(57)【要約】  電動機に接続した電力変換器を制御する電力変換装置において、相電流を検出する電流検出器を少なくして、小型化を図るため、多相巻線の巻線群のうち、第１の巻線群の第１の相に接続される第１のスイッチング素子と、第２の巻線群の第２の相に接続される第２のスイッチング素子とに流れる電流値との合計値を検出する電流検出器を備え、前記電流検出器によって検出される電流から他の相の電流値を算出するようにした。
2017141513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ接続された複数のスイッチング素子によって電動機の複数の多相巻線に電力を供給する電力変換器と、前記電力変換器を制御するＰＷＭ信号を発生する電力変換器制御部を備え、前記電力変換器は、前記多相巻線のうち、第１の巻線群の第１の相に接続される第１のスイッチング素子と、第２の巻線群の第２の相に接続される第２のスイッチング素子とに接続され、前記第１のスイッチング素子に流れる電流値と前記第２のスイッチング素子に流れる電流値との合計値を検出する電流検出器を有し、前記電力変換器制御部は、前記電流検出器によって検出される電流に応じて前記ＰＷＭ信号を発生することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電力変換器制御部は、前記第１の巻線群に対して第１のキャリア信号を用いて制御し、前記第２の巻線群に対して第２のキャリア信号を用いて制御し、前記電力変換器制御部の出力する前記ＰＷＭ信号に基づいて前記電流検出器の電流値を検出する電流検出部を備え、前記第１のキャリア信号の位相と前記第２のキャリア信号の位相が、前記電流検出器に接続された前記第１のスイッチング素子のオン・オフ状態が前記電流検出器に接続された第２のスイッチング素子のオン・オフ状態と異なる位相範囲にずらし、前記第１のキャリア信号および前記第２のキャリア信号の一周期中に２回の電流検出を行うようにした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】
前記電力変換器制御部は、前記電流検出器に流れる２つの特定の相を接続するとき、前記電力変換器制御部に与えられるキャリア信号の位相が互いに１５０度から２１０度までの範囲の位相で離れている前記第１の巻線群の特定の相と前記第２の巻線群の特定の相とを組み合わせることにより、一周期中にいずれかひとつの相電流だけが前記電流検出器に流れている時間が多くなるよう選択することを特徴とする請求項１に記載の電力変換置。
【請求項４】
前記複数の多相巻線が複数の異なる電動機の多相巻線で、前記電力変換器は、複数の前記電動機を制御するように構成されてい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５】
前記電力変換器制御部は、前記電動機の界磁巻線に流れる電流を抑制することにより、一周期中に、複数の前記電流検出器のうち少なくとも２相の電流が電流検出器に流れるよう制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記多相巻線が２相以上の巻線群で、複数多重化されて前記電力変換器に接続され、前記巻線群の間の電気的な位相差を２０度から４０度までの範囲の位相差と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】
前記電力変換器制御部は、前記電力変換器に印加する電圧の変調率を予め定められた一定値以下に抑制することにより、一周期中に、少なくとも２相の電流が同一の前記電流検出器に流れるよう制御するようにした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８】
前記電力変換器制御部は、前記電力変換器に印加する電圧を昇圧することにより、一周期中に、少なくとも２相の電流が同一の前記電流検出器に流れるよう制御するようにした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９】
前記電力変換器は、複数のスイッチング素子を内蔵するモジュールを備え、前記電流検出器は、前記モジュールの外部に接続されてい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１０】
前記電力変換器は、複数のスイッチング素子と電流検出抵抗とを備えたモジュールであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のスイッチング素子を用いて直流電力と交流電力との間で電力変換する電力変換装置に関するもので、特に、多相巻線交流電動機に電力を供給する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流電動機では、低騒音化、低振動化の要求に応えるため、電機子巻線を、二つの異なる３相巻線を所定のスロットピッチで多重化して巻回し、多重多相巻線交流電動機として、そのスロットピッチに対応する位相差角度で通電することによって、トルク脈動を低減して電動機の振動、騒音を減少させることが行われている。【０００３】
この多重多相巻線交流電動機に電力を供給する電力変換装置においては、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって所望の出力電圧あるいは所望の電流を供給している。【０００４】
例えば、特許文献１に示されているＰＷＭ制御では、各相巻線に電力を供給する複数の電力変換器と、各電力変換器を制御する複数のＰＷＭ制御部を備え、各ＰＷＭ制御部は、対応する電力変換器に係る相巻線の両端に電源電圧を印加する状態と、相巻線の両端を同電位にしてその巻線の逆起電力を還流させる状態とをとり得るスイッチングシーケンスを実行するように行われている。【０００５】
特に、交流電動機への供給電流のリプルを低減するために、複数のＰＷＭ制御部の各々が、スイッチングの１サイクル中において、各相巻線の全てに電圧を印加している状態の直後に各相巻線の逆起電力を還流する状態が生じないように、かつ、各相巻線の全てに逆起電力を還流している状態の直後に各相巻線に電圧を印加する状態が生じないように、互いのスイッチングシーケンスの位相関係を設定することが提案されている。【０００６】
この特許文献１に示されているＰＷＭ制御手段では、それらに対応した相巻線に流れる電流値を検出し、電流指令値との偏差を算出し、この偏差と基準三角波との比較に基づいてスイッチング素子を制御するように構成されている。そしてスイッチング素子に流れる電流を検出するために抵抗器が設けられている。しかし、電流を検出する抵抗器についての具体的な説明が行われていない。【０００７】
