(57)【要約】【課題】電力変換器に備えられるコンデンサの静電容量を低減する。【解決手段】電力変換器１００は、直流母線８１，８２と、コンデンサ３２と、インバータ４１，４２とを備え、モータ５１，５２に交流電力を供給する。モータ５１，５２はいずれも回生状態と力行状態が繰り返し発生する。コンデンサ３２は直流母線８１，８２の間に接続される。インバータ４１は直流母線８１，８２の間の直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ１に変換してモータ５１に印加する。インバータ４２は直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ２に変換してモータ５２に印加する。インバータ４１，４２は、モータ５１が力行状態であり、かつモータ５２が回生状態である第１状態と、モータ５１が回生状態であり、かつモータ５２が力行状態である第２状態とを交互に発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも回生状態と力行状態が繰り返し発生する第１モータ（５１）および第２モータ（５２）に交流電力を供給する電力変換器であって、
第１直流母線（８１）と、
第２直流母線（８２）と、
前記第１直流母線（８１）と前記第２直流母線（８２）との間に接続されるコンデンサ（３２）と、
前記第１直流母線（８１）と前記第２直流母線（８２）との間の第１直流電圧（Ｖ３２）を第１交流電圧（Ｖ１）に変換して前記第１モータ（５１）に印加する第１インバータ（４１）と、
前記第１直流電圧（Ｖ３２）を第２交流電圧（Ｖ２）に変換して前記第２モータ（５２）に印加する第２インバータ（４２）と
を備え、
前記第１インバータおよび前記第２インバータは、前記第１モータが力行状態であり、かつ前記第２モータが回生状態である第１状態（Ｊ１）と、前記第１モータが回生状態であり、かつ前記第２モータが力行状態である第２状態（Ｊ２）とを交互に発生させる、電力変換器（１００）。
【請求項２】
前記第１状態（Ｊ１）に連続して前記第２状態（Ｊ２）が発生し、前記第２状態に連続して前記第１状態が発生する、請求項１に記載の電力変換器（１００）。
【請求項３】
前記第１モータ（５１）は第１圧縮機（９１１）を駆動し、前記第２モータ（５２）は第２圧縮機（９１２）を駆動し、前記第１圧縮機と前記第２圧縮機とは並列に接続され、
前記第１モータの位相（θ１）と前記第２モータの位相（θ２）との差の絶対値（｜θ１−θ２｜）が、０°以上１８０°未満の第１閾値（δ１）以下のとき、あるいは、１８０°以上３６０°未満の第２閾値（δ２）以上のとき（Ｓ１０３）、前記第２モータの回転速度（ω２）を増加させる（Ｓ１０５，Ｓ１０６）、若しくは前記第１モータの回転速度（ω１）を減少させる（Ｓ１０５，Ｓ１０７）、請求項１または請求項２に記載の電力変換器（１００）。
【請求項４】
前記絶対値（｜θ１−θ２｜）が、前記第１閾値（δ１）以下のとき、あるいは前記第２閾値（δ２）以上のとき、
(i)前記第１交流電圧（Ｖ１）によって前記第１モータの回転速度（ω１）を減少させる（Ｓ１０７）場合、前記第１モータの回転速度（ω１）の指令値である第１指令値（ω１＊）を、前記第１モータの回転速度（ω１）と第１値との和に設定し、
(ii)前記第２交流電圧（Ｖ２）によって前記第２モータの回転速度（ω２）を増加させる（Ｓ１０６）場合、前記第２モータの回転速度（ω２）の指令値である第２指令値（ω２＊）を、前記第１モータの回転速度（ω１）と第２値との和（ω３）に設定し、
前記第１値は第３値に負の第２係数（β）を乗じた値であり、
前記第２値は前記第３値（１８０−｜θ１−θ２｜）に正の第１係数（α）を乗じた値であり、
前記第３値は前記絶対値（｜θ１−θ２｜）を１８０度から減じた値である、請求項３に記載の電力変換器（１００）。
【請求項５】
前記絶対値（｜θ１−θ２｜）が、前記第１閾値（δ１）以下のとき、あるいは前記第２閾値（δ２）以上のとき、
前記第２モータの回転速度（ω２）と前記第２値との前記和（ω３）が、所定の値（ω０＊）と正の閾値（ε）を超える場合、前記第１モータの回転速度（ω１）を減少させる（Ｓ１０７）、請求項４に記載の電力変換器（１００）。
【請求項６】
前記所定の値（ω０＊）は、前記第１モータの回転速度および前記第２モータの回転速度のいずれにも共通して設定される指令値である、請求項５記載の電力変換器（１００）。
【請求項７】
第２直流電圧（Ｖｄｃ）が入力され、前記コンデンサ（３２）を充電する充電回路（３１）
を更に備え、
前記充電回路は前記コンデンサと共に昇圧チョッパ回路（３）を構成する、請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の電力変換器（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電力変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、交流電源の交流電力を直流電力に整流する第１整流回路と、第１整流回路から得られる直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータから得られる交流電力を入力とするモータと、インバータの直流母線間に接続される第１コンデンサとを備える構成が開示される。第１コンデンサは極めて小容量であると特許文献１に記載されている。
【０００３】
