(57)【要約】  回転数が変動しても、ダイオードがオフする前に、確実にスイッチング素子をオフし、電流の逆流が発生しない電力変換装置を得る。  ダイオードオン検出区間信号（Ｓ１８）の変化率を計測するダイオードオン区間監視部（１８）を備え、ダイオードオン検出区間変化率信号（Ｓ２０）がマイナス側で減少を示しかつ所定値未満（絶対値は所定値を超える）である場合、スイッチング素子のオフタイミングを所定値以上早くすることで、回転数が変動しても、ダイオードがオフする前に、確実にスイッチング素子をオフさせる。
2015155823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下アームごとに設けられたＮ(Ｎは２以上の整数)相分の２Ｎ個のスイッチング素子と、
前記２Ｎ個のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された２Ｎ個のフリーホイールダイオードと、
を含む電力変換部と、
前記電力変換部の各部の電圧から前記２Ｎ個のフリーホイールダイオードのオンタイミングとオフタイミングを検出するダイオード通電状態検出部と、
前記ダイオード通電状態検出部にて検出された前記２Ｎ個分のフリーホイールダイオードの、オンタイミングに基づいて同期制御されたオン側同期信号を生成し、オフタイミングに基づいて同期制御されたオフ側同期信号を生成する同期信号生成・監視部と、
前記オン側同期信号および前記オフ側同期信号に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるゲート指令信号を生成するゲート指令生成ＰＷＭ部と、
前記電力変換部の各部の電圧から前記２Ｎ個のスイッチング素子のオンタイミングとオフタイミングを検出するゲートオン状態検出部と、
前記ゲートオン状態検出部にて検出された前記２Ｎ個のスイッチング素子のゲートオンタイミングと、前記ゲート指令生成ＰＷＭ部にて生成された前記ゲート指令信号に基づいて、ダイオードオン検出区間信号を生成するゲート指令監視部と、
前記ゲート指令監視部にて生成された前記ダイオードオン検出区間信号の変化率を計測するダイオードオン区間監視部と、
を含むゲート制御部と、
を備え、
前記ゲート指令生成ＰＷＭ部が、前記ダイオードオン区間監視部の前記ダイオードオン検出区間信号の変化率に従って前記スイッチング素子のオフタイミングを調整するように前記ゲート指令信号を調整する、電力変換装置。
【請求項２】
前記ゲート指令生成ＰＷＭ部は、前記ゲート指令監視部が生成したダイオードオン検出区間信号のオン区間を計測したダイオードオン検出区間計測信号を生成するゲート指令信号調整部を含み、
前記ダイオードオン区間監視部は、前記ゲート指令信号調整部が生成したダイオードオン検出区間計測信号に基づき、オン区間計測値の変化率を計測してダイオードオン検出区間変化率信号を生成し、
前記ゲート指令信号調整部は、前記ダイオードオン検出区間変化率信号がマイナス側で減少を示しかつ減少率が所定値を超える場合、スイッチング素子のオフタイミングを所定以上の時間分早くするよう前記ゲート指令信号を調整する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記ゲート指令生成ＰＷＭ部は、前記ゲート指令監視部が生成したダイオードオン検出区間信号のオン区間を計測したダイオードオン検出区間計測信号を生成するゲート指令信号調整部を含み、
前記ダイオードオン区間監視部は、前記ゲート指令信号調整部が生成したダイオードオン検出区間計測信号に基づき、オン区間計測値の変化率を計測してダイオードオン検出区間変化率信号を生成し、
前記ゲート指令信号調整部は、前記ダイオードオン検出区間変化率信号がマイナス側で減少を示す場合、前記ダイオードオン検出区間変化率信号の減少率に応じて、スイッチング素子のオフタイミングを早める時間幅を変更するように前記ゲート指令信号を調整する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子のオフタイミングが前記フリーホイールダイオードのオフタイミングの前である請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
上下アームごとに設けられたＮ(Ｎは２以上の整数)相分の２Ｎ個のスイッチング素子と、前記２Ｎ個のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された２Ｎ個のフリーホイールダイオードとを含む電力変換部を、ゲート制御部で制御する電力変換制御方法であって、
前記電力変換部の各部の電圧から前記２Ｎ個のフリーホイールダイオードのオンタイミングとオフタイミングを検出する工程と、
前記ダイオード通電状態検出部にて検出された前記２Ｎ個分のフリーホイールダイオードの、オンタイミングに基づいて同期制御されたオン側同期信号を生成し、オフタイミングに基づいて同期制御されたオフ側同期信号を生成する工程と、
前記オン側同期信号および前記オフ側同期信号に基づいて、ＰＷＭにより、前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるゲート指令信号を生成する工程と、
前記電力変換部の各部の電圧から前記２Ｎ個のスイッチング素子のオンタイミングとオフタイミングを検出する工程と、
検出された前記２Ｎ個のスイッチング素子のゲートオンタイミングと、生成された前記ゲート指令信号に基づいて、ダイオードオン検出区間信号を生成する工程と、
生成された前記ダイオードオン検出区間信号の変化率を計測する工程と、
を備え、
前記ゲート指令信号を生成する工程において、前記ダイオードオン検出区間信号の変化率に従って前記スイッチング素子のオフタイミングを調整するように前記ゲート指令信号を調整する、電力変換制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、特に自動車等の車両に搭載される車両用回転電動機に用いる車両用電力変換装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用回転電動機においては、一般的に整流素子としてダイオードを用いた全波整流方式が知られている。そして、より高効率化を目指して整流素子としてスイッチング素子を使用し、整流素子による損失を低減した整流方式が用いられるようになっている。【０００３】
整流素子としてスイッチング素子を用い、位相同期回路によりダイオードがオン、オフする推定角度位置を得ることで、回転位置検出センサを取り付けることなく、前記推定角度位置に基づいて、スイッチング素子のオン、オフを制御するようにした車両用電力変換装置が既に提案されている(例えば下記特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された車両用電力変換装置では、スイッチング素子をオフするタイミングを設定する際、スイッチング素子のオフが検出された後にダイオードがオンしているオン期間を計測していた。そして、計測値と目標値との比較結果に基づいて、次のスイッチング素子のオフタイミングを設定していた。回転数が高速側に変動した場合、推定角度位置と実際の角度位置との乖離が広がり、推定したダイオードオフタイミングよりも早くダイオードがオフする。このため、前記目標値によっては、スイッチング素子のオフタイミングが、ダイオードオフタイミング以降になってしまう。これにより、本来の発電時の方向に対して電流が逆流し、電源の出力電圧に大きな変動や降下が発生するという問題があった。【０００６】
この発明は、回転数が変動しても、ダイオードがオフする前に、確実にスイッチング素子をオフし、電流の逆流が発生しない電力変換装置等を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上下アームごとに設けられたＮ(Ｎは２以上の整数)相分の２Ｎ個のスイッチング素子と、前記２Ｎ個のスイッチング素子にそれぞれ並列接続された２Ｎ個のフリーホイールダイオードと、を含む電力変換部と、前記電力変換部の各部の電圧から前記２Ｎ個のフリーホイールダイオードのオンタイミングとオフタイミングを検出するダイオード通電状態検出部と、前記ダイオード通電状態検出部にて検出された前記２Ｎ個分のフリーホイールダイオードの、オンタイミングに基づいて同期制御されたオン側同期信号を生成し、オフタイミングに基づいて同期制御されたオフ側同期信号を生成する同期信号生成・監視部と、前記オン側同期信号および前記オフ側同期信号に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング制御を行わせるゲート指令信号を生成するゲート指令生成ＰＷＭ部と、前記電力変換部の各部の電圧から前記２Ｎ個のスイッチング素子のオンタイミングとオフタイミングを検出するゲートオン状態検出部と、前記ゲートオン状態検出部にて検出された前記２Ｎ個のスイッチング素子のゲートオンタイミングと、前記ゲート指令生成ＰＷＭ部にて生成された前記ゲート指令信号に基づいて、ダイオードオン検出区間信号を生成するゲート指令監視部と、前記ゲート指令監視部にて生成された前記ダイオードオン検出区間信号の変化率を計測するダイオードオン区間監視部と、を含むゲート制御部と、を備え、前記ゲート指令生成ＰＷＭ部が、前記ダイオードオン区間監視部の前記ダイオードオン検出区間信号の変化率に従って前記スイッチング素子のオフタイミングを調整するように前記ゲート指令信号を調整する、電力変換装置等にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る電力変換装置等によれば、回転位置を検出するセンサを必要としない車両用電力変換装置において、回転数が変動しても、ダイオードがオフする前に、確実にスイッチング素子をオフし、電流の逆流を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の一実施の形態に係る電力変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電力変換部の概略構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図１の電力変換装置に用いられる位相同期回路の一例を示すブロック図である。
【図４】図１の電力変換装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【図５】図１の周期チェック部による監視方法を示すタイミングチャートである。
【図６】図１の周期チェック部による相判定を説明するための図である。
【図７】図１の電力変換装置の現在と過去の相検出更新方法を説明するための図である。
【図８】図１の電力変換装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明による電力変換装置を車両用電力変換装置を例に挙げて、各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また重複する説明は省略する。またこの発明は、以下の車両用の実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用の電力変換装置の概略構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、
Ｕ相上アームをＵＨ相、
Ｕ相下アームをＵＬ相、
Ｖ相上アームをＶＨ相、
Ｖ相下アームをＶＬ相、
Ｗ相上アームをＷＨ相、
Ｗ相下アームをＷＬ相、
と呼ぶ。この場合、ＵＶＷの３相分に対し上下アームを区別することで、２×３＝６相分を全相として扱う。
【００１２】
