特開 2024-170170 電力変換装置及び制御方法

(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】P2024170170

(43)【公開日】2024-12-06

(54)【発明の名称】電力変換装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241129BHJP

   H02P 21/26 20160101ALI20241129BHJP

   H02P 21/16 20160101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02P21/26

H02P21/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087187

(22)【出願日】2023-05-26

(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】高瀬 善康

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 明

(72)【発明者】

【氏名】濱辺 恭将

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 考弘

(72)【発明者】

【氏名】バローチュ ノールアーメル

【テーマコード（参考）】

5H505

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H505CC05

5H505DD05

5H505EE41

5H505EE49

5H505EE55

5H505GG04

5H505GG08

5H505HA10

5H505JJ04

5H505JJ06

5H505JJ28

5H505LL14

5H505LL22

5H505LL24

5H505LL41

5H770BA01

5H770BA11

5H770CA02

5H770DA03

5H770DA10

5H770EA15

5H770EA27

5H770HA02Y

5H770HA03W

(57)【要約】

【課題】誘導電動機のセンサレス制御の安定性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２は、誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路１０と、誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、誘導電動機のモデルと、モデルに基づく推定電流と一次電流との差である電流誤差と、の関係における電流誤差のゲインを設定するゲイン設定部２５０と、上記関係と、ゲインとに基づいて、二次磁束と、推定電流とを算出する磁束オブザーバ２１０と、電流誤差の算出結果に基づいて、回転速度を推定する速度推定部２３０と、二次磁束の推定結果と、回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路１０を制御する制御部１１６と、を備える、ゲイン設定部２５０は、回転速度の推定結果の安定条件を満たすゲインプロファイルを、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路と、
前記誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、前記誘導電動機のモデルと、前記モデルに基づく推定電流と前記一次電流との差である電流誤差と、の関係における前記電流誤差のゲインを設定するゲイン設定部と、
前記関係と、前記ゲインとに基づいて、前記二次磁束と、前記推定電流とを算出する磁束オブザーバと、
前記推定電流の算出結果に基づく前記電流誤差の算出結果に基づいて、前記回転速度を推定する速度推定部と、
前記二次磁束の推定結果と、前記回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路を制御する制御部と、
を備え、
前記ゲイン設定部は、前記回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、前記ゲインと、前記モデルと、前記回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、前記磁束オブザーバの極の変化に応じて、前記安定条件を満たす範囲で変更するプロファイル変更部を有し、前記ゲインプロファイルに基づいて前記ゲインを算出する、電力変換装置。

【請求項2】

前記磁束オブザーバは前記極を含む複数の極を有し、
前記プロファイル変更部は、前記ゲインプロファイルを、前記回転速度がゼロである場合に前記複数の極が実軸上で互いに一致する第１ゲインプロファイルとする、
請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記プロファイル変更部は、前記第１ゲインプロファイルに基づく前記極の虚数成分の大きさが、前記回転速度の上昇により所定レベルを超えた場合に、前記回転速度の上昇に応じた前記極の虚数成分の大きさの上昇ペースを前記第１ゲインプロファイルに比較して緩やかにするように、前記ゲインプロファイルを前記第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更する、
請求項２記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記プロファイル変更部は、前記回転速度が前記所定レベルに対応する速度レベルを超えた場合に前記ゲインプロファイルを前記第１ゲインプロファイルから前記第２ゲインプロファイルに変更する、
請求項３記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記プロファイル変更部は、前記回転速度が前記速度レベルを超えた後、前記回転速度の上昇に応じて、前記ゲインプロファイルを前記第１ゲインプロファイルから前記第２ゲインプロファイルに徐々に変更する、
請求項４記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記プロファイル変更部は、前記第２ゲインプロファイルに基づく前記極の虚数成分の大きさが、前記回転速度の上昇により所定の第２レベルを超えた場合に、前記ゲインを前記回転速度に関わらずゼロに維持するように、前記ゲインプロファイルを前記第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更する、
請求項３記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記推定電流の算出結果と、前記推定電流の算出結果に基づく前記電流誤差の算出結果とに基づいて、前記誘導電動機の一次抵抗を推定する抵抗推定部を更に備え、
前記磁束オブザーバは、推定された前記一次抵抗を含む前記モデルに基づいて、前記二次磁束と前記推定電流とを算出する、
請求項１～６のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記誘導電動機が回生状態である場合に、前記推定電流の算出結果と前記電流誤差の算出結果との位相差を補償する位相補償部を更に備え、
前記抵抗推定部は、前記位相差が補償された前記推定電流の算出結果と前記電流誤差の算出結果とに基づいて前記一次抵抗を推定する、
請求項７記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記誘導電動機のロータが回転を開始する前の期間において、前記ロータが回転を開始した後の期間に比較して、前記速度推定部による前記回転速度の推定に対する前記抵抗推定部による前記一次抵抗の推定の優先度を高くする優先度設定部を更に備える、
請求項７記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記優先度設定部は、前記抵抗推定部による前記一次抵抗の推定結果の時間変化が所定の収束レベルまで低下した場合に前記優先度を低下させる、
請求項９記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記一次電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサによる前記一次電圧の検出結果と、前記電圧センサによる前記一次電圧の検出誤差との関係を表す誤差プロファイルに基づいて、前記一次電圧の検出結果を補正する電圧補正部と、
を更に備え、
前記磁束オブザーバは、前記電圧補正部により補正された前記一次電圧の検出結果に基づいて、前記二次磁束と前記電流誤差とを推定する、
請求項７記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記一次電圧を検出する電圧センサと、
前記電圧センサによる前記一次電圧の検出結果を振幅が大きくなるように補正する電圧補正部と、
を更に備え、
前記磁束オブザーバは、前記電圧補正部により補正された前記一次電圧の検出結果に基づいて、前記二次磁束と前記電流誤差とを推定する、
請求項７記載の電力変換装置。

【請求項13】

速度指令と、前記回転速度の推定結果との偏差を縮小するようにトルク指令を生成するトルク指令生成部と、
前記誘導電動機の一次周波数がゼロである場合における前記二次磁束と、前記回転速度と、トルクとの関係に基づいて、前記トルクの規範値を算出する規範値算出部と、
前記トルク指令と前記トルクの規範値との偏差が許容レベルよりも大きい場合に、前記トルク指令と前記トルクの規範値との偏差を縮小するように前記モデルにおける前記一次抵抗を補正する抵抗補正部と、
を更に備え、
前記磁束オブザーバは、前記トルク指令と前記トルクの規範値との偏差が前記許容レベルよりも大きい場合に、前記抵抗補正部により補正された前記一次抵抗を含む前記モデルに基づいて、前記二次磁束と前記推定電流とを算出する、
請求項７記載の電力変換装置。

【請求項14】

誘導電動機と、前記誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路とを備えるシステムにおいて電力変換回路を制御する方法であって、
前記誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、前記誘導電動機のモデルと、前記モデルに基づく推定電流と前記一次電流との差である電流誤差と、の関係における前記電流誤差のゲインを設定することと、
前記関係と、前記ゲインとに基づいて、前記二次磁束と、前記推定電流とを磁束オブザーバにより算出することと、
前記推定電流の算出結果に基づいて、前記回転速度を推定することと、
前記二次磁束の推定結果と、前記回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路を制御することと、
を含み、
前記ゲインを設定することは、
前記回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、前記ゲインと、前記モデルと、前記回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、前記磁束オブザーバの極の変化に応じて、前記安定条件を満たす範囲で変更することと、
前記ゲインプロファイルに基づいて前記ゲインを算出することと、
を含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、インバータによって駆動される誘導電動機の数式モデルに基づいて、電流推定値及び磁束推定値を演算する磁束オブザーバを有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】特許第４２３８６５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、誘導電動機のセンサレス制御の安定性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、誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路と、誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、誘導電動機のモデルと、モデルに基づく推定電流と一次電流との差である電流誤差と、の関係における電流誤差のゲインを設定するゲイン設定部と、関係と、ゲインとに基づいて、二次磁束と、推定電流とを算出する磁束オブザーバと、推定電流の算出結果に基づく電流誤差の算出結果に基づいて、回転速度を推定する速度推定部と、二次磁束の推定結果と、回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路を制御する制御部と、を備え、ゲイン設定部は、回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、ゲインと、モデルと、回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバの極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更するプロファイル変更部を有し、ゲインプロファイルに基づいてゲインを算出する。

【0006】

本開示の更に他の一側面に係る制御方法は、誘導電動機と、誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路とを備えるシステムにおいて電力変換回路を制御する方法であって、誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、誘導電動機のモデルと、モデルに基づく推定電流と一次電流との差である電流誤差と、の関係における電流誤差のゲインを設定することと、関係と、ゲインとに基づいて、二次磁束と、推定電流とを磁束オブザーバにより算出することと、推定電流の算出結果に基づいて、回転速度を推定することと、二次磁束の推定結果と、回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路を制御することと、を含み、ゲインを設定することは、回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、ゲインと、モデルと、回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバの極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更することと、ゲインプロファイルに基づいてゲインを算出することと、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、誘導電動機のセンサレス制御の安定性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】一次周波数の時間変化を模式的に示すグラフである。

【図3】トルク補正部の構成を例示するブロック図である。

【図4】誘導電動機のロータの回転速度とトルクとの関係を表すグラフである。

【図5】制御回路の変形例を示すブロック図である。

【図6】制御回路の他の変形例を示すブロック図である。

【図7】センサレス推定システムの構成を例示するブロック図である。

【図8】磁束オブザーバの複数の極の位置を複素平面で表したグラフである。

【図9】制御回路の更に他の変形例を示すブロック図である。

【図10】制御回路の更に他の変形例を示すブロック図である。

【図11】制御回路の更に他の変形例を示すブロック図である。

【図12】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13】誘導電動機の制御手順を例示するフローチャートである。

【図14】推定二次磁束及び推定電流の算出手順を例示するフローチャートである。

【図15】誘導電動機の起動手順を例示するフローチャートである。

【図16】誘導電動機の脱調回避制御手順を例示するフローチャートである。

【図17】ゼロ周波数状態の回避モード選択手順を例示するフローチャートである。

【図18】第１モードにおけるトルク補正手順を例示するフローチャートである。

【図19】第２モードにおける磁束補正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】

〔駆動システム〕
図１に示す駆動システム１は、電動機３の動力によって駆動対象物を駆動するシステムである。駆動システム１は、電動機３と、電力変換装置２とを備える。電動機３は、誘導電動機である。

