JP7154425B2 - 電力変換装置及び電動機ドライブシステム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力変換装置及び電動機ドライブシステムに関する。

電力変換装置と電動機ドライブシステムは、回転速度基準（reference rotational rate / reference angular velocity）を目標値にして、電動機の軸（回転子）の単位時間当たりの回転数を制御して、電動機とその軸に連結される機械負荷を駆動させる。電動機の回転速度が特定の回転速度になると、電動機が機械的に共振することがあった。

特開２００９－３０３２８８号公報

本発明の目的は、機械的な共振による振動が生じないように電動機を駆動する電力変換装置及び電動機ドライブシステムを提供することである。

実施形態の電力変換装置は、逆変換装置と、電流検出器と、周波数解析処理部と、記憶部と、判定部と、速度基準変更部と、速度制御部とを備える。逆変換装置は、スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を電動機に供給する。電流検出器は、前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する。周波数解析処理部は、前記検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部は、前記電動機の回転速度を指定する回転速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部は、前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を、前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる。回転速度基準変更部は、前記記憶された制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する。速度制御部は、前記逆変換装置を制御して、前記変更された回転速度基準に基づいた回転速度で前記電動機を駆動させる。

第１の実施形態の電動機ドライブシステムの構成図。 第１の実施形態の回転速度基準補正部の構成図。 第１の実施形態の周波数成分データテーブルを説明するための図。 第１の実施形態の回転速度基準変更部の構成図。 第１の実施形態の回転速度基準変更部について説明するための図。 第２の実施形態の回転速度基準変更部の構成図。 第２の実施形態の回転速度基準変更部について説明するための図。 第３の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャート。 第３の実施形態の回転速度基準変更処理について説明するための図。 第４の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャート。 第４の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャート。 第５の実施形態の電動機ドライブシステムの構成図。 第５の実施形態の検出電流処理部の構成図。 第５の実施形態の回転速度基準補正部の構成図。

以下、実施形態の電力変換装置及び電動機ドライブシステムを、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一又は類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。

明細書で言う「接続」とは、物理的に接続される場合に限定されず、電気的に接続される場合も含む。明細書で言う「回転速度（rotational rate）」とは、電動機の回転子角速度（rotor angular velocity）に対応する物理量のことである。明細書で言う「回転速度基準（reference rotational rate）」とは、電動機の回転速度の制御目標値のことであり、回転子の角速度、回転子の回転数、又は回転子の回転数に対応する周波数などで表すことができる。以下の説明では、回転子の回転数で規定した回転速度基準を用いて、電動機の回転速度を制御する事例について説明する。例えば、回転速度基準の単位には、「rpm（Revolutions Per Minute）」などが使われる。以下の説明では、電力変換装置が出力する交流の基本波の周波数を基本周波数ｆと呼ぶ。この場合、基本周波数ｆは、速度制御によって、回転速度基準に対応する周波数になる。回転数と基本周波数ｆとの関係は、次の式（１）に示す関係がある。

ｆ（Hz）＝｜回転速度（rpm）｜／６０ ・・・（１）

（第１の実施形態）
図１Ａは、第１の実施形態の電動機ドライブシステム１を示す構成図である。図１Ａには、電動機ドライブシステム１、電力変換装置２、電動機３、機械負荷４、端末装置５、及び交流電源ＰＳが示される。

交流電源ＰＳは、商用電源系統や発電機などであり、例えば、３相交流電力を電力変換装置２に供給する。

電動機ドライブシステム１は、例えば、電力変換装置２と、電動機３とを備える。

電動機３は、例えば、誘導電動機などの可変速電動機（Ｍ）である。電動機３は、電力変換装置２から３相交流電力が供給されると、回転駆動力を出力軸に出力し、その回転駆動力により出力軸に連結される機械負荷４を駆動する。電動機３は、電動機３の軸の回転速度を検出する回転速度センサ３Ａを備えていてもよい。回転速度センサ３Ａは、例えば、検出した電動機３の軸の回転速度ωrを出力する。回転速度ωrの単位は、前述の回転速度基準に合わせて「rpm」であってよい。以下の説明では、単位を付記せずに説明することがある。なお、電動機３と機械負荷４は、図示しない共通の基台の上に配置され、図示しないボルトなどによってそれぞれ基台に固定されている。

電力変換装置２は、３相交流電力を生成し、生成した３相交流電力を、電動機３に供給する。

例えば、電力変換装置２は、順変換装置２０、キャパシタ３０、逆変換装置５０、制御部６０、電流検出器７０、及び通信インタフェースユニット８０を備える。

順変換装置２０の交流側には、交流電源ＰＳが接続され、順変換装置２０の直流側には、キャパシタ３０と逆変換装置５０とが直流リンクを介して接続されている。順変換装置２０は、交流電源ＰＳから供給される交流電力を順変換装置２０によって直流電力に変換して、キャパシタ３０によって直流電力の電圧を平滑化する。

逆変換装置５０は、例えば、ＩＧＢＴなどの１又は複数のスイッチング素子５０Ｓを含む単相インバータである。スイッチング素子５０Ｓの種類は、ＩＧＢＴに制限されることなく、他の種類のものでもよい。逆変換装置５０のスイッチング素子５０Ｓは、制御部６０によってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。逆変換装置５０は、順変換装置２０から供給される直流電力を交流電力に変換する。逆変換装置５０は、変換した３相交流電力を、逆変換装置５０の出力に接続される電動機３に供給して、電動機を駆動させる。逆変換装置５０が出力する３相交流電力の各相を、Ｕ相Ｖ相Ｗ相と呼ぶ。

電流検出器７０は、例えば、逆変換装置５０の出力と電動機３とを接続する負荷電力線のＶ相とＷ相に設けられ、電力変換装置２が電動機３の巻線に供給する負荷電流IvsとIwsとを検出する。

通信インタフェースユニット８０は、例えば制御部６０の制御によって端末装置５と通信する。

制御部６０は、例えば、回転速度基準生成部６１と、回転速度基準補正部６２と、検出速度処理部６３と、速度制御部６４と、検出電流処理部６５と、座標変換部６６と、電流制御部６７と、逆座標変換部６８と、ＰＷＭコントローラ６９とを備える。

回転速度基準生成部６１は、電動機３の回転速度を規定する回転速度基準ω_refを生成し、生成した回転速度基準ω_refを出力する。例えば、回転速度基準生成部６１は、所定の分解能で量子化された回転速度基準ω_refを生成する。上記の所定の分解能は、後述する回転速度基準補正部６２が生成する補正回転速度基準ωcor_refの分解能と同じであってよい。例えば、補正回転速度基準ωcor_refの単位には、回転速度基準ω_refと同じ「rpm」を用いる。

回転速度基準補正部６２は、回転速度基準ω_refを、補正回転速度基準ωcor_refに補正するか否かを決定するための所定の条件を生成する。そして、回転速度基準補正部６２は、所定の条件を満たすときに、回転速度基準ω_refを、補正回転速度基準ωcor_refに補正する。

例えば、回転速度基準補正部６２は、２つの入力と１つの出力と１つの通信インタフェースとを有する。回転速度基準補正部６２の第１の入力は、回転速度基準生成部６１の出力に接続され、回転速度基準生成部６１から回転速度基準ω_refの供給を受ける。回転速度基準補正部６２の第２の入力は、検出電流処理部６５の出力に接続され、検出電流処理部６５から電流値I_fbkの供給を受ける。

回転速度基準補正部６２は、第１の段階で、回転速度を制限するための制限情報を生成して、第２の段階で制限情報を用いて回転速度基準ω_refを補正した補正回転速度基準ωcor_refを生成する。

例えば第１の段階において、回転速度基準補正部６２は、電動機３の定格回転速度以下の任意の回転速度で電動機３を駆動しているときの電流値I_fbkを取得して、電流値I_fbkの変動を検出する。回転速度基準補正部６２は、電流値I_fbkの変動の特定の周波数成分の大きさが所望の値よりも大きいときに所定の条件を満たすと判定するための制限情報を生成する。

