(57)【要約】  モータ（３０）と第１の相、第２の相および第３の相にそれぞれ対応する第１の接続線（４１）、第２の接続線（４２）および第３の接続線（４３）で接続され、モータ（３０）を駆動するモータ駆動装置（８０）であって、直流電圧を３相交流電圧に変換し、３相交流電圧をモータ（３０）に出力するインバータ（２０）と、第１の接続線（４１）の電位と基準電位との電位差に基づく第１の電圧を検出する電圧検出回路（５０）と、第１の電圧を用いて直流電圧の電圧値を算出し、電圧値を用いてインバータ（２０）の動作を制御する制御部（７０）と、を備える。
2019146020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと第１の相、第２の相および第３の相にそれぞれ対応する第１の接続線、第２の接続線および第３の接続線で接続され、前記モータを駆動するモータ駆動装置であって、
直流電圧を３相交流電圧に変換し、前記３相交流電圧を前記モータに出力するインバータと、
前記第１の接続線の電位と基準電位との電位差に基づく第１の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記第１の電圧を用いて前記直流電圧の電圧値を算出し、前記電圧値を用いて前記インバータの動作を制御する制御部と、
を備えるモータ駆動装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記インバータが動作している期間で前記電圧値を算出する、
請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
複数のモータの各々と第１の接続線、第２の接続線および第３の接続線で接続され、前記複数のモータを駆動する場合に、
各々が異なるモータに３相交流電圧を出力する複数のインバータを備え、
前記電圧検出回路は、複数の第１の接続線のうち１つの第１の接続線に接続され、前記第１の電圧を検出し、
前記制御部は、算出した前記電圧値を前記複数のインバータに共通の直流電圧の電圧値とし、前記電圧値を用いて前記複数のインバータの動作を制御する、
請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記インバータは、前記第１の接続線、前記第２の接続線および前記第３の接続線のそれぞれに接続され、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子からなるスイッチング素子対、を３つ備え、
前記制御部は、前記第１の接続線が接続されるスイッチング素子対の上アームのスイッチング素子がオンされている期間において、前記電圧値を算出し、前記電圧値を用いて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
請求項１から３のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記電圧検出回路は、さらに、前記第２の接続線に接続され、前記第２の接続線の電位と基準電位との電位差に基づく第２の電圧を検出し、
前記制御部は、前記第１の電圧および前記第２の電圧を用いて前記直流電圧の電圧値を算出し、前記電圧値を用いて前記インバータの動作を制御する、
請求項１または２に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
複数のモータの各々と第１の接続線、第２の接続線および第３の接続線で接続され、前記複数のモータを駆動する場合に、
各々が異なるモータに３相交流電圧を出力する複数のインバータを備え、
前記電圧検出回路は、複数の第１の接続線のうち１つの第１の接続線に接続され、前記第１の電圧を検出し、複数の第２の接続線のうち、前記第１の電圧の検出に使用された前記第１の接続線と同じモータに接続される第２の接続線に接続され、前記第２の電圧を検出し、
前記制御部は、算出した前記電圧値を前記複数のインバータに共通の直流電圧の電圧値とし、前記電圧値を用いて前記複数のインバータの動作を制御する、
請求項５に記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記インバータは、前記第１の接続線、前記第２の接続線および前記第３の接続線のそれぞれに接続され、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子からなるスイッチング素子対、を３つ備え、
前記制御部は、前記第１の接続線が接続されるスイッチング素子対の上アームのスイッチング素子がオンされ、前記第２の接続線が接続されるスイッチング素子対の下アームのスイッチング素子がオンされている期間において、前記電圧検出回路で検出された前記第１の電圧および前記第２の電圧を用いて第１の相および第２の相にかかる電圧を算出し、算出した第１の相にかかる電圧と第２の相にかかる電圧との差分を前記電圧値とし、前記電圧値を用いて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
請求項５または６に記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記モータの回転速度、または前記インバータから出力される前記３相交流電圧の電圧値に基づいて、前記電圧値を算出する期間を変更する、
請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記インバータは、前記第１の接続線、前記第２の接続線および前記第３の接続線のそれぞれに接続され、上アームのスイッチング素子および下アームのスイッチング素子からなるスイッチング素子対、を３つ備え、
前記制御部は、前記第１の接続線が接続される第１のスイッチング素子対の上アームのスイッチング素子がオフされ、前記第１のスイッチング素子対の下アームのスイッチング素子がオンされている期間において前記電圧検出回路で検出された電圧を用いて第１の期間の相電圧を算出し、前記第１のスイッチング素子対の上アームのスイッチング素子がオンされ、前記第１のスイッチング素子対の下アームのスイッチング素子がオフされている期間において前記電圧検出回路で検出された電圧を用いて第２の期間の相電圧を算出し、前記第２の期間の相電圧と前記第１の期間の相電圧との差分を前記電圧値とする、
請求項１から３のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記期間のうち前記期間の中心を含む規定された範囲において算出した前記電圧値を用いて、前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御する、
請求項４または７または８または９に記載のモータ駆動装置。
【請求項１１】
前記第１の接続線、前記第２の接続線および前記第３の接続線のうち前記電圧検出回路が接続されていない接続線に接続され、前記電圧検出回路で使用される分圧抵抗の抵抗値と同じ抵抗値の抵抗、
を備える請求項１から１０のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。
【請求項１２】
前記電圧検出回路は、直流電源と、前記直流電源とグラウンドとの間に配置された２つのクランプダイオードと、を備え、
前記２つのクランプダイオードを接続する接続線と、前記電圧検出回路で使用される分圧抵抗と前記制御部とを接続する接続線とを接続させ、前記電圧検出回路から前記制御部に出力される電圧の範囲を０以上前記直流電源の出力電圧値以下とする、
請求項１から１１のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。
【請求項１３】
前記電圧検出回路で使用される分圧抵抗の抵抗値を、前記モータの巻線抵抗の抵抗値の８０倍から１２０倍の大きさとする、
