JP2022109070A - 制御装置、磁束推定装置及び磁束推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一次磁束の推定結果に基づく電動機制御の信頼性向上に有効な電力変換装置を提供する。【解決手段】制御装置１は、電動機３に駆動電力を供給する電力変換回路１０と、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定する磁束推定部１３０と、磁束推定部１３０による一次磁束の推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御する電圧指令生成部１６０（制御部）と、を備え、磁束推定部１３０は、電動機３の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電流と、電動機３のインダクタンスとに基づいて一次磁束を推定する第一推定と、動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を行う。【選択図】図１

Description

本開示は、制御装置、磁束推定装置及び磁束推定方法に関する。

特許文献１には、回転子速度に基づいて、固定子磁束計算を電流モデルから電圧モデルに円滑に遷移させる制御装置が開示されている。

特表２００７－５２５１３７号公報

本開示は、一次磁束の推定結果に基づく電動機制御の信頼性向上に有効な電力変換装置を提供する。

本開示の一側面に係る制御装置は、電動機に駆動電力を供給する電力変換回路と、駆動電力の供給により電動機が発生する一次磁束を推定する磁束推定部と、磁束推定部による一次磁束の推定結果に基づいて電力変換回路を制御する制御部と、を備え、磁束推定部は、電動機の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路から電動機への出力電流と、電動機のインダクタンスとに基づいて一次磁束を推定する第一推定と、動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路から電動機への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を行う。

本開示の他の側面に係る磁束推定装置は、電動機の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路から電動機への出力電流と、電動機のインダクタンスとに基づいて、電動機が発生する一次磁束を推定する第一推定と、動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路から電動機への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を行う。

本開示の更に他の側面に係る磁束推定方法は、電動機の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路から電動機への出力電流と、電動機のインダクタンスとに基づいて、電動機が発生する一次磁束を推定する第一推定と、動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路から電動機への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を含む。

本開示によれば、一次磁束の推定結果に基づく電動機制御の信頼性向上に有効な電力変換装置を提供することができる。

制御装置の構成を例示する模式図である。 磁束推定部の機能的な構成を例示するブロック図である。 補正ゲイン及びキャンセルゲインの設定例を示すグラフである。 制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。 制御手順を例示するフローチャートである。 磁束推定手順を例示するフローチャートである。 磁束推定部の変形例を示すブロック図である。

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

〔制御装置〕
図１に示す制御装置１は、電動機３を制御する装置である。制御装置１は、電源２から供給された電力を駆動電力に変換して電動機３に供給する。電源２は直流電源であってもよく、交流電源であってもよい。一例として、図１は、電源２が三相交流電源である場合を図示している。三相交流電源の具体例としては、電力会社の電力系統、三相交流の発電機、又は無停電電源等が挙げられる。

電動機３は、交流の駆動電力（例えば三相交流電力）の供給により動作する交流電動機である。電動機３は、同期電動機であってもよい。例えば電動機３は、ＰＭＡ（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）モータである。電動機３は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータであってもよく、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータであってもよい。電動機３は、永久磁石を有しないシンクロナスリラクタンスモータであってもよい。電動機３は、誘導電動機であってもよい。

電動機３は、固定子にコイルが設けられた固定コイル型であってもよいし、可動子にコイルが設けられた可動コイル型であってもよい。また、電動機３は、回転型であってもよいし、リニア型であってもよい。

制御装置１は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを有する。電力変換回路１０は、電源２から供給された電力（以下、「電源電力」という。）を駆動電力に変換して電動機３に供給する。一例として、電力変換回路１０は、整流回路１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ回路１３と、電流センサ１４とを有する。整流回路１１は、例えばダイオードブリッジ回路又はＰＷＭコンバータ回路であり、上記電源電力を直流電力に変換する。平滑コンデンサ１２は、上記直流電力を平滑化する。

インバータ回路１３は、上記直流電力と上記駆動電力との間の電力変換を行う。例えばインバータ回路１３は、力行状態において、直流電力を駆動電力に変換して電動機３に供給し、回生状態において、電動機３が発電する電力を直流電力に変換する。なお、力行状態とは、インバータ回路１３から供給された駆動電力により電動機３が動作する状態であり、回生状態とは、動作に応じた発電電力を電動機３がインバータ回路１３に供給する状態である。

例えばインバータ回路１３は、複数のスイッチング素子１５を有し、複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えることによって上記電力変換を行う。スイッチング素子１５は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であり、ゲート駆動信号に応じてオン・オフを切り替える。

電流センサ１４は、インバータ回路１３と電動機３との間に流れる電流（以下、「出力電流」という。）を検出する。例えば電流センサ１４は、三相交流の全相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）の電流を検出するように構成されていてもよいし、三相交流のいずれか２相の電流を検出するように構成されていてもよい。零相電流が生じない限り、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の電流の合計はゼロなので、２相の電流を検出する場合にも全相の電流の情報が得られる。

以上に示した電力変換回路１０の構成はあくまで一例である。電力変換回路１０の構成は、電動機３の駆動電力を生成し得る限りにおいていかようにも変更可能である。例えば、整流回路１１は交流電力を直流電力に変換するＰＷＭコンバータ回路やマトリクスコンバータ回路であってもよい。電力変換回路１０は、直流化を経ることなく電源電力と駆動電力との双方向の電力変換を行うマトリクスコンバータ回路であってもよい。電源電力が直流電力である場合に、電力変換回路１０は整流回路１１を有していなくてもよい。

制御回路１００は、制御指令に対応する駆動電力を電動機３に供給するように電力変換回路１０を制御する。制御回路１００は、一次磁束の推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御する。より具体的に、制御回路１００は、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定することと、一次磁束の推定結果と出力電流（電流センサ１４が検出する電流）とに基づいて電動機３の電磁力を推定することと、目標磁束と一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と電磁力の推定結果との偏差とに基づいて電力変換回路１０を制御することと、を実行するように構成されている。このため制御回路１００は、上記一次磁束を推定する磁束推定装置を含んでいる。

