(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、直流電源の直流電力を負荷に供給する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1とを検出する手段と、
前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃおよび第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1から、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値ｄ1・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値ｄ1・ＩｄｃからＶｄｃ・ｄ1・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求める制御手段と、を備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、直流電源の直流電力を負荷に供給する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1とを検出する手段を備え、
制御手段が、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃおよび第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1から、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値ｄ1・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値ｄ1・ＩｄｃからＶｄｃ・ｄ1・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めることを特徴とする電力制御装置における電力算出方法。
【請求項３】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、負荷の直流電力を直流電源へ回生する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ2≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2とを検出する手段を備え、
制御手段が、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃおよび第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2から、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（１−ｄ2）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（１−ｄ2）・ＩｄｃからＶｄｃ・（１−ｄ2）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めることを特徴とする電力制御装置における電力算出方法。
【請求項４】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、直流電源の直流電力を負荷に供給する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ2≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2と、０≦ＤＴ≦１なる条件を満たす前記第１および第２のスイッチング素子間のデッドタイムＤＴを検出する手段を備え、
制御手段が、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃ、第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2およびデッドタイムＤＴから、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（１−ｄ2−ＤＴ）・ＩｄｃからＶｄｃ・（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めることを特徴とする電力制御装置における電力算出方法。
【請求項５】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、負荷の直流電力を直流電源へ回生する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1と、０≦ＤＴ≦１なる条件を満たす前記第１および第２のスイッチング素子間のデッドタイムＤＴを検出する手段と、
