(57)【要約】  第１三相電圧指令において第１中間相電圧指令と第１最小相電圧指令とが接近すれば、第１二相変調に相当する第１演算処理から、第２演算処理に切り替えることで、第１三相電圧指令から第１三相印加電圧を演算し、第２三相電圧指令において第２中間相電圧指令と第２最小相電圧指令とが接近すれば、第１二相変調に相当する第３演算処理から、第４演算処理に切り替えることで、第２三相電圧指令から第２三相印加電圧を演算する構成を備える。
2016132427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を出力する直流電源と、第１三相巻線および第２三相巻線を有する交流回転機とに接続された電力変換装置であって、
第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子を有し、前記直流電源から供給される前記直流電圧を第１交流電圧に変換し、前記第１交流電圧を前記第１三相巻線に印加する第１電力変換器と、
第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子を有し、前記直流電源から供給される前記直流電圧を第２交流電圧に変換し、前記第２交流電圧を前記第２三相巻線に印加する第２電力変換器と、
前記第１高電位側スイッチング素子および前記第１低電位側スイッチング素子と、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子とをそれぞれ制御する制御部と、
前記第１三相巻線に流れる第１三相電流を検出する第１電流検出器と、
前記第２三相巻線に流れる第２三相電流を検出する第２電流検出器と、
を備え、
前記制御部は、
前記交流回転機への制御指令に基づいて、前記第１三相巻線への第１三相電圧指令と、前記第２三相巻線への第２三相電圧指令を演算し、演算した前記第１三相電圧指令および前記第２三相電圧指令を出力する電圧指令演算器と、
前記電圧指令演算器から入力された前記第１三相電圧指令から、前記第１三相巻線に印加する第１三相印加電圧を演算し、演算した前記第１三相印加電圧を出力するとともに、前記電圧指令演算器から入力された前記第２三相電圧指令から、前記第２三相巻線に印加する第２三相印加電圧を演算し、演算した前記第２三相印加電圧を出力するオフセット演算器と、
前記オフセット演算器から入力された前記第１三相印加電圧と、第１搬送波信号とを比較することで、前記第１高電位側スイッチング素子および前記第１低電位側スイッチング素子に第１スイッチング信号を出力するとともに、前記オフセット演算器から入力された前記第２三相印加電圧と、前記第１搬送波信号と１８０°の位相差を有する第２搬送波信号とを比較することで、前記第２高電位側スイッチング素子および前記第２低電位側スイッチング素子に第２スイッチング信号を出力するスイッチング信号発生器と、
を有し、
前記電圧指令演算器から入力された前記第１三相電圧指令の各電圧指令を大きい順に第１最大相電圧指令、第１中間相電圧指令、第１最小相電圧指令とし、前記電圧指令演算器から入力された前記第２三相電圧指令のそれぞれを大きい順に第２最大相電圧指令、第２中間相電圧指令、第２最小相電圧指令としたとき、
前記オフセット演算器は、
前記第１中間相電圧指令と前記第１最小相電圧指令との差である第１差分値に応じて、
前記第１差分値があらかじめ設定された基準電圧閾値以上の場合には、前記第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、前記第１搬送波信号の最小値と等しくなるように、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する第１演算処理を実行し、
前記第１差分値が前記基準電圧閾値未満の場合には、前記第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、前記基準電圧閾値と前記第１搬送波信号の最小値との和である基準電圧下限値以上となるように、前記第１三相電圧指令から、前記第１三相印加電圧を演算する第２演算処理を実行し、
前記第２中間相電圧指令と前記第２最小相電圧指令との差である第２差分値に応じて、
前記第２差分値が前記基準電圧閾値以上の場合には、前記第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記第２搬送波信号の最小値と等しくなるように、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する第３演算処理を実行し、
前記第２差分値が前記基準電圧閾値未満の場合には、前記第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、前記基準電圧下限値以上となるように、前記第２三相電圧指令から、前記第２三相印加電圧を演算する第４演算処理を実行する
電力変換装置。
【請求項２】
前記オフセット演算器は、
前記第２演算処理では、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を前記第１三相印加電圧とすることで、前記第１三相印加電圧を演算し、
前記第４演算処理では、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を前記第２三相印加電圧とすることで、前記第２三相印加電圧を演算する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記オフセット演算器は、
前記第２演算処理では、前記第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記基準電圧下限値以上となるように、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算し、
前記第４演算処理では、前記第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記基準電圧下限値以上となるように、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記オフセット演算器は、
前記第２演算処理では、前記第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記基準電圧下限値に近づく負の方向に、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させ、
前記第４演算処理では、前記第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記基準電圧下限値に近づく負の方向に、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記オフセット演算器は、
前記第１演算処理および前記第４演算処理の組み合わせで演算処理を実行しようとする場合、前記第４演算処理では、前記負の方向に、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させ、
前記第２演算処理および前記第３演算処理の組み合わせで演算処理を実行しようとする場合、前記第２演算処理では、前記負の方向に、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記オフセット演算器は、
前記第２演算処理では、前記第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記基準電圧下限値以上となり、かつ前記第１最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記第１搬送波信号の最大値以下となるように、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算し、
前記第４演算処理では、前記第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記基準電圧下限値以上となり、かつ前記第２最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記第２搬送波信号の最大値以下となるように、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する
請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記オフセット演算器は、
前記第２演算処理では、前記第１最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記第１搬送波信号の最大値に近づく正の方向に、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させ、
前記第４演算処理では、前記第２最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が前記第２搬送波信号の最大値に近づく正の方向に、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記オフセット演算器は、
前記第２演算処理では、前記第１最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、前記第１搬送波信号の最大値と前記基準電圧閾値との差である基準電圧上限値に近づく正の方向に、前記第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させ、
前記第４演算処理では、前記第２最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、前記基準電圧上限値に近づく正の方向に、前記第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる
請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第１三相電圧指令および前記第２三相電圧指令の少なくとも一方から電圧位相を演算し、演算した前記電圧位相を出力する電圧位相演算器をさらに有し、
前記オフセット演算器は、
前記第１中間相電圧指令と前記第１最小相電圧指令との差の代わりに、前記電圧位相演算器から入力された前記電圧位相に応じて、前記電圧位相があらかじめ設定した特定の範囲内にあるか否かで前記第１演算処理および前記第２演算処理のいずれか一方の演算処理を実行し、
前記第２中間相電圧指令と前記第２最小相電圧指令との差の代わりに、前記電圧位相演算器から入力された前記電圧位相に応じて、前記電圧位相が前記特定の範囲内にあるか否かで前記第３演算処理および前記第４演算処理のいずれか一方の演算処理を実行する
請求項１から８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記オフセット演算器は、
前記交流回転機の回転速度が回転速度閾値以下である場合、前記交流回転機への電流指令が電流指令閾値以下である場合、または前記第１三相電圧指令の振幅が振幅閾値以下である場合に、
前記第１三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第１平均電圧が０になるように、前記第１三相電圧指令から、前記第１三相印加電圧を演算するとともに、前記第２三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第２平均電圧が０になるように、前記第２三相電圧指令から、前記第２三相印加電圧を演算する第５演算処理を、前記第１演算処理、前記第２演算処理、前記第３演算処理および前記第４演算処理の代わりに実行する
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記オフセット演算器は、
前記交流回転機の回転速度が回転速度閾値以下である場合、前記交流回転機への電流指令が電流指令閾値以下である場合、または前記第１三相電圧指令の振幅が振幅閾値以下である場合に、
前記第１三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第１平均電圧が、０未満の第１設定電圧値になるように、前記第１三相電圧指令から、前記第１三相印加電圧を演算するとともに、前記第２三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第２平均電圧が、前記第１設定電圧値になるように、前記第２三相電圧指令から、前記第２三相印加電圧を演算する第６演算処理を、前記第１演算処理、前記第２演算処理、前記第３演算処理および前記第４演算処理の代わりに実行する
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
前記オフセット演算器は、
前記交流回転機の回転速度が回転速度閾値以下である場合、前記交流回転機への電流指令が電流指令閾値以下である場合、または前記第１三相電圧指令の振幅が振幅閾値以下である場合に、
前記第１三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第１平均電圧が、０よりも大きい第２設定電圧値になるように、前記第１三相電圧指令から、前記第１三相印加電圧を演算するとともに、前記第２三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第２平均電圧が、前記第２設定電圧値となるように、前記第２三相電圧指令から、前記第２三相印加電圧を演算する第７演算処理を、前記第１演算処理、前記第２演算処理、前記第３演算処理および前記第４演算処理の代わりに実行する
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記オフセット演算器は、
前記交流回転機の回転速度が回転速度閾値以下である場合、前記交流回転機への電流指令が電流指令閾値以下である場合、または前記第１三相電圧指令の振幅が振幅閾値以下である場合に、
前記第１三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第１平均電圧が、０未満の第１設定電圧値になるように、前記第１三相電圧指令から、前記第１三相印加電圧を演算するとともに、前記第２三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第２平均電圧が、前記第１設定電圧値になるように、前記第２三相電圧指令から、前記第２三相印加電圧を演算する第６演算処理と、
前記第１三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第１平均電圧が、０よりも大きい第２設定電圧値になるように、前記第１三相電圧指令から、前記第１三相印加電圧を演算するとともに、前記第２三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第２平均電圧が、前記第２設定電圧値となるように、前記第２三相電圧指令から、前記第２三相印加電圧を演算する第７演算処理とを、
交互に切り替えながらいずれか一方を、前記第１演算処理、前記第２演算処理、前記第３演算処理および前記第４演算処理の代わりに実行する
請求項１から９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
前記基準電圧閾値は、
第１電流検出器および第２電流検出器のそれぞれが電流を検出するのに要する通電時間から決定される
請求項１から１３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流検出器を備えた電力変換装置であって、電流検出器による電流検出精度の向上を図る電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置において、コンデンサのリップル電流を抑制する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の従来技術では、具体的には、以下のような技術が開示されている。【０００３】
すなわち、第１インバータ部と第２インバータ部とのＰＷＭ指令信号の位相差が１８０°に設定されており、いずれも最も小さい相のデューティ比が０％となるようにスイッチング制御する第１二相変調を行うことで、コンデンサのリップル電流を低減する（特許文献１の段落［００４４］〜［００６１］参照）。【０００４】
また、第１インバータ部と第２インバータ部とのＰＷＭ指令信号の位相差が１８０°に設定されており、いずれも最も大きい相のデューティ比が１００％となるようにスイッチング制御する第２二相変調を行うことで、コンデンサのリップル電流を低減する（特許文献１の段落［００６２］〜［００７８］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３５４３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らが新たに着目した従来技術の課題については、発明を実施するための形態の中で詳述しているが、概要としては、以下のとおりである。【０００７】
すなわち、特許文献１に記載の従来技術では、電圧指令演算器から入力された三相電圧指令のうちの、第１中間相電圧指令と第１最小相電圧指令とが接近する状態で、第１二相変調が行われた場合、電流検出器によって検出された検出値にノイズが混入するという問題がある。同様に、電圧指令演算器から入力された三相電圧指令のうちの、第２中間相電圧指令と第２最小相電圧指令とが接近する状態で、第１二相変調が行われた場合、電流検出器によって検出された検出値にノイズが混入するという問題がある。【０００８】
このように、電流検出器によって検出された検出値にノイズが混入してしまう結果として、交流回転機から騒音および振動が発生してしまう。【０００９】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、平滑コンデンサのリップル電流を抑制しつつ、電流検出器による電流検出の精度を従来と比べて向上させることのできる電力変換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】
【００１０】
