(57)【要約】【課題】インバータおよび回転電機を速やかに昇温可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１の第１インバータ部２０は、ＳＷ素子２１〜２６を有し、コイル１１〜１３の一端１１１、１２１、１３１と第１電力供給源４１との間に接続される。第２インバータ部３０は、ＳＷ素子３１〜３６を有し、コイル１１〜１３の他端１１２、１２２、１３２と第２電力供給源４２との間に接続される。制御部６０は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の少なくとも一方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングし、駆動電流Ｉｔに無効電流Ｉｒ１を加算した電流をコイル１１〜１３に通電させる。これにより、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０およびモータ１０を速やかに昇温することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線（１１、１２、１３）を有する回転電機（１０）の電力を変換する電力変換装置（１）であって、
第１スイッチング素子（２１〜２６）を有し、前記巻線の一端（１１１、１２１、１３１）と第１電力供給源（４１）との間に接続される第１インバータ部（２０）と、
第２スイッチング素子（３１〜３６）を有し、前記巻線の他端（１１２、１２２、１３２）と第２電力供給源（４２）との間に接続される第２インバータ部（３０）と、
前記第１インバータ部および前記第２インバータ部の少なくとも一方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングし、前記トルク指令値に応じた駆動電流に前記加熱指令値に応じた無効電流を加算した電流を前記巻線に通電させる制御部（６０）と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１インバータ部または前記第２インバータ部の一方を全相同電位とし、前記第１インバータ部または前記第２インバータ部の他方を前記トルク指令値および前記加熱指令値に基づいてスイッチングすることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１スイッチング素子は、高電位側に接続される第１上アーム素子（２１〜２３）、および、低電位側に接続される第１下アーム素子（２４〜２６）から構成され、
前記第２スイッチング素子は、高電位側に接続される第２上アーム素子（３１〜３３）、および、低電位側に接続される第２下アーム素子（３４〜３６）から構成され、
前記制御部は、
前記第１インバータ部を全相同電位とする場合、前記第１上アーム素子または前記第１下アーム素子の一方を全相でオン、他方を全相でオフし、
前記第２インバータ部を全相同電位とする場合、前記第２上アーム素子または前記第２下アーム素子の一方を全相でオン、他方を全相でオフすることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第１インバータ部を全相同電位とする場合、前記第１上アーム素子の全相をオン、前記第１下アーム素子をオフする期間と、前記第１上アーム素子の全相をオフ、前記第１下アーム素子の全相をオンする期間とを第１アーム切り替え期間毎に切り替え、
前記第２インバータ部を全相同電位とする場合、前記第２上アーム素子の全相をオン、前記第１下アーム素子の全相をオフする期間と、前記第２上アーム素子の全相をオフ、前記第２下アーム素子の全相をオンする期間とを第２アーム切り替え期間毎に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１インバータ部をスイッチングし前記第２インバータ部を全相同電位とする期間と、前記第１インバータ部を全相同電位とし前記第２インバータ部をスイッチングする期間とをインバータ切替期間毎に切り替えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１インバータ部および前記第２インバータ部を前記トルク指令値および前記加熱指令値に基づいてスイッチングすることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記無効電流として前記巻線の各相に通電方向および大きさの等しい電流を通電させることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記駆動電流の等トルク線の接線に平行な方向に前記無効電流を通電させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御部は、所定期間内における前記無効電流による合計トルクがゼロとなる前記無効電流を前記巻線に通電させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記所定期間は、前記回転電機の機械時定数より短い期間であることを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記無効電流は、第１無効電流、および、前記第１無効電流と大きさが等しく方向が反対向きの第２無効電流から構成され、
前記制御部は、前記第１無効電流が通電される期間と前記第２無効電流が通電される期間とを前記所定期間内にて切り替えることを特徴とする請求項９または１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記無効電流は、前記所定期間内に楕円軌跡を描く高周波回転電流であることを特徴とする請求項９または１０に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記制御部は、前記巻線の各相を均等に昇温させる前記駆動電流および前記無効電流を前記巻線に通電させることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記制御部は、第１軸と第２軸とが直交する直交座標において、前記駆動電流および前記無効電流による前記第１軸の実効値と、前記駆動電流および前記無効電流による前記第２軸の実効値とが等しくなる前記駆動電流および前記無効電流を前記巻線に通電させることを特徴とする請求項１３に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第１スイッチング素子および前記第２スイッチング素子の少なくとも一方のスイッチング周波数を可変とすることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記スイッチング周波数は、前記加熱指令値に基づいて決定されることを特徴とする請求項１５に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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つの電動機に対して２つのインバータを設ける技術が知られている。例えば特許文献１では、電動機の各相において、２つの巻線が直列に接続して構成され、高圧インバータが各相の巻線の端部に接続され、低圧インバータが各相の巻線の中間部に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２４８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば寒冷地での回転電機始動時等、回転電機の潤滑油等として機能する作動油の温度が低下すると作動油の粘度が増加するため、効率が悪化する。しかしながら、特許文献１のように１つの電動機に対して２つのインバータを設ける構成において、回転電機の作動油の温度低下に伴う回転電機の効率悪化について、何ら考慮されていなかった。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータおよび回転電機を昇温可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電力変換装置は、巻線を有する回転電機の電力を変換するものであって、第１インバータ部、第２インバータ部、および、制御部を備える。
