(57)【要約】この発明では、電力変換器がＰＷＭ制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを電力変換器への電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づき決定する電圧ベクトル制御部（１１）と、電圧ベクトル制御部（１１）からから入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整部（１２）と、電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生部（１３）とを備え、電圧ベクトル調整部（１２）は、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧ベクトル出力時間を一定値以上に確保するように調整する。これによって、直流母線電圧の２倍を超える高電圧が抑制される。三相一括で制御できる。
2