WO2024042594A1 - 回転機制御装置 - Google Patents

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rotating machine
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current
voltage command
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翔太 近藤
雅宏 家澤
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Definitions

  • This application relates to a rotating machine control device.
  • a control device for a rotating machine when performing pulse width modulation (PWM) control on a rotating machine in a high rotation range, it is possible to use synchronous PWM control to make the voltage pulses symmetrical during one period of electrical angle.
  • PWM pulse width modulation
  • triangular wave comparison type synchronous PWM control which determines the PWM duty by comparing a triangular wave and a modulation signal, is widely used because it has a simple configuration and can maintain the symmetry of voltage pulses.
  • the number of switching operations is defined as the switching operation of the power converter per period of electrical angle, that is, the sum of the ON operation and the OFF operation.
  • the number of switching operations is 18.
  • the number of switching operations is 12 times.
  • Patent Document 1 an increase in peak current is suppressed by increasing the carrier frequency in a region where the amplitude of the phase current increases in a configuration of triangular wave comparison type asynchronous PWM control.
  • Patent Document 2 in a configuration of triangular wave comparison type synchronous PWM control, the carrier frequency of one period of a specific carrier wave is multiplied by an integer, and the period of integral multiplication is configured not to span two periods, thereby reducing electromagnetic noise.
  • Patent Document 1 or 2 Although it is possible to suppress an increase in peak current, there is a problem in that the number of times of switching increases. Furthermore, there are few patterns that can be taken as the carrier wave shape, and the effect of suppressing an increase in peak current is small. Furthermore, if the carrier wave frequency is increased to reduce the peak current and the number of switching operations is increased, the heat of the inverter chip, which is a switching element, becomes high, causing a failure of the inverter.
  • This application discloses a technology to solve the above-mentioned problems, and aims to protect rotating machines and power converters by suppressing the increase in peak current without increasing the loss associated with switching operations. shall be.
  • the rotating machine control device disclosed in the present application applies AC voltage to the rotating machine from a DC voltage of a DC power source through a power converter, and includes a voltage command generator that generates a voltage command value and a carrier wave that generates a carrier wave.
  • the carrier wave generation unit includes a carrier wave generation unit and a comparator that determines switching operation of the power converter based on the voltage command value and the output of the carrier wave generation unit, and the carrier wave generation unit has a carrier wave corrector that corrects the frequency of the carrier wave serving as a reference.
  • the carrier wave corrector adjusts the frequency of the carrier wave to 1.0 in at least a part of the region where the magnitude of the current value in the current information of the rotating machine is larger than a predetermined magnitude with respect to the frequency of the carrier wave serving as a reference.
  • the frequency of the carrier wave is corrected to be 1.0 times or less in at least a part of the region where the magnitude of the current value in the current information of the rotating machine is smaller than the predetermined magnitude.
  • the frequency of the carrier wave is corrected to be 1.0 times or more, and at least the current information of the rotating machine
  • the present invention is characterized in that the frequency of the carrier wave is corrected to be smaller than 1.0 times in a part of the region where the magnitude of the current value at is smaller than a predetermined magnitude.
  • the magnitude of the current value in the current information of the rotating machine is larger than a predetermined magnitude under the condition that the number of switching per period of electrical angle is not increased as much as possible.
  • FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a rotating machine control device according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a rotating machine control device according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the internal configuration of a carrier generation section according to the first embodiment.
  • 2 is a block diagram illustrating the internal configuration of a carrier corrector according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the internal configuration of a carrier calculator according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a carrier wave generated by a rotating machine control device of a comparative example.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a carrier wave with a corrected carrier frequency of the rotating machine control device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a carrier wave whose carrier frequency and carrier wave phase of the rotating machine control device according to the first embodiment are corrected.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a carrier wave with corrected carrier frequency and carrier wave phase when there is a large phase difference between the voltage and current of the rotating machine control device according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of the hardware of the rotating machine control device 1 of the present application. It is composed of a processor 2 and a storage device 3, and although not shown, the storage device 3 includes a volatile storage device such as a random access memory and a nonvolatile auxiliary storage device such as a flash memory. Further, an auxiliary storage device such as a hard disk may be provided instead of the flash memory.
  • a volatile storage device such as a random access memory
  • a nonvolatile auxiliary storage device such as a flash memory.
  • an auxiliary storage device such as a hard disk may be provided instead of the flash memory.
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the rotating machine control device of this embodiment.
  • the rotating machine control device 1 includes a voltage command generator 10, a carrier wave generator 11, and a comparator 12.
  • a gate signal for controlling ON/OFF of the switching element of the power converter 14 is transmitted from the comparator 12, the voltage from the DC power supply 13 is converted to an AC voltage, and the converted AC voltage is applied to the rotating machine 16.
  • the rotating machine 16 is driven.
  • Each configuration within the rotating machine control device 1 will be described in detail below.
  • the voltage command generator 10 generates a voltage command value, voltage phase, rotation speed, number of pulses, and torque command based on the input operation command and current information.
  • the operation commands include a command torque, a command rotation speed, a current command, etc. input to the voltage command generator from the outside.
  • the current information is detected from the current of each phase of the rotating machine 16. As the current information, as will be described later, a current detection value or current command value detected from the current detector 15, or a current estimated value estimated or predicted from the rotating machine characteristics may be used.
  • the generated voltage command value is output to the comparator 12. Further, the generated voltage phase, rotation speed, number of pulses, and torque command are output to the carrier wave generation section 11. Current information is also input to the carrier generation section 11 . Note that the voltage phase may be included as part of the voltage command value information.
  • the three-phase voltage command value can be obtained by converting the operation command into a current command and controlling the current vector on the rotational coordinate (on the dq coordinate).
  • three-phase voltage command values may be determined according to the command rotational speed.
  • the voltage phase is a voltage vector determined from the rotor position detected or estimated using a device such as a resolver and an encoder, which are position detectors attached to the rotating machine 16, and three-phase voltage command values. It is determined by the phase of
  • For the rotation speed use a value calculated from the rotor position or a value detected by a speed detector.
  • the number of pulses means the number of voltage pulses that perform a switching operation during one period of electrical angle, and is also the number of carrier waves.
  • the number of carrier waves is the number of cycles of the carrier wave in one period of electrical angle, and when the carrier wave is a triangular wave, it is equivalent to the number of peaks or troughs.
