【０００６】
本開示は、
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する修正トルク特定部と、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定する第１部分と、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定する第２部分と、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備えた、回転機制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に係る技術は、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に適している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】３相回転機、インバータ及び回転機制御装置のブロック図
【図２Ａ】ｄｑ座標系を説明するための図
【図２Ｂ】αβ座標系を説明するための図
【図３Ａ】回転機制御部のブロック図
【図３Ｂ】回転機制御部のブロック図
【図４】修正トルク特定部のブロック図
【図５Ａ】指令位相特定部のブロック図
【図５Ｂ】指令位相特定部のブロック図
【図５Ｃ】指令位相特定部のブロック図
【図６】ＰＷＭインバータの構成図
【図７Ａ】指令位相特定部のブロック図
【図７Ｂ】指令位相特定部のブロック図
【図７Ｃ】指令位相特定部のブロック図
【図８Ａ】指令位相特定部のブロック図
【図８Ｂ】指令位相特定部のブロック図
【図８Ｃ】指令位相特定部のブロック図
【図９】制御方法を示すフローチャート
【図１０】制御方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（本発明者らによる知見）
従来の回転機制御装置は、３相回転機の一次磁束ベクトルの位相が追従するべき指令位相を特定する。次に、この回転機制御装置は、指令位相を用いて、３相回転機の一次磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルを特定する。次に、この回転機制御装置は、指令磁束ベクトルを用いて、３相回転機の電圧ベクトルが追従するべき指令電圧ベクトルを生成する。インバータは、指令電圧ベクトルに対応する電圧ベクトルがインバータから３相回転機に印加されるように制御される。具体的には、インバータにおけるスイッチング素子が制御される。
【００１０】
スイッチング素子における電圧降下により、指令電圧ベクトルの振幅と、実際に３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅との間に誤差が生じる。具体的には、前者の振幅に対する後者の振幅の比率は１よりも小さくなる。始動時等の３相回転機の電圧ベクトルの振幅が小さいときには、この比率の１からの乖離が大きくなり、３相回転機のトルク不足が発生し易い。
【００１１】
トルクが不足すると、３相回転機のすべり角速度が大きくなる。ここで、すべり角速度は、指令位相の回転速度と３相回転機の回転子速度の差である。すべり角速度が大きいと、３相回転機の電流べクトルにおけるトルクに寄与しない成分が大きくなり易い。
【００１２】
また、３相回転機のトルクには、振動成分が含まれている。この振動成分が大きい場合には、すべり角速度のピークが大きくなる。上述のとおり、すべり角速度が大きいと、３相回転機の電流べクトルにおけるトルクに寄与しない成分が大きくなり易い。
【００１３】
電流べクトルにおけるトルクに寄与しない成分が大きくなると、すべり角速度が大きくなり易くなる。上述のように、すべり角速度が大きくなると、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり易くなる。このような悪循環が発生すると、３相回転機の回転子を上手く回転させることが難しくなる。また、インバータにおいて過電流が発生し易くなる。
【００１４】
特許文献１には、指令位相を強制的に進めることが記載されている。具体的には、指令速度を用いて一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、この移動量に基づいて指令位相を特定することが記載されている。本発明者らは、特許文献１の技術を、上述の悪循環を防止する観点から改良したいと考えた。そして、本発明者らは、３相回転機の電流ベクトルの振幅及びトルクの振動成分に応じて移動量を調節することを思いついた。本開示に係る技術は、このような検討に基づくものである。
【００１５】
本開示の第１態様は、
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する修正トルク特定部と、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定する第１部分と、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定する第２部分と、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備えた、回転機制御装置を提供する。
【００１６】
第１態様では、電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差に基づいて、修正トルク成分を特定する。具体的には、電流偏差がゼロよりも大きい場合には電流偏差が大きいときほど修正トルク成分を大きくする。第１態様では、修正トルク成分を用いて、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定する。具体的には、修正トルク成分が大きいときほど移動量を小さくする。このようにすれば、電流ベクトルの振幅が電流制限値よりも大きいほど、移動量が小さくなる。このようにすれば、すべり角速度が大きくなることを防止することができる。このため、すべり角速度が大きくなることでトルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなることですべり角速度が大きくなるという悪循環を断ち切ることができる。このように、第１態様によれば、修正トルク成分がトルクを補償するように作用し、同一電流ベクトルに対するトルクを増加させることができる。これにより、３相回転機の回転子を上手く回転させ易くなり、回転子の引き込みを安定して行うことができ、３相回転機の脱調が発生し難くなる。また、インバータにおいて過電流が発生し難くなる。インバータに過電流保護機能がある場合においては、インバータの保護機能が働きインバータが停止するという事態を回避し易くなる。
【００１７】
また、第１態様では、３相回転機のトルクの振動成分が大きいときほど移動量を小さくする。これにより、すべり角速度のピークが大きくなることを防止でき、トルクに寄与しない電流ベクトルが３相回転機に流れることを回避し易くなる。このことも、上記の悪循環を断ち切ることに寄与する。
【００１８】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記第２部分は、前記移動量及び推定された前記一次磁束ベクトルの位相を用いて前記指令位相を特定する、回転機制御装置を提供する。
【００１９】
電流脈動、負荷変動等が原因で、指令磁束ベクトルと実際に３相回転機に印加されている一次磁束ベクトルの不一致が生じる場合がある。そういった状況においても、第２態様のように一次磁束ベクトルの位相をフィードバックすることで、適切な指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。具体的には、トルク角の値が実際に印加されている一次磁束ベクトルの位相を基準とした最適な値となるように、指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。このような指令磁束ベクトルによれば、無駄な電流を流すことなく同一トルクを発生させることができる。
【００２０】
本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加え、
前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記指令速度が小さくなるように前記指令速度を補正し、補正された前記指令速度を用いて前記移動量を特定する、回転機制御装置を提供する。
【００２１】
本開示の第４態様は、第１態様又は第２態様に加え、
前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記積を小さくすることによって前記移動量を特定する、回転機制御装置を提供する。
【００２２】
第３態様及び第４態様の第１部分によれば、適切に移動量を特定することができる。
【００２３】
本開示の第５態様は、第１〜第４態様に加え、
前記修正トルク特定部は、前記指令速度を用いて前記修正トルク成分を特定する、回転機制御装置を提供する。
【００２４】
修正トルク成分は、電流ベクトルの振幅が電流制限値よりも大きい状況を解消することに寄与する。修正トルク成分は、この状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定されることが好ましい。指令速度は、上記状況の解消の素早さと制御の安定性確保のどちらを重視するかを判断する指標となりうる。第５態様では、指令速度を用いて修正トルク成分を特定する。このため、修正トルク成分を、上記状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定することができる。過電流に対する応答性を適切に設定することが容易となる。
【００２５】
本開示の第６態様は、第１〜第５態様に加え、
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転は、前記３相回転機の回転速度がゼロである状態において開始される、回転機制御装置を提供する。
【００２６】
