(57)【要約】  巻線組間に諸元差が存在する場合であっても、各巻線組で電圧指令を飽和電圧まで使用することができる交流回転機の制御装置および制御方法を得る。電圧飽和判定部は、第１巻線組および第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する。
2015166528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１巻線組および第２巻線組を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、
前記第１巻線組に流れる電流および前記第２巻線組に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出部と、
前記第１巻線組の電流と前記第２巻線組の電流との和である和電流と、前記交流回転機の電流指令とに基づいて、回転２軸座標系の和電圧を演算する和電圧演算部と、
前記第１巻線組の電流と前記第２巻線組の電流との差である差電流に基づいて、回転２軸座標系の差電圧を演算する差電圧演算部と、
前記和電圧と前記差電圧との和に基づいて、前記第１巻線組の電圧指令を演算する第１電圧演算部と、
前記和電圧と前記差電圧との差に基づいて、前記第２巻線組の電圧指令を演算する第２電圧演算部と、
前記第１巻線組および前記第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１巻線組または前記第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、前記第１巻線組または前記第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する電圧飽和判定部と、
を備えた交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記第１巻線組と前記第２巻線組とは、電気角速度６次成分のトルクリプルを相殺するような位相差を有する
請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記第１巻線組と前記第２巻線組との位相差は、（３０±６０×ｎ）°である
請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記差電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｑ軸成分のゲインを低下させる
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記差電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｑ軸成分のゲインを０とする
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記差電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを低下させる
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
前記差電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを０とする
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項８】
前記和電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを低下させる
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項９】
前記和電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを、前記差電圧演算部のｄ軸成分のゲインと同じ比率で低下させる
請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記和電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを低下させる
請求項１から請求項９までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記和電圧演算部は、電圧飽和時に回転２軸座標系におけるｑ軸成分のゲインを、前記差電圧演算部のｑ軸成分のゲインと同じ比率で低下させる
請求項１から請求項１０までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記電圧飽和判定部は、前記和電圧に基づいて、前記電圧飽和判定信号を生成する
請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記電圧飽和判定部は、前記第１巻線組の電圧指令および前記第２巻線組の電圧指令の少なくとも一方に基づいて、前記電圧飽和判定信号を生成する
請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記電圧飽和判定部は、前記和電流と前記電流指令とに基づいて、前記電圧飽和判定信号を生成する
請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４までの何れか１項に記載の交流回転機の制御装置を備えた
電動パワーステアリング装置。
【請求項１６】
第１巻線組および第２巻線組を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御方法であって、
前記第１巻線組に流れる電流および前記第２巻線組に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出ステップと、
前記第１巻線組の電流と前記第２巻線組の電流との和である和電流と、前記交流回転機の電流指令とに基づいて、回転２軸座標系の和電圧を演算する和電圧演算ステップと、
前記第１巻線組の電流と前記第２巻線組の電流との差である差電流に基づいて、回転２軸座標系の差電圧を演算する差電圧演算ステップと、
前記和電圧と前記差電圧との和に基づいて、前記第１巻線組の電圧指令を演算する第１電圧演算ステップと、
前記和電圧と前記差電圧との差に基づいて、前記第２巻線組の電圧指令を演算する第２電圧演算ステップと、
前記第１巻線組および前記第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１巻線組または前記第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、前記第１巻線組または前記第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する電圧飽和判定ステップと、
を有する交流回転機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の巻線組を有する交流回転機の制御装置および制御方法、並びに交流回転機の制御装置を備えた電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の巻線組を有する交流回転機において、巻線組間に相互インダクタンスが存在する場合には、各巻線組の電流がそれぞれ他の巻線組の電流に影響を及ぼすので、電流、電圧およびトルクが振動的になりやすいことが知られている。【０００３】
