(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線群により構成される多重巻線型電動機の前記複数の巻線群にそれぞれ電力を供給する電力変換器をＰＷＭ制御する電力変換器制御装置であって、
前記多重巻線型電動機を駆動するための３相電圧指令に対して同期させない前記ＰＷＭ制御のキャリアを用いる非同期ＰＷＭ制御モードと、前記多重巻線型電動機を駆動するための３相電圧指令に対して同期させる前記ＰＷＭ制御のキャリアを用いる同期ＰＷＭ制御モードと、を切り替えて前記ＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部を有し、
前記同期ＰＷＭ制御モードは、前記多重巻線型電動機の各々の巻線群に対する電圧指令を特定の巻線群の電圧指令に同期したキャリアを用いて前記ＰＷＭ制御する第１の同期ＰＷＭ制御モードと、前記多重巻線型電動機の各々の巻線群に対する電圧指令を各々の電圧指令に同期した各々のキャリアを用いて前記ＰＷＭ制御する第２の同期ＰＷＭ制御モードと、を含み、
前記ＰＷＭ制御部は、前記多重巻線型電動機の運転状態に基づいて、前記非同期ＰＷＭ制御モードと前記第１の同期ＰＷＭ制御モードと前記第２の同期ＰＷＭ制御モードとを、選択的に切り換えて制御することを特徴とする電力変換器制御装置。
【請求項２】
前記ＰＷＭ制御部は、前記多重巻線型電動機の第１の巻線群に対する電圧指令の計算を開始してから前記多重巻線型電動機の前記第１の巻線群と異なる第２の巻線群に対する電圧指令を更新するまでの最短の電圧指令計算時間に応じて、前記第１の同期ＰＷＭ制御モードおよび前記第２の同期ＰＷＭ制御モードを選択的に切り換えて制御する請求項１に記載の電力変換器制御装置。
【請求項３】
前記ＰＷＭ制御部は、前記多重巻線型電動機の巻線群に対する電圧指令１周期において前記電力変換器のスイッチング素子を駆動させるスイッチングパルスの数である前記第１の同期ＰＷＭ制御モードのパルス数、および前記第２の同期ＰＷＭ制御モードの前記パルス数に応じて、前記第１の同期ＰＷＭ制御モードおよび前記第２の同期ＰＷＭ制御モードを選択的に切り換えて制御する請求項２に記載の電力変換器制御装置。
【請求項４】
前記第１の同期ＰＷＭ制御モードの前記パルス数は、前記第２の同期ＰＷＭ制御モードの前記パルス数よりも大きい請求項３に記載の電力変換器制御装置。
【請求項５】
前記第１の同期ＰＷＭ制御モードは、前記多重巻線型電動機の特定の巻線群に対する電圧指令に同期したキャリアに対して、
前記複数の巻線群の電圧指令間の位相差に応じて位相の補正を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項６】
前記第１の同期ＰＷＭ制御モードは、前記多重巻線型電動機の特定の巻線群に対する電圧指令に同期したキャリアに対して、
前記多重巻線型電動機における巻線群間の電気的な位相差に応じて位相の補正を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項７】
前記第２の同期ＰＷＭ制御モードは、前記多重巻線型電動機の各々の巻線群に対する電圧指令に同期した各々のキャリアに対して、
前記複数の巻線群の電圧指令間の位相差に応じて位相の補正を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項８】
前記ＰＷＭ制御部は、前記多重巻線型電動機の前記複数の巻線群に対する電圧指令の周波数が所定の周波数より低い領域では前記非同期ＰＷＭ制御モードを選択し、前記複数の巻線群に対する電圧指令の周波数が所定の周波数より高い領域では、前記第１の同期ＰＷＭ制御モード、あるいは前記第２の同期ＰＷＭ制御モードを選択することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項９】
前記ＰＷＭ制御部は、前記多重巻線型電動機の回転速度が所定の速度より低い領域では前記非同期ＰＷＭ制御モードを選択し、回転速度が所定の速度より高い領域では、前記第１の同期ＰＷＭ制御モード、あるいは前記第２の同期ＰＷＭ制御モードを選択することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項１０】
前記ＰＷＭ制御部は、前記多重巻線型電動機の前記複数の巻線群に対する電圧指令の変調率が所定の値より低い領域では前記非同期ＰＷＭ制御モードを選択し、前記複数の巻線群に対する電圧指令の変調率が所定の値より高い領域では、前記第１の同期ＰＷＭ制御モード、あるいは前記第２の同期ＰＷＭ制御モードを選択することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項１１】
前記ＰＷＭ制御部は、
前記ＰＷＭ制御するための前記キャリアを出力するキャリア生成部と、
前記キャリアを用いて前記電力変換器のスイッチング素子を駆動させるスイッチングパルスを生成するスイッチングパルス生成部と、
を有し、
前記キャリア生成部は、前記多重巻線型電動機の運転状態に基づく各制御モードに応じて前記キャリアを出力することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項１２】
前記非同期ＰＷＭ制御モードは、前記多重巻線型電動機の各々の巻線群に対する電圧指令における前記ＰＷＭ制御において、
一定の位相差を有する複数の前記キャリアを用いて各々の前記ＰＷＭ制御することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の電力変換器制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の半導体スイッチング素子を用いて直流電力と交流電力との間で電力を変換する電力変換器を制御する電力変換器制御装置に関するもので、特に電機子巻線が複数の巻線群として多重化された多重巻線型電動機を駆動するために各巻線群に交流電力を供給する電力変換器を制御する電力変換器制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力変換器は、交流電力系統と直流電力系統との間に接続され、直流―交流間で電力を変換する装置として用いられている。このような電力変換器を用いて電動機を駆動させる場合、制御方法としてパルス幅変調（以下、ＰＷＭ）制御が広く用いられている。ＰＷＭ制御は、電動機を駆動する電圧指令に対してキャリア信号による三角波比較処理を行うことで電力変換器のスイッチング素子を駆動させるスイッチングパルスを生成するものであるが、キャリア周波数が一定の状態で電動機の回転速度が高速になると、電圧指令１周期におけるスイッチング回数が少なくなることから、電動機を高速で駆動させるためには、電圧指令とキャリア信号の位相を同期させ、キャリア信号の周波数を電圧指令の周波数の整数倍（３倍や９倍などの奇数倍にする場合が多い）に設定する同期ＰＷＭ制御を行うことがある。同期ＰＷＭ制御を適用した場合、少ないパルス数で電動機を駆動することができるので、電力変換器のスイッチング損失を低減することも可能となる。
同期ＰＷＭ制御において電圧指令を更新する場合、その計算は、キャリア信号の山と山の間、谷と谷の間、あるいは山と谷の間で行う必要があるが、電圧指令が変化するとキャリア信号の位相も変化するため電圧指令の計算時間が変動することとなる。【０００３】
多重巻線型電動機の場合、各巻線群に交流電力を供給するための複数の電力変換器や、各巻線群に対応する電圧指令及びキャリア信号が必要となることに加え、ある巻線群を流れる電流の変化が他の巻線群を流れる電流に影響を与えることがある。そのため、複数の巻線群の電流を用いて各電圧指令を計算することがあるが、２つのキャリア信号を用いて同期ＰＷＭ制御を行うときには、その電圧指令の計算のタイミングが複雑となる。【０００４】
上記のような複数の巻線群のＰＷＭ制御に関し、２基の三相交流電動機を駆動する場合において、２組のＰＷＭ波形を生成する周期の等しい２キャリア信号の周期をクロック数のカウント値として設定し、所定の位相差に対応するカウント値となるまでの間、一方のキャリア信号の周期のカウント値に対して位相差形成用周期設定値を積算することで所望の位相差となるように相互の位相関係をずらす電動機制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、インバータ（電力変換器）の同期運転方式において、マスターインバータによって演算されたＰＷＭ同期基準信号をスレーブインバータに一括してシリアル送信し、スレーブインバータ側では受信したＰＷＭ同期基準信号に同期してキャリア信号の発振周波数を制御するものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５２１３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２９５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の電動機制御装置では、所望の位相差を得るためにＰＷＭタイマを用いてキャリア信号の周期や位相を制御するので、巻線群の回転周波数に同期する同期ＰＷＭ制御には対応しておらず、高速回転時に、電動機を安定に制御できない虞がある。
また、特許文献２に記載のインバータの同期運転方式では、電動機の回転速度がより高速となり電圧指令１周期あたりのスイッチングパルスが３パルスとなるような領域では、異なるインバータ間でキャリア信号を同期させることによりスイッチングパルスに含まれる基本波の位相と電圧指令の位相との間にずれが生じ、却って制御が不安定となる虞がある。【０００７】
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、多重巻線型電動機に電力を供給する電力変換器を制御し、安定的に多重巻線型電動機を駆動することができる電力変換器制御装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、複数の巻線群により構成される多重巻線型電動機の複数の巻線群にそれぞれ電力を供給する電力変換器をＰＷＭ制御する電力変換器制御装置であって、多重巻線型電動機を駆動するための３相電圧指令に対して同期させないＰＷＭ制御のキャリアを用いる非同期ＰＷＭ制御モードと、多重巻線型電動機を駆動するための３相電圧指令に対して同期させるＰＷＭ制御のキャリアを用いる同期ＰＷＭ制御モードと、を切り替えてＰＷＭ制御を行うＰＷＭ制御部を有し、同期ＰＷＭ制御モードは、多重巻線型電動機の各々の巻線群に対する電圧指令を特定の巻線群の電圧指令に同期したキャリアを用いてＰＷＭ制御する第１の同期ＰＷＭ制御モードと、多重巻線型電動機の各々の巻線群に対する電圧指令を各々の電圧指令に同期した各々のキャリアを用いてＰＷＭ制御する第２の同期ＰＷＭ制御モードと、を含み、ＰＷＭ制御部は、多重巻線型電動機の運転状態に基づいて、非同期ＰＷＭ制御モードと第１の同期ＰＷＭ制御モードと第２の同期ＰＷＭ制御モードとを、選択的に切り換えて制御するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、多重巻線型電動機に電力を供給する電力変換器を制御し、低速の速度領域から高速の速度領域まで安定的に多重巻線型電動機を駆動することが可能な電力変換器制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電力変換器制御装置のハードウエア構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における各巻線群の電圧指令、非同期キャリア信号及び各巻線群のスイッチングパルスの関係を示すタイミング図である。
【図５】この発明の実施の形態１における各巻線群の電圧指令及び９パルスの同期ＰＷＭ制御における各巻線群のキャリア信号の関係を示すタイミング図である。
【図６】この発明の実施の形態１における各巻線群の電圧指令及び６パルスの同期ＰＷＭ制御における各巻線群のキャリア信号の関係を示すタイミング図である。