当該構成では、第１コンデンサに対して第２整流回路を介して第２コンデンサを並列に接続する。特許文献１では、第１コンデンサと第２コンデンサで回生エネルギーを吸収し、小容量コンデンサを実現できる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９８３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示にかかる電力変換器は当該電力変換器に備えられるコンデンサの静電容量を低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示にかかる電力変換器は、いずれも回生状態と力行状態が繰り返し発生する第１モータ（５１）および第２モータ（５２）に交流電力を供給する電力変換器（１００）である。
【０００７】
本開示にかかる電力変換器の第１の態様は、第１直流母線（８１）と、第２直流母線（８２）と、前記第１直流母線（８１）と前記第２直流母線（８２）との間に接続されるコンデンサ（３２）と、前記第１直流母線（８１）と前記第２直流母線（８２）との間の第１直流電圧（Ｖ３２）を第１交流電圧（Ｖ１）に変換して前記第１モータ（５１）に印加する第１インバータ（４１）と、前記第１直流電圧（Ｖ３２）を第２交流電圧（Ｖ２）に変換して前記第２モータ（５２）に印加する第２インバータ（４２）とを備える。
【０００８】
前記第１インバータおよび前記第２インバータは、前記第１モータが力行状態であり、かつ前記第２モータが回生状態である第１状態（Ｊ１）と、前記第１モータが回生状態であり、かつ前記第２モータが力行状態である第２状態（Ｊ２）とを交互に発生させる。
【０００９】
本開示にかかる電力変換器の第２の態様は、その第１の態様であって、前記第１状態（Ｊ１）に連続して前記第２状態（Ｊ２）が発生し、前記第２状態に連続して前記第１状態が発生する。
【００１０】
本開示にかかる電力変換器の第３の態様は、その第１の態様または第２の態様であって、前記第１モータ（５１）は第１圧縮機（９１１）を駆動する。前記第２モータ（５２）は第２圧縮機（９１２）を駆動する。前記第１圧縮機と前記第２圧縮機とは並列に接続される。前記第１モータの位相（θ１）と前記第２モータの位相（θ２）との差の絶対値（｜θ１−θ２｜）が、０°以上１８０°未満の第１閾値（δ１）以下のとき、あるいは、１８０°以上３６０°未満の第２閾値（δ２）以上のとき（Ｓ１０３）、前記第２モータの回転速度（ω２）を増加させる（Ｓ１０５，Ｓ１０６）、若しくは前記第１モータの回転速度（ω１）を減少させる（Ｓ１０５，Ｓ１０７）。
【００１１】
本開示にかかる電力変換器の第４の態様は、その第３の態様であって、前記絶対値（｜θ１−θ２｜）が、前記第１閾値（δ１）以下のとき、あるいは前記第２閾値（δ２）以上のとき、(i)前記第１交流電圧（Ｖ１）によって前記第１モータの回転速度（ω１）を減少させる（Ｓ１０７）場合、前記第１モータの回転速度（ω１）の指令値である第１指令値（ω１＊）を、前記第１モータの回転速度（ω１）と第１値との和に設定し、(ii)前記第２交流電圧（Ｖ２）によって前記第２モータの回転速度（ω２）を増加させる（Ｓ１０６）場合、前記第２モータの回転速度（ω２）の指令値である第２指令値（ω２＊）を、前記第１モータの回転速度（ω１）と第２値との和（ω３）に設定する。前記第１値は第３値に負の第２係数（β）を乗じた値である。前記第２値は前記第３値（１８０−｜θ１−θ２｜）に正の第１係数（α）を乗じた値である。前記第３値は前記絶対値（｜θ１−θ２｜）を１８０度から減じた値である。
【００１２】
本開示にかかる電力変換器の第５の態様は、その第４の態様であって、前記絶対値（｜θ１−θ２｜）が、前記第１閾値（δ１）以下のとき、あるいは前記第２閾値（δ２）以上のとき、前記第２モータの回転速度（ω２）と前記第２値との前記和（ω３）が、所定の値（ω０＊）と正の閾値（ε）を超える場合、前記第１モータの回転速度（ω１）を減少させる（Ｓ１０７）。
【００１３】
本開示にかかる電力変換器の第６の態様は、その第５の態様であって、前記所定の値（ω０＊）は、前記第１モータの回転速度および前記第２モータの回転速度のいずれにも共通して設定される指令値である。
【００１４】
本開示にかかる電力変換器の第７の態様は、その第１の態様から第６の態様のいずれかであって、第２直流電圧（Ｖｄｃ）が入力され、前記コンデンサ（３２）を充電する充電回路（３１）を更に備える。前記充電回路は前記コンデンサと共に昇圧チョッパ回路（３）を構成する。
【００１５】
本開示にかかる電力変換器は、当該電力変換器に備えられるコンデンサの静電容量を低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態にかかる電力変換器の構成を例示する回路図である。
【図２】冷凍回路の構成を例示するブロック図である。
【図３】インバータの構成を例示する回路図である。
【図４】昇圧チョッパ回路の構成を例示する回路図である。
【図５】二つのモータにおける力行状態と回生状態とを例示する図である。
【図６】二つのモータにおける力行状態と回生状態とを例示する図である。
【図７】二つのモータにおける力行状態と回生状態とを例示する図である。
【図８】諸量の波形を示すグラフである。
【図９】諸量の波形を示すグラフである。
【図１０】諸量の波形を示すグラフである。
【図１１】モータの回転速度の指令値を設定するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本開示にかかる電力変換器１００の構成を例示する回路図である。電力変換器１００は、直流母線８１，８２と、コンデンサ３２と、インバータ４１，４２とを備える。
【００１８】
コンデンサ３２は直流母線８１と直流母線８２との間に接続される。昇圧チョッパ回路３はコンデンサ３２と充電回路３１とを有する。充電回路３１はコンデンサ３２を充電する。昇圧チョッパ回路３は例えばインターリーブ方式で動作する。