そこで、複数のインバータを備え、各インバータの平均電流および差電流を制御することにより、複数の巻線組の相互インダクタンスによる干渉を抑制（非干渉化）する交流電動機制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
具体的には、この交流電動機制御装置では、回転２軸座標系において、各インバータの出力電流の平均値（平均電流）と平均電流指令との偏差に基づいて平均電圧指令を求め、各インバータの出力電流の差（差電流）と差電流指令との偏差に基づいて差電圧指令を求めるとともに、平均電圧指令および差電圧指令を各巻線組の電圧指令に戻して出力することにより、不平衡電流を低減している。【０００５】
また、複数のインバータを備え、各インバータの和電流と差電流との制御ゲイン比を参照周波数に応じて制御することにより、一方の系統が故障して電流が流れなくなった場合に、正常な系統に過電流が流れることを防止する３相回転機の制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２６１４７８８号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３００１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に記載された交流電動機制御装置は、各インバータの平均電流および差電流を制御することにより、非干渉化を実現している。なお、複数の巻線組の諸元が全く同じであれば、等しい電流を出力するための電圧指令も等しくなるが、実際には、製造ばらつき等によって、巻線組間には諸元差が存在する。【０００８】
ここで、電圧飽和が頻繁に発生する高負荷・高回転の領域では、等しい電流を出力するための電圧指令差が大きくなる。電圧指令差が大きい場合には、差電流を帰還して得られる差電圧指令ベクトルが大きくなる。これに対して、出力することができる電圧指令は、電源電圧による制限があるので、電圧指令ベクトルは、飽和電圧内で表現できるものに限定される。すなわち、差電圧指令ベクトルが２軸の自由度のあるベクトルであっても、飽和電圧円上に投影される形となって方向が変えられることとなる。【０００９】
また、差電流が目標値になるように制御した場合には、諸元差によって、一方の群では、飽和電圧までは使用することができない。そのため、飽和電圧まで使用できるところが、諸元差により限定されることによって、出力トルクが低下することとなる。【００１０】
なお、トルクリプルを低減することができるように、出力電流に位相差が設けられていたとしても、一方の群が飽和し、他方の群が不飽和となっているので、位相差によるトルクリプルの相殺効果は得られない。例えば、電動パワーステアリング装置に使用する場合であれば、ステアリングシステムを伝播した騒音の増大や、ハンドルを介したフィーリングの悪化が生じる恐れがある。【００１１】
また、一般的に使用される比例積分制御の場合には、単に飽和電圧円で制限をかけると、差電流の制御積分項が必要以上に大きな値になる。このとき、この状態が継続して制御が不安定となった場合には、大きな振動や発振等の現象が発生する。例えば、電動パワーステアリング装置に使用する場合において、電圧飽和しているときは、ユーザが大きなトルクを要求しているときであり、このような状態で大きな振動や発振が発生すると、正常に操舵ができないという問題がある。【００１２】
また、特許文献２に記載された３相回転機の制御装置は、各インバータの和電流と差電流との制御ゲイン比を参照周波数に応じて制御することにより、正常な系統に過電流が流れることを防止している。ここで、特許文献２のものでは、諸元差によって減少する正常時の出力トルクに対して、何等対策されていない。また、差電流のゲインを低下させた場合には、各巻線組において電流リプルが大きくなる。【００１３】
なお、電流指令が大きい場合と小さい場合とでは、電圧が飽和する回転数が異なるので、回転数に応じて差電流のゲインを低下させると、飽和していない場合に差電流のゲインが低くなるので、低出力かつ高回転な領域では、電流リプルが大きくなる。例えば、電動パワーステアリング装置に使用する場合であれば、ステアリングシステムを伝播した騒音の増大や、ハンドルを介したフィーリングの悪化が生じる恐れがある。【００１４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、巻線組間に諸元差が存在する場合であっても、各巻線組で電圧指令を飽和電圧まで使用することができる交流回転機の制御装置および制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明に係る交流回転機の制御装置は、第１巻線組および第２巻線組を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御装置であって、第１巻線組に流れる電流および第２巻線組に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出部と、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との和である和電流と、交流回転機の電流指令とに基づいて、回転２軸座標系の和電圧を演算する和電圧演算部と、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との差である差電流に基づいて、回転２軸座標系の差電圧を演算する差電圧演算部と、和電圧と差電圧との和に基づいて、第１巻線組の電圧指令を演算する第１電圧演算部と、和電圧と差電圧との差に基づいて、第２巻線組の電圧指令を演算する第２電圧演算部と、第１巻線組および第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する電圧飽和判定部とを備えたものである。【００１６】
また、この発明に係る交流回転機の制御方法は、第１巻線組および第２巻線組を有する交流回転機を制御する交流回転機の制御方法であって、第１巻線組に流れる電流および第２巻線組に流れる電流をそれぞれ検出する電流検出ステップと、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との和である和電流と、交流回転機の電流指令とに基づいて、回転２軸座標系の和電圧を演算する和電圧演算ステップと、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との差である差電流に基づいて、回転２軸座標系の差電圧を演算する差電圧演算ステップと、和電圧と差電圧との和に基づいて、第１巻線組の電圧指令を演算する第１電圧演算ステップと、和電圧と差電圧との差に基づいて、第２巻線組の電圧指令を演算する第２電圧演算ステップと、第１巻線組および第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する電圧飽和判定ステップとを有するものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に係る交流回転機の制御装置および制御方法によれば、電圧飽和判定部は、第１巻線組および第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する。
