JP4508237B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換回路のスイッチング素子を操作することで回転機を実際に流れる電流とその指令値との差を許容領域内に制御する回転機の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、非ゼロベクトルを用いて電動機を実際に流れる電流とその指令値との差を略ゼロとした後、電力変換回路(インバータ)の操作状態をゼロベクトルとすることも提案されている。そしてこれにより、ゼロベクトルの出力期間を増大させることができ、ひいては同一のスイッチング周波数における電流リプルを低減することができるとしている。
特開２００３−２３５２７０号公報

ところで、上記態様にてスイッチングを行う場合、非ゼロベクトルからゼロベクトルへの切り替え時、又はゼロベクトルから非ゼロベクトルへの切り替え時において、複数の相でスイッチング状態の切り替えがなされるため、切り替えに伴うサージが大きくなるおそれがある。また、上記態様にてスイッチングを行う場合、電動機の低回転速度時においては、周知の三角波ＰＷＭ処理よりもゼロベクトル期間の割合が小さくなることが発明者らによって見出されている。そしてこのため、スイッチング周波数の増加や、高調波の増加を招くおそれがある。更に、上記技術の場合、実際に流れる電流をその指令値から引いた減算値が許容範囲外となる場合に上記減算値をゼロとするようにスイッチング制御を行い、その後ゼロベクトルとするため、電動機を実際に流れる電流が指令値よりも大きい側又は小さい側のいずれか一方にずれる状態が長期化するおそれがある。そしてこの場合には、電動機のトルクの制御精度が低下する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力変換回路のスイッチング素子を操作することで回転機を実際に流れる電流とその指令値との差を許容領域内に制御するに際し、電力変換回路のスイッチング状態の切り替えに伴うサージを抑制することのできる回転機の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、電力変換回路のスイッチング素子を操作することで回転機を実際に流れる電流とその指令値との差を許容領域内に制御する回転機の制御装置において、
前記電力変換回路の操作状態がゼロベクトルである場合の前記差の変化方向を予測する予測手段と、前記予測される変化方向及び前記差を入力として、前記電力変換回路のスイッチング状態を１相ずつ切り替えることによって前記電力変換回路の操作状態を特定の非ゼロベクトルからゼロベクトルを経て前記特定の非ゼロベクトルへと切り替えるスイッチングパターンに基づき、前記スイッチング素子を操作することで、前記変化方向の逆方向へと前記差を制御する逆方向制御手段を備える操作手段とを備え、前記逆方向制御手段は、前記操作状態を表現する電圧ベクトルのうちその始点を前記差がゼロとなる点とした場合に実際に流れる電流をその指令値から引いた減算値に最近接するものが、前記差がゼロとなる点を中心として電圧ベクトルにて区画される領域のうちの前記差がゼロとなる点を始点とした前記変化方向のベクトルを含む領域の境界となって且つ前記差が前記許容領域外に存在する旨の条件である定常時の条件が成立する場合、前記最近接する電圧ベクトルを第１スイッチングベクトルとするとともに、前記変化方向のベクトルを含む領域の境界となる電圧ベクトルのうち前記第１スイッチングベクトルでないものを第２スイッチングベクトルとして且つ、前記第１スイッチングベクトル、前記第２スイッチングベクトル、及び前記第１スイッチングベクトルの順にスイッチングベクトルを切り替える時系列パターンに基づき前記差を制御する手段であることを特徴とする。

電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとすると、上記差は、上記予測される変化方向に変化すると考えられる。このため、予測される変化方向の逆方向へと上記差を変化させた後、電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとするなら、ゼロベクトルとした後上記差が許容領域内に存在する期間を十分に確保することができると考えられる。したがって、上記発明によれば、ゼロベクトル期間を拡大することができる。

また、電力変換回路の操作状態が非ゼロベクトルである場合、上記差がゼロである点を始点とする上記減算値の変化方向のベクトルからこの非ゼロベクトルを引いたベクトルの方向に上記減算値が変化すると考えられる。このため、上記時系列パターンを用いることで、上記逆方向にある領域側へと上記差を制御することができる。また、任意の非ゼロベクトルとゼロベクトルとの間の切り替えは、１相のスイッチング状態の切り替えによって行うことができる。このため、上記時系列パターンに引き続きゼロベクトルとするスイッチングパターンを用いるなら、スイッチング状態を１相ずつ切り替えることによって電力変換回路の操作状態を特定の非ゼロベクトルからゼロベクトルを経て特定の非ゼロベクトルへと切り替えることができる。これにより、複数相のスイッチング状態が切り替えられる場合と比較して、サージを低減することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記時系列パターンのうちの前記第１スイッチングベクトルから前記第２スイッチングベクトルへの切り替えを、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在しない場合において、前記第１スイッチングベクトル及び第２スイッチングベクトルにて区画される領域内から領域外へと前記減算値が変化するときに行うことを特徴とする。

上記発明では、次回第１スイッチングベクトルに切り替えることで上記差を上記変化方向の逆方向へと好適に制御することができるようにするために適切なタイミングにて上記第２スイッチングベクトルへの切り替えを行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記時系列パターンのうちの前記第１スイッチングベクトルから前記第２スイッチングベクトルへの切り替えを、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記減算値が存在しない場合において、前記差が前記許容領域外で増加するときにも行うことを特徴とする。

上記差が許容領域外で増加する場合には、電力変換回路の現在の操作状態が不適切であると考えられる。このため、上記発明では、こうした状況下においても第２スイッチングベクトルへと切り替えることで、操作状態の改善を図ることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記時系列パターンのうちの前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへの切り替えを、前記第２スイッチングベクトルへと切り替えた際の前記差の存在領域と点対称な領域に前記差が存在する場合に行うことを特徴とする。

上記発明では、上記差を上記変化方向の逆方向へと好適に制御することができるようにするために適切なタイミングにて第１スイッチングベクトルへの切り替えを行うことができる。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記時系列パターンのうちの前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへの切り替えを、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在せず且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合にも行うことを特徴とする。

上記差が許容領域外で増加する場合には、電力変換回路の現在の操作状態が不適切であると考えられる。このため、上記発明では、こうした状況下においても第１スイッチングベクトルへと切り替えることで、操作状態の改善を図ることができる。特に、第１スイッチングベクトルへの切り替え条件として、上記逆方向の領域に上記差が存在しない場合とするために、逆方向の領域に存在する場合にはゼロベクトルとすることでゼロベクトル期間を確保することも可能となる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへと切り替えた後、前記差がゼロとなる点から前記予測される変化方向及びその逆方向に伸びる直線を前記差が横切る場合、前記電力変換回路の操作状態を、前記スイッチングパターンのゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差を上記許容領域内とするとの条件の下、電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとすることができる期間は、ゼロベクトルとする時点での上記差に依存する。ここで、上記差が上記直線に沿って変化する場合には、ゼロベクトルとすることができる期間を拡大しやすい。上記発明は、この点に鑑み、上記直線を上記差が横切る場合に電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとすることで、ゼロベクトル期間を簡易且つ適切に拡大することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへと切り替えた後、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在して且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態を、前記スイッチングパターンのゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差がゼロである点に対して上記変化方向とは逆方向にある領域に上記差が存在する場合、ゼロベクトルとすることで上記差は上記変化方向に沿って変化して且つ、しかも許容領域内に上記差が存在する期間を十分に確保しやすくなる。特に、上記差が許容領域外にある場合にゼロベクトルとすることで、許容領域内にある際にゼロベクトルとする場合と比較して、許容領域内に上記差が存在する期間を拡大することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記第２スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在して且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差が上記逆方向にある領域内に存在する際に電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとする場合、上記差は上記変化方向に沿って変化して且つ、上記差が許容領域内に存在する期間を長期化させることができると考えられる。そして、この場合には、上記差が許容領域の外へと変化する時点においては、上記定常時の条件が成立すると考えられる。すなわち、上記発明では、上記差の挙動が上記時系列パターンの設定にとって想定外なものとなった場合であれ、電力変換回路の操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記定常時の条件が成立する際に設定される第１回目の第１スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在する場合であって且つ、前記差がゼロとなる点から前記変化方向及びその逆方向に伸びる直線を前記差が横切るとき、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差が上記伸びる直線を横切る際に電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとする場合、上記差は上記伸びる直線に沿って変化すると考えられる。そして、この場合には、上記差が許容領域の外へと変化する時点においては、上記逆方向制御手段によって第１スイッチングベクトルの設定を行うことが可能となる。すなわち、上記発明では、上記差の挙動が上記逆方向制御手段にとって想定外なものとなった場合であれ、電力変換回路の操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記定常時の条件が成立する際に設定される第１回目の第１スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在する場合であって且つ、前記差が前記許容領域外で増加するとき、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差が上記逆方向にある領域内に存在する際に電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとする場合、上記差は上記変化方向に沿って変化して且つ、上記差が許容領域内に存在する期間を長期化させることができると考えられる。そして、この場合には、上記差が許容領域の外へと変化する時点においては、上記定常時の条件が成立すると考えられる。すなわち、上記発明では、上記差の挙動が上記時系列パターンの設定にとって想定外なものとなった場合であれ、電力変換回路の操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記第２スイッチングベクトルに引き続く前記第１スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在せずして且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態を前記減算値に最近接する電圧ベクトルとする過渡時出力手段を更に備えることを特徴とする。

一般に、上記減算値に最近接する電圧ベクトルを用いるなら、上記差を許容領域内に適切に制御することが可能となる。上記発明では、この点に鑑み、過渡時出力手段を備えることで、第２スイッチングベクトルとされている際に、上記差の挙動が、逆方向制御手段にとって想定外なものとなった場合であれ、上記差を許容領域内へと制御することが可能となる。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態がゼロベクトルとされる状況下、前記減算値に最近接する電圧ベクトルが、前記差がゼロである点を始点とする前記変化方向のベクトルを含む領域の境界でなくて且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態を前記減算値に最近接する電圧ベクトルとする過渡時出力手段を更に備えることを特徴とする。

一般に、上記減算値に最近接する電圧ベクトルを用いるなら、上記差を許容領域内に適切に制御することが可能となる。上記発明では、この点に鑑み、過渡時出力手段を備えることで、ゼロベクトルとされている際に、上記差の挙動が上記スイッチングパターンの想定から外れる場合であれ、上記差を許容領域内へと制御することが可能となる。

