(57)【要約】【課題】選択した重畳高周波周波数選択範囲で任意の周波数分布特性が設計でき、電磁騒音を低減する。【解決手段】実施形態の回転センサレス制御装置の設定部は、ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧あるいは設定した重畳高周波周波数を有する電流の継続時間をランダムに設定する。発生部は、重畳高周波周波数の電圧あるいは電流を継続時間の間発生し、推定部は、発生された重畳高周波周波数を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加し、あるいは、発生された重畳高周波周波数を有する電流を永久磁石同期電動機に供給して、永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する。【選択図】図１
2015008560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧あるいは設定した重畳高周波周波数を有する電流の継続時間をランダムに設定する設定部と、
前記重畳高周波周波数の電圧あるいは電流を前記継続時間の間発生する発生部と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加し、あるいは、発生された前記重畳高周波周波数を有する電流を前記永久磁石同期電動機に供給して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する推定部と、
を備えた回転センサレス制御装置。
【請求項２】
前記設定部は、乱数を発生する乱数発生部と、
発生された前記乱数に基づいて、前記継続時間を決定する継続時間決定部と、
を備えた請求項１記載の回転センサレス制御装置。
【請求項３】
前記設定部は、乱数を発生する乱数発生部と、
発生された前記乱数及び所定の設定変移確率値に基づいて、現在の設定重畳高周波周波数を他の重畳高周波周波数に変移させるか否かを判定する変移判定部と、を備え、
前記設定部は、前記変移判定部の判定結果が変移させるものであった場合に、前記設定重畳高周波周波数を他の重畳高周波周波数に設定するとともに、互いに異なる複数の変移確率値のうちいずれか一の変移確率値を前記設定変移確率値として設定する、
請求項１記載の回転センサレス制御装置。
【請求項４】
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧の継続時間をランダムに設定する設定部と、
前記重畳高周波周波数の電圧を前記継続時間の間発生する発生部と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する推定部と、
前記重畳高周波周波数に応じて重畳高周波周波数の電圧の振幅を決定する高周波電圧指令生成部と、
を備えた回転センサレス制御装置。
【請求項５】
前記設定部は、二つの重畳高周波周波数を交互に設定する、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の回転センサレス制御装置。
【請求項６】
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である重畳高周波周波数を可変設定可能な第１設定部と、
設定した重畳高周波周波数を有する電圧あるいは設定した重畳高周波周波数を有する電流の継続時間をランダムに設定する第２設定部と、
前記設定部において設定された重畳高周波周波数に応じて振幅を決定する振幅決定部と、
設定された前記重畳高周波周波数及び前記振幅に基づいて重畳高周波電圧指令を生成する指令生成部と、
前記重畳高周波周波数及び前記振幅を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加し、あるいは、発生された前記重畳高周波周波数を有する電流を前記永久磁石同期電動機に供給して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する推定部と、
を備えた回転センサレス制御装置。
【請求項７】
前記設定部は、前記ＰＷＭ制御における搬送波周波数と、前記重畳高周波周波数を同期させる、
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転センサレス制御装置。
【請求項８】
永久磁石同期電動機をＰＷＭ制御するに際し、回転センサレス制御を行う回転センサレス制御装置において実行される回転センサレス制御装置の制御方法であって、
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧あるいは設定した重畳高周波周波数を有する電流の継続時間をランダムに設定する過程と、
前記重畳高周波周波数の電圧あるいは電流を前記継続時間の間発生する過程と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加し、あるいは、発生された前記重畳高周波周波数を有する電流を前記永久磁石同期電動機に供給して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する過程と、
を備えた回転センサレス制御装置の制御方法。
【請求項９】
永久磁石同期電動機をＰＷＭ制御するに際し、回転センサレス制御を行う回転センサレス制御装置において実行される回転センサレス制御装置の制御方法であって、
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧の継続時間をランダムに設定する過程と、
前記重畳高周波周波数の電圧を前記継続時間の間発生する過程と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を前記永久磁石同期電動機に印加して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する過程と、
前記重畳高周波周波数の電圧によって発生する高周波電流の振幅が一定となるように制御する過程と、
を備えた回転センサレス制御装置の制御方法。
【請求項１０】
永久磁石同期電動機をＰＷＭ制御するに際し、回転センサレス制御を行う回転センサレス制御装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、
前記コンピュータを、
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧あるいは設定した重畳高周波周波数を有する電流の継続時間をランダムに設定する設定手段と、
前記重畳高周波周波数の電圧あるいは電流を前記継続時間の間発生する発生手段と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を前記永久磁石同期電動機に印加し、あるいは、発生された前記重畳高周波周波数を有する電流を前記永久磁石同期電動機に供給して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する推定手段と、
して機能させる制御プログラム。
【請求項１１】
永久磁石同期電動機をＰＷＭ制御するに際し、回転センサレス制御を行う回転センサレス制御装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムであって、