そのため、巻線組間に諸元差が存在する場合であっても、各巻線組で電圧指令を飽和電圧まで使用することができる交流回転機の制御装置および制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置を、交流回転機とともに示す構成図である。
【図２】従来の交流電動機制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る交流回転機の制御装置における電圧飽和判定部を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置における電圧飽和判定部を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態４に係る交流回転機の制御装置における電圧飽和判定部を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組の電圧ベクトルの取り得る範囲を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組の電圧ベクトルの取り得る範囲を示す別の説明図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、互いに位相の異なる２つの巻線組における電圧ベクトルを示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組と第２巻線組との位相差を３０°としたときの電流およびトルクを例示する説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組と第２巻線組との位相差を２２．５°としたときの電流およびトルクを例示する説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る交流回転機の制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態７に係る交流回転機の制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明に係る交流回転機の制御装置および制御方法、並びに電動パワーステアリング装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置を、交流回転機とともに示す構成図である。
【００２１】
なお、この実施の形態では、交流回転機１として、２つの巻線組を有する永久磁石型同期回転機を例に挙げて説明するが、これに限定されず、２つ以上の巻線組を有する永久磁石型同期回転機や界磁巻線型同期回転機であっても、この発明を適用することができる。
【００２２】
また、図１において、この交流回転機の制御装置は、位置検出部２、第１電流検出部３、第２電流検出部４、電圧飽和判定部５、第１電圧演算部６、第２電圧演算部７、第１電圧印加部８および第２電圧印加部９を備えている。
【００２３】
位置検出部２は、ホール素子やレゾルバ、エンコーダ等の位置検出器を用いて、交流回転機１の回転位置θを検出する。なお、位置検出部２を設ける代わりに、第１電流検出部３および第２電流検出部４でそれぞれ検出された第１巻線組の電流および第２巻線組の電流等に基づいて、交流回転機１の回転位置θを推定してもよい。
【００２４】
第１電流検出部３は、シャント抵抗やホール素子等の電流検出器を用いて、交流回転機１の第１巻線組Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に流れる電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗを検出する。また、第２電流検出部４は、シャント抵抗やホール素子等の電流検出器を用いて、交流回転機１の第２巻線組Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に流れる電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗを検出する。電圧飽和判定部５は、電圧または電流を用いて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを示す電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成する。
【００２５】
第１電圧演算部６は、電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊、差電流指令Δｉｄ＊、Δｉｑ＊、第１電流検出部３で検出された第１巻線組の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗ、第２電流検出部４で検出された第２巻線組の電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗ、および電圧飽和判定部５で生成された電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇに基づいて、第１巻線組の電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を演算する。
【００２６】
第２電圧演算部７は、電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊、差電流指令Δｉｄ＊、Δｉｑ＊、第１電流検出部３で検出された第１巻線組の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗ、第２電流検出部４で検出された第２巻線組の電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗ、および電圧飽和判定部５で生成された電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇに基づいて、第２巻線組の電圧指令ｖ２ｕ＊、ｖ２ｖ＊、ｖ２ｗ＊を演算する。
【００２７】
第１電力印加部８は、インバータやマトリックスコンバータ等の電力変換器を用いて、第１巻線組の電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を、ＰＷＭやＰＡＭ等の既存技術により変調処理することによって、交流回転機１の第１巻線組Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に電圧を印加する。
【００２８】
第２電力印加部９は、インバータやマトリックスコンバータ等の電力変換器を用いて、第２巻線組の電圧指令ｖ２ｕ＊、ｖ２ｖ＊、ｖ２ｗ＊を、ＰＷＭやＰＡＭ等の既存技術により変調処理することによって、交流回転機１の第２巻線組Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２に電圧を印加する。