  • the number of pulses is determined based on at least the rotational speed, and is determined in accordance with the sound accompanying switching, harmonics, torque, vibration, calculation cycle, and the like. Odd numbers such as 15, 9, 5, and 3 are often selected as the number of pulses due to the symmetry of the pulse waveform, but even numbers such as 12 and 6 may also be selected.
  • a number including a decimal number may be selected. For example, if 15.1, 9.8, or 6.5 is selected as the number of pulses in one period of electrical angle, the number of pulses in 10 periods of electrical angle will be 151, 98, or 65.
  • the carrier wave generation unit 11 includes a carrier wave corrector 20 and a carrier wave calculator 30, and generates a carrier wave based on the voltage phase, rotation speed, number of pulses, and torque command generated by the voltage command generator 10 and current information. generate.
  • the generated carrier wave is output to the comparator 12.
  • the frequency of the carrier wave is generated by multiplying the frequency of the voltage command value by a coefficient.
  • the comparator 12 generates a PWM waveform from the voltage command value generated by the voltage command generator 10 and the carrier wave generated by the carrier wave generation unit 11 by comparing the magnitude relationship between the voltage command value and the carrier wave, and generates a PWM waveform by comparing the magnitude relationship between the voltage command value and the carrier wave.
  • a gate signal is output to the converter 14. That is, the switching operation of the power converter 14 is determined by the comparator 12 based on the voltage command value and the carrier wave.
  • the gate signal output from the comparator 12 of the rotating machine control device 1 is input to the power converter 14.
  • the power converter 14 is connected to the DC power supply 13 and the rotating machine 16 by wiring, and generates an AC voltage from the DC voltage of the DC power supply 13 based on a gate signal, and applies it to the rotating machine 16.
  • the alternating current and alternating voltage become direct current and direct current voltage
  • the alternating current and alternating voltage become not only the alternating current component but also the alternating current and alternating voltage. It also includes a direct current component.
  • the current detector 15 detects currents iu, iv, and iw of the U-phase, V-phase, and W-phase of the rotating machine 16. Note that instead of the current detected by the current detector 15, current estimation is used to predict and estimate the current from the current command value of some or all of the phases, or the rotating machine characteristics shown in the following equation (1). A container may also be used. Alternatively, the configuration may be such that the current on the DC bus side is detected and the current of each phase is calculated.
  • the current estimator is sometimes used as a substitute for the current detector 15 in order to reduce costs, but if the current estimator is also used as a substitute when the accuracy and response of the current detector 15 is low, it is possible to reliably observe transiently changing currents. can.
  • equation (1) is a voltage equation on the fixed coordinates u, v, w of the rotating machine, where vu, vv, vw are the phase voltages, R is the winding resistance, s is the differential operator, Lu, Lv, Lw represents the self-inductance of each winding, Muv, Mvw, and Mwu represent the mutual inductance between each winding, iu, iv, and iw represent the phase currents, ⁇ re represents the electrical angular velocity, ⁇ mag represents the permanent magnet magnetic flux, and ⁇ re represents the electrical angular position.
  • the rotating machine 16 is assumed to be a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor, but it may also be a motor other than three-phase, such as a double three-phase winding motor or a five-phase motor, or a field winding motor. In addition, it may be configured with a synchronous reluctance motor, a switched reluctance motor, other synchronous motors, or an induction motor.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the carrier wave generation section 11.
  • the carrier generation unit 11 is configured by a carrier corrector 20 and a carrier calculator 30.
  • the carrier wave corrector 20 calculates a carrier wave frequency correction value and a carrier wave phase correction value based on the voltage phase, rotation speed, and torque command information generated by the voltage command generator 10 and the current information from the current detector 15. , is output to the carrier wave calculator 30.
  • the carrier wave calculator 30 calculates a reference carrier wave based on the voltage phase, rotation speed, and pulse number generated by the voltage command generator 10 based on the carrier wave frequency correction value and the carrier wave phase correction value calculated by the carrier wave corrector 20. Generate a corrected carrier wave.
  • the reference carrier wave is a carrier wave having a constant carrier frequency during one period of electrical angle.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating the internal configuration of the carrier corrector 20.
  • the carrier corrector 20 includes a carrier frequency correction value calculator 21 , a carrier wave phase correction value calculator 22 , a correction determiner 23 , and multipliers 24 and 25 .
  • the carrier wave frequency correction value calculator 21 calculates a carrier wave frequency correction value based on the voltage phase.
  • the carrier wave frequency correction value is used to raise or lower the carrier wave frequency so that the number of switching times (equivalent to the number of pulses or number of carrier waves) in one period of electrical angle does not change, or even if it is changed, it does not change by more than 20%. Correct it so that it does.
  • the frequency of the carrier wave is corrected to be larger than 1.0 times, Correcting the frequency of the carrier wave to be 1.0 times or less in at least a part of the region where the magnitude of the current value in the current information of the rotating machine 16 is smaller than a predetermined magnitude; or At least in a part of the region where the magnitude of the current value in the current information of the rotating machine 16 is larger than a predetermined magnitude, the frequency of the carrier wave is corrected to be 1.0 times or more, At least in a part of the region where the magnitude of the current value in the current information of the rotating machine 16 is smaller than a predetermined magnitude, the frequency of the carrier wave is corrected to be smaller than 1.0 times.
  • the frequency of the carrier wave is corrected to be larger than 1.0 times, At least in a part of the region where the voltage command value of the rotating machine 16 is smaller than a predetermined value, the frequency of the carrier wave is corrected to be 1.0 times or less. or At least in a part of the region where the magnitude of the voltage command value of the rotating machine 16 is larger than a predetermined magnitude, the frequency of the carrier wave is corrected to be 1.0 times or more, At least in a part of the region where the voltage command value of the rotating machine 16 is smaller than a predetermined value, the frequency of the carrier wave is corrected to be smaller than 1.0 times.
  • the carrier wave frequency of the reference carrier wave is corrected to be high so that the peak current is small in at least a part of the area where the amplitude of the AC waveform that is current information is large.
  • the region where the amplitude of the current information becomes large refers to the region where the instantaneous value of the current information (AC waveform) is greater than or equal to a predetermined value of either positive or negative peak value. For example, it is 90% or more of the peak value.
  • the reason why it is selected as at least a part of the area is because it is not necessary to increase the carrier frequency in all sections of the area where the amplitude of current information is large, and if it is corrected so that the effect of reducing the peak current is high. good.
  • voltage command value is used instead of current information.