例えば制御回路１００は、機能上の要素として、電磁力指令生成部１１０と、磁束指令生成部１２０と、電流情報取得部１０１と、磁束推定部１３０と、電磁力推定部１５０と、電圧指令生成部１６０と、位相角算出部１７０と、ＰＷＭ制御部１８０とを有する。

電磁力指令生成部１１０は、電動機３に所望の動作をさせるように上述の目標電磁力を生成する。「電磁力」は、電動機３が駆動対象物に付与する力に相関する値であればよい。電動機３が回転型である場合、電磁力は、電動機３が回転軸まわりに発生するトルクであってもよい。電動機３がリニア型である場合、電磁力は、電動機３が可動子の移動方向に発生する推力であってもよい。

一例として、電磁力指令生成部１１０は、加え合わせ点１１１で表されるように、目標速度ωｔと、速度推定値ωとの差である速度偏差を算出する。目標速度ωｔは、例えば電気角の角速度の目標値であり、速度推定値ωは、電気角の角速度の推定値である。電磁力指令生成部１１０は、制御回路１００が予め記憶する目標速度ωｔを取得してもよく、プログラマブルロジックコントローラ等の上位コントローラから目標速度ωｔを取得してもよい。電磁力指令生成部１１０は、ブロック１１２で表されるように、速度偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して目標トルクＴｔ（目標電磁力）を算出する。

磁束指令生成部１２０は、目標トルクＴｔと、電動機３の磁石磁束と、電動機３のインダクタンスとに基づいて、上記目標一次磁束Φｔを算出する。例えば、電動機３が同期リラクタンス電動機を除く同期電動機である場合、磁束指令生成部１２０は、目標トルクＴｔに基づいて、目標電流を算出し、次式により目標一次磁束Φｔを算出する。
Φｄｔ＝Ｌｄ・Ｉｄｔ＋Φｍ
Φｑｔ＝Ｌｑ・Ｉｑｔ
Φｔ＝（Φｄｔ^２＋Φｑｔ^２）^１／２
・・・（１）
Φｄｔ：ｄ軸一次磁束目標値
Φｑｔ：ｑ軸一次磁束目標値
Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス
Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス
Ｉｄｔ：ｄ軸電流目標値
Ｉｑｔ：ｑ軸電流目標値
Φｍ：磁石磁束
電動機３が同期リラクタンス電動機の場合、式（１）における磁石磁束Φｍはゼロである。電動機３が誘導電動機である場合、ｄ軸インダクタンスＬｄは、一次インダクタンスＬ１に置き換わる。ｑ軸インダクタンスＬｑは、一次漏れインダクタンスｌ１と、二次漏れインダクタンスｌ２との和に相当する漏れインダクタンスに置き換わる。

ｄ軸、ｑ軸は、回転座標系であるｄｑ座標系の座標軸であり、それぞれ電動機３の回転軸に垂直である。電動機３がＰＭＡである場合、ｄ軸は例えば磁石磁束の方向に沿い、ｑ軸は磁石磁束の方向に垂直である。ｄ軸とｑ軸とが交わる原点は、電動機３の回転中心に位置する。電動機３が誘導電動機である場合、ｄ軸は例えばギャップ磁束の方向に沿い、ｑ軸はギャップ磁束の方向に垂直である。電動機３が同期リラクタンス電動機である場合、ｄ軸はロータの突極方向に沿い、ｑ軸は突極方向に垂直である。また、電動機３が同期リラクタンス電動機である場合、ｄ軸、ｑ軸は、ロータの突極と共に回転するｄｑ座標系の座標軸であり、ｄ軸は突極方向に沿う。

ｄ軸磁束は、一次磁束のｄ軸成分であり、ｑ軸磁束は、一次磁束のｑ軸成分である。ｄ軸電流は、ｄ軸に沿った磁束を発生させる電流であり、ｑ軸電流は、ｑ軸に沿った磁束を発生させる電流である。ｄ軸インダクタンスは、ｄ軸電流からｄ軸磁束を求める係数であり、ｑ軸インダクタンスは、ｑ軸電流からｑ軸磁束を求める係数である。

電流情報取得部１０１は、電流センサ１４による出力電流の検出結果を取得し、取得した検出結果に三相・二相変換を施してａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂを算出する。ａ軸電流Ｉａは、出力電流のａ軸成分であり、ｂ軸電流Ｉｂは、出力電流のｂ軸成分である。

ａ軸、ｂ軸は、固定座標系であるａｂ座標系の座標軸であり、それぞれ電動機３の回転軸に垂直である。ａ軸及びｂ軸は互いに垂直であり、ａ軸とｂ軸とが交わる原点は電動機３の回転中心に一致している。

磁束推定部１３０は、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定する。例えば磁束推定部１３０は、一次磁束推定値Φと、ａ軸一次磁束推定値Φａと、ｂ軸一次磁束推定値Φｂとを算出する。ａ軸磁束は、一次磁束のａ軸成分であり、ｂ軸磁束は、一次磁束のｂ軸成分である。磁束推定部１３０による一次磁束の推定処理については後述する。

電磁力推定部１５０は、一次磁束の推定結果と出力電流とに基づいて電動機３のトルク（電磁力）を推定する。例えば電磁力推定部１５０は、次式により、トルク推定値Ｔを算出する。
Ｔ＝Φａ・Ｉｂ－Φｂ・Ｉａ ・・・（２）

電圧指令生成部１６０（制御部）は、磁束推定部１３０による一次磁束の推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御する。例えば電圧指令生成部１６０は、目標磁束と一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と電磁力の推定結果との偏差とに基づいて電力変換回路１０を制御する。