【図７】この発明の実施の形態１における各巻線群の電圧指令及び３パルスの同期ＰＷＭ制御における各巻線群のキャリア信号の関係を示すタイミング図である。
【図８】この発明の実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、１つの巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と山の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、１つの巻線群のキャリア信号の山と山の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における、多重巻線型電動機の運転状態とＰＷＭ制御に用いるキャリア信号の種類との関係を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図である。
【図１６】この発明の実施の形態３における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態３における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と山の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図１８】この発明の実施の形態３における、多重巻線型電動機の運転状態とＰＷＭ制御に用いるキャリア信号の種類との関係を示す図である。
【図１９】この発明の実施の形態３の他の例における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】この発明の実施の形態４における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】この発明の実施の形態４に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図である。
【図２２】この発明の実施の形態４における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の計算のタイミングを示す図である。
【図２３】この発明の実施の形態５に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図である。
【図２４】この発明の実施の形態５における各巻線群の電圧指令及び非同期キャリア信号の関係を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、この発明の実施の形態１を図１から図１２に基づいて説明する。図１は、実施の形態１における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図である。電力変換器制御装置１０は、例えば第１群及び第２群からなる２つの電機子巻線群（図示なし）を備えた多重巻線型電動機８３に交流電力を供給する第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂを制御するものである。多重巻線型電動機８３は、例えば三相交流電動機であり、永久磁石などを用いた回転子を有し、それぞれ三相巻線からなる第１群及び第２群の巻線群が所定の電気角の位相差を与えられている。第１群の巻線群、すなわち第１の巻線群は第１の電力変換器８１Ａに接続され、第２群の巻線群、すなわち第２の巻線群は第２の電力変換器８１Ｂにそれぞれ接続され、第１の電力変換器８１Ａは第１群の巻線群に、第２の電力変換器８１Ｂは第２群の巻線群にそれぞれ電力を供給する構成となっている。第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂは、それぞれ複数のスイッチング素子（図示なし）を有し、これらのスイッチング素子がＰＷＭ制御によりオン／オフすることにより、直流電源（図示なし）から供給される直流電力を三相交流電力に変換し、第１群三相交流電圧ＶＵ１、ＶＶ１、ＶＷ１、及び第２群三相交流電圧ＶＵ２、ＶＶ２、ＶＷ２を対応する巻線群に印加することにより三相交流電力をそれぞれ供給する。第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂと多重巻線型電動機８３との間には、第１の電流検出器８２Ａ及び第２の電流検出器８２Ｂが接続されており、第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂと多重巻線型電動機８３との間に流れる三相交流電流を検出し、第１群三相電流値ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１及び第２群三相電流値ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を電流情報としてそれぞれ出力する。また、多重巻線型電動機８３には位置センサ８４が取り付けられている。位置センサ８４は、多重巻線型電動機８３の回転子の磁極位置を検出し、磁極位置信号θｅを出力する。なお、第１の電流検出器８２Ａ及び第２の電流検出器８２Ｂとしては、例えばシャント抵抗や電流トランス等が用いられ、位置センサ８４としては、例えばインクリメンタルエンコーダやレゾルバ等が用いられる。また、位置センサ８４の代わりに回転センサを用いて、回転子の回転速度から磁極位置を取得してもよい。
【００１２】
電力変換器制御装置１０は、外部から与えられた電流指令に基づいて生成するスイッチングパルスを第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂに出力することで第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂを制御する。誘導電動機や同期電動機の制御を考える場合、回転座標のｄ−ｑ軸で示される直交二相座標系で制御を行うことが一般的であるため、以下でも直交二相座標系を用いた制御について説明する。
【００１３】
電力変換器制御装置１０は、それぞれ直交二相座標系で示され、第１群の巻線群を駆動する第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊、すなわち第１の電圧指令、及び第２群の巻線群を駆動する第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊、すなわち第２の電圧指令を生成する電圧指令生成部１１と、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊、及び多重巻線型電動機８３の回転子の磁極位置信号θｅから第１のキャリア信号Ｃ１及び第２のキャリア信号Ｃ２を生成するキャリア生成部１３と、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を三相交流座標系で示される第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に変換する第１の二相三相変換部１２Ａと、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に対して第１のキャリア信号Ｃ１による三角波比較処理を行うことにより、第１の電力変換器８１Ａのスイッチング素子を駆動する第１群スイッチングパルスＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１、すなわち第１のスイッチングパルスを生成する第１のスイッチングパルス生成部１５Ａとを備えている。また、電力変換器制御装置１０は、第２群の巻線群に対応する第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を三相交流座標系で示される第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊に変換する第２の二相三相変換部１２Ｂと、第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊に対して第２のキャリア信号Ｃ２による三角波比較処理を行うことにより、第２の電力変換器８１Ｂのスイッチング素子を駆動する第２群スイッチングパルスＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２、すなわち第２のスイッチングパルスを生成する第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂとを備えている。キャリア生成部１３、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂは、ＰＷＭ制御部１８を構成する。多重巻線型電動機８３は、ＰＷＭ制御部１８により各制御モードを選択的に切り換えて制御される。
【００１４】
第１群スイッチングパルスＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１は、それぞれ第１の電力変換器８１ＡのＵ相正側スイッチング素子、Ｕ相負側スイッチング素子、Ｖ相正側スイッチング素子、Ｖ相負側スイッチング素子、Ｗ相正側スイッチング素子、Ｗ相負側スイッチング素子を駆動するものである。同様に、第２群スイッチングパルスＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２は、それぞれ第２の電力変換器８１ＢのＵ相正側スイッチング素子、Ｕ相負側スイッチング素子、Ｖ相正側スイッチング素子、Ｖ相負側スイッチング素子、Ｗ相正側スイッチング素子、Ｗ相負側スイッチング素子を駆動するものである。
【００１５】
電圧指令生成部１１は、外部から与えられる第１群直交二相電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊及び第２群直交二相電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊、第１群直交二相電流値ｉｄ１、ｉｑ１及び第２群直交二相電流値ｉｄ２、ｉｑ２を用いて所定の計算を行うことにより、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を生成する。第１群直交二相電流値ｉｄ１、ｉｑ１及び第２群直交二相電流値ｉｄ２、ｉｑ２は、第１の電流検出器８２Ａ及び第２の電流検出器８２Ｂでそれぞれ取得した第１群三相電流値ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１及び第２群三相電流値ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２を、第１の三相二相変換部１４Ａ及び第２の三相二相変換部１４Ｂにてそれぞれ直交二相座標系に変換したものである。
【００１６】
キャリア生成部１３、第１の二相三相変換部１２Ａ及び第２の二相三相変換部１２Ｂ、第１の三相二相変換部１４Ａ及び第２の三相二相変換部１４Ｂにおける各種の演算で用いる回転子の位相情報は、位置センサ８４が検出した磁極位置信号θｅを用いる。
【００１７】
図２は、実施の形態１における電力変換器制御装置をプロセッサで実現するときのブロック図であり、演算処理のために備えられる構成要素を示している。電力変換器制御装置１０は、電圧指令生成部１１、キャリア生成部１３、第１の二相三相変換部１２Ａ及び第２の二相三相変換部１２Ｂ、第１の三相二相変換部１４Ａ及び第２の三相二相変換部１４Ｂ、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂにおける各種の演算を行うプロセッサ９１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９２１やＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９２２を含み、プロセッサ９１で動作する制御プログラムや各種の演算に必要なデータを記憶する記憶装置９２と、第１の電流検出器８２Ａ、第２の電流検出器８２Ｂからの電流情報及び位置センサ８４からの磁極位置信号θｅを受け付ける入力回路９４Ａ、９４Ｂと、第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂにスイッチングパルスを出力する出力回路９３Ａ、９３Ｂと、上位制御装置９６と接続され、シリアル通信などにより上位制御装置９６との間で通信を行う通信回路９５とを備え、これらのハードウエア上で制御プログラムが動作することにより上記した各機能部の機能を実現している。
