(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電機子巻線及び界磁巻線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、
スイッチング素子を有し、直流電源と前記界磁巻線との間で電力変換を行うコンバータと、
スイッチング素子を有し、前記直流電源と前記交流電機子巻線との間で電力変換を行うインバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である第１母線電流を検出する第１母線電流検出回路と、
前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路を流れる電流である第２母線電流を検出する第２母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記界磁巻線に電圧を印加するコンバータスイッチング制御部と、
前記インバータのスイッチング素子をオンオフして、前記交流電機子巻線に電圧を印加するインバータスイッチング制御部と、
前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流を検出し、検出した前記第１母線電流及び前記第２母線電流に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流及び前記交流電機子巻線を流れる電機子電流を算出する電流算出部と、
を備え、
前記第１母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路であって、前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路と共通していない部分を流れる電流である前記第１母線電流を検出し、
前記第２母線電流検出回路は、前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路であって、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路と共通している部分を流れる電流である前記第２母線電流を検出する交流回転機の制御装置。
【請求項２】
前記第１母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路であって、前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路と共通していない部分を流れる電流である前記第１母線電流を検出し、
前記電流算出部は、前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れる有効ベクトルの場合に、前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、検出した前記第１母線電流に基づいて、前記界磁電流を算出する請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項３】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流のオフセットを検出する請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項４】
前記電流算出部は、前記コンバータスイッチング制御部が前記有効ベクトルの場合に検出した前記第１母線電流から、前記コンバータスイッチング制御部が前記零ベクトルの場合に検出した前記第１母線電流のオフセットを減算してオフセット調整後の第１母線電流を算出し、前記オフセット調整後の第１母線電流に基づいて、前記界磁電流を算出する請求項３に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項５】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れる有効ベクトルの場合に、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流を検出すると共に前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、検出した前記第２母線電流から前記第１母線電流を減算して、前記直流電源と前記インバータとの間を流れる電流であるインバータ電流を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項６】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流のオフセットを検出し、
前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れる有効ベクトルの場合に、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流を検出すると共に前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、前記有効ベクトルの場合に検出した前記第１母線電流から前記第１母線電流のオフセットを減算して、オフセット調整後の第１母線電流を算出し、前記有効ベクトルの場合に検出した前記第２母線電流から、前記オフセット調整後の第１母線電流を減算して、前記直流電源と前記インバータとの間を流れる電流であるインバータ電流を算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項７】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合であって、前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流のオフセットを検出する請求項５又は６に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項８】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流を検出すると共に前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、検出した前記第２母線電流から前記第１母線電流を減算して、前記第２母線電流のオフセットを算出する請求項５又は６に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項９】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流のオフセットを検出し、
前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流を検出すると共に前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、検出した前記第２母線電流から、前記第１母線電流から前記第１母線電流のオフセットを減算した値を減算して、前記第２母線電流のオフセットを算出する請求項５又は６に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１０】
前記電流算出部は、インバータ電流から前記第２母線電流のオフセットを減算してオフセット調整後のインバータ電流を算出し、前記オフセット調整後のインバータ電流に基づいて、前記電機子電流を算出する請求項７から９のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１１】
前記直流電源と前記インバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合に、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出された前記第２母線電流と、前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて検出された前記第１母線電流とを比較して、前記第１母線電流検出回路及び前記第２母線電流検出回路の一方又は双方の異常を判定する異常判定部を更に備えた請求項１から１０のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記インバータスイッチング制御部が前記零ベクトルの場合に検出された前記第１母線電流と、前記インバータスイッチング制御部が前記零ベクトルの場合に検出された前記第２母線電流から前記第２母線電流のオフセットを減算したオフセット調整後の第２母線電流とを比較して、前記第１母線電流検出回路及び前記第２母線電流検出回路の一方又は双方の異常を判定する異常判定部を更に備えた請求項７から１０のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記電流算出部は、前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が零ベクトルの場合に、前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流のオフセットを検出し、
前記インバータスイッチング制御部が前記零ベクトルの場合に検出された前記第１母線電流から前記第１母線電流のオフセットを減算した値と、前記インバータスイッチング制御部が前記零ベクトルの場合に検出された前記第２母線電流から前記第２母線電流のオフセットを減算した値と、を比較して、前記第１母線電流検出回路及び前記第２母線電流検出回路の一方又は双方の異常を判定する異常判定部を更に備えた請求項７から１０のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１４】
前記コンバータは、前記直流電源の正極側に接続される正極側のパワー半導体と前記直流電源の負極側に接続される負極側のパワー半導体とが直列接続された直列回路を２組設け、第１組の前記直列回路における前記正極側のパワー半導体と前記負極側のパワー半導体との接続点が、前記界磁巻線の一端に接続され、第２組の前記直列回路における前記正極側のパワー半導体と前記負極側のパワー半導体との接続点が、前記界磁巻線の他端に接続され、少なくとも第１組の前記直列回路における前記正極側のパワー半導体及び第２組の前記直列回路における前記負極側のパワー半導体は、スイッチング素子である請求項１から１３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１５】
前記第１組の前記直列回路における前記負極側のパワー半導体は、スイッチング素子であり、
前記コンバータスイッチング制御部は、
前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れる有効ベクトルの場合は、第１組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにし、負極側のスイッチング素子をオフにすると共に、第２組の前記直列回路における負極側のスイッチング素子をオンにし、