一例として、電圧指令生成部１６０は、目標磁束Φｔと一次磁束推定値Φとの偏差を縮小し、目標トルクＴｔとトルク推定値Ｔとの偏差を縮小するように電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１６０は、一次磁束と共に回転するγδ座標系における電圧指令を生成する。γδ座標系の座標軸であるγ軸、δ軸は、それぞれ電動機３の回転軸に垂直である。γ軸とδ軸が交わる原点は、電動機３の回転中心に位置する。γ軸は一次磁束の方向に沿い、δ軸は一次磁束の方向に垂直である。例えば電圧指令生成部１６０は、加え合わせ点１６１で表されるように、目標磁束Φｔと一次磁束推定値Φとの差である磁束偏差を算出し、ブロック１６２で表されるように、磁束偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施してγ軸電圧指令Ｖγを算出する。γ軸電圧指令Ｖγは、電圧指令のγ軸成分である。

また、電圧指令生成部１６０は、加え合わせ点１６３で表されるように、目標トルクＴｔとトルク推定値Ｔとの差であるトルク偏差を算出し、ブロック１６４で表されるように、トルク偏差を一次磁束推定値Φで除算し、ブロック１６５で表されるように、除算結果に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算を施して、トルク制御電圧を算出する。

更に電圧指令生成部１６０は、ブロック１６６で表されるように、一次磁束推定値Φに速度推定値ωを乗算して誘起電圧を算出する。そして、電圧指令生成部１６０は、加え合わせ点１６７で表されるように、トルク制御電圧に誘起電圧を加算してδ軸電圧指令Ｖδを算出する。δ軸電圧指令Ｖδは、電圧指令のδ軸成分である。

位相角算出部１７０は、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂをフェーズロックループに入力することで、速度推定値ωと、位相角推定値θとを算出する。速度推定値ωは、一次磁束の回転速度の推定値であり、位相角推定値θは、一次磁束の回転角度の推定値である。位相角算出部１７０が算出する速度推定値ωは、電磁力推定部１５０にフィードバックされ、上述の目標トルクＴｔの算出に用いられる。また、位相角算出部１７０が算出する速度推定値ωは、電圧指令生成部１６０における上記誘起電圧の算出にも用いられる。

ＰＷＭ制御部１８０は、電圧指令生成部１６０が生成した電圧指令に対応する電圧を発生させるように電力変換回路１０を制御する。例えばＰＷＭ制御部１８０は、γ軸電圧指令Ｖγ及びδ軸電圧指令Ｖδに対し、位相角推定値θによる回転変換を施してａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂを算出し、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂに二相・三相変換を施して駆動電力の相電圧指令を算出する。ＰＷＭ制御部１８０は、相電圧指令に対応する三相交流電圧を電動機３に印加するように、インバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替える。

このように、電圧指令生成部１６０が生成した電圧指令に対応する電圧を発生させるように電力変換回路１０が制御されるので、電力変換回路１０は、目標磁束と一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と電磁力の推定結果との偏差とに基づいて制御されることとなる。

以下、磁束推定部１３０による一次磁束の推定処理を具体的に例示する。磁束推定部１３０は、電動機３の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電流と、電動機３のインダクタンスとに基づいて一次磁束を推定する第一推定と、電動機３の動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を行うように構成されている。なお、動作速度とは、周波数指令（同期電動機の場合は速度指令）であってもよく、あるいは速度推定値であってもよい。

第一推定において、磁束推定部１３０は、少なくとも出力電流とインダクタンスとに基づいて一次磁束を推定していればよく、更に出力電圧に基づく一次磁束の推定も併せて実行してもよい。例えば磁束推定部１３０は、第一推定において、出力電圧に基づいて磁束微分値を算出し、出力電流と、インダクタンスとに基づいて磁束微分値を補正し、補正後の磁束微分値を積分して一次磁束を算出してもよい。

磁束推定部１３０は、電動機３の動作速度が所定レベル未満である場合に、第一推定を繰り返し実行し、それぞれの第一推定において、出力電圧に基づいて磁束微分値を算出し、出力電流と、インダクタンスとに基づいて一次磁束を推定するリファレンス推定を行い、前回の第一推定による一次磁束の推定結果と、リファレンス推定による一次磁束の推定結果との偏差に基づいて補正値を算出し、磁束微分値を補正値に基づいて補正してもよい。

磁束推定部１３０は、第一推定において、動作速度が所定レベルに近付くのに応じて、出力電流と、インダクタンスとに基づく磁束微分値の補正を縮小してもよい。補正を縮小するとは、出力電流と、インダクタンスとに基づき算出された補正値を、磁束微分値に反映させる程度を縮小することを意味する。一例として、磁束推定部１３０は、出力電流と、インダクタンスとに基づき算出された補正値に、補正ゲインを乗算した値に基づいて補正値を算出し、動作速度が所定レベルに近付くのに応じて補正ゲインを縮小する。

磁束推定部１３０は、上記出力電圧として、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂを用いてもよい。磁束推定部１３０は、上記出力電圧として、センサによる電圧検出値を用いてもよい。また、磁束推定部１３０は、上記出力電流として、ａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂを用いてもよい。

図２は、電動機３が同期電動機である場合の磁束推定部１３０の機能的な構成を例示するブロック図である。磁束推定部１３０は、ブロック１３１で表されるように、ａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに巻線抵抗ｒを乗算して、巻線における電圧降下を算出し、加え合わせ点１４３で表されるように、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂから電圧降下を減算して磁束微分値を算出する。例えば磁束推定部１３０は、次式により磁束微分値を算出する。
Φａ’＝Ｖａ－ｒ・Ｉａ
Φｂ’＝Ｖｂ－ｒ・Ｉｂ
・・・（３）
Φａ’：ａ軸磁束微分値
Φｂ’：ｂ軸磁束微分値
ｒ：巻線抵抗

磁束推定部１３０は、ブロック１３２で表されるように、ａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに対し、回転変換を施してｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。ｄ軸電流Ｉｄは、出力電流のｄ軸成分であり、ｑ軸電流Ｉｑは、出力電流のｑ軸成分である。

ａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂをｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換するために、磁束推定部１３０は、ブロック１４８で表されるように、ａ軸電流Ｉａ、ｂ軸電流Ｉｂ、ａ軸電圧指令Ｖａ、及びｂ軸電圧指令Ｖｂに基づいて、ａｂ座標系に対するｄｑ座標系の位相角推定値θｄを算出する。例えば磁束推定部１３０は、拡張誘起電圧オブザーバによって、位相角推定値θｄを算出する。より具体的に、磁束推定部１３０は、フェーズロックループによって、ｄｑ座標系における誘起電圧のｄ軸成分がゼロになるように位相角推定値θｄを算出する。なお、ｄｑ座標系における誘起電圧は、ａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに位相角推定値θｄによる回転変換を施して得られるｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂに位相角推定値θｄによる回転変換を施して得られるｄ軸電圧指令Ｖｄ及びｑ軸電圧指令Ｖｑとに基づいて算出される。

更に、磁束推定部１３０は、ブロック１３３及び加え合わせ点１４４で表されるように、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑと、磁石磁束Φｍ（電動機３が同期リラクタンス電動機の場合はゼロ）とに基づいて一次磁束のリファレンス推定を行う。例えば磁束推定部１３０は、次式により、一次磁束のリファレンス推定値を算出する。
Φｄｒ＝Ｌｄ・Ｉｄ＋Φｍ
Φｑｒ＝Ｌｑ・Ｉｑ
・・・（４）
Φｄｒ：ｄ軸磁束リファレンス推定値
Φｑｒ：ｑ軸磁束リファレンス推定値
磁束推定部１３０は、ブロック１３４で表されるように、前回のａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂの推定結果に対し、位相角推定値θｄによる回転変換を施してｄ軸磁束推定値Φｄ及びｑ軸磁束推定値Φｑを算出する。ｄ軸磁束推定値Φｄは、一次磁束のｄ軸成分であり、ｑ軸磁束推定値Φｑは、一次磁束のｑ軸成分である。磁束推定部１３０は、加え合わせ点１４５で表されるように、ｄ軸磁束リファレンス推定値Φｄｒとｄ軸磁束推定値Φｄとの差、及びｑ軸磁束リファレンス推定値Φｑｒとｑ軸磁束推定値Φｑとの差である磁束誤差を算出する。

更に、磁束推定部１３０は、ブロック１３５で表されるように、磁束誤差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して補正値ΔΦｄ’，ΔΦｑ’を算出し、更に、磁束推定部１３０は、ブロック１３６で表されるように、補正値ΔΦｄ’，ΔΦｑ’に対し、位相角推定値θによる回転変換を施して補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’を算出する。なお、磁束推定部１３０は、ブロック１３４，１３６における回転変換に、位相角推定値θｄに代えて、位相角推定値θを用いてもよい。この場合、加え合わせ点１４４，１４５の間に、位相角推定値θと位相角推定値θｄとに基づく二つの回転変換が必要となる（図示せず）。

また、ブロック１３４にて、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂをｄ軸磁束推定値Φｄ及びｑ軸磁束推定値Φｑに変換するのに代えて、ｄ軸磁束リファレンス推定値Φｄｒ及びｑ軸磁束リファレンス推定値Φｑｒに位相角推定値θｄによる回転変換を施してａ軸磁束リファレンス推定値Φａｒ及びｂ軸磁束リファレンス推定値Φｂｒを算出し、ａ軸磁束リファレンス推定値Φａｒとａ軸磁束推定値Φａとの差、及びｂ軸磁束リファレンス推定値Φｂｒとｂ軸磁束推定値Φｂとの差である磁束誤差を算出してもよい（図７のブロック１３４Ａ参照）。

この場合、ブロック１３５における補正値の算出を、γδ座標系で行ってもｄｑ軸座標系で行ってもよい。γδ座標系で行う場合、具体的には、磁束誤差に位相角推定値θによる回転変換を施してγδ座標系における磁束誤差を算出し（図７のブロック１３６Ａ参照）、ブロック１３５ではγδ座標系における補正値ΔΦγ’，ΔΦδ’を算出し、補正値ΔΦγ’，ΔΦδ’に対し、位相角推定値θによる回転変換を施して補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’を算出してもよい（図７のブロック１３６Ｂ参照）。ｄｑ軸座標系で行う場合は、図７のブロック１３６Ａおよびブロック１３６Ｂの座標変換を位相角推定値θｄを用いて行えばよい（図示せず）。

更に、磁束推定部１３０は、ブロック１３７及び加え合わせ点１４６で表されるように、補正ゲインＡＫを補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’に乗算し、乗算結果をａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’にそれぞれ加算する。これにより、上述の磁束誤差を縮小するように、ａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’が補正される。

磁束推定部１３０は、ブロック１３８で表されるように、補正済みのａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’をそれぞれ積分して、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂを算出する。

磁束推定部１３０は、速度推定値ωが大きくなるにつれて、補正ゲインＡＫを徐々に小さくしてもよい。例えば図３の（ａ）に示すように、磁束推定部１３０は、速度推定値ωが閾値ω１以下であるときには補正ゲインＡＫを所定値ＡＫ１にし、速度推定値ωが閾値ω１より大きい閾値ω２以上であるときには補正ゲインＡＫを所定値ＡＫ１より小さい所定値ＡＫ２にする。また、磁束推定部１３０は、速度推定値が閾値ω１から閾値ω２に近付くにつれて、補正ゲインＡＫを所定値ＡＫ１から所定値ＡＫ２に徐々に移行させる。

速度推定値ωが、閾値ω２未満であるときに磁束推定部１３０が行うａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂの推定は、上述した第一推定に相当する。速度推定値ωが、閾値ω２を超えているときに磁束推定部１３０が行うａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂの推定は、上述した第二推定に相当する。

