(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立した複数の単相巻線を所定の位相差をもって配置して構成された多相巻線によって回転磁界を生成する交流電動機を駆動するＰＷＭインバータ装置において、
前記複数の単相巻線に対してそれぞれ個別に設けられ、ＰＷＭ制御を行なって電流指令に従った電流を前記対応する単相巻線に供給する複数のインバータと、
前記複数のインバータにそれぞれ対応して設けられ、共通の電流基準および前記交流電動機の回転子位置検出信号に基づいて、前記複数の単相巻線によって回転磁界を生成するような互いに位相差を有する複数の電流指令を生成し前記対応するインバータに与える電流指令決定手段と、
前記共通の電流基準および前記交流電動機の回転子位置検出信号に基づいて、前記複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受けて電流が流れにくくなって出力が低下するのを抑制するような特性改善信号を生成し前記対応するインバータに与える特性改善信号演算手段と、
を備えて成ることを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のＰＷＭインバータ装置において、
前記複数の単相巻線は、複数の極を有する回転磁界を生成するように互いに絶縁して配置され、
前記複数のインバータは、前記電流指令に基づいて、それぞれの出力電流の位相を前記交流電動機の回転によって前記単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期させ、それぞれの出力電流の位相順序を前記誘起電圧の位相順序に合わせて前記回転磁界を生成するように電流を供給することを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項３】
前記請求項１または請求項２に記載のＰＷＭインバータ装置において、
前記電流指令決定手段は、
前記共通の電流基準に基づいて、前記回転子位置検出信号から得られる位相信号を用いて電流指令を生成する手段を備え、
前記複数のインバータはそれぞれ、
前記対応する電流指令決定手段から与えられる電流指令と出力電流の検出値との差を減少させるような電流制御信号を生成する電流制御部と、
前記電流制御部により生成された電流制御信号、および前記特性改善信号演算手段により生成された特性改善信号を組み合わせてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部と、
前記ＰＷＭ制御部により生成されたＰＷＭ信号によって駆動され、直流を交流に変換して単相の交流電流を出力するインバータ部とを備えてなることを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のＰＷＭインバータ装置において、
前記特性改善信号演算手段は、
前記交流電動機の駆動特性を模擬する模擬演算部と、
前記電流指令および前記回転子位置検出信号から得られる位相信号を前記模擬演算部に与えて理想電流制御信号を生成する理想電流制御信号演算部とを備えてなることを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項５】
前記請求項３に記載のＰＷＭインバータ装置において、
前記特性改善信号演算部は、
前記交流電動機の回転子位置検出信号から得られる位相信号を入力して、前記特性改善信号を生成するための基本となる基本改善信号を出力する基本改善信号出力部と、
前記電流指令および前記位相信号を入力して、当該電流指令に応じた信号を前記基本改善信号に加算する補助改善信号演算部とを備えてなることを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項６】
前記請求項３に記載のＰＷＭインバータ装置において、
前記インバータ部の直流電源電圧の検出値を前記特性改善信号演算手段に与えて、前記直流電源電圧の検出値の変化に応じて特性改善信号を変化させることを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項７】
前記請求項１に記載のＰＷＭインバータ装置において、
交流電動機の速度偏差に基づいて当該速度偏差を減少させるような電流基準を生成し、当該電流基準を前記回転子位置検出信号とともに前記電流指令決定手段のそれぞれに与える速度制御手段を備えたことを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに独立した複数の単相巻線を所定の位相差をもって配置して構成された多相巻線によって回転磁界を生成する３相交流電動機（以下、単に交流電動機と称する）を駆動するＰＷＭ（パルス幅変調）インバータ装置に係り、特に複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受ける場合の波形歪みによる電磁音や振動を抑制できるようにしたＰＷＭインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インバータ装置の一つとして、互いに独立した複数の単相巻線を所定の位相差をもって配置して構成された多相巻線によって回転磁界を生成する交流電動機に、ＰＷＭ制御により３相の交流電流を供給して交流電動機を駆動するＰＷＭインバータ装置が、一般的に広く使用されてきている。
