特許 6032143 回転機の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6032143

(24)【登録日】2016年11月4日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】回転機の制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H02P27/06

【請求項の数】10

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-146992(P2013-146992)

(22)【出願日】2013年7月12日

(65)【公開番号】特開2015-19553(P2015-19553A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2015年10月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】西端 幸一

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１０２４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２００５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１３３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５４７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１３４０５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００２９９８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転機（１０）に電気的に接続された電力変換器（２０）を備えるシステムに適用され、
前記回転機の制御量の指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記回転機の２相回転座標系における前記電力変換器の出力電圧ベクトルの振幅を算出する振幅算出手段（３０ｃ，３０ｄ；３０ｒ〜３０ｘ）と、
前記指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記出力電圧ベクトルの位相を算出する位相算出手段（３０ｉ，３０ｊ；３０ｒ〜３０ｘ）と、
前記振幅算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの振幅を前記電力変換器の入力電圧で規格化した値である変調率を算出する変調率算出手段（３０ｅ）と、
前記回転機の電気角速度の取り得る範囲のうち、規定角速度未満の範囲を第１の範囲と定義し、前記規定角速度以上の範囲を第２の範囲と定義する場合において、前記第１の範囲における最大変調率を、前記第２の範囲における前記最大変調率よりも小さく設定し、また、前記電力変換器に入力される直流電圧が高いほど、前記最大変調率による前記変調率の制限を大きくするように前記最大変調率を設定する最大変調率設定手段（３０ｋ）と、
前記電気角速度及び前記直流電圧に基づき、前記変調率算出手段によって算出された前記変調率を前記電気角速度及び前記直流電圧と関係付けられた前記最大変調率で制限する制限処理を行う制限手段（３０ｆ）と、
前記制限手段によって制限された前記変調率、及び前記位相算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの位相に基づき、前記電力変換器を構成するスイッチング素子（Ｓ￥＃）のオンオフ操作用の操作信号であって、前記回転機を制御するための前記操作信号を生成する生成手段（３０ｇ；３０ｙ）と、
前記回転機を制御すべく、前記生成手段によって生成された前記操作信号に基づき、前記スイッチング素子をオンオフ操作する操作手段（Ｄｒ￥＃）と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。

【請求項2】

前記直流電圧が高いほど、前記最大変調率による前記変調率の制限を大きくするように前記最大変調率を設定することとは、前記直流電圧が高いほど、前記規定角速度を高く設定することであることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。

【請求項3】

前記最大変調率設定手段（３０ｌ）は、さらに、前記回転機に流れる電流と正の相関を有するパラメータ又は前記指令値のいずれかである設定パラメータの値が大きいほど、前記最大変調率による前記変調率の制限を大きくするように前記最大変調率を設定し、
前記制限手段（３０ｌ）は、前記制限処理として、前記電気角速度、前記直流電圧及び前記設定パラメータの値に基づき、前記変調率算出手段によって算出された前記変調率を前記電気角速度、前記直流電圧及び前記設定パラメータの値と関係付けられた前記最大変調率で制限する処理を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の回転機の制御装置。

【請求項4】

回転機（１０）に電気的に接続された電力変換器（２０）を備えるシステムに適用され、
前記回転機の制御量の指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記回転機の２相回転座標系における前記電力変換器の出力電圧ベクトルの振幅を算出する振幅算出手段（３０ｃ，３０ｄ；３０ｒ〜３０ｘ）と、
前記指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記出力電圧ベクトルの位相を算出する位相算出手段（３０ｉ，３０ｊ；３０ｒ〜３０ｘ）と、
前記振幅算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの振幅を前記電力変換器の入力電圧で規格化した値である変調率を算出する変調率算出手段（３０ｅ）と、
前記回転機の電気角速度の取り得る範囲のうち、規定角速度未満の範囲を第１の範囲と定義し、前記規定角速度以上の範囲を第２の範囲と定義する場合において、前記第１の範囲における最大変調率を、前記第２の範囲における前記最大変調率よりも小さく設定し、また、前記回転機に流れる電流と正の相関を有するパラメータ又は前記指令値のいずれかである設定パラメータの値が大きいほど、前記最大変調率による前記変調率の制限を大きくするように前記最大変調率を設定する最大変調率設定手段（３０ｌ）と、
前記電気角速度及び前記設定パラメータの値に基づき、前記変調率算出手段によって算出された前記変調率を前記電気角速度及び前記設定パラメータの値と関係付けられた前記最大変調率で制限する制限処理を行う制限手段（３０ｌ）と、
前記制限手段によって制限された前記変調率、及び前記位相算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの位相に基づき、前記電力変換器を構成するスイッチング素子（Ｓ￥＃）のオンオフ操作用の操作信号であって、前記回転機を制御するための前記操作信号を生成する生成手段（３０ｇ；３０ｙ）と、
前記回転機を制御すべく、前記生成手段によって生成された前記操作信号に基づき、前記スイッチング素子をオンオフ操作する操作手段（Ｄｒ￥＃）と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。

【請求項5】

前記設定パラメータの値が大きいほど、前記最大変調率による前記変調率の制限を大きくするように前記最大変調率を設定することとは、前記設定パラメータの値が大きいほど、前記規定角速度を高く設定することであることを特徴とする請求項３又は４記載の回転機の制御装置。

【請求項6】

回転機（１０）に電気的に接続された電力変換器（２０）を備えるシステムに適用され、
前記回転機の制御量の指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記回転機の２相回転座標系における前記電力変換器の出力電圧ベクトルの振幅を算出する振幅算出手段（３０ｃ，３０ｄ）と、
前記指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記出力電圧ベクトルの位相を算出する位相算出手段（３０ｉ，３０ｊ）と、
前記振幅算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの振幅を前記電力変換器の入力電圧で規格化した値である変調率を算出する変調率算出手段（３０ｅ）と、
前記回転機に流れる高調波電流を検出する高調波電流検出手段（３０ｐ）と、
前記回転機に流れる高調波電流の取り得る範囲のうち、規定電流を超える範囲を第１の範囲と定義し、前記規定電流以下の範囲を第２の範囲と定義する場合において、前記第１の範囲における最大変調率を、前記第２の範囲における前記最大変調率よりも小さく設定する最大変調率設定手段（３０ｑ）と、
前記高調波電流検出手段によって検出された高調波電流に基づき、前記変調率算出手段によって算出された前記変調率を前記高調波電流と関係付けられた前記最大変調率で制限する制限処理を行う制限手段（３０ｑ）と、
前記制限手段によって制限された前記変調率、及び前記位相算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの位相に基づき、前記電力変換器を構成するスイッチング素子（Ｓ￥＃）のオンオフ操作用の操作信号であって、前記回転機を制御するための前記操作信号を生成する生成手段（３０ｇ；３０ｙ）と、
前記回転機を制御すべく、前記生成手段によって生成された前記操作信号に基づき、前記スイッチング素子をオンオフ操作する操作手段（Ｄｒ￥＃）と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。

