(57)【要約】【課題】システム全体の損失を最小とするスイッチング周波数での電力変換装置の制御を実現しつつ、電動機の出力トルクの過不足の発生を抑制することのできる電動機駆動システムを得る。【解決手段】最小スイッチング周波数から最大スイッチング周波数までの範囲に含まれる各標本スイッチング周波数と、各標本スイッチング周波数に対応した各補正制御指令と、各標本スイッチング周波数に対応した各損失とが関連付けられたｎ個の関連付けパラメータの中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択し、損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数および補正制御指令を、最適スイッチング周波数および最適補正制御指令として出力するように構成されている。【選択図】図２
2017158280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、
直流電力を出力する直流電源を有する電源部と、
上アームおよび下アームのそれぞれにスイッチング素子を有する複数のハーフブリッジ回路が並列に接続され、各スイッチング素子がＰＷＭ信号に従ってオンおよびオフに切り替え制御されることで、前記直流電源から出力された前記直流電力を交流電力に変換し、変換後の前記交流電力を前記電動機に出力するインバータ部を有する電力変換装置と、
前記電動機を制御するための制御指令を発生させ、前記制御指令を出力する指令発生器と、
前記電力変換装置を制御する制御装置と、
を備えた電動機駆動システムであって、
前記制御装置は、
最小スイッチング周波数から最大スイッチング周波数までのスイッチング周波数範囲内からｎ個（ただし、ｎは２以上の整数）の標本スイッチング周波数を選択して決定し、各標本スイッチング周波数を出力する標本スイッチング周波数決定部と、
各標本スイッチング周波数について、前記制御指令を補正することで、ｎ個の補正制御指令を決定し、各標本スイッチング周波数と、各補正制御指令とが関連付けられたｎ個の第１関連付けパラメータを生成し、各第１関連付けパラメータを出力する補正制御指令決定部と、
各第１関連付けパラメータに含まれる各標本スイッチング周波数について、前記電動機駆動システムで発生するｎ個の損失を演算し、演算した各損失が各第１関連付けパラメータに関連付けられたｎ個の第２関連付けパラメータを生成し、各第２関連付けパラメータを出力する損失演算部と、
各第２関連付けパラメータの中から、前記損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択し、選択した前記損失最小関連付けパラメータに含まれる前記標本スイッチング周波数および前記補正制御指令を、最適スイッチング周波数および最適補正制御指令として出力する損失最小パラメータ決定部と、
前記最適補正制御指令に対応したデューティ指令を生成し、前記デューティ指令を出力するデューティ変換部と、
前記デューティ指令と、前記最適スイッチング周波数とから、前記ＰＷＭ信号を生成し、前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部と、
を有する電動機駆動システム。
【請求項２】
前記電源部は、
前記直流電源と並列に接続される平滑コンデンサと、
前記直流電源と前記平滑コンデンサとの間に設けられ、複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子がコンバータ用ＰＷＭ信号に従ってオンおよびオフに切り替え制御されることで、前記直流電源から出力された前記直流電力を変換し、変換後の前記直流電力を前記インバータ部に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、
をさらに有し、
前記指令発生器は、前記平滑コンデンサの電圧を制御するための平滑コンデンサ用電圧指令をさらに発生させ、前記平滑コンデンサ用電圧指令をさらに出力し、
前記制御装置は、
前記平滑コンデンサの電圧を取得し、前記平滑コンデンサ用電圧指令と、取得した前記平滑コンデンサの電圧とから、コンバータ用デューティ指令を生成し、前記コンバータ用デューティ指令を出力するコンバータ用制御器と、
前記コンバータ用デューティ指令から、前記コンバータ用ＰＷＭ信号を生成し、前記コンバータ用ＰＷＭ信号を出力するコンバータ用ＰＷＭ信号生成部と、
をさらに有し、
損失演算部は、
前記平滑コンデンサの電圧を取得し、取得した前記平滑コンデンサの電圧から、各標本スイッチング周波数について演算した各損失を補正する
請求項１に記載の電動機駆動システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
最小コンバータスイッチング周波数から最大コンバータスイッチング周波数までのコンバータスイッチング周波数範囲内からｎ個の標本コンバータスイッチング周波数を選択して決定し、各標本コンバータスイッチング周波数を出力する標本コンバータスイッチング周波数決定部をさらに有し、
前記損失演算部は、
各第１関連付けパラメータに含まれる各補正制御指令について、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部のコンバータ損失を演算し、各標本スイッチング周波数について演算した各損失に演算した各コンバータ損失をさらに加え、各標本コンバータスイッチング周波数をさらに関連付けたｎ個の前記第２関連付けパラメータを生成し、
前記損失最小パラメータ決定部は、
選択した前記損失最小関連付けパラメータにさらに含まれる前記標本コンバータスイッチング周波数を、最適コンバータスイッチング周波数としてさらに出力し、
前記コンバータ用ＰＷＭ信号生成部は、
前記コンバータ用デューティ指令と、前記最適コンバータスイッチング周波数とから、前記コンバータ用ＰＷＭ信号を生成する
請求項２に記載の電動機駆動システム。
【請求項４】
前記最大コンバータスイッチング周波数は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の各スイッチング素子の温度が許容温度範囲内に収まるスイッチング周波数となるように設定され、
前記最小コンバータスイッチング周波数は、前記平滑コンデンサの温度が許容温度範囲内に収まるスイッチング周波数となるように設定される
請求項３に記載の電動機駆動システム。
【請求項５】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ部の各スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されている
請求項２から４のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
【請求項６】
前記最大スイッチング周波数は、前記インバータ部の各スイッチング素子の温度が許容温度範囲内に収まるスイッチング周波数となるように設定され、
前記最小スイッチング周波数は、前記電動機の温度が許容温度範囲内に収まるスイッチング周波数となるように設定される
請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
【請求項７】
前記最小スイッチング周波数は、
前記電動機の制御不能を防止するスイッチング周波数となるように設定される
請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
【請求項８】
前記制御指令は、トルク指令、電流指令または電圧指令である
請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
【請求項９】
前記インバータ部の各スイッチング素子は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されている
請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機と、電動機に交流電力を出力する電力変換装置とを備えた電動機駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題の一環として省エネルギーに対する社会的関心が高まっている。このような状況の下、電動機の消費電力は、社会で消費される電気エネルギーの半分を占めるといわれている。そのため、電動機本体の高効率化および電動機を駆動する電力変換装置の高効率化が進められている。
【０００３】
省エネルギー化の流れの中で、永久磁石（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）を使用する永久磁石式同期電動機は、小形で高効率な低消費電力の電動機として注目され、電気自動車、ハイブリット自動車、電機鉄道車両、エレベータおよび空調システム等の多くの分野で活用されている。
【０００４】
そこで、電動機の損失を減らすことで、高効率な電動機を実現する設計が進められている。電動機が発生する損失は、主に、鉄損および銅損に分けることができる。ここで、鉄損とは、磁気回路の磁場の変化に伴って発生する損失である。鉄損の低減方法としては、磁束密度の最適化、低損失な鉄心材料の採用、および導電気鉄板の採用などが挙げられる。また、銅損とは、銅巻線の導線にある電気抵抗によって電気エネルギーが熱エネルギーに変わる損失である。銅損の低減方法としては、導体断面積の増加、入力電流の低減および巻線端長さの短縮などが挙げられる。
【０００５】
このような鉄損および銅損等の損失をバランス良く低減させることで、より効果的に電動機の効率を高めることが可能である。
【０００６】
また、電動機をトルク制御するためのトルク指令に対して、高い追従性能を持って、電動機の出力トルクを追従させる必要がある。例えば、駆動用電動機と発電用電動機とを搭載した２モータシステムのハイブリット自動車では、発電用電動機で発生させた電力を、駆動用電動機で使用する。このとき、発電用電動機の出力トルクが不足していた場合、発電電力が低下し、その結果、目的の電力を駆動用電動機に送電することができない。
【０００７】
電力変換装置の損失は、スイッチング素子のオンおよびオフの切り替え時に発生するスイッチング損失と、オン状態のスイッチング素子において電圧降下することによる導通損失とに分けられる。
【０００８】
電力変換装置の低損失化を実現するために、スイッチング素子の材料として炭化ケイ素（ＳｉＣ：Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）が注目されている。ＳｉＣを用いたスイッチング素子は、従来のＳｉを用いたスイッチング素子に比べ、オン状態でのスイッチング素子の抵抗値が低いので、導通損失が低減する。また、ＳｉＣを用いたスイッチング素子では、電子飽和速度が高く、オンおよびオフの切り替えが素早いので、スイッチング損失が低減する。
