JP7086505B1 - 交流回転電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁極位置センサの故障時に、交流回転電機の運転をより安定して継続することができる交流回転電機の制御装置を得ることを目的とする。【解決手段】磁極位置センサ３が故障していると判定されてセンサレスベクトル制御が行われるときには、磁極位置センサ３が正常であると判定されてベクトル制御が行われるときよりも、変調率の目標値Ｍｏが小さくされる。ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏは、変調率の目標値Ｍｏに基づいて、算出される。【選択図】図２

Description

本開示は、交流回転電機の制御装置に関するものである。

従来の制御方式切替装置において、判別器は、電流指令信号、電流検出信号、及び速度信号に基づいて、センサ故障の有無を判別する。切替器は、判別器からのセンサ故障信号によって、モータの制御方式を、ベクトル制御方式からＶ／Ｆ制御方式又はセンサレスベクトル制御方式に切り替える（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－１４３００号公報

交流回転電機を駆動する電力変換器の電圧利用率を向上させる方法として、過変調制御が知られている。しかし、特許文献１の制御方式切替装置では、変調率が考慮されていないため、センサレスベクトル制御において過変調制御を適用すると、電圧及び電流に重畳される高調波の影響により、回転子の回転角度の推定性能が低下する。このため、センサ故障時に、モータの運転を安定して継続することが難しい。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、磁極位置センサの故障時に、交流回転電機の運転をより安定して継続することができる交流回転電機の制御装置を得ることを目的とする。

本開示に係る交流回転電機の制御装置は、ロータの回転角度に応じた電気信号を出力する磁極位置センサの出力信号に基づいて、ロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、磁極位置センサの出力信号によらず、ロータの磁極位置を推定する磁極位置推定部と、磁極位置センサの出力信号に基づいて、磁極位置センサの故障状態を判定する故障状態判定部と、故障状態判定部の出力信号に基づいて、磁極位置センサが正常であるとき、磁極位置検出部により検出された磁極位置を出力し、磁極位置センサが故障しているとき、磁極位置推定部により推定された磁極位置を出力する回転情報切替部と、変調率の目標値を出力するとともに、故障状態判定部による判定結果に基づいて、出力する目標値を切り替える変調率切替部と、目標値に基づいて、電流指令値を算出する電流指令値算出部と、電流指令値と、回転情報切替部から出力される磁極位置とに基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、電圧指令値に基づいて、インバータに設けられている複数のスイッチング素子をオンオフするスイッチング制御部とを備え、変調率切替部は、故障状態判定部により磁極位置センサが故障していると判定されているとき、故障状態判定部により磁極位置センサが正常であると判定されているときよりも、目標値を小さくする。

本開示の交流回転電機の制御装置によれば、磁極位置センサの故障時に、交流回転電機の運転をより安定して継続することができる。

実施の形態１による交流回転電機及びその制御装置を示す概略の回路図である。 図１の制御装置を示すブロック図である。 図２の電圧指令値算出部における電圧制限処理を示す説明図である。 図２の電流指令値算出部によるｄ軸の電流指令値及びｑ軸の電流指令値の算出方法を示す説明図である。 磁極位置センサの出力信号が正常から異常となった場合における制御装置の制御挙動を示すタイミングチャートである。 磁極位置センサの出力信号が異常から正常となった場合における制御装置の制御挙動を示すタイミングチャートである。 図２の故障状態判定部、回転情報切替部、及び変調率切替部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の制御装置の各機能を実現する処理回路の一例を示す構成図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による交流回転電機及びその制御装置を示す概略の回路図である。交流回転電機１は、ステータ、ロータ２、及び磁極位置センサ３を有している。

ステータは、複数相の巻線を有している。実施の形態１のステータは、Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗを有している。Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗは、スター結線又はデルタ結線されている。ロータ２は、ステータに対して回転する。また、ロータ２は、図示しない複数の永久磁石を有している。実施の形態１の交流回転電機１は、永久磁石式の同期回転電機である。

磁極位置センサ３は、ロータ２の回転角度に応じた電気信号を出力する。磁極位置センサ３としては、例えば、ホール素子、エンコーダ、又はレゾルバが用いられている。

直流電源１０としては、充放電可能な蓄電装置、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、又は電気二重層キャパシタが用いられている。なお、直流電源１０には、ＤＣ－ＤＣコンバータが設けられてもよい。ＤＣ－ＤＣコンバータは、直流電圧を昇圧したり降圧したりする直流電力変換器である。

直流電源１０には、正極電線１１及び負極電線１２が接続されている。正極電線１１と負極電線１２との間には、平滑コンデンサ１３が接続されている。

Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗと、直流電源１０との間には、電力変換器であるインバータ２０が設けられている。正極電線１１と負極電線１２との間には、電源電圧センサ１４が接続されている。電源電圧センサ１４は、直流電源１０からインバータ２０に供給される電源電圧を検出する。

インバータ２０は、複数のスイッチング素子と、複数のダイオード２４とを有している。複数のスイッチング素子には、第１正極スイッチング素子２１Ｈ、第１負極スイッチング素子２１Ｌ、第２正極スイッチング素子２２Ｈ、第２負極スイッチング素子２２Ｌ、第３正極スイッチング素子２３Ｈ、及び第３負極スイッチング素子２３Ｌが含まれている。

第１正極スイッチング素子２１Ｈ、第２正極スイッチング素子２２Ｈ、及び第３正極スイッチング素子２３Ｈのそれぞれのコレクタ端子は、正極電線１１に接続されている。第１負極スイッチング素子２１Ｌ、第２負極スイッチング素子２２Ｌ、及び第３負極スイッチング素子２３Ｌのそれぞれのエミッタ端子は、負極電線１２に接続されている。

