JP6795267B1 - 交流回転機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数組の電機子巻線を利用して、３相短絡を行う場合と比較して、トルクの増加を抑制しつつ、銅損を増加させて、過電圧となった直流電圧の低下速度を増加させることができる交流回転機の制御装置を提供する。【解決手段】直流電圧Ｖｄｃの過電圧が検出された場合に、各組の合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各電機子巻線に電圧を印加する過電圧時制御を実行する交流回転機の制御装置１。【選択図】図１

Description

本願は、交流回転機の制御装置に関するものである。

特許文献１のモータ駆動装置は、基本波に対して５次および７次の高調波成分を重畳させた台形状の電圧または電流によって、各巻線組で生じる６次のトルクリプルを、巻線組間の位相差によって打ち消し合い、モータ駆動装置のトルクリプルを低減している。

特許文献２のインバータのフェールセーフ装置は、過電圧検出回路によって過電圧を検出した場合に、３相短絡を行うように構成されている。３相短絡では、正極側のスイッチング素子が全てオンにされ、且つ、負極側のスイッチング素子が全てオフにされる、又は、正極側のスイッチング素子が全てオフにされ、且つ負極側のスイッチング素子が全てオンにされる。この３相短絡により、各相の巻線の端子が相互に短絡され、直流電源から各相の巻線に電圧が印加されなくなる。

特開２０１４−１２１１８９号公報 特開２０１５−１９８５０３号公報

特許文献１では、ｍ組の巻線によって６次のトルクリプルを相殺できるように、巻線組間の位相差を、巻線組の組数の１を除いた約数で６０ｄｅｇを除した値としており、位相差が他の値である場合には、トルクリプルの相殺効果を得ることはできない。

特許文献２では、３相短絡による銅損によって電力を消費して直流電源電圧を低下させているが、１組の巻線を備えている場合しか考慮されていない。

なお、例えば、交流回転機が発電しており、発電電力が、直流電源、及び直流電源に接続された各種の電気負荷に供給されている状態で、電気負荷の消費電力が急減すると、交流回転機の発電電力が、直流電源及び電気負荷に吸収されず、余剰になり、直流電圧が定格電圧よりも上昇する。或いは、他の何らかの要因により、直流電圧が上昇する場合がある。直流電圧が上昇し過ぎると、電気負荷に悪影響を与える可能性がある。そのため、直流電圧が過電圧状態になった場合は、早急に直流電圧を低下させることが望まれる。

そこで、複数組の電機子巻線を備えている場合において、複数組の電機子巻線を利用して、３相短絡を行う場合と比較して、トルクの増加を抑制しつつ、銅損を増加させて、過電圧となった直流電圧の低下速度を増加させることができる交流回転機の制御装置が望まれる。

本願に係る第１の交流回転機の制御装置は、ｍ組（ｍは２以上の自然数）のｎ相の電機子巻線（ｎは２以上の自然数）を有する交流回転機を、ｍ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、
各組の前記インバータに供給される直流電圧を検出する電圧検出部と、
各組の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することにより、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する電圧印加部と、
前記直流電圧が、過電圧判定閾値以上になったか否かを判定する過電圧判定部と、を備え、
前記電圧印加部は、前記直流電圧が前記過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、ｎ相の前記電機子巻線に印加する電圧を、各組について合成した合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組の前記合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組の前記合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する過電圧時制御を実行するものである。

本願に係る第２の交流回転機の制御装置は、ｍ組（ｍは２以上の自然数）のｎ相の電機子巻線（ｎは２以上の自然数）を有する交流回転機を、ｍ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、
各組の前記インバータに供給される直流電圧を検出する電圧検出部と、
各組の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することにより、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する電圧印加部と、
前記直流電圧が、過電圧判定閾値以上になったか否かを判定する過電圧判定部と、を備え、
前記電圧印加部は、界磁の磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなる座標系をｄｑ軸座標系とし、
ｎ相の前記電機子巻線に印加する電圧指令を、各組について前記ｄｑ軸座標系で表したｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を合成したベクトルをｄｑ軸合成電圧ベクトルとし、
前記直流電圧が前記過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、各組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相が、πよりも大きく、２πよりも小さくなるように、各組の前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を設定し、各組について、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする過電圧時制御を実行するものである。

本願に係る第１の交流回転機の制御装置によれば、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、電圧を印加することにより、各組の電機子巻線が出力するトルクを、組間で互いに弱め合わせて、３相短絡と比較して、合計トルクの増加を抑制することができる。また、合計銅損は、組間で弱められず、各組の合成電圧ベクトルの大きさをゼロよりも大きくすることにより、３相短絡の場合よりも、増加させることができる。よって、３相短絡と比較して、合計トルクの増加を抑制しつつ、合計銅損を増加させることができ、過電圧となった直流電圧の低下速度を増加させることができる。

本願に係る第２の交流回転機の制御装置によれば、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相が、πよりも大きく、２πよりも小さくなるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定することにより、３相短絡と比較して、合計トルクの増加を抑制しつつ、合計銅損を増加させることができ、過電圧となった直流電圧の低下速度を増加させることができる。

実施の形態１に係る交流回転機及び交流回転機の制御装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る第１組の３相電機子巻線及び第２組の３相電機子巻線の位相を示す模式図である。 実施の形態１に係る車両用の発電電動機とされた交流回転機の模式図である。 実施の形態１に係る交流回転機の制御装置の概略ブロック図である。 実施の形態１に係る交流回転機の制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る各組の合成電圧ベクトルの設定を示す模式図である。 実施の形態２に係る３つの方式の挙動を比較する図である。 実施の形態２に係る一定時間ごとに切り替える印加電圧の設定パターンを示す図である。 実施の形態２に係る一定時間ごとに切り替える印加電圧の設定パターンを示す図である。 実施の形態３に係る各組の合成電圧ベクトルの設定を示す模式図である。 実施の形態３に係る２つの方式の挙動を比較する図である。

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１（以下、単に、制御装置１と称す）について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る交流回転機１０及び制御装置１の概略構成図である。

１−１．交流回転機
交流回転機１０は、ステータ１８と、ステータ１８の径方向内側に配置されたロータ１４と、を備えている。交流回転機１０は、界磁巻線型の同期回転機とされている。１つのステータ１８に、ｍ組（ｍは２以上の自然数）のｎ相の電機子巻線（ｎは２以上の自然数）が巻装されている。ロータ１４に界磁巻線２５が巻装され、電磁石が設けられている。

本実施の形態では、ｍ組は２組であり、ｎ相は、３相である。交流回転機１０は、第１組のＵ１相、Ｖ１相、及びＷ１相の３相の電機子巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１と、第２組のＵ２相、Ｖ２相、及びＷ２相の３相の電機子巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２と、を有している。各組の３相の電機子巻線は、図１に示すように、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。

図２に模式図を示すように、第１組のＵ１相巻線Ｃｕ１、Ｖ１相巻線Ｃｖ１、Ｗ１相巻線Ｃｗ１は、順番に位相が電気角で２π／３（１２０ｄｅｇ）ずつずれている。第２組のＵ２相巻線Ｃｕ２、Ｖ２相巻線Ｃｖ２、Ｗ２相巻線Ｃｗ２は、順番に位相が電気角で２π／３（１２０ｄｅｇ）ずつずれている。

本実施の形態では、第１組の３相の電機子巻線Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１と、第２組の３相の電機子巻線Ｃｕ２、Ｃｖ２、Ｃｗ２との間には、位相差がない。第１組のＵ１相巻線Ｃｕ１と第２組のＵ２相巻線Ｃｕ２との間には位相差がなく、第１組のＶ１相巻線Ｃｖ１と第２組のＶ２相巻線Ｃｖ２との間には位相差がなく、第１組のＷ１相巻線Ｃｗ１と第２組のＷ２相巻線Ｃｗ２との間には位相差がない。電気角は、ロータ１４の機械角に、磁石の極対数を乗算した角度になる。以下の理論式では、簡略化のため、極体数は１に設定されている。

