(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭインバータを用いて前記３相モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するモータ電圧推定部と、
前記モータ磁束ベクトルを推定するモータ磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅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、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記ＰＷＭインバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、モータ制御装置。
【請求項２】
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
前記第１の場合において、前記電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅を特定する修正振幅特定部と、
前記仮振幅に前記修正振幅を加算して前記指令振幅を特定する補正部とを有する、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の場合において、前記修正振幅特定部は、ゼロよりも小さい前記修正振幅を特定する、請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部を有し、
前記第１の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行する、請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記修正振幅特定部は、第１モードと第２モードとを切り替える切替部を有し、
前記第１モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行するモードであり、
前記第２モードは、定数を前記修正振幅とするモードであり、
前記切替部は、前記第１の場合には前記第１モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第２の場合には前記第２モードを選択する、請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部と内積補償部とを有し、
前記第１の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように第１の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行し、
前記第１の場合において、前記内積補償部は、（ａ）推定された前記モータ磁束ベクトルと前記３相モータのモータ電流ベクトルとの第１内積、又は、（ｂ）前記３相モータの推定された磁石磁束ベクトルと前記モータ電流ベクトルとの第２内積である誤差パラメータと前記第１の指令誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第１のフィードバック制御を実行する、請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記修正振幅特定部は、第１モードと第２モードとを切り替える切替部を有し、
前記第１モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記第１の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行し、前記第１の前記指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記第１のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記第２モードは、定数である第２の指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第２のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記切替部は、前記第１の場合には前記第１モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第２の場合には前記第２モードを選択する、請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記誤差パラメータは前記第２内積であり、
前記定数はゼロである、請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記ＰＷＭインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記電圧制限値は、前記変調度が前記境界値のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい、請求項１〜８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記ＰＷＭインバータが前記３相モータへと出力する前記モータ電圧ベクトルの各相電圧には出力可能な上限と前記上限よりも前記ＤＣリンク電圧だけ小さい下限とがあり、
前記モータ制御装置は、前記ＰＷＭインバータの動作を規定するＰＷＭデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定し、
前記モータ電圧推定部は、前記３相交流座標で表したときの前記参照電圧ベクトルのうち電圧が前記上限よりも大きい相の電圧を前記上限に置き換えるとともに電圧が前記下限よりも小さい相の電圧を前記下限に置き換えたものを前記モータ電圧ベクトルとして推定する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記モータ制御装置は、前記第１の指令電圧ベクトルから前記ＰＷＭインバータの動作を規定するＰＷＭデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定する振幅補償部を備え、
前記ＰＷＭインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値以下である場合は、前記第１の指令電圧ベクトルと同じである第２の指令電圧ベクトルであり、
前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値よりも大きい場合は、１よりも大きい振幅補償係数であって前記変調度が大きくなればなるほど大きくなる振幅補償係数を前記第１の指令電圧ベクトルに乗じて得られる第２の指令電圧ベクトルである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記振幅補償係数は、前記ＰＷＭインバータのゲインと前記第２の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅との積が前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅に一致するように定められた係数である、請求項１１に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記モータ磁束推定部は、前記３相モータのモータ電流ベクトルと、推定された前記モータ電圧ベクトルと、を用いて前記モータ磁束ベクトルを推定し、
前記モータ制御装置は、
前記モータ電流ベクトルと推定された前記モータ磁束ベクトルとから前記３相モータのモータトルクを推定するトルク推定部と、
前記モータトルクが追従するべき指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差を用いて前記モータ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、特定された前記移動量と推定された前記モータ磁束ベクトルの位相とを用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部と、を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記モータ制御装置は、前記３相モータの速度が追従するべき指令速度を用いて前記モータ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、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部を有し、
前記指令磁束特定部は、前記位置特定部で特定された前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
３相発電機の発電機磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相発電機の発電機電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭコンバータを用いて前記３相発電機を制御する発電機制御装置であって、
前記発電機電圧ベクトルを推定する発電機電圧推定部と、
前記発電機磁束ベクトルを推定する発電機磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅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、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記発電機磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記ＰＷＭコンバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、発電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、モータ制御装置及び発電機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、３相モータの駆動方法としては、種々の方法が知られている。３相モータの駆動方法の一例は、直接トルク制御（DTC:Direct Torque Control）である。直接トルク制御は、モータ制御装置及びインバータを用いて実現できる。直接トルク制御によれば、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを省略できる。
【０００３】
特許文献１並びに非特許文献１及び２には、直接トルク制御に関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９７２１３５号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【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）
【非特許文献２】前田雄一郎、井上征則、森本茂雄、真田雅之、「インバータの過変調領域を利用する埋込磁石同期モータのための直接トルク制御システムの運転特性（Operating Characteristics of Direct Torque Control System for Interior Permanent Magnet Synchronous Motors in Overmodulation Region）」平成２４年電気学会産業応用部門大会、Vol.３,  ｐｐ２４３−２４６（２０１２−８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、変調度が大きい領域でインバータが動作する場合にも優れたパフォーマンスを発揮し易いモータ制御装置の提供を目指した。本開示は、そのようなモータ制御装置を実現するための技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本開示は、
３相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭインバータを用いて前記３相モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するモータ電圧推定部と、
前記モータ磁束ベクトルを推定するモータ磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅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、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記ＰＷＭインバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、モータ制御装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
上記のモータ制御装置は、変調度が大きい領域でインバータが動作する場合にも優れたパフォーマンスを発揮し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータ制御装置のブロック図
【図２】ｄｑ座標系及びαβ座標系を説明するための図
【図３】第１の実施形態のモータ制御部のブロック図
【図４】インバータの構成図
【図５】第１の実施形態の修正振幅特定部のブロック図
【図６】第１の実施形態の切替部の動作を説明するためのフロー図
【図７】インバータが過変調領域で動作している場合の、第１の指令電圧ベクトルのＵ相成分の波形、第２の指令電圧ベクトルのＵ相成分の波形及びモータ電圧ベクトルのＵ相成分の波形を説明するための図
【図８】変調度と振幅補償係数との関係を説明するための図
【図９】シミュレーション結果を示すグラフ
【図１０Ａ】変形例１−１Ａのモータ制御部のブロック図
【図１０Ｂ】変形例１−１Ｂのモータ制御部のブロック図
【図１１Ａ】変形例１−１Ａの修正振幅特定部のブロック図
【図１１Ｂ】変形例１−１Ｂの修正振幅特定部のブロック図
【図１２】変形例１−２のモータ制御部のブロック図
【図１３】第２の実施形態のモータ制御部のブロック図
【図１４】第２の実施形態の位置特定部のブロック図
【図１５Ａ】変形例２−１Ａのモータ制御部のブロック図
【図１５Ｂ】変形例２−１Ｂのモータ制御部のブロック図
【図１５Ｃ】変形例２−１Ｃのモータ制御部のブロック図
【図１５Ｄ】変形例２−１Ｄのモータ制御部のブロック図
【図１６Ａ】変形例２−１Ａの位置特定部のブロック図
【図１６Ｂ】変形例２−１Ｂの位置特定部のブロック図
【図１６Ｃ】変形例２−１Ｃの位置特定部のブロック図
【図１６Ｄ】変形例２−１Ｄの位置特定部のブロック図