前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃ、第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1およびデッドタイムＤＴから、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（ｄ1＋ＤＴ）・ＩｄｃからＶｄｃ・（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求める制御手段と、を備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項６】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、負荷の直流電力を直流電源へ回生する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1と、０≦ＤＴ≦１なる条件を満たす前記第１および第２のスイッチング素子間のデッドタイムＤＴを検出する手段を備え、
制御手段が、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃ、第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1およびデッドタイムＤＴから、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（ｄ1＋ＤＴ）・ＩｄｃからＶｄｃ・（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めることを特徴とする電力制御装置における電力算出方法。
【請求項７】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、
前記チョッパ回路を制御して、直流電源の直流電力を負荷に供給し、負荷の直流電力を直流電源へ回生する電力制御装置において、
前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1と、０≦ｄ2≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2と、０≦ＤＴ≦１なる条件を満たす前記第１および第２のスイッチング素子間のデッドタイムＤＴを検出する手段を備え、
制御手段が、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃおよび第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1から、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値ｄ1・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値ｄ1・ＩｄｃからＶｄｃ・ｄ1・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めるか、
又は、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃおよび第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2から、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（１−ｄ2）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（１−ｄ2）・ＩｄｃからＶｄｃ・（１−ｄ2）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めるか、
又は、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃ、第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2およびデッドタイムＤＴから、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（１−ｄ2−ＤＴ）・ＩｄｃからＶｄｃ・（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めるか、
又は、前記検出された直流電源の出力電圧Ｖｄｃ、リアクトルに流れる電流Ｉｄｃ、第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1およびデッドタイムＤＴから、直流電源の出力電圧Ｖｄｃが生じる部分に流れる電流値（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃを求めて、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと前記電流値（ｄ1＋ＤＴ）・ＩｄｃからＶｄｃ・（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃを演算して電力Ｗを求めることを特徴とする電力制御装置における電力算出方法。
【請求項８】
