(57)【要約】      （修正有）【課題】各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とし、電源間の電力移動を高効率で実現する低損失な電力変換装置。【解決手段】電圧源10a,10bからモータ20の駆動電圧を生成する電力変換装置30は、モータ電流指令値生成手段と、モータ電圧指令値を求める手段と、電源電力指令値、出力電圧指令値を生成する手段と、出力パルスを生成手段47とを備え、出力電圧指令値を生成手段は、充電すべき電圧源に対応し電源電力指令値を満たす第１の出力電圧指令ベクトルと、放電すべき電圧源に対応する第２の出力電圧指令ベクトルとの合成ベクトルがモータ電圧指令値に相当するモータ電圧指令ベクトルと一致し、且つモータ電流指令値に相当するモータ電流指令ベクトルが、第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトルと第２の出力電圧指令ベクトルとの狭角内に位置するときの第1の出力電圧ベクトルと第2の出力電圧ベクトルとに基づいて出力電圧指令値を生成する。【選択図】図２
2008148545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成する手段と、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求める手段と、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成する手段と、
前記生成された出力電圧指令値に基づいて前記電力変換装置の出力パルスを生成する手段とを備え、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記モータ電流指令値、前記モータ電圧指令値及び前記出力電圧指令値をdq座標軸上でベクトル表記した場合に、前記出力電圧指令値に相当する出力電圧指令ベクトルのうち、充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１の出力電圧指令ベクトルと、放電すべき電圧源に対応する第２の出力電圧指令ベクトルとの合成ベクトルが前記モータ電圧指令値に相当するモータ電圧指令ベクトルと一致し、且つ、前記モータ電流指令値に相当するモータ電流指令ベクトルが、前記第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトルと前記第２の出力電圧指令ベクトルとによって形成される狭角内に位置するときの前記第1の出力電圧ベクトルと前記第2の出力電圧ベクトルとに基づいて前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記第１の出力電圧指令ベクトルの大きさと、前記第２の出力電圧指令ベクトルの大きさとの和が最小となるように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記複数の電圧源の出力電圧指令値と各々対応した電圧源の電圧値より求められる各変調率の和が最小となるように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置において、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトル及び前記第２の出力電圧指令ベクトルのうち電圧値の小さい電圧源に対応するベクトルと、前記モータ電流指令ベクトルとのdq比が一致するように前記出力電圧指令値を生成する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記電源電力指令値と、前記モータ電流指令値と、前記モータ電圧指令値とに基づく次式、
2008148545.tif 000013
より補正電圧値を算出し、
前記モータ電圧指令値と、前記補正電圧値とに基づく次式、
vd_a* = vd* + vd_0*
vq_a* = vq* + vq_0*
vd_b* = -vd_0*
vq_b* = -vq_0*
より前記出力電圧指令値を算出することを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記モータ電流指令値を生成する手段は、
前記モータトルク指令値と、前記電源電力指令値とを満たす最小のベクトルよりも大きい前記電流指令ベクトルとなるように、前記モータ電流指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
最小電力指令値を生成する手段と、
前記生成された最小電力指令値及び前記電源電力指令値の大きさを比較し比較結果を出力する手段と、
前記出力された比較結果に基づいて、各手段による制御が有効又は無効となるように制御する手段と、
をさらに備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電力変換装置において、
前記最小電力指令値を生成する手段は、
モータ回転速度、モータトルク指令値、及び各電源電圧値に基づいて、前記最小電力指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成する手段と、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求める手段と、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成する手段と、
前記生成された出力電圧指令値に基づいて前記電力変換装置の出力パルスを生成する手段とを備え、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１出力電圧指令波形と、放電すべき電圧源に対応する第２出力電圧指令波形との合成波形が前記モータ電圧指令値に対応するモータ電圧指令波形と一致し、且つ、前記モータ電流指令値に対応するモータ電流指令波形の正のピークの地点が、前記モータ電流指令波形の１周期内に存在する前記第１出力電圧指令波形の負のピークの地点から前記第２出力電圧指令波形の正のピークの地点までの時間間隔内に位置するように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電力変換装置において、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
第１出力電圧指令波形の振幅と、前記第２出力電圧指令波形の振幅との和が最小となるように、前記出力電圧指令値を生成することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の電力変換装置において、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記充電すべき電圧源の電圧値が、前記放電すべき電圧源の電圧値よりも大きいときは前記第２出力電圧指令波形の位相と前記モータ電流指令波形の位相とを同期させ、
前記充電すべき電圧源の電圧値が、前記放電すべき電圧源の電圧値よりも小さいときは、前記第１出力電圧指令波形の位相と前記モータ電流指令波形の位相とを半周期ずらすように、前記出力電圧指令値を生成することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成するステップ、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求めるステップ、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成するステップ、
前記出力電圧指令値に基づいて電力変換装置の出力パルスを生成するステップを含み、
