特許 7168033 電力変換装置及び電力変換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-31

(45)【発行日】2022-11-09

(54)【発明の名称】電力変換装置及び電力変換方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/26 20160101AFI20221101BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20221101BHJP

   H02P 6/185 20160101ALI20221101BHJP

【ＦＩ】

H02P21/26

H02M7/48 E

H02P6/185

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021087179

(22)【出願日】2021-05-24

【審査請求日】2021-07-19

(73)【特許権者】

【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】佐伯 考弘

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／０９０５２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１９－５３７４１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平６－８６５８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／２６

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ６／１８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路から電動機に印加させる検査電圧印加部と、
前記検査電圧の印加による前記電動機の回転を規制するように、規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる規制制御部と、
前記検査電圧と、前記検査電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と前記電動機のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成するプロファイル生成部と、
前記電動機に流れた電流と、前記インダクタンスプロファイルとに基づいて、前記インダクタンスを推定するインダクタンス推定部と、
前記インダクタンスの推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御する制御部と、を備える電力変換装置。

【請求項2】

前記検査電圧印加部は、前記電動機における第一座標軸に沿い、時間の経過に応じて大きさが変化する第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、
前記規制制御部は、前記第一検査電圧の印加による前記電動機の回転を規制するように、前記第一座標軸に垂直な第二座標軸に沿った第一規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、
前記プロファイル生成部は、前記第一検査電圧と、前記第一検査電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた第一検査電流との関係に基づいて、前記第一座標軸に沿った電流と前記インダクタンスとの関係を表す第一インダクタンスプロファイルを生成し、
前記インダクタンス推定部は、前記第一座標軸に沿った電流と、前記第一インダクタンスプロファイルとに基づいて、前記第一座標軸に対応する第一インダクタンスを推定し、
前記制御部は、前記第一インダクタンスの推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御する、請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記電動機の磁極位置を推定する磁極位置推定部を更に備え、
前記検査電圧印加部は、推定された前記磁極位置を通る方向を前記第一座標軸として、前記第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる、請求項２記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記磁極位置推定部は、交流の探索電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、前記探索電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた探索電流に基づいて前記磁極位置を推定する、請求項３記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記磁極位置推定部は、前記第一座標軸に沿った探索電圧を前記第一検査電圧に含めて前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、
前記プロファイル生成部は、前記探索電圧を含む前記第一検査電圧と、前記探索電流を含む前記第一検査電流との関係に基づいて、前記第一インダクタンスプロファイルを生成する、請求項４記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記磁極位置推定部は、前記探索電流の大きさが極大もしくは極小となる方向に基づき磁極位置を推定する、請求項４又は５記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記検査電圧印加部は、前記探索電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する直流電圧とを含む前記第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる、請求項５又は６記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記検査電圧印加部は、交流電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する直流電圧とを含む前記第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる、請求項２～４のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記検査電圧印加部は、時間の経過に応じて振幅が変化する交流電圧を含む前記第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる、請求項２～６のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記検査電圧印加部は、前記第一検査電圧を前記電動機に印加させる期間とは異なる期間に、前記第二座標軸に沿った第二検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、
前記規制制御部は、前記第二検査電圧の印加による前記電動機の回転を規制するように、前記第一座標軸に沿った第二規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、
前記プロファイル生成部は、前記第二検査電圧と、前記第二検査電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた第二検査電流との関係に基づいて、前記第二座標軸に沿った電流と前記インダクタンスとの関係を表す第二インダクタンスプロファイルを更に生成し、
前記インダクタンス推定部は、前記第二座標軸に沿った電流と、前記第二インダクタンスプロファイルとに基づいて、前記第二座標軸に対応する第二インダクタンスを更に推定し、
前記制御部は、前記第一インダクタンス及び前記第二インダクタンスの推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御する、請求項２記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記電動機の磁極位置を推定する磁極位置推定部を更に備え、
前記検査電圧印加部は、推定された前記磁極位置を通る方向を前記第一座標軸として、前記第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、前記第二検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる、請求項１０記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記磁極位置推定部は、交流の探索電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、前記探索電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた探索電流に基づいて前記磁極位置を推定する、請求項１１記載の電力変換装置。

【請求項13】

前記第一検査電圧が前記電動機に印加される期間において、
前記磁極位置推定部は、前記第一座標軸に沿った第一探索電圧を前記第一検査電圧に含めて前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、前記第一探索電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた第一探索電流に基づいて前記磁極位置を推定し、
前記プロファイル生成部は、前記第一探索電圧を含む前記第一検査電圧と、前記第一探索電流を含む前記第一検査電流との関係に基づいて、前記第一インダクタンスプロファイルを生成し、
前記第二検査電圧が前記電動機に印加される期間において、
前記磁極位置推定部は、前記第二座標軸に沿った第二探索電圧を前記第二検査電圧に含めて前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、前記第二探索電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた第二探索電流に基づいて前記磁極位置を推定し、
前記プロファイル生成部は、前記第二探索電圧を含む前記第二検査電圧と、前記第二探索電流を含む前記第二検査電流との関係に基づいて、前記第二インダクタンスプロファイルを生成する、請求項１２記載の電力変換装置。

【請求項14】

前記磁極位置推定部は、前記第一探索電流の大きさが極大又は極小となる方向に基づいて前記磁極位置を推定し、前記第二探索電流の大きさが極大又は極小となる方向に基づいて前記磁極位置を推定する、請求項１３記載の電力変換装置。

【請求項15】

前記検査電圧印加部は、前記第一探索電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する第一直流電圧とを含む前記第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させ、前記第二探索電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する第二直流電圧とを含む前記第二検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させる、請求項１３又は１４記載の電力変換装置。

【請求項16】

時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路から電動機に印加させることと、
前記検査電圧の印加による前記電動機の回転を規制するように、規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることと、
前記検査電圧と、前記検査電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と前記電動機のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成することと、
前記電動機に流れた電流と、前記インダクタンスプロファイルとに基づいて、前記インダクタンスを推定することと、
前記インダクタンスの推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御することと、を含む電力変換方法。

【請求項17】

前記検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることは、前記電動機における第一座標軸に沿い、時間の経過に応じて大きさが変化する第一検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることを含み、
前記規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることは、前記第一検査電圧の印加による前記電動機の回転を規制するように、前記第一座標軸に垂直な第二座標軸に沿った第一規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることを含み、
前記インダクタンスプロファイルを生成することは、前記第一検査電圧と、前記第一検査電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた第一検査電流との関係に基づいて、前記第一座標軸に沿った電流と前記インダクタンスとの関係を表す第一インダクタンスプロファイルを生成することを含み、
前記インダクタンスを推定することは、前記第一座標軸に沿った電流と、前記第一インダクタンスプロファイルとに基づいて、前記第一座標軸に対応する第一インダクタンスを推定することを含み、
前記電力変換回路を制御することは、前記第一インダクタンスの推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御することを含む、請求項１６記載の電力変換方法。

【請求項18】

前記検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることは、前記第一検査電圧を前記電動機に印加させる期間とは異なる期間に、前記第二座標軸に沿った第二検査電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることを含み、
前記規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることは、前記第二検査電圧の印加による前記電動機の回転を規制するように、前記第一座標軸に沿った第二規制電圧を前記電力変換回路から前記電動機に印加させることを含み、
前記インダクタンスプロファイルを生成することは、前記第二検査電圧と、前記第二検査電圧に応じて前記電力変換回路と前記電動機との間に流れた第二検査電流との関係に基づいて、前記第二座標軸に沿った電流と前記インダクタンスとの関係を表す第二インダクタンスプロファイルを更に生成することを含み、
前記インダクタンスを推定することは、前記第二座標軸に沿った電流と、前記第二インダクタンスプロファイルとに基づいて、前記第二座標軸に対応する第二インダクタンスを更に推定することを含み、
前記電力変換回路を制御することは、前記第一インダクタンス及び前記第二インダクタンスの推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御することを含む、請求項１７記載の電力変換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置及び電力変換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ＩＰＭモータの制御装置の内部信号から演算により得られる回転子磁極位置の推定信号と回転子速度推定信号を用いて、ＩＰＭモータの電機子回転磁界と回転子速度を制御する制御方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４２２８６５１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、信頼性の高いインダクタンスの推定結果に基づく制御を容易に実現可能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、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路から電動機に印加させる検査電圧印加部と、検査電圧の印加による電動機の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路から電動機に印加させる規制制御部と、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路と電動機との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成するプロファイル生成部と、電動機に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定するインダクタンス推定部と、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路を制御する制御部と、を備える。

【0006】

本開示の他の側面に係る電力変換方法は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路から電動機に印加させることと、検査電圧の印加による電動機の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路から電動機に印加させることと、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路と電動機との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成することと、電動機に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路を制御することと、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、信頼性の高いインダクタンスの推定結果に基づく制御を容易に実現可能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】駆動システムの概略構成を例示する模式図である。

