(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験インバータに接続されて前記被試験インバータの負荷を模擬するインバータ負荷模擬装置であって、
前記被試験インバータの模擬負荷となる負荷用インバータと、
前記被試験インバータの出力電流を検出する電流検出部と、
前記被試験インバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、
前記模擬負荷を設定するための指令と前記電流検出部によって検出された前記出力電流とに基づいて前記被試験インバータの前記出力電圧を制御するための基準電圧値を生成するとともに、入力電圧値を前記基準電圧値に近づけるためのフィードバック制御を実行することにより、前記被試験インバータの前記出力電圧を制御するための電圧指令を生成する電圧指令生成部と、
前記電圧指令生成部によって生成された前記電圧指令を、前記出力電圧を調整するための補正電圧指令に変換する指令補正部と、
前記補正電圧指令に従って前記負荷用インバータを制御するインバータ制御部と、
前記電圧指令生成部による前記フィードバック制御に用いられる前記入力電圧値を生成するために、前記電圧検出部によって検出された前記出力電圧の値を補正する検出電圧補正部とを備え、
前記検出電圧補正部は、前記電圧検出部によって検出された前記出力電圧に対して、前記指令補正部による前記電圧指令から前記補正電圧指令への変換の逆変換を実行する、インバータ負荷模擬装置。
【請求項２】
前記被試験インバータおよび前記負荷用インバータの各々は、三相インバータであって、
前記指令補正部は、前記被試験インバータの前記出力電圧が三相平衡となるように、前記補正電圧指令を生成する、請求項１に記載のインバータ負荷模擬装置。
【請求項３】
前記インバータ負荷模擬装置は、
前記電圧指令を前記補正電圧指令に変換するためのパラメータおよび前記電圧検出部によって検出された前記出力電圧に対する前記逆変換を実行するためのパラメータを予め記憶する記憶部をさらに備える、請求項２に記載のインバータ負荷模擬装置。
【請求項４】
前記被試験インバータは、モータ駆動用インバータであり、
前記インバータ負荷模擬装置は、
前記電流検出部によって検出された前記出力電流を、ｄ軸電流およびｑ軸電流に３相−２相変換する第１の変換部と、
前記電圧検出部によって検出された前記出力電圧を、前記電圧指令生成部に対する前記入力電圧値としてのｄ軸電圧およびｑ軸電圧に３相−２相変換する第２の変換部とをさらに備え、
前記電圧指令生成部は、
モータ電圧方程式と、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流と、前記模擬負荷を設定するための指令としての回転速度指令とを用いてｄ軸電圧およびｑ軸電圧のそれぞれに対する前記基準電圧値となるｄ軸基準電圧およびｑ軸基準電圧を生成するモータモデル演算部と、
前記ｄ軸基準電圧と前記ｄ軸電圧との間の偏差を増幅することによってｄ軸電圧指令を生成する第１の増幅部と、
前記ｑ軸基準電圧と前記ｑ軸電圧との間の偏差を増幅することによってｑ軸電圧指令を生成する第２の増幅部と、
前記ｄ軸電圧指令および前記ｑ軸電圧指令を２相−３相変換することによって、前記指令補正部によって補正されるための前記電圧指令を生成する第３の変換部とを含む、請求項３に記載のインバータ負荷模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータの負荷を模擬するためのインバータ負荷模擬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータの試験のためにインバータの負荷を模擬する模擬負荷装置が従来から提案されている。たとえばモータ駆動用インバータの試験に模擬負荷装置を使用することによって、モータを使用せずともインバータの試験が可能となる。
【０００３】
たとえば特許文献１（特開２００８−１６７６５５号公報）は、インバータに実際の負荷であるモータを接続することなく、モータの運転を模擬的に行ないながらインバータを試験することが可能なインバータ試験装置の構成を開示する。上記文献によれば、インバータ試験装置は、被試験用の第１のインバータの擬似負荷となる第２のインバータと、トランスと、制御手段とを備える。トランスの１次側には上記第１のインバータの交流出力が入力され、トランスの２次側には、上記第２のインバータの交流出力が入力される。制御手段は、第１のインバータの実負荷であるモータの角度センサを模擬する信号に応じて第１のインバータの出力電流を所定の値に制御する。制御手段は、モータ回転数とモータ定数と検出された第１のインバータの出力電圧・電流のいずれかまたは両方に基づいて第２のインバータの出力電圧の振幅・位相を所定に制御する。
