(57)【要約】【課題】経路選択時に電源間で電圧差が存在する場合にも、モータの高調波電流の発生を抑え、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動する電力変換装置に、モータ電流の符号に基づきパルス幅の指令値を修正するパルス幅修正手段と、前記修正されたパルス幅の指令値に基づいて前記パルスを生成・合成するパルス生成・合成手段と、前記直流電源のうちの少なくとも１つを充電する経路を開放する経路開放手段と、前記充電する経路の開放に応じて、前記パルス幅の指令値を修正するべき直流電源を選択し、この選択された直流電源から出力されるパルス幅の指令値を修正するよう前記パルス幅修正手段を制御するパルス幅修正制御手段とを設ける。【選択図】図２
2011167070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動する電力変換装置であって、
モータ電流の符号に基づきパルス幅の指令値を修正するパルス幅修正手段と、
前記修正されたパルス幅の指令値に基づいて前記パルスを生成・合成するパルス生成・合成手段と、
前記直流電源のうちの少なくとも１つを充電する経路を開放する経路開放手段と、
前記充電する経路の開放に応じて、前記パルス幅の指令値を修正するべき直流電源を選択し、この選択された直流電源から出力されるパルス幅の指令値を修正するよう前記パルス幅修正手段を制御するパルス幅修正制御手段と、
を具える電力変換装置。
【請求項２】
自己を充電する経路を持たない直流電源を少なくとも１つ含む複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動する電力変換装置であって、
モータ電流の符号に基づきパルス幅の指令値を修正するパルス幅修正手段と、
前記修正されたパルス幅の指令値に基づいて前記パルスを生成・合成するパルス生成・合成手段と、
前記自己を充電する経路を持たない少なくとも１つの直流電源から出力される前記パルス幅の指令値を修正するよう前記パルス幅修正手段を制御するパルス幅修正制御手段と、
を具える電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電力変換装置において、
前記パルス生成・合成手段が、
それぞれの直流電源から出力されるべき電力変換装置の出力電圧値を電源電圧値で規格化した変調率指令値をそれぞれの直流電源毎に求め、これに基づき前記パルス幅の指令値を生成・合成し、
前記パルス幅修正手段が、
モータ電流の符号に応じて、それぞれの直流電源の電源電圧値から前記パルス生成・合成手段で求めた前記変調率指令値を修正する値を求め、これに基づき、前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の変調率指令値を修正する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記パルス幅修正手段が、
前記モータ電流の符号が負である場合のみ、前記パルス幅の指令値を修正する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記パルス幅修正手段が、
前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の電圧値と、前記交流モータから充電する経路を持っている状態の直流電源の電圧値とに基づき、前記パルス生成・合成手段で求めた前記変調率指令値を修正する値を求める、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置において、
前記パルス幅修正手段が、
前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源から出力されるべき前記電力変換装置の出力電圧値を、前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の電圧値である第１の電圧値で規格化した第１の変調率指令値として求め、
前記求めた第１の変調率指令値を修正する値は、前記第１の電圧値を、前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の電圧値である第２の電圧値で規格化した値とし、
前記モータ電流の符号が負である場合のみ、前記第１の変調率指令値に、前記求めた第１の変調率指令値を修正する値（即ち、前記第２の電圧値で規格化した値）を乗じて前記パルス幅の指令値を修正する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記モータ電流の符号が、モータ電流指令値の符号である、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記モータ電流の符号が、モータ電流の検出値の符号である、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
充電する経路の開放に応じて、前記電力変換装置の出力電力を複数の直流電源の出力電力に配分する電力配分手段をも具える、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
充電する経路の開放に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、出力電力値と、モータ電流振幅と、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの直流電源からの前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
前記出力電力値をモータの電流値とモータへの出力電圧値から演算する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
充電する経路の開放に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、前記交流モータの回転数と、前記交流モータのトルクと、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの電源から出力されるべき前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
前記配分目標値の演算のときに、予め作成されたマップを参照して演算を行う、
ことを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、１つのバッテリ、ＤＣＤＣコンバータ、およびインバータを用いてモータを駆動するシステムがよく知られている。また、従来、燃料電池を主電源として高効率にモータを駆動する構成が、特開２００２−１１８９８１号公報（特許文献１を参照されたい。）に示されている。図１にこのような従来のモータ駆動システムの構成を示す。図１のシステムでは、バッテリがＤＣＤＣコンバータを介して燃料電池と並列に接続されており、ＤＣＤＣコンバータの出力電圧を制御することで、電源の出力効率を改善することを狙っている。
【０００３】