前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合は、第１組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオフにし、負極側のスイッチング素子をオンにすると共に、第２組の前記直列回路における負極側のスイッチング素子をオンにする請求項１４に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１６】
前記第２組の前記直列回路における正極側のパワー半導体は、スイッチング素子であって、
前記コンバータスイッチング制御部は、
前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れる有効ベクトルの場合は、第１組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにすると共に、第２組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオフにし、負極側のスイッチング素子をオンにし、
前記直流電源と前記コンバータとの間で電流が流れない零ベクトルの場合は、第１組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにすると共に、第２組の前記直列回路における正極側のスイッチング素子をオンにし、負極側のスイッチング素子をオフにする請求項１４に記載の交流回転機の制御装置。
【請求項１７】
前記交流回転機は、車両用の発電電動機である請求項１から１６のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、交流回転機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の電子制御装置は、Ｈブリッジ回路によって直流モータを駆動し、モータ電流を第１電流検出回路と第２電流検出回路とを用いて検出している。また、第１電流検出回路の信号と第２電流検出回路の信号とを相互比較することにより、異常判定をしている。
【０００３】
特許文献２の電動パワーステアリング装置は、Ｈブリッジ回路によって直流モータを駆動し、直流電源とＨブリッジ回路とを接続する母線に直列にシャント抵抗を設けて、Ｈブリッジ回路をオンオフ制御するＰＷＭ周期において母線電流を２回検出することでモータ電流を検出している。
【０００４】
特許文献３のインバータ装置は、直流電源とインバータとの間に接続した電流検出回路によって瞬時電流を検出している。検出タイミングの電圧ベクトルに応じて瞬時電流から相電流を得ている。
【０００５】
特許文献４の電動機制御装置は、電機子巻線とインバータとの間に接続した電流検出回路によって各相電流を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１８２７９８号公報
【特許文献２】特許第４３８２７６８号
【特許文献３】特許第３６１０８９７号
【特許文献４】特許第６１７３５１６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、Ｈブリッジ回路とモータとを接続する２つの接続経路のそれぞれに、電流検出回路を設けているため、モータ電流が流れている間は、２つの電流検出回路に常に電流が流れる。特許文献１のように、多くの場合、電流検出回路はシャント抵抗を用いるので、電流が流れている間はシャント抵抗が発熱する。よって、２つの電流検出回路を常時モータ電流が流れるので、Ｈブリッジ内の発熱が大きくなる。また、いずれの電流検出回路にも常にモータ電流が流れるため、電流検出のオフセットをオンラインで取得することが困難である。
【０００８】
特許文献２では、ＰＷＭ周期においてモータ電流が順方向と逆方向とで切り替わり、母線に設けられた電流検出回路を、ＰＷＭ周期において順方向及び逆方向に常時電流が流れる。そして、ＰＷＭ周期に２回検出した母線電流の差を用いてモータ電流を算出していため、それぞれの検出値に含まれる電流検出のオフセットが相殺される。そのため、特許文献２の技術は、母線電流検出回路を、順方向及び逆方向に常時電流が流れるモータには適しているが、交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機において、界磁巻線を流れる界磁電流を検出するのには適しない。また、特許文献２の技術でも、電流検出回路を常時電流が流れるため、電流検出回路の発熱が大きくなる。
【０００９】
特許文献３では、ＰＭＷ周期の前半で電圧指令を下側にオフセットさせ、後半で電圧指令を上側に同じだけオフセットさせることで、瞬時電流検出時に零ベクトルが発生しないようにしている。また、特許文献３の技術は、３相の電機子巻線を流れる交流電流を検出するための技術である。しかし、界磁巻線を流れる界磁電流は、通常、直流電流であるため、界磁電流を検出するためには、特許文献３の技術は用いることができない。
【００１０】
特許文献４では、常時電流が流れる箇所に電流検出回路が配置されているため、シャント抵抗などを用いた電流検出回路を用いる場合には発熱量が大きくなる。また、電機子巻線の相数だけ電流検出回路を設けるため、電流検出回路の配置スペースが大きくなる。特許文献４の交流回転機は、永久磁石式の交流回転機である。一方、界磁巻線式の交流回転機では、永久磁石式の交流回転機に比べて、界磁巻線に電圧を印加するコンバータ、及びコンバータと界磁巻線とを接続するブラシ等の接続機構等、部品点数が多くなり必要なスペースが大きい。
【００１１】
そこで、交流電機子巻線及び界磁巻線を有する交流回転機において、電機子電流及び界磁電流を検出するための電流検出回路の数を少なくすることができると共に、電流検出回路の発熱を抑制することができる交流回転機の制御装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願に係る交流回転機の制御装置は、交流電機子巻線及び界磁巻線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、
スイッチング素子を有し、前記直流電源と前記界磁巻線との間で電力変換を行うコンバータと、
スイッチング素子を有し、前記直流電源と前記交流電機子巻線との間で電力変換を行うインバータと、
前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路を流れる電流である第１母線電流を検出する第１母線電流検出回路と、
前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路を流れる電流である第２母線電流を検出する第２母線電流検出回路と、
前記コンバータのスイッチング素子をオンオフして、前記界磁巻線に電圧を印加するコンバータスイッチング制御部と、
前記インバータのスイッチング素子をオンオフして、前記交流電機子巻線に電圧を印加するインバータスイッチング制御部と、
前記第１母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第１母線電流を検出し、前記第２母線電流検出回路の出力信号に基づいて前記第２母線電流を検出し、検出した前記第１母線電流及び前記第２母線電流に基づいて、前記界磁巻線に流れる電流である界磁電流及び前記交流電機子巻線を流れる電機子電流を算出する電流算出部と、
を備え、
前記第１母線電流検出回路は、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路であって、前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路と共通していない部分を流れる電流である前記第１母線電流を検出し、
前記第２母線電流検出回路は、前記直流電源と前記インバータとの間の接続経路であって、前記直流電源と前記コンバータとの間の接続経路と共通している部分を流れる電流である前記第２母線電流を検出するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願に係る交流回転機の制御装置によれば、第１母線電流検出回路と第２母線電流検出回路との２つの電流検出回路により、電機子電流及び界磁巻線を検出することができ、電流検出回路を少なくすることができる。また、第１母線電流検出回路は、直流電源と、界磁巻線に電圧を印加するコンバータとの間の接続経路に設けられる。直流電源とコンバータとの間は、通常、間欠的に電流が流れるので、第１母線電流検出回路の発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る交流回転機及び交流回転機の制御装置の概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る制御器の概略ブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る制御器のハードウェア構成図である。
【図４】実施の形態１に係るコンバータ制御の電圧ベクトルを説明する図である。
【図５】実施の形態１に係る電圧ベクトルＶｆ０の電流経路を説明する図である。
【図６】実施の形態１に係る電圧ベクトルＶｆ１の電流経路を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る電圧ベクトルＶｆ２の電流経路を説明する図である。
【図８】実施の形態１に係る電圧ベクトルＶｆ３の電流経路を説明する図である。
【図９】実施の形態１に係るコンバータの制御挙動を説明するタイムチャートである。
【図１０】実施の形態１に係るインバータ制御の電圧ベクトルを説明する図である。
【図１１】実施の形態１に係るインバータの制御挙動を説明するタイムチャートである。
【図１２】実施の形態１に係るインバータの制御挙動を説明するタイムチャートである。
【図１３】実施の形態２に係るコンバータの制御挙動を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る交流回転機の制御装置１１（以下、単に、制御装置１１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る交流回転機１及び制御装置１１の概略構成図である。
【００１６】
１−１．交流回転機
交流回転機１は、ステータ１８と、ステータ１８の径方向内側に配置されたロータ１４と、を備えている。交流回転機１は、界磁巻線型の同期回転機とされている。ステータ１８に、交流電機子巻線１２が巻装されている。ロータ１４に界磁巻線４が巻装され、電磁石が設けられている。
【００１７】
本実施の形態では、交流電機子巻線１２は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相の交流電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗとされている。３相の交流電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗは、スター結線とされてもよいし、デルタ結線とされてもよい。
【００１８】
ロータ１４には、ロータ１４の回転角度（回転角度）を検出する角度検出回路１５が設けられている。角度検出回路１５の出力信号は、制御器３０に入力される。角度検出回路１５には、各種のセンサが用いられる。