【請求項7】

回転機（１０）に電気的に接続された電力変換器（２０）を備えるシステムに適用され、
前記回転機の制御量の指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記回転機の２相回転座標系における前記電力変換器の出力電圧ベクトルの振幅を算出する振幅算出手段（３０ｃ，３０ｄ）と、
前記指令値に基づき、前記制御量を前記指令値に制御すべく、前記出力電圧ベクトルの位相を算出する位相算出手段（３０ｉ，３０ｊ）と、
前記振幅算出手段によって算出された前記出力電圧ベクトルの振幅を前記電力変換器の入力電圧で規格化した値である変調率を算出する変調率算出手段（３０ｅ）と、
前記電力変換器を構成するスイッチング素子（Ｓ￥＃）のオンオフ操作用の操作信号であって、前記回転機を制御するための前記操作信号の波形が、前記電力変換器から出力される高調波電圧に関する情報及び前記変調率と関係付けられて予め記憶された記憶手段（３２）と、
前記回転機の電気角速度が低いほど、最大高調波電圧を低く設定する電圧設定手段と、
前記記憶手段に記憶された前記操作信号の波形のうち、前記操作信号の波形と関係付けられた前記高調波電圧が、前記電気角速度に基づき設定された前記最大高調波電圧以下となる波形を抽出する制限処理を行う制限手段（３０ｙ）と、
前記制限処理によって抽出された波形のうち、前記変調率算出手段によって算出された前記変調率に最も近い波形に基づき、前記操作信号を生成する生成手段（３０ｙ）と、
前記回転機を制御すべく、前記生成手段によって生成された前記操作信号に基づき、前記スイッチング素子をオンオフ操作する操作手段（Ｄｒ￥＃）と、
を備えることを特徴とする回転機の制御装置。

【請求項8】

前記回転機に流れる電流に基づき、前記回転機のトルクを推定するトルク推定手段（３０ｈ）を更に備え、
前記制御量は、前記トルク推定手段によって推定されたトルクであり、
前記位相算出手段（３０ｉ，３０ｊ）は、前記制御量を前記指令値にフィードバック制御するための操作量として前記出力電圧ベクトルの位相を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

【請求項9】

前記制御量は、前記回転機に流れる２相回転座標系の電流であり、
前記振幅算出手段（３０ｒ〜３０ｘ）は、前記制御量を前記指令値にフィードバック制御するための操作量として前記出力電圧ベクトルの振幅を算出し、
前記位相算出手段（３０ｒ〜３０ｘ）は、前記制御量を前記指令値にフィードバック制御するための操作量として前記出力電圧ベクトルの位相を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

【請求項10】

前記制限手段は、前記電力変換器の出力電圧に含まれる基本波成分が、前記電力変換器の出力電圧を正弦波とする場合に前記電力変換器の出力電圧に含まれる基本波成分よりも大きくなる過変調領域において、前記制限処理を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転機に電気的に接続された電力変換器を構成するスイッチング素子のオンオフ操作用の操作信号であって、前記回転機を制御するための前記操作信号を生成する生成手段と、前記回転機を制御すべく、前記生成手段によって生成された前記操作信号に基づき、前記スイッチング素子をオンオフ操作する操作手段と、を備える回転機の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の制御装置としては、下記特許文献１に見られるように、回転機（交流電動機）を制御すべく、回転機に矩形波電圧を印加する矩形波制御を行うものが知られている。この制御によれば、電圧利用率を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−７８４９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、上記矩形波制御や、過変調制御では、電圧利用率を向上させることができるものの、回転機に高調波電圧が印加されることとなる。高調波電圧の印加によって回転機に流れる高調波電流が大きくなる場合には、回転機の制御性が大きく低下する懸念がある。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転機の制御性を向上させることのできる回転機の制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決すべく、本発明は、回転機（１０）に電気的に接続された電力変換器（２０）を構成するスイッチング素子（Ｓ￥＃）のオンオフ操作用の操作信号であって、前記回転機を制御するための前記操作信号を生成する生成手段（３０ｇ；３０ｙ）と、前記回転機を制御すべく、前記生成手段によって生成された前記操作信号に基づき、前記スイッチング素子をオンオフ操作する操作手段（Ｄｒ￥＃）と、前記回転機の電気角速度又は前記回転機に流れる高調波電流に基づき、前記電力変換器から出力される高調波電圧を所定値以下とするように、前記操作信号の生成に制限を課す制限処理を行う制限手段（３０ｆ；３０ｋ；３０ｌ；３０ｎ；３０ｑ；３０ｙ）と、を備えることを特徴とする。

【0007】

回転機の電気角速度（回転機の回転速度）が低い領域においては、回転機に印加される高調波電圧に対する回転機のインピーダンス（以下、高調波インピーダンス）が小さくなる。このため、高調波電圧の印加によって回転機に流れる高調波電流が大きくなる。その結果、回転機の制御性が大きく低下する懸念がある。

【0008】

ここで、上記発明では、制限手段を備えた。詳しくは、電気角速度が低い領域においては、高調波インピーダンスが小さくなる。このため、電気角速度によれば、高調波インピーダンスが小さくなって高調波電流が大きくなる状況を把握できる。一方、高調波電流によれば、回転機に流れる高調波電流を直接的に把握できる。このように、制限手段において用いられる電気角速度及び高調波電流は、高調波電流が大きくなる状況を把握可能なパラメータである。このため、上記電気角速度及び高調波電流は、回転機に印加される高調波電圧を所定値以下とするような操作信号を生成するためのパラメータとなる。したがって、制限手段を備える上記発明によれば、回転機に流れる高調波電流を低減させることができる。これにより、回転機の制御性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態にかかるモータ制御システムの全体構成図。

【図2】同実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図。

【図3】第２の実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図。

【図4】第３の実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図。

【図5】第４の実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図。

【図6】第５の実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図。

【図7】第６の実施形態にかかる電流フィードバック制御のブロック図。

【図8】第７の実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図。

【図9】同実施形態にかかるパルスパターン選択処理の手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機として回転機を備える車両に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0011】

図１に示すように、モータ制御システムは、モータジェネレータ１０、インバータ２０及び制御装置３０を備えている。モータジェネレータ１０は、車載主機であり、図示しない駆動輪に連結されている。本実施形態では、モータジェネレータ１０として、埋め込み磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）を用いている。

【0012】

モータジェネレータ１０は、「電力変換器」としてのインバータ２０を介して「直流電源」としての高電圧バッテリ２２に接続されている。高電圧バッテリ２２の出力電圧は、例えば百Ｖ以上である。なお、高電圧バッテリ２２及びインバータ２０の間には、インバータ２０の入力電圧を平滑化する平滑コンデンサ２４が設けられている。