第１インバータ部は、第１スイッチング素子を有し、巻線の一端と第１電力供給源との間に接続される。第２インバータ部は、第２スイッチング素子を有し、巻線の他端と第２電力供給源との間に接続される。
【０００６】
制御部は、第１インバータ部および第２インバータ部の少なくとも一方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングし、トルク指令値に応じた駆動電流に加熱指令値に応じた無効電流を加算した電流を巻線に通電させる。
【０００７】
本発明では、回転電機の駆動に係るトルク指令値に応じた駆動電流に加え、発熱に寄与する加熱指令値に応じた無効電流が巻線に通電されるので、第１インバータ部、第２インバータ部および回転電機を昇温することができる。これにより、回転電機の潤滑油等として機能する作動油の温度を速やかに上昇させることができ、例えば寒冷地等における作動油の温度低下に伴う粘度増加によるモータ効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による電力変換装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態による各相電流を説明する説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態による各相電流を説明する説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図６】モータ停止時に駆動電流を通電した場合の各相電流を説明する説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態による各相電流を説明する説明図である。
【図８】本発明の第４実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第４実施形態による各相電流を説明する説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第５実施形態による各相電流を説明する説明図である。
【図１４】本発明の第６実施形態による駆動電流および無効電流を説明する説明図である。
【図１５】本発明の第６実施形態による各相電流を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による電力変換装置を図面に基づいて説明する。なお、以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による電力変換装置１は、回転電機としてのモータ１０の電力を変換するものである。
【００１０】
モータ１０は、例えば電動車両に適用され、図示しない駆動輪を駆動するためのトルクを発生する。本実施形態のモータ１０は、駆動輪を駆動するための電動機としての機能、および、図示しないエンジンや駆動輪から伝わる運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する、所謂モータジェネレータ（ＭＧ）である。本実施形態では、主に電動機として機能する場合について説明するので、「モータ１０」と呼ぶ。
【００１１】
モータ１０は、３相交流の回転電機であって、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を有する。Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３が「巻線」に対応する。以下適宜、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を「コイル１１〜１３」という。
また、モータ１０には、図示しないロータの回転位置を検出する回転角センサ１５が設けられる。回転角センサ１５は、レゾルバ等、どのようなものでもよい。回転角センサ１５の検出値は、制御部６０に出力される。
【００１２】
電力変換装置１は、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、制御部６０等を備える。
第１インバータ部２０は、３相インバータであり、コイル１１〜１３への通電を切り替えるべく、６つのスイッチング素子（以下、「ＳＷ素子」という。）２１〜２６がブリッジ接続される。本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。本実施形態では、ＳＷ素子２１〜２６が「第１スイッチング素子」に対応する。
【００１３】
ＳＷ素子２１は、ＳＷ素子２４の高電位側に接続される。ＳＷ素子２１とＳＷ素子２４との接続点２７は、Ｕ相コイル１１の一端１１１に接続される。
ＳＷ素子２２は、ＳＷ素子２５の高電位側に接続される。ＳＷ素子２２とＳＷ素子２５との接続点２８は、Ｖ相コイル１２の一端１２１に接続される。
ＳＷ素子２３は、ＳＷ素子２６の高電位側に接続される。ＳＷ素子２３とＳＷ素子２６との接続点２９は、Ｗ相コイル１３の一端１３１に接続される。
以下適宜、高電位側に接続されるＳＷ素子２１〜２３を「第１上アーム素子」、低電位側に接続されるＳＷ素子２４〜２６を「第１下アーム素子」という。
【００１４】
第２インバータ部３０は、第１インバータ部２０と同様、３相インバータであり、コイル１１〜１３への通電を切り替えるべく、６つのＳＷ素子３１〜３６がブリッジ接続される。本実施形態では、ＳＷ素子３１〜３６は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。本実施形態では、ＳＷ素子３１〜３６が「第２スイッチング素子」に対応する。
【００１５】
ＳＷ素子３１は、ＳＷ素子３４の高電位側に接続される。ＳＷ素子３１とＳＷ素子３４との接続点３７は、Ｕ相コイル１１の他端１１２に接続される。
ＳＷ素子３２は、ＳＷ素子３５の高電位側に接続される。ＳＷ素子３２とＳＷ素子３５との接続点３８は、Ｖ相コイル１２の他端１２２に接続される。
ＳＷ素子３３は、ＳＷ素子３６の高電位側に接続される。ＳＷ素子３３とＳＷ素子３６との接続点３９は、Ｗ相コイル１３の他端１３２に接続される。
以下適宜、高電位側に接続されるＳＷ素子３１〜３３を「第２上アーム素子」、低電位側に接続されるＳＷ素子３４〜３６を「第２下アーム素子」という。
【００１６】
第１電力供給源４１は、第１インバータ部２０に接続される直流電源であって、第１インバータ部２０を経由してモータ１０に電力を供給する。
第２電力供給源４２は、第２インバータ部３０に接続される直流電源であって、第２インバータ部３０を経由してモータ１０に電力を供給する。
【００１７】
第１電力供給源４１の電圧を第１電源電圧Ｅ１とし、第２電力供給源４２の電圧を第２電源電圧Ｅ２とする。第１電源電圧Ｅ１と第２電源電圧Ｅ２とは、異なる値であってもよいし、等しい値であってもよい。本実施形態では、第２電源電圧Ｅ２は、第１電源電圧Ｅ１より大きいものとする。なお、図１において、第１電力供給源４１および第２電力供給源４２を１つの直流電源として記載しているが、複数の直流電源により構成してもよいし、例えば図示しない昇圧コンバータ等を含んで構成するようにしてもよい。
【００１８】
第１コンデンサ５１は、第１電力供給源４１と並列に接続され、第１電力供給源４１からＳＷ素子２１〜２６へ供給される電流を平滑化する平滑コンデンサである。
第２コンデンサ５２は、第２電力供給源４２と並列に接続され、第２電力供給源４２からＳＷ素子３１〜３６へ供給される電流を平滑化する平滑コンデンサである。
【００１９】
ここで、第１インバータ部２０および第１電力供給源４１組み合わせを第１系統１００とし、第２インバータ部３０および第２電力供給源４２の組み合わせを第２系統２００とすると、本実施形態では、モータ１０の一側に第１系統１００が設けられ、他側に第２系統２００が設けられている、ということである。
【００２０】
制御部６０は、通常のコンピュータとして構成されており、内部にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらの構成を接続するバスライン等が備えられる。
