特許 7358277 駆動装置、駆動システム、及び、電動機の駆動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-29

(45)【発行日】2023-10-10

(54)【発明の名称】駆動装置、駆動システム、及び、電動機の駆動方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/28 20160101AFI20231002BHJP

【ＦＩ】

H02P21/28

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020035879

(22)【出願日】2020-03-03

(65)【公開番号】P2021141663

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2022-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317011920

【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】高木 隆志

(72)【発明者】

【氏名】會澤 敏満

(72)【発明者】

【氏名】王 申

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１１８１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３３１８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４００４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３６７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６２６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２１／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機に流れる電流、前記電動機に印加される駆動電圧の電圧指令、及び、前記電動機の巻線抵抗値に基づいて、前記電動機の固定子鎖交磁束の位相を推定する位相推定部と、
前記駆動電圧の前記電圧指令に関して、前記固定子鎖交磁束が作用する方向への第１の電圧ベクトル成分、及び、前記固定子鎖交磁束が作用する前記方向に対して直交する方向への第２の電圧ベクトル成分を取得し、前記第１の電圧ベクトル成分及び前記第２の電圧ベクトル成分に基づいて前記駆動電圧の前記電圧指令を設定する電圧制御部であって、入力された電力を任意の電圧及び周波数の交流電力に変換して前記電動機に供給する電力変換器の作動を、設定した前記電圧指令に基づいて制御することにより、前記電動機に印加される前記駆動電圧を制御する電圧制御部と、
を具備する駆動装置。

【請求項2】

前記位相推定部で推定される前記電動機の前記固定子鎖交磁束の前記位相に基づいて前記電動機の回転速度及び前記回転速度に関連するパラメータのいずれか１つ以上を速度情報として算出する速度情報演算部と、
前記電動機に流れる前記電流、及び、前記速度情報演算部で算出された前記速度情報に基づいて算出される指標が小さくなるように、前記駆動電圧の前記電圧指令の前記第１の電圧ベクトル成分の大きさを調整するベクトル成分調整部と、
をさらに具備する、請求項１の駆動装置。

【請求項3】

前記速度情報演算部は、前記速度情報として、前記電動機の前記回転速度を算出し、
前記ベクトル成分調整部は、前記回転速度に対する前記電流の割合を、前記指標として設定する、
請求項２の駆動装置。

【請求項4】

前記速度情報演算部は、前記速度情報として、前記回転速度の逆数である時間相当のパラメータを算出し、
前記ベクトル成分調整部は、前記時間相当のパラメータに前記電流を乗算した値を用いて、前記指標を設定する、
請求項２の駆動装置。

【請求項5】

前記位相推定部は、積分演算を行うとともに、前記積分演算の結果に対してハイパスフィルタ処理を行うことにより、前記固定子鎖交磁束を算出する、請求項１乃至４のいずれか１項の駆動装置。

【請求項6】

少なくとも前記位相推定部及び前記電圧制御部が実装された集積回路を具備する、請求項１乃至５のいずれか１項の駆動装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項の駆動装置と、
前記電力変換器と、
前記電力変換器から前記駆動電圧が印加される電動機と、
を具備する駆動システム。

【請求項8】

電動機に流れる電流、前記電動機に印加される駆動電圧の電圧指令、及び、前記電動機の巻線抵抗値に基づいて、前記電動機の固定子鎖交磁束の位相を推定することと、
前記駆動電圧の前記電圧指令に関して、前記固定子鎖交磁束が作用する方向への第１の電圧ベクトル成分、及び、前記固定子鎖交磁束が作用する前記方向に対して直交する方向への第２の電圧ベクトル成分を取得することと、
前記第１の電圧ベクトル成分及び前記第２の電圧ベクトル成分に基づいて前記駆動電圧の前記電圧指令を設定することと、
入力された電力を任意の電圧及び周波数の交流電力に変換して前記電動機に供給する電力変換器の作動を、設定した前記電圧指令に基づいて制御することにより、前記電動機に印加される前記駆動電圧を制御することと、
を具備する電動機の駆動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、駆動装置、駆動システム、及び、電動機の駆動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機の駆動システムでは、電力変換器（インバータ）が入力された電力を交流電力に変換して電動機に供給する。そして、駆動装置が、電力変換器の作動を制御することにより、電動機に印加される駆動電圧を制御する。このような駆動システムでは、低コスト化の観点から、電動機の回転子の位置（位相）を検出するセンサを設けないセンサレス方式で、駆動装置が電動機の駆動電圧を制御するものがある。また、低コスト化の観点から、マイコンではなくマイコンより安価な集積回路（IC）から駆動装置を形成すること等が、求められている。ここで、集積回路は、マイコン等に比べて処理能力が劣る。このため、駆動装置を集積回路から形成する場合、駆動装置によるセンサレス方式の駆動電圧の制御を、比較的簡単な処理で行うことが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１５４１４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、センサレス方式で、かつ、比較的簡単な処理で電動機の駆動電圧を制御する駆動装置、駆動システム、及び、電動機の駆動方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態によれば、駆動装置は、位相推定部及び電圧制御部を備える。位相推定部は、電動機に流れる電流、電動機に印加される駆動電圧の電圧指令、及び、電動機の巻線抵抗値に基づいて、電動機の固定子鎖交磁束の位相を推定する。電圧制御部は、駆動電圧の電圧指令に関して、固定子鎖交磁束が作用する方向への第１の電圧ベクトル成分、及び、固定子鎖交磁束が作用する方向に対して直交する方向への第２の電圧ベクトル成分を取得し、第１の電圧ベクトル成分及び第２の電圧ベクトル成分に基づいて駆動電圧の電圧指令を設定する。電圧制御部は、入力された電力を任意の電圧及び周波数の交流電力に変換して電動機に供給する電力変換器の作動を、設定した電圧指令に基づいて制御することにより、電動機に印加される駆動電圧を制御する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、電動機におけるベクトル図の一例を示す概略図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係る駆動装置及び駆動システムの一例を概略的に示すブロック図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係る駆動装置において位相推定部及び電圧制御部等によって行われる、電動機の駆動電圧の電圧指令の設定処理を示すフローチャートである。