【図2】制御回路の構成をより詳細に例示するブロック図である。

【図3】第一インダクタンスプロファイルを生成する際における情報の入出力を例示するブロック図である。

【図4】第一インダクタンスプロファイルを生成する際における磁極位置の推定原理を例示する模式図である。

【図5】第一検査電流と第一検査電圧とを例示するグラフである。

【図6】第一検査電流と第一検査電圧とを例示するグラフである。

【図7】第一インダクタンスプロファイルを例示するグラフである。

【図8】第二インダクタンスプロファイルを生成する際における情報の入出力を例示するブロック図である。

【図9】第二インダクタンスプロファイルを生成する際における磁極位置の推定原理を例示する模式図である。

【図10】第二検査電流と第二検査電圧とを例示するグラフである。

【図11】第二インダクタンスプロファイルを例示するグラフである。

【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】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14】第一インダクタンスプロファイルの生成手順を例示するフローチャートである。

【図15】第二インダクタンスプロファイルの生成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により駆動対象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、同期電動機である。電動機３は、突極性を有する同期電動機であってもよい。突極性を有するとは、回転座標系の座標軸間でインダクタンスが異なることを意味する。回転座標系は、電動機３の磁極位置に同期して回転する座標系である。突極性を有する同期電動機の具体例としては、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）電動機又はシンクロナスリラクタンス電動機等が挙げられる。ＩＰＭ電動機の磁極位置は、例えば、鉄心に埋め込まれた永久磁石が形成する界磁の磁極の位置である。シンクロナスリラクタンス電動機の磁極位置は、例えばインダクタンスが最も大きい位置である。

【0011】

電力変換装置２は、電源４（例えば電力系統）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電力である場合の電力変換装置２の構成を例示する。

【0012】

電力変換装置２は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを備える。電力変換回路１０は、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。一例として、電力変換回路１０は、整流回路１１と、インバータ回路１５と、電流センサ１６とを有する。

【0013】

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１３Ｐ，１３Ｎに出力する。平滑コンデンサ１４は、直流母線１３Ｐ，１３Ｎにおける直流電圧を平滑化する。インバータ回路１５は、上記直流電力と二次側電力との間の電力変換を行う。例えばインバータ回路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する。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上記電力変換を行う。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。

【0014】

電流センサ１６は、インバータ回路１５と電力変換装置２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。

【0015】

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。電源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。

【0016】

制御回路１００は、電動機３に所望の動作をさせるための制御指令を生成し、制御指令に追従する二次側電力を生成するように電力変換回路１０を制御する。所望の動作の具体例としては、目標トルクに対応するトルクを発生すること、目標速度に追従した速度で回転すること等が挙げられる。制御指令は、電力変換回路１０が電圧形であれば少なくとも電圧指令を含み、電力変換回路１０が電流形であれば少なくとも電流指令を含む。電力変換回路１０が電圧形である場合、制御回路１００は、電圧指令に対応する二次側電圧を電動機３に印加するように電力変換回路１０を制御する。電力変換回路１０が電流形である場合、制御回路１００は、電流指令に対応する二次側電流を電動機３に通流させるように電力変換回路１０を制御する。

【0017】

例えば制御回路１００は、機能上の構成（機能ブロック）として、駆動制御部１１１と、電流情報取得部１１２と、磁極位置推定部１１３と、ＰＷＭ制御部１１４とを有する。駆動制御部１１１は、電動機３に所望の動作をさせるための電圧指令を生成する。例えば駆動制御部１１１は、電動機３のロータの磁極に同期して回転する回転座標系における電圧指令を生成する。回転座標系の具体例としては、例えば電動機３のロータの回転中心を原点とするγδ座標系が挙げられる。γδ座標系は、例えば電動機３のロータの磁極位置の方向に追従させることを目的としたγ軸と、γ軸に垂直なδ軸とを有する。磁極位置は、例えば、電動機３のステータに固定された固定座標系における磁極の回転角度（電気角）によって表される。例えば駆動制御部１１１は、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆと、δ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆとを生成する。γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆは、電圧指令を表す電圧指令ベクトルのγ軸成分である。δ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆは、上記電圧指令ベクトルのδ軸成分である。

【0018】

電流情報取得部１１２は、電流センサ１６による検出結果に基づいて二次側電流の情報を取得する。例えば電流情報取得部１１２は、電流センサ１６により検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗに基づいて、γδ座標系におけるγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδを算出する。γ軸電流ｉγは、二次側電流を表す電流ベクトルのγ軸成分である。δ軸電流ｉδは、上記電流ベクトルのδ軸成分である。例えば電流情報取得部１１２は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗに対し三相二相変換を行って固定座標系における電流ベクトルを算出し、固定座標系における電流ベクトルに対し、上記磁極位置（磁極位置の推定値を含む）に基づく座標変換を行ってγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδを算出する。

【0019】

磁極位置推定部１１３は、二次側電圧と二次側電流とに基づいて、電動機３の磁極位置θを推定する。例えば磁極位置推定部１１３は、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆと、δ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、γ軸電流ｉγと、δ軸電流ｉδとに基づいて電動機３の磁極の位置を推定する。例えば磁極位置推定部１１３は、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδと、電動機３の巻線抵抗Ｒと、電動機３の第一インダクタンスＬγと、電動機３の第二インダクタンスＬδとに基づき誘起電圧ベクトルの方向を算出し、誘起電圧ベクトルの方向に基づいて電動機３の磁極の位置を推定する。第一インダクタンスＬγは、γ軸電流ｉγに対するγ軸磁束（γ軸電流ｉγによりγ軸方向に発生する磁束）の比例定数である。第二インダクタンスＬδは、δ軸電流ｉδに対するδ軸磁束（δ軸電流ｉδによりδ軸方向に発生する磁束）の比例定数である。

【0020】

ＰＷＭ制御部１１４は、駆動制御部１１１が算出した電圧指令に対応する二次側電圧を電動機３に印加するように電力変換回路１０を制御する。例えばＰＷＭ制御部１１４は、駆動制御部１１１が算出したγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、磁極位置推定部１１３が推定した磁極位置θとに基づいて固定座標系における電圧指令ベクトルを算出し、固定座標系における電圧指令ベクトルに対し二相三相変換を行って、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の電圧指令を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、Ｕ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＵ相に印加し、Ｖ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＶ相に印加し、Ｗ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＷ相に印加するように、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。なお、磁極位置推定部１１３による磁極位置θの推定結果は、上述した電流情報取得部１１２によるγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδの算出に用いられる。

【0021】

以上に例示したように、電動機３に所望の動作をさせるように電力変換回路１０を制御する際には、電動機３の巻線抵抗及びインダクタンス等に基づく演算が行われる。適切な制御を行うためには、電動機３の巻線抵抗及びインダクタンスに信頼性の高い値を用いることが求められる。特に、電動機３のインダクタンスは、磁束の飽和に起因して変化する。このため、磁束の飽和に起因するインダクタンス変化を加味した演算を行わない限り、演算結果の誤差に起因して電動機３の動作の安定性が低下する可能性がある。

【0022】

磁束の飽和に起因するインダクタンス変化を加味した演算を行うためには、二次側電流（電力変換回路１０と電動機３との間に流れた電流）とインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルに基づいて、現在流れている二次側電流に対応するインダクタンスを随時算出することが考えられる。電動機３の個体差も考慮すると、電動機３ごとに適切なインダクタンスプロファイルを予め生成・記憶しておくことが望まれるが、インダクタンスプロファイルを生成・記憶することは容易ではない。

【0023】

インダクタンスプロファイルを生成するためには、電動機３のロータに対する一定方向に沿って、二次側電流の大きさを変えながら、二次側電流と二次側電圧との関係に基づいてインダクタンスを算出する必要がある。二次側電流の供給により電動機３のロータが回転してしまうと、ロータに対する二次側電流の向きが変わってしまうため、上記一定方向に二次側電流を供給し続けることができない。このため、電動機３のロータを固定した状態で二次側電流を供給する等、通常の運転とは異なる条件にて試験を行うことが求められる。

【0024】

制御回路１００は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることと、検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることと、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機３のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成することと、電動機３に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することと、を実行するように構成されている。

【0025】

この構成によれば、検査電圧の印加による電動機３の回転が規制電圧の印加によって規制されるので、検査電圧を容易に変化させ、幅広い電流レンジに対してインダクタンスプロファイルを生成することができる。このため、幅広い電流レンジにおいて、高い信頼性でインダクタンスを推定することができる。従って、信頼性の高いインダクタンスの推定結果に基づく制御を容易に実現することができる。

【0026】

例えば図２に示すように、制御回路１００は、機能ブロックとして、検査電圧印加部１１５と、磁極位置推定部１２０と、規制制御部１１６と、プロファイル生成部１３０と、プロファイル記憶部１１８と、インダクタンス推定部１１９とを更に有する。検査電圧印加部１１５は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる。検査電圧は、少なくとも交流成分を含んでもよい。この場合、検査電圧印加部１１５は、検査電圧の大きさとして、検査電圧の振幅を時間の経過に応じて変化させてもよい。検査電圧は、交流成分と直流成分とを含んでもよい。この場合、検査電圧印加部１１５は、検査電圧の大きさとして、直流成分の大きさを時間の経過に応じて変化させてもよい。

【0027】

例えば検査電圧印加部１１５は、検査電圧を印加させるための電圧指令を生成し、ＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0028】