【００１９】
本実施の形態では、交流回転機１は、車両用の発電電動機とされている。交流回転機１のロータ１４の回転軸は、連結機構を介して内燃機関５４に連結される。また、交流回転機１の回転軸は、連結機構を介して車輪５２に連結される。例えば、図１０に示すように、交流回転機１の回転軸は、プーリ及びベルト機構５３を介して、内燃機関５４のクランク軸に連結されている。交流回転機１の回転軸は、内燃機関５４及び変速装置５５を介して車輪５２に連結される。交流回転機１は、一方の方向にしか回転せず、他方の方向には回転しない。
【００２０】
１−２．直流電源２
直流電源２は、インバータ５及びコンバータ９に電源電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源２として、バッテリー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等、直流電圧を出力する任意の機器が用いられる。直流電源２には、平滑コンデンサ３が並列接続されている。電源電圧Ｖｄｃを検出するための電圧検出回路１７が備えられている。電圧検出回路１７の出力信号は、制御器３０に入力される。
【００２１】
１−３．インバータ５
インバータ５は、スイッチング素子を有し、直流電源２と交流電機子巻線１２との間で電力変換を行う。インバータ５は、直流電源２の正極側に接続される正極側のスイッチング素子と、直流電源２の負極側に接続される負極側のスイッチング素子と、が直列接続された直列回路を、３相各相の交流電機子巻線に対応して３組設けている。各直列回路における２つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の交流電機子巻線に接続される。
【００２２】
具体的には、Ｕ相の直列回路では、Ｕ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｕとＵ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｕとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＵ相の交流電機子巻線Ｃｕに接続されている。Ｖ相の直列回路では、Ｖ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｖとＶ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｖとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＶ相の交流電機子巻線Ｃｖに接続されている。Ｗ相の直列回路では、Ｗの正極側のスイッチング素子ＳＰｗとＷ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｗとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＷ相の交流電機子巻線Ｃｗに接続されている。
【００２３】
インバータ５のスイッチング素子には、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御器３０に接続されている。よって、各スイッチング素子は、制御器３０から出力されるスイッチング信号によりオン又はオフされる。
【００２４】
１−４．コンバータ９
コンバータ９は、スイッチング素子を有し、直流電源２と界磁巻線４との間で電力変換を行う。コンバータ９は、スイッチング素子のオンオフにより、直流電源２から界磁巻線に電流を流す電源供給経路２０と、コンバータ９内で電流を還流させて界磁巻線４に還流電流を流す還流経路２１とが、切り替わる。
【００２５】
本実施の形態では、コンバータ９は、直流電源２の正極側に接続される正極側のスイッチング素子と直流電源２の負極側に接続される負極側のスイッチング素子とが直列接続された直列回路を２組設けたＨブリッジ回路とされている。第１組の直列回路２８における正極側のスイッチング素子ＳＰ１と負極側のスイッチング素子ＳＮ１との接続点が、界磁巻線４の一端に接続され、第２組の直列回路２９における正極側のスイッチング素子ＳＰ２と負極側のスイッチング素子ＳＮ２との接続点が、界磁巻線４の他端に接続される。
【００２６】
コンバータ９のスイッチング素子には、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ、ダイオードが逆並列接続されたバイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御器３０に接続されている。よって、各スイッチング素子は、制御器３０から出力されるスイッチング信号によりオン又はオフされる。
【００２７】
後述する図６に示すように、コンバータ９のスイッチング素子がオンオフされた場合に、コンバータ９は、電源供給経路２０に切り替わる。一方、後述する図５又は図８に示すように、コンバータ９のスイッチング素子がオンオフされた場合に、コンバータ９は、還流経路２１に切り替わる。なお、本実施の形態では、界磁巻線４を、第１組の直列回路２８側から第２組の直列回路２９側の第１方向のみに電流が流れることを前提に設計されている。
【００２８】
１−５．第１母線電流検出回路６
第１母線電流検出回路６は、直流電源２とコンバータ９との間の接続経路を流れる電流である第１母線電流Ｉｄｃａを検出する電流検出回路である。本実施の形態では、第１母線電流検出回路６は、直流電源２とコンバータ９との間の接続経路であって、直流電源２とインバータ５との間の接続経路と共通していない部分を流れる電流である第１母線電流Ｉｄｃａを検出する。第１母線電流検出回路６は、コンバータ９と直流電源２の負極側とを接続する接続経路に設けられている。第１母線電流検出回路６は、コンバータ９と直流電源２の正極側とを接続する接続経路に設けられてもよい。第１母線電流検出回路６の出力信号は、制御器３０に入力される。
【００２９】
第１母線電流検出回路６にシャント抵抗を用いる場合は、発熱により断線すると、直流電源２からコンバータ９に電力を供給できなくなる。そのため、第１母線電流検出回路６は、ホール素子等の非接触の電流センサが用いられるとよい。非接触の電流センサに異常が生じても、電力供給系統への影響はない。なお、放熱性が確保されて発熱面に支障が無ければ、第１母線電流検出回路６にシャント抵抗が用いられてもよい。
【００３０】
１−６．第２母線電流検出回路７
第２母線電流検出回路７は、直流電源２とインバータ５との間の接続経路を流れる電流である第２母線電流Ｉｄｃｂを検出する電流検出回路である。本実施の形態では、第２母線電流検出回路７は、直流電源２とインバータ５との間の接続経路であって、直流電源２とコンバータ９との間の接続経路と共通していない部分を流れる電流である第２母線電流Ｉｄｃｂを検出する。第２母線電流検出回路７は、インバータ５と直流電源２の負極側とを接続する接続経路に設けられている。第２母線電流検出回路７は、インバータ５と直流電源２の正極側とを接続する接続経路に設けられてもよい。第２母線電流検出回路７の出力信号は、制御器３０に入力される。
【００３１】
第２母線電流検出回路７にシャント抵抗を用いる場合は、発熱により断線すると、直流電源２からインバータ５に電力を供給できなくなる。そのため、第２母線電流検出回路７は、ホール素子等の非接触の電流センサが用いられるとよい。非接触の電流センサに異常が生じても、電力供給系統への影響はない。なお、放熱性が確保されて発熱面に支障が無ければ、第２母線電流検出回路７にシャント抵抗が用いられてもよい。
【００３２】
１−７．制御器３０
制御器３０は、インバータ５及びコンバータ９を介して、交流回転機１を制御する。制御器３０は、図２に示すように、コンバータスイッチング制御部３１、電流算出部３２、異常判定部３３、インバータスイッチング制御部３４等の機能部を備えている。制御器３０の各機能は、制御器３０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御器３０は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び外部装置とデータ通信を行う通信回路９４等を備えている。
【００３３】
演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、及び演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、角度検出回路１５、電圧検出回路１７、第１母線電流検出回路６、第２母線電流検出回路７等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、インバータ５及びコンバータ９のスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。通信回路９４は、車両統合制御装置２７等の外部装置と通信を行う。
【００３４】
そして、制御器３０が備える各制御部３１〜３４等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御器３０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１〜３４等が用いる判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御器３０の各機能について詳細に説明する。
【００３５】
１−７−１．インバータスイッチング制御部３４
インバータスイッチング制御部３４は、インバータ５のスイッチング素子をオンオフすることにより、各相の交流電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに電圧を印加する。インバータスイッチング制御部３４は、各相の交流電機子巻線に印加する３相の電圧指令を算出する。インバータスイッチング制御部３４は、公知のベクトル制御又はＶ／ｆ制御を用いて、３相の電圧指令を算出する。
【００３６】
インバータスイッチング制御部３４は、角度検出回路１５の出力信号に基づいて、ロータ１４の回転角度及び回転角速度を検出する。インバータスイッチング制御部３４は、電圧検出回路１７の出力信号に基づいて、電源電圧を検出する。
【００３７】
ベクトル制御を用いる場合は、インバータスイッチング制御部３４は、トルク指令、後述する電流算出部３２により算出された電機子電流の検出値、回転角度、回転角速度、及び電源電圧等に基づいて、３相の電圧指令を算出する。トルク指令は、車両統合制御装置２７等から伝達されるように構成されてもよいし、制御器３０内で算出されるように構成されてもよい。具体的には、インバータスイッチング制御部３４は、トルク指令、回転角速度、及び電源電圧Ｖｄｃ等に基づいて、ｄｑ軸電流指令を算出し、３相の電機子電流の検出値及び回転角度に基づいてｄｑ軸電流検出値を算出し、ｄｑ軸電流指令及びｄｑ軸電流検出値に基づいて、ｄｑ軸座標系上で電流フィードバック制御を行って、ｄｑ軸電圧指令を算出し、ｄｑ軸電圧指令及び回転角度に基づいて、３相の電圧指令を算出する。なお、インバータスイッチング制御部３４は、電流検出値を用いず、ｄｑ軸電流指令に基づいて、交流回転機の諸元を用い、ｄｑ軸電圧指令を変化させるフィードフォワード制御を実行してもよい。そして、インバータスイッチング制御部３４は、回転角度に基づいて、ｄｑ軸電圧指令を、３相の電圧指令に座標変換する。インバータスイッチング制御部３４は、３相の電圧指令に対して、空間ベクトル変調、２相変調等の線間電圧が変化しないような変調を加えてもよい。