  • the peak current can be increased without increasing the loss associated with switching operation by switching or switching in such a way that the peak current does not increase in the region where the voltage command value of the rotating machine is larger than a predetermined value. can be suppressed and protect rotating machines and power converters.
  • the carrier wave frequency of the reference carrier wave should be corrected to be lower in a region where peak current is not a problem.
  • the number of pulses is usually controlled by selecting a value such as 21, 15, 12, 9, or 6. For example, when controlling with a number of pulses of 12, changing the number of switching to 2 This is because if the number of pulses is increased by a percentage, the number of switching times will be the same as when controlling with the number of pulses of 15, and the effect of not increasing the number of switching times will be reduced.
  • the implementation method is to store in advance a correction pattern that can reduce the peak current without increasing the number of switchings as a map or function for each operating point.
  • the carrier wave frequency correction value calculator 21 is configured to calculate the correction value based on the voltage phase, but it may be implemented using the current phase or the rotor position instead of the voltage phase.
  • the carrier wave phase correction value calculator 22 corrects the carrier wave phase based on the rotational speed and the torque command so that the carrier wave phase becomes such that the peak current becomes small. Specifically, the carrier wave phase at which the peak current decreases depending on the operating point is stored in a map or a function, and the carrier wave phase correction value is calculated.
  • the carrier wave phase correction value calculator 22 is configured to calculate the correction value based on the rotational speed and torque command, but may be configured to calculate the correction value based on the voltage command value, current information, etc. Thereby, the switching phase can be adjusted, and the effect of suppressing the increase in peak current becomes high.
  • the carrier wave frequency correction value and the carrier wave phase correction value are designed not only to reduce the peak current, but also to basically maintain the symmetry of the PWM pulse as much as possible.
  • the PWM pulses between voltage phases 0 to 180 degrees and 180 to 360 degrees should be point symmetrical, and if possible, the PWM pulses should be symmetrical between 0 degrees and 90 degrees, 90 degrees to 180 degrees, and 180 degrees to 270 degrees. It is also desirable to design the PWM pulse between 270 degrees and 360 degrees to be line symmetrical.
  • the correction determiner 23 determines whether or not the correction values of the carrier wave frequency correction value calculator 21 and the carrier wave phase correction value calculator 22 are corrected based on operating points such as rotational speed, torque commands, or voltage commands or the actual flow to the rotating machine 16. The determination is made based on the peak current calculated from the current information. For example, if the peak current is close to the operating point of interest, or if the peak current is closer to the overcurrent threshold than expected, the carrier frequency or phase may be corrected, e.g. Output. Conversely, if the peak current is not at a problematic operating point, or if the peak current is not closer to the overcurrent threshold than expected, for example, "0" is output so as not to correct the carrier frequency and phase. In this way, by applying only to a specific operating point, there is no need to correct all operating points, and the control configuration can be simplified.
  • the multiplier 24 multiplies the output of the carrier wave frequency correction value calculator 21 and the output of the correction determiner 23, and the multiplier 25 multiplies the output of the carrier wave phase correction value calculator 22 and the output of the correction determiner 23. Determine the carrier frequency correction value and carrier wave phase correction value.
  • multipliers are used here, other devices such as adders/subtractors, dividers, etc. (for example, functions or maps) may be used in place of the multipliers.
  • the carrier wave frequency and phase are corrected to reduce the peak current, but in addition to the peak current, the carrier wave frequency is corrected to reduce current harmonics, voltage harmonics, vibration, and heat. Also, the configuration may be such that the phase is corrected.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the internal configuration of the carrier wave calculator 30.
  • the carrier wave arithmetic unit 30 includes multipliers 31 and 32, an adder 33, and a carrier wave generator 34.
  • the multiplier 31 multiplies the rotational speed generated by the voltage command generator 10 and the number of pulses to calculate a reference carrier frequency
  • the multiplier 32 multiplies the carrier frequency output by the multiplier 31 and the carrier frequency correction value calculator.
  • the carrier wave frequency correction value calculated in step 21 is multiplied and the carrier wave frequency is output.
  • the reference carrier wave frequency is a carrier wave frequency that is constant during one period of electrical angle.
  • other elements such as an adder/subtractor or a divider (for example, a function or a map) may be used.
  • the reference carrier wave frequency is a factor times the frequency of the voltage command value.
  • the adder 33 adds the voltage phase generated by the voltage command generator 10 and the carrier phase correction value calculated by the carrier phase correction value calculator 22, and outputs a carrier phase synchronized with the voltage phase.
  • the adder 33 other devices such as a subtracter, a divider, a multiplier, etc. (for example, a function or a map) may be used.
  • the carrier wave generator 34 generates and outputs a carrier wave synchronized with the voltage phase based on the carrier wave frequency output by the multiplier 32 and the carrier wave phase output by the adder 33.
  • a triangular wave is often used as the carrier wave, it may also be a sawtooth wave, a sine wave, or a rectangular wave.
  • FIG. 6 shows the voltage command value, current, carrier wave, and carrier wave frequency of a rotating machine control device as a comparative example that does not have the carrier wave corrector 20.
  • This is an example where the carrier wave is set to a triangular wave and the number of pulses is set to 9.
  • the voltage command value and the carrier wave are synchronized, and the carrier wave frequency is constant.
  • a PWM pulse is generated by comparing the magnitude relationship between the carrier wave and the voltage command value.
  • a case where the voltage command value is larger than the carrier wave is set as High, and a case where the voltage command value is smaller than the carrier wave is set as Low.
  • the constant period PWM pulse is high near the positive peak of the current, and the constant period PWM pulse is low near the negative peak.
  • the PWM pulse goes high near the positive peak of the current, causing the current to increase in the positive direction, and the PWM pulse goes low near the negative peak, giving a command to increase the current in the negative direction, increasing the peak current. do.
  • FIG. 7 shows the voltage command value, current, carrier wave, and carrier wave frequency of the rotating machine control device 1 of this embodiment.
  • the carrier wave frequency is corrected by the carrier wave corrector 20.
  • a part of the region where the magnitude of the current value of the phase current becomes large that is, in this embodiment, from 70 degrees to 110 degrees, from 250 degrees to 290 degrees, which is plus or minus 20 degrees including the peak value. Since the carrier frequency is twice as high in the region, compared to Fig. 6, the PWM pulse is high near the positive peak of the current (about 80 degrees to about 100 degrees), and the PWM pulse is high near the negative peak.
