JP2018160959A - 回転機制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に適した技術を提供する。
【解決手段】修正トルク特定部１２８は、電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、電流偏差がゼロよりも大きい場合には電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する。第１部分は、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、３相回転機１０２のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、トルクの振動成分及び修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて積に近づいていくものである移動量を特定する。
【選択図】図３Ａ

Description

本開示は、回転機制御装置に関するものである。

３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置が知られている。特許文献１には、そのような回転機制御装置の一例が記載されている。具体的には、特許文献１には、速度制御系を有しない回転機制御装置が記載されている。

特開２０１６−１００９９４号公報

井上征則、森本茂雄、真田雅之、「永久磁石同期モータを駆動する直接トルク制御のためのトルクと磁束の指令値作成法とトルク制御器のワインドアップ対策（A reference value calculation scheme for torque and flux and an anti-windup implementation of torque controller for direct torque control of permanent magnet synchronous motor）」電気学会論文誌Ｄ,１３０巻，６号，ｐ．７７７−７８４（２０１０年）

本発明者らの検討によれば、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に関し、特許文献１の技術には改善の余地がある。そこで、本開示は、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に適した技術を提供することを目的とする。

本開示は、
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する修正トルク特定部と、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定する第１部分と、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定する第２部分と、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備えた、回転機制御装置を提供する。

本開示に係る技術は、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅が小さいときの３相回転機の制御に適している。

３相回転機、インバータ及び回転機制御装置のブロック図 ｄｑ座標系を説明するための図 αβ座標系を説明するための図 回転機制御部のブロック図 回転機制御部のブロック図 修正トルク特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 ＰＷＭインバータの構成図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 指令位相特定部のブロック図 制御方法を示すフローチャート 制御方法を示すフローチャート

（本発明者らによる知見）
従来の回転機制御装置は、３相回転機の一次磁束ベクトルの位相が追従するべき指令位相を特定する。次に、この回転機制御装置は、指令位相を用いて、３相回転機の一次磁束ベクトルが追従するべき指令磁束ベクトルを特定する。次に、この回転機制御装置は、指令磁束ベクトルを用いて、３相回転機の電圧ベクトルが追従するべき指令電圧ベクトルを生成する。インバータは、指令電圧ベクトルに対応する電圧ベクトルがインバータから３相回転機に印加されるように制御される。具体的には、インバータにおけるスイッチング素子が制御される。

スイッチング素子における電圧降下により、指令電圧ベクトルの振幅と、実際に３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅との間に誤差が生じる。具体的には、前者の振幅に対する後者の振幅の比率は１よりも小さくなる。始動時等の３相回転機の電圧ベクトルの振幅が小さいときには、この比率の１からの乖離が大きくなり、３相回転機のトルク不足が発生し易い。

トルクが不足すると、３相回転機のすべり角速度が大きくなる。ここで、すべり角速度は、指令位相の回転速度と３相回転機の回転子速度の差である。すべり角速度が大きいと、３相回転機の電流べクトルにおけるトルクに寄与しない成分が大きくなり易い。

また、３相回転機のトルクには、振動成分が含まれている。この振動成分が大きい場合には、すべり角速度のピークが大きくなる。上述のとおり、すべり角速度が大きいと、３相回転機の電流べクトルにおけるトルクに寄与しない成分が大きくなり易い。

電流べクトルにおけるトルクに寄与しない成分が大きくなると、すべり角速度が大きくなり易くなる。上述のように、すべり角速度が大きくなると、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり易くなる。このような悪循環が発生すると、３相回転機の回転子を上手く回転させることが難しくなる。また、インバータにおいて過電流が発生し易くなる。

特許文献１には、指令位相を強制的に進めることが記載されている。具体的には、指令速度を用いて一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、この移動量に基づいて指令位相を特定することが記載されている。本発明者らは、特許文献１の技術を、上述の悪循環を防止する観点から改良したいと考えた。そして、本発明者らは、３相回転機の電流ベクトルの振幅及びトルクの振動成分に応じて移動量を調節することを思いついた。本開示に係る技術は、このような検討に基づくものである。

本開示の第１態様は、
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する修正トルク特定部と、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定する第１部分と、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定する第２部分と、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備えた、回転機制御装置を提供する。

第１態様では、電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差に基づいて、修正トルク成分を特定する。具体的には、電流偏差がゼロよりも大きい場合には電流偏差が大きいときほど修正トルク成分を大きくする。第１態様では、修正トルク成分を用いて、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量を特定する。具体的には、修正トルク成分が大きいときほど移動量を小さくする。このようにすれば、電流ベクトルの振幅が電流制限値よりも大きいほど、移動量が小さくなる。このようにすれば、すべり角速度が大きくなることを防止することができる。このため、すべり角速度が大きくなることでトルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなることですべり角速度が大きくなるという悪循環を断ち切ることができる。このように、第１態様によれば、修正トルク成分がトルクを補償するように作用し、同一電流ベクトルに対するトルクを増加させることができる。これにより、３相回転機の回転子を上手く回転させ易くなり、回転子の引き込みを安定して行うことができ、３相回転機の脱調が発生し難くなる。また、インバータにおいて過電流が発生し難くなる。インバータに過電流保護機能がある場合においては、インバータの保護機能が働きインバータが停止するという事態を回避し易くなる。

また、第１態様では、３相回転機のトルクの振動成分が大きいときほど移動量を小さくする。これにより、すべり角速度のピークが大きくなることを防止でき、トルクに寄与しない電流ベクトルが３相回転機に流れることを回避し易くなる。このことも、上記の悪循環を断ち切ることに寄与する。

本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記第２部分は、前記移動量及び推定された前記一次磁束ベクトルの位相を用いて前記指令位相を特定する、回転機制御装置を提供する。

電流脈動、負荷変動等が原因で、指令磁束ベクトルと実際に３相回転機に印加されている一次磁束ベクトルの不一致が生じる場合がある。そういった状況においても、第２態様のように一次磁束ベクトルの位相をフィードバックすることで、適切な指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。具体的には、トルク角の値が実際に印加されている一次磁束ベクトルの位相を基準とした最適な値となるように、指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。このような指令磁束ベクトルによれば、無駄な電流を流すことなく同一トルクを発生させることができる。

本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様に加え、
前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記指令速度が小さくなるように前記指令速度を補正し、補正された前記指令速度を用いて前記移動量を特定する、回転機制御装置を提供する。

本開示の第４態様は、第１態様又は第２態様に加え、
前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記積を小さくすることによって前記移動量を特定する、回転機制御装置を提供する。

第３態様及び第４態様の第１部分によれば、適切に移動量を特定することができる。

本開示の第５態様は、第１〜第４態様に加え、
前記修正トルク特定部は、前記指令速度を用いて前記修正トルク成分を特定する、回転機制御装置を提供する。

修正トルク成分は、電流ベクトルの振幅が電流制限値よりも大きい状況を解消することに寄与する。修正トルク成分は、この状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定されることが好ましい。指令速度は、上記状況の解消の素早さと制御の安定性確保のどちらを重視するかを判断する指標となりうる。第５態様では、指令速度を用いて修正トルク成分を特定する。このため、修正トルク成分を、上記状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定することができる。過電流に対する応答性を適切に設定することが容易となる。

本開示の第６態様は、第１〜第５態様に加え、
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転は、前記３相回転機の回転速度がゼロである状態において開始される、回転機制御装置を提供する。

回転速度がゼロである状態で始動運転が開始される場合には、３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅がゼロ又は非常に小さい状態で始動運転が開始されることになる。従来技術におけるこのような始動運転では、指令電圧ベクトルの振幅に対する実際に３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅の比率が小さくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、第６態様の始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。

本開示の第７態様は、第１〜第６態様に加え、
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転において、前記指令速度は時間経過とともに増加していく、回転機制御装置を提供する。

従来技術では、始動運転において指令速度が時間経過とともに増加する場合には、時間経過とともにすべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、第７態様の始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。

本開示の第８態様は、第１〜第７態様に加え、
前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
前記始動運転において前記修正トルク成分がゼロよりも大きい場合には、前記始動運転の終了を禁止する、回転機制御装置を提供する。