ロータ１４には、ロータ１４の回転角度（磁極位置）を検出する角度センサ１５が設けられている。角度センサ１５の出力信号は、制御装置１に入力される。角度センサ１５には、各種のセンサが用いられる。例えば、角度センサ１５には、レゾルバ、ホール素子、ＴＭＲ素子、又はＧＭＲ素子などの位置検出器、電磁式、磁電式、又は光電式などの回転検出器が用いられる。

＜車両用の発電電動機＞
本実施の形態では、交流回転機１０は、車両用の発電電動機とされている。交流回転機１０のロータ１４の回転軸は、連結機構を介して内燃機関５４に連結される。また、交流回転機１０の回転軸は、連結機構を介して車輪５２に連結される。例えば、図３に示すように、交流回転機１０の回転軸は、プーリ及びベルト機構５３を介して、内燃機関５４のクランク軸に連結されている。交流回転機１０の回転軸は、内燃機関５４及び変速装置５５を介して車輪５２に連結される。

１−２．インバータ
ｍ組の電機子巻線に対応して、ｍ組のインバータが備えられている。本実施の形態では、直流電源１６の直流電力と第１組の電機子巻線に供給する交流電力とを変換する第１組のインバータ２１と、直流電源１６の直流電力と第２組の電機子巻線に供給する交流電力とを変換する第２組のインバータ２２と、が備えられている。

第１組のインバータ２１及び第２組のインバータ２２は、それぞれ、直流電源１６の正極側に接続される正極側のスイッチング素子２３と、直流電源１６の負極側に接続される負極側のスイッチング素子２４と、が直列接続された直列回路を、３相各相の電機子巻線に対応して３セット設けている。各直列回路における２つのスイッチング素子の接続点が、対応する相の電機子巻線に接続される。

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）、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、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）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１に接続されている。よって、各スイッチング素子は、制御装置１から出力されるスイッチング信号によりオン又はオフされる。

直流電源１６は、第１組及び第２組のインバータ２１、２２に直流電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源１６として、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、直流電圧を出力する任意の機器が用いられる。直流電源１６には、平滑コンデンサ１９が並列接続されている。直流電圧Ｖｄｃを検出するための電圧センサ１７が備えられている。電圧センサ１７の出力信号は、制御装置１に入力される。

第１組及び第２組のインバータ２１、２２は、それぞれ、各相の電機子巻線に流れる電流を検出するための電流センサ１３を備えている。本実施の形態では、電流センサ１３は、各相のスイッチング素子の直列回路に直列接続されたシャント抵抗とされている。各シャント抵抗の両端電位差が、制御装置１に入力される。例えば、各シャント抵抗は、負極側のスイッチング素子の負極側に直列接続される。なお、電流センサ１３は、各相のスイッチング素子の直列回路と電機子巻線とをつなぐ電線上に備えられたホール素子等とされてもよい。

本実施の形態では、界磁巻線２５への直流電力の供給を制御する界磁巻線用のスイッチング素子２６が備えられている。界磁巻線用のスイッチング素子２６は、直流電源１６と界磁巻線２５とを接続する電線上に設けられている。界磁巻線用のスイッチング素子２６は、制御装置１から出力される界磁巻線用のスイッチング信号によりオン又はオフされる。

１−３．制御装置１
制御装置１は、第１組及び第２組のインバータ２１、２２を介して、交流回転機１０を制御する。制御装置１は、図４に示すように、回転検出部３１、電圧検出部３２、電流検出部３３、過電圧判定部３４、及び電圧印加部３５等の制御部を備えている。制御装置１の各機能は、制御装置１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１は、図５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、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び外部装置とデータ通信を行う通信装置９４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）、及び演算処理装置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、角度センサ１５、電圧センサ１７、電流センサ１３等の各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチ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、第１組のインバータ２１及び第２組のインバータ２２の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。通信装置９４は、車両統合制御装置２７等の外部装置と通信を行う。

そして、制御装置１が備える各制御部３１〜３５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１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３１〜３５等が用いる過電圧判定閾値、電圧指令等の設定データは、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１の各機能について詳細に説明する。

＜各検出部＞
回転検出部３１は、ロータ１４の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。本実施の形態では、回転検出部３１は、角度センサ１５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。なお、回転検出部３１は、電流指令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、角度センサを用いずに、回転角度θ（磁極位置θ）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）。

電圧検出部３２は、直流電源１６から各組のインバータに供給される直流電圧Ｖｄｃを検出する。本実施の形態では、電圧検出部３２は、電圧センサ１７の出力信号に基づいて、直流電圧Ｖｄｃを検出する。

電流検出部３３は、各組の各相の電機子巻線に流れる電流を検出する。電流検出部３３は、電流センサ１３の出力信号に基づいて、各組の各相の電機子巻線に流れる電流を検出する。

１−３−１．電圧印加部、及び過電圧判定部
電圧印加部３５は、各組の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することにより、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加する。本実施の形態では、電圧印加部３５は、通常時電圧印加部３５１、及び過電圧時電圧印加部３５２を備えている。

１−３−１−１．通常時の電圧印加
後述する過電圧判定部３４により直流電圧Ｖｄｃが過電圧状態になっていないと判定されている場合は、通常時電圧印加部３５１は、各組について、通常時制御を実行する。本実施の形態では、通常時電圧印加部３５１は、通常時の各相の電機子巻線に印加する電圧指令を算出する。具体的には、通常時電圧印加部３５１は、第１組について、３相の電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を算出し、第２組について、３相の電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２を算出する。例えば、通常時電圧印加部３５１は、公知のベクトル制御又はＶ／ｆ制御を用いて、各組の３相の電圧指令を算出する。

ベクトル制御を用いる場合は、通常時電圧印加部３５１は、各組について、車両統合制御装置２７等から伝達されたトルク指令に基づいて、ｄ軸の電流指令及びｑ軸の電流指令を算出する。通常時電圧印加部３５１は、各組について、磁極位置に基づいて、３相の電流検出値をｄｑ軸座標系上のｄ軸の電流検出値及びｑ軸の電流検出値に座標変換し、ｄｑ軸座標系上で、ｄ軸の電流検出値及びｑ軸の電流検出値がｄ軸の電流指令及びｑ軸の電流指令に近づくように、ＰＩ制御等によりｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を変化させる電流フィードバック制御を実行する。なお、通常時電圧印加部３５１は、各組について、電流検出値を用いず、ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令に基づいて、交流回転機の諸元を用い、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を変化させるフィードフォワード制御を実行してもよい。そして、通常時電圧印加部３５１は、各組について、磁極位置に基づいて、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を、３相の電圧指令に座標変換する。通常時電圧印加部３５１は、３相の電圧指令に対して、空間ベクトル変調、２相変調等の線間電圧が変化しないような変調を加えてもよい。

ｄｑ軸座標系は、界磁の磁束方向に定めたｄ軸、及びｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなる座標系である。本実施の形態では、界磁の磁束方向は、ロータ１４に設けられた磁石のＮ極の向きとされている。第１組の磁極位置は、第１組のＵ１相の電機子巻線Ｃｕ１を基準としたｄ軸の進み角とされ、第２組の磁極位置は、第２組のＵ２相の電機子巻線Ｃｕ２を基準としたｄ軸の進み角とされている。本実施の形態では、第１組のＵ１相の電機子巻線Ｃｕ１と第２組のＵ２相の電機子巻線Ｃｕ２との間には位相差がないので、第１組の磁極位置と第２組の磁極位置とは同じになる。