【0013】

インバータ２０は、高電位側（上アーム側）のスイッチング素子Ｓ￥ｐ（￥＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）及び低電位側（下アーム側）のスイッチング素子Ｓ￥ｎの直列接続体を備えている。詳しくは、インバータ２０は、３組のスイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎの直列接続体を備え、スイッチング素子Ｓ￥ｐ，Ｓ￥ｎの接続点は、モータジェネレータ１０の￥相に接続されている。ちなみに、本実施形態では、上記スイッチング素子Ｓ￥＃（＃＝ｐ，ｎ）として、電圧制御形のスイッチング素子を用い、より具体的には、ＩＧＢＴを用いている。そして、スイッチング素子Ｓ￥＃には、フリーホイールダイオードＤ￥＃が逆並列に接続されている。

【0014】

モータ制御システムは、さらに、モータジェネレータ１０のＶ相に流れる電流を検出するＶ相電流センサ４０Ｖ、モータジェネレータ１０のＷ相に流れる電流を検出するＷ相電流センサ４０Ｗ、インバータ２０の入力電圧（高電圧バッテリ２２から出力される直流電圧）を検出する電圧センサ４２、及びモータジェネレータ１０の回転角（電気角θ）を検出する回転角センサ４４（例えばレゾルバ）を備えている。

【0015】

制御装置３０は、マイコンを主体として構成され、モータジェネレータ１０の制御量（本実施形態ではトルク）をその指令値（以下、指令トルクＴｒｑ＊）にフィードバック制御すべく、インバータ２０を操作する。詳しくは、制御装置３０は、インバータ２０を構成するスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作すべく、上記各種センサの検出値に基づき、操作信号ｇ￥＃を生成し、生成された操作信号ｇ￥＃を駆動回路Ｄｒ￥＃（ゲート駆動回路）に対して出力する。ここで、上アーム側の操作信号ｇ￥ｐと、対応する下アーム側の操作信号ｇ￥ｎとは、互いに相補的な信号となっている。すなわち、上アーム側のスイッチング素子Ｓ￥ｐと、対応する下アーム側のスイッチング素子Ｓ￥ｎとは、交互にオン状態とされる。

【0016】

なお、本実施形態において、駆動回路Ｄｒ￥＃が、モータジェネレータ１０を制御すべく、操作信号ｇ￥＃に基づきスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作する「操作手段」を構成する。また、指令トルクＴｒｑ＊は、制御装置３０よりも上位の制御装置から入力される。

【0017】

続いて、図２を用いて、制御装置３０によって実行されるモータジェネレータ１０のトルクフィードバック制御について説明する。

【0018】

２相変換部３０ａは、Ｖ相電流センサ４０Ｖによって検出されたＶ相電流ｉｖ、Ｗ相電流センサ４０Ｗによって検出されたＷ相電流ｉｗ、及び回転角センサ４４によって検出された電気角θに基づき、３相固定座標系におけるＵ相電流ｉｕ，Ｖ相電流ｉｖ，Ｗ相電流ｉｗを２相回転座標系（ｄｑ座標系）における電流であるｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒに変換する。なお、Ｕ相電流ｉｕは、キルヒホッフの法則に基づき、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗから算出すればよい。

【0019】

速度算出部３０ｂは、回転角センサ４４によって検出された電気角θに基づき、電気角速度ωを算出する。

【0020】

指令電圧算出部３０ｃは、指令トルクＴｒｑ＊を入力として、規格化電圧振幅「Ｖｎ／ω」を算出する。ここで、規格化電圧振幅「Ｖｎ／ω」とは、２相回転座標系におけるインバータ２０の出力電圧ベクトルの振幅指令値（以下、電圧振幅Ｖｎ）を電気角速度ωで除算した値のことである。なお、インバータ２０の出力電圧ベクトルの振幅Ｖは、上記出力電圧ベクトルのｄ軸成分ｖｄの２乗値及びｑ軸成分の２乗値の和の平方根として定義される。また、電圧振幅Ｖｎは、例えば、指令トルクＴｒｑ＊及び電圧振幅Ｖｎが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0021】

速度乗算部３０ｄは、規格化電圧振幅「Ｖｎ／ω」に電気角速度ωを乗算することで、電圧振幅Ｖｎを算出する。なお、本実施形態において、速度乗算部３０ｄ及び指令電圧算出部３０ｃが「振幅算出手段」を構成する。

【0022】

変調率算出部３０ｅは、電圧センサ４２によって検出された入力電圧ＶＩＮＶで電圧振幅Ｖｎを規格化した値である変調率Ｍを算出する。詳しくは、入力電圧ＶＩＮＶの「１／２」で電圧振幅Ｖｎを除算することで変調率Ｍを算出する。変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍは、変調率制限部３０ｆを介して操作信号生成部３０ｇに入力される。なお、本実施形態において、変調率算出部３０ｅが「変調率算出手段」を構成する。

【0023】

トルク推定器３０ｈは、２相変換部３０ａから出力されたｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒに基づき、モータジェネレータ１０の推定トルクＴｅを算出する。ここで、推定トルクＴｅは、ｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒと推定トルクＴｅとの関係を記憶したマップを用いて算出してもよいし、モデル式を用いて算出してもよい。なお、本実施形態において、トルク推定器３０ｈが「トルク推定手段」を構成する。

【0024】

トルク偏差算出部３０ｉは、指令トルクＴｒｑ＊から推定トルクＴｅを減算することでトルク偏差ΔＴを算出する。

【0025】

位相算出部３０ｊは、トルク偏差ΔＴに基づき、推定トルクＴｅを指令トルクＴｒｑ＊にフィードバック制御するための操作量として電圧位相δを算出する。詳しくは、トルク偏差ΔＴを入力とする比例積分制御によって電圧位相δを算出する。なお、本実施形態において、トルク偏差算出部３０ｉ及び位相算出部３０ｊが「位相算出手段」を構成する。

【0026】

操作信号生成部３０ｇは、位相算出部３０ｊから出力された電圧位相δと、変調率制限部３０ｆから出力された変調率Ｍとに基づき、操作信号ｇ￥＃を生成して駆動回路Ｄｒ￥＃に出力する。

【0027】

詳しくは、操作信号生成部３０ｇは、変調率Ｍ毎に、電気角θ１周期における操作信号の波形（パルスパターン）をマップデータとして記憶している。操作信号生成部３０ｇは、入力された変調率Ｍに該当するパルスパターンを選択する。ここで、パルスパターンは、制御装置３０の備えるＲＯＭ等のメモリ３２（「記憶手段」に相当）に予め記憶されている。

【0028】

パルスパターンが選択されると、操作信号生成部３０ｇは、パルスパターンの出力タイミングを位相算出部３０ｊから出力された電圧位相δに基づき設定することで、操作信号ｇ￥＃を生成する。なお、本実施形態において、操作信号生成部３０ｇが「生成手段」を構成する。

