JP2022024560A - 電力変換装置、電力変換方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の駆動力制御の精度向上に有効な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０のｄ軸インダクタンスと、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてモータ２０の磁石磁束を推定する磁石磁束推定部１３２と、モータ２０に生じるｑ軸磁束と、モータ２０に流れるｑ軸電流とに基づいてモータ２０のｑ軸インダクタンスを推定するｑ軸インダクタンス推定部１３３と、磁石磁束推定部１３２による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定する駆動力推定部１２３と、駆動力推定部１２３による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する駆動力補償部１２４と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、電力変換装置、電力変換方法及びプログラムに関する。

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。

特許第４２２８６５１号公報

本開示は、電動機の駆動力制御の精度向上に有効な電力変換装置を提供する。

電力変換装置は、電動機に生じるｄ軸磁束と、電動機のｄ軸インダクタンスと、電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて電動機の磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、電動機に生じるｑ軸磁束と、電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて電動機のｑ軸インダクタンスを推定するｑ軸インダクタンス推定部と、磁石磁束推定部による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部による推定結果とに基づいて電動機の駆動力を推定する駆動力推定部と、駆動力推定部による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する駆動力補償部と、を備える。

本開示の他の側面に係る電力変換方法は、電動機に生じるｄ軸磁束と、電動機のｄ軸インダクタンスと、電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて電動機の磁石磁束を推定することと、電動機に生じるｑ軸磁束と、電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて電動機のｑ軸インダクタンスを推定することと、磁石磁束の推定結果と、ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいて電動機の駆動力を推定することと、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を含む。

本開示の更に他の側面に係るプログラムは、電動機に生じるｄ軸磁束と、電動機のｄ軸インダクタンスと、電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて電動機の磁石磁束を推定することと、電動機に生じるｑ軸磁束と、電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて電動機のｑ軸インダクタンスを推定することと、磁石磁束の推定結果と、ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいて電動機の駆動力を推定することと、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を含む電力変換方法を装置に実行させる。

本開示によれば、電動機の駆動力制御の精度向上に有効な電力変換装置を提供することができる。

電力変換装置の構成を例示する模式図である。 駆動力推定部の構成を例示するブロック図である。 ｑ軸インダクタンス推定部の構成を例示するブロック図である。 ｄ軸インダクタンス推定部の構成を例示するブロック図である。 軸ずれ推定部の構成を例示するブロック図である。 補償切替部を例示するブロック図である。 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。 モード選択手順を例示するフローチャートである。 電力変換制御手順を例示するフローチャートである。 ＳＰＭモードの補償切替手順を例示するフローチャートである。 ＩＰＭモードの補償切替手順を例示するフローチャートである。 ＲＭモードの補償切替手順を例示するフローチャートである。

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。

〔電力変換装置〕
本実施形態に係る電力変換装置１は、モータ２０（電動機）に駆動電力を供給する装置である。モータ２０は、例えば同期電動機であり、駆動対象物を駆動する。モータ２０による駆動対象物に特に制限は無いが、一例としてはポンプ等が挙げられる。同期電動機の具体例としては、永久磁石型の同期電動機、又はシンクロナスリラクタンスモータ等が挙げられる。永久磁石型の同期電動機の具体例としては、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータ、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータ等が挙げられる。

図１に示すように、電力変換装置１は、電源９０の電力（一次側電力）を駆動電力（二次側電力）に変換してモータ２０に供給する。一次側電力は、交流電力であってもよく、直流電力であってもよい。二次側電力は交流電力である。一例として、一次側電力及び二次側電力は、いずれも三相交流電力である。例えば電力変換装置１は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。

電力変換回路１０は、一次側電力を二次側電力に変換してモータ２０に供給する。電力変換回路１０は、例えば電圧形インバータであり、電圧指令に従った駆動電圧をモータ２０に印加する。例えば電力変換回路１０は、コンバータ回路１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ回路１３と、電流センサ１４とを有する。

コンバータ回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路又はＰＷＭコンバータ回路であり、上記電源電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ１２は、上記直流電力を平滑化する。インバータ回路１３は、上記直流電力と上記駆動電力との間の電力変換を行う。例えばインバータ回路１３は、複数のスイッチング素子１５を有し、複数のスイッチング素子１５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１５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。

電流センサ１４は、インバータ回路１３とモータ２０との間に流れる電流を検出する。例えば電流センサ１４は、三相交流の全相（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、三相交流のいずれか２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、２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。

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り、モータ２０に駆動電力を供給し得る限りにおいていかようにも変更可能である。例えば電力変換回路１０は、電流形インバータであってもよい。電流形インバータは、電流指令に従った駆動電流をモータ２０に出力する。電力変換回路１０は、直流化を経ることなく電源電力と駆動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はコンバータ回路１１を有していなくてもよい。

制御回路１００は、モータ２０に駆動電力を供給するように電力変換回路１０を制御する。例えば制御回路１００は、モータ２０が生じる駆動力（例えばトルク）を、駆動力指令（例えばトルク指令）に追従させるように、電力変換回路１０により駆動電力を調節する。例えば電力変換回路１０が電圧形インバータである場合、制御回路１００は、駆動力指令に基づき電流指令を生成し、電流指令に基づき電圧指令を生成し、電圧指令に従った駆動電圧をモータ２０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が電流形インバータである場合、制御回路１００は、駆動力指令に基づき電流指令を生成し、電流指令に従った駆動電流をモータ２０に供給するように電力変換回路１０を制御する。

ここで、モータ２０の設置環境においては、モータ２０に供給される電流と、モータ２０が生じる駆動力との関係が不安定となり、駆動力の精度が低下する場合がある。例えばモータ２０が、地中深部においてオイルポンプを駆動する場合等においては、モータ２０の発熱により駆動力が駆動力指令から大きく乖離してしまう場合がある。

これに対し、制御回路１００は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０のｄ軸インダクタンスと、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてモータ２０の磁石磁束を推定することと、モータ２０に生じるｑ軸磁束と、モータ２０に流れるｑ軸電流とに基づいてモータ２０のｑ軸インダクタンスを推定することと、磁石磁束の推定結果と、ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定することと、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を実行するように構成されている。この構成によれば、モータ２０の状態によって変動しやすい磁石磁束と、ｑ軸インダクタンスとが、モータ２０の現在の状態に基づいて推定され、推定結果に基づいて駆動力が推定され、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令が補正される。従って、モータ２０の駆動力制御の精度向上に有効である。以下、電力変換回路１０が電圧型インバータである場合の制御回路１００の構成をより具体的に例示する。

（制御回路の全体構成）
図１に示すように、制御回路１００は、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、電流指令生成部１１１と、電圧指令生成部１１２と、座標変換部１１３と、ＰＷＭ制御部１１４と、電流情報取得部１２１と、軸位置推定部１２２と、駆動力推定部１２３と、駆動力補償部１２４と、軸ずれ推定部１２５とを有する。

電流指令生成部１１１は、トルク指令Ｔ＊に基づいて電流指令を生成する。トルク指令Ｔ＊は、例えばモータ２０の速度を目標速度に追従させるように制御回路１００により生成される。電流指令生成部１１１は、電力変換装置１の上位コントローラからトルク指令Ｔ＊を取得してもよい。

例えば電流指令生成部１１１は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とを生成する。ｄ軸及びｑ軸は、ｄｑ座標系の座標軸である。ｄｑ座標系は、モータ２０のロータと共に回転する座標系である。ｄ軸は、モータ２０のロータの磁極方向に沿った座標軸であり、ｑ軸は、ｄ軸に垂直な座標軸である。ｄｑ座標系の回転角度は、モータ２０のステータに固定されたαβ座標系に対する電気角で表される。αβ座標系は、互いに垂直なα軸及びβ軸を有する。ｄｑ座標系の回転角度は、例えばα軸に対するｄ軸の角度である。

電圧指令生成部１１２は、電流指令に基づいて電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊に基づいて、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を生成する。例えば電圧指令生成部１１２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄとの偏差を縮小し、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑとの偏差を縮小するように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊、ｄ軸電流Ｉｄ、及びｑ軸電流Ｉｑに基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を算出する。後述するように、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、電流センサ１４の検出値に基づいて取得される。

座標変換部１１３は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に対し、ｄｑ座標系からαβ座標系への座標変換と、２相から３相への変換とを施してｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊を算出する。ＰＷＭ制御部１１４は、ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に従った駆動電圧をモータ２０に印加するように、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替える。

電流情報取得部１２１は、電流センサ１４による検出値を取得する。この検出値は、例えばｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗを含む。電流情報取得部１２１は、ｕ相電流Ｉｕ、ｖ相電流Ｉｖ及びｗ相電流Ｉｗに対し、３相から２相への変換と、αβ座標系からｄｑ座標系への座標変換とを施して、上述のｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。