Ｖ／ｆ制御を用いる場合は、通常時電圧印加部３５１は、各組について、車両統合制御装置２７等から伝達された交流回転機の回転周波数指令ｆに基づいて、電圧指令の振幅Ｖを決定する。そして、通常時電圧印加部３５１は、各組について、電圧指令の振幅Ｖ、及び回転周波数指令ｆを積分した位相に基づいて、３相の電圧指令を算出する。

通常時電圧印加部３５１は、各組について、３相の電圧指令に基づいて、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により複数のスイッチング素子をオンオフする。通常時電圧印加部３５１は、各組について、３相の電圧指令のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相の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。キャリア波は、直流電圧Ｖｄｃの振幅、すなわち＋Ｖｄｃ／２から−Ｖｄｃ／２の間を、キャリア周波数で振動する三角波とされている。通常時電圧印加部３５１は、電圧指令がキャリア波を上回った場合は、スイッチング信号をオンし、電圧指令がキャリア波を下回った場合は、スイッチング信号をオフする。正極側のスイッチング素子２３には、スイッチング信号がそのまま伝達され、負極側のスイッチング素子２４には、スイッチング信号を反転させたスイッチング信号が伝達される。各スイッチング信号は、ゲート駆動回路を介して、第１組及び第２組のインバータ２１、２２の各スイッチング素子のゲート端子に入力され、各スイッチング素子をオン又はオフさせる。

＜界磁巻線の電圧印加＞
通常時電圧印加部３５１は、通常時制御の実行時に、界磁巻線２５に電圧を印加する。例えば、通常時電圧印加部３５１は、通常時制御用のオンデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、界磁巻線用のスイッチング信号として出力する。通常時制御用のオンデューティ比は、ロータの回転角速度等の運転状態に応じて変化されてもよい。界磁巻線用のスイッチング信号は、ゲート駆動回路を介して、界磁巻線用のスイッチング素子２６のゲート端子に入力され、界磁巻線用のスイッチング素子２６をオン又はオフさせる。

１−３−１−２．過電圧時の電圧印加
＜過電圧の課題＞
交流回転機１０が発電しており、発電電力が、直流電源１６、及び直流電源１６に接続された各種の電気負荷（負図示）に供給されている状態で、電気負荷の消費電力が急減すると、交流回転機１０の発電電力が、直流電源１６及び電気負荷に吸収されず、余剰になり、直流電圧Ｖｄｃが定格電圧よりも上昇する。直流電圧Ｖｄｃが上昇し過ぎると、電気負荷に悪影響を与える可能性がある。そのため、直流電圧Ｖｄｃが過電圧状態になった場合は、早急に直流電圧Ｖｄｃを低下させることが望まれる。

そこで、直流電圧Ｖｄｃが上昇し過ぎた場合に、交流回転機１０の発電を停止すればよいが、発電を停止するだけでは、直流電圧Ｖｄｃを急速に低下させることはできない場合がある。そのため、交流回転機１０に余剰電力を消費させることで、直流電圧Ｖｄｃを早急に低下させることが考えられる。

＜過電圧判定＞
過電圧判定部３４は、直流電圧Ｖｄｃが、過電圧判定閾値以上になったか否かを判定する。過電圧判定閾値は、直流電源１６の定格電圧よりも大きい電圧に予め設定されている。

＜過電圧時制御＞
電圧印加部３５は、過電圧判定部３４により直流電圧Ｖｄｃが過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、過電圧時制御を実行するように構成されている。以下で、過電圧時制御について詳細に説明する。

＜過電圧時制御の理論説明＞
２組の３相電機子巻線を有する場合の、ｄｑ軸座標系上の電圧方程式は、次式で表せる。

ここで、Ｖｄ１、Ｖｑ１は、第１組の３相電機子巻線に印加される電圧をｄｑ軸座標系で表したｄ軸電圧及びｑ軸電圧であり、Ｖｄ２、Ｖｑ２は、第２組の３相電機子巻線に印加される電圧をｄｑ軸座標系で表したｄ軸電圧及びｑ軸電圧である。Ｉｄ１、Ｉｑ１は、第１組の３相電機子巻線に流れる電流をｄｑ軸座標系で表したｄ軸電流及びｑ軸電流であり、Ｉｄ２、Ｉｑ２は、第２組の３相電機子巻線に流れる電流をｄｑ軸座標系で表したｄ軸電流及びｑ軸電流である。Ｒは、電機子巻線の抵抗であり、Ｌｄは、各組のｄ軸の自己インダクタンスであり、Ｌｑは、各組のｑ軸の自己インダクタンスであり、Ｍｄは、組間のｄ軸の相互インダクタンスである。Ｍｑは、組間のｑ軸の相互インダクタンスである。ωは、ロータの電気角での回転角速度である。ψは、磁石の鎖交磁束であり、ｐは、微分演算子である。なお、本実施の形態では、各組の電機子巻線が、同等のインダクタンス、抵抗を有している。

定常状態においては、式（１）の微分演算子ｐの項がゼロになり、式（１）は、式（２）のようになる。

ここで、図６及び次式に示すように、第１組のｄｑ軸電圧Ｖｄ１、Ｖｄ２を合成した第１組のｄｑ軸合成電圧ベクトルＶｄｑ１と、第２組のｄｑ軸電圧Ｖｄ２、Ｖｄ２を合成した第２組のｄｑ軸合成電圧ベクトルＶｄｑ２とを、互いに打ち消し合うように、逆位相に設定している。これにより、２つの組のｄｑ軸合成電圧ベクトルＶｄｑ１、Ｖｄｑ２を合計したｄｑ軸合計合成電圧ベクトルがゼロになる。

そして、高回転時には、式（４）が成り立ち、式（２）を変形すると、式（５）の各組のｄｑ軸電流Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２の式が得られる。

このとき、第１組の電機子巻線により出力される第１組のトルクＴ１、第２組の電機子巻線により出力される第２組のトルクＴ２は、ｄｑ軸電流を用いて式（６）により算出される。第１組のトルクＴ１と第２組のトルクＴ２とを合計した合計トルクＴは、式（６）に式（５）を代入し整理すると、式（７）となる。

ここで、式（３）のように、第１組のｑ軸電圧Ｖｑ１と第２組のｑ軸電圧Ｖｑ２とを、互いに打ち消し合うように、正負反転値に設定することにより、式（５）の第１組のｑ軸電流Ｉｑ１の分子の第２項と、第２組のｑ軸電流Ｉｑ２の分子の第２項とが正負反転値になり、合計トルクＴの算出において互いに相殺される。また、第１組のｄ軸電圧Ｖｄ１と第２組のｄ軸電圧Ｖｄ２とを、互いに打ち消し合うように、正負反転値に設定することにより、合計トルクＴの算出において、式（５）の第１組のｄ軸電流Ｉｄ１の分子の第１項と、第２組のｄ軸電流Ｉｄ２の分子の第１項とが正負反転値になり、合計トルクＴの算出において互いに相殺される。よって、式（３）のように、各組の合成電圧ベクトルが互いに打ち消し合うように、電圧を印加することにより、第１組のトルクＴ１と第２組のトルクＴ２とが互いに弱め合い、合計トルクＴを低減させることができる。

また、第１組及び第２組の電機子巻線の抵抗により生じる合計銅損Ｐｃは、式（８）で与えられる。

式（８）に示すように、各組の銅損は、ｄ軸電流の２乗、及びｑ軸電流の２乗により算出されるので、正負反転値であった、２つの組のｑ軸電流Ｉｑ１、Ｉｑ２の分子の第２項の２乗値が互いに打ち消されなくなると共に、正負反転値であった、２つの組のｄ軸電流Ｉｄ１、Ｉｄ２の分子の第１項の２乗値が互いに打ち消されなくなる。よって、組間の弱め合いにより、合計トルクＴは低減されるが、合計銅損Ｐｃは、組間で弱められず、各組のトルクを大きくすることにより、大きくなる。

