JP7354953B2 - 電力変換装置の制御装置、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、誘導性負荷と、誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチと、を備える電力変換装置に適用される電力変換装置の制御装置及びプログラムに関する。

この種の制御装置は、誘導性負荷に電流を流すためにスイッチのスイッチング制御を行う。ここで、誘導性負荷のインダクタンス等に起因して、スイッチの駆動状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生する。

サージ電圧を低減するための制御装置として、特許文献１には、誘導性負荷としての回転電機の電機子巻線と、インバータを構成するスイッチとを備える電力変換装置に適用されるものが記載されている。この制御装置は、電機子巻線に流れる電流値が小さい場合に、スイッチのスイッチング速度を低下させる。これにより、インバータのスイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチのオン状態への切り替えに伴い発生するリカバリサージ電圧の低減を図っている。

特開２０１５－６５７４２号公報

ここで、サージ電圧を低減すべき状況は、誘導性負荷に流れる電流が小さい状況に限らず、他にも存在する。

本発明は、スイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチの駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減できる電力変換装置の制御装置及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

第１の発明は、多相の誘導性負荷と、
各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチと、を備える電力変換装置に適用される電力変換装置の制御装置において、
前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
前記制御部によりスイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する連続判定部と、
前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理を行う低下部と、を備える。

第１の発明では、多相の誘導性負荷に電流を流すために、各相のスイッチのスイッチング制御が行われる。スイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相におけるスイッチの駆動状態の切り替えが連続する状況が発生し得る。この状況においては、切り替えが連続する相それぞれのスイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が重畳される。重畳サージ電圧は大きな電圧値であるため、電力変換装置の信頼性が低下し得る。

ここで、重畳サージ電圧を低減するため、切り替えが連続する相それぞれのスイッチの駆動状態が切り替えられるたびにスイッチのスイッチング速度を低下させることも考えられる。しかし、この場合、スイッチング損失が大きく増加してしまう。

そこで、第１の発明では、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相におけるスイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かが判定される。そして、駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相のスイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理が行われる。このように、第１の発明では、駆動状態の切り替えが連続し、重畳サージ電圧が大きくなり得る場合に速度低下処理が行われるため、各相においてスイッチング速度が低下させられる頻度を減らすことができる。これにより、スイッチング損失の増加を抑制しつつ、重畳サージ電圧を低減できる。

第２の発明は、誘導性負荷と、
前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチと、を備える電力変換装置に適用される電力変換装置の制御装置において、
前記誘導性負荷に流れる電流値の指令値に基づいて、複数の制御方式の中から１つを選択し、選択した前記制御方式に基づいて、前記誘導性負荷に電流を流すために前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
選択された前記制御方式及び前記指令値に基づいて、前記スイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理を行う低下部と、を備える。

第２の発明では、誘導性負荷に流れる電流値の指令値に基づいて、複数の制御方式の中から１つが選択され、選択された制御方式に基づいて、誘導性負荷に電流を流すためにスイッチのスイッチング制御が行われる。ここで、制御方式及び指令値の大きさに応じて、スイッチの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧の大きさが変化する。

この点に鑑み、第２の発明では、選択された制御方式及び指令値に基づいて、スイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理が行われる。これにより、制御方式及び指令値の大きさに応じて、スイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチの駆動状態の切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減することができる。

第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。 マイコンの処理を示すブロック図。 駆動回路を示す図。 速度低下処理の手順を示すフローチャート。 速度低下処理を示すタイムチャート。 判定閾値の設定方法の一例を示す図。 Ｖ，Ｗ相においてオフ状態への切り替えが連続する一例を示す図。 スイッチング速度がサージ電圧に及ぼす影響を示す図。 ２相のサージ電圧が回転電機内において重畳することを示す図。 第１実施形態の変形例に係る速度低下処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係る速度低下処理の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係るマイコンの処理を示すブロック図。 パルスパターンの一例を示す図。 パルスパターンに基づく駆動信号の生成方法を示す図。 速度低下処理の手順を示すフローチャート。 第４実施形態に係る回転電機の動作領域を示す図。 動作領域に対応する制御方式を示す図。 速度低下処理の手順を示すフローチャート。 スイッチング速度を低下させる相を順次切り替える処理の一例を示す図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る制御装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０及びインバータ２０を備えている。本実施形態において、回転電機１０は、ブラシレスの同期機であり、例えば永久磁石同期機である。回転電機１０は、電機子巻線であるＵ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗを備えている。なお、本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗが「誘導性負荷」に相当する。

回転電機１０は、インバータ２０を介して直流電源としてのバッテリ３０に接続されている。インバータ２０は、上アームスイッチＳＵＨ，ＳＶＨ，ＳＷＨと下アームスイッチＳＵＬ，ＳＶＬ，ＳＷＬとの直列接続体を備えている。Ｕ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの接続点には、インバータ２０のＵ相端子２１Ｕ、Ｕ相導電部材２２Ｕ、及び回転電機１０のＵ相端子１２Ｕを介して、Ｕ相巻線１１Ｕの第１端が接続されている。Ｖ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの接続点には、インバータ２０のＶ相端子２１Ｖ、Ｖ相導電部材２２Ｖ、及び回転電機１０のＶ相端子１２Ｖを介して、Ｖ相巻線１１Ｖの第１端が接続されている。Ｗ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの接続点には、インバータ２０のＷ相端子２１Ｗ、Ｗ相導電部材２２Ｗ、及び回転電機１０のＷ相端子１２Ｗを介して、Ｗ相巻線１１Ｗの第１端が接続されている。Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの第２端は中性点で接続されている。本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、電気角で互いに１２０°ずれている。なお、各相の導電部材２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗは、例えば、ケーブル又はバスバーである。

本実施形態では、各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子が用いられており、より具体的にはＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。各スイッチＳＵＨ，ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬには、ボディダイオードが内蔵されている。

インバータ２０は、その入力側に、インバータ２０の入力電圧を平滑化するコンデンサ２３を備えている。コンデンサ２３の高電位側端子には、バッテリ３０の正極端子が接続され、コンデンサ２３の低電位側端子には、バッテリ３０の負極端子が接続されている。コンデンサ２３の高電位側端子には、上アームスイッチＳＵＨ～ＳＷＨの高電位側端子であるドレインが接続されている。コンデンサ２３の低電位側端子には、下アームスイッチＳＵＬ～ＳＷＬの低電位側端子であるソースが接続されている。なお、コンデンサ２３は、インバータ２０外部に設けられていてもよい。

