(57)【要約】【課題】回転速度及びトルクの変化に対する、トルク指令の補正値の変化が大きくなる非線形性の高い領域のトルク指令の補正値の設定精度を高められると共に、補正値設定マップのデータ量の増加を抑制できる交流回転機の制御装置を提供する。【解決手段】補正値設定マップは、回転速度のそれぞれにおいてトルク指令のマップ軸の刻みが不等間隔に設定されたトルク軸不等間隔設定、及び回転速度のマップ軸の刻みが不等間隔に設定された回転軸不等間隔設定の一方又は双方が行われている交流回転機の制御装置。【選択図】図７
2019004671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータを介して交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
トルク指令を設定するトルク指令設定部と、
前記トルク指令及び前記交流回転機の回転速度に基づいてトルク指令補正値を算出し、前記トルク指令補正値により前記トルク指令を補正した補正後のトルク指令を算出するトルク指令補正部と、
前記補正後のトルク指令に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ制御部と、を備え、
前記トルク指令補正部は、前記トルク指令及び前記回転速度をマップ軸とし、前記トルク指令補正値をマップ設定データとした補正値設定マップを参照して、現在の前記トルク指令及び前記回転速度に対応する前記トルク指令補正値を算出し、
前記補正値設定マップは、前記回転速度のそれぞれにおいて前記トルク指令のマップ軸の刻みが不等間隔に設定されたトルク軸不等間隔設定、及び前記回転速度のマップ軸の刻みが不等間隔に設定された回転軸不等間隔設定の一方又は双方が行われている交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記補正値設定マップは、前記交流回転機の巻線に印加される交流電圧の基本波周波数成分の振幅が、インバータに供給される直流電源電圧より大きくなる過変調領域となる前記回転速度の範囲である過変調回転速度範囲では、前記過変調回転速度範囲よりも前記回転速度が低い低回転速度範囲よりも、前記回転速度のマップ軸の刻みが細かく設定された回転軸過変調細分化設定、及び前記回転速度のそれぞれにおいて、前記過変調領域となる前記トルク指令の範囲である過変調トルク指令範囲では、前記過変調トルク指令範囲よりも前記トルク指令が低い低トルク指令範囲よりも、前記トルク指令のマップ軸の刻みが細かく設定されたトルク軸過変調細分化設定の一方又は双方が行われている請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記補正値設定マップは、前記回転速度のそれぞれの前記過変調トルク指令範囲において、前記トルク指令が大きくなるに従って、前記トルク指令のマップ軸の刻みが次第に細かく設定されている請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記インバータ制御部は、同一電流に対して発生トルクを最大にする最大トルク電流制御と、交流回転機の巻線に発生する誘起電圧を電圧制限値に保つ電圧制限制御と、を前記回転速度及び前記トルク指令の動作点に応じて選択実行し、
前記補正値設定マップは、前記最大トルク電流制御と前記電圧制限制御との切り替わりが生じる前記回転速度の範囲である制御切替り回転速度範囲では、前記制御切替り回転速度範囲よりも回転速度が低い低回転速度範囲よりも、前記回転速度のマップ軸の刻みが細かく設定されている請求項１から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】
前記インバータ制御部は、前記回転速度及び直流電源電圧と、前記回転速度のそれぞれにおいて前記交流回転機が出力可能な最大トルクとの関係が予め設定された最大トルク設定マップを参照し、現在の前記回転速度及び前記直流電源電圧に対応する前記最大トルクを算出し、現在の前記トルク指令を現在の前記最大トルクで除算したトルク指令比を算出し、
前記トルク指令のマップ軸として前記トルク指令比をマップ軸とすると共に前記回転速度をマップ軸とし、前記トルク指令補正値をマップ設定データとした前記補正値設定マップを参照して、現在の前記トルク指令比及び前記回転速度に対応する前記トルク指令補正値を算出する請求項１から４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】
前記補正値設定マップは、互いに異なる複数の直流電源電圧毎に複数設けられ、
前記トルク指令補正部は、前記インバータに供給されている現在の前記直流電源電圧に近い、２つの前記直流電源電圧の前記補正値設定マップを参照して、２つの前記トルク指令補正値を算出し、現在の前記直流電源電圧に基づいて、２つの前記トルク指令補正値を補間した値を、最終的な前記トルク指令補正値として算出する請求項１から５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】
前記インバータ制御部は、前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御し、前記ＰＷＭ制御に用いられるキャリア波のキャリア周波数を変更可能であり、
前記補正値設定マップは、互いに異なる複数の前記キャリア周波数毎に複数設けられ、
前記トルク指令補正部は、現在の前記キャリア周波数に対応する前記補正値設定マップを参照して、前記トルク指令補正値を算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項８】
前記インバータ制御部は、複数の変調方式のＰＷＭ制御を実行可能であり、
前記補正値設定マップは、複数の前記変調方式毎に複数設けられ、
前記トルク指令補正部は、現在実行されている前記変調方式の前記補正値設定マップを参照して、前記トルク指令補正値を算出する請求項１から７のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項９】
前記インバータ制御部は、前記補正後のトルク指令に基づいて、前記交流回転機の巻線に流れる電流指令を算出し、実電流が前記電流指令に近づくように前記交流回転機の巻線に印加する電圧指令を算出し、前記電圧指令に基づいて前記複数のスイッチング素子をＰＷＭ制御によりオンオフ制御し、
前記インバータに供給される直流電源電圧に対する前記電圧指令の線間電圧の比率である電圧利用率を算出し、前記電圧利用率が目標電圧利用率に近づくように前記電流指令を補正し、
