(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの巻線に駆動電力を供給する電力変換回路と、
電流ベクトルの大きさと、前記巻線における前記電流ベクトルの変化が前記電流ベクトルと同じ向きの電圧ベクトルに及ぼす影響を示す同一方向インダクタンスと、の関係を表す同一方向プロファイルと、
前記電流ベクトルの大きさと、前記巻線における前記電流ベクトルの変化が前記電流ベクトルと垂直な電圧ベクトルに及ぼす影響を示す干渉インダクタンスと、の関係を表す干渉プロファイルと、
を記憶するインダクタンス記憶部と、
前記電力変換回路が前記巻線に流す駆動電流と、前記同一方向プロファイルとに基づいて前記同一方向インダクタンスを推定し、前記駆動電流と、前記干渉プロファイルとに基づいて前記干渉インダクタンスを推定するインダクタンス推定部と、
前記同一方向インダクタンス及び前記干渉インダクタンスの推定結果と、前記駆動電流とに基づいて、前記モータに生じる磁束を推定する磁束推定部と、
前記磁束の推定結果に基づいて、前記モータから駆動対象に伝わる駆動トルクを推定する駆動トルク推定部と、
前記駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように前記電力変換回路を制御する電力変換制御部と、を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記同一方向インダクタンスは、
回転座標系の第１座標軸に沿った第１電流ベクトルの変化が前記第１座標軸に沿った第１電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第１インダクタンスと、
前記第１座標軸に垂直な第２座標軸に沿った第２電流ベクトルの変化が前記第２座標軸に沿った第２電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第２インダクタンスとを含み、
前記同一方向プロファイルは、
前記第１電流ベクトルの大きさと前記第１インダクタンスとの関係を表す第１プロファイルと、
前記第２電流ベクトルの大きさと前記第２インダクタンスとの関係を表す第２プロファイルとを含み、
前記磁束推定部は、前記第１インダクタンス、前記第２インダクタンス及び前記干渉インダクタンスに基づいて前記磁束を推定する、請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記干渉インダクタンスは、
前記第１電流ベクトルの変化が前記第２電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第１干渉インダクタンスと、
前記第２電流ベクトルの変化が前記第１電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第２干渉インダクタンスとを含み、
前記干渉プロファイルは、
前記第１電流ベクトル及び前記第２電流ベクトルの大きさと前記第１干渉インダクタンスとの関係を表す第１干渉プロファイルと、
前記第１電流ベクトル及び前記第２電流ベクトルの大きさと前記第２干渉インダクタンスとの関係を表す第２干渉プロファイルとを含み、
前記磁束推定部は、前記第１インダクタンス、前記第２インダクタンス、前記第１干渉インダクタンス及び前記第２干渉インダクタンスに基づいて前記磁束を推定する、請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記磁束推定部は、
前記モータの回転速度が所定の速度レベル未満である場合に、前記同一方向インダクタンス及び前記干渉インダクタンスの推定結果と、前記駆動電流とに基づいて前記磁束を推定する第１推定部と、
前記モータの回転速度が前記速度レベルを超えている場合に、前記電力変換回路が前記巻線に印加する駆動電圧に基づいて前記磁束を推定する第２推定部とを有する、請求項１〜３のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記駆動電流と、前記駆動電圧と、前記モータの回転速度とに基づいて誘起電圧定数を更新する定数更新部と、
少なくとも前記駆動トルクが所定のトルク帯域の外に位置する場合、又は前記モータの回転速度が所定の速度帯域の外に位置する場合に、前記定数更新部による前記誘起電圧定数の更新を中断させる更新中断部と、を更に備え、
前記磁束推定部は、前記誘起電圧定数に更に基づいて前記磁束を推定する、請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記トルク帯域の下限値はゼロよりも大きく、
前記速度帯域の下限値はゼロよりも大きい、請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記トルク帯域の上限値は、前記駆動トルクの上限値よりも小さく、
前記速度帯域の上限値は、前記モータの回転速度の上限値よりも小さい、請求項５又は６記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記巻線の温度に基づいて前記巻線の抵抗を推定する巻線抵抗推定部を更に備え、
前記定数更新部は、前記抵抗の推定結果に更に基づいて前記誘起電圧定数を更新する、請求項５〜７のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第２推定部は、前記抵抗の推定結果に更に基づいて前記磁束を推定する、請求項８記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記磁束の推定結果と、前記駆動電流とに基づいて、前記モータが発生する発生トルクを推定する発生トルク推定部と、
前記発生トルクのうち前記駆動対象に伝わらない損失トルクと、前記モータの回転速度との関係を表す損失プロファイルを記憶する損失記憶部と、
前記モータの回転速度と、前記損失プロファイルとに基づいて前記損失トルクを推定する損失トルク推定部と、を更に備え、
前記駆動トルク推定部は、前記発生トルクの推定結果と前記損失トルクの推定結果とに基づいて駆動トルクを推定する、請求項１〜９のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記トルク指令の値にトルク補償値を加算して、修正トルク指令値を算出する指令修正部と、
前記修正トルク指令値と前記駆動トルクの推定結果との差に基づいて前記トルク補償値を算出する補償値算出部と、を更に備え、
前記電力変換制御部は、前記修正トルク指令値に前記発生トルクが追従するように前記電力変換回路を制御する、請求項１０記載の電力変換装置。
【請求項１２】
電流ベクトルの大きさと、モータの巻線における前記電流ベクトルの変化が前記電流ベクトルと同じ向きの電圧ベクトルに及ぼす影響を示す同一方向インダクタンスと、の関係を表す同一方向プロファイルと、前記巻線に駆動電力を供給する電力変換回路が前記巻線に流す駆動電流と、に基づいて前記同一方向インダクタンスを推定することと、
前記電流ベクトルの大きさと、前記巻線における前記電流ベクトルの変化が前記電流ベクトルと垂直な電圧ベクトルに及ぼす影響を与える干渉インダクタンスと、の関係を表す干渉プロファイルと、前記駆動電流と、に基づいて前記干渉インダクタンスを推定することと、