そして、上述した従来技術を改善したものとして、本出願人は、先願（特願2004-200545号）においてＤＣＤＣコンバータを介さずに、燃料電池とバッテリの組み合わせに限らず、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な電力変換器の制御方法を開発した。また、本出願人は、他の先願（特願2004-207031号）において誘導負荷から電源母線に流れる電流を、いずれかの母線に流すかを選択する制御方法を開発した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２-１１８９８１号公報（段落0004-0006、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の構成においては、ＤＣＤＣコンバータを使っているため、電源と電力変換装置、モータを全て含めたシステム全体の体積が大きくなるとともに、バッテリを充放電するためにはＤＣＤＣコンバータを通過するために損失が発生するという問題があった。この問題を解決しＤＣＤＣコンバータを不要にした本出願人による先願（特願2004-207031号）においては、誘導負荷から電源母線に流れる電流を、いずれかの母線に流すかを選択する制御方法が示されているが、この選択を実施するとき、電源間の電圧に差があると電流に高調波成分が生じるという問題点があった。しかしながら、先願においては、このような電圧差が存在する場合の問題点の解決方法までは示されていなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、経路選択時に電源間で電圧差が存在する場合にも、モータの高調波電流の発生を抑え、かつ、ＤＣＤＣコンバータを介さずに、燃料電池とバッテリの組み合わせに限らず、複数の電源電力を利用・配分し、全体の体積・損失を低減可能な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】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による電力変換装置は、
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動する電力変換装置であって、
モータ電流の符号に基づきパルス幅の指令値（変調率指令値など）を修正するパルス幅修正手段（回路）と、
前記修正されたパルス幅の指令値に基づいて前記パルスを生成・合成するパルス生成・合成手段（回路）と、
前記直流電源のうちの少なくとも１つを充電（回生）する経路を開放する経路開放手段（スイッチング素子など）と、
前記充電する経路の開放に応じて、前記パルス幅の指令値を修正するべき直流電源を選択し、この選択された直流電源から出力されるパルス幅の指令値を修正するよう前記パルス幅修正手段を制御するパルス幅修正制御手段（回路）と、
を具える。
【０００８】
また、第２の発明による電力変換装置は、
自己を充電する経路を持たない直流電源（例えば燃料電池などの充電できないタイプの電源）を少なくとも１つ含む複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動する電力変換装置であって、
モータ電流の符号に基づきパルス幅の指令値を修正するパルス幅修正手段（回路）と、
前記修正されたパルス幅の指令値に基づいて前記パルスを生成・合成するパルス生成・合成手段（回路）と、
前記自己を充電する経路を持たない少なくとも１つの直流電源から出力される前記パルス幅の指令値を修正するよう前記パルス幅修正手段を制御するパルス幅修正制御手段（回路）と、
を具える。
【０００９】
また、第３の発明による電力変換装置は、
前記パルス生成・合成手段が、
それぞれの直流電源から出力されるべき電力変換装置の出力電圧値を電源電圧値で規格化した変調率指令値をそれぞれの直流電源毎に求め、これに基づき前記パルス幅の指令値を生成・合成し、
前記パルス幅修正手段が、
モータ電流の符号に応じて、それぞれの直流電源の電源電圧値から前記パルス生成・合成手段で求めた前記変調率指令値を修正する値を求め、これに基づき、前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源（即ち、自己を充電する経路を元々持たない燃料電池などの直流電源、または経路開放手段による経路の開放によって充電経路を持たない状態になっている直流電源）の変調率指令値を修正する、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明による電力変換装置は、
前記パルス幅修正手段が、
前記モータ電流の符号が負である場合のみ、前記パルス幅の指令値を修正する、
ことを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明による電力変換装置は、
前記パルス幅修正手段が、
前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の電圧値と、前記交流モータから充電する経路を持っている状態の直流電源の電圧値とに基づき、前記パルス生成・合成手段で求めた前記変調率指令値を修正する値を求める、
ことを特徴とする。
【００１２】
また、第６の発明による電力変換装置は、
前記パルス幅修正手段が、
前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源から出力されるべき前記電力変換装置の出力電圧値を、前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の電圧値である第１の電圧値で規格化した第１の変調率指令値として求め、
前記求めた第１の変調率指令値を修正する値は、前記第１の電圧値を、前記交流モータから充電する経路を持っていない状態の直流電源の電圧値である第２の電圧値で規格化した値とし、
前記モータ電流の符号が負である場合のみ、前記第１の変調率指令値に、前記求めた第１の変調率指令値を修正する値（即ち、前記第２の電圧値で規格化した値）を乗じて前記パルス幅の指令値を修正する、
ことを特徴とする。
【００１３】
また、第７の発明による電力変換装置は、
前記モータ電流の符号がモータ電流指令値の符号である、ことを特徴とする。
【００１４】
また、第８の発明による電力変換装置は、
前記モータ電流の符号がモータ電流の検出値の符号である、ことを特徴とする。
【００１５】
また、第９の発明による電力変換装置は、
充電する経路の開放に応じて、前記電力変換装置の出力電力を複数の直流電源の出力電力に配分する電力配分手段をも具える、ことを特徴とする。
【００１６】
また、第１０の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
充電する経路の開放に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、出力電力値と、モータ電流振幅と、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの直流電源からの前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする。
【００１７】
また、第１１の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
前記出力電力値をモータの電流値とモータへの出力電圧値から演算する、
ことを特徴とする。
【００１８】
また、第１２の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
充電する経路の開放に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、前記交流モータの回転数と、前記交流モータのトルクと、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの電源から出力されるべき前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする。
【００１９】
また、第１３の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
前記配分目標値の演算のときに、予め作成されたマップを参照して演算を行う、
ことを特徴とする。