第２の段階において、回転速度基準補正部６２は、この制限情報を用いることで、回転速度基準ω_refを補正した補正回転速度基準ωcor_refを生成する。これにより、回転速度基準補正部６２は、例えば、機械的共振が発生しうる回転速度範囲を避けて電動機３を駆動させることができる。回転速度基準補正部６２の詳細は後述する。

検出速度処理部６３は、回転速度センサ３Ａによって検出された電動機３の軸の回転速度ωrに基づいた回転速度ω_fbkと位相θ_fbkとを生成して出力する。回転速度ω_fbkは、電動機３の軸の回転速度を示し、その単位が「rpm」である。位相θ_fbkは、電動機３の軸の角度と電動機３の極数とに基づいて算出される電気角を示し、その単位が「ラジアン（rad）」である。

速度制御部６４は、回転速度基準補正部６２によって生成された補正回転速度基準ωcor_refと、検出速度処理部６３から出力される回転速度ω_fbkとに基づいて、電流基準Idq_refを生成する。電流基準Idq_refは、直交するｄｑ軸を有する回転子座標系の電流基準Id_refと電流基準Iq_refとをベクトル値で示したものである。例えば、速度制御部６４は、d軸とｑ軸の成分ごとに、補正回転速度基準ωcor_refと回転速度ω_fbkとの差がそれぞれ０になるように、電流基準Idq_refを生成する。なお、速度制御部６４は、回転速度ω_fbkに基づいて、弱め界磁制御を行ってもよい。

検出電流処理部６５は、電流検出器７０によって検出された負荷電流に基づいた、電流値Iuvw_fbkと電流値I_fbkとを出力する。電流値Iuvw_fbkは、電動機３の相電流Iu_fbk、Iv_fbk、Iw_fbkを、Ｕ相Ｖ相Ｗ相に対応する３軸を有する３相座標空間のベクトル値で示したものである。電流値I_fbkは、電流値Iuvw_fbkの大きさを示すスカラー値である。

座標変換部６６は、位相θ_fbkを用いて、３相座標系の電流値Iuvw_fbkを、ｄｑ軸を有する回転子座標系に変換して、電流値Idq_fbkを生成する。これをｄｑ変換と呼ぶ。ｄｑ軸を有する回転子座標系は、例えば、静止座標系である固定子座標系のＵ相方向の軸とｄ軸が成す角が位相θ_fbkに等しくなる位置に回転している回転座標系である。

電流制御部６７は、速度制御部６４によって生成された電流基準Idq_refと、座標変換部６６から出力される電流値Idq_fbkとに基づいて、電流基準Idq_refと電流値Idq_fbkの各軸の成分の差が０になるように、電圧基準Vdq_refを生成する。

逆座標変換部６８は、電流制御部６７が生成した電圧基準Vdq_refを、位相θ_fbkを用いて２相座標系から３相座標系に変換して、電圧基準Vuvw_refを生成する。換言すれば逆座標変換部６８は、電圧基準Vdq_refに対して前述のｄｑ変換の逆変換を行い、電圧基準Vuvw_refを生成する。この変換を、ｄｑ逆変換と呼ぶ。

ＰＷＭコントローラ６９は、逆座標変換部６８によって生成された電圧基準Vuvw_refを、所定の周波数のキャリア信号と比較して、Ｕ相Ｖ相Ｗ相ごとのＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭコントローラ６９は、Ｕ相Ｖ相Ｗ相ごとのＰＷＭ信号を逆変換装置５０に供給してスイッチング素子のスイッチングを制御する。例えば、６個のスイッチング素子を逆変換装置５０が備える場合、ＰＷＭコントローラ６９は、６個のスイッチング素子をスイッチングさせるための６つのゲート制御信号を逆変換装置５０に供給する。

上記のように、速度制御部６４が補正回転速度基準ωcor_refと回転速度ω_fbkとの差が０になるように調整することによって、電動機３は、補正回転速度基準ωcor_refによって規定される速度基準によって駆動される。

次に、図１Ｂを参照して回転速度基準補正部６２について説明する。図１Ｂは、実施形態の回転速度基準補正部６２の構成図である。

回転速度基準補正部６２は、例えば、記憶部６２１と、電流値取得部６２２、高速フーリエ変換部６２３（周波数解析処理部）と、高次成分抽出部６２４と、判定部６２５と、回転速度基準変更部６２６と、フラグデータ生成制御部６２７とを備える。

記憶部６２１は、例えば、電流値取得部６２２によって検出された負荷電流に基づいた電流値I_fbkの電流検出値データ、高速フーリエ変換部６２３によって生成されたスペクトラムデータ、周波数成分データテーブル６２１ｔ、回転速度基準補正処理のプログラムなどを格納する。記憶部６２１は、上記の電流検出値データを、時系列データとして格納する。上記の各情報の詳細は後述する。

電流値取得部６２２、高速フーリエ変換部６２３、高次成分抽出部６２４、判定部６２５、回転速度基準変更部６２６、及びフラグデータ生成制御部６２７のそれぞれは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６２０などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。記憶部６２１は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、又はＲＡＭ（Random Access Memory）等により実現される。

電流値取得部６２２は、検出電流処理部６５から電流値I_fbkを取得し、取得した電流値I_fbkのデータを記憶部６２１の電流検出値データに時系列データとして追加する。また、記憶部６２１に格納されている電流検出値データから、所定期間に対応する所定の数の電流値I_fbkのデータ（検出値）を取得して高速フーリエ変換部６２３に出力する。なお、電流値取得部６２２は、電流センサユニット４２０からの電流値I_fbkの取得と、記憶部６２１からの電流値I_fbkのデータの読み出しとを並列に行ってもよい。

高速フーリエ変換部６２３は、特定の回転速度で、電動機３を定速で駆動させている状態に取得された電流値I_fbkのデータを用いて、特定の回転速度で駆動中の電動機３の負荷電流の振幅に対するＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）を行う。高速フーリエ変換部６２３は、ＦＦＴ処理によりスペクトラムを生成し、生成したスペクトラムを記憶部６２１のスペクトラムデータに追加する。ＦＦＴ処理により得られたスペクトラムには、特定の回転速度で駆動中の電流値I_fbkの時系列データのなかから、時間軸方向に連続する範囲内の所定の数の電流値I_fbkのデータに基づいた解析により得られた負荷電流の周波数成分のスペクトルが含まれる。高速フーリエ変換部６２３がＦＦＴ処理のために電流値取得部６２２から受け取る時間軸方向に連続する範囲内に含まれる電流値I_fbkのデータの数は、ＦＦＴ処理により得られるスペクトラムにおいて、所望の周波数の成分が含まれるように決定されるとよい。なお、高速フーリエ変換部６２３は、検出する振動の特徴をより検出しやすくするために、ＦＦＴ処理に先立ち所定の演算処理を行って、電流値I_fbkのデータを加工してもよい。上記の所定の演算処理には、包絡線処理、コヒーレントな波形平均化処理などの処理が含まれてもよい。以下の説明では、高速フーリエ変換部６２３は、ＦＦＴ処理によりスペクトラムを生成するものとして説明する。

高次成分抽出部６２４は、記憶部６２１のスペクトラムデータに記憶させたスペクトラムから、検出電流処理部６５から電流値I_fbkを取得したときの回転速度基準ω_refの周波数（基本周波数ｆ）を用いて、回転速度基準ω_refに対する基本周波数ｆの整数次の高調波成分をそれぞれ抽出する。例えば、高次成分抽出部６２４は、奇数次の高調波成分を抽出する場合には、３次、５次、７次などの成分を抽出する。そして、高次成分抽出部６２４は、抽出した高調波成分の値を、回転速度ω_fbkの速度値に対応付けて記憶部６２１に格納された周波数成分データテーブル６２１ｔの検出値の項目に追加する。周波数成分データテーブル６２１ｔについては後述する。

