(57)【要約】【課題】オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減する。【解決手段】制御装置１０は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を生成する指令値生成部２０と、指令値生成部２０から指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を受け取り、受け取った指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜のうち、交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相に応じて決定される複数の空間ごとに選択される少なくとも１つの指令値を変更したうえで、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を出力する指令値変更部２１と、指令値変更部２１から出力される指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜とキャリア信号Ｃａとに基づき、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを生成するＰＷＭ信号生成部２２とを備える。【選択図】図４
2018023175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流の第１相乃至第３相にそれぞれ対応する第１乃至第３の交流側ノードと、
第１及び第２の直流側ノードと、
それぞれ前記第１乃至第３の交流側ノードと前記第１の直流側ノードとの間に接続される第１乃至第３のスイッチング素子と、
それぞれ前記第１乃至第３の交流側ノードと前記第２の直流側ノードとの間に接続される第４乃至第６のスイッチング素子とを備える電流形電力変換装置の制御装置であって、
それぞれ前記第１乃至第３相に対応する第１乃至第３の交流電圧のそれぞれと同じ位相を有する第１乃至第３の指令値を生成する指令値生成部と、
前記指令値生成部から前記第１乃至第３の指令値を受け取り、受け取った前記第１乃至第３の指令値のうち、前記第１乃至第３の交流電圧の位相に応じて決定される複数の空間ごとに選択される少なくとも１つの指令値を変更したうえで、前記第１乃至第３の指令値を出力する指令値変更部と、
前記指令値変更部から出力される前記第１乃至第３の指令値と、所与のキャリア信号とに基づき、前記第１乃至第６のスイッチング素子それぞれのオンオフを制御するための第１乃至第６の制御信号からなるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記指令値変更部は、前記複数の空間ごとに、少なくとも前記第１乃至第３の指令値の中の最大のものを、変更対象として選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記指令値変更部は、前記複数の空間ごとに、少なくとも前記第１乃至第３の指令値の中の中間の値のものを、変更対象として選択する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記指令値変更部は、
前記第１及び第２の直流側ノードの間に接続される負荷の両端電圧に基づいて力行動作を行うか回生動作を行うかを決定し、
力行動作を行うと決定した場合には、前記少なくとも１つの指令値を下降させ、
回生動作を行うと決定した場合には、前記少なくとも１つの指令値を上昇させる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ信号生成部により生成された前記第１乃至第６の制御信号の立ち下がり位置を遅らせる遅延付与部
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記指令値変更部は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長と、前記キャリア信号の一周期の時間長及び振幅とに応じた変更量で、前記少なくとも１つの指令値を変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記変更量は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長及び前記キャリア信号の振幅の積を、前記キャリア信号の一周期の時間長で除してなる値に等しい
ことを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記指令値変更部は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長と、前記キャリア信号の一周期の時間長及び振幅と、前記第１乃至第６のスイッチング素子の動作遅延によって生ずる遅延の時間長とに応じた変更量で、前記少なくとも１つの指令値を変更する
ことを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
【請求項９】
前記変更量は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長と前記第１乃至第６のスイッチング素子の動作遅延によって生ずる遅延の時間長の合計値に前記キャリア信号の振幅を乗じてなる値を、前記キャリア信号の一周期の時間長で除してなる値に等しい
ことを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流形電力変換装置の制御装置に関し、特に、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号にオーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減するための電流形電力変換装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブリッジ回路を利用して三相交流電力と直流電力とを相互に変換する電力変換装置が知られている。この種の電力変換装置においては、ブリッジ回路を構成する複数のスイッチング素子に対して、三相交流電力に同期する指令値と所定のキャリア信号（周期信号）とに基づいて生成されるＰＷＭ信号が供給される。各スイッチング素子がこのＰＷＭ信号に応じて高速でオンオフを繰り返すことの結果として、三相交流電力から直流電力の生成（力行）、又は、直流電力から三相交流電力の生成（回生）が行われる。
【０００３】
特許文献１及び非特許文献１には、上記電力変換装置のうち電流形と呼ばれるタイプのものが記載されている。電流形の電力変換装置は、直流側にインダクタを設けることで、直流側に流れる電流が一定時間内に一定となるように構成したもので、定電流源として動作する。特徴としては、直流側電流の方向を変えることなく力行と回生の両方を可能にした点が挙げられ、エレベータなど比較的大型の装置で使用されることが多くなっている。これに対し、直流側にインダクタではなくコンデンサを有する電圧形の電力変換装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−００８４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＰＷＭ信号によるスイッチング素子の切り替えは、基本的には、あるスイッチング素子をオフにすると同時に他のスイッチング素子をオンにする、というスイッチング素子の瞬間的な切り替えによって実行される。しかしながら、スイッチング素子を遅延なしにオンオフすることは現実には不可能であるので、実際には、オフ対象のスイッチング素子とオン対象のスイッチング素子の両方がオフになっている期間や、逆に両方がオンになっている期間が生じ得る。
【０００６】
