(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流回転機が有する３相巻線に電圧を印加するインバータと、前記インバータを制御する制御器と、を備えた交流回転機の制御装置であって、
前記３相巻線及び前記インバータは、１つの前記交流回転機に対してｍ（ｍは自然数）組設けられ、
前記制御器は、前記ｍ組中の各組について、前記３相巻線の各相に対する電圧指令である３相電圧指令を算出する電圧指令算出部と、
各組について、前記インバータに供給されている直流電圧、及び前記３相電圧指令に基づいて、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、
前記電圧指令算出部は、各組について、前記３相電圧指令の基本値である３相基本電圧指令を算出する基本指令算出部と、前記３相基本電圧指令を補正して最終的な前記３相電圧指令を算出する電圧指令補正部と、を備え、
前記電圧指令補正部は、各組について、前記３相基本電圧指令の中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を中間電圧指令として判定し、前記中間電圧指令が振動中心電圧よりも大きい場合に、前記中間電圧指令に正の値に設定されたオフセット値を加算する補正を行い、前記中間電圧指令が前記振動中心電圧よりも小さい場合に、前記中間電圧指令から前記オフセット値を減算する補正を行い、前記中間電圧指令以外の２つの相の前記３相基本電圧指令に対して前記オフセット値を加算又は減算する補正を行わない中間電圧オフセット処理を実行する交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記電圧指令補正部は、各組について、前記３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が、前記直流電圧に０．８６６を乗算した判定振幅値より大きい場合に、前記中間電圧オフセット処理を実行する請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記基本指令算出部は、各組について、前記３相基本電圧指令の基本波成分の３倍の周波数を有する３次高調波を、前記３相基本電圧指令の各相に加算する３次高調波注入処理を実行し、
前記電圧指令補正部は、各組について、前記３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が、前記直流電圧に１．０を乗算した判定振幅値より大きい場合に、前記３次高調波注入処理後の前記３相基本電圧指令に対して前記中間電圧オフセット処理を実行する請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記基本指令算出部は、前記３相基本電圧指令の中で最大の電圧となっている相の前記基本電圧指令である最大電圧指令、及び前記３相基本電圧指令の中で最小の電圧となっている相の前記基本電圧指令である最小電圧指令の少なくとも一方に基づいて、前記３次高調波を演算する請求項３に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電圧指令補正部は、前記オフセット値を、前記３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値に応じて変化させる請求項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ｍ組は、２組以上であり、
前記基本指令算出部は、前記３相基本電圧指令の各相の基本波成分の位相を、各組の間で、６０／ｍ度ずつずらす請求項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】
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と、
前記交流回転機と、
前記交流回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、
を備えた電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流回転機の制御装置、及びそれを備えた電動パワーステアリング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ついて、下記の特許文献１に記載された装置が知られている。特許文献１の技術では、交流回転機に含まれる５次高調波の含有率を検出し、検出した高調波含有率と出力電圧とに基づいて５次高調波電圧指令を演算し、５次高調波電圧指令を重畳させた出力電圧指令に基づいてインバータを制御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２０１２−１３５１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、交流回転機に印加する交流電圧は、その回転周波数に比例した周波数となるため、交流電圧に重畳する５次、７次の高調波電圧成分は、交流回転機が高速で回転する場合に、非常に高い周波数となる。
特許文献１の技術では、５次高調波電圧指令を同文献における式(９)〜(１１)によって算出し、７次高調波電圧指令を同文献における式(１２)〜(１４)によって算出するように構成されている。しかし、交流回転機が高速で回転する場合は、それらの数式によって算出する高次電圧指令の周波数が高くなるため、演算処理速度が遅い廉価な演算処理装置(ＣＰＵ、ＤＰＳ等)を用いると、長い演算周期や、長い演算周期に起因する長い無駄時間などによって、高次電圧を正確に交流回転機に印加できなかったり、演算処理速度が不足して、高次電圧指令を算出できなかったりする。そのため、特許文献１の技術では、演算処理速度の速い高価な演算処理装置を用いる必要があり、コストアップを招くおそれがあった。【０００５】
そこで、処理負荷の低い演算処理で、５次、７次の高調波電圧を、交流回転機に印加する交流電圧に重畳できる交流回転機の制御装置及びそれを備えた電動パワーステアリング装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る交流回転機の制御装置は、交流回転機が有する３相巻線に電圧を印加するインバータと、前記インバータを制御する制御器と、を備えた交流回転機の制御装置であって、前記３相巻線及び前記インバータは、１つの前記交流回転機に対してｍ（ｍは自然数）組設けられ、前記制御器は、前記ｍ組中の各組について、前記３相巻線の各相に対する電圧指令である３相電圧指令を算出する電圧指令算出部と、各組について、前記インバータに供給されている直流電圧、及び前記３相電圧指令に基づいて、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、前記電圧指令算出部は、各組について、前記３相電圧指令の基本値である３相基本電圧指令を算出する基本指令算出部と、前記３相基本電圧指令を補正して最終的な前記３相電圧指令を算出する電圧指令補正部と、を備え、前記電圧指令補正部は、各組について、前記３相基本電圧指令の中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を中間電圧指令として判定し、前記中間電圧指令が振動中心電圧よりも大きい場合に、前記中間電圧指令に正の値に設定されたオフセット値を加算する補正を行い、前記中間電圧指令が前記振動中心電圧よりも小さい場合に、前記中間電圧指令から前記オフセット値を減算する補正を行い、前記中間電圧指令以外の２つの相の前記３相基本電圧指令に対して前記オフセット値を加算又は減算する補正を行わない中間電圧オフセット処理を実行するあるものである。
【０００７】
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上記の交流回転機の制御装置と、前記交流回転機と、前記交流回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、を備えたものである。
【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、３相基本電圧指令の中の中間電圧指令が、振動中心電圧より大きいか小さいかに応じて、中間電圧指令にオフセット値を加算又は減算する補正を行うといった簡単な演算処理で、５次及び７次の高調波電圧を、交流回転機に印加する交流電圧に重畳させることができる。よって、演算処理負荷が高くなる交流回転機の高速回転領域の演算処理負荷を低減することができ、演算処理速度が遅い廉価な演算処理装置を用い、制御装置のコスト低減を図ることができる。【０００９】
また、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、上記のように、演算処理速度が遅い廉価な演算処理装置を用いることができるので、電動パワーステアリング装置のコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１から３に係る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に係る電圧指令補正部の処理を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る中間電圧オフセット処理を説明するタイムチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る図３の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る図３の中間電圧オフセット処理後の３相電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１から５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７】本発明の実施の形態２に係る電圧指令補正部の処理を説明するフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る振幅値が直流電圧の８０％である場合の３相基本電圧指令のタイムチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る図８の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る振幅値が直流電圧の１００％である場合の３相基本電圧指令のタイムチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る図１０の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る３相交流物理量に含まれる１１次の高調波成分を説明するタイムチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る図１２のｄｑ軸の回転座標系の物理量の周波数解析結果を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る３相交流物理量に含まれる１３次の高調波成分を説明するタイムチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る図１４のｄｑ軸の回転座標系の物理量の周波数解析結果を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る図１０に対する中間電圧オフセット処理後の３相電圧指令のタイムチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る図１６の３相電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る、振幅値が直流電圧の１００％である場合の３次高調波注入処理を説明するタイムチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る図１８の３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る、振幅値が直流電圧の１３０％である場合の中間電圧オフセット処理を説明するタイムチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態３に係る図２０の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る図２０の中間電圧オフセット処理後の３相電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３に係る基本指令算出部及び電圧指令補正部の処理を説明するフローチャートである。