ところで、特許文献２のように、各相の電機子巻線の端子を相互に短絡する３相短絡を行う場合は、各組の各相の電機子巻線の印加電圧はゼロになるので、ｄｑ軸電圧は、式（９）となり、合計トルクＴは、式（１０）で与えられ、合計銅損Ｐｃは、式（１１）で与えられる。

式（３）のように各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように電圧を印加する本実施の形態の方法では、３相短絡の式（１１）に比べて、式（８）の第２項及び第３項の分だけ合計銅損を大きくでき、交流回転機の電力消費量を増加させることができる。式（８）の第２項及び第３項は、各組の合成電圧ベクトルの２乗に概ね比例するので、各組の合成電圧ベクトルを大きくし、各組のトルクの大きさを大きくすることにより、合計銅損を増加させることができる。よって、過電圧となった直流電圧Ｖｄｃの低下速度を増加させることができる。

一方、合計トルクについて、３相短絡の式（１０）に比べて、式（７）の第２項の分だけ、合計トルクの大きさ（絶対値）が大きくなっているが、組間で弱め合っているので、合計銅損の増加に比べて、合計トルクの大きさの増加を抑制できる。

以上では、２組の３相の電機子巻線を例に説明したが、２組の３相以外のｍ組のｎ相の電機子巻線の場合においても、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、電圧を印加すれば、組間でトルクを弱め合わせて、合計トルクの増加を抑制しつつ、合計銅損を増加させることができる。

＜過電圧時制御の構成＞
そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧判定部３４により直流電圧Ｖｄｃが過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、ｎ相（本例では３相）の電機子巻線に印加する電圧を、各組について合成した合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加する過電圧時制御を実行する。

このように、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、電圧を印加すれば、上述したように、各組の電機子巻線が出力するトルクを、組間で互いに弱め合わせて、合計トルクの増加を抑制することができる。また、合計銅損は、組間で弱められず、各組の合成電圧ベクトル及びトルクの大きさをゼロよりも大きくすることにより、増加させることができる。よって、３相短絡と比較して、合計トルクの増加を抑制しつつ、合計銅損を増加させることができ、過電圧となった直流電圧Ｖｄｃの低下速度を増加させることができる。

本実施の形態では、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加するように構成されている。

この構成によれば、組間のトルクの弱め合いの効果を高めることができ、合計トルクの大きさの増加を抑制できる。

本実施の形態では、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、各組について、ｎ相（本例では３相）の電機子巻線に印加する電圧指令を、各組についてｄｑ軸座標系で表したｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定するように構成されている。よって、過電圧時電圧印加部３５２は、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組のｄｑ軸合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定する。特に、過電圧時電圧印加部３５２は、式（３）のように、ｄｑ軸合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定する。

そして、通常時電圧印加部３５１と同様に、過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、磁極位置θに基づいて、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を、３相の電圧指令に座標変換する。過電圧時電圧印加部３５２は、３相の電圧指令に対して、空間ベクトル変調、２相変調等の線間電圧が変化しないような変調を加えてもよい。

そして、通常時電圧印加部３５１と同様に、過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令に基づいて、複数のスイッチング素子をオンオフする。過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相の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。

本実施の形態では、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、各組について、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を一定値に設定する。

ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を一定値に設定すれば、式（３）、式（５）、及び式（７）からわかるように、定常状態で、ｄ軸電流及びｑ軸電流が一定値になり、合計トルクが一定値になる。よって、過電圧時制御の合計トルクにリップル成分が生じることを抑制できる。

本願において、一定値とは、ロータの電気角での回転角度に応じて周期的に変化しない値であることを意味する。なお、過電圧時電圧印加部３５２は、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を、ロータの回転角速度ω、直流電圧Ｖｄｃ等の運転状態に応じて変化させてもよい。例えば、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧判定閾値からの直流電圧Ｖｄｃの電圧上昇量が大きくなるに従って、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの大きさが増加するように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を変化させてもよい。

＜ｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相設定＞
式（３）のように、ｄｑ軸合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定すると共に、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を一定値に設定する場合には、第１組のｄ軸電圧指令の一定値Ｖ１及びｑ軸電圧指令の一定値Ｖ２を次式のように表すことができる。

ここで、Ｖｄｑ＿ｆは、第１組及び第２組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの大きさ（絶対値）であり、βは、ｄ軸に対する第１組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相である。

式（１２）を、式（７）及び式（８）に代入すると、式（１３）及び式（１４）を得る。式（１３）及び式（１４）に示すように、合計トルクＴ及び合計銅損Ｐｃの大きさは、ｄｑ軸合成電圧ベクトルの大きさＶｄｑ＿ｆ及び位相βにより変化させることができる。よって、３相短絡の場合よりも、大きな合計銅損を得ることができると共に、ｄｑ軸合成電圧ベクトルの大きさＶｄｑ＿ｆ及び位相βを変化させることで、合計銅損を所望の値に変化させることができる。

突極性のある一般的な交流回転機の場合、ｄ軸の自己インダクタンスＬｄは、ｑ軸の自己インダクタンスＬｑより小さいため、式（１４）のｃｏｓ２βの係数｛１／（Ｌｑ−Ｍｑ）^２−１／（Ｌｄ−Ｍｑ）^２｝は負値になる。よって、合計銅損Ｐｃをより大きくするためには、式（１５）に示すように、ｃｏｓ２βを負値にすればよく、ｃｏｓ２βを負値にするための、位相βの条件は、式（１６）になる。よって、第１組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相βが、π／４＜β＜３π／４に設定されれば、第２組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相は、その逆位相の５π／４＜β＜７π／４に設定される。

よって、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、第１組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相を、π／４よりも大きく、３／４πよりも小さく設定し、第２組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相を、５π／４よりも大きく、７／４πよりも小さく設定する。第１組の位相と第２組の位相は、入れ替えられてもよい。

合計銅損Ｐｃを最大にするためには、ｃｏｓ２βを−１にすればよく、位相βを式（１７）のように設定すればよい。

よって、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、第１組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相を、π／２に設定し、第２組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相を、３π／２に設定する。第１組の位相と第２組の位相は、入れ替えられてもよい。

＜突極性＞
交流回転機の突極性がない場合は、式（１８）が成り立ち、合計トルクを表す式（７）の第２項がゼロになり、３相短絡の場合の合計トルクと同じになる。よって、交流回転機に突極性がないものが用いられてもよい。突極性がない交流回転機を用いると、過電圧時制御の実行時の、合計トルクの大きさを低減することができる。

＜スイッチング素子のオン又はオフ固定＞
各組の３相の電圧指令にオフセット電圧を加えても、線間電圧は変化しないため、同様の合計トルク及び合計銅損の結果が得られる。そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、各組について、少なくとも１相の正極側のスイッチング素子及び負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定する。この構成によれば、スイッチング損失を低減することができる。

過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令の中の最大値を＋Ｖｄｃ／２に変化させるオフセット電圧、又は３相の電圧指令の中の最小値を−Ｖｄｃ／２に変化させるオフセット電圧を、３相の電圧指令に加えて、＋Ｖｄｃ／２又は−Ｖｄｃ／２になった１相の正極側及び負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定する。なお、電圧指令が、＋Ｖｄｃ／２であると、正極側のスイッチング素子がオンに固定され、負極側のスイッチング素子がオフに固定される。電圧指令が、−Ｖｄｃ／２であると、正極側のスイッチング素子がオフに固定され、負極側のスイッチング素子がオンに固定される。

