(57)【要約】【課題】３台以上の交流モーターを共通の直流電源を用いてそれぞれインバーターで駆動する場合の直流母線のリップル電流を低減したモーター制御装置を提供する。【解決手段】共通の直流電源１から直流母線３を介して第１〜第３のインバーター１１〜１２、２１〜２２、３１〜３２に接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて第１〜第３のインバーター１１〜１２、２１〜２２、３１〜３２によりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、第１〜第３の交流モーター１０，２０，３０をＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、第１〜第３の交流モーター１０，２０，３０の力行状態または回生状態を検出し、第１〜第３の交流モーター１０，２０，３０の力行状態または回生状態に応じて第１〜第３のインバーター１１〜１２、２１〜２２、３１〜３２のＰＷＭ波形生成用キャリアの位相ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３を決定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の直流電源から直流母線を介して第１〜第３のインバーターに接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて第１〜第３のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、第１〜第３の交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、
第１〜第３の交流モーターの力行状態または回生状態を検出し、第１〜第３の交流モーターの力行状態または回生状態に応じて第１〜第３のインバーターのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモーター制御装置において、
第１〜第３の交流モーターがすべて力行状態にあるか、またはすべて回生状態にある場合には、第２インバーターのキャリア位相を第１インバーターのキャリア位相より＋６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）だけ進ませるとともに、第３インバーターのキャリア位相を第１インバーターのキャリア位相より−６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）だけ進ませることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のモーター制御装置において、
第１〜第３の交流モーターの動作状態に力行状態と回生状態とが混在する場合には、第１〜第３のインバーターのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）とすることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項４】
共通の直流電源から直流母線を介して５台以上で奇数台のインバーターに接続し、前記５台以上で奇数台のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成してそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、
前記５台以上で奇数台のインバーターを３台と２台のグループに分けるとともに、前記各交流モーターの力行状態または回生状態を検出し、各グループごとに同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用い、グループに属する交流モーターの力行状態または回生状態に応じてインバーターのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のモーター制御装置において、
３台の第１〜第３のインバーターのグループに対しては、そのグループに属する３台の交流モーターがすべて力行状態にあるか、またはすべて回生状態にある場合には、第２インバーターのキャリア位相を第１インバーターのキャリア位相より＋６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）だけ進ませるとともに、第３インバーターのキャリア位相を第１インバーターのキャリア位相より−６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）だけ進ませ、
２台のインバーターのグループに対しては、そのグループに属する２台の交流モーターがすべて力行状態にあるか、またはすべて回生状態にある場合には２台のインバーターのキャリア位相を９０ｄｅｇだけずらし、一方が力行状態にあって他方が回生状態にある場合には２台のインバーターのキャリア位相を同一にすることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項６】
共通の直流電源から直流母線を介して４台以上のインバーターに接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて前記４台以上のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、前記４台以上のインバーターによりそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、
前記４台以上のインバーターを、各グループの交流モーターの出力の和の絶対値がほぼ同一になるように第１〜第３の３つのグループに分け、各グループの交流モーターの出力の和の正または負に応じて各グループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項７】
請求項６に記載のモーター制御装置において、
