(57)【要約】【課題】複数のインバータの並列運転を行う場合に、それぞれの負荷電流を均一に制御すると共に、同期制御も実現可能な電力変換装置及び電力変換方法を提供する。【解決手段】電流差異検出器１１が、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流である電流信号Ａと、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流である電流信号Ｂとの差を示す電流差異信号Ｃを検出する。ゲートパルス制御器１５が、電流差異信号Ｃに基づいて、スレーブ用のゲート信号Ｅのパルスの始端を変えないで終端を変えることによりパルス巾を変更する。これにより、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流とＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流とを均一に制御することができると共に、負荷電流の同期制御も実現することが可能となる。【選択図】図１
2008005673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動するための交流電力をゲート信号に基づいて生成するＰＷＭインバータを備え、該ＰＷＭインバータが複数並列して構成された電力変換装置において、
前記複数のＰＷＭインバータのうちの１台をマスタ用ＰＷＭインバータとし、他をスレーブ用ＰＷＭインバータとした場合に、
前記マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流、及び、前記スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流に基づいて、負荷電流間の電流差異を検出する電流差異検出器と、
所定のパルス巾データに基づいて、前記マスタ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成すると共に、該ゲート信号に同期した信号であって、前記所定のパルス巾データ及び電流差異検出器により検出された電流差異に基づいて、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流をマスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流に一致させるためのスレーブ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成するゲートパルス制御器と
を備えた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、
前記ゲートパルス制御器が、電流差異検出器により検出された電流差異により、マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流がスレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流よりも大きい場合に、パルスの後端のタイミングを変化させてパルス巾を長く設定したゲート信号を生成し、マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流がスレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流よりも小さい場合に、パルスの後端のタイミングを変化させてパルス巾を短く設定したゲート信号を生成することを特徴とする電力変換装置。
【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、
前記電流差異検出器が、
マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流を第１の抵抗体を介して反転入力端子に入力し、非反転入力端子を接地したオペアンプを備え、
第２の抵抗体、比例器及び積分器が直列に接続され、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流を前記第２の抵抗体を介して比例器に入力し、前記オペアンプの出力端子と積分器の出力端子とが接続されて、前記負荷電流間の電流差異を検出することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記ゲートパルス制御器が、
所定のパルス巾データに基づいて、該パルス巾に設定したパルスのゲート信号を生成するマスタ用のパルス生成＆ゲート回路と、
前記所定のパルス巾データに電流差異検出器により検出された電流差異を加算し、新たなパルス巾データを算出するゲートパルス巾データ加算器と、
該ゲートパルス巾データ加算器により算出されたパルス巾データに基づいて、該パルス巾に設定したパルスのゲート信号を生成するスレーブ用のパルス生成＆ゲート回路とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の電力変換装置において、
前記複数のＰＷＭインバータのうちの１台をマスタ用ＰＷＭインバータとし、他の少なくとも２台をスレーブ用ＰＷＭインバータとした場合に、
スレーブ用ＰＷＭインバータにそれぞれ対応した少なくとも２台の前記電流差異検出器を備え、
前記ゲートパルス制御器が、所定のパルス巾データに基づいて、前記マスタ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成すると共に、該ゲート信号に同期した信号であって、前記所定のパルス巾データ及び電流差異検出器により検出された電流差異に基づいて、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流をマスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流に一致させるためのスレーブ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を、スレーブ用ＰＷＭインバータにそれぞれ対応して少なくとも２つ生成することを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
電動機を駆動するための交流電力をゲート信号に基づいて生成するＰＷＭインバータを備え、該ＰＷＭインバータが複数並列して構成された電力変換装置による電力変換方法において、
前記複数のＰＷＭインバータのうちの１台をマスタ用ＰＷＭインバータとし、他をスレーブ用ＰＷＭインバータとした場合に、