請求項１から１２のいずれか１つに記載のモータ駆動装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１つに記載のモータ駆動装置を備える空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置を備えたモータ駆動装置およびそれを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力変換装置、および電力変換装置を備えたモータ駆動装置において、直流電圧検出回路は、電力変換装置であるインバータに入力される直流母線電圧を、インバータの入力側で検出している。直流電圧検出回路では、インバータの動作に関わらず電流が流れてくるため、インバータが動作していないときにも電力を消費し、無駄な待機電力が発生していた。このような待機電力を低減させるため、特許文献１には、インバータの駆動停止時には、スイッチング素子を用いて電流の流れを切り替えて電圧検出回路に流れる電流を低減し、消費電力を低減する消費電力削減装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５９０１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の消費電力削減装置は、電流の流れを切替えるためにスイッチング素子を用いるため回路規模が大型化してしまう、という問題があった。また、特許文献１に記載の消費電力削減装置は、インバータの駆動停止時にスイッチング素子をオンとして電流を迂回させて消費電力を低減する方式であり、インバータの駆動停止時も分圧抵抗の一部に電流が流れるため待機電力が発生してしまう、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置を大型化することなく待機電力を低減可能なモータ駆動装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータ駆動装置は、モータと第１の相、第２の相および第３の相にそれぞれ対応する第１の接続線、第２の接続線および第３の接続線で接続され、モータを駆動するモータ駆動装置である。モータ駆動装置は、直流電圧を３相交流電圧に変換し、３相交流電圧をモータに出力するインバータと、第１の接続線の電位と基準電位との電位差に基づく第１の電圧を検出する電圧検出回路と、第１の電圧を用いて直流電圧の電圧値を算出し、電圧値を用いてインバータの動作を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るモータ駆動装置は、装置を大型化することなく待機電力を低減できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るモータ駆動装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１に係るモータ駆動装置が備える電圧検出回路の構成例を示す図
【図３】実施の形態１に係るモータ駆動装置のインバータが備えるスイッチング素子のオンおよびオフのタイミングと、電圧検出回路が第１の電圧を検出する検出期間とを示す図
【図４】実施の形態１に係るモータ駆動装置の制御部における直流母線電圧の算出処理を示すフローチャート
【図５】実施の形態１に係るモータ駆動装置において電圧脈動を考慮した直流母線電圧の検出期間を示す図
【図６】実施の形態１に係るモータ駆動装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図
【図７】実施の形態１に係るモータ駆動装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図
【図８】実施の形態２に係るモータ駆動装置の構成例を示す図
【図９】実施の形態２に係るモータ駆動装置のインバータが備えるスイッチング素子のオンおよびオフのタイミングと、電圧検出回路が第１の電圧および第２の電圧を検出する検出期間とを示す図
【図１０】実施の形態２に係るモータ駆動装置の制御部における直流母線電圧の算出処理を示すフローチャート
【図１１】実施の形態３に係るモータ駆動装置の構成例を示す図
【図１２】実施の形態４に係るモータ駆動装置の構成例を示す図
【図１３】実施の形態５に係るモータ駆動装置が低回転でモータを駆動しているときの電圧指令値、キャリア信号、相電圧、および相間電圧を示す図
【図１４】実施の形態５に係るモータ駆動装置が高回転でモータを駆動しているときの電圧指令値、キャリア信号、相電圧、および相間電圧を示す図
【図１５】実施の形態６に係るモータ駆動装置の制御部における直流母線電圧の算出処理を示すフローチャート
【図１６】実施の形態７に係る空気調和機の構成例を示す図
【図１７】実施の形態７に係るモータ駆動装置の電圧検出回路においてマイコンに０Ｖを出力する例を示す図
【図１８】実施の形態７に係るモータ駆動装置の電圧検出回路においてマイコンに５Ｖを出力する例を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態に係るモータ駆動装置およびそれを用いた空気調和機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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ駆動装置８０の構成例を示す図である。モータ駆動装置８０は、直流電源１０と、インバータ２０と、モータ３０と、接続線群４０と、電圧検出回路５０と、電流検出回路６０と、制御部７０と、を備える。
【００１１】
直流電源１０は、インバータ２０に直流電圧すなわち直流母線電圧を供給する。直流電源１０は、図示しない外部の交流電源から出力される交流電圧を直流電圧に変換するコンバータであってもよい。
【００１２】
インバータ２０は、スイッチング素子２１ａ〜２１ｆと、各スイッチング素子２１ａ〜２１ｆとそれぞれ並列に配置された逆流防止用のダイオード２２ａ〜２２ｆと、を備える電力変換装置である。インバータ２０において、スイッチング素子２１ａ〜２１ｃは上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子２１ｄ〜２１ｆは下アームのスイッチング素子である。スイッチング素子２１ａおよびスイッチング素子２１ｄによってＵ相のスイッチング素子対が構成され、スイッチング素子２１ｂおよびスイッチング素子２１ｅによってＶ相のスイッチング素子対が構成され、スイッチング素子２１ｃおよびスイッチング素子２１ｆによってＷ相のスイッチング素子対が構成される。このように、インバータ２０は、３つのスイッチング素子対を備える。インバータ２０では、スイッチング素子２１ａ〜２１ｆが、スイッチング素子２１ａ〜２１ｆに対する制御部７０からの指示であるゲート信号７１に基づいてオンおよびオフする。これにより、インバータ２０は、直流電圧すなわち直流母線電圧を３相交流電圧に変換し、３相交流電圧をモータ３０に出力する。なお、スイッチング素子２１ａ〜２１ｆを区別しない場合はスイッチング素子２１と称し、ダイオード２２ａ〜２２ｆを区別しない場合はダイオード２２と称することがある。
【００１３】
モータ３０は、インバータ２０から出力される３相交流電圧によって駆動する。モータ３０は、例えば、ＰＭ（Permanent  Magnet）モータである。
【００１４】
接続線群４０は、モータ３０に接続され、インバータ２０から出力される３相交流電圧をモータ３０に供給する３本の接続線を備える。接続線群４０は、一端がインバータ２０のＵ相のスイッチング素子対の中点に接続され他端がモータ３０の図示しないＵ相端子に接続される第１の接続線４１を備える。また、接続線群４０は、一端がインバータ２０のＶ相のスイッチング素子対の中点に接続され他端がモータ３０の図示しないＶ相端子に接続される第２の接続線４２を備える。また、接続線群４０は、一端がインバータ２０のＷ相のスイッチング素子対の中点に接続され他端がモータ３０の図示しないＷ相端子に接続される第３の接続線４３を備える。なお、図１の例では、Ｕ相を第１の相、Ｖ相を第２の相、Ｗ相を第３の相とする。
【００１５】