制御部６０は、回転角取得部６１、指令演算部６２、および、駆動制御部６５を有する。回転角取得部６１、指令演算部６２、および、駆動制御部６５は、ハードウェアにより構成してもよいし、ソフトウェアにより構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより構成してもよい。
【００２１】
回転角取得部６１は、回転角センサ１５の検出値を取得し、取得された検出値に基づき、モータ１０のロータの回転角度を演算する。演算された回転角度は、各種演算に用いられる。
指令演算部６２は、トルク指令値等に基づき、モータ１０の駆動に係る駆動電流Ｉｔの大きさ、および、位相を演算する。駆動電流Ｉｔの位相は、例えば最大トルク、最小電流となる位相や、最大トルク、最小損失となる位相である最大トルク位相とする。例えばモータ１０がＩＰＭモータであれば、最大トルク位相は、ｑ軸より進角している（図２参照）。
【００２２】
また指令演算部６２は、例えば外気温やモータ１０の潤滑油等として機能する作動油の温度等に応じた加熱指令値に基づき、発熱に寄与する無効電流Ｉｒ１を演算する。本実施形態では、無効電流Ｉｒ１は、駆動電流Ｉｔの等トルク線Ｌ１の接線Ｌ２と平行な方向に通電される。なお、駆動電流Ｉｔの等トルク線Ｌ１の接線Ｌ２と平行な方向に通電される無効電流Ｉｒ１は、モータ１０のトルクには寄与しないので、モータ１０の駆動に影響を与えない（図２参照）。なお、「駆動電流Ｉｔの等トルク線Ｌ１の接線Ｌ２と平行な方向」とは、換言すると、「最大トルク位相と位相が９０［ｄｅｇ］ずれた位相」ということである。
【００２３】
指令演算部６２では、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ１をコイル１１〜１３に通電させるべく、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ１に応じた電圧指令を演算する。
なお、図１では、指令演算部６２がトルク指令値および加熱指令値を制御部６０の外部から取得する例を示しているが、トルク指令値および加熱指令値を制御部６０にて内部的に取得するように構成してもよい。
【００２４】
駆動制御部６５は、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６のオンオフ作動を制御し、駆動電流Ｉｔに無効電流Ｉｒ１を加算した電流をコイル１１〜１３に通電させる。本実施形態では、駆動制御部６５は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の少なくとも一方を指令演算部６２にて演算される電圧指令に基づいてスイッチングし、コイル１１〜１３への通電を制御することにより、モータ１０の駆動を制御する。
【００２５】
本実施形態では、第１インバータ部２０を全相同電位とする場合、駆動制御部６５は、指令演算部６２にて演算される駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ１に応じた電圧指令と、三角波に代表されるキャリア波との比較により、第２インバータ部３０を構成するＳＷ素子３１〜３６のオンオフ作動を制御する。
また、第２インバータ部３０を全相同電位とする場合、駆動制御部６５は、指令演算部６２にて演算される駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ１に応じた電圧指令とキャリア波との比較により、第１インバータ部２０を構成するＳＷ素子２１〜２６のオンオフ作動を制御する。
本実施形態では、キャリア波の周波数は一定とする。
【００２６】
例えば、駆動制御部６５は、低回転、低トルク域では、モータ効率を高めるべく、第２上アーム素子３１〜３３の全相または第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンすることにより第２インバータ部３０を全相同電位とし、第１インバータ部２０をスイッチングすることにより、第１電力供給源４１の電力によりモータ１０を駆動する。
また、中回転、中トルク域では、第１上アーム素子２１〜２３の全相または第１下アーム素子２４〜２６の全相をオンすることにより第１インバータ部２０を全相同電位とし、第２インバータ部３０をスイッチングすることにより、第２電力供給源４２の電力によりモータ１０を駆動する。
【００２７】
さらにまた、高回転、高トルク域では、モータ出力を高めるべく、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０をスイッチングする。本実施形態では、コイル１１〜１３に印加される電圧に応じた第１基本波に基づいて第１インバータ部２０をスイッチングし、第１基本波を反転した第２基本波に基づいて第２インバータ部３０をスイッチングすることにより、第１電力供給源４１と第２電力供給源４２とを直列接続しているのに相当する状態にてモータ１０を駆動する。なお、第１基本波と第２基本波とは、位相が１８０［ｄｅｇ］ずれていると捉えることもできる。第１基本波と第２基本波との位相差は、第１電力供給源４１と第２電力供給源４２とを直列接続した状態に対応する電圧をモータ１０に印加可能であれば、１８０［ｄｅｇ］から多少のずれは許容されるものとし、「第１基本波を反転した第２基本波」の概念に含まれるものとする。
すなわち、本実施形態では、モータ１０の回転数およびトルクの少なくとも一方に基づき、制御モードを切り替えている。
【００２８】
第１インバータ部２０を全相同電位とする場合、第１上アーム素子２１〜２３を全相オン、第１下アーム素子２４〜２６を全相オフ、または、第１上アーム素子２１〜２３を全相オフ、第１下アーム素子２４〜２６を全相オンする。このとき、第１インバータ部２０は、中性点化される。
【００２９】
本実施形態では、第１インバータ部２０を全相同電位とする期間において、第１上アーム素子２１〜２３を全相オン、第１下アーム素子２４〜２６を全相オフする期間と、第１上アーム素子２１〜２３を全相オフ、第１下アーム素子２４〜２６を全相オンする期間とを第１アーム切替期間毎に切り替える。オンにするアームを第１アーム切替期間毎に切り替えることにより、ＳＷ素子２１〜２６のオン時間の偏りが低減され、熱損失の偏りを低減可能である。
【００３０】
また、第２インバータ部３０を全相同電位とする場合、第２上アーム素子３１〜３３を全相オン、第２下アーム素子３４〜３６を全相オフ、または、第２上アーム素子３１〜３３を全相オフ、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンする。このとき、第２インバータ部３０は、中性点化される。
【００３１】
本実施形態では、第２インバータ部３０を全相同電位とする期間において、第２上アーム素子３１〜３３を全相オン、第２下アーム素子３４〜３６を全相オフする期間と、第２上アーム素子３１〜３３を全相オフ、第２下アーム素子３４〜３６を全相オンする期間とを第２アーム切替期間毎に切り替える。オンにするアームを第２アーム切替期間毎に切り替えることにより、ＳＷ素子３１〜３６のオン時間の偏りが低減され、熱損失の偏りを低減可能である。
第２アーム切替期間は、第１アーム切替期間と等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
また、第１インバータ部２０を全相同電位とする期間と、第２インバータ部３０を全相同電位とする期間とをインバータ切替期間毎に切り替える。これにより、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６毎のオン時間の偏りが低減され、熱損失の偏りを低減可能である。
第１アーム切替期間、第２アーム切替期間、および、インバータ切替期間は、例えばＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６が熱飽和に達するまでの時間等に応じ、適宜設定可能である。
【００３３】
ところで、寒冷地等において、モータ１０の作動油の温度が低下すると、作動油の粘度が増加するため、モータ１０の効率が悪化する。そのため、モータ１０の作動油の温度が低い場合、作動油の温度を速やかに上昇させることが好ましい。
そこで本実施形態では、モータ１０の駆動に係る駆動電流Ｉｔに加え、モータ１０のトルクに寄与しない無効電流Ｉｒ１をコイル１１〜１３に通電することにより、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、モータ１０を昇温させる。