軸位置推定部１２２は、モータ２０に印加された電圧と、モータ２０に供給された電流との関係に基づいて、ｄｑ座標系の回転角度を推定する。電圧型インバータにおいては、モータ２０に印加される電圧は実質的に電圧指令に一致するので、モータ２０に印加された電圧に基づくことは、電圧指令に基づくことを含む。例えば軸位置推定部１２２は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの関係に基づいて、ｄｑ座標系の回転角度θｅを推定する。

軸位置推定部１２２は、高周波重畳方式によりｄｑ座標系の回転角度θｅを推定してもよいし、拡張誘起電圧オブザーバ方式によりｄｑ座標系の回転角度θｅを推定してもよい。高周波重畳方式は、電圧指令に重畳した高周波成分と、これに対応する電流の高周波成分との関係に基づき回転角度θｅを推定する方式である。拡張誘起電圧オブザーバ方式は、電圧指令と電流との関係に基づき算出される誘起電圧ベクトルの方向に基づき回転角度θｅを推定する方式である。回転角度θｅは、座標変換部１１３及び電流情報取得部１２１における上記座標変換に用いられる。

駆動力推定部１２３は、モータ２０に印加された電圧と、モータ２０に供給された電流と、ｄｑ座標系の回転角速度とに基づいてモータ２０が発生するトルクを推定する。例えば駆動力推定部１２３は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄｑ座標系の回転角速度ωｅとに基づいて、トルクＴＰを推定する。回転角速度ωｅは、例えば軸位置推定部１２２により推定された回転角度θｅの微分により導出される。

駆動力補償部１２４は、駆動力推定部１２３による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する。例えば駆動力補償部１２４は、駆動力推定部１２３により推定されたトルクＴＰとトルク指令Ｔ＊との偏差を縮小するように、補正トルク指令Ｔ＊＊を算出し、電流指令生成部１１１に出力する。電流指令生成部１１１は、補正トルク指令Ｔ＊＊に基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を生成する。駆動力補償部１２４がトルク指令Ｔ＊を補正トルク指令Ｔ＊＊に補正することによって、電流指令生成部１１１が生成する電流指令は、トルクＴＰをトルク指令Ｔ＊に追従させるように補正される。

軸ずれ推定部１２５は、モータ２０に印加されるｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧の印加に応じてモータ２０に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流とに基づいてｄｑ座標系の角度誤差を推定する。角度誤差は、軸位置推定部１２２が算出する回転角度θｅの誤差である。例えば軸ずれ推定部１２５は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、ｄｑ座標系の角度誤差ｄθｅを推定する。

角度誤差ｄθｅは、回転角度θｅに加算され、回転角度θｅと共に座標変換部１１３及び電流情報取得部１２１における上記座標変換に用いられる。角度誤差ｄθｅが座標変換部１１３における座標変換に用いられることによって、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊は、角度誤差ｄθｅに基づき補正されたｄｑ座標系におけるｄ軸電圧及びｑ軸電圧を表すこととなる。以下、角度誤差ｄθｅに基づき補正されたｄｑ座標系を「補償後のｄｑ座標系」という。

角度誤差ｄθｅが電流情報取得部１２１における座標変換に用いられることによって、補償後のｄｑ座標系におけるｑ軸電流Ｉｑ及びｄ軸電流Ｉｄが算出されることとなる。このように、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊は、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電圧及びｑ軸電圧を表し、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電流及びｑ軸電流を表す。このため、これらに基づきトルクＴＰを推定する駆動力推定部１２３は、角度誤差ｄθｅに更に基づいてトルクＴＰを推定することとなる。

なお、実際の制御回路１００においては、生成されたｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊の出力遅れが生じる場合がある。この場合、実際にモータ２０に印加されているｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊との間にずれが生じる。このずれを補償するために、制御回路１００は電圧補正部１２６を更に有してもよい。

電圧補正部１２６は、回転角速度ωｅに基づき上記遅れを補償する。例えば電圧補正部１２６は、回転角速度ωｅと、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とに基づいてｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを算出する。上述したように、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊は、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電圧及びｑ軸電圧を表す。このため、電圧補正部１２６が算出するｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑも、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電圧及びｑ軸電圧を表す。

制御回路１００が電圧補正部１２６を有する場合、軸ずれ推定部１２５は、電圧補正部１２６が算出したｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑに基づいて角度誤差ｄθｅを推定してもよい。また、駆動力推定部１２３は、電圧補正部１２６が算出したｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑに基づいてトルクＴＰを推定してもよい。

（駆動力推定部）
続いて、駆動力推定部１２３の構成をより詳細に例示する。駆動力推定部１２３は、モータ２０の磁石磁束の推定結果と、モータ２０のｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいてトルクＴＰを推定する。例えば図２に示すように、制御回路１００は、磁束推定部１３１と、磁石磁束推定部１３２と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３とを更に有する。

磁束推定部１３１は、モータ２０に印加されるｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧の印加に応じてモータ２０に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流と、モータ２０の動作速度とに基づいて、モータ２０に生じるｄ軸磁束及びｑ軸磁束を推定する。ｄ軸磁束はｄ軸に沿う磁束であり、ｑ軸磁束はｑ軸に沿う磁束である。例えば磁束推定部１３１は、電圧補正部１２６により算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、次式によりｄ軸磁束Φｄ及びｑ軸磁束Φｑを算出する。
Φｄ＝（Ｖｑ－Ｒ・Ｉｑ）／ωｅ・・・（１）
Φｑ＝－（Ｖｄ－Ｒ・Ｉｄ）／ωｅ・・・（２）
Ｒ：モータ２０の巻線抵抗

上述したように、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電圧及びｑ軸電圧を表す。また、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電流及びｑ軸電流を表す。従って、ｄ軸磁束Φｄ及びｑ軸磁束Φｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸磁束及びｑ軸磁束を表す。

磁石磁束推定部１３２は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０のｄ軸インダクタンスと、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてモータ２０の磁石磁束を推定する。ｄ軸インダクタンスは、ｄ軸電流の時間変化とｄ軸電圧との関係を表す。例えば磁石磁束推定部１３２は、磁束推定部１３１により推定されたｄ軸磁束Φｄと、一定のｄ軸インダクタンスＬｄと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄとに基づいて、次式により磁石磁束Φを推定する。
Φ＝Φｄ－Ｌｄ・Ｉｄ・・・（３）

上述したように、ｄ軸磁束Φｄは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸磁束を表す。ｄ軸電流Ｉｄは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電流を表す。このため、磁石磁束推定部１３２は、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸磁束、ｄ軸インダクタンス及びｄ軸電流に基づいて磁石磁束Φを推定していることとなる。

ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、モータ２０に生じるｑ軸磁束と、モータ２０に流れるｑ軸電流とに基づいてモータ２０のｑ軸インダクタンスを推定する。ｑ軸インダクタンスは、ｑ軸電流の時間変化とｑ軸電圧との関係を表す。例えばｑ軸インダクタンス推定部１３３は、磁束推定部１３１により推定されたｑ軸磁束Φｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、次式によりｑ軸インダクタンスＬｑを推定する。
Ｌｑ＝Φｑ／Ｉｑ・・・（４）

上述したように、ｑ軸磁束Φｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｑ軸磁束を表す。ｑ軸電流Ｉｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｑ軸電流を表す。このため、ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、補償後のｄｑ座標系におけるｑ軸磁束及びｑ軸電流に基づいてｑ軸インダクタンスＬｑを推定していることとなる。

駆動力推定部１２３は、磁石磁束推定部１３２による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいてトルクＴＰを推定する。例えば駆動力推定部１２３は、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、磁石磁束推定部１３２による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいてトルクＴＰを推定する。

上述したように、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電流及びｑ軸電流を表す。磁石磁束推定部１３２により推定された磁石磁束Φは、補償後のｄｑ座標系における磁石磁束を表す。ｑ軸インダクタンス推定部１３３により推定されたｑ軸インダクタンスＬｑは、補償後のｄｑ座標系におけるｑ軸インダクタンスを表す。従って、駆動力推定部１２３は、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電流、ｑ軸電流、磁石磁束及びｑ軸インダクタンスに基づいてトルクＴＰを推定していることとなる。

駆動力推定部１２３は、磁石磁束推定部１３２による推定結果とｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果に基づかない第１の推定方式と、磁石磁束推定部１３２による推定結果とｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づく第２の推定方式とを併用してトルクＴＰを推定するように構成されていてもよい。例えば駆動力推定部１２３は、第１推定部１３５と、第２推定部１３６と、合算部１３７とを有する。

第１推定部１３５は、上記第１の推定方式により第１のトルク推定値を算出する。例えば第１推定部１３５は、次式により第１のトルク推定値ＴＰＨを算出する。
ＴＰＨ＝（Ｖｄ・Ｉｄ＋Ｖｑ・Ｉｑ－Ｒ・Ｉｄ^２－Ｒ・Ｉｑ^２）／ωｅ・・・（５）