前記マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流を検出する工程と、
前記スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流を検出する工程と、
前記検出した負荷電流間の電流差異を検出する工程と、
所定のパルス巾データに基づいて、前記マスタ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成する工程と、
該ゲート信号に同期した信号であって、前記所定のパルス巾データ及び前記検出した電流差異に基づいて、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流をマスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流に一致させるためのスレーブ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成する工程と
を有することを特徴とする電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭインバータの並列運転方式に関し、特に、直流電力を交流電力に変換する複数のＰＷＭインバータを並列に接続し、該複数のＰＷＭインバータの並列運転により、それぞれの負荷電流を均一に制御して電動機を駆動する電力変換装置及び電力変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大容量の電動機をインバータにより駆動するためには、複数のインバータを並列に接続して運転する場合がある。図８は、従来の電力変換装置の構成を示すブロック図である。この電力変換器１００は、２台のＰＷＭインバータであるＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２の並列運転により、各ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２が同一のゲート信号を入力して交流電力を生成し、電動機１０８，１１３を駆動するものである。
【０００３】
電力変換装置１００は、図８に示すように、商用交流電源１０２からの３相交流電力を第１の直流電力に整流するＡＣ−ＤＣ整流器１０３、ＡＣ−ＤＣ整流器１０３により整流された第１の直流電力を平滑にする第１の平滑用コンデンサ１０４、スイッチング素子のゲートをオン／オフ動作させて第２の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣ電力変換器１０５、ＤＣ−ＤＣ電力変換器１０５により変換された第２の直流電力を平滑にする第２の平滑用コンデンサ１０６、ＰＷＭインバータ回路から成り、ゲート信号によりスイッチング素子をオン／オフ動作させて第２の直流電力を交流電力に変換して電動機１０８，１１３へ供給するＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２、及び、ゲート信号を生成するゲートパルス制御器１１５を備えている。このように構成された電力変換装置１００では、ゲートパルス制御器１１５により生成されたゲート信号が分配され、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２が、同一のゲート信号を入力することにより、ＰＷＭインバータの並列運転を実現している。尚、ＤＣ−ＤＣ電力変換器１０５及び第２の平滑用コンデンサ１０６を備えていない電力変換装置もあり得る。
【０００４】
また、複数のＰＷＭインバータを並列に接続して運転する例として、特許文献１に記載のものがある。この電力変換装置は、２台のＰＷＭインバータの負荷電流をそれぞれ検出し、これらの負荷電流のうち小さい方の電流値を基準にして、大きい方の負荷電流が基準電流になるようにゲート信号のパルス巾を短くするものである。
【０００５】
図８を参照して説明すると、この電力変換装置は、図８に示した電力変換装置１００の構成に加えてさらに、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７から電動機１０８への負荷電流を検出するための第１の電流センサー、及び、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１１２から電動機１１３への負荷電流を検出するための第２の電流センサーを備えている。そして、ゲートパルス制御器１１５は、第１の電流センサーにより検出された第１の負荷電流値と、第２の電流センサーにより検出された第２の負荷電流値とを比較し、小さい方の電流値を基準値に設定する。そして、負荷電流の大きい方のＤＣ−ＡＣ電力変換器による負荷電流値を基準値に近づけるように、パルス巾を短くしたゲート信号を生成し、ＤＣ−ＡＣ電力変換器に出力する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２８５２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、図８に示した電力変換装置では、ゲートパルス制御器１１５がＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２に同一のパルス巾のゲート信号を出力し、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２が同一のゲート信号に基づいて生成した交流電力により電動機１０８，１１３を駆動する。
【０００８】
しかしながら、実際は、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２におけるスイッチング素子の電圧降下の差異、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，１１２と電動機１０８，１１３との間の配線インピーダンスの差異、電動機１０８，１１３のモータ巻き線インピーダンスの差異等があることから、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７から電動機１０８への負荷電流と、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１１２から電動機１１３への負荷電流とが均一にならないという問題があった。
【０００９】