前記コンピュータを、
ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧の継続時間をランダムに設定する設定手段と、
前記重畳高周波周波数の電圧を前記継続時間の間発生する発生手段と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を前記永久磁石同期電動機に印加して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する推定手段と、
前記重畳高周波周波数の電圧によって発生する高周波電流の振幅が一定となるように制御する振幅制御手段と、
して機能させる制御プログラム。
【請求項１２】
ＰＷＭ制御における基本周波数よりも高い周波数である重畳高周波周波数を可変に設定する重畳高周波周波数設定と、
前記重畳高周波周波数に応じて振幅を決定する重畳高周波周波数振幅決定部と、
前記重畳高周波周波数と前記重畳高周波周波数振幅より重畳高周波電圧指令を生成する高周波電圧指令生成部と、
発生された前記重畳高周波周波数を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加して、前記永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する推定部と、
を備えた回転センサレス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、回転センサレス制御装置、回転センサレス制御装置の制御方法及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ）を回転センサを用いずに制御するＰＭＳＭ回転センサレス制御においては、発生する誘起電圧の小さい低速域において、電動機鉄心突極性を利用して回転角度を推定するために、高周波電圧を重畳し、電流応答を検出する方式が広く用いられている。
しかしながら、重畳される高周波電圧により電磁騒音が発生することがわかっており、この発生する電磁騒音を低減するために、重畳する高周波電圧の周波数を時間的に切り替える（変更する）技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４３８３３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、重畳高周波周波数を切り替える（変更する）際には、切替（変更）前後の周波数の平均値の成分が発生することが、発明者らの試験から明らかになった。
【０００５】
したがって、例えば、ＰＷＭ電力変換に用いるＰＷＭ信号に重畳される重畳高周波周波数の影響を低減するために、複数の重畳高周波周波数を切り替えて用いた場合には、切替回数が多くなるほど平均周波数の成分が大きくなり、平坦な周波数スペクトル分布の実現が困難となる虞れがある。特に、一般的には重畳高周波周波数を選択できる範囲には制約があり、狭い範囲しか選択できないことに起因して平均周波数の成分が大きくなりやすい。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、選択した重畳高周波周波数選択範囲で平坦な周波数スペクトル分布が実現でき、電磁騒音を低減可能な回転センサレス制御装置、回転センサレス制御装置の制御方法及び制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の回転センサレス制御装置の設定部は、ＰＷＭ制御における基本波周波数よりも高い周波数である互いに異なる複数の重畳高周波周波数のうちいずれか一の重畳高周波周波数を設定するとともに、設定した重畳高周波周波数を有する電圧あるいは設定した重畳高周波周波数を有する電流の継続時間をランダムに設定する。
【０００８】
これにより、発生部は、重畳高周波周波数の電圧あるいは電流を継続時間の間発生し、推定部は、発生された重畳高周波周波数を有する電圧を永久磁石同期電動機に印加し、あるいは、発生された重畳高周波周波数を有する電流を永久磁石同期電動機に供給して、永久磁石同期電動機の回転子磁極位置及び回転速度を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態のＰＭＳＭ回転センサレス制御システムの概要構成ブロック図である。
【図２】図２は、継続判定部の概要構成ブロック図である。
【図３】図３は、第１実施形態のタイミングチャートである。
【図４】図４は、重畳高周波周波数の切替状態の説明図である。
【図５】図５は、重畳高周波周波数と高調波成分との関係説明図である。
【図６】図６は、高周波電圧指令生成部の概要構成ブロック図である。
【図７】図７は、変形例の動作説明タイミングチャートである。
【図８】図８は、他の高周波電圧指令生成部の概要構成ブロック図である。
【図９】図９は、第２実施形態のＰＭＳＭ回転センサレス制御システムの概要構成ブロック図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態の動作説明図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態の効果の説明図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態のＰＭＳＭ回転センサレス制御システムの概要構成ブロック図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態のタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、第３実施形態の変形例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態のＰＭＳＭ回転センサレス制御システムの概要構成ブロック図である。
ＰＭＳＭ回転センサレス制御システム１０は、大別すると、電力変換を行うインバータ１１と、インバータ１１により回転駆動されるＰＭＳＭ１２と、電動機鉄心突極性を利用してＰＭＳＭ１２の回転角度を推定するために重畳する高周波電圧の周波数を演算し、設定するための重畳高周波周波数演算部１３と、重畳高周波周波数演算部１３により設定された周波数を有する高周波信号を制御信号に重畳しつつ、インバータ１１を制御するインバータ制御部１４と、を備えている。このとき、重畳高周波周波数演算部１３はインバータ制御部１４内部または外部に設けることが可能である。
【００１１】
重畳高周波周波数演算部１３は、乱数を発生する乱数発生部２１と、入力された乱数の値に基づいて継続期間を決定し、継続期間データを出力する継続期間決定部２２と、入力された継続期間データに基づいて後述する継続判定を行い、周波数選択信号を出力する継続判定部２３と、周波数選択信号に基づいて、重畳高周波周波数として設定可能な周波数のうち最も周波数の高い最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは重畳高周波周波数として設定可能な周波数のうち最も周波数の低い最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのいずれか一方を重畳高周波周波数信号として出力する周波数選択部２４と、を備えている。
【００１２】
図２は、継続判定部の概要構成ブロック図である。
