JP7466794B2 - 電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器 - Google Patents

Description

本開示は、交流電力を所望の電力に変換する電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器に関する。

現在、モータは、様々な機械装置の動力源として利用されている。機械装置の中には、負荷トルクに周期的な変動が発生するもの、すなわち周期的な負荷トルク脈動を持つものが多い。モータ、機械装置などでは、負荷トルク脈動によって、振動、騒音などが発生することがある。そのため、振動抑制制御に関する様々な技術が検討されている。例えば、特許文献１には、モータ駆動装置が振動を抑制する脈動成分をｑ軸電流に加える補償を行うことで振動を抑制する技術が開示されている。

上記のようなモータ駆動装置で使用される一般的な電力変換装置は、交流電源から供給される交流電力を整流部で整流し、さらに平滑コンデンサで平滑し、複数のスイッチング素子からなるインバータで所望の交流電力に変換し、モータに出力している。上記のような構成の電力変換装置は、平滑コンデンサに大きな電流が流れると、平滑コンデンサの経年劣化が加速する。このような問題に対して、平滑コンデンサの容量を大きくすることでコンデンサ電圧のリプル変化を抑制する、またはリプルによる劣化耐量の大きい平滑コンデンサを使用する方法が考えられるが、コンデンサ部品のコストが高くなり、また装置が大型化してしまう。そのため、電力変換装置は、平滑コンデンサに流れる電流を抑制するようにｑ軸電流を脈動させる補償を行うことで、平滑コンデンサの劣化を抑制しつつ、装置の大型化を抑制することができる。

特開２０１７－５５４６６号公報

コンデンサ電流抑制制御においては、整流部で整流された交流電力が交流電源から供給される交流電力の２倍の周波数で脈動していることから、交流電源から供給される交流電力の２倍の周波数を対象にしてｑ軸電流を脈動させる。しかしながら、平滑コンデンサに流れる電流の脈動成分に、交流電力の２倍の周波数を基準とした２倍成分、３倍成分などの高周波の周波数成分が含まれる場合、交流電源から供給される交流電力の２倍の周波数を対象とした制御のみでは、コンデンサ電流抑制制御による効果が十分に得られない、という問題があった。高周波の周波数成分が含まれる場合については、前述の振動抑制制御にも同様のことが言える。また、ｑ軸電流を脈動させる補償制御については、前述のコンデンサ電流抑制制御および振動抑制制御の他にも様々な制御対象が想定される。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ｑ軸電流を脈動させる補償制御における補償の精度を向上可能な電力変換装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電力変換装置は、商用電源から供給される第１の交流電力を整流する整流部と、整流部の出力端に接続されるコンデンサと、コンデンサの両端に接続され、第２の交流電力を生成してモータに出力するインバータと、モータの回転子位置に同期して回転するｄｑ回転座標を用いて、インバータおよびモータの動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、ｑ軸電流の脈動成分であるｑ軸電流脈動から複数の周波数成分を抽出し、抽出した各周波数成分の振幅値を制限してｑ軸電流脈動の振幅を制御する。

本開示に係る電力変換装置は、ｑ軸電流を脈動させる補償制御における補償の精度を向上させることができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る電力変換装置の構成例を示す図 実施の形態１に係る電力変換装置が備える制御部の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示すブロック図 実施の形態１に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係る電力変換装置が備える制御部を実現するハードウェア構成の一例を示す図 実施の形態２に係る電力変換装置が備える制御部の構成例を示すブロック図 実施の形態２に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示すブロック図 実施の形態２に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の動作を示すフローチャート 実施の形態３に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示す第１のブロック図 ２つの周波数成分を足し合わせたときの位相差によるピーク値の違いの例を示す図 実施の形態３に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示す第２のブロック図 実施の形態４に係る電力変換装置が備える制御部の構成例を示すブロック図 実施の形態４に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示すブロック図 実施の形態４に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の動作を示すフローチャート 実施の形態５に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示す第１のブロック図 実施の形態５に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示す第２のブロック図 実施の形態６に係る電力変換装置が備える制御部の構成例を示すブロック図 実施の形態６に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示す第１のブロック図 実施の形態６に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の構成例を示す第２のブロック図 実施の形態６に係る電力変換装置の制御部が備えるｑ軸電流脈動演算部の動作を示すフローチャート 実施の形態７に係る冷凍サイクル適用機器の構成例を示す図

以下に、本開示の実施の形態に係る電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置１の構成例を示す図である。電力変換装置１は、商用電源１１０および圧縮機３１５に接続される。電力変換装置１は、商用電源１１０から供給される電源電圧Ｖｓの第１の交流電力を所望の振幅および位相を有する第２の交流電力に変換し、圧縮機３１５に供給する。電力変換装置１は、リアクトル１２０と、整流部１３０と、電圧検出部５０１と、平滑部２００と、インバータ３１０と、電流検出部３１３ａ，３１３ｂと、制御部４００と、を備える。なお、電力変換装置１、および圧縮機３１５が備えるモータ３１４によって、モータ駆動装置２を構成している。

リアクトル１２０は、商用電源１１０と整流部１３０との間に接続される。整流部１３０は、整流素子１３１～１３４によって構成されるブリッジ回路を有し、商用電源１１０から供給される電源電圧Ｖｓの第１の交流電力を整流して出力する。整流部１３０は、全波整流を行うものである。電圧検出部５０１は、整流部１３０によって整流され、整流部１３０から平滑部２００に流入される電流によって充電された平滑部２００の両端電圧である直流母線電圧Ｖ_ｄｃを検出し、検出した電圧値を制御部４００に出力する。電圧検出部５０１は、コンデンサ２１０の電力状態を検出する検出部である。

平滑部２００は、整流部１３０の出力端に接続される。平滑部２００は、平滑素子としてコンデンサ２１０を有し、整流部１３０によって整流された電力を平滑化する。コンデンサ２１０は、例えば、電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどである。コンデンサ２１０は、整流部１３０の出力端に接続され、整流部１３０によって整流された電力を平滑化するような容量を有し、平滑化によりコンデンサ２１０に発生する電圧は商用電源１１０の全波整流波形形状ではなく、直流成分に商用電源１１０の周波数に応じた電圧リプルが重畳した波形形状となり、大きく脈動しない。この電圧リプルの周波数は、商用電源１１０が単相の場合は電源電圧Ｖｓの周波数の２倍成分となり、商用電源１１０が三相の場合は６倍成分が主成分となる。商用電源１１０から入力される電力とインバータ３１０から出力される電力が変化しない場合、この電圧リプルの振幅はコンデンサ２１０の容量によって決まる。例えば、コンデンサ２１０に発生する電圧リプルの最大値が最小値の２倍未満となるような範囲で脈動している。

インバータ３１０は、平滑部２００、すなわちコンデンサ２１０の両端に接続される。インバータ３１０は、スイッチング素子３１１ａ～３１１ｆ、および還流ダイオード３１２ａ～３１２ｆを有する。インバータ３１０は、制御部４００の制御によってスイッチング素子３１１ａ～３１１ｆをオンオフし、整流部１３０および平滑部２００から出力される電力を所望の振幅および位相を有する第２の交流電力に変換、すなわち第２の交流電力を生成して、圧縮機３１５に出力する。電流検出部３１３ａ，３１３ｂは、各々、インバータ３１０から出力される３相の電流のうち１相の電流値を検出し、検出した電流値を制御部４００に出力する。なお、制御部４００は、インバータ３１０から出力される３相の電流値のうち２相の電流値を取得することで、インバータ３１０から出力される残りの１相の電流値を算出することができる。圧縮機３１５は、圧縮機駆動用のモータ３１４を有する負荷である。モータ３１４は、インバータ３１０から供給される第２の交流電力の振幅および位相に応じて回転し、圧縮動作を行う。例えば、圧縮機３１５が空気調和機などで使用される密閉型圧縮機の場合、圧縮機３１５の負荷トルクは定トルク負荷とみなせる場合が多い。モータ３１４について、図１ではモータ巻線がＹ結線の場合を示しているが、一例であり、これに限定されない。モータ３１４のモータ巻線は、Δ結線であってもよいし、Ｙ結線とΔ結線とが切り替え可能な仕様であってもよい。

なお、電力変換装置１において、図１に示す各構成の配置は一例であり、各構成の配置は図１で示される例に限定されない。例えば、リアクトル１２０は、整流部１３０の後段に配置されてもよい。また、電力変換装置１は、昇圧部を備えてもよいし、整流部１３０に昇圧部の機能を持たせるようにしてもよい。以降の説明において、電圧検出部５０１、および電流検出部３１３ａ，３１３ｂをまとめて検出部と称することがある。また、電圧検出部５０１で検出された電圧値、および電流検出部３１３ａ，３１３ｂで検出された電流値を、検出値と称することがある。

制御部４００は、電圧検出部５０１から平滑部２００の直流母線電圧Ｖ_ｄｃの電圧値を取得し、電流検出部３１３ａ，３１３ｂからインバータ３１０によって変換された所望の振幅および位相を有する第２の交流電力の電流値を取得する。制御部４００は、各検出部によって検出された検出値を用いて、インバータ３１０の動作、具体的には、インバータ３１０が有するスイッチング素子３１１ａ～３１１ｆのオンオフを制御する。また、制御部４００は、各検出部によって検出された検出値を用いて、モータ３１４の動作を制御する。本実施の形態において、制御部４００は、整流部１３０から平滑部２００のコンデンサ２１０に流入する電力の脈動に応じた脈動を含む第２の交流電力をインバータ３１０から負荷である圧縮機３１５に出力するようにインバータ３１０の動作を制御する。平滑部２００のコンデンサ２１０に流入する電力の脈動に応じた脈動とは、例えば、平滑部２００のコンデンサ２１０に流入する電力の脈動の周波数などによって変動する脈動である。これにより、制御部４００は、平滑部２００のコンデンサ２１０に流れる電流を抑制する。なお、制御部４００は、各検出部から取得した全ての検出値を用いなくてもよく、一部の検出値を用いて制御を行ってもよい。