【００１８】
ここで、各電圧指令の計算についてより詳細に説明する。電力変換器制御装置１０における電圧指令の計算は、第１群直交二相電流値ｉｄ１、ｉｑ１及び第２群直交二相電流値ｉｄ２、ｉｑ２がそれぞれ第１群直交二相電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊及び第２群直交二相電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊となるように、第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂと電力変換器制御装置１０との間に電流制御ループを構成して上記各電流値の制御を行っている。三相交流座標系で示されている電流値を直交二相座標系に変換する行列は、式（１）のように定義される。式（１）において、ｉｄはｄ軸上で、ｉｑはｑ軸上で表された電流値、すなわち直交二相電流値である。
【数１】
0006359226.tif 000002
式（１）より、ｉｄ、ｉｑを次の式（２）として求めることができる。
【数２】
0006359226.tif 000003
式（１）及び式（２）において、位相情報θは、電動機の回転子の界磁磁束の方向をｄ軸としたときの、ｄ軸の磁極位置の方向を示している。また、ｉｗ＝−ｉｕ−ｉｖとするなど、２つの相の三相電流値から残りの相の三相電流値を求めれば、２つの三相電流値から直交二相電流値に変換可能である。この座標変換の演算に用いる位相情報θとして、ここでは多重巻線型電動機８３の回転子の磁極位置信号θｅを用いる。上記の式（１）及び式（２）の計算は、第１の三相二相変換部１４Ａ及び第２の三相二相変換部１４Ｂにおいて行われる。第１の三相二相変換部１４Ａ及び第２の三相二相変換部１４Ｂは、計算結果である第１群直交二相電流値ｉｄ１、ｉｑ１及び第２群直交二相電流値ｉｄ２、ｉｑ２を電圧指令生成部１１に出力する。
【００１９】
電圧指令生成部１１では、上位制御装置から与えられた第１群直交二相電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊及び第２群直交二相電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊と、第１の三相二相変換部１４Ａで演算された第１群直交二相電流値ｉｄ１、ｉｑ１及び第２の三相二相変換部１４Ｂで演算された第２群直交二相電流値ｉｄ２、ｉｑ２とが入力されて、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例―積分）制御により第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を計算する。ＰＩ制御においては、第１群の巻線群を制御する電圧指令及び第２群の巻線群を制御する電圧指令をそれぞれ計算するために、式（３）の計算が行われる。
【数３】
0006359226.tif 000004
式（３）において、ｓはラプラス変換の微分演算子、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲインである。
【００２０】
なお、多重巻線型電動機８３の２つの巻線群間の磁気的干渉による制御応答低下を抑制する群間非干渉化処理のため、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を計算する方法として、第１群の巻線群を流れる電流と第２群の巻線群を流れる電流の和と差を計算し、第１群及び第２群の両群の電圧指令を同時に計算する方法がある。この方法では、まず式（４）及び式（５）に示すＰＩ制御により、第１群電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊及び第２群電流指令ｉｄ２＊の和から両群の電圧指令の和を求め、第１群電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊及び第２群電流指令ｉｄ２＊の差から両群の電圧指令の差を求める。式（４）において、ｖｄｓｕｍ＊はｄ軸方向の両群の電圧指令の和、ｖｄｄｉｆｆ＊はｄ軸方向の両群の電圧指令の差である。また、式（５）において、ｖｑｓｕｍ＊はｑ軸方向の両群の電圧指令の和、ｖｑｄｉｆｆ＊はｑ軸方向の両群の電圧指令の差である。
【数４】
0006359226.tif 000005
【数５】
0006359226.tif 000006
ｖｄｓｕｍ＊、ｖｄｄｉｆｆ＊、ｖｑｓｕｍ＊、ｖｑｄｉｆｆ＊を計算した後、式（６）の計算を行うことにより、電圧指令の和ｖｄｓｕｍ＊、ｖｑｓｕｍ＊及び電圧指令の差ｖｄｄｉｆｆ＊、ｖｑｄｉｆｆ＊をそれぞれの巻線群の電圧指令である第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊、及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊に分離する。
【数６】
0006359226.tif 000007
式（４）及び式（５）のＰＩ制御を行うとき、４つの直交二相電流値ｉｄ１、ｉｑ１、ｉｄ２、ｉｑ２を用いて、４つの電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊、ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を計算することとなる。この場合、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊が第２群の巻線群を流れる三相電流値の影響を受け、第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊が第１群の巻線群を流れる三相電流値の影響を受けるため、第１群と第２群で電圧指令の更新を同時に行う必要がある。なお、群間非干渉化処理は、和と差を用いる計算方法に限らず、その他の計算方法でも可能である。
【００２１】
電圧指令生成部１１において第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を計算した後、第１の二相三相変換部１２Ａ及び第２の二相三相変換部１２Ｂにより、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に、第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊にそれぞれ変換する。このように直交二相座標系の電圧指令を三相交流電圧指令に変換する座標変換は、式（７）のように定義される。
【数７】
0006359226.tif 000008
式（７）により、式（８）のように計算される。
【数８】
0006359226.tif 000009
実施の形態１において、式（７）及び式（８）の座標変換における位相情報θは磁極位置信号θｅが用いられ、第１の二相三相変換部１２Ａの演算で用いる磁極位置と第２の二相三相変換部１２Ｂの演算で用いる磁極位置との間で所定の位相差が設定されている。この位相差は、第１群の巻線群と第２群の巻線群との間の電気角の位相差に基づいている。
【００２２】
第１の二相三相変換部１２Ａ及び第２の二相三相変換部１２Ｂは、式（８）の計算を行った後、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊及び第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊を第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂにそれぞれ出力する。また、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂにはキャリア生成部１３からの第１のキャリア信号Ｃ１及び第２のキャリア信号Ｃ２もそれぞれ入力される。第１のスイッチングパルス生成部１５Ａは、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に対して第１のキャリア信号Ｃ１による三角波比較処理を行い、第１群スイッチングパルスＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１を生成する。第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂは、第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊に対して第２のキャリア信号Ｃ２による三角波比較処理を行い、第２群スイッチングパルスＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２を生成する。第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂで生成されたそれぞれのスイッチングパルスは、電力変換器の上下アームの短絡防止時間が付加された後、第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂにそれぞれ出力され、第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂにおいてそれぞれのスイッチング素子を駆動する。
【００２３】
次に、キャリア生成部１３についてより詳細に説明する。図３は、図１に示したキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図である。キャリア生成部１３において、第１群電圧指令入力端子１３１Ａ及び第２群電圧指令入力端子１３１Ｂには、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令がそれぞれ入力され、磁極位置信号入力端子１３２には磁極位置信号θｅが入力される。キャリア生成部１３に入力された第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊は第１の制御位相角演算部１３３Ａに入力され、第１の制御位相角演算部１３３Ａは、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊から第１の制御位相角ＴＨＶ１を演算する。第１の制御位相角ＴＨＶ１は第１の加算器１３４Ａにて磁極位置信号θｅと加算され、第１の加算器１３４Ａの出力θｔｈｖ１は第１の位相補正部１３５Ａに入力される。また、キャリア生成部１３に入力された第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊は第２の制御位相角演算部１３３Ｂに入力され、第２の制御位相角演算部１３３Ｂは、第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊から第２の制御位相角ＴＨＶ２を演算する。第２の制御位相角ＴＨＶ２は第２の加算器１３４Ｂにて磁極位置信号θｅと加算され、第２の加算器１３４Ｂの出力θｔｈｖ２は第２の位相補正部１３５Ｂに入力される。
【００２４】
