(57)【要約】【課題】  デッドタイム補償による悪影響を低減する。【解決手段】  出力電流実効値演算部１０７は、インバータ回路５０の出力電流実効値Ｉrmsを演算し、補正係数演算部１０８は、出力電流実効値Ｉrmsが閾値Ｉthよりも小さい場合には、出力電流実効値Ｉrmsが小さいほど小さくなる補正係数Ｒｃ（＜１）を算出する。補正後補償量演算部１０９は、出力電流の極性sign（１または−１）とデッドタイム基本補償量Ｖded’と補正係数Ｒｃとを掛け合わせて補正後のデッドタイム補償量Ｖdedを算出する（Ｖded＝sign×Ｒｃ×Ｖded’）。補償量加算部１０３は、暫定目標電圧Ｖinv’*にデッドタイム補償量Ｖdedを加算して目標電圧Ｖinv*を設定する。【選択図】  図２
2014176253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された電力を直流から交流に変換するインバータ回路と、
電圧指令を表す変調波と搬送波との大小関係およびデッドタイムに基づいて、前記インバータ回路に設けられたスイッチング素子のオン・オフ切替タイミングを決定するＰＷＭ制御によって、前記インバータ回路から出力される交流電圧を制御するＰＷＭ制御手段と、
前記デッドタイムと前記搬送波の周波数と前記インバータ回路の入力直流電圧の積に基づいてデッドタイム補償量を演算するデッドタイム補償量演算手段と、
前記インバータ回路の出力電流の極性を取得する出力電流極性取得手段と、
前記デッドタイム補償量を前記出力電流の極性に応じて前記電圧指令に加減算することによりデッドタイム補償を行うデッドタイム補償制御手段と
を備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路から出力される電流の大きさの指標となる出力電流指標を取得する出力電流指標取得手段と、
前記出力電流指標が小さい場合には大きい場合に比べて、前記デッドタイム補償量を小さくする側に補正するデッドタイム補償量補正手段と
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記デッドタイム補償量補正手段は、前記出力電流指標が予め設定した閾値よりも小さい場合には、前記出力電流指標が小さいほど前記デッドタイム補償量を小さくする側に補正し、前記出力電流指標が前記閾値以上となる場合には、前記前記デッドタイム補償量を補正しないことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記出力電流指標は、前記インバータ回路から出力される電流の実効値、あるいは、前記インバータ回路から出力される電流の振幅、あるいは、前記インバータ回路から出力される電力であることを特徴とする請求項１または２記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された電力を直流から交流に変換して出力する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、入力された電力を直流から交流に変換して出力する電力変換装置としてインバータが知られている。インバータは、ＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴなどの半導体スイッチング素子で構成したブリッジ回路を備え、電圧指令となる変調波と搬送波との大小関係によりスイッチング素子のオン／オフを切り替えるＰＷＭ制御によって直流電力を交流電力に変換する。スイッチング素子をオフするときには遅れ時間が発生する。このため、同一相の上下アームの一方のスイッチング素子をオンからオフに、他方のスイッチング素子をオフからオンに切り替える場合には、両方のスイッチング素子が同時にオンしてしまう期間が存在する。そこで、アーム短絡を防止するために、ＰＷＭ制御を行う場合には、上下アームのスイッチング素子のオン／オフを切り替えるタイミングで、上下アームのスイッチング素子を同時にオフにする期間が設けられている。この期間は、デッドタイムと呼ばれる。
【０００３】
このデッドタイムを設けることにより、電圧指令に対してインバータの出力電圧が低下するとともに、出力電圧の局所的な歪みが発生する。そこで、こうした現象を防止するためにデッドタイム補償が行われる。通常、デッドタイム補償は、デッドタイムと、搬送波の周波数と、入力直流電圧との積によって計算される補償量を、出力電流の極性に応じて電圧指令に加減算することにより行われる。