ここで、電流形電力変換装置の直流側には一般にリアクトルなどの誘導性の部品が接続されるため、仮にブリッジ回路が開放状態（直流側の端子間が絶縁された状態）になったとすると、電流形電力変換装置内の回路に大電圧が生じて故障の原因となる。したがって、ブリッジ回路を開放状態にすることは厳禁であるが、上記のようにオフ対象のスイッチング素子とオン対象のスイッチング素子の両方がオフになっている期間は、まさにブリッジ回路が開放状態となっている期間である。
【０００７】
そこで電流形電力変換装置においては、スイッチング素子をオフにするタイミングを遅延させるという処理が行われる。具体的には、ＰＷＭ信号の立ち下がりを所定時間遅延させることによって、スイッチング素子がオフになるタイミングを遅延させる。この遅延処理によれば、オフ対象のスイッチング素子とオン対象のスイッチング素子の両方がオンとなっている期間が意図的に作り出されることになる。こうして作り出された期間のことを、通常「オーバーラップタイム」と称している。
【０００８】
オーバーラップタイムを設けると、ブリッジ回路が開放状態となることを回避することができる。しかし一方で、オーバーラップタイムを設けることによって、直流側に出力される電圧及び電流が意図した状態から乖離してしまう。この乖離は、具体的には電圧波形の歪みや電流のリプルとして現れることになる。
【０００９】
したがって、本発明の目的の一つは、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減できる電流形電力変換装置の制御装置及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による電流形電力変換装置の制御装置は、三相交流の第１相乃至第３相にそれぞれ対応する第１乃至第３の交流側ノードと、第１及び第２の直流側ノードと、それぞれ前記第１乃至第３の交流側ノードと前記第１の直流側ノードとの間に接続される第１乃至第３のスイッチング素子と、それぞれ前記第１乃至第３の交流側ノードと前記第２の直流側ノードとの間に接続される第４乃至第６のスイッチング素子とを備える電流形電力変換装置の制御装置であって、それぞれ前記第１乃至第３相に対応する第１乃至第３の交流電圧のそれぞれと同じ位相を有する第１乃至第３の指令値を生成する指令値生成部と、前記指令値生成部から前記第１乃至第３の指令値を受け取り、受け取った前記第１乃至第３の指令値のうち、前記第１乃至第３の交流電圧の位相に応じて決定される複数の空間ごとに選択される少なくとも１つの指令値を変更したうえで、前記第１乃至第３の指令値を出力する指令値変更部と、前記指令値変更部から出力される前記第１乃至第３の指令値と、所与のキャリア信号とに基づき、前記第１乃至第６のスイッチング素子それぞれのオンオフを制御するための第１乃至第６の制御信号からなるＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、指令値の変更によってＰＷＭ信号の立ち上がり位置又は立ち下がり位置を調整することができるので、オーバーラップタイムを設けたとしても、オーバーラップタイムを設けない場合と同様の電圧波形を得ることが可能になる。したがって、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが可能になる。
【００１２】
上記制御装置において、前記指令値変更部は、前記複数の空間ごとに、少なくとも前記第１乃至第３の指令値の中の最大のものを、変更対象として選択することとしてもよい。これによれば、第１乃至第３の指令値の中の最大のものと最小のものとに基づいて算出される時間長に基づいてＰＷＭ信号を生成する場合に、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが可能になる。
【００１３】
上記各制御装置において、前記指令値変更部は、前記複数の空間ごとに、少なくとも前記第１乃至第３の指令値の中の中間の値のものを、変更対象として選択することとしてもよい。これによれば、第１乃至第３の指令値の中の中間の値のものと最小のものとに基づいて算出される時間長に基づいてＰＷＭ信号を生成する場合に、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが可能になる。
【００１４】
上記各制御装置において、前記指令値変更部は、前記第１及び第２の直流側ノードの間に接続される負荷の両端電圧に基づいて力行動作を行うか回生動作を行うかを決定し、力行動作を行うと決定した場合には、前記少なくとも１つの指令値を下降させ、回生動作を行うと決定した場合には、前記少なくとも１つの指令値を上昇させることとしてもよい。これによれば、力行動作を行う場合と回生動作を行う場合とのいずれにおいても、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが可能になる。
【００１５】
上記各制御装置において、前記ＰＷＭ信号生成部により生成された前記第１乃至第６の制御信号の立ち下がり位置を遅らせる遅延付与部をさらに備えることとしてもよい。これによれば、ＰＷＭ信号にオーバーラップタイムを設けることが可能になる。
【００１６】
上記制御装置において、前記指令値変更部は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長と、前記キャリア信号の一周期の時間長及び振幅とに応じた変更量で、前記少なくとも１つの指令値を変更することとしてもよい。また、前記変更量は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長及び前記キャリア信号の振幅の積を、前記キャリア信号の一周期の時間長で除してなる値に等しいこととしてもよい。これらによれば、変更量を適切に決めることが可能になる。
【００１７】
上記制御装置において、前記指令値変更部は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長と、前記キャリア信号の一周期の時間長及び振幅と、前記第１乃至第６のスイッチング素子の動作遅延によって生ずる遅延の時間長とに応じた変更量で、前記少なくとも１つの指令値を変更することとしてもよい。また、前記変更量は、前記遅延付与部によって付与される遅延の時間長と前記第１乃至第６のスイッチング素子の動作遅延によって生ずる遅延の時間長の合計値に前記キャリア信号の振幅を乗じてなる値を、前記キャリア信号の一周期の時間長で除してなる値に等しいこととしてもよい。これによれば、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルに加え、第１乃至第６のスイッチング素子の動作遅延によって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルについても、指令値変更部の処理によって低減することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、指令値の変更によってＰＷＭ信号の立ち上がり位置又は立ち下がり位置を調整することができるので、オーバーラップタイムを設けたとしても、オーバーラップタイムを設けない場合と同様の電圧波形を得ることが可能になる。したがって、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい実施の形態による電流形電力変換装置１１及びその制御装置１０を示す図である。
【図２】図１に示した制御装置１０が行うＰＷＭ制御に関連する各信号の力行時の波形を示す信号波形図である。
【図３】図１に示した制御装置１０によるＰＷＭ信号の生成方法を説明する図である。
【図４】図１に示した制御装置１０の機能ブロックを示す略ブロック図である。
【図５】（ａ）は、図２に示した空間ＩＩＩにおける力行時の基本的な信号波形図であり、（ｂ）は、（ａ）においてオーバーラップタイムを設置した場合を示す信号波形図である。
【図６】図５（ｂ）においてさらに、指令値の変更を実施した場合を示す信号波形図である。
【図７】図４に示した指令値変更部２１による指令値の変更量の決定方法を説明する図である。
【図８】（ａ）は、図２に示した空間ＩＩＩにおける回生時の基本的な信号波形図であり、（ｂ）は、（ａ）においてオーバーラップタイムを設置した場合を示す信号波形図である。