【０００９】
電力変換装置の駆動方式を工夫することで、電力変換装置の損失を低減することも可能である。例えば、スイッチング周波数が高いほど、すなわち単位時間当たりのスイッチング回数が多いほど、スイッチング損失が増加する。それを踏まえて、スイッチング周波数を低く設定することでスイッチング損失を減少させる方法がある。
【００１０】
一方、スイッチング周波数を低く設定するほど、電動機に流れる電流において、大きな歪が生じる。そのため、電動機内の磁場の変化が大きくなり、電動機の鉄損も増加する。
【００１１】
以上から分かるように、スイッチング周波数を高くすると電力変換装置の損失が増加する一方、スイッチング周波数を低くすると電動機の損失が増加する。したがって、電動機駆動システム全体で発生する損失を最小化するためには、適切なスイッチング周波数で電動機を駆動させる必要がある。
【００１２】
ここで、電動機が発生する損失と、電力変換装置が発生する損失とを加算することで得られる電動機駆動システムでの損失が最小化するような、スイッチング周波数またはパルス数をリアルタイムに演算し、その演算結果を用いて高効率な電動機駆動システムの実現を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１４−７２９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前述したとおり、電動機駆動システムでの主な損失は、電動機が発生する損失と、電力変換装置が発生する損失である。また、これら損失は、電動機の駆動状態を示す電圧、電流および力率と、電動機の巻線温度と、電力変換装置のスイッチング周波数、スイッチング方式およびスイッチング素子温度と、電力変換装置の入力電圧および入力電流などの様々な要因によって変化する。
【００１５】
ここで、特許文献１に記載の従来技術では、上記で例示した要因によって、制御指令を変化させていないにも関わらず、スイッチング周波数の変化に伴い、制御指令への追従性能が悪化し、その結果、目標の出力トルクに対して実際の出力トルクに過不足が生じるという問題がある。
【００１６】
また、特許文献１に記載の従来技術では、制御指令への追従性能が悪化するので、目標の出力トルクに対して実際の出力トルクが乖離し、その結果、電動機駆動システムでの損失を正確に演算することができない。したがって、高効率な電動機駆動システムの実現が困難であるという問題がある。
【００１７】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、システム全体の損失を最小とするスイッチング周波数での電力変換装置の制御を実現しつつ、電動機の出力トルクの過不足の発生を抑制することのできる電動機駆動システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明における電動機駆動システムは、電動機と、直流電力を出力する直流電源を有する電源部と、上アームおよび下アームのそれぞれにスイッチング素子を有する複数のハーフブリッジ回路が並列に接続され、各スイッチング素子がＰＷＭ信号に従ってオンおよびオフに切り替え制御されることで、直流電源から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電動機に出力するインバータ部を有する電力変換装置と、電動機を制御するための制御指令を発生させ、制御指令を出力する指令発生器と、電力変換装置を制御する制御装置と、を備えた電動機駆動システムであって、制御装置は、最小スイッチング周波数から最大スイッチング周波数までのスイッチング周波数範囲内からｎ個（ただし、ｎは２以上の整数）の標本スイッチング周波数を選択して決定し、各標本スイッチング周波数を出力する標本スイッチング周波数決定部と、各標本スイッチング周波数について、制御指令を補正することで、ｎ個の補正制御指令を決定し、各標本スイッチング周波数と、各補正制御指令とが関連付けられたｎ個の第１関連付けパラメータを生成し、各第１関連付けパラメータを出力する補正制御指令決定部と、各第１関連付けパラメータに含まれる各標本スイッチング周波数について、電動機駆動システムで発生するｎ個の損失を演算し、演算した各損失が各第１関連付けパラメータに関連付けられたｎ個の第２関連付けパラメータを生成し、各第２関連付けパラメータを出力する損失演算部と、各第２関連付けパラメータの中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択し、選択した損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数および補正制御指令を、最適スイッチング周波数および最適補正制御指令として出力する損失最小パラメータ決定部と、最適補正制御指令に対応したデューティ指令を生成し、デューティ指令を出力するデューティ変換部と、デューティ指令と、最適スイッチング周波数とから、ＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号生成部と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、システム全体の損失を最小とするスイッチング周波数での電力変換装置の制御を実現しつつ、電動機の出力トルクの過不足の発生を抑制することのできる電動機駆動システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における電動機駆動システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１における関連付けパラメータ生成部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１における電動機を駆動させるときのスイッチング周波数と、電動機の出力トルクとの関係を示す特性図である。
【図５】本発明の実施の形態１における最適パラメータ選定部の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態１における損失演算部によって演算される損失を説明するためのグラフである。
【図７】本発明の実施の形態２における電動機駆動システムを示す構成図である。
【図８】本発明の実施の形態２における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２における最適パラメータ選定部の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における最適パラメータ選定部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による電動機駆動システムを、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施の形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相を有した三相インバータによって駆動する電動機に対して本願発明を適用した場合を例示する。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電動機駆動システムを示す構成図である。図１に示すように、本実施の形態１における電動機駆動システムは、電動機１と、電源部２と、電力変換装置３と、回転角センサ４と、電動機温度センサ５と、スイッチング素子温度センサ６と、指令発生器７と、制御装置８とを備える。
【００２３】
電動機１は、ＰＷＭ方式に従って制御される。電動機１は、例えば、車載用の電動機である。なお、ここでいう車載用の電動機とは、具体的には、車両を駆動するための駆動用電動機、電動ファン、オイルポンプ、ウォーターポンプ、および車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置などに用いられるものである。また、電動機１は、車載用の電動機に限らず、車載用以外の電動機であってもよい。
【００２４】
以下、電動機１がロータおよびステータを有する三相ブラシレスモータであるものとして説明する。ロータは、円板状の部材であり、その表面に永久磁石が貼り付けられ、磁極を有している。ステータは、内部にロータを相対回転可能に収容している。ステータは、径内方向へあらかじめ設定された角度ごとに突出する突出部を有し、この突出部にＵ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３が巻回されている。
【００２５】
電源部２は、電動機１の駆動源であり、直流電力を電力変換装置３に出力する。電源部２の具体的な構成例として、電源部２は、直流電力を出力する直流電源の一例であるバッテリ２１と、平滑コンデンサ２２と、チョークコイル２３とを有する。
【００２６】
平滑コンデンサ２２およびチョークコイル２３は、バッテリ２１と後述するインバータ部３１との間に配置され、パワーフィルタを構成している。このように構成することで、バッテリ２１を共有する他の装置からインバータ部３１側へ伝わるノイズを低減するとともに、インバータ部３１側からバッテリ２１を共有する他の装置へ伝わるノイズを低減することができる。平滑コンデンサ２２は、電荷を蓄えることで、各スイッチング素子３１１〜３１６への電力供給を補助し、さらに、サージ電流などのノイズ成分を抑制する。また、バッテリ２１の電圧Ｖｂａｔと、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎは、制御装置８によって取得される。
【００２７】
電力変換装置３は、電源部２から供給された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電動機１に出力する。電力変換装置３の具体的な構成例として、電力変換装置３は、インバータ部３１、電流検出器３２、増幅回路３３および駆動回路３４を有する。
【００２８】
インバータ部３１は、上アームおよび下アームのそれぞれにスイッチング素子を有する複数のハーフブリッジ回路が並列に接続され、各スイッチング素子がＰＷＭ信号に従ってオンおよびオフに切り替え制御されることで、電源部２から出力された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電動機１に出力する。
【００２９】