【０００４】
また、特許文献２（特開２００５−１７６４２７号公報）は、出力電圧の基本波成分を正確に検出または制御できるインバータを開示する。上記文献によれば、インバータは、出力電圧を検出する出力電圧検出手段を備える。出力電圧検出手段は、出力電圧を増幅する増幅手段と、上記増幅手段の出力電圧から基本波成分を取り出すローパスフィルタと、上記ローパスフィルタの出力信号を所定の位相値に基づいて三相／二相変換を行なう相変換手段と、上記相変換手段の基準となる位相値および相変換手段の出力信号の振幅に対してローパスフィルタの周波数特性の補正を行なう特性補正手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１６７６５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７６４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６は、インバータ負荷模擬装置の動作確認試験の流れを示した模式図である。図６（ａ）を参照して、まず、インバータ負荷模擬装置（図中「ＩＬＳ」と示す）１１０および供試体１２０の各々の単体での動作確認試験が行なわれる。供試体１２０は、被試験インバータであり、具体的には三相インバータである。インバータ負荷模擬装置１１０は三相の模擬負荷として機能する。
【０００７】
インバータ負荷模擬装置１１０の単体試験では、インバータ負荷模擬装置１１０が単体試験用負荷１１２に接続されて動作試験が行なわれる。たとえばインバータ負荷模擬装置１１０が電圧制御されて、相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが互いに等しいこと、すなわち出力電圧が三相で平衡していることが確認される。
【０００８】
同じく供試体１２０の単体試験では、供試体１２０は単体試験用負荷１１４に接続されて動作試験が行なわれる。たとえば供試体１２０であるインバータが電流制御されて、各相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが互いに等しいこと、すなわち出力電流が三相で平衡していることが確認される。
【０００９】
次に図６（ｂ）に示されるように、インバータ負荷模擬装置１１０と供試体１２０とが組み合わされる。単体試験では出力電圧および出力電流ともに三相平衡の状態にあるのでインバータ負荷模擬装置１１０と供試体１２０とを組み合わせても出力電圧、出力電流ともに三相平衡の状態が保たれるものと考えられる。
【００１０】
しかしながら、インバータ負荷模擬装置１１０と供試体１２０とを組み合わせて運転した場合に、種々の理由によって出力電圧が三相で不平衡となる場合がある。このような三相不平衡のままインバータの実際の試験を行なった場合、インバータを正確に評価できない可能性が生じ得る。しかしながら上記の特許文献１および特許文献２のいずれにも、このような課題およびその解決方法については示されていない。
【００１１】
この発明は上述の課題を解決するためのものであって、その目的は、インバータと接続された状態において相電圧が平衡するように運転することが可能なインバータ負荷模擬装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、被試験インバータに接続されて被試験インバータの負荷を模擬するインバータ負荷模擬装置であって、被試験インバータの模擬負荷となる負荷用インバータと、被試験インバータの出力電流を検出する電流検出部と、被試験インバータの出力電圧を検出する電圧検出部と、電圧指令生成部と、指令補正部と、インバータ制御部と、検出電圧補正部とを備える。電圧指令生成部は、模擬負荷を設定するための指令と電流検出部によって検出された出力電流とに基づいて被試験インバータの出力電圧を制御するための基準電圧値を生成する。電圧指令生成部は、入力電圧値を基準電圧値に近づけるためのフィードバック制御を実行することにより、被試験インバータの出力電圧を制御するための電圧指令を生成する。指令補正部は、電圧指令生成部によって生成された電圧指令を、出力電圧を調整するための補正電圧指令に変換する。インバータ制御部は、補正電圧指令に従って負荷用インバータを制御する。検出電圧補正部は、電圧指令生成部によるフィードバック制御に用いられる入力電圧値を生成するために、電圧検出部によって検出された出力電圧の値を補正する。検出電圧補正部は、電圧検出部によって検出された出力電圧に対して、指令補正部による電圧指令から補正電圧指令への変換の逆変換を実行する。
