JP7046121B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents

Description

本願は、回転機の制御装置に関するものである。

特許文献１の技術では、内燃機関の始動時に、界磁電流を流す際に、界磁磁束と同方向の磁束を形成する電機子電流を流すことによって、界磁磁束の形成をアシストするとともに磁気飽和によるインダクタンスの低下を利用して界磁電流の応答を上げている。

特許文献２の技術では、内燃機関の始動時において、ｄ軸電流を予め正の方向に流した後、負の方向に変化させることにより、電機子巻線と界磁巻線と間の相互インダクタンスによって、界磁巻線に正の誘導起電力を生じさせ、界磁電流の応答を上げている。

特開２００２－１９１１５８号公報 特開２０１８－４２３８７号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、内燃機関の始動時に行われる制御であるため、内燃機関の始動時以外には適用できない。

特許文献２の技術では、出力トルクの発生前に、予め、ｄ軸電流を正の値に変化させておく必要があり、内燃機関の始動時等、出力トルクが発生していない特殊な条件でしか実行できない。

出力トルクの変化に応じて、界磁電流は常時変化されるが、界磁電流の応答遅れにより、ロータ磁束の応答遅れが生じ、ロータ磁束の応答遅れにより出力トルクの応答遅れが生じる。

そこで、本願は、内燃機関の始動時に限定されることなく、界磁電流の応答遅れにより生じるロータ磁束の応答遅れを低減することができる回転機の制御装置を提供することを目的とする。

本願に係る回転機の制御装置は、界磁巻線を設けたロータと電機子巻線を設けたステータとを有する回転機を制御する回転機の制御装置であって、
前記電機子巻線の電流指令値である電機子電流指令値を算出し、前記電機子電流指令値に基づいて電機子電圧指令値を算出し、前記電機子電圧指令値に基づいて、インバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記電機子巻線に電圧を印加する電機子電流制御部と、
前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
前記界磁巻線の電流指令値である界磁電流指令値を算出し、前記界磁電流指令値に基づいて界磁電圧指令値を算出し、前記界磁電圧指令値に基づいて、コンバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記界磁巻線に電圧を印加する界磁電流制御部と、を備え、
前記ロータの磁極の方向をｄ軸とし、前記ｄ軸より電気角で９０°進んだ方向をｑ軸とし、
前記電機子電流制御部は、前記界磁電流指令値と界磁電流の検出値との偏差に応じて、前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させ、
前記電機子電流制御部は、前記界磁電圧指令値が前記界磁巻線に印加できる最大電圧以上になる最大電圧飽和状態になった場合に、前記偏差に応じて前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させるものである。

本願に係る回転機の制御装置によれば、界磁電流の応答遅れにより、ロータ磁束が、目標のロータ磁束から逸脱しても、界磁電流指令値と界磁電流の検出値との偏差に応じて、電機子電流指令値のｄ軸成分が変化されるので、電機子電流指令値のｄ軸成分の変化によりロータ磁束を変化させることができ、ロータ磁束を目標のロータ磁束に近づけることができる。よって、内燃機関の始動時に限定されることなく、界磁電流の応答遅れにより生じるロータ磁束の応答遅れを低減することができ、ロータ磁束の応答遅れにより生じる出力トルクの応答遅れを低減することができる。

実施の形態１に係る回転機及び回転機の制御装置の概略構成図である。 実施の形態１に係る制御装置の概略ブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係るインバータのスイッチング素子のオンオフ制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係るコンバータのスイッチング素子のオンオフ制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態１の比較例に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態１の比較例に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係る界磁電流とロータ磁束、及び電流微分インダクタンスとの関係特性図である。 実施の形態１に係るロータ磁束の磁気飽和特性を示す図である。 実施の形態１に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態２に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態３の比較例に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態３に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態３の比較例に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態３に係る制御挙動を説明するタイムチャートである。 実施の形態１に係る車両用の発電電動機とされた回転機の模式図である。

１．実施の形態１
実施の形態１に係る回転機の制御装置１１（以下、単に、制御装置１１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回転機１及び制御装置１１の概略構成図である。

１－１．回転機１
回転機１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。回転機１は、界磁巻線型の同期回転機とされている。ステータ１８の鉄心に、電機子巻線１２が巻装されている。ロータ１４の鉄心に界磁巻線４が巻装され、電磁石が設けられている。

本実施の形態では、電機子巻線１２は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相の電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗとされている。３相の電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗは、スター結線とされてもよいし、デルタ結線とされてもよい。

ロータ１４には、ロータ１４の回転角度（回転角度）を検出する回転センサ１５が設けられている。回転センサ１５の出力信号は、制御装置１１に入力される。回転センサ１５には、ホール素子、レゾルバ、又はエンコーダ等の各種のセンサが用いられる。回転センサ１５が設けられず、後述する電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転角度（磁極位置）を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。

１－２．直流電源２
直流電源２は、インバータ５及びコンバータ９に直流電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源２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２には、平滑コンデンサ３が並列接続されている。

１－３．インバータ５
インバータ５は、複数のスイッチング素子を有し、直流電源２と電機子巻線１２との間で電力変換を行う。インバータ５は、直流電源２の正極側に接続される正極側のスイッチング素子ＳＰと、直流電源２の負極側に接続される負極側のスイッチング素子ＳＮ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組設けている。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。

具体的には、Ｕ相の直列回路では、Ｕ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｕとＵ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｕとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＵ相の電機子巻線Ｃｕに接続されている。Ｖ相の直列回路では、Ｖ相の正極側のスイッチング素子ＳＰｖとＶ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｖとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＶ相の電機子巻線Ｃｖに接続されている。Ｗ相の直列回路では、Ｗの正極側のスイッチング素子ＳＰｗとＷ相の負極側のスイッチング素子ＳＮｗとが直列接続され、２つのスイッチング素子の接続点がＷ相の電機子巻線Ｃｗに接続されている。

インバータ５の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１１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１１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。

電機子電流センサ８は、各相の電機子巻線Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに流れる電流を検出する電流検出回路である。本実施の形態では、電機子電流センサ８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ている。各相の電機子電流センサ８の出力信号は、制御装置１１に入力される。電機子電流センサ８は、ホール素子、シャント抵抗等の電流センサとされている。なお、電機子電流センサ８は、各相のスイッチング素子の直列回路に直列接続されてもよい。

１－４．コンバータ９
コンバータ９は、スイッチング素子を有し、直流電源２と界磁巻線４との間で電力変換を行う。本実施の形態では、コンバータ９は、直流電源２の正極側に接続される正極側のパワー半導体ＳＰと直流電源２の負極側に接続される負極側のパワー半導体ＳＮとが直列接続された直列回路を２組設けたＨブリッジ回路とされている。第１組の直列回路２８における正極側のパワー半導体ＳＰ１と負極側のパワー半導体ＳＮ１との接続点が、界磁巻線４の一端に接続され、第２組の直列回路２９における正極側のパワー半導体ＳＰ２と負極側のパワー半導体ＳＮ２との接続点が、界磁巻線４の他端に接続される。

本実施の形態では、第１組及び第２組の正極側のパワー半導体ＳＰ及び負極側のパワー半導体ＳＮは、スイッチング素子とされている。コンバータ９の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、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１１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１１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。

なお、第１組の直列回路２８の負極側のスイッチング素子ＳＮ１をダイオードに置き換えたり、第２組の直列回路２９の負極側のスイッチング素子ＳＮ２をダイオードに置き換えたりする等、コンバータ９を他の構成としてもよい。

界磁電流センサ６は、界磁巻線４を流れる電流である界磁電流Ｉｆを検出する電流検出回路である。本実施の形態では、界磁電流センサ６は、第１組の直列回路２８の接続点と界磁巻線４の一端とを接続する電線上に設けられている。界磁電流センサ６は、界磁電流Ｉｆを検出可能な他の個所に設けられてもよい。界磁電流センサ６の出力信号は、制御装置１１に入力される。界磁電流センサ６は、ホール素子、シャント抵抗等の電流センサとされている。