第１の位相補正部１３５Ａは、第１の加算器１３４Ａの出力θｔｈｖ１の位相を９０°遅らせるとともに、所定の補正を行った結果を第１の電圧位相θｖ１として第１の同期キャリア生成部１３６Ａに出力する。第２の位相補正部１３５Ｂは、第２の加算器１３４Ｂの出力θｔｈｖ２の位相を９０°遅らせるとともに、第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気角の位相差θｏｆｆｓｅｔだけ補正した結果を第２の電圧位相θｖ２として第２の同期キャリア生成部１３６Ｂに出力する。
【００２５】
第１の同期キャリア生成部１３６Ａは、第１の電圧位相θｖ１を用いて第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊に同期する第１の同期キャリア信号を生成し、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂに出力する。第２の同期キャリア生成部１３６Ｂは、第２の電圧位相θｖ２を用いて第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊に同期する第２の同期キャリア信号を生成し、第２のセレクタ１３８Ｂに出力する。また、非同期キャリア生成部１３７は、一定周波数の三角波からなる非同期キャリア信号を生成し、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂに出力する。
【００２６】
第１のセレクタ１３８Ａは、２つのキャリア信号（第１の同期キャリア信号及び非同期キャリア信号）から選択した１つのキャリア信号を第１のキャリア信号Ｃ１として第１の出力端子１３９Ａに出力する。第１の出力端子１３９Ａは、第１のキャリア信号Ｃ１を第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに出力する。第２のセレクタ１３８Ｂは、３つのキャリア信号（第１の同期キャリア信号、第２の同期キャリア信号、及び非同期キャリア信号）から選択した１つのキャリア信号を第２のキャリア信号Ｃ２として第２の出力端子１３９Ｂに出力する。第２の出力端子１３９Ｂは、第２のキャリア信号Ｃ２を第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに出力する。第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂにおけるキャリア信号の選択については後述する。
【００２７】
次に、キャリア生成部１３の動作についてより詳細に説明する。第１群の巻線群及び第２群の巻線群のＰＷＭ制御にそれぞれ用いる同期キャリア信号を生成する場合、第１の制御位相角ＴＨＶ１及び磁極位置信号θｅから第１の電圧位相θｖ１を生成し、第２の制御位相角ＴＨＶ２及び磁極位置信号θｅから第２の電圧位相θｖ２を生成する。
第１群の巻線群のＰＷＭ制御のみに用いる同期キャリア信号、及び両方の巻線群のＰＷＭ制御に共通して用いる同期キャリア信号を生成する場合、その電圧位相は第１の制御位相角ＴＨＶ１及び磁極位置信号θｅから計算し、第２群の巻線群のＰＷＭ制御に用いる同期キャリア信号の電圧位相は第２の制御位相角ＴＨＶ２及び磁極位置信号θｅから計算する。
【００２８】
第１の制御位相角演算部１３３Ａは、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を用いて式（９）の計算により第１の制御位相角ＴＨＶ１を求める。
【数９】
0006359226.tif 000010
第２の制御位相角演算部１３３Ｂは、第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を用いて式（１０）の計算により第２の制御位相角ＴＨＶ２を求める。
【数１０】
0006359226.tif 000011
第１の電圧位相θｖ１は、第１の加算器１３４Ａ及び第１の位相補正部１３５Ａにより、磁極位置信号θｅ及び位相調整分αを用いて式（１１）により計算される。
【数１１】
0006359226.tif 000012
式（１１）の計算における第１の位相補正部１３５Ａによる位相調整分αの調整は、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊に同期するキャリア信号を共通の同期キャリア信号として第１群の巻線群及び第２群の巻線群の同期ＰＷＭ制御に用いる場合に、共通の同期キャリア信号の位相をシフトさせて補正するためのものである。このような補正を行うことにより、第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂが生成する第２群スイッチングパルスに含まれる特定の周波数成分の調整が可能となり、第１群スイッチングパルス及び第２群スイッチングパルスに含まれる基本波の大きさを合わせることができる。位相調整分αとしては、例えば第１群の巻線群と第２群の巻線群との間の電気角の位相差θｏｆｆｓｅｔが３０°である場合、１５°（位相差の２分の１）とすればよい。なお、このような補正処理は適宜行えばよく、本発明で必須となるものではない。
【００２９】
第２の電圧位相θｖ２は、第２の加算器１３４Ｂ及び第２の位相補正部１３５Ｂにより、磁極位置信号θｅ及び第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気角の位相差θｏｆｆｓｅｔを用いて式（１２）により計算される。このため、第２の電圧位相θｖ２の計算においては位相調整分αのような調整は行わない。
【数１２】
0006359226.tif 000013
以上のようにして計算した第１の電圧位相θｖ１及び第２の電圧位相θｖ２を基準として生成されるキャリア信号は、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊及び第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊にそれぞれ同期することとなる。
【００３０】
第１の同期キャリア生成部１３６Ａは、第１の位相補正部１３５Ａから出力される第１の電圧位相θｖ１を基準として、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊に同期する第１の同期キャリア信号を生成する。同期キャリア信号は、例えば、電圧指令の周波数の３、６、９、１５倍などの周波数の三角波であり、この同期キャリア信号を用いて三角波比較を行うことにより、電圧指令１周期におけるスイッチングパルスのパルス数を制御することができる。実施の形態１における第１の同期キャリア生成部１３６Ａでは、９パルス、６パルス、３パルスなどのパルス数のうち、多重巻線型電動機８３の回転速度や電圧指令の周波数、電圧指令の変調率に応じていずれかのパルス数の同期キャリア信号を出力する。また、後述するように第１の同期キャリア生成部１３６Ａで生成される第１の同期キャリア信号は、第１群の巻線群のＰＷＭ制御のみに用いられる場合と、第１群と第２群の巻線群のＰＷＭ制御に共通して用いられる場合がある。第２の同期キャリア生成部１３６Ｂも同様に、第２の位相補正部１３５Ｂから出力される第２の電圧位相θｖ２を基準として、第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊に同期する第２の同期キャリア信号を生成する。
非同期キャリア生成部１３７は、例えば、１０ｋＨｚなどの一定の周波数の三角波であり、電圧指令に同期していない非同期キャリア信号を生成する。
【００３１】
第１のセレクタ１３８Ａは、第１の同期キャリア信号と非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第１のキャリア信号Ｃ１として出力する。第１のキャリア信号Ｃ１は、第１の出力端子１３９Ａを介して第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに出力される。第１のキャリア信号Ｃ１の選択においては、例えば、多重巻線型電動機８３の運転状態が低速領域にあると判断されるときは非同期キャリア信号を選択し、中速領域又は高速領域にあると判断されるときは第１の同期キャリア信号を選択する。
【００３２】
第２のセレクタ１３８Ｂは、第１の同期キャリア信号、第２の同期キャリア信号、及び非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第２のキャリア信号Ｃ２として出力する。第２のキャリア信号Ｃ２は、第２の出力端子１３９Ｂを介して第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに出力される。第２のキャリア信号Ｃ２の選択においては、例えば、多重巻線型電動機８３の運転状態が低速領域にあると判断されるときは非同期キャリア信号を選択し、中速領域にあると判断されたときは第１の同期キャリア信号を選択し、高速領域にあると判断されたときは第２の同期キャリア信号を選択する。
本発明では、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂが非同期キャリア信号を選択する制御モードを「非同期ＰＷＭ制御モード」、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂが特定の巻線群の電圧指令に同期したキャリア信号（実施の形態１では第１の同期キャリア信号）を選択する制御モードを「第１の同期ＰＷＭ制御モード」、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂが各々の電圧指令に同期した各々のキャリア（第１の同期キャリア信号及び第２の同期キャリア信号）を選択する制御モードを「第２の同期ＰＷＭ制御モード」としている。
【００３３】
多重巻線型電動機８３の運転状態がいずれの領域にあるかの判定においては、例えば多重巻線型電動機８３の回転速度に基づいて判定することができる。具体的には、２つの閾値を設定し、多重巻線型電動機８３の回転速度又が小さい方の閾値よりも小さいときは低速領域と判定し、小さい方の閾値以上かつ大きい方の閾値よりは小さいときは中速領域と判定し、大きい方の閾値以上であるときは高速領域と判定する。このように構成することにより、第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂの制御において、キャリア生成部１３は多重巻線型電動機８３の運転状態に応じたキャリア信号を選択的に出力することができる。また、運転状態は、電圧指令の周波数や変調率に基づいて判定してもよい。判定基準や閾値は、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂで同じにしてもよいし、異なるものとしてもよい。
【００３４】
ここで、三角波比較処理によるスイッチングパルスの生成について説明する。図４は、実施の形態１における各巻線群の電圧指令、非同期キャリア信号及び各巻線群のスイッチングパルスの関係を示すタイミング図であり、非同期ＰＷＭ制御の三角波比較によるスイッチングパルスの生成状態を示したものである。また、図４では第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊、第２群Ｕ相電圧指令ｖｕ２＊、非同期キャリア信号、第１群Ｕ相のスイッチングパルス、第２群Ｕ相のスイッチングパルスの関係を示し、多重巻線型電動機８３における第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気的な位相差に基づいて電圧指令の位相差を３０°としている。図４に示す非同期ＰＷＭ制御において、第１群Ｕ相スイッチングパルスは、各時刻における第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊と非同期キャリア信号の大小比較により生成され、第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊の方が大きい場合がオン、非同期キャリア信号の方が大きい場合がオフとされる。第２群スイッチングパルスも同様に、各時刻における第２群Ｕ相電圧指令ｖｕ２＊と非同期キャリア信号の大小比較により生成される。なお、図４で示した第１群と第２群の位相差は一例であり、これに限られるものではない。