【０００３】
図７は、この種の従来の一般的なＰＷＭインバータ装置の構成例を示すブロック図である。
【０００４】
図７において、ＰＷＭインバータ５１は、速度制御部５２と、電流制御部５３と、ＰＷＭ制御部５４と、インバータ部５５とを備えてなっている。
【０００５】
速度制御部５２は、与えられた速度基準Ｎｒと交流電動機５０の実際速度Ｎとの差、すなわち速度偏差に基づいて、３相電流基準Ｉｒを生成する。
【０００６】
電流制御部５３は、速度制御部５２からの３相電流基準Ｉｒと、電流検出器５６を介して検出される３相の電流検出値Ｉとを各相毎に比較して、その偏差を低減するような３相の電流制御信号Ｓｃを生成する。
【０００７】
ＰＷＭ制御部５４は、電流制御部５３からの３相の電流制御信号Ｓｃに基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｐを生成する。
【０００８】
インバータ部５５は、ＰＷＭ制御部５４からのＰＷＭ信号Ｓｐに基づいて、交流電動機５０を制御する。
【０００９】
これにより、インバータ部５５は、３相の電流基準Ｓｃに対応した交流電流を交流電動機５０に供給するように動作する。
【００１０】
一般に、ＰＷＭインバータが供給する交流電流は、滑らかな回転磁界を得るために正弦波が用いられている。
【００１１】
ところで、永久磁石電動機等のように単相巻線の誘起電圧波形が方形波状となるような場合、交流電動機５０の誘起電圧と直流電源電圧とが接近した時に、インバータ部５５が出力する交流電圧のピーク値が直流電源電圧に制限されるため、ピーク電流を流すための電圧が不足して容量不足となる場合がある。
【００１２】
そのため、交流波形を正弦波とする代わりに、方形波等にして電源電圧の利用率を向上させ、出力容量を確保する方法が知られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、互いの単相巻線間の結合力が強いような構造に巻かれた多数の単相巻線により構成される交流電動機の場合には、他相の電流変化が自己相の巻線の電流変化あるいは電圧変化として現われるため、電流を電流指令値に一致させるべく他相の影響による電圧変化に対抗するように自己相の電圧を制御する。そして、単相巻線間の電磁結合が強い程、また単相巻線の相数が多い程、この影響が大きくなる。
【００１４】
そのため、電流指令値通りに制御するためには、その変化量に見合う応答速度が必要となり、制御ゲインが非常に大きくなり、不安定な状態となる場合がある。
【００１５】
また、応答速度を上げることが困難な場合には、電流変化あるいは電圧変化に追いつけないために電流波形が歪み、トルク脈動が生じて振動が発生する。
【００１６】
本発明の目的は、ＰＷＭ制御により交流電動機を駆動する場合に、複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受ける場合の波形歪みによる電磁音や振動を抑制することが可能なＰＷＭインバータ装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明では、互いに独立した複数の単相巻線を所定の位相差をもって配置して構成された多相巻線によって回転磁界を生成する交流電動機を駆動するＰＷＭインバータ装置において、複数の単相巻線に対してそれぞれ個別に設けられ、ＰＷＭ制御を行なって電流指令に従った電流を対応する単相巻線に供給する複数のインバータと、複数のインバータにそれぞれ対応して設けられ、共通の電流基準および交流電動機の回転子位置検出信号に基づいて、複数の単相巻線によって回転磁界を生成するような互いに位相差を有する複数の電流指令を生成し対応するインバータに与える電流指令決定手段と、共通の電流基準および交流電動機の回転子位置検出信号に基づいて、複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受けて電流が流れにくくなって出力が低下するのを抑制するような特性改善信号を生成し対応するインバータに与える特性改善信号演算手段とを備えている。
【００１８】
また、請求項２に係る発明では、上記請求項１に係る発明のＰＷＭインバータ装置において、複数の単相巻線は、複数の極を有する回転磁界を生成するように互いに絶縁して配置され、複数のインバータは、電流指令に基づいて、それぞれの出力電流の位相を交流電動機の回転によって単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期させ、それぞれの出力電流の位相順序を誘起電圧の位相順序に合わせて前記回転磁界を生成するように電流を供給するようにしている。
【００１９】