【0011】

電力変換装置２は、駆動力を発生させるための電力（駆動電力）を電動機３に供給する。例えば電力変換装置２は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。電力変換回路１０は、交流電源９（例えば電力系統）と、電動機３との間で電力変換を行う。例えば電力変換回路１０は、交流電源９から供給される一次側電力を二次側電力に変換して電動機３に供給する。一次側電力は直流電力であってもよく、交流電力であってもよい。二次側電力は交流電力である。以下、一次側電力及び二次側電力が三相交流である場合の電力変換回路１０の構成を例示する。

【0012】

電力変換回路１０は、整流回路１１と、コンデンサ１４と、インバータ回路１５と、電流センサ１６とを有する。整流回路１１は、例えば複数のダイオード１２を含むダイオードブリッジ回路であり、一次側電力を直流電力に変換して直流母線１３に出力する。コンデンサ１４は、直流母線１３における直流電圧を平滑化する。

【0013】

インバータ回路１５は、直流母線１３の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１５は、力行状態において直流電力を二次側電力に変換して電動機３に供給し、回生状態において電動機３が発電する二次側電力を直流電力に変換して直流母線１３に戻す。例えばインバータ回路１５は、複数のスイッチング素子１７を有し、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替えることによって直流電力と二次側電力との間の電力変換を行う。

【0014】

スイッチング素子１７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。

【0015】

電流センサ１６は、インバータ回路１５と電動機３との間に流れる電流（以下、「二次側電流」という。）を検出する。例えば電流センサ１６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二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、二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。

【0016】

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る。電力変換回路１０の構成は、一次側電力を二次側電力に変換して電動機３に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、整流回路１１は交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータ回路であってもよい。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は整流回路１１を有していなくてもよい。

【0017】

制御回路１００は、直流母線１３の直流電力と二次側電力との間で電力変換を行うように電力変換回路１０を制御する。例えば制御回路１００は、センサを用いることなく電動機３の状態を推定し、推定結果に基づいて電動機３の状態を目標状態に追従させるための二次側電力を電動機３に供給するように電力変換回路１０を制御する。電動機３の状態の例としては、電動機３の二次磁束（二次巻線が生じる磁束）、電動機３の回転速度（ロータの回転速度）等が挙げられる。以下、センサを用いることなく電動機３の状態を推定することを「センサレス推定」という。

【0018】

センサレス推定においては、電動機３における一次周波数（一次巻線に供給される電流の周波数）の大きさが小さくなるほど誤差が大きくなる。そこで、制御回路１００は、一次周波数がゼロの近傍に停滞した状態（以下、これを「ゼロ周波数状態」という。）を回避するために、トルク指令を生成することと、電動機３の一次周波数の大きさが所定の下限レベルを下回った場合に、一次周波数の大きさを下限レベルに近付けるようにトルク指令を補正することと、トルク指令に対応するトルクを電動機３に発生させ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てもよい。

【0019】

一次周波数の大きさを下限レベルの近傍に維持するようにトルクが補正されるので、センサレス推定の誤差の影響が過大となることを回避することができる。補正対象がトルクであるため、制御対象が電動機３の回転速度である場合、及びトルクである場合のいずれにおいても、一次周波数を下限レベルの近傍に維持することができる。従って、電動機３のセンサレス制御の安定性向上に有効である。

【0020】

制御回路１００は、ゼロ周波数状態を回避するために、電動機３の一次周波数の大きさがゼロに近付いた場合に、一次周波数の符号とは逆の符号を有する周波数指令を生成することと、周波数指令と一次周波数との偏差を縮小するように磁束指令を補正することと、磁束指令に対応する二次磁束を前記誘導電動機に発生させ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てもよい。

【0021】

一次周波数の大きさがゼロの近傍に留まる時間が短くなるので、センサレス推定の誤差の影響が過大となることを回避することができる。

【0022】

制御回路１００は、センサレス推定において、電動機３の回転速度と、電動機３の二次磁束との両方を推定してもよい。この場合、制御回路１００は、電動機３における一次電圧（一次巻線に印加される電圧）、一次電流（一次巻線に流れる電流）、回転速度、及び二次磁束と、電動機３のモデルと、モデルに基づく推定電流と一次電流との差である電流誤差と、の関係に基づいて、二次磁束と、推定電流とを算出することと、推定電流の算出結果に基づく電流誤差の算出結果に基づいて、回転速度を推定することと、を繰り返し実行してもよい。

【0023】

二次磁束及び推定電流の算出結果と、回転速度の推定結果とは、相互に影響を及ぼし合いながら収束する。推定結果に基づく電動機３の制御の安定性を向上させるためには、回転速度の推定結果の発散抑制と、回転速度の推定結果の振動抑制との両立が求められる。そこで、制御回路１００は、回転速度の推定結果の発散抑制と、回転速度の推定結果の振動抑制との両立を図るように、上記関係における電流誤差のゲインを設定し、設定済みのゲインを含む上記関係に基づいて、二次磁束及び推定電流を算出してもよい。

【0024】

例えば制御回路１００は、ゲインの設定において、回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、ゲインと、モデルと、回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバの極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更し、ゲインプロファイルに基づいてゲインを算出する。これにより、ゲインプロファイルが、安定条件を満たす範囲にて、磁束オブザーバの極の変化に応じて変更される。固定されたゲインプロファイルでは、二次磁束及び推定電流の算出結果の発散抑制と振動抑制との両立に適した範囲に磁束オブザーバの極を維持するのが難しい。このため、安定条件を満たすようにゲインプロファイルが定められていたとしても、磁束オブザーバによる推定結果の振動に起因して回転速度の推定結果の振動が抑えられない場合がある。安定条件を満たしつつ、磁束オブザーバの極の変化に応じてゲインプロファイルを変更することによって、回転速度の推定結果の発散抑制と、回転速度の振動抑制との両立を図ることができる。

【0025】

例えば制御回路１００は、機能上の構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として、磁束制御部１１１と、トルク指令生成部１２０と、トルク制御部１１２と、電流制御部１１３と、座標変換部１１４ａ，１１４ｂと、相数変換部１１５ａ，１１５ｂと、スイッチング制御部１１６と、センサレス推定システム２００とを有する。

【0026】

磁束制御部１１１は、磁束指令に対応する二次磁束を電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御する。例えば磁束制御部１１１は、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆと推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔとの偏差（磁束偏差）に対し比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行って、磁束偏差を縮小するためのｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆを算出する。後述のとおり、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔはセンサレス推定システム２００により推定される。

【0027】

トルク指令生成部１２０は、トルク指令を生成する。例えばトルク指令生成部１２０は、電動機３のロータの回転速度を目標回転速度に追従させるようにトルク指令を生成する。例えばトルク指令生成部１２０は、目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆと回転速度ωｍ＿ｅｓｔとの偏差（速度偏差）に対し比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行って、速度偏差を縮小するためのＴ＿ｒｅｆを算出する。後述のとおり、回転速度ωｍ＿ｅｓｔはセンサレス推定システム２００により算出される。

【0028】

トルク制御部１１２は、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御する。例えばトルク制御部１１２は、磁束制御部１１１が算出したｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆに基づいて、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるためのｉｑ＿ｒｅｆを算出する。

【0029】

電流制御部１１３は、磁束制御部１１１により算出されたｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆと、トルク制御部１１２により算出されたｉｑ＿ｒｅｆとに対応する電流を電動機３に供給するように電力変換回路１０を制御する。例えば電流制御部１１３は、ｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆとｉｑ＿ｒｅｆとに対応する電流を流すために電動機３に印加すべき電圧ベクトルを二次磁束と共に回転する回転座標系（ｄｑ座標系）で表した電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを算出する。

【0030】

座標変換部１１４ａは、回転座標系の位相に基づいて、電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを固定座標系で表した電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆに変換する。例えば座標変換部１１４ａは、回転座標系の推定位相θ＿ｅｓｔに基づいて、電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆに変換する。後述のとおり、推定位相θ＿ｅｓｔはセンサレス推定システム２００により算出される。

【0031】

相数変換部１１５ａは、二相三相変換により、電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相に対する電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに変換する。スイッチング制御部１１６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に、電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに対応する電圧を印加するように、インバータ回路１５の複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆは、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと回転速度ωｍ＿ｅｓｔとに基づいて算出されているので、スイッチング制御部１１６は、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと回転速度ωｍ＿ｅｓｔとに基づいてインバータ回路１５を制御することとなる。

【0032】

以上により、ｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆ及びｉｑ＿ｒｅｆに対応する電流が電動機３に供給されることとなる。このため、磁束制御部１１１が、磁束偏差を縮小するためのｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆを算出することは、磁束偏差を縮小するように電力変換回路１０を制御することに相当する。また、トルク制御部１１２が、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるためのｉｑ＿ｒｅｆを算出することは、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御することに相当する。

【0033】

電動機３に供給された電流は、電流センサ１６により検出される。相数変換部１１５ｂは、電流センサ１６による検出結果を上述の固定座標系で表した電流ベクトルｉαβに変換する。座標変換部１１４ｂは、電流ベクトルｉαβを上述の回転座標系で表した電流ベクトルｉｄｑに変換する。電流ベクトルｉαβから電流ベクトルｉｄｑへの変換も、推定位相θ＿ｅｓｔに基づいて行われる。

【0034】

電流ベクトルｉｄｑは、上述した電流制御部１１３における電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆの算出に用いられる。例えば電流制御部１１３は、ｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆ及びｉｑ＿ｒｅｆと、電流ベクトルｉｄｑとの偏差（電流偏差）に対し比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行って、電流偏差を縮小するための電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを算出する。

【0035】

センサレス推定システム２００は、電動機３に印加された一次電圧と、電動機３に流れた一次電流と、電動機３のモデルとに基づいて、電動機３の二次磁束と、電動機３の回転速度と、電動機３の一次周波数と、回転座標系の位相とを推定する。例えばセンサレス推定システム２００は、一次電圧Ｖ１と、一次電流ｉ１と、電動機３のモデルとに基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、回転速度ωｍ＿ｅｓｔと、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔと、推定位相θ＿ｅｓｔとを算出する。

【0036】

図示の例において、センサレス推定システム２００は、一次電圧Ｖ１の情報として電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆの情報を取得し、一次電流ｉ１の情報として電流ベクトルｉαβの情報を取得しているがこれに限られない。センサレス推定システム２００は、一次電圧Ｖ１の情報として電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆの情報を取得してもよく、一次電圧Ｖ１の情報として電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆの情報を取得してもよい。電力変換回路１０は、インバータ回路１５が電動機３に印加する電圧を検出する電圧センサ（図１０参照）を更に備えてもよく、センサレス推定システム２００は、一次電圧Ｖ１の情報として電圧センサによる検出結果を取得してもよい。センサレス推定システム２００は、一次電流ｉ１の情報として電流ベクトルｉｄｑの情報を取得してもよく、一次電流ｉ１の情報としてｉｕｖｗの情報を取得してもよい。

【0037】

電動機３のモデルは、電動機３の特性を表す複数の数値をまとめたデータである。電動機３のモデルは、電動機３の一次抵抗、一次インダクタンス、二次抵抗、二次インダクタンス、及び相互インダクタンス等を含む。トルク指令生成部１２０は、目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆと、センサレス推定システム２００により推定された回転速度ωｍ＿ｅｓｔとの偏差を縮小するようにＴ＿ｒｅｆを生成する。よって、トルク制御部１１２は、電動機３のモデルに基づいて、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御することとなる。磁束制御部１１１は、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆと、センサレス推定システム２００により推定された推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔとの偏差を縮小するように電力変換回路１０を制御する。よって、磁束制御部１１１は、電動機３のモデルに基づいて、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆに対応する二次磁束を電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御することとなる。

【0038】

制御回路１００は、相数変換部１１５ｂによる電流ベクトルｉαβの算出と、座標変換部１１４ｂによる電流ベクトルｉｄｑの算出と、センサレス推定システム２００による推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔ、及び推定位相θ＿ｅｓｔの算出と、磁束制御部１１１によるｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆの算出と、トルク指令生成部１２０によるＴ＿ｒｅｆの算出と、トルク制御部１１２によるｉｑ＿ｒｅｆの算出と、電流制御部１１３による電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆの算出と、座標変換部１１４ａによる電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆの算出と、相数変換部１１５ａによる電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆの算出と、スイッチング制御部１１６によるインバータ回路１５の制御と、を所定の制御周期で繰り返し実行する。スイッチング制御部１１６は、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、回転速度ωｍ＿ｅｓｔとに基づいてインバータ回路１５を制御することとなる。

【0039】

制御回路１００は、上記ゼロ周波数状態を回避するために、周波数指令生成部１３１と、磁束補正部１３２とを更に有してもよい。周波数指令生成部１３１は、一次周波数の大きさがゼロに近付いた場合に、一次周波数の符号とは逆の符号を有する周波数指令を生成する。例えば周波数指令生成部１３１は、センサレス推定システム２００により推定された推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの大きさがゼロに近付いた場合に、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの符号とは逆の符号を有する目標一次周波数ω１＿ｒｅｆを生成する。磁束補正部１３２は、目標一次周波数ω１＿ｒｅｆと推定一次周波数ω１＿ｅｓｔとの偏差（周波数偏差）を縮小するように二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆを補正する。例えば磁束補正部１３２は、周波数偏差に対し比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行って、周波数偏差を縮小するための磁束補正値ΔΦ２を算出し、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆに加算する。磁束制御部１１１は、磁束補正値ΔΦ２の加算により補正された二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆに対応する二次磁束を電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御する。

【0040】

周波数指令生成部１３１は、一次周波数の大きさが第１下限レベルまで低下した場合に、一次周波数の符号とは逆の符号を有し、第１下限レベルよりも大きい周波数指令を生成してもよい。ヒステリシス効果により、一次周波数の符号の反転頻度を抑制することができる。

【0041】

周波数指令生成部１３１は、補正前の磁束指令による一次周波数の大きさが第１下限レベルよりも大きい第２下限レベルまで低下した場合に、一次周波数と同じ符号を有し、第２下限レベルと同じ大きさの周波数指令を生成し、周波数指令に基づき磁束補正部１３２により補正された磁束指令による一次周波数の大きさが第１下限レベルまで低下した場合に、周波数指令の符号を反転させてもよい。一次周波数の大きさが第２下限レベルに保たれている間に、一次周波数が大きくなり始める場合もあるので、一次周波数の符号の反転頻度を更に抑制することができる。

【0042】

図２は、一次周波数の時間変化を模式的に示すグラフである。図示において、破線は推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの時間変化を表し、太い実線は目標一次周波数ω１＿ｒｅｆの時間変化を表す。図２に示すように、周波数指令生成部１３１は、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが第２下限レベルＬＶ２まで低下した場合に、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔと同じ符号を有し、第２下限レベルＬＶ２と同じ大きさの目標一次周波数ω１＿ｒｅｆを生成する。磁束補正部１３２は、第２下限レベルＬＶ２と同じ大きさの目標一次周波数ω１＿ｒｅｆの近傍に推定一次周波数ω１＿ｅｓｔを維持するように、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆを補正する。これにより、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが第２下限レベルＬＶ２に維持されている間に、Ｔ＿ｒｅｆの上昇等により推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが大きくなり始める場合、周波数指令生成部１３１による目標一次周波数ω１＿ｒｅｆの符号の反転は行われない。一方、Ｔ＿ｒｅｆの更なる低下等により、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔの補正のみで推定一次周波数ω１＿ｅｓｔを第２下限レベルＬＶ２に維持できなくなった場合、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔは再度低下し始める。推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが第１下限レベルＬＶ１まで低下すると、周波数指令生成部１３１は、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔとは逆の符号を有し、第２下限レベルＬＶ２と同じ大きさの目標一次周波数ω１＿ｒｅｆを生成する。例えば周波数指令生成部１３１は、目標一次周波数ω１＿ｒｅｆの大きさを第２下限レベルＬＶ２に保ちつつ、目標一次周波数ω１＿ｒｅｆの符号を反転させる。周波数指令生成部１３１及び磁束補正部１３２は、正方向又は負方向のいずれかにおいて、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが第２下限レベルＬＶ２より大きくなり始めるまで、以上の処理を繰り返す。

【0043】

このように、周波数指令生成部１３１及び磁束補正部１３２により二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆが補正される場合、トルク制御部１１２は、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆの補正によるトルクの変化をキャンセルするように電力変換回路１０を制御する。これにより、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆの補正が電動機３の動作に及ぼす影響が抑制される。

【0044】

図１に戻り、制御回路１００は、周波数指令生成部１３１及び磁束補正部１３２に替えて、トルク補正部１４０を更に有してもよい。トルク補正部１４０は、電動機３の一次周波数の大きさが所定の下限レベルを下回った場合に、一次周波数の大きさを下限レベルに近付けるようにトルク指令を補正する。例えばトルク補正部１４０は、電動機３のロータを回転中の方向へ加速して、一次周波数を下限レベルに近付けるようにトルク指令を補正する。

【0045】

Ｔ＿ｒｅｆを補正することの一例として、トルク補正部１４０は、下限レベルと推定一次周波数ω１＿ｅｓｔとの偏差（周波数偏差）を縮小するように、ｉｑ＿ｒｅｆを補正してもよい。ｉｑ＿ｒｅｆは、トルクをＴ＿ｒｅｆに対応させるように生成されているので、ｉｑ＿ｒｅｆを補正することはＴ＿ｒｅｆを補正することに含まれる。例えばトルク補正部１４０は、周波数偏差に対し比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を行って、周波数偏差を縮小するための電流補正値Δｉｑを算出し、ｉｑ＿ｒｅｆに電流補正値Δｉｑを加算する。電流制御部１１３は、補正済みのｉｑ＿ｒｅｆに対応する電流を電動機３に供給するように電力変換回路１０を制御する。トルク補正部１４０は、周波数偏差を縮小するようにトルク補正値を算出し、トルク補正値をＴ＿ｒｅｆに加算してもよい。この場合、トルク制御部１１２は、補正済みのＴ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御する。

【0046】

図３は、トルク補正部１４０の構成を例示するブロック図である。図３に示すように、トルク補正部１４０は、絶対値算出部１４１と、絶対値算出部１４２と、下限決定部１４３と、ＰＩ演算部１４４と、リミッタ１４５と、符号判定部１４６と、乗算部１４７とを有する。絶対値算出部１４１は、Ｔ＿ｒｅｆの絶対値を算出する。絶対値算出部１４２は、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの絶対値を算出する。

【0047】

下限決定部１４３は、Ｔ＿ｒｅｆと、下限レベルとの関係を表すように予め定められた下限プロファイルと、補正前のＴ＿ｒｅｆとに基づいて下限レベルＬＶを決定する。推定一次周波数ω１＿ｅｓｔがゼロに近付くことに起因するセンサレス推定の誤差の影響は、トルクの大きさによって異なる。補正前のＴ＿ｒｅｆに応じて下限レベルＬＶを変更することによって、トルクの違いによる、センサレス推定の誤差の影響の違いを抑制することができる。

【0048】

例えば、トルクが大きくなるにつれて、センサレス推定の誤差が電動機３の動作に及ぼす影響も大きくなる傾向がある。これに対応し、下限プロファイルは、Ｔ＿ｒｅｆの増大に応じて下限レベルが増大するように定められていてもよい。トルクが大きくなるにつれてセンサレス推定の誤差の影響が大きくなることを抑制することができる。

【0049】

下限プロファイルは、下限レベルを所定のリミット値以下に制限するように定められていてもよい。例えば下限プロファイルは、Ｔ＿ｒｅｆの増大に応じた下限レベルの増大を上記リミット値で制限するように定められていてもよい。電動機３のロータの回転速度に目標回転速度が定められている場合に、目標回転速度からの回転速度の乖離を抑制することができる。

【0050】

下限決定部１４３は、下限プロファイルを関数として保持していてもよく、離散的なテーブルデータとして下限プロファイルを保持していいてもよい。

【0051】

ＰＩ演算部１４４は、下限レベルＬＶと、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの絶対値との偏差（周波数偏差）に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行って、周波数偏差を縮小させるための電流補正値Δｉｑの大きさを算出する。リミッタ１４５は、電流補正値Δｉｑの大きさをゼロ以上に制限する。例えばリミッタ１４５は、電流補正値Δｉｑの大きさが負の値となる場合には、電流補正値Δｉｑの大きさをゼロに補正する。これにより、電流補正値Δｉｑの大きさが負の値となる場合（推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの大きさが下限レベルＬＶの大きさを超えている場合）にはトルク補正部１４０が機能しないこととなる。

【0052】

符号判定部１４６は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの符号を判定する。乗算部１４７は、リミッタ１４５を経た電流補正値Δｉｑに、符号判定部１４６により判定された符号を乗算して電流補正値Δｉｑを算出する。符号判定部１４６により判定された符号の乗算によって、電流補正値Δｉｑに対し、電動機３のロータを回転中の方向に加速するための符号が付与される。