  • the period in which the pulse is low (about 260 degrees to about 280 degrees) can be shortened, and an increase in peak current can be suppressed.
  • a part of the region where the magnitude of the current value is small that is, in this embodiment, regions other than the above-mentioned regions, 10 degrees to 70 degrees, 110 degrees to 170 degrees, 190 degrees to 250 degrees, 290 degrees
  • the carrier wave frequency is set as low as 0.6 times in the range from 350 degrees to 350 degrees, the number of pulses and the number of carrier waves in one period of electrical angle do not change. With such a correction method, the peak current can be reduced without increasing the number of switching operations.
  • the selection of the region in which the current value for increasing the carrier wave frequency becomes large and the selection of the frequency to be increased are not limited to this example, and may be selected as long as the increase in the peak current can be suppressed.
  • FIG. 8 shows an example of the configuration of FIG. 7 in which not only the carrier frequency but also the carrier phase is corrected.
  • the carrier wave frequency is corrected the same as in FIG. 7, but the carrier wave phase is corrected by 180 degrees with respect to FIG.
  • the PWM pulse is set low, and the PWM pulse is set high near the negative apex for a certain period (in this embodiment, about several degrees around 270 degrees).
  • This utilizes the fact that when the PWM pulse is high, the current changes in an increasing direction, and when the PWM pulse is low, the current changes in a decreasing direction.
  • the peak current can be reduced more in the case of FIG. 8 in which the carrier phase is corrected than in FIG. 7.
  • the angles listed here are just examples.
  • FIG. 9 shows an example of correcting the carrier frequency and carrier wave phase when the phase difference between voltage and current is large, for example, when the phase difference is 50 degrees.
  • the carrier frequency is near the peak of the current, as shown in Figure 8, in the range of 70 degrees (from 80 degrees to 150 degrees, from 260 degrees to 330 degrees) including the peak value.
  • the carrier wave frequency is corrected so that it becomes higher, and the carrier wave frequency is lowered in other ranges.
  • the carrier wave phase is also a constant interval near the positive peak of the current (in this embodiment, about a few degrees around 130 degrees), and a constant interval near the negative peak of the PWM pulse (in this embodiment, 310 degrees).
  • the PWM pulse is corrected to a high phase (about several degrees around the center) to enhance the effect of reducing peak current. Note that the angles listed here are just examples.
  • the carrier wave frequency is corrected at the timing of the peak or trough of the carrier wave, but the carrier wave frequency may be corrected at other timings, and the correction values for the carrier wave frequency and phase are Since this is an example, values other than those shown in FIGS. 7, 8, and 9 may be set.
  • FIGS. 7 and 8 show that the PWM pulse waveforms between voltage phases 0 degrees to 180 degrees and 180 degrees to 360 degrees are point symmetrical to suppress the generation of offset and harmonics at even numbers.
  • the voltage pulses between 180 degrees and 180 degrees, 180 degrees and 270 degrees, and 270 degrees and 360 degrees are line-symmetrical to express a sine wave waveform.
  • the PWM pulse waveforms between the voltage phases of 0 degrees to 180 degrees and 180 degrees to 360 degrees are designed to be point symmetric for the same reason as above, but the carrier frequency and phase are changed so as not to maintain the symmetry. It may be corrected.