本発明における電力変換装置は、直流電圧を出力する直流電源と、第１三相巻線および第２三相巻線を有する交流回転機とに接続された電力変換装置であって、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子を有し、直流電源から供給される直流電圧を第１交流電圧に変換し、第１交流電圧を第１三相巻線に印加する第１電力変換器と、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子を有し、直流電源から供給される直流電圧を第２交流電圧に変換し、第２交流電圧を第２三相巻線に印加する第２電力変換器と、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子と、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子とをそれぞれ制御する制御部と、第１三相巻線に流れる第１三相電流を検出する第１電流検出器と、第２三相巻線に流れる第２三相電流を検出する第２電流検出器と、を備え、制御部は、交流回転機への制御指令に基づいて、第１三相巻線への第１三相電圧指令と、第２三相巻線への第２三相電圧指令を演算し、演算した第１三相電圧指令および第２三相電圧指令を出力する電圧指令演算器と、電圧指令演算器から入力された第１三相電圧指令から、第１三相巻線に印加する第１三相印加電圧を演算し、演算した第１三相印加電圧を出力するとともに、電圧指令演算器から入力された第２三相電圧指令から、第２三相巻線に印加する第２三相印加電圧を演算し、演算した第２三相印加電圧を出力するオフセット演算器と、オフセット演算器から入力された第１三相印加電圧と、第１搬送波信号とを比較することで、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子に第１スイッチング信号を出力するとともに、オフセット演算器から入力された第２三相印加電圧と、第１搬送波信号と１８０°の位相差を有する第２搬送波信号とを比較することで、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子に第２スイッチング信号を出力するスイッチング信号発生器と、を有し、電圧指令演算器から入力された第１三相電圧指令の各電圧指令を大きい順に第１最大相電圧指令、第１中間相電圧指令、第１最小相電圧指令とし、電圧指令演算器から入力された第２三相電圧指令のそれぞれを大きい順に第２最大相電圧指令、第２中間相電圧指令、第２最小相電圧指令としたとき、オフセット演算器は、第１中間相電圧指令と第１最小相電圧指令との差である第１差分値に応じて、第１差分値があらかじめ設定された基準電圧閾値以上の場合には、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、第１搬送波信号の最小値と等しくなるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する第１演算処理を実行し、第１差分値が基準電圧閾値未満の場合には、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、基準電圧閾値と第１搬送波信号の最小値との和である基準電圧下限値以上となるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算する第２演算処理を実行し、第２中間相電圧指令と第２最小相電圧指令との差である第２差分値に応じて、第２差分値が基準電圧閾値以上の場合には、第２最小相電圧指令に対応する相に印加���れる電圧が第２搬送波信号の最小値と等しくなるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する第３演算処理を実行し、第２差分値が基準電圧閾値未満の場合には、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、基準電圧下限値以上となるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する第４演算処理を実行するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１三相電圧指令において第１中間相電圧指令と第１最小相電圧指令とが接近すれば、第１二相変調に相当する第１演算処理から、第２演算処理に切り替えることで、第１三相電圧指令から第１三相印加電圧を演算し、第２三相電圧指令において第２中間相電圧指令と第２最小相電圧指令とが接近すれば、第１二相変調に相当する第３演算処理から、第４演算処理に切り替えることで、第２三相電圧指令から第２三相印加電圧を演算する構成を備える。このような構成を備えることにより、第１電流検出器の電流検出期間では第２電力変換器でスイッチングが生じないようにし、かつ第２電流検出器の電流検出期間では第１電力変換器でスイッチングが生じないようにすることができ、平滑コンデンサのリップル電流を抑制しつつ、電流検出器による電流検出の精度を従来と比べて向上させることのできる電力変換装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における電力変換装置の全体を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである
【図３】本発明の実施の形態１における電圧指令演算器が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態１における電圧指令演算器が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器が出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【図６Ａ】本発明の実施の形態１におけるスイッチング信号発生器が出力する第１スイッチング信号を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の実施の形態１におけるスイッチング信号発生器が出力する第２スイッチング信号を示す説明図である。
【図７Ａ】図３における［１］の瞬間で、スイッチング信号発生器が出力する第１スイッチング信号を示す説明図である。
【図７Ｂ】図５における［１］の瞬間で、スイッチング信号発生器が出力する第２スイッチング信号を示す説明図である。
【図８Ａ】図３における［２］の瞬間で、スイッチング信号発生器が出力する第１スイッチング信号を示す説明図である。
【図８Ｂ】図５における［２］の瞬間で、スイッチング信号発生器が出力する第２スイッチング信号を示す説明図である。
【図９】図３と比較するための説明図である。
【図１０】図５と比較するための説明図である。
【図１１Ａ】図８Ａと比較するための説明図である。
【図１１Ｂ】図８Ｂと比較するための説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における電力変換装置の全体を示す構成図である
【図１３】本発明の実施の形態２における電圧指令演算器が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態３における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態３における電圧指令演算器が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【図１８】本発明の実施の形態３における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の実施の形態３における電圧指令演算器が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器が出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【図２０】本発明の実施の形態４における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施の形態４における電圧指令演算器が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態４における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図２３】本発明の実施の形態４における電圧指令演算器が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器が出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態５における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態５における電圧指令演算器が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【図２６】本発明の実施の形態５における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の実施の形態５における電圧指令演算器が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器が出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【図２８】本発明の実施の形態６における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の実施の形態６における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図３０】本発明の実施の形態７における第１オフセット演算器が第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図３１】本発明の実施の形態７における電圧指令演算器が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【図３２】本発明の実施の形態７における第２オフセット演算器が第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の実施の形態７における電圧指令演算器が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器が出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【図３４】本発明の実施の形態７において、第１スイッチング信号と、第１電圧ベクトルと、第１母線電流との関係を説明するための説明図である。
【図３５】本発明の実施の形態７において、第２スイッチング信号と、第２電圧ベクトルと、第２母線電流との関係を説明するための説明図である。
【図３６】本発明の実施の形態７において、第１搬送波信号と、第２搬送波信号と、第１三相印加電圧と、第２三相印加電圧と、第１母線電流と、第２母線電流と、母線電流和との関係を示す説明図である。
【図３７】図３６と比較するための説明図である。
【図３８】本発明の実施の形態７において、直流電源の出力電流である直流電流と、平滑コンデンサの出力電流であるリップル電流と、母線電流和との関係を示す説明図である。
【図３９】図３８と比較するための説明図である。
【図４０】本発明の実施の形態７において、オフセット演算器が第６演算処理と第７演算処理とを交互に切り替えながら実行した場合に、オフセット演算器が出力する第１三相印加電圧および第２三相印加電圧を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による電力変換装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における電力変換装置の全体を示す構成図である。なお、図１には、本実施の形態１における電力変換装置に接続された、交流回転機１および直流電源２も併せて図示している。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態１における電力変換装置は、平滑コンデンサ３、第１電力変換器４ａ、第２電力変換器４ｂ、制御部５、第１電流検出器９ａおよび第２電流検出器９ｂを備える。
【００１６】
交流回転機１は、三相交流回転機であり、Ｕ相巻線Ｕ１、Ｖ相巻線Ｖ１およびＷ相巻線Ｗ１から構成された第１三相巻線と、Ｕ相巻線Ｕ２、Ｖ相巻線Ｖ２およびＷ相巻線Ｗ２から構成された第２三相巻線とを有する。また、交流回転機１において、第１三相巻線および第２三相巻線は、電気的に接続されることなく、固定子に納められている。
【００１７】
なお、交流回転機１の具体例としては、永久磁石同期回転機、誘導回転機または同期リラクタンス回転機等が挙げられる。そして、２つの三相巻線を有する交流回転機であれば、どのような種類の交流回転機に対しても本願発明を適用可能である。
【００１８】
直流電源２は、第１電力変換器４ａおよび第２電力変換器４ｂに、直流電圧Ｖｄｃを出力する。なお、直流電源２は、バッテリ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器およびＰＷＭ整流器等といった、直流電圧を出力する全ての機器を含む。
【００１９】
平滑コンデンサ３は、母線電流の変動を抑制して安定した直流電流を実現するために、直流電源２に対して並列に接続された状態で設けられる。なお、平滑コンデンサ３について、図１には詳細に図示していないが、真のコンデンサ容量Ｃ以外に等価直列抵抗ＲｃおよびリードインダクタンスＬｃが存在する。
【００２０】
第１電力変換器４ａは、逆変換回路（すなわち、インバータ）を有する。具体的には、第１電力変換器４ａは、スイッチング素子Ｓｕｐ１、Ｓｖｐ１およびＳｗｐ１から構成された第１高電位側スイッチング素子と、スイッチング素子Ｓｕｎ１、Ｓｖｎ１およびＳｗｎ１から構成された第１低電位側スイッチング素子とを有する。
【００２１】
なお、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子の具体例としては、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタまたはＭＯＳパワートランジスタ等の半導体スイッチと、ダイオードとを逆並列に接続したものを用いたものが挙げられる。
【００２２】
第１電力変換器４ａは、制御部５から入力された第１スイッチング信号に従って、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子がオンまたはオフに切り替え制御されることで、直流電源２から入力された直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換する。また、第１電力変換器４ａが、変換後の電圧を第１三相巻線に印加することで、第１三相巻線には、第１三相電流が流れる。なお、第１三相電流は、Ｕ相電流Ｉｕ１、Ｖ相電流Ｉｖ１およびＷ相電流Ｉｗ１から構成される。
【００２３】
ここで、第１スイッチング信号は、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１（すなわち、スイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｕｎ１、Ｑｖｐ１、Ｑｖｎ１、Ｑｗｐ１およびＱｗｎ１）から構成される。スイッチング信号Ｑｕｐ１、Ｑｖｐ１およびＱｗｐ１は、スイッチング素子Ｓｕｐ１、Ｓｖｐ１およびＳｗｐ１をそれぞれオンまたはオフに切り替えるためのスイッチング信号である。また、スイッチング信号Ｑｕｎ１、Ｑｖｎ１およびＱｗｎ１は、スイッチング素子Ｓｕｎ１、Ｓｖｎ１およびＳｗｎ１をそれぞれオンまたはオフに切り替えるためのスイッチング信号である。
【００２４】
なお、以降では、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１において、値が「１」の場合には、対応するスイッチング素子をオンにするための信号が出力され、値が「０」の場合には、対応するスイッチング素子をオフにするための信号が出力されるものとする。
【００２５】
第２電力変換器４ｂは、逆変換回路（すなわち、インバータ）を有する。具体的には、第２電力変換器４ｂは、スイッチング素子Ｓｕｐ２、Ｓｖｐ２およびＳｗｐ２から構成された第２高電位側スイッチング素子と、スイッチング素子Ｓｕｎ２、Ｓｖｎ２およびＳｗｎ２から構成された第２低電位側スイッチング素子とを有する。
【００２６】
なお、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子の具体例としては、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタまたはＭＯＳパワートランジスタ等の半導体スイッチと、ダイオードとを逆並列に接続したものを用いたものが挙げられる。
【００２７】
第２電力変換器４ｂは、制御部５から入力された第２スイッチング信号に従って、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子がオンまたはオフに切り替え制御されることで、直流電源２から入力された直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換する。また、第２電力変換器４ｂが、変換後の電圧を第２三相巻線に印加することで、第２三相巻線には、第２三相電流が流れる。なお、第２三相電流は、Ｕ相電流Ｉｕ２、Ｖ相電流Ｉｖ２およびＷ相電流Ｉｗ２から構成される。
【００２８】
ここで、第２スイッチング信号は、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２（すなわち、スイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｕｎ２、Ｑｖｐ２、Ｑｖｎ２、Ｑｗｐ２およびＱｗｎ２）から構成される。スイッチング信号Ｑｕｐ２、Ｑｖｐ２およびＱｗｐ２は、スイッチング素子Ｓｕｐ２、Ｓｖｐ２およびＳｗｐ２をそれぞれオンまたはオフに切り替えるためのスイッチング信号である。また、スイッチング信号Ｑｕｎ２、Ｑｖｎ２およびＱｗｎ２は、スイッチング素子Ｓｕｎ２、Ｓｖｎ２およびＳｗｎ２をそれぞれオンまたはオフに切り替えるためのスイッチング信号である。
【００２９】