図１では、インバータ部３１は、３つのハーフブリッジ回路によって構成される場合が例示されている。インバータ部３１は、スイッチング素子３１１〜３１６を含む。インバータ部３１は、三相インバータであり、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２、およびＷ相コイル１３のそれぞれへの通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子３１１〜３１６がブリッジ接続されている。スイッチング素子３１１〜３１６としては、電界効果トランジスタの一種であるＭＯＳＦＥＴを用いればよく、ＭＯＳＦＥＴとは異なるその他のトランジスタまたはＩＧＢＴ等を用いてもよい。なお、以下では、スイッチング素子３１１〜３１６をＳＷ３１１〜３１６と表記する。
【００３０】
３つのＳＷ３１１〜３１３のドレインは、バッテリ２１の正極側に接続されている。ＳＷ３１１〜３１３のソースは、それぞれＳＷ３１４〜３１６のドレインに接続されている。ＳＷ３１４〜３１６のソースは、バッテリ２１の負極側に接続されている。
【００３１】
一対のＳＷ３１１およびＳＷ３１４を接続する接続点は、Ｕ相コイル１１の一端に接続されている。また、一対のＳＷ３１２およびＳＷ３１５を接続する接続点は、Ｖ相コイル１２の一端に接続されている。さらに、一対のＳＷ３１３およびＳＷ３１６を接続する接続点は、Ｗ相コイル１３の一端に接続されている。
【００３２】
なお、以下では、高電位側に配置されるスイッチング素子であるＳＷ３１１〜３１３を「上ＳＷ」と表記し、低電位側に配置されているスイッチング素子であるＳＷ３１４〜３１６を「下ＳＷ」と表記する。また、本実施の形態１では、説明を分かりやすくするために、低電位側の電位を０Ｖとする。
【００３３】
電流検出器３２は、Ｕ相電流検出部３２１、Ｖ相電流検出部３２２およびＷ相電流検出部３２３を有する。Ｕ相電流検出部３２１、Ｖ相電流検出部３２２およびＷ相電流検出部３２３は、例えば、シャント抵抗を用いて構成される。なお、以下では、Ｕ相電流検出部３２１、Ｖ相電流検出部３２２およびＷ相電流検出部３２３を、電流検出部３２１〜３２３と適宜表記する。
【００３４】
Ｕ相電流検出部３２１は、Ｕ相コイル１１に流れる電流として、Ｕ相電流Ｉｕを検出する。Ｖ相電流検出部３２２は、Ｖ相コイル１２に流れる電流として、Ｖ相電流Ｉｖを検出する。Ｗ相電流検出部３２３はＷ相コイル１３に流れる電流として、Ｗ相電流Ｉｗを検出する。また、電流検出部３２１〜３２３によって検出された検出値は、増幅回路３３を経由して、制御装置８へ入力される。この増幅回路３３は、電流検出部３２１〜３２３によって検出された検出値を、制御装置８内で処理可能な適正値として取り込めるようにするためのものである。
【００３５】
駆動回路３４は、制御装置８から入力されるＰＷＭ信号に基づいて、ＳＷ３１４〜３１６それぞれのオンおよびオフを切り替える機能を有している。
【００３６】
回転角センサ４は、電動機１に取り付けられており、電動機１のロータ位置を表す位置情報、具体的にはロータの回転角θｍを検出する。回転角センサ４は、例えば、レゾルバを用いて構成される。回転角センサ４は、検出した回転角θｍを、電動機１の永久磁石の極対数を基に電気角θｅに換算するように構成されている。回転角θｍおよび電気角θｅは、制御装置８によって取得される。
【００３７】
電動機温度センサ５は、電動機１の温度ＭＴｅｍｐを検出する。電動機温度センサ５は、例えば、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３に取り付けられたサーミスタ等の温度検出器によって構成される。電動機１の温度ＭＴｅｍｐは、制御装置８によって取得される。
【００３８】
スイッチング素子温度センサ６は、ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の各温度Ｔｊを検出する。スイッチング素子温度センサ６は、例えば、ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６のそれぞれに取り付けられた温度検出回路によって構成される。ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の各温度Ｔｊは、制御装置８によって取得される。
【００３９】
指令発生器７は、電動機１を制御するための制御指令を発生させ、その制御指令を制御装置８に出力する機器である。具体的には、例えば、電動機１が電気自動車等の車両の駆動源として用いられている場合、指令発生器７は、車両の運転手によって操作されるアクセルペダルの踏込み角度に対応した制御指令を換算する。指令発生器７によって発生した制御指令は、通信によって制御装置８へ周期的に送信される。
【００４０】
なお、電動機１を制御するための制御指令としては、例えば、トルク指令、電流指令および電圧指令等が挙げられる。本実施の形態１では、制御指令としてトルク指令Ｔｒｑ＊を採用する場合を例示する。
【００４１】
制御装置８は、電動機駆動システム全体の制御を実施するものであって、例えば、メモリに記憶されたプログラムを実行するように構成されたマイコン等によって実現される。
【００４２】
次に、制御装置８の構成について、図２を参照しながらさらに説明する。図２は、本発明の実施の形態１における制御装置８の構成を示すブロック図である。
【００４３】
図２に示すように、制御装置８は、回転数演算部８１と、関連付けパラメータ生成部８２と、最適パラメータ選定部８３と、トルク／電流指令変換部８４と、三相二相変換部８５と、電圧指令生成部８６と、二相三相変換部８７と、デューティ変換部８８と、ＰＷＭ信号生成部８９とを有する。
【００４４】
回転数演算部８１は、回転角センサ４から取得した回転角θｍを積分して電動機１の回転数Ｎに換算する。回転数演算部８１は、その回転数Ｎを、関連付けパラメータ生成部８２、最適パラメータ選定部８３およびトルク／電流指令変換部８４に出力する。
【００４５】
関連付けパラメータ生成部８２は、標本スイッチング周波数と補正制御指令とが関連付けられた複数個の関連付けパラメータを生成する。関連付けパラメータ生成部８２は、生成した複数個の関連付けパラメータを最適パラメータ選定部８３に出力する。ここで、補正制御指令は、スイッチング周波数の変化に伴い生じる電動機１の出力トルクの過不足を補正するためのものである。なお、関連付けパラメータ生成部８２のより詳細な説明については、後述する。
【００４６】
最適パラメータ選定部８３は、最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊと、最適補正制御指令とを選定する。ここで、最適スイッチング周波数は、電動機駆動システム全体で発生する損失が最小となるようなスイッチング周波数である。なお、最適パラメータ選定部８３のより詳細な説明については、後述する。
【００４７】
トルク／電流指令変換部８４は、回転数演算部８１から取得した電動機１の回転数Ｎと、最適パラメータ選定部８３から取得した最適補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊とから、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算する。具体的には、例えば、トルク／電流指令変換部８４は、電動機１の回転数Ｎと最適補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊を軸としたトルク／電流指令変換テーブルを用いることで、これらの値をｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊に換算するように構成される。なお、トルク／電流指令変換部８４は、トルク／電流指令変換テーブルを用いずに、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊を演算するように構成されてもよい。
【００４８】
三相二相変換部８５は、電流検出部３２１〜３２３から取得したＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗ、すなわち、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、回転角センサ４から取得した電気角θｅとから、ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑを算出する。
【００４９】
電圧指令生成部８６は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊およびｑ軸電流指令Ｉｑ＊と、ｄ軸電流検出値Ｉｄおよびｑ軸電流検出値Ｉｑとから、電流フィードバック演算を行うことで、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を算出する。具体的には、例えば、電圧指令生成部８６は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流検出値Ｉｄとの偏差である電流偏差ΔＩｄと、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流検出値Ｉｑとの偏差である電流偏差ΔＩｑとがそれぞれ０に収束するようにｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を算出するよう構成される。
【００５０】
二相三相変換部８７は、電圧指令生成部８６から取得したｄ軸電圧指令Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、回転角センサ４から取得した電気角θｅとから、三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を算出する。なお、三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、インバータ部３１に入力される直流電源電圧、すなわち、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎ以下となるように設定されることが好ましい。
【００５１】
デューティ変換部８８は、二相三相変換部８７から取得した三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎとから、各相のデューティ指令Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗを生成する。
【００５２】
このように、デューティ変換部８８は、最適補正制御指令に対応したデューティ指令を生成し、そのデューティ指令を出力する。
【００５３】