図１において、この電力変換装置にはゲート制御部１２０と電力変換部１１を備える。電力変換部１１はゲート制御部１２０にて生成されたステータゲート指令信号Ｓ１６に基づいて電力変換を行なう。ゲート制御部１２０は電力変換部１１から出力された電圧検知信号Ｓ１１に基づいてステータゲート指令信号Ｓ１６を生成する。
【００１３】
図２は、図１の電力変換部の概略構成の一例を示すブロック図である。電力変換部１１には、図２に示すように、回転電動機として、固定子(ステータとも言う)に付随する３相の電動機子巻線３１３と回転子(ロータとも言う)に付随する界磁巻線３１４が設けられている。
【００１４】
また、電力変換部１１には、正極側端子Ｐ、ＦＰおよび負極側端子Ｎ、ＦＮが設けられ、正極側端子Ｐ、ＦＰは蓄電池４４の正極側に接続され、負極側端子Ｎ、ＦＮは蓄電池４４の負極側に接続されている。なお蓄電池４４の変わりにキャパシタを用いるようにしてもよい。また、蓄電池４４の正極側電圧ＶＰは直流負荷電圧を与え、蓄電池４４の負極側電圧ＶＮはグランド電圧を与える。
【００１５】
ステータ側(３１３)には、Ｕ相上アームスイッチング素子(以下、ＵＨ素子と称す)３１、Ｕ相下アームスイッチング素子(以下、ＵＬ素子と称す)３３、Ｖ相上アームスイッチング素子(以下、ＶＨ素子と称す)３５、Ｖ相下アームスイッチング素子(以下、ＶＬ素子と称す)３７、Ｗ相上アームスイッチング素子(以下、ＷＨ素子と称す)３９およびＷ相下アームスイッチング素子(以下、ＷＬ素子と称す)３１１が設けられている。
【００１６】
なお、ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１としては、ＩＧＢＴを用いるようにしてもよいし、バイポーラトランジスタを用いるようにしてもよいし、電界効果トランジスタを用いるようにしてもよい。
【００１７】
そして、ＵＨ素子３１にはＵ相上アームフリーホイールダイオード(以下、ＵＨダイオードと称す)３２が並列に接続され、
ＵＬ素子３３にはＵ相下アームフリーホイールダイオード(以下、ＵＬダイオードと称す)３４が並列に接続され、
ＶＨ素子３５にはＶ相上アームフリーホイールダイオード(以下、ＶＨダイオードと称す)３６が並列に接続され、
ＶＬ素子３７にはＶ相下アームフリーホイールダイオード(以下、ＶＬダイオードと称す)３８が並列に接続され、
ＷＨ素子３９にはＷ相上アームフリーホイールダイオード(以下、ＷＨダイオードと称す)３１０が並列に接続され、
ＷＬ素子３１１にはＷ相下アームフリーホイールダイオード(以下、ＷＬダイオードと称す)３１２が並列に接続されている。
【００１８】
ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１は３相ブリッジ回路を構成し、ＵＨ素子３１とＵＬ素子３３との接続点は電動機子巻線３１３のＵ相端子に接続され、ＶＨ素子３５とＶＬ素子３７との接続点は電動機子巻線３１３のＶ相端子に接続され、ＷＨ素子３９とＷＬ素子３１１との接続点は電動機子巻線３１３のＷ相端子に接続されることにより、電動機に等角度間隔で周回状に接続されている。
【００１９】
また、ＵＨ素子３１とＶＨ素子３５とＷＨ素子３９の接続点はステータゲート駆動部３１５を介して正極側端子Ｐに接続され、ＵＬ素子３３とＶＬ素子３７とＷＬ素子３１１の接続点はステータゲート駆動部３１５を介して負極側端子Ｎに接続されている。
【００２０】
ステータ側(３１３)には、ステータゲート駆動部３１５および３相相電圧検知部３１８が設けられている。ここで、ステータゲート駆動部３１５は、ステータゲート指令信号Ｓ１６に基づいて、ＵＨ素子３１のゲート、ＵＬ素子３３のゲート、ＶＨ素子３５のゲート、ＶＬ素子３７のゲート、ＷＨ素子３９のゲートおよびＷＬ素子３１１のゲートを駆動することにより、ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１をオン／オフさせる。
【００２１】
３相相電圧検知部３１８は、ＵＨ素子３１とＶＨ素子３５とＷＨ素子３９の接続点に印加される正極側端子の電圧Ｖｐ、ＵＬ素子３３とＶＬ素子３７とＷＬ素子３１１の接続点に印加される負極側端子の電圧Ｖｎ、ＵＨ素子３１とＵＬ素子３３との接続点に発生するＵ相誘起電圧Ｖｕ、ＶＨ素子３５とＶＬ素子３７との接続点に発生するＶ相誘起電圧Ｖｖ、ＷＨ素子３９とＷＬ素子３１１との接続点に発生するＷ相誘起電圧Ｖｗを検知し、電圧検知信号Ｓ１１として出力する。
【００２２】
ロータ側(３１４)には、界磁電流をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御する界磁スイッチング素子３２４が設けられ、界磁スイッチング素子３２４には界磁フリーホイールダイオード３２６が並列に接続されている。なお、界磁スイッチング素子３２４としては、ＩＧＢＴを用いるようにしてもよいし、バイポーラトランジスタを用いるようにしてもよいし、電界効果トランジスタを用いるようにしてもよい。
【００２３】
界磁巻線３１４の両端に接続される１対の電線間にはダイオード３２５が接続され、これらの電線の一方には界磁スイッチング素子３２４が挿入され、他方には抵抗３０が挿入されている。
【００２４】
また、ロータ側には、ロータゲート駆動部３１７、ロータゲート指令生成部３１９およびロータ電流検出部３２０が設けられている。ここで、ロータ電流検出部３２０は、抵抗３０の両端電圧に基づいてロータ電流の検出値ｉrotを出力する。ロータゲート指令生成部３１９は、ロータ電流の検出値ｉrotに基づいて、ロータゲート指令信号Ｓ２１を生成する。ロータゲート駆動部３１７は、ロータゲート指令信号Ｓ２１に基づいて界磁スイッチング素子３２４のゲートを駆動することにより、界磁スイッチング素子３２４をオン／オフさせる。
【００２５】
なお、図２では、固定子にもうけられた３相の電動機子巻線３１３と回転子に設けられた界磁巻線３１４を有する３相界磁巻線方式の発電電動機の場合を示したが、相数、界磁方式はこれらに限定されることはなく、例えば、３相以外の多相で、永久磁石方式等のものであってもよい。また、電力変換部１１と一体化された一体構造式の発電電動機に限定されることなく、電力変換部１１内の３相の電動機子巻線３１３と回転子に設けられた界磁巻線３１４とが、その他の構成要素と物理的に分離された別体構造式の発電電動装置であってもよい。
【００２６】
ゲート駆動部１２０には、図１に示すように、ダイオード通電状態検出部１２、同期検出ＰＬＬ部１３、周期チェック部１４、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５、ステータゲートオン状態検出部１６、ステータゲート指令監視部１７、ダイオードオン区間監視部１８、ダイオードオン信号統合部(以下、Ｄｏｎ信号統合部と称す)１２ｇおよびダイオードオフ信号統合部(以下、Ｄｏｆｆ信号統合部と称す)１２ｇａが設けられている。
【００２７】
ダイオード通電状態検出部１２は、電圧検知信号Ｓ１１を入力して、図２の６個のＵＨダイオード３２、ＵＬダイオード３４、ＶＨダイオード３６、ＶＬダイオード３８、ＷＨダイオード３１０およびＷＬダイオード３１２のオンタイミングとオフタイミングを検出する。
【００２８】
ここで、ダイオード通電状態検出部１２には、
Ｕ相上アームダイオードオン信号検出部(以下、ＵＨ相Ｄｏｎ信号検出部と称す)１２ａ、
Ｕ相下アームダイオードオン信号検出部(以下、ＵＬ相Ｄｏｎ信号検出部と称す)１２ｂ、
Ｖ相上アームダイオードオン信号検出部(以下、ＶＨ相Ｄｏｎ信号検出部と称す)１２ｃ、
Ｖ相下アームダイオードオン信号検出部(以下、ＶＬ相Ｄｏｎ信号検出部と称す)１２ｄ、
Ｗ相上アームダイオードオン信号検出部(以下、ＷＨ相Ｄｏｎ信号検出部と称す)１２ｅ、
Ｗ相下アームダイオードオン信号検出部(以下、ＷＬ相Ｄｏｎ信号検出部と称す)１２  ｆ、
Ｕ相上アームダイオードオフ信号検出部(以下、ＵＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部と称す)１２ａａ、
Ｕ相下アームダイオードオフ信号検出部(以下、ＵＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部と称す)１２ｂａ、
Ｖ相上アームダイオードオフ信号検出部(以下、ＶＨ相Ｄｆｆ信号検出部と称す)１２ｃａ、
Ｖ相下アームダイオードオフ信号検出部(以下、ＶＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部と称す)１２ｄａ、
Ｗ相上アームダイオードオフ信号検出部(以下、ＷＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部と称す)１２ｅａ、
Ｗ相下アームダイオードオフ信号検出部(以下、ＷＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部と称す)１２ｆａ、が設けられている。
【００２９】
ＵＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ａは、ＵＨダイオード３２のオンタイミングに基づいてＵ相上アームダイオードオン検出信号(以下、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号と称す)Ｓ１２ｕｈを出力する。
【００３０】
ＵＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｂは、ＵＬダイオード３４のオンタイミングに基づいてＵ相下アームダイオードオン検出信号(以下、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号と称す)Ｓ１２ｕｌを出力する。
【００３１】
ＶＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｃは、ＶＨダイオード３６のオンタイミングに基づいてＶ相上アームダイオードオン検出信号(以下、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号と称す)Ｓ１２ｖｈを出力する。
【００３２】
ＶＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｄは、ＶＬダイオード３８のオンタイミングに基づいてＶ相下アームダイオードオン検出信号(以下、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号と称す)Ｓ１２ｖｌを出力する。
【００３３】
ＷＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｅは、ＷＨダイオード３１０のオンタイミングに基づいてＷ相上アームダイオードオン検出信号(以下、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号と称す)Ｓ１２ｗｈを出力する。
【００３４】
ＷＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｆは、ＷＬダイオード３１２のオンタイミングに基づいてＷ相下アームダイオードオン検出信号(以下、ＷＬ相Ｄｏｎ検出信号と称す)Ｓ１２ｗｌを出力する。
【００３５】
ＵＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ａａは、ＵＨダイオード３２のオフタイミングに基づいてＵ相上アームダイオードオフ検出信号(以下、ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号と称す)Ｓ１２ｕｈａを出力する。
【００３６】
ＵＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｂａは、ＵＬダイオード３４のオフタイミングに基づいてＵ相下アームダイオードオフ検出信号(以下、ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号と称す)Ｓ１２ｕｌａを出力する。
【００３７】
ＶＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｃａは、ＶＨダイオード３６のオフタイミングに基づいてＶ相上アームダイオードオフ検出信号(以下、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号と称す)Ｓ１２ｖｈａを出力する。
【００３８】
ＶＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｄａは、ＶＬダイオード３８のオフタイミングに基づいてＶ相下アームダイオードオフ検出信号(以下、ＶＬ相Ｄｏｆｆ検出信号と称す)Ｓ１２ｖｌａを出力する。
【００３９】
ＷＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｅａは、ＷＨダイオード３１０のオフタイミングに基づいてＷ相上アームダイオードオフ検出信号(以下、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号と称す)Ｓ１２ｗｈａを出力する。
【００４０】
ＷＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｆａは、ＷＬダイオード３１２のオフタイミングに基づいてＷ相下アームダイオードオフ検出信号(以下、ＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号と称す)Ｓ１２ｗｌａを出力する。
【００４１】
なお、ＵＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ａ、ＵＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｂ、ＶＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｃ、ＶＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｄ、ＷＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｅ、ＷＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｆ、ＵＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ａａ、ＵＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｂａ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｃａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｄａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｅａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｆａとしては、例えば、同期カウンタを用いることができる。
【００４２】
ここで、同期カウンタを用いることにより、ダイオードのオンまたはオフを所定期間の中で検出し続けることでダイオードのオンまたはオフの判定を行うことができ、ノイズの混入による誤検出を低減することができる。
【００４３】
Ｄｏｎ信号統合部１２ｇは、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈ、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌ、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈ、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌ、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈおよびＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌを同一時系列上に統合したダイオードオン統合信号Ｓ１２を生成する。
【００４４】
Ｄｏｆｆ信号統合部１２ｇａは、ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａ、ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｌａ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｈａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｌａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｈａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｌａを同一時系列上に統合したダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａを生成する。
【００４５】
なお、Ｄｏｎ信号統合部１２ｇおよびＤｏｆｆ信号統合部１２ｇａとしては、例えば、６入力論理和回路をそれぞれ用いることができる。または、ＵＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ａ、ＵＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｂ、ＶＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｃ、ＶＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｄ、ＷＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｅおよびＷＬ相Ｄｏｎ信号検出部１２ｆの出力をバッファを介して共通化する(同一時系列上に統合する)ようにＤｏｎ信号統合部１２ｇを構成するようにしてもよいし、ＵＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ａａ、ＵＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｂａ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｃａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｄａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｅａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ｆａの出力をバッファを介して共通化する(同一時系列上に統合する)ようにＤｏｆｆ信号統合部１２ｇａを構成するようにしてもよい
【００４６】
同期検出ＰＬＬ部１３は、ダイオードオン統合信号Ｓ１２に基づいて同期制御されたオン側同期信号Ｓ１３を生成するとともに、ダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａに基づいて同期制御されたオフ側同期信号Ｓ１３ａを生成する。すなわち、同期検出ＰＬＬ部１３には、オン側ＰＬＬ回路１２１およびオフ側ＰＬＬ回路１２２を設けることができる。そして、オン側ＰＬＬ回路１２１は、ダイオードオン統合信号Ｓ１２に基づいて同期制御されたオン側同期信号Ｓ１３を生成する。オフ側ＰＬＬ回路１２２は、ダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａに基づいて同期制御されたオフ側同期信号Ｓ１３ａを生成する。
【００４７】
なお、オン側同期信号Ｓ１３の生成と、オフ側同期信号Ｓ１３ａの生成は独立して行うことができる。すなわち、同期検出ＰＬＬ部１３には、オン側ＰＬＬ回路１２１およびオフ側ＰＬＬ回路１２２を設けることができる。そして、オン側ＰＬＬ回路１２１は、ダイオードオン統合信号Ｓ１２に基づいて同期制御されたオン側同期信号Ｓ１３を生成することができる。オフ側ＰＬＬ回路１２２は、ダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａに基づいて同期制御されたオフ側同期信号Ｓ１３ａを生成することができる。
【００４８】
図３は、図１の電力変換装置の同期検出ＰＬＬ部１３のオン側ＰＬＬ回路１２１、オフ側ＰＬＬ回路１２２で用いられる位相同期回路の一例を示すブロック図である。図３において、位相同期回路(ＰＬＬ)５１には１／ｎデバイダ５２、位相比較期(ＰＤ)５３、ＰＩ制御器(Ｐ(比例)Ｉ(積分)制御)５４および電圧制御発振器(ＶＣＯ)５５が設けられている。なお、ＰＩ制御器５４の代わりにローパスフィルタを用いるようにしてもよい。
【００４９】
そして、電圧制御発振器５５にて生成された発振信号ω＊は１／ｎデバイダ５２にてｎ(ｎは正の整数)分周された後、位相比較器５３に入力される。なお、発振信号ω＊の波形は正弦波Ｗ１であってもよいし、矩形波Ｗ２であってもよい。そして、位相比較器５３において、外部から入力された周期信号Ｓｙと位相が比較され、その比較結果がＰＩ制御器５４を介して電圧制御発振器５５に入力されることで、発振信号ω＊の位相が周期信号Ｓｙの位相と一致するように発振信号ω＊の周波数が制御される。そして、発振信号ω＊が積分器(１／ｓ)５６にて積分されることで三角波信号θ＊が生成される。ここで発振信号ω＊の周波数がｆとすると、ω＊＝２πｆという式で発振信号ω＊は角速度に変換され、積分器５６にて積分されることで角度位置推定出力が得られる。
【００５０】
なお、位相同期回路５１および積分器５６を図１のオン側ＰＬＬ回路１２１として用いた場合、周期信号Ｓｙとしてダイオードオン統合信号Ｓ１２を用いることで、三角波信号θ＊をオン側同期信号Ｓ１３として出力する。
【００５１】
また、位相同期回路５１および積分器５６を図１のオフ側ＰＬＬ回路１２２として用いた場合、周期信号Ｓｙとしてダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａを用いることで、三角波信号θ＊をオフ側同期信号Ｓ１３ａとして出力する。
【００５２】