＜界磁巻線の電圧印加＞
過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御の実行時に、界磁巻線２５に電圧を印加する。例えば、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御用のオンデューティ比のＰＷＭ信号を生成し、界磁巻線用のスイッチング信号として出力する。

合計銅損を表す式（８）の第１項は、磁石の磁束ψの２乗に比例するため、界磁巻線に流す界磁電流を増加させることで、さらに合計銅損を増加させることが可能である。そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御の実行時は、過電圧時制御の不実行時（本例では、通常時制御の実行時）よりも、界磁巻線の印加電圧を増加させる。本実施の形態では、過電圧時制御用のオンオンデューティ比が、通常時制御用のオンデューティ比よりも大きい値に設定される。

２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る交流回転機１０及び制御装置１について説明する。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１０及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、過電圧時制御における電圧指令の設定方法が実施の形態１と異なる。

＜過電圧時制御の理論説明＞
実施の形態１では、ｄｑ軸座標系上で、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令が一定値に設定される場合について理論説明を行ったが、本実施の形態では、次式に示すように、各組の３相の電圧指令が一定値に設定される場合について、理論説明を行う。

次式に示すように、第１組の３相の電圧指令Ｖｕ１、Ｖｖ１、Ｖｗ１を合成した第１組の合成電圧ベクトルと、第２組の３相の電圧指令Ｖｕ２、Ｖｖ２、Ｖｗ２を合成した第２組の合成電圧ベクトルとを、互いに打ち消し合うように、逆位相に設定している。これにより、２つの組の合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルがゼロになる。式（１９）では、各組の３相電圧指令の和がゼロになるように設定されているが、３相の電圧指令に対して、空間ベクトル変調、２相変調等の線間電圧が変化しないような変調が加えられてもよい。

ここで、Ｖｕ１は、Ｕ１相の電圧指令であり、Ｖｖ１は、Ｖ１相の電圧指令であり、Ｖｗ１は、Ｗ１相の電圧指令であり、Ｖｕ２は、Ｕ２相の電圧指令であり、Ｖｖ２は、Ｖ２相の電圧指令であり、Ｖｗ２は、Ｗ２相の電圧指令である。Ｖｕｖｗ＿ｆは、各組の合成電圧ベクトルの大きさ（絶対値）であり、一定値に設定されている。βは、Ｕ１相の電機子巻線に対するＵ１相の電圧指令Ｖｕ１の位相であり、一定値に設定されている。各組について、各相の電圧指令の位相は、相互に２π／３ずつずれている。

式（１９）の各組の３相電圧指令を、磁極位置θに基づいて、ｄｑ軸座標系上のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に座標変換を行うと、式（２０）を得る。そして、式（２０）、式（２）、及び式（４）に基づいて、各組のｄｑ軸電流Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２の式を導出し、式（６）及び式（８）の第１式に代入すると、式（２１）の合計トルクＴの式、式（２２）の合計銅損Ｐｃの式が得られる。

合計トルクＴは、式（１０）の３相短絡の場合と比べた場合、式（２１）の第２項の交流成分の分だけ変動する。しかし、式（２１）の第２項は、磁極位置θの回転周波数の２倍の周波数（２次）の成分であり、電気角１周期の平均値はゼロになる。また、合計銅損Ｐｃは、式（１１）の３相短絡の場合と比べた場合、式（２２）の第２項の直流成分の分だけ大きくなり、式（２２）の第３項の交流成分の分だけ変動する。しかし、式（２２）の第３項は、磁極位置θの回転周波数の２倍の周波数の成分であり、電気角１周期の平均値はゼロになる。

＜比較例（同相設定）＞
比較例として、第１組の３相の電圧指令を合成した第１組の合成電圧ベクトルと、第２組の３相の電圧指令を合成した第２組の合成電圧ベクトルとを、同相に設定する場合を考える。この比較例の３相電圧指令を、ｄｑ軸座標系上のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令に座標変換を行うと、式（２３）を得る。そして、式（２３）に基づいて、各組のｄｑ軸電流、合計トルク、及び合計銅損を導出すると、式（２４）、式（２５）、及び式（２６）を得る。

同相の比較例の場合は、式（２５）の合計トルクＴは、逆相の場合の式（２１）に対して、式（２５）の第３項の交流成分の分が追加されている。式（２５）の第３項は、磁極位置θの回転周波数（１次）の成分である。また、式（２６）の合計銅損Ｐｃは、逆相の場合の式（２２）に対して、式（２６）の第４項の交流成分の分が追加されている。式（２６）の第４項は、磁極位置θの回転周波数（１次）の成分である。

＜３つの方式の比較＞
次に、式（１９）のように第１組及び第２組の３相電圧指令を逆相に設定する場合（以下、逆相電圧の場合と称す）、式（２３）のように第１組及び第２組の３相電圧指令を同相に設定する場合（以下、同相電圧の場合と称す）、及び３相短絡の場合を比較する。図７に３つの場合について、合計トルク、合計銅損、第１組及び第２組のインバータから直流電源１６に流れる電源電流の挙動を示す。横軸は、磁極位置θを示す。

３相短絡の場合は、合計トルクは、負の直流成分となっており、合計銅損は、正の直流成分となっており、電源電流は、ゼロ付近になっている。比較例の同相電圧の場合は、合計トルク、合計銅損、及び電源電流について、１次の交流成分が大きくなっている。特に、合計トルクが、正トルクまで変動しており、内燃機関などの外部の機関に与える影響が大きい。

一方、逆相電圧の場合は、合計トルク、合計銅損、及び電源電流について、２次の交流成分が生じている。しかし、２次の交流成分の振幅は、比較例の同相電圧の１次の交流成分の振幅に比べて、大幅に小さくなっており、合計トルクが、負トルクの範囲で変動している。よって、内燃機関などの外部の機関に与える影響が抑制されている。また、逆相電圧の合計トルクの１周期の平均値は、３相短絡の場合と一致している。一方、逆相電圧の合計銅損の一周期の平均値は、３相短絡の場合よりも増加している。よって、逆相電圧の場合は、合計トルクの振動を抑制し、合計トルクの平均値を３相短絡の場合と同等に抑制しつつ、合計銅損の平均値を、３相短絡の場合よりも増加させることができ、過電圧となった直流電圧Ｖｄｃの低下速度を増加させることができる。

＜過電圧時制御の構成＞
そこで、実施の形態１と同様に、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧判定部３４により直流電圧Ｖｄｃが過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、ｎ相（本例では３相）の電機子巻線に印加する電圧を、各組について合成した合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加する過電圧時制御を実行する。

また、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加する。

ここで、合成電圧ベクトル、及び合計合成電圧ベクトルは、３相座標系上で算出されてもよいし、ｄｑ軸座標系上で算出されてもよいし、αβ軸座標系上で算出されてもよい。αβ軸座標系は、Ｕ１相（又はＵ２相）の巻線方向に定められたα軸と、α軸より電気角で９０°（π／２）進んだ方向に定められたβ軸からなる。

実施の形態１と異なり、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、各組について、各相の電機子巻線に印加する電圧指令を一定値に設定するように構成されている。そして、通常時電圧印加部３５１と同様に、過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令に基づいて、複数のスイッチング素子をオンオフする。過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相の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。

本実施の形態では、過電圧時電圧印加部３５２は、式（１９）に示したように、Ｖｕ２＝−Ｖｕ１、Ｖｖ２＝−Ｖｖ１、Ｖｗ２＝−Ｖｗ１に設定する。この構成によれば、図７に示したように、合計トルクの振動を抑制し、合計トルクの平均値を３相短絡の場合と同等に抑制しつつ、合計銅損の平均値を、３相短絡の場合よりも増加させることができる。