【図２４】本発明の実施の形態３に係る第二方法の３次高調波注入処理を説明するタイムチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態３に係る第三方法の３次高調波注入処理を説明するタイムチャートである。
【図２６】本発明の実施の形態３に係る第四方法の３次高調波注入処理を説明するタイムチャートである。
【図２７】本発明の実施の形態４に係る交流回転機の制御装置の概略構成図である。
【図２８】本発明の実施の形態４に係る１つの交流回転機が有する２組の３相巻線を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態４に係る第１及び第２の３相基本電圧指令に設定された位相差を説明するタイムチャートである。
【図３０】本発明の実施の形態４に係る第１の基本指令算出部及び第１の電圧指令補正部の処理を説明するフローチャートである。
【図３１】本発明の実施の形態４に係る第２の基本指令算出部及び第２の電圧指令補正部の処理を説明するフローチャートである。
【図３２】本発明の実施の形態５に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る交流回転機５０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。制御装置１は、交流回転機５０が有する３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに電圧を印加するインバータ１０と、インバータ１０を制御する制御器２０と、を備えている。本実施の形態では、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対して１組設けられている。図１は、本実施の形態に係るインバータ１０の回路構成図及び制御器２０の概略ブロック図である。
【００１２】
交流回転機５０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５０は、永久磁石式同期回転機とされており、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５０は、直流交流変換を行うインバータ１０を介して、直流電源５５に電気的に接続されている。交流回転機５０は、直流電源５５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。
【００１３】
インバータ１０は、直流電源５５と交流回転機５０との間で電力変換を行う直流交流変換装置である。蓄電装置などの直流電源５５から供給された直流電力を３相の交流電力に変換して交流回転機５０の３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに供給する。直流電源５５には、鉛蓄電池又はリチウムイオン電池等の蓄電装置、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等が用いられる。
【００１４】
インバータ１０は、複数のスイッチング素子１１を備えている。スイッチング素子１１には、フリーホイールダイオード１２が逆並列接続されたバイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）等が用いられる。インバータ１０は、正極側電線１３と負極側電線１４との間に２つのスイッチング素子１１が直列接続された直列回路が、３相各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに対応して３回線並列に接続されたブリッジ回路とされている。すなわち、インバータ１０は、６つのスイッチング素子１１を備えた３相インバータとされている。各直列回路における２つのスイッチング素子１１を接続する中間接続線が、それぞれ対応する相の巻線に接続される。３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗは、スター結線とされている。なお、デルタ結線とされてもよい。
【００１５】
制御器２０は、インバータ１０を制御することにより、交流回転機５０の制御を行う制御器である。制御器２０は、電圧指令算出部２１、及びインバータ制御部２２等を備えている。電圧指令算出部２１は、３相巻線の各相（各相の巻線）に対する電圧指令である３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出する。インバータ制御部２２は、インバータ１０に供給されている直流電圧Ｖｄｃ、及び３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ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１１をオンオフ制御する。なお、直流電圧Ｖｄｃは、正極側電線１３と負極側電線１４との間の電圧とされている。
【００１６】
制御器２０が備える電圧指令算出部２１、及びインバータ制御部２２等の各機能は、制御器２０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御器２０は、図６に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）等の演算処理装置３０（コンピュータ）、演算処理装置３０とデータのやり取りする記憶装置３１、演算処理装置３０に外部の信号を入力する入力回路３２、及び演算処理装置３０から外部に信号を出力する出力回路３３等を備えている。
【００１７】
記憶装置３１として、演算処理装置３０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）や、演算処理装置３０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３２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３０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路３３は、演算処理装置３０からスイッチング素子１１等の電気負荷に制御信号を出力する駆動回路等を備えている。入力回路３２には、直流電圧Ｖｄｃを検出する電圧センサ（不図示）、交流回転機５０の実電流を検出する電流センサ（不図示）、及び交流回転機５０の回転速度を検出する回転速度センサ（不図示）等が接続される。
【００１８】
そして、制御器２０が備える電圧指令算出部２１、及びインバータ制御部２２等の各機能は、演算処理装置３０が、ＲＯＭ等の記憶装置３１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３１、入力回路３２、及び出力回路３３等の制御器２０の他のハードウェアと協働することにより実現される。制御器２０の各機能について詳細に説明する。
【００１９】
電圧指令算出部２１は、３相電圧指令の基本値である３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを算出する基本指令算出部２３と、基本指令算出部２３により算出された３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを補正して最終的な３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出する電圧指令補正部２４と、を備えている。
【００２０】
基本指令算出部２３における３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの演算方法には、Ｖ／ｆ制御、電流フィードバック制御等の公知技術が用いられる。Ｖ／ｆ制御は、制御指令として交流回転機５０の速度（周波数）指令を設定し、速度（周波数）指令の周波数で振動する３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの振幅を、速度（周波数）指令に応じて決定する。電流フィードバック制御は、制御指令として交流回転機５０の電流指令を設定し、ベクトル制御法を用いて交流回転機５０の実電流が電流指令に近づくように３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを変化させる。詳細には、交流回転機５０の永久磁石の磁極位置の回転に同期して回転するｄｑ軸（２相）の回転座標系において、電流指令と実電流との偏差に基づき、比例積分制御等によりｄｑ軸の電圧指令を算出し、ｄｑ軸の電圧指令に対して、固定座標変換及び２相３相変換を行って３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを算出する。なお、ｄｑ軸の回転座標系において、ｄ軸は、永久磁石の磁極方向（Ｎ極方向）に定められ、ｑ軸は、ｄ軸に対して電気角で９０度位相が進んだ方向に定められている。
【００２１】
式（１）及び図３の上段に示すように、基本的な３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、０．５×直流電圧Ｖｄｃに設定された振動中心電圧を中心に、振幅Ｄを有し、磁極位置の回転周波数で振動する余弦波（又は正弦波）となり、３相基本電圧指令の各相の位相は、磁極位置の回転角度（電気角）で１２０度（ｄｅｇ）ずつずれている。
Ｖｕｂ＝Ｄ×ｃｏｓ（θ）＋０．５×Ｖｄｃ
Ｖｖｂ＝Ｄ×ｃｏｓ（θ−２π／３）＋０．５×Ｖｄｃ  ・・・（１）
Ｖｗｂ＝Ｄ×ｃｏｓ（θ＋２π／３）＋０．５×Ｖｄｃ
【００２２】
電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を中間電圧指令Ｖｍｉｄとして判定し、中間電圧指令Ｖｍｉｄが振動中心電圧よりも大きい場合に、中間電圧指令Ｖｍｉｄに正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算する補正を行い、中間電圧指令Ｖｍｉｄが振動中心電圧よりも小さい場合に、中間電圧指令Ｖｍｉｄからオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを減算する補正を行う中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。なお、電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの中で最大の電圧となっている相の基本電圧指令である最大電圧指令、及び最小の電圧となっている相の基本電圧指令である最小電圧指令に対しては補正を行わず、そのまま最終的な電圧指令に設定する。
【００２３】
