特開 2022-131337 電力変換装置、制御システム、駆動システム及び電力変換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022131337

(43)【公開日】2022-09-07

(54)【発明の名称】電力変換装置、制御システム、駆動システム及び電力変換方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 27/06 20060101AFI20220831BHJP

   H02P 21/22 20160101ALI20220831BHJP

   H02P 25/22 20060101ALI20220831BHJP

【ＦＩ】

H02P27/06

H02P21/22

H02P25/22

【審査請求】有

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021030229

(22)【出願日】2021-02-26

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】猪木 敬生

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 考弘

(72)【発明者】

【氏名】花田 敏洋

(72)【発明者】

【氏名】中原 健吾

(72)【発明者】

【氏名】井浦 英昭

【テーマコード（参考）】

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H505BB02

5H505CC05

5H505DD03

5H505DD05

5H505EE41

5H505EE49

5H505EE55

5H505GG02

5H505GG04

5H505GG08

5H505HA03

5H505HA05

5H505HB01

5H505HB05

5H505JJ03

5H505JJ17

5H505JJ24

5H505JJ25

5H505KK06

5H505LL22

5H505LL54

5H505MM13

(57)【要約】      （修正有）

【課題】複数の電力変換装置がそれぞれ誘導電動機に発生する回転磁界を互いに同期させるのに有効な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置は、一次側電力を二次側電力に変換して電動機に供給する電力変換回路１０Ｂと、トルク目標値と、電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出する位相算出部２１３と、電力変換装置（マスタ装置）における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の位相を補正する位相補正部２１４と、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成する電圧指令生成部２１６と、補正された回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させるＰＷＭ制御部２１７と、を備え、位相補正部は、電力変換装置が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次側電力を二次側電力に変換して誘導電動機に供給する電力変換回路と、
トルク目標値と、前記誘導電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出する位相算出部と、
マスタ装置における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように前記回転座標系の位相を補正する位相補正部と、
前記トルク目標値に基づいて前記回転座標系における電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
補正された前記回転座標系の位相と、前記電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させる制御部と、を備え、
前記位相補正部は、前記マスタ装置が生成するマスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相に基づいて、前記回転座標系の位相を補正する、電力変換装置。

【請求項2】

前記位相補正部は、
前記回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、前記マスタ回転座標系の位相に基づいて前記回転座標系の位相を補正し、
前記回転座標系の回転速度が前記第一帯域よりも高い第二帯域内である場合には、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相に基づいて、前記回転座標系の位相を補正する、請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記位相補正部は、
前記回転座標系の回転速度が前記第一帯域内である場合には、前記マスタ回転座標系の位相と前記回転座標系の位相との差である第一偏差に基づいて前記回転座標系の位相を補正し、
前記回転座標系の回転速度が前記第二帯域内である場合には、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相と、前記電圧指令の前記回転座標系における位相との差である第二偏差に基づいて前記回転座標系の位相を補正する、請求項２記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記位相補正部は、
前記回転座標系の回転速度が前記第一帯域と前記第二帯域との間の中間帯域内である場合には、前記第一偏差と、前記第二偏差との重み付け平均値に基づいて前記回転座標系の位相を補正し、
前記回転座標系の回転速度が前記中間帯域の下限から前記中間帯域の上限に近付くにつれて、前記第一偏差の重みを徐々に小さくし、前記第二偏差の重みを徐々に大きくする、請求項３記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記位相算出部は、前記トルク目標値と、前記誘導電動機の回転速度とに基づいて、前記回転座標系の角周波数指令値を算出し、
前記位相補正部は、
前記回転座標系の回転速度が前記第一帯域内である場合には、前記第一偏差に基づいて前記角周波数指令値を補正し、
前記回転座標系の回転速度が前記第二帯域内である場合には、前記第二偏差に基づいて前記角周波数指令値を補正し、
前記位相算出部は、補正された前記角周波数指令値を積分して前記回転座標系の位相を算出する、請求項３又は４記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記マスタ回転座標系の位相の正弦値と、前記マスタ回転座標系の位相の余弦値とを前記マスタ装置から取得するマスタ情報取得部を更に備え、
前記位相補正部は、前記回転座標系の回転速度が前記第一帯域内である場合に、前記正弦値と前記余弦値とに基づいて前記回転座標系の位相を補正する、請求項２～５のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記正弦値の二乗と前記余弦値の二乗との和が１から乖離する程度に基づいて、前記正弦値及び前記余弦値を取得するための通信経路の異常を検知する異常監視部を更に備える、請求項６記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記マスタ情報取得部は、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相を前記マスタ装置から更に取得し、
前記異常監視部は、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相が所定レベルよりも小さい場合に、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相を取得するための通信経路の異常を検知する、請求項７記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記マスタ装置におけるトルク目標値であるマスタトルク目標値に基づいて、前記トルク目標値を算出するトルク目標値算出部を更に備え、
前記位相算出部は、前記トルク目標値算出部により算出されたトルク目標値と、前記誘導電動機の回転速度とに基づいて、前記回転座標系の位相を算出する、請求項２～８のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記マスタトルク目標値を取得するマスタ情報取得部と、
前記マスタトルク目標値を取得するための通信経路の異常を検知する異常監視部と、を更に備え、
前記異常監視部は、
前記回転座標系の回転速度が前記第一帯域内である場合には、前記マスタ回転座標系の位相と前記回転座標系の位相との差である第一偏差に基づいて前記通信経路の異常を検知し、
前記回転座標系の回転速度が前記第二帯域内である場合には、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相と、前記電圧指令の前記回転座標系における位相との差である第二偏差に基づいて前記通信経路の異常を検知する、請求項９記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記一次側電力及び前記二次側電力は交流電力であり、
前記電力変換回路は、前記一次側電力から前記二次側電力への電力変換と、前記二次側電力から前記一次側電力への電力変換とを行うマトリクスコンバータ回路である、請求項２～１０のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記位相補正部は、前記マスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相と、前記電圧指令の前記回転座標系における位相との差に基づいて前記回転座標系の位相を補正する、請求項１記載の電力変換装置。

【請求項13】

前記位相算出部は、前記トルク目標値と、前記誘導電動機の回転速度とに基づいて、前記回転座標系の角周波数指令値を算出し、
前記位相補正部は、前記マスタ装置が生成するマスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相に基づいて、前記角周波数指令値を補正し、
前記位相算出部は、補正された前記角周波数指令値を積分して前記回転座標系の位相を算出する、請求項１記載の電力変換装置。

【請求項14】

一次側電力を二次側電力に変換して誘導電動機に供給する電力変換回路と、
トルク目標値と、前記誘導電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出する位相算出部と、
モード選択入力に基づいて、マスタモードと、スレーブモードとのいずれかを選択するモード選択部と、
マスタモードが選択されている場合に、前記回転座標系の位相に関する情報をスレーブ装置に出力する位相情報出力部と、
スレーブモードが選択されている場合に、マスタ装置における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように前記回転座標系の位相を補正する位相補正部と、
前記トルク目標値に基づいて前記回転座標系における電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
マスタモードが選択されている場合には、補正されていない前記回転座標系の位相と、前記電圧指令とに基づいて、前記電力変換回路の二次側電圧を前記電圧指令に対応させ、スレーブモードが選択されている場合には、補正された前記回転座標系の位相と、前記電圧指令とに基づいて前記電力変換回路の二次側電圧を前記電圧指令に対応させる制御部と、を備え、
前記位相情報出力部は、前記回転座標系における前記電圧指令の位相を前記スレーブ装置に出力し、
前記位相補正部は、前記マスタ装置が生成するマスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相に基づいて、前記回転座標系の位相を補正する、電力変換装置。

【請求項15】

請求項１～１１のいずれか一項記載の電力変換装置と、
前記マスタ装置と、を備える、制御システム。

【請求項16】

請求項１５記載の制御システムと、
前記誘導電動機と、を備え、
前記誘導電動機は、第一グループの一次側コイルと、第二グループの一次側コイルと、を有し、
前記電力変換回路は、一次側電力を二次側電力に変換して前記第二グループの一次側コイルに供給し、
前記マスタ装置は、
一次側電力を二次側電力に変換して前記第一グループの一次側コイルに供給するマスタ電力変換回路と、
マスタトルク目標値と、前記誘導電動機の回転速度とに基づいて、前記マスタ回転座標系の位相を算出するマスタ位相算出部と、
前記マスタトルク目標値に基づいて前記マスタ電圧指令を生成するマスタ電圧指令生成部と、
前記マスタ回転座標系の位相と、前記マスタ電圧指令とに基づいて、前記マスタ電力変換回路の二次側電圧を前記マスタ電圧指令に対応させるマスタ制御部と、を備える、駆動システム。

【請求項17】

トルク目標値と、誘導電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出することと、
マスタ装置における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように前記回転座標系の位相を補正することと、
前記トルク目標値に基づいて前記回転座標系における電圧指令を生成することと、
補正された前記回転座標系の位相と、前記電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を前記電圧指令に対応させることと、を含み、
前記マスタ装置が生成するマスタ電圧指令の前記マスタ回転座標系における位相に基づいて、前記回転座標系の位相を補正する、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、制御システム、駆動システム及び電力変換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、第１巻線群と第２巻線群とを有するモータと、第１巻線群に対応する第１インバータと、第２巻線群に対応する第２インバータと、を備えるシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－７９５８０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、複数の電力変換装置がそれぞれ誘導電動機に発生する回転磁界を互いに同期させるの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、一次側電力を二次側電力に変換して誘導電動機に供給する電力変換回路と、トルク目標値と、誘導電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出する位相算出部と、マスタ装置における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の位相を補正する位相補正部と、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成する電圧指令生成部と、補正された回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させる制御部と、を備え、位相補正部は、マスタ装置が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正する。