【0053】

図４は、電動機３のロータの回転速度とトルクとの関係を表すグラフである。横軸は回転速度を表し、縦軸はトルクを表す。回転速度及びトルクが第一象限又は第三象限に位置する場合、電動機３は、回転方向とトルクの作用方向とが一致する力行状態にある。回転速度及びトルクが第二象限又は第四象限に位置する場合、電動機３は、回転方向に対して反対の方向にトルクが作用する回生状態にある。図中の一点鎖線は、一次周波数がゼロである場合の回転速度とトルクとの関係を表す。以下、この線を「ゼロライン」という。

【0054】

図中の破線は、トルク指令生成部１２０及びトルク制御部１１２によって回転速度が一定に維持された状態にてトルクが低下し、一次周波数がゼロに近付いた場合に、トルク補正部１４０により行われるトルク補正を例示している。上述したように、一次周波数が下限レベルに達するまでトルクが低下すると、トルク補正部１４０が、一次周波数を下限レベルに近付けるようにトルク指令を補正する。Ｔ＿ｒｅｆの増大に応じ、下限レベルが増大する下限プロファイルによれば、トルクが負方向に増大するにつれて、回転速度及びトルクが徐々にゼロラインから離れる。下限レベルがリミット値に達した後、更にトルクが低下する場合、回転速度及びトルクはゼロラインに対し平行に推移する。

【0055】

トルク補正部１４０がトルク指令を補正する場合、電動機３が回転方向に加速されることとなるので、回転速度ωｍ＿ｅｓｔと目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆとの偏差が拡大する。トルク指令生成部１２０が、目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆと回転速度ωｍ＿ｅｓｔとの偏差（速度偏差）の積分に基づきＴ＿ｒｅｆを算出している場合、偏差が残る限りトルク指令生成部１２０によるＴ＿ｒｅｆの算出結果が増大することとなる。これにより、トルク補正部１４０によるトルク指令の補正が打ち消されてしまう可能性がある。

【0056】

これに対し、トルク補正部１４０は、トルク指令を補正する場合に、トルク指令生成部１２０による速度偏差の積分を中止させるように構成されていてもよい。例えば図５に示すように、トルク指令生成部１２０は、比例演算部１２１と、比例演算部１２２と、積分演算部１２３とを有する。比例演算部１２１は、速度偏差に比例ゲインＫｐを乗算する。比例演算部１２２は、速度偏差に積分ゲインＫｓを乗算し、積分演算部１２３は積分ゲインＫｓが乗算された速度偏差を積分する。トルク指令生成部１２０は、比例演算部１２１による乗算結果と比例演算部１２２による積分結果とを合算してＴ＿ｒｅｆを算出する。これにより、比例演算部１２１による乗算結果と、比例演算部１２２による積分結果とを縮小するようにＴ＿ｒｅｆが生成されることとなる。

【0057】

制御回路１００は、アンチワインドアップ部１４８を更に有する。アンチワインドアップ部１４８は、下限レベルに基づくトルク指令の補正がトルク補正部１４０におり行われる場合に、積分演算部１２３による偏差の積分を中止させる。例えばアンチワインドアップ部１４８は、積分演算部１２３による積分結果をゼロに固定させる。

【0058】

制御回路１００は、周波数指令生成部１３１及び磁束補正部１３２と、トルク補正部１４０との両方を有していてもよい。この場合、図６に示すように、制御回路１００はモード選択部１１７を更に有してもよい。モード選択部１１７は、ゼロ周波数状態の回避モードとして、トルク補正部１４０によるトルク指令の補正を行う第１モードと、磁束補正部１３２による磁束指令の変更を行う第２モードとのいずれかを選択する。

【0059】

例えば、電動機３のロータの回転速度を目標回転速度から乖離させ得る場合には、第１モードを用いることで、センサレス推定の誤差の影響を抑制することができる。電動機３のロータの回転速度を目標回転速度から乖離させられない場合には、第１モードの代わりに第２モードを用いることで、センサレス推定の誤差の影響を抑制することができる。

【0060】

モード選択部１１７は、ユーザ設定に基づいて第１モードと第２モードとのいずれかを選択するように構成されていてもよい。第１モードと第２モードとの切り替えをユーザ設定に委ねることで、装置構成の簡素化を図ることができる。

【0061】

モード選択部１１７は、電動機３のロータの回転速度に対する制約条件の有無に基づいて、第１モードと第２モードとのいずれかを選択してもよい。制御回路１００によって、第１モードと第２モードとのいずれかが自動選択されるので、利便性を向上させることができる。

【0062】

例えばモード選択部１１７は、トルク指令生成部１２０によるＴ＿ｒｅｆの生成が、回転速度に対する制約条件に基づき行われているか否かに基づいて、制約条件の有無を判定する。目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆは回転速度に対する制約条件の一例であるため、以上に例示したようにトルク指令生成部１２０が目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆと回転速度ωｍ＿ｅｓｔとの偏差に基づきＴ＿ｒｅｆを算出する場合、制約条件があると判定される。制約条件があると判定した場合、モード選択部１１７は第２モードを選択する。

【0063】

制約条件は、必ずしも目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆに限られない。例えば、所定の下限速度を回転速度下回らないようにＴ＿ｒｅｆが生成される場合、下限速度が制約条件であるため、モード選択部１１７は第２モードを選択する。

【0064】

図７は、センサレス推定システム２００の構成を例示するブロック図である。図７に示すように、センサレス推定システム２００は、機能ブロックとして、モデル記憶部２０１と、磁束オブザーバ２１０と、位相推定部２２０と、速度推定部２３０と、抵抗推定部２４０と、ゲイン設定部２５０とを有する。モデル記憶部２０１は、電動機３のモデルを記憶する。上述したように、電動機３のモデルは、電動機３の一次抵抗、一次インダクタンス、二次抵抗、二次インダクタンス、及び相互インダクタンス等を含む。電動機３の一次抵抗は、後述する適応同定における初期値として利用可能である。

【0065】

磁束オブザーバ２１０は、電動機３における一次電圧Ｖ１、一次電流ｉ１、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ、及び推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、電動機３のモデルと、電動機３のモデルに基づく推定電流ｉ１＿ｅｓｔと一次電流ｉ１との差である電流誤差と、の関係に基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する。例えば磁束オブザーバ２１０は、次の式（１）～（８）により表される関係に基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する。

【数1】

ｉ１＿ｅｓｔ：推定電流ベクトル
φ２＿ｅｓｔ：推定二次磁束ベクトル
Ｒ１＿ｅｓｔ：推定一次抵抗
ｉ１：一次電流ベクトル
Ｖ１：一次電圧ベクトル
Ｒ２：推定二次抵抗
Ｌ１：一次インダクタンス
Ｌ２：二次インダクタンス
Ｍ：相互インダクタンス

【0066】

位相推定部２２０は、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔの算出結果に基づいて推定位相θ＿ｅｓｔを算出し、推定位相θ＿ｅｓｔを微分して推定一次周波数ω１＿ｅｓｔを算出する。

【0067】

速度推定部２３０は、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果に基づく電流誤差の算出結果とに基づいて、回転速度ωｍ＿ｅｓｔを算出（回転速度を推定）する。例えば速度推定部２３０は、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと電流誤差との外積に対する比例・積分演算により回転速度ωｍ＿ｅｓｔを算出する。

【0068】

抵抗推定部２４０は、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果に基づく電流誤差の算出結果とに基づいて、電動機３の推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを算出（一次抵抗を推定）する。例えば抵抗推定部２４０は、推定電流ｉ１＿ｅｓｔと電流誤差との内積に対する積分演算により推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを算出する。

【0069】

例えば速度推定部２３０及び抵抗推定部２４０は、次の式（９）～（１３）に基づいて、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを算出する。

【数2】

Ｋωｐ，Ｋωｉ：速度同定ゲイン
Ｋｒｉ：一次抵抗同定ゲイン

【0070】

磁束オブザーバ２１０は、次の制御周期において、速度推定部２３０により算出された回転速度ωｍ＿ｅｓｔと、抵抗推定部２４０により算出された推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを含む電動機３のモデルとに基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ及び推定電流ｉ１＿ｅｓｔを推定する。例えば回転速度ωｍ＿ｅｓｔ及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔは、次の制御周期において、上記式（１）～（８）に代入される。このように、磁束オブザーバ２１０による推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ及び推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出と、速度推定部２３０及び抵抗推定部２４０による回転速度ωｍ＿ｅｓｔ及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの算出とが制御周期で繰り返されることによって、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔのそれぞれが、上記電流誤差をゼロに近付けるように推定（適応同定）される。

【0071】

推定結果に基づく電動機３の制御の安定性を向上させるためには、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの発散抑制と、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの振動抑制との両立が求められる。ゲイン設定部２５０は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの発散抑制と、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの振動抑制との両立を図るように、一次電圧Ｖ１、一次電流ｉ１、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ、及び推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、電動機３のモデルと、上記電流誤差と、の上記関係における電流誤差のゲインを設定する。例えばゲイン設定部２５０は、式（１）～（８）におけるゲインＧ１～Ｇ４を設定する。

【0072】

ゲイン設定部２５０は、プロファイル変更部２５１と、ゲイン算出部２５２とを有する。プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの安定条件を満たすように、ゲインＧ１～Ｇ４と、電動機３のモデルと、回転速度ωｍ＿ｅｓｔとの関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じて、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの安定条件を満たす範囲で変更する。例えばプロファイル変更部２５１は、複数のゲインプロファイルを保持し、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じて、ゲインＧ１～Ｇ４の算出に用いるゲインプロファイルを複数のゲインプロファイルに基づいて設定する。複数のゲインプロファイルに基づいてゲインプロファイルを設定することは、複数のゲインプロファイルのいずれかを選択すること、又は、複数のゲインプロファイルのいずれか２以上を合成してゲインプロファイルを設定すること等を含む。プロファイル変更部２５１は、複数のゲインプロファイルを関数として保持していてもよく、離散的なテーブルデータとしてゲインプロファイルを保持していてもよい。

【0073】

ゲイン算出部２５２は、プロファイル変更部２５１により設定されたゲインプロファイルに基づいて、ゲインＧ１～Ｇ４を算出する。ゲインプロファイルが関数である場合、ゲイン算出部２５２は、ゲインプロファイルに電動機３のモデル、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ等を代入してゲインＧ１～Ｇ４を算出する。ゲインプロファイルがテーブルである場合、ゲイン算出部２５２は、ゲインプロファイルから電動機３のモデル、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ等に対応するゲインＧ１～Ｇ４を抽出する。