【００３８】
Ｖ／ｆ制御を用いる場合は、インバータスイッチング制御部３４は、車両統合制御装置２７等から伝達された交流回転機の回転周波数指令ｆに基づいて、電圧指令の振幅Ｖを決定する。そして、インバータスイッチング制御部３４は、電圧指令の振幅Ｖ、及び回転周波数指令ｆを積分した位相に基づいて、３相の電圧指令を算出する。
【００３９】
インバータスイッチング制御部３４は、３相の電圧指令に基づいて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により複数のスイッチング素子をオンオフする。インバータスイッチング制御部３４は、３相の電圧指令のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相のスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。キャリア波は、電源電圧Ｖｄｃの振幅を有し、キャリア周波数で振動する三角波とされている。インバータスイッチング制御部３４は、電圧指令がキャリア波を上回った場合は、スイッチング信号をオンし、電圧指令がキャリア波を下回った場合は、スイッチング信号をオフする。正極側のスイッチング素子には、スイッチング信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子には、スイッチング信号を反転させたスイッチング信号が伝達される。各スイッチング信号は、ゲート駆動回路を介して、インバータ５の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。
【００４０】
１−７−２．コンバータスイッチング制御部３１
コンバータスイッチング制御部３１は、コンバータ９のスイッチング素子をオンオフすることにより、界磁巻線４に電圧を印加する。コンバータスイッチング制御部３１は、コンバータ９のスイッチング素子をオンオフして、電源供給経路２０と還流経路２１とを切り替える。
【００４１】
本実施の形態では、コンバータスイッチング制御部３１は、界磁巻線４に印加する界磁巻線の電圧指令に基づいて、コンバータ９のスイッチング素子をオンオフする。コンバータスイッチング制御部３１は、後述する電流算出部３２により算出された界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔが界磁電流指令に近づくように、界磁巻線の電圧指令を変化させる電流フィードバック制御を行う。コンバータスイッチング制御部３１は、トルク指令等に基づいて、界磁電流指令を算出する。トルク指令は、車両統合制御装置２７等から伝達されるように構成されてもよいし、制御器３０内で算出されるように構成されてもよい。
【００４２】
Ｈブリッジ回路とされたコンバータ９の４つのスイッチング素子のオンオフパターンは、図４に示すように、４つある。図４において、「０」は、対応するスイッチング素子がオフであり、「１」は、対応するスイッチング素子がオンであることを示す。４つのオンオフパターンを、電圧ベクトルＶｆ０、Ｖｆ１、Ｖｆ２、Ｖｆ３と称す。
【００４３】
＜電圧ベクトルＶｆ０＞
図４及び図５に示すように、電圧ベクトルＶｆ０では、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１は「０」（オフ）にされ、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１は、「１」（オン）にされ、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２が「０」（オフ）にされ、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２が「１」（オン）にされる。電圧ベクトルＶｆ０では、電源電圧Ｖｄｃが界磁巻線４に印加されず、コンバータ９内で電流が還流し、還流電流が界磁巻線４に流れる。また、直前に電圧ベクトルＶｆ１が設定されている場合は、図５に示すように、界磁巻線４を第１方向に電流が流れる。一方、直前に電圧ベクトルＶｆ２が設定されている場合は、図５とは反対向きに、界磁巻線４を第２方向に電流が流れる。電圧ベクトルＶｆ０は、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れない零ベクトルである。
【００４４】
＜電圧ベクトルＶｆ１＞
図４及び図６に示すように、電圧ベクトルＶｆ１では、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１は「１」（オン）にされ、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１は、「０」（オフ）にされ、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２が「０」（オフ）にされ、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２が「１」（オン）にされる。電圧ベクトルＶｆ１では、電源電圧Ｖｄｃが界磁巻線４に印加され、直流電源２から界磁巻線４に電流が流れる。また、界磁巻線４を、第１組の直列回路２８側から第２組の直列回路２９側への第１方向に電流が流れる。本実施の形態では、交流回転機１は、この第１方向のみに電流が流れることを前提に設計されており、後述する第２方向に電流が流れる電圧ベクトルＶｆ２は用いられない。電圧ベクトルＶｆ０は、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れる有効ベクトルである。
【００４５】
＜電圧ベクトルＶｆ２＞
図４及び図７に示すように、電圧ベクトルＶｆ２では、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１は「０」（オフ）にされ、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１は、「１」（オン）にされ、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２が「１」（オン）にされ、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２が「０」（オフ）にされる。電圧ベクトルＶｆ２では、電源電圧Ｖｄｃが界磁巻線４に印加され、直流電源２から界磁巻線４に電流が流れる。また、界磁巻線４を、第２組の直列回路２９側から第１組の直列回路２８側への第２方向に電流が流れる。本実施の形態では、交流回転機１は、この第２方向には電流が流れないことを前提に設計されている。電圧ベクトルＶｆ２も、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れる有効ベクトルであるが、本実施の形態では、用いられない。
【００４６】
＜電圧ベクトルＶｆ３＞
図４及び図８に示すように、電圧ベクトルＶｆ３では、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１は「１」（オン）にされ、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１は、「０」（オフ）にされ、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２が「１」（オン）にされ、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２が「０」（オフ）にされる。電圧ベクトルＶｆ３では、電源電圧Ｖｄｃが界磁巻線４に印加されず、コンバータ９内で電流が還流し、還流電流が界磁巻線４に流れる。また、直前に電圧ベクトルＶｆ１が設定されている場合は、図８に示すように、界磁巻線４を第１方向に電流が流れる。一方、直前に電圧ベクトルＶｆ２が設定されている場合は、図８とは反対向きに、界磁巻線４を第２方向に電流が流れる。電圧ベクトルＶｆ３は、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れない零ベクトルである。
【００４７】
＜ＰＷＭ制御により電圧ベクトルの切り替え＞
図９に示すように、コンバータスイッチング制御部３１は、界磁巻線の電圧指令を電源電圧Ｖｄｃで除算した比率であるオンデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、ＰＷＭ信号に基づいて、コンバータ９のスイッチング素子をオンオフする。
【００４８】
例えば、コンバータスイッチング制御部３１は、界磁巻線の電圧指令と、ＰＷＭ周期で０から電源電圧Ｖｄｃの間を振動するキャリア波（三角波）とを比較し、電圧指令がキャリア波を上回った場合は、ＰＷＭ信号をオン（１）し、電圧指令がキャリア波を下回った場合は、ＰＷＭ信号をオフ（０）する。或いは、コンバータスイッチング制御部３１は、単純に、オンデューティ比のＰＷＭ信号を生成してもよい。
【００４９】
そして、コンバータスイッチング制御部３１は、ＰＷＭ信号がオン（１）の場合に、電源供給経路２０になるようにコンバータ９のスイッチング素子をオンオフし、ＰＷＭ信号がオフ（０）の場合に、還流経路２１になるようにコンバータ９のスイッチング素子をオンオフする。本実施の形態では、コンバータスイッチング制御部３１は、ＰＷＭ信号がオン（１）の場合に、電圧ベクトルＶｆ１のオンオフパターンでコンバータ９のスイッチング素子をオンオフし、ＰＷＭ信号がオフ（０）の場合に、電圧ベクトルＶｆ０のオンオフパターンでコンバータ９のスイッチング素子をオンオフする。なお、コンバータスイッチング制御部３１は、ＰＷＭ信号がオフ（０）の場合に、電圧ベクトルＶｆ３のオンオフパターンでコンバータ９のスイッチング素子をオンオフしてもよく、或いは、コンバータスイッチング制御部３１は、ＰＷＭ信号がオフ（０）の場合に設定する電圧ベクトルを、電圧ベクトルＶｆ０と電圧ベクトルＶｆ３との間で周期的に切り替えてもよい。
【００５０】
１−７−３．電流算出部３２
電流算出部３２は、第１母線電流検出回路６の出力信号に基づいて第１母線電流Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ（以下、第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔと称す）を検出し、第２母線電流検出回路７の出力信号に基づいて第２母線電流Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ（以下、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔと称す）を検出する。そして、電流算出部３２は、第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ及び第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔに基づいて、界磁巻線４に流れる電流である界磁電流Ｉｆ＿ｄｅｔ（以下、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔと称す）及び交流電機子巻線１２を流れる電機子電流（以下、電機子電流検出値と称す）を算出する。