【００２９】
続いて、第１電圧演算部６および第２電圧演算部７の詳細な構成および機能について説明する。第１電圧演算部６は、第１ｄｑ座標変換器１０、第２ｄｑ座標変換器１１、第１三相座標変換器２０、差電流演算器２１１、減算器２１２および差電流制御器２１３から構成される差電圧演算部２１４、和電流演算器３１１、減算器３１２および和電流制御器３１３から構成される和電圧演算部３１４並びに加算器４０１を有している。第２電圧演算部７は、第１ｄｑ座標変換器１０、第２ｄｑ座標変換器１１、第２三相座標変換器２１、差電流演算器２１１、減算器２１２および差電流制御器２１３から構成される差電圧演算部２１４、和電流演算器３１１、減算器３１２および和電流制御器３１３から構成される和電圧演算部３１４並びに減算器４０２を有している。
【００３０】
第１ｄｑ座標変換器１０は、第１電流検出部３で検出された第１巻線組の電流ｉ１ｕ、ｉ１ｖ、ｉ１ｗと位置検出部２で検出された回転位置θとに基づいて、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑを演算する。
【００３１】
第２ｄｑ座標変換器１１は、第２電流検出部４で検出された第２巻線組の電流ｉ２ｕ、ｉ２ｖ、ｉ２ｗと位置検出部２で検出された回転位置θとに基づいて、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ２ｄ、ｉ２ｑを演算する。
【００３２】
差電流演算器２１１は、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との差である差電流を演算する。具体的には、差電流演算器２１１は、第１ｄｑ座標変換器１０で演算された第１巻線組の電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑから、第２ｄｑ座標変換器１１で演算された第２巻線組の電流ｉ２ｄ、ｉ２ｑをそれぞれ減算して、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との差である差電流ｉｄ＿ｄｉｆ、ｉｑ＿ｄｉｆを演算する。
【００３３】
減算器２１２は、差電流指令Δｉｄ＊、Δｉｑ＊から、差電流演算器２１１で演算された差電流ｉｄ＿ｄｉｆ、ｉｑ＿ｄｉｆをそれぞれ減算して、偏差ｄｉｄ＿ｄｉｆ、ｄｉｑ＿ｄｉｆを演算する。なお、この実施の形態では、差電流指令Δｉｄ＊、Δｉｑ＊を０に設定する場合について説明するが、０以外の設定値としてもよい。
【００３４】
電流制御器２１３は、減算器２１２で演算された偏差ｄｉｄ＿ｄｉｆ、ｄｉｑ＿ｄｉｆがともに０に一致するように、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇにより決定される制御ゲインで比例積分制御または比例制御を行い、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の差電圧ｖｄ＿ｄｉｆ＊、ｖｑ＿ｄｉｆ＊を演算する。
【００３５】
すなわち、差電圧演算部２１４は、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との差である差電流ｉｄ＿ｄｉｆ、ｉｑ＿ｄｉｆ、差電流指令Δｉｄ＊、Δｉｑ＊および電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇに基づいて、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の差電圧ｖｄ＿ｄｉｆ＊、ｖｑ＿ｄｉｆ＊を演算する。
【００３６】
和電流演算器３１１は、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との和である和電流を演算する。具体的には、和電流演算器３１１は、第１ｄｑ座標変換器１０で演算された第１巻線組の電流ｉ１ｄ、ｉ１ｑと、第２ｄｑ座標変換器１１で演算された第２巻線組の電流ｉ２ｄ、ｉ２ｑとをそれぞれ加算して、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との和である和電流ｉｄ＿ｓｕｍ、ｉｑ＿ｓｕｍを演算する。
【００３７】
減算器３１２は、電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊をＫ２倍した値から、和電流演算器３１１で演算された和電流ｉｄ＿ｓｕｍ、ｉｑ＿ｓｕｍをそれぞれ減算して、偏差ｄｉｄ＿ｓｕｍ、ｄｉｑ＿ｓｕｍを演算する。なお、ここでは、Ｋ２を２（定数）に設定する。
【００３８】
電流制御器３１３は、減算器３１２で演算された偏差ｄｉｄ＿ｓｕｍ、ｄｉｑ＿ｓｕｍがともに０に一致するように、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇにより決定される制御ゲインで比例積分制御または比例制御を行い、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の和電圧ｖｄ＿ｓｕｍ＊、ｖｑ＿ｓｕｍ＊を演算する。
【００３９】
すなわち、和電圧演算部３１４は、第１巻線組の電流と第２巻線組の電流との和である和電流ｉｄ＿ｓｕｍ、ｉｑ＿ｓｕｍ、電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊および電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇに基づいて、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上の和電圧ｖｄ＿ｓｕｍ＊、ｖｑ＿ｓｕｍ＊を演算する。
【００４０】
加算器４０１は、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸成分として、電流制御器３１３で演算された和電圧ｖｄ＿ｓｕｍ＊と電流制御器２１３で演算された差電圧ｖｄ＿ｄｉｆ＊とを加算した後Ｋ倍して第１巻線組のｄ軸電圧指令ｖ１ｄ’＊を演算するとともに、ｑ軸成分として、電流制御器３１３で演算された和電圧ｖｑ＿ｓｕｍ＊と電流制御器２１３で演算された差電圧ｖｑ＿ｄｉｆ＊とを加算した後Ｋ倍して第１巻線組のｑ軸電圧指令ｖ１ｑ’＊を演算する。なお、ここでは、Ｋを０．５（定数）に設定する。
【００４１】
減算器４０２は、回転２軸（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸成分として、電流制御器３１３で演算された和電圧ｖｄ＿ｓｕｍ＊から、電流制御器２１３で演算された差電圧ｖｄ＿ｄｉｆ＊を減算した後Ｋ倍して第２巻線組のｄ軸電圧指令ｖ２ｄ’＊を演算するとともに、ｑ軸成分として、電流制御器３１３で演算された和電圧ｖｑ＿ｓｕｍ＊から、電流制御器２１３で演算された差電圧ｖｑ＿ｄｉｆ＊を減算した後Ｋ倍して第２巻線組のｑ軸電圧指令ｖ２ｑ’＊を演算する。
【００４２】
なお、ここでは、Ｋ２を２、Ｋを０．５に設定する場合について説明するが、計算過程で係数を掛けて、和電圧ではなく平均電圧となるようにしてもよい。
【００４３】