前記電流指令及び前記電圧指令に基づいて、前記交流回転機のトルクを推定し、トルクの推定値が前記補正後のトルク指令に近づくように前記電流指令を補正する請求項１から８のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータを介して交流回転機を制御する交流回転機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような交流回転機の制御装置に関連して、例えば、下記の特許文献１に記載された技術が既に知られている。特許文献１の技術では、交流回転機の出力トルクのトルク指令からのずれを補償するために、トルク指令を補正するように構成されている。特許文献１の技術では、回転速度及びトルク指令をマップ軸とした補正値設定マップを用いて、トルク指令の補正値を算出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転速度及びトルク等の運転条件に応じて、トルク出力特性に影響するインダクタンス、鉄損抵抗等が変化する。また、運転条件に応じて、制御動作が変化する。そのため、回転速度及びトルクの領域によっては、回転速度及びトルクの変化に対する、トルク指令の補正値の変化が大きくなる非線形性が高くなる。そのため、非線形性の高くなる回転速度及びトルクの領域では、マップ軸の刻みを細かくし、トルク指令の補正値の設定精度を高くする必要がある。一方、全領域に亘って、マップ軸の刻みを細かくすると、補正値設定マップのデータ量が増加する問題があった。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、特許文献１の図５に示されているように、回転速度のマップ軸の刻みが均等にされており、また、回転速度のそれぞれにおいて、トルク指令のマップ軸の刻みが均等にされている。よって、特許文献１の技術では、非線形性の高い一部の領域だけ、マップ軸の刻みを細かく設定することが行われておらず、トルク指令の補正値の設定精度を高めることができない、或いは、全領域に亘って、マップ軸の刻みを細かくし、データ量の増加を招来する問題があった。
【０００６】
そこで、回転速度及びトルクの変化に対する、トルク指令の補正値の変化が大きくなる非線形性の高い回転速度及びトルクの領域のトルク指令の補正値の設定精度を高められると共に、補正値設定マップのデータ量の増加を抑制できる交流回転機の制御装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る交流回転機の制御装置は、インバータを介して交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
トルク指令を設定するトルク指令設定部と、
前記トルク指令及び前記交流回転機の回転速度に基づいてトルク指令補正値を算出し、前記トルク指令補正値により前記トルク指令を補正した補正後のトルク指令を算出するトルク指令補正部と、
前記補正後のトルク指令に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ制御部と、を備え、
前記トルク指令補正部は、前記トルク指令及び前記回転速度をマップ軸とし、前記トルク指令補正値をマップ設定データとした補正値設定マップを参照して、現在の前記トルク指令及び前記回転速度に対応する前記トルク指令補正値を算出し、
前記補正値設定マップは、前記回転速度のそれぞれにおいて前記トルク指令のマップ軸の刻みが不等間隔に設定されたトルク軸不等間隔設定、及び前記回転速度のマップ軸の刻みが不等間隔に設定された回転軸不等間隔設定の一方又は双方が行われているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る交流回転機の制御装置によれば、回転速度及びトルクの変化に対する、トルク指令補正値の変化が大きくなる回転速度及びトルクの領域において、それ以外の領域よりもマップ軸の刻みを細かくし、トルク指令補正値の設定精度を向上し、トルク指令に対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。変化が小さくなるそれ以外の領域では、マップ軸の刻みを荒くできるので、補正値設定マップのデータ量の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る交流回転機及び交流回転機の制御装置の概略構成図である。
【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のハードウェア構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るインバータ制御部のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る制御方法の選択処理を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る最大トルク電流制御及び電圧制限制御によるｄｑ軸電流指令値の設定を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るＰＷＭ信号の生成処理を説明するタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１に係る補正値設定マップの説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る補正値設定マップの設定データの説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る過変調領域の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る過変調領域におけるＰＷＭ信号の生成処理を説明するタイミングチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るトルク補正値算出部のブロック図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る最大トルクの設定処理を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係るトルク指令比をマップ軸とした補正値設定マップの説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係るトルク指令比をマップ軸とした補正値設定マップの設定データの説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係るトルク補正値算出部の処理を表すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態３に係るトルク補正値算出部の処理を表すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態４に係るトルク補正値算出部の処理を表すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態５に係るインバータ制御部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る交流回転機２の制御装置１（以下、単に制御装置１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る制御装置１及び交流回転機２の概略構成図である。
【００１１】
交流回転機２は、非回転部材に固定されたステータと、当該ステータの径方向内側に配置され、非回転部材に対して回転可能に支持されたロータと、を備えている。本実施の形態では、交流回転機２は、永久磁石式同期回転電機とされており、ステータに３相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗが巻装され、ロータに永久磁石が設けられている。交流回転機２は、直流交流変換を行うインバータ１０を介して、直流電源４に電気的に接続されている。交流回転機２は、少なくとも、直流電源４からの電力供給を受けて動力を発生する電動機の機能を有している。なお、交流回転機２は、電動機の機能に加えて、発電機の機能を有してもよい。
【００１２】