回転速度がゼロである状態で始動運転が開始される場合には、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅がゼロ又は非常に小さい状態で始動運転が開始されることになる。従来技術におけるこのような始動運転では、指令電圧ベクトルの振幅に対する実際に３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅の比率が小さくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、第６態様の始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。
【００２７】
本開示の第７態様は、第１〜第６態様に加え、
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転において、前記指令速度は時間経過とともに増加していく、回転機制御装置を提供する。
【００２８】
従来技術では、始動運転において指令速度が時間経過とともに増加する場合には、時間経過とともにすべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、第７態様の始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。
【００２９】
本開示の第８態様は、第１〜第７態様に加え、
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転において前記修正トルク成分がゼロよりも大きい場合には、前記始動運転の終了を禁止する、回転機制御装置を提供する。
【００３０】
修正トルク成分がゼロよりも大きい期間においては、上記悪循環を防止する観点から、始動運転を継続することが好ましい。第８態様によれば、そのような継続が可能となる。
【００３１】
本開示の第９態様は、第１〜第８態様に加え、
前記３相回転機は、誘導回転機である、回転機制御装置を提供する。
【００３２】
従来技術では、３相回転機が誘導回転機である場合には、すべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、３相回転機が誘導回転機である場合には、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。
【００３３】
本開示の第１０態様は、
インバータを用いて３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機を流れる電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下のとき、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくし、
前記電流偏差がゼロよりも大きいとき、前記電流偏差をゼロに近づけつつ、前記電流偏差が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくしかつ前記トルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくする、回転機制御装置を提供する。
【００３４】
本開示の第１１態様は、
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御方法であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定するステップと、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定するステップと、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定するステップと、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、を備えた、回転機制御方法を提供する。
【００３５】
第１１態様によれば、第１態様の効果と同じ効果を得ることができる。
【００３６】
本開示の第１２態様は、
インバータを用いて３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御方法であって、
前記３相回転機を流れる電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下のとき、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくし、
前記電流偏差がゼロよりも大きいとき、前記電流偏差をゼロに近づけつつ、前記電流偏差が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくしかつ前記トルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくする、回転機制御方法を提供する。
【００３７】
第１２態様によれば、第１０態様の効果と同じ効果を得ることができる。
【００３８】
回転機制御装置の技術は、回転機制御方法に適用できる。回転機制御方法の技術は、回転機制御装置に適用できる。
【００３９】
本開示の第１３態様は、第１１態様又は第１２態様の回転機制御方法を実行するための命令を含む、コンピュータプログラムを提供する。
【００４０】
本開示の第１４態様は、第１３態様のコンピュータプログラムが格納された、コンピュータによる読み取りが可能なメモリを提供する。
【００４１】
本開示の第１５態様は、第１３態様のコンピュータプログラムを実行するプロセッサを提供する。
【００４２】
本開示の第１６態様は、
第１３態様のコンピュータプログラムが格納された、コンピュータによる読み取りが可能なメモリと、
前記コンピュータプログラムを実行するプロセッサと、を備えた制御システムを提供する。
【００４３】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
図１に示すように、本開示の回転機制御装置１００（又は２００）は、第１電流センサ１０５ａと、第２電流センサ１０５ｂと、回転機制御部１０１（又は２０１）と、デューティ生成部１０３とを含んでいる。回転機制御装置１００は、インバータ（電力変換回路）１０４及び３相回転機１０２に接続され得る。本実施形態では、インバータ１０４は、ＰＷＭ方式で電力変換を行うＰＷＭインバータである。
【００４５】
回転機制御部１０１は、３相回転機１０２が所望の指令速度での駆動を実現するための構成を有している。また、回転機制御部１０１は、３相回転機１０２の速度・位置センサレス運転を実行するように構成されている。速度・位置センサレス運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。磁束ベクトルは、３相回転機１０２に印加されている３相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。同様に、電流ベクトルは、３相回転機１０２を流れている３相交流座標上の電流ベクトルと、この電流ベクトルを座標変換することにより得た電流ベクトルの両方を含む概念である。同様に、電圧ベクトルは、３相回転機１０２に印加されている３相交流座標上の電圧ベクトルと、この電圧ベクトルを座標変換することにより得た電圧ベクトルの両方を含む概念である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ（絶対値）を指す場合がある。
【００４６】
回転機制御装置１００の一部又は全部の要素は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供され得る。ＤＳＰ又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、Ａ／Ｄ変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、回転機制御装置１００の一部又は全部の要素は、論理回路によって構成されていてもよい。
【００４７】
（回転機制御装置１００を用いた制御の概要）
図１を参照しながら、回転機制御装置１００を用いた制御の概要を説明する。電流センサ１０５ａ，１０５ｂによって、相電流ｉu，ｉwが検出される。相電流ｉu，ｉwは、Ｕ相電流ｉu及びＷ相電流ｉwをまとめて記載したものである。Ｕ相電流ｉu及びＷ相電流ｉwは、それぞれ検出された電流ベクトルｉaのＵ相成分及びＷ相成分である。回転機制御部１０１によって、指令速度ωref*及び相電流ｉu，ｉwから、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*が特定される。指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の各成分は、それぞれ３相交流座標上のＵ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧に対応する。デューティ生成部１０３によって、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*から、デューティＤu，Ｄv，Ｄwが生成される。ＰＷＭインバータ１０４によって、デューティＤu，Ｄv，Ｄwから、３相回転機１０２に印加するべき電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwが生成される。指令速度ωref*は、上位制御装置から回転機制御装置１００に与えられる。指令速度ωref*は、３相回転機１０２が追従するべき回転速度（単位：ｒａｄ／秒）を表す。このような制御により、３相回転機１０２は、速度が指令速度ωref*に追従するように制御される。
【００４８】
指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*は、逐次更新される。本明細書では、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*が更新されてから次に更新されるまでのサイクルを「制御サイクル」と称する。本実施の形態では、制御サイクル毎に、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*が特定される。特定された指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*は、次の制御サイクルにおいて３相回転機１０２に印加される電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwを規定する。本実施の形態の各制御サイクルは、周期Ｔsを有する。