前記出力電圧指令値を生成するステップは、
前記モータ電流指令値、前記モータ電圧指令値及び前記出力電圧指令値をdq座標軸上でベクトル表記した場合に、前記出力電圧指令値に相当する出力電圧指令ベクトルのうち、充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１の出力電圧指令ベクトルと、放電すべき電圧源に対応する第２の出力電圧指令ベクトルとの合成ベクトルが前記モータ電圧指令値に相当するモータ電圧指令ベクトルと一致し、且つ、前記モータ電流指令値に相当するモータ電流指令ベクトルが、前記第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトルと前記第２の出力電圧指令ベクトルとによって形成される狭角内に位置するときの前記第1の出力電圧ベクトルと前記第2の出力電圧ベクトルとに基づいて前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項１３】
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成するステップ、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求めるステップ、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成するステップ、
前記生成された出力電圧指令値に基づいて前記電力変換装置の出力パルスを生成するステップを含み、
前記出力電圧指令値を生成するステップは、
充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１出力電圧指令波形と、放電すべき電圧源に対応する第２出力電圧指令波形との合成波形が前記モータ電圧指令値に対応するモータ電圧指令波形と一致し、且つ、前記モータ電流指令値に対応するモータ電流指令波形の正のピークの地点が、前記モータ電流指令波形の正のピークの地点を中心とする１周期内に存在する前記第１出力電圧指令波形の負のピークの地点から前記第２出力電圧指令波形の正のピークの地点までの時間間隔内に位置するように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数電源を用い、各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とする構成が、特許文献１に示されている。この例は、モータに印加する電圧指令値を、複数電源が出力する電力分配目標値の割合に等しくなるように分割し、第二の電圧指令値群を生成することで、電力を任意の値に制御することを狙ったものである。
【特許文献１】特開2006-33956号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
モータに印加する電圧指令値を、電力配分目標値の割合に等しくなるように分割し、第二の電圧指令値群を生成しているので、特に電源間で電力の移動を行う際、モータに流れる電流と、印加する電圧の力率が悪い場合、各電源から出力する電圧の力率も悪くなり、同一電流条件では電圧を大きくしなければならず、効率が悪くなるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、各電源から供給する電力を任意の値に制御可能とすると共に、電源間の電力移動を高効率で実現する低損失な電力変換器の制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決すべく、第１の発明による電力変換装置は、
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルス（出力電圧パルス）を生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成する手段と、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求める手段と、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成する手段と、
前記生成された出力電圧指令値に基づいて前記電力変換装置の出力パルスを生成する手段とを備え、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
前記モータ電流指令値、前記モータ電圧指令値及び前記出力電圧指令値をdq座標軸上でベクトル表記した場合に、前記出力電圧指令値に相当する出力電圧指令ベクトルのうち、（前記複数の電圧源のうち）充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１の出力電圧指令ベクトルと（Vdq_b*）、（前記複数の電圧源のうち電力を出力すべき）放電すべき電圧源に対応する第２の出力電圧指令ベクトルと（Vdq_a*）の合成ベクトルが前記モータ電圧指令値に相当するモータ電圧指令ベクトル（Vdq*=vd*、vq*）と一致し、且つ、前記モータ電流指令値に相当するモータ電流指令ベクトル（Idq*=id*、iq*）が、前記第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトル（即ち、出力電圧指令ベクトルと大きさが同じで、該ベクトルの始点（即ち原点）を基点に１８０度逆向きのベクトル；-Vdq_b*）と前記第２の出力電圧指令ベクトルとによって形成される狭角内に位置するとき（双方のベクトルによって形成される円弧状の領域に電流指令ベクトルが位置／存在するとき）の前記第1の出力電圧ベクトルと前記第2の出力電圧ベクトルとに基づいて前記出力電圧指令値を生成（即ち、調整）する、
ことを特徴とする。
即ち、２つのベクトルで形成される狭角（即ち、劣角）のなかに電流指令ベクトルが位置するように、補正電圧値を調整する。
【０００６】
また、第２の発明による電力変換装置は、
前記出力電圧指令値を生成する手段が、
前記第１の出力電圧指令ベクトルの大きさと、前記第２の出力電圧指令ベクトルの大きさとの和が最小となるように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、第３の発明による電力変換装置は、
前記出力電圧指令値を生成する手段が、
前記複数の電圧源の出力電圧指令値と各々対応した電圧源の電圧値より求められる各変調率の和が最小となるように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、第４の発明による電力変換装置は、
前記出力電圧指令値を生成する手段が、
（前記複数の電圧源の各電圧値を比較し、）前記第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトル及び前記第２の出力電圧指令ベクトルのうち電圧値の小さい電圧源に対応するベクトルと、前記モータ電流指令ベクトルとのdq比が一致するように前記出力電圧指令値を生成する、ことを特徴とする。
【０００９】
また、第５の発明による電力変換装置は、
前記出力電圧指令値を生成する手段が、
前記電源電力指令値と、前記モータ電流指令値と、前記モータ電圧指令値とに基づく次式、
2008148545.tif 000003
より補正電圧値を算出し、
前記モータ電圧指令値と、前記補正電圧値とに基づく次式、
vd_a* = vd* + vd_0*
vq_a* = vq* + vq_0*
vd_b* = -vd_0*
vq_b* = -vq_0*
より前記出力電圧指令値を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、第６の発明による電力変換装置は、