【００１９】
コンバータ２は、交流電源１から入力される交流電圧Ｖ０を整流して得られる直流電圧Ｖｄｃを、昇圧チョッパ回路３に入力する。昇圧チョッパ回路３は直流電圧Ｖｄｃを昇圧してコンデンサ３２に印加する。直流電圧Ｖ３２は直流母線８１と直流母線８２との間の電圧である。図１の例示では直流電圧Ｖ３２はコンデンサ３２の両端の電圧ともいえる。
【００２０】
インバータ４１は直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ１に変換してモータ５１に印加する。インバータ４２は直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ２に変換してモータ５２に印加する。モータ５１は圧縮機９１１を駆動する。モータ５２は圧縮機９１２を駆動する。
【００２１】
図２は、冷凍回路９の構成を例示するブロック図である。冷凍回路９は圧縮機９１１、９１２、熱交換器９２，９４、膨張弁９３を備える。不図示の冷媒が圧縮機９１１，９１２によって圧縮され、熱交換器９２によって蒸発し、膨張弁９３によって膨張し、熱交換器９４によって凝縮する。図中の白矢印は冷媒が循環する方向を示す。
【００２２】
圧縮機９１１の機能に由来して、モータ５１は力行状態と回生状態とを繰り返し発生する。圧縮機９１２の機能に由来して、モータ５２は力行状態と回生状態とを繰り返し発生する。
【００２３】
この構成では、圧縮機９１１、９１２が熱交換器９２，９４の間で並列に接続される。熱交換器９４によって凝縮した冷媒は圧縮機９１１、９１２へと分かれて移動する。圧縮機９１１、９１２によって圧縮された冷媒はいずれも熱交換器９２によって蒸発する。
【００２４】
このように一つの冷凍回路９のなかを循環する冷媒を二つの圧縮機９１１、９１２で圧縮することは、下記二点の観点で望ましい。即ち（ａ）圧縮機９１１、９１２のいずれか一方が故障しても他方で冷媒の圧縮を継続できる点、及び（ｂ）冷凍回路９全体として見たときの圧縮能力の下限を、圧縮機を一つだけ設けた場合と比較して小さくできる点である。
【００２５】
インバータ４１は直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ１に変換してモータ５１に印加し、電流Ｉ１をモータ５１へ出力する。インバータ４１はモータ５１に交流電力を供給する。インバータ４２は直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ２に変換してモータ５２に印加し、脈動する電流Ｉ２をモータ５２へ出力する。インバータ４２はモータ５２に交流電力を供給する。電力変換器１００はモータ５１，５２に交流電力を供給するといえる。
【００２６】
ここでは電流Ｉ１が直流母線８１からインバータ４１に向かって流れる方向を正とし、電流Ｉ２が直流母線８１からインバータ４２に向かって流れる方向を正とする。そしてインバータ４１から直流母線８２に向かって流れる電流が、電流Ｉ１として検出される。またインバータ４２から直流母線８２に向かって流れる電流が、電流Ｉ２として検出される。
【００２７】
電流Ｉ１，Ｉ２の測定は、例えば抵抗素子を用いて当該抵抗素子における電圧降下を測定して、行うことができる。図１では抵抗素子を用いて電流Ｉ１，Ｉ２が測定される場合が例示される。
【００２８】
図３はインバータ４１，４２のいずれにも採用できるインバータ４ｋの構成を例示する回路図である。なお、符号中の文字”ｋ”は符号中の文字”１”、”２”を代表する。例えばインバータ４ｋは、インバータ４１，４２を代表する。以下では説明の簡単のため、インバータ４ｋが単相インバータである場合を例示する。
【００２９】
インバータ４ｋは、接続点Ｐｕ，Ｐｄの間でスイッチング素子Ｑｘｕ，Ｑｘｄが直列に接続された枝Ｌｘと、接続点Ｐｕ，Ｐｄの間でスイッチング素子Ｑｙｕ，Ｑｙｄが直列に接続された枝Ｌｙとを有する。枝Ｌｘと枝Ｌｙとは並列に接続される。
【００３０】
枝Ｌｘにおいてスイッチング素子Ｑｘｕ，Ｑｘｄ同士が接続される接続点Ｐｘと、枝Ｌｙにおいてスイッチング素子Ｑｙｕ，Ｑｙｄ同士が接続される接続点Ｐｙとから交流電圧Ｖｋがモータ５ｋに印加される。接続点Ｐｕ，Ｐｄの間には直流電圧Ｖ３２が印加される。接続点Ｐｕには電流Ｉｋが流入し、接続点Ｐｄからは電流Ｉｋが流入する。
【００３１】
スイッチング素子Ｑｘｕ，Ｑｘｄ，Ｑｙｕ，Ｑｙｄは制御回路６からの制御信号Ｇｋに従ってスイッチングを行い、直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖｋに変換する。例えばインバータ４ｋはパルス幅変調を行ってかかる変換を行う。制御信号Ｇｋは、例えば搬送波比較方式を用いたパルス幅変調を実現するために、スイッチング素子Ｑｘｕ，Ｑｘｄ，Ｑｙｕ，Ｑｙｄの開閉を制御する。スイッチング素子Ｑｘｕ，Ｑｘｄ，Ｑｙｕ，Ｑｙｄは例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで実現することができる。
【００３２】
インバータ４１およびインバータ４２は、直流電圧Ｖ３２をそれぞれ交流電圧Ｖ１および交流電圧Ｖ２に変換すべく、その入力側はコンデンサ３２に並列に接続される。よって直流母線８１にはコンデンサ３２からインバータ４１，４２に向かって、直流母線８２にはインバータ４１，４２からコンデンサ３２に向かって、いずれも電流（Ｉ１＋Ｉ２）が流れる。
【００３３】