【００２０】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、コンピュータで実行させるためのプログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００２１】
一例を挙げれば、第１の発明を方法として実現させると、本発明による電力変換装置の制御方法は、
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動する電力変換装置の制御方法であって、
演算手段を用いて、モータ電流の符号に基づきパルス幅の指令値（変調率指令値など）を修正するパルス幅修正ステップと、
前記修正されたパルス幅の指令値に基づいて前記パルスを生成・合成するパルス生成・合成ステップと、
スイッチング素子を使って前記直流電源のうちの少なくとも１つを充電（回生）する経路を開放する経路開放ステップと、
前記充電する経路の開放に応じて、前記パルス幅の指令値を修正するべき直流電源を選択し、この選択された直流電源から出力されるパルス幅の指令値を修正するよう前記パルス幅修正手段を制御するパルス幅修正制御ステップと、
を含むものである。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、充電する経路の開放の選択を行い、例えば、電源10aの電圧Ｖdc_aと電源10bの電圧Ｖdc_bに差がある場合であっても、モータの電流符号からモータの電流経路を推定し、出力される電圧パルスの振幅誤差（即ち、各電源の電圧比）でパルス幅の指令値（変調率指令値など）を補正することによって、電圧指令値に相当する電圧パルスをモータに印加することが可能になり、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制することが可能になる。この結果、モータの損失の低減でき、本発明を燃料電池電気自動車に適用すれば、燃料電池電気自動車の燃費を向上することができる。また、不要な高調波電流の発生を抑えることで、トルクリプルが低減し、トルクの過大な変化による搭乗者への不快感を低減し、車両の乗り心地が向上する。
【００２３】
第２の発明によれば、電源への充電する経路を持たない電源を含む回路構成において、例えば電源10aの電圧Ｖdc_aと電源10bの電圧Ｖdc_bに差がある場合であっても、モータの電流符号から、モータの電流経路を推定し、出力される電圧パルスの振幅誤差（即ち、各電源の電圧比）でパルス幅の指令値を補正することによって、電圧指令値に相当する電圧パルスをモータに印加することが可能になり、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制することが可能になる。また、燃料電池電気自動車では燃料電池への充電経路は不要のため、本発明を適用することで、より簡素な回路構成が実現できる。
【００２４】
また、第３の発明によれば、パルス幅の修正を、電源電圧値を用いて行うため、電源電圧値が変動する場合であっても、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、第４の発明によれば、モータ電流の符号が負であるときにのみ、パルス幅の修正を行うように選択することで、モータ電流の符号が正であるときには、不要な修正を行わず、必要な電流状態におけるパルス幅の修正によって、高調波電流の発生を抑制することができる。
【００２６】
また、第５の発明によれば、モータから充電する経路を持たない電源の電圧値と、モータから充電する経路を持つ電源の電圧値とから求めることで、電圧値が変動する場合であっても、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。
【００２７】
また、第６の発明によれば、モータから充電する経路を持たない状態の電源の電圧値と、モータから充電する経路を持った状態の電源の電圧値とから、変調率指令値を修正することで、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。
【００２８】
また、第７の発明によれば、モータ電流の符号の判別にモータ電流指令値を用いることで、モータ電流のノイズに影響されること無く、電流符号の判別を行うことができる。このように、精度良く電流符号の判別を行う事で、パルス幅の修正を精度良く行うことができ、高調波電流の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、第８の発明によれば、モータ電流の符号の判別にモータ電流の検出値を用いることで、モータ電流の指令値への追従が遅い場合などでも、実際の電流経路に基づいた電流符号の判別を行うことができる。この符号判別を用いて、電流の経路によって生じる出力電圧パルスの誤差に対するパルス幅の修正を行って、高調波電流の発生を抑制することができる。
【００３０】
また、第９の発明によれば、経路の開放に応じて、複数の直流電源の出力電圧を調整することによって、電流経路を開放した場合にも、電力制御の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、第１０の発明によれば、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、出力電力値と、モータ電流振幅と、複数の直流電源電圧値から、配分目標値を演算し、この配分目標値を用いて、それぞれの電源からの電圧指令値を演算することによって、配分比率指令値に追従するような電力制御を実現することができる。
【００３２】
また、第１１の発明によれば、出力電力値をモータの電流値とモータへの出力電圧値とから演算するため、出力電力を検出することなく、一般的なモータの電流制御器が持つパラメータを用いて推定することができる。電力センサなどの検出手段を新たに具備する必要がないため、コストや体積が増加することもない。
【００３３】
また、第１２の発明によれば、モータのトルク指令値と回転数などの機械的な出力を入力として、配分目標値を演算することで、この配分目標値を用いて、それぞれの電源からの電圧指令値を演算することによって、配分比率指令値に追従するような電力制御を実現することができる。
【００３４】
また、第１３の発明によれば、配分目標値の演算を、予め作成されたマップを参照するだけで良いため、演算時間を短縮することができる。よって、本発明の制御を演算する場合には、演算時間の短縮によって演算能力が比較的低い安価な演算手段（典型的にはマイコンなど）を利用することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のモータ駆動システムの構成を示す図である。
【図２】実施例１のモータ制御システムの構成を示す図である。
【図３】実施例１における電力変換器の構成を示す図である。
【図４】第１の実施例のＰＷＭパルス生成手段で用いる三角波を示す図である。
【図５】図３からU相のみを抜き出した構成を示す図である。
【図６】三角波比較によるＡとＥのパルス生成を示す波形図である。
【図７】三角波比較によるＤとＣのパルス生成を示す波形図である。
【図８】デッドタイムが付加されたパルス生成の例を示す波形図である。
【図９】実施例２における電力変換器の構成を示す図である。
【図１０】実施例３における電力変換器の構成を示す図である。
【図１１】実施例３における電力変換器の変形例の構成を示す図である。
【図１２】電力制御・変調率演算の詳細を示すブロック図である。
【図１３】実施例２の制御システムの構成を示す図である。
【図１４】補正ゲインを用いない場合の実験結果（Ｕ相電流）を示す図である。
【図１５】補正ゲインを用いた場合の実験結果（Ｕ相電流）を示す図である。
【図１６】経路選択を用いない場合の実験結果（Ｕ相電流）を示す図である。
【図１７】経路選択を用いた場合の実験結果（Ｕ相電流）を示す図である。