判定部６２５は、記憶部６２１の周波数成分データテーブル６２１ｔに格納されている高調波成分の大きさを、予め規定された閾値に基づいて判定する。例えば、上記の閾値は、次数ごとに互いに異なる値に設定されていてもよく、少なくとも２つの次数が共通の値に設定されていてもよい。判定部６２５は、判定の結果を、回転速度基準ω_refに対応付けて記憶部６２１の周波数成分データテーブル６２１ｔの周波数ジャンプリクエストフラグの項目に追加する。

回転速度基準変更部６２６は、周波数成分データテーブル６２１ｔに格納された周波数ジャンプリクエストフラグ（制限情報）に基づいて、電動機３の回転速度基準ω_refを変更する。回転速度基準変更部６２６は、周波数ジャンプリクエストフラグに基づいて、電動機３の回転速度基準ω_refを変更することにより、信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けることができる。

フラグデータ生成制御部６２７は、端末装置５と通信することにより、ユーザが指定する周波数ジャンプリクエストフラグのデータを取得して、取得した周波数ジャンプリクエストフラグのデータを、記憶部６２１の周波数成分データテーブル６２１ｔに追加する。フラグデータ生成制御部６２７は、記憶部６２１の周波数成分データテーブル６２１ｔのデータを、周波数ジャンプリクエストフラグのデータを含めて取得して、端末装置５に出力する。なお、フラグデータ生成制御部６２７は、ユーザが指定する周波数ジャンプリクエストフラグのデータの取得を省略してもよく、これに代えてユーザが指定するタイミングで周波数ジャンプリクエストフラグを、予め定められた状態に初期化してもよい。

（周波数成分データテーブル６２１ｔ）
図２は、第１の実施形態の周波数成分データテーブル６２１ｔを説明するための図である。図２に示す周波数成分データテーブル６２１ｔは、回転速度基準（ω％）、高調波検出値（３ｆ検出値、５ｆ検出値、７ｆ検出値）、周波数ジャンプリクエストフラグ（３ｆｊｒ、５ｆｊｒ、７ｆｊｒ）などの項目を含む。

回転速度基準（ω％）の項目には、電動機３の回転速度基準として利用可能な値が格納される。例えば、回転速度基準（ω％）の項目の値は、定格回転速度を用いて規格化した値を百分率にしたものにする。停止状態における回転速度基準（ω％）の値を０％とすると、第１の回転方向に定格回転速度を指定するときの回転速度基準（ω％）の値が１００％になる。図に示す例の量子化の分解能は、例えば、１％で定義したものである。回転速度基準（ω％）には、１％から１００％までの値が昇順に並べて格納されている。なお、図示していないが、電動機３を逆回転させる場合には、上記の正の値の場合と同様に負の値を規定するとよい。この周波数成分データテーブル６２１ｔの回転速度基準（ω％）の値は、電動機３の回転速度基準ω_refを制御に利用するか否かを決定する際に参照される。

高調波検出値の項目は、回転速度基準ω_refに対応する周波数を基本周波数ｆとしたときの負荷電流I_fbkに含まれる奇数次の高調波成分の大きさで示される。上記の負荷電流I_fbkに含まれる基本周波数ｆと回転速度基準（ω％）は、次の式（２）に示す関係がある。

ｆ（Hz）＝｜（定格回転速度（rpm）／６０）ｘ回転速度基準（ω％）｜ ・・・（２）

例えば、その負荷電流I_fbkは、電動機３をω％の値の回転速度基準ω_refで駆動させているときに検出されたものである。例えば、高調波検出値の項目は、複数の下位の項目を含む。その複数の下位の項目には、３ｆ検出値、５ｆ検出値、７ｆ検出値などが含まれる。上記の３ｆ検出値、５ｆ検出値、７ｆ検出値の項目は、それぞれ３次、５次、７次の高調波成分に対応する。上記の３ｆ検出値、５ｆ検出値、７ｆ検出値の各項目の値は、例えば以下のように規定するとよい。電動機３が回転速度基準（ω％）による回転速度で回転しているときの基本周波数ｆを含む周波数成分の大きさ（振幅）を基準値として用いて、その大きさを１００％とする。３ｆ検出値、５ｆ検出値、７ｆ検出値の各欄の値は、所定の回転速度基準ω％で電動機３が回転しているときの基本周波数ｆの大きさ（振幅）に対する奇数次の高調波成分の大きさ（振幅）を百分率で示している。上記の通り、その奇数次の高調波成分の大きさは、回転速度基準ω％の周波数成分の大きさを基準に規格化されている。

周波数ジャンプリクエストフラグの項目は、複数の下位の項目を含む。その複数の下位の項目には、３ｆｊｒ、５ｆｊｒ、７ｆｊｒなどが含まれる。３ｆｊｒ、５ｆｊｒ、７ｆｊｒは、それぞれ３次、５次、７次の高調波成分に基づいて生成された周波数ジャンプリクエストフラグである。

周波数ジャンプリクエストフラグとは、機械系の共振の影響などにより、所定値よりも大きな電流値が検出されたことを示すフラグである。例えば、周波数ジャンプリクエストフラグは、そのフラグが立っている場合に、所定値よりも大きな電流値が特定の周波数成分において検出されたことを示し、電動機３の駆動を制限すべき機械系の共振点の可能性があることを示す。周波数ジャンプリクエストフラグは、そのフラグが倒れている場合に、所定値よりも大きな電流値が特定の周波数成分において検出されていないことを示し、電動機３の駆動を制限するような機械系の共振点が検出されていないことを示す。周波数ジャンプリクエストフラグの設定については後述する。

各回転速度基準ω％の３ｆｊｒ、５ｆｊｒ、７ｆｊｒには、回転速度基準ω％におけるそれぞれ３次、５次、７次の高調波成分の判定結果が格納される。上記の判定結果は、「yes」と「no」で示される。「yes」が、上記の奇数次の高調波成分の大きさが、予め定められた閾値を超えたことを示し、「no」が超えなかったことを示す。

例えば、回転速度基準ω％が２４から２６までの範囲で、３ｆ検出値の欄の値が、上記の所定値として定められた３％を超える。この周波数成分データテーブル６２１ｔ内の他の３ｆ検出値、５ｆ検出値、７ｆ検出値の欄の値は、３％以下である。例えば、判定に用いられる閾値が、上記の所定値として予め３％と規定されている場合、上記の回転速度基準ω％が２４から２６までの範囲で、３ｆ検出値の大きさが閾値よりも大きいと判定されたことにより、上記の範囲の３ｆｊｒの欄に「yes」が格納されている。周波数成分データテーブル６２１ｔ内の３ｆｊｒ、５ｆｊｒ、７ｆｊｒのその他の欄には、「no」が格納されている。この判定結果の欄に「yes」が記載されている回転速度基準ω％が２４から２６までの範囲のデータは、電動機３等の振動が大きかった可能性があることを示す。

判定部６２５は、例えば、周波数成分データテーブル６２１ｔを用いて、比較的大きな高調波成分が検出された回転速度基準（ω％）と、比較的小さな高調波成分が検出された回転速度基準（ω％）とを識別する。比較的大きな高調波成分が検出された場合には、比較的大きな高調波成分が検出された範囲を、機械系の共振範囲とみなすことができる。これにより、判定部６２５は、比較的大きな高調波成分が検出された範囲の下限速度ωLLと上限速度ωULの回転速度基準（ω％）を識別する。図２に示す周波数成分データテーブル６２１ｔの場合、回転速度基準の下限速度ωLLが２４％になり、回転速度基準の上限速度ωULが２６％になる。

回転速度基準変更部６２６は、判定部６２５による判定の結果に基づいて決定された周波数ジャンプリクエストフラグが立っている範囲を避けるように、電動機３の回転速度基準ω_refを調整することで、電動機３に共振が生じないように制御するとよい。