電力変換装置の小型化および軽量化のためには、各構成部品を小型、軽量あるいは削減することが必要となる。そこで、電流検出の手段を削減することを前提に検討したところ、特許文献２に、電流検出のためのシャント抵抗を、電力変換器と直流電源の負側との間の直流部分に接続し、ＰＷＭ制御部が、ＰＷＭ信号の所定倍周期の前半期間および後半期間において有効電圧ベクトル区間が所定期間以上となるように制御し、ゼロ電圧ベクトル区間が、短絡防止期間から決定される最小時間以上となり、かつ、前半期間および後半期間の少なくとも一方にゼロ電圧ベクトル区間が含まれるようにデューティ指令値を演算する方法が開示されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２５２０５４号公報
【特許文献２】特開２０１５−０６１３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１において提案されている装置では、２相電動機を対象としたときには、各相巻線を制御するスイッチングシーケンスの位相を反転しているが、３相交流電動機を駆動するような６個の上下アームを備えた電力変換器と同等の構成では、相ごとにキャリア信号を備えて、１２０度ずつ位相差を与えており、各相を同じタイミングで電流検出して駆動・制御するようなベクトル制御を行う構成となっておらず、３相交流電動機を駆動することができないという問題がある。【００１０】
また、特許文献２において提案されている装置では、電力変換器の負側の直流部分に電流検出器を２個必要としており、母線電流から相電流を検出するときには、電圧指令の制約が大きく、また電圧指令の条件によっては、スイッチングパルスの補正を必要とするため、その場合、電流に高調波が現れるという問題点がある。【００１１】
この発明は、前述のような問題点が存在する状況で、多相巻線交流電動機に電力を供給する電力変換装置の小型化のために、多相巻線に供給する電流を検出する電流検出器を削減しながら、安定した電力の供給を行う電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る電力変換装置は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子によって交流電動機の複数の多相巻線に電力を供給する電力変換器と、前記電力変換器を制御するＰＷＭ信号を発生する電力変換器制御部を備え、前記電力変換器は、前記多相巻線の巻線群のうち、第１の巻線群の第１の相に接続される第１のスイッチング素子と、第２の巻線群の第２の相に接続される第２のスイッチング素子とに接続され、前記第１のスイッチング素子に流れる電流値と前記第２のスイッチング素子に流れる電流値との合計値を検出する電流検出器を有し、前記電力変換器制御部は、前記電流検出器によって検出される電流に応じて前記ＰＷＭ信号を発生するように構成している。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る電力変換装置では、各相のスイッチング素子に設けられる電流検出器の個数を少なくすることができるので、電力変換装置の小型化および軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係るキャリア信号と相電流検出のタイミングチャートの説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る各群のキャリア信号と相電流検出のタイミングチャートの説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る各群の電圧指令の位相の説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る各群の電圧指令の振幅の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１の電力変換装置に係る３相電圧指令の条件と、検出可能な相電流の関係を示した説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４の電力変換装置に係る各群のキャリア信号と相電流検出のタイミングチャートの説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態６の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態６を実現するためのモジュール図である。
【図１３】この発明の実施の形態７の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態７を実現するためのモジュール図である。
【図１５】この発明の実施の形態８の電力変換装置に係るシステム構成図である。
【図１６】この発明の実施の形態８を実現するためのモジュール図である。
【図１７】この発明の実施の形態を実現するためのシステム構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態を実現するためのシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
実施の形態１は、複数相の巻線を有する電動機として、１台の電動機に３相巻線を２重に配置した電動機に電力を供給する電力変換装置を対象としている。この電力変換装置では、ＰＷＭ制御によってスイッチング素子をオン・オフ制御する電力変換器に対して、３個の電流検出器を用いて６相の電流を検出する構成として、この電流検出器によって検出した電流値に応じて電力変換器のスイッチング素子のＰＷＭ制御を行う電力変換器制御部を備えている。
【００１６】
以下、この発明の実施の形態１について、電力変換装置に係るシステム構成図である図１、キャリア信号とスイッチングパルス、および電流検出のタイミングの詳細を示す図２、３相巻線を２重化した電動機を対象としたときの一群の巻線に対する第１のキャリア信号とスイッチングパルス、二群の巻線に対する第２のキャリア信号、および電流検出のタイミングの詳細を示す図３、各群の３相電圧指令の位相を示す図４、３相電圧指令の振幅を示す図５、３相電圧指令の大小条件と、検出電流の関係を示す図６に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、電動機３と、電動機３に電力を供給する電力変換装置１００、および直流電流源４のシステム構成を示している。電力変換装置１００は、電力変換器２と電力変換器制御部１を備え、電力変換器制御部１は、電力変換器２のスイッチング素子を制御することにより、電動機３に供給する電力を調整し、電動機３を駆動・制御している。電動機３は、永久磁石や界磁巻線により回転子磁束を発生する同期電動機であり、一般的に３相交流電動機が用いられる。この実施の形態１では、例として永久磁石を用いた回転子を有する電動機を表しており、３相巻線が、所定の位相差を与えられて２重化されている。電動機３において、一群の３相巻線をＵ１、Ｖ１、Ｗ１とし、二群の３相巻線をＵ２、Ｖ２、Ｗ２としている。
【００１８】
電力変換器制御部１は、上位（図示していない外部）から、トルク指令と回転子の磁極位置を示す信号（電気角位置信号）θｅが入力され、この指令値と磁極位置信号θｅに基づき、電力変換器２を制御するスイッチングパルスを出力する。