【００５１】
１−７−３−１．界磁電流検出値の算出
図９に示すように、界磁巻線４を流れる界磁電流Ｉｆは、電源供給経路２０に切り替えられている有効ベクトルの場合は、単調増加し、還流経路２１に切り替えられている零ベクトルの場合は、単調減少する。第１母線電流検出回路６は、直流電源２とコンバータ９との間の接続経路を流れる第１母線電流Ｉｄｃａを検出するように構成されている。そのため、図９及び図６に示すように、有効ベクトルの場合は、界磁電流Ｉｆは、第１母線電流検出回路６の配置箇所を流れるので、第１母線電流Ｉｄｃａにより界磁電流Ｉｆを検出できる。一方、図９及び図５に示すように、零ベクトルの場合は、界磁電流Ｉｆは、第１母線電流検出回路６の配置箇所を流れないので、第１母線電流Ｉｄｃａはゼロになり、界磁電流Ｉｆを検出できない。よって、第１母線電流検出回路６を用いる場合は、有効ベクトルと零ベクトルの切り替えを考慮して、界磁電流Ｉｆを検出する必要がある。
【００５２】
電流算出部３２は、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れる有効ベクトルの場合に、第１母線電流検出回路６の出力信号に基づいて第１母線電流Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ（以下、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔとも称す）を検出する。そして、電流算出部３２は、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔに基づいて、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔを算出する。例えば、電流算出部３２は、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔに設定する。
Ｉｆ＿ｄｅｔ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ      ・・・（１）
【００５３】
この構成によれば、界磁電流Ｉｆに等しくなる有効ベクトル時の第１母線電流と、電流が零になる零ベクトル時の第１母線電流とを区別して、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔを精度よく算出することができる。
【００５４】
＜第１母線電流検出回路６のオフセットの補償＞
第１母線電流検出回路６の出力信号にはオフセットが生じる場合がある。オフセットが生じていない場合は、零ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔはゼロになるが、オフセットが生じた場合は、零ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔはオフセット分、ゼロからシフトする。
【００５５】
そこで、電流算出部３２は、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れない零ベクトルの場合に、第１母線電流検出回路６の出力信号に基づいて第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを検出する。電流算出部３２は、零ベクトル時に検出した第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆに設定する（Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ）。
【００５６】
次式に示すように、電流算出部３２は、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔから第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを減算して、オフセット調整後の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆを算出する。そして、電流算出部３２は、オフセット調整後の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆに基づいて、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔを算出する。
Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ
Ｉｆ＿ｄｅｔ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ                    ・・・（２）
【００５７】
第１母線電流検出回路６のオフセットは、温度ドリフトにより生じる場合が多く、温度変化の時定数は大きいため、ＰＷＭ周期に比べ、十分遅く変化する。よって、ＰＷＭ周期毎に、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを検出する必要はない。
【００５８】
そこで、電流算出部３２は、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆの検出頻度を、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔの検出頻度よりも低くしてもよい。例えば、電流算出部３２は、ＰＷＭ周期毎に有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを検出し、複数のＰＷＭ周期毎に第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを検出してもよい。また、電流算出部３２は、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔから、過去の複数回で検出した第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆの平均値を減算して、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔを算出してもよい。
【００５９】
＜検出タイミング＞
図９に示すように、電流算出部３２は、有効ベクトルを設定している期間の中央のタイミング（時刻ｔ３）で、第１母線電流検出回路６により有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを検出する。この構成によれば、有効ベクトルを設定している期間において、概ね一定の傾きで増加している界磁電流Ｉｆの中心値を検出することができ、また、ＰＷＭ周期の界磁電流Ｉｆの平均値を検出することができる。よって、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔの精度を高めることができる。また、有効ベクトルを設定している期間を、電流を検出できる限界まで減少させることができる。特許文献２の直流モータの場合には、オンデューティ比を電流が検出できる限界以上に制限すると、そのままトルクとして出力されてしまう。一方、本実施の形態の交流回転機では、界磁巻線の電流によって得られた磁束をトルクに変換するには、交流電機子巻線に電流が流れる必要があるため、電源供給経路２０に切り替えている期間の下限を設定することが可能である。
【００６０】
また、電流算出部３２は、零ベクトルを設定している期間の中央のタイミング（時刻ｔ１、時刻ｔ５）で、第１母線電流検出回路６により第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを検出する。この構成によれば、スイッチング素子のオンオフによる電流への影響を受け難くなるので、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔの精度を高めることができる。また、零ベクトルを設定している期間を、電流を検出できる限界まで減少させることができる。
【００６１】
本実施の形態では、電流算出部３２は、キャリア波の山及び谷のタイミングで電流を検出する。
【００６２】
＜有効ベクトル及び零ベクトルの設定期間＞
スイッチング素子をオン又はオフしてから、スイッチング素子を流れる電流が安定するまでには応答遅れがある。スイッチング素子のオン期間又はオフ期間が短すぎると、スイッチング素子のオン又はオフ後、電流が安定した状態で電流を検出できず、電流の検出精度が悪化する。
【００６３】
そこで、電流算出部３２は、スイッチング素子のオン又はオフ後、電流が安定するまでの電流安定期間以上の間、有効ベクトルを設定し、有効ベクトル時の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを検出する。また、電流算出部３２は、電流安定期間以上の間、零ベクトルを設定し、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを検出する。この構成によれば、スイッチング素子のオン又はオフ後、電流が安定した状態で電流を検出でき、界磁電流検出値Ｉｆ＿ｄｅｔの精度を高めることができる。
【００６４】
１−７−３−２．電機子電流検出値の算出
図１０に示すように、インバータ５の６つのスイッチング素子のオンオフパターンは、８つある。図１０において、「０」は、対応するスイッチング素子がオフであり、「１」は、対応するスイッチング素子がオンであることを示す。８つのオンオフパターンを、電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７と称す。
【００６５】
電圧ベクトルＶ０では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｕ、ＳＮｖ、ＳＮｗが全てオンになり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｕ、ＳＰｖ、ＳＰｗが全てオフになり、負極側の電線を介して、３相の交流電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗの端子が相互に接続される。この電圧ベクトルＶ０では、電流は、３相の交流電機子巻線とインバータの間で還流し、第２母線電流Ｉｄｃｂはゼロになり、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れない零ベクトルの状態になる。
【００６６】