なお、以降では、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２において、値が「１」の場合には、対応するスイッチング素子をオンにするための信号が出力され、値が「０」の場合には、対応するスイッチング素子をオフにするための信号が出力されるものとする。
【００３０】
次に、制御部５について説明する。図１に示すように、制御部５は、電圧指令演算器６と、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂを含むオフセット演算器７と、スイッチング信号発生器８とを有する。
【００３１】
電圧指令演算器６は、交流回転機１を駆動するために第１三相巻線および第２三相巻線に電圧を印加するための電圧指令として、第１三相巻線への第１三相電圧指令と、第２三相巻線への第２三相電圧指令とを、入力された交流回転機１への制御指令に基づいて演算する。また、電圧指令演算器６は、演算した第１三相電圧指令を第１オフセット演算器７ａに出力し、演算した第２三相電圧指令を第２オフセット演算器７ｂに出力する。
【００３２】
なお、第１三相電圧指令は、Ｕ相電圧指令Ｖｕ１、Ｖ相電圧指令Ｖｖ１およびＷ相電圧指令Ｖｗ１から構成される。また、第２三相電圧指令は、Ｕ相電圧指令Ｖｕ２、Ｖ相電圧指令Ｖｖ２およびＷ相電圧指令Ｖｗ２から構成される。
【００３３】
ここで、電圧指令演算器６による第１三相電圧指令および第２三相電圧指令の具体的な演算方法としては、公知技術であるので、詳細な説明を省略するが、例えば、以下のような例が挙げられる。
【００３４】
一例として、電圧指令演算器６に入力される交流回転機１への制御指令として、交流回転機１への電流指令を設定する。この場合、電圧指令演算器６は、設定された電流指令と、第１電流検出器９ａによって検出された第１三相電流との偏差が零となるように比例積分制御によって第１三相電圧指令を演算する。また、電圧指令演算器６は、設定された電流指令と、第２電流検出器９ｂによって検出された第２三相電流との偏差が零となるように比例積分制御によって第２三相電圧指令を演算する。すなわち、電圧指令演算器６は、電流フィードバック制御によって、第１三相電圧指令および第２三相電圧指令を演算することとなる。
【００３５】
第１オフセット演算器７ａは、第１演算処理および第２演算処理のいずれか一方を実行することで、電圧指令演算器６から入力された第１三相電圧指令から、第１三相巻線に印加する第１三相印加電圧を演算する。また、第１オフセット演算器７ａは、演算した第１三相印加電圧をスイッチング信号発生器８に出力する。なお、第１三相印加電圧は、Ｕ相印加電圧Ｖｕ１’、Ｖ相印加電圧Ｖｖ１’およびＷ相印加電圧Ｖｗ１’から構成される。
【００３６】
ここで、第１オフセット演算器７ａによる第１三相印加電圧の演算について、図２および図３を参照しながら説明する。図２は、本発明の実施の形態１における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１における電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。
【００３７】
図２に示すように、ステップＳ１２０において、第１オフセット演算器７ａは、電圧指令演算器６から入力された第１三相電圧指令の各電圧指令を大きい順に、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１とする。
【００３８】
ステップＳ１２１において、第１オフセット演算器７ａは、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差を演算し、演算した差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。なお、基準電圧閾値Ｖｔｈについては後述する。
【００３９】
ステップＳ１２１において、第１オフセット演算器７ａは、演算した差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合には、ステップＳ１２２へと進み、演算した差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である（すなわち、ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ１２３へと進む。
【００４０】
ステップＳ１２２において、第１オフセット演算器７ａは、第１演算処理を実行することで、第１三相印加電圧を演算する。具体的には、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令の各電圧指令から第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１を減算し、さらに、第１搬送波信号Ｃ１の最小値を加算することで、第１三相印加電圧を演算する。なお、ここでは、具体例として、第１搬送波信号Ｃ１の最小値は、−０．５Ｖｄｃであるものとする。
【００４１】
すなわち、ステップＳ１２２では、第１オフセット演算器７ａは、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最小値（ここでは、−０．５Ｖｄｃ）と等しくなるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を等しく負の方向にシフトすることで、第１三相印加電圧を演算する。
【００４２】
ステップＳ１２３において、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理を実行することで、第１三相印加電圧を演算する。具体的には、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令の各電圧指令を、そのまま第１三相印加電圧とする。
【００４３】
すなわち、ステップＳ１２３では、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を、正負の方向にシフトすることなく、第１三相印加電圧とすることで、第１三相印加電圧を演算する。
【００４４】
図３の上部には、第１三相電圧指令の各電圧指令の波形が示され、図３の下部には、第１三相印加電圧の各印加電圧の波形が示されている。また、図３において、横軸は、電圧位相θｖ［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、直流電圧Ｖｄｃの倍数で表示された電圧値を示す。図３では、第１三相電圧指令は、平衡三相交流電圧である。
【００４５】
図３に示すように、第１三相電圧指令の各電圧指令は、０を基準とした正弦波波形である。第１三相印加電圧の各印加電圧について、第１演算処理を実行されれば、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が−０．５Ｖｄｃとなる。また、第２演算処理を実行されれば、第１三相印加電圧の各印加電圧は、第１三相電圧指令の各電圧指令と一致する。
【００４６】
第２オフセット演算器７ｂは、第３演算処理および第４演算処理のいずれか一方を実行することで、電圧指令演算器６から入力された第２三相電圧指令から、第２三相巻線に印加する第２三相印加電圧を演算する。また、第２オフセット演算器７ｂは、演算した第２三相印加電圧をスイッチング信号発生器８に出力する。なお、第２三相印加電圧は、Ｕ相印加電圧Ｖｕ２’、Ｖ相印加電圧Ｖｖ２’およびＷ相印加電圧Ｖｗ２’から構成される。
【００４７】
ここで、第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算について、図４および図５を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態１における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図５は、本発明の実施の形態１における電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【００４８】
図４に示すように、ステップＳ１３０において、第２オフセット演算器７ｂは、電圧指令演算器６から入力された第２三相電圧指令の各電圧指令を大きい順に、第２最大相電圧指令Ｖｍａｘ２、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２とする。
【００４９】
ステップＳ１３１において、第２オフセット演算器７ｂは、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差を演算し、演算した差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定する。
【００５０】
ステップＳ１３１において、第２オフセット演算器７ｂは、演算した差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合には、ステップＳ１３２へと進み、演算した差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である（すなわち、ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ１３３へと進む。
【００５１】
ステップＳ１３２において、第２オフセット演算器７ｂは、第３演算処理を実行することで、第２三相印加電圧を演算する。具体的には、第２オフセット演算器７ｂは、第２三相電圧指令の各電圧指令から第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２を減算し、さらに、第２搬送波信号Ｃ２の最小値を加算することで、第２三相印加電圧を演算する。なお、ここでは、具体例として、第２搬送波信号Ｃ２の最小値は、−０．５Ｖｄｃであるものとする。
【００５２】
すなわち、ステップＳ１３２では、第２オフセット演算器７ｂは、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２に対応する相に印加される電圧が第２搬送波信号Ｃ２の最小値（ここでは、−０．５Ｖｄｃ）と等しくなるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を等しく負の方向にシフトすることで、第２三相印加電圧を演算する。
【００５３】
ステップＳ１３３において、第２オフセット演算器７ｂは、第４演算処理を実行することで、第２三相印加電圧を演算する。具体的には、第２オフセット演算器７ｂは、第２三相電圧指令の各電圧指令を、そのまま第２三相印加電圧とする。
【００５４】
すなわち、ステップＳ１３３では、第２オフセット演算器７ｂは、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を、正負の方向にシフトすることなく、第２三相印加電圧とすることで、第２三相印加電圧を演算する。
【００５５】
図５の上部には、第２三相電圧指令の各電圧指令の波形が示され、図５の下部には、第２三相印加電圧の各印加電圧の波形が示されている。また、図５において、横軸は、電圧位相θｖ［ｄｅｇ］を示し、縦軸は、直流電圧Ｖｄｃの倍数で表示された電圧値を示す。また、図５では、第２三相電圧指令は、平衡三相交流電圧である。
【００５６】
図５に示すように、第２三相電圧指令の各電圧指令は、０を基準とした正弦波波形である。第２三相印加電圧の各印加電圧について、第３演算処理を実行されれば、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２に対応する相に印加される電圧が−０．５Ｖｄｃとなる。また、第４演算処理を実行されれば、第２三相印加電圧の各印加電圧は、第２三相電圧指令の各電圧指令と一致する。
【００５７】
スイッチング信号発生器８は、第１オフセット演算器７ａから入力された第１三相印加電圧と、第１搬送波信号Ｃ１とを比較することで、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子のそれぞれに第１スイッチング信号を出力する。すなわち、スイッチング信号発生器８は、第１三相印加電圧の各印加電圧に従って、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１を出力することとなる。
【００５８】
また、スイッチング信号発生器８は、第２オフセット演算器７ｂから入力された第２三相印加電圧と、第１搬送波信号Ｃ１と１８０°の位相差を有する第２搬送波信号Ｃ２とを比較することで、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子のそれぞれに第２スイッチング信号を出力する。すなわち、スイッチング信号発生器８は、第２三相印加電圧の各印加電圧に従って、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２を出力することとなる。
【００５９】
また、第１搬送波信号Ｃ１の最大値は、第１三相電圧指令の各電圧指令の最大値よりも大きく、第１搬送波信号Ｃ１の最小値は、第１三相電圧指令の各電圧指令の最小値よりも小さい。同様に、第２搬送波信号Ｃ２の最大値は、第２三相電圧指令の各電圧指令の最大値よりも大きく、第２搬送波信号Ｃ２の最小値は、第２三相電圧指令の各電圧指令の最小値よりも小さい。
【００６０】
ここでは、具体例として、前述したように、第１搬送波信号Ｃ１および第２搬送波信号Ｃ２について、最大値が０．５Ｖｄｃとなり、最小値が−０．５Ｖｄｃとなるように設定されている。また、図３および図５から分かるように、第１三相電圧指令および第２三相電圧指令の各電圧指令について、最大値が０．３Ｖｄｃとなり、最小値が−０．３Ｖｄｃとなるように設定されている。
【００６１】
ここで、スイッチング信号発生器８の動作について、図６Ａおよび図６Ｂを参照しながら、さらに説明する。図６Ａは、本発明の実施の形態１におけるスイッチング信号発生器８が出力する第１スイッチング信号を示す説明図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態１におけるスイッチング信号発生器８が出力する第２スイッチング信号を示す説明図である。
【００６２】
図６Ａには、第１搬送波信号Ｃ１と、第１三相印加電圧と、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１とのそれぞれの波形が示されている。
【００６３】
図６Ａに示すように、第１搬送波信号Ｃ１は、キャリア周期Ｔｃの三角波であり、時刻ｔ１およびｔ３では、電圧値が最小値（ここでは、−０．５Ｖｄｃ）となり、時刻ｔ１と時刻ｔ３の中間である時刻ｔ２では、電圧値が最大値（ここでは、０．５Ｖｄｃ）となる。
【００６４】
スイッチング信号発生器８は、第１三相印加電圧の各印加電圧と、第１搬送波信号Ｃ１とを比較し、比較結果に応じて、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１を出力する。
【００６５】
具体的には、スイッチング信号発生器８は、Ｕ相印加電圧Ｖｕ１’と、第１搬送波信号Ｃ１とを比較した結果として、Ｕ相印加電圧Ｖｕ１’が第１搬送波信号Ｃ１よりも大きい範囲では、「Ｑｕｐ１＝１かつＱｕｎ１＝０」を出力し、Ｕ相印加電圧Ｖｕ１’が第１搬送波信号Ｃ１以下の範囲では、「Ｑｕｐ１＝０かつＱｕｎ１＝１」を出力する。
【００６６】
同様に、スイッチング信号発生器８は、Ｖ相印加電圧Ｖｖ１’と、第１搬送波信号Ｃ１とを比較した結果として、Ｖ相印加電圧Ｖｖ１’が第１搬送波信号Ｃ１よりも大きい範囲では、「Ｑｖｐ１＝１かつＱｖｎ１＝０」を出力し、Ｖ相印加電圧Ｖｖ１’が第１搬送波信号Ｃ１以下の範囲では、「Ｑｖｐ１＝０かつＱｖｎ１＝１」を出力する。
【００６７】
同様に、スイッチング信号発生器８は、Ｗ相印加電圧Ｖｗ１’と、第１搬送波信号Ｃ１とを比較した結果として、Ｗ相印加電圧Ｖｗ１’が第１搬送波信号Ｃ１よりも大きい範囲では、「Ｑｗｐ１＝１かつＱｗｎ１＝０」を出力し、Ｗ相印加電圧Ｖｗ１’が第１搬送波信号Ｃ１以下の範囲では、「Ｑｗｐ１＝０かつＱｗｎ１＝１」を出力する。
【００６８】
図６Ｂには、第２搬送波信号Ｃ２と、第２三相印加電圧と、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２とのそれぞれの波形が示されている。
【００６９】
図６Ｂに示すように、第２搬送波信号Ｃ２は、キャリア周期Ｔｃの三角波であり、時刻ｔ１およびｔ３では、電圧値が最大値（ここでは、０．５Ｖｄｃ）となり、時刻ｔ１と時刻ｔ３の中間である時刻ｔ２では、電圧値が最小値（ここでは、−０．５Ｖｄｃ）となる。また、第２搬送波信号Ｃ２は、キャリア周期Ｔｃを３６０°で表した場合において、第１搬送波信号Ｃ１と１８０°の位相差を有する。
【００７０】
スイッチング信号発生器８は、第２三相印加電圧の各印加電圧と、第２搬送波信号Ｃ２とを比較し、比較結果に応じて、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２を出力する。
【００７１】
具体的には、スイッチング信号発生器８は、Ｕ相印加電圧Ｖｕ２’と、第２搬送波信号Ｃ２とを比較した結果として、Ｕ相印加電圧Ｖｕ２’が第２搬送波信号Ｃ２よりも大きい範囲では、「Ｑｕｐ２＝１かつＱｕｎ２＝０」を出力し、Ｕ相印加電圧Ｖｕ２’が第２搬送波信号Ｃ２以下の範囲では、「Ｑｕｐ２＝０かつＱｕｎ２＝１」を出力する。
【００７２】
同様に、スイッチング信号発生器８は、Ｖ相印加電圧Ｖｖ２’と、第２搬送波信号Ｃ２とを比較した結果として、Ｖ相印加電圧Ｖｖ２’が第２搬送波信号Ｃ２よりも大きい範囲では、「Ｑｖｐ２＝１かつＱｖｎ２＝０」を出力し、Ｖ相印加電圧Ｖｖ２’が第２搬送波信号Ｃ２以下の範囲では、「Ｑｖｐ２＝０かつＱｖｎ２＝１」を出力する。
【００７３】
同様に、スイッチング信号発生器８は、Ｗ相印加電圧Ｖｗ２’と、第２搬送波信号Ｃ２とを比較した結果として、Ｗ相印加電圧Ｖｗ２’が第２搬送波信号Ｃ２よりも大きい範囲では、「Ｑｗｐ２＝１かつＱｗｎ２＝０」を出力し、Ｗ相印加電圧Ｖｗ２’が第２搬送波信号Ｃ２以下の範囲では、「Ｑｗｐ２＝０かつＱｗｎ２＝１」を出力する。
【００７４】
第１電流検出器９ａは、第１三相巻線に流れる第１三相電流の各電流を検出する。ここで、第１電流検出器９ａの具体的な構成としては、例えば、電流検出用抵抗素子を、第１低電位側スイッチング素子の各スイッチング素子に直列に接続する。
【００７５】
