(57)【要約】  インバータシステムにおいて、１以上のスレーブインバータのそれぞれは、第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧とに基づいて、モータを駆動する駆動部と、第１のデータを半二重通信回線経由で受信するとともに、第２のＰＷＭキャリアに同期して、第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、スレーブインバータのモータへの実出力電流を含む第２のデータを半二重通信回線にブロードキャスト送信する通信部と、第１のデータの受信タイミングに応じて、第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する位相調整部とを有し、マスターインバータは、第２のデータが前記通信部により受信された際に、受信された第２のデータに応じて、マスターインバータのモータへの実出力電流と１以上のスレーブインバータのそれぞれのモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第１の指令電圧の振幅を調整する振幅調整部をさらに有する。
2013190609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに接続されたマスターインバータと、
半二重通信回線を介して前記マスターインバータに接続されるとともに、前記モータに対して共通接続ノードを介して前記マスターインバータと並列にそれぞれ接続された１以上のスレーブインバータと、
を備え、
前記マスターインバータは、
第１のＰＷＭキャリアと第１の指令電圧とに基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、
前記第１のＰＷＭキャリアに同期して、電流指令を含む第１のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信する通信部と、
を有し、
前記１以上のスレーブインバータのそれぞれは、
第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧とに基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、
前記第１のデータを前記半二重通信回線経由で受信するとともに、前記第２のＰＷＭキャリアに同期して、前記第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、前記スレーブインバータから前記モータへの実出力電流を含む第２のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信する通信部と、
前記第１のデータの受信タイミングに応じて、前記第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、前記第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する位相調整部と、
を有し、
前記マスターインバータは、
前記第２のデータが前記通信部により受信された際に、受信された第２のデータに応じて、前記マスターインバータから前記モータへの実出力電流と前記１以上のスレーブインバータのそれぞれから前記モータへの実出力電流とでバランスがとれるように、前記第１の指令電圧の振幅を調整する振幅調整部をさらに有する
ことを特徴とするインバータシステム。
【請求項２】
前記マスターインバータの通信部は、前記第１のＰＷＭキャリアにおける第１の位相に同期して、前記第１のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信し、
前記１以上のスレーブインバータのそれぞれの位相調整部は、前記第１のデータの受信タイミングに応じて、前記第２のＰＷＭキャリアの位相が前記第１の位相になるように、前記第２のＰＷＭキャリアの位相を調整し、
前記マスターインバータの振幅調整部は、前記受信された前記第２のデータに応じて、前記マスターインバータから前記モータへの実出力電圧の振幅と前記１以上のスレーブインバータのそれぞれから前記モータへの実出力電圧の振幅とが互いに均等になるように、前記第１の指令電圧の振幅を調整する
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項３】
前記マスターインバータの通信部は、前記マスターインバータから前記モータへの実出力電流を前記第１のデータにさらに含めてブロードキャスト送信し、
前記１以上のスレーブインバータのそれぞれは、
前記受信された前記第１のデータに応じて、前記第２の指令電圧の振幅を調整する振幅調整部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項４】
前記１以上のスレーブインバータは、複数のスレーブインバータであり、
前記複数のスレーブインバータのそれぞれの通信部は、前記複数のスレーブインバータにおける自インバータ以外の他のスレーブインバータから前記第２のデータを前記半二重通信回線経由で受信し、
前記複数のスレーブインバータのそれぞれは、
前記受信された前記第２のデータに応じて、前記第２の指令電圧の振幅を調整する振幅調整部をさらに有する
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項５】
前記マスターインバータの通信部は、前記第１のＰＷＭキャリアの第１の位相に同期して、前記第１のデータを送信し、
前記スレーブインバータの通信部は、前記第２のＰＷＭキャリアの第２の位相に同期して、前記第２のデータを送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項６】
前記１以上のスレーブインバータは、複数のスレーブインバータであり、
前記複数のスレーブインバータの通信部による前記第２のデータの送信は、前記第２のＰＷＭキャリアの複数の周期に跨ってラウンドロビン的に行われる
ことを特徴とする請求項５に記載のインバータシステム。
【請求項７】
前記１以上のスレーブインバータは、複数のスレーブインバータであり、
前記マスターインバータの通信部による前記第１のデータの送信と前記複数のスレーブインバータの通信部による前記第２のデータの送信とは、前記第１のＰＷＭキャリア及び前記第２のＰＷＭキャリアの第１の位相及び第２の位相に交互に同期して、ラウンドロビン的に行われる
ことを特徴とする請求項１に記載のインバータシステム。
【請求項８】
モータに接続されたマスターインバータと、半二重通信回線を介して前記マスターインバータに接続されるとともに、前記モータに対して共通接続ノードを介して前記マスターインバータと並列にそれぞれ接続された複数のスレーブインバータとを有するインバータシステムにおける通信方法であって、
第１のＰＷＭキャリアと第１の指令電圧とに基づいて前記モータを駆動する前記マスターインバータが、前記第１のＰＷＭキャリアに同期して、電流指令を含む第１のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信する第１の送信ステップと、
前記第１のＰＷＭキャリアと同じ周期を有する第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧とに基づいて前記モータを駆動する前記複数のスレーブインバータのそれぞれが、前記第１の送信ステップで送信された前記第１のデータを受信する第１の受信ステップと、
前記複数のスレーブインバータのそれぞれが、前記第１の受信ステップでの前記第１のデータの受信タイミングに応じて、前記第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、前記第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する位相調整ステップと、
前記複数のスレーブインバータのいずれかに送信権を割り当てる割り当てステップと、
前記割り当てステップで送信権が割り当てられたスレーブインバータが、前記第２のＰＷＭキャリアに同期して、前記第１の受信ステップでの前記第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、前記スレーブインバータから前記モータへの実出力電流を含む第２のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信する第２の送信ステップと、
前記マスターインバータと前記割り当てステップで送信権が割り当てられていないスレーブインバータが、前記第２のデータを前記半二重通信回線経由でそれぞれ受信する第２の受信ステップと、
前記マスターインバータと前記割り当てステップで送信権が割り当てられていないスレーブインバータとが、前記マスターインバータから前記モータへの実出力電流と前記複数のスレーブインバータのそれぞれから前記モータへの実出力電流とでバランスがとれるように、前記第１の指令電圧及び前記第２の指令電圧の振幅をそれぞれ調整する振幅調整ステップと、
を備えたことを特徴とする通信方法。
【請求項９】
前記第１の送信ステップと前記第２の送信ステップとは、前記第１のＰＷＭキャリア及び前記第２のＰＷＭキャリアの半周期毎に交互に行われる
ことを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
【請求項１０】
前記マスターインバータによる前記第１の送信ステップと前記複数のスレーブインバータによる複数の前記第２の送信ステップとは、前記第１のＰＷＭキャリア及び前記第２のＰＷＭキャリアの半周期単位でラウンドロビン的に行われる