ここで、振動中心電圧は、振動している３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの中心電圧であり、本実施の形態では、０．５×直流電圧Ｖｄｃに設定されている。なお、振動中心電圧は、０に設定されてもよい。
【００２４】
インバータ制御部２２は、電圧指令算出部２１（電圧指令補正部２４）により算出された３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの各相と、搬送波との比較により、各相のスイッチング素子１１をオン又はオフさせる矩形パルス波信号のデューティ比を変化させるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を実行する。搬送波は、０．５×直流電圧Ｖｄｃに設定された振動中心電圧を中心に、０．５×直流電圧Ｖｄｃの振幅を有し、磁極位置の回転周波数よりも高い周波数で振動する三角波等とされる。
【００２５】
本実施の形態では、電圧指令補正部２４における中間電圧オフセット処理は、図２のフローチャートに示すように構成されている。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０１で、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を中間電圧指令Ｖｍｉｄに設定する。具体的には、電圧指令補正部２４は、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂが中間の電圧である場合は、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂを中間電圧指令Ｖｍｉｄに設定し、Ｖ相の基本電圧指令Ｖｖｂが中間の電圧である場合は、Ｖ相の基本電圧指令Ｖｖｂを中間電圧指令Ｖｍｉｄに設定し、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｗｂが中間の電圧である場合は、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｗｂを中間電圧指令Ｖｍｉｄに設定する。
【００２６】
電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０２で、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂが、中間電圧指令Ｖｍｉｄと一致しているか否かを判定し、一致していると判定した場合はステップＳ１１３に進み、一致していないと判定した場合はステップＳ１０３に進む。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１１３で、Ｕ相以外のＶ相、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｖｂ、Ｖｗｂを、それぞれ、そのまま最終的なＶ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｖ、Ｖｗに設定する。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０４で、中間電圧指令Ｖｍｉｄと判定されたＵ相の基本電圧指令Ｖｕｂが、振動中心電圧（本例では、０．５×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ１０７に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ１０８に進む。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０７では、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂに、正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算した値を、最終的なＵ相の電圧指令Ｖｕに設定する。一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０８で、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂから、正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを減算した値を、最終的なＵ相の電圧指令Ｖｕに設定して、中間電圧オフセット処理を終了する。
【００２７】
一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０３で、Ｖ相の基本電圧指令Ｖｖｂが、中間電圧指令Ｖｍｉｄと一致しているか否かを判定し、一致していると判定した場合はステップＳ１１４に進み、一致していないと判定した場合はステップＳ１１５に進む。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１１４で、Ｖ相以外のＵ相、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｗｂを、それぞれ、そのまま最終的なＵ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｗに設定する。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０５で、中間電圧指令Ｖｍｉｄと判定されたＶ相の基本電圧指令Ｖｖｂが、振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ１０９に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ１１０に進む。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０９では、Ｖ相の基本電圧指令Ｖｖｂに、正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算した値を、最終的なＶ相の電圧指令Ｖｖに設定する。一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ１１０で、Ｖ相の基本電圧指令Ｖｖｂから、正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを減算した値を、最終的なＶ相の電圧指令Ｖｖに設定して、中間電圧オフセット処理を終了する。
【００２８】
一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３で、中間電圧指令Ｖｍｉｄが、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂ及びＶ相の基本電圧指令Ｖｖｂのいずれとも一致していないと判定された場合は、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｗｂが、中間電圧指令Ｖｍｉｄと一致しているものとして、ステップＳ１１５に進む。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１１５で、Ｗ相以外のＵ相、Ｖ相の基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂを、それぞれ、そのまま最終的なＵ相、Ｖ相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖに設定する。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１０６で、中間電圧指令Ｖｍｉｄと判定されたＷ相の基本電圧指令Ｖｗｂが、振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ１１１に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ１１２に進む。電圧指令補正部２４は、ステップＳ１１１では、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｗｂに、正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算した値を、最終的なＷ相の電圧指令Ｖｗに設定する。一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ１１２で、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｗｂから、正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを減算した値を、最終的なＷ相の電圧指令Ｖｗに設定して、中間電圧オフセット処理を終了する。
【００２９】
次に、図３のタイムチャートを用いて、中間電圧オフセット処理の挙動を説明する。図３の上段のタイムチャートは、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの波形を示し、下段のタイムチャートは、中間電圧オフセット処理後の３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの波形を示す。縦軸は、直流電圧Ｖｄｃに対する倍率で表示している。インバータ１０が交流回転機５０の３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに印加可能な電圧の下限電圧は０であり、上限電圧はＶｄｃである。３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが、０からＶｄｃの範囲を逸脱すると、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに印加される電圧は、０に下限制限又はＶｄに上限制限され、電圧飽和が生じる。横軸は、磁極位置の回転角度（電気角）を表示している。
【００３０】
区間Ａ及び区間Ｂでは、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂが中間電圧指令Ｖｍｉｄとなっている。区間Ａでは、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂは、振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも大きくなっているので、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂにオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算した値が、最終的なＵ相の電圧指令Ｖｕに設定されている。区間Ｂでは、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂは、振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも小さくなっているので、Ｕ相の基本電圧指令Ｖｕｂからオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを減算した値が、最終的なＵ相の電圧指令Ｖｕに設定されている。オフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔは、直流電圧Ｖｄｃの１０％の値に設定されている。一方、区間Ａ及びＢでは、Ｕ相以外のＶ相、Ｗ相の基本電圧指令Ｖｖｂ、Ｖｗｂが、それぞれ、そのまま最終的なＶ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｖ、Ｖｗに設定されている。
【００３１】