なお、図１では、電流検出用抵抗素子を三相の各相に対応するように設けているが、第１三相電流の各電流の総和が零となることを利用し、電流検出用抵抗素子を三相のうちの二相に対応するように設けてもよい。すなわち、第１電力変換器４ａの少なくとも二相分に対応するように、電流検出用抵抗素子を設ければよい。
【００７６】
第２電流検出器９ｂは、第２三相巻線に流れる第２三相電流の各電流を検出する。ここで、第２電流検出器９ｂの具体的な構成としては、例えば、電流検出用抵抗素子を、第２低電位側スイッチング素子の各スイッチング素子に直列に接続する。
【００７７】
なお、図１では、電流検出用抵抗素子を三相の各相に対応するように設けているが、第２三相電流の各電流の総和が零となることを利用し、電流検出用抵抗素子を三相のうちの二相に対応するように設けてもよい。すなわち、第２電力変換器４ｂの少なくとも二相分に対応するように、電流検出用抵抗素子を設ければよい。
【００７８】
次に、第１電流検出器９ａおよび第２電流検出器９ｂにおいて、電流を検出するタイミングと、正確に電流を検出するための条件とについて、図６Ａおよび図６Ｂを参照しながら説明する。
【００７９】
第１電流検出器９ａは、第１低電位側スイッチング素子がすべてオンになるタイミングである時刻ｔ２で、第１三相電流を検出する。なお、図６Ａにおいて、時刻ｔ２では、第１搬送波信号Ｃ１は、最大値となる。
【００８０】
また、第２電流検出器９ｂは、第２低電位側スイッチング素子がすべてオンになるタイミングである、時刻ｔ１および時刻ｔ３で、第２三相電流を検出する。なお、図６Ｂにおいて、時刻ｔ１および時刻ｔ３では、第２搬送波信号Ｃ２は、最大値となる。
【００８１】
また、第１電流検出器９ａおよび第２電流検出器９ｂのそれぞれが電流を検出するのに要する時間を通電時間ｔｉとする。通電時間ｔｉは、検出波形に含まれるリンギング収束時間と、アナログ／デジタル変換器の変換時間と、サンプルおよびホールドに要する時間とを考慮して定まる電流検出用抵抗素子への通電時間の下限値であり、具体的には、数μｓから数十μｓまでの範囲の値となる。
【００８２】
また、図６Ａには、第２電流検出器９ｂの電流検出タイミングである時刻ｔ１から後ろにｔｉ／２の時間幅を設けた区間Ａと、時刻ｔ３から前にｔｉ／２の時間幅を設けた区間Ｃとが図示されている。図６Ｂには、第１電流検出器９ａの電流検出タイミングである時刻ｔ２を中心に前後にｔｉ／２ずつ時間幅を設けた区間Ｂが図示されている。以下、区間Ａ、区間Ｂおよび区間Ｃのそれぞれを電流検出期間とする。
【００８３】
ここで、第１電流検出器９ａが正確に第１三相電流を検出するためには、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２について、「０」から「１」および「１」から「０」への切り替わりを、電流検出期間で生じさせない必要がある。すなわち、第２高電位側スイッチング素子および第２低電位側スイッチング素子のオンおよびオフの切り替わりを、区間Ｂで生じさせない必要がある。逆に、電流検出期間に、第２電力変換器４ｂでスイッチングが生じてしまうと、第１電流検出器９ａが検出した第１三相電流にノイズが混入し、このノイズが、交流回転機１が振動および騒音を発生させる原因となる。
【００８４】
同様に、第２電流検出器９ｂが正確に第２三相電流を検出するためには、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１について、「０」から「１」および「１」から「０」への切り替わりを、電流検出期間で生じさせない必要がある。すなわち、第１高電位側スイッチング素子および第１低電位側スイッチング素子のオンおよびオフの切り替わりを、区間Ａおよび区間Ｃで生じさせない必要がある。逆に、電流検出期間に、第１電力変換器４ａでスイッチングが生じてしまうと、第２電流検出器９ｂが検出した第２三相電流にノイズが混入し、このノイズが、交流回転機１が振動および騒音を発生させる原因となる。
【００８５】
次に、基準電圧閾値Ｖｔｈおよび基準電圧下限値Ｖｌｏの定義について説明する。基準電圧下限値Ｖｌｏは、第１電流検出器９ａの電流検出期間に、第２電力変換器４ｂでスイッチングを生じさせず、かつ第２電流検出器９ｂの電流検出期間に、第１電力変換器４ａでスイッチングを生じさせないようにするための閾値であり、基準電圧閾値Ｖｔｈと、第１搬送波信号Ｃ１の最小値とを用いて、以下の式のように定義される。
基準電圧下限値Ｖｌｏ
＝基準電圧閾値Ｖｔｈ
＋（第１搬送波信号Ｃ１の最小値）
【００８６】
なお、前述したように、ここでは、第１搬送波信号Ｃ１の最小値は、−０．５Ｖｄｃであるものとしているので、この場合、基準電圧下限値Ｖｌｏは、「Ｖｔｈ−０．５Ｖｄｃ」で表される。
【００８７】
また、第１三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ以上である場合には、区間Ａおよび区間Ｃで、第１電力変換器４ａによるスイッチングが生じない。一方、第１三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ未満である場合には、区間Ａおよび区間Ｃで、第１電力変換器４ａによるスイッチングが生じる。
【００８８】
ただし、第１オフセット演算器７ａによって第１演算処理が実行されることで、第１三相印加電圧のうち、第１最小相電圧指令に対応する相の印加電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最小値と一致する場合、以下のようになる。すなわち、第１最小相電圧指令に対応する相について、第１搬送波信号Ｃ１のキャリア周期Ｔｃ中で、高電位側のスイッチング素子が常にオフとなり、低電位側のスイッチング素子が常にオンとなるので、区間Ａおよび区間Ｃで、第１電力変換器４ａでスイッチングが生じることはない。
【００８９】
また、第２三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ以上である場合には、区間Ｂで、第２電力変換器４ｂでスイッチングが生じない。一方、第２三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ未満である場合には、区間Ｂで、第２電力変換器４ｂでスイッチングが生じる。
【００９０】
ただし、第２オフセット演算器７ｂによって第３演算処理が実行されることで、第２三相印加電圧のうち、第２最小相電圧指令に対応する相の印加電圧が第２搬送波信号Ｃ２の最小値と一致する場合、以下のようになる。すなわち、第２最小相電圧指令に対応する相について、第２搬送波信号Ｃ２のキャリア周期Ｔｃ中で、高電位側のスイッチング素子が常にオフとなり、低電位側のスイッチング素子が常にオンとなるので、区間Ｂで、第２電力変換器４ｂでスイッチングが生じることはない。
【００９１】
ここで、基準電圧閾値Ｖｔｈの決定方法としては、通電時間ｔｉに基づいて決定すればよく、具体的には、例えば、以下の式に従って基準電圧閾値Ｖｔｈを決定すればよい。
Ｖｔｈ＝ｔｉ／Ｔｃ×Ｖｄｃ
【００９２】
一例として、通電時間ｔｉを５μｓ、キャリア周期Ｔｃを５０μｓ、直流電圧Ｖｄｃを１２Ｖとすると、基準電圧閾値Ｖｔｈは、１．２Ｖ（＝０．１Ｖｄｃ）となる。なお、ここでは、具体例として、基準電圧閾値Ｖｔｈは、０．１Ｖｄｃであるものとする。
【００９３】
次に、基準電圧閾値Ｖｔｈを用いて、第１演算処理と第２演算処理とが切り替えられるとともに、第３演算処理と第４演算処理とが切り替えられるように構成することで得られる効果について、先の各図に加えて、さらに、図７Ａ〜図８Ｂを参照しながら説明する。
【００９４】
図７Ａは、図３における［１］の瞬間で、スイッチング信号発生器８が出力する第１スイッチング信号を示す説明図である。図７Ｂは、図５における［１］の瞬間で、スイッチング信号発生器８が出力する第２スイッチング信号を示す説明図である。
【００９５】
図８Ａは、図３における［２］の瞬間で、スイッチング信号発生器８が出力する第１スイッチング信号を示す説明図である。図８Ｂは、図５における［２］の瞬間で、スイッチング信号発生器８が出力する第２スイッチング信号を示す説明図である。
【００９６】
ここで、平滑コンデンサ３のリップル電流を抑制するという観点のみを考慮すると、第２演算処理と第４演算処理とではなく、第１演算処理と第３演算処理とが常に選択されることが好ましい。したがって、第１電流検出器９ａおよび第２電流検出器９ｂでのノイズの影響が無い範囲では、第１演算処理と第３演算処理とが可能な限り選択されるように構成する。
【００９７】
まず、第１オフセット演算器７ａによる第１演算処理と第２演算処理との切り替えについて説明する。
【００９８】
図２に示すように、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、実行結果に応じて、第１演算処理としてステップＳ１２２を実行するか、または第２演算処理としてステップＳ１２３を実行する。
【００９９】
ここで、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合、第１三相印加電圧のうちの、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１に対応する相に印加される電圧（＝Ｖｍｉｄ１−０．５Ｖｄｃ−Ｖｍｉｎ１）は、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上である。したがって、その相に対応するスイッチング信号の切り替わりは、区間Ａおよび区間Ｃで生じることはない。
【０１００】
このような状態は、具体的には、図３において、例えば、［１］の瞬間に該当し、図３を参照すると、Ｗ相印加電圧Ｖｗ１’は、最小値（＝−０．５Ｖｄｃ）で一定となる。また、Ｕ相印加電圧Ｖｕ１’およびＶ相印加電圧Ｖｖ１’は、−０．０５Ｖｄｃ近傍の値となり、基準電圧下限値Ｖｌｏ（＝Ｖｔｈ−０．５Ｖｄｃ＝−０．４Ｖｄｃ）よりも大きい。
【０１０１】
また、図３における［１］の瞬間では、キャリア周期Ｔｃにおける各パラメータの波形は、図７Ａに示すようになる。図７Ａから分かるように、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の切り替わりは、区間Ａおよび区間Ｃで生じていない。
【０１０２】
したがって、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合には、ステップＳ１２２を実行する。
【０１０３】
一方、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合、第１三相印加電圧のうちの、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１に対応する相に印加される電圧（＝Ｖｍｉｄ１−０．５Ｖｄｃ−Ｖｍｉｎ１）は、基準電圧下限値Ｖｌｏ未満である。したがって、その相に対応するスイッチング信号の切り替わりは、区間Ａおよび区間Ｃで生じる。このような切り替わりが生じると、前述したように、交流回転機１が振動および騒音を発生させることから好ましくない。
【０１０４】
そこで、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ１２３を実行する。すなわち、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令の各電圧指令を、そのまま第１三相印加電圧とする。これにより、第１三相印加電圧の各印加電圧は、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となるので、スイッチング信号の切り替わりは、区間Ａおよび区間Ｃで生じることがない。その結果、交流回転機１の振動および騒音を抑制できる。
【０１０５】
このような状態は、具体的には、図３において、例えば、［２］の瞬間に該当し、図３を参照すると、Ｖ相印加電圧Ｖｖ１’は、０．３Ｖｄｃ近傍の値となり、Ｕ相印加電圧Ｖｕ１’およびＷ相印加電圧Ｖｗ１’は、−０．１５Ｖｄｃ近傍の値となる。すなわち、第１三相印加電圧の各印加電圧は、第１三相電圧指令の各電圧指令と等しくなるので、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となる。
【０１０６】
また、図３における［２］の瞬間では、キャリア周期Ｔｃにおける各パラメータの波形は、図８Ａに示すようになる。図８Ａから分かるように、図７Ａと同様、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の切り替わりは、区間Ａおよび区間Ｃで生じていない。
【０１０７】
したがって、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ１２３を実行する。
【０１０８】
次に、第２オフセット演算器７ｂによる第３演算処理と第４演算処理との切り替えについて説明する。
【０１０９】
図４に示すように、第２オフセット演算器７ａは、ステップＳ１３１を実行し、実行結果に応じて、第３演算処理としてステップＳ１３２を実行するか、または第４演算処理としてステップＳ１３３を実行する。
【０１１０】
ここで、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合、第２三相印加電圧のうちの、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２に対応する相に印加される電圧（＝Ｖｍｉｄ２−０．５Ｖｄｃ−Ｖｍｉｎ２）は、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上である。したがって、その相に対応するスイッチング信号の切り替わりは、区間Ｂで生じることはない。
【０１１１】
このような状態は、具体的には、図５において、例えば、［１］の瞬間に該当し、図５を参照すると、Ｗ相印加電圧Ｖｗ２’は、最小値（＝−０．５Ｖｄｃ）で一定となる。また、Ｕ相印加電圧Ｖｕ２’およびＶ相印加電圧Ｖｖ２’は、−０．０５Ｖｄｃ近傍の値となり、基準電圧下限値Ｖｌｏ（＝Ｖｔｈ−０．５Ｖｄｃ＝−０．４Ｖｄｃ）よりも大きい。
【０１１２】
また、図５における［１］の瞬間では、キャリア周期Ｔｃにおける各パラメータの波形は、図７Ｂに示すようになる。図７Ｂから分かるように、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の切り替わりは、区間Ｂで生じていない。
【０１１３】
したがって、第２オフセット演算器７ｂは、ステップＳ１３１を実行し、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合には、ステップＳ１３２を実行する。
【０１１４】
一方、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合、第２三相印加電圧のうちの、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２に対応する相に印加される電圧（＝Ｖｍｉｄ２−０．５Ｖｄｃ−Ｖｍｉｎ２）は、基準電圧下限値Ｖｌｏ未満である。したがって、その相に対応するスイッチング信号の切り替わりは、区間Ｂで生じる。このような切り替わりが生じると、前述したように、交流回転機１が振動および騒音を発生させることから好ましくない。
【０１１５】
そこで、第２オフセット演算器７ｂは、ステップＳ１３１を実行し、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ１３３を実行する。すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第２三相電圧指令の各電圧指令を、そのまま第２三相印加電圧とする。これにより、第２三相印加電圧の各印加電圧は、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となるので、スイッチング信号の切り替わりは、区間Ｂで生じることがない。その結果、交流回転機１の振動および騒音を抑制できる。
【０１１６】
このような状態は、具体的には、図５において、例えば、［２］の瞬間に該当し、図５を参照すると、Ｖ相印加電圧Ｖｖ２’は、０．３Ｖｄｃ近傍の値となり、Ｕ相印加電圧Ｖｕ２’およびＷ相印加電圧Ｖｗ２’は、−０．１５Ｖｄｃ近傍の値となる。すなわち、第２三相印加電圧の各印加電圧は、第２三相電圧指令の各電圧指令と等しくなるので、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となる。
【０１１７】
また、図５における［２］の瞬間では、キャリア周期Ｔｃにおける各パラメータの波形は、図８Ｂに示すようになる。図８Ｂから分かるように、図７Ｂと同様、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の切り替わりは、区間Ｂで生じていない。
【０１１８】
したがって、第２オフセット演算器７ｂは、ステップＳ１３１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ１３３を実行する。
【０１１９】
次に、比較例として、第１演算処理と第２演算処理とが切り替えられないとともに第３演算処理と第４演算処理とが切り替えられない構成の場合について、図９〜図１１Ｂを参照しながら説明する。すなわち、ここでは、第１オフセット演算器７ａが第１演算処理のみを実行し、第２オフセット演算器７ｂが第３演算処理のみを実行する場合を考えることとなる。
【０１２０】
図９は、図３と比較するための説明図である。図１０は、図５と比較するための説明図である。図１１Ａは、図８Ａと比較するための説明図である。図１１Ｂは、図８Ｂと比較するための説明図である。
【０１２１】
第１オフセット演算器７ａが、図２に示すステップＳ１２１およびＳ１２３を実行せずにステップＳ１２０およびＳ１２２を実行する場合（すなわち、第１演算処理のみを実行する場合）、第１三相印加電圧の各印加電圧は、図９に示すようになる。すなわち、図９では、第１三相電圧指令に対して、特許文献１でいう第１二相変調が行われた場合に得られる第１三相印加電圧が示されている。
【０１２２】
また、図９における［２］の瞬間では、キャリア周期Ｔｃにおける各パラメータの波形は、図１１Ａに示すようになる。
【０１２３】
