(57)【要約】【課題】電源側の電圧と負荷に供給する電圧とのマッチング用の構成を簡素化するのに有効な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１は、複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、第一電圧よりも高い第二電圧、及び第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路１００と、複数の相電圧のいずれの二相間にも第一電圧と第三電圧との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する制御回路３００と、を備える。【選択図】図１
2020025451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、前記第一電圧よりも高い第二電圧、及び前記第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
前記複数の相電圧のいずれの二相間にも前記第一電圧と前記第三電圧との組み合わせを生じさせることなく前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記複数の相電圧のいずれも前記第三電圧にすることなく前記複数の相電圧の少なくとも二相間に電圧を生じさせる第一状態と、前記複数の相電圧のいずれも前記第一電圧にすることなく前記複数の相電圧の少なくとも二相間に電圧を生じさせる第二状態との両方を繰り返すように前記電力変換回路を制御する、請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、前記第一状態と前記第二状態との間において、前記複数の相電圧の全てを前記第二電圧にするように前記電力変換回路を制御する、請求項２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、前記第一状態と前記第一状態との間において、前記複数の相電圧の全てを前記第一電圧にするように前記電力変換回路を制御する、請求項２又は３記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御回路は、前記第二状態と前記第二状態との間において、前記複数の相電圧の全てを前記第三電圧にするように前記電力変換回路を制御する、請求項２〜４のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御回路は、前記第一状態と前記第二状態とを二回ずつ繰り返すように電力変換回路を制御する、請求項２〜５のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御回路は、
前記電力変換回路に対する電圧指令の大きさが予め設定された基準値より大きい場合には、前記複数の相電圧のいずれか二相間に前記第一電圧と前記第三電圧との組み合わせを生じさせて前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する第一モード制御と、
前記電圧指令の大きさが前記基準値より大きい場合にも、前記複数の相電圧のいずれの二相間にも前記第一電圧と前記第三電圧との組み合わせを生じさせることなく前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する第二モード制御と、
前記第一モード制御及び前記第二モード制御のいずれを行うかをユーザの選択に応じて切り替えるモード切替と、を実行するように構成されている、請求項１〜６のいずれか一項記載の電力変換装置。
【請求項８】
複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、前記第一電圧よりも高い第二電圧、及び前記第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路において、前記複数の相電圧のいずれの二相間にも前記第一電圧と前記第三電圧との組み合わせを生じさせることなく前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子のオン、オフ切り替えタイミングを決定することと、
決定したタイミングにて前記複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えるように前記電力変換回路を制御することと、を含む電力変換回路の制御方法。
【請求項９】
複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相のそれぞれを第一電位、前記第一電位よりも高い第二電位、及び前記第二電位よりも高い第三電位の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記電力変換回路に対する電圧指令の大きさが予め設定された基準値より大きい場合には、前記複数の相のいずれかの線間に前記第一電位と前記第三電位との組み合わせを生じさせて前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する第一モード制御と、前記電圧指令の大きさが前記基準値より大きい場合にも、前記複数の相のいずれの線間にも前記第一電位と前記第三電位との組み合わせを生じさせることなく前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する第二モード制御と、のいずれかの制御モードをユーザの入力に基づいて選択することと、
選択した前記制御モードにて、チューニング用の電圧指令に従って前記複数の半導体スイッチング素子を制御することにより生成された前記交流電力に基づいて、当該交流電力の供給対象のパラメータを算出することと、
算出した前記パラメータに基づいて制御用の電圧指令を算出し、選択した制御モードにて、前記制御用の電圧指令に従って前記複数の半導体スイッチング素子を制御することと、を実行するように構成されている、電力変換装置。
【請求項１０】
複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相のそれぞれを第一電位、前記第一電位よりも高い第二電位、及び前記第二電位よりも高い第三電位の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路に対する電圧指令の大きさが予め設定された基準値より大きい場合には、前記複数の相のいずれかの線間に前記第一電位と前記第三電位との組み合わせを生じさせて前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記電力変換回路の複数の半導体スイッチング素子を制御する第一モード制御と、前記電圧指令の大きさが前記基準値より大きい場合にも、前記複数の相のいずれの線間にも前記第一電位と前記第三電位との組み合わせを生じさせることなく前記直流電力を前記交流電力に変換するように前記複数の半導体スイッチング素子を制御する第二モード制御と、のいずれかの制御モードをユーザの入力に基づいて選択することと、
選択した前記制御モードにて、チューニング用の電圧指令に従って前記複数の半導体スイッチング素子を制御することにより生成された前記交流電力に基づいて、当該交流電力の供給対象のパラメータを算出することと、
算出した前記パラメータに基づいて制御用の電圧指令を算出し、選択した制御モードにて、前記制御用の電圧指令に従って前記複数の半導体スイッチング素子を制御することと、を含む電力変換回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一相あたりで正側電位、負側電位、及び零電位の三個の電圧レベルを出力可能な三レベルインバータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２０４５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の課題は、電源側の電圧と負荷に供給する電圧とのマッチング用の構成を簡素化するのに有効な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一側面に係る電力変換装置は、複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、第一電圧よりも高い第二電圧、及び第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、複数の相電圧のいずれの二相間にも第一電圧と第三電圧との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数の半導体スイッチング素子を制御する制御回路と、を備える。
【０００６】
本開示の他の側面に係る電力変換回路の制御方法は、複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、第一電圧よりも高い第二電圧、及び第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換するように電力変換回路において、複数の相電圧のいずれの二相間にも第一電圧と第三電圧との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数の半導体スイッチング素子のオン、オフ切り替えタイミングを決定することと、決定したタイミングにて複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えるように電力変換回路を制御することと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、電源側の電圧と負荷に供給する電圧とのマッチング用の構成を簡素化するのに有効な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】ＰＷＭ制御部が行う制御内容を模式的に示すベクトル図である。
【図３】電圧規制の一例の実行結果を示す図である。
【図４】第一モード制御における各相の電圧推移を示すタイミングチャートである。
【図５】電力変換装置の変形例を示す模式図である。
【図６】電圧規制の変形例の実行結果を示す図である。