図４に、図３の上段のタイムチャートに示す３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの相間電圧の周波数解析結果を示す。３相基本電圧指令の各相間電圧（線間電圧）は、Ｖｕｖｂ＝Ｖｕｂ−Ｖｖｂ、Ｖｖｗｂ＝Ｖｖｂ−Ｖｗｂ、Ｖｗｕｂ＝Ｖｗｂ−Ｖｕｂとなる。３相基本電圧指令の各相間電圧Ｖｕｖｂ、Ｖｖｗｂ、Ｖｗｕｂは、位相の異なる同じ波形となるので、いずれか１つの相間電圧の周波数解析結果を示している（以下の周波数解析結果も同様）。図４の縦軸は、相間電圧の周波数解析結果を直流電圧Ｖｄｃに対する百分率で示している（周波数解析結果／Ｖｄｃ×１００％）。３相基本電圧指令の相間電圧の基本波（磁極位置の回転周波数の１次）成分が８０％であり、他の次数成分は０．１％未満であることがわかる。
【００３２】
図５に、図３の下段のタイムチャートに示す、中間電圧オフセット処理後の３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの相間電圧の周波数解析結果を示す。３相電圧指令の各相間電圧は、Ｖｕｖ＝Ｖｕ−Ｖｖ、Ｖｖｗ＝Ｖｖ−Ｖｗ、Ｖｗｕ＝Ｖｗ−Ｖｕとなる。３相電圧指令の各相間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ、Ｖｗｕは、位相の異なる同じ波形となるので、いずれか１つの相間電圧の周波数解析結果を示している（以下の周波数解析結果も同様）。図５の縦軸は、図４と同様に、相間電圧の周波数解析結果を直流電圧Ｖｄｃに対する百分率で示している。３相電圧指令の相間電圧の基本波（磁極位置の回転周波数の１次）成分が８１．５％であり、５次高調波成分が４．１％であり、７次高調波成分が２．９％であり、他の次数の高調波成分は、１１次高調波成分が０．１４％で最大である。図４の場合と比べて、中間電圧オフセット処理により、５次高調波成分及び７次高調波成分を発生させ、且つ他の次数の高調波成分をほぼ発生させずに、基本波成分を増大させることができる。
【００３３】
本実施の形態では、電圧指令補正部２４は、オフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂに応じて変化させるように構成されている。例えば、電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが大きくなるに従って、オフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを大きくする。電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂとオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔとの関係が予め設定されたデータテーブルを用い、算出した３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂに対応するオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを算出する。電圧指令補正部２４は、式（２）に示すように、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの各相の２乗値を積算した値に２を乗算した値の平方根値を、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂとして算出する。なお、平方根値の演算に、入力値と入力値の平方根値との関係が予め設定されたデータテーブルを用いてもよい。
Ｖａｍｐｂ＝√（２×（Ｖｕｂ2＋Ｖｖｂ2＋Ｖｗｂ2））      ・・・（２）
【００３４】
以上より、実施の形態１の構成によれば、３相基本電圧指令の中の中間電圧指令が、振動中心電圧より大きいか小さいかに応じて、中間電圧指令にオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算又は減算する補正を行うといった簡単な演算処理で、５次高調波電圧および７次高調波電圧を発生させ、基本波電圧を増加させることができる。よって、特許文献１のように５次高調波電圧、７次高調波電圧を演算する複雑な演算処理が必要ないため、演算処理負荷が高くなる交流回転機の高速回転領域の演算処理負荷を低減することができ、演算処理速度が遅い廉価な演算処理装置を用いることができる。
【００３５】
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。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対して１組設けられている。本実施の形態に係るインバータ１０の回路構成図及び制御器２０の概略的なブロック図は、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００３６】
本実施の形態では、実施の形態１と異なり、電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが、式（３）に示すように、直流電圧Ｖｄｃに０．８６６（＝√３／２）を乗算した判定振幅値Ｊａｍｐより大きい場合に、中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。
Ｊａｍｐ＝０．８６６×Ｖｄｃ      ・・・（３）
３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが０．８６６×Ｖｄｃより大きくなると、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂが、０からＶｄｃの範囲を逸脱して振動し、電圧飽和が生じる。
【００３７】
一方、電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが、判定振幅値Ｊａｍｐ以下の場合は、中間電圧オフセット処理を実行せずに、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂをそのまま最終的な３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに設定するように構成されている。
【００３８】
本実施の形態では、電圧指令補正部２４の処理は、図７のフローチャートに示すように構成されている。電圧指令補正部２４は、ステップＳ２０１で、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂを算出する。電圧指令補正部２４は、実施の形態１と同様に、式（２）に示すように、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの各相の２乗値を積算した値に２を乗算した値の平方根値を、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂとして算出する。
【００３９】
次に、電圧指令補正部２４は、ステップＳ２０２で、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが、判定振幅値Ｊａｍｐ（０．８６６×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ２０３に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ２０４に進む。直流電圧Ｖｄｃには、電圧センサによる検出値が用いられてもよいし、直流電圧Ｖｄｃが固定値となる場合は、予め設定された値が用いられてもよい。
【００４０】
電圧指令補正部２４は、ステップＳ２０３で、中間電圧オフセット処理を実行して、処理を終了する。中間電圧オフセット処理は、実施の形態１における図２のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１１２と同じであるので説明を省略する。
【００４１】
一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ２０４で、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを、それぞれ、そのまま最終的な３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに設定して、処理を終了する。
【００４２】
本実施の形態に係る電圧指令補正部２４の処理の効果について説明する。図８は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの８０％である場合の、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの波形である。この場合、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、０からＶｄｃの範囲内で振動しており、電圧飽和が生じていない。そのため、図９に、図８の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示すように、基本波（１次）成分以外の次数成分が生じていない。
【００４３】
図１０は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合の、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの波形である。この場合、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、０からＶｄｃの範囲を逸脱して振動しており、逸脱した区間で電圧飽和が生じている。そのため、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂに対して、０で下限制限し、直流電圧Ｖｄｃで上限制限した後の３相基本電圧指令が、インバータ１０の制御に有効な電圧指令となる。図１１に、０及び直流電圧Ｖｄｃによる上下限制限後の図１０の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果を示すように、基本波（１次）成分以外の次数成分（５次高調波電圧、７次高調波電圧、１１次高調波電圧、１３次高調波電圧）が生じている。
【００４４】
ここで、３相電圧指令に含まれる高調波成分と、ｄｑ軸の回転座標系の電圧指令に含まれる高調波成分の関係について説明する。図１２の上段に、基本波(１次、周期３６０ｄｅｇ)に、その基本波の振幅の１０％の振幅をもつ１１次の高調波成分を加算した対称３相交流の物理量Ｘｕ、Ｘｖ、Ｘｗ(電圧又は電流等)を示し、図１２の下段に、その対称３相交流の物理量をｄｑ軸の回転座標系に変換した物理量Ｘｄ、Ｘｑを示す。図１２の下段に示すように、対称３相交流の物理量Ｘｕ、Ｘｖ、Ｘｗに１１次の高調波成分が含まれることによって、ｄｑ軸の回転座標系に変換した物理量Ｘｄ、Ｘｑには基本波の周期（３６０ｄｅｇ）に１２回のピークを持つ１２次の高調波成分が生じることがわかる。また、図１３に示す物理量Ｘｑの周波数解析結果によっても、直流成分（０次）以外に１２次高調波成分が生じており、他の次数の高調波成分は生じていないことがわかる。
【００４５】
同様に、図１４の上段に、基本波(１次、周期３６０ｄｅｇ)に、その基本波の振幅の１０％の振幅をもつ１３次の高調波成分を加算した対称３相交流の物理量Ｘｕ、Ｘｖ、Ｘｗ(電圧又は電流等)を示し、図１４の下段に、その対称３相交流の物理量をｄｑ軸の回転座標系に変換した物理量Ｘｄ、Ｘｑを示す。図１４の下段に示すように、対称３相交流の物理量Ｘｕ、Ｘｖ、Ｘｗに１３次の高調波成分が含まれることによって、ｄｑ軸の回転座標系に変換した物理量Ｘｄ、Ｘｑには基本波の周期（３６０ｄｅｇ）に１２回のピークを持つ１２次の高調波成分が生じることがわかる。また、図１５に示す物理量Ｘｑの周波数解析結果によっても、直流成分（０次）以外に１２次高調波成分が生じており、他の次数の高調波成分は生じていないことがわかる。