１－５．制御装置１１
制御装置１１は、インバータ５及びコンバータ９を介して、回転機１を制御する。制御装置１１は、図２に示すように、回転検出部３１、電機子電流検出部３２、電機子電流制御部３３、界磁電流検出部３４、及び界磁電流制御部３５等の機能部を備えている。制御装置１１の各機能は、制御装置１１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１１は、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、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回路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、回転センサ１５、電機子電流センサ８、界磁電流センサ６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、インバータ５及びコンバータ９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。通信回路９４は、外部装置と通信を行う。

そして、制御装置１１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１１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等が用いるテーブルデータ等の設定データは、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１１の各機能について詳細に説明する。

１－５－１．電機子電流の基本制御
回転検出部３１は、電気角でのロータの磁極位置θ（ロータの回転角度θ）及び回転角速度ωを検出する。本実施の形態では、回転検出部３１は、回転センサ１５の出力信号に基づいて、ロータの磁極位置θ（回転角度θ）及び回転角速度ωを検出する。磁極位置は、ロータに設けられた電磁石のＮ極の向きに設定される。なお、回転検出部３１は、電流指令値に高調波成分を重畳することによって得られる電流情報等に基づいて、回転センサを用いずに、回転角度（磁極位置）を推定するように構成されてもよい（いわゆる、センサレス方式）。

電機子電流検出部３２は、電機子電流センサ８の出力信号に基づいて、３相の巻線に流れる電機子電流Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを検出する。ここで、Ｉｕｒが、Ｕ相の電機子電流Ｉｕの検出値であり、Ｉｖｒが、Ｖ相の電機子電流Ｉｖの検出値であり、Ｉｗｒが、Ｗ相の電機子電流Ｉｗの検出値である。なお、電機子電流センサ８が２相の電機子電流を検出するように構成され、残りの１相の電機子電流が、２相の電機子電流の検出値に基づいて算出されてもよい。例えば、電機子電流センサ８が、Ｖ相及びＷ相の電機子電流Ｉｖｒ、Ｉｗｒを検出し、Ｕ相の電機子電流Ｉｕｒが、Ｉｕｒ＝－Ｉｖｒ－Ｉｗｒにより算出されてもよい。

電機子電流制御部３３は、電機子巻線の電流指令値である電機子電流指令値を算出し、電機子電流指令値に基づいて電機子電圧指令値を算出し、電機子電圧指令値に基づいて、インバータ５が有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、電機子巻線に電圧を印加する。

本実施の形態では、図２に示すように、電機子電流制御部３３は、電流指令値算出部３３１、電圧指令値算出部３３２、及びスイッチング制御部３３３を備えている。

電流指令値算出部３３１は、電機子電流指令値を算出する。本実施の形態では、電流指令値算出部３３１は、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを算出する。ｄ軸は、ロータの磁極（Ｎ極、磁極位置θ）の方向に定められ、ｑ軸は、ｄ軸より電気角で９０°進んだ方向に定められている。ｄｑ軸の回転座標系は、ロータの磁極位置θの回転に同期して回転する。

電流指令値算出部３３１は、最大トルク電流制御、弱め界磁制御、Ｉｄ＝０制御などの公知のベクトル制御方法に従って、ｄ軸及びｑ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂ、Ｉｑｏｂを演算する。本実施の形態では、最大トルク電流制御により、ｄ軸及びｑ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂ、Ｉｑｏｂが算出される場合を説明する。

最大トルク電流制御では、トルク指令値Ｔｏのトルクを出力させる電流が最小になるｄ軸及びｑ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂ、Ｉｑｏｂが算出される。

弱め界磁制御では、最大トルク電流制御により算出されるｄ軸及びｑ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂ、Ｉｑｏｂよりも、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが負の方向に増加される。弱め磁束制御では、ｄｑ軸の回転座標系上で、電圧制限楕円（定誘起電圧楕円）と、トルク指令値Ｔｏの定トルク曲線との交点に、ｄｑ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂ、Ｉｑｏｂが算出される。

Ｉｄ＝０制御では、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが０に設定され、トルク指令値Ｔｏに応じてｑ軸の基本電流指令値Ｉｑｏｂが増減される。

トルク指令値Ｔｏは、制御装置１１の内部で演算されてもよいし、制御装置１１の外部から伝達されてもよい。

本実施の形態では、次式に示すように、電流指令値算出部３３１は、後述するｄ軸電流の変化条件が成立していない場合は、ベクトル制御方法に従って設定されたｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂを、最終的なｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定する。電流指令値算出部３３１は、ｄ軸電流の変化条件が成立している場合は、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに、後述するｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏを加算した値を、最終的なｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定する。本実施の形態では、ｄ軸電流の変化条件は、常時成立しているものとする。
１）ｄ軸電流の変化条件が成立していない場合、
Ｉｄｏ＝Ｉｄｏｂ ・・・（１）
２）ｄ軸電流の変化条件が成立している場合、
Ｉｄｏ＝Ｉｄｏｂ＋ΔＩｄｏ

電流指令値算出部３３１は、次式に示すように、ｄ軸電流の変化条件の成立の有無にかかわらず、ベクトル制御方法に従って設定されたｑ軸の基本電流指令値Ｉｑｏｂを、最終的なｑ軸の電流指令値Ｉｑｏに設定する。
Ｉｑｏ＝Ｉｑｏｂ ・・・（２）

電圧指令値算出部３３２は、電機子電流指令値に基づいて電機子電圧指令値を算出する。本実施の形態では、電圧指令値算出部３３２は、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに基づいて、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを算出する。

電圧指令値算出部３３２は、３相の電機子電流の検出値Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒを、磁極位置θに基づいて３相２相変換及び回転座標変換を行って、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒ及びｑ軸の電流検出値Ｉｑｒに変換する。そして、電圧指令値算出部３３２は、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒがｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに近づくように、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏとｄ軸の電流検出値Ｉｄｒとの偏差ΔＩｄに対して比例積分制御を行って、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｏを算出し、ｑ軸の電流検出値Ｉｑｒがｑ軸の電流指令値Ｉｑｏに近づくように、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏとｑ軸の電流検出値Ｉｑｒとの偏差ΔＩｑに対して比例積分制御を行って、ｑ軸の電圧指令値Ｖｑｏを算出する。また、ｄ軸電流とｑ軸電流の非干渉化のための公知のフィードフォワード制御が行われてもよい。

或いは、電圧指令値算出部３３２は、電流検出値を用いず、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに基づいて、回転機の諸元を用い、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを算出するフィードフォワード制御を実行してもよい。例えば、電圧指令値算出部３３２は、次式に示すように、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ、Ｉｑｏに基づいて、回転機の諸元（巻線の抵抗値Ｒ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、ロータ磁束ψｆ）、及び回転角速度ωに基づいて、ｄ軸の電圧指令値Ｖｄｏ及びｑ軸の電圧指令値Ｖｑｏを算出してもよい。この場合は、電機子電流センサ８及び電機子電流検出部３２が備えられなくてもよい。
Ｖｄｏ＝Ｒ×Ｉｄｏ－ω×Ｌｑ×Ｉｑｏ
Ｖｑｏ＝Ｒ×Ｉｑｏ＋ω×（Ｌｄ×Ｉｄｏ＋ψｆ） ・・・（３）

そして、電圧指令値算出部３３２は、ｄ軸及びｑ軸の電圧指令値Ｖｄｏ、Ｖｑｏを、磁極位置θに基づいて、固定座標変換及び２相３相変換を行って、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに変換する。なお、電圧指令値算出部３３２は、３相の電圧指令値に対して、２相変調、空間ベクトル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。

スイッチング制御部３３３は、電機子電圧指令値に基づいて、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation）により、インバータ５が有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、電機子巻線に電圧を印加する。本実施の形態では、図４に示すように、スイッチング制御部３３３は、３相の電圧指令値Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏのそれぞれと電機子搬送波の周期Ｔｓｓで振動する電機子搬送波Ｃｓとを比較することにより、複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。電機子搬送波Ｃｓは、電機子搬送波の周期Ｔｓｓで０を中心に直流電圧の半分値Ｖｄｃ／２の振幅で振動する三角波とされている。直流電圧Ｖｄｃは、電圧センサにより検出されてもよい。