【００１３】
上記の構成によれば、電圧指令生成部は、被試験インバータの出力電圧を制御するための基準電圧値を生成する。電圧指令生成部は、入力電圧値を基準電圧値に近づけるためのフィードバック制御を実行することにより、被試験インバータの出力電圧を制御するための電圧指令を生成する。電圧指令補正部がその電圧指令を補正することで、被試験インバータの出力電圧を調整できる。
【００１４】
さらに、電圧指令生成部によるフィードバック制御に用いられる入力電圧値を生成するために、検出電圧補正部が電圧検出部によって検出された出力電圧の値を補正する。具体的には、検出電圧補正部は、電圧検出部によって検出された出力電圧に対して指令補正部による電圧指令から補正電圧指令への変換の逆変換を実行する。電圧指令補正部が電圧指令を補正することによって被試験インバータの出力電圧が変化するものの、検出電圧補正部がその出力電圧の値を補正（逆変換）することで、電圧指令生成部に入力される電圧値を変わらなくすることができる。これにより電圧指令生成部において実行されるフィードバック制御への影響を小さくすることができるので、そのフィードバック制御を安定させることができる。
【００１５】
したがって上記の構成によれば、インバータとインバータ負荷模擬装置とが接続された状態において相電圧を平衡させることができる。
【００１６】
好ましくは、被試験インバータおよび負荷用インバータの各々は、三相インバータである。指令補正部は、被試験インバータの出力電圧が三相平衡となるように、補正電圧指令を生成する。
【００１７】
上記の構成によれば、三相インバータとインバータ負荷模擬装置とが接続された状態において三相平衡の状態を得ることができる。
【００１８】
好ましくは、インバータ負荷模擬装置は、記憶部をさらに備える。記憶部は、電圧指令を補正電圧指令に変換するためのパラメータおよび電圧検出部によって検出された出力電圧に対する逆変換を実行するためのパラメータを予め記憶する。
【００１９】
上記の構成によれば、記憶部に予め記憶されたパラメータを用いて、電圧指令から補正電圧指令への変換および、電圧検出部によって検出された出力電圧に対する逆変換を実行することができる。これにより、相電圧が平衡となるようにインバータ負荷模擬装置を調整するための工数を削減することが可能となるので、被試験インバータの試験を効率よく行なうことが可能となる。
【００２０】
好ましくは、被試験インバータは、モータ駆動用インバータである。インバータ負荷模擬装置は、電流検出部によって検出された出力電流を、ｄ軸電流およびｑ軸電流に３相−２相変換する第１の変換部と、電圧検出部によって検出された出力電圧を、電圧指令生成部に対する入力電圧値としてのｄ軸電圧およびｑ軸電圧に３相−２相変換する第２の変換部とをさらに備える。電圧指令生成部は、モータモデル演算部と、第１の増幅部と、第２の増幅部と、第３の変換部とを含む。モータモデル演算部は、モータ電圧方程式と、ｄ軸電流およびｑ軸電流と、模擬負荷を設定するための指令としての回転速度指令とを用いてｄ軸電圧およびｑ軸電圧のそれぞれの基準電圧値となるｄ軸基準電圧およびｑ軸基準電圧を生成する。第１の増幅部は、ｄ軸基準電圧とｄ軸電圧との間の偏差を増幅することによってｄ軸電圧指令を生成する。第２の増幅部は、ｑ軸基準電圧とｑ軸電圧との間の偏差を増幅することによってｑ軸電圧指令を生成する。第３の変換部は、ｄ軸電圧指令およびｑ軸電圧指令を２相−３相変換することによって、指令補正部によって補正されるための電圧指令を生成する。
【００２１】
上記の構成によれば、インバータ負荷模擬装置を、モータ駆動用インバータを試験するための装置として用いることができる。さらにモータ駆動用インバータとインバータ負荷模擬装置とを接続した状態において、三相平衡の状態を得ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、インバータと接続された状態において相電圧が平衡するように動作するインバータ負荷模擬装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態によるインバータ負荷模擬装置の構成の例を示した図である。
【図２】図１に示したインバータ負荷模擬装置の比較例の構成を示したブロック図である。
【図３】Ｕ相電圧、Ｖ相電圧およびＷ相電圧が不平衡である状態を模式的に示した図である。
【図４】図１に示したインバータ負荷模擬装置の主要部の構成を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態によるインバータ負荷模擬装置によって三相間で相電圧が平衡した状態を示した図である。