前記同一方向インダクタンス及び前記干渉インダクタンスの推定結果と、前記駆動電流とに基づいて、前記モータに生じる磁束を推定することと、
前記磁束の推定結果に基づいて、前記モータから駆動対象に伝わる駆動トルクを推定することと、
前記駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように前記電力変換回路を制御することと、を含む電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及び電力変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一次電流ベクトルと電動機の電気的定数とに基づいて電動機の一次鎖交磁束ベクトルを演算する電流モデル磁束演算器と、一次電圧ベクトルに基づいて電動機の一次鎖交磁束ベクトルを演算する電圧モデル磁束演算器と、電流モデル磁束演算器が出力した一次鎖交磁束ベクトルと電圧モデル磁束演算器が出力した一次鎖交磁束ベクトルとが一致するように電気的定数を調整する定数調整手段とを具備する制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０１０６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、モータのトルク制御の精度向上に有効な電力変換装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係る電力変換装置は、モータの巻線に駆動電力を供給する電力変換回路と、巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを記憶するインダクタンス記憶部と、電力変換回路が巻線に流す駆動電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいてインダクタンスを推定するインダクタンス推定部と、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータに生じる磁束を推定する磁束推定部と、磁束の推定結果に基づいて、モータから駆動対象に伝わる駆動トルクを推定する駆動トルク推定部と、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路を制御する電力変換制御部と、を備える。
【０００６】
本開示の他の側面に係る電力変換方法は、モータの巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルと、巻線に駆動電力を供給する電力変換回路が巻線に流す駆動電流とに基づいてインダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータに生じる磁束を推定することと、磁束の推定結果に基づいて、モータから駆動対象に伝わる駆動トルクを推定することと、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路を制御することと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、モータのトルク制御の精度向上に有効な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電力変換装置の構成を例示する模式図である。
【図２】インダクタンスプロファイルを例示するテーブルである。
【図３】インダクタンスプロファイルを例示するテーブルである。
【図４】インダクタンスプロファイルを例示するテーブルである。
【図５】インダクタンスプロファイルを例示するテーブルである。
【図６】制御回路の変形例を示すブロック図である。
【図７】制御回路の更なる変形例を示すブロック図である。
【図８】誘起電圧定数の更新を行うトルク帯域及び速度帯域を例示するグラフである。
【図９】制御回路の更なる変形例を示すブロック図である。
【図１０】制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図１１】モータのトルク制御手順を例示するフローチャートである。
【図１２】磁束推定手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
〔電力変換装置〕
図１に示す電力変換装置１は、機器のモータ２に駆動電力を供給する装置である。機器は、モータ２により駆動されるものであればいかなるものであってもよい。機器の具体例としては電動車両が挙げられる。例えばモータ２は、回転電動機である。モータ２は誘導電動機であってもよいし、同期電動機であってもよい。以下では、モータ２が同期電動機である場合について説明する。モータ２は、速度センサ４を有してもよく、温度センサ５を有してもよい。
【００１１】
速度センサ４は、モータ２の回転速度（例えばロータの回転速度）を示す電気信号を出力する。速度センサ４の具体例としては、回転速度に相関する周波数のパルス信号を出力するパルスジェネレータが挙げられる。温度センサ５は、モータ２の巻線の温度を示す電気信号を出力する。温度センサ５の具体例としては、巻線の温度に相関する電圧を出力する熱電対式の温度センサが挙げられる。
【００１２】
電力変換装置１は、電源３の電力（一次側電力）を駆動電力（二次側電力）に変換してモータ２に供給する。一次側電力は、交流電力であってもよく、直流電力であってもよい。二次側電力は交流電力である。一例として、一次側電力及び二次側電力は、いずれも三相交流電力である。例えば電力変換装置１は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。
【００１３】
電力変換回路１０は、一次側電力を二次側電力に変換し、二次側電力をモータ２の巻線に供給する。電力変換回路１０は、例えば電圧形インバータであり、電圧指令に従った駆動電圧をモータ２に印加する。
【００１４】
例えば電力変換回路１０は、コンバータ回路１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ回路１３と、電流センサ１４とを有する。コンバータ回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路又はＰＷＭコンバータ回路であり、一次側電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ１２は、上記直流電力を平滑化する。
【００１５】
インバータ回路１３は、上記直流電力と二次側電力との間の電力変換を行う。例えばインバータ回路１３は、複数のスイッチング素子１５を有し、複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えることによって上記電力変換を行う。スイッチング素子１５は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であり、ゲート駆動信号に応じてオン・オフを切り替える。
【００１６】