前記モータ電流指令値を生成する手段が、
前記モータトルク指令値と、前記電源電力指令値とを満たす最小のベクトルよりも大きい前記電流指令ベクトルとなるように、前記モータ電流指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【００１１】
また、第７の発明による電力変換装置は、
最小電力指令値を生成する手段と、
前記生成された最小電力指令値及び前記電源電力指令値の大きさを比較し比較結果を出力する手段と、
前記出力された比較結果に基づいて、各手段による制御が有効又は無効となるように制御する手段と、
をさらに備えることを特徴とする。
即ち、第１〜６の発明の各手段により提供される制御を実施するか否かを前記比較結果に基づき決定する。
【００１２】
また、第８の発明による電力変換装置は、
前記最小電力指令値を生成する手段が、
モータ回転速度、モータトルク指令値、及び各電源電圧値に基づいて、前記最小電力指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【００１３】
また、第９の発明による電力変換装置は、
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成する手段と、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求める手段と、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成する手段と、
前記生成された出力電圧指令値に基づいて前記電力変換装置の出力パルスを生成する手段とを備え、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１出力電圧指令波形と、放電すべき電圧源に対応する第２出力電圧指令波形との合成波形が前記モータ電圧指令値に対応するモータ電圧指令波形と一致し、且つ、前記モータ電流指令値に対応するモータ電流指令波形の正のピークの地点が、前記モータ電流指令波形の１周期内に存在する前記第１出力電圧指令波形の負のピークの地点から前記第２出力電圧指令波形の正のピークの地点までの時間間隔内に位置（存在）するように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、第１０の発明による電力変換装置は、
前記出力電圧指令値を生成する手段は、
第１出力電圧指令波形の振幅と、前記第２出力電圧指令波形の振幅との和が最小となるように、前記出力電圧指令値を生成する。
【００１５】
また、第１１の発明による電力変換装置は、
前記出力電圧指令値を生成する手段が、
（前記複数の電圧源の電圧値の大小を比較し、）前記充電すべき電圧源の電圧値が、前記放電すべき電圧源の電圧値よりも大きいときは前記第２出力電圧指令波形の位相と前記モータ電流指令波形の位相とを同期させ、
前記充電すべき電圧源の電圧値が、前記放電すべき電圧源の電圧値よりも小さいときは、前記第１出力電圧指令波形の位相と前記モータ電流指令波形の位相とを半周期ずらすように、前記出力電圧指令値を生成することを特徴とする。
【００１６】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明したが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現され得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【００１７】
例えば、第１の発明による電力変換装置を方法として実現させた第１２の発明による電力変換装置の制御方法は、
第１の発明による電力変換装置を方法として実現させると、
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルス（出力電圧パルス）を生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成するステップ、
（演算手段、即ちCPU、DSPなどのプロセッサを使用して、）前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求めるステップ、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成するステップ、
前記出力電圧指令値に基づいて電力変換装置の出力パルスを生成するステップを含み、
前記出力電圧指令値を生成するステップは、
前記モータ電流指令値、前記モータ電圧指令値及び前記出力電圧指令値をdq座標軸上でベクトル表記した場合に、前記出力電圧指令値に相当する出力電圧指令ベクトルのうち、充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１の出力電圧指令ベクトルと、放電すべき電圧源に対応する第２の出力電圧指令ベクトルとの合成ベクトルが前記モータ電圧指令値に相当するモータ電圧指令ベクトルと一致し、且つ、前記モータ電流指令値に相当するモータ電流指令ベクトルが、前記第１の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトルと前記第２の出力電圧指令ベクトルとによって形成される狭角内に位置するときの前記第1の出力電圧ベクトルと前記第2の出力電圧ベクトルとに基づいて前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【００１８】
また、第９の発明による電力変換装置を方法として実現させた第１３の発明による電力変換装置の制御方法は、
複数の電圧源に接続され、前記複数の電圧源のそれぞれの出力電圧から出力パルスを生成・合成することで交流モータの駆動電圧を生成する電力変換装置の制御方法であって、
前記複数の電圧源の電力を制御する電源電力指令値、モータトルク指令値、及びモータ回転速度から、モータ電流指令値を生成するステップ、
前記モータ電流指令値に基づいてモータ電圧指令値を求めるステップ、
前記電源電力指令値、前記モータ電流指令値及び前記モータ電圧指令値に基づいて前記複数の電圧源の出力電圧指令値を生成するステップ、
前記生成された出力電圧指令値に基づいて前記電力変換装置の出力パルスを生成するステップを含み、
前記出力電圧指令値を生成するステップは、
充電すべき電圧源に対応し前記電源電力指令値を満たす第１出力電圧指令波形と、放電すべき電圧源に対応する第２出力電圧指令波形との合成波形が前記モータ電圧指令値に対応するモータ電圧指令波形と一致し、且つ、前記モータ電流指令値に対応するモータ電流指令波形の正のピークの地点が、前記モータ電流指令波形の正のピークの地点を中心とする１周期内に存在する前記第１出力電圧指令波形の負のピークの地点から前記第２出力電圧指令波形の正のピークの地点までの時間間隔内に位置（存在）するように、前記出力電圧指令値を生成する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、電源電力指令値に基づいて、各指令値をｄｑ座標軸上でベクトル表記した電流指令ベクトルと電圧指令ベクトルと出力電圧指令ベクトルとに基づいて複数の電圧源の出力電圧指令値を生成することによって、電源間の電力移動を調整することができる。モータトルク指令が低い場合は、モータ電力も低いが、本発明の電流指令ベクトルと電圧指令ベクトルと出力電圧指令ベクトルとを用いる事で、電源間の電力移動を制御精度、効率よく実現することが可能である。また、各電圧源の出力電圧指令ベクトルで電流指令ベクトルを挟み込むように出力電圧指令値を生成するので、力率がよくなり、効率よく電力移動を実現することが可能である。
【００２０】