【0029】

ここで、本実施形態では、変調率Ｍが第１の規定値Ｍａ（１．１５）以下となる場合、インバータ２０の出力電圧（具体的には、線間電圧）を電気角速度ωの正弦波とする正弦波制御が行われる。一方、変調率Ｍが第１の規定値Ｍａを超える過変調領域の場合、過変調制御が行われる。過変調領域においてインバータ２０出力電圧に含まれる基本波成分の振幅又は実効値は、インバータ２０の出力電圧を正弦波とする場合にインバータ２０の出力電圧に含まれる基本波成分の振幅又は実効値よりも大きくなる。特に本実施形態では、変調率Ｍが第１の規定値Ｍａよりも高い第２の規定値Ｍｂ（１．２７）となる場合、矩形波制御（１パルス制御）が行われる。矩形波制御が行われる場合、パルスパターンとして、電気角θ１周期において高電位側のスイッチング素子Ｓ￥ｐをオン状態とする期間と低電位側のスイッチング素子Ｓ￥ｎをオン状態する期間とが１回ずつとされるパルスパターン（１パルス波形）が選択される。

【0030】

なお、本実施形態では、正弦波制御及び過変調制御の境界である第１の規定値Ｍａを「１．１５」に設定した。この設定は、例えば３次高調波を重畳する手法により、正弦波制御を行うことのできる領域を拡大するためになされたものである。

【0031】

続いて、本実施形態にかかる特徴的構成である変調率制限部３０ｆについて説明する。

【0032】

変調率制限部３０ｆは、モータジェネレータ１０に高調波電流が流れることにより、モータジェネレータ１０のトルク制御性が低下することを回避するために設けられる。本実施形態において、変調率制限部３０ｆが「最大変調率設定手段」及び「制限手段」を構成する。以下、トルク制御性が低下するメカニズムについて説明した後、変調率制限部３０ｆについて説明する。

【0033】

まず、トルク制御性が低下するメカニズムについて説明する。

【0034】

変調率Ｍが第１の規定値Ｍａ以下となって正弦波制御が行われる場合、インバータ２０の出力電圧を正弦波とすることができるため、インバータ２０の出力電圧に含まれる高調波成分（以下、高調波電圧）は無視し得る。これに対し、変調率Ｍが第１の規定値Ｍａを超える過変調領域となる場合には、インバータ２０の出力電圧を正弦波とすることができない。このため、インバータ２０からモータジェネレータ１０へと印加される高調波電圧が高くなる。ここで、３相固定座標系における高調波電圧は、３の倍数を除く奇数成分（５，７，１１，１３，…）が主な成分である。上記高調波電圧の各次数成分は、次数が低くなるほど振幅が大きくなる傾向があり、また、パルスパターンが同じ場合に入力電圧ＶＩＮＶが大きくなるほど高調波電圧振幅が大きくなる。

【0035】

モータジェネレータ１０に印加される高調波電圧が高くなると、モータジェネレータ１０に流れる高調波電流が大きくなる。特に、電気角速度ωが低くなる領域においては、高調波電圧に対するモータジェネレータ１０のインピーダンス（以下、高調波インピーダンス）が低下し、モータジェネレータ１０に流れる高調波電流の増大が顕著となり得る。

【0036】

電気角速度ωが低くなる領域において高調波インピーダンスが低下するのは、以下の理由による。詳しくは、３相固定座標系における５次，７次，１１次，１３次の高調波電圧を例にして説明すると、３相固定座標系における５次，７次の高調波電圧は、２相回転座標系において６次の高調波電圧に変換される。また、３相固定座標系における１１次，１３次の高調波電圧は、２相回転座標系において１２次の高調波電圧に変換される。ここで、２相回転座標系において特に大きい６次の高調波電圧を例にすると、６次の高調波電圧についての電圧方程式は下式（ｅｑ１）で表される。

【数1】

ここで、上式（ｅｑ１）において、６次の高調波電圧についてのｄ軸インダクタンス，ｑ軸インダクタンス，ｄ軸電流，ｑ軸電流，永久磁石の電機子鎖交磁束を「Ｌｄ６」，「Ｌｑ６」，「ｉｄ６」，「ｉｑ６」，「φ６」で示した。また、上式（ｅｑ１）では、モータジェネレータ１０の電機子巻線抵抗を無視し、モータジェネレータ１０の回転速度が一定となる定常状態を想定している。

【0037】

上式（ｅｑ１）において、右辺第１項の「−６ωＬｑ６」，「６ωＬｄ６」は、６次の高調波電圧についての高調波インピーダンスを示す。これらインピーダンスは、電気角速度ωが低くなるほど小さくなる。

【0038】

電気角速度ωの低くなることで高調波インピーダンスが小さくなると、モータジェネレータ１０に流れる高調波電流が大きくなる。高調波電流が大きくなると、モータジェネレータ１０のトルクリプルが発生したり、トルク制御の安定性が悪化したりする等、モータジェネレータ１０のトルク制御性が低下する懸念がある。

【0039】

こうした問題に対処すべく、本実施形態では、制御装置３０に上記変調率制限部３０ｆを備えた。以下、変調率制限部３０ｆについて説明する。

【0040】

変調率制限部３０ｆは、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍが最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを超える場合、上記変調率Ｍを最大変調率Ｍｌｉｍｉｔで制限して出力する。本実施形態では、モータジェネレータ１０が使用される場合に想定される電気角速度ωの取り得る範囲を、最小角速度ωｍｉｎから最大角速度ωｍａｘまでの範囲とする。そして、電気角速度ωの取り得る範囲「ωｍｉｎ〜ωｍａｘ」のうち、規定角速度ωｔｈ未満の範囲「ωｍｉｎ〜ωｔｈ」を第１の範囲と定義し、規定角速度ωｔｈ以上の範囲「ωｔｈ〜ωｍａｘ」を第２の範囲と定義する。そして、第２の範囲「ωｔｈ〜ωｍａｘ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを第２の規定値Ｍｂに設定し、第１の範囲「ωｍｉｎ〜ωｔｈ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを、第２の範囲「ωｔｈ〜ωｍａｘ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔよりも小さく設定する。これは、電気角速度ωが低い領域である第１の範囲において、高調波電流を低減させるための設定である。つまり、第１の範囲における高調波インピーダンスは、第２の範囲における高調波インピーダンスよりも小さい。このため、第１の範囲において高調波電流を低減させるためには、第１の範囲において電圧振幅Ｖｎを制限することが要求される。この要求を実現するために、上述した態様で最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する。

【0041】

特に本実施形態では、第１の範囲「ωｍｉｎ〜ωｔｈ」において、電気角速度ωが低くなるほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを低く設定する。これは、電気角速度ωが低くなるほど、高調波インピーダンスが低くなることに鑑みた設定である。なお、本実施形態では、最小角速度ωｍｉｎに対応する最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを第１の規定値Ｍａに設定する。