磁束推定部１３０は、第二推定において、出力電流と、インダクタンスとに基づく磁束微分値の補正を停止してもよい。一例として、所定値ＡＫ２はゼロであってもよい。この場合、速度推定値ωが閾値ω２を超えているときには、補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’によるａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’の補正が停止することとなる。補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’によるａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’の補正を停止させた状態において、磁束推定部１３０は、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づくことなく、ａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’を算出する。

なお、所定値ＡＫ２はゼロより大きくてもよい。所定値ＡＫ２がゼロより大きい場合、第二推定においては、第一推定における補正ゲインＡＫよりも小さい補正ゲインＡＫにて、出力電流と、インダクタンスとに基づく磁束微分値の補正が行われることとなる。

図２に戻り、磁束推定部１３０は、一次磁束の推定結果から、電動機３の動作に応じて変動しない定常成分を除去してもよい。磁束推定部１３０は、定常成分の除去において、一次磁束の推定結果にローパス型のフィルタリングを行い、フィルタリング後の一次磁束の推定結果（フィルタリングにより抽出された定常成分）を、フィルタリング前の一次磁束の推定結果から除去してもよい。例えば磁束推定部１３０は、ブロック１３９，１４１で表されるように、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂの推定結果にローパス型のフィルタリングを行い、フィルタリング結果にキャンセルゲインＣＫを乗算して、一次磁束推定結果に含まれる定常成分を電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂに換算する。

磁束推定部１３０は、加え合わせ点１４７で表されるように、ブロック１３１（巻線抵抗ｒの乗算）への入力直前のａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに、電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂを加算する。これにより、加え合わせ点１４３においては、上記電圧降下に加えて、電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂに巻線抵抗ｒを乗算した値（以下、「キャンセル値」という。）が減算されることとなる。このため、次に算出されるａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂからは、キャンセル値が除去されることとなる。

キャンセル値は、フィルタリング後のａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂに相当するので、次に算出されるａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂからキャンセル値を除去することは、フィルタリング前のａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂから、フィルタリング後のａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂを除去することの一例に相当する。なお、上記フィルタリング結果をａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに加算するのに代えて、ａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’から減算してもよく、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂから減算してもよい。

磁束推定部１３０は、速度推定値ωが大きくなるにつれて、キャンセルゲインＣＫを徐々に大きくしてもよい。磁束推定部１３０は、第二推定を行う期間におけるキャンセルゲインＣＫを、第一推定を行う期間におけるキャンセルゲインＣＫよりも大きくしてもよい。

例えば図３の（ｂ）に示すように、磁束推定部１３０は、速度推定値ωが閾値ω２以下であるときにはキャンセルゲインＣＫを所定値ＣＫ１にし、速度推定値ωが閾値ω２より大きい閾値ω３以上であるときにはキャンセルゲインＣＫを所定値ＣＫ１より大きい所定値ＣＫ２にする。また、磁束推定部１３０は、速度推定値が閾値ω２から閾値ω３に近付くにつれて、キャンセルゲインＣＫを所定値ＣＫ１から所定値ＣＫ２に徐々に移行させる。

磁束推定部１３０は、第一推定を行う期間の少なくとも一部においては定常成分の除去を停止してもよい。一例として、所定値ＣＫ１はゼロであってもよい。この場合、速度推定値ωが閾値ω２未満であるときには、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂからの定常成分の除去が停止することとなる。

なお、所定値ＣＫ１はゼロより大きくてもよい。所定値ＣＫ１がゼロより大きい場合、第一推定においては、第二推定におけるキャンセルゲインＣＫよりも小さいキャンセルゲインＣＫにて、定常成分の除去が行われることとなる。

以上に例示した一次磁束の推定処理はあくまで一例である。第二推定における出力電流及びインダクタンスの寄与度が、第一推定における出力電流及びインダクタンスの寄与度に比較して小さく、且つ第二推定における積分が第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として行われる限り、一次磁束の推定処理は適宜変更可能である。

例えば、第一推定においては、磁束微分値の積分を行うことなく、出力電流及びインダクタンスに基づいて一次磁束を推定してもよい。例えば磁束推定部１３０は、第一推定において、ｄ軸磁束リファレンス推定値Φｄｒ及びｑ軸磁束リファレンス推定値Φｑｒに対し、位相角推定値θｄによる回転変換を施してａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂを算出してもよい。この場合も、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として、第二推定における磁束微分値の積分を開始することで、第二推定による一次磁束の推定精度を高めることができる。

上述したように、電動機３は、誘導電動機であってもよい。電動機３が誘導電動機である場合、磁束推定部１３０は、例えば次式により、固定座標系であるａｂ座標系におけるａ軸磁束リファレンス推定値Φａｒ及びｂ軸磁束リファレンス推定値Φｂｒを算出する。
Φａｒ＝Ｍ・（Φ２ａ－Ｍ・Ｉ１ａ）／Ｌ２＋Ｌ１・Ｉ１ａ
Φｂｒ＝Ｍ・（Φ２ｂ－Ｍ・Ｉ１ｂ）／Ｌ２＋Ｌ１・Ｉ１ｂ
・・・（５）
Ｌ１：一次インダクタンス
Ｌ２：二次インダクタンス
Ｍ：一次側と二次側との間の相互インダクタンス
Ｉ１ａ：一次電流のａ軸成分
Ｉ１ｂ：一次電流のｂ軸成分
Φ２ａ：二次磁束のａ軸成分
Φ２ｂ：二次磁束のｂ軸成分

ｄ軸磁束リファレンス推定値Φｄｒ及びｑ軸磁束リファレンス推定値Φｑｒは、ａ軸磁束リファレンス推定値Φａｒ及びｂ軸磁束リファレンス推定値Φｂｒに対し、位相角推定値θｄによる回転変換を施すことによって算出される。