【０００４】
また、特許文献１に提案されたインバータは、ＰＷＭ制御信号のデッドタイムによるばらつきを無くし、出力電圧の誤差を小さくするために、インバータの出力電圧検出信号とＰＷＭ指令パルス信号から出力電圧誤差信号を求め、この出力電圧誤差信号を無くすようにＰＷＭパルス信号を生成するよう構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５４３７９号公報
【発明の概要】
【０００６】
（発明が解決しようとする課題）
電力変換装置は、インバータの出力側にリアクトルとコンデンサとで構成されるフィルタを備え、このフィルタにより出力電流のリップルを除去する。しかし、出力電流のリップルを完全に除去するには非常に大きなインダクタンスを有するリアクトルと大容量のコンデンサが必要となり、実際には、ある程度の大きさのリップルは許容されている。上述したデッドタイム補償を行う場合には、出力電流の極性の判定を正確に行う必要があるが、大容量の出力定格の電力変換装置においては、出力電流を検出する電流センサとして定格出力電流を計測できるように広いレンジのものが採用されるため、微小な電流を計測することが困難となる。このため、電力変換装置に接続される負荷が定格出力に比べて軽い場合には、出力電流のゼロクロスを正確に把握できず、極性判定が難しい。その場合には、デッドタイム補償量の加減算を切り替える位相を調整することも困難となる。このため、デッドタイム補償が出力電圧の歪みを低下させるどころか、逆に、増大させてしまう可能性もある。また、特許文献１に提案された電力変換装置では、ＰＷＭ指令パルス信号と出力電圧誤差信号を求める回路を必要とするため、部品コストおよび基板実装面積の点で不利となる。
【０００７】
本発明は、上記課題に対処するためになされたもので、デッドタイム補償による悪影響を低減することを目的とする。
【０００８】
（課題を解決するための手段）
上記課題を解決する本発明の特徴は、入力された電力を直流から交流に変換するインバータ回路（５０）と、電圧指令を表す変調波（Ｗ２）と搬送波（Ｗ１）との大小関係およびデッドタイム（Ｔｄ）に基づいて、前記インバータ回路に設けられたスイッチング素子のオン・オフ切替タイミングを決定するＰＷＭ制御によって、前記インバータ回路から出力される交流電圧を制御するＰＷＭ制御手段（１０４）と、前記デッドタイム（Ｔｄ）と前記搬送波の周波数（ｆｃ）と前記インバータ回路の入力直流電圧（Ｖdc）の積に基づいてデッドタイム補償量を演算するデッドタイム補償量演算手段（１０６）と、前記インバータ回路の出力電流の極性を取得する出力電流極性取得手段（１０５）と、前記デッドタイム補償量を前記出力電流の極性に応じて前記電圧指令に加減算することによりデッドタイム補償を行うデッドタイム補償制御手段（１０３）とを備えた電力変換装置において、
前記インバータ回路から出力される電流の大きさの指標となる出力電流指標（Ｉrms）を取得する出力電流指標取得手段（１０７）と、
前記出力電流指標が小さい場合には大きい場合に比べて、前記デッドタイム補償量を小さくする側に補正するデッドタイム補償量補正手段（１０８，１０９）とを備えたことにある。
【０００９】
この場合、前記出力電流指標は、前記インバータ回路から出力される電流の実効値、あるいは、前記インバータ回路から出力される電流の振幅、あるいは、前記インバータ回路から出力される電力であるとよい。
【００１０】
本発明においては、ＰＷＭ制御手段が、電圧指令を表す変調波と搬送波との大小関係およびデッドタイムに基づいて、インバータ回路に設けられたスイッチング素子のオン・オフ切替タイミングを決定するＰＷＭ制御を行う。デッドタイム補償量演算手段は、デッドタイムと搬送波の周波数とインバータ回路の入力直流電圧の積に基づいてデッドタイム補償量を演算する。出力電流極性取得手段は、インバータ回路の出力電流の極性を取得する。デッドタイム補償量補正手段は、デッドタイム補償量を出力電流の極性に応じて電圧指令に加減算することによりデッドタイム補償を行う。これによりデッドタイム補償量が加味された電圧指令によってインバータ回路から出力される交流電圧が制御される。
【００１１】