【００１９】
電力変換器２は、電力変換器制御部１が出力するスイッチングパルスに基づいて直流電流源４の直流電力を交流電力に変換し、電動機３の各巻線群に交流電圧を印加して駆動する。電力変換器２には、一群の３相巻線のＵ相と二群の３相巻線のＶ相の下アームに流れる電流の合計値を検出する電流検出抵抗５が電流検出器として設けられ、一群の３相巻線のＶ相と二群の３相巻線のＷ相の下アームに流れる電流の合計値を検出する電流検出抵抗６が電流検出器として設けられ、一群の３相巻線のＷ相と二群の３相巻線のＵ相の下アームに流れる電流の合計値を検出する電流検出抵抗７が電流検出器として設けられている。
【００２０】
電力変換器制御部１は、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２を備えている。
電動機３の制御については、電動機３の巻線群における一群の３相巻線の制御方法と二群の３相巻線の制御方法が、電流の検出タイミングのみ異なり、電圧指令の計算方法は同じであるため、ここでは、一群の３相巻線の制御方法のみについて説明する。
【００２１】
電流指令部８は、上位（図示していない外部）から与えられたトルク指令を、回転座標系であるｄ‐ｑ座標で表された電流指令に変換して、ｄ軸電流指令ｉｄ＊およびｑ軸電流指令ｉｑ＊を、磁極位置信号θｅと共に電流制御部９に指令値として送る。
【００２２】
電流制御部９は、電流指令部８から与えられたｄ‐ｑ座標系の電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊、磁極位置信号θｅおよび相電流演算部１１において求められた３相電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を計算して、ＰＷＭ制御部１０に出力する。
【００２３】
ＰＷＭ制御部１０は、電流制御部９からの３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と内部で発生した三角搬送波とのキャリア比較処理を行い、電力変換器２の各スイッチング素子を駆動するスイッチングパルスを生成する。このとき、巻線群の一群と二群のＰＷＭ制御の三角搬送波は、独立に制御される。
【００２４】
相電流演算部１１では、電流検出部１２からの電流値に基づいて３相電流値を電流制御部９に出力するが、電流検出部１２で、２相の電流しか検出できない場合には、残りの１相の電流を演算し、３相の電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを出力する。
【００２５】
電流検出部１２では、ＰＷＭ制御部１０の各群のキャリア信号出力のタイミングに従って、電力変換器２の内部の電流検出抵抗５、６、７を流れる電流値を、ＰＷＭ制御の１キャリア周期内に２回検出し、各群の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流を出力する。ＰＷＭ制御部１０が出力している電圧指令の大小条件に従い、２相の電流しか検出できない場合、残りの１相の電流は出力しない。
【００２６】
次に、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置１００の動作について、図１から図６に基づいて説明する。
図１において、電力変換器制御部１では、上位から入力されるトルク指令と磁極位置信号θｅとから３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊が計算される。電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊の計算方法としては、電力変換器と電動機の間に流れる相電流値を用いて電流制御ループを構成し、相電流を電流指令値どおりに流れるよう制御することが一般的である。
【００２７】
誘導電動機や同期電動機の制御を考える場合、３相交流座標系でなく回転座標系であるｄ‐ｑ座標で行うのが一般的である。３相交流座標系からｄ‐ｑ座標系へ変換を行う行列式は（１）式のように表される。（１）式において、ｉｄはｄ軸上で、ｉｑはｑ軸上で表された電流値である。
【数１】
2017141513.tif 000003
（１）式より、ｉｄ、ｉｑを、次の（２）式として求めることができる。
【数２】
2017141513.tif 000004
（１）、（２）式において、磁極位置信号θは、回転子の界磁磁束の方向をｄ軸としたときの、ｄ軸の磁極位置の方向を示している。
【００２８】
また、ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖとするなど、２相の電流から残りの１相の電流を求めれば、２つの相電流からｄ‐ｑ軸上の電流に変換可能である。座標変換の演算に用いるθは、電気角の磁極位置信号θｅが用いられる。
電流指令部８から、直交２相座標系で表された電流指令ｉｄ＊、ｉｑ＊が、電流制御部９に入力されており、電流制御部９では、電流検出部１２で検出した相電流値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを直交２相座標系で表された電流検出値ｉｄ、ｉｑに変換した後、電流偏差をＰＩ制御器により指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を生成する。
【００２９】
さらに電圧指令ｖｄ＊、ｖｑ＊を磁極位置信号θｅに従って座標変換することにより、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換してＰＷＭ制御部１０に出力する。
一般に２相ｄ−ｑ座標系からｕ−ｖ−ｗの３相交流座標系に変換する座標変換式は、（３）式として計算される。
【数３】
2017141513.tif 000005
電流制御部９は、このようにして３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を出力する。
【００３０】
こうして求められた３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊は、ＰＷＭ制御により電力変換器２のスイッチング素子を制御するスイッチングパルスに変換され、上下アームの短絡防止時間を付加した後、電力変換器２のスイッチング素子を制御する。
電流検出部１２は、ＰＷＭ制御部１０でのＰＷＭ処理に用いるキャリア信号のタイミングに合わせて電流検出抵抗５、６、７に流れる電流をサンプリングして電流検出する。一般的に、電流検出抵抗５、６、７としては、安価なシャント抵抗が用いられる。電流検出抵抗５、６、７にシャント抵抗を用いた場合、このシャント抵抗の片側は、電力変換器２の負側に接続されているため、絶縁処理が不要となる。
【００３１】
