JP7507985B2 - 交流回転機の制御装置、車両用駆動装置、及び電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本願は、交流回転機の制御装置、車両用駆動装置、及び電動パワーステアリング装置に関するものである。

特許文献１の回転電機制御システムでは、第１インバータと第２インバータのうち片方または両方を動作させたときの損失を比較して、損失の最も少ない駆動方法を選択している。

特許文献２に記載の電力変換装置では、２組のインバータが同時に有効電圧ベクトルになるモードを回避するため、３次高調波重畳による変調時には搬送波信号を９０度ずらして、母線電流のリップル成分を低減している。また、２つの搬送波信号を相互に１８０度ずらすと共に、第１組及び第２組の電圧指令値を搬送波信号の最小値に一致するように変調を加えることにより、母線電流のリプル成分を低減している。

特許文献３に記載の電力変換装置では、３相巻線電流の絶対値が最大になる相のスイッチング動作を停止し、最大相以外の２相について、一方の相の電圧指令値と比較される搬送波信号と、他方の相の電圧指令値と比較される搬送波信号とを異なるものにすることで、母線に最大相の電流を流さないようにし、母線電流のリプル成分を低減している。

特開２０２０－１８１４８号公報 特開２０１１－１８８６７４号公報 特開２０２０－１３７２３２号公報

しかし、特許文献１の制御方法では、損失最小の駆動方法を選択するために、第１インバータのみを用いた場合の損失、第２インバータのみを用いた場合の損失、双方を用いた場合の損失を算出し、比較する必要がある。動作中に常時演算すると、処理負荷が増加する。

特許文献２の制御方法を用いることで、母線電流のリプル成分は抑制できるが、２つの組間の相互インダクタンスを考慮すると、第１組の有効電圧ベクトルの出力時に、第２組の電流変化を招き、第２組の有効電圧ベクトルを出力時に、第１組の電流変化を招く。つまり、見かけ上は有効電圧ベクトル区間が増加したのと同様の状況となるため、各相の巻線電流のリプル成分が大きくなり、損失が大きくなる。

特許文献３の制御方法を用いることで、母線電流のリプル成分は抑制できるが、相間で同じ搬送波信号を用いる場合に比べて、有効電圧ベクトルの出力区間が増加するため、各相の巻線電流のリプル成分が大きくなり、損失は大きくなる。

そこで、本願は、母線電流のリプル成分の低減、各相の巻線電流のリプル成分の低減、又はスイッチング損失の低減を、適切に図ることができる交流回転機の制御装置、車両用駆動装置、及び電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。

本願に係る交流回転機の制御装置は、
単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
前記電圧指令演算部は、各組について、
前記３相の巻線に流れる電流の電流ベクトルの絶対値、及び前記交流回転機の出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータと、
前記交流回転機の回転速度の絶対値、及び前記３相の電圧指令値の電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータと、に少なくとも基づいて、
前記第１制御モード、前記第２制御モード、及び前記第３制御モードを切り替えるものである。

本願に係る車両用駆動装置は、
上記の交流回転機の制御装置と、
前記交流回転機と、
前記交流回転機の駆動力を車両の車輪に伝達する駆動力伝達機構と、を備えたものである。

本願に係る電動パワーステアリング装置は、
上記の交流回転機の制御装置と、
前記交流回転機と、
前記交流回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、を備えたものである。

本願に係る交流回転機の制御装置、車両用駆動装置、及び電動パワーステアリング装置によれば、交流回転機の運転状態に基づいて、相電流リプル抑制制御が実行される第１制御モード、母線電流リプル抑制制御が実行される第２制御モード、及びスイッチング損失抑制制御が実行される第３制御モードを適切に切り替えて、母線電流のリプル成分の低減、各相の巻線電流のリプル成分の低減、又はスイッチング損失の低減を、適切に図ることができる。

実施の形態１に係る交流回転機、インバータ、及び制御装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る制御装置の概略ブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る搬送波信号を用いたＰＷＭ制御を説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係る電圧ベクトルを説明する図である。 実施の形態１に係る位相の異なる２つの搬送波信号を用いたＰＷＭ制御を説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係る母線電流リプル抑制制御における変調を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る母線電流リプル抑制制御における力率角＝０度の場合の搬送波信号の切り替えを説明する図である。 実施の形態１に係る母線電流リプル抑制制御における力率角＝６０度の場合の搬送波信号の切り替えを説明する図である。 実施の形態１に係る母線電流リプル抑制制御における一方方向の回転の場合の搬送波信号の切り替えを説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る母線電流リプル抑制制御における他方方向の回転の場合の搬送波信号の切り替えを説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る母線電流リプル抑制制御における搬送波信号の切り替えの別例を説明する図である。 実施の形態１に係るスイッチング損失抑制制御を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係るスイッチング損失抑制制御の別例を説明するフローチャートである。 実施の形態１に係る制御モードの切り替えを説明する図である。 実施の形態１に係る制御モードの切り替えを説明する図である。 実施の形態１に係る車両用駆動装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る電動パワーステアリング装置の概略構成図である。 実施の形態２に係る交流回転機、インバータ、及び制御装置の概略構成図である。 実施の形態２に係る第１組の巻線と第２組の巻線の位相差を説明する図である。 実施の形態２に係る制御装置の概略ブロック図である。 実施の形態３に係る母線電流リプル抑制制御の第３例を説明するタイムチャートである。 実施の形態３に係る母線電流リプル抑制制御の第３例を説明するタイムチャートである。

１．実施の形態１
実施の形態１に係る交流回転機の制御装置３０（以下単に、制御装置３０と称す）について図面を参照して説明する。各図において、同一又は相当部については、同一符号を付して説明する。図１は、本実施の形態に係る交流回転機１、インバータ４、及び制御装置３０の概略構成図である。

１－１．交流回転機１
交流回転機１は、ステータ７と、ステータ７の径方向内側に配置されたロータ８と、を備えている。ステータ７には、単数組（１組）の３相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗが設けられている。ロータ８には、永久磁石が設けられており、交流回転機１は、永久磁石式の同期回転機とされている。３相の巻線は、スター結線されてもよいし、デルタ結線されてもよい。なお、ロータに電磁石が設けられた界磁巻線型の同期回転機であってもよく、ロータに鉄心が設けられた誘導回転機であってもよい。

ロータ８には、ロータの回転角度を検出するための回転センサ６が設けられている。回転センサ６の出力信号は、制御装置３０に入力される。回転センサ６には、ホール素子、レゾルバ、又はエンコーダ等の各種のセンサが用いられる。回転センサ６が設けられず、後述する電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転角度（磁極位置）を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。

１－２．インバータ４
インバータ４は、直流電源２の高電位側に接続される高電位側のスイッチング素子ＳＰと直流電源２の低電位側に接続される低電位側のスイッチング素子ＳＮとが直列接続された直列回路（レッグ）を、３相各相に対応して３セット設けている。そして、各相の直列回路における２つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の巻線に接続されている。

具体的には、Ｕ相の直列回路では、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子ＳＰｕとＵ相の低電位側のスイッチング素子ＳＮｕとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＵ相の巻線Ｃｕに接続されている。Ｖ相の直列回路では、Ｖ相の高電位側のスイッチング素子ＳＰｖとＶ相の低電位側のスイッチング素子ＳＮｖとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＶ相の巻線Ｃｖに接続されている。Ｗ相の直列回路では、Ｗの高電位側のスイッチング素子ＳＰｗとＷ相の低電位側のスイッチング素子ＳＮｗとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＷ相の巻線Ｃｗに接続されている。平滑コンデンサ３が、直流電源２の高電位側と低電位側との間に接続されている。

スイッチング素子には、ダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ダイオードが逆並列接続されたバイポーラトランジスタ等が用いられる。各スイッチング素子のゲート端子は、ゲート駆動回路等を介して、制御装置３０に接続されている。各スイッチング素子は、制御装置３０から出力されたスイッチング信号ＱＰｕ～ＱＮｗによりオン又はオフされる。

直流電源２は、インバータ４に直流電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源２は、バッテリー、ＤＣ－ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等、直流電圧Ｖｄｃを出力する機器であれば、どのような機器であってもよい。

各相の巻線に流れる電流を検出するための電流センサ５が設けられている。電流センサ５は、シャント抵抗又はホール素子等の電流センサとされる。電流センサ５の出力信号は、制御装置３０に入力される。

本実施の形態では、電流センサ５は、各相のスイッチング素子の直列回路と各相の巻線とをつなぐ電線上に備えられている。電流センサ５の各相の電流検出信号は、制御装置３０に入力される。なお、電流センサ５は、各相のスイッチング素子の直列回路に直列に接続されてもよい。或いは、電流センサは、インバータ４と直流電源２と接続する電線上に設けられ、公知の「母線１シャント方式」により、各相の巻線の電流が検出されてもよい。

１－３．制御装置３０
制御装置３０は、インバータ４を介して交流回転機１を制御する。図２に示すように、制御装置３０は、回転検出部３１、電流検出部３２、電圧指令演算部３３、及びＰＷＭ制御部３４等を備えている。制御装置３０の各機能は、制御装置３０が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置３０は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、及び演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、電流センサ５、回転センサ６等の各種のセンサが接続され、これらセンサの出力信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、スイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。

そして、制御装置３０が備える各制御部３１～３４等の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、及び出力回路９３等の制御装置３０の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部３１～３４等が用いる判定値等の設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置３０の各機能について詳細に説明する。

１－３－１．回転検出部３１
回転検出部３１は、電気角でのロータの回転角度θ（ロータの磁極位置θ）及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、回転検出部３１は、回転センサ６の出力信号に基づいて、電気角での回転角度θ（磁極位置θ）及び回転角速度ωを検出する。回転角度θは、Ｕ相の巻線を基準にした、電気角でのＮ極（磁極）の角度（位置）である。

なお、回転検出部３１は、電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転センサを用いずに、回転角度（磁極位置）を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。

１－３－２．電流検出部３２
電流検出部３２は、電流センサ５の出力信号に基づいて、３相の巻線に流れる３相電流Ｉｕｓ、Ｉｖｓ、Ｉｗｓを検出する。

１－３－３．ＰＷＭ制御部３４
ＰＷＭ制御部３４は、電圧指令演算部３３により算出された３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏのそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、インバータ４が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。