ことを特徴とする請求項８に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータシステム、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、上位制御装置及び複数のモータ駆動装置がデイジーチェーン接続されたモータ制御用シリアル通信装置において、全てのモータ駆動装置の内部にカウントアップ速度が同じ通信タイミングカウンタを設け、上位制御装置から全てのモータ駆動装置に指令データを送信した際に、全てのモータ駆動装置において、指令データが正常に取り込まれたタイミングで通信タイミングカウンタをリセットさせることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、通信タイミングカウンタを基準にして全てのモータ駆動装置が同時に指令データの制御への反映とフィードバックデータのサンプリングを実行することができるので、複数のモータを協調動作させる場合に各モータの動作にずれが生じず精度の高い制御が可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８９６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、複数のモータ駆動装置が互いに別々のモータを駆動させることが前提となっている。すなわち、特許文献１に記載の技術では、複数のモータ駆動装置と複数のモータとの間の複数の接続が互いに独立していると考えられる。【０００５】
一方、マスターインバータ及び１以上のスレーブインバータが共通接続ノードを介して１つのモータに並列接続された構成では、マスターインバータ及び１以上のスレーブインバータが共通接続ノードを介して互いに接続されているため、マスターインバータ及び１以上のスレーブインバータの間で横流電流が流れる可能性がある。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マスターインバータ及び１以上のスレーブインバータの間における横流電流を抑制できるインバータシステム、及び通信方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるインバータシステムは、モータに接続されたマスターインバータと、半二重通信回線を介して前記マスターインバータに接続されるとともに、前記モータに対して共通接続ノードを介して前記マスターインバータと並列にそれぞれ接続された１以上のスレーブインバータとを備え、前記マスターインバータは、第１のＰＷＭキャリアと第１の指令電圧とに基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、前記第１のＰＷＭキャリアに同期して、電流指令を含む第１のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信する通信部とを有し、前記１以上のスレーブインバータのそれぞれは、第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧とに基づいて、前記モータを駆動する駆動部と、前記第１のデータを前記半二重通信回線経由で受信するとともに、前記第２のＰＷＭキャリアに同期して、前記第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、前記スレーブインバータから前記モータへの実出力電流を含む第２のデータを前記半二重通信回線にブロードキャスト送信する通信部と、前記第１のデータの受信タイミングに応じて、前記第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、前記第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する位相調整部とを有し、前記マスターインバータは、前記第２のデータが前記通信部により受信された際に、受信された第２のデータに応じて、前記マスターインバータから前記モータへの実出力電流と前記１以上のスレーブインバータのそれぞれから前記モータへの実出力電流とでバランスがとれるように、前記第１の指令電圧の振幅を調整する振幅調整部をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、第２のＰＷＭキャリアの位相を調整するので、第１のＰＷＭキャリアと第２のＰＷＭキャリアとの間の位相ずれを低減できる。また、マスターインバータからモータへの実出力電流とスレーブインバータからモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第１の指令電圧の振幅を調整するので、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれを低減できる。これにより、マスターインバータ及び１以上のスレーブインバータの間における横流電流を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態１にかかるインバータシステムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１にかかるインバータシステムの構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１にかかるインバータシステムの動作を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１にかかるインバータシステムの動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、実施の形態２にかかるインバータシステムの構成を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２にかかるインバータシステムの動作を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態２にかかるインバータシステムの動作を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３にかかるインバータシステムの動作を示す図である。
【図９】図９は、基本の形態にかかるインバータシステムの構成を示す図である。
【図１０】図１０は、基本の形態にかかるインバータシステムの動作を示す図である。
【図１１】図１１は、基本の形態にかかるインバータシステムの動作を示す図である。
【図１２】図１２は、基本の形態の変形例にかかるインバータシステムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるインバータシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
実施の形態１にかかるインバータシステム１００について説明する前に、基本の形態にかかるインバータシステム１について図９を用いて説明する。図９は、基本の形態にかかるインバータシステム１の構成を示す図である。
【００１２】
１つのモータは一般的に１台のインバータで駆動されるが、モータの容量がインバータの容量よりも大きい場合、例えば、モータの容量が８００ｋＷであり１台のインバータの容量が５００ｋＷである場合、１台のインバータが所定の指令に従って１つのモータを適正に駆動することが困難である。
【００１３】
それに対して、容量の大きいモータを駆動する方法として、複数台のインバータの出力を並列接続する並列駆動方式が考えられる。例えば、モータの容量が８００ｋＷであり、２台のインバータの容量がそれぞれ５００ｋＷである場合、そのモータＭＴに２台のインバータを並列接続することで、２台のインバータが所定の指令に従ってモータＭＴを適正に駆動できるようにも考えられる。
【００１４】
具体的には、図９に示すように、インバータシステム１は、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳを備える。マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳは、モータＭＴに対して共通接続ノードＣＮを介して互いに並列に接続されている。これにより、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳは、互いに協調してモータＭＴを駆動する。モータＭＴは、例えば、誘導モータである。
【００１５】
マスターインバータＭは、図９に示すように、外部（例えば、上位のコントローラ）から速度指令ω＊を受けるが、この速度指令ω＊はモータＭＴ全体に対するものであるため、速度指令ω＊に応じた駆動能力をマスターインバータＭ及びスレーブインバータＳのそれぞれに分配する必要がある。このため、インバータシステム１では、マスターインバータＭが半二重通信回線３０を介してスレーブインバータＳに接続され、マスターインバータＭがその分配された駆動能力をスレーブインバータＳへ知らせることができるように構成する。
【００１６】
半二重通信回線３０は、複数のノードから送信が行われた場合にコリジョン（データ衝突）が起こり得る通信回線であり、例えば、ハブ３３、ハブ３３とマスターインバータＭとを接続する通信線３１、及びハブ３３とスレーブインバータＳとを接続する通信線３２を有する。
【００１７】
より具体的には、マスターインバータＭは、駆動部１１、制御部１３、通信タイミングカウンタ１５、通信部１２、及びＰＷＭ生成部１４を有する。
【００１８】
駆動部１１は、ＰＷＭ信号をＰＷＭ生成部１４から受けて、ＰＷＭ信号に従ってモータＭＴを駆動する。駆動部１１は、例えば、整流部１１ａ、平滑部１１ｂ、及びインバータ主回路１１ｃを有し、外部の電源ＰＳから受けた整流部１１ａで整流化し平滑部１１ｂで平滑化して直流電力を生成し、直流電力をインバータ主回路１１ｃでＰＷＭ信号に従って交流電力に変換する。インバータ主回路１１ｃは、例えば、上アーム１１ｃ１のスイッチング素子と下アーム１１ｃ２のスイッチング素子とを含む複数のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ信号に従って複数のスイッチング素子をそれぞれ所定のタイミングでオン・オフさせることで、直流電力を交流電力へ変換する。駆動部１１は、変換された交流電力をモータＭＴへ供給することで、モータＭＴを駆動する。図９では、駆動部１１からモータＭＴへ供給される交流電力のうち電流成分を出力電流ＩＭとして示している。
【００１９】
制御部１３は、マスターインバータＭを全体的に制御する。例えば、制御部１３は、ＰＷＭキャリアを生成する際の基準となるＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮを生成してＰＷＭ生成部１４へ供給する。