電圧検出回路５０は、インバータ２０の出力側、すなわちインバータ２０とモータ３０との間に設けられ、第１の接続線４１およびグラウンド５２に接続される電圧検出部である。電圧検出回路５０は、第１の接続線４１の電位と基準電位との電位差に基づく電圧を検出し、検出した電圧の値である第１の電圧を電圧検出結果５１として制御部７０に出力する。図１の例では、グラウンド５２が基準電位となる。
【００１６】
電流検出回路６０は、インバータ２０の出力側、すなわちインバータ２０とモータ３０との間に設けられ、接続線群４０のうち少なくとも１本の線に接続される電流検出部である。電流検出回路６０は、接続線群４０に流れる電流を検出し、検出した電流の値を電流検出結果６１として制御部７０に出力する。
【００１７】
制御部７０は、インバータ２０の動作を制御するマイクロコントローラ（以下、マイコンとする。）である。具体的には、制御部７０は、電圧検出結果５１および電流検出結果６１に基づいて、インバータ２０のスイッチング素子２１ａ〜２１ｆのそれぞれのオンおよびオフを制御するためのゲート信号７１を生成し、ゲート信号７１をインバータ２０に出力する。
【００１８】
モータ駆動装置８０では、インバータ２０が、制御部７０の制御によって駆動し、直流電圧を３相交流電圧に変換してモータ３０に出力する。これにより、モータ３０は、適切な回転磁界が発生することによって回転する。
【００１９】
つぎに、モータ駆動装置８０において、電圧検出回路５０が第１の電圧を検出し、制御部７０が直流母線電圧の電圧値を算出する動作について説明する。図２は、実施の形態１に係るモータ駆動装置８０が備える電圧検出回路５０の構成例を示す図である。図２は、図１に示すモータ駆動装置８０から、電圧検出回路５０で第１の電圧を検出する動作に係わる部分を抜き出したものである。電圧検出回路５０は、抵抗５３および抵抗５４からなる分圧抵抗を備える。なお、抵抗５３の抵抗値Ｒ１＞抵抗５４の抵抗値Ｒ２とする。図２において、Ｖｄｃは直流電源１０からインバータ２０に入力される直流母線電圧であり、Ｖｕはグラウンド５２と第１の接続線４１との電位差すなわちＵ相に印加される相電圧である。
【００２０】
図３は、実施の形態１に係るモータ駆動装置８０のインバータ２０が備えるスイッチング素子２１ａ，２１ｄのオンおよびオフのタイミングと、電圧検出回路５０が第１の電圧を検出する検出期間Ｔａとを示す図である。検出期間Ｔａは、Ｕ相の上アームのスイッチング素子２１ａがオン、かつＵ相の下アームのスイッチング素子２１ｄがオフになる期間である。検出期間Ｔａでは、グラウンド５２からＵ相にかかる相電圧Ｖｕ＝直流母線電圧Ｖｄｃとなる。電圧検出回路５０は、抵抗５４の両端電圧である第１の電圧Ｖ１を電圧検出結果５１として、制御部７０に出力する。
【００２１】
制御部７０は、あらかじめ抵抗５３の抵抗値Ｒ１、抵抗５４の抵抗値Ｒ２、および直流母線電圧Ｖｄｃの計算式の情報を保持している。また、制御部７０は、インバータ２０に対してゲート信号７１を出力していることから、インバータ２０が備えるスイッチング素子２１ａ〜２１ｆのオンおよびオフのタイミングを認識している。そのため、制御部７０は、検出期間Ｔａにおいて電圧検出回路５０から取得した第１の電圧Ｖ１を用いて、「Ｖ１×（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）＝Ｖｕ」の計算式から相電圧Ｖｕを算出する。制御部７０は、検出期間Ｔａでは相電圧Ｖｕ＝直流母線電圧Ｖｄｃであることから、第１の電圧Ｖ１を用いて相電圧Ｖｕすなわち直流母線電圧Ｖｄｃの電圧値を算出することができる。以降の説明において、記載を簡潔にするため、直流母線電圧Ｖｄｃの電圧値を、単に直流母線電圧Ｖｄｃと称することがある。
【００２２】
図４は、実施の形態１に係るモータ駆動装置８０の制御部７０における直流母線電圧Ｖｄｃの算出処理を示すフローチャートである。制御部７０は、電圧検出回路５０から電圧検出結果５１を取得する（ステップＳ１）。制御部７０は、インバータ２０に出力するゲート信号７１に基づいて、検出期間Ｔａか否かを判定する（ステップＳ２）。制御部７０は、検出期間Ｔａの場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、直流母線電圧Ｖｄｃを算出し（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻る。制御部７０は、検出期間Ｔａではない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。
【００２３】
ここで、図１および図２に示すように、モータ駆動装置８０において、電圧検出回路５０は、インバータ２０の出力側に設けられている。そのため、インバータ２０が動作していない場合、電圧検出回路５０に電流が流れない。すなわち、制御部７０がインバータ２０に対してゲート信号７１を出力しない限り、インバータ２０の出力側には電圧は発生せず、電圧検出回路５０に電流が流れることはない。電圧検出回路５０には、インバータ２０の動作時のみ、電流が流れてくる。インバータ２０が動作をしていない待機状態では電圧検出回路５０に電流が流れてこないことから、電圧検出回路５０は、電力を消費しない。すなわち、モータ駆動装置８０では、インバータ２０が動作をしていない待機状態では、電圧検出回路５０で待機電力が発生しない。そのため、モータ駆動装置８０は、直流母線電圧を検出する回路がインバータの入力側にある比較例のモータ駆動装置と比較して、待機電力を低減することができる。
【００２４】
なお、図３に示す検出期間Ｔａについて、実際には、検出期間Ｔａの初期および末期、すなわちスイッチング素子２１ａ，２１ｄのオンおよびオフの切り替え時には、リンギングのような電圧脈動が発生することが想定される。そのため、制御部７０は、Ｕ相の上アームのスイッチング素子２１ａがオンしてからオフし、かつＵ相の下アームのスイッチング素子２１ｄがオフしてからオンするまでの検出期間Ｔａのうち、半分の期間にあたるＴａ／２の範囲で直流母線電圧Ｖｄｃを算出してもよい。これにより、制御部７０は、スイッチング素子２１ａ，２１ｄによる電圧脈動の影響を低減することができ、精度良く直流母線電圧Ｖｄｃを算出することができる。図５は、実施の形態１に係るモータ駆動装置８０において電圧脈動を考慮した直流母線電圧の検出期間を示す図である。制御部７０は、検出期間Ｔａの中心を含む規定された範囲、図５の例ではＴａ／２の期間で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。制御部７０は、このＴａ／２の期間で得られた直流母線電圧Ｖｄｃを用いて、インバータ２０すなわちスイッチング素子２１ａ〜２１ｆのスイッチング動作を制御する。制御部７０は、検出期間Ｔａのうち、初期のＴａ／４の期間および末期のＴａ／４の期間では、直流母線電圧Ｖｄｃの算出を行わない。なお、電圧脈動の影響を低減するための検出期間について、Ｔａ／２は一例であり、Ｔａ／３、Ｔａ×（２／３）などであってもよい。
【００２５】
つづいて、モータ駆動装置８０のハードウェア構成について説明する。モータ駆動装置８０において、制御部７０は、処理回路により実現される。すなわち、モータ駆動装置８０は、直流母線電圧Ｖｄｃを算出するための処理回路を備える。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
【００２６】
図６は、実施の形態１に係るモータ駆動装置８０が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで構成する場合の例を示す図である。処理回路がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路の各機能は、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。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が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、処理回路は、直流母線電圧Ｖｄｃを算出すること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メモリ９２を備える。また、これらのプログラムは、制御部７０の手順および方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【００２７】