【図７】制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図８】電力変換装置の制御手順を例示するフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す模式図である。
【図１０】電圧クラスの設定手順を例示するフローチャートである。
【図１１】パラメータの算出手順を例示するフローチャートである。
【図１２】パラメータの算出手順を例示するフローチャートである。
【図１３】電力変換回路の制御手順を例示するフローチャートである。
【図１４】電力変換回路の制御手順を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
１．第１実施形態
〔電力変換装置〕
図１に示す電力変換装置１は、直流電力を電動機１０の駆動用の交流電力に変換するための装置である。電動機１０は、供給された電気エネルギーを機械エネルギーに変換する限りいかなるものであってもよい。例えば電動機１０は、モータであってもよいし、ジェネレータであってもよい。また、電動機１０は、回転電機であってもよいし、リニア型の電機であってもよい。更に、電動機１０は、同期電動機であってもよいし、誘導電動機であってもよい。電力変換装置１は、電力変換回路１００と、ゲート駆動回路２００と、ユーザインタフェース４００と、制御回路３００とを有する。
【００１１】
電力変換回路１００は、複数の半導体スイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、第一電圧よりも高い第二電圧、及び第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する。例えば電力変換回路１００は、直流電源１０１と、インバータ回路１０２とを有する。
【００１２】
直流電源１０１は、図１において単一の直流電源の記号で示されているが、互いに直列な複数の直流電源を含んでいてもよいし、互いに並列な複数の直流電源を含んでいてもよい。また、直流電源１０１は直流電力を蓄積するコンデンサを含んでいてもよいし、交流電力を直流電力に変換してコンデンサに供給する整流回路を更に含んでいてもよい。
【００１３】
インバータ回路１０２は、直流電源１０１の直流電力を複数相（例えば三相）の交流電力に変換する。インバータ回路１０２における複数の半導体スイッチング素子は、ゲート駆動回路２００のゲート信号によりオン、オフのタイミングが制御される。これにより、インバータ回路１０２は、複数相のそれぞれの電圧（複数の相電圧のそれぞれ）を上記第一電圧、第二電圧及び第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替える。こうして、インバータ回路１０２は、複数相の交流電力を生成する。例えばインバータ回路１０２は、直流母線１０３，１０４と、コンデンサ１０５，１０６と、中性点１０７と、Ｕ相アーム１１０Ｕ、Ｖ相アーム１１０Ｖ及びＷ相アーム１１０Ｗとを有する。
【００１４】
直流母線１０３は直流電源１０１の正極に接続されており、直流母線１０４は直流電源１０１の負極に接続されている。以下、必要に応じ直流母線１０３を「正極側の直流母線１０３」といい、直流母線１０４を「負極側の直流母線１０４」という。コンデンサ１０５，１０６は、直流母線１０３，１０４の間に直列に接続されており、コンデンサ１０５が直流母線１０３に接続され、コンデンサ１０６が直流母線１０４に接続されている。以下、必要に応じコンデンサ１０５を「正極側のコンデンサ１０５」といい、コンデンサ１０６を「負極側のコンデンサ１０６」という。中性点１０７は、コンデンサ１０５，１０６の間の接続点である。
【００１５】
Ｕ相アーム１１０Ｕ、Ｖ相アーム１１０Ｖ及びＷ相アーム１１０Ｗのそれぞれは、一相分の出力線１１１と、四つのスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５と、四つのフリーホイールダイオード１２１，１２２，１２３，１２４と、二つのクランプダイオード１２５，１２６とを含む。
【００１６】
スイッチング素子１１２，１１３は、直流母線１０３と出力線１１１との間に直列に接続されており、スイッチング素子１１２が直流母線１０３に接続され、スイッチング素子１１３が出力線１１１に接続されている。スイッチング素子１１４，１１５は、出力線１１１と直流母線１０４との間に直列に接続されており、スイッチング素子１１４が出力線１１１に接続され、スイッチング素子１１５が直流母線１０４に接続されている。スイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５は、半導体スイッチング素子である。半導体スイッチング素子の具体例としては、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が挙げられる。
【００１７】
フリーホイールダイオード１２１，１２２，１２３，１２４は、スイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５にそれぞれ逆並列に接続されている。クランプダイオード１２５は、中性点１０７とスイッチング素子１１２，１１３の接続点との間に接続されている。クランプダイオード１２６は、スイッチング素子１１４，１１５の接続点と中性点１０７との間に接続されている。
【００１８】
この構成によれば、スイッチング素子１１２，１１３をオン状態とし、スイッチング素子１１４，１１５をオフ状態とすることで、出力線１１１の電圧が正極側の直流母線１０３の電圧（上記第三電圧）と実質的に等しくなる。スイッチング素子１１４，１１５をオン状態とし、スイッチング素子１１２，１１３をオフ状態とすることで、出力線１１１の電圧が負極側の直流母線１０４の電圧（上記第一電圧）と実質的に等しくなる。スイッチング素子１１３，１１４をオン状態とし、スイッチング素子１１２，１１５をオフ状態とすることで、出力線１１１の電圧が中性点１０７の電圧（上記第二電圧）と実質的に等しくなる。別途行われる中性点制御により中性点１０７の電位は直流母線１０３の電圧と直流母線１０４の電圧との中間（２分の１）である。このように、各相アーム１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗのそれぞれは、出力線１１１の電圧を、負極側の直流母線１０４の電圧（以下，「負側電位」という。）と、中性点１０７の電圧（以下、「零電位」という。）と、正極側の直流母線１０３の電圧（以下、「正側電位」という。）とのいずれかに切り替える。
【００１９】
ゲート駆動回路２００は、オン、オフ切り替え用のゲート信号を各相アーム１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗのスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５に出力する。ユーザインタフェース４００は、ユーザに対する情報の表示及びユーザによる入力取得を行う。例えばユーザインタフェース４００は、液晶パネル等の表示デバイス（不図示）と、キーパッド等の入力デバイス（不図示）とを有する。表示デバイス及び入力デバイスは所謂タッチパネルのように一体化されていてもよい。
【００２０】
制御回路３００は、複数の相電圧（各相アーム１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗの出力線１１１の電圧）のいずれの二相間にも負側電位（第一電圧）と正側電位（第三電圧）との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。
【００２１】
制御回路３００は、電力変換回路１００に対する電圧指令の大きさが予め設定された基準値より大きい場合には、複数の相電圧のいずれか二相間に負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせて直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する第一モード制御と、電圧指令の大きさが上記基準値より大きい場合にも、複数の相電圧のいずれの二相間にも負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する第二モード制御と、第一モード制御及び第二モード制御のいずれを行うかをユーザの選択に応じて切り替えるモード切替と、を実行するように構成されていてもよい。
【００２２】
例えば制御回路３００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、電圧指令算出部３１１と、補償処理部３１２と、ＰＷＭ制御部３１３と、モード切替部３１４とを有する。
【００２３】
電圧指令算出部３１１は、例えば、ユーザインタフェース４００から入力される速度指令に基づく電動機１０の誘起電圧と、電動機１０に発生すべきトルクと、電動機１０の磁極位置とに基づいて、電力変換回路１００に対する電圧指令を算出する。電圧指令は、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれにおいて発生すべき電圧を定める指令である。
【００２４】
補償処理部３１２は、電圧指令算出部３１１により算出された電圧指令に対して各種の補償処理を行う。補償処理の具体例としては、直流母線電圧の変動補償、及び所謂デッドタイム補償等が挙げられる。
【００２５】
ＰＷＭ制御部３１３は、上記第一モード制御及び上記第二モード制御のいずれか一方を実行する。第一モード制御において、ＰＷＭ制御部３１３は、上記電圧指令の大きさが上記基準値より小さい場合には、複数の相電圧のいずれの二相間にも負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換し、上記電圧指令の大きさが上記基準値より大きい場合には、複数の相のいずれか二相間に負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせて直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。
【００２６】