【図4】図４は、第１の実施形態に係る駆動装置においてベクトル成分調整部等によって行われる、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）の調整処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

【0008】

（第１の実施形態）
まず、本実施形態の電動機の駆動制御、すなわち、電動機に印加される駆動電圧の制御に関連するパラメータについて説明する。図１は、永久磁石を利用した電動機におけるベクトル図を示す。図１では、三相交流電力が供給される三相同期電動機におけるベクトル図が示される。三相同期電動機では、互いに対して位相が異なるｕ相駆動電圧、ｖ相駆動電圧及びｗ相駆動電圧の三相の交流電圧が駆動電圧として印加される。ｕ相駆動電圧の位相は、ｖ相駆動電圧及びｗ相駆動電圧のそれぞれの位相に対して１２０°ずれ、ｖ相駆動電圧の位相は、ｗ相駆動電圧の位相に対して１２０°ずれる。このため、図１に示すように、三相同期電動機では、ｕ相軸、ｖ相軸及びｗ相軸が規定される。そして、ｕ相軸とｖ相軸との間の角度、ｖ相軸とｗ相軸との間の角度、及び、ｗ相軸とｕ相軸との間の角度のそれぞれは、１２０°となる。

【0009】

また、三相同期電動機等の電動機では、α軸、及び、α軸に直交するβ軸が規定される。三相同期電動機では、α軸は、ｕ相軸と一致する状態に、規定される。後述する電動機の駆動電圧の制御では、三相／二相変換（三相／αβ変換）によって、三相（ｕ相、ｖ相及びｗ相）の交流電圧の電圧指令がα軸方向の電圧成分及びβ軸方向の電圧成分の二相の交流電圧の電圧指令に変換されたり、三相の交流電流がα軸方向の電流成分及びβ軸方向の電流成分の二相の交流電流に変換されたりする。また、後述する電動機の駆動電圧の制御では、二相／三相変換（αβ／三相変換）によって、α軸方向の電圧成分及びβ軸方向の電圧成分の二相の交流電圧の電圧指令が三相（ｕ相、ｖ相及びｗ相）の交流電圧の電圧指令に変換される。

【0010】

また、電動機では、固定子鎖交磁束が作用する方向に沿う軸としてＭ軸が規定されるとともに、Ｍ軸に直交するＴ軸が規定される。後述する電動機の駆動電圧の制御では、Ｍ軸のα軸に対する位相差が、電動機の固定子鎖交磁束の位相θとして設定される。ここで、電動機の駆動電圧の電圧指令に関して、固定子鎖交磁束が作用する方向への電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍ、及び、固定子鎖交磁束が作用する方向に対して直交する方向への電圧ベクトル成分（第２の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｔを規定する。図１では、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔの一例が示される。また、図１では、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔを合成した駆動電圧の電圧指令ベクトルＶ_ＩＮが示される。電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍは、駆動電圧の電圧指令ベクトルＶ_ＩＮのＭ軸方向の電圧ベクトル成分であり、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｔは、駆動電圧の電圧指令ベクトルＶ_ＩＮのＴ軸方向の電圧ベクトル成分である。

【0011】

以下、電動機に印加される駆動電圧を制御することにより、電動機を駆動制御する駆動装置、及び、その駆動装置及び電動機を備える駆動システムについて説明する。図２は、本実施形態に係る駆動装置及び駆動システムの一例を示す。駆動システムは、電動機４及び電動機４を駆動制御する駆動装置を備える。図２の一例では、電動機４は、三相同期電動機である。

【0012】

駆動システムは、電力変換器１を備える。図２の一例では、電力変換器１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２等のスイッチング素子を６個備える。電力変換器１では、６個のＩＧＢＴ２を三相ブリッジ接続することにより、いわゆるインバータ回路が構成される。ＩＧＢＴ２のそれぞれでは、コレクタとエミッタとの間に、還流ダイオード３が接続される。還流ダイオード３のそれぞれは、ＩＧＢＴ２の対応する１つに対して並列に接続される。電力変換器１には、駆動用電源である直流電源Ｖ_ｄｃから、直流電力が供給される。電力変換器１の３つの出力端子（三相出力端子）のそれぞれは、電動機４の３つの固定子巻線（三相固定子巻線）の対応する１つに、接続される。

【0013】

また、駆動装置は、電流演算部１１、ピーク値検出部１２、位相推定部１３、速度情報演算部１４、ベクトル成分調整部１５及び電圧制御部１６を備える。図２等の一例では電流演算部１１、ピーク値検出部１２、位相推定部１３、速度情報演算部１４、ベクトル成分調整部１５及び電圧制御部１６は、集積回路（ＩＣ：integrated circuit）１０に実装される。本実施形態において集積回路１０は、ハードウェアのみで構成されるものとすることが好ましい。なお、集積回路１０を、プロセッサ及び記憶媒体等を備えるものとし、プロセッサを含む集積回路１０が、記憶媒体等に記憶されるプログラム等を実行することにより、後述する処理を行うように構成しても構わない。この場合のプロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を含む。