請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の発明において、前記過渡時出力手段は、該過渡時出力手段による前記電力変換回路の操作中において、前記減算値に最近接する電圧ベクトルが前記変化方向のベクトルを含む領域の境界とならない場合であって、前記区画される領域のうちの前記ゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向にある領域に前記差が存在せずして且つ該差が前記許容領域外で増加するとき、前記電力変換回路の操作状態を現在の前記減算値に最近接する電圧ベクトルに更新することを特徴とする。

一般に、上記減算値に最近接する電圧ベクトルを用いるなら、上記差を許容領域内に適切に制御することが可能となる。ここで、過渡時出力手段による操作中において上記差が許容領域外で増加する場合には、現在の操作状態が上記差を許容領域内に制御するうえで適切なものでなくなったことを意味する。この点、上記発明では、こうした状況下、電圧ベクトルを更新することで上記差を許容領域内に制御することができる。

請求項１４記載の発明は、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記過渡時出力手段による前記電力変換回路の操作状態において、前記差がゼロとなる点から前記変化方向及びその逆方向に伸びる直線を前記差が横切る場合、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差が上記伸びる直線を横切る際に電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとする場合、上記差は上記伸びる直線に沿って変化すると考えられる。そして、この場合には、上記差が許容領域の外へと変化する時点においては、上記定常時の条件を満たすと考えられる。すなわち、上記発明では、電力変換回路の操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

請求項１５記載の発明は、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記過渡時出力手段による前記電力変換回路の操作状態において、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在して且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする。

上記差が上記逆方向にある領域内に存在する際に電力変換回路の操作状態をゼロベクトルとする場合、上記差は上記変化方向に沿って変化して且つ、上記差が許容領域内に存在する期間を長期化させることができると考えられる。そして、この場合には、上記差が許容領域の外へと変化する時点においては、上記定常時の条件を満たすと考えられる。すなわち、上記発明では、電力変換回路の操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発明において、前記逆方向制御手段は、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係に基づき、前記第１スイッチングベクトルを特定する特定手段を備えることを特徴とする。

上記発明では、内積演算を利用することで、比較的簡易な処理によって第１スイッチングベクトルを特定することができる。

請求項１７記載の発明は、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の発明において、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係に基づき、前記減算値の存在領域を判断する減算値存在領域判断手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、内積演算を利用することで、比較的簡易な処理によって減算値の存在領域を判断することができる。

請求項１８記載の発明は、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の発明において、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記変化方向を示すベクトルの各内積値同士の大小関係に基づき、前記差がゼロである点を始点とする前記変化方向のベクトルの存在領域を判断する変化方向領域判断手段を更に備えることを特徴とする。

上記発明では、内積演算を利用することで、比較的簡易な処理によって上記ベクトルの存在領域を判断することができる。

請求項１９記載の発明は、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の発明において、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係と、前記減算値のベクトル成分の符号とに基づき、前記第１スイッチングベクトルを特定する特定手段と、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係と、前記減算値のベクトル成分の符号とに基づき、前記減算値の存在領域を判断する減算値存在領域判断手段と、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記変化方向を示すベクトルの各内積値同士の大小関係と、前記変化方向を示すベクトルの成分の符号とに基づき、前記差がゼロである点を始点とする前記変化方向のベクトルの存在領域を判断する変化方向領域判断手段とを更に備え、前記特定手段、前記減算値存在領域判断手段、及び前記変化方向領域判断手段は、共通のロジック関数を用いて且つ、前記符号の判断対象となるベクトルと、前記内積の演算対象となるベクトル、及び出力値を切り替えることで構成されてなることを特徴とする。

上記発明では、内積演算を行うことで、比較的簡易な処理によって第１スイッチングベクトルを特定したり、減算値の存在領域を判断したり、上記ベクトルの存在領域を判断したりすることができる。しかも、これらの処理を共通のロジック関数にて行うために、処理設計を簡素化することができる。

請求項２０記載の発明は、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の発明において、前記予測手段は、前記ゼロベクトル期間における前記差の変化方向の検出値に基づき、次回以降のゼロベクトル期間における前記変化方向を予測することを特徴とする。

上記発明では、予測手段を簡易且つ適切に構成することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を、ハイブリッド車に搭載される３相電動機の制御装置に適用した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１に、上記３相電動機及びその制御装置の全体構成を示す。

図示されるように、３相電動機であるブラシレスモータ（モータ１０）の３つの相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）には、インバータＩＶが接続されている。このインバータＩＶは、３相インバータであり、３つの相のそれぞれに対応したスイッチング素子１２，１４とスイッチング素子１６，１８とスイッチング素子２０，２２との並列接続体を備えて構成されている。更に、インバータＩＶは、各スイッチング素子１２〜２２に逆並列に接続されたダイオード２４〜３４を備えている。そして、スイッチング素子１２及びスイッチング素子１４を直列接続する接続点がモータ１０のＵ相と接続されている。また、スイッチング素子１６及びスイッチング素子１８を直列接続する接続点がモータ１０のＶ相と接続されている。更に、スイッチング素子２０及びスイッチング素子２２を直列接続する接続点がモータ１０のＷ相と接続されている。ちなみに、これらスイッチング素子１２〜２２は、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）によって構成されている。

インバータＩＶの各１組のスイッチング素子１２，１４とスイッチング素子１６，１８とスイッチング素子２０，２２との両端には、平滑コンデンサ４０を介してバッテリ４２の電圧が印加されている。

一方、制御装置５０は、モータ１０の出力軸の回転角度を検出する位置センサ５２や、Ｕ相及びＷ相に流れる電流を検出する電流センサ５４，５６の検出結果、更にはトルク指令部６０からのトルク指令値を取り込む。そして、制御装置５０は、上記モータ１０の出力軸の回転角度や上記電流、指令値等に基づき、ゲート駆動回路５８ａ〜５８ｆを介してスイッチング素子１２〜２２を操作する。詳しくは、操作信号ｇｕｐにてスイッチング素子１２を操作し、操作信号ｇｕｎにてスイッチング素子１４を操作する。また、操作信号ｇｖｐにてスイッチング素子１６を操作し、操作信号ｇｖｎにてスイッチング素子１８を操作する。更に、操作信号ｇｗｐにてスイッチング素子２０を操作し、操作信号ｇｗｎにてスイッチング素子２２を操作する。

ここで、インバータＩＶの操作について、図２を用いて更に説明する。

図２（ａ）は、本実施形態にかかるインバータＩＶの操作状態を表現する電圧ベクトルをαβ平面上に示すものである。ここで、電圧ベクトルは、２個のゼロベクトル（電圧ベクトルＶ０，Ｖ７）と、６個の非ゼロベクトル（電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６）とからなる。そしてこれらは、インバータＩＶの操作状態を表現する。すなわち、電圧ベクトルを３相の座標成分で表記する場合、上側アームのスイッチング素子１２，１６，２０のオン状態を「１」、下側アームのスイッチング素子１４，１８，２２のオン状態を「０」として、成分中、少なくとも１つが「１」、少なくとも１つが「０」となるベクトルとして表現される。これは、同一相については上下アームの同時オン状態及び同時オフ状態が存在しないことを前提としている。図２（ｂ）に、各電圧ベクトルとスイッチング素子１２〜２２の操作状態との対応関係を示す。例えば、電圧ベクトルＶ０は、下側アームのスイッチング素子１４，１８，２２の全てがオン状態であることを表現する。また例えば、電圧ベクトルＶ７は、上側アームのスイッチング素子１２，１６，２０の全てがオン状態である状態を表現する。

図２（ａ）では、３相座標系での電圧ベクトルの成分を、周知の３相２相変換によって２相座標系の成分に変換することにより、電圧ベクトルをαβ平面上に表現している。そして、６個の非ゼロベクトル（電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６）によって区画される６個の領域を領域Ｒ１〜Ｒ６としている。

上記３相２相変換を用いれば、同様に、モータ１０を実際に流れる電流やその指令値についても、αβ平面上で表現することができる。このことは、実電流の指令値に対する誤差についてもαβ平面上で表現することができることを意味する。そこで本実施形態では、モータ１０に対する電流の指令値(指令電流ｉαｃ、ｉβｃ)から実際に流れる電流(実電流ｉα、ｉβ)を引いた減算値ΔＩ（＝（ｉαｃ−ｉα、ｉβｃ−ｉβ））を許容領域内に制御するようにインバータＩＶを操作する。そして、この許容領域を、減算値ΔＩがゼロとなる点を中心とする所定の半径Ｈを有する円内の領域(許容領域)とする。以下、本実施形態にかかる電流の制御原理について説明する。

ここでは、まずαβ上での上記減算値ΔＩの挙動を示す方程式を導出する。電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７を電圧ベクトルＶｋ（ｋ＝０〜７)として且つ、実電流Ｉ（＝（ｉα、ｉβ））と、αβ上での誘起電圧ベクトルＥと、モータ１０のインダクタンスＬとを用いると、実電流Ｉの挙動を示す電圧方程式（ベクトル表記）は、下記の式（ｃ１）となる。
Ｖｋ＝Ｌ・（ｄＩ／ｄｔ）＋Ｒ・Ｉ＋Ｅ …（ｃ１）
一方、指令電流Ｉｃ（＝（ｉαｃ、ｉβｃ))を用いると、減算値ΔＩの定義から、下記の式（ｃ２）が成立する。
Ｌ・（ｄΔＩ／ｄｔ）
＝Ｌ・（ｄ（Ｉｃ−Ｉ）・ｄｔ）
＝Ｌ・（ｄＩｃ／ｄｔ）−Ｌ・（ｄＩ／ｄｔ） …（ｃ２）
上記の式（ｃ２）を変形することで下記の式（ｃ３）を得る。
Ｌ・（ｄＩ／ｄｔ）＝Ｌ／（ｄＩｃ／ｄｔ）−Ｌ・(ｄΔＩ／ｄｔ) …（ｃ３）
上記の式（ｃ３）により上記の式（ｃ１）から実電流Ｉの時間微分の項を消去して変形すると、下記の式（ｃ４）を得る。
Ｌ・（ｄΔＩ／ｄｔ）＝Ｌ・（ｄＩｃ／ｄｔ）＋Ｒ・Ｉ＋Ｅ−Ｖｋ …（ｃ４）
更に、減算値ΔＩの定義を用いて上記の式（ｃ４）から実電流Ｉを消去すると、下記の式（ｃ５）を得る。
Ｌ・（ｄΔＩ／ｄｔ）
＝Ｌ／（ｄＩｃ／ｄｔ）＋Ｒ・Ｉｃ＋Ｅ−Ｖｋ−Ｒ・ΔＩ …（ｃ５）
ここで、「Ｖｃ＝Ｌ／（ｄＩｃ／ｄｔ）＋Ｒ・Ｉｃ＋Ｅ−Ｒ・ΔＩ」と定義すると、上記の式（ｃ５）は、下記の式（ｃ６）となる。
Ｌ・（ｄΔＩ／ｄｔ）＝Ｖｃ−Ｖｋ …（ｃ６）
上記の式（ｃ６）より、減算値ΔＩの変化は、２つのベクトルの差にて表現できる。特に、電圧ベクトルＶｋがゼロベクトルである場合には、減算値ΔＩの変化方向は、単一のベクトルにて表現される。このため、このベクトルを変化方向ベクトルＶｃと命名する。この変化方向ベクトルＶｃは、減算値ΔＩがゼロである点を始点として且つ、インバータＩＶの操作状態がゼロベクトルである場合の減算値ΔＩの変化方向を示している。ちなみに、上記の式（ｃ５）において、インバータＩＶの操作状態がゼロベクトルである際に「Ｒ・ΔＩ」の項が無視し得るとすれば、変化方向ベクトルＶｃは、上記の式（ｃ１）において実電流Ｉに代えて指令電流Ｉｃとした際の電圧方程式の右辺となっているため、電圧指令値とみなすこともできる。