電流センサ１４は、インバータ回路１３とモータ２との間に流れる駆動電流を検出する。例えば電流センサ１４は、駆動電流に相関する電気信号を出力する。例えば電流センサ１４は、二次側電力の全相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電流を検出するように構成されていてもよいし、二次側電力のいずれか２相の電流を検出するように構成されていてもよい。
零相電流が生じない限り、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電流の合計はゼロなので、２相の電流を検出する場合にも全相の電流の情報が得られる。
【００１７】
以上に示した電力変換回路１０の構成はあくまで一例であり、モータ２に二次側電力を供給し得る限りにおいていかようにも変更可能である。例えば電力変換回路１０は、電流形インバータであってもよい。電流形インバータは、電流指令に従った駆動電流をモータ２に出力する。電力変換回路１０は、直流化を経ることなく一次側電力と二次側電力との双方向の電力変換を行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。一次側電力が直流電力である場合に、電力変換回路１０はコンバータ回路１１を有していなくてもよい。
【００１８】
制御回路１００は、モータ２が制御指令に追従するように電力変換回路１０を制御する。例えば制御回路１００は、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクがトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御する。
【００１９】
例えば制御回路１００は、巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを記憶することと、電力変換回路１０が巻線に流す駆動電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいてインダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２に生じる磁束を推定することと、磁束の推定結果に基づいて、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクを推定することと、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御することと、を実行するように構成されている。
【００２０】
例えば制御回路１００は、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、電流情報取得部１１１と、速度情報取得部１１２と、温度情報取得部１１３と、インダクタンス記憶部１１４と、インダクタンス推定部１１５と、磁束推定部１１６と、発生トルク推定部１２１と、損失記憶部１２２と、損失トルク推定部１２３と、駆動トルク推定部１２４と、指令修正部１３１と、補償値算出部１３２と、電力変換制御部１３３と、を有する。
【００２１】
電流情報取得部１１１は、巻線に流れる駆動電流に関する情報（以下、「電流情報」という。）を取得する。例えば電流情報取得部１１１は、電流センサ１４が出力する電気信号に基づいて、駆動電流の大きさを示す情報を取得する。
【００２２】
速度情報取得部１１２は、モータ２の回転速度に関する情報（以下、「速度情報」という。）を取得する。例えば速度情報取得部１１２は、速度センサ４が出力する電気信号に基づいて、動作の方向（例えばロータの回転方向）及び回転速度の大きさを示す情報を取得する。
【００２３】
温度情報取得部１１３は、巻線の温度に関する情報（以下、「温度情報」という。）を取得する。例えば温度情報取得部１１３は、温度センサ５が出力する電気信号に基づいて、巻線の温度を示す情報を取得する。
【００２４】
インダクタンス記憶部１１４は、上記インダクタンスプロファイルを記憶する。巻線のインダクタンスは、電流ベクトルの変化が当該電流ベクトルと同じ向きの電圧ベクトルに及ぼす影響を示す同一方向インダクタンスと、電流ベクトルの変化が当該電流ベクトルと垂直な電圧ベクトルに及ぼす影響を示す干渉インダクタンスとを含む。これに対応し、インダクタンス記憶部１１４が記憶するインダクタンスプロファイルは、電流ベクトルの大きさと、同一方向インダクタンスとの関係を表す同一方向プロファイルと、電流ベクトルの大きさと、干渉インダクタンスとの関係を表す干渉プロファイルとを含んでもよい。
【００２５】
同一方向インダクタンスは、回転座標系の第１座標軸に沿った第１電流ベクトルの変化が第１座標軸に沿った第１電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第１インダクタンスと、第１座標軸に垂直な第２座標軸に沿った第２電流ベクトルの変化が第２座標軸に沿った第２電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第２インダクタンスとを含んでもよい。これに対応し、インダクタンス記憶部１１４が記憶する同一方向プロファイルは、第１電流ベクトルの大きさと第１インダクタンスとの関係を表す第１プロファイルと、第２電流ベクトルの大きさと第２インダクタンスとの関係を表す第２プロファイルとを含んでもよい。
【００２６】
干渉インダクタンスは、第１電流ベクトルの変化が第２電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第１干渉インダクタンスと、第２電流ベクトルの変化が第１電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第２干渉インダクタンスとを含んでもよい。これに対応し、インダクタンス記憶部１１４が記憶する干渉プロファイルは、第１電流ベクトル及び第２電流ベクトルの大きさと第１干渉インダクタンスとの関係を表す第１干渉プロファイルと、第１電流ベクトル及び第２電流ベクトルの大きさと第２干渉インダクタンスとの関係を表す第２干渉プロファイルとを含んでもよい。
【００２７】
回転座標系の具体例としては、ｄｑ座標系が挙げられる。ｄｑ座標系においては、モータ２のロータの磁極方向に沿ったｄ軸が第１座標軸に相当し、ｄ軸に垂直なｑ軸が第２座標軸に相当する。
【００２８】
第１電流ベクトルの具体例としては、電流ベクトルのｄ軸成分（以下、「ｄ軸電流」という。）が挙げられる。第２電流ベクトルの具体例としては、電流ベクトルのｑ軸成分（以下、「ｑ軸電流」という。）が挙げられる。第１電圧ベクトルの具体例としては、電圧ベクトルのｄ軸成分（以下、「ｄ軸電圧」という。）が挙げられる。第２電圧ベクトルの具体例としては、電圧ベクトルのｑ軸成分（以下、「ｑ軸電圧」という。）が挙げられる。
【００２９】
第１インダクタンスの具体例としては、ｄ軸電流の変化がｄ軸電圧に及ぼす影響を示すｄ軸インダクタンスが挙げられる。第２インダクタンスの具体例としては、ｑ軸電流の変化がｑ軸電圧に及ぼす影響を示すｑ軸インダクタンスが挙げられる。第１干渉インダクタンスの具体例としては、ｑ軸電流の変化がｄ軸電圧に及ぼす影響を示すｄｑ干渉インダクタンスが挙げられる。第２干渉インダクタンスの具体例としては、ｄ軸電流の変化がｑ軸電圧に及ぼす影響を示すｑｄ干渉インダクタンスが挙げられる。インダクタンスプロファイルは、関数であってもよいし、複数のデータセットを含む離散的なデータであってもよい。