【0042】

変調率制限部３０ｆは、電気角速度ωに基づき、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍを電気角速度ωと関係付けられた最大変調率Ｍｌｉｍｉｔで制限することで、操作信号ｇ￥＃の生成に制限を課す。すなわち、電気角速度ωが規定角速度ωｔｈ以上である場合、過変調制御が制約されない。これに対し、電気角速度ωが規定角速度ωｔｈ未満である場合、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍが低下させられて過変調制御が制約されることとなる。

【0043】

なお、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔは、例えば、電気角速度ω及び最大変調率Ｍｌｉｍｉｔが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0044】

変調率制限部３０ｆから出力された変調率Ｍは、操作信号生成部３０ｇに入力される。電気角速度ωが規定角速度ωｔｈ未満となる場合、操作信号生成部３０ｇは、変調率制限部３０ｆによって制限された変調率Ｍ、及び位相算出部３０ｊによって算出された電圧位相δに基づき、操作信号ｇ￥＃を生成する。

【0045】

ちなみに、本実施形態では、上述した手法で生成された操作信号ｇ￥＃に基づきインバータ２０を操作することで、インバータ２０から出力される高調波電圧を所定値以下とすることができる。上記所定値は、トルク制御性を良好に維持できる高調波電圧の最大値として定められる。詳しくは、上記所定値は、第１の範囲「ωｍｉｎ〜ωｔｈ」において電気角速度ωが低いほど低くなる。これは、電気角速度ωが低いほど高調波インピーダンスが小さくなることから、電気角速度ωが低い領域において高調波電圧を制限する必要があるためである。

【0046】

このように、本実施形態では、第１の範囲「ωｍｉｎ〜ωｔｈ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを、第２の範囲「ωｔｈ〜ωｍａｘ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔよりも低く設定した。そして、電気角速度ωに基づき、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍを電気角速度ωと関係付けられた最大変調率Ｍｌｉｍｉｔで制限する処理を行った。これにより、電気角速度ωが低い領域において高調波電流を低減させることができ、ひいてはモータジェネレータ１０のトルク制御性を好適に向上させることができる。

【0047】

特に、本実施形態では、第１の範囲「ωｍｉｎ〜ωｔｈ」において、電気角速度ωが低くなるほど最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを低く設定した。電気角速度ωが低くなるほど高調波インピーダンスが小さくなることから、こうした設定がトルク制御性を向上させることに大きく寄与している。

【0048】

さらに、本実施形態では、変調率Ｍを最大変調率Ｍｌｉｍｉｔで制限する簡易な手法によって高調波電流を低減させることができるため、演算負荷を低減させることもできる。

【0049】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0050】

本実施形態では、電気角速度ωに加えて、入力電圧ＶＩＮＶに基づき最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する。

【0051】

図３に、本実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図を示す。なお、図３において、先の図２に示した処理等と同一の処理等については、便宜上、同一の符号を付している。

【0052】

図示されるように、変調率制限部３０ｋには、電気角速度ωに加えて、入力電圧ＶＩＮＶが入力される。変調率制限部３０ｋは、入力電圧ＶＩＮＶが高いほど、規定角速度ωｔｈを高く設定する。すなわち、入力電圧ＶＩＮＶが高いほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを制限する電気角速度ωの範囲を高速側に拡大する。これは、入力電圧ＶＩＮＶが高くなるほど、モータジェネレータ１０に印加される高調波電圧が高くなり、高調波電流が大きくなることに基づく設定である。

【0053】

特に本実施形態では、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの最小値を第１の規定値Ｍａにするとの条件と、電気角速度ωの単位変化量あたりの最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの変化量（最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの傾き）を固定するとの条件とを課す。ここで、図３には、入力電圧ＶＩＮＶが高くなるほど（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）、規定角速度ωｔｈが高く設定される（ω１＜ω２＜ω３）ことを示した。詳しくは、図中、規定角速度ωｔｈが第１の角速度ω１となる場合における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを実線にて示し、規定角速度ωｔｈが第２の角速度ω２となる場合における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを一点鎖線にて示した。また、規定角速度ωｔｈが第３の角速度ω３となる場合における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを二点鎖線にて示した。

【0054】

なお、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔは、例えば、電気角速度ω及び入力電圧ＶＩＮＶと最大変調率Ｍｌｉｍｉｔとが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0055】

以上説明した本実施形態によれば、上記第１の実施形態で得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0056】

変調率制限部３０ｆにおいて、入力電圧ＶＩＮＶが高いほど、規定角速度ωｔｈを高く設定した。このため、高調波電流が大きくなる状況を的確に把握して高調波電流を低減させることができる。これにより、モータジェネレータ１０のトルク制御性をより好適に向上させることができる。

【0057】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0058】

本実施形態では、電気角速度ω及び入力電圧ＶＩＮＶに加えて、指令トルクＴｒｑ＊（「設定パラメータ」に相当）に基づき最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する。

【0059】

図４に、本実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図を示す。なお、図４において、先の図３に示した処理等と同一の処理等については、便宜上、同一の符号を付している。

【0060】

図示されるように、変調率制限部３０ｌには、電気角速度ω及び入力電圧ＶＩＮＶに加えて、指令トルクＴｒｑ＊が入力される。変調率制限部３０ｌは、指令トルクＴｒｑ＊が大きいほど、規定角速度ωｔｈを高く設定する。すなわち、指令トルクＴｒｑ＊が大きいほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを制限する電気角速度ωの範囲を高速側に拡大する。これは、指令トルクＴｒｑ＊が大きいほど、高調波電流が大きくなることに基づく設定である。つまり、指令トルクＴｒｑ＊が大きいほど、モータジェネレータ１０に流れる電流が大きくなる。電流が大きくなると、磁束飽和等によってインダクタンスが減少する特性を持っており、高調波成分についても同様にｄ，ｑ軸インダクタンス（上式（ｅｑ１）参照）が小さくなる。これにより、高調波インピーダンスが小さくなり、高調波電流が大きくなる。ここで、図４には、入力電圧ＶＩＮＶに加えて、指令トルクＴｒｑ＊が大きくなるほど（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３）、規定角速度ωｔｈが高くなる（ω１＜ω２＜ω３）ことを示した。

【0061】

なお、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔは、例えば、電気角速度ω、入力電圧ＶＩＮＶ及び指令トルクＴｒｑ＊と最大変調率Ｍｌｉｍｉｔとが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0062】

以上説明した本実施形態によれば、上記第２の実施形態で得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0063】

変調率制限部３０ｆにおいて、指令トルクＴｒｑ＊が大きいほど、規定角速度ωｔｈを高く設定した。このため、高調波電流が大きくなる状況を的確に把握して高調波電流を低減させることができる。これにより、モータジェネレータ１０のトルク制御性をよりいっそう好適に向上させることができる。

【0064】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第３の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0065】