【0014】

ある一例では、駆動装置を、少なくとも位相推定部１３及び電圧制御部１６が実装された集積回路１０から構成し、電流演算部１１、ピーク値検出部１２、速度情報演算部１４及びベクトル成分調整部１５のいずれかは、駆動装置の集積回路１０とは別の集積回路又はマイコン等に実装されてもよい。また、別のある一例では、少なくとも位相推定部１３及び電圧制御部１６が実装された駆動装置の集積回路１０に、前述した電力変換器１、及び、後述する電流検出器５、運転指令設定部２１及び抵抗値設定部２２のいずれかがさらに実装されてもよい。また、別のある一例では、集積回路１０ではなく、１つ以上の集積回路が搭載されたマイコン等に、位相推定部１３及び電圧制御部１６等が実装されてもよい。

【0015】

電圧制御部１６は、電力変換器１への指令を伝達することにより、電力変換器１から電動機４に交流電力を供給させる。この際、電力変換器１は、電圧制御部１６からの指令によって、直流電源Ｖ_ｄｃから入力された電力を、任意の電圧及び周波数の三相交流電力に変換する。そして、電力変換器１は、変換した三相交流電力を電動機４に供給する。これにより、例えば疑似正弦波状の三相交流電圧が電力変換器１から出力され、出力された三相交流電圧が、駆動電圧として電動機４に印加される。この際、前述したｕ相駆動電圧、ｖ相駆動電圧及びｗ相駆動電圧のそれぞれが、電動機４に印加される。電動機４に駆動電圧が印加されることにより、電動機４の回転子が回転する等して、電動機４が駆動される。電圧制御部１６は、電力変換器１の作動を制御することにより、駆動電圧を制御し、電動機４の駆動（回転駆動）を制御する。

【0016】

電圧制御部１６は、後述するようにして、駆動電圧の電圧指令を設定する。この際、ｕ相駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｕ、ｖ相駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｖ、及び、ｗ相駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｗが設定される。そして、電圧制御部１６は、駆動電圧に関して設定した電圧指令に基づいて、電力変換器１の作動を制御する。例えば、電圧制御部１６は、設定した電圧指令に基づいて、スイッチング素子であるＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングに関する指令を生成する。この際、電圧制御部１６は、ＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングを制御するパルス信号のパターンを生成する。ＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングを制御するパルス信号としては、例えば、三相ＰＷＭ（pulse width modulation）信号等が挙げられる。この場合、駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｕ、Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗと三角波等の搬送波とを比較することにより、三相ＰＷＭ信号が生成される。電圧制御部１６は、生成したパルス信号のパターンに基づいて、ＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングを制御し、電動機４に印加される駆動電圧、すなわち、三相交流電圧を制御する。

【0017】

また、駆動システムには、電流検出器５が設けられる。そして、駆動装置の電流演算部１１は、電流検出器５での検出結果に基づいて、電動機に流れるｕ相電流Ｉ_ｕ、ｖ相電流Ｉ_ｖ及びｗ相電流Ｉ_ｗを算出する。図２の一例では、電流検出器５は、電力変換器１の負側（グランド側）の電源線の１カ所に配置されたシャント抵抗を備え、電流検出器５及び電流演算部１１は、１シャント方式で、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの検出を行う。なお、ある一例では、電力変換器１において負側（グランド側）の３つのＩＧＢＴ２のそれぞれのエミッタと負側の電源線との間に、シャント抵抗を配置してもよい。この場合、３カ所にシャント抵抗が配置される３シャント方式で、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの検出が行われる。また、別のある一例では、電流センサ等を用いて、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの検出が行われてもよい。

【0018】

電流演算部１１は、電動機４に流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗに関する情報を、ピーク値検出部１２に伝達する。ピーク値検出部１２は、ピークホールド回路を備える。ピーク値検出部１２は、１周期における電流Ｉ_ｕのピーク値をピーク値Ｉ_ｐとして検出する。ピーク値検出部１２は、１周期ごとに、ピーク値Ｉ_ｐを検出する。なお、ピーク値検出部１２による電流Ｉ_ｕの１周期の開始及び終了の識別は種々の方法で行なうことができる。例えば、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗに関する情報から、電流（交流）Ｉ_ｕが正から負に切替わるゼロクロス、又は、電流Ｉ_ｕが負から正に切替わるゼロクロスを検出することで電流Ｉ_ｕの１周期の開始及び終了を識別してもよい。さらに、ピーク値検出部１２は、電流Ｉ_ｕの１周期の開始及び終了を識別する代わりに、電流Ｉ_ｖの１周期の開始及び終了を識別し、電流Ｉ_ｖのピーク値をピーク値Ｉ_ｐとして検出してもよい。また、ピーク値検出部１２は、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖのいずれかの１周期の開始及び終了を識別する代わりに、電流Ｉ_ｗの周期の開始及び終了を識別し、電流Ｉ_ｗのピーク値をピーク値Ｉ_ｐとして検出してもよい。

【0019】

位相推定部１３には、電動機４に流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗに関する情報が、電流演算部１１から伝達され、電動機４の駆動電圧のリアルタイムの電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗに関する情報が、電圧制御部１６から伝達される。また、駆動システムには、抵抗値設定部２２が設けられる。ある一例では、抵抗値設定部２２は、ユーザーインターフェースを備え、ユーザー等によって電動機４の一相あたりの巻線抵抗値Ｒ_ａに関する情報が設定される。別のある一例では、抵抗値設定部２２は、記憶媒体を備え、電動機４の一相あたりの巻線抵抗値Ｒ_ａに関する情報が記憶媒体に記憶される。位相推定部１３には、電動機４の巻線抵抗値Ｒ_ａに関する情報が、抵抗値設定部２２から伝達される。なお、本実施形態では、三相（ｕ相、ｖ相及びｗ相）において、巻線抵抗値はＲ_ａで互いに対して一致するものとする。位相推定部１３は、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗ、駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗ、及び、巻線抵抗値Ｒ_ａに基づいて、後述のようにして、電動機４の固定子鎖交磁束の位相θを推定及び算出する。すなわち、Ｍ軸のα軸に対する位相差が、位相推定部１３によって推定される。