第２推定部１３６は、上記第２の推定方式により第２のトルク推定値を算出する。例えば第２推定部１３６は、次式により第２のトルク推定値ＴＰＬを算出する。
ＴＰＬ＝Φ・Ｉｑ＋（Ｌｄ－Ｌｑ）・Ｉｄ・Ｉｑ・・・（６）

合算部１３７は、トルク推定値ＴＰＨとトルク推定値ＴＰＬとに基づいてトルクＴＰを算出する。例えば合算部１３７は、トルク推定値ＴＰＨとトルク推定値ＴＰＬとの重み付き平均値をトルクＴＰとして算出する。

回転角速度ωｅがゼロに近付くと、回転角速度ωｅを分母として算出されるトルク推定値ＴＰＨの精度が低下する。このため、合算部１３７は、回転角速度ωｅがゼロに近付くのに応じて、トルク推定値ＴＰＨの重みを徐々に小さくし、トルク推定値ＴＰＬの重みを徐々に大きくしてもよい。

なお、以上においては、ｄ軸インダクタンスＬｄを定数とし、モータ２０の状態に応じて磁石磁束Φをリアルタイムに推定し、これらに基づきトルクＴＰを算出する例を示した。このようなトルクＴＰの推定方式は、磁石磁束Φの変動に比較してｄ軸インダクタンスＬｄの変動が相対的に小さいモータに有効である。このようなモータ２０の具体例としては、ＩＰＭモータが挙げられる。

モータ２０のタイプによっては、磁石磁束Φの変動に比較してｄ軸インダクタンスＬｄの変動が相対的に大きい場合もある。例えば永久磁石を有しないシンクロナスリラクタンスモータにおいては、磁石磁束Φがゼロで不変であるが、ｄ軸インダクタンスＬｄの変動が大きい。これに対応し得るように、制御回路１００は、ｄ軸インダクタンス推定部１３４を更に有してもよい。

ｄ軸インダクタンス推定部１３４は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてｄ軸インダクタンスを推定する。例えばｄ軸インダクタンス推定部１３４は、磁束推定部１３１により推定されたｄ軸磁束Φｄと、一定の磁石磁束Φ（例えばゼロ）と、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄとに基づいて、次式によりｄ軸インダクタンスＬｄを推定する。
Ｌｄ＝（Φｄ－Φ）／Ｉｄ・・・（７）

上述したように、ｄ軸磁束Φｄは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸磁束を表す。ｄ軸電流Ｉｄは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸電流を表す。このため、ｄ軸インダクタンス推定部１３４は、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸磁束、磁石磁束及びｄ軸電流に基づいてｄ軸インダクタンスＬｄを推定していることとなる。

ｄ軸インダクタンス推定部１３４を更に有する構成によれば、磁石磁束推定部１３２が推定した磁石磁束Φに基づいて駆動力推定部１２３にトルクＴＰを推定させる推定モードと、ｄ軸インダクタンス推定部１３４が推定したｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて駆動力推定部１２３にトルクＴＰを推定させる推定モードとの選択が可能となる。この選択を行うための構成については、別途後述する。

ｄ軸インダクタンス推定部１３４により推定されたｄ軸インダクタンスＬｄは、補償後のｄｑ座標系におけるｄ軸インダクタンスを表す。このため、ｄ軸インダクタンス推定部１３４が推定したｄ軸インダクタンスＬｄに基づきトルクＴＰを推定する場合も、駆動力推定部１２３は、補償後のｄｑ座標系における情報（ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、及びｑ軸インダクタンスＬｑ）に基づいてトルクＴＰを推定することとなる。

ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、ｑ軸磁束Φｑとｑ軸電流Ｉｑとに基づき推定されるｑ軸インダクタンスＬｑに対し、更にフィルタ処理を施してｑ軸インダクタンスＬｑを推定するように構成されていてもよい。例えばｑ軸インダクタンス推定部１３３は、図３に示すように、ゲイン算出部１４１と、フィルタ１４２と、インダクタンス算出部１４３とを有する。

ゲイン算出部１４１は、ｑ軸磁束とｑ軸電流とに基づいて、ｑ軸インダクタンスとｑ軸電流との関係を表すｑ軸インダクタンスゲインを算出する。例えばゲイン算出部１４１は、式（４）により算出されるｑ軸インダクタンスＬｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、次式によりｑ軸インダクタンスゲインＫＬｑを算出する。
ＫＬｑ＝（Ｌｑ－Ｌｑ０）／（｜Ｉｑ｜－Ｉｑ１）・・・（８）
Ｌｑ０：定数
Ｉｑ１：定数

式（４）に示されるように、ｑ軸インダクタンスＬｑは、磁束推定部１３１により推定されたｑ軸磁束Φｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｑ軸電流Ｉｑとに基づいて算出される。このため、式（８）によりｑ軸インダクタンスゲインＫＬｑを算出することは、ｑ軸磁束Φｑとｑ軸電流Ｉｑとに基づいてｑ軸インダクタンスゲインＫＬｑを算出することの一例である。

フィルタ１４２は、例えばローパス型のデジタルフィルタリング処理により、ｑ軸インダクタンスゲインＫＬｑのノイズ成分を低減させる。インダクタンス算出部１４３は、フィルタ１４２を通過したｑ軸インダクタンスゲインＫＬｑとｑ軸電流Ｉｑとに基づいてｑ軸インダクタンスＬｑを算出する。例えばインダクタンス算出部１４３は、次式によりｑ軸インダクタンスＬｑを算出する。
Ｌｑ＝ＫＬｑ（｜Ｉｑ｜－Ｉｑ１）＋Ｌｑ０・・・（９）

ｄ軸インダクタンス推定部１３４は、ｄ軸磁束Φｄとｄ軸電流Ｉｄとに基づき推定されるｄ軸インダクタンスＬｄに対し、更にフィルタ処理を施してｄ軸インダクタンスＬｄを推定するように構成されていてもよい。例えばｄ軸インダクタンス推定部１３４は、図４に示すように、ゲイン算出部１５１と、フィルタ１５２と、インダクタンス算出部１５３とを有する。

ゲイン算出部１５１は、ｄ軸磁束とｄ軸電流とに基づいて、ｄ軸インダクタンスとｄ軸電流との関係を表すｄ軸インダクタンスゲインを算出する。例えばゲイン算出部１５１は、式（７）により算出されるｄ軸インダクタンスＬｄと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄとに基づいて、次式によりｄ軸インダクタンスゲインＫＬｄを算出する。
ＫＬｄ＝（Ｌｄ－Ｌｄ０）／（｜Ｉｄ｜－Ｉｄ１）・・・（１０）
Ｌｄ０：定数
Ｉｄ１：定数

フィルタ１５２は、例えばローパス型のデジタルフィルタリング処理により、ｄ軸インダクタンスゲインＫＬｄのノイズ成分を低減させる。インダクタンス算出部１５３は、フィルタ１５２を通過したｄ軸インダクタンスゲインＫＬｄとｄ軸電流Ｉｄとに基づいてｄ軸インダクタンスＬｄを算出する。例えばインダクタンス算出部１５３は、次式によりｄ軸インダクタンスＬｄを算出する。
Ｌｄ＝ＫＬｄ（｜Ｉｄ｜－Ｉｄ１）＋Ｌｄ０・・・（１１）

（軸ずれ推定部）
続いて、軸ずれ推定部１２５の構成をより詳細に例示する。軸ずれ推定部１２５は、モータ２０に生じる磁束のベクトルと、モータ２０に流れる電流のベクトルとの内積（以下、「無効力」という。）に基づいてｄｑ座標系の角度誤差を推定する。磁束のベクトル及び電流のベクトルは、αβ座標系で表されていてもよいし、ＵＶＷの３相の座標系で表されていてもよい。例えば制御回路１００は、図５に示すように、無効力推定部１６１を更に有する。

無効力推定部１６１は、モータ２０に印加される電圧（例えばｄ軸電圧及びｑ軸電圧）と、電圧の印加に応じてモータ２０に流れる電流（例えばｄ軸電流及びｑ軸電流）とに基づいて無効力を推定する。例えば無効力推定部１６１は、電圧補正部１２６により算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとに基づいて無効力を推定する。例えば無効力推定部１６１は、第１推定部１６２と、第２推定部１６３と、合算部１６４とを有する。

第１推定部１６２は、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧、ｄ軸電流、ｑ軸電流及びモータ２０の動作速度に基づいて無効力を推定する。例えば第１推定部１６２は、電圧補正部１２６により算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、モータ２０の回転角速度ωｅとに基づいて、次式により第１の無効力推定値ＴＱＨを算出する。
ＴＱＨ＝（Ｖｄ・Ｉｄ－Ｖｄ・Ｉｑ）／ωｅ・・・（１２）