【図６】インバータ負荷模擬装置の動作確認試験の流れを示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態によるインバータ負荷模擬装置の構成の例を示した図である。図１を参照して、インバータ負荷模擬装置１００は供試体１の模擬負荷として供試体１に接続される。供試体１は、被試験インバータであり、この実施形態ではモータ駆動用の三相インバータである。供試体１すなわち三相インバータの交流出力側はインバータ負荷模擬装置１００のＵ、Ｖ、Ｗ端子に接続される。
【００２６】
インバータ負荷模擬装置１００は、モータの任意の運転条件に応じて任意の負荷インピーダンスを設定することによって、モータの運転を模擬的に行ないながら供試体１を試験する。この実施形態では、インバータ負荷模擬装置１００は、ＰＭモータ（永久磁石同期モータ）の運転を模擬する。モータを用いなくともインバータの試験が可能であるので、騒音の低下、装置の発熱の抑制、試験時の安全性の確保の点で有利となる。
【００２７】
インバータ負荷模擬装置１００は、線間電圧制御部２５と、インバータ２６と、出力リアクトル２７とを備える。線間電圧制御部２５は、入力されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令（相電圧指令）に従って、三相交流の線間電圧を制御するためにインバータ２６を制御する。この実施の形態では、線間電圧制御部２５は、インバータ２６をＰＷＭ（パルス幅変調）方式に従って駆動するための制御信号を生成する。
【００２８】
インバータ２６は、供試体１の模擬負荷となる負荷用インバータである。インバータ２６は、図示しない半導体スイッチング素子（たとえばＩＧＢＴ）によって構成された三相インバータである。インバータ２６の構成としては公知の構成を適用できるのでここでは詳細な説明を繰り返さない。線間電圧制御部２５からの制御信号は、インバータ２６を構成する半導体スイッチング素子のゲートに入力される。この制御信号によって半導体スイッチング素子がオンオフされる。インバータ２６の出力電流の振幅および位相を制御することにより、供試体１（三相インバータ）にモータが接続されているのと同等の状態で供試体１を試験することができる。
【００２９】
出力リアクトル２７は、インバータ２６の交流出力と供試体１である三相交流インバータの交流出力との間に接続されて、インバータ２６から発生するノイズを除去するためのフィルタとして機能する。
【００３０】
インバータ負荷模擬装置１００は、さらに、電流検出器２と、減算部３と、オフセット／ゲイン補正部４と、３相／２相変換部５とを備える。
【００３１】
電流検出器２は、供試体１（インバータ）の出力電流を検出する。この実施形態では、Ｕ相電流およびＷ相電流が電流検出器２によって直接的に検出され、Ｖ相電流は、減算部３によって算出される。減算部３は０からＵ相電流の検出値およびＷ相電流の検出値を減算することによって、Ｖ相電流の値を算出する。ただしインバータのＵ相、Ｖ相およびＷ相の各々の電流を電流検出器２によって直接的に検出してもよい。
【００３２】
オフセット／ゲイン補正部４は、電流検出器２および減算部３によって得られたＵ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流の各値をアナログ／デジタル変換するとともに、変換後のデジタル値に対して、アナログ／デジタル変換でのオフセットおよびゲインを補正する。３相／２相変換部５は、オフセット／ゲイン補正部４から出力されたＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、およびＷ相電流Ｉｗの値を、モータの回転角度に相当するθ（以後、回転角度θと呼ぶ）を用いて３相−２相変換する。これにより３相／２相変換部５はｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。
【００３３】
インバータ負荷模擬装置１００は、さらに、相電圧検出部６と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７と、増幅部８と、ＬＰＦゲイン補正部９Ａと、ＬＰＦ位相補正部９Ｂと、３相／２相変換部１０とを備える。
【００３４】
相電圧検出部６は、供試体１（インバータ）の相電圧を検出する。この実施形態では、相電圧検出部６は、Ｕ相電圧を検出する電圧検出器６Ａと、Ｗ相電圧を検出する電圧検出器６Ｂとを備える。Ｖ相電圧は、減算部６Ｃによって算出される。減算部６Ｃは、０からＵ相電圧の検出値およびＷ相電圧の検出値を減算することによって、Ｖ相電圧の値を算出する。なお、図１に示す構成によれば電圧検出器の数を少なくすることができるが、インバータのＵ相、Ｖ相およびＷ相の各々の電圧を電圧検出器によって直接的に検出するように構成されていてもよい。