本実施形態では、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの設定に用いるパラメータとして、指令トルクＴｒｑ＊に代えて、電流ベクトルの振幅Ｉｎを用いる。なお、本実施形態において、電流ベクトルの振幅Ｉｎが、モータジェネレータ１０に流れる電流と正の相関を有するパラメータ（設定パラメータ）に相当する。

【0066】

図５に、本実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図を示す。なお、図５において、先の図４に示した処理等と同一の処理等については、便宜上、同一の符号を付している。

【0067】

図示されるように、電流振幅算出部３０ｍは、ｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒに基づき、電流ベクトルの振幅Ｉｎを算出する。ここで、電流ベクトルの振幅Ｉｎは、ｄ軸電流ｉｄｒの２乗値及びｑ軸電流ｉｑｒの２乗値の和の平方根として定義される。

【0068】

変調率制限部３０ｎには、電気角速度ω及び入力電圧ＶＩＮＶに加えて、電流ベクトルの振幅Ｉｎが入力される。変調率制限部３０ｌは、電流ベクトルの振幅Ｉｎが大きいほど、規定角速度ωｔｈを高く設定する。すなわち、電流ベクトルの振幅Ｉｎが大きいほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを制限する電気角速度ωの範囲を高速側に拡大する。ここで、図５には、入力電圧ＶＩＮＶに加えて、電流ベクトルの振幅Ｉｎが大きくなるほど（Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３）、規定角速度ωｔｈが高くなる（ω１＜ω２＜ω３）ことを示した。

【0069】

なお、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔは、例えば、電気角速度ω、入力電圧ＶＩＮＶ及び電流ベクトルの振幅Ｉｎと最大変調率Ｍｌｉｍｉｔとが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0070】

以上説明した本実施形態によれば、上記第２の実施形態で得られる効果に加えて、以下の効果が得られる。

【0071】

変調率制限部３０ｎにおいて、電流ベクトルの振幅Ｉｎが大きいほど、規定角速度ωｔｈを高く設定した。このため、高調波電流が大きくなる状況を的確に把握して高調波電流を低減させることができる。これにより、モータジェネレータ１０のトルク制御性をよりいっそう好適に向上させることができる。

【0072】

さらに、本実施形態では、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの設定に、モータジェネレータ１０に流れる電流検出値としての電流ベクトルの振幅Ｉｎを用いた。このため、高調波電流が増大する状況であるか否かをより的確に把握することができ、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの設定精度を高めることもできる。これにより、トルク制御性の向上効果をより大きくすることができる。

【0073】

（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0074】

本実施形態では、高調波電流を直接検出し、高調波電流の検出値に基づき最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する。

【0075】

図６に、本実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図を示す。なお、図６において、先の図２に示した処理等と同一の処理等については、便宜上、同一の符号を付している。

【0076】

図示されるように、高調波電流検出部３０ｐは、Ｖ相電流ｉｖのＦＦＴ解析によって特定次数の高調波電流を抽出する。本実施形態では、Ｖ相電流ｉｖに含まれる５次の高調波電流を抽出する。高調波電流検出部３０ｐは、抽出された５次の高調波電流の実効値又は振幅（以下、高調波電流検出値Ｉａ）を変調率制限部３０ｑに対して出力する。なお、本実施形態において、高調波電流検出部３０ｐが「高調波電流検出手段」を構成する。また、本実施形態では、Ｖ相電流ｉｖを用いたが、これに限らず、Ｗ相電流ｉｗを用いてもよい。

【0077】

変調率制限部３０ｑは、高調波電流検出値Ｉａに基づき、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する。詳しくは、モータジェネレータ１０が使用される場合に想定される高調波電流検出値Ｉａの取り得る範囲を、最小電流値Ｉｍｉｎから最大電流値Ｉｍａｘまでの範囲とする。そして、高調波電流検出値Ｉａの取り得る範囲「Ｉｍｉｎ〜Ｉｍａｘ」のうち、第１の規定電流Ｉｔｈ１を超える範囲「Ｉｔｈ１〜Ｉｍａｘ」を第１の範囲と定義し、第１の規定電流Ｉｔｈ１以下の範囲「Ｉｍｉｎ〜Ｉｔｈ１」を第２の範囲と定義する。そして、第２の範囲「Ｉｍｉｎ〜Ｉｔｈ１」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを第２の規定値Ｍｂに設定し、第１の範囲「Ｉｔｈ１〜Ｉｍａｘ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを、第２の範囲「Ｉｍｉｎ〜Ｉｔｈ１」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔよりも小さく設定する。

【0078】

特に本実施形態では、第１の範囲「Ｉｔｈ１〜Ｉｍａｘ」のうち、第１の規定電流Ｉｔｈ１から第２の規定電流Ｉｔｈ２（Ｉｔｈ１＜Ｉｔｈ２＜Ｉｍａｘ）までの範囲において、高調波電流検出値Ｉａが大きくなるほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを低く設定する。また、第１の範囲「Ｉｔｈ１〜Ｉｍａｘ」のうち第２の規定電流Ｉｔｈ２以上となる範囲において、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを第１の規定値Ｍａに設定する。すなわち、高調波電流検出値Ｉａが第２の規定電流Ｉｔｈ２以上となる場合に過変調制御を禁止する。

【0079】

変調率制限部３０ｑは、高調波電流検出値Ｉａに基づき、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍを高調波電流検出値Ｉａと関係付けられた最大変調率Ｍｌｉｍｉｔで制限する。すなわち、高調波電流検出値Ｉａが第１の規定電流Ｉｔｈ１以下である場合、過変調制御が制約されない。これに対し、高調波電流検出値Ｉａが第１の規定電流Ｉｔｈ１を上回る場合には、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍが低下させられて過変調制御が制約されることとなる。

【0080】

なお、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔは、例えば、高調波電流検出値Ｉａ及び最大変調率Ｍｌｉｍｉｔが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0081】

このように、本実施形態では、第１の範囲「Ｉｔｈ１〜Ｉｍａｘ」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを、第２の範囲「Ｉｍｉｎ〜Ｉｔｈ１」における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔよりも小さく設定した。そして、高調波電流検出値Ｉａに基づき、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍを高調波電流検出値Ｉａと関係付けられた最大変調率Ｍｌｉｍｉｔで制限した。これにより、高調波電流が大きくなることを回避でき、ひいてはモータジェネレータ１０のトルク制御性を好適に向上させることができる。

【0082】

（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0083】

本実施形態では、トルクを直接の制御量とするトルクフィードバック制御に代えて、電流を直接の制御量とする電流フィードバック制御を行う。詳しくは、指令トルクＴｒｑ＊を実現するための指令電流とモータジェネレータ１０に流れる電流とが一致するように、スイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作する。すなわち、本実施形態では、モータジェネレータ１０のトルクが最終的な制御量となるものであるが、トルクを制御すべく、モータジェネレータ１０に流れる電流を直接の制御量として、これを指令電流に制御する。