第２推定部１６３は、磁石磁束推定部１３２による推定結果、ｄ軸電流、ｑ軸電流、ｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスに基づいて無効力を推定する。例えば第２推定部１６３は、磁石磁束推定部１３２により推定された磁石磁束Φと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、一定のｄ軸インダクタンスＬｄと、ｑ軸インダクタンス推定部１３３により推定されたｑ軸インダクタンスＬｑとに基づいて、次式により第２の無効力推定値ＴＱＬを算出する。
ＴＱＬ＝Φ・Ｉｄ＋Ｌｄ・Ｉｄ^２＋Ｌｑ・Ｉｑ^２・・・（１３）

合算部１６４は、無効力推定値ＴＱＨと無効力推定値ＴＱＬとに基づいて無効力ＴＱを算出する。例えば合算部１６４は、無効力推定値ＴＱＨと無効力推定値ＴＱＬとの重み付き平均値を無効力ＴＱとして算出する。回転角速度ωｅがゼロに近付くと、回転角速度ωｅを分母として算出される無効力推定値ＴＱＨの精度が低下する。このため、合算部１６４は、回転角速度ωｅがゼロに近付くのに応じて、無効力推定値ＴＱＨの重みを徐々に小さくし、無効力推定値ＴＱＬの重みを徐々に大きくしてもよい。

なお、制御回路１００が上述のｄ軸インダクタンス推定部１３４を更に有する構成によれば、磁石磁束推定部１３２が推定した磁石磁束Φに基づいて無効力推定部１６１に無効力ＴＱを推定させる推定モードと、ｄ軸インダクタンス推定部１３４が推定したｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて無効力推定部１６１に無効力ＴＱを推定させる推定モードとの選択が可能となる。この選択を行うための構成については、別途後述する。

軸ずれ推定部１２５は、無効力推定部１６１による推定結果に基づいて角度誤差ｄθｅを算出する。例えば軸ずれ推定部１２５は、第１推定部１６２による推定結果と、第２推定部１６３による推定結果とに基づいて角度誤差ｄθｅを算出する。例えば軸ずれ推定部１２５は、合算部１６４により算出された無効力ＴＱと、第２推定部１６３により算出された無効力推定値ＴＱＬとの差に基づいて角度誤差ｄθｅを算出する。軸ずれ推定部１２５は、第１推定部１６２により算出された無効力推定値ＴＱＨと、第２推定部１６３により算出された無効力推定値ＴＱＬとの差に基づいて角度誤差ｄθｅを算出してもよい。

軸ずれ推定部１２５は、トルクＴＰに更に基づいて角度誤差ｄθｅを算出してもよい。例えば軸ずれ推定部１２５は、第１補償値算出部１６５と、第２補償値算出部１６６とを有する。第１補償値算出部１６５は、無効力推定値ＴＱＨと無効力推定値ＴＱＬとに基づいて角度誤差ｄｋθを算出する。例えば第１補償値算出部１６５は、無効力ＴＱと無効力推定値ＴＱＬとの差に比例演算、比例・積分演算等を施して角度誤差ｄｋθを算出する。第２補償値算出部１６６は、トルクＴＰに比例する係数を角度誤差ｄｋθに乗算して角度誤差ｄθｅを算出する。

（推定方式の切り替え）
制御回路１００は、モータ２０の種別と、モータ２０の動作状態とに基づいて、トルクＴＰの推定モードを変更するように構成されていてもよい。例えば図６に示すように、制御回路１００は、設定記憶部１７１と、モード選択部１７２と、補償切替部１７３とを有する。設定記憶部１７１は、モータ２０の種別の設定値を記憶する。この設定値は、例えばユーザインタフェースにより取得される。

モード選択部１７２は、設定記憶部１７１が記憶するモータ２０の種別に基づいて、トルクＴＰの推定モードを変更する。例えばモード選択部１７２は、モータ２０の種別に基づいて、磁石磁束推定部１３２に磁石磁束を推定させる推定モード（第１推定モード）と、ｄ軸インダクタンス推定部１３４にｄ軸インダクタンスを推定させる推定モード（第２推定モード）とのいずれか一方を選択する。例えばモード選択部１７２は、モータ２０がＳＰＭモータである場合にはＳＰＭモード（第１推定モード）を選択し、モータ２０がＩＰＭモータである場合にはＩＰＭモード（第１推定モード）を選択し、モータ２０がシンクロナスリラクタンスモータ（ＲＭモータ）である場合にはＲＭモードを選択する。

ＳＰＭモードは、磁石磁束推定部１３２に磁石磁束を推定させ、軸ずれ推定部１２５に角度誤差を推定させ、ｑ軸インダクタンス推定部１３３にはｑ軸インダクタンスを推定させず、ｄ軸インダクタンス推定部１３４にはｄ軸インダクタンスを推定させないモードである。モード選択部１７２がＳＰＭモードを選択している場合、駆動力推定部１２３は、磁石磁束推定部１３２が推定した磁石磁束と、軸ずれ推定部１２５が推定した角度誤差とに基づいてトルクＴＰを推定する。無効力推定部１６１は、磁石磁束推定部１３２が推定した磁石磁束と、軸ずれ推定部１２５が推定した角度誤差とに基づいて無効力ＴＱを推定する。

ＩＰＭモードは、磁石磁束推定部１３２に磁石磁束を推定させ、軸ずれ推定部１２５に角度誤差を推定させ、ｑ軸インダクタンス推定部１３３にｑ軸インダクタンスを推定させ、ｄ軸インダクタンス推定部１３４にはｄ軸インダクタンスを推定させないモードである。モード選択部１７２がＩＰＭモードを選択している場合、駆動力推定部１２３は、磁石磁束推定部１３２が推定した磁石磁束と、軸ずれ推定部１２５が推定した角度誤差と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３が推定したｑ軸インダクタンスとに基づいてトルクＴＰを推定する。無効力推定部１６１は、磁石磁束推定部１３２が推定した磁石磁束と、軸ずれ推定部１２５が推定した角度誤差と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３が推定したｑ軸インダクタンスとに基づいて無効力ＴＱを推定する。

ＲＭモードは、磁石磁束推定部１３２には磁石磁束を推定させず、軸ずれ推定部１２５に角度誤差を推定させ、ｑ軸インダクタンス推定部１３３にｑ軸インダクタンスを推定させ、ｄ軸インダクタンス推定部１３４にｄ軸インダクタンスを推定させるモードである。モード選択部１７２がＲＭモードを選択している場合、駆動力推定部１２３は、軸ずれ推定部１２５が推定した角度誤差と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３が推定したｑ軸インダクタンスと、ｄ軸インダクタンス推定部１３４が推定したｄ軸インダクタンスとに基づいてトルクＴＰを推定する。無効力推定部１６１は、軸ずれ推定部１２５が推定した角度誤差と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３が推定したｑ軸インダクタンスと、ｄ軸インダクタンス推定部１３４が推定したｄ軸インダクタンスとに基づいて無効力ＴＱを推定する。

補償切替部１７３は、モータ２０の状態に基づいて、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定、及びｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定のそれぞれの有効・無効を切り替える。有効とは、推定が継続されることを意味する。無効とは、推定が中断し、推定結果が一定値に保たれることを意味する。例えば補償切替部１７３は、モータ２０の回転角速度ωｅが所定の速度閾値を下回っている場合に、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束の推定を無効にする。

モード選択部１７２がＳＰＭモードを選択している場合、補償切替部１７３は、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定と、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定との有効・無効を切り替える。補償切替部１７３は、モータ２０の回転角速度ωｅが所定の速度閾値を下回っている場合に、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束の推定を無効にする。これにより、磁石磁束推定部１３２は磁石磁束の推定を中断し、磁石磁束を一定にする。補償切替部１７３は、モータ２０の回転角速度ωｅが所定の速度閾値を下回っている場合に、第１補償値算出部１６５による角度誤差ｄｋθの推定を無効にする。これにより、軸ずれ推定部１２５は角度誤差ｄｋθの推定を中断し、角度誤差を一定にする。

モード選択部１７２がＩＰＭモードを選択している場合、補償切替部１７３は、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定と、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定との有効・無効を切り替える。補償切替部１７３は、モータ２０の回転角速度ωｅが所定の速度閾値を下回っている場合に、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束の推定を無効にする。これにより、磁石磁束推定部１３２は磁石磁束の推定を中断し、磁石磁束を一定にする。補償切替部１７３は、モータ２０の回転角速度ωｅが所定の速度閾値を下回っている場合に、第１補償値算出部１６５による角度誤差ｄｋθの推定を無効にする。これにより、軸ずれ推定部１２５は角度誤差ｄｋθの推定を中断し、角度誤差ｄｋθを一定にする。補償切替部１７３は、トルクＴＰが所定のトルク閾値（力閾値）を下回っている場合に、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンスの推定を無効にする。これにより、ｑ軸インダクタンス推定部１３３はｑ軸インダクタンスの推定を中断し、ｑ軸インダクタンスを一定にする。