【図１８】補正ゲイン演算器の動作を示すフローチャートである。
【図１９】電流制御手段42の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以降、諸図面を参照しつつ、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００３７】
第１の実施例
図３は、本実施例における電力変換装置を構成する電力変換器の回路図を示している。電源10aの負極と、電源10bの負極が共通負極母線15に接続されている。共通負極母線15とモータ20の各相端子間には、一般的に知られているインバータの下アームと同様に、半導体スイッチ107a,108a,109aとダイオード107b,108b,109bの組が接続される。電源10aの正極母線14とモータ20の各相端子間とは、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ101a/101b,102a/102b,103a/103bでそれぞれ接続する。また、電源10bの正極母線16とモータ20の各相端子間にも、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ104a/104b,105a/105b,106a/106bをそれぞれ接続する。電源10aの正極母線14と共通負極母線15の間には平滑コンデンサ12を設け、電源10bの正極母線16と共通負極母線15の間にも平滑コンデンサ13を設ける。
【００３８】
電力変換器30は、共通負極母線と電源10aの正極母線と電源10bの正極母線、以上の３つの電位をもとに、モータに印加する電圧を生成する直流-交流電力変換器である。電力変換器30は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに複数の半導体スイッチやダイオードで構成されたスイッチ手段30U,30V,30Wから構成されている。各相に設けられた半導体スイッチが、交流モータの各相に出力する電圧を生成するスイッチ手段であり、これらの電位のなかから択一的に接続し、その接続する時間の割合を変化させることで、モータに必要な電圧を供給する。
【００３９】
図２は、実施例１のモータ制御システムの構成を示す図である。図に示すように、制御装置40は、トルク制御手段41、電流制御手段42、電力制御・変調率演算手段43、ＰＷＭパルス生成手段44、３相／ｄｑ変換手段45、ｄｑ／３相座標変換手段46、補正ゲイン演算器47、修正電力配分演算手段48を具える。制御装置40から出力されたPWMパルスに基づき電力変換器30が電源10を構成する電源10aと電源10ｂからの電力を用いてモータ20を駆動する。以下、各要素を詳細に説明する。
【００４０】
まず、トルク制御手段41は、外部より与えられるトルク指令Te*とモータ回転速度ωから、交流モータのｄ軸電流の指令値ｉd*とｑ軸電流の指令値ｉq*を演算する。トルク制御手段41では、予め作成されたTe*,ωの２つの要素を軸としたマップ（即ち、これら２要素の数値を所定の式に代入して予め演算された下記指令値を含むマップ）を参照し、id*,iq*を出力する。
【００４１】
電流制御手段42では、ｄ軸電流指令値ｉd*、ｑ軸電流指令値ｉq*とｄ軸電流値ｉd、ｑ軸電流値ｉqとから、これらを一致させるための電流制御を行う。この制御によって、三相交流の各相の電圧指令値vu*,vv*,vw*を出力する。
【００４２】
電流制御手段42の詳細について、図１９を用いて説明する。電流制御手段42は電流制御部201およびdq／3相変換器から構成される。電流制御部201では、id*、iq*にid、iqが追従するように、それぞれPI制御によるフィードバック制御を行って、ｄ軸電圧指令値vd*、ｑ軸電圧指令値vq*を得る。ｉd、ｉqは３相／ｄｑ変換手段45によりU相電流ｉu、V相電流ｉｖから求められる。さらに、電流制御手段42内に設けたdq軸電圧を３相電圧指令に変換するdq／3相変換器202が、dq軸電圧指令値vd*、vq*を入力とし、U相電圧指令値ｖu*、V相電圧指令値ｖv*、W相電圧指令値ｖw*を出力する。
【００４３】
図２の説明に戻るが、電力制御・変調率演算手段43では、電源10aと10bから供給される電力の分配目標値（rto_pa、rto_pb）を用いて、電力制御を行う。電力の分配目標値は、補正電圧値vd_0*,vq_0*が0のときの、電源10aと電源10bの電力の比率を意味しており、電力の分配目標値rto_pa, rto_pbは次の関係を持つ。
【００４４】
rto_pa + rto_pb = 1
このため、一方の電力分配目標値が得られれば、上の関係から、もう一方の電力分配目標値を求めることができる。図２では、電力制御・変調膣演算手段43の入力としてrto_paのみを記しており、この手段43内部での演算によって、上式に基づいて、rto_pbを演算する。
【００４５】
電力制御・変調膣演算手段43の詳細を、図１２を用いて説明する。乗算器203では、ｖu*、ｖv*、ｖw*に、それぞれrto_paを乗じて、電源10a側の電圧指令値であるvu_a,vv_a,vw_aを演算する（以下、電源10aから生成する電圧の指令を電源10a分電圧指令、電源10bから生成する電圧の指令を電源10b分電圧指令と記す）。
【００４６】
vu_a = vu* ・ rto_pa
vv_a = vv* ・ rto_pa
vw_a = vw* ・ rto_pa
一方、電源10b側の電圧指令値は、モータ電流制御の制御電圧から得られた電圧指令値ｖu*、ｖv*、ｖw*から、電源10a側の電圧指令値値ｖu_a*、ｖv_a*、ｖw_a*を減算器206で減算して求める。
【００４７】
vu _b* = vu * - vu _a* 
vv _b* = vv * - vv _a* 
vw _b* = vw * - vw _a*
以下の変調率演算とＰＷＭパルス生成の説明は、Ｕ相についてのみ行うが、Ｖ相、Ｗ相についても全く同様の操作を行う。図１２の変調率演算手段43は、それぞれ電源10aの電圧Ｖdc_a、電源10bの電圧Ｖdc_bを入力し、正規格化した電圧指令である瞬時変調率指令ｍu_a*、ｍu_b*、ｍv_a*、ｍv_b*、ｍw_a*、ｍw_b*を生成する変調率演算手段である。
【００４８】
変調率演算手段43
図１２の(a)に示した変調率演算手段43は乗算器205,206によって構成されている。ここでは、Ｕ相の電源10a分電圧指令ｖu_a*、電源10b分電圧指令ｖu_b*をそれぞれの直流電圧の半分の値で正規化することで電源10a分瞬時変調率指令ｍu_a*、電源10b分瞬時変調率指令ｍu_b*を求める。
【００４９】
ｍu_a*＝ｖu_a*／(Ｖdc_a／２)
ｍu_b*＝ｖu_b*／(Ｖdc_b／２)
変調率補正手段49
図１２に示した変調率補正手段49では、得られた変調率を出力するために、PWM周期の時間幅を配分することと、補正ゲインを乗じて、最終的な変調率指令値の演算を行う。まず、図１２の(b)に示した変調率オフセット演算器212で、電源電圧Ｖdc_a、Ｖdc_ｂと、rto_paから、次の変調率オフセットma_offset0, mb_offset0を演算する。ここでrto_pbは、前述の式をもとに演算する。
【００５０】
rto_pb = 1 − rto_pa
【数１】
2011167070.tif 000003
得られた変調率オフセットma_offset0, mb_offset0は、加算器209と210で、それぞれ電源10a分瞬時変調率指令ｍu_a*、電源10b分瞬時変調率指令ｍu_b*と加算する。電源10a分については、乗算器211で補正ゲインを乗じ最終的な変調率指令ｍu_a_c*を求める。電源10b分は、上記の加算から、変調率指令ｍu_b_c*を求める。これを式で表すと、以下のようになる。
【００５１】