以下、複数の相電圧のいずれの二相間にも負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することを「２レベル出力制御」と称する。複数の相電圧のいずれか二相間に負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせて直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することを「３レベル出力制御」と称する。
【００２７】
第二モード制御において、ＰＷＭ制御部３１３は、上記電圧指令の大きさが上記基準値より小さい場合及び上記電圧指令の大きさが上記基準値より大きい場合の両方において２レベル出力制御を行う。電圧指令の大きさは、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれにおいて発生すべき電圧を合成した一つの電圧ベクトル（例えば後述の電圧指令ベクトル）の大きさである。
【００２８】
直流電力を交流電力に変換するために電力変換回路１００を動作させる具体的な手法は、複数の相電圧の二相間の電圧を変更可能であればいかなる手法であってもよい。そのような手法の具体例としては、空間ベクトル変調方式、三角波比較変調方式等が挙げられる。以下、図２を参照し、空間ベクトル変調方式の具体例を示す。
【００２９】
図２は、電力変換回路１００が生成する電圧をベクトルによって模式的に示すベクトル図である。図２中のベクトル方向ＤＵは、Ｖ相に対するＵ相の電圧とＷ相に対するＵ相の電圧とが同じ正の値となる場合の電圧ベクトルの方向を示している。ベクトル方向ＤＵと１２０°をなすベクトル方向ＤＶは、Ｕ相に対するＶ相の電圧とＷ相に対するＶ相の電圧とが同じ正の値となる場合の電圧ベクトルの方向を示している。ベクトル方向ＤＵ，ＤＶと１２０°をなすベクトル方向ＤＷは、Ｕ相に対するＷ相の電圧とＶ相に対するＷ相の電圧とが同じ正の値となる場合の電圧ベクトルの方向を示している。
【００３０】
図中の点Ｊ０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のいずれの二相間の電圧もゼロとなる場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電圧がいずれも負側電位である場合と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電圧がいずれも零電位である場合と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電圧がいずれも正側電位である場合との三通りが挙げられる。
【００３１】
点Ｊ０１は、Ｖ相に対するＵ相の電圧とＷ相に対するＵ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分の値である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相の電圧が正側電位でありＶ相及びＷ相の電圧が零電位である場合と、Ｕ相の電圧が零電位でありＶ相及びＷ相の電圧が負側電位である場合との二通りが挙げられる。点Ｊ０２は、Ｗ相に対するＵ相の電圧とＷ相に対するＶ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分の値である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相及びＶ相の電圧が正側電位でありＷ相の電圧が零電位である場合と、Ｕ相及びＶ相の電圧が零電位でありＷ相の電圧が負側電位である場合との二通りが挙げられる。点Ｊ０３は、Ｕ相に対するＶ相の電圧とＷ相に対するＶ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分の値である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｖ相の電圧が正側電位でありＵ相及びＷ相の電圧が零電位である場合と、Ｖ相の電圧が零電位でありＵ相及びＷ相の電圧が負側電位である場合との二通りが挙げられる。点Ｊ０４は、Ｕ相に対するＶ相の電圧とＵ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分の値である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｖ相及びＷ相の電圧が正側電位でありＵ相の電圧が零電位である場合と、Ｖ相及びＷ相の電圧が零電位でありＵ相の電圧が負側電位である場合との二通りが挙げられる。点Ｊ０５は、Ｕ相に対するＷ相の電圧とＶ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分の値である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｗ相の電圧が正側電位でありＵ相及びＶ相の電圧が零電位である場合と、Ｗ相の電圧が零電位でありＵ相及びＶ相の電圧が負側電位である場合との二通りが挙げられる。点Ｊ０６は、Ｖ相に対するＵ相の電圧とＶ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分の値である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相及びＷ相の電圧が正側電位でありＶ相の電圧が零電位である場合と、Ｕ相及びＷ相の電圧が零電位でありＶ相の電圧が負側電位である場合との二通りが挙げられる。
【００３２】
点Ｊ１１は、Ｖ相に対するＵ相の電圧とＷ相に対するＵ相の電圧とがいずれも直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相の電圧が正側電位でありＶ相及びＷ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。点Ｊ１２は、Ｗ相に対するＶ相の電圧とＶ相に対するＵ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分であり、Ｗ相に対するＵ相の電圧が直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相の電圧が正側電位であり、Ｖ相の電圧が零電位であり、Ｗ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。点Ｊ１３は、Ｗ相に対するＵ相の電圧とＷ相に対するＶ相の電圧とがいずれも直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相及びＶ相の電圧が正側電位でありＷ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。
【００３３】
点Ｊ１４は、Ｗ相に対するＵ相の電圧とＵ相に対するＶ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分であり、Ｗ相に対するＶ相の電圧が直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｖ相の電圧が正側電位であり、Ｕ相の電圧が零電位であり、Ｗ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。点Ｊ１５は、Ｕ相に対するＶ相の電圧とＷ相に対するＶ相の電圧とがいずれも直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｖ相の電圧が正側電位でありＵ相及びＷ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。
【００３４】
点Ｊ１６は、Ｕ相に対するＷ相の電圧とＷ相に対するＶ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分であり、Ｕ相に対するＶ相の電圧が直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｖ相の電圧が正側電位であり、Ｗ相の電圧が零電位であり、Ｕ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。点Ｊ１７は、Ｕ相に対するＶ相の電圧とＵ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｖ相及びＷ相の電圧が正側電位でありＵ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。
【００３５】
点Ｊ１８は、Ｕ相に対するＶ相の電圧とＶ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分であり、Ｕ相に対するＷ相の電圧が直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｗ相の電圧が正側電位であり、Ｖ相の電圧が零電位であり、Ｕ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。点Ｊ１９は、Ｕ相に対するＷ相の電圧とＶ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｗ相の電圧が正側電位でありＵ相及びＶ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。
【００３６】
点Ｊ２０は、Ｖ相に対するＵ相の電圧とＵ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分であり、Ｖ相に対するＷ相の電圧が直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｗ相の電圧が正側電位であり、Ｕ相の電圧が零電位であり、Ｖ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。点Ｊ２１は、Ｖ相に対するＵ相の電圧とＶ相に対するＷ相の電圧とがいずれも直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相及びＷ相の電圧が正側電位でありＶ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。
【００３７】
点Ｊ２２は、Ｖ相に対するＷ相の電圧とＷ相に対するＵ相の電圧とがいずれも直流母線電圧の半分であり、Ｖ相に対するＵ相の電圧が直流母線電圧である場合を示している。このような場合の具体例としては、Ｕ相の電圧が正側電位であり、Ｗ相の電圧が零電位であり、Ｖ相の電圧が負側電位である場合が挙げられる。