【００３０】
図２は、離散的なデータとして記憶される第１プロファイルを例示するテーブルである。このテーブルの１行が第１プロファイルの１データセットに相当する。各データセットは、第１電流ベクトルの大きさと、これに対応する第１インダクタンスの大きさとを含む。図３は、離散的なデータとして記憶される第２プロファイルを例示するテーブルである。このテーブルの１行が第２プロファイルの１データセットに相当する。各データセットは、第２電流ベクトルの大きさと、これに対応する第２インダクタンスの大きさとを含む。図４は、離散的なデータとして記憶される第１干渉プロファイルを例示するテーブルである。このテーブルの１行が第１干渉プロファイルの１データセットに相当する。各データセットは、第１電流ベクトルの大きさと、第２電流ベクトルの大きさと、これらに対応する第１干渉インダクタンスの大きさとを含む。図５は、離散的なデータとして記憶される第２干渉プロファイルを例示するテーブルである。このテーブルの１行が第２干渉プロファイルの１データセットに相当する。各データセットは、第１電流ベクトルの大きさと、第２電流ベクトルの大きさと、これらに対応する第２干渉インダクタンスの大きさとを含む。
【００３１】
インダクタンス推定部１１５は、電力変換回路１０が巻線に流す駆動電流と、インダクタンス記憶部１１４が記憶するインダクタンスプロファイルとに基づいてインダクタンスを推定する。ここでの駆動電流は、指令値であってもよく、検出値であってもよい。例えばインダクタンス推定部１１５は、電流情報取得部１１１が取得した電流情報が示す駆動電流に対応するインダクタンスをインダクタンスプロファイルに基づいて導出する。
【００３２】
例えばインダクタンス推定部１１５は、駆動電流の第１座標軸成分の大きさに対応する第１インダクタンスを第１プロファイルに基づいて導出し、駆動電流の第２座標軸成分の大きさに対応する第２インダクタンスを第２プロファイルに基づいて導出し、駆動電流の第１座標軸成分及び第２座標軸成分の大きさに対応する第１干渉インダクタンスを第１干渉プロファイルに基づいて導出し、駆動電流の第１座標軸成分及び第２座標軸成分の大きさに対応する第２干渉インダクタンスを第２干渉プロファイルに基づいて導出する。
【００３３】
インダクタンスプロファイルが離散的なデータである場合、インダクタンス推定部１１５は隣り合うデータセット間の補間によって駆動電流に対応するインダクタンスを導出してもよい。補間手法に特に制限はない。補間手法の具体例としては、線形補間、多項式補間等が挙げられる。
【００３４】
磁束推定部１１６は、インダクタンス推定部１１５によるインダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２に生じる磁束を推定する。ここでの駆動電流は、指令値であってもよく、検出値であってもよい。例えば磁束推定部１１６は、同一方向インダクタンス及び干渉インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて磁束を推定する。
【００３５】
磁束推定部１１６は、第１インダクタンス、第２インダクタンス及び干渉インダクタンスと、駆動電流とに基づいて磁束を推定してもよい。磁束推定部１１６は、第１インダクタンス、第２インダクタンス、第１干渉インダクタンス及び第２干渉インダクタンスと、駆動電流とに基づいて磁束を推定してもよい。磁束推定部１１６は、モータ２の誘起電圧定数に更に基づいて磁束を推定してもよい。一例として、磁束推定部１１６は、次式により磁束を推定する。
Φｄ＝Ｌｄ・Ｉｄ＋Ｌｄｑ・Ｉｑ＋Φｍ・・・（１）
Φｑ＝Ｌｑ・Ｉｑ＋Ｌｑｄ・Ｉｄ・・・（２）
Φｄ：磁束ベクトルのｄ軸成分（以下、「ｄ軸磁束」という。）
Φｑ：磁束ベクトルのｑ軸成分（以下、「ｑ軸磁束」という。）
Ｉｄ：ｄ軸電流
Ｉｑ：ｑ軸電流
Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス
Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
Ｌｄｑ：ｄｑ干渉インダクタンス
Ｌｑｄ：ｑｄ干渉インダクタンス
Φｍ：磁石磁束
磁石磁束Φｍと誘起電圧定数は同じ値である。
【００３６】
発生トルク推定部１２１は、磁束推定部１１６による磁束の推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２が発生する発生トルクを推定する。ここでの駆動電流は、指令値であってもよく、検出値であってもよい。例えば発生トルク推定部１２１は、次式に基づいて発生トルクを推定する。
Ｔｍ＝Ｐ（Φａ・Ｉｂ−Φｂ・Ｉａ）・・・（３）
Ｔｍ：発生トルク
Ｐ：極数
Φａ：磁束ベクトルのａ軸成分（以下、「ａ軸磁束」という。）。
Φｂ：磁束ベクトルのｂ軸成分（以下、「ｂ軸磁束」という。）。
Ｉａ：電流ベクトルのａ軸成分（以下、「ａ軸電流」という。）。
Ｉｂ：電流ベクトルのｂ軸成分（以下、「ｂ軸電流」という。）。
【００３７】
なお、式（３）は、ｄｑ座標系に代えて、ａｂ座標系で表されている。ａｂ座標系はモータ２のステータに固定された固定座標系の一例であり、座標軸として、ａ軸と、ａ軸に垂直なｂ軸とを有する。ａ軸磁束及びｂ軸磁束は、ｄ軸磁束及びｑ軸磁束に座標変換を施すことにより導出される。ａ軸電流及びｂ軸電流は、ｄ軸電流及びｑ軸電流に座標変換を施すことにより導出される。
【００３８】
損失記憶部１２２は、発生トルクのうち駆動対象に伝わらない損失トルクと、モータ２の回転速度との関係を表す損失プロファイルを記憶する。損失プロファイルは、実機試験又はシミュレーションなどにより予め生成される。損失プロファイルは、関数であってもよいし、複数のデータセットを含む離散的なデータであってもよい。
【００３９】
損失トルク推定部１２３は、モータ２の回転速度と、損失プロファイルとに基づいて損失トルクを推定する。ここでのモータ２の回転速度は、指令値であってもよく、検出値（例えば速度センサ４による検出値）であってもよく、推定値であってもよい。例えば損失トルク推定部１２３は、速度情報取得部１１２が取得した速度情報が示す回転速度に対応する損失トルクを損失プロファイルに基づいて導出する。
【００４０】
損失プロファイルが離散的なデータである場合、損失トルク推定部１２３は隣り合うデータセット間の補間によって回転速度に対応する損失トルクを導出してもよい。補間手法に特に制限はない。補間手法の具体例としては、線形補間、多項式補間等が挙げられる。
【００４１】
駆動トルク推定部１２４は、磁束推定部１１６による磁束の推定結果に基づいて、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクを推定する。例えば駆動トルク推定部１２４は、発生トルク推定部１２１による発生トルクの推定結果と、損失トルク推定部１２３による損失トルクの推定結果とに基づいて駆動トルクを推定する。一例として、駆動トルク推定部１２４は、発生トルクの推定結果から損失トルクの推定結果を減算して駆動トルクを算出する。
【００４２】