ここで、プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、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、またはＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）などであってもよい。また、メモリ９２には、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）などが該当する。
【００２８】
図７は、実施の形態１に係るモータ駆動装置８０が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の例を示す図である。処理回路が専用のハードウェアで構成される場合、図７に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御部７０の各機能を機能別に処理回路９３で実現してもよいし、各機能をまとめて処理回路９３で実現してもよい。
【００２９】
なお、制御部７０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するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、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、上述の各機能を実現することができる。以降の実施の形態で説明するモータ駆動装置の制御部も、同様のハードウェア構成である。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータ駆動装置８０では、直流母線電圧Ｖｄｃを検出するために相電圧を検出する電圧検出回路５０を、インバータ２０の出力側に配置した。電圧検出回路５０は、インバータ２０が動作することによって出力される電圧を検出し、制御部７０は、検出期間Ｔａにおける電圧検出回路５０からの電圧検出結果５１を用いて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。インバータ２０が動作していないときには電圧検出回路５０に電流が流れ込むことはない。制御部７０は、インバータ２０が動作している期間で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。これにより、モータ駆動装置８０は、インバータ２０停止時における電圧検出回路５０の待機電力を低減することができる。また、モータ駆動装置８０は、スイッチング素子などを用いることなく、電圧検出回路５０への電流の流れを抑制できるため、装置を大型化することなく、簡易な構成で待機電力を低減することが可能である。
【００３１】
なお、実施の形態１では、電圧検出回路５０が接続線群４０のうち第１の接続線４１に接続してＵ相の相電圧Ｖｕを検出し、制御部７０がＵ相の相電圧Ｖｕから直流母線電圧Ｖｄｃを算出していたが、一例であり、これに限定されない。電圧検出回路５０は、第２の接続線４２に接続してＶ相の相電圧Ｖｖを検出してもよいし、第３の接続線４３に接続してＷ相の相電圧Ｖｗを検出してもよい。制御部７０は、Ｖ相の相電圧ＶｖまたはＷ相の相電圧Ｖｗを用いた場合でも、Ｕ相の相電圧Ｖｕを用いた場合と同様の計算方法によって、直流母線電圧Ｖｄｃを算出することができる。
【００３２】
なお、インバータ２０で使用されるスイッチング素子２１ａ〜２１ｆには、現在一般的には珪素（Ｓｉ）を材料とする半導体を用いるのが主流である。しかし、これに代えて、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）、ダイヤモンドなどを材料とするワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。
【００３３】
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子２１ａ〜２１ｆは、導通時の抵抗が低いという特徴から、損失の低減を図ることができる。また、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子２１ａ〜２１ｆは、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。そのため、スイッチング素子２１ａ〜２１ｆの小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子２１ａ〜２１ｆを用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。また、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子２１ａ〜２１ｆは、耐熱性も高い。そのため、放熱用部品の小型化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。さらに、このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子２１ａ〜２１ｆは、電力損失が低い。そのため、スイッチング素子等の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。また、高周波数でのスイッチングが可能となるため、モータ３０に高周波数の電流を流すことが可能となる。なお、全てのスイッチング素子２１ａ〜２１ｆがワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、一部のスイッチング素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよく、この実施の形態に記載の効果を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、電圧検出回路５０は、接続線群４０の３本の接続線のうち１本の接続線に接続され、制御部７０は、１つの相電圧から直流母線電圧を算出していた。実施の形態２では、電圧検出回路は、接続線群４０の３本の接続線のうち２本の接続線に接続され、制御部は、２つの相電圧から直流母線電圧を算出する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００３５】
図８は、実施の形態２に係るモータ駆動装置８０ａの構成例を示す図である。モータ駆動装置８０ａは、図１に示す実施の形態１のモータ駆動装置８０に対して、電圧検出回路５０および制御部７０を、電圧検出回路５０ａおよび制御部７０ａに置き換えたものである。
【００３６】
電圧検出回路５０ａは、インバータ２０の出力側、すなわちインバータ２０とモータ３０との間に設けられ、第１の接続線４１、第２の接続線４２、およびグラウンド５２に接続される電圧検出部である。電圧検出回路５０ａは、第１の接続線４１の電位と基準電位との電位差に基づく電圧を検出し、第２の接続線４２の電位と基準電位との電位差に基づく電圧を検出する。電圧検出回路５０ａは、第１の接続線４１で検出した電圧の値である第１の電圧、および第２の接続線４２で検出した電圧の値である第２の電圧を、電圧検出結果５１ａとして制御部７０ａに出力する。図８の例では、グラウンド５２が基準電位となる。
【００３７】
制御部７０ａは、インバータ２０の動作を制御するマイコンである。具体的には、制御部７０ａは、電圧検出結果５１ａおよび電流検出結果６１に基づいてゲート信号７１を生成し、ゲート信号７１をインバータ２０に出力する。
【００３８】