また、第２の発明によれば、合計の電圧振幅を最小に制御するので、無効電力発生を抑制し高効率に電力の移動を行うことが出来る。また、第３の発明によれば、電源電圧を用い合計の変調率を最小に制御するので、同一電力指令値のとき、電流指令ベクトルを小さくすることが出来るため、銅損を小さくでき、電源間の電力移動量の高効率に行うことが出来る。また、第４の発明によれば、条件に応じて、各電圧指令値と電流指令値との間の力率を最良に設定することが可能となる。
【００２１】
また、第５の発明によれば、演算量が簡素化でき、マップ化せずにマイコン上で随時演算させることが出来るため、精度よく電力の移動を行うことが出来る。また、第６の発明によれば、電流ベクトル最小値より大きくすることで銅損は増えるが、出力電圧ベクトルを小さくし、高調波成分を抑制するので、相電流リプルを低減しモータでの鉄損を減らすことが出来、銅損と鉄損合計の損失を低減出来る。また、第７の発明によれば、制御のＯＮ，ＯＦＦを切り替え、モータ効率を落とさずに運転できる範囲ではそのまま運転できるので、電力移動を効率よく行うことが出来る。また、第８の発明によれば、最小電力指令値をモータトルク指令、モータ回転速度、電源電圧に基づいて生成するのでモータ効率を落とさずに行える範囲が設定され、電力の移動を効率よく行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以降、諸図面を参照しつつ、本発明の実施態様を詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明における電力変換装置の回路図を示している。電源10a（電圧源に相当する）の負極と、電源10b（電圧源に相当する）の負極が共通負極母線15に接続されている。ここで、電源10bは充放電が可能ないわゆる二次電池であり、電源10aは放電が可能な燃料電池である。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、電源10aも二次電池としてもよい。ここでは主に電源10aから、電源10bへの充電を行う場合を説明する。
【００２３】
共通負極母線15とモータ20の各相端子間には、一般的に知られているインバータの下アームと同様に、半導体スイッチ107a、108a、109aとダイオード107b、108b、109bの組が接続される。電源10aの正極母線14とモータ20の各相端子間とは、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ101a/101b、102a/102b、103a/103bでそれぞれ接続する。また、電源10bの正極母線16とモータ20の各相端子間にも、双方向の導通を制御可能な半導体スイッチ104a/104b、105a/105b、106a/106bをそれぞれ接続する。電源10aの正極母線14と共通負極母線15の間には平滑コンデンサ12を設け、電源10bの正極母線16と共通負極母線15の間にも平滑コンデンサ13を設ける。
【００２４】
電力変換器30は、共通負極母線と電源10aの正極母線と電源10bの正極母線、以上の３つの電位をもとに、モータに印加する電圧を生成する直流-交流電力変換器である。各相に設けられた半導体スイッチで構成されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチ群30U、30V、30Wが、交流モータの各相に出力する電圧を生成するスイッチ手段であり、これらの電位のなかから択一的に接続し、その接続する時間の割合を変化させることで、モータに必要な電圧を供給する。
【００２５】
図２を用いて、制御装置40の構成を説明する。比較器41（最小電力指令値を生成する手段、比較結果を出力する手段、制御が有効又は無効となるように制御する手段、に相当する）は外部より与えられるトルク指令Te*とモータ回転速度ωと各電源電圧より、分配電力制御のみで受け取る事が可能な最小電力指令値Pminを生成する。Pminは、分配電力制御により生成される、各電源の変調率が1を超えない範囲の値であり、モータ効率のよい電流値で受け取ることが可能な電力指令値である。最小電力指令値Pminと電源10bの電力指令値Pb*とを比較し、比較結果Pcmpa*を生成する。Pb*が大きいときには0、小さいときには1を出力する手段である。なお、電力指令値Pb*は、外部コンピュータにて算出された、充電する側の電源10bの目標充電電力指令値である。
【００２６】
なお、最小電力指令値Pminは電力を受け取る側の指令値であるため、符号は負である。つまり、最小電力指令値Pminは、負側で最大の値を意味する。また、最小電力指令値Pminと電源10bの電力指令値Pb*との比較の結果、PminよりもPb*が大きいときとは、PminよりもPb*が正側であることを意味し、回生充電要求量が分配電力制御による回生充電可能量よりも小さいということである。。同様に、PminよりもPb*が小さいときとは、PminよりもPb*が負側であることを意味し、回生充電要求量が分配電力制御による回生充電可能量よりも大きいということである。
【００２７】
トルク制御手段42（モータ電流指令値を生成する手段に相当する）は、外部より与えられるトルク指令Te*とモータ回転速度ωと電源10bの電力指令値Pb*、比較結果Pcmpa*から、交流モータのｄ軸電流の指令値ｉd*とｑ軸電流の指令値ｉq*（id*,iq*がモータ電流指令値に相当する）、分配電力目標値rto_paを演算する。トルク制御手段42は、予め作成されたTe*、ω、Pb*、Pcmpa*の４つの要素を軸とした４次元のマップを参照し、id*、iq*、rto_paを出力する。なお、この４次元マップ作成時には、交流モータのｄ軸電流の指令値ｉd*とｑ軸電流の指令値ｉq*が最小で、補正電圧値vd_0*、vq_0*が最大となる値でも効果は得られるが、補正電圧値vd_0*、vq_0*の振幅を小さくするために、交流モータのｄ軸電流の指令値ｉd*とｑ軸電流の指令値ｉq*を大きく設定するとより、高調波成分を抑制するので電流リプルを抑制し、モータの銅損を低減するする上でより効果的である。
【００２８】
このようにid*、iq*、rto_paを生成することで、モータ効率のいい電流指令値で電力指令値Pb*を満たせる部分では電流指令値をそのままにし、電力指令値Pb*を満たすことができない場合のみ電流量を増加させるため、モータ効率がいい状態で電力指令通り出力することが可能である。また、補正電圧の振幅を小さく出来るので電流リプルが減り、総合したモータ効率がいい状態で運転が出来る。
【００２９】
電流・電力制御手段43では、d軸電流指令値ｉd*、ｑ軸電流指令値ｉq*、ｄ軸電流値ｉd、ｑ軸電流値ｉq、電源10bの電力指令値Pb*、比較結果Pcmpa*、及び電源10aとbから供給される電力の分配目標値（rto_pa、rto_pb）を用いて、補正電圧値vd_0*、vq_0*、及びそれぞれの電源の電圧指令値を生成する。
【００３０】
電力の分配目標値は、比較結果Pcmpa*が０のときの電源10aと電源10bの電力の比率を意味しており、電力の分配目標値rto_pa、 rto_pbは次の関係を持つ。
rto_pa + rto_pb = 1
このため、一方の電力分配目標値が得られれば、上の関係から、もう一方の電力分配目標値を求めることができる。
【００３１】
また、比較結果Pcmpa*が１のとき、電力を出力する電源を電源10a、電力を受け取る側を電源10bとしたとき、電力の分配目標値rto_pa、 rto_pbの値は以下のようする。
rto_pa = 1
rto_pb = 0
【００３２】