【００３４】
ここで、無効電流Ｉｒ１の有無によるＵ相コイル１１に通電されるＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相コイル１２に通電されるＶ相電流Ｉｖ、および、Ｗ相コイル１３に通電されるＷ相電流Ｉｗを図３に基づいて説明する。図３においては、Ｕ相電流Ｉｕを実線、Ｖ相電流Ｉｖを破線、Ｗ相電流Ｉｗを一点鎖線で示した。以下の実施形態に係る図においても同様である。また、以下適宜、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを「各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ」という。
図３（ａ）に示すように、モータ１０が回転している状態において、駆動電流Ｉｔを通電すると、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは正弦波波形となる。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示すように、駆動電流Ｉｔに無効電流Ｉｒ１を加えることにより、図３（ａ）と比較して、コイル１１〜１３に通電される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの通電量が大きくなる。これにより、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０およびモータ１０を速やかに昇温させることができる。また、モータ１０が回転している状態では、モータ１０の回転に伴いｄｑ座標が回転するので、駆動電流Ｉｔの等トルク線Ｌ１の接線Ｌ２方向に通電される無効電流Ｉｒ１も回転する。したがって、図３（ｂ）に示すように、コイル１１〜１３には、正弦波電流が均等に通電されるため、各相を均等に昇温することができる。
【００３６】
以上詳述したように、本実施形態の電力変換装置１は、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３を有するモータ１０の電力を変換するものであって、第１インバータ部２０と、第２インバータ部３０と、制御部６０と、を備える。
【００３７】
第１インバータ部２０は、ＳＷ素子２１〜２６を有し、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の一端１１１、１２１、１３１と第１電力供給源４１との間に接続される。
第２インバータ部３０は、ＳＷ素子３１〜３６を有し、Ｕ相コイル１１、Ｖ相コイル１２およびＷ相コイル１３の他端１１２、１２２、１３２と第２電力供給源４２との間に接続される。
【００３８】
制御部６０は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の少なくとも一方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングし、トルク指令値に応じた駆動電流Ｉｔに加熱指令値に応じた無効電流Ｉｒ１を加算した電流をコイル１１〜１３に通電させる。
【００３９】
（１）本実施形態では、モータ１０の駆動に係るトルク指令値に応じた駆動電流Ｉｔに加え、発熱に寄与する加熱指令値に応じた無効電流Ｉｒ１がコイル１１〜１３に通電されるので、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０およびモータ１０を速やかに昇温することができる。これにより、モータ１０の作動油の温度を速やかに上昇させることができ、例えば寒冷地等における作動油の温度低下に伴う粘度の増加によるモータ効率の低下を抑制することができる。
【００４０】
（２）制御部６０は、第１インバータ部２０または第２インバータ部３０の一方を全相同電位とし、第１インバータ部２０または第２インバータ部３０の他方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングする。
ここで「全相同電位」とは、スイッチングする側のインバータ部に影響を与えない程度の誤差は許容されるものとする。
これにより、例えば低回転、低トルク域において、一方の電力供給源による電圧によりモータ１０を駆動することにより、モータ効率を向上することができる。また、スイッチング損失を低減することができる。
（３）ＳＷ素子２１〜２６は、高電位側に接続される第１上アーム素子２１〜２３、および、低電位側に接続される第１下アーム素子２４〜２６から構成される。また、ＳＷ素子３１〜３６は、高電位側に接続される第２上アーム素子３１〜３３、および、第２下アーム素子３４〜３６から構成される。
【００４１】
制御部６０は、第１インバータ部２０を全相同電位とする場合、第１上アーム素子２１〜２３または第１下アーム素子２４〜２６の一方を全相でオン、他方を全相でオフする。
また制御部６０は、第２インバータ部３０を全相同電位とする場合、第２上アーム素子３１〜３３または第２下アーム素子３４〜３６の一方を全相でオン、他方を全相でオフする。
これにより、第１インバータ部２０または第２インバータ部３０を適切に全相同電位とすることができる。
【００４２】
（４）制御部６０は、第１インバータ部２０を全相同電位とする場合、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオン、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオフする期間と、第１上アーム素子２１〜２３の全相をオフ、第１下アーム素子２４〜２６の全相をオンする期間とを第１アーム切替期間毎に切り替える。
また制御部６０は、第２インバータ部３０を全相同電位する場合、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオン、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオフする期間と、第２上アーム素子３１〜３３の全相をオフ、第２下アーム素子３４〜３６の全相をオンする期間とを第２アーム切替期間毎に切り替える。
本実施形態では、オンにするアームをアーム切替期間毎に切り替えるので、一方のアームがオンされ続ける場合と比較して、アーム毎の熱損失の偏りを低減することができる。
【００４３】
（５）制御部６０は、第１インバータ部２０をスイッチングし、第２インバータ部３０を全相同電位とする期間と、第１インバータ部２０を全相同電位とし、第２インバータ部３０をスイッチングする期間とをインバータ切替期間毎に切り替える。
スイッチングするインバータ部を切り替えることにより、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を均等に昇温することができる。また、第１インバータ部２０と第２インバータ部３０との熱損失の偏りを低減することができる。特に、オンするアームをアーム切替期間毎に切り替えるように構成すれば、ＳＷ素子２１〜２６、３１〜３６の熱損失の偏りを低減することができる。また、スイッチングするインバータ部を切り替えることにより、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を均等に昇温することができる。
【００４４】
（６）制御部６０は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングする。第１インバータ部２０および第２インバータ部３０を共にスイッチングすることにより、スイッチング損失が大きくなるので、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０およびモータ１０をより速やかに昇温することができる。
【００４５】
（７）本実施形態では、制御部６０は、駆動電流Ｉｔの等トルク線Ｌ１の接線Ｌ２に平行な方向に無効電流Ｉｒ１を通電させる。これにより、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、無効電流Ｉｒ１を通電することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。