修正トルク成分がゼロよりも大きい期間においては、上記悪循環を防止する観点から、始動運転を継続することが好ましい。第８態様によれば、そのような継続が可能となる。

本開示の第９態様は、第１〜第８態様に加え、
前記３相回転機は、誘導回転機である、回転機制御装置を提供する。

従来技術では、３相回転機が誘導回転機である場合には、すべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、３相回転機が誘導回転機である場合には、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。

本開示の第１０態様は、
インバータを用いて３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
前記３相回転機を流れる電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下のとき、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくし、
前記電流偏差がゼロよりも大きいとき、前記電流偏差をゼロに近づけつつ、前記電流偏差が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくしかつ前記トルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくする、回転機制御装置を提供する。

本開示の第１１態様は、
３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御方法であって、
前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定するステップと、
指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定するステップと、
前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定するステップと、
前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定するステップと、を備えた、回転機制御方法を提供する。

第１１態様によれば、第１態様の効果と同じ効果を得ることができる。

本開示の第１２態様は、
インバータを用いて３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御方法であって、
前記３相回転機を流れる電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下のとき、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくし、
前記電流偏差がゼロよりも大きいとき、前記電流偏差をゼロに近づけつつ、前記電流偏差が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくしかつ前記トルクの振動成分が大きいときほど前記３相回転機の加速度を小さくする、回転機制御方法を提供する。

第１２態様によれば、第１０態様の効果と同じ効果を得ることができる。

回転機制御装置の技術は、回転機制御方法に適用できる。回転機制御方法の技術は、回転機制御装置に適用できる。

本開示の第１３態様は、第１１態様又は第１２態様の回転機制御方法を実行するための命令を含む、コンピュータプログラムを提供する。

本開示の第１４態様は、第１３態様のコンピュータプログラムが格納された、コンピュータによる読み取りが可能なメモリを提供する。

本開示の第１５態様は、第１３態様のコンピュータプログラムを実行するプロセッサを提供する。

本開示の第１６態様は、
第１３態様のコンピュータプログラムが格納された、コンピュータによる読み取りが可能なメモリと、
前記コンピュータプログラムを実行するプロセッサと、を備えた制御システムを提供する。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本開示の回転機制御装置１００（又は２００）は、第１電流センサ１０５ａと、第２電流センサ１０５ｂと、回転機制御部１０１（又は２０１）と、デューティ生成部１０３とを含んでいる。回転機制御装置１００は、インバータ（電力変換回路）１０４及び３相回転機１０２に接続され得る。本実施形態では、インバータ１０４は、ＰＷＭ方式で電力変換を行うＰＷＭインバータである。

回転機制御部１０１は、３相回転機１０２が所望の指令速度での駆動を実現するための構成を有している。また、回転機制御部１０１は、３相回転機１０２の速度・位置センサレス運転を実行するように構成されている。速度・位置センサレス運転は、エンコーダ、レゾルバ等の位置センサを用いない運転である。磁束ベクトルは、３相回転機１０２に印加されている３相交流座標上の電機子鎖交磁束と、この電機子鎖交磁束を座標変換することにより得た磁束の両方を含む概念である。同様に、電流ベクトルは、３相回転機１０２を流れている３相交流座標上の電流ベクトルと、この電流ベクトルを座標変換することにより得た電流ベクトルの両方を含む概念である。同様に、電圧ベクトルは、３相回転機１０２に印加されている３相交流座標上の電圧ベクトルと、この電圧ベクトルを座標変換することにより得た電圧ベクトルの両方を含む概念である。本明細書では、「振幅」は、単に大きさ（絶対値）を指す場合がある。

回転機制御装置１００の一部又は全部の要素は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）又はマイクロコンピュータにおいて実行される制御アプリケーションによって提供され得る。ＤＳＰ又はマイクロコンピュータは、コア、メモリ、Ａ／Ｄ変換回路及び通信ポート等の周辺装置を含んでいてもよい。また、回転機制御装置１００の一部又は全部の要素は、論理回路によって構成されていてもよい。

（回転機制御装置１００を用いた制御の概要）
図１を参照しながら、回転機制御装置１００を用いた制御の概要を説明する。電流センサ１０５ａ，１０５ｂによって、相電流ｉ_u，ｉ_wが検出される。相電流ｉ_u，ｉ_wは、Ｕ相電流ｉ_u及びＷ相電流ｉ_wをまとめて記載したものである。Ｕ相電流ｉ_u及びＷ相電流ｉ_wは、それぞれ検出された電流ベクトルｉ_aのＵ相成分及びＷ相成分である。回転機制御部１０１によって、指令速度ω_ref ^*及び相電流ｉ_u，ｉ_wから、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*が特定される。指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*の各成分は、それぞれ３相交流座標上のＵ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧に対応する。デューティ生成部１０３によって、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*から、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wが生成される。ＰＷＭインバータ１０４によって、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wから、３相回転機１０２に印加するべき電圧ベクトルｖ_u，ｖ_v，ｖ_wが生成される。指令速度ω_ref ^*は、上位制御装置から回転機制御装置１００に与えられる。指令速度ω_ref ^*は、３相回転機１０２が追従するべき回転速度（単位：ｒａｄ／秒）を表す。このような制御により、３相回転機１０２は、速度が指令速度ω_ref ^*に追従するように制御される。

指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*は、逐次更新される。本明細書では、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*が更新されてから次に更新されるまでのサイクルを「制御サイクル」と称する。本実施の形態では、制御サイクル毎に、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*が特定される。特定された指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*は、次の制御サイクルにおいて３相回転機１０２に印加される電圧ベクトルｖ_u，ｖ_v，ｖ_wを規定する。本実施の形態の各制御サイクルは、周期Ｔ_sを有する。

図２Ａに示すｄｑ座標系は、回転座標系である。ｄ軸及びｑ軸は、回転子磁束ベクトル（二次磁束ベクトル）の回転速度（角速度）と同じ速度で回転する。反時計回り方向が、位相の進み方向である。ｄ軸は、回転子磁束ベクトル（二次磁束ベクトル）の方向に延びる軸として設定されている。ｑ軸は、ｄ軸を進み方向に９０度回転させた軸として設定されている。Ｕ軸は、Ｕ相巻線に対応する。Ｖ軸は、Ｖ相巻線に対応する。Ｗ軸は、Ｗ相巻線に対応する。Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸は、回転子が回転しても、回転しない。つまり、Ｕ軸、Ｖ軸及びＷ軸は、固定軸である。

回転子速度ω_2nは、回転子の速度を表す（図示しない）。二次磁束回転速度ω_2fは、二次磁束ベクトルの回転速度を表す。誘導機のような非同期機の場合は回転子速度（回転子の速度）ω_2nと二次磁束の回転速度ω_2fの間には差があり、この差はすべり角速度ω_sと呼ばれる。本明細書では、特に断りが無い限り、角度は電気角を意味する。ｄ軸とｑ軸との間の角度、角度θ、回転子角速度ω_2n及び二次磁束回転速度ω_2fは、電気角に基づいた値である。回転子速度ω_2n及び二次磁束回転速度ω_2fの単位はｒａｄ／秒である。なお、上記の説明に係る誘導機では、一次磁束ベクトルの回転速度と二次磁束回転速度ω_2fは一致するものとしている。典型的な誘導機では、これらは一致すると考えることができる。

図２Ｂに示すαβ座標系は、固定座標系である。α軸及びβ軸は、固定軸である。反時計回り方向が、位相の進み方向である。α軸は、Ｕ軸と同一方向に延びる軸として設定されている。β軸は、α軸を進み方向に９０度回転させた軸として設定されている。

（実施の形態１Ａ）
（回転機制御部１０１について）
図３Ａに示すように、回転機制御部１０１は、ｕ，ｗ／α，β変換部（３相２相座標変換部）１０６、指令電圧特定部１０７、磁束推定部１０８、トルク推定部１０９、指令振幅特定部１２２、修正トルク特定部１２８、指令位相特定部１２７ａ、指令磁束特定部１１２、α軸磁束偏差特定部１１３ａ、β軸磁束偏差特定部１１３ｂ及びα，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部（２相３相座標変換部）１１４を含んでいる。

本実施の形態では、回転機制御部１０１は、始動運転において、以下のように動作する。ただし、回転機制御部１０１は、始動運転以外の運転において、以下のように動作するものであってもよい。