インバータから出力される電流が小さい場合には、出力電流の極性判定が難しく、適正にデッドタイム補償を行うことができなくなる可能性がある。そこで、本発明においては、出力電流指標取得手段がインバータ回路から出力される電流の大きさの指標となる出力電流指標を取得する。この出力電流指標は、瞬時的な電流の大きさを表すものではなく、インバータ回路から出力される交流電流の平均的な電流の大きさを表すものであればよい。例えば、出力電流指標は、インバータ回路から出力される電流の実効値、あるいは、インバータ回路から出力される電流の振幅、あるいは、インバータ回路から出力される電力を用いることができる。
【００１２】
そして、デッドタイム補償量補正手段が、出力電流指標が小さい場合には大きい場合に比べて、デッドタイム補償量を小さくする側に補正する。このため、インバータ回路の出力電流が小さい場合におけるデッドタイム補償による出力電圧の歪みの増加を抑制することができる。また、出力電流指標が大きい場合には、適正にデッドタイム補償を行うことができるため、デッドタイム設定によるインバータ回路の出力電圧の低下を抑制することができる。
【００１３】
本発明の他の特徴は、前記デッドタイム補償量補正手段は、前記出力電流指標が予め設定した閾値よりも小さい場合には、前記出力電流指標が小さいほど前記デッドタイム補償量を小さくする側に補正し、前記出力電流指標が前記閾値以上となる場合には、前記デッドタイム補償量を補正しないことにある。
【００１４】
本発明においては、デッドタイム補償量は、出力電流指標が予め設定した閾値よりも小さい場合には、出力電流指標が小さいほど小さくなる側に補正され、出力電流指標が閾値以上となる場合には補正されない。つまり、出力電流の極性判定が難しくなる状況ほどデッドタイム補償量が小さくするように補正され、出力電流の極性判定が正確となる状況においては、デッドタイム補償量が補正されない。従って、より一層適正にデッドタイム補償量を補正することができる。
【００１５】
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、本発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る電力変換装置を備えた交流電力供給装置の概略構成図である。
【図２】インバータコントローラの機能ブロック図である。
【図３】ＰＷＭ制御によるゲート信号の生成を説明するグラフである。
【図４】補正係数特性を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置について図面を用いて説明する。図１は、電気負荷へ交流電力を供給する交流電力供給装置１の概略構成を表す。交流電力供給装置１は、エンジン１０と、エンジン１０に連結されてエンジン１０の作動によって三相交流電力を発生する発電機２０と、発電機２０の出力する三相交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路３０と、コンバータ回路３０の作動を制御するコンバータコントローラ４０と、コンバータ回路３０の出力する直流電力を交流電力に変換するインバータ回路５０と、インバータ回路５０の作動を制御するインバータコントローラ１００と、インバータ回路５０の出力を平滑するフィルタ回路６０とを備えている。このインバータ回路５０およびインバータコントローラ１００が、本発明の電力変換装置に相当する。
【００１８】
本実施形態の交流電力供給装置１は、図示しないエンジン駆動式空調装置の室外機に設けられている。このエンジン駆動式空調装置は、エンジン１０の動力によって駆動される圧縮機を備え、圧縮機によって冷媒を圧縮する。エンジン駆動式空調装置は、商用電源の供給が停止した停電時でも、空調装置内の電気機器を作動できるように本実施形態の交流電力供給装置１を備えている。停電時においては、バッテリによりエンジン１０を起動することにより、エンジン１０の動力で発電機２０を駆動して空調装置内の電気機器（例えば、ファン等）に電力供給する。また、交流電力供給装置１は、空調装置内の電気機器だけでなく、家庭、オフィス、工場等で使用される電気器具の非常電源としても利用できるように外部出力端子７０、７１を備えている。このため、交流電力供給装置１は、非常時に使用される電気負荷への電力供給をまかなえるように、大きな定格出力容量を有するものとなっている。
【００１９】