つぎに、モータ駆動装置８０ａにおいて、電圧検出回路５０ａが第１の電圧および第２の電圧を検出し、制御部７０ａが直流母線電圧を算出する動作について説明する。ここで、電圧検出回路５０ａは、第１の接続線４１および第２の接続線４２の相電圧を検出するため、図２に示す分圧抵抗を２セット備える。各分圧抵抗を構成する抵抗５３，５４の各抵抗値は、実施の形態１と同様である。
【００３９】
図９は、実施の形態２に係るモータ駆動装置８０ａのインバータ２０が備えるスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｄ，２１ｅのオンおよびオフのタイミングと、電圧検出回路５０ａが第１の電圧および第２の電圧を検出する検出期間Ｔｂとを示す図である。検出期間Ｔｂは、Ｕ相の上アームのスイッチング素子２１ａがオン、かつＵ相の下アームのスイッチング素子２１ｄがオフ、かつＶ相の上アームのスイッチング素子２１ｂがオフ、かつＶ相の下アームのスイッチング素子２１ｅがオンになる期間である。検出期間Ｔｂでは、グラウンド５２からＵ相にかかる相電圧Ｖｕには、実際には、直流母線電圧Ｖｄｃとともにスイッチング素子２１ｄによるオン電圧ΔＶが含まれている。すなわち、相電圧Ｖｕ＝直流母線電圧Ｖｄｃ＋オン電圧ΔＶである。なお、直流母線電圧Ｖｄｃ＞＞オン電圧ΔＶである。ここで、スイッチング素子２１ｄのオン電圧ΔＶは、他のスイッチング素子２１のオン電圧ΔＶと同様である。そのため、モータ駆動装置８０ａでは、Ｖ相のスイッチング素子２１ｅにかかる電圧を用いてスイッチング素子２１のオン電圧ΔＶを算出する。電圧検出回路５０ａは、制御部７０ａにおいて検出期間Ｔｂにおけるスイッチング素子２１のオン電圧ΔＶが得られるように、第２の接続線４２にかかる電圧を検出する。具体的には、電圧検出回路５０ａは、抵抗５３，５４を用いて、Ｖ相の上アームのスイッチング素子２１ｂがオフ、かつＶ相の下アームのスイッチング素子２１ｅがオンのときの抵抗５４の両端電圧である第２の電圧Ｖ２を検出する。このとき、グラウンド５２からＶ相にかかる相電圧Ｖｖ＝オン電圧ΔＶとなる。電圧検出回路５０ａは、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２を電圧検出結果５１ａとして、制御部７０ａに出力する。
【００４０】
制御部７０ａは、あらかじめ抵抗５３の抵抗値Ｒ１、抵抗５４の抵抗値Ｒ２、および直流母線電圧Ｖｄｃの計算式の情報を保持している。また、制御部７０ａは、インバータ２０に対してゲート信号７１を出力していることから、インバータ２０が備えるスイッチング素子２１ａ〜２１ｆのオンおよびオフのタイミングを認識している。そのため、制御部７０ａは、検出期間Ｔｂにおいて電圧検出回路５０ａから取得した第１の電圧Ｖ１を用いて、「Ｖ１×（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）＝Ｖｕ」の計算式から相電圧Ｖｕを算出する。また、制御部７０ａは、検出期間Ｔｂにおいて電圧検出回路５０ａから取得した第２の電圧Ｖ２を用いて、「Ｖ２×（（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）＝Ｖｖ」の計算式から相電圧Ｖｖを算出する。前述のように、相電圧Ｖｕ＝直流母線電圧Ｖｄｃ＋オン電圧ΔＶであり、相電圧Ｖｖ＝オン電圧ΔＶである。そのため、制御部７０ａは、各相電圧の差分、すなわち「相電圧Ｖｕ−相電圧Ｖｖ」から直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。このように、制御部７０ａは、第１の電圧Ｖ１および第２の電圧Ｖ２を用いて直流母線電圧Ｖｄｃを算出することができる。
【００４１】
図１０は、実施の形態２に係るモータ駆動装置８０ａの制御部７０ａにおける直流母線電圧Ｖｄｃの算出処理を示すフローチャートである。制御部７０ａは、電圧検出回路５０ａから電圧検出結果５１ａを取得する（ステップＳ１１）。制御部７０ａは、インバータ２０に出力するゲート信号７１に基づいて、検出期間Ｔｂか否かを判定する（ステップＳ１２）。制御部７０ａは、検出期間Ｔｂの場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、相電圧Ｖｕ，Ｖｖを算出し（ステップＳ１３）、相電圧Ｖｕ，Ｖｖの差分から直流母線電圧Ｖｄｃを算出し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１に戻る。制御部７０ａは、検出期間Ｔｂではない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１に戻る。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータ駆動装置８０ａでは、２つの相の相電圧を算出し、各相電圧の差分を求めることによって、スイッチング素子２１のオン電圧ΔＶを含まない直流母線電圧Ｖｄｃを算出することとした。これにより、モータ駆動装置８０ａは、実施の形態１のときと同様の効果を得るとともに、実施の形態１と比較して直流母線電圧Ｖｄｃの検出精度を向上することができる。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態１では、モータ駆動装置８０は、インバータ２０およびモータ３０を１つずつ備えていた。実施の形態３では、モータ駆動装置は、並列接続された複数のインバータを備え、各インバータが、各々に接続されたモータを駆動する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４４】
図１１は、実施の形態３に係るモータ駆動装置８０ｂの構成例を示す図である。モータ駆動装置８０ｂは、直流電源１０と、インバータ２０ａ，２０ｂと、モータ３０ａ，３０ｂと、接続線群４０ａ，４０ｂと、電圧検出回路５０と、電流検出回路６０ａ，６０ｂと、制御部７０ｂと、を備える。
【００４５】
図１１に示すモータ駆動装置８０ｂにおいて、インバータ２０ａ，２０ｂ、モータ３０ａ，３０ｂ、接続線群４０ａ，４０ｂ、および電流検出回路６０ａ，６０ｂは、それぞれ、図１に示す実施の形態１のインバータ２０、モータ３０、接続線群４０、および電流検出回路６０と同様の構成である。インバータ２０ａ，２０ｂは、モータ３０ａ，３０ｂの各々と接続線群４０ａ，４０ｂで接続され、各々が異なるモータ３０ａ，３０ｂに３相交流電圧を出力する。制御部７０ｂは、インバータ２０ａ，２０ｂの動作を制御するマイコンである。具体的には、制御部７０ｂは、電圧検出結果５１および電流検出結果６１ａ，６１ｂに基づいてゲート信号７１ａ，７１ｂを生成し、ゲート信号７１ａをインバータ２０ａに出力し、ゲート信号７１ｂをインバータ２０ｂに出力する。
【００４６】
つぎに、モータ駆動装置８０ｂにおいて、電圧検出回路５０が第１の電圧を検出し、制御部７０ｂが直流母線電圧Ｖｄｃを算出する動作について説明する。実施の形態３において、モータ駆動装置８０ｂはインバータ２０ａ，２０ｂを備えており、インバータ２０ａ，２０ｂは直流電源１０に対して並列に接続されている。また、インバータ２０ａ，２０ｂの各々は、異なるモータ３０ａ，３０ｂに３相交流電圧を出力する。このような構成の場合、モータ駆動装置８０ｂでは、インバータ２０ａ，２０ｂから出力される３相交流電圧、出力周波数などが異なっていても、インバータ２０ａ，２０ｂには直流電源１０から同じ大きさの直流母線電圧Ｖｄｃがかかることになる。
【００４７】