上述したように、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとした場合、減算値ΔＩが変化方向ベクトルＶｃに従って変化する。このため、減算値ΔＩを、変化方向ベクトルＶｃとは逆側に制御した後、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとするなら、ゼロベクトルとしてから長期にわたって減算値ΔＩを許容領域に存在させることができると考えられる。すなわち、ゼロベクトル期間を拡大することができると考えられる。しかも、この制御を行ううえでのスイッチングパターンとして、インバータＩＶのスイッチング状態を１相ずつ切り替えるパターンを採用するなら、スイッチングに伴うサージを低減することもできる。こうした観点に鑑みた定常時における電流の制御手法を、図３に示す。図３は、本実施形態における定常時のスイッチングパターンを示す。

図３では、変化方向ベクトルＶｃ及び減算値ΔＩが領域Ｒ１にあって且つ減算値ΔＩが許容領域から外れる場合に、これを変化方向ベクトルＶｃとは逆方向に制御した後、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとする例を示している。ここでは、まず、減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルを第１スイッチングベクトルＳｖ１として且つ、変化方向ベクトルＶｃを含む領域を区画する電圧ベクトルのうち第１スイッチングベクトルＳｖ１でないものを第２スイッチングベクトルＳｖ２とする。すなわち、電圧ベクトルＶ６が第１スイッチングベクトルＳｖ１とされて且つ、電圧ベクトルＶ４が第２スイッチングベクトルＳｖ２とされる。そして、以下の順序でスイッチング状態を切り替える。

（ａ）まずインバータＩＶの操作状態を第１スイッチングベクトルＳｖ１とする。これにより、上記の式（ｃ６）からわかるように、減算値ΔＩは、変化方向ベクトルＶｃから第１スイッチングベクトルＳｖ１を減算したベクトルの方向に変化する。

（ｂ）減算値ΔＩが、第２スイッチングベクトルＳｖ２及び、第１スイッチングベクトルＳｖ１以外の非ゼロベクトルにて区画される領域に達する時点で、インバータＩＶの操作状態を第２スイッチングベクトルＳｖ２とする。これにより、上記の式（ｃ６）からわかるように、減算値ΔＩは、変化方向ベクトルＶｃから第２スイッチングベクトルＳｖ２を減算したベクトルの方向に変化する。

（ｃ）上記第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替え時の存在領域とは減算値ΔＩがゼロである点に対して点対称な領域に減算値ΔＩが達した時点で上記第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替え直前に採用されていた第１スイッチングベクトルＳｖ１に切り替える。これにより、上記の式（ｃ６）からわかるように、減算値ΔＩは、変化方向ベクトルＶｃから第１スイッチングベクトルＳｖ１を減算した方向に変化する。

（ｄ）減算値ΔＩがゼロである点を通って且つ変化方向ベクトルＶｃと平行な直線を減算値ΔＩが横切る時点で、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとする。これにより、減算値ΔＩは、上記直線に沿って変化方向ベクトルＶｃと同一の方向に変化する。

上記スイッチングパターンによれば、ゼロベクトルとすることで減算値ΔＩが変化し許容領域から外れる場合には、上記（ａ）の時点と同一の状態となるため、変化方向ベクトルＶｃの方向が変化しない限り、上記（ａ）〜（ｄ）の状態を繰り返すことができると考えられる。特に、上記（ｃ）において、第１スイッチングベクトルＳｖ１との間の切り替えに際して１相のスイッチング状態を切り替えるのみで移行することのできるゼロベクトルを用いることで、上記（ａ）〜（ｄ）のスイッチング状態の切り替えを、１相ずつのスイッチング状態の切り替えにて行うことができる。このため、サージを低減することができる。ちなみに、図３に示した例では、「Ｖ６，Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７」のスイッチングパターンでインバータＩＶが操作される場合を例示している。このスイッチングパターンは、１相ずつスイッチング状態が切り替えられる周知の三角波ＰＷＭ制御の２相変調時のスイッチングパターンと同一である。

ここで、本実施形態では、インバータＩＶの操作状態がゼロベクトルとされる際の減算値ΔＩの変化に基づき変化方向ベクトルＶｃを算出する。これにより、定常時においては、上記（ｄ）の行程において毎回変化方向ベクトルＶｃを算出することができる。

以下、上記原理に基づく電流の制御に関する処理について更に詳述する。

図４に、本実施形態にかかる電流制御の処理に関するブロック図を示す。

電流指令値算出部７０は、上記トルク指令部６０からのトルク指令値と、上記位置センサ５２の検出値(電気角)を入力として、αβ軸上での指令電流ｉαｃ、ｉβｃを算出する。詳しくは、図５に示すように、ｄ軸指令値算出部７０ａにて、トルク指令値からｄ軸上の指令電流ｉｄｃをマップ演算するとともに、ｑ軸指令値算出部７０ｂにて、トルク指令値からｑ軸の指令電流ｉｑｃをマップ演算する。ここで、マップは、例えばモータ１０がＩＰＭである場合、極対数ｐ、トルク定数Ｔｋ、ｄ軸インダクタンスＬｄ、及びｑ軸インダクタンスＬｑを用いて「トルク指令値＝ｐ｛Ｔｋ・ｉｑｃ−（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｃ・ｉｑｃ｝」を満たすように適合すればよい。そして、これらｄｑ軸上の指令電流ｉｄｃ，ｉｑｃは、回転座標変換器７０ｃにてαβ軸上での指令電流ｉαｃ、ｉβｃに変換される。

先の図４に示す３相２相変換部７４は、電流センサ５４の検出値（実電流ｉｕ）と電流センサ５６の検出値(実電流ｉｗ)と、これらから減算部７２にて算出される実電流ｉｖとに基づき、周知の３相２相変換を用いて、３相の実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、αβ軸上での実電流ｉα、ｉβに変換する。なお、この３相２相変換は、上記αβ軸上での電圧ベクトルを表現する際に用いたものと同一であり、その具体的な式については、図の左端に示した。

そして、減算部７６においてα軸上の指令電流ｉαｃから実電流ｉαが減算され、減算部７８においてβ軸上の指令電流ｉβｃから実電流ｉβが減算されることで、減算値ΔＩが算出される。そして、減算値ΔＩは、第１スイッチングベクトル選択部８０、変化方向ベクトル算出部８２、及び誤差状態監視部８６に取り込まれる。

第１スイッチングベクトル選択部８０では、減算値ΔＩに基づき、これに最近接するベクトルを第１スイッチングベクトルＳｖ１として且つ、減算値ΔＩの存在する領域を特定する処理を行う。変化方向ベクトル算出部８２では、減算値ΔＩに基づき、変化方向ベクトルＶｃを算出するとともに、変化方向ベクトルＶｃの存在領域を特定する処理を行う。誤差状態監視部８６では、減算値ΔＩに基づき、減算値ΔＩが誤差領域内にあるか否かの判定(領域内外判定)や、減算値ΔＩが増加するか否かの判定(誤差増減判定)を行う。

一方、第２スイッチングベクトル選択部８４では、上記第１スイッチングベクトル選択部８０によって選択された第１スイッチングベクトルＳｖ１と、変化方向ベクトル算出部８２にて特定された変化方向ベクトルＶｃの存在領域とに基づき、第２スイッチングベクトルＳｖ２を算出する。

スイッチングベクトル選択部８８では、第１スイッチングベクトル選択部８０、変化方向ベクトル算出部８２、第２スイッチングベクトル選択部８４、及び誤差状態監視部８６の出力に基づき、インバータＩＶのスイッチング状態を定めるための信号を生成して出力する。これら信号は、３相のそれぞれについて各１つの信号であり、それぞれデッドタイム生成器９０〜９４に取り込まれる。これにより、デッドタイム生成器９０〜９４では、上記操作信号ｇｕｐ，ｇｕｎ，ｇｖｐ，ｇｖｎ，ｇｗｐ，ｇｗｎを生成して出力する。

以下、第１スイッチングベクトル選択部８０、変化方向ベクトル算出部８２、第２スイッチングベクトル選択部８４、及び誤差状態監視部８６の処理について詳述した後、スイッチングベクトル選択部８８の処理について詳述する。
＜第１スイッチングベクトル選択部８０の処理＞
図６に例示するように減算値ΔＩが与えられると、第１スイッチングベクトル選択部８０では、減算値ΔＩに最近接する非ゼロベクトル（ここでは、電圧ベクトルＶ６）を第１スイッチングベクトルＳｖ１として選択する。この処理は、減算値ΔＩのベクトルの各成分の符号により減算値ΔＩに最近接する可能性のある電圧ベクトルを２つに絞り込んだ後、これら絞り込まれた２つの電圧ベクトルのそれぞれと減算値ΔＩとの内積演算に基づき、最近接する電圧ベクトルを特定する処理である。