図４は昇圧チョッパ回路３の構成を例示する回路図である。昇圧チョッパ回路３は一対の入力端３Ａ，３Ｂを有する。入力端３Ａ，３Ｂの間にはコンバータ２から直流電圧Ｖｄｃが入力される。コンデンサ３２の一端は直流母線８１に接続され、コンデンサ３２の他端は直流母線８２に接続される。図４では入力端３Ｂが直流母線８２で兼用される場合が例示される。
【００３４】
直流電圧Ｖｄｃは分圧回路８３によって分圧され、分圧された電圧が制御回路６に入力される。直流電圧Ｖ３２は分圧回路８４によって分圧され、分圧された電圧が制御回路６に入力される。このようにして制御回路６は直流電圧Ｖｄｃ，Ｖ３２の値を了知できる。図４では、制御回路６が直流電圧Ｖｄｃを了知することが、符号Ｖｄｃを付記した矢印で示される。図４では、制御回路６が直流電圧Ｖ３２を了知することが、符号Ｖ３２を付記した矢印で示される。
【００３５】
昇圧チョッパ回路３は充電回路３１を有する。充電回路３１は、リアクトル３１１，３１２，３１３、ダイオード３２１，３２２，３２３、スイッチング素子３３１，３３２，３３３を有する。
【００３６】
リアクトル３１１の一端は入力端３Ａに接続される。リアクトル３１１の他端はダイオード３２１のアノードに接続される。ダイオード３２１のカソードはコンデンサ３２の一端に接続される。スイッチング素子３３１の一端はダイオード３２１のアノードに接続される。スイッチング素子３３１の他端はコンデンサ３２の他端に接続される。
【００３７】
リアクトル３１２の一端は入力端３Ａに接続される。リアクトル３１２の他端はダイオード３２２のアノードに接続される。ダイオード３２２のカソードはコンデンサ３２の一端に接続される。スイッチング素子３３２の一端はダイオード３２２のアノードに接続される。スイッチング素子３３２の他端はコンデンサ３２の他端に接続される。
【００３８】
リアクトル３１３の一端は入力端３Ａに接続される。リアクトル３１３の他端はダイオード３２３のアノードに接続される。ダイオード３２３のカソードはコンデンサ３２の一端に接続される。スイッチング素子３３３の一端はダイオード３２３のアノードに接続される。スイッチング素子３３３の他端はコンデンサ３２の他端に接続される。
【００３９】
図４では、スイッチング素子３３１の他端、スイッチング素子３３２の他端、スイッチング素子３３３の他端が、それぞれ異なる抵抗素子を介して、コンデンサ３２の他端に接続される態様が例示される。
【００４０】
スイッチング素子３３１がオンすることによって入力端３Ａから入力端３Ｂへ電流が流れてリアクトル３１１にエネルギーが蓄積される。スイッチング素子３３１がオフすることによって入力端３Ａから直流母線８１へ電流が流れてコンデンサ３２が充電される。同様にして、スイッチング素子３３２、３３３のオンおよびオフによって、コンデンサ３２が充電される。
【００４１】
スイッチング素子３３１，３３２，３３３のいずれも、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタで実現できる。スイッチング素子３３１の開閉は信号Ｇ３１によって制御される。スイッチング素子３３２の開閉は信号Ｇ３２によって制御される。スイッチング素子３３３の開閉は信号Ｇ３３によって制御される。信号Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３は制御信号Ｇ３を構成する。
【００４２】
図１では制御信号Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の伝達を示す矢印は、配線との錯綜を避けるため、破線で描かれる。
【００４３】
制御信号Ｇ３は制御回路７から昇圧チョッパ回路３、より具体的には充電回路３１に与えられる。制御回路７は制御回路６からの指令Ｄに基づいて制御信号Ｇ３を生成する。
【００４４】
このような指令Ｄ、ひいては制御信号Ｇ３によってスイッチング素子３３１，３３２，３３３の動作が制御され、昇圧チョッパ回路３が動作することは公知の技術である。
【００４５】
図５、図６、図７は、二つのモータ５１，５２における力行状態と回生状態とを例示する図である。これらの図において、横軸には時間が採用される。モータ５１が力行状態であり、かつモータ５２が回生状態である第１状態Ｊ１と、モータ５１が回生状態であり、かつモータ５２が力行状態である第２状態Ｊ２とが示される。
【００４６】
モータ５１の力行状態と回生状態とは、周期Ｔ１で繰り返される。モータ５２の力行状態と回生状態とは、周期Ｔ２で繰り返される。上述のように並列に接続された圧縮機９１１、９１２が、それぞれモータ５１，５２で駆動される場合、周期Ｔ１，Ｔ２は互いに等しい。
【００４７】
モータ５１が力行状態にある期間の長さと、モータ５２が力行状態にある期間の長さとは等しい。モータ５１が回生状態にある期間の長さとモータ５２が回生状態にある期間の長さとは等しい。
【００４８】
図５では、モータ５２が回生状態にある時点でモータ５１が力行状態から回生状態へと遷移し、モータ５１が回生状態にある時点でモータ５２が回生状態から力行状態へと遷移する場合が例示される。
【００４９】
図６では、モータ５２が力行状態にある時点でモータ５１が力行状態から回生状態へと遷移し、モータ５１が力行状態にある時点でモータ５２が回生状態から力行状態へと遷移する場合が例示される。
【００５０】
図７では、モータ５１が力行状態から回生状態に遷移する時点でモータ５２が回生状態から力行状態へと遷移し、モータ５２が力行状態から回生状態に遷移する時点でモータ５１が回生状態から力行状態へと遷移する場合が例示される。
【００５１】
図５、図６、図７に例示されるいずれの場合も、第１状態Ｊ１と、第２状態Ｊ２とが交互に発生する。第１状態Ｊ１は周期Ｔ１１で繰り返し発生し、第２状態Ｊ２は周期Ｔ２２で繰り返し発生する。
【００５２】