従って、請求項１および請求項２に係る発明のＰＷＭインバータ装置においては、以上のような手段を備えたことにより、交流電動機の各単相巻線に供給される交流電流は、交流電動機が回転した時にその単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期し、それぞれの交流電流の位相順序が各単相巻線の誘起電圧の位相順序に合わせて回転磁界を生成するように供給される。
これにより、交流電動機の各単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化による相互作用が大きい場合、個々のインバータの電流制御部の応答速度が上げられない場合においても、個々のインバータから供給する交流電流のリップル電流による交流電動機の単相巻線から発生する電磁音の振幅を小さくすることができる。
また、単相巻線の相数が増えた場合の相互作用の増大にも有効なため、大容量の交流電動機の場合、単相巻線の数を数百個にして、それに対応する数百台のインバータから電流を供給するように構成することもできる。
これにより、交流電動機の１単相巻線当たりの容量を小さくして、誘起電圧を電源電圧に対して低くすることができるため、容量不足による電流波形歪みの影響を受けにくくすることができる。
以上により、ＰＷＭ制御によって交流電動機を駆動する場合に、複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受ける場合の波形歪みによる電磁音や振動を抑制することが可能となる。
さらに、単相巻線の数を多くすることにより、一部のインバータが故障した場合でも、その故障したインバータを切り離すことにより、装置全体の運転を実質的に支障なく継続させることができる。
【００２０】
さらに、請求項３に係る発明では、上記請求項１または請求項２に係る発明のＰＷＭインバータ装置において、電流指令決定手段は、共通の電流基準に基づいて、回転子位置検出信号から得られる位相信号を用いて電流指令を生成する手段を備え、複数のインバータはそれぞれ、対応する電流指令決定手段から与えられる電流指令と出力電流の検出値との差を減少させるような電流制御信号を生成する電流制御部と、電流制御部により生成された電流制御信号、および特性改善信号演算手段により生成された特性改善信号を組み合わせてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ制御部により生成されたＰＷＭ信号によって駆動され、直流を交流に変換して単相の交流電流を出力するインバータ部とを備えている。
【００２１】
従って、請求項３に係る発明のＰＷＭインバータ装置においては、以上のような手段を備えたことにより、電流指令決定手段からインバータに与えられる電流指令の各位相は、交流電動機が回転した時に各インバータが接続された単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期し、それぞれの電流指令の位相順序は各単相巻線の配置順序に合わせて回転磁界を生成するような位相順序で供給され、しかも各インバータの電流指令はそれぞれ個別に生成される。
これにより、上記請求項１および請求項２に係る発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００２２】
一方、請求項４に係る発明では、上記請求項３に係る発明のＰＷＭインバータ装置において、特性改善信号演算手段は、交流電動機の駆動特性を模擬する模擬演算部と、電流指令および前記回転子位置検出信号から得られる位相信号を模擬演算部に与えて理想電流制御信号を生成する理想電流制御信号演算部とを備えている。
【００２３】
従って、請求項４に係る発明のＰＷＭインバータ装置においては、以上のような手段を備えたことにより、理想電流制御信号が、電流指令と実際の電流との偏差を減少させるような電流制御信号にほぼ等しくなるため、電流制御部では理想電流制御信号と実際に出力すべき電流制御信号との誤差分のみを生成すればよいため、電流が急峻に変化する場合においても電流指令に追従させることができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明では、上記請求項３に係る発明のＰＷＭインバータ装置において、特性改善信号演算部は、交流電動機の回転子位置検出信号から得られる位相信号を入力して、特性改善信号を生成するための基本となる基本改善信号を出力する基本改善信号出力部と、電流指令および前記位相信号を入力して、当該電流指令に応じた信号を基本改善信号に加算する補助改善信号演算部とを備えている。
【００２５】
従って、請求項５に係る発明のＰＷＭインバータ装置においては、以上のような手段を備えたことにより、基本改善信号出力部で生成された基本改善信号と電流指令に応じた出力すべき電流制御信号との差である補助改善信号は、電流指令に従った電流を流すのに必要なインバータの出力電圧と交流電動機の各単相巻線の端子電圧に誘起される電圧との電位差と考えることができ、電流指令と位相信号に関して近似的に求めることが可能となるため、この近似式をあらかじめ算出しておき、補助改善信号演算部に組み込むことによって、内部構成が簡単となり、演算時間を短くすることができる。