図２は、電力変換器２の下アームに接続された電流検出抵抗５、６、７を用いて電流を検出する時の、３相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊の各々のスイッチングパルスと電流検出タイミングの例を表すタイミングチャートである。スイッチングパルスＵＮ、ＶＮ、ＷＮは、電力変換器２の下アームのスイッチング素子群の制御信号を表している。キャリア信号Ｃの谷から谷までをＰＷＭ制御の１キャリア周期Ｔと定義し、電圧指令の最大値が１．０（１００％）より小さい値とすると、キャリア信号Ｃの山の時点においては、すべての相の電圧指令がキャリア信号より小さく、下アームのすべての相のスイッチング素子は一定区間オン状態となる。このタイミングで、下アームのスイッチング素子群に流れる電流を電流検出抵抗５、６、７で検出すれば、３相の電流を検出することができる。
【００３２】
電流を検出するためには、ＡＤ変換時間等に必要な一定の長さ（Ｔｍｉｎ）以上の電流検出区間を確保する必要がある。図２は、Ｖｕ＊＞Ｖｖ＊＞Ｖｗ＊の例であるが、最大の電圧指令Ｖｕ＊が、下アームに電流を流れるようにするための最大電圧指令値Ｐｍａｘより小さければ、３相ともＴｍｉｎ以上の電流検出区間を確保できる。従って、３相電圧指令の最大値を制限することにより、下アームに流れる相電流をすべて検出する電流検出区間Ｔｉを発生することができる。
【００３３】
また、３相の電流の和がゼロになる条件を用いると、中間の電圧指令Ｖｖ＊が、最大電圧指令値Ｐｍａｘより小さければ、２相の電流を検出することができ、残りの１相の電流を計算で求めることが可能となる。従って、３相電圧指令の最大値や中間値を制限することにより、１キャリア周期Ｔ内で３相電流を求めることができる。
【００３４】
図３は、この発明において、３相巻線を２重化した電動機３を対象とし、電力変換器２の下アームに接続された電流検出抵抗５、６、７を用いて電流を検出するタイミングチャートを示した図で、一群の３相巻線と二群の３相巻線の各スイッチングパルスと電流検出のタイミングを表している。
【００３５】
スイッチングパルスＵＮ１、ＶＮ１、ＷＮ１は、電力変換器２の一群の巻線を駆動する下アームのスイッチング素子群を制御する信号を表しており、スイッチングパルスＵＮ２、ＶＮ２、ＷＮ２は、電力変換器２の二群の巻線を駆動する下アームのスイッチング素子群を制御する信号を表している。ＰＷＭ制御では、三角波のキャリア信号と３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊とが振幅比較されて、ＵＰ、ＵＮ、ＶＰ、ＶＮ、ＷＰ、ＷＮの６個のスイッチングパルスに変換される。
【００３６】
電圧指令の最大値が、１．０以下で過変調状態でないとき、キャリア周期のちょうど中央付近の一群の３相巻線のキャリア信号Ｃ１の山のタイミングでは、３相すべての相の下アームのスイッチング素子はオン状態となり、このとき、一群の３相巻線のすべての相の電流は電流検出抵抗５、６、７に流れている。一方、一群のキャリア信号Ｃ１の谷のタイミングにおいては、一群の３相巻線のすべての相の下アームのスイッチング素子はオフ状態となり、いずれの相の電流も電流検出抵抗５、６、７に流れない。この図３に示すように、一群の３相巻線の３相電流すべてが、下アームに流れるＴｏｎ１の時間が発生し、電圧指令の最小値が、所定の電圧以上であれば、一群の３相巻線の３相電流のいずれも下アームに流れないＴｏｆｆ１の時間が発生する。
【００３７】
一方、一群の３相巻線と同様に、二群の３相巻線の電圧指令の最大値が、１．０以下のとき、二群の３相巻線の３相電流も同じように二群のキャリア信号Ｃ２の山と谷でオン状態とオフ状態となる。従って、二群の３相巻線の３相電流すべてが、下アームに流れるＴｏｎ２の時間が発生し、電圧指令の最小値が、所定の電圧以上であれば、二群の３相巻線の３相電流すべてが、下アームに流れないＴｏｆｆ２の時間が発生することになる。
【００３８】
その結果、一群の３相巻線のキャリア信号Ｃ１と二群の３相巻線のキャリア信号Ｃ２の位相を相対的に１８０度ずれるようにして、一方の群の３相巻線のキャリア信号の山のタイミングと他方の群の３相巻線のキャリア信号の谷のタイミングが同時に発生するよう制御すれば、各群の３相巻線の電流のみが電流検出抵抗５、６、７に流れる状態を、キャリア周期内で各々１回発生させることができる。
なお、二群の３相巻線のＴｏｎ２の区間と、一群の３相巻線のＴｏｆｆ１の区間が重なっているが、Ｔｏｎ２区間であっても、Ｔｏｆｆ１でない区間では、両群の電流が電流検出抵抗に流れているので、電流検出を行うことができない。従って、この例の二群の電流検出可能な区間Ｔｉ２は、Ｔｏｆｆ１となる。
【００３９】
同様に、一群のＴｏｎ１の区間と、二群のＴｏｆｆ２の区間の関係では、Ｔｏｆｆ２でない区間では、両群の電流が電流検出抵抗に流れているので、Ｔｏｎ１区間であっても電流検出を行うことができない。従って、この例の一群の電流検出可能な区間Ｔｉ１は、Ｔｏｎ１となり、Ｔｏｎ１とＴｏｆｆ２、あるいはＴｏｎ２とＴｏｆｆ１との間では、短いほうの区間内でそれぞれ電流検出を行う必要がある。
【００４０】
また、一群の３相巻線のキャリア信号Ｃ１の位相と二群の３相巻線のキャリア信号Ｃ２の位相とは、１８０±（｜Ｔｏｎ１―Ｔｏｆｆ２｜／２／（Ｔｃ／２）＊１８０、および｜Ｔｏｆｆ１―Ｔｏｎ２｜／２／（Ｔｃ／２）＊１８０のいずれか小さい方）度だけずれていてもよい。すなわち、一群の３相巻線のキャリア信号Ｃ１の位相と二群の３相巻線のキャリア信号Ｃ２の位相とは、同じ電流検出抵抗側の一方のスイッチング素子のオン・オフ状態が同じ電流検出抵抗側の他方のスイッチング素子のオン・オフ状態と異なる位相範囲までずれてもよい。この範囲の位相では、同時に両群の３相巻線の電流が同じ電流検出抵抗に流れないことになるので、電流の検出が可能である。
【００４１】
図４は、一群と二群の３相巻線の電圧指令の位相関係を示した図であって、一群の巻線と二群の巻線の電気的な位相差を３０度とした例である（トルクリップルの６ｆ成分を低減するために３０度の位相差が望ましいが、２０度から４０度までの範囲の位相差でもよい）。
【００４２】
一群の３相巻線のＵ相電圧が最大値になる位相付近では、二群の３相巻線のＶ相電圧が、もっとも小さい。
また、一群の３相巻線のＶ相電圧が最大値になる位相付近では、二群の３相巻線のＷ相電圧が、もっとも小さく、一群の３相巻線のＷ相電圧が最大値になる位相付近では、二群の３相巻線のＵ相電圧が、もっとも小さい。
【００４３】
キャリア周期内で電流検出抵抗５、６、７に流れる電流を、群ごとに交互に切り替えるため、検出する２つの相電流の組み合わせにおいては、一方の群の電圧が最大付近で、他方の群の電圧が小さくなる相を組み合わせれば、両群のスイッチング素子がＯＮとなる時間を少なくすることができる。この場合、一方の群の電圧指令の１つの相の位相と他方の群の電圧指令の１つの相の位相とが、１５０度から２１０度までの範囲の位相でずれていれば良いことになる。
【００４４】