継続判定部２３は、比較器６１、カウンタ６２、反転処理器６３を備えている。
比較器６１は、継続期間データ及びカウントデータが入力され、継続期間データの値及びカウントデータの値が一致したか否かを判別して、比較結果信号を出力する。
カウンタ６２は、内部にメモリを有しており、メモリにはカウント値が保存されている。カウント値の初期値は例えば０とする。そのカウント値に対して制御周期毎に一定値（例えば１）を加算してメモリ内のカウント値を更新する。
カウンタ６２には、比較結果信号が入力され、比較結果信号が一致に相当する場合にカウント値は初期値にリセットされる。また、カウンタ６２は、比較結果信号が不一致に相当する場合は、継続して制御周期毎に一定値を加算してカウント値として出力する。
反転処理器６３は、比較結果信号及び周波数選択信号が入力され、比較結果信号と周波数選択信号とが不一致となった場合に、周波数選択信号を反転する。
以上の一連の処理が継続判定となる。
【００１３】
インバータ制御部１４は、周波数選択部２４より出力される重畳高周波周波数信号に基づいて、重畳すべき高周波電圧の周波数の指示を行うための重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊を出力する高周波電圧指令生成部３１を備えている。また、インバータ制御部１４は、入力された重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃに基づいてＰＭＳＭ１２の回転位相角を推定して推定位相角θｅｓｔを出力する回転位相角推定部３２を備えている。
【００１４】
また、インバータ制御部１４は、運転室等の外部から入力されるｄ軸電流指令信号ｉｄｃ＊、ｑ軸電流指令信号ｉｑｃ＊、電流検出部３７の検出値から算出されるｄ軸電流検出信号ｉｄｃ及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃに基づいて電流制御を行うために基本波電圧指令信号ｖｄｃｆ＊、ｖｑｃｆ＊を生成し出力する電流制御部３３と、基本波電圧指令信号ｖｄｃｆ＊、ｖｑｃｆ＊および重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊に基づいてｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊、ｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊を出力する高周波電圧重畳部３４と、を備えている。
【００１５】
また、インバータ制御部１４は、入力されたｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊及びｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊の座標変換を行ってＵ相電圧指令信号ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令信号ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令信号ｖｗ＊を出力する第１座標変換部３５と、入力された電圧指令信号ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と、搬送波である三角波あるいは鋸波と、を比較してＰＷＭ変調を行い、インバータ１１の各相スイッチング素子のオン／オフ指令であるゲート信号を出力するＰＷＭ変調部３６と、を備えている。
【００１６】
また、インバータ制御部１４は、ＰＭＳＭ１２に流れる３相交流電流のうち複数相（図１の例では、Ｕ相及びＷ相の２相）の電流応答値を検出し、電流検出信号（図１の例では、Ｕ相電流検出信号ｉｕ及びＷ相電流検出信号ｉｗ）を出力する電流検出部３７と、電流検出部３７により出力された電流検出信号（図１の例では、Ｕ相電流検出信号ｉｕ及びＷ相電流検出信号ｉｗ）の座標変換（ＵＶＷ／ｄｃｑｃ変換）を行ってｄ軸電流検出信号ｉｄｃ及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃを出力する第２座標変換部３８と、を備えている。
【００１７】
次に第１実施形態の動作を説明する。
まず、重畳高周波周波数演算部１３の乱数発生部２１は、乱数値を発生して継続期間決定部２２に出力する。ここで、乱数発生部２１は、疑似乱数を演算して乱数値として出力したり、乱数テーブルを参照したりして乱数値を出力する。
【００１８】
この結果、継続期間決定部２２は、入力された乱数値に基づいて重畳高周波周波数の継続期間を決定し、継続期間データとして出力する。より具体的には、重畳高周波周波数の１周期分を基準として（１）式で計算する。
継続期間＝重畳高周波周波数の１周期×乱数値              ……（１）
【００１９】
継続判定部２３は、入力された継続期間データに基づいて、継続判定を行い、周波数選択信号を出力する。本第１実施形態においては、重畳高周波電圧の周波数は、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは、最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎの２種類であるので、周波数選択信号は、“０”又は“１”のいずれかの値を有する２値データである。したがって、継続期間データの値に応じて、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは、最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのいずれかに対応する周波数選択信号が周波数選択部２４に出力される。
【００２０】
周波数選択部２４は、周波数選択信号に基づいて、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのいずれか一方を重畳高周波周波数信号として高周波電圧指令生成部３１に出力する。
【００２１】
インバータ制御部１４の高周波電圧指令生成部３１は、入力された重畳高周波周波数信号に基づいて重畳すべき高周波電圧の周波数の指示を行うための重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊を回転位相角推定部３２及び高周波電圧重畳部３４に出力する。
【００２２】
一方、電流制御部３３は、入力されたｄ軸電流指令信号ｉｄｃ＊、ｑ軸電流指令信号ｉｑｃ＊、ｄ軸電流検出信号ｉｄｃ及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃに基づいて電流制御を行うために基本波電圧指令信号ｖｄｃｆ＊、ｖｑｃｆ＊を生成し高周波電圧重畳部３４に出力する。
【００２３】
これらの結果、高周波電圧重畳部３４は、基本波電圧指令信号ｖｄｃｆ＊および重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊に基づいてｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊、を生成し、基本波電圧指令信号ｖｑｃｆ＊および重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊に基づいてｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊を生成し、生成したｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊及びｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊を第１座標変換部３５に出力する。