スイッチング制御部３３３は、各相について、電機子搬送波Ｃｓが電圧指令値を下回った場合は、正極側のスイッチング素子のスイッチング信号ＱＰをオン（本例では、１）して、正極側のスイッチング素子をオンし、電機子搬送波Ｃｓが電圧指令値を上回った場合は、正極側のスイッチング素子のスイッチング信号ＱＰをオフ（本例では、０）して、正極側のスイッチング素子をオフする。一方、スイッチング制御部３３３は、各相について、電機子搬送波Ｃｓが電圧指令値を下回った場合は、負極側のスイッチング素子のスイッチング信号ＱＮをオフ（本例では、０）して、負極側のスイッチング素子をオフして、負極側のスイッチング素子をオフし、電機子搬送波Ｃｓが電圧指令値を上回った場合は、負極側のスイッチング素子のスイッチング信号ＱＮをオン（本例では、１）して、負極側のスイッチング素子をオンする。なお、各相について、正極側のスイッチング素子のオン期間と負極側のスイッチング素子のオン期間との間には、正極側及び負極側のスイッチング素子の双方をオフにする短絡防止期間（デッドタイム）が設けられてもよい。

１－５－２．界磁電流の基本制御
界磁電流検出部３４は、界磁電流センサ６の出力信号に基づいて、界磁巻線４に流れる電流である界磁電流Ｉｆｒを検出する。ここで、Ｉｆｒは、界磁電流Ｉｆの検出値である。

界磁電流制御部３５は、界磁巻線の電流指令値である界磁電流指令値Ｉｆｏを算出し、界磁電流指令値Ｉｆｏに基づいて界磁電圧指令値Ｖｆｏを算出し、界磁電圧指令値Ｖｆｏに基づいて、コンバータ９が有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、界磁巻線４に電圧を印加する。

本実施の形態では、図２に示すように、界磁電流制御部３５は、電流指令値算出部３５１、電圧指令値算出部３５２、及びスイッチング制御部３５３を備えている。

電流指令値算出部３５１は、界磁電流指令値Ｉｆｏを算出する。例えば、電流指令値算出部３５１は、トルク指令値Ｔｏ等に基づいて、界磁電流指令値Ｉｆｏを設定する。

電圧指令値算出部３５２は、界磁電流指令値Ｉｆｏに基づいて界磁電圧指令値Ｖｆｏを算出する。電圧指令値算出部３５２は、次式に示すように、界磁電流指令値Ｉｆｏと界磁電流検出値Ｉｆｒとの偏差ΔＩｆ（以下、界磁電流偏差ΔＩｆと称す）に対して比例積分制御を行って、界磁電圧指令値Ｖｆｏを算出する。

ここで、Ｋｐｆは、比例ゲインであり、Ｋｉｆは、積分ゲインであり、ｓは、ラプラス演算子であり、１／ｓは、積分を表す。比例ゲインＫｐｆ及び積分ゲインＫｉｆは、界磁電流検出値Ｉｆｒ及びｄ軸電流（指令値又は検出値）等に応じて変化されてもよい。なお、式（４）は、連続系で表しているが、実際には、式（４）を演算周期で離散化した演算式を用いて、演算周期毎に演算処理が実行される。本実施の形態では、演算周期は、後述する界磁搬送波の周期Ｔｓｆと同じに設定されている。

或いは、電圧指令値算出部３５２は、電流検出値を用いず、界磁電流指令値Ｉｆｏに基づいて、回転機の諸元を用い、界磁電圧指令値Ｖｆｏを算出するフィードフォワード制御を実行してもよい。例えば、電圧指令値算出部３５２は、次式に示すように、界磁電流指令値Ｉｆｏに基づいて、回転機の諸元（界磁巻線４の抵抗値Ｒｆ）に基づいて、界磁電圧指令値Ｖｆｏを算出してもよい。この際、次式に示すように、一次進み処理が加えられてもよい。ここで、Ｔｆｏは、一次進み処理の定数であり、ｓは、ラプラス演算子である。一次進み処理の定数Ｔｆｏは、界磁電流検出値Ｉｆｒ等に応じて変化されてもよい。この場合は、界磁電流センサ６及び界磁電流検出部３４が備えられなくてもよい。
Ｖｆｏ＝（Ｔｆｏ×ｓ＋１）×Ｒｆ×Ｉｆｏ ・・・（５）

電圧指令値算出部３５２は、次式に示すように、界磁電圧指令値Ｖｆｏを上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限すると共に、界磁電圧指令値Ｖｆｏを下限電圧値Ｖｆｍｉｎにより下限制限する。ここで、ＭＩＮ（Ａ，Ｂ）は、Ａ、Ｂのいずれか小さい方を出力する関数である。ＭＡＸ（Ａ，Ｂ）は、Ａ、Ｂのいずれか大きい方を出力する関数である。
Ｖｆｏ＝ＭＡＸ（Ｖｆｍｉｎ，ＭＩＮ（Ｖｆｍａｘ，Ｖｆｏ）） ・・・（６）

上限電圧値Ｖｆｍａｘは、界磁巻線４に印加できる最大電圧に設定される。下限電圧値Ｖｆｍｉｎは、界磁巻線４に印加できる最小電圧に設定される。本実施の形態では、上限電圧値Ｖｆｍａｘは、直流電圧Ｖｄｃに設定される。下限電圧値Ｖｆｍｉｎは、－１×直流電圧Ｖｄｃに設定される。スイッチング直後のリンギングの影響、後述する短絡防止期間の設定等を考慮して、上限電圧値Ｖｆｍａｘは、直流電圧Ｖｄｃよりも小さい値に設定されてもよく、下限電圧値Ｖｆｍｉｎは、－１×直流電圧Ｖｄｃよりも大きい値に設定されてもよい。

なお、電圧指令値算出部３５２は、界磁電圧指令値Ｖｆｏを上限電圧値Ｖｆｍａｘ及び下限電圧値Ｖｆｍｉｎにより上限制限及び下限制限しなくてもよい。このように、上限制限及び下限制限を行わなくても、後述するように、界磁電圧指令値Ｖｆｏは、最大電圧（Ｖｄｃ）と最小電圧（－Ｖｄｃ）との間を振動する界磁搬送波信号Ｃｆと比較されるので、コンバータ９のスイッチング素子のオンオフ制御結果は、上限制限及び下限制限の有無にかかわらず同様になる。

スイッチング制御部３５３は、界磁電圧指令値Ｖｆｏに基づいて、ＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation）により、コンバータ９のスイッチング素子をオンオフ制御する。

例えば、図５に示すように、スイッチング制御部３５３は、界磁電圧指令値Ｖｆｏと、界磁搬送波の周期Ｔｓｆで振動する界磁搬送波信号Ｃｆとを比較することにより、複数のスイッチング素子をオンオフ制御する。界磁搬送波信号Ｃｆは、界磁搬送波の周期Ｔｓｆで－１×直流電圧Ｖｄｃから直流電圧Ｖｄｃの間を振動する三角波とされている。直流電圧Ｖｄｃは、電圧センサにより検出されてもよい。

スイッチング制御部３５３は、界磁搬送波信号Ｃｆが界磁電圧指令値Ｖｆｏを下回った場合は、第１組の正極側のスイッチング素子ＳＰ１のスイッチング信号ＱＰ１をオン（本例では、１）し、第１組の負極側のスイッチング素子ＳＮ１のスイッチング信号ＱＮ１をオフ（本例では、０）し、第２組の正極側のスイッチング素子ＳＰ２のスイッチング信号ＱＰ２をオフ（０）し、第２組の負極側のスイッチング素子ＳＮ２のスイッチング信号ＱＮ２をオン（１）する。

一方、スイッチング制御部３５３は、界磁搬送波信号Ｃｆが界磁電圧指令値Ｖｆｏを上回った場合は、第１組の正極側のスイッチング信号ＱＰ１をオフ（０）し、第１組の負極側のスイッチング信号ＱＮ１をオン（１）し、第２組の正極側のスイッチング信号ＱＰ２をオン（１）し、第２組の負極側のスイッチング信号ＱＮ２をオフ（０）する。なお、各組について、正極側のスイッチング素子のオン期間と負極側のスイッチング素子のオン期間との間には、正極側及び負極側のスイッチング素子の双方をオフにする短絡防止期間（デッドタイム）が設けられてもよい。