制御部４００は、モータ３１４の速度、電圧、電流のいずれかが所望の状態になるように制御を行う。ここで、モータ３１４が圧縮機３１５の駆動用に使用され、圧縮機３１５が密閉型圧縮機の場合、モータ３１４に回転子位置を検出する位置センサを取り付けることが構造的にもコスト的にも難しいので、制御部４００は、モータ３１４の制御を位置センサレスで行う。モータ３１４の位置センサレス制御方法については、一次磁束一定制御、およびセンサレスベクトル制御の２種類がある。本実施の形態では、一例として、センサレスベクトル制御をベースに説明する。なお、以降で説明する制御方法については、軽微な変更で一次磁束一定制御に適用することも可能である。本実施の形態において、制御部４００は、後述するように、モータ３１４の回転子位置に同期して回転するｄｑ回転座標を用いて、インバータ３１０およびモータ３１４の動作を制御する。

つづいて、制御部４００における本実施の形態での特徴的な動作について説明する。図１に示すように、電力変換装置１において、整流部１３０から平滑部２００のコンデンサ２１０への入力電流を入力電流Ｉ１とし、平滑部２００のコンデンサ２１０からインバータ３１０への出力電流を出力電流Ｉ２とし、平滑部２００のコンデンサ２１０の充放電電流を充放電電流Ｉ３とする。入力電流Ｉ１は、商用電源１１０の電源位相、整流部１３０の前後に設置される素子の特性などの影響は受けるものの、基本的に電源周波数の２ｎ倍成分を含む特性を有する。なお、ｎは１以上の整数である。

平滑部２００のコンデンサ２１０として電解コンデンサを用いる場合、充放電電流Ｉ３が大きいとコンデンサ２１０の経年劣化が加速する。充放電電流Ｉ３を減少させ、コンデンサ２１０の劣化を抑制するためには、制御部４００は、コンデンサ２１０への入力電流Ｉ１＝コンデンサ２１０からの出力電流Ｉ２となるようにインバータ３１０を制御すればよい。ただし、出力電流Ｉ２にはＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）に起因するリプル成分が重畳されるため、制御部４００は、リプル成分を加味してインバータ３１０を制御する必要がある。制御部４００は、コンデンサ２１０の劣化を抑制するためには、平滑部２００、すなわちコンデンサ２１０の電力状態を監視し、モータ３１４に適切な脈動を与えて充放電電流Ｉ３が減少するようにすればよい。ここで、コンデンサ２１０の電力状態とは、コンデンサ２１０への入力電流Ｉ１、コンデンサ２１０からの出力電流Ｉ２、コンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３、コンデンサ２１０の直流母線電圧Ｖ_ｄｃなどのことである。制御部４００は、これらのコンデンサ２１０の電力状態のうち、少なくともいずれか１つの情報が劣化抑制制御に必要となる。

本実施の形態では、制御部４００は、電圧検出部５０１で検出されたコンデンサ２１０の直流母線電圧Ｖ_ｄｃを用いて、出力電流Ｉ２からＰＷＭリプルを除いた値が入力電流Ｉ１と一致するようにモータ３１４に脈動を加える。すなわち、制御部４００は、電圧検出部５０１の検出値に応じた脈動がモータ３１４の駆動パターンに重畳されるようにインバータ３１０の動作を制御し、コンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３を抑制する。制御部４００は、入力電流Ｉ１と出力電流Ｉ２との差分が小さくなるように、モータ３１４の入出力電力の関係からモータ３１４のｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊を制御する。制御部４００は、この制御方法では、インバータ３１０への入力電力とモータ３１４の機械出力との関係を利用して、充放電電流Ｉ３を低減するための理想的なｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊を算出する。このように、本実施の形態において、制御部４００は、ｄ軸およびｑ軸を有する回転座標において制御を行う。なお、電力変換装置１は、コンデンサ２１０の直流母線電圧Ｖ_ｄｃからコンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３を推定することが可能であるが、コンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３を検出する電流検出部を備えていてもよい。

電力変換装置１において、電圧検出部５０１は、コンデンサ２１０の直流母線電圧Ｖ_ｄｃの電圧値を検出し、電圧値を制御部４００に出力する。制御部４００は、コンデンサ２１０からインバータ３１０への出力電流Ｉ２からＰＷＭリプルを除いた値が入力電流Ｉ１と一致するようにインバータ３１０を制御し、モータ３１４に出力される電力に脈動を加える。制御部４００は、出力電流Ｉ２を適切に脈動させることによって、コンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３を減少させることができる。前述のように、コンデンサ２１０への入力電流Ｉ１には電源周波数の２ｎ倍成分が含まれることから、出力電流Ｉ２およびモータ３１４のｑ軸電流ｉ_ｑにも電源周波数の２ｎ倍成分が含まれることになる。なお、制御部４００は、上記のようなコンデンサ電流抑制制御の他、モータ３１４の回転速度、直流母線電圧Ｖ_ｄｃ、モータ３１４に流れる電流などに生じる脈動を抑制するようにｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊を制御することができ、また、これらの制御を並行して行うことも可能である。

制御部４００の構成および動作について説明する。図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１が備える制御部４００の構成例を示すブロック図である。制御部４００は、回転子位置推定部４０１と、速度制御部４０２と、弱め磁束制御部４０３と、電流制御部４０４と、座標変換部４０５，４０６と、ＰＷＭ信号生成部４０７と、ｑ軸電流脈動演算部４０８と、加算部４０９と、を備える。

回転子位置推定部４０１は、モータ３１４にかかるｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊およびｄｑ軸電流ベクトルｉ_ｄｑから、モータ３１４が有する図示しない回転子について、回転子磁極のｄｑ軸での方向である推定位相角θ_ｅｓｔ、および回転子速度である推定速度ω_ｅｓｔを推定する。

速度制御部４０２は、速度指令ω^＊および推定速度ω_ｅｓｔからｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を生成する。具体的には、速度制御部４０２は、速度指令ω^＊と推定速度ω_ｅｓｔとが一致するようにｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を自動調整する。速度指令ω^＊は、電力変換装置１が冷凍サイクル適用機器として空気調和機などに使用される場合、例えば、図示しない温度センサで検出された温度、図示しない操作部であるリモコンから指示される設定温度を示す情報、運転モードの選択情報、運転開始及び運転終了の指示情報などに基づくものである。運転モードとは、例えば、暖房、冷房、除湿などである。以降の説明において、ｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を第１のｑ軸電流指令と称することがある。

弱め磁束制御部４０３は、ｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊の絶対値が電圧制限値Ｖ_ｌｉｍ ^＊の制限値内に収まるようにｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊を自動調整する。また、本実施の形態において、弱め磁束制御部４０３は、ｑ軸電流脈動演算部４０８で演算されたｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を加味して弱め磁束制御を行う。弱め磁束制御は、大別して、電圧制限楕円の方程式からｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊を計算する方法、および電圧制限値Ｖ_ｌｉｍ ^＊とｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊との絶対値の偏差がゼロになるようにｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊を計算する方法の２種類があるが、どちらの方法を使用してもよい。

電流制御部４０４は、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊およびｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊を用いてモータ３１４に流れる電流を制御し、ｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊を生成する。具体的には、電流制御部４０４は、ｄｑ軸電流ベクトルｉ_ｄｑがｄ軸電流指令ｉ_ｄ ^＊およびｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊に追従するようにｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊を自動調整する。以降の説明において、ｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊を単にｄｑ軸電圧指令と称することがある。

座標変換部４０５は、推定位相角θ_ｅｓｔに応じて、ｄｑ軸電圧指令ベクトルＶ_ｄｑ ^＊をｄｑ座標から交流量の電圧指令Ｖ_ｕｖｗ ^＊に座標変換する。

座標変換部４０６は、推定位相角θ_ｅｓｔに応じて、モータ３１４に流れる電流Ｉ_ｕｖｗを交流量からｄｑ座標のｄｑ軸電流ベクトルｉ_ｄｑに座標変換する。前述のように、制御部４００は、モータ３１４に流れる電流Ｉ_ｕｖｗについて、インバータ３１０から出力される３相の電流値のうち、電流検出部３１３ａ，３１３ｂで検出される２相の電流値、および２相の電流値を用いて残りの１相の電流値を算出することによって取得することができる。

ＰＷＭ信号生成部４０７は、座標変換部４０５で座標変換された電圧指令Ｖ_ｕｖｗ ^＊に基づいてＰＷＭ信号を生成する。制御部４００は、ＰＷＭ信号生成部４０７で生成されたＰＷＭ信号をインバータ３１０のスイッチング素子３１１ａ～３１１ｆに出力することで、モータ３１４に電圧を印加する。

ｑ軸電流脈動演算部４０８は、電力変換装置１の運転に応じて発生する何らかの脈動成分ｘ_ｒｉｐに応じてｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐを演算し、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の脈動成分である前述のｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する。ｑ軸電流ｉ_ｑの脈動振幅はモータ３１４の駆動条件によって変わってくるので、ｑ軸電流脈動演算部４０８は、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御などを用いて、駆動条件を適切に考慮して振幅を決定する。ｑ軸電流脈動演算部４０８の詳細な構成および動作については後述する。

加算部４０９は、速度制御部４０２から出力されたｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊と、ｑ軸電流脈動演算部４０８で演算されたｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊とを加算してｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊を生成し、電流制御部４０４へ出力する。以降の説明において、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊を第２のｑ軸電流指令と称することがある。