【００４６】
従って、対称３相交流の物理量に基本波に対し１１次又は１３次の高調波成分が生じると、ｄｑ軸の回転座標系に変換した物理量に１２次高調波成分が生じることがわかる。図１１に示した、電圧飽和が生じている３相基本電圧指令の相間電圧に生じている１１次及び１３次の高調波成分は、ｄｑ軸の回転座標系においては、１２次の高調波成分となる。そのため、交流回転機５０における１２次のトルクリップル、振動、騒音となって問題が生じる場合がある。図１１に示した、電圧飽和が生じている３相基本電圧指令（振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合）の相間電圧の周波数解析結果の例では、１１次が０．６３％、１３次が０．４８％発生しており、この３相基本電圧指令をそのまま３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして設定すると、交流回転機５０の１２次のトルクリップルが大きくなるおそれがある。
【００４７】
そこで、本実施の形態では、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂに電圧飽和が生じる場合である、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが０．８６６×Ｖｄｃより大きくなる場合に、中間電圧オフセット処理を行うように構成されている。図１６に、図１０に示した３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ（振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合）に対して、中間電圧オフセット処理を行った後の３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを示す。ここで、オフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔは、直流電圧Ｖｄｃの８．５％に設定されている。
【００４８】
図１７に、図１６に示す３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの相間電圧の相間電圧の周波数解析結果を示す。図１７に示すように、１１次が０．０８％であり、１３次が０．２％である。よって、中間電圧オフセット処理前の図１１において１１次が０．６３％であり、１３次が０．４８％であった場合に比べて、１１次及び１３次成分を大幅に低減することができている。そのため、１１次、１３次成分に起因する、交流回転機５０の１２次のトルクリップル、振動、騒音を低減することができる。
【００４９】
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。本実施の形態では、実施の形態１と同様に、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対して１組設けられている。本実施の形態に係るインバータ１０の回路構成図及び制御器２０の概略的なブロック図は、図１に示す実施の形態１と同様である。
【００５０】
基本指令算出部２３は、３相基本電圧指令の基本波成分の３倍の周波数を有する３次高調波Ｖ３ｆを、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの各相に加算する３次高調波注入処理を実行するように構成されている。基本指令算出部２３は、式（４）に示すように、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの各相に３次高調波Ｖ３ｆを加算した値を、最終的な３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊に設定するように構成されている。
Ｖｕｂ＊＝Ｖｕｂ＋Ｖ３ｆ
Ｖｖｂ＊＝Ｖｖｂ＋Ｖ３ｆ            ・・・（４）
Ｖｗｂ＊＝Ｖｗｂ＋Ｖ３ｆ
【００５１】
なお、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊の相間電圧は、３次高調波Ｖ３ｆが相殺されるため、３次高調波注入処理前の３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの相間電圧と同じ値になる。よって、これらの相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂも同じ値になる。
【００５２】
３次高調波注入処理を行わない場合は、実施の形態２で説明したように、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが０．８６６×Ｖｄｃより大きくなると電圧飽和が生じるが、３次高調波注入処理を実行することで、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが１．０×Ｖｄｃより大きくなるまで、電圧飽和が生じないようにできる。
【００５３】
本実施の形態では、基本指令算出部２３は、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの中で最大の電圧となっている相の基本電圧指令である最大電圧指令Ｖｍａｘ、及び３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの中で最小の電圧となっている相の基本電圧指令である最小電圧指令Ｖｍｉｎの少なくとも一方に基づいて、３次高調波Ｖ３ｆを演算するように構成されている。
【００５４】
基本指令算出部２３は、式（５）に示すように、最大電圧指令Ｖｍａｘと最小電圧指令Ｖｍｉｎとの積算値に−０．５を乗算した値を３次高調波Ｖ３ｆとして算出するように構成されている。
Ｖ３ｆ＝（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）×（−０．５）      ・・・（５）
【００５５】
以下で、３次高調波注入処理による電圧飽和の抑制効果について、詳細に説明する。図１８の上段に、３次高調波Ｖ３ｆの加算前の３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ（振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合）を示し、中段に３次高調波Ｖ３ｆを示し、下段に３次高調波Ｖ３ｆの加算後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を示す。上段の３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％であるので、電圧飽和が生じている。
【００５６】
３次高調波Ｖ３ｆは、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの基本波成分の周波数（１次)の３倍の周波数（基本波の周期（３６０ｄｅｇ）に３回のピークを持つ）の三角波となっている。下段の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊には、３次高調波Ｖ３ｆの加算により、電圧飽和が生じていない。そのため、図１９に、図１８の下段の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊の相間電圧の周波数解析結果を示すように、基本波（１次）成分以外の高調波成分が生じていない。
【００５７】
一方、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが１．０×Ｖｄｃより大きい場合は、３次高調波注入処理を行っても、電圧飽和をゼロまで低減させることができない。そこで、本実施の形態では、実施の形態１と異なり、電圧指令補正部２４は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが、直流電圧Ｖｄｃに１．０を乗算した判定振幅値Ｊａｍｐより大きい場合に、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊に対して中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。
【００５８】
具体的には、電圧指令補正部２４は、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊の中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を中間電圧指令Ｖｍｉｄとして判定し、中間電圧指令Ｖｍｉｄが振動中心電圧（本例では、０．５×Ｖｄｃ）よりも大きい場合に、中間電圧指令Ｖｍｉｄに正の値に設定されたオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算する補正を行い、中間電圧指令Ｖｍｉｄが振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも小さい場合に、中間電圧指令Ｖｍｉｄからオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを減算する補正を行う中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。なお、電圧指令補正部２４は、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊の中で最大の電圧となっている相の基本電圧指令である最大電圧指令、及び最小の電圧となっている相の基本電圧指令である最小電圧指令に対しては補正を行わず、そのまま最終的な電圧指令に設定する。
【００５９】
図２０の上段に、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１３０％である場合の、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を示し、下段に中間電圧オフセット処理後の３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを示す。中間電圧オフセット処理のオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔは、直流電圧Ｖｄｃの８％に設定されている。図２０の上段に示すように、振幅値Ｖａｍｐｂが、直流電圧Ｖｄｃの１００％より大きい１３０％であるので、３次高調波注入処理を行っても、電圧飽和が生じている。図２１は、０及び直流電圧Ｖｄｃによる上下限制限後の図２０の上段の３相基本電圧指令の相間電圧の周波数解析結果である。同図より、１１次成分が１．８％、１３次成分が０．４％生じている。
【００６０】
図２２は、０及び直流電圧Ｖｄｃによる上下限制限後の図２０の下段の３相電圧指令の相間電圧の周波数解析結果である。同図より、中間電圧オフセット処理により、１１次成分及び１３次成分が０．１％未満まで低減している。よって、中間電圧オフセット処理により、１１次、１３次成分に起因する、交流回転機５０の１２次のトルクリップル、振動、騒音を低減することができる。
【００６１】