図７に、第１スイッチングベクトルＳｖ１の選択にかかる処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、減算値ΔＩが第１象限に入っているか否かを判断する。換言すれば、減算値ΔＩのベクトルのα軸上の成分Δｉαとβ軸上の成分Δｉβとがともにゼロ以上であるか否かを判断する。そして、第１象限に入っていると判断される場合には、減算値ΔＩに最近接するのは電圧ベクトルＶ４、Ｖ６のいずれかであると考えられるため、これら２つのうちのいずれであるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ１２において、減算値ΔＩのベクトルと、電圧ベクトルＶ４、Ｖ６とのそれぞれの内積値ΔＩ・Ｖ４，ΔＩ・Ｖ６を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ４が内積値ΔＩ・Ｖ６以上である場合、ステップＳ１４において第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ４を選択し、そうでない場合、ステップＳ１６において、第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ６を選択する。

一方、減算値ΔＩが第１象限に入っていない場合、ステップＳ１８において、第２象限に入っているか否かを判断する。換言すれば、減算値ΔＩのベクトルのα軸上の成分Δｉαが負で且つβ軸上の成分Δｉβがゼロ以上であるか否かを判断する。そして、第２象限に入っていると判断される場合には、減算値ΔＩに最近接するのは電圧ベクトルＶ２、Ｖ３のいずれかであると考えられるため、これら２つのうちのいずれであるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ２０において、減算値ΔＩのベクトルと、電圧ベクトルＶ３、Ｖ２とのそれぞれの内積値ΔＩ・Ｖ３，ΔＩ・Ｖ２を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ３が内積値ΔＩ・Ｖ２以上である場合、ステップＳ２２において第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ３を選択し、そうでない場合、ステップＳ２４において、第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ２を選択する。

また、減算値ΔＩが第２象限に入っていない場合、ステップＳ２６において、第３象限に入っているか否かを判断する。換言すれば、減算値ΔＩのベクトルのα軸上の成分Δｉα及びβ軸上の成分Δｉβがともに負であるか否かを判断する。そして、第３象限に入っていると判断される場合には、減算値ΔＩに最近接するのは電圧ベクトルＶ３、Ｖ１のいずれかであると考えられるため、これら２つのうちのいずれであるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ２８において、減算値ΔＩのベクトルと、電圧ベクトルＶ３、Ｖ１とのそれぞれの内積値ΔＩ・Ｖ３，ΔＩ・Ｖ１を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ３が内積値ΔＩ・Ｖ１以上である場合、ステップＳ３０において第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ３を選択し、そうでない場合、ステップＳ３２において、第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ１を選択する。

上記ステップＳ２６にて否定判断される場合、減算値ΔＩが第４象限にあることになるから、減算値ΔＩに最近接するのは電圧ベクトルＶ４、Ｖ５のいずれかであると考えられるため、これら２つのうちのいずれであるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ３４において、減算値ΔＩのベクトルと、電圧ベクトルＶ４、Ｖ５とのそれぞれの内積値ΔＩ・Ｖ４，ΔＩ・Ｖ５を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ４が内積値ΔＩ・Ｖ５以上である場合、ステップＳ３６において第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ４を選択し、そうでない場合、ステップＳ３８において、第１スイッチングベクトルＳｖ１として電圧ベクトルＶ５を選択する。

次に、減算値ΔＩの存在領域を特定する処理について説明する。先の図６に例示したように減算値ΔＩが与えられると、これに基づき６個の非ゼロベクトル(電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６)にて区画される領域Ｒ１〜Ｒ６のいずれの領域に減算値ΔＩが存在するかを特定する。この処理は、減算値ΔＩのベクトル成分の符号に基づき、存在する可能性のある領域を２つに絞り込んだ後、これら絞り込まれた２つの領域を区画する電圧ベクトルのうちの互いに共有されない２つの電圧ベクトルのそれぞれと減算値ΔＩとの内積演算を行うことで、減算値ΔＩの存在領域を特定する処理となる。ちなみに、図６に示した例では、領域Ｒ１と特定されることとなる。

図８に、減算値ΔＩの存在領域を特定する処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、減算値ΔＩが第１象限に入っているか否かを判断する。換言すれば、減算値ΔＩのベクトルのα軸上の成分Δｉαとβ軸上の成分Δｉβとがともにゼロ以上であるか否かを判断する。そして、第１象限に入っていると判断される場合には、領域Ｒ１にあるか領域Ｒ２にあるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ４２において、領域Ｒ１及び領域Ｒ２を区画して且つこれら２つの領域Ｒ１、Ｒ２間で共有されない電圧ベクトルＶ４、Ｖ２のそれぞれと減算値ΔＩのベクトルとの内積値ΔＩ・Ｖ４，ΔＩ・Ｖ２を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ４が内積値ΔＩ・Ｖ２以上である場合、ステップＳ４４において領域Ｒ１に存在するとし、そうでない場合、ステップＳ４６において、領域Ｒ２に存在するとする。

一方、減算値ΔＩが第１象限に入っていない場合、ステップＳ４８において、第２象限に入っているか否かを判断する。換言すれば、減算値ΔＩのベクトルのα軸上の成分Δｉαが負で且つβ軸上の成分Δｉβがゼロ以上であるか否かを判断する。そして、第２象限に入っていると判断される場合には、領域Ｒ２にあるか領域Ｒ３にあるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ５０において、領域Ｒ２及び領域Ｒ３を区画して且つこれら２つの領域Ｒ２、Ｒ３間で共有されない電圧ベクトルＶ３、Ｖ６のそれぞれと減算値ΔＩのベクトルとの大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ３が内積値ΔＩ・Ｖ６以上である場合、ステップＳ５２において領域Ｒ３にあるとし、そうでない場合、ステップＳ５４において、領域Ｒ２にあるとする。

また、減算値ΔＩが第２象限に入っていない場合、ステップＳ５６において、第３象限に入っているか否かを判断する。換言すれば、減算値ΔＩのベクトルのα軸上の成分Δｉα及びβ軸上の成分Δｉβがともに負であるか否かを判断する。そして、第３象限に入っていると判断される場合には、領域Ｒ４にあるか領域Ｒ５にあるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ５８において、領域Ｒ４及び領域Ｒ５を区画して且つこれら２つの領域Ｒ４、Ｒ５間で共有されない電圧ベクトルＶ３、Ｖ５のそれぞれと減算値ΔＩのベクトルとの内積値ΔＩ・Ｖ３，ΔＩ・Ｖ５を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ３が内積値ΔＩ・Ｖ５以上である場合、ステップＳ６０において領域Ｒ４とし、そうでない場合、ステップＳ６２において、領域Ｒ５とする。

上記ステップＳ５６にて否定判断される場合、減算値ΔＩが第４象限にあることになるから、領域Ｒ５にあるか領域Ｒ６にあるかを特定する処理を行う。すなわち、ステップＳ６４において、領域Ｒ５及び領域Ｒ６を区画して且つこれら２つの領域Ｒ５、Ｒ６間で共有されない電圧ベクトルＶ４、Ｖ１のそれぞれと減算値ΔＩのベクトルとの内積値ΔＩ・Ｖ４，ΔＩ・Ｖ１を算出し、その大小関係を比較する。そして、内積値ΔＩ・Ｖ４が内積値ΔＩ・Ｖ１以上である場合、ステップＳ６６において領域Ｒ５とし、そうでない場合、ステップＳ６８において、領域Ｒ６とする。
＜変化方向ベクトル算出部８２の処理＞
図９に、変化方向ベクトル算出部８２の行う変化方向ベクトルＶｃの算出にかかる処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り替えし実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ７０において、先の図４に示したスイッチングベクトル選択部８８がゼロベクトルを出力している旨のフラグであるゼロベクトル出力中フラグがオン状態であるか否かを判断する。そして、ゼロベクトル出力中フラグがオン状態であると判断される場合、ステップＳ７２において、現在の減算値ΔＩを減算値ΔＩｏとして保持する。続くステップＳ７４では、この一連の処理の前回の処理時においてゼロベクトル出力中フラグがオフであったか否かを判断する。この処理は、非ゼロベクトルからゼロベクトルに切り替わったタイミングであるか否かを判断するためのものである。そして、ステップＳ７４において肯定判断される場合、切り替わりタイミングであることから、ステップＳ７６において、減算値ΔＩを切り替わり時の減算値ΔＩｓとして保持する。

一方、ステップＳ７０においてゼロベクトル出力中フラグがオフであると判断される場合、ステップＳ８０において、この一連の処理の前回の処理時においてゼロベクトル出力中フラグがオンであったか否かを判断する。この処理は、ゼロベクトルから非ゼロベクトルへの切り替えタイミングであるか否かを判断するためのものである。そしてステップＳ８０において肯定判断される場合、切り替えタイミングであると判断し、ステップＳ８２において、変化方向ベクトルＶｃを算出する。ここでは、ゼロベクトルから非ゼロベクトルへの切り替えタイミング時の減算値ΔＩｏから非ゼロベクトルからゼロベクトルへの切り替えタイミングにおける減算値ΔＩｓを引くことで、変化方向ベクトルＶｃを算出する。こうして変化方向ベクトルＶｃが算出されると、ステップＳ８４において、変化方向ベクトルＶｃの存在領域を特定する。

なお、ステップＳ７４，Ｓ８０にて否定判断される場合や、ステップＳ７６，Ｓ８４の処理が完了する場合には、ステップＳ７８において、ゼロベクトル出力中フラグの値を保持してこの一連の処理を一旦終了する。