図４は、制御回路１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図４に示すように、制御回路１００は、プロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、スイッチング制御回路１９５とを有する。プロセッサ１９１は、複数のプロセッシングデバイスを含んでいてもよく、メモリ１９２は複数のメモリデバイスを含んでいてもよく、ストレージ１９３は複数のストレージデバイスを含んでいてもよい。

ストレージ１９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１９３は、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定することと、一次磁束の推定結果と出力電流とに基づいて電動機３の電磁力を推定することと、目標磁束と一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と電磁力の推定結果との偏差とに基づいて電力変換回路１０を制御することと、を制御回路１００に実行させるためのプログラムを記憶している。上記プログラムは、制御回路１００（磁束推定装置）に、電動機３の回転速度（動作速度）が所定レベル未満である場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電流と、電動機３のインダクタンスとに基づいて一次磁束を推定する第一推定と、電動機３の回転速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を実行させるように構成されている。例えばストレージ１９３は、上述した機能上の各要素を制御回路１００に構成させるためのプログラムを記憶している。

メモリ１９２は、ストレージ１９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１９１は、メモリ１９２と協働して上記プログラムを実行することで、制御回路１００の機能上の各要素を構成する。入出力ポート１９４は、プロセッサ１９１からの指令に従って、電流センサ１４との間で電気信号の入出力を行う。スイッチング制御回路１９５は、プロセッサ１９１からの指令に従って、インバータ回路１３に、複数のスイッチング素子１５のオン・オフを切り替えるための駆動信号を出力する。

なお、制御回路１００は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１００は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。

〔制御手順〕
続いて、制御方法の一例として、制御回路１００が実行する制御手順を例示する。この手順は、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定することと、一次磁束の推定結果と出力電流とに基づいて電動機３の電磁力を推定することと、目標磁束と一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と電磁力の推定結果との偏差とに基づいて電力変換回路１０を制御することと、を含む。

図５に示すように、制御回路１００は、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５，Ｓ０６，Ｓ０７，Ｓ０８を順に実行する。ステップＳ０１では、電磁力指令生成部１１０が、電動機３に所望の動作をさせるように上述の目標電磁力を生成する。例えば電磁力指令生成部１１０は、目標速度ωｔと、速度推定値ωとの差である速度偏差を算出し、速度偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して目標トルクＴｔを算出する。ステップＳ０２では、磁束指令生成部１２０が、目標トルクＴｔと、電動機３のインダクタンスとに基づいて、上記目標磁束Φｔを算出する。

ステップＳ０３では、電流情報取得部１０１が、電流センサ１４による出力電流の検出結果を取得し、取得した検出結果に三相・二相変換を施してａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂを算出する。ステップＳ０４では、磁束推定部１３０が、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定する。ステップＳ０４の具体的内容については後述する。ステップＳ０５では、電磁力推定部１５０が、一次磁束の推定結果と出力電流とに基づいて電動機３のトルク（電磁力）を推定する。ステップＳ０６では、位相角算出部１７０が、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂをフェーズロックループに入力することで、速度推定値ωと、位相角推定値θとを算出する。

ステップＳ０７では、電圧指令生成部１６０が、目標磁束Φｔと一次磁束推定値Φとの偏差を縮小し、目標トルクＴｔとトルク推定値Ｔとの偏差を縮小するように電圧指令を生成する。ステップＳ０８では、ＰＷＭ制御部１８０が、電圧指令生成部１６０が生成した電圧指令に対応する電圧を発生させるようにインバータ回路１３の複数のスイッチング素子１５をオン・オフさせることを開始する。例えばＰＷＭ制御部１８０は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ及びｑ軸電圧指令Ｖｑに対し、位相角推定値θによる回転変換を施してａ軸電圧指令Ｖａ及びｑ軸電圧指令Ｖｑを算出し、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｑ軸電圧指令Ｖｑに三相・二相変換を施して駆動電力の相電圧指令を算出し、相電圧指令に基づく複数のスイッチング素子１５のオン・オフを開始する。制御回路１００は以上の処理を繰り返し実行する。

ステップＳ０６において算出された速度推定値ωは、次サイクルのステップＳ０１において速度偏差の算出に用いられ、次サイクルのステップＳ０７において電圧指令の生成に用いられる。また、ステップＳ０８において算出されるａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂは、次サイクルのステップＳ０４において一次磁束の推定に用いられる。更に、ステップＳ０６において算出される速度推定値ω及び位相角推定値θも、次サイクルのステップＳ０４において一次磁束の推定に用いられる。

続いて、磁束推定方法の一例として、ステップＳ０４における一次磁束の推定手順を例示する。この手順は、電動機３の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電流と、電動機３のインダクタンスとに基づいて、電動機３が発生する一次磁束を推定する第一推定と、動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を含む。

なお、図２のブロック図によれば、補正ゲインＡＫがゼロとされている期間にも、補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’の算出は継続することとなるが、補正ゲインＡＫがゼロとされている期間には補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’の算出自体を停止させてもよい。また、図２のブロック図によれば、キャンセルゲインＣＫがゼロとされている期間にも、電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂの算出は継続されることとなるが、キャンセルゲインＣＫがゼロとされる期間には電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂの算出自体を停止させてもよい。以下においては、補正ゲインＡＫがゼロとされる期間には補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’の算出を停止し、キャンセルゲインＣＫがゼロとされる期間には電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂの算出を停止する手順を例示する。

図６に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、動作速度（例えば前回のステップＳ０６において算出された速度推定値ω）が上記閾値ω２以上であるか否かを、磁束推定部１３０が確認する。

ステップＳ１１において動作速度が閾値ω２以上でないと判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を実行する。ステップＳ１２では、磁束推定部１３０が、ステップＳ０３において算出されたａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに巻線抵抗ｒを乗算して、巻線における電圧降下を算出し、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂ（前サイクルのステップＳ０８で算出されたａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂ）から電圧降下を減算してａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’を算出する。