発電機２０は、発電した三相交流電力をコンバータ回路３０に出力する。コンバータ回路３０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field  Effect  Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）などの半導体スイッチング素子３１〜３６をブリッジ接続した３相ブリッジ回路であって、コンバータコントローラ４０から出力されるゲート信号にしたがってスイッチング素子３１〜３６のオン／オフ状態が切り替えられて三相交流電力を直流電力に変換する。コンバータ回路３０は、２本の直流ライン３７，３８を介してインバータ回路５０と接続されており、変換した直流電力をインバータ回路５０に出力する。
【００２０】
２本の直流ライン３７，３８間には、平滑用コンデンサ３９が設けられている。また、直流ライン３７，３８間の電圧を検出する直流電圧センサ４１が設けられている。直流電圧センサ４１は、その検出値である直流電圧Ｖdcをコンバータコントローラ４０とインバータコントローラ１００とに供給する。コンバータコントローラ４０は、直流電圧Ｖdcをフィードバックして、直流電圧Ｖdcが目標直流電圧と一致するようにデューティ比を設定したゲート信号をコンバータ回路３０の各スイッチング素子３１〜３６に出力する。これにより、コンバータ回路３０の出力直流電圧が目標直流電圧に維持される。
【００２１】
インバータ回路５０は、ＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子５１〜５４をブリッジ接続したＨブリッジ回路であって、インバータコントローラ１００から出力されるゲート信号にしたがってスイッチング素子５１〜５４のオン／オフ状態が切り替えられて直流電力を単相交流電力に変換する。上アームとなるスイッチング素子５１と下アームとなるスイッチング素子５２との接続部に交流ライン５５が接続され、他方の上アームとなるスイッチング素子５３と下アームとなるスイッチング素子５４との接続部に交流ライン５６が接続される。
【００２２】
インバータ回路５０においては、スイッチング素子５１とスイッチング素子５４とをオン状態とし、スイッチング素子５２とスイッチング素子５３とをオフ状態とすることで矢印ａ方向に電流を流し、スイッチング素子５２とスイッチング素子５３とをオン状態とし、スイッチング素子５１とスイッチング素子５４とをオフ状態とすることにより矢印ｂ方向に電流を流す。こうしたスイッチング素子５１〜５４のオン・オフ切替およびデューティ比制御により、交流ライン５５と交流ライン５６との間に交流電圧を発生させる。
【００２３】
インバータ回路５０の出力側には、フィルタ回路６０が設けられている。フィルタ回路６０は、交流ライン５５に直列に設けられるリアクトル６１と、交流ライン５５、５６間に設けられるコンデンサ６２とを備えおり、出力電流のリップルを低減する。また、交流ライン５５には、出力電流センサ４２が設けられている。出力電流センサ４２は、インバータ５０から出力される電流を検出し、その検出値である出力電流Ｉacをインバータコントローラ１００に供給する。出力電流センサ４２により検出される出力電流Ｉacの情報には極性が含まれている。出力電流Ｉacの極性については、矢印ａ方向に流れる電流を正、矢印ｂ方向に流れる電流を負とする。
【００２４】
フィルタ回路６０の出力側には、外部出力端子７０，７１が設けられる。外部出力端子７０、７１には、交流電力供給を受ける複数の電気負荷Ｌが接続される。また、外部出力端子７０、７１間の電圧を検出する出力電圧センサ４３が設けられている。出力電圧センサ４３は、交流電力供給装置１の出力電圧Ｖacを検出し、出力電圧Ｖacを表す情報をインバータコントローラ１００に供給する。
【００２５】
インバータコントローラ１００は、交流電力供給装置１の交流出力電圧が、予め設定された出力電圧指令Ｖac*に一致するようにインバータ回路５０のスイッチング素子５１〜５４を制御するもので、マイコン、および、スイッチング素子５１〜５４にゲート信号を出力するドライブ回路を主要部として備えている。図２は、インバータコントローラ１００の機能を表す機能ブロック図である。
【００２６】