磁極位置推定部１２０は、電動機３の磁極位置θを推定する。上述した磁極位置推定部１１３は、電動機３のインダクタンスに基づいて磁極位置θを推定する。これに対し、磁極位置推定部１２０は、電動機３のインダクタンスに基づかない手法により磁極位置θを推定する。例えば磁極位置推定部１２０は、交流の探索電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた探索電流に基づいて磁極位置θを推定する。探索電圧は、例えば電動機３が追従可能な周波数よりも高い周波数の高周波電圧であってもよい。磁極位置推定部１２０は、探索電圧を印可させるための電圧指令を生成し、ＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0029】

規制制御部１１６は、検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる。例えば規制制御部１１６は、電動機３の回転速度をゼロに保つために、γδ座標系において必要とされる規制電圧に対応した電圧指令を算出し、ＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0030】

ＰＷＭ制御部１１４は、検査電圧印加部１１５、磁極位置推定部１２０、及び規制制御部１１６が算出した電圧指令に対応する二次側電圧を電動機３に印加するように電力変換回路１０を制御する。例えばＰＷＭ制御部１１４は、規制制御部１１６が算出した規制電圧と、磁極位置推定部１２０が推定した磁極位置θとに基づいて固定座標系における電圧指令ベクトルを算出し、固定座標系における電圧指令ベクトルに対し二相三相変換を行って、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の電圧指令を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、Ｕ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＵ相に印加し、Ｖ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＶ相に印加し、Ｗ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＷ相に印加するように、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。

【0031】

プロファイル生成部１３０は、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機３のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成する。例えばプロファイル生成部１３０は、検査電圧印加部１１５が時間の経過に応じて変化させる検査電圧の大きさごとに、検査電圧と検査電流とに基づいてインダクタンスを算出し、インダクタンスを検査電流の大きさに対応付けてプロファイル記憶部１１８に記憶させる。これにより、インダクタンスプロファイルがプロファイル記憶部１１８に格納される。

【0032】

検査電圧印加部１１５が、検査電圧の振幅を時間の経過に応じて変化させる場合、プロファイル生成部１３０は、インダクタンスを検査電流の振幅に対応付ける。検査電圧印加部１１５が、上記直流成分の大きさを時間の経過に応じて変化させる場合、プロファイル生成部１３０は、インダクタンスを検査電流の直流成分の大きさに対応付けてもよい。

【0033】

インダクタンス推定部１１９は、プロファイル記憶部１１８にインダクタンスプロファイルが格納された後に、電動機３に流れた電流と、プロファイル記憶部１１８が格納するインダクタンスプロファイルとに基づいて、電動機３のインダクタンスを推定する。

【0034】

磁極位置推定部１１３は、インダクタンス推定部１１９によるインダクタンスの推定結果に基づいて、上述した磁極位置θの推定を行う。このため、ＰＷＭ制御部１１４（制御部）は、インダクタンス推定部１１９によるインダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することとなる。磁極位置推定部１１３が、インダクタンス推定部１１９によるインダクタンスの推定結果に基づいて磁極位置θの推定を行うのに加え、駆動制御部１１１が、インダクタンス推定部１１９によるインダクタンスの推定結果に基づいてγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆを算出してもよい。

【0035】

検査電圧印加部１１５は、電動機３の回転座標系における第一座標軸に沿い、時間の経過に応じて大きさが変化する第一検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。なお、第一座標軸に沿った電圧とは、第一座標軸に沿った磁界を生成する電流と同じ向きに印加される電圧を意味し、第一座標軸に沿ったベクトルにより表される。

【0036】

検査電圧印加部１１５が第一座標軸に沿った第一検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる場合、規制制御部１１６は、第一検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、第一座標軸に垂直な第二座標軸に沿った第一規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。プロファイル生成部１３０は、第一検査電圧と、第一検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一検査電流との関係に基づいて、第一座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第一インダクタンスプロファイルを生成してもよい。インダクタンス推定部１１９は、第一座標軸に沿った電流と、第一インダクタンスプロファイルとに基づいて、第一座標軸に対応する第一インダクタンスを推定してもよい。

【0037】

磁極位置推定部１１３は、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンスの推定結果に基づいて、上述した磁極位置θの推定を行ってもよい。この場合、ＰＷＭ制御部１１４（制御部）は、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することとなる。磁極位置推定部１１３が、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンスの推定結果に基づいて磁極位置θの推定を行うのに加え、駆動制御部１１１が、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンスの推定結果に基づいてγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆを算出してもよい。

【0038】

第一座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係とは、第一座標軸に沿った電流と、第一座標軸のインダクタンスとの関係を表す。第一座標軸に沿った電流とは、第一座標軸に沿った磁界を生成する電流を意味する。第一座標軸のインダクタンスは、第一座標軸に沿った電流に対する第一座標軸に沿った磁束の比例定数である。

【0039】

検査電圧印加部１１５は、磁極位置θを通る方向に追従させることを目的としたγ軸の方向を第一座標軸として、第一検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。例えば検査電圧印加部１１５は、γδ座標系において、γ軸に沿うように第一検査電圧を算出し、ＰＷＭ制御部１１４に出力する。この場合、規制制御部１１６は、γδ座標系において、δ軸に沿うように第一規制電圧を算出し、ＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0040】

例えばＰＷＭ制御部１１４は、検査電圧印加部１１５が算出した第一検査電圧と、規制制御部１１６が算出した第一規制電圧と、磁極位置推定部１２０が推定した磁極位置θとに基づいて固定座標系における電圧指令ベクトルを算出し、固定座標系における電圧指令ベクトルに対し二相三相変換を行って、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の電圧指令を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、Ｕ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＵ相に印加し、Ｖ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＶ相に印加し、Ｗ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＷ相に印加するように、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。

【0041】

図３は、第一インダクタンスプロファイルを生成する際における情報の入出力を例示するブロック図である。検査電圧印加部１１５は、交流電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する直流電圧とを含む第一検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる。

【0042】

例えば検査電圧印加部１１５は、時間の経過に応じて大きくなる第一直流電流ｉｄｃ１と、電流情報取得部１１２が算出したγ軸電流ｉγとの偏差に基づき第一直流電圧Ｖｄｃ１を算出する。時間の経過に応じて第一直流電流ｉｄｃ１が大きくなるのに対応し、第一直流電圧Ｖｄｃ１も時間の経過に応じて大きくなる。検査電圧印加部１１５は、磁極位置推定部１２０が生成する第一探索電圧Ｖｉｎｊ１と、第一直流電圧Ｖｄｃ１とを含む第一検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる。例えば検査電圧印加部１１５は、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１と第一直流電圧Ｖｄｃ１とを加算して、γ軸に沿う第一検査電圧Ｖ１１を算出する。検査電圧印加部１１５は、、第一検査電圧Ｖ１１をγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0043】

検査電圧印加部１１５は、例えば第一直流電流ｉｄｃ１とγ軸電流ｉγとの偏差を用いて比例演算、積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って第一直流電圧Ｖｄｃ１を算出する。

【0044】

規制制御部１１６は、ゼロと、電動機３のロータの回転角周波数ωとの偏差に基づき第一規制電流ｉ１２を算出し、第一規制電流ｉ１２と電流情報取得部１１２が算出したδ軸電流ｉδとの偏差に基づき、δ軸に沿う第一規制電圧Ｖ１２を算出する。規制制御部１１６は、第一規制電圧Ｖ１２をδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0045】

規制制御部１１６は、例えばゼロと回転角周波数ωとの偏差を用いて比例演算、積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って第一規制電流ｉ１２を算出する。規制制御部１１６は、例えば第一規制電流ｉ１２とδ軸電流ｉδとの偏差を用いて比例演算、積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って第一規制電圧Ｖ１２を算出する。

【0046】

磁極位置推定部１２０は、交流の第一探索電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第一探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一探索電流に基づいて磁極位置を推定する。磁極位置推定部１２０は、γ軸に沿った第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を第一検査電圧Ｖ１１に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第一探索電流の大きさが極大又は極小となる方向に基づき磁極位置を推定してもよい。例えば磁極位置推定部１２０は、探索電圧重畳部１２１と、座標変換部１２２と、探索電流抽出部１２３，１２４とを有する。

【0047】

探索電圧重畳部１２１は、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を検査電圧印加部１１５に出力する。これに応じ、検査電圧印加部１１５が、上述したように、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１と第一直流電圧Ｖｄｃ１とを加算して、第一検査電圧Ｖ１１を算出する。これにより、第一検査電圧Ｖ１１に、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１が含められる。

【0048】

座標変換部１２２は、電流情報取得部１１２が算出したγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδに対してγδ座標系を－４５°回転させた座標系への変換を行って、電流ｉγ１１，ｉγ１２を算出する。電流ｉγ１１は、第一検査電圧Ｖ１１の印加により、電力変換回路１０と電動機３との間に流れる電流のうち、γ軸に対して＋４５°の方向に沿った成分である。電流ｉγ１２は、第一検査電圧Ｖ１１の印加により、電力変換回路１０と電動機３との間に流れる電流のうち、γ軸に対して－４５°の方向に沿った成分である。