ＰＷＭ制御部３４は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏのそれぞれと搬送波信号Ｃとを比較することにより、各スイッチング素子をオンオフするスイッチング信号を生成する。

図４に、ＰＷＭ周期Ｔｃにおける、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏ、搬送波信号Ｃ、各スイッチング素子のスイッチング信号を示す。搬送波信号Ｃは、ＰＷＭ周期Ｔｃで、直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２を中心に、直流電圧の半分値Ｖｄｃ／２の振幅で振動する三角波とされている。三角波以外に鋸波等の任意の波形が用いられてもよい。なお、後述するように、特定の制御モードにおいて、搬送波信号Ｃとして、比較対象の相が相互に異なる第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とが用いられる場合がある。

ＰＷＭ制御部３４は、各相について、搬送波信号Ｃが電圧指令値を下回った場合は、高電位側のスイッチング素子ＳＰのスイッチング信号ＱＰをオン（本例では、１）して、高電位側のスイッチング素子ＳＰをオンし、搬送波信号Ｃが電圧指令値を上回った場合は、高電位側のスイッチング素子ＳＰのスイッチング信号ＱＰをオフ（本例では、０）して、高電位側のスイッチング素子ＳＰをオフする。一方、ＰＷＭ制御部３４は、各相について、搬送波信号Ｃが電圧指令値を下回った場合は、低電位側のスイッチング素子ＳＮのスイッチング信号ＱＮをオフ（本例では、０）して、低電位側のスイッチング素子ＳＮをオフし、搬送波信号Ｃが電圧指令値を上回った場合は、低電位側のスイッチング素子ＳＮのスイッチング信号ＱＮをオン（本例では、１）して、低電位側のスイッチング素子ＳＮをオンする。

＜電圧ベクトルＶ０～Ｖ７＞
図４に示すように、ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて、６つのスイッチング素子のオンオフパターンが変化し、各オンオフパターンに対応する電圧ベクトルＶ０～Ｖ７が切り替わる。図５に示すように、６つのスイッチング素子のオンオフパターンは８つある。図５において、「０」は、対応するスイッチング素子がオフであり、「１」は、対応するスイッチング素子がオンであることを示す。８つのオンオフパターンを、電圧ベクトルＶ０～Ｖ７と称す。

電圧ベクトルＶ０では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側のスイッチング素子ＳＮｕ、ＳＮｖ、ＳＮｗが全てオンになり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の高電位側のスイッチング素子ＳＰｕ、ＳＰｖ、ＳＰｗが全てオフになり、低電位側の電線を介して、３相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗの端子が相互に接続される。この電圧ベクトルＶ０では、電流は、３相の巻線とインバータの間で還流し、直流電源２とインバータ４との間を流れる母線電流Ｉｉｎｖが０になる零ベクトルの状態になる。

電圧ベクトルＶ７では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の高電位側のスイッチング素子ＳＰｕ、ＳＰｖ、ＳＰｗが全てオンになり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の低電位側のスイッチング素子ＳＮｕ、ＳＮｖ、ＳＮｗが全てオフになり、高電位側の電線を介して、３相の巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗの端子が相互に接続される。この電圧ベクトルＶ７では、電流は、３相の巻線とインバータの間で還流し、直流電源２とインバータ４との間を流れる母線電流Ｉｉｎｖが０になる零ベクトルの状態になる。

他の電圧ベクトルＶ１～Ｖ６では、母線電流Ｉｉｎｖは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線を流れる電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗのいずれかと等しくなる。これらの電圧ベクトルＶ１～Ｖ６では、直流電源２とインバータ４との間を流れる母線電流Ｉｉｎｖが０にならず、有効ベクトルの状態になる。

＜電圧ベクトルの切り替わり＞
図４の場合では、電圧ベクトルは、時刻ｔ１～ｔ２及びｔ８～ｔ９においてＶ７になり、ｔ２～ｔ３及びｔ７～ｔ８においてＶ２になり、ｔ３～ｔ４及びｔ６～ｔ７においてＶ１になり、ｔ４～ｔ６においてＶ０になる。Ｕ相の巻線電流Ｉｕは、有効電圧ベクトルであるＶ１及びＶ２のときには、印加電圧に応じた傾きで増加し、零電圧ベクトルであるＶ０及びＶ７のときには０に向かって減少する。ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて２回増減があるため、振幅が小さくなり、巻線電流のリプル成分が低下する。一方、Ｉｕ＞Ｉｖ＞Ｉｗになる力率角が０度の場合において、母線電流Ｉｉｎｖは０～Ｉｕの範囲で変化するため、母線電流のリプル成分は大きくなる。

＜１８０度位相が異なる二つの搬送波信号を用いる場合＞
図６のように、搬送波信号として、第１搬送波信号Ｃ１と、第１搬送波信号Ｃ１に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号Ｃ２とが用いられてもよい。図６の例では、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖｏが、第１搬送波信号Ｃ１と比較され、Ｗ相の電圧指令値Ｖｗｏが、第２搬送波信号Ｃ２と比較され、Ｕ相の電圧指令値Ｖｖｏは、搬送波信号の最大値Ｖｄｃに一致しており、第１及び第２搬送波信号Ｃ１、Ｃ２のいずれと比較されても、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子ＳＰｕは常時オンされ、Ｕ相の高電位側のスイッチング素子ＳＮｕは常時オフされる。

図６の場合では、電圧ベクトルは、時刻ｔ１～ｔ２及びｔ６～ｔ７においてＶ２になり、ｔ２～ｔ３及びｔ５～ｔ６においてＶ１になり、ｔ３～ｔ５においてＶ６になる。図４には存在した零電圧ベクトルの区間が無くなっており、母線電流リプルを低減できる。一方、Ｕ相の巻線電流Ｉｕは、図４に比べて有効電圧ベクトルの各区間が長くなり、ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて１回増減するため、振幅が大きくなり、巻線電流のリプル成分が増加する。

１－３－４．電圧指令演算部３３
電圧指令演算部３３は、３相の巻線に印加する３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する。本実施の形態では、電圧指令演算部３３は、基本指令演算部３３ａ、変調部３３ｂ、及び制御モード判定部３３ｃを備えている。

１－３－４－１．基本指令演算部３３ａ
基本指令演算部３３ａは、正弦波の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを算出する。本実施の形態では、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、直流電源２からインバータ４に供給される直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２を中心に振動する正弦波とされる。なお、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂは、０を中心に振動する正弦波とされてもよい。

例えば、３相の基本電圧指令値の算出には、ｄ軸及びｑ軸の回転座標系上で電流を制御するベクトル制御が用いられる。ｄ軸及びｑ軸の回転座標系は、Ｎ極（磁極位置θ）の方向に定めたｄ軸及びｄ軸より電気角で９０°進んだ方向に定めたｑ軸からなる２軸の回転座標である。

基本指令演算部３３ａは、３相の電流検出値Ｉｕｓ、Ｉｖｓ、Ｉｗｓを、磁極位置θに基づいて、公知の３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｓ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｓに変換する。また、基本指令演算部３３ａは、公知の各種の方法を用いて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを算出する。そして、基本指令演算部３３ａは、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏ、及びｄ軸及びｑ軸の電流検出値Ｉｄｓ、Ｉｑｓに基づいて、公知の電流フィードバック制御を行い、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｏを算出する。なお、基本指令演算部３３ａは、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに基づいて、公知のフィードフォワード制御によりｄ軸の電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｏを算出してもよい。

そして、基本指令演算部３３ａは、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを、磁極位置θに基づいて、公知の固定座標変換及び２相３相変換を行なった後、直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２を加算して、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂを算出する。

なお、Ｖ／ｆ制御等の公知の他の制御方法を用いて、３相の基本電圧指令値が算出されてもよい。

１－３－４－２．変調部３３ｂ
変調部３３ｂは、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂに変調を加えて、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する。本実施の形態では、変調部３３ｂは、後述する制御モード判定部３３ｃにより第１制御モードが選択されている場合は、相電流リプル抑制制御を実行し、制御モード判定部３３ｃにより第２制御モードが選択されている場合は、母線電流リプル抑制制御を実行し、制御モード判定部３３ｃにより第３制御モードが選択されている場合は、スイッチング損失抑制制御を実行する。以下で、各抑制制御について説明する。

１－３－４－２－１．相電流リプル抑制制御
相電流リプル抑制制御は、正弦波の３相の基本電圧指令値が３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線電流（相電流とも称す）のリプル成分が減少するように、３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、３相の電圧指令値を算出する制御である。なお、相電流リプル抑制制御の実行時の相電流のリプル成分は、母線電流リプル抑制制御の実行時の相電流のリプル成分及びスイッチング損失抑制制御の実行時の相電流のリプル成分よりも小さくなる。

本実施の形態では、次式に示すように、変調部３３ｂは、相電流リプル抑制制御において、３相の電圧指令値の最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの中心値を、直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２に一致させる３次高調波Ｖｏｆｆを演算し、３次高調波Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する。次式に示すように、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの最大電圧Ｖｍａｘ及び最小電圧Ｖｍｉｎを選択し、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎの中心値を、直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２に一致させる３次高調波Ｖｏｆｆを演算する。

式（１）のように設定することで、図４のｔ２とｔ４の中間時刻を、ｔ１とｔ５の中間時刻に一致させ、ｔ６とｔ８の中間時刻を、ｔ５とｔ９の中間時刻に一致させることができる。その結果、各相の巻線電流のリプル成分は最小になる。また、有効電圧ベクトルの各区間を短くするために、３相の電圧指令値について、同じ搬送波信号Ｃが用いられる。

１－３－４－２－２．母線電流リプル抑制制御
母線電流リプル抑制制御は、正弦波の３相の基本電圧指令値が３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源２とインバータ４との間を流れる母線電流Ｉｉｎｖのリプル成分が減少するように、３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、３相の電圧指令値を算出する制御である。なお、母線電流リプル抑制制御の実行時の母線電流のリプル成分は、相電流リプル抑制制御の実行時の母線電流のリプル成分及びスイッチング損失抑制制御の実行時の母線電流のリプル成分よりも小さくなる。