第１正極スイッチング素子２１Ｈと第１負極スイッチング素子２１Ｌとは、直列に接続されている。第１正極スイッチング素子２１Ｈのエミッタ端子は、第１負極スイッチング素子２１Ｌのコレクタ端子に接続されている。

第２正極スイッチング素子２２Ｈと第２負極スイッチング素子２２Ｌとは、直列に接続されている。第２正極スイッチング素子２２Ｈのエミッタ端子は、第２負極スイッチング素子２２Ｌのコレクタ端子に接続されている。

第３正極スイッチング素子２３Ｈと第３負極スイッチング素子２３Ｌとは、直列に接続されている。第３正極スイッチング素子２３Ｈのエミッタ端子は、第３負極スイッチング素子２３Ｌのコレクタ端子に接続されている。

第１正極スイッチング素子２１Ｈと第１負極スイッチング素子２１Ｌとの接続点は、Ｕ相巻線Ｃｕに接続されている。第２正極スイッチング素子２２Ｈと第２負極スイッチング素子２２Ｌとの接続点は、Ｖ相巻線Ｃｖに接続されている。第３正極スイッチング素子２３Ｈと第３負極スイッチング素子２３Ｌとの接続点は、Ｗ相巻線Ｃｗに接続されている。

各スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられている。各ダイオード２４は、対応するスイッチング素子に、逆並列接続されている。

なお、各スイッチング素子として、逆並列接続されたダイオードの機能を有するＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が用いられてもよい。

各スイッチング素子のゲート端子は、制御装置３０に接続されている。これにより、各スイッチング素子は、制御装置３０から出力される制御信号によりオンオフされる。

インバータ２０と交流回転電機１との間には、複数の電流センサ１５が設けられている。各電流センサ１５は、Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗのうち、対応する巻線に流れる電流に応じた電気信号を出力する。

なお、図１では、各電流センサ１５は、対応する巻線とインバータ２０とを接続している電線上に設けられている。しかし、各電流センサ１５は、インバータ２０内の対応する直列回路上に設けられてもよい。

磁極位置センサ３の出力信号、電源電圧センサ１４の出力信号、及び複数の電流センサ１５の出力信号は、それぞれ制御装置３０に入力される。

図２は、図１の制御装置３０を示すブロック図である。制御装置３０は、インバータ２０を介して交流回転電機１を制御する。また、制御装置３０は、機能ブロックとして、電圧検出部３１、電流検出部３２、電流指令値算出部３３、電圧指令値算出部３４、スイッチング制御部３５、回転検出部３６、故障状態判定部３７、及び変調率切替部３８を有している。

電圧検出部３１は、電源電圧センサ１４の出力信号に基づいて、直流電源１０からインバータ２０に供給される電源電圧ＶＤＣを検出する。

電流検出部３２は、複数の電流センサ１５の出力信号に基づいて、Ｕ相巻線Ｃｕに流れる電流の検出値Ｉｕｒ、Ｖ相巻線Ｃｖに流れる電流の検出値Ｉｖｒ、及びＷ相巻線Ｃｗに流れる電流の検出値Ｉｗｒを検出する。なお、図２では、簡単のため電流センサ１５は１つのみ示されている。

なお、２つの電流センサ１５によって、Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗのうちの２つの巻線に流れる電流が検出され、残りの１つの巻線に流れる電流は、２つの電流センサ１５による検出値に基づいて算出されてもよい。

例えば、２つの電流センサ１５によって、電流検出値Ｉｖｒ及び電流検出値Ｉｗｒが検出され、Ｕ相巻線Ｃｕの電流検出値Ｉｕｒは、Ｉｕｒ＝－Ｉｖｒ－Ｉｗｒにより算出されてもよい。

また、電流検出部３２は、３相の電流検出値Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを、ｄ軸及びｑ軸からなる回転座標系におけるｄ軸の電流検出値Ｉｄｒと、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｒとに変換する。

回転座標系におけるｄ軸は、検出された磁極位置θの方向に定められる。回転座標系におけるｑ軸は、ｄ軸から電気角として９０°進んだ方向に定められる。回転座標系は、ロータ２の磁極位置の回転に同期して回転する。

具体的には、電流検出部３２は、３相の電流検出値Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを、磁極位置θに基づいて３相２相変換及び回転座標変換することにより、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒと、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｒとに変換する。

電流指令値算出部３３は、後述する算出方法によって、複数の電流指令値を算出する。本実施の形態では、電流指令値算出部３３は、複数の電流指令値として、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏと、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏとを算出する。

電圧指令値算出部３４は、電流検出部３２によって求められたｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒと、電流指令値算出部３３によって算出されたｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏとに基づいて、複数の電圧指令値を算出する。本実施の形態では、電圧指令値算出部３４は、複数の電圧指令値として、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖｏ、及びＷ相の電圧指令値Ｖｗｏを算出する。

また、電圧指令値算出部３４は、電流フィードバック制御、例えばＰＩ（Proportional-Integral）制御を行う。電流フィードバック制御では、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒがｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに近づき、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｒがｑ軸の電流指令値Ｉｑｏに近づくように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｏが変化される。

なお、ｄ軸電流とｑ軸電流との非干渉化のため、フィードフォワード制御が行われてもよい。

また、電圧指令値算出部３４は、フィードフォワード制御のみを行ってもよい。その場合、複数の電流センサ１５及び電流検出部３２は不要となる。

また、電圧指令値算出部３４は、図３に示すように、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｏとｑ軸電圧指令値Ｖｑｏとを、変調率の最大値Ｍｍａｘに基づいて制限し、制限後のｄ軸電圧指令値ＶｄｏＬと制限後のｑ軸電圧指令値ＶｑｏＬを出力する。