【図１７】従来のモータ制御部のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、モータ制御装置の改善に際し、図１７に示すようなモータ制御部９０３を検討した。モータ制御部９０３は、速度制御系で直接トルク制御を実現するための構成を有している。モータ制御部９０３では、ｕ，ｗ／α，β変換部９０６によって、相電流ｉu，ｉwが、軸電流ｉα，ｉβに変換される。モータ電圧推定部９２２によって、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*から、３相モータに印加されているモータ電圧ベクトルが推定される（相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limが求められる）。ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部９２３によって、相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limが、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limに変換される。モータ磁束推定部９０８によって、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_lim及び軸電流ｉα，ｉβから、モータ磁束ベクトルが推定される（推定磁束Ψsが求められる）。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα、推定磁束Ψβと記載する。速度・位置特定部９１１によって、推定磁束Ψsから、３相モータの速度及びモータ磁束ベクトルの位相が推定される（推定速度ωr及び推定磁束Ψsの位相θsが求められる）。トルク推定部９１４によって、推定磁束Ψs及び軸電流ｉα，ｉβから、モータトルクが推定される（推定トルクＴeが求められる）。指令トルク特定部９２５によって、現在の推定速度ωrが指令速度ωref*に一致するように、指令トルクＴe*が生成される。振幅特定部９１５によって、指令トルクＴe*から指令振幅｜Ψs*｜が生成される。トルク偏差演算部９２１によって、推定トルクＴeと指令トルクＴe*との偏差（トルク偏差）ΔＴが求められる。位置特定部９９０によって、位相θs及びトルク偏差ΔＴから指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*が特定される。指令磁束特定部９１２によって、指令振幅｜Ψs*｜及び位相θs*から、指令磁束ベクトルΨs*が求められる。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*、β軸指令磁束Ψβ*と記載する。α軸磁束偏差演算部９１３ａによって、α軸指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαとの偏差（磁束偏差）ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部９１３ｂによって、β軸指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβとの偏差（磁束偏差）ΔΨβが求められる。指令電圧特定部９０７によって、磁束偏差ΔΨα，ΔΨβ及び軸電流ｉα，ｉβから、第１の指令電圧ベクトル（軸指令電圧）ｖα*，ｖβ*が求められる。α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部９０９によって、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*が第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に変換される。振幅補償部９１０によって、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*から第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*が求められる。第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*に基づいてインバータのスイッチングがなされる。なお、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*は、モータ電圧ベクトルが追従するべきベクトルを表す。第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*は、インバータのゲインに由来するモータ電圧ベクトルの誤差をなくすためのベクトルである。
【００１１】
ところで、非特許文献２では、変調度が１よりも大きい領域でインバータを動作させつつ直接トルク制御と弱め磁束制御とを組み合わせた制御を行う技術が紹介されている。弱め磁束制御は、モータ電圧ベクトルの大きさを電圧制限値以下に抑えるための制御である。非特許文献２の技術では、弱め磁束制御用の指令振幅を与える数式に電圧制限値の項を含ませている（非特許文献２の式（２）参照）。すなわち、非特許文献２の技術は、フィードフォーワード制御により弱め磁束制御を実現しようとしている。
【００１２】
弱め磁束制御が行われている状況（弱め磁束制御に基づきモータ電圧ベクトルの大きさの上昇が抑えられている状況）では、モータ電圧ベクトルの大きさは電圧制限値に保たれるとも思われる。しかしながら、本発明者らの検討によれば、非特許文献２の弱め磁束制御では、種々の誤差が原因で、モータ電圧ベクトルの大きさは電圧制限値からずれた値に保たれる。本発明らが知る限り、変調度が１よりも大きい領域でインバータを動作させる場合において高い精度を確保できる弱め磁束制御の手法は、これまでには提案されていない。
【００１３】
以上に鑑み、本開示は、変調度が１よりも大きい領域でインバータを動作させつつ精度が高い弱め磁束制御を行うことに適したモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
すなわち、本開示の第１態様は、
３相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭインバータを用いて前記３相モータを制御するモータ制御装置であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するモータ電圧推定部と、
前記モータ磁束ベクトルを推定するモータ磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅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、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記ＰＷＭインバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定するモータ制御装置を提供する。
【００１５】
第１態様の電圧制限値は、変調度が１のときの第１の指令電圧ベクトルよりも大きい。つまり、この電圧制限値によれば、変調度が１よりも大きい領域でＰＷＭインバータを動作させつつ弱め磁束制御を実行できる。具体的に、第１態様では、モータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値よりも大きい第１の場合に、モータ電圧ベクトルの大きさと電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を実行する。このようにすれば、フィードフォワード制御を実行する場合よりも、高い精度でモータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値に一致する。すなわち、第１態様によれば、変調度が１よりも大きい領域でＰＷＭインバータを動作させつつ高い精度で弱め磁束制御を実行することができる。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記振幅特定部は、
前記指令磁束ベクトルの仮振幅を設定する仮設定部と、
前記第１の場合において、前記電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅を特定する修正振幅特定部と、
前記仮振幅に前記修正振幅を加算して前記指令振幅を特定する補正部とを有するモータ制御装置を提供する。
【００１７】
第２態様のモータ制御装置は、シンプルである。
【００１８】
本開示の第３態様は、第２態様に加え、
前記第１の場合において、前記修正振幅特定部は、ゼロよりも小さい前記修正振幅を特定するモータ制御装置を提供する。
【００１９】
第３態様によれば、減磁作用が得られるように仮振幅が補正される。
【００２０】
本開示の第４態様は、第２態様又は第３態様に加え、
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部を有し、
前記第１の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行するモータ制御装置を提供する。
【００２１】
第４態様の構成は、第６の態様の構成よりもシンプルである。
【００２２】
本開示の第５態様は、第４態様に加え、
前記修正振幅特定部は、第１モードと第２モードとを切り替える切替部を有し、
前記第１モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行するモードであり、
前記第２モードは、定数を前記修正振幅とするモードであり、
前記切替部は、前記第１の場合には前記第１モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第２の場合には前記第２モードを選択するモータ制御装置を提供する。
【００２３】
第５態様の構成は、第７態様の構成よりもシンプルである。第５態様のモータ制御装置では、モータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下である場合に弱め磁束制御以外の制御を行うことができる。また、第５態様によれば、弱め磁束制御と他の制御とを適切なタイミングでスムーズに切り替えることが可能となる。
【００２４】
本開示の第６態様は、第２態様又は第３態様に加え、
前記修正振幅特定部は、電圧偏差補償部と内積補償部とを有し、
前記第１の場合において、前記電圧偏差補償部は、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように第１の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を実行し、
前記第１の場合において、前記内積補償部は、（ａ）推定された前記モータ磁束ベクトルと前記３相モータのモータ電流ベクトルとの第１内積、又は、（ｂ）前記３相モータの推定された磁石磁束ベクトルと前記モータ電流ベクトルとの第２内積である誤差パラメータと前記第１の指令誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第１のフィードバック制御を実行するモータ制御装置を提供する。
【００２５】
本開示の第７態様は、第６態様に加え、
前記修正振幅特定部は、第１モードと第２モードとを切り替える切替部を有し、
前記第１モードは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差がゼロに収束するように前記第１の指令誤差パラメータを操作量とする前記電圧フィードバック制御を前記電圧偏差補償部が実行し、前記第１の前記指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする前記第１のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記第２モードは、定数である第２の指令誤差パラメータと前記誤差パラメータとの間の偏差がゼロに収束するように前記修正振幅を操作量とする第２のフィードバック制御を前記内積補償部が実行するモードであり、
前記切替部は、前記第１の場合には前記第１モードを選択し、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値以下である第２の場合には前記第２モードを選択するモータ制御装置を提供する。
【００２６】
第６態様及び第７態様のモータ制御装置では、モータ電圧ベクトルの大きさが電圧制限値以下である第２の場合（第２モード）における制御の自由度が高い。具体的には、第１内積又は第２内積が収束するべき定数を適切に設定することによって、種々の制御を行うことができる。第１内積又は第２内積は仮振幅を補正をするための有効な指標であるため、第２の場合において、目的に応じたフィードバック制御が実施されうる。また、第７態様によれば、弱め磁束制御と他の制御とを適切なタイミングでスムーズに切り替えることが可能となる。
【００２７】
本開示の第８態様は、第７態様に加え、
前記誤差パラメータは前記第２内積であり、
前記定数はゼロであるモータ制御装置を提供する。
【００２８】
第８態様のモータ制御装置では、第１の場合において弱め磁束制御を実行し、第２の場合において最大トルク／電流制御（ＭＴＰＡ）を実行することができる。
【００２９】
本開示の第９態様は、第１態様〜第８態様のいずれか１つに加え、
前記ＰＷＭインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記電圧制限値は、前記変調度が前記境界値のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きいモータ制御装置を提供する。
【００３０】
第９態様の電圧制限値は、ＰＷＭインバータを過変調領域で動作させつつ弱め磁束制御を行う上で適切である。
【００３１】
本開示の第１０態様は、第１態様〜第９態様のいずれか１つに加え、
前記ＰＷＭインバータが前記３相モータへと出力する前記モータ電圧ベクトルの各相電圧には出力可能な上限と前記上限よりも前記ＤＣリンク電圧だけ小さい下限とがあり、
前記モータ制御装置は、前記ＰＷＭインバータの動作を規定するＰＷＭデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定し、
前記モータ電圧推定部は、前記３相交流座標で表したときの前記参照電圧ベクトルのうち電圧が前記上限よりも大きい相の電圧を前記上限に置き換えるとともに電圧が前記下限よりも小さい相の電圧を前記下限に置き換えたものを前記モータ電圧ベクトルとして推定するモータ制御装置を提供する。
【００３２】
第１０態様によれば、ＰＷＭインバータが過変調領域で動作する場合においても、簡便且つ精度よくモータ電圧ベクトルを推定することができる。
【００３３】
本開示の第１１態様は、第１態様〜第１０態様のいずれか１つに加え、
前記モータ制御装置は、前記第１の指令電圧ベクトルから前記ＰＷＭインバータの動作を規定するＰＷＭデューティの生成に用いられる参照電圧ベクトルを特定する振幅補償部を備え、
前記ＰＷＭインバータの動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの前記変調度の理論値を境界値と定義したとき、前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値以下である場合は、前記第１の指令電圧ベクトルと同じである第２の指令電圧ベクトルであり、
前記参照電圧ベクトルは、前記変調度が前記境界値よりも大きい場合は、１よりも大きい振幅補償係数であって前記変調度が大きくなればなるほど大きくなる振幅補償係数を前記第１の指令電圧ベクトルに乗じて得られる第２の指令電圧ベクトルであるモータ制御装置を提供する。
【００３４】
ＰＷＭインバータが過変調領域で動作しているときは、変調度が大きくなればなるほどＰＷＭインバータのゲインは小さくなる。第１１態様では、ＰＷＭインバータが過変調領域で動作している場合において変調度が大きくなればなるほど第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅に対する参照電圧ベクトル（第２の指令電圧ベクトル）の各相電圧の振幅の比率が大きくなる。結果として、ＰＷＭインバータが過変調領域で動作しているときにおいて、第１指令電圧ベクトルとモータ電圧ベクトルとの乖離が抑制される。
【００３５】
本開示の第１２態様は、第１１態様に加え、
前記振幅補償係数は、前記ＰＷＭインバータのゲインと前記第２の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅との積が前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅に一致するように定められた係数であるモータ制御装置を提供する。
【００３６】
第１２態様によれば、第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅とモータ電圧ベクトルの各相電圧の基本波成分の振幅とが高い精度で一致する。
【００３７】
本開示の第１３態様は、第１態様〜第１２態様のいずれか１つに加え、
前記モータ磁束推定部は、前記３相モータのモータ電流ベクトルと、推定された前記モータ電圧ベクトルと、を用いて前記モータ磁束ベクトルを推定し、
前記モータ制御装置は、
前記モータ電流ベクトルと推定された前記モータ磁束ベクトルとから前記３相モータのモータトルクを推定するトルク推定部と、
前記モータトルクが追従するべき指令トルクと推定された前記モータトルクとの間のトルク偏差を用いて前記モータ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、特定された前記移動量と推定された前記モータ磁束ベクトルの位相とを用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部と、を有するモータ制御装置を提供する。
【００３８】
第１３態様のモータ制御装置では、モータトルクを推定する。そして、推定されたモータ磁束ベクトルの位相のみならず推定されたモータトルクがモータ磁束ベクトルの位相に反映される。すなわち、モータトルクに関するフィードバック情報がモータ磁束ベクトルの位相の特定に活用されるので、第１３態様のモータ制御装置はモータトルクに対する応答性に優れる。
【００３９】
本開示の第１４態様は、第１態様〜第１２態様のいずれか１つに加え、