＜電圧指令値の変調＞
本実施の形態では、母線電流リプル抑制制御は、図７のフローチャート、及び式（２）に示すように行われる。ステップＳ０１で、変調部３３ｂは、３相電流の検出値Ｉｕｓ、Ｉｖｓ、Ｉｗｓに基づいて、３相の巻線電流の絶対値の最大値である最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘを判定し、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相を判定する。変調部３３ｂは、電圧指令値又は電流指令値に基づいて、３相の巻線電流を推定し、判定に用いてもよい。

ステップＳ０２で、変調部３３ｂは、３相の電圧指令値における最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎ、中間電圧Ｖｍｉｄを判定する。本実施の形態では、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎ、中間電圧Ｖｍｉｄを判定する。

ステップＳ０３で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における最大電圧Ｖｍａｘの相と一致しているか否かを判定し、一致している場合はステップＳ０４に進み、一致していない場合はステップＳ０５に進む。ステップＳ０４で、変調部３３ｂは、最大電圧Ｖｍａｘの相の電圧指令値を搬送波信号の最大値（本例では、Ｖｄｃ）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍａｘ－Ｖｄｃ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する上べた二相変調を実行する。

一方、ステップＳ０５で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における最小電圧Ｖｍｉｎの相と一致しているか否かを判定し、一致している場合はステップＳ０６に進み、一致していない場合はステップＳ０７に進む。ステップＳ０６で、変調部３３ｂは、最小電圧Ｖｍｉｎの相の電圧指令値を搬送波信号の最小値（本例では、０）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍｉｎ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する下べた二相変調を実行する。

一方、ステップＳ０７では、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、最大電圧Ｖｍａｘの相及び最小電圧Ｖｍｉｎの相に一致しておらず、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における中間電圧Ｖｍｉｄの相と一致している。変調部３３ｂは、この場合に、中間電圧Ｖｍｉｄがインバータに供給される直流電圧の中心値（本例では、Ｖｄｃ／２）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合はステップＳ０８に進み、大きくない場合はステップＳ０９に進む。ステップＳ０８で、ステップＳ０４と同様に、変調部３３ｂは、最大電圧Ｖｍａｘの相の電圧指令値を搬送波信号の最大値（Ｖｄｃ）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍａｘ－Ｖｄｃ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する上べた二相変調を実行する。一方、ステップＳ０９で、ステップＳ０６と同様に、変調部３３ｂは、最小電圧Ｖｍｉｎの相の電圧指令値を搬送波信号の最小値（０）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍｉｎ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する下べた二相変調を実行する。

後述する力率角が０度である場合は、最大電流絶対値の相が、最大電圧の相又は最小電圧の相と一致し、中間電圧の相と一致しないため、ステップＳ０３及びステップＳ０５の一方が成立し、ステップＳ０７からステップＳ０９の処理が行われない。また、力率角を－３０度～３０度付近で動作させる場合は、最大電流絶対値の相が、中間電圧の相に一致する頻度が小さいため、ステップＳ０７からステップＳ０９の処理が行われず、代わりに、最後に成立したステップＳ０３又はステップＳ０５に対応するステップＳ０４又はステップＳ０６の処理が継続されてもよい。

＜第１及び第２の搬送波信号の切り替え＞
母線電流リプル抑制制御が行われる場合は、ＰＷＭ制御部３４は、搬送波信号として、第１搬送波信号Ｃ１と、第１搬送波信号Ｃ１に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号Ｃ２とを用いる。変調部３３ｂは、上べた二相変調の実行時の最大電圧Ｖｍａｘの相以外の２相（最小電圧Ｖｍｉｎの相、中間電圧Ｖｍｉｄの相）、又は下べた二相変調の実行時の最小電圧Ｖｍｉｎの相以外の２相（最大電圧Ｖｍａｘの相、中間電圧Ｖｍｉｄの相）について、一方の相の電圧指令値を第１搬送波信号Ｃ１と比較させ、他方の相の電圧指令値を第２搬送波信号Ｃ２と比較させる。すなわち、変調部３３ｂは、上べた二相変調又は下べた二相変調により搬送波信号の最大値（Ｖｄｃ）又は最小値（０）に張り付いていない２相の電圧指令値について、一方の相の電圧指令値を第１搬送波信号Ｃ１と比較させると判定し、他方の相の電圧指令値を第２搬送波信号Ｃ２と比較させると判定する。

母線電流リプル抑制制御では、電圧指令値の振幅が低い領域では、３相の巻線電流の絶対値の最大値である最大電流絶対値が、母線を流れないようにでき、母線電流のリプル成分を低減できる。

＜力率角が０度の場合の搬送波信号の切り替え＞
力率角が０度の場合の搬送波信号の切り替え挙動を説明する。力率角は、電圧ベクトルに対する電流ベクトルの位相差である。力率角が０度である場合は、電圧ベクトルと電流ベクトルとの位相が一致している。力率角が０度である場合は、図８に示すように、電流ベクトルの位相（最大電流絶対値の相に対応）に応じて、第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とを切り替えることで、搬送波信号の切り替えと印加電圧の反映を同期せずに実施できる。

電流ベクトルは、３相の巻線電流を３相２相変換して得られる電流ベクトルであり、電流ベクトルの位相は、Ｕ相の巻線位置に対する電流ベクトルの位相である。

図８のように第１及び第２搬送波信号Ｃ１、Ｃ２を設定することで、搬送波信号の切り替え頻度を低下させることができる。具体的には、図８に示すように、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕｏと比較される搬送波信号は、電流ベクトルの位相２１０～３３０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、３０～１５０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。また、Ｖ相の電圧指令値Ｖｖｏと比較される搬送波信号は、０～９０度及び３３０～３６０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、１５０～２７０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。また、Ｗ相の電圧指令値Ｖｗｏと比較される搬送波信号は、９０～２１０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、０～３０度及び２７０～３６０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。

すなわち、各相において、１２０度ごとに第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とが切り換えられ、第１搬送波信号Ｃ１の区間と第２搬送波信号Ｃ２の区間との間に、ハッチングで示したスイッチング動作の停止区間が挟まれる。スイッチング動作の停止区間では、電圧指令値が搬送波信号の最大値又は最小値に張り付き（上べた、下べた）、スイッチング素子がオン又はオフになったままになり、スイッチング動作が停止する。よって、スイッチング動作の停止区間では、第１及び第２搬送波信号Ｃ１、Ｃ２のいずれが設定されても、スイッチング素子がオン又はオフになったままになり、スイッチング信号は変化しない。

例えば、各スイッチング動作の停止区間について、図８の左から右に変化する回転方向であれば、Ｕ相の搬送波信号は、１５０～２１０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、３３０～３６０度及び０～３０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられればよい。また、Ｖ相の搬送波信号は、２７０～３３０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、９０～１５０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられればよい。また、Ｗ相の搬送波信号は、３０～９０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、２１０～２７０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられればよい。

これにより、Ｕ相の搬送波信号は、電流ベクトルの位相１５０～３３０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、３３０～３６０度及び０～１５０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。Ｖ相の搬送波信号は、２７０～３６０度及び０～９０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、９０～２７０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。Ｗ相の搬送波信号は、３０～２１０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、２１０～３６０度及び０～３０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。

つまり、変調部３３ｂは、各相の電圧指令値と比較される各相の搬送波信号を、３６０度のうち、連続する１８０度間において第１搬送波信号Ｃ１に切り替え、残りの連続する１８０度間において第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。これにより、搬送波信号の切り替え回数を低減できる。

例えば、電流ベクトルの位相が１５度である場合は、最大電流絶対値の相はＵ相になるが、相電流リプル抑制制御が実施される場合には有効電圧ベクトル区間を最短にするので、設定される電圧ベクトルは、Ｖ１、Ｖ２及びＶ０になり、母線電流が、それぞれ、Ｉｕ、－Ｉｗ、及び０になる。電流絶対値が最大となるＵ相の電流Ｉｕが母線に流れるため、相電流の増加とともに母線電流リプルは大きくなりやすい。したがって、電流ベクトルの絶対値が大きい場合には、母線電流リプル抑制制御を実施する。母線電流リプル抑制制御が実施される場合には、設定される電圧ベクトルは、Ｖ２、Ｖ６及びＶ７になり、母線電流が、それぞれ、－Ｉｗ、－Ｉｖ、及び０になり、最大電流絶対値のＵ相の電流Ｉｕが母線に流れるのを回避できるため、母線電流リプルを低減できる。

＜力率角が６０度の場合の搬送波信号の切り替え＞
力率角が６０度の場合の搬送波信号の切り替え挙動を説明する。力率角は、電圧ベクトルに対する電流ベクトルの位相差である。図９に示すように、電流ベクトルの位相（最大電流絶対値の相に対応）に応じて、第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とを切り替えることで、搬送波信号の切り替えと印加電圧の反映を同期せずに実施できる。

具体的には、Ｕ相の電圧指令値Ｖｕｏと比較される搬送波信号は、電流ベクトルの位相１８０～２４０度及び２７０～３３０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、０～６０度及び９０～１５０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。Ｖ相の電圧指令値Ｖｖｏと比較される搬送波信号は、３０～９０度及び３００～３６０度で第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、１２０～１８０度及び２１０～２７０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。Ｗ相の電圧指令値Ｖｗｏと比較される搬送波信号は、６０～１２０度及び１５０～２１０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、０～３０度、２４０～３００度及び３３０～３６０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。

すなわち、各相において、６０度ごとに、上べた又は下べたによる３０度のスイッチング動作の停止区間を挟み、「Ｃ１」、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｃ２」、「Ｃ１」、「Ｃ１」、・・・の順に、搬送波信号が切り替えられる。すなわち、一方の搬送波信号が２回連続して選択された後に、他方の搬送波信号が２回連続して設定される。また、スイッチング動作の停止区間では、いずれの搬送波信号が設定されても、スイッチング素子はオン又はオフのままになるため、その間に搬送波信号を切り替えてもスイッチング信号は変化しない。