第１三相座標変換器２０は、加算器４０１で演算された回転２軸上の電圧指令ｖ１ｄ’＊、ｖ１ｑ’＊に基づいて、第１巻線組の電圧指令ｖ１ｕ＊、ｖ１ｖ＊、ｖ１ｗ＊を演算する。第２三相座標変換器２１は、減算器４０２で演算された回転２軸上の電圧指令ｖ２ｄ’＊、ｖ２ｑ’＊に基づいて、第２巻線組の電圧指令ｖ２ｕ＊、ｖ２ｖ＊、ｖ２ｗ＊を演算する。
【００４４】
以下、上記構成の交流回転機の制御装置における電圧ベクトルについて説明する。まず、交流回転機１における電圧と電流との関係式は、第１巻線組のｄ軸電圧をｖ１ｄ、ｑ軸電圧をｖ１ｑ、第２巻線組のｄ軸電圧をｖ２ｄ、ｑ軸電圧をｖ２ｑとすると、次式（１）で表される。
【００４５】
【数１】
2015166528.tif 000003
【００４６】
式（１）において、ｓはラプラス変換の微分演算子、Ｒは抵抗、ωは電気角速度、φは磁束、Ｌｄはｄ軸自己インダクタンス、Ｌｑはｑ軸自己インダクタンス、Ｍｄはｄ軸相互インダクタンス、Ｍｑはｑ軸相互インダクタンスをそれぞれ示している。
【００４７】
また、式（１）を変形することにより、次式（２）および次式（３）が得られる。
【００４８】
【数２】
2015166528.tif 000004
【００４９】
【数３】
2015166528.tif 000005
【００５０】
また、１重３相の場合の電圧方程式は、次式（４）で表される。
【００５１】
【数４】
2015166528.tif 000006
【００５２】
ここで、式（２）と式（４）とを比較すると、式（４）のＬｄをＬｄ＋Ｍｄ、ＬｑをＬｑ＋Ｍｑに置き換え、誘起電圧項を２倍とすることで、式（２）と等価になる。同様に、式（３）と式（４）とを比較すると、式（４）のＬｄをＬｄ−Ｍｄ、ＬｑをＬｑ−Ｍｑに置き換え、誘起電圧項を０とすることで、式（３）と等価になる。なお、特許文献１では、式（２）の和電圧と式（３）の差電圧とを用いて制御することで、式（１）を非干渉化している。
【００５３】
また、ｄ軸電圧およびｑ軸電圧は、次式（５）のように、飽和電圧Ｖｍａｘ１およびＶｍａｘ２に応じて制限される。
【００５４】
【数５】
2015166528.tif 000007
【００５５】
すなわち、第１巻線組において、加算器４０１で演算された回転２軸上の電圧指令ｖ１ｄ’＊、ｖ１ｑ’＊は、実際の出力電圧では、式（５）で表されるように、飽和電圧Ｖｍａｘ１によって制限される。また、第２巻線組において、減算器４０２で演算された回転２軸上の電圧指令ｖ２ｄ’＊、ｖ２ｑ’＊は、実際の出力電圧では、式（５）で表されるように、飽和電圧Ｖｍａｘ２によって制限される。
【００５６】
なお、式（１）において、第１巻線組および第２巻線組のＲ、φ、Ｌｄ、Ｌｑ、Ｍｄ、Ｍｑは、等しい値としていたが、実際には、これらの諸元は、製造ばらつき等の要因により、第１巻線組と第２巻線組とでは異なる。以下、第１巻線組と第２巻線組とでＲのみが異なり、第１巻線組および第２巻線組に供給される電圧が等しい場合について説明する。
【００５７】
また、説明を簡単化するために、Ｖｍａｘ１＝Ｖｍａｘ２として説明するが、Ｖｍａｘ１≠Ｖｍａｘ２の場合についても同様である。さらに、ここでは、Ｒのみが異なる場合について説明するが、磁束やインダクタンスが第１巻線組と第２巻線組とで異なる場合についても同様である。
【００５８】
第１巻線組の抵抗をＲ１、第２巻線組の抵抗をＲ２とした場合に、定常時について考えると、式（１）は、微分項を無視して次式（６）で表される。
【００５９】
【数６】
2015166528.tif 000008
【００６０】
ここで、差電流指令Δｉｄ＊、Δｉｑ＊が０であり、第１巻線組および第２巻線組がともに正常に制御できている場合には、式（６）を次式（７）のように変形することができる。
【００６１】
【数７】
2015166528.tif 000009
【００６２】
このとき、和電圧および差電圧は、次式（８）で表される。
【００６３】
【数８】
2015166528.tif 000010
【００６４】
また、式（８）のように、第１巻線組と第２巻線組とで同じ電流値になるように制御すると、諸元差がない理想状態であれば、次式（９）が成立する。
【００６５】
【数９】
2015166528.tif 000011
【００６６】
しかしながら、両巻線組間の諸元差（Ｒ１≠Ｒ２）によって、第１巻線組と第２巻線組とでは、異なる電圧ベクトルとなる。したがって、例えば、第１巻線組では飽和電圧まで使用している場合でも、第２巻線組では、諸元差の影響で、飽和電圧未満の電圧までしか使用できないことになる。
【００６７】
ここで、特許文献１のように、第１巻線組と第２巻線組との電流指令の差を、差電流指令になるように制御した場合には、各巻線組の電圧ベクトルは、図２のようになる。図２は、従来の交流電動機制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。
【００６８】
図２において、ベクトル６００ａは比例積分制御等により得られた和電圧ベクトルを１／２倍した平均電圧ベクトル、ベクトル６０１ａは比例積分制御等により得られた差電圧ベクトルを１／２倍した電圧ベクトル、ベクトル６０２ａは第１巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトル、ベクトル６０３ａは第２巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトルをそれぞれ示している。
【００６９】
このとき、実際には、電圧飽和円６２０により電圧が制限されるので、第１巻線組は、電圧ベクトル６０２ａを短縮した電圧ベクトル６１２ａに、第２巻線組は、電圧ベクトル６０３ａを短縮した電圧ベクトル６１３ａになる。この場合には、電圧ベクトル６１２ａは、電圧飽和円６２０を最大限使用できているが、電圧ベクトル６１３ａは、電圧飽和円６２０まで余裕がある設定となる。
【００７０】
したがって、第１巻線組および第２巻線組の諸元差の影響により、一方の巻線組で電圧が飽和した場合には、他方の巻線組では飽和電圧まで使用できず、出力トルクが低下する。なお、ここでは、簡単のために、両巻線組の電圧飽和円を同一のものとして説明したが、両巻線組の電圧飽和円の大きさが異なる場合でも同様である。
【００７１】
また、特許文献２のように、回転数に応じて差電流のゲインを低下させた場合には、例えば低出力かつ高回転等、電圧飽和していない領域において電流リプルは大きくなり、ステアリングシステムを伝播した騒音が増大する。
【００７２】
これに対して、この実施の形態では、電圧が飽和しない領域では、差電流のゲインを低下させず、より大きな出力トルクが求められる電圧飽和領域において、差電流の回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを低下させることにより、出力トルクを最大化する。
【００７３】
図３は、この発明の実施の形態１に係る交流回転機の制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。図３において、ベクトル６００ｂは比例積分制御等により得られた和電圧ベクトルを１／２倍した平均電圧ベクトル、ベクトル６０１ｂは比例積分制御等により得られた差電圧ベクトルを１／２倍した電圧ベクトル、ベクトル６０２ｂは第１巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトル、ベクトル６０３ｂは第２巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトルをそれぞれ示す。