【００３５】
ローパスフィルタ７は、相電圧検出部６の出力信号から高周波成分を除去する。増幅部８はＬＰＦゲイン補正部９Ａから送られた信号によって増幅度を設定するとともに、ローパスフィルタ７を通過した信号を増幅する。ローパスフィルタ７による信号の減衰は、増幅部８による信号の増幅によって補償される。
【００３６】
ＬＰＦ位相補正部９Ｂは、回転速度ωに従って、ローパスフィルタ７の位相遅れを補正するための信号を出力する。３相／２相変換部１０は、増幅部８より出力された信号と回転角度θとを用いて、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、およびＷ相電圧の値を３相−２相変換する。これにより３相／２相変換部１０は、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを算出する。
【００３７】
インバータ負荷模擬装置１００は、さらに、相電圧指令を生成するための電圧指令生成部５０を備える。電圧指令生成部５０は、模擬モータ負荷を設定するための指令と電流検出器２によって検出された電流とに基づいて、供試体１の出力電圧を制御するための基準電圧値を生成する。さらに電圧指令生成部５０は、入力電圧値（具体的には、３相／２相変換部１０によって算出されたｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑ）を基準電圧値に近づけるためのフィードバック制御を実行することにより、供試体１の出力電圧を制御するための相電圧指令を生成する。
【００３８】
具体的には、電圧指令生成部５０は、回転速度設定部１２と、角度算出部１３と、減算部１４〜１６と、モータモデル演算部１８と、減算部１９Ａ，１９Ｂと、増幅部２０Ａ，２０Ｂと、２相／３相変換部２１とを備える。
【００３９】
回転速度設定部１２は、モータの回転速度ωが入力されたときに、回転速度を０からωまで次第に大きくする。一方、回転速度設定部１２は回転速度を０にする場合には、回転速度ωから０まで次第に小さくする。回転速度設定部１２によって設定された回転速度ωは、角度算出部１３、モータモデル演算部１８、ＬＰＦゲイン補正部９ＡおよびＬＰＦ位相補正部９Ｂに送られる。回転速度ωは、模擬モータ負荷を設定するための指令である。
【００４０】
角度算出部１３は、回転速度設定部１２によって設定された回転速度ωを積分することによって回転角度θ０を算出する。減算部１４は、供試体１との０°調整のための補正値Δθを回転角度θ０から減算することによって回転角度θを算出する。
【００４１】
減算部１５は、回転角度θを３０°だけ低下させる。この３０°とは、線間電圧と相電圧との位相差に相当する。減算部１６は、減算部１５から出力された回転角度から、ＬＰＦ位相補正部９Ｂによる補正分（すなわちローパスフィルタ７の位相遅れ分）を減算する。減算部１６によって算出された回転角度は３相／２相変換部１０に送られる。
【００４２】
モータモデル演算部１８は、ＰＭモータの電圧方程式に従って、ｄ軸電圧およびｑ軸電圧のそれぞれの基準電圧値となるｄ軸基準電圧Ｖｄ＿ｒｅｆおよびｑ軸基準電圧Ｖｑ＿ｒｅｆを算出する。モータモデル演算部１８は、３相／２相変換部５からｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを受けるとともに、回転速度設定部１２から回転速度ωを受ける。ＰＭモータの電圧方程式は、以下の式（１）および式（２）によって表わされる。
【００４３】
Ｖｄ＝Ｒ×Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｉｑ  ・・・（１）
Ｖｑ＝ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋Ｒ×Ｉｑ＋ω×φ  ・・・（２）
Ｒはモータの電機子抵抗であり、Ｌｄはｄ軸上のモータインダクタンスであり、Ｌｑはｑ軸上のモータインダクタンスであり、φはモータ誘起電圧定数である。これらは、電圧方程式を解くための定数としてモータモデル演算部１８に予め記憶される。
【００４４】
減算部１９Ａは、ｑ軸基準電圧Ｖｑ＿ｒｅｆとｑ軸電圧Ｖｑとの偏差（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）を算出する。増幅部２０Ａは、ｑ軸偏差（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）を増幅してｑ軸電圧指令を生成する。