モード選択部１７２がＲＭモードを選択している場合、補償切替部１７３は、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定と、ｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定との有効・無効を切り替える。補償切替部１７３は、モータ２０の回転角速度ωｅが所定の速度閾値を下回っている場合に、第１補償値算出部１６５による角度誤差ｄｋθの推定を無効にする。これにより、軸ずれ推定部１２５は角度誤差ｄｋθの推定を中断し、角度誤差ｄｋθを一定にする。補償切替部１７３は、トルクＴＰが所定のトルク閾値（力閾値）を下回っている場合に、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンスの推定を無効にする。これにより、ｑ軸インダクタンス推定部１３３はｑ軸インダクタンスの推定を中断し、ｑ軸インダクタンスを一定にする。

以上、制御回路１００の機能上の構成を例示したが、各機能ブロックは制御回路１００の構成要素であるため、各機能ブロックが実行する処理内容は、制御回路１００が実行する処理内容に相当する。

図７は、制御回路１００のハードウェア構成を例示する模式図である。図７に示すように、制御回路１００は、一つ又は複数のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、スイッチング制御回路１９５とを含む。ストレージ１９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１９３は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０のｄ軸インダクタンスと、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてモータ２０の磁石磁束を推定することと、モータ２０に生じるｑ軸磁束と、モータ２０に流れるｑ軸電流とに基づいてモータ２０のｑ軸インダクタンスを推定することと、磁石磁束の推定結果と、ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定することと、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を含む電力変換方法を電力変換装置１に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、上述した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。

メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１００の各機能ブロックを構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電流センサ１４との間で電気信号の入出力を行う。スイッチング制御回路１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、インバータ回路１３内の複数のスイッチング素子１５のオン、オフを切り替えることにより、上記駆動電力をモータ２０へ出力する。

なお、制御回路１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１００は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。

〔電力変換手順〕
続いて、電力変換方法の一例として、制御回路１００が実行する電力変換回路１０の制御手順を例示する。この手順は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０のｄ軸インダクタンスと、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてモータ２０の磁石磁束を推定することと、 モータ２０に生じるｑ軸磁束と、モータ２０に流れるｑ軸電流とに基づいてモータ２０のｑ軸インダクタンスを推定することと、磁石磁束の推定結果と、ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定することと、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を含む。以下、推定モード選択手順と、電圧制御手順とに分けて、制御手順を詳細に例示する。

（推定モード選択手順）
図８に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、設定記憶部１７１が記憶するモータ２０の種別がＳＰＭモータであるか否かをモード選択部１７２が確認する。ステップＳ０１においてモータ２０の種別がＳＰＭモータでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、設定記憶部１７１が記憶するモータ２０の種別がＩＰＭモータであるか否かをモード選択部１７２が確認する。ステップＳ０２においてモータ２０の種別がＩＰＭモータでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、設定記憶部１７１が記憶するモータ２０の種別がＲＭモータであるか否かをモード選択部１７２が確認する。

ステップＳ０１においてモータ２０の種別がＳＰＭモータであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、モード選択部１７２がＳＰＭモードを選択する。ステップＳ０２においてモータ２０の種別がＩＰＭモータであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、モード選択部１７２がＩＰＭモードを選択する。ステップＳ０３においてモータ２０の種別がＲＭモータであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、モード選択部１７２がＲＭモードを選択する。ステップＳ０３においてモータ２０の種別がＲＭモータでないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ０４，Ｓ０５，Ｓ０６のいずれも実行しない。以上でモード選択手順が完了する。

（電圧制御手順）
図９に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５を実行する。ステップＳ１１では、駆動力推定部１２３がトルクＴＰの推定値を初期値（例えばゼロ）に設定する。また、電圧指令生成部１１２がｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を初期値（例えばゼロ）に設定する。ステップＳ１２では、電流情報取得部１２１が、電流センサ１４による検出結果を取得し、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。また、軸位置推定部１２２が、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとの関係に基づいて、ｄｑ座標系の回転角度θｅを推定する。また、電圧補正部１２６が、回転角速度ωｅと、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊とに基づいてｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑを算出する。

ステップＳ１３では、補償切替部１７３が、モータ２０の状態（例えば回転角速度ωｅ及びトルクＴＰ）に基づいて、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定、及びｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定のそれぞれの有効・無効を切り替える。具体的な切替手順は、上記推定モードによって異なる。ステップＳ１３の手順については、推定モードごとに後述する。

ステップＳ１４では、磁束推定部１３１が、電圧補正部１２６により算出されたｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、ｄ軸磁束Φｄ及びｑ軸磁束Φｑを算出する。ステップＳ１５では、磁石磁束推定が有効とされているか否かを磁石磁束推定部１３２が確認する。

ステップＳ１５において磁石磁束推定が有効であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、磁石磁束推定部１３２が、磁束推定部１３１により推定されたｄ軸磁束Φｄと、一定のｄ軸インダクタンスＬｄと、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄとに基づいて、磁石磁束Φを推定する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ１７を実行する。ステップＳ１５において磁石磁束推定が有効とされていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ１６を実行することなくステップＳ１７を実行する。ステップＳ１７では、ｑ軸インダクタンス推定が有効とされているか否かをｑ軸インダクタンス推定部１３３が確認する。

ステップＳ１７においてｑ軸インダクタンス推定が有効とされていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１８を実行する。ステップＳ１８では、ｑ軸インダクタンス推定部１３３が、磁束推定部１３１により推定されたｑ軸磁束Φｑと、電流情報取得部１２１により算出されたｑ軸電流Ｉｑとに基づいて、ｑ軸インダクタンスＬｑを推定する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ２１を実行する。ステップＳ１７においてｑ軸インダクタンス推定が有効とされていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ１８を実行することなくステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、ｄ軸インダクタンス推定が有効とされているか否かをｄ軸インダクタンス推定部１３４が確認する。

ステップＳ２１においてｄ軸インダクタンス推定が有効とされていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ２２を実行する。ステップＳ２２では、ｄ軸インダクタンス推定部１３４が、磁束推定部１３１により推定されたｄ軸磁束Φｄと、一定の磁石磁束Φ（例えばゼロ）と、電流情報取得部１２１により算出されたｄ軸電流Ｉｄとに基づいて、ｄ軸インダクタンスＬｄを推定する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ２３を実行する。ステップＳ２１においてｄ軸インダクタンス推定が有効とされていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ２２を実行することなくステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３では、駆動力推定部１２３が、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、回転角速度ωｅ、磁石磁束Φ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、及びｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて、トルクＴＰを推定する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ２４，Ｓ２５を実行する。ステップＳ２４では、無効力推定部１６１が、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、回転角速度ωｅ、磁石磁束Φ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、及びｄ軸インダクタンスＬｄに基づいて、無効力ＴＱを推定する。ステップＳ２５では、角度誤差推定が有効とされているか否かを軸ずれ推定部１２５が確認する。

ステップＳ２５において角度誤差推定が有効とされていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ２６を実行する。ステップＳ２６では、第１補償値算出部１６５が、合算部１６４により算出された無効力ＴＱと、第２推定部１６３により算出された無効力推定値ＴＱＬとの差に基づいて角度誤差ｄｋθを算出する。

次に、制御回路１００はステップＳ２７を実行する。ステップＳ２５において角度誤差推定が有効とされていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ２６を実行することなくステップＳ２７を実行する。ステップＳ２７では、第２補償値算出部１６６が、トルクＴＰに比例する係数を角度誤差ｄｋθに乗算して角度誤差ｄθｅを算出する。

次に、制御回路１００は、Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５を実行する。ステップＳ３１では、駆動力補償部１２４が、駆動力推定部１２３により推定されたトルクＴＰとトルク指令Ｔ＊との偏差を縮小するように、補正トルク指令Ｔ＊＊を算出する。

ステップＳ３２では、電流指令生成部１１１が、補正トルク指令Ｔ＊＊に基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ＊及びｑ軸電流指令Ｉｑ＊を算出する。ステップＳ３３では、電圧指令生成部１１２が、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊とｄ軸電流Ｉｄとの偏差を縮小し、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊とｑ軸電流Ｉｑとの偏差を縮小するように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＊、ｑ軸電流指令Ｉｑ＊、ｄ軸電流Ｉｄ、及びｑ軸電流Ｉｑに基づいてｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊を算出する。