【００３８】
以下、ベクトル方向ＤＵとベクトル方向ＤＷの逆方向との間を「領域Ａ」といい、ベクトル方向ＤＷの逆方向とベクトル方向ＤＶとの間を「領域Ｂ」といい、ベクトル方向ＤＶとベクトル方向ＤＵの逆方向との間を「領域Ｃ」といい、ベクトル方向ＤＵの逆方向とベクトル方向ＤＷとの間を「領域Ｄ」といい、ベクトル方向ＤＷとベクトル方向ＤＶの逆方向との間を「領域Ｅ」といい、ベクトル方向ＤＶの逆方向とベクトル方向ＤＵとの間を「領域Ｆ」という。
【００３９】
また、領域Ａにおいて、点Ｊ０，Ｊ０１，Ｊ０２を頂点とする三角形内を「領域Ａ１」といい、点Ｊ０１，Ｊ１１，Ｊ１２を頂点とする三角形内を「領域Ａ２」といい、点Ｊ０１，Ｊ１２，Ｊ０２を頂点とする三角形内を「領域Ａ３」といい、点Ｊ０２，Ｊ１２，Ｊ１３を頂点とする三角形内を「領域Ａ４」という。
【００４０】
領域Ｂにおいて、点Ｊ０，Ｊ０２，Ｊ０３を頂点とする三角形内を「領域Ｂ１」といい、点Ｊ０２，Ｊ１３，Ｊ１４を頂点とする三角形内を「領域Ｂ４」といい、点Ｊ０２，Ｊ１４，Ｊ０３を頂点とする三角形内を「領域Ｂ３」といい、点Ｊ０３，Ｊ１４，Ｊ１５を頂点とする三角形内を「領域Ｂ２」という。
【００４１】
領域Ｃにおいて、点Ｊ０，Ｊ０３，Ｊ０４を頂点とする三角形内を「領域Ｃ１」といい、点Ｊ０３，Ｊ１５，Ｊ１６を頂点とする三角形内を「領域Ｃ２」といい、点Ｊ０３，Ｊ１６，Ｊ０４を頂点とする三角形内を「領域Ｃ３」といい、点Ｊ０４，Ｊ１６，Ｊ１７を頂点とする三角形内を「領域Ｃ４」という。
【００４２】
領域Ｄにおいて、点Ｊ０，Ｊ０４，Ｊ０５を頂点とする三角形内を「領域Ｄ１」といい、点Ｊ０４，Ｊ１７，Ｊ１８を頂点とする三角形内を「領域Ｄ４」といい、点Ｊ０４，Ｊ１８，Ｊ０５を頂点とする三角形内を「領域Ｄ３」といい、点Ｊ０５，Ｊ１８，Ｊ１９を頂点とする三角形内を「領域Ｄ２」という。
【００４３】
領域Ｅにおいて、点Ｊ０，Ｊ０５，Ｊ０６を頂点とする三角形内を「領域Ｅ１」といい、点Ｊ０５，Ｊ１９，Ｊ２０を頂点とする三角形内を「領域Ｅ２」といい、点Ｊ０５，Ｊ２０，Ｊ０６を頂点とする三角形内を「領域Ｅ３」といい、点Ｊ０６，Ｊ２０，Ｊ２１を頂点とする三角形内を「領域Ｅ４」という。
【００４４】
領域Ｆにおいて、点Ｊ０，Ｊ０６，Ｊ０１を頂点とする三角形内を「領域Ｆ１」といい、点Ｊ０６，Ｊ２１，Ｊ２２を頂点とする三角形内を「領域Ｆ４」といい、点Ｊ０６，Ｊ２２，Ｊ０１を頂点とする三角形内を「領域Ｆ３」といい、点Ｊ０１，Ｊ２２，Ｊ１１を頂点とする三角形内を「領域Ｆ２」という。
【００４５】
Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電圧状態は、点Ｊ０を起点とする電圧ベクトルによって示される。空間ベクトル変調方式を行う場合、ＰＷＭ制御部３１３は、電圧ベクトルを電動機１０の磁極の移動速度に応じた周期で点Ｊ０まわりに回転させるようにＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧を切り替える。
【００４６】
以下、先端が領域Ａ内に位置する電圧ベクトルの生成手法を例示する。領域Ａにおいて、先端が領域Ａ１内に位置する電圧ベクトルは、点Ｊ０，Ｊ０１，Ｊ０２の電圧状態の組み合わせにより生成される。以下、これを「領域Ａ１の制御」という。例えば領域Ａ１の制御においては、所定の制御周期内において、点Ｊ０，Ｊ０１，Ｊ０２の電圧状態の期間の比率を調節することによって、当該制御周期に発生する電圧ベクトルの向き及び長さを調節することができる。上述のとおり、点Ｊ０，Ｊ０１，Ｊ０２の電圧状態においては、三相のいずれの二相間にも負側電位と正側電位との組み合わせは生じない。このため、領域Ａ１の制御は上記２レベル出力制御である。
【００４７】
領域Ａにおいて、先端が領域Ａ２内に位置する電圧ベクトルは、点Ｊ０１，Ｊ１１，Ｊ１２の電圧状態の組み合わせにより生成される。以下、これを「領域Ａ２の制御」という。例えば領域Ａ２の制御においては、所定の制御周期内において、点Ｊ０１，Ｊ１１，Ｊ１２の電圧状態の期間の比率を調節することによって電圧ベクトルの向き及び長さを調節することができる。
【００４８】
先端が領域Ａ３内に位置する電圧ベクトルは、点Ｊ０１，Ｊ０２，Ｊ１２の電圧状態の組み合わせにより生成される。以下、これを「領域Ａ３の制御」という。例えば領域Ａ３の制御においては、所定の制御周期内において、点Ｊ０１，Ｊ０２，Ｊ１２の電圧状態の期間の比率を調節することによって電圧ベクトルの向き及び長さを調節することができる。
【００４９】
先端が領域Ａ４内に位置する電圧ベクトルは、点Ｊ０２，Ｊ１２，Ｊ１３の電圧状態の組み合わせにより生成される。以下、これを「領域Ａ４の制御」という。例えば領域Ａ４の制御においては、所定の制御周期内において、点Ｊ０２，Ｊ１２，Ｊ１３の電圧状態の期間の比率を調節することによって電圧ベクトルの向き及び長さを調節することができる。
【００５０】
上述のとおり、点Ｊ１１，Ｊ１２，Ｊ１３の電圧状態においては、三相のいずれか二相間に負側電位と正側電位との組み合わせが生じる。このため、領域Ａ２の制御、領域Ａ３の制御及び領域Ａ４の制御は上記３レベル出力制御である。
【００５１】
先端が領域Ｂ内に位置する電圧ベクトルの生成手法は、上記領域Ａの説明における「Ａ」を「Ｂ」に変更し、「Ｕ相」と「Ｖ相」とを入れ替えることで説明される。領域Ａ１の制御と同様に領域Ｂ１の制御は上記２レベル出力制御である。領域Ａ２の制御、領域Ａ３の制御及び領域Ａ４の制御と同様に、領域Ｂ２の制御、領域Ｂ３の制御及び領域Ｂ４の制御は上記３レベル出力制御である。
【００５２】
先端が領域Ｃ内に位置する電圧ベクトルの生成手法は、上記領域Ａの説明における「Ａ」を「Ｃ」に変更し、「Ｕ相」を「Ｗ相」に変更し、「Ｖ相」を「Ｕ相」に変更し、「Ｗ相」を「Ｖ相」に変更することによって説明される。領域Ａ１の制御と同様に領域Ｃ１の制御は上記２レベル出力制御である。領域Ａ２の制御、領域Ａ３の制御及び領域Ａ４の制御と同様に、領域Ｃ２の制御、領域Ｃ３の制御及び領域Ｃ４の制御は上記３レベル出力制御である。
【００５３】
先端が領域Ｄ内に位置する電圧ベクトルの生成手法は、上記領域Ａの説明における「Ａ」を「Ｄ」に変更し、「Ｕ相」と「Ｗ相」とを入れ替えることで説明される。領域Ａ１の制御と同様に領域Ｄ１の制御は上記２レベル出力制御である。領域Ａ２の制御、領域Ａ３の制御及び領域Ａ４の制御と同様に、領域Ｄ２の制御、領域Ｄ３の制御及び領域Ｄ４の制御は上記３レベル出力制御である。
【００５４】
先端が領域Ｅ内に位置する電圧ベクトルの生成手法は、上記領域Ａの説明における「Ａ」を「Ｅ」に変更し、「Ｕ相」を「Ｖ相」に変更し、「Ｖ相」を「Ｗ相」に変更し、「Ｗ相」を「Ｕ相」に変更することによって説明される。領域Ａ１の制御と同様に領域Ｅ１の制御は上記２レベル出力制御である。領域Ａ２の制御、領域Ａ３の制御及び領域Ａ４の制御と同様に、領域Ｅ２の制御、領域Ｅ３の制御及び領域Ｅ４の制御は上記３レベル出力制御である。
【００５５】
先端が領域Ｆ内に位置する電圧ベクトルの生成手法は、上記領域Ａの説明における「Ａ」を「Ｆ」に変更し、「Ｖ相」と「Ｗ相」とを入れ替えることで説明される。領域Ａ１の制御と同様に領域Ｆ１の制御は上記２レベル出力制御である。領域Ａ２の制御、領域Ａ３の制御及び領域Ａ４の制御と同様に、領域Ｆ２の制御、領域Ｆ３の制御及び領域Ｆ４の制御は上記３レベル出力制御である。
【００５６】
上述した第一モード制御において、ＰＷＭ制御部３１３は、電圧指令ベクトル（生成すべき電圧ベクトルを定めるベクトル）の大きさが上記基準値よりも小さい場合には上記２レベル出力制御（領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１の制御）を実行し、電圧指令ベクトルの大きさが上記基準値より大きい場合には上記３レベル出力制御（領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ４，Ｂ３，Ｂ２，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｄ４，Ｄ３，Ｄ２，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ４，Ｆ３，Ｆ２の制御）を行う。上記基準値は、例えば領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１の外縁の値に設定されている。この場合、上記基準値は、電圧指令ベクトルの向きに応じて変わる。
【００５７】
一方、上述した第二モード制御において、ＰＷＭ制御部３１３は、３レベル出力制御を行うことなく、２レベル出力制御のみを実行する。すなわちＰＷＭ制御部３１３は、電圧指令ベクトルの大きさが上記基準値より大きい場合であっても２レベル出力制御を実行する。このため、図３に示すように、仮に電圧指令ベクトルＲＶの先端が領域Ａ４に位置するとしても、ＰＷＭ制御部３１３は電圧指令ベクトルＲＶの大きさを領域Ａ１と領域Ａ３との境界まで縮小した電圧ベクトルＯＶを生成するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。第二モード制御によれば、電圧指令ベクトルの変調率が０．５未満である場合及び０．５７７（＝１／√３）を超える場合の両方において、領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１の制御が実行される。ここでの変調率は、直流母線電圧の大きさに対する電圧指令ベクトルの大きさの比率である。図３においては、領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１に外接する円ＢＣ１が変調率０．５７７に相当し、領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１に内接する円ＢＣ２が変調率０．５に相当する。なお、電圧指令ベクトルの変調率が０．５以上０．５７７以下の場合については、電圧指令ベクトルの大きさが上記基準値より大きい場合に３レベル出力制御を行ってもよい。
【００５８】
ここで、ＰＷＭ制御部３１３は、第二モード制御において、複数の相電圧のいずれも正側電位にすることなく複数の相電圧の少なくとも二相間に電圧を生じさせる第一状態と、複数の相電圧のいずれも負側電位にすることなく複数の相電圧の少なくとも二相間に電圧を生じさせる第二状態との両方を繰り返すように電力変換回路１００を制御してもよい。