第１〜第３のグループの交流モーターの出力の和がすべて正であるか、またはすべて負である場合には、第２グループに属するインバーターのキャリア位相を第１グループに属するインバーターのキャリア位相より＋６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）だけ進ませるとともに、第３グループに属するインバーターのキャリア位相を第１グループに属するインバーターのキャリア位相より−６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）だけ進ませることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載のモーター制御装置において、
第１〜第３のグループの交流モーターの出力の和に正と負とが混在する場合には、第１〜第３のグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）とすることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項９】
共通の直流電源から直流母線を介して３台以上のインバーターに接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて前記３台以上のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、前記３台以上のインバーターによりそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、
前記３台以上のインバーターを、各グループの交流モーターの出力の和の絶対値がほぼ同一で、かつ、一方のグループの交流モーターの出力の和が正で、他方のグループの交流モーターの出力の和が負となるように２つのグループに分け、２つのグループの交流モーターの出力の和の正または負に応じて２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定することを特徴とするモーター制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のモーター制御装置において、
２つのグループの交流モーターの出力の和がどちらも正であるか、またはどちらも負である場合には、２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・９０ｄｅｇ（ｎは整数）とすることを特徴とするモーター制御装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のモーター制御装置において、
一方のグループの交流モーターの出力の和が正で、他方のグループの交流モーターの出力の和が負である場合には、２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）とすることを特徴とするモーター制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数台の交流モーターを駆動制御するモーター制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
力行運転する交流モーターと発電運転する交流モーターとを、共通の直流電源を用いてそれぞれインバーターによりＰＷＭ電圧で駆動する場合に、ＰＷＭ電圧を生成するためのキャリアの周波数と位相とを同一にすることによって、共通の直流電源からインバーターまでの直流母線に流れるリップル電流を低減するようにしたモーター制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】
特開２００２−０８４７９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したモーター制御装置は２台の交流モーターを対象にしたものであって、３台以上の交流モーターを共通の直流電源を用いてそれぞれインバーターによりＰＷＭ電圧駆動する場合には、上述した従来のモーター制御装置では直流母線のリップル電流を低減できない。
【０００５】
本発明は、３台以上の交流モーターを共通の直流電源を用いてそれぞれインバーターで駆動する場合の直流母線のリップル電流を低減したモーター制御装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）  本発明は、共通の直流電源から直流母線を介して第１〜第３のインバーターに接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて第１〜第３のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、第１〜第３の交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、第１〜第３の交流モーターの力行状態または回生状態を検出し、第１〜第３の交流モーターの力行状態または回生状態に応じて第１〜第３のインバーターのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
（２）  本発明は、共通の直流電源から直流母線を介して５台以上で奇数台のインバーターに接続し、５台以上で奇数台のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成してそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、５台以上で奇数台のインバーターを３台と２台のグループに分けるとともに、各交流モーターの力行状態または回生状態を検出し、各グループごとに同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用い、グループに属する交流モーターの力行状態または回生状態に応じてインバーターのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
（３）  本発明は、共通の直流電源から直流母線を介して４台以上のインバーターに接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて４台以上のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、４台以上のインバーターによりそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、４台以上のインバーターを、各グループの交流モーターの出力の和の絶対値がほぼ同一になるように第１〜第３の３つのグループに分け、各グループの交流モーターの出力の和の正または負に応じて各グループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