例えば、スイッチング動作の停止区間について、図９の左から右に変化する回転方向であれば、Ｕ相の搬送波信号は、電流ベクトルの位相１５０～１８０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、３３０～３６０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。また、Ｖ相の搬送波信号は、２７０～３００度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、９０～１２０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。また、Ｗ相の搬送波信号は、３０～６０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、２１０～２４０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。

図９では、上べた二相変調又は下べた二相変調によりスイッチング動作が停止していない２相の搬送波信号が、６０度ごとに、３０度の間に同じになるようにしている。すなわち、例えば、図９の６０～９０度では、Ｕ相がスイッチング停止相であり、スイッチング停止相以外のＶ相及びＷ相の搬送波信号は、共に、第１搬送波信号Ｃ１である。また、１２０度～１５０度では、Ｗ相がスイッチング停止相であり、スイッチング停止相以外のＵ相及びＶ相の搬送波信号は、共に、第２搬送波信号Ｃ２である。

電圧ベクトルと電流ベクトルの位相が６０度ずれていることで、２相の搬送波信号が同じになる領域では、最大電流絶対値の相が中間電圧の相になっている。例えば、Ｖ相とＷ相の搬送波信号が同じになる６０～９０度では、最大電流絶対値の相及び中間電圧の相は同じＷ相である。また、Ｕ相とＶ相の搬送波信号が同じになる１２０～１５０度では、最大電流絶対値の相及び中間電圧の相は同じＶ相である。このとき、仮にスイッチング停止相以外の２相の搬送波信号を異なるものにすると、最大電流絶対値の相の電流が母線に流れるため母線電流リプルが大きくなる。しかし、スイッチング停止相以外の２相の搬送波信号を同じものにすることで、最大電流絶対値の相の電流が母線に流れるのを回避できる。

例えば、電流ベクトルの位相が１５度の場合、出力される電圧ベクトルは、Ｖ２、Ｖ３及びＶ７になり、母線電流が、それぞれ、－Ｉｗ１、Ｉｖ１及び０になる。そのため、電流絶対値が最大となるＵ相の電流Ｉｕが母線に流れるのを回避できるため、母線電流リプルを低減できる。また、電流ベクトルの位相が４５度の場合、出力される電圧ベクトルは、Ｖ１、Ｖ３及びＶ０になり、母線電流が、それぞれ、Ｉｕ１、Ｉｖ１及び０になる。そのため、電流絶対値が最大となるＷ相の電流Ｉｗが母線に流れるのを回避できるため、母線電流リプルを低減できる。

なお、力率角を－３０度～３０度付近で動作させる場合は、最大電流絶対値の相が中間電圧の相に一致する頻度が小さいため、最大電流絶対値の相が中間電圧の相になる場合にスイッチング停止相以外の２相の搬送波信号を同じものとする処理が、行われなくてもよい。

力率角が６０度の場合も、力率角が０度の場合と同様に、Ｕ相の搬送波信号は、電流ベクトルの位相１５０～３３０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、３３０～３６０度及び０～１５０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。Ｖ相の搬送波信号は、２７０～３６０度及び０～９０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、９０～２７０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。Ｗ相の搬送波信号は、３０～２１０度において第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、２１０～３６０度及び０～３０度において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。すなわち、力率角の変化にかかわらず、同じ切り替え処理を行うことができる。

＜一方方向回転時の搬送波の切り替え処理のフローチャート＞
図８及び図９に示すように、一方方向に回転する場合に、搬送波信号の切り替えを行うためには、例えば、図１０のフローチャートにより切り替え処理が行われるとよい。ステップＳ１１で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における最大電圧Ｖｍａｘの相と一致しているか否かを判定し、一致している場合はステップＳ１２に進み、一致していない場合はステップＳ１３に進む。ステップＳ１２で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値の相の搬送波信号を、第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。

一方、ステップＳ１３で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における最小電圧Ｖｍｉｎの相と一致しているか否かを判定し、一致している場合はステップＳ１４に進み、一致していない場合はステップＳ１５に進む。ステップＳ１４で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値の相の搬送波信号を、第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。

一方、ステップＳ１５では、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相は、中間電圧Ｖｍｉｄの相と一致していることになり、変調部３３ｂは、現在設定されている最大電流絶対値の相の搬送波信号を切り替えずに、保持する。

以上の処理によれば、ステップＳ１１が成立する場合に、上べた二相変調により、最大電流絶対値の相の電圧指令値が、搬送波信号の最大値に一致し、スイッチング動作が停止する。この状態で、最大電流絶対値の相の搬送波信号が、第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられるため、切り替えによる印加電圧の乱れを抑制できる。また、ステップＳ１３が成立する場合に、下べた二相変調により、最大電流絶対値の相の電圧指令値が、搬送波信号の最小値に一致し、スイッチング動作が停止する。この状態で、最大電流絶対値の相の搬送波信号が、第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられるため、切り替えによる印加電圧の乱れを抑制できる。

＜他方方向回転時の搬送波の切り替え処理のフローチャート＞
図８及び図９とは逆に、他方方向に回転する場合に、搬送波信号の切り替えを行うためには、例えば、図１１のフローチャートにより切り替え処理が行われるとよい。ステップＳ２１で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における最大電圧Ｖｍａｘの相と一致しているか否かを判定し、一致している場合はステップＳ２２に進み、一致していない場合はステップＳ２３に進む。ステップＳ２２で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値の相の搬送波信号を、第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。

一方、ステップＳ２３で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相が、３相の電圧指令値における最小電圧Ｖｍｉｎの相と一致しているか否かを判定し、一致している場合はステップＳ２４に進み、一致していない場合はステップＳ２５に進む。ステップＳ２４で、変調部３３ｂは、最大電流絶対値の相の搬送波信号を、第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。

一方、ステップＳ２５では、最大電流絶対値Ｉａｂｓｍａｘの相は、中間電圧Ｖｍｉｄの相と一致していることになり、変調部３３ｂは、現在設定されている最大電流絶対値の相の搬送波信号を切り替えずに、保持する。

図６では、ＰＷＭ周期Ｔｃにおいて、第１搬送波信号Ｃ１が上に凸の三角波であり、第２搬送波信号Ｃ２が下に凸の三角波であるが、反対であってもよい。

＜搬送波信号の切り替えの別例＞
上記の例では、連続する１８０度間において第１搬送波信号Ｃ１に切り替え、残りの連続する１８０度間において第２搬送波信号Ｃ２に切り替えていたが、別の周期で、第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とが切り換えられてもよい。例えば、図１２に示すように、３０度周期で、第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とが切り換えられもよい。３０度周期以外にも、６０度周期等、任意の周期が設定されてもよい。この場合でも、上記のように、変調部３３ｂは、上べた二相変調の実行時の最大電圧の相以外の２相、又は下べた二相変調の実行時の最小電圧の相以外の２相について、一方の相の電圧指令値を第１搬送波信号Ｃ１と比較させ、他方の相の電圧指令値を第２搬送波信号Ｃ２と比較させる。

１－３－４－２－３．スイッチング損失抑制制御
スイッチング損失抑制制御は、３相の基本電圧指令値が３相の電圧指令値に設定される場合よりも、スイッチング素子の損失が低減するように、３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、３相の電圧指令値を算出する制御である。なお、スイッチング損失抑制制御の実行時のスイッチング素子の損失は、相電流リプル抑制制御の実行時のスイッチング素子の損失及び母線電流リプル抑制制御の実行時のスイッチング素子の損失よりも小さくなる。

本実施の形態では、スイッチング損失抑制制御において、次式に示すように、変調部３３ｂは、３相の電圧指令値の最大電圧Ｖｍａｘの相の電圧指令値を、搬送波信号の最大値（本例では、Ｖｄｃ）に一致させる、又は３相の電圧指令値の最小電圧Ｖｍｉｎの相の電圧指令値を、搬送波信号の最小値（本例では、０）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し、オフセット電圧を３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する。

この構成によれば、最大電圧Ｖｍａｘ又は最小電圧Ｖｍｉｎの相の電圧指令値を、搬送波信号の最大値又は最小値に一致させることができ、当該相の高電位側及び低電位側のスイッチング素子のスイッチング動作を停止させ、スイッチング損失を低減することができる。

＜上べた及び下べたの切り替えの第１例＞
本実施の形態では、スイッチング損失抑制制御は、図１３のフローチャートに示すように行われる。ステップＳ３１で、変調部３３ｂは、３相の電圧指令値における最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎを判定する。本実施の形態では、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎを判定する。

ステップＳ３２で、変調部３３ｂは、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの合計値が、直流電圧の中心値の２倍値（本例では、Ｖｄｃ）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合はステップＳ３３に進み、大きくない場合はステップＳ３４に進む。なお、直流電圧の中心値が０に設定されている場合は、Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ＞０であるか否かが判定される。ステップＳ３３で、変調部３３ｂは、最大電圧Ｖｍａｘの相の電圧指令値を、搬送波信号の最大値（本例では、Ｖｄｃ）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍａｘ－Ｖｄｃ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する上べた二相変調を実行する。

一方、ステップＳ３４で、変調部３３ｂは、最小電圧Ｖｍｉｎの相の電圧指令値を、搬送波信号の最小値（本例では、０）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍｉｎ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する下べた二相変調を実行する。

このように、ステップＳ３２において、最大電圧Ｖｍａｘと最小電圧Ｖｍｉｎとの合計値に応じて、上べた二相変調と下べた二相変調とを切り替えるので、発熱が高電位側のスイッチング素子又は低電位側のスイッチング素子に偏るのを防止できる。

＜上べた及び下べたの切り替えの第２例＞
スイッチング素子を流れる電流が大きくなるに従って、スイッチング損失が大きくなる。そのため、巻線電流の絶対値が大きくなる相の電圧指令値を、上べた又は下べたにすることにより、スイッチング損失の低減効果を高めることができる。

力率角が０度付近又は１８０度付近にある場合には、巻線電流の絶対値が最大になる相と電圧指令値の絶対値が最大になる相とが、ほとんどの電流ベクトルの位相で同じになるため、上記の図１３のような電圧指令値に基づいて切り替える判定方法で十分な効果を得られる。しかし、力率角が６０度付近、１２０度付近、２４０度付近、又は３００度付近にある場合には、巻線電流の絶対値が最大となる相と電圧指令値の絶対値が最大となる相とのずれが大きくなる。