【００５９】
ＰＷＭ制御部３１３は、上記第一状態と第二状態との間において、複数の相電圧の全てを零電位にするように電力変換回路１００を制御してもよい。ＰＷＭ制御部３１３は、上記第一状態と第一状態との間において、複数の相電圧の全てを負側電位にするように電力変換回路１００を制御してもよい。ＰＷＭ制御部３１３は、上記第二状態と第二状態との間において、複数の相電圧の全てを正側電位にするように電力変換回路１００を制御してもよい。ＰＷＭ制御部３１３は、上記第一状態と第二状態とを二回ずつ繰り返すように電力変換回路１００を制御してもよい。
【００６０】
図４を参照し、一制御周期における上記第一状態と第二状態との遷移パターンを具体的に例示する。図４の電圧推移Ｖ１は、領域Ａ１におけるＵ相の電圧の推移を示している。電圧推移Ｖ２は、領域Ａ１におけるＶ相の電圧の推移を示している。電圧推移Ｖ３は、領域Ａ１におけるＷ相の電圧の推移を示している。
【００６１】
制御周期の最初の期間Ｔ０１においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが正側電位である。すなわち期間Ｔ０１における電圧状態は、上記点Ｊ０の電圧状態である。次の期間Ｔ０２においては、Ｕ相及びＶ相が正側電位であり、Ｗ相が零電位である。すなわち期間Ｔ０２における電圧状態は、上記点Ｊ０２の電圧状態である。次の期間Ｔ０３においては、Ｕ相が正側電位であり、Ｖ相及びＷ相が零電位である。すなわち期間Ｔ０３における電圧状態は、上記点Ｊ０１の電圧状態である。次の期間Ｔ０４においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが零電位である。すなわち期間Ｔ０４における電圧状態は、上記点Ｊ０の電圧状態である。次の期間Ｔ０５においては、Ｕ相及びＶ相が零電位であり、Ｗ相が負側電位である。すなわち期間Ｔ０５における電圧状態は、上記点Ｊ０２の電圧状態である。次の期間Ｔ０６においては、Ｕ相が零電位であり、Ｖ相及びＷ相が負側電位である。すなわち期間Ｔ０６における電圧状態は、上記点Ｊ０１の電圧状態である。次の期間Ｔ０７においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが負側電位である。すなわち期間Ｔ０７における電圧状態は、上記点Ｊ０の電圧状態である。
【００６２】
次に順に続く期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ１７の電圧状態は、期間Ｔ０７，Ｔ０６，Ｔ０５，Ｔ０４，Ｔ０３，Ｔ０２，Ｔ０１の電圧状態にそれぞれ等しい。すなわち期間Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６，Ｔ１７においては、Ｔ０１，Ｔ０２，Ｔ０３，Ｔ０４，Ｔ０５，Ｔ０６，Ｔ０７と同じ電圧状態が逆順で再生される。
【００６３】
この遷移パターンにおいては、期間Ｔ０２，Ｔ０５，Ｔ１３，Ｔ１６の電圧状態が上記点Ｊ０２の電圧状態であり、期間Ｔ０３，Ｔ０６，Ｔ１２，Ｔ１５の電圧状態が上記点Ｊ０１の電圧状態であり、他の期間の電圧状態は全て点Ｊ０の電圧状態である。そこで、期間Ｔ０２，Ｔ０５，Ｔ１３，Ｔ１６の合計と、期間Ｔ０３，Ｔ０６，Ｔ１２，Ｔ１５の合計と、残りの期間の合計との比率を調節することによって、領域Ａ１内における電圧ベクトルの向き及び大きさが調節される。
【００６４】
この遷移パターンの期間Ｔ０２，Ｔ０３においては、複数の相電圧のいずれも負側電位にすることなく少なくとも二相間に電圧が生じている。このため、期間Ｔ０２，Ｔ０３の電圧状態は上記第二状態に相当する。期間Ｔ０５，Ｔ０６においては、複数の相電圧のいずれも正側電位にすることなく少なくとも二相間に電圧が生じている。このため、期間Ｔ０５，Ｔ０６の電圧状態は上記第一状態に相当する。期間Ｔ１２，Ｔ１３においては、複数の相電圧のいずれも正側電位にすることなく少なくとも二相間に電圧が生じている。このため、期間Ｔ１２，Ｔ１３の電圧状態は上記第一状態に相当する。期間Ｔ１５，Ｔ１６においては、複数の相電圧のいずれも負側電位にすることなく少なくとも二相間に電圧が生じている。このため、期間Ｔ１５，Ｔ１６の電圧状態は上記第二状態に相当する。このように、一制御周期の中に、二回の第一状態と二回の第二状態とが含まれている。このため、第一状態と第二状態とが二回ずつ繰り返されることとなる。
【００６５】
また、第二状態である期間Ｔ０２，Ｔ０３と、第一状態である期間Ｔ０５，Ｔ０６との間の期間Ｔ０４においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが零電位となっている。同様に、第一状態である期間Ｔ１２，Ｔ１３と、第二状態である期間Ｔ１５，Ｔ１６との間の期間Ｔ１４においても、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが零電位となっている。第一状態である期間Ｔ０５，Ｔ０６と、第一状態である期間Ｔ１２，Ｔ１３との間の期間Ｔ０７，Ｔ１１においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが負側電位となっている。第二状態である期間Ｔ１５，Ｔ１６と、第二状態である期間Ｔ０２，Ｔ０３との間の期間Ｔ１７，Ｔ０１においては、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の全てが正側電位となっている。このような遷移パターンによれば、いずれの期間においても、いずれか一相の電圧を変化させるのみで次の期間への移行が可能となっている。
【００６６】
なお、図４の遷移パターンは、電圧推移Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相との対応関係を変更することで、領域Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１のいずれにもあてはまる。図４の遷移パターンが領域Ｂ１における遷移パターンを示す場合、電圧推移Ｖ１はＶ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ２はＵ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ３はＷ相の電圧の推移を示すこととなる。図４の遷移パターンが領域Ｃ１における遷移パターンを示す場合、電圧推移Ｖ１はＶ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ２はＷ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ３はＵ相の電圧の推移を示すこととなる。図４の遷移パターンが領域Ｄ１における遷移パターンを示す場合、電圧推移Ｖ１はＷ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ２はＶ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ３はＵ相の電圧の推移を示すこととなる。図４の遷移パターンが領域Ｅ１における遷移パターンを示す場合、電圧推移Ｖ１はＷ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ２はＵ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ３はＶ相の電圧の推移を示すこととなる。図４の遷移パターンが領域Ｆ１における遷移パターンを示す場合、電圧推移Ｖ１はＵ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ２はＷ相の電圧の推移を示し、電圧推移Ｖ３はＶ相の電圧の推移を示すこととなる。
【００６７】
図１に戻り、モード切替部３１４は、第一モード制御及び第二モード制御のいずれをＰＷＭ制御部３１３に行わせるかをユーザの選択に応じて切り替えるモード切替を実行する。例えばモード切替部３１４は、第一モード制御及び第二モード制御のいずれかを選択する入力をユーザインタフェース４００から取得し、当該入力に従ってモード切替を行う。
【００６８】
以上に説明した機能モジュールはあくまで一例である。制御回路３００の機能モジュールは、少なくとも第二モード制御を実行可能である限りにおいていかようにも変更可能である。
【００６９】
例えば図５に示すように、制御回路３００は、更に指令制限部３１５を有してもよい。指令制限部３１５は、モード切替部３１４による設定に従って、第一モード制御と第二モード制御とを切り替えるように、補償処理部３１２からＰＷＭ制御部３１３に入力される電圧指令の大きさを制限する。
【００７０】
例えば制御回路３００に上記第二モード制御を実行させる場合、指令制限部３１５は、補償処理部３１２からＰＷＭ制御部３１３に入力される電圧指令の大きさを上記基準値以下に規制する。これにより、ＰＷＭ制御部３１３は、ＰＷＭ制御部３１３は、領域Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ｂ４，Ｂ３，Ｂ２，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｄ４，Ｄ３，Ｄ２，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｆ４，Ｆ３，Ｆ２の制御を行うことなく、領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１の制御のみを実行することとなる。
【００７１】
指令制限部３１５は、補償処理部３１２からＰＷＭ制御部３１３に入力される電圧指令の変調率を制限するように構成されていてもよい。例えば制御回路３００に第二モード制御を実行させる場合、指令制限部３１５は、補償処理部３１２からＰＷＭ制御部３１３に入力される電圧指令の変調率を０．５以下とするように構成されていてもよい。この場合、第二モード制御において生成される電圧ベクトルは、領域Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１に内接する上記円ＢＣ２以内の大きさに制限される（図６参照）。
【００７２】