【0049】

探索電流抽出部１２３は、バンドパスフィルタ処理等により、電流ｉγ１１のうち第一探索電圧Ｖｉｎｊ１に対応する成分である第一探索電流ｉｈ１１を抽出し、その振幅を算出する。探索電流抽出部１２３は、バンドパスフィルタ処理等により、電流ｉγ１２のうち第一探索電圧Ｖｉｎｊ１に対応する成分である第一探索電流ｉｈ１２を抽出し、その振幅を算出する。

【0050】

磁極位置推定部１２０は、第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅との偏差を縮小するようにγ軸の回転角周波数ωを算出し、回転角周波数ωを積分して磁極位置θを算出する。例えば磁極位置推定部１２０は、第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅との偏差を用いて積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って回転角周波数ωを算出する。

【0051】

γ軸が磁極位置を通る場合、磁極位置の方向に対してインダクタンスの値が線対称に変化することから、第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅との偏差はゼロとなり、第一探索電流ｉｈ１１と第一探索電流ｉｈ１２とを合成した第一探索電流ｉｈ１０の大きさが極大又は極小となる。γ軸が磁極位置からずれている場合、第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅との間に差が生じる。図４は、第一インダクタンスプロファイルを生成する際における磁極位置の推定原理を例示する模式図である。図４において、ｄ軸は、磁極位置を通る座標軸であり、ｑ軸は、電気角にてｄ軸に垂直な座標軸である。例えば図４の（ａ）に示すように、γ軸が磁極位置（ｄ軸）に対して正方向（ｑ軸に向かう方向）にずれている場合、ｄ軸のインダクタンスＬｄがｑ軸のインダクタンスＬｑより小さければ、第一探索電流ｉｈ１２の振幅が第一探索電流ｉｈ１１の振幅よりも大きくなる。第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅との偏差を縮小するようにγ軸の回転角周波数ωを算出することによって、回転角周波数ωを積分して算出されるγ軸の位置が磁極位置を通るｄ軸の位置に近付くこととなる。

【0052】

図４の（ｂ）に示すように、γ軸がｄ軸に一致すると、第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅とが等しくなる。この状態において、γ軸の回転角周波数ωは、磁極の回転角周波数ωの推定結果となり、回転角周波数ωの積分結果は磁極位置θの推定結果となる。

【0053】

図３に戻り、ＰＷＭ制御部１１４は、検査電圧印加部１１５が出力したγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆと、規制制御部１１６が出力したδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、磁極位置推定部１２０が推定した磁極位置θとに基づいて固定座標系における電圧指令ベクトルを算出し、固定座標系における電圧指令ベクトルに対し二相三相変換を行って、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の電圧指令を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、Ｕ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＵ相に印加し、Ｖ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＶ相に印加し、Ｗ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＷ相に印加するように、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。

【0054】

プロファイル生成部１３０は、第一検査電圧Ｖ１１と、第一検査電圧Ｖ１１に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一検査電流ｉ１１（図４参照）との関係に基づいて、γ軸（第一座標軸）に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第一インダクタンスプロファイルＰＬγを生成する。例えばプロファイル生成部１３０は、上記第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を含む第一検査電圧Ｖ１１と、第一探索電流ｉｈ１０を含む第一検査電流ｉ１１との関係に基づいて、第一インダクタンスプロファイルＰＬγを生成する。

【0055】

例えばプロファイル生成部１３０は、インダクタンス算出部１３１と、対応付け処理部１３２とを有する。インダクタンス算出部１３１は、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１の振幅である探索電圧振幅Ｖｈ１と、第一探索電流ｉｈ１０の振幅と、第一探索電圧の周波数ｆｈ１とに基づいて第一インダクタンスＬγを算出する。上述のように、γ軸がｄ軸に一致した状態において算出される第一インダクタンスＬγは、ｄ軸のインダクタンスＬｄに相当する。対応付け処理部１３２は、第一インダクタンスＬγと、第一検査電流ｉ１１の大きさに相当する第一直流電流ｉｄｃ１とを対応付けてプロファイル記憶部１１８に記憶させる。時間の経過に応じて大きくなる第一直流電流ｉｄｃ１の値ごとに、第一インダクタンスＬγと第一直流電流ｉｄｃ１とを対応付けたレコードがプロファイル記憶部１１８に蓄積されることによって、プロファイル記憶部１１８に第一インダクタンスプロファイルＰＬγが格納される。

【0056】

検査電圧印加部１１５は、時間の経過に応じて第一直流電流ｉｄｃ１を大きくすることを、正方向及び負方向の両方に対して行ってもよい。図５は、時間の経過に応じて第一直流電流ｉｄｃ１が正方向に大きくなる場合の第一検査電流と第一検査電圧とを例示するグラフである。図５の（ａ）の横軸は時間の経過を表し、縦軸は第一検査電流の瞬時値を表す。図５の（ｂ）の横軸は時間の経過を表し、縦軸は第一検査電圧の瞬時値を表す。図５の（ｂ）は、時間の経過に応じて正方向に増加する第一直流電圧Ｖｄｃ１と、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１とを含む第一検査電圧Ｖ１１の時間変化を示している。図５の（ａ）は、第一検査電圧Ｖ１１の時間変化に対応する第一検査電流ｉ１１の時間変化を示している。第一直流電流ｉｄｃ１が正方向に大きくなるにつれて、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１に対応する第一探索電流ｉｈ１０の振幅が大きくなる。

【0057】

図６は、時間の経過に応じて第一直流電流ｉｄｃ１が負方向に大きくなる場合の第一検査電流と第一検査電圧とを例示するグラフである。図６の（ａ）の横軸は時間の経過を表し、縦軸は第一検査電流の瞬時値を表す。図６の（ｂ）の横軸は時間の経過を表し、縦軸は第一検査電圧の瞬時値を表す。図６の（ｂ）は、時間の経過に応じて正方向に増加する第一直流電圧Ｖｄｃ１と、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１とを含む第一検査電圧Ｖ１１の時間変化を示している。図６の（ａ）は、第一検査電圧Ｖ１１の時間変化に対応する第一検査電流ｉ１１の時間変化を示している。第一直流電流ｉｄｃ１が負方向に大きくなるにつれて、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１に対応する第一探索電流ｉｈ１０の振幅が小さくなる。

【0058】

図７は、図５及び図６に示された第一検査電圧及び第一検査電流に基づき生成される第一インダクタンスプロファイルを例示するグラフである。図７の横軸は、第一検査電流の大きさを示す。図５及び図６に示された第一検査電圧及び第一検査電流に基づけば、第一直流電流ｉｄｃ１が負方向に大きくなるにつれて第一インダクタンスＬγが大きくなり、第一直流電流ｉｄｃ１が正方向に大きくなるにつれて第一インダクタンスＬγが小さくなる第一インダクタンスプロファイルＰＬγが生成される。上述したインダクタンス推定部１１９は、プロファイル記憶部１１８に第一インダクタンスプロファイルＰＬγが格納された後に、電流情報取得部１１２が算出したγ軸電流ｉγと、第一インダクタンスプロファイルＰＬγとに基づいて、第一インダクタンスＬγを推定する。

【0059】

検査電圧印加部１１５は、第一検査電圧を電動機３に印加させる期間とは異なる期間に、第二座標軸に沿った第二検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、規制制御部１１６は、第二検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、第一座標軸に沿った第二規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。プロファイル生成部１３０は、第二検査電圧と、第二検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二検査電流との関係に基づいて、第二座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第二インダクタンスプロファイルを更に生成してもよい。インダクタンス推定部１１９は、第二座標軸に沿った電流と、第二インダクタンスプロファイルとに基づいて、第二座標軸に対応する第二インダクタンスを更に推定してもよい。

【0060】

磁極位置推定部１１３は、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンス及び第二インダクタンスの推定結果に基づいて、上述した磁極位置θの推定を行ってもよい。この場合、ＰＷＭ制御部１１４（制御部）は、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンス及び第二インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することとなる。磁極位置推定部１１３が、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンス及び第二インダクタンスの推定結果に基づいて磁極位置θの推定を行うのに加え、駆動制御部１１１が、インダクタンス推定部１１９による第一インダクタンス及び第二インダクタンスの推定結果に基づいてγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆを算出してもよい。

【0061】

第一検査電圧が電動機３に印加される期間において、磁極位置推定部１２０は、上述したように、第一座標軸に沿った第一探索電圧を第一検査電圧に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第一探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一探索電流に基づいて磁極位置を推定してもよい。プロファイル生成部１３０は、第一探索電圧を含む第一検査電圧と、第一探索電流を含む第一検査電流との関係に基づいて、第一インダクタンスプロファイルを生成してもよい。

【0062】

第二検査電圧が電動機３に印加される期間において、磁極位置推定部１２０は、第二座標軸に沿った第二探索電圧を第二検査電圧に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第二探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二探索電流に基づいて磁極位置を推定してもよい。プロファイル生成部１３０は、第二探索電圧を含む第二検査電圧と、第二探索電流を含む第二検査電流との関係に基づいて、第二インダクタンスプロファイルを生成してもよい。

【0063】

図８は、第二インダクタンスプロファイルを生成する際における情報の入出力を例示するブロック図である。検査電圧印加部１１５は、交流電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する直流電圧とを含む第二検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる。