前記モータ制御装置は、前記３相モータの速度が追従するべき指令速度を用いて前記モータ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、特定された前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相を特定する位置特定部を有し、
前記指令磁束特定部は、前記位置特定部で特定された前記位相と、前記振幅特定部で特定された前記指令振幅と、を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するモータ制御装置を提供する。
【００４０】
第１４態様によれば、指令磁束ベクトルの位相をシンプルに特定することができる。
【００４１】
本開示の第１５態様は、
３相発電機の発電機磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相発電機の発電機電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭコンバータを用いて前記３相発電機を制御する発電機制御装置であって、
前記発電機電圧ベクトルを推定する発電機電圧推定部と、
前記発電機磁束ベクトルを推定する発電機磁束推定部と、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定する振幅特定部と、
前記指令振幅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、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記発電機磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定する指令電圧特定部と、を備え、
前記ＰＷＭコンバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記振幅特定部は、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、発電機制御装置を提供する。
【００４２】
第１５態様によれば、第１態様のモータ制御装置の同様の効果を奏する発電機制御装置を提供することができる。なお、第１態様の特徴と第１５態様の特徴を兼ね備えた電動機を提供することも可能である。すなわち、力行駆動及び回生駆動の両方を行う電動機であって第１態様及び第１５態様と同様に動作しこれらの態様と同様の効果を奏する電動機を提供することも可能である。
【００４３】
本開示の第１６態様は、
３相モータのモータ磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相モータのモータ電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭインバータを用いて前記３相モータを制御するモータ制御方法であって、
前記モータ電圧ベクトルを推定するステップと、
前記モータ磁束ベクトルを推定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定するステップと、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記モータ磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定するステップと、を備え、
前記ＰＷＭインバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記指令振幅を特定するステップでは、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記モータ電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、モータ制御方法を提供する。
【００４４】
本開示の第１７態様は、
３相発電機の発電機磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルと、前記３相発電機の発電機電圧ベクトルが追従するべき第１の指令電圧ベクトルと、を特定し、ＰＷＭコンバータを用いて前記３相発電機を制御する発電機制御方法であって、
前記発電機電圧ベクトルを推定するステップと、
前記発電機磁束ベクトルを推定するステップと、
前記指令磁束ベクトルの振幅となるべき指令振幅を特定するステップと、
前記指令振幅を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、
前記指令磁束ベクトルと、推定された前記発電機磁束ベクトルと、を用いて、前記第１の指令電圧ベクトルを特定するステップと、を備え、
前記ＰＷＭコンバータによって３相交流に変換される直流電圧をＤＣリンク電圧と定義し、前記ＤＣリンク電圧の半分の値に対する３相交流座標で表したときの前記第１の指令電圧ベクトルの各相電圧の振幅の値の比率を変調度と定義し、前記変調度が１のときの前記第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値と定義したとき、前記指令振幅を特定するステップでは、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさが前記電圧制限値よりも大きい第１の場合において、推定された前記発電機電圧ベクトルの大きさと前記電圧制限値との間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて前記指令振幅を特定する、発電機制御方法を提供する。
【００４５】
第１６態様及び１７態様によれば、第１態様及び第１５態様の効果と同様の効果が得られる。
【００４６】
モータ制御装置に関する技術は、発電機制御装置に適用できる。発電機制御装置に関する技術は、モータ制御装置に適用できる。両方の場合において、制御の態様はよく似ているためである。モータと発電機とでは、モータ／発電機を流れる電流の位相が逆となる等の相違があるが、当業者であればこれらの相違を考慮しつつ両制御装置を構成できる。
【００４７】
モータ制御装置及び発電機制御装置に関する技術は、モータ制御方法及び発電機制御方法に適用できる。モータ制御方法及び発電機制御方法に関する技術は、モータ制御装置及び発電機制御装置に適用できる。
【００４８】
本明細書では、電流、電圧、磁束等に関するベクトルが、３相交流座標（Ｕ−Ｖ−Ｗ座標）、α−β座標、ｄ−ｑ座標、ｄｍ−ｑｍ座標等を用いて表現されている。ただし、本明細書の技術は、Ｍ−Ｔ座標等の他の座標を用いて説明することもできる。すなわち、以下では、便宜上特定の座標を用いた制御例を説明するが、本明細書はその制御例のみならず別の座標を用いた制御例も開示していると考えるべきである。モータ磁束ベクトルは、３相モータに印加されている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。指令磁束ベクトル、モータ電圧ベクトル、第１の指令電圧ベクトル、第２の指令電圧ベクトル、モータ電流ベクトル等についても同様である。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。また、特に断りがない場合は、「速度」は、３相モータの回転子の角速度（単位：ｒａｄ／ｓ）を表す。
【００４９】
以下、本開示に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
【００５０】
（第１の実施形態）
図１に示すように、モータ制御装置１００は、第１電流センサ１０５ａ、第２電流センサ１０５ｂ、モータ制御部１０３及びデューティ生成部１０４を含んでいる。モータ制御装置１００は、インバータ１０１及び３相モータ１０２に接続される。
【００５１】
モータ制御部１０３は、３相モータ１０２の位置センサレス運転を実行するように構成されている。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。
【００５２】
モータ制御装置１００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る要素を含んでいてもよい。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、モータ制御装置１００は、論理回路によって構成された要素を含んでいてもよい。
【００５３】
（モータ制御装置１００を用いた制御の概要）
図１を参照しながら、モータ制御装置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（モータ電流ベクトル）ｉu，ｉwが検出される。モータ制御部１０３によって、指令速度ωref*及び相電流ｉu，ｉwから、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*が生成される。参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の各成分は、それぞれ３相交流座標上のＵ相電圧ｖu*、Ｖ相電圧ｖv*及びＷ相電圧ｖw*に対応する。デューティ生成部１０４によって、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*から、デューティＤu，Ｄv，Ｄwが生成される。インバータ１０１によって、デューティＤu，Ｄv，Ｄwから、３相モータ１０２に印加するべきモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwが生成される。指令速度ωref*は、上位制御装置からモータ制御装置１００に与えられる。指令速度ωref*は、３相モータ１０２の速度が追従するべき速度を表す。このような制御により、３相モータ１０２は、速度が指令速度ωref*に追従するように制御される。
【００５４】
以下では、α−β座標（２相座標）に基づいてモータ制御装置１００を説明することがある。図２に、α−β座標、Ｕ−Ｖ−Ｗ座標及びｄ−ｑ座標を示す。α−β座標は、固定座標である。α−β座標は、静止座標とも交流座標とも称される。α軸は、Ｕ軸と同一方向に延びる軸として設定される。また、ｄ軸はロータの回転子と一致する軸として定義されており、その位置をθで定義している。また、ｄ軸から９０度進んだ位置をｑ軸として定義している。
【００５５】
（モータ制御部１０３）
図３に示すように、モータ制御部１０３は、ｕ，ｗ／α，β変換部（３相２相座標変換部）１０６、モータ電圧推定部（電圧制限部）１２２、ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部（３相２相座標変換部）１２３、モータ磁束推定部１０８、トルク推定部（トルク推定器）１１４、速度・位置特定部１１１、指令トルク特定部１２５、トルク偏差演算部１２１、位置特定部１９０、振幅特定部１４０、指令磁束特定部１１２、α軸磁束偏差演算部１１３ａ、β軸磁束偏差演算部１１３ｂ、指令電圧特定部１０７、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部（２相３相座標変換部）１０９及び振幅補償部１１０を含んでいる。振幅特定部１４０は、仮設定部１２６、修正振幅特定部１２４及び加算部（補正部）１２７を含んでいる。
【００５６】
モータ制御部１０３では、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相モータ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。モータ電圧推定部１２２によって、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*から、３相モータ１０２に印加されているモータ電圧ベクトルが推定される（相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limが求められる）。参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*は、インバータ１０１の動作を規定するＰＷＭデューティＤu，Ｄv，Ｄwの生成に用いられる電圧ベクトルである。本実施形態では、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*は、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*である。ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部１２３によって、相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limが、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limに変換される。制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limは、３相モータ１０２のα−β座標上におけるα軸制限指令電圧ｖα_lim及びβ軸制限指令電圧ｖβ_limをまとめて記載したものである。モータ磁束推定部１０８によって、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_lim及び軸電流ｉα，ｉβから、モータ磁束ベクトルが推定される（推定磁束Ψsが求められる）。推定磁束Ψsのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定磁束Ψα、推定磁束Ψβと記載する。トルク推定部１１４によって、推定磁束Ψs及び軸電流ｉα，ｉβから推定トルクＴeが特定される。速度・位置特定部１１１によって、推定磁束Ψsから推定磁束Ψsの位相θs及び推定速度ωrが特定される。指令トルク特定部１２５によって、指令速度ωref*及び推定速度ωrから指令トルクＴe*が特定される。トルク偏差演算部１２１によって、指令トルクＴe*と推定トルクＴeの偏差（トルク偏差）ΔＴが求められる。位置特定部１９０によって、位相θs及びトルク偏差ΔＴから指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*が特定される。修正振幅特定部１２４によって、電圧制限値Ｖam及び制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limから、修正振幅ΔΨが求められる。仮設定部１２６によって、指令トルクＴe*から仮振幅｜Ψs_MTPA*｜が特定される。加算部１２７によって、仮振幅｜Ψs_MTPA*｜及び修正振幅ΔΨから指令磁束ベクトルΨs*の振幅｜Ψs*｜（指令振幅｜Ψs*｜）が生成される。指令磁束特定部１１２によって、指令振幅｜Ψs*｜及び位相θs*から、指令磁束ベクトルΨs*が求められる。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*、β軸指令磁束Ψβ*と記載する。α軸磁束偏差演算部１１３ａによって、α軸指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαとの偏差（磁束偏差）ΔΨαが求められる。β軸磁束偏差演算部１１３ｂによって、β軸指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβとの偏差（磁束偏差）ΔΨβ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、第１の指令電圧ベクトル（軸指令電圧）ｖα*，ｖβ*が求められる。軸指令電圧ｖα*，ｖβ*は、３相モータ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。α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１０９によって、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*が、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に変換される。振幅補償部１１０によって、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*から第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，���2v*，ｖ2w*が求められる。なお、異なる座標系で表されているものの、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*と第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*とは実体的には同じである。以下の説明では、これらのベクトルを区別する目的で、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*を軸指令電圧ｖα*，ｖβ*と呼ぶことがある。