【００２６】
さらに、請求項６に係る発明では、上記請求項３に係る発明のＰＷＭインバータ装置において、インバータ部の直流電源電圧の検出値を前記特性改善信号演算手段に与えて、直流電源電圧の検出値の変化に応じて特性改善信号を変化させるようにしている。
【００２７】
従って、請求項６に係る発明のＰＷＭインバータ装置においては、以上のような手段を備えたことにより、インバータに入力される直流電源電圧の検出信号が補助改善信号に与えられて特性改善信号が変化するため、電源電圧が変動した場合においてもその変動に応じた特性改善信号を出力することができる。
【００２８】
さらにまた、請求項７に係る発明では、上記請求項１に係る発明のＰＷＭインバータ装置において、交流電動機の速度偏差に基づいて当該速度偏差を減少させるような電流基準を生成し、当該電流基準を回転子位置検出信号とともに電流指令決定手段のそれぞれに与える速度制御手段を備えている。
【００２９】
従って、請求項７に係る発明のＰＷＭインバータ装置においては、以上のような手段を備えたことにより、交流電動機の速度偏差を無くすような電流基準が生成されて、これが回転子位置検出信号とともに各電流指令決定手段に与えられるため、上記請求項１および請求項２に係る発明の作用を、より一層効果的に奏することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
（第１の実施の形態：請求項１，２，７に対応）
図１は、本実施の形態によるＰＷＭインバータ装置の基本的な構成例を示すブロック図である。
【００３２】
図１において、交流電動機１は、それぞれ独立した複数（本実施の形態では８個）の単相巻線を備えている。
【００３３】
これら複数の単相巻線は、全て独立（絶縁）した単相巻線として構成され、各単相巻線が発生する交番磁界により複数の極を形成して回転磁界を発生するように、順次所定の角度位置だけずらした位置に配置している。
【００３４】
一方、ＰＷＭインバータ装置は、位置検出器２と、インバータ３−１〜３−８と、電流指令決定部４−１〜４−８と、速度制御部５と、特性改善信号演算部６−１〜６−８とから構成している。
【００３５】
位置検出器２は、交流電動機１の回転子位置を検出する。
【００３６】
インバータ３−１〜３−８は、交流電動機１の複数の単相巻線に対してそれぞれ個別に設けられ、ＰＷＭ制御を行なって電流指令に従った電流を対応する単相巻線に供給する。
【００３７】
電流指令決定部４−１〜４−８は、複数のインバータ３−１〜３−８にそれぞれ対応して設けられ、共通の電流基準および位置検出器２からの交流電動機１の回転子位置検出信号に基づいて、複数の単相巻線によって回転磁界を生成するような互いに位相差を有する複数の電流指令を生成し、対応するインバータ３−１〜３−８に与える。
【００３８】
特性改善信号演算部６−１〜６−８は、共通の電流基準および位置検出器２からの交流電動機１の回転子位置検出信号に基づいて、複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受けて電流が流れにくくなって出力が低下するのを抑制するような特性改善信号を生成し、対応するインバータ３−１〜３−８に与える。
【００３９】
速度制御部５は、交流電動機１の速度偏差に基づいてこの速度偏差を減少させるような電流基準を生成し、この電流基準を位置検出器２からの交流電動機１の回転子位置検出信号とともに電流指令決定部４−１〜４−８のそれぞれに与える。
【００４０】
以上により、複数のインバータ３−１〜３−８は、電流指令に基づいて、それぞれの出力電流の位相を交流電動機１の回転によって単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期させ、それぞれの出力電流の位相順序を誘起電圧の位相順序に合わせて回転磁界を生成するように電流を供給するようにしている。
【００４１】
次に、以上のように構成した本実施の形態のＰＷＭインバータ装置の作用について説明する。
【００４２】
図１において、交流電動機１の回転子位置が位置検出器２によって検出され、その位置検出信号Ｒｐが速度制御部５に入力される。
【００４３】
交流電動機１の複数の単相巻線には、それぞれ各単相巻線毎に設けられた固有の単相インバータ３−１〜３−８から互いに所定の位相差および波形を有する単相の交流電流Ｉ１〜Ｉ８が供給される。
【００４４】
各インバータ３−１〜３−８には、それぞれ固有の電流指令決定部４−１〜４−８が設けられており、各インバータ３−１〜３−８は対応する電流指令決定部から出力される電流指令Iｒ１〜Ｉｒ８に従った電流I１〜Ｉ８が、交流電動機１の対応する単相巻線に供給される。
【００４５】
速度制御部５では、外部から与えられる速度基準Ｎｒと位置検出器２からの交流電動機１の位置検出信号Ｒｐとに基づいて検出される交流電動機１の実際速度Ｎとの差、すなわち速度偏差を無くすような電流基準Ｉｒが生成され、これが位置検出信号Ｒｐとともに各電流指令決定部４一１〜４−８に送出される。
【００４６】