図９から分かるように、［２］の瞬間では、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１とが接近する。したがって、この状態で第１演算処理が実行されると、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１に対応する相に印加される電圧は、基準電圧下限値Ｖｌｏを下回る。
【０１２４】
この場合、図１１Ａに示すように、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１に対応する相であるＵ相に対応するスイッチング信号Ｑｕｐ１およびＱｕｎ１の切り替わりは、区間Ａおよび区間Ｃで生じる。その結果として、交流回転機１が振動および騒音を発生させる。
【０１２５】
同様に、第２オフセット演算器７ｂが、図４に示すステップＳ１３１およびＳ１３３を実行せずにステップＳ１３０およびＳ１３２を実行する場合（すなわち、第３演算処理のみを実行する場合）、第２三相印加電圧の各印加電圧は、図１０に示すようになる。すなわち、図１０では、第２三相電圧指令に対して、特許文献１でいう第１二相変調が行われた場合に得られる第２三相印加電圧が示されている。
【０１２６】
また、図１０における［２］の瞬間では、キャリア周期Ｔｃにおける各パラメータの波形は、図１１Ｂに示すようになる。
【０１２７】
図１０から分かるように、［２］の瞬間では、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２とが接近する。したがって、この状態で第３演算処理が実行されると、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２に対応する相に印加される電圧は、基準電圧下限値Ｖｌｏを下回る。
【０１２８】
この場合、図１１Ｂに示すように、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２に対応する相であるＵ相に対応するスイッチング信号Ｑｕｐ２およびＱｕｎ２の切り替わりは、区間Ｂで生じる。その結果として、交流回転機１が振動および騒音を発生させる。
【０１２９】
この比較例から分かるように、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１とが接近すれば、第２演算処理が実行されるように構成することで、第１三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏを下回らなくなる。したがって、第２電流検出器９ｂの電流検出期間で、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の切り替わりが生じないので、交流回転機１より生じる、振動および騒音を低減することができる。
【０１３０】
同様に、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２とが接近すれば、第４演算処理が実行されるように構成することで、第２三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏを下回らなくなる。したがって、第１電流検出器９ａの電流検出期間で、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の切り替わりが生じないので、交流回転機１より生じる、振動および騒音を低減することができる。
【０１３１】
以上、本実施の形態１によれば、オフセット演算器は、第１中間相電圧指令と第１最小相電圧指令との差である第１差分値に応じて、第１差分値があらかじめ設定された基準電圧閾値以上の場合には、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、第１搬送波信号の最小値と等しくなるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する第１演算処理を実行し、第１差分値が基準電圧閾値未満の場合には、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、基準電圧閾値と第１搬送波信号の最小値との和である基準電圧下限値以上となるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算する第２演算処理を実行する。
【０１３２】
また、オフセット演算器は、第２中間相電圧指令と第２最小相電圧指令との差である第２差分値に応じて、第２差分値が基準電圧閾値以上の場合には、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が第２搬送波信号の最小値と等しくなるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する第３演算処理を実行し、第２差分値が基準電圧閾値未満の場合には、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、基準電圧下限値以上となるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する第４演算処理を実行する。
【０１３３】
具体的には、オフセット演算器は、第２演算処理では、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を第１三相印加電圧とすることで、第１三相印加電圧を演算し、第４演算処理では、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を第２三相印加電圧とすることで、第２三相印加電圧を演算する。
【０１３４】
これにより、第１電流検出器の電流検出期間では第２電力変換器でスイッチングが生じないようにし、かつ第２電流検出器の電流検出期間では第１電力変換器でスイッチングが生じないようにすることができる。この結果、平滑コンデンサのリップル電流を抑制しつつ、第１電流検出器および第２電流検出器による電流検出の精度を向上させることができる。さらに、電流検出精度が向上することで、交流回転機１より生じる、振動および騒音を低減することができる。
【０１３５】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差に応じて第１演算処理と第２演算処理とが切り替えられるとともに、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差に応じて第３演算処理と第４演算処理とが切り替えられるように構成する場合について説明した。これに対して、本発明の実施の形態２では、電圧位相θｖに応じて第１演算処理と第２演算処理とが切り替えられるとともに、第３演算処理と第４演算処理とが切り替えられるように構成する場合について説明する。
【０１３６】
なお、本実施の形態２では、先の実施の形態１と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
図１２は、本発明の実施の形態２における電力変換装置の全体を示す構成図である。図１２に示すように、本実施の形態２における電力変換装置は、平滑コンデンサ３、第１電力変換器４ａ、第２電力変換器４ｂ、制御部５、第１電流検出器９ａおよび第２電流検出器９ｂを備える。
【０１３８】
また、制御部５は、電圧指令演算器６と、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂを含むオフセット演算器７と、スイッチング信号発生器８と、電圧位相演算器１０とを有する。
【０１３９】
電圧位相演算器１０は、電圧指令演算器６から入力された第１三相電圧指令を用いて、電圧位相θｖを演算する。また、電圧指令演算器６は、演算した電圧位相θｖを、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂに出力する。
【０１４０】
具体的には、電圧指令演算器６から入力された第１三相電圧指令を用いて、以下の式（１）に従って、電圧位相θｖを演算する。
【０１４１】
【数１】
2016132427.tif 000003
【０１４２】
なお、電圧位相演算器１０は、第１三相電圧指令の各電圧指令を、静止二軸座標系における電圧Ｖα、Ｖβに変換し、電圧Ｖα、Ｖβを用いて、以下の式（２）に従って、電圧位相θｖを演算してもよい。
【０１４３】
【数２】
2016132427.tif 000004
【０１４４】
また、電圧位相演算器１０は、第１三相電圧指令の各電圧指令を、回転二軸座標系における電圧Ｖｄ、Ｖｑに変換し、電圧Ｖｄ、Ｖｑを用いて、以下の式（３）に従って、電圧位相θｖを演算してもよい。ただし、式（３）において、θは、交流回転機１の回転位相である。
【０１４５】
【数３】
2016132427.tif 000005
【０１４６】
ここで、本実施の形態２では、第１三相電圧指令を用いて電圧位相θｖを演算する場合を例示するが、第２三相電圧指令を用いても電圧位相θｖを同様に演算することができる。また、電圧位相演算器１０は、第１三相電圧指令を用いて演算した電圧位相と、第２三相電圧指令を用いて演算した電圧位相との平均値を、電圧位相θｖとして出力するように構成してもよい。
【０１４７】
次に、本実施の形態２における第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂの動作について、図１３〜図１５を参照しながら説明する。
【０１４８】
図１３は、本発明の実施の形態２における電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。図１４は、本発明の実施の形態２における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図１５は、本発明の実施の形態２における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【０１４９】
図１３から分かるように、本実施の形態２では、電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令の波形と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧の波形とは、先の図３と同様である。
【０１５０】
また、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相θｖに応じて、電圧位相θｖがあらかじめ設定した特定の範囲内にあるか否かで、第１演算処理および第２演算処理のいずれか一方の演算処理を実行する。
【０１５１】
具体的には、図１３に示すように、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相θｖの値が、３６０−αから３６０までの範囲、０からαまでの範囲、１２０−αから１２０＋αまでの範囲、および２４０−αから２４０＋αまでの範囲において、第２演算処理を実行する。一方、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相θｖの値が、これらの範囲以外の場合には、第１演算処理を実行する。
【０１５２】
このように、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相θｖに応じて、第１演算処理および第２演算処理を切り替える。なお、αは、固定値であり、電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令に応じてあらかじめ設定すればよい。
【０１５３】
第１オフセット演算器７ａによる第１三相印加電圧の演算動作については、図１４に示すようになる。図１４に示すように、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２０を実行した後、ステップＳ２３１へと進む。
【０１５４】
ステップＳ２３１において、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相θｖについて、３６０−α≦θｖまたはθｖ≦αが成立するか否かを判定する。
【０１５５】
第１オフセット演算器７ａは、３６０−α≦θｖまたはθｖ≦αが成立する（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ１２３へと進み、第２演算処理を実行する。一方、第１オフセット演算器７ａは、３６０−α≦θｖまたはθｖ≦αが成立しない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ２３２へと進む。
【０１５６】
ステップＳ２３２において、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相θｖについて、１２０−α≦θｖ≦１２０＋αが成立するか否かを判定する。
【０１５７】
第１オフセット演算器７ａは、１２０−α≦θｖ≦１２０＋αが成立する（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ１２３へと進み、第２演算処理を実行する。一方、第１オフセット演算器７ａは、１２０−α≦θｖ≦１２０＋αが成立しない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ２３３へと進む。
【０１５８】
ステップＳ２３３において、第１オフセット演算器７ａは、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相θｖについて、２４０−α≦θｖ≦２４０＋αが成立するか否かを判定する。
【０１５９】
第１オフセット演算器７ａは、２４０−α≦θｖ≦２４０＋αが成立する（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合、ステップＳ１２３へと進み、第２演算処理を実行する。一方、第１オフセット演算器７ａは、２４０−α≦θｖ≦２４０＋αが成立しない（すなわち、ＮＯ）と判定した場合、ステップＳ１２２へと進み、第１演算処理を実行する。
【０１６０】
第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算動作については、図１５に示すようになる。図１５から分かるように、このフローチャートは、ステップＳ１３０と、ステップＳ２３１〜Ｓ２３３と同様のステップＳ２４１〜Ｓ２４３と、第３演算処理を実行するステップＳ１３２と、第４演算処理を実行するステップＳ１３３とで構成される。
【０１６１】
すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第１オフセット演算器７ａと同様に、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相θｖに応じて、第３演算処理および第４演算処理を切り替えることとなる。
【０１６２】
したがって、電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令の波形と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧の波形とは、図１３と同様になる。
【０１６３】
以上、本実施の形態２によれば、先の実施の形態１に対して、オフセット演算器は、第１中間相電圧指令と第１最小相電圧指令との差の代わりに、電圧位相演算器から入力された電圧位相に応じて、電圧位相があらかじめ設定した特定の範囲内にあるか否かで第１演算処理および第２演算処理のいずれか一方の演算処理を実行する。また、オフセット演算器は、第２中間相電圧指令と第２最小相電圧指令との差の代わりに、電圧位相演算器から入力された電圧位相に応じて、電圧位相が特定の範囲内にあるか否かで第３演算処理および第４演算処理のいずれか一方の演算処理を実行する。これにより、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、第２演算処理および第４演算処理の内容が、先の実施の形態１、２とは異なる場合について説明する。なお、本実施の形態３では、先の実施の形態１、２と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１、２と異なる点を中心に説明する。
【０１６５】
ここで、本実施の形態３では、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理では、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する。
【０１６６】
また、第２オフセット演算器７ｂは、第４演算処理では、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する。
【０１６７】
ここでは、具体例として、第１オフセット演算器７ａは、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏと一致するように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる場合を例示する。また、第２オフセット演算器７ｂは、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏと一致するように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる場合を例示する。
【０１６８】
本実施の形態３における第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂの動作について、図１６〜図１９を参照しながら説明する。
【０１６９】
図１６は、本発明の実施の形態３における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図１７は、本発明の実施の形態３における電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。図１８は、本発明の実施の形態３における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図１９は、本発明の実施の形態３における電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【０１７０】