電圧ベクトルＶ７では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｕ、ＳＰｖ、ＳＰｗが全てオンになり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｕ、ＳＮｖ、ＳＮｗが全てオフになり、正極側の電線を介して、３相の交流電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗの端子が相互に接続される。この電圧ベクトルＶ７では、電流は、３相の交流電機子巻線とインバータの間で還流し、第２母線電流Ｉｄｃｂはゼロになり、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れない零ベクトルの状態になる。
【００６７】
他の電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６では、第２母線電流Ｉｄｃｂは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の交流電機子巻線を流れる電機子電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗになる。これらの電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６では、第２母線電流Ｉｄｃｂはゼロにならず、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れる有効ベクトルの状態になる。
【００６８】
上述したように、インバータスイッチング制御部３４は、３相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｗ、Ｖｗのそれぞれとキャリア波Ｃａとを比較することにより、各相のスイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。図１１に、ＰＷＭ周期Ｔｃにおける、３相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｗ、Ｖｗ、キャリア波Ｃａ、各スイッチング素子のスイッチング信号を示す。この図に示すように、ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて、電圧ベクトルＶ０からＶ８が切り替わる。時刻ｔ１からｔ２、及び時刻ｔ６からｔ７において、零ベクトルである電圧ベクトルＶ７になっている。それ以外の期間で、有効ベクトルである電圧ベクトルＶ１、Ｖ２になっている。
【００６９】
図１０に示すように、有効ベクトルである電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６のそれぞれによって、第２母線電流Ｉｄｃｂが、３相の電機子電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのいずれかと等しくなる。例えば、電圧ベクトルＶ１では、第２母線電流Ｉｄｃｂが、Ｕ相の電機子電流Ｉｕと等しくなる。電圧ベクトルＶ２では、第２母線電流Ｉｄｃｂが、Ｗ相の電機子電流Ｉｗの符号反転値（−Ｉｗ）と等しくなる。このように、有効ベクトルの種類に応じて、第２母線電流Ｉｄｃｂが、有効ベクトルの種類に応じた特定の相の電機子電流に等しくなる。よって、第２母線電流Ｉｄｃｂにより、各相の電機子電流を検出することができる。
【００７０】
一方、零ベクトルである電圧ベクトルＶ０、Ｖ７においては、インバータ電流Ｉｉｎがゼロになる。この零ベクトルの期間において、第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを検出できる。
【００７１】
＜有効ベクトル時の電機子電流の算出＞
電流算出部３２は、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れる有効ベクトルの場合に、第２母線電流検出回路７の出力信号に基づいて第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔを検出する。
【００７２】
電流算出部３２は、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔを、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの検出時のインバータ５のスイッチング素子のオンオフパターンに基づいて決定した特定の相の電機子電流検出値として算出する。この決定の際、電流算出部３２は、図１０に示すような、インバータ５のスイッチング素子のオンオフパターン（電圧ベクトル）と、第２母線電流に等しくなる特定相の電機子電流の情報及び電流の符号反転の有無の情報とが予め設定されたデータテーブルを参照する。
【００７３】
例えば、電流検出時に電圧ベクトルＶ１である場合は、電流算出部３２は、図１０のようなデータテーブルを参照し、特定相としてＵ相を決定し、次式に示すように、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔをＵ相の電機子電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔに設定する。電流検出時に電圧ベクトルＶ２である場合は、電流算出部３２は、特定相としてＷ相を決定し、次式に示すように、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの符号反転値をＷ相の電機子電流検出値Ｉｗ＿ｄｅｔに設定する。図１１の例では、Ｖ相の電機子電流を算出できる電圧ベクトルが設定されないので、３相の電機子電流の合計値がゼロになることを利用して、電流算出部３２は、次式に示すように、Ｕ相の電機子電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔ及びＷ相の電機子電流検出値Ｉｗ＿ｄｅｔに基づいて、Ｖ相の電機子電流検出値Ｉｖ＿ｄｅｔを算出する。
Ｉｕ＿ｄｅｔ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ
Ｉｗ＿ｄｅｔ＝−Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ              ・・・（３）
Ｉｖ＿ｄｅｔ＝−Ｉｕ＿ｄｅｔ−Ｉｗ＿ｄｅｔ
【００７４】
図１２に別のＰＷＭ制御の例を示す。この例では、第１キャリア波Ｃａ１が、Ｕ相の電圧指令Ｖｕ及びＶ相の電圧指令Ｖｖと比較され、第１キャリア波Ｃａ１とは逆相の第２キャリア波Ｃａ２が、Ｗ相の電圧指令Ｖｗと比較される。図１２に示すように、ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて、有効ベクトルである電圧ベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ６が設定されている。
【００７５】
図１２の例でも、電流検出時に電圧ベクトルＶ１である場合は、電流算出部３２は、図１０のようなデータテーブルを参照し、特定相としてＵ相を決定し、次式に示すように、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔをＵ相の電機子電流検出値Ｉｕ＿ｄｅｔに設定する。電流検出時に電圧ベクトルＶ２である場合は、電流算出部３２は、特定相としてＷ相を決定し、次式に示すように、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの符号反転値をＷ相の電機子電流検出値Ｉｗ＿ｄｅｔに設定する。電流検出時に電圧ベクトルＶ６である場合は、電流算出部３２は、特定相としてＶ相を決定し、次式に示すように、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの符号反転値をＶ相の電機子電流検出値Ｉｖ＿ｄｅｔに設定する。なお、２相をＩｄｃｂ＿ｄｅｔにより計算し、残り１相は式（３）と同様に他の２相から算出してもよい。
Ｉｕ＿ｄｅｔ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ
Ｉｗ＿ｄｅｔ＝−Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ              ・・・（４）
Ｉｖ＿ｄｅｔ＝−Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ
【００７６】
＜零ベクトル時の第２母線電流のオフセットの検出＞
電流算出部３２は、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れない零ベクトルの場合に、第２母線電流検出回路７の出力信号に基づいて第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを検出する。電流算出部３２は、零ベクトル時に検出した第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔを、第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆに設定する（Ｉｄｃｂ＿ｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ）。
【００７７】
そして、電流算出部３２は、次式に示すように、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから、零ベクトル時の第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを減算してオフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆを算出し、オフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆに基づいて、電機子電流検出値を算出してもよい。この場合は、式（３）、式（４）において、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの代わりに、オフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆが用いられる。
Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃｂ＿ｏｆｆ  ・・・（５）
【００７８】
第２母線電流検出回路７のオフセットは、温度ドリフトにより生じる場合が多く、温度変化の時定数は大きいため、インバータスイッチング制御部３４のＰＷＭ周期に比べ、十分遅く変化する。よって、ＰＷＭ周期毎に、第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを検出する必要はない。
【００７９】
そこで、電流算出部３２は、第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆの検出頻度を、有効ベクトル時の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの検出頻度よりも低くしてもよい。例えば、電流算出部３２は、複数のＰＷＭ周期毎に第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを検出してもよい。また、電流算出部３２は、過去の複数回で検出した第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆの平均値を用いてもよい。