インバータコントローラ１００は、偏差演算部１０１と、ＰＩ制御部１０２と、補償量加算部１０３と、ＰＷＭ制御部１０４と、電流極性判定部１０５と、基本補償量演算部１０６と、出力電流実効値演算部１０７と、補正係数演算部１０８と、補正後補償量演算部１０９とを備えており、これらの機能部を所定の演算周期にて作動させる。また、インバータコントローラ１００は、直流電圧センサ４１の出力する直流電圧Ｖdc、出力電圧センサ４３の出力する出力電圧Ｖac、出力電流センサ４２の出力する出力電流Ｉacを表す検出信号を所定のサンプリング周期でデジタル値に変換する。このデジタル値に変換されたセンサ値は、瞬時値を表している。
【００２７】
偏差演算部１０１は、出力電圧センサ４３により検出された出力電圧Ｖacを読み込み、出力電圧指令Ｖac*と出力電圧Ｖacとの偏差ΔＶac（＝Ｖac*−Ｖac）を演算する。出力電圧指令Ｖac*は、予め設定された交流電圧指令であって、本実施形態においては、交流電力供給装置１からＡＣ２００Ｖの交流電力を外部に出力するため、出力電圧指令Ｖac*は、２８３Ｖ（＝２００×√２）の振幅を有し、商用電源と同じ周波数の正弦波としている。偏差演算部１０１は、演算した偏差ΔＶacをＰＩ制御部１０２に出力する。
【００２８】
ＰＩ制御部１０２は、偏差ΔＶacに基づいて、ＰＩ演算（比例積分演算）によってインバータ回路５０の出力電圧の暫定的な目標値である暫定目標電圧Ｖinv’*を演算する。ＰＩ制御部１０２は、演算した暫定目標電圧Ｖinv’*を補償量加算部１０３に出力する。
【００２９】
補償量加算部１０３は、後述する補正後補償量演算部１０９から出力されたデッドタイム補償量Ｖdedを入力し、暫定目標電圧Ｖinv’*にデッドタイム補償量Ｖdedを加算し、その加算結果をインバータ回路５０の出力電圧の最終的な目標値である目標電圧Ｖinv*（＝Ｖinv’*＋Ｖded）として設定する。補償量加算部１０３は、演算した目標電圧Ｖinv*をＰＷＭ制御部１０４に出力する。この目標電圧Ｖinv*が、インバータ回路５０の電圧指令となる。
【００３０】
ＰＷＭ制御部１０４は、目標電圧Ｖinv*に基づいて、インバータ回路５０のスイッチング素子５１〜５４のオン・オフ切替タイミングを設定したゲート信号を生成する。このゲート信号の生成は、図３に示すように、搬送波Ｗ１と変調波Ｗ２とに基づいて、両者の大小関係からオン期間とオフ期間とを設定し、更に、オン・オフが切り替わるタイミングで、上アームと下アームとを同時にオフ状態にするデッドタイムを挿入することにより行われる。変調波Ｗ２は、電圧指令を表し、インバータ回路５０の目標電圧Ｖinv*に相当する。
【００３１】
スイッチング素子５１とスイッチング素子５２、および、スイッチング素子５３とスイッチング素子５４は、それぞれ相補的にオン・オフの状態をとり、変調波Ｗ２と搬送波Ｗ１との大小関係に応じてオン・オフ状態を切り替える。スイッチング素子５１〜５４のオン・オフの切替を同時に行うと、スイッチング素子の応答遅れにより上下アームの短絡が発生する。そのため、オン・オフが切り替わるタイミングにおいては、所定時間だけ上アームと下アームとの両方を同時にオフ状態にするデッドタイムが挿入される。
【００３２】
ＰＷＭ制御部１０４は、生成したゲート信号をインバータ回路５０のスイッチング素子５１〜５４に出力する。これにより、インバータ回路５０から目標電圧Ｖinv*に追従した電圧が出力される。
【００３３】
ゲート信号にデッドタイムが挿入されている場合には、電圧指令に対してインバータ回路５０の出力電圧が低下する。そこで、以下に示すようにデッドタイム補償量Ｖdedを算出し、このデッドタイム補償量Ｖdedを暫定目標電圧Ｖinv’*に加算することにより最終的な目標電圧Ｖinv*を求める。このように、デッドタイム補償量を電圧指令に加算してインバータ回路５０の出力電圧の低下を防止することをデッドタイム補償と呼ぶ。
【００３４】
電流極性判定部１０５は、出力電流センサ４２により検出された出力電流Ｉacを読み込み、出力電流Ｉacの極性signを判定する。電流極性判定部１０５は、極性signが正である場合には値「１」を表す情報を、極性signが負である場合には値「―１」を表す情報を補正後補償量演算部１０９に出力する。出力電流Ｉacの極性signの判定にあたっては、出力電流センサ４２の出力する極性情報だけでなく、出力電流Ｉacの推移に基づいて出力電流Ｉacがゼロクロスするタイミングを把握して、極性判定を行うことができる。
【００３５】