制御システムは、電圧センサ４０、電流センサ４１、回転角センサ４２、温度センサ４３及び気圧センサ４４を備えている。電圧センサ４０は、コンデンサ２３の端子電圧である電源電圧を検出する。電流センサ４１は、回転電機１０に流れる各相電流のうち、少なくとも２相分の電流を検出する。回転角センサ４２は、例えばレゾルバ又はホール素子で構成され、回転電機１０を構成するロータの電気角を検出する。

温度センサ４３は、回転電機１０（具体的には例えば、巻線１１Ｕ～１１Ｗ）の温度を検出する。気圧センサ４４は、回転電機１０及びインバータ２０の設置環境における大気圧を検出する。各センサ４０～４４の検出値は、制御システムに備えられるマイコン５０に入力される。なお、温度センサ４３は、巻線１１Ｕ～１１Ｗの温度に限らず、この温度と相関する温度を検出してもよい。

マイコン５０は、「制御装置」として機能し、回転電機１０の制御量を指令値にフィードバック制御すべく、インバータ２０を構成する各スイッチＳＵＨ～ＳＷＬのスイッチング制御を行う。本実施形態において、制御量はトルクである。マイコン５０は、デッドタイムＤＴを挟みつつ上，下アームスイッチを交互にオン状態とすべく、上，下アームスイッチに対応する駆動信号を、上，下アームスイッチに対して個別に設けられた駆動回路Ｄｒに出力する。駆動信号は、オン指令又はオフ指令のいずれかをとる。

続いて、図２を用いて、マイコン５０によって実行される回転電機１０のトルク制御について説明する。本実施形態では、トルク制御として、電流フィードバック制御を行う。

２相変換部５１は、電流センサ４１により検出された相電流（以下、相電流検出値）と、回転角センサ４２により検出された電気角θｅとに基づいて、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相電流を、２相回転座標系（ｄｑ座標系）におけるｄ軸電流Ｉｄｒ及びｑ軸電流Ｉｑｒに変換する。

指令電流設定部５２は、トルク指令値Ｔｒｑ＊に基づいて、ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。ｄ，ｑ軸指令電流Ｉｄ＊，Ｉｑ＊は、例えば、最小電流最大トルク制御（ＭＴＰＡ）により算出されればよい。

ｄ軸偏差算出部５３は、ｄ軸指令電流Ｉｄ＊からｄ軸電流Ｉｄｒを減算した値として、ｄ軸電流偏差ΔＩｄを算出する。ｑ軸偏差算出部５４は、ｑ軸指令電流Ｉｑ＊からｑ軸電流Ｉｑｒを減算した値として、ｑ軸電流偏差ΔＩｑを算出する。

ｄ軸指令電圧算出部５５は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄに基づいて、ｄ軸電流Ｉｄｒをｄ軸指令電流Ｉｄ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｄ軸指令電圧Ｖｄ＊を算出する。ｑ軸指令電圧算出部５６は、ｑ軸電流偏差ΔＩｑに基づいて、ｑ軸電流Ｉｑｒをｑ軸指令電流Ｉｑ＊にフィードバック制御するための操作量として、ｑ軸指令電圧Ｖｑ＊を算出する。なお、ｄ軸指令電圧算出部５５及びｑ軸指令電圧算出部５６で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御とすればよい。

３相変換部５７は、ｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊及び電気角θｅに基づいて、２相回転座標系におけるｄ，ｑ軸指令電圧Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、３相固定座標系におけるＵ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊に変換する。本実施形態において、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊は、電気角で位相が１２０°ずつずれた正弦波状の波形となる。

信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊及び電圧センサ４０により検出された電源電圧（以下、電源電圧検出値Ｖｄｃ）に基づいて、各駆動信号ＧＵＨ，ＧＶＨ，ＧＷＨ，ＧＵＬ，ＧＶＬ，ＧＷＬを生成する。詳しくは、信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊を電源電圧検出値Ｖｄｃの１／２で除算することにより、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳを算出する。信号生成部５８は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳと、これら指令電圧に共通のキャリア信号Ｓｃとの大小比較に基づくＰＷＭ制御により、Ｕ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬと、Ｖ相上，下アーム駆動信号ＧＶＨ，ＧＶＬと、Ｗ相上，下アーム駆動信号ＧＷＨ，ＧＷＬとを生成する。本実施形態において、キャリア信号Ｓｃは、上昇速度及び下降速度が等しい三角波信号である。信号生成部５８は、生成したＵ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬをＵ相上，下アームスイッチＳＵＨ，ＳＵＬの駆動回路Ｄｒに出力し、生成したＶ相上，下アーム駆動信号ＧＶＨ，ＧＶＬをＶ相上，下アームスイッチＳＶＨ，ＳＶＬの駆動回路Ｄｒに出力し、生成したＷ相上，下アーム駆動信号ＧＷＨ，ＧＷＬをＷ相上，下アームスイッチＳＷＨ，ＳＷＬの駆動回路Ｄｒに出力する。なお、本実施形態において、マイコン５０の制御周期は、キャリア信号Ｓｃの周期よりも十分に短い。また、本実施形態において、２相変換部５１、指令電流設定部５２、ｄ，ｑ軸偏差算出部５３，５４、ｄ，ｑ軸指令電圧算出部５５，５６、３相変換部５７及び信号生成部５８が「制御部」に相当する。

本実施形態において、図２に示す処理は、回転電機１０の動作点が正弦波ＰＷＭ制御の領域又は過変調制御の領域に含まれる場合に実行される。正弦波ＰＷＭ制御は、電機子巻線に印加される各相電圧のピーク値がバッテリ３０の端子電圧以下になる場合において、電機子巻線に印加される各相電圧をＰＷＭ電圧波形にするための上，下アームスイッチのスイッチング制御である。正弦波ＰＷＭ制御には、３相変調又は２相変調が含まれる。また、過変調制御は、電機子巻線に印加される各相電圧のピーク値がバッテリ３０の端子電圧を上回る場合において、電機子巻線に印加される各相電圧を、正弦波ＰＷＭ制御によるＰＷＭ電圧波形よりも変調率の高いＰＷＭ電圧波形にするための上，下アームスイッチのスイッチング制御である。

マイコン５０は、速度指令部５９を備えている。速度指令部５９には、信号生成部５８により生成された各駆動信号ＧＵＨ，ＧＶＨ，ＧＷＨ，ＧＵＬ，ＧＶＬ，ＧＷＬ、トルク指令値Ｔｒｑ＊、気圧センサ４４により検出された大気圧（以下、気圧検出値Ｐｒ）、温度センサ４３により検出された温度（以下、温度検出値ＴＤｒ）、電源電圧検出値Ｖｄｃ及び相電流検出値が入力される。速度指令部５９は、Ｕ相上，下アームの駆動回路Ｄｒに対してＵ相速度指令ＳＰＵを出力し、Ｖ相上，下アームの駆動回路Ｄｒに対してＶ相速度指令ＳＰＶを出力し、Ｗ相上，下アームの駆動回路Ｄｒに対してＷ相速度指令ＳＰＷを出力する。