【００４９】
図２Ａに示すｄｑ座標系は、回転座標系である。ｄ軸及びｑ軸は、回転子磁束ベクトル（二次磁束ベクトル）の回転速度（角速度）と同じ速度で回転する。反時計回り方向が、位相の進み方向である。ｄ軸は、回転子磁束ベクトル（二次磁束ベクトル）の方向に延びる軸として設定されている。ｑ軸は、ｄ軸を進み方向に９０度回転させた軸として設定されている。Ｕ軸は、Ｕ相巻線に対応する。Ｖ軸は、Ｖ相巻線に対応する。Ｗ軸は、Ｗ相巻線に対応する。Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸は、回転子が回転しても、回転しない。つまり、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸は、固定軸である。
【００５０】
回転子速度ω2nは、回転子の速度を表す（図示しない）。二次磁束回転速度ω2fは、二次磁束ベクトルの回転速度を表す。誘導機のような非同期機の場合は回転子速度（回転子の速度）ω2nと二次磁束の回転速度ω2fの間には差があり、この差はすべり角速度ωsと呼ばれる。本明細書では、特に断りが無い限り、角度は電気角を意味する。ｄ軸とｑ軸との間の角度、角度θ、回転子角速度ω2n及び二次磁束回転速度ω2fは、電気角に基づいた値である。回転子速度ω2n及び二次磁束回転速度ω2fの単位はｒａｄ／秒である。なお、上記の説明に係る誘導機では、一次磁束ベクトルの回転速度と二次磁束回転速度ω2fは一致するものとしている。典型的な誘導機では、これらは一致すると考えることができる。
【００５１】
図２Ｂに示すαβ座標系は、固定座標系である。α軸及びβ軸は、固定軸である。反時計回り方向が、位相の進み方向である。α軸は、Ｕ軸と同一方向に延びる軸として設定されている。β軸は、α軸を進み方向に９０度回転させた軸として設定されている。
【００５２】
（実施の形態１Ａ）
（回転機制御部１０１について）
図３Ａに示すように、回転機制御部１０１は、ｕ，ｗ／α，β変換部（３相２相座標変換部）１０６、指令電圧特定部１０７、磁束推定部１０８、トルク推定部１０９、指令振幅特定部１２２、修正トルク特定部１２８、指令位相特定部１２７ａ、指令磁束特定部１１２、α軸磁束偏差特定部１１３ａ、β軸磁束偏差特定部１１３ｂ及びα，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部（２相３相座標変換部）１１４を含んでいる。
【００５３】
本実施の形態では、回転機制御部１０１は、始動運転において、以下のように動作する。ただし、回転機制御部１０１は、始動運転以外の運転において、以下のように動作するものであってもよい。
【００５４】
ｕ，ｗ／α，β変換部１０６によって、相電流ｉu，ｉwが、軸電流ｉα，ｉβに変換される。軸電流ｉα，ｉβは、３相回転機１０２のα−β座標上におけるα軸電流ｉα及びβ軸電流ｉβをまとめて記載したものである。相電流ｉu，ｉw及び軸電流ｉα，ｉβは電流ベクトルであるので、相電流ｉu，ｉw及び軸電流ｉα，ｉβをそれぞれ電流ベクトルｉu，ｉw及び電流ベクトルｉα，ｉβと称することができる。磁束推定部１０８によって、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*及び軸電流ｉα，ｉβから、３相回転機１０２の磁束ベクトルが推定される（推定一次磁束ψsが特定される）。推定一次磁束ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定一次磁束ψα及び推定一次磁束ψβと記載する。推定一次磁束ψsの振幅を｜ψs｜と記載する。軸指令電圧ｖα*，ｖβ*は、次の制御サイクルにおいて回転機に印加される電圧ベクトルを規定するものである。トルク推定部１０９によって、推定一次磁束ψα，ψβ及び軸電流ｉα，ｉβから、３相回転機１０２のトルクが推定される（推定トルクＴeが特定される）。指令振幅特定部１２２によって、指令振幅｜ψs*｜が特定される。修正トルク特定部１２８によって、軸電流ｉα，ｉβから、修正トルク成分ΔＴが特定される。指令位相特定部１２７ａによって、指令速度ωref*、推定トルクＴe及び修正トルク成分ΔＴから、指令位相θs*が特定される。指令磁束特定部１１２によって、指令位相θs*及び指令振幅｜ψs*｜から、指令磁束ベクトルψs*が特定される。指令磁束ベクトルψs*のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束ψα*及びβ軸指令磁束ψβ*と記載する。α軸磁束偏差特定部１１３ａによって、α軸指令磁束ψα*と推定一次磁束ψαとの偏差（磁束偏差Δψα＝ψα*−ψα）が求められる。β軸磁束偏差特定部１１３ｂによって、β軸指令磁束ψβ*と推定一次磁束ψβとの偏差（磁束偏差Δψβ＝ψβ*−ψβ）が求められる。指令電圧特定部１０７によって、磁束偏差Δψα，Δψβ及び軸電流ｉα，ｉβから、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*が特定される。指令軸電圧ｖα*，ｖβ*は、３相回転機１０２のα−β座標上におけるα軸指令電圧ｖα*及びβ軸指令電圧ｖβ*をまとめて記載したものである。指令軸電圧ｖα*，ｖβ*は電圧ベクトルであるので、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*と称することができる。α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４によって、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*が、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換される。
【００５５】
このような制御（フィードバック制御）により、３相回転機１０２の磁束ベクトルが指令磁束ベクトルψs*に追従する（３相回転機１０２の一次磁束ベクトルの振幅が指令振幅｜ψs*｜に追従する）ように、ＰＷＭインバータ１０４を介して３相回転機１０２に電圧ベクトルが印加される。
【００５６】
本明細書では、軸電流ｉα，ｉβは、実際に３相回転機１０２を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。指令軸電圧ｖα*，ｖβ*、推定一次磁束ψs（磁束ψα，ψβ）、推定トルクＴe、修正トルク成分ΔＴ、指令速度ωref*、指令位相θs*、指令振幅｜ψs*｜、指令磁束ベクトルψs*、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*等も同様である。
【００５７】
本実施の形態の制御に関する各構成要素について、以下で説明する。以下で説明する各構成要素の動作は、始動運転における動作である。ただし、各構成要素は、始動運転以外において、以下で説明するように動作するものであってもよい。
【００５８】
（第１電流センサ１０５ａ、第２電流センサ１０５ｂ）
第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂは、３相回転機１０２の相電流（電流ベクトル）ｉu，ｉwを検出する。図１に示す第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂとして、公知の電流センサを用いることができる。本実施の形態では、第１電流センサ１０５ａは、ｕ相を流れる相電流ｉuを測定するように設けられている。第２電流センサ１０５ｂは、ｗ相を流れる相電流ｉwを測定するように設けられている。ただし、第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂは、ｕ相及びｗ相の２相以外の組み合わせの２相の電流を測定するように設けられていてもよい。以下では、第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂの組み合わせを電流検出部と称することがある。電流検出部は、電流ベクトルを検出する。
【００５９】
（ｕ，ｗ／α，β変換部１０６）
図３Ａに示すｕ，ｗ／α，β変換部１０６は、相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉα，ｉβに変換する。具体的に、ｕ，ｗ／α，β変換部１０６は、式（１−１）及び（１−２）により、相電流ｉu，ｉwを軸電流ｉα，ｉβに変換して、軸電流ｉα，ｉβを出力する。
【００６０】
【数１】
2018160959.tif 000003
【００６１】
【数２】
2018160959.tif 000004
【００６２】
（磁束推定部１０８）
磁束推定部１０８は、前の制御サイクルにおいて特定された指令軸電圧（指令電圧ベクトル）ｖα*，ｖβ*を用いて、現在の制御サイクルにおける３相回転機１０２の一次磁束ベクトルを推定する（推定一次磁束ψsを特定する）。具体的には、磁束推定部１０８は、軸電流ｉα，ｉβ及び指令軸電圧ｖα*，ｖβ*から、推定一次磁束ψs（推定一次磁束ψα，ψβ）を求める。より具体的には、磁束推定部１０８は、式（１−３）、（１−４）及び（１−５）を用いて、推定一次磁束ψα，ψβ、及び推定一次磁束ψsの振幅｜ψs｜を求める。式（１−３）及び（１−４）におけるψα|t=0、ψβ|t=0は、それぞれ推定一次磁束ψα，ψβの初期値である。式（１−３）及び（１−４）におけるＲaは、３相回転機１０２の固定子抵抗である。本実施の形態では、式（１−３）及び（１−４）における演算のために必要となる積分器は離散系で構成されている。
【００６３】
【数３】
2018160959.tif 000005
【００６４】
【数４】
2018160959.tif 000006
【００６５】
【数５】
2018160959.tif 000007
【００６６】
推定一次磁束ψsの特定の際に、指令電圧ベクトル（指令軸電圧ｖαβ*）に代えて、検出された３相回転機１０２の電圧ベクトル（２相電圧ｖαβ）を用いることもできる。すなわち、式（１−３）の「ｖα*」を「ｖα」に置き換え、式（１−４）の「ｖβ*」を「ｖβ」に置き換えることができる。具体的には、磁束推定部１０８は、３相回転機１０２に印加されている電圧ベクトルの検出値を３相２相変換させて得た２相電圧（２相電圧ｖαβ）を用いて推定一次磁束ψsを特定するものであってもよい。