  • the carrier wave frequency correction values in FIGS. 7, 8, and 9 are quadratic components in one period of electrical angle, but the carrier wave shapes among the three phases are made to be the same as cubic components. You may set it so that.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

直流電源（１３）の直流電圧を電力変換器（１４）を通じて回転機（１６）に交流電圧を印加する回転機制御装置（１）において、電圧指令値を生成する電圧指令生成器（１０）と、搬送波生成部（１１）と、電圧指令値と搬送波生成部の出力によって電力変換器のスイッチング動作を決定する比較器（１２）とを備え、搬送波生成部（１１）は、搬送波の周波数を補正する搬送波補正器（２０）を有し、電気角１周期あたりのスイッチング回数を極力増加させない条件のもと、回転機（１６）の電流情報における電流値の大きさがあらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域のピーク電流が増加しないようにスイッチングさせることで、スイッチング動作に伴う損失を増加させないでピーク電流の増加を抑制し、回転機（１６）と電力変換器（１４）を保護する。

Description

回転機制御装置
　本願は、回転機制御装置に関するものである。
　回転機の制御装置において、回転機を高回転領域でパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御をする場合、電気角１周期中の電圧パルスを対称にするために同期ＰＷＭ制御を用いることが一般的である。その中でも三角波と変調信号を比較することでＰＷＭデューティーを決定する三角波比較式同期ＰＷＭ制御は、簡単な構成でありながら、電圧パルスの対称性を保つことができるため、広く普及している。
　一方でスイッチング動作に伴う損失を低減するためにスイッチング動作の回数を極力少なくすることが望まれる。ここで、スイッチング動作の回数とは、電気角１周期あたりの電力変換器がスイッチングする動作、つまりオンする動作、オフする動作の和と定義する。例えば、同期９Ｐの場合、スイッチング動作の回数は１８回。同期６Ｐの場合、スイッチング動作の回数は１２回となる。スイッチング回数を少なくすると電圧高調波および電流高調波の増加を引き起こし、相電流のピーク(以降、ピーク電流)が増加してしまう問題がある。回転機制御装置が用いられるＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）、空調、工作機械、航空機、鉄道、あるいは自動車等といったアプリケーションの場合、ピーク電流の増加を十分抑制できないと減磁および素子破壊を引き起こす。そのため、スイッチング回数とピーク電流低減の両立が望まれる。
　例えば、特許文献１においては、三角波比較式非同期ＰＷＭ制御の構成で、相電流の振幅が大きくなる領域で搬送波周波数を高くすることで、ピーク電流の増加を抑制している。また、特許文献２においては、三角波比較式同期ＰＷＭ制御の構成で、特定の搬送波１周期の搬送波周波数を整数倍し、整数倍する期間を２周期に跨がない構成とすることで、電磁騒音の増加を抑制している。
特開平２－１６８８９５号公報 特開２０１２－２３５６１９号公報
　しかし、特許文献１または２の構成では、ピーク電流の増加を抑制することはできても、スイッチング回数が増加してしまう課題があった。また、搬送波形状として取りうるパターンが少なく、ピーク電流の増加を抑制する効果が少ない。また、ピーク電流を減らすために搬送波周波数を高くし、スイッチング回数を増加させてしまうと、スイッチング素子であるインバータのチップの熱が高くなり、インバータの故障を引き起こしてしまう。
　本願は、上述のような課題を解決するための技術を開示するものであり、スイッチング動作に伴う損失を増加させないでピーク電流の増加を抑制し、回転機と電力変換器を保護することを目的とする。
　本願に開示される回転機制御装置は、直流電源の直流電圧を電力変換器を通じて回転機に交流電圧を印加するものであって、電圧指令値を生成する電圧指令生成器と、搬送波を生成する搬送波生成部と、電圧指令値と搬送波生成部の出力によって電力変換器のスイッチング動作を決定する比較器とを備え、搬送波生成部は、基準となる搬送波の周波数を補正する搬送波補正器を有し、搬送波補正器は、基準となる搬送波の周波数に対し、少なくとも回転機の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも大きくなるように補正し、少なくとも回転機の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以下になるように補正し、
または、
少なくとも回転機の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以上になるように補正し、少なくとも回転機の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では前記搬送波の周波数が１．０倍よりも小さくなるように補正する、ことを特徴とする。
　本願に開示される回転機制御装置によれば、電気角１周期あたりのスイッチング回数を極力増加させない条件のもと、回転機の電流情報における電流値の大きさがあらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域のピーク電流が増加しないようにスイッチングさせることで、スイッチング動作に伴う損失を増加させないでピーク電流の増加を抑制し、回転機と電力変換器を保護することができる。
実施の形態１に係る回転機制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る回転機制御装置の機能ブロック図である。 実施の形態１に係る搬送波生成部の内部構成を説明するブロック図である。 実施の形態１に係る搬送波補正器の内部構成を説明するブロック図である。 実施の形態１に係る搬送波演算器の内部構成を説明するブロック図である。 比較例の回転機制御装置の生成した搬送波を説明する図である。 実施の形態１に係る回転機制御装置の搬送波周波数を補正した搬送波を説明する図である。 実施の形態１に係る回転機制御装置の搬送波周波数と搬送波位相を補正した搬送波を説明する図である。 実施の形態１に係る回転機制御装置の電圧と電流に位相差が大きい場合の搬送波周波数と搬送波位相を補正した搬送波を説明する図である。
　以下、本願に係る回転機制御装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。
実施の形態１．
　本願の回転機制御装置１のハードウェアの一例を図１に示す。プロセッサ２と記憶装置３とから構成され、図示していないが、記憶装置３は、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスク等の補助記憶装置を具備してもよい。
　図２は、本実施の形態の回転機制御装置の機能ブロック図である。回転機制御装置１は、電圧指令生成器１０と搬送波生成部１１と比較器１２によって構成される。比較器１２から電力変換器１４のスイッチング素子のオン、オフを制御するゲート信号が送信され、直流電源１３からの電圧が交流電圧に変換され、変換された交流電圧を回転機１６に印加し、回転機１６を駆動する。以下、回転機制御装置１内の各構成を詳述する。