１－５－３．界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸電流の変化制御
＜比較例の制御挙動＞
図６及び図７に、トルク指令値Ｔｏがステップ的に増加した場合の比較例に係る制御挙動を示す。比較例では、後述する界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸電流の変化制御が行われておらず、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが、そのまま、最終的なｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定される。図６では、界磁電圧指令値Ｖｆｏの増加量が小さく、界磁電圧指令値Ｖｆｏが最大電圧（上限電圧値Ｖｆｍａｘ）に到達しておらず、最大電圧飽和状態になっていない。一方、図７では、界磁電圧指令値Ｖｆｏの増加量が大きく、界磁電圧指令値Ｖｆｏが最大電圧（上限電圧値Ｖｆｍａｘ）に到達しており、最大電圧飽和状態になっている。

まず、図６について説明する。各グラフの縦軸は、物理量を無次元化して表している。界磁電圧は、印加可能な最大電圧を１で表している。

時刻ｔ０１で、トルク指令値Ｔｏが０からステップ的に増加している。そして、トルク指令値Ｔｏに応じて算出される界磁電流指令値Ｉｆｏが、０からステップ的に増加している。また、トルク指令値Ｔｏに応じて、最大トルク電流制御により算出されるｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが、０からステップ的に増加し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが、０からステップ的に減少している。

出力トルクＴｒは、ロータ磁束ψとｑ軸電流Ｉｑとの乗算値に比例する。ロータ磁束ψは、界磁電流Ｉｆに応じて変化する。界磁電流のフィードバック制御系の応答性は、ｄ軸及びｑ軸の電流のフィードバック制御系の応答性よりも遅い。そのため、界磁電流検出値Ｉｆｒは、ｄ軸及びｑ軸の電流検出値Ｉｄｒ、Ｉｑｒよりも遅れて変化している。よって、主に、界磁電流Ｉｆの応答遅れによって、出力トルクＴｒの応答遅れが生じている。

時刻ｔ０１の直後において、界磁電流検出値Ｉｆｒの増加によるロータ磁束の増加量よりも、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒの減少によるロータ磁束の減少量が上回ったため、ロータ磁束が一時的に低下し、出力トルクＴｒが一時的に低下している。

時刻ｔ０１で、界磁電流指令値Ｉｆｏと界磁電流検出値Ｉｆｒとの界磁電流偏差ΔＩｆが増加し、ＰＩ制御（特に、比例項）により演算される界磁電圧指令値Ｖｆｏが増加している。しかし、界磁電圧指令値Ｖｆｏの増加量が小さく、界磁電圧指令値Ｖｆｏは、上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限されていない。そのため、界磁電流のフィードバック制御系の応答性は、損なわれておらず、界磁電流検出値Ｉｆｒは、界磁電流指令値Ｉｆｏにフィードバック制御系の応答性（時定数）で追従している。

次に、図７について説明する。図６と同様に、各グラフの縦軸は、物理量を無次元化して表している。界磁電圧は、印加可能な最大電圧を１で表している。

時刻ｔ１１で、図６と同様に、トルク指令値Ｔｏが０からステップ的に増加し、界磁電流指令値Ｉｆｏが、０からステップ的に増加し、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが、０からステップ的に増加し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが、０からステップ的に減少している。しかし、図６に比べて、トルク指令値Ｔｏの増加量が大きくなっているため、界磁電流指令値Ｉｆｏの増加量、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏの増加量、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏの減少量が大きくなっている。

そのため、図６に比べて、界磁電流偏差ΔＩｆが大きくなっており、ＰＩ制御（特に、比例項）により演算される界磁電圧指令値Ｖｆｏが大きくなっている。界磁電圧指令値Ｖｆｏは、上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限され、最大電圧飽和状態になっている（時刻ｔ１１から時刻ｔ１２まで）。そのため、界磁電流のフィードバック制御系の応答性が、損なわれており、界磁電流検出値Ｉｆｒは、界磁電流指令値Ｉｆｏにフィードバック制御系の本来の応答性（時定数）よりも遅い応答性で追従している。よって、界磁電流検出値Ｉｆｒの応答遅れが大きくなっており、界磁電流検出値Ｉｆｒに応じて変化するロータ磁束ψ及び出力トルクＴｒの応答遅れが大きくなっている。

このように、比較例では、界磁電流のフィードバック制御系の応答遅れによって、ロータ磁束ψ及び出力トルクＴｒの応答遅れが生じている。特に、界磁電圧指令値Ｖｆｏが最大電圧（上限電圧値Ｖｆｍａｘ）に到達する最大電圧飽和状態、又は界磁電圧指令値Ｖｆｏが最小電圧（下限電圧値Ｖｆｍｉｎ）に到達する最小電圧飽和状態になると、界磁電流のフィードバック制御系の応答性が悪化し、ロータ磁束ψ及び出力トルクＴｒの応答性が悪化する。

＜界磁巻線の応答性＞
界磁巻線の電圧方程式は、次式で表せられる。ここで、ψは、ロータの鉄心の磁束であり、Ｒｆは、界磁巻線の抵抗であり、Ｖｆは、界磁巻線の印加電圧である。

式（７）を変形すると次式を得る。ここで、電流微分インダクタンスｄＬＩｆは、ロータ磁束ψを界磁電流Ｉｆについて微分したものである。電流微分インダクタンスｄＬＩｆは、界磁電流Ｉｆの各動作点における、界磁電流Ｉｆの変化に対するロータ磁束ψの変化の比とも表現できる。

式（８）をラプラス変換して変形すると、界磁巻線の伝達関数Ｇｐｆ（ｓ）は、次式のようになる。

式（９）に示すように、制御対象である界磁巻線の伝達関数Ｇｐｆ（ｓ）の応答性（時定数）は、電流微分インダクタンスｄＬＩｆに比例する。よって、電流微分インダクタンスｄＬＩｆを減少させることで、制御対象である界磁巻線の応答性を向上させることができる。

＜ｄ軸電流の変化による、ロータ磁束ψの応答性の向上＞
図８の上段に示すように、ｄ軸電流Ｉｄ＝０の条件では、界磁電流Ｉｆが動作点Ａよりも小さい領域では、ロータに磁気飽和が生じておらず、界磁電流Ｉｆに比例して、ロータ磁束ψが増加しており、電流微分インダクタンスｄＬＩｆは一定値になっている。一方、界磁電流Ｉｆが動作点Ａよりも大きくなると、ロータの鉄心に磁気飽和が生じ、界磁電流Ｉｆの増加に対するロータ磁束ψの増加の傾きが減少している。ここで、ロータ磁束ψは、ロータ磁束のｄ軸成分である。そのため、図８の下段に示すように、ロータ磁束ψを界磁電流Ｉｆについて微分した電流微分インダクタンスｄＬＩｆは、界磁電流Ｉｆが動作点Ａよりも増加するに従って減少している。

＜理論上のロータ磁束ψ０と、磁気飽和による実際の磁束ψ＞
磁気飽和が生じない場合の理論上のロータ磁束ψ０は、次式に示すように、理論上の界磁巻線のインダクタンスＬｆ０に界磁電流Ｉｆを乗算した磁束と、理論上のｄ軸インダクタンスＬｄ０にｄ軸電流Ｉｄを乗算した磁束と、を合計した磁束になる。ここで、理論上の界磁巻線のインダクタンスＬｆ０は、界磁巻線の巻数（巻数の２乗）に応じたインダクタンスであり、理論上のｄ軸インダクタンスＬｄ０は、電機子巻線の巻数（巻数の２乗）に応じたインダクタンスである。
ψ０＝Ｌｆ０×Ｉｆ＋Ｌｄ０×Ｉｄ ・・・（１０）

しかし、次式及び図９に示すように、磁気飽和が生じると、実際のロータ磁束ψは、磁気飽和が生じない場合の理論上の磁束ψ０から低下する。ｆψ（）は、ロータの鉄心の磁気飽和特性を表す関数である。
ψ＝ｆψ（ψ０） ・・・（１１）