図５ではモータ５１，５２のいずれにおいても、力行状態が回生状態よりも長い場合が例示される。モータ５１，５２のいずれにおいても力行状態が回生状態よりも短い場合であっても、図５と同様にして第１状態Ｊ１および第２状態Ｊ２が発生することは明白である。
【００５３】
図６および図７では、モータ５１，５２のいずれにおいても、力行状態が回生状態と同じ長さで発生する場合が例示される。図６では第１状態Ｊ１が発生してから第２状態Ｊ２が発生するまでの間にモータ５１，５２のいずれもが力行状態にあり、第２状態Ｊ２が発生してから第１状態Ｊ１が発生するまでの間にモータ５１，５２のいずれもが回生状態にある場合が例示される。
【００５４】
図７ではモータ５１，５２がいずれも力行状態をとる期間がなく、モータ５１，５２がいずれも回生状態をとる期間がなく、第１状態Ｊ１と第２状態Ｊ２とが交互に連続して発生する場合が例示される。
【００５５】
第１状態Ｊ１においては、モータ５２において回生状態が発生しているので電流Ｉ２は負である。第１状態Ｊ１においては、モータ５１において力行態が発生しているので電流Ｉ１は正である。よって昇圧チョッパ回路３が出力する電流で、モータ５２における回生状態に由来する電流Ｉ２が低減、または相殺される。
【００５６】
第２状態Ｊ２においては、モータ５１において回生状態が発生しているので電流Ｉ１は負である。第２状態Ｊ２においては、モータ５２において力行態が発生しているので電流Ｉ２は正である。よって昇圧チョッパ回路３が出力する電流で、モータ５１における回生状態に由来する電流Ｉ１が低減、または相殺される。
【００５７】
特に、図７に示されるように、第１状態Ｊ１と第２状態Ｊ２とが交互に連続して発生することが望ましい。モータ５１，５２の両方が回生状態となって回生状態に由来した直流電圧Ｖ３２の上昇が抑制されるからである。
【００５８】
このようにして、第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２が発生することにより、回生状態に由来する電流によるコンデンサ３２の充電が軽減される。よって直流電圧Ｖ３２が高まることが抑制される。これは電力変換器１００が備える、より具体的には直流母線８１，８２の間に接続されるコンデンサ３２の静電容量を低減する観点で望ましい。
【００５９】
モータ５１，５２において力行状態と回生状態とが繰り返し発生するので、回生状態に由来する電流によるコンデンサ３２の充電が軽減されることは、直流電圧Ｖ３２の脈動を抑制する。これは昇圧チョッパ回路３の動作、例えばインターリーブ方式での動作を悪化させにくい観点で望ましい。
【００６０】
図８、図９、図１０は諸量の波形を示すグラフである。これらの図において諸量は直流電圧Ｖ３２、電流Ｉ１，Ｉｕ１，ＩＬを採用する。電流Ｉｕ１はインバータ４１がモータ５１に出力する三相電流の内の一つの相（Ｕ相）の成分である（図１参照）。電流ＩＬは充電回路３１においてリアクトル３１１，３１２，３１３に流れる電流の総和であり、コンバータ２から入力端３Ａへ流入する電流である（図４も参照）。
【００６１】
図８、図９、図１０のいずれも横軸には時間を採用し、縦軸においては諸量毎に基準となる位置が異なる。但し、本開示では波形の脈動を理解すれば足りるので、当該位置の相違は本開示の説明に影響しない。図８、図９、図１０同士の間では目盛りの大きさが共通に採用される。
【００６２】
図９に示された場合と、図１０に示された場合とでは、モータ５１，５２が発生するトルクの大きさは等しい。図８に示された場合は、図９に示された場合および図１０に示された場合と比較して、当該トルクは小さい。
【００６３】
図８に示された場合と図９に示された場合のいずれにおいても、モータ５１，５２はいずれも力行状態をとるか、あるいはいずれも回生状態をとる。換言すれば第１状態Ｊ１および第２状態Ｊ２のいずれもが実質的に発生していない場合が図８および図９に示される。
【００６４】
図１０は図７に例示されるように、モータ５１，５２がいずれも力行状態をとる期間がなく、モータ５１，５２がいずれも回生状態をとる期間が実質的に発生していない場合が例示される。
【００６５】
図８と図９との比較から、第１状態Ｊ１および第２状態Ｊ２のいずれもが発生していない場合、モータ５１，５２が発生するトルクが大きいと電流ＩＬが顕著に脈動し、電流Ｉ１，Ｉｕ１の脈動も大きいことが判る。
【００６６】
図９と図１０との比較から、第１状態Ｊ１および第２状態Ｊ２が発生することで、電流ＩＬの脈動が抑制され、ひいては電流Ｉ１，Ｉｕ１の脈動も抑制されることが判る。
【００６７】
モータ５１，５２がいずれも回生状態をとる期間が存在する場合（図５および図６参照）は、モータ５１，５２がいずれも回生状態をとる期間が実質的に存在しない場合（図７参照）と比較して、電流ＩＬ，Ｉ１，Ｉｕ１の脈動を抑制する効果は低いかもしれない。しかし第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２が発生していれば、回生状態に由来した上記脈動は、抑制される。
【００６８】
図１１はモータ５１，５２の回転速度の指令値を設定するフローチャートである。当該フローチャートを実行することは、第１状態Ｊ１および第２状態Ｊ２を発生させることに資する。当該フローチャートは制御回路６において実行される。
【００６９】
制御回路６にはモータ５１．５２に共通した指令値ω０＊が与えられる（図１も参照）。ステップＳ１０１では、モータ５１の回転速度ω１の指令値である第１指令値ω１＊として指令値ω０＊が設定される。図１１ではこの設定がω１＊＝ω０＊として表される。ステップＳ１０１では、モータ５２の回転速度ω２の指令値である第２指令値ω２＊として指令値ω０＊が設定される。図１１ではこの設定がω２＊＝ω０＊として表れる。