インバータ１０は、直流電源４と交流回転機２との間で電力変換を行う直流交流変換装置である。インバータ１０は、直流電源４の正極に接続される正極電線と直流電源４の負極に接続される負極電線との間に直列接続された２個のスイッチング素子が、３相各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に対応して３セット設けられたブリッジ回路に構成されている。正極側のスイッチング素子と負極側のスイッチング素子とを直列接続する接続点は、対応する相の巻線に接続される。スイッチング素子には、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等が用いられる。
【００１３】
図３に示すように、インバータ１０は、各巻線に流れる電流を検出するための電流センサ１１を備えている。電流センサ１１は、スイッチング素子の直列回路と巻線とをつなぐ各相の電線上に備えられている。インバータ１０は、直流電源４からインバータ１０に供給される直流電源電圧Ｖｄｃを検出する電源電圧センサ１３を備えている。電源電圧センサ１３は、正極電線と負極電線との間に設けられている。
【００１４】
制御装置１は、インバータ１０を制御することにより、交流回転機２の制御を行う制御装置である。図１に示すように、制御装置１は、トルク指令設定部１０３、トルク指令補正部１０４、インバータ制御部１０２等の機能部を備えている。制御装置１が備える各機能部１０２〜１０４等は、制御装置１が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１は、図２に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び演算処理装置９０が外部装置とデータ通信を行うための通信回路９４等を備えている。
【００１５】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、各種のセンサやスイッチが接続され、これらセンサやスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。本実施の形態では、入力回路９２には、電流センサ１１、回転速度センサ１２、及び電源電圧センサ１３等が接続されている。出力回路９３には、インバータ１０（スイッチング素子又はスイッチング素子のゲート駆動回路）等が接続されている。通信回路９４には、統合制御装置等の外部の制御装置９５が通信線を介して接続され、各種の通信プロトコルに基づいて有線通信を行う。
【００１６】
そして、制御装置１が備える各機能部１０２〜１０４等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置１の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各機能部１０２〜１０４等が用いるマップ、判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置１の各機能について詳細に説明する。
【００１７】
＜インバータ制御部１０２＞
図３のブロック図に示すように、インバータ制御部１０２は、後述するトルク指令補正部１０４から伝達された補正後のトルク指令Ｔｍｆに基づいて、インバータ１０が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。本実施の形態では、インバータ制御部１０２は、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行うように構成されている。インバータ制御部１０２は、補正後のトルク指令Ｔｍｆに基づいて、交流回転機２の巻線に流れる電流指令を算出し、実電流が電流指令に近づくように交流回転機２の巻線に印加する電圧指令を算出し、電圧指令に基づいて複数のスイッチング素子をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりオンオフ制御する。そのために、インバータ制御部１０２は、ｄｑ軸電流指令算出部４０、電流フィードバック制御部４１、電圧座標変換部４２、ＰＷＭ信号生成部４３、電流座標変換部４４、回転速度検出部４５、及び電源電圧検出部４６を備えている。
【００１８】
回転速度検出部４５は、交流回転機２の回転速度ωを検出する。回転速度検出部４５は、ロータの回転軸に設けられた回転速度センサ１２の出力信号に基づいて、ロータの電気角θ（磁極位置θ）、及び回転速度ωとして電気角速度を検出する。電源電圧検出部４６は、電源電圧センサ１３の出力信号に基づいて、直流電源電圧Ｖｄｃを検出する。
【００１９】
ｄｑ軸電流指令算出部４０には、トルク指令補正部１０４により算出された補正後のトルク指令Ｔｍｆが入力される。ｄｑ軸電流指令算出部４０は、補正後のトルク指令Ｔｍｆのトルクを交流回転機２に出力させるために、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに流す電流をｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電流指令値Ｉｄｒ０及びｑ軸電流指令値Ｉｑｒ０を算出する。
【００２０】
ｄｑ軸回転座標は、ロータに設けられた永久磁石のＮ極の向き（磁極位置）に定めたｄ軸、及びｄ軸より電気角で９０°（π／２）進んだ方向に定めたｑ軸からなる、ロータの電気角θでの回転に同期して回転する２軸の回転座標である。
【００２１】
本実施形態では、ｄｑ軸電流指令算出部４０は、交流回転機２の運転条件に応じて、電流ベクトル制御法の複数の制御方法から１つの制御方法を選択し、選択した制御方法に従って、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０を演算する。本実施の形態では、ｄｑ軸電流指令算出部４０は、図４に示すような、交流回転機２の回転速度ω及びトルクと、選択する制御方法との関係が予め設定された制御方法選択マップを参照し、現在の交流回転機２の回転速度ω、補正後のトルク指令Ｔｍｆに対応する１つの制御方法を選択するように構成されている。ｄｑ軸電流指令算出部４０は、最大トルク電流制御と電圧制限制御とを回転速度ω及びトルク指令の動作点に応じて切換えて実行する。
【００２２】
最大トルク電流制御は、同一電流に対して発生トルクを最大にするようなｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０を算出する制御方法である。電圧制限制御は、交流回転機２の巻線に発生する誘起電圧を電圧制限値に保つ制御方法である。図５に示すように、トルク指令が小さい領域では、最大トルク電流制御が選択され、同一電流に対して発生トルクが最大になる最大トルク電流曲線上を、トルク指令が増加するに従って、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒ０が負方向に増加され、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒ０が正方向に増加される。そして、トルク指令の増加により、交流回転機２の誘起電圧が、電圧制限値に到達すると、電圧制限制御が選択され、トルク指令が増加するに従って、電圧制限値に対応する定誘起電圧楕円上を、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒ０が負方向に増加され、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒ０が正又は負方向に増加される。電圧制限値は、直流電源電圧Ｖｄｃ以下の値に設定される。例えば、電圧制限値は、直流電源電圧Ｖｄｃに１以下の値に予め設定された係数を乗算した値に設定される。或いは、電圧制限値は、交流回転機２の部品が故障しないような上限電圧に設定されてもよい。