図１６に示すように、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２０を実行した後、ステップＳ１２１へと進む。第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合には、ステップＳ１２２を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ３１３を実行する。
【０１７１】
ここで、ステップＳ３１３の実行によって演算される第１三相印加電圧と、ステップＳ１２２の実行によって演算される第１三相印加電圧とを比較した場合、ステップＳ３１３の方が、基準電圧閾値Ｖｔｈが加算されている分だけ大きい。したがって、ステップＳ３１３の実行によって演算される第１三相印加電圧のうちの、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相の印加電圧は、基準電圧下限値Ｖｌｏと一致する。
【０１７２】
図１７から分かるように、例えば、［２］の瞬間では、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１とが接近するので、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理として、ステップＳ３１３を実行する。この場合、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相であるＷ相に印加される電圧Ｖｗ１’は、基準電圧下限値Ｖｌｏに一致する。
【０１７３】
このように、第１オフセット演算器７ａは、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最小値と等しくなるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を等しく負の方向にシフトした上で、さらに、基準電圧閾値Ｖｔｈだけ加算している。したがって、第１三相印加電圧の各印加電圧は、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となるので、電流検出期間でのスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の切り替わりは、先の実施の形態１と同様に生じることはない。
【０１７４】
第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算動作については、図１８に示すようになる。図１８から分かるように、このフローチャートは、ステップＳ１３０と、ステップＳ１３１と、第３演算処理を実行するステップＳ１３２と、ステップＳ３１３と同様であって第４演算処理を実行するステップＳ３２３とで構成される。
【０１７５】
すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第１オフセット演算器７ａと同様に、第２三相印加電圧を演算する。したがって、図１９に示すように、電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令の波形と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧の波形とは、図１７と同様になる。
【０１７６】
このように、第２三相印加電圧の各印加電圧も、基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となるので、電流検出期間でのスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の切り替わりは、先の実施の形態１と同様に生じることはない。
【０１７７】
以上、本実施の形態３によれば、オフセット演算器は、第２演算処理では、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値以上となるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する。また、オフセット演算器は、第４演算処理では、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値以上となるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する。これにより、先の実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１７８】
また、オフセット演算器は、第２演算処理では、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値に近づく負の方向に、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。また、オフセット演算器は、第４演算処理では、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値に近づく負の方向に、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。
【０１７９】
これにより、第２演算処理を実行することで、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、第１搬送波信号の最小値に近くなり、第４演算処理を実行することで、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、第２搬送波信号の最小値に近くなる。その結果、先の実施の形態１、２と比べて、平滑コンデンサのリップル電流をより抑制することができる。
【０１８０】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４では、第２演算処理および第４演算処理の内容が、先の実施の形態１〜３とは異なる場合について説明する。なお、本実施の形態４では、先の実施の形態１〜３と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜３と異なる点を中心に説明する。
【０１８１】
ここで、本実施の形態４では、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理では、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となり、かつ第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最大値以下となるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する。
【０１８２】
また、第２オフセット演算器７ｂは、第４演算処理では、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏ以上となり、かつ第２最大相電圧指令Ｖｍａｘ２に対応する相に印加される電圧が第２搬送波信号Ｃ２の最大値以下となるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する。
【０１８３】
ここでは、具体例として、第１オフセット演算器７ａは、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最大値と一致するように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる場合を例示する。また、第２オフセット演算器７ｂは、第２最大相電圧指令Ｖｍａｘ２に対応する相に印加される電圧が第２搬送波信号Ｃ２の最大値と一致するように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる場合を例示する。
【０１８４】
本実施の形態４における第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂの動作について、図２０〜図２３を参照しながら説明する。
【０１８５】
図２０は、本発明の実施の形態４における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図２１は、本発明の実施の形態４における電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。図２２は、本発明の実施の形態４における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図２３は、本発明の実施の形態４における電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【０１８６】
図２０に示すように、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２０を実行した後、ステップＳ１２１へと進む。第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合には、ステップＳ１２２を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ４１３を実行する。
【０１８７】
ここで、ステップＳ４１３では、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最大値と一致するように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させた値が、第１三相印加電圧として演算される。
【０１８８】
したがって、ステップＳ４１３の実行によって演算される第１三相印加電圧のうちの、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相の印加電圧は、第１搬送波信号の最大値と一致する。
【０１８９】
図２１から分かるように、例えば、［２］の瞬間では、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１とが接近するので、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理として、ステップＳ４１３を実行する。この場合、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相であるＶ相に印加される電圧Ｖｖ１’は、第１搬送波信号Ｃ１の最大値に一致する。
【０１９０】
このように、第１オフセット演算器７ａは、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最大値と等しくなるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を等しく正の方向にシフトする。この場合、第１三相印加電圧の各印加電圧と、基準電圧下限値Ｖｌｏとの差がより大きくなる。
【０１９１】
第１三相印加電圧の各印加電圧と、基準電圧下限値Ｖｌｏとの差が大きくなれば、第１三相印加電圧の各印加電圧を基準電圧下限値Ｖｌｏ以上の値とすることが可能な第１三相電圧指令の振幅範囲が拡大する。
【０１９２】
したがって、先の実施の形態１〜３と比べて、第１三相電圧指令の振幅が大きくなった場合であっても、第１三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏを下回ることはない。その結果、電流検出期間でのスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の切り替わりが生じることはなく、第２電流検出器９ｂは、第２三相電流を正しく検出することが可能となる。
【０１９３】
第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算動作については、図２２に示すようになる。図２２から分かるように、このフローチャートは、ステップＳ１３０と、ステップＳ１３１と、第３演算処理を実行するステップＳ１３２と、ステップＳ４１３と同様であって第４演算処理を実行するステップＳ４２３とで構成される。すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第１オフセット演算器７ａと同様に、第２三相印加電圧を演算する。したがって、図２３に示すように、電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令の波形と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧の波形とは、図２１と同様になる。
【０１９４】
このように、第２三相印加電圧の各印加電圧と、基準電圧下限値Ｖｌｏとの差もより大きくなるので、先の実施の形態１〜３と比べて、第２三相電圧指令の振幅が大きくなった場合であっても、第２三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏを下回ることはない。その結果、電流検出期間でのスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の切り替わりが生じることはなく、第１電流検出器９ａは、第１三相電流を正しく検出することが可能となる。
【０１９５】
以上、本実施の形態４によれば、オフセット演算器は、第２演算処理では、第１最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値以上となり、かつ第１最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号の最大値以下となるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する。また、オフセット演算器は、第４演算処理では、第２最小相電圧指令に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値以上となり、かつ第２最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が第２搬送波信号の最大値以下となるように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する。これにより、先の実施の形態１と同様の効果が得られる。
【０１９６】
また、オフセット演算器は、第２演算処理では、第１最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が第１搬送波信号の最大値に近づく正の方向に、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。また、オフセット演算器は、第４演算処理では、第２最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が第２搬送波信号の最大値に近づく正の方向に、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。
【０１９７】
これにより、先の実施の形態１〜３と比べて、第１三相電圧指令および第２三相電圧指令の振幅を大きく設定することが可能となるので、第１電流検出器は、第１三相電流をより正確に検出し、第２電流検出器は、第２三相電流をより正確に検出することが可能となる。
【０１９８】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５では、第２演算処理および第４演算処理の内容が、先の実施の形態１〜４とは異なる場合について説明する。なお、本実施の形態５では、先の実施の形態１〜４と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜４と異なる点を中心に説明する。
【０１９９】
ここで、本実施の形態５では、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理では、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧上限値Ｖｈｉに近づく方向に、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第１三相印加電圧を演算する。
【０２００】
また、第２オフセット演算器７ｂは、第４演算処理では、第２最大相電圧指令Ｖｍａｘ２に対応する相に印加される電圧が基準電圧上限値Ｖｈｉに近づく方向に、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させることで、第２三相印加電圧を演算する。
【０２０１】
ここでは、具体例として、第１オフセット演算器７ａは、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧上限値Ｖｈｉに一致するように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる場合を例示する。また、第２オフセット演算器７ｂは、第２最大相電圧指令Ｖｍａｘ２に対応する相に印加される電圧が基準電圧上限値Ｖｈｉに一致するように、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる場合を例示する。
【０２０２】
次に、基準電圧上限値Ｖｈｉの定義について説明する。基準電圧上限値Ｖｈｉは、基準電圧閾値Ｖｔｈと、第１搬送波信号Ｃ１の最大値を用いて、以下の式のように定義される。
基準電圧上限値Ｖｈｉ
＝（第１搬送波信号Ｃ１の最大値）
−基準電圧閾値Ｖｔｈ
【０２０３】
なお、前述したように、ここでは、第１搬送波信号Ｃ１の最大値は、０．５Ｖｄｃであるものとしているので、この場合、基準電圧上限値Ｖｈｉは、「０．５Ｖｄｃ−Ｖｔｈ」で表される。
【０２０４】
本実施の形態５における第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂの動作について、図２４〜図２７を参照しながら説明する。
【０２０５】
図２４は、本発明の実施の形態５における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図２５は、本発明の実施の形態５における電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。図２６は、本発明の実施の形態５における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図２７は、本発明の実施の形態５における電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【０２０６】