ｍu_a_c* = (ｍu_a* + ma_offset*)・Gcmp_u_a 
ｍu_b_c*=ｍu_b*+ mb_offset*
ＰＷＭパルス生成手段44
図４において、電源10a用キャリアは、電源10aの電圧Ｖdc_aから電圧パルスを出力するために、各スイッチを駆動するＰＷＭパルスを生成するための三角波キャリアであり、同様に、電源10b用キャリアとして三角波を設ける。これら２つの三角波キャリアは、上限＋１、下限―１の値をとり、１８０度の位相差を持つ。ここでは、Ｕ相の各スイッチを駆動する信号を、図５をもとに次のようにおく。
【００５２】
Ａ：電源10aから出力端子の方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｂ：出力端子から負極の方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｃ：出力端子から電源10aの方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｄ：電源10bから出力端子の方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｅ：出力端子から電源10bの方向へ導通するスイッチの駆動信号
まず、電源10aから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法について述べる。電源10aからＰＷＭパルスを出力する際に、Ａをオンする必要がある。正極と正極の間に電位差があり、Ｖdc_a＞Ｖdc_bである時、ＡとＥがともにオンすると、正極間を短絡する電流が流れることになる。例えば、同時にＡをオンからオフへ、Ｅをオフからオンへ信号を切り換えた場合に、Ａが完全にオフするまでに時間を要するため、Ｅのオン時と重なり、ともにオンする時間が生じ、短絡電流が流れ、この経路に設置された半導体スイッチの発熱量が増加する。このような発熱の増加を予防するために、駆動信号ＡとＥがともにオフする時間を経過した後に、Ａ、Ｅをオフからオンへ切り換えるようにする。このように駆動信号に短絡防止時間（デッドタイム）付加したパルス生成を行う。このＡとＥの駆動信号にデッドタイムを付加するのと同様に、ＥとＣにデッドタイムを付加し、さらに、正極と負極の短絡防止のためには、ＡとＢ、ＥとＢにデッドタイムを付加する。
【００５３】
図６を用いて、ＡとＥの駆動信号にデッドタイムを付加する方法を以下に説明する。デッドタイムを付加した駆動信号生成を行うため、ｍu_a_c*からデッドタイム分オフセットしたｍu_a_c_up*,ｍu_a_c_down*を次のように求める。
【００５４】
ｍu_a_c_up*=ｍu_a_c*＋ Hd
ｍu_a_c_down*=ｍu_a_c*− Hd
ここで、Hdは三角波の振幅(底辺から頂点まで)Htrと周期Ttr、デッドタイムTdから次のように求める。
【００５５】
Hd = 2Td・Htr／Ttr
キャリアとｍu_a_c*,ｍu_a_c_up*,ｍu_a_c_down*の比較を行って、ＡとＥのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
【００５６】
ｍu_a_c_down*≧電源10a用キャリア ならば Ａ ＝ ＯＮ
ｍu_a_c* ≦電源10a用キャリア ならば Ａ ＝ ＯＦＦ
ｍu_a_c*≧電源10a用キャリア ならば Ｅ ＝ ＯＦＦ
ｍu_a_c_up* ≦電源10a用キャリア ならば Ｅ ＝ ＯＮ
このように、駆動信号を生成することで、ＡとＥの間にはTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。
【００５７】
また、電源10bから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法は、電源10aの場合と同様であり、次のｍu_b_c_up*,ｍu_b_c_down*を求め、電源10b用キャリアとの比較を行う。（図９）
ｍu_b_c_up*=ｍu_b_c*＋ Hd
ｍu_b_c_down*=ｍu_b_c*− Hd
ＤとＣのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
【００５８】
ｍu_b_c_down*≧電源10b用キャリア ならば Ｄ ＝ ＯＮ
ｍu_b_c*≦電源10b用キャリア ならば Ｄ ＝ ＯＦＦ
ｍu_b_c*≧電源10b用キャリア ならば Ｃ ＝ ＯＦＦ
ｍu_b_c_up* ≦電源10b用キャリア ならば Ｃ ＝ ＯＮ
このようにして、ＤとＣの間にもTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。駆動信号Ｂは、生成された駆動信号ＥとＣのＡＮＤ（論理積）から生成する。
【００５９】
Ｂ＝Ｅ・Ｃ
ＥはＡとの間にデッドタイムが付加した駆動信号であり、ＣはＤとの間にデッドタイムが付加した駆動信号である。このため、ＢをＥとＣのＡＮＤ（論理積）から生成することで、ＢとＡ、ＢとＥにもデッドタイムを生成することができる。デッドタイムが付加されたパルス生成の例を図８に示す。このようにして生成されたＰＷＭパルスをもとに、電力変換器の各スイッチをオン・オフ駆動し、出力電圧パルスを生成する。周期毎に、電源10aの電圧Ｖdc_aから生成された電圧パルスと、電源10bの電圧Ｖdc_bから生成された電圧パルスとの平均をとると、元の３相電圧指令値ｖu*、ｖv*、ｖw*を実現する電圧パルスが生成されていることになる。
【００６０】
ここで、root_swを用いて、モータの還流電流の経路を選択する方法について述べる。前述のパルス生成方法によって演算された駆動信号Ｅ、Ｃとroot_sw信号を用いて、新たに駆動信号Ｅ、Ｃを生成する。
【００６１】
root_sw信号がオフ（偽）であるときは、E、Cは、前述のパルス生成方法によって演算された駆動信号Ｅ、Ｃをそのまま出力する。
【００６２】
root_sw信号がオン（真）であるときは、E＝オン、C＝オフに駆動信号E、Cを置き換える。
【００６３】
これによって、root_sw信号がオン（真）であれば、電源10aの正極母線に接続された半導体スイッチ101b,102b,103bがオフされるとともに、電源10bの正極母線に接続された半導体スイッチ104b,105b,106bがオンされる。モータ相電流が負であるとき、その相電流は電源10aの正極母線には流れず、電源10bの正極、もしくは負極母線に流れる。このような経路の選択と、電力の分配目標値を用いることで、電源10aと電源10bの電力配分を行うことができる。この電力配分では、電源10aでモータを力行しつつ、電源10bを充電することも可能である。
【００６４】
さらに、このような電源10aから電源10bへの充電時では、経路選択を用いない場合には、電源10bの電力の配分目標値を負にすることで充電を行うが、経路選択を用いることによって、電源10bの電力配分目標値が正の領域でも、充電動作が可能になる。
【００６５】
電源の電力配分目標値を用いて分割した電圧指令値に基づいて、電圧パルスをPWM周期毎に交互に出力するため、一方の電源の配分目標値が負となるような場合には、正・負の電圧パルスがそれぞれの電源から交互に出力されることになり、PWMキャリア周波数に近い周波数の大きなリプル電流が流れることになる。これに対して、経路選択を用いた場合には、充電（回生）するときであっても、充電側の電力配分目標値を正の領域にしたままで充電動作が可能になり、このとき、それぞれの電源から正の電圧パルスが交互に出力されるようになるため、PWMキャリア周波数に近い周波数のリプル電流を低減することが可能になる。
【００６６】