【００３５】
スイッチンングパルスは三相電圧指令のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相について生成されるが、Ｖ相、Ｗ相についてはＵ相から全体の位相が異なるのみでそれ以外は同様あるので説明を省略する。また、上記のようにキャリア信号と電圧指令の大小関係によりスイッチングパルスを生成する点は、以下で説明する同期ＰＷＭ制御の場合も同様である。
【００３６】
図５は、実施の形態１における各巻線群の電圧指令及び９パルスの同期ＰＷＭ制御における各巻線群のキャリア信号の関係を示すタイミング図であり、第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊、第２群Ｕ相電圧指令ｖｕ２＊、第１群の同期キャリア信号、第２群の同期キャリア信号、共通の同期キャリア信号の関係を示している。第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊、第１群の同期キャリア信号、及び両方の巻線群に共通して用いる同期キャリア信号は、第１の電圧位相θｖ１に同期し、第２群Ｕ相電圧指令ｖｕ２＊、及び第２群の同期キャリア信号は、第２の電圧位相θｖ２に同期している。９パルスの同期ＰＷＭ制御では、第１の電圧位相θｖ１及び第２の電圧位相θｖ２の１周期中に９回のオン／オフのスイッチングを行うように、その周波数が第１の電圧指令の周波数の９倍であり第１の電圧位相θｖ１に同期した同期キャリア信号を生成する。
【００３７】
多重巻線型電動機８３の制御における、第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気的な位相差を３０°とし、第１群電圧指令と第２群電圧指令が同じ条件で、第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊に同期するキャリア信号と第２群Ｕ相電圧指令ｖｕ２＊に同期するキャリア信号をそれぞれ独立に生成すれば、第１群の同期キャリア信号と第２群の同期キャリア信号は、図５に示すように、キャリア１周期を３６０°としたときに９０°のキャリア位相差をもつ関係となる。群間非干渉化処理を伴うＰＩ制御による両方の巻線群の電圧指令の計算や直交二相座標系から三相への座標変換、三相から直交二相座標系への座標変換は、第１群の同期キャリア信号の山と第２群の同期キャリア信号の山の間隔である時間Ｔ９ｓの間に終える必要があるが、時間Ｔ９ｓは２つのキャリア信号の位相差により決まるものであり、キャリア信号の位相差は、一方の巻線群の電圧指令が更新されると変動することとなる。一方、２つのキャリア信号を用いずに共通の同期キャリア信号で同期ＰＷＭ制御を行う場合は、共通の同期キャリア信号の山と谷の間で電圧指令の計算等を終えればよく、電圧指令の計算時間は２つのキャリア信号の位相差の影響を受けないので、電圧指令が更新されても電圧指令の計算時間が大きく変動しない。すなわち、共通の同期キャリア信号を用いれば電圧指令の計算時間の変動を抑制することができ、両方の巻線群の電流の和や差を用いて群間非干渉化処理を行う場合に、安定的に電圧指令の計算を実行することができる。共通の同期キャリア信号としては、第１群電圧指令に同期したキャリア信号又は第２群電圧指令に同期したキャリア信号のいずれを用いてもよいが、実施の形態１では第１群電圧指令に同期したキャリア信号を用いることとしている。
【００３８】
第１群の同期キャリア信号を共通の同期キャリア信号として第２群の巻線群の同期ＰＷＭ制御に用いる場合は、第１群電圧指令と第２群電圧指令の位相差の量に応じて第１群の同期キャリア信号の位相を補正したものを用いることが望ましい。例えば、実施の形態１では、第１群と第２群の巻線群の位相差θｏｆｆｓｅｔの２分の１である１５°だけ位相をシフトした第１群の同期キャリア信号を共通の同期キャリア信号として用いている。このように、第１群の巻線群と第２群の巻線群との間の電気角の位相差に基づいて定められる位相補正量により第１の同期キャリア信号を補正したものを共通の同期キャリア信号とすることにより、第１群の同期ＰＷＭ制御によるスイッチングパルスと第２群の同期ＰＷＭ制御によるスイッチングパルスに含まれる基本波成分の含有率が同等となり、より安定的な制御を行うことができる。なお、上記のような位相の補正を行わなくても共通の同期キャリア信号による同期ＰＷＭ制御は可能である。また、第１群の巻線群と第２群の巻線群の間に電気的な位相差が無い場合、上記のような位相の補正を行わずに第１群の同期キャリア信号を共通の同期キャリア信号として用いればよい。
【００３９】
図６は、実施の形態１における各巻線群の電圧指令及び６パルスの同期ＰＷＭ制御における各巻線群のキャリア信号の関係を示すタイミング図である。第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気的な位相差を３０°とし、第１群Ｕ相電圧指令ｖｕ１＊と第２群Ｕ相電圧指令ｖｕ２＊が同じ条件では、第１群の同期キャリア信号と第２群の同期キャリア信号は、図６に示すように１８０°のキャリア位相差をもつ関係となる。ここで、時間Ｔ６ｓは、第１群の同期キャリア信号の山と第２群の同期キャリア信号の山の間隔であり、９パルスの場合と同様に電圧指令の計算時間となる。
【００４０】
６パルスの同期ＰＷＭ制御の場合、各巻線群のキャリア信号に同期して計算を実行しているとき、１８０度のキャリア位相差があると、第１群の同期キャリア信号の山（谷）と第２群の同期キャリア信号の谷（山）のタイミングが一致し、電流情報の取得や電圧指令の更新が短時間に二重に実行されて電圧指令の計算が正しく行われない可能性がある。このため、６パルスの同期ＰＷＭ制御においても共通の同期キャリア信号を用いて同期ＰＷＭ制御を行い、電圧指令の更新等が二重に実行されることを防ぐ。第１群の同期キャリア信号によって第２群の同期ＰＷＭ制御を行う場合、第１群の同期キャリア信号を１５°だけ位相をシフトしたものを共通の同期キャリア信号として用いることが望ましい。これは、図５で説明した９パルスの場合と同様に、第１群スイッチングパルスと第２群スイッチングパルスの基本波成分の含有率が同等となるためである。第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気的な位相差が無い場合、上記のような位相の補正を行わずに第１群の同期キャリア信号を共通の同期キャリア信号として用いればよい。
【００４１】
図７は、実施の形態１における各巻線群の電圧指令及び３パルスの同期ＰＷＭ制御における各巻線群のキャリア信号の関係を示すタイミング図である。３パルスの場合、第１群の同期キャリア信号と第２群の同期キャリア信号は、９パルスの場合と同様に９０°のキャリア位相差をもつ関係となる。一方、３パルスの同期ＰＷＭ制御では、９パルスや６パルスのときと比較するとキャリア信号の周期が長くなり、第１群の同期キャリア信号の山と第２群の同期キャリア信号の山の間隔の電圧指令の計算時間Ｔ３ｓが十分に長いので、電圧指令の更新によりＴ３ｓの長さが変動しても電圧指令の計算や座標変換、群間非干渉化処理のために十分な計算時間を得ることができる。このため、３パルスの同期ＰＷＭ制御においては、第１群電圧指令に同期するキャリア信号と第２群電圧指令に同期するキャリア信号の２つのタイミングに合わせて電圧指令の計算を行っても計算時間が不足することなく、安定的に多重巻線型電動機８３を制御することができる。
【００４２】
図８は、実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、９パルスの同期ＰＷＭ制御の場合について示している。９パルスの同期ＰＷＭ制御では、第１群スイッチングパルスの生成に用いる第１のキャリア信号Ｃ１と、第２群スイッチングパルスの生成に用いる第２のキャリア信号Ｃ２のキャリア位相差は９０°である。図８では、まず第２のキャリア信号Ｃ２の山のタイミングで第２群電圧指令を更新し、これと同時に第２群の巻線群を流れる電流の相電流値を取得して、次の第２群電圧指令の計算（これに付随する座標変換の計算なども含む。以下、同じ）を開始する。次に、第１のキャリア信号Ｃ１の山のタイミングで第１群電圧指令を更新し、これと同時に第１群の巻線群を流れる電流の相電流値を取得して、次の第１群電圧指令の計算を開始する。以降、第２のキャリア信号Ｃ２の谷、第１のキャリア信号Ｃ１の谷のタイミングで、それぞれの巻線群について、電圧指令の更新と相電流値の取得（電圧指令の計算開始）を繰り返す。
【００４３】
上述したように、第１群及び第２群の両巻線群の電圧指令の計算において、群間非干渉化処理のために電流値の和と差を用いてＰＩ制御を行う場合、一方の巻線群の電圧指令の更新が、他方の巻線群の電圧指令の計算に影響を与えるため、第１のキャリア信号Ｃ１の山及び谷と第２のキャリア信号Ｃ２の山及び谷のタイミングとの間の計算時間Ｔ１（９パルスの場合はＴ９ｓと等しい）で電圧指令の計算や座標変換などの計算を終了する必要がある。しかしながら、上述したように電流制御を行うと電圧指令が変動し、電圧指令が変動すれば電圧位相も変動するので、電圧位相に同期する同期キャリア信号も電流制御の結果により変動する。同期キャリア信号の位相変動は電圧指令の計算時間を変動させ、例えば、図８において第２のキャリア信号Ｃ２がＣ２＊のようなキャリア信号となると、電圧指令計算時間Ｔ１が変動してＴ１＊と短くなり、計算を最後まで終えることができなくなる可能性がある。従って、計算時間を十分に確保することができないと見込まれるときは、計算時間の変動を抑制する必要がある。
【００４４】
また、第１群と第２群の電流値を用いた群間非干渉化処理を行わない場合でも、第１群と第２群の電圧指令の計算に連携して動作する回路がある場合、一方の巻線群の電圧指令の計算が開始されるまでに他方の巻線群の電圧指令の計算を終了しなければならない。例えば、図１の構成において、相電流のデータをアナログ／デジタル（ＡＤ）変換するとき、１個のＡＤ変換器を用いて時分割多重で複数の電流値をＡＤ変換する場合では、各巻線群の相電流の取得タイミングがそれぞれのキャリア信号に同期していると、第１のキャリア信号Ｃ１と第２のキャリア信号Ｃ２の位相の関係によっては、ＡＤ変換が間に合わないタイミングとなる可能性がある。また、ＡＤ変換だけでなく、三角関数の演算モジュールや、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）用のメモリの共用などを行っている場合も同様である。
【００４５】
図９は、実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、１つの巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、共通の同期キャリア信号でＰＷＭ制御するときの、キャリア信号の山と谷のタイミングに同期した動作を示した図である。図９では、第１のキャリア信号Ｃ１のタイミングで、第１群、第２群の両巻線群の電圧指令更新と、電流値取得（電圧指令計算開始）を実行するので、電圧指令の開始と終了が１つのキャリア信号に同期する。このため、電圧指令計算時間ＴＣａの変動が抑制され、安定的に電圧指令の計算を行うことができる。第１群と第２群の計算で、ＡＤ変換器や三角関数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）用のメモリなどを共用している場合などにおいても同様に、安定的に電圧指令の演算を行うことができる。
【００４６】