図２４に示すように、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２０を実行した後、ステップＳ１２１へと進む。第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２１を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ以上である場合には、ステップＳ１２２を実行し、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差が基準電圧閾値Ｖｔｈ未満である場合には、ステップＳ５１３を実行する。
【０２０７】
ここで、ステップＳ５１３では、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧上限値Ｖｈｉと一致するように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させた値が、第１三相印加電圧として演算される。
【０２０８】
したがって、ステップＳ５１３の実行によって演算される第１三相印加電圧のうちの、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相の印加電圧は、基準電圧上限値Ｖｈｉと一致する。
【０２０９】
図２５から分かるように、例えば、［２］の瞬間では、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１とが接近するので、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理として、ステップＳ５１３を実行する。この場合、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相であるＶ相に印加される電圧Ｖｖ１’は、基準電圧上限値Ｖｈｉと一致する。
【０２１０】
このように、第１オフセット演算器７ａは、第１最大相電圧指令Ｖｍａｘ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧上限値Ｖｈｉと等しくなるように、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を等しく正の方向にシフトする。この場合、第１三相印加電圧の各印加電圧と、基準電圧下限値Ｖｌｏとの差がより大きくなる。
【０２１１】
したがって、先の実施の形態４と同様に、先の実施の形態１〜３と比べて、第１三相電圧指令の振幅が大きくなった場合であっても、第１三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏを下回ることはない。その結果、電流検出期間でのスイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の切り替わりが生じることはなく、第２電流検出器９ｂは、第２三相電流を正しく検出することが可能となる。
【０２１２】
第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算動作については、図２６に示すようになる。図２６から分かるように、このフローチャートは、ステップＳ１３０と、ステップＳ１３１と、第３演算処理を実行するステップＳ１３２と、ステップＳ５１３と同様であって第４演算処理を実行するステップＳ５２３とで構成される。すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第１オフセット演算器７ａと同様に、第２三相印加電圧を演算する。したがって、図２７に示すように、電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令の波形と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧の波形とは、図２５と同様になる。
【０２１３】
このように、第２三相印加電圧の各印加電圧と、基準電圧下限値Ｖｌｏとの差もより大きくなるので、先の実施の形態１〜３と比べて、第２三相電圧指令の振幅が大きくなった場合であっても、第２三相印加電圧の各印加電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏを下回ることはない。その結果、電流検出期間でのスイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の切り替わりが生じることはなく、第１電流検出器９ａは、第１三相電流を正しく検出することが可能となる。
【０２１４】
以上、本実施の形態５によれば、オフセット演算器は、第２演算処理では、第１最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、第１搬送波信号の最大値と基準電圧閾値との差である基準電圧上限値に近づく正の方向に、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。また、オフセット演算器は、第４演算処理では、第２最大相電圧指令に対応する相に印加される電圧が、基準電圧上限値に近づく正の方向に、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。これにより、先の実施の形態４と同様の効果が得られる。
【０２１５】
ここで、本実施の形態１〜５で説明したように、搬送波信号について、第１電力変換器４ａと第２電力変換器４ｂとの間に１８０°の位相差があると、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂによって実行される演算処理の組み合わせについて、第１演算処理および第３演算処理の組み合わせと、第２演算処理および第４演算処理の組み合わせとが主に生じる。
【０２１６】
ただし、第１三相巻線と第２三相巻線との間に位相差がある場合、または第１三相巻線と第２三相巻線との間にインピーダンス差がある場合、第１三相電圧指令と第２三相電圧指令との間で、位相差または振幅差が生じる。その結果、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂによって実行される演算処理の組み合わせについて、第１演算処理および第４演算処理の組み合わせ、または第２演算処理および第３演算処理の組み合わせが生じる。
【０２１７】
このような場合であっても、本実施の形態１〜５のそれぞれで開示した内容を組み合わせることで、平滑コンデンサ３のリップル電流をさらに低減することが可能である。以下、２例を挙げる。
【０２１８】
・例１：
前述したように、第１演算処理が実行されることで、第１三相電圧指令は、第１三相印加電圧のうち、第１最小相電圧指令に対応する相の印加電圧が第１搬送波信号Ｃ１の最小値と一致するように、負の方向に等しくシフトする。
【０２１９】
そこで、第１演算処理および第４演算処理の組み合わせで演算処理が実行されようとする場合、第４演算処理では、第２三相電圧指令を負の方向に等しくシフトした値が、第２三相印加電圧として演算される。すなわち、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂは、第１演算処理および第４演算処理の組み合わせで演算処理を実行しようとする場合、第２オフセット演算器７ｂは、第４演算処理では、第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏに近づく負の方向に、第２三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。
【０２２０】
・例２：
前述したように、第３演算処理が実行されることで、第２三相電圧指令は、第２三相印加電圧のうち、第２最小相電圧指令に対応する相の印加電圧が第２搬送波信号Ｃ２の最小値と一致するように、負の方向に等しくシフトする。
【０２２１】
そこで、第２演算処理および第３演算処理の組み合わせが実行されようとする場合、第３演算処理では、第１三相電圧指令を負の方向に等しくシフトした値が、第１三相印加電圧として演算される。すなわち、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂは、第２演算処理および第３演算処理の組み合わせで演算処理を実行しようとする場合、第１オフセット演算器７ａは、第２演算処理では、第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１に対応する相に印加される電圧が基準電圧下限値Ｖｌｏに近づく負の方向に、第１三相電圧指令のすべての電圧指令を互いに同じ量だけ変化させる。
【０２２２】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６では、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂは、特定の条件が成立した場合には、第１〜第４演算処理の代わりに、第５演算処理を実行することで、第１三相印加電圧および第２三相印加電圧を演算する場合について説明する。なお、本実施の形態６では、先の実施の形態１〜５と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜５と異なる点を中心に説明する。
【０２２３】
ここで、本実施の形態６では、第１オフセット演算器７ａは、特定の条件が成立した場合には、第５演算処理として、第１三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第１平均電圧Ｖａｖｅ１が０になるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算する。
【０２２４】
また、第２オフセット演算器７ａは、特定の条件が成立した場合には、第５演算処理として、第２三相印加電圧の各印加電圧の平均値である第２平均電圧Ｖａｖｅ２が０になるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する。
【０２２５】
第１平均電圧Ｖａｖｅ１は、電力変換器４ａから第１三相巻線に印加される各電圧の平均値に一致し、第２平均電圧Ｖａｖｅ２は、電力変換器４ｂから第２三相巻線に印加される各電圧の平均値に一致する。
【０２２６】
また、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂが第５演算処理を実行する特定の条件は、以下の条件（１）、条件（２）または条件（３）が成立したときである。
・条件（１）
交流回転機１の回転速度ωが回転速度閾値ωｘ以下である。
・条件（２）
交流回転機１への電流指令Ｉｒｅｆが電流指令閾値Ｉｘ以下である。
・条件（３）
第１三相電圧指令の振幅Ｖａｍｐが振幅閾値Ｖｘ以下である。
【０２２７】
本実施の形態６における第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂの動作について、図２８および図２９を参照しながら説明する。図２８は、本発明の実施の形態６における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図２９は、本発明の実施の形態６における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。
【０２２８】
図２８に示すように、ステップＳ６１１において、第１オフセット演算器７ａは、条件（３）が成立しているか否かを判定する。すなわち、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令の振幅Ｖａｍｐが振幅閾値Ｖｘ以下であるか否かを判定する。
【０２２９】
第１オフセット演算器７ａは、振幅Ｖａｍｐが振幅閾値Ｖｘ以下である（すなわち、ＹＥＳ）と判定した場合には、ステップＳ６１２へと進み、振幅Ｖａｍｐが振幅閾値Ｖｘよりも大きい（すなわち、ＮＯ）と判定した場合には、ステップＳ１２０へと進む。
【０２３０】
なお、Ｓ６１１において、条件（３）の代わりに、条件（１）または条件（２）が成立しているか否かを判定してもよい。
【０２３１】
ステップＳ６１２において、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令の各電圧指令を、そのまま第１三相印加電圧とする。ここで、第１三相電圧指令が先の図３上部に示すような平衡３相交流電圧で与えられる場合、第１平均電圧Ｖａｖｅ１は、０（＝（Ｖｕ１’＋Ｖｖ１’＋Ｖｗ１’）／３）であり、電気角１周期で一定値である。
【０２３２】
一方、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２０へ進んだ場合、それ以降の動作については、先の実施の形態１〜５と同様の動作を行う。なお、図２８には、第１オフセット演算器７ａは、先の実施の形態３と同様の動作を行う場合を例示している（図１６参照）。
【０２３３】
第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算動作については、図２９に示すようになる。図２９から分かるように、このフローチャートは、ステップＳ６１１と、ステップＳ６１２と同様であって第５演算処理を実行するステップＳ６２２と、ステップＳ１３０と、ステップＳ１３１と、ステップＳ１３２と、ステップＳ３２３とで構成される。すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第１オフセット演算器７ａと同様に、第２三相印加電圧を演算する。
【０２３４】
したがって、第２三相電圧指令が先の図５上部に示すような平衡３相交流電圧で与えられる場合、第２平均電圧Ｖａｖｅ２は、０（＝（Ｖｕ２’＋Ｖｖ２’＋Ｖｗ２’）／３）であり、電気角１周期で一定値である。
【０２３５】
ここで、特定の条件が成立することで第５演算処理が実行される場合、交流回転機１の振動を最も抑制することができる利点と、平滑コンデンサ３のリップル電流の増大、または電圧振幅を大きくできないという欠点とが考えられる。なお、電圧振幅について、具体的には、第１演算処理が実行される場合に対して、第５演算処理が実行される場合では、最大電圧利用率が８６．６％となる。
【０２３６】
そこで、条件（２）について、電流指令閾値Ｉｘを、平滑コンデンサ３のリップル電流が特に課題とならない範囲に設定した上で、電流指令Ｉｒｅｆが電流指令閾値Ｉｘ以下となった場合に、第５演算処理が実行されることで、交流回転機１の振動を抑制することが可能となる。この場合、オフセット演算器７が電流指令Ｉｒｅｆを取得可能なように構成することが必要である。
【０２３７】
また、条件（３）について、第５演算処理が実行されることでオフセット演算器７が出力可能な電圧振幅に基づいて振幅閾値Ｖｘを設定した上で、振幅Ｖａｍｐが振幅閾値Ｖｘ以下となった場合に、第５演算処理が実行されることで、交流回転機１の振動を抑制することが可能となる。
【０２３８】
また、条件（１）について、電圧振幅と交流回転機１の回転速度とが比例することを利用して、振幅閾値Ｖｘに基づいて回転速度閾値ωｘを設定した上で、回転速度ωが回転速度閾値ωｘ以下となった場合に、第５演算処理が実行されることで、交流回転機１の振動を抑制することが可能となる。この場合、オフセット演算器７が交流回転機１の回転速度ωを取得可能なように構成することが必要である。
【０２３９】
以上、本実施の形態６によれば、オフセット演算器は、条件（１）、（２）または（３）が成立した場合に、第１平均電圧が０になるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算するとともに、第２平均電圧が０になるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する第５演算処理を、第１〜第４演算処理の代わりに実行する。これにより、先の実施の形態１〜５に対して、交流回転機の振動をさらに抑制することが可能となる。
【０２４０】
実施の形態７．
本発明の実施の形態７では、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂは、先の実施の形態６で説明した条件（１）、（２）または（３）が成立した場合に、第５演算処理の代わりに、第６演算処理を実行することで、第１三相印加電圧および第２三相印加電圧を演算する場合について説明する。なお、本実施の形態７では、先の実施の形態１〜６と同様である点の説明を省略し、先の実施の形態１〜６と異なる点を中心に説明する。
【０２４１】
ここで、本実施の形態７では、第１オフセット演算器７ａは、第６演算処理として、第１平均電圧Ｖａｖｅ１が０未満の第１設定電圧値となるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算する。また、第２オフセット演算器７ｂは、第６演算処理として、第２平均電圧Ｖａｖｅ２が第１設定電圧値となるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する。
【０２４２】
また、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂは、条件（１）、（２）または（３）が成立した場合には、第６演算処理を実行することで、第１三相印加電圧および第２三相印加電圧を演算する。
【０２４３】
本実施の形態７における第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂの動作について、図３０〜図３３を参照しながら説明する。
【０２４４】
図３０は、本発明の実施の形態７における第１オフセット演算器７ａが第１三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図３１は、本発明の実施の形態７における電圧指令演算器６が出力する第１三相電圧指令と、第１オフセット演算器７ａが出力する第１三相印加電圧とを示す説明図である。図３２は、本発明の実施の形態７における第２オフセット演算器７ｂが第２三相印加電圧を演算する際の動作を示すフローチャートである。図３３は、本発明の実施の形態７における電圧指令演算器６が出力する第２三相電圧指令と、第２オフセット演算器７ｂが出力する第２三相印加電圧とを示す説明図である。