【００２４】
第１座標変換部３５は、入力されたｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊及びｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊の座標変換を行ってＵ相電圧指令信号ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令信号ｖｖ＊及びＷ相電圧指令信号ｖｗ＊をＰＷＭ変調部３６に出力する。
【００２５】
ＰＷＭ変調部３６は、入力された電圧指令信号ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と、搬送波である三角波あるいは鋸波と、を比較してＰＷＭ変調を行い、インバータ１１の各相スイッチング素子のオン／オフ指令であるゲート信号をインバータ１１に出力する。
この結果、インバータ１１よりＰＭＳＭ１２には、同期した状態でＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れて、ＰＭＳＭ１２の図示しない回転子が回転することとなる。
【００２６】
これと並行して、電流検出部３７は、ＰＭＳＭ１２に流れる３相交流電流のうち複数相（図１の例では、Ｕ相及びＷ相の２相）の電流応答値を検出し、電流検出信号（図１の例では、Ｕ相電流検出信号ｉｕ及びＷ相電流検出信号ｉｗ）を第２座標変換部３８に出力する。
【００２７】
第２座標変換部３８は、電流検出部３７により出力された電流検出信号（図１の例では、Ｕ相電流検出信号ｉｕ及びＷ相電流検出信号ｉｗ）の座標変換（ＵＶＷ／ｄｃｑｃ変換）を行ってｄ軸電流検出信号ｉｄｃを電流制御部３３に出力し、ｑ軸電流検出信号ｉｑｃを回転位相角推定部３２及び電流制御部３３に出力する。
【００２８】
この結果、回転位相角推定部３２は、入力された重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃに基づいてＰＭＳＭ１２の回転位相角を推定して推定位相角θｅｓｔを第１座標変換部３５及び第２座標変換部３８に出力する。
【００２９】
上記動作の結果、第１座標変換部３５は、推定位相角θｅｓｔに相当するＰＭＳＭ１２の回転状態に最適な電圧指令信号ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊をＰＷＭ変調部３６に対して出力することとなるので、インバータ１１は、騒音を抑制しつつ、ＰＭＳＭ１２の回転状態に応じて回転駆動を行う。
【００３０】
次により具体的な動作について説明する。
図３は、第１実施形態のタイミングチャートである。
図３に示すように、ＰＷＭ変調部３６の直流電源電圧をＶｄｃ［Ｖ］とした場合に、搬送波発生部が発生する搬送波信号ＳＣは、０［Ｖ］と直流電源電圧Ｖｄｃ［Ｖ］との２つの電圧レベルの間で遷移する三角波となる。
【００３１】
また、高周波電圧指令生成部３１が出力する重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊は、図３に示すように、その周期が重畳高周波周波数（最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎ）に応じた周波数を有する矩形波となる。
より詳細には、図３において、時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る期間及び時刻ｔ３から時刻ｔ４に至る期間においては、重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊は、重畳高周波周波数＝最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎであるので、比較的低い周波数の矩形波となっている。
【００３２】
一方、図３において、時刻ｔ２から時刻ｔ３に至る期間及び時刻ｔ４以降の期間においては、重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊は、重畳高周波周波数＝最大重畳高周波周波数ｆｍａｘであるので、比較的高い周波数の矩形波となっている。
【００３３】
図４は、重畳高周波周波数の切替状態の説明図である。
ここで図４は、図３（ａ）の長期的な時間軸で表現した図になっている。
図４に示すように、本第１実施形態によれば、乱数発生部２１において発生された乱数値に基づいて、重畳高周波周波数は、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのいずれかの継続期間がランダムに変化するようにされている。
【００３４】
したがって、本第１実施形態によれば、同一周波数の重畳高周波が印加される継続期間が毎回異なるため、重畳高周波周波数選択範囲における平均周波数の成分を低減できる。
また、本第１実施形態においては、乱数値に応じて継続期間を変更することで、同一周波数の重畳高周波の継続期間の変化に規則性が無くなるため、継続期間の変化に伴う聴覚上の違和感を生じることが無くなる。
本第１実施形態によれば、重畳高周波の継続期間が毎回異なるため、重畳高周波周波数選択範囲の平均周波数の成分を低減できる。
また、本第１実施形態によれば、乱数値に応じて継続期間を変更しているので、同一の重畳高周波周波数を維持し、継続する継続期間の変化に規則性が無くなり、継続期間の変化に伴う聴覚上の違和感が生じることが少なくなる。
【００３５】
また、通常、搬送波周波数の選択範囲は、上限周波数（ｆｍａｘ）は、マイコンの制御演算処理時間の制限を受け、下限周波数（ｆｍｉｎ）は、制御遅れによる制御性の悪化による制限を受ける。したがって、上限周波数（ｆｍａｘ）から下限周波数（ｆｍｉｎ）に至る周波数帯域としては、広く取ることができない。
【００３６】
図５は、重畳高周波周波数と高調波成分との関係説明図である。
すなわち、図５に示すように、下限の周波数である最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎによる高調波成分の山７１、上限の周波数である最大重畳高周波周波数ｆｍａｘによる高調波成分の山７２及び周波数の変移に伴う高調波成分の山７３はそれぞれ重なることになる。したがって、重畳高周波周波数選択範囲の中で、分散の範囲を可能な限り広げるためには、重畳高周波周波数選択範囲の下限の周波数である最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎと上限の周波数である最大重畳高周波周波数ｆｍａｘの２つの周波数を重畳高周波周波数として選択して、継続期間を変化させることで分散するのがより好ましいことがわかる。
【００３７】
また、可能であれば、重畳高周波周波数の更新タイミングが搬送波の山または谷になるように、継続期間としては、搬送波が三角波の場合には搬送波周期の半周期の整数倍、搬送波が鋸波の場合には搬送波の１周期の整数倍にするのが好ましい。これによって、搬送波の山から谷の間の出力電圧の平均値が出力電圧指令の電圧値となるというＰＷＭの前提が保たれ、搬送波周波数の変更によって、出力電圧に生じる誤差の発生を防ぐことができる。