ＰＷＭ信号生成部８９は、デューティ変換部８８から取得した各相のデューティ指令Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗと、最適パラメータ選定部８３から取得した最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊとから、ＳＷ３１１〜３１６のそれぞれをオンおよびオフに切り替え制御するためのＰＷＭ信号を生成する。具体的には、例えば、ＰＷＭ信号生成部８９は、各相のデューティ指令Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄｗと、最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊに対応した搬送波を比較することで、ＰＷＭ信号を生成するように構成される。ＰＷＭ信号生成部８９は、例えば、上昇速度と下降速度とが互いに等しい２等辺三角形形状の三角波をキャリアとする三角波比較方式、および鋸波比較方式などを採用してＰＷＭ信号を生成するように構成される。
【００５４】
なお、図２では、ＰＷＭ信号生成部８９によって生成されたＰＷＭ信号として、Ｕ相の上ＳＷ用信号をＵＨ＿ＳＷ、Ｕ相の下ＳＷ用信号をＵＬ＿ＳＷ、Ｖ相の上ＳＷ用信号をＶＨ＿ＳＷ、Ｖ相の下ＳＷ用信号をＶＬ＿ＳＷ、Ｗ相の上ＳＷ用信号をＷＨ＿ＳＷ、Ｗ相の下ＳＷ用信号をＷＬ＿ＳＷとそれぞれ表記している。
【００５５】
このように、ＰＷＭ信号生成部８９は、デューティ変換部８８から取得したデューティ指令と、最適パラメータ選定部８３から取得した最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊとから、ＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号を出力する。
【００５６】
次に、本発明の特徴部分である関連付けパラメータ生成部８２の詳細について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１における関連付けパラメータ生成部８２の構成を示すブロック図である。
【００５７】
図３に示すように、関連付けパラメータ生成部８２は、標本スイッチング周波数決定部８２１および補正制御指令決定部８２２を有する。
【００５８】
標本スイッチング周波数決定部８２１は、入力された最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎから入力された最大スイッチング周波数ｆｃ＿ｍａｘまでのスイッチング周波数範囲内から、ｎ個（ｎは２以上の整数）の標本スイッチング周波数ｆｃ＿１，・・・，ｆｃ＿ｎ（以下、ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎと表記する）を選択して決定する。標本スイッチング周波数決定部８２１は、決定した各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎを補正制御指令決定部８２２に出力する。
【００５９】
なお、ｎ個の標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎを、上記のスイッチング周波数範囲内から選択して決定する方法としては、どのような方法を採用してもよい。例えば、標本スイッチング周波数決定部８２１は、初期値であるｆｃ＿１を最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎとし、最終値であるｆｃ＿ｎを最大スイッチング周波数ｆｃ＿ｍａｘとし、標本スイッチング周波数の現在値を順次フィードバックし、そのフィードバック値に一定値を常に加算することで、ｎ個の標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎを決定するように構成される。
【００６０】
ここで、ｎ個の標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎにおいて、標本数が多いほど、すなわちｎの数が大きいほど、補正制御指令決定部８２２による補正制御指令の決定処理に要する時間、および最適パラメータ選定部８３による損失演算処理に要する時間が増加する。しかしながら、標本数が多いほど、粒度がより細かくなり、電動機駆動システムの効果的な高効率駆動を望むことができる。
【００６１】
補正制御指令決定部８２２は、標本スイッチング周波数決定部８２１から取得した各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて、指令発生器７から取得した制御指令を補正することで、ｎ個の補正制御指令を決定する。補正制御指令決定部８２２は、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎと、各補正制御指令とを関連付けることで、ｎ個の関連付けパラメータを生成し、各関連付けパラメータを出力する。
【００６２】
なお、前述したとおり、制御指令としてトルク指令Ｔｒｑ＊が採用された場合、補正制御指令決定部８２２は、以下のようにｎ個の関連付けパラメータを生成する。
【００６３】
すなわち、補正制御指令決定部８２２は、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて、指令発生器７から取得したトルク指令Ｔｒｑ＊を補正することで、ｎ個の補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，・・・，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ（以下、Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１〜Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎと表記する）を決定する。
【００６４】
補正制御指令決定部８２２は、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎと、各補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１〜Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎとを関連付けることで、ｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１），・・・，（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）（以下、（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）と表記する）を生成する。補正制御指令決定部８２２は、各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）を最適パラメータ選定部８３に出力する。
【００６５】
ここで、より具体的には、補正制御指令決定部８２２は、例えば、以下のように構成される。すなわち、スイッチング周波数に応じて電動機１の出力トルクの過不足が変化することと、その過不足が電動機１の回転数Ｎに応じて変化することを考慮して、回転数Ｎおよびスイッチング周波数と、補正係数との関係をあらかじめテーブル化または定式化しておく。また、補正制御指令決定部８２２は、そのテーブルまたはその式を用いて、取得した回転数Ｎおよびスイッチング周波数に対応した補正係数を各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算する。さらに、補正制御指令決定部８２２は、演算した各補正係数を用いて、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについてトルク指令Ｔｒｑ＊を補正する。
【００６６】
ここで、スイッチング周波数に応じて電動機１の出力トルクの過不足が変化することと、その過不足が電動機１の回転数に応じて変化することとについて、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態１における電動機１を駆動させるときのスイッチング周波数と、電動機１の出力トルクとの関係を示す特性図である。
【００６７】
図４では、横軸がスイッチング周波数を示し、縦軸が電動機１の出力トルクを示し、スイッチング周波数／出力トルク特性が図示されている。また、動作点Ａおよび動作点Ｂは、電動機１の回転数のみを変化させた動作条件である。さらに、スイッチング周波数ｆ専用のトルク／電流指令変換テーブルを用いて、スイッチング周波数を切替えて電動機１を駆動させた場合の出力トルクの変化が、動作点Ａおよび動作点Ｂのそれぞれについて図示されている。
【００６８】
図４に示すように、スイッチング周波数ｆで電動機１を駆動させた場合、動作点Ａおよび動作点Ｂのそれぞれにおいて、トルク指令と出力トルクが等しくなっている。一方、スイッチング周波数ｆに対してスイッチング周波数を変動させることで、電動機１の出力トルクが変化している。
【００６９】
具体的には、スイッチング周波数が低くなるほど、トルク指令と比べて出力トルクが小さくなっている。つまり、スイッチング周波数が低くなるほど、出力トルクが不足している。また、スイッチング周波数ｆより高いスイッチング周波数で電動機１を駆動させた場合、動作点Ａにおいて、出力トルクが過剰であり、動作点Ｂにおいて、出力トルクが不足している。なお、電動機駆動システムが発生する損失による影響で、図４に示すような出力トルクの変動が生じると考えられる。
【００７０】
このように、スイッチング周波数および電動機１の回転数に応じて電動機１の出力トルクの過不足が変化している。そこで、本実施の形態１では、スイッチング周波数および電動機１の回転数を考慮して、トルク指令Ｔｒｑ＊を補正するように構成されている。なお、電動機１の回転数を考慮せずに、スイッチング周波数のみを考慮して、トルク指令Ｔｒｑ＊を補正するように構成されていてもよい。
【００７１】
次に、本発明の特徴部分である最適パラメータ選定部８３の詳細について、図５を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施の形態１における最適パラメータ選定部８３の構成を示すブロック図である。
【００７２】
図５に示すように、最適パラメータ選定部８３は、損失演算部８３１および損失最小パラメータ決定部８３２を有する。
【００７３】
損失演算部８３１は、回転数演算部８１から取得した電動機１の回転数Ｎと、スイッチング素子温度センサ６から取得したＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の各温度Ｔｊと、電動機１の温度ＭＴｅｍｐから、補正制御指令決定部８２２から取得した各関連付けパラメータに含まれる各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて、ｎ個の電動機駆動システムで発生するｎ個の損失Ｐｌｏｓｓ＿１，・・・Ｐｌｏｓｓ＿ｎ（以下、Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎと表記する）を演算する。