（４）  本発明は、共通の直流電源から直流母線を介して３台以上のインバーターに接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて３台以上のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、３台以上のインバーターによりそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、３台以上のインバーターを、各グループの交流モーターの出力の和の絶対値がほぼ同一で、かつ、一方のグループの交流モーターの出力の和が正で、他方のグループの交流モーターの出力の和が負となるように２つのグループに分け、２つのグループの交流モーターの出力の和の正または負に応じて２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、直流母線のリップル電流を低減することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を説明するのに先立ち、共通の直流電源を用いて複数台の交流モーターをそれぞれインバーターでＰＷＭ電圧駆動する場合の、直流母線に流れるリップル電流について説明する。
【０００９】
この明細書では、力行運転と回生発電運転のいずれも可能な回転電機を単にモーターと呼び、特にモータージェネレーターや電動発電機などの用語を用いない。この明細書ではまた、共通の直流電源に複数台のインバーターを接続する場合に、共通の直流電源から複数台のインバーターまでの電力線の、直流電源の出力端子から複数のインバーターへの分岐点までを“直流母線”と呼ぶ。
【００１０】
図１は、ＰＷＭ電圧を生成するためのキャリアと直流母線電流の関係を示す。ＰＷＭ電圧を生成する方法として、三角波比較法が広く用いられている。この方法では、モーターに印加する電圧の指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊とキャリアである三角波との大小比較を行い、比較結果によりＰＷＭ出力電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを生成する。
【００１１】
モーターに流れる相電流のベクトルをＩ（ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ）、ＰＷＭ出力電圧のベクトルをＶ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）、直流母線電圧をＶｄｃと表記すると、直流母線に流れる電流Ｉｄｃは次式で表される。
【数１】
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数式１の右辺第１項の各要素は１か０のいずれかの値をとる。したがって、直流母線電流ＩｄｃはＰＷＭ出力電圧ＶがＶｄｃとなっている相の電流の和となる。
【００１２】
１ＰＷＭ制御周期における直流母線電流Ｉｄｃの変化を見ると、例えば電圧指令がｖｕ＊＞ｖｖ＊＞ｖｗ＊の関係にある場合には、図に示すように０→（ｉｕ＋ｉｖ）→ｉｕ→０→ｉｕ→（ｉｕ＋ｉｖ）→０の順に変化する。電流が０となるのはＰＷＭ出力電圧Ｖがすべて０またはすべてＶｄｃの場合で、零電圧と呼ばれる。なお、それ以外の場合の電圧を非零電圧と呼ぶことにする。
【００１３】
図に示すように、直流母線電流Ｉｄｃは次のような特徴がある。▲１▼１ＰＷＭ周期の中央の時点を中心に前後がほぼ対象な波形である。▲２▼１ＰＷＭ周期において、力行の場合は０→正→正→０→正→正→０の順に変化し、回生の場合は０→負→負→０→負→負→０の順に変化する。
【００１４】
以下に説明する第１の実施の形態では、直流母線電流Ｉｄｃの上述した特徴に着目し、図２に示すような３台の交流モーター１０，２０，３０を、共通の直流電源１を用いて３台のインバーター１１，２１，３１によりＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、直流母線３に流れるリップル電流を低減する。図２において、共通の直流電源１から平滑用コンデンサー２および直流母線３を介して３台のインバーター１１，２１，３１へ直流電力を供給し、各インバーター１１，２１，３１により交流モーター１０，２０，３０をＰＷＭ電圧駆動する。このとき直流母線３には、各インバーター１１，２１，３１に流れる電流Ｉｄｃ１、Ｉｄｃ２、Ｉｄｃ３の和の直流母線電流Ｉｄｃが流れる。
【００１５】
また、以下に説明する第２から第３の一実施の形態では、４台以上の交流モーターを共通の直流電源を用いてそれぞれのインバーターによりＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、直流母線に流れるリップル電流を低減する。
【００１６】
《発明の第１の実施の形態》
図３は第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。なお、図２に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。この第１の実施の形態では、共通の直流電源１から平滑用コンデンサー２および直流母線３を介して３組のモーター制御装置および電力変換装置（１１＋１２），（２１＋２２），（３１＋３２）へ直流電力を供給し、３台の３相交流モーター１０，２０，３０にそれぞれＰＷＭ電圧を印加して駆動する。
【００１７】
なお、この明細書では、モーター制御装置と電力変換器の組み合わせをインバーターと呼び、また、モーター制御装置、電力変換器および交流モーターの組み合わせをモーター制御システムと呼ぶ。
【００１８】
モーター制御装置１２，２２，３２はそれぞれ、外部から与えられるトルク指令Ｔｅ＊１、Ｔｅ＊２、Ｔｅ＊３に基づいてＰＷＭ波形の指令値を生成し、電力変換装置１１，２１，３１へ供給する。電力変換装置１１，２１，３１は、それぞれのＰＷＭ波形の指令値にしたがって直流電源電圧をＰＷＭ電圧に変換する。
【００１９】
なお、他の２組のモーターとその駆動制御装置、すなわちモーター２０、電力変換装置２１およびモーター制御装置２２、あるいはモーター３０、電力変換装置３１およびモーター制御装置３２についても、上述したモーター１０、電力変換装置１１およびモーター制御装置１２と同様であり、それらの説明を省略する。