【００３８】
［１．１］第１実施形態の変形例
［１．１．１］第１変形例
上記構成において、重畳高周波周波数を維持する継続期間期を、重畳高周波の周期の半周期の整数倍とし、高周波電流が零となるタイミングで重畳高周波の周波数を切り替えるように構成することも可能である。
【００３９】
これにより、より安定した切り替えが実現できる。
また、さらに、継続期間を、重畳高周波の１周期の整数倍とすることで、高周波１周期のフーリエ級数演算によって回転位相角の推定、すなわち、推定位相角θｅｓｔを正確に算出することができる。
【００４０】
［１．１．２］第２変形例
上記第１実施形態では、高周波電圧を重畳する方法を示したが、高周波電流を重畳する方法でも同様の効果を得ることが可能である。
また、上記第１実施形態では、重畳高周波電圧をｄ軸に矩形波を重畳している例を示したが、ｄ軸とｑ軸の両方あるいはｑ軸だけに電圧を重畳する、あるいは正弦波を重畳する場合でも同様の効果が得られる。
【００４１】
［１．１．３］第３変形例
図６は、高周波電圧指令生成部の概要構成ブロック図である。
【００４２】
高周波電圧指令生成部３１は、重畳高周波周波数設定部１３Ｘから入力された重畳高周波周波数（ｆｍａｘまたはｆｍｉｎ）を、（２）式あるいは（３）式で表される中心重畳高周波周波数ｆｈ＿ｃで除し、第１の重畳高周波電圧振幅指令値Ｖｄｈ＊を乗じた値を第２の重畳高周波電圧振幅指令値Ｖｄｈ＊＊として出力する重畳高周波電圧振幅指令生成部３０１と、入力された重畳高周波周波数（ｆｍａｘ又はｆｍｉｎ）の重畳高周波電圧振幅を第２の重畳高周波電圧振幅指令値Ｖｄｈ＊＊に相当する値として重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊とする矩形波生成部３０２と、を備えている。
【００４３】
【数１】
2015008560.tif 000003
【００４４】
【数２】
2015008560.tif 000004
【００４５】
図７は、変形例の動作説明タイミングチャートである。
上記構成の結果、図７に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る期間及び時刻ｔ３から時刻ｔ４に至る期間は、重畳高周波周波数＝ｆｍｉｎ（＜ｆｍａｘ）となっている。この期間における重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の値は、重畳高周波周波数が、中心重畳高周波周波数ｆｈ＿ｃにおける重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の振幅＝ｖｈ［Ｖ］の場合に、重畳高周波周波数＝ｆｍｉｎにおける重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の振幅ｖｈｆｍｉｎ＜ｖｈとなっている。
【００４６】
また、図７に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ３に至る期間及び時刻ｔ４以降の期間は、重畳高周波周波数＝ｆｍａｘとなっており、この期間における重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の値は、重畳高周波周波数が、中心重畳高周波周波数ｆｈ＿ｃにおける重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の振幅＝ｖｈ［Ｖ］の場合に、重畳高周波周波数＝ｆｍａｘにおける重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の振幅ｖｈｆｍａｘ＞ｖｈとなっている。
【００４７】
高周波電流ｉｄｃｈの振幅Ｉｈは、重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊の振幅ｖｈと重畳高周波周波数ｆｈ、インダクタンスＬを用いて、次式のように近似できる。
Ｉｈ≒ｖｈ／（４ｆｈ×Ｌ）
したがって、上記構成の結果、ｖｈ／ｆｈが一定となるので、図７に示すように、重畳した高周波電圧によって発生する高周波電流ｉｄｃｈの振幅が重畳高周波周波数の値（ｆｍｉｎまたはｆｍａｘ）にかかわらず一定となり、ＳＮ比を一定に保つことができる。
このように構成することで、騒音を低減するために重畳高周波周波数を可変にすることで回転子磁極位置の推定精度が落ちるような場合があっても、重畳高周波周波数の電圧振幅に応じて制御することができるため、重畳高周波周波数が一定のときと同様の推定精度を維持することができる。
【００４８】
図８は、他の高周波電圧指令生成部の概要構成ブロック図である。
図８の構成においては、図１の継続判定部２３から高周波電圧指令生成部３１へ周波数選択信号が送られる。
高周波電圧指令生成部３１は、継続判定部２３から入力された周波数選択信号に基づいて、重畳高周波周波数ｆｍａｘに対応する重畳高周波電圧振幅ｖｈｆｍａｘあるいは重畳高周波周波数ｆｍｉｎに対応する重畳高周波電圧振幅ｖｈｆｍｉｎのいずれかを出力する電圧振幅選択部３０３と、入力された重畳高周波周波数（ｆｍａｘまたはｆｍｉｎ）及び入力された重畳高周波電圧振幅（ｖｈｆｍａｘまたはｖｈｆｍｉｎ）に基づいて、重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊とする矩形波生成部３０２と、を備えている。
本構成によっても、重畳した高周波電圧によって発生する高周波電流ｉｄｃｈの振幅が重畳した高周波電圧周波数の値にかかわらず一定となり、ＳＮ比を一定に保つことができる。
図８の高周波電圧指令生成部３１を第１実施形態の重畳高周波周波数演算部１３と組み合わせることで、図８に示すように重畳高周波周波数演算部１３で生成した周波数選択信号を用いて電圧振幅選択部３０３のようにスイッチによる切り替えだけで重畳高周波電圧振幅指令Ｖｄｈ＊を選択でき、プログラムを単純にすることができる。
【００４９】
［２］第２実施形態
図９は、第２実施形態のＰＭＳＭ回転センサレス制御システムの概要構成ブロック図である。
図９において、図１の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【００５０】
本第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、第１実施形態が、単純に乱数値によって継続して用いる同一の重畳高周波周波数の継続期間を設定していたのに対し、本第２実施形態は、乱数値及び変移確率値を用い、乱数値が変移すべき条件を満たしているか否かを変移確率値に基づいて行う重畳高周波周波数演算部を備えた点である。この場合に、変移確率値を複数用いることにより、ある重畳高周波周波数から他の重畳高周波周波数に切り替えるか否かを判別しているため、発生する高周波成分を制御することでより一層均一に重畳高周波周波数を切り替えることができ、得られる高調波成分を均一に分散させることができる。
【００５１】