【００７０】
制御回路６は第１指令値ω１＊を目標値としてモータ５１を回転させる制御信号Ｇ１を生成し、インバータ４１へ制御信号Ｇ１を与える。制御回路６は第２指令値ω２＊を目標値としてモータ５２を回転させる制御信号Ｇ２を生成し、インバータ４２へ制御信号Ｇ２を与える。このような制御信号Ｇ１，Ｇ２の生成および制御信号Ｇ１，Ｇ２を用いてそれぞれインバータ４１，４２を制御し、インバータ４１，４２にそれぞれ交流電圧Ｖ１，Ｖ２を印加させること自体は周知の技術であるので、ここでは説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ１０１が実行された後、回転速度ω１，ω２および位相θ１，θ２が計算される。位相θ１はモータ５１の回転についての位相であり、モータ５１の力行状態と回生状態とは位相θ１に依存する。位相θ２はモータ５２の回転についての位相であり、モータ５２の力行状態と回生状態とは位相θ２に依存する。以下の説明では位相θ１，θ２のいずれもが０°以上３６０°未満の領域で表現される。
【００７２】
圧縮機９１１に接続されるモータ５１（より正確にはモータ５１の回転子）の位置は、圧縮機９１２に接続されるモータ５２（より正確にはモータ５２の回転子）の位置と揃えられる。
【００７３】
例えば圧縮機９１１が冷媒を最も圧縮する状態（圧縮機９１１がシリンダー式であればピストンが上死点に位置する状態に相当する状態）においてモータ５１の回転子がモータ５１の固定座標上で位置する位相と、圧縮機９１２が冷媒を最も圧縮する状態（圧縮機９１２がシリンダー式であればピストンが上死点に位置する状態に相当する状態）においてモータ５２の回転子がモータ５２の固定座標上で位置する位相とが、等しく設定される。
【００７４】
位相θ１，θ２は、互いに基準となる位相が等しいので、モータ５１が力行状態にある位相θ１の範囲と、モータ５２が力行状態にある位相θ２の範囲とは等しい。同様に、モータ５１が回生状態にある位相θ１の範囲と、モータ５２が回生状態にある位相θ２の範囲とは等しい。
【００７５】
回転速度ω１，ω２および位相θ１，θ２の計算は、直流電圧Ｖ３２および電流Ｉ１，Ｉ２、並びに制御信号Ｇ１，Ｇ２に基づいて行われる。かかる計算自体は周知の技術であるので説明を省略する。制御回路６には直流電圧Ｖ３２および電流Ｉ１，Ｉ２を示す情報が与えられる（図１も参照）。制御信号Ｇ１，Ｇ２は制御回路６自身が生成するので、制御回路６はステップＳ１０２を実行できる。
【００７６】
ステップＳ１０２が実行された後、ステップＳ１０３が実行される。ステップＳ１０３では位相θ１と位相θ２との差の絶対値｜θ１−θ２｜が所定の範囲内にあるか否かが判断される。具体的には、０°以上１８０°未満の閾値δ１と、１８０°以上３６０°未満の閾値δ２とが導入される。絶対値｜θ１−θ２｜が閾値δ１よりも大きく、閾値δ２未満であれば、当該フローチャートは終了する。当該フローチャートは他のメインルーチンに対する割り込み処理として採用される場合を想定し、図１１ではフローチャートの終了は「復帰」と記載される。
【００７７】
ステップＳ１０３の判断結果が肯定的である場合は以下のように説明できる。位相θ１，θ２の差は閾値δ１を超えて離れており、閾値δ１は正である。よってモータ５１において力行状態から回生状態へ遷移する位相と、モータ５２において力行状態から回生状態へ遷移する位相とは正の値以上で離れている。更に、位相θ１，θ２の差は閾値δ２を超えないので、モータ５１において力行状態から回生状態へ遷移する位相と、モータ５２において力行状態から回生状態へ遷移する位相とは（３６０°−δ２）以上で離れている。よって第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２は、少なくとも閾値δ１の位相の長さで発生し、あるいは少なくとも（３６０°−δ２）の位相の長さで発生する。例えばδ１＝１６０°、δ２＝２００°が設定される。
【００７８】
ステップＳ１０３の判断結果が否定的である場合は、当該判断が肯定的である場合と比較して、第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２が発生する位相の領域が狭い。絶対値｜θ１−θ２｜が所定の範囲内にない場合、回転速度ω２を増加させる、もしくは回転速度ω１を減少させる。
【００７９】
例えば位相θ２が位相θ１に対して閾値δ１よりも大きく進相するか、あるいは（３６０°−δ２）以上で進相していなければ、回転速度ω２を増大させるか、あるいは回転速度ω１を低下させることで、位相θ２の位相θ１に対する進相の量を閾値δ１よりも大きくする。これにより第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２が発生する位相の領域が拡がり、モータ５１，５２の両方で回生状態が発生する期間が短くなる。回転速度ω２を増加させる処理と回転速度ω１を減少させる処理とは、後述するステップＳ１０５の判断によっていずれか一方が選択される。あるいは回転速度ω２を増加させる処理、回転速度ω１を減少させる処理のいずれか一方のみ、あるいは両方が採用されてもよい。
【００８０】
ステップＳ１０３の実行後、ステップＳ１０４において、回転速度ω２を上昇させる指令値の候補となる値ω３が生成される。値ω３は回転速度ω１と第２値との和に設定される。当該第２値は第３値（１８０−｜θ１−θ２｜）に正の係数αを乗じた値である（第１値は後述する）。
【００８１】
第３値は絶対値｜θ１−θ２｜を１８０°から減じた値である。回転速度ω２を上昇させる場合には、ステップＳ１０６において第２指令値ω２＊には値ω３が設定される。