【００７４】
損失演算部８３１は、演算した各損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎを、補正制御指令決定部８２２から取得した各関連付けパラメータに関連付けることで、ｎ個の関連付けパラメータを生成し、各関連付けパラメータを出力する。
【００７５】
なお、前述したとおり、制御指令としてトルク指令Ｔｒｑ＊が採用された場合、損失演算部８３１は、以下のようにｎ個の関連付けパラメータを生成する。
【００７６】
すなわち、損失演算部８３１は、関連付けパラメータ生成部８２から取得した各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）に含まれる各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて、ｎ個の損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎを演算する。なお、電動機駆動システムで発生する損失としては、例えば、電動機１の電動機損失、インバータ部３１のインバータ損失および配線等による損失などが挙げられる。
【００７７】
損失演算部８３１は、各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）に対して、演算した各損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎをさらに関連付けることで、ｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ）を生成する。損失演算部８３１は、各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ）を損失最小パラメータ決定部８３２に出力する。
【００７８】
ここで、損失演算部８３１によって演算される損失について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態１における損失演算部８３１によって演算される損失を説明するためのグラフである。
【００７９】
図６では、横軸がスイッチング周波数を示し、縦軸が損失を示し、電動機損失、インバータ損失および配線による損失のそれぞれの変化特性が図示されている。また、電動機損失、インバータ損失および配線等による損失の和に相当する全損失も併せて図示されており、さらに、全損失が最小となるスイッチング周波数も損失最小スイッチング周波数として併せて図示されている。
【００８０】
電動機損失は、図６に示すように、スイッチング周波数が高くなるのに従って、減少する傾向にある。これは、インバータ部３１が出力する電流の歪みが小さくなり、鉄損が減少するためである。一方、電動機１の温度ＭＴｅｍｐが高くなることで、巻線の温度特性によって電気抵抗が上昇し、銅損が増加する。
【００８１】
そこで、このような特性を踏まえ、温度ＭＴｅｍｐおよびスイッチング周波数と、電動機損失との関係をあらかじめ定式化しておく。また、損失演算部８３１は、その式を用いて、取得した温度ＭＴｅｍｐおよびスイッチング周波数に対応した電動機損失を、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算する。このように構成することで、損失演算部８３１による電動機損失の演算が可能となる。
【００８２】
なお、損失演算部８３１は、電動機１の温度を考慮せずに、スイッチング周波数のみ考慮して、電動機損失を演算するように構成されていてもよい。
【００８３】
インバータ損失は、図６に示すように、スイッチング周波数が高くなるのに従って、増加する傾向にある。これは、インバータ部３１でのスイッチング損失が増加した影響によるものである。一方、ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の各温度Ｔｊが高くなることで、スイッチがＯＮ状態時の電気抵抗が減少し、導通損失が減少する。
【００８４】
そこで、このような特性を踏まえ、各温度Ｔｊおよびスイッチング周波数と、インバータ損失との関係をあらかじめ定式化しておく。また、損失演算部８３１は、その式を用いて、取得した各温度Ｔｊおよびスイッチング周波数に対応したインバータ損失を、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算する。このように構成することで、損失演算部８３１によるインバータ損失の演算が可能となる。
【００８５】
なお、損失演算部８３１は、ＳＷ３１１〜３１６の各温度を考慮せずに、スイッチング周波数のみを考慮して、インバータ損失を演算するように構成されていてもよい。
【００８６】
配線等による損失は、図６が示すように、スイッチング周波数が高くなるのに従って、増加する傾向にある。これは、表皮効果により、配線の電気抵抗が上昇するなどの要因によるものであることが考えられる。
【００８７】
そこで、このような特性を踏まえ、スイッチング周波数と、配線等による損失との関係を、あらかじめ定式化またはテーブル化しておく。また、損失演算部８３１は、その式またはそのテーブルを用いて、スイッチング周波数に対応した配線等による損失を、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算する。このように構成することで、損失演算部８３１による配線等による損失の演算が可能となる。
【００８８】
損失演算部８３１は、上記のように演算した電動機損失、インバータ損失および配線等による損失の和を、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算することで、ｎ個の損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎを演算する。
【００８９】
損失最小パラメータ決定部８３２は、損失演算部８３１から取得した各関連付けパラメータの中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択し、選択した損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数および補正制御指令を、最適スイッチング周波数および最適補正制御指令として出力する。
【００９０】
なお、前述したとおり、制御指令としてトルク指令Ｔｒｑ＊が採用された場合、損失最小パラメータ決定部８３２は、以下のように最適スイッチング周波数および最適補正制御指令を決定する。
【００９１】
すなわち、損失最小パラメータ決定部８３２は、ｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ）の中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択する。損失最小パラメータ決定部８３２は、選択した損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数および補正トルク指令を、最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊおよび最適補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊として出力する。
【００９２】
このように選定された最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊおよび最適補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊を用いて、電力変換装置３が制御されるので、システム全体の損失を最小とするスイッチング周波数で電力変換装置３の制御を実現しつつ、さらに、トルク指令に対する出力トルクの乖離を抑制することができる。
【００９３】
以上、本実施の形態１によれば、各標本スイッチング周波数と、各標本スイッチング周波数に対応した各補正制御指令と、各標本スイッチング周波数に対応した各損失とが関連付けられたｎ個の関連付けパラメータの中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択し、損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数および補正制御指令を、最適スイッチング周波数および最適補正制御指令として出力するように構成されている。
【００９４】
これにより、コストを増加させることなく従来の構成で、電動機駆動システムで発生する損失を最小とするスイッチング周波数での電力変換装置の制御を実現しつつ、電動機の出力トルクの過不足の発生を抑制することができる。また、スイッチング周波数の変化に依存せず、過不足のないトルクを出力することができ、さらに、電動機駆動システムで発生する損失を、補正制御指令を用いて演算しているので、精度の高い高効率運転が可能な電動機駆動システムを実現することができる。
【００９５】
なお、インバータ部の各スイッチング素子は、どのような半導体素子を用いて構成してもよいが、例えば、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成することができる。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、ＳｉＣ、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンド等が挙げられる。
【００９６】
ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成された各スイッチング素子を備えたインバータ部は、従来のＳｉ半導体を用いて構成された各スイッチング素子を備えたインバータ部と比較して、高耐電圧、低損失であり、高周波駆動が可能であるという特徴がある。したがって、インバータ部の各半導体スイッチング素子を、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成することで、インバータ損失が減少し、その結果、より高効率運転可能な電動機駆動システムを実現することができる。
【００９７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、先の実施の形態１に構成に対して、電源部２および制御装置８の構成を変更した電動機駆動システムについて説明する。なお、本実施の形態２では、先の実施の形態１と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【００９８】