図１６は、電源の配分目標値を負として、電源10bを充電した実験を行った際のモータ相電流を示している。また、図１７は経路選択を用いて、図１６と同じ充電電力を電源10bに充電した際のモータ相電流を示している。このように、経路選択を用いる事で、PWMキャリア周波数に近い周波数のリプル電流が低減でき、モータの損失・騒音を低減することが可能となる。このような電流経路選択を行う場合に、本実施例では、補正ゲインと修正電力配分目標値の演算を行う。まず、補正ゲインの演算方法と、その効果について、以下に説明する。dq／3相座標変換46によって、id*,iq*から3相交流電流指令値iu*,iv*,iw*を求め、これらを補正ゲイン演算器47に入力する。また、補正ゲイン演算器へは、Ｖdc_a、Ｖdc_b、root_sw信号を入力する。
【００６７】
補正ゲイン演算器47での演算のうちＵ相について、図１８のフローチャートを用いて説明する。なお、Ｖ相、Ｗ相についても同様な演算を実施する。まず、経路選択の信号を用いて、root_sw = 1 、すなわち、経路選択を実施するか、否かを判別する。条件を満たさない場合には、Gcmp_u_a =1 として、演算を終了する。root_sw = 1の条件を満たす場合には、次に、Ｕ相電流指令値 iu* の正負を判別する。iu*<0 の条件を満たさない場合には、Gcmp_u_a =1 として、演算を終了する。また、iu*<0の条件を満たす場合には、Gcmp_u_a =Ｖdc_a /Ｖdc_bを演算し、補正ゲイン演算器47の演算を終了する。補正ゲイン演算器47の演算は、ＰＷＭ周期毎に実施する。
【００６８】
この補正ゲインGcmp_u_aの演算では、経路選択を行う場合に、電流が負であれば、電源10bの正負極間の半導体スイッチのみを電流が流れることになるため、電源10aの電圧Ｖdc_aを用いて算出した変調率を、実際に流れる経路の電圧Ｖdc_bに補正するように演算を実施している。
【００６９】
補正ゲインを乗じることにより、経路選択を行うときに、Ｖdc_aとＶdc_bに差がある場合であっても、モータの電圧指令値に相当する電圧パルスをモータに印加することが可能になり、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制した制御が可能になる。図１６は補正ゲインを用いずに、経路選択を行った実験でのＵ相電流波形を示しており、２つの電源電圧の電圧差によって電圧指令値と実際印加される電圧パルスとの間で誤差が発生し、電流に高調波電流が発生している。一方で、図１７は、本実施例の補正ゲインを用いた場合のＵ相電流波形を示している。図１６で発生している高調波電流を大幅に低減することができており、モータのトルクリプル、損失を低減することができている。
【００７０】
修正電力配分演算
次に、修正電力配分演算48の演算方法およびその効果について説明する。経路選択を行う場合には、前述のように、電力配分目標値が正の状態にしたままでも、電源10bを充電することが可能になる。すなわち、電力配分目標値と、実際の電力の配分に差が生じることとなる。本発明では、修正電力配分演算48を用いて、電力配分指令を電力配分制御の指令値として用い、これまでの電力配分目標値を操作量として置き換えることによって、上述した実際の電力の配分の差を解消するがその詳細を以下に説明する。
【００７１】
修正電力配分演算48は、id,iq, vd*,vq*,Ｖdc_a, Ｖdc_b, rto_pa”,root_swを入力として、以下の演算を実施する。
【００７２】
root_sw信号がオン（真）であるとき
出力電力Pe
Pe = vd*・id ＋ vq*・iq
相電流振幅Ipk
【数２】
2011167070.tif 000004
電力配分指令rto_pa”と電力配分目標値rto_paは次の関係になる。
【数３】
2011167070.tif 000005
ma_offset0は、前述のように、Ｖdc_a, Ｖdc_b ,rto_pa, rto_pbの関数であり、このrto_pbはrto_paで表すことができる。rto_pa”の、ma_offset0をＶdc_a, Ｖdc_b ,rto_pa で記述しなおすことで、上式はrto_paについて解くことができる。すなわち、rto_paをrto_pa”の関数Fとして記述することができる。
【数４】
2011167070.tif 000006
この演算を行って、図２における電力配分目標値rto_paを出力する。
【００７３】
root_sw信号がオフ（偽）であるとき
電力配分目標値rto_paを次のように出力する。
【００７４】
rto_pa = rto_pa”
なお、経路選択しない場合には前述の問題は生じない。ゆえに、電力配分目標値＝配分指令とする。修正電力配分演算48によって、電源10aの電力Paと、電源10bの電力Pbは、電力Peと電力配分指令rto_pa”とは次のような関係で表すことができる。
【００７５】
Pa = rto_pa”・Pe
Pb = (1 - rto_pa”)・Pe
本実施例の効果をまとめると以下のようになる。経路選択を行う場合に、電力配分指令rto_pa”を用いて電力配分目標値rto_paを求めることで、電源電力の配分を指令値に追従させることが可能になる。
【００７６】
本実施例では、root_swにより電源10b側を選択する経路選択を行った例を示したが、電源10a側を選択することも可能である。この際には、本実施例で示した補正ゲイン・修正電力配分演算において、電源10aと電源10bを入れ替えた場合を考慮して、各パラメータを置き換えればよい。
【００７７】
また、本実施例では、電源の負極母線を共通とした回路構成であるが、正極母線を共通とした構成にしてもよい。この場合にも、電源の経路選択を行うことができ、本発明による制御を適用することができる。
【００７８】
本発明の電力変換装置をモータの駆動に適用した燃料電池電気自動車では、電源10aを燃料電池、電源10bをバッテリとする。バッテリへの充電動作時に、経路選択を行うとともに、このときの充電電力量の指令値と出力電力から、電力配分指令を修正電力配分演算48へ指令することで、充電電力量の指令値に良好に追従する電力配分制御を行うことができる。また、経路選択によって、キャリア周波数に近い高調波電流が低減できるため、モータの損失・騒音を小さくできる。バッテリ電圧と燃料電池の電圧差がある場合においても本発明の補正ゲインを用いる事で、モータの相電流は大きな高調波電流を含むことなく、トルクリプルや損失を低減できる。
【００７９】
第２の実施例
第２の実施例では、第１の実施例との差異のみを示す。図９は、本実施例における電力変換装置の回路図を示している。この実施例では電力変換器30aは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに複数の半導体スイッチやダイオードで構成されたスイッチ手段30Ua,30Va,30Waから構成されている。第１の実施例における双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ部を、図９のようにそれぞれ半導体スイッチとダイオードによって構成する。Ｕ相のスイッチ手段30Uaは、半導体スイッチ101as,101bs,104as,104bs,107aと、ダイオード101ad,101bd,104ad,104bd,107bとで構成される。また、V相のスイッチ手段3Vaは、半導体スイッチ102as,102bs,105as,105bs,108aと、ダイオード102ad,102bd,105ad,105bd,108bとで構成される。また、W相のスイッチ手段30Waは、半導体スイッチ103as,103bs,106s,106bs,109aと、ダイオード103as,103bd,106ad,106bd,109bとで構成される。このような構成では、例えば、ダイオード101bdによって逆方向への電圧に耐性をもつため、半導体スイッチ101asには逆方向の耐圧を十分にもたない半導体素子を用いることができる。
【００８０】