この問題を解決するために、特許文献１に記載された電力変換装置を用いることができる。前述のように、特許文献１の電力変換装置では、ゲートパルス制御器１１５が第１の負荷電流値と第２の負荷電流値とを比較して小さい方の電流値を基準値に設定し、負荷電流の大きい方のＤＣ−ＡＣ電力変換器による負荷電流値を基準値に近づけるように、パルス巾を短くしたゲート信号を生成し、ＤＣ−ＡＣ電力変換器に出力する。これにより、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７から電動機１０８への負荷電流と、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１１２から電動機１１３への負荷電流とが、小さい方の負荷電流値になるように均一に制御される。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の電力変換装置では、２つの負荷電流のうち、大きい方の負荷電流値を小さい方の負荷電流値になるように均一制御しているに過ぎず、負荷電流の大きい方のゲート信号のパルス巾をどのようにして短くしているかについて具体的な記載がない。また、負荷電流を均一制御するために新たに生成したゲート信号（負荷電流の大きい方の新たなゲート信号）と、負荷電流が小さい方のゲート信号との間で同期がとれているか否かについても具体的な記載がない。この場合、負荷電流の均一制御を実現することに加えて、負荷電流の同期を実現することが望ましい。これは、電動機の位相角を合わせることが可能な交流電力を生成することができ、モータ制御上都合が良いからである。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のインバータの並列運転を行う場合に、それぞれの負荷電流を均一に制御すると共に、同期制御も実現可能な電力変換装置及び電力変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、電動機を駆動するための交流電力をゲート信号に基づいて生成するＰＷＭインバータを備え、該ＰＷＭインバータが複数並列して構成された電力変換装置において、前記複数のＰＷＭインバータのうちの１台をマスタ用ＰＷＭインバータとし、他をスレーブ用ＰＷＭインバータとした場合に、前記マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流、及び、前記スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流に基づいて、負荷電流間の電流差異を検出する電流差異検出器と、所定のパルス巾データに基づいて、前記マスタ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成すると共に、該ゲート信号に同期した信号であって、前記所定のパルス巾データ及び電流差異検出器により検出された電流差異に基づいて、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流をマスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流に一致させるためのスレーブ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成するゲートパルス制御器とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、前記ゲートパルス制御器が、電流差異検出器により検出された電流差異により、マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流がスレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流よりも大きい場合に、パルスの後端のタイミングを変化させてパルス巾を長く設定したゲート信号を生成し、マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流がスレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流よりも小さい場合に、パルスの後端のタイミングを変化させてパルス巾を短く設定したゲート信号を生成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記電流差異検出器が、マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流を第１の抵抗体を介して反転入力端子に入力し、非反転入力端子を接地したオペアンプを備え、
第２の抵抗体、比例器及び積分器が直列に接続され、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流を前記第２の抵抗体を介して比例器に入力し、前記オペアンプの出力端子と積分器の出力端子とが接続されて、前記負荷電流間の電流差異を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記ゲートパルス制御器が、所定のパルス巾データに基づいて、該パルス巾に設定したパルスのゲート信号を生成するマスタ用のパルス生成＆ゲート回路と、前記所定のパルス巾データに電流差異検出器により検出された電流差異を加算し、新たなパルス巾データを算出するゲートパルス巾データ加算器と、該ゲートパルス巾データ加算器により算出されたパルス巾データに基づいて、該パルス巾に設定したパルスのゲート信号を生成するスレーブ用のパルス生成＆ゲート回路とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記複数のＰＷＭインバータのうちの１台をマスタ用ＰＷＭインバータとし、他の少なくとも２台をスレーブ用ＰＷＭインバータとした場合に、スレーブ用ＰＷＭインバータにそれぞれ対応した少なくとも２台の前記電流差異検出器を備え、前記ゲートパルス制御器が、所定のパルス巾データに基づいて、前記マスタ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成すると共に、該ゲート信号に同期した信号であって、前記所定のパルス巾データ及び電流差異検出器により検出された電流差異に基づいて、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流をマスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流に一致させるためのスレーブ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を、スレーブ用ＰＷＭインバータにそれぞれ対応して少なくとも２つ生成することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、電動機を駆動するための交流電力をゲート信号に基づいて生成するＰＷＭインバータを備え、該ＰＷＭインバータが複数並列して構成された電力変換装置による電力変換方法において、前記複数のＰＷＭインバータのうちの１台をマスタ用ＰＷＭインバータとし、他をスレーブ用ＰＷＭインバータとした場合に、前記マスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流を検出する工程と、前記スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流を検出する工程と、前記検出した負荷電流間の電流差異を検出する工程と、所定のパルス巾データに基づいて、前記マスタ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成する工程と、該ゲート信号に同期した信号であって、前記所定のパルス巾データ及び前記検出した電流差異に基づいて、スレーブ用ＰＷＭインバータの負荷電流をマスタ用ＰＷＭインバータの負荷電流に一致させるためのスレーブ用ＰＷＭインバータに出力するゲート信号を生成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、複数のインバータの並列運転を行う場合に、スレーブ用インバータの動作がマスタ用インバータの動作に追従するようにした。すなわち、負荷電流の差異に基づいて、スレーブ用インバータに出力されるゲート信号のパルス巾を、パルスの始端を変えないで終端を変えることにより直接変更するようにしたから、それぞれの負荷電流を均一に制御することができると共に、同期制御も実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔実施例１〕
先ず、本発明に係る第１の電力変換装置について説明する。図１は、本発明に係る第１の電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。この電力変換装置１−１は、ＡＣ−ＤＣ整流器３、第１の平滑用コンデンサ４、ＤＣ−ＤＣ電力変換器５、第２の平滑用コンデンサ６、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７，１２、電流センサー９，１４、反転器１０、電流差異検出器１１、及びゲートパルス制御器１５を備えている。電力変換装置１−１は、入力する商用交流電流を一旦直流電力に変換し、さらに直流電力から交流電力に変換し、交流電力を電動機８，１３へ供給する。この場合、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７から電動機８へ供給される交流電力、及びＤＣ−ＡＣ電力変換器１２から電動機１３へ供給される交流電力は、それぞれ負荷電流が均一であり、かつ同期している。このような交流電力を生成するために、ゲートパルス制御器１５が、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２に出力するゲート信号Ｅのパルス巾を、負荷電流である電流信号Ａ，Ｂの差に基づいて生成する。
【００２０】
図８に示した従来の電力変換装置１００と図１に示す電力変換装置１−１とを比較すると、ＡＣ−ＤＣ整流器１０３，３、第１の平滑用コンデンサ１０４，４、ＤＣ−ＤＣ電力変換器１０５，５、第２の平滑用コンデンサ１０６，６、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１０７，７、及びＤＣ−ＡＣ電力変換器１１２，１２はそれぞれ同一の機能を有する点で同一であるが、電力変換装置１−１は、電流センサー９，１４、反転器１０、及び電流差異検出器１１をさらに備え、ゲートパルス制御器１５がゲートパルス制御器１１５と異なる機能を有する点で相違する。
【００２１】
ＡＣ−ＤＣ整流器３は、整流素子例えば、ダイオードを用いた３相全波整流回路であり、商用交流電源２から３相交流電力を入力して整流し、直流電力を第１の平滑用コンデンサ４に出力する。ＡＣ−ＤＣ整流器３は、出力正極端子が第１の平滑用コンデンサ４の一端に接続され、出力負極端子が第１の平滑用コンデンサ４の他端に接続される。
【００２２】
第１の平滑用コンデンサ４は、ＡＣ−ＤＣ整流器３から直流電力を入力し、直流電圧を平滑にし、得られる第１の直流電力をＤＣ−ＤＣ電力変換器５に出力する。第１の平滑用コンデンサ４は、一端がＤＣ−ＤＣ電力変換器５の入力正極端子に接続され、他端がＤＣ−ＤＣ変換器５の入力負極端子に接続される。
【００２３】
ＤＣ−ＤＣ電力変換器５は、半導体スイッチング素子例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と直流リアクタとを備えるスイッチング回路であり、スイッチング素子のゲートに入力される制御信号（図示せず）により、コレクターエミッタ間の導通／遮断を制御する。スイッチング素子のコレクタ及びエミッタは、第１の平滑用コンデンサ４及び第２の平滑用コンデンサ６の負極端子にそれぞれ接続される。直流リアクタは、その一端が第１の平滑用コンデンサ４の正極端子に接続され、他端が第２の平滑用コンデンサ６の正極端子に接続される。すなわち、ＤＣ−ＤＣ電力変換器５は、第１の直流電力を入力し、内在するスイッチング素子のゲートを制御信号によりオン／オフ動作させ、第２の直流電力を第２の平滑用コンデンサ６に出力する。
【００２４】
第２の平滑用コンデンサ６は、第２の直流電力を入力し、第２の直流電圧を平滑にし、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７，１２に出力する。第２の平滑用コンデンサ６は、その一端がＤＣ−ＡＣ電力変換器７，１２の入力正極端子に接続され、他端がＤＣ−ＡＣ電力変換器７，１２の入力負極端子に接続される。
【００２５】