【0006】

本開示の他の側面に係る電力変換装置は、一次側電力を二次側電力に変換して誘導電動機に供給する電力変換回路と、トルク目標値と、誘導電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出する位相算出部と、モード選択入力に基づいて、マスタモードと、スレーブモードとのいずれかを選択するモード選択部と、マスタモードが選択されている場合に、回転座標系の位相に関する情報をスレーブ装置に出力する位相情報出力部と、スレーブモードが選択されている場合に、マスタ装置における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の位相を補正する位相補正部と、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成する電圧指令生成部と、マスタモードが選択されている場合には、補正されていない回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させ、スレーブモードが選択されている場合には、補正された回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させる制御部と、を備え、位相情報出力部は、回転座標系における電圧指令の位相をスレーブ装置に出力し、位相補正部は、マスタ装置が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正する。

【0007】

本開示の更に他の側面に係る制御システムは、上記電力変換装置と、マスタ装置と、を備える。

【0008】

本開示の更に他の側面に係る駆動システムは、上記制御システムと、誘導電動機と、を備え、誘導電動機は、第一グループの一次側コイルと、第二グループの一次側コイルと、を有し、電力変換回路は、一次側電力を二次側電力に変換して第二グループの一次側コイルに供給し、マスタ装置は、一次側電力を二次側電力に変換して第一グループの一次側コイルに供給するマスタ電力変換回路と、マスタトルク目標値と、誘導電動機の回転速度とに基づいて、マスタ回転座標系の位相を算出するマスタ位相算出部と、マスタトルク目標値に基づいてマスタ電圧指令を生成するマスタ電圧指令生成部と、マスタ回転座標系の位相と、マスタ電圧指令とに基づいて、マスタ電力変換回路の二次側電圧をマスタ電圧指令に対応させるマスタ制御部と、を備える。

【0009】

本開示の更に他の側面に係る電力変換方法は、トルク目標値と、誘導電動機の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出することと、マスタ装置における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の位相を補正することと、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成することと、補正された回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させることと、を含み、マスタ装置が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、複数の電力変換装置がそれぞれ誘導電動機に発生する回転磁界を互いに同期させるの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】

【0011】

【図1】駆動システムの全体構成を例示する図である。

【図2】電力変換回路の構成を例示する図である。

【図3】双方向スイッチの構成を例示する図である。

【図4】マスタ制御回路の構成を例示するブロック線図である。

【図5】スレーブ制御回路の構成を例示するブロック線図である。

【図6】スレーブ制御回路の変形例を示す図である。

【図7】マスタ制御回路及びスレーブ制御回路の変形例を示す図である。

【図8】誘導電動機の回転速度と補正ゲインとの関係を例示するグラフである。

【図9】マスタ制御回路及びスレーブ制御回路のハードウェア構成を例示する図である。

【図10】マスタ制御回路による電力変換回路の制御手順を例示するフローチャートである。

【図11】電圧位相の算出手順を例示するフローチャートである。

【図12】スレーブ制御回路による電力変換回路の制御手順を例示するフローチャートである。

【図13】トルク補正手順を例示するフローチャートである。

【図14】電圧位相の算出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】

【0012】

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。

【0013】

〔駆動システム〕
図１に示す駆動システム１は、誘導電動機によって駆動対象に所望の動作をさせるシステムである。駆動システム１は、電動機３と、制御システム２とを有する。

【0014】

電動機３は、誘導電動機であり、交流電力の供給に応じて第一回転磁界を発生する第一グループの一次側コイル５１，５２，５３と、交流電力の供給に応じて第二回転磁界を発生する第二グループの一次側コイル６１，６２，６３と、回転子７０とを有する。第一グループの一次側コイル５１，５２，５３と、第二グループの一次側コイル６１，６２，６３とは互いに絶縁されている。第一回転磁界及び第二回転磁界は、いずれも回転子７０にトルクを発生させる。

【0015】

制御システム２は、第一グループの一次側コイル５１，５２，５３と、第二グループの一次側コイル６１，６２，６３とにそれぞれ交流電力を供給する二つの電力変換装置４，５を有する。

【0016】

電力変換装置４は、電力変換回路１０Ａと、マスタ制御回路１００とを有する。電力変換回路１０Ａは、電源９から供給される一次側電力を二次側電力に変換して一次側コイル５１，５２，５３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。図１は、一次側電力及び二次側電力のそれぞれが三相交流電力である場合を例示している。

【0017】

マスタ制御回路１００は、トルク目標値（マスタトルク目標値）と、電動機３の回転速度（回転子７０の回転速度）とに基づいて、回転座標系（マスタ回転座標系）の回転角に相当する位相を算出することと、マスタトルク目標値に基づいてマスタ回転座標系における電圧指令（マスタ電圧指令）を生成することと、マスタ回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ａの二次側電圧をマスタ電圧指令に対応させることと、を実行するように構成されている。これにより、マスタトルク目標値に応じた第一回転磁界が発生する。

【0018】

電力変換装置５は、電力変換回路１０Ｂと、スレーブ制御回路２００とを有する。電力変換回路１０Ｂは、電源９から供給される一次側電力を二次側電力に変換して一次側コイル６１，６２，６３に供給する。スレーブ制御回路２００が、マスタ制御回路１００による電力変換回路１０Ａの制御と同様に電力変換回路１０Ｂを制御すれば、トルク目標値（スレーブトルク目標値）に応じた第二回転磁界が発生する。

【0019】

これにより、一次側コイル５１，５２，５３が発生する第一回転磁界と、一次側コイル６１，６２，６３が発生する第二回転磁界とがそれぞれ回転子７０に作用するので、電動機３から発生すべきトルクの大きさに対する個々の電力変換装置４，５の大きさの増大を抑えることができる。

【0020】

ここで、一次側コイル５１，５２，５３と、一次側コイル６１，６２，６３とは、同一の電動機３内に配置されるので、第一回転磁界と第二回転磁界とが相互に干渉し、これが回転子７０の動作に悪影響を及ぼす可能性がある。

【0021】

これに対し、電力変換装置５は、スレーブトルク目標値と、電動機３の回転速度とに基づいて、回転座標系（スレーブ回転座標系）の回転角に相当する位相を算出することと、マスタ回転座標系の位相に追従するようにスレーブ回転座標系の位相を補正することと、スレーブトルク目標値に基づいてスレーブ回転座標系における電圧指令（スレーブ電圧指令）を生成することと、補正されたスレーブ回転座標系の位相と、スレーブ電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ｂの二次側電圧をスレーブ電圧指令に対応させることと、を実行するように構成されている。

【0022】

これにより、第二回転磁界を第一回転磁界に同期させることができる。しかしながら、電動機３の回転速度が高くなるほど、マスタ回転座標系の位相の変化速度が高くなるので、マスタ回転座標系の位相の情報を高い精度で受信するのが難しくなる。

【0023】

これに対し、スレーブ制御回路２００は、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相（以下、「マスタ電圧位相」という。）に基づいて、回転座標系の位相を補正するように構成されている。マスタ電圧位相は、マスタ回転座標系の位相自体を表す情報ではないが、マスタ電圧位相に基づき、マスタ回転座標系の位相に対するスレーブ回転座標系の位相のずれを把握することは可能である。このため、スレーブ回転座標系の位相の算出結果をマスタ回転座標系における電圧位相に基づき補正することで、マスタ回転座標系にスレーブ回転座標系を容易に追従させることができる。誘導電動機の回転速度が高くなっても、マスタ電圧位相の変化は大きくならない。このため、マスタ電圧位相に基づきスレーブ回転座標系の位相を補正することで、第二回転磁界を第一回転磁界に高い信頼性で同期させることができる。

【0024】

以下、電力変換装置４（マスタ装置）、及び電力変換装置５（スレーブ装置）の構成を詳細に例示する。なお、マスタ装置の説明においては、マスタトルク目標値を単に「トルク目標値」といい、マスタ回転座標系を単に「回転座標系」といい、マスタ電圧指令を単に「電圧指令」という。スレーブ装置の説明においては、スレーブトルク目標値を単に「トルク目標値」といい、スレーブ回転座標系を単に「回転座標系」といい、スレーブ電圧指令を単に「電圧指令」という。

【0025】

（マスタ装置）
電力変換回路１０Ａは、上述のように一次側電力を二次側電力に変換する限りいかなる回路であってもよい。例えば、一次側電力が直流電力である場合、電力変換回路１０Ａはインバータ回路であってもよい。インバータ回路は、複数のスイッチング素子のオン・オフによって、直流電力を交流電力に変換する。

【0026】

一次側電力が交流電力である場合、電力変換回路１０Ａは、整流回路又はＰＷＭコンバータ回路と、インバータ回路とを組み合わせた回路であってもよい。整流回路は、ダイオードブリッジによって交流電力を直流電力に変換する。ＰＷＭコンバータ回路は、複数のスイッチング素子のオン・オフによって、交流電力を直流電力に変換する。

【0027】

電力変換回路１０Ａは、一次側電力から二次側電力への電力変換と、二次側電力から一次側電力への電力変換とを行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。図２は、電力変換回路１０Ａがマトリクスコンバータ回路である場合の構成を例示する図である。

【0028】

図２に示す電力変換回路１０Ａは、一次側のパワーライン１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔと、二次側のパワーライン１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗと、９組の双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷとを有する。

【0029】

パワーライン１１Ｒは一次側電力のＲ相の送電ラインであり、パワーライン１１Ｓは一次側電力のＳ相の送電ラインであり、パワーライン１１Ｔは一次側電力のＴ相の送電ラインである。パワーライン１２Ｕは二次側電力のＵ相の送電ラインであり、パワーライン１２Ｖは二次側電力のＶ相の送電ラインであり、パワーライン１２Ｗは二次側電力のＷ相の送電ラインである。