続いて、図３を用いて、駆動回路Ｄｒについて説明する。本実施形態の上，下アームの各駆動回路Ｄｒは、基本的には同じ構成である。図３には、便宜上、インバータ２０を構成するスイッチをＳＷにて示し、信号生成部５８から駆動回路Ｄｒに入力される駆動信号をＧＩＮにて示し、速度指令部５９から駆動回路Ｄｒに入力される速度指令をＳＶにて示す。

駆動回路Ｄｒは、定電圧電源６０、充電スイッチ６１及び充電抵抗体６２を備えている。定電圧電源６０には、充電スイッチ６１及び充電抵抗体６２を介して、スイッチＳＷのゲートが接続されている。定電圧電源６０の出力電圧（例えば１５Ｖ）は、スイッチＳＷのゲートに供給されるゲート電源電圧となる。

駆動回路Ｄｒは、第１放電抵抗体６３Ａ、第１放電スイッチ６４Ａ、第２放電抵抗体６３Ｂ及び第２放電スイッチ６４Ｂを備えている。スイッチＳＷのゲートには、第１放電抵抗体６３Ａ及び第１放電スイッチ６４Ａを介して、グランド部としてのスイッチＳＷのソースが接続されている。また、スイッチＳＷのゲートには、第２放電抵抗体６３Ｂ及び第２放電スイッチ６４Ｂを介して、スイッチＳＷのソースが接続されている。第１放電抵抗体６３Ａの抵抗値ＲＡは、第２放電抵抗体６３Ｂの抵抗値ＲＢよりも大きい。

駆動回路Ｄｒは、駆動部６５を備えている。駆動部６５は、信号生成部５８から出力された駆動信号ＧＩＮを取得する。駆動部６５は、取得した駆動信号ＧＩＮがオン指令である場合、充電処理を行う。充電処理は、充電スイッチ６１をオン状態にして、かつ、第１放電スイッチ６４Ａ及び第２放電スイッチ６４Ｂをオフ状態にする処理である。充電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、スイッチＳＷがオン状態に切り替えられる。

駆動部６５は、取得した駆動信号ＧＩＮがオフ指令である場合、放電処理を行う。本実施形態において、放電処理は、低速放電処理又は高速放電処理のいずれかである。駆動部６５は、取得した速度指令ＳＶが低速スイッチング指令である場合、低速放電処理を行う。低速放電処理は、充電スイッチ６１及び第２放電スイッチ６４Ｂをオフ状態にして、かつ、第１放電スイッチ６４Ａをオン状態にする処理である。低速放電処理によれば、スイッチＳＷのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、スイッチＳＷがオフ状態に切り替えられる。

駆動部６５は、取得した速度指令ＳＶが高速スイッチング指令である場合、高速放電処理を行う。高速放電処理は、充電スイッチ６１及び第１放電スイッチ６４Ａをオフ状態にして、かつ、第２放電スイッチ６４Ｂをオン状態にする処理である。高速放電処理によれば、低速放電処理よりもスイッチＳＷのゲート電荷の放電速度が高くなり、低速放電処理よりもスイッチＳＷをオフ状態に切り替える場合のスイッチング速度が高くなる。

速度指令部５９は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうち異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定する。速度指令部５９は、オフ状態への切り替えが連続すると判定した場合、オフ状態への切り替えが連続すると判定された２相のうち、いずれか１相の速度指令を低速スイッチング指令として出力し、残りの１相の速度指令を高速スイッチング指令として出力する速度低下処理を行う。この処理は、インバータ２０のスイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減するための処理である。

つまり、インバータ２０、各相巻線１１Ｕ～１１Ｗ及び各相導電部材２２Ｕ～２２Ｗのインダクタンス及びキャパシタンスに起因する共振及び反射により、スイッチＳＷの駆動状態の切り替えに伴ってサージ電圧が発生し、回転電機１０に過電圧として印加される。特に、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧は、オン状態への切り替えに伴って発生するリカバリサージ電圧よりも大きくなりやすい。ここで、２相における駆動状態の切り替えが連続すると、２相それぞれの駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が重畳される。重畳されたサージ電圧は大きな電圧値である。このため、回転電機１０において近接する巻線間や、巻線とグランドとの間でサージ電圧が発生した場合、それらの間で部分放電が発生し、回転電機１０の劣化を招くおそれがある。

ここで、サージ電圧を低減するために、駆動状態が切り替えられるたびにスイッチＳＷのスイッチング速度を低下させることも考えられる。しかし、この場合、スイッチング損失が大きく増加してしまう。そこで、本実施形態では、速度指令部５９が上述した速度低下処理を行う。これにより、スイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減する。

続いて、図４を用いて、速度指令部５９が実行する速度低下処理の手順を説明する。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。

ステップＳ１０では、第１～第４条件が全て成立しているか否かを判定する。第１条件は、トルク指令値Ｔｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈよりも大きいとの条件である。第１条件は、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧が大きくなる状況であるか否かを判定するための条件である。なお、トルク閾値Ｔｒｑｔｈは、トルク最大値Ｔｒｑｍａｘよりも小さい値である（図１５参照）。

第２条件は、気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈよりも低いとの条件である。なお、気圧閾値は、例えば、１気圧未満の値（例えば、０．６～０．７気圧）に設定されればよい。

第３条件は、温度検出値ＴＤｒが温度閾値ＴＤｔｈよりも高いとの条件である。第４条件は、電源電圧検出値Ｖｄｃが電圧閾値Ｖｄｔｈよりも高いとの条件である。

第２，第３条件は、回転電機１０を構成する電機子巻線間の絶縁耐力が低下する状況であるか否かを判定するための条件である。第４条件は、サージ電圧が大きくなりやすい状況であるか否かを判定するための条件である。

ステップＳ１０において第１～第４条件の少なくとも１つが成立していないと判定した場合には、速度低下処理の実行条件が成立していないと判定し、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相速度指令ＳＰＵ，ＳＰＶ，ＳＰＷを高速スイッチング指令にして出力する。

一方、ステップＳ１０において第１～第４条件の全てが成立していると判定した場合には、速度低下処理の実行条件が成立していると判定し、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定する。本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちいずれか２相の規格化指令電圧の差が判定閾値αよりも小さい場合、オフ状態への切り替えが連続すると判定する。なお、本実施形態において、ステップＳ１２の処理が「連続判定部」に相当する。

ステップＳ１２においてＵ，Ｖ，Ｗ相のうちいずれか２相の規格化指令電圧の差が判定閾値α以上であると判定した場合には、オフ状態への切り替えが連続しないと判定し、ステップＳ１１に進む。