なお、損失トルクが微小である場合には、損失トルクがゼロであるものとみなし、発生トルクを駆動トルクとしてもよい。この場合、損失記憶部１２２及び損失トルク推定部１２３を省略し、発生トルク推定部１２１を駆動トルク推定部１２４に組み込むことが可能である。
【００４３】
指令修正部１３１は、例えば上位コントローラ２００から上記トルク指令を取得し、トルク指令にトルク補償値を加算して修正トルク指令値を算出する。上位コントローラ２００の具体例としては、プログラマブルロジックコントローラが挙げられる。
【００４４】
補償値算出部１３２は、修正トルク指令値と、駆動トルク推定部１２４による駆動トルクの推定結果との差分（以下、「トルク偏差」という。）に基づいて、トルク補償値を算出する。例えば補償値算出部１３２は、トルク偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施してトルク補償値を算出する。補償値算出部１３２は、トルク補償値を所定の下限値以上、所定の上限値以下に制限してもよい。補償値算出部１３２は、トルク補償値に対して、ローパス型のフィルタリングを施してもよい。
【００４５】
補償値算出部１３２が算出したトルク補償値は、指令修正部１３１による次の修正トルク指令値の算出において、トルク指令の値に加算される。なお、補償値算出部１３２は、トルク補償値の加算前のトルク指令値と、駆動トルク推定部１２４による駆動トルクの推定結果との差分に基づいて、トルク補償値を算出してもよい。
【００４６】
電力変換制御部１３３は、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御する。例えば電力変換制御部１３３は、指令修正部１３１が算出した修正トルク指令値に発生トルクが追従するように電力変換回路１０を制御する。上述したように、修正トルク指令値は、トルク指令の値にトルク補償値が加算された値であるため、修正トルク指令値が発生トルクに追従することによって、駆動トルクがトルク指令に追従することとなる。例えば電力変換制御部１３３は、より細分化された機能ブロックとして、電圧指令生成部１３４と、ＰＷＭ制御部１３５とを有する。
【００４７】
電圧指令生成部１３４は、発生トルクを修正トルク指令値に追従させるための電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１３４は、発生トルクを修正トルク指令値に追従させるための電流指令ベクトルと、上記電流情報が示す電流ベクトルとの偏差を算出し、当該偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して電圧指令ベクトルを算出する。
【００４８】
ＰＷＭ制御部１３５は、電圧指令生成部１３４により算出された電圧指令値に従った駆動電圧をモータ２の巻線に印加するように電力変換回路１０を制御する。例えばＰＷＭ制御部１３５は、電圧指令ベクトルに一致した駆動電圧をモータ２に印加するように、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替える。
【００４９】
制御回路１００は、モータ２の回転速度によって磁束の推定方式を切り替えるように構成されていてもよい。例えば図６に示すように、磁束推定部１１６は、第１推定部１４１と、第２推定部１４２とを有してもよい。
【００５０】
第１推定部１４１は、モータ２の回転速度が所定の速度レベル（以下、「切替速度」という。）未満である場合に、上述したように、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて磁束を推定する。第２推定部１４２は、モータ２の回転速度が切替速度を超えている場合に、電力変換回路１０がモータ２の巻線に印加する駆動電圧に基づいて磁束を推定する。ここでの駆動電圧は、指令値（例えば上記電圧指令値）であってもよく、検出値であってもよい。以下、第１推定部１４１による磁束推定を「電流方式の磁束推定」といい、第２推定部１４２による磁束推定を「電圧方式の磁束推定」という。切替速度は、例えばシミュレーション又は実機試験等により設定可能である。
【００５１】
電流方式の具体例については、磁束推定部１１６の処理として上述されているので、以下では電圧方式の磁束推定の具体例を示す。第２推定部１４２は、例えば電力変換回路１０がモータ２の巻線に印加する駆動電圧を時間積分することによって磁束を推定する。第２推定部１４２は、モータ２の巻線抵抗に更に基づいて磁束を推定してもよい。一例として、第２推定部１４２は、次式によって磁束を推定する。
Φａ＝∫（Ｖａ−Ｒ・Ｉａ）ｄｔ・・・（４）
Φｂ＝∫（Ｖｂ−Ｒ・Ｉｂ）ｄｔ・・・（５）
Ｖａ：電圧指令ベクトルのａ軸成分（以下、「ａ軸電圧」という。）
Ｖｂ：電圧指令ベクトルのｂ軸成分（以下、「ｂ軸電圧」という。）
Ｉａ：ａ軸電流
Ｉｂ：ｂ軸電流
Ｒ：モータ２の巻線抵抗
【００５２】
第２推定部１４２は、電圧方式の磁束推定と電流方式の磁束推定との両方を行い、電圧方式の磁束推定結果を電流方式の磁束推定結果により補正して磁束を算出してもよい。
【００５３】
制御回路１００は、電流方式の磁束推定等で用いる誘起電圧定数を、駆動電流と、駆動電圧と、モータ２の回転速度とに基づいて変更するように構成されていてもよい。ここでの駆動電流及び駆動電圧は、指令値であってもよく、検出値であってもよい。また、回転速度は、指令値であってもよく、検出値であってもよく、推定値であってもよい。例えば制御回路１００は、図７に示すように、定数保持部１５２と、定数更新部１５１と、更新中断部１５３とを更に有する。
【００５４】
定数保持部１５２は、誘起電圧定数を記憶する。磁束推定部１１６（第１推定部１４１）は、定数保持部１５２が記憶する誘起電圧定数に基づいて磁束を推定する。定数更新部１５１は、駆動電流と、駆動電圧と、モータ２の回転速度とに基づいて誘起電圧定数を更新する。定数更新部１５１は、モータ２の巻線抵抗に更に基づいて誘起電圧定数を更新してもよい。例えば定数更新部１５１は、電圧・電流方程式に基づいて誘起電圧を推定し、速度情報取得部１１２が取得した速度情報が示す回転速度により誘起電圧を除算することで誘起電圧定数を推定する。一例として、定数更新部１５１は次式により誘起電圧定数を推定する。
Ｅｑ＝Ｖｑ−ω・Ｌｄ・Ｉｄ−Ｒ・Ｉｑ・・・（６）
Φｍ＝Ｅｑ／ω・・・（７）
Ｅｑ：誘起電圧ベクトルのｑ軸成分
ω：回転速度
【００５５】
定数更新部１５１は、誘起電圧定数の推定結果を定数保持部１５２に上書きする。これにより、定数保持部１５２が記憶する誘起電圧定数が更新される。なお、定数保持部１５２は、定数更新部１５１による誘起電圧定数の算出結果を時系列で記憶してもよい。この場合、定数更新部１５１による誘起電圧定数の算出結果が定数保持部１５２に追加されるたびに、定数保持部１５２が記憶する最新の誘起電圧定数が更新されることとなる。
【００５６】
更新中断部１５３は、少なくとも駆動トルクが所定のトルク帯域の外に位置する場合、又はモータ２の回転速度が所定の速度帯域の外に位置する場合に、定数更新部１５１による誘起電圧定数の更新を中断させる。ここでの駆動トルクは、指令値（例えば上記トルク指令の値）であってもよく、検出値であってもよく、推定値（例えば駆動トルク推定部１２４による推定値）であってもよい。
【００５７】