【００２０】
また、制御部１３は、外部（例えば、上位のコントローラ）から速度指令ω＊を受けて、速度指令ω＊に応じた制御を行う。例えば、制御部１３は、演算部１３ａ及び変換部１３ｂを有する。演算部１３ａは、速度指令ω＊を外部から受け、実速度ωを速度センサー４０から受ける。演算部１３ａは、例えば速度指令ω＊から実速度ωを引いた値をモータＭＴ全体に対する駆動能力に対応した総電流指令Ｉ＊に変換し、総電流指令Ｉ＊をマスターインバータＭ用の電流指令Ｉ＊ＭとスレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓとに（例えば均等に）分割する。
【００２１】
例えば、演算部１３ａは、図２に示すように、減算器１３ａ１、係数器１３ａ２、係数器１３ａ３、及び係数器１３ａ４を有する。減算器１３ａ１は、速度指令ω＊から実速度ωを減算して速度偏差Δωを求め、速度偏差Δωを係数器１３ａ２へ供給する。係数器１３ａ２は、速度偏差Δωに係数Ｋ０を乗算して総電流指令Ｉ＊を求め、総電流指令Ｉ＊を係数器１３ａ３、及び係数器１３ａ４へ供給する。係数器１３ａ３は、総電流指令Ｉ＊に係数ＫＭを乗算してマスターインバータＭ用の電流指令Ｉ＊Ｍを求める。係数器１３ａ４は、総電流指令Ｉ＊に係数ＫＳを乗算してスレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓを求める。なお、図２は、実施の形態１にかかるインバータシステムの構成を示す図であるが、演算部１３ａの部分は同様であるため、説明に用いている。
【００２２】
演算部１３ａは、マスターインバータＭ用の電流指令Ｉ＊Ｍを変換部１３ｂへ供給する。変換部１３ｂは、マスターインバータＭ用の電流指令Ｉ＊Ｍを第１の指令電圧ＣＶ１に変換してＰＷＭ生成部１４へ供給する。
【００２３】
また、制御部１３は、スレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓを含む送信データを生成して通信部１２へ供給する。
【００２４】
通信タイミングカウンタ１５は、所定のクロックに同期して、カウントアップ動作を行う。そのカウント値は、通信タイミングカウンタ１５がリセットされるまで増加し続ける。通信タイミングカウンタ１５は、カウント値を通信部１２へ供給する。
【００２５】
通信部１２は、カウント値を通信タイミングカウンタ１５から受け、送信データを制御部１３から受ける。通信部１２は、カウント値に応じて送信すべきタイミングになったと判断したら、送信データを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する。
【００２６】
ＰＷＭ生成部１４は、ＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮ及び第１の指令電圧ＣＶ１を制御部１３から受け、ＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮ及び第１の指令電圧ＣＶ１を用いてＰＷＭ信号生成する。例えば、ＰＷＭ生成部１４は、ＰＷＭキャリア生成部１４ａ及び比較部１４ｂを有する。ＰＷＭキャリア生成部１４ａは、ＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮに応じて、所定の周期を有する第１のＰＷＭキャリアを生成する。
【００２７】
比較部１４ｂは、第１のＰＷＭキャリアをＰＷＭキャリア生成部１４ａから受け、第１の指令電圧ＣＶ１を制御部１３から受ける。比較部１４ｂは、第１のＰＷＭキャリアと第１の指令電圧ＣＶ１とを比較し、比較結果に応じたＰＷＭ信号を生成してインバータ主回路１１ｃへ供給する。これにより、駆動部１１は、第１のＰＷＭキャリアと第１の指令電圧ＣＶ１とに基づいて生成されたＰＷＭ信号を受けて、ＰＷＭ信号に従って直流電力を交流電力へ変換してモータＭＴへ供給する。すなわち、駆動部１１は、第１のＰＷＭキャリアと第１の指令電圧とに基づいて、モータＭＴを駆動する。
【００２８】
例えば、図１０に示すように、比較部１４ｂは、第１のＰＷＭキャリアが第１の指令電圧を超えるタイミングで、上アーム２１ｃ１用のＰＷＭ信号である上アームＯＮ信号をオンレベルからオフレベルにし、その直後のタイミングで、下アーム２１ｃ２用のＰＷＭ信号である下アームＯＮ信号をオフレベルからオンレベルにする。比較部１４ｂは、第１のＰＷＭキャリアが第１の指令電圧を下回るタイミングで、下アームＯＮ信号をオンレベルからオフレベルにし、その直後のタイミングで、上アームＯＮ信号をオフレベルからオンレベルにする。これに応じて、インバータ主回路１１ｃは、例えば、上アーム２１ｃ１のスイッチング素子と下アーム２１ｃ２のスイッチング素子とが、それぞれ、ＰＷＭ信号に従ったスイッチング動作を行い、上アーム出力状態及び下アーム出力状態に示されるように交流電力をモータＭＴへ供給する。
【００２９】
一方、図９に示すスレーブインバータＳは、駆動部２１、通信タイミングカウンタ２５、通信部２２、制御部２３、及びＰＷＭ生成部２４を有する。
【００３０】
駆動部２１は、ＰＷＭ信号をＰＷＭ生成部２４から受けて、ＰＷＭ信号に従ってモータＭＴを駆動する。駆動部２１は、例えば、整流部２１ａ、平滑部２１ｂ、及びインバータ主回路２１ｃを有し、外部の電源ＰＳから受けた整流部２１ａで整流化し平滑部２１ｂで平滑化して直流電力を生成し、直流電力をインバータ主回路２１ｃでＰＷＭ信号に従って交流電力に変換する。インバータ主回路２１ｃは、例えば、上アーム２１ｃ１のスイッチング素子と下アーム２１ｃ２のスイッチング素子とを含む複数のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ信号に従って複数のスイッチング素子をそれぞれ所定のタイミングでオン・オフさせることで、直流電力を交流電力へ変換する。駆動部２１は、変換された交流電力をモータＭＴへ供給することで、モータＭＴを駆動する。図９では、駆動部２１からモータＭＴへ供給される交流電力のうち電流成分を出力電流ＩＳとして示している。
【００３１】
通信タイミングカウンタ２５は、所定のクロックに同期して、カウントアップ動作を行う。そのカウント値は、通信タイミングカウンタ２５がリセットされるまで増加し続ける。通信タイミングカウンタ２５は、カウント値を通信部２２へ供給してもよい。
【００３２】
通信部２２は、スレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓを含むデータを半二重通信回線３０経由でマスターインバータＭから受信する。通信部２２は、スレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓを含むデータを制御部２３へ供給する。また、通信部２２は、カウント値を通信タイミングカウンタ２５から受けてもよく、カウント値に応じて、所定の送信データを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信してもよい。
【００３３】
制御部２３は、スレーブインバータＳを全体的に制御する。例えば、制御部２３は、ＰＷＭキャリアを生成する際の基準となるＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮを生成してＰＷＭ生成部２４へ供給する。
【００３４】
また、制御部２３は、スレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓを含むデータを通信部２２から受けて、電流指令Ｉ＊Ｓに応じた制御を行う。例えば、制御部２３は、変換部２３ｂを有する。変換部２３ｂは、スレーブインバータＳ用の電流指令Ｉ＊Ｓを第２の指令電圧ＣＶ２に変換してＰＷＭ生成部２４へ供給する。
【００３５】
また、制御部２３は、所定の送信データを生成して通信部２２へ供給してもよい。
【００３６】
ＰＷＭ生成部２４は、ＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮ及び第２の指令電圧ＣＶ２を制御部２３から受け、ＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮ及び第２の指令電圧ＣＶ２を用いてＰＷＭ信号生成する。例えば、ＰＷＭ生成部２４は、ＰＷＭキャリア生成部２４ａ及び比較部２４ｂを有する。ＰＷＭキャリア生成部２４ａは、ＰＷＭキャリア同期信号ＳＹＮに応じて、所定の周期を有する第２のＰＷＭキャリアを生成する。
【００３７】
比較部２４ｂは、第２のＰＷＭキャリアをＰＷＭキャリア生成部２４ａから受け、第２の指令電圧ＣＶ２を制御部２３から受ける。比較部２４ｂは、第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧ＣＶ２とを比較し、比較結果に応じたＰＷＭ信号を生成してインバータ主回路２１ｃへ供給する。これにより、駆動部２１は、第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧とに基づいて生成されたＰＷＭ信号を受けて、ＰＷＭ信号に従って直流電力を交流電力へ変換してモータＭＴへ供給する。すなわち、駆動部２１は、第２のＰＷＭキャリアと第２の指令電圧とに基づいて、モータＭＴを駆動する。
【００３８】
例えば、図１０に示すように、比較部２４ｂは、第２のＰＷＭキャリアが第２の指令電圧を超えるタイミングで、上アーム２１ｃ１用のＰＷＭ信号である上アームＯＮ信号をオンレベルからオフレベルにし、その直後のタイミングで、下アーム２１ｃ２用のＰＷＭ信号である下アームＯＮ信号をオフレベルからオンレベルにする。比較部２４ｂは、第２のＰＷＭキャリアが第２の指令電圧を下回るタイミングで、下アームＯＮ信号をオンレベルからオフレベルにし、その直後のタイミングで、上アームＯＮ信号をオフレベルからオンレベルにする。これに応じて、インバータ主回路２１ｃは、例えば、上アーム２１ｃ１のスイッチング素子と下アーム２１ｃ２のスイッチング素子とが、それぞれ、ＰＷＭ信号に従ったスイッチング動作を行い、上アーム出力状態及び下アーム出力状態に示されるように交流電力をモータＭＴへ供給する。
【００３９】
マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳが共通接続ノードＣＮを介して１つのモータＭＴに並列接続された構成では、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳが共通接続ノードＣＮを介して互いに接続されているため、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳの間で横流電流が流れる可能性がある。
【００４０】
例えば、マスターインバータＭからスレーブインバータＳへ図９に示すように横流電流ＩＭＳが流れると、マスターインバータＭからモータＭＴへの電力供給が減少するとともにスレーブインバータＳからモータＭＴへの電力供給が阻害されるため、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳが速度指令ω＊に従ってモータＭＴを適正に駆動することが困難になる。
【００４１】
この横流電流を抑制するために、図１２に示すように、インバータシステム１ｉにおいて、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳとモータＭＴとの間を、互いに逆巻きの結合リアクトル２ｉ、３ｉを介して接続することも考えられる。この構成では、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳの間のインピーダンスを上げることで、横流電流の抑制を図っている。
【００４２】
しかし、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳのそれぞれがモータＭＴに３相の交流電力を供給する場合、３相の交流電力を接合する結合リアクトルが大きく高価であるため、インバータシステム１ｉの製造コストが増大しやすい。また、インバータシステム１ｉにおいて、インバータの並列台数を増やすためには、各インバータとモータとの間に非常に複雑な構造の結合リアクトルを設ける必要があり、インバータシステム１ｉの製造コストがさらに増大しやすい。
【００４３】
そこで、本発明者は、結合リアクトルを用いずに横流電流を抑制できないかについて、図１０及び図１１に示すような検討を行った。
【００４４】
例えば、図１０に示すように、マスターインバータＭとスレーブインバータＳとの間で、それぞれの素子特性のばらつきにより、出力遅延時間Ｔｄｍ、Ｔｄｓに差があることが多い。この出力遅延差に加えて、マスターインバータＭで用いる第１のＰＷＭキャリアとスレーブインバータＳで用いる第２のＰＷＭキャリアとの間で位相ずれΔＣＰに応じた時間ずれＴｄｃ（ΔＣＰ）が大きいと、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳの間で共通接続ノードＣＮを介して横流電流が流れる可能性がある。すなわち、図１０に示す横流誘発期間Ｔｍｓにおいて、マスターインバータＭの上アーム１１ｃ１がオンであると同時にスレーブインバータＳの下アーム２１ｃ１がオンであるので、図９に破線の矢印で示すように、マスターインバータＭから共通接続ノードＣＮを経由してスレーブインバータＳへ横流電流ＩＭＳが流れやすい。この横流誘発期間Ｔｍｓは、下記の数式１に示すように、第１のＰＷＭキャリアと第２のＰＷＭキャリアとの位相ずれΔＣＰが大きいほど、長くなる傾向にある。
【００４５】
Ｔｍｓ＝Ｔｄｃ（ΔＣＰ）＋Ｔｄｓ−Ｔｄｍ・・・数式１
【００４６】
あるいは、例えば、図１１に示すように、マスターインバータＭとスレーブインバータＳとの出力遅延差に加えて、マスターインバータＭで用いる第１の指令電圧とスレーブインバータＳで用いる第２の指令電圧との間で振幅ずれΔＣＶに応じた時間ずれＴｄｃ（ΔＣＶ）が大きいと、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳの間で共通接続ノードＣＮを介して横流電流が流れる可能性がある。すなわち、図１１に示す横流誘発期間Ｔｍｓにおいて、マスターインバータＭの上アーム１１ｃ１がオンであると同時にスレーブインバータＳの下アーム２１ｃ１がオンであるので、図９に破線の矢印で示すように、マスターインバータＭから共通接続ノードＣＮを経由してスレーブインバータＳへ横流電流ＩＭＳが流れやすい。この横流誘発期間Ｔｍｓは、下記の数式２に示すように、第１の指令電圧と第２の指令電圧との振幅ずれΔＣＶが大きいほど、長くなる傾向にある。
【００４７】
Ｔｍｓ＝Ｔｄｃ（ΔＣＶ）＋Ｔｄｓ−Ｔｄｍ・・・数式２
【００４８】
すなわち、本発明者は、横流誘発期間Ｔｍｓを短くし横流電流ＩＭＳを抑制するために、第１のＰＷＭキャリアと第２のＰＷＭキャリアとの位相ずれΔＣＰを小さくすることと、第１の指令電圧と第２の指令電圧との振幅ずれΔＣＶを小さくすることとが必要であることを見出した。
【００４９】
そこで、本実施の形態では、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させる調整を行うとともに、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第１の指令電圧及び第２の指令電圧の少なくとも一方を調整することで、各インバータのスイッチング動作を精度よく同期させ、横流電流を抑制させることを目指す。
【００５０】
具体的には、図１に示すように、インバータシステム１００は、マスターインバータＭ’及びスレーブインバータＳ’を備える。図１は、インバータシステム１００の構成を示す図である。以下では、基本の形態と異なる部分を中心に説明する。
【００５１】
本実施の形態では、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させるために、通信方式の変更を行っている。
【００５２】
基本の形態では、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳが半二重通信回線３０を介して接続されているため、マスターインバータＭ及びスレーブインバータＳから送信が行われた場合にコリジョン（データ衝突）が起こる可能性がある。このとき、半二重通信回線３０では、例えばハブ３３がリピータハブであればコリジョンを検出してデータの再送処理が行われ、例えばハブ３３がスイッチングハブであればコリジョンの可能性を検出して調停処理が行われる。この再送処理や調整処理が行われると、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させるためのデータをマスターインバータＭからスレーブインバータＳに送信した際に、マスターインバータＭ側の送信タイミングとスレーブインバータＳ側の受信タイミングとの間にタイムラグが発生し、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させることが困難になる。
【００５３】
それに対して、本実施の形態では、マスターインバータＭ’の通信部１１２によるデータの送信とスレーブインバータＳ’の通信部１２２によるデータの送信とを時分割で行う（図３参照）。これにより、上記のようなタイムラグの発生を防ぐことができる。このとき、マスターインバータＭ’の通信部１１２によるデータの送信タイミングとスレーブインバータＳ’の通信部１２２によるデータの送信タイミングとの基準となる信号を互いに同期させておくことが必要となる。
【００５４】
基本の形態では、マスターインバータＭの通信部１２によるデータの送信タイミングとスレーブインバータＳの通信部２２によるデータの送信タイミングとの基準となる信号が通信タイミングカウンタ１５、２５のカウント値になっている。仮に、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させるためには、通信タイミングカウンタ１５、２５を動作させるための所定のクロックの位相及び周期を一致させる調整を行ってから第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させる調整を行うという２段階の調整が必要になる。これにより、インバータシステム１において、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させるための処理時間が増大しやすく、モータ制御のリアルタイム性を確保することが困難である。
【００５５】
それに対して、本実施の形態では、マスターインバータＭ’の通信部１１２は、ＰＷＭ生成部１４から第１のＰＷＭキャリアを受け、第１のＰＷＭキャリアにおける第１の位相（例えば、キャリアの山）に同期して、スレーブインバータＳ’用の電流指令Ｉ＊Ｓを含む第１のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する（図３参照）。これに応じて、スレーブインバータＳ’の通信部１２２は、第１のデータを半二重通信回線３０経由で受信するとともに、第２のＰＷＭキャリアに同期して、第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、第２のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する。すなわち、スレーブインバータＳ’の通信部１２２は、ＰＷＭ生成部１２４から調整後の第２のＰＷＭキャリアを受け、第２のＰＷＭキャリアにおける第２の位相（例えば、キャリアの谷）に同期して、第２のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する（図３参照）。これにより、半二重通信回線３０における第１のデータと第２のデータとのコリジョン（データ衝突）を避けることができ、スレーブインバータＳ’の通信部１２２は、マスターインバータＭ’から送信された第１のデータを半二重通信回線３０経由でリアルタイムに受信することができる。
【００５６】
また、スレーブインバータＳ’のＰＷＭ生成部１２４は、位相調整部１２４ｃをさらに有する。位相調整部１２４ｃは、通信部１２２で受信された第１のデータを制御部１２３経由でリアルタイムに受け、第１のデータの受信タイミングに応じて、第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する。すなわち、位相調整部１２４ｃは、第１のデータがマスターインバータＭ’側で第１のＰＷＭキャリアにおける第１の位相（例えば、キャリアの山）に同期して送信されたものであることに応じて、第１のデータの受信タイミングにおいて、第２のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になるように調整する。