一方、ステップＳ１２においてＵ，Ｖ，Ｗ相のうちいずれか２相の規格化指令電圧の差が判定閾値αよりも小さいと判定した場合には、オフ状態への切り替えが連続すると判定し、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、オフ状態への切り替えが連続すると判定した２相のうちいずれか１相の速度指令を低速スイッチング指令にして出力する。本実施形態では、オフ状態への切り替えが連続すると判定した２相のうち相電流検出値が大きい相の速度指令を低速スイッチング指令にして出力する。また、残り２相の速度指令を高速スイッチング指令にして出力する。なお、本実施形態において、ステップＳ１３の処理が「低下部」に相当する。

図５を用いて、速度低下処理についてさらに説明する。図５（ａ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳ，ＶＷＳの推移を示し、図５（ｂ）～（ｄ）は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相速度指令ＳＰＵ，ＳＰＶ，ＳＰＷの推移を示す。図５（ａ）には、キャリア信号Ｓｃが併記されており、「Ａｍｐ／２」はキャリア信号Ｓｃの振幅を示す。

図５に示す第１期間ＢＬ１においては、Ｕ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＷＳの差が判定閾値αよりも小さいと判定される。このため、Ｕ，Ｗ相のうち、相電流検出値が大きい相の速度指令が低速スイッチング指令とされ、相電流検出値が小さい相の速度指令が高速スイッチング指令とされる。また、Ｖ相速度指令ＳＰＶが高速スイッチング指令とされる。

第２期間ＢＬ２においては、Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＶＳ，ＶＷＳの差が判定閾値αよりも小さいと判定される。このため、Ｖ，Ｗ相のうち、相電流検出値が大きい相の速度指令が低速スイッチング指令とされ、相電流検出値が小さい相の速度指令が高速スイッチング指令とされる。また、Ｕ相速度指令ＳＰＵが高速スイッチング指令とされる。

第３期間ＢＬ３においては、Ｕ，Ｖ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳの差が判定閾値αよりも小さいと判定される。このため、Ｕ，Ｖ相のうち、相電流検出値が大きい相の速度指令が低速スイッチング指令とされ、相電流検出値が小さい相の速度指令が高速スイッチング指令とされる。また、Ｗ相速度指令ＳＰＷが高速スイッチング指令とされる。

なお、第４期間ＢＬ４においては、第１期間ＢＬ１と同様に、Ｕ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＷＳの差が判定閾値αよりも小さいと判定される。また、第５期間ＢＬ５においては、第２期間ＢＬ２と同様に、Ｖ，Ｗ相規格化指令電圧ＶＶＳ，ＶＷＳの差が判定閾値αよりも小さいと判定される。また、第６期間ＢＬ６においては、第４期間ＢＬ４と同様に、Ｕ，Ｖ相規格化指令電圧ＶＵＳ，ＶＶＳの差が判定閾値αよりも小さいと判定される。

なお、判定閾値αは、「Ａｍｐ／２」よりも小さい値、又は規格化指令電圧の振幅が取り得る最大値の１／２よりも小さい値に設定されている。具体的には例えば、判定閾値αは、０よりも大きくて、かつ、Ａｍｐの５％以下の値に設定されていればよい。図６に示すように、三角形の相似の関係から、「α：Δｔｃ＝１００：１／（２ｆｃ）」→「α＝２００×Δｔｃ×ｆｃ」が導かれる。ここで、Δｔｃは、連続するオフ状態への切り替えタイミングの時間差である近接時間差を示し、ｆｃは、キャリア信号Ｓｃの周波数を示す。例えば、ｆｃ＝５ｋＨｚとし、判定閾値αをＡｍｐの５％（つまり、α＝５）とする場合、Δｔｃ＝5μｓとなる。ちなみに、電気角周波数ωｅが高いほど、判定閾値αが大きく設定されてもよい。

図７に、オフ状態への切り替えが連続する場合の一例を示す。図７に示す「状態」の欄において、「０」は上アームスイッチがオフしてかつ下アームスイッチがオンすることを示し、「１」は上アームスイッチがオンしてかつ下アームスイッチがオフすることを示す。

図７（ａ）はＵ，Ｖ，Ｗ相のスイッチング状態が「１１１」の場合を示し、図７（ｂ）はＵ，Ｖ，Ｗ相のスイッチング状態が「１１０」の場合を示す。図７（ａ）のスイッチング状態から図７（ｂ）のスイッチング状態に切り替えられる状況は、Ｗ相下アームスイッチＳＷＬがオフ状態に切り替えられる状況である。

図７（ｃ）はＵ，Ｖ，Ｗ相のスイッチング状態が「１００」の場合を示す。図７（ｂ）のスイッチング状態から図７（ｃ）のスイッチング状態に切り替えられる状況は、Ｖ相下アームスイッチＳＶＬがオフ状態に切り替えられる。つまり、図７に示す例では、Ｗ，Ｖ相下アームスイッチＳＷＬ，ＳＶＬのオフ状態への切り替えが連続する。

速度低下処理によれば、３相のうち１相のスイッチング速度が低下させられる。図８に示すように、スイッチＳＷをオフ状態に切り替える場合のスイッチング速度を低下させると、スイッチＳＷのドレイン及びソース間電圧の上昇速度ｄＶ／ｄｔが低下する。その結果、インダクタンス及びドレイン電流の上昇速度の乗算値「Ｌ×ｄＩ／ｄｔ」で定まるオーバーシュートの値が小さくなる。

オフ状態への切り替えが連続する２相のうちいずれか１相のスイッチング速度を低下させることにより、２相分が重畳されたサージ電圧を低減させることができる。図９には、２相におけるスイッチＳＷのドレイン及びソース間電圧をＶＡ，ＶＢにて示し、ＶＡ，ＶＢに起因して回転電機１０内で発生するサージ電圧をＶＣ，ＶＤにて示す。また、ＶＣ，ＶＤが重畳したサージ電圧をＶＥにて示す。図８に示す例では、ＶＢに対応する相のスイッチング速度を低下させている。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かが判定される。そして、オフ状態への切り替えが連続すると判定された場合、連続すると判定された２相のスイッチＳＷのうちいずれか１相のスイッチＳＷのスイッチング速度を低下させる速度低下処理が行われる。これにより、インバータ２０のスイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴い発生する重畳サージ電圧を低減することができる。

特に本実施形態では、３相のうち、低速スイッチング指令とされる相が１相のみであるため、スイッチング損失の増加を的確に抑制することができる。

また、本実施形態では、サージ電圧が大きくなりやすいオフ状態への切り替えが連続する場合にスイッチング速度を低下させるため、重畳サージ電圧の低減効果が大きい。

オフ状態への切り替えが連続すると判定された２相のうち、相電流検出値が大きい相の速度指令が低速スイッチング指令として出力される。このため、重畳サージ電圧を効果的に低減することができる。

Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちいずれか２相の規格化指令電圧の差が判定閾値αよりも小さいと判定された場合、オフ状態への切り替えが連続すると判定される。規格化指令電圧の差が小さい状況は、オフ状態への切り替えが連続しやすい。このため、規格化指令電圧の差を用いた構成によれば、オフ状態への切り替えが連続することを簡易かつ的確に判定できる。

トルク指令値Ｔｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈよりも大きいと判定された場合に速度低下処理が行われる。トルク指令値Ｔｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈよりも大きい状況は、インバータ２０及び回転電機１０に流れる電流が大きくなる状況であるため、重畳サージ電圧が大きくなりやすい。重畳サージ電圧が大きくなりやすい状況においてのみ速度低下処理が行われる構成によれば、重畳サージ電圧を抑制しつつ、スイッチング損失の増加を抑制することができる。

気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈよりも低いと判定された場合に速度低下処理が行われる。気圧検出値Ｐｒが気圧閾値Ｐｔｈよりも低い状況は、回転電機１０の絶縁耐力が低くなる状況である。このような状況においてのみ速度低下処理が行われるため、重畳サージ電圧を抑制しつつ、スイッチング損失の増加を抑制することができる。

温度検出値ＴＤｒが温度閾値ＴＤｔｈよりも高いと判定された場合に速度低下処理が行われる。温度検出値ＴＤｒが温度閾値ＴＤｔｈよりも高い状況は、回転電機１０の絶縁耐力が低くなる状況である。このような状況においてのみ速度低下処理が行われるため、重畳サージ電圧を抑制しつつ、スイッチング損失の増加を抑制することができる。

電源電圧検出値Ｖｄｃが電圧閾値Ｖｄｔｈよりも高いと判定された場合に速度低下処理が行われる。電源電圧検出値Ｖｄｃが電圧閾値Ｖｄｔｈよりも高い状況は、重畳サージ電圧が大きくなる状況である。このような状況においてのみ速度低下処理が行われるため、重畳サージ電圧を抑制しつつ、スイッチング損失の増加を抑制することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
・図４のステップＳ１０の処理を、図１０のステップＳ１４に示すように、第１～第４条件の全てが成立しているか否かを判定する処理に置き換えてもよい。

また、第１～第４条件の全てが用いられることなく、第１～第４条件のうち、一部であってかつ少なくとも１つの条件が用いられてもよい。ここで、第１～第４条件のうち２つ又は３つが用いられる場合、これら条件は、論理積（ＡＮＤ）又は論理和（ＯＲ）により適宜組み合わせられればよい。

・図４のステップＳ１０において、第１条件を、指令電流ベクトルの大きさが所定閾値よりも大きいとの条件に置き換えてもよい。ここで、指令電流ベクトルの大きさＩｒは、トルク指令値Ｔｒｑと相関する値であり、例えば、下式（ｅｑ１）により算出されればよい。

また、第１条件において用いられる値は、指令値に限らず、電機子巻線に流れる電流の検出値であってもよい。例えば、第１条件を、相電流検出値に基づいて算出した相電流の実効値が所定実効値よりも大きいとの条件、又は相電流検出値に基づいて算出した相電流の振幅が所定振幅よりも大きいとの条件に置き換えてもよい。

・図４のステップＳ１３において、オフ状態への切り替えが連続すると判定された２相それぞれの速度指令が低速スイッチング指令として出力されてもよい。この場合であっても、スイッチング損失の増加を抑制することはできる。

また、図４のステップＳ１３において、３相全ての速度指令が低速スイッチング指令として出力されてもよい。この場合であっても、スイッチング速度が低下させられる頻度を減らすことができるため、スイッチング損失の増加を抑制することはできる。

・信号生成部５８において、キャリア信号Ｓｃと比較される電圧が、規格化指令電圧ではなく、Ｕ，Ｖ，Ｗ相指令電圧ＶＵ＊，ＶＶ＊，ＶＷ＊であってもよい。この場合、電源電圧検出値Ｖｄｃに基づいて、キャリア信号Ｓｃの振幅が変更されればよい。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、オフ状態への切り替えが連続するか否かの判定方法が変更されている。

図１１に、速度指令部５９により実行される速度低下処理の手順を示す。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図１１において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１５に進み、信号生成部５８から取得した駆動信号に基づいて、３相のうち時間的に隣り合う２相のスイッチＳＷのオフ状態への切り替えタイミングの時間差Δｔが減衰時間βよりも短いか否かを判定する。ステップＳ１５の処理は、異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定するための処理である。

本実施形態において、減衰時間βは、ある１相のスイッチＳＷがオフ状態に切り替えられてから、このオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧が減衰するまでの期間に設定され、例えば実験又は計算により予め定められた値である。ここで、サージ電圧が減衰するとは、例えば、スイッチＳＷのドレイン及びソース間電圧が、オフ状態への切り替えに伴ってピーク値になった後、バッテリ３０の端子電圧と同じ電圧に収束することとすればよい。

ステップＳ１５において肯定判定した場合には、３相のうちいずれか１相のスイッチＳＷがオフ状態に切り替えられてから、このオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧が減衰するまでの期間内に、残りのいずれかの相のスイッチＳＷがオフ状態に切り替えられると判定する。つまり、ステップＳ１５において肯定判定した場合には、オフ状態への切り替えが連続すると判定し、ステップＳ１３に進む。

一方、ステップＳ１５において否定判定した場合には、オフ状態への切り替えが連続しないと判定し、ステップＳ１１に進む。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、キャリア信号Ｓｃに基づく駆動信号の生成方法に代えて、パルスパターンに基づく駆動信号の生成方法が用いられる。

図１２に、本実施形態に係るトルク制御処理のブロック図を示す。なお、図１２において、先の図２に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。

トルク制御器７０は、トルク指令値Ｔｒｑ＊、ｄ，ｑ軸電流Ｉｄｒ，Ｉｑｒ及び電源電圧検出値Ｖｄｃに基づいて、ｄｑ座標系における電圧ベクトルＶｎｖｔの位相である電圧位相δと、指令変調率Ｍｒとを算出する。電圧ベクトルＶｎｖｔは、ｄｑ座標系における電圧ベクトルのｄ軸成分であるｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸成分であるｑ軸電圧Ｖｑとによって定義される。電圧位相δは、例えば、ｄ軸の正方向を基準とし、この基準から反時計回りの方向が正方向として定義される。