ここで、本実施の形態２では、電源部２からインバータ部３１への入力が可変電圧となるように構成され、このように構成した場合であっても、本実施の形態２における電動機駆動システムが高効率かつ電動機１のトルクが過不足なく出力可能である。
【００９９】
図７は、本発明の実施の形態２における電動機駆動システムを示す構成図である。図８は、本発明の実施の形態２における制御装置８の構成を示すブロック図である。図７および図８に示すように、本実施の形態２における電動機駆動システムは、先の実施の形態１の構成に対して、電源部２および制御装置８の構成が異なる。
【０１００】
図７に示すように、電源部２は、バッテリ２１と、バッテリ２１と並列に接続される平滑コンデンサ２２と、チョークコイル２３とに加えて、バッテリ２１とインバータ部３１との間に設けられているＤＣ／ＤＣコンバータ部２４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４を駆動するためのコンバータ用駆動回路２５とをさらに有する。
【０１０１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４は、バッテリ２１の電圧を昇圧変換し、昇圧変換後の電圧をインバータ部３１に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４は、複数のスイッチング素子を有し、各スイッチング素子がコンバータ用ＰＷＭ信号に従ってオンおよびオフに切り替え制御されることで、バッテリ２１から出力された直流電力を変換し、変換後の直流電力をインバータ部３１に出力する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４は、スイッチング素子２４１およびスイッチング素子２４２を含む。なお、以下では、スイッチング素子２４１，２４２をＳＷ２４１，２４２と表記する。
【０１０２】
ＳＷ２４１は、チョークコイル２３と平滑コンデンサ２２の間に配置されるとともに、平滑コンデンサ２２と並列に接続されている。ＳＷ２４１のドレインは、バッテリ２１と接続されたチョークコイル２３の端部に接続され、ＳＷ２４１のソースは、バッテリ２１の負極側に接続されている。
【０１０３】
ＳＷ２４２は、ＳＷ２４１と平滑コンデンサ２２の間に配置されている。ＳＷ２４２のドレインは、平滑コンデンサ２２正極側に接続され、ＳＷ２４２のソースは、ＳＷ２４１のドレインに接続されている。
【０１０４】
指令発生器７は、電動機１を制御するための制御指令に加えて、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎを制御するための平滑コンデンサ用電圧指令Ｖｃｏｎ＊をさらに発生させ、その平滑コンデンサ用電圧指令Ｖｃｏｎ＊をさらに出力する。
【０１０５】
コンバータ用駆動回路２５は、制御装置８から与えられる制御信号を増幅し、増幅後の信号をＳＷ２４１およびＳＷ２４２のゲートに出力する回路である。
【０１０６】
図８に示すように、制御装置８は、回転数演算部８１、関連付けパラメータ生成部８２、最適パラメータ選定部８３、トルク／電流指令変換部８４、三相二相変換部８５、電圧指令生成部８６、二相三相変換部８７、デューティ変換部８８およびＰＷＭ信号生成部８９に加えて、コンバータ用制御器９０およびコンバータ用ＰＷＭ信号生成部９１をさらに有する。
【０１０７】
コンバータ用制御器９０は、指令発生器７から取得した平滑コンデンサ用電圧指令Ｖｃｏｎ＊と、取得した平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎとの偏差が０に収束するようにＳＷ２４１およびＳＷ２４２のコンバータ用デューティ指令Ｄｖｃを算出する。
【０１０８】
このように、コンバータ用制御器９０は、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎを取得し、平滑コンデンサ用電圧指令Ｖｃｏｎ＊と、取得した平滑コンデンサの電圧Ｖｃｏｎとから、コンバータ用デューティ指令Ｄｖｃを生成し、そのコンバータ用デューティ指令Ｄｖｃを出力する。
【０１０９】
コンバータ用ＰＷＭ信号生成部９１は、コンバータ用制御器９０から取得したコンバータ用デューティ指令Ｄｖｃと、一定のコンバータ用スイッチング周波数とから、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２のそれぞれをオンおよびオフに切り替え制御するためのコンバータ用ＰＷＭ信号を制御信号として生成する。
【０１１０】
このように、コンバータ用ＰＷＭ信号生成部９１は、コンバータ用デューティ指令Ｄｖｃから、コンバータ用ＰＷＭ信号を生成し、そのコンバータ用ＰＷＭ信号を出力する。
【０１１１】
なお、図８では、コンバータ用ＰＷＭ信号生成部９１によって生成されたコンバータ用ＰＷＭ信号として、ＳＷ２４１用信号をＶＣ１＿ＳＷ、ＳＷ２４２用信号をＶＣ２＿ＳＷとそれぞれ表記している。
【０１１２】
次に、本実施の形態２における最適パラメータ選定部８３の詳細について、図９を参照しながら説明する。図９は、本発明の実施の形態２における最適パラメータ選定部８３の構成を示すブロック図である。
【０１１３】
図９に示すように、最適パラメータ選定部８３は、損失演算部８３１および損失最小パラメータ決定部８３２を有する。
【０１１４】
損失演算部８３１は、電動機１の回転数Ｎ、ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の各温度Ｔｊ、電動機１の温度ＭＴｅｍｐおよび各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）に加えて、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎをさらに取得する。
【０１１５】
ここで、インバータ部３１へ入力される可変電圧は、電動機損失およびインバータ損失に影響を与える。インバータ部３１へ入力される平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎのみが高くなった場合、電動機１に流れるリプル電流が大きくなり、その結果、電動機損失に含まれる鉄損が増加する。また、このような場合、ＳＷ３１１〜３１６のそれぞれのオンおよびオフの切り替え時にそれらに印加される電圧が高くなるので、スイッチング損失が増加し、その結果、インバータ損失が増加する。
【０１１６】
そこで、このような特性を踏まえ、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎと、電動機損失用の補正係数との関係をあらかじめテーブル化または定式化しておく。また、損失演算部８３１は、そのテーブルまたはその式を用いて、取得した電圧Ｖｃｏｎに対応した補正係数を演算する。さらに、損失演算部８３１は、演算した補正係数を用いて、先の実施の形態１で示した方法で演算した電動機損失を補正する。
【０１１７】
同様に、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎと、インバータ損失用の補正係数との関係をあらかじめテーブル化または定式化しておく。また、損失演算部８３１は、そのテーブルまたはその式を用いて、取得した電圧Ｖｃｏｎに対応した補正係数を演算する。さらに、損失演算部８３１は、演算した補正係数を用いて、先の実施の形態１で示した方法で演算したインバータ損失を補正する。
【０１１８】
このように、損失演算部８３１は、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎを取得し、取得した平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎから、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算した各損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎを補正する。
【０１１９】
換言すると、損失演算部８３１は、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎを考慮して電動機損失およびインバータ損失を補正するように構成されているので、その電圧Ｖｃｏｎを考慮したｎ個の損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎを演算することができる。
【０１２０】
また、損失演算部８３１は、ｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ）を損失最小パラメータ決定部８３２に出力する。損失最小パラメータ決定部８３２は、先の実施の形態１と同様の方法によって、最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊおよび最適補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊を決定する。
【０１２１】
このように、電源部２からインバータ部３１への入力が可変電圧となる場合であっても、平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎを考慮して損失を演算するように構成しているので、先の実施の形態１と同様に、高効率かつ電動機１のトルクが過不足なく出力可能な電動機駆動システムを実現することができる。
【０１２２】
以上、本実施の形態２によれば、先の実施の形態１の構成に対して、電源部からインバータ部への入力が可変電圧となる場合であっても、電動機駆動システムで発生する損失を最小とするスイッチング周波数での電力変換装置の制御を実現しつつ、電動機の出力トルクの過不足の発生を抑制することができる。また、スイッチング周波数の変化に依存せず、過不足のないトルクを出力することができ、さらに、電動機駆動システムで発生する損失を、補正制御指令を用いて演算しているので、精度の高い高効率運転が可能な電動機駆動システムを実現することができる。
【０１２３】
なお、インバータ部の各スイッチング素子と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の各スイッチング素子についても、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成することで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部から生じる損失、すなわちコンバータ損失も併せて減少し、その結果、より高効率運転可能な電動機駆動システムを実現することができる。