ｄｑ座標上におけるｄ軸電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｏのベクトルの大きさが電圧制限値Ｖｍａｘを超えている場合は、ベクトルの大きさがＶｍａｘに制限される。このとき、ベクトルの大きさのみが変えられ、ベクトルの向きは変えられない。電圧制限値Ｖｍａｘは、次式により算出される。

電圧制限値Ｖｍａｘは、変調率の最大値Ｍｍａｘをｄｑ座標上における電圧ベクトルの大きさに変換したものである。ｄｑ軸電圧指令値を電圧制限値Ｖｍａｘを用いて制限することによって、実際の変調率を変調率の最大値Ｍｍａｘ以下に制限できる。

また、電圧指令値算出部３４は、制限後のｄ軸電圧指令値ＶｄｏＬと、制限後のｑ軸電圧指令値ＶｑｏＬとを、磁極位置θに基づいて、固定座標変換及び２相３相変換する。これにより、電圧指令値算出部３４は、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖｏ、及びＷ相の電圧指令値Ｖｗｏを算出する。

なお、３相の電圧指令値に対して、零相成分、例えば３次高調波が加えられてもよい。零相成分が重畳された場合、過変調制御の範囲であっても、高調波成分の大きさは変調率が大きくなるほど大きくなるので、変調率を小さくするほど高調波成分を小さくできる。

スイッチング制御部３５は、電圧指令値算出部３４からの３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏに基づいて、スイッチング制御を行い、Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗに電圧を印加する。スイッチング制御では、インバータ２０の複数のスイッチング素子が、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりオンオフされる。

また、スイッチング制御部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏのそれぞれとキャリア波とを比較することにより、複数のスイッチング信号を生成する。各スイッチング信号は、対応するスイッチング素子をオンオフする信号である。

キャリア波は、キャリア周波数において、０を中心として電源電圧ＶＤＣ／２の振幅により振動する三角波とされている。スイッチング制御部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏのそれぞれがキャリア波を上回った場合、スイッチング信号をオンする。また、スイッチング制御部３５は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏのそれぞれがキャリア波を下回った場合、スイッチング信号をオフする。

第１正極スイッチング素子２１Ｈ、第２正極スイッチング素子２２Ｈ、及び第３正極スイッチング素子２３Ｈには、スイッチング信号がそのまま伝達される。第１負極スイッチング素子２１Ｌ、第２負極スイッチング素子２２Ｌ、及び第３負極スイッチング素子２３Ｌには、スイッチング信号を反転させた信号が伝達される。

ここで、図４は、図２の電流指令値算出部３３によるｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏの算出方法を示す説明図である。

電流指令値算出部３３は、変調率切替部３８において算出された変調率の目標値Ｍｏをｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏの算出に用いる。変調率は、電源電圧ＶＤＣ／２に対する、Ｕ相巻線Ｃｕ、Ｖ相巻線Ｃｖ、及びＷ相巻線Ｃｗへの印加電圧の基本波成分の振幅の割合である。

電流指令値算出部３３は、変調率の目標値Ｍｏに基づいて、鎖交磁束指令値Ψｏを算出する。鎖交磁束指令値Ψｏは、電機子鎖交磁束の指令値である。電流指令値算出部３３は、変調率の目標値Ｍｏに、電源電圧ＶＤＣを乗算し、回転角速度ωで除算して、鎖交磁束指令値Ψｏを算出する。

詳細には、電流指令値算出部３３は、図４及び次式に示すように、鎖交磁束指令値Ψｏを算出する。

なお、鎖交磁束指令値Ψｏは、変調率の目標値Ｍｏと実際の変調率Ｍｒとの差が小さくなるように、フィードバック制御により補正されてもよい。実際の変調率Ｍｒは、例えば、制限後のｄ軸電圧指令値ＶｄｏＬと制限後のｑ軸電圧指令値ＶｑｏＬとに基づいて算出される。

電流指令値算出部３３は、鎖交磁束指令値Ψｏ及びトルク指令値Ｔｏに基づいて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを算出する。

電流指令値算出部３３には、ｄ軸電流設定データ及びｑ軸電流設定データが予め設定されている。ｄ軸電流設定データは、鎖交磁束指令値Ψｏ及びトルク指令値Ｔｏと、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏとの関係を示すデータである。ｑ軸電流設定データは、鎖交磁束指令値Ψｏ及びトルク指令値Ｔｏと、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏとの関係を示すデータである。

電流指令値算出部３３は、ｄ軸電流設定データを参照することにより、鎖交磁束指令値Ψｏ及びトルク指令値Ｔｏに対応する通常のｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを算出する。同様に、電流指令値算出部３３は、ｑ軸電流設定データを参照することにより、鎖交磁束指令値Ψｏ及びトルク指令値Ｔｏに対応する通常のｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを算出する。

ｄ軸電流設定データ及びｑ軸電流設定データは、変調率の目標値Ｍｏに基づいて算出されているため、実際の変調率は、変調率の目標値Ｍｏに近似的に一致する。従って、変調率の目標値Ｍｏを小さくすると、実際の変調率が小さくなるようなｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが算出される。

なお、トルク指令値Ｔｏは、制御装置３０内で演算されても、外部の装置から伝達されてもよい。

回転検出部３６は、磁極位置センサ３の出力信号に基づいて、電気角におけるロータ２の回転角度、即ち磁極位置θ１と、ロータ２の電気角速度、即ち回転角速度ω１とを検出する。また、回転検出部３６は、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒと、制限後のｄ軸電圧指令値ＶｄｏＬ及び制限後のｑ軸電圧指令値ＶｑｏＬとに基づいて、磁極位置θ２及び回転角速度ω２を推定する。