【図９】図８（ｂ）においてさらに、指令値の変更を実施した場合を示す信号波形図である。
【図１０】図４に示した指令値変更部２１による指令値の変更を実施した場合の各指令値の変化を示す信号波形図であり、（ａ）は力行の場合、（ｂ）は回生の場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態による電流形電力変換装置１１及びその制御装置１０を示す図である。
【００２２】
電流形電力変換装置１１は、図１に示すように、６つのスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎ、６つのダイオードＵｐｄ，Ｖｐｄ，Ｗｐｄ，Ｕｎｄ，Ｖｎｄ，Ｗｎｄ、３つのインダクタからなる交流リアクトルＡＣＬ、３つのキャパシタからなる入力キャパシタＣ、１つのインダクタからなる直流リアクトルＤＣＬ、及び、５つの端子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｐ，Ｎを有して構成される。電流形電力変換装置１１は、三相交流電力を直流電力に変換する用途（力行）、直流電力を三相交流電力に変換する用途（回生）のいずれでも利用可能である。
【００２３】
スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ:Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳトランジスタによって構成される。図１では、スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎのそれぞれと並列に接続されたダイオードを図示しているが、これは構造上生ずるダイオードである。
【００２４】
スイッチング素子Ｕｐの一端は電流形電力変換装置１１内に設けられる交流側ノードＮｕに接続され、他端はダイオードＵｐｄのアノードに接続される。また、スイッチング素子Ｖｐの一端は電流形電力変換装置１１内に設けられる交流側ノードＮｖに接続され、他端はダイオードＶｐｄのアノードに接続される。さらに、スイッチング素子Ｗｐの一端は電流形電力変換装置１１内に設けられる交流側ノードＮｗに接続され、他端はダイオードＷｐｄのアノードに接続される。ダイオードＵｐｄ，Ｖｐｄ，Ｗｐｄそれぞれのカソードは、電流形電力変換装置１１内に設けられる直流側ノードＮｐに共通に接続される。直流側ノードＮｐは、直流リアクトルＤＣＬを介して端子Ｐに接続される。
【００２５】
同様に、スイッチング素子Ｕｎの一端は交流側ノードＮｕに接続され、他端はダイオードＵｎｄのカソードに接続される。また、スイッチング素子Ｖｎの一端は交流側ノードＮｖに接続され、他端はダイオードＶｎｄのカソードに接続される。さらに、スイッチング素子Ｗｎの一端は交流側ノードＮｗに接続され、他端はダイオードＷｎｄのカソードに接続される。ダイオードＵｎｄ，Ｖｎｄ，Ｗｎｄそれぞれのアノードは、電流形電力変換装置１１内に設けられる直流側ノードＮｎに共通に接続される。直流側ノードＮｎは、端子Ｎに直接接続される。
【００２６】
交流リアクトルＡＣＬを構成する３つのインダクタは、一端が端子Ｕに接続され、他端が交流側ノードＮｕに接続されるインダクタと、一端が端子Ｖに接続され、他端が交流側ノードＮｖに接続されるインダクタと、一端が端子Ｗに接続され、他端が交流側ノードＮｗに接続されるインダクタとによって構成される。また、入力キャパシタＣを構成する３つのキャパシタはデルタ結線されており、その３つの接続点はそれぞれ交流側ノードＮｕ，Ｎｖ，Ｎｗに接続される。交流リアクトルＡＣＬ及び入力キャパシタＣは、ＡＣフィルタを構成する。
【００２７】
端子Ｕ，Ｖ，Ｗには、系統電源１２から、それぞれ交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ（第１乃至第３の交流電圧）が供給される。交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗはそれぞれ、三相交流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する電圧である。一方、端子Ｐ，Ｎの間には負荷１３が接続される。電流形電力変換装置１１の出力電圧Ｖｄｃは、直流側ノードＮｐ，Ｎｎ間の電位差によって表される。負荷１３には、この出力電圧Ｖｄｃによる電流Ｉｄｃが流れる。
【００２８】
負荷１３は、例えばハイブリッドカーのモーターを駆動するための電力変換器であり、電流形電力変換装置１１から供給される直流電力によって動作する場合（力行）と、逆に電流形電力変換装置１１に対して電力を供給する場合（回生）とがある。詳しくは後述するが、制御装置１０は、負荷１３の両端の電位差Ｖｏｕｔが正の場合、すなわち負荷１３が力行動作を行う場合と、電位差Ｖｏｕｔが負の場合、すなわち負荷１３が回生動作を行う場合とでＰＷＭ信号の生成方法を変える。これにより電流形電力変換装置１１は、系統電源１２から供給される電力によって負荷１３を駆動する力行動作と、負荷１３から供給される電力を系統電源１２に返す回生動作との両方を行えるように構成される。出力電圧Ｖｄｃは、電流形電力変換装置１１が力行動作を行う場合には正の値を取り、回生動作を行う場合には負の値を取る。
【００２９】
制御装置１０は、交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと同期するＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎ（第１乃至第６の制御信号）を生成し、それぞれをスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎのゲートに供給することにより、電流形電力変換装置１１のＰＷＭ制御を行う装置である。
【００３０】
図２は、制御装置１０が行うＰＷＭ制御に関連する各信号の力行時の波形を示す信号波形図である。なお、同図には、上述したオーバーラップタイムの設置と、本発明に特徴的な動作（後述する指令値の変更）とがともに実施されていない状態での波形を示している。以下、この図２を参照しながら、制御装置１０の基本的な動作について説明する。
【００３１】
図２に示すように、交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗはそれぞれ、２π／３ずつ位相のずれた正弦波信号である。制御装置１０は、このうち交流電圧Ｖｕに基づき、交流電圧Ｖｕと同じ位相を有する正弦波信号の絶対値によって表される指令値｜ｄｕ＊｜を生成し、交流電圧Ｖｖに基づき、交流電圧Ｖｖと同じ位相を有する正弦波信号の絶対値によって表される指令値｜ｄｖ＊｜を生成し、交流電圧Ｖｗに基づき、交流電圧Ｖｗと同じ位相を有する正弦波信号の絶対値によって表される指令値｜ｄｗ＊｜を生成する。
【００３２】
また、図２に示すキャリア信号Ｃａは、スイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎのオンオフ制御の周波数と同じ周波数を有する周期信号であり、制御装置１０の内部にて図示しないクロックに同期して生成される。図２では、図示の都合でキャリア信号Ｃａの周波数を三相交流の周波数の３６倍としているが、実際のキャリア信号Ｃａは、三相交流の周波数の数十倍〜数千倍の周波数を有する高周波信号となる。したがって、キャリア信号Ｃａの一周期の間には、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の値は一定であるとみなすことができ、以下で説明する制御装置１０の動作はすべて、この一定とみなした値を前提として実行される。キャリア信号Ｃａはいわゆる鋸波であり、その値は、各周期の始点で所定の最小値、終点で所定の最大値となり、その間を一定の上昇率で直線状に上昇するように変化する。なお、キャリア信号Ｃａを三角波によって構成することも可能である。
【００３３】