すなわち、一方の群のＴｏｎ区間と他方の群のＴｏｆｆ区間の長さが近い組み合わせを選択すれば、２つの相の合計の電流が流れる状態、あるいはいずれの相の電流も流れない状態が長い時間発生せず、電流検出抵抗５、６、７に常に１相分の電流が流れている状態を維持することができる。その結果、電流検出抵抗５、６、７の発熱や、スイッチング素子のスイッチング損失などを抑制し、バランスよく一群と二群の相電流を検出することができる。
【００４５】
図５は、３相の電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊の中間値の最大値が０．５となることを示している。電圧指令のピークの値がちょうど±１．０のとき、中間の電圧指令の最大値は、０．５となる。電流検出の区間を発生させるためのＰｍａｘを０．８程度とすると、３相電圧の最大電圧が１．６以上にならなければ、すくなくとも２相の電流検出が成立することになる。従って、通常の電圧指令値の範囲内で運転している場合には、２相の電流を安定に検出できることになる。
【００４６】
図６は、３相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊の大小関係と、そのとき検出可能な相電流の関係を示したものである。
条件１は、Ｖｕ＊＞Ｖｖ＊＞Ｖｗ＊の場合であり、Ｐｍａｘ＞Ｖｕ＊であれば、３相すべての電流を検出することができる。また、Ｖｕ＊＞ＰｍａｘかつＰｍａｘ＞Ｖｖ＊であれば、２相の電流を検出することができる。中間電圧指令が、Ｐｍａｘを越える場合は、最大の電圧指令が、１．６以上の過変調の状態である。条件２、３、４、５、６においても同様に、３相すべての電流を検出できる場合と、２相の電流が検出できる場合を示している。
【００４７】
この発明の実施の形態１では、３相交流の同期電動機を例として説明を行ったが、この発明の対象となる電動機は、誘導電動機等いずれの電動機でもよい。また、この発明における電流検出抵抗５、６、７はシャント抵抗でなく、ホール素子を用いたものなど他の電流検出器でもよい。また、この発明における電圧指令の計算には、位置センサによる磁極位置情報を用いて計算を行ったが、磁極位置情報を用いないＶ／ｆ制御などを適用してもよい。この場合、検出した相電流値を、過電流防止など他の用途に用いることが可能である。また、この発明における電力変換器において検出する電流では、一群の３相巻線の相と二群の３相巻線の相の組み合わせは、実施の形態１で示した組み合わせでなくてもよく、例えば、一群の３相巻線のＵ相と二群の３相巻線のＷ相など異なる相を組み合わせたとして同様に電流検出可能である。
【００４８】
以上説明したように、実施の形態１に係る電力変換装置１００は、３相以上の巻線群が複数多重化されて接続される電力変換器２と、多重化された巻線群のうち、一方の特定相と、他方の特定相との２つの相が組み合わされ、それらの合計電流を検出する電流検出抵抗５、６、７と、電流検出抵抗５、６、７により検出される電流をもとに電力変換器２に与える電圧指令を演算し、電圧指令に基づき、複数のスイッチング素子をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ制御部１０を備えているため、電流検出抵抗の数を減らすことができ、電力変換装置として小型化を可能にすると共に、安価な構成で精度よく電流を検出することができ、安定に電動機を制御できるという効果がある。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態２に係る電力変換装置１０１は、回転子に界磁巻線を有する電動機１３を制御する構成としたものである。以下、この発明の実施の形態２を図７に基づいて説明する。
【００５０】
図７は、電動機１３、直流電流源４および電力変換装置１０１のシステム構成を表しており、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。図７は、実施の形態１と異なり、電動機１３の回転子の界磁巻線に流れる電流を制御する界磁電流制御部１４を備えたシステム構成を示している。
【００５１】
界磁電流制御部１４は、巻線界磁式の電動機１３の界磁巻線に流れる電流を制御するためのものであり、回転子の界磁電流を調整することにより、トルクや誘起電圧を制御することができるように構成されている。また、界磁電流制御により固定子側で発生する端子電圧を制御することが可能である。
【００５２】
この実施の形態２では、３相電圧指令の最大電圧が大きく、キャリア周期における電流検出区間Ｔｉが不足するような条件では、界磁電流制御部１４によって界磁電流を低く抑制することによって３相電圧指令が低くなるよう制御し、電流検出区間Ｔｉが、最低電流検出区間以上の長さとなるよう制御するように構成している。
【００５３】
すなわち、電力変換器制御部１のＰＷＭ制御部１０では、界磁電流制御部１４を制御して界磁巻線に流れる電流を抑制することによって、一周期中に、少なくとも２相の電流が、電流検出器に流れるように制御している。
なお、界磁電流制御部１４は、内部にある界磁電流検出器（図示せず）において検出した界磁電流をフィードバック制御する方法や、あるいは界磁巻線に所定の電圧を印加しておおよその電流値になるよう制御する方式など、いくつかの制御方法がある。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態２に係る電力変換器制御部１は、界磁巻線を有する電動機１３を制御する構成としており、実施の形態１と同様に、安価な構成で電流検出を行うようにしており、また、キャリア信号の山谷のタイミングで確実な電流検出を行うことができるように構成しているため、安定に電動機１３を制御することを可能とする効果がある。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態３に係る電力変換装置１０２は、２つの独立した電動機を１５、１６制御する構成としたものである。以下、この発明の実施の形態３について、図８に、電力変換装置１０２の電力変換器制御部１に係るシステム構成図を示して説明する。
【００５６】
図８において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。図８は、実施の形態１と異なり、２つの独立した電動機１５、１６を制御する電力変換器制御部１を備えた電力変換装置１０２のシステム構成を示している。この実施の形態３により、ひとつの電力変換器制御部１を用いて、完全に独立した２つの電動機１５、１６を駆動・制御することができる。
【００５７】
電力変換器制御部１は、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２から構成される。電流制御部９は、電動機１５、１６の電流を制御するものであり、電流指令部８から与えられたｄ‐ｑ座標系の各群の電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊、ｉｄ２＊、ｉｑ２＊、各群の磁極位置信号θｅ１、θｅ２、および相電流演算部１１で求められた各群の３相電流値ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１、ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２に基づいて、３相電圧指令Ｖｕ１＊、Ｖｖ１＊、Ｖｗ１＊、Ｖｕ２＊、Ｖｖ２＊、Ｖｗ２＊を計算して、ＰＷＭ制御部１０に出力する。