回転検出部３６は、ベクトル制御の実行時とセンサレスベクトル制御の実行時とで、出力する磁極位置θ及び回転角速度ωを切り替える。

図２に示すように、回転検出部３６は、機能ブロックとして、磁極位置検出部３６ａ、磁極位置推定部３６ｂ、及び回転情報切替部３６ｃを有している。

磁極位置検出部３６ａは、磁極位置センサ３の出力信号に基づいて、電気角におけるロータ２の磁極位置θ１及び回転角速度ω１を検出し、検出した磁極位置θ１及び回転角速度ω１を出力する。本実施の形態では、磁極位置θ１は、ロータ２の永久磁石におけるＮ極の向きに設定される。

なお、ソフトウェアにより構成したＰＬＬ（Phase Locked Loop）に入力される値がθ１とされ、制御器の出力値として積分器に入力される値がω１とされてもよい。

磁極位置推定部３６ｂは、センサレスベクトル制御の実行時に、磁極位置センサ３の出力信号によらず、公知の推定方法を用いて、磁極位置θ２及び回転角速度ω２を推定する。例えば、適応オブザーバを用いた角度推定では、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸電圧指令値Ｖｑｏとが適応オブザーバに入力される。そして、適応オブザーバから、磁極位置θ２及び回転角速度ω２が出力される。推定方法は、公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

適応オブザーバによる推定では、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒが使用される。このため、磁極位置θ及び回転角速度ωの推定値は、過変調制御を行った場合、出力電圧に高調波成分が生じることに伴い、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒのそれぞれの高調波成分の影響を受ける。これにより、磁極位置θ及び回転角速度ωの推定値が振動的になり、それらの推定値が発散する可能性もある。

回転情報切替部３６ｃは、故障状態判定部３７の出力信号に基づいて、磁極位置センサ３が正常であるとき、ベクトル制御を行うための回転情報を出力する。具体的には、回転情報切替部３６ｃは、後述する故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０の場合、磁極位置検出部３６ａにより検出され算出された磁極位置θ１及び回転角速度ω１を、最終的な磁極位置θ及び回転角速度ωとして出力する。

一方、回転情報切替部３６ｃは、故障状態判定部３７の出力信号に基づいて、磁極位置センサ３が故障しているとき、及び磁極位置センサ３が故障していることが疑われるとき、センサレスベクトル制御を実行するため、出力する回転情報を切り替える。具体的には、回転情報切替部３６ｃは、後述する故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ≠０の場合、磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２を、最終的な磁極位置θ及び回転角速度ωとして出力する。

回転情報切替部３６ｃの動作を整理すると、以下となる。
１）ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０のとき：θ＝θ１、ω＝ω１→ベクトル制御
２）ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ≠０のとき：θ＝θ２、ω＝ω２→センサレスベクトル制御

故障状態判定部３７は、磁極位置センサ３の出力信号を取得する。また、故障状態判定部３７は、磁極位置センサ３の出力信号に基づいて、磁極位置センサ３の故障状態を判定する。また、故障状態判定部３７は、判定結果として、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴを出力する。

故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴは、磁極位置センサ３が正常であるか、故障しているか、中間状態であるかのいずれであるかを示す信号である。中間状態とは、磁極位置センサ３が正常であるとも故障しているとも確定していない状態である。

磁極位置センサ３が正常であると判定されている状態において、磁極位置センサ３の出力信号が正常である場合、故障状態判定部３７は、ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０とする。磁極位置センサ３が正常であると判定されていたにも拘わらず、磁極位置センサ３の出力信号が異常になった場合、故障状態判定部３７は、ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１とする。

磁極位置センサ３が故障していると判定されている状態において、磁極位置センサ３の出力信号が異常である場合、故障状態判定部３７は、ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２とする。磁極位置センサ３が故障していると判定されていたにも拘わらず、磁極位置センサ３の出力信号が正常になった場合、故障状態判定部３７は、ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３とする。

故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴの条件を整理すると、以下となる。
１）正常確定：判定結果が「正常」、かつ磁極位置センサ３の出力信号が正常→ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０
２）故障判定中：判定結果が「正常」、かつ磁極位置センサ３の出力信号が異常→ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１
３）故障確定：判定結果が「故障」、かつ磁極位置センサ３の出力信号が異常→ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２
４）正常判定中：判定結果が「故障」、かつ磁極位置センサ３の出力信号が正常→ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３

上記の４つの故障状態信号のうち、ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１とＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３との２つの信号は、中間状態を示している。

故障状態判定部３７は、故障判定カウンタ及び正常判定カウンタを有している。磁極位置センサ３が正常であると判定されていたにも拘わらず、磁極位置センサ３の出力信号が異常であれば、故障判定カウンタによるカウント値である異常カウント値が増加され、異常でなければ異常カウント値が減少される。

異常カウント値の初期値及び下限値は０である。異常カウント値が、予め設定された故障確定値に達すると、故障状態判定部３７は、磁極位置センサ３が故障したことを確定する。

磁極位置センサ３が故障していると判定されていたにも拘わらず、磁極位置センサ３の出力信号が正常であれば、正常判定カウンタによるカウント値である正常カウント値が増加され、正常でなければ正常カウント値が減少される。

正常カウント値の初期値及び下限値は０である。正常カウント値が、予め設定された正常確定値に達すると、故障状態判定部３７は、磁極位置センサ３が正常になったことを確定する。磁極位置センサ３の出力信号が異常であるか否かの判定方法は、公知の様々な方法が使用できるためここでは特に説明しない。

変調率切替部３８は、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴに基づいて、以下のように、変調率の目標値Ｍｏ及び変調率の最大値Ｍｍａｘを出力する。