【００２０】
キャリア位相決定部４は、モーター制御装置１２，２２，３２においてＰＷＭ波形の指令値を生成するためのキャリアの位相ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３を決定する回路である。なお、３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対しては同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いる。
【００２１】
図４はモーター制御装置の詳細を示すブロック図である。ここではモーター制御装置１２について説明するが、他のモーター制御装置２２，３２についても同様である。
【００２２】
モーター制御装置１２は、外部から与えられるトルク指令Ｔｅ＊１にしたがって交流モーター１０のベクトル制御を行う。３相交流モーター１０の回転に同期して回転するｄｑ軸座標系において、３相交流モーター１０に流れる交流電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗをｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑに変換し、このｄｑ軸電流ｉｄ、ｉｑをｄｑ軸電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊に一致させる電流制御を行ってｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を演算する。そして、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換し、３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊をそれぞれ三角波キャリアと比較してＰＷＭ波形を生成する。電力変換器１１は、このＰＷＭ波形にしたがって直流電源電圧をＰＷＭ電圧に変換し、モーター１０に印加して駆動する。
【００２３】
位相・速度計算部１２ｅは、モーター１０の回転角度を検出する回転検出センサー１３の検出信号θｍに基づいて、モーター１０の回転速度ωｅと回転位相θｅを求める。３相／ｄｑ変換部１２ｈは、電流センサー１４により検出された３相交流モーター１０のＵ、Ｖ相電流ｉｕ、ｉｖを、上述した回転位相θｅによりｄｑ軸実電流ｉｄ、ｉｑに変換する。
【００２４】
トルク制御部１２ａは、外部から与えられたトルク指令Ｔｅ＊１とモーター回転速度ωｅとに基づいて、モーター１０のｄ軸電流指令値ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊を演算する。電流制御部１２ｂは、ｄｑ軸電流指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊とモーター１０のｄｑ軸実電流ｉｄ、ｉｑとの偏差（ｉｄ＊−ｉｄ）、（ｉｑ＊−ｉｑ）を演算増幅し、偏差を０にする。つまり、ｄｑ軸実電流ｉｄ、ｉｑをそれらの指令値ｉｄ＊、ｉｑ＊に一致させるためのｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊を演算する。
【００２５】
非干渉制御部１２ｄは、ｄｑ軸に存在する速度起電力を補償してｄｑ軸電流の応答性を改善するためのｄｑ軸補償電圧ｖｄ＿ｃｍｐ、ｖｑ＿ｃｍｐを演算する。加算器１２ｆは、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ＊、ｖｑ＊にｄｑ軸補償電圧ｖｄ＿ｃｍｐ、ｖｑ＿ｃｍｐを加算してｄｑ軸電圧指令値ｖｄｏ＊、ｖｑｏ＊を演算する。ｄｑ／３相変換部１２ｇは、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｏ＊、ｖｑｏ＊を３相交流座標系の３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊に変換する。
【００２６】
三角波生成部１２ｊは、上述したキャリア位相決定部４からの位相指令ｐｈ１にしたがって、所定の周波数の三角波キャリアを生成する。ＰＷＭ生成部１２ｊは、３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と三角波キャリアを比較してＰＷＭ波形を生成する。電力変換器１１はＰＷＭ波形にしたがって直流電源電圧をＰＷＭ電圧に変換し、３相交流モーター１０に印加して駆動する。
【００２７】
力行・回生判断部１２ｃは、トルク指令値Ｔｅ＊１とモーター回転速度ωｅに基づいてモーター１０の力行または回生を判断する。
【００２８】
次に、第１の実施の形態の動作を説明する。この第１の実施の形態では、図３に示すキャリア位相決定部４、図４に示す三角波生成部１２ｊ、ＰＷＭ生成部１２ｉ、力行・回生判断部１２ｃなどの作用により、直流母線電流Ｉｄｃのリップル成分が小さくなるようなモーター制御装置１２，２２，３２の出力電圧を求める。
【００２９】
力行・回生判断部１２ｃは、トルク指令値Ｔｅ＊１とモーター回転速度ωｅの正負の符号が同じである場合は力行モード、異なる場合は回生モードであると判断する。この判断結果が力行・回生信号ｍ１としてキャリア位相決定部４へ出力される。キャリア・位相決定部４は、３台のモーター制御装置１２，２２，３２から送られてくる力行・回生信号ｍ１、ｍ２、ｍ３に応じて、それぞれのモーター制御装置１２，２２，３２に対するキャリアの位相ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３を決定する。
【００３０】
３台のモーター制御装置１２，２２，３２の三角波生成部１２ｊ、（２２ｊ、３２ｊ）は、キャリア位相ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３にしたがって三角波の位相を調整する。また、３台のモーター制御装置１２，２２，３２のＰＷＭ生成部１２ｉ、（２２ｉ、３２ｉ）は、３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と三角波キャリアを比較してＰＷＭ波形を生成する。
【００３１】