ステップＳ３４では、座標変換部１１３が、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＊に対し、ｄｑ座標系からαβ座標系への座標変換と、２相から３相への変換とを施してｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊を算出する。ステップＳ３５では、ＰＷＭ制御部１１４が、ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に従った駆動電圧をモータ２０に印加するように、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替える。例えばＰＷＭ制御部１１４が、ｕ相電圧指令Ｖｕ＊、ｖ相電圧指令Ｖｖ＊、及びｗ相電圧指令Ｖｗ＊に従った電圧パルスを相ごとに算出し、当該相ごとの電圧パルスを発生させるように複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替える。その後、制御回路１００は処理をステップＳ１２に戻す。以後、ステップＳ１２以降の手順が繰り返される。なお、制御回路１００は、ｄｑ座標系又はαβ座標系における電圧パルスを算出し、当該電圧パルスを上記相ごとの電圧パルスに変換してもよい。

図１０は、ＳＰＭモードが選択されている場合に、ステップＳ１３で実行される手順を例示するフローチャートである。図１０に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ４１，Ｓ４２を実行する。ステップＳ４１では、補償切替部１７３が、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定と、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定と、ｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定と、の全てを無効にする。ステップＳ４２では、回転角速度ωｅが所定の速度閾値ω１を超えているかを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ４２において回転角速度ωｅが速度閾値ω１を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４３を実行する。ステップＳ４３では、補償切替部１７３が、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定を有効化する。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、トルクＴＰが所定のトルク閾値Ｔ１を超えているかを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ４４においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ１を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４５を実行する。ステップＳ４５では、モータ２０が速度センサレス（速度センサを有しない）か否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ４５においてモータ２０が速度センサレスであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４６を実行する。ステップＳ４６では、補償切替部１７３が、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定を有効化する。

ステップＳ４２において回転角速度ωｅが速度閾値ω１を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ４３，Ｓ４６のいずれも実行しない。このため、磁石磁束推定、角度誤差推定、ｑ軸インダクタンス推定、及びｄ軸インダクタンス推定の全てが無効に維持される。

ステップＳ４４においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ１を超えていないと判定した場合、又はステップＳ４５においてモータ２０が速度センサレスでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ４６を実行しない。このため、磁石磁束推定のみが有効化される。以上でＳＰＭモードが選択されている場合の補償切替手順が完了する。

図１１は、ＩＰＭモードが選択されている場合に、ステップＳ１３で実行される手順を例示するフローチャートである。図１１に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ５１，Ｓ５２を実行する。ステップＳ５１では、補償切替部１７３が、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定と、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定と、ｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定と、の全てを無効にする。ステップＳ５２では、回転角速度ωｅが所定の速度閾値ω１を超えているかを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ５２において回転角速度ωｅが速度閾値ω１を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ５３を実行する。ステップＳ５３では、補償切替部１７３が、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定を有効化する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ５４を実行する。ステップＳ５４では、トルクＴＰが所定のトルク閾値Ｔ１を超えているか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ５４においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ１を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ５５を実行する。ステップＳ５５では、モータ２０が速度センサレスか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ５５においてモータ２０が速度センサレスでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ５６を実行する。ステップＳ５６では、補償切替部１７３が、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定を有効化する。これにより、磁石磁束推定とｑ軸インダクタンス推定とが有効化された状態となる。

ステップＳ５５においてモータ２０が速度センサレスであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ５７を実行する。ステップＳ５７では、補償切替部１７３が、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定を有効化する。

次に、制御回路１００はステップＳ６１を実行する。ステップＳ６１では、トルクＴＰが上記トルク閾値Ｔ１より大きい所定のトルク閾値Ｔ２未満であるか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ６１においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ２未満であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ６２を実行する。ステップＳ６２では、回転角速度ωｅが上記速度閾値ω１より大きい所定の速度閾値ω２未満であるか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ６１においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ２未満でないと判定した場合、又はステップＳ６２において回転角速度ωｅが速度閾値ω２未満でないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ６３を実行する。ステップＳ６３では、補償切替部１７３が、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定を無効化する。その後、制御回路１００は、処理を上述のステップＳ５６に進める。これにより、磁石磁束推定の代わりにｑ軸インダクタンス推定が有効化され、角度誤差推定とｑ軸インダクタンス推定とが有効化された状態となる。

ステップＳ５２において回転角速度ωｅが速度閾値ω１を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ５３，Ｓ５６，Ｓ５７，Ｓ６３を実行しない。このため、磁石磁束推定、角度誤差推定、ｑ軸インダクタンス推定、及びｄ軸インダクタンス推定の全てが無効に維持される。

ステップＳ５４においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ１を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ５６，Ｓ５７，Ｓ６３を実行しない。このため、磁石磁束推定のみが有効化される。以上でＩＰＭモードが選択されている場合の補償切替手順が完了する。

図１２は、ＲＭモードが選択されている場合に、ステップＳ１３で実行される手順を例示するフローチャートである。図１２に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ７１，Ｓ７２を実行する。ステップＳ７１では、補償切替部１７３が、磁石磁束推定部１３２による磁石磁束推定と、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定と、ｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定と、の全てを無効にする。ステップＳ７２では、回転角速度ωｅが所定の速度閾値ω１を超えているかを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ７２において回転角速度ωｅが速度閾値ω１を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ７３を実行する。ステップＳ７３では、補償切替部１７３が、ｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定を有効化する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ７４を実行する。ステップＳ７４では、トルクＴＰが所定のトルク閾値Ｔ１を超えているか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ７４においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ１を超えていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ７５を実行する。ステップＳ７５では、モータ２０が速度センサレスか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ７５においてモータ２０が速度センサレスでないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ７６を実行する。ステップＳ７６では、補償切替部１７３が、ｑ軸インダクタンス推定部１３３によるｑ軸インダクタンス推定を有効化する。これにより、ｄ軸インダクタンス推定とｑ軸インダクタンス推定とが有効化された状態となる。

ステップＳ７５においてモータ２０が速度センサレスであると判定した場合、制御回路１００はステップＳ７７を実行する。ステップＳ７７では、補償切替部１７３が、軸ずれ推定部１２５による角度誤差推定を有効化する。

次に、制御回路１００は、ステップＳ８１を実行する。ステップＳ８１では、トルクＴＰが上記トルク閾値Ｔ１より大きい所定のトルク閾値Ｔ２未満であるか否かを補償切替部１７３が確認する。ステップＳ８１においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ２未満であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ８２を実行する。ステップＳ８２では、回転角速度ωｅが上記速度閾値ω１より大きい所定の速度閾値ω２未満であるか否かを補償切替部１７３が確認する。

ステップＳ８１においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ２未満でないと判定した場合、又はステップＳ８２において回転角速度ωｅが速度閾値ω２未満でないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ８３を実行する。ステップＳ８３では、補償切替部１７３が、ｄ軸インダクタンス推定部１３４によるｄ軸インダクタンス推定を無効化する。その後、制御回路１００は、処理を上述のステップＳ７６に進める。これにより、ｄ軸インダクタンス推定の代わりにｑ軸インダクタンス推定が有効化され、角度誤差推定とｑ軸インダクタンス推定とが有効化された状態となる。

ステップＳ７２において回転角速度ωｅが速度閾値ω１を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ７３，Ｓ７６，Ｓ７７，Ｓ８３を実行しない。このため、磁石磁束推定、角度誤差推定、ｑ軸インダクタンス推定、及びｄ軸インダクタンス推定の全てが無効に維持される。

ステップＳ７４においてトルクＴＰがトルク閾値Ｔ１を超えていないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ７６，Ｓ７７，Ｓ８３を実行しない。このため、ｄ軸インダクタンス推定のみが有効化される。以上でＲＭモードが選択されている場合の補償切替手順が完了する。

いずれの補償切替手順においても、推定対象は常に２種類以下に抑えられている。
これにより、ｄ軸側の方程式、及びｑ軸側の方程式の２種類の方程式に基づく容易な推定が可能となっている。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置１は、モータ２０に生じるｄ軸磁束と、モータ２０のｄ軸インダクタンスと、モータ２０に流れるｄ軸電流とに基づいてモータ２０の磁石磁束を推定する磁石磁束推定部１３２と、モータ２０に生じるｑ軸磁束と、モータ２０に流れるｑ軸電流とに基づいてモータ２０のｑ軸インダクタンスを推定するｑ軸インダクタンス推定部１３３と、磁石磁束推定部１３２による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定する駆動力推定部１２３と、駆動力推定部１２３による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する駆動力補償部１２４と、を備える。

この電力変換装置１によれば、モータ２０の状態によって変動しやすい磁石磁束と、ｑ軸インダクタンスとが、モータ２０の現在の状態に基づいて推定され、推定結果に基づいて駆動力が推定され、駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令が補正される。従って、モータ２０の駆動力制御の精度向上に有効である。

ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、ｑ軸磁束とｑ軸電流とに基づいて、ｑ軸インダクタンスとｑ軸電流との関係を表すｑ軸インダクタンスゲインを算出するゲイン算出部１４１と、ｑ軸インダクタンスゲインのノイズ成分を低減させるフィルタ１４２と、フィルタ１４２を通過したｑ軸インダクタンスゲインとｑ軸電流とに基づいてｑ軸インダクタンスを算出するインダクタンス算出部１４３と、を有していてもよい。この場合、ｑ軸インダクタンスの推定感度と、ｑ軸インダクタンスの推定結果におけるノイズ低減との両立を図ることができる。従って、モータ２０の駆動力制御の更なる精度向上に有効である。