【0020】

速度情報演算部１４には、電動機４の固定子鎖交磁束の位相θに関する情報が、位相推定部１３から伝達される。速度情報演算部１４は、固定子鎖交磁束の位相θに関する情報に基づいて、電動機４の回転子の回転角速度（回転速度）ωを、電動機４の速度情報として算出する。ある一例では、速度情報演算部１４は、固定子鎖交磁束の位相θに関して基準位相を設定する。そして、速度情報演算部１４は、固定子鎖交磁束の位相θが基準位相から次に基準位相になるまでの経過時間を検出する。そして、速度情報演算部１４は、検出した経過時間に基づいて、電動機４の回転角速度ωを算出する。

【0021】

ベクトル成分調整部１５には、電動機４の回転角速度ωを含む速度情報が、速度情報演算部１４から伝達され、電動機４に流れる電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の前述のピーク値Ｉ_ｐがピーク値検出部１２から伝達される。ベクトル成分調整部１５は、回転角速度ω及びピーク値Ｉ_ｐを用いて、指標εを設定する。本実施形態では、回転角速度ωに対する電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のピーク値Ｉ_ｐの割合が、指標εとして設定される。ここで、前述のように、電動機４の駆動電圧の電圧指令に関して、固定子鎖交磁束が作用する方向への電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍを規定する。ベクトル成分調整部１５は、指標εに基づいて、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを調整する。ベクトル成分調整部１５は、後述するように、指標εが小さくなるように、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを調整する。

【0022】

電圧制御部１６には、電動機４の固定子鎖交磁束の位相θに関する情報が、位相推定部１３から伝達され、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍに関する情報が、ベクトル成分調整部１５から伝達される。また、駆動システムには、運転指令設定部２１が設けられる。運転指令設定部２１は、例えばユーザーインターフェースを備え、ユーザー等によって電動機４の運転に関する指令が設定される。なお、ある一例では、運転指令設定部２１及び抵抗値設定部２２で、共通のユーザーインターフェースが用いられてもよい。運転指令設定部２１にユーザーインターフェースとして、タッチパネル、操作ボタン又はリモコン等を設けることもできる。

【0023】

運転指令設定部２１で設定される運転に関する指令としては、電動機４の回転速度についての速度指令等が、挙げられる。ここで、前述のように、電動機４の駆動電圧の電圧指令に関して、固定子鎖交磁束が作用する方向に対して直交する方向への電圧ベクトル成分（第２の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｔを規定する。運転指令設定部２１は、回転速度についての速度指令に対応する大きさに、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分Ｖ_Ｔの大きさを設定する。そして、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｔに関する情報が、運転指令設定部２１から電圧制御部１６に伝達される。なお、ある一例では、回転速度についての速度指令が、運転指令設定部２１から電圧制御部１６に伝達されてもよい。この場合、電圧制御部１６が、回転速度についての速度指令に対応する大きさに、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分Ｖ_Ｔの大きさを設定する。

【0024】

電圧制御部１６は、固定子鎖交磁束の位相θに基づいて、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔの方向を規定する。そして、電圧制御部１６は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔに基づいて、後述するようにして、駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗを設定し、駆動電圧に関する電圧指令を設定する。そして、電圧制御部１６は、駆動電圧に関して設定した電圧指令に基づいて、ＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングを制御するパルス信号のパターンを生成する。ここで、ＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングを制御するパルス信号では、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分（第２の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｔの大きさ対応して、デューティ比が変化する。また、図１等に示すように、駆動電圧の電圧指令ベクトルＶ_ＩＮの位相は、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍの大きさ対応して、変化する。ＩＧＢＴ２のそれぞれのオン／オフのタイミングを制御するパルス信号では、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍの大きさ対応して、位相が補正される。

【0025】

図３は、駆動装置において位相推定部１３及び電圧制御部１６等によって行われる、電動機４の駆動電圧の電圧指令の設定処理を示すフローチャートである。図３に示す処理は、電動機４が駆動している状態では、継続して行われる。図３に示すように、駆動電圧の電圧指令の設定処理においては、位相推定部１３は、電流演算部１１での演算結果として、電動機４に流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを取得する（Ｓ３１）。また、位相推定部１３は、駆動電圧の電圧指令について、α軸方向のリアルタイムの電圧成分Ｖ_α、及び、β軸方向のリアルタイムの電圧成分Ｖ_βを、電圧制御部１６から取得する（Ｓ３１）。電圧成分Ｖ_α，Ｖ_βは、電圧制御部１６が後述するＳ３７の処理を行うことにより、算出される。そして、位相推定部１３は、式（１）を用いて、電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを三相／二相変換（三相／αβ変換）する（Ｓ３２）。これにより、電動機４を流れる電流について、α軸方向の電流成分及Ｉ_α及びβ軸方向の電流成分Ｉ_βが、算出される。

【0026】

【数1】

【0027】

電流成分Ｉ_α，Ｉ_β及び電圧成分Ｖ_α，Ｖ_βを算出すると、位相推定部１３は、抵抗値設定部２２から、電動機４の一相あたりの巻線抵抗値Ｒ_ａを取得する。そして、位相推定部１３は、電流成分Ｉ_α，Ｉ_β、電圧成分Ｖ_α，Ｖ_βを及び巻線抵抗値Ｒ_ａから、電動機４の固定子鎖交磁束について、α軸方向の磁束成分Φ_α及びβ軸方向の磁束成分Φ_βの演算処理を行う（Ｓ３３）。磁束成分Φ_αの演算処理は、式（２）で示す積分演算により行われ、磁束成分Φ_βの演算処理は、式（３）で示す積分演算により行われる。