図１５を用いて、実施例２による制御装置40aの構成・動作を説明する。
【００８１】
補正ゲインの演算
補正ゲイン演算器47aでは、検出した電流値iu,ivを入力とし、次の演算を行って、W相電流値iwを推定する。
【００８２】
iw = - iu - iv
補正ゲイン演算器47aでは、実施例１における補正ゲイン演算器47のフローにおける電流指令値iu*をiuに置き換えた演算を実施し、補正ゲインを出力する。この補正ゲインを乗じることにより、経路選択を行うときに、Ｖdc_aとＶdc_bに差がある場合であっても、モータの電圧指令値に相当する電圧パルスをモータに印加することが可能になり、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制した制御が可能になる。また、検出した電流値を用いるため、電流制御による指令値への追従が遅く、実際のモータ相電流値と指令値に差が大きな場合などでも、本実施例の補正ゲイン演算を行うことによって、同様な効果を得ることができる。
【００８３】
修正電力配分演算
次に、修正電力配分演算48aの演算方法と、その効果について説明する。修正電力配分演算48aでは、Te*,ω, Ｖdc_a,Ｖdc_b, rto_pa”,root_swを入力として、以下の演算を実施する。
【００８４】
root_sw信号がオン（真）であるとき
T*,ω, Ｖdc_a,Ｖdc_b ,rto_pa”から、実験結果に基づいて予め作成されたマップを参照し、電力配分目標値rto_paを出力する。
【００８５】
root_sw信号がオフ（偽）であるとき
電力配分目標値rto_paを次のように出力する。
【００８６】
rto_pa = rto_pa”
経路選択を行う場合に、電力配分指令rto_pa”を用いて電力配分目標値rto_paを求めることで、電源電力の配分を指令値に追従させることが可能になる。また、本実施例では、予め作成されたマップを参照するだけでよく、演算量を低減できる。特に、マイコンを用いて電力変換器の制御を行う場合には、演算時間を低減できることで安価なマイコンで実施することが可能になる。
【００８７】
第３の実施例
第３の実施例では、第１の実施例、第２の実施例との差異のみを示す。図１０は、本実施例における電力変換器の回路図を示している。この実施例では電力変換器30bは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに複数の半導体スイッチやダイオードで構成されたスイッチ手段30Ub,30Vb,30Wbから構成されている。この回路は、第２の実施例の図９における、半導体スイッチとダイオードの数を削減した構成である。モータ端子電源から電源10aの正極母線14への間を結ぶ経路がなく、モータ電流が負であるときには、電源10aの正極母線14へは電流が流れない。これは、図３、図９の回路において、root_sw=1とした経路選択を行った場合の回路構成時と同様な回路構成を表している。この回路構成をした電力変換器に対しては、実施例１の制御器40、もしくは実施例２の制御器40aを用いて、常時root_sw=1とした制御を実施する。
【００８８】
本構成によれば、電力変換器の半導体スイッチ数を削減することができるとともに、本発明の制御によって、モータ相電流の高調波電流の発生を抑制した制御が可能になる。
【００８９】
本実施例の構成を燃料電池電気自動車に適用する場合には、電源10aを燃料電池とし、電源10bをバッテリとした場合に、燃料電池への充電をダイオード101bd,102bd,103dbによって防ぐとともに、半導体素子数を減らした回路構成で、電力配分を実施し、モータを駆動制御することが可能である。これにより、電力変換器のコストを低減することができ、また、体積も小さくすることが可能になる。
【００９０】
また、図１１は、電源10aを燃料電池とした場合などを対象とした実施例２の変形例であり、この変形例では電力変換器30cは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各相ごとに複数の半導体スイッチやダイオードで構成されたスイッチ手段30Uc,30Vc,30Wcから構成されている。この変形例の回路構成においては、ダイオード101bd,102bd,103dbに代えて、ダイオード110を設けており、回路を、より簡略化することが可能な構成である。
【００９１】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。実施例などでは２つの電源を用いた電力変換装置を挙げながら説明したが本発明は３電源以上の電源を具えた電力変換装置にも適用することが可能であり同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９２】
10,10a,10b 電源
12,13 平滑コンデンサ
14 電源10aの正極母線
15 共通負極母線
16 電源10bの正極母線
20 モータ
30 電力変換器
40 制御装置
41 トルク制御手段
42 電流制御手段
43 電力制御・変調率演算手段
44 ＰＷＭパルス生成手段
45 ３相／ｄｑ変換手段
46 ｄｑ／３相座標変換手段
47 補正ゲイン演算器
48 修正電力配分演算手段
49 変調率補正手段
30U,30V,30W Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチ手段（実施例１）
30Ua,30Va,30Wa Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチ手段（実施例２）
30Ub,30V,30Wb Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチ手段（実施例３）
30Uc,30Vc,30Wc Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチ手段（実施例３の変形例）
101a/101b,102a/102b,103a/103b 半導体スイッチ
104a/104b,105a/105b,106a/106b 半導体スイッチ
107a,108a,109a 半導体スイッチ
107b,108b,109b ダイオード
110 ダイオード
101as,101bs,104as,104bs,107a ダイオード
102as,102bs,105as,105bs,108a 半導体スイッチ
102ad,102bd,105ad,105bd,108b ダイオード
103as,103bs,106s,106bs,109a 半導体スイッチ
103as,103bd,106ad,106bd,109b ダイオード
【図１】
2011167070.tif 000007
【図２】
2011167070.tif 000008
【図３】
2011167070.tif 000009
【図４】
2011167070.tif 000010
【図５】
2011167070.tif 000011
【図６】
2011167070.tif 000012
【図７】
2011167070.tif 000013
【図８】
2011167070.tif 000014
【図９】
2011167070.tif 000015
【図１０】
2011167070.tif 000016
【図１１】
2011167070.tif 000017
【図１２】
2011167070.tif 000018
【図１３】
2011167070.tif 000019
【図１４】
2011167070.tif 000020
【図１５】
2011167070.tif 000021
【図１６】
2011167070.tif 000022
【図１７】
2011167070.tif 000023
【図１８】
2011167070.tif 000024
【図１９】