三相交流の一周期は、交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相に応じて、図２に示すように１２個の空間Ｉ〜ＸＩＩに分けることができる。本実施の形態では、交流電圧Ｖｕの位相が０以上π／６未満である領域を空間Ｉ、π／６以上π／３未満である領域を空間ＩＩ、π／３以上π／２未満である領域を空間ＩＩＩ、π／２以上２π／３未満である領域を空間ＩＶ、２π／３以上５π／６未満である領域を空間Ｖ、５π／６以上π未満である領域を空間ＶＩ、π以上７π／６未満である領域を空間ＶＩＩ、７π／６以上４π／３未満である領域を空間ＶＩＩＩ、４π／３以上３π／２未満である領域を空間ＩＸ、３π／２以上５π／３未満である領域を空間Ｘ、５π／３以上１１π／６未満である領域を空間ＸＩ、１１π／６以上２π未満である領域を空間ＸＩＩと定義する。
【００３４】
制御装置１０は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜及びキャリア信号Ｃａに基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを生成するよう構成される。
【００３５】
図３は、制御装置１０によるＰＷＭ信号の生成方法を説明する図である。同図には、空間ＩＩＩを例に取り、一周期分のキャリア信号Ｃａと、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜とを示している。以下、空間ＩＩＩに着目して説明するが、他の空間でも同様である。また、同図では、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を時間によらない一定値により（つまり、水平な直線により）描いているが、これは、上述したように、キャリア信号Ｃａの一周期の間には指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の値は変化しないとみなすことができることによるものである。
【００３６】
制御装置１０は、キャリア信号Ｃａの一周期の初めに、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最小の値を取る指令値｜ｄｗ＊｜と、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値｜ｄｕ＊｜とのそれぞれについて、具体的な値を取得する。そして、キャリア信号Ｃａが指令値｜ｄｗ＊｜に等しくなるまでに要する時間長Ｔ１と、その後、キャリア信号Ｃａが指令値｜ｄｕ＊｜に等しくなるまでに要する時間長Ｔ２とを算出する。
【００３７】
時間長Ｔ１，Ｔ２の算出方法について、詳しく説明する。図３から明らかなように、時間長Ｔ１，Ｔ２は、以下の式（１）を満たす。ただし、Ｔはキャリア信号Ｃａの一周期の時間長であり、Ｈはキャリア信号Ｃａの振幅である。
Ｔ１：｜ｄｗ＊｜＝Ｔ１＋Ｔ２：｜ｄｕ＊｜＝Ｔ：Ｈ  ・・・（１）
【００３８】
式（１）より、Ｔ１とＴ１＋Ｔ２のそれぞれが次の式（２）（３）のように求められる。制御装置１０は、取得した指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｗ＊｜の具体的な値をこの式（２）（３）に代入することにより、時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する。
Ｔ１＝（Ｔ・｜ｄｗ＊｜）／Ｈ  ・・・（２）
Ｔ１＋Ｔ２＝（Ｔ・｜ｄｕ＊｜）／Ｈ  ・・・（３）
【００３９】
制御装置１０は、こうして算出した時間長Ｔ１，Ｔ２に基づき、以下の表１に従ってＰＷＭ信号の生成を行う。
【００４０】
【表１】
2018023175.tif 000003
【００４１】
表１において、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐが一定値となっているのは、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値｜ｄｕ＊｜に対応する交流電圧Ｖｕが正であることに対応している。指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値に対応する交流電圧が負である場合には、ＰＷＭ信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎが一定値となる。また、これら一定値となる３つのＰＷＭ信号の中でハイになるのは、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値に対応するＰＷＭ信号（空間ＩＩＩではＰＷＭ信号Ｓｕｐ）となる。さらに、表１では、ＰＷＭ信号Ｓｗｎ，Ｓｖｎ，Ｓｕｎの順でハイとなるようにこれらの信号のレベルが決定されているが、この順は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の大きさの逆順（空間ＩＩＩでは｜ｄｗ＊｜＜｜ｄｖ＊｜＜｜ｄｕ＊｜）に対応している。
【００４２】
空間ＩＩＩ以外の空間についてのＰＷＭ信号の生成方法の一例を示すと、次のようになる。すなわち、式（４）（５）及び表２は、空間ＩＶ（｜ｄｖ＊｜＜｜ｄｗ＊｜＜｜ｄｕ＊｜であり、最大の指令値｜ｄｕ＊｜に対応する交流電圧Ｖｕが正）におけるＰＷＭ信号の生成方法を示し、式（６）（７）及び表３は、空間Ｖ（｜ｄｖ＊｜＜｜ｄｕ＊｜＜｜ｄｗ＊｜であり、最大の指令値｜ｄｗ＊｜に対応する交流電圧Ｖｗが負）におけるＰＷＭ信号の生成方法を示している。
【００４３】
Ｔ１＝（Ｔ・｜ｄｖ＊｜）／Ｈ  ・・・（４）
Ｔ１＋Ｔ２＝（Ｔ・｜ｄｕ＊｜）／Ｈ  ・・・（５）
【００４４】
【表２】
2018023175.tif 000004
【００４５】
Ｔ１＝（Ｔ・｜ｄｖ＊｜）／Ｈ  ・・・（６）
Ｔ１＋Ｔ２＝（Ｔ・｜ｄｗ＊｜）／Ｈ  ・・・（７）
【００４６】
【表３】
2018023175.tif 000005
【００４７】
以上のように、制御装置１０は、キャリア信号Ｃａの一周期ごとに、まず指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜のうちの最大のものと最小のものの値を取得し、それらに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出し、さらに上記各表に基づく法則に従ってＰＷＭ信号を生成するように構成される。
【００４８】
なお、式（３）は、次の式（８）のように書き直すこともできる（式（５）（７）についても同様）。これは、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の位相が２π／３ずつずれているため、指令値｜ｄｕ＊｜が３つの指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る空間ＩＩＩでは、｜ｄｕ＊｜＝｜ｄｖ＊｜＋｜ｄｗ＊｜の関係が成り立つことによるものである。
Ｔ１＋Ｔ２＝｛Ｔ・（｜ｄｖ＊｜＋｜ｄｗ＊｜）｝／Ｈ  ・・・（８）
【００４９】
式（２）（３）を用いて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合、制御装置１０は、キャリア信号Ｃａの一周期の初めに指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｗ＊｜を取得する必要がある。これに対し、式（２）（８）を用いて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合には、制御装置１０は、キャリア信号Ｃａの一周期の初めに指令値｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を取得する必要がある。どちらを使用しても構わないが、この点は、後述する指令値変更部２１（図４）による変更の対象とする指令値を決める際に影響する。
【００５０】
以上は力行動作を行う場合の制御装置１０の処理であるが、回生動作を行う場合の制御装置１０の処理は、上記処理においてｐ側とｎ側を入れ替えたものとなる。
【００５１】