つづいて、ｑ軸電流脈動演算部４０８の構成および動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部４００が備えるｑ軸電流脈動演算部４０８の構成例を示すブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８は、減算部６０１と、フーリエ係数演算部６０２～６０５と、振幅制御部６０６と、ＰＩＤ制御部６０７～６１０と、交流復元部６１１と、を備える。ｑ軸電流脈動演算部４０８は、指令値をゼロとしたフィードバック制御器として構成される。通常、フィードバック制御器は、フィードフォワード制御器と比較して制御応答が低く、高周波の脈動を抑制するには不向きであるが、様々な高周波脈動抑制手段が過去に提案されており公知である。有名な方法としては、フーリエ係数演算およびＰＩＤ制御を用いた手法がある。

減算部６０１は、０である指令値と入力信号である脈動成分ｘ_ｒｉｐとの偏差を演算する。

フーリエ係数演算部６０２～６０５は、フーリエ級数展開の理論を用いることで、減算部６０１で演算された偏差に含まれる特定周波数のｓｉｎ信号成分およびｃｏｓ信号成分の振幅を抽出することが可能である。本実施の形態において、フーリエ係数演算部６０２～６０５は、前述の偏差に含まれる規定された周波数を１ｆとして、前述の偏差に含まれるｓｉｎ１ｆ成分、ｃｏｓ１ｆ成分、ｓｉｎ２ｆ成分、およびｃｏｓ２ｆ成分の振幅をそれぞれ演算する。フーリエ係数演算部６０２～６０５で偏差に乗算される検波信号はそれぞれｓｉｎ１ω_ｉｎｔ、ｃｏｓ１ω_ｉｎｔ、ｓｉｎ２ω_ｉｎｔ、およびｃｏｓ２ω_ｉｎｔであり、入力信号である偏差と検波信号との積の平均値の２倍がそれぞれ偏差に含まれるｓｉｎ１ｆ成分、ｃｏｓ１ｆ成分、ｓｉｎ２ｆ成分、およびｃｏｓ２ｆ成分の振幅である。例えば、フーリエ係数演算部６０２は、偏差にｓｉｎ１ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、脈動成分ｘ_ｒｉｐに含まれる脈動のうちｓｉｎ１ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０３は、偏差にｃｏｓ１ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、脈動成分ｘ_ｒｉｐに含まれる脈動のうちｃｏｓ１ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０４は、偏差にｓｉｎ２ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、脈動成分ｘ_ｒｉｐに含まれる脈動のうちｓｉｎ２ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０５は、偏差にｃｏｓ２ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、脈動成分ｘ_ｒｉｐに含まれる脈動のうちｃｏｓ２ｆ成分の振幅値を演算する。

ＰＩＤ制御部６０７～６１０は、フーリエ係数演算部６０２～６０５で抽出された偏差の特定周波数成分がそれぞれゼロになるように比例積分微分制御、すなわちＰＩＤ制御を実施する。図３に示すように、ＰＩＤ制御部６０７はフーリエ係数演算部６０２に接続され、ＰＩＤ制御部６０８はフーリエ係数演算部６０３に接続され、ＰＩＤ制御部６０９はフーリエ係数演算部６０４に接続され、ＰＩＤ制御部６１０はフーリエ係数演算部６０５に接続される。ここで、比例ゲインおよび微分ゲインはゼロでも構わないが、偏差をゼロに収束させるためには積分ゲインの値が非ゼロでなければならないので、ＰＩＤ制御部６０７～６１０では積分動作がメインとなる。通常、積分制御の出力はゆるやかに変化するので、ＰＩＤ制御部６０７～６１０からの出力も概ね一定と見なすことができる。

交流復元部６１１は、ＰＩＤ制御部６０７～６１０からの出力を交流に復元すべく、それぞれｓｉｎ１ω_ｉｎｔ、ｃｏｓ１ω_ｉｎｔ、ｓｉｎ２ω_ｉｎｔ、およびｃｏｓ２ω_ｉｎｔと掛け合わせた後に合算し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する。

ここで、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊の振幅が大きい場合、またｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣがｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊のリミット値ｉ_ｑｒｉｍに対して余裕がない場合などでは、インバータ３１０の電流許容値を超えてしまう可能性がある。このような場合、通常、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミッタをｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する構成の後段に挿入することで、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊が過大になることを防ぐことができる。しかしながら、このような方法には問題がある。具体的には、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}でｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊が制限されることでｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊の振幅が小さくなってしまい、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する構成で本来得られたはずの効果が低減してしまう。このような方法では、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}でｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊が制限され、その結果としてｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に含まれる各周波数成分の振幅値が減少するが、各周波数成分の振幅値が成行き的に決定される。

そのため、本実施の形態において、振幅制御部６０６は、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に含まれる複数の周波数成分の振幅値を周波数成分ごとに調整することで、ｑ軸電流脈動演算部４０８での効果を改善する。例えば、振幅制御部６０６は、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}に応じて、ＰＩＤ制御部６０７～６１０に対して、各周波数成分の振幅値を具体的に指定してもよいし、フーリエ係数演算部６０２～６０５で抽出された各周波数成分の振幅値を抑制するための比率を指定してもよい。振幅制御部６０６は、ＰＩＤ制御部６０７～６１０に対して制限値を指定してフーリエ係数演算部６０２～６０５で抽出された各周波数成分の振幅値を抑制してもよいし、ＰＩＤ制御部６０７～６１０に対してゲインを指定してフーリエ係数演算部６０２～６０５で抽出された各周波数成分の振幅値を抑制してもよい。振幅制御部６０６は、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}について、予め保持していてもよいし、速度制御部４０２で生成されたｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を取得してｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を用いて演算によって求めてもよい。

なお、本実施の形態では、ｑ軸電流脈動演算部４０８が４つのフーリエ係数演算部６０２～６０５および４つのＰＩＤ制御部６０７～６１０を備えていたが、一例であり、これに限定されない。ｑ軸電流脈動演算部４０８は、６つのフーリエ係数演算部および６つのＰＩＤ制御部を備えてもよいし、８つ以上のフーリエ係数演算部および８つ以上のＰＩＤ制御部を備えてもよい。例えば、ｑ軸電流脈動演算部４０８は、６つのフーリエ係数演算部および６つのＰＩＤ制御部を備える場合、前述の４つの周波数成分の他にｓｉｎ３ｆ成分、およびｃｏｓ３ｆ成分を対象にして制御を行う。また、ｑ軸電流脈動演算部４０８は、８つのフーリエ係数演算部および８つのＰＩＤ制御部を備える場合、前述の４つの周波数成分の他にｓｉｎ３ｆ成分、ｃｏｓ３ｆ成分、ｓｉｎ４ｆ成分、およびｃｏｓ４ｆ成分を対象にして制御を行う。

このように、制御部４００において、ｑ軸電流脈動演算部４０８は、ｑ軸電流ｉ_ｑの脈動成分であるｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐから複数の周波数成分を抽出し、抽出した各周波数成分の振幅値を制限してｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐの振幅を制御する。

図４は、実施の形態１に係る電力変換装置１の制御部４００が備えるｑ軸電流脈動演算部４０８の動作を示すフローチャートである。ｑ軸電流脈動演算部４０８において、減算部６０１は、０である指令値と脈動成分ｘ_ｒｉｐとの偏差を演算する（ステップＳ１１）。フーリエ係数演算部６０２～６０５は、減算部６０１で演算された偏差に含まれる複数の特定周波数の周波数成分を抽出する（ステップＳ１２）。振幅制御部６０６は、各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する（ステップＳ１３）。ＰＩＤ制御部６０７～６１０は、振幅制御部６０６で決定された制限値を用いて、フーリエ係数演算部６０２～６０５で抽出された各周波数成分の振幅値を制限する（ステップＳ１４）。交流復元部６１１は、ＰＩＤ制御部６０７～６１０で得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する（ステップＳ１５）。

つづいて、電力変換装置１が備える制御部４００のハードウェア構成について説明する。図５は、実施の形態１に係る電力変換装置１が備える制御部４００を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御部４００は、プロセッサ９１およびメモリ９２により実現される。

プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）、またはシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。メモリ９２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。またメモリ９２は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）でもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１において、制御部４００のｑ軸電流脈動演算部４０８は、電力変換装置１の運転に応じて発生する何らかの脈動成分ｘ_ｒｉｐに含まれる脈動成分に対して、基本となる脈動成分の周波数とともに、基本となる脈動成分の周波数の正の整数倍の周波数についても振幅を制限する制御を行うこととした。これにより、電力変換装置１の制御部４００は、ｑ軸電流ｉ_ｑを脈動させる補償制御における補償の精度を向上させることができる。この結果、電力変換装置１は、銅損を低減できるなどの効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、具体的にコンデンサ電流抑制制御を対象として、脈動成分ｘ_ｒｉｐが電圧検出部５０１で検出された直流母線電圧Ｖ_ｄｃの場合について説明する。なお、実施の形態２では、電圧検出部５０１で検出された直流母線電圧Ｖ_ｄｃを用いて説明するが、電力変換装置１がコンデンサ２１０の電力状態としてコンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３を検出する電流検出部を備える場合、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに替えてコンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３を用いることも可能である。

図６は、実施の形態２に係る電力変換装置１が備える制御部４００ａの構成例を示すブロック図である。制御部４００ａは、図２に示す実施の形態１の制御部４００のｑ軸電流脈動演算部４０８をｑ軸電流脈動演算部４０８ａに置き換えたものである。なお、図示は省略するが、実施の形態２に係る電力変換装置１は、図１に示す実施の形態１の電力変換装置１に対して、制御部４００を制御部４００ａに置き換えたものとする。

図７は、実施の形態２に係る電力変換装置１の制御部４００ａが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ａの構成例を示すブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、減算部６０１ａと、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａと、振幅制御部６０６ａと、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａと、交流復元部６１１ａと、を備える。

減算部６０１ａは、減算部６０１と同様の機能を有する。減算部６０１ａは、０である指令値とコンデンサ２１０の電力状態を検出する電圧検出部５０１で検出された検出値である直流母線電圧Ｖ_ｄｃとの偏差を演算する。以降の説明において、「０」を「ゼロ」と表記することがある。

フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、フーリエ係数演算部６０２～６０５と同様の機能を有する。本実施の形態において、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、商用電源１１０から供給される第１の交流電力の電源周波数を１ｆとして、減算部６０１ａで演算された偏差に含まれるｓｉｎ２ｆ成分、ｃｏｓ２ｆ成分、ｓｉｎ４ｆ成分、およびｃｏｓ４ｆ成分の振幅をそれぞれ演算する。なお、実施の形態２の「ｆ」および実施の形態１の「ｆ」については、異なっていてもよいし、同一であってもよい。フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで偏差に乗算される検波信号はそれぞれｓｉｎ２ω_ｉｎｔ、ｃｏｓ２ω_ｉｎｔ、ｓｉｎ４ω_ｉｎｔ、およびｃｏｓ４ω_ｉｎｔであり、入力信号である偏差と検波信号との積の平均値の２倍がそれぞれ偏差に含まれるｓｉｎ２ｆ成分、ｃｏｓ２ｆ成分、ｓｉｎ４ｆ成分、およびｃｏｓ４ｆ成分の振幅値である。例えば、フーリエ係数演算部６０２ａは、偏差にｓｉｎ２ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動のうちｓｉｎ２ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０３ａは、偏差にｃｏｓ２ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動のうちｃｏｓ２ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０４ａは、偏差にｓｉｎ４ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動のうちｓｉｎ４ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０５ａは、偏差にｃｏｓ４ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動のうちｃｏｓ４ｆ成分の振幅値を演算する。なお、コンデンサ２１０の充放電電流Ｉ３が周期波形であれば、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａからの出力信号はほぼ一定となる。このように、複数のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、各々が、減算部６０１ａで演算された偏差から、第１の交流電力の周波数の２倍の第１の周波数のサイン成分、第１の周波数のコサイン成分、第１の周波数の２以上の整数倍である第２の周波数のサイン成分、および第２の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する。実施の形態２において、第１の周波数は２ｆであり、第２の周波数は４ｆである。

振幅制御部６０６ａは、振幅制御部６０６と同様の機能を有する。振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}に応じて、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａに対して、各周波数成分の振幅値を具体的に指定してもよいし、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで抽出された各周波数成分の振幅値を抑制するための比率を指定してもよい。振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}について、予め保持していてもよいし、速度制御部４０２で生成されたｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を取得してｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を用いて演算によって求めてもよい。このように、振幅制御部６０６ａは、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する。

ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、ＰＩＤ制御部６０７～６１０と同様の機能を有する。ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで抽出された偏差の特定周波数成分がそれぞれゼロになるように比例積分微分制御、すなわちＰＩＤ制御を実施する。図７に示すように、ＰＩＤ制御部６０７ａはフーリエ係数演算部６０２ａに接続され、ＰＩＤ制御部６０８ａはフーリエ係数演算部６０３ａに接続され、ＰＩＤ制御部６０９ａはフーリエ係数演算部６０４ａに接続され、ＰＩＤ制御部６１０ａはフーリエ係数演算部６０５ａに接続される。このように、複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、各々がフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａのうちの１つに接続され、振幅制御部６０６ａで決定された制限値を用いて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。

交流復元部６１１ａは、交流復元部６１１と同様の機能を有する。交流復元部６１１ａは、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａからの出力を交流に復元すべく、それぞれｓｉｎ２ω_ｉｎｔ、ｃｏｓ２ω_ｉｎｔ、ｓｉｎ４ω_ｉｎｔ、およびｃｏｓ４ω_ｉｎｔと掛け合わせた後に合算し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する。このように、交流復元部６１１ａは、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、ｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐの振幅を制御するｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊として出力する。

なお、本実施の形態では、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａが４つのフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａおよび４つのＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａを備えていたが、一例であり、これに限定されない。ｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、６つのフーリエ係数演算部および６つのＰＩＤ制御部を備えてもよいし、８つ以上のフーリエ係数演算部および８つ以上のＰＩＤ制御部を備えてもよい。例えば、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、６つのフーリエ係数演算部および６つのＰＩＤ制御部を備える場合、前述の４つの周波数成分の他にｓｉｎ６ｆ成分、およびｃｏｓ６ｆ成分を対象にして制御を行う。また、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、８つのフーリエ係数演算部および８つのＰＩＤ制御部を備える場合、前述の４つの周波数成分の他にｓｉｎ６ｆ成分、ｃｏｓ６ｆ成分、ｓｉｎ８ｆ成分、およびｃｏｓ８ｆ成分を対象にして制御を行う。

図８は、実施の形態２に係る電力変換装置１の制御部４００ａが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ａの動作を示すフローチャートである。ｑ軸電流脈動演算部４０８ａにおいて、減算部６０１ａは、０である指令値と直流母線電圧Ｖ_ｄｃとの偏差を演算する（ステップＳ２１）。フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、減算部６０１ａで演算された偏差に含まれる複数の特定周波数の周波数成分を抽出する（ステップＳ２２）。振幅制御部６０６ａは、各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する（ステップＳ２３）。ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、振幅制御部６０６ａで決定された制限値を用いて、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する（ステップＳ２４）。交流復元部６１１ａは、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する（ステップＳ２５）。

電力変換装置１が備える制御部４００ａのハードウェア構成について説明する。制御部４００ａは、実施の形態１の制御部４００と同様、プロセッサ９１およびメモリ９２により実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１において、制御部４００ａのｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動成分に対して、基本となる脈動成分の周波数とともに、基本となる脈動成分の周波数の正の整数倍の周波数についても振幅を制限する制御を行うこととした。これにより、電力変換装置１の制御部４００ａは、ｑ軸電流ｉ_ｑを脈動させる補償制御における補償の精度を向上させることができる。この結果、電力変換装置１は、銅損を低減できるなどの効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態３では、電力変換装置１がコンデンサ電流抑制制御を対象にしている場合において、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａの振幅制御部６０６ａがフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する方法について説明する。実施の形態３において、制御部４００ａの構成は、図６に示す実施の形態２の制御部４００ａの構成と同様である。

まず、第１の手法として、振幅制御部６０６ａが、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動の各周波数成分の振幅値を用いる場合について説明する。図９は、実施の形態３に係る電力変換装置１の制御部４００ａが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ａの構成例を示す第１のブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、減算部６０１ａと、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａと、振幅制御部６０６ａと、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａと、交流復元部６１１ａと、を備える。ここでは、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａが演算結果を振幅制御部６０６ａに出力し、振幅制御部６０６ａがｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａの演算結果を用いて制限値を決定する点が実施の形態２と異なる。すなわち、振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値に基づいて、最終的に出力するｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値を調整する。

フーリエ係数演算部６０２ａは、演算により求めたｓｉｎ２ｆ成分の振幅値をＰＩＤ制御部６０７ａとともに振幅制御部６０６ａに出力する。ｓｉｎ２ｆ成分の振幅値をＩ_ｑ２ｆｓ ^＊と表記する。フーリエ係数演算部６０３ａは、演算により求めたｃｏｓ２ｆ成分の振幅値をＰＩＤ制御部６０８ａとともに振幅制御部６０６ａに出力する。ｃｏｓ２ｆ成分の振幅値をＩ_ｑ２ｆｃ ^＊と表記する。フーリエ係数演算部６０４ａは、演算により求めたｓｉｎ４ｆ成分の振幅値をＰＩＤ制御部６０９ａとともに振幅制御部６０６ａに出力する。ｓｉｎ４ｆ成分の振幅値をＩ_ｑ４ｆｓ ^＊と表記する。フーリエ係数演算部６０５ａは、演算により求めたｃｏｓ４ｆ成分の振幅値をＰＩＤ制御部６１０ａとともに振幅制御部６０６ａに出力する。ｃｏｓ２ｆ成分の振幅値をＩ_ｑ４ｆｃ ^＊と表記する。

振幅制御部６０６ａは、電源周波数の２ｆ成分のノルムを式（１）のように演算する。

振幅制御部６０６ａは、電源周波数の４ｆ成分のノルムを式（２）のように演算する。

振幅制御部６０６ａは、電源周波数の２ｆ成分のノルムと電源周波数の４ｆ成分のノルムとを式（３）のように加算する。

振幅制御部６０６ａは、式（３）で得られたノルムがｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}を超えないようにすればよいので、例えば、式（４）の分数部分のように制限値を演算する。

なお、式（４）は、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａでの演算を表している。具体的には、ＰＩＤ制御部６０７ａは、フーリエ係数演算部６０２ａから取得した演算結果のＩ_ｑ２ｆｓ ^＊に振幅制御部６０６ａから取得した制限値を乗算することで振幅値制限後のｓｉｎ２ｆ成分の振幅値Ｉ_ｑ２ｆｓ ^＊（～）を得る。なお、実施の形態の説明部分では、式（４）におけるＩの上に「～」を付与する表現ができないため、Ｉ_ｑ２ｆｓ ^＊（～）のように表現する。以降の類似する記載についても同様とする。ＰＩＤ制御部６０８ａは、フーリエ係数演算部６０３ａから取得した演算結果のＩ_ｑ２ｆｃ ^＊に振幅制御部６０６ａから取得した制限値を乗算することで振幅値制限後のｃｏｓ２ｆ成分の振幅値Ｉ_ｑ２ｆｃ ^＊（～）を得る。ＰＩＤ制御部６０９ａは、フーリエ係数演算部６０４ａから取得した演算結果のＩ_ｑ４ｆｓ ^＊に振幅制御部６０６ａから取得した制限値を乗算することで振幅値制限後のｓｉｎ４ｆ成分の振幅値Ｉ_ｑ４ｆｓ ^＊（～）を得る。ＰＩＤ制御部６１０ａは、フーリエ係数演算部６０５ａから取得した演算結果のＩ_ｑ４ｆｃ ^＊に振幅制御部６０６ａから取得した制限値を乗算することで振幅値制限後のｃｏｓ４ｆ成分の振幅値Ｉ_ｑ４ｆｃ ^＊（～）を得る。