【0030】

双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷのそれぞれは、一次側から二次側に電流を流す状態と、二次側から一次側に電流を流す状態と、電流を流さない状態との３状態を切り替える。双方向スイッチ２０ＲＵは、パワーライン１１Ｒとパワーライン１２Ｕとの間に介在し、パワーライン１１Ｒからパワーライン１２Ｕに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｕからパワーライン１１Ｒに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。双方向スイッチ２０ＳＵは、パワーライン１１Ｓとパワーライン１２Ｕとの間に介在し、パワーライン１１Ｓからパワーライン１２Ｕに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｕからパワーライン１１Ｓに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。双方向スイッチ２０ＴＵは、パワーライン１１Ｔとパワーライン１２Ｕとの間に介在し、パワーライン１１Ｔからパワーライン１２Ｕに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｕからパワーライン１１Ｔに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。

【0031】

双方向スイッチ２０ＲＶは、パワーライン１１Ｒとパワーライン１２Ｖとの間に介在し、パワーライン１１Ｒからパワーライン１２Ｖに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｖからパワーライン１１Ｒに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。双方向スイッチ２０ＳＶは、パワーライン１１Ｓとパワーライン１２Ｖとの間に介在し、パワーライン１１Ｓからパワーライン１２Ｖに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｖからパワーライン１１Ｓに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。双方向スイッチ２０ＴＶは、パワーライン１１Ｔとパワーライン１２Ｖとの間に介在し、パワーライン１１Ｔからパワーライン１２Ｖに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｖからパワーライン１１Ｔに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。

【0032】

双方向スイッチ２０ＲＷは、パワーライン１１Ｒとパワーライン１２Ｗとの間に介在し、パワーライン１１Ｒからパワーライン１２Ｗに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｗからパワーライン１１Ｒに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。双方向スイッチ２０ＳＷは、パワーライン１１Ｓとパワーライン１２Ｗとの間に介在し、パワーライン１１Ｓからパワーライン１２Ｗに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｗからパワーライン１１Ｓに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。双方向スイッチ２０ＴＷは、パワーライン１１Ｔとパワーライン１２Ｗとの間に介在し、パワーライン１１Ｔからパワーライン１２Ｗに電流を流す第１オン状態と、パワーライン１２Ｗからパワーライン１１Ｔに電流を流す第２オン状態と、電流を流さない双方向オフ状態とを切り替える。

【0033】

図３に例示するように、双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷは、２個のスイッチ２１，２２を有する。スイッチ２１は、オン状態において、二次側から一次側への電流を通さずに一次側から二次側に電流を通す。スイッチ２２は、オン状態において、一次側から二次側への電流を通さずに二次側から一次側に電流を通す。また、スイッチ２１、２２は、オフ状態では、上記オン状態の通流方向とは逆方向の電圧印加に対してオフ状態を維持できる逆阻止能力をもつスイッチである。

【0034】

双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷは、スイッチ２１をオン状態としてスイッチ２２をオフ状態とすることで上記第１オン状態となり、スイッチ２１をオフ状態としてスイッチ２２をオン状態とすることで上記第２オン状態となり、スイッチ２１，２２をオフ状態とすることで上記双方向オフ状態となる。

【0035】

なお、図３において、双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷは、逆阻止能力のないスイッチ２１，２２のそれぞれに直列に接続されたダイオードを含んだ構成であってもよい。この場合、スイッチ２１とダイオードとの接続点と、スイッチ２２とダイオードとの接続点とが接続されていてもよい。

【0036】

図２に戻り、フィルタ３０は、一次側電力における電圧又は電流の高調波成分を低減させる。例えばフィルタ３０は、インダクタ３１Ｒ，３１Ｓ，３１Ｔと、コンデンサ３４Ｒ，３４Ｓ，３４Ｔとを有する。インダクタ３１Ｒ，３１Ｓ，３１Ｔは、パワーライン１１Ｒ，１１Ｓ，１１Ｔにそれぞれ設けられている。

【0037】

コンデンサ３４Ｒは、インダクタ３１Ｒよりも二次側において（インダクタ３１Ｒと双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＲＶ，２０ＲＷとの間において）パワーライン１１Ｒと中性点３５との間に設けられている。コンデンサ３４Ｓは、インダクタ３１Ｓよりも二次側において（インダクタ３１Ｓと双方向スイッチ２０ＳＵ，２０ＳＶ，２０ＳＷとの間において）パワーライン１１Ｓと中性点３５との間に設けられている。コンデンサ３４Ｔは、インダクタ３１Ｔよりも二次側において（インダクタ３１Ｔと双方向スイッチ２０ＴＵ，２０ＴＶ，２０ＴＷとの間において）パワーライン１１Ｔと中性点３５との間に設けられている。

【0038】

電流センサ４０は、二次側電力における電流（マトリクスコンバータ回路１０と電動機３との間に流れる電流）の瞬時値を検出する。例えば電流センサ４０は、パワーライン１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの電流の瞬時値を検出する。以下、二次側電力における電流を「二次側電流」という。また、二次側電力における電圧を「二次側電圧」という。

【0039】

電流センサ４０は、パワーライン１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの全相の二次側電流値を検出するように構成されていてもよいし、パワーライン１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗのいずれか２相の二次側電流値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相の電流値の合計はゼロなので、２相の二次側電流値を検出する場合にも全相の二次側電流値の情報が得られる。

【0040】

マスタ制御回路１００は、所定の制御サイクルで、上述した電力変換回路１０Ａの制御を繰り返し実行する。図４に示すように、マスタ制御回路１００は、機能上の構成として、トルク目標値算出部１１１と、位相算出部１１２と、電流情報取得部１１３と、電圧指令生成部１１４と、ＰＷＭ制御部１１５と、マスタ情報出力部１１６とを有する。

【0041】

トルク目標値算出部１１１は、速度指令値ωｔと、速度フィードバック値ωｍとに基づいてトルク目標値を算出する。例えばトルク目標値算出部１１１は、加え合わせ点Ｐ０１で示されるように速度指令値ωｔと速度フィードバック値ωｍとの偏差（速度偏差）を算出し、伝達ブロックＢ０１で示されるように、速度偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を施してトルク目標値Ｔｔを算出する。速度フィードバック値ωｍは、センサにより検出された値であってもよく、センサレスで算出される推定値であってもよい。マスタ制御回路１００は、電力変換装置４の外部からトルク目標値を取得してもよい。

【0042】

位相算出部１１２（マスタ位相算出部）は、トルク目標値Ｔｔと、電動機３の回転速度（上記速度フィードバック値ωｍ）とに基づいて、回転座標系の位相（座標位相θｄｑ＿ａｂ）を算出する。回転座標系は、第一回転磁界をそれ（回転座標系）に同期させて回転する座標系である。例えば回転座標系は、回転子７０の回転中心軸に交差するｄ軸及びｑ軸を有するｄｑ座標系である。ｄ軸及びｑ軸は互いに垂直な座標軸である。位相算出部１１２は、トルク目標値Ｔｔと、速度フィードバック値ωｍとに基づいて、回転座標系の回転角の微分値に相当する角周波数指令値ωを算出し、角周波数指令値ωを積分して座標位相θｄｑ＿ａｂを算出してもよい。座標位相θｄｑ＿ａｂは、固定座標系であるａｂ座標系に対するｄｑ座標系の位相である。ａｂ座標系は、回転子７０の回転中心軸に交差するａ軸及びｂ軸を有する。ａ軸及びｂ軸は互いに垂直な座標軸である。

【0043】

例えば位相算出部１１２は、伝達ブロックＢ１１で示されるように、トルク目標値Ｔｔに基づいて、回転子７０に対する回転座標系の滑り角速度を算出し、加え合わせ点Ｐ１１で示されるように、滑り角速度に速度フィードバック値ωｍを加算して角周波数指令値ωを算出する。更に、位相算出部１１２は、伝達ブロックＢ１２で示されるように、角周波数指令値ωを積分して座標位相θｄｑ＿ａｂを算出する。

【0044】

位相算出部１１２は、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑ（上記マスタ電圧位相）と、座標位相θｄｑ＿ａｂとに基づいて、固定座標系における電圧位相θｖ＿ａｂを算出してもよい。電圧位相は、電圧指令を一つのベクトルで表した電圧指令ベクトルの位相である。例えば位相算出部１１２は、伝達ブロックＢ１３で示されるように、一つ前の制御サイクルで算出済みの電圧指令値Ｖｄｔ及び電圧指令値Ｖｑｔに基づいて、電圧位相θｖ＿ｄｑを算出する。電圧指令値Ｖｄｔは電圧指令ベクトルのｄ軸成分であり、電圧指令値Ｖｑｔは電圧指令ベクトルのｑ軸成分である。位相算出部１１２は、加え合わせ点Ｐ１２で示されるように、座標位相θｄｑ＿ａｂに電圧位相θｖ＿ｄｑを加算して電圧位相θｖ＿ａｂを算出する。

【0045】

電流情報取得部１１３は、電力変換回路１０Ａの電流センサ４０により検出された電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。電流フィードバック値Ｉｕはパワーライン１２Ｕの電流検出値であり、電流フィードバック値Ｉｖはパワーライン１２Ｖの電流検出値であり、電流フィードバック値Ｉｗはパワーライン１２Ｗの電流検出値である。電流フィードバック値Ｉｄは、電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを一つのベクトルで表した電流ベクトルのｄ軸成分であり、電流フィードバック値Ｉｑは電流ベクトルのｑ軸成分である。

【0046】

例えば電流情報取得部１１３は、伝達ブロックＢ２１で示されるように、電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに３相、２相変換を施すことによって、電流フィードバック値Ｉａ及び電流フィードバック値Ｉｂを算出する。電流フィードバック値Ｉａは、電流ベクトルのａ軸成分であり、電流フィードバック値Ｉｂは、電流ベクトルのｂ軸成分である。電流情報取得部１１３は、伝達ブロックＢ２２で示されるように、電流フィードバック値Ｉａ，Ｉｂに座標位相θｄｑ＿ａｂによる回転変換を施して電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。