空間ＩＩＩを例にとって具体的に説明すると、制御装置１０はまず、負荷１３の両端の電位差Ｖｏｕｔに基づき、力行動作及び回生動作のいずれを行うかを決定する。そして、力行動作を行うと決定した場合には、表１を参照して上述した通りの動作を行う。一方、回生動作を行うと決定した場合には、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値｜ｄｕ＊｜に対応する交流電圧Ｖｕが正であることに対応して、ＰＷＭ信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを一定値とする。なお、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値に対応する交流電圧が負である空間においては、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐを一定値とすることになる。また、これら一定値とする３つのＰＷＭ信号のうち、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中で最大の値を取る指令値に対応するＰＷＭ信号（空間ＩＩＩではＰＷＭ信号Ｓｕｎ）をハイとし、他の２つをローとする。さらに、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の大きさの逆順（空間ＩＩＩでは｜ｄｗ＊｜＜｜ｄｖ＊｜＜｜ｄｕ＊｜）に対応して、ＰＷＭ信号Ｓｗｐ，Ｓｖｐ，Ｓｕｐの順でハイとなるようにこれらの信号のレベルを決定する。
【００５２】
以下、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎに対するオーバーラップタイムの設置と、本発明に特徴的な制御装置１０の動作（指令値の変更）とについて、制御装置１０の機能ブロックを参照しながら詳しく説明する。
【００５３】
初めに、図４は、制御装置１０の機能ブロックを示す略ブロック図である。同図に示すように、制御装置１０は、指令値生成部２０と、指令値変更部２１と、ＰＷＭ信号生成部２２と、遅延付与部２３とを備えて構成される。
【００５４】
指令値生成部２０は、交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づき、交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗのそれぞれと同じ位相を有する指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を生成する機能部である。指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の詳細については、上述したとおりである。
【００５５】
指令値変更部２１は、指令値生成部２０から指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を受け取り、受け取った指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜のうち、上記複数の空間ごとに選択される少なくとも１つの指令値を変更したうえで、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜を出力する。
【００５６】
指令値変更部２１による変更の対象となる指令値としては、上記複数の空間ごとに、少なくとも指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものが選択される。ただし、これは上述した式（２）（３）のように指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものと最小のものとに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合であり、上述した式（２）（８）のように指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の中間の値のものと最小のものとに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合には、上記複数の空間ごとに、少なくとも指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の中間の値のものが選択される。
【００５７】
また、指令値変更部２１による指令値の変更の方向（上昇又は下降）は、力行の場合と回生の場合とで異なる。具体的に説明すると、指令値変更部２１は、負荷１３の両端の電位差Ｖｏｕｔに基づいて力行動作及び回生動作のいずれを行うかを決定し、力行動作を行うと決定した場合には指令値を下降させ、回生動作を行うと決定した場合には指令値を上昇させる。
【００５８】
さらに、指令値変更部２１による指令値の変更量は、遅延付与部２３によって付与される遅延の時間長（後述）と、キャリア信号Ｃａの一周期の時間長及び振幅とに応じた値となる。この点については、後ほど図７を参照しながら再度より詳しく説明する。
【００５９】
ＰＷＭ信号生成部２２は、指令値変更部２１から出力される指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜と、上述したキャリア信号Ｃａとに基づき、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎを生成する。また、ＰＷＭ信号生成部２２は、負荷１３の両端の電位差Ｖｏｕｔに基づいて力行動作及び回生動作のいずれを行うかを決定し、その結果に応じてＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの生成方法を変更する。この生成の詳細は、表１〜表３及び式（１）〜式（８）を参照して上述したとおりである。
【００６０】
遅延付与部２３は、ＰＷＭ信号生成部２２により生成されたＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの立ち下がり位置を所定時間遅らせる機能部である。遅延付与部２３の処理により、オーバーラップタイムが実現される。図１に示したスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎのゲートには、遅延付与部２３による処理を受けた後のＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎが供給される。
【００６１】
以下、図５〜図１０を参照しながら、制御装置１０の各部が行う処理について、より詳しく説明する。なお、以下では空間ＩＩＩに着目して説明するが、他の空間でも同様である。
【００６２】
初めに、力行時の動作について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６３】
図５（ａ）は、空間ＩＩＩ内のキャリア信号Ｃａ一周期分の領域における力行時の基本的な信号波形図である。「基本的」とは、指令値変更部２１及び遅延付与部２３をともにスキップした場合、すなわち、オーバーラップタイムを設置せず、指令値の変更も行わない場合を意味している。空間ＩＩＩでは、表１にも示したように、ＰＷＭ信号Ｓｕｐがハイ、ＰＷＭ信号Ｓｖｐ，Ｓｗｐがローにそれぞれ固定される。一方、ＰＷＭ信号Ｓｗｎは、キャリア信号Ｃａの一周期の初めから時間長Ｔ１の期間にわたってハイ、その後はローとされ、ＰＷＭ信号Ｓｖｎは、ＰＷＭ信号Ｓｗｎがオフとなるタイミングから時間長Ｔ２の期間にわたってハイ、その他の期間ではローとされ、ＰＷＭ信号Ｓｕｎは、ＰＷＭ信号Ｓｖｎがオフとなるタイミングまでロー、その後はハイとされる。
【００６４】
ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの以上の変化により、出力電圧Ｖｄｃの値は、図５（ａ）に示すように、キャリア信号Ｃａの一周期の初めから時間長Ｔ１にわたりＶｗｕとなり、その後の時間長Ｔ２にわたりＶｖｕとなり、その後は０となる。ただし、Ｖｗｕ＝Ｖｕ−Ｖｗであり、Ｖｖｕ＝Ｖｕ−Ｖｖである。図２に示す交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの大小関係からも明らかなように、空間ＩＩＩではＶｖｕ＞Ｖｗｕとなる。