　電圧指令生成器１０は、入力される動作指令と電流情報に基づいて電圧指令値、電圧位相、回転速度、パルス数、トルク指令を生成する。ここで、動作指令とは、外部から電圧指令生成器に入力される指令トルク、指令回転速度および電流指令などである。電流情報とは回転機１６の各相の電流から検出される。電流情報は、後述するように、電流検出器１５から検出した電流検出値または電流指令値、もしくは、回転機特性から推定または予測した電流推定値を用いてもよい。生成された電圧指令値は、比較器１２へ出力される。また、生成された電圧位相、回転速度、パルス数、トルク指令を搬送波生成部１１へ出力する。搬送波生成部１１へは電流情報も入力される。なお、電圧指令値の情報の一部として電圧位相を有してもよい。
　電圧指令値を生成する手法としては、例えば、動作指令を電流指令に変換し、電流ベクトルを回転座標上（ｄ－ｑ座標上）で制御することによって三相電圧指令値を求めることができる。また、Ｖ／ｆ一定制御のように、指令回転速度に応じた三相電圧指令値を求めてもよい。
　電圧位相は、図示していないが、回転機１６に取り付けられた位置検出器であるレゾルバおよびエンコーダ等の装置を用いて検出または推定した回転子位置と、三相電圧指令値から求めた電圧ベクトルの位相とによって求める。
　回転速度は、回転子位置から演算した値、または速度検出器によって検出した値を用いる。
　パルス数は電気角１周期中のスイッチング動作を行う電圧パルスの数を意味し、搬送波の数でもある。搬送波の数は、電気角１周期中の搬送波の周期数であり、搬送波が三角波の場合、山または谷の数と等価である。パルス数は、少なくとも回転速度に基づき決定し、スイッチングに伴う音、高調波、トルク、振動、および演算周期等に応じて決定される。パルス数として、パルス波形の対称性から、例えば、１５、９、５、３などの奇数が選択されることが多いが、例えば、１２、６などの偶数を選択してもよく、電気角複数周期間でのパルスの数を管理する場合は小数を含む数を選択してもよい。例えば、電気角１周期のパルス数として１５．１、９．８、または６．５などを選択しておくと、電気角１０周期で１５１、９８、６５個のパルスの数となる。
　搬送波生成部１１は、搬送波補正器２０と搬送波演算器３０とを有し、電圧指令生成器１０で生成された電圧位相、回転速度、パルス数、およびトルク指令と電流情報とに基づいて搬送波を生成する。生成した搬送波は、比較器１２へ出力される。搬送波の周波数は、電圧指令値の周波数の係数倍で生成される。
　比較器１２は、電圧指令生成器１０で生成された電圧指令値と搬送波生成部１１で生成された搬送波とから、電圧指令値と搬送波の大小関係を比較することによってＰＷＭ波形を生成し、電力変換器１４へゲート信号を出力する。すなわち、電圧指令値と搬送波によって電力変換器１４のスイッチング動作が比較器１２で決定される。
　回転機制御装置１の比較器１２から出力されるゲート信号は電力変換器１４に入力される。電力変換器１４は、直流電源１３と回転機１６に配線で接続されており、直流電源１３の直流電圧を、ゲート信号に基づいて交流電圧を生成し、回転機１６に印加する。なお、当然であるが、回転速度が０に近づくと、交流電流と交流電圧は直流電流と直流電圧となるし、オフセット成分が含有している場合は交流電流と交流電圧は交流成分だけでなく直流成分も含むことになる。
　電流検出器１５は、回転機１６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相の電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを検出する。なお、電流検出器１５により検出される電流の代わりに、各相の一部または全ての相の電流指令値、あるいは以下の式（１）に示す回転機特性から電流を予測、推定する電流推定器を用いてもよい。また、直流母線側の電流を検出し、各相の電流を演算する構成であってもよい。電流推定器は、コスト削減のために電流検出器１５の代用として使用する場合もあるが、電流検出器１５の精度および応答が低い場合にも代用すると、過渡的に変化する電流を確実に観測できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、式（１）は回転機の固定座標ｕ、ｖ、ｗ上の電圧方程式であり、ｖｕ、ｖｖ、ｖｗが相電圧、Ｒが巻線抵抗、ｓが微分演算子、Ｌｕ、Ｌｖ、Ｌｗが各巻線の自己インダクタンス、Ｍｕｖ、Ｍｖｗ、Ｍｗｕが各巻線間の相互インダクタンス、ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが相電流、ωｒｅが電気角速度、φｍａｇが永久磁石磁束、θｒｅが電気角位置を表す。
　回転機１６は三相同期モータまたは三相誘導モータを想定しているが、例えば二重三相巻線モータまたは五相モータ等の三相以外のモータ、あるいは界磁巻線型モータでもよい。その他シンクロナスリラクタンスモータ、スイッチトリラクタンスモータ、その他同期モータ、誘導モータ以外で構成してもよい。
　図３は、搬送波生成部１１の構成を説明するブロック図である。搬送波生成部１１は、搬送波補正器２０と搬送波演算器３０によって構成される。
　搬送波補正器２０は、電圧指令生成器１０で生成された電圧位相、回転速度、トルク指令の情報、および電流検出器１５からの電流情報に基づいて搬送波周波数補正値と搬送波位相補正値を演算し、搬送波演算器３０に出力する。
　搬送波演算器３０は、電圧指令生成器１０で生成された電圧位相、回転速度、パルス数による基準となる搬送波を、搬送波補正器２０で算出された搬送波周波数補正値、搬送波位相補正値に基づいて補正した搬送波を生成する。基準となる搬送波とは、電気角１周期中に一定となる搬送波周波数を有する搬送波である。
　図４は、搬送波補正器２０の内部構成を説明するブロック図である。搬送波補正器２０は、搬送波周波数補正値演算器２１と搬送波位相補正値演算器２２と補正判定器２３と乗算器２４、２５によって構成される。
　搬送波周波数補正値演算器２１は電圧位相に基づいて搬送波周波数補正値を演算する。搬送波周波数補正値は、電気角１周期中のスイッチング回数（パルス数、搬送波の数の文言と等価）を変えない、または変えても２割以上は変化しないように搬送波周波数を高くしたり、低くしたりするように補正する。
　すなわち、基準となる搬送波の周波数に対し、
少なくとも回転機１６の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも大きくなるように補正し、
少なくとも回転機１６の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以下になるように補正する、
または、
少なくとも回転機１６の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以上になるように補正し、
少なくとも回転機１６の電流情報における電流値の大きさがあらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも小さくなるように補正する。
　あるいは、基準となる搬送波の周波数に対し、
少なくとも回転機１６の電圧指令値の大きさが、あらかじめ定めた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも大きくなるよう補正し、
少なくとも回転機１６の電圧指令値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以下になるよう補正する、
または、
少なくとも回転機１６の電圧指令値の大きさがあらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以上になるよう補正し、
少なくとも回転機１６の電圧指令値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では前記搬送波の周波数が１．０倍よりも小さくなるよう補正する。
　具体的には、本実施の形態の場合、電流情報である交流波形の振幅が大きくなる領域の少なくとも一部の領域ではピーク電流が小さくなるように基準となる搬送波の搬送波周波数を高く補正する。電流情報の振幅が大きくなる領域とは、電流情報（交流波形）の瞬時値が正負いずれかのピーク値のあらかじめ定められた値以上となる領域を指す。例えば、ピーク値の９割以上などである。領域の少なくとも一部としたのは、電流情報の振幅が大きくなる領域全ての区間の搬送波周波数を高くする必要はないからであり、ピーク電流を低減する効果が高くなるように補正されていればよい。また、電流情報の代わりに電圧指令値を使用した場合も、同様である。電圧指令値を使用する場合、図２の搬送波生成部１１に電圧指令生成器１０からの電圧指令値が入力される。