ＰＭＳＭ回転センサレス制御システム１０Ａの重畳高周波周波数演算部１３Ａは、大別すると、図９に示すように、乱数を発生する乱数発生部２１と、周波数選択信号に基づいてあらかじめ設定された複数の変移確率値のいずれかを選択して出力する変移確率選択部４１と、入力された乱数値及び入力された変移確率値に基づいて周波数変位を行うべきか否かの変移判定を行い変移指令信号を出力する変移判定部４２と、入力された変移指令信号に基づいて、周波数選択信号を出力する周波数選択指示部４３と、周波数選択信号に基づいて、重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのいずれかを排他的に重畳高周波周波数信号として出力する周波数選択部２４と、を備えている。
【００５２】
本第２実施形態においても、用いる重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘ及び最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎの２種類としている。変移確率値は、重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎに変移させる確率値である変移確率値Ｐｈｌと、重畳高周波周波数を最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘに変移させる確率値である変移確率値Ｐｌｈと、の二つが用いられている。
【００５３】
次に第２実施形態の動作を説明する。
まず、重畳高周波周波数演算部１３Ａの乱数発生部２１は、乱数値を発生して変移判定部４２に出力する。ここで、乱数発生部２１は、第１実施形態と同様に、疑似乱数を演算して乱数値として出力したり、乱数テーブルを参照したりして乱数値を変移判定部４２に出力する。
【００５４】
これと並行して、変移確率選択部４１は、周波数選択指示部４３が出力している周波数選択信号に基づいてあらかじめ設定された複数の変移確率値Ｐｈｌ、Ｐｌｈのいずれかを選択して変移判定部４２に出力する。
【００５５】
具体的には、変移確率選択部４１に周波数選択指示部４３から最大重畳高周波周波数ｆｍａｘに対応する周波数選択信号が入力される場合には、重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎに変移させる確率値である変移確率値Ｐｈｌが変移判定部４２に出力される。
【００５６】
また、変移確率選択部４１に周周波数選択指示部４３から最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎに対応する周波数選択信号が入力される場合には、重畳高周波周波数を最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘに変移させる確率値である変移確率値Ｐｌｈが変移判定部４２に出力される。
【００５７】
これらの結果、変移判定部４２は、入力された乱数値と変移確率値とに基づいて周波数変位を行うべきか否かの変移判定を行う。その後、行われた変移判定の結果に対応する変移指令信号を周波数選択指示部４３に出力する。
より具体的には、例えば、乱数値を０〜１として、入力された乱数値が変移確率値（たとえば、変移確率値Ｐｈｌ＝０．４５）以下の場合には、現在の重畳高周波周波数とは異なる重畳高周波周波数に変移する変移指令信号を周波数選択指示部４３に出力する。
【００５８】
周波数選択指示部４３は、入力された変移指令信号に基づいて、周波数選択信号を周波数選択部２４に出力する。
この結果、周波数選択部２４は、入力された周波数選択信号に基づいて、重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのうちいずれか一方を重畳高周波周波数信号として高周波電圧指令生成部３１に出力する。高周波電圧指令生成部３１は、重畳高周波周波数信号に対応する周波数（本第２施形態では、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘあるいは最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎのいずれか）に対応する重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊を生成する。また、生成した重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊を回転位相角推定部３２及び高周波電圧重畳部３４に出力する。
【００５９】
一方、電流制御部３３は、入力されたｄ軸電流指令信号ｉｄｃ＊、ｑ軸電流指令信号ｉｑｃ＊、ｄ軸電流検出信号ｉｄｃ及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃに基づいて電流制御を行うために基本波電圧指令信号ｖｄｃｆ＊、ｖｑｃｆ＊を生成し高周波電圧重畳部３４に出力する。
【００６０】
これらの結果、高周波電圧重畳部３４は、基本波電圧指令信号ｖｄｃｆ＊および重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊に基づいてｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊、を生成し、基本波電圧指令信号ｖｑｃｆ＊および重畳電圧指令信号ｖｑｃｈ＊に基づいてｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊を生成する。生成したｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊及びｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊を第１座標変換部３５に出力する。
【００６１】
第１座標変換部３５は、入力されたｄ軸電圧指令信号ｖｄｃ＊及びｑ軸電圧指令信号ｖｑｃ＊の座標変換を行ってＵ相電圧指令信号ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令信号ｖｖ＊及びＷ相電圧指令信号ｖｗ＊を生成する。生成したＵ相電圧指令信号ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令信号ｖｖ＊及びＷ相電圧指令信号ｖｗ＊をＰＷＭ変調部３６に出力する。
【００６２】
ＰＷＭ変調部３６は、入力された電圧指令信号ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と、搬送波である三角波あるいは鋸波と、を比較してＰＷＭ変調を行い、インバータ１１の各相スイッチング素子のオン／オフ指令であるゲート信号をＰＭＳＭ１２に出力する。
この結果、ＰＭＳＭ１２には、同期した状態でＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流が流れて、ＰＭＳＭ１２の図示しない回転子が回転することとなる。
【００６３】
これと並行して、電流検出部３７は、ＰＭＳＭ１２に流れる３相交流電流のうち複数相（図９の例では、Ｕ相及びＷ相の２相）の電流応答値を検出し、電流検出信号（図９の例では、Ｕ相電流検出信号ｉｕ及びＷ相電流検出信号ｉｗ）を第２座標変換部３８に出力する。
【００６４】
第２座標変換部３８は、電流検出部３７により出力された電流検出信号（図９の例では、Ｕ相電流検出信号ｉｕ及びＷ相電流検出信号ｉｗ）の座標変換（ＵＶＷ／ｄｃｑｃ変換）を行ってｄ軸電流検出信号ｉｄｃを電流制御部３３に出力し、ｑ軸電流検出信号ｉｑｃを回転位相角推定部３２及び電流制御部３３に出力する。