この電流・電力制御手段43を、図３を用いて詳細に説明する。電流制御部43a（モータ電圧指令値を求める手段に相当する）では、id*、iq*にid、iqが追従するように、それぞれPI制御によるフィードバック制御を行って、ｄ軸電圧指令値vd*、ｑ軸電圧指令値vq*（vd*,vq*がモータ電圧指令値に相当する）を出力する。ｉd、ｉqは、図２の３相／dq変換手段48によりU相電流ｉu、V相電流ｉｖから求められる。
【００３３】
また、補正電圧制御部43bでは比較結果Pcmpa*、外部より与えられるトルク指令Te*とモータ回転速度ω、電源10bの電力指令値Pb*をもとに補正電圧値vd_0*、vq_0*を生成する。補正電圧値vd_0*、vq_0*の算出方法は後述する。
【００３４】
そして、電流制御部43aの出力であるｄ軸電圧指令値vd*、ｑ軸電圧指令値vq*は、電力を出力する電源を電源10aとした時、乗算器43c1と43c2で、それぞれrto_paを乗じて、電源10a側の電圧指令値であるvd_a、vq_aを演算する。
vd_a = vd* ・ rto_pa
vq_a = vq* ・ rto_pa
これら出力に、補正電圧制御部43bの出力である補正電圧値vd_0*、vq_0*を加算器43d1、43d2により、それぞれ加算し、最終的な電源10a側のdq軸電圧指令値であるvd_a*、vq_a*を得る。
vd_a* = vd_a + vd_0*
vq_a* = vq_a + vq_0*
【００３５】
一方、電力を受け取る電源10b側のdq軸電圧指令値vd_b*、vq_b*は、43aの出力vd*、vq*から、電源10a側のdq軸電圧指令値を減算器43e1、43e2で、それぞれ減算して求める。
vd_b* = vd* - vd_a*
vq_b* = vq* - vq_a*
なお、vd_a*、vq_a*、vd_b*、vq_b*が出力電圧指令値に相当し、43b,43c1,43c2,43d1,43d2,43e1,43e2が出力電圧指令値を生成する手段に相当する。
dq／3相変換43f、43gは、dq軸電圧を３相電圧指令に変換するdq／３相電圧変換手段であり、電源10a側vd_a*、vq_a*、電源10b側vd_b*、vq_b*を3相電圧指令に変換する。以上が、電流・電力制御手段43の全体の動作であるが、ここで、補正電圧値vd_0*、vq_0*の算出について、図４及び図５を用いて説明する。図4は、４３ｂにおける基本フローチャートである。ここでは、Pcmpa*が０のときは、vd_0*、vq_0*は０とする。Pcmpa*が１のときは予め定めたvd*、vq*、ｉd*、ｉq*、Pb*を軸とした５次元マップを参照し、vd_0* vq_0*を出力する。
【００３６】
このvd_0* vq_0*の設定について、図５のベクトル図を用いて説明する。図5は、dq座標軸上に、上記5次元マップから出力されたvd_0* vq_0*を加算したVdq_a*と、Vdq_b*と、軸電流指令値id*、iq*を示すIdq*と、軸電圧指令値vd*、vq*を示すVdq*とをベクトル表記したものである。図５は、充電すべき電源１０ｂに対応し電力指令値Pbを満たす出力指令電圧ベクトルVdq_b*（第1の出力電圧指令ベクトルに相当する）と、放電すべき電源10aに対応する出力電圧指令ベクトルVdq_a*（第2の出力電圧指令ベクトルに相当する）と、を示す一例であり、図中の破線は該Pbを満たすVdq_b*と、Vdq_a*と、の取りうる値を示したものである。なお、後述するように、Vdq_a*と、Vdq_b*との合計は常にVdq*（モータ電圧指令ベクトルに相当する）となることが条件であるためVdq_a*と、Vdq_b*との取りうる値は相関関係にある（1a-1b(1b’),2a-2b(2b’),3a-3b(3b’)・・・）。当然、PbによってVdq_a*と、Vdq_b*との取りうる値は変化する。電流・電力制御手段43の全体の動作のなかで記載した通り、vd_0* vq_0*は、最終的な電源10a側のdq軸電圧指令値であるvd_a*、vq_a*を得るために、vd_a、vq_aに加算する値である。
【００３７】
本実施態様では、上記5次元マップからvd_0* vq_0*を出力するにあたり、図５において、Vdq_a*とVdq_b*との合成ベクトルがVdq*となるようにすると共に、Vdq_b*のベクトルと大きさが同じで、該ベクトルの始点（即ち原点）を基点に１８０度逆向きのベクトルを-Vdq_b*（第1の出力電圧指令ベクトルの逆ベクトルに相当する）としたとき、Vdq_a*と-Vdq_b*とによって形成される狭角内（図中の角θ１であり、その始めの角度と終わりの角度とを含む。）にIdq*（モータ電流指令ベクトルに相当する）が存在するようにし、この条件を満たした上で、Vdq_a*とVdq_b*の大きさの合計が最小となるときのVdq_a*とVdq_b*を算出し、該Vdq_a*とVdq*との差をvdq_0*とし該vdq_0*のｄｑ成分からvd_0*、vq_0*を出力する。
【００３８】
このときの軸電流指令値id*、iq*に対応する電流指令波形Idq*（モータ電流指令波形に相当する）、dq軸電圧指令値vd*,vq*（モータ電圧指令値に相当する）に対応する電圧指令波形Vdq*（モータ電圧指令波形に相当する）、放電すべき電圧源１０aに対応する電圧指令波形Vdq_a*（第２出力電圧指令波形に相当する）、充電すべき電圧源１０ｂに対応する電圧指令波形Vdq_b*（第1出力電圧指令波形に相当する）の波形を図６に示す。また、従来の分配電力制御における波形を図７に示す。図７においては、Vdq*の正のピーク（山）と、Vdq_a*の正のピーク（山）、Vdq_b*の負のピーク（谷）とが、時間Ｔで一致しているため、Idq*とVdq*との力率が、Idq*とVdq_a*、Vdq_b*との力率となっている。
【００３９】
他方、図６においては、Idq*とVdq_b*とに基づいて算出される電力が電力配分目標値Pbを満たし、Vdq_b*とVdq_a*との合成波形がVdq*と一致しつつ、且つIdq*の正のピーク（山；時間Ti）をVdq_a*の正のピーク（山；時間Ta）とVdq_b*の負のピーク（谷；時間Tb）とが挟むようにVdq_a*、Vdq_b*を生成することで従来よりもIdq*の正のピーク（山）と、Vdq_a*の正のピーク（山）、Vdq_b*の負のピーク（谷）との距離がそれぞれ小さくなっている。即ち、従来よりも、Idq*とVdq_a*、Vdq_b*との力率が共に良くなっている。図に示すように、この例では、時間間隔[Ta-Tb]内に時間Tiが存在している。なお、ここでいう「挟む」、或いは、「時間間隔内に位置（存在）する」とは、Vdq_a*、Vdq_b*のうちいずれか一方のピークが、Idq*のピークと一致する状態を含むものとする。
【００４０】
図２の45は、電源10aの電圧Ｖdc_a、電源10bの電圧Ｖdc_bを入力し正規化した電圧指令である瞬時変調率指令ｍu_a*、ｍu_b*、ｍv_a*、ｍv_b*、ｍw_a*、ｍw_b*を生成する変調率演算手段である。46は、瞬時変調率指令にＰＷＭを行う前の処理を行い最終的な瞬時変調率指令ｍu_a_c*、ｍu_b_c *、ｍv_a_c *、ｍv_b_c *、ｍw_a_c *、ｍw_b_c *を生成する変調率補正手段である。47は、最終的な瞬時変調率指令に基づいて電力変換器３０の各スイッチをＯＮ／ＯＦＦするＰＷＭパルスを生成するＰＷＭパルス生成手段（出力パルスを生成する手段に相当する）である。
【００４１】
以下、変調率演算手段45、変調率補正手段46、ＰＷＭパルス生成手段47を詳細に説明する。なお、以下の説明は、Ｕ相についてのみ行うが、Ｖ相、Ｗ相についても全く同様の操作を行う。
＜変調率演算手段45＞
変調率演算手段45は、Ｕ相の電源10a分電圧指令ｖu_a*、電源10b分電圧指令ｖu_b*をそれぞれの直流電圧の半分の値で正規化することで電源10a分瞬時変調率指令ｍu_a*、電源10b分瞬時変調率指令ｍu_b*を求める。