図７は、制御回路３００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図７に示すように、制御回路３００は、少なくとも一つのプロセッサ３２１と、メモリ３２２と、ストレージ３２３と、入出力ポート３２４とを有する。ストレージ３２３は、例えばハードディスク等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。記憶媒体は、後述の制御手順を制御回路３００に実行させるためのプログラムを記憶している。記憶媒体は、不揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク及び光ディスク等の取り出し可能な媒体であってもよい。メモリ３２２は、ストレージ３２３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ３２１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ３２１は、メモリ３２２と協働して上記プログラムを実行することで、上述した各機能モジュールを構成する。入出力ポート３２４は、プロセッサ３２１からの指令に従って、ユーザインタフェース４００及びゲート駆動回路２００との間で電気信号の入出力を行う。
【００７３】
〔電力変換装置の制御方法〕
続いて、電力変換回路１００の制御方法の一例として、制御回路３００が実行する制御手順を例示する。この手順は、電力変換回路１００において、複数の相電圧のいずれの二相間にも負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のオン、オフ切り替えタイミングを決定することと、決定したタイミングにて複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のオン、オフを切り替えるように電力変換回路１００を制御することと、を含む。
【００７４】
この手順は、電力変換回路１００に対する電圧指令の大きさが予め設定された基準値より大きい場合には、複数の相電圧のいずれか二相間に負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせて直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する第一モード制御と、電圧指令の大きさが上記基準値より大きい場合にも、複数の相電圧のいずれの二相間にも負側電位と正側電位との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する第二モード制御と、第一モード制御及び第二モード制御のいずれを行うかをユーザの選択に応じて切り替えるモード切替と、を含んでいてもよい。
【００７５】
例えば図８に示すように、制御回路３００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３を実行する。ステップＳ０１では、電圧指令算出部３１１が、電力変換回路１００に対する電圧指令を生成する。ステップＳ０２では、補償処理部３１２が、電圧指令に対して上記補償処理を実行する。ステップＳ０３では、モード切替部３１４により第二モード制御が指定されているか否かをＰＷＭ制御部３１３が確認する。
【００７６】
ステップＳ０３において第二モード制御が指定されていないと判定した場合、制御回路３００はステップＳ０４を実行する。ステップＳ０４では、電圧指令の大きさが基準値以内であるか否かをＰＷＭ制御部３１３が確認する。
【００７７】
ステップＳ０４において電圧指令の大きさが基準値以内であると判定した場合、制御回路３００はステップＳ０５を実行する。ステップＳ０５では、ＰＷＭ制御部３１３が、電圧指令に応じて上記２レベル出力制御を行うためのスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の切り替えタイミング（以下、「スイッチングパターン」という。）を設定する。
【００７８】
ステップＳ０４において電圧指令の大きさが基準値以内でないと判定した場合、制御回路３００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、ＰＷＭ制御部３１３が、電圧指令に応じて上記３レベル出力制御を行うためのスイッチングパターンを設定する。
【００７９】
ステップＳ０３において第二モード制御が指定されていると判定した場合、制御回路３００はステップＳ０７を実行する。ステップＳ０７では、ＰＷＭ制御部３１３が、電圧指令の大きさに関わらず、電圧指令に応じて２レベル出力制御を行うためのスイッチングパターンを設定する。
【００８０】
ステップＳ０５，Ｓ０６，Ｓ０７の次に、制御回路３００はステップＳ０８，Ｓ０９を実行する。ステップＳ０８では、ＰＷＭ制御部３１３が、予め設定された制御周期の経過を待機する。ステップＳ０９では、ＰＷＭ制御部３１３が、ステップＳ０５，Ｓ０６，Ｓ０７で設定したスイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御を開始する。この制御を開始すると、制御回路３００は処理をステップＳ０１に戻す。このため、スイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御が完了する前に、次の制御周期用のスイッチングパターンが設定される。以後、ユーザの選択に従って、第一モード制御又は第二モード制御のいずれかが繰り返される。
【００８１】
〔第１実施形態の効果〕
以上に説明したように、電力変換装置１は、複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のオン、オフを切り替えることにより、複数の相電圧のそれぞれを第一電圧、第一電圧よりも高い第二電圧、及び第二電圧よりも高い第三電圧の三段階の電圧レベルに切り替えて直流電力を交流電力に変換する電力変換回路１００と、複数の相電圧のいずれの二相間にも第一電圧と第三電圧との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する制御回路３００と、を備える。
【００８２】
出力線ごとの電圧を第一電圧、第二電圧及び第三電圧の三レベルに切り替え可能な電力変換回路１００の特性を利用して、ライン間電圧（出力線間の電圧）を最大値（電力変換回路が生成し得る最大値）の半分以下に抑えることができる。すなわち、交流電力用の電力変換回路１００によって電源側の電圧と負荷に供給する電圧とのマッチングをも行うことができる。従って、電源側の電圧と負荷に供給する電圧とのマッチング用の構成を簡素化するのに有効である。
【００８３】
制御回路３００は、複数の相電圧のいずれも第三電圧にすることなく複数の相電圧の少なくとも二相間に電圧を生じさせる第一状態と、複数の相電圧のいずれも第一電圧にすることなく複数の相電圧の少なくとも二相間に電圧を生じさせる第二状態との両方を繰り返すように電力変換回路１００を制御してもよい。この場合、第二電圧よりも低い第一電圧を出力するためのコンデンサ１０６及びスイッチング素子１１４，１１５、並びに第二電圧よりも高い第三電圧を出力するためのコンデンサ１０５及びスイッチング素子１１２，１１３の両方をバランスよく動作させ、電力変換回路１００の負担を軽減することができる。
【００８４】
制御回路３００は、第一状態と第二状態との間において、複数の相電圧の全てを第二電圧にするように電力変換回路１００を制御してもよい。第一状態と第二状態との間において、複数相の全てを第一電圧又は第三電圧にして相間電圧をゼロにする場合、複数の出力線の全ての電圧を同時に切り替えることが必要となる。これに対し、上記の制御によれば、第一状態と第二状態との間において、複数の出力線の全てを第二電圧にして出力線間の電圧をゼロにすることによって、第一状態と第二状態との間の移行において電圧の切り替えを要する出力線の数を削減し、高頻度な電圧切り替えに起因するノイズを抑制することができる。
【００８５】
制御回路３００は、第一状態と第一状態との間において、複数の相電圧の全てを第一電圧にするように電力変換回路１００を制御してもよい。この場合、第一状態から第二状態への移行直前の第一状態及び第二状態から第一状態への移行直後の第一状態の両方において、電圧の切り替えが一部の出力線に集中することを抑制することができる。例えば、移行直前の第一状態において、二つの出力線間にパルス状の電圧を発生させる場合に、一方の出力線の電圧を第一電圧から第二電圧に切り替えた後に、当該出力線の電圧を第一電圧に戻すことなく、他方の出力線の電圧を第一電圧から第二電圧に切り替えることで、当該二つの出力線間の電圧をゼロに戻すことができる。従って、高頻度な電圧切り替えに起因するノイズを抑制することができる。
【００８６】
制御回路３００は、第二状態と第二状態との間において、複数の相電圧の全てを第三電圧にするように電力変換回路１００を制御してもよい。この場合、第一状態から第二状態への移行直後の第二状態及び第二状態から第一状態への移行直前の第二状態の両方において、電圧の切り替えが一部の出力線に集中することを抑制することができる。例えば、移行直後の第一状態において、二つの出力線間にパルス状の電圧を発生させる場合に、一方の出力線の電圧を第二電圧から第三電圧に切り替えた後に、当該出力線の電圧を第二電圧に戻すことなく、他方の出力線の電圧を第二電圧から第三電圧に切り替えることで、当該二つの出力線間の電圧をゼロに戻すことができる。従って、ＰＷＭ制御におけるスイッチングノイズを抑制することができる。
【００８７】
制御回路３００は、第一状態と第二状態とを二回ずつ繰り返すように電力変換回路１００を制御してもよい。この場合、ＰＷＭ制御におけるスイッチングノイズをより効果的に抑制することができる。
【００８８】
制御回路３００は、電力変換回路１００に対する電圧指令の大きさが予め設定された基準値より大きい場合には、複数の相電圧のいずれか二相間に第一電圧と第三電圧との組み合わせを生じさせて直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する第一モード制御と、電圧指令の大きさが基準値より大きい場合にも、複数の相電圧のいずれの二相間にも第一電圧と第三電圧との組み合わせを生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する第二モード制御と、第一モード制御及び第二モード制御のいずれを行うかをユーザの選択に応じて切り替えるモード切替と、を実行するように構成されていてもよい。この場合、使用環境に応じて電力変換回路１００の制御モードを第一モード制御及び第二モード制御の一方に容易に切り替えることができる。