【００６５】
この結果、回転位相角推定部３２は、入力された重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊及びｑ軸電流検出信号ｉｑｃに基づいてＰＭＳＭ１２の回転位相角を推定して推定位相角θｅｓｔを第１座標変換部３５及び第２座標変換部３８に出力する。
【００６６】
上記動作の結果、第１座標変換部３５は、推定位相角θｅｓｔに相当するＰＭＳＭ１２の回転状態に最適な電圧指令信号ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊をＰＷＭ変調部３６に対して出力することとなるので、インバータ１１は、騒音を抑制しつつ、ＰＭＳＭ１２の回転状態に応じて回転駆動を行う。
【００６７】
さらに、本第２実施形態においては、第１実施形態の効果に加えて、適切な変移確率値を用いることによって重畳高周波周波数の変移状態を調整することができるので、所望の高調波の周波数スペクトル分布の生成が容易になる。
【００６８】
ここで、変移確率値による高調波の周波数スペクトル分布の調整について説明する。
本第２実施形態において、動作モードとしては、以下の４つしか存在しない。
（１）最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎの継続
（２）最大重畳高周波周波数ｆｍａｘの継続
（３）最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘへの変移
（４）最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎへの変移
【００６９】
図１０は、第２実施形態の動作説明図である。
この場合において、生じる高調波の周波数スペクトル分布としては、図１０に示すように、３種類の周波数スペクトル分布となる。
すなわち、
（１）最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎの継続時が周波数スペクトル分布７１、
（２）最大重畳高周波周波数ｆｍａｘの継続時が周波数スペクトル分布７２、
（３）最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘへの変移時及び最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎへの変移時はいずれも周波数スペクトル分布７３となるので、共通で扱う。
したがって、これら３種類の周波数スペクトル分布を用いて考察する。
各周波数スペクトル分布のピークにおける高調波成分の振幅は、（４）式〜（６）式で表せる。
【００７０】
【数３】
2015008560.tif 000005
【００７１】
【数４】
2015008560.tif 000006
【００７２】
【数５】
2015008560.tif 000007
【００７３】
ここで、定数Ｃは、変調率や分散範囲などによって変化するが、３つの分散で共通の定数である。
以上に基づいて、本第２実施形態においては、高調波の周波数スペクトル分布を調整している。
【００７４】
例えば、最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎの高調波成分を多くしたい場合には、重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎに変移させる変移確率値Ｐｈｌを大きくするか、あるいは、重畳高周波周波数を最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘに変移させる変移確率値Ｐｌｈを小さくすれば良い。
【００７５】
また、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘの高調波成分を多くしたい場合には重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎに変移させる変移確率値Ｐｈｌを小さくするか、あるいは、重畳高周波周波数を最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘに変移させる変移確率値Ｐｌｈを大きくすれば良い。
【００７６】
さらに、最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘへの変移、あるいは、最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎへの変移によって生じる高調波成分を多くしたい場合には、重畳高周波周波数を最大重畳高周波周波数ｆｍａｘから最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎに変移させる変移確率値Ｐｈｌ、あるいは、重畳高周波周波数を最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎから最大重畳高周波周波数ｆｍａｘに変移させる変移確率値Ｐｌｈを大きくすれば良い。これによって、任意の周波数スペクトル分布の生成が可能になる。
【００７７】
ところで、第１実施形態でも述べたように、通常、重畳高周波周波数の選択範囲は広く取ることができない。
したがって、図５に示したように、下限の重畳高周波周波数ｆｍｉｎによる高調波成分の周波数スペクトル分布７１と最大重畳高周波周波数ｆｍａｘによる高調波成分の周波数スペクトル分布７２、重畳高周波周波数の変移に起因する高調波成分の周波数スペクトル分布７３はそれぞれ重なることになる。
【００７８】
図１１は、第２実施形態の効果の説明図である。
図１１では、重畳高周波周波数の変移に起因する高調波の周波数スペクトル分布７３が、最小重畳高周波周波数ｆｍｉｎによる高調波成分の周波数スペクトル分布７１及び最大重畳高周波周波数ｆｍａｘによる高調波成分の周波数スペクトル分布７２と重なり合った際にスペクトルの和が平坦となっている。スペクトルの和を平坦とするために、周波数スペクトル分布７３が、周波数スペクトル分布７１及び周波数スペクトル分布７２に対して低くなるように変移確率ＰｈｌとＰｌｈを設定することで、図１１に示すように、重畳高周波周波数の選択範囲内で可能な限り平坦にすることが可能になる。
【００７９】
本第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、乱数ではなく、例えば正弦波に応じて変移判定を実施しても、重畳高周波周波数選択範囲の平均周波数の成分を低減できる。
【００８０】
また、可能であれば、重畳高周波周波数の更新タイミングが搬送波の周波数スペクトル分布のピークまたは周波数スペクトル分布のボトムになるように、重畳高周波周波数の変更はピーク位置またはボトム位置のみで実施した方が良い。これによって、搬送波のピークからボトムの間の出力電圧の平均値が出力電圧指令となるというＰＷＭの前提が保たれ、重畳高周波周波数の変更によって、出力電圧に生じる誤差の発生を防ぐことができる。
【００８１】
［３］第３実施形態
図１２は、第３実施形態のＰＭＳＭ回転センサレス制御システムの概要構成ブロック図である。
図１２において、図１の第１実施形態と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。