電流指令決定部４−１〜４−８では、交流電動機１に回転磁界を発生させるために、多相交流に対応する所定の位相差を有する各インバータ（すなわち各単相巻線）に固有の、波形（すなわち瞬時値）を考慮した電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８が生成される。
【００４７】
各インバータ３−１〜３−８では、互いに他のインバータに関わりなくそれぞれ個別にＰＷＭ制御を行ない、それぞれ電流指令Iｒ１〜Ｉｒ８に対応した単相の交流電流１１〜１８を交流電動機１の対応する単相巻線に供給して回転磁界を発生させ、交流電動機１を回転させる。
【００４８】
特性改善信号演算部６−１〜６−８では、交流電動機１が回転することにより発生する他相の電流変化の相互作用を抑制するような信号が、各インバータ３−１〜３−８の内部で生成された電流制御信号に加えられる。
【００４９】
以上により、交流電動機１の各単相巻線に供給される交流電流は、交流電動機１が回転した時にその単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期し、それぞれの交流電流の位相順序が各単相巻線の誘起電圧の位相順序に合わせて回転磁界を生成するように供給される。
【００５０】
上述したように、本実施の形態のＰＷＭインバータ装置では、交流電動機１の各巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化による相互作用が大きい場合、個々のインバータ３−１〜３−８の電流制御部の応答速度が上げられない場合においても、個々のインバータ３−１〜３−８から供給する交流電流のリップル電流による交流電動機１の巻線から発生する電磁音の振幅を小さくすることが可能となる。
【００５１】
また、単相巻線の相数が増えた場合の相互作用の増大にも有効なため、大容量の交流電動機１の場合、単相巻線の数を数百個にして、それに対応する数百台のインバータから電流を供給するように構成することもできる。
これにより、交流電動機の１単相巻線当たりの容量を小さくし、誘起電圧を電源電圧に対して低くすることができるため、容量不足による電流波形歪みの影響を受けにくくすることが可能となる。
【００５２】
さらに、単相巻線の数を多くすることにより、一部のインバータが故障した場合でも、その故障したインバータを切り離すことにより、装置全体の運転を実質的に支障なく継続させることが可能となる。
【００５３】
（第２の実施の形態：請求項３に対応）
図２は、本実施の形態によるＰＷＭインバータ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００５４】
なお、ここでは、複数のインバータ３−１〜３−８、および複数の電流指令決定部４−１〜４−８の内部構成例について具体的に示している。
【００５５】
図２に示すように、電流指令決定部４−１〜４−８は、位相演算部４１と、電流指令演算部４２とからなっている。
【００５６】
位相演算部４１は、位置検出器２からの交流電動機１の位置検出信号に基づいて、自己相の単相巻線に通電すべき位相を演算する。
【００５７】
電流指令演算部４２は、電流基準、および位相演算部４１で算出された位相に基づいて、自己相の電流指令を生成する。
【００５８】
すなわち、電流指令決定部４−１〜４−８は、共通の電流基準に基づいて、位置検出器２からの交流電動機１の回転子位置検出信号から得られる位相信号を用いて電流指令を生成する。
【００５９】
一方、インバータ３−１〜３−８は、電流制御部３１と、ＰＷＭ制御部３２と、インバータ部３３と、電流検出器３４とからなっている。
【００６０】
電流制御部３１は、対応する電流指令決定部４−１〜４−８から与えられる電流指令と出力電流の検出値との差を減少させるような電流制御信号を生成する。
【００６１】
ＰＷＭ制御部３２は、電流制御部３１により生成された電流制御信号、および前記特性改善信号演算部６−１〜６−８により生成された特性改善信号を組み合わせてＰＷＭ信号を生成する。
【００６２】
インバータ部３３は、ＰＷＭ制御部３２により生成されたＰＷＭ信号によって駆動され、直流を交流に変換して単相の交流電流を出力する。
【００６３】
電流検出器３４は、インバータ部３３から出力される単相の交流電流を検出する。
【００６４】
次に、以上のように構成した本実施の形態のＰＷＭインバータ装置の作用について説明する。
【００６５】
図２において、電流指令決定部４−１〜４−８の位相演算部４１では、位置検出器２からの交流電動機１の位置検出信号Ｒｐに基づいて、自己相の単相巻線に通電すべき位相が演算される。
【００６６】
そして、電流指令演算部４２では、電流基準Ｉｒ、および位相演算部４１で算出された位相に基づいて、自己相の電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８が生成される。
【００６７】
一方、インバータ３−１〜３−８の電流制御部３１では、電流指令決定部４−１〜４−８から与えられる電流指令Iｒ１〜Ｉｒ８と、電流検出器３４により検出された単相の交流電流検出値Ｉ１〜Ｉ８とを比較して、その偏差から形成される電流制御信号Ｓｃが出力される