ｕ，ｗ／α，β変換部１０６によって、相電流ｉ_u，ｉ_wが、軸電流ｉ_α，ｉ_βに変換される。軸電流ｉ_α，ｉ_βは、３相回転機１０２のα−β座標上におけるα軸電流ｉ_α及びβ軸電流ｉ_βをまとめて記載したものである。相電流ｉ_u，ｉ_w及び軸電流ｉ_α，ｉ_βは電流ベクトルであるので、相電流ｉ_u，ｉ_w及び軸電流ｉ_α，ｉ_βをそれぞれ電流ベクトルｉ_u，ｉ_w及び電流ベクトルｉ_α，ｉ_βと称することができる。磁束推定部１０８によって、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*及び軸電流ｉ_α，ｉ_βから、３相回転機１０２の磁束ベクトルが推定される（推定一次磁束ψ_sが特定される）。推定一次磁束ψ_sのα軸成分及びβ軸成分をそれぞれ推定一次磁束ψ_α及び推定一次磁束ψ_βと記載する。推定一次磁束ψ_sの振幅を｜ψ_s｜と記載する。軸指令電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*は、次の制御サイクルにおいて回転機に印加される電圧ベクトルを規定するものである。トルク推定部１０９によって、推定一次磁束ψ_α，ψ_β及び軸電流ｉ_α，ｉ_βから、３相回転機１０２のトルクが推定される（推定トルクＴ_eが特定される）。指令振幅特定部１２２によって、指令振幅｜ψ_s ^*｜が特定される。修正トルク特定部１２８によって、軸電流ｉ_α，ｉ_βから、修正トルク成分ΔＴが特定される。指令位相特定部１２７ａによって、指令速度ω_ref ^*、推定トルクＴ_e及び修正トルク成分ΔＴから、指令位相θ_s ^*が特定される。指令磁束特定部１１２によって、指令位相θ_s ^*及び指令振幅｜ψ_s ^*｜から、指令磁束ベクトルψ_s ^*が特定される。指令磁束ベクトルψ_s ^*のα軸成分及びβ軸成分を、それぞれα軸指令磁束ψ_α ^*及びβ軸指令磁束ψ_β ^*と記載する。α軸磁束偏差特定部１１３ａによって、α軸指令磁束ψ_α ^*と推定一次磁束ψ_αとの偏差（磁束偏差Δψ_α＝ψ_α ^*−ψ_α）が求められる。β軸磁束偏差特定部１１３ｂによって、β軸指令磁束ψ_β ^*と推定一次磁束ψ_βとの偏差（磁束偏差Δψ_β＝ψ_β ^*−ψ_β）が求められる。指令電圧特定部１０７によって、磁束偏差Δψ_α，Δψ_β及び軸電流ｉ_α，ｉ_βから、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*が特定される。指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*は、３相回転機１０２のα−β座標上におけるα軸指令電圧ｖ_α ^*及びβ軸指令電圧ｖ_β ^*をまとめて記載したものである。指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*は電圧ベクトルであるので、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*を指令電圧ベクトルｖ_α ^*，ｖ_β ^*と称することができる。α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４によって、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*が、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*に変換される。

このような制御（フィードバック制御）により、３相回転機１０２の磁束ベクトルが指令磁束ベクトルψ_s ^*に追従する（３相回転機１０２の一次磁束ベクトルの振幅が指令振幅｜ψ_s ^*｜に追従する）ように、ＰＷＭインバータ１０４を介して３相回転機１０２に電圧ベクトルが印加される。

本明細書では、軸電流ｉ_α，ｉ_βは、実際に３相回転機１０２を流れる電流ではなく、情報として伝達される電流値を意味する。指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*、推定一次磁束ψ_s（磁束ψ_α，ψ_β）、推定トルクＴ_e、修正トルク成分ΔＴ、指令速度ω_ref ^*、指令位相θ_s ^*、指令振幅｜ψ_s ^*｜、指令磁束ベクトルψ_s ^*、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*等も同様である。

本実施の形態の制御に関する各構成要素について、以下で説明する。以下で説明する各構成要素の動作は、始動運転における動作である。ただし、各構成要素は、始動運転以外において、以下で説明するように動作するものであってもよい。

（第１電流センサ１０５ａ、第２電流センサ１０５ｂ）
第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂは、３相回転機１０２の相電流（電流ベクトル）ｉ_u，ｉ_wを検出する。図１に示す第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂとして、公知の電流センサを用いることができる。本実施の形態では、第１電流センサ１０５ａは、ｕ相を流れる相電流ｉ_uを測定するように設けられている。第２電流センサ１０５ｂは、ｗ相を流れる相電流ｉ_wを測定するように設けられている。ただし、第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂは、ｕ相及びｗ相の２相以外の組み合わせの２相の電流を測定するように設けられていてもよい。以下では、第１電流センサ１０５ａ及び第２電流センサ１０５ｂの組み合わせを電流検出部と称することがある。電流検出部は、電流ベクトルを検出する。

（ｕ，ｗ／α，β変換部１０６）
図３Ａに示すｕ，ｗ／α，β変換部１０６は、相電流ｉ_u，ｉ_wを軸電流ｉ_α，ｉ_βに変換する。具体的に、ｕ，ｗ／α，β変換部１０６は、式（１−１）及び（１−２）により、相電流ｉ_u，ｉ_wを軸電流ｉ_α，ｉ_βに変換して、軸電流ｉ_α，ｉ_βを出力する。

（磁束推定部１０８）
磁束推定部１０８は、前の制御サイクルにおいて特定された指令軸電圧（指令電圧ベクトル）ｖ_α ^*，ｖ_β ^*を用いて、現在の制御サイクルにおける３相回転機１０２の一次磁束ベクトルを推定する（推定一次磁束ψ_sを特定する）。具体的には、磁束推定部１０８は、軸電流ｉ_α，ｉ_β及び指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*から、推定一次磁束ψ_s（推定一次磁束ψ_α，ψ_β）を求める。より具体的には、磁束推定部１０８は、式（１−３）、（１−４）及び（１−５）を用いて、推定一次磁束ψ_α，ψ_β、及び推定一次磁束ψ_sの振幅｜ψ_s｜を求める。式（１−３）及び（１−４）におけるψ_α|t=0、ψ_β|t=0は、それぞれ推定一次磁束ψ_α，ψ_βの初期値である。式（１−３）及び（１−４）におけるＲ_aは、３相回転機１０２の固定子抵抗である。本実施の形態では、式（１−３）及び（１−４）における演算のために必要となる積分器は離散系で構成されている。

推定一次磁束ψ_sの特定の際に、指令電圧ベクトル（指令軸電圧ｖ_αβ ^*）に代えて、検出された３相回転機１０２の電圧ベクトル（２相電圧ｖ_αβ）を用いることもできる。すなわち、式（１−３）の「ｖ_α ^*」を「ｖ_α」に置き換え、式（１−４）の「ｖ_β ^*」を「ｖ_β」に置き換えることができる。具体的には、磁束推定部１０８は、３相回転機１０２に印加されている電圧ベクトルの検出値を３相２相変換させて得た２相電圧（２相電圧ｖ_αβ）を用いて推定一次磁束ψ_sを特定するものであってもよい。

（トルク推定部１０９）
トルク推定部１０９は、検出された電流ベクトルｉ_a（軸電流ｉ_α，ｉ_β）と、現在の制御サイクルにおいて推定された一次磁束ベクトルである推定一次磁束ψ_α，ψ_βとから、現在の制御サイクルにおけるトルクを推定する（推定トルクＴ_eを特定する）。具体的には、トルク推定部１０９は、式（１−６）を用いて、推定トルクＴ_eを求める。式（１−６）におけるＮ_pは、３相回転機１０２の極対数である。