【００８２】
本第３実施形態が第１実施形態と異なるのは、重畳高周波周波数演算部１３に代えて、ＰＭＳＭ回転センサレス制御システム１０Ｂにおいて、ＰＷＭ変調部３６で用いる搬送波周波数（図１２の場合、最大搬送波周波数ｆｍａｘ１または最小搬送波周波数ｆｍｉｎ１のいずれか）を決定する搬送波周波数演算部５１を用いた点と、搬送波周波数演算部５１により決定された搬送波周波数を有する搬送波ＳＣを生成してＰＷＭ変調部３６に出力する搬送波発生部５２を設けた点と、搬送波周波数信号に基づいて重畳すべき高周波電圧の周波数の指示を行うための重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊を出力する高周波電圧指令生成部３１Ａと、を備えた点である。
【００８３】
次に第３実施形態の動作を説明する。
まず、搬送波周波数演算部５１の乱数発生部２１は、乱数値を発生して継続期間決定部２２に出力する。ここで、乱数発生部２１は、疑似乱数を演算して乱数値として出力したり、乱数テーブルを参照したりして乱数値を出力する。
【００８４】
この結果、継続期間決定部２２は、入力された乱数に基づいて重畳高周波周波数の継続期間を決定し、継続期間データとして出力する。より具体的には、重畳高周波周波数の１周期分を基準として第１実施形態において、上述した（１）式で計算する。
【００８５】
継続判定部２３は、入力された継続期間データに基づいて、継続判定を行い、周波数選択信号を出力する。本第３実施形態においては、搬送波の周波数は、最大搬送波周波数ｆｍａｘ１あるいは最小搬送波周波数ｆｍｉｎ１の２種類であるので、周波数選択信号は、“０”又は“１”のいずれかの値を有する２値データである。したがって、継続判定に応じて、最大搬送波周波数ｆｍａｘ１あるいは最小搬送波周波数ｆｍｉｎ１のいずれかに対応する周波数選択信号が周波数選択部２４に出力される。
【００８６】
周波数選択部２４は、周波数選択信号に基づいて、最大搬送波周波数ｆｍａｘ１あるいは最小搬送波周波数ｆｍｉｎ１のいずれか一方を搬送波周波数信号として高周波電圧指令生成部３１Ａおよび搬送波発生部５２に出力する。
【００８７】
この結果、高周波電圧指令生成部３１Ａは、入力された搬送波周波数信号に基づいて、重畳すべき高周波電圧の周波数の指示を行うための重畳電圧指令信号ｖｄｃｈ＊を回転位相角推定部３２及び高周波電圧重畳部３４に出力する。
【００８８】
一方、搬送波発生部５２は、搬送波周波数信号に対応する周波数（本第３施形態では、最大搬送波周波数ｆｍａｘ１あるいは最小搬送波周波数ｆｍｉｎ１のいずれか）の搬送波信号ＳＣを生成し、ＰＷＭ変調部３６に出力する。
【００８９】
図１３は、第３実施形態のタイミングチャートである。
以上の構成により、第３実施形態の搬送波周波数演算部５１においては、最大搬送波周波数ｆｍａｘ１あるいは最小搬送波周波数ｆｍｉｎ１の継続期間がランダムに変化する搬送波周波数が生成される。搬送波周波数は搬送波周波数演算部５１より搬送波発生部５２へ出力される。搬送波発生部５２において、入力された搬送波周波数を用いて搬送波信号ＳＣをＰＷＭ変調部３６に出力する。
【００９０】
本第３実施形態によれば、重畳高周波を搬送波に同期させることで、重畳高周波周波数による電磁騒音と重畳高周波による電磁騒音の両方を同時に低減できる。
以上の説明においては、重畳高周波電圧の周波数を搬送波周波数と等しくしたが、同期していれば、例えば重畳高周波周波数の半分、３分の１などにしてもよい。
【００９１】
図１４は、第３実施形態の変形例の説明図である。
また、本第３実施形態では、搬送波周波数演算部５１として、第１実施形態の重畳高周波周波数演算部１３と同様の演算方法を用いたが、本第３実施形態の変形例は、ＰＭＳＭ回転センサレス制御システム１０Ｃにおいて、図１４に示すように、第２実施形態の重畳高周波周波数演算部１３Ａと同様の演算方法を用いた搬送波周波数演算部５１Ａの構成を採ることも可能である。
【００９２】
本第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、乱数値ではなく、例えば正弦波に応じて変移判定を実施しても、重畳高周波周波数選択範囲の平均周波数の成分を低減できる。
また、本第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、高周波電流を重畳する方法でも同様の効果が得られる。また、ｄ軸とｑ軸の両方あるいはｑ軸だけに電圧を重畳する、あるいは正弦波を重畳する場合でも同様の効果が得られる。
【００９３】
［４］実施形態の変形例
［４．１］第１変形例
本実施形態の回転センサレス制御装置は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成として構成することも可能である。
【００９４】
［４．２］第２変形例
また本実施形態の回転センサレス制御装置で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにしてもよい。
【００９５】
［４．３］第３変形例
また、本実施形態の回転センサレス制御装置で実行される制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態の回転センサレス制御装置の制御部で実行される制御プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【００９６】
［４．４］第４変形例
また、本実施形態の回転センサレス制御装置の制御プログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【００９７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９８】
１０    ＰＭＳＭ回転センサレス制御システム
１１    インバータ
１２    ＰＭＳＭ
１３、１３Ａ  重畳高周波周波数演算部
１４    インバータ制御部
２１    乱数発生部
２２    継続期間決定部
２３    継続判定部
２４    周波数選択部
３１、３１Ａ  高周波電圧指令生成部
３２    回転位相角推定部
３３    電流制御部
３４    高周波電圧重畳部
３５    第１座標変換部
３６    ＰＷＭ変調部
３７    電流検出部
３８    第２座標変換部
４１    変移確率選択部
４２    変移判定部
４３    周波数選択指示部
５１、５１Ａ  搬送波周波数演算部
５２    搬送波発生部
３０１  重畳高周波電圧振幅指令生成部
３０２  矩形波生成部
３０３  電圧振幅選択部
Ｐｈｌ  変移確率値
Ｐｌｈ  変移確率値
ＳＣ    搬送波信号
Ｖｄｃ  直流電源電圧
Ｖｄｈ＊  第１の重畳高周波電圧振幅指令値
Ｖｄｈ＊＊  第２の重畳高周波電圧振幅指令値
ｆｈ＿ｃ    中心重畳高周波周波数
ｆｍａｘ  最大重畳高周波周波数
ｆｍｉｎ  最小重畳高周波周波数
ｆｍａｘ１  最大搬送波周波数
ｆｍｉｎ１  最小搬送波周波数
ｖｄｃｈ＊  重畳電圧指令信号
θｅｓｔ  推定位相角
【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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