ＤＣ−ＡＣ電力変換器７，１２は、ＰＷＭインバータ回路であり、半導体スイッチング素子例えば、ＩＧＢＴがスイッチング素子のゲートに入力される制御信号（以下、ゲート信号という。）Ｄ，Ｅにより、コレクターエミッタ間の導通／遮断を制御する。すなわち、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７は、第２の直流電力を入力し、内在するスイッチング素子のゲートをゲート信号Ｄによりオン／オフ動作させ、第２の直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電動機８へ供給する。また、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２は、第２の直流電力を入力し、内在するスイッチング素子のゲートをゲート信号Ｅによりオン／オフ動作させ、第２の直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電動機１３へ供給する。ここで、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７はマスタ用インバータであり、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２はスレーブ用インバータであり、スレーブであるＤＣ−ＡＣ電力変換器１２は、マスタであるＤＣ−ＡＣ電力変換器７の動作に追従する。詳細については後述する。
【００２６】
電流センサー９，１４は、例えば、磁電変換素子であるホール素子を利用して、被測定電流を非接触で検出するセンサである。電流センサー９は、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７から電動機８へ供給される負荷電流である電流信号Ａを検出する。また、電流センサー１４は、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２から電動機１３へ供給される負荷電流である電流信号Ｂを検出する。
【００２７】
反転器１０は、電流センサー９からの電流信号Ａを反転させ、電流信号Ａ’を生成する。電流差異検出器１１は、反転器１０により反転した電流信号Ａ’、及び電流センサー１４からの電流信号Ｂを入力し、電流信号Ａと電流信号Ｂの差に相当する電流差異信号Ｃを検出し、ゲートパルス制御器１５に出力する。
【００２８】
ゲートパルス制御器１５は、ＰＷＭ指令信号（矩形波の信号）及び電流差異検出器１１により検出された電流差異信号Ｃを入力し、同期したゲート信号Ｄ，Ｅのパルス巾をそれぞれ設定し、ゲート信号ＤをＤＣ−ＡＣ電力変換器７に出力し、ゲート信号ＥをＤＣ−ＡＣ電力変換器１２に出力する。この場合、同期したゲート信号Ｄ，Ｅは、所定のスイッチング周波数の周期を生成するための共通の基準信号であるＰＷＭ指令信号に基づいて生成される。つまり、ゲート信号Ｄの始端とゲート信号Ｅの始端とは同期しており、同一のタイミングになる。
【００２９】
また、ゲート信号Ｄのパルス巾は、所定のパルス巾データに基づいて設定され、ゲート信号Ｅのパルス巾は、所定のパルス巾データ及び電流差異信号Ｃに基づいて、その電流差異信号Ｃがゼロになるように直接設定される。
【００３０】
具体的には、電流差異信号Ｃがプラスの信号である場合、すなわち、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流（電流信号Ａ）がＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流（電流信号Ｂ）よりも大きい場合、ゲートパルス制御器１５は、ゲート信号Ｅのパルス巾を電流差異信号Ｃの値に比例して長くするように設定し、以前よりも長いパルス巾を有するゲート信号ＥをＤＣ−ＡＣ電力変換器１２に出力する。ここで、ゲート信号Ｅは、パルスの始端（立ち上がりエッジ）のタイミングを変えないで終端（立ち下がりエッジ）のタイミングを変えることにより、パルス巾が長くなるように設定される。ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２は、パルス巾の長いゲート信号Ｅを入力することにより、負荷電流の大きな交流電力を電動機１３へ供給する。これにより、電流信号Ａは大きくなり、電流差異信号Ｃがゼロに近くなる。
【００３１】
一方、電流差異信号Ｃがマイナスの信号である場合、すなわち、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流（電流信号Ａ）がＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流（電流信号Ｂ）よりも小さい場合、ゲートパルス制御器１５は、ゲート信号Ｅのパルス巾を短くするように設定し、以前よりも短いパルス巾を有するゲート信号ＥをＤＣ−ＡＣ電力変換器１２に出力する。ここで、ゲート信号Ｅは、パルスの始端のタイミングを変えないで終端のタイミングを変えることにより、パルス巾が電流差異信号Ｃの値（絶対値）に比例して短くなるように設定される。ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２は、パルス巾の短いゲート信号Ｅを入力することにより、負荷電流の小さな交流電力を電動機１３へ供給する。これにより、電流信号Ａは小さくなり、電流差異信号Ｃがゼロに近くなる。尚、ゲートパルス制御器１５は、所定のパルス巾データに基づいたパルス巾を有するゲート信号ＤをＤＣ−ＡＣ電力変換器７に出力する。このゲート信号Ｄのパルス巾は、電流差異信号Ｃにより変動しない。
【００３２】
次に、図１に示した電流差異検出器１１の詳細について説明する。図２は、電流差異検出器１１の構成を示すブロック図である。この電流差異検出器１１は、抵抗体２１−１，２１−２、比例器２２、積分器２３、及びオペアンプである増幅器２４を備えている。増幅器２４の反転入力端子（−）には、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流である電流信号Ａ’が抵抗体２１−１を介して入力され、非反転入力端子（＋）は、接地されている。また、抵抗体２１−２、比例器２２及び積分器２３が直列に接続され、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流である電流信号Ｂが抵抗体２１−２を介して比例器２２に入力される。また、増幅器２４の出力端子と積分器２３の出力端子とが接続されている。このような構成により、電流差異検出器１１は、電流差異信号Ｃを出力する。
【００３３】
電流差異信号Ｃは、反転した電流信号Ａ’の元信号である電流信号Ａと電流信号Ｂとの間の差に相当する信号であり、具体的には、以下の式により表される。
（電流差異信号Ｃの電流値）＝ｋ×（（電流信号Ａの電流値）−（電流信号Ｂの電流値））
ここで、ｋは、抵抗体２１−１，２１−２の抵抗値、比例器２２のゲイン及び積分器２３のゲインにより決定される係数である。比例器２２のゲイン及び積分器２３のゲインは、電流差異信号Ｃ、ゲート信号Ｅ、電流信号Ａ，Ｂの変化等を見ながら、ハンチング、オフセットがなく、かつ追従性が良くなるように、オペレータにより予め調整される。