図１０に、上記処理によって算出される変化方向ベクトルＶｃを例示する。この変化方向ベクトルＶｃについても、減算値ΔＩと同様、ベクトル成分の符号に基づき存在する可能性があると考えられる２つの領域の境界を区画して且つこれら２つの領域で互いに共有されない２つの電圧ベクトルと減算値ΔＩとの内積演算に基づき、存在領域を特定することができる。図１１に、本実施形態にかかる変化方向ベクトルＶｃの存在領域の特定にかかる処理の手順を示す。この処理は、先の図９のステップＳ８４の処理の詳細である。この処理は、先の図８に示した減算値ΔＩの存在領域を特定する処理と同様にして行うことができる。ちなみに、図１０に示した例では、変化方向ベクトルＶｃは、領域Ｒ２に存在すると判断されることとなる。
＜第２スイッチングベクトル選択部８４の処理＞
本実施形態では、図１２に示すマップに基づき、第２スイッチングベクトルＳｖ２を算出する。図１２に示すマップは、次のようにして構成されている。すなわち、第１スイッチングベクトル選択部８０の出力する第１スイッチングベクトルＳｖ１が変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界の一方を区画するベクトルの場合、境界の他方を区画するベクトルを第２スイッチングベクトルＳｖ２とする。一方、そうでない場合には、ゼロベクトルとする。すなわち、第２スイッチングベクトル選択部８４の出力がゼロベクトルの場合、第１スイッチングベクトル選択部８０の出力する第１スイッチングベクトルＳｖ１が変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界を区画しないことを意味する。
＜誤差状態監視部８６＞
図１３に、誤差状態監視部８６の行う処理を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１２０において、減算値ΔＩのベクトルノルムｄを算出する。続くステップＳ１２１では、ノルムｄが閾値Ｈ・Ｈよりも大きいか否かを判断する。この処理は、減算値ΔＩが半径Ｈの円から外れている否かを、換言すれば、許容領域の外に出ているか否かを判断するものである。そして肯定判断される場合、ステップＳ１２２において、減算値ΔＩが許容領域から外れている旨を示す許容領域外フラグをオンとする。一方、否定判断される場合、ステップＳ１２３において許容領域外フラグをオフとする。

上記ステップＳ１２２，Ｓ１２３の処理が完了する場合、ステップＳ１２４において、ノルムｄがその前回値ｄｏｌｄよりも大きいか否かを判断する。この処理は、実電流Ｉの指令電流Ｉｃに対する誤差が増加しているか否かを判断するものである。そして、ステップＳ１２４において肯定判断される場合には、ステップＳ１２５において、誤差が増加する旨の誤差増加フラグをオンとする。一方、否定判断される場合には、ステップＳ１２６において、誤差増加フラグをオフとする。

そして、上記ステップＳ１２５，Ｓ１２６の処理が完了する場合には、ステップＳ１２７において、現在のノルムｄを前回値ｄｏｌｄとし、この一連の処理を一旦終了する。ちなみに、上記一連の処理においてノイズ等の影響による誤判断を抑制する観点からは、ステップＳ１２１やステップＳ１２４において複数回連続して肯定判断される場合にステップＳ１２２，Ｓ１２５に移行するようにしてもよい。また、これに代えて、ノルムｄを算出するステップＳ１２０において、ノルムｄの変化を緩和する処理を施しつつこれを算出してもよい。これは、前回値ｄｏｌｄと今回の算出値（Δｉα・Δｉα＋Δｉβ・Δｉβ）との加重平均値を今回のノルムｄとする処理をしたり、移動平均処理を施したりすることで行うことができる。
＜スイッチングベクトル選択部８８の処理＞
図１４に、スイッチングベクトル選択部８８によるインバータＩＶの操作手法を示す。図示されるように、スイッチングベクトル選択部８８では、インバータＩＶを操作する以下の５つの状態を有する。そのうち、状態Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが先の図３に示した定常時の制御に対応している。
状態Ａ．第１スイッチングベクトルＳｖ１が変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界を区画する場合に、第１スイッチングベクトルＳｖ１を出力する状態である。
状態Ｂ．上記状態Ａにおいて変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界を区画するもうひとつの非ゼロベクトルとしての第２スイッチングベクトルＳｖ２を出力する状態である。一般に、ここで出力するベクトルは、状態Ｂへの切り替え直前に上記第２スイッチングベクトル選択部８４の出力する第２スイッチングベクトルＳｖ２とは相違する。スイッチングベクトル選択部８８では、状態Ａにおける第２スイッチングベクトルＳｖ２を記憶することでこの処理を行っている。
状態Ｃ．上記状態Ｂの後、上記状態Ａにおいて出力していた第１スイッチングベクトルＳｖ１を出力する状態である。一般に、ここで出力するベクトルは、このときに第１スイッチングベクトル選択部８０が実際に出力する第１スイッチングベクトルＳｖ１とは相違する。スイッチングベクトル選択部８８では、状態Ａにおける第１スイッチングベクトルＳｖ１を記憶することでこの処理を行っている。
状態Ｄ．ゼロベクトルを出力する状態である。
状態Ｅ．減算値ΔＩが、先の図３に示した定常時の制御にとって想定外の挙動を示す過渡時におけるインバータＩＶの操作状態を示す。

以下、これら状態Ａ〜状態Ｅ間の遷移に関する処理の手順について説明する。

図１５は、状態Ａ時の処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１３０において、減算値ΔＩがゼロベクトル出力領域内にあるか否かを判断する。ここで、本実施形態では、ゼロベクトル出力領域を、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向にある領域、換言すれば、変化方向ベクトルＶｃを含む領域と点対称の領域としている。具体的には、この処理は、図１６に示すマップに基づき行われる。図１６に示すマップは、現在の減算値ΔＩと変化方向ベクトルＶｃとからゼロベクトル出力領域であるか否かを判断するものである。図示されるマップにおいて、「１」がゼロベクトル出力領域を示し、「０」がゼロベクトル出力領域ではないことを示す。

先の図１５のステップＳ１３０においてゼロベクトル出力領域内にないと判断される場合、ステップＳ１３２に移行する。ステップＳ１３２においては、減算値ΔＩが許容領域外で増加していることと、減算値ΔＩが、第１スイッチングベクトルＳｖ１及び第２スイッチングベクトルＳｖ２以外の非ゼロベクトルと第２スイッチングベクトルＳｖ２とによって区画される領域にあることとの論理和条件が成立するか否かを判断する。この論理和条件が、先の図１４に示した遷移条件Ｔｒ１である。ここで、後者の条件は、第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替え条件として、先の図３に示したスイッチングパターンとって理想的なものである。一方、前者は、減算値ΔＩが、先の図３に示したパターンにとって想定外の挙動を示した場合について、第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替えタイミングを定めるためのものである。すなわち、減算値ΔＩが許容領域外であって且つ増加している場合、現在のスイッチング状態が減算値ΔＩを許容領域内に制御するうえで適切な値でないと考えられることから、この場合には第２スイッチングベクトルＳｖ２に切り替えることとした。ステップＳ１３２において肯定判断される場合、遷移条件Ｔｒ１が成立することから、ステップＳ１３４において、状態Ｂに遷移し、インバータＩＶの操作状態を第２スイッチングベクトルＳｖ２とする。なお、上述したようにこの第２スイッチングベクトルＳｖ２は、状態Ａの遷移時等において第２スイッチングベクトル選択部８４が出力しているベクトルであって、状態Ｂへの遷移直前に第２スイッチングベクトル選択部８４が出力するベクトルとは一般には相違すると考えられる。

一方、上記ステップＳ１３０において減算値ΔＩがゼロベクトル出力領域内にあると判断される場合、ステップＳ１３６において減算値ΔＩが許容範囲外で増加することと、減算値ΔＩがゼロである点を通り変化方向ベクトルＶｃに平行な直線を減算値ΔＩが横切ることとの論理和条件が成立するか否かを判断する。この論理和条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ５である。すなわち、ゼロベクトル出力領域において減算値ΔＩが許容領域外にあって且つ増加する場合、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとすることで、減算値ΔＩは一旦許容領域内に入り且つ、許容領域内に比較的長期にわたって留まると考えられる。このため、この場合には、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとすることが適切である。また、減算値ΔＩが上記直線を横切る際にインバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとすると、減算値ΔＩは、直線に沿って変化するため、ゼロベクトルとした状態で減算値ΔＩを許容領域内に比較的長期にわたって留めることができると考えられる。しかも、減算値ΔＩが許容領域外に出る際には、先の図１４に示した遷移条件Ｔｒ４が成立すると考えられる。このため、この場合にも、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとすることが適切である。以上から、ステップ１３６において肯定判断される場合、ステップＳ１３８に移行し、状態Ｄへと遷移させ、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとする。

これに対し、ステップＳ１３２，Ｓ１３６において否定判断される場合、ステップＳ１４０において、状態Ａを維持する。なお、ステップＳ１３４、Ｓ１３８，Ｓ１４０の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。

図１７は、状態Ｂ時の処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１５０において、減算値ΔＩがゼロベクトル出力領域内にあるか否かを判断する。この処理は、先の図１５のステップＳ１３０と同様にして行うことができる。そしてゼロベクトル出力領域でないと判断される場合、ステップＳ１５２において、減算値ΔＩが許容領域外で増加していることと、減算値ΔＩが状態Ｂへの遷移時における減算値ΔＩの存在領域と点対称な領域内に入ったこととの論理和条件が成立するか否かを判断する。この論理和条件が、先の図１４の遷移条件Ｔｒ２である。ここで、後者の条件は、先の図３に示したスイッチングパターンにおける理想的な切り替え条件である。一方、前者は、減算値ΔＩが、先の図３に示したパターンにとって想定外の挙動を示した場合について、切り替えタイミングを定めるためのものである。すなわち、減算値ΔＩが許容領域外であって且つ増加している場合、現在のスイッチング状態が減算値ΔＩを許容領域内に制御するうえで適切な値でないと考えられることから、この場合にはスイッチングベクトルを切り替えることとした。そして、ステップＳ１５２において肯定判断される場合、ステップＳ１５４において、状態Ｃへ遷移し、インバータＩＶの操作状態を、状態Ａ時の第１スイッチングベクトルＳｖ１とする。なお、この際のインバータＩＶの操作状態は、一般に、第１スイッチングベクトル選択部８０が現在出力している第１スイッチングベクトルＳｖ１とは相違する。

一方、上記ステップＳ１５０において肯定判断される場合、ステップＳ１５６において、減算値ΔＩが許容領域外で増加するとの条件が成立するか否かを判断する。この条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ６である。なお、この条件の成立時にインバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとすることが適切である理由は、先の図１５のステップＳ１３６の説明における記載と同一である。そして、ステップＳ１５６において肯定判断される場合、ステップＳ１５８において状態Ｄへ遷移し、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとする。

これに対し、ステップＳ１５２，Ｓ１５６において否定判断される場合、ステップＳ１６０において、状態Ｂを維持する。なお、ステップＳ１５４、Ｓ１５８，Ｓ１６０の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。