【0047】

電圧指令生成部１１４（マスタ電圧指令生成部）は、トルク目標値Ｔｔに基づいて回転座標系における電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１４は、伝達ブロックＢ３１で示されるように、所定の磁束目標値ΦｔにゲインＫ１を乗算して電流目標値Ｉｄｔを算出し、伝達ブロックＢ３２で示されるように、トルク目標値ＴｔにゲインＫ２を乗算して電流目標値Ｉｑｔを算出する。電流目標値Ｉｄｔは、電流指令を一つのベクトルで表した電流指令ベクトルのｄ軸成分であり、電流目標値Ｉｑｔは電流指令ベクトルのｑ軸成分である。

【0048】

電圧指令生成部１１４は、電流目標値Ｉｄｔに電流フィードバック値Ｉｄを追従させ、電流目標値Ｉｑｔに電流フィードバック値Ｉｑを追従させるように電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１４は、加え合わせ点Ｐ３１で示されるように、電流目標値Ｉｄｔと電流フィードバック値Ｉｄとの偏差であるｄ軸電流偏差を算出し、伝達ブロックＢ３３で示されるように、例えばｄ軸電流偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を施して電圧指令値Ｖｄｔを算出する。また、電圧指令生成部１１４は、加え合わせ点Ｐ３２で示されるように、電流目標値Ｉｑｔと電流フィードバック値Ｉｑとの偏差であるｑ軸電流偏差を算出し、伝達ブロックＢ３４で示されるように、例えばｑ軸電流偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を施して電圧指令値Ｖｑｔを算出する。

【0049】

電圧指令生成部１１４は、伝達ブロックＢ３５に示すように、電流目標値Ｉｄｔ，Ｉｑｔ及び角周波数指令値ωに基づいて、ｄ軸ｑ軸間における電圧指令の非干渉化を行ってもよい。例えば、電圧指令生成部１１４は、電流目標値Ｉｑｔ、等価漏れインダクタンスｌ（ｌ＝（Ｌ１＊Ｌ２－Ｍ^２）／Ｌ２）及び角周波数指令値ωに基づき電圧指令値Ｖｄｔを補正し、Ｖ／ｆパターン及び角周波数指令値ωに基づき電圧指令値Ｖｑｔを補正することにより、ｄ軸、ｑ軸間の非干渉化を行ってもよい。インダクタンスＬ１は電動機３の一次インダクタンス、インダクタンスＬ２は電動機３の二次インダクタンスであり、インダクタンスＭは電動機３の相互インダクタンスである。なお、電圧指令値Ｖｑｔの補正は電流目標値Ｉｄｔ、インダクタンスＬ１及び角周波数指令値ωにより行ってもよい。また、電圧指令生成部１１４は、上記非干渉化を行う際に、電流目標値Ｉｄｔ，Ｉｑｔに代えて電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを用いてもよい。

【0050】

ＰＷＭ制御部１１５（マスタ制御部）は、回転座標系の座標位相θｄｑ＿ａｂと、座標位相θｄｑ＿ａｂにおける電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ａの二次側電圧を電圧指令に対応させる。例えばＰＷＭ制御部１１５は、座標位相θｄｑ＿ａｂと、電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔとに基づいて、二次側の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧指令を算出し、二次側の各相の電圧を電圧指令に対応させるように、電力変換回路１０Ａの双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷのオン・オフを切り替える。

【0051】

マスタ情報出力部１１６（位相情報出力部）は、回転座標系の位相に関する情報を電力変換装置５（スレーブ装置）のスレーブ制御回路２００に出力する。例えばマスタ情報出力部１１６は、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑを示す信号をスレーブ制御回路２００に出力する。一例として、マスタ情報出力部１１６は、電圧位相θｖ＿ｄｑを示すアナログ信号を送信チャンネルＣＨ１３からスレーブ制御回路２００に出力する。

【0052】

上述したように、電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔは、トルク目標値Ｔｔと、磁束目標値Φｔと、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑとに基づき算出されている。また、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑは、電流フィードバック値Ｉａ，Ｉｂに座標位相θｄｑ＿ａｂによる回転変換を行うことで算出されている。そこで、電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔは、座標位相θｄｑ＿ａｂに基づいて算出されているともいえる。このため、回転座標系における電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔの位相である電圧位相θｖ＿ｄｑは、座標位相θｄｑ＿ａｂに応じて変わることとなる。従って、電圧位相θｖ＿ｄｑは、座標位相θｄｑ＿ａｂに関する値の一例だといえる。

【0053】

マスタ情報出力部１１６は、座標位相θｄｑ＿ａｂ自体を示す信号を更にスレーブ制御回路２００に出力してもよい。座標位相θｄｑ＿ａｂ自体を示す信号として、マスタ情報出力部１１６は、座標位相θｄｑ＿ａｂの正弦値と、座標位相θｄｑ＿ａｂの余弦値とをスレーブ制御回路２００に出力してもよい。一例として、マスタ情報出力部１１６は、伝達ブロックＢ５１に示されるように座標位相θｄｑ＿ａｂの正弦値を算出し、算出結果を示すアナログ信号を送信チャンネルＣＨ１１からスレーブ制御回路２００に出力する。また、マスタ情報出力部１１６は、伝達ブロックＢ５２に示されるように座標位相θｄｑ＿ａｂの余弦値を算出し、算出結果を示すアナログ信号を送信チャンネルＣＨ１２からスレーブ制御回路２００に出力する。

【0054】

マスタ情報出力部１１６は、トルク目標値Ｔｔを更にスレーブ制御回路２００に出力してもよい。例えばマスタ情報出力部１１６は、トルク目標値Ｔｔを示すアナログ信号を送信チャンネルＣＨ１４からスレーブ制御回路２００に出力する。

【0055】

なお、以上においては、マスタ情報出力部１１６が、電圧位相θｖ＿ｄｑ、座標位相θｄｑ＿ａｂの正弦値、座標位相θｄｑ＿ａｂの余弦値、及びトルク目標値Ｔｔを示すアナログ信号をスレーブ制御回路２００に出力する例を示したが、マスタ情報出力部１１６は、これらの情報をデジタル通信によりスレーブ制御回路２００に送信してもよい。

【0056】

（スレーブ装置）
電力変換回路１０Ｂは、上述のように一次側電力を二次側電力に変換する限りいかなる回路であってもよい。例えば、一次側電力が直流電力である場合、電力変換回路１０Ｂはイ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、電力変換回路１０Ｂは、整流回路又はＰＷＭコンバータ回路と、インバータ回路とを組み合わせた回路であってもよい。電力変換回路１０Ｂは、マトリクスコンバータ回路であってもよい。電力変換回路１０Ｂの具体的な構成は、電力変換回路１０Ａと共通であるため、更に詳細な説明は省略する。

【0057】

スレーブ制御回路２００は、所定の制御サイクルで、上述した電力変換回路１０Ｂの制御を繰り返し実行する。図５に示すように、スレーブ制御回路２００は、機能上の構成として、マスタ情報取得部２１１と、トルク目標値算出部２１２と、位相算出部２１３と、位相補正部２１４と、電流情報取得部２１５と、電圧指令生成部２１６と、ＰＷＭ制御部２１７とを有する。

【0058】

マスタ情報取得部２１１は、マスタ回転座標系の位相に関する情報を電力変換装置４（マスタ装置）のマスタ制御回路１００から取得する。例えばマスタ情報取得部２１１は、マスタ回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑをマスタ制御回路１００から取得する。以下、マスタ制御回路１００から取得した電圧位相θｖ＿ｄｑを、スレーブ制御回路２００が算出する電圧位相θｖ＿ｄｑと区別するために、「マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑ」という。一例として、マスタ情報取得部２１１は、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑを示すアナログ信号を、上記送信チャンネルＣＨ１３に接続された受信チャンネルＣＨ２３から取得する。

【0059】

マスタ情報取得部２１１は、マスタ回転座標系の位相であるマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂ自体を示す信号をマスタ制御回路１００から取得してもよい。マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂ自体を示す信号として、マスタ情報取得部２１１は、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値と、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値とを電力変換装置４から取得してもよい。一例として、マスタ情報取得部２１１は、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値を示すアナログ信号を、上記送信チャンネルＣＨ１１に接続された受信チャンネルＣＨ２１から取得し、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値を示すアナログ信号を、上記送信チャンネルＣＨ１２に接続された受信チャンネルＣＨ２２から取得する。マスタ情報取得部２１１は、伝達ブロックＢ１０１で示されるように、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値と、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値とに基づいてマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂを算出する。

【0060】

なお、マスタ情報出力部１１６による情報の出力から、マスタ情報取得部２１１による情報の取得までに、通信遅れ等に起因する遅れが生じる場合がある。この場合、マスタ情報取得部２１１は、角周波数指令と、遅れ時間とに基づいて、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂに遅れ補償を行ってもよい。

【0061】

マスタ情報取得部２１１は、マスタトルク目標値Ｔｍｔを更にマスタ制御回路１００から取得してもよい。例えばマスタ情報取得部２１１は、マスタトルク目標値Ｔｍｔを示すアナログ信号を、上記送信チャンネルＣＨ１４に接続された受信チャンネルＣＨ２４から取得する。

【0062】

トルク目標値算出部２１２は、マスタ制御回路１００におけるトルク目標値に対応するトルク目標値Ｔｔを算出する。例えばトルク目標値算出部２１２は、マスタ情報取得部２１１が取得したマスタトルク目標値Ｔｍｔを、スレーブ制御回路２００におけるトルク目標値Ｔｔとする。トルク目標値算出部２１２は、速度指令値ωｔと速度フィードバック値ωｍとに基づいてトルク目標値Ｔｔを補正してもよい。例えばトルク目標値算出部２１２は、加え合わせ点Ｐ１１１で示されるように速度指令値ωｔと速度フィードバック値ωｍとの偏差（速度偏差）を算出し、伝達ブロックＢ１１１で示されるように、速度偏差に比例演算を施して補正値を算出し、加え合わせ点Ｐ１１２で示されるように、補正値を加算してトルク目標値Ｔｔを補正してもよい。またトルク目標値算出部２１２は速度指令値ωｔにバイアス値ωｂを加算した速度制限目標値ωｌｉｍと速度フィードバック値ωｍとの偏差に基づいてトルク制限値Ｔｌｉｍを算出し、トルク目標値Ｔｔとトルク制限値Ｔｌｉｍのうち小さい方をトルク目標値Ｔｔとしてもよい。