【００６７】
（トルク推定部１０９）
トルク推定部１０９は、検出された電流ベクトルｉa（軸電流ｉα，ｉβ）と、現在の制御サイクルにおいて推定された一次磁束ベクトルである推定一次磁束ψα，ψβとから、現在の制御サイクルにおけるトルクを推定する（推定トルクＴeを特定する）。具体的には、トルク推定部１０９は、式（１−６）を用いて、推定トルクＴeを求める。式（１−６）におけるＮpは、３相回転機１０２の極対数である。
【００６８】
【数６】
2018160959.tif 000008
【００６９】
（指令振幅特定部１２２）
指令振幅特定部１２２は、指令振幅｜ψs*｜を特定する。指令振幅｜ψs*｜は、指令磁束ベクトルψs*の振幅である。具体的には、３相回転機１０２が同期機の場合、指令振幅特定部１２２は、式（１−７Ａ）に示すように、磁束パラメータψaに任意の磁束Δψを加算して、指令振幅｜ψs*｜を求める。磁束パラメータψaは、３相回転機１０２における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数（モータパラメータ）である。磁束Δψは、正の値、負の値又はゼロである。磁束Δψは、定数であってもよく、変数であってもよい。また、３相回転機１０２が誘導機の場合、式（１−７Ｂ）に示すように、指令振幅｜ψs*｜を、電圧Ｖa_ratedを回転速度ωratedで割った値としてもよい。電圧Ｖa_ratedは、定格運転時における３相回転機１０２の電圧ベクトルの振幅である。回転速度ωratedは、定格運転時における３相回転機１０２の回転速度である。
【００７０】
【数７】
2018160959.tif 000009
【００７１】
（修正トルク特定部１２８）
図３Ａ及び図４に示すように、修正トルク特定部１２８は、軸電流ｉα，ｉβから、修正トルク成分ΔＴを特定する。本実施の形態では、修正トルク特定部１２８は、振幅演算部１３１、偏差特定部１３２、制限値出力部１３３、ＰＩ補償器１３４及び修正トルクリミッタ１３５を有している。
【００７２】
振幅演算部１３１は、式（１−８）を用いて、軸電流ｉα，ｉβから電流ベクトルの振幅Ｉaを求める。
【００７３】
【数８】
2018160959.tif 000010
【００７４】
制限値出力部１３３は、電流制限値Ｉa_LIMITを出力する。電流制限値Ｉa_LIMITは、任意の値である。本実施の形態では、電流制限値Ｉa_LIMITは、３相回転機１０２の始動運転が行われる前に予め格納されている。電流制限値Ｉa_LIMITは、始動運転の開始時に上位制御装置から制限値出力部１３３に与えられるものであってもよい。
【００７５】
本実施の形態では、インバータ１０４は、自身から出力される電流ベクトルの振幅が所定値に達したときに運転を停止するという保護機能を有している。電流制限値Ｉa_LIMITは、その所定値よりも小さい値に設定することができる。
【００７６】
偏差特定部１３２は、振幅Ｉaから電流制限値Ｉa_LIMITを差し引くことによって電流偏差Δｅ（＝Ｉa−Ｉa_LIMIT）を特定する。
【００７７】
ＰＩ補償器１３４は、電流偏差Δｅがゼロになるように、式（１−９）を用いて、リミッタ前修正トルク成分ΔＴ0を特定する。式（１−９）におけるＫiPは比例ゲインである。ＫiIは積分ゲインである。本実施の形態では、式（１−９）における演算のために必要となる積分器は、離散系で構成されている。
【００７８】
【数９】
2018160959.tif 000011
【００７９】
修正トルクリミッタ１３５は、式（１−１０）に示すように、リミッタ前修正トルク成分ΔＴ0を用いて修正トルク成分ΔＴを特定する。リミッタ前修正トルク成分ΔＴ0がゼロ以上である場合、修正トルクリミッタ１３５は、修正トルク成分ΔＴとして、リミッタ前修正トルク成分ΔＴ0と同じ値を出力する。リミッタ前修正トルク成分ΔＴ0がゼロ未満である場合、修正トルクリミッタ１３５は、修正トルク成分ΔＴとして、ゼロを出力する。このようにして、修正トルクリミッタ１３５は、修正トルク成分ΔＴをゼロ以上の値に制限する。
【００８０】
【数１０】
2018160959.tif 000012
【００８１】
（指令位相特定部１２７ａ）
指令位相特定部１２７ａは、指令速度ωref*、推定トルクＴe及び修正トルク成分ΔＴから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。図５Ａに示すように、指令位相特定部１２７ａは、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５と、を有している。指令位相特定部１２７ａは、離散系で構成されている。本明細書では、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を、指令位相θs*と称することがある。
【００８２】
（ハイパスフィルタ１６１）
ハイパスフィルタ１６１は、推定トルクＴeの振動成分（トルク振動成分）ＴHのみを特定（抽出）する。
【００８３】
（トルク加算部１６２）
トルク加算部１６２は、トルク振動成分ＴHに修正トルク成分ΔＴを加算して、合計ＴH＋ΔＴを特定する。
【００８４】
（ゲイン乗算部１６３）
ゲイン乗算部１６３は、合計ＴH＋ΔＴにゲインＫ1を乗じて、速度振動成分Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を特定する。
【００８５】
ハイパスフィルタ１６１、トルク加算部１６２及びゲイン乗算部１６３の動作は、式（１−１１）によって表現される。ｇはカットオフ周波数であり、単位は［ｒａｄ／ｓ］である。ｓはラプラス演算子である。
【００８６】
【数１１】
2018160959.tif 000013
【００８７】
（速度偏差演算部１６４）
速度偏差演算部１６４は、指令速度ωref*と速度振動成分Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）の速度偏差ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を演算する。ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）は、補正された指令速度と考えることができる。
【００８８】
（速度偏差積分器１６５）
速度偏差積分器１６５は、速度偏差ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を積分する。これにより、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を得る。本実施の形態の速度偏差積分器１６５は離散系で構成されている。従って、速度偏差積分器１６５は、速度偏差（補正された指令速度）ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を用いて回転機磁束ψsの位相θが移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された移動量を用いて（具体的には積算して）指令磁束ベクトルψs*の位相（指令位相）θs*を特定すると言える。
【００８９】
速度偏差演算部１６４及び速度偏差積分器１６５の動作は、式（１−１２）によって表現される。
【００９０】
【数１２】
2018160959.tif 000014
【００９１】
以下では、指令位相特定部１２７ａのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部１２７ａのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図５Ａの例では、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５の一部と、の組み合わせが、第１部分に対応する。速度偏差積分器１６５の残部が、第２部分に対応する。
【００９２】
本実施の形態では、トルク推定部１０９は、推定された回転機磁束（推定一次磁束ψs）と、軸電流ｉα，ｉβと、を用いて３相回転機１０２のトルクを推定する（推定トルクＴeを求める）。修正トルク特定部１２８は、軸電流ｉα，ｉβから、修正トルク成分ΔＴを特定する。指令位相特定部１２７ａは、ハイパスフィルタ１６１によって、推定トルクＴeから、３相回転機１０２のトルクの振動成分（トルク振動成分）ＴHを推定（特定）する。指令位相特定部１２７ａは、推定されたトルク振動成分ＴH及び修正トルク成分ΔＴを用いて指令速度ωref*を補正し、補正された指令速度ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を用いて移動量を特定し、特定された移動量を用いて（具体的には、積算して）指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定している。
【００９３】
なお、指令位相特定部１２７ａに多少の変更を加えても本実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、トルク加算部１６２とゲイン乗算部１６３との間にトルク振動成分ＴH及び修正トルク成分ΔＴに−１を乗ずる符号反転部を設けるとともに、速度偏差演算部１６４を加算部に置き換えてもよい。このような変更を加え、トルク振動成分ＴH及び修正トルク成分ΔＴに代えてこれらに−１を乗じたもの（−ＴH−ΔＴ）を用いても、同じ効果を得ることができる。
【００９４】
（指令磁束特定部１１２）
指令磁束特定部１１２は、制御サイクル毎に、指令位相θs*及び指令振幅｜ψs*｜を用いて、指令磁束ベクトルψs*を特定する。特定された指令磁束ベクトルψs*は、次の制御サイクルにおいて３相回転機１０２に印加される磁束ベクトルを規定する。具体的に、指令磁束特定部１１２は、式（１−１３）及び（１−１４）を用いて、指令磁束ベクトルψα*，ψβ*を求める。指令磁束ψα*は、指令磁束ベクトルψα*，ψβ*のα軸成分である。指令磁束ψβ*は、指令磁束ベクトルψα*，ψβ*のβ軸成分である。
【００９５】
【数１３】
2018160959.tif 000015
【００９６】
【数１４】
2018160959.tif 000016
【００９７】
なお、指令振幅特定部１２２、指令位相特定部１２７ａ及び指令磁束特定部１１２は、１つのまとまった演算部を構成していてもよい。