（指令振幅特定部１２２）
指令振幅特定部１２２は、指令振幅｜ψ_s ^*｜を特定する。指令振幅｜ψ_s ^*｜は、指令磁束ベクトルψ_s ^*の振幅である。具体的には、３相回転機１０２が同期機の場合、指令振幅特定部１２２は、式（１−７Ａ）に示すように、磁束パラメータψ_aに任意の磁束Δψを加算して、指令振幅｜ψ_s ^*｜を求める。磁束パラメータψ_aは、３相回転機１０２における永久磁石が作る磁石磁束の振幅として与えられた定数（モータパラメータ）である。磁束Δψは、正の値、負の値又はゼロである。磁束Δψは、定数であってもよく、変数であってもよい。また、３相回転機１０２が誘導機の場合、式（１−７Ｂ）に示すように、指令振幅｜ψ_s ^*｜を、電圧Ｖ_{a_rated}を回転速度ω_ratedで割った値としてもよい。電圧Ｖ_{a_rated}は、定格運転時における３相回転機１０２の電圧ベクトルの振幅である。回転速度ω_ratedは、定格運転時における３相回転機１０２の回転速度である。

（修正トルク特定部１２８）
図３Ａ及び図４に示すように、修正トルク特定部１２８は、軸電流ｉ_α，ｉ_βから、修正トルク成分ΔＴを特定する。本実施の形態では、修正トルク特定部１２８は、振幅演算部１３１、偏差特定部１３２、制限値出力部１３３、ＰＩ補償器１３４及び修正トルクリミッタ１３５を有している。

振幅演算部１３１は、式（１−８）を用いて、軸電流ｉ_α，ｉ_βから電流ベクトルの振幅Ｉ_aを求める。

制限値出力部１３３は、電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}を出力する。電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}は、任意の値である。本実施の形態では、電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}は、３相回転機１０２の始動運転が行われる前に予め格納されている。電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}は、始動運転の開始時に上位制御装置から制限値出力部１３３に与えられるものであってもよい。

本実施の形態では、インバータ１０４は、自身から出力される電流ベクトルの振幅が所定値に達したときに運転を停止するという保護機能を有している。電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}は、その所定値よりも小さい値に設定することができる。

偏差特定部１３２は、振幅Ｉ_aから電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}を差し引くことによって電流偏差Δｅ（＝Ｉ_a−Ｉ_{a_LIMIT}）を特定する。

ＰＩ補償器１３４は、電流偏差Δｅがゼロになるように、式（１−９）を用いて、リミッタ前修正トルク成分ΔＴ₀を特定する。式（１−９）におけるＫ_iPは比例ゲインである。Ｋ_iIは積分ゲインである。本実施の形態では、式（１−９）における演算のために必要となる積分器は、離散系で構成されている。

修正トルクリミッタ１３５は、式（１−１０）に示すように、リミッタ前修正トルク成分ΔＴ₀を用いて修正トルク成分ΔＴを特定する。リミッタ前修正トルク成分ΔＴ₀がゼロ以上である場合、修正トルクリミッタ１３５は、修正トルク成分ΔＴとして、リミッタ前修正トルク成分ΔＴ₀と同じ値を出力する。リミッタ前修正トルク成分ΔＴ₀がゼロ未満である場合、修正トルクリミッタ１３５は、修正トルク成分ΔＴとして、ゼロを出力する。このようにして、修正トルクリミッタ１３５は、修正トルク成分ΔＴをゼロ以上の値に制限する。

（指令位相特定部１２７ａ）
指令位相特定部１２７ａは、指令速度ω_ref ^*、推定トルクＴ_e及び修正トルク成分ΔＴから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。図５Ａに示すように、指令位相特定部１２７ａは、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５と、を有している。指令位相特定部１２７ａは、離散系で構成されている。本明細書では、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を、指令位相θ_s ^*と称することがある。

（ハイパスフィルタ１６１）
ハイパスフィルタ１６１は、推定トルクＴ_eの振動成分（トルク振動成分）Ｔ_Hのみを特定（抽出）する。

（トルク加算部１６２）
トルク加算部１６２は、トルク振動成分Ｔ_Hに修正トルク成分ΔＴを加算して、合計Ｔ_H＋ΔＴを特定する。

（ゲイン乗算部１６３）
ゲイン乗算部１６３は、合計Ｔ_H＋ΔＴにゲインＫ₁を乗じて、速度振動成分Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を特定する。

ハイパスフィルタ１６１、トルク加算部１６２及びゲイン乗算部１６３の動作は、式（１−１１）によって表現される。ｇはカットオフ周波数であり、単位は［ｒａｄ／ｓ］である。ｓはラプラス演算子である。

（速度偏差演算部１６４）
速度偏差演算部１６４は、指令速度ω_ref ^*と速度振動成分Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）の速度偏差ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を演算する。ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）は、補正された指令速度と考えることができる。

（速度偏差積分器１６５）
速度偏差積分器１６５は、速度偏差ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を積分する。これにより、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を得る。本実施の形態の速度偏差積分器１６５は離散系で構成されている。従って、速度偏差積分器１６５は、速度偏差（補正された指令速度）ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を用いて回転機磁束ψ_sの位相θが移動するべき制御周期毎の移動量を特定し、特定された移動量を用いて（具体的には積算して）指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相（指令位相）θ_s ^*を特定すると言える。

速度偏差演算部１６４及び速度偏差積分器１６５の動作は、式（１−１２）によって表現される。

以下では、指令位相特定部１２７ａのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部１２７ａのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図５Ａの例では、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５の一部と、の組み合わせが、第１部分に対応する。速度偏差積分器１６５の残部が、第２部分に対応する。

本実施の形態では、トルク推定部１０９は、推定された回転機磁束（推定一次磁束ψ_s）と、軸電流ｉ_α，ｉ_βと、を用いて３相回転機１０２のトルクを推定する（推定トルクＴ_eを求める）。修正トルク特定部１２８は、軸電流ｉ_α，ｉ_βから、修正トルク成分ΔＴを特定する。指令位相特定部１２７ａは、ハイパスフィルタ１６１によって、推定トルクＴ_eから、３相回転機１０２のトルクの振動成分（トルク振動成分）Ｔ_Hを推定（特定）する。指令位相特定部１２７ａは、推定されたトルク振動成分Ｔ_H及び修正トルク成分ΔＴを用いて指令速度ω_ref ^*を補正し、補正された指令速度ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を用いて移動量を特定し、特定された移動量を用いて（具体的には、積算して）指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定している。

なお、指令位相特定部１２７ａに多少の変更を加えても本実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、トルク加算部１６２とゲイン乗算部１６３との間にトルク振動成分Ｔ_H及び修正トルク成分ΔＴに−１を乗ずる符号反転部を設けるとともに、速度偏差演算部１６４を加算部に置き換えてもよい。このような変更を加え、トルク振動成分Ｔ_H及び修正トルク成分ΔＴに代えてこれらに−１を乗じたもの（−Ｔ_H−ΔＴ）を用いても、同じ効果を得ることができる。

（指令磁束特定部１１２）
指令磁束特定部１１２は、制御サイクル毎に、指令位相θ_s ^*及び指令振幅｜ψ_s ^*｜を用いて、指令磁束ベクトルψ_s ^*を特定する。特定された指令磁束ベクトルψ_s ^*は、次の制御サイクルにおいて３相回転機１０２に印加される磁束ベクトルを規定する。具体的に、指令磁束特定部１１２は、式（１−１３）及び（１−１４）を用いて、指令磁束ベクトルψ_α ^*，ψ_β ^*を求める。指令磁束ψ_α ^*は、指令磁束ベクトルψ_α ^*，ψ_β ^*のα軸成分である。指令磁束ψ_β ^*は、指令磁束ベクトルψ_α ^*，ψ_β ^*のβ軸成分である。

なお、指令振幅特定部１２２、指令位相特定部１２７ａ及び指令磁束特定部１１２は、１つのまとまった演算部を構成していてもよい。

（α軸磁束偏差特定部１１３ａ、β軸磁束偏差特定部１１３ｂ）
α軸磁束偏差特定部１１３ａは、指令磁束ψ_α ^*と推定一次磁束ψ_αを取得し、これらの偏差（磁束偏差Δψ_α：ψ_α ^*−ψ_α）を求める。β軸磁束偏差特定部１１３ｂは、指令磁束ψ_β ^*と推定一次磁束ψ_βを取得し、これらの偏差（磁束偏差Δψ_β：ψ_β ^*−ψ_β）を求める。磁束偏差特定部１１３ａ，１１３ｂとしては、公知の演算子を用いることができる。