【００６５】
電流形電力変換装置１１は、このように出力電圧Ｖｄｃが時間長Ｔ１にわたりＶｗｕとなり、さらにその後の時間長Ｔ２にわたりＶｖｕとなることにより、出力電圧Ｖｄｃの波形の歪みや電流Ｉｄｃのリプルを生じないように最適設計されている。したがって、もし仮に電圧Ｖｗｕの継続時間又は電圧Ｖｖｕの継続時間に変化が生ずると、出力電圧Ｖｄｃの波形に歪みが生じ、電流Ｉｄｃにリプルが生ずることになる。
【００６６】
図５（ｂ）は、図５（ａ）においてオーバーラップタイムを設置した場合（遅延付与部２３を動作させた場合）を示す信号波形図である。ここでは、遅延付与部２３によって付与される遅延の時間長（＝オーバーラップタイムの時間長）をＴｏｌｔとしている。この場合、ＰＷＭ信号Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの立ち下がり位置が、図５（ａ）の例に比べてＴｏｌｔだけ遅延することになる（図示した丸囲み数字１〜３）。
【００６７】
ＰＷＭ信号Ｓｕｎの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字１）では、ＰＷＭ信号ＳｕｎとＰＷＭ信号Ｓｗｎがともにハイの状態となる。したがって、図１に示したスイッチング素子Ｕｎ，Ｗｎが同時にオンの状態となるが、空間ＩＩＩでは交流電圧Ｖｗが交流電圧Ｖｕよりも低電圧である（図２参照）ため、スイッチング素子Ｗｎのみに電流が流れ、スイッチング素子Ｕｎには電流が流れない。したがって、実質的にはスイッチング素子Ｗｎのみがオンとなった場合と同様の状態となり、図５（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｄｃの値は、図５（ａ）の例と同じＶｗｕとなる。
【００６８】
なお、図５（ｂ）においてＰＷＭ信号内に付したハッチングは、該ＰＷＭ信号に対応するスイッチング素子が実質的にオンとなっている期間を示している。例えば、ＰＷＭ信号Ｓｗｎに付したハッチングは、ＰＷＭ信号Ｓｗｎに対応するスイッチング素子Ｗｎが実質的にオンとなっている期間を示している。この表記は、後述する図６、図８（ｂ）、図９においても同様である。
【００６９】
ＰＷＭ信号Ｓｗｎの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字２）では、ＰＷＭ信号ＳｖｎとＰＷＭ信号Ｓｗｎがともにハイの状態となる。したがって、図１に示したスイッチング素子Ｖｎ，Ｗｎが同時にオンの状態となるが、空間ＩＩＩでは交流電圧Ｖｖが交流電圧Ｖｗよりも低電圧である（図２参照）ため、スイッチング素子Ｖｎのみに電流が流れ、スイッチング素子Ｗｎには電流が流れない。したがって、実質的にはスイッチング素子Ｖｎのみがオンとなった場合と同様の状態となり、図５（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｄｃの値は、図５（ａ）の例と同じＶｖｕとなる。
【００７０】
ＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字３）では、ＰＷＭ信号ＳｕｎとＰＷＭ信号Ｓｖｎがともにハイの状態となる。したがって、図１に示したスイッチング素子Ｕｎ，Ｖｎが同時にオンの状態となるが、空間ＩＩＩでは交流電圧Ｖｖが交流電圧Ｖｕよりも低電圧である（図２参照）ため、スイッチング素子Ｖｎのみに電流が流れ、スイッチング素子Ｕｎには電流が流れない。したがって、実質的にはスイッチング素子Ｖｎのみがオンとなった場合と同様の状態となり、図５（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｄｃの値はＶｖｕとなる。図５（ａ）の例ではこの期間内の出力電圧Ｖｄｃの値は０であったので、Ｖｖｕだけ増加したことになる。
【００７１】
このように、ＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字３）において出力電圧Ｖｄｃの値が０からＶｖｕに増加するため、図５（ｂ）の例では、時間長Ｔｏｌｔの分だけ、出力電圧Ｖｄｃの値がＶｖｕとなる期間が図５（ａ）の例に比べて長くなっている。つまり、出力電圧Ｖｄｃの値がＶｖｕである期間が時間長Ｔ２より長い時間長Ｔ２＋Ｔｏｌｔにわたって継続するため、出力電圧Ｖｄｃの波形に歪みが生じ、電流Ｉｄｃにリプルが生ずることになる。
【００７２】
図６は、図５（ｂ）においてさらに、指令値の変更を実施した場合（指令値変更部２１を動作させた場合）を示す信号波形図である。
【００７３】
指令値変更部２１は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のもの及び中間の値を取るもののいずれか少なくとも一方を下降させる。図６の例では指令値｜ｄｕ＊｜が最大のものであり、指令値｜ｄｖ＊｜が中間の値を取るものであるから、指令値変更部２１は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜のいずれか少なくとも一方を下降させる。具体的には、上述した式（２）（３）のように指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものと最小のものとに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合には、少なくとも指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものである指令値｜ｄｕ＊｜を下降させる。また、上述した式（２）（８）のように指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の中間の値のものと最小のものとに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合には、少なくとも指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の中間の値を取るものである指令値｜ｄｖ＊｜を下降させる。
【００７４】
指令値変更部２１が指令値を下降させる具体的な量は、オーバーラップタイムの設置によって移動したＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がり位置が、オーバーラップタイムを設置しない場合の位置に戻ることとなるように決定される（図示した丸囲み数字４）。以下、下降量の算出方法について、具体的に説明する。
【００７５】
図７は、指令値変更部２１による指令値の下降量の算出方法の説明図である。同図には、変更前後の指令値｜ｄｕ＊｜と、キャリア信号Ｃａとを示している。以下、指令値｜ｄｕ＊｜を下降させる場合を例にとって説明するが、指令値｜ｄｖ＊｜を下降させる場合も同様である。また、同図では、図３と同様、キャリア信号Ｃａの一周期の時間長をＴ、キャリア信号Ｃａの振幅をＨとし、指令値｜ｄｕ＊｜は、時間によらない一定値であるとして（つまり、水平な直線として）図示している。
【００７６】
ＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がり位置をオーバーラップタイムを設置しない場合の位置に戻すためには、ＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がり位置を、時間長Ｔｏｌｔの分だけ図面上で左に移動させる必要がある。そのためには、指令値｜ｄｕ＊｜とキャリア信号Ｃａの交点を左に移動させる必要があり、これは、指令値｜ｄｕ＊｜を下げることによって実現できる。
【００７７】
指令値｜ｄｕ＊｜とキャリア信号Ｃａの交点の時間軸上での移動量をＴｏｌｔにするために必要な指令値｜ｄｕ＊｜の下降量をＸとすると、図７から明らかなように、次の式（９）が成り立つ。
Ｘ：Ｔｏｌｔ＝Ｈ：Ｔ  ・・・（９）
【００７８】