指令変調率Ｍｒは、電圧ベクトルＶｎｖｔの大きさである電圧振幅Ｖｒを電源電圧検出値Ｖｄｃで規格化した値である。電圧振幅Ｖｒは、ｄ軸電圧Ｖｄの２乗値とｑ軸電圧Ｖｑの２乗値との和の平方根として定義される。指令変調率Ｍｒは、例えば下式（ｅｑ２）により算出されればよい。

角度算出部７１は、電圧位相δに電気角θｅを加算した値として、固定座標系を基準とした電圧ベクトルＶｎｖｔの位相である実位相θｒを算出する。なお、固定座標系の基準としては、例えば固定座標系のＵ相を用いることができる。

速度算出部７２は、電気角θｅに基づいて、回転電機１０の電気角周波数ωｅを算出する。

パターン生成部７３は、電気角周波数ωｅ、指令変調率Ｍｒ及び実位相θｒに基づいて、スイッチングパターンの指令値であるパルスパターンを生成する。パルスパターンは、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒと関係付けられたマップ情報としてパターン記憶部７４に記憶されている。パターン記憶部７４は、ＲＯＭ以外の非遷移的実体的記録媒体（例えば、ＲＯＭ以外の不揮発性メモリ）である。パターン生成部７３は、電気角周波数ωｅ及び指令変調率Ｍｒに基づいて、記憶されているパルスパターンの中から該当するパルスパターンを選択する。

パルスパターンは、例えば図１３に示すように、電気角で０～３６０度に渡って規定されている。パルスパターンは、オン指令とオフ指令とのそれぞれが電気角θｅと関係付けられたマップ情報である。ちなみに、パルスパターンは、指令変調率Ｍｒに代えて、電圧振幅Ｖｒと関係付けられていてもよい。

パターン生成部７３は、入力される実位相θｒに基づいて、選択したパルスパターンを信号生成部７５に出力する。ここで、出力される各相のパルスパターンは、選択されたパルスパターンが電気角で１２０度ずつずらされた信号である。本実施形態では、各相のパルスパターンのうち、Ｕ相のものをＵ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊と称し、Ｖ相のものをＶ相ＰＷＭ信号ＧＶ＊と称し、Ｗ相のものをＷ相ＰＷＭ信号ＧＷ＊と称す。

信号生成部７５は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊，ＧＶ＊，ＧＷ＊とその論理反転信号との論理反転タイミング同士をデッドタイムＤＴだけ離間させる処理を行うことにより、各スイッチＳＵＨ、ＳＵＬ，ＳＶＨ，ＳＶＬ，ＳＷＨ，ＳＷＬの駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬ，ＧＶＨ，ＧＶＬ，ＧＷＨ，ＧＷＬを生成する。図１４には、Ｕ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬの生成方法を示す。図１４（ａ）はＵ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊の推移を示し、図１４（ｂ）はＵ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊の論理反転信号の推移を示し、図１４（ｃ），（ｄ）はＵ相上，下アーム駆動信号ＧＵＨ，ＧＵＬの推移を示す。なお、本実施形態において、２相変換部５１、トルク制御器７０、角度算出部７１、速度算出部７２、パターン生成部７３、パターン記憶部７４及び信号生成部７５が「制御部」に相当する。

図１５に、速度指令部５９により実行される速度低下処理の手順を示す。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図１５において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、Ｕ，Ｖ，Ｗ相ＰＷＭ信号ＧＵ＊，ＧＶ＊，ＧＷ＊に基づいて、３相のうち時間的に隣り合う２相のスイッチＳＷのオフ状態への切り替えタイミングの電気角の差Δθが判定閾値γ（＞０）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１６の処理は、異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定するための処理である。

なお、判定閾値γ［ｄｅｇ．］は、第１実施形態で説明した近接時間差Δｔｃ、ロータの回転速度ｎ［ｒｐｍ］及び回転電機１０の極数ｍに基づいて設定されればよい。この場合、近接時間差Δｔｃを定めるためのキャリア信号Ｓｃの周波数ｆｃは、スイッチＳＷの１スイッチング周期Ｔｓｗに置き換えられればよい。１電気周期［ｓｅｃ．］が「６０／（ｎ×ｍ）」で表されるため、「γ＝Δｔｃ×６×ｎ×ｍ」となる。つまり、判定閾値γは、回転速度ｎに基づいて可変とされてもよい。回転速度ｎは、回転角センサ４２の検出値に基づいて算出されればよい。例えば、ｍ＝８とし、ｎ＝１００００［ｒｐｍ］とし、Δｔｃ＝５［μｓｅｃ．］とする場合、γ＝２．４［ｄｅｇ．］となる。

ステップＳ１６において肯定判定した場合には、オフ状態への切り替えが連続すると判定し、ステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１６において否定判定した場合には、オフ状態への切り替えが連続しないと判定し、ステップＳ１１に進む。

以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態の変形例＞
図１５のステップＳ１６において、電気角の差Δθに代えて、３相のうち時間的に隣り合う２相のスイッチＳＷのオフ状態への切り替えタイミングの時間差が用いられてもよい。この場合、判定閾値γに代えて、近接時間差Δｔｃが用いられればよい。

＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態等との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、速度低下処理の実行条件が変更されている。

図１６に、電気角周波数ωｅ及びトルク指令値Ｔｒｑ＊で規定された回転電機１０の動作領域を示す。図１６には、３つの制御方式の動作領域を示す。詳しくは、Ａ１は正弦波ＰＷＭ制御の領域を示す。Ａ２は過変調制御の領域を示す。過変調制御は、上述したように、電機子巻線に印加される各相電圧のピーク値がバッテリ３０の端子電圧を上回る場合において、電機子巻線に印加される各相電圧を、正弦波ＰＷＭ制御によるＰＷＭ電圧波形よりも変調率の高いＰＷＭ電圧波形とするための上，下アームスイッチのスイッチング制御である（図１７（ａ）参照）。

Ａ３は矩形波制御の領域を示す。矩形波制御は、回転電機１０の１電気角周期においてデッドタイムＤＴを挟みつつ上アームスイッチ及び下アームスイッチをそれぞれ１回ずつオン状態にするスイッチング制御である（図１７（ｂ）参照）。

図１６に示すように、正弦波ＰＷＭ制御の領域Ａ１は、電気角周波数ωｅが第１閾値Ｋ１以下の領域である。本実施形態において、第１閾値Ｋ１は、電気角周波数ωｅが高いほど大きくなる。過変調制御の領域Ａ２は、電気角周波数ωｅが第１閾値Ｋ１よりも高くて、かつ、第２閾値Ｋ２（＞Ｋ１）以下の領域である。本実施形態において、第２閾値Ｋ２は、電気角周波数ωｅが高いほど大きくなる。矩形波制御の領域Ａ３は、電気角周波数ωｅが第２閾値Ｋ２よりも高くて、かつ、最大角周波数ωｍａｘ以下の領域である。