【００５７】
このような制御により、インバータ１０１を介して３相モータ１０２に電圧ベクトルが印加される。３相モータ１０２の速度が指令速度ωref*に追従する。３相モータ１０２のモータ磁束ベクトル及びモータトルクが指令磁束ベクトルΨs*及び指令トルクＴe*に追従する。また、インバータ１０１を過変調領域で動作させつつ高い精度の弱め磁束制御を実行することが可能となる。つまり、弱め磁束制御が実行されているときに、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*の大きさ（電圧指令値＝√（ｖα*＾２，ｖβ*＾２））及びモータ電圧ベクトルの大きさを、高い精度で所望の電圧制限値Ｖamに一致させることが可能となる。
【００５８】
本明細書では、軸電流ｉα，ｉβは、実際に３相モータ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。相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_lim、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_lim、推定磁束Ψs、修正振幅ΔΨ、推定トルクＴe、電圧制限値Ｖam、指令速度ωref*、指令トルクＴe*、指令磁束ベクトルΨs*、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*（ｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*）、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*等も同様である。
【００５９】
本実施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。
【００６０】
（デューティ生成部１０４）
図１に示すデューティ生成部１０４は、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*（本実施形態では第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*）から、デューティＤu，Ｄv，Ｄwを生成する。デューティは、ＰＷＭデューティとも呼ばれる。具体的に、デューティ生成部１０４は、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の各成分（各相電圧）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、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*を、直流電源１１８（図４）の電圧Ｖdcの半分の値で除すことにより求めることができる。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１０４は、デューティＤu，Ｄv，Ｄwを出力する。
【００６１】
ただし、デューティ生成部１０４は、デューティＤu，Ｄv，Ｄwの各相成分が１を超えることがないように構成されている。デューティは、インバータ１０１におけるスイッチングの一周期に対するＯＮ期間の比率を表すものであり、０以上１以下の範囲で規定されるべきものであるためである。具体的には、上述の方法で生成されたデューティＤu，Ｄv，Ｄwの各相成分のうち１を超えた成分は１に置き換えられる。
【００６２】
（インバータ１０１）
インバータ１０１はＰＷＭインバータである。図４に示すように、本実施形態のインバータ１０１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。本明細書では、直流電源１１８の電圧ＶdcをＤＣリンク電圧Ｖdcと呼ぶことがある。なお、本明細書では、変換回路及び平滑コンデンサ１１７を併せた構成をインバータと記載する。
【００６３】
インバータ１０１は、ＰＷＭ制御によって３相モータ１０２に電圧ベクトルを印加する。具体的には、３相モータ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。
【００６４】
本実施形態では、インバータ１０１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。
【００６５】
本明細書では、ＤＣリンク電圧Ｖdcの半分の値に対する第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の振幅の値の比率を変調度ｍiと定義する。本実施形態では、電圧ｖ1u*の振幅、電圧ｖ1v*の振幅及び電圧ｖ1w*の振幅は同じである（以下の実施形態及び変形例においても同様である）。
【００６６】
よく知られているように、ＰＷＭインバータの変調方式には複数の種類が存在する。本実施形態のインバータ１０１は、正弦波ＰＷＭ変調方式に基づいて動作する。本実施形態では、正弦波ＰＷＭ変調方式を用いる場合の慣例に従い、変調度が１以下である領域を線形領域と定義し、変調度が１よりも大きい領域を過変調領域と定義する。線形領域は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖw*の各相電圧の振幅が線形に変化する領域である。過変調領域は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖw*の各相電圧の振幅が非線形に変化する領域である。正弦波ＰＷＭ変調方式の詳細については、非特許文献２、省エネモータの原理と設計法（森本茂雄、真田雅之、科学情報出版株式会社、２０１３年７月１９日発行）、ＰＷＭ電力変換システム（谷口勝則、共立出版株式会社、２００７年８月発行）等を参照されたい。改めて断るまでもないが、本開示は、正弦波ＰＷＭ変調方式が採用されない場合にも適用でき、その場合には、線形領域と過変調領域との境界となる変調度が１以外となることがある。
【００６７】
（３相モータ１０２）
図１に示す３相モータ１０２は、モータ制御装置１００の制御対象である。３相モータ１０２には、インバータ１０１によって、モータ電圧ベクトルが印加される。「３相モータ１０２にモータ電圧ベクトルが印加される」とは、３相モータ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相モータ１０２が制御される。
【００６８】
本実施形態における３相モータ１０２は、同期モータである。詳細には、本実施形態における３相モータ１０２は、永久磁石同期モータである。３相モータ１０２は、ＳＰＭＳＭ（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）であっても、ＩＰＭＳＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）であってもよい。ＳＰＭＳＭでは、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが同じである。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）を有する。ＩＰＭＳＭは、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。
【００６９】
（第１電流センサ１０５ａ、第２電流センサ１０５ｂ）
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。
【００７０】
（ｕ，ｗ／α，β変換部１０６）
図３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）及び（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。
【００７１】
【数１】
0006593685.tif 000002
【００７２】
【数２】
0006593685.tif 000003
【００７３】
（モータ電圧推定部１２２）
本実施形態のモータ電圧推定部１２２は、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*（本実施形態では第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*）から３相モータ１０２に印加されているモータ電圧ベクトルを推定する（制限電圧ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limを求める）。モータ電圧推定部１２２は、インバータ１０１が過変調領域で動作している場合にも精度よくモータ電圧ベクトルを推定できるように構成されている。モータ電圧推定部１２２の詳細は後述する。
【００７４】
（ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部１２３）
ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部１２３は、制限電圧ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limから、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limを求める。具体的に、ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部１２３は、式（３）により、制限電圧ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limを、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limに変換し、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limを出力する。
【００７５】
【数３】
0006593685.tif 000004
【００７６】
（モータ磁束推定部１０８）
モータ磁束推定部１０８は、３相モータ１０２のモータ電流ベクトルと、推定されたモータ電圧ベクトルと、を用いてモータ磁束ベクトルを推定する（推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）を求める）。具体的には、モータ電流ベクトルを２相座標によって表したものである軸電流ｉα，ｉβと、推定されたモータ電圧ベクトルを２相座標によって表したものである軸電圧（制限軸電圧）ｖα_lim，ｖβ_limと、を用いて推定磁束Ψsを求める。より具体的には、モータ磁束推定部１０８は、式（４）、（５）を用いて、推定磁束Ψα，Ψβを求める。式（４）及び（５）におけるΨα|t=0、Ψβ|t=0は、それぞれ推定磁束Ψα，Ψβの初期値である。式（４）及び（５）におけるＲは、３相モータ１０２の巻線抵抗である。モータ磁束推定部１０８がＤＳＰ、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式（４）及び（５）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得る。この場合の典型例では、１制御周期（１タイムステップ）前における推定磁束Ψα，Ψβに、現在の制御周期に由来する値を加減算する。
【００７７】
【数４】
0006593685.tif 000005
【００７８】
【数５】
0006593685.tif 000006
【００７９】
（トルク推定部１１４）
トルク推定部１１４は、軸電流ｉα，ｉβ及び推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）からモータトルクを推定する（推定トルクＴeを求める）。具体的に、トルク推定部１１４は、式（６）を用いて、推定トルクＴeを求める。式（６）におけるＰnは、３相モータ１０２の極対数である。
【００８０】
【数６】
0006593685.tif 000007
【００８１】
（速度・位置特定部１１１）
速度・位置特定部１１１は、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から推定磁束Ψsの位相θsを求める。具体的に、速度・位置特定部１１１は、式（７）により、推定磁束Ψsの位相θsを求める。また、速度・位置特定部１１１は、現在の制御周期において求めた位相θs（ｎ）と、前回の制御周期において求めた位相θs（ｎ−１）とを用いて、式（８）により、推定速度ωrを求める。速度・位置特定部１１１は、公知の位相推定器である。ここで、Ｔsは本制御における制御周期（サンプリング周期）を意味する。ｎは、タイムステップである。
【００８２】
【数７】
0006593685.tif 000008
【００８３】
【数８】
0006593685.tif 000009
【００８４】
（指令トルク特定部１２５）
指令トルク特定部１２５は、指令速度ωref*及び推定速度ωrから、指令トルクＴe*を求める。具体的に、指令トルク特定部１２５は、式（９）により、指令トルクＴe*を求める。式（９）におけるＫsPは比例ゲインである。ＫsIは積分ゲインである。ｓはラプラス演算子である。指令トルク特定部１２５は、公知のＰＩ補償器である。
【００８５】
【数９】
0006593685.tif 000010
【００８６】
（トルク偏差演算部１２１）
トルク偏差演算部１２１は、指令トルクＴe*と推定トルクＴeとの偏差（トルク偏差ΔＴ：Ｔe*−Ｔe）を求める。トルク偏差演算部１２１としては、公知の演算子を用いることができる。
【００８７】
（位置特定部１９０）
位置特定部１９０は、位相θs及びトルク偏差ΔＴから指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を特定する。具体的には、トルク偏差ΔＴを用いてモータ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（回転量）Δθsを特定し、特定された移動量Δθsと推定されたモータ磁束ベクトルの位相θsとを用いて指令磁束ベクトルの位相θs*を特定する。より具体的には、式（１０）により、モータ磁束ベクトルの移動量Δθsを求める。式（１１）を用いて、位相θs*を求める。式（１０）におけるＫθPは比例ゲインである。ＫθIは積分ゲインである。位置特定部１９０は、トルク偏差ΔＴをゼロに近づける。この点で、位置特定部１９０は、トルクの補償機構を構成するともいえる。位置特定部１９０がＤＳＰ、マイクロコンピュータ等のディジタル制御装置に組み込まれている場合は、式（１０）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うる。
【００８８】
【数１０】
0006593685.tif 000011
【００８９】
【数１１】
0006593685.tif 000012
【００９０】
（修正振幅特定部１２４）
修正振幅特定部１２４は、電圧制限値Ｖam及び制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limから修正振幅ΔΨを求める。修正振幅特定部１２４は、図５に示すように、振幅演算部１２８と、電圧偏差演算部１２９と、電圧偏差補償部１３０と、定数部１３１と、切替部１３２とを含んでいる。
【００９１】
振幅演算部１２８は、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limから制限軸電圧の振幅（大きさ）Ｖaを求める。具体的には、振幅演算部１２８は、式（１２）により、振幅Ｖaを計算する。式（１２）から理解されるように、本実施形態では、振幅Ｖaは、制限軸電圧の各成分（ｖα_lim及びｖβ_lim）の二乗和平方根として計算される。
【００９２】
【数１２】
0006593685.tif 000013
【００９３】
電圧偏差演算部１２９は、電圧制限値Ｖamと制限軸電圧の振幅Ｖaを取得し、これらの偏差（電圧偏差ΔＶ：Ｖam−Ｖa）を求める。電圧偏差演算部１２９としては、公知の演算子を用いることができる。電圧制限値Ｖamは、変調度が１のときの第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の大きさ（＝√６／４×Ｖdc）よりも大きい閾値である。
【００９４】