＜ｄ軸電流に応じた、磁束ψの平行移動＞
式（１０）を変形すると次式を得る。
ψ０＝Ｌｆ０×（Ｉｆ＋Ｋｓｒ×Ｉｄ）
Ｋｓｒ＝Ｌｄ０／Ｌｆ０ ・・・（１２）
ここで、Ｋｓｒは、ｄ軸電流Ｉｄを界磁電流相当値に変換する換算定数である。換算定数Ｋｓｒは、界磁巻線の巻数に応じた界磁巻線のインダクタンスＬｆ０に対する、電機子巻線の巻数に応じたｄ軸インダクタンスＬｄ０の比率になる。

式（１２）に示すように、理論上の磁束ψ０が同じ値になる界磁電流Ｉｆは、ｄ軸電流Ｉｄに－Ｋｓｒを乗算した値に応じて変化する。式（１１）及び図９に示したように、同じ値の理論上の磁束ψ０に対応する実際の磁束ψは、同じ値になる。そのため、図８に示したように、実際のロータ磁束ψ及び電流微分インダクタンスｄＬＩｆの特性は、ｄ軸電流Ｉｄに－Ｋｓｒを乗算した値に応じて、界磁電流Ｉｆの方向（横方向）に平行移動する。

＜目標のロータ磁束ψｏを得るためのｄ軸電流の変化＞
目標のロータ磁束ψｏを得るためのｄ軸電流Ｉｄの設定を検討する。例えば、図８において、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂにおけるロータ磁束ψを、目標のロータ磁束ψｏとする。目標の電流微分インダクタンスｄＬＩｆｏを、目標のロータ磁束ψｏに対応させて設定する。式（１２）から、界磁電流Ｉｆが、界磁電流指令値Ｉｆｏであり、ｄ軸電流Ｉｄがｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂである場合の、理論上の目標のロータ磁束ψｏ０は、次式となる。
ψｏ０＝Ｌｆ０×（Ｉｆｏ＋Ｋｓｒ×Ｉｄｏｂ） ・・・（１３）

そして、現在の界磁電流検出値Ｉｆｒにおいて、理論上の目標のロータ磁束ψｏ０を得るための変化後のｄ軸の電流指令値をＩｄｏｃｈｇとすると、式（１２）から次式を得る。
ψｏ０＝Ｌｆ０×（Ｉｆｒ＋Ｋｓｒ×Ｉｄｏｃｈｇ） ・・・（１４）

式（１４）を式（１３）に代入し、変化後のｄ軸の電流指令値Ｉｄｏｃｈｇについて整理すると次式を得る。ここで、ΔＩｄｏは、ｄ軸の電流指令値の変化量である。
Ｉｄｏｃｈｇ＝Ｉｄｏｂ＋ΔＩｄｏ
ΔＩｄｏ＝（Ｉｆｏ－Ｉｆｒ）／Ｋｓｒ ・・・（１５）

よって、界磁電流の応答遅れにより、ロータ磁束ψが、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに対応する目標のロータ磁束ψｏから逸脱しても、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを、界磁電流偏差ΔＩｆ（＝Ｉｆｏ－Ｉｆｒ）に応じたｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏだけ変化させることにより、ロータ磁束ψを目標のロータ磁束ψｏに近づけることができる。

そこで、電機子電流制御部３３は、界磁電流指令値Ｉｆｏと界磁電流検出値Ｉｆｒとの偏差（界磁電流偏差ΔＩｆ）に応じて、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを変化させる。

本実施の形態では、電機子電流制御部３３は、式（１５）を用いて、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏを算出し、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏによりｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを変化させる。本実施の形態では、式（１）を用いて説明したように、電機子電流制御部３３は、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏを加算した値を、最終的なｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定する。本実施の形態では、ｄ軸電流の変化条件は、常時成立しているものとする。

界磁電流指令値Ｉｆｏに対する界磁電流検出値Ｉｆｒの応答遅れにより生じる、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに対応する目標のロータ磁束ψｏに対するロータ磁束の応答遅れを、ｄ軸電流の変化により生じるロータ磁束の変化により低減することができる。よって、ロータ磁束の応答遅れにより生じる出力トルクの応答遅れを低減することができる。また、ロータ磁束と同様に、電流微分インダクタンスｄＬＩｆの応答遅れを低減することができ、界磁電流のフィードバック制御系の応答性の変動を低減することができる。特に、界磁電圧指令値Ｖｆｏが最大電圧（上限電圧値Ｖｆｍａｘ）に到達する最大電圧飽和状態になり、フィードバック制御系の応答性が悪化し、界磁電流偏差ΔＩｆが大きくなっても、界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸電流の変化により、ロータ磁束の応答遅れ及びロータ磁束の応答遅れにより生じる出力トルクの応答遅れを低減することができる。また、電流微分インダクタンスｄＬＩｆの応答遅れを低減することができ、界磁電流のフィードバック制御系の応答性の悪化を抑制することができる。

＜制御挙動＞
図１０及び図１１に、比較例の図６及び図７と同様の条件で、ｄ軸の電流指令値の変化処理が行われる本実施の形態に係る制御挙動を示す。図６及び図７と同様に、各グラフの縦軸は、物理量を無次元化して表している。界磁電圧は、印加可能な最大電圧を１で表している。

まず、図１０について説明する。時刻ｔ２１で、図６と同様に、トルク指令値Ｔｏが０からステップ的に増加し、界磁電流指令値Ｉｆｏが、０からステップ的に増加し、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが、０からステップ的に増加し、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが、０からステップ的に減少している。

時刻ｔ２１の後、界磁電流偏差ΔＩｆが増加したため、界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが増加し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが、時刻ｔ２１でステップ的に低下したｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂよりも増加している。ｄ軸電流の増加により、ロータ磁束は、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに対応する目標のロータ磁束に近づけられている。よって、図６のような出力トルクＴｒの低下は生じておらず、出力トルクＴｒの応答遅れを低減することができる。

次に、図１１について説明する。時刻ｔ３１で、図７と同様に、トルク指令値Ｔｏが０からステップ的に増加し、界磁電流指令値Ｉｆｏが、０からステップ的に増加し、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが、０からステップ的に増加し、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが、０からステップ的に減少している。

図７と同様に、トルク指令値Ｔｏの増加量が大きくなっているため、界磁電圧指令値Ｖｆｏは、上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限され、最大電圧飽和状態になっている（時刻ｔ３１から時刻ｔ３２まで）。

時刻ｔ３１の後、界磁電流偏差ΔＩｆが増加したため、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが増加し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが、時刻ｔ３１でステップ的に低下したｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂよりも増加している。ｄ軸電流の増加により、ロータ磁束は、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに対応する目標のロータ磁束に近づけられている。よって、図７よりも、出力トルクＴｒの立ち上がりの応答性がよくなっており、全体的に出力トルクＴｒの応答遅れが低減している。

界磁巻線のインダクタンスは、電機子巻線のインダクタンスに比べて大きい。界磁電流指令値Ｉｆｏから界磁電流検出値Ｉｆｒまでの界磁電流のフィードバック制御系の応答周波数は、ｄ軸及びｑ軸の電流指令値Ｉｄｏ及びＩｑｏからｄ軸及びｑ軸の電流検出値Ｉｄｒ、Ｉｑｒまでの電機子電流のフィードバック制御系の応答周波数に比べて低く設定されている。ここで、応答周波数は、閉ループ伝達関数のカットオフ周波数及び時定数の逆数に相当する。よって、ｄ軸電流の増加速度は、界磁電流の増加速度よりも早くなっている。ｄ軸の電流指令値の増加により、速やかにｄ軸電流を増加させ、ロータ磁束を増加させることができている。