なお、回転電機１０の動作領域は、電気角周波数ωｅに代えて、回転電機１０の機械角周波数（ロータの回転速度）と関係付けられていてもよい。

図１８に、速度指令部５９により実行される速度低下処理の手順を示す。この処理は、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、図１８において、先の図４に示した処理と同一の処理については、便宜上、同一の符号を付している。

ステップＳ２０では、第１実施形態で説明した第２～第４条件が全て成立しているか否かを判定する。

ステップＳ２０において第２～第４条件の少なくとも１つが成立していないと判定した場合には、速度低下処理の実行条件が成立していないと判定し、ステップＳ２１に進む。ステップＳ２１では、ステップＳ１１と同様に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相速度指令ＳＰＵ，ＳＰＶ，ＳＰＷを高速スイッチング指令にして出力する。

一方、ステップＳ２０において第２～第４条件の全てが成立していると判定した場合には、速度低下処理の実行条件が成立していると判定し、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、回転電機１０の現在の動作点が、正弦波ＰＷＭ制御の領域Ａ１又は過変調制御の領域Ａ２のいずれかに含まれているか否かを判定する。

現在の動作点がいずれの領域Ａ１，Ａ２にも含まれていないと判定した場合には、ステップＳ２１に進む。一方、現在の動作点がいずれかの領域Ａ１，Ａ２に含まれていると判定した場合には、トルク指令値Ｔｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈよりも大きいとの条件、及び電気角周波数ωｅが速度閾値ωｔｈよりも高いとの条件の双方が成立しているか否かを判定する。本実施形態において、速度閾値ωｔｈは、図１６に示すように、第２閾値Ｋ２のラインのうち、トルク閾値Ｔｒｑｔｈと交わる位置の値に設定されている。

トルク指令値Ｔｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈよりも大きいとの条件、及び電気角周波数ωｅが速度閾値ωｔｈよりも高いとの条件のうち、いずれかが成立していないと判定した場合には、ステップＳ２１に進む。一方、双方の条件が成立していると判定した場合には、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２３では、３相のうちいずれか２相の速度指令を低速スイッチング指令にして出力し、残り１相の速度指令を高速スイッチング指令にして出力する速度低下処理を行う。なお、本実施形態において、ステップＳ２３の処理が「低下部」に相当する。

ステップＳ２２において肯定判定される状況は、回転電機１０の出力が大きく、電機子巻線に流れる電流値が大きい状況であるため、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴って発生するサージ電圧が大きくなる。このような状況において、オフ状態に切り替える場合のスイッチング速度を低下させる本実施形態によれば、インバータ２０のスイッチング損失の増加を抑制しつつ、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに伴い発生するサージ電圧を低減することができる。

なお、ステップＳ２３において、３相のうち速度指令を低速スイッチング指令とする相は、例えば図１９に示すように、順次切り替えられればよい。図１９において、Ｈは高速スイッチング指令を示し、Ｌは低速スイッチング指令を示し、ＴｓｗはスイッチＳＷの１スイッチング周期を示す。図１９に示す例では、速度指令部５９は、１スイッチング周期Ｔｓｗに相数「３」を乗算した期間において、各相２回ずつ低速スイッチング指令が出現するように、３相のうち低速スイッチング指令とする相を１スイッチング周期Ｔｓｗ毎に順次切り替える。

低速スイッチング指令に基づくスイッチング損失は、高速スイッチング指令に基づくスイッチング損失よりも大きい。また、低速スイッチング指令に基づくスイッチング制御と高速スイッチング指令に基づくスイッチング制御とでは、相電流の波形のひずみ度合いが異なり、トルク制御性に影響を及ぼす。このため、低速スイッチング指令とする相が順次切り替えられる構成によれば、３相のうち特定の相のスイッチに発熱が偏ることを防止しつつ、各相電流の波形のひずみ度合いを極力均等化してトルク制御性の低下を防止できる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・第４実施形態の図１８のステップＳ２３において、３相の速度指令を低速スイッチング指令として出力してもよい。この場合であっても、スイッチング速度が低下させられる頻度を減らすことができるため、スイッチング損失の増加を抑制することはできる。

・上記第１～第３実施形態では、異なる２相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続する場合に速度低下処理が実行されたがこれに限らず、異なる２相におけるスイッチＳＷのオン状態への切り替えが連続する場合に速度低下処理が実行されてもよい。これにより、重畳されたリカバリサージ電圧を低減できる。なお、この場合、例えば、充電抵抗体６２の抵抗値を変更することにより、オン状態に切り替える場合のスイッチング速度が変更されればよい。

また、オフ状態への切り替え及びオン状態への切り替えそれぞれにおいて速度低下処理が実行されてもよい。

・第４実施形態において、スイッチＳＷのオフ状態への切り替えに代えて又はオフ状態への切り替えに加え、スイッチＳＷのオン状態への切り替えにおいて速度低下処理が実行されてもよい。

・スイッチング速度の変更方法としては、スイッチＳＷのゲートに接続されたゲート抵抗体の抵抗値を変更する方法に限らない。例えば、スイッチＳＷのゲート電荷の放電先となるグランドの電位をスイッチＳＷのソース電位よりも低い電位に切り替え可能な構成を駆動回路Ｄｒが備える場合、グランドの電位を低下させることによりスイッチング速度を高くすることができる。

・キャリア信号としては、三角波信号に限らず、例えばのこぎり波信号であってもよい。

・インバータを構成するスイッチとしては、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴに限らず、例えばＩＧＢＴであってもよい。この場合、スイッチの高電位側端子がコレクタとなり、低電位側端子がエミッタとなる。また、この場合、スイッチにフリーホイールダイオードが逆並列に接続されていればよい。

・インバータは、３相のものに限らない。例えば、第１実施形態において、インバータが４相以上の場合、速度指令部５９は、各相のうち異なる３相におけるスイッチＳＷのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定してもよい。この場合、速度指令部５９は、連続すると判定した３相のうち、相電流検出値が最も大きい１相の速度指令を低速スイッチング指令として出力し、残りの相の速度指令を高速スイッチング指令として出力してもよい。

・電力変換装置としては、インバータに限らず、例えば、昇圧機能及び降圧機能のうち少なくとも一方の機能を有するＤＣＤＣコンバータであってもよい。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０…回転電機、１１Ｕ～１１Ｗ…Ｕ～Ｗ相巻線、２０…インバータ、５０…マイコン。

Claims (18)