図１において、周期チェック部１４は、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈ、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌ、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈ、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌ、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈ、ＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌ、ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａ、ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｌａ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｈａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｌａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｈａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｌａをオン側同期信号Ｓ１３およびオフ側同期信号Ｓ１３ａと比較することにより、Ｕ相誘起電圧Ｖｕ、Ｖ相誘起電圧ＶｖおよびＷ相誘起電圧Ｖｗの周期と検出順序が全相に渡って正しいかどうかを監視する。
【００５３】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、オン側同期信号Ｓ１３およびオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいて、ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１のスイッチング制御を行わせるゲート指令信号Ｓ１６を生成する。
【００５４】
ここで、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５には、
Ｕ相上アームオン側三角波生成部(ＵＨ相ＯｎＰＷＭ)１５ａ、
Ｕ相上アームオフ側三角波生成部(ＵＨ相ＯｆｆＰＷＭ)１５ａａ、
Ｕ相上アームゲート指令信号生成部(ＵＨ相ＳＷ)１５ａｂ、
Ｕ相下アームオン側三角波生成部(ＵＬ相ＯｎＰＷＭ)１５ｂ、
Ｕ相下アームオフ側三角波生成部(ＵＬ相ＯｆｆＰＷＭ)１５ｂａ、
Ｕ相下アームゲート指令信号生成部(ＵＬ相ＳＷ)１５ｂｂ、
Ｖ相上アームオン側三角波生成部(ＶＨ相ＯｎＰＷＭ)１５ｃ、
Ｖ相上アームオフ側三角波生成部(ＶＨ相ＯｆｆＰＷＭ)１５ｃａ、
Ｖ相上アームゲート指令信号生成部(ＶＨ相ＳＷ)１５ｃｂ、
Ｖ相下アームオン側三角波生成部(ＶＬ相ＯｎＰＷＭ)１５ｄ、
Ｖ相下アームオフ側三角波生成部(ＶＬ相ＯｆｆＰＷＭ)１５ｄａ、
Ｖ相下アームゲート指令信号生成部(ＶＬ相ＳＷ)１５ｄｂ、
Ｗ相上アームオン側三角波生成部(ＷＨ相ＯｎＰＷＭ)１５ｅ、
Ｗ相上アームオフ側三角波生成部(ＷＨ相ＯｆｆＰＷＭ)１５ｅａ、
Ｗ相上アームゲート指令信号生成部(ＷＨ相ＳＷ)１５ｅｂ、
Ｗ相下アームオン側三角波生成部(ＷＬ相ＯｎＰＷＭ)１５ｆ、
Ｗ相下アームオフ側三角波生成部(ＷＬ相ＯｆｆＰＷＭ)１５ｆａ、および
Ｗ相下アームゲート指令信号生成部(ＷＬ相ＳＷ)１５ｆｂを設ける。
【００５５】
Ｕ相上アームオン側三角波生成部１５ａは、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈで示されるＵＨダイオード３２の前回のオンタイミングから今回のオンタイミングまでのオン側同期信号Ｓ１３に基づいてＵ相上アームオン側三角波(以下、ＵＨ相オン側三角波と称す)Ｓ１５ｕｈを生成する。
【００５６】
Ｕ相上アームオフ側三角波生成部１５ａａは、ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａで示されるＵＨダイオード３２の前回のオフタイミングから今回のオフタイミングまでのオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいてＵ相上アームオフ側三角波(以下、ＵＨ相オフ側三角波と称す)Ｓ１５ｕｈａを生成する。
【００５７】
Ｕ相上アームゲート指令信号生成部１５ａｂは、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈとＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａとの比較結果に基づいて、ＵＨ素子３１のゲート指令信号Ｓ１６ｕｈを生成する。
【００５８】
Ｕ相下アームオン側三角波生成部１５ｂは、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌで示されるＵＬダイオード３４の前回のオンタイミングから今回のオンタイミングまでのオン側同期信号Ｓ１３に基づいてＵ相下アームオン側三角波(以下、ＵＬ相オン側三角波と称す)Ｓ１５ｕｌを生成する。
【００５９】
Ｕ相下アームオフ側三角波生成部１５ｂａは、ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｌａで示されるＵＬダイオード３４の前回のオフタイミングから今回のオフタイミングまでのオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいてＵ相下アームオフ側三角波(以下、ＵＬ相オフ側三角波と称す)Ｓ１５ｕｌａを生成する。
【００６０】
Ｕ相下アームゲート指令信号生成部１５ｂｂは、ＵＬ相オン側三角波Ｓ１５ｕｌとＵＬ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｌａとの比較結果に基づいて、ＵＬ素子３３のゲート指令信号Ｓ１６ｕｌを生成する。
【００６１】
Ｖ相上アームオン側三角波生成部１５ｃは、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈで示されるＶＨダイオード３６の前回のオンタイミングから今回のオンタイミングまでのオン側同期信号Ｓ１３に基づいてＶ相上アームオン側三角波(以下、ＶＨ相オン側三角波と称す)Ｓ１５ｖｈを生成する。
【００６２】
Ｖ相上アームオフ側三角波生成部１５ｃａは、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｈａで示されるＶＨダイオード３６の前回のオフタイミングから今回のオフタイミングまでのオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいてＶ相上アームオフ側三角波(以下、ＶＨ相オフ側三角波と称す)Ｓ１５ｖｈａを生成する。
【００６３】
Ｖ相上アームゲート指令信号生成部１５ｃｂは、ＶＨ相オン側三角波Ｓ１５ｖｈとＶＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｖｈａとの比較結果に基づいて、ＶＨ素子３５のゲート指令信号Ｓ１６ｖｈを生成する。
【００６４】
Ｖ相下アームオン側三角波生成部１５ｄは、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌで示されるＶＬダイオード３８の前回のオンタイミングから今回のオンタイミングまでのオン側同期信号Ｓ１３に基づいてＶ相下アームオン側三角波(以下、ＶＬ相オン側三角波と称す)Ｓ１５ｖｌを生成する。
【００６５】
Ｖ相下アームオフ側三角波生成部１５ｄａは、ＶＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｌａで示されるＶＬダイオード３８の前回のオフタイミングから今回のオフタイミングまでのオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいてＶ相下アームオフ側三角波(以下、ＶＬ相オフ側三角波と称す)Ｓ１５ｖｌａを生成する。
【００６６】
Ｖ相下アームゲート指令信号生成部１５ｄｂは、ＶＬ相オン側三角波Ｓ１５ｖｌとＶＬ相オフ側三角波Ｓ１５ｖｌａとの比較結果に基づいて、ＶＬ素子３７のゲート指令信号Ｓ１６ｖｌを生成する。
【００６７】
Ｗ相上アームオン側三角波生成部１５ｅは、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈで示されるＷＨダイオード３１０の前回のオンタイミングから今回のオンタイミングまでのオン側同期信号Ｓ１３に基づいてＷ相上アームオン側三角波(以下、ＷＨ相オン側三角波と称す)Ｓ１５ｗｈを生成する。
【００６８】
Ｗ相上アームオフ側三角波生成部１５ｅａは、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｈａで示されるＷＨダイオード３１０の前回のオフタイミングから今回のオフタイミングまでのオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいてＷ相上アームオフ側三角波(以下、ＷＨ相オフ側三角波と称す)Ｓ１５ｗｈａを生成する。
【００６９】
Ｗ相上アームゲート指令信号生成部１５ｅｂは、ＷＨ相オン側三角波Ｓ１５ｗｈとＷＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｗｈａとの比較結果に基づいて、ＷＨ素子３９のゲート指令信号Ｓ１６ｖｈを生成する。
【００７０】
Ｗ相下アームオン側三角波生成部１５ｆは、ＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌで示されるＷＬダイオード３１２の前回のオンタイミングから今回のオンタイミングまでのオン側同期信号Ｓ１３に基づいてＷ相下アームオン側三角波(以下、ＷＬ相オン側三角波と称す)Ｓ１５ｗｌを生成する。
【００７１】
Ｗ相下アームオフ側三角波生成部１５ｆａは、ＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｌａで示されるＷＬダイオード３１２の前回のオフタイミングから今回のオフタイミングまでのオフ側同期信号Ｓ１３ａに基づいてＷ相下アームオフ側三角波(以下、ＷＬ相オフ側三角波と称す)Ｓ１５ｖｌａを生成する。
【００７２】
Ｗ相下アームゲート指令信号生成部１５ｆｂは、ＷＬ相オン側三角波Ｓ１５ｗｌとＷＬ相オフ側三角波Ｓ１５ｗｌａとの比較結果に基づいて、ＶＬ素子３１１のゲート指令信号Ｓ１６ｗｌを生成する。
【００７３】
図４は、図１の電力変換装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。なお、図４の例では、Ｕ相の、(ａ)ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈ、(ｃ)ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌ、(ｂ)ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａ、(ｄ)ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｌａについて示し、Ｖ相およびＷ相の、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈ、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌ、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈ、ＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｈａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｌａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｈａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｌａについては記述を省略した。