【０１２４】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、先の実施の形態２の構成に対して、制御装置８の構成を変更した電動機駆動システムについて説明する。なお、本実施の形態３では、先の実施の形態１、２と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１、２と異なる点を中心に説明する。
【０１２５】
図１０は、本発明の実施の形態３における制御装置８の構成を示すブロック図である。図１１は、本発明の実施の形態３における最適パラメータ選定部８３の構成を示すブロック図である。
【０１２６】
図１０に示すように、コンバータ用ＰＷＭ信号生成部９１は、コンバータ用制御器９０から取得したコンバータ用デューティ指令Ｄｖｃと、最適パラメータ選定部８３から取得した後述する最適コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖとから、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２のそれぞれをオンおよびオフに切り替え制御するためのコンバータ用ＰＷＭ信号を制御信号として生成する。
【０１２７】
図１１に示すように、最適パラメータ選定部８３は、損失演算部８３１および損失最小パラメータ決定部８３２に加えて、標本コンバータスイッチング周波数決定部８３３をさらに有する。
【０１２８】
また、本実施の形態３では、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２の各温度Ｔｊ＿ＶＣと、平滑コンデンサ２２の温度Ｔｃｏｎは、制御装置８によって取得されるように構成される。
【０１２９】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４のコンバータ損失としては、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２のスイッチング損失と、導通損失に加えて、さらに、平滑コンデンサ２２で発生するコンデンサ損失がある。
【０１３０】
ＳＷ２４１およびＳＷ２４２のスイッチング損失は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４のスイッチング周波数と出力電圧である平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎに比例する。また、導通損失は、電動機１の出力電力と平滑コンデンサ２２の電圧Ｖｃｏｎに比例し、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２の各温度Ｔｊ＿ＶＣに反比例する。
【０１３１】
また、平滑コンデンサ２２に流れる電流リプルが大きいほど、平滑コンデンサ２２の内部抵抗等に流れる電流が大きくなり、その結果、コンデンサ損失が増加する。そのため、コンデンサ損失は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４のスイッチング周波数に反比例する。例えば、平滑コンデンサ２２として電界コンデンサを用いた場合、温度特性により、コンデンサ温度が上昇するほどコンデンサの抵抗成分が減少し、コンデンサ損失が低下する。また、コンデンサ損失は、バッテリ２１の電圧Ｖｂａｔまたは電動機１の出力電力に応じて変化する。
【０１３２】
そこで、以上の点を考慮し、図１１に示すように、バッテリ２１の電圧Ｖｂａｔと、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２の各温度Ｔｊ＿ＶＣと、平滑コンデンサ２２の温度Ｔｃｏｎと、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４の最大コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍａｘおよび最小コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍｉｎが、最適パラメータ選定部８３に入力されるように構成される。
【０１３３】
標本コンバータスイッチング周波数決定部８３３は、入力された最小コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍｉｎから入力された最大コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍａｘまでのコンバータスイッチング周波数範囲内から、ｎ個の標本コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿１，・・・，ｆｃ＿ｖ＿ｎ（以下、ｆｃ＿ｖ＿１〜ｆｃ＿ｖ＿ｎと表記する）を選択して決定する。標本コンバータスイッチング周波数決定部８３３は、決定した各標本コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿１〜ｆｃ＿ｖ＿ｎを損失演算部８３１に出力する。
【０１３４】
なお、標本コンバータスイッチング周波数とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４用の標本スイッチング周波数を意味する。また、標本コンバータスイッチング周波数決定部８３３は、標本スイッチング周波数決定部８２１と同様の方法で、ｎ個の標本コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿１〜ｆｃ＿ｖ＿ｎを決定する。
【０１３５】
損失演算部８３１は、電動機損失、インバータ損失および配線等による損失に加えて、コンバータ損失をさらに演算する。損失演算部８３１は、電動機損失と、インバータ損失と、配線等による損失と、コンバータ損失との和を、損失として演算する。損失演算部８３１は、コンバータ損失を以下のように演算する。
【０１３６】
損失演算部８３１は、回転数演算部８１から取得した電動機１の回転数Ｎに対して、各補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１〜Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎを乗算することで、各補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１〜Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎについて、ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４の出力電力を算出する。
【０１３７】
また、バッテリ２１の電圧Ｖｂａｔ、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２の各温度Ｔｊ＿ＶＣおよび平滑コンデンサ２２の温度Ｔｃｏｎと、コンバータ損失演算用の係数との関係をあらかじめテーブル化または定式化しておく。また、損失演算部８３１は、そのテーブルまたはその式を用いて、取得した電圧Ｖｂａｔ、各温度Ｔｊ＿ＶＣおよび温度Ｔｃｏｎに対応した係数を演算する。
【０１３８】
損失演算部８３１は、各補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１〜Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎについて演算したＤＣ／ＤＣコンバータ部２４の出力電力と、演算した係数とを乗算することで、各補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１〜Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎについて、コンバータ損失を演算する。
【０１３９】
このように、損失演算部８３１は、各関連付けパラメータに含まれる各補正制御指令について、コンバータ損失を演算し、その演算した各コンバータ損失を、各標本スイッチング周波数ｆｃ＿１〜ｆｃ＿ｎについて演算した各損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎにさらに加える。
【０１４０】
損失演算部８３１は、各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ）に対して、演算した各損失Ｐｌｏｓｓ＿１〜Ｐｌｏｓｓ＿ｎと、各標本コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿１〜ｆｃ＿ｖ＿ｎとをさらに関連付けることで、ｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１，ｆｃ＿ｖ＿１），・・・，（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ，ｆｃ＿ｖ＿ｎ）（以下、（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１，ｆｃ＿ｖ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ，ｆｃ＿ｖ＿ｎ）と表記する）を生成する。損失演算部８３１は、各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１，ｆｃ＿ｖ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ，ｆｃ＿ｖ＿ｎ）を損失最小パラメータ決定部８３２に出力する。
【０１４１】
このように、損失演算部８３１は、各関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ）に、各標本コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿１〜ｆｃ＿ｖ＿ｎをさらに関連付けたｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１，ｆｃ＿ｖ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ，ｆｃ＿ｖ＿ｎ）を生成する。
【０１４２】