１）ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０又はＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１のとき：Ｍо＝１．２０、Ｍｍａｘ＝１．２７
２）ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２又はＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３のとき：Ｍо＝１．０５、Ｍｍａｘ＝１．１５

本実施の形態では、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏに、零相成分、例えば３次高調波が加えられる。従って、過変調制御において、出力電圧に高調波が発生するのは１．１５以上の変調率となる。

磁極位置センサ３が故障していることが確定していない場合は、ベクトル制御及びセンサレスベクトル制御のいずれにおいても過変調制御が行われる。一方、磁極位置センサ３が故障していることが確定している場合は、センサレスベクトル制御を実行するが、このときは出力電圧に高調波が発生する過変調制御が行われない。

また、本実施の形態では、変調率の目標値Ｍｏが変調率の最大値Ｍｍａｘよりも小さい値に設定される。これにより、実際の変調率を変調率の目標値Ｍｏ付近に制御するために、変調率の余裕を持たせることができる。

中間状態を示す故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１は、正常確定を示す故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０との間でハンチングを起こす可能性がある。また、中間状態を示す故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３も、故障確定を示す故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２との間でハンチングを起こす可能性がある。

センサ信号を用いたベクトル制御か、センサレスベクトル制御かによって、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとを単純に切り替えると、ｄ軸の電流指令値、ｑ軸の電流指令値、及び３相の電圧指令値もハンチングを起こし、トルクショックが発生する可能性がある。また、最悪の場合、磁極位置の推定が発散する可能性がある。

なお、ベクトル制御とセンサレスベクトル制御との間でのハンチングも、トルクショックを発生させる可能性がある。これに対して、例えば、制御方式がセンサレスベクトル制御に切り替えられた後は、設定時間経過するまでベクトル制御に戻らないようにすることにより、ハンチングを防ぐことができる。

故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴは、ハンチングを無視すると、０→１→２→３→０の順で遷移する。このため、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０又は１の出力時と、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２又は３の出力時とに、場合分けすることは、中間状態において変調率の目標値Ｍｏ及び変調率の最大値Ｍｍａｘを変化させないことを意味する。

次に、制御装置３０の制御挙動について説明する。図５は、磁極位置センサ３の出力信号が正常から異常となった場合における制御装置３０の制御挙動を示すタイミングチャートである。

時刻ｔ０において、磁極位置センサ３が正常であることが確定しており、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴは「０」となっている。従って、回転検出部３６においては、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置検出部３６ａにより検出された磁極位置θ１及び回転角速度ω１がそれぞれ選択される。

このとき、変調率の最大値Ｍｍａｘは、変調率の目標値Ｍоよりも大きくなっている。また、変調率の最大値Ｍｍａｘは１．２７、変調率の目標値Ｍоは１．２０となっており、ともに過変調制御となる値である。

時刻ｔ１において、磁極位置センサ３の出力信号が、例えば断線により異常となると、故障状態判定部３７からの故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴは「１」となる。従って、回転検出部３６においては、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２がそれぞれ選択される。

このとき、変調率の最大値Ｍｍａｘ及び変調率の目標値Ｍоの切り替えは行われず、変調率の最大値Ｍｍａｘ及び変調率の目標値Ｍоの値は、時刻ｔ０のときと同じ値に保たれる。

この後、磁極位置センサ３の出力信号の異常が継続し、時刻ｔ２において、故障判定カウンタによる異常カウント値が故障確定値に達すると、磁極位置センサ３が故障していることが確定される。そして、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴが「２」となる。

これにより、変調率切替部３８は、変調率の最大値Ｍｍａｘと変調率の目標値Ｍｏとを、それぞれ磁極位置センサ３の出力信号が正常であるときよりも小さくする。このとき、変調率の最大値Ｍｍａｘは１．１５、変調率の目標値Ｍоは１．０５であり、ともに過変調制御とならない値である。

本実施の形態では、変調率切替部３８は、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとを、漸近的に切り替える。

次に、図６は、磁極位置センサ３の出力信号が異常から正常となった場合における制御装置３０の制御挙動を示すタイミングチャートである。

時刻ｔ０において、磁極位置センサ３が故障していることが確定しており、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴは「２」となっている。従って、回転検出部３６においては、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２がそれぞれ選択される。

このとき、変調率の最大値Ｍｍａｘは、変調率の目標値Ｍоよりも大きくなっている。また、変調率の最大値Ｍｍａｘは１．１５、変調率の目標値Ｍоは１．０５となっており、ともに過変調制御とならない値である。

時刻ｔ１において、磁極位置センサ３の出力信号が、例えば断線の解消により正常となると、故障状態判定部３７からの故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴは「３」となる。従って、回転検出部３６においては、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、引き続き磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２がそれぞれ選択される。

このとき、変調率の最大値Ｍｍａｘ及び変調率の目標値Ｍоの切り替えは行われず、変調率の最大値Ｍｍａｘ及び変調率の目標値Ｍоの値は、時刻ｔ０のときと同じ値に保たれる。

この後、磁極位置センサ３の出力信号の正常状態が継続し、時刻ｔ２において、正常判定カウンタによる正常カウント値が正常確定値に達すると、磁極位置センサ３が正常になったことが確定される。そして、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴが「０」となる。従って、回転検出部３６においては、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置検出部３６ａにより検出された磁極位置θ１及び回転角速度ω１がそれぞれ選択される。

これにより、変調率切替部３８は、変調率の最大値Ｍｍａｘと変調率の目標値Ｍｏとを、それぞれ磁極位置センサ３の出力信号が異常であるときよりも大きくする。このとき、変調率の最大値Ｍｍａｘは１．２７、変調率の目標値Ｍоは１．２０であり、ともに過変調制御となる値である。