【0074】

回転速度ωｍ＿ｅｓｔの安定条件とは、回転速度ωｍ＿ｅｓｔを発散させずに収束させる条件を意味する。回転速度ωｍ＿ｅｓｔの安定条件の例としては、ポポフの超安定理論に基づく安定条件が挙げられる。ポポフの超安定理論に基づく回転速度ωｍ＿ｅｓｔの安定条件は、Somboon Sangwongwanich他 「A Unified SpeedEstimation Design Framework
forSensorless AC Motor Drives Based on Positive-Real Property」 ２００７ ＩＥＥＥ等に示されるとおり、例えば次の式（１４）、（１５）で表される。

【数3】

【0075】

式（１４）、（１５）を満たすようにゲインＧ１～Ｇ４が設定されると、理論上、電動機３の動作状況によらずに回転速度ωｍ＿ｅｓｔの発散が回避される。例えば、回転速度とトルクとが、上記第一象限から第四象限（図４参照）のいずれに位置していても、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの発散が回避される。

【0076】

回転速度ωｍ＿ｅｓｔは、低速域において発散し易い傾向がある。そこで、プロファイル変更部２５１は、少なくとも低速域においては、式（１４）、（１５）の安定条件を満たすようにゲインプロファイルを設定する。

【0077】

磁束オブザーバ２１０は、複数の極を含む。複数の極は、電動機３の回転速度に応じて変化する。例えば、複素平面における複数の極それぞれの位置が、電動機３の回転速度に応じて変化する。プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロである場合に対応する複数の極が実軸上で互いに一致するように、ゲインプロファイルを設定してもよい。低速域において、回転速度の推定結果の発散抑制と、回転速度の振動抑制との両立を図ることができる。

【0078】

例えばプロファイル変更部２５１は、式（１４）、（１５）を満たしつつ、回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロである場合に対応する複数の極が実軸上で互いに一致するように、ゲインプロファイルを設定する。例えばプロファイル変更部２５１は、式（１７）、（１８）で表されるようにゲインプロファイルを設定する。以下、式（１７）、（１８）で表されるゲインプロファイルを「第１ゲインプロファイル」という。

【数4】

【0079】

プロファイル変更部２５１は、第１ゲインプロファイルに基づく極（複数の極の少なくともいずれか）の虚数成分の大きさが、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの上昇により所定レベルを超えた場合に、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの上昇に応じた極の虚数成分の大きさの上昇ペースを第１ゲインプロファイルに比較して緩やかにするように、ゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更する。磁束オブザーバによる推定結果の発散抑制と、磁束オブザーバによる推定結果の振動抑制との両立を図るように磁束オブザーバの極を配置することができる。

【0080】

例えばプロファイル変更部２５１は、上記第１ゲインプロファイルを、式（１９）で表される第２ゲインプロファイルに変更する。

【数5】

【0081】

プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが、所定の速度レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更してもよい。磁束オブザーバ２１０の極の変化に基づくゲインプロファイルの変更を容易に行うことができる。回転速度ωｍ＿ｅｓｔが速度レベルを超える際には、極の虚数成分の大きさが、速度レベルに対応する所定レベルを超えることとなる。従って、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが所定の速度レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更することは、極の虚数成分の大きさが所定レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更することに含まれる。プロファイル変更部２５１は、速度レベルを超えていた回転速度ωｍ＿ｅｓｔが速度レベルを下回った場合に、ゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第１ゲインプロファイルに変更してもよい。

【0082】

プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが速度レベルを超えた後、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの上昇に応じて、ゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに徐々に変更してもよい。この場合、変更中のゲインプロファイルは、第１ゲインプロファイルと第２プロファイルとの合成により設定されることとなる。ゲインプロファイルの変更中における電動機３の動作の円滑性を向上させることができる。

【0083】

プロファイル変更部２５１は、第２ゲインプロファイルに基づく極の虚数成分の大きさが、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの上昇により所定の第２レベルを超えた場合に、ゲインを回転速度ωｍ＿ｅｓｔに関わらずゼロに維持するように、ゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更してもよい。磁束オブザーバによる推定結果の発散抑制と、磁束オブザーバによる推定結果の振動抑制との両立を更に図るように磁束オブザーバの極を配置することができる。

【0084】

プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが、上記速度レベルよりも大きい所定の第２速度レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更してもよい。磁束オブザーバ２１０の極の変化に基づくゲインプロファイルの変更を更に容易に行うことができる。回転速度ωｍ＿ｅｓｔが第２速度レベルを超える際には、極の虚数成分の大きさが、第２速度レベルに対応する所定の第２レベルを超えることとなる。従って、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが第２速度レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更することは、極の虚数成分の大きさが第２レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更することに含まれる。プロファイル変更部２５１は、第２速度レベルを超えていた回転速度ωｍ＿ｅｓｔが第２速度レベルを下回った場合に、ゲインプロファイルを第３ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更してもよい。

【0085】

プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが第２速度レベルを超えた後、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの上昇に応じて、ゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに徐々に変更してもよい。この場合、変更中のゲインプロファイルは、第２ゲインプロファイルと第３プロファイルとの合成により設定されることとなる。ゲインプロファイルの変更中における電動機３の動作の円滑性を更に向上させることができる。

【0086】

図８は、磁束オブザーバ２１０の複数の極の位置を複素平面で表したグラフであり、横軸が実軸であり、縦軸が虚軸である。実線で表されるプロットは、第１ゲインププロファイルにおいて回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロから徐々に上昇する場合の複数の極の軌跡を表している。第１ゲインプロファイルによれば、回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロである場合に、複数の極は実軸上の点ＲＰにて重根となる。

【0087】

破線で表されるプロットは、第２ゲインプロファイルにおいて、回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロから徐々に上昇する場合の複数の極の軌跡を表している。一点鎖線で表されるプロットは、第３ゲインプロファイルにおいて、回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロから徐々に上昇する場合の複数の極の軌跡を表している。第２ゲインプロファイル及び第３ゲインプロファイルのいずれにおいても、回転速度ωｍ＿ｅｓｔがゼロである場合には、複数の極の全てが実軸上に位置する。

【0088】

第１ゲインプロファイルによれば、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上昇すると、複数の極は互いに離れるように移動し、それぞれの虚数成分の大きさが急上昇する。虚数成分の大きさが大きくなると、磁束オブザーバ２１０による推定結果が振動し易くなるので、磁束オブザーバ２１０の振動に起因して回転速度ωｍ＿ｅｓｔも振動し易くなる。これにより、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの収束が遅くなる。

【0089】

プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上記速度レベルを超えるのに応じて、ゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更する。速度レベルは、例えば実線のプロットと破線のプロットとの交点に対応する値に定められる。回転速度ωｍ＿ｅｓｔが速度レベルを超えた後、複数の極の位置が、実線のプロットから破線のプロットに遷移するので、虚数成分の上昇が抑制される。

【0090】

プロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上記第２速度レベルを超えるのに応じて、ゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更する。第２速度レベルは、例えば破線のプロットと一点鎖線のプロットとの交点に対応する値に定められる。回転速度ωｍ＿ｅｓｔが第２速度レベルを超えた後、複数の極の位置が、破線のプロットから一点鎖線のプロットに遷移するので、虚数成分の上昇が更に抑制される。

【0091】

以上に示したように、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔのそれぞれが、同時進行で適応同定されるシステムによれば、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの推定結果の相互干渉に起因して、それぞれの収束が遅れる可能性がある。そこで、図７に示すように、制御回路１００は優先度設定部２０２を更に有してもよい。

【0092】

優先度設定部２０２は、電動機３のロータが回転を開始する前の期間において、ロータが回転を開始した後の期間に比較して、速度推定部２３０による回転速度の推定に対する抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定の優先度を高くする。優先度設定部２０２は、抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定結果の時間変化が所定の収束レベルまで低下した場合に上記優先度を低下させてもよい。例えば優先度設定部２０２は、電動機３のロータが回転を開始する前の期間において、式（９）～（１３）における速度同定ゲインを平常値よりも小さくし、一次抵抗同定ゲインを平常値よりも大きくして、上記優先度を高くする。優先度設定部２０２は、抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定結果の時間変化が所定の収束レベルまで低下した場合に、速度同定ゲインを平常値に戻し、一次抵抗同定ゲインを平常値に戻す。

【0093】

図９に示すように、抵抗推定部２４０は、位相補償部２４１と、抵抗算出部２４２とを有してもよい。位相補償部２４１は、例えばｑ軸電流指令ｉｑ＿ｒｅｆ及び回転速度ωｍ＿ｅｓｔに基づいて電動機３が回生状態であるか否かを判定し、電動機３が回生状態である場合に、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果との位相差を補償する。例えば位相補償部２４１は、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果との位相差が、－π／２～π／２の範囲に収まるように、回生状態である場合の位相差を補償する。例えば位相補償部２４１は、電動機３が回生状態である場合に、位相差が、－π／２～π／２の範囲に収まるように、電流誤差の位相を進める。位相補償部２４１は、電流誤差の位相を進める代わりに、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの位相を遅らせてもよい。

【0094】

抵抗算出部２４２は、位相差が補償された推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果とに基づいて推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを算出する、回生状態における一次抵抗の推定結果の信頼性を向上させることができる。

【0095】

上述したように、センサレス推定システム２００は、一次電圧Ｖ１の情報として電圧センサによる検出結果を取得してもよい。例えば図１０に示すように、磁束オブザーバ２１０は、電圧センサ１８による検出結果を一次電圧Ｖ１の情報として取得してもよい。この場合、電圧センサ１８による検出結果の誤差が、磁束オブザーバ２１０、速度推定部２３０及び抵抗推定部２４０による推定精度に影響を及ぼすこととなる。電圧センサ１８による検出結果の誤差の影響を抑制するために、センサレス推定システム２００は、電圧補正部２１１を更に有してもよい。

【0096】

電圧補正部２１１は、電圧センサ１８による一次電圧Ｖ１の検出結果と、電圧センサ１８による一次電圧Ｖ１の検出誤差との関係を表す誤差プロファイルに基づいて、一次電圧の検出結果を補正する。誤差プロファイルは、電圧センサ１８よりも高精度な測定機器による一次電圧Ｖ１の測定結果と、電圧センサ１８による一次電圧Ｖ１の検出結果とを対応付けたレコードを収集する実験などにより予め定められる。磁束オブザーバ２１０は、電圧補正部２１１により補正された一次電圧Ｖ１の検出結果に基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出してもよい。推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ、推定電流ｉ１＿ｅｓｔ、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ、及び推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの信頼性を向上させることができる。