以下の実施形態では、無効電流が上記実施形態と異なっているので、この点を中心に説明し、構成等の説明は省略する。
本実施形態では、駆動電流Ｉｔは、上記実施形態と同様、トルク指令値等に基づき、大きさおよび位相が指令演算部６２にて演算される。
また、指令演算部６２は、加熱指令値等に基づき、コイル１１〜１３の各相に通電される電流の方向および大きさが等しい無効電流Ｉｒ２を演算する。
【００４７】
制御部６０は、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の両方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングする前提とし、駆動電流Ｉｔに加え、無効電流Ｉｒ２としてコイル１１〜１３の各相に同方向に大きさの等しい電流を通電する。なお、本実施形態では、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の両方をトルク指令値および加熱指令値に基づいてスイッチングする前提とするが、本実施形態以外では、第１インバータ部２０または第２インバータ部３０の一方をスイッチングしてもよいし、第１インバータ部２０および第２インバータ部３０の両方をスイッチングしてもよい。
【００４８】
ここで、無効電流Ｉｒ２の各相成分をＩ0とした場合のｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqを式（１）に示す。以下、式中の角度に係る数値の単位は［ｄｅｇ］であるが、式中においては単位の記載を省略した。
【数１】
2014225999.tif 000003
【００４９】
式（１）に示すように、各相成分の大きさが等しい無効電流Ｉｒ２によるｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqは、いずれもゼロとなるため、無効電流Ｉｒ２によるトルクは生じない。
ここで、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ２を通電したときの各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを図４に示す。
図４に示すように、モータ１０が回転している状態において、駆動電流Ｉｔに無効電流Ｉｒ２を加えることにより、駆動電流Ｉｔがオフセットされ、駆動電流Ｉｔを通電した場合と比較してコイル１１〜１３に通電される各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの通電量が大きくなる。これにより、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０およびモータ１０を速やかに昇温させることができる。また、モータ１０が回転している状態では、コイル１１〜１３には、正弦波電流が均等に通電されるため、各相を均等に昇温することができる。
【００５０】
本実施形態では、制御部６０は、無効電流Ｉｒ２として、コイル１１〜１３の各相に通電方向および大きさの等しい電流を通電させる。これにより、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、無効電流Ｉｒ２を通電し、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、モータ１０を昇温することができる。
ここで、無効電流Ｉｒ２によりコイル１１〜１３の各相に通電される電流は、モータ１０の駆動に影響を与えない程度の誤差は許容されるものとする。
また、上記（１）、（６）と同様の効果を奏する。
【００５１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による電力変換装置を図５に基づいて説明する。
例えば、駆動電流Ｉｔの等トルク線Ｌ１の接線Ｌ２方向以外の一方向に電流を通電し続けると、通電した電流によるトルクが生じる。また、生じたトルクを打ち消すような電流を通電すれば、トルクが相殺される。特に、モータ１０の機械時定数より短い期間内において、無効電流による合計トルクがゼロであれば、モータ１０の駆動に影響を与えない。
【００５２】
そこで本実施形態では、無効電流を、図５（ａ）に示す第１無効電流Ｉｒ３１、および、図５（ｂ）に示す第２無効電流Ｉｒ３２から構成する。第１無効電流Ｉｒ３１および第２無効電流Ｉｒ３２は、指令演算部６２にて演算される。なお、駆動電流Ｉｔは、上記実施形態と同様、トルク指令値等に基づき、大きさおよび位相が指令演算部６２にて演算される。
第１無効電流Ｉｒ３１は、駆動電流Ｉｔと直交する方向であって、加熱指令値等に応じた大きさの電流である。第２無効電流Ｉｒ３２は、第１無効電流Ｉｒ３１と大きさが等しく、方向が反対向きの電流である。
ここでは、無効電流Ｉｒ３１、Ｉｒ３２は、駆動電流Ｉｔに直交する例を説明するが、無効電流Ｉｒ３１、Ｉｒ３２の方向は駆動電流Ｉｔの直交方向に限らない。
【００５３】
本実施形態では、制御部６０は、図５（ａ）に示す第１無効電流Ｉｒ３１が通電される状態と、図５（ｂ）に示す第２無効電流Ｉｒ３２が通電される状態とを切り替える。また制御部６０は、第１無効電流Ｉｒ３１が通電される期間Ｐ３１と、第２無効電流Ｉｒ３２が通電される期間Ｐ３２とは、モータ１０の機械時定数より短い所定期間Ｐｓ内にて等しくなるように切り替える。
【００５４】
したがって、所定期間Ｐｓ内における第１無効電流Ｉｒ３１によるトルクと第２無効電流Ｉｒ３２によるトルクとの和はゼロとなり、第１無効電流Ｉｒ３１によるトルクと第２無効電流Ｉｒ３２によるトルクとが相殺される。本実施形態では、所定期間Ｐｓは、モータ１０の機械時定数より短い期間に設定されるので、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、第１無効電流Ｉｒ３１および第２無効電流Ｉｒ３２を通電することができる。
ここで、第１無効電流Ｉｒ３１および第２無効電流Ｉｒ３２の大きさ、および、通電期間は、モータ１０の駆動に影響を与えない程度の誤差は許容されるものとする。この点については、他の実施形態に係る無効電流についても同様である。
【００５５】
（８）本実施形態では、制御部６０は、所定期間Ｐｓ内における無効電流Ｉｒ３１、Ｉｒ３２による合計トルクがゼロとなる無効電流Ｉｒ３１、Ｉｒ３２をコイル１１〜１３に通電させる。また、本実施形態の所定期間Ｐｓは、モータ１０の機械時定数より短い。
詳細には、無効電流は、第１無効電流Ｉｒ３１および第２無効電流Ｉｒ３２から構成され、制御部６０は、第１無効電流Ｉｒ３１が通電される期間と第２無効電流Ｉｒ３２が通電される期間とを所定期間Ｐｓ内にて切り替える。
【００５６】
これにより、所定期間Ｐｓ内における無効電流Ｉｒ３１、Ｉｒ３２による合計トルクがゼロとなるので、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、無効電流Ｉｒ３１、Ｉｒ３２を通電し、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、モータ１０を昇温することができる。
また、上記（１）〜（６）と同様の効果を奏する。
なお、「合計トルクがゼロとなる無効電流」とは、モータ１０の駆動に影響を与えない程度の誤差は許容されるものとする。
【００５７】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による電力変換装置を図８〜図１０に基づいて説明する。
まず第１実施形態〜第３実施形態について言及しておく。
モータ１０が回転しているとき、第１実施形態〜第３実施形態のように、ｄｑ座標における特定の方向に電流を通電したとしても、ｄｑ座標が回転することにより、各相に均等に通電することができる。
一方、モータ１０が停止している場合、ｄｑ座標が回転しないため、特定方向に電流を通電すると、モータ１０に通電される電流は直流化する。
【００５８】
ここで、モータ１０がロータ位置０［ｄｅｇ］、すなわちｄ軸＝Ｕ相で停止している場合を例に説明する。