さらに、本実施の形態では、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとは、漸近的に切り替えられる。

なお、変調率の目標値Ｍｏ及び変調率の最大値Ｍｍａｘの切り替えは、ステップ的に行われてもよい。ステップ的な切り替えは、センサレスベクトル制御における高調波の影響が大きく、変調率を速やかに小さくする必要がある場合に有効である。

漸近的な切り替えの場合も、ステップ的な切り換えの場合も、変調率の最大値Ｍｍａｘは、切替中において、変調率の目標値Ｍｏよりも大きくなっている。これにより、変調率の余裕が確保される。

図７は、図２の故障状態判定部３７、回転情報切替部３６ｃ、及び変調率切替部３８の動作を示すフローチャートである。制御装置３０は、図７の処理を繰り返し実行する。なお、図７では、中間状態における故障判定カウンタ及び正常判定カウンタによる処理は省略されている。

故障状態判定部３７は、ステップＳ１０１において、磁極位置センサ３が正常であると判定されているかどうかを確認する。磁極位置センサ３が正常であると判定されている場合、故障状態判定部３７は、ステップＳ１０２において、磁極位置センサ３の出力信号が正常であるかどうかを判定する。

磁極位置センサ３の出力信号が正常であれば、故障状態判定部３７は、ステップＳ１０３において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０を出力する。磁極位置センサ３の出力信号が正常でなければ、故障状態判定部３７は、ステップＳ１０４において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１を出力する。

ステップＳ１０１において、磁極位置センサ３が故障していると判定されている場合、故障状態判定部３７は、ステップＳ１０５において、磁極位置センサ３の出力信号が正常であるかどうかを判定する。

磁極位置センサ３の出力信号が正常であれば、故障状態判定部３７は、ステップＳ１０６において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３を出力する。磁極位置センサ３の出力信号が正常でなければ、故障状態判定部３７は、ステップＳ１０７において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２を出力する。

ステップＳ１０３において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝０が出力されると、回転情報切替部３６ｃは、ステップＳ１０８において、ベクトル制御を選択する。即ち、回転情報切替部３６ｃは、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置センサ３の出力信号に基づく磁極位置θ１及び回転角速度ω１を出力する。また、変調率切替部３８は、ステップＳ１０９において、変調率の目標値Ｍｏを１．２０とし、変調率の最大値Ｍｍａｘを１．２７とする。

ステップＳ１０４において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝１が出力されると、回転情報切替部３６ｃは、ステップＳ１１０において、センサレスベクトル制御を選択する。即ち、回転情報切替部３６ｃは、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２を出力する。また、変調率切替部３８は、ステップＳ１１１において、変調率の目標値Ｍｏを１．２０とし、変調率の最大値Ｍｍａｘを１．２７とする。

ステップＳ１０６において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝３が出力されると、回転情報切替部３６ｃは、ステップＳ１１２において、センサレスベクトル制御を選択する。即ち、回転情報切替部３６ｃは、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２を出力する。また、変調率切替部３８は、ステップＳ１１３において、変調率の目標値Ｍｏを１．０５とし、変調率の最大値Ｍｍａｘを１．１５とする。

ステップＳ１０７において、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴ＝２が出力されると、回転情報切替部３６ｃは、ステップＳ１１４において、センサレスベクトル制御を選択する。即ち、回転情報切替部３６ｃは、磁極位置θ及び回転角速度ωとして、磁極位置推定部３６ｂにより推定された磁極位置θ２及び回転角速度ω２を出力する。また、変調率切替部３８は、ステップＳ１１５において、変調率の目標値Ｍｏを１．０５とし、変調率の最大値Ｍｍａｘを１．１５とする。

このような制御装置３０では、変調率の目標値Ｍｏに基づいて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが算出される。また、磁極位置センサ３が故障していると判定されてセンサレスベクトル制御が行われるときには、磁極位置センサ３が正常であると判定されてベクトル制御が行われるときよりも、変調率の目標値Ｍｏが小さくされる。

このため、ベクトル制御においては、電圧利用率を向上させることができる。一方、センサレスベクトル制御においては、出力電圧の高調波成分を小さくし、電流に高調波成分が含まれることにより推定性能が悪化することを防ぐことができる。これにより、磁極位置センサ３の故障時に、交流回転電機１の運転をより安定して継続することができる。

また、磁極位置センサ３が正常であると判定されてベクトル制御が行われるときには、変調率の目標値Ｍｏが過変調制御となる値とされる。そして、磁極位置センサ３が故障していると判定されてセンサレスベクトル制御が行われるときには、変調率の目標値Ｍｏが過変調制御とならない値とされる。

このため、出力電圧の高調波成分の発生を防ぎ、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

また、変調率の最大値Ｍｍａｘに基づいて、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏが制限される。また、磁極位置センサ３が故障していると判定されてセンサレスベクトル制御が行われるときには、磁極位置センサ３が正常であると判定されてベクトル制御が行われるときよりも、変調率の最大値Ｍｍａｘが小さくされる。

このため、変調率の値がより確実に制限され、変調率の目標値Ｍｏのみを小さくする場合よりも、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

また、変調率の最大値Ｍｍａｘは、変調率の目標値Ｍｏよりも大きくされている。このため、変調率の余裕を確保することができ、実電流がｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏと一致するように制御することができる。これにより、磁極位置の推定が安定し、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

また、故障状態信号ＦＡＩＬ＿ＳＴＡＴが、正常と故障との間の中間状態を示しているときには、センサレスベクトル制御が行われ、変調率の目標値Ｍｏの切り替えが行われない。