【0097】

電圧補正部２１１は、電圧センサ１８による一次電圧Ｖ１の検出結果の振幅が大きくなるように補正してもよい。例えば電圧補正部２１１は、一次電圧Ｖ１の検出結果に所定値を加算してもよい。推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔの推定結果の誤差を位相が遅れる方向に出現させることで、回生負荷耐量を向上させることができる。電圧補正部２１１は、誤差プロファイルによる一次電圧Ｖ１の検出結果の補正と、一次電圧Ｖ１の検出結果を大きくする補正とのいずれか一方のみを実行してもよく、両方を実行してもよい。

【0098】

以上に例示した電圧センサ１８の検出誤差、及び電流センサ１６の検出誤差等の影響は、電動機３の回転速度が低いほど大きくなる。電圧センサ１８の検出誤差、及び電流センサ１６の検出誤差等を、以下においては「センサの誤差」と総称する。電動機３の回転速度が低い状況（停止した状況を含む）においては、センサの誤差に起因して電動機３の脱調が生じ易くなる。脱調が生じると、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを発生し得ない方向にて電動機３に電流が供給されることと、電動機３が目標どおりに回転しないために更に大きなＴ＿ｒｅｆが生成されることと、の連鎖によって電動機３に過電流が供給され、過電流異常により電力変換装置２を停止させる事態に陥る可能性がある。

【0099】

このような事態を回避するために、制御回路１００は、図１１に示すように、規範値算出部２６１と、抵抗補正部２６３と、モード制限部２６４とを更に有してもよい。規範値算出部２６１は、一次周波数がゼロである場合における二次磁束と、回転速度と、トルクとの関係に基づいて、トルクの規範値Ｔ０を算出する。例えば規範値算出部２６１は、次の式（２０）により規範値Ｔ０を算出する。

【数6】

Ｐ：極数
Φ２ｄ＿ｒｅｆ：Φ２＿ｒｅｆのｄ軸成分

【0100】

抵抗補正部２６３は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが所定の脱調警戒レベルよりも小さく、且つＴ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差が許容レベルよりも大きい場合に、Ｔ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差を縮小するように電動機３のモデルにおける一次抵抗を補正する。例えば抵抗補正部２６３は、抵抗推定部２４０により算出された推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを補正する。磁束オブザーバ２１０は、Ｔ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差が許容レベルよりも大きい場合（抵抗補正部２６３による一次抵抗の補正が行われた場合）に、抵抗補正部２６３により補正された推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔ２を含むモデルに基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する。回転速度ωｍ＿ｅｓｔが脱調警戒レベルよりも大きい場合、抵抗補正部２６３は推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを補正しない。

【0101】

抵抗推定部２４０は、抵抗補正部２６３により推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔが補正された後、抵抗補正部２６３が推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの補正を行わないと判断するまでの間において、推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの算出を停止してもよい。モード制限部２６４は、抵抗補正部２６３により一次抵抗が補正された場合に、モード選択部１１７に第１モードを選択させる。抵抗補正部２６３が推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを補正することは、センサの誤差が大きいことを示すといえる。センサの誤差が大きい場合、上記第２モードにて、一次周波数の符号の反転に失敗し、一次周波数がゼロ近傍に停滞することを狙い通りに回避できない可能性がある。一次周波数の符号の反転の失敗は、一次周波数の符号の反転タイミングが狙いのタイミングからずれることを含む。抵抗補正部２６３により一次抵抗が補正された場合に、モード選択部１１７に第１モードを選択させることで、一次周波数の符号の反転に失敗する状況を回避することができる。

【0102】

モード制限部２６４は、抵抗補正部２６３が推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの補正を停止した後も、モード選択部１１７に第１モードの選択を維持させてもよい。

【0103】

図１２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１２に示すように、制御回路１００は、回路１９０を有する。回路１９０は、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とを有する。ストレージ１９３は、例えばハードディスクドライブ、リードオンリメモリ、又はフラッシュメモリ等の１以上の不揮発性のメモリデバイスを含み、制御回路１００に電力変換回路１０を制御させるためのプログラムを記憶する。例えばストレージ１９３は、上述した各機能ブロックを制御回路１００に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0104】

メモリ１９２は、ランダムアクセスメモリ等の１以上の揮発性のメモリデバイスを含み、ストレージ１９３からロードされたプログラム等を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の１以上の演算デバイスを含み、メモリ１９２が記憶するプログラムを実行して制御回路１００に各機能ブロックを構成させる。プロセッサ１９１は、演算過程で生成する中間データ等をメモリ１９２に一時的に記憶させる場合もある。

【0105】

入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの要求に応じて、電流センサ１６等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からの要求に応じて、インバータ回路１５の複数のスイッチング素子１７を駆動する。

【0106】

〔制御方法〕
制御方法の一例として、電力変換装置２による電動機３の制御手順を例示する。制御回路１００による制御手順は、電動機３に対するＴ＿ｒｅｆを生成することと、電動機３の一次周波数の大きさ（例えば推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの大きさ）が所定の下限レベルを下回った場合に、一次周波数の大きさを下限レベルに近付けるようにＴ＿ｒｅｆを補正（例えばｉｑ＿ｒｅｆを補正）することと、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるように電力変換回路１０を制御することと、を含んでもよい。

【0107】

制御回路１００による制御手順は、電動機３の一次周波数の大きさがゼロに近付いた場合に、一次周波数の符号とは逆の符号を有する周波数指令を生成することと、周波数指令と一次周波数との偏差を縮小するように磁束指令を補正することと、磁束指令に対応する二次磁束を誘導電動機に発生させるように電力変換回路を制御することと、を含んでもよい。

【0108】

制御回路１００による制御手順は、電動機３における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、電動機３のモデルと、電動機３のモデルに基づく推定電流と一次電流との差である電流誤差と、の関係における電流誤差のゲインを設定することと、上記関係と、ゲインとに基づいて、二次磁束と、推定電流とをセンサレス推定システム２００により算出することと、推定電流の算出結果に基づいて、回転速度を推定することと、二次磁束の推定結果と、回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路１０を制御することと、を含んでもよく、ゲインを設定することは、回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、ゲインと、モデルと、回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバの極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更することと、ゲインプロファイルに基づいてゲインを算出することと、を含んでもよい。

【0109】

以下、電動機３の制御手順と、電動機３の制御手順に付随して行われる起動手順、脱調回避手順、ゼロ周波数状態の回避モードの選択手順、第１モードの回避手順、及び第２モードの回避手順とを例示する。

【0110】

（誘導電動機の制御手順）
図１３に示すように、制御回路１００は、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５を実行する。ステップＳ０１では、相数変換部１１５ｂが、電流センサ１６による検出結果を固定座標系で表した電流ベクトルｉαβに変換する。座標変換部１１４ｂは、電流ベクトルｉαβを回転座標系で表した電流ベクトルｉｄｑに変換する。

【0111】

ステップＳ０２では、センサレス推定システム２００が、一次電圧Ｖ１（例えば直前の制御周期における電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆ）と、一次電流ｉ１と、電動機３のモデルとに基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、回転速度ωｍ＿ｅｓｔと、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔと、推定位相θ＿ｅｓｔとを算出する。

【0112】

ステップＳ０３では、磁束制御部１１１が、二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆと推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔとの偏差（磁束偏差）を縮小するためのｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆを算出する。トルク指令生成部１２０が、目標回転速度ωｍ＿ｒｅｆと回転速度ωｍ＿ｅｓｔとの偏差（速度偏差）を縮小するためのＴ＿ｒｅｆを算出し、トルク制御部１１２が、Ｔ＿ｒｅｆに対応するトルクを電動機３に発生させるためのｉｑ＿ｒｅｆをｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆに基づいて算出する。

【0113】

ステップＳ０４では、電流制御部１１３が、ｄ軸電流指令ｉｄ＿ｒｅｆとｉｑ＿ｒｅｆとに対応する電流を流すために電動機３に印加すべき電圧ベクトルを回転座標系（ｄｑ座標系）で表した電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを算出する。座標変換部１１４ａが、回転座標系の位相に基づいて、電圧指令ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを固定座標系で表した電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆに変換する。相数変換部１１５ａが、二相三相変換により、電圧指令ベクトルＶαβ＿ｒｅｆをＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相に対する電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに変換する。

【0114】

ステップＳ０５では、スイッチング制御部１１６が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に、電圧指令Ｖｕｖｗ＿ｒｅｆに対応する電圧を印加するように、インバータ回路１５の複数のスイッチング素子１７のオン・オフパターンを更新し、更新済みのオン・オフパターンでのスイッチング素子１７のオン・オフを開始する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。制御回路１００は以上の処理を所定の制御周期で繰り返す。

【0115】

図１４は、ステップＳ０２における推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ及び回転速度ωｍ＿ｅｓｔの推定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、制御回路１００は、ステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、プロファイル変更部２５１が、回転速度ωｍ＿ｅｓｔに基づいてゲインプロファイルを設定する。例えばプロファイル変更部２５１は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上記速度レベル未満である場合にはゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルとし、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上記速度レベルを超え、上記第２速度レベル未満である場合にはゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルとし、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上記第２速度レベルを超えている場合にはゲインプロファイルを第３ゲインプロファイルとする。ステップＳ１２では、ゲイン算出部２５２が、プロファイル変更部２５１により設定されたゲインプロファイルに基づいて、ゲインＧ１～Ｇ４を算出する。

【0116】

次に、制御回路１００はステップＳ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を実行する。ステップＳ１３では、電圧補正部２１１は、電圧センサ１８による一次電圧Ｖ１の検出結果と、電圧センサ１８による一次電圧Ｖ１の検出誤差との関係を表す誤差プロファイルに基づいて、一次電圧の検出結果を補正する。更に、電圧補正部２１１は、一次電圧Ｖ１の検出結果に所定値を加算する。ステップＳ１４では、磁束オブザーバ２１０が、電動機３における一次電圧Ｖ１、一次電流ｉ１、回転速度ωｍ＿ｅｓｔ、及び推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、電動機３のモデルと、電動機３のモデルに基づく推定電流ｉ１＿ｅｓｔと一次電流ｉ１との差である電流誤差と、の関係と、ステップＳ１２で算出されたゲインＧ１～Ｇ４とに基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する。ステップＳ１５では、位相推定部２２０が、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔの算出結果に基づいて推定位相θ＿ｅｓｔを算出し、推定位相θ＿ｅｓｔを微分して推定一次周波数ω１＿ｅｓｔを算出する。ステップＳ１６では、速度推定部２３０が、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果に基づく電流誤差の算出結果とに基づいて、回転速度ωｍ＿ｅｓｔを算出（回転速度を推定）する。