式（９）をＸについて解くと、Ｘ＝（Ｈ・Ｔｏｌｔ）／Ｔとなる。したがって、指令値｜ｄｕ＊｜を（Ｈ・Ｔｏｌｔ）／Ｔだけ下降させれば、ＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がり位置をオーバーラップタイムを設置しない場合の位置に戻すことが可能になるといえるので、指令値変更部２１は、指令値｜ｄｕ＊｜を（Ｈ・Ｔｏｌｔ）／Ｔ（すなわち、遅延付与部２３によって付与される遅延の時間長Ｔｏｌｔ及びキャリア信号Ｃａの振幅Ｈの積を、キャリア信号Ｃａの一周期の時間長Ｔで除してなる値）だけ下降させるように構成される。通常はＨ＝１であるので、指令値変更部２１による指令値の下降量はＴｏｌｔ／Ｔとなる。
【００７９】
このように、指令値｜ｄｕ＊｜（又は指令値｜ｄｖ＊｜）を（Ｈ・Ｔｏｌｔ）／Ｔだけ下降させることによって、図６に示すように、ＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がり位置はもちろん、ＰＷＭ信号Ｓｕｎの立ち上がり位置も同様に移動する。これにより、図５（ｂ）の例と同様にオーバーラップタイムを維持しつつも、オーバーラップタイムの設置によって長くなったＶｖｕの継続時間を、オーバーラップタイムを設置しない図５（ａ）と同じ時間長Ｔ２に戻すことが可能になる。したがって、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが実現される。
【００８０】
次に、回生時の動作について、図８及び図９を参照しながら説明する。
【００８１】
図８（ａ）は、空間ＩＩＩ内のキャリア信号Ｃａ一周期分の領域における回生時の基本的な信号波形図である。この場合、ＰＷＭ信号Ｓｕｎはハイ、ＰＷＭ信号Ｓｖｎ，Ｓｗｎはローにそれぞれ固定される。また、ＰＷＭ信号Ｓｗｐは、キャリア信号Ｃａの一周期の初めから時間長Ｔ１の期間にわたってハイ、その後はローとされ、ＰＷＭ信号Ｓｖｐは、ＰＷＭ信号Ｓｗｐがオフとなるタイミングから時間長Ｔ２の期間にわたってハイ、その他の期間ではローとされ、ＰＷＭ信号Ｓｕｐは、ＰＷＭ信号Ｓｖｐがオフとなるタイミングまでロー、その後はハイとされる。これらの各ＰＷＭ信号の変化は、表１においてｐ側とｎ側を入れ替えたものとなっている。
【００８２】
ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎの以上の変化により、出力電圧Ｖｄｃの値は、図８（ａ）に示すように、キャリア信号Ｃａの一周期の初めから時間長Ｔ１にわたり−Ｖｗｕとなり、その後の時間長Ｔ２にわたり−Ｖｖｕとなり、その後は０となる。ただし、Ｖｗｕ＝Ｖｕ−Ｖｗであり、Ｖｖｕ＝Ｖｕ−Ｖｖである。
【００８３】
電流形電力変換装置１１は、このように出力電圧Ｖｄｃが時間長Ｔ１にわたり−Ｖｗｕとなり、さらにその後の時間長Ｔ２にわたり−Ｖｖｕとなることにより、出力電圧Ｖｄｃの波形の歪みや電流Ｉｄｃのリプルを生じないように最適設計されている。したがって、もし仮に電圧−Ｖｗｕの継続時間又は電圧−Ｖｖｕの継続時間に変化が生ずると、力行時と同様、出力電圧Ｖｄｃの波形に歪みが生じ、電流Ｉｄｃにリプルが生ずることになる。
【００８４】
図８（ｂ）は、図８（ａ）においてオーバーラップタイムを設置した場合（遅延付与部２３を動作させた場合）を示す信号波形図である。ここでは、遅延付与部２３によって付与される遅延の時間長をＴｏｌｔとしている。この場合、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐの立ち下がり位置が、図８（ａ）の例に比べてＴｏｌｔだけ遅延することになる（図示した丸囲み数字１〜３）。
【００８５】
ＰＷＭ信号Ｓｕｐの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字１）では、ＰＷＭ信号ＳｕｐとＰＷＭ信号Ｓｗｐがともにハイの状態となる。したがって、図１に示したスイッチング素子Ｕｐ，Ｗｐが同時にオンの状態となるが、空間ＩＩＩでは交流電圧Ｖｕが交流電圧Ｖｗよりも高電圧である（図２参照）ため、スイッチング素子Ｕｐのみに電流が流れ、スイッチング素子Ｗｐには電流が流れない。したがって、実質的にはスイッチング素子Ｕｐのみがオンとなった場合と同様の状態となり、図８（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｄｃの値は０となる。図８（ａ）の例ではこの期間内の出力電圧Ｖｄｃの値は−Ｖｗｕであったので、Ｖｗｕだけ増加したことになる。
【００８６】
ＰＷＭ信号Ｓｗｐの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字２）では、ＰＷＭ信号ＳｖｐとＰＷＭ信号Ｓｗｐがともにハイの状態となる。したがって、図１に示したスイッチング素子Ｖｐ，Ｗｐが同時にオンの状態となるが、空間ＩＩＩでは交流電圧Ｖｗが交流電圧Ｖｖよりも高電圧である（図２参照）ため、スイッチング素子Ｗｐのみに電流が流れ、スイッチング素子Ｖｐには電流が流れない。したがって、実質的にはスイッチング素子Ｗｐのみがオンとなった場合と同様の状態となり、図８（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｄｃの値は−Ｖｗｕとなる。図８（ａ）の例ではこの期間内の出力電圧Ｖｄｃの値は−Ｖｖｕであったので、Ｖｖｕ−Ｖｗｕだけ増加したことになる。
【００８７】
ＰＷＭ信号Ｓｖｐの立ち下がりの遅延部分（図示した丸囲み数字３）では、ＰＷＭ信号ＳｕｐとＰＷＭ信号Ｓｖｐがともにオンの状態となる。したがって、図１に示したスイッチング素子Ｕｐ，Ｖｐが同時にオンの状態となるが、空間ＩＩＩでは交流電圧Ｖｕが交流電圧Ｖｖよりも高電圧である（図２参照）ため、スイッチング素子Ｕｎのみに電流が流れ、スイッチング素子Ｖｎには電流が流れない。したがって、実質的にはスイッチング素子Ｕｎのみがオンとなった場合と同様の状態となり、図８（ｂ）に示すように、出力電圧Ｖｄｃの値は０となる。図８（ａ）の例ではこの期間内の出力電圧Ｖｄｃの値は−Ｖｖｕであったので、Ｖｖｕだけ増加したことになる。
【００８８】
このように、回生時には、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ，Ｓｗｐ，Ｓｖｐのいずれについても、立ち下がりの遅延部分で出力電圧Ｖｄｃの値が変化する。しかしながら全体としてみると、出力電圧Ｖｄｃは、時間長Ｔ１にわたって−Ｖｗｕとなり、さらにその後の時間長Ｔ２−Ｔｏｌｔにわたって−Ｖｖｕとなっていると言える。したがって、図８（ａ）との違いは−Ｖｖｕの継続時間が時間長Ｔｏｌｔの分だけ短くなっていることであると言え、この違いにより図８（ｂ）の例では、出力電圧Ｖｄｃの波形に歪みが生じ、電流Ｉｄｃにリプルが生ずることになる。なお、図８（ｂ）の例では、出力電圧Ｖｄｃが０から−Ｖｗｕに変化するタイミングが図８（ａ）の例に比べて時間長Ｔｏｌｔの分だけ遅延しているが、この遅延による影響は無視して差し支えない。
【００８９】
図９は、図８（ｂ）においてさらに、指令値の変更を実施した場合（指令値変更部２１を動作させた場合）を示す信号波形図である。
【００９０】
回生時の指令値変更部２１は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のもの及び中間の値を取るもののいずれか少なくとも一方を上昇させる。図９の例では指令値｜ｄｕ＊｜が最大のものであり、指令値｜ｄｖ＊｜が中間の値を取るものであるから、指令値変更部２１は、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜のいずれか少なくとも一方を上昇させる。具体的には、上述した式（２）（３）のように指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものと最小のものとに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合には、少なくとも指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものである指令値｜ｄｕ＊｜を上昇させる。また、上述した式（２）（８）のように指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の中間の値のものと最小のものとに基づいて時間長Ｔ１，Ｔ２を算出する場合には、少なくとも指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の中間の値を取るものである指令値｜ｄｖ＊｜を上昇させる。