このため、制御方式がハンチングする可能性がある場合には、変調率の目標値Ｍｏが変更されず、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを変動させることがなくなり、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏの変動も防がれる。これにより、磁極位置の推定が安定し、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

また、故障状態信号が、正常と故障との間の中間状態を示しているときには、センサレスベクトル制御が行われ、変調率の目標値Ｍｏの切り替えと、変調率の最大値Ｍｍａｘの切り替えとが行われない。

このため、制御方式がハンチングする可能性がある場合には、変調率の目標値Ｍｏ及び最大値Ｍｍａｘが変更されず、変調率の余裕をより確実に確保することができる。これにより、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏが過剰に制限されることが防がれ、実電流をｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏと一致するように制御できる。従って、磁極位置の推定が安定し、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

また、変調率の目標値Ｍｏの切り替えは、漸近的に行われる。これにより、センサレスベクトル制御において、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが急変することが防がれ、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏの変動も防がれる。これにより、磁極位置の推定が安定し、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

また、変調率の最大値Ｍｍａｘの切り替えは、漸近的に行われる。これにより、３相の電圧指令値Ｖｕｏ，Ｖｖｏ，Ｖｗｏが過剰に制限されることが防がれ、実電流をｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏと一致するように制御できる。これにより、磁極位置の推定が安定し、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行うことができる。

ここで、実施の形態１の制御装置３０の各機能は、処理回路によって実現される。図８は、実施の形態１の制御装置３０の各機能を実現する処理回路の一例を示す構成図である。

制御装置３０は、演算処理装置９０、複数の記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３を有している。

演算処理装置９０としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が用いられている。複数の記憶装置９１は、演算処理装置９０とデータのやり取りをする。入力回路９２は、演算処理装置９０に外部からの信号を入力する。出力回路９３は、演算処理装置９０から外部に信号を出力する。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、各種の信号処理回路等が用いられてもよい。

また、同じ種類又は異なる種類の複数の演算処理装置９０が制御装置３０に設けられてもよい。この場合、制御装置３０による処理は、複数の演算処理装置９０により分担して実行されてもよい。

複数の記憶装置９１としては、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が用いられている。少なくともいずれか１つの記憶装置９１には、制御装置３０の各機能を実現するためのソフトウェア、即ちプログラムと、複数の設定データとが記憶されている。

入力回路９２には、複数のセンサ及び複数のスイッチからの信号が入力される。複数のセンサには、電源電圧センサ１４、磁極位置センサ３、電流センサ１５等が含まれている。また、入力回路９２は、図示しないＡ／Ｄ変換器を有している。

出力回路９３には、図示しない駆動回路を有している。駆動回路には、電気負荷が接続されている。電気負荷は、例えば、ゲート駆動回路である。ゲート駆動回路は、インバータ２０の複数のスイッチング素子をオンオフ駆動する回路である。駆動回路は、演算処理装置９０からの制御信号を電気負荷に出力する。

図２に示した制御装置３０の各機能は、演算処理装置９０が、プログラムを実行し、他のハードウェア、即ち記憶装置９１、入力回路９２、出力回路９３等と協働することにより実現される。

なお、交流回転電機１の用途は、特に限定されない。

例えば、交流回転電機１は、車両の車輪の駆動力源として用いられると好適である。この場合、磁極位置センサ３が正常であるときは、過変調制御を行い、電圧利用率を向上させ、損失を小さくすることにより、燃費、即ち電費を向上させることができる。また、磁極位置センサ３が故障したときに、センサレスベクトル制御による運転継続をより確実に行うことができる。このため、磁極位置センサ３が故障した後も、発電を継続でき、運転者に与える影響を小さくできる。また、磁極位置センサ３が中間状態であるとき、センサレスベクトル制御が行われ、変調率の目標値Ｍｏ及び変調率の最大値Ｍｍａｘの切り替えが行われない。このため、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが変動することが抑制され、ドライバビリティが悪化することを防ぐことができる。

また、交流回転電機１は、永久磁石式の同期回転電機に限定されない。交流回転電機１は、ベクトル制御とセンサレスベクトル制御とを行うことができれば、例えば、界磁巻線式の交流回転電機、又は誘導機であってもよい。

また、交流回転電機１における複数の巻線の相数は、３相に限定されず、例えば、２相、又は４相であってもよい。

また、上記の実施の形態では、１組の３相の巻線と、１組のインバータ２０とが用いられている。しかし、２組以上の複数相の巻線と、２組以上のインバータとが用いられてもよい。この場合、各組のインバータに対して、上記の実施の形態と同様の制御が行われる。

また、上記の実施の形態では、電流指令値算出部３３は、中間パラメータとして鎖交磁束指令値Ψｏを用い、変調率の目標値Ｍｏに基づいて鎖交磁束指令値Ψｏを変化させ、鎖交磁束指令値Ψｏに基づいてｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを設定する。しかし、電流指令値算出部３３は、鎖交磁束指令値Ψｏを用いずに、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを設定してもよい。例えば、電流指令値算出部３３は、中間パラメータとして、電圧不足割合を用い、変調率の目標値Ｍｏに基づいて電圧不足割合を変化させ、電圧不足割合に基づいてｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを設定してもよい。

また、電流指令値算出部３３は、公知の各種の電流ベクトル制御を用いて、通常のｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを設定してもよい。例えば、電流指令値算出部３３は、最大トルク電流制御又は弱め磁束制御により、トルク指令値Ｔｏ、回転角速度ω、電源電圧ＶＤＣ等に基づいて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを設定してもよい。