図６に示すように、モータ１０が停止している状態にて、駆動電流Ｉｔを通電すると、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが直流状態となる。
また図７に示すように、モータ１０が停止している状態にて、第３実施形態にて説明した第１無効電流Ｉｒ３１および第２無効電流Ｉｒ３２を通電した場合、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値が異なり、各相を均等に昇温することができない。
【００５９】
そこで本実施形態では、直交する大きさの等しい２つの電流ベクトルを繰り返すと、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値が均等になることに着目し、駆動電流Ｉｔの直交方向と平行方向に無効電流を通電する。
ｄｑ座標において、直交する大きさの等しい２つの電流ベクトルの各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値について説明する。大きさがＩａである直交する２つの電流ベクトル（ｄ1、ｑ1）、（ｄ2、ｑ2）を式（２）、（３）に示す。
【００６０】
【数２】
2014225999.tif 000004
【００６１】
次に、式（２）に示す電流ベクトル（ｄ1、ｑ1）を逆ｄｑ変換により、３相座標に変換した式を式（４）に示す。
【００６２】
【数３】
2014225999.tif 000005
【００６３】
また、式（３）に示す電流ベクトル（ｄ2、ｑ2）を逆ｄｑ変換により、３相座標に変換した式を数（５）に示す。
【００６４】
【数４】
2014225999.tif 000006
【００６５】
ここで２つの電流ベクトル（ｄ1、ｑ1）、（ｄ2、ｑ2）を交互に繰り返したときの各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値を式（６）〜（８）に示す。
【００６６】
【数５】
2014225999.tif 000007
【００６７】
式（６）〜（８）に示すように、大きさが等しく、ｄｑ座標にて直交する２つの電流ベクトル（ｄ1、ｑ1）、（ｄ2、ｑ2）を交互に繰り返したときの各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値は等しい。
換言すると、電流ベクトル（ｄ1、ｑ1）方向を第１軸、電流ベクトル（ｄ2、ｑ2）方向を第２軸とすると、第１軸と第２軸とが直交する直交座標において、第１軸の実効値と、第２軸の実効値とが等しければ、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値は等しい。なお、任意の直交座標における２軸の実効値が等しければ、ｄｑ座標におけるｄ軸の実効値とｑ軸の実効値も等しくなる。
【００６８】
なお、直交する２軸である第１軸および第２軸において、第１の電流Ｉ１の第１軸実効値をｘ１、第２軸実効値をｙ１、第１の電流Ｉ１と異なる第２電流Ｉ２の第１軸実効値をｘ２、第２軸実効値をｙ２とすると、第１の電流Ｉ１および第２電流Ｉ２による第１軸実効値Ｘおよび第２軸実効値Ｙは、以下の式（９）、（１０）で表される。
【００６９】
【数６】
2014225999.tif 000008
【００７０】
そこで本実施形態では、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値を等しくすべく、実効値が等しく、かつ、直交する２つの電流ベクトルとなるように、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４を通電する。
本実施形態における駆動電流および無効電流を図８および図９に基づいて説明する。
【００７１】
図８に示すように、駆動電流Ｉｔは、上記実施形態と同様、例えばトルク指令値等に基づき、大きさおよび位相が指令演算部６２にて演算される。
また図９に示すように、本実施形態の無効電流は、４つの電流ベクトルで表される第１直交無効電流Ｉｒ４１、第２直交無効電流Ｉｒ４２、第１平行無効電流Ｉｒ４３、および、第２平行無効電流Ｉｒ４４から構成され、これらは指令演算部６２にて演算される。なお、図８中には、第１直交無効電流Ｉｒ４１および第１平行無効電流Ｉｒ４３を示している。以下適宜、第１直交無効電流Ｉｒ４１、第２直交無効電流Ｉｒ４２、第１平行無効電流Ｉｒ４３、および、第２平行無効電流Ｉｒ４４を「無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４」という。
【００７２】
図９（ａ）に示すように、第１直交無効電流Ｉｒ４１は、駆動電流Ｉｔに直交する方向であって、加熱指令値等に応じた大きさの電流である。
図９（ｂ）に示すように、第２直交無効電流Ｉｒ４２は、第１直交無効電流Ｉｒ４１と大きさが等しく、方向が反対方向である。
図９（ｃ）に示すように、第１平行無効電流Ｉｒ４３は、駆動電流Ｉｔと平行する方向であって、駆動電流Ｉｔおよび第１平行無効電流Ｉｒ４３による駆動電流Ｉｔ方向の実効値と第１直交無効電流Ｉｒ４１の駆動電流Ｉｔの直交方向の実効値とが等しくなる大きさである。詳細には、第１直交無効電流Ｉｒ４１の大きさが駆動電流Ｉｔの大きさより大きい場合、第１平行無効電流Ｉｒ４３の大きさは、第１直交無効電流Ｉｒ４１の大きさの２乗値から駆動電流Ｉｔの大きさの２乗値を減じた値の平方根とする。これにより、駆動電流Ｉｔ方向を第１軸、駆動電流Ｉｔの直交方向を第２軸とすると、式（９）、（１０）で示す実効値が等しくなる。
図９（ｄ）に示すように、第２平行無効電流Ｉｒ４４は、第１平行無効電流Ｉｒ４１と大きさが等しく、方向が反対方向である。
【００７３】
ここで、本実施形態では、駆動電流Ｉｔ方向を第１軸とし、駆動電流Ｉｔに直交する方向を第２軸とする。また、第１直交無効電流Ｉｒ４１および第１平行無効電流Ｉｒ４３が「第１無効電流」に対応し、第２直交無効電流Ｉｒ４２および第２平行無効電流Ｉｒ４４が「第２無効電流」に対応する。
【００７４】
本実施形態では、図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、駆動電流Ｉｔに加え、無効電流として、第１直交無効電流Ｉｒ４１、第２直交無効電流Ｉｒ４２、第１平行無効電流Ｉｒ４３、および、第２平行無効電流Ｉｒ４４を繰り返す。これにより、直交する２軸の実効値が等しくなるため、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値が等しくなる。
【００７５】
本実施形態では、第１直交無効電流Ｉｒ４１が通電される期間Ｐ４１と、第２直交無効電流Ｉｒ４２が通電される期間Ｐ４２と、第１平行無効電流Ｉｒ４３が通電される期間Ｐ４３と、第２平行無効電流Ｉｒ４４が通電される期間Ｐ４４とが、モータ１０の機械時定数より短い所定期間Ｐｓ内にて等しくなるように切り替える。
【００７６】
すなわち、所定期間Ｐｓ内において、第１直交無効電流Ｉｒ４１が通電される期間Ｐ４１と第２直交無効電流Ｉｒ４２が通電される期間Ｐ４２とが等しいので、第１直交無効電流Ｉｒ４１により生じるトルクと第２直交無効電流Ｉｒ４２により生じるトルクとが相殺される。これにより、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、第１直交無効電流Ｉｒ４１および第２直交無効電流Ｉｒ４２を通電することができる。
【００７７】
また、所定期間Ｐｓ内において、第１平行無効電流Ｉｒ４３が通電される期間Ｐ４３と第２平行無効電流Ｉｒ４４が通電される期間Ｐ４４とが等しいので、第１直交無効電流Ｉｒ４１により生じるトルクと第２直交無効電流Ｉｒ４２により生じるトルクとが相殺される。これにより、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、第１平行無効電流Ｉｒ４３および第２平行無効電流Ｉｒ４４を通電することができる。
【００７８】
図１０には、モータ１０がロータ位置０［ｄｅｇ］で停止している状態にて、期間Ｐ４１〜Ｐ４４を切り替えた場合の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示している。図１０に示すように、期間Ｐ４１〜Ｐ４４を切り替えることにより、コイル１１〜１３にはパルス状の電圧が印加され、パルス状の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが通電される。