【００５７】
例えば、図３に示す場合、タイミングｔ１近傍において第１のＰＷＭキャリア及び第２のＰＷＭキャリアの間に位相ずれが発生しているが、スレーブインバータＳ’の位相調整部１２４ｃは、第１のデータ「Ｉ＊ｎ＋２」を受信したタイミングｔ２において、第２のＰＷＭキャリアの位相を強制的に第１の位相（例えば、キャリアの山）に調整している。これにより、タイミングｔ２以降において、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させたものとすることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第１の指令電圧及び第２の指令電圧の少なくとも一方を調整するために、以下の工夫を行っている。
【００５９】
スレーブインバータＳ’は電流センサー１２６をさらに有する。電流センサー１２６は、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを検出して制御部１２３へ供給する。制御部１２３は、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを含む第２のデータを生成して通信部１２２へ供給する。通信部１２２は、第２のＰＷＭキャリアにおける第２の位相（例えば、キャリアの谷）に同期して、第２のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する（図３参照）。
【００６０】
マスターインバータＭ’は電流センサー１１６をさらに有し、マスターインバータＭ’の制御部１１３は振幅調整部１１３ｃをさらに有する。電流センサー１１６は、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭを検出して制御部１１３へ供給する。振幅調整部１１３ｃは、実出力電流ＩＭを電流センサー１１６から受ける。また、振幅調整部１１３ｃは、第２のデータが通信部１１２により受信された際に、第２のデータを通信部１１２から受ける。振幅調整部１１３ｃは、第２のデータに応じて、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを認識する。そして、振幅調整部１１３ｃは、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第１の指令電圧ＣＶ１を調整する。
【００６１】
例えば、振幅調整部１１３ｃは、変換部１３ｂにより変換された場合に第１の指令電圧ＣＶ１になるべき電流指令Ｉ＊Ｍを演算部１３ａから受ける。振幅調整部１１３ｃは、実出力電流ＩＭと実出力電流ＩＳとに応じて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電圧の振幅とスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電圧の振幅とが互いに均等になるように、電流指令Ｉ＊Ｍを調整して変換部１３ｂへ供給する。変換部１３ｂは、調整後の電流指令Ｉ＊Ｍ’を振幅調整部１１３ｃから受けて、調整後の電流指令Ｉ＊Ｍ’を第１の指令電圧ＣＶ１’に変換してＰＷＭ生成部１４へ供給する。すなわち、振幅調整部１１３ｃは、第１の指令電圧ＣＶ１に対応した電流指令Ｉ＊Ｍを調整することで、間接的に第１の指令電圧ＣＶ１を調整して調整後の第１の指令電圧ＣＶ１’を生成する。
【００６２】
例えば、振幅調整部１１３ｃは、図２に示すように、減算器１１３ｃ１、係数器１１３ｃ２、加算器１１３ｃ３、係数器１１３ｃ４、減算器１１３ｃ５、係数器１１３ｃ６、補正計算部１１３ｃ７、及び加算器１１３ｃ８を有する。減算器１１３ｃ１は、電流指令Ｉ＊Ｍから実出力電流ＩＭを減算して電流偏差ΔＩＭを求め、電流偏差ΔＩＭを係数器１１３ｃ２へ供給する。係数器１１３ｃ２は、電流偏差ΔＩＭに係数Ｋ１を乗算してＫ１ΔＩＭを補正計算部１１３ｃ７へ供給する。加算器１１３ｃ３は、実出力電流ＩＳに実出力電流ＩＭを加算して実出力電流（ＩＭ＋ＩＳ）を係数器１１３ｃ４へ供給する。係数器１１３ｃ４は、実出力電流（ＩＭ＋ＩＳ）に係数Ｋ２を乗算してＫ２（ＩＭ＋ＩＳ）を減算器１１３ｃ５へ供給する。減算器１１３ｃ５は、Ｋ２（ＩＭ＋ＩＳ）から実出力電流ＩＭを減算して（（Ｋ２−１）ＩＭ＋Ｋ２ＩＳ）を係数器１１３ｃ６へ供給する。係数器１１３ｃ６は、（（Ｋ２−１）ＩＭ＋Ｋ２ＩＳ）に係数Ｋ３を乗算してＫ３（（Ｋ２−１）ＩＭ＋Ｋ２ＩＳ）を補正計算部１１３ｃ７へ供給する。補正計算部１１３ｃ７は、Ｋ１ΔＩＭとＫ３（（Ｋ２−１）ＩＭ＋Ｋ２ＩＳ）とに応じて、振幅ずれをキャンセルするような補正量ΔＣＩＭを求め、補正量ΔＣＩＭを加算器１１３ｃ８へ供給する。加算器１１３ｃ８は、電流指令Ｉ＊Ｍに補正量ΔＣＩＭを加算して、調整された電流指令Ｉ＊Ｍ’（＝Ｉ＊Ｍ＋ΔＣＩＭ）を求める。
【００６３】
また、マスターインバータＭ’の制御部１１３は、スレーブインバータＳ’用の電流指令Ｉ＊Ｓに加えて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭを含むように、第１のデータを生成して通信部１１２へ供給する。通信部１１２は、第１のＰＷＭキャリアにおける第１の位相（例えば、キャリアの山）に同期して、第１のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する（図３参照）。
【００６４】
スレーブインバータＳ’の制御部１２３は振幅調整部１２３ｃをさらに有する。電流センサー１２６は、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを検出して制御部１２３へ供給する。振幅調整部１２３ｃは、実出力電流ＩＳを電流センサー１２６から受ける。また、振幅調整部１２３ｃは、第１のデータが通信部１２２により受信された際に、第１のデータを通信部１２２から受ける。振幅調整部１２３ｃは、第１のデータに応じて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭを認識する。そして、振幅調整部１２３ｃは、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第２の指令電圧ＣＶ２を調整する。
【００６５】
例えば、振幅調整部１２３ｃは、変換部２３ｂにより変換された場合に第２の指令電圧ＣＶ２になるべき電流指令Ｉ＊Ｓを演算部１３ａから受ける。振幅調整部１２３ｃは、実出力電流ＩＭと実出力電流ＩＳとに応じて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電圧の振幅とスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電圧の振幅とが互いに均等になるように、電流指令Ｉ＊Ｓを調整して変換部２３ｂへ供給する。変換部２３ｂは、調整後の電流指令Ｉ＊Ｓ’を振幅調整部１２３ｃから受けて、調整後の電流指令Ｉ＊Ｓ’を第２の指令電圧ＣＶ２’に変換してＰＷＭ生成部１２４へ供給する。すなわち、振幅調整部１２３ｃは、第２の指令電圧ＣＶ２に対応した電流指令Ｉ＊Ｓを調整することで、間接的に第２の指令電圧ＣＶ２を調整して調整後の第２の指令電圧ＣＶ２’を生成する。
【００６６】
例えば、振幅調整部１２３ｃは、図２に示すように、減算器１２３ｃ１、係数器１２３ｃ２、加算器１２３ｃ３、係数器１２３ｃ４、減算器１２３ｃ５、係数器１２３ｃ６、補正計算部１２３ｃ７、及び加算器１２３ｃ８を有する。減算器１２３ｃ１は、電流指令Ｉ＊Ｓから実出力電流ＩＳを減算して電流偏差ΔＩＳを求め、電流偏差ΔＩＳを係数器１２３ｃ２へ供給する。係数器１２３ｃ２は、電流偏差ΔＩＭに係数Ｋ１を乗算してＫ１ΔＩＳを補正計算部１２３ｃ７へ供給する。加算器１２３ｃ３は、実出力電流ＩＭに実出力電流ＩＳを加算して実出力電流（ＩＭ＋ＩＳ）を係数器１２３ｃ４へ供給する。係数器１２３ｃ４は、実出力電流（ＩＭ＋ＩＳ）に係数Ｋ２を乗算してＫ２（ＩＭ＋ＩＳ）を減算器１２３ｃ５へ供給する。減算器１２３ｃ５は、Ｋ２（ＩＭ＋ＩＳ）から実出力電流ＩＳを減算して（Ｋ２ＩＭ＋（Ｋ２−１）ＩＳ）を係数器１２３ｃ６へ供給する。係数器１２３ｃ６は、（Ｋ２ＩＭ＋（Ｋ２−１）ＩＳ）に係数Ｋ３を乗算してＫ３（Ｋ２ＩＭ＋（Ｋ２−１）ＩＳ）を補正計算部１２３ｃ７へ供給する。補正計算部１２３ｃ７は、Ｋ１ΔＩＳとＫ３（Ｋ２ＩＭ＋（Ｋ２−１）ＩＳ）とに応じて、振幅ずれをキャンセルするような補正量ΔＣＩＳを求め、補正量ΔＣＩＳを加算器１２３ｃ８へ供給する。加算器１２３ｃ８は、電流指令Ｉ＊Ｓに補正量ΔＣＩＳを加算して、調整された電流指令Ｉ＊Ｓ’（＝Ｉ＊Ｓ＋ΔＣＩＳ）を求める。
【００６７】
次に、インバータシステム１００の動作について図４を用いて説明する。図４は、インバータシステム１００の動作を示すフローチャートである。
【００６８】
マスターインバータＭ’は、第１のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になるまで待機し（ステップＳ１で「Ｎ」）、第１のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になったら（ステップＳ１で「Ｙ」）、第１の指令電圧を更新し（ステップＳ２）、出力電流をサンプリングし（ステップＳ３）、指令電流を計算し（ステップＳ４）、スレーブインバータＳ’用の電流指令Ｉ＊ＳとマスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとを含む第１のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する（ステップＳ５）。その後、マスターインバータＭ’は、第２のデータを受信するまで待機する（ステップＳ６で「Ｎ」）。
【００６９】