電圧偏差補償部１３０は、電圧偏差ΔＶから第１の修正振幅ΔΨ1を求める。具体的には、電圧偏差補償部１３０は、式（１３）及び（１４）により、第１の修正振幅ΔΨ1を計算する。式（１４）におけるＫ1Pは、比例ゲインである。Ｋ1Iは、積分ゲインである。電圧偏差補償部１３０は、公知のＰＩ補償器である。電圧偏差補償部１３０として、ＰＩ補償器以外の補償器を用いることもできる。
【００９５】
【数１３】
0006593685.tif 000014
【００９６】
【数１４】
0006593685.tif 000015
【００９７】
定数部１３１は、切替部１３２が取得可能な定数を有している。本実施形態では、定数はゼロである。
【００９８】
切替部１３２は、図６のフロー図に従って動作する。図６のステップＳ１０１は、切替部１３２が制限軸電圧の振幅Ｖaが電圧制限値Ｖamよりも大きいか否かを判断するステップである。振幅Ｖaが電圧制限値Ｖamよりも大きいと判断されると、ステップＳ１０２に進む。振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下であると判断されると、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０２では、切替部１３２が修正振幅ΔΨとして第１の修正振幅ΔΨ１を選択する。ステップＳ１０３では、切替部１３２が修正振幅ΔΨとしてゼロを選択する。
【００９９】
（仮設定部１２６）
仮設定部１２６は、指令トルクＴe*から仮振幅を特定する。仮設定部１２６は、ルックアップテーブル、計算式（近似式）が格納された演算子等を用いて構成できる。ルックアップテーブルを用いる場合、指令トルクＴe*と仮振幅との対応関係を表すルックアップテーブルを事前に準備することができる。演算子における計算式も、事前に準備できる。このようなルックアップテーブル及び計算式は、予め行った測定データ又は理論に基づいて設定できる。
【０１００】
本実施形態では、弱め磁束制御を行わない場合（切替部１３２が修正振幅ΔΨとしてゼロを選択する場合）において、最大トルク／電流制御（ＭＴＰＡ）が実行されるように仮設定部１２６が構成されている。ＭＴＰＡは、最小の電流で最大のトルクを発生させるための制御である。本実施形態では、ＭＴＰＡ用の仮振幅を仮振幅｜Ψs_MTPA*｜又はＭＴＰＡ指令振幅｜Ψs_MTPA*｜と呼ぶことがある。仮振幅｜Ψs_MTPA*｜は、以下の考え方に基づいて設定される。３相モータ１０２として磁気的突極性を有さないモータを用いる場合、モータ磁束ベクトルの振幅｜Ψs｜及びモータトルクＴは、式（１５Ａ）及び（１５Ｂ）で概算される。｜Ψa｜は、磁束パラメータである。磁束パラメータ｜Ψa｜は、３相モータ１０２における永久磁石が作る磁石磁束ベクトル（界磁磁束ベクトルとも呼ばれる）の振幅として与えられた定数である。Ｌは、３相モータ１０２の電機子巻線の一相当たりのインダクタンスである。ｉqはｑ軸電流である。Ｐnは、モータの極対数である。式（１５Ａ）及び（１５Ｂ）から、式（１５Ｃ）が導かれる。Ｔを指令トルクＴe*に、｜Ψs｜を仮振幅｜Ψs_MTPA*｜にそれぞれ置き換えることで、指令トルクＴe*と仮振幅｜Ψs_MTPA*｜との関係式が導かれる。この関係式を用いれば、指令トルクＴe*から仮振幅｜Ψs_MTPA*｜を求めることができる。当然ながら、変換テーブルを作成することもできる。３相モータ１０２として磁気的突極性を有するモータを用いる場合、モータ磁束ベクトルの振幅｜Ψs｜及びモータトルクＴは、式（１５Ｄ）及び（１５Ｅ）で概算される。Ｌdは、ｄ軸インダクタンスである。Ｌqは、ｑ軸インダクタンスである。ｉdはｄ軸電流である。ｄ軸電流ｉd及びｑ軸電流ｉqは、式（１５Ｆ）の関係を概ね満たす。式（１５Ｄ）、（１５Ｅ）及び（１５Ｆ）によって、変数ｉd，ｉqを用いることなくモータトルクＴからモータ磁束ベクトルの振幅｜Ψs｜を特定可能な変換テーブルが得られる。Ｔを指令トルクＴe*に、｜Ψs｜を仮振幅｜Ψs_MTPA*｜にそれぞれ置き換えることで、指令トルクＴe*から仮振幅｜Ψs_MTPA*｜を特定することができる。ＭＴＰＡに関しては、公知の文献『武田洋次、森本茂雄、松井信行、本田幸夫、「埋込磁石同期モータの設計と制御」、株式会社オーム社、２００１年１０月２５日発行』、等が参考になる。なお、当然ではあるが、仮設定部１２６でＭＴＰＡ用ではない仮振幅を特定することもできる。
【０１０１】
【数１５】
0006593685.tif 000016
【０１０２】
（加算部１２７）
加算部（補正部）１２７は、仮振幅｜Ψs_MTPA*｜に修正振幅ΔΨを加算して、指令振幅｜Ψs*｜を特定する。加算部１２７としては、公知の演算子を用いることができる。
【０１０３】
上述のように、修正振幅特定部１２４、仮設定部１２６及び加算部（補正部）１２７によって、振幅特定部１４０が構成される。振幅特定部１４０の動作は、以下のようにまとめることができる。すなわち、振幅特定部１４０は、振幅Ｖa（推定されたモータ電圧ベクトルの大きさ）が電圧制限値Ｖamよりも大きい第１の場合において、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて指令振幅｜Ψs*｜を特定する。具体的には、振幅特定部１４０は、仮設定部１２６を用いて指令磁束ベクトルの仮振幅｜Ψs_MTPA*｜を設定し、第１の場合において修正振幅特定部１２４を用いて電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅ΔΨを特定し、補正部１２７を用いて仮振幅｜Ψs_MTPA*｜に修正振幅ΔΨを加算して指令振幅｜Ψs*｜を特定する。より具体的には、第１の場合において、修正振幅特定部１２４の電圧偏差補償部１３０は、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする電圧フィードバック制御を実行する。なお、第１の場合においては、修正振幅特定部１２４は、ゼロよりも小さい修正振幅ΔΨを特定する。改めて断るまでもないが、電圧フィードバック制御は、電圧を用いたフィードバック制御である。フィードバック制御は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｚ８１１６（１９９４）に規定されているように、フィードバックによって制御量を目標値と比較し、それらを一致させるように操作量を生成する制御である。本実施形態の電圧フィードバック制御では、制御量はモータ電圧ベクトルの大きさ（振幅Ｖa）であり、目標値は電圧制限値Ｖamであり、操作量は修正振幅ΔΨである。
【０１０４】
また、切替部１３２については、以下のように説明することができる。すなわち、切替部１３２は、第１モードと第２モードとを切り替えるように構成されている。第１モードは、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする電圧フィードバック制御を電圧偏差補償部１３０が実行するモードである。第２モードは、定数を修正振幅ΔΨとするモードである。そして、切替部１３２は、第１の場合には第１モードを選択し、振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下である第２の場合には第２モードを選択する。
【０１０５】
上述のように、電圧制限値Ｖamは、変調度が１のときの第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値である。本実施形態の切替部１３２によれば、インバータ１０１が過変調領域で動作している状況において、弱め磁束制御（第１モード）と別の制御（第２モード）とを切り替えることができる。具体的には、当該別の制御は、ＭＴＰＡである。本実施形態では定数部１３１にゼロが格納されているので、第２モードでは指令振幅｜Ψs*｜は、｜Ψs*｜＝｜Ψs_MTPA*｜＋０＝｜Ψs_MTPA*｜となるためである。すなわち、本実施形態の切替部１３２によれば、インバータ１０１が過変調領域で動作している状況において、弱め磁束制御とＭＴＰＡとを切り替えることができる。なお、本実施形態では、振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下のときは、インバータ１０１が過変調領域で動作しているか線形領域で動作しているかに関わらず、ＭＴＰＡが実施される。
【０１０６】
（指令磁束特定部１１２）
指令磁束特定部１１２は、指令振幅｜Ψs*｜及び位相θs*から、指令磁束ベクトルΨs*（指令磁束Ψα*，Ψβ*）を求める。具体的には、式（１６）及び（１７）を用いて、指令磁束Ψα*，Ψβ*を求める。
【０１０７】
【数１６】
0006593685.tif 000017
【０１０８】
【数１７】
0006593685.tif 000018
【０１０９】
（α軸磁束偏差演算部１１３ａ、β軸磁束偏差演算部１１３ｂ）
α軸磁束偏差演算部１１３ａは、指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαを取得し、これらの偏差（磁束偏差ΔΨα：Ψα＊−Ψα）を求める。β軸磁束偏差演算部１１３ｂは、指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβを取得し、これらの偏差（磁束偏差ΔΨβ：Ψβ＊−Ψβ）を求める。磁束偏差演算部１１３ａ，１１３ｂとしては、公知の演算子を用いることができる。
【０１１０】
（指令電圧特定部１０７）
指令電圧特定部１０７は、磁束偏差ΔΨα，ΔΨβ及び軸電流ｉα，ｉβから、第１の指令電圧ベクトル（軸指令電圧）ｖα*，ｖβ*を特定する。具体的に、指令電圧特定部１０７は、式（１８）を用いて、α軸指令電圧ｖα*を求める。また、指令電圧特定部１０７は、式（１９）を用いて、β軸指令電圧ｖβ*を求める。
【０１１１】
【数１８】
0006593685.tif 000019
【０１１２】
【数１９】
0006593685.tif 000020
【０１１３】
（α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１０９）
α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１０９は、第１の指令電圧ベクトル（軸指令電圧）ｖα*，ｖβ*を、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に変換する。具体的に、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１０９は、式（２０）により、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*を第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に変換して、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*を出力する。
【０１１４】
【数２０】
0006593685.tif 000021
【０１１５】
（振幅補償部１１０）
振幅補償部１１０は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*から第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*を求める。振幅補償部１１０によって、インバータ１０１が過変調領域で動作している場合においても、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*とモータ電圧ベクトルとの間の乖離が抑制される。以下、電圧制限部１２２の詳細とともに振幅補償部１１０の詳細を説明する。
【０１１６】
（振幅補償部１１０及びモータ電圧推定部１２２の詳細）
振幅補償部１１０及びモータ電圧推定部１２２は、インバータ１０１が過変調領域で動作している場合に効果的に動作する。振幅補償部１１０及びモータ電圧推定部１２２の詳細を、図７及び図８を参照しながら説明する。なお、図７及び図８は、非特許文献２から援用したものである。
【０１１７】
仮に、ＰＷＭインバータ１０１の動作を規定するＰＷＭデューティＤu，Ｄv，Ｄwの生成に用いられる参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*として、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*を用いたとする。この場合であっても、変調度ｍiが１以下であれば、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*とモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwとは同じとなる。しかしながら、変調度ｍiが１より大きい場合には、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*と電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwとは完全には一致しない。インバータ１０１が出力できるモータ電圧ベクトルにはＤＣリンク電圧Ｖdcに基づく制約があるためである。定量的に表現すると、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*として第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*を用いた場合のインバータ１０１のゲインＧ（ｍi）は、変調度ｍiが１よりも大きい過変調領域においては式（２１）のように変化する。式（２１）は、ゲインＧ（ｍi）は、変調度ｍiが１のときは１であり、変調度ｍiが１から増加すればするほど小さくなることを示している。
【０１１８】
【数２１】
0006593685.tif 000022
【０１１９】
本実施形態では、過変調領域におけるインバータ１０１のゲインの低下を考慮し、振幅補償部１１０を設けている。振幅補償部１１０は、インバータ１０１が過変調領域で動作している場合に、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に振幅補償係数ｋを乗じることによって第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*を特定する。振幅補償係数ｋは、１よりも大きい係数であって変調度ｍiが大きくなればなるほど大きくなる係数である。振幅補償部１１０がそのような振幅補償係数ｋを用いるため、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*のＵ相成分ｖ1u*の波形、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*のＵ相成分ｖ2u*の波形及びモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwのＵ相成分ｖuの波形は、図７に示すような波形となる。図７から理解されるように、振幅補償部１１０では、過変調領域におけるインバータ１０１のゲインの低下を見越し、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の振幅をかさ上げし、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*を生成しているのである。具体的に、振幅補償係数ｋは、図８に示すように変調度ｍiと関連付けられている。図８に示すように振幅補償係数ｋを規定すれば、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の基本波成分とモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwの各相電圧の基本波成分とを一致させることができる。つまり、Ｕ相電圧ｖ1u*の基本波成分とＵ相電圧ｖuの基本波成分とを一致させ、Ｖ相電圧ｖ1v*の基本波成分とＶ相電圧ｖvの基本波成分とを一致させ、Ｗ相電圧ｖ1w*の基本波成分とＷ相電圧ｖwの基本波成分とを一致させることができる。
【０１２０】