【0064】

例えば検査電圧印加部１１５は、時間の経過に応じて大きくなる第二直流電流ｉｄｃ２と、電流情報取得部１１２が算出したδ軸電流ｉδとの偏差に基づき第二直流電圧Ｖｄｃ２を算出する。時間の経過に応じて第二直流電流ｉｄｃ２が大きくなるのに対応し、第二直流電圧Ｖｄｃ２も時間の経過に応じて大きくなる。検査電圧印加部１１５は、磁極位置推定部１２０が生成する第二探索電圧Ｖｉｎｊ２と、第二直流電圧Ｖｄｃ２とを含む第二検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる。例えば検査電圧印加部１１５は、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２と第二直流電圧Ｖｄｃ２とを加算して、δ軸に沿う第二検査電圧Ｖ２２を算出する。検査電圧印加部１１５は、、第二検査電圧Ｖ２２をδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0065】

検査電圧印加部１１５は、例えば第二直流電流ｉｄｃ２とδ軸電流ｉδとの偏差を用いて比例演算、積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って第二直流電圧Ｖｄｃ２を算出してもよく、第二直流電流ｉｄｃ２とδ軸電流ｉδとの偏差に比例演算を行って第二直流電圧Ｖｄｃ２を算出する。

【0066】

規制制御部１１６は、ゼロと、電動機３のロータの回転角周波数ωとの偏差に基づき第二規制電流ｉ２１を算出し、第二規制電流ｉ２１と電流情報取得部１１２が算出したγ軸電流ｉγとの偏差に基づき、γ軸に沿う第二規制電圧Ｖ２１を算出する。規制制御部１１６は、第二規制電圧Ｖ２１をγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力する。

【0067】

規制制御部１１６は、例えばゼロと回転角周波数ωとの偏差を用いて比例演算、積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って第二規制電流ｉ２１を算出する。規制制御部１１６は、例えば第二規制電流ｉ２１とγ軸電流ｉγとの偏差を用いて比例演算、積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って第二規制電圧Ｖ２１を算出する。

【0068】

磁極位置推定部１２０は、交流の第二探索電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第二探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二探索電流に基づいて磁極位置を推定する。磁極位置推定部１２０は、δ軸に沿った第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を第二検査電圧Ｖ２２に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第二探索電流の大きさが極大又は極小となる方向に基づき磁極位置を推定してもよい。

【0069】

例えば探索電圧重畳部１２１は、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を検査電圧印加部１１５に出力する。これに応じ、検査電圧印加部１１５が、上述したように、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２と第二直流電圧Ｖｄｃ２とを加算して、第二検査電圧Ｖ２２を算出する。これにより、第二検査電圧Ｖ２２に、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２が含められる。

【0070】

座標変換部１２２は、電流情報取得部１１２が算出したγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδに対してγδ座標系を＋４５°回転させた座標系への変換を行って、電流ｉδ２１，電流ｉδ２２を算出する。電流ｉδ２１は、第二検査電圧Ｖ２２の印加により、電力変換回路１０と電動機３との間に流れる電流のうち、δ軸に対して－４５°の方向に沿った成分である。電流ｉδ２２は、第二検査電圧Ｖ２２の印加により、電力変換回路１０と電動機３との間に流れる電流のうち、δ軸に対して＋４５°の方向に沿った成分である。なお、δ軸に対して－４５°の方向は、γ軸に対して＋４５°の方向に相当する。また、δ軸に対して＋４５°の方向は、γ軸に対して－４５°の方向を反転した方向に相当する。このため、上述のｉγ１１及びｉγ１２を算出した場合と同じく、γδ座標系を－４５°回転させた座標系への変換を行って、電流ｉδ２１，ｉδ２２の代わりに電流ｉδ１１（γ軸に対して－４５°方向の成分），ｉδ１２（γ軸に対して＋４５°方向の成分）を算出し、電流ｉδ２１，ｉδ２２に基づく後述の演算を、電流ｉδ１１，ｉδ１２に基づき行うことも可能である。

【0071】

探索電流抽出部１２３は、バンドパスフィルタ処理等により、電流ｉδ２１のうち第二探索電圧Ｖｉｎｊ２に対応する成分である第二探索電流ｉｈ２１を抽出し、その振幅を算出する。探索電流抽出部１２３は、バンドパスフィルタ処理等により、電流ｉδ２２のうち第二探索電圧Ｖｉｎｊ２に対応する成分である第二探索電流ｉｈ２２を抽出し、その振幅を算出する。

【0072】

磁極位置推定部１２０は、第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅との偏差を縮小するようにγ軸の回転角周波数ωを算出し、回転角周波数ωを積分して磁極位置θを算出する。例えば磁極位置推定部１２０は、第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅との偏差を用いて積分演算、比例・積分演算、比例・積分・微分演算、積分－比例（Ｉ－Ｐ）演算等を行って回転角周波数ωを算出する。

【0073】

δ軸に沿った第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を第二検査電圧Ｖ２２に含める場合においても、γ軸が磁極位置を通る場合には、磁極位置対して±９０°の方向に対してインダクタンスの値が線対称に変化することから、第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅との偏差がゼロとなり、第二探索電流ｉｈ２１と第二探索電流ｉｈ２２とを合成した第二探索電流ｉｈ２０の大きさが極大又は極小となる。図９は、第二インダクタンスプロファイルを生成する際における磁極位置の推定原理を例示する模式図である。γ軸が磁極位置からずれている場合（δ軸がｑ軸からずれている場合）、第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅との間に差が生じる。例えば図９の（ａ）に示すように、γ軸が磁極位置（図中のｄ軸）に対して正方向（図中のｑ軸に向かう方向）にずれている場合、ｄ軸のインダクタンスＬｄがｑ軸のインダクタンスＬｑより小さければ、第二探索電流ｉｈ２２の振幅が第二探索電流ｉｈ２１の振幅よりも大きくなる。第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅との偏差を縮小するようにγ軸の回転角周波数ωを算出することによって、回転角周波数ωを積分して算出されるγ軸の位置が磁極位置を通るｄ軸の位置に近付くこととなる。

【0074】

図９の（ｂ）に示すように、γ軸がｄ軸に一致すると、第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅とが等しくなる。この状態において、γ軸の回転角周波数ωは、磁極の回転角周波数ωの推定結果となり、回転角周波数ωの積分結果は磁極位置θの推定結果となる。

【0075】

このように、δ軸に沿った第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を第二検査電圧Ｖ２２に含める場合においても、γ軸に沿った第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を第一検査電圧Ｖ１１に含める場合と同様に、磁極の回転角周波数ωと磁極位置θとを推定することができる。

【0076】

図８に戻り、ＰＷＭ制御部１１４は、検査電圧印加部１１５が出力したδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、規制制御部１１６が出力したγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆと、磁極位置推定部１２０が推定した磁極位置θとに基づいて固定座標系における電圧指令ベクトルを算出し、固定座標系における電圧指令ベクトルに対し二相三相変換を行って、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の各相の電圧指令を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、Ｕ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＵ相に印加し、Ｖ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＶ相に印加し、Ｗ相の電圧指令に対応する電圧を電動機３のＷ相に印加するように、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。

【0077】

プロファイル生成部１３０は、第二検査電圧Ｖ２２と、第二検査電圧Ｖ２２に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二検査電流ｉ２２（図４参照）との関係に基づいて、δ軸（第二座標軸）に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成する。例えばプロファイル生成部１３０は、上記第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を含む第二検査電圧Ｖ２２と、第二探索電流ｉｈ２０を含む第二検査電流ｉ２２との関係に基づいて、第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成する。

【0078】

例えばインダクタンス算出部１３１は、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２の振幅である探索電圧振幅Ｖｈ２と、第二探索電流ｉｈ２０の振幅と、第二探索電圧の周波数ｆｈ２とに基づいて第二インダクタンスＬδを算出する。上述のように、γ軸がｄ軸に一致した状態において算出される第二インダクタンスＬδは、ｑ軸のインダクタンスＬｑに相当する。対応付け処理部１３２は、第二インダクタンスＬδと、第二検査電流ｉ２２の大きさに相当する第二直流電流ｉｄｃ２とを対応付けてプロファイル記憶部１１８に記憶させる。時間の経過に応じて大きくなる第二直流電流ｉｄｃ２の値ごとに、第二インダクタンスＬδと第二直流電流ｉｄｃ２とを対応付けたレコードがプロファイル記憶部１１８に蓄積されることによって、プロファイル記憶部１１８に第二インダクタンスプロファイルＰＬδが格納される。

【0079】

時間の経過に応じて第二直流電流ｉｄｃ２が正方向に大きくなる場合と、時間の経過に応じて第二直流電流ｉｄｃ２が負方向に大きくなる場合とで、第二直流電流ｉｄｃ２の大きさと第二インダクタンスＬδとの関係は等しいとみなし得る。そこで、検査電圧印加部１１５は、時間の経過に応じて第二直流電流ｉｄｃ２を大きくすることを、正方向及び負方向のいずれか一方に対して行ってもよい。図１０は、時間の経過に応じて第二直流電流ｉｄｃ２が正方向に大きくなる場合の第二検査電流と第二検査電圧とを例示するグラフである。図１０の（ａ）の横軸は時間の経過を表し、縦軸は第二検査電流の瞬時値を表す。図１０の（ｂ）の横軸は時間の経過を表し、縦軸は第二検査電圧の瞬時値を表す。図１０の（ｂ）は、時間の経過に応じて正方向に増加する第二直流電圧Ｖｄｃ２と、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２とを含む第二検査電圧Ｖ２２の時間変化を示している。図１０の（ａ）は、第二検査電圧Ｖ２２の時間変化に対応する第二検査電流ｉ２２の時間変化を示している。第二直流電流ｉｄｃ２が正方向に大きくなるにつれて、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２に対応する第二探索電流ｉｈ２０の振幅が大きくなる。