基本補償量演算部１０６は、直流電圧センサ４１により検出された直流電圧Ｖdcを読み込み、この直流電圧Ｖdcに、デッドタイムＴｄと搬送波Ｗ１の周期ｆｃとを乗算してデッドタイム基本補償量Ｖded’（Ｔｄ×ｆｃ×Ｖdc）を算出する。デッドタイムＴｄと周期ｆｃとは予め設定された固定値である。基本補償量演算部１０６は、算出したデッドタイム基本補償量Ｖded’を補正後補償量演算部１０９に出力する。
【００３６】
出力電流実効値演算部１０７は、出力電流センサ４２により検出された出力電流Ｉacを読み込み、インバータ回路５０から出力される電流の大きさの指標となる出力電流の実効値Ｉrmsを演算する。インバータ回路５０から出力される電流の大きさの指標とは、瞬時的な電流値を表すものではなく、交流電流の平均的な大きさを意味している。出力電流センサ４２により検出された出力電流Ｉacは、瞬時値であるため、出力電流実効値演算部１０７は、出力電流Ｉacを所定の周期でサンプリングして交流の出力電流の実効値Ｉrmsを算出する。例えば、出力電流Ｉacをサンプリングし、直近の交流電流１周期分のサンプリング値の二乗和（ΣＩac2）をサンプリング数Ｎで除算することにより得た値の平方根を出力電流実効値Ｉrmsとすることができる（Ｉrms＝√（ΣＩac2／Ｎ））。出力電流実効値演算部１０７は、算出した出力電流実効値Ｉremを補正係数演算部１０８に出力する。尚、出力電流実効値Ｉremは、インバータ回路５０から出力される電流の大きさの指標とするものであるため、その絶対値を意味している。
【００３７】
補正係数演算部１０８は、出力電流実効値Ｉremに基づいて、デッドタイム基本補償量Ｖded’を補正するための補正係数Ｒｃを演算する。補正係数演算部１０８は、出力電流実効値Ｉremが予め設定した閾値Ｉthよりも小さい場合（０＜Ｉrem＜Ｉth）には、出力電流実効値Ｉremを閾値Ｉthで除算した値を補正係数Ｒｃとして設定する（Ｒｃ＝Ｉrem／Ｉth）。一方、出力電流実効値Ｉremが閾値Ｉth以上となる場合（Ｉrem≧Ｉth）には、補正係数Ｒｃを１に設定する（Ｒｃ＝１）。この補正係数Ｒｃと出力電流実効値Ｉremとの関係を図４に示す。補正係数Ｒｃは、後述するようにデッドタイム基本補償量Ｖded’に乗算するものであるため、「１」の場合には、補正を行わないことを意味し、「１」未満の場合には、値が小さいほどデッドタイム基本補償量Ｖded’を小さくする側に補正することを意味する。補正係数演算部１０８は、算出した補正係数Ｒｃを補正後補償量演算部１０９に出力する。
【００３８】
補正後補償量演算部１０９は、電流極性判定部１０５から出力された極性sign（１または−１）と、基本補償量演算部１０６から出力されたデッドタイム基本補償量Ｖded’と、補正係数演算部１０８から出力された補正係数Ｒｃとを入力し、これらを掛け合わせることにより補正後のデッドタイム補償量Ｖdedを算出する（Ｖded＝sign×Ｒｃ×Ｖded’）。補正後補償量演算部１０９は、算出したデッドタイム補償量Ｖdedを補償量加算部１０３に出力する。
【００３９】
これにより、出力電流実効値Ｉremの大きさに応じて補正されたデッドタイム補償量Ｖdedが暫定目標電圧Ｖinv’*に加算されて目標電圧Ｖinv*が設定され、この目標電圧Ｖinv*に応じたＰＷＭ制御によりインバータ回路５０のスイッチング素子５１〜５４のゲート信号が生成される。従って、図２において符号１１０で表されるブロックがデッドタイム補償を行う機能部となり、符号１２０で表されるブロックがデッドタイム補償の度合を調整する機能部となっている。
【００４０】
以上説明した本実施形態によれば、デッドタイム基本補償量Ｖded’を出力電流実効値Ｉrem（出力電流指標）が小さいほど小さくなる側に補正したデッドタイム補償量Ｖdedを算出する。従って、インバータ回路５０から出力される電流の極性判定が難しくなる状況ほどデッドタイム補償量Ｖdedが小さくなる。このため、出力電流が小さい場合におけるデッドタイム補償による出力電圧の歪みの増加を抑制することができる。従って、電気負荷Ｌへの電力供給量が減少した場合であっても、出力電圧の歪みの増加を抑制することができる。
【００４１】