振幅補償部１１０の動作は、以下のようにまとめることができる。すなわち、振幅補償部１１０は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*からＰＷＭインバータ１０１の動作を規定するＰＷＭデューティＤu，Ｄv，Ｄwの生成に用いられる参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*を特定する。具体的に、振幅補償部１１０の動作は、ＰＷＭインバータ１０１の動作領域と関連付けて説明することができる。すなわち、ＰＷＭインバータ１０１の動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの変調度ｍiの理論値を境界値と定義したとき、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*は、変調度ｍiが境界値以下である場合は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*と同じである第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*である。参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*は、変調度ｍiが境界値よりも大きい場合は、１よりも大きい振幅補償係数ｋであって変調度ｍiが大きくなればなるほど大きくなる振幅補償係数ｋを第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に乗じて得られる第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*である。本実施形態では、正弦波ＰＷＭ方式が採用されているため、境界値は１である（第３調波注入変調方式が採用される場合には、境界値は２／√３となる）。より具体的には、振幅補償係数ｋは、ＰＷＭインバータ１０１のゲインと第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*の各相電圧の基本波成分の振幅との積が第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の基本波成分の振幅に一致するように定められた係数である。念のために断っておくが、ここでいうゲインは、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*とモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwとの関係を表すものであって、上記の仮の場合の説明で言及したＧ（ｍi）とは異なる。
【０１２１】
モータ電圧推定部１２２については、以下のように説明することができる。すなわち、上述のように、モータ制御装置１００によって、ＰＷＭインバータ１０１の動作を規定するＰＷＭデューティＤu，Ｄv，Ｄwの生成に用いられる参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*（本実施形態では第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*）が特定される。本実施形態では、モータ電圧推定部１２２は、その参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*の波形とモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwの波形との関係を利用して、モータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwを特定する（制限電圧ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limを求める）。すなわち、図７に表されているように、インバータ１０１が３相モータ１０２へと出力するモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwの各相電圧には出力可能な上限（本実施形態では１／２Ｖdc）と上限よりもＤＣリンク電圧Ｖdcだけ小さい下限（本実施形態では−１／２Ｖdc）とがある。モータ電圧推定部１２２は、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*のうち電圧が上限よりも大きい相の電圧を上限に置き換えるとともに電圧が下限よりも小さい相の電圧を下限に置き換えたものをモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwとして推定する。図７から理解されるように、このようにすれば、インバータ１０１が過変調領域で動作している場合においてもモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwの推定精度を確保することができる。
【０１２２】
先に説明したとおり、本実施形態のインバータ１０１は正弦波ＰＷＭ方式に基づいて動作する。そして、本実施形態の線形領域は、変調度ｍiが１以下の領域である。また本実施形態の過変調領域は、変調度ｍiが１よりも大きい領域である。別例のインバータ１０１は、第３調波注入変調方式に基づいて動作する。この別例では、変調度ｍiが２／√３（≒１．１５４）以下であるときは、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖw*の各相電圧の振幅が線形に変化する。変調度が２／√３よりも大きいときは、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の振幅の変化に対してモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖw*の各相電圧の振幅が非線形に変化する。このため、この別例においては、変調度ｍiが２／√３以下である領域を線形領域と定義でき、変調度ｍiが２／√３よりも大きい領域を過変調領域と定義できる。要するに、線形領域と過変調領域との境界となる変調度は、変調方式に応じた１以上の値である。また、上記の説明から理解されるように、正弦波ＰＷＭ方式が採用される場合には過変調領域で弱め磁束制御を行うための電圧制限値を変調度ｍiが１のときの第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい値に設定でき、第３調波注入変調方式が採用される場合には過変調領域で弱め磁束制御を行うための電圧制限値を変調度が２／√３のときの第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい値に設定できる。いずれの変調方式が採用される場合であっても、電圧制限値は変調度ｍiが１のときの第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値である。よって、「変調度が１のときの第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きい閾値を電圧制限値」という表現をもって本開示に係るインバータが採用する変調方式が正弦波ＰＷＭ方式に限定解釈されるべきではない。本実施形態のみならず、後述する実施形態及び変形例にも、別の変調方式を適用できる。
【０１２３】
（本実施形態の効果）
上述のとおり、ＰＷＭインバータ１０１の動作領域には、過変調領域と線形領域とがある。ＰＷＭインバータ１０１の動作領域が線形領域から過変調領域に遷移するときの変調度ｍiの理論値を境界値と定義したとき、電圧制限値Ｖamは、変調度ｍiが境界値のときの第１の指令電圧ベクトルの大きさよりも大きいと言える。要するに、本実施形態では、インバータ１０１が過変調領域で動作しているときに、適切なタイミングでスムーズにモードが切り替わる。すなわち、制限軸電圧の振幅Ｖaが電圧制限値Ｖamよりも大きい第１の場合には弱め磁束制御が実施される（第１モード）。振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下である第２の場合には、ＭＴＰＡが実施される（第２モード）。
【０１２４】
また、非特許文献２に記載されている技術では、指令振幅を数式で与えることによってフィードフォワードで弱め磁束制御を実行していた。上述の通り、非特許文献２に記載されている弱め磁束制御は精度が高いとは言えない。これに対し、本実施形態では、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを特定する電圧フィードバック制御が実行される。フィードバック制御であるが故に、抵抗パラメータの誤差（非特許文献２の式（２）には抵抗パラメータが含まれていることに留意されたい）、振幅補償係数ｋの誤差等が存在しても、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差がゼロに収束する。従って、本実施形態の電圧フィードバック制御によれば、インバータ１０１を過変調領域で動作させつつ、高い精度で弱め磁束制御を実行することができる。すなわち、弱め磁束制御が行われている状況において、制限軸電圧の振幅Ｖaが電圧制限値Ｖamに高い精度で一致する。
【０１２５】
第１の実施形態のモータ制御装置１００によれば、インバータ１０１が過変調領域で動作しているときを含め、３相モータ１０２の速度が指令速度ωref*と高い精度で一致する。すなわち、モータ制御装置１００は、冷凍空調装置における圧縮機の駆動時等に好適に利用されうる。
【０１２６】
上述のとおり、本実施形態では、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*の各相電圧の基本波成分とモータ電圧ベクトルｖu，ｖv，ｖwの各相電圧の基本波成分とを一致させる目的で、振幅補償部１１０を設けている。ただし、振幅補償部１１０を省略することもできる。その場合には、第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*ではなく第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*が参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*となる。モータ電圧推定部１２２は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*を用いて３相モータ１０２に印加されているモータ電圧ベクトルを推定することになる（相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limを求めることになる）。デューティ生成部１０４は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*からデューティＤu，Ｄv，Ｄwを生成することになる。
【０１２７】
（シミュレーション）
図９は、シミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、インバータが正弦波ＰＷＭ変調方式ではなく第３調波注入変調方式に基づいて動作する点を除いて本実施形態と同様の制御が行われた場合の各種電圧が分析されうるモデルが採用されれている。シミュレーションでは、ＤＣリンク電圧を２０Ｖとした。インバータが線形領域で動作しているときにインバータから出力されるモータ電圧ベクトルの大きさの最大値は、２／√３×（√６／４×１×２０）≒１４．１４Ｖと求まる。√６／４×１×２０は、変調度が１でＤＣリンク電圧が２０Ｖであるときに正弦波ＰＷＭ変調方式に基づいて動作するインバータから出力されるモータ電圧ベクトルの大きさを表す。２／√３は、第３調波注入変調方式における電圧利用率向上のための係数である。シミュレーションでは、電圧制限値を１５Ｖとした。すなわち、このシミュレーションは、弱め磁束制御が行われている状況において、変調度が１５／（√６／４×１×２０）≒１．２２に保たれるように設定されている。ただし、このシミュレーションでは、振幅補償係数に誤差を与えている。具体的に、振幅補償係数は、過変調領域では１よりも大きくなるべきであるが、このシミュレーションでは常時１とした。
【０１２８】
図９の上側のグラフは、３相モータの回転数の時間変化を表している。このグラフの横軸は時間（単位：秒）である。このグラフの縦軸は３相モータの回転数（単位：ｒａｄ／秒）である。図９の下側のグラフは、各種電圧の大きさ又は振幅の時間変化を表している。このグラフの横軸は時間（単位：秒）である。このグラフの縦軸は電圧の大きさ又は振幅（単位：ボルト）である。Ｖaは、制限軸電圧の振幅である。Ｖref1は、第１の指令電圧ベクトルの大きさである。ＶLLmaxは、インバータが線形領域で動作しているときにインバータから出力されるモータ電圧ベクトルの大きさの最大値である。ＶLLmaxは、先に計算したように、約１４．１４Ｖである。Ｖamは、電圧制限値であり、先に述べたように１５Ｖである。図９に示されているように、インバータが過変調領域で動作している期間において、第１の指令電圧ベクトルの大きさＶref1は電圧制限値Ｖamに正確には一致していない。振幅補償係数に誤差があるためである。しかし、制限軸電圧の振幅Ｖaは、高い精度で電圧制限値Ｖamに一致している。振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を行っているためである。シミュレーション結果から、電圧フィードバック制御によれば、振幅補償係数に誤差がある場合であっても、制限軸電圧の振幅Ｖaを高い精度で電圧制限値Ｖamに一致させることができることが分かる。現実には、振幅補償係数以外に由来する誤差も存在する。しかし、振幅補償係数の誤差以外の誤差がある場合であっても、これらが高い精度で一致することは当業者にとって明らかである。すなわち、シミュレーション結果から、電圧フィードバック制御によれば高い精度で弱め磁束制御を行うことができ、その精度は、変調度が高い領域、特に過変調領域においても大きく低下することがないことが分かる。
【０１２９】
（変形例１−１Ａ）
以下、変形例１−１Ａのモータ制御装置について説明する。なお、変形例１−１Ａでは、第１の実施形態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。
【０１３０】
図１０Ａに示すように、変形例１−１Ａのモータ制御部２０３ａは、振幅特定部１４０に代えて、振幅特定部２４０ａを有している。振幅特定部２４０ａは、修正振幅特定部１２４に代えて修正振幅特定部２２４ａを有している。
【０１３１】
（修正振幅特定部２２４ａ）
修正振幅特定部２２４ａは、３相モータ１０２のモータ電流ベクトル（軸電流ｉα，ｉβ）、推定磁束Ψα，Ψβ、電圧制限値Ｖam及び制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limから修正振幅ΔΨを求める。修正振幅特定部２２４ａは、図１１Ａに示すように、修正振幅特定部１２４の構成要素に加え、誤差パラメータ演算部２３１ａと、誤差パラメータ偏差演算部２３２と、内積補償部２３３とを有している。
【０１３２】
修正振幅特定部２２４ａは、ｄ軸インダクタンスＬdとｑ軸インダクタンスＬqとが相違する場合でも、一致する場合においても、同じ動作を実施する。具体的には、インダクタンス差がある場合において、インダクタンスＬとして、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの間の値を用いることができる。また、磁気的突極性が大きくない場合は、Ｌ＝Ｌdと取り扱っても差し支えがない。つまり、インダクタンスの値として、ｄ軸インダクタンスの値、ｄ軸インダクタンスよりも大きくｑ軸インダクタンスよりも小さい値、又はｄ軸インダクタンスよりも小さくｑ軸インダクタンスよりも大きい値を用いることができる。
【０１３３】
特許第４９７２１３５号は、上記のようにインダクタンスＬを設定する上で参考になる。特許文献１には、ｄｍ−ｑｍ座標系に関する技術が記載されている。ｄｍ−ｑｍ座標系は、埋込磁石構造の永久磁石同期モータ等の磁気的突極性を有するモータを、磁気的突極性を有していない永久磁石同期モータと同様に扱うことを可能とする。ｄｍ−ｑｍ座標系を用い、ｄｍ軸電流（制御座標系ではγ軸電流）をゼロにすることによって、最大トルク制御（最大トルク／電流制御）を行うことができる。３相モータ１０２が磁気的突極性を有する場合、ｄ軸電流をｄｍ軸電流に、磁石磁束ベクトルΨaを拡張鎖交磁束ベクトルΦexmに、インダクタンスＬを仮想インダクタンスＬmに、それぞれ置き換えることができる。ｄｍ軸電流、拡張鎖交磁束ベクトルΦexm及び仮想インダクタンスＬmの詳細については、特許文献１（数式３６及び段落０１８２〜０１８３等）を参照することができる。なお、Ｌmは、Ｌd≦Ｌm＜Ｌqを満たす。また、インダクタンス差がない場合においては、ｄｍ−ｑｍ座標系と、一般的なｄ−ｑ座標系とは一致し、Ｌm＝Ｌd＝Ｌqとすればよい。すなわち、インダクタンス差がある場合についての考え方は、インダクタンス差がない場合の考え方を包含することになる。
【０１３４】
（誤差パラメータ演算部２３１ａ）