図１０は、実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、図８の例と異なり、両方の巻線群のキャリア信号の山と山の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、第１群、第２群の両巻線群の電圧指令の計算を、それぞれのキャリア信号の山に同期させた場合の両巻線群の電流値取得（電圧指令計算開始）と、電圧指令更新のタイミングを示している。群間非干渉化処理のために第１群、第２群の両巻線群の電圧指令の計算に電流値の和と差を用いてＰＩ制御を行う場合、第１のキャリア信号Ｃ１の山と第２のキャリア信号Ｃ２の山のタイミングとの間で電圧指令、座標変換などの演算を終了する必要があるが、図９の場合と同様に、電流制御を行うと電圧指令に同期する同期キャリアも変化するため、第２のキャリア信号Ｃ２が、Ｃ２＊のようなキャリア信号となった場合、図１０に示す電圧指令計算時間Ｔ１ａが変動して電圧指令計算時間がＴ１ａ＊と短くなり、電圧指令の計算を最後まで終えることができなくなる可能性がある。
【００４７】
図１１は、実施の形態１における同期ＰＷＭ制御において、１つの巻線群のキャリア信号の山と山の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、第１群電圧指令及び第２群電圧指令の計算を、共通の同期キャリア信号の山に同期させた場合の両巻線群の電流値取得（電圧指令計算開始）と、電圧指令更新のタイミングを示した図である。このとき、第１のキャリア信号Ｃ１の山に同期して、第１群、第２群の両巻線群の相電圧指令の更新と、電流値取得（電圧指令計算開始）を実行するため、電圧指令計算時間ＴＣｂの変動が抑制され、安定的に電圧指令の計算を行うことが可能となる。
【００４８】
図１２は、実施の形態１における、多重巻線型電動機の運転状態とＰＷＭ制御に用いるキャリア信号の種類との関係を示す図である。なお、実施の形態１では、多重巻線型電動機８３の回転速度に基づいて運転状態を判定している。
回転速度が低く、運転状態が低速領域にある場合、制御モードは「非同期ＰＷＭ制御モード」となる。第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂは、非同期キャリア信号を選択し、第１群、第２群とも共通の非同期キャリア信号を用いてスイッチングパルスを生成する非同期ＰＷＭ制御を行う。共通の非同期キャリア信号の山と谷のタイミングに同期して電圧指令を計算するため計算時間は一定であり、群間非干渉化処理の演算も含めて安定的に電圧指令の計算を行うことが可能である。
【００４９】
回転速度が中程度であり、運転状態が中速領域にある場合、９パルスの同期ＰＷＭ制御もしくは６パルスの同期ＰＷＭ制御を行う。また、制御モードは「第１の同期ＰＷＭ制御モード」となる。パルス数が多い場合、同期キャリア信号の山と谷、もしくは山と山の間が短くなるため、第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂにより第１の同期キャリア信号を共通して選択し、同じ同期キャリア信号を用いてスイッチングパルスを生成する同期ＰＷＭ制御を行う。その結果、電圧指令の計算時間の変動が抑制され、電圧指令の計算を正確に行うことができる。
【００５０】
回転速度がさらに高く、運転状態が高速領域にある場合、３パルスの同期ＰＷＭ制御を行い、制御モードは「第２の同期ＰＷＭ制御モード」となる。第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂは、第１の同期キャリア信号及び第２の同期キャリア信号をそれぞれ選択する。この場合、第１のキャリア信号Ｃ１は第１群電圧指令に同期し、第２のキャリア信号Ｃ２は第２群電圧指令に同期することとなり、第１群、第２群におけるスイッチングパルスの生成にはそれぞれ独立した同期キャリア信号が用いられる。
以上のように、回転速度が所定の速度より低く低速領域と判断される場合は非同期ＰＷＭ制御モードが選択され、回転速度が所定の速度より高く中速あるいは高速領域と判断される場合は第１の同期ＰＷＭ制御モード、あるいは第２の同期ＰＷＭ制御モードが選択される。
なお、この例では、回転速度で切り換えているが、電圧指令の周波数や変調率で切り換えても同様である。
【００５１】
なお、低速領域及び中速領域の９パルス同期ＰＷＭ制御では、式（３）〜式（５）で示したＰＩ制御による電流制御を行うが、中速領域の６パルス同期ＰＷＭ制御や高速領域では電流制御を行わず、電圧指令を直接入力して多重巻線型電動機８３の駆動及び制御を行うこともできる。この場合、直接入力された電圧指令とキャリア信号を比較することでスイッチングパルスを生成する。また、電流制御を行わない場合は電圧指令が急激に変動せず、同期キャリア信号の山と谷の間隔が大きく変動することがないため、安定に座標変換などの計算を行うことができる。
【００５２】
実施の形態１によれば、多重巻線型電動機を駆動させる電圧指令の計算時間を確保して、多重巻線型電動機を安定的に制御することができる。より具体的には、電力変換器のスイッチング素子を駆動させるスイッチングパルスを生成するためのキャリア信号において、第１群電圧指令に同期する第１の同期キャリア信号、第２群電圧指令に同期する第２の同期キャリア信号、及び非同期キャリア信号を生成するよう構成し、多重巻線型電動機の運転状態に応じた種類のキャリア信号をそれぞれ選択的に第１のキャリア信号及び第２のキャリア信号として出力する。これにより、非同期ＰＷＭ制御を行う低速領域では第１群及び第２群で共通の非同期キャリア信号を用いて各群のスイッチングパルスを生成し、同期ＰＷＭ制御で群間非干渉化を行うと、電圧指令の計算時間が不足する虞がある中速領域では第１群と第２群で共通の同期キャリア信号を用いて各群のスイッチングパルスを生成することにより、電圧指令計算時間の変動を抑制して電圧指令の計算を正確に行うことを可能とした。また、各群の同期キャリア信号の周期が長く、電圧指令の計算時間が不足する虞がない高速領域では各群で独立の同期キャリア信号を用いて各群のスイッチングパルスを生成する。このように、低速領域、中速領域、高速領域の全ての運転状態において、電圧指令の計算時間を確保しつつ多重巻線型電動機を安定的に制御することができる。
【００５３】
実施の形態２．
以下に、本発明の実施の形態２を図１３に基づいて説明する。実施の形態２は、実施の形態１とは異なり、同期ＰＷＭ制御に用いる共通の同期キャリア信号を、両方の巻線群の電圧指令から計算して生成する構成としたものである。図１３は、実施の形態２に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図であり、図３と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。以下の説明では、主に図３との相違部分について説明する。キャリア生成部２３において、第１の位相補正部２３５Ａは、第１の加算器１３４Ａの出力θｔｈｖ１、第１の制御位相角演算部１３３Ａが出力する第１の制御位相角ＴＨＶ１、及び第２の制御位相角演算部１３３Ｂが出力する第２の制御位相角ＴＨＶ２を用いて第１の電圧位相θｖ１を計算して出力する位相補正回路である。その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
次に、動作について説明する。第１の位相補正部２３５Ａでは、第１の制御位相角ＴＨＶ１と第２の制御位相角ＴＨＶ２の差分から電圧位相補正量Δθを求め、この電圧位相補正量Δθにより第１の加算器１３４Ａの出力θｔｈｖ１を補正して第１の電圧位相θｖ１を計算する。具体的には、第１群と第２群の同期ＰＷＭ制御に共通して用いる同期キャリア信号を生成するための電圧位相を計算するとき、第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気的な位相差に加えて、第１群電圧指令と第２群電圧指令の位相差である電圧位相補正量Δθを基準に、例えばΔθ／２を位相補正量として位相補正を行う。
【００５５】
また、第１のキャリア信号Ｃ１として第１の同期キャリア信号を選択し、第２のキャリア信号Ｃ２として第２の同期キャリア信号を選択して、第１群と第２群でそれぞれ独立して同期ＰＷＭ制御を行うときも、第１の電圧位相θｖ１の計算に際し電圧位相補正量Δθを基準に補正を行うことが可能である。この場合、第１の電圧位相θｖ１が第２の電圧位相θｖ２に対して一定値以上異ならないように、最大補正量Δθｍａｘによりリミット処理を施してもよい。すなわち、電圧位相補正量Δθが最大補正量Δθｍａｘで以下であれば電圧位相補正量Δθで補正し、電圧位相補正量Δθが最大補正量Δθｍａｘより大きければ、最大補正量Δθｍａｘで補正する。このようなリミット処理の下で計算された第１の電圧位相θｖ１を用いると、第１のキャリア信号Ｃ１と第２のキャリア信号Ｃ２の相対的な位相関係が一定値以下に抑制され、同期ＰＷＭ制御において電流制御を行うときの演算時間が安定的に確保される。なお、上記のような電圧位相補正量Δθを基準にした位相補正を第２の電圧位相θｖ２の計算に対して行っても同様の効果を得ることができる。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００５６】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、第１の制御位相角と第２の制御位相角の差に基づいた位相補正量により第１の電圧位相又は第２の電圧位相を計算するので、第１の同期キャリア信号と第２の同期キャリア信号の相対的な位相関係を確保でき、多重巻線型電動機に交流電力を供給する複数の電力変換器をより安定的に制御することができる。
【００５８】
実施の形態３．
以下に、本発明の実施の形態３を図１４から図１９に基づいて説明する。実施の形態３は、同期ＰＷＭ制御において、第２のキャリア信号も第１の電圧位相に同期して動作するように、第１の電圧位相を基準として第２の同期キャリア信号を生成する構成としたものである。図１４は、実施の形態３における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。以下の説明では、主に図１との相違部分について説明する。電力変換器制御装置３０は、キャリア生成部３３が実施の形態１と異なる。キャリア生成部３３は、電圧指令生成部３１から第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊が入力され、位置センサ８４から磁極位置信号θｅが入力されて、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに第１のキャリア信号Ｃ１Ａを出力し、第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに第２のキャリア信号Ｃ１Ｂを出力する。キャリア生成部３３、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂは、ＰＷＭ制御部３８を構成している。ＰＷＭ制御部３８は、実施の形態１のＰＷＭ制御部１８に相当する。
【００５９】
図１５は、実施の形態３に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図であり、図３と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。以下の説明では、主に図３との相違部分について説明する。キャリア生成部３３において、第２の位相補正部３３５Ｂは、第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と磁極位置信号θｅから第２の電圧位相θｖ２＊を演算し、第２の同期キャリア生成部３３６Ｂに出力する。第２の同期キャリア生成部３３６Ｂは、第２の電圧位相θｖ２＊を用いて第２の同期キャリア信号を生成する。
【００６０】
第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊が同じならば、第１の制御位相角ＴＨＶ１と第２の制御位相角ＴＨＶ２は同じ角度である。従って、第１群と第２群の電圧指令が大きく異ならないと仮定し、第２の電圧位相θｖ２＊は、第１群の巻線群と第２群の巻線群の電気角の位相差θｏｆｆｓｅｔを用いて以下の式（１３）の計算により求められる。