【００９８】
（α軸磁束偏差特定部１１３ａ、β軸磁束偏差特定部１１３ｂ）
α軸磁束偏差特定部１１３ａは、指令磁束ψα*と推定一次磁束ψαを取得し、これらの偏差（磁束偏差Δψα：ψα*−ψα）を求める。β軸磁束偏差特定部１１３ｂは、指令磁束ψβ*と推定一次磁束ψβを取得し、これらの偏差（磁束偏差Δψβ：ψβ*−ψβ）を求める。磁束偏差特定部１１３ａ，１１３ｂとしては、公知の演算子を用いることができる。
【００９９】
（指令電圧特定部１０７）
指令電圧特定部１０７は、制御サイクル毎に、指令軸電圧（指令電圧ベクトル）ｖα*，ｖβ*を特定する。特定された指令軸電圧ｖα*，ｖβ*は、次の制御サイクルにおいて３相回転機１０２に印加される電圧ベクトルを規定する。具体的には、指令電圧特定部１０７は、磁束偏差Δψα，Δψβ及び軸電流ｉα，ｉβから、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を求める。より具体的には、指令電圧特定部１０７は、式（１−１５）を用いてα軸指令電圧ｖα*を求め、式（１−１６）を用いてβ軸指令電圧ｖβ*を求める。
【０１００】
【数１５】
2018160959.tif 000017
【０１０１】
【数１６】
2018160959.tif 000018
【０１０２】
（α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４）
α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４は、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換する。具体的に、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４は、式（１−１７）により、指令軸電圧ｖα*，ｖβ*を指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*に変換して、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*を出力する。
【０１０３】
【数１７】
2018160959.tif 000019
【０１０４】
（デューティ生成部１０３）
図１に示すデューティ生成部１０３は、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*から、デューティＤu，Ｄv，Ｄwを生成する。本実施の形態では、デューティ生成部１０３は、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の各成分を、各相のデューティＤu，Ｄv，Ｄwに変換する。デューティＤu，Ｄv，Ｄwの生成方法としては、一般的な電圧形ＰＷＭインバータに用いられる方法を用いることができる。例えば、デューティＤu，Ｄv，Ｄwは、指令電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*を、直流電源１１８（図６）の電圧値Ｖdcの半分の値で除すことにより求めてもよい。この場合、デューティＤuは、２×ｖu*／Ｖdcである。デューティＤvは、２×ｖv*／Ｖdcである。デューティＤwは、２×ｖw*／Ｖdcである。デューティ生成部１０３は、デューティＤu，Ｄv，Ｄwを出力する。
【０１０５】
（ＰＷＭインバータ１０４）
図１及び図６に示すように、ＰＷＭインバータ１０４は、スイッチング素子１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄ，１１９ｅ，１１９ｆ及び還流ダイオード１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆが対になった変換回路、ベースドライバ１１６、平滑コンデンサ１１７及び直流電源１１８を含む。直流電源１１８は、ダイオードブリッジ等によって整流された出力を表す。
【０１０６】
ＰＷＭインバータ１０４は、ＰＷＭ制御によって３相回転機１０２に電圧ベクトルを印加する。具体的には、３相回転機１０２への給電は、スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを介して、直流電源１１８から行われる。より具体的には、まず、デューティＤu，Ｄv，Ｄwがベースドライバ１１６に入力される。次に、デューティＤu，Ｄv，Ｄwがスイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。次に、ドライブ信号に従って各スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆが動作する。
【０１０７】
本実施の形態では、ＰＷＭインバータ１０４は、スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを用いた３相スイッチング回路である。スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が挙げられる。
【０１０８】
本実施の形態の回転機制御装置１００は、ＰＭＷインバータ１０４を用いて、電圧ベクトルを３相回転機１０２に印加する。具体的には、回転機制御装置１００は、ＰＭＷインバータ１０４を用いて、前の制御サイクルにおいて特定された現在の制御サイクル用の指令電圧ベクトルを平均値とする電圧ベクトルを３相回転機１０２に印加する。
【０１０９】
（３相回転機１０２）
図１に示す３相回転機１０２は、回転機制御装置１００の制御対象である。３相回転機１０２は、電動機であってもよく発電機であってもよい。３相回転機１０２には、ＰＷＭインバータ１０４によって、電圧ベクトルが印加される。「３相回転機１０２に電圧ベクトルが印加される」とは、３相回転機１０２における３相交流座標上の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々に電圧が印加されることを指す。本実施の形態では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との２種類から選択されるいずれかとなるように、３相回転機１０２が制御される。
【０１１０】
３相回転機１０２は、例えば、永久磁石同期モータである。永久磁石同期モータとしては、ＩＰＭＳＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）及びＳＰＭＳＭ（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）が挙げられる。ＩＰＭＳＭは、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとが相違する突極性（一般には、Ｌｑ＞Ｌｄの逆突極性）を有し、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、ＩＰＭＳＭの駆動効率は極めて高い。３相回転機１０２としては、誘導機、シンクロリラクタンスモータを用いることもできる。３相回転機１０２として用いられる誘導機としては、三相かご形誘導電動機が例示される。一般的には三相かご形誘導電動機では始動電流が大きくなる傾向にあるが、本実施の形態によれば始動電流を抑えることができる。もちろん、始動電流を抑える効果は、他の種類の回転機においても発揮される。
【０１１１】
（本実施の形態の効果）
図４及び図５Ａを用いた説明により理解されるように、本実施の形態によれば、修正トルク特定部１２８において、電流ベクトルの振幅Ｉaが電流制限値Ｉa_LIMITを超えることを防止するのに適した修正トルク成分ΔＴが特定される。指令位相特定部１２７ａにおいて、速度振動成分Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）の分だけ指令速度ωref*を小さくする補正が行われる。これにより、この補正を行わない場合に比べ、指令位相θs*の回転速度を、速度振動成分Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）の分だけ強制的に小さくすることができる。これにより、すべり角速度が大きくなることを防止できる。すべり角速度が大きくなることでトルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなることですべり角速度が大きくなるという悪循環を断ち切ることができる。本実施の形態によれば、修正トルク成分ΔＴ及びトルク振動成分ＴHによりトルクが補償され、同一電流ベクトルに対するトルクが増加する。これにより、回転子の引き込みを安定して行うことができるようになり、３相回転機１０２の脱調が発生し難くなる。また、インバータ１０４において過電流が発生し難くなり、インバータ１０４の保護機能が働きインバータ１０４が停止するという事態を回避し易くなる。なお、修正トルク成分ΔＴはトルクの直流成分を補償し、トルク振動成分ＴHはトルクの振動成分を補償する。
【０１１２】
（実施の形態１Ｂ）
以下、実施の形態１Ｂの回転機制御装置２００について説明する。なお、実施の形態１Ｂでは、実施の形態１Ａと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
【０１１３】
図３Ｂに示すように、実施の形態１Ｂの回転機制御部２０１は、指令位相特定部１２７ａに代えて、指令位相特定部１２７ｂを有している。また、回転機制御部２０１は、位相推定部２４０を有している。
【０１１４】
（位相推定部２４０）
位相推定部２４０は、推定一次磁束ψs（推定一次磁束ψα，ψβ）から推定一次磁束ψsの位相θsを特定する。具体的に、位相推定部２４０は、式（２−１）により、推定一次磁束ψsの位相θsを求める。
【０１１５】
【数１８】
2018160959.tif 000020
【０１１６】
（指令位相特定部１２７ｂ）
指令位相特定部１２７ｂは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。図５Ｂに示すように、指令位相特定部１２７ｂは、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、位相加算演算部２６７とを有している。
【０１１７】
（乗算部２６６）