【0063】

位相算出部２１３（スレーブ位相算出部）は、トルク目標値Ｔｔと、電動機３の回転速度（上記速度フィードバック値ωｍ）とに基づいて、回転座標系の位相（座標位相θｄｑ＿ａｂ）を算出する。回転座標系は、第二回転磁界をそれ（回転座標系）に同期させて回転する座標系である。例えば回転座標系は、回転子７０の回転中心軸に交差するｄ軸及びｑ軸を有するｄｑ座標系である。ｄ軸及びｑ軸は互いに垂直な座標軸である。

【0064】

位相算出部２１３は、トルク目標値Ｔｔと、速度フィードバック値ωｍとに基づいて、回転座標系の角周波数指令値ωを算出し、角周波数指令値ωを積分して座標位相θｄｑ＿ａｂを算出してもよい。例えば位相算出部２１３は、伝達ブロックＢ１２１で示されるように、トルク目標値Ｔｔに基づいて、回転座標系に対する回転子７０の滑り角速度を算出し、加え合わせ点Ｐ１２１で示されるように、滑り角速度に速度フィードバック値ωｍを加算して角周波数指令値ωを算出する。更に、位相算出部２１３は、伝達ブロックＢ１２２で示されるように、角周波数指令値ωを積分して座標位相θｄｑ＿ａｂを算出する。

【0065】

位相算出部２１３は、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑと、座標位相θｄｑ＿ａｂとに基づいて、固定座標系における電圧位相θｖ＿ａｂを算出してもよい。例えば位相算出部２１３は、伝達ブロックＢ１２３で示されるように、一つ前の制御サイクルで算出済みの電圧指令値Ｖｄｔ及び電圧指令値Ｖｑｔに基づいて、電圧位相θｖ＿ｄｑを算出する。電圧指令値Ｖｄｔは電圧指令ベクトルのｄ軸成分であり、電圧指令値Ｖｑｔは電圧指令ベクトルのｑ軸成分である。位相算出部２１３は、加え合わせ点Ｐ１２２で示されるように、座標位相θｄｑ＿ａｂに電圧位相θｖ＿ｄｑを加算して電圧位相θｖ＿ａｂを算出する。

【0066】

位相補正部２１４は、マスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の座標位相θｄｑ＿ａｂを補正する。位相補正部２１４は、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相であるマスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑに基づいて、回転座標系の位相を補正する。例えば位相補正部２１４は、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑと、算出済みの電圧指令の回転座標系における位相である電圧位相θｖ＿ｄｑとの差に基づいて回転座標系の位相を補正する。

【0067】

位相補正部２１４は、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑに基づいて、角周波数指令値ωを補正してもよい。この場合、位相補正部２１４は、補正された角周波数指令値ωを積分することで補正後の座標位相θｄｑ＿ａｂを算出してもよい。

【0068】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度（角周波数指令値ω）が第一帯域内である場合には、マスタ回転座標系のマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂに基づいて座標位相θｄｑ＿ａｂを補正し、回転座標系の回転速度が第一帯域よりも高い第二帯域内である場合には、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相であるマスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑに基づいて、座標位相θｄｑ＿ａｂを補正してもよい。例えば位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂと座標位相θｄｑ＿ａｂとの差である第一偏差に基づいて座標位相θｄｑ＿ａｂを補正し、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑと、電圧位相θｖ＿ｄｑとの差である第二偏差に基づいて座標位相θｄｑ＿ａｂを補正する。

【0069】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域と第二帯域との間の中間帯域内である場合には、第一偏差と、第二偏差との重み付け平均値に基づいて座標位相θｄｑ＿ａｂを補正し、回転座標系の回転速度が中間帯域の下限から中間帯域の上限に近付くにつれて、第一偏差の重みを徐々に小さくし、第二偏差の重みを徐々に大きくしてもよい。

【0070】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、第一偏差に基づいて角周波数指令値ωを補正し、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、第二偏差に基づいて角周波数指令値ωを補正してもよい。これらの場合、位相補正部２１４は、補正された角周波数指令値ωを積分することで補正後の座標位相θｄｑ＿ａｂを算出してもよい。

【0071】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合に、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値と、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値とに基づいて座標位相θｄｑ＿ａｂを補正してもよい。例えば位相補正部２１４は、マスタ情報取得部２１１により算出されたマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂに基づいて座標位相θｄｑ＿ａｂを補正してもよい。

【0072】

一例として、位相補正部２１４は、加え合わせ点Ｐ１３１で示されるように、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂから座標位相θｄｑ＿ａｂを減算して第一偏差を算出し、伝達ブロックＢ１３１で示されるように、第一偏差にゲインＡＫ１を乗算して補正値ＡＶ１を算出する。また、位相補正部２１４は、加え合わせ点Ｐ１３２で示されるように、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑから電圧位相θｖ＿ｄｑを減算して第二偏差を算出し、伝達ブロックＢ１３２で示されるように、第二偏差にゲインＡＫ２を乗算して補正値ＡＶ２を算出する。更に、位相補正部２１４は、加え合わせ点Ｐ１３３で示されるように、補正値ＡＶ１，ＡＶ２を足し合わせ、伝達ブロックＢ１３３で示されるように、例えば補正値ＡＶ１，ＡＶ２の合計に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して補正値ＡＶを算出する。位相補正部２１４は、補正値ＡＶ１，ＡＶ２のそれぞれに比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行った後に、演算結果を足し合わせて補正値ＡＶを算出してもよい。

【0073】

位相補正部２１４は、加え合わせ点Ｐ１３４で示されるように、位相算出部２１３の伝達ブロックＢ１２１への入力前のトルク目標値Ｔｔに補正値ＡＶを加算する。トルク目標値Ｔｔに補正値ＡＶが加算されることによって、伝達ブロックＢ１２１を経て算出される角周波数指令値ωが補正されることとなる。

【0074】

ゲインＡＫ１は、回転座標系の回転速度とゲインＡＫ１の大きさとの関係を表すように予め定められた第一ゲインプロファイルと、回転座標系の回転速度とに基づいて定められる。第一ゲインプロファイルは、関数であってもよく、離散的な点列データであってもよい。例えば位相補正部２１４は、第一ゲインプロファイルにおいて、回転座標系の回転速度に対応するゲインＡＫ１を抽出する。

【0075】

同様に、ゲインＡＫ２は、回転座標系の回転速度とゲインＡＫ２との関係を表すように予め定められた第二ゲインプロファイルと、回転座標系の回転速度とに基づいて定められる。第二ゲインプロファイルは、関数であってもよく、離散的な点列データであってもよい。例えば位相補正部２１４は、第二ゲインプロファイルにおいて、回転座標系の回転速度に対応するゲインＡＫ２を抽出する。

【0076】

図８の（ａ）は、第一ゲインプロファイルを例示するグラフであり、横軸が回転座標系の回転速度を示し、縦軸がゲインＡＫ１の大きさを示している。図８の（ｂ）は、第二ゲインプロファイルを例示するグラフであり、横軸が回転座標系の回転速度を示し、縦軸がゲインＡＫ２の大きさを示している。

【0077】

図８において、ゲインＡＫ１は、回転座標系の回転速度が第一閾値ω１以下の第一帯域内である場合に１とされ、回転座標系の回転速度が第一閾値ω１よりも大きい第二閾値ω２以上の第二帯域内である場合にゼロとされる。第一閾値ω１と第二閾値ω２との間の中間帯域内においては、第一閾値ω１から第二閾値ω２に近付くにつれてゲインＡＫ１は１からゼロに徐々に変化する。

【0078】

一方、ゲインＡＫ２は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合にゼロとされ、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合に１とされる。中間帯域内においては、第一閾値ω１から第二閾値ω２に近付くにつれてゲインＡＫ２はゼロから１に徐々に変化する。

【0079】

以上の構成によれば、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、補正値ＡＶが第一偏差に基づいて算出され、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、補正値ＡＶが第二偏差に基づいて算出される。回転座標系の回転速度が中間帯域内である場合には、第一偏差と第二偏差との重み付け平均値に基づいて補正値ＡＶが算出され、回転座標系の回転速度が中間帯域の下限から中間帯域の上限に近付くにつれて、第一偏差の重みが徐々に小さくなり、第二偏差の重みを徐々に大きくなる。

【0080】

図５に戻り、電流情報取得部２１５は、電力変換回路１０Ｂの電流センサ４０により検出された電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。例えば電流情報取得部２１５は、伝達ブロックＢ１４１で示されるように、電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに３相、２相変換を施すことによって、電流フィードバック値Ｉａ及び電流フィードバック値Ｉｂを算出する。伝達ブロックＢ１４２で示されるように、補正された座標位相θｄｑ＿ａｂによる回転変換を電流フィードバック値Ｉａ，Ｉｂに施して電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。

【0081】

電圧指令生成部２１６（スレーブ電圧指令生成部）は、トルク目標値Ｔｔに基づいて回転座標系における電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部２１６は、伝達ブロックＢ１５１で示されるように、所定の磁束目標値ΦｔにゲインＫ１を乗算して電流目標値Ｉｄｔを算出し、伝達ブロックＢ１５２で示されるように、トルク目標値ＴｔにゲインＫ２を乗算して電流目標値Ｉｑｔを算出する。

【0082】

電圧指令生成部２１６は、電流目標値Ｉｄｔに電流フィードバック値Ｉｄを追従させ、電流目標値Ｉｑｔに電流フィードバック値Ｉｑを追従させるように電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部２１６は、加え合わせ点Ｐ１５１で示されるように、電流目標値Ｉｄｔと電流フィードバック値Ｉｄとの偏差であるｄ軸電流偏差を算出し、伝達ブロックＢ１５３で示されるように、例えばｄ軸電流偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を施して電圧指令値Ｖｄｔを算出する。