＜合計トルクの負トルクの範囲での振動＞
図７に示したように、合計トルクを負トルクの範囲で振動させるためには、式（２１）の合計トルクＴの最大値（ｓｉｎ（２θ−２β）＝−１の時に最大値になる）がゼロ以下になればよい（Ｔ≦０）。式（２１）から、次式が得られる。

そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、電気角の１周期に亘って正トルクが発生しないように、各組の合成電圧ベクトルの大きさＶｕｖｗ＿ｆを設定してもよい。具体的には、各組の合成電圧ベクトルの大きさＶｕｖｗ＿ｆが、式（２７）を満たすように設定されるとよい。この構成によれば、交流回転機に、車両を減速させる安全サイドの負トルクを発生させることができる。なお、正トルクの出力を許容できる場合は、式（２７）が満たされなくてもよい。

＜突極性＞
交流回転機の突極性がない場合は、式（１８）が成り立ち、合計トルクを表す式（２１）の第２項がゼロになり、２次の交流成分を無くすことができ、３相短絡の場合の合計トルクと同じになる。よって、実施の形態２においても、交流回転機に突極性がないものが用いられてもよい。

＜スイッチング素子のオン又はオフ固定＞
各組の３相の電圧指令にオフセット電圧を加えても、線間電圧は変化しないため、同様の合計トルク及び合計銅損の結果が得られる。そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、各組について、少なくとも１相の正極側のスイッチング素子及び負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定する。この構成によれば、スイッチング損失を低減することができる。

過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令の中の最大値を＋Ｖｄｃ／２に変化させるオフセット電圧、又は３相の電圧指令の中の最小値を−Ｖｄｃ／２に変化させるオフセット電圧を、３相の電圧指令に加えて、＋Ｖｄｃ／２又は−Ｖｄｃ／２になった１相の正極側及び負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定する。なお、電圧指令が、＋Ｖｄｃ／２であると、正極側のスイッチング素子がオンに固定され、負極側のスイッチング素子がオフに固定される。電圧指令が、−Ｖｄｃ／２であると、正極側のスイッチング素子がオフに固定され、負極側のスイッチング素子がオンに固定される。

或いは、過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、各相の正極側のスイッチング素子及び負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定してもよい。この構成によれば、スイッチング損失を大幅に低減することができる。

例えば、式（１９）を満たす各組の３相の電圧指令として、式（２８）に示すように、２Ｖｄｃ／３又は−Ｖｄｃ／３に設定する。そして、式（２９）に示すように、オフセット電圧を−Ｖｄｃ／６又はＶｄｃ／６に設定し、各組の３相の電圧指令に加算すれば、Ｖｄｃ／２又は−Ｖｄｃ／２の最終的な各組の３相の電圧指令が設定される。各相について、電圧指令がＶｄｃ／２の場合は、正極側のスイッチング素子がオンになり、負極側のスイッチング素子がオフになる。各相について、電圧指令が−Ｖｄｃ／２の場合は、正極側のスイッチング素子がオフになり、負極側のスイッチング素子がオンになる。

＜電圧指令の切替＞
各相の電圧指令を一定値に設定すると、電圧指令が大きい相の正極側のスイッチング素子あるいは電圧指令が小さい相の負極側のスイッチング素子に発熱が集中する懸念がある。また、スイッチング素子をオン又はオフに固定すると、オンに固定されたスイッチング素子に発熱が集中する懸念がある。そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、一定時間ごとに、各組の各相の電機子巻線への印加電圧を切り替えてもよい。この構成によれば、スイッチング素子の発熱の偏りを抑制することができる。

例えば、図８の例では、時刻０から時刻ｔ１までは、Ｖｕ１、Ｖｖ２、Ｖｗ２をＶｋ／２に設定し、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２を−Ｖｋ／２に設定する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、第１組の３相電圧指令と第２組の３相電圧指令を入れ替えて、Ｖｕ１、Ｖｖ２、Ｖｗ２を−Ｖｋ／２に設定し、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２をＶｋ／２に設定する。以降はこれらを交互に実施する。なお、Ｖｋは、０より大きく、Ｖｄｃ以下の値に設定される。

例えば、図９の例では、時刻０から時刻ｔ１までは、Ｖｕ１、Ｖｖ２、Ｖｗ２をＶｄｃ／２に設定し、正極側のスイッチング素子をオンに固定し、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２をＶｄｃ／２−Ｖｋに設定する。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、電圧指令のオフセット方向を変えて、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２を−Ｖｄｃ／２に設定し、負極側のスイッチング素子をオンに固定し、Ｖｕ１、Ｖｖ２、Ｖｗ２を−Ｖｄｃ／２＋Ｖｋに設定する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、時刻０から時刻ｔ１までの第１組の３相電圧指令と第２組の３相電圧指令を入れ替えて、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２をＶｄｃ／２に設定し、Ｖｕ１、Ｖｖ２、Ｖｗ２をＶｄｃ／２−Ｖｋに設定する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの第１組の３相電圧指令と第２組の３相電圧指令を入れ替えて、Ｖｕ１、Ｖｖ２、Ｖｗ２を−Ｖｄｃ／２に設定し、Ｖｖ１、Ｖｗ１、Ｖｕ２を−Ｖｄｃ／２＋Ｖｋに設定する。以降はこれらを交互に実施する。なお、Ｖｋは、０より大きく、Ｖｄｃ以下の値に設定される。

＜スイッチング素子の短絡故障又は開放故障時＞
また、図９に示すように、同じ合計銅損を得るための電圧指令の設定方法が様々であるため、いずれかのスイッチング素子が短絡故障又は開放故障した場合にも、過電圧時制御は実施可能である。なお、制御装置１は、各スイッチング素子の短絡故障及び開放故障を検出する。例えば、制御装置１は、各スイッチング素子のオンオフ制御情報及び電流検出値に基づいて、各スイッチング素子の故障を検出する。

過電圧時電圧印加部３５２は、１つのスイッチング素子の短絡故障が検知されている状態で過電圧時制御を行う場合は、短絡故障が発生した相について、短絡故障が発生していないスイッチング素子をオフに固定し、短絡故障が発生した相を含む、各組の合成電圧ベクトルを考慮して、短絡故障が発生していない相の電機子巻線に電圧を印加する。

例えば、Ｕ１相の正極側のスイッチング素子が短絡故障した場合、Ｕ１相の負極側のスイッチング素子をオンすると貫通電流が流れてしまうため、Ｕ１相の負極側のスイッチング素子をオフにするために、Ｖｕ１をＶｄｃ／２に固定する。そして、短絡故障が発生していない相の電圧指令は、各組の合成電圧ベクトルを考慮して設定すればよい。例えば、合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、図９の時刻０から時刻ｔ１までの電圧指令が設定されればよい。

過電圧時電圧印加部３５２は、１つのスイッチング素子の開放故障が検知されている状態で過電圧時制御を行う場合は、開放故障が発生した相について、開放故障が発生していないスイッチング素子をオンに固定し、開放故障が発生した相を含む、各組の合成電圧ベクトルを考慮して、開放故障が発生していない相の電機子巻線に電圧を印加する。

例えば、Ｕ１相の正極側のスイッチング素子が開放故障した場合、Ｕ１相の負極側のスイッチング素子をオンするために、Ｖｕ１を−Ｖｄｃ／２に固定する。そして、開放故障が発生していない相の電圧指令は、各組の合成電圧ベクトルを考慮して設定すればよい。例えば、合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、図９の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの電圧指令が設定されればよい。