このように、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａにおいて、複数のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、抽出した周波数成分の振幅値を振幅制御部６０６ａに出力する。振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａから取得した各周波数成分の振幅値から制限値を演算する。複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値に制限値を乗算して周波数成分の振幅値を制限する。

つぎに、第２の手法として、振幅制御部６０６ａが、直流母線電圧Ｖ_ｄｃに含まれる脈動の各周波数成分の位相関係を用いる場合について説明する。ｑ軸電流脈動演算部４０８ａの構成は、前述の図９に示すｑ軸電流脈動演算部４０８ａの構成と同様とする。

フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａの動作は、振幅制御部６０６ａが振幅値を用いる場合の前述のフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａの動作と同様である。

振幅制御部６０６ａは、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａから取得した振幅値の情報のうち、同じ周波数成分のｓｉｎ成分の振幅値およびｃｏｓ成分の振幅値を用いて当該周波数の位相を算出する。例えば、振幅制御部６０６ａは、フーリエ係数演算部６０２ａから取得したｓｉｎ２ｆ成分の振幅値であるＩ_ｑ２ｆｓ ^＊とフーリエ係数演算部６０３ａから取得したｃｏｓ２ｆ成分の振幅値であるＩ_ｑ２ｆｃ ^＊とを用いて、式（５）のように周波数２ｆ成分の位相θ_２ｆを演算する。

振幅制御部６０６ａは、同様の計算方法で、フーリエ係数演算部６０４ａから取得したｓｉｎ４ｆ成分の振幅値であるＩ_ｑ４ｆｓ ^＊とフーリエ係数演算部６０５ａから取得したｃｏｓ４ｆ成分の振幅値であるＩ_ｑ４ｆｃ ^＊とを用いて周波数４ｆ成分の位相θ_４ｆを演算する。なお、位相θ_２ｆおよび位相θ_４ｆの演算については、振幅制御部６０６ａの手前に別途演算するための構成を設けて、振幅制御部６０６ａの外部で行ってもよい。振幅制御部６０６ａは、位相θ_２ｆおよび位相θ_４ｆの位相関係から、各周波数成分の制限値を決定する。

ここで、振幅制御部６０６ａがｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の位相関係に基づいて最終的に出力するｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値を調整する理由は、複数のｑ軸電流ｉ_ｑの脈動成分のそれぞれの位相関係によって、各周波数成分を足し合わせた際の最大値が異なるからである。例えば、周波数２ｆ成分から算出されたｑ軸電流ｉ_ｑの脈動成分、および周波数４ｆ成分から算出されたｑ軸電流ｉ_ｑの脈動成分について、位相が同じ場合には電流ピーク値は増加することになるが、位相がずれている場合には電流ピーク値は減少する場合がある。電流ピーク値が減少すれば、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}に対して、ｑ軸電流ｉ_ｑの脈動成分は余裕ができるので、その分、ｑ軸電流ｉ_ｑの脈動成分の振幅を増加させることができ、コンデンサ２１０へ流入する電流量を低下させることができる。

図１０は、２つの周波数成分を足し合わせたときの位相差によるピーク値の違いの例を示す図である。図１０（ａ）は位相が同じ場合を示し、図１０（ｂ）は位相がずれている場合を示す。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、ｓｉｎ２ｆおよびｓｉｎ４ｆの振幅は同じとする。また、図１０（ｂ）において、ｓｉｎ２ｆの位相およびｓｉｎ４の位相が９０°ずれている、すなわちｓｉｎ４ｆの初期位相が９０°であるとする。図１０（ａ）に示すように、位相が同じ場合、ｓｉｎ２ｆおよびｓｉｎ４ｆを足し合わせた波形の振幅は、ｓｉｎ１ｆと比較して、最大値が１から１．７６に増加し、最小値が－１から－１．７６に減少している。一方、図１０（ｂ）に示すように、位相がずれている場合、ｓｉｎ２ｆおよびｓｉｎ４ｆを足し合わせた波形の振幅は、ｓｉｎ１ｆと比較して、最大値が１から１．１２に増加し、最小値が－１から－２に減少している。このように、足し合わせるｓｉｎ波の初期位相によって最大値および最小値は異なる。最大値および最小値が変化すると、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}に対する余裕量が異なってくる。したがって、振幅制御部６０６ａは、各周波数成分の位相に応じて各周波数成分の制限値を調整する。

各周波数成分の位相差と各周波数成分を足し合わせたときのピーク値との関係については、電力変換装置１の設計者などが予め求めておくことができる。また、各周波数成分を足し合わせたときのピーク値によって、各周波数成分をどの程度制限すればよいのかについても、電力変換装置１の設計者などが予め求めておくことができる。そのため、振幅制御部６０６ａは、各周波数成分の位相差、各周波数成分を足し合わせたときのピーク値、各周波数成分の制限量などの関係を予め保持しておくことで、各周波数成分の位相差を求めれば、各周波数成分の制限値を決定することができる。

このように、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａにおいて、複数のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、抽出した周波数成分の振幅値を振幅制御部６０６ａに出力する。振幅制御部６０６ａは、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａから取得した各周波数成分から第１の周波数の位相および第２の周波数の位相を演算する。振幅制御部６０６ａは、第１の周波数の位相と第２の周波数の位相との位相差を演算し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}および位相差から制限値を決定する。複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、制限値に応じて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。

つぎに、第３の手法として、振幅制御部６０６ａが、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣの大きさを用いる場合について説明する。図１１は、実施の形態３に係る電力変換装置１の制御部４００ａが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ａの構成例を示す第２のブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、減算部６０１ａと、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａと、振幅制御部６０６ａと、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａと、交流復元部６１１ａと、を備える。ここでは、振幅制御部６０６ａがｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣを用いて制限値を決定する点が実施の形態２と異なる。すなわち、振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣに基づいて、最終的に出力するｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値を調整する。なお、振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣについて、図示は省略するが、速度制御部４０２から出力されるｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を直流成分ｉ_ｑＤＣとして用いてもよい。また、振幅制御部６０６ａは、電力変換装置１がｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣを検出する検出部を備えている場合には検出部の検出値を用いてもよい。

ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣは、モータ３１４に加わる負荷トルクなどによって生じる。負荷トルクが加わる方向がモータ３１４の回転方向と同じ場合には、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣは正であり、逆方向の場合には負となる。例えば、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣが正の場合、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊は、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の正側の制限値に対して余裕は減少するが、負側の制限値に対して余裕は増加する。ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣが負の場合、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊は、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の正側の制限値に対して余裕は増加するが、負側の制限値に対して余裕は減少する。したがって、振幅制御部６０６ａは、上記のような関係から、ｑ軸電流ｉ_ｑに含まれる各周波数成分の振幅値の大きさを調整する必要がある。

このように、ｑ軸電流脈動演算部４０８ａにおいて、振幅制御部６０６ａは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびｑ軸電流ｉ_ｑの直流成分ｉ_ｑＤＣから制限値を決定する。複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、制限値に応じて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。

なお、振幅制御部６０６ａは、制限値を決定する上記３つの手法を組み合わせてもよい。前述のように、各周波数成分の初期位相の関係によって各周波数成分を足し合わせた場合の最大値および最小値が変化する場合、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊のリミット値ｉ_ｑｌｉｍに対するｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の余裕量が変わる。例えば、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣが正の場合、ｓｉｎ２ｆとｓｉｎ４ｆとの足し合わせについて、同位相のときと位相が９０°ずれているときとでは、位相が９０°ずれている方が最大値の増加量が小さいので、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊のリミット値ｉ_ｑｌｉｍの正側に対して余裕ができる。振幅制御部６０６ａは、このような事象を鑑みて、各周波数成分の制限値を決定する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１において、制御部４００ａのｑ軸電流脈動演算部４０８ａは、様々な手法で制限値を決定することができ、様々な手法を組み合わせることで、精度よく制限値を決定することができる。

実施の形態４．
実施の形態４では、具体的にモータ３１４の速度脈動抑制制御を対象として、脈動成分ｘ_ｒｉｐが推定速度ω_ｅｓｔの場合について説明する。

図１２は、実施の形態４に係る電力変換装置１が備える制御部４００ｂの構成例を示すブロック図である。制御部４００ｂは、図２に示す実施の形態１の制御部４００のｑ軸電流脈動演算部４０８をｑ軸電流脈動演算部４０８ｂに置き換えたものである。なお、図示は省略するが、実施の形態４に係る電力変換装置１は、図１に示す実施の形態１の電力変換装置１に対して、制御部４００を制御部４００ｂに置き換えたものとする。

図１３は、実施の形態４に係る電力変換装置１の制御部４００ｂが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの構成例を示すブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、減算部６０１ｂと、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂと、振幅制御部６０６ｂと、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂと、交流復元部６１１ｂと、を備える。