一方、スレーブインバータＳ’は、第２のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になるまで待機し（ステップＳ１１で「Ｎ」）、第２のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になったら（ステップＳ１１で「Ｙ」）、第２の指令電圧を更新し（ステップＳ１２）、出力電流をサンプリングし（ステップＳ１３）、第１のデータを受信するまで待機する（ステップＳ１４で「Ｎ」）。
【００７０】
スレーブインバータＳ’は、第１のデータを受信したら（ステップＳ１４で「Ｙ」）、第２のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になるように調整するとともに、第１のデータから、スレーブインバータＳ’用の電流指令Ｉ＊ＳとマスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとを読み出す（ステップＳ１５）。
【００７１】
そして、スレーブインバータＳ’は、第２のＰＷＭキャリアの位相が第２の位相（例えば、キャリアの谷）になるまで待機し（ステップＳ１６で「Ｎ」）、第２のＰＷＭキャリアの位相が第２の位相（例えば、キャリアの谷）になったら（ステップＳ１６で「Ｙ」）、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを含む第２のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する（ステップＳ１８）。その後、スレーブインバータＳ’は、ステップＳ１５で読み出されたスレーブインバータＳ’用の電流指令Ｉ＊ＳとマスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとに応じて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第２の指令電圧を調整するための電流補正量を計算し（ステップＳ１９）、その電流補正量で指令電流を補正し第２の指令電圧に変換し、次回のステップＳ１２で更新されるようにする（ステップＳ２０）。
【００７２】
一方、マスターインバータＭ’は、第２のデータを受信したら（ステップＳ６で「Ｙ」）、第２のデータから、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを読み出す（ステップＳ８）。その後、マスターインバータＭ’は、スレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳに応じて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとスレーブインバータＳ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第１の指令電圧を調整するための電流補正量を計算し（ステップＳ９）、その電流補正量で指令電流を補正し第１の指令電圧に変換し、次回のステップＳ２で更新されるようにする（ステップＳ１０）。
【００７３】
以上のように、実施の形態１では、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、第１のＰＷＭキャリアに同期して、電流指令を含む第１のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信し、スレーブインバータＳ’の通信部１２２が、第１のデータを半二重通信回線３０経由で受信する。スレーブインバータＳ’の位相調整部１２４ｃは、第１のデータの受信タイミングに応じて、第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する。これにより、第１のＰＷＭキャリアと第２のＰＷＭキャリアとの間の位相ずれを低減できる。また、スレーブインバータＳ’の通信部１２２は、第２のＰＷＭキャリアに同期して、第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、スレーブインバータからモータへの実出力電流を含む第２のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する。マスターインバータＭ’の振幅調整部１１３ｃは、第２のデータが通信部１１２により受信された際に、受信された第２のデータに応じて、マスターインバータからモータへの実出力電流とスレーブインバータからモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第１の指令電圧の振幅を調整する。これにより、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれを低減できる。すなわち、第１のＰＷＭキャリアと第２のＰＷＭキャリアとの間の位相ずれを低減できるとともに、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれを低減できるので、マスターインバータＭ’及びスレーブインバータＳ’のそれぞれのインバータ主回路におけるスイッチング動作を精度よく同期させることができ、横流誘発期間Ｔｍｓ（図１０、図１１参照）の長さを低減でき（例えば、極めて小さく抑制でき）、結合リアクトルを用いることなくマスターインバータＭ’及びスレーブインバータＳ’の間における横流電流を抑制できる。
【００７４】
また、実施の形態１では、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、第１のＰＷＭキャリアにおける第１の位相（例えば、キャリアの山）に同期して、第１のデータを半二重通信回線３０にブロードキャスト送信する。スレーブインバータＳ’の位相調整部１２４ｃは、第１のデータの受信タイミングに応じて、第２のＰＷＭキャリアの位相が第１の位相（例えば、キャリアの山）になるように、第２のＰＷＭキャリアの位相を調整する。これにより、第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、第２のＰＷＭキャリアの位相を調整することができる。
【００７５】
また、実施の形態１では、マスターインバータＭ’の振幅調整部１１３ｃが、通信部１１２で受信された第２のデータに応じて、マスターインバータからモータへの実出力電圧の振幅とスレーブインバータからモータへの実出力電圧の振幅とが互いに均等になるように、第１の指令電圧の振幅を調整する。これにより、マスターインバータからモータへの実出力電流とスレーブインバータからモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第１の指令電圧の振幅を調整することができる。
【００７６】
また、実施の形態１では、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、マスターインバータからモータへの実出力電流を第１のデータに含めてブロードキャスト送信し、スレーブインバータＳ’の振幅調整部１２３ｃは、第１のデータが通信部１２２により受信された際に、受信された第１のデータに応じて、マスターインバータからモータへの実出力電流とスレーブインバータからモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第２の指令電圧の振幅を調整する。これにより、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれをさらに低減できる。
【００７７】
また、実施の形態１では、マスターインバータＭ’の通信部１１２による第１のデータの送信とスレーブインバータＳ’の通信部１２２による第２のデータの送信とが、第１のＰＷＭキャリア及び第２のＰＷＭキャリアの半周期毎に交互に行われる。これにより、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、第１のＰＷＭキャリアに同期して、スレーブインバータＳ’の通信部１２２の送信タイミングを避けるタイミングで、第１のデータを送信でき、スレーブインバータＳ’の通信部１２２が、第２のＰＷＭキャリアに同期して、マスターインバータＭ’の通信部１１２の送信タイミングを避けるタイミングで、第２のデータを送信できる。すなわち、マスターインバータＭ’の通信部１１２による第１のデータの送信とスレーブインバータＳ’の通信部１２２による第２のデータの送信とを時分割で行うことができる。
【００７８】
また、実施の形態１では、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、第１のＰＷＭキャリアの第１の位相（例えば、キャリアの山）に同期して、第１のデータを送信し、スレーブインバータＳ’の通信部１２２が、第２のＰＷＭキャリアの第２の位相（例えば、キャリアの谷）に同期して、第２のデータを送信する。これにより、マスターインバータＭ’の通信部１１２による第１のデータの送信とスレーブインバータＳ’の通信部１２２による第２のデータの送信とを時分割で行うことができ、半二重通信回線３０における第１のデータと第２のデータとのコリジョン（データ衝突）を避けることができ、第１のデータをマスターインバータＭ’からスレーブインバータＳ’に送信した際に、マスターインバータＭ’側の送信タイミングとスレーブインバータＳ’側の受信タイミングとの間のタイムラグの発生を防ぐことができる。すなわち、スレーブインバータＳ’は、マスターインバータＭ’から送信された第１のデータを半二重通信回線３０経由でリアルタイムに受信することができるので、第１のＰＷＭキャリアの位相と第２のＰＷＭキャリアの位相とを一致させることができる。
【００７９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかるインバータシステム２００について説明する。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
【００８０】
実施の形態１では、モータＭに対して共通接続ノードＣＮを介してマスターインバータＭ’と並列に接続されたスレーブインバータＳ’が１台の場合を説明しているが、実施の形態２では、モータＭに対して共通接続ノードＣＮを介してマスターインバータＭ’と並列に接続されたスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３が複数台である場合について説明する。