ステップＳ１３では、磁束推定部１３０が、ａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂと、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑと、磁石磁束Φｍとに基づいて一次磁束のリファレンス推定を行い、上記ｄ軸磁束リファレンス推定値Φｄｒ及びｑ軸磁束リファレンス推定値Φｑｒを算出する。

ステップＳ１４では、磁束推定部１３０が、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂに位相角推定値θｄによる回転変換を施してｄ軸磁束推定値Φｄ及びｑ軸磁束推定値Φｑを算出し、ｄ軸磁束リファレンス推定値Φｄｒとｄ軸磁束推定値Φｄとの差、及びｑ軸磁束リファレンス推定値Φｑｒとｑ軸磁束推定値Φｑとの差である磁束誤差を算出する。更に、磁束誤差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分・微分演算等を施して補正値ΔΦｄ’，ΔΦｑ’を算出する。ステップＳ１５では、磁束推定部１３０が、速度推定値ωに基づいて、補正ゲインＡＫを算出する。ステップＳ１６では、磁束推定部１３０が、補正値ΔΦａ’，ΔΦｂ’に補正ゲインＡＫを乗算した値を加算することで、ステップＳ１２において算出されたａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’を補正する。

ステップＳ１１において動作速度が閾値ω２以上であると判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５を実行する。ステップＳ２１では、磁束推定部１３０が、前サイクルで算出されたａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂにローパス型のフィルタリングを行うことで、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂの定常成分を算出する。ステップＳ２２では、磁束推定部１３０が、動作速度に基づいて、キャンセルゲインＣＫを算出する。ステップＳ２３では、磁束推定部１３０が、定常成分にキャンセルゲインＣＫを乗算して電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂを算出し、電流補正値ΔＩａ，ΔＩｂを加算することで、ステップＳ０３において算出されたａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂを補正する。

ステップＳ２４では、磁束推定部１３０が、ステップＳ２３において補正されたａ軸電流Ｉａ及びｂ軸電流Ｉｂに巻線抵抗ｒを乗算して、巻線における電圧降下を算出し、ａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂ（前サイクルのステップＳ０８で算出されたａ軸電圧指令Ｖａ及びｂ軸電圧指令Ｖｂ）から電圧降下を減算してａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’を算出する。

ステップＳ１６，Ｓ２４の後、制御回路１００はステップＳ２５を実行する。ステップＳ２５では、磁束推定部１３０が、ブロック１３８で表されるように、ａ軸磁束微分値Φａ’及びｂ軸磁束微分値Φｂ’をそれぞれ積分して、ａ軸磁束推定値Φａ及びｂ軸磁束推定値Φｂを算出する。以上でステップＳ０４における磁束推定手順が完了する。

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、制御装置１は、電動機３に駆動電力を供給する電力変換回路１０と、駆動電力の供給により電動機３が発生する一次磁束を推定する磁束推定部１３０と、磁束推定部１３０による一次磁束の推定結果に基づいて電力変換回路１０を制御する電圧指令生成部１６０（制御部）と、を備え、磁束推定部１３０は、電動機３の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電流と、電動機３のインダクタンスとに基づいて一次磁束を推定する第一推定と、動作速度が所定レベルを超える場合に、電力変換回路１０から電動機３への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定と、を行う。

出力電流と、インダクタンスとに基づく第一推定によれば、一次磁束を高い精度で推定することができる。しかしながら、第一推定による推定結果は、電動機３の磁束飽和に起因するインダクタンスの変動に対するロバスト性が低い。また、第一推定による推定結果は、電動機３の動作速度が大きくなるほど、インダクタンスの変動の影響を受け易くなる。一方、出力電圧に基づき磁束微分値を推定し、磁束微分値を積分して一次磁束を推定する第二推定によれば、一次磁束の推定におけるインダクタンスへの依存度が極めて小さいので、インダクタンスの変動に対するロバスト性が高い。

しかしながら、磁束微分値の推定精度は、電動機３の動作速度が小さくなり、電力変換回路１０の出力電圧精度が低くなるほど低くなる。このため、例えば電動機３の起動後の低速域において、磁束微分値の推定誤差が積分により蓄積し、磁束微分値の推定精度が十分に高い高速域に達した後も、蓄積した推定誤差が残り続けることとなる。このため、第二推定のみでも、一次磁束を高い精度で推定し難い。

本制御装置１では、電動機３の動作速度が所定レベル未満である場合には、低速域に適した第一推定を行い、電動機３の動作速度が所定レベルを超える場合には、高速域に適した第二推定を行う。また、第二推定では、第一推定による一次磁束の推定結果を初期値として磁束微分値が積分されるので、低速域における磁束微分値の推定誤差の影響が高速域の推定結果に残り難い。従って、一次磁束に基づく電力変換回路１０の制御の信頼性向上に有効である。

磁束推定部１３０は、第一推定において、出力電圧に基づいて磁束微分値を算出し、出力電流と、インダクタンスとに基づいて磁束微分値を補正し、補正後の磁束微分値を積分して一次磁束を算出してもよい。この場合、第一推定においても、出力電圧に基づく磁束微分値を積分して一次磁束を算出する電圧モデル方式をベースとし、これを出力電流とインダクタンスとに基づき補正することで、第一推定から第二推定への移行と、第二推定から第一推定への移行をスムーズに行うことができる。

磁束推定部１３０は、第一推定において、動作速度が所定レベルに近付くのに応じて、出力電流と、インダクタンスとに基づく磁束微分値の補正を縮小してもよい。この場合、第一推定から第二推定への移行をよりスムーズに行うことができる。

磁束推定部１３０は、第一推定を繰り返し実行し、それぞれの第一推定において、出力電圧に基づいて磁束微分値を算出し、出力電流と、インダクタンスとに基づいて一次磁束を推定するリファレンス推定を行い、前回の第一推定による一次磁束の推定結果と、リファレンス推定による一次磁束の推定結果との偏差に基づいて補正値を算出し、磁束微分値を補正値に基づいて補正してもよい。この場合、出力電流と、インダクタンスとに基づく磁束微分値の補正を、容易且つ的確に行うことができる。