そのため、制御部７０ｂは、インバータ２０ａ，２０ｂから出力される直流母線電圧Ｖｄｃを全て算出する必要はなく、１つのインバータについて直流母線電圧Ｖｄｃを算出し、算出した直流母線電圧Ｖｄｃをインバータ２０ａ，２０ｂに共通の直流母線電圧Ｖｄｃとして運用し、インバータ２０ａ，２０ｂの動作を制御する。モータ駆動装置８０ｂでは、電圧検出回路５０が、インバータ２０ａとモータ３０ａとを接続する接続線群４０ａの第１の接続線４１ａに接続され、インバータ２０ａについて第１の電圧を検出する。制御部７０ｂは、第１の電圧を用いて直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。制御部７０ｂにおける直流母線電圧Ｖｄｃの算出方法は、実施の形態１の制御部７０における直流母線電圧Ｖｄｃの算出方法と同様である。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータ駆動装置８０ｂでは、インバータおよびモータを複数備える構成において、１つのインバータの相電圧を用いて直流母線電圧Ｖｄｃを算出し、算出した直流母線電圧Ｖｄｃを用いてインバータ２０ａ，２０ｂを制御することとした。これにより、モータ駆動装置８０ｂは、実施の形態１のときと同様の効果を得るとともに、複数のインバータおよびモータを備える構成において、簡易な構成で直流母線電圧Ｖｄｃを検出することができる。なお、モータ駆動装置８０ｂでは、インバータ２０ａ，２０ｂ、接続線群４０ａ，４０ｂ、およびモータ３０ａ，３０ｂが２並列の構成であったが、一例であり、３並列以上の構成であってもよい。すなわち、モータ駆動装置は、インバータが３つ以上並列に接続される構成であってもよい。
【００４９】
実施の形態４．
実施の形態２では、モータ駆動装置８０ａは、インバータ２０およびモータ３０を１つずつ備えていた。実施の形態４では、モータ駆動装置は、並列接続された複数のインバータを備え、各インバータが、各々に接続されたモータを駆動する。実施の形態２および実施の形態３と異なる部分について説明する。
【００５０】
図１２は、実施の形態４に係るモータ駆動装置８０ｃの構成例を示す図である。モータ駆動装置８０ｃは、直流電源１０と、インバータ２０ａ，２０ｂと、モータ３０ａ，３０ｂと、接続線群４０ａ，４０ｂと、電圧検出回路５０ａと、電流検出回路６０ａ，６０ｂと、制御部７０ｃと、を備える。
【００５１】
インバータ２０ａ，２０ｂ、モータ３０ａ，３０ｂ、接続線群４０ａ，４０ｂ、および電流検出回路６０ａ，６０ｂは、図１１に示す実施の形態３のモータ駆動装置８０ｂが備える構成と同様である。電圧検出回路５０ａは、図８に示す実施の形態２のモータ駆動装置８０ａが備える構成と同様である。制御部７０ｃは、インバータ２０ａ，２０ｂの動作を制御するマイコンである。具体的には、制御部７０ｃは、電圧検出結果５１ａおよび電流検出結果６１ａ，６１ｂに基づいてゲート信号７１ａ，７１ｂを生成し、ゲート信号７１ａをインバータ２０ａに出力し、ゲート信号７１ｂをインバータ２０ｂに出力する。
【００５２】
つぎに、モータ駆動装置８０ｃにおいて、電圧検出回路５０ａが第１の電圧および第２の電圧を検出し、制御部７０ｃが直流母線電圧Ｖｄｃを算出する動作について説明する。実施の形態４において、モータ駆動装置８０ｃはインバータ２０ａ，２０ｂを備えており、インバータ２０ａ，２０ｂは直流電源１０に対して並列に接続されている。また、インバータ２０ａ，２０ｂの各々は、異なるモータ３０ａ，３０ｂに３相交流電圧を出力する。このような構成の場合、モータ駆動装置８０ｃでは、複数のインバータ２０ａ，２０ｂから出力される３相交流電圧、出力周波数などが異なっていても、複数のインバータ２０ａ，２０ｂには直流電源１０から同じ大きさの直流母線電圧がかかることになる。
【００５３】
そのため、制御部７０ｃは、インバータ２０ａ，２０ｂから出力される直流母線電圧Ｖｄｃを全て算出する必要はなく、１つのインバータについて直流母線電圧Ｖｄｃを算出し、算出した直流母線電圧Ｖｄｃをインバータ２０ａ，２０ｂに共通の直流母線電圧Ｖｄｃとして運用し、インバータ２０ａ，２０ｂの動作を制御する。モータ駆動装置８０ｃでは、電圧検出回路５０ａが、インバータ２０ａとモータ３０ａとを接続する接続線群４０ａの第１の接続線４１ａおよび第２の接続線４２ａに接続され、インバータ２０ａについて第１の電圧および第２の電圧を検出する。制御部７０ｃは、第１の電圧および第２の電圧を用いて直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。制御部７０ｃにおける直流母線電圧Ｖｄｃの算出方法は、実施の形態２の制御部７０ａにおける直流母線電圧Ｖｄｃの算出方法と同様である。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータ駆動装置８０ｃでは、インバータおよびモータを複数備える構成において、１つのインバータの相電圧を用いて直流母線電圧Ｖｄｃを算出し、算出した直流母線電圧Ｖｄｃを用いてインバータ２０ａ，２０ｂを制御することとした。これにより、モータ駆動装置８０ｃは、実施の形態２のときと同様の効果を得るとともに、複数のインバータおよびモータを備える構成において、簡易な構成で直流母線電圧Ｖｄｃを検出することができる。なお、モータ駆動装置８０ｃでは、インバータ２０ａ，２０ｂ、接続線群４０ａ，４０ｂ、およびモータ３０ａ，３０ｂが２並列の構成であったが、一例であり、３並列以上の構成であってもよい。すなわち、モータ駆動装置は、インバータが３つ以上並列に接続される構成であってもよい。
【００５５】
実施の形態５．
実施の形態５では、モータ駆動装置８０が直流母線電圧Ｖｄｃを検出する具体的な検出期間について説明する。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５６】
モータ駆動装置８０の構成は、図１に示す実施の形態１のときの構成と同様である。モータ駆動装置８０において、制御部７０は、前述のように、電圧検出回路５０が接続されているインバータ２０のＵ相において、上アームのスイッチング素子２１ａがオンし、インバータ２０の下アームのスイッチング素子２１ｄがオフしている期間で、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。ここで、実施の形態１では、インバータ２０のＶ相およびＷ相の各スイッチング素子２１のオンオフについては特に規定されていない。しかしながら、制御部７０は、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する期間について、Ｖ相およびＷ相の各スイッチング素子２１がオンまたはオフに切り替えるタイミングを含まない方が、直流母線電圧Ｖｄｃを精度良く検出することが期待できる。Ｖ相およびＷ相の各スイッチング素子２１がオンまたはオフに切り替える場合、スイッチング素子２１でスイッチングノイズが発生し、制御部７０での直流母線電圧Ｖｄｃの検出精度に影響を及ぼす可能性があるためである。そのため、制御部７０は、Ｕ相のスイッチング素子２１ａがオンかつＵ相のスイッチング素子２１ｄがオフであって、Ｖ相およびＷ相の各スイッチング素子２１がスイッチングしない期間で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。
【００５７】
図１３は、実施の形態５に係るモータ駆動装置８０が低回転でモータ３０を駆動しているときの電圧指令値、キャリア信号、相電圧、および相間電圧を示す図である。図１３において、キャリア信号Ｃは、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）方式のキャリア信号である。電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、キャリア信号Ｃに対する変調波である。相間電圧Ｖｕｖは、相電圧Ｖｕと相電圧Ｖｖとの差分である。なお、図１３では電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊が直線のようになっているが、これは横軸の時間幅を短時間に設定しているためである。時間幅を長時間にした場合、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は正弦波の形状となる。図１３に示すように、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の変調率が低く、モータ３０の回転速度が低い場合、インバータ２０から出力される３相交流電圧、すなわちインバータ２０の出力電圧は小さいため、相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが全て直流母線電圧Ｖｄｃまたは全てオン電圧ΔＶになっている時間が支配的である。この領域をゼロベクトル領域とする。一方、ある１相のみが直流母線電圧Ｖｄｃまたはオン電圧ΔＶとなっている時間は短い。この領域を実ベクトル領域とする。したがって、制御部７０は、ゼロベクトル領域が支配的、すなわちモータ３０が低回転の場合、上アームのスイッチング素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃが全てオンになる（１１１）の領域で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。これにより、制御部７０は、直流母線電圧Ｖｄｃの検出精度を向上させることができる。