【００７９】
上述のように、期間Ｐ４１〜Ｐ４４を切り替えることにより、無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４によるトルクが相殺され、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４を通電することができる。また、駆動電流Ｉｔ方向を第１軸、駆動電流Ｉｔと直交する方向を第２軸とすると、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４による第１軸の実効値と、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４による第２軸の実効値とが等しいので、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値が等しくなる。
【００８０】
本実施形態では、制御部６０は、モータ１０の機械時定数より短い期間である所定期間Ｐｓ内における無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４による合計トルクがゼロとなる無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４をコイル１１〜１３に通電させる。詳細には、制御部６０は、第１直交無効電流Ｉｒ４１と、第１直交無効電流Ｉｒ４１と大きさが等しく方向が反対向きの第２直交無効電流Ｉｒ４２とを所定期間Ｐｓ内にて切り替えてコイル１１〜１３に通電させる。また制御部６０は、第１平行無効電流Ｉｒ４３と、第１平行無効電流Ｉｒ４３と大きさが等しく方向が反対方向のＩｒ４４とを所定期間Ｐｓ内にて切り替えてコイル１１〜１３に通電させる。
【００８１】
（９）制御部６０は、コイル１１〜１３の各相を均等に昇温させる無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４をコイル１１〜１３に通電させる。
詳細には、制御部６０は、第１軸と第２軸とが直交する直交座標において、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４による第１軸の実効値と、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４による第２軸の実効値とが等しくなる駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ４１〜Ｉｒ４４をコイル１１〜１３に通電させる。
【００８２】
これにより、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値が等しくなるので、モータ１０が停止している状態であっても、各相を均等に昇温可能である。
なお、「駆動電流および無効電流による第１軸の実効値と、駆動電流および無効電流による第２軸の実効値とが等しい」とは、完全に等しい場合に限らず、各相を均等に昇温させることができる程度の誤差は許容されるものとする。
また、上記（１）〜（６）、（８）と同様の効果を奏する。
【００８３】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による電力変換装置を図１１および図１２に示す。
図１１に示すように、駆動電流Ｉｔは、上記実施形態と同様、例えばトルク指令値等に基づき、大きさおよび位相が指令演算部６２にて演算される。
また、指令演算部６２では、直交方向無効電流Ｉｒ５１および平行方向無効電流Ｉｒ５２を演算する。直交方向無効電流Ｉｒ５１は、駆動電流Ｉｔと直交する方向であって、加熱指令値等に応じた大きさの電流である。また、平行方向無効電流Ｉｒ５２は、駆動電流Ｉｔと平行する方向であって、駆動電流Ｉｔおよび平行方向無効電流Ｉｒ５２による駆動電流Ｉｔ方向の実効値と直交方向無効電流Ｉｒ５１の駆動電流Ｉｔの直交方向の実効値とが等しくなる大きさである。詳細には、直交方向無効電流Ｉｒ５１が駆動電流Ｉｔより大きいとすると、平行方向無効電流Ｉｒ５２の大きさは、直交方向無効電流Ｉｒ５１の大きさの２乗値から駆動電流Ｉｔの大きさの２乗値を減じた値の平方根とする。
【００８４】
本実施形態の無効電流Ｉｒ５は、所定期間Ｐｓ内において、直交方向無効電流Ｉｒ５１を長半径、平行方向無効電流Ｉｒ５２を短半径とする楕円軌跡Ｌ５を描く高周波回転電流である。
すなわち、制御部６０は、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）・・・と無効電流Ｉｒ５を変化させる。これにより、無効電流Ｉｒ５は、楕円軌跡Ｌ５を描く。
【００８５】
ここで、駆動電流Ｉｔ方向を第１軸、駆動電流Ｉｔと直交する方向を第２軸とすると、無効電流Ｉｒ５の第１軸の実効値は、楕円軌跡Ｌ５の短半径である平行方向無効電流Ｉｒ５２をピーク値とする実効値であり、無効電流Ｉｒ５の第２軸の実効値は、楕円軌跡Ｌ５の長半径である直交方向無効電流Ｉｒ５１をピーク値とする実効値である。これにより、駆動電流Ｉｔ方向を第１軸、駆動電流Ｉｔの直交方向を第２軸とすると、式（８）、（９）で示す実効値が等しくなる。
したがって、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ５による第１軸の実効値と、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ５による第２軸の実効値とが等しいので、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値は等しい。
【００８６】
また本実施形態の無効電流Ｉｒ５は、モータ１０の機械時定数より十分に大きい高周波の回転電流であり、所定期間Ｐｓにおける無効電流Ｉｒ５による合計トルクがゼロとなるので、モータ１０の駆動に影響を与えることなく無効電流Ｉｒ５を通電することができる。
【００８７】
なお、図１１および図１２においては、直交方向無効電流Ｉｒ５１が長半径、平行方向無効電流Ｉｒ５２が短半径となる楕円軌跡の例である。ここで、直交方向無効電流Ｉｒ５１と平行方向無効電流Ｉｒ５２の大きさが等しければ、すなわち駆動電流Ｉｔ＝０であれば、無効電流Ｉｒ５の軌跡Ｌ５は円となる。もちろんこのような円軌跡は、楕円軌跡の概念に含まれるものとする。
【００８８】
図１３には、モータ１０がロータ位置０［ｄｅｇ］で停止している状態にて、高周波回転電流である無効電流Ｉｒ５を通電した場合の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示している。図１３に示すように、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、正弦波波形となる。また、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値は等しい。
【００８９】
（１０）本実施形態では、制御部６０は、モータ１０の機械時定数より短い期間である所定期間Ｐｓ内における無効電流Ｉｒ５による合計トルクがゼロとなる無効電流Ｉｒ５をコイル１１〜１３に通電させる。
詳細には、本実施形態の無効電流Ｉｒ５は、所定期間Ｐｓ内に楕円軌跡Ｌ５を描く高周波回転電流である。
【００９０】
これにより、モータ１０の駆動に影響を与えることなく、無効電流Ｉｒ５を通電することができるので、第１インバータ部２０、第２インバータ部３０、および、モータ１０を昇温することができる。
また上記（１）〜（６）、（９）と同様の効果を奏する。
【００９１】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による電力変換装置を図１４および図１５に基づいて説明する。
図１４に示すように、駆動電流Ｉｔは、上記実施形態と同様、例えばトルク指令値等に基づき、大きさおよび位相が指令演算部６２にて演算される。
また、指令演算部６２では、加熱指令値等に応じ、ｄ軸無効電流Ｉｒ６１およびｑ軸無効電流Ｉｒ６２を演算する。本実施形態では、駆動電流Ｉｔおよびｄ軸無効電流Ｉｒ６１によるｄ軸の実効値が、駆動電流Ｉｔおよびｑ軸無効電流Ｉｒ６２によるｑ軸実効値と等しくなるように、ｄ軸無効電流Ｉｒ６１およびｑ軸無効電流Ｉｒ６２が演算される。