【００９１】
指令値変更部２１が指令値を上昇させる具体的な量は、オーバーラップタイムの設置によって移動したＰＷＭ信号Ｓｖｎの立ち下がり位置が、オーバーラップタイム分（時間長Ｔｏｌｔ）だけ同じ方向にさらに移動するように決定される（図示した丸囲み数字４）。具体的には、図７を参照して説明した下降量の場合と同様、（Ｈ・Ｔｏｌｔ）／Ｔが指令値の上昇量となる。
【００９２】
このように、指令値｜ｄｕ＊｜（又は指令値｜ｄｖ＊｜）を（Ｈ・Ｔｏｌｔ）／Ｔだけ上昇させることによって、図９に示すように、ＰＷＭ信号Ｓｖｐの立ち下がり位置はもちろん、ＰＷＭ信号Ｓｕｐの立ち上がり位置も同様に移動する。これにより、図８（ｂ）の例と同様にオーバーラップタイムを維持しつつも、オーバーラップタイムの設置によって短くなった−Ｖｖｕの継続時間を、オーバーラップタイムを設置しない図８（ａ）と同じ時間長Ｔ２に戻すことが可能になる。したがって、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが実現される。
【００９３】
以上、力行時と回生時のそれぞれについて、制御装置１０の各部が行う処理を詳しく説明した。最後に、各指令値の変化の全体像について、以下で説明する。
【００９４】
図１０は、指令値変更部２１による指令値の変更を実施した場合の各指令値の変化を示す信号波形図であり、（ａ）は力行の場合、（ｂ）は回生の場合を示している。同図には、図６や図９の例と同様、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものと中間の値を取るものの両方を変更した場合の例を示している。力行時には、図１０（ａ）に示すように、指令値変更部２１による処理の結果、空間Ｉ〜ＸＩＩのそれぞれにおいて、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のもの及び中間の値を取るものが下降する。一方、回生時には、図１０（ｂ）に示すように、空間Ｉ〜ＸＩＩのそれぞれにおいて、指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のもの及び中間の値を取るものが上昇する。これにより、力行時及び回生時のいずれにおいても、空間Ｉ〜ＸＩＩのそれぞれにおいて、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが実現される。
【００９５】
次の表４は、指令値変更部２１による変更の対象となる指令値を空間ごとにまとめたものである。指令値変更部２１は、空間ごとに、この表４に示される指令値を上昇又は下降させる。
【００９６】
【表４】
2018023175.tif 000006
【００９７】
以上説明したように、本実施の形態による電流形電力変換装置１１の制御装置１０によれば、指令値の変更によってＰＷＭ信号の立ち上がり位置又は立ち下がり位置を調整することができるので、オーバーラップタイムを設けたとしても、オーバーラップタイムを設けない場合と同様の電圧波形を得ることが可能になる。したがって、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルを低減することが可能になる。
【００９８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【００９９】
例えば、上記実施の形態は、各スイッチング素子が対応するＰＷＭ信号の変化に応じて瞬間的にオンオフすることを前提として説明したが、実際には、ＰＷＭ信号が変化してから対応するスイッチング素子のオンオフ状態が切り替わるまでに無視できない程度の遅延が生ずる場合がある。そして、一般的に言って、スイッチング素子がオフからオンに切り替わる場合の遅延の大きさとスイッチング素子がオンからオフに切り替わる場合の遅延の大きさとは同一ではなく、後者の方が大きくなるため、この遅延によってもオーバーラップタイムが生ずることになる。そうすると、オーバーラップタイムの全時間長は、図４に示した遅延付与部２３によって実現されるオーバーラップタイムの時間長Ｔｏｌｔに、この遅延によって生ずるオーバーラップタイムの時間長Ｔｏｆｆを加えた時間長Ｔｏｌｔ＋Ｔｏｆｆとなる。
【０１００】
以上を踏まえると、時間長Ｔｏｆｆが無視できない場合における指令値変更部２１による指令値の変更量は、遅延付与部２３によって付与される遅延の時間長（＝Ｔｏｌｔ）と、キャリア信号Ｃａの一周期の時間長及び振幅に応じた値とに加え、さらにスイッチング素子の動作遅延によって生ずる遅延の時間長Ｔｏｆｆにも応じた値とすることが好ましいと言える。具体的には、｛Ｈ・（Ｔｏｌｔ＋Ｔｏｆｆ）｝／Ｔ（すなわち、遅延付与部２３によって付与される遅延の時間長Ｔｏｌｔとスイッチング素子の動作遅延によって生ずる遅延の時間長Ｔｏｆｆの合計値にキャリア信号Ｃａの振幅Ｈを乗じてなる値を、キャリア信号Ｃａの一周期の時間長Ｔで除してなる値）とすることが好ましい。こうすることで、オーバーラップタイムを設けることによって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルに加え、スイッチング素子の動作遅延によって生ずる電圧波形の歪みや電流のリプルについても、指令値変更部２１の処理によって低減することが可能になる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０        制御装置
１１        電流形電力変換装置
１２        系統電源
１３        負荷
２０        指令値生成部
２１        指令値変更部
２２        信号生成部
２３        遅延付与部
ＡＣＬ      交流リアクトル
Ｃ          入力キャパシタ
Ｃａ        キャリア信号
ＤＣＬ      直流リアクトル
Ｈ          キャリア信号Ｃａの振幅
Ｉ〜ＸＩＩ  空間
Ｉｄｃ      負荷１３に流れる電流
Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｐ，Ｎ  電流形電力変換装置１１の端子
Ｎｐ，Ｎｎ  直流側ノード
Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗ  交流側ノード
Ｓｕｐ，Ｓｖｐ，Ｓｗｐ，Ｓｕｎ，Ｓｖｎ，Ｓｗｎ  ＰＷＭ信号
Ｔ          キャリア信号Ｃａの一周期の時間長
Ｔ１        指令値変更部２１による指令値の変更が行われていない状態で、キャリア信号Ｃａが指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最小のものに等しくなるまでに要する時間長
Ｔ２        指令値変更部２１による指令値の変更が行われていない状態で、キャリア信号Ｃａが指令値｜ｄｕ＊｜，｜ｄｖ＊｜，｜ｄｗ＊｜の中の最大のものに等しくなるまでに要する時間長
Ｔｏｌｔ    オーバーラップタイムの時間長
Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐ，Ｕｎ，Ｖｎ，Ｗｎ  スイッチング素子
Ｕｐｄ，Ｖｐｄ，Ｗｐｄ，Ｕｎｄ，Ｖｎｄ，Ｗｎｄ  ダイオード
Ｖｄｃ      電流形電力変換装置１１の出力電圧
Ｖｏｕｔ    負荷１３の両端の電位差
【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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