電力変換装置１は、モータ２０に印加されるｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧の印加に応じてモータ２０に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流とに基づいてｄｑ座標系の角度誤差を推定する軸ずれ推定部１２５を更に備え、駆動力推定部１２３は、ｄｑ座標系の角度誤差に更に基づいてモータ２０の駆動力を推定してもよい。この場合、モータ２０の現在の状態に基づいてｄｑ座標系の角度誤差が算出され、角度誤差に更に基づいてモータ２０の駆動力が推定される。従って、モータ２０の駆動力制御の更なる精度向上に有効である。

磁石磁束推定部１３２は、角度誤差に基づき補正されたｄｑ座標系におけるｄ軸磁束、ｄ軸インダクタンス及びｄ軸電流に基づいて磁石磁束を推定し、ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、角度誤差に基づき補正されたｄｑ座標系におけるｑ軸磁束及びｑ軸電流に基づいてｑ軸インダクタンスを推定し、駆動力推定部１２３は、角度誤差に基づき補正されたｄｑ座標系におけるｄ軸電流及びｑ軸電流と、磁石磁束推定部１３２による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいて駆動力を推定してもよい。この場合、角度誤差に基づいて、磁石磁束の推定精度と、ｑ軸インダクタンスの推定精度と、駆動力の推定精度とがそれぞれ向上する。従って、モータ２０の駆動力制御の更なる精度向上に有効である。

電力変換装置１は、ｄ軸磁束及びｑ軸磁束を含む磁束ベクトルと、ｄ軸電流及びｑ軸電流を含む電流ベクトルとの内積である無効力を、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧、ｄ軸電流、及びｑ軸電流に基づいて推定する無効力推定部１６１を更に備え、軸ずれ推定部１２５は、無効力推定部１６１による推定結果に基づいて角度誤差を算出してもよい。電流位相と、駆動力との変曲点は、通常の力行運転における電流位相の範囲内に位置する場合がある。電流位相の範囲内に変曲点が含まれる場合、角度誤差がプラス方向及びマイナス方向のいずれに生じているかの判定が難しくなる。これに対し、電流位相と、無効力との関係における変曲点は、通常の力行運転における電流位相の範囲外に位置する傾向がある。このため、無効力に基づくことによって、駆動力に基づくよりも容易に角度誤差を算出することができる。

無効力推定部１６１は、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧、ｄ軸電流、ｑ軸電流及びモータ２０の動作速度に基づいて無効力を推定する第１推定部１６２と、磁石磁束推定部１３２による推定結果、ｄ軸電流、ｑ軸電流、ｄ軸インダクタンス及びｑ軸インダクタンスに基づいて無効力を推定する第２推定部１６３と、を有し、軸ずれ推定部１２５は、第１推定部１６２による推定結果と第２推定部１６３による推定結果とに基づいて角度誤差を算出してもよい。角度誤差は、第１推定部１６２による推定結果に影響を及ぼし難く、第２推定部１６３による推定結果に影響を及ぼしやすい。このため、第１推定部１６２による推定結果と第２推定部１６３による推定結果との差は、角度誤差に相関する傾向がある。従って、第１推定部１６２による推定結果と第２推定部１６３による推定結果との差に基づくことによって、容易に角度誤差を算出することができる。

電力変換装置１は、モータ２０に印加されるｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、ｄ軸電圧及びｑ軸電圧の印加に応じてモータ２０に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流と、モータ２０の動作速度とに基づいてｄ軸磁束及びｑ軸磁束を推定する磁束推定部１３１を更に備え、磁石磁束推定部１３２は、磁束推定部１３１により推定されたｄ軸磁束に基づいて磁石磁束を推定し、ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、磁束推定部１３１により推定されたｑ軸磁束に基づいてｑ軸インダクタンスを推定し、磁石磁束推定部１３２は、モータ２０の動作速度が所定の速度閾値を下回っている場合に磁石磁束の推定を中断し、磁石磁束の推定結果を一定にしてもよい。モータ２０の速度が小さくなるにつれて、ｄ軸磁束及びｑ軸磁束の推定精度は低下する傾向がある。これに対し、磁束推定部１３１は、モータ２０の動作速度が所定の速度閾値を下回っている場合にｄ軸磁束及びｑ軸磁束の推定を中断し、ｄ軸磁束及びｑ軸磁束の推定結果を一定に保つ。これにより、モータ２０の動作速度の低下に伴う駆動力の推定精度の低下が抑制される。

軸ずれ推定部１２５は、モータ２０の動作速度が所定の閾値を下回っている場合に角度誤差の推定を中断し、角度誤差を一定にしてもよい。モータ２０の速度が小さくなるにつれて、角度誤差の精度は低下する傾向がある。これに対し、軸ずれ推定部１２５は、モータ２０の動作速度が所定の速度閾値を下回っている場合に角度誤差の推定を中断し、角度誤差（ｄｋθ）を一定にする。これにより、モータ２０の動作速度の低下に伴う駆動力の推定精度の低下が抑制される。

ｑ軸インダクタンス推定部１３３は、駆動力推定部１２３による推定結果が所定の力閾値を下回っている場合には、ｑ軸インダクタンスの推定を中断し、ｑ軸インダクタンスの推定結果を一定にしてもよい。ｑ軸電流が小さくなるにつれて、ｑ軸インダクタンスの推定精度は低下する傾向がある。これに対し、磁束推定部１３１は、ｑ軸電流が所定の電流閾値を下回っている場合にｑ軸インダクタンスの推定を中断し、ｑ軸インダクタンスの推定結果を一定にする。これにより、ｑ軸電流の低下に伴う駆動力の推定精度の低下が抑制される。

電力変換装置１は、ｄ軸磁束と、ｄ軸電流とに基づいてｄ軸インダクタンスを推定するｄ軸インダクタンス推定部１３４と、モータ２０の種別に基づいて、磁石磁束推定部１３２に磁石磁束を推定させる第１推定モードと、ｄ軸インダクタンス推定部１３４にｄ軸インダクタンスを推定させる第２推定モードとのいずれか一方を選択するモード選択部１７２と、を更に備え、モード選択部１７２が第１推定モードを選択している場合に、駆動力推定部１２３は、磁石磁束推定部１３２による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定し、モード選択部１７２が第２推定モードを選択している場合に、駆動力推定部１２３は、ｄ軸インダクタンス推定部１３４による推定結果と、ｑ軸インダクタンス推定部１３３による推定結果とに基づいてモータ２０の駆動力を推定してもよい。モータ２０の状態に応じた磁石磁束の変動の生じ易さは、モータ２０の種別によって異なる。また、磁石磁束の変動が生じ易いモータ２０においてはｄ軸インダクタンスの変動が生じ難く、磁石磁束の変動が生じ難いモータ２０においてはｄ軸インダクタンスの変動が生じ易い傾向がある。従って、モータ２０の種別に基づいて上記第１推定モードと第２推定モードとを切り替えることによって、モータ２０の種別ごとに駆動力の推定精度を更に向上させることができる。

モード選択部１７２は、モータ２０がリラクタンスモータである場合に、第２推定モードを選択してもよい。この場合、第１推定モードと第２推定モードとの切替をより適切に行うことができる。

ｄ軸インダクタンス推定部１３４は、ｄ軸磁束とｄ軸電流とに基づいて、ｄ軸インダクタンスとｄ軸電流との関係を表すｄ軸インダクタンスゲインを算出するゲイン算出部１５１と、ｄ軸インダクタンスゲインのノイズ成分を低減させるフィルタ１５２と、フィルタを通過したｄ軸インダクタンスゲインとｄ軸電流とに基づいてｄ軸インダクタンスを算出するインダクタンス算出部１５３と、を有していてもよい。この場合、ｄ軸インダクタンスの推定感度と、ｄ軸インダクタンスの推定結果におけるノイズ低減との両立を図ることができる。従って、モータ２０の駆動力制御の更なる精度向上に有効である。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１…電力変換装置、２０…モータ（電動機）、１２３…駆動力推定部、１２４…駆動力補償部、１２５…軸ずれ推定部、１３１…磁束推定部、１３２…磁石磁束推定部、１３３…ｑ軸インダクタンス推定部、１３４…ｄ軸インダクタンス推定部、１３５，１６２…第１推定部、１３６，１６３…第２推定部、１４１，１５１…ゲイン算出部、１４２，１５２…フィルタ、１４３，１５３…インダクタンス算出部、１６１…無効力推定部、１７２…モード選択部。

Claims (16)