乗算部２６６は、速度偏差演算部１６４により生成された速度偏差ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）に制御周期ＴSを乗ずることによって移動量Δθを求める。
【０１１８】
（位相加算演算部２６７）
位相加算演算部２６７は、推定一次磁束ψsの位相θsに乗算部２６６により生成された移動量Δθを加算することによって、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を求める。
【０１１９】
以下では、指令位相特定部１２７ｂのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部１２７ｂのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図５Ｂの例では、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。
【０１２０】
本実施の形態の指令位相特定部１２７ｂは、推定されたトルク振動成分ＴHと修正トルク成分ΔＴを用いて指令速度ωref*を補正し、補正された指令速度ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を用いて移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθを用いて（具体的には、位相推定部２４０で推定された回転機磁束ψsの位相θsと移動量Δθとを足し合わせて）指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。
【０１２１】
電流脈動、負荷変動等が原因で、指令磁束ベクトルψs*と実際に３相回転機に印加されている一次磁束ベクトルの不一致が生じる場合がある。そういった状況においても、本実施の形態のように一次磁束ベクトルの位相をフィードバックすることで、適切な指令磁束ベクトルψs*を生成することが可能となる。具体的には、トルク角の値が実際に印加されている一次磁束ベクトルの位相を基準とした最適な値となるように、指令磁束ベクトルψs*を生成することが可能となる。このような指令磁束ベクトルψs*によれば、無駄な電流を流すことなく同一トルクを発生させることができる。
【０１２２】
（実施の形態１Ｃ）
以下、実施の形態１Ｃの回転機制御装置について説明する。なお、実施の形態１Ｃでは、実施の形態１Ｂと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
【０１２３】
実施の形態１Ｃの回転機制御部は、実施の形態１Ｂの位相特定部１２７ｂに代えて、図５Ｃに示す指令位相特定部１２７ｃを有している。
【０１２４】
（指令位相特定部１２７ｃ）
指令位相特定部１２７ｃは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。図５Ｃに示すように、指令位相特定部１２７ｃは、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、符号反転部２６８と、ＰＩ補償器２６９、乗算部２６６と、加算部２７０と、位相加算演算部２６７とを有している。
【０１２５】
（符号反転部２６８）
符号反転部２６８は、トルク振動成分ＴHと修正トルク成分ΔＴに−１を乗ずることによってトルクの補正成分−ＴH−ΔＴを求める。
【０１２６】
（ＰＩ補償部２６９）
ＰＩ補償部２６９は、補正成分−ＴH−ΔＴを取得し、これがゼロとなるように補正量Δωref*ＴSを特定する。具体的には、式（２−２）に示すように、トルク補正成分−ＴH−ΔＴを入力とした比例・積分演算を実施することにより補正量Δωref*ＴSを求める。
【０１２７】
【数１９】
2018160959.tif 000021
【０１２８】
（加算部２７０）
加算部２７０は、補正量Δωref*ＴSを用いて移動量ωref*ＴSを補正する。具体的には、移動量ωref*ＴSに補正量Δωref*ＴSを加算することによって、移動量Δθを求める。
【０１２９】
実施の形態１Ｃでは、指令位相特定部１２７ｃにおいて、補正成分−ＴH−ΔＴを推定する。指令位相特定部１２７ｃにおいて、指令速度ωref*を用いて移動量ωref*ＴSを特定し、特定された移動量ωref*ＴSを推定された補正成分−ＴH−ΔＴを用いて補正し、補正された移動量Δθを用いて（具体的には、位相推定部２４０で推定された回転機磁束ψsの位相θsと、補正された移動量Δθとを足し合わせて）指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。
【０１３０】
以下では、指令位相特定部１２７ｃのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部１２７ｃのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図５Ｃの例では、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、符号反転部２６８と、ＰＩ補償器２６９、乗算部２６６と、加算部２７０と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。
【０１３１】
図５Ｂ及び図５Ｃから理解されるように、実施の形態１Ｂの指令位相特定部１２７ｂの動作と実施の形態１Ｃの指令位相特定部１２７ｃの動作とはよく似ている。ゲイン乗算部１６３でトルク振動成分ＴHと修正トルク成分ΔＴにゲインＫ1を乗じ、速度偏差演算部１６４で−１を乗じ、乗算部２６６で制御周期ＴSを乗じて得られる演算結果（図５Ｂ）と、符号反転部２６８でトルク振動成分ＴHと修正トルク成分ΔＴに−１を乗じ、ＰＩ補償部２６９においてその機能一部として比例制御を行って得られる演算結果（図５Ｃ）と、は対応するためである。ただし、実施の形態１Ｃではトルク補正成分−ＴH−ΔＴを入力とした積分制御（ＰＩ補償部２６９の機能の一部）を行う点が、実施の形態１Ｂと相違する。指令位相特定部１２７ｃは、積分制御を行うため、指令位相特定部１２７ｂよりも、精度よく指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定することができる。また、ＰＩ補償部２６９に代えてＰ補償部を用いたりＩ補償部を用いたりすることもできる。
【０１３２】
（実施の形態２Ａ）
以下、実施の形態２Ａの回転機制御装置について説明する。なお、実施の形態２Ａでは、実施の形態１Ａと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
【０１３３】
実施の形態２Ａの回転機制御部は、実施の形態１Ａの指令位相特定部１２７ａに代えて、図７Ａに示す指令位相特定部２２７ａを有している。
【０１３４】
（指令位相特定部２２７ａ）
指令位相特定部２２７ａは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。図７Ａに示すように、指令位相特定部２２７ａは、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５と、を有している。指令位相特定部２２７ａは、離散系で構成されている。
【０１３５】
（ローパスフィルタ２７１）
ローパスフィルタ２７１は、推定トルクＴeから定常成分ＴLを抽出する。
【０１３６】
（トルク減算部２６２）
トルク減算部２６２は、定常成分ＴLから修正トルク成分ΔＴを減算して、差分ＴL−ΔＴを特定する。
【０１３７】
（減算部２７２）
減算部２７２は、差分ＴL−ΔＴから推定トルクＴe（＝ＴL＋ＴH）を減じることにより、トルク補正成分−ＴH−ΔＴを求める。
【０１３８】
以下では、指令位相特定部２２７ａのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部２２７ａのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図７Ａの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５の一部と、の組み合わせが、第１部分に対応する。速度偏差積分器１６５の残部が、第２部分に対応する。
【０１３９】
実施の形態２Ａでは、トルク補正成分−ＴH−ΔＴが、ゲイン乗算部１６３に入力される。この入力は、図５Ａのゲイン乗算部１６３への入力と同じである。従って、実施の形態２Ａによれば、実施の形態１Ａと同じ効果が得られる。
【０１４０】
（実施の形態２Ｂ）
図７Ｂに、実施の形態２Ｂの指令位相特定部２２７ｂを示す。指令位相特定部２２７ｂは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。指令位相特定部２２７ｂは、実施の形態１Ｂの指令位相特定部１２７ｂにおけるハイパスフィルタ１６１及びトルク加算部１６２に代えて、実施の形態２Ａで説明したローパスフィルタ２７１、トルク減算部２６２及び減算部２７２を有している。実施の形態２Ｂによれば、実施の形態１Ｂと同じ効果が得られる。
【０１４１】
以下では、指令位相特定部２２７ｂのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部２２７ｂのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図７Ｂの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。
【０１４２】
（実施の形態２Ｃ）
図７Ｃに、実施の形態２Ｃの指令位相特定部２２７ｃを示す。指令位相特定部２２７ｃは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。指令位相特定部２２７ｃは、実施の形態１Ｃの指令位相特定部１２７ｃにおけるハイパスフィルタ１６１及びトルク加算部１６２に代えて、実施の形態２Ａで説明したローパスフィルタ２７１、トルク減算部２６２及び減算部２７２を有している。実施の形態２Ｃによれば、実施の形態１Ｃと同じ効果が得られる。
【０１４３】