【００３４】
次に、図１に示したゲートパルス制御器１５の詳細について説明する。図３は、ゲートパルス制御器１５の構成を示すブロック図である。このゲートパルス制御器１５は、Ａ−Ｄ変換器３１、ゲートパルス巾データ加算器３２、及び、パルス生成＆ゲート回路３３−１，３３−２を備えている。図３において、パルス巾データは、所定のスイッチング周波数による周期で所定のパルス巾を有するゲート信号を生成する場合のそのパルス巾の値をいい、図示しないパルス巾データ設定器により設定され、デジタル値としてパルス生成＆ゲート回路３３−１及びゲートパルス巾データ加算器３２に入力される。例えば、スイッチング周波数であるキャリア信号の周波数を４ｋＨｚとすると、その周期は２５０μｓｅｃとなるから、パルス巾データは、ゲート信号の周期２５０μｓｅｃのうちの０〜２５０μｓｅｃに相当するデジタル値をいう。２５０μｓｅｃに対してデジタル値２５００を割り当てた場合には、パルス巾データは０〜２５００のデジタル値となる。
【００３５】
パルス生成＆ゲート回路３３−１は、パルス巾データを入力し、このパルス巾データ、及び所定のスイッチング周波数のゲート信号Ｄを生成するための共通の基準信号（図示せず）に基づいて、マスタ用のゲート信号Ｄを生成し、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７に出力する。この共通の基準信号は、ゲート信号Ｄにおけるパルスの始端のタイミングとゲート信号Ｅにおけるパルス巾の始端のタイミングとを一致させる（同期させる）ための信号である。
【００３６】
Ａ−Ｄ変換器３１は、電流差異検出器１１から電流差異信号Ｃを入力し、アナログ値の電流差異信号Ｃをデジタル値の電流差異信号Ｃに変換する。ゲートパルス巾データ加算器３２は、デジタル値のパルス巾データ及びデジタル値の電流差異信号Ｃを入力し、両デジタル値を加算する。そして、加算により修正されたパルス巾データをパルス生成＆ゲート回路３３−２に出力する。ここで、電流差異信号Ｃがプラスの信号である場合、すなわち、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流（電流信号Ａ）がＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流（電流信号Ｂ）よりも大きい場合、ゲートパルス巾データ加算器３２は、入力したパルス巾データよりも大きくなるように加算修正したパルス巾データを出力する。一方、電流差異信号Ｃがマイナスの信号である場合、すなわち、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流（電流信号Ａ）がＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流（電流信号Ｂ）よりも小さい場合、ゲートパルス巾データ加算器３２は、入力したパルス巾データよりも小さくなるように加算修正したパルス巾データを出力する。
【００３７】
パルス生成＆ゲート回路３３−２は、ゲートパルス巾データ加算器３２により加算修正されたパルス巾データを入力し、このパルス巾データ、及び所定のスイッチング周波数のゲート信号Ｅを生成するための共通の基準信号（図示せず）に基づいて、マスタ用のゲート信号Ｅを生成し、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２に出力する。
【００３８】
次に、ゲートパルス制御器１５のパルス生成＆ゲート回路３３−２によるスレーブ用のゲート信号Ｅの生成処理について説明する。図４は、ゲート信号Ｅを生成する処理を示すフローチャート図であり、図５は、ゲート信号Ｅの波形を示すタイミングチャート図である。図４において、電流センサー９が、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷信号である電流信号Ａを検出し（ステップＳ４０１）、反転器１０が、電流信号Ａを反転させる（ステップＳ４０２）。また、これに並行して、電流センサー１４が、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷信号である電流信号Ｂを検出する（ステップＳ４０３）。そして、電流差異検出器１１が、電流信号Ａを反転させた電流信号Ａ’と電流信号Ｂとの差に相当する電流差異信号Ｃを検出する（ステップＳ４０４）。そして、ゲートパルス制御器１５のゲートパルス巾データ加算器３２及びパルス生成＆ゲート回路３３が、電流差異信号Ｃがプラスの信号であるか、ゼロであるか、マイナスの信号であるかを判定し（ステップＳ４０５）、プラスの信号の場合にゲート信号Ｅのパルス巾を長く設定し（ステップＳ４０６）、ゼロである場合にゲート信号Ｅのパルス巾を変更せず（ステップＳ４０７）、マイナスの信号に場合にゲート信号Ｅのパルス巾を短く設定する（ステップＳ４０８）。
【００３９】
図５（１）は図４のステップ４０５におけるゲート信号Ｅの波形を示し、図５（２）は図４のステップ４０６におけるゲート信号Ｅの波形を示し、図 ５（３）は図４のステップ４０７におけるゲート信号Ｅの波形を示している。ここで、Ｔは、所定のスキャニング周波数による周期であり、全てのサイクルにおいて同一である。いずれも、電流差異信号Ｃの値に応じて、ゲート信号Ｅのパルス巾Ｅ１がＥ２に修正変更され、新たなゲート信号Ｅが生成される。この場合、新たなゲート信号Ｅは、パルスの始端を変えないで終端を変えることによりパルス巾Ｅ２が設定される。また、ゲート信号Ｅのパルスの始端とゲート信号Ｄのパルスの始端とは同一のタイミングであり、パルスの終端のみが異なる。
【００４０】
以上のように、図１に示した電力変換装置１−１によれば、電流差異検出器１１が、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流である電流信号Ａと、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流である電流信号Ｂとの差を示す電流差異信号Ｃを検出し、ゲートパルス制御器１５が、電流差異信号Ｃがプラスの場合に、スレーブ用のゲート信号Ｅのパルスの始端（立ち上がりエッジ）を変えないで終端（立ち下がりエッジ）を変えることによりパルス巾を長く設定し、電流差異信号Ｃがマイナスの場合に、スレーブ用のゲート信号Ｅのパルスの始端を変えないで終端を変えることによりパルス巾を短く設定するようにした。これにより、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流とＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の負荷電流とを均一に制御することができると共に、負荷電流の同期制御も実現することが可能となる。また、スレーブ用の負荷電流（電流信号Ｂ）がマスタ用の負荷電流（電流信号Ａ）に一致するようになるから、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２の動作を、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の動作に追従させることが可能となる。