【００８２】
回転速度ω１を減少させる場合には、ステップＳ１０７において第１指令値ω１＊が回転速度ω１と第１値との和に設定される。当該第１値は第３値（１８０−｜θ１−θ２｜）に負の係数βを乗じた値である。
【００８３】
ステップＳ１０６，Ｓ１０７のいずれか一方が実行された後、当該フローチャートは終了する。
【００８４】
第１指令値ω１＊を上述のように設定することにより、制御回路６は第１指令値ω１＊を目標値としてモータ５１を回転させる制御信号Ｇ１でインバータ４１の動作を制御し、回転速度ω１を減少させる交流電圧Ｖ１をインバータ４１に印加させる。
【００８５】
第２指令値ω２＊を上述のように設定することにより、制御回路６は第２指令値ω２＊を目標値としてモータ５２を回転させる制御信号Ｇ２でインバータ４２の動作を制御し、回転速度ω２を増大させる交流電圧Ｖ２をインバータ４２に印加させる。
【００８６】
したがって、インバータ４１，４２は、それぞれがモータ５１，５２に印加する交流電圧Ｖ１，Ｖ２によって、第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２を発生させる、といえる。
【００８７】
上述の処理により、絶対値｜θ１−θ２｜は１８０°に近づく。これはモータ５１，５２の状態が図７に示された状態（第１状態Ｊ１に連続して第２状態Ｊ２が発生し、第２状態Ｊ２に連続して第１状態Ｊ１が発生する状態）に近づくことであり、モータ５１，５２の両方で回生状態が発生する期間を短くする。これはコンデンサ３２の静電容量を低減する観点で望ましい。また昇圧チョッパ回路３の動作、例えばインターリーブ方式での動作が悪化しにくい観点で望ましい。
【００８８】
ステップＳ１０５はステップＳ１０４の実行後に実行され、ステップＳ１０６，Ｓ１０７のいずれが実行されるかを決定する。
【００８９】
ステップＳ１０５では値ω３が指令値ω０＊と正の閾値εとの和を超えているか否かが判断される。当該判断が肯定的であれば、回転速度ω２が大きくなりすぎることを回避しつつモータ５１，５２の両方で回生状態が発生する期間を短くするために、ステップＳ１０７が実行される。当該判断が否定的であればステップＳ１０６が実行される。
【００９０】
ステップＳ１０５，Ｓ１０７を省略してステップＳ１０４，Ｓ１０６のみが採用されてもよい。この場合、ステップＳ１０４，Ｓ１０６の統合によって、値ω３を介在させることなく、第２指令値ω２＊が値（ω１＋α（１８０°−｜θ１−θ２｜））に設定されてもよい。
【００９１】
ステップＳ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０６を省略してステップＳ１０７のみが採用されてもよい。
【００９２】
ステップＳ１０３を省略して、ステップＳ１０２の実行後には必ずステップＳ１０４が実行されてもよい。ステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０６を省略して、ステップＳ１０２の実行後には必ずステップＳ７が実行されてもよい。
【００９３】
ステップＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７を省略して、ステップＳ１０２の実行後には必ずステップＳ１０４，Ｓ１０６が実行されてもよい。この場合、ステップＳ１０４，Ｓ１０６の統合によって、値ω３を介在させることなく、第２指令値ω２＊が値（ω１＋α（１８０°−｜θ１−θ２｜））に設定されてもよい。
【００９４】
以上の説明から、下記の説明が導かれる。
【００９５】
電力変換器１００はモータ５１，５２に交流電力を供給する。モータ５１，５２はいずれも、回生状態と力行状態が繰り返し発生する。
【００９６】
電力変換器１００は直流母線８１，８２と、コンデンサ３２と、インバータ４１，４２とを備える。コンデンサ３２は直流母線８１と直流母線８２との間に接続される。インバータ４１は直流母線８１，８２との間の直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ１に変換してモータ５１に印加する。インバータ４２は直流電圧Ｖ３２を交流電圧Ｖ２に変換してモータ５２に印加する。
【００９７】
インバータ４１，４２は第１状態Ｊ１と、第２状態Ｊ２とを交互に発生させる。第１状態Ｊ１ではモータ５１が力行状態であり、かつモータ５２が回生状態である。第２状態Ｊ２ではモータ５２が力行状態であり、かつモータ５１が回生状態である。
【００９８】
第１状態Ｊ１はモータ５２の回生状態に由来した直流電圧Ｖ３２の上昇および／または脈動を抑制する。第２状態Ｊ２はモータ５１の回生状態に由来した直流電圧Ｖ３２の上昇および／または脈動を抑制する。かかる抑制は、コンデンサ３２の静電容量の低減に資する。
【００９９】
第１状態Ｊ１に連続して第２状態Ｊ２が発生し、第２状態Ｊ２に連続して第１状態Ｊ１が連続して発生することが望ましい。モータ５１，５２の両方で回生状態が発生する事象に由来して直流電圧Ｖ３２が高まることが抑制されるからである。
【０１００】
例えばモータ５１は圧縮機９１１を駆動し、モータ５２は圧縮機９１２を駆動する。圧縮機９１１，９１２は並列に接続される。このような接続では、モータ５１が力行状態にある期間の長さと、モータ５２が力行状態にある期間の長さとは等しい。モータ５１が回生状態にある期間の長さとモータ５２が回生状態にある期間の長さとは等しい。
【０１０１】