【0028】

【数2】

【0029】

そして、位相推定部１３は、式（２）及び式（３）のそれぞれでの積分演算の結果に対して、ハイパスフィルタ処理を行う（Ｓ３４）。ハイバスフィルタ処理によって、式（２）及び式（３）のそれぞれでの積分演算の結果から、固定子鎖交磁束の直流成分が削除される。これにより、式（２）及び式（３）のそれぞれでの積分演算の結果から、積分定数、すなわち、ｔ＝０における磁束成分Φ_α，Φ_βの初期値が削除される。なお、ハイパスフィルタ処理の詳細については、参照文献（特開２００９－２４００４２号公報）に示される。

【0030】

そして、位相推定部１３は、ハイパスフィルタ処理された磁束成分Φ_α，Φ_βを用いて、固定子鎖交磁束の位相θを算出及び推定する（Ｓ３５）。固定子鎖交磁束の位相θは、式（４）を用いて、算出される。また、本実施形態では、Ｍ軸のα軸に対する位相差が、固定子鎖交磁束の位相θとして算出される。前述のように、位相推定部１３は、電動機４に流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗ、電動機４に印加される駆動電圧の電圧指令（電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗ）、及び、巻線抵抗値Ｒ_ａに基づいて、電動機４の固定子鎖交磁束の位相θを推定する。

【0031】

【数3】

【0032】

そして、電圧制御部１６は、位相推定部１３から固定子鎖交磁束の位相θを取得する。また、電圧制御部１６は、設定する駆動電圧の電圧指令について、Ｍ軸方向の電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍをベクトル成分調整部１５から取得し、Ｔ軸方向の電圧ベクトル成分（第２の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｔを運転指令設定部２１から取得する（Ｓ３６）。この際、電圧制御部１６は、固定子鎖交磁束の位相θに基づいて、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔの方向、すなわち、Ｍ軸方向及びＴ軸方向を規定する。また、電圧制御部１６は、ベクトル成分調整部１５によって後述のように大きさが調整された電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍを、取得する。そして、電圧制御部１６は、速度指令に対応する大きさに大きさが設定された電圧ベクトル成分Ｖ_Ｔを、取得する。

【0033】

そして、電圧制御部１６は、取得した電圧ベクトル成分を用いて、設定する駆動電圧の電圧指令について、α軸方向の電圧成分Ｖ_α、及び、β軸方向の電圧成分Ｖ_βを算出する（Ｓ３７）。この際、式（５）を用いて、電圧成分Ｖ_α，Ｖ_βが算出される。そして、電圧制御部１６は、式（６）を用いて、電圧成分ＶＩ_α，Ｖ_βを二相／三相変換（αβ／三相変換）する（Ｓ３８）。そして、電圧制御部１６は、Ｓ３８での演算結果を、駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗとして設定する。これにより、ｕ相駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｕ、ｖ相駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｖ、及び、ｗ相駆動電圧の電圧指令値Ｖ_ｗが、設定される。

【0034】

【数4】

【0035】

前述のように、電圧制御部１６は、電動機４の駆動電圧の電圧指令に関して、固定子鎖交磁束が作用する方向（Ｍ軸方向）への電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍ、及び、固定子鎖交磁束が作用する方向に対して直交する方向（Ｔ軸方向）への電圧ベクトル成分（第２の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｔを取得する。そして、電圧制御部１６は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔに基づいて、駆動電圧の電圧指令を設定する。そして、電圧制御部１６は、電力変換器１の作動を、設定した電圧指令に基づいて制御することにより、電動機４に印加される駆動電圧を制御する。

【0036】

図４は、駆動装置においてベクトル成分調整部１５等によって行われる、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍの調整処理を示すフローチャートである。図４に示す処理は、電動機４が駆動している状態では、継続して行われる。図４に示すように、ベクトル成分調整部１５は、ピーク値検出部１２での検出結果等に基づいて、電動機４に流れる電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の前述のピーク値Ｉ_ｐを取得する処理を行う（Ｓ４１）。また、ベクトル成分調整部１５は、速度情報演算部１４での演算結果等に基づいて、電動機４の回転角速度（回転速度）ωを取得する処理を行う（Ｓ４２）。また、ベクトル成分調整部１５は、ピーク値検出部１２等での電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の１周期の開始及び終了の識別結果等に基づいて、交流である電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）が次の周期に切替わったか否かを判断する（Ｓ４３）。すなわち、Ｓ４３では、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の１周期が終了したか否かが、判断される。

【0037】

電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）が次の周期に切替わっていない場合は（Ｓ４３－Ｎｏ）、処理はＳ４４に進むことなく待機し、Ｓ４１～Ｓ４３の処理を継続する。Ｓ４１～Ｓ４３の処理によって、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の１周期ごとに１回、ベクトル成分調整部１５は、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のピーク値Ｉ_ｐ及び電動機４の回転角速度ωを取得する。電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）が次の周期に切替わっている場合は（Ｓ４３－Ｙｅｓ）、処理はＳ４４に進み、Ｓ４４以降の処理が順次に行われる。Ｓ４４以降の処理は、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の周期が切替わるたびに行われ、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の１周期ごとに行われる。

【0038】

そして、ベクトル成分調整部１５は、回転角速度ωに対する電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のピーク値Ｉ_ｐの割合を、指標εとして算出する（Ｓ４４）。また、ベクトル成分調整部１５は、指標εの積算値γ_ａを算出する（Ｓ４４）。ここで、積算値γ_ａは、後述するＳ４７ｆ又はＳ４９ｆの処理によって、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期ごとにゼロにリセットされる。ここで、Ｙ_ｒｅｆは、２以上の自然数である。したがって、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の複数周期ごとに、積算値γ_ａがゼロにリセットされる。また、ｎ周期目の積算値γ_ａ（ｎ）は、式（７）のようなる。式（７）では、ｎ周期目に取得したピーク値Ｉ_ｐ及び回転角速度ω、ｎ周期目の指標ε_（ｎ）、及び、（ｎ－１）周期目の積算値γ_{ａ（ｎ－１）}が示される。