図１８に、状態Ｃ時の処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１７０において、減算値ΔＩがゼロである点を通り変化方向ベクトルＶｃに平行な直線を減算値ΔＩが横切るとの条件が成立するか否かを判断する。そして、ステップＳ１７０において否定判断される場合、ステップＳ１７２において、減算値ΔＩが許容領域外で増加するか否かを判断する。そして、ステップＳ１７２において肯定判断される場合、ステップＳ１７４において減算値ΔＩがゼロベクトル出力領域であるか否かを判断する。そして、上記ステップＳ１７０、Ｓ１７４において肯定判断される場合には、ステップＳ１７６において、状態Ｄに遷移し、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとする。これらステップＳ１７０にて肯定判断されるとの条件と、ステップＳ１７２、Ｓ１７４において肯定判断されるとの条件との論理和条件が、先の図１４の遷移条件Ｔｒ３である。なお、これらの条件の成立時にゼロベクトルを出力することが適切である理由は、先の図１５のステップＳ１３６の説明における記載と同一である。

一方、ステップＳ１７４において否定判断される場合、ステップＳ１７８において状態Ｅに遷移し、インバータＩＶの操作状態を第１スイッチングベクトル選択部８０の出力する最新の第１スイッチングベクトルＳｖ１とする。ここで、ステップＳ１７４において否定判断されるとの条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ７である。これは、減算値ΔＩが、先の図３に示した定常時の制御にとって想定外の挙動を示しているか否かを判断する条件である。そして、想定外の挙動を示す場合には、インバータＩＶの操作状態を、減算値ΔＩに最近接する非ゼロベクトルとすることで減算値ΔＩを許容領域内に制御する。この場合のインバータＩＶの操作状態は、周知のヒステリシスコンパレータによる瞬時電流値制御による操作状態と一致する。

これに対し、上記ステップＳ１７２において否定判断される場合、ステップＳ１８０において状態Ｃを維持する。なお、上記ステップＳ１７６，Ｓ１７８，Ｓ１８０の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。

図１９に、状態Ｄ時の処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１９０において、減算値ΔＩが許容領域外で増加しているか否かを判断する。そして、ステップＳ１９０において肯定判断される場合、ステップＳ１９２において第１スイッチングベクトルが変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界を区画するか否かを判断する。この処理は、第２スイッチングベクトル選択部８４の出力が「０」でないか否かに基づき行われる。このステップＳ１９２において肯定判断されるとの条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ４である。この条件が成立する場合、ステップＳ１９４において状態Ａに遷移し、第１スイッチングベクトルＳｖ１を出力する。

これに対し、上記ステップＳ１９２において否定判断される場合、ステップＳ１９６において状態Ｅに遷移し、インバータＩＶの操作状態を第１スイッチングベクトル選択部８０の出力する最新の第１スイッチングベクトルＳｖ１とする。ここで、ステップＳ１９２において否定判断されるとの条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ８である。この遷移条件Ｔｒ８及び状態Ｅについては、先の図１８のステップＳ１７４において否定判断される場合についての説明と同一である。

また、上記ステップＳ１９０において否定判断される場合、ステップＳ１９８において状態Ｄを維持する。なお、ステップＳ１９４，Ｓ１９６，Ｓ１９８の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図２０に、状態Ｅ時の処理の手順を示す。この処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２００において、減算値ΔＩがゼロである点を通り変化方向ベクトルＶｃに平行な直線を減算値ΔＩが横切るか否かを判断する。そして、ステップＳ２００において否定判断される場合、ステップＳ２０２において減算値ΔＩが許容領域外であって且つ増加しているか否かを判断する。そしてステップＳ２０２において肯定判断される場合、ステップＳ２０４においてゼロベクトル出力領域であるか否かを判断する。この処理は、先の図１５のステップＳ１３０に示した処理と同一である。

上記ステップＳ２００において肯定判断されるとの条件と、上記ステップＳ２０４において肯定判断されるとの条件との論理和条件が、先の図１４に示した遷移条件Ｔｒ９である。なお、この条件が成立する場合にゼロベクトルを出力するとしたことの理由については、先の図１５のステップＳ１３６の説明における記載と同一である。この条件が成立する場合、ステップＳ２０６において状態Ｄに遷移し、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとする。すなわち、過渡時の状態Ｅの処理によってインバータＩＶの操作状態をゼロベクトルとすることが適切な状況となる場合にゼロベクトルとすることで、ゼロベクトル期間を確保するとともに、変化方向ベクトルＶｃを更新する機会を確保する。

一方、上記ステップＳ２０４において否定判断される場合、ステップＳ２０８において第１スイッチングベクトルＳｖ１が変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界であるか否かを判断する。そして、ステップＳ２０８において肯定判断される場合には、ステップＳ２１０において状態Ａに遷移し、インバータＩＶの操作状態を第１スイッチングベクトルＳｖ１とする。このステップＳ２０８において肯定判断されるとの条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ１０である。これに対し、上記ステップＳ２０８において否定判断される場合には、ステップＳ２１２において状態Ｅを維持して且つ、インバータＩＶの操作状態を最新の第１スイッチングベクトルＳｖ１に更新する。このステップＳ２０８において否定判断されるとの条件が、先の図１４に示す遷移条件Ｔｒ１１である。

また、上記ステップＳ２０２において否定判断される場合には、ステップＳ２１４において状態Ｅを維持し、インバータＩＶの操作状態を更新しない。なお、上記ステップＳ２０６、Ｓ２１０，Ｓ２１２，Ｓ２１４の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

以上説明した処理によれば、定常時においては、先の図３に示したスイッチングパターンに従ってスイッチングがなされるために、サージを低減しつつも、ゼロベクトル期間を極力拡大することができる。そして、上記スイッチングパターンから外れる過渡時においても、迅速に先の図３に示したパターンへと復帰させることができる。図２１に、過去のゼロベクトル期間から予測した変化方向ベクトルＶｃと現在の変化方向ベクトルとの差が大きくなる過渡時における処理を例示する。

ここで、減算値ΔＩが点Ａにあるとすると、第１スイッチングベクトルＳｖ１は、電圧ベクトルＶ５であり、変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界を区画する。このため、状態Ａとなる。この場合、インバータＩＶの操作状態が電圧ベクトルＶ５とされることで、減算値ΔＩは、図中破線にて示す真の変化方向ベクトルから電圧ベクトルＶ５を引いたベクトルの方向に変化する。

減算値ΔＩが点Ｂに変化すると、減算値ΔＩが、第１スイッチングベクトルＳｖ１及び第２スイッチングベクトルＳｖ２以外の非ゼロベクトルと第２スイッチングベクトルＳｖ２とによって区画された領域に入り、上記遷移条件Ｔｒ１（図１５のステップＳ１３２：ＹＥＳ）が成立するため、インバータＩＶの操作状態が第２スイッチングベクトルＳｖ２とされる。これにより、減算値ΔＩは、真の変化方向ベクトルから電圧ベクトルＶ４を引いたベクトルの方向に変化する。

そして、減算値ΔＩが点Ｃとなると、減算値ΔＩは、第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替え時の領域Ｒ１と対称な領域に移行することなく許容領域から外れてしまう。そして、この点Ｃの存在する領域Ｒ３は、変化方向ベクトルＶｃの方向とは逆方向の領域、すなわちゼロベクトル出力領域であるため、上記遷移条件Ｔｒ６（図１７、ステップＳ１５６：ＹＥＳ）によって状態Ｄに遷移する。これにより、減算値ΔＩは真の変化方向ベクトルの方向に変化する。そして、この際、変化方向ベクトルＶｃが更新され、破線で示された真の変化方向ベクトルに更新される。

点Ｄにおいて、上記遷移条件Ｔｒ８（図１９、ステップＳ１９２：ＮＯ）により状態Ｅに遷移する。これにより、インバータＩＶの操作状態が電圧ベクトルＶ２とされるため、減算値ΔＩは、真の変化方向ベクトルから電圧ベクトルＶ２を引いたベクトルの方向に変化する。

点Ｅにおいて、減算値ΔＩは、更新された変化方向ベクトルＶｃを横切るため、上記遷移条件Ｔｒ９（図２０、ステップＳ２００：ＹＥＳ）によって、状態Ｄに遷移する。これにより、インバータＩＶの操作状態がゼロベクトルとされる。これにより、減算値ΔＩは真の変化方向ベクトルの方向に変化する。

そして、減算値ΔＩが許容領域の外に出る点Ｆにおいて、第１スイッチングベクトルＳｖ１が更新された変化方向ベクトルＶｃを含む領域を区画する。このため、上記遷移条件Ｔｒ４（図１９：ステップＳ１９２：ＹＥＳ）によって状態Ａに遷移する。これにより、これ以降、先の図３に示した態様にてインバータＩＶがスイッチング操作される。

図２２に、本実施形態にかかる電流制御のシミュレーション結果を示す。図２２では、周波数６０Ｈｚ、振幅１０Ａという条件でシミュレーションを行った。図示されるように、変化方向ベクトルＶｃの存在領域が変化するタイミングで状態Ｅに数回遷移していることを除けば、状態Ａ〜状態Ｄ間で安定した状態遷移をしていることがわかる。図２３は、このときの拡大図である。

図２３に示されるように、スイッチング状態の切り替えは一度に１相のみでなされるため、サージを低減することができる。また、この拡大図においては、Ｖ相はスイッチングしていない。このため、周知の三角波ＰＷＭ処理と比較してスイッチング損失を低減することもできる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）インバータＩＶのスイッチング状態を１相ずつ切り替えることによってインバータＩＶの操作状態を特定の非ゼロベクトルからゼロベクトルを経て特定の非ゼロベクトルへと切り替えるスイッチングパターンに基づき、スイッチング素子１２〜２２を操作した。これにより、スイッチング状態の切り替えに際して複数相のスイッチング状態が切り替えられる場合と比較して、サージを低減することができる。

（２）変化方向ベクトルＶｃ及び減算値ΔＩを入力として、上記スイッチングパターンに基づき、変化方向ベクトルＶｃの逆方向へと減算値ΔＩを制御した。これにより、ゼロベクトル期間を拡大することができる。