【数１３】
0006359226.tif 000014
第２の同期キャリア生成部３３６Ｂは、式（１３）に示すように計算される第２の電圧位相θｖ２＊を用いて第２の同期キャリア信号を生成し、第２のセレクタ１３８Ｂに出力する。この場合、第２の同期キャリア信号の位相は、第１群の巻線群と第２群の巻線群との間の電気角の位相差θｏｆｆｓｅｔに基づいて定められる位相補正量により第１の制御位相角ＴＨＶ１を補正したものとなる。
【００６１】
第１のセレクタ１３８Ａは、第１の同期キャリア生成部１３６Ａから受信した第１の同期キャリア信号及び非同期キャリア生成部１３７から受信した非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第１のキャリア信号Ｃ１Ａとして出力する。第１のキャリア信号Ｃ１Ａは、第１の出力端子３３９Ａを介して第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに出力される。第２のセレクタ３３８Ｂは、第２の同期キャリア生成部３３６Ｂから受信した第２の同期キャリア信号及び非同期キャリア生成部１３７から受信した非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第２のキャリア信号Ｃ１Ｂとして出力する。第２のキャリア信号Ｃ１Ｂは、第２の出力端子３３９Ｂを介して第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに出力される。
【００６２】
図１６は、実施の形態３における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、９パルスの同期ＰＷＭ制御のときにキャリア生成部３３で出力する第１群及び第２群の同期キャリア信号を示したものである。第１のキャリア信号Ｃ１Ａは、第１の電圧位相θｖ１に同期して生成される。第２のキャリア信号Ｃ１Ｂは、第２の電圧位相θｖ２＊に同期して生成され、第１の電圧位相θｖ１を基準に一定の位相差θｏｆｆｓｅｔが与えられている。電圧指令の計算については実施の形態１と同様に、第１群電圧指令については第１のキャリア信号Ｃ１Ａの山と谷のタイミングに同期して電圧指令の計算開始と電圧指令の更新が行われ、第２群電圧指令については第２のキャリア信号Ｃ１Ｂの山と谷のタイミングに同期して電圧指令の計算開始と電圧指令の更新が行われる。第２のキャリア信号Ｃ１Ｂは、式（１３）から実際には第１の電圧位相θｖ１に同期しているため、電圧指令計算時間Ｔ２は第１群の同期キャリア信号の１周期の４分の１でほぼ一定となり、安定した計算時間を確保することができる。
なお、図１６では９パルスの同期ＰＷＭ制御の場合について示したが、３パルスの同期ＰＷＭ制御の場合のキャリア信号も同様である。
【００６３】
図１７は、実施の形態３における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、６パルスの同期ＰＷＭ制御のときにキャリア生成部３３で出力する第１群及び第２群の同期キャリア信号を示したものである。第１のキャリア信号Ｃ１Ａは、第１の電圧位相θｖ１に同期して生成される。第２のキャリア信号Ｃ１Ｂは、第２の電圧位相θｖ２＊に同期して生成され、第１の電圧位相θｖ１を基準に一定の位相差θｏｆｆｓｅｔが与えられている。電圧指令の計算については実施の形態１と同様に、第１群電圧指令については第１のキャリア信号Ｃ１Ａの山と谷のタイミングに同期して電圧指令の計算開始と電圧指令の更新が行われ、第２群電圧指令については第２のキャリア信号Ｃ１Ｂの山と谷のタイミングに同期して電圧指令の計算開始と電圧指令の更新が行われる。ただし、図１７の例では第１のキャリア信号Ｃ１Ａと第２のキャリア信号Ｃ１Ｂのキャリア位相差が１８０°であり第１のキャリア信号Ｃ１Ａの山（谷）と第２のキャリア信号Ｃ１Ｂの谷（山）が同時であるため、電圧指令の計算開始や電圧指令の更新が第１群及び第２群で同時に行われる。また、第２のキャリア信号Ｃ１Ｂは第１の電圧位相θｖ１に同期しているため、電圧指令計算時間Ｔ３は、第１群の同期キャリア信号の１周期の２分の１でほぼ一定となる。
【００６４】
図１８は、実施の形態３における、多重巻線型電動機の運転状態とＰＷＭ制御に用いるキャリア信号の種類との関係を示す図である。なお、多重巻線型電動機８３の運転状態の判定については実施の形態１と同様である。
【００６５】
回転速度が低く、運転状態が低速領域にある場合は、実施の形態１と同様に制御モードは「非同期ＰＷＭ制御モード」となり、第１群、第２群とも共通の非同期キャリアを用いてスイッチングパルスを生成する非同期ＰＷＭ制御を行う。このとき、電圧指令の計算時間は一定であり、群間非干渉化処理の演算まで含めて安定的に電圧指令の計算を行うことが可能である。
【００６６】
回転速度が中程度であり、運転状態が中速領域にある場合は、実施の形態１と同様に９パルスの同期ＰＷＭ制御もしくは６パルスの同期ＰＷＭ制御を行い、制御モードは「第１の同期ＰＷＭ制御モード」となる。この点、実施の形態３では第１群と第２群それぞれのキャリア信号（第１のキャリア信号Ｃ１Ａ及び第２のキャリア信号Ｃ１Ｂ）を用いる点が実施の形態１と異なるが、第１のキャリア信号Ｃ１Ａ及び第２のキャリア信号Ｃ１Ｂはともに第１の電圧位相に同期している。また、第１のキャリア信号Ｃ１Ａ及び第２のキャリア信号Ｃ１Ｂは一定の位相差θｏｆｆｓｅｔを与えられて第１の電圧位相に同期しているため、群間非干渉化処理の演算まで含めて計算時間が確保され、安定的な電流制御が可能である。なお、電圧指令を外部から直接指令値として入力する制御も可能である。
【００６７】
回転速度がさらに高く、運転状態が高速領域にある場合は、３パルスの同期ＰＷＭ制御を行い、制御モードは「第２の同期ＰＷＭ制御モード」となる。３パルスのＰＷＭ制御においては、第１群、第２群それぞれのキャリア信号を用いる点は実施の形態１と同様であるが、２つのキャリア信号が独立ではなく、第２群のキャリア信号には一定の位相差θｏｆｆｓｅｔを与えた上で、２つのキャリア信号が共通して第１群電圧指令に同期している点が実施の形態１と異なる。
【００６８】
図１９は、実施の形態３の他の例における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図であり、実施の形態３における電力変換器制御装置をマイコンの演算部を用いて実現するときのブロック図である。図１９において、図１、図１４と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付してある。以下の説明では、主に図１、図１４との相違部分について説明する。電力変換器制御装置３０１は、図１、図１４の電圧指令生成部１１、第１の二相三相変換部１２Ａ、第２の二相三相変換部１２Ｂ、第１の三相二相変換部１４Ａ、第２の三相二相変換部１４Ｂを併せ、マイコンからなる演算部３９に置き換えた点が電力変換器制御装置３０と異なる。以下、この部分を中心に説明する。
【００６９】
演算部３９は、上位制御装置（図示なし）から入力される第１群電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊（図示なし）、第２群電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊（図示なし）と、検出した第１群三相電流値ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１、第２群三相電流値ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２と、磁極位置信号θｅから、実施の形態１と同様の計算を行い、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊、第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊、及び直交二相座標系で示された第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊を出力する。第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊は、キャリア生成部３３に入力され、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂにおけるスイッチングパルス生成のためにそれぞれ用いる第１のキャリア信号Ｃ１Ａ及び第２のキャリア信号Ｃ１Ｂを生成する。第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂは、第１の実施の形態と同様に三角波比較により第１群スイッチングパルスをＵＰ１、ＵＮ１、ＶＰ１、ＶＮ１、ＷＰ１、ＷＮ１、及び第２群スイッチングパルスＵＰ２、ＵＮ２、ＶＰ２、ＶＮ２、ＷＰ２、ＷＮ２を生成して第１の電力変換器８１Ａ及び第２の電力変換器８１Ｂに出力する。キャリア生成部３３は、実施の形態３の場合と同様にして、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに対する第１のキャリア信号Ｃ１Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに対する第２のキャリア信号Ｃ１Ｂを出力する。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００７０】
なお、電力変換器制御装置３０１のように演算部３９を用いる構成を実施の形態１や実施の形態２に適用してもよい。
【００７１】
実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、キャリア生成部において、第２の同期キャリア信号が第１群電圧指令に同期するように構成したので、キャリア生成部に第２群電圧指令を入力する必要が無く、キャリア生成部の構成が簡単である。
【００７３】
また、電圧指令部などをマイコンからなる演算部に置き換えた場合、いくつかの機能部を統合できるため、電力変換器制御装置をより安価に構成することができる。
【００７４】
実施の形態４．
以下に、この発明の実施の形態４を図２０から図２２に基づいて説明する。実施の形態４は、同期ＰＷＭ制御のための同期キャリア信号を生成するときに、第１群と第２群の両方の電圧位相を用いて第２の同期キャリア信号を生成する点が実施の形態３と異なる。図２０は、実施の形態４における電力変換器制御装置の構成を示すブロック図であり、図１９と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。以下の説明では、主に図１９との相違部分について説明する。電力変換器制御装置４０は、演算部４９及びキャリア生成部４３が実施の形態３と異なる。
【００７５】
演算部４９は、上位制御装置（図示なし）から入力される第１群電流指令ｉｄ１＊、ｉｑ１＊、第２群電流指令ｉｄ２＊、ｉｑ２＊と、検出した第１群三相電流値ｉｕ１、ｉｖ１、ｉｗ１、第２群三相電流値ｉｕ２、ｉｖ２、ｉｗ２と、磁極位置信号θｅとから実施の形態３と同様の計算を行い、第１群三相電圧指令ｖｕ１＊、ｖｖ１＊、ｖｗ１＊、第２群三相電圧指令ｖｕ２＊、ｖｖ２＊、ｖｗ２＊、直交二相座標系で示された第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊を出力する。第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊はキャリア生成部４３に入力され、キャリア生成部４３では、演算部４９の出力する第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊、第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊、及び磁極位置信号θｅから第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに対する第１のキャリア信号Ｃ１Ｍ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに対する第２のキャリア信号Ｃ１Ｎを出力する。第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂは、実施の形態３と同様に三角波処理によりスイッチングパルスを生成する。キャリア生成部４３、第１のスイッチングパルス生成部１５Ａ及び第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂは、ＰＷＭ制御部４８を構成している。ＰＷＭ制御部４８は、実施の形態１のＰＷＭ制御部１８に相当する。