また、出力電流実効値Ｉremが閾値Ｉth以上となる場合には、出力電流のゼロクロスを正確に把握できるため、極性判定を正確に行うことができる。そうした状況においては、デッドタイム基本補償量Ｖded’を補正せずにデッドタイム補償量Ｖdedとして使用する。従って、デッドタイム設定による出力電圧の低下を防止することができる。これらの結果、本実施形態によれば、デッドタイム補償を適正に実施することができる。特に、電気負荷Ｌが大きく変動する環境において使用される場合には、非常に有効なものとなる。また、従来装置のようにＰＷＭ指令パルス信号と出力電圧誤差信号を求める回路を必要としないため、部品コストおよび基板実装面積の点においても優れている。
【００４２】
また、本実施形態の交流電力供給装置１は、エンジン駆動式空調装置に設けられ、圧縮機を駆動するエンジン１０によって発電機２０を作動させ、この発電機２０で発電された電力をコンバータ回路３０で直流に変換し、その直流電力をインバータ回路５０で交流に変換するものである。従って、エンジン１０を有効利用することができる。また、コンバータコントローラ４０によりインバータ回路５０の入力電圧を任意に設定することができるため、インバータ回路５０では効率の良い電力変換が可能となる。
【００４３】
以上、本実施形態に係る交流電力供給装置１について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４４】
例えば、本実施形態においては、出力電流指標として出力電流実効値Ｉremを用いているが、それに代えて、インバータ回路５０の出力電流Ｉacの振幅（波高値）を用いるようにしてもよい。その場合には、例えば、出力電流Ｉacをサンプリングし、直近の交流電流１周期分における最大値を求めるようにすればよい。また、出力電流実効値Ｉremに代えて、インバータ回路５０の出力電力を用いるようにしてもよい。その場合には、例えば、
出力電流Ｉacと出力電圧Ｖacの瞬時値の積を積算し、交流電圧の１周期分の積算回数Ｎで除することで出力電力Ｐｏを算出すればよい（Ｐｏ＝Σ（Ｉac×Ｖac）／Ｎ）。
【００４５】
また、本実施形態においては、コンバータ回路３０をスイッチング素子３１〜３６にて構成したが、スイッチング素子３１〜３６に代えて、ダイオードを用いることもできる。この場合には、コンバータコントローラ４０を省略することができる。
【００４６】
また、本実施形態においては、Ｈブリッジ回路を使ったインバータ回路５０によって直流電力を単相交流電力に変換しているが、３相ブリッジ回路を使ったインバータ回路によって直流電力を三相交流電力に変換する構成であってもよい。
【００４７】
また、本実施形態においては、デッドタイム補償量を補正する補正係数Ｒｃを、出力電流実効値Ｉrmsが閾値Ｉthよりも小さい場合には、出力電流実効値Ｉrmsが小さくなるほど小さい値に設定しているが、補正係数Ｒｃの設定に関しては段階的に行うようにしてもよい。例えば、補正係数Ｒｃを２段階に設定して、出力電流実効値Ｉrmsが閾値Ｉthよりも小さい場合と閾値Ｉth以上となる場合とに分けて、前者の方が後者に比べて補正係数Ｒｃが小さくなるように設定してもよい。
【００４８】
また、本実施形態においては、エンジン駆動式空調装置に設けられる交流電力供給装置１への適用について説明しているが、本発明の電力変換装置は、種々の装置に適用することができる。例えば、エンジンの排熱を利用して動力、温熱、冷熱を取り出すコジェネレーション装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…交流電力供給装置、１０…エンジン、２０…発電機、３０…コンバータ回路、４０…コンバータコントローラ、４１…直流電圧センサ、４２…出力電流センサ、４３…出力電圧センサ、５０…インバータ回路、５１，５２，５３，５４…スイッチング素子、６０…フィルタ回路、７０，７１…外部出力端子、１００…インバータコントローラ、１０１…偏差演算部、１０２…ＰＩ制御部、１０３…補償量加算部、１０４…ＰＷＭ制御部、１０５…電流極性判定部、１０６…基本補償量演算部、１０７…出力電流実効値演算部、１０８…補正係数演算部、１０９…補正後補償量演算部、Ｒｃ…補正係数、sign…極性、Ｔｄ…デッドタイム、Ｖded’…デッドタイム基本補償量、Ｖded…デッドタイム補償量。
【図１】
2014176253.tif 000003
【図２】
2014176253.tif 000004
【図３】
2014176253.tif 000005
【図４】
2014176253.tif 000006