【0084】

図７に、本実施形態にかかる電流フィードバック制御のブロック図を示す。なお、図７において、先の図２に示した処理等と同一の処理等については、便宜上、同一の符号を付している。

【0085】

図示されるように、最大電圧算出部３０ｒは、入力電圧ＶＩＮＶの「１／２」に第２の規定値Ｍｂを乗算することで最大電圧Ｖｍａｘを算出する。ここで、最大電圧Ｖｍａｘとは、現在の入力電圧ＶＩＮＶにおいて電圧振幅Ｖｎの取り得る範囲の最大値のことである。

【0086】

指令電流算出部３０ｓは、指令トルクＴｒｑ＊、電気角速度ω及び最大電圧Ｖｍａｘに基づき、２相回転座標系における電流の指令値であるｄ軸指令電流ｉｄ＊と、ｑ軸指令電流ｉｑ＊とを算出する。なお、ｄ軸指令電流ｉｄ＊及びｑ軸指令電流ｉｑは、例えば、指令トルクＴｒｑ＊、電気角速度ω及び最大電圧Ｖｍａｘと、ｄ軸指令電流ｉｄ＊及びｑ軸指令電流ｉｑとが関係付けられたマップを用いて算出すればよい。

【0087】

ｄ軸偏差算出部３０ｔは、ｄ軸指令電流ｉｄ＊からｄ軸電流ｉｄｒを減算することでｄ軸電流偏差Δｉｄを算出する。一方、ｑ軸偏差算出部３０ｕは、ｑ軸指令電流ｉｑ＊からｑ軸電流ｉｑｒを減算することでｑ軸電流偏差Δｉｑを算出する。

【0088】

ｄ軸指令電圧算出部３０ｖは、ｄ軸電流ｉｄｒをｄ軸指令電流ｉｄ＊にフィードバック制御するための操作量としてｄ軸上の指令電圧ｖｄ＊を算出する。具体的には、ｄ軸電流偏差Δｉｄに基づく比例積分制御によってｄ軸上の指令電圧ｖｄ＊を算出する。一方、ｑ軸指令電圧算出部３０ｗは、ｑ軸電流ｉｑｒをｑ軸指令電流ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量としてｑ軸上の指令電圧ｖｑ＊を算出する。具体的には、ｑ軸電流偏差Δｉｑに基づく比例積分制御によってｑ軸上の指令電圧ｖｑ＊を算出する。

【0089】

振幅位相算出部３０ｘは、ｄ軸指令電圧ｖｄ＊及びｑ軸指令電圧ｖｑ＊に基づき、電圧振幅Ｖｎ及び電圧位相δを算出する。電圧振幅Ｖｎは、変調率算出部３０ｅに出力され、電圧位相δは、操作信号生成部３０ｇに出力される。

【0090】

なお、本実施形態において、最大電圧算出部３０ｒ、指令電流算出部３０ｓ、ｄ軸偏差算出部３０ｔ、ｑ軸偏差算出部３０ｕ、ｄ軸指令電圧算出部３０ｖ、ｑ軸指令電圧算出部３０ｗ及び振幅位相算出部３０ｘが「振幅算出手段」及び「位相算出手段」を構成する。

【0091】

以上説明した本実施形態によっても、上記第１の実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。

【0092】

（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

【0093】

本実施形態では、高調波電圧を所定値以下とするように操作信号ｇ￥＃を生成する制限処理を変更する。

【0094】

図８に、本実施形態にかかるトルクフィードバック制御のブロック図を示す。なお、図８において、先の図２に示した処理等と同一の処理等については、便宜上、同一の符号を付している。

【0095】

図示されるように、本実施形態では、変調率制限部３０ｆが除去されている。このため、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍは、そのまま操作信号生成部３０ｙに入力される。操作信号生成部３０ｙには、変調率Ｍに加えて、電気角速度ωも入力される。なお、本実施形態において、操作信号生成部３０ｙが「生成手段」及び「制限手段」を構成する。

【0096】

ここで、本実施形態において、メモリ３２には、規格化高調波電圧Ｖｈ（「高調波電圧に関する情報」に相当）及び変調率Ｍと関係付けられたパルスパターンが予め記憶されている。ここで、規格化高調波電圧Ｖｈとは、パルスパターンによって生成された操作信号ｇ￥＃によってスイッチング素子Ｓ￥＃をオンオフ操作する場合における高調波電流の実効値を、入力電圧ＶＩＮＶの「１／２」で除算した値のことである。ここでの高調波電圧の実効値は、例えば、６次の高調波電圧の実効値、１２次の高調波電圧の実効値、６次及び１２次の高調波電圧の実効値の合計値、又はインバータ２０の出力電圧に含まれる全高調波成分の実効値の合計値とすればよい。なお、パルスパターンと規格化高調波電圧Ｖｈとを関係付けることができるのは、変調率Ｍ（インバータ２０の出力電圧に含まれる基本波成分）が定まると、上記出力電圧に含まれる高調波成分も定まるためである。

【0097】

図９に、本実施形態にかかるパルスパターン選択処理の手順を示す。この処理は、操作信号生成部３０ｙによって例えば所定周期で繰り返し実行される。

【0098】

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、電気角速度ωに基づき、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを設定する。詳しくは、電気角速度ωが高いほど、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを高く設定する。なお、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔは、上記第１の実施形態で説明した所定値と同じ技術的意義を有するパラメータである。また、本実施形態において、本ステップの処理が「電圧設定手段」を構成する。

【0099】

続くステップＳ１２では、メモリ３２に記憶された全てのパルスパターンのそれぞれについて、パルスパターンと関係付けられた規格化高調波電圧Ｖｈと、入力電圧ＶＩＮＶの「１／２」とを乗算することで判定電圧Ｖｊｄｇを算出する。

【0100】

続くステップＳ１４では、全てのパルスパターンのうち、判定電圧Ｖｊｄｇが最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔ以下となるパルスパターンを抽出する。すなわち、判定電圧Ｖｊｄｇが最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを超えるパルスパターンを除外することで、操作信号ｇ￥＃を生成するための候補となるパルスパターンが制限され、操作信号ｇ￥＃の生成に制限が課される。なお、本ステップにおいて抽出対象から除外されるパルスパターンは、主に、変調率Ｍが第１の規定値Ｍａを超える過変調領域のパルスパターンである。

【0101】

続くステップＳ１６では、上記ステップＳ１４において抽出されたパルスパターンのうち、変調率算出部３０ｅによって算出された変調率Ｍに最も近いパルスパターンを選択する。そして、ステップＳ１８では、上記ステップＳ１６において選択されたパルスパターンに基づき、操作信号ｇ￥＃を生成する。