ｍu_a*＝ｖu_a*／(Ｖdc_a／２)
ｍu_b*＝ｖu_b*／(Ｖdc_b／２)
【００４２】
＜変調率補正手段46＞
変調率補正手段46は、この詳細は図８のフローチャートに示している。この演算では、得られた変調率を出力するために、PWM周期の時間幅を配分する。まず、電源電圧Ｖdc_a、Ｖdc_bと、rto_paから次のma_offset0、 mb_offset0を演算する。ここでrto_pbは、前述の式をもとに演算する。
【数１】
2008148545.tif 000004
【００４３】
詳細について、図８を用いて説明する。まず、電源電圧Vdc_aとVdc_bの大きさを比較する（ステップＳ２０）。比較後、補正電圧値を出力するために確保すべき変調率振幅offset_d0を演算する。このとき、電源電圧の小さいほうがoffset_d0は大きくなり、この変調率振幅を確保するために、先に電源電圧の大きさを比較している。
Vdc_a ＜ Vdc_b であるとき（ステップＳ２２へ）
【数２】
2008148545.tif 000005
【数３】
2008148545.tif 000006
【００４４】
offset_d0を演算した後、前もって演算したma_offset0とmb_offset0の大きさを比較し（ステップＳ２３）、小さいほうにoffset_d0を加算し、変調率振幅を出力できるようにオフセット値を確保する。ここで、ma_offset0とmb_offset0は次のような関係を持つ。
ma_offset0 + mb_offset0 =  1
よって、ma_offset0 ＞ mb_offset0 は次のように表すことができる。
ma_offset0 > 1/2
この条件を満たす結果（真）であれば、mb_offset0が小さく、以下のようにoffset_d0
をmb_offset0に加算する（ステップＳ２４）。
mb_offset = mb_offset0 + offset_d0
また、mb_offsetは１を上限とし、この上限値を持つリミッタを通過させ（ステップＳ
２５）、リミッタの出力mb_offset*を得る（ステップＳ２６）。一方のma_offset*は、次の式から演算する。
ma_offset* = 1 - mb_offset* 
分岐の条件を満たさない結果(偽)である場合、フローチャートに示したように、aとbを入れ替えて上記演算を実行することになる（ステップＳ２７〜Ｓ２９）。
【００４５】
電源10a分瞬時変調率指令ｍu_a*、電源10b分瞬時変調率指令ｍu_b*は、オフセット値ma_offset* 、 mb_offset*を用いて次のように補正演算を行い、ｍu_a_c*、ｍu_b_c*を出力する。
ｍu_a_c* =  ｍu_a* + ma_offset* - 1
ｍu_b_c* =  ｍu_b* + mb_offset* - 1
このような補正演算を行うことで、三角波比較時に変調率指令を出力できる時間を確保することができる。例えば、rto_pa = 1 であるとき、mb_offset0 =0 となるが、mb_offsetには、offset_d0が加算され、d軸補正電圧を出力するための時間が確保できる。図９（a）（b）は、このときのmu_b_c*とmb_offsetを示したものであり、mu_b*にmb_offsetを加算する事で、三角波比較が実現できることがわかる。
【００４６】
＜ＰＷＭパルス生成手段47＞
ＰＷＭパルス生成手段47は、以下のようにしてPWMパルスを生成する。図１０において、電源10a用キャリアは、電源10aの電圧Ｖdc_aから電圧パルスを出力するために、各スイッチを駆動するＰＷＭパルスを生成するための三角波キャリアであり、同様に、電源10b用キャリアとして三角波を設ける。これら二つの三角波キャリアは、上限＋１、下限-１の値をとり、１８０度の位相差を持つ。ここでは、Ｕ相の各スイッチを駆動する信号を、図１１をもとに次のようにおく。
Ａ：電源10aから出力端子の方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｂ：出力端子から負極の方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｃ：出力端子から電源10aの方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｄ：電源10bから出力端子の方向へ導通するスイッチの駆動信号
Ｅ：出力端子から電源10bの方向へ導通するスイッチの駆動信号
【００４７】
まず、電源10aから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法について述べる。電源10aからＰＷＭパルスを出力する際に、Ａをオンする必要がある。正極と正極の間に電位差があり、Ｖdc_a＞Ｖdc_bである時、ＡとＥがともにオンすると、正極間を短絡する電流が流れることになる。例えば、同時にＡをオンからオフへ、Ｅをオフからオンへ信号を切り換えた場合に、Ａが完全にオフするまでに時間を要するため、Ｅのオン時と重なり、ともにオンする時間が生じ、短絡電流が流れ、この経路に設置された半導体スイッチの発熱量が増加する。このような発熱の増加を予防するために、駆動信号ＡとＥがともにオフする時間を経過した後に、Ａ、Ｅをオフからオンへ切り換えるようにする。このように駆動信号に短絡防止時間（デッドタイム）を付加したパルス生成を行う。このＡとＥの駆動信号にデッドタイムを付加するのと同様に、ＥとＣにデッドタイムを付加し、さらに、正極と負極の短絡防止のためには、ＡとＢ、ＥとＢにデッドタイムを付加する。
【００４８】
図１２を用いて、ＡとＥの駆動信号にデッドタイムを付加する方法を以下に説明する。デッドタイムを付加した駆動信号生成を行うため、ｍu_a_c*からデッドタイム分オフセットしたｍu_a_c_up*、ｍu_a_c_down*を次のように求める。
mu_a_c_up* = ｍu_a_c* ＋ Hd
ｍu_a_c_down* = ｍu_a_c* − Hd
ここで、Hdは三角波の振幅（底辺から頂点まで）Htrと周期Ttr、デッドタイムTdから次のように求める。
Hd = 2Td・Htr／Ttr
キャリアとｍu_a_c*、ｍu_a_c_up*、ｍu_a_c_down*の比較を行って、ＡとＥのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
ｍu_a_c_down*≧電源10a用キャリア  ならば  Ａ ＝ ＯＮ
ｍu_a_c*≦電源10a用キャリア  ならば  Ａ ＝ ＯＦＦ
ｍu_a_c*≧電源10a用キャリア  ならば  Ｅ ＝ ＯＦＦ
ｍu_a_c_up*≦電源10a用キャリア  ならば  Ｅ ＝ ＯＮ
このように、駆動信号を生成することで、ＡとＥの間にはTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。
【００４９】
また、電源10bから電圧パルスを出力する際のパルス生成方法は、電源10aの場合と同様であり、次式のｍu_b_c_up*、ｍu_b_c_down*を求め、電源10b用キャリアとの比較を行う。三角波比較によるＤとＣのパルス生成を図１３に示す。
mu_b_c_up* = ｍu_b_c* ＋ Hd
ｍu_b_c_down* = ｍu_b_c* − Hd
ＤとＣのスイッチの駆動信号を次のルールに従って求める。
ｍu_b_c_down*≧電源10b用キャリア  ならば  Ｄ ＝ ＯＮ
ｍu_b_c*≦電源10b用キャリア  ならば  Ｄ ＝ ＯＦＦ
ｍu_b_c*≧電源10b用キャリア  ならば  Ｃ ＝ ＯＦＦ
ｍu_b_c_up*≦電源10b用キャリア  ならば  Ｃ ＝ ＯＮ