【0083】

また、電圧指令生成部２１６は、加え合わせ点Ｐ１５２で示されるように、電流目標値Ｉｑｔと電流フィードバック値Ｉｑとの偏差であるｑ軸電流偏差を算出し、伝達ブロックＢ１５４で示されるように、例えばｑ軸電流偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を施して電圧指令値Ｖｑｔを算出する。

【0084】

電圧指令生成部２１６は、伝達ブロックＢ１５５に示すように、電流目標値Ｉｄｔ，Ｉｑｔ及び角周波数指令値ωに基づいて、ｄ軸ｑ軸間における電圧指令の非干渉化を行ってもよい。例えば、電圧指令生成部２１６は、電流目標値Ｉｑｔ、等価漏れインダクタンスｌ（ｌ＝（Ｌ１＊Ｌ２－Ｍ^２）／Ｌ２）及び角周波数指令値ωに基づき電圧指令値Ｖｄｔを補正し、Ｖ／ｆパターン及び角周波数指令値ωに基づき電圧指令値Ｖｑｔを補正することによりｄ軸、ｑ軸間の非干渉化を行ってもよい。また、電圧指令生成部２１６は、上記非干渉化を行う際に、電流目標値Ｉｄｔ，Ｉｑｔに代えて電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを用いてもよい。

【0085】

このように、電力変換装置５においても、電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔは、トルク目標値Ｔｔと、磁束目標値Φｔと、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑとに基づき算出されている。また、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑは、電流フィードバック値Ｉａ，Ｉｂに座標位相θｄｑ＿ａｂによる回転変換を行うことで算出されている。
そこで、電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔは、座標位相θｄｑ＿ａｂに基づいて算出されているともいえる。

【0086】

ＰＷＭ制御部２１７は、補正された座標位相θｄｑ＿ａｂと、座標位相θｄｑ＿ａｂにおける電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ｂの二次側電圧を電圧指令に対応させる。例えばＰＷＭ制御部２１７は、補正された座標位相θｄｑ＿ａｂと、電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔとに基づいて、二次側の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の電圧指令を算出し、二次側の各相の電圧を電圧指令に対応させるように、電力変換回路１０Ｂの双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷのオン・オフを切り替える。

【0087】

スレーブ制御回路２００は、マスタ制御回路１００との間の通信異常を検出す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、スレーブ制御回路２００は、異常監視部２２０を有する。

【0088】

異常監視部２２０は、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値の二乗とマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値の二乗との和が１から乖離する程度に基づいて、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値及びマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値を取得するための通信経路（例えば送信チャンネルＣＨ１１，ＣＨ１２と受信チャンネルＣＨ２１，ＣＨ２２との間）の異常を検知してもよい。異常監視部２２０は、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑが所定レベルよりも小さい場合に、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑを取得するための通信経路（例えば送信チャンネルＣＨ１３と受信チャンネルＣＨ２３との間）の異常を検知してもよい。

【0089】

例えば異常監視部２２０は、二乗和算出部２２１と、断線検知部２２２とを有する。二乗和算出部２２１は、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値の二乗と、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値の二乗との和を算出する。断線検知部２２２は、二乗和算出部２２１による算出結果の１からの乖離が所定の閾値を超えた場合に、送信チャンネルＣＨ１１，ＣＨ１２と受信チャンネルＣＨ２１，ＣＨ２２との間の断線を検知する。断線検知部２２２は、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑが所定レベルより小さい場合に、送信チャンネルＣＨ１３と受信チャンネルＣＨ２３との間の断線を検知する。

【0090】

異常監視部２２０は、マスタトルク目標値Ｔｍｔを取得するための通信経路（例えば送信チャンネルＣＨ１４と受信チャンネルＣＨ２４との間）の異常を更に検知するように構成されていてもよい。例えば異常監視部２２０は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合に、マスタトルク目標値Ｔｍｔを取得するための通信経路の異常を第一偏差に基づいて検知し、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合に、マスタトルク目標値Ｔｍｔを取得するための通信経路の異常を第二偏差に基づいて検知する。回転座標系の回転速度が中間帯域内である場合、異常監視部２２０は、マスタトルク目標値Ｔｍｔを取得するための通信経路の異常を、第一偏差と第二偏差との上記重み付け平均値に基づいて検知してもよい。

【0091】

例えば断線検知部２２２は、回転座標系の回転速度が第一帯域内であり、第一偏差が所定レベルを超えている場合に、送信チャンネルＣＨ１４と受信チャンネルＣＨ２４との間の断線を検知する。また、断線検知部２２２は、回転座標系の回転速度が第二帯域内であり、第二偏差が所定レベルを超えている場合に、送信チャンネルＣＨ１４と受信チャンネルＣＨ２４との間の断線を検知する。

【0092】

また、断線検知部２２２は、回転座標系の回転速度が中間帯域内であり、第一偏差と第二偏差との重み付け平均値が所定レベルを超えている場合に、送信チャンネルＣＨ１４と受信チャンネルＣＨ２４との間の断線を検知する。一例として、断線検知部２２２は、補正値ＡＶが所定レベルを超えている場合に、送信チャンネルＣＨ１４と受信チャンネルＣＨ２４との間の断線を検知する。

【0093】

以上、電力変換装置４，５の構成を個別に説明したが、電力変換装置４，５のそれぞれは、ユーザの設定により、マスタ装置及びスレーブ装置のいずれとしても機能し得るように構成されていてもよい。この場合、電力変換装置４，５の構成に区別はなくなるが、便宜上、マスタ装置としても利用可能な電力変換装置５の構成を例示する。

【0094】

図７に示すように、マスタ装置としても利用可能な電力変換装置５は、マスタ情報出力部１１６と、モード選択部３１１とを更に備える。モード選択部３１１は、モード選択入力（例えば入力デバイス等へのユーザ入力）に基づいて、マスタモードと、スレーブモードとのいずれかを選択する。マスタモードが選択されている場合、電力変換装置５はマスタ装置として機能する。スレーブモードが選択されている場合、電力変換装置５はスレーブ装置として機能する。

【0095】

例えば、マスタモードが選択されている場合、モード選択部３１１は、マスタ情報取得部２１１及び位相補正部２１４の機能を無効化する。位相補正部２１４の機能が無効化されることによって、ＰＷＭ制御部２１７は、補正されていない座標位相θｄｑ＿ａｂと、電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ｂの二次側電圧を電圧指令に対応させることとなる。また、モード選択部３１１は、マスタトルク目標値Ｔｍｔに基づくことなく、トルク目標値算出部１１１によるトルク目標値Ｔｔの算出方式と同じ方式でトルク目標値算出部２１２にトルク目標値を算出させる。更に、モード選択部３１１は、マスタ情報出力部１１６の機能を有効化する。マスタ情報出力部１１６は、座標位相θｄｑ＿ａｂに関する情報、及びトルク目標値Ｔｔをスレーブ装置に出力する。

【0096】

スレーブモードが選択されている場合、モード選択部３１１は、トルク目標値算出部１１１及び位相補正部２１４の機能を有効化し、マスタトルク目標値Ｔｍｔに基づく上述の算出方式でトルク目標値算出部２１２にトルク目標値Ｔｔを算出させる。位相補正部２１４の機能が有効化されることによって、ＰＷＭ制御部２１７は、補正された座標位相θｄｑ＿ａｂと、電圧指令とに基づいて電力変換回路１０Ｂの二次側電圧を電圧指令に対応させることとなる。

【0097】

（制御システム２のハードウェア構成）
図９は、制御システム２のハードウェア構成を例示する模式図である。図９に示すように、マスタ制御回路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、入出力ポート１９４と、スイッチング制御回路１９５と、通信ポート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、トルク目標値と、電動機３の回転速度とに基づいて、回転座標系（マスタ回転座標系）の位相を算出することと、マスタトルク目標値に基づいてマスタ回転座標系における電圧指令（マスタ電圧指令）を生成することと、マスタ回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ａの二次側電圧をマスタ電圧指令に対応させることと、をマスタ制御回路１００に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、上述した機能上の各部をマスタ制御回路１００に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0098】

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、マスタ制御回路１００の機能上の各部を構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電流センサ４０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１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電力変換回路１０Ａ内の複数のスイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、上記二次側電力を電動機３へ出力する。通信ポート１９６は、プロセッサ１９１からの指令に従って、スレーブ制御回路２００との間で情報通信を行う。

【0099】

スレーブ制御回路２００は、一つ又は複数のプロセッサ２９１と、メモリ２９２と、ストレージ２９３と、入出力ポート２９４と、スイッチング制御回路２９５と、通信ポート２９６とを含む。ストレージ２９３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２９３は、所定の制御サイクルで、電力変換回路１０Ｂの制御を繰り返し実行することをスレーブ制御回路２００に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ２９３は、上述した機能上の各部をスレーブ制御回路２００に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0100】

メモリ２９２は、ストレージ２９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ２９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ２９１は、メモリ２９２と協働して上記プログラムを実行することで、スレーブ制御回路２００の機能上の各部を構成する。入出力ポート２９４は、プロセッサ２９１からの指令に従って、電流センサ４０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２９５は、プロセッサ２９１からの指令に従って、電力変換回路１０Ｂ内の複数のスイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、上記二次側電力を電動機３へ出力する。通信ポート２９６は、プロセッサ２９１からの指令に従って、マスタ制御回路１００との間で情報通信を行う。

【0101】

なお、マスタ制御回路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ない。例えばマスタ制御回路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。

【0102】

〔制御手順〕
続いて、制御方法の一例として、マスタ制御回路１００が実行するマスタ制御手順と、スレーブ制御回路２００が実行するスレーブ制御手順とをそれぞれ例示する。

【0103】

（マスタ制御手順）
この手順は、トルク目標値と、電動機３の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出することと、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成することと、回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を前記電圧指令に対応させることと、回転座標系の位相に関する情報として、少なくとも回転座標系における電圧指令の位相をスレーブ制御回路２００に出力することと、を含む。