減算部６０１ｂは、減算部６０１と同様の機能を有する。減算部６０１ｂは、速度指令ω^＊と回転子位置推定部４０１で推定された推定速度ω_ｅｓｔとの偏差を演算する。

フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、フーリエ係数演算部６０２～６０５と同様の機能を有する。本実施の形態において、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、減算部６０１ｂで演算された偏差をモータ３１４の速度脈動として、モータ３１４の速度脈動に含まれるｓｉｎ１ｆ成分、ｃｏｓ１ｆ成分、ｓｉｎ２ｆ成分、およびｃｏｓ２ｆ成分の振幅をそれぞれ演算する。なお、実施の形態４の「ｆ」、実施の形態２の「ｆ」、および実施の形態１の「ｆ」については、異なっていてもよいし、同一であってもよい。フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで偏差に乗算される検波信号はそれぞれｓｉｎ１ω_ｉｎｔ、ｃｏｓ１ω_ｉｎｔ、ｓｉｎ２ω_ｉｎｔ、およびｃｏｓ２ω_ｉｎｔであり、入力信号である偏差と検波信号との積の平均値の２倍がそれぞれ偏差に含まれるｓｉｎ１ｆ成分、ｃｏｓ１ｆ成分、ｓｉｎ２ｆ成分、およびｃｏｓ２ｆ成分の振幅値である。例えば、フーリエ係数演算部６０２ｂは、偏差にｓｉｎ１ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、モータ３１４の速度脈動に含まれる脈動のうちｓｉｎ１ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０３ｂは、偏差にｃｏｓ１ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、モータ３１４の速度脈動に含まれる脈動のうちｃｏｓ１ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０４ｂは、偏差にｓｉｎ２ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、モータ３１４の速度脈動に含まれる脈動のうちｓｉｎ２ｆ成分の振幅値を演算する。フーリエ係数演算部６０５ｂは、偏差にｃｏｓ２ω_ｉｎｔの検波信号を乗算し、モータ３１４の速度脈動に含まれる脈動のうちｃｏｓ２ｆ成分の振幅値を演算する。このように、複数のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、各々が、減算部６０１ｂで演算された偏差から、モータ３１４の速度脈動に含まれる第３の周波数のサイン成分、第３の周波数のコサイン成分、第３の周波数の２以上の整数倍である第４の周波数のサイン成分、および第４の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する。実施の形態４において、第３の周波数は１ｆであり、第４の周波数は２ｆである。

振幅制御部６０６ｂは、振幅制御部６０６と同様の機能を有する。振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}に応じて、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂに対して、各周波数成分の振幅値を具体的に指定してもよいし、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を抑制するための比率を指定してもよい。振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}について、予め保持していてもよいし、速度制御部４０２で生成されたｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を取得してｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を用いて演算によって求めてもよい。このように、振幅制御部６０６ｂは、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する。

ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、ＰＩＤ制御部６０７～６１０と同様の機能を有する。ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された偏差の特定周波数成分がそれぞれゼロになるように比例積分微分制御、すなわちＰＩＤ制御を実施する。図１３に示すように、ＰＩＤ制御部６０７ｂはフーリエ係数演算部６０２ｂに接続され、ＰＩＤ制御部６０８ｂはフーリエ係数演算部６０３ｂに接続され、ＰＩＤ制御部６０９ｂはフーリエ係数演算部６０４ｂに接続され、ＰＩＤ制御部６１０ｂはフーリエ係数演算部６０５ｂに接続される。このように、複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、各々がフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂのうちの１つに接続され、振幅制御部６０６ｂで決定された制限値を用いて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。

交流復元部６１１ｂは、交流復元部６１１と同様の機能を有する。交流復元部６１１ｂは、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂからの出力を交流に復元すべく、それぞれｓｉｎ１ω_ｉｎｔ、ｃｏｓ１ω_ｉｎｔ、ｓｉｎ２ω_ｉｎｔ、およびｃｏｓ２ω_ｉｎｔと掛け合わせた後に合算し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する。このように、交流復元部６１１ｂは、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、ｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐの振幅を制御するｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊として出力する。

なお、本実施の形態では、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂが４つのフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂおよび４つのＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂを備えていたが、一例であり、これに限定されない。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、６つのフーリエ係数演算部および６つのＰＩＤ制御部を備えてもよいし、８つ以上のフーリエ係数演算部および８つ以上のＰＩＤ制御部を備えてもよい。例えば、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、６つのフーリエ係数演算部および６つのＰＩＤ制御部を備える場合、前述の４つの周波数成分の他にｓｉｎ３ｆ成分、およびｃｏｓ３ｆ成分を対象にして制御を行う。また、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、８つのフーリエ係数演算部および８つのＰＩＤ制御部を備える場合、前述の４つの周波数成分の他にｓｉｎ３ｆ成分、ｃｏｓ３ｆ成分、ｓｉｎ４ｆ成分、およびｃｏｓ４ｆ成分を対象にして制御を行う。

図１４は、実施の形態４に係る電力変換装置１の制御部４００ｂが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの動作を示すフローチャートである。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂにおいて、減算部６０１ｂは、速度指令ω^＊と推定速度ω_ｅｓｔとの偏差を演算する（ステップＳ３１）。フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、減算部６０１ｂで演算された偏差に含まれる複数の特定周波数の周波数成分を抽出する（ステップＳ３２）。振幅制御部６０６ｂは、各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する（ステップＳ３３）。ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、振幅制御部６０６ｂで決定された制限値を用いて、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する（ステップＳ３４）。交流復元部６１１ｂは、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する（ステップＳ３５）。

電力変換装置１が備える制御部４００ｂのハードウェア構成について説明する。制御部４００ｂは、実施の形態１の制御部４００と同様、プロセッサ９１およびメモリ９２により実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１において、制御部４００ｂのｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、推定速度ω_ｅｓｔに含まれる脈動成分に対して、基本となる脈動成分の周波数とともに、基本となる脈動成分の周波数の正の整数倍の周波数についても振幅を制限する制御を行うこととした。これにより、電力変換装置１の制御部４００ｂは、ｑ軸電流ｉ_ｑを脈動させる補償制御における補償の精度を向上させることができる。この結果、電力変換装置１は、銅損を低減できるなどの効果を得ることができる。

実施の形態５．
実施の形態５では、電力変換装置１がモータ３１４の速度脈動抑制制御を対象にしている場合において、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの振幅制御部６０６ｂがフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する方法について説明する。実施の形態５において、制御部４００ｂの構成は、図１２に示す実施の形態４の制御部４００ｂの構成と同様である。

まず、第１の手法として、振幅制御部６０６ｂが、モータ３１４の速度脈動に含まれる脈動の各周波数成分の振幅値を用いる場合について説明する。図１５は、実施の形態５に係る電力変換装置１の制御部４００ｂが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの構成例を示す第１のブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、減算部６０１ｂと、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂと、振幅制御部６０６ｂと、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂと、交流復元部６１１ｂと、を備える。ここでは、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂが演算結果を振幅制御部６０６ｂに出力し、振幅制御部６０６ｂがｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂの演算結果を用いて制限値を決定する点が実施の形態４と異なる。すなわち、振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値に基づいて、最終的に出力するｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値を調整する。具体的なｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの動作については、実施の形態３の第１の手法として説明したｑ軸電流脈動演算部４０８ａの動作と同様なため、詳細な説明については省略する。

ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂにおいて、複数のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、抽出した周波数成分の振幅値を振幅制御部６０６ｂに出力する。振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂから取得した各周波数成分の振幅値から制限値を演算する。複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された各周波数成分の振幅値に制限値を乗算して周波数成分の振幅値を制限する。

つぎに、第２の手法として、振幅制御部６０６ｂが、モータ３１４の速度脈動に含まれる脈動の各周波数成分の位相関係を用いる場合について説明する。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの構成は、前述の図１５に示すｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの構成と同様とする。具体的なｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの動作については、実施の形態３の第２の手法として説明したｑ軸電流脈動演算部４０８ａの動作と同様なため、詳細な説明については省略する。

ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂにおいて、複数のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、抽出した周波数成分の振幅値を振幅制御部６０６ｂに出力する。振幅制御部６０６ｂは、複数のフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂから取得した各周波数成分から第３の周波数の位相および第４の周波数の位相を演算する。振幅制御部６０６ｂは、第３の周波数の位相と第４の周波数の位相との位相差を演算し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}および位相差から制限値を決定する。複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、制限値に応じて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。

つぎに、第３の手法として、振幅制御部６０６ｂが、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣの大きさを用いる場合について説明する。図１６は、実施の形態５に係る電力変換装置１の制御部４００ｂが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの構成例を示す第２のブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、減算部６０１ｂと、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂと、振幅制御部６０６ｂと、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂと、交流復元部６１１ｂと、を備える。ここでは、振幅制御部６０６ｂがｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊のリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣを用いて制限値を決定する点が実施の形態４と異なる。すなわち、振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣに基づいて、最終的に出力するｑ軸電流ｉ_ｑの各周波数成分の振幅値を調整する。なお、振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣについて、図示は省略するが、速度制御部４０２から出力されるｑ軸電流指令ｉ_ｑＤＣ ^＊を直流成分ｉ_ｑＤＣとして用いてもよい。また、振幅制御部６０６ｂは、電力変換装置１がｑ軸電流指令ｉ_ｑ ^＊の直流成分ｉ_ｑＤＣを検出する検出部を備えている場合には検出部の検出値を用いてもよい。具体的なｑ軸電流脈動演算部４０８ｂの動作については、実施の形態３の第３の手法として説明したｑ軸電流脈動演算部４０８ａの動作と同様なため、詳細な説明については省略する。

ｑ軸電流脈動演算部４０８ｂにおいて、振幅制御部６０６ｂは、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊に対するリミット値ｉ_{ｑｒｉｐｌｉｍ}およびｑ軸電流ｉ_ｑの直流成分ｉ_ｑＤＣから制限値を決定する。複数の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、制限値に応じて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。

なお、振幅制御部６０６ｂは、制限値を決定する上記３つの手法を組み合わせてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１において、制御部４００ｂのｑ軸電流脈動演算部４０８ｂは、様々な手法で制限値を決定することができ、様々な手法を組み合わせることで、精度よく制限値を決定することができる。

実施の形態６．
実施の形態２，３では、電力変換装置１がコンデンサ電流抑制制御を対象にする場合について説明し、実施の形態４，５では、電力変換装置１がモータ３１４の速度脈動抑制制御を対象にする場合について説明した。実施の形態６では、電力変換装置１がコンデンサ電流抑制制御およびモータ３１４の速度脈動抑制制御を対象にする場合について説明する。