2011167070.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動するパルス生成・合成手段と、
前記パルス生成・合成手段を駆動する駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、
前記パルス生成・合成手段において、前記複数の直流電源のいずれか一方と前記交流モータとの間の一方向の導通が不可となる経路が存在する場合に、実際の導通経路に応じて、前記パルス生成・合成手段の出力電力を複数の直流電源の出力電力に配分する電力配分手段とを有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
実際の導通経路に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、出力電力値と、モータ電流振幅と、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの直流電源からの前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
前記出力電力値をモータの電流値とモータへの出力電圧値から演算する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
実際の導通経路に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、前記交流モータの回転数と、前記交流モータのトルクと、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの電源から出力されるべき前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記電力配分手段が、
前記配分目標値の演算のときに、予め作成されたマップを参照して演算を行う、
ことを特徴とする電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そこで、本発明は、複数の直流電源のいずれか一方と前記交流モータとの間の一方向の導通が不可となる経路が存在する場合に、実際の電源電力の配分を配分比率指令値に追従させることを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明による電力変換装置は、
複数の直流電源に接続され、これら直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動するパルス生成・合成手段と、
前記パルス生成・合成手段を駆動する駆動パルスを生成する駆動パルス生成手段と、
前記パルス生成・合成手段において、前記複数の直流電源のいずれか一方と前記交流モータとの間の一方向の導通が不可となる経路が存在する場合に、実際の導通経路に応じて、前記パルス生成・合成手段の出力電力を複数の直流電源の出力電力に配分する電力配分手段とを有することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、第２の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
実際の導通経路に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、出力電力値と、モータ電流振幅と、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの直流電源からの前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、第３の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
前記出力電力値をモータの電流値とモータへの出力電圧値から演算する、
ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、第４の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
実際の導通経路に応じて、少なくとも、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、前記交流モータの回転数と、前記交流モータのトルクと、複数の直流電源電圧値とから、配分目標値を演算し、前記交流モータへの出力電圧値と、前記配分目標値とから、それぞれの電源から出力されるべき前記電力変換装置の出力電圧値を求めることによって、前記複数の直流電源の出力電力を調整する、
ことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、第５の発明による電力変換装置は、
前記電力配分手段が、
前記配分目標値の演算のときに、予め作成されたマップを参照して演算を行う、
ことを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
一例を挙げれば、第１の発明を方法として実現させると、本発明による電力変換装置の制御方法は、
複数の直流電源のそれぞれの出力電圧からパルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成し、この交流モータを駆動するパルス生成・合成ステップと、
前記モータを駆動させるパルス制御・合成手段を駆動する駆動パルスを生成するステップと、
前記パルス生成・合成ステップにおいて、前記複数の直流電源のいずれか一方と前記交流モータとの間の一方向の導通が不可となる経路が存在する場合に、実際の導通経路に応じて、前記パルス生成・パルス制御・合成手段の出力電力を複数の直流電源の出力電力に配分する電力配分配ステップと
を含むものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
第１の発明によれば、複数の直流電源のいずれか一方と前記交流モータとの間の一方向の導通が不可となる経路が存在する場合に、実際の電源電力の配分を配分比率指令値に追従させることができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、第２の発明によれば、直流電源の出力電力の配分比率指令値と、出力電力値と、モータ電流振幅と、複数の直流電源電圧値から、配分目標値を演算し、この配分目標値を用いて、それぞれの電源からの電圧指令値を演算することによって、配分比率指令値に追従するような電力制御を実現することができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、第３の発明によれば、出力電力値をモータの電流値とモータへの出力電圧値とから演算するため、出力電力を検出することなく、一般的なモータの電流制御器が持つパラメータを用いて推定することができる。電力センサなどの検出手段を新たに具備する必要がないため、コストや体積が増加することもない。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、第４の発明によれば、モータのトルク指令値と回転数などの機械的な出力を入力として、配分目標値を演算することで、この配分目標値を用いて、それぞれの電源からの電圧指令値を演算することによって、配分比率指令値に追従するような電力制御を実現することができる。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、第５の発明によれば、配分目標値の演算を、予め作成されたマップを参照するだけで良いため、演算時間を短縮することができる。よって、本発明の制御を演算する場合には、演算時間の短縮によって演算能力が比較的低い安価な演算手段（典型的にはマイコンなど）を利用することができるようになる。