1. 多相の誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
   各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、を備える電力変換装置（２０）に適用される電力変換装置の制御装置（５０）において、
   前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の電圧指令値とキャリア信号とに基づくＰＷＭ制御により、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
   前記制御部によりスイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する連続判定部と、
   前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理を行う低下部と、を備え、
   前記連続判定部は、各相のうちいずれか２相の前記電圧指令値の差が判定閾値よりも小さい場合、２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続すると判定し、
   前記低下部は、前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された２相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる電力変換装置の制御装置。
2. 多相の誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
   各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、を備える電力変換装置（２０）に適用される電力変換装置の制御装置（５０）において、
   前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
   前記制御部によりスイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する連続判定部と、
   前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理を行う低下部と、を備え、
   前記連続判定部は、前記制御部によりスイッチング制御が行われている場合において、各相のうちいずれか１相の前記スイッチの駆動状態が切り替えられてから、該駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が減衰するまでの期間内に、残りのいずれかの相の前記スイッチの駆動状態が切り替えられる場合、２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続すると判定し、
   前記低下部は、前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された２相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる電力変換装置の制御装置。
3. 多相の前記誘導性負荷は、回転電機（１０）を構成する３相の電機子巻線であり、
   前記電力変換装置は、３相のインバータであり、
   前記制御部は、前記回転電機の電気角と関係付けられてスイッチングパターンが規定された情報であるパルスパターンに基づいて、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う請求項２に記載の電力変換装置の制御装置。
4. 多相の誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
   各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、を備える電力変換装置（２０）に適用される電力変換装置の制御装置（５０）において、
   前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
   前記制御部によりスイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する連続判定部と、
   前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうちいずれか１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理を行う低下部と、を備える電力変換装置の制御装置。
5. 前記低下部は、前記連続判定部により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうち、流れる電流値が最も大きい相のスイッチのスイッチング速度を低下させる請求項４に記載の電力変換装置の制御装置。
6. 前記低下部は、前記誘導性負荷に流れる電流値又は該電流値の指令値が閾値よりも大きいことを条件として、前記速度低下処理を行う請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
7. 前記連続判定部は、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチのオフ状態への切り替えが連続するか否かを判定し、
   前記低下部は、前記連続判定部によりオフ状態への切り替えが連続すると判定された場合、オフ状態への切り替えが連続すると判定された２相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる請求項１～６のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
8. 誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
   前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、を備える電力変換装置（２０）に適用される電力変換装置の制御装置（５０）において、
   前記誘導性負荷に流れる電流値の指令値に基づいて、複数の制御方式の中から１つを選択し、選択した前記制御方式に基づいて、前記誘導性負荷に電流を流すために前記スイッチのスイッチング制御を行う制御部と、
   選択された前記制御方式及び前記指令値に基づいて、前記スイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理を行う低下部と、を備える電力変換装置の制御装置。
9. 前記低下部は、前記指令値が閾値よりも大きいことを条件として、前記速度低下処理を行う請求項８に記載の電力変換装置の制御装置。
10. 前記誘導性負荷は、回転電機（１０）を構成する電機子巻線であり、
    前記電力変換装置は、インバータであり、
    前記低下部は、前記指令値が前記閾値よりも大きくて、かつ、前記回転電機の回転速度が速度閾値よりも高いことを条件として、前記速度低下処理を行う請求項９に記載の電力変換装置の制御装置。
11. 前記電力変換装置は、前記電力変換装置の電源電圧を検出する電圧センサ（４０）を備え、
    前記低下部は、前記電圧センサにより検出された電源電圧が電圧閾値よりも高いことを条件として、前記速度低下処理を行う請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
12. 前記電力変換装置は、気圧を検出する気圧センサ（４４）を備え、
    前記低下部は、前記気圧センサにより検出された気圧が気圧閾値よりも低いことを条件として、前記速度低下処理を行う請求項１～１１のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
13. 前記電力変換装置は、前記誘導性負荷の温度又は該温度と相関する温度を検出する温度センサ（４３）を備え、
    前記低下部は、前記温度センサにより検出された温度が温度閾値よりも高いことを条件として、前記速度低下処理を行う請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
14. 前記誘導性負荷は、回転電機（１０）を構成する３相の電機子巻線であり、
    前記電力変換装置は、３相のインバータである請求項１，２，４，５，８～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
15. 多相の誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
    各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
    コンピュータ（５０）と、を備える電力変換装置（２０）に適用されるプログラムにおいて、
    前記コンピュータに、
    前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の電圧指令値とキャリア信号とに基づくＰＷＭ制御により、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う処理と、
    前記スイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する判定処理と、
    前記判定処理により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理と、を実行させ、
    前記判定処理は、各相のうちいずれか２相の前記電圧指令値の差が判定閾値よりも小さい場合、２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続すると判定する処理であり、
    前記速度低下処理は、前記判定処理により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された２相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる処理である、プログラム。
16. 多相の誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
    各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
    コンピュータ（５０）と、を備える電力変換装置（２０）に適用されるプログラムにおいて、
    前記コンピュータに、
    前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う処理と、
    前記スイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する判定処理と、
    前記判定処理により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理と、を実行させ、
    前記判定処理は、前記スイッチング制御が行われている場合において、各相のうちいずれか１相の前記スイッチの駆動状態が切り替えられてから、該駆動状態の切り替えに伴って発生するサージ電圧が減衰するまでの期間内に、残りのいずれかの相の前記スイッチの駆動状態が切り替えられる場合、２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続すると判定する処理であり、
    前記速度低下処理は、前記判定処理により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された２相の前記スイッチのうち少なくとも１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる処理である、プログラム。
17. 多相の誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
    各相の前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
    コンピュータ（５０）と、を備える電力変換装置（２０）に適用されるプログラムにおいて、
    前記コンピュータに、
    前記誘導性負荷に電流を流すために、各相の前記スイッチのスイッチング制御を行う処理と、
    前記スイッチング制御が行われる場合において、各相のうち異なる一部の相であってかつ少なくとも２相における前記スイッチの駆動状態の切り替えが連続するか否かを判定する判定処理と、
    前記判定処理により駆動状態の切り替えが連続すると判定された場合、駆動状態の切り替えが連続すると判定された相の前記スイッチのうちいずれか１相のスイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理と、を実行させるプログラム。
18. 誘導性負荷（１１Ｕ～１１Ｗ）と、
    前記誘導性負荷に電気的に接続されたスイッチ（ＳＵＨ～ＳＷＬ）と、
    コンピュータ（５０）と、を備える電力変換装置（２０）に適用されるプログラムにおいて、
    前記コンピュータに、
    前記誘導性負荷に流れる電流値の指令値に基づいて、複数の制御方式の中から１つを選択し、選択した前記制御方式に基づいて、前記誘導性負荷に電流を流すために前記スイッチのスイッチング制御を行う処理と、
    選択された前記制御方式及び前記指令値に基づいて、前記スイッチのスイッチング速度を低下させる速度低下処理と、を実行させるプログラム。

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