【0039】

【数5】

【0040】

そして、ベクトル成分調整部１５は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさの調整の状況がいずれのＳｔａｇｅであるかを判断する（Ｓ４５）。Ｓｔａｇｅは、例えば０、１、２、３の４つの状態を含む。初回のＳ４５の判定では、Ｓｔａｇｅは例えば０であると判断される。調整の状況を示すＳｔａｇｅが０の場合は（Ｓ４５－Ｓｔａｇｅ＝０）、ベクトル成分調整部１５は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを増加させる（Ｓ４６ａ）。そして、ベクトル成分調整部１５は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさの調整の状況を示すＳｔａｇｅを１に設定する（Ｓ４６ｂ）。また、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙを１加算する（Ｓ４６ｃ）。なお、カウント値Ｙは、後述するＳ４７ｂ又はＳ４９ｂの処理による積算値γ_ａを用いた前回の比較から電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）の何周期分経過したかを、示す。そして、カウント値Ｙは、後述するＳ４７ｆ又Ｓ４９ｆの処理によって、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期ごとにゼロにリセットされ、積算値γ_ａがゼロにリセットされた周期と同一の周期において、ゼロにリセットされる。そして、処理はＳ４１に戻り、Ｓ４１以降の処理が順次に行われる。

【0041】

調整の状況を示すＳｔａｇｅが１の場合は（Ｓ４５－Ｓｔａｇｅ＝１）、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙが基準値Ｙ_ｒｅｆ以上であるか否かを判断する（Ｓ４７ａ）。基準値Ｙ_ｒｅｆは、後述するＳ４７ｆ又Ｓ４９ｆの処理によって積算値γ_ａが何周期ごとにゼロにリセットされるかを示す値に、相当する。そして、基準値Ｙ_ｒｅｆは、後述するＳ４７ｂ又はＳ４９ｂの処理による積算値γ_ａを用いた比較が何周期ごとに行われるかを示す値に、相当する。このため、Ｓ４７ａでは、後述するＳ４７ｂ又はＳ４９ｂの処理による積算値γ_ａを用いた前回の比較から電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期以上経過したか否かが、判断される。カウント値Ｙが基準値Ｙ_ｒｅｆより小さい場合は（Ｓ４７ａ－Ｎｏ）、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙを１加算する（Ｓ４７ｇ）。また、ベクトル成分調整部１５は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさの調整の状況を示すＳｔａｇｅを１で維持する。そして、処理はＳ４１に戻り、Ｓ４１以降の処理が順次に行われる。

【0042】

一方、カウント値Ｙが基準値Ｙ_ｒｅｆ以上の場合（Ｓ４７ａ－Ｙｅｓ）、すなわち、積算値γ_ａを用いた前回の比較から電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期以上経過している場合は、ベクトル成分調整部１５は、積算値γ_ａを積算値γ_ｂと比較する（Ｓ４７ｂ）。ここで、Ｓ４７ｂ等の比較段階では、積算値γ_ａは、Ｓ４７ｂ又は後述するＳ４９ｂの処理による前回の比較から今回の比較までの指標εの積算値に相当する。また、積算値γ_ｂは、Ｓ４７ｂ又は後述するＳ４９ｂの処理による前々回の比較から前回の比較までの指標εの積算値に相当する。したがって、積算値γ_ｂは、前回の比較において積算値γ_ａとして用いられた値に相当する。そして、ベクトル成分調整部１５は、Ｓ４７ｂでの積算値γ_ａ，γ_ｂの比較の結果、今回の積算値γ_ａが前回の積算値γ_ｂより小さいか否かを判断する（Ｓ４７ｃ）。

【0043】

積算値γ_ａが積算値γ_ｂより小さい場合は（Ｓ４７ｃ－Ｙｅｓ）、ベクトル成分調整部１５は、調整の状況を示すＳｔａｇｅを０に設定する（Ｓ４７ｄ）。一方、積算値γ_ａが積算値γ_ｂ以上場合は（Ｓ４７ｃ－Ｎｏ）、ベクトル成分調整部１５は、調整の状況を示すＳｔａｇｅを２に設定する（Ｓ４７ｅ）。そして、Ｓ４７ｄ又はＳ４７ｅの処理を行うと、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙ及び積算値γ_ａをゼロにリセットするとともに、Ｓ４７ｂでの比較において今回の積算値γ_ａとして用いられた値に積算値γ_ｂを更新する（Ｓ４７ｆ）。したがって、Ｓ４７ｂでの積算値γ_ａ，γ_ｂの比較が行われると、比較が行われた周期と同一の周期において、Ｓ４７ｆの処理によって、カウント値Ｙ及び積算値γ_ａがゼロにリセットされ、積算値γ_ｂがＳ４７ｂで積算値γ_ａとして用いられた値に更新される。そして、処理はＳ４１に戻り、Ｓ４１以降の処理が順次に行われる。

【0044】

電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさの調整の状況を示すＳｔａｇｅが２の場合は（Ｓ４５－Ｓｔａｇｅ＝２）、ベクトル成分調整部１５は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを減少させる（Ｓ４８ａ）。そして、ベクトル成分調整部１５は、調整の状況を示すＳｔａｇｅを３に設定する（Ｓ４８ｂ）。また、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙを１加算する（Ｓ４８ｃ）。そして、処理はＳ４１に戻り、Ｓ４１以降の処理が順次に行われる。