そこで、図１４のフローチャートに示すように、電圧指令値及び巻線電流の双方を考慮して、上べたと下べたとを切り替えるように構成してもよい。ステップＳ４１で、変調部３３ｂは、３相の電圧指令値における最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎを判定する。本実施の形態では、３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂの最大電圧Ｖｍａｘ、最小電圧Ｖｍｉｎを判定する。

ステップＳ４２で、変調部３３ｂは、最大電圧Ｖｍａｘの相の巻線電流の絶対値が、最小電圧Ｖｍｉｎの相の巻線電流の絶対値よりも大きいか否かを判定し、大きい場合はステップＳ４３に進み、大きくない場合はステップＳ４４に進む。ここで、巻線電流には、３相の巻線電流の検出値Ｉｕｓ、Ｉｖｓ、Ｉｗｓが用いられるが、電圧指令値又は電流指令値に基づいて推定された３相電流が用いられてもよい。

ステップＳ４３で、変調部３３ｂは、最大電圧Ｖｍａｘの相の電圧指令値を、搬送波信号の最大値（本例では、Ｖｄｃ）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍａｘ－Ｖｄｃ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する上べた二相変調を実行する。

一方、ステップＳ４４で、変調部３３ｂは、最小電圧Ｖｍｉｎの相の電圧指令値を、搬送波信号の最小値（本例では、０）に一致させるオフセット電圧Ｖｏｆｆを演算し（Ｖｏｆｆ＝Ｖｍｉｎ）、当該オフセット電圧Ｖｏｆｆを３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂから減算して、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏを算出する下べた二相変調を実行する。

なお、以上で説明したように、回転に同期して、上べた二相変調と下べた二相変調とが切り換えられずに、回転に同期せずに（例えば、常時、又は定期的な入れ替えにより）、上べた二相変調又は下べた二相変調が設定されてもよい。

１－３－４－３．制御モード判定部３３ｃ
図１５に示すように、制御モード判定部３３ｃは、交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替える。なお、第１から第３制御モード以外に他の制御モードがあり、他の制御モードに切り替えられてもよい。

上述したように、変調部３３ｂは、第１制御モードが選択されている場合は、相電流リプル抑制制御を実行し、第２制御モードが選択されている場合は、母線電流リプル抑制制御を実行し、第３制御モードが選択されている場合は、スイッチング損失抑制制御を実行する。

制御モード判定部３３ｃは、３相の巻線電流の電流ベクトルの絶対値（大きさ）、及び交流回転機の出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータと、交流回転機の回転速度の絶対値、及び３相の電圧指令値の電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータと、に少なくとも基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替える。

この構成によれば、相電流リプルの増減、母線電流リプルの増減、及びスイッチング損失の増減に関係する出力パラメータ、及び領域パラメータに基づいて、各制御モードを切り替えて、各リプル又は損失を適切に低減することができる。

本実施の形態では、制御モード判定部３３ｃは、出力パラメータが出力判定値よりも小さく、且つ、領域パラメータが、領域判定値よりも小さい場合は、第１制御モードに切り替える。制御モード判定部３３ｃは、出力パラメータが出力判定値以上であり、且つ、領域パラメータが、領域判定値よりも小さい場合は、第２制御モードに切り替える。制御モード判定部３３ｃは、領域パラメータが、領域判定値以上である場合は、第３制御モードに切り替える。

ここで、領域パラメータとして回転速度の絶対値又は電圧ベクトルの絶対値が用いられる場合は、領域パラメータは、領域判定値と比較される。

図１６に、出力トルクと回転速度との交流回転機の運転領域において、各制御モードを概略的に示している。なお、制御モード判定部３３ｃは、出力パラメータと領域パラメータと制御モードの設定との関係が予め設定されたマップデータを参照し、現在の出力パラメータと現在の領域パラメータに対応する制御モードを判定してもよい。或いは、出力判定値が、領域パラメータ等の特定の運転状態に応じて変化されてもよく、領域判定値が、出力パラメータ等の特定の運転状態に応じて変化されてもよい。また、各象限において、または直流電圧の大きさに応じて、出力判定値および領域判定値を変更してもよい。よりきめ細かい制御モードの設定が可能になる。

スイッチング損失は、電流ベクトルの絶対値に応じて大きくなるため、電流ベクトルの絶対値が大きい領域で、スイッチング損失を低減することで、スイッチング損失による発熱を低減し、廉価なスイッチング素子の選択、冷却機構の簡素化が可能になる。変調率が高いときには、公知の弱め磁束制御を用いて出力トルクの低下を抑制するため、負のｄ軸電流を積極的に流すことになる。その結果、出力トルクの増加につながらない場合でも、電流ベクトルの絶対値が増加するため、変調率が高いときにはスイッチング損失が大きくなりやすい。一方、変調率が高いときには誘起電圧が大きくなるため、相電流リプル抑制制御を用いなくても相電流リプルおよび鉄損が小さい。したがって、変調率が高いときには、鉄損よりもスイッチング損失の影響が相対的に大きくなる。効率向上のため、変調率が高いとき、つまり回転速度の絶対値、または電圧ベクトルの絶対値が大きい場合には、スイッチング損失の低減を優先するとよい。

上記の構成によれば、回転速度の絶対値、及び電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータが領域判定値よりも大きくなると、第３制御モードに切り替えられる。この運転状態では、上記のようにスイッチング損失が相対的に大きくなるため、スイッチング損失抑制制御によりスイッチング損失を効果的に低減することができる。

平滑コンデンサ３に流れる母線電流のリプル成分は、電流ベクトルの絶対値に応じて大きくなり、力率角に応じて変化する。そのため、電流ベクトルの絶対値が大きくなる領域では、母線電流のリプル成分を低減することで、コンデンサ電流を低減することができ、平滑コンデンサ３を小型化することができる。母線電流のリプル成分を抑制する場合、有効電圧ベクトル区間を分散して配置することになるため、相電流リプルは増加する傾向にある。また、変調率が高い場合には、有効電圧ベクトル区間の配置の自由度は小さく、方式による母線電流のリプル成分の差異は小さい。変調率が高いときには、効率向上を優先して、スイッチング損失の低減を優先するとよい。

上記の構成によれば、回転速度の絶対値、及び電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータが領域判定値よりも大きくなると、第３制御モードに切り替えられる。この運転状態では、上記のようにスイッチング損失が相対的に大きくなるため、スイッチング損失抑制制御によりスイッチング損失を効果的に低減することができる。

上記の構成によれば、電流ベクトルの絶対値及び出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータが出力判定値よりも大きくなり、回転速度の絶対値、及び電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータが領域判定値よりも小さくなると、第２制御モードに切り替えられる。この運転状態では、上記のように、母線電流のリプル成分が大きくなるため、母線電流リプル抑制制御により母線電流のリプル成分を効果的に低減することができる。

鉄損は、回転速度の絶対値が小さいほど大きくなり、低回転速度領域で各相の巻線電流（相電流）のリプル成分を低減することで、交流回転機１及びインバータ４の総合効率を向上させることができる。上記の構成によれば、電流ベクトルの絶対値及び出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータが出力判定値よりも小さくなり、回転速度の絶対値、及び電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータが領域判定値よりも小さくなると、第１制御モードに切り替えられ、相電流リプル抑制制御が実行される。相電流リプル抑制制御により、相電流のリプル成分を低減し、鉄損を低減させ、効率を向上させることができる。

３相の巻線電流の検出値を３相２相変換して、α軸及びβ軸の固定座標系上の電流ベクトルが算出され、電流ベクトルの大きさが算出される。α軸は、Ｕ相の巻線方向に定められ、β軸は、α軸より電気角で９０°進んだ方向に定められる。或いは、ｄ軸及びｑ軸の電流検出値Ｉｄｓ、Ｉｑｓ又はｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏの電流ベクトルの大きさが算出されてもよい。又は、電圧指令値に基づいて電流ベクトルが推定され、電流ベクトルの大きさが算出されてもよい。

交流回転機の出力トルクは、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値、又はｄ軸及びｑ軸の電流検出値に基づいて算出される。３相の電圧指令値を３相２相変換して、α軸及びβ軸の固定座標系上の電圧ベクトルが算出され、電圧ベクトルの大きさが算出される。電圧ベクトルの絶対値に相当する値として、いわゆる、電圧利用率、変調率、３相の電圧指令値の相間電圧の振幅などが用いられてもよい。

各判定において、ヒステリシスが設けられてもよく、判定対象の各パラメータが正である場合と、負である場合とで、判定値又は判定範囲が異なっていてもよい。直流電圧Ｖｄｃが変化すると、母線電流のリプル成分、相電流のリプル成分、スイッチング損失が変化するため、直流電圧Ｖｄｃに応じて、出力判定値、又は領域判定値が変化されてもよい。

例えば、出力パラメータとして、３相の巻線電流の電流ベクトルの絶対値が用いられ、領域パラメータとして、交流回転機の回転速度の絶対値が用いられる。この場合は、以下のように、電流ベクトルの絶対値が、出力判定値よりも小さく、且つ、回転速度の絶対値が、領域判定値よりも小さい場合に、第１制御モードに切り替えられる。電流ベクトルの絶対値が、出力判定値以上であり、且つ、回転速度の絶対値が、領域判定値よりも小さい場合に、第２制御モードに切り替えられる。回転速度の絶対値が、領域判定値以上である場合に、第３制御モードに切り替えられる。上述したように、電流ベクトルの絶対値の代わりに、出力トルクの絶対値が用いられてもよく、回転速度の絶対値の代わりに、電圧ベクトルの絶対値が用いられてもよい。

・第１制御モード（相電流リプル抑制制御）
｜電流ベクトル｜＜出力判定値
且つ
｜回転速度｜＜領域判定値
・第２制御モード（母線電流リプル抑制制御）
｜電流ベクトル｜≧出力判定値
且つ
｜回転速度｜＜領域判定値
・第３制御モード（スイッチング損失抑制制御）
｜回転速度｜≧領域判定値