【００４５】
減算部１９Ｂは、ｄ軸基準電圧Ｖｄ＿ｒｅｆとｄ軸電圧Ｖｄとの偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ）を算出する。増幅部２０Ｂは、ｄ軸偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ）を増幅してｄ軸電圧指令を生成する。
【００４６】
２相／３相変換部２１は、増幅部２０Ａ，２０Ｂからそれぞれ出力されたｑ軸電圧指令およびｄ軸電圧指令を、回転角度θを用いて２相−３相変換することによって、相電圧指令を生成する。
【００４７】
インバータ負荷模擬装置１００は、さらに、バランス設定部２３と、電圧指令補正部２２と、検出電圧補正部２４とを備える。電圧指令補正部２２は、２相／３相変換部２１からの相電圧指令を、相電圧を調整するために補正する。電圧指令補正部２２は、その補正指令を線間電圧制御部２５に与える。
【００４８】
一方、検出電圧補正部２４は、電圧指令生成部５０によるフィードバック制御に用いられる入力電圧値を生成するために、増幅部８の出力信号から得られた相電圧の値（すなわち検出電圧の値）を補正して、その補正された電圧値を３相／２相変換部１０に与える。具体的には、検出電圧補正部２４は、増幅部８の出力信号から得られた相電圧の値に対して、電圧指令補正部２２による相電圧指令から補正指令への変換の逆変換を実行する。３相／２相変換部１０は、検出電圧補正部２４によって補正された電圧値を用いて、電圧指令生成部５０への入力電圧値（ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑ）を算出する。
【００４９】
バランス設定部２３は、電圧指令補正部２２および検出電圧補正部２４による補正のための値を記憶するとともに、その値を電圧指令補正部２２および検出電圧補正部２４に出力する。バランス設定部２３には、相電圧が平衡となるように実験などによって予め定められた値が記憶される。予め定められた値を用いることによって、インバータ負荷模擬装置１００を調整するための工数を削減することが可能となるので、供試体１の試験を効率よく行なうことが可能となる。
【００５０】
インバータ負荷模擬装置１００は、さらに、角度センサ模擬制御部３０を備える。角度センサ模擬制御部３０は、モータの回転軸と共に回転する回転角度検出用のレゾルバの機能を模擬するものである。角度センサ模擬制御部３０は、供試体１内の角度センサ（図示せず）からの励磁信号に応答して、帰還信号（レゾルバ信号）Ｓ１，Ｓ２を出力するように構成されている。これにより、インバータ負荷模擬装置１００を、レゾルバ付きの模擬モータ負荷として機能させることができる。
【００５１】
具体的には、角度センサ模擬制御部３０は、余弦波信号生成部３１と、正弦波信号生成部３２と、乗算部３３〜３６とを備える。余弦波信号生成部３１は、回転角度θを受けて余弦波信号（ｃｏｓθ）を生成する。正弦波信号生成部３２は、回転角度θを受けて正弦波信号（ｓｉｎθ）を生成する。
【００５２】
乗算部３３は、余弦波信号（ｃｏｓθ）にレゾルバ変圧比Ｋを乗じる。乗算部３４は、正弦波信号（ｓｉｎθ）にレゾルバ変圧比Ｋを乗じる。
【００５３】
乗算部３５は、乗算部３３の算出結果（＝Ｋ×ｃｏｓθ）に、供試体１からの励磁信号によって示される定数（Ｒ１）を乗じて帰還信号Ｓ１を生成する。乗算部３６は、乗算部３５の算出結果（＝Ｋ×ｓｉｎθ）に、定数（Ｒ１）を乗じて帰還信号Ｓ２を生成する。すなわちＳ１＝Ｋ×Ｒ１×ｃｏｓθ、Ｓ２＝Ｋ×Ｒ２×ｓｉｎθである。
【００５４】
インバータ負荷模擬装置１００は、基本的に、偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ），（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）を０に近づけるフィードバック制御を実行する。このフィードバック制御のために相電圧および相電流の検出値が用いられる。インバータ負荷模擬装置１００は、バランス設定部２３と、電圧指令補正部２２と、検出電圧補正部２４とを備えることで、供試体であるインバータと接続された状態において、フィードバック制御を実行しつつ、相電圧が平衡となるように運転することが可能となる。この点について、比較例の構成と本実施の形態に係る構成とを対比しながら説明する。
【００５５】