【００２３】
ｄｑ軸電流指令算出部４０は、トルク指令とｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０との関係が予め設定されたトルク電流変換マップを参照し、補正後のトルク指令Ｔｍｆに対応するｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０を算出するように構成されている。トルク電流変換マップは、制御方式毎に設けられている。トルク電流変換マップの代わりに、近似式が用いられてもよい。
【００２４】
電流座標変換部４４は、電流センサ１１の出力信号に基づいて、インバータ１０から交流回転機２の各相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに流れる３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出する。電流座標変換部４４は、各相の巻線に流れる３相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを、磁極位置θに基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。
【００２５】
電流フィードバック制御部４１は、ｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑが、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０に近づくように、交流回転機２に印加する電圧の指令信号をｄｑ軸回転座標系で表したｄ軸電圧指令値Ｖｄ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑを、ＰＩ制御等により変化させる電流フィードバック制御を行う。なお、ｄ軸電流とｑ軸電流の非干渉化のため等のフィードフォワード制御が行われてもよい。
【００２６】
その後、電圧座標変換部４２は、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを、磁極位置θに基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、３相各相の巻線への交流電圧指令値である３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換する。
【００２７】
図６に１相分を示すように、ＰＷＭ信号生成部４３は、３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗのそれぞれと、直流電源電圧Ｖｄｃの振動幅を有し、キャリア周波数で振動するキャリア波（三角波）とを比較し、交流電圧指令値がキャリア波を上回った場合は、矩形パルス波をオンさせ、交流電圧指令値がキャリア波を下回った場合は、矩形パルス波をオフさせる。ＰＷＭ信号生成部４３は、３相各相の矩形パルス波を、３相各相のインバータ制御信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗとしてインバータ１０に出力し、インバータ１０の各スイッチング素子をオンオフさせる。
【００２８】
＜トルク指令設定部１０３＞
トルク指令設定部１０３は、トルク指令Ｔｍを設定する。本実施の形態では、外部の制御装置９５から伝達されたトルク指令に基づいて、トルク指令Ｔｍを設定するように構成されている。なお、トルク指令設定部１０３は、回転速度フィードバック制御によりトルク指令Ｔｍを設定してもよいし、振動成分をトルク指令Ｔｍに重畳してもよい。
【００２９】
＜トルク指令補正部１０４＞
図１に示すように、トルク指令補正部１０４は、トルク指令Ｔｍ及び交流回転機の回転速度ωに基づいてトルク指令補正値ｄＴｍを算出するトルク補正値算出部１０４ａと、トルク指令補正値ｄＴｍによりトルク指令を補正した補正後のトルク指令Ｔｍｆを算出する補正後トルク算出部１０４ｂとを備えている。補正後トルク算出部１０４ｂは、トルク指令Ｔｍにトルク指令補正値ｄＴｍを加算して、補正後のトルク指令Ｔｍｆを算出する（Ｔｍｆ＝Ｔｍ＋ｄＴｍ）。
【００３０】
本実施の形態では、トルク指令補正部１０４は、トルク指令が意図せず大きくなったり、急変したりしないように、補正後トルク算出部１０４ｂが算出した補正後のトルク指令Ｔｍｆに対して制限を加えるトルク指令制限処理部１０４ｃを備えている。説明の便宜上、制限後のトルク指令も、補正後のトルク指令Ｔｍｆと称す。
【００３１】
回転速度ω及びトルク等の運転条件に応じて、トルク出力特性に影響するインダクタンス、鉄損抵抗等が変化する。また、運転条件に応じて、制御動作が変化する。そのため、トルク指令に基づいてｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０を設定し、交流回転機２を制御しても、交流回転機２の出力トルクが、トルク指令からずれる場合がある。上記のトルク指令補正部１０４によれば、トルク指令Ｔｍ及び交流回転機の回転速度ωに基づいてトルク指令補正値ｄＴｍを算出し、トルク指令Ｔｍを補正することにより、回転速度ω及びトルクの運転条件に応じて発生するトルク指令Ｔｍからの出力トルクのずれを補償することができる。
【００３２】
トルク補正値算出部１０４ａは、トルク指令Ｔｍ及び回転速度ωをマップ軸とし、トルク指令補正値ｄＴｍをマップ設定データとした補正値設定マップを参照して、現在のトルク指令Ｔｍ及び回転速度ωに対応するトルク指令補正値ｄＴｍを算出するように構成されている。
【００３３】
回転速度ω及びトルクの領域によっては、回転速度ω及びトルクの変化に対する、トルク指令補正値ｄＴｍの変化が大きくなる非線形性が高くなり、マップ軸の刻みを細かくすることが望まれる。そのため、図７に示すように、補正値設定マップは、回転速度ωのそれぞれにおいてトルク指令のマップ軸の刻みが不等間隔に設定されたトルク軸不等間隔設定、及び回転速度ωのマップ軸の刻みが不等間隔に設定された回転軸不等間隔設定の一方又は双方（本例では双方）が行われている。
【００３４】
この構成によれば、回転速度ω及びトルクの変化に対する、トルク指令補正値ｄＴｍの変化が大きくなる回転速度ω及びトルクの領域において、それ以外の領域よりもマップ軸の刻みを細かくし、トルク指令補正値ｄＴｍの設定精度を向上し、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。変化が小さくなるそれ以外の領域では、マップ軸の刻みを荒くできるので、補正値設定マップのデータ量の増加を抑制できる。
【００３５】
なお、図７において、トルク指令Ｔｍのマップ軸、回転速度ωのマップ軸は、点線で示されており、トルク指令Ｔｍのマップ軸と回転速度ωのマップ軸とが交差する座標のそれぞれに、マップ設定データであるトルク指令補正値ｄＴｍが設定されている。トルク指令補正値ｄＴｍの設定値は、理論計算、実験結果等に基づいて予め設定され、補正値設定マップは、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。図８に示すように、トルク指令Ｔｍ及び回転速度ωのマップ軸の座標値に対応するトルク指令補正値ｄＴｍが設定されている。
【００３６】