【００５８】
電流制御部９の実施の形態１との違いは、ふたつの磁極位置信号θｅ１、θｅ２が入力されて、２つの電圧指令を計算する点である。電動機１５と電動機１６の回転軸が独立している場合、２つの位置センサを備えている。そのため、完全に独立した２つの電動機１５、１６を制御するためには、２つの３相電流値と磁極位置信号から、各々の電圧指令を計算する。
【００５９】
なお、２つの電動機１５、１６を駆動する場合、互いの回転子軸が機械的に結合していなければ、電圧指令の位相差が常に一定とならないため、任意に選択した相を組み合わせて電流検出する他ないが、回転子軸が結合している場合は、２つの相の電圧指令の位相差が１８０°付近となる組み合わせで電流検出を行うよう選択するのが効果的である。図８の例では、２つの電動機１５、１６の回転子軸が結合していない例として、同じ相の電流を検出する構成としている。
【００６０】
以上説明したように、この実施の形態３に係る電力変換器装置１０２では、３相巻線を備えた２つの独立した電動機１５、１６を制御対象とした構成としているが、実施の形態１と同様に、安価に複数の電動機を駆動するシステムを構築することができ、安定に電動機を制御することを可能とする効果がある。
【００６１】
実施の形態４．
実施の形態４に係る電力変換装置１０３は、電流検出器１９、２０、２１を電力変換器２の上アームのスイッチング素子の正の電源４側に備えて、電動機３を制御する構成としたものである。以下、この発明の実施の形態４について、電力変換装置１０３に係るシステム構成図である図９に基づいて説明する。
【００６２】
図９において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。図９は、実施の形態１と異なり、電流検出器１９、２０、２１を電力変換器２の上アームのスイッチング素子の正の電源側に備えて、電流を検出する電力変換器制御部１を備えた電力変換装置１０３のシステム構成を示している。
【００６３】
電力変換器２は、電力変換器制御部１が出力するスイッチングパルスに基づいて直流電流源４の直流電力を交流電力に変換し、電動機３の各巻線群に交流電圧を印加して駆動する。電力変換器２には、一群のＵ相と二群のＶ相の上アームに流れる電流の合計値を検出する電流検出器１９、一群のＶ相と二群のＷ相の上アームに流れる電流の合計値を検出する電流検出器２０、一群のＷ相と二群のＵ相の下アームに流れる電流の合計値を検出する電流検出器２１が備えられている。
【００６４】
この発明における電流検出器１９、２０、２１は、実施の形態１において示した電流検出抵抗５、６、７と異なり、電力変換器２の上アームに挿入しているため、絶縁されたホール素子などを用いる。
電力変換器制御部１は、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２から構成される。
【００６５】
電流検出部１２では、ＰＷＭ制御部１０の各群のキャリア信号出力のタイミングに従って、電力変換器２の内部の電流検出器１９、２０、２１を流れる電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を、ＰＷＭ制御の１キャリア周期内に２回検出し、各群の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流を出力し、実施の形態１と同様に、電圧指令の演算を行う。
【００６６】
図１０は、上アームに接続された電流検出器１９、２０、２１を用いて電流を検出する時の、一群と二群の各スイッチングパルスと電流検出タイミングを表すタイミングチャートである。スイッチングパルスＵＰ１、ＶＰ１、ＷＰ１は、電力変換器２の一群の巻線を駆動する上アームのスイッチング素子群を制御する信号を、スイッチングパルスＵＰ２、ＶＰ２、ＷＰ２は、電力変換器２の二群の巻線を駆動する上アームのスイッチング素子群を制御する信号を表している。
【００６７】
電圧指令の最大値が、１．０以下で過変調状態でないとすると、キャリア周期Ｔのちょうど中央付近である、一群のキャリア信号Ｃ１が山のタイミングでは、３相すべての相の上アームのスイッチング素子はオフ状態となり、このとき、一群のいずれの相の電流も電流検出器１９、２０、２１に流れない。
【００６８】
一方、キャリア信号Ｃ１の谷の時点においては、一群のすべての相の上アームのスイッチング素子はオン状態となり、すべての相の電流が電流検出器１９、２０、２１に流れる。一群の３相電流すべてが、上アームに流れるＴｏｎ１の時間が存在し、電圧指令の最大値が、所定の電圧指令以下であれば、一群の３相電流のいずれも上アームに流れないＴｏｆｆ１の時間が存在する。
【００６９】
一方、一群と同様に、二群の電圧指令の最大値が、１．０以下のとき、二群の３相電流も同じように二群のキャリア信号Ｃ２の谷と山でオン状態とオフ状態となる。従って、二群の３相電流すべてが、上アームに流れるＴｏｎ２の時間が存在し、電圧指令の最小値が、所定の電圧指令以上であれば、二群の３相電流すべてが、上アームに流れないＴｏｆｆ２の時間が存在する。
【００７０】
その結果、実施の形態１と同様に、一群のキャリア信号Ｃ１を二群のキャリア信号Ｃ２の位相を１８０°ずれるように制御し、一方の群の山のタイミングと他方の群の谷のタイミングが同時に発生するよう制御すれば、一方の群の電流のみが電流検出器１９、２０、２１に流れる状態が生成できる。
【００７１】
なお、二群のＴｏｎ２の区間と、一群のＴｏｆｆ１の区間が重なっているが、Ｔｏｎ２区間であっても、Ｔｏｆｆ１でない区間では、両群の電流が電流検出抵抗に流れているので、電流検出を行うことができない。従って、このときの電流検出可能な区間Ｔｉは、Ｔｏｆｆ１となる。
【００７２】
同様に、一群のＴｏｎ１の区間と、二群のＴｏｆｆ２の区間の関係では、Ｔｏｆｆ２でない区間では、両群の電流が電流検出器に流れているので、Ｔｏｎ１区間であっても電流検出を行うことができない。従って、電流検出は、Ｔｏｎ１とＴｏｆｆ２、あるいはＴｏｎ２とＴｏｆｆ１との間では、短いほうの区間内で行う必要がある。
【００７３】
なお、これまでの実施の形態と同様に、キャリア周期内で一定の区間、上アームに電流を通流させる必要があるため、電圧指令の最大値の制限が発生するが、３相のうちのひとつの相電流を検出できない場合、２相の電流を検出し、残りの１相は、計算で求めることができる。
【００７４】
以上説明したように、実施の形態４に係る電力変換装置１０３は、多重化された巻線群のうち、一方の特定相と、他方の特定相との２つの相が組み合わされ、スイッチング素子の正側に流れるそれらの合計電流を検出する電流検出器と、電流検出器により検出される電流をもとに電力変換器に与える電圧指令を演算し、電圧指令に基づき、複数のスイッチング素子をオン・オフ制御するためのＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号制御部とから構成されるため、安価な構成で精度よく電流を検出することができ、安定に電動機を制御することを可能とする効果がある。