図２は、図１に示したインバータ負荷模擬装置の比較例の構成を示したブロック図である。図２を参照してインバータ負荷模擬装置１００Ａは、図１に示したインバータ負荷模擬装置１００からバランス設定部２３と、電圧指令補正部２２と、検出電圧補正部２４とを省略した構成を有する。なお図２には示していないがインバータ負荷模擬装置１００Ａの他の部分の構成は、図１に示したインバータ負荷模擬装置１００の対応する部分の構成と同じである。このため図２には、インバータ負荷模擬装置１００と共通の部分については示していない。なお、出力リアクトル２７と供試体１との間には抵抗４０が接続されている。
【００５６】
図２に示した構成によれば、相電圧検出部６および減算部６Ｃによって、Ｕ相電圧Ｖｕ＿ＦＢ、Ｖ相電圧Ｖｖ＿ＦＢおよびＷ相電圧Ｖｗ＿ＦＢが得られる。３相／２相変換部１０は、Ｕ相電圧Ｖｕ＿ＦＢ、Ｖ相電圧Ｖｖ＿ＦＢおよびＷ相電圧Ｖｗ＿ＦＢに基づいてｑ軸電圧Ｖｑおよびｄ軸電圧Ｖｄを算出する。インバータ負荷模擬装置１００Ａは、ｄ軸偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ）およびｑ軸偏差（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）を０に近づけるフィードバック制御を実行する。
【００５７】
図３に示すように、インバータ負荷模擬装置１００Ａと供試体１とを接続した段階で、供試体１の出力電圧（Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧ＶｖおよびＷ相電圧Ｖｗ）が三相不平衡となる場合が生じうる。この場合、３相／２相変換部１０に入力される電圧Ｖｕ＿ＦＢ，Ｖｖ＿ＦＢ，Ｖｗ＿ＦＢも不平衡となる。しかしながら、インバータ負荷模擬装置１００Ａでは、フィードバック制御が実行されることによって、偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ），（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）が、ある値（好ましくは０である）に収束する。したがって、供試体１の出力電圧が三相不平衡の状態であるものの、インバータ負荷模擬装置１００Ａの制御にとっては三相平衡であるのと同じ状態になる。
【００５８】
ここで、供試体１の出力電圧（Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧ＶｖおよびＷ相電圧Ｖｗ）を三相平衡にするための方法として、たとえば三相平衡の状態が得られるように、線間電圧制御部２５に入力される相電圧指令のみを調整する方法が考えられる。しかしながら偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ），（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）が変化するためインバータ負荷模擬装置１００Ａは、偏差（Ｖｄ＿ｒｅｆ−Ｖｄ），（Ｖｑ＿ｒｅｆ−Ｖｑ）を収束させるためのフィードバック制御を実行する。この結果、供試体１の出力電圧が再び三相不平衡となる可能性がある。
【００５９】
図４は、図１に示したインバータ負荷模擬装置の主要部の構成を示したブロック図である。図４を参照して、本発明の実施の形態においては、インバータ負荷模擬装置１００がバランス設定部２３と、電圧指令補正部２２と、検出電圧補正部２４とを備える。電圧指令補正部２２は、演算部２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを備える。検出電圧補正部２４は、演算部２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃを備える。
【００６０】
２相／３相変換部２１は、相電圧指令として、Ｕ相基準電圧Ｖｕ＿ｒｅｆ、Ｖ相基準電圧Ｖｖ＿ｒｅｆ、およびＷ相基準電圧Ｖｗ＿ｒｅｆを出力する。
【００６１】
電圧指令補正部２２は、２相／３相変換部２１から出力された相電圧指令に対してゲイン補正およびオフセット補正を行ない、補正指令を生成する。
【００６２】
具体的には、演算部２２Ａは、バランス設定部２３から出力されたパラメータＡｕ，Ｂｕを用いて、Ｕ相基準電圧Ｖｕ＿ｒｅｆをＡｕ×Ｖｕ＿ｒｅｆ＋Ｂｕへと補正する。演算部２２Ｂは、バランス設定部２３から出力されたパラメータＡｖ，Ｂｖを用いて、Ｖ相基準電圧Ｖｖ＿ｒｅｆをＡｖ×Ｖｖ＿ｒｅｆ＋Ｂｖへと補正する。演算部２２Ｃは、バランス設定部２３から出力されたパラメータＡｗ，Ｂｗを用いて、Ｗ相電圧指令（Ｗ相基準電圧）Ｖｗ＿ｒｅｆをＡｗ×Ｖｗ＿ｒｅｆ＋Ｂｗに補正する。すなわち、２相／３相変換部２１から出力された相電圧指令に定数（Ａｕ，Ａｖ，Ａｗ）を乗じることがゲイン補正であり、そのゲイン補正された相電圧指令に定数（Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ）を加算することがオフセット補正である。