【００９２】
なお、駆動電流Ｉｔの大きさをＩｔａ、ｄ軸基準の位相をθとすれば、駆動電流Ｉｔのｄ軸実効値をＩｔ（ｄ）、ｑ軸実効値をＩｔ（ｑ）すると、ｄ軸実効値Ｉｔ（ｄ）およびｑ軸実効値Ｉｔ（ｑ）は、以下の式（１０）、（１１）のように表される。
Ｉｔ（ｄ）＝Ｉｔａ×ｃｏｓθ  ・・・（１０）
Ｉｔ（ｑ）＝Ｉｔａ×ｓｉｎθ  ・・・（１１）
【００９３】
本実施形態の無効電流Ｉｒ６は、所定期間Ｐｓ内において、ｄ軸無効電流Ｉｒ６１を長半径、ｑ軸無効電流Ｉｒ６２を短半径とする楕円軌跡Ｌ６を描く高周波回転電流である。
ここで、ｑ軸方向を第１軸、ｄ軸方向を第２軸とすると、無効電流Ｉｒ６の第１軸の実効値は、楕円軌跡Ｌ６の短半径であるｑ軸無効電流Ｉｒ６２の実効値であり、無効電流Ｉｒ６の第２軸の実効値は、楕円軌跡Ｌ６の長半径であるｄ軸無効電流Ｉｒ６１の実効値である。
したがって、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ６によるｑ軸の実効値と、駆動電流Ｉｔおよび無効電流Ｉｒ５によるｄ軸の実効値とが等しいので、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値は等しい。
【００９４】
また本実施形態の無効電流Ｉｒ６は、モータ１０の機械時定数より十分に大きい高周波の回転電流であり、所定期間Ｐｓにおける無効電流Ｉｒ６による合計トルクがゼロとなるので、モータ１０の駆動に影響を与えることなく無効電流Ｉｒ６を通電することができる。
なお、第５実施形態と同様、駆動電流Ｉｔが０であれば、無効電流Ｉｒ６の軌跡Ｌ６は円となる。
【００９５】
図１５には、モータ１０がロータ位置０［ｄｅｇ］で停止している状態にて、高周波回転電流である無効電流Ｉｒ６を通電した場合の各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを示している。図１５に示すように、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、正弦波波形となる。また、各相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの実効値は等しい。
これにより、上記（１）〜（６）、（９）、（１０）と同様の効果を奏する。
【００９６】
（他の実施形態）
（ア）上記実施形態では、スイッチングする側のインバータ部を構成するスイッチング素子のオンオフ作動の制御に係るキャリア波の周波数を一定とする。他の実施形態では、制御部は、加熱指令値等に応じ、キャリア波の周波数を可変とすることによりスイッチング周波数を可変としてもよい。すなわち、スイッチング周波数を加熱指令値に基づいて決定してもよい。スイッチング周波数を高めることにより、スイッチング損失により第１インバータ部、第２インバータ部、および、回転電機を昇温可能である。なお、広義では、加算する無効電流をゼロとし、スイッチング周波数を高めることにより、第１インバータ部、第２インバータ部、および、回転電機を昇温することができる。
【００９７】
（イ）上記実施形態では、第１インバータ部を全相同電位とする場合、第１上アーム素子をオン、第１下アーム素子をオフする状態と、第１上アーム素子をオフ、第２下アーム素子をオンする状態とを第１アーム切替期間毎に切り替える。また、第２インバータ部を全相同電位とする場合、第２上アーム素子をオン、第２下アーム素子をオフする状態と、第２上アーム素子をオフ、第２下アーム素子をオンする状態とを第２アーム切替期間毎に切り替える。さらにまた、第１インバータ部をスイッチングし、第２インバータ部を全相同電位とする状態と、第１インバータ部を全相同電位とし、第２インバータ部をスイッチングする状態とをインバータ切替期間毎に切り替える。
【００９８】
他の実施形態では、例えば第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の温度を検出し、検出された温度に基づき、オンにするアームや、全相同電位とするインバータ部を切り替えるようにしてもよい。換言すると、第１スイッチング素子および第２スイッチング素子の温度に基づき、第１アーム切替期間、第２アーム切替期間、および、インバータ切替期間の少なくとも１つを可変にしてもよい、ということである。このように構成しても、スイッチング素子の熱損失の偏りを低減することができる。
【００９９】
また、第１インバータ部を全相同電位とする場合において、各スイッチング素子のオン時間等に応じ、第１上アーム素子をオンにする期間と、第１下アーム素子をオンにする時間とが異なるようにしてもよい。同様に、第２インバータ部を全相同電位とする場合において、各スイッチング素子のオン時間等に応じ、第２上アーム素子をオンにする期間と、第２下アーム素子をオンにする期間とが異なるようにしてもよい。
また、他の実施形態では、オンするアームを切り替えなくてもよいし、全相同電位とするインバータ部を切り替えなくてもよい。
【０１００】
（ウ）上記第４実施形態では、駆動電流および無効電流による第１軸の実効値と、駆動電流および無効電流による第２軸の実効値とが等しくなるように、無効電流は、駆動電流と直交方向の正負の無効電流、および、駆動電流と平行方向の正負の無効電流から構成された。他の実施形態では、駆動電流および無効電流による第１軸の実効値と、駆動電流および無効電流による第２軸の実効値とが等しければ、無効電流は、駆動電流の直交方向および平行方向の電流に限らず、どのような電流から構成してもよい。駆動電流および無効電流による第１軸の実効値と、駆動電流および無効電流による第１軸と直交する第２軸の実効値とが等しければ、各相電流の実効値が等しくなるので、各相を均等に昇温することができる。
【０１０１】
また、駆動電流および無効電流による第１軸の実効値と、駆動電流および無効電流による第２軸の実効値とは、等しくなくてもよい。例えば第３実施形態や第４実施形態のように、複数の無効電流を切り替えるようにしてもよいし、第５実施形態や第６実施形態のように、楕円軌跡を描く高周波回転電流としてもよい。
この場合、各相均等ではないが、無効電流を通電することにより作動油を昇温可能であるので、作動油の温度低下による粘度増加に伴う回転電機の効率低下を抑制可能である。なお、回転電機の駆動に影響を与えずに無効電流を通電すべく、所定期間内における無効電流による合計トルクはゼロであることが好ましい。
【０１０２】
（エ）上記実施形態では、スイッチング素子はＩＧＢＴである。他の実施形態では、スイッチング素子は、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ、バイポーラトランジスタ等を用いることができる。
（オ）上記実施形態では、第１インバータ部および第２インバータ部は、２レベルインバータである。他の実施形態では、第１インバータ部および第２インバータ部は、３レベル以上のインバータであってもよい。
【０１０３】
（カ）上記実施形態では、回転電機は、電動機としての機能および発電機としての機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであるが、他の実施形態では、発電機としての機能を持たない電動機であってもよいし、電動機としての機能を持たない発電機であってもよい。また、上記実施形態では、回転電機は３相交流電動機である。他の実施形態では、４相以上の回転電機であってもよい。
（キ）上記実施形態では、回転電機は、電動車両の車両主機に適用される。他の実施形態では、回転電機は、車両補機に適用してもよいし、他の装置に適用してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・電力変換装置
１０・・・モータ（回転電機）
１１〜１３・・・コイル（巻線）
２０・・・第１インバータ部
２１〜２６・・・ＳＷ素子（第１スイッチング素子）
３０・・・第２インバータ部
３１〜３６・・・ＳＷ素子（第２スイッチング素子）
６０・・・制御部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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