（指令電圧特定部１０７）
指令電圧特定部１０７は、制御サイクル毎に、指令軸電圧（指令電圧ベクトル）ｖ_α ^*，ｖ_β ^*を特定する。特定された指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*は、次の制御サイクルにおいて３相回転機１０２に印加される電圧ベクトルを規定する。具体的には、指令電圧特定部１０７は、磁束偏差Δψ_α，Δψ_β及び軸電流ｉ_α，ｉ_βから、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*を求める。より具体的には、指令電圧特定部１０７は、式（１−１５）を用いてα軸指令電圧ｖ_α ^*を求め、式（１−１６）を用いてβ軸指令電圧ｖ_β ^*を求める。

（α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４）
α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４は、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*を、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*に変換する。具体的に、α，β／ｕ，ｖ，ｗ変換部１１４は、式（１−１７）により、指令軸電圧ｖ_α ^*，ｖ_β ^*を指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*に変換して、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*を出力する。

（デューティ生成部１０３）
図１に示すデューティ生成部１０３は、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*から、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wを生成する。本実施の形態では、デューティ生成部１０３は、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*の各成分を、各相のデューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wに変換する。デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wの生成方法としては、一般的な電圧形ＰＷＭインバータに用いられる方法を用いることができる。例えば、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wは、指令電圧ベクトルｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*を、直流電源１１８（図６）の電圧値Ｖ_dcの半分の値で除すことにより求めてもよい。この場合、デューティＤ_uは、２×ｖ_u ^*／Ｖ_dcである。デューティＤ_vは、２×ｖ_v ^*／Ｖ_dcである。デューティＤ_wは、２×ｖ_w ^*／Ｖ_dcである。デューティ生成部１０３は、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wを出力する。

（ＰＷＭインバータ１０４）
図１及び図６に示すように、ＰＷＭインバータ１０４は、スイッチング素子１１９ａ，１１９ｂ，１１９ｃ，１１９ｄ，１１９ｅ，１１９ｆ及び還流ダイオード１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１２０ｄ，１２０ｅ，１２０ｆが対になった変換回路、ベースドライバ１１６、平滑コンデンサ１１７及び直流電源１１８を含む。直流電源１１８は、ダイオードブリッジ等によって整流された出力を表す。

ＰＷＭインバータ１０４は、ＰＷＭ制御によって３相回転機１０２に電圧ベクトルを印加する。具体的には、３相回転機１０２への給電は、スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを介して、直流電源１１８から行われる。より具体的には、まず、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wがベースドライバ１１６に入力される。次に、デューティＤ_u，Ｄ_v，Ｄ_wがスイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを電気的に駆動するためのドライブ信号に変換される。次に、ドライブ信号に従って各スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆが動作する。

本実施の形態では、ＰＷＭインバータ１０４は、スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆを用いた３相スイッチング回路である。スイッチング素子１１９ａ〜１１９ｆとしては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）及びＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が挙げられる。

本実施の形態の回転機制御装置１００は、ＰＭＷインバータ１０４を用いて、電圧ベクトルを３相回転機１０２に印加する。具体的には、回転機制御装置１００は、ＰＭＷインバータ１０４を用いて、前の制御サイクルにおいて特定された現在の制御サイクル用の指令電圧ベクトルを平均値とする電圧ベクトルを３相回転機１０２に印加する。

（３相回転機１０２）
図１に示す３相回転機１０２は、回転機制御装置１００の制御対象である。３相回転機１０２は、電動機であってもよく発電機であってもよい。３相回転機１０２には、ＰＷＭインバータ１０４によって、電圧ベクトルが印加される。「３相回転機１０２に電圧ベクトルが印加される」とは、３相回転機１０２における３相交流座標上の３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々に電圧が印加されることを指す。本実施の形態では、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各々が、相対的に高電圧を有する高電圧相と、相対的に低電圧を有する低電圧相との２種類から選択されるいずれかとなるように、３相回転機１０２が制御される。

３相回転機１０２は、例えば、永久磁石同期モータである。永久磁石同期モータとしては、ＩＰＭＳＭ（Interior Permanent Magnet Synchronous Motor）及びＳＰＭＳＭ（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor）が挙げられる。ＩＰＭＳＭは、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとが相違する突極性（一般には、Ｌｑ＞Ｌｄの逆突極性）を有し、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも利用できる。このため、ＩＰＭＳＭの駆動効率は極めて高い。３相回転機１０２としては、誘導機、シンクロリラクタンスモータを用いることもできる。３相回転機１０２として用いられる誘導機としては、三相かご形誘導電動機が例示される。一般的には三相かご形誘導電動機では始動電流が大きくなる傾向にあるが、本実施の形態によれば始動電流を抑えることができる。もちろん、始動電流を抑える効果は、他の種類の回転機においても発揮される。

（本実施の形態の効果）
図４及び図５Ａを用いた説明により理解されるように、本実施の形態によれば、修正トルク特定部１２８において、電流ベクトルの振幅Ｉ_aが電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}を超えることを防止するのに適した修正トルク成分ΔＴが特定される。指令位相特定部１２７ａにおいて、速度振動成分Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）の分だけ指令速度ω_ref ^*を小さくする補正が行われる。これにより、この補正を行わない場合に比べ、指令位相θ_s ^*の回転速度を、速度振動成分Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）の分だけ強制的に小さくすることができる。これにより、すべり角速度が大きくなることを防止できる。すべり角速度が大きくなることでトルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなることですべり角速度が大きくなるという悪循環を断ち切ることができる。本実施の形態によれば、修正トルク成分ΔＴ及びトルク振動成分Ｔ_Hによりトルクが補償され、同一電流ベクトルに対するトルクが増加する。これにより、回転子の引き込みを安定して行うことができるようになり、３相回転機１０２の脱調が発生し難くなる。また、インバータ１０４において過電流が発生し難くなり、インバータ１０４の保護機能が働きインバータ１０４が停止するという事態を回避し易くなる。なお、修正トルク成分ΔＴはトルクの直流成分を補償し、トルク振動成分Ｔ_Hはトルクの振動成分を補償する。

（実施の形態１Ｂ）
以下、実施の形態１Ｂの回転機制御装置２００について説明する。なお、実施の形態１Ｂでは、実施の形態１Ａと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。

図３Ｂに示すように、実施の形態１Ｂの回転機制御部２０１は、指令位相特定部１２７ａに代えて、指令位相特定部１２７ｂを有している。また、回転機制御部２０１は、位相推定部２４０を有している。

（位相推定部２４０）
位相推定部２４０は、推定一次磁束ψ_s（推定一次磁束ψ_α，ψ_β）から推定一次磁束ψ_sの位相θ_sを特定する。具体的に、位相推定部２４０は、式（２−１）により、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sを求める。

（指令位相特定部１２７ｂ）
指令位相特定部１２７ｂは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。図５Ｂに示すように、指令位相特定部１２７ｂは、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、位相加算演算部２６７とを有している。

（乗算部２６６）
乗算部２６６は、速度偏差演算部１６４により生成された速度偏差ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）に制御周期Ｔ_Sを乗ずることによって移動量Δθを求める。

（位相加算演算部２６７）
位相加算演算部２６７は、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sに乗算部２６６により生成された移動量Δθを加算することによって、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を求める。

以下では、指令位相特定部１２７ｂのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部１２７ｂのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図５Ｂの例では、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。

本実施の形態の指令位相特定部１２７ｂは、推定されたトルク振動成分Ｔ_Hと修正トルク成分ΔＴを用いて指令速度ω_ref ^*を補正し、補正された指令速度ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を用いて移動量Δθを特定し、特定された移動量Δθを用いて（具体的には、位相推定部２４０で推定された回転機磁束ψ_sの位相θ_sと移動量Δθとを足し合わせて）指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。

電流脈動、負荷変動等が原因で、指令磁束ベクトルψ_s ^*と実際に３相回転機に印加されている一次磁束ベクトルの不一致が生じる場合がある。そういった状況においても、本実施の形態のように一次磁束ベクトルの位相をフィードバックすることで、適切な指令磁束ベクトルψ_s ^*を生成することが可能となる。具体的には、トルク角の値が実際に印加されている一次磁束ベクトルの位相を基準とした最適な値となるように、指令磁束ベクトルψ_s ^*を生成することが可能となる。このような指令磁束ベクトルψ_s ^*によれば、無駄な電流を流すことなく同一トルクを発生させることができる。

