(57)【要約】【課題】直列多重されているインバータ個々の直列入力電圧の均等化を図ることですべての運転領域で安定に直流均等化制御する。【解決手段】複数台のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流側を直列に、ひとつの直流電源２に接続した直列多重インバータシステム１を制御するためのインバータ制御装置１０であって、インバータ各々に接続された交流モータＭ１，Ｍ２の回転速度に応じて、モータ回転速度が高い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、モータ回転速度が低い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流をインバータ各々の直流入力電圧Ｖｄｃ１，Ｖｄｃ２に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作する。【選択図】　　　図２
2004104973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、
前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流を前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、
前記インバータ各々に接続された交流モータの回転速度に応じて、モータ回転速度が高い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、モータ回転速度が低い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流を前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項３】
複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、
前記インバータ各々に接続された交流モータが力行運転か回生運転かの運転状態に応じて、力行運転状態ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、回生運転状態ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流をインバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項４】
複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、
前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクと当該モータトルクに寄与しない無効電流とを同時に、前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項５】
複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、
前記インバータ各々に接続された交流モータの電流指令ベクトル位相角を、インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項６】
複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、
前記インバータ各々に接続された交流モータの電流指令振幅を、インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項７】
前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて操作することで当該インバータ各々の直列入力電圧の均等化を図る場合には、前記操作によりモータトルク指令が正から負に切り替わろうとするときに負の値を取らないように制限を加えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直列多重インバータシステムを制御するインバータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道車両駆動用電動機に電力を供給するインバータの入力直流電圧は、ＤＣ１５００Ｖ程度と一般産業用の汎用インバータの入力直流電圧ＤＣ２８０Ｖ程度に比べて格段に高いため、インバータのスイッチングに伴う高調波誘導障害の問題が顕著であり、さらに特別仕様のインバータを設計製造していたため、高コストになったり信頼性が低下したりする問題があった。
【０００３】
これに対して、各インバータの直流入力端子同士を直列に接続し、高電圧である架線より電力を給電することにより各インバータの入力直流電圧を汎用インバータ並みに低下させ、高調波誘導障害の減少や、大量生産される汎用インバータをそのまま流用することによる低コスト化、信頼性の向上を図るインバータ直列多重方式がある。
【０００４】
このインバータ直列多重方式においては、各インバータの入力直流電圧は、電源電圧を各インバータの直流側コンデンサで分圧した値となり、各インバータに接続された交流モータの出力トルクや回転数が一致していないと、直流電圧が不均一になり、特定インバータの入力電圧が定格以上の過電圧となってインバータを破損させたり、低電圧で必要なトルクが出せなくなったりする問題が発生する。
【０００５】
このような技術的課題に鑑み、直流入力電圧に応じて各交流モータのトルク指令を補正することで直流電圧の均等化を図る方式が提案されている。
【０００６】
図７は従来の直列多重インバータシステム１及びこれを制御するためのインバータ制御装置１０の回路構成を示している。直列多重インバータシステム１は、複数台（図では４台）のインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４各々の直流側を直流電源２に直列４段に接続してある。直流電源２の電圧Ｖｄｃとし、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４各々の直流電圧はＶｄｃ１〜Ｖｄｃ４である。ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４それぞれの交流出力には負荷として交流電動機Ｍ１〜Ｍ４が接続してある。そして、各交流電動機Ｍ１〜Ｍ４の回転角を検出するために回転位置センサ３がそれぞれに設けてあり、またインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４それぞれの交流出力を検出するための電流検出器４がそれぞれ設けてある。