【００５８】
図１４は、実施の形態５に係るモータ駆動装置８０が高回転でモータ３０を駆動しているときの電圧指令値、キャリア信号、相電圧、および相間電圧を示す図である。図１４に示すように、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の変調率が高く、モータ３０の回転速度が高い場合、インバータ２０の出力電圧は大きいため、ある１相のみが直流母線電圧Ｖｄｃまたはオン電圧ΔＶとなっている時間が支配的である。一方、相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが全て直流母線電圧Ｖｄｃまたは全てオン電圧ΔＶになっている時間は短い。したがって、制御部７０は、実ベクトル領域が支配的、すなわちモータ３０が高回転の場合、上アームのスイッチング素子２１ａがオン、かつ上アームのスイッチング素子２１ｂがオン、かつ上アームのスイッチング素子２１ｃがオフになる（１１０）の領域で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。または、制御部７０は、実ベクトル領域が支配的、すなわちモータ３０が高回転の場合、上アームのスイッチング素子２１ａがオン、かつ上アームのスイッチング素子２１ｂがオフ、かつ上アームのスイッチング素子２１ｃがオフになる（１００）の領域で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。これにより、制御部７０は、直流母線電圧Ｖｄｃの検出精度を向上させることができる。
【００５９】
制御部７０は、前述のようにインバータ２０が備えるスイッチング素子２１ａ〜２１ｆのオンおよびオフのタイミングを認識していることから、図１３および図１４に示す領域において、現在の領域を認識することができる。また、制御部７０は、インバータ２０に対するゲート信号７１の内容から、モータ３０が低回転か、または高回転かを認識することができる。そのため、制御部７０は、モータ３０の回転速度に基づいて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する期間を変更する。具体的には、制御部７０は、モータ３０が低回転の場合は（１１１）の領域で直流母線電圧Ｖｄｃを算出し、モータ３０が高回転の場合は（１１０）または（１００）の領域で直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータ駆動装置８０において、制御部７０は、モータ３０の回転速度に基づいて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する期間を変更することとした。これにより、制御部７０は、直流母線電圧Ｖｄｃの検出精度を向上することができる。
【００６１】
なお、モータ駆動装置８０において、制御部７０は、生成するゲート信号７１の内容からモータ３０の回転速度を判定していたが、これに限定するものではない。モータ駆動装置８０がモータ３０の回転速度を計測するセンサを備え、制御部７０は、センサによって計測されたモータ３０の回転速度に基づいて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する期間を変更してもよい。また、インバータ２０からモータ３０に出力される出力電圧すなわち３相交流電圧の電圧値とモータ３０の回転速度は比例する。そのため、制御部７０は、インバータ２０の出力電圧、すなわち３相交流電圧の電圧値に基づいて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する期間を変更してもよい。モータ駆動装置８０では、電圧検出回路５０が３相交流電圧の電圧値を計測してもよいし、電圧検出回路５０とは別のセンサが３相交流電圧の電圧値を計測してもよい。
【００６２】
本実施の形態では、実施の形態１のモータ駆動装置８０を例にして説明したが、実施の形態３のモータ駆動装置８０ｂについても適用可能である。ここで、２つの相電圧を検出する実施の形態２，４のモータ駆動装置８０ａ，８０ｃについては、図１３および図１４に示す領域おいて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する領域を変更することはできない。しかしながら、図１３および図１４に示すように、モータ３０の回転速度によって、相間電圧Ｖｕｖが直流母線電圧Ｖｄｃになる領域すなわち期間の長さが異なる。そのため、制御部７０ａ，７０ｃは、電圧脈動を考慮して、図１３に示す短い検出期間Ｔｃに対しては検出期間Ｔｃ／２のように直流母線電圧Ｖｄｃの検出期間を設定し、図１４に示す検出期間Ｔｄに対しては検出期間Ｔｄ×（９／１０）のように直流母線電圧Ｖｄｃの検出期間を設定してもよい。
【００６３】
実施の形態６．
実施の形態１，３では、実施の形態２，４と異なり、モータ駆動装置８０，８０ｂは、１つの相電圧のみ検出している。そのため、モータ駆動装置８０，８０ｂは、直流母線電圧Ｖｄｃ＋オン電圧ΔＶとなる相電圧と同時にオン電圧ΔＶとなる相電圧を検出できない。実施の形態６では、モータ駆動装置８０が、直流母線電圧Ｖｄｃ＋オン電圧ΔＶとなる相電圧と異なる期間で検出したオン電圧ΔＶとなる相電圧を用いて、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する。ここでは、モータ駆動装置８０を例にして説明するが、モータ駆動装置８０ｂについても適用可能である。
【００６４】
モータ駆動装置８０の構成は、図１に示す実施の形態１のときの構成と同様である。実施の形態１のモータ駆動装置８０において、制御部７０は、相電圧Ｖｕから直流母線電圧Ｖｄｃを算出すると、算出した直流母線電圧Ｖｄｃには、厳密にはオン電圧ΔＶが含まれる。制御部７０が直流母線電圧Ｖｄｃを算出可能な期間は、図１３および図１４の例では（１１１）の領域などである。ここで、図１３および図１４の例において、（０００）の領域では、相電圧Ｖｕはオン電圧ΔＶとなる。そのため、制御部７０は、図１３および図１４の例において、（０００）の領域で第１の期間の相電圧Ｖｕ＝オン電圧ΔＶを検出し、（１００），（１１０），（１１１）のいずれかの領域において、第２の期間の相電圧Ｖｕ＝直流母線電圧Ｖｄｃ＋オン電圧ΔＶを検出し、第２の期間の相電圧Ｖｕと第１の期間の相電圧Ｖｕとの差分を算出することで、直流母線電圧Ｖｄｃを得ることができる。
【００６５】
図１５は、実施の形態６に係るモータ駆動装置８０の制御部７０における直流母線電圧Ｖｄｃの算出処理を示すフローチャートである。制御部７０は、スイッチング素子２１ａがオフかつスイッチング素子２１ｄがオンになる検出期間である第１の期間の相電圧Ｖｕ、すなわちオン電圧ΔＶを算出する（ステップＳ２１）。制御部７０は、スイッチング素子２１ａがオンかつスイッチング素子２１ｄがオフになる検出期間である第２の期間の相電圧Ｖｕ、すなわち直流母線電圧Ｖｄｃ＋オン電圧ΔＶを算出する（ステップＳ２２）。制御部７０は、第２の期間の相電圧Ｖｕと第１の期間の相電圧Ｖｕとの差分から、直流母線電圧Ｖｄｃを算出する（ステップＳ２３）。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、モータ駆動装置８０では、２つの検出期間で相電圧を算出し、各検出期間で算出した相電圧の差分を求めることによって、スイッチング素子２１のオン電圧ΔＶを含まない直流母線電圧Ｖｄｃを算出することとした。これにより、モータ駆動装置８０は、実施の形態１のときと同様の効果を得るとともに、実施の形態１と比較して直流母線電圧Ｖｄｃの検出精度を向上することができる。