トルク補正値算出部１０４ａは、現在のトルク指令Ｔｍ及び回転速度ωに最も近い４つのマップ軸の座標値のトルク指令補正値ｄＴｍを読み出し、４つの座標値のトルク指令補正値ｄＴｍを、現在の座標値に基づいて線形補間し、現在のトルク指令Ｔｍ及び回転速度ωに対応するトルク指令補正値ｄＴｍを算出する。
【００３７】
＜過変調領域のマップ軸の細分化＞
図９に示すように、回転速度ω及びトルクが大きくなる領域では、交流回転機の巻線に印加される３相交流電圧の基本波周波数成分の振幅Ｖｘ１ｆが、インバータ１０に供給される直流電源電圧Ｖｄｃより大きくなる過変調領域となる。過変調領域では、次式で示される、３相交流電圧の基本波周波数成分の振幅Ｖｘ１ｆを直流電源電圧Ｖｄｃで除算した電圧利用率ＭＲが１より大きくなる。
ＭＲ＝Ｖｘ１ｆ／Ｖｄｃ          （１）
【００３８】
本実施の形態では、上記のように、固定座標変換及び２相３相変換後の３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに対して、実施の形態４で後述する２相変調ＰＷＭ制御等の変調が行われておらず、３相交流電圧の基本波周波数成分の振幅Ｖｘ１ｆは、正弦波となる３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅に等しくなる。図１０に示すように、電圧利用率ＭＲが１より大きくなると、３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅が、直流電源電圧Ｖｄｃの振幅で振動しているキャリア波を超過している区間が発生し、超過区間では、キャリア波の振動に応じて、矩形パルス波がオンオフされなくなり、連続的にオン又はオフされる。そのため、電圧利用率ＭＲが１より大きくなると、３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに従った交流電圧が巻線に印加されなくなり、トルク指令からの出力トルクのずれが大きくなる。また、電圧利用率ＭＲが１から増加するに従って、超過区間が増加し、出力トルクのずれが大きくなる。従って、図９に示す過変調領域においても、回転速度ω及びトルクが大きくなるに従って、電圧利用率ＭＲが１から増加し、出力トルクのずれが増加していく。このように、過変調領域では、回転速度ω及びトルクの変化に対する、出力トルクのずれの変化が大きくなり、トルク指令補正値ｄＴｍの変化が大きくなる。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、補正値設定マップは、回転軸過変調細分化設定、及びトルク軸過変調細分化設定の一方又は双方（本例では双方）が行われている。回転軸過変調細分化設定は、過変調領域となる回転速度ωの範囲である過変調回転速度範囲では、過変調回転速度範囲よりも回転速度ωが低い低回転速度範囲よりも回転速度ωのマップ軸の刻みが細かく設定される設定である。トルク軸過変調細分化設定は、回転速度ωのそれぞれにおいて、過変調領域となるトルク指令の範囲である過変調トルク指令範囲では、過変調トルク指令範囲よりもトルク指令Ｔｍが低い低トルク指令範囲よりも、トルク指令のマップ軸の刻みが細かく設定される設定である。
【００４０】
この構成によると、上記のように、回転速度ω及びトルクの変化に対する、トルク指令補正値ｄＴｍの変化が特に大きくなる過変調領域において、それ以外の領域よりもマップ軸の刻みを細かくし、トルク指令補正値ｄＴｍの設定精度を向上し、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。変化が小さくなるそれ以外の領域では、マップ軸の刻みを荒くできるので、補正値設定マップのデータ量の増加を抑制できる。
【００４１】
本実施の形態では、補正値設定マップは、回転速度ωのそれぞれの過変調トルク指令範囲において、トルク指令が大きくなるに従って、トルク指令Ｔｍのマップ軸の刻みが次第に細かく設定されている。
【００４２】
この構成によれば、上記のように、過変調領域において、トルクが大きくなるに従って、電圧利用率ＭＲが１から増加し、出力トルクのずれが増加し、トルクの変化に対する出力トルクのずれの変化が大きくなるのに合わせて、トルク指令のマップ軸の刻みを次第に細かく設定し、出力トルクのずれを精度よく補償することができる。
【００４３】
本実施の形態では、補正値設定マップは、低回転速度範囲においても、回転速度ωが過変調回転速度範囲に近づくに従って、回転速度ωのマップ軸の刻みが次第に細かく設定されている。この構成によれば、過変調領域に近づくに従って、回転速度ωの変化に対する、トルク指令補正値ｄＴｍの変化が次第に大きくなることに合わせて、回転速度ωのマップ軸の刻みを次第に細かくし、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。
【００４４】
＜制御方式の切替り領域のマップ軸の細分化＞
また、補正値設定マップは、最大トルク電流制御と電圧制限制御との切り替わりが生じる回転速度ωの範囲である制御切替り回転速度範囲では、制御切替り回転速度範囲よりも回転速度ωが低い低回転速度範囲よりも、回転速度ωのマップ軸の刻みが細かく設定されている。
【００４５】
最大トルク電流制御と電圧制限制御との切替り領域で、回転速度ω及びトルクの変化に対する、トルク指令補正値ｄＴｍの変化の傾向が切り替わる非線形領域となるので、マップ軸の刻みを細かくすることが望ましい。上記の構成によれば、制御切替り回転速度範囲で、低回転速度範囲よりも、回転速度ωのマップ軸の刻みが細かく設定されるので、制御の切替り領域で、トルク指令補正値ｄＴｍの設定精度を向上し、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。
【００４６】
本実施の形態の図７の例では、制御切替り回転速度範囲は、上記の過変調回転速度範囲に包含されているが、包含されない場合は、制御切替り回転速度範囲及び過変調回転速度範囲の双方において、低回転速度範囲よりも、回転速度ωのマップ軸の刻みが細かくされるとよい。
【００４７】
＜マップのデータ量削減＞
本実施の形態では、図１１に示すように、トルク補正値算出部１０４ａは、最大トルク算出部１０４ａａと、トルク補正値マッピング部１０４ａｂと、を備えている。最大トルク算出部１０４ａａは、図１２に示すように、回転速度ω及び直流電源電圧Ｖｄｃと、交流回転機２が出力可能な最大トルクＴｍａｘとの関係が予め設定された最大トルク設定マップを参照し、現在の回転速度ω及び直流電源電圧Ｖｄｃに対応する最大トルクＴｍａｘを算出する。そして、トルク補正値算出部１０４ａは、現在のトルク指令Ｔｍを、現在の最大トルクＴｍａｘで除算したトルク指令比Ｔｍｒを算出する。
【００４８】
トルク補正値マッピング部１０４ａｂは、図１３及び図１４に示すように、トルク指令Ｔｍのマップ軸としてトルク指令比Ｔｍｒをマップ軸とすると共に回転速度ωをマップ軸とし、トルク指令補正値ｄＴｍをマップ設定データとした補正値設定マップを参照して、現在のトルク指令比Ｔｍｒ及び回転速度ωに対応するトルク指令補正値ｄＴｍを算出する。
【００４９】
この構成によれば、図８に示したように、トルク指令補正値ｄＴｍの設定値のそれぞれに対して、トルク指令比Ｔｍｒ及び回転速度ωの座標値を設定する必要がなく、図１４に示すように、全ての回転速度ωに対して、共通化した１つのトルク指令比Ｔｍｒのマップ軸の座標値を設定することができ、補正値設定マップのデータ量を削減できる。また、全てのトルク指令比Ｔｍｒに対して、共通化した１つの回転速度ωのマップ軸の座標値を設定することができる。