１－４．車両用の交流回転機
本実施の形態に係る交流回転機１の用途は、特に限定されるものではないが、例えば、交流回転機１が、車両用の交流回転機として用いられる場合を説明する。車両用駆動装置１００は、交流回転機の制御装置３０と、交流回転機１と、交流回転機１の駆動力を車両の車輪１０３に伝達する駆動力伝達機構１０１と、を備えている。図１７に示すように、車両用駆動装置１００は、内燃機関１０２を備えており、交流回転機１は、プーリ及びベルト機構１０５を介して、内燃機関１０２のクランク軸に連結されている。交流回転機１の回転軸は、内燃機関１０２及び変速装置１０４を介して車輪１０３に連結される。交流回転機１は、電動機として機能し、内燃機関１０２の補機として、車輪１０３の駆動力源となると共に、発電機として機能し、内燃機関１０２の回転を利用して発電を行う。交流回転機１は、内燃機関１０２と変速装置１０４との間に設けられてもよいし、変速装置１０４内に設けられてもよい。また、内燃機関１０２が設けられなくてもよい。

内燃機関１０２及び交流回転機１の回転は、一方方向になるので、図１１に示した他方方向の回転は考慮されなくてもよい。内燃機関１０２のアイドリング等の低回転速度及び低電流において、第１制御モードに設定され、相電流リプル抑制制御が実行されるので、鉄損を低減し、発電効率を向上させることができる。高回転速度において、第３制御モードに設定され、スイッチング損失抑制制御が実行されるので、スイッチング素子の発熱を抑制し、連続運転時間を延ばすことができる。頻度が高い低回転速度及び高電流において、第２制御モードに設定され、母線電流リプル抑制制御が実行されるので、コンデンサ電流を低減し、平滑コンデンサ３の小型化を図ることができる。

１－５．電動パワーステアリング装置
次に、交流回転機１が、電動パワーステアリング装置１２０の駆動力源として用いられる場合を説明する。電動パワーステアリング装置１２０は、交流回転機の制御装置３０と、交流回転機１と、交流回転機１の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構１２１と、を備えている。図１８に示すように、交流回転機１の回転軸は、駆動力伝達機構１２１を介して車輪の操舵装置１２２に連結される。例えば、電動パワーステアリング装置１２０は、運転者が左右に回転するハンドル１２４と、ハンドル１２４に連結されて、ハンドル１２４による操舵トルクを車輪１２３の操舵装置１２２に伝達するシャフト１２５と、シャフト１２５に取り付けられ、ハンドル１２４による操舵トルクを検出するトルクセンサ１２６と、交流回転機１の回転軸をシャフト１２５に連結するウォームギヤ機構等の駆動力伝達機構１２１と、を備えている。トルクセンサ１２６の出力信号は、制御装置３０に入力される。制御装置３０は、トルクセンサ１２６により検出した操舵トルクに基づいて、トルク指令値又は電流指令値を算出し、トルク指令値又は電流指令値に基づいて３相の基本電圧指令値を算出する。なお、電動パワーステアリング装置１２０は、いわゆる、ステアバイワイヤのシステムであってもよい。

交流回転機１は、一方方向又は他方方向に回転するので、図１０及び図１１の処理が用いられる。操舵時の頻度が高い低回転速度及び高電流において、第２制御モードに設定され、母線電流リプル抑制制御が実行されるので、コンデンサ電流を低減し、平滑コンデンサ３の小型化を図ることができる。低回転速度及び低電流において、第１制御モードに設定され、相電流リプル抑制制御が実行されるので、出力トルクのリプル成分を低減し、ハンドル１２４を介して運転者に伝わる振動を低減し、車室内に伝わる騒音を低減できる。高回転速度において、第３制御モードに設定され、スイッチング損失抑制制御が実行されるので、スイッチング素子の発熱を抑制し、連続運転時間を延ばすことができる。

２．実施の形態２
実施の形態２に係る制御装置３０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る交流回転機１、インバータ４、及び制御装置３０の基本的な構成は実施の形態１と同様である。しかし、図１９に示すように、本実施の形態では、ステータには、複数組（本例では２組）の３相の巻線が設けられており、各組の３相の巻線に対応して複数組（本例では２組）のインバータが設けられている。制御装置３０は、各組のインバータを介して、各組の３相の巻線に供給する交流電力を制御する。

本実施の形態では、１つのステータ７に、第１組の３相の巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１と、第２組の３相の巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２と、が設けられている。各組の３相の巻線は、スター結線とされてもよいし、デルタ結線とされてもよい。第１組の３相を、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相とする。第２組の３相を、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相とする。

本実施の形態では、図２０に模式図を示すように、第１組の３相の巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１の位置に対する第２組の３相の巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２の位置の電気角での位相差は、π／６（３０度）に設定されている。なお、位相差は、任意の角度に設定されてもよい。

実施の形態１と同様に、ロータ８には、永久磁石が設けられている。第１組の３相の巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１に流れる電流を検出するための第１組の電流センサ５１と、第２組の３相の巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２に流れる電流を検出するための第２組の電流センサ５２とが設けられている。

第１組の３相の巻線用の第１組のインバータ４１と、第２組の３相の巻線用の第２組のインバータ４２と、が設けられている。各組のインバータ４１、４２は、実施の形態１のインバータ４の構成と同様であるので説明を省略する。

第１組のインバータ４１及び第２組のインバータ４２は、１つの直流電源２に接続されている。直流電源２には、１つの平滑コンデンサ３が並列に接続されている。なお、第１組及び第２組のインバータ４１、４２のそれぞれに、平滑コンデンサが設けられてもよい。

図２１に示すように、制御装置３０は、第１組及び第２組のインバータ４１、４２のそれぞれのスイッチング素子をオンオフ制御して、各組の３相の巻線に供給される交流電力を制御する。なお、各組の３相の巻線に対応して、複数組の制御装置が設けられてもよい。

回転検出部３１は、回転センサ６の出力信号に基づいて、電気角での第１組の回転角度θ１（第１組の磁極位置θ１）、第２組の回転角度θ２（第２組の磁極位置θ２）、及び回転角速度ωを検出する。第１組の回転角度θ１は、第１組のＵ１相の巻線を基準にした、電気角でのＮ極（磁極）の角度（位置）である。第２組の回転角度θ２は、第２組のＵ２相の巻線を基準にした、電気角でのＮ極（磁極）の角度（位置）である。なお、センサレス方式とされてもよい。

電流検出部３２は、第１組の電流センサ５１の出力信号に基づいて、第１組の３相の巻線に流れる３相電流Ｉｕｓ１、Ｉｖｓ１、Ｉｗｓ１を検出すると共に、第２組の電流センサ５２の出力信号に基づいて、第２組の３相の巻線に流れる３相電流Ｉｕｓ２、Ｉｖｓ２、Ｉｗｓ２を検出する。

本実施の形態では、電圧指令演算部３３は、各組について、３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する。基本的には、各組の３相の電圧指令値の算出、及び各組の制御モードの切り替えは、実施の形態１と同様である。

電圧指令演算部３３は、第１組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｖｏ１、Ｖｗｏ１を算出し、第２組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ２、Ｖｖｏ２、Ｖｗｏ２を算出する。詳細には、基本指令演算部３３ａは、実施の形態と同様の方法で、第１組の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１を算出し、第２組の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２を算出する。なお、第１組の３相の基本電圧指令値を算出する際に、第１組の３相の電流検出値Ｉｕｓ１、Ｉｖｓ１、Ｉｗｓ１、第１組の回転角度θ１が用いられ、第２組の３相の基本電圧指令値を算出する際に、第２組の３相の電流検出値Ｉｕｓ２、Ｉｖｓ２、Ｉｗｓ２、第２組の回転角度θ２が用いられる。

制御モード判定部３３ｃは、各組について、交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替える。

具体的には、制御モード判定部３３ｃは、第１組の３相の巻線電流の電流ベクトルの絶対値（大きさ）、及び第１組の３相巻線による交流回転機の出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータと、交流回転機の回転速度の絶対値、及び第１組の３相の電圧指令値の電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータと、に少なくとも基づいて、第１組について、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替える。

制御モード判定部３３ｃは、第２組の３相の巻線電流の電流ベクトルの絶対値（大きさ）、及び第２組の３相巻線による交流回転機の出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータと、交流回転機の回転速度の絶対値、第２組の３相の電圧指令値の電圧ベクトルの絶対値、及び第２組の電圧ベクトルに対する第２組の電流ベクトルの位相差である第２組の力率角の１つである領域パラメータと、に少なくとも基づいて、第２組について、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替える。

制御モード判定部３３ｃにおける各組の処理は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。なお、本実施の形態では、各組の電気定数は同等であり、各組の３相の巻線による各組の出力トルクは同等に設定される。そのため、正常時は、各組の電流ベクトルの絶対値、各組の出力トルクの絶対値、及び各組の電圧ベクトルの絶対値は、組間で同等になる。よって、基本的に、各組の制御モードは、同じになる。

変調部３３ｂは、第１組の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１に変調を加えて、第１組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｖｏ１、Ｖｗｏ１を算出し、第２組の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２に変調を加えて、第２組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ２、Ｖｖｏ２、Ｖｗｏ２を算出する。

第１組について、変調部３３ｂは、第１制御モードが選択されている場合は、相電流リプル抑制制御を実行し、第２制御モードが選択されている場合は、母線電流リプル抑制制御を実行し、第３制御モードが選択されている場合は、スイッチング損失抑制制御を実行する。第２組について、変調部３３ｂは、第１制御モードが選択されている場合は、相電流リプル抑制制御を実行し、第２制御モードが選択されている場合は、母線電流リプル抑制制御を実行し、第３制御モードが選択されている場合は、スイッチング損失抑制制御を実行する。各組の相電流リプル抑制制御、相電流リプル抑制制御、及びスイッチング損失抑制制御は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

ＰＷＭ制御部３４は、各組について、３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。ＰＷＭ制御部３４は、第１組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｖｏ１、Ｖｗｏ１のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、第１組のインバータ４１が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。ＰＷＭ制御部３４は、第２組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ２、Ｖｖｏ２、Ｖｗｏ２のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、第２組のインバータ４２が有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。各組の搬送波信号の設定（１つの搬送波信号、又は位相差がある２つの搬送波信号を用いるか）は、各組の制御モードに基づいて行われる。