なお、更新中断部１５３は、駆動トルクが上記トルク帯域の外に位置し、且つモータ２の回転速度が上記速度帯域の外に位置する場合にも、定数更新部１５１による誘起電圧定数の更新を中断させる。定数更新部１５１による誘起電圧定数の更新を中断させる際に、更新中断部１５３は、少なくとも誘起電圧定数の算出結果を定数保持部１５２に上書きすることを中断させればよく、定数更新部１５１による誘起電圧定数の算出自体を中断させる必要はない。
【００５８】
図８は、トルク帯域及び速度帯域を例示するグラフである。図８において、横軸は回転速度を示し、縦軸はトルクを示す。図８に例示するように、トルク帯域Ｔｒの下限値Ｔ１はゼロより大きくてもよく、速度帯域ωｒの下限値ω１はゼロよりも大きくてもよい。また、トルク帯域Ｔｒの上限値Ｔ２は、駆動トルクの上限値Ｔｍａｘより小さくてもよく、速度帯域ωｒの上限値ω２は、モータ２の回転速度の上限値ωｍａｘより小さくてもよい。なお、駆動トルクの上限値Ｔｍａｘは、電力変換回路１０がモータ２に発生させ得るトルクの上限値を意味する。モータ２の回転速度の上限値ωｍａｘは、電力変換回路１０がモータ２に発生させ得る回転速度の上限値を意味する。
【００５９】
制御回路１００は、電圧方式の磁束推定、及び誘起電圧定数の推定等で用いるモータ２の巻線抵抗を、モータ２の巻線の温度に基づいて推定することを更に実行するように構成されていてもよい。例えば制御回路１００は、図９に示すように、巻線抵抗推定部１５４を更に有してもよい。巻線抵抗推定部１５４は、モータ２の巻線の温度に基づいて、モータ２の巻線の抵抗を推定する。
【００６０】
ここでの巻線の温度は、検出値（例えば温度センサ５による検出値）であってもよく、駆動電流等に基づく推定値であってもよい。例えば巻線抵抗推定部１５４は、温度情報取得部１１３が取得する温度情報が示すモータ２の巻線の温度に基づいて、モータ２の巻線の抵抗を推定する。
【００６１】
例えば巻線抵抗推定部１５４は、巻線の温度と巻線の抵抗との関係を表す抵抗プロファイルを予め記憶し、抵抗プロファイルと巻線の温度とに基づいて巻線の抵抗を推定する。抵抗プロファイルは、関数であってもよいし、複数のデータセットを含む離散的なデータであってもよい。抵抗プロファイルが離散的なデータである場合、巻線抵抗推定部１５４は、隣り合うデータセット間の補間によって巻線の温度に対応する巻線の抵抗を導出してもよい。
【００６２】
定数更新部１５１は、巻線抵抗推定部１５４による巻線の抵抗の推定結果に基づいて誘起電圧定数を更新する。第２推定部１４２は、巻線抵抗推定部１５４による巻線の抵抗の推定結果に基づいて磁束を推定する。
【００６３】
図１０は、制御回路１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図１０に示すように、制御回路１００は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、通信ポート１９４と、入出力ポート１９５と、スイッチング制御回路１９６とを含む。ストレージ１９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１９３は、巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを記憶することと、電力変換回路１０が巻線に流す駆動電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいてインダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２に生じる磁束を推定することと、磁束の推定結果に基づいて、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクを推定することと、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御することと、を電力変換装置１に実行させるためのプログラムを記憶している。
【００６４】
メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１００の各機能ブロックを構成する。通信ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、上位コントローラ２００との間で情報通信を行う。入出力ポート１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、速度センサ４、温度センサ５及び電流センサ１４との間で電気信号の入出力を行う。スイッチング制御回路１９６は、プロセッサ１９１からの指令に従って、インバータ回路１３内の複数のスイッチング素子１５のオン、オフを切り替えることにより、上記駆動電力をモータ２へ出力する。
【００６５】
なお、制御回路１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１００は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。
【００６６】
〔電力変換手順〕
続いて、電力変換方法の一例として、制御回路１００が実行する電力変換回路１０の制御手順を例示する。この手順は、モータ２の巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルと、巻線に駆動電力を供給する電力変換回路１０が巻線に流す駆動電流とに基づいてインダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２に生じる磁束を推定することと、磁束の推定結果に基づいて、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクを推定することと、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御することと、を含む。
【００６７】
図１１に示すように、制御回路１００は、ステップＳ０１〜Ｓ１１を所定の制御周期で繰り返し実行する。ステップＳ０１では、指令修正部１３１がトルク指令を取得する。また、電流情報取得部１１１が電流情報を取得し、速度情報取得部１１２が速度情報を取得し、温度情報取得部１１３が温度情報を取得する。ステップＳ０２では、磁束推定部１１６が磁束を推定する。ステップＳ０２における磁束の推定手順については後述する。
【００６８】
ステップＳ０３では、発生トルク推定部１２１が、磁束推定部１１６による磁束の推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２が発生する発生トルクを推定する。ステップＳ０４では、損失トルク推定部１２３が、モータ２の回転速度と、損失プロファイルとに基づいて損失トルクを推定する。なお、制御回路１００は、ステップＳ０３よりも前にステップＳ０４を実行してもよく、ステップＳ０２よりも前にステップＳ０４を実行してもよく、少なくともステップＳ０２，Ｓ０３と並行してステップＳ０４を実行してもよい。
【００６９】