【0117】

次に、制御回路１００はステップＳ１７を実行する。ステップＳ１７では、位相補償部２４１が、回転速度ωｍ＿ｅｓｔとＴ＿ｒｅｆとの関係等に基づいて、電動機３が回生状態であるか否かを確認する。ステップＳ１７において、電動機３が回生状態であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１８を実行する。ステップＳ１８では、位相補償部２４１が、電流誤差（推定電流ｉ１＿ｅｓｔと一次電流ｉ１との差）の位相を進める。位相補償部２４１は、電流誤差の位相を進める代わりに、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの位相を遅らせてもよい。

【0118】

次に、制御回路１００はステップＳ１９を実行する。ステップＳ１７において、電動機３は回生状態ではないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１８を実行することなくステップＳ１９を実行する。ステップＳ１９では、抵抗算出部２４２が、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果とに基づいて推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを算出する、ステップＳ１８が実行されている場合、抵抗算出部２４２は、位相差が保証された推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果とに基づいて推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを算出する。算出された推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔは、次の制御周期において、電動機３のモデルの一部として、ゲイン算出部２５２によるゲインＧ１～Ｇ４の算出と、磁束オブザーバ２１０による推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ及び推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出とに用いられる。以上で推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔ及び回転速度ωｍ＿ｅｓｔの推定手順が完了する。

【0119】

（起動手順）
図１５の起動手順は、電動機３の制御手順の開始直後において、上記速度同定ゲイン及び上記一次抵抗同定ゲインを設定する手順である。起動手順の開始時点において、速度同定ゲイン及び一次抵抗同定ゲインはいずれもゼロとされている。図１５に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３を実行する。ステップＳ２１では、優先度設定部２０２が、電動機３の制御手順の開始を待機する。ステップＳ２２では、優先度設定部２０２が、所定の第１待機時間の経過を待機する。第１待機時間は、ステップＳ２２の完了時点で、初期励磁により電動機３に回転する二次側磁束が生じるように設定されている。ステップＳ２３では、優先度設定部２０２が、速度同定ゲインを平常値よりも小さい値とし、一次抵抗同定ゲインを平常値よりも高い値とする。これにより、速度推定部２３０による回転速度の推定に対する抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定の優先度が平常時よりも高くなる。

【0120】

次に、制御回路１００はステップＳ２４，Ｓ２５を実行する。ステップＳ２４では、優先度設定部２０２が、所定の第２待機時間の経過を待機する。第２待機時間は、ステップＳ２４の完了時点で、抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定結果の時間変化が所定の収束レベルまで低下するように設定されている。ステップＳ２５では、優先度設定部２０２が、速度同定ゲインを平常値とし、一次抵抗同定ゲインを平常値とする。これにより、速度推定部２３０による回転速度の推定に対する抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定の優先度が平常時の優先度まで低下する。以上で起動手順が完了する。

【0121】

（脱調回避制御手順）
図１６の脱調回避制御手順は、電動機３の回転速度が小さい状況において、電動機３の制御手順と並行して実行される。図１６に示すように、制御回路１００は、ステップＳ３１，Ｓ３２を実行する。ステップＳ３１では、規範値算出部２６１が、一次周波数がゼロである場合における二次磁束と、回転速度と、トルクとの関係に基づいて、トルクの規範値Ｔ０を算出する。ステップＳ３２では、脱調判定が必要であるか否かを抵抗補正部２６３が確認する。例えば抵抗補正部２６３は、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが上記脱調警戒レベルよりも小さいか否かを確認する。

【0122】

ステップＳ３２において、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが脱調警戒レベルよりも小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３３を実行する。ステップＳ３３では、Ｔ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差が許容レベルよりも大きいか否かを抵抗補正部２６３が確認する。

【0123】

ステップＳ３３において、Ｔ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差が許容レベルよりも大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、抵抗推定部２４０が一次抵抗の推定を継続しているか否かを抵抗補正部２６３が確認する。ステップＳ３４において、抵抗推定部２４０が一次定刻の推定を継続していると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５では、抵抗補正部２６３が、抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定を停止させる。

【0124】

次に、制御回路１００はステップＳ３６を実行する。ステップＳ３４において、抵抗推定部２４０が一次抵抗の推定を既に停止していると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３５を実行することなくステップＳ３６を実行する。ステップＳ３６では、抵抗補正部２６３が、Ｔ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差を縮小するように推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔを補正する。抵抗補正部２６３による一次抵抗の補正が行われた場合、磁束オブザーバ２１０は、抵抗補正部２６３により補正された推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔ２を含むモデルに基づいて、推定二次磁束ベクトルΦ２＿ｅｓｔと推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する。

【0125】

その後、制御回路１００は処理をステップＳ３１に戻す。ステップＳ３３において、Ｔ＿ｒｅｆと規範値Ｔ０との偏差が許容レベルよりも小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３４～Ｓ３６を実行することなく処理をステップＳ３１に戻す。

【0126】

ステップＳ３２において、回転速度ωｍ＿ｅｓｔが脱調警戒レベルよりも大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３７を実行する。ステップＳ３７では、推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの補正を開始済みであるか否かを抵抗補正部２６３が確認する。ステップＳ３７において、推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの補正を開始済みであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３８，Ｓ３９を実行する。ステップＳ３８では、抵抗補正部２６３が推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの補正を中止する。ステップＳ３９では、抵抗補正部２６３が、抵抗推定部２４０に一次抵抗の推定を再開させる。その後、制御回路１００は処理をステップＳ３１に戻す。ステップＳ３７において、推定一次抵抗Ｒ１＿ｅｓｔの補正を開始していないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３８，Ｓ３９を実行することなく処理をステップＳ３１に戻す。制御回路１００は、以上の処理を繰り返す。

【0127】

（ゼロ周波数状態の回避モード選択手順）
図１７に示す手順は、上述したゼロ周波数状態の回避モードを選択する手順であり、電動機３の制御手順と並行して実行される。図１７に示すように、制御回路１００は、ステップＳ４１を実行する。ステップＳ４１では、上記第２モードが必要であるか否かをモード選択部１１７が確認する。例えばモード選択部１１７は、ユーザにより第２モードが指定されている場合に、第２モードが必要であると判定する。モード選択部１１７は、電動機３のロータの回転速度に対する上記制約条件がある場合に、第２モードが必要であると判定してもよい。

【0128】

ステップＳ４１において、第２モードが必要であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４２を実行する。ステップＳ４２では、抵抗補正部２６３による一次抵抗の補正履歴があるか否かを確認する。ステップＳ４２において、一次抵抗の補正履歴はないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ４３を実行する。ステップＳ４３では、モード選択部１１７が第２モードを選択する。

【0129】

ステップＳ４１において、第２モードは不要であると判定した場合、及びステップＳ４２において一次抵抗の補正履歴があると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４４を実行する。ステップＳ４４では、モード選択部１１７が第１モードを選択する。ステップＳ４３，Ｓ４４の実行後、制御回路１００は処理をステップＳ４１に戻す。制御回路１００は、以上の処理を繰り返す。

【0130】

（トルク補正手順）
図１８に示す手順は、第１モードにてゼロ周波数状態を回避する手順であり、電動機３の制御手順と並行して実行される。図１８に示すように、制御回路１００はステップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３，Ｓ５４を実行する。ステップＳ５１では、絶対値算出部１４１がＴ＿ｒｅｆの絶対値を算出し、絶対値算出部１４２が推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの絶対値を算出する。ステップＳ５２では、上記下限プロファイルと、Ｔ＿ｒｅｆの絶対値とに基づいて、下限決定部１４３が下限レベルＬＶを決定する。ステップＳ５３では、ＰＩ演算部１４４が、下限レベルＬＶと、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔの絶対値との偏差（周波数偏差）に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を行って、周波数偏差を縮小させるためのトルク指令の補正量（電流補正値Δｉｑの大きさ）を算出する。ステップＳ５４では、補正量がゼロより大きいか否かをリミッタ１４５が確認する。

【0131】

ステップＳ５４において、補正量がゼロより大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ５５，Ｓ５６を実行する。ステップＳ５５では、符号判定部１４６が、回転速度ωｍ＿ｅｓｔの符号を判定する。乗算部１４７が、リミッタ１４５を経た電流補正値Δｉｑに、符号判定部１４６により判定された符号を乗算して電流補正値Δｉｑを算出する。これにより、トルクの補正方向（トルクの大きさを増やす方向）が、電動機３のロータの回転方向に合わせられる。ステップＳ５６では、乗算部１４７が乗算結果をｉｑ＿ｒｅｆに加算する。これにより、電動機３を回転中の方向に加速するように、Ｔ＿ｒｅｆに対応するｉｑ＿ｒｅｆが補正される。

【0132】

次に、制御回路１００はステップＳ６１を実行する。ステップＳ６１では、アンチワインドアップ部１４８が、トルク指令生成部１２０の積分演算部１２３による速度偏差の積分演算の停止前であるか否かを確認する。ステップＳ６１において、積分演算の停止前であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ６２を実行する。ステップＳ６２では、アンチワインドアップ部１４８が、積分演算部１２３による積分演算を停止させる。その後、制御回路１００は処理をステップＳ５１に戻す。ステップＳ６１において、積分演算を停止済みであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ６２を実行することなく処理をステップＳ５１に戻す。

【0133】

ステップＳ５４において、補正量がゼロより小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ６３を実行する。ステップＳ６３では、アンチワインドアップ部１４８が、トルク指令生成部１２０の積分演算部１２３による速度偏差の積分演算を停止済みであるか否かを確認する。ステップＳ６３において、積分演算部１２３による積分演算を停止済みであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ６４を実行する。ステップＳ６４では、アンチワインドアップ部１４８が、積分演算部１２３による積分演算を再開させる。その後、制御回路１００は処理をステップＳ５１に戻す。制御回路１００は、以上の処理を繰り返す。