【００４１】
〔実施例２〕
次に、本発明に係る第２の電力変換装置について説明する。図６は、本発明に係る第２の電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。この電力変換装置１−２は、ＡＣ−ＤＣ整流器３、第１の平滑用コンデンサ４、ＤＣ−ＤＣ電力変換器５、第２の平滑用コンデンサ６、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７、電流センサー９、反転器１０、ゲートパルス制御器１６、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎ、電流センサー１４−１〜１４−ｎ、及び電流差異検出器１１−１〜１１−ｎを備えている。ＤＣ−ＡＣ電力変換器７及び電流センサー９はマスタ１を構成し、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１、電流センサー１４−１及び電流差異検出器１１−１はスレーブ１を構成し、同様にして、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−ｎ、電流センサー１４−ｎ及び電流差異検出器１１−ｎはスレーブｎを構成する。電力変換装置１−２は、入力する商用交流電流を一旦直流電力に変換し、さらに直流電力から交流電力に変換し、交流電力を電動機８，１３−１〜１３−ｎへ供給する。この場合、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７から電動機８へ供給される交流電力、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１から電動機１３−１へ供給される交流電力、・・・、及びＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−ｎから電動機１３−ｎへ供給される交流電力は、それぞれ負荷電流が均一であり、かつ同期している。このような交流電力を生成するために、ゲートパルス制御器１６が、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎに出力するゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルス巾を、負荷電流である電流信号Ａと電流信号Ｂ−１との差、電流信号Ａと電流信号Ｂ−１との差、・・・、電流信号Ａと電流信号Ｂ−ｎとの差に基づいて生成する。
【００４２】
この電力変換装置１−２は、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７及びスレーブ用のｎ台のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎにより電動機８及び電動機１３−１〜１３−ｎを駆動するための均一の負荷電流を生成するのに対し、図１に示した電力変換装置１−１は、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７及びスレーブ用の１台のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２により電動機８及び電動機１３を駆動するための均一の負荷電流を生成する。図１に示した電力変換装置１−１と図６に示す電力変換装置１−２とを比較すると、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２、電流センサー１４及び電流差異検出器１１の数が異なり、これに伴って、ゲートパルス制御器１６の構成もゲートパルス制御器１５の構成と異なる。以下、図６において、図１と共通する部分については図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。また、電流センサー１４−１〜１４−ｎは電流センサー１４と同等の機能を有し、電流差異検出器１１−１〜１１−ｎは電流差異検出器１１と同等の機能を有する。
【００４３】
ゲートパルス制御器１６は、所定のパルス巾データに基づいてマスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７を制御するためのゲート信号Ｄのパルス巾を設定する。また、電流差異検出器１１−１〜１１−ｎにより検出された電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎをそれぞれ入力し、所定のパルス巾データ及び電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎに基づいて、その電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎがゼロになるように、ＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎを制御するためのゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルス巾をそれぞれ直接設定する。
【００４４】
具体的には、ゲートパルス制御器１６は、電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎがプラスの信号である場合に、ゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルス巾を長くするように設定し、以前よりも長いパルス巾を有するゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎをＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎに出力する。一方、電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎがマイナスの信号である場合に、ゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルス巾を短くするように設定し、以前よりも短いパルス巾を有するゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎを出力する。ゲートパルス制御器１６は、電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎ毎に独立してゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルス巾を設定する。