本実施の形態では、基本指令算出部２３及び電圧指令補正部２４の処理は、図２３のフローチャートに示すように構成されている。基本指令算出部２３は、ステップＳ３０１で、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを算出する。そして、基本指令算出部２３は、ステップＳ３０２で、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂに対して３次高調波注入処理を行い、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を算出する。電圧指令補正部２４は、ステップＳ３０３で、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂを算出する。電圧指令補正部２４は、実施の形態１と同様に、式（２）に示すように、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ又は３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊の各相の２乗値を積算した値に２を乗算した値の平方根値を、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂとして算出する。
【００６２】
次に、電圧指令補正部２４は、ステップＳ３０４で、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが、判定振幅値Ｊａｍｐ（１．０×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ３０５に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ３０６に進む。
【００６３】
電圧指令補正部２４は、ステップＳ３０５で、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊に対して中間電圧オフセット処理を実行して、処理を終了する。中間電圧オフセット処理は、実施の形態１における図２のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１１２において、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊に置き換えた処理と同じであるので説明を省略する。
【００６４】
一方、電圧指令補正部２４は、ステップＳ３０６で、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を、それぞれ、そのまま最終的な３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに設定して、処理を終了する。
【００６５】
なお、３次高調波Ｖ３ｆの演算方法として、式（４）を用いて説明した方法以外に、以下で説明する方法を用いてもよい。具体的には、電圧指令補正部２４は、式（６）に示すように、最小電圧指令Ｖｍｉｎに−１．０を乗算した値を３次高調波Ｖ３ｆとして算出するように構成されてもよい。
Ｖ３ｆ＝Ｖｍｉｎ×（−１．０）      ・・・（６）
図２４にこの場合の例を示す。すなわち、図２４の上段に、３次高調波Ｖ３ｆの加算前の３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ（振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合）を示し、中段に式（６）により算出した３次高調波Ｖ３ｆを示し、下段に３次高調波Ｖ３ｆの加算後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を示す。下段の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊には、３次高調波Ｖ３ｆの加算により、電圧飽和が生じていない。
【００６６】
或いは、電圧指令補正部２４は、式（７）に示すように、直流電圧Ｖｄｃから最大電圧指令Ｖｍａｘを減算した値を３次高調波Ｖ３ｆとして算出するように構成されてもよい。
Ｖ３ｆ＝Ｖｄｃ−Ｖｍａｘ        ・・・（７）
図２５にこの場合の例を示す。すなわち、図２５の上段に、３次高調波Ｖ３ｆの加算前の３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ（振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合）を示し、中段に式（７）により算出した３次高調波Ｖ３ｆを示し、下段に３次高調波Ｖ３ｆの加算後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を示す。下段の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊には、３次高調波Ｖ３ｆの加算により、電圧飽和が生じていない。
【００６７】
或いは、電圧指令補正部２４は、式（８）に示すように、式（６）又は式（７）で算出した３次高調波Ｖ３ｆが正の値の場合は、式（６）により３次高調波Ｖ３ｆを算出し、３次高調波Ｖ３ｆが負の値の場合は、式（７）により３次高調波Ｖ３ｆを算出するように構成されてもよい。
１）Ｖ３ｆ≧０の場合
Ｖ３ｆ＝Ｖｍｉｎ×（−１．０）
２）Ｖ３ｆ＜０の場合                            ・・・（８）
Ｖ３ｆ＝Ｖｄｃ−Ｖｍａｘ
図２６にこの場合の例を示す。すなわち、図２６の上段に、３次高調波Ｖ３ｆを加算補正する前の３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ（振幅値Ｖａｍｐｂが直流電圧Ｖｄｃの１００％である場合）を示し、中段に式（８）により算出した３次高調波Ｖ３ｆを示し、下段に３次高調波Ｖ３ｆの加算補正後の３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを示す。下段に３次高調波Ｖ３ｆの加算後の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊を示す。下段の３相基本電圧指令Ｖｕｂ＊、Ｖｖｂ＊、Ｖｗｂ＊には、３次高調波Ｖ３ｆの加算により、電圧飽和が生じていない。
【００６８】
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。本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対して２組設けられている。図２７に、本実施の形態に係るインバータ１０の回路構成図及び制御器２０の概略的なブロック図を示す。図２８に示すように、交流回転機５０は、スター結線とされた第１の３相巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１と、スター結線とされた第２の３相巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２と、を有している。第１の３相巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１の中性点Ｎ１と、第２の３相巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２の中性点Ｎ２とは電気的に接続されていない。なお、第１及び第２の３相巻線は、デルタ結線とされてもよい。
【００６９】
制御装置１は、第１の３相巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１に電圧を印加する第１のインバータ１０ａと、第２の３相巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２に電圧を印加する第２のインバータ１０ｂと、を備えている。第１のインバータ１０ａ及び第２のインバータ１０ｂは、それぞれ、実施の形態１と同様の、６つのスイッチング素子１１を備えた３相インバータとされている。第１及び第２のインバータ１０ａ、１０ｂに対して、共通の直流電源５５から共通の直流電圧Ｖｄｃが供給されている。なお、第１及び第２のインバータ１０ａ、１０ｂに対して、異なる直流電源から異なる直流電圧が供給されてもよい。
【００７０】
制御器２０が備えた電圧指令算出部（基本指令算出部及び電圧指令補正部）及びインバータ制御部は、各組について、上記の実施の形態１から３の場合と同様の処理を並列的に行うように構成されている。具体的には、制御器２０は、第１組について、第１の３相巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１の各相に対する電圧指令である第１の３相電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を算出する第１の電圧指令算出部２１ａと、第１のインバータ１０ａに供給されている直流電圧Ｖｄｃ、及び第１の３相電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１に基づいて、第１のインバータ１０ａが有する複数のスイッチング素子１１をオンオフ制御する第１のインバータ制御部２２ａと、を備えている。
【００７１】
また、制御器２０は、第２組について、第２の３相巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２の各相に対する電圧指令である第２の３相電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２を算出する第２の電圧指令算出部２１ｂと、第２のインバータ１０ｂに供給されている直流電圧Ｖｄｃ、及び第２の３相電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に基づいて、第２のインバータ１０ｂが有する複数のスイッチング素子１１をオンオフ制御する第２のインバータ制御部２２ｂと、を備えている。
【００７２】
第１の電圧指令算出部２１ａは、第１組について、第１の３相電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１の基本値である第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１を算出する第１の基本指令算出部２３ａと、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１を補正して最終的な第１の３相電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を算出する第１の電圧指令補正部２４ａと、を備えている。また、第２の電圧指令算出部２１ｂは、第２組について、第２の３相電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２の基本値である第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２を算出する第２の基本指令算出部２３ｂと、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２を補正して最終的な第２の３相電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２を算出する第２の電圧指令補正部２４ｂと、を備えている。
【００７３】
第１の基本指令算出部２３ａは、Ｖ／ｆ制御、第１の３相巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１の電流フィードバック制御等により、式（１）に示すような第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１を算出する。第２の基本指令算出部２３ｂは、Ｖ／ｆ制御、第２の３相巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２の電流フィードバック制御等により、式（１）に示すような第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２を算出する。