ステップＳ０５では、駆動トルク推定部１２４が、発生トルク推定部１２１による発生トルクの推定結果と、損失トルク推定部１２３による損失トルクの推定結果とに基づいて駆動トルクを推定する。ステップＳ０６では、補償値算出部１３２が、上記修正トルク指令値と、駆動トルク推定部１２４による駆動トルクの推定結果との差分（上記トルク偏差）に基づいて、トルク補償値を算出する。なお、補償値算出部１３２は、上記修正トルク指令値として、前回の制御周期で算出された修正トルク補償値を用いる。
【００７０】
ステップＳ０７では、指令修正部１３１が、トルク指令を取得し、トルク指令にトルク補償値を加算して修正トルク指令値を算出する。ステップＳ０８では、電圧指令生成部１３４が、発生トルクを修正トルク指令値に追従させるための電圧指令を生成する。ステップＳ０９では、ＰＷＭ制御部１３５が、電圧指令ベクトルに一致した駆動電圧をモータ２に印加するように、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えるためのスイッチング指令を変更する。
【００７１】
ステップＳ１１では、指令修正部１３１が、ステップＳ０１の開始時点から所定の制御周期が経過するのを待機する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。これにより、ステップＳ０１〜Ｓ１１が上記制御周期で繰り返し実行される。
【００７２】
図１２は、ステップＳ０２における磁束の推定手順を例示するフローチャートである。図１２に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、速度情報取得部１１２が取得した速度情報が示すモータ２の回転速度が上記切替速度未満であるかを第１推定部１４１が確認する。
【００７３】
ステップＳ２１においてモータ２の回転速度が切替速度未満であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を実行する。ステップＳ２２では、電流情報取得部１１１が取得した電流情報が示す駆動電流と、インダクタンス記憶部１１４が記憶するインダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンス推定部１１５がインダクタンスを推定する。ステップＳ２３では、温度情報取得部１１３が取得した温度情報が示すモータ２の巻線の温度に基づいて、巻線抵抗推定部１５４がモータ２の巻線の抵抗を推定する。なお、制御回路１００は、ステップＳ２３をステップＳ２２の前に実行してもよいし、ステップＳ２３をステップＳ２２と並行して実行してもよい。ステップＳ２４では、モータ２の回転速度が上記速度帯域内であるかを更新中断部１５３が確認する。
【００７４】
ステップＳ２４においてモータ２の回転速度が速度帯域内であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５では、上記トルク指令が上記トルク帯域内であるかを更新中断部１５３が確認する。なお、更新中断部１５３は、ステップＳ２４よりも前にステップＳ２５を実行してもよい。
【００７５】
ステップＳ２５においてトルク指令がトルク帯域内であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ２６を実行する。ステップＳ２６では、定数更新部１５１が、電流情報取得部１１１が取得した温度情報が示す駆動電流と、電圧指令生成部１３４が生成した電圧指令と、巻線抵抗推定部１５４が推定したモータ２の巻線の抵抗と、速度情報取得部１１２が取得した速度情報が示すモータ２の回転速度と、に基づいて誘起電圧定数（定数保持部１５２が記憶する誘起電圧定数）を更新する。
【００７６】
ステップＳ２４においてモータ２の回転速度が速度帯域外であると判定した場合及びステップＳ２５においてトルク指令がトルク帯域外であると判定した場合、更新中断部１５３が、定数更新部１５１による誘起電圧定数の更新を中断させる。このため、制御回路１００はステップＳ２６を実行しない。
【００７７】
次に、制御回路１００は、ステップＳ２７を実行する。ステップＳ２７では、第１推定部１４１が、磁束推定部１１６による磁束の推定結果と、電流情報取得部１１１が取得した電流情報が示す駆動電流と、定数保持部１５２が記憶する誘起電圧定数と、に基づいて、上記電流方式により磁束を推定する。
【００７８】
ステップＳ２１においてモータ２の回転速度が切替速度以上であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３１，Ｓ３２を実行する。ステップＳ３１では、温度情報取得部１１３が取得した温度情報が示すモータ２の巻線の温度に基づいて、巻線抵抗推定部１５４がモータ２の巻線の抵抗を推定する。ステップＳ３２では、電圧指令生成部１３４が生成した電圧指令と、電流情報取得部１１１が取得した電流情報が示す駆動電流と、巻線抵抗推定部１５４が推定したモータ２の巻線の抵抗と、に基づいて、第２推定部１４２が上記電圧方式により磁束を推定する。以上で磁束の推定手順が完了する。
【００７９】
〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置１は、モータ２の巻線に駆動電力を供給する電力変換回路１０と、巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを記憶するインダクタンス記憶部１１４と、電力変換回路１０が巻線に流す駆動電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいてインダクタンスを推定するインダクタンス推定部１１５と、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２に生じる磁束を推定する磁束推定部１１６と、磁束の推定結果に基づいて、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクを推定する駆動トルク推定部１２４と、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御する電力変換制御部１３３と、を備える。
【００８０】
電力変換装置１によれば、駆動電流とインダクタンスプロファイルとに基づくことで、インダクタンスの推定精度が向上し、インダクタンスの推定結果に基づく磁束の推定精度が向上し、磁束の推定結果に基づく駆動トルクの推定精度が向上する。従って、モータ２のトルク制御の精度向上に有効である。
【００８１】
インダクタンスは、電流ベクトルの変化が当該電流ベクトルと同じ向きの電圧ベクトルに及ぼす影響を示す同一方向インダクタンスと、電流ベクトルの変化が当該電流ベクトルと垂直な電圧ベクトルに及ぼす影響を示す干渉インダクタンスとを含み、インダクタンスプロファイルは、電流ベクトルの大きさと、同一方向インダクタンスとの関係を表す同一方向プロファイルと、電流ベクトルの大きさと、干渉インダクタンスとの関係を表す干渉プロファイルとを含み、磁束推定部１１６は、同一方向インダクタンス及び干渉インダクタンスの推定結果に基づいて磁束を推定してもよい。この場合、同一方向インダクタンス及び干渉インダクタンスの両方を高精度に推定することで、磁束の推定精度が更に向上し、駆動トルクの推定精度が更に向上する。
【００８２】