【０００７】
この直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０（図では１組であるが、４組それぞれについて同様に備えられている）は電流指令値演算部１１と、電流制御部１２とで構成される。
【０００８】
まず、フィードバック値としてＩＮＶ１に対する直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数４段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＴｒｑＲｅｆとして求める。
【０００９】
電流指令値演算部１１では、補正したトルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを求める。
【００１０】
電流制御部１２では、電流指令値演算部１１から出力されるｄ，ｑ軸電流指令ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆと、電流検出器４からのＵＷ相出力電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｗと、回転位置センサ３からの電動機回転位置フィードバック値θｒとを入力として、３相ＰＷＭ電圧指令ＶｕＰＷＭ，ＶｖＰＷＭ，ＶｗＰＷＭを求めて出力する。
【００１１】
インバータシステム１のインバータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４各々は、上記のような３相電圧指令をもとに一般的な三角波比較ＰＷＭ手法などを用いて、各半導体スイッチング素子のオンオフをおこない、所望の出力電圧を得て、これにより電動機Ｍ１〜Ｍ４各々を駆動する。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２４５００５号公報。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されているインバータ直列多重方式における直流電圧均等化制御方式では、低速かつ回生運転状態において、安定な直流電圧均等化制御を行うことができない問題点があった。
【００１４】
直流側が直列多重接続された複数台のインバータ各々の直流電圧の操作は、インバータから交流モータへ流し込む電力の操作により実現できる。交流モータへ流し込む電力は、モータトルクとモータ回転数の積であらわされるトルク項と、モータ巻線抵抗で消費されてしまう損失項との和になるが、回転数の高い運転領域においては、損失項はトルク項に比べて小さいので、概略トルク指令を操作すれば直流電圧を操作できる。従来の均等化制御方式はこの原理に基づいていた。
【００１５】
力行運転時においては、トルク指令を増加させると電流指令振幅も同時に増加し、トルク項、損失項とも直流電圧を低下させる方向に電力が流れる。一方、回生運転時においては、回生トルク指令を減少させると電流指令振幅は減少し、トルク項は直流電圧を低下させる方向、損失項は直流電圧を増加させる方向の電力となる。
【００１６】
例えば、何かの理由により直流電圧アンバランスが発生し直流電圧が高くなったインバータにおいて従来の制御を施す場合を考える。この場合、提案されている制御では均等化を図るために回生トルク指令を小さくする。しかし、トルク指令を小さくすると、トルク指令から演算される電流指令値も小さくなり、モータおよびインバータで発生する電流による電気的損失が同時に減少してしまう。このようになると、回転数が低くてトルク項に対して損失項が無視できなくなるため、直流電圧を逆にいっそう高くなるように制御するため、安定な均等化制御ができなくなるのである。
【００１７】
本発明はこのような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、個々のインバータをその直列入力電圧の均等化を図ることですべての運転領域で安定に直流均等化制御できるインバータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流を前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項２の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータの回転速度に応じて、モータ回転速度が高い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、モータ回転速度が低い運転領域ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流を前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項３の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータが力行運転か回生運転かの運転状態に応じて、力行運転状態ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを、回生運転状態ではインバータ各々に接続された交流モータのモータトルクに寄与しない無効電流をインバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項４の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクと当該モータトルクに寄与しない無効電流とを同時に、前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項５の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータの電流指令ベクトル位相角を、インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項６の発明は、複数台のインバータの直流側を直列に、ひとつの直流電源に接続した直列多重インバータシステムを制御するためのインバータ制御装置であって、前記インバータ各々に接続された交流モータの電流指令振幅を、インバータ各々の直流入力電圧に応じて、当該インバータ各々の直列入力電圧が均等化するように操作することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項２〜４のインバータ制御装置において、前記インバータ各々に接続された交流モータのモータトルクを前記インバータ各々の直流入力電圧に応じて操作することで当該インバータ各々の直列入力電圧の均等化を図る場合には、前記操作によりモータトルク指令が正から負に切り替わろうとするときに負の値を取らないように制限を加えることを特徴とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、本発明の第１の実施の形態のインバータ制御装置の回路構成を示している。