以下では、指令位相特定部２２７ｃのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部２２７ｃのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図７Ｃの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ＰＩ補償器２６９と、乗算部２６６と、加算部２７０と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。
【０１４４】
（実施の形態３Ａ）
以下、実施の形態３Ａの回転機制御装置について説明する。なお、実施の形態３Ａでは、実施の形態２Ａと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。
【０１４５】
実施の形態３Ａの回転機制御部は、実施の形態２Ａの指令位相特定部２２７ａに代えて、図８Ａに示す指令位相特定部３２７ａを有している。
【０１４６】
（指令位相特定部３２７ａ）
指令位相特定部３２７ａは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。図８Ａに示すように、指令位相特定部３２７ａは、トルク減算部２６２と減算部２７２との間にトルクリミッタ２７３が設けられている点で、指令位相特定部２２７ａとは相違する。
【０１４７】
（トルクリミッタ２７３）
トルクリミッタ２７３は、差分ＴL−ΔＴから、トルク制限値Ｔlimを特定する。具体的に、トルクリミッタ２７３は、式（２−３）及び（２−４）を用いて、トルク制限値Ｔlimを求める。差分ＴL−ΔＴがトルク制限値Ｔlim以下である場合、トルクリミッタ２７３は、差分ＴL−ΔＴを減算部２７２に与える。この場合、指令位相特定部３２７ａで特定される指令位相θs*は、指令位相特定部２２７ａで特定される指令位相θs*と同じとなる。一方、差分ＴL−ΔＴがトルク制限値Ｔlimよりも大きい場合、トルクリミッタ２７３は、トルク制限値Ｔlimを減算部２７２に与える。なお、Ｉamは電流制限値を意味する。本実施形態では、電流制限値Ｉamは、固定値である。電流制限値Ｉam及びトルク制限値Ｔlimの詳細については、非特許文献１を参照されたい。
【０１４８】
【数２０】
2018160959.tif 000022
【０１４９】
以下では、指令位相特定部３２７ａのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部３２７ａのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図８Ａの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、トルクリミッタ２７３と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５の一部と、の組み合わせが、第１部分に対応する。速度偏差積分器１６５の残部が、第２部分に対応する。
【０１５０】
（実施の形態３Ｂ）
図８Ｂに、実施の形態３Ｂの指令位相特定部３２７ｂを示す。指令位相特定部３２７ｂは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。指令位相特定部３２７ｂは、トルク減算部２６２と減算部２７２との間に、実施の形態３Ａで説明したトルクリミッタ２７３が設けられている点で、指令位相特定部２２７ｂとは相違する。
【０１５１】
以下では、指令位相特定部３２７ｂのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部３２７ｂのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図８Ｂの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、トルクリミッタ２７３と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。
【０１５２】
（実施の形態３Ｃ）
図８Ｃに、実施の形態３Ｃの指令位相特定部３２７ｃを示す。指令位相特定部３２７ｃは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψsの位相θsとから、指令磁束ベクトルψs*の位相θs*を特定する。指令位相特定部３２７ｃは、トルク減算部２６２と減算部２７２との間に、実施の形態３Ａで説明したトルクリミッタ２７３が設けられている点で、指令位相特定部２２７ｃとは相違する。
【０１５３】
以下では、指令位相特定部３２７ｃのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部３２７ｃのうち、移動量を用いて指令位相θs*を特定する部分を第２部分と称することがある。図８Ｃの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、トルクリミッタ２７３と、減算部２７２と、ＰＩ補償器２６９と、乗算部２６６と、加算部２７０と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。
【０１５４】
実施の形態３Ａ〜３Ｃによれば、３相回転機１０２の電流ベクトルの振幅が電流制限値Ｉamを超えることを防止できる。このため、３相回転機１０２の始動電流を抑えることができる。また、負荷変動が生じた場合においても、電流ベクトルの振幅が電流制限値Ｉamを超えない状態で３相回転機１０２を動作させることが可能となる。
【０１５５】
以上の説明から理解されるように、実施の形態１Ａ〜３Ｃの回転機制御装置は、３相回転機１０２の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータ１０４を用いて３相回転機１０２に電圧ベクトルを印加する。回転機制御装置は、修正トルク特定部１２８と、第１部分と、第２部分と、指令磁束特定部１１２と、を備えている。修正トルク特定部１２８は、３相回転機１０２の電流ベクトルを用いて、電流ベクトルの振幅Ｉaから電流制限値Ｉa_LIMITを差し引いた差分である電流偏差Δｅがゼロ以下の場合にはゼロであり、電流偏差Δｅがゼロよりも大きい場合には電流偏差Δｅが大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分ΔＴを特定する。第１部分は、指令位相特定部の一部である。第１部分は、指令速度ωref*及び修正トルク成分ΔＴを用いて、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθであって、指令速度ωref*と制御サイクルの周期ＴSとの積よりも小さいものであり、３相回転機１０２のトルクの振動成分ＴHが大きくなるにつれて小さくなるものであり、修正トルク成分ΔＴが大きくなるにつれて小さくなるものであり、トルクの振動成分ＴH及び修正トルク成分ΔＴの合計がゼロに近づくにつれて積ωref*ＴSに近づいていくものである移動量Δθを特定する。第２部分は、指令位相特定部の一部である。第２部分は、移動量Δθを用いて指令磁束ベクトルの位相である指令位相θs*を特定する。指令磁束特定部１１２は、指令位相θs*を用いて指令磁束ベクトルψs*を特定する。
【０１５６】
実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、図９に示すステップＳ１１〜Ｓ１４が順に実施されると捉えることもできる。ステップＳ１１は、修正トルク成分ΔＴを特定するステップである。ステップＳ１２は、移動量Δθを特定するステップである。ステップＳ１３は、指令位相θs*を特定するステップである。ステップＳ１４は、指令磁束ベクトルψs*を特定するステップである。
【０１５７】
実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、電流ベクトルの振幅Ｉaから電流制限値Ｉa_LIMITを差し引いた差分である電流偏差Δｅに基づいて、修正トルク成分ΔＴを特定する。具体的には、電流偏差Δｅがゼロよりも大きい場合には電流偏差Δｅが大きいときほど修正トルク成分ΔＴを大きくする。実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、修正トルク成分ΔＴを用いて、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθを特定する。具体的には、修正トルク成分ΔＴが大きいときほど移動量Δθを小さくする。このようにすれば、電流ベクトルの振幅Ｉaが電流制限値Ｉa_LIMITよりも大きいほど、移動量Δθが小さくなる。このようにすれば、すべり角速度が大きくなることを防止することができる。このため、すべり角速度が大きくなることでトルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなることですべり角速度が大きくなるという悪循環を断ち切ることができる。このように、実施の形態１Ａ〜３Ｃによれば、修正トルク成分ΔＴがトルクを補償するように作用し、同一電流ベクトルに対するトルクを増加させることができる。これにより、３相回転機１０２の回転子を上手く回転させ易くなり、回転子の引き込みを安定して行うことができ、３相回転機１０２の脱調が発生し難くなる。また、インバータ１０４において過電流が発生し難くなる。インバータ１０４に過電流保護機能がある場合においては、インバータ１０４の保護機能が働きインバータ１０４が停止するという事態を回避し易くなる。
【０１５８】
また、実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、３相回転機１０２のトルクの振動成分ＴHが大きいときほど移動量Δθを小さくする。これにより、すべり角速度のピークが大きくなることを防止でき、トルクに寄与しない電流ベクトルが３相回転機１０２に流れることを回避し易くなる。このことも、上記の悪循環を断ち切ることに寄与する。
【０１５９】
実施の形態１Ａ〜３Ｃの回転機制御装置を、以下のように説明することもできる。すなわち、実施の形態１Ａ〜３Ｃの回転機制御装置は、インバータ１０４を用いて３相回転機１０２に電圧ベクトルを印加するものである。回転機制御装置は、３相回転機１０２を流れる電流ベクトルの振幅Ｉaから電流制限値Ｉa_LIMITを差し引いた差分である電流偏差Δｅがゼロ以下のとき、３相回転機１０２のトルクの振動成分ＴHが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくする。電流偏差Δｅがゼロよりも大きいとき、電流偏差Δｅをゼロに近づけつつ、電流偏差Δｅが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくしかつトルクの振動成分ＴHが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくする。