前記制御手段は、前記チョッパ回路による内部損失を算出し、該内部損失に基づくチョッパ回路の入力と出力の電力比率ｎと前記電力Ｗから、ｎ・Ｗを演算して機器効率を考慮した電力Ｗ´を求めることを特徴とする請求項２又は３又は４又は６又は７に記載の電力制御装置における電力算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チョッパ回路を有し、例えばモータ制御を行うパワトロニクス製品一般において、駆動時および回生時における入／出力電力の演算手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、チョッパ回路を用いて、直流電源の電力を負荷に供給し、負荷の電力を直流電源へ回生する装置として、例えば非特許文献１、特許文献１、２に記載のモータ駆動装置が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「ターボチャージャ用２２００００ｒ／ｍｉｎ−２ｋＷ  ＰＭモータ駆動システム」、電気学会論文誌Ｄ  Ｖｏｌ．１２５（２００５）、Ｎｏ．９、ｐｐ．８５４−８６１
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２７８１８８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９５２８０号公報  図３は直流電源、チョッパ回路およびインバータを備えた従来のモータ駆動装置の一例を示している。
【０００５】
図３において、１０はバッテリであり、Ｃ１はバッテリ１０に並列接続されたコンデンサである。１１はバッテリ１０に対してリアクトルＬ１を介して並列に接続されたスイッチング素子、１２はスイッチング素子１１に直列に接続されたスイッチング素子である。
【０００６】
スイッチング素子１１には還流ダイオード１３が逆並列接続され、スイッチング素子１２には還流ダイオード１４が逆並列接続されている。スイッチング素子１１，１２の直列体にはコンデンサＣ２が並列に接続されている。コンデンサＣ２には、スイッチング素子１５およびスイッチング素子１６を直列接続した直列体が並列に接続されている。スイッチング素子１５には還流ダイオード１７が逆並列接続され、スイッチング素子１６には還流ダイオード１８が逆並列接続されている。
【０００７】
スイッチング素子１５、１６の共通接続点にはリアクトルＬ２の一端が接続され、リアクトルＬ２の他端とバッテリ１０の負極端との間には三相ブリッジ構成のインバータ１９が接続され、該インバータ１９の三相出力はＰＭモータ２０に供給される。
【０００８】
インバータ１９およびリアクトルＬ２の共通接続点はダイオードＤ１のアノード、カソードを介して、前記スイッチング素子１２およびコンデンサＣ２の共通接続点であるＰ点に接続されている。
【０００９】
インバータ１９は１２０度通流形の電流形インバータであり、三相ブリッジ接続されたスイッチング素子とそれらに各々逆並列接続された還流用のダイオードとで構成されている。
【００１０】
尚、インバータ１９のゲートドライブ回路や、前記Ｐ点の電圧Ｖｄｃ、リアクトルＬ２に流れる電流Ｉｄｃを各々検出する検出器は図示省略している。
【００１１】
上記のように構成された装置の動作を説明する。まず、駆動時においては、スイッチング素子１１をオンすることにより、コンデンサＣ１により平滑化されたバッテリ１０からの直流電圧によってリアクトルＬ１に電流を流し、リアクトルＬ１にエネルギーを蓄える。その後にスイッチング素子１１をオフすると、リアクトルＬ１に蓄えられたエネルギーが、環流ダイオード１４を介してコンデンサＣ２に充電され、昇圧される。
【００１２】
これによってコンデンサＣ２側の電圧が高くても充電は可能である。従って、リアクトルＬ１、スイッチング素子１１、ダイオード１４及びコンデンサＣ２により第１の昇圧チョッパ回路を構成している。そして、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄｃが一定になるようにスイッチング素子１１をオンオフするが、このコンデンサＣ２の電圧制御（ＡＶＲ）の目標値を可変とすることにより損失低減が可能となる。
【００１３】
又、スイッチング素子１５をオンしてリアクトルＬ２に電流を流し、リアクトルＬ２にエネルギーを蓄える。この場合は、コンデンサＣ２側の電圧ＶｄｃがリアクトルＬ２側の電圧よりも高くないと駆動できない。次に、スイッチング素子１５をオフ、スイッチング素子１６をオンすると、リアクトルＬ２に蓄えられたエネルギーによりスイッチング素子１６及びインバータ１９の導通している何れか二つのスイッチング素子を介してリアクトルＬ２に一定電流が流れる。この電流を図示省略の電流検出器により検出し、あるいはＰＭモータ２０の回転速度を検出または回転速度をゲート信号に基づく波形から推定し、この電流又は回転速度が目標値になるようにスイッチング素子１５，１６をオンオフ制御し、電流制御（ＡＣＲ）又は速度制御（ＡＳＲ）する。又、スイッチング素子１５，１６のオンオフ制御により、バッテリ電圧より低い電圧でのモータ２０の回転が可能となる。
【００１４】
次に、回生時の動作について説明する。回生時においては、ＰＭモータ２０は回転数に比例した誘起電圧を発生する。インバータ１９においては、モータ誘起電圧がリアクトルＬ２側の電圧より高くなったとき、図示省略の環流ダイオードの何れかを通ってリアクトルＬ２側へ電流が流れる。スイッチング素子１６をオンすると、リアクトルＬ２に電流が流れ、リアクトルＬ２にエネルギーが蓄えられる。次に、スイッチング素子１６をオフすると、リアクトルＬ２のエネルギーによって、まず最初にダイオード１７を介して電流が流れ、次にデッドタイム時間の経過後にスイッチング素子１５をオンし、該スイッチング素子１５を介して電流を流すことによりコンデンサＣ２に充電され、昇圧される。