【００７４】
このとき、実際には、電圧飽和円６２０により電圧が制限されるので、第１巻線組は、電圧ベクトル６０２ｂを短縮した電圧ベクトル６１２ｂに、第２巻線組は、電圧ベクトル６０３ｂを短縮した電圧ベクトル６１３ｂになる。
【００７５】
ここで、差電圧のｄ軸成分に自由度を持たせた分、電圧ベクトル６１２ｂおよび電圧ベクトル６１３ｂともに、電圧飽和円６２０を最大限使用することができる。したがって、第１巻線組および第２巻線組の諸元差の影響により、一方の巻線組で電圧が飽和した場合であっても、両巻線組で飽和電圧まで使用できるので、出力トルクを向上させることができる。
【００７６】
以上のように、実施の形態１によれば、電圧飽和判定部は、第１巻線組および第２巻線組に係る電圧および電流の少なくとも一方に基づいて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを判定するとともに、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和していると判定された場合に、回転２軸座標系の少なくとも一方の軸方向成分のゲインを下げるための電圧飽和判定信号を生成する。
そのため、巻線組間に諸元差が存在する場合であっても、各巻線組で電圧指令を飽和電圧まで使用することができる交流回転機の制御装置および制御方法を得ることができる。
【００７７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、電圧飽和判定部５が、単に、電圧または電流を用いて、第１巻線組または第２巻線組において電圧が飽和しているか否かを示す電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成すると説明した。
【００７８】
この発明の実施の形態２では、図４に示した電圧飽和判定部５ａを用いて電圧飽和を判定する場合について説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る交流回転機の制御装置における電圧飽和判定部５ａを示す構成図である。
【００７９】
まず、第１巻線組および第２巻線組の電圧差がそれぞれの電圧に対して十分小さいと考え、上記式（５）を変形することにより、次式（１０）が得られる。
【００８０】
【数１０】
2015166528.tif 000012
【００８１】
このとき、式（１０）において、電圧指令の通りに出力ができていると考えると、式（１０）は、次式（１１）のように書き換えられる。
【００８２】
【数１１】
2015166528.tif 000013
【００８３】
ここで、電圧飽和判定部５ａは、例えば式（１１）の右辺が左辺以上になった場合には、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇをＯＮし、そうでない場合には、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇをＯＦＦする。電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇがハンチングしないように、ＯＮ判定閾値とＯＦＦ判定閾値との間にヒステリシスを設けてもよい。
【００８４】
ただし、和電圧ｖｄ＿ｓｕｍ＊、ｖｑ＿ｓｕｍ＊を演算する際に、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを使用する必要があるので、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇの生成には、和電圧ｖｄ＿ｓｕｍ＊、ｖｑ＿ｓｕｍ＊の前回値を用いるとよい。
【００８５】
このように、電圧飽和判定部５ａが、和電圧に基づいて電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成することにより、各群の電圧飽和状況を確認することなく、簡易的な電圧飽和の判定を実行することができる。
【００８６】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、電圧飽和判定部５ａが、和電圧に基づいて簡易的に電圧飽和の判定を実行したが、この発明の実施の形態３では、図５に示した電圧飽和判定部５ｂを用いて電圧飽和を判定する場合について説明する。図５は、この発明の実施の形態３に係る交流回転機の制御装置における電圧飽和判定部５ｂを示す構成図である。
【００８７】
電圧飽和判定部５ｂは、第１巻線組の電圧指令ｖ１ｄ’＊、ｖ１ｑ’＊に基づいて、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成する。なお、この実施の形態では、第１巻線組の電圧指令のみに基づいて電圧飽和を判定しているが、第２巻線組の電圧指令ｖ２ｄ’＊、ｖ２ｑ’＊のみに基づいて電圧飽和を判定してもよいし、第１巻線組の電圧指令および第２巻線組の電圧指令の両方に基づいて電圧飽和を判定してもよい。
【００８８】
まず、上記式（５）から、次式（１２）が得られる。
【００８９】
【数１２】
2015166528.tif 000014
【００９０】
ここで、電圧飽和判定部５ｂは、例えば式（１２）の左辺が右辺以上になった場合には、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇをＯＮし、そうでない場合には、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇをＯＦＦする。
【００９１】
ただし、第１巻線組の電圧指令ｖ１ｄ’＊、ｖ１ｑ’＊を演算する際に、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを使用する必要があるので、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇの生成には、第１巻線組の電圧指令ｖ１ｄ’＊、ｖ１ｑ’＊の前回値を用いるとよい。電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇがハンチングしないように、ＯＮ判定閾値とＯＦＦ判定閾値との間にヒステリシスを設けてもよい。
【００９２】
このように、電圧飽和判定部５ｂが、第１巻線組の電圧指令および第２巻線組の電圧指令の少なくとも一方に基づいて電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成することにより、各群の電圧飽和状況を確認して、正確な電圧飽和の判定を実行することができる。
【００９３】
実施の形態４．
上記実施の形態２および実施の形態３では、和電圧および第１巻線組の電圧指令等といった電圧指令に基づいて電圧飽和の判定を実行したが、この発明の実施の形態４では、図６に示した電圧飽和判定部５ｃを用いて電圧飽和を判定する場合について説明する。図６は、この発明の実施の形態４に係る交流回転機の制御装置における電圧飽和判定部５ｃを示す構成図である。
【００９４】