【００８０】
＜交流回転機の制御装置の効果＞
最後に、本実施の形態に係る交流回転機の制御装置の効果を説明する。永久磁石式の交流回転機の場合、ロータの磁束は永久磁石によって賄われているため、図１において、コンバータ９、界磁巻線４、及びその間の配線は不要である。界磁巻線式の交流回転機は、永久磁石式に比べてコンバータ９、界磁巻線４までの配線の取り回しの分だけ多くのスペースが必要であると共に、界磁巻線４及びコンバータ９が発熱する。
【００８１】
特許文献４の電動機制御装置のように、電機子巻線とインバータとの間に３つの電流検出回路を用いる場合では、常時電流が流れるためシャント抵抗を用いた場合には発熱量が大きくなる。本実施の形態では、インバータ５に零ベクトルが設定された場合は、第２母線電流検出回路７を通る電流が零となるため、特許文献４の１つの電流検出回路と比べても発電量を抑制することができる。さらに、電流検出回路の個数を３個から１個に減らせると共に、電流検出回路と制御器との間の配線を削減できる。そのため、永久磁石式よりもスペース及び発熱の面で不利な界磁巻線式の交流回転機を小型化及び低発熱化することができる。
【００８２】
本実施の形態のように、交流回転機が、車両用の発電電動機であり、エンジンに隣接して、エンジンルーム内に配置される場合は、配置スペースが限られるため、交流回転機及び制御装置の小型化が求められる共に、エンジンの熱が伝達され、熱環境が厳しいので、低発熱化が求められる。上記のように、電機子電流を母線に設けられた１つの第２母線電流検出回路７により検出することによって、電流検出回路の発熱を低減できると共に部品点数の削減によって小型化が実現できる。
【００８３】
ロータの磁束は界磁電流の大きさによって変化するため、界磁電流は出力トルクに大きく影響する。第１母線電流のオフセットを除去して界磁電流の検出精度を向上することで、出力トルク、すなわち駆動力の精度と車両用の発電電動機による発電量の精度を向上することができる。
【００８４】
２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る交流回転機１及び制御装置１１について説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機１及び制御装置１１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、第２母線電流検出回路７の配置位置が実施の形態１と異なる。図１３は、本実施の形態に係る交流回転機１及び制御装置１１の概略構成図である。
【００８５】
本実施の形態では、第２母線電流検出回路７は、直流電源２とインバータ５との間の接続経路であって、直流電源２とコンバータ９との間の接続経路と共通している部分を流れる電流である第２母線電流Ｉｄｃｂを検出する。
【００８６】
＜第２母線電流Ｉｄｃｂからインバータ電流Ｉｉｎの抽出＞
そのため、第２母線電流検出回路７により検出される第２母線電流Ｉｄｃｂは、直流電源２とインバータ５との間を流れる電流であるインバータ電流Ｉｉｎと、直流電源２とコンバータ９との間を流れる電流であるコンバータ電流Ｉｃｎとが、合わさった電流となる。そのため、電機子電流を算出するためには、第２母線電流Ｉｄｃｂから、第１母線電流検出回路６により検出されるコンバータ電流Ｉｃｎを減算してインバータ電流Ｉｉｎを抽出する必要がある。
【００８７】
そこで、電流算出部３２は、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れる有効ベクトルの場合に、第２母線電流検出回路７の出力信号に基づいて第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔを検出すると共に第１母線電流検出回路６の出力信号に基づいて第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを検出する。そして、電流算出部３２は、次式に示すように、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを減算して、直流電源２とインバータとの間を流れる電流であるインバータ電流検出値Ｉｉｎ＿ｄｅｔを算出する。
Ｉｉｎ＿ｄｅｔ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ  ・・・（６）
【００８８】
そして、実施の形態１と同様に、電流算出部３２は、有効ベクトル時のインバータ電流検出値Ｉｉｎ＿ｄｅｔを、インバータ電流検出値Ｉｉｎ＿ｄｅｔの検出時のインバータ５のスイッチング素子のオンオフパターンに基づいて決定した特定の相の電機子電流検出値として算出する。
【００８９】
＜第１母線電流のオフセット誤差の除去＞
この際、第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔにはオフセット誤差が含まれる可能性がある。そこで、実施の形態１と同様に、電流算出部３２は、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れない零ベクトルの場合に、第１母線電流検出回路６の出力信号に基づいて第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを検出する。電流算出部３２は、零ベクトル時に検出した第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆに設定する（Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ）。
【００９０】
そして、電流算出部３２は、次式に示すように、インバータスイッチング制御部３４の有効ベクトルの場合に検出した第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔから、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを減算して、オフセット調整後の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆを算出し、インバータスイッチング制御部３４の有効ベクトルの場合に検出した第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから、オフセット調整後の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆを減算して、インバータ電流検出値Ｉｉｎ＿ｄｅｔを算出してもよい。
Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ
Ｉｉｎ＿ｄｅｔ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ  ・・・（７）
【００９１】
＜第２母線電流のオフセット誤差の除去（１）＞
また、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔにはオフセット誤差が含まれる可能性がある。第２母線電流のオフセットは、インバータ電流Ｉｉｎ及びコンバータ電流Ｉｃｎが流れていない状態で検出することができる。
【００９２】
そこで、電流算出部３２は、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れない零ベクトルの場合であって、直流電源２とコンバータ９との間で電流が流れない零ベクトルの場合に、第２母線電流検出回路７の出力信号に基づいて第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを検出する。電流算出部３２は、双方の零ベクトル時に検出した第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔを、第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆに設定する（Ｉｄｃｂ＿ｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ）。
【００９３】
電流算出部３２は、次式に示すように、インバータスイッチング制御部３４の有効ベクトルの場合に検出した第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから、第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを減算して、オフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆを算出する。この場合は、式（６）、式（７）において、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの代わりに、オフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆが用いられ、オフセット調整後のインバータ電流が算出され、オフセット調整後のインバータ電流に基づいて、電機子電流検出値が算出される。
【００９４】
＜第２母線電流のオフセット誤差の除去（２）＞
或いは、第２母線電流のオフセットは、インバータ電流Ｉｉｎが流れていない状態で検出することができる。すなわち、第２母線電流のオフセットは、インバータ電流Ｉｉｎが流れていない状態で検出した第２母線電流から、コンバータ電流Ｉｃｎとなる第１母線線電流を減算することで検出できる。
【００９５】
そこで、電流算出部３２は、直流電源２とインバータ５との間で電流が流れない零ベクトルの場合に、第２母線電流検出回路７の出力信号に基づいて第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔを検出すると共に、第１母線電流検出回路６の出力信号に基づいて第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを検出する。そして、電流算出部３２は、次式に示すように、検出した第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔを減算して、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆを算出する。この場合も、式（６）、式（７）において、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔの代わりに、オフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆが用いられる。
Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ  ・・・（８）
【００９６】