直列多重インバータシステム１は、図示実施の形態では２段多重であり、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２各々の直流側を直流電源２に直列２段に接続してある。直流電源２の電圧Ｖｄｃとし、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２各々の直流電圧はＶｄｃ１，Ｖｄｃ２である。ＩＮＶ１，ＩＮＶ２それぞれの交流出力には負荷として交流電動機Ｍ１，Ｍ２が接続してある。そして、交流電動機Ｍ１の回転角を検出するために回転位置センサ３が設けてあり、またインバータＩＮＶ１の交流出力を検出するための電流検出器４が設けてある。
【００２６】
本実施の形態の直列多重インバータシステム１に対する各組のインバータ制御装置１０は電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３とで構成される。
【００２７】
次に、上記構成のインバータ制御装置１０の制御動作を説明する。なお、ここでは、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２で駆動する交流モータＭ１，Ｍ２が永久磁石同期電動機であった場合を例に説明する。
【００２８】
電流指令値演算部１１では、トルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを次の式により求める。
【００２９】
【数１】
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
ただし、ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数である。
【００３０】
直流電圧均等化制御部１３においては、ＩＮＶ１に対する直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆを入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆを求めて出力する。
【００３１】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００３２】
【数２】
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
電流制御部１２では、直流電圧均等化制御部１３から出力されるｄ軸電流指令値ＩｄＲｅｆと、電流指令値演算部１１から出力されるｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆと、電流検出器４からのＵＷ相出力電流フィードバック値Ｉｕ，Ｉｗと、回転位置センサ３からの電動機回転位置フィードバック値θｒとを入力として、次の演算により３相ＰＷＭ電圧指令ＶｕＰＷＭ，ＶｖＰＷＭ，ＶｗＰＷＭを求めて出力する。
【００３３】
電流制御部１２はまず、Ｉｕ，Ｉｗ，θｒからｄ，ｑ軸電流フィードバック値Ｉｄ，Ｉｑを一般的な座標変換の式を用いて次のように求める。
【００３４】
【数３】
2004104973.tif 000003
ただし、θｒはモータ回転子位相であり、ｄｑ軸座標が同期して回転する。
【００３５】
電流制御部１２は次に、ｄ軸電流Ｉｄとｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆとの偏差、ｑ軸電流Ｉｑとｑ軸電流指令ＩｑＲｅｆとの偏差がそれぞれゼロになるように電流フィードバック制御を施し、ｄ軸電圧指令Ｖｄ、ｑ軸電圧指令Ｖｑを次の式により求める。
【００３６】
【数４】
2004104973.tif 000004
ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインである。
【００３７】
電流制御部１２は続いて、ｄ，ｑ軸電圧指令Ｖｄ，Ｖｑと電動機回転位置フィードバック値θｒを用いて３相電圧指令ＶｕＰＷＭ，ＶｖＰＷＭ，ＶｗＰＷＭを求める。
【００３８】
【数５】
2004104973.tif 000005
インバータシステム１のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２各々は、上記３相電圧指令をもとに一般的な三角波比較ＰＷＭ手法などを用いて、各半導体スイッチング素子のオンオフを行い、所望の出力電圧を得て、これにより電動機Ｍ１，Ｍ２各々を駆動する。
【００３９】
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０を用いることにより、低速かつ回生運転領域においても、直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態のインバータ制御装置について、図２を用いて説明する。第２の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態と同様の直列多重インバータシステム１に対するものであり、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３と、微分器１４と、均等化制御モード切替部１５とで構成される。
【００４１】
電流制御部１２の動作は図１に示した第１の実施の形態と同一である。
【００４２】
均等化制御モード切替部１５においては、回転位置フィードバックθｒを微分器１４で微分して得られた回転角周波数ωｒを入力として、直流電圧均等化制御のモード設定フラグＶｂａｌＭＯＤＥを、次の条件分岐により求めて出力する。
【００４３】
【数６】
ωｒ＞ωｒ０のとき、ＶｂａｌＭＯＤＥ＝１
ωｒ＜ωｒ０のとき、ＶｂａｌＭＯＤＥ＝０
ただし、ωｒ０は、最高回転角周波数ωｒＭａｘに対して、１０％程度の固定値でもよいし、次の式を満たす角周波数ωｒを設定してもよい。
【００４４】
【数７】
2004104973.tif 000006
ここで、Ｒはモータ巻線抵抗、αは正の定数である。
【００４５】
直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、トルク指令ＴｒｑＲｅｆと、均等化制御モード切替部１４から出力される均等化制御モードフラグＶｂａｌＭＯＤＥを入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆおよび新たなトルク指令ＴｒｑＲｅｆを求めて出力する。