　これにより、電気角１周期あたりのスイッチング回数を極力増加させない条件のもと、回転機の電流情報における電流値の大きさがあらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域のピーク電流が増加しないようにスイッチングさせる、または回転機の電圧指令値の大きさがあらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域のピーク電流が増加しないようにスイッチングさせることで、スイッチング動作に伴う損失を増加させないでピーク電流の増加を抑制し、回転機と電力変換器を保護することができる。
　搬送波周波数を高くするだけでは、電気角１周期中のスイッチング回数が増加してしまうため、ピーク電流が問題とならない領域で基準となる搬送波の搬送波周波数を低くなるように補正し、電気角１周期中のスイッチング回数が増加しないようにするか、または２割以上変化しないようにする。これにより、スイッチング損失を低減することができる。２割以上変化しないようにするとは、通常、パルス数は、２１、１５、１２、９、６などの数値を選び制御を行うが、例えばパルス数１２で制御しているときにスイッチング回数を２割増加させるとパルス数１５で制御している場合と同一のスイッチング回数となってしまいスイッチング回数を増加させないという効果が低減するからである。
　実装方法としては、あらかじめスイッチング回数が増加しないでピーク電流を低減できる補正パターンを動作点毎にマップあるいは関数にして格納しておくことで実現する。ここで、搬送波周波数補正値演算器２１は、上述した通り、電圧位相に基づいて補正値を演算する構成としているが、電圧位相の代わりに電流位相または回転子位置等で実装してもよい。
　搬送波位相補正値演算器２２は、回転速度とトルク指令に基づいて、ピーク電流が小さくなるような搬送波位相になるよう搬送波位相を補正する。具体的には、動作点に応じてピーク電流が小さくなる搬送波位相をマップあるいは関数により保持しておき、搬送波位相補正値を演算する。ここで、搬送波位相補正値演算器２２は、回転速度とトルク指令に基づいて、補正値を演算する構成としているが、電圧指令値および電流情報等に基づいて演算する構成としてもよい。これにより、スイッチング位相を調整することができ、ピーク電流の増加を抑制する効果が高くなる。
　搬送波周波数補正値と搬送波位相補正値は、ピーク電流を小さくするように設計するだけでなく、基本的にはＰＷＭパルスの対称性を極力保つように設計する。具体的には、電圧位相０～１８０度と１８０～３６０度間のＰＷＭパルスを点対称となるようにし、可能であれば、０度～９０度と９０度～１８０度、１８０度～２７０度と２７０度～３６０度間のＰＷＭパルスも線対称となるように設計することが望ましい。
　補正判定器２３は、搬送波周波数補正値演算器２１と搬送波位相補正値演算器２２の補正値の補正有無を、回転速度、トルク指令、または電圧指令といった動作点あるいは実際に回転機１６に流れている電流情報から算出したピーク電流に基づいて判定する。例えば、ピーク電流が問題となる動作点に近接している場合、あるいはピーク電流が想定よりも過電流閾値に近接している場合は、搬送波周波数または位相を補正するように、例えば、「１」を出力する。逆にピーク電流が問題となる動作点でない場合、あるいはピーク電流が想定よりも過電流閾値に近接していない場合は、搬送波周波数および位相を補正しないように、例えば、「０」を出力する。このように、特定の動作点にのみ適用することで、全動作点補正をする必要がなく、制御構成を簡易化できる。
　乗算器２４は、搬送波周波数補正値演算器２１の出力と補正判定器２３の出力を乗算し、乗算器２５は、搬送波位相補正値演算器２２の出力と補正判定器２３の出力を乗算することで搬送波周波数補正値と搬送波位相補正値を決定する。ここでは、乗算器を用いているが、乗算器の代わりに加減算器、除算器などほかのもの（例えば関数またはマップ）を使用して構成してもよい。
　また、本構成ではピーク電流が小さくなるような搬送波周波数、位相となるように補正をしているが、ピーク電流以外にも電流高調波、電圧高調波、振動、熱が低減するように搬送波周波数および位相を補正する構成であってもよい。
　図５は、搬送波演算器３０の内部構成を説明するブロック図である。搬送波演算器３０は、乗算器３１、３２と加算器３３と搬送波生成器３４によって構成される。
　乗算器３１は電圧指令生成器１０で生成された回転速度とパルス数を乗算し、基準となる搬送波周波数を演算し、乗算器３２は乗算器３１が出力した搬送波周波数と搬送波周波数補正値演算器２１で算出された搬送波周波数補正値を乗算し、搬送波周波数を出力する。基準となる搬送波周波数とは、電気角１周期中に一定となる搬送波周波数である。乗算器３１の代わりに加減算器、除算器などほかのもの（例えば関数またはマップ）を使用して構成してもよい。基準となる搬送波周波数は、電圧指令値の周波数の係数倍となる。乗算器３２で搬送波周波数補正値を乗算するとさらに係数倍されることになる。
　加算器３３は電圧指令生成器１０で生成された電圧位相と搬送波位相補正値演算器２２で算出された搬送波位相補正値とを加算し、電圧位相に同期した搬送波位相を出力する。加算器３３の代わりに減算器、除算器、乗算器などほかのもの（例えば関数またはマップ）を使用して構成してもよい。
　搬送波生成器３４は、乗算器３２が出力した搬送波周波数と加算器３３が出力した搬送波位相に基づいて電圧位相に同期した搬送波を生成して出力する。搬送波は三角波を用いることが多いが、鋸波、正弦波、または矩形波であってもよい。
　図６は搬送波補正器２０を持たない比較例としての回転機制御装置の電圧指令値と電流、搬送波、搬送波周波数を示している。搬送波を三角波、パルス数を９に設定した場合の例である。電圧指令値と搬送波は同期しており、搬送波周波数は一定である。
　この比較例の場合、搬送波と電圧指令値の大小関係を比較してＰＷＭパルスを生成する。搬送波よりも電圧指令値の大きさが大きい場合をＨｉｇｈ（ハイ）、搬送波よりも電圧指令値の大きさが小さい場合をＬｏｗ（ロー）の２値とする。この場合、電流の正のピーク付近で一定区間ＰＷＭパルスはハイ、負のピーク付近で一定区間ＰＷＭパルスはローとなる。つまり、電流の正のピーク付近でＰＷＭパルスはハイとなるので電流を正方向に増加させ、負のピーク付近でＰＷＭパルスはローとなるので電流を負方向に増加させる指令となり、ピーク電流が増加する。
　これに対し、図７は本実施の形態の回転機制御装置１の電圧指令値、電流、搬送波および搬送波周波数を示している。図６に対し、搬送波補正器２０により搬送波周波数を補正した場合の一例を示している。このとき、相電流の電流値の大きさが大きくなる領域の１部、すなわち本実施の形態では、ピーク値を含むプラスマイナス２０度である、７０度から１１０度、２５０度から２９０度付近の領域で、搬送波周波数を２倍と高くしているため、図６に比べ、電流の正のピーク付近でＰＷＭパルスがハイとなる区間（約８０度から約１００度）、負のピーク付近でＰＷＭパルスがローとなる区間（約２６０度から約２８０度）を短くすることができ、ピーク電流の増加を抑制することができる。一方で、電流値の大きさが小さくなる領域の１部、すなわち、本実施の形態では、上述した領域以外の領域、１０度から７０度、１１０度から１７０度、１９０度から２５０度、２９０度から３５０度の領域で、搬送波周波数を０．６倍と低くしているため、電気角１周期中のパルス数および、搬送波の数は変化しない。このような補正方法により、スイッチング回数を増加させないでピーク電流を低減することができる。なお、搬送波周波数を高くする電流値が大きくなる領域の選択、およびどの程度高くするかの周波数の選択は、この例に限られるものではなく、ピーク電流の増加を抑制できるものであればよい。
　図８は図７の構成に対し、搬送波周波数だけでなく、搬送波位相も補正した場合の一例を示している。このとき、搬送波周波数の補正は図７と同一であるが、搬送波位相を図７に対し１８０度補正している。図８のように搬送波位相を補正することで、搬送波周波数を高くする領域は図７と同じでも、電流の正の頂点付近の一定区間（本実施の形態では、９０度を中心に前後数度程度）ＰＷＭパルスをロー、負の頂点付近で一定区間（本実施の形態では２７０度を中心に前後数度程度）ＰＷＭパルスをハイとする。これはＰＷＭパルスがハイの場合に電流が増加方向に変化し、ローの場合に電流が減少方向に変化することを利用している。これにより、図７よりも、搬送波位相を補正した図８の場合の方がピーク電流を低減することができる。このように搬送波周波数だけでなく、搬送波位相も補正することでピーク電流の低減効果をさらに高くすることができる。なお、ここに挙げた角度は一例である。