また、ｄ軸電流の増加により、電流微分インダクタンスｄＬＩｆは、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに対応する目標の電流微分インダクタンスに近づけられている。よって、最大電圧飽和状態による界磁電流のフィードバック制御系の応答性の悪化を低減することができ、図７よりも、界磁電流検出値Ｉｆｒの応答性を向上させることができている。そのため、図７よりも、界磁電流偏差ΔＩｆを応答性良く低減させることができ、早期に最大電圧飽和状態を解消でき、フィードバック制御系の応答性の悪化を解消できている。よって、最大電圧飽和状態が生じた場合でも、界磁電流検出値Ｉｆｒ及び出力トルクＴｒの応答遅れを低減することができる。なお、ΔＩｄｏが負になる場合には図８のようにロータ磁束を減少、インダクタンスを増加させる側になり回路による応答時定数が大きくなるため、ΔＩｄｏを０以上とすることでロータ磁束を増加、インダクタンスを低下させることができる。

＜ｑ軸の電流指令値の増加＞
一方、図１０及び図１１に示したように、ｄ軸電流の増加によりロータ磁束が、界磁電流指令値Ｉｆｏ及びｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに対応する目標のロータ磁束に近づけられているが、トルク指令値Ｔｏに対して出力トルクＴｒが十分に増加していない。これは、ｄ軸電流を増加させることによりリラクタンストルクが低下することによる。

回転機の出力トルクＴｒは、次式のように、与えられる。ここで、Ｐｍは、極対数であり、ψは、上述したロータ磁束（ｄ軸成分）であり、Ｌｑは、ｑ軸インダクタンスである。リラクタンストルクが生じる回転機では、多くの場合、Ｌｄ＜Ｌｑになり、（Ｌｄ―Ｌｑ）＜０になる。
Ｔｒ＝Ｐｍ×Ｉｑ×｛Ｌｆ×Ｉｆ＋（Ｌｄ－Ｌｑ）×Ｉｄ｝
＝Ｐｍ×Ｉｑ×｛ψ－Ｌｑ×Ｉｄ｝
＝Ｐｍ×Ｉｑ×｛ψ－Ｌｑ×（Ｉｄｏｂ＋ΔＩｄｏ）｝ ・・・（１６）

式（１６）のｄ軸のロータ磁束ψは、ｄ軸電流の増加により、目標のロータ磁束になる。一方、ｑ軸のロータ磁束は、ｄ軸電流の増加により、Ｌｑ×ΔＩｄｏだけ減少し、出力トルクは、Ｐｍ×Ｉｑ×Ｌｑ×ΔＩｄｏだけ低下する。よって、次式に示すように、ｑ軸電流Ｉｑを、出力トルクの変化分Ｐｍ×Ｉｑ×Ｌｑ×ΔＩｄｏを補うように変化させれば、出力トルクの変化を抑制することができる。

ここで、ΔＩｑｏは、ｑ軸の電流指令値の変化量であり、Ｔｏは、トルク指令値である。

よって、電機子電流制御部３３は、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏに応じて、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを変化させてもよい。例えば、電機子電流制御部３３は、ｄ軸電流の変化条件が成立している期間、演算周期毎に、式（１７）を用い、ｑ軸の電流指令値の変化量ΔＩｑｏを算出し、ｑ軸の基本電流指令値Ｉｑｏｂにｑ軸の電流指令値の変化量ΔＩｑｏを加算した値を、最終的なｑ軸の電流指令値Ｉｑｏに設定する。

＜車両の発電電動機として用いられる場合＞
本実施の形態の回転機の制御装置を、車両用の発電電動機に使用する場合、図１７のような構成となる。回転機１のロータの回転軸は、プーリ及びベルト機構１０１を介して、内燃機関１００のクランク軸に連結されている。回転機１の回転軸は、内燃機関１００及び変速装置１０２を介して車輪１０３に連結される。回転機１は、電動機として機能し、内燃機関１００の補機として、車輪１０３の駆動力源となると共に、発電機として機能し、内燃機関１００の回転を利用して発電を行う。

近年は、アイドルストップ車が増加しており、回転機１の駆動トルクにより内燃機関を再始動させる際の、駆動トルクの立ち上がり時間の短縮が求められている。回転機の制御装置において、界磁電流の立ち上がり時間が遅れると、駆動トルクの立ち上がり時間および発電の立ち上がり時間が遅れる。上述したように、界磁電流偏差ΔＩｆに応じてｄ軸電流を変化させることで、界磁電流の応答遅れによるロータ磁束及び出力トルクの応答遅れを低減することができる。

２．実施の形態２
次に、実施の形態２に係る回転機１及び制御装置１１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回転機１及び制御装置１１の基本的な構成は実施の形態１と同様であるが、ｄ軸電流の変化条件の設定方法が、実施の形態１と異なる。

本実施の形態では、電機子電流制御部３３は、界磁電圧指令値Ｖｆｏが界磁巻線に印加できる最大電圧（上限電圧値Ｖｆｍａｘ）以上になる最大電圧飽和状態になった場合に、ｄ軸電流の変化条件が成立したと判定し、界磁電流偏差ΔＩｆに応じてｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを変化させる。

図７及び図１１を用いて上述したように、最大電圧飽和状態になると、特に、界磁電流の応答遅れが大きくなり、ロータ磁束及び出力トルクの応答遅れが大きくなるので、界磁電流偏差ΔＩｆに応じてｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを変化させることにより、ロータ磁束、出力トルク、及び界磁電流の応答遅れを低減することができる。

電機子電流制御部３３は、最大電圧飽和状態になりｄ軸電流の変化条件が成立した後、次式が満たされた場合に、ｄ軸電流の変化条件が成立しなくなったと判定し、ｄ軸の電流指令値の変化処理を終了する。
Ｉｆｒ＋Ｉｄｏｂ×Ｋｓｒ≧Ｉｆｓａｔ０ ・・・（１８）

ここで、Ｉｆｓａｔ０は、ｄ軸電流Ｉｄが０である場合にロータに目標の磁気飽和が生じる目標の界磁電流値であり、予め設定される。界磁電流検出値Ｉｆｒの増加により、式（１８）が満たされるようになると、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏを、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに戻しても、ロータに目標の磁気飽和を生じさせることができ、界磁電流の応答性が悪化しないと判断できる。

或いは、電機子電流制御部３３は、最大電圧飽和状態になりｄ軸電流の変化条件が成立した後、界磁電流偏差ΔＩｆの絶対値が、解除判定値Ｔｈｃｎ以下になった場合に、界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸の電流指令値Ｉｄｏの変化を終了してもよい。

界磁電流検出値Ｉｆｒが界磁電流指令値Ｉｆｏに近づき、界磁電流の応答遅れが解消している場合は、ｄ軸電流の変化処理を終了することができる。

式（１）を用いて上述したように、電流指令値算出部３３１は、ｄ軸電流の変化条件が成立していない場合は、ベクトル制御方法に従って設定されたｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂを、最終的なｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定し、ｄ軸電流の変化条件が成立している場合は、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂにｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏを加算した値を、最終的なｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定する。

＜制御挙動＞
図１２に、実施の形態１の図１１と同様の条件の制御挙動を示す。図１１と同様に、各グラフの縦軸は、物理量を無次元化して表している。界磁電圧は、印加可能な最大電圧を１で表している。

時刻ｔ４１で、図１１と同様に、界磁電流指令値Ｉｆｏが、０からステップ的に増加し、界磁電圧指令値Ｖｆｏが、上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限され、最大電圧飽和状態になったので、ｄ軸電流の変化条件が成立している。

時刻ｔ４１から時刻ｔ４２の間、ｄ軸電流の変化条件が成立しているので、界磁電流偏差ΔＩｆに応じてｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが算出され、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂにｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏを加算した値が、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定されている。そのため、図１１で説明したように、最大電圧飽和状態が生じた場合に、界磁電流及び出力トルクＴｒの応答遅れを低減することができる。

そして、時刻ｔ４２で、式（１８）が成立したので、電機子電流制御部３３は、ｄ軸電流の変化条件が成立しなくなったと判定し、ｄ軸の電流指令値の変化処理を終了し、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂをｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定している。式（１８）が満たされるようになると、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏをｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂに戻しても、界磁電流及び出力トルクＴｒの応答遅れは悪化していない。

３．実施の形態３
次に、実施の形態３に係る回転機１及び制御装置１１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回転機１及び制御装置１１の基本的な構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１では、電機子巻線と界磁巻線と間の相互インダクタンスが微小である場合であったが、本実施の形態では、電機子巻線と界磁巻線と間の相互インダクタンスが無視できないほど大きい。