本実施の形態では、複数組の３相の巻線が設けられる場合でも、各組について、運転状態に基づいて、母線電流リプル抑制制御、スイッチング損失抑制制御、スイッチング損失抑制制御を適切に切り替えて、各リプル又は損失を適切に低減することができる。

３．実施の形態３
実施の形態３に係る制御装置３０について図面を参照して説明する。上記の実施の形態１又は２と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態では、実施の形態２と同様に、複数組の３相の巻線、及び複数組のインバータが設けられている。しかし、本実施の形態では、複数組設けられたことを利用し、相電流リプル抑制制御、及び母線電流リプル抑制制御が一部変更されている。変更点を中心に説明する。

＜相電流リプル抑制制御＞
本実施の形態では、次式に示すように、変調部３３ｂは、相電流リプル抑制制御において、第１組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｖｏ１、Ｖｗｏ１の最大電圧Ｖｍａｘ１と最小電圧Ｖｍｉｎ１の中心値αと、第２組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ２、Ｖｖｏ２、Ｖｗｏ２の最大電圧Ｖｍａｘ２と最小電圧Ｖｍｉｎ２の中心値αと、を一致させる第１組の３次高調波Ｖｏｆｆ１及び第２組の３次高調波Ｖｏｆｆ２を演算し、第１組の３次高調波Ｖｏｆｆ１を第１組の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ１、Ｖｖｂ１、Ｖｗｂ１から減算して、第１組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｖｏ１、Ｖｗｏ１を算出し、第２組の３次高調波Ｖｏｆｆ２を第２組の３相の基本電圧指令値Ｖｕｂ２、Ｖｖｂ２、Ｖｗｂ２から減算して、第２組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ２、Ｖｖｏ２、Ｖｗｏ２を算出する。ここで、第１組の中心値α及び第２組の中心値αは、同じ値に設定される。なお、中心値αが、直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２に設定されると、実施の形態１又は２と同様になる。

このように、第１組の中心値α及び第２組の中心値αを、同じ値に設定にすることで、有効電圧ベクトル区間の中間時刻を揃えることができるため、相電流リプルを低減することができる。

＜母線電流リプル抑制制御の第１例＞
本実施の形態では、変調部３３ｂは、母線電流リプル抑制制御において、第１組について上べた二相変調を行うときは、第２組について下べた二相変調を実行し、第１組について下べた二相変調を行うときは、第２組について上べた二相変調を実行する。変調部３３ｂは、第１組の搬送波信号及び第２組の搬送波信号として、同じ位相の搬送波信号を用いる。なお、第１組の搬送波信号は、第１組の３相の電圧指令値と比較され、第２組の搬送波信号は、第２組の３相の電圧指令値と比較される。

この構成によれば、上べた二相変調が行われている組では、ＰＷＭ周期Ｔｃの中心付近に有効電圧ベクトルの区間が表れ、ＰＷＭ周期Ｔｃの両端付近に零電圧ベクトルの区間が表れる。一方、下べた二相変調が行われている組では、ＰＷＭ周期Ｔｃの中心付近に零電圧ベクトルの区間が表れ、ＰＷＭ周期Ｔｃの両端付近に有効電圧ベクトルの区間が表れる。よって、組間で、有効電圧ベクトルの区間をずらすことができ、母線電流のリプル成分を低減できる。

なお、実施の形態１又は２と同様に、変調部３３ｂは、上べた二相変調では、上べた二相変調が実行される対象組の３相の電圧指令値における最大電圧の相の電圧指令値を搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の３相の電圧指令値を算出する。

また、変調部３３ｂは、下べた二相変調では、下べた二相変調が実行される対象組の３相の電圧指令値における最小電圧の相の電圧指令値を搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の３相の電圧指令値を算出する。

各組の上べた二相変調及び下べた二相変調は、式（３）と同様の処理になるので、説明は省略する。

上べた二相変調が行われている組と、下べた二相変調が行われている組とが、定期的に入れ替えられるとよい。第１組について、図７のように、上べた二相変調又は下べた二相変調の実行が判定され、第２組については、第１組と反対になるように、上べた二相変調又は下べた二相変調の実行が判定されてもよい。或いは、第１組及び第２組のそれぞれについて、図７のように、上べた二相変調又は下べた二相変調の実行が判定されてもよい。この場合であっても、上べた二相変調と下べた二相変調とが同時に実行される区間が生じるため、母線電流のリプル成分の低減効果が得られる。

＜母線電流リプル抑制制御の第２例＞
或いは、変調部３３ｂは、母線電流リプル抑制制御において、第１組について上べた二相変調を行うときは、第２組について上べた二相変調を実行し、第１組について下べた二相変調を行うときは、第２組について下べた二相変調を実行する。変調部３３ｂは、第１組の搬送波信号として、第１搬送波信号Ｃ１を用い、第２組の搬送波信号として、第１搬送波信号Ｃ１に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号Ｃ２を用いる。

この構成によれば、第１組及び第２組について、上べた二相変調が行われる場合は、一方の組では、ＰＷＭ周期Ｔｃの中心付近に有効電圧ベクトルの区間が表れ、ＰＷＭ周期Ｔｃの両端付近に零電圧ベクトルの区間が表れ、他方の組では、ＰＷＭ周期Ｔｃの中心付近に零電圧ベクトルの区間が表れ、ＰＷＭ周期Ｔｃの両端付近に有効電圧ベクトルの区間が表れる。よって、組間で、有効電圧ベクトルの区間をずらすことができ、母線電流のリプル成分を低減できる。また、第１組及び第２組について、下べた二相変調が行われる場合は、一方の組では、ＰＷＭ周期Ｔｃの中心付近に零電圧ベクトルの区間が表れ、ＰＷＭ周期Ｔｃの両端付近に有効電圧ベクトルの区間が表れ、他方の組では、ＰＷＭ周期Ｔｃの中心付近に有効電圧ベクトルの区間が表れ、ＰＷＭ周期Ｔｃの両端付近に零電圧ベクトルの区間が表れる。よって、組間で、有効電圧ベクトルの区間をずらすことができ、母線電流のリプル成分を低減できる。

なお、実施の形態１又は２と同様に、変調部３３ｂは、上べた二相変調では、上べた二相変調が実行される対象組の３相の電圧指令値における最大電圧の相の電圧指令値を搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の３相の電圧指令値を算出する。

また、変調部３３ｂは、下べた二相変調では、下べた二相変調が実行される対象組の３相の電圧指令値における最小電圧の相の電圧指令値を搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の３相の電圧指令値を算出する。

各組の上べた二相変調及び下べた二相変調は、式（３）と同様の処理になるので、説明は省略する。

第１組及び第２組における上べた二相変調の実行と、第１組及び第２組における下べた二相変調の実行とが定期的に入れ替えられるとよい。第１組について、図７のように、上べた二相変調又は下べた二相変調の実行が判定され、第２組については、第１組と同じになるように、上べた二相変調又は下べた二相変調の実行が判定されてもよい。或いは、第１組及び第２組のそれぞれについて、図７のように、上べた二相変調又は下べた二相変調の実行が判定されてもよい。この場合であっても、第１組及び第２組において上べた二相変調又は下べた二相変調が実行される区間が生じるため、母線電流のリプル成分の低減効果が得られる。

＜母線電流リプル抑制制御の第３例＞
或いは、変調部３３ｂは、第１組の搬送波信号として、第１搬送波信号Ｃ１を用い、第２組の搬送波信号として、第１搬送波信号に対して９０度位相が異なる第２搬送波信号Ｃ２を用いる。変調部３３ｂは、各組について、３相の電圧指令値の最大電圧と最小電圧の中心値を、直流電圧の中心値Ｖｄｃ／２に一致させる３次高調波を演算し、３次高調波を３相の基本電圧指令値から減算して、３相の電圧指令値を算出する。この各組の変調は、式（１）と同様の処理になるので、説明は省略する。

図２２に、ＰＷＭ周期Ｔｃにおける、第１搬送波信号Ｃ１と第１組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ１、Ｖｖｏ１、Ｖｗｏ１との比較による各スイッチング信号、電圧ベクトルを示す。図２３に、第１搬送波信号に対して９０度位相が異なる第２搬送波信号Ｃ２と第２組の３相の電圧指令値Ｖｕｏ２、Ｖｖｏ２、Ｖｗｏ２との比較による各スイッチング信号、電圧ベクトルを示す。

第１搬送波信号Ｃ１の場合は、図２２に示すように、有効電圧ベクトルＶ２、Ｖ１は、時刻ｔ２、及び時刻ｔ４を中心に生じている。第２搬送波信号Ｃ２の場合は、図２３に示すように、有効電圧ベクトルＶ２、Ｖ１は、時刻ｔ１、時刻ｔ３、及び時刻ｔ５を中心に生じている。よって、組間で、有効電圧ベクトルの区間をずらすことができ、母線電流のリプル成分を低減できる。式（１）の変調を加えることにより、有効電圧ベクトルの各区間を、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を中心に前後対称に設定することができ、組間の有効電圧ベクトルの区間のずらし効果を最大限にすることができ、母線電流のリプル成分の低減を最大限にすることができる。

なお、上記の各実施の形態では、直流電圧の中心値が、Ｖｄｃ／２に設定されており、３相の電圧指令値、３相の基本電圧指令値、及び第１及び第２の搬送波信号が、Ｖｄｃ／２を中心に振動する場合を例に説明した。しかし、直流電圧の中心値が０に設定され、３相の電圧指令値、３相の基本電圧指令値、及び第１及び第２の搬送波信号が、０を中心に振動するように構成されてもよい。この場合は、各実施の形態の３相の電圧指令値、３相の基本電圧指令値、及び第１及び第２の搬送波信号から、Ｖｄｃ／２が減算される。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

２ 直流電源、４ インバータ、３０ 交流回転機の制御装置、３３ 電圧指令演算部、３４ ＰＷＭ制御部、１００ 車両用駆動装置、１２０ 電動パワーステアリング装置、Ｃ 搬送波信号、Ｃ１ 第１搬送波信号、Ｃ２ 第２搬送波信号、Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏ ３相の電圧指令値、Ｖｕｂ、Ｖｖｂ、Ｖｗｂ ３相の基本電圧指令値