（実施の形態１Ｃ）
以下、実施の形態１Ｃの回転機制御装置について説明する。なお、実施の形態１Ｃでは、実施の形態１Ｂと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。

実施の形態１Ｃの回転機制御部は、実施の形態１Ｂの位相特定部１２７ｂに代えて、図５Ｃに示す指令位相特定部１２７ｃを有している。

（指令位相特定部１２７ｃ）
指令位相特定部１２７ｃは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。図５Ｃに示すように、指令位相特定部１２７ｃは、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、符号反転部２６８と、ＰＩ補償器２６９、乗算部２６６と、加算部２７０と、位相加算演算部２６７とを有している。

（符号反転部２６８）
符号反転部２６８は、トルク振動成分Ｔ_Hと修正トルク成分ΔＴに−１を乗ずることによってトルクの補正成分−Ｔ_H−ΔＴを求める。

（ＰＩ補償部２６９）
ＰＩ補償部２６９は、補正成分−Ｔ_H−ΔＴを取得し、これがゼロとなるように補正量Δω_ref ^*Ｔ_Sを特定する。具体的には、式（２−２）に示すように、トルク補正成分−Ｔ_H−ΔＴを入力とした比例・積分演算を実施することにより補正量Δω_ref ^*Ｔ_Sを求める。

（加算部２７０）
加算部２７０は、補正量Δω_ref ^*Ｔ_Sを用いて移動量ω_ref ^*Ｔ_Sを補正する。具体的には、移動量ω_ref ^*Ｔ_Sに補正量Δω_ref ^*Ｔ_Sを加算することによって、移動量Δθを求める。

実施の形態１Ｃでは、指令位相特定部１２７ｃにおいて、補正成分−Ｔ_H−ΔＴを推定する。指令位相特定部１２７ｃにおいて、指令速度ω_ref ^*を用いて移動量ω_ref ^*Ｔ_Sを特定し、特定された移動量ω_ref ^*Ｔ_Sを推定された補正成分−Ｔ_H−ΔＴを用いて補正し、補正された移動量Δθを用いて（具体的には、位相推定部２４０で推定された回転機磁束ψ_sの位相θ_sと、補正された移動量Δθとを足し合わせて）指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。

以下では、指令位相特定部１２７ｃのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部１２７ｃのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図５Ｃの例では、ハイパスフィルタ１６１と、トルク加算部１６２と、符号反転部２６８と、ＰＩ補償器２６９、乗算部２６６と、加算部２７０と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。

図５Ｂ及び図５Ｃから理解されるように、実施の形態１Ｂの指令位相特定部１２７ｂの動作と実施の形態１Ｃの指令位相特定部１２７ｃの動作とはよく似ている。ゲイン乗算部１６３でトルク振動成分Ｔ_Hと修正トルク成分ΔＴにゲインＫ₁を乗じ、速度偏差演算部１６４で−１を乗じ、乗算部２６６で制御周期Ｔ_Sを乗じて得られる演算結果（図５Ｂ）と、符号反転部２６８でトルク振動成分Ｔ_Hと修正トルク成分ΔＴに−１を乗じ、ＰＩ補償部２６９においてその機能一部として比例制御を行って得られる演算結果（図５Ｃ）と、は対応するためである。ただし、実施の形態１Ｃではトルク補正成分−Ｔ_H−ΔＴを入力とした積分制御（ＰＩ補償部２６９の機能の一部）を行う点が、実施の形態１Ｂと相違する。指令位相特定部１２７ｃは、積分制御を行うため、指令位相特定部１２７ｂよりも、精度よく指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定することができる。また、ＰＩ補償部２６９に代えてＰ補償部を用いたりＩ補償部を用いたりすることもできる。

（実施の形態２Ａ）
以下、実施の形態２Ａの回転機制御装置について説明する。なお、実施の形態２Ａでは、実施の形態１Ａと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。

実施の形態２Ａの回転機制御部は、実施の形態１Ａの指令位相特定部１２７ａに代えて、図７Ａに示す指令位相特定部２２７ａを有している。

（指令位相特定部２２７ａ）
指令位相特定部２２７ａは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。図７Ａに示すように、指令位相特定部２２７ａは、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５と、を有している。指令位相特定部２２７ａは、離散系で構成されている。

（ローパスフィルタ２７１）
ローパスフィルタ２７１は、推定トルクＴ_eから定常成分Ｔ_Lを抽出する。

（トルク減算部２６２）
トルク減算部２６２は、定常成分Ｔ_Lから修正トルク成分ΔＴを減算して、差分Ｔ_L−ΔＴを特定する。

（減算部２７２）
減算部２７２は、差分Ｔ_L−ΔＴから推定トルクＴ_e（＝Ｔ_L＋Ｔ_H）を減じることにより、トルク補正成分−Ｔ_H−ΔＴを求める。

以下では、指令位相特定部２２７ａのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部２２７ａのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図７Ａの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５の一部と、の組み合わせが、第１部分に対応する。速度偏差積分器１６５の残部が、第２部分に対応する。

実施の形態２Ａでは、トルク補正成分−Ｔ_H−ΔＴが、ゲイン乗算部１６３に入力される。この入力は、図５Ａのゲイン乗算部１６３への入力と同じである。従って、実施の形態２Ａによれば、実施の形態１Ａと同じ効果が得られる。

（実施の形態２Ｂ）
図７Ｂに、実施の形態２Ｂの指令位相特定部２２７ｂを示す。指令位相特定部２２７ｂは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。指令位相特定部２２７ｂは、実施の形態１Ｂの指令位相特定部１２７ｂにおけるハイパスフィルタ１６１及びトルク加算部１６２に代えて、実施の形態２Ａで説明したローパスフィルタ２７１、トルク減算部２６２及び減算部２７２を有している。実施の形態２Ｂによれば、実施の形態１Ｂと同じ効果が得られる。

以下では、指令位相特定部２２７ｂのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部２２７ｂのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図７Ｂの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。

（実施の形態２Ｃ）
図７Ｃに、実施の形態２Ｃの指令位相特定部２２７ｃを示す。指令位相特定部２２７ｃは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。指令位相特定部２２７ｃは、実施の形態１Ｃの指令位相特定部１２７ｃにおけるハイパスフィルタ１６１及びトルク加算部１６２に代えて、実施の形態２Ａで説明したローパスフィルタ２７１、トルク減算部２６２及び減算部２７２を有している。実施の形態２Ｃによれば、実施の形態１Ｃと同じ効果が得られる。

以下では、指令位相特定部２２７ｃのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部２２７ｃのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図７Ｃの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、減算部２７２と、ＰＩ補償器２６９と、乗算部２６６と、加算部２７０と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。

（実施の形態３Ａ）
以下、実施の形態３Ａの回転機制御装置について説明する。なお、実施の形態３Ａでは、実施の形態２Ａと同様の部分については同一符号を付し、説明を省略することがある。

実施の形態３Ａの回転機制御部は、実施の形態２Ａの指令位相特定部２２７ａに代えて、図８Ａに示す指令位相特定部３２７ａを有している。

（指令位相特定部３２７ａ）
指令位相特定部３２７ａは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。図８Ａに示すように、指令位相特定部３２７ａは、トルク減算部２６２と減算部２７２との間にトルクリミッタ２７３が設けられている点で、指令位相特定部２２７ａとは相違する。

（トルクリミッタ２７３）
トルクリミッタ２７３は、差分Ｔ_L−ΔＴから、トルク制限値Ｔ_limを特定する。具体的に、トルクリミッタ２７３は、式（２−３）及び（２−４）を用いて、トルク制限値Ｔ_limを求める。差分Ｔ_L−ΔＴがトルク制限値Ｔ_lim以下である場合、トルクリミッタ２７３は、差分Ｔ_L−ΔＴを減算部２７２に与える。この場合、指令位相特定部３２７ａで特定される指令位相θ_s ^*は、指令位相特定部２２７ａで特定される指令位相θ_s ^*と同じとなる。一方、差分Ｔ_L−ΔＴがトルク制限値Ｔ_limよりも大きい場合、トルクリミッタ２７３は、トルク制限値Ｔ_limを減算部２７２に与える。なお、Ｉ_amは電流制限値を意味する。本実施形態では、電流制限値Ｉ_amは、固定値である。電流制限値Ｉ_am及びトルク制限値Ｔ_limの詳細については、非特許文献１を参照されたい。