【0104】

例えば図１０に示すように、マスタ制御回路１００は、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５，Ｓ０６を順に実行する。ステップＳ０１では、トルク目標値算出部１１１が、速度指令値ωｔと、速度フィードバック値ωｍとに基づいてトルク目標値を算出する。

【0105】

ステップＳ０２では、位相算出部１１２が、トルク目標値Ｔｔと、電動機３の回転速度とに基づいて、座標位相θｄｑ＿ａｂを算出する。位相算出部１１２は、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑと、座標位相θｄｑ＿ａｂとに基づいて、固定座標系における電圧位相θｖ＿ａｂを算出してもよい。この場合、位相算出部１１２は、一つ前の制御サイクルにおいて算出済みの電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔの電圧位相θｖ＿ｄｑを用いる。ステップＳ０２の具体的な手順については後述する。

【0106】

ステップＳ０３では、電流情報取得部１１３が、電力変換回路１０Ａの電流センサ４０により検出された電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。例えば電流情報取得部１１３は、電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに３相、２相変換を施すことによって、電流フィードバック値Ｉａ及び電流フィードバック値Ｉｂを算出し、電流フィードバック値Ｉａ，Ｉｂに座標位相θｄｑ＿ａｂによる回転変換を施して電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。ステップＳ０４では、電圧指令生成部１１４が、トルク目標値Ｔｔと、磁束目標値Φｔと、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑとに基づき電圧指令を算出する。

【0107】

ステップＳ０５では、マスタ情報出力部１１６が、電圧位相θｖ＿ｄｑと、座標位相θｄｑ＿ａｂの正弦値と、座標位相θｄｑ＿ａｂの余弦値と、トルク目標値Ｔｔとをスレーブ制御回路２００に出力する。

【0108】

ステップＳ０６では、ＰＷＭ制御部１１５が、電力変換回路１０Ａの二次側電圧を、ステップＳ０４で新たに生成された電圧指令に対応させるように、電力変換回路１０Ａの双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷのスイッチングを開始する。その後、マスタ制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。マスタ制御回路１００は、以上の手順を所定の制御周期で繰り返す。

【0109】

図１１は、ステップＳ０２における位相算出手順を例示するフローチャートである。図１１に示すように、マスタ制御回路１００は、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５を順に実行する。ステップＳ１１では、位相算出部１１２が、トルク目標値Ｔｔに基づいて、回転子７０に対する回転座標系の滑り角速度を算出する。ステップＳ１２では、位相算出部１１２が、滑り角速度に速度フィードバック値ωｍを加算して角周波数指令値ωを算出する。ステップＳ１３では、位相算出部１１２が、角周波数指令値ωを積分して座標位相θｄｑ＿ａｂを算出する。

【0110】

ステップＳ１４では、位相算出部１１２が、一つ前の制御サイクルで算出済みの電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔに基づいて、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑを算出する。ステップＳ１５では、位相算出部１１２が、座標位相θｄｑ＿ａｂに電圧位相θｖ＿ｄｑを加算して、固定座標系における電圧位相θｖ＿ａｂを算出する。以上で位相算出手順が完了する。

【0111】

（スレーブ制御手順）
この手順は、トルク目標値と、電動機３の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出することと、マスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の位相を補正することと、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成することと、補正された回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路の二次側電圧を電圧指令に対応させることと、を含み、マスタ装置が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正する。

【0112】

例えば図１２に示すように、スレーブ制御回路２００は、まずステップＳ２１，Ｓ２２を実行する。ステップＳ２１では、マスタ情報取得部２１１が、座標位相θｄｑ＿ａｂに関する情報として、少なくともマスタ回転座標系におけるマスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑをマスタ制御回路１００から取得する。マスタ情報取得部２１１は、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値と、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値とを更にマスタ制御回路１００から取得してもよく、トルク目標値Ｔｔを更にマスタ制御回路１００から取得してもよい。

【0113】

ステップＳ２２では、異常監視部２２０が、マスタ制御回路１００との間の通信経路に断線がないかを確認する。例えば異常監視部２２０は、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑが所定レベルよりも小さいか否かに基づいて、送信チャンネルＣＨ１３と受信チャンネルＣＨ２３との間の断線がないかを確認する。異常監視部２２０は、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの正弦値の二乗とマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂの余弦値の二乗との和が１から乖離する程度に基づいて、送信チャンネルＣＨ１１，ＣＨ１２と受信チャンネルＣＨ２１，ＣＨ２２との間に断線がないかを確認する。異常監視部２２０は、補正値ＡＶの大きさに基づいて、送信チャンネルＣＨ１４と受信チャンネルＣＨ２４との間に断線がないかを確認する。

【0114】

ステップＳ２２において、通信経路に断線はないと判定した場合、スレーブ制御回路２００はステップＳ２３，Ｓ２４，Ｓ２５，Ｓ２６，Ｓ２７，Ｓ２８を実行する。ステップＳ２３では、トルク目標値算出部２１２が、マスタトルク目標値Ｔｍｔに基づいて、トルク目標値Ｔｔを算出する。ステップＳ２４では、位相補正部２１４が、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑ及びマスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂに基づいて、位相算出部２１３への入力前のトルク目標値Ｔｔを補正する。ステップＳ２４の具体的手順については後述する。

【0115】

ステップＳ２５では、位相算出部２１３が、補正されたトルク目標値Ｔｔと、電動機３の回転速度とに基づいて、座標位相θｄｑ＿ａｂを算出する。位相算出部２１３は、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑと、座標位相θｄｑ＿ａｂとに基づいて、固定座標系における電圧位相θｖ＿ａｂを算出してもよい。この場合、位相算出部１１２は、一つ前の制御サイクルにおいて算出済みの電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔの電圧位相θｖ＿ｄｑを用いる。ステップＳ２５の具体的な手順については後述する。

【0116】

ステップＳ２６では、電流情報取得部２１５が、電力変換回路１０Ｂの電流センサ４０により検出された電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。例えば電流情報取得部２１５は、電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに３相、２相変換を施すことによって、電流フィードバック値Ｉａ及び電流フィードバック値Ｉｂを算出し、電流フィードバック値Ｉａ，Ｉｂに座標位相θｄｑ＿ａｂによる回転変換を施して電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。

【0117】

ステップＳ２７では、電圧指令生成部２１６が、トルク目標値Ｔｔと、磁束目標値Φｔと、電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑとに基づき電圧指令を算出する。ステップＳ２８では、ＰＷＭ制御部２１７が、電力変換回路１０Ｂの二次側電圧を、ステップＳ２７で新たに生成された電圧指令に対応させるように、電力変換回路１０Ｂの双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷのスイッチングを開始する。その後、スレーブ制御回路２００は処理をステップＳ２１に戻す。スレーブ制御回路２００は、ステップＳ２２において断線が検知されない限り、以上の手順を所定の制御周期で繰り返す。

【0118】

ステップＳ２２において、通信経路に断線があると判定した場合、スレーブ制御回路２００はステップＳ２９を実行する。ステップＳ２９では、ＰＷＭ制御部２１７が、電動機３への二次側電流の供給を停止する。例えばＰＷＭ制御部２１７は、双方向スイッチ２０ＲＵ，２０ＳＵ，２０ＴＵ，２０ＲＶ，２０ＳＶ，２０ＴＶ，２０ＲＷ，２０ＳＷ，２０ＴＷのそれぞれを双方向オフ状態にし、電力変換回路１０Ｂの制御を終了する。

【0119】

図１３は、ステップＳ２４におけるトルク目標値Ｔｔの補正手順を例示するフローチャートである。図１３に示すように、スレーブ制御回路２００は、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５を順に実行する。ステップＳ３１では、位相補正部２１４が、マスタ座標位相θｍｄｑ＿ａｂから座標位相θｄｑ＿ａｂを減算して第一偏差を算出する。この際に、位相補正部２１４は、前の制御サイクルで算出済みの座標位相θｄｑ＿ａｂを用いる。ステップＳ３２では、位相補正部２１４が、上述した第一ゲインプロファイルと、回転座標系の回転速度とに基づいてゲインＡＫ１を算出する。

【0120】

ステップＳ３３では、位相補正部２１４が、マスタ電圧位相θｍｖ＿ｄｑから電圧位相θｖ＿ｄｑを減算して第二偏差を算出する。ステップＳ３４では、位相補正部２１４が、上述した第二ゲインプロファイルと、回転座標系の回転速度とに基づいてゲインＡＫ２を算出する。

【0121】

ステップＳ３５では、位相補正部２１４が、ゲインＡＫ１及びゲインＡＫ２により、第一偏差と第二偏差との重み付け平均値を算出し、重み付け平均値に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して補正値ＡＶを算出する。上述したように、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、ゲインＡＫ１が１でゲインＡＫ２がゼロである。また、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、ゲインＡＫ１がゼロでゲインＡＫ２が１である。従って、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、実質的に第一偏差に基づいて補正値ＡＶが算出され、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、実質的に第二偏差に基づいて補正値ＡＶが算出され、回転座標系の回転速度が中間帯域内である場合には、第一偏差と第二偏差との重み付け平均値に基づいて補正値ＡＶが算出される。ステップＳ３６では、位相補正部２１４が、位相算出部２１３への入力前のトルク目標値Ｔｔに補正値ＡＶを加算する。以上でトルク目標値Ｔｔの補正手順が完了する。

【0122】

図１４は、ステップＳ２５における位相算出手順を例示するフローチャートである。図１４に示すように、スレーブ制御回路２００は、ステップＳ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５を順に実行する。ステップＳ４１では、位相算出部２１３が、補正値ＡＶが加算されたトルク目標値Ｔｔに基づいて、回転子７０に対する回転座標系の滑り角速度を算出する。ステップＳ４２では、位相算出部２１３が、滑り角速度に速度フィードバック値ωｍを加算して角周波数指令値ωを算出する。ステップＳ４３では、位相算出部２１３が、角周波数指令値ωを積分して座標位相θｄｑ＿ａｂを算出する。