【０２４５】
図３０に示すように、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ６１１を実行し、条件（３）が成立している場合には、ステップＳ７１２へと進み、条件（３）が成立していない場合には、ステップＳ１２０へと進む。なお、図３０では、ステップＳ６１１において、条件（３）が成立しているか否かを判定するように構成しているが、前述したように、条件（１）または条件（２）が成立しているか否かを判定するように構成してもよい。
【０２４６】
ステップＳ７１２において、第１オフセット演算器７ａは、第１三相電圧指令の各電圧指令から、オフセット電圧Ｖｈを減算することで得られる値を、第１三相印加電圧として演算する。なお、オフセット電圧Ｖｈは、０よりも大きい値であり、あらかじめ設定しておけばよい。ここでは、具体例として、オフセット電圧Ｖｈは、０．１Ｖｄｃであるものとする。
【０２４７】
このように、第１オフセット演算器７ａは、第１平均電圧Ｖａｖｅ１が０未満の第１設定電圧値（＝−Ｖｈ）となるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算する。
【０２４８】
一方、第１オフセット演算器７ａは、ステップＳ１２０へ進んだ場合、それ以降の動作については、先の実施の形態１〜５と同様の動作を行う。なお、図３０には、第１オフセット演算器７ａは、先の実施の形態３と同様の動作を行う場合を例示している（図１６参照）。
【０２４９】
ここで、第１三相電圧指令が、図３１の上部に示すような平衡三相交流電圧で与えられる場合、第１平均電圧Ｖａｖｅ１は、−Ｖｈ（＝（Ｖｕ１’＋Ｖｖ１’＋Ｖｗ１’）／３）であり、電気角１周期で一定値である。また、図３１では、第１平均電圧Ｖａｖｅ１は、−０．１Ｖｄｃである場合を例示している。
【０２５０】
第２オフセット演算器７ｂによる第２三相印加電圧の演算動作については、図３２に示すようになる。図３２から分かるように、このフローチャートは、ステップＳ６１１と、ステップＳ７１２と同様であって第６演算処理を実行するステップＳ７２２と、ステップＳ１３０と、ステップＳ１３１と、ステップＳ１３２と、ステップＳ３２３とで構成される。すなわち、第２オフセット演算器７ｂは、第１オフセット演算器７ａと同様に、第２三相印加電圧を演算する。
【０２５１】
したがって、第２三相電圧指令が、図３３の上部に示すような平衡三相交流電圧で与えられる場合、第２平均電圧Ｖａｖｅ２は、−Ｖｈ（＝（Ｖｕ２’＋Ｖｖ２’＋Ｖｗ２’）／３）であり、電気角１周期で一定値である。また、図３３では、第２平均電圧Ｖａｖｅ２は、−０．１Ｖｄｃである場合を例示している。
【０２５２】
次に、先の実施の形態６と比較しながら、本実施の形態７のように、第５演算処理の代わりに第６演算処理が実行されるように構成した場合の利点について説明する。
【０２５３】
まず、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１と、第１電力変換器４ａが出力する第１電圧ベクトルと、第１電力変換器４ａに流入する第１母線電流Ｉｉｎｖ１（先の図１に図示）との関係について、図３４を参照しながら説明する。図３４は、本発明の実施の形態７において、第１スイッチング信号と、第１電圧ベクトルと、第１母線電流Ｉｉｎｖ１との関係を説明するための説明図である。
【０２５４】
なお、この図３４に示した関係は、公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、第１電圧ベクトルにおける添え字（１）は、第１電圧ベクトルを示すために記載されたものであり、後述する第２電圧ベクトルと区別するために記載されている。
【０２５５】
図３４において、スイッチング信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の各値に従って第１電圧ベクトルがＶ０（１）およびＶ７（１）となる場合、第１母線電流Ｉｉｎｖ１が０となる。ここで、Ｖ０（１）およびＶ７（１）といった第１母線電流Ｉｉｎｖ１が０となる電圧ベクトルを、「零ベクトル」と呼ぶ。このように、第１電圧ベクトルが零ベクトルとなる場合、第１母線電流Ｉｉｎｖ１が０となる。
【０２５６】
図３４において、第１電圧ベクトルが、零ベクトルであるＶ０（１）およびＶ７（１）以外のＶ１（１）〜Ｖ６（１）となる場合、第１母線電流Ｉｉｎｖ１が０とならない。ここで、Ｖ１（１）〜Ｖ６（１）といった第１母線電流Ｉｉｎｖ１が０とならない電圧ベクトルを、「有効ベクトル」と呼ぶ。このように、第１電圧ベクトルが有効ベクトルとなる場合、第１母線電流Ｉｉｎｖ１が０とならない。
【０２５７】
また、図３４に示すように、第１電圧ベクトルが有効ベクトルとなる場合、第１母線電流Ｉｉｎｖ１は、第１三相電流の各電流のうちの１つの電流と等しい値、またはその１つ電流の符号を反転した値となる。この場合、その１つの電流が０でない限り、第１母線電流Ｉｉｎｖ１は、０とならない。
【０２５８】
次に、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２と、第２電力変換器４ｂが出力する第２電圧ベクトルと、第２電力変換器４ｂに流入する第２母線電流Ｉｉｎｖ２（先の図１に図示）との関係について、図３５を参照しながら説明する。図３５は、本発明の実施の形態７において、第２スイッチング信号と、第２電圧ベクトルと、第２母線電流Ｉｉｎｖ２との関係を説明するための説明図である。
【０２５９】
なお、この図３５に示した関係は、公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、第２電圧ベクトルにおける添え字（２）は、第２電圧ベクトルを示すために記載されたものであり、第１電圧ベクトルと区別するために記載されている。
【０２６０】
図３５において、スイッチング信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の各値に従って第２電圧ベクトルがＶ０（２）およびＶ７（２）となる場合、第２母線電流Ｉｉｎｖ２が０となる。ここで、Ｖ０（２）およびＶ７（２）といった第２母線電流Ｉｉｎｖ２が０となる電圧ベクトルについても、上記と同様に、「零ベクトル」と呼ぶ。このように、第２電圧ベクトルが零ベクトルとなる場合、第２母線電流Ｉｉｎｖ２が０となる。
【０２６１】
図３５において、第２電圧ベクトルが、零ベクトルであるＶ０（２）およびＶ７（２）以外のＶ１（２）〜Ｖ６（２）となる場合、第２母線電流Ｉｉｎｖ２が０とならない。ここで、Ｖ１（２）〜Ｖ６（２）といった第２母線電流Ｉｉｎｖ２が０とならない電圧ベクトルについても、上記と同様に、「有効ベクトル」と呼ぶ。このように、第２電圧ベクトルが有効ベクトルとなる場合、第２母線電流Ｉｉｎｖ２が０とならない。
【０２６２】
また、図３５に示すように、第２電圧ベクトルが有効ベクトルとなる場合、第２母線電流Ｉｉｎｖ２は、第２三相電流の各電流のうちの１つの電流と等しい値、またはその１つ電流の符号を反転した値となる。この場合、その１つの電流が０でない限り、第２母線電流Ｉｉｎｖ２は、０とならない。
【０２６３】
次に、第１搬送波信号Ｃ１と、第２搬送波信号Ｃ２と、第１三相印加電圧と、第２三相印加電圧と、第１母線電流Ｉｉｎｖ１と、第２母線電流Ｉｉｎｖ２と、第１母線電流Ｉｉｎｖ１および第２母線電流Ｉｉｎｖ２の和である母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍとの関係について、図３６および図３７を参照しながら説明する。
【０２６４】
図３６は、本発明の実施の形態７において、第１搬送波信号Ｃ１と、第２搬送波信号Ｃ２と、第１三相印加電圧と、第２三相印加電圧と、第１母線電流Ｉｉｎｖ１と、第２母線電流Ｉｉｎｖ２と、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍとの関係を示す説明図である。図３７は、図３６と比較するための説明図である。
【０２６５】
なお、図３６では、先の図３１および図３３における［３］で示す瞬間での、各パラメータの関係を図示している。
【０２６６】
また、図３７では、先の実施の形態６に対応する比較例として、オフセット電圧Ｖｈを０に設定した場合における、［３］で示す瞬間での、各パラメータの関係を図示している。この場合、第１平均電圧Ｖａｖｅ１および第２平均電圧Ｖａｖｅ２は、０となる。
【０２６７】
また、キャリア周期Ｔｃにおいて、図３６では、Ｖｖ１’＝０、Ｖｕ１’＝Ｖｗ１’＝−０．１５Ｖｄｃとなり、同様に、Ｖｖ２’＝０、Ｖｕ２’＝Ｖｗ２’＝−０．１５Ｖｄｃとなる。
【０２６８】
一方、キャリア周期Ｔｃにおいて、図３７では、Ｖｖ１’＝０．１Ｖｄｃ、Ｖｕ１’＝Ｖｗ１’＝−０．０５Ｖｄｃとなり、同様に、Ｖｖ２’＝０．１Ｖｄｃ、Ｖｕ２’＝Ｖｗ２’＝−０．０５Ｖｄｃとなる。
【０２６９】
ここで、図３６および図３７を説明するにあたって、第１電力変換器４ａが出力する第１電圧ベクトルの種類と、第２電力変換器４ｂが出力する第２電圧ベクトルの種類との組み合わせを区別するために、以下のようなモード＜１＞〜＜４＞を定義する。
＜１＞：
第１電力変換器４ａおよび第２電力変換器４ｂがともに零ベクトルを出力する。
＜２＞：
第１電力変換器４ａが有効ベクトルを出力し、第２電力変換器４ｂが零ベクトルを出力する。
＜３＞：
第１電力変換器４ａが零ベクトルを出力し、第２電力変換器４ｂが有効ベクトルを出力する。
＜４＞：
第１電力変換器４ａおよび第２電力変換器４ｂがともに有効ベクトルを出力する。
【０２７０】
続いて、図３６と図３７とを比較しながら、先の実施の形態６に対する本実施の形態７における電力変換装置の効果について説明する。なお、図中において、丸で囲まれている数字１〜４は、モード＜１＞〜＜４＞に対応する。
【０２７１】
図３７では、第５演算処理が実行されることで、第１三相電圧指令および第２三相電圧指令は、それぞれ第１三相印加電圧および第２三相印加電圧と等しい。したがって、図３７に示すように、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍが０となる＜１＞のモードと、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍがＩｖ１＋Ｉｖ２となる＜４＞のモードとが繰り返されることとなる。
【０２７２】
これに対して、図３６では、第６演算処理が実行されることで、第１三相電圧指令および第２三相電圧指令から、それぞれオフセット電圧Ｖｈを減算することで得られる値が、第１三相印加電圧および第２三相印加電圧となる。この場合、図３６に示すように、第１電力変換器４ａが有効ベクトルを出力する期間は、第２電力変換器４ｂが有効ベクトルを出力する期間と比べて、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、時刻ｔ１側へシフトし、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、時刻ｔ３側へシフトしている。
【０２７３】
したがって、図３６に示すように、キャリア周期Ｔｃの間において、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍが（Ｉｖ１＋Ｉｖ２）／２となる＜２＞のモードと、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍが（Ｉｖ１＋Ｉｖ２）／２となる＜３＞のモードとがそれぞれ２回発生し、結果として、＜４＞のモードとなる期間が消滅する。
【０２７４】
次に、直流電源２の直流電流Ｉｂと、平滑コンデンサ３のリップル電流Ｉｃと、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍとの関係について、図３８および図３９を参照しながら説明する。図３８は、本発明の実施の形態７において、直流電源２の出力電流である直流電流Ｉｂと、平滑コンデンサ３の出力電流であるリップル電流Ｉｃと、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍとの関係を示す説明図である。図３９は、図３８と比較するための説明図である。
【０２７５】
なお、図３８では、図３６に示す母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍを図示しており、図３９では、図３７に示す母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍを図示している。
【０２７６】
ここで、先の図１から分かるように、直流電流Ｉｂと、リップル電流Ｉｃと、母線電流和Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍとの関係について、以下の式で表される。
Ｉｉｎｖ＿ｓｕｍ＝Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２＝Ｉｂ＋Ｉｃ
【０２７７】
また、直流電流Ｉｂを一定値Ｉｄｃとすると、上式を変形することで、リップル電流Ｉｃは、以下の式で表される。
Ｉｃ＝Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２−Ｉｄｃ
【０２７８】
図３９に対して、図３８では、＜４＞のモードとなる期間が消滅しているので、リップル電流Ｉｃのピーク値（すなわち、Ｉｖ１＋Ｉｖ２−Ｉｄｃ）が出力される期間が消滅している。
【０２７９】
また、図３８では、＜２＞のモードおよび＜３＞のモードとなる期間が存在することに伴い、＜４＞のモードとなる期間が消滅し、さらに、＜１＞のモードとなる期間も併せて低減されている。その結果、先の実施の形態６に対して、本実施の形態７では、平滑コンデンサ３のリップル電流が低減することが可能となる。
【０２８０】
以上、本実施の形態７によれば、オフセット演算器は、条件（１）、（２）または（３）が成立した場合、第１平均電圧が０未満の第１設定電圧値となるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算するとともに、第２平均電圧が第１設定電圧値となるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する第６演算処理を、第１〜第４演算処理の代わりに実行する。
【０２８１】
これにより、第１平均電圧および第２平均電圧を一定値にしたことによって交流回転機の振動および騒音を抑制しつつ、第１電力変換器および第２電力変換器の一方が有効ベクトル、他方が零ベクトルを出力できるようになったので、平滑コンデンサのリップル電流を低減することができる。
【０２８２】
なお、本実施の形態７では、オフセット電圧Ｖｈは、０よりも大きい値である場合を例示したが、オフセット電圧Ｖｈは、０未満の値であっても同様の効果が得られる。
【０２８３】
この場合、オフセット演算器７は、第１平均電圧が、０よりも大きい第２設定電圧値になるように、第１三相電圧指令から、第１三相印加電圧を演算するとともに、第２平均電圧が、第２設定電圧値となるように、第２三相電圧指令から、第２三相印加電圧を演算する第７演算処理を、第１〜第４演算処理の代わりに実行する。
【０２８４】
また、オフセット演算器７は、条件（１）、（２）または（３）が成立した場合、第６演算処理と第７演算処理とを交互に切り替えながらいずれか一方を実行するように構成してもよい。図４０は、本発明の実施の形態７において、オフセット演算器７が第６演算処理と第７演算処理とを交互に切り替えながら実行した場合に、オフセット演算器７が出力する第１三相印加電圧および第２三相印加電圧を示す説明図である。
【０２８５】
なお、図４０では、第６演算処理に対応するオフセット電圧Ｖｈは、０．２Ｖｄｃとなるように設定され、第７演算処理に対応するオフセット電圧Ｖｈは、−０．２Ｖｄｃとなるように設定される場合を例示している。
【０２８６】
図４０に示すように、期間Ｔ１で、第６演算処理の選択が継続された後、第６演算処理から第７演算処理に切り替えられ、期間Ｔ２で、第７演算処理の選択が継続された後、第７演算処理から第６演算処理に切り替えられる。
【０２８７】
このように、第１オフセット演算器７ａおよび第２オフセット演算器７ｂのそれぞれは、あらかじめ設定されたタイミングで、第６演算処理と第７演算処理とを交互に選択することとなる。なお、期間Ｔ１と期間Ｔ２は同一値に設定することが好ましく、このように設定された場合、第６演算処理と第７演算処理とが一定時間毎に切り替えられる。
【０２８８】
ここで、例えば、第６演算処理から第７演算処理への切り替えが行われず、第６演算処理の選択が継続された場合、第１電力変換器４ａおよび第２電力変換器４ｂにおいて、高電位側スイッチング素子の通電時間は、低電位側スイッチング素子の通電時間よりも短くなり、発熱のバランスが取れない。同様に、第７演算処理から第６演算処理への切り替えが行われず、第７演算処理の選択が継続された場合、第１電力変換器４ａおよび第２電力変換器４ｂにおいて、高電位側スイッチング素子の通電時間は、低電位側スイッチング素子の通電時間よりも長くなり、発熱のバランスが取れない。
【０２８９】
しかしながら、図４０に示すように、第６演算処理から第７演算処理への切り替えが行われることで、第１電力変換器４ａおよび第２電力変換器４ｂにおいて、高電位側スイッチング素子と、低電位側スイッチング素子との間の発熱のバランスを改善することができる。
【０２９０】
なお、本実施の形態３〜７では、第１中間相電圧指令Ｖｍｉｄ１と第１最小相電圧指令Ｖｍｉｎ１との差に応じて、第１演算処理と第２演算処理とが切り替えられるととともに、第２中間相電圧指令Ｖｍｉｄ２と第２最小相電圧指令Ｖｍｉｎ２との差に応じて、第３演算処理と第４演算処理とが切り替えられる場合を例示した。
【０２９１】
しかしながら、本実施の形態３〜７では、本実施の形態２で説明したように、電圧位相演算器１０から入力された電圧位相に応じて、第１演算処理と第２演算処理とが切り替えられるとともに、第３演算処理と第４演算処理とが切り替えられるようにしてもよい。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【国際調査報告】
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