【００７４】
本実施の形態では、第１及び第２の電圧指令算出部２１ａ、２１ｂは、それぞれ、実施の形態３の電圧指令算出部２１と同様の処理を行うように構成されている。具体的には、第１の基本指令算出部２３ａは、第１の３相基本電圧指令の基本波成分の３倍の周波数を有する第１の３次高調波Ｖ３ｆ１を、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１の各相に加算し、加算後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊を算出する３次高調波注入処理を実行するように構成されている。
【００７５】
そして、第１の電圧指令補正部２４ａは、第１の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ１が、直流電圧Ｖｄｃに１．０を乗算した判定振幅値Ｊａｍｐより大きい場合に、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊に対して中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。具体的には、第１の電圧指令補正部２４ａは、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊の中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を第１の中間電圧指令Ｖｍｉｄ１として判定し、第１の中間電圧指令Ｖｍｉｄ１が振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも大きい場合に、第１の中間電圧指令Ｖｍｉｄ１に正の値に設定された第１のオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔ１を加算する補正を行い、第１の中間電圧指令Ｖｍｉｄ１が振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも小さい場合に、第１の中間電圧指令Ｖｍｉｄ１から第１のオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔ１を減算する補正を行う中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。
【００７６】
第２の基本指令算出部２３ｂは、第２の３相基本電圧指令の基本波成分の３倍の周波数を有する第２の３次高調波Ｖ３ｆ２を、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２の各相に加算し、加算後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊を算出する３次高調波注入処理を実行するように構成されている。
【００７７】
そして、第２の電圧指令補正部２４ｂは、第２の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ２が、直流電圧Ｖｄｃに１．０を乗算した判定振幅値Ｊａｍｐより大きい場合に、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊に対して中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。具体的には、第２の電圧指令補正部２４ｂは、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊の中で中間の電圧となっている相の基本電圧指令を第２の中間電圧指令Ｖｍｉｄ２として判定し、第２の中間電圧指令Ｖｍｉｄ２が振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも大きい場合に、第２の中間電圧指令Ｖｍｉｄ２に正の値に設定された第２のオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔ２を加算する補正を行い、第２の中間電圧指令Ｖｍｉｄ２が振動中心電圧（０．５×Ｖｄｃ）よりも小さい場合に、第２の中間電圧指令Ｖｍｉｄ２から第２のオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔ２を減算する補正を行う中間電圧オフセット処理を実行するように構成されている。
【００７８】
本実施の形態では、上記の実施の形態３とは異なり、第１及び第２の基本指令算出部２３ａ、２３ｂは、３相基本電圧指令の各相の基本波成分の位相を、第１組と第２組との間で、３０度（ｄｅｇ）ずらすように構成されている。図２９に例を示す。図２９の上段は、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊を示し、下段は、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊を示している。この図に示すように、第１のＵ相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊と第２のＵ相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊との間には、電気角で３０度（ｄｅｇ）の位相差があり、Ｖ相及びＷ相についても同様である。
【００７９】
本実施の形態では、第１の基本指令算出部２３ａ及び第１の電圧指令補正部２４ａの処理は、図３０のフローチャートに示すように構成されている。第１の基本指令算出部２３ａは、ステップＳ４０１で、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１を算出する。この際、第１の基本指令算出部２３ａは、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２との間で３０ｄｅｇの位相差が生じるように、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１を算出する。
【００８０】
そして、第１の基本指令算出部２３ａは、ステップＳ４０２で、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１に対して３次高調波注入処理を行い、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊を算出する。第１の電圧指令補正部２４ａは、ステップＳ４０３で、第１の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ１を算出する。第１の電圧指令補正部２４ａは、実施の形態１と同様に、式（２）に示すように、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１又は３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊の各相の２乗値を積算した値に２を乗算した値の平方根値を、第１の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ１として算出する。
【００８１】
次に、第１の電圧指令補正部２４ａは、ステップＳ４０４で、第１の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ１が、判定振幅値Ｊａｍｐ（１．０×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ４０５に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ４０６に進む。第１の電圧指令補正部２４ａは、ステップＳ４０５で、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊に対して中間電圧オフセット処理を実行して、処理を終了する。中間電圧オフセット処理は、実施の形態１における図２のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１１２において、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊に置き換え、３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、第１の３相電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１に置き換えた処理と同じであるので説明を省略する。一方、第１の電圧指令補正部２４ａは、ステップＳ４０６で、３次高調波注入処理後の第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１＊、Ｖｖｂ１＊、Ｖｗｂ１＊を、それぞれ、そのまま最終的な第１の３相電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１に設定して、処理を終了する。
【００８２】
また、第２の基本指令算出部２３ｂ及び第２の電圧指令補正部２４ｂの処理は、図３１のフローチャートに示すように構成されている。第２の基本指令算出部２３ｂは、ステップＳ４１１で、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２を算出する。この際、第２の基本指令算出部２３ｂは、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１との間で３０ｄｅｇの位相差が生じるように、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２を算出する。
【００８３】
そして、第２の基本指令算出部２３ｂは、ステップＳ４１２で、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２に対して３次高調波注入処理を行い、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊を算出する。第２の電圧指令補正部２４ｂは、ステップＳ４１３で、第２の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ２を算出する。第２の電圧指令補正部２４ｂは、実施の形態１と同様に、式（２）に示すように、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２又は３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊の各相の２乗値を積算した値に２を乗算した値の平方根値を、第２の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ２として算出する。
【００８４】