【0080】

図１１は、図１０に示された第二検査電圧及び第二検査電流に基づき生成される第二インダクタンスプロファイルを例示するグラフである。図１１の横軸は、第二検査電流の大きさを示す。図１０に示された第二検査電圧及び第二検査電流に基づけば、第二直流電流ｉｄｃ２が正方向に大きくなるにつれて第二インダクタンスＬδが小さくなる第二インダクタンスプロファイルＰＬδが生成される。以下、これを正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδという。上述のように、時間の経過に応じて第二直流電流ｉｄｃ２が負方向に大きくなる場合とで、第二直流電流ｉｄｃ２の大きさと第二インダクタンスＬδとの関係は等しいとみなし得る。このため、縦軸まわりに正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδを反転させることによって、第二直流電流ｉｄｃ２が負方向に大きくなる場合の第二インダクタンスプロファイルＰＬδ（負方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδ）が生成される（図中の破線参照）。上述したインダクタンス推定部１１９は、プロファイル記憶部１１８に第二インダクタンスプロファイルＰＬδが格納された後に、電流情報取得部１１２が算出したδ軸電流ｉδと、第二インダクタンスプロファイルＰＬδとに基づいて、第二インダクタンスＬδを推定する。

【0081】

インダクタンス推定部１１９は、正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδに代えて負方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成し、これを反転させて正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成してもよい。また、インダクタンス推定部１１９は、第一インダクタンスプロファイルＰＬγの生成と同様に、正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδ及び負方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδの両方を、実際に第二直流電流ｉｄｃ２を変化させて生成してもよい。

【0082】

なお、検査電圧印加部１１５は、第一直流電圧Ｖｄｃ１の大きさを変化させるのに代えて、第一検査電圧Ｖ１１が含む交流成分の振幅を変化させてもよい。また、検査電圧印加部１１５は、第一直流電圧Ｖｄｃ１の大きさを変化させるのに加えて、第一検査電圧Ｖ１１が含む交流成分の振幅を変化させてもよい。同様に、検査電圧印加部１１５は、第二直流電圧Ｖｄｃ２の大きさを変化させるのに代えて、第二検査電圧Ｖ２２が含む交流成分の振幅を変化させてもよい。また、検査電圧印加部１１５は、第二直流電圧Ｖｄｃ２の大きさを変化させるのに加えて、第二検査電圧Ｖ２２が含む交流成分の振幅を変化させてもよい。

【0083】

図１２は、制御回路１００のハードウェア構成を例示する図である。例えば制御回路１００は、回路１９０を備える。回路１９０は、一以上のプロセッサ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とを有する。

【0084】

ストレージ１９３は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の不揮発性の記憶媒体を含む。ストレージ１９３は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることと、検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることと、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機３のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成することと、電動機３に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することと、を制御回路１００に実行させるための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。

【0085】

メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードされたプログラムと、当該プログラムの実行過程で生成されるデータとを一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２が記憶するプログラムを実行することで、各機能ブロックとして制御回路１００を機能させる。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に応じて、電流センサ１６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からの指令に応じて、複数のスイッチング素子１７のオン・オフを切り替える。以上のハードウェア構成はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、各機能ブロックの少なくともいずれかが、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の専用の回路素子により構成されていてもよい。

【0086】

〔制御手順〕
続いて、電力変換方法の一例として、制御回路１００が実行する制御手順を例示する。この制御手順は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることと、検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることと、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機３のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成することと、電動機３に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定することと、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することと、を含む。

【0087】

検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることは、電動機３における第一座標軸に沿い、時間の経過に応じて大きさが変化する第一検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることを含んでもよい。規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることは、第一検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、第一座標軸に垂直な第二座標軸に沿った第一規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることを含んでもよい。インダクタンスプロファイルを生成することは、第一検査電圧と、第一検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一検査電流との関係に基づいて、第一座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第一インダクタンスプロファイルを生成することを含んでもよい。インダクタンスを推定することは、第一座標軸に沿った電流と、第一インダクタンスプロファイルとに基づいて、第一座標軸に対応する第一インダクタンスを推定することを含んでもよい。電力変換回路１０を制御することは、第一インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することを含んでもよい。

【0088】

検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることは、第一検査電圧を電動機３に印加させる期間とは異なる期間に、第二座標軸に沿った第二検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることを含んでもよい。規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることは、第二検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、第一座標軸に沿った第二規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させることを含んでもよい。インダクタンスプロファイルを生成することは、第二検査電圧と、第二検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二検査電流との関係に基づいて、第二座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第二インダクタンスプロファイルを更に生成することを含んでもよい。インダクタンスを推定することは、第二座標軸に沿った電流と、第二インダクタンスプロファイルとに基づいて、第二座標軸に対応する第二インダクタンスを更に推定することを含んでもよい。電力変換回路１０を制御することは、第一インダクタンス及び第二インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御することを含んでもよい。

【0089】

例えば図１３に示すように、制御回路１００は、ステップＳ０１にて第一インダクタンスプロファイルを生成し、ステップＳ０２にて第二インダクタンスプロファイルを生成する。ステップＳ０１，Ｓ０２の具体的内容は後述する。

【0090】

次に、制御回路１００は、ステップＳ０３，ステップＳ０４を実行する。ステップＳ０３では、電流情報取得部１１２が、電流センサ１６による検出結果に基づいて二次側電流の情報を取得する。例えば電流情報取得部１１２は、電流センサ１６により検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗに基づいて、γδ座標系におけるγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδを算出する。ステップＳ０４では、インダクタンス推定部１１９が、電動機３に流れた電流と、プロファイル記憶部１１８が格納するインダクタンスプロファイルとに基づいて、電動機３のインダクタンスを推定する。例えばインダクタンス推定部１１９は、γ軸電流ｉγと第一インダクタンスプロファイルＰＬγとに基づいて第一インダクタンスＬγを推定し、δ軸電流ｉδと第二インダクタンスプロファイルＰＬδとに基づいて第二インダクタンスＬδを推定する。

【0091】

次に、制御回路１００は、ステップＳ０５，ステップＳ０６を実行する。ステップＳ０５では、駆動制御部１１１が、電動機３に所望の動作をさせるための電圧指令を生成する。例えば駆動制御部１１１は、上記γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆを生成する。ステップＳ０６では、磁極位置推定部１１３が、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδと、電動機３の巻線抵抗Ｒと、電動機３の第一インダクタンスＬγと、電動機３の第二インダクタンスＬδとに基づき誘起電圧ベクトルの方向を算出し、誘起電圧ベクトルの方向に基づいて電動機３の磁極の位置を推定する。

【0092】

次に、制御回路１００は、ステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、ＰＷＭ制御部１１４は、駆動制御部１１１が算出したγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆと、磁極位置推定部１１３が推定した電動機３の磁極の位置とに基づいて、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆに対応する二次側電圧を電動機３に印加するように、複数のスイッチング素子１７をオン・オフさせることを開始する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０３に戻す。以後、電動機３の動作の停止指令が入力されるまで、制御回路１００はステップＳ０３～ステップＳ０７を所定の制御周期で繰り返し実行する。

【0093】

図１４は、ステップＳ０１における第一インダクタンスプロファイルの生成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，ステップＳ１２を実行する。ステップＳ１１では、検査電圧印加部１１５が、時間の経過に応じて大きくなる第一直流電流ｉｄｃ１を生成する。ステップＳ１２では、規制制御部１１６が、ゼロと、電動機３のロータの回転角周波数ωとの偏差に比例・積分演算を行って第一規制電流ｉ１２を生成する。

【0094】

次に、制御回路１００はステップＳ１３，ステップＳ１４を実行する。ステップＳ１３では、電流情報取得部１１２が、電流センサ１６による検出結果に基づいて二次側電流の情報を取得する。例えば電流情報取得部１１２は、電流センサ１６により検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗに基づいて、γδ座標系におけるγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδを算出する。ステップＳ１４では、検査電圧印加部１１５が、第一直流電流ｉｄｃ１とγ軸電流ｉγとの偏差に比例・積分演算を行って第一直流電圧Ｖｄｃ１を算出する。規制制御部１１６が、第一規制電流ｉ１２とδ軸電流ｉδとの偏差に比例・積分演算を行って第一規制電圧Ｖ１２を算出する。

【0095】

次に、制御回路１００はステップＳ１５を実行する。ステップＳ１５では、磁極位置推定部１２０が、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を検査電圧印加部１１５に出力する。検査電圧印加部１１５は、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１と第一直流電圧Ｖｄｃ１とを加算して、第一検査電圧Ｖ１１を算出する。