＜組間の電機子巻線の位相差が、ゼロ以外の場合＞
本実施の形態では、第１組の３相の電機子巻線と、第２組の３相の電機子巻線との間には位相差がない場合を説明した。第１組の３相の電機子巻線と、第２組の３相の電機子巻線との間に、任意の位相差があってもよい。この場合でも、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように各組の各相の電圧指令が設定されればよく、各組の合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組の各相の電圧指令が設定されればよい。

例えば、第１組の３相の電機子巻線と、第２組の３相の電機子巻線との間に、π／３の位相差がある場合は、過電圧時電圧印加部３５２は、合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、Ｖｕ２＝Ｖｗ１、Ｖｖ２＝Ｖｕ１、Ｖｗ２＝Ｖｖ１、に設定する。

また、第１組の３相の電機子巻線と、第２組の３相の電機子巻線との間に、π／６の位相差がある場合は、過電圧時電圧印加部３５２は、合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、Ｖｕ２＝（Ｖｗ１−Ｖｕ１）／√３、Ｖｖ２＝（Ｖｕ１−Ｖｖ１）／√３、Ｖｗ２＝（Ｖｖ１−Ｖｗ１）／√３、に設定する。

３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る交流回転機１０及び制御装置１について説明する。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１０及び制御装置１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、過電圧時制御における電圧指令の設定方法が実施の形態１と異なる。

＜過電圧時制御の理論説明＞
実施の形態１では、ｄｑ軸座標系上で、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令が逆相に設定される場合について理論説明を行った。しかし、本実施の形態では、図１０及び次式に示すように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令が同相に設定される場合について、理論説明を行う。この場合は、２つの組の合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルはゼロにならない。

式（３０）、式（２）、及び式（４）に基づいて、次式に示すように、各組のｄｑ軸電流Ｉｄ１、Ｉｑ１、Ｉｄ２、Ｉｑ２の式が導出される。

ｄｑ軸電圧指令を一定値で与える場合は、式（１２）のように表すことができる。式（３１）、式（１２）を、式（６）及び式（８）の第１式に代入すると、式（３２）の合計トルクＴの式、式（３３）の合計銅損Ｐｃの式が得られる。

回転角速度ωが高い領域において、式（３３）における（Ｖｄｑ＿ｆ／ω）^２の項と、Ｖｄｑ＿ｆ／ωの項とでは、後者の方が支配的となる。そのため、式（１１）の３相短絡の場合よりも、合計銅損Ｐｃを増加させるためには、式（３３）のＶｄｑ＿ｆ／ωの項を正値にする必要がある。そのためには、式（３４）に示すように、ｓｉｎβを負値にすればよく、ｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相βを、πより大きく、２πよりも小さくする必要がある。ここで、式（１２）のｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相βは、ｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相である。

ｓｉｎβを−１にすれば、合計銅損Ｐｃが最大になるので、そのためには、式（３５）に示すように、位相βを、３π／２に設定する必要がある。このように設定すれば、各組について、ｄ軸電圧指令がゼロになり、負値に設定されたｑ軸電圧指令のみになる。また、合計トルクＴの式（３２）の第２項、第３項がゼロになり、３相短絡の場合の式（１０）の合計トルクと同等になる。

＜２つの方式の比較＞
次に、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルの位相βを、式（３５）のように設定する場合（以下、ｑ軸電圧のみの場合と称す）、及び３相短絡の場合を比較する。図１１に２つの場合について、合計トルク、合計銅損、第１組及び第２組のインバータから直流電源１６に流れる電源電流の挙動を示す。横軸は、磁極位置θを示す。

３相短絡の場合は、合計トルクは、負の直流成分となっており、合計銅損は、正の直流成分となっており、電源電流は、ゼロ付近になっている。一方、ｑ軸電圧のみの場合は、合計トルクは、交流成分は発生しておらず、３相短絡の場合と同等になっている。合計銅損は、３相短絡の場合よりも増加している。電源電流は、３相短絡の場合と同等になっている。よって、ｑ軸電圧のみの場合は、合計トルクを３相短絡の場合と同等にしつつ、合計銅損を、３相短絡の場合よりも増加させることができ、過電圧となった直流電圧Ｖｄｃの低下速度を増加させることができる。

＜過電圧時制御の構成＞
そこで、過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧判定部３４により直流電圧Ｖｄｃが過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相βが、πよりも大きく、２πよりも小さくなるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定する過電圧時制御を実行する。

この構成によれば、式（３４）及び式（３３）を用いて説明したように、３相短絡の場合よりも、合計銅損を増加させることができ、過電圧となった直流電圧Ｖｄｃの低下速度を増加させることができる。

過電圧時電圧印加部３５２は、過電圧時制御において、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相βが、３π／２になるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定すればよい。この構成によれば、合計トルクを３相短絡の場合と同等に抑制できると共に、合計銅損を３相短絡の場合よりも増加させ、過電圧となった直流電圧Ｖｄｃの低下速度を増加させることができる。

そして、通常時電圧印加部３５１と同様に、過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、磁極位置に基づいて、ｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を、３相の電圧指令に座標変換する。過電圧時電圧印加部３５２は、３相の電圧指令に対して、空間ベクトル変調、２相変調等の線間電圧が変化しないような変調を加えてもよい。

そして、通常時電圧印加部３５１と同様に、過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令に基づいて、複数のスイッチング素子をオンオフする。過電圧時電圧印加部３５２は、各組について、３相の電圧指令のそれぞれとキャリア波とを比較することにより、各相の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。

〔その他の実施の形態〕
最後に、本願のその他の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する各実施の形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施の形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の各実施の形態では、ｍ＝２の２組であり、ｎ＝３の３相である場合を例として説明した。しかし、ｍ＝３、４等、ｍは、２以上の任意の自然数に設定されてもよく、ｎ＝２、４等、ｎは、２以上の任意の自然数に設定されてもよい。

（２）上記の実施の形態１、２では、電圧印加部３５は、過電圧時制御において、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加する場合を例に説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、電圧印加部３５は、過電圧時制御において、合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組の合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組の合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各組の各相の電機子巻線に電圧を印加すればよく、合計合成電圧ベクトルはゼロにならなくてもよい。

（３）上記の実施の形態３では、電圧印加部３５は、過電圧時制御において、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相βが、３π／２になるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定する場合を例に説明した。しかし、本願の実施の形態はこれに限定されない。すなわち、電圧印加部３５は、過電圧時制御において、各組のｄｑ軸合成電圧ベクトルのｄ軸に対する位相βが、πよりも大きく、２πよりも小さくなるように、各組のｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を設定すればよく、位相βは、３π／２にならなくてもよい。

（４）上記の各実施の形態では、交流回転機１０は、ロータ１４に界磁巻線２５を有している場合を例に説明した。しかし、交流回転機１０は、ロータ１４に永久磁石を有した永久磁石式の同期回転機とされてもよく、誘導回転機とされてもよい。

（５）上記の各実施の形態では、第１組の３相の電機子巻線と、第２組の３相の電機子巻線との間には、位相差がない場合を例に説明した。しかし、第１組の３相の電機子巻線と、第２組の３相の電機子巻線との間には、任意の位相差が設けられてよい。

（６）上記の各実施の形態では、交流回転機１０は、車両用の発電電動機である場合を例に説明した。しかし、交流回転機１０は、車両用の発電電動機以外の各種の用途の交流回転機とされてもよい。

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。

１ 交流回転機の制御装置、１０ 交流回転機、２５ 界磁巻線、３１ 回転検出部、３２ 電圧検出部、３３ 電流検出部、３４ 過電圧判定部、３５ 電圧印加部、β 位相

Claims (20)