　図９は電圧と電流の位相差が大きい場合、例えば位相差が５０度の場合の搬送波周波数と搬送波位相を補正した場合の一例を示している。電圧と電流の位相差が大きい場合も図８と同様に、電流のピーク付近、図９では、ピーク値を含む７０度の範囲（８０度から１５０度、２６０度から３３０度）で搬送波周波数が高くなるように搬送波周波数を補正し、それ以外の範囲で搬送波周波数を低くしている。搬送波位相も電流の正の頂点付近で一定区間（本実施の形態では、１３０度を中心に前後数度程度）ＰＷＭパルスがロー、負の頂点付近で一定区間（本実施の形態では、３１０度を中心に前後数度程度）ＰＷＭパルスがハイとなる位相に補正し、ピーク電流の低減効果を高めている。なお、ここに挙げた角度は一例である。
　図７、図８、図９は、搬送波の山または谷のタイミングで搬送波周波数を補正しているが、それ以外のタイミングで搬送波周波数を補正してもよいし、搬送波周波数と位相の補正値は一例であるため、図７、８、９に記載した以外の値に設定してもよい。
　また、図７、図８は電圧位相０度～１８０度と１８０度～３６０度間のＰＷＭパルス波形を点対称としてオフセットおよび偶数時の高調波の発生を抑制し、０度～９０度と９０度～１８０度、１８０度～２７０度と２７０度～３６０度間の電圧パルスを線対称として正弦波の波形を表現するようにしている。図９は電圧位相０度～１８０度と１８０度～３６０度間のＰＷＭパルス波形を上述と同様の理由で点対称となるよう設計したが、対称性を保たないように搬送波周波数および位相を補正してもよい。
　また、図７、図８、図９の搬送波周波数の補正値は、電気角１周期において２次の成分となっているが、３次等の成分となるようにして３相間の搬送波形状が同一となるように設定してもよい。
　本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、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が含まれるものとする。
１：回転機制御装置、２：プロセッサ、３：記憶装置、１０：電圧指令生成器、１１：搬送波生成部、１２：比較器、１３：直流電源、１４：電力変換器、１５：電流検出器、１６：回転機、２０：搬送波補正器、２１：搬送波周波数補正値演算器、２２：搬送波位相補正値演算器、２３：補正判定器、２４、２５：乗算器、３０：搬送波演算器、３１、３２：乗算器、３３：加算器、３４：搬送波生成器

Claims (9)

  1. 直流電源の直流電圧を電力変換器を通じて回転機に交流電圧を印加する回転機制御装置において、
    電圧指令値を生成する電圧指令生成器と、搬送波を生成する搬送波生成部と、前記電圧指令値と前記搬送波生成部の出力によって前記電力変換器のスイッチング動作を決定する比較器とを備え、
    前記搬送波生成部は、基準となる搬送波の周波数を補正する搬送波補正器を有し、
    前記搬送波補正器は、前記基準となる搬送波の周波数に対し、
    少なくとも前記回転機の電流情報における電流値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも大きくなるように補正し、
    少なくとも前記回転機の電流情報における電流値の大きさが、前記あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以下になるように補正し、
    または、
    少なくとも前記回転機の電流情報における電流値の大きさが、前記あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以上になるように補正し、
    少なくとも前記回転機の電流情報における電流値の大きさが、前記あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも小さくなるように補正する、
    ことを特徴とする回転機制御装置。
  2. 直流電源の直流電圧を電力変換器を通じて回転機に交流電圧を印加する回転機制御装置において、
    電圧指令値を生成する電圧指令生成器と、搬送波を生成する搬送波生成部と、前記電圧指令値と前記搬送波生成部の出力によって前記電力変換器のスイッチング動作を決定する比較器とを備え、
    前記搬送波生成部は、基準となる搬送波の周波数を補正する搬送波補正器を有し、
    前記搬送波補正器は、前記基準となる搬送波の周波数に対し、
    少なくとも前記回転機の電圧指令値の大きさが、あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも大きくなるよう補正し、
    少なくとも前記回転機の電圧指令値の大きさが、前記あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以下になるように補正し、
    または、
    少なくとも前記回転機の電圧指令値の大きさが、前記あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍以上になるように補正し、
    少なくとも前記回転機の電圧指令値の大きさが、前記あらかじめ定められた大きさよりも小さくなる領域の１部では搬送波の周波数が１．０倍よりも小さくなるよう補正する
    ことを特徴とする回転機制御装置。
  3. 　前記搬送波補正器は、電気角１周期内の前記スイッチング動作の回数が一定、または少なくとも補正前に比べスイッチング動作の回数が２割以上変化しないように前記搬送波の周波数を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の回転機制御装置。
  4. 　前記搬送波補正器は、少なくとも回転機の回転速度、トルク指令、電圧指令値、回転機の電流情報のいずれか１つ以上に基づいて前記電圧指令値と前記搬送波の位相差を変化させるように前記搬送波の位相を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転機制御装置。
  5. 　前記搬送波補正器は、前記搬送波の周波数と位相を補正するか否かを判定する補正判定器を有し、少なくとも回転機の回転速度、トルク指令、電圧指令値、回転機の電流情報のいずれか１つ以上に基づいて補正有無を判定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転機制御装置。
  6. 　前記搬送波生成部は搬送波演算器を有し、前記回転機の回転速度と前記回転速度に基づき決定されるパルス数により算出され、前記電圧指令値の周波数の係数倍の前記基準となる搬送波周波数と前記搬送波補正器の補正値に基づいて前記搬送波を演算することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回転機制御装置。
  7. 　回転機の電流情報は電流検出器から検出した電流検出値、電流指令値、もしくは回転機の回転機特性から推定または予測した電流推定値を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の回転機制御装置。
  8. 　前記あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域とは、前記回転機に流れる交流電流のピーク値の前後プラスマイナス２０度の領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機制御装置。
  9. 　前記あらかじめ定められた大きさよりも大きくなる領域とは、電圧指令値と電流情報の位相差が５０度より大きいとき、前記回転機に流れる交流電流のピーク値を含む７０度の領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機制御装置。
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