そのため、界磁巻線の電圧方程式は、次式で表せられる。実施の形態１の式（８）に比べて、左辺の第２項に相互インダクタンスＭｆの項が追加されている。

＜界磁電流指令値Ｉｆｏの増加時の制御挙動＞
図１３に、相互インダクタンスＭｆを無視できない回転機１に対して、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが、そのまま、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定される比較例の制御挙動を示す。各グラフの縦軸は、物理量を無次元化して表している。界磁電圧は、印加可能な最大電圧を１で表している。

時刻ｔ５１で、トルク指令値Ｔｏが０からステップ的に増加し、界磁電流指令値Ｉｆｏが、０からステップ的に増加し、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが、０からステップ的に増加し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが、０からステップ的に減少している。トルク指令値Ｔｏの増加量が大きくなっているため、界磁電流指令値Ｉｆｏの増加量が大きくなっている。

界磁電圧指令値Ｖｆｏは、上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限され、最大電圧飽和状態になっている（時刻ｔ５１から時刻ｔ５２まで）。そのため、界磁電流のフィードバック制御系の応答性が悪化している。

時刻ｔ５１の直後に、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが急峻に減少するため、式（１９）の左辺の第２項が正方向に大きくなり、式（１９）の右辺全体が昇圧されることで、界磁電流検出値Ｉｆｒが増加し、応答性が向上している。

しかし、その後は、最大電圧飽和状態であるため、界磁電流検出値Ｉｆｒの応答遅れが大きくなっており、界磁電流検出値Ｉｆｒに応じて変化するロータの磁束ψ及び出力トルクＴｒの応答遅れが大きくなっている。

次に、図１４に、図１３と同様の条件で、界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸の電流指令値の変化処理が行われる本実施の形態に係る制御挙動を示す。

図１３と同様に、界磁電圧指令値Ｖｆｏは、上限電圧値Ｖｆｍａｘにより上限制限され、最大電圧飽和状態になっている（時刻ｔ６１から時刻ｔ６２まで）。時刻ｔ６１以降、界磁電流偏差ΔＩｆが大きくなっているので、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが大きくなり、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが大きく増加される。

時刻ｔ６１の直後に、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが急峻に増加するため、式（１９）の左辺の第２項が負方向に大きくなり、式（１９）の右辺全体が降圧されることで、界磁電流検出値Ｉｆｒが低下し、負の値になっている。

時刻ｔ６１の直後において、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒの増加によるロータ磁束の増加量よりも、界磁電流検出値Ｉｆｒの減少によるロータ磁束の減少量が上回ったため、ロータ磁束が一時的に低下し、出力トルクＴｒが一時的に低下している。

ロータ磁束ψは、式（１０）及び式（１１）により表され、ｄ軸電流Ｉｄと界磁電流Ｉｆとのバランスにより定まるが、負になる可能性がある。そこで、ロータに、電磁石と同じ磁束方向を有する永久磁石が設けられてもよい。永久磁石を設けることで、ロータ磁束ψが負になることを抑制できる。

よって、図１３と比べ、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが増加している間は、界磁電流検出値Ｉｆｒの増加が遅れており、出力トルクＴｒの増加が遅れている。一方、ｄ軸電流の増加により、ロータが磁気飽和の状態になり、界磁電流検出値Ｉｆｒが応答性良く増加している。そして、界磁電流検出値Ｉｆｒの増加によって、式（１５）により算出されるｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが次第に低下し、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが次第に低下すると、式（１９）の左辺の第２項が正になり、界磁電流検出値Ｉｆｒを増加させる方向に作用する。よって、図１３と比べ、界磁電流検出値Ｉｆｒの増加が速くなり、出力トルクＴｒの増加が速くなっている。

よって、相互インダクタンスＭｆが大きい回転機１では、界磁電流指令値Ｉｆｏが増加し、界磁電流偏差ΔＩｆが増加した直後は、界磁電流Ｉｆ及び出力トルクＴｒの増加が遅れるが、その後、界磁電流Ｉｆ及び出力トルクＴｒの増加が速くなる。よって、相互インダクタンスＭｆが小さい回転機１と同じように、ｄ軸電流の変化により、界磁電流Ｉｆ及び出力トルクＴｒの応答性を向上させることができる。

また、相互インダクタンスＭｆによる出力トルクＴｒの変動を低減するために、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏに、応答遅れ処理（例えば、一次遅れ処理）を行って、式（１９）の左辺の第２項の絶対値を小さくしたり、式（１７）を用いて説明したように、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏに応じてｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを変化させたりしてもよい。

＜界磁電流指令値Ｉｆｏの減少時の制御挙動＞
図１５に、相互インダクタンスＭｆを無視できない回転機１に対して、ｄ軸の基本電流指令値Ｉｄｏｂが、そのまま、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏに設定される比較例の制御挙動を示す。各グラフの縦軸は、物理量を無次元化して表している。界磁電圧は、印加可能な最小電圧を－１で表している。

時刻ｔ７１で、トルク指令値Ｔｏがステップ的に減少し、界磁電流指令値Ｉｆｏが、ステップ的に減少し、ｑ軸の電流指令値Ｉｑｏが、ステップ的に減少し、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが、ステップ的に増加している。

時刻ｔ７１の直後に、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが急峻に増加するため、式（１９）の左辺の第２項が負方向に大きくなり、式（１９）の右辺全体が降圧されることで、界磁電流検出値Ｉｆｒが低下し、応答性が向上している。しかし、その後は、界磁電流Ｉｆの応答遅れが大きくなっており、出力トルクＴｒの応答遅れが生じている。そして、時刻ｔ７２で、界磁電流検出値Ｉｆｒが界磁電流指令値Ｉｆｏに到達し、出力トルクＴｒがトルク指令値Ｔｏに到達している。

次に、図１６に、図１５と同様の条件で、界磁電流偏差ΔＩｆに応じたｄ軸の電流指令値の変化処理が行われる本実施の形態に係る制御挙動を示す。

時刻ｔ８１で、界磁電流指令値Ｉｆｏが、ステップ的に減少し、界磁電流偏差ΔＩｆが負方向に大きくなっているので、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが小さくなり、ｄ軸の電流指令値Ｉｄｏが大きく減少している。

時刻ｔ８１の直後に、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが急峻に減少するため、式（１９）の左辺の第２項が負方向に大きくなり、式（１９）の右辺全体が降圧されることで、界磁電流検出値Ｉｆｒが増加している。そのため、界磁電流偏差ΔＩｆが負方向に増加し、界磁電圧指令値Ｖｆｏは、下限電圧値Ｖｆｍｉｎにより下限制限され、最小電圧飽和状態になっている。

時刻ｔ８１の直後において、ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒの減少により、ロータ磁束が減少したが、界磁電流検出値Ｉｆｒの増加により、ロータ磁束が増加したため、ロータ磁束の低下が一時的に不十分になり、出力トルクＴｒの低下速度が一時的に遅くなっている。

その後、界磁電流偏差ΔＩｆの絶対値が次第に減少するに従って、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏが次第に増加する。ｄ軸の電流検出値Ｉｄｒが次第に増加すると、式（１９）の左辺の第２項が負になり、界磁電流検出値Ｉｆｒを減少させる方向に作用する。時刻ｔ８２で、界磁電流検出値Ｉｆｒが界磁電流指令値Ｉｆｏに到達し、出力トルクＴｒがトルク指令値Ｔｏに到達している。よって、図１５の時刻ｔ７２に比べ、最終的な界磁電流検出値Ｉｆｒの減少が速くなり、出力トルクＴｒの減少が速くなっている。

よって、相互インダクタンスＭｆが大きい回転機１では、界磁電流指令値Ｉｆｏが減少し、界磁電流偏差ΔＩｆが負方向に増加した直後は、界磁電流Ｉｆ及び出力トルクＴｒの減少が遅れるが、その後、界磁電流Ｉｆ及び出力トルクＴｒの減少が速くなる。よって、相互インダクタンスＭｆが小さい回転機１と同じように、ｄ軸電流の変化により、界磁電流Ｉｆ及び出力トルクＴｒの応答性を向上させることができる。