【００７５】
実施の形態５．
実施の形態５に係る電力変換装置は、直流電源電圧を制御する構成としたものである。この実施の形態５では、３相電圧指令の最大電圧が大きく、キャリア周期における電流検出区間Ｔｉが不足するような条件では、直流電源を昇圧することにより３相電圧指令の変調率が低くなるよう制御し、電流検出区間Ｔｉが、最低電流検出区間以上の長さとなるよう制御する。
【００７６】
以上説明したように、実施の形態５に係る電力変換装置は、直流電源電圧を制御する構成としており、実施の形態１と同様に、少なくとも２相の電流が同一の電流検出器に流れることによって、電流検出器を削減した構成で電流検出を行うことができ、また、キャリア信号の山谷のタイミングで確実な電流検出を行うことができるように構成しているため、安定に電動機を制御することを可能とする効果がある。
【００７７】
実施の形態６．
実施の形態６に係る電力変換装置１０４は、スイッチング素子を複数内蔵したパワーモジュールを用いて、電動機３を制御する構成としたものである。ここでは、スイッチング素子を２個内蔵し、電流検出のための抵抗を内蔵しないモジュールを用いて構成している。以下、この発明の実施の形態６について、電力変換装置１０４に係るシステム構成図である図１１に基づいて説明する。
図１１において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。図１１は、実施の形態１と異なり、６個のパワーモジュール３２、３３、３４、３５、３６、３７で構成した電力変換器３８のスイッチング動作を行い、電流検出器５、６、７により相電流を検出する電力変換器制御部１を備えた電力変換装置１０４のシステム構成を示している。
【００７８】
実施の形態６では、電流検出のための抵抗（電流検出器）は、モジュール外部に接続され、電流検出部１２では、ＰＷＭ制御部１０の各群のキャリア信号出力のタイミングに従って、電力変換器３８の内部の電流検出器５、６、７を流れる電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を、ＰＷＭ制御の１キャリア周期内に２回検出し、各群の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流を出力し、実施の形態１と同様に、電圧指令の演算を行う。
各々の３相電圧指令は、ＰＷＭ制御部１０において、ＰＷＭ処理により各々のゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ３に変換されて、電力変換器３８に出力され、電力変換器３８を構成している６個のパワーモジュール３２、３３、３４、３５、３６、３７を駆動する。
【００７９】
図１２は、パワーモジュール３２、３３、３４、３５、３６、３７の内部構成を表す図である。モジュール３００には２つのスイッチング素子が内蔵され、直流電源の正側の電圧Ｖｐと負側の電圧Ｖｎが接続され、Ｐ側素子のゲート信号ＰとＮ側素子のゲート信号Ｎにより各々のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ駆動し、電動機を駆動するための電圧Ｘ１を出力する。
以上説明したように、実施の形態６に係る電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵したモジュールを用いて制御する構成としており、実施の形態１と同様の制御を、より少ない部品で構成しているため、安価に電動機を制御することを可能とする。
【００８０】
実施の形態７．
実施の形態７に係る電力変換装置１０５は、実施の形態６と同様にスイッチング素子を複数内蔵したパワーモジュールを用いて、電動機３を制御する構成としたものである。ここでは、スイッチング素子を４個、および電流検出抵抗を１個内蔵したモジュールを用いて構成している。以下、この発明の実施の形態７について、電力変換装置１０５に係るシステム構成図である図１３に基づいて説明する。
【００８１】
図１３において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。図１３は、実施の形態１と異なり、３個のパワーモジュール４０、４１、４２で電力変換器４３のスイッチング動作を行い、パワーモジュール内部の電流検出抵抗により相電流を検出する電力変換器制御部１を備えた電力変換装置１０５のシステム構成を示している。
この実施の形態７では、電流検出部１２は、ＰＷＭ制御部１０の各群のキャリア信号出力のタイミングに従い、モジュール内部の電流検出抵抗により発生する各々の電圧Ｖｓ１、Ｖｓ２、Ｖｓ３を用いて、電力変換器４３の内部を流れる電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を、ＰＷＭ制御の１キャリア周期内に２回検出し、各群の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流を出力し、実施の形態１と同様に、電圧指令の演算を行う。各々の３相電圧指令は、ＰＷＭ制御部１０において、ＰＷＭ処理により各々のゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ３に変換されて、電力変換器４３に出力され、電力変換器４３を構成している各パワーモジュール４０、４１、４２を駆動する。
【００８２】
図１４は、パワーモジュール４０、４１、４２の内部構成を表す図である。モジュール４００には４つのスイッチング素子と１個の電流検出抵抗が内蔵されている。モジュール４００には、直流電源の正側の電圧Ｖｐと負側の電圧Ｖｎが接続され、ゲート信号Ｐ１で駆動される正側のスイッチング素子とゲート信号Ｎ１により駆動される負側のスイッチング素子により１組のレグを構成し、モジュールに２つのレグを内蔵して、電動機を駆動するための電圧Ｘ１、Ｘ２を出力する。電流検出抵抗は、負側の電源に接続され、各々のレグを流れる合計電流を検出し、電圧Ｖｓを出力する。
以上説明したように、実施の形態７に係る電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵したモジュールを用いて制御する構成としており、実施の形態１と同様の制御を、より少ない部品で構成しているため、安価に電動機を制御することを可能とする。
【００８３】
実施の形態８．
実施の形態８に係る電力変換装置１０６は、実施の形態６と同様にスイッチング素子を複数内蔵したパワーモジュールを用いて、電動機３を制御する構成としたものである。ここでは、スイッチング素子を６個内蔵し、電流検出のための抵抗を内蔵しないモジュールを用いて構成している。以下、この発明の実施の形態８について、電力変換装置１０６に係るシステム構成図である図１５に基づいて説明する。