式（８）の第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔには、第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆが含まれる可能性がある。そこで、次式に示すように、式（８）の算出において、第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔから第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを減算してもよい。
Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ
−（Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ）  ・・・（９）
【００９７】
＜検出回路の異常判定＞
インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合には、インバータ電流Ｉｉｎがゼロになるので、第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔと第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔとが等しくなるはずである。
【００９８】
そこで、異常判定部３３は、インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合に検出された、第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔと第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔとを比較して、第１母線電流検出回路６及び第２母線電流検出回路７の一方又は双方の異常を判定する。
【００９９】
例えば、異常判定部３３は、次式に示すように、インバータスイッチング制御部３４の零ベクトルの場合の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔと第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔとの偏差の絶対値が、予め設定した判定値閾値ＴＨａｂよりも大きくなった場合に異常が発生したと判定する。
｜Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ｜＞ＴＨａｂ    ・・・（１０）
【０１００】
＜第２母線電流のオフセットを考慮した異常判定＞
異常判定部３３は、インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合に検出された第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔと、インバータスイッチング制御部３４の零ベクトルの場合に検出された第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを減算したオフセット調整後の第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆとを比較して、第１母線電流検出回路６及び第２母線電流検出回路７の一方又は双方の異常を判定してもよい。この場合は、式（１０）は、次式のようになる。
Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃｂ＿ｏｆｆ
｜Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ｜＞ＴＨａｂ      ・・・（１１）
【０１０１】
＜第１母線電流のオフセットを考慮した異常判定＞
異常判定部３３は、インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合に検出された第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔから第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを減算した値と、インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合に検出された第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔとを比較して、第１母線電流検出回路６及び第２母線電流検出回路７の一方又は双方の異常を判定してもよい。この場合は、式（１０）は、次式のようになる。
Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ
｜Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ｜＞ＴＨａｂ      ・・・（１２）
【０１０２】
＜第１母線電流及び第２母線電流のオフセットを考慮した異常判定＞
異常判定部３３は、インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合に検出された第１母線電流検出値Ｉｄｃａ＿ｄｅｔから第１母線電流のオフセットＩｄｃａ＿ｏｆｆを減算した値と、インバータスイッチング制御部３４が零ベクトルの場合に検出された第２母線電流検出値Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔから第２母線電流のオフセットＩｄｃｂ＿ｏｆｆを減算した値と、を比較して、第１母線電流検出回路６及び第２母線電流検出回路７の一方又は双方の異常を判定してもよい。この場合は、式（１０）は、次式のようになる。
Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃａ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃａ＿ｏｆｆ
Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ＝Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔ−Ｉｄｃｂ＿ｏｆｆ
｜Ｉｄｃｂ＿ｄｅｔｏｆｆ−Ｉｄｃａ＿ｄｅｔｏｆｆ｜＞ＴＨａｂ
・・・（１３）
【０１０３】
電機子電流は、全相の電機子電流の和が零となることを利用して異常を判定できるが、界磁電流は、１つの直流成分しか無いため、単独での異常検出が容易でない。上記の構成によれば、界磁電流に関連する電流検出回路の異常を、インバータスイッチング制御部３４の零ベクトルの場合に検出された、第１母線電流と第２母線電流とを比較するという、簡単な方法で判定することができる。
【０１０４】
交流回転機は、ロータの磁束と電機子電流に略比例したトルクを発生させる。ロータの磁束は界磁電流の大きさによって変化するため、界磁電流は出力トルクに大きく影響するが、第１母線電流検出回路６及び第２母線電流検出回路７の異常を判定することにより、駆動時に界磁電流が過大であれば必要以上の駆動力が出たり、発電時に界磁電流が過小であれば所望の発電量を確保できなかったりすることを防止できる。
【０１０５】
〔その他の実施の形態〕
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【０１０６】
（１）上記の各実施の形態では、交流回転機１は、３相の交流電機子巻線を備えている場合を例に説明した。しかし、交流回転機１は、３相以外の複数相の交流電機子巻線を備えてもよく、複数組の複数相の交流電機子巻線を備えてもよい。
【０１０７】
（２）上記の各実施の形態では、交流回転機１は、車両用の発電電動機である場合を例に説明した。しかし、交流回転機１は、車両用の発電電動機以外の各種の用途の交流回転機とされてもよい。
【０１０８】
（３）上記の各実施の形態では、コンバータ９は、Ｈブリッジ回路である場合を例に説明した。しかし、コンバータスイッチング制御部３１が、還流経路２１に切り替える場合に、図５の電圧ベクトルＶｆ０のみを設定する場合は、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２が常時オフになるので、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２の回路部分が設けられず、非接続であってもよく、或いは、逆並列ダイオードのみが設けられてもよい。また、この場合は、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２が常時オンになるので、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２の回路部分が接続線により構成されてもよい。第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１は、還流経路２１の場合にＯＮすることで逆並列ダイオードに比べて抵抗を低減できるが、発熱量に余裕があれば第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１の回路部分は逆並列ダイオードのみであってもよい。
【０１０９】
一方、コンバータスイッチング制御部３１が、還流経路２１に切り替える場合に、図８の電圧ベクトルＶｆ３のみを設定する場合は、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１が常時オフになるので、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１の回路部分が設けられず、非接続であってもよく、或いは、逆並列ダイオードのみが設けられてもよい。また、この場合は、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１が常時オンになるので、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１の回路部分が接続線により構成されてもよい。第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２は、還流経路２１の場合にＯＮすることで逆並列ダイオードに比べて抵抗を低減できるが、発熱量に余裕があれば第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２の回路部分は逆並列ダイオードのみであってもよい。
【０１１０】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１１１】
１  交流回転機、２  直流電源、４  界磁巻線、５  インバータ、６  第１母線電流検出回路、７  第２母線電流検出回路、９  コンバータ、１１  交流回転機の制御装置、１２  交流電機子巻線、２０  電源供給経路、２１  還流経路、３１  コンバータスイッチング制御部、３２  電流算出部、３３  異常判定部、３４  インバータスイッチング制御部
【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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