ＰＷＭ制御部３２では、電流制御部３１からの電流制御信号Ｓｃに基づいて、パルス幅変調制御のためのＰＷＭ信号Ｓｐが出力される。
【００６８】
インバータ部３３では、ＰＷＭ制御部３２からのＰＷＭ信号Ｓｐに基づいて、直流を交流に変換し、単相の交流電流Ｉ１〜Ｉ８が交流電動機１の対応する単相巻線に供給される。
【００６９】
特性改善信号演算部６−１〜６−８では、電流指令決定部４−１〜４−８から電流指令と位相信号とが与えられ、それらに応じた特性改善信号Ｓｃ′１〜Ｓｃ′８を生成して、電流制御部３１からの電流制御信号Ｓｃに加えられる。
【００７０】
すなわち、インバータ３−１〜３−８に電流指令Ｉｒｌ〜Iｒ８が入力されると、電流制御部３１から交流電流検出値Ｉ１〜Ｉ８との差、すなわち電流偏差を減少させるように電流制御信号Ｓｃが出力される。
【００７１】
特性改善信号演算部６一１〜６−８に電流指令と位相信号が入力されると、他相の相互作用を考慮した特性改善信号が生成されて、電流制御部３１から出力される電流制御信号Ｓｃに加えられる。これに対応して、ＰＷＭ制御部３２からＰＷＭ信号Ｓｐが出力される。
【００７２】
これにより、インバータ部３３から交流電動機１の対応する単相巻線に対して、電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８に対応した単相の交流電流Ｉ１〜Ｉ８が供給される。
【００７３】
この場合、電流指令演算部４２からインバータ３−１〜３−８に与えられる電流指令Iｒ１〜Ｉｒ８の各位相は、交流電動機１が回転した時に各インバータ３−１〜３−８が接続された単相巻線に発生する誘起電圧の位相に同期し、それぞれの電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８の位相順序は、各単相巻線の配置順序に合わせて回転磁界を生成するような位相順序で供給され、しかも各インバータ３−１〜３−８の電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８はそれぞれ個別に生成される。
【００７４】
上述したように、本実施の形態のＰＷＭインバータ装置では、前述した第１の実施の形態の効果を、より一層効果的に奏することが可能となる。
【００７５】
（第３の実施の形態：請求項４に対応）
図３は、本実施の形態によるＰＷＭインバータ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００７６】
なお、ここでは、特性改善信号演算部６−１〜６−８の内部構成例について具体的に示しており、インバータ３−１〜３−８、および電流指令決定部４−１〜４−８については、図２のものと同様であるので、ここではその図示および説明を省略する。
【００７７】
図３に示すように、特性改善信号演算部６−１〜６−８は、理想電流制御信号演算部６１と、模擬演算部６２とからなっている。
【００７８】
理想電流制御信号演算部６１は、前記電流指令および位置検出器２からの交流電動機１の回転子位置検出信号から得られる位相信号を、模擬演算部６２に与えてインバータ３−１〜３−８が出力すべき電圧である理想電流制御信号を生成する。
【００７９】
模擬演算部６２は、交流電動機１の駆動特性を模擬する。
【００８０】
次に、以上のように構成した本実施の形態のＰＷＭインバータ装置の作用について説明する。
【００８１】
図３において、理想電流制御信号演算部６１では、電流指令決定部４−１〜４−８から電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８および位相信号Ｒｐ１〜Ｒｐ８が入力されると、模擬演算部６２による交流電動機１の駆動状態の演算結果に基づいて、交流電動機１の単相巻線に電流指令通りの電流を流すような理想電流制御信号、すなわちインバータ３−１〜３−８が出力すべき電圧指令が生成される。
【００８２】
模擬演算部６２では、交流電動機１の巻線構造等を考慮した任意の電流を流すための巻線端子電圧を生成する演算手段が組込まれている。
【００８３】
したがって、理想電流制御信号が、電流指令と実際電流との偏差を減少させるような電流制御信号にほぼ等しくなるため、電流制御部３１では、理想電流制御信号と実際に出力すべき電流制御信号との誤差分のみを生成すればよいので、電流が急峻に変化する場合においても電流指令に追従させることができる。
【００８４】
上述したように、本実施の形態のＰＷＭインバータ装置では、理想電流制御信号が、電流指令と実際の電流との偏差を減少させるような電流制御信号にほぼ等しくなるため、電流制御部３１では理想電流制御信号と実際に出力すべき電流制御信号との誤差分のみを生成すればよいため、電流が急峻に変化する場合でも電流指令に追従させることが可能となる。
【００８５】
（第４の実施の形態：請求項５に対応）
図４は、本実施の形態によるＰＷＭインバータ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【００８６】