以下では、指令位相特定部３２７ａのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部３２７ａのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図８Ａの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、トルクリミッタ２７３と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、速度偏差積分器１６５の一部と、の組み合わせが、第１部分に対応する。速度偏差積分器１６５の残部が、第２部分に対応する。

（実施の形態３Ｂ）
図８Ｂに、実施の形態３Ｂの指令位相特定部３２７ｂを示す。指令位相特定部３２７ｂは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。指令位相特定部３２７ｂは、トルク減算部２６２と減算部２７２との間に、実施の形態３Ａで説明したトルクリミッタ２７３が設けられている点で、指令位相特定部２２７ｂとは相違する。

以下では、指令位相特定部３２７ｂのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部３２７ｂのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図８Ｂの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、トルクリミッタ２７３と、減算部２７２と、ゲイン乗算部１６３と、速度偏差演算部１６４と、乗算部２６６と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。

（実施の形態３Ｃ）
図８Ｃに、実施の形態３Ｃの指令位相特定部３２７ｃを示す。指令位相特定部３２７ｃは、指令速度ω_ref ^*と、推定トルクＴ_eと、修正トルク成分ΔＴと、推定一次磁束ψ_sの位相θ_sとから、指令磁束ベクトルψ_s ^*の位相θ_s ^*を特定する。指令位相特定部３２７ｃは、トルク減算部２６２と減算部２７２との間に、実施の形態３Ａで説明したトルクリミッタ２７３が設けられている点で、指令位相特定部２２７ｃとは相違する。

以下では、指令位相特定部３２７ｃのうち、移動量を特定するまでの部分を第１部分と称することがある。また、指令位相特定部３２７ｃのうち、移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定する部分を第２部分と称することがある。図８Ｃの例では、ローパスフィルタ２７１と、トルク減算部２６２と、トルクリミッタ２７３と、減算部２７２と、ＰＩ補償器２６９と、乗算部２６６と、加算部２７０と、の組み合わせが、第１部分に対応する。位相加算演算部２６７が、第２部分に対応する。

実施の形態３Ａ〜３Ｃによれば、３相回転機１０２の電流ベクトルの振幅が電流制限値Ｉ_amを超えることを防止できる。このため、３相回転機１０２の始動電流を抑えることができる。また、負荷変動が生じた場合においても、電流ベクトルの振幅が電流制限値Ｉ_amを超えない状態で３相回転機１０２を動作させることが可能となる。

以上の説明から理解されるように、実施の形態１Ａ〜３Ｃの回転機制御装置は、３相回転機１０２の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータ１０４を用いて３相回転機１０２に電圧ベクトルを印加する。回転機制御装置は、修正トルク特定部１２８と、第１部分と、第２部分と、指令磁束特定部１１２と、を備えている。修正トルク特定部１２８は、３相回転機１０２の電流ベクトルを用いて、電流ベクトルの振幅Ｉ_aから電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}を差し引いた差分である電流偏差Δｅがゼロ以下の場合にはゼロであり、電流偏差Δｅがゼロよりも大きい場合には電流偏差Δｅが大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分ΔＴを特定する。第１部分は、指令位相特定部の一部である。第１部分は、指令速度ω_ref ^*及び修正トルク成分ΔＴを用いて、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθであって、指令速度ω_ref ^*と制御サイクルの周期Ｔ_Sとの積よりも小さいものであり、３相回転機１０２のトルクの振動成分Ｔ_Hが大きくなるにつれて小さくなるものであり、修正トルク成分ΔＴが大きくなるにつれて小さくなるものであり、トルクの振動成分Ｔ_H及び修正トルク成分ΔＴの合計がゼロに近づくにつれて積ω_ref ^*Ｔ_Sに近づいていくものである移動量Δθを特定する。第２部分は、指令位相特定部の一部である。第２部分は、移動量Δθを用いて指令磁束ベクトルの位相である指令位相θ_s ^*を特定する。指令磁束特定部１１２は、指令位相θ_s ^*を用いて指令磁束ベクトルψ_s ^*を特定する。

実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、図９に示すステップＳ１１〜Ｓ１４が順に実施されると捉えることもできる。ステップＳ１１は、修正トルク成分ΔＴを特定するステップである。ステップＳ１２は、移動量Δθを特定するステップである。ステップＳ１３は、指令位相θ_s ^*を特定するステップである。ステップＳ１４は、指令磁束ベクトルψ_s ^*を特定するステップである。

実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、電流ベクトルの振幅Ｉ_aから電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}を差し引いた差分である電流偏差Δｅに基づいて、修正トルク成分ΔＴを特定する。具体的には、電流偏差Δｅがゼロよりも大きい場合には電流偏差Δｅが大きいときほど修正トルク成分ΔＴを大きくする。実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、修正トルク成分ΔＴを用いて、一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量Δθを特定する。具体的には、修正トルク成分ΔＴが大きいときほど移動量Δθを小さくする。このようにすれば、電流ベクトルの振幅Ｉ_aが電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}よりも大きいほど、移動量Δθが小さくなる。このようにすれば、すべり角速度が大きくなることを防止することができる。このため、すべり角速度が大きくなることでトルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなり、トルクに寄与しない電流ベクトルが大きくなることですべり角速度が大きくなるという悪循環を断ち切ることができる。このように、実施の形態１Ａ〜３Ｃによれば、修正トルク成分ΔＴがトルクを補償するように作用し、同一電流ベクトルに対するトルクを増加させることができる。これにより、３相回転機１０２の回転子を上手く回転させ易くなり、回転子の引き込みを安定して行うことができ、３相回転機１０２の脱調が発生し難くなる。また、インバータ１０４において過電流が発生し難くなる。インバータ１０４に過電流保護機能がある場合においては、インバータ１０４の保護機能が働きインバータ１０４が停止するという事態を回避し易くなる。

また、実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、３相回転機１０２のトルクの振動成分Ｔ_Hが大きいときほど移動量Δθを小さくする。これにより、すべり角速度のピークが大きくなることを防止でき、トルクに寄与しない電流ベクトルが３相回転機１０２に流れることを回避し易くなる。このことも、上記の悪循環を断ち切ることに寄与する。

実施の形態１Ａ〜３Ｃの回転機制御装置を、以下のように説明することもできる。すなわち、実施の形態１Ａ〜３Ｃの回転機制御装置は、インバータ１０４を用いて３相回転機１０２に電圧ベクトルを印加するものである。回転機制御装置は、３相回転機１０２を流れる電流ベクトルの振幅Ｉ_aから電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}を差し引いた差分である電流偏差Δｅがゼロ以下のとき、３相回転機１０２のトルクの振動成分Ｔ_Hが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくする。電流偏差Δｅがゼロよりも大きいとき、電流偏差Δｅをゼロに近づけつつ、電流偏差Δｅが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくしかつトルクの振動成分Ｔ_Hが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくする。

実施の形態１Ａ〜３Ｃでは、図１０に示すステップＳ２１〜Ｓ２３が実施されると捉えることもできる。ステップＳ２１は、電流偏差Δｅがゼロよりも大きいか否かを判断するステップである。電流偏差Δｅがゼロよりも大きい場合、ステップＳ２２に進む。電流偏差Δｅがゼロ以下である場合、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２２は、電流偏差Δｅをゼロに近づけるステップである。また、ステップＳ２２は、電流偏差Δｅが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくするステップである。また、ステップＳ２２は、振動成分Ｔ_Hが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくするステップである。ステップＳ２３は、振動成分Ｔ_Hが大きいときほど３相回転機１０２の加速度を小さくするステップである。

実施の形態１Ｂ、１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ及び３Ｃでは、第２部分は、移動量Δθ及び推定された一次磁束ベクトルの位相θ_sを用いて指令位相θ_s ^*を特定する。電流脈動、負荷変動等が原因で、指令磁束ベクトルと実際に３相回転機に印加されている一次磁束ベクトルの不一致が生じる場合がある。そういった状況においても、実施の形態１Ｂ、１Ｃ、２Ｂ、２Ｃ、３Ｂ及び３Ｃのように一次磁束ベクトルの位相をフィードバックすることで、適切な指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。具体的には、トルク角の値が実際に印加されている一次磁束ベクトルの位相を基準とした最適な値となるように、指令磁束ベクトルを生成することが可能となる。このような指令磁束ベクトルによれば、無駄な電流を流すことなく同一トルクを発生させることができる。