【0134】

（磁束補正手順）
図１９に示す手順は、第２モードにてゼロ周波数状態を回避する手順であり、電動機３の制御手順と並行して実行される。図１９に示すように、制御回路１００はステップＳ７１を実行する。ステップＳ７１では、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが上記第２下限レベルより小さいか否かを周波数指令生成部１３１が確認する。ステップＳ７１において、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが第２下限レベルより小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ７２，Ｓ７３，Ｓ７４を実行する。ステップＳ７２では、周波数指令生成部１３１が、一次周波数と同じ符号を有し、第２下限レベルと同じ大きさの目標一次周波数ω１＿ｒｅｆを生成する。ステップＳ７３では、目標一次周波数ω１＿ｒｅｆと推定一次周波数ω１＿ｅｓｔとの偏差（周波数偏差）を縮小するように、磁束補正部１３２が二次磁束指令ベクトルΦ２＿ｒｅｆを補正する。

【0135】

次に、制御回路１００はステップＳ７４を実行する。ステップＳ７４では、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが上記第１下限レベルより小さいか否かを周波数指令生成部１３１が確認する。ステップＳ７１において、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが第１下限レベルより小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ７５を実行する。ステップＳ７５では、周波数指令生成部１３１が、目標一次周波数ω１＿ｒｅｆの符号を反転させる。その後、制御回路１００は処理をステップＳ７１に戻す。ステップＳ７４において、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが上記第１下限レベルより大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ７５を実行することなく処理をステップＳ７１に戻す。ステップＳ７１において、推定一次周波数ω１＿ｅｓｔが上記第２下限レベルより大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ７２～Ｓ７５を実行することなく処理をステップＳ７１に戻す。制御回路１００は、以上の処理を繰り返す。
（１） 誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路１０と、誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、誘導電動機のモデルと、モデルに基づく推定電流ｉ１＿ｅｓｔと一次電流との差である電流誤差と、の関係における電流誤差のゲインＧ１～Ｇ４を設定するゲイン設定部２５０と、関係と、ゲインＧ１～Ｇ４とに基づいて、二次磁束と、推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する磁束オブザーバ２１０と、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果に基づく電流誤差の算出結果に基づいて、回転速度を推定する速度推定部２３０と、二次磁束の推定結果と、回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路１０を制御する制御部１１６と、を備え、ゲイン設定部２５０は、回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、ゲインＧ１～Ｇ４と、モデルと、回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更するプロファイル変更部２５１を有し、ゲインプロファイルに基づいてゲインＧ１～Ｇ４を算出する、電力変換装置２。
ゲインプロファイルが、安定条件を満たす範囲にて、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じて変更される。固定されたゲインプロファイルでは、二次磁束及び推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果の発散抑制と振動抑制との両立に適した範囲に磁束オブザーバ２１０の極を維持するのが難しい。このため、安定条件を満たすようにゲインプロファイルが定められていたとしても、磁束オブザーバ２１０による推定結果の振動に起因して回転速度の推定結果の振動が抑えられない場合がある。安定条件を満たしつつ、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じてゲインプロファイルを変更することによって、回転速度の推定結果の発散抑制と、回転速度の振動抑制との両立を図ることができる。従って、誘導電動機のセンサレス制御の安定性向上に有効である。

【0136】

（２） 磁束オブザーバ２１０は極を含む複数の極を有し、プロファイル変更部２５１は、ゲインプロファイルを、回転速度がゼロである場合に複数の極が実軸上で互いに一致する第１ゲインプロファイルとする、（１）記載の電力変換装置２。
低速域において、回転速度の推定結果の発散抑制と、回転速度の推定結果の振動抑制との両立を図ることができる。

【0137】

（３） プロファイル変更部２５１は、第１ゲインプロファイルに基づく極の虚数成分の大きさが、回転速度の上昇により所定レベルを超えた場合に、回転速度の上昇に応じた極の虚数成分の大きさの上昇ペースを第１ゲインプロファイルに比較して緩やかにするように、ゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更する、（２）記載の電力変換装置２。
磁束オブザーバ２１０による推定結果の発散抑制と、磁束オブザーバ２１０による推定結果の振動抑制との両立を図るように磁束オブザーバ２１０の極を配置することができる。

【0138】

（４） プロファイル変更部２５１は、回転速度が所定レベルに対応する速度レベルを超えた場合にゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに変更する、（３）記載の電力変換装置２。
磁束オブザーバ２１０の極の変化に基づくゲインプロファイルの変更を容易に行うことができる。

【0139】

（５） プロファイル変更部２５１は、回転速度が速度レベルを超えた後、回転速度の上昇に応じて、ゲインプロファイルを第１ゲインプロファイルから第２ゲインプロファイルに徐々に変更する、（４）記載の電力変換装置２。
ゲインプロファイルの変更中における誘導電動機の動作の円滑性を向上させることができる。

【0140】

（６） プロファイル変更部２５１は、第２ゲインプロファイルに基づく極の虚数成分の大きさが、回転速度の上昇により所定の第２レベルを超えた場合に、ゲインＧ１～Ｇ４を回転速度に関わらずゼロに維持するように、ゲインプロファイルを第２ゲインプロファイルから第３ゲインプロファイルに変更する、（３）～（５）のいずれか一項記載の電力変換装置２。
磁束オブザーバ２１０による推定結果の発散抑制と、磁束オブザーバ２１０による推定結果の振動抑制との両立を更に図るように磁束オブザーバ２１０の極を配置することができる。

【0141】

（７） 推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果に基づく電流誤差の算出結果とに基づいて、誘導電動機の一次抵抗を推定する抵抗推定部２４０を更に備え、磁束オブザーバ２１０は、推定された一次抵抗を含むモデルに基づいて、二次磁束と推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する、（１）～（６）のいずれか一項記載の電力変換装置２。
二次磁束及び推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と、回転速度の推定結果との信頼性を向上させることができる。

【0142】

（８） 誘導電動機が回生状態である場合に、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果との位相差を補償する位相補償部２４１を更に備え、抵抗推定部２４０は、位相差が補償された推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果と電流誤差の算出結果とに基づいて一次抵抗を推定する、（７）記載の電力変換装置２。
回生状態における一次抵抗の推定結果の信頼性を向上させることができる。

【0143】

（９） 誘導電動機のロータが回転を開始する前の期間において、ロータが回転を開始した後の期間に比較して、速度推定部２３０による回転速度の推定に対する抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定の優先度を高くする優先度設定部２０２を更に備える、（７）又は（８）記載の電力変換装置２。
抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定と、速度推定部２３０による回転速度の推定との干渉を抑制することができる。

【0144】

（１０） 優先度設定部２０２は、抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定結果の時間変化が所定の収束レベルまで低下した場合に優先度を低下させる、（９）記載の電力変換装置２。
抵抗推定部２４０による一次抵抗の推定と、速度推定部２３０による回転速度の推定との干渉を更に抑制することができる。

【0145】

（１１） 一次電圧を検出する電圧センサ１８と、電圧センサ１８による一次電圧の検出結果と、電圧センサ１８による一次電圧の検出誤差との関係を表す誤差プロファイルに基づいて、一次電圧の検出結果を補正する電圧補正部２１１と、を更に備え、磁束オブザーバ２１０は、電圧補正部２１１により補正された一次電圧の検出結果に基づいて、二次磁束と電流誤差とを推定する、（７）～（１０）のいずれか一項記載の電力変換装置２。
二次磁束、電流誤差、回転速度、及び一次抵抗の推定結果の信頼性を向上させることができる。

【0146】

（１２） 一次電圧を検出する電圧センサ１８と、電圧センサ１８による一次電圧の検出結果を振幅が大きくなるように補正する電圧補正部２１１と、を更に備え、磁束オブザーバ２１０は、電圧補正部２１１により補正された一次電圧の検出結果に基づいて、二次磁束と電流誤差とを推定する、（７）～（１１）のいずれか一項記載の電力変換装置２。
二次磁束の推定結果の誤差を、位相が遅れる方向に出現させることで、回生負荷耐量を向上させることができる。

【0147】

（１３） 速度指令と、回転速度の推定結果との偏差を縮小するようにトルク指令を生成するトルク指令生成部と、誘導電動機の一次周波数がゼロである場合における二次磁束と、回転速度と、トルクとの関係に基づいて、トルクの規範値を算出する規範値算出部２６１と、トルク指令とトルクの規範値との偏差が許容レベルよりも大きい場合に、トルク指令とトルクの規範値との偏差を縮小するようにモデルにおける一次抵抗を補正する抵抗補正部２６３と、を更に備え、磁束オブザーバ２１０は、トルク指令とトルクの規範値との偏差が許容レベルよりも大きい場合に、抵抗補正部２６３により補正された一次抵抗を含むモデルに基づいて、二次磁束と推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを算出する、（７）～（１２）のいずれか一項記載の電力変換装置２。
磁束オブザーバ２１０に対する入力情報の誤差に起因する、トルク指令とトルクの推定結果との偏差の拡大を抑制することができる。磁束オブザーバ２１０に対する入力情報の誤差が大きくなりやすい低速運転時におけるセンサレス制御の安定性向上に有効である。

【0148】

（１４） 誘導電動機と、誘導電動機に駆動電力を供給する電力変換回路１０とを備えるシステムにおいて電力変換回路１０を制御する方法であって、誘導電動機における一次電圧、一次電流、回転速度、及び二次磁束と、誘導電動機のモデルと、モデルに基づく推定電流ｉ１＿ｅｓｔと一次電流との差である電流誤差と、の関係における電流誤差のゲインＧ１～Ｇ４を設定することと、関係と、ゲインＧ１～Ｇ４とに基づいて、二次磁束と、推定電流ｉ１＿ｅｓｔとを磁束オブザーバ２１０により算出することと、推定電流ｉ１＿ｅｓｔの算出結果に基づいて、回転速度を推定することと、二次磁束の推定結果と、回転速度の推定結果とに基づいて電力変換回路１０を制御することと、を含み、ゲインＧ１～Ｇ４を設定することは、回転速度の推定結果の安定条件を満たすように、ゲインＧ１～Ｇ４と、モデルと、回転速度との関係を定めるゲインプロファイルを、磁束オブザーバ２１０の極の変化に応じて、安定条件を満たす範囲で変更することと、ゲインプロファイルに基づいてゲインＧ１～Ｇ４を算出することと、を含む、制御方法。

【符号の説明】

【0149】

２…電力変換装置、１０…電力変換回路、１１６…制御部、１４８…アンチワインドアップ部、１１７…モード選択部、２１０…磁束オブザーバ、ｉ１＿ｅｓｔ…推定電流、２３０…速度推定部、２４０…抵抗推定部、２５０…ゲイン設定部、Ｇ１～Ｇ４…ゲイン、２５１…プロファイル変更部、２０２…優先度設定部、２４１…位相補償部、２１１…電圧補正部、１８…電圧センサ、２６１…規範値算出部、２６３…抵抗補正部、２６４…モード制限部。

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】