次に、周波数ジャンプリクエストフラグの設定方法について説明する。
周波数ジャンプリクエストフラグは、ユーザによって予め設定されていてもよく、実際に電動機３を稼働させたときの振動の発生状況に基づいて設定されてもよい。

例えば、回転速度基準補正部６２は、下記する第１の方法と第２の方法を含む複数の設定方法により周波数ジャンプリクエストフラグを設定する。

第１の方法によって、フラグデータ生成制御部６２７は、ユーザが操作する端末装置５から、固定的に設定する周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータを受け付ける。回転速度基準補正部６２は、このデータを速度基準の補正に利用してもよい。

例えば、ユーザは、共振による振動が生じないように安全率を見越して広めの周波数帯を共振が発生し得る周波数帯として特定されるように、周波数ジャンプリクエストフラグを決定するとよい。ユーザは、周波数ジャンプリクエストフラグを、端末装置５を用いて回転速度基準補正部６２に設定する。回転速度基準補正部６２のフラグデータ生成制御部６２７は、端末装置５から周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータを受け付けて、周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータを、周波数成分データテーブル６２１ｔの周波数ジャンプリクエストフラグに追加して、ユーザが指定する周波数ジャンプリクエストフラグの状態を設定する。これにより、回転速度基準補正部６２は、所望の回転速度基準ω％の周波数ジャンプリクエストフラグを所望の値に変更でき、周波数ジャンプリクエストフラグの設定後に、その設定をやり直す回数を軽減できる。なお、ユーザが指定する内容にもよるが、選択対象から除かれる回転速度基準の範囲が連続する傾向が高まり、選択対象から除かれる回転速度基準の範囲の幅が広くなる傾向がある。なお、この第１の方法は、本実施形態にとって必須ではなく、削除することもできる。

第２の方法によって、回転速度基準補正部６２は、実際に電動機３を稼働させたときの振動の発生状況に基づいて周波数ジャンプリクエストフラグに関するデータ（制限情報）を設定してもよい。

例えば、電動機３が機械的に共振すると、共振による振動によって、電動機３の負荷電流I_fbkが変動する。回転速度基準補正部６２は、この負荷電流I_fbkの変動を検出することで、振動の発生状況を間接的に検出し、この検出結果に基づいて機械系の共振点（共振周波数）を避けるように電動機３の回転速度基準ω_refを、周波数ジャンプリクエストフラグを用いて補正するとよい。検出すべき負荷電流I_fbkの変動とは、回転速度基準（ω％）の奇数次の高調波成分の大きさが、予め定められた閾値を超えるものである。

そこで、回転速度基準補正部６２は、負荷電流I_fbkに含まれる回転速度基準（ω％）の周波数に対する奇数次の高調波成分の大きさが、予め定められた閾値を超えたか否かを判定することで、電動機３を駆動してよい回転速度基準（ω％）であるか否かを識別する。なお、回転速度基準補正部６２は、電動機３が所定の回転速度基準で駆動されているときに検出された負荷電流I_fbkのデータを、上記の判定に利用するとよい。

なお、回転速度基準補正部６２は、周波数ジャンプリクエストフラグを、少なくとも電動機ドライブシステム１の電動機３と機械負荷４とが基台に設置された後で、かつ電動機ドライブシステム１による制御が開始される前の段階（例えば試運転段階。）に設定する。その際に、回転速度基準生成部６１は、電動機３の回転速度基準ω_refを、予め規定される回転速度基準（ω％）の粒度で、低速域から高速域まで、又はその逆に高速域から低速域まで順に変化させる。回転速度基準生成部６１は、電動機３の回転速度基準ω_refを、特定の回転速度基準（ω％）に固定して、電動機３が定速又は略定速で稼働中の負荷電流I_fbkを収集する。なお、電動機３の回転速度基準ω_refを変化させてから定速で稼働するようになるまでに収集された負荷電流I_fbkのデータを、ＦＦＴ処理の解析対象のデータに含めると、この場合のＦＦＴ処理の結果が、電動機３が定速又は略定速で駆動している場合のＦＦＴ処理の結果と異なる結果になることがある。

回転速度基準補正部６２は、上記の方法で、負荷電流I_fbkに基づいて周波数ジャンプリクエストフラグを設定する。なお、回転速度基準変更部６２６は、所定時間継続させて電流I_fbkのデータを収集する期間、又は所定数の負荷電流I_fbkのデータを収集するまでの期間のなかでは補正回転速度基準ωcor_refの値を変更しない。なお、上記の高速域とは、例えば電動機３の定格速度以下の領域のなかで比較的回転速度が速い領域（周波数が高い領域）を言う。

また、回転速度基準補正部６２は、電動機ドライブシステム１の稼働開始後に、予め定められた特定の期間に電動機ドライブシステム１の平常時の稼働を停止させて、制御により変化する電動機３の回転速度と交流の基本周波数とを対応付けて、その回転速度における各周波数の情報を収集するとよい。これにより、稼働中に変化した環境などの影響を軽減させることができる。

なお、回転速度基準補正部６２は、電動機ドライブシステム１の平常時の稼働中に、電動機３の駆動中に上記の各情報を収集してもよい。上記の場合には、機械負荷４による負荷の条件が変化すると機械的共振の状況が変化するが、周波数ジャンプリクエストフラグの状態を適宜更新して最新の状況にすることで、機械負荷４による負荷の条件の変化を検出できる。これにより、周波数ジャンプリクエストフラグの状態を最適化することができる。

次に、図３を参照して、回転速度基準変更部６２６の詳細について説明する。図３は、第１の実施形態の回転速度基準変更部６２６の構成図である。

回転速度基準変更部６２６は、回転速度基準ω_refと、下限速度ωLLと、上限速度ωULとに基づいて、補正回転速度基準ωcor_refを生成する。下限速度ωLLと上限速度ωULは、周波数ジャンプリクエストフラグに基づいて生成されるデータの一例である。なお、下限速度ωLLと上限速度ωULは、下限周波数と上限周波数とそれぞれ呼ばれることがある。

例えば、回転速度基準変更部６２６は、比較器６２６１と、比較器６２６２と、ＡＮＤ演算器６２６３と、速度切替制御器６２６４と、選択器６２６７と、選択器６２６８とを備える。

比較器６２６１は、２入力の比較器であり、第１入力に供給される回転速度基準ω_refと、第２入力に供給される上限速度ωULとを比較する。比較器６２６１は、比較の結果により、回転速度基準ω_refが上限速度ωULよりも小さい場合に、論理値の１を出力し、回転速度基準ω_refが上限速度ωUL以上の場合に、論理値の０を出力する。

比較器６２６２は、２入力の比較器であり、第１入力に供給される回転速度基準ω_refと、第２入力に供給される下限速度ωLLとを比較する。比較器６２６２は、比較の結果により、回転速度基準ω_refが下限速度ωLLよりも大きい場合に、論理値の１を出力し、回転速度基準ω_refが下限速度ωLL以下の場合に、論理値の０を出力する。

ＡＮＤ演算器６２６３は、２つの入力値の論理積演算を行う。ＡＮＤ演算器６２６３は、第１入力に供給される比較器６２６１の比較の結果と、第２入力に供給される比較器６２６２の比較の結果との論理積を示す出力信号（AND）を出力する。比較器６２６１と比較器６２６２の比較の結果がともに１のときに論理値の１を出力し、その他の場合に論理値の０を出力する。

速度切替制御器６２６４は、共振範囲の回転速度を飛び越えるように回転速度基準ω_refを切り替えるための出力信号（COMP3）を生成する。例えば、速度切替制御器６２６４は、第１入力に供給される下限速度ωLLと、第２入力に供給される上限速度ωULの平均値を用いて出力信号（COMP3）を生成することにより、共振範囲の回転速度を飛び越えるように回転速度基準ω_refを切り替えることを可能にする。