【0045】

電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさの調整の状況を示すＳｔａｇｅが３の場合は（Ｓ４５－Ｓｔａｇｅ＝３）、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙが基準値Ｙ_ｒｅｆ以上であるか否かを判断する（Ｓ４９ａ）。カウント値Ｙが基準値Ｙ_ｒｅｆより小さい場合は（Ｓ４９ａ－Ｎｏ）、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙを１加算する（Ｓ４９ｇ）。また、ベクトル成分調整部１５は、調整の状況を示すＳｔａｇｅを３で維持する。そして、処理はＳ４１に戻り、Ｓ４１以降の処理が順次に行われる。

【0046】

一方、カウント値Ｙが基準値Ｙ_ｒｅｆ以上の場合（Ｓ４９ａ－Ｙｅｓ）、すなわち、積算値γ_ａを用いた前回の比較から電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期以上経過している場合は、ベクトル成分調整部１５は、Ｓ４７ｂの処理と同様に、積算値γ_ａを積算値γ_ｂと比較する（Ｓ４９ｂ）。そして、ベクトル成分調整部１５は、Ｓ４９ｂでの積算値γ_ａ，γ_ｂの比較の結果、今回の積算値γ_ａが前回の積算値γ_ｂより小さいか否かを判断する（Ｓ４９ｃ）。

【0047】

積算値γ_ａが積算値γ_ｂより小さい場合は（Ｓ４９ｃ－Ｙｅｓ）、ベクトル成分調整部１５は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさの調整の状況を示すＳｔａｇｅを２に設定する（Ｓ４９ｄ）。一方、積算値γ_ａが積算値γ_ｂ以上場合は（Ｓ４９ｃ－Ｎｏ）、ベクトル成分調整部１５は、調整の状況を示すＳｔａｇｅを０に設定する（Ｓ４９ｅ）。そして、Ｓ４９ｄ又はＳ４９ｅの処理を行うと、ベクトル成分調整部１５は、カウント値Ｙ及び積算値γ_ａをゼロにリセットするとともに、Ｓ４９ｂでの比較において今回の積算値γ_ａとして用いられた値に積算値γ_ｂを更新する（Ｓ４９ｆ）。したがって、Ｓ４９ｂでの積算値γ_ａ，γ_ｂの比較が行われると、比較が行われた周期と同一の周期において、Ｓ４９ｆの処理によって、カウント値Ｙ及び積算値γ_ａがゼロにリセットされ、積算値γ_ｂがＳ４９ｂで積算値γ_ａとして用いられた値に更新される。そして、処理はＳ４１に戻り、Ｓ４１以降の処理が順次に行われる。

【0048】

前述のような処理がベクトル成分調整部１５によって行われるため、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを増加させた結果、前回の積算値γ_ｂに比べて今回の積算値γ_ａが小さくなると、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを増加させる処理が継続される。一方、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを増加させた結果、今回の積算値γ_ａが前回の積算値γ_ｂ以上になると、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを減少させる処理に切替えられる。また、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを減少させた結果、前回の積算値γ_ｂに比べて今回の積算値γ_ａが小さくなると、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを減少させる処理が継続される。一方、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを減少させた結果、今回の積算値γ_ａが前回の積算値γ_ｂ以上になると電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを増加させる処理に切替えられる。

【0049】

したがって、本実施形態では、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期分の指標εの積算値γ_ａが小さくなる（最小化する）状態に、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさが調整され、指標εが小さくなる状態に、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさが調整される。また、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍ，Ｖ_Ｔを合成した駆動電圧の電圧指令ベクトルＶ_ＩＮの位相は、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさに対応して、変化する。このため、本実施形態では、電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを調整することにより、指標εが小さくなる状態に、駆動電圧の電圧指令ベクトルＶ_ＩＮの位相が調整される。

【0050】

前述のように本実施形態では、位相推定部１３は、電動機４に流れる電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗ、電動機４に印加される駆動電圧の電圧指令（電圧指令値Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗ）、及び、巻線抵抗値Ｒ_ａに基づいて、電動機４の固定子鎖交磁束の位相θを推定する。そして、電圧制御部１６は、固定子鎖交磁束が作用する方向（Ｍ軸方向）への電圧ベクトル成分（第１の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｍ、及び、固定子鎖交磁束が作用する方向に対して直交する方向（Ｔ軸方向）への電圧ベクトル成分（第２の電圧ベクトル成分）Ｖ_Ｔに基づいて、駆動電圧の電圧指令を設定する。このため、本実施形態では、電動機４の回転子の位置（位相）の検出及び推定等を行うことなく、駆動電圧の電圧指令が設定され、電動機４の駆動電圧が制御される。したがって、電動機４の回転子の位置を検出するセンサを設けないセンサレス方式で、電動機４の駆動電圧が制御される。これにより、駆動装置及び駆動システムの低コスト化が実現可能になる。

【0051】

また、センサレス方式で電動機４の回転子の位置を推定する場合等は、電動機４において三相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）のそれぞれの誘起電圧の位相を検出する必要がある。この場合、三相のそれぞれの誘起電圧の位相を検出する検出回路を、設ける必要がある。また、三相のそれぞれの誘起電圧の検出、及び、検出された誘起電圧に基づく回転子の位置の推定には、複雑な処理が必要となる。本実施形態では、前述のように、回転子の位置の代わりに固定子鎖交磁束の位相θを用いて、電動機４の駆動電圧の電圧指令が設定される。このため、電動機４の回転子の位置（位相）の推定等を行う必要がなく、三相のそれぞれの誘起電圧の位相を検出する必要がない。このため、処理が複雑化することなく、すなわち、比較的簡単な処理で、電動機４の駆動電圧の電圧指令が設定され、電動機４の駆動電圧が制御される。