また、(ｅ)Ｕ相誘起電圧信号Ｖｕ、(ｆ)Ｖ相誘起電圧信号Ｖｖ、(ｇ)Ｗ相誘起電圧信号Ｖｗ、(ｈ)オン側同期信号Ｓ１３、(ｉ)オフ側同期信号Ｓ１３ａを示す。
【００７４】
また、図４の例では、３相の上アーム側の、(ｊ)ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈ、(ｋ)ＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａ、(ｌ)ＶＨ相オン側三角波Ｓ１５ｖｈ、(ｍ)ＶＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｖｈａ、(ｎ)ＷＨ相オン側三角波Ｓ１５ｗｈおよび(ｏ)ＷＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｗｈａについて示し、３相の下アーム側の、ＵＬ相オン側三角波Ｓ１５ｕｌ、ＵＬ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｌａ、ＶＬ相オン側三角波Ｓ１５ｖｌ、ＶＬ相オフ側三角波Ｓ１５ｖｌａ、ＷＬ相オン側三角波Ｓ１５ｗｌおよびＷＬ相オフ側三角波Ｓ１５ｗｌａについては記述を省略した。
【００７５】
図４において、図２のＵＨ素子３１のゲート、ＵＬ素子３３のゲート、ＶＨ素子３５のゲート、ＶＬ素子３７のゲート、ＷＨ素子３９のゲートおよびＷＬ素子３１１のゲートがステータゲート駆動部３１５にて駆動されることで、正極側端子電圧Ｖｐと負極側端子電圧Ｖｎとで設定される直流が３相交流に変換され、電動機子巻線３１３のＵ相端子、Ｖ相端子およびＷ相端子に印加される。
【００７６】
また、図２の界磁スイッチング素子３２４のゲートがロータゲート駆動部３１７にて駆動されることで、正極側端子電圧ＶＦｐと負極側端子電圧ＶＦｎとで設定される直流が交流に変換され、界磁巻線３１４の両端に印加される。そして、界磁巻線３１４に流れるロータ電流は抵抗３０にて電圧に変換され、その抵抗３０の両端の電圧がロータ電流検出部３２０に入力される。ロータ電流検出部３２０は抵抗３０の両端の電圧に従ってロータ電流の検出値ｉrotを示す信号をロータゲート指令生成部３１９に出力する。
【００７７】
そしてロータゲート指令生成部３１９において、ロータ電流の検出値ｉrotに基づいてロータゲート指令信号Ｓ２１が生成され、ロータゲート指令信号Ｓ２１がロータゲート駆動部３１７に入力されることで、界磁スイッチング素子３２４のゲートが駆動される。
【００７８】
一方、３相相電圧検知部３１８において、正極側端子電圧Ｖｐ、負極側端子電圧Ｖｎ、Ｕ相誘起電圧Ｖｕ、Ｖ相誘起電圧ＶｖおよびＷ相誘起電圧Ｖｗが検知され、電圧検知信号Ｓ１１として図１のダイオード通電状態検出部１２に入力される。
【００７９】
そして、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＨダイオード３２、ＵＬダイオード３４、ＶＨダイオード３６、ＶＬダイオード３８、ＷＨダイオード３１０およびＷＬダイオード３１２に順方向電流が流れ、その両端に順電圧Ｖｆが発生した時にダイオードオン状態を検出する。
【００８０】
また、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＨダイオード３２、ＵＬダイオード３４、ＶＨダイオード３６、ＶＬダイオード３８、ＷＨダイオード３１０およびＷＬダイオード３１２に順方向電流が流れず、その両端間がオープンとなって順方向電圧Ｖｆが発生しない時にダイオードオフ状態を検出する。
【００８１】
なお、ＵＨダイオード３２に電流が流れると、Ｕ相誘起電圧Ｖｕは負方向には負極側端子電圧Ｖｎに対してＶｎ−Ｖｆに振幅が降下し、ＵＬダイオード３４に電流が流れると、正方向には正極側端子電圧Ｖｐに対してＶｐ＋Ｖｆに振幅が上昇する。Ｕ相誘起電圧Ｖｕに着目すると、同期整流によりスイッチングデバイス(ＵＨ素子、ＵＬ素子)３１、３３がオンすることで、このオン区間だけは、このＶｆ分だけ下って正極側端子電圧Ｖｐおよび負極側端子電圧Ｖｎで決まる振幅ができる。また、スイッチングデバイス(ＵＨ素子、ＵＬ素子)３１、３３がオフすることで、Ｕ相誘起電圧Ｖｕは正極側端子電圧ＶｐおよびＶｐ＋ＶｆおよびＶｎ−Ｖｆで決まる振幅に戻る。
【００８２】
例えば、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＨダイオード３２、ＶＨダイオード３６およびＷＨダイオード３１０のそれぞれのオンタイミングを、以下の式(１)〜式(３)に基づいて検出する。
【００８３】
ＵＨダイオード３２のオン状態：
Ｖｐ≦Ｖｕ≦Ｖｐ＋Ｖｆ      (１)
ＶＨダイオード３６のオン状態：
Ｖｐ≦Ｖｖ≦Ｖｐ＋Ｖｆ      (２)
ＷＨダイオード３１０のオン状態：
Ｖｐ≦Ｖｗ≦Ｖｐ＋Ｖｆ      (３)
【００８４】
また、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＨダイオード３２、ＶＨダイオード３６およびＷＨダイオード３１０のそれぞれのオフタイミングを、以下の式(４)〜式(６)に基づいて検出する。
【００８５】
ＵＨダイオード３２のオフ状態：
Ｖｕ＜Ｖｐ      (４)
ＶＨダイオード３６のオフ状態：
Ｖｖ＜Ｖｐ      (５)
ＷＨダイオード３１０のオフ状態：
Ｖｗ＜Ｖｐ      (６)
【００８６】
また、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＬダイオード３４、ＶＬダイオード３８およびＷＬダイオード３１２のそれぞれのオンタイミングを、以下の式(７)〜式(９)に基づいて検出する。
【００８７】
ＵＬダイオード３４のオン状態：
−Ｖｆ≦Ｖｕ≦０      (７)
ＶＬダイオード３８のオン状態：
−Ｖｆ≦Ｖｖ≦０      (８)
ＷＬダイオード３１２のオン状態：
−Ｖｆ≦Ｖｗ≦０      (９)
【００８８】
また、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＬダイオード３４、ＶＬダイオード３８およびＷＬダイオード３１２のそれぞれのオフタイミングは、以下の式(１０)〜式(１２)に基づいて検出する。
【００８９】
ＵＬダイオード３４のオフ状態：
０＜Ｖｕ(１０)
ＶＬダイオード３８のオフ状態：
０＜Ｖｖ(１１)
ＷＬダイオード３１２のオフ状態：
０＜Ｖｗ(１２)
【００９０】
そして、Ｕ相誘起電圧Ｖｕ、Ｖ相誘起電圧ＶｖおよびＷ相誘起電圧Ｖｗの位相が１２０°ずつずれている場合、ＵＨダイオード３２は、Ｕ相誘起電圧Ｖｕが正極側端子電圧Ｖｐに対して式(１)を満たすタイミングで導通を開始する。そして、ＵＨ相Ｄｏｎ信号検出部１２ａは、ＵＨダイオード３２のオン状態を検出してＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈをＤｏｎ信号統合部１２ｇに出力する。
【００９１】
また、ＵＨダイオード３２は、Ｕ相誘起電圧Ｖｕが正極側端子電圧Ｖｐに対して式(４)を満たすタイミングで導通を停止する。そして、ＵＨ相Ｄｏｆｆ信号検出部１２ａａは、ＵＨダイオード３２のオフ状態を検出してＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａをＤｏｆｆ信号統合部１２ｇａに出力する。
【００９２】
同様に、ＵＬダイオード３４、ＶＨダイオード３６、ＶＬダイオード３８、ＷＨダイオード３１０およびＷＬダイオード３１２のオン状態とオフ状態は、Ｕ相誘起電圧Ｖｕ、Ｖ相誘起電圧ＶｖおよびＷ相誘起電圧Ｖｗを正極側端子電圧Ｖｐおよび負極側端子電圧Ｖｎと比較することで検出できる。
【００９３】
そして、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈ、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌ、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈ、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌ、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈおよびＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌを、Ｄｏｎ信号統合部１２ｇ、周期チェック部１４およびステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に出力する。
【００９４】
そして、Ｄｏｎ信号統合部１２ｇは、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈ、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌ、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈ、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌ、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈおよびＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌの論理和をとることでダイオードオン統合信号Ｓ１２を生成し、オン側ＰＬＬ回路１２１に出力する。
【００９５】
また、ダイオード通電状態検出部１２は、ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａ、ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｌａ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｈａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆｎ検出信号Ｓ１２ｖｌａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｈａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｌａを、Ｄｏｆｆ信号統合部１２ｇａ、周期チェック部１４およびステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に出力する。
【００９６】
そして、Ｄｏｆｆ信号統合部１２ｇａは、ＵＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｈａ、ＵＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｕｌａ、ＶＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｖｈａ、ＶＬ相Ｄｏｆｆｎ検出信号Ｓ１２ｖｌａ、ＷＨ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｈａおよびＷＬ相Ｄｏｆｆ検出信号Ｓ１２ｗｌａの論理和をとることでダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａを生成し、オフ側ＰＬＬ回路１２２に出力する。
【００９７】
そして、オン側ＰＬＬ回路１２１では、ダイオードオン統合信号Ｓ１２に基づいて同期制御されたオン側同期信号Ｓ１３が生成され、オフ側ＰＬＬ回路１２２は、ダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａに基づいて同期制御されたオフ側同期信号Ｓ１３ａが生成される。