また、相互インダクタンスＭｆによる出力トルクＴｒの変動を低減するために、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏに、応答遅れ処理（例えば、一次遅れ処理）を行って、式（１９）の左辺の第２項の絶対値を小さくしたり、式（１７）を用いて説明したように、ｄ軸の電流指令値の変化量ΔＩｄｏに応じてｑ軸の電流指令値Ｉｑｏを変化させたりしてもよい。

＜転用例＞
上記の各実施の形態では、回転機１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、回転機１は、電動機とされてもよく、発電機とされてもよく、車両以外の各種の装置に用いられてもよい。

上記の各実施の形態では、ステータに１組の３相の電機子巻線が設けられる場合を例に説明した。しかし、ステータに複数組（例えば２組）の電機子巻線が設けられ、各組の電機子巻線に対応してインバータ及び制御装置の電機子電流制御部が設けられてもよい。

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 回転機、４ 界磁巻線、５ インバータ、９ コンバータ、１１ 回転機の制御装置、１２ 電機子巻線、１４ ロータ、１８ ステータ、３２ 電機子電流検出部、３３ 電機子電流制御部、Ｉｄｏ ｄ軸の電流指令値、Ｉｄｏｂ ｄ軸の基本電流指令値、ΔＩｄｏ ｄ軸の電流指令値の変化量、Ｉｄｒ ｄ軸の電流検出値、Ｉｑｏ ｑ軸の電流指令値、Ｉｑｏｂ ｑ軸の基本電流指令値、ΔＩｑｏ ｑ軸の電流指令値の変化量、Ｉｑｒ ｑ軸の電流検出値、Ｉｆｏ 界磁電流指令値、Ｉｆｒ 界磁電流検出値、ΔＩｆ 界磁電流偏差、Ｉｆｓａｔ０ Ｉｄ＝０の目標飽和の界磁電流値、Ｋｓｒ 換算定数、Ｍｆ 相互インダクタンス、Ｔｈｃｎ 解除判定値、Ｔｏ トルク指令値、Ｔｒ 出力トルク、Ｖｄｃ 直流電圧、Ｖｄｏ ｄ軸の電圧指令値、Ｖｑｏ ｑ軸の電圧指令値、Ｖｆｍａｘ 界磁電圧指令値の上限電圧値、Ｖｆｍｉｎ 界磁電圧指令値の下限電圧値、Ｖｆｏ 界磁電圧指令値、ｄＬＩｆ 電流微分インダクタンス

Claims (10)

1. 界磁巻線を設けたロータと電機子巻線を設けたステータとを有する回転機を制御する回転機の制御装置であって、
   前記電機子巻線の電流指令値である電機子電流指令値を算出し、前記電機子電流指令値に基づいて電機子電圧指令値を算出し、前記電機子電圧指令値に基づいて、インバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記電機子巻線に電圧を印加する電機子電流制御部と、
   前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
   前記界磁巻線の電流指令値である界磁電流指令値を算出し、前記界磁電流指令値に基づいて界磁電圧指令値を算出し、前記界磁電圧指令値に基づいて、コンバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記界磁巻線に電圧を印加する界磁電流制御部と、を備え、
   前記ロータの磁極の方向をｄ軸とし、前記ｄ軸より電気角で９０°進んだ方向をｑ軸とし、
   前記電機子電流制御部は、前記界磁電流指令値と界磁電流の検出値との偏差に応じて、前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させ、
   前記電機子電流制御部は、前記界磁電圧指令値が前記界磁巻線に印加できる最大電圧以上になる最大電圧飽和状態になった場合に、前記偏差に応じて前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させる回転機の制御装置。
2. 前記電機子電流制御部は、前記界磁電流の検出値をＩｆｒとし、換算定数をＫｓｒとし、変化前の前記電機子電流指令値のｄ軸成分をＩｄｏｂとし、電機子電流のｄ軸成分が０である場合に前記ロータに目標の磁気飽和が生じる目標の界磁電流値をＩｆｓａｔ０とし、
   前記最大電圧飽和状態になった後、
   Ｉｆｒ＋Ｉｄｏｂ×Ｋｓｒ≧Ｉｆｓａｔ０
   の式が満たされた場合に、前記偏差に応じた前記電機子電流指令値のｄ軸成分の変化を終了する請求項１に記載の回転機の制御装置。
3. 前記電機子電流制御部は、前記最大電圧飽和状態になった後、前記偏差の絶対値が、解除判定値以下になった場合に、前記偏差に応じた前記電機子電流指令値のｄ軸成分の変化を終了する請求項１に記載の回転機の制御装置。
4. 前記換算定数は、前記界磁巻線の巻数に応じた界磁巻線のインダクタンスに対する、前記電機子巻線の巻数に応じたｄ軸インダクタンスの比率に設定されている請求項２に記載の回転機の制御装置。
5. 界磁巻線を設けたロータと電機子巻線を設けたステータとを有する回転機を制御する回転機の制御装置であって、
   前記電機子巻線の電流指令値である電機子電流指令値を算出し、前記電機子電流指令値に基づいて電機子電圧指令値を算出し、前記電機子電圧指令値に基づいて、インバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記電機子巻線に電圧を印加する電機子電流制御部と、
   前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
   前記界磁巻線の電流指令値である界磁電流指令値を算出し、前記界磁電流指令値に基づいて界磁電圧指令値を算出し、前記界磁電圧指令値に基づいて、コンバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記界磁巻線に電圧を印加する界磁電流制御部と、を備え、
   前記ロータの磁極の方向をｄ軸とし、前記ｄ軸より電気角で９０°進んだ方向をｑ軸とし、
   前記電機子電流制御部は、前記界磁電流指令値と界磁電流の検出値との偏差に応じて、前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させ、
   前記界磁電流指令値をＩｆｏとし、前記界磁電流の検出値Ｉｆｒとし、換算定数をＫｓｒとし、前記電機子電流指令値のｄ軸成分の変化量をΔＩｄｏとし、
   ΔＩｄｏ＝（Ｉｆｏ－Ｉｆｒ）／Ｋｓｒ
   の式を用いて、前記変化量を算出し、前記変化量により前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させ、
   前記換算定数は、前記界磁巻線の巻数に応じた界磁巻線のインダクタンスに対する、前記電機子巻線の巻数に応じたｄ軸インダクタンスの比率に設定されている回転機の制御装置。
6. 前記電機子電流制御部は、前記電機子電流指令値のｄ軸成分の前記変化量を０以上に設定する請求項５に記載の回転機の制御装置。
7. 界磁巻線を設けたロータと電機子巻線を設けたステータとを有する回転機を制御する回転機の制御装置であって、
   前記電機子巻線の電流指令値である電機子電流指令値を算出し、前記電機子電流指令値に基づいて電機子電圧指令値を算出し、前記電機子電圧指令値に基づいて、インバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記電機子巻線に電圧を印加する電機子電流制御部と、
   前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
   前記界磁巻線の電流指令値である界磁電流指令値を算出し、前記界磁電流指令値に基づいて界磁電圧指令値を算出し、前記界磁電圧指令値に基づいて、コンバータが有するスイッチング素子をオンオフ制御することにより、前記界磁巻線に電圧を印加する界磁電流制御部と、を備え、
   前記ロータの磁極の方向をｄ軸とし、前記ｄ軸より電気角で９０°進んだ方向をｑ軸とし、
   前記電機子電流制御部は、前記界磁電流指令値と界磁電流の検出値との偏差に応じて、前記電機子電流指令値のｄ軸成分を変化させ、
   前記電機子電流制御部は、前記電機子電流指令値のｄ軸成分の変化量に応じて、前記電機子電流指令値のｑ軸成分を変化させる回転機の制御装置。
8. 前記界磁電流指令値から界磁電流値までの制御系の応答周波数は、前記電機子電流指令値から電機子電流値までの制御系の応答周波数よりも低い請求項１から７のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
9. 前記ロータは、前記界磁巻線に加えて永久磁石を設けた請求項１から８のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。
10. 前記回転機は、車両用の発電電動機である請求項１から９のいずれか一項に記載の回転機の制御装置。

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