【００１５】
ＰＭモータ２０の誘起電圧が低くてもコンデンサＣ２への充電は可能である。従って、スイッチング素子１５，１６、リアクトルＬ２及びコンデンサＣ２により第２の昇圧チョッパ回路が構成される。この第２の昇圧チョッパ部においては、電流が一定となるように電流制御（ＡＣＲ）、ＰＭモータ２０の速度制御（ＡＳＲ）、又は電力が一定となるように電力制御（ＡＰＲ）が行われる。この時、第２の昇圧チョッパ回路からの回生電力により、コンデンサＣ２の電圧が上昇した分だけバッテリ１０へ電力が回生される。
【００１６】
そしてこのバッテリ１０へ電力が回生される時は、スイッチング素子１２をオンしてリアクトルＬ１に電流を流し、リアクトルＬ１にエネルギーを蓄え、スイッチング素子１２をオフすると、リアクトルＬ１のエネルギーにより環流ダイオード１３を介してリアクトルＬ１に電流が流れる。
【００１７】
尚、インバータ１９のゲート遮断時に、インバータ１９の正側電圧はダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２の図示Ｐ点にバイパスされるため、インバータ１９の電圧上昇を抑制することができ、インバータ１９を構成する各スイッチング素子の損傷を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図３の装置において、前述したようにＰ点の電圧Ｖｄｃの電圧制御およびリアクトルＬ２に流れる電流Ｉｄｃの電流制御を行っているので、該電圧Ｖｄｃおよび電流Ｉｄｃは既知である。
【００１９】
しかし、直流電力の入力部のＰ点（電圧Ｖｄｃが生じる部位）に流れる電流値は不明であり、直流電力の出力部の、リアクトルＬ２（Ｉｄｃ部）およびインバータ１９の共通接続点とバッテリ１０の負極端との間の電圧値は不明であるため、入／出力電力値を求めることはできない。
【００２０】
このため、出力電力制御または回生電力制御を行う場合、精度の良い制御を行うためには前記Ｖｄｃ部に電流検出装置、もしくは前記Ｉｄｃ部に電圧検出装置を設置し電力値を測定する必要があった。
【００２１】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、入力部の電流検出器、出力部の電圧検出器を用いることなく入／出力電力値を求めることができる電力制御装置および電力制御装置における電力算出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
直流電源と、前記直流電源の正負極端間に直列に接続され、前記直流電源の正極端側に一端が接続された第１のスイッチング素子および負極端側に他端が接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他端と第２のスイッチング素子の一端との間に位置する共通接続点に一端が接続されたリアクトルとを有したチョッパ回路と、前記リアクトルの他端と前記直流電源の負極端の間に接続された負荷とを有し、前記チョッパ回路を制御して、直流電源の直流電力を負荷に供給し、負荷の直流電力を直流電源へ回生する電力制御装置において、前記直流電源の出力電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルに流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第１のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ1と、０≦ｄ2≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路の第２のスイッチング素子のスイッチングデューティーｄ2と、０≦ＤＴ≦１なる条件を満たす前記第１および第２のスイッチング素子間のデッドタイムＤＴは、通常の電圧制御、電流制御を行う上では既知である。この時、１＝ｄ1＋ｄ2＋ＤＴである。
【００２３】
そこで本発明は、これら既知のＶｄｃ、Ｉｄｃ、ｄ1、ｄ2およびＤＴを利用して次のようにして電力Ｗを求める。
【００２４】
すなわち、
（１）負荷の駆動のみを行い、且つ前記ｄ1が既知の場合、
Ｗ＝Ｖｄｃ・ｄ1・Ｉｄｃ…（１）
を演算して電力Ｗを求める。
（２）負荷からの電力回生のみを行い、且つ前記ｄ2が既知の場合、
Ｗ＝Ｖｄｃ・（１−ｄ2）・Ｉｄｃ…（２）
を演算して電力Ｗを求める。
（３）負荷の駆動を行い、且つ前記ｄ2が既知の場合、
Ｗ＝Ｖｄｃ・（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃ…（３）
を演算して電力Ｗを求める。
（４）負荷からの電力を回生し、且つ前記ｄ1が既知の場合、
Ｗ＝Ｖｄｃ・（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃ…（４）
を演算して電力Ｗを求める。
（５）負荷の駆動と回生を行い、且つ前記ｄ1，ｄ2が既知の場合、
前記式（１）〜式（４）のいずれかを演算して電力Ｗを求める。