【0123】

ステップＳ４４では、位相算出部２１３が、一つ前の制御サイクルで算出済みの電圧指令値Ｖｄｔ，Ｖｑｔに基づいて、回転座標系における電圧位相θｖ＿ｄｑを算出する。ステップＳ４５では、位相算出部２１３が、座標位相θｄｑ＿ａｂに電圧位相θｖ＿ｄｑを加算して、固定座標系における電圧位相θｖ＿ａｂを算出する。以上で位相算出手順が完了する。

【0124】

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置５は、一次側電力を二次側電力に変換して誘導電動機に供給する電力変換回路１０Ｂと、トルク目標値と、電動機３（誘導電動機）の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出する位相算出部２１３と、電力変換装置４（マスタ装置）における回転座標系であるマスタ回転座標系の位相に追従するように回転座標系の位相を補正する位相補正部２１４と、トルク目標値に基づいて回転座標系における電圧指令を生成する電圧指令生成部２１６と、補正された回転座標系の位相と、電圧指令とに基づいて、電力変換回路１０Ｂの二次側電圧を電圧指令に対応させるＰＷＭ制御部２１７（制御部）と、を備え、位相補正部２１４は、電力変換装置４（マスタ装置）が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正する。

【0125】

電力変換装置５における回転座標系の位相を、マスタ回転座標系の位相に追従させることで、電力変換装置５が電動機３（誘導電動機）に発生させる回転磁界（第二回転磁界）を、電力変換装置４（マスタ装置）が電動機３に発生させる回転磁界（第一回転磁界）に同期させることができる。しかしながら、電動機３の回転速度が高くなるほど、マスタ回転座標系の位相の変化速度が高くなるので、マスタ回転座標系の位相の情報を高い精度で受信するのが難しくなる。

【0126】

これに対応し、本電力変換装置５によれば、電力変換装置４が生成するマスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて回転座標系（以下、「スレーブ回転座標系」という。）の位相が補正される。

【0127】

マスタ回転座標系における電圧位相は、マスタ回転座標系の位相自体を表す情報ではないが、マスタ回転座標系における電圧位相に基づき、マスタ回転座標系の位相に対するスレーブ回転座標系の位相のずれを把握することは可能である。このため、スレーブ回転座標系の位相の算出結果をマスタ回転座標系における電圧位相に基づき補正することで、マスタ回転座標系にスレーブ回転座標系を容易に追従させることができる。

【0128】

電動機３の回転速度が高くなっても、マスタ電圧位相の変化は大きくならない。このため、マスタ回転座標系における電圧位相に基づきスレーブ回転座標系の位相を補正することで、第二回転磁界を第一回転磁界に高い信頼性で同期させることができる。したがって、電力変換装置５は、複数の電力変換装置がそれぞれ誘導電動機に発生する回転磁界を互いに同期させるのに有効である。

【0129】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、マスタ回転座標系の位相に基づいて回転座標系の位相を補正し、回転座標系の回転速度が第一帯域よりも高い第二帯域内である場合には、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づいて、回転座標系の位相を補正してもよい。

【0130】

回転座標系の回転速度が低くなると、マスタ電圧位相のばらつきが大きくなり、マスタ電圧位相に基づいてスレーブ回転座標系をマスタ回転座標系に追従させるのが難しくなる場合がある。これに対し、回転座標系の回転速度が第二帯域よりも低い第一帯域内である場合には、マスタ回転座標系の位相に基づいて回転座標系の位相を補正することで、マスタ電圧位相のばらつきの影響を抑制することができる。

【0131】

回転座標系の回転速度が低い場合には、マスタ回転座標系の位相の情報を高い精度で受信し易いので、マスタ回転座標系の位相に基づきスレーブ回転座標系の位相をマスタ回転座標系の位相に追従させることで、第二回転座標系を第一回転座標系に更に高い信頼性で同期させることができる。したがって、電力変換装置５は、複数の電力変換装置がそれぞれ電動機３に発生する回転磁界を互いに同期させるのに更に有効である。

【0132】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、マスタ回転座標系の位相と回転座標系の位相との差である第一偏差に基づいて回転座標系の位相を補正し、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相と、電圧指令の回転座標系における位相との差である第二偏差に基づいて回転座標系の位相を補正してもよい。この場合、マスタ回転座標系の位相に基づく補正方式（以下、「第一補正方式」という。）と、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相に基づく補正方式（以下、「第二補正方式」という。）とを、偏差に基づき回転座標系の位相を補正する点において共通させることで、両方式の切り替えをスムーズに行うことができる。

【0133】

位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域と第二帯域との間の中間帯域内である場合には、第一偏差と、第二偏差との重み付け平均値に基づいて回転座標系の位相を補正し、回転座標系の回転速度が中間帯域の下限から中間帯域の上限に近付くにつれて、第一偏差の重みを徐々に小さくし、第二偏差の重みを徐々に大きくしてもよい。この場合、第一補正方式及び第二補正方式の切り替えをよりスムーズに行うことができる。

【0134】

位相算出部２１３は、トルク目標値と、電動機３の回転速度とに基づいて、回転座標系の角周波数指令値を算出し、位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、第一偏差に基づいて角周波数指令値を補正し、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、第二偏差に基づいて角周波数指令値を補正し、位相算出部２１３は、補正された角周波数指令値を積分して回転座標系の位相を算出してもよい。この場合、第一補正方式及び第二補正方式のいずれにおいても、より確実に、スレーブ回転座標系の位相をマスタ回転座標系の位相に追従させることができる。

【0135】

電力変換装置５は、マスタ回転座標系の位相の正弦値と、マスタ回転座標系の位相の余弦値とを電力変換装置４から取得するマスタ情報取得部２１１を更に備え、位相補正部２１４は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合に、正弦値と余弦値とに基づいて回転座標系の位相を補正してもよい。

【0136】

マスタ回転座標系の位相は、０～３６０°までの漸増と、３６０°から０°への急減とを繰り返すので、３６０°近傍においては、マスタ回転座標系の位相の情報を高い精度で受信するのが難しくなる。これに対し、正弦値及び余弦値には、上記３６０°から０°への急減のような急激な変化が生じない。このため、マスタ回転座標系の位相を正弦値と余弦値とに分けて電力変換装置４から取得し、正弦値と余弦値とに基づいてマスタ回転座標系の位相を算出することで、マスタ回転座標系の位相情報をより高い信頼性で取得することができる。

【0137】

電力変換装置５は、正弦値の二乗と余弦値の二乗との和が１から乖離する程度に基づいて、正弦値及び余弦値を取得するための通信経路の異常を検知する異常監視部２２０を更に備えていてもよい。この場合、正弦値と余弦値との関係を利用して、正弦値及び余弦値を取得するための通信経路の異常を容易に検知することができる。

【0138】

マスタ情報取得部２１１は、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相を電力変換装置４から更に取得し、異常監視部２２０は、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相が所定レベルよりも小さい場合に、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相を取得するための通信経路の異常を検知してもよい。

【0139】

電動機３にトルクを発生させる限り、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相がゼロになることはない。このため、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相が所定レベルよりも小さいか否かに基づくことで、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相を取得するための通信経路の異常を容易に検知することができる。

【0140】

電力変換装置５は、マスタ装置におけるトルク目標値であるマスタトルク目標値に基づいて、トルク目標値を算出するトルク目標値算出部２１２を更に備え、位相算出部２１３は、トルク目標値算出部２１２により算出されたトルク目標値と、電動機３の回転速度とに基づいて、回転座標系の位相を算出してもよい。この場合、トルク目標値をマスタトルク目標値に近付けることで、より高い信頼性で第二回転磁界を第一回転磁界に同期させることができる。

【0141】

電力変換装置５は、マスタトルク目標値を取得するマスタ情報取得部２１１と、マスタトルク目標値を取得するための通信経路の異常を検知する異常監視部２２０と、を更に備え、異常監視部２２０は、回転座標系の回転速度が第一帯域内である場合には、マスタ回転座標系の位相と回転座標系の位相との差である第一偏差に基づいて通信経路の異常を検知し、回転座標系の回転速度が第二帯域内である場合には、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相と、電圧指令の回転座標系における位相との差である第二偏差に基づいて通信経路の異常を検知してもよい。

【0142】

マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相と、回転座標系における電圧指令の位相との差の大きさは、マスタトルク目標値に基づきトルク目標値を補正するか否かによって大きく変わる。このため、マスタ電圧指令のマスタ回転座標系における位相と、回転座標系における電圧指令の位相との差に基づいて通信経路の異常を検知することで、マスタトルク目標値を取得するための通信経路の異常を容易に検知することができる。

【0143】

一次側電力及び二次側電力は交流電力であり、電力変換回路１０Ｂは、一次側電力から二次側電力への電力変換と、二次側電力から一次側電力への電力変換とを行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。マトリクスコンバータ回路においては、回転座標系の回転速度が低くなるにつれて、マスタ電圧位相のばらつきが大きくなる傾向が強い。そこで、回転座標系の回転速度が第二回転速度よりも低い第一回転速度である場合には、マスタ回転座標系の位相に基づいて回転座標系の位相を補正することがより有効である。

【0144】

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】

【0145】

１…駆動システム、２…制御システム、４…電力変換装置（マスタ装置）、５…電力変換装置（スレーブ装置）、１０…マトリクスコンバータ回路、１０Ａ，１０Ｂ…電力変換回路、５１，５２，５３，６１，６２，６３…一次側コイル、１１６…マスタ情報出力部（位相情報出力部）、２１１…マスタ情報取得部、２１２…トルク目標値算出部、２１３…位相算出部（スレーブ位相算出部）、２１４…位相補正部、２１６…電圧指令生成部（スレーブ電圧指令生成部）、２１７…ＰＷＭ制御部、２２０…異常監視部、３１１…モード選択部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】