例えば、速度切替制御器６２６４は、例えば加算器６２６４ａと、除算器６２６４ｂと、比較器６２６４ｃとを備える。加算器６２６４ａは、下限速度ωLLと上限速度ωULを加算する。除算器６２６４ｂは、下限速度ωLLと上限速度ωULの和を２で割って、上記の平均値を算出する。比較器６２６４ｃは、第１入力に供給される下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値と、第２入力に供給される回転速度基準ω_refとを比較する。比較器６２６４ｃは、比較の結果により、回転速度基準ω_refが上記の平均値よりも大きい場合に、論理値の１を出力し、回転速度基準ω_refが上記の平均値以下の場合に、論理値の０を出力する。

選択器６２６７は、制御により２つの入力値の何れかを選択して、選択された信号ωjを出力する。選択器６２６７の第１入力には、下限速度ωLLが供給され、その第２入力には、上限速度ωULが供給され、その制御入力には制御信号として速度切替制御器６２６４の出力信号（COMP3）が供給される。選択器６２６７は、速度切替制御器６２６４の出力信号（COMP3）の論理値が１である場合に、第１入力の下限速度ωLLを選択し、出力信号（COMP3）の論理値が０である場合に、第２入力の上限速度ωULを選択して、選択の結果を信号ωjとして出力する。

選択器６２６８は、制御により２つの入力値の何れかを選択して、選択された信号を、補正回転速度基準ωcor_refとして出力する。選択器６２６８の第１入力には、回転速度基準ω_refが供給され、その第２入力には、選択器６２６７が出力する信号ωjが供給され、その制御入力には制御信号としてＡＮD演算器６２６３の出力信号（AND）が供給される。選択器６２６８は、ＡＮＤ演算器６２６３の出力信号（AND）の論理値が１である場合に、第１入力の回転速度基準ω_refを選択し、出力信号（AND）の論理値が０である場合に、第２入力の選択器６２６７が出力する信号ωjを選択して、選択の結果を補正回転速度基準ωcor_refとして出力する。なお、選択器６２６８が第１入力を選択した場合には、補正回転速度基準ωcor_refとして出力される信号は、回転速度基準ω_refになる。

次に、図４を参照して、回転速度基準変更部６２６の動作について説明する。
図４は、第１の実施形態の回転速度基準変更部６２６について説明するための図である。図４の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref（縦軸）との関係を示す。図４の下段側に、比較器６２６１の出力信号（COMP1）と、比較器６２６２の出力信号（COMP2）と、ＡＮＤ演算器６２６３の出力信号（AND）と、速度切替制御器６２６４内の比較器６２６４ｃの出力信号（COMP3）の論理を示す。

回転速度基準ω_refが下限速度ωLLよりも低い領域ＦＡ１にある場合と、回転速度基準ω_refが上限速度ωULよりも高い領域ＦＣ１にある場合には、回転速度基準変更部６２６は、ＡＮＤ演算器６２６３の出力信号（AND）に従い、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refの値をそのまま出力する。上記を除く領域ＦＢ１の場合には、回転速度基準変更部６２６は、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refとは異なる値を出力する。

なお、領域ＦＢ１内の回転速度（第１回転速度）は、予め定められた所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数に対する値になっている。領域ＦＡ１内とＦＣ１内の回転速度（第２回転速度）は、予め定められた所定値を超える大きさの信号成分が検出されなかった周波数に対する値になっている。

例えば、領域ＦＢ１のなかで、比較器６２６４ｃが出力する出力信号（COMP3）の論理が０である領域ＦＢ１Ｌでは、回転速度基準変更部６２６は、補正回転速度基準ωcor_refとして、下限速度ωLLを出力する。領域ＦＢ１のなかで、比較器６２６４ｃが出力する出力信号（COMP3）の論理が１である領域ＦＢ１Ｕでは、回転速度基準変更部６２６は、補正回転速度基準ωcor_refとして、上限速度ωULを出力する。

実施形態によれば、領域ＦＡ１から領域ＦＣ１まで、回転速度基準ω_refが単調に上昇するように制御されても、回転速度基準ω_refが領域ＦＢ１内の値であると、回転速度基準変更部６２６は、回転速度基準ω_refの値を出力しない代わりに、回転速度基準ω_refの大きさに応じて下限速度ωLLと上限速度ωULの何れかに値を代えて、その値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力する。

上記の実施形態によれば、電力変換装置２は、逆変換装置５０と、電流検出器７０と、高速フーリエ変換部６２３と、記憶部６２１と、判定部６２５と、回転速度基準変更部６２６と、速度制御部６４とを備える。逆変換装置５０は、スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動機３に供給する。電流検出器７０は、逆変換装置５０から電動機３の巻線に流れる負荷電流を検出する。高速フーリエ変換部６２３は、電流検出器７０によって検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部６２１は、電動機３の回転速度を指定する速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部６２５は、高速フーリエ変換部６２３によって算出された電動機３の負荷電流の周波数成分のなかで、予め定められた所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、判定することによって、信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を生成し、前記生成した制限情報を記憶部６２１に記憶させる。回転速度基準変更部６２６は、記憶部６２１に記憶された制限情報に基づいて、信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、電動機３の回転速度基準を変更する。速度制御部６４は、逆変換装置５０を制御して、回転速度基準変更部６２６によって変更された速度基準に基づいた回転速度で前記電動機を駆動させる。これにより、逆変換装置５０が電動機３を駆動する回転速度が、制限情報に基づいて変更された速度基準に基づくものになり、機械的な共振による振動が生じないように電動機３を駆動することができる。

（第２の実施形態）
図５と図６を参照して、第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態の電力変換装置２における制御部６０の回転速度基準補正部６２は、回転速度基準変更部６２６を備える。これに代えて、本実施形態の電力変換装置２における制御部６０の回転速度基準補正部６２Ａは、回転速度基準変更部６２６Ａを備える。以下、回転速度基準変更部６２６Ａについて説明する。

図５は、第２の実施形態の回転速度基準変更部６２６Ａの構成図である。
回転速度基準変更部６２６Ａは、前述の回転速度基準変更部６２６の速度切替制御器６２６４に代えて、速度切替制御器６２６５を備える。

速度切替制御器６２６５は、第１入力に供給される下限速度ωLLから第２入力に供給される上限速度ωULまでの制限範囲の値を飛び越えるような補正回転速度基準ωcor_refを生成するように構成されている。

速度切替制御器６２６５は、例えば、ＮＯＴ演算器６２６５ａと、ＮＯＴ演算器６２６５ｂと、ラッチ６２６５ｃとを備える。ＮＯＴ演算器６２６５ａは、比較器６２６１の出力の論理を反転して出力する。ＮＯＴ演算器６２６５ｂは、比較器６２６２の出力の論理を反転して出力する。ラッチ６２６５ｃは、セットリセット型のラッチである。セット入力には、ＮＯＴ演算器６２６５ａの出力が接続され、リセット入力にはＮＯＴ演算器６２６５ｂの出力が接続されている。ラッチ６２６５ｃの出力Ｑには、選択器６２６７の制御入力が接続されている。

選択器６２６７は、ラッチ６２６５ｃが出力Ｑから論理値１を出力する場合に、第１入力の下限速度ωLLを選択し、論理値０を出力する場合に、第２入力の上限速度ωULを選択する。

次に、図６を参照して、回転速度基準変更部６２６Ａの動作について説明する。
図６は、第２の実施形態の回転速度基準変更部６２６Ａについて説明するための図である。図６の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref（縦軸）との関係を示す。図６の下段側に、比較器６２６１の出力信号（COMP1）と、比較器６２６２の出力信号（COMP2）と、ＡＮＤ演算器６２６３の出力信号（AND）と、ＮＯＴ演算器６２６５ａの出力信号（/COMP1）と、ＮＯＴ演算器６２６５ｂの出力信号（/COMP2）と、速度切替制御器６２６５内のラッチ６２６５ｃの出力信号（Q）の論理を示す。なお、ラッチ６２６５ｃの出力信号（Q）は、回転速度基準ω_refの値が上昇傾向にあるか下降傾向にあるかにより２通りの結果になる。