次に、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の力行・回生モードと直流母線電流Ｉｄｃとの関係を説明する。まず、３台のモーター制御装置１２，２２，３２がすべて力行モードまたはすべて回生モードの場合には、３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対する三角波キャリアの位相を６０ｄｅｇずつずらす。
【００３２】
図５は、３台のモーター制御装置の三角波キャリアと直流母線電流の関係を示すタイムチャートである。（ａ）は、３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と各モーター制御装置１２，２２，３２の三角波キャリアを示す。なお、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊は同一ではないが、異なる場合であっても直流母線電流のリップル低減効果は同様であるから、説明を解りやすくするためにここでは同一であるとして説明する。図に示すように、３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対する三角波キャリアの位相は６０ｄｅｇずつずれている。
【００３３】
（ｂ）はモーター制御装置１２のみを動作させた場合の直流母線電流、（ｃ）はモーター制御装置２２のみを動作させた場合の直流母線電流、（ｄ）はモーター制御装置３２のみを動作させた場合の直流母線電流である。３つの直流母線電流は、いずれも１８０ｄｅｇごとに０となる区間と正の値となる区間が交互に現れる。したがって、三角波キャリアの位相を６０ｄｅｇずつずらすと、直流母線電流Ｉｄｃが１ＰＷＭ周期にわたって平滑化されて（ｄ）に示すようなリップル分の少ない電流となる。
【００３４】
図６は、３台のモーター制御装置がすべて力行モードである場合の直流母線電流を示す。（ａ）は３台のモーター制御装置の三角波キャリアの位相を同一にした場合、（ｂ）は３台のモーター制御装置の三角波キャリアの位相を６０ｄｅｇずつずらした場合の直流母線電流を示す。（ａ）と（ｂ）の比較から、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の三角波キャリアの位相が６０ｄｅｇずつずれている場合の方が、直流母線電流Ｉｄｃのリップル分が小さいことは明らかである。
【００３５】
図７は、３台のモーター制御装置の三角波キャリアの位相差と直流母線電流Ｉｄｃのリップル成分との関係を示す。図から明らかなように、三角波キャリアの位相差が６０ｄｅｇ近傍において、直流母線電流Ｉｄｃのリップル成分が最小になる。
【００３６】
ところで、リップル電流は１８０ｄｅｇごとにほぼ同様な波形となるので、１２０ｄｅｇずつずらしても６０ｄｅｇずつずらした場合とほぼ同様な効果が得られる。また、図５では３台のモーター制御装置１２，２２，３２がすべて力行モードの場合について説明したが、３台とも回生モードの場合もほぼ同様な効果が得られる。なお、力行モードの場合は直流母線電流が０か正であるのに対し、回生モードの場合は直流母線電流が負か０になる。
【００３７】
次に、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の内の、１台が回生モードで残りの２台が力行モードの場合、または１台が力行モードで残りの２台が回生モードの場合について説明する。図８は、モーター制御装置２２が回生モードで残りのモーター制御装置１２，３２が力行モードの場合の三角波キャリアと直流母線電流Ｉｄｃの関係を示すタイムチャートである。
【００３８】
（ａ）は、３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊と各モーター制御装置１２，２２，３２の三角波キャリアを示す。上述したように、説明を解りやすくするために３台のモーター制御装置１２，２２，３２の３相交流電圧指令値ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊は同一であるとする。図に示すように、３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対する三角波キャリアの位相は、モーター制御装置１２と３２が同じで、残りのモーター制御装置２２が１８０ｄｅｇずれている。
【００３９】
（ｂ）はモーター制御装置１２のみを動作させた場合の直流母線電流、（ｃ）はモーター制御装置２２のみを動作させた場合の直流母線電流、（ｄ）はモーター制御装置３２のみを動作させた場合の直流母線電流である。３つの直流母線電流は、力行モードにあるモーター制御装置１２と３２では、１８０ｄｅｇごとに０となる区間と正の値となる区間が交互に現れる。また、回生モードにあるモーター制御装置２２では、１８０ｄｅｇごとに０となる区間と負の値となる区間が交互に現れる。したがって、三角波キャリアの位相をまったく同一にするか、または１８０ｄｅｇずらせば、正の電流と負の電流が現れる領域が重なり、それらが互いに相殺しあって直流母線電流Ｉｄｃは（ｄ）に示すようなリップル分の少ない電流となる。
【００４０】
図９は、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の内の１台が回生モードで残りの２台が力行モードの場合の直流母線電流を示す。（ａ）は回生モードのモーター制御装置と力行モードのモーター制御装置との三角波キャリアの位相を９０ｄｅｇずらした場合、（ｂ）は３台のモーター制御装置の三角波キャリアの位相を同一にした場合の直流母線電流を示す。（ａ）と（ｂ）の比較から、３台のモーター制御装置の三角波キャリアの位相を同一にした場合の方が、直流母線電流のリップル成分が小さいことは明らかである。
【００４１】
図１０は、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の三角波キャリアの位相差と直流母線電流のリップル成分の関係を示す。図から明らかなように、三角波キャリアの位相差が０ｄｅｇ近傍において、直流母線電流Ｉｄｃのリップル成分が最小になる。
【００４２】
ところで、リップル電流は１８０ｄｅｇごとにほぼ同様な波形となるので、位相差が０ｄｅｇであっても１８０ｄｅｇであってもほぼ同様な効果が得られる。また、図８では３台のモーター制御装置１２，２２，３２の内の１台が回生モードで残り２台が力行モードの場合について説明したが、２台が回生モードで残り１台が力行モードの場合もほぼ同様な効果が得られる。