【００９８】
ここで、ＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の６相分のダイオードオンタイミングが等間隔に近い場合にしかオン側ＰＬＬ回路１２１のロックがかからずオン側同期信号Ｓ１３が生成されないため、ダイオードオン統合信号Ｓ１２に基づいて同期制御することにより、ＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の６相間で短絡やオープンが起きていないことを検出したり、Ｕ相に対してＶ相とＷ相がそれぞれ＋１２０°、−１２０°だけずれていることを検出したり、ＵＨ相に対してＵＬ相が１８０°だけずれていることを検出したりすることができる。
【００９９】
同様に、ＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の６相分のダイオードオフタイミングが等間隔に近い場合にしかオフ側ＰＬＬ回路１２１のロックがかからずオフ側同期信号Ｓ１３ａが生成されないため、ダイオードオフ統合信号Ｓ１２ａに基づいて同期制御することにより、ＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の６相間で短絡やオープンが起きていないことを検出したり、Ｕ相に対してＶ相とＷ相がそれぞれ＋１２０°、−１２０°だけずれていることを検出したり、ＵＨ相に対してＵＬ相が１８０°だけずれていることを検出したりすることができる。
【０１００】
また、ダイオードオンタイミングとダイオードオフタイミングとを独立させることにより、発電量の大小に応じてダイオードオンタイミングとダイオードオフタイミングと間隔が広がったり狭まったりする場合においても、オン側ＰＬＬ回路１２１のおよびオフ側ＰＬＬ回路１２１のロックが安定してかかるようにすることができ、オン側同期信号Ｓ１３およびオフ側同期信号Ｓ１３ａを安定して生成させることができる。
【０１０１】
図５は、図１の周期チェック部１４による各相の周期と検出順序が全相に渡って正しいかどうかの監視方法を示すタイミングチャートである。図５において、周期チェック部１４は、例えば、オン側同期信号Ｓ１３の時間軸に対して前後に所定の同期判定区間ＳＫをＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の各相ごとに設ける。
【０１０２】
そして、その同期判定区間ＳＫをＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の全相に渡ってつなぎ、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈ、ＵＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｌ、ＶＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｈ、ＶＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｖｌ、ＷＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｈおよびＷＬ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｗｌが、ＵＨ相、ＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相の同期判定区間ＳＫにそれぞれ入っているかどうかを確認することでダイオードオンタイミングの検出周期が守られているかどうかを判定する。そして、周期チェック部１４は、ダイオードオンタイミングの検出周期が守られているという確認がとれたら、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に同期判定信号Ｓ１４を出力する。
【０１０３】
周期チェック部１４は、ダイオードオフタイミングの検出周期が守られているかどうかの判定も、ダイオードオンタイミングの判定処理と同様に行うことができる。ここで、周期チェック部１４は、現在相がどの相かを判断するため、Curr_phase[i](ｉ＝０，１，２，３，４，５)およびLast_phase[i](ｉ＝０，１，２，３，４，５)を保持する。Curr_phase[i]、Last_phase[i]はフラグのような、メモリ上の例えば特定位置に割り当てられた領域に書き込まれ、書き換えられるデータである。
【０１０４】
図６は、周期チェック部１４での相判定を説明するための図であり、(ａ)は現在相がどの相かを判断するための相検出レジスタの概略構成を示すブロック図、(ｂ)はオン側同期信号を示す。図６において、オン側同期信号Ｓ１３が一周期Ｙ１分だけ進むたびに、Curr_phase[i]およびLast_phase[i]の引数ｉがｉ＋１に１だけインクリメントされ、引数ｉが５の場合は次に０となることで、Curr_phase[i]およびLast_phase[i]が無限に循環する。
【０１０５】
ここで、周期チェック部１４には、Curr_phase[i](ｉ＝０，１，２，３，４，５)でそれぞれ検出された相データを保持する相検出レジスタＣＲ０〜ＣＲ５およびCurr_phase[i](ｉ＝０，１，２，３，４，５)から条件付でそれぞれ転送された相データを保持する相検出レジスタＬＲ０〜ＬＲ５が設けられている。
【０１０６】
なお、相データとしては、３相の場合、
相検出の失敗を示すｎｕｌｌ、
ＵＨ相が検出されたことを示すＵＨ、
ＵＬ相が検出されたことを示すＵＬ、
ＶＨ相が検出されたことを示すＶＨ、
ＶＬ相が検出されたことを示すＶＬ、
ＷＨ相が検出されたことを示すＷＨ、および
ＷＬ相が検出されたことを示すＷＬ、
の７種類を用意する。
【０１０７】
図７は、図１の電力変換装置の現在と過去の相検出更新方法の一覧を場合分けして示す図である。なお、図７では、ＵＨ相を例にとるが、他のＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相についても同様である。
(１)〜(１０)の１０パターンのそれぞれ、オン側同期信号Ｓ１３と、その時のＰＬＬ角度０検出タイミング、ＵＨ相Ｄｏｎ(ダイオードオン)タイミング、他祖Ｄｏｎ(ダイオードオン)タイミングと、Curr_phase[i]、Last_phase[i]が示されている。
【０１０８】
図７において、オン側同期信号Ｓ１３の一周期Ｙ１ごとにダイオードオンタイミングが検出され、Curr_phase[i]には、ＵＨ相のダイオードオンが検出されたタイミングでCurr_phase[i]＝ＵＨという情報が書き込まれる。そして、Curr_phase[i]の情報は、基本的にはオン側同期信号Ｓ１３が一周期Ｙ１分だけ進むたびに、Last_phase[i]に継承される。ここで、前回と今回の相検出が同じ場合は、Last_phase[i]のデータを更新し、前回と今回の相検出が異なる場合は、ｎｕｌｌを書き込むことで、連続的に同一相が検出され続けていることが確認できるようにする。
【０１０９】
Last_phase[i](ｎ＝０，１，２，３，４，５)では、基本的にはCurr_phase[i]の情報が継承され、例えば、Last_phase[i]＝ＵＨかつCurr_phase[i]＝ＵＨならば、オン側同期信号Ｓ１３の次の一周期Ｙ１分ではLast_phase[i]＝ＵＨとなる。
【０１１０】
実際には、Last_phase[i]とCurr_phase[i]の状態から、次のLast_phase[i]の状態を決定するための細かいルールを定めることができる。すなわち、図７の(１)〜(１０)の１０パターンのLast_phase[i]の決定条件でLast_phase[i]を決定した後、Last_phase[i]が予め設定された周期数分だけ検出相状態に変化がないことを条件に、同期ならびに相検出が成功している状態を示す同期判定信号Ｓ１４を出力することができる。
なお図７において、パターン(３)では、Lastにデータがある場合はlastと異なる他相パルスは無視し、パターン(６)では、複数パルスが来た時点でnullになり(同時到達を含む)、パターン(８)では、Lastにデータがある場合はlastと異なる他相パルスは無視する。
【０１１１】
また、周期チェック部１４は、同期判定信号Ｓ１４以外に、オン側同期信号Ｓ１３の現在の周期でのLast_phase[n]の値を相推定情報Ｓ１４ａとしてステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に出力する。同様に、周期チェック部１４は、オフ側同期信号Ｓ１３の現在の周期でのLast_phase[n]の値を相推定情報Ｓ１４ｂとしてステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に出力する。
【０１１２】
図１において、ＵＨ相だけに着目すると、Ｕ相上アームオン側三角波生成部１５ａは、簡素化された構成例では、前回の周期のＵＨ相検出区間のオン側同期信号Ｓ１３の０°で起動され、今回の周期のＵＨ相検出区間のオン側同期信号Ｓ１３の０°でリセットされる時間間隔でカウントされたカウント値に基づいてＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈを生成する。
【０１１３】
Ｕ相上アームオフ側三角波生成部１５ａａは、簡素化された構成例では、前回の周期のＵＨ相検出区間のオフ側同期信号Ｓ１３ａの０°で起動され、今回の周期のＵＨ相検出区間のオフ側同期信号Ｓ１３ａの０°でリセットされる時間間隔でカウントされたカウント値に基づいてＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａを生成する。
【０１１４】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、その他のＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相についても、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈおよびＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａを生成する方法と同様にオン側三角波およびオフ側三角波を生成する。
【０１１５】
そして、Ｕ相上アームゲート指令信号生成部１５ａｂは、図４に示すように、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈおよびＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａが下りスロープを持つように生成されたものとすると、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈのレベル＞ＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａのレベルとなる区間でＵＨ素子３１がオンとなるようにゲート指令信号Ｓ１６ｕｈを生成する。
【０１１６】
なお、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈのレベル＞ＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａのレベルとなる区間でＵＨ素子３１をオンさせる場合、ＵＨ素子３１に流れる電流の逆流を回避するなどの観点から、ＵＨ素子３１のオン区間にマージンを見込むようにしてもよい。