図１５において、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。図１５は、実施の形態１と異なり、２個のパワーモジュール４５、４６で構成した電力変換器４７のスイッチング動作を行い、電流検出器５、６、７により相電流を検出する電力変換器制御部１を備えた電力変換装置１０６のシステム構成を示している。
【００８４】
実施の形態８では、電流検出のための抵抗は、モジュール外部に接続され、パワーモジュール４５とパワーモジュール４６の各々の特定の相を組み合わせて、負側の合計電流が流れるように構成し、電流検出部１２では、ＰＷＭ制御部１０の各群のキャリア信号出力のタイミングに従って、電力変換器２の内部の電流検出器５、６、７を流れる電流値Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を、ＰＷＭ制御の１キャリア周期内に２回検出し、各群の３相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの電流を出力し、実施の形態１と同様に、電圧指令の演算を行う。
各々の３相電圧指令は、ＰＷＭ制御部１０において、ＰＷＭ処理により各々のゲート信号ＧＵ１、ＧＶ１、ＧＷ１、ＧＵ２、ＧＶ２、ＧＷ３に変換されて、電力変換器４７に出力され、電力変換器４７を構成している各パワーモジュール４５、４６を駆動する。
【００８５】
図１６は、パワーモジュール４５、４６の内部構成を表す図である。モジュール５００には６つのスイッチング素子が内蔵され、直流電源の正側の電圧Ｖｐと負側の電圧Ｖｎが接続され、ゲート信号Ｐ１で駆動される正側のスイッチング素子とゲート信号Ｎ１により駆動される負側のスイッチング素子により１組のレグを構成し、モジュールに３つのレグを内蔵して、電動機を駆動するための電圧Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３を出力する。各々のレグの負側の電圧Ｖｎは、独立して各々の端子で出力される。
以上説明したように、実施の形態８に係る電力変換装置は、スイッチング素子を内蔵したモジュールを用いて制御する構成としており、実施の形態１と同様の制御を、より少ない部品で構成しているため、安価に電動機を制御することを可能とする。
【００８６】
ここで、実施の形態１から実施の形態８に示した電力変換器制御部１の構成要素である電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２の各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、図１７に示すプロセッサ２３のような専用のハードウェアであっても、図１８に示すメモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサ２６（ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ），中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう）であってもよい。
【００８７】
図１７は、以上のような実施の形態に示した構成を専用ハードウェアや、マイコン等のソフトウェアで制御するための構成である。図１７において、２５は上位コントローラ、２６は電力変換器を制御するためプロセッサ、２７は複数の電流検出器を備えた電力変換器、２８は電動機である。
【００８８】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム可能なプロセッサ、並列化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤまたはこれらを組み合わせたものが該当する。電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２の各機能それぞれを処理回路で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
【００８９】
また、図１８において、上位コントローラ２５は、プロセッサ２９に指令値を与えて、プロセッサ２９は、記憶装置３０にデータを保持する等、データ処理して、電流制御やＰＷＭ制御を行い、スイッチングパルスを電力変換器２７に出力する。電力変換器２７では、各群の各相の巻線に接続されたスイッチング素子に流れる下アームの電流を検出して、プロセッサ２９に出力している。プロセッサ２９は、出力するスイッチングパルスのキャリア信号のタイミングに合わせて、相電流を検出・計算する。
【００９０】
図１８に示すように、処理回路がプロセッサ２９の場合、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアやファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置３０に格納される。
【００９１】
処理回路は、記憶装置３０に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２の各ステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するための記憶装置３０を備える。また、これらのプログラムは、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
【００９２】
また、記憶装置３０とは、例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性の半導体メモリ、またはＳＲＡＭ，ＳＤＲＡＭ等の揮発性の半導体メモリや、あるいは、その他の記憶装置として、磁気ディスク、光ディスク等が該当する。
また、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１、電流検出部１２の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。
【００９３】
例えば、電流検出部１２については、専用のハードウェアとしての処理回路でその機能を実現し、電流指令部８、電流制御部９、ＰＷＭ制御部１０、相電流演算部１１については処理回路が記憶装置３０に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、前述の各機能を実現することができる。
【００９４】
以上説明したように、電力変換器の制御をソフトウェアで処理することも可能であり、安価なコストで実現することも可能である。
また、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素を適宜、変更または省略することが可能である。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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