1. 電動機に生じるｄ軸磁束と、前記電動機のｄ軸インダクタンスと、前記電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて前記電動機の磁石磁束を推定する磁石磁束推定部と、
   前記電動機に生じるｑ軸磁束と、前記電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて前記電動機のｑ軸インダクタンスを推定するｑ軸インダクタンス推定部と、
   前記磁石磁束推定部による推定結果と、前記ｑ軸インダクタンス推定部による推定結果とに基づいて前記電動機の駆動力を推定する駆動力推定部と、
   前記駆動力推定部による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する駆動力補償部と、を備える電力変換装置。
2. 前記ｑ軸インダクタンス推定部は、
   前記ｑ軸磁束と前記ｑ軸電流とに基づいて、前記ｑ軸インダクタンスと前記ｑ軸電流との関係を表すｑ軸インダクタンスゲインを算出するゲイン算出部と、
   前記ｑ軸インダクタンスゲインのノイズ成分を低減させるフィルタと、
   前記フィルタを通過したｑ軸インダクタンスゲインと前記ｑ軸電流とに基づいて前記ｑ軸インダクタンスを算出するインダクタンス算出部と、を有する、請求項１記載の電力変換装置。
3. 前記電動機に印加されるｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、前記ｄ軸電圧及び前記ｑ軸電圧の印加に応じて前記電動機に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流とに基づいてｄｑ座標系の角度誤差を推定する軸ずれ推定部を更に備え、
   前記駆動力推定部は、前記ｄｑ座標系の角度誤差に更に基づいて前記電動機の駆動力を推定する、請求項１又は２記載の電力変換装置。
4. 前記磁石磁束推定部は、前記角度誤差に基づき補正されたｄｑ座標系における前記ｄ軸磁束、前記ｄ軸インダクタンス及び前記ｄ軸電流に基づいて前記磁石磁束を推定し、
   前記ｑ軸インダクタンス推定部は、前記角度誤差に基づき補正されたｄｑ座標系における前記ｑ軸磁束及び前記ｑ軸電流に基づいて前記ｑ軸インダクタンスを推定し、
   前記駆動力推定部は、前記角度誤差に基づき補正されたｄｑ座標系における前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流と、前記磁石磁束推定部による推定結果と、前記ｑ軸インダクタンス推定部による推定結果とに基づいて前記駆動力を推定する、請求項３記載の電力変換装置。
5. 前記ｄ軸磁束及び前記ｑ軸磁束を含む磁束ベクトルと、前記ｄ軸電流及び前記ｑ軸電流を含む電流ベクトルとの内積である無効力を、前記ｄ軸電圧、前記ｑ軸電圧、前記ｄ軸電流、及び前記ｑ軸電流に基づいて推定する無効力推定部を更に備え、
   前記軸ずれ推定部は、前記無効力推定部による推定結果に基づいて前記角度誤差を算出する、請求項３又は４記載の電力変換装置。
6. 前記無効力推定部は、
   前記ｄ軸電圧、前記ｑ軸電圧、前記ｄ軸電流、前記ｑ軸電流及び前記電動機の動作速度に基づいて前記無効力を推定する第１推定部と、
   前記磁石磁束推定部による推定結果、前記ｄ軸電流、前記ｑ軸電流、前記ｄ軸インダクタンス及び前記ｑ軸インダクタンスに基づいて前記無効力を推定する第２推定部と、を有し、
   前記軸ずれ推定部は、前記第１推定部による推定結果と前記第２推定部による推定結果とに基づいて前記角度誤差を算出する、請求項５記載の電力変換装置。
7. 前記電動機に印加されるｄ軸電圧及びｑ軸電圧と、前記ｄ軸電圧及び前記ｑ軸電圧の印加に応じて前記電動機に流れるｄ軸電流及びｑ軸電流と、前記電動機の動作速度とに基づいて前記ｄ軸磁束及び前記ｑ軸磁束を推定する磁束推定部を更に備え、
   前記磁石磁束推定部は、前記磁束推定部により推定された前記ｄ軸磁束に基づいて前記磁石磁束を推定し、
   前記ｑ軸インダクタンス推定部は、前記磁束推定部により推定された前記ｑ軸磁束に基づいて前記ｑ軸インダクタンスを推定し、
   前記磁石磁束推定部は、前記電動機の動作速度が所定の速度閾値を下回っている場合に前記磁石磁束の推定を中断し、前記磁石磁束の推定結果を一定にする、請求項１～６のいずれか一項記載の電力変換装置。
8. 前記軸ずれ推定部は、前記電動機の動作速度が所定の閾値を下回っている場合に前記角度誤差の推定を中断し、前記角度誤差を一定にする、請求項６記載の電力変換装置。
9. 前記ｑ軸インダクタンス推定部は、前記駆動力推定部による推定結果が所定の力閾値を下回っている場合には、前記ｑ軸インダクタンスの推定を中断し、前記ｑ軸インダクタンスの推定結果を一定にする、請求項１～８のいずれか一項記載の電力変換装置。
10. 前記ｄ軸磁束と、前記ｄ軸電流とに基づいて前記ｄ軸インダクタンスを推定するｄ軸インダクタンス推定部と、
    前記電動機の種別に基づいて、前記磁石磁束推定部に前記磁石磁束を推定させる第１推定モードと、前記ｄ軸インダクタンス推定部に前記ｄ軸インダクタンスを推定させる第２推定モードとのいずれか一方を選択するモード選択部と、を更に備え、
    前記モード選択部が前記第１推定モードを選択している場合に、前記駆動力推定部は、前記磁石磁束推定部による推定結果と、前記ｑ軸インダクタンス推定部による推定結果とに基づいて前記電動機の駆動力を推定し、
    前記モード選択部が前記第２推定モードを選択している場合に、前記駆動力推定部は、前記ｄ軸インダクタンス推定部による推定結果と、前記ｑ軸インダクタンス推定部による推定結果とに基づいて前記電動機の駆動力を推定する、請求項１～９のいずれか一項記載の電力変換装置。
11. 前記モード選択部は、前記電動機がリラクタンスモータである場合に、前記第２推定モードを選択する、請求項１０記載の電力変換装置。
12. 前記ｄ軸インダクタンス推定部は、
    前記ｄ軸磁束とｄ軸電流とに基づいて、前記ｄ軸インダクタンスと前記ｄ軸電流との関係を表すｄ軸インダクタンスゲインを算出するゲイン算出部と、
    前記ｄ軸インダクタンスゲインのノイズ成分を低減させるフィルタと、
    前記フィルタを通過したｄ軸インダクタンスゲインと前記ｄ軸電流とに基づいて前記ｄ軸インダクタンスを算出するインダクタンス算出部と、を有する、請求項１１記載の電力変換装置。
13. 電動機に生じる磁束のベクトルと、前記電動機に流れる電流のベクトルとの内積である無効力を、前記電動機に印加される電圧と、前記電圧の印加に応じて前記電動機に流れる電流とに基づいて推定する無効力推定部と、
    前記無効力推定部による推定結果に基づいてｄｑ座標系の角度誤差を算出する軸ずれ推定部と、
    前記軸ずれ推定部による推定結果に基づいて前記電動機の駆動力を推定する駆動力推定部と、
    前記駆動力推定部による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する駆動力補償部と、を備える電力変換装置。
14. 電動機に生じるｄ軸磁束と、前記電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて前記電動機のｄ軸インダクタンスを推定するｄ軸インダクタンス推定部と、
    前記電動機に生じるｑ軸磁束と、前記電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて前記電動機のｑ軸インダクタンスを推定するｑ軸インダクタンス推定部と、
    前記ｄ軸インダクタンス推定部による推定結果と、前記ｑ軸インダクタンス推定部による推定結果とに基づいて前記電動機の駆動力を推定する駆動力推定部と、
    前記駆動力推定部による推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正する駆動力補償部と、を備える電力変換装置。
15. 電動機に生じるｄ軸磁束と、前記電動機のｄ軸インダクタンスと、前記電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて前記電動機の磁石磁束を推定することと、
    前記電動機に生じるｑ軸磁束と、前記電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて前記電動機のｑ軸インダクタンスを推定することと、
    前記磁石磁束の推定結果と、前記ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいて前記電動機の駆動力を推定することと、
    前記駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を含む電力変換方法。
16. 電動機に生じるｄ軸磁束と、前記電動機のｄ軸インダクタンスと、前記電動機に流れるｄ軸電流とに基づいて前記電動機の磁石磁束を推定することと、
    前記電動機に生じるｑ軸磁束と、前記電動機に流れるｑ軸電流とに基づいて前記電動機のｑ軸インダクタンスを推定することと、
    前記磁石磁束の推定結果と、前記ｑ軸インダクタンスの推定結果とに基づいて前記電動機の駆動力を推定することと、
    前記駆動力の推定結果を駆動力指令に追従させるように電流指令を補正することと、を含む電力変換方法を装置に実行させるプログラム。

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