回転速度基準ω_refが下限速度ωLLよりも低い領域ＦＡ２にある場合と、回転速度基準ω_refが上限速度ωULよりも高い領域ＦＣ２になる場合には、回転速度基準変更部６２６は、ＡＮＤ演算器６２６３の出力値に従い、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refの値を出力する。上記を除く領域ＦＢ２の場合には、回転速度基準変更部６２６は、補正回転速度基準ωcor_refとして、回転速度基準ω_refとは異なる値を出力する。

例えば、回転速度基準ω_refが比較的低い領域ＦＡ２から領域ＦＢ２の上限値（上限速度ωUL）を超えるまでの期間は、ラッチ６２６５ｃは、論理値０を出力する。この期間であれば、ラッチ６２６５ｃが論理値０を出力するから、選択器６２６７は、第１入力の下限速度ωLLを選択する。一方で、回転速度基準ω_refが領域ＦＢ２の上限値を超えて領域ＦＣ２に入ると、比較器６２６１と、ＮＯＴ演算器６２６５ａは、それぞれが出力する論理値をそれぞれ反転する。これに伴い、ラッチ６２６５ｃは、出力を反転して論理値１を出力する。これにより、選択器６２６７は、第２入力の上限速度ωULを選択する。

これに対して、回転速度基準ω_refが比較的高い領域ＦＣ２から領域ＦＢ２の下限値（下限速度ωLL）を超えるまでの期間は、ラッチ６２６５ｃは、論理値１を出力する。この期間であれば、ラッチ６２６５ｃが論理値１を出力するから、選択器６２６７は、第２入力の上限速度ωULを選択する。一方で、回転速度基準ω_refが領域ＦＢ２の下限値を超えて領域ＦＡ２に入ると、比較器６２６１と、ＮＯＴ演算器６２６５ａは、それぞれ出力する論理値をそれぞれ反転する。これに伴い、ラッチ６２６５ｃは、出力を反転して論理値０を出力する。これにより、選択器６２６７は、第１入力の下限速度ωLLを選択する。

回転速度基準変更部６２６Ａは、電動機３が共振しやすい回転数を含む領域ＦＢ２を挟んで領域ＦＡ２から領域ＦＣ２へ回転速度基準ω_refを変化させるとき、及び領域ＦＣ２から領域ＦＡ２へ回転速度基準ω_refを変化させるときの両方に、領域ＦＢ２に含まれる回転速度基準ω_refを出力しないように補正回転速度基準ωcor_refを出力するヒステリシスを有する。

実施形態によれば、領域ＦＡ２から領域ＦＣ２まで、回転速度基準ω_refが単調に上昇するように制御されても、回転速度基準変更部６２６は、ヒステリシスを設けた領域ＦＢ２にあたる回転速度基準ω_refの値を、補正回転速度基準ωcor_refに出力しない。これに代わり、回転速度基準変更部６２６は、回転速度基準ω_refの大きさに応じて下限速度ωLLと上限速度ωULの何れかを出力する。

上記の実施形態によれば、回転速度基準の制限範囲にヒステリシスを設けたことにより、この領域の範囲を避けた回転速度基準を用いて電動機３を制御することで、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
図７と図８を参照して、第３の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、領域ＦＢ１に、共振しやすい回転速度が含まれている事例について説明した。本実施形態では、電動機３の回転速度の変更範囲に、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合に適用可能な事例について説明する。

図７は、第３の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャートである。
第１の実施形態の回転速度基準補正部６２を回転速度基準補正部６２Ｂに読み替える。

まず、回転速度基準補正部６２Ｂは、回転速度基準ω_refによって規定される値が、周波数ジャンプリクエストフラグが立っている領域（共振検出領域と呼ぶ。）に含まれる値であるか否かを判定する。例えば、回転速度基準補正部６２Ｂは、周波数成分データテーブル６２１ｔを参照して、回転速度基準ω_refの周波数ジャンプリクエストフラグが立っているか否かを判定する（Ｓ３１０）。

回転速度基準ω_refの周波数ジャンプリクエストフラグが立っていない場合には、回転速度基準補正部６２Ｂは、回転速度基準ω_refの値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力し（Ｓ３１４）、一連の処理を終える。

回転速度基準ω_refの周波数ジャンプリクエストフラグが立っている場合、つまり制限領域内の場合には、回転速度基準補正部６２Ｂは、その制限領域の下限速度ωLLと上限速度ωULの両方を用いて、回転速度基準ω_refの値が、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３２０）。演算式の(ωLL+ωUL)/2は、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値を示す。

回転速度基準ω_refの値が、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値よりも大きくない場合には、回転速度基準補正部６２Ｂは、下限速度ωLLの値を、補正回転速度基準ωcor_refとして出力して（Ｓ３２２）、一連の処理を終える。

回転速度基準ω_refの値が、下限速度ωLLと上限速度ωULの平均値よりも大きい場合には、回転速度基準補正部６２Ｂは、上限速度ωULの値を、補正回転速度基準ωcor_refとして出力して（Ｓ３２４）、一連の処理を終える。

図８は、第３の実施形態の回転速度基準変更について説明するための図である。図８の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref（縦軸）との関係を示す。図８のグラフに示す回転速度基準ω_refと、補正回転速度基準ωcor_refとの関係は、前述の図４に示した通りである。

図８のグラフ内に、３つの制限領域が示されている。上記の３つの制限領域を、回転速度の低い方から順に１つ目、２つ目、３つ目の制限領域と呼ぶ。１つ目の制限領域は、下限速度ωLL1から上限速度ωUL1までの範囲である。２つ目の制限領域は、下限速度ωLL2から上限速度ωUL2までの範囲である。３つ目の制限領域は、下限速度ωLL3から上限速度ωUL3までの範囲である。３つの制限領域は、夫々の範囲が重なることはなく独立している。

例えば、回転速度基準ω_refの値を、１つ目の制限領域よりも低い値から３つ目の制限領域よりも高い値まで単調に増加させてもよく、上記の単調な増加の途中で単調な増加を中断してもよい。さらに、起点の値を１つ目の制限領域よりも低い値以外の任意の値にしてもよい。

また、上記とは逆に、回転速度基準ω_refの値を、３つ目の制限領域よりも高い値から１つ目の制限領域よりも低い値まで単調に減少させてもよく、上記の単調な減少の途中で単調な現象を中断してもよく、起点の値を３つ目の制限領域よりも高い値以外の任意の値にしてもよい。

実施形態によれば、回転速度基準補正部６２Ｂは、回転速度基準ω_refの値を、制限領域ごとに規定された下限速度ωLLと上限速度ωULに変更することで、回転速度基準ω_refから補正回転速度基準ωcor_refに補正する。

上記の処理の手順によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他、共振しやすい回転速度が含まれた制限領域が複数存在する場合についても適用可能である。

（第４の実施形態）
図９と図１０を参照して、第４の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、領域ＦＢ２に、共振しやすい回転速度が含まれている事例について説明した。本実施形態では、電動機３の回転速度の変更範囲に、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合に適用可能な事例について説明する。

図９は、第４の実施形態の回転速度基準変更処理のフローチャートである。
第１の実施形態の回転速度基準補正部６２を回転速度基準補正部６２Ｃに読み替える。

以下の処理に先立って、回転速度ω_holdなどの変数は、初期化されている。回転速度ω_holdは、所定の条件を満たす場合に、現時点の回転速度基準ω_refを保持しておいて、後段の処理で利用するための変数であり、例えば記憶部６２１に格納されている。

まず、回転速度基準補正部６２Ｃは、回転速度基準ω_refの値が、周波数ジャンプリクエストフラグが立っている領域（共振検出領域と呼ぶ。）に含まれる値であるか否かを判定する。例えば、回転速度基準補正部６２Ｃは、周波数成分データテーブル６２１ｔを参照して、回転速度基準ω_refの値の周波数ジャンプリクエストフラグが立っているか否かを判定する（Ｓ４１０）。