（３）減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルが、変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界となって且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する旨の定常時の条件が成立する場合、第１スイッチングベクトルＳｖ１、第２スイッチングベクトルＳｖ２、第１スイッチングベクトルＳｖ１の時系列パターンに基づき減算値ΔＩを制御した。これにより、スイッチング状態を１相ずつ切り替えることによってインバータＩＶの操作状態を特定の非ゼロベクトルからゼロベクトルを経て特定の非ゼロベクトルへと切り替えることができる。

（４）第１スイッチングベクトルＳｖ１から第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替えを、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在しない場合において、第２スイッチングベクトルＳｖ２及び第１スイッチングベクトルＳｖ１にて区画される領域内から領域外へと減算値ΔＩが変化するときに行った。これにより、減算値ΔＩを変化方向ベクトルの逆方向へと好適に制御することができるようにするために適切なタイミングにて上記第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替えを行うことができる。

（５）第１スイッチングベクトルＳｖ１から第２スイッチングベクトルＳｖ２への切り替えを、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在しない場合において、減算値ΔＩが許容領域外で増加するときにも行った。これにより、インバータＩＶの現在の操作状態が不適切であると考えられる状況下においても第２スイッチングベクトルＳｖ２へと切り替えることで、操作状態の改善を図ることができる。

（６）第２スイッチングベクトルＳｖ２から第１スイッチングベクトルＳｖ１への切り替えを、第２スイッチングベクトルＳｖ２へと切り替えた際の減算値ΔＩの存在領域と点対称な領域に減算値ΔＩが存在する場合に行った。これにより、減算値ΔＩを変化方向ベクトルの逆方向へと好適に制御することができるようにするために適切なタイミングにて第１スイッチングベクトルＳｖ１への切り替えを行うことができる。

（７）第２スイッチングベクトルＳｖ２から第１スイッチングベクトルＳｖ１への切り替えを、減算値ΔＩがゼロである点に対して変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在せず且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する場合にも行った。これにより、インバータＩＶの現在の操作状態が不適切であると考えられる状況下においても第１スイッチングベクトルＳｖ１へと切り替えることで、操作状態の改善を図ることができる。

（８）第２スイッチングベクトルＳｖ２から第１スイッチングベクトルＳｖ１へと切り替えた後、変化方向ベクトルＶｃを含む直線を減算値ΔＩが横切る場合、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、ゼロベクトル期間を簡易且つ適切に拡大することができる。

（９）第２スイッチングベクトルＳｖ２から第１スイッチングベクトルＳｖ１へと切り替えた後、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在して且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する場合、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、許容領域内に減算値ΔＩを制御しつつもゼロベクトル期間を拡大することができる。

（１０）インバータＩＶの操作状態が第２スイッチングベクトルＳｖ２とされる状況下、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在して且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する場合、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、減算値Δの挙動が先の図３に示したスイッチングパターンの設定にとって想定外なものとなった場合であれ、インバータＩＶの操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

（１１）インバータＩＶの操作状態が定常時の条件が成立する際に設定される第１回目の第１スイッチングベクトルＳｖ１とされる状況下(状態Ａ)、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在する場合であって且つ、変化方向ベクトルＶｃを含む直線を減算値ΔＩが横切るとき、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、減算値の挙動が先の図３に示したパターンにとって想定外なものとなった場合であれ、インバータＩＶの操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

（１２）インバータＩＶの操作状態が定常時の条件が成立する際に設定される第１回目の第１スイッチングベクトルＳｖ１とされる状況下(状態Ａ)、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在する場合であって且つ、減算値ΔＩが許容領域外で増加するとき、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、減算値ΔＩの挙動が先の図３に示したパターンの設定にとって想定外なものとなった場合であれ、インバータＩＶの操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

（１３）第２スイッチングベクトルＳｖ２に引き続いて第１スイッチングベクトルＳｖ１とされる状況下、変化方向ベクトルＶｃとは逆方向の領域に減算値ΔＩが存在せずして且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する場合、インバータＩＶの操作状態を減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルとした（状態Ｅ）。これにより、減算値ΔＩの挙動が先の図３に示したパターンの設定にとって想定外なものとなったとしても、減算値ΔＩを許容領域内へと制御することが可能となる。

（１４）インバータＩＶの操作状態がゼロベクトルとされる状況下、減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルが、変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界でなくて且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する場合、インバータＩＶの操作状態を減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルとした（状態Ｅ）。これにより、ゼロベクトルとされている際に、減算値ΔＩの挙動が先の図３に示したスイッチングパターンの想定から外れる場合であれ、減算値ΔＩを許容領域内へと制御することが可能となる。

（１５）状態Ｅにおいて、減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルが変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界とならない場合であって、減算値ΔＩがゼロベクトル出力領域に存在せずして且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加するとき、インバータＩＶの操作状態を現在の減算値ΔＩに最近接する電圧ベクトルに更新した。これにより、減算値ΔＩを許容領域内に適切に制御することができる。

（１６）状態Ｅにおいて、変化方向ベクトルを含む直線を減算値ΔＩが横切る場合、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、インバータＩＶの操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

（１７）状態Ｅにおいて、ゼロベクトル出力領域に減算値ΔＩが存在して且つ減算値ΔＩが許容領域外で増加する場合、インバータＩＶの操作状態をゼロベクトルへと切り替えた。これにより、インバータＩＶの操作状態を適切なタイミングでゼロベクトルとすることができる。

（１８）減算値ΔＩのベクトル成分の符号に基づき減算値ΔＩに最近接する可能性のある電圧ベクトルを２つに絞込み、絞り込まれた２つの電圧ベクトルのそれぞれと減算値ΔＩのベクトルとの内積値同士の大小関係に基づき第１スイッチングベクトルＳｖ１を特定した。これにより、比較的簡易な処理によって第１スイッチングベクトルＳｖ１を特定することができる。特に、初めに電圧ベクトルを２つに絞り込むことで、減算値ΔＩと各電圧ベクトルとの内積値の大小を直接比較する処理を行う場合と比較して、処理を簡素化することができる。

（１９）減算値ΔＩのベクトルの成分の符号から減算値ΔＩの存在する可能性のある領域を２つに絞り込み、絞り込まれた２つの領域を区画する電圧ベクトルであって且つこれら２つの領域によって共有されない電圧ベクトルのそれぞれと減算値ΔＩのベクトルとの内積値同士の大小関係に基づき、減算値ΔＩの存在領域を判断した。これにより、比較的簡易な処理によって減算値ΔＩの存在領域を判断することができる。

（２０）変化方向ベクトルＶｃの成分の符号から減算値ΔＩの存在する可能性のある領域を２つに絞り込み、絞り込まれた２つの領域を区画する電圧ベクトルであって且つこれら２つの領域によって共有されない電圧ベクトルのそれぞれと変化方向ベクトルＶｃとの内積値同士の大小関係に基づき、変化方向ベクトルＶｃの存在領域を判断した。これにより、比較的簡易な処理によって変化方向ベクトルＶｃの存在領域を判断することができる。

（２１）ゼロベクトル期間における減算値Δの変化方向の検出値に基づき、次回以降のゼロベクトル期間における変化方向ベクトルＶｃを予測した。これにより、変化方向ベクトルＶｃを簡易且つ適切に予測することができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、上記第１スイッチングベクトル選択部８０の行う第１スイッチングベクトルＳｖ１の選択にかかる処理（図７）及び減算値ΔＩの存在領域を特定する処理（図８）、並びに上記変化方向ベクトル算出部８２の行う変化方向ベクトルＶｃの存在領域を特定する処理（図１１）を、図２４に示す単一のロジック関数で共有する。すなわち、これらの処理は、成分の符号を調べるベクトル、内積演算対象となるベクトル、及び出力が相違するのみであってロジック構成としては同一となる。このため、ソフトウェアにて実装する際、これらのパラメータを引数として、上記３つの処理のそれぞれに応じてこれら引数を切り替えて図２４に示すロジック関数に渡すことで、図２４に示す単一のロジック関数によって３つの処理を行うことができる。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記各効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（２１）上記第１スイッチングベクトル選択部８０の行う第１スイッチングベクトルＳｖ１の選択にかかる処理（図７）及び減算値ΔＩの存在領域を特定する処理（図８）、並びに上記変化方向ベクトル算出部８２の行う変化方向ベクトルＶｃの存在領域を特定する処理（図１１）を、図２４に示す単一のロジック関数で共有した。これにより、処理設計を簡素化することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記各実施形態では、減算値ΔＩが許容領域外で増加するとの条件を状態Ａへの遷移条件の一つとしたが、これに代えて、例えば減算値ΔＩが許容領域外に存在するとの条件を状態Ａへの遷移条件の一つとしてもよい。

・上記第１スイッチングベクトルＳｖ１を出力する状態Ａから第２スイッチングベクトルＳｖ２を出力する状態Ｂへの遷移条件Ｔｒ１としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、減算値Δが、上記第１スイッチングベクトルＳｖ１及び第２スイッチングベクトルＳｖ２にて囲われる領域内から領域外へ変化した後、更に別の領域へと変化する場合との条件としてもよい。

・上記第２スイッチングベクトルＳｖ２を出力する状態Ｂから第１スイッチングベクトルを出力する状態Ｃへの遷移条件Ｔｒ２としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、減算値Δが上記点対称な領域に入った後、減算値Δが所定量増加するとの条件としてもよい。また、減算値Δがゼロベクトル出力領域外にあって且つ許容領域外で増加するとの条件のみとしてもよい。

・上記第１スイッチングベクトルＳｖ１を出力する状態Ａからゼロベクトルを出力する状態Ｄへの遷移条件Ｔｒ５としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、変化方向ベクトルＶｃを含む直線を横切る旨の条件、減算値Δがゼロベクトル出力領域且つ許容領域外で誤差が増加する旨の条件のいずれか一方としてもよい。

・上記第２スイッチングベクトルＳｖ２を出力する状態Ｂからゼロベクトルを出力する状態Ｄへの遷移条件Ｔｒ６としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、減算値Δがゼロベクトル出力領域内に入ったとの条件としてもよい。また例えば、減算値Δが、変化方向ベクトルＶｃを含む直線を横切るとの条件としてもよい。