電圧飽和判定部５ｃは、和電流ｉｄ＿ｓｕｍ、ｉｑ＿ｓｕｍおよび電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊に基づいて、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成する。ここで、電圧が飽和した場合には、電流指令に追従できなくなることから、例えば式（１３）で表される制御式とすればよい。
【００９５】
【数１３】
2015166528.tif 000015
【００９６】
ここで、電圧飽和判定部５ｃは、例えば式（１３）の左辺が右辺以上になった場合には、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇをＯＮし、そうでない場合には、電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇをＯＦＦする。電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇがハンチングしないように、ＯＮ判定閾値とＯＦＦ判定閾値との間にヒステリシスを設けてもよい。
【００９７】
このように、電圧飽和判定部５ｃが、和電流および電流指令に基づいて電圧飽和判定信号ｖｓａｔ＿ｆｌｇを生成することにより、前回指令ではない最新の実測値から、電圧飽和の判定を実行することができる。また、検出電流と電流指令との乖離により電圧飽和を判定することで、電圧指令を用いた演算を軽減することができる。
【００９８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５では、上記実施の形態１に対して、第１巻線組と第２巻線組とで、電気角速度６次成分のトルクリプルを相殺するような位相差を有することが異なっている。以下、この場合について説明する。
【００９９】
図７は、この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組の電圧ベクトルの取り得る範囲を示す説明図である。図７において、各相の電圧指令の範囲は、電源電圧によって制限されているので、設定可能な電圧ベクトルは、正六角形７００の内部に限定される。
【０１００】
また、正六角形７００に内接する円７０１ａの内部に収まる電圧ベクトル７０２ａであれば、どの回転位置においても同一の電圧ベクトルを出力することができる。この状態を変調率１００％とし、空間ベクトル変調等の各種変調方法によって、電圧利用率を向上することができることが知られている。
【０１０１】
図８は、この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組の電圧ベクトルの取り得る範囲を示す別の説明図である。図８に示す一部の角度において、正六角形７００を超えるような円７０１ｂに従って決定する電圧ベクトル７０２ｂの場合には、正六角形７００を超えてしまう角度については、正六角形７００の内部に制限される。
【０１０２】
そのため、制限がかからない角度と制限がかかった角度とでは、電圧ベクトルの大きさが互いに異なるので、電気角１周期の間に６回現れる電気角速度の６次成分のトルクリプルが発生する。
【０１０３】
図９（ａ）、（ｂ）は、この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、互いに位相の異なる２つの巻線組における電圧ベクトルを示す説明図である。ここでは、第１巻線組におけるＵ１、Ｖ１、Ｗ１が、第２巻線組のＵ２、Ｖ２、Ｗ２に対して、位相が３０°進んでいる場合について説明する。
【０１０４】
図９（ａ）、（ｂ）において、Ｕ１相からのなす角度をφとすると、第１巻線組の電圧ベクトル７０３ｃは、正六角形７００による制限を受ける。このとき、φ＝（３０＋６０×ｎ）°では出力が最小となり、φ＝（６０×ｎ）°では目標の電圧ベクトルを出力することができる。
【０１０５】
一方、第２巻線組の電圧ベクトル７１３ｃは、正六角形７１０による制限を受ける。このとき、φ＝（６０×ｎ）°では出力が最小となり、φ＝（３０＋６０×ｎ）°では目標の電圧ベクトルを出力することができる。その結果、第１巻線組と第２巻線組との電圧ベクトルの合計としては、出力の変動を互いに相殺したものとなる。
【０１０６】
図１０は、この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組と第２巻線組との位相差を３０°としたときの電流およびトルクを例示する説明図である。この計算例では、１００％よりも大きい変調率で電気角周波数を１２０Ｈｚとしているので、ｄ軸電流、ｑ軸電流およびトルクの何れの出力でも現れている７２０Ｈｚのリプルは、電気角速度６次成分となる。
【０１０７】
なお、第１巻線組および第２巻線組のそれぞれにおいてトルクリプルが発生しているが、第１巻線組のトルクリプルと第２巻線組のトルクリプルとは逆位相となっており、第１巻線組の出力トルクと第２巻線組の出力トルクとの和に含まれる電気角速度６次成分のトルクリプルは、相殺効果により小さくなる。また、この実施の形態では、位相差を３０°とした場合について説明するが、第１巻線組と第２巻線組との位相差は３０°に限定されるものではない。
【０１０８】
例えば、図１１は、この発明の実施の形態５に係る交流回転機の制御装置において、第１巻線組と第２巻線組との位相差を２２．５°としたときの電流およびトルクを例示する説明図である。この計算例でも、１００％よりも大きい変調率で電気角周波数を１２０Ｈｚとすると、上述した位相差を３０°とした例と同様に、ｄ軸電流、ｑ軸電流およびトルクの何れの出力でも、電気角速度６次成分である７２０Ｈｚのトルクリプルが発生する。
【０１０９】
ここで、第１巻線組のトルクリプルと第２巻線組のトルクリプルとは、ほぼ逆位相となっており、位相差が３０°の場合ほどではないが相殺効果を得られるので、第１巻線組の出力トルクと第２巻線組の出力トルクとの和に含まれる電気角速度６次成分のトルクリプルは小さくなる。
【０１１０】
また、電圧ベクトルが、図９の円７０１ｃおよび円７１１ｃの円周上を動いた場合には、電気角速度６次成分のトルクリプルは、ほぼ同等の大きさとなる。図３で示したように、第１巻線組および第２巻線組の諸元差の影響により、一方の巻線組で電圧が飽和した場合に、両巻線組で飽和電圧まで使用することにより、第１巻線組のトルクリプルの電気角速度６次成分と、第２巻線組のトルクリプルの電気角速度６次成分とが、大きさが同じで位相が互いに反転したものとなり、第１巻線組の出力トルクと第２巻線組の出力トルクとの和に含まれる電気角速度６次成分のトルクリプルは、相殺効果により小さくすることができる。
【０１１１】
実施の形態６．
上記実施の形態１では、電圧飽和領域において、差電流の回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを低下させたが、制御応答周波数付近の目標値変動に対しては、ｄ軸差電流が目標に追従したりしなかったりするので、図２に示した状態と図３に示した状態とを遷移することになり、トルクリプルが発生する要因となる。
【０１１２】
また、制御応答周波数よりも低い周波数の目標値変動に対しては、図２に示した状態となるので、出力トルクの向上効果は得られない。そこで、この発明の実施の形態６では、電圧飽和領域において、差電流の回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを０とする場合について説明する。