なお、ここでは、特性改善信号演算部６−１〜６−８の内部構成例について具体的に示しており、インバータ３−１〜３−８、および電流指令決定部４−１〜４−８については、図２のものと同様であるので、ここではその図示および説明を省略する。
【００８７】
図４に示すように、特性改善信号演算部６−１〜６−８は、基本改善信号出力部６３と、波形データ記憶部６４と、補助改善信号演算部６５とからなっている。
【００８８】
基本改善信号出力部６３は、前記位置検出器２からの交流電動機１の位置検出信号から得られる位相信号を与えて、前記特性改善信号を生成するための基本となる基本改善信号を出力する。
【００８９】
波形データ記憶部６４は、上記特性改善信号の基本となる波形データを記憶する。
【００９０】
補助改善信号演算部６５は、前記電流指令および位相信号を入力して、当該電流指令に応じた信号を基本改善信号出力部６３からの基本改善信号に加算する。
【００９１】
次に、以上のように構成した本実施の形態のＰＷＭインバータ装置の作用について説明する。
【００９２】
図４において、基本改善信号出力部６３では、電流指令決定部４−１〜４−８から位相信号Ｒｐ１〜Ｒｐ８が入力されると、波形データ記億部６４から一連の波形データを位相信号に同期してサイクリックに読出し、この信号に基づいて特性改善信号の基本となる特性改善信号が生成される。
【００９３】
波形データ記憶部６４には、特性改善信号の基本となる波形データ、例えば交流電動機１を無負荷で回転させた時に各単相巻線の端子間に誘起される電圧波形データが記憶されている。
【００９４】
補助改善信号演算部６５では、電流指令決定部４−１〜４−８から電流指令Ｉｒ１〜Ｉｒ８および位相信号Ｒｐ１〜Ｒｐ８が入力されると、電流指令に応じた出力すべき電流制御信号と基本改善信号との差である補助改善信号が出力される。
【００９５】
この補助改善信号は、電流指令に従った電流を流すのに必要な、インバータ３−１〜３−８の出力電圧と交流電動機１の各単相巻線の端子電圧に誘起される電圧との電位差と考えることができ、電流指令と位相信号に関して近似的に求めることができる。
【００９６】
例として、図１に示すような８個の単相巻線を有する交流電動機１の場合について説明する。
【００９７】
交流電動機１の電圧方程式は、
ｖ＝Ｒｌ＋ｄＬｌ／ｄｔ＋Ｅ  ・・・（１）
と書くことができる。
【００９８】
ただし、
【００９９】
【数１】
0003701833.tif 000002
【０１００】
ここで、ｖ，ｉ，ｅ，Ｒ，Ｌ，ｌは、それぞれ各相の電圧、電流、逆起電力、抵抗、自己インダクタンス、漏れインダクタンスを表わす。
【０１０１】
図５は、電流指令１０、すなわち上記（１）式の電流Ｉを同図のような台形波とした場合の補助改善信号である、電圧Ｖ−Ｅの近似式を求める方法を説明するための波形図である。
【０１０２】
図５において、各相の電流が変化する部分に着目し、計算領域を半周期について８分割している。
【０１０３】
以下、第１相の電圧ｖ１について説明する。
【０１０４】
上記（１）式より、
【０１０５】
【数２】
0003701833.tif 000003
【０１０６】
ここで、
【数３】
0003701833.tif 000004
【０１０７】
となる。
【０１０８】
図５の領域（ａ）において、
ｉ′３＝ｉ′４＝ｉ′５＝ｉ′６＝ｉ′７＝ｉ′８＝０
であるので、
【０１０９】
【数４】
0003701833.tif 000005
【０１１０】
図５の領域（ｂ）において、
ｉ′１＝ｉ′４＝ｉ′５＝ｉ′６＝１′７＝ｉ′８＝０
であるので、
【０１１１】
【数５】
0003701833.tif 000006
【０１１２】
以下、同様にして、
（ｃ）ｖ１＝Ｒ・Ｉｒ＋１２・Ｌ・Ｉｒ・ｆ
（ｄ）ｖ１＝Ｒ・Ｉｒ＋４・Ｌ・Ｉｒ・ｆ
（ｅ）ｖ１＝Ｒ・Ｉｒ−４・Ｌ・Ｉｒ・ｆ
（ｆ）ｖ１＝Ｒ・Ｉｒ−１２・Ｌ・Ｉｒ・ｆ
（ｇ）ｖ１＝Ｒ・Ｉｒ−２０・Ｌ・Ｉｒ・ｆ
（ｈ）ｖ１＝Ｒ・ｉ１−（２８Ｌ＋１６ｌ）・Ｉｒ・ｆ
これらの結果をまとめると、図５に示す波形ｖ１となる。
【０１１３】
他の相については、上記第１相に対する位相差だけシフトした波形となる。この波形を、破線１２に示すように近似したものを補助改善信号とする。そして、基本改善信号１１と補助改善信号１２とを組み合せることにより、特性改善信号１３が生成される。
【０１１４】
なお、図５の場合には、２本の直線の近似としているが、波形によってはそれ以上の本数の直線、あるいは任意の関数により近似することも可能である。
【０１１５】
また、交流電動機１の巻線数をさらに増やすことにより、近似式の誤差が小さくなる。
【０１１６】
この近似式をあらかじめ算出しておき、補助改善信号演算部６５に組み込むことにより、内部構成が簡単となり、演算時間を短くすることができる。
【０１１７】
上述したように、本実施の形態のＰＷＭインバータ装置では、基本改善信号出力部６３で生成された基本改善信号と電流指令に応じた出力すべき電流制御信号との差である補助改善信号は、電流指令に従った電流を流すのに必要なインバータ３−１〜３−８の出力電圧と交流電動機１の各単相巻線の端子電圧に誘起される電圧との電位差と考えることができ、電流指令と位相信号に関して近似的に求めることができるため、この近似式をあらかじめ算出しておき、補助改善信号演算部６５に組み込むことによって、内部構成が簡単となり、演算時間を短くすることが可能となる。