図１７は、実施の形態６に係る電力変換装置１が備える制御部４００ｃの構成例を示すブロック図である。制御部４００ｃは、図２に示す実施の形態１の制御部４００のｑ軸電流脈動演算部４０８をｑ軸電流脈動演算部４０８ｃに置き換えたものである。なお、図示は省略するが、実施の形態６に係る電力変換装置１は、図１に示す実施の形態１の電力変換装置１に対して、制御部４００を制御部４００ｃに置き換えたものとする。

図１８は、実施の形態６に係る電力変換装置１の制御部４００ｃが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｃの構成例を示す第１のブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃは、減算部６０１ａ，６０１ｂと、フーリエ係数演算部６０２ａ，６０３ａ，６０２ｂ，６０３ｂと、振幅制御部６０６ｃと、ＰＩＤ制御部６０７ａ，６０８ａ，６０７ｂ，６０８ｂと、交流復元部６１１ｃと、を備える。

減算部６０１ａ，６０１ｂ、フーリエ係数演算部６０２ａ，６０３ａ，６０２ｂ，６０３ｂ、およびＰＩＤ制御部６０７ａ，６０８ａ，６０７ｂ，６０８ｂの動作は前述の動作と同様である。

振幅制御部６０６ｃは、振幅制御部６０６と同様の機能を有する。振幅制御部６０６ｃにおける制限値を決定する手法は、前述の振幅制御部６０６ａまたは振幅制御部６０６ｂによる手法と同様である。なお、振幅制御部６０６ｃは、コンデンサ電流抑制制御およびモータ３１４の速度脈動抑制制御について、各制御を同等に扱ってもよいし、一方の制御の制限値を大きくし、他方の制御の制限値を小さくするように、制御によって重み付けをしてもよい。

交流復元部６１１ｃは、交流復元部６１１と同様の機能を有する。交流復元部６１１ｃは、ＰＩＤ制御部６０７ａ，６０８ａ，６０７ｂ，６０８ｂからの出力を合成し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する。

このように、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃにおいて、第１の減算部である減算部６０１ａは、ゼロである指令値とコンデンサ２１０の電力状態を検出する検出部で検出された検出値との第１の偏差を演算する。複数の第１のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ａ，６０３ａは、各々が、第１の偏差から、第１の交流電力の周波数の２倍の第１の周波数のサイン成分、および第１の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する。第２の減算部である減算部６０１ｂは、速度指令ω^＊と推定速度ω_ｅｓｔとの第２の偏差を演算する。複数の第２のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ｂ，６０３ｂは、各々が、第２の偏差から、モータ３１４の速度脈動に含まれる第３の周波数のサイン成分、および第３の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する。振幅制御部６０６ｃは、フーリエ係数演算部６０２ａ，６０３ａおよびフーリエ係数演算部６０２ｂ，６０３ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する。複数の第１の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ，６０８ａは、各々がフーリエ係数演算部６０２ａ，６０３ａのうちの１つに接続され、制限値を用いて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。複数の第２の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ｂ，６０８ｂは、各々がフーリエ係数演算部６０２ｂ，６０３ｂのうちの１つに接続され、制限値を用いて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。交流復元部６１１ｃは、ＰＩＤ制御部６０７ａ，６０８ａおよびＰＩＤ制御部６０７ｂ，６０８ｂで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、ｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐの振幅を制御するｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊として出力する。

なお、図１８の例では、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃは、コンデンサ電流抑制制御として１つ周波数のｓｉｎ成分およびｃｏｓ成分の組み合わせを対象とし、モータ３１４の速度脈動抑制制御として１つ周波数のｓｉｎ成分およびｃｏｓ成分の組み合わせを対象としていたが、これに限定されない。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃは、実施の形態２から実施の形態５までのように、各制御において複数の周波数のｓｉｎ成分およびｃｏｓ成分の組み合わせを対象にすることも可能である。

図１９は、実施の形態６に係る電力変換装置１の制御部４００ｃが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｃの構成例を示す第２のブロック図である。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃは、減算部６０１ａ，６０１ｂと、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａ，６０２ｂ～６０５ｂと、振幅制御部６０６ｃと、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａ，６０７ｂ～６１０ｂと、交流復元部６１１ｃと、を備える。

減算部６０１ａ，６０１ｂ、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａ，６０２ｂ～６０５ｂ、およびＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａ，６０７ｂ～６１０ｂの動作は前述の動作と同様である。

振幅制御部６０６ｃは、振幅制御部６０６と同様の機能を有する。振幅制御部６０６ｃにおける制限値を決定する手法は、前述の振幅制御部６０６ａまたは振幅制御部６０６ｂによる手法と同様である。なお、振幅制御部６０６ｃは、コンデンサ電流抑制制御およびモータ３１４の速度脈動抑制制御について、各制御を同等に扱ってもよいし、一方の制御の制限値を大きくし、他方の制御の制限値を小さくするように、制御によって重み付けをしてもよい。

交流復元部６１１ｃは、交流復元部６１１と同様の機能を有する。交流復元部６１１ｃは、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａ，６０７ｂ～６１０ｂからの出力を合成し、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する。

このように、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃにおいて、第１の減算部である減算部６０１ａは、ゼロである指令値とコンデンサ２１０の電力状態を検出する検出部で検出された検出値との第１の偏差を演算する。複数の第１のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、各々が、第１の偏差から、第１の交流電力の周波数の２倍の第１の周波数のサイン成分、および第１の周波数のコサイン成分、第１の周波数の２以上の整数倍である第２の周波数のサイン成分、および第２の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する。第２の減算部である減算部６０１ｂは、速度指令ω^＊と推定速度ω_ｅｓｔとの第２の偏差を演算する。複数の第２のフーリエ係数演算部であるフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、各々が、第２の偏差から、モータ３１４の速度脈動に含まれる第３の周波数のサイン成分、第３の周波数のコサイン成分、第３の周波数の２以上の整数倍である第４の周波数のサイン成分、および第４の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する。振幅制御部６０６ｃは、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａおよびフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する。複数の第１の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、各々がフーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａのうちの１つに接続され、制限値を用いて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。複数の第２の積分制御部であるＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、各々がフーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂのうちの１つに接続され、制限値を用いて、接続されるフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する。交流復元部６１１ｃは、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａおよびＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、ｑ軸電流脈動ｉ_ｑｒｉｐの振幅を制御するｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊として出力する。

図２０は、実施の形態６に係る電力変換装置１の制御部４００ｃが備えるｑ軸電流脈動演算部４０８ｃの動作を示すフローチャートである。ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃにおいて、減算部６０１ａは、０である指令値と直流母線電圧Ｖ_ｄｃとの偏差を演算する（ステップＳ４１）。減算部６０１ｂは、速度指令ω^＊と推定速度ω_ｅｓｔとの偏差を演算する（ステップＳ４２）。フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａは、減算部６０１ａで演算された偏差に含まれる複数の特定周波数の周波数成分を抽出し、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂは、減算部６０１ｂで演算された偏差に含まれる複数の特定周波数の周波数成分を抽出する（ステップＳ４３）。振幅制御部６０６ｃは、各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する（ステップＳ４４）。ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａは、振幅制御部６０６ｃで決定された制限値を用いて、フーリエ係数演算部６０２ａ～６０５ａで抽出された各周波数成分の振幅値を制限し、ＰＩＤ制御部６０７ｂ～６１０ｂは、振幅制御部６０６ｃで決定された制限値を用いて、フーリエ係数演算部６０２ｂ～６０５ｂで抽出された各周波数成分の振幅値を制限する（ステップＳ４５）。交流復元部６１１ｃは、ＰＩＤ制御部６０７ａ～６１０ａ，６０７ｂ～６１０ｂで得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて、ｑ軸電流脈動指令ｉ_ｑｒｉｐ ^＊を生成する（ステップＳ４６）。

電力変換装置１が備える制御部４００ｃのハードウェア構成について説明する。制御部４００ｃは、実施の形態１の制御部４００と同様、プロセッサ９１およびメモリ９２により実現される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置１において、制御部４００ｃのｑ軸電流脈動演算部４０８ｃは、直流母線電圧Ｖ_ｄｃおよび推定速度ω_ｅｓｔに含まれる脈動成分に対して、振幅を制限する制御を行うこととした。これにより、電力変換装置１の制御部４００ｃは、ｑ軸電流ｉ_ｑを脈動させる補償制御における補償の精度を向上させることができる。この結果、電力変換装置１は、銅損を低減できるなどの効果を得ることができる。また、ｑ軸電流脈動演算部４０８ｃは、直流母線電圧Ｖ_ｄｃおよび推定速度ω_ｅｓｔに含まれる脈動成分に対して、基本となる脈動成分の周波数とともに、基本となる脈動成分の周波数の正の整数倍の周波数についても振幅を制限する制御を行うこととした。これにより、電力変換装置１の制御部４００ｃは、さらにｑ軸電流ｉ_ｑを脈動させる補償制御における補償の精度を向上させることができる。この結果、電力変換装置１は、さらに銅損を低減できるなどの効果を得ることができる。

実施の形態７．
図２１は、実施の形態７に係る冷凍サイクル適用機器９００の構成例を示す図である。実施の形態７に係る冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１～６で説明した電力変換装置１を備える。実施の形態７に係る冷凍サイクル適用機器９００は、空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器といった冷凍サイクルを備える製品に適用することが可能である。なお、図２１において、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素には、実施の形態１と同一の符号を付している。

冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１におけるモータ３１４を内蔵した圧縮機３１５と、四方弁９０２と、室内熱交換器９０６と、膨張弁９０８と、室外熱交換器９１０とが冷媒配管９１２を介して取り付けられている。

圧縮機３１５の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構９０４と、圧縮機構９０４を動作させるモータ３１４とが設けられている。

冷凍サイクル適用機器９００は、四方弁９０２の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。圧縮機構９０４は、可変速制御されるモータ３１４によって駆動される。

暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室内熱交換器９０６、膨張弁９０８、室外熱交換器９１０及び四方弁９０２を通って圧縮機構９０４に戻る。

冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室外熱交換器９１０、膨張弁９０８、室内熱交換器９０６及び四方弁９０２を通って圧縮機構９０４に戻る。

暖房運転時には、室内熱交換器９０６が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器９１０が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器９１０が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器９０６が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁９０８は、冷媒を減圧して膨張させる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 電力変換装置、２ モータ駆動装置、１１０ 商用電源、１２０ リアクトル、１３０ 整流部、１３１～１３４ 整流素子、２００ 平滑部、２１０ コンデンサ、３１０ インバータ、３１１ａ～３１１ｆ スイッチング素子、３１２ａ～３１２ｆ 還流ダイオード、３１３ａ，３１３ｂ 電流検出部、３１４ モータ、３１５ 圧縮機、４００，４００ａ，４００ｂ，４００ｃ 制御部、４０１ 回転子位置推定部、４０２ 速度制御部、４０３ 弱め磁束制御部、４０４ 電流制御部、４０５，４０６ 座標変換部、４０７ ＰＷＭ信号生成部、４０８，４０８ａ，４０８ｂ，４０８ｃ ｑ軸電流脈動演算部、４０９ 加算部、５０１ 電圧検出部、６０１，６０１ａ，６０１ｂ 減算部、６０２～６０５，６０２ａ～６０５ａ，６０２ｂ～６０５ｂ フーリエ係数演算部、６０６，６０６ａ，６０６ｂ，６０６ｃ 振幅制御部、６０７～６１０，６０７ａ～６１０ａ，６０７ｂ～６１０ｂ ＰＩＤ制御部、６１１，６１１ａ，６１１ｂ，６１１ｃ 交流復元部、９００ 冷凍サイクル適用機器、９０２ 四方弁、９０４ 圧縮機構、９０６ 室内熱交換器、９０８ 膨張弁、９１０ 室外熱交換器、９１２ 冷媒配管。

Claims (13)

1. 商用電源から供給される第１の交流電力を整流する整流部と、
   前記整流部の出力端に接続されるコンデンサと、
   前記コンデンサの両端に接続され、第２の交流電力を生成してモータに出力するインバータと、
   前記モータの回転子位置に同期して回転するｄｑ回転座標を用いて、前記インバータおよび前記モータの動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、ｑ軸電流の脈動成分であるｑ軸電流脈動から複数の周波数成分を抽出し、抽出した各周波数成分の振幅値を制限して前記ｑ軸電流脈動の振幅を制御する、
   電力変換装置。
2. 前記制御部は、
   ゼロである指令値と前記コンデンサの電力状態を検出する検出部で検出された検出値との偏差を演算する減算部と、
   各々が、前記偏差から、前記第１の交流電力の周波数の２倍の第１の周波数のサイン成分、前記第１の周波数のコサイン成分、前記第１の周波数の２以上の整数倍である第２の周波数のサイン成分、および前記第２の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する複数のフーリエ係数演算部と、
   前記複数のフーリエ係数演算部で抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する振幅制御部と、
   各々が前記複数のフーリエ係数演算部のうちの１つに接続され、前記制限値を用いて、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する複数の積分制御部と、
   前記複数の積分制御部で得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、前記ｑ軸電流脈動の振幅を制御するｑ軸電流脈動指令として出力する交流復元部と、
   を備える請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記複数のフーリエ係数演算部は、抽出した周波数成分の振幅値を前記振幅制御部に出力し、
   前記振幅制御部は、前記ｑ軸電流脈動指令に対するリミット値および前記複数のフーリエ係数演算部から取得した各周波数成分の振幅値から前記制限値を演算し、
   前記複数の積分制御部は、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値に前記制限値を乗算して前記周波数成分の振幅値を制限する、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記複数のフーリエ係数演算部は、抽出した周波数成分の振幅値を前記振幅制御部に出力し、
   前記振幅制御部は、前記複数のフーリエ係数演算部から取得した各周波数成分から前記第１の周波数の位相および前記第２の周波数の位相を演算し、前記第１の周波数の位相と前記第２の周波数の位相との位相差を演算し、前記ｑ軸電流脈動指令に対するリミット値および前記位相差から前記制限値を決定し、
   前記複数の積分制御部は、前記制限値に応じて、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する、
   請求項２または３に記載の電力変換装置。
5. 前記振幅制御部は、前記ｑ軸電流脈動指令に対するリミット値および前記ｑ軸電流の直流成分から前記制限値を決定し、
   前記複数の積分制御部は、前記制限値に応じて、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する、
   請求項２から４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
6. 前記制御部は、
   速度指令と推定速度との偏差を演算する減算部と、
   各々が、前記偏差から、前記モータの速度脈動に含まれる第３の周波数のサイン成分、前記第３の周波数のコサイン成分、前記第３の周波数の２以上の整数倍である第４の周波数のサイン成分、および前記第４の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する複数のフーリエ係数演算部と、
   前記複数のフーリエ係数演算部で抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する振幅制御部と、
   各々が前記複数のフーリエ係数演算部のうちの１つに接続され、前記制限値を用いて、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する複数の積分制御部と、
   前記複数の積分制御部で得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、前記ｑ軸電流脈動の振幅を制御するｑ軸電流脈動指令として出力する交流復元部と、
   を備える請求項１に記載の電力変換装置。
7. 前記複数のフーリエ係数演算部は、抽出した周波数成分の振幅値を前記振幅制御部に出力し、
   前記振幅制御部は、前記ｑ軸電流脈動指令に対するリミット値および前記複数のフーリエ係数演算部から取得した各周波数成分の振幅値から前記制限値を演算し、
   前記複数の積分制御部は、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された各周波数成分の振幅値に前記制限値を乗算して前記周波数成分の振幅値を制限する、
   請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記複数のフーリエ係数演算部は、抽出した周波数成分の振幅値を前記振幅制御部に出力し、
   前記振幅制御部は、前記複数のフーリエ係数演算部から取得した各周波数成分から前記第３の周波数の位相および前記第４の周波数の位相を演算し、前記第３の周波数の位相と前記第４の周波数の位相との位相差を演算し、前記ｑ軸電流脈動指令に対するリミット値および前記位相差から前記制限値を決定し、
   前記複数の積分制御部は、前記制限値に応じて、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する、
   請求項６または７に記載の電力変換装置。
9. 前記振幅制御部は、前記ｑ軸電流脈動指令に対するリミット値および前記ｑ軸電流の直流成分から前記制限値を決定し、
   前記複数の積分制御部は、前記制限値に応じて、接続される前記フーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する、
   請求項６から８のいずれか１つに記載の電力変換装置。
10. 前記制御部は、
    ゼロである指令値と前記コンデンサの電力状態を検出する検出部で検出された検出値との第１の偏差を演算する第１の減算部と、
    各々が、前記第１の偏差から、前記第１の交流電力の周波数の２倍の第１の周波数のサイン成分、および前記第１の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する複数の第１のフーリエ係数演算部と、
    速度指令と推定速度との第２の偏差を演算する第２の減算部と、
    各々が、前記第２の偏差から、前記モータの速度脈動に含まれる第３の周波数のサイン成分、および前記第３の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する複数の第２のフーリエ係数演算部と、
    前記第１のフーリエ係数演算部および前記第２のフーリエ係数演算部で抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する振幅制御部と、
    各々が前記複数の第１のフーリエ係数演算部のうちの１つに接続され、前記制限値を用いて、接続される前記第１のフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する複数の第１の積分制御部と、
    各々が前記複数の第２のフーリエ係数演算部のうちの１つに接続され、前記制限値を用いて、接続される前記第２のフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する複数の第２の積分制御部と、
    前記複数の第１の積分制御部および前記複数の第２の積分制御部で得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、前記ｑ軸電流脈動の振幅を制御するｑ軸電流脈動指令として出力する交流復元部と、
    を備える請求項１に記載の電力変換装置。
11. 前記制御部は、
    ゼロである指令値と前記コンデンサの電力状態を検出する検出部で検出された検出値との第１の偏差を演算する第１の減算部と、
    各々が、前記第１の偏差から、前記第１の交流電力の周波数の２倍の第１の周波数のサイン成分、および前記第１の周波数のコサイン成分、前記第１の周波数の２以上の整数倍である第２の周波数のサイン成分、および前記第２の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する複数の第１のフーリエ係数演算部と、
    速度指令と推定速度との第２の偏差を演算する第２の減算部と、
    各々が、前記第２の偏差から、前記モータの速度脈動に含まれる第３の周波数のサイン成分、前記第３の周波数のコサイン成分、前記第３の周波数の２以上の整数倍である第４の周波数のサイン成分、および前記第４の周波数のコサイン成分のうち１つを抽出する複数の第２のフーリエ係数演算部と、
    前記複数の第１のフーリエ係数演算部および前記複数の第２のフーリエ係数演算部で抽出された各周波数成分の振幅値を制限する制限値を決定する振幅制御部と、
    各々が前記複数の第２のフーリエ係数演算部のうちの１つに接続され、前記制限値を用いて、接続される前記第１のフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する複数の第１の積分制御部と、
    各々が前記複数の第２のフーリエ係数演算部のうちの１つに接続され、前記制限値を用いて、接続される前記第２のフーリエ係数演算部で抽出された周波数成分の振幅値を制限する複数の第２の積分制御部と、
    前記複数の第１の積分制御部および前記複数の第２の積分制御部で得られた振幅値制限後の各周波数成分を用いて交流成分の信号を生成し、前記ｑ軸電流脈動の振幅を制御するｑ軸電流脈動指令として出力する交流復元部と、
    を備える請求項１に記載の電力変換装置。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の電力変換装置を備えるモータ駆動装置。
13. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の電力変換装置を備える冷凍サイクル適用機器。

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