そしてモータ５１の位相θ１とモータ５２の位相θ２との差の絶対値｜θ１−θ２｜が、閾値δ１以下のときあるいは閾値δ２以上のとき（図１１のステップＳ１０３参照）、モータ５２の回転速度ω２を増加させる（ステップＳ１０５，Ｓ１０６参照）、若しくはモータ５１の回転速度ω１を減少させる（ステップＳ１０５，Ｓ１０７参照）。閾値δ１は０°以上１８０°未満であり、閾値δ２は１８０°以上３６０°未満である。
【０１０２】
回転速度ω１に対するこのような操作は、例えば回転速度ω１に対する指令値である第１指令値ω１＊を設定することで実現できる（ステップＳ１０７参照）。回転速度ω２に対するこのような操作は、例えば回転速度ω２に対する指令値である第２指令値ω２＊を設定することで実現できる（ステップＳ１０４，Ｓ１０６参照）。
【０１０３】
このような処理は、第１状態Ｊ１および／または第２状態Ｊ２が発生する期間を増やし、モータ５１，５２の両方で回生状態が発生する期間が短くなる。
【０１０４】
絶対値（｜θ１−θ２｜）が閾値δ１以下のとき、あるいは閾値δ２以上のときの処理を、二通りに分けてもよい。
【０１０５】
(i)交流電圧Ｖ１によってモータ５１の回転速度ω１を減少させる（ステップＳ１０７参照）場合、モータ５１の回転速度ω１の指令値である第１指令値ω１＊が、回転速度ω１と第１値との和に設定される。
【０１０６】
(ii)交流電圧Ｖ２によってモータ５２の回転速度ω２を増加させる（ステップＳ１０６参照）場合、回転速度ω２の指令値である第２指令値ω２＊が、回転速度ω１と第２値との和である値ω３に設定される。
【０１０７】
但し第１値は第３値に負の係数βを乗じた値β（１８０−｜θ１−θ２｜）である。第２値は第３値（１８０−｜θ１−θ２｜）に正の係数αを乗じた値α（１８０−｜θ１−θ２｜）である。第３値は絶対値｜θ１−θ２｜を１８０度から減じた値である。
【０１０８】
上記の設定により、モータ５１，５２の状態は、第１状態Ｊ１に連続して第２状態Ｊ２が発生し、第２状態Ｊ２に連続して第１状態Ｊ１が発生する状態に近づく。
【０１０９】
例えば絶対値（｜θ１−θ２｜）が閾値δ１以下のとき、あるいは閾値δ２以上のとき、値ω３が、所定の値と正の閾値εとの和を超える場合、回転速度ω１を減少させる。これは第１指令値ω１＊を減少させることで実現できる（ステップＳ１０７）。かかる処理は、回転速度ω２が大きくなりすぎることを回避しつつモータ５１，５２の両方で回生状態が発生する期間を短くする。
【０１１０】
上述の例では所定の値として回転速度ω１，ω２のいずれにも共通して設定される指令値ω０＊が採用される。かかる処理は、モータ５１，５２が本来の回転速度を大きく超えて回転することを回避しつつモータ５１，５２の両方で回生状態が発生する期間を短くする。
【０１１１】
電力変換器１００は充電回路３１を更に備えてもよい。充電回路３１には、直流電圧Ｖｄｃが入力され、充電回路３１はコンデンサ３２を充電する。充電回路３１はコンデンサ３２と共に昇圧チョッパ回路３を構成する。昇圧チョッパ回路３は例えばインターリーブ方式で動作する。
【０１１２】
上述のように、回生状態に由来した直流電圧Ｖ３２の脈動が低減されるので、昇圧チョッパ回路３の動作、例えばインターリーブ方式での動作を悪化させにくい。
【０１１３】
制御回路６は、マイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成することができる。当該マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理のステップ（換言すれば手順）を実行する。例えば当該マイクロコンピュータは、図１１で例示されたフローチャートの各ステップを実行する。
【０１１４】
上記記憶装置は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、書換え可能な不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）等）などの各種記憶装置の１つまたは複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御回路６はこれに限らず、制御回路６によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェアで実現しても構わない。
【０１１５】
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。上述の各種の実施形態および変形例は相互に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１６】
３  昇圧チョッパ回路
３１  充電回路
３２  コンデンサ
４１、４２  インバータ
５１、５２  モータ
８１、８２  直流母線
１００  電力変換器
９１１、９１２  圧縮機
Ｊ１  第１状態
Ｊ２  第２状態
Ｖ１、Ｖ２  交流電圧
Ｖ３２、Ｖｄｃ  直流電圧
α，β  係数
δ１，δ２，ε  閾値
θ１，θ２  位相
ω０＊  指令値
ω１，ω２  回転速度
ω１＊  第１指令値
ω２＊  第２指令値
ω３  値
【図１】
2020150706.tif 000003
【図２】
2020150706.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020150706.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2020150706.tif 000009
【図８】
2020150706.tif 000010
【図９】
2020150706.tif 000011
【図１０】
2020150706.tif 000012
【図１１】
2020150706.tif 000013