【００８９】
２．第２実施形態
〔電力変換装置〕
第２実施形態に係る電力変換装置１Ａは、電力変換装置１に電動機１０（交流電力の供給対象の一例）のパラメータの自動設定（オートチューニング）機能を付加したものである。電動機１０のパラメータは、電力変換回路１００の制御における制御指令（例えば上述した電圧指令）の算出に用いられる。
【００９０】
図９に例示するように、電力変換装置１Ａは、電力変換回路１００と、ゲート駆動回路２００と、ユーザインタフェース４００と、制御回路５００とを有する。電力変換回路１００、ゲート駆動回路２００及びユーザインタフェース４００については、電力変換装置１と共通なので、これらについての説明を省略する。なお、上記第一電圧（第一電位）を０Ｖとした場合に、上記第二電圧（第二電位）は例えば２００Ｖであり、上記第三電圧（第三電位）は例えば４００Ｖである。
【００９１】
制御回路５００は、制御回路３００と同様に、複数の相（各相アーム１１０Ｕ，１１０Ｖ，１１０Ｗの出力線１１１の相）のいずれの線間にも負側電位（第一電位）と正側電位（第三電位）とによる電圧を生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。制御回路５００は、上記第一モード制御と、上記第二モード制御とのいずれかの制御モードをユーザの入力に基づいて選択することと、選択した制御モードにて、チューニング用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することにより生成された交流電力に基づいて、当該交流電力の供給対象のパラメータを算出することと、算出したパラメータに基づいて制御用の電圧指令を算出し、選択した制御モードにて、制御用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することと、を実行するように構成されている。
【００９２】
例えば制御回路５００は、パラメータ記憶部５１７と、電圧指令算出部５１１と、補償処理部５１２と、電圧クラス設定部５１６と、モード切替部５１４と、ＰＷＭ制御部５１３と、チューニング制御部５１８とを有する。
【００９３】
パラメータ記憶部５１７は、電動機１０のパラメータを記憶する。電動機１０のパラメータの具体例としては、抵抗、インダクタンス、逆起電力定数等が挙げられる。
【００９４】
電圧指令算出部５１１は、パラメータ記憶部５１７が記憶するパラメータに基づいて、電力変換回路１００に対する電圧指令（以下、後述のチューニング用の制御指令との区別のため、必要に応じ「制御用の電圧指令」という。）を算出する。例えば電圧指令算出部５１１は、ユーザインタフェース４００から入力される速度指令に基づく電動機１０の誘起電圧と、電動機１０に発生すべきトルクと、電動機１０の磁極位置とに基づいて電圧指令を算出する。電圧指令は、例えば、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれにおいて発生すべき電圧を定める指令である。
【００９５】
補償処理部５１２は、電圧指令算出部５１１により算出された電圧指令に対して各種の補償処理を行う。補償処理の具体例としては、直流母線電圧の変動補償、及び所謂デッドタイム補償等が挙げられる。
【００９６】
電圧クラス設定部５１６は、電動機１０の電圧クラスを設定する。電圧クラスとは、電動機１０の駆動に適した電圧の大きさ（例えば平常時において電動機１０を駆動可能な電源電圧の最大値）を定める数値である。例えば電圧クラス設定部５１６は、電動機１０の電圧クラスを定める入力をユーザインタフェース４００から取得し、当該入力に従って電動機１０の電圧クラスを設定する。
【００９７】
モード切替部５１４は、上記第一モード制御と、上記第二モード制御とのいずれかの制御モードをユーザの入力に基づいて選択する。例えばモード切替部５１４は、電圧クラス設定部５１６が設定した電圧クラスに基づいて、上記第一モード制御と上記第二モード制御とのいずれかの制御モードを選択する。上述したように、電圧クラスはユーザの入力に基づいて設定されている。従って、電圧クラスに基づくことは、ユーザの入力に基づくことに含まれる。
【００９８】
ＰＷＭ制御部５１３は、モード切替部５１４により選択された制御モードにて、上記電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。例えばＰＷＭ制御部５１３は、直流電源１０１の直流電力を電圧指令に従って交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。
【００９９】
チューニング制御部５１８は、モード切替部５１４により選択された制御モードにて、チューニング用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することにより生成された交流電力（電動機１０に供給された交流電力）に基づいて、電動機１０のパラメータを算出する。例えばチューニング制御部５１８は、予め設定されたチューニング用の電圧指令を補償処理部５１２に出力する。これに応じ、補償処理部５１２は、チューニング用の電圧指令に対して各種の補償処理を行った電圧指令（以下、「補償後の電圧指令」という。）をＰＷＭ制御部５１３に出力する。ＰＷＭ制御部５１３は、モード切替部５１４により選択された制御モードにて、補償後の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御する。チューニング制御部５１８は、補償後の電圧指令に従った制御により生成された交流電力に関する情報（例えば電流検出値等）に基づいて、電動機１０のパラメータを算出する。
【０１００】
チューニング制御部５１８は、算出した電動機１０のパラメータをパラメータ記憶部５１７に上書きする。以後、電圧指令算出部５１１は、チューニング制御部５１８により算出されたパラメータに基づいて制御用の電圧指令を算出することとなる。
【０１０１】
〔電力変換手順〕
続いて、制御回路５００が実行する制御手順を例示する。この手順は、制御回路３００が実行する制御手順と同様に、電力変換回路１００において、いずれの線間にも負側電位と正側電位とによる電圧を生じさせることなく直流電力を交流電力に変換するように複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のオン、オフ切り替えタイミングを決定することと、決定したタイミングにて複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のオン、オフを切り替えるように電力変換回路１００を制御することと、を含む。この手順は、上記第一モード制御と、上記第二モード制御とのいずれかの制御モードをユーザの入力に基づいて選択することと、選択した制御モードにて、チューニング用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することにより生成された交流電力に基づいて、当該交流電力の供給対象のパラメータを算出することと、算出したパラメータに基づいて制御用の電圧指令を算出し、選択した制御モードにて、制御用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することと、を含む。
【０１０２】
以下、制御回路５００が実行する制御手順を、電動機１０の電圧クラスの設定手順と、電動機１０のパラメータの算出手順と、算出されたパラメータに基づく電力変換回路１００の制御手順とに分けて詳細に例示する。
【０１０３】
（電圧クラスの設定手順）
図１０に示すように、制御回路５００は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を実行する。ステップＳ２１では、電圧クラス設定部５１６が、電圧クラスの登録要求の入力を待機する。この登録要求は、例えばユーザによりユーザインタフェース４００に入力される。ステップＳ２２では、電圧クラス設定部５１６が、ユーザインタフェース４００を介し、電圧クラスの入力をユーザに要求する。例えば電圧クラス設定部５１６は、電圧クラスの入力画面をユーザインタフェース４００に表示させる。ステップＳ２３では、電圧クラス設定部５１６が、ユーザによる電圧クラスの入力を待機する。例えば電圧クラス設定部５１６は、上記入力画面に電圧クラスが入力されるのを待機する。ステップＳ２４では、電圧クラス設定部５１６が、電動機１０の電圧クラスをユーザにより入力された値に設定する。例えば電圧クラス設定部５１６は、電動機１０の電圧クラスを上記入力画面に入力された値に設定する。
【０１０４】
（パラメータの算出手順）
図１１に示すように、制御回路５００は、ステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を実行する。ステップＳ３１では、チューニング制御部５１８が、オートチューニングの指令入力を待機する。この指令入力は、例えばユーザによりユーザインタフェース４００に入力される。ステップＳ３２では、電動機１０の電圧クラスが設定済みであるかをモード切替部５１４が確認する。ステップＳ３２において、電動機１０の電圧クラスが設定されていないと判定した場合、制御回路５００はステップＳ３３を実行する。ステップＳ３３では、モード切替部５１４が、電圧クラス設定部５１６に電圧クラスの設定処理を実行させる。電圧クラス設定部５１６は、電圧クラスの設定処理として、例えば上述したステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を実行する。
【０１０５】
ステップＳ３２において、電動機１０の電圧クラスが設定されていると判定した場合、制御回路５００はステップＳ３３を実行しない。次に、制御回路５００はステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、電圧クラスが所定の切替閾値以下であるか否かをモード切替部５１４が確認する。切替閾値は、第一電位と第二電位との差と等しくてもよいし、第二電位と第三電位との差と等しくてもよい。
【０１０６】