【００４３】
以上説明したように、３台のモーター制御装置１２，２２，３２の三角波キャリアの位相をモーター１０，２０，３０の動作状態に応じて以下のようにすることによって、直流母線３のリップル電流を低減することができる。
【００４４】
（１）３台のモーター制御装置のすべてが力行モードまたはすべてが回生モードの場合には、三角波キャリアの位相を互いに６０±１８０ｄｅｇずつずらす。上述した３台のモーター制御装置１２，２２，３２の内の第１のモーター制御装置１２を基準にして考えると、第２のモーター制御装置２２の三角波キャリアの位相を、第１のモーター制御装置１２の三角波キャリアの位相より＋６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値だけ進ませ、また、第３のモーター制御装置３２の三角波キャリアの位相を、第１のモーター制御装置１２の三角波キャリアの位相より−６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値だけ進ませる。
【００４５】
（２）３台の内の１台が回生モードで残りの２台が力行モードの場合、または２台が回生モードで残り１台が力行モードの場合、つまり力行モードと回生モードとが混在する場合には、三角波キャリアの位相を０±１８０ｄｅｇずつずらす。換言すれば、３台のモーター制御装置の三角波キャリアの位相差を±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値とする。
【００４６】
ところで、上述した第１の実施の形態で直流母線のリップル電流を最も効果的に低減できるのは、各モーターの出力がほぼ同じ場合である。しかし、出力差が大きい場合でも、効果は小さくなるがリップル電流を低減できる。
【００４７】
また、上述した第１の実施の形態では、三角波キャリアを例に上げて説明したが、空間ＰＷＭと呼ばれるＰＷＭ方法を用いる場合でも、同様な考え方に基づいてＰＷＭ周期の位相を上述したようにずらせば同様な効果が得られる。
【００４８】
《発明の第２の実施の形態》
５台の交流モーターを共通の直流電源を用いてそれぞれのインバーターによりＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、直流母線に流れるリップル電流を低減する第２の実施の形態を説明する。図１１は第２の実施の形態の構成を示す。なお、図３に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
【００４９】
モーター制御装置、電力変換器および３相交流モーターにより１組のモーター制御システムを構成している。この実施の形態では、５組のモーター制御システムの内、３組のモーター制御システム１０〜１２，２０〜２２，３０〜３２を第１のモーター制御システム群とし、残り２組のモーター制御システム４０〜４２，５０〜５２を第２のモーター制御システム群としてグループ分けする。
【００５０】
第１のモーター制御システム群１０〜１２，２０〜２２，３０〜３２のモーター制御装置１２，２２，３２に対しては同一周波数の三角波生成用キャリアを与え、キャリア位相決定部４Ａにより三角波キャリアの位相ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３を決定する。一方、第２のモーター制御システム群４０〜４２，５０〜５２のモーター制御装置４２，５３に対しては同一周波数の三角波生成用キャリアを与え、キャリア位相決定部４Ｂにより三角波キャリアの位相ｐｈ４、ｐｈ５を決定する。
【００５１】
なお、第１群の３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対するキャリア周波数と、第２群の２台のモーター制御装置４２，５２に対するキャリア周波数とが異なる周波数であってもよい。
【００５２】
５台の交流モーター１０〜５０を共通の直流電源１を用いてそれぞれのインバーター（１１〜５１）によりＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置では、上述したように３組のモーター制御システム１０〜１２，２０〜２２，３０〜３２から構成される第１群と、２組のモーター制御システム４０〜４２，５０〜５２から構成される第２群とにグループ分けし、それぞれのモーター制御システム群において、モーターの動作状態に応じて直流母線３のリップル電流を最小とする三角波キャリアの位相を設定し、直流母線３のリップル電流を低減する。
【００５３】
第１のモーター制御システム群１０〜３２では、上述した第１の実施の形態のモーターが３台の場合の三角波キャリア位相を設定する。また、第２のモーター制御システム群４０〜５２では、上述した特許文献１に開示されているように、２組のモーター制御システム４０〜４２、５０〜５２がともに力行モードまたは回生モードの場合は三角波キャリアの位相を９０ｄｅｇずらし、一方が力行モードで他方が回生モードの場合は同じ位相とする。
【００５４】
５組のモーター制御システムが共通の直流電源に接続される場合の上述したグループ分けによる直流母線のリップル電流低減方法を、７組以上の奇数組のモーター制御システムが共通の直流電源に接続される場合にも適用することができる。つまり、７組以上の奇数組のモーター制御システムを、３組のグループと２組のグループに分け、それぞれのグループに対して上述した方法により直流母線電流のリップル成分を低減する。
【００５５】
以上の第２の実施の形態を整理すると、共通の直流電源から直流母線を介して５台以上で奇数台のインバーター（モーター制御装置＋電力変換器）に接続し、前記５台以上で奇数台のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成してそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、５台以上で奇数台のインバーターを３台と２台のグループに分けるとともに、各交流モーターの力行状態または回生状態を検出し、各グループごとに同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用い、グループに属する交流モーターの力行状態または回生状態に応じてインバーターのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
【００５６】