磁束推定部１３０は、第二推定において、出力電流と、インダクタンスとに基づく磁束微分値の補正を停止してもよい。この場合、一次磁束の推定結果のロバスト性を更に向上させることができる。

磁束推定部１３０は、一次磁束の推定結果から、電動機３の動作に応じて変動しない定常成分を除去してもよい。この場合、一次磁束の推定結果の精度とロバスト性との両立を更に図ることができる。

磁束推定部１３０は、第一推定を行う期間の少なくとも一部においては定常成分の除去を停止してもよい。この場合、演算負荷を抑制することができる。

磁束推定部１３０は、定常成分の除去において、一次磁束の推定結果にローパス型のフィルタリングを行い、フィルタリング後の一次磁束の推定結果を、フィルタリング前の一次磁束の推定結果から除去してもよい。この場合、定常成分の除去を容易に行うことができる。

制御装置１は、一次磁束の推定結果と出力電流とに基づいて電動機３の電磁力を推定する電磁力推定部１５０を更に備え、電圧指令生成部１６０は、目標磁束と一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と電磁力の推定結果との偏差とに基づいて電力変換回路１０を制御してもよい。この場合、一次磁束の推定結果を、電磁力制御に有効活用することができる。

制御装置１は、目標電磁力と、インダクタンスとに基づいて目標磁束を算出する磁束指令生成部１２０を更に備えていてもよい。この場合、電磁力を容易且つ適切に制御することができる。

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

１…制御装置、３…電動機、１０…電力変換回路、１００…制御回路（磁束推定装置）、１２０…磁束指令生成部、１３０…磁束推定部、１５０…電磁力推定部、１６０…電圧指令生成部（制御部）。

Claims (12)

1. 電動機に駆動電力を供給する電力変換回路と、
   前記駆動電力の供給により前記電動機が発生する一次磁束を推定する磁束推定部と、
   前記磁束推定部による一次磁束の推定結果に基づいて前記電力変換回路を制御する制御部と、を備え、
   前記磁束推定部は、
   前記電動機の動作速度が所定レベル未満である場合に、前記電力変換回路から前記電動機への出力電流と、前記電動機のインダクタンスとに基づいて前記一次磁束を推定する第一推定と、
   前記動作速度が所定レベルを超える場合に、前記電力変換回路から前記電動機への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、前記第一推定による前記一次磁束の推定結果を初期値として前記磁束微分値を積分して前記一次磁束を推定する第二推定と、を行う制御装置。
2. 前記磁束推定部は、前記第一推定において、前記出力電圧に基づいて前記磁束微分値を算出し、前記出力電流と、前記インダクタンスとに基づいて前記磁束微分値を補正し、補正後の磁束微分値を積分して前記一次磁束を算出する、請求項１記載の制御装置。
3. 前記磁束推定部は、前記第一推定において、前記動作速度が所定レベルに近付くのに応じて、前記出力電流と、前記インダクタンスとに基づく前記磁束微分値の補正を縮小する、請求項２記載の制御装置。
4. 前記磁束推定部は、
   前記第一推定を繰り返し実行し、
   それぞれの第一推定において、
   前記出力電圧に基づいて前記磁束微分値を算出し、
   前記出力電流と、前記インダクタンスとに基づいて前記一次磁束を推定するリファレンス推定を行い、
   前回の第一推定による前記一次磁束の推定結果と、前記リファレンス推定による前記一次磁束の推定結果との偏差に基づいて補正値を算出し、
   前記磁束微分値を前記補正値に基づいて補正する、請求項２又は３記載の制御装置。
5. 前記磁束推定部は、前記第二推定において、前記出力電流と、前記インダクタンスとに基づく前記磁束微分値の補正を停止する、請求項１～４のいずれか一項記載の制御装置。
6. 前記磁束推定部は、前記一次磁束の推定結果から、前記電動機の動作に応じて変動しない定常成分を除去する、請求項１～５のいずれか一項記載の制御装置。
7. 前記磁束推定部は、前記第一推定を行う期間の少なくとも一部においては前記定常成分の除去を停止する、請求項６記載の制御装置。
8. 前記磁束推定部は、前記定常成分の除去において、前記一次磁束の推定結果にローパス型のフィルタリングを行い、フィルタリング後の前記一次磁束の推定結果を、フィルタリング前の前記一次磁束の推定結果から除去する、請求項７記載の制御装置。
9. 前記一次磁束の推定結果と前記出力電流とに基づいて前記電動機の電磁力を推定する電磁力推定部を更に備え、
   前記制御部は、目標磁束と前記一次磁束の推定結果との偏差と、目標電磁力と前記電磁力の推定結果との偏差とに基づいて前記電力変換回路を制御する、請求項８記載の制御装置。
10. 前記目標電磁力と、前記インダクタンスとに基づいて前記目標磁束を算出する磁束指令生成部を更に備える、請求項９記載の制御装置。
11. 電動機の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路から前記電動機への出力電流と、前記電動機のインダクタンスとに基づいて、前記電動機が発生する一次磁束を推定する第一推定と、
    前記動作速度が所定レベルを超える場合に、前記電力変換回路から前記電動機への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、前記第一推定による前記一次磁束の推定結果を初期値として前記磁束微分値を積分して前記一次磁束を推定する第二推定と、を行う磁束推定装置。
12. 電動機の動作速度が所定レベル未満である場合に、電力変換回路から前記電動機への出力電流と、前記電動機のインダクタンスとに基づいて、前記電動機が発生する一次磁束を推定する第一推定と、
    前記動作速度が所定レベルを超える場合に、前記電力変換回路から前記電動機への出力電圧に基づいて磁束微分値を推定し、前記第一推定による前記一次磁束の推定結果を初期値として前記磁束微分値を積分して前記一次磁束を推定する第二推定と、を含む磁束推定方法。

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