【００８１】
例えば、インバータシステム２００では、図５に示すように、モータＭに対して共通接続ノードＣＮを介してマスターインバータＭ’と並列に複数台（例えば３台）のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３が接続されている。これに応じて、マスターインバータＭ’の演算部１３ａ（図１参照）は、例えば、マスターインバータＭ’及びスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３を合わせた台数（例えば４台）で総電流指令Ｉ＊を除して、総電流指令Ｉ＊をマスターインバータＭ’用の電流指令Ｉ＊Ｍと各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３用の電流指令Ｉ＊Ｓとに分割する。そして、マスターインバータＭ’の制御部１１３は、各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３に送信すべき第１のデータに、スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の識別子と電流指令Ｉ＊Ｓとを複数台のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３について対応付けた情報を含め、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭも含める。
【００８２】
また、半二重通信回線２３０は、ハブ３３と３台のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３とを接続する３つの通信線３２−１〜３２−３を有する。このとき、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、第１のＰＷＭキャリアの第１の位相（例えば、キャリアの山）に同期して、第１のデータを半二重通信回線２３０にブロードキャスト送信する点は、実施の形態１と同様である（図６参照）。これにより、各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の位相調整部１２４ｃは、第１のデータを同時に受信でき、第１のデータの受信タイミングに応じて、第１のＰＷＭキャリアの位相に合うように第２のＰＷＭキャリアの位相を同時に調整できる。
【００８３】
また、スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２が、第２のＰＷＭキャリアの第２の位相（例えば、キャリアの谷）に同期して、第２のデータを半二重通信回線２３０にブロードキャスト送信する点も、実施の形態１と同様である（図６参照）が、複数台のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３が同時に送信するとコリジョンが発生する可能性があるため、複数台のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３のいずれかに送信権を割り当てることが必要である。
【００８４】
そこで、マスターインバータＭ’の制御部１１３は、複数台のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３のいずれかに送信権を割り当て、その送信権を指定する情報を第１のデータにさらに含めて通信部１１２へ供給する。そして、通信部１１２は、スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の識別子と電流指令Ｉ＊Ｓとを複数台のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３について対応付けた情報と、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭと、送信権を指定する情報とを含む第１のデータを、第１のＰＷＭキャリアの第１の位相に同期して、半二重通信回線２３０にブロードキャスト送信する。これにより、第１のデータを受信した各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３は、自インバータに送信権があるか否かを判断できる。
【００８５】
例えば、図６に示す場合、タイミングｔ１１で、マスターインバータＭ’が、スレーブインバータＳ’−１に送信権を指定する第１のデータ「Ｉ＊ｎ」をブロードキャスト送信すると、タイミングｔ１２で、スレーブインバータＳ’−１が、スレーブインバータＳ’−１からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを含む第２のデータ「Ｉｓ１ｎ−２」をブロードキャスト送信する。タイミングｔ１３で、マスターインバータＭ’が、スレーブインバータＳ’−２に送信権を指定する第１のデータ「Ｉ＊ｎ＋１」をブロードキャスト送信すると、タイミングｔ１４で、スレーブインバータＳ’−２が、スレーブインバータＳ’−２からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを含む第２のデータ「Ｉｓ２ｎ−１」をブロードキャスト送信する。タイミングｔ１５で、マスターインバータＭ’が、スレーブインバータＳ’−３に送信権を指定する第１のデータ「Ｉ＊ｎ＋２」をブロードキャスト送信すると、タイミングｔ１６で、スレーブインバータＳ’−３が、スレーブインバータＳ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを含む第２のデータ「Ｉｓ３ｎ」をブロードキャスト送信する。タイミングｔ１７で、マスターインバータＭ’が、再び、スレーブインバータＳ’−１に送信権を指定する第１のデータ「Ｉ＊ｎ」をブロードキャスト送信する。
【００８６】
このように、複数のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２による第２のデータの送信は、第２のＰＷＭキャリアの複数の周期（図６に示す場合、３周期）に跨ってラウンドロビン的に行われる。
【００８７】
このとき、例えば、マスターインバータＭ’の振幅調整部１１３ｃは、スレーブインバータＳ’−１の第２のデータが通信部１１２により受信された際に、その第２のデータに応じて、スレーブインバータＳ’−１からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを認識するとともに、前回認識されたスレーブインバータＳ’−２からモータＭＴへの実出力電流ＩＳやスレーブインバータＳ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを保持している。そして、振幅調整部１１３ｃは、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭと各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第１の指令電圧ＣＶ１を調整する。
【００８８】
また、例えば、スレーブインバータＳ’−２の振幅調整部１２３ｃは、他のスレーブインバータＳ’−１の第２のデータが通信部１２２により受信された際に、その第２のデータに応じて、スレーブインバータＳ’−１からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを認識するとともに、前回認識されたマスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭやスレーブインバータＳ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを保持している。そして、振幅調整部１２３ｃは、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭと各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第２の指令電圧ＣＶ２を調整する。
【００８９】
また、インバータシステム２００の動作が、図７に示すように、次の点で実施の形態１と異なる。
【００９０】
各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３は、第２のＰＷＭキャリアの位相が第２の位相（例えば、キャリアの谷）になるまで待機し（ステップＳ１６−１〜Ｓ１６−３で「Ｎ」）、第２のＰＷＭキャリアの位相が第２の位相（例えば、キャリアの谷）になったら（ステップＳ１６−１〜Ｓ１６−３で「Ｙ」）、直前に受信した第１のデータに応じて自インバータに送信権があるか否かを判断し、自インバータに送信権がある場合（ステップＳ２１７−１〜Ｓ２１７−３で「Ｙ」）、第２のデータを半二重通信回線２３０にブロードキャスト送信する（ステップＳ１８−１〜Ｓ１８−３）。各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３は、自インバータに送信権がない場合（ステップＳ２１７−１〜Ｓ２１７−３で「Ｎ」）、第２のデータを受信するまで待機し（ステップＳ２２１−１〜Ｓ２２１−３で「Ｎ」）、第２のデータを受信したら（ステップＳ２２１−１〜Ｓ２２１−３で「Ｙ」）、第２のデータから、送信元のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳを読み出す（ステップＳ２２２−１〜Ｓ２２２−３）。そして、各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３は、ステップＳ１５で読み出されたスレーブインバータＳ’用の電流指令Ｉ＊Ｓと、ステップＳ２２２−１〜Ｓ２２２−３で読み出された他のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳと、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭとに応じて、マスターインバータＭ’からモータＭＴへの実出力電流ＩＭと各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとでバランスがとれるように第２の指令電圧を調整するための電流補正量を計算する（ステップＳ２１９−１〜Ｓ２１９−３）。