具体的には、３台の第１〜第３のインバーターのグループに対しては、そのグループに属する３台の交流モーターがすべて力行状態にあるか、またはすべて回生状態にある場合には、第２インバーターのキャリア位相を第１インバーターのキャリア位相より＋６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値だけ進ませるとともに、第３インバーターのキャリア位相を第１インバーターのキャリア位相より−６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値だけ進ませる。また、２台のインバーターのグループに対しては、そのグループに属する２台の交流モーターがすべて力行状態にあるか、またはすべて回生状態にある場合には２台のインバーターのキャリア位相を９０ｄｅｇずらし、一方が力行状態にあって他方が回生状態にある場合には２台のインバーターのキャリア位相を同一にする。
【００５７】
《発明の第３の実施の形態》
共通の直流電源に接続される多数組のモーター制御システムを、各グループの出力がほぼ同じになるように、１組以上のモーター制御システムから成る３つのグループに分け、各グループをあたかも１台のモーターを駆動する制御システムと同様に制御することによって、直流母線のリップル電流を低減するようにした第３の実施の形態を説明する。
【００５８】
図１２は第３の実施の形態の構成を示す。この第３の実施の形態では、共通の直流電源１に接続される７組のモーター制御システム１０〜１２、２０〜２２、３０〜３２、４０〜４２、５０〜５２、６０〜６２、７０〜７２を、各グループの出力がほぼ同じになるように、第１のモーター制御システム群１０〜１２、２０〜２２、３０〜３２、第２のモーター制御システム群４０〜４２、５０〜５２、第３のモーター制御システム群６０〜６２、７０〜７２の３グループに分ける。
【００５９】
すべてのグループのモーター制御システムに対しては同一周波数の三角波生成用キャリアを与えるとともに、各グループに含まれるモーター制御システムに対しては同一のキャリア位相とし、グループごとにキャリア位相を異ならせる。この例では、第１モーター制御システム群の３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対しては同一のキャリア位相ｐｈ１を与え、第２モーター制御システム群の２台のモーター制御装置４２，５２に対しては同一のキャリア位相ｐｈ２を与え、第３モーター制御システム群の２台のモーター制御装置６２，７２に対しては同一のキャリア位相ｐｈ３を与える。
【００６０】
これらのキャリア位相ｐｈ１、ｐｈ２、ｐｈ３は、各モーター制御システム群の交流モーターの出力の和が正か負かによって決定する。この例では第１から第３のモーター制御システム群の交流モーターの出力の和がすべて正であるから、上述した第１の実施の形態において３組のモーター制御システムがすべて力行モードの場合と等価になる。したがって、第１から第３のモーター制御システム群のキャリア位相を６０ｄｅｇずつずらすことによって、直流母線３のリップル電流を低減することができる。
【００６１】
このように、共通の直流電源に接続される多数組のモーター制御システムを、各グループの出力がほぼ同じになるように、１組以上のモーター制御システムから成る３つのグループに分け、各グループのキャリア位相を６０ｄｅｇずつずらして各グループをあたかも１台のモーターを駆動する制御システムと同様に制御することによって、直流母線のリップル電流を低減することができ、しかも各グループの出力がほぼ同じになるようにグループ分けしているので、リップル電流低減効果が大きくなる。
【００６２】
なお、共通の直流電源に接続される３組のモーター制御システムについては、第１の実施の形態で説明した方法により直流母線のリップル電流を低減すればよいから、この第３の実施の形態の方法は共通の直流電源に接続される４組以上のモーター制御システムに対して適用することになる。
【００６３】
以上の第３の実施の形態を整理すると、共通の直流電源から直流母線を介して４台以上のインバーター（モーター制御装置＋電力変換器）に接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて４台以上のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、４台以上のインバーターによりそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、４台以上のインバーターを、各グループの交流モーターの出力の和の絶対値がほぼ同一になるように第１〜第３の３つのグループに分け、各グループの交流モーターの出力の和の正または負に応じて各グループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
【００６４】
具体的には、第１〜第３のグループの交流モーターの出力の和がすべて正であるか、またはすべて負である場合には、第２グループに属するインバーターのキャリア位相を第１グループに属するインバーターのキャリア位相より＋６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値だけ進ませるとともに、第３グループに属するインバーターのキャリア位相を第１グループに属するインバーターのキャリア位相より−６０±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値だけ進ませる。一方、第１〜第３のグループの交流モーターの出力の和に正と負とが混在する場合には、第１〜第３のグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値とする。
【００６５】
《発明の第４の実施の形態》
共通の直流電源に接続される多数組のモーター制御システムを、一方のグループの出力が正で他方のグループの出力が負となり、かつ２つのグループの出力の絶対値がほぼ等しくなるように、１組以上のモーター制御システムから成る２つのグループに分け、各グループをあたかも１台のモーターを駆動する制御システムと同様に制御することによって、直流母線のリップル電流を低減するようにした第４の実施の形態を説明する。
【００６６】