（６）さらに、前記チョッパ回路による内部損失を算出し、該内部損失に基づくチョッパ回路の入力と出力の電力比率ｎと、前記式（１）〜式（４）のいずれかにより求めた電力Ｗから、
Ｗ´＝ｎ・Ｗ…（５）
を演算して、機器効率を考慮した電力Ｗ´を求める。
【００２５】
上記構成によれば、前記直流電源（前記電圧Ｖｄｃが生じる部位）に流れる電流を検出する電流検出器、およびリアクトルの他端に生じる電圧（前記電流Ｉｄｃが生じる部位の電圧）を検出する電圧検出器を設置せずに電力値を算出することができる。
【発明の効果】
【００２６】
（１）請求項１〜８に記載の発明によれば、直流電源に流れる電流を検出する電流検出器、およびリアクトルの他端に生じる電圧を検出する電圧検出器を設置せずに電力値を算出することができる。
（２）また、前記算出した電力値を用いることによって、前記電流検出器、電圧検出器を設けることなく力行／回生電力制御を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明が適用される電力制御装置の構成図。
【図２】本発明の実施例７〜９を示す要部回路図。
【図３】本発明が適用されるモータ駆動装置の一例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。図１は本発明が適用される電力制御装置の構成を示し、１は、例えば図３における電圧Ｖｄｃが生じるＰ点からバッテリ１０側の回路（バッテリ１０、コンデンサＣ１，Ｃ２、リアクトルＬ１、スイッチング素子１１、１２および還流ダイオード１３、１４）で構成される直流電源である。
【００２９】
この直流電源１は、前記図３の回路に限定されず、サイリスタ整流ブリッジ回路やＶｄｃの電圧値を持つバッテリなどの直流電源であれば良い。
【００３０】
２は、例えば図３における、スイッチング素子１５、１６、還流ダイオード１７、１８およびリアクトルＬ２を備えたチョッパ回路である。
【００３１】
３は、例えば図３のＰ点電圧Ｖｄｃと、前記リアクトルＬ２に流れる電流Ｉｄｃと、０≦ｄ1≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路２の第１のスイッチング素子（図３のスイッチング素子１５）のスイッチングデューティーｄ1と、０≦ｄ2≦１なる条件を満たす前記チョッパ回路２の第２のスイッチング素子（図３のスイッチング素子１６）のスイッチングデューティーｄ2と、０≦ＤＴ≦１なる条件を満たす前記第１および第２のスイッチング素子間のデッドタイムＤＴとに基づいて、前記式（１）〜式（４）を演算して電力Ｗを求める機能を備えた制御部である。
【００３２】
また制御部３は、チョッパ回路２による内部損失を算出し、該内部損失に基づくチョッパ回路の入力と出力の電力比率ｎと前記電力Ｗから、前記式（５）を演算して機器効率を考慮した電力Ｗ´を求める機能を備えている。
【００３３】
さらに制御部３は、チョッパ回路２を制御して直流電源１の直流電力を直流負荷４に供給し、直流負荷４の直流電力を直流電源１へ回生する制御を行う機能を備えている。
【００３４】
直流負荷４は、直流電力を交流に変換する例えば図３のインバータ１９および該インバータ１９の交流側に接続されたＰＭモータ２０とを備えて構成されている。
【００３５】
尚、前記電圧Ｖｄｃ、電流Ｉｄｃ、スイッチングデューティーｄ1，ｄ2およびデッドタイムＤＴは、通常の電圧制御、電流制御を行う上では既知（１＝ｄ1＋ｄ2＋ＤＴ）であり、これらを検出する手段は図１においては図示省略している。
【００３６】
次に、本発明を図３のモータ駆動装置に適用した具体的な実施例を説明する。尚、以下の実施例において、ＰＭモータ２０の駆動時およびＰＭモータ２０の電力を回生する時のスイッチング素子１１，１２，１５，１６の動作は、基本的には前述したとおりである。
【実施例１】
【００３７】
本実施例１は、図３の回路においてＰＭモータ２０の駆動のみを行い、且つスイッチング素子１５のスイッチングデューティーｄ1（スイッチング素子のオン時をＡ、オンオフの１周期をＢとするとｄｕｔｙ＝Ａ／Ｂで表される）が既知である場合に適用したものである。
【００３８】
このとき、回生動作時にオン、オフ制御していたスイッチング素子１６、１２は不要であるので、これらを前記ダイオード１８、１４のみに各々置き換えてもよい。
【００３９】
図３のＰ点（電圧Ｖｄｃが生じる部位）に流れる電流値はｄ1・Ｉｄｃであり、図１の制御部３は、電力値Ｗを以下の式（１）を演算して求める。
【００４０】
Ｗ＝Ｖｄｃ・ｄ1・Ｉｄｃ…（１）
【実施例２】
【００４１】
本実施例２は、図３の回路においてＰＭモータ２０の電力の回生のみを行い、且つスイッチング素子１６のスイッチングデューティーｄ2が既知である場合に適用したものである。
【００４２】
このとき、駆動動作時にオン、オフ制御していたスイッチング素子１５、１１は不要であるので、これらを前記ダイオード１７、１３のみに各々置き換えてもよい。
【００４３】
電力回生時、Ｐ点（電圧Ｖｄｃが生じる部位）には、スイッチング素子１６のオフ時にスイッチング素子１５又はダイオード１７を介して回生電流が流れるので、その電流値は、スイッチング素子１６のオフ時間である（１−ｄ2）とＩｄｃの積となる。
【００４４】
したがって図１の制御部３は、電力値Ｗを以下の式（２）を演算して求める。
【００４５】
Ｗ＝Ｖｄｃ・（１−ｄ2）・Ｉｄｃ…（２）