【0096】

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、検査電圧印加部１１５が第一検査電圧Ｖ１１をγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力し、規制制御部１１６が第一規制電圧Ｖ１２をδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力する。ＰＷＭ制御部１１４は、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆに対応する二次側電圧を電動機３に印加するように、複数のスイッチング素子１７をオン・オフさせることを開始する。

【0097】

次に、制御回路１００はステップＳ１８，ステップＳ１９，ステップＳ２１を実行する。ステップＳ１８では、磁極位置推定部１２０が、γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδに基づいて上述した第一探索電流ｉｈ１１の振幅及び第一探索電流ｉｈ１２の振幅を算出する。ステップＳ１９では、磁極位置推定部１２０が、第一探索電流ｉｈ１１の振幅と第一探索電流ｉｈ１２の振幅との偏差を縮小するようにγ軸の回転角周波数ωを算出する。ステップＳ２１では、磁極位置推定部１２０が、γ軸の回転角周波数ωを積分して磁極位置θを算出する。

【0098】

次に、制御回路１００はステップＳ２２，ステップＳ２３を実行する。ステップＳ２２では、プロファイル生成部１３０が、第一検査電圧Ｖ１１と、第一検査電圧Ｖ１１に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一検査電流ｉ１１との関係に基づいて、第一インダクタンスＬγを算出する。ステップＳ２３では、プロファイル生成部１３０が、第一インダクタンスＬγと第一直流電流ｉｄｃ１とを対応付けてプロファイル記憶部１１８に記憶させる。

【0099】

次に、制御回路１００はステップＳ２４を実行する。ステップＳ２４では、プロファイル生成部１３０が、第一直流電流ｉｄｃ１を変化させるように予め定められた全帯域に亘って、第一インダクタンスＬγと第一直流電流ｉｄｃ１との対応付けが完了したか否かを確認する。ステップＳ２４において、第一インダクタンスＬγと第一直流電流ｉｄｃ１との対応付けが完了していない帯域が残っていると判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ１１に戻す。以後、第一直流電流ｉｄｃ１の全帯域に亘って、第一インダクタンスＬγと第一直流電流ｉｄｃ１との対応付けが完了するまで、制御回路１００はステップＳ１１～ステップＳ２４を繰り返す。ステップＳ２４において、第一直流電流ｉｄｃ１の全帯域に亘って、第一インダクタンスＬγと第一直流電流ｉｄｃ１との対応付けが完了したと判定した場合、制御回路１００は処理を完了する。

【0100】

制御回路１００は、第一直流電流ｉｄｃ１を正方向に大きくする場合と、第一直流電流ｉｄｃ１を負方向に大きくする場合の両方に対して、以上の手順を実行する。これにより、プロファイル記憶部１１８に第一インダクタンスプロファイルＰＬγが格納される。

【0101】

図１５は、ステップＳ０２における第二インダクタンスプロファイルの生成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Ｓ３１，ステップＳ３２を実行する。ステップＳ３１では、検査電圧印加部１１５が、時間の経過に応じて大きくなる第二直流電流ｉｄｃ２を生成する。ステップＳ３２では、規制制御部１１６が、ゼロと、電動機３のロータの回転角周波数ωとの偏差に比例・積分演算を行って第二規制電流ｉ２１を生成する。

【0102】

次に、制御回路１００はステップＳ３３，ステップＳ３４を実行する。ステップＳ３３では、電流情報取得部１１２が、電流センサ１６による検出結果に基づいて二次側電流の情報を取得する。例えば電流情報取得部１１２は、電流センサ１６により検出されたＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ及びＷ相電流ｉｗに基づいて、γδ座標系におけるγ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδを算出する。ステップＳ３４では、検査電圧印加部１１５が、第二直流電流ｉｄｃ２とδ軸電流ｉδとの偏差に比例・積分演算を行って第二直流電圧Ｖｄｃ２を算出する。規制制御部１１６が、第二規制電流ｉ２１とγ軸電流ｉγとの偏差に比例・積分演算を行って第二規制電圧Ｖ２１を算出する。

【0103】

次に、制御回路１００はステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５では、磁極位置推定部１２０が、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を検査電圧印加部１１５に出力する。検査電圧印加部１１５は、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２と第二直流電圧Ｖｄｃ２とを加算して、第二検査電圧Ｖ２２を算出する。

【0104】

次に、制御回路１００はステップＳ３７を実行する。ステップＳ３７では、検査電圧印加部１１５が第二検査電圧Ｖ２２をδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力し、規制制御部１１６が第二規制電圧Ｖ２１をγ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆとしてＰＷＭ制御部１１４に出力する。ＰＷＭ制御部１１４は、γ軸電圧指令Ｖγ＿ｒｅｆ及びδ軸電圧指令Ｖδ＿ｒｅｆに対応する二次側電圧を電動機３に印加するように、複数のスイッチング素子１７をオン・オフさせることを開始する。

【0105】

次に、制御回路１００はステップＳ３８，ステップＳ３９，ステップＳ４１を実行する。ステップＳ３８では、磁極位置推定部１２０が、γ軸電流ｉγ及びδ軸電流ｉδに基づいて上述した第二探索電流ｉｈ２１の振幅及び第二探索電流ｉｈ２２の振幅を算出する。ステップＳ３９では、磁極位置推定部１２０が、第二探索電流ｉｈ２１の振幅と第二探索電流ｉｈ２２の振幅との偏差を縮小するようにγ軸の回転角周波数ωを算出する。ステップＳ４１では、磁極位置推定部１２０が、γ軸の回転角周波数ωを積分して磁極位置θを算出する。

【0106】

次に、制御回路１００はステップＳ４２，ステップＳ４３を実行する。ステップＳ４２では、プロファイル生成部１３０が、第二検査電圧Ｖ２２と、第二検査電圧Ｖ２２に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二検査電流ｉ２２との関係に基づいて、第二インダクタンスＬδを算出する。ステップＳ４３では、プロファイル生成部１３０が、第二インダクタンスＬδと第二直流電流ｉｄｃ２とを対応付けてプロファイル記憶部１１８に記憶させる。

【0107】

次に、制御回路１００はステップＳ４４を実行する。ステップＳ４４では、プロファイル生成部１３０が、第二直流電流ｉｄｃ２を変化させるように予め定められた全帯域に亘って、第二インダクタンスＬδと第二直流電流ｉｄｃ２との対応付けが完了したか否かを確認する。ステップＳ４４において、第二インダクタンスＬδと第二直流電流ｉｄｃ２との対応付けが完了していない帯域が残っていると判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ３１に戻す。以後、第二直流電流ｉｄｃ２の全帯域に亘って、第二インダクタンスＬδと第二直流電流ｉｄｃ２との対応付けが完了するまで、制御回路１００はステップＳ３１～ステップＳ４４を繰り返す。ステップＳ４４において、第二直流電流ｉｄｃ２の全帯域に亘って、第二インダクタンスＬδと第二直流電流ｉｄｃ２との対応付けが完了したと判定した場合、制御回路１００は処理を完了する。

【0108】

上述したように、制御回路１００は、第二直流電流ｉｄｃ２を正方向に大きくする場合について以上の手順を実行して正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成し、正方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδを反転させて負方向の第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成してもよい。

【0109】

〔実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置２は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる検査電圧印加部１１５と、検査電圧の印加による電動機３の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させる規制制御部１１６と、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機３のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成するプロファイル生成部１３０と、電動機３に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定するインダクタンス推定部１１９と、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御する制御部と、を備える。

【0110】

電動機３に所望の動作をさせるように電力変換回路１０を制御する際には、電動機３のインダクタンスに基づく演算が行われる。電動機３のインダクタンスは、磁束の飽和に起因して変化する。このため、磁束の飽和に起因するインダクタンス変化を加味した演算を行わない限り、演算結果の誤差に起因して電動機３の動作の安定性が低下する可能性がある。これに対し、本電力変換装置２によれば、検査電圧の印加による電動機３の回転が規制電圧の印加によって規制されるので、停止状態のまま目的の方向に沿った検査電圧を容易に変化させ、幅広い電流レンジに対してインダクタンスプロファイルを生成することができる。このため、幅広い電流レンジにおいて、高い信頼性でインダクタンスを推定することができる。従って、信頼性の高いインダクタンスの推定結果に基づく制御を容易に実現することができる。

【0111】

検査電圧印加部１１５は、電動機３における第一座標軸に沿い、時間の経過に応じて大きさが変化する第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、規制制御部１１６は、第一検査電圧Ｖ１１の印加による電動機３の回転を規制するように、第一座標軸に垂直な第二座標軸に沿った第一規制電圧Ｖ１２を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、プロファイル生成部１３０は、第一検査電圧Ｖ１１と、第一検査電圧Ｖ１１に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一検査電流ｉ１１との関係に基づいて、第一座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第一インダクタンスプロファイルＰＬγを生成し、インダクタンス推定部１１９は、第一座標軸に沿った電流と、第一インダクタンスプロファイルＰＬγとに基づいて、第一座標軸に対応する第一インダクタンスＬγを推定し、制御部は、第一インダクタンスＬγの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御してもよい。この場合、第一規制電圧Ｖ１２と、第一検査電圧Ｖ１１との印加方向を互いに垂直にすることで、第一規制電圧Ｖ１２の影響を受けることなく第一検査電圧Ｖ１１を大きく変化させることができる。従って、より幅広い電流レンジに対してインダクタンスプロファイルを生成することができる。