【0052】

前述のように本実施形態では、センサレス方式で、かつ、比較的簡単な処理で電動機４の駆動電圧が制御される。このため、駆動電圧の制御等の電動機４の駆動制御を行う駆動装置を、マイコン等に比べて処理能力が劣る集積回路（ＩＣ）に実装することが可能になる。ここで、集積回路は、マイコン等に比べて安価である。このため、駆動装置を集積回路に実装することにより、駆動装置及び駆動システムがさらに低コスト化される。

【0053】

また、本実施形態では、固定子鎖交磁束の磁束成分Φ_α，Φ_βの演算において積分演算が行われるが、積分演算の結果に対してハイパスフィルタ処理が行われる。ハイパスフィルタ処理によって、積分演算の結果から、固定子鎖交磁束の直流成分が削除され、ｔ＝０における磁束成分Φ_α，Φ_βの初期値が削除される。ここで、固定子鎖交磁束の磁束成分Φ_α，Φ_βの初期値を設定するためには、電動機４の回転子の位置等を把握する必要がある。本実施形態では、ハイパスフィルタ処理によって、積分演算の結果から固定子鎖交磁束の磁束成分Φ_α，Φ_βの初期値が削除されるため、磁束成分Φ_α，Φ_βの初期値を設定する処理を行う必要はない。これにより、固定子鎖交磁束の位相θを推定する処理が簡単になり、駆動電圧の電圧指令の設定処理がさらに簡単になる。

【0054】

また、本実施形態では、前述のように、指標εが小さくなる（最小化する）状態に、駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを調整する制御が、適切に行われる。指標εが小さくなることにより、電動機４の誘起電圧ベクトルに対する電動機を流れる電流ベクトル（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの合成ベクトル）の位相差が、ゼロに収束される。そして、誘起電圧ベクトルに対する電動機を流れる電流ベクトルの位相差がゼロに収束されることにより、電動機４の高効率化が達成される。したがって、本実施形態では、指標εが小さくなる（最小化する）状態に駆動電圧の電圧指令の電圧ベクトル成分Ｖ_Ｍの大きさを調整することにより、トルク制御及び速度制御が行われない条件下、すなわち、出力トルクが変化する条件下でも、電動機４の高効率化が達成される。

【0055】

また、本実施形態では、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期分の指標εの積算値γ_ａを取得し、積算値γ_ａを前回の積算値γ_ｂに対して比較する。したがって、積算値γ_ａを用いた比較は、電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のＹ_ｒｅｆ周期ごとに行われる。このため、実機動作における安定性が確保される。

【0056】

また、本実施形態では、指標εは、回転角速度（回転速度）ωに対する電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のピーク値Ｉ_ｐの割合であり、電動機４の出力トルクを用いることなく算出される。このため、出力トルクが取得できない場合でも、電動機４の高効率化が達成される。

【0057】

（変形例）
ある変形例では、速度情報演算部１４は、回転角速度（回転速度）ωの逆数である時間相当のパラメータを、電動機４の速度情報として算出する。本変形例では、速度情報演算部１４は、カウント値Ｎを、回転角速度ωの逆数である時間相当のパラメータとして、算出する。ここで、回転角速度ωの逆数は、電動機４の回転子が任意の区間の移動に要する経過時間に相当する。そして、カウント値Ｎは、前述の回転角速度ω、及び、固定の制御処理間隔Ｘを用いて、式（８）のように示される。このため、第１の実施形態等で用いられる指標ε、すなわち、回転角速度ωに対する電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のピーク値Ｉ_ｐの割合は、式（９）のように式変形できる。

【0058】

【数6】

【0059】

したがって、第１の実施形態等で用いられる指標εは、回転角速度ωの代わりに、カウント値Ｎを用いて算出可能である。本変形例では、ベクトル成分調整部１５は、回転角速度ωの代わりに、回転角速度ωの逆数である時間相当のパラメータとして、カウント値Ｎを取得し、カウント値Ｎ及び電流（Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗの対応する１つ）のピーク値Ｉ_ｐを用いて、指標εを算出する。そして、本変形例では、ピーク値Ｉ_ｐにカウント値Ｎを乗算した値を用いて、指標εが算出される。

【0060】

本変形例では、前述のようにして指標εが算出されるため、除算を行うことなく指標εが算出される。一般的に、除算では、加算、減算及び乗算等に比べて、演算処理が多く、演算回路の構成等が複雑になる。本変形例では、指標εの算出に除算が行われないため、駆動装置における演算処理を少なくすることが可能になり、演算回路の構成等を単純化することが可能になる。このため、前述の実施形態等より簡単な処理で、電動機４の高効率化を実現可能になる。

【0061】

また、前述の実施形態等では、電力変換器１から電動機４に三相交流電力が供給されるが、前述の駆動制御は、一相の交流電力が電動機４に供給される場合、及び、二相の交流電力が電動機４に供給される場合も、適用可能である。同様に、前述の駆動制御は、四相以上の交流電力が電動機４に供給される場合も、適用可能である。

【0062】

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例によれば、駆動装置は、位相推定部及び電圧制御部を備える。位相推定部は、電動機に流れる電流、電動機に印加される駆動電圧の電圧指令、及び、電動機の巻線抵抗値に基づいて、電動機の固定子鎖交磁束の位相を推定する。電圧制御部は、固定子鎖交磁束が作用する方向への第１の電圧ベクトル成分、及び、固定子鎖交磁束が作用する方向に対して直交する方向への第２の電圧ベクトル成分に基づいて、駆動電圧の電圧指令を設定する。これにより、センサレス方式で、かつ、比較的簡単な処理で電動機の駆動電圧を制御する駆動装置を提供することができる。

【0063】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0064】

１…電力変換器、４…電動機、１０…集積回路、１１…電流演算部、１２…ピーク値検出部、１３…位相推定部、１４…速度情報演算部、１５…ベクトル成分調整部、１６…電圧制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】