図１３は第４の実施の形態の構成を示す。この第４の実施の形態では、共通の直流電源１に接続される７組のモーター制御システム１０〜１２、２０〜２２、３０〜３２、４０〜４２、５０〜５２、６０〜６２、７０〜７２を、一方のモーター制御システム群の出力が正で他方のモーター制御システム群の出力が負となり、かつ２つのモーター制御システム群の出力の絶対値がほぼ等しくなるように、第１のモーターシステム群１０〜１２、２０〜２２、３０〜３２と、第２のモーター制御システム群４０〜４２、５０〜５２、６０〜６２、７０〜７２の２つのグループに分ける。
【００６７】
２つのグループのモーター制御システムに対しては同一周波数の三角波生成用キャリアを与えるとともに、各グループに含まれるモーター制御システムのキャリア位相は同一とし、グループ単位でキャリア位相を異ならせる。この例では、第１モーター制御システム群の３台のモーター制御装置１２，２２，３２に対しては同一のキャリア位相ｐｈ１を与え、第２モーター制御システム群の４台のモーター制御装置４２，５２，６２，７２に対しては同一のキャリア位相ｐｈ２を与える。
【００６８】
これらのキャリア位相ｐｈ１、ｐｈ２は、第１のモーター制御システム群１０〜１２、２０〜２２、３０〜３２の出力が正で力行モードであり、第２のモーター制御システム群４０〜４２、５０〜５２、６０〜６２、７０〜７２の出力が負で回生モードであるから、上述した第２の実施の形態の２組のモーター制御システムの場合と同様に、第１と第２のモーター制御システム群のキャリア位相ｐｈ１とｐｈ２を同一にする。
【００６９】
このように、共通の直流電源に接続される多数組のモーター制御システムを、一方のグループの出力が正で他方のグループの出力が負となり、かつ２つのグループの出力の絶対値がほぼ等しくなるように、１組以上のモーター制御システムから成る２つのグループに分け、各グループをあたかも１台のモーターを駆動する制御システムと同様に制御することによって、直流母線のリップル電流を低減することができる。
【００７０】
以上の第４の実施の形態を整理すると、共通の直流電源から直流母線を介して３台以上のインバーター（モーター制御装置＋電力変換器）に接続し、同一周波数のＰＷＭ波形生成用キャリアを用いて３台以上のインバーターによりそれぞれＰＷＭ電圧を生成し、３台以上のインバーターによりそれぞれ交流モーターをＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置において、３台以上のインバーターを、各グループの交流モーターの出力の和の絶対値がほぼ同一で、かつ、一方のグループの交流モーターの出力の和が正で、他方のグループの交流モーターの出力の和が負となるように２つのグループに分け、２つのグループの交流モーターの出力の和の正または負に応じて２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相を決定する。
【００７１】
具体的には、２つのグループの交流モーターの出力の和がどちらも正であるか、またはどちらも負である場合には、２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・９０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値とする。また、一方のグループの交流モーターの出力の和が正で、他方のグループの交流モーターの出力の和が負である場合には、２つのグループのＰＷＭ波形生成用キャリアの位相差を±ｎ・１８０ｄｅｇ（ｎは整数）またはその近傍値とする。
【００７２】
以上、第１の実施の形態から第４の実施の形態において、共通の直流電源１に接続される３台以上の交流モーターとそれらの制御装置から構成されるモーター制御装置において、直流母線３のリップル電流を低減する方法を示した。直流母線３のリップル電流が低減されるので、直流母線３に設置するコンデンサー２の容量を低減することができ、そのサイズを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＷＭ電圧を生成するためのキャリアと直流母線電流の関係を示す図である。
【図２】３台の交流モーターを、共通の直流電源を用いて３台のインバーターによりＰＷＭ電圧駆動するモーター制御装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。
【図４】モーター制御装置の詳細を示すブロック図である。
【図５】３台のモーター制御装置の三角波キャリアと直流母線電流の関係を示すタイムチャートである。
【図６】３台のモーター制御装置がすべて力行モードである場合の直流母線電流を示す図である。
【図７】三角波キャリアの位相差と直流母線電流のリップル成分との関係を示す図である。
【図８】一方のモーター制御装置が回生モードで残りのモーター制御装置が力行モードの場合の三角波キャリアと直流母線電流の関係を示すタイムチャートである。
【図９】３台のモーター制御装置の内の１台が回生モードで残りの２台が力行モードの場合の直流母線電流を示す図である。
【図１０】三角波キャリアの位相差と直流母線電流のリップル成分の関係を示す図である。
【図１１】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図１３】第４の実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  直流電源
２  コンデンサー
３  直流母線
４，４Ａ，４Ｂ  キャリア位相決定部
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０  ３相交流モーター
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１  電力変換器
１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２  モーター制御装置
１２ａ  トルク制御部
１２ｂ  電流制御部
１２ｃ  力行・回生判断部
１２ｄ  非干渉制御部
１２ｅ  位相・速度計算部
１２ｆ  加算器
１２ｇ  ｄｑ／３相変換部
１２ｈ  ３相／ｄｑ変換部
１２ｉ  ＰＷＭ生成部
１２ｊ  三角波生成部
１３  回転検出センサー
１４  電流検出センサー
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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