このようにして、ＤとＣの間にもTdのデッドタイムを設けることができ、正極間の短絡を防止することができる。
【００５０】
駆動信号Ｂは、生成された駆動信号ＥとＣのＡＮＤから生成する。
Ｂ＝Ｅ・Ｃ
ＥはＡとの間にデッドタイムが付加した駆動信号であり、ＣはＤとの間にデッドタイムが付加した駆動信号である。このため、ＢをＥとＣのＡＮＤから生成することで、ＢとＡ、ＢとＥにもデッドタイムを生成することができる。デッドタイムが付加されたパルス生成の例を図１４に示す。このようにして生成されたＰＷＭパルスをもとに、電力変換器の各スイッチをＯＮ・ＯＦＦ駆動し、出力電圧パルスを生成する。周期毎に、電源10aの電
圧Ｖdc_aから生成された電圧パルスと、電源10bの電圧Ｖdc_bから生成された電圧パルスとの平均をとると、元の３相電圧指令値ｖu*、ｖv*、ｖw*を実現する電圧パルスが生成されていることになる。
【００５１】
以上のとおり、本発明は出力電圧値及び電流指令値をベクトル標記した場合に、第１の出力電圧ベクトルと第２の出力電圧ベクトルとにより形成される挟角上に電流指令ベクトルが位置／存在するように補正電圧値を生成することにより、各電源の最適な出力電圧指令値を選択することを可能とし、これにより各電源が出力する電圧指令値とモータ電流値の力率の悪化を抑制することが可能となる。なお、電力変換器において低トルク状態で電源間電力移動をしようとすると、モータトルクを変化させないようにするには、無効電流Idを増大させることが考えられるが、単純に前記Idを増加しようとすると（特に０トルクの場合）、その前記Id（電流指令値）、電力指令値Pb*を満たす出力電圧指令値が複数存在し、各電源が出力する電圧指令値とモータ電流値の力率の悪化が懸念される。よって、このような低トルク状態で、特に効果的である。また、補正電圧値を設定する際に、各電源が出力する電圧指令値の大きさの合計が最小となるように補正電圧値を設定することで、電圧の振幅を最小にし、無効電力の発生を抑制し高効率に電力移動を行うことできる。
【００５２】
＜実施例２＞
図１５は実施例２の構成を示す図である。また、図１６は実施例２の電流・電力制御手段43の構成を示す図である。実施例２は、実施例１と電流・電力制御手段43の補正電圧制御部43bの構成のみが異なるため、図１６を用いて、その差異について説明する。
【００５３】
補正電圧制御部43bのフローチャートを図４に示す。補正電圧制御部43bでは比較結果Pcmpa*、電源10aの電圧Vdc_a、電源10bの電圧Vdc_b、ｄ軸電圧指令値vd*、ｑ軸電圧指令値vq*、ｄ軸電流の指令値ｉd*、ｑ軸電流の指令値ｉq*電源10bの電力指令値Pb*をもとに補正電圧値vd_0*、vq_0*を生成する。ステップＳ１０にて、Pcmpa*が１か否かの判定を行う。Pcmpa*が０のときは、vd_0*、vq_0*は０とする（ステップＳ１２）。Pcmpa*が１のときは、予め定めたVdc_a、Vdc_b、vd*、vq*、ｉd*、ｉq*、Pb*を軸とした７次元マップを参照して、求めた値をvd_0* vq_0*として出力する（ステップＳ１１）。
【００５４】
マップは次式を元に生成し、変調率muが最小となるvd_0*、vq_0*とする。
【数４】
2008148545.tif 000007
このvd_0* vq_0*の設定について、図１７、１８のベクトル図を用いて説明する。図１７、１８は、dq座標軸上に、上記７次元マップから出力されたvd_0* vq_0*を加算したVdq_a*と、Vdq_b*と、軸電流指令値id*、iq*を示すIdq*と、軸電圧指令値vd*、vq*を示すVdq*とをベクトル表記したものである。
【００５５】
本実施態様では、上記７次元マップからvd_0* vq_0*を出力するにあたり、図１７、１８において、Vdq_a*とVdq_b*との合成ベクトルがVdq*となるようにすると共に、Vdq_b*の逆向きで大きさが同じベクトル（逆ベクトル）を-Vdq_b*としたとき、Vdq_a*と-Vdq_b*とによって形成される狭角（図中の劣角θ２、θ３）内にIdq*が位置／存在するようにし、この条件を満たした上で、各電源の電圧指令値を電源電圧によって正規化した変調率の大きさの合計muが最小となるvd_0*、vq_0*を出力する。
【００５６】
ここで、図１７は電源10aの電圧が電源10bに対し低く、電源10aが出力する電圧指令値を最小としたときに変調率が最小となるときのベクトルの関係図であり、Idq*が、Vdq_a*と-Vdq_b*で作る角θ２上に位置／存在するようにすると共に、電圧が小さい側のベクトルVdq_a*のdq比とIdq*のdq比とが一致するときのVdq_a*とVdq_b*を算出し、該Vdq_a*とVdq*との差をvdq_0*とし該vdq_0*のｄｑ成分からvd_0* 、vq_0*を生成（調整）する。図18は電源10bの電圧が電源10aに対し低く、電源10bが出力する電圧指令値を最小としたときに変調率が最小となるときのベクトルの関係図であり、Idq*が、Vdq_a*と-Vdq_b*で作る角θ３上に位置／存在するようにすると共に、電圧が小さい側のベクトルVdq_ｂ*のdq比をIdq*のdq比と一致するときのVdq_a*とVdq_b*を算出し、該Vdq_a*とVdq*との差をvdq_0*とし該vdq_0*のｄｑ成分からvd_0*、vq_0*を生成（調整）する。つまり、図１７の条件においては、電源10aが出力する電圧指令値Vdq_a*とIdq*との力率を最良とし、図１８の条件においては、電源10bが出力する電圧指令値-Vdq_b*とIdq*との力率を最良としている。
【００５７】
このときのIdq*、Vdq*、Vdq_a*、Vdq_b*の波形（横軸：時間、縦軸：電圧および電流の振幅）を図１９、図２０に示す。図１９は図１７に対応し、図２０は図１８に対応する。なお、Vdq_a*、Vdq_b*とPｂ及びVdq*との関係は実施例１の中で記載しているので省略する。図１９においては、従来の分配電力制御を行った場合の図である図７に比して、Idq*の正のピーク（山、時間Ti）とVdq_a*の正のピーク（山、時間Ta）、Vdq_b*の負のピーク（谷、時間Tb）とのピーク間距離は小さくなっており、且つ、Idq*のピーク（山、時間Ti）とVdq_a*の正のピーク（山、時間Ta）とが、一致している。図１７の条件においては、Vdq_a*とVdq_bとの合計の電圧指令値がVdq*となるようにしつつ、*Idq*の正のピーク（山）とVdq_a*の正のピーク（山）とが一致するように制御することで、従来よりも、力率を良くすると共に変調率を最小にすることができる。
【００５８】
図２０においても、従来の分配電力制御を行った場合の図である図７に比して、Idq*の正のピーク（山、時間Ti）とVdq_a*の正のピーク（山、時間Ta）、Vdq_b*の負のピーク（谷、時間Tb）とのピーク間距離は小さくなっており、且つ、Idq*の正のピーク（山）とVdq_b*の負のピーク（谷）とが一致している。図１８の条件においては、Vdq_a*とVdq_bとの合計の電圧指令値がVdq*となるようにしつつ、*Idq*のピーク（山）とVdq_b*のピーク（谷）とが一致するように制御することで、従来よりも、力率を良くすると共に変調率を最小にすることができる。
【００５９】
このようにvd_0*、vq_0*を生成することで、各電源の最適な出力電圧指令値を選択することを可能とし、これにより各電源が出力する電圧指令値とモータ電流値の力率の悪化を抑制すると共に、変調率の合計を最小に出来るので、電力指令値が一定のときに、銅損の原因となる電流指令値を小さくすることができ、高効率に電源間の電力の移動が可能となる。また、上記の通り、従来の分配電力制御に比べ、変調率を小さくすることが可能なため、より大きな電力の移動を制御することが可能となる。
【００６０】
＜実施例３＞