【０１１８】
（第５の実施の形態：請求項６に対応）
図６は、本実施の形態によるＰＷＭインバータ装置の要部構成例を示すブロック図である。
【０１１９】
なお、ここでは、特性改善信号演算部６−１〜６−８の内部構成例について具体的に示しており、インバータ３−１〜３−８、および電流指令決定部４−１〜４−８については、図２のものと同様であるので、ここではその図示および説明を省略する。
【０１２０】
図６に示すように、特性改善信号演算部６−１〜６−８は、前記図４における特性改善信号演算部６−１〜６−８に、ゲイン設定部６６と、乗算部６７とを付加した構成としている。
【０１２１】
ゲイン設定部６６は、前記インバータ３−１〜３−８の直流電源電圧の検出値を入力して、その変化に応じたゲインを設定して設定信号を出力する。
【０１２２】
乗算部６７は、ゲイン設定部６６からの設定信号を、前記補助改善信号演算部６５からの補助改善信号に乗じる。
【０１２３】
すなわち、インバータ３−１〜３−８の直流電源電圧の検出値を特性改善信号演算６−１〜６−８に与えて、直流電源電圧の検出値の変化に応じて特性改善信号を変化させるようにしている。
【０１２４】
次に、以上のように構成した本実施の形態のＰＷＭインバータ装置の作用について説明する。
【０１２５】
図６において、インバータ３−１〜３−８に入力される直流電源電圧Ｅｄの検出信号が、ゲイン設定部６６を通して乗算部６７で、補助改善信号演算部６５からの補助改善信号に乗じられる。
【０１２６】
したがって、電源電圧が変動した場合においても、その変動に応じた特性改善信号を出力することができる。
【０１２７】
なお、その他の部分の作用については、前述した図４の場合と同様である。
【０１２８】
上述したように、本実施の形態のＰＷＭインバータ装置では、インバータ３−１〜３−８に入力される直流電源電圧の検出信号が補助改善信号に与えられて特性改善信号が変化するため、電源電圧が変動した場合においても、その変動に応じた特性改善信号を出力することが可能となる。
【０１２９】
（その他の実施の形態）
前記各実施の形態では、交流電動機１の速度偏差に基づいてこの速度偏差を減少させるような電流基準を生成し、この電流基準を位置検出器２からの交流電動機１の回転子位置検出信号とともに電流指令決定部４−１〜４−８のそれぞれに与える速度制御部５を備えた場合について説明したが、これは必要不可欠なものではなく、必要に応じて備えればよい。
【０１３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＰＷＭインバータ装置によれば、ＰＷＭ制御により交流電動機を駆動する場合に、複数のインバータから複数の単相の交流電流を供給して交流電動機を駆動することができるため、複数の単相巻線間の電磁結合力が強く他相の電流変化の影響を受ける場合の波形歪みによる電磁音や振動を抑制することが可能となる。
【０１３１】
また、一部のインバータが故障した場合においても、その故障したインバータを切り離すことにより、装置全体の運転を実質的に支障なく継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＰＷＭインバータ装置の第１の実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明によるＰＷＭインバータ装置の第２の実施の形態を示すブロック図。
【図３】本発明によるＰＷＭインバータ装置の第３の実施の形態を示すブロック図。
【図４】本発明によるＰＷＭインバータ装置の第４の実施の形態を示すブロック図。
【図５】同第４の実施の形態のＰＷＭインバータ装置における作用を説明するための波形図。
【図６】本発明によるＰＷＭインバータ装置の第５の実施の形態を示すブロック図。
【図７】従来の一般的なＰＷＭインバータ装置の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
１…交流電動機
２…位置検出器
３−１〜３−８…インバータ
４−１〜４−８…電流指令決定部
５…速度制御部
６−１〜６−８…特性改善信号演算部
１０…電流指令
１１…基本改善信号
１２…補助改善信号
１３…特性改善信号
３１…電流制御部
３２…ＰＷＭ制御部
３３…インバータ部
４１…位相演算部
４２…電流指令演算部
６１…理想電流制御信号演算部
６２…模擬演算部
６３…基本改善信号出力部
６４…波形データ記憶部
６５…補助改善信号演算部
６６…ゲイン設定部
６７…乗算部。
【図１】
0003701833.tif 000007
【図２】
0003701833.tif 000008
【図３】
0003701833.tif 000009
【図４】
0003701833.tif 000010
【図５】
0003701833.tif 000011
【図６】
0003701833.tif 000012
【図７】
0003701833.tif 000013