【0102】

なお、ステップＳ１８の処理が完了した場合には、この一連の処理を一旦終了する。

【0103】

以上説明した本実施形態によっても、モータジェネレータ１０のトルク制御性を好適に向上させることができる。

【0104】

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

【0105】

・第１の範囲における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを、第２の範囲における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔよりも小さく設定する手法としては、上記第１の実施形態に例示したものに限らない。要は、電気角速度ωが低い第１の範囲において変調率Ｍを制限できれば、他の設定手法であってもよい。ここで、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの設定手法の一例として、第１の範囲全てにおける最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを第１の規定値Ｍａに固定する手法も考えられる。この場合、電気角速度ωが規定角速度ωｔｈ未満となる場合、過変調制御が禁止されることとなる。また、上記設定手法の一例として、第１の範囲における最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの傾きを１次式（線形）とする手法に限らず、２次式や３次式とする手法も考えられる。

【0106】

・入力電圧ＶＩＮＶが高いほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔによる変調率Ｍの制限を大きくするように最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する手法としては、入力電圧ＶＩＮＶが高いほど、規定角速度ωｔｈを高く設定するものに限らない。例えば、入力電圧ＶＩＮＶが高いほど、規定角速度ωｔｈを固定したままで、第１の範囲における最大変調率Ｍｉｍｉｔの傾きを大きくするものであってもよい。

【0107】

また、設定パラメータの値が大きいほど、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔによる変調率Ｍの制限を大きくするように最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定する手法としては、設定パラメータの値が大きいほど、規定角速度ωｔｈを高く設定するものに限らない。例えば、設定パラメータの値が大きいほど、規定角速度ωｔｈを固定したままで、第１の範囲における最大変調率Ｍｉｍｉｔの傾きを大きくするものであってもよい。

【0108】

・上記第４の実施形態において、「設定パラメータ（回転機に流れる電流と正の相関を有するパラメータ）」として、電流ベクトルの振幅Ｉｎに代えて、モータジェネレータ１０の相電流（Ｖ相電流ｉｖやＷ相電流ｉｗ）に含まれる特定次数成分の実効値又は振幅を用いてもよい。ここで、上記特定次数成分としては、例えば、相電流の基本波成分が挙げられる。なお、上記特定次数成分は、例えばＦＦＴ解析によって抽出すればよい。また、例えば、上記パラメータとして、相電流の実効値又は振幅を用いたり、２相回転座標系の電流値（ｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒのうち少なくとも一方）に含まれる特定次数成分（例えば、６次や１２次）の実効値又は振幅を用いたりしてもよい。

【0109】

・上記第６の実施形態において、電流ベクトルの振幅Ｉｎに基づき最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定してもよい。また、上記第６の実施形態において、２相回転座標系における指令電流ベクトルの振幅に基づき最大変調率Ｍｌｉｍｉｔを設定してもよい。

【0110】

・上記第３，第４の実施形態において、最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの設定に用いるパラメータから入力電圧ＶＩＮＶを除いてもよい。

【0111】

・「高調波電流検出手段」としては、相電流に含まれる５次成分を検出するものに限らない。例えば、相電流に含まれる７次成分、１１次成分又は１３次成分を検出するものであってもよい。また、「高調波電流検出手段」の検出対象としては、３相固定座標系における電流に限らず、２相固定座標系における電流（ｄ軸電流ｉｄｒ及びｑ軸電流ｉｑｒのうち少なくとも一方）であってもよい。この場合、２相固定座標系における電流に含まれる６次成分や１２次成分等の実効値又は振幅を検出すればよい。

【0112】

・上記第６の実施形態において、上記第２〜第５，第７の実施形態で説明した最大変調率Ｍｌｉｍｉｔの設定手法を適用してもよい。

【0113】

・上記第７の実施形態において、「高調波電圧に関する情報」としては、高調波電流の実効値を入力電圧ＶＩＮＶで規格化した値に限らず、例えば、高調波電圧の振幅を入力電圧ＶＩＮＶで規格化した値であってもよい。

【0114】

・上記第７の実施形態では、１つの変調率Ｍに対して１つのパルスパターンをメモリ３２に記憶させたがこれに限らない。１つの変調率Ｍを実現するために複数のパルスパターンを生成できることから、１つの変調率Ｍに対して複数のパルスパターンをメモリ３２に記憶させてもよい。この場合、１つの変調率Ｍに対する複数のパルスパターンのそれぞれについて、電気角θ１周期におけるスイッチング回数が異なるため、スイッチング損失も異なる。したがって、規格化高調波電圧Ｖｈ及び変調率Ｍに加えて、スイッチング損失に関する情報（電気角θ１周期におけるスイッチング回数）と関係付けられたパルスパターンをメモリ３２に記憶させてもよい。この場合、パルスパターン選択処理において、全てのパルスパターンのうちスイッチング回数が目標回数以下となるパルスパターンを抽出するとの処理を設けてもよい。

【0115】

・上記第７の実施形態において、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを設定するためのパラメータに、モータジェネレータ１０のロータ温度、モータジェネレータ１０のステータ温度及びモータジェネレータ１０のインダクタンス特性のうち少なくとも１つを加えてもよい。詳しくは、ロータ温度が高いほど、電機子鎖交磁束が減少することから、モータジェネレータ１０に電流が流れやすくなる。このため、ロータ温度が高いほど、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを低く設定すればよい。

【0116】

また、ステータ温度が高いほど、ステータの巻線抵抗が低くなり、モータジェネレータ１０に電流が流れやすくなる。このため、ステータ温度が高いほど、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを低く設定すればよい。

【0117】

さらに、インダクタンス特性について、モータジェネレータ１０のインダクタンスは個体差によってばらつく。そして、インダクタンスが高いほど、高調波電流が流れにくくなる。このため、インダクタンスが高いほど、最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを高くするように最大高調波電圧Ｖｌｉｍｉｔを適合すればよい。

【0118】

・「生成手段」としては、パルスパターンを選択して操作信号を生成するものに限らず、例えば以下に説明するものであってもよい。指令トルクＴｒｑ＊とするための操作量として、位相が電気角で互いに１２０度ずつずれた正弦波の３相指令電圧を算出する。そして、算出された３相指令電圧とキャリア信号（例えば三角波信号）との大小比較に基づく三角波比較ＰＷＭ制御によって操作信号ｇ￥＃を生成する。

【0119】

・上記各実施形態では、制御量をその指令値にフィードバック制御したがこれに限らず、制御量を指令値にフィードフォワード制御してもよい。

【0120】

・「回転機」として、ＩＰＭＳＭに限らず、表面磁石同期機（ＳＰＭＳＭ）や巻線界磁型同期機であってもよい。また、「回転機」としては、同期機に限らず、例えば誘導機であってもよい。さらに、「回転機」としては、車載主機として用いられるものに限らず、電動パワーステアリング装置や空調用電動コンプレッサを構成する電動機等、他の用途に用いられるものであってもよい。

【符号の説明】

【0121】

１０…モータジェネレータ、２０…インバータ、３０…制御装置、Ｓ￥＃…スイッチング素子、Ｄｒ￥＃…駆動回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】