【００６３】
一方、検出電圧補正部２４は、相電圧の値に対して、電圧指令補正部２２による相電圧指令から補正指令への変換の逆変換を実行する。具体的には、演算部２４Ａは、バランス設定部２３から出力されたパラメータＡｕ，Ｂｕと、相電圧検出部６から出力されたＵ相電圧Ｖｕ＿ＦＢとを用いて、Ｕ相電圧（検出電圧）Ｖｕ＿ＦＢを（Ｖｕ＿ＦＢ−Ｂｕ）／Ａｕに補正する。演算部２４Ｂは、バランス設定部２３から出力されたパラメータＡｖ，Ｂｖと、減算部６Ｃから出力されたＶ相電圧Ｖｖ＿ＦＢとを用いて、Ｖ相電圧（検出電圧）Ｖｖ＿ＦＢを（Ｖｖ−Ｂｖ）／Ａｖに補正する。演算部２４Ｃは、バランス設定部２３から出力されたパラメータＡｗ，Ｂｗと、相電圧検出部６から出力されたＷ相電圧Ｖｗ＿ＦＢとを用いて、Ｗ相電圧（検出電圧）Ｖｗ＿ＦＢを（Ｖｗ＿ＦＢ−Ｂｗ）／Ａｗに補正する。
【００６４】
すなわち検出電圧補正部２４では、相電圧の値から、電圧指令補正部２２でのオフセット補正に相当する定数（Ｂｕ，Ｂｖ，Ｂｗ）が減算される。さらに、オフセット補正分が差し引かれた検出値を電圧指令補正部２２でのゲイン補正に相当する定数（Ａｕ，Ａｖ，Ａｗ）で割ることによって、フィードバック制御用の電圧値が生成される。
【００６５】
このように本発明の実施の形態に係るインバータ負荷模擬装置１００では、電圧指令補正部２２が電圧指令生成部５０（より特定的には２相／３相変換部１０）によって生成された相電圧指令を補正する。これによって、図５において破線の波形で示すように、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧ＶｖおよびＷ相電圧Ｖｗの大きさを互いに等しくすることができる。すなわち、三相平衡の状態を得ることができる。これによって、インバータ負荷模擬装置１００を運転して被試験インバータを評価した際に、正確な評価結果を得ることが可能となる。
【００６６】
さらに、本発明の実施の形態に係るインバータ負荷模擬装置１００では、検出された相電圧の値（減算部６Ｃによって算出された電圧値も含む）を、フィードバック制御用の電圧値に補正する。具体的には、検出電圧補正部２４が、相電圧の検出値に対して、電圧指令補正部２２における電圧指令から補正指令への変換の逆変換を実行する。
【００６７】
電圧指令補正部２２が２相／３相変換部２１からの電圧指令を補正することによってインバータ（供試体１）の出力電圧が三相平衡の状態となるように変化した場合にも、検出電圧補正部２４が電圧検出値を補正するので３相／２相変換部１０に入力される電圧値は変化しない。これにより、インバータ負荷模擬装置１００（より特定的には、電圧指令生成部５０）におけるフィードバック制御への影響（ｄ軸偏差およびｑ軸偏差の拡大）を小さくすることができる。したがって本発明の実施の形態によれば、インバータと接続された状態において相電圧が平衡するように運転することが可能なインバータ負荷模擬装置を実現できる。
【００６８】
なお、検出電圧補正部２４は図１に示したように増幅部８の後段に配置されるものと限定されない。検出電圧補正部２４を増幅部８の前段に配置することも可能である。
【００６９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７０】
１，１２０  供試体、２  電流検出器、３，６Ｃ，１４〜１６，１９Ａ，１９Ｂ  減算部、４  オフセット／ゲイン補正部、５，１０  ３相／２相変換部、６  相電圧検出部、６Ａ，６Ｂ  電圧検出器、７  ローパスフィルタ、８，２０Ａ，２０Ｂ  増幅部、９Ａ  ＬＰＦゲイン補正部、９Ｂ  ＬＰＦ位相補正部、１２  回転速度設定部、１３  角度算出部、１８  モータモデル演算部、２１  ２相／３相変換部、２２  電圧指令補正部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ  演算部、２３  バランス設定部、２４  検出電圧補正部、２５  線間電圧制御部、２６  インバータ、２７  出力リアクトル、３０  角度センサ模擬制御部、３１  余弦波信号生成部、３２  正弦波信号生成部、３３〜３６  乗算部、４０  抵抗、５０  電圧指令生成部、１００，１００Ａ，１１０  インバータ負荷模擬装置、１１２，１１４  単体試験用負荷。
【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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