【０１１７】
例えば、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈだけに着目して説明すると、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈと比較するために、オン側同期信号Ｓ１３の各周期における０°の位置から電気角で何度後にＵＨ素子３１をオンするかを示すレベルＬＶ４を設けるようにしてもよい。
【０１１８】
また、ＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａだけに着目して説明すると、ＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａと比較するために、オフ側同期信号Ｓ１３ａの各周期における３６０°の位置から電気角で何度前にＵＨ素子３１をオフするかを示すレベルＬＶ１を設けるようにしてもよい。
【０１１９】
さらに、現在の同期整流のＵＨ素子３１のオン区間角度を示すレベルＬＶ３を設けるようにしてもよい。このレベルＬＶ３は、同期整流において、ＵＨダイオード３２がオンした後にＵＨ素子３１がオンされるようにするために、ＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈの立ち下がり時刻ｔ１より後にＵＨ素子３１をオンすることが可能な区間内でかつ、同期整流として電気角度で何度までＵＨ素子３１をオンするかを決めることができる。
【０１２０】
そして、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈがレベルＬＶ４に到達した後、ＵＨダイオードのオンタイミングより後にＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａがレベルＬＶ１に到達する前において、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈがレベルＬＶ３に到達する前をＳＨ素子３１のオン区間と規定することができる。
【０１２１】
そして、図１において、Ｕ相上アームゲート指令信号生成部１５ａｂは、ＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈのレベルをレベルＬＶ３と比較することにより、ＵＨ素子３１のオン区間を設定する。
すなわち、図４の(ｊ)(ｋ)において、
時刻ｔ１はＵＨ相Ｄｏｎ検出信号Ｓ１２ｕｈの立ち下がり、
時刻ｔ２はＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈがレベルＬＶ４に達する時刻、
時刻ｔ３はＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈがレベルＬＶ３に達する時刻、
時刻ｔ４はＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａがレベルＬＶ１に達する時刻、
時刻ｔ１から時刻ｔ２までのＰＭＡはＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈ側のマージン期間、
時刻ｔ４からＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａの立ち上がりまでのＴＭＡはＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａ側のマージン期間、および
時刻ｔ１後から時刻ｔ３前までのＫＯＮがＵＨ素子３１のオン区間
をそれぞれ示す。
【０１２２】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、その他のＵＬ相、ＶＨ相、ＶＬ相、ＷＨ相およびＷＬ相についても、ゲート指令信号Ｓ１６ｕｈを生成する方法と同様にゲート指令信号Ｓ１６ｕｌ、Ｓ１６ｖｈ、Ｓ１６ｖｌ、Ｓ１６ｗｈ、Ｓ１６ｗｌを生成する。
【０１２３】
これにより、同期整流を実現するために、回転電動機の回転位置と回転角度の検出センサならびにその検出センサの出力信号をデータに変換するコンバータ部を用いる必要がなくなるとともに、これらの部品の取付精度に依存することなく、回転電動機の負荷トルクを安定させることができる。
【０１２４】
ステータゲートオン状態検出部１６は、電圧検知信号Ｓ１１に基づいて、ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１のオンタイミングとオフタイミングを検出し、スイッチング素子オン検出信号Ｓ１７を出力する。
【０１２５】
ステータゲート指令監視部１７は、ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１のオンタイミングをステータゲート指令信号Ｓ１６と比較することにより同期整流動作を監視し、ダイオードオン検出区間信号Ｓ１８を出力する。
【０１２６】
また、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、例えばゲート指令信号調整部１５０１において、ステータゲート指令監視部１７から出力されたダイオードオン検出区間信号Ｓ１８に基づいて、ダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９を出力する。
【０１２７】
ダイオードオン区間監視部１８は、ゲート指令信号調整部１５０１から出力されたダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９に基づいて、ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０を出力する。
【０１２８】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、オン側同期信号Ｓ１３、オフ側同期信号Ｓ１３ａ、ステータゲート指令監視部１７による監視結果(ダイオードオン検出区間信号Ｓ１８)、およびダイオードオン区間監視部１８による監視結果(ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０)に基づいてステータゲート指令信号Ｓ１６を生成する。
【０１２９】
そして、ステータゲート指令監視部１７は、ＵＨ素子３１、ＵＬ素子３３、ＶＨ素子３５、ＶＬ素子３７、ＷＨ素子３９およびＷＬ素子３１１のオフと、ＵＨダイオード３２、ＵＬダイオード３４、ＶＨダイオード３６、ＶＬダイオード３８、ＷＨダイオード３１０およびＷＬダイオード３１２のオフがゲート指令生成ＰＷＭ部１５が推定する通りに実施されたかどうかを検出する。
【０１３０】
そして、以下ではＵＨ相だけに着目して説明すると、ステータゲート指令監視部１７は、ＵＨ素子３１のオフタイミングからＵＨダイオード３２のオフタイミングまでの時間内に、ＵＨ素子３１のオフ後にＵＨダイオード３２のオン期間を検出できるかどうかを監視し、検出できた場合にはその時間長さをステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に通知する。
【０１３１】
そして、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、ゲート指令信号調整部１５０１において、同期整流におけるＵＨ素子３１のオン／オフの時間的余裕の検出状態を判定し、その検出状態を元にＵＨ素子３１のオン区間を前回の周期に比べて短くしたり長くしたりする。
【０１３２】
これにより、回転電動機のリアルタイムの運転状況に対応しつつ、同期整流運転の効率を最大限まで上昇させることが可能となる。
【０１３３】
図８は、図１の電力変換装置の各部の信号波形を示すタイミングチャートである。図８はＵ相上アーム側に関するタイミングチャートであり、(ａ)はゲート指令信号Ｓ１６ｕｈ、(ｂ)はＵＨ素子オン検出信号Ｓ１７ｕｈ、(ｃ)はＵＨダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｕｈ、(ｄ)はＵ相誘起電圧Ｖｕ、および(ｅ)はＵＨ相オン側三角波Ｓ１５ｕｈとＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａを示す。
図８において、Ｕ相誘起電圧Ｖｕだけに着目して説明すると、正極側端子電圧Ｖｐに対し、正極側端子電圧ＶｐよりＵＨダイオード３２の順電圧Ｖｆ分の電圧変化を検出するための閾値ＴＨ１をＵ相誘起電圧Ｖｕに対して取る(設定する)。閾値ＴＨ１はＶｆ／２前後に取ればよい。
【０１３４】
この時、ＵＨ素子３１のオン検出と閾値ＴＨ１はグランド電位基準でなく、正極側端子電圧Ｖｐに対する差動で設定し、差動比較増幅器(ステータゲートオン状態検出部１６に設けられている、図示省略)により検出すると、検出精度を向上させることができる。
【０１３５】
同様に、負極側端子電圧Ｖｎに対し、負極側端子電圧ＶｎよりＵＬダイオード３４の順電圧Ｖｆ分の電圧変化を検出するための閾値ＴＨ２をＵ相誘起電圧Ｖｕに対して取る(設定する)。閾値ＴＨ２はＶｆ／２前後に取ればよい。
【０１３６】
この時、ＵＬ素子３３のオン検出と閾値ＴＨ２はグランド電位基準でなく、負極側端子電圧Ｖｎに対する差動で設定し、上記差動比較増幅器により検出すると、検出精度を向上させることができる。
【０１３７】
そして、ステータゲートオン状態検出部１６は、ＵＨ素子３１のゲートオン状態の検出結果としてＵＨ素子オン検出信号Ｓ１７ｕｈをステータゲート指令監視部１７に出力する。
【０１３８】
同様に、ステータゲートオン状態検出部１６は、
ＵＬ素子３３のゲートオン状態の検出結果としてＵＬ素子オン検出信号Ｓ１７ｕｌを出力し、
ＶＨ素子３５のゲートオン状態の検出結果としてＶＨ素子オン検出信号Ｓ１７ｖｈを出力し、
ＶＬ素子３７のゲートオン状態の検出結果としてＶＬ素子オン検出信号Ｓ１７ｖｌを出力し、
ＷＨ素子３９のゲートオン状態の検出結果としてＷＨ素子オン検出信号Ｓ１７ｗｈを出力し、
ＷＬ素子３１１のゲートオン状態の検出結果としてＷＬ素子オン検出信号Ｓ１７ｗｌを出力する。
【０１３９】
ステータゲート指令監視部１７は、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５からのゲート指令信号Ｓ１６ｕｈの立ち上がりタイミングｔ１１を起点にして、それより以降の事象でのＵＨ素子オン検出信号Ｓ１７ｕｈの立ち下がりタイミングｔ１２から「Ｌ」(ロー)区間(UH_bkm_time(時間カウント値))を検出することにより、ＵＨ素子３１がオフされた後のＵＨダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｕｈを生成し、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５に出力する。
【０１４０】
同様に、ステータゲート指令監視部１７は、
ＵＬ素子３３がオフされた後のＵＬダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｕｌを出力し、
ＶＨ素子３５がオフされた後のＶＨダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｖｈを出力し、
ＶＬ素子３７がオフされた後のＶＬダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｖｌを出力し、
ＷＨ素子３９がオフされた後のＷＨダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｗｈを出力し、