【００７６】
図２１は、実施の形態４に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図であり、図３に示すキャリア生成部と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付してある。以下の説明では、主に図３との相違部分について説明する。実施の形態３の場合と異なるのは、直交二相座標系で示された第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊、及び第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２と、磁極位置信号θｅから第２の同期キャリア信号を生成する点である。キャリア生成部４３において、第２の位相補正部４３５Ｂは、第１の加算器４３４Ａの出力θｔｈｖ１、第１の制御位相角ＴＨＶ１、及び第２の制御位相角ＴＨＶ２が入力され、入力された第１の加算器４３４Ａの出力θｔｈｖ１、第１の制御位相角ＴＨＶ１、及び第２の制御位相角ＴＨＶ２から第２の電圧位相θｖ２＊＊を計算する。第１群電圧指令ｖｄ１＊、ｖｑ１＊と第２群電圧指令ｖｄ２＊、ｖｑ２＊とが異なる場合、第１の制御位相角ＴＨＶ１と第２の制御位相角ＴＨＶ２は異なる。このため、実施の形態４では第１の制御位相角ＴＨＶ１と第２の制御位相角ＴＨＶ２との差から電圧位相補正量Δθ＊を計算する。そして、第１の加算器４３４Ａの出力θｔｈｖ１を基準として第２の電圧位相θｖ２＊＊を計算する際、電圧位相補正量Δθ＊による補正を行う。この場合、第２の同期キャリア信号が同期する第２の電圧位相θｖ２＊＊は、第１の加算器４３４Ａの出力θｔｈｖ１を、第１の制御位相角ＴＨＶ１と第２の制御位相角ＴＨＶ２の位相差に基づいて定められる電圧位相補正量Δθ＊により補正したものとなる。
【００７７】
なお、第２の電圧位相θｖ２＊＊の計算においては、第１の電圧位相θｖ１と第２の電圧位相θｖ２＊＊が電気角の位相において一定値以上異ならないように実施の形態２と同様のリミット処理を施してもよい。この場合、位相補正量Δθ＊が最大補正量Δθｍａｘ＊以下であれば位相補正量Δθ＊分補正し、電圧位相補正量Δθ＊が最大補正量Δθｍａｘ＊より大きければ、最大補正量Δθｍａｘで補正する。
【００７８】
第１のセレクタ４３８Ａは、第１の同期キャリア生成部１３６Ａから受信した第１の同期キャリア信号及び非同期キャリア生成部１３７から受信した非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第１のキャリア信号Ｃ１Ｍとして出力する。第１のキャリア信号Ｃ１Ｍは、第１の出力端子４３９Ａを介して第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに出力される。第２のセレクタ４３８Ｂは、第２の同期キャリア生成部４３６Ｂから受信した第２の同期キャリア信号及び非同期キャリア生成部１３７から受信した非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第２のキャリア信号Ｃ１Ｎとして出力する。第２のキャリア信号Ｃ１Ｎは、第２の出力端子４３９Ｂを介して第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに出力される。
【００７９】
図２２は、実施の形態４における同期ＰＷＭ制御において、両方の巻線群のキャリア信号の山と谷の間で電圧指令を計算する場合の処理のタイミングを示す図であり、９パルスの同期ＰＷＭ制御のときにキャリア生成部４３で出力する第１群及び第２群の同期キャリア信号を示したものである。第１のキャリア信号Ｃ１Ｍは、第１の電圧位相θｖ１に同期して生成される。第２のキャリア信号Ｃ１Ｎは、第２の電圧位相θｖ２＊＊に同期して生成され、第１の電圧位相θｖ１を基準に一定の位相差が与えられている。電圧指令の計算については実施の形態１と同様に、第１群電圧指令については第１のキャリア信号Ｃ１Ｍの山と谷のタイミングに同期して電圧指令の計算開始と電圧指令の更新が行われ、第２群電圧指令については第２のキャリア信号Ｃ１Ｎの山と谷のタイミングに同期して電圧指令の計算開始と電圧指令の更新が行われる。ここで、電圧位相補正量Δθ＊は、最大補正量Δθｍａｘによりリミット処理が施されているので、第２の電圧位相θｖ２＊＊の計算における補正は、電圧指令計算時間Ｔ１Ｍが不足することがない範囲で行われる。
なお、図２２では９パルスの同期ＰＷＭ制御の場合について示したが、３パルスの同期ＰＷＭ制御の場合のキャリア信号も同様である。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００８０】
実施の形態４によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８１】
また、第２の電圧位相の計算において、第１の制御位相角及び第２の制御位相角の差から計算した電圧位相補正量による補正を行うため、より安定的に多重巻線型電動機を制御可能な電力変換器制御装置を実現することができる。
【００８２】
実施の形態５．
以下に、この発明の実施の形態５を図２３及び図２４に基づいて説明する。実施の形態５は、実施の形態１〜４とは異なり、低速領域で非同期ＰＷＭ制御を行う場合に、第１群の巻線群のＰＷＭ制御と第２群の巻線群のＰＷＭ制御において、異なる非同期キャリア信号を用いるものである。図２３は、実施の形態５に係るキャリア生成部の構成を示す詳細ブロック図であり、図３と同一あるいは相当部分には、同一の符号を付している。以下の説明では、主に図３との相違部分について説明する。キャリア生成部５３は、第１の非同期キャリア信号と第２の非同期キャリア信号を生成し、第１のセレクタ１３８Ａと第２のセレクタ１３８Ｂに出力する非同期キャリア生成部５３７を備えている。
【００８３】
第１のセレクタ１３８Ａは、第１の同期キャリア信号と第１の非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第１のキャリア信号Ｃ１として出力する。第１のキャリア信号Ｃ１は、第１の出力端子１３９Ａを介して第１のスイッチングパルス生成部１５Ａに出力される。第２のセレクタ１３８Ｂは、第１の同期キャリア信号、第２の同期キャリア信号、及び第２の非同期キャリア信号から１つのキャリア信号を選択し、第２のキャリア信号Ｃ２として出力する。第２のキャリア信号Ｃ２は、第２の出力端子１３９Ｂを介して第２のスイッチングパルス生成部１５Ｂに出力される。
【００８４】
図２４は、実施の形態５における各巻線群の電圧指令及び非同期キャリア信号の関係を示すタイミング図である。図２４では、一例として第１のセレクタ１３８Ａ及び第２のセレクタ１３８Ｂが第１の非同期キャリア信号及び第２の非同期キャリア信号をそれぞれ選択し、第１群のＰＷＭ制御には第１の非同期キャリア信号が適用され、第２群のＰＷＭ制御には第２の非同期キャリア信号が適用される。第１の非同期キャリア信号及び第２の非同期キャリア信号は、周波数が等しくキャリア位相のみが異なっており、図２４の例ではそのキャリア位相差を９０°としている。なお、２つの非同期キャリア信号に与えるキャリア位相差は９０°に限定されるものでなく、１８０°などでもよい。
その他については実施の形態１と同様であるので、その説明を省略する。
【００８５】
実施の形態５によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
また、非同期ＰＷＭ制御において、周波数が等しく位相が異なる非同期キャリア信号をそれぞれの巻線群に対して用いるようにしたので、それぞれの巻線群を流れる電流に発生する高調波を抑制し、より安定的に多重巻線型電動機を制御することができる。
【００８７】
なお、上記の各実施の形態では２つの巻線群を用いて二重化した二重三相交流電動機を駆動する例として説明を行ったが、この発明は多群多相電動機を対象としており、特に相数や群数が限定されるものではない。また、対象となる多重巻線型電動機は永久磁石型同期電動機でも誘導電動機でもいずれの電動機でもよい。
また、ＰＷＭ制御におけるキャリア信号の選択方法はいくつか考えられるが、組み合わせはひとつに限定されるものではない。例えば、非同期ＰＷＭ制御のキャリア信号をひとつ、あるいは位相差がある２つのキャリア信号で行い、同期ＰＷＭ制御のキャリア信号を第２群の巻線群など特定の巻線群に同期させて制御することも可能である。また、キャリア信号の補正方法なども、近似式で計算する場合や、テーブル参照で求める方法などいくつかの方法があり、ひとつに限定されるものではない。また、キャリア信号としては三角波に限らず、鋸波のキャリア信号を用いてもよい。
【００８８】
また、この発明は、その発明の範囲内において各実施の形態を自由に組み合わせることが可能である。また、各実施の形態を適宜、変形、省略することも可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、３０、３０１、４０  電力変換器制御装置、１１、３１  電圧指令生成部、１３、２３、３３、４３、５３  キャリア生成部、１５Ａ  第１のスイッチングパルス生成部、１５Ｂ  第２のスイッチングパルス生成部、１８、３８、４８  ＰＷＭ制御部、８１Ａ  第１の電力変換器、８１Ｂ  第２の電力変換器、８３  多重巻線型電動機、１３１Ａ  第１群電圧指令入力端子、１３１Ｂ  第２群電圧指令入力端子、１３２  磁極位置信号入力端子、１３３Ａ  第１の制御位相角演算部、１３３Ｂ  第２の制御位相角演算部、１３５Ａ、２３５Ａ  第１の位相補正部、１３５Ｂ、３３５Ｂ、４３５Ｂ  第２の位相補正部、１３６Ａ  第１の同期キャリア生成部、１３６Ｂ、３３６Ｂ、４３６Ｂ  第２の同期キャリア生成部、１３７、５３７  非同期キャリア生成部、１３８Ａ、４３８Ａ  第１のセレクタ、１３８Ｂ、３３８Ｂ、４３８Ｂ  第２のセレクタ、Ｃ１、Ｃ１Ａ、Ｃ１Ｍ  第１のキャリア信号、Ｃ２、Ｃ１Ｂ、Ｃ１Ｎ  第２のキャリア信号、θｅ  磁極位置信号
【要約】
多重巻線型電動機に電力を供給する電力変換器を制御し、安定的に多重巻線型電動機を駆動することができる電力変換器制御装置を得ることを目的とする。
電力変換器制御装置（１０）は、複数の巻線群により構成される多重巻線型電動機８３の複数の巻線群にそれぞれ電力を供給する電力変換器（８１Ａ、８１Ｂ）をＰＷＭ制御する電力変換器制御装置であって、各々の巻線群に対する電圧指令に対して同期させないキャリアを用いる非同期ＰＷＭ制御モードと、各々の巻線群に対する電圧指令を特定の巻線群の電圧指令に同期したキャリアを用いてＰＷＭ制御する第１の同期ＰＷＭ制御モード及び各々の巻線群に対する電圧指令を各々の電圧指令に同期した各々のキャリアを用いてＰＷＭ制御する第２の同期ＰＷＭ制御モードのうちの一方または両方を選択的に切り換えて制御するＰＷＭ制御部（１８）を備えた。【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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