【実施例３】
【００４６】
本実施例３は、図３の回路においてＰＭモータ２０の駆動を行い、且つスイッチング素子１６のスイッチングデューティーｄ2が既知である場合に適用したものである。
【００４７】
駆動時はスイッチング素子１５のオン時にＰ点から電流が流れるが、このスイッチング素子１５のオン時間は、スイッチング素子１６のオフ時間（１−ｄ2）とデッドタイムＤＴから（１−ｄ2−ＤＴ）で表される。このため前記Ｐ点に流れる電流値は（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃとなる。したがって図１の制御部３は、電力値Ｗを以下の式（３）を演算して求める。
【００４８】
Ｗ＝Ｖｄｃ・（１−ｄ2−ＤＴ）・Ｉｄｃ…（３）
【実施例４】
【００４９】
本実施例４は、図３の回路においてＰＭモータ２０の電力の回生を行い、且つスイッチング素子１５のスイッチングデューティーｄ1が既知である場合に適用したものである。
【００５０】
電力回生時、Ｐ点には、スイッチング素子１６のオフ時にオンされるスイッチング素子１５を介して回生電流が流れるが、そのスイッチング素子１６のオフ時間は、スイッチング素子１５のスイッチングデューティーｄ1とデッドタイムＤＴの和（ｄ1＋ＤＴ）で表される。このため前記Ｐ点に流れる回生電流値は、スイッチング素子１６のオフ時間である（ｄ1＋ＤＴ）とＩｄｃの積となる。
【００５１】
したがって図１の制御部３は、電力値Ｗを以下の式（４）を演算して求める。
【００５２】
Ｗ＝Ｖｄｃ・（ｄ1＋ＤＴ）・Ｉｄｃ…（４）
【実施例５】
【００５３】
本実施例５は、図３の回路においてＰＭモータ２０の駆動および電力の回生を行い、且つスイッチング素子１５のスイッチングデューティーｄ1およびスイッチング素子１６のスイッチングデューティーｄ2が既知である場合に適用したものである。
【００５４】
図１の制御部３は、電力値Ｗを前記実施例１〜４の式（１）〜式（４）のいずれかを演算して求める。
【実施例６】
【００５５】
前記実施例１〜５で求められる電力は図３のＰ点（電圧Ｖｄｃが生じる部位）の電力値であるため、実際の機器においてチョッパ回路の入出力部の電力値とは内部損失からずれが生じる。そこでこの内部損失を算出し、図３のＰ点に対する入出力部電力の比率がｎとして既知であるとすると、実施例１〜５で求められる電力Ｗに対し、以下の式（５）を演算することで正確な入出力部の電力Ｗ´が求められる。
【００５６】
Ｗ´＝ｎ・Ｗ…（５）
尚この比率ｎとしては、機器の効率ηを用いることができる。
【実施例７】
【００５７】
本実施例７では、あらかじめ電流制御（ＡＣＲ）を行っている前記図３のスイッチング素子１５，１６に、実施例１〜６で算出した電力値Ｗ（Ｗ´）をもとに図２に示す制御ループをもつ電力制御（ＡＰＲ）を行う。これにより、電流／電圧検出機器を増設することなく力行／回生電力制御を行うことができる。
【００５８】
図２は図３の要部を引用しており、図３と同一部分は同一符号をもって示している。図２において、３０は、電力指令値Ｗcmdと前記実施例１〜６で算出した電力値Ｗ（Ｗ´）とに基づいて電力制御（ＡＰＲ）を行う電力制御部である。
【００５９】
４０は、電流指令値Ｉｄｃcmdと電流検出値Ｉｄｃとに基づいて電流制御（ＡＣＲ）を行う電流制御部である。
【実施例８】
【００６０】
実施例７において、実施例３と同様の状況（図３において駆動を行い、且つスイッチング素子１６のスイッチングデューティーｄ2のみが既知である）の場合、制御対象の電力値Ｗを、
Ｗ＝Ｖｄｃ・（１−ｄ2）・Ｉｄｃ…（６）
とし、式（３）のデッドタイムＤＴを無視する。このときデッドタイム分、制御に誤差が生じるが、電力指令値Ｗcmdを以下の式（７）のようにＷ´cmdに補正する。これによりデッドタイム分の補正がかかり精度良く出力電力制御を行うことができる。
【００６１】
Ｗ´cmd＝Ｗcmd＋ＤＴ・Ｖｄｃ・Ｉｄｃ…（７）
【実施例９】
【００６２】
実施例７において、実施例４と同様の状況（図３において回生を行い、且つスイッチング素子１５のスイッチングデューティーｄ1のみが既知である）の場合、制御対象の電力値Ｗを、
Ｗ＝Ｖｄｃ・ｄ1・Ｉｄｃ…（８）
とし、式（４）のデッドタイムＤＴを無視する。このときデッドタイム分、制御に誤差が生じるが、電力指令値Ｗcmdを以下の式（９）のようにＷ´cmdに補正する。これによりデッドタイム分の補正がかかり精度良く出力電力制御を行うことができる。
【００６３】
Ｗ´cmd＝Ｗcmd−ＤＴ・Ｖｄｃ・Ｉｄｃ…（９）
【符号の説明】
【００６４】
１…直流電源
２…チョッパ回路
３…制御部
４…直流負荷
１０…バッテリ
１１，１２，１５，１６…スイッチング素子
１３，１４，１７，１８…還流ダイオード
１９…インバータ
２０…ＰＭモータ
３０…電流制御部
４０…電力制御部
Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２…リアクトル
Ｄ１…ダイオード
【図１】
0005439989.tif 000002
【図２】
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【図３】
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