・回転機を実際に流れる電流とその指令値との差と予測される変化方向とを入力として、スイッチング状態を１相ずつ切り替えることによって上記変化方向とは逆方向へと上記差を制御する逆方向制御手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、第１のスイッチングベクトルＳｖ１、第２のスイッチングベクトルＳｖ２、第１のスイッチングベクトルＳｖ１、第２のスイッチングベクトルＳｖ２、第１のスイッチングベクトルＳｖ１、及びゼロベクトルの時系列パターンに基づき上記差を制御するものであってもよい。また例えば、減算値Δに最近接する電圧ベクトルが変化方向ベクトルＶｃを含む領域の境界であって且つ減算値Δが許容領域外で増加する場合、第２スイッチングベクトルＳｖ２、第１スイッチングベクトルＳｖ１、第２スイッチングベクトルＳｖ２及びゼロベクトルの時系列パターンに基づき上記差を制御するものであってもよい。

・上記実施形態では、減算値Δを用いてスイッチング制御のための演算を行ったがこれに限らない。例えば実電流ベクトルＩ(ｉα、ｉβ)から指令電流ベクトル（ｉαｃ、ｉβｃ）を減算することで実電流の誤差を算出し、これを用いてもよい。ただしこの場合、第１スイッチングベクトルＳｖ１を、誤差に最も近接する電圧ベクトルとは逆方向のベクトルとし、第２スイッチングベクトルＳｖ２を、誤差に２番目に近接する電圧ベクトルとは逆方向のベクトルとする。

・電力変換回路の操作状態がゼロベクトルである場合についての回転機を実際に流れる電流とその指令値との差の変化方向を予測する予測手段としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、上記の式に基づき、指令電流とモータ１０のインダクタンスＬと誘起電圧とに基づき変化方向を推定算出してもよい。この際、上記の式（ｃ５）において「Ｒ・ΔＩ」の項を無視することで、変化方向ベクトルＶｃを指令電圧ベクトルとしてもよい。また、低回転速度制御時には、上記の式において誘起電圧の項が支配的となることに鑑み、低回転速度制御時には変化方向を誘起電圧のみに基づき推定してもよい。ただし、変化方向ベクトルＶｃを、広回転速度領域において適切なものとするためには、変化方向ベクトルＶｃに指令電流に起因するベクトル成分を含ませることが望ましい。

・許容領域としては、上記αβ座標上で誤差がゼロとなる点を中心とする円にて定義されるものに限らない。例えば３相座標系における実電流と指令電流とについての各相の誤差を規定値内とすべく、αβ座標上で誤差がゼロとなる点を中心とする６角形状の領域としてもよい。

・回転機としては、モータ１０に限らず、例えば、発電機であってもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 電圧ベクトルを説明するための図。 上記実施形態における電流制御の原理を説明する図。 同実施形態にかかる電流制御の処理に関するブロック図。 同実施形態にかかる電流指令値算出部の処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる減算値ベクトルを例示する図。 同実施形態にかかる第１スイッチングベクトルの設定処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる減算値の存在領域の特定処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる変化方向ベクトルの算出処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる変化方向ベクトルを例示する図。 同実施形態にかかる変化方向ベクトルの存在領域を特定する処理手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる第２スイッチングベクトルの設定手法を示す図。 同実施形態にかかる減算値の状態算出の処理手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるスイッチング状態を模式的に示す図。 同実施形態にかかるスイッチング状態の切り替え処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるゼロベクトル出力領域の設定を示す図。 同実施形態にかかるスイッチング状態の切り替え処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるスイッチング状態の切り替え処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるスイッチング状態の切り替え処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかるスイッチング状態の切り替え処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる過渡時のスイッチング制御の態様を示す図。 同実施形態にかかるゼロベクトル期間のシミュレーション結果を示す図。 同実施形態にかかるゼロベクトル期間のシミュレーション結果を示す図。 第２の実施形態にかかる処理プログラムを示す流れ図。

符号の説明

１０…モータ、１２〜２２…スイッチング素子、５０…制御装置、８０…第１スイッチングベクトル選択部、８２…変化方向ベクトル算出部、８４…第２スイッチングベクトル選択部、８６…誤差状態監視部、８８…スイッチングベクトル選択部、ＩＶ…インバータ。

Claims (20)

1. 電力変換回路のスイッチング素子を操作することで回転機を実際に流れる電流とその指令値との差を許容領域内に制御する回転機の制御装置において、
   前記電力変換回路の操作状態がゼロベクトルである場合の前記差の変化方向を予測する予測手段と、
   前記予測される変化方向及び前記差を入力として、前記電力変換回路のスイッチング状態を１相ずつ切り替えることによって前記電力変換回路の操作状態を特定の非ゼロベクトルからゼロベクトルを経て前記特定の非ゼロベクトルへと切り替えるスイッチングパターンに基づき、前記スイッチング素子を操作することで、前記変化方向の逆方向へと前記差を制御する逆方向制御手段を備える操作手段とを備え、
   前記逆方向制御手段は、前記操作状態を表現する電圧ベクトルのうちその始点を前記差がゼロとなる点とした場合に実際に流れる電流をその指令値から引いた減算値に最近接するものが、前記差がゼロとなる点を中心として電圧ベクトルにて区画される領域のうちの前記差がゼロとなる点を始点とした前記変化方向のベクトルを含む領域の境界となって且つ前記差が前記許容領域外に存在する旨の条件である定常時の条件が成立する場合、前記最近接する電圧ベクトルを第１スイッチングベクトルとするとともに、前記変化方向のベクトルを含む領域の境界となる電圧ベクトルのうち前記第１スイッチングベクトルでないものを第２スイッチングベクトルとして且つ、前記第１スイッチングベクトル、前記第２スイッチングベクトル、及び前記第１スイッチングベクトルの順にスイッチングベクトルを切り替える時系列パターンに基づき前記差を制御する手段であることを特徴とする回転機の制御装置。
2. 前記時系列パターンのうちの前記第１スイッチングベクトルから前記第２スイッチングベクトルへの切り替えを、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在しない場合において、前記第１スイッチングベクトル及び第２スイッチングベクトルにて区画される領域内から領域外へと前記減算値が変化するときに行うことを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
3. 前記時系列パターンのうちの前記第１スイッチングベクトルから前記第２スイッチングベクトルへの切り替えを、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在しない場合において、前記差が前記許容領域外で増加するときにも行うことを特徴とする請求項２記載の回転機の制御装置。
4. 前記時系列パターンのうちの前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへの切り替えを、前記第２スイッチングベクトルへと切り替えた際の前記差の存在領域と点対称な領域に前記差が存在する場合に行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
5. 前記時系列パターンのうちの前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへの切り替えを、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在せず且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合にも行うことを特徴とする請求項４記載の回転機の制御装置。
6. 前記操作手段は、前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへと切り替えた後、前記差がゼロとなる点から前記予測される変化方向及びその逆方向に伸びる直線を前記差が横切る場合、前記電力変換回路の操作状態を、前記スイッチングパターンのゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
7. 前記操作手段は、前記第２スイッチングベクトルから前記第１スイッチングベクトルへと切り替えた後、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在して且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態を、前記スイッチングパターンのゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
8. 前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記第２スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在して且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
9. 前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記定常時の条件が成立する際に設定される第１回目の第１スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在する場合であって且つ、前記差がゼロとなる点から前記変化方向及びその逆方向に伸びる直線を前記差が横切るとき、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
10. 前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記定常時の条件が成立する際に設定される第１回目の第１スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在する場合であって且つ、前記差が前記許容領域外で増加するとき、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
11. 前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態が前記第２スイッチングベクトルに引き続く前記第１スイッチングベクトルとされる状況下、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在せずして且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態を前記減算値に最近接する電圧ベクトルとする過渡時出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
12. 前記操作手段は、前記電力変換回路の操作状態がゼロベクトルとされる状況下、前記減算値に最近接する電圧ベクトルが、前記差がゼロである点を始点とする前記変化方向のベクトルを含む領域の境界でなくて且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態を前記減算値に最近接する電圧ベクトルとする過渡時出力手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
13. 前記過渡時出力手段は、該過渡時出力手段による前記電力変換回路の操作中において、前記減算値に最近接する電圧ベクトルが前記変化方向のベクトルを含む領域の境界とならない場合であって、前記区画される領域のうちの前記ゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向にある領域に前記差が存在せずして且つ該差が前記許容領域外で増加するとき、前記電力変換回路の操作状態を現在の前記減算値に最近接する電圧ベクトルに更新することを特徴とする請求項１１又は１２記載の回転機の制御装置。
14. 前記操作手段は、前記過渡時出力手段による前記電力変換回路の操作状態において、前記差がゼロとなる点から前記変化方向及びその逆方向に伸びる直線を前記差が横切る場合、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
15. 前記操作手段は、前記過渡時出力手段による前記電力変換回路の操作状態において、前記差がゼロである点に対して前記変化方向とは逆方向の領域に前記差が存在して且つ前記差が前記許容領域外で増加する場合、前記電力変換回路の操作状態をゼロベクトルへと切り替えることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
16. 前記逆方向制御手段は、前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係に基づき、前記第１スイッチングベクトルを特定する特定手段を備えることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
17. 前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係に基づき、前記減算値の存在領域を判断する減算値存在領域判断手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
18. 前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記変化方向を示すベクトルの各内積値同士の大小関係に基づき、前記差がゼロである点を始点とする前記変化方向のベクトルの存在領域を判断する変化方向領域判断手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
19. 前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係と、前記減算値のベクトル成分の符号とに基づき、前記第１スイッチングベクトルを特定する特定手段と、
    前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記減算値のベクトルの各内積値同士の大小関係と、前記減算値のベクトル成分の符号とに基づき、前記減算値の存在領域を判断する減算値存在領域判断手段と、
    前記領域を区画する電圧ベクトルの任意の２つのそれぞれ及び前記変化方向を示すベクトルの各内積値同士の大小関係と、前記変化方向を示すベクトルの成分の符号とに基づき、前記差がゼロである点を始点とする前記変化方向のベクトルの存在領域を判断する変化方向領域判断手段とを更に備え、
    前記特定手段、前記減算値存在領域判断手段、及び前記変化方向領域判断手段は、共通のロジック関数を用いて且つ、前記符号の判断対象となるベクトルと、前記内積の演算対象となるベクトル、及び出力値を切り替えることで構成されてなることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
20. 前記予測手段は、前記ゼロベクトル期間における前記差の変化方向の検出値に基づき、次回以降のゼロベクトル期間における前記変化方向を予測することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

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