【０１１３】
図１２は、この発明の実施の形態６に係る交流回転機の制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。図１２において、ベクトル６００ｃは比例積分制御等により得られた和電圧ベクトルを１／２倍した平均電圧ベクトル、ベクトル６０１ｃは比例積分制御等により得られた差電圧ベクトルを１／２倍した電圧ベクトル、ベクトル６０２ｃは第１巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトル、ベクトル６０３ｃは第２巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトルをそれぞれ示す。
【０１１４】
このとき、実際には、電圧飽和円６２０により電圧が制限されるので、第１巻線組は、電圧ベクトル６０２ｃを短縮した電圧ベクトル６１２ｃに、第２巻線組は、電圧ベクトル６０３ｃを短縮した電圧ベクトル６１３ｃになる。
【０１１５】
ここで、この実施の形態では、差電圧をｑ軸成分のみで考えるので、ｄ軸差電流の影響が電圧ベクトル６１２ｃ、電圧ベクトル６１３ｃに出てこない。そのため、低い周波数の目標値変動に対しても、両巻線組ともに電圧飽和円６２０を最大限使用することができる。
【０１１６】
したがって、第１巻線組および第２巻線組の諸元差の影響により、一方の巻線組で電圧が飽和した場合であっても、両巻線組で飽和電圧まで使用できるので、出力トルクを向上させることができる。また、比例積分制御で差電圧を得ている場合には、図１２に示したように電圧ベクトルを生成することにより、電圧ベクトル６０１ｃと電圧ベクトル６１１ｃとのＶｑ成分の大小関係を一致させることができるので、積分項を正しく演算することでリセットワインドアップを抑制することができる。
【０１１７】
実施の形態７．
上記実施の形態６では、電圧飽和領域において、差電流の回転２軸座標系におけるｄ軸成分のゲインを０としたが、差電圧ベクトルのｄ軸成分の絶対値がｑ軸成分の絶対値よりも著しく大きい場合、すなわち図１２においてＶｑ軸となす角が小さい場合には、差電圧指令ベクトルが大きくなり、Ｖｑ軸と重なった場合には、無限大の大きさとなる。
【０１１８】
なお、実際には、回転中には誘起電圧成分が存在するので、電圧飽和領域においてＶｑ軸と重なることはないが、電圧ベクトルの大きさの設定範囲を設計しにくいという問題がある。また、ｄ軸差電流をフィードバックしない場合には、一方の巻線組にてｄ軸電流を多く流すことによる減磁の恐れが生じる。そこで、この発明の実施の形態７では、電圧飽和領域において、差電流の回転２軸座標系におけるｑ軸成分のゲインを０とする場合について説明する。
【０１１９】
また、この実施の形態では、差電流の回転２軸座標系におけるｑ軸成分のゲインを０とする場合について説明するが、制御応答周波数よりも高い周波数の目標値変動に対しては、ゲインを低下することでも同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
図１３は、この発明の実施の形態７に係る交流回転機の制御装置における各巻線組の電圧ベクトルを示す説明図である。図１３において、ベクトル６００ｄは比例積分制御等により得られた和電圧ベクトルを１／２倍した平均電圧ベクトル、ベクトル６０１ｄは比例積分制御等により得られた差電圧ベクトルを１／２倍した電圧ベクトル、ベクトル６０２ｄは第１巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトル、ベクトル６０３ｄは第２巻線組の電圧飽和未考慮の電圧ベクトルをそれぞれ示す。
【０１２１】
このとき、実際には、電圧飽和円６２０により電圧が制限されるので、第１巻線組は、電圧ベクトル６０２ｄを短縮した電圧ベクトル６１２ｄに、第２巻線組は、電圧ベクトル６０３ｄを短縮した電圧ベクトル６１３ｄになる。
【０１２２】
ここで、この実施の形態では、差電圧をｄ軸成分のみで考えるので、ｑ軸差電流の影響が電圧ベクトル６１２ｄ、電圧ベクトル６１３ｄに出てこない。そのため、低い周波数の目標値変動に対しても、両巻線組ともに電圧飽和円６２０を最大限使用することができる。
【０１２３】
したがって、第１巻線組および第２巻線組の諸元差の影響により、一方の巻線組で電圧が飽和した場合であっても、両巻線組で飽和電圧まで使用できるので、出力トルクを向上させることができる。また、比例積分制御で差電圧を得ている場合には、図１２に示したように電圧ベクトルを生成することにより、電圧ベクトル６０１ｄと電圧ベクトル６１１ｄとのＶｄ成分の大小関係を一致させることができるので、積分項を正しく演算することでリセットワインドアップを抑制することができる。
【０１２４】
実施の形態８．
上記実施の形態６および実施の形態７では、電圧飽和領域において、差電流の回転２軸座標系における少なくとも一方の軸成分のゲインを低下または０としたが、電流や角度の検出誤差がある場合には、和電圧の変動として現れる。
【０１２５】
また、電圧飽和時には、諸元差によって発生する電気角速度６次成分のトルクリプルは、差電流のゲインを低下させることで、相殺効果により低減できるものの完全には除去することができず、また、リラクタンストルクがある場合には、電気角速度１２次成分のトルクリプルは、相殺することができず残存する。
【０１２６】
そこで、この発明の実施の形態８では、電圧飽和領域において、和電流の回転２軸座標系における一方の軸成分のゲインを低下させる場合について説明する。
【０１２７】
まず、交流回転機１が発生するトルクは、次式（１４）で表される。なお、式（１４）において、Ｔは発生トルクを示している。
【０１２８】
【数１４】
2015166528.tif 000016
【０１２９】
ここで、第１巻線組と第２巻線組との電流の差は、第１巻線組と第２巻線組との電流の平均値に比べて小さいので、式（１４）は、次式（１５）のように近似することができる。
【０１３０】
【数１５】
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【０１３１】
このように、和電圧演算時に使用するゲインを低下することによって、電流検出誤差や角度検出誤差による和電圧の変動を抑制し、和電流リプルを低減することができる。したがって、電圧飽和領域において、和電流の回転２軸座標系における一方の軸成分のゲインを低下することにより、式（１５）で得られる出力トルクに含まれる振動成分を抑制することができる。
【０１３２】
なお、上述した実施の形態１〜８で示した交流回転機の制御装置を電動パワーステアリング装置に適用することにより、振動に敏感な電動パワーステアリング装置において、トルクリプルを抑制することができる。
【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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【国際調査報告】
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