次に、第２の電圧指令補正部２４ｂは、ステップＳ４１４で、第２の３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂ２が、判定振幅値Ｊａｍｐ（１．０×Ｖｄｃ）より大きいか否かを判定し、大きいと判定した場合はステップＳ４１５に進み、大きくないと判定した場合はステップＳ４１６に進む。第２の電圧指令補正部２４ｂは、ステップＳ４１５で、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊に対して中間電圧オフセット処理を実行して、処理を終了する。中間電圧オフセット処理は、実施の形態１における図２のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１１２において、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊に置き換え、３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、第２の３相電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に置き換えた処理と同じであるので説明を省略する。一方、第２の電圧指令補正部２４ｂは、ステップＳ４１６で、３次高調波注入処理後の第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２＊、Ｖｖｂ２＊、Ｖｗｂ２＊を、それぞれ、そのまま最終的な第２の３相電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２に設定して、処理を終了する。
【００８５】
続いて、実施の形態４の効果について説明する。実施の形態３において説明したように、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値Ｖａｍｐｂが、直流電圧Ｖｄｃの１００％より大きくなると、３次高調波注入処理後の３相基本電圧指令の相間電圧に、５次、７次、１１次、及び１３次の高調波成分が生じるが、中間電圧オフセット処理を行うことにより、１１次及び１３次の高調波成分を低減できる。ここで、５次及び７次の高調波成分は、ｄｑ軸の回転座標系に変換すると６次の高調波成分となり、１１次及び１３次の高調波成分は、ｄｑ軸の回転座標系に変換すると１２次の高調波成分となる。よって、中間電圧オフセット処理により、ｄｑ軸の回転座標系における１２次の高調波成分を低減することができる。
【００８６】
一方、ｄｑ軸の回転座標系における６次の高調波成分は、第１の３相基本電圧指令Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１と、第２の３相基本電圧指令Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２との間に３０ｄｅｇの位相差を設定することにより低減できる。具体的には、１次の基本波成分の位相（電気角）における３０ｄｅｇの位相差は、Ａ次成分の位相における３０×Ａｄｅｇの位相差に相当し、６次成分の位相では、３０×６＝１８０ｄｅｇの位相差に相当する。よって、第１の３相基本電圧指令の相間電圧の６次成分と、第２の３相基本電圧指令の相間電圧の６次成分とを互いに相殺させることができる。
【００８７】
なお、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０が、ｍ組（ｍは自然数）設けられる場合は、各組の３相基本電圧指令の位相を、６０／ｍ  ｄｅｇずつずらすことで、６次成分の位相は、３６０／ｍ  ｄｅｇずつずれる。ｍ組の６次成分を合計すると、３６０ｄｅｇにおいて互いにバランスさせ、相殺させることができる。
【００８８】
以上より、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が、直流電圧Ｖｄｃの１００％より大きくなった場合に生じる、ｄｑ軸の回転座標系における６次及び１２次の高調波成分を、中間電圧オフセット処理及び３相基本電圧指令の各組の間の位相差設定により、大幅に低減することができる。一般に、ｄｑ軸の回転座標系上の電流は、トルクに寄与する電流であるため、ｄｑ軸の回転座標系における６次及び１２次の高調波電圧成分は、それらの次数のトルクリップルとなり、振動、騒音が生じる要因となる。本実施の形態によれば、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が、直流電圧Ｖｄｃの１００％より大きくなる場合においても、交流回転機５０のトルクリップル、振動、騒音を低減することができる。
【００８９】
５．実施の形態５
次に、実施の形態５に係る電動パワーステアリング装置６０について説明する。電動パワーステアリング装置６０は、実施の形態１から４で説明したような交流回転機５０の制御装置１と、交流回転機５０と、交流回転機５０の駆動力を車両の操舵装置（ステアリング装置）に伝達する駆動力伝達機構６１と、を備えている。
【００９０】
図３２は、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置６０の構成図である。電動パワーステアリング装置６０は、運転者が左右に回転するハンドル６３と、ハンドル６３に連結されて、ハンドル６３による操舵トルクを前輪６２の操舵機構に伝達するシャフト６４と、シャフト６４に取り付けられ、ハンドル６３による操舵トルクを検出するトルクセンサ６５と、交流回転機５０の駆動トルクをシャフト６４に伝達するウォームギヤ機構等の駆動力伝達機構６１と、を備えている。
【００９１】
制御装置１は、トルクセンサ６５により検出したハンドル６３の操舵トルクに応じたトルクを交流回転機５０に出力させるように構成されており、ハンドル６３による操舵トルクを補助するトルクを交流回転機５０に出力させる。具体的には、制御器２０の基本指令算出部２３は、トルクセンサ６５により検出したハンドル６３の操舵トルクに応じて、ｄｑ軸の回転座標系におけるｄ軸の電流指令及びｑ軸の電流指令を設定し、実施の形態１で説明した、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、３相基本電圧指令を算出するように構成されている。
【００９２】
交流回転機５０及び制御装置１が、実施の形態４のように構成された場合は、３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値が直流電圧Ｖｄｃを超えるような高電圧運転領域においても、中間電圧オフセット処理及び３相基本電圧指令の各組の間の位相差設定により、６次及び１２次成分のトルクリップル、振動、騒音を低減することができる。よって、電動パワーステアリング装置６０から生じる騒音、振動を低減し、運転者、同乗者への不快感を低減したうえで高出力化できる。
【００９３】
また、中間電圧オフセット処理は、中間電圧指令にオフセット値Ｖｏｆｆｓｅｔを加算又は減算する補正を行うといった簡単な演算処理によって実現されるので、演算処理速度が遅い廉価な演算処理装置を用いることができ、電動パワーステアリング装置６０のコスト低減を図ることができる。
【００９４】
〔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。
【００９５】
（１）上記の実施の形態１から３においては、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対して１組設けられ、実施の形態４、５においては、２組設けられている場合を例に説明した。しかし、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対してｍ（ｍは自然数）組設けられてもよく、ｍは３以上の自然に設定されてもよい。そして、電圧指令算出部２１は、ｍ組中の各組について、実施の形態１から４と同様の方法で、３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出するように構成されてもよい。また、インバータ制御部２２は、ｍ組中の各組について、直流電圧Ｖｄｃ及び３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ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１１をオンオフ制御するように構成されてもよい。また、基本指令算出部２３は、ｍ組中の各組について、実施の形態１から４と同様の方法で、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを算出するように構成されてもよい。基本指令算出部２３は、ｍ組中の各組について、実施の形態３、４と同様の方法で、３次高調波注入処理を実行するように構成されてもよい。また、電圧指令補正部２４は、ｍ組中の各組について、実施の形態１から４と同様の方法で、中間電圧オフセット処理により、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを補正して最終的な３相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを算出するように構成されてもよい。
【００９６】
（２）上記の各実施の形態においては、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、余弦波（又は正弦波）の波形とされている場合を例に説明した。しかし、３相基本電圧指令Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、余弦波（又は正弦波）に、磁極位置の推定のための高調波成分等が重畳された波形とされていてもよい。
【００９７】
（３）上記の実施の形態４においては、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの交流回転機５０に対して２組設けられ、第１及び第２の基本指令算出部２３ａ、２３ｂは、３相基本電圧指令の各相の基本波成分の位相を、第１組と第２組との間で、３０度（ｄｅｇ）ずらすように構成されている場合を例に説明した。しかし、３相巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ及びインバータ１０は、１つの前記交流回転機に対してｍ（ｍは自然数）組設けられ、ｍ組は、２組以上であり、基本指令算出部は、３相基本電圧指令の各相の基本波成分の位相を、各組の間で、６０／ｍ度ずつずらすように構成されてもよい。このように構成しても、実施の形態４の最後で説明したように、各組の６次高調波成分を互いに相殺させることができる。
【００９８】
（４）上記の実施の形態５においては、制御装置１は、電動パワーステアリング装置６０に用いられている場合を例に説明した。しかし、制御装置１は、電動パワーステアリング装置６０以外の装置に用いられてもよい。
【００９９】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
この発明は、交流回転機の制御装置、及びそれを備えた電動パワーステアリング装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１：交流回転機の制御装置、１０：インバータ、１１：スイッチング素子、２０：制御器、２１：電圧指令算出部、２２：インバータ制御部、２３：基本指令算出部、２４：電圧指令補正部、５０：交流回転機、５５：直流電源、６０：電動パワーステアリング装置、６１：駆動力伝達機構、Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ：３相巻線、Ｖ３ｆ：３次高調波、Ｖａｍｐｂ：３相基本電圧指令の相間電圧の振幅値、Ｖｄｃ：直流電圧、Ｖｍｉｄ：中間電圧指令、Ｖｏｆｆｓｅｔ：オフセット値、Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗ：３相電圧指令、Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ：３相基本電圧指令
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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