【００４５】
次に、図６に示したゲートパルス制御器１６の詳細について説明する。図７は、ゲートパルス制御器１６の構成を示すブロック図である。このゲートパルス制御器１６は、マスタ１に対応したパルス生成＆ゲート回路４３−１、スレーブ１に対応したＡ−Ｄ変換器４１−１、ゲートパルス巾データ加算器４２−１及びパルス生成＆ゲート回路４３−２−１、・・・、並びに、スレーブｎに対応したＡ−Ｄ変換器４１−ｎ、ゲートパルス巾データ加算器４２−ｎ及びパルス生成＆ゲート回路４３−２−ｎを備えている。パルス生成＆ゲート回路４３−１は、図３に示したパルス生成＆ゲート回路３３−１に相当し、Ａ−Ｄ変換器４１−１〜４１−ｎ、ゲートパルス巾データ加算器４２−１〜４２−ｎ及びパルス生成＆ゲート回路４３−２−１〜４３−２−ｎは、図３に示したＡ−Ｄ変換器３１、ゲートパルス巾データ加算器３２及びパルス生成＆ゲート回路３３−２にそれぞれ相当する。
【００４６】
以上のように、図７に示した電力変換装置１−２によれば、電流差異検出器１１−１〜１１−ｎが、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流である電流信号Ａと、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎの負荷電流である電流信号Ｂ−１〜Ｂ−ｎとの差を示す電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎを検出し、ゲートパルス制御器１６が、電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎがプラスの場合に、スレーブ用のゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルスの始端（立ち上がりエッジ）を変えないで終端（立ち下がりエッジ）を変えることによりパルス巾を長く設定し、電流差異信号Ｃ−１〜Ｃ−ｎがマイナスの場合に、スレーブ用のゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎのパルスの始端を変えないで終端を変えることによりパルス巾を短く設定するようにした。この場合、これらのゲート信号Ｅ−１〜Ｅ−ｎは、それぞれ独立して生成される。これにより、ＤＣ−ＡＣ電力変換器７の負荷電流とＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎの各負荷電流とを均一に制御することができると共に、負荷電流の同期制御も実現することが可能となる。また、スレーブ用の全ての負荷電流（電流信号Ｂ−１〜Ｂ−ｎ）がマスタ用の負荷電流（電流信号Ａ）に一致するようになるから、スレーブ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器１２−１〜１２−ｎの動作を、マスタ用のＤＣ−ＡＣ電力変換器７の動作に追従させることが可能となる。
【００４７】
以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、図１の電力変換装置１−１は２台の電動機８，１３を駆動し、図６の電力変換装置１−２はｎ＋１台の電動機８，１３−１〜１３−ｎを駆動するようにしたが、同じ１台の電動機を駆動するようにしてもよい。
【００４８】
また、図１の電力変換装置１−１及び図６の電力変換装置１−２は、ＤＣ−ＤＣ電力変換器５を備えるようにしたが、必ずしも必要であるとは限らない。ＤＣ−ＤＣ電力変換器５が存在しない場合は、ＡＣ−ＤＣ整流器３により整流された直流電力が、平滑用コンデンサ４を介してＤＣ−ＡＣ電力変換器７，１２に直接入力される。この場合、平滑用コンデンサ６も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る第１の電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電流差異検出器の構成を示すブロック図である。
【図３】図１のゲートパルス制御器の構成を示すブロック図である。
【図４】ゲート信号Ｅを生成する処理を示すフローチャート図である。
【図５】ゲート信号Ｅの波形を示すタイミングチャート図である。
【図６】本発明に係る第２の電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。
【図７】図５のゲートパルス制御器の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５０】
１−１，１−２，１００  電力変換装置
２，１０２  商用交流電源
３，１０３  ＡＣ−ＤＣ整流器
４，６，１０４，１０６  平滑用コンデンサ
５，１０５  ＤＣ−ＤＣ電力変換器
７，１２，１２−１〜１２−ｎ，１０７，１１２  ＤＣ−ＡＣ電力変換器
８，１３，１３−１〜１３−ｎ，１０８，１１３  電動機
９，１４，１４−１〜１４−ｎ  電流センサー
１０  反転器
１１，１１−１〜１１−ｎ  電流差異検出器
１５，１６  ゲートパルス制御器
２１−１，２１−２  抵抗体
２２  比例器
２３  積分器
２４  増幅器
３１，４１−１〜４１−ｎ  Ａ−Ｄ変換器
３２，４２−１〜４２−ｎ  ゲートパルス巾データ加算器
３３−１，３３−２，４３−１，４３−２−１〜４３−２−ｎ  パルス生成＆ゲート回路
Ａ，Ａ’，Ｂ  電流信号
Ｃ，Ｃ−１〜Ｃ−ｎ  電流差異信号
Ｄ，Ｅ，Ｅ１〜Ｅｎ  ゲート信号
【図１】
2008005673.tif 000003
【図２】
2008005673.tif 000004
【図３】
2008005673.tif 000005
【図４】
2008005673.tif 000006
【図５】
2008005673.tif 000007
【図６】
2008005673.tif 000008
【図７】
2008005673.tif 000009
【図８】
2008005673.tif 000010