Claims (15)

1. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、
   前記３相の巻線に流れる電流の電流ベクトルの絶対値、及び前記交流回転機の出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータと、
   前記交流回転機の回転速度の絶対値、及び前記３相の電圧指令値の電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータと、に少なくとも基づいて、
   前記第１制御モード、前記第２制御モード、及び前記第３制御モードを切り替える交流回転機の制御装置。
2. 前記電圧指令演算部は、各組について、
   前記出力パラメータが出力判定値よりも小さく、且つ、前記領域パラメータが、領域判定値よりも小さい場合は、前記第１制御モードに切り替え、
   前記出力パラメータが前記出力判定値以上であり、且つ、前記領域パラメータが、前記領域判定値よりも小さい場合は、前記第２制御モードに切り替え、
   前記領域パラメータが、前記領域判定値以上である場合は、前記第３制御モードに切り替える請求項１に記載に交流回転機の制御装置。
3. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記相電流リプル抑制制御において、
   前記３相の電圧指令値の最大電圧と最小電圧の中心値を、前記インバータに供給される直流電圧の中心値に一致させる３次高調波を演算し、前記３次高調波を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する交流回転機の制御装置。
4. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   ２組の前記３相の巻線が前記ステータに設けられている場合に、
   前記電圧指令演算部は、前記相電流リプル抑制制御において、
   第１組の前記３相の電圧指令値の最大電圧と最小電圧の中心値と、第２組の前記３相の電圧指令値の最大電圧と最小電圧の中心値と、を一致させる第１組の３次高調波及び第２組の３次高調波を演算し、前記第１組の３次高調波を第１組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、第１組の前記３相の電圧指令値を算出し、前記第２組の３次高調波を第２組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、第２組の前記３相の電圧指令値を算出する交流回転機の制御装置。
5. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記スイッチング損失抑制制御において、
   前記３相の電圧指令値の最大電圧の相の前記電圧指令値を、前記搬送波信号の最大値に一致させる、又は前記３相の電圧指令値の最小電圧の相の前記電圧指令値を、前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、前記オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する交流回転機の制御装置。
6. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記スイッチング損失抑制制御において、
   前記３相の電圧指令値の最大電圧の相の巻線電流の絶対値が、前記３相の電圧指令値の最小電圧の相の巻線電流の絶対値よりも大きい場合は、前記最大電圧の相の前記電圧指令値を、前記搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、大きくない場合は、前記最小電圧の相の前記電圧指令値を、前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、前記オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する交流回転機の制御装置。
7. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、
   前記３相の巻線に流れる電流の電流ベクトルの絶対値、及び前記交流回転機の出力トルクの絶対値の１つである出力パラメータと、
   前記交流回転機の回転速度の絶対値、及び前記３相の電圧指令値の電圧ベクトルの絶対値の１つである領域パラメータと、に少なくとも基づいて、
   前記第１制御モード、前記第２制御モード、及び前記第３制御モードを切り替え、
   
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記母線電流リプル抑制制御において、
   前記３相の巻線に流れる３相の電流の絶対値における最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最大電圧の相と一致している場合に、前記最大電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する上べた二相変調を実行し、
   前記最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最小電圧の相と一致している場合に、前記最小電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する下べた二相変調を実行し、
   前記搬送波信号として、第１搬送波信号と、前記第１搬送波信号に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号とを用い、
   前記上べた二相変調の実行時の前記最大電圧の相以外の２相、又は前記下べた二相変調の実行時の前記最小電圧の相以外の２相について、一方の相の前記電圧指令値を前記第１搬送波信号と比較させ、他方の相の前記電圧指令値を前記第２搬送波信号と比較させる交流回転機の制御装置。
8. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記母線電流リプル抑制制御において、
   前記３相の巻線に流れる３相の電流の絶対値における最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最大電圧の相と一致している場合に、前記最大電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する上べた二相変調を実行し、
   前記最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最小電圧の相と一致している場合に、前記最小電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する下べた二相変調を実行し、
   前記搬送波信号として、第１搬送波信号と、前記第１搬送波信号に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号とを用い、
   前記上べた二相変調の実行時の前記最大電圧の相以外の２相、又は前記下べた二相変調の実行時の前記最小電圧の相以外の２相について、一方の相の前記電圧指令値を前記第１搬送波信号と比較させ、他方の相の前記電圧指令値を前記第２搬送波信号と比較させ、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記母線電流リプル抑制制御において、
   前記最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における中間電圧の相と一致している場合に、前記中間電圧が前記インバータに供給される直流電圧の中心値よりも大きい場合は、前記上べた二相変調を実行し、前記中間電圧が前記中心値よりも小さい場合は、前記下べた二相変調を実行する交流回転機の制御装置。
9. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
   各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
   各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
   前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
   前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記母線電流リプル抑制制御において、
   前記３相の巻線に流れる３相の電流の絶対値における最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最大電圧の相と一致している場合に、前記最大電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する上べた二相変調を実行し、
   前記最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最小電圧の相と一致している場合に、前記最小電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出する下べた二相変調を実行し、
   前記搬送波信号として、第１搬送波信号と、前記第１搬送波信号に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号とを用い、
   前記上べた二相変調の実行時の前記最大電圧の相以外の２相、又は前記下べた二相変調の実行時の前記最小電圧の相以外の２相について、一方の相の前記電圧指令値を前記第１搬送波信号と比較させ、他方の相の前記電圧指令値を前記第２搬送波信号と比較させ、
   前記電圧指令演算部は、各組について、前記母線電流リプル抑制制御において、
   前記最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最大電圧の相と一致している場合は、前記最大電流絶対値の相の前記搬送波信号を前記第２搬送波信号に切り替え、
   前記最大電流絶対値の相が、前記３相の電圧指令値における最小電圧の相と一致している場合は、前記最大電流絶対値の相の前記搬送波信号を前記第１搬送波信号に切り替える交流回転機の制御装置。
10. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
    各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
    各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
    前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
    前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
    前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
    前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
    ２組の前記３相の巻線が前記ステータに設けられている場合に、
    前記電圧指令演算部は、前記母線電流リプル抑制制御において、
    第１組について上べた二相変調を行うときは、第２組について下べた二相変調を実行し、
    第１組について前記下べた二相変調を行うときは、第２組について前記上べた二相変調を実行し、
    第１組の前記搬送波信号、及び第２組の前記搬送波信号として、同じ位相の前記搬送波信号を用い、
    前記上べた二相変調では、前記上べた二相変調が実行される対象組の前記３相の電圧指令値における最大電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の前記３相の電圧指令値を算出し、
    前記下べた二相変調では、前記下べた二相変調が実行される対象組の前記３相の電圧指令値における最小電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の前記３相の電圧指令値を算出する交流回転機の制御装置。
11. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
    各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
    各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
    前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
    前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
    前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
    前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
    ２組の前記３相の巻線が前記ステータに設けられている場合に、
    前記電圧指令演算部は、前記母線電流リプル抑制制御において、
    第１組について上べた二相変調を行うときは、第２組について前記上べた二相変調を実行し、
    第１組について下べた二相変調を行うときは、第２組について前記下べた二相変調を実行し、
    第１組の前記搬送波信号として、第１搬送波信号を用い、第２組の前記搬送波信号として、前記第１搬送波信号に対して１８０度位相が異なる第２搬送波信号を用い、
    前記上べた二相変調では、前記上べた二相変調が実行される対象組の前記３相の電圧指令値における最大電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最大値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の前記３相の電圧指令値を算出し、
    前記下べた二相変調では、前記下べた二相変調が実行される対象組の前記３相の電圧指令値における最小電圧の相の前記電圧指令値を前記搬送波信号の最小値に一致させるオフセット電圧を演算し、当該オフセット電圧を対象組の前記３相の基本電圧指令値から減算して、対象組の前記３相の電圧指令値を算出する交流回転機の制御装置。
12. 単数組又は複数組の３相の巻線を設けたステータを有する交流回転機を、単数組又は複数組のインバータを介して制御する交流回転機の制御装置であって、
    各組について、前記３相の巻線に印加する３相の電圧指令値を算出する電圧指令演算部と、
    各組について、前記３相の電圧指令値のそれぞれと、搬送波信号との比較結果に基づいて、前記インバータが有する複数のスイッチング素子をオンオフ制御するＰＷＭ制御部と、を備え、
    前記電圧指令演算部は、各組について、前記交流回転機の運転状態に基づいて、第１制御モード、第２制御モード、及び第３制御モードを切り替え、
    前記第１制御モードでは、正弦波の３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、各相の巻線に流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する相電流リプル抑制制御を実行し、
    前記第２制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、直流電源と前記インバータとの間を流れる電流のリプル成分が減少するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出する母線電流リプル抑制制御を実行し、
    前記第３制御モードでは、前記３相の基本電圧指令値が前記３相の電圧指令値に設定される場合よりも、前記スイッチング素子の損失が低減するように、前記３相の基本電圧指令値に対して変調を加えて、前記３相の電圧指令値を算出するスイッチング損失抑制制御を実行し、
    ２組の前記３相の巻線が前記ステータに設けられている場合に、
    前記電圧指令演算部は、前記母線電流リプル抑制制御において、
    各組について、前記３相の電圧指令値の最大電圧と最小電圧の中心値を、前記インバータに供給される直流電圧の中心値に一致させる３次高調波を演算し、前記３次高調波を前記３相の基本電圧指令値から減算して、前記３相の電圧指令値を算出し、
    第１組の前記搬送波信号として、第１搬送波信号を用い、第２組の前記搬送波信号として、前記第１搬送波信号に対して９０度位相が異なる第２搬送波信号を用いる交流回転機の制御装置。
13. 前記電圧指令演算部は、前記第３制御モードにおいても、前記母線電流リプル抑制制御を行う請求項１から１１のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
    前記交流回転機と、
    前記交流回転機の駆動力を車両の車輪に伝達する駆動力伝達機構と、を備えた車両用駆動装置。
15. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置と、
    前記交流回転機と、
    前記交流回転機の駆動力を車両の操舵装置に伝達する駆動力伝達機構と、を備えた電動パワーステアリング装置。

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