損失最小パラメータ決定部８３２は、ｎ個の関連付けパラメータ（ｆｃ＿１，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿１，Ｐｌｏｓｓ＿１，ｆｃ＿ｖ＿１）〜（ｆｃ＿ｎ，Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊＿ｎ，Ｐｌｏｓｓ＿ｎ，ｆｃ＿ｖ＿ｎ）の中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択する。損失最小パラメータ決定部８３２は、選択した損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数、補正トルク指令および標本コンバータスイッチング周波数を、最適スイッチング周波数ｆｃ＿ａｄｊ、最適補正トルク指令Ｔｒｑ＿ａｄｊ＊および最適コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖとして出力する。
【０１４３】
このように、損失最小パラメータ決定部８３２は、選択した損失最小関連付けパラメータにさらに含まれる標本コンバータスイッチング周波数を、最適コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖとしてさらに出力する。
【０１４４】
以上、本実施の形態３によれば、各標本スイッチング周波数と、各標本スイッチング周波数に対応した各補正制御指令と、各標本スイッチング周波数に対応した各損失に対して各補正制御指令に対応した各コンバータ損失が加わった各損失と、各標本コンバータスイッチング周波数とが関連付けられたｎ個の関連付けパラメータの中から、損失が最小値となる損失最小関連付けパラメータを選択し、損失最小関連付けパラメータに含まれる標本スイッチング周波数、補正制御指令および標本コンバータスイッチング周波数を、最適スイッチング周波数、最適補正制御指令および最適コンバータスイッチング周波数として出力するように構成されている。
【０１４５】
これにより、先の実施の形態１、２と同様に、電動機駆動システムで発生する損失を最小とするスイッチング周波数での電力変換装置の制御を実現しつつ、電動機の出力トルクの過不足の発生を抑制することができる。また、スイッチング周波数の変化に依存せず、過不足のないトルクを出力することができ、さらに、電動機駆動システムで発生する損失を、補正制御指令を用いて演算しているので、精度の高い高効率運転が可能な電動機駆動システムを実現することができる。
【０１４６】
実施の形態４． 
本発明の実施の形態４では、最大スイッチング周波数ｆｃ＿ｍａｘ、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎ、最大コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍａｘおよび最小コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍｉｎのそれぞれをあらかじめ設定する方法の具体例を説明する。なお、本実施の形態４では、先の実施の形態１〜３と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜３と異なる点を中心に説明する。
【０１４７】
ここで、本実施の形態４では、電動機駆動システムの故障防止を考慮して、上記の各スイッチング周波数ｆｃ＿ｍａｘ，ｆｃ＿ｍｉｎ，ｆｃ＿ｖ＿ｍａｘ，ｆｃ＿ｖ＿ｍｉｎが設定される。インバータ部３１のスイッチング周波数を高くすることで、スイッチング損失が増加し、その結果、ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の各温度Ｔｊがより高くなる。そこで、最大スイッチング周波数ｆｃ＿ｍａｘは、各ＳＷ３１１〜ＳＷ３１６の異常発熱を防止可能な許容温度範囲内に各温度Ｔｊが収まるスイッチング周波数となるように設定される。
【０１４８】
インバータ部３１のスイッチング周波数を低くすることで、電動機１の損失である鉄損を増加し、その結果、電動機１の温度ＭＴｅｍｐがより高くなる。そこで、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎは、電動機１の異常発熱を防止可能な許容温度範囲内に温度ＭＴｅｍｐが収まるスイッチング周波数となるように設定される。
【０１４９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４のスイッチング周波数を高くすることで、スイッチング損失が増加し、その結果、ＳＷ２４１およびＳＷ２４２の各温度Ｔｊ＿ＶＣがより高くなる。そこで、最大コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍａｘは、各ＳＷ２４１およびＳＷ２４２の異常発熱を防止可能な許容温度範囲内に各温度Ｔｊ＿ＶＣが収まるスイッチング周波数となるように設定される。
【０１５０】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部２４のスイッチング周波数を低くすることで、リプル電流が大きくなり、コンデンサ損失が増加し、その結果、平滑コンデンサ２２の温度Ｔｃｏｎがより高くなる。そこで、最小コンバータスイッチング周波数ｆｃ＿ｖ＿ｍｉｎは、平滑コンデンサ２２の異常発熱を防止可能な許容温度範囲内に温度Ｔｃｏｎが収まるスイッチング周波数となるように設定される。
【０１５１】
以上、本実施の形態４によれば、先の実施の形態１〜３の各構成に対して、電動機駆動システム、具体的にはインバータ部および電動機の故障防止を考慮して、最大スイッチング周波数および最小スイッチング周波数が設定されるように構成されている。同様に、電動機駆動システム、具体的にはＤＣ／ＤＣコンバータ部および平滑コンデンサの故障防止を考慮して、最大コンバータスイッチング周波数および最小コンバータスイッチング周波数が設定されるように構成されている。
【０１５２】
これにより、先の実施の形態１〜３と同様の効果を得ることができ、さらに、故障防止措置が施されている電動機駆動システムを実現することができる。
【０１５３】
なお、インバータ部およびＤＣ／ＤＣコンバータ部の各スイッチング素子について、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成することで、最大スイッチング周波数、最小スイッチング周波数、最大コンバータスイッチング周波数および最小コンバータスイッチング周波数のそれぞれをより高い値に設定することができる。
【０１５４】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５では、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎをあらかじめ設定する方法の具体例として、先の実施の形態４とは異なる設定方法について説明する。なお、本実施の形態５では、先の実施の形態１〜４と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜４と異なる点を中心に説明する。
【０１５５】
ここで、一般的に、電動機１をトルク制御、電流制御または電圧制御するためには、インバータ部３１が出力する電流波形または電流波形の駆動周波数よりも、インバータ部３１のスイッチング周波数が１０倍以上高い必要がある。つまり、この駆動周波数は、制御限界周波数である。また、この駆動周波数は、電動機１の回転数Ｎによって決定される。
【０１５６】
そこで、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎは、この駆動周波数よりも１０倍以上の値となるスイッチング周波数となるように設定される。なお、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎは、電動機１の制御が可能である保証があれば、駆動周波数よりも１０倍以下の値となるように設定される。このように、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎは、電動機１の制御不能を防止するスイッチング周波数となるように設定される。
【０１５７】
なお、電動機１の制御の暴走を防止することを優先するために、最小スイッチング周波数ｆｃ＿ｍｉｎの設定方法は、先の実施の形態４で説明した方法よりも、本実施の形態５で説明した方法が優先される。
【０１５８】
以上、本実施の形態５によれば、先の実施の形態１〜４の各構成に対して、最小スイッチング周波数は、電動機の制御不能を防止するスイッチング周波数となるように設定されるように構成されている。これにより、先の実施の形態１〜４と同様の効果を得ることができ、さらに、制御不能に陥ることがない電動機駆動システムを実現することができる。
【０１５９】
なお、本実施の形態１〜５について個別に説明してきたが、本実施の形態１〜５のそれぞれで開示した構成例は、任意に組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１６０】
１  電動機、２  電源部、３  電力変換装置、４  回転角センサ、５  電動機温度センサ、６  スイッチング素子温度センサ、７  指令発生器、８  制御装置、１１  Ｕ相コイル、１２  Ｖ相コイル、１３  Ｗ相コイル、２１  バッテリ、２２  平滑コンデンサ、２３  チョークコイル、２４  ＤＣ／ＤＣコンバータ部、２５  コンバータ用駆動回路、３１  インバータ部、３２  電流検出器、３３  増幅回路、３４  駆動回路、８１  回転数演算部、８２  関連付けパラメータ生成部、８３  最適パラメータ選定部、８４  トルク／電流指令変換部、８５  三相二相変換部、８６  電圧指令生成部、８７  二相三相変換部、８８  デューティ変換部、８９  ＰＷＭ信号生成部、９０  コンバータ用制御器、９１  コンバータ用ＰＷＭ信号生成部、２４１，２４２  スイッチング素子、３１１〜３１６  スイッチング素子、３２１  Ｕ相電流検出部、３２２  Ｖ相電流検出部、３２３  Ｗ相電流検出部、８２１  標本スイッチング周波数決定部、８２２  補正制御指令決定部、８３１  損失演算部、８３２  損失最小パラメータ決定部、８３３  標本コンバータスイッチング周波数決定部。
【図１】
2017158280.tif 000003
【図２】
2017158280.tif 000004
【図３】
2017158280.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2017158280.tif 000009
【図８】
2017158280.tif 000010
【図９】
2017158280.tif 000011
【図１０】
2017158280.tif 000012
【図１１】
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