回転速度基準ω_refの値に対応する周波数ジャンプリクエストフラグが立っていない場合には、回転速度基準補正部６２Ｃは、回転速度ω_holdの値を回転速度基準ω_refの値に書き換える（Ｓ４１２）。これにより、記憶部６２１における回転速度ω_holdの値が、現在の制御サイクルにおける回転速度基準ω_refで更新され、次回以降の処理サイクルにおいて利用される。

次に、回転速度基準補正部６２Ｃは、回転速度基準ω_refの値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力し（Ｓ４１４）、一連の処理を終える。

回転速度基準ω_refの値に対応する周波数ジャンプリクエストフラグが立っている場合には、回転速度基準補正部６２Ｃは、回転速度ω_holdの値を補正回転速度基準ωcor_refとして出力する（Ｓ４１６）。上記の場合、回転速度ω_holdの値を更新させることなく、一連の処理を終える。

上記の処理の手順によれば、第２の実施形態と同様の効果を奏することの他、共振しやすい回転速度が含まれた領域が複数存在する場合についても適用可能である。

図１０は、第４の実施形態の回転速度基準変更について説明するための図である。図１０の上段側に示すグラフは、回転速度基準ω_ref(横軸)と、補正回転速度基準ωcor_ref（縦軸）との関係を示す。図１０のグラフ内に、図８のグラフと同様に、３つの制限領域が示されている。図１０のグラフに示す回転速度基準ω_refと、補正回転速度基準ωcor_refとの関係は、前述の図６に示した通りである。

（第５の実施形態）
図１１Ａと図１１Ｂと図１１Ｃとを参照して、第５の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、回転速度基準補正部６２が、周波数成分データテーブル６２１ｔを生成する事例について説明した。本実施形態では、回転速度基準補正部６２Ａが、周波数成分データテーブル６２１ｔに関するデータＴｂｌを取得する事例について説明する。

図１１Ａは、第５の実施形態の電動機ドライブシステムの構成図である。図１１Ｂは、第５の実施形態の検出電流処理部の構成図である。図１１Ｃは、第５の実施形態の回転速度基準補正部の構成図である。

電動機ドライブシステム１の制御部６０Ｄは、電動機ドライブシステム１の制御部６０の回転速度基準補正部６２と、検出電流処理部６５とに代えて、回転速度基準補正部６２Ｄと、検出電流処理部６５Ｄとを備える。

例えば、検出電流処理部６５Ｄは、周波数成分データテーブル６２１ｔに関するデータＴｂｌを生成して、回転速度基準補正部６２ＤにデータＴｂｌを送信する。回転速度基準補正部６２Ｄは、検出電流処理部６５から電流値I_fbkの供給を受けることに代えて、検出電流処理部６５ＤからデータＴｂｌを受信して、このデータＴｂｌを周波数成分データテーブル６２１ｔのデータとして利用して回転速度基準補正処理を実施する。

図１１Ｂに示すように、検出電流処理部６５Ｄは、例えば、記憶部６５１と、電流値取得部６５２と、高速フーリエ変換部６５３と、高次成分抽出部６５４と、判定部６５５と、フラグデータ生成制御部６５７と、テーブルデータ送信部６５８と、検出電流変換部６５９とを備える。

記憶部６５１は、記憶部６２１と同様に、電流値I_fbkの電流検出値データ、スペクトラムデータ、周波数成分データテーブル６５１ｔ、回転速度基準補正処理のプログラムなどを格納し、さらに検出電流処理のプログラムなどを格納する。例えば、周波数成分データテーブル６５１ｔは、前述の周波数成分データテーブル６２１ｔ（図２参照。）と同等の構造を有する。

検出電流処理部６５Ｄにおける電流値取得部６５２と、高速フーリエ変換部６５３と、高次成分抽出部６５４と、判定部６５５と、フラグデータ生成制御部６５７は、前述の回転速度基準補正部６２の電流値取得部６２２と、高速フーリエ変換部６２３と、高次成分抽出部６２４と、判定部６２５と、フラグデータ生成制御部６２７とに対応し、記憶部６５１を用いて、回転速度基準補正部６２の場合と同等の処理を実施する。

検出電流変換部６５９は、電流検出器７０によって検出された負荷電流に基づいた、電流値Iuvw_fbkと電流値I_fbkとを出力する。

電流値取得部６５２と、高速フーリエ変換部６５３と、高次成分抽出部６５４と、判定部６５５と、フラグデータ生成制御部６５７は、前述の電流値取得部６２２、高速フーリエ変換部６２３と、高次成分抽出部６２４と、判定部６２５と、フラグデータ生成制御部６２７のように連携して機能する。

例えば、電流値取得部６５２は、検出電流変換部６５９が出力する電流値I_fbkを取得する。電流値取得部６５２と、高速フーリエ変換部６５３と、高次成分抽出部６５４と、判定部６５５とが、それぞれの処理を実施して、その結果、フラグデータ生成制御部６５７は、周波数成分データテーブル６５１ｔに関するデータを生成し、生成したデータを記憶部６５１に格納させる。

上記によれば、周波数成分データテーブル６５１ｔに関するデータは、検出電流処理部６５Ｄにおいて生成される。テーブルデータ送信部６５８は、周波数成分データテーブル６５１ｔに格納されたデータＴｂｌを読みだして、送信する。

図１１Ｃに示すように、回転速度基準補正部６２Ｄは、例えば、回転速度基準補正部６２の高速フーリエ変換部６２３と、高次成分抽出部６２４と、判定部６２５と、フラグデータ生成制御部６２７とを備えずに、記憶部６２１に代わる記憶部６２１Ｄと、電流値取得部６２２に代わるテーブルデータ取得部６２２Ｄと、回転速度基準変更部６２６とを備える。

回転速度基準補正部６２Ｄは、例えば、記憶部６２１に代わる記憶部６２１Ｄと、電流値取得部６２２に代わるテーブルデータ取得部６２２Ｄと、回転速度基準変更部６２６とを備える。回転速度基準補正部６２Ｄは、回転速度基準補正部６２とは異なり高速フーリエ変換部６２３と、高次成分抽出部６２４と、判定部６２５と、フラグデータ生成制御部６２７とを備えていなくてよい。

記憶部６２１Ｄは、少なくとも周波数成分データテーブル６２１ｔと、プログラムとを格納する。プログラムには、テーブルデータ取得部６２２Ｄと、回転速度基準変更部６２６とを機能させるためのプログラムなどが含まれる。

テーブルデータ取得部６２２Ｄは、テーブルデータ送信部６５８から送信されたデータＴｂｌを取得して、記憶部６２１Ｄの周波数成分データテーブル６２１ｔに追加する。

回転速度基準変更部６２６は、周波数成分データテーブル６２１ｔのデータに基づいて、周波数ジャンプリクエストフラグが立っている範囲を避けるように、電動機３の回転速度基準を調整することで、電動機３に共振が生じないように制御するとよい。

なお、本実施形態では、第１の実施形態の相違点を中心に説明した。その他の点については、第１の実施形態の回転速度基準補正部６２を回転速度基準補正部６２Ｄに、検出電流処理部６５を検出電流処理部６５Ｄにそれぞれ読み替えるとよい。