また、上記の実施の形態では、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとは、ベクトル制御とセンサレスベクトル制御とのそれぞれにおいて一定値とされている。しかし、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとは、例えば、共振が発生し得るかどうかに基づいて、変化させてもよい。また、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとは、電源電圧ＶＤＣ、トルク指令値Ｔｏ、回転角速度ω等の運転状態に基づいて、変化させてもよい。変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとを変化させることにより、共振の発生をより適切に抑制できる。但し、この場合も、変調率の最大値Ｍｍａｘは、変調率の目標値Ｍｏよりも大きく設定される。

また、上記の実施の形態では、より望ましい形態として、変調率の目標値Ｍｏと変調率の最大値Ｍｍａｘとが共に変更される。しかし、変調率の目標値Ｍｏのみが変更されてもよい。この場合も、平均的な高調波成分を小さくし、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行える効果を得ることができる。同様に、変調率の最大値Ｍｍａｘのみが変更される場合でも、発生する高調波成分の上限値を小さくし、より確実にセンサレスベクトル制御による運転継続を行える効果を得ることができる。

また、上記の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は、単独で、又は様々な組み合わせで、実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本開示の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形、追加、又は省略することができる。

１ 交流回転電機、２ ロータ、３ 磁極位置センサ、２０ インバータ、２１Ｈ 第１正極スイッチング素子、２１Ｌ 第１負極スイッチング素子、２２Ｈ 第２正極スイッチング素子、２２Ｌ 第２負極スイッチング素子、２３Ｈ 第３正極スイッチング素子、２３Ｌ 第３負極スイッチング素子、３０ 制御装置、３３ 電流指令値算出部、３４ 電圧指令値算出部、３５ スイッチング制御部、３６ａ 磁極位置検出部、３６ｂ 磁極位置推定部、３６ｃ 回転情報切替部、３７ 故障状態判定部、３８ 変調率切替部。

Claims (8)

1. ロータの回転角度に応じた電気信号を出力する磁極位置センサの出力信号に基づいて、前記ロータの磁極位置を検出する磁極位置検出部と、
   前記磁極位置センサの出力信号によらず、前記ロータの磁極位置を推定する磁極位置推定部と、
   前記磁極位置センサの出力信号に基づいて、前記磁極位置センサの故障状態を判定する故障状態判定部と、
   前記故障状態判定部の出力信号に基づいて、前記磁極位置センサが正常であるとき、前記磁極位置検出部により検出された磁極位置を出力し、前記磁極位置センサが故障しているとき、前記磁極位置推定部により推定された磁極位置を出力する回転情報切替部と、
   変調率の目標値を出力するとともに、前記故障状態判定部による判定結果に基づいて、出力する前記目標値を切り替える変調率切替部と、
   前記目標値に基づいて、電流指令値を算出する電流指令値算出部と、
   前記電流指令値と、前記回転情報切替部から出力される磁極位置とに基づいて、電圧指令値を算出する電圧指令値算出部と、
   前記電圧指令値に基づいて、インバータに設けられている複数のスイッチング素子をオンオフするスイッチング制御部と
   を備え、
   前記変調率切替部は、前記故障状態判定部により前記磁極位置センサが故障していると判定されているとき、前記故障状態判定部により前記磁極位置センサが正常であると判定されているときよりも、前記目標値を小さくする交流回転電機の制御装置。
2. 前記変調率切替部は、前記故障状態判定部により前記磁極位置センサが正常であると判定されているとき、前記目標値を過変調制御となる値とし、前記故障状態判定部により前記磁極位置センサが故障していると判定されているとき、前記目標値を過変調制御とならない値とする請求項１記載の交流回転電機の制御装置。
3. 前記変調率切替部は、変調率の最大値を出力するとともに、前記故障状態判定部による判定結果に基づいて、出力する前記最大値を切り替え、
   前記電圧指令値算出部は、前記最大値に基づいて、前記電圧指令値を制限し、
   前記変調率切替部は、前記故障状態判定部により前記磁極位置センサが故障していると判定されているとき、前記故障状態判定部により前記磁極位置センサが正常であると判定されているときよりも、前記最大値を小さくする請求項１又は請求項２に記載の交流回転電機の制御装置。
4. 前記変調率切替部は、前記目標値よりも前記最大値を大きくする請求項３記載の交流回転電機の制御装置。
5. 前記故障状態判定部は、前記磁極位置センサの故障状態の判定結果として、前記磁極位置センサが正常であるか、故障しているか、正常であるとも故障しているとも確定していない中間状態であるかのいずれであるかを示す故障状態信号を出力し、
   前記回転情報切替部は、前記故障状態信号が前記中間状態を示しているとき、前記磁極位置推定部により推定された磁極位置を出力し、
   前記変調率切替部は、前記故障状態信号が前記中間状態を示しているとき、前記目標値の切り替えを行わない請求項１又は請求項２に記載の交流回転電機の制御装置。
6. 前記故障状態判定部は、前記磁極位置センサの故障状態の判定結果として、前記磁極位置センサが正常であるか、故障しているか、正常であるとも故障しているとも確定していない中間状態であるかのいずれであるかを示す故障状態信号を出力し、
   前記回転情報切替部は、前記故障状態信号が前記中間状態を示しているとき、前記磁極位置推定部により推定された磁極位置を出力し、
   前記変調率切替部は、前記故障状態信号が中間状態を示しているとき、前記目標値及び前記最大値の切り替えを行わない請求項３又は請求項４に記載の交流回転電機の制御装置。
7. 前記変調率切替部は、前記目標値を漸近的に切り替える請求項１、請求項２、又は請求項５に記載の交流回転電機の制御装置。
8. 前記変調率切替部は、前記最大値を漸近的に切り替える請求項３、請求項４、又は請求項６に記載の交流回転電機の制御装置。

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