図２は実施例３の構成を示すものである。また、図３は実施例３の電流・電力制御手段43の構成を示すものである。実施例３は、実施例１と電流・電力制御手段43の補正電圧制御部43bのみが異なるため、図３の構成および図２１のフローチャート１５を用いて、その差異について説明する。
【００６１】
補正電圧制御部43bのフローチャートを図２１に示す。補正電圧制御部43bでは比較結果Pcmpa*、ｄ軸電圧指令値vd*、ｑ軸電圧指令値vq*、ｄ軸電流の指令値ｉd*、ｑ軸電流の指令値ｉq*電源10bの電力指令値Pb*をもとに補正電圧値vd_0*、vq_0*を生成する。Pcmpa*が０のときは、vd_0*、vq_0*は０とする。Pcmpa*が１のときは以下の計算式に基づいてvd_0*、vq_0*を算出する。
【数５】
2008148545.tif 000008
【００６２】
ここからは上式の導出を説明する。Pb*は以下の関係を持つ。
Pb* = id* × vd_0* + iq* × vq_0*
上式をvd_0*について解くと、
【数６】
2008148545.tif 000009
と表せる。次に、電力を出力する電源を電源10aとしたときのそのdq軸電圧指令vd_a*、vq_a*、電力を受け取る電源を電源10bとしたときのそのdq軸電圧指令vd_b*、vq_b*は、以下のように表せる。
vd_a* = vd* × rto_pa + vd_0*
vq_a* = vq* × rto_pa + vq_0*
vd_b* = vd* - vd_a*
vq_b* = vq* - vq_a*
ここで、Pcmpa*＝１のときを考えると、上式は、下記のように書き直すことが出来る。
vd_a* = vd* + vd_0*
vq_a* = vq* + vq_0*
vd_b* = -vd_0*
vq_b* = -vq_0*
以上の条件のときに電流指令ベクトルと電源10aの電圧指令ベクトルの力率が同じとき、つまり、id* : iq* = vd_a* : vq_a* を満たすvq_0α*を求めると以下のようになる。
【数７】
2008148545.tif 000010
次に、電流指令ベクトルと、電源10bの電圧指令ベクトルの向きが反対で大きさが同じベクトル（逆ベクトル）の力率が同じとき、つまり、id* : iq* = -vd_b* : -vq_b* を満たすvq_0β*を求めると以下のようになる。
【数８】
2008148545.tif 000011
求められたvq_0α*、vq_0β*の平均より最終的なvq_0*を求める。また、vq_0*を求めた後、Pb*の関係式よりvd_0*を求め、以下の式を得る。
【数９】
2008148545.tif 000012
【００６３】
このd_0*、vq_0*は、電力を出力する電源のvd、vq電圧をdq座標上ベクトル表記しVdq_a*、同様に電力を受け取る電源のvd、vq電圧をdq座標上にベクトル表記しVdq_b*、軸電流指令値id*、iq*をIdq*、軸電圧指令値vd*、vq*をVdq*とし、Vdq_b*の逆向きで大きさが同じベクトル、即ち、逆ベクトルを-Vdq_b*としたとき、Vdq_a*と-Vdq_b*でIdq*を挟むvd_0* 、vq_0*である。これらのベクトルの関係を図５に示す。このようにvd_0*、vq_0*を生成することで、マップに頼らず随時マイコンやプロセッサなどの演算手段で計算し補正電圧を指令するので高精度に電力の移動が可能となる。
【００６４】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。また、本発明で用いる電源には、直流及び交流のものを適用できることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１における電力変換器の構成を示す図である。
【図２】実施例１、実施例３の制御システムの構成を示す図である。
【図３】実施例1、実施例３における電流・電力制御手段の詳細なブロック図である。
【図４】実施例１、２における補正電圧制御のフローチャートである。
【図５】実施例３における各電源の出力電圧指令値、電流指令値の関係を示す図である。
【図６】実施例１における各電源の出力電圧とモータ電流の波形を示す図である。
【図７】従来の各電源の出力電圧とモータ電流の波形を示す図である。
【図８】実施例１の変調率補正の詳細なフローチャートである。
【図９】実施例１における補正変調率・変調率、三角波の関係を示す図である。
【図１０】実施例１のPWMパルス生成手段で用いる三角波である。
【図１１】図１からU相のみを抜き出した構成を示す図である。
【図１２】三角波比較によるAとEのパルス生成を示す図である。
【図１３】三角波比較によるDとCのパルス生成を示す図である。
【図１４】デッドタイムを付加されたパルス生成の例を示す図である。
【図１５】実施例２の制御システムの構成を示す図である。
【図１６】実施例２における電流・電力制御の詳細なブロック図である。
【図１７】実施例２における各電源の出力電圧指令値、電流指令値の関係を示す図である。
【図１８】実施例２における各電源の出力電圧指令値、電流指令値の関係を示す図である。
【図１９】実施例２における各電源の出力電圧とモータ電流の波形を示す図である。
【図２０】実施例２における各電源の出力電圧とモータ電流の波形を示す図である。
【図２１】実施例３における補正電圧制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
10a、10b  電源
12、13  平滑コンデンサ
14  電源10aの正極母線
15  共通負極母線
16  電源10bの正極母線
20  モータ
30  電力変換器
40  制御装置
41  比較器
42  トルク制御手段
43  電流・電力制御手段
43a  電流制御手段
43b 補正電圧制御手段
43c1、43c2  乗算器
43d1、43d2  加算器
43e1、43e2  減算器
43f、43g  dq／３相変換手段
45  変調率演算手段
46  変調率補正手段
47  PWMパルス生成手段
48  ３相／dq変換手段
101a、101b、102a、102b、103a、103b  半導体スイッチ
104a、104b、105a、105b、106a、106b、107a、108a、109a  半導体スイッチ
107b、108b、109b  ダイオード
【図１】
2008148545.tif 000014
【図２】
2008148545.tif 000015
【図３】
2008148545.tif 000016
【図４】
2008148545.tif 000017
【図５】
2008148545.tif 000018
【図６】
2008148545.tif 000019
【図７】
2008148545.tif 000020
【図８】
2008148545.tif 000021
【図９】
2008148545.tif 000022
【図１０】
2008148545.tif 000023
【図１１】
2008148545.tif 000024
【図１２】
2008148545.tif 000025
【図１３】
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【図１４】
2008148545.tif 000027
【図１５】
2008148545.tif 000028
【図１６】
2008148545.tif 000029
【図１７】
2008148545.tif 000030
【図１８】
2008148545.tif 000031
【図１９】
2008148545.tif 000032
【図２０】
2008148545.tif 000033
【図２１】
2008148545.tif 000034