誤差パラメータ演算部２３１ａは、仮想インダクタンス（３相モータ１０２のインダクタンス）Ｌmと軸電流ｉα，ｉβと推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、まず、電機子反作用磁束を推定する（推定電機子反作用磁束Ｌmｉaを求める）。推定電機子反作用磁束Ｌmｉaのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定電機子反作用磁束Ｌmｉα、推定電機子反作用磁束Ｌmｉβと記載する。推定電機子反作用磁束Ｌmｉα、推定電機子反作用磁束Ｌmｉβは、仮想インダクタンスＬmと、軸電流ｉα，ｉβとの積である。次に、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）及び推定電機子反作用磁束Ｌmｉa（推定電機子反作用磁束Ｌmｉα，Ｌmｉβ）から、磁石磁束ベクトルを推定する（推定磁石磁束Ψ’aeを求める）。推定磁石磁束Ψ’aeのα軸成分及びβ軸成分を、それぞれ推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと記載する。具体的には、式（２２）及び（２３）に示すように、推定磁束Ψα，Ψβから推定電機子反作用磁束Ｌmｉα，Ｌmｉβを減じることにより推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβを求める。次に、推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと軸電流ｉα，ｉβとから誤差パラメータεを式（２４）のように計算する。
【０１３５】
【数２２】
0006593685.tif 000023
【０１３６】
【数２３】
0006593685.tif 000024
【０１３７】
【数２４】
0006593685.tif 000025
【０１３８】
（誤差パラメータ偏差演算部２３２）
誤差パラメータ偏差演算部２３２は、指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεを取得し、これらの偏差（誤差パラメータ偏差Δε：ε＊−ε）を求める。誤差パラメータ偏差演算部２３２としては、公知の演算子を用いることができる。指令誤差パラメータε*は、第１の実施形態の修正振幅ΔΨと同じである。
【０１３９】
（内積補償部２３３）
内積補償部２３３は、誤差パラメータ偏差Δεを取得し、これがゼロとなるように修正振幅ΔΨを特定する。変形例１−１Ａの内積補償部２３３は、ＰＩ補償部である。従って、内積補償部２３３は、式（２５）に示すように、誤差パラメータ偏差Δεを入力とする比例・積分演算を実施することにより修正振幅ΔΨを求める。
【０１４０】
【数２５】
0006593685.tif 000026
【０１４１】
振幅特定部２４０ａ（修正振幅特定部２２４ａ、仮設定部１２６及び加算部（補正部）１２７）の動作は、以下のようにまとめることができる。すなわち、振幅特定部２４０ａは、振幅Ｖa（推定されたモータ電圧ベクトルの大きさ）が電圧制限値Ｖamよりも大きい第１の場合において、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差をゼロに収束させる電圧フィードバック制御を含む制御を通じて指令振幅を特定する。具体的には、振幅特定部２４０ａは、仮設定部１２６を用いて指令磁束ベクトルの仮振幅を設定し、第１の場合において修正振幅特定部２２４ａを用いて電圧フィードバック制御を含む制御を通じて修正振幅ΔΨを特定し、補正部１２７を用いて仮振幅｜Ψs_MTPA*｜に修正振幅ΔΨを加算して指令振幅｜Ψs*｜を特定する。より具体的には、第１の場合において、電圧偏差補償部１３０は、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差がゼロに収束するように第１の指令誤差パラメータε*を操作量とする電圧フィードバック制御を実行する。そして、第１の場合において、内積補償部は、推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβ（３相モータ１０２の推定された磁石磁束ベクトル）と軸電流ｉα，ｉβ（モータ電流ベクトル）との内積（第２内積）である誤差パラメータεと第１の指令誤差パラメータε*との間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする第１のフィードバック制御を実行する。
【０１４２】
また、切替部１３２については、以下のように説明することができる。すなわち、切替部１３２は、第１モードと第２モードとを切り替えるように構成されている。第１モードは、振幅Ｖaと電圧制限値Ｖamとの間の偏差がゼロに収束するように第１の指令誤差パラメータε*を操作量とする電圧フィードバック制御を電圧偏差補償部１３０が実行し、第１の指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする第１のフィードバック制御を内積補償部２３３が実行するモードである。第２モードは、定数である第２の指令誤差パラメータε*と誤差パラメータεとの間の偏差がゼロに収束するように修正振幅ΔΨを操作量とする第２のフィードバック制御を内積補償部２３３が実行するモードである。そして、切替部１３２は、第１の場合には第１モードを選択し、振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下である第２の場合には第２モードを選択する。
【０１４３】
（変形例１−１Ａの効果）
変形例１−１Ａにおいても、第１の実施形態と同様に、インバータ１０１が過変調領域で動作しているときに、適切なタイミングでモードが切り替わる。すなわち、制限軸電圧の振幅Ｖaが電圧制限値Ｖamよりも大きい第１の場合には弱め磁束制御が実施される（第１モード）。具体的には、第１の場合には、弱め磁束制御に適合した修正振幅ΔΨが生成される。振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下である第２の場合には、ＭＴＰＡに適合した修正振幅ΔΨが生成される（第２モード）。
【０１４４】
さらに、変形例１−１Ａでは、第２の場合において、非常に高い精度でＭＴＰＡを実行することができる。以下、この点について説明する。ＭＴＰＡが成立するには、推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流ｉα，ｉβとを直交させる必要がある。そこで、変形例１−１Ａでは、第２の場合に推定磁石磁束Ψ’aeと軸電流ｉα，ｉβとの内積をゼロにするために、指令誤差パラメータε*をゼロに設定している。すなわち、変形例１−１Ａでは、仮振幅はＭＴＰＡに適した仮振幅｜Ψs_MTPA*｜であり、第２の場合において、その仮振幅がＭＴＰＡに適合した修正振幅ΔΨにより補正されることによって修正振幅ΔΨが生成される。従って、変形例１−１Ａによれば、第２の場合において、非常に高い精度でＭＴＰＡを行うことが可能となる。すなわち、変形例１−１Ａのモータ制御部２０３ａを用いれば、モータ制御部１０３を用いる場合よりも、３相モータ１０２を効率よく駆動させることができる。
【０１４５】
（変形例１−１Ｂ）
以下、変形例１−１Ｂのモータ制御装置について説明する。なお、変形例１−１Ｂでは、変形例１−１Ａ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。
【０１４６】
図１０Ｂに示すように、変形例１−１Ｂのモータ制御部２０３ｂは、振幅特定部２４０ａに代えて、振幅特定部２４０ｂを有している。振幅特定部２４０ｂは、修正振幅特定部２２４ａに代えて修正振幅特定部２２４ｂを有している。
【０１４７】
（修正振幅特定部２２４ｂ）
図１１Ｂに示すように、修正振幅特定部２２４ｂは、変形例１−１Ａにおける誤差パラメータ演算部２３１ａに代えて、誤差パラメータ演算部２３１ｂを有する。
【０１４８】
（誤差パラメータ演算部２３１ｂ）
誤差パラメータ演算部２３１ｂは、仮想インダクタンスＬm（３相モータ１０２のインダクタンス）と軸電流ｉα，ｉβと推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）とから、誤差パラメータεを演算する。具体的には、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）と軸電流ｉα，ｉβとの内積Ψαｉα＋Ψβｉβを特定する。仮想インダクタンスＬmと、軸電流ｉα，ｉβとから、仮想インダクタンスと電流の振幅の２乗との積Ｌm（ｉα2＋ｉβ2）を特定する。内積Ψαｉα＋Ψβｉβから積Ｌm（ｉα2＋ｉβ2）を減じて差Ψαｉα＋Ψβｉβ−Ｌm（ｉα2＋ｉβ2）を特定し、誤差パラメータεを得る。誤差パラメータ演算部２３１ｂが行う演算は、式（２６）により表現される。
【０１４９】
【数２６】
0006593685.tif 000027
【０１５０】
変形例１−１Ｂの修正振幅特定部２２４ｂでは、変形例１−１Ａの修正振幅特定部２２４ａで用いた式とは異なる式を用いるものの、変形例１−１Ａのときと同じ内積（推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと軸電流ｉα，ｉβとの第２内積）を誤差パラメータεとして特定し、同じ修正振幅ΔΨを特定する。従って、変形例１−１Ｂのモータ制御部２０３ｂを用いれば、モータ制御部２０３ａを用いる場合と同じ効果を得ることができる。なお、本明細書では、「推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと軸電流ｉα，ｉβとの内積を特定する」は、推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと軸電流ｉα，ｉβとの内積が結果として特定されるという趣旨の表現であり、計算過程を特定する趣旨の表現ではない。
【０１５１】
なお、以下では、修正振幅特定部２２４ａを用いた例を説明することがあるが、これらの例においても、修正振幅特定部２２４ａに代えて修正振幅特定部２２４ｂを設けることができる。
【０１５２】
（変形例１−２）
以下、変形例１−２のモータ制御装置について説明する。なお、変形例１−２では、変形例１−１Ａ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。
【０１５３】
図１２に示すように、変形例１−２のモータ制御部２０３ｃは、振幅特定部２４０ａに代えて、振幅特定部２４０ｃを有している。振幅特定部２４０ｃは、仮設定部１２６に代えて、仮設定部２２６を有している。
【０１５４】
（仮設定部２２６）
仮設定部２２６では、指令磁束ベクトルΨs*の仮振幅が設定（特定）される。変形例１−２では、定数である仮振幅が仮設定部２２６に予め格納されている。変形例１−２では、修正振幅特定部２２４ａを用いるので、仮振幅を定数としても、第２の場合において、ＭＴＰＡを実現することができる。変形例１−２の仮振幅は、磁束パラメータΨaである。ただし、仮振幅が磁束パラメータΨaに限られるわけではない。変形例１−２の仮振幅を仮振幅｜Ψs0*｜と表記する。
【０１５５】
変形例１−２によれば、十分な精度で弱め磁束制御及びＭＴＰＡを実現できる。また、変形例１−２によれば、変形例１−１Ａに比べて、少ない演算量で３相モータ１０２の制御を行うことができる。
【０１５６】
変形例１−１Ａ、変形例１−１Ｂ及び変形例１−２では、推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと軸電流ｉα，ｉβとの内積を用いた制御が行われている。具体的に、振幅Ｖaが電圧制限値Ｖam以下である第２の場合には、その内積と所定の定数（上記の変形例ではゼロ）との間の偏差をゼロにするフィードバック制御を行っている。より一般的には、上記の変形例では、第２の場合において、推定磁束Ψα，Ψβと軸電流ｉα，ｉβから、３相モータ１０２の無効電力に相関のある物理量を求め、その物理量を所定の値に制御している。すなわち、上記の変形例では、無効電力に相関のある物理量として推定磁石磁束Ψ’aeα，Ψ’aeβと軸電流ｉα，ｉβとの内積を用いているのである。
【０１５７】
無効電力に相関のある物理量の別の例は、推定磁束Ψs（推定されたモータ磁束ベクトル）と軸電流ｉα，ｉβ（３相モータ１０２のモータ電流ベクトル）との第１内積である。このような第１内積を誤差パラメータεとして用いても、変形例１−１Ａ及び１−１Ｂと同様の制御が実現されうる。すなわち、第１の場合には、弱め磁束制御を行うことができる。第２の場合には、定数部１３１に適切な定数を格納すれば、各種制御を行うことができる。
【０１５８】
また、修正振幅特定部は、第２の場合において、３相モータ１０２の無効電力を求め、その無効電力を所定の値に制御するための振幅修正量ΔΨを生成するものであってもよい。この場合、無効電力は、内積Ψαｉα＋Ψβｉβに指令速度ωref*を乗じることで求めることができる。推定磁束Ψsの位相を微分して３相モータ１０２の速度を推定し、その速度を内積Ψαｉα＋Ψβｉβに乗じることで無効電力を求めることもできる。また、軸電流ｉα，ｉβと軸電圧ｖα*，ｖβ*とから無効電力を求めることもできる。具体的には、無効電力の特定を誤差パラメータ演算部に担当させ、無効電力がとるべき定数を定数部に格納し、内積補償部に代えて無効電力と定数との間の偏差をゼロにするための補償部（ＰＩ補償部等）を設けることができる。このような構成においても、第１の場合においては、弱め磁束制御が行われることとなる。
【０１５９】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態のモータ制御装置について説明する。なお、第２の実施形態では、変形例１−２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。
【０１６０】
図１３に示すように、第２の実施形態のモータ制御部３０３は、トルク推定部１１４、指令トルク特定部１２５、トルク偏差演算部１２１及び速度・位置特定部１１１を有さない。一方で、モータ制御部３０３は、位置推定部３３５及び位置特定部３３６を有している。
【０１６１】
（位置推定部３３５）
位置推定部３３５は、推定磁束Ψs（推定磁束Ψα，Ψβ）から推定磁束Ψsの位相θsを特定する。具体的に、位置推定部３３５は、速度・位置特定部１１１の式（７）と同じ式を用いて位相θsを特定する。
【０１６２】
（位置特定部３３６）
位置特定部３３６は、指令速度ωref*と推定磁束Ψsの位相θsから、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を求める。図１４に示すように、位置特定部３３６は、乗算部３３７と、位相加算演算部３３８とを有している。乗算部３３７は、指令速度ωref*に制御周期Ｔsを乗ずることによって、移動量Δθを特定する。位相加算演算部３３８は、移動量Δθと推定磁束Ψsの位相θsを加算することで、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を求める。要するに、位置特定部３３６は、指令速度ωref*を用いてモータ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を特定し、特定された移動量Δθを用いて指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を特定する。
【０１６３】
第２の実施形態のモータ制御部３０３の動作をまとめると、以下のとおりとなる。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。モータ電圧推定部１２２は、参照電圧ベクトルｖu*，ｖv*，ｖw*（本実施形態では第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*）から３相モータ１０２に印加されているモータ電圧ベクトルを推定する（制限電圧ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limを求める）。ｕ，ｖ，ｗ／α，β変換部１２３は、相電圧制限ベクトルｖu_lim，ｖv_lim，ｖw_limを、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limに変換する。モータ磁束推定部１０８は、軸電流ｉα，ｉβと、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_limとを用いて３相モータ１０２に印加されているモータ磁束ベクトルを推定する（推定磁束Ψsを求める）。位置推定部３３５は、推定磁束Ψsを用いて、モータ磁束ベクトルの位相θsを推定する。位置特定部３３６は、指令速度ωref*と推定磁束の位相θsから、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を特定する。修正振幅特定部２２４ａは、電圧制限値Ｖam、制限軸電圧ｖα_lim，ｖβ_lim、軸電流ｉα，ｉβ及び推定磁束Ψsから、修正振幅ΔΨを求める。仮設定部２２６は、仮振幅｜Ψs0*｜を設定（特定）する。加算部１２７は、仮振幅｜Ψs0*｜及び修正振幅ΔΨから指令振幅｜Ψs*｜を生成する。指令磁束特定部１１２は、位置特定部３３６で特定された位相θs*と、振幅特定部２４０ｃ（修正振幅特定部２２３ａ、仮設定部２２６及び加算部（補正部）１２７）で特定された指令振幅｜Ψs*｜と、を用いて指令磁束ベクトルΨs*を求める。α軸磁束偏差演算部１１３ａは、α軸指令磁束Ψα*と推定磁束Ψαとの偏差（磁束偏差）ΔΨαを求める。β軸磁束偏差演算部１１３ｂは、β軸指令磁束Ψβ*と推定磁束Ψβとの偏差（磁束偏差）ΔΨβを求める。指令電圧特定部１０７は、磁束偏差ΔΨα，ΔΨβ及び軸電流ｉα，ｉβから、第１の指令電圧ベクトル（軸指令電圧）ｖα*，ｖβ*を求める。α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１０９は、第１の指令電圧ベクトルｖα*，ｖβ*を、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*に変換する。振幅補償部１１０は、第１の指令電圧ベクトルｖ1u*，ｖ1v*，ｖ1w*から第２の指令電圧ベクトルｖ2u*，ｖ2v*，ｖ2w*を求める。