【００５０】
２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機２及び制御装置１の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様であるが、直流電源電圧Ｖｄｃの変化に対応するために、複数の補正値設定マップが設けられている点が異なる。
【００５１】
直流電源４にＤＣ−ＤＣコンバータが用いられる場合は、ＤＣ−ＤＣコンバータの昇圧比又は降圧比に応じて、直流電源電圧Ｖｄｃが変化する。或いは、直流電源４に蓄電池が用いられる場合は、蓄電量に応じて、直流電源電圧Ｖｄｃが変動する。電圧利用率ＭＲは、直流電源電圧Ｖｄｃに反比例するため（ＭＲ∝１／Ｖｄｃ）、直流電源電圧Ｖｄｃが増加すると、同じ回転速度ω及びトルク指令Ｔｍでも電圧利用率ＭＲが減少する。そのため、直流電源電圧Ｖｄｃが増加すると、過変調領域が回転速度ω及びトルク指令Ｔｍの増加側に移動する。また、直流電源電圧Ｖｄｃが増加すると、電圧制限値が増加し、最大トルク電流制御と電圧制限制御との切替り領域が、回転速度ωの増加側に移動する。
【００５２】
そこで、補正値設定マップは、互いに異なる複数の直流電源電圧Ｖｄｃ毎に複数設けられている。そして、複数の補正値設定マップのそれぞれは、対応する直流電源電圧Ｖｄｃに応じた過変調領域及び制御切替り領域に合わせて、マップ軸が細分化されている。
【００５３】
トルク補正値算出部１０４ａは、インバータに供給されている現在の直流電源電圧Ｖｄｃに近い、２つの直流電源電圧Ｖｄｃの補正値設定マップを参照して、２つのトルク指令補正値ｄＴｍ１、ｄＴｍ２を算出する。そして、トルク補正値算出部１０４ａは、現在の直流電源電圧Ｖｄｃに基づいて、２つのトルク指令補正値ｄＴｍ１、ｄＴｍ２を補間した値を、最終的なトルク指令補正値ｄＴｍとして算出する。
【００５４】
以下で、図１５のフローチャートを用いて、低、中、高の３つの直流電源電圧ＶｄｃＬ、ＶｄｃＭ、ＶｄｃＨについて、それぞれ、低、中、高の３つの補正値設定マップＭＡＰＬ、ＭＡＰＭ、ＭＡＰＨが設けられている場合について説明する（ＶｄｃＨ＞ＶｄｃＭ＞ＶｄｃＬ）。
【００５５】
ステップＳ０１で、トルク補正値算出部１０４ａは、現在の直流電源電圧Ｖｄｃが、高直流電源電圧ＶｄｃＨと中直流電源電圧ＶｄｃＭとの間にあるか否かを判定する。トルク補正値算出部１０４ａは、現在の直流電源電圧Ｖｄｃが高直流電源電圧ＶｄｃＨと中直流電源電圧ＶｄｃＭとの間にあると判定した場合（ステップＳ０１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ０２で、２つの補正値設定マップとして、高電圧補正値設定マップＭＡＰＨと中電圧補正値設定マップＭＡＰＭとを選択する。一方、トルク補正値算出部１０４ａは、現在の直流電源電圧Ｖｄｃが高直流電源電圧ＶｄｃＨと中直流電源電圧ＶｄｃＭとの間にないと判定した場合（ステップＳ０１：Ｎｏ）は、現在の直流電源電圧Ｖｄｃが中直流電源電圧ＶｄｃＭと低直流電源電圧ＶｄｃＬとの間にあるものとして、ステップＳ０３で、２つの補正値設定マップとして、中電圧補正値設定マップＭＡＰＭと低電圧補正値設定マップＭＡＰＬとを選択する。
【００５６】
そして、トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ０４で、ステップＳ０２又はステップＳ０３で選択された２つの補正値設定マップのそれぞれを参照して、現在のトルク指令Ｔｍ及び回転速度ωに対応する２つのトルク指令補正値ｄＴｍ１、ｄＴｍ２を算出する。
【００５７】
トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ０５で、現在の直流電源電圧Ｖｄｃに基づいて、２つのトルク指令補正値ｄＴｍ１、ｄＴｍ２を線形補間した値を、最終的なトルク指令補正値ｄＴｍとして算出する。例えば、ＶｄｃＨ＞Ｖｄｃ＞ＶｄｃＭの場合は、次式の線形補間により、最終的なトルク指令補正値ｄＴｍが算出される。トルク補正値算出部１０４ａは、Ｖｄｃ＞ＶｄｃＨの場合でも、式（２）を用いて、外挿により最終的なトルク指令補正値ｄＴｍを算出してもよい。
ｄＴｍ＝（Ｖｄｃ−ＶｄｃＭ）／（ＶｄｃＨ−ＶｄｃＭ）
×（ｄＴｍ１−ｄＴｍ２）＋ｄＴｍ２        （２）
【００５８】
そして、トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ０６で、次式に示すように、トルク指令補正値ｄＴｍをトルク指令Ｔｍに加算して、補正後のトルク指令Ｔｍｆを算出する。
Ｔｍｆ＝Ｔｍ＋ｄＴｍ              （３）
【００５９】
３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機２及び制御装置１の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様であるが、キャリア周波数の変化に対応するために、複数の補正値設定マップが設けられている点が異なる。
【００６０】
本実施の形態では、ＰＷＭ信号生成部４３は、運転条件に応じて、キャリア周波数を変化させるように構成されている。ＰＷＭ制御のキャリア周波数の変化により、交流回転機２の鉄損抵抗が変化し、同じトルク指令であっても、交流回転機２の出力トルクが変動する。よって、キャリア周波数の変化に応じて、トルク指令補正値ｄＴｍを変化させることが望ましい。
【００６１】
そこで、補正値設定マップは、互いに異なる複数のキャリア周波数毎に複数設けられている。そして、複数の補正値設定マップのそれぞれは、過変調領域及び制御切替り領域に合わせて、マップ軸が細分化されている。
【００６２】
トルク補正値算出部１０４ａは、現在のキャリア周波数に対応するキャリア周波数の補正値設定マップを参照して、トルク指令補正値ｄＴｍを算出する。
【００６３】
以下で、図１６のフローチャートを用いて、ＰＷＭ信号生成部４３が、運転条件に応じて、キャリア周波数を、低、中、高の３つのキャリア周波数ＦｃＬ、ＦｃＭ、ＦｃＨの何れかに切り替えるように構成されており（ＦｃＨ＞ＦｃＭ＞ＦｃＬ）、低、中、高のキャリア周波数ＦｃＬ、ＦｃＭ、ＦｃＨについて、それぞれ、低、中、高の３つの補正値設定マップＭＡＰｆｃＬ、ＭＡＰｆｃＭ、ＭＡＰｆｃＨが設けられている場合について説明する。
【００６４】
ステップＳ１１で、トルク補正値算出部１０４ａは、現在のキャリア周波数が、高キャリア周波数ＦｃＨであるか否かを判定する。トルク補正値算出部１０４ａは、現在のキャリア周波数が高キャリア周波数ＦｃＨであると判定した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１３で、高周波数補正値設定マップＭＡＰｆｃＨを選択する。一方、トルク補正値算出部１０４ａは、現在のキャリア周波数が高キャリア周波数ＦｃＨでないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）は、ステップＳ１２で、現在のキャリア周波数が、中キャリア周波数ＦｃＭであるか否かを判定する。トルク補正値算出部１０４ａは、現在のキャリア周波数が中キャリア周波数ＦｃＭであると判定した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１４で、中周波数補正値設定マップＭＡＰｆｃＭを選択する。一方、トルク補正値算出部１０４ａは、現在のキャリア周波数が中キャリア周波数ＦｃＭでないと判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）は、現在のキャリア周波数が低キャリア周波数ＦｃＬであるものとして、ステップＳ１５で、低周波数補正値設定マップＭＡＰｆｃＬを選択する。