【０１６０】
実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、図１０に示すステップＳ２１〜Ｓ２３が実施されると捉えることもできる。ステップＳ２１は、電流偏差Δｅがゼロよりも大きいか否かを判断するステップである。電流偏差Δｅがゼロよりも大きい場合、ステップＳ２２に進む。電流偏差Δｅがゼロ以下である場合、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２２は、電流偏差Δｅをゼロに近づけるステップである。また、ステップＳ２２は、電流偏差Δｅが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくするステップである。また、ステップＳ２２は、振動成分ＴHが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくするステップである。ステップＳ２３は、振動成分ＴHが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくするステップである。
【０１６１】
実施の形態１Ｂ、１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ及び３Ｃでは、第２部分は、移動量Δθ及び推定された一次磁束ベクトルの位相θsを用いて指令位相θs*を特定する。電流脈動、負荷変動等が原因で、指令磁束ベクトルと実際に３相回転機に印加されている一次磁束ベクトルの不一致が生じる場合がある。そういった状況においても、実施の形態１Ｂ、１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ及び３Ｃのように一次磁束ベクトルの位相をフィードバックすることで、適切な指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。具体的には、トルク角の値が実際に印加されている一次磁束ベクトルの位相を基準とした最適な値となるように、指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。このような指令磁束ベクトルによれば、無駄な電流を流すことなく同一トルクを発生させることができる。
【０１６２】
実施の形態１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂでは、第１部分は、修正トルク成分ΔＴ及び振動成分ＴHを用いて指令速度が小さくなるように指令速度ωref*を補正し、補正された指令速度ωref*−Ｋ1（ＴH＋ΔＴ）を用いて移動量Δθを特定する。実施の形態１Ｃ、２Ｃ及び３Ｃでは、第１部分は、修正トルク成分ΔＴ及び振動成分ＴHを用いて積ωref*ＴSを小さくすることによって移動量Δθを特定する。どちらの手法でも、適切に移動量Δθを特定することができる。
【０１６３】
修正トルク特定部１２８は、指令速度ωref*を用いて修正トルク成分ΔＴを特定するものであってもよい。修正トルク成分ΔＴは、電流ベクトルの振幅Ｉaが電流制限値Ｉa_LIMITよりも大きい状況を解消することに寄与する。修正トルク成分ΔＴは、この状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定されることが好ましい。指令速度ωref*は、上記状況の解消の素早さと制御の安定性確保のどちらを重視するかを判断する指標となりうる。指令速度ωref*を用いて修正トルク成分ΔＴを特定することにより、修正トルク成分ΔＴを、上記状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定することができる。過電流に対する応答性を適切に設定することが容易となる。具体的には、指令速度ωref*が小さいほど修正トルク成分ΔＴを大きくすることができる。より具体的には、指令速度ωref*が小さいほど、式（１−９）の比例ゲインＫiP及び積分ゲインＫiIの少なくとも一方を大きくすることができる。
【０１６４】
実施の形態１Ａ〜３Ｃは、回転機制御装置の始動運転に適用されうる。この場合、回転機制御装置の始動運転において、修正トルク特定部１２８が修正トルク成分ΔＴを特定し、第１部分が指令速度ωref*及び修正トルク成分ΔＴを用いて移動量Δθを特定し、第２部分が移動量を用いて指令位相θs*を特定することになる。典型例では、始動運転は、３相回転機１０２の回転速度がゼロである状態において開始される。回転速度がゼロである状態で始動運転が開始される場合には、３相回転機１０２に印加される電圧ベクトルの振幅がゼロ又は非常に小さい状態で始動運転が開始されることになる。従来技術におけるこのような始動運転では、指令電圧ベクトルの振幅に対する実際に３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅の比率が小さくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、実施の形態１Ａ〜３Ｃが適用された始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。
【０１６５】
始動運転は、指令速度ωref*が時間経過とともに増加するものであってもよい。従来技術では、始動運転において指令速度が時間経過とともに増加する場合には、時間経過とともにすべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、実施の形態１Ａ〜３Ｃが適用された始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。
【０１６６】
始動運転において修正トルク成分がゼロよりも大きい場合には、始動運転の終了を禁止するようにしてもよい。修正トルク成分がゼロよりも大きい期間においては、上記悪循環を防止する観点から、始動運転を継続することが好ましい。始動運転において修正トルク成分ΔＴがゼロよりも大きい場合に始動運転の終了を禁止すれば、そのような継続が可能となる。
【０１６７】
一例では、３相回転機１０２は、誘導回転機である。従来技術では、３相回転機が誘導回転機である場合には、すべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、３相回転機１０２が誘導回転機である場合には、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本開示に係る技術は、かご型誘導機や同期機のような３相回転機に適用できる。それらの３相回転機は、冷暖房装置又は給湯機に使用されたヒートポンプ式冷凍装置やファン、ブロアの制御装置に適している。
【符号の説明】
【０１６９】
１００，２００          回転機制御装置
１０１，２０１          回転機制御部
１０２                  ３相回転機
１０３                  デューティ生成部
１０４                  インバータ
１０５ａ                第１電流センサ
１０５ｂ                第２電流センサ
１０６                  ｕ，ｗ/α，β変換部
１０７                  指令電圧特定部
１０８                  磁束推定部
１０９                  トルク推定部
１１２                  指令磁束特定部
１１３ａ                α軸磁束偏差特定部
１１３ｂ                β軸磁束偏差特定部
１１４                  α，β／ｕ，v，ｗ変換部
１１６                  ベースドライバ
１１７                  平滑コンデンサ
１１８                  直流電源
１１９ａ〜１１９ｆ      スイッチング素子
１２０ａ〜１２０ｆ      還流ダイオード
１２２                  指令振幅特定部
１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，２２７ａ，２２７ｂ，２２７ｃ，３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｃ  指令位相特定部
１２８                  修正トルク特定部
１３１                  振幅演算部
１３２                  偏差特定部
１３３                  制限値出力部
１３４，２６９          ＰＩ補償器
１３５                  修正トルクリミッタ
１６１                  ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１６２                  トルク加算部
１６３                  ゲイン乗算部
１６４                  速度偏差演算部
１６５                  速度偏差積分器
２４０                  位相推定部
２６２                  トルク減算部
２６６                  乗算部
２６７                  位相加算演算部
２６８                  符号反転部
２７０                  加算部
２７１                  ローパスフィルタ
２７２                  減算部
２７３                  トルクリミッタ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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