ステップＳ３４において、電圧クラスが切替閾値以下であると判定した場合、制御回路５００はステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５では、モード切替部５１４が、第２モード制御を制御モードとして選択する。ステップＳ３４において、電圧クラスが切替閾値を超えていると判定した場合、制御回路５００はステップＳ３６を実行する。ステップＳ３６では、モード切替部５１４が第１制御モードを制御モードとして選択する。
【０１０７】
図１２に示すように、制御回路５００は、次にステップＳ３７，Ｓ３８，Ｓ３９を実行する。ステップＳ３７では、チューニング制御部５１８が、予め設定されたチューニング用の電圧指令を補償処理部５１２に出力する。ステップＳ３８では、補償処理部５１２が、電圧指令に対して上記補償処理を実行する。ステップＳ３９では、制御モードが第二モード制御であるか否かをＰＷＭ制御部５１３が確認する。
【０１０８】
ステップＳ３９において制御モードが第二制御モードではない（すなわち第一制御モードである）と判定した場合、制御回路５００はステップＳ４１を実行する。ステップＳ４１では、ＰＷＭ制御部５１３が、電圧指令に従い上記３レベル出力制御のためのスイッチングパターンを生成する。
【０１０９】
ステップＳ３９において制御モードが第二制御モードであると判定した場合、制御回路５００はステップＳ４２を実行する。ステップＳ４２では、ＰＷＭ制御部５１３が、電圧指令の大きさに関わらず、電圧指令に従い２レベル出力のためのスイッチングパターンを生成する。
【０１１０】
ステップＳ４１，Ｓ４２の次に、制御回路５００はステップＳ４３，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６を実行する。ステップＳ４３では、ＰＷＭ制御部５１３が、予め設定された制御周期の経過を待機する。ステップＳ４４では、電力変換回路１００から電動機１０に供給された交流電力に関するデータ（例えば電流データ）を取得する。ステップＳ４５では、ＰＷＭ制御部５１３が、ステップＳ４１，Ｓ４２で設定したスイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御を開始する。ステップＳ４６では、チューニング制御部５１８が、パラメータの算出に必要な全てのデータの取得が完了したか否かを確認する。
【０１１１】
ステップＳ４６において、未取得のデータが残っていると判定した場合、制御回路５００は、スイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御の完了を待たずに処理をステップＳ３７に戻す。このため、スイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御と並行して、次の制御周期用のスイッチングパターンが生成される。以後、パラメータの算出に必要な全てのデータが揃うまで、チューニング用の電圧指令に従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御と、交流電力に関するデータの取得とが継続される。
【０１１２】
ステップＳ４６において、パラメータの算出に必要な全てのデータの取得が完了したと判定した場合、制御回路５００はステップＳ４７を実行する。ステップＳ４７では、上記全てのデータに基づいて、電動機１０のパラメータを算出し、算出結果をパラメータ記憶部５１７に上書き保存する。以上でパラメータの算出手順が完了する。なお、オートチューニングにおいて複数種類のパラメータを算出する場合、制御回路５００は、ステップＳ３７〜Ｓ４７で示した手順を、パラメータの種類数と同じ回数だけ繰り返してもよい。
【０１１３】
（電力変換回路の制御手順）
図１３に示すように、制御回路５００は、ステップＳ５１，Ｓ５２，Ｓ５３を実行する。ステップＳ５１では、電圧指令算出部５１１が、電動機１０の運転開始の指令入力を待機する。この指令入力は、例えばユーザによりユーザインタフェース４００に入力される。ステップＳ５２では、電動機１０の電圧クラスが設定済みであるかをモード切替部５１４が確認する。ステップＳ５２において、電動機１０の電圧クラスが設定されていないと判定した場合、制御回路５００はステップＳ５３を実行する。ステップＳ５３では、モード切替部５１４が、電圧クラス設定部５１６に電圧クラスの設定処理を実行させる。電圧クラス設定部５１６は、電圧クラスの設定処理として、例えば上述したステップＳ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を実行する。
【０１１４】
ステップＳ５２において、電動機１０の電圧クラスが設定されていると判定した場合、制御回路５００はステップＳ５３を実行しない。次に、制御回路５００はステップＳ５４を実行する。ステップＳ５４では、電圧クラスが上記切替閾値以下であるか否かをモード切替部５１４が確認する。
【０１１５】
ステップＳ５４において、電圧クラスが切替閾値以下であると判定した場合、制御回路５００はステップＳ５５を実行する。ステップＳ５５では、モード切替部５１４が、第２モード制御を制御モードとして選択する。ステップＳ５４において、電圧クラスが切替閾値を超えていると判定した場合、制御回路５００はステップＳ５６を実行する。ステップＳ５６では、モード切替部５１４が第１制御モードを制御モードとして選択する。
【０１１６】
図１４に示すように、制御回路５００は、次にステップＳ５７を実行する。ステップＳ５７では、電動機１０の運転停止の指令入力がないかを電圧指令算出部５１１が確認する。この指令入力は、例えばユーザによりユーザインタフェース４００に入力される。
【０１１７】
ステップＳ５７において、運転停止の指令はないと判定した場合、制御回路５００はステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３を実行する。ステップＳ６１では、パラメータ記憶部５１７が記憶するパラメータに基づいて、電圧指令算出部５１１が、上記制御用の電圧指令を補償処理部５１２に出力する。例えば電圧指令算出部５１１は、ユーザインタフェース４００から入力される速度指令、電動機１０に発生すべきトルク及び磁束、電動機１０の磁極位置及び速度等に基づいて電圧指令を算出し、算出結果を補償処理部５１２に出力する。ステップＳ６２では、補償処理部５１２が、電圧指令に対して上記補償処理を実行する。ステップＳ６３では、制御モードが第二モード制御であるか否かをＰＷＭ制御部５１３が確認する。
【０１１８】
ステップＳ６３において制御モードが第二制御モードではない（すなわち第一制御モードである）と判定した場合、制御回路５００はステップＳ６４を実行する。ステップＳ６４では、電圧指令の大きさが基準値以内であるか否かをＰＷＭ制御部５１３が確認する。
【０１１９】
ステップＳ６４において電圧指令の大きさが基準値以内であると判定した場合、制御回路５００はステップＳ６５を実行する。ステップＳ６５では、ＰＷＭ制御部５１３が、電圧指令に従い上記２レベル出力制御のためのスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５のスイッチングパターンを生成する。
【０１２０】
ステップＳ６４において電圧指令の大きさが基準値以内でないと判定した場合、制御回路５００はステップＳ６６を実行する。ステップＳ６６では、ＰＷＭ制御部５１３が、電圧指令に従い上記３レベル出力制御のためのスイッチングパターンを生成する。
【０１２１】
ステップＳ６３において制御モードが第二モード制御であると判定した場合、制御回路５００はステップＳ６７を実行する。ステップＳ６７では、ＰＷＭ制御部５１３が、電圧指令の大きさに関わらず、電圧指令に従い２レベル出力制御のためのスイッチングパターンを生成する。
【０１２２】
ステップＳ６５，Ｓ６６，Ｓ６７の次に、制御回路５００はステップＳ６８，Ｓ６９を実行する。ステップＳ６８では、ＰＷＭ制御部５１３が、予め設定された制御周期の経過を待機する。ステップＳ６９では、ＰＷＭ制御部５１３が、ステップＳ６５，Ｓ６６，Ｓ６７で設定したスイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御を開始する。この制御を開始すると、制御回路５００は、スイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御の完了を待たずに処理をステップＳ６１に戻す。このため、スイッチングパターンに従ったスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５の制御と並行して、次の制御周期用のスイッチングパターンが生成される。以後、運転停止の指令入力があるまでは、選択された制御モードでの電力変換回路１００の制御が継続される。ステップＳ５７において、運転停止の指令があると判定した場合、制御回路５００は電力変換回路１００の制御を完了する。
【０１２３】
〔第２実施形態の効果〕
このように、制御回路５００は、上記第一モード制御と、上記第二モード制御とのいずれかの制御モードをユーザの入力に基づいて選択することと、選択した制御モードにて、チューニング用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することにより生成された交流電力に基づいて、当該交流電力の供給対象のパラメータを算出することと、算出したパラメータに基づいて制御用の電圧指令を算出し、選択した制御モードにて、制御用の電圧指令に従って複数のスイッチング素子１１２，１１３，１１４，１１５を制御することと、を実行するように構成されている。従って、交流電力の供給対象（負荷）のパラメータの設定においても、電源側の電圧と、負荷に供給する電圧とのマッチングを行うことができる。従って、電源側の電圧と負荷に供給する電圧とのマッチング用の構成を簡素化しつつ、負荷のパラメータを高い信頼性で設定することができる。
【０１２４】
以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【０１２５】
１…電力変換装置、１００…電力変換回路、１１２，１１３，１１４，１１５…スイッチング素子（半導体スイッチング素子）、３００…制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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