【０１６４】
第２の実施形態のモータ制御部３０３によれば、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を容易に特定することができる。また、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*の特定に推定されたモータ磁束ベクトルが用いられ、その推定には軸電流ｉα，ｉβが用いられる。このことは、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*の特定に、３相モータ１０２で実際に流れているモータ電流ベクトルが反映されることを意味する。すなわち、このことは、指令磁束ベクトルΨs*の位相θs*を適切に設定することに寄与し、３相モータ１０２の駆動を安定させることに役立つ。
【０１６５】
（変形例２−１Ａ）
以下、変形例２−１Ａのモータ制御装置について説明する。なお、変形例２−１Ａでは、第２の実施形態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。
【０１６６】
図１５Ａに示すように、変形例２−１Ａのモータ制御部４０３ａは、第２の実施形態の位置特定部３３６に代えて位置特定部４３６ａを有している。また、モータ制御部４０３ａは、第１の実施形態で説明したトルク推定部１１４を有している。
【０１６７】
（位置特定部４３６ａ）
位置特定部４３６ａは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、推定磁束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１６Ａに示すように、位置特定部４３６ａは、ハイパスフィルタ４３９と、ゲイン乗算部４４０と、速度偏差演算部４５１と、乗算部４５２と、位相加算演算部４５３とを有している。
【０１６８】
（ハイパスフィルタ４３９）
ハイパスフィルタ４３９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。
【０１６９】
（ゲイン乗算部４４０）
ゲイン乗算部４４０は、トルク振動成分ＴHにゲインＫ1を乗じて速度振動成分Ｋ1ＴHを特定する。
【０１７０】
ハイパスフィルタ４３９及びゲイン乗算部４４０の動作は、式（２７）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。
【０１７１】
【数２７】
0006593685.tif 000028
【０１７２】
（速度偏差演算部４５１）
速度偏差演算部４５１は、指令速度ωref*と速度振動成分Ｋ1ＴHの速度偏差（補正された指令速度）ωref*−Ｋ1ＴHを演算する。
【０１７３】
（乗算部４５２）
乗算部４５２は、速度偏差ωref*−Ｋ1ＴHに制御周期ＴSを乗ずることによって移動量Δθを求める。
【０１７４】
（位相加算演算部４５３）
位相加算演算部４５３は、推定磁束Ψsの位相θsに移動量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。
【０１７５】
変形例２−１Ａの位置特定部４３６ａは、推定されたトルク振動成分ＴHを用いて指令速度ωref*を補正し、補正された指令速度ωref*−Ｋ1ＴH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、位置推定部３３５で推定されたモータ磁束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。変形例２−１Ａのようにトルクの変動情報を用いて移動量Δθを特定すると、３相モータ１０２の駆動が安定する。すなわち、変形例２−１Ａのモータ制御装置は、シンプルな構成を有しながらも、第２の実施形態のモータ制御装置よりも高い安定性を有する。
【０１７６】
（変形例２−１Ｂ）
以下、変形例２−１Ｂのモータ制御装置について説明する。なお、変形例２−１Ｂでは、変形例２−１Ａ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。
【０１７７】
図１５Ｂに示すように、変形例２−１Ｂのモータ制御部４０３ｂは、変形例２−１Ａの位相特定部４３６ａに代えて、位相特定部４３６ｂを有している。
【０１７８】
（位相特定部４３６ｂ）
位相特定部４３６ｂは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、推定磁束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１６Ｂに示すように、位相特定部４３６ｂは、乗算部４６０と、ハイパスフィルタ４３９と、符号反転部４６２と、ＰＩ補償部４６３と、加算部４６４と、位相加算演算部４５３とを有している。
【０１７９】
（乗算部４６０）
乗算部４６０は、指令速度ωref*に制御周期ＴSを乗ずることによって移動量ωref*ＴSを求める。
【０１８０】
（符号反転部４６２）
符号反転部４６２は、トルク振動成分ＴHに−１を乗ずることによって振動成分−ＴHを求める。
【０１８１】
（ＰＩ補償部４６３）
ＰＩ補償部４６３は、振動成分−ＴH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（２８）に示すように、振動成分−ＴH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。
【０１８２】
【数２８】
0006593685.tif 000029
【０１８３】
（加算部４６４）
加算部４６４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。
【０１８４】
変形例２−１Ｂでは、トルク推定部１１４において、推定されたモータ磁束ベクトル（推定磁束Ψs）と、軸電流ｉα，ｉβと、を用いてモータトルクを推定する（推定トルクＴeを求める）。位相特定部４３６ｂにおいて、振動成分ＴHを推定する。位相特定部４３６ｂ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を推定された振動成分ＴH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、位置推定部３３５で推定されたモータ磁束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。
【０１８５】
図１６Ａ及び図１６Ｂから理解されるように、変形例２−１Ａの位相特定部４３６ａの動作と変形例２−１Ｂの位相特定部４３６ｂの動作とはよく似ている。ゲイン乗算部４４０でトルク振動成分ＴHにゲインＫ1を乗じ、速度偏差演算部４５１で−１を乗じ、乗算部４５２で制御周期ＴSを乗じて得られる演算結果（図１６Ａ）と、符号反転部４６２でトルク振動成分ＴHに−１を乗じ、ＰＩ補償部４６３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１６Ｂ）と、は対応するためである。ただし、変形例２−１Ｂでは振動成分−ＴHを入力とした積分制御（ＰＩ補償部４６３の機能の一部）を行う点が、変形例２−１Ａと相違する。位相特定部４３６ｂは、積分制御を行うため、位相特定部４３６ａ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４６３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。
【０１８６】
（変形例２−１Ｃ）
以下、変形例２−１Ｃのモータ制御装置について説明する。なお、変形例２−１Ｃでは、変形例２−１Ｂ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。
【０１８７】
図１５Ｃに示すように、変形例２−１Ｃのモータ制御部４０３ｃは、変形例２−１Ｂの位相特定部４３６ｂに代えて、位相特定部４３６ｃを有している。
【０１８８】
（位相特定部４３６ｃ）
位相特定部４３６ｃは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、推定磁束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１６Ｃに示すように、位相特定部４３６ｃは、乗算部４６０と、ローパスフィルタ４７１と、減算部４７２と、ＰＩ補償部４６３と、加算部４６４と、位相加算演算部４５３とを有している。
【０１８９】
（ローパスフィルタ４７１）
ローパスフィルタ４７１は、推定トルクＴeから定常成分ＴLを抽出する。
【０１９０】
（減算部４７２）
減算部４７２は、定常成分ＴLから推定トルクＴeを減じることにより、振動成分−ＴHを求める。
【０１９１】
変形例２−１Ｃでは、位相特定部４３６ｃにおいて、振動成分−ＴH（モータトルクの振動成分ＴHに−１を乗じたもの）を推定する。位相特定部４３６ｃ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を推定された振動成分−ＴH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、位置推定部３３５で推定されたモータ磁束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。図１６Ｂ及び図１６Ｃから理解されるように、変形例２−１Ｂの位相特定部４３６ｂの動作と変形例２−１Ｃの位相特定部４３６ｃの動作は同じである。従って、変形例２−１Ｃによれば、変形例２−１Ｂと同じ効果が得られる。
【０１９２】
（変形例２−１Ｄ）
以下、変形例２−１Ｄのモータ制御装置について説明する。なお、変形例２−１Ｄでは、変形例２−１Ｃ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。
【０１９３】
図１５Ｄに示すように、変形例２−１Ｄのモータ制御部４０３ｄは、変形例２−１Ｃの位相特定部４３６ｃに代えて、位相特定部４３６ｄを有している。
【０１９４】
（位相特定部４３６ｄ）
位相特定部４３６ｄは、指令速度ωref*と、推定トルクＴeと、推定磁束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１６Ｄに示すように、位相特定部４３６ｄは、ローパスフィルタ４７１と減算部４７２との間にトルクリミッタ４８０が設けられている点で、位相特定部４３６ｃとは相違する。
【０１９５】
（トルクリミッタ４８０）
トルクリミッタ４８０は、定常成分ＴLから、制限トルクＴlimを特定する。具体的に、トルクリミッタ４８０は、式（２９Ａ）及び（２９Ｂ）を用いて、制限トルクＴlimを求める。ここで、Ｉamは制限電流を意味する。制限トルクＴlimの詳細については、非特許文献１を参照されたい。
【０１９６】
【数２９】
0006593685.tif 000030
【０１９７】
変形例２−１Ｄでは、変形例２−１Ｃの定常成分ＴLに代えて制限トルクＴlimが減算部４７２に入力される。
【０１９８】
変形例２−１Ｄによれば、モータトルクが制限トルクＴlimを超えないようにする構成を、容易に実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
本開示は、ＳＰＭＳＭ、ＩＰＭＳＭ等の同期モータに適用できる。それらの同期モータは、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に適している。
【符号の説明】
【０２００】
１００    モータ制御装置
１０１    インバータ
１０２    ３相モータ
１０３，２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，３０３，４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ，４０３ｄ，９０３    モータ制御部
１０４    デューティ生成部
１０５ａ    第１電流センサ
１０５ｂ    第２電流センサ
１０６，９０６    ｕ，ｗ/α，β変換部
１０７，９０７    指令電圧特定部
１０８，９０８    モータ磁束推定部
１０９，９０９    α，β／ｕ，v，ｗ変換部
１１０，９１０    振幅補償部
１１１，９１１    速度・位置特定部
１１２，９１２    指令磁束特定部
１１３ａ，９１３ａ    α軸磁束偏差演算部
１１３ｂ，９１３ｂ    β軸磁束偏差演算部
１１４，９１４    トルク推定部
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
１２１，９２１    トルク偏差演算部
１２２，９２２    モータ電圧推定部
１２３，９２３    ｕ，ｖ，ｗ/α，β変換部
１２４，２２４ａ，２２４ｂ    修正振幅特定部
１２５，９２５    指令トルク特定部
１２６，２２６    仮設定部
１２７    加算部（補正部）
１２８    振幅演算部
１２９    電圧偏差演算部
１３０    電圧偏差補償部
１３１    定数部
１３２    切替部
１４０，２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，９１５    振幅特定部
１９０，３３６，４３６ａ，４３６ｂ，４３６ｃ，４３６ｄ，９９０    位置特定部
２３１ａ，２３１ｂ    誤差パラメータ演算部
２３２    誤差パラメータ偏差演算部
２３３    内積補償部
３３５    位置推定部
３３７    乗算部
３３８    位相加算演算部
４３９    ハイパスフィルタ
４４０    ゲイン乗算部
４５１    速度偏差演算部
４５２，４６０    乗算部
４５３    位相加算演算部
４６２    符号反転部
４６３    ＰＩ補償部
４６４    加算部
４７１    ローパスフィルタ
４７２    減算部
４８０    トルクリミッタ
【図１】
0006593685.tif 000031
【図２】
0006593685.tif 000032
【図３】
0006593685.tif 000033
【図４】
0006593685.tif 000034
【図５】
0006593685.tif 000035
【図６】
0006593685.tif 000036
【図７】
0006593685.tif 000037
【図８】
0006593685.tif 000038
【図９】
0006593685.tif 000039
【図１０Ａ】
0006593685.tif 000040
【図１０Ｂ】
0006593685.tif 000041
【図１１Ａ】
0006593685.tif 000042
【図１１Ｂ】
0006593685.tif 000043
【図１２】
0006593685.tif 000044
【図１３】
0006593685.tif 000045
【図１４】
0006593685.tif 000046
【図１５Ａ】
0006593685.tif 000047
【図１５Ｂ】
0006593685.tif 000048
【図１５Ｃ】
0006593685.tif 000049
【図１５Ｄ】
0006593685.tif 000050
【図１６Ａ】
0006593685.tif 000051
【図１６Ｂ】
0006593685.tif 000052
【図１６Ｃ】
0006593685.tif 000053
【図１６Ｄ】
0006593685.tif 000054
【図１７】
0006593685.tif 000055