1. ｍ組（ｍは２以上の自然数）のｎ相の電機子巻線（ｎは２以上の自然数）を有する交流回転機を、ｍ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、
   各組の前記インバータに供給される直流電圧を検出する電圧検出部と、
   各組の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することにより、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する電圧印加部と、
   前記直流電圧が、過電圧判定閾値以上になったか否かを判定する過電圧判定部と、を備え、
   前記電圧印加部は、前記直流電圧が前記過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、ｎ相の前記電機子巻線に印加する電圧を、各組について合成した合成電圧ベクトルが、２組以上についてゼロ以外になると共に、全ての組の前記合成電圧ベクトルを合計した場合に、各組の前記合成電圧ベクトルが互いに弱め合うように、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する過電圧時制御を実行する交流回転機の制御装置。
2. 前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、全ての組の前記合成電圧ベクトルを合計した合計合成電圧ベクトルがゼロになるように、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する請求項１に記載の交流回転機の制御装置。
3. 前記電圧印加部は、界磁の磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなる座標系をｄｑ軸座標系とし、
   前記過電圧時制御において、ｎ相の前記電機子巻線に印加する電圧指令を、各組について前記ｄｑ軸座標系で表したｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を一定値に設定し、
   各組について、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする請求項１又は２に記載の交流回転機の制御装置。
4. ｍ組は２組であり、
   前記電圧印加部は、ｎ相の前記電機子巻線に印加する電圧指令を、各組について前記ｄｑ軸座標系で表したベクトルをｄｑ軸合成電圧ベクトルとし、
   前記過電圧時制御において、第１組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相を、π／４よりも大きく、３／４πよりも小さく設定し、第２組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相を、５π／４よりも大きく、７／４πよりも小さく設定する請求項３に記載の交流回転機の制御装置。
5. 前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、第１組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相を、π／２に設定し、第２組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相を、３π／２に設定する請求項４に記載の交流回転機の制御装置。
6. 前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、各相の前記電機子巻線に印加する電圧指令を一定値に設定し、
   各組について、各相の前記電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする請求項１又は２に記載の交流回転機の制御装置。
7. 各組の前記インバータは、直流電源の正極側に接続される正極側のスイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続される負極側のスイッチング素子とが直列接続され、直列接続の接続点が対応する相の巻線に接続される直列回路を、ｎ相に対応してｎセット設け、
   前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、各組の前記インバータについて、少なくとも１相の前記正極側のスイッチング素子及び前記負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定する請求項１又は２に記載の交流回転機の制御装置。
8. ｍ組は２組であり、ｎ相は３相であり、
   第１組のＵ１相、Ｖ１相、及びＷ１相の３相の電機子巻線と、第２組のＵ２相、Ｖ２相、及びＷ２相の３相の電機子巻線との間には、位相差がなく、
   前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、
   Ｕ２相の電圧指令＝−Ｕ１相の電圧指令、
   Ｖ２相の電圧指令＝−Ｖ１相の電圧指令、
   Ｗ２相の電圧指令＝−Ｗ１相の電圧指令、
   に設定し、
   各組について、各相の前記電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
9. ｍ組は２組であり、ｎ相は３相であり、
   第１組のＵ１相、Ｖ１相、及びＷ１相の３相の電機子巻線と、第２組のＵ２相、Ｖ２相、及びＷ２相の３相の電機子巻線との間には、π／３の位相差があり、
   前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、
   Ｕ２相の電圧指令＝Ｗ１相の電圧指令、
   Ｖ２相の電圧指令＝Ｕ１相の電圧指令、
   Ｗ２相の電圧指令＝Ｖ１相の電圧指令、
   に設定し、
   各組について、各相の前記電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
10. 各組の前記インバータは、直流電源の正極側に接続される正極側のスイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続される負極側のスイッチング素子とが直列接続され、直列接続の接続点が対応する相の巻線に接続される直列回路を、３相に対応して３セット設け、
    前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、各組の前記インバータについて、各相の前記正極側のスイッチング素子及び前記負極側のスイッチング素子の一方をオンに固定し、他方をオフに固定する請求項８又は９に記載の交流回転機の制御装置。
11. ｍ組は２組であり、ｎ相は３相であり、
    第１組のＵ１相、Ｖ１相、及びＷ１相の３相の電機子巻線と、第２組のＵ２相、Ｖ２相、及びＷ２相の３相の電機子巻線との間には、π／６の位相差があり、
    前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、
    Ｕ２相の電圧指令＝（Ｗ１相の電圧指令−Ｕ１相の電圧指令）／√３、
    Ｖ２相の電圧指令＝（Ｕ１相の電圧指令−Ｖ１相の電圧指令）／√３、
    Ｗ２相の電圧指令＝（Ｖ１相の電圧指令−Ｗ１相の電圧指令）／√３、
    に設定し、
    各組について、各相の前記電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする請求項２に記載の交流回転機の制御装置。
12. 前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、電気角の１周期に亘って正トルクが発生しないように、各組の前記合成電圧ベクトルの大きさを設定する請求項６から９、及び１１のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
13. 前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、一定時間ごとに、各組の各相の前記電機子巻線への印加電圧を切り替える請求項６から１２のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
14. 前記電圧印加部は、１つの前記スイッチング素子の短絡故障が検知されている状態で前記過電圧時制御を行う場合は、短絡故障が発生した相について、短絡故障が発生していない前記スイッチング素子をオフに固定し、
    短絡故障が発生した相を含む、各組の前記合成電圧ベクトルを考慮して、短絡故障が発生していない相の前記電機子巻線に電圧を印加する請求項１、２、及び６から１３のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
15. 前記電圧印加部は、１つの前記スイッチング素子の開放故障が検知されている状態で前記過電圧時制御を行う場合は、開放故障が発生した相について、開放故障が発生していない前記スイッチング素子をオンに固定し、
    開放故障が発生した相を含む、各組の前記合成電圧ベクトルを考慮して、開放故障が発生していない相の前記電機子巻線に電圧を印加する請求項１、２、及び６から１４のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
16. ｍ組（ｍは２以上の自然数）のｎ相の電機子巻線（ｎは３以上の自然数）を有する交流回転機を、ｍ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、
    各組の前記インバータに供給される直流電圧を検出する電圧検出部と、
    各組の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することにより、各組の各相の前記電機子巻線に電圧を印加する電圧印加部と、
    前記直流電圧が、過電圧判定閾値以上になったか否かを判定する過電圧判定部と、を備え、
    前記電圧印加部は、界磁の磁束方向に定めたｄ軸、及び前記ｄ軸より電気角でπ／２進んだ方向に定めたｑ軸からなる座標系をｄｑ軸座標系とし、
    ｎ相の前記電機子巻線に印加する電圧指令を、各組について前記ｄｑ軸座標系で表したｄ軸電圧指令及びｑ軸電圧指令を合成したベクトルをｄｑ軸合成電圧ベクトルとし、
    前記直流電圧が前記過電圧判定閾値以上になったと判定された場合に、各組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相が、πよりも大きく、２πよりも小さくなるように、各組の前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を設定し、各組について、前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令に基づいて、複数の前記スイッチング素子をオンオフする過電圧時制御を実行する交流回転機の制御装置。
17. 前記電圧印加部は、前記過電圧時制御において、各組の前記ｄｑ軸合成電圧ベクトルの前記ｄ軸に対する位相が、３π／２になるように、各組の前記ｄ軸電圧指令及び前記ｑ軸電圧指令を設定する請求項１６に記載の交流回転機の制御装置。
18. 前記交流回転機は、界磁巻線を有し、
    前記電圧印加部は、前記界磁巻線に電圧を印加し、
    前記過電圧時制御の実行時は、前記過電圧時制御の不実行時よりも、前記界磁巻線の印加電圧を増加させる請求項１から１７のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
19. 前記交流回転機は、突極性が無い請求項１から１８のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。
20. 前記交流回転機は、車両用の発電電動機である請求項１から１９のいずれか一項に記載の交流回転機の制御装置。

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