ＷＬ素子３１１がオフされた後のＷＬダイオードオン検出区間信号Ｓ１８ｗｌを出力する。
【０１４１】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５はゲート指令信号調整部１５０１において、ＵＨダイオードオン検出区間信号Ｓ１８の検出区間の時間(Ｔ１)(＝UH_bkm_time)を、例えば１ｕｓｅｃのような所定時間周期(Ｈ１)でカウントする第１のカウンタ(図示省略)で測定するとともに、ＵＨダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９ｕｈを出力する。
【０１４２】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５のゲート指令信号調整部１５０１は、同様に、ＵＬダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９ｕｌ、ＶＨダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９ｖｈ、ＶＬダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９ｖｌ、ＷＨダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９ｗｈ、ＷＬダイオードオン検出区間計測信号Ｓ１９ｗｌを出力する。
【０１４３】
また、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５のゲート指令信号調整部１５０１は、現在のＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａとレベルＬＶ１とを比較し、レベルＬＶ１＞ＵＨ相オフ側三角波Ｓ１５ｕｈａのレベルとなる区間の時間(Ｔ２)を、所定時間周期(Ｈ１)でカウントする第２のカウンタ(図示省略)で周期測定し記録する。
【０１４４】
そして、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５のゲート指令信号調整部１５０１は、これらの上記時間(Ｔ１)、(Ｔ２)を互いに比較することで、ＵＨ素子３１のオフタイミングが早すぎるか遅すぎるかを監視し、ＵＨ素子３１のオフタイミングが早すぎる場合にはレベルＬＶ１を下げてオフタイミングを遅らせ、ＵＨ素子３１のオフタイミングが遅すぎる場合にはレベルＬＶ１を上げてオフタイミングを早くすることができる。
【０１４５】
これにより、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、回転電動機の回転変動に対して常に適正に保ってＵＨ素子３１をオフすることができるようステータゲート指令信号Ｓ１６を生成することができる。
【０１４６】
ダイオードオン区間監視部１８は、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５でカウントしたＵＨダイオードオン検出区間、ＵＬダイオードオン検出区間、ＶＨダイオードオン検出区間、ＶＬダイオードオン検出区間、ＷＨダイオードオン検出区間およびＷＬダイオードオン検出区間を基に、ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０を生成する。
【０１４７】
ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０は、２相前のダイオードオン検出区間から１相前のダイオードオン検出区間の変化率を示す。ＵＨ相を例に取ると、２相前のＷＨダイオードオン検出区間から１相前のＶＬダイオード検出区間の変化率をダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０ｕｈとして出力する。
【０１４８】
ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０は、
ＷＬダイオードオン検出区間からＶＨダイオード検出区間の変化率をＵＬダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０ｕｌとして出力し、
ＵＨダイオードオン検出区間からＷＬダイオード検出区間の変化率をＶＨダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０ｖｈとして出力し、
ＵＬダイオードオン検出区間からＷＨダイオード検出区間の変化率をＶＬダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０ｖｌとして出力し、
ＶＨダイオードオン検出区間からＵＬダイオード検出区間の変化率をＷＨダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０ｗｈとして出力し、
ＶＬダイオードオン検出区間からＵＨダイオード検出区間の変化率をＷＬダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０ｗｌとして出力する。
【０１４９】
ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５のゲート指令信号調整部１５０１は、ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０がマイナス側で減少を示しかつ減少率が所定値を超える場合、ダイオードオン検出区間が急激に減少している、即ち急加速していると判定し、レベルＬＶ１を大幅に(所定値以上の電圧分)上げてオフタイミングを大幅に(所定以上の時間分)早くするよう、ゲート指令信号Ｓ１６を調整する。また、ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０がマイナス側で減少率が所定値以下またはプラス側である場合は、Ｔ１とＴ２の比較結果に基づいてオフタイミングを制御するようゲート指令信号Ｓ１６を調整する。
【０１５０】
これにより、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５は、急加速時であっても、ダイオードがオフする前に、確実にＵＨ素子３１をオフすることができる。
【０１５１】
また、ステータゲート指令生成ＰＷＭ部１５のゲート指令信号調整部１５０１は、ダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０の減少率に応じて、レベルＬＶ１の上げ幅を変更することで、オフタイミングを早める時間幅を変更するようにゲート指令信号Ｓ１６を調整する。これにより、スイッチング素子のオン時間を極端に減らすことなく、かつダイオードがオフする前に確実にＵＨ素子３１をオフすることができる。
この場合、ゲート指令信号調整部１５０１は例えばダイオードオン検出区間変化率信号Ｓ２０の変化率とレベルＬＶ１の調整量との関係を示すテーブルをメモリ(図示省略)等に予め格納し、該テーブルに従ってレベルＬＶ１の調整量を判定する。減少率が上がる程、レベルＬＶ１の調整量が大きくなるように設定する。
【０１５２】
以上のように、この実施の形態１によれば、回転数が変動しても、ダイオードがオフする前に、確実にスイッチング素子をオフし、電流の逆流が発生しない車両用電力変換装置を実現できる。
なお、Ｄｏｎ信号統合部１２ｇおよびＤｏｆｆ信号統合部１２ｇａ、同期検出ＰＬＬ部１３、周期チェック部１４が同期信号生成・監視部を構成する。
【産業上の利用の可能性】
【０１５３】
この発明による電力変換装置等は様々な種類の回転電動機に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１１  電力変換部、
１２  ダイオード通電状態検出部、
１２ａ  Ｕ相上アームダイオードオン信号検出部、
１２ｂ  Ｕ相下アームダイオードオン信号検出部、
１２ｃ  Ｖ相上アームダイオードオン信号検出部、
１２ｄ  Ｖ相下アームダイオードオン信号検出部、
１２ｅ  Ｗ相上アームダイオードオン信号検出部、
１２ｆ  Ｗ相下アームダイオードオン信号検出部、
１２ａａ  Ｕ相上アームダイオードオフ信号検出部、
１２ｂａ  Ｕ相下アームダイオードオフ信号検出部、
１２ｃａ  Ｖ相上アームダイオードオフ信号検出部、
１２ｄａ  Ｖ相下アームダイオードオフ信号検出部、
１２ｅａ  Ｗ相上アームダイオードオフ信号検出部、
１２ｆａ  Ｗ相下アームダイオードオフ信号検出部、
１２ｇ  ダイオードオン信号統合部、
１２ｇａ  ダイオードオフ信号統合部、
１２０  ゲート制御部、
１２１  オン側ＰＬＬ回路、
１２２  オフ側ＰＬＬ回路、
１３  同期検出ＰＬＬ部、
１４  周期チェック部、
１５  ステータゲート指令生成ＰＷＭ部、
１５ａ  Ｕ相上アームオン側三角波生成部、
１５ａａ  Ｕ相上アームオフ側三角波生成部、
１５ａｂ  Ｕ相上アームゲート指令信号生成部、
１５ｂ  Ｕ相下アームオン側三角波生成部、
１５ｂａ  Ｕ相下アームオフ側三角波生成部、
１５ｂｂ  Ｕ相下アームゲート指令信号生成部、
１５ｃ  Ｖ相上アームオン側三角波生成部、
１５ｃａ  Ｖ相上アームオフ側三角波生成部、
１５ｃｂ  Ｖ相上アームゲート指令信号生成部、
１５ｄ  Ｖ相下アームオン側三角波生成部、
１５ｄａ  Ｖ相下アームオフ側三角波生成部、
１５ｄｂ  Ｖ相下アームゲート指令信号生成部、
１５ｅ  Ｗ相上アームオン側三角波生成部、
１５ｅａ  Ｗ相上アームオフ側三角波生成部、
１５ｅｂ  Ｗ相上アームゲート指令信号生成部、
１５ｆ  Ｗ相下アームオン側三角波生成部、
１５ｆａ  Ｗ相下アームオフ側三角波生成部、
１５ｆｂ  Ｗ相下アームゲート指令信号生成部、
１６  ステータゲートオン状態検出部、
１７  ステータゲート指令監視部、
１８  ダイオードオン区間監視部、
３０  抵抗、
３１  Ｕ相上アームスイッチング素子、
３２  Ｕ相上アームフリーホイールダイオード、
３３  Ｕ相下アームスイッチング素子、
３４  Ｕ相下アームフリーホイールダイオード、
３５  Ｖ相上アームスイッチング素子、
３６  Ｖ相上アームフリーホイールダイオード、
３７  Ｖ相下アームスイッチング素子、
３８  Ｖ相下アームフリーホイールダイオード、
３９  Ｗ相上アームスイッチング素子、
３１０  Ｗ相上アームフリーホイールダイオード、
３１１  Ｗ相下アームスイッチング素子、
３１２  Ｗ相下アームフリーホイールダイオード、
３１３  電動機子巻線、
３１４  界磁巻線、
３１５  ステータゲート駆動部、
３１７  ロータゲート駆動部、
３１８  ３相相電圧検知部、
３１９  ロータゲート指令生成部、
３２０  ロータ電流検出部、
３２４  界磁スイッチング素子、
３２５  ダイオード、
３２６  界磁フリーホイールダイオード、
５１  位相同期回路(ＰＬＬ)、
５２  １／ｎデバイダ、
５３  位相比較器(ＰＤ)、
５４  ＰＩ制御器、
５５  電圧制御発振器(ＶＣＯ)、
５６  積分器(１／ｓ)、
ＣＲ０〜ＣＲ５，ＬＲ０〜ＬＲ５  相検出レジスタ、
１５０１  ゲート指令信号調整部。
【図１】
2015155823.tif 000003
【図２】
2015155823.tif 000004
【図３】
2015155823.tif 000005
【図４】
2015155823.tif 000006
【図５】
2015155823.tif 000007
【図６】
2015155823.tif 000008
【図７】
2015155823.tif 000009
【図８】
2015155823.tif 000010
【国際調査報告】
2015155823.tif 000011
2015155823.tif 000012