【００６７】
実施の形態７．
実施の形態７では、実施の形態１から実施の形態６で説明したモータ駆動装置を備える空気調和機について説明する。ここでは、モータ駆動装置８０を例にして説明するが、モータ駆動装置８０ａ〜８０ｃについても適用可能である。
【００６８】
図１６は、実施の形態７に係る空気調和機１００の構成例を示す図である。空気調和機１００は、室内機１０１と、室外機１０２と、配線１０３と、を備える。室内機１０１および室外機１０２は、配線１０３によって接続されている。空気調和機１００は、一例として、住宅に設置されているものとする。室内機１０１は、モータ駆動装置８０を備える。モータ駆動装置８０は、電源線２００を介して住宅に設置されているコンセントと接続し、商用電源から交流電圧の供給を受ける。前述のように、モータ駆動装置８０では、直流電源１０をコンバータに置き換えることも可能である。モータ駆動装置８０では、コンバータが、交流電圧を直流電圧すなわち直流母線電圧に変換する。
【００６９】
図１６に示すように、空気調和機１００の室内機１０１は、空気調和機１００の使用の有無に依らずコンセントと接続し、モータ駆動装置８０には、コンセントから交流電圧が供給されている。ここで、比較例として、インバータの入力側に直流母線電圧を検出する回路を備えるモータ駆動装置を想定する。比較例のモータ駆動装置では、インバータの入力側に直流母線電圧を検出する回路があるため、直流母線電圧検出用の抵抗によってコンセントから供給される交流電圧が消費され、常に消費電力が発生する。空気調和機が動作していない場合、この抵抗による消費電力が待機電力となる。室内機がコンセントと接続している限り、モータ駆動装置には交流電圧が印加され、待機電力が発生する。
【００７０】
本実施の形態において、空気調和機１００は、室内機１０１のインバータ２０の出力側に、直流母線電圧検出用の電圧検出回路５０を備える。電圧検出回路５０には、インバータ２０から電圧が出力された場合にのみ電流が流れ、インバータ２０から電圧が出力されていない場合には電流が流れない。このような構成によって、モータ駆動装置８０は、コンセント接続時においても、インバータ２０の動作時のみ直流電圧を検出することで、電圧検出回路５０での待機電力を削減することができる。
【００７１】
なお、モータ駆動装置８０では、インバータ２０とモータ３０との間の接続線群４０において、第１の接続線４１のみに電圧検出回路５０が接続されている。すなわち、モータ駆動装置８０では、接続線群４０の３本の接続線のうち、１本の接続線に抵抗が接続され、他の２本の接続線には抵抗が接続されていないことになる。この場合、モータ駆動装置８０では、インバータ２０からモータ３０に流れる電流においてアンバランスが発生し、モータ３０での騒音の発生が懸念される。そのため、モータ駆動装置８０は、電圧検出回路５０で使用される分圧抵抗の抵抗値と同じ抵抗値の抵抗を備え、接続線群４０の３本の接続線のうち、電圧検出回路５０が接続されていない第２の接続線４２および第３の接続線４３に抵抗を接続させる。これにより、モータ駆動装置８０は、モータ３０に流れる電流のアンバランスを防ぐことができ、モータ３０による騒音を防ぐことができる。
【００７２】
モータ駆動装置８０が電圧検出回路５０を備える場合について説明したが、実施の形態２，４において、モータ駆動装置８０ａ，８０ｃが電圧検出回路５０ａを備える場合についても適用可能である。この場合、モータ駆動装置８０ａ，８０ｃは、電圧検出回路５０ａで使用される分圧抵抗の抵抗値と同じ抵抗値の抵抗を備え、接続線群４０の３本の接続線のうち、電圧検出回路５０ａが接続されていない第３の接続線４３に抵抗を接続させる。これにより、モータ駆動装置８０ａ，８０ｃは、モータ３０に流れる電流のアンバランスを防ぐことができ、モータ３０による騒音を防ぐことができる。
【００７３】
また、電圧検出回路５０での消費電力を小さくするため、電圧検出回路５０が備える分圧抵抗の抵抗値を大きい値にすることで、消費電力を抑えることが可能である。しかしながら、電圧検出回路５０の有する分圧抵抗を高抵抗にし過ぎると、電圧検出回路５０に流れる電流が小さくなり、モータ駆動装置８０で発生するサージなどのノイズの影響を受けやすくなる。そのため、電圧検出回路５０は、５Ｖ電源と、５Ｖ電源とグラウンド５２との間に２つのクランプダイオードを備え、サージなどのノイズによる誤作動を防止してもよい。
【００７４】
図１７は、実施の形態７に係るモータ駆動装置８０の電圧検出回路５０において制御部７０に０Ｖを出力する例を示す図である。また、図１８は、実施の形態７に係るモータ駆動装置８０の電圧検出回路５０において制御部７０に５Ｖを出力する例を示す図である。図１７および図１８に示す実施の形態７の電圧検出回路５０は、図２に示す実施の形態１の電圧検出回路５０に対して、５Ｖ電源５５と、クランプダイオード５６，５７とを追加したものである。５Ｖ電源５５は、５Ｖの直流電圧を出力する直流電源である。図１７および図１８に示すように、電圧検出回路５０では、２つのクランプダイオード５６，５７を接続する接続線と、分圧抵抗に使用される抵抗５３，５４と制御部７０とを接続する接続線とが接続されている。図１７に示すように、分圧抵抗の抵抗５４の両端電圧である第１の電圧Ｖ１が０Ｖより小さいとき、第１の電圧Ｖ１はグラウンド５２の電圧Ｖｇ＝０Ｖよりも小さい。この場合、電圧検出回路５０は、制御部７０に対して、グラウンド５２側から供給される電圧を出力、すなわち電圧Ｖｇ＝０Ｖの電圧検出結果５１を出力する。また、図１８に示すように、分圧抵抗の抵抗５４の両端電圧である第１の電圧Ｖ１が５Ｖより大きいとき、第１の電圧Ｖ１は５Ｖ電源５５の出力電圧Ｖｃ＝５Ｖよりも大きい。この場合、電圧検出回路５０は、制御部７０に対して、５Ｖ電源５５側から供給される電圧を出力、すなわち電圧Ｖｃ＝５Ｖの電圧検出結果５１を出力する。これにより、電圧検出回路５０は、制御部７０に出力する電圧値すなわち電圧検出結果５１を、０Ｖ以上、５Ｖ以下の範囲に抑えることができる。
【００７５】
ここで、電圧検出回路５０の有する分圧抵抗を低インピーダンスにし過ぎると、モータ３０の巻き線インピーダンスの影響を受ける。そのため、電圧検出回路５０の分圧抵抗の抵抗値を、モータ３０の巻き線の抵抗値に対して１００倍程度、例えば、８０〜１２０倍の値に設定する。
【００７６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  直流電源、２０，２０ａ，２０ｂ  インバータ、２１ａ〜２１ｆ  スイッチング素子、２２ａ〜２２ｆ  ダイオード、３０，３０ａ，３０ｂ  モータ、４０，４０ａ，４０ｂ  接続線群、４１，４１ａ，４１ｂ  第１の接続線、４２，４２ａ，４２ｂ  第２の接続線、４３，４３ａ，４３ｂ  第３の接続線、５０，５０ａ  電圧検出回路、５１，５１ａ  電圧検出結果、５２  グラウンド、５３，５４  抵抗、５５  ５Ｖ電源、５６，５７  クランプダイオード、６０，６０ａ，６０ｂ  電流検出回路、６１，６１ａ，６１ｂ  電流検出結果、７０，７０ａ，７０ｂ，７０ｃ  制御部、７１，７１ａ，７１ｂ  ゲート信号、８０，８０ａ，８０ｂ，８０ｃ  モータ駆動装置、１００  空気調和機、１０１  室内機、１０２  室外機、１０３  配線、２００  電源線。
【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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