【００９１】
一方、マスターインバータＭ’は、第２のデータを受信したら（ステップＳ６で「Ｙ」）、次に送信すべきスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の識別子（ＩＤ）を確認して、その識別子（ＩＤ）を送信権を指定する情報に設定する（ステップＳ２０７）。
【００９２】
以上のように、実施の形態２では、マスターインバータＭ’の通信部１１２が、第１のＰＷＭキャリアに同期して、電流指令を含む第１のデータを半二重通信回線２３０にブロードキャスト送信し、各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２が、第１のデータを半二重通信回線２３０経由で受信する。各スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の位相調整部１２４ｃは、第１のデータの受信タイミングに応じて、第１のＰＷＭキャリアの位相に一致するように、第２のＰＷＭキャリアの位相を同時に調整する。これにより、スレーブインバータの台数が複数である場合に、第１のＰＷＭキャリアと複数の第２のＰＷＭキャリアとの間の位相ずれを同時に低減できる。
【００９３】
また、実施の形態２では、スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２が、第２のＰＷＭキャリアに同期して、第１のデータの受信タイミングを避けるタイミングで、スレーブインバータからモータへの実出力電流を含む第２のデータを半二重通信回線２３０にブロードキャスト送信する。マスターインバータＭ’の振幅調整部１１３ｃは、第２のデータが通信部１１２により受信された際に、受信された第２のデータに応じて、マスターインバータからモータへの実出力電流と各スレーブインバータからモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第１の指令電圧の振幅を調整する。これにより、スレーブインバータの台数が複数である場合に、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれを低減できる。
【００９４】
また、実施の形態２では、スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２が、他のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３から第２のデータを半二重通信回線２３０経由で受信する。スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の振幅調整部１２３ｃは、第１のデータと、他のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の第２のデータとに応じて、マスターインバータからモータへの実出力電流と各スレーブインバータからモータへの実出力電流とでバランスがとれるように、第２の指令電圧の振幅を調整する。これにより、スレーブインバータの台数が複数である場合に、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれを低減できる。
【００９５】
また、実施の形態２では、スレーブインバータの台数が複数である場合に、第１のＰＷＭキャリアと複数の第２のＰＷＭキャリアとの間の位相ずれを同時に低減でき、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれを低減できる。これにより、スレーブインバータの台数が複数である場合に、マスターインバータＭ’及び複数のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の間における横流電流を抑制できる。
【００９６】
また、実施の形態２では、複数のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２による第２のデータの送信が、第２のＰＷＭキャリアの複数の周期に跨ってラウンドロビン的に行われる。これにより、スレーブインバータの台数が複数である場合に、複数のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２による第２のデータの送信を時分割で行うことができ、半二重通信回線２３０における複数の第２のデータのコリジョン（データ衝突）を避けることができる。すなわち、スレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３は、他のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３から送信された第２のデータを半二重通信回線２３０経由でリアルタイムに受信することができるので、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれをほぼリアルタイムに低減できる。
【００９７】
実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかるインバータシステムについて説明する。以下では、実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
【００９８】
実施の形態２では、マスターインバータＭ’の通信部１１２による第１のデータの送信とスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２による第２のデータの送信とが第１のＰＷＭキャリア及び第２のＰＷＭキャリアの半周期毎に交互に行うことを維持しながら、複数のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２による第２のデータの送信が、第２のＰＷＭキャリアの複数の周期に跨ってラウンドロビン的に行われる。
【００９９】
それに対して、実施の形態３では、マスターインバータＭ’の通信部１１２による第１のデータの送信と複数のスレーブインバータＳ’の通信部１２２による第２のデータの送信とが、第１のＰＷＭキャリア及び第２のＰＷＭキャリアの半周期単位でラウンドロビン的に行われる。
【０１００】
例えば、図８に示す場合、タイミングｔ２１で、マスターインバータＭ’が、スレーブインバータＳ’−１に送信権を指定する第１のデータ「Ｉ＊ｎ」をブロードキャスト送信すると、タイミングｔ２２で、スレーブインバータＳ’−１が、スレーブインバータＳ’−１からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとスレーブインバータＳ’−２に送信権を指定する情報とを含む第２のデータ「Ｉｓ１ｎ−２」をブロードキャスト送信する。タイミングｔ２３で、スレーブインバータＳ’−２が、スレーブインバータＳ’−２からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとスレーブインバータＳ’−３に送信権を指定する情報と含む第２のデータ「Ｉｓ２ｎ−１」をブロードキャスト送信する。タイミングｔ２４で、スレーブインバータＳ’−３が、スレーブインバータＳ’−３からモータＭＴへの実出力電流ＩＳとマスターインバータＭ’に送信権を指定する情報とを含む第２のデータ「Ｉｓ３ｎ−１」をブロードキャスト送信する。
【０１０１】
このように、実施の形態３では、マスターインバータＭ’の通信部１１２による第１のデータの送信と複数のスレーブインバータＳ’−１〜Ｓ’−３の通信部１２２による第２のデータの送信とは、第１のＰＷＭキャリア及び第２のＰＷＭキャリアの第１の位相及び第２の位相に交互に同期して、ラウンドロビン的に行われる。このとき、ラウンドロビンの一巡する周期を、実施の形態２の場合（例えば、図６の場合、３周期）よりも短く（例えば、図８の場合、２周期に）できるので、各インバータが全てのインバータの実出力電流を取得するまでの期間を短縮でき、第１の指令電圧と第２の指令電圧との間の振幅ずれをほぼリアルタイムに低減できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように、本発明にかかるインバータシステム及び通信方法は、モータの駆動に有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  インバータシステム
１１  駆動部
１２  通信部
１３  制御部
１３ａ  演算部
１３ｂ  変換部
１４  ＰＷＭ生成部
１４ａ  ＰＷＭキャリア生成部
１４ｂ  比較部
１５  通信タイミングカウンタ
２１  駆動部
２２  通信部
２３  制御部
２３ｂ  変換部
２４  ＰＷＭ生成部
２４ａ  ＰＷＭキャリア生成部
２４ｂ  比較部
２５  通信タイミングカウンタ
３０  半二重通信回線
４０  速度センサー
１００  インバータシステム
１１２  通信部
１１３  制御部
１１３ｃ  振幅調整部
１１６  電流センサー
１２２  通信部
１２３  制御部
１２３ｃ  振幅調整部
１２４  ＰＷＭ生成部
１２４ｃ  位相調整部
１２６  電流センサー
２００  インバータシステム
２３０  半二重通信回線
【図１】
2013190609.tif 000003
【図２】
2013190609.tif 000004
【図３】
2013190609.tif 000005
【図４】
2013190609.tif 000006
【図５】
2013190609.tif 000007
【図６】
2013190609.tif 000008
【図７】
2013190609.tif 000009
【図８】
2013190609.tif 000010
【図９】
2013190609.tif 000011
【図１０】
2013190609.tif 000012
【図１１】
2013190609.tif 000013
【図１２】
2013190609.tif 000014
【国際調査報告】
2013190609.tif 000015
2013190609.tif 000016
2013190609.tif 000017
2013190609.tif 000018