【００４６】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステムの直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００４７】
【数８】
（１）ＶｂａｌＭＯＤＥ＝０のとき（低速回転時に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ΔＴｒｑＲｅｆ＝０
（２）ＶｂａｌＭＯＤＥ＝１のとき（高速回転時に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝０
ΔＴｒｑＲｅｆ＝Ｈ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、ＩｄＲｅｆ，ＴｒｑＲｅｆを次によって求める。
【００４８】
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
ＴｒｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ−ΔＴｒｑＲｅｆ
電流指令値演算部１１では、直流電圧均等化制御部１５から出力されるトルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを次の式により求める。
【００４９】
【数９】
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
ここで、ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数である。
【００５０】
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータシステムの直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００５１】
次に、本発明の第３の実施の形態のインバータ制御装置について、図３を用いて説明する。第３の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態における直列多重インバータシステム１と同様のインバータシステムに対するもので、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３とで構成される。
【００５２】
電流指令値演算部１１と電流制御部１２の演算処理動作は第２の実施の形態と同一である。
【００５３】
本実施の形態の特徴として、直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、トルク指令ＴｒｑＲｅｆと、車両運転台などの外部から与えられる力行回生切替指令ＰＢｍｏｄｅ（力行指令＝１、回生指令＝０）を入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆおよび新たなトルク指令ＴｒｑＲｅｆを求めて出力する。
【００５４】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００５５】
【数１０】
（１）ＰＢｍｏｄｅ＝０のとき（回生指令に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ΔＴｒｑＲｅｆ＝０
（２）ＰＢｍｏｄｅ＝１のとき（力行指令に相当）
ΔＩｄＲｅｆ＝０
ΔＴｒｑＲｅｆ＝Ｈ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、ＩｄＲｅｆ，ＴｒｑＲｅｆを次によって求める。
【００５６】
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
ＴｒｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ−ΔＴｒｑＲｅｆ
上記構成の直列多重インバータシステムに対するインバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００５７】
次に、本発明の第４の実施の形態のインバータ制御装置について、図４を用いて説明する。第４の実施の形態のインバータ制御装置１０は図１に示した第１の実施の形態における直列多重インバータシステム１と同様のインバータシステムに対するもので、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３とで構成される。
【００５８】
電流指令値演算部１１と電流制御部１２の動作は第２の実施の形態と同一である。
【００５９】
本実施の形態の特徴として、直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令値演算部１１から出力されるｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆと、トルク指令ＴｒｑＲｅｆとを入力として、次の演算により新たなｄ軸電流指令ＩｄＲｅｆおよび新たなトルク指令ＴｒｑＲｅｆを求めて出力する。
【００６０】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータ装置の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値をトルク指令補正値ΔＩｄＲｅｆとして求める。
【００６１】
【数１１】
ΔＩｄＲｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
ΔＴｒｑＲｅｆ＝Ｈ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、Ｉｄｒｅｆ，ＴｒｑＲｅｆを次のようにして求める。
【００６２】
ＩｄＲｅｆ＝ＩｄＲｅｆ−ΔＩｄＲｅｆ
ＴｒｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ−ΔＴｒｑＲｅｆ
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０によれば、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００６３】
次に、本発明の第５の実施の形態のインバータ制御装置について、図５を用いて説明する。第５の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態と同様の構成の直列多重インバータシステム１に対するもので、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３と、電流指令ベクトル演算部１６とで構成される。