【００６５】
そして、トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ１６で、ステップＳ１３、ステップＳ１４、又はステップＳ１５で選択された補正値設定マップを参照して、現在のトルク指令Ｔｍ及び回転速度ωに対応するトルク指令補正値ｄＴｍを算出する。そして、トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ１７で、トルク指令補正値ｄＴｍをトルク指令Ｔｍに加算して、補正後のトルク指令Ｔｍｆを算出する。
【００６６】
４．実施の形態４
次に、実施の形態４に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機２及び制御装置１の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様であるが、複数のＰＷＭ制御の変調方式に対応するために、複数の補正値設定マップが設けられている点が異なる。
【００６７】
本実施の形態では、ＰＷＭ信号生成部４３は、運転条件に応じて、ＰＷＭ制御の変調方式を切り替えるように構成されている。変調方式には、正弦波ＰＷＭ制御、３次高調波注入ＰＷＭ制御、空間ベクトルＰＷＭ制御、２相変調ＰＷＭ制御等がある。正弦波ＰＷＭ制御は、実施の形態１のように、変調を加えずに正弦波の３相交流電圧指令値を用いてＰＷＭ制御を行う方式である。３次高調波注入ＰＷＭ制御は、正弦波の３相交流電圧指令値に３次高調波を加えた３相交流電圧指令値を用いてＰＷＭ制御を行う方式である。空間ベクトルＰＷＭ制御は、正弦波の３相交流電圧指令値の中間電圧の１／２を、正弦波の３相交流電圧指令値に加えた３相交流電圧指令値を用いてＰＷＭ制御を行う方式である。２相変調ＰＷＭ制御は、何れか１相の交流電圧指令値を０又は直流電源電圧Ｖｄｃに固定し、他の２相を３相交流電圧指令値の線間電圧が変化しないように変調する方式である。
【００６８】
ＰＷＭ制御の変調方式の変化により、交流回転機２の鉄損抵抗、インバータ１０のスイッチング損失、過変調領域におけるトルク指令に対する出力トルクのずれ等が変化し、同じトルク指令であっても、交流回転機２の出力トルクが変動する。よって、ＰＷＭ制御の変調方式の変化に応じて、トルク指令補正値ｄＴｍを変化させることが望ましい。
【００６９】
そこで、補正値設定マップは、複数のＰＷＭ制御の変調方式毎に複数設けられている。そして、複数の補正値設定マップのそれぞれは、過変調領域及び制御切替り領域に合わせて、マップ軸が細分化されている。
【００７０】
トルク補正値算出部１０４ａは、現在実行されている変調方式の補正値設定マップを参照して、トルク指令補正値ｄＴｍを算出する。
【００７１】
以下で、図１７のフローチャートを用いて、ＰＷＭ信号生成部４３が、運転条件に応じて、変調方式を、正弦波ＰＷＭ制御と空間ベクトルＰＷＭ制御と２相変調ＰＷＭ制御との何れかに切り替えるように構成されており、正弦波ＰＷＭ制御用の補正値設定マップＭＡＰ１、空間ベクトルＰＷＭ制御用の補正値設定マップＭＡＰ２、及び２相変調ＰＷＭ制御用の補正値設定マップＭＡＰ３が設けられている場合について説明する。
【００７２】
ステップＳ２１で、トルク補正値算出部１０４ａは、現在の変調方式が正弦波ＰＷＭ制御であるか否かを判定する。トルク補正値算出部１０４ａは、現在の変調方式が正弦波ＰＷＭ制御であると判定した場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２３で、正弦波ＰＷＭ制御用の補正値設定マップＭＡＰ１を選択する。一方、トルク補正値算出部１０４ａは、現在の変調方式が正弦波ＰＷＭ制御でないと判定した場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）は、ステップＳ２２で、現在の変調方式が空間ベクトルＰＷＭ制御であるか否かを判定する。トルク補正値算出部１０４ａは、現在の変調方式が空間ベクトルＰＷＭ制御であると判定した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２４で、空間ベクトルＰＷＭ制御用の補正値設定マップＭＡＰ２を選択する。一方、トルク補正値算出部１０４ａは、現在の変調方式が空間ベクトルＰＷＭ制御でないと判定した場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）は、現在の変調方式が２相変調ＰＷＭ制御であるものとして、ステップＳ２５で、２相変調ＰＷＭ制御用の補正値設定マップＭＡＰ３を選択する。
【００７３】
そして、トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ２６で、ステップＳ２３、ステップＳ２４、又はステップＳ２５で選択された補正値設定マップを参照して、現在のトルク指令Ｔｍ及び回転速度ωに対応するトルク指令補正値ｄＴｍを算出する。そして、トルク補正値算出部１０４ａは、ステップＳ２７で、トルク指令補正値ｄＴｍをトルク指令Ｔｍに加算して、補正後のトルク指令Ｔｍｆを算出する。
【００７４】
５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係る制御装置１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機２及び制御装置１の基本的な構成及び処理は実施の形態１と同様であるが、出力トルクのフィードバック制御、及び電圧利用率のフィードバック制御を行う点が異なる。
【００７５】
図１８は、本実施の形態に係るインバータ制御部１０２等の概略ブロック図である。インバータ制御部１０２は、トルク推定値算出部４７、トルク制御部４８、及び電圧利用率制御部４９を備えている。
【００７６】
トルク推定値算出部４７は、電流指令及び電圧指令に基づいて、交流回転機２のトルクを推定する。本実施の形態では、トルク推定値算出部４７は、次式を用い、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑ、最終的なｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ２、Ｉｑｒ２、及び電気角速度ωに基づいて、トルク推定値Ｔｅｓｔを算出する。ここで、Ｒは、予め設定されたコイル抵抗値であり、Ｐｎは、予め設定された極対数である。
Φｄ＝（Ｖｑ−Ｒ×Ｉｑｒ２）／ω
Φｑ＝−（Ｖｄ−Ｒ×Ｉｄｒ２）／ω                        （４）
Ｔｅｓｔ＝Ｐｎ×(Φｄ×Ｉｑｒ２−Φｑ×Ｉｄｒ２）
【００７７】
トルク制御部４８は、トルク推定値Ｔｅｓｔが、補正後のトルク指令Ｔｍｆに近づくように電流指令を補正する。本実施の形態では、トルク制御部４８は、次式に示すように、トルク推定値Ｔｅｓｔと補正後のトルク指令Ｔｍｆとの偏差ｄＴｅｓｔに基づくＰＩ制御により、ｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ０、Ｉｑｒ０を補正して、トルクフィードバック補正後のｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ１、Ｉｑｒ１を算出する。ここで、θｔｅｓｔは、損失が最小となるｄｑ軸電流指令の補正方向であり、トルク制御部４８は、実験結果に基づいて予め設定された近似式等を用いて、θｔｅｓｔを算出する。