同一方向インダクタンスは、回転座標系の第１座標軸に沿った第１電流ベクトルの変化が第１座標軸に沿った第１電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第１インダクタンスと、第１座標軸に垂直な第２座標軸に沿った第２電流ベクトルの変化が第２座標軸に沿った第２電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第２インダクタンスとを含み、同一方向プロファイルは、第１電流ベクトルの大きさと第１インダクタンスとの関係を表す第１プロファイルと、第２電流ベクトルの大きさと第２インダクタンスとの関係を表す第２プロファイルとを含み、磁束推定部１１６は、第１インダクタンス、第２インダクタンス及び干渉インダクタンスに基づいて磁束を推定してもよい。この場合、磁束の推定精度が更に向上し、駆動トルクの推定精度が更に向上する。
【００８３】
干渉インダクタンスは、第１電流ベクトルの変化が第２電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第１干渉インダクタンスと、第２電流ベクトルの変化が第１電圧ベクトルに及ぼす影響を示す第２干渉インダクタンスとを含み、干渉プロファイルは、第１電流ベクトル及び第２電流ベクトルの大きさと第１干渉インダクタンスとの関係を表す第１干渉プロファイルと、第１電流ベクトル及び第２電流ベクトルの大きさと第２干渉インダクタンスとの関係を表す第２干渉プロファイルとを含み、磁束推定部１１６は、第１インダクタンス、第２インダクタンス、第１干渉インダクタンス及び第２干渉インダクタンスに基づいて磁束を推定してもよい。この場合、磁束の推定精度が更に向上し、駆動トルクの推定精度が更に向上する。
【００８４】
磁束推定部１１６は、モータ２の回転速度が所定の速度レベル未満である場合に、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて磁束を推定する第１推定部１４１と、モータ２の回転速度が速度レベルを超えている場合に、電力変換回路１０が巻線に印加する駆動電圧に基づいて磁束を推定する第２推定部１４２とを有していてもよい。この場合、磁束の推定精度が更に向上し、駆動トルクの推定精度が更に向上する。また、インダクタンスの推定精度が向上することで、より高い回転速度まで第１推定部１４１による磁束の推定精度を維持できる。このため、第１推定部１４１の推定精度を維持し得る速度帯域と、第２推定部１４２の推定精度を維持し得る速度帯域との重複領域が大きくなる。このことも、駆動トルクの推定精度の向上に寄与する。
【００８５】
電力変換装置１は、駆動電流と、駆動電圧と、モータの回転速度とに基づいて誘起電圧定数を更新する定数更新部１５１と、少なくとも駆動トルクが所定のトルク帯域の外に位置する場合、又はモータ２の回転速度が所定の速度帯域の外に位置する場合に、定数更新部１５１による誘起電圧定数の更新を中断させる更新中断部１５３と、を更に備え、磁束推定部１１６は、誘起電圧定数に更に基づいて磁束を推定してもよい。この場合、誘起電圧定数の推定結果が低下する帯域においては、あえて誘起電圧定数の推定を中断させることによって、誘起電圧定数の推定結果の信頼性を向上させることができる。従って、誘起電圧定数に基づく磁束の推定精度を更に向上させることができる。
【００８６】
トルク帯域の下限値はゼロよりも大きく、速度帯域の下限値はゼロよりも大きくてもよい。この場合、誘起電圧定数に基づく磁束の推定精度を更に向上させることができる。
【００８７】
トルク帯域の上限値は、駆動トルクの上限値よりも小さく、速度帯域の上限値は、モータ２の回転速度の上限値よりも小さくてもよい。この場合、誘起電圧定数に基づく磁束の推定精度を更に向上させることができる。
【００８８】
電力変換装置１は、巻線の温度に基づいて巻線の抵抗を推定する巻線抵抗推定部１５４を更に備え、定数更新部１５１は、抵抗の推定結果に更に基づいて誘起電圧定数を更新してもよい。この場合、誘起電圧定数に基づく磁束の推定精度を更に向上させることができる。
【００８９】
第２推定部１４２は、抵抗の推定結果に更に基づいて磁束を推定してもよい。この場合、第２推定部１４２による磁束の推定精度を更に向上させることができる。
【００９０】
電力変換装置１は、磁束の推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２が発生する発生トルクを推定する発生トルク推定部１２１と、発生トルクのうち駆動対象に伝わらない損失トルクと、モータ２の回転速度との関係を表す損失プロファイルを記憶する損失記憶部１２２と、モータ２の回転速度と、損失プロファイルとに基づいて損失トルクを推定する損失トルク推定部１２３と、を更に備え、駆動トルク推定部１２４は、発生トルクの推定結果と損失トルクの推定結果とに基づいて駆動トルクを推定してもよい。この場合、駆動トルクの推定精度を更に向上させることができる。
【００９１】
電力変換装置１は、トルク指令の値にトルク補償値を加算して、修正トルク指令値を算出する指令修正部１３１と、修正トルク指令値と駆動トルクの推定結果との差に基づいてトルク補償値を算出する補償値算出部１３２と、を更に備え、電力変換制御部１３３は、修正トルク指令値に発生トルクが追従するように電力変換回路１０を制御してもよい。この場合、駆動トルクをトルク指令に迅速に追従させることができる。
【００９２】
以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…電力変換装置、２…モータ、１０…電力変換回路、１１４…インダクタンス記憶部、１１５…インダクタンス推定部、１１６…磁束推定部、１２１…発生トルク推定部、１２２…損失記憶部、１２３…損失トルク推定部、１２４…駆動トルク推定部、１３１…指令修正部、１３２…補償値算出部、１３３…電力変換制御部、１４１…第１推定部、１４２…第２推定部、１５１…定数更新部、１５３…更新中断部、１５４…巻線抵抗推定部。
【要約】
【課題】モータのトルク制御の精度向上に有効な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置１は、モータ２の巻線に駆動電力を供給する電力変換回路１０と、巻線に流れる電流と、巻線のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを記憶するインダクタンス記憶部１１４と、電力変換回路１０が巻線に流す駆動電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいてインダクタンスを推定するインダクタンス推定部１１５と、インダクタンスの推定結果と、駆動電流とに基づいて、モータ２に生じる磁束を推定する磁束推定部１１６と、磁束の推定結果に基づいて、モータ２から駆動対象に伝わる駆動トルクを推定する駆動トルク推定部１２４と、駆動トルクの推定結果がトルク指令に追従するように電力変換回路１０を制御する電力変換制御部１３３と、を備える。
【選択図】図１【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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