【００６４】
電流制御部１２の動作は第１の実施の形態と同一である。
【００６５】
電流指令ベクトル演算部１６では、まず、トルク指令ＴｒｑＲｅｆを入力としてｄ，ｑ軸電流指令値ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを次の式により求める。
【００６６】
【数１２】
ＩｄＲｅｆ＝０
ＩｑＲｅｆ＝ＴｒｑＲｅｆ／（ΦＰＭ・Ｐｏ）
ただし、ΦＰＭは永久磁石磁束、Ｐｏは極対数である。
【００６７】
電流指令ベクトル演算部１６では次に、演算したｄ，ｑ軸電流指令から次の演算により電流指令ベクトル角度δと電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆを求めて出力する。
【００６８】
【数１３】
2004104973.tif 000007
直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令ベクトル演算部１６から出力される電流指令ベクトル角度δと、車両運転台などの外部から与えられる力行回生切替指令ＰＢｍｏｄｅ（力行指令＝１、回生指令＝０）を入力として、次の演算により新たな電流指令ベクトル角度δを求めて出力する。
【００６９】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃを直列多重インバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値を電流指令ベクトル角度補正値Δδとして求める。
【００７０】
【数１４】
（１）ＰＢｍｏｄｅ＝０のとき（回生指令に相当）
Δδ＝−Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
（２）ＰＢｍｏｄｅ＝１のとき（力行指令に相当）
Δδ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、δを次のようにして求める。
【００７１】
δ＝δ−Δδ
電流指令演算部１１においては、電流指令ベクトル演算部１６から出力される電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆと、直流電圧均等化制御部１３から出力される電流指令ベクトル角度δを入力として、次の演算によりｄ，ｑ軸電流指令ＩｄＲｅｆ，ＩｑＲｅｆを求めて出力する。
【００７２】
【数１５】
ＩｄＲｅｆ＝Ｉ１Ｒｅｆ×ｃｏｓ（δ）
ＩｑＲｅｆ＝Ｉ１Ｒｅｆ×ｓｉｎ（δ）
上記構成の直列多重インバータシステム１に対するインバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００７３】
次に、本発明の第６の実施の形態のインバータ制御装置について、図６を用いて説明する。第６の実施の形態における直列多重インバータ制御装置１０は、図１に示した第１の実施の形態と同様直流多重インバータシステム１に対するものであり、電流指令値演算部１１と、電流制御部１２と、直流電圧均等化制御部１３と、電流指令ベクトル演算部１６とで構成される。
【００７４】
電流指令ベクトル演算部１６と、電流指令演算部１１と、電流制御部１２の演算処理動作は第５の実施の形態と同一である。
【００７５】
本実施の形態の特徴である直流電圧均等化制御部１３においては、直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃと、電流指令ベクトル演算部１６から出力される電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆと、車両運転台などの外部から与えられる力行回生切替指令ＰＢｍｏｄｅ（力行指令＝１、回生指令＝０）を入力として、次の演算により新たな電流指令ベクトル振幅Ｉ１Ｒｅｆを求めて出力する。
【００７６】
直流入力電圧Ｖｄｃ１と、直流全電圧Ｖｄｃをインバータシステム１の直列段数２段で除した値の偏差がゼロになるようにゲインＧ（ｓ）（ただし、ｓはラプラス演算子）をかけた値を電流指令ベクトル角度補正値Δδとして求める。
【００７７】
【数１６】
（１）ＰＢｍｏｄｅ＝０のとき（回生指令に相当）
ΔＩ１Ｒｅｆ＝−Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
（２）ＰＢｍｏｄｅ＝１のとき（力行指令に相当）
ΔＩ１Ｒｅｆ＝Ｇ（ｓ）・（Ｖｄｃ１−Ｖｄｃ／２）
そして、Ｉ１Ｒｅｆを次のように求める。
【００７８】
Ｉ１Ｒｅｆ＝Ｉ１Ｒｅｆ−ΔＩ１Ｒｅｆ
上記構成の直列多重インバータ制御装置１０を用いることにより、すべての運転領域において直列接続されたインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、すべての運転領域において直列接続されたインバータ各々の直流入力電圧の安定した均等化制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の回路図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の回路図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の回路図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の回路図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の回路図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の回路図。
【図７】提案されているインバータ制御装置の回路図。
【符号の説明】
１　直列多重インバータシステム
２　直流電源
３　回転位置センサ
４　電流検出器
１０　インバータ制御装置
１１　電流指令値演算部
１２　電流制御部
１３　直流電圧均等化制御部
１４　微分器
１５　均等化制御モード切替部
１６　電流指令ベクトル演算部
【図１】
2004104973.tif 000008
【図２】
2004104973.tif 000009
【図３】
2004104973.tif 000010
【図４】
2004104973.tif 000011
【図５】
2004104973.tif 000012
【図６】
2004104973.tif 000013
【図７】
2004104973.tif 000014