上記の実施形態によれば、検出電流処理部６５Ｄは、前述の「第１の段階」の処理を実施して、制限情報としての周波数ジャンプリクエストフラグを生成する。回転速度基準変更部６２６は、制限情報としての周波数ジャンプリクエストフラグを用いて、前述の「第２の段階」の処理を実行する。より具体的には、回転速度基準変更部６２６は、制限情報としての周波数ジャンプリクエストフラグを用いて回転速度基準ω_refを補正した補正回転速度基準ωcor_refを生成する。このように、「第１の段階」の処理を実施する主体と、「第２の段階」の処理を実施する主体を分けることができる。換言すれば、検出電流処理部６５Ｄに係るＣＰＵ６５０が、前述の「第１の段階」の処理を実施して、回転速度基準補正部６２Ｄに係るＣＰＵ６２０が、前述の「第２の段階」の処理を実施するように構成することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、実施形態の電力変換装置２は、逆変換装置５０と、電流検出器７０と、高速フーリエ変換部６２３と、記憶部６２１と、判定部６２５と、回転速度基準変更部６２６と、速度制御部６４とを備える。逆変換装置５０は、スイッチング素子５０Ｓをスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動機３に供給する。電流検出器７０は、逆変換装置５０から電動機３の巻線に流れる負荷電流を検出する。高速フーリエ変換部６２３は、検出された負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する。記憶部６２１は、電動機３の回転速度を指定する回転速度基準のなかから特定の回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を記憶する。判定部６２５は、負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定する。判定後に、判定部６２５は、上記の信号成分が検出された周波数に対応する回転速度の回転速度基準を除くための制限情報を、判定の結果に基づいて生成する。判定部６２５は、生成した制限情報を前記記憶部に記憶させる。回転速度基準変更部６２６は、記憶された制限情報に基づいて、信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、電動機３の回転速度基準を変更する。速度制御部は、前記逆変換装置を制御して、前記変更された回転速度基準に基づいた回転速度で前記電動機を駆動させる。これにより、機械的な共振による振動が生じないように電動機３を駆動することができる。

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同様に、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ものである。

例えば、上記の実施形態では、制限範囲の下限速度ωLLと上限速度ωULの少なくとも何れかを用いる事例について説明したが、上記の制限範囲よりも広く範囲を定めたときの第２の下限速度ωLLWと第２の上限速度ωULWを、上記の下限速度ωLLと上限速度ωULに代えて用いてもよい。この際、第２の下限速度ωLLWは、下限速度ωLLの比較的近傍でより小さな値にして、第２の上限速度ωULWは、上限速度ωULの比較的近傍でより大きな値にするとよい。

例えば、機械系の共振点（共振周波数）を、負荷電流に基づいて決定することに代えて又は加えて、機械的に検出してもよい。共振周波数を機械的に検出する場合には、電動機３、機械負荷４、及び電動機３と機械負荷４が配置される基礎の何れかに振動センサを配置して、その振動センサの出力信号が示す振動の大きさに基づいて決定してもよい。

１、１Ａ…電動機ドライブシステム、２…電力変換装置、３…電動機、４…機械負荷、５０逆変換装置、６０、６０Ｄ…制御部、６１…回転速度基準生成部、６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ…回転速度基準補正部、６４…速度制御部、６５、６５Ｄ…検出電流処理部、６９…ＰＷＭコントローラ、７０電流検出器、６２１、６２１Ｄ、６５１…記憶部、６２２、６５２…電流値取得部、６２３、６５３…高速フーリエ変換部（周波数解析処理部）、６２４、６５４…高次成分抽出部、６２５、６５５…判定部、６２６…回転速度基準変更部、６２７、６５７…フラグデータ生成制御部、６５８…テーブルデータ送信部、６５９…検出電流変換部、６２１ｔ、６５１ｔ…周波数成分データテーブル

Claims (8)

1. スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を電動機に供給する逆変換装置と、
   前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する電流検出器と、
   前記負荷電流の検出結果に基づいて前記負荷電流の基本周波数であって、前記電動機の回転速度基準に対応する基本波の周波数である基本周波数の奇数次の高調波周波数成分を前記負荷電流の周波数成分として算出する周波数解析処理部と、
   前記電動機の回転速度をそれぞれ指定するための複数の回転速度基準のなかから、前記電動機の特定の回転速度に関する回転速度基準を除くための制限情報を記憶する記憶部と、
   前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する前記回転速度に関する回転速度基準を除くための制限情報を前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した前記制限情報を前記記憶部に記憶させる判定部と、
   前記記憶された前記制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する速度基準変更部と、
   前記変更された前記回転速度基準を用いて前記逆変換装置の回転速度を制御して、前記制御による回転速度で前記電動機を駆動させる速度制御部と
   を備える電力変換装置。
2. 前記周波数解析処理部は、
   高速フーリエ変換処理を用いて、前記負荷電流の交流の基本波を基準に規定される周波数成分を算出する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. スペクトラムから、回転速度基準ω_refの各値を用いて、前記回転速度基準ω_refの各値の整数次の高調波成分をそれぞれ抽出する抽出部を備え、
   前記周波数解析処理部は、
   前記負荷電流のスペクトラムを生成して、
   前記抽出部は、
   前記基本周波数の整数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分をそれぞれ算出し、前記整数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分を出力する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
4. スペクトラムから、回転速度基準ω_refの各値を用いて、前記回転速度基準ω_refの各値の整数次の高調波成分をそれぞれ抽出する抽出部を備え、
   前記周波数解析処理部は、
   前記負荷電流のスペクトラムを生成して、
   前記抽出部は、
   前記基本周波数の奇数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分をそれぞれ算出し、前記奇数次の高調波成分の周波数に対応する前記負荷電流の周波数成分を出力する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
5. 前記記憶部は、
   前記複数の回転速度基準が互いに異なる値に規定され、前記複数の回転速度基準のなかから、前記電動機の前記特定の回転速度に関する前記回転速度基準を除くための制限情報であって、制限されることを要する前記回転速度の範囲内か否かを規定する前記制限情報を、前記複数の回転速度基準にそれぞれ関連付けられているテーブルに記憶して、
   前記判定部は、
   前記生成した前記制限情報を前記記憶部の前記テーブルに記憶させて、
   前記速度基準変更部は、
   前記信号成分が検出された周波数に対する第１回転速度が前記電動機の回転速度として指定された場合、前記記憶された前記テーブルに含まれる前記制限情報に基づいて、前記第１回転速度を、前記第１回転速度の比較的近傍の回転速度のなかで前記信号成分が検出されなかった周波数に対する第２回転速度に前記電動機の前記回転速度基準を前記変更する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
6. 前記速度基準変更部は、
   前記信号成分が検出された周波数に対する第１回転速度が前記電動機の回転速度として指定された場合、前記記憶された前記テーブルに含まれる前記制限情報に基づいて、前記第１回転速度を、前記第１回転速度の比較的近傍の回転速度のなかで前記信号成分が検出されなかった周波数に対する第２回転速度の下限値と上限値の何れかに前記電動機の前記回転速度基準を前記変更する、
   請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記速度基準変更部は、前記テーブルに規定された前記範囲の前記下限値と前記上限値の間の値を用いて、前記下限値と前記上限値の何れかに前記電動機の前記回転速度基準を切り替える、
   請求項６に記載の電力変換装置。
8. 電動機と、
   スイッチング素子をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電動機に供給する逆変換装置と、
   前記逆変換装置から前記電動機の巻線に流れる負荷電流を検出する電流検出器と、
   前記負荷電流の検出結果に基づいて前記負荷電流の基本周波数であって、前記電動機の回転速度基準に対応する基本波の周波数である基本周波数の奇数次の高調波周波数成分を前記負荷電流の周波数成分として算出する周波数解析処理部と、
   前記電動機の回転速度をそれぞれ指定するための複数の回転速度基準のなかから、前記電動機の特定の回転速度に関する回転速度基準を除くための制限情報を記憶する記憶部と、
   前記負荷電流の周波数成分のなかで、所定値を超える大きさの信号成分が検出された周波数を判定し、前記判定した後に、前記信号成分が検出された周波数に対応する前記回転速度に関する回転速度基準を除くための制限情報を前記判定の結果に基づいて生成し、前記生成した前記制限情報を前記記憶部に記憶させる判定部と、
   前記記憶された前記制限情報に基づいて、前記信号成分が検出された周波数の機械的な共振を避けるように、前記電動機の回転速度基準を変更する速度基準変更部と、
   前記変更された前記回転速度基準を用いて、前記回転速度基準に応じた回転速度で前記電動機を駆動させるように前記逆変換装置を制御する制御器と
   を備える電動機ドライブシステム。

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