ｄＴｅｓｔ＝Ｔｍｆ−Ｔｅｓｔ
ｄＩｄｑｅｓｔ＝Ｋｐｅｓｔ×ｄＴｅｓｔ＋∫（Ｋｉｅｓｔ×ｄＴｅｓｔ）ｄｔ
Ｉｄｒ１＝Ｉｄｒ０＋ｄＩｄｑｅｓｔ×ｃｏｓ（θｔｅｓｔ）            （５）
Ｉｑｒ１＝Ｉｑｒ０＋ｄＩｄｑｅｓｔ×ｓｉｎ（θｔｅｓｔ）
【００７８】
過変調領域及び制御方式の切替り領域では、電流指令及び電圧指令の設定の非線形性が高まるため、トルク推定値の変化が大きくなり、トルクフィードバック制御による電流指令及び電圧指令の変化が大きくなる。よって、トルクフィードバック制御を行うことにより、過変調領域及び制御方式の切替り領域において、回転速度ω及びトルクの変化に対する、出力トルクの変化が大きくなる。実施の形態１に記載したように、過変調領域及び制御方式の切替り領域において、補正値設定マップのマップ軸の細分化を行っているので、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。
【００７９】
電圧利用率制御部４９は、インバータ１０に供給される直流電源電圧Ｖｄｃに対する電圧指令の線間電圧の比率である電圧利用率ＭＲ＊を算出する。本実施の形態では、電圧利用率制御部４９は、次式を用い、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑ及び直流電源電圧Ｖｄｃに基づいて、電圧利用率ＭＲ＊を算出する。
ＭＲ＊＝√（Ｖｄ２＋Ｖｑ２)／Ｖｄｃ×√２            （６）
【００８０】
電圧利用率制御部４９は、電圧利用率ＭＲ＊が目標電圧利用率ＭＲ０に近づくように電流指令を補正する。本実施の形態では、電圧利用率制御部４９は、次式に示すように、電圧利用率ＭＲ＊と目標電圧利用率ＭＲ０との偏差ｄＭＲに基づくＰＩ制御により、トルクフィードバック補正後のｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ１、Ｉｑｒ１を補正して、電圧利用率フィードバック補正後のｄｑ軸電流指令値Ｉｄｒ２、Ｉｑｒ２を算出する。ここで、θｍｒは、電圧利用率ＭＲ＊の変化が最大になるｄｑ軸電流指令の補正方向であり、電圧利用率制御部４９は、実験結果に基づいて予め設定された近似式等を用いて、θｍｒを算出する。
ｄＭＲ＝ＭＲ０−ＭＲ＊
ｄＩｄｑｍｒ＝Ｋｐｍｒ×ｄＭＲ＋∫（Ｋｉｍｒ×ｄＭＲ）ｄｔ
Ｉｄｒ２＝Ｉｄｒ１＋ｄＩｄｑｍｒ×ｃｏｓ（θｍｒ）              （７）
Ｉｑｒ２＝Ｉｑｒ１＋ｄＩｄｑｍｒ×ｓｉｎ（θｍｒ）
【００８１】
過変調領域及び制御方式の切替り領域では、電圧指令の設定の非線形性が高まるため、電圧利用率ＭＲ＊の変化が大きくなり、電圧利用率フィードバック制御による電流指令及び電圧指令の変化が大きくなる。よって、電圧利用率フィードバック制御を行うことにより、過変調領域及び制御方式の切替り領域において、回転速度ω及びトルクの変化に対する、出力トルクの変化が大きくなる。実施の形態１に記載したように、過変調領域及び制御方式の切替り領域において、補正値設定マップのマップ軸の細分化を行っているので、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。
【００８２】
〔その他の実施の形態〕
最後に、本発明のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００８３】
（１）上記の各実施の形態では、インバータ制御部１０２は、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御により、補正後のトルク指令Ｔｍｆに基づいて、インバータ１０が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、インバータ制御部１０２は、Ｖ／Ｆ制御等の他の制御方式により、補正後のトルク指令Ｔｍｆに基づいて、インバータ１０が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するように構成されてもよい。例えば、Ｖ／Ｆ制御を用いる場合は、インバータ制御部１０２は、交流回転機２の回転周波数で振動する正弦波の３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出し、３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの振幅を、補正後のトルク指令Ｔｍｆに応じて変化させるように構成されてもよい。
【００８４】
（２）上記の実施の形態１では、1つの補正値設定マップを用い、過変調領域及び制御方式の切替り領域で、マップ軸の細分化が行われている場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、マップ軸が細分化された過変調領域及び制御方式の切替り領域用の補正値設定マップと、マップ軸が荒いそれ以外の領域用の補正値設定マップとの２つの補正値設定マップを用い、トルク補正値算出部１０４ａは、過変調領域又は制御方式の切替り領域であるかに応じて２つの補正値設定マップを切り替えるように構成されてもよい。
【００８５】
（３）上記の実施の形態１から３、５においては、３相交流電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに対して、２相変調ＰＷＭ制御等の変調を行わない場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、ＰＷＭ信号生成部４３は、少なくとも過変調領域において、３次高調波注入ＰＷＭ制御、空間ベクトルＰＷＭ制御、２相変調ＰＷＭ制御等の変調を行ってもよい。過変調領域において、変調を行っても、非線形性が高い領域となるので、マップ軸を細分化することにより、トルク指令Ｔｍに対する出力トルクのずれを精度よく補償することができる。
【００８６】
（４）上記の実施の形態２では、直流電源電圧Ｖｄｃに応じて、参照する補正値設定マップが切り替えられ、上記の実施の形態３では、キャリア周波数に応じて、参照する補正値設定マップが切り替えられ、上記の実施の形態４では、ＰＷＭ制御の変調方式に応じて、参照する補正値設定マップが切り替えられる場合を例に説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、直流電源電圧Ｖｄｃ、キャリア周波数、及びＰＷＭ制御の変調方式の何れか２つ以上のパラメータが可変にされる場合は、可変にされる２つ以上のパラメータの組み合わせに対応できる数の補正値設定マップが用意され、トルク補正値算出部１０４ａは、直流電源電圧Ｖｄｃ、キャリア周波数、及びＰＷＭ制御の変調方式の何れか２つ以上のパラメータに応じて、参照する補正値設定マップを切り替えるように構成されてもよい。
【００８７】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１  交流回転機の制御装置、２  交流回転機、１０  インバータ、１０２  インバータ制御部、１０３  トルク指令設定部、１０４  トルク指令補正部、ω  交流回転機の回転速度、Ｔｍ  トルク指令、Ｔｍａｘ  最大トルク、Ｔｍｆ  補正後のトルク指令、Ｔｍｒ  トルク指令比、ｄＴｍ  トルク指令補正値
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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