【0112】

電動機３の磁極位置θを推定する磁極位置推定部１１３を更に備え、検査電圧印加部１１５は、推定された磁極位置θを通る方向を第一座標軸として、第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、磁極位置θを通る方向に対応するインダクタンスを高い信頼性で推定することができる。これにより、電動機３の動作の安定性を更に向上させることができる。

【0113】

磁極位置推定部１１３は、交流の探索電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた探索電流に基づいて磁極位置θを推定してもよい。この場合、磁極位置θを高い信頼性で容易に推定することができるので、磁極位置θを通る方向に対応するインダクタンスをより高い信頼性で推定することができる。

【0114】

磁極位置推定部１１３は、第一座標軸に沿った探索電圧を第一検査電圧Ｖ１１に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、プロファイル生成部１３０は、探索電圧を含む第一検査電圧Ｖ１１と、探索電流を含む第一検査電流ｉ１１との関係に基づいて、第一インダクタンスプロファイルＰＬγを生成してもよい。この場合、探索電圧を、第一検査電圧Ｖ１１の一部として有効活用することができる。

【0115】

磁極位置推定部１１３は、探索電流の大きさが極大もしくは極小となる方向に基づき磁極位置θを推定してもよい。この場合、磁極位置θを更に容易に推定することができる。

【0116】

検査電圧印加部１１５は、探索電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する直流電圧とを含む第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、探索電圧を有効に活用しつつ、第一検査電圧Ｖ１１の大きさを容易に変化させることができる。

【0117】

検査電圧印加部１１５は、交流電圧と、時間の経過に応じて大きさが変化する直流電圧とを含む第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、交流電圧に起因する電動機３の振動を抑制しつつ、第一検査電圧Ｖ１１の大きさを容易に変化させることができる。

【0118】

検査電圧印加部１１５は、時間の経過に応じて振幅が変化する交流電圧を含む第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、第一検査電圧Ｖ１１の大きさを容易に変化させることができる。

【0119】

検査電圧印加部１１５は、第一検査電圧Ｖ１１を電動機３に印加させる期間とは異なる期間に、第二座標軸に沿った第二検査電圧Ｖ２２を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、規制制御部１１６は、第二検査電圧Ｖ２２の印加による電動機３の回転を規制するように、第一座標軸に沿った第二規制電圧Ｖ２１を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、プロファイル生成部１３０は、第二検査電圧Ｖ２２と、第二検査電圧Ｖ２２に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二検査電流ｉ２２との関係に基づいて、第二座標軸に沿った電流とインダクタンスとの関係を表す第二インダクタンスプロファイルＰＬδを更に生成し、インダクタンス推定部１１９は、第二座標軸に沿った電流と、第二インダクタンスプロファイルＰＬδとに基づいて、第二座標軸に対応する第二インダクタンスＬδを更に推定し、制御部は、第一インダクタンスＬγ及び第二インダクタンスＬδの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御してもよい。この場合、第一インダクタンスＬγ及び第二インダクタンスＬδの両方を、幅広い電流レンジにおいて高い信頼性で推定することができる。従って、より信頼性の高いインダクタンスの推定結果に基づく制御を容易に実現することができる。

【0120】

電動機３の磁極位置θを推定する磁極位置推定部１１３を更に備え、検査電圧印加部１１５は、推定された磁極位置θを通る方向を第一座標軸として、第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第二検査電圧Ｖ２２を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、磁極位置θを通る方向に対応するインダクタンスと、磁極位置θを通る方向に垂直な方向に対応するインダクタンスとを高い信頼性で推定することができる。これにより、電動機３の動作の安定性を更に向上させることができる。

【0121】

磁極位置推定部１１３は、交流の探索電圧を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、探索電圧に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた探索電流に基づいて磁極位置θを推定してもよい。この場合、磁極位置θを高い信頼性で容易に推定することができるので、磁極位置θを通る方向に対応するインダクタンスをより高い信頼性で推定することができる。

【0122】

第一検査電圧Ｖ１１が電動機３に印加される期間において、磁極位置推定部１１３は、第一座標軸に沿った第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を第一検査電圧Ｖ１１に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第一探索電流ｉｈ１２に基づいて磁極位置θを推定し、プロファイル生成部１３０は、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を含む第一検査電圧Ｖ１１と、第一探索電流ｉｈ１２を含む第一検査電流ｉ１１との関係に基づいて、第一インダクタンスプロファイルＰＬγを生成し、第二検査電圧Ｖ２２が電動機３に印加される期間において、磁極位置推定部１１３は、第二座標軸に沿った第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を第二検査電圧Ｖ２２に含めて電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２に応じて電力変換回路１０と電動機３との間に流れた第二探索電流ｉｈ２２に基づいて磁極位置θを推定し、プロファイル生成部１３０は、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を含む第二検査電圧Ｖ２２と、第二探索電流ｉｈ２２を含む第二検査電流ｉ２２との関係に基づいて、第二インダクタンスプロファイルＰＬδを生成してもよい。この場合、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１を、第一検査電圧Ｖ１１の一部として有効活用し、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を、第二検査電圧Ｖ２２の一部として有効活用することができる。

【0123】

磁極位置推定部１１３は、第一探索電流ｉｈ１２の大きさが極大又は極小となる方向に基づいて磁極位置θを推定し、第二探索電流ｉｈ２２の大きさが極大又は極小となる方向に基づいて磁極位置θを推定してもよい。この場合、磁極位置θを更に容易に推定することができる。

【0124】

検査電圧印加部１１５は、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１と、時間の経過に応じて大きさが変化する第一直流電圧Ｖｄｃ１とを含む第一検査電圧Ｖ１１を電力変換回路１０から電動機３に印加させ、第二探索電圧Ｖｉｎｊ２と、時間の経過に応じて大きさが変化する第二直流電圧Ｖｄｃ２とを含む第二検査電圧Ｖ２２を電力変換回路１０から電動機３に印加させてもよい。この場合、第一探索電圧Ｖｉｎｊ１及び第二探索電圧Ｖｉｎｊ２を有効に活用しつつ、第一検査電圧Ｖ１１及び第二検査電圧Ｖ２２の大きさを容易に変化させることができる。

【0125】

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも例示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適宜変更可能である。例えば、電動機３が、磁極位置に関する情報を出力するセンサを備えていてもよい。センサの具体例としては、パルスジェネレータ等が挙げられる。センサがアブソリュート型のパルスジェネレータである場合には、パルスジェネレータの出力に基づいて磁極位置を検出し、磁極位置の検出結果に基づいて回転角周波数ωを算出し、磁極位置の検出結果と回転角周波数ωの算出結果とに基づいて規制電圧を生成することが可能である。センサがインクリメンタル型のパルスジェネレータである場合、探索電圧及び探索電流に基づいて初期磁極位置を推定する。初期磁極位置の推定結果とパルスジェネレータの出力であるインクリメンタルパルスの積算とに基づいて磁極位置を検出し、インクリメンタルパルスの所定時間毎のカウント値に基づいて回転角周波数ωを算出し、磁極位置の検出結果と回転角周波数ωの算出結果とに基づいて規制電圧を生成することが可能である。

【符号の説明】

【0126】

３…電動機、２…電力変換装置、１０…電力変換回路、１１１…駆動制御部、１１３…磁極位置推定部、１１４…ＰＷＭ制御部、１１９…インダクタンス推定部、１１５…検査電圧印加部、１１６…規制制御部、１３０…プロファイル生成部、Ｖ１１…第一検査電圧、Ｖ１２…第一規制電圧、ＰＬγ…第一インダクタンスプロファイル、Ｌγ…第一インダクタンス、Ｖｉｎｊ１…第一探索電圧、Ｖｄｃ１…第一直流電圧、ｉ１１…第一検査電流、Ｖ１２…第一規制電圧、ｉｈ１１…第一探索電流、ｉｈ１２…第一探索電流、θ…磁極位置、Ｖ２２…第二検査電圧、ＰＬδ…第二インダクタンスプロファイル、Ｌδ…第二インダクタンス、Ｖｉｎｊ２…第二探索電圧、Ｖｄｃ２…第二直流電圧、ｉ２２…第二検査電流、Ｖ２１…第二規制電圧、ｉｈ２１…第二探索電流、ｉｈ２２…第二探索電流。

【要約】

【課題】信頼性の高いインダクタンスの推定結果に基づく制御を容易に実現可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置２は、時間の経過に応じて大きさが変化する検査電圧を電力変換回路１０から電動機に印加させる検査電圧印加部１１５と、検査電圧の印加による電動機の回転を規制するように、規制電圧を電力変換回路１０から電動機に印加させる規制制御部１１６と、検査電圧と、検査電圧に応じて電力変換回路１０と電動機との間に流れた検査電流との関係に基づいて、電流と電動機のインダクタンスとの関係を表すインダクタンスプロファイルを生成するプロファイル生成部１３０と、電動機に流れた電流と、インダクタンスプロファイルとに基づいて、インダクタンスを推定するインダクタンス推定部１１９と、インダクタンスの推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御するＰＷＭ制御部１１４と、を備える。
【選択図】図２

【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】