実施の形態１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ及び３Ｂでは、第１部分は、修正トルク成分ΔＴ及び振動成分Ｔ_Hを用いて指令速度が小さくなるように指令速度ω_ref ^*を補正し、補正された指令速度ω_ref ^*−Ｋ₁（Ｔ_H＋ΔＴ）を用いて移動量Δθを特定する。実施の形態１Ｃ、２Ｃ及び３Ｃでは、第１部分は、修正トルク成分ΔＴ及び振動成分Ｔ_Hを用いて積ω_ref ^*Ｔ_Sを小さくすることによって移動量Δθを特定する。どちらの手法でも、適切に移動量Δθを特定することができる。

修正トルク特定部１２８は、指令速度ω_ref ^*を用いて修正トルク成分ΔＴを特定するものであってもよい。修正トルク成分ΔＴは、電流ベクトルの振幅Ｉ_aが電流制限値Ｉ_{a_LIMIT}よりも大きい状況を解消することに寄与する。修正トルク成分ΔＴは、この状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定されることが好ましい。指令速度ω_ref ^*は、上記状況の解消の素早さと制御の安定性確保のどちらを重視するかを判断する指標となりうる。指令速度ω_ref ^*を用いて修正トルク成分ΔＴを特定することにより、修正トルク成分ΔＴを、上記状況を素早く解消する必要性と制御の安定性確保の必要性を考慮して特定することができる。過電流に対する応答性を適切に設定することが容易となる。具体的には、指令速度ω_ref ^*が小さいほど修正トルク成分ΔＴを大きくすることができる。より具体的には、指令速度ω_ref ^*が小さいほど、式（１−９）の比例ゲインＫ_iP及び積分ゲインＫ_iIの少なくとも一方を大きくすることができる。

実施の形態１Ａ〜３Ｃは、回転機制御装置の始動運転に適用されうる。この場合、回転機制御装置の始動運転において、修正トルク特定部１２８が修正トルク成分ΔＴを特定し、第１部分が指令速度ω_ref ^*及び修正トルク成分ΔＴを用いて移動量Δθを特定し、第２部分が移動量を用いて指令位相θ_s ^*を特定することになる。典型例では、始動運転は、３相回転機１０２の回転速度がゼロである状態において開始される。回転速度がゼロである状態で始動運転が開始される場合には、３相回転機１０２に印加される電圧ベクトルの振幅がゼロ又は非常に小さい状態で始動運転が開始されることになる。従来技術におけるこのような始動運転では、指令電圧ベクトルの振幅に対する実際に３相回転機に印加される電圧ベクトルの振幅の比率が小さくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、実施の形態１Ａ〜３Ｃが適用された始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。

始動運転は、指令速度ω_ref ^*が時間経過とともに増加するものであってもよい。従来技術では、始動運転において指令速度が時間経過とともに増加する場合には、時間経過とともにすべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、実施の形態１Ａ〜３Ｃが適用された始動運転では、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。

始動運転において修正トルク成分がゼロよりも大きい場合には、始動運転の終了を禁止するようにしてもよい。修正トルク成分がゼロよりも大きい期間においては、上記悪循環を防止する観点から、始動運転を継続することが好ましい。始動運転において修正トルク成分ΔＴがゼロよりも大きい場合に始動運転の終了を禁止すれば、そのような継続が可能となる。

一例では、３相回転機１０２は、誘導回転機である。従来技術では、３相回転機が誘導回転機である場合には、すべり角速度が大きくなり、上記悪循環が発生し易い。このことは、３相回転機１０２が誘導回転機である場合には、上記悪循環を断ち切るという上記効果が好適に発揮され易いことを意味する。

本開示に係る技術は、かご型誘導機や同期機のような３相回転機に適用できる。それらの３相回転機は、冷暖房装置又は給湯機に使用されたヒートポンプ式冷凍装置やファン、ブロアの制御装置に適している。

１００，２００ 回転機制御装置
１０１，２０１ 回転機制御部
１０２ ３相回転機
１０３ デューティ生成部
１０４ インバータ
１０５ａ 第１電流センサ
１０５ｂ 第２電流センサ
１０６ ｕ，ｗ/α，β変換部
１０７ 指令電圧特定部
１０８ 磁束推定部
１０９ トルク推定部
１１２ 指令磁束特定部
１１３ａ α軸磁束偏差特定部
１１３ｂ β軸磁束偏差特定部
１１４ α，β／ｕ，v，ｗ変換部
１１６ ベースドライバ
１１７ 平滑コンデンサ
１１８ 直流電源
１１９ａ〜１１９ｆ スイッチング素子
１２０ａ〜１２０ｆ 還流ダイオード
１２２ 指令振幅特定部
１２７ａ，１２７ｂ，１２７ｃ，２２７ａ，２２７ｂ，２２７ｃ，３２７ａ，３２７ｂ，３２７ｃ 指令位相特定部
１２８ 修正トルク特定部
１３１ 振幅演算部
１３２ 偏差特定部
１３３ 制限値出力部
１３４，２６９ ＰＩ補償器
１３５ 修正トルクリミッタ
１６１ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１６２ トルク加算部
１６３ ゲイン乗算部
１６４ 速度偏差演算部
１６５ 速度偏差積分器
２４０ 位相推定部
２６２ トルク減算部
２６６ 乗算部
２６７ 位相加算演算部
２６８ 符号反転部
２７０ 加算部
２７１ ローパスフィルタ
２７２ 減算部
２７３ トルクリミッタ

Claims (9)

1. ３相回転機の一次磁束ベクトルが指令磁束ベクトルに追従するように、インバータを用いて前記３相回転機に電圧ベクトルを印加する回転機制御装置であって、
   前記３相回転機の電流ベクトルを用いて、前記電流ベクトルの振幅から電流制限値を差し引いた差分である電流偏差がゼロ以下の場合にはゼロであり、前記電流偏差がゼロよりも大きい場合には前記電流偏差が大きくなるにつれて大きくなる修正トルク成分を特定する修正トルク特定部と、
   指令速度及び前記修正トルク成分を用いて、前記一次磁束ベクトルの位相が移動するべき制御周期毎の移動量であって、前記指令速度と制御サイクルの周期との積よりも小さいものであり、前記３相回転機のトルクの振動成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記修正トルク成分が大きくなるにつれて小さくなるものであり、前記トルクの振動成分及び前記修正トルク成分の合計がゼロに近づくにつれて前記積に近づいていくものである移動量を特定する第１部分と、
   前記移動量を用いて前記指令磁束ベクトルの位相である指令位相を特定する第２部分と、
   前記指令位相を用いて前記指令磁束ベクトルを特定する指令磁束特定部と、を備えた、回転機制御装置。
2. 前記第２部分は、前記移動量及び推定された前記一次磁束ベクトルの位相を用いて前記指令位相を特定する、請求項１に記載の回転機制御装置。
3. 前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記指令速度が小さくなるように前記指令速度を補正し、補正された前記指令速度を用いて前記移動量を特定する、請求項１又は２に記載の回転機制御装置。
4. 前記第１部分は、前記修正トルク成分及び前記振動成分を用いて前記積を小さくすることによって前記移動量を特定する、請求項１又は２に記載の回転機制御装置。
5. 前記修正トルク特定部は、前記指令速度を用いて前記修正トルク成分を特定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
6. 前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
   前記始動運転は、前記３相回転機の回転速度がゼロである状態において開始される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
7. 前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
   前記始動運転において、前記指令速度は時間経過とともに増加していく、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
8. 前記回転機制御装置の始動運転において、前記修正トルク特定部が前記修正トルク成分を特定し、前記第１部分が前記指令速度及び前記修正トルク成分を用いて前記移動量を特定し、前記第２部分が前記移動量を用いて前記指令位相を特定し、
   前記始動運転において前記修正トルク成分がゼロよりも大きい場合には、前記始動運転の終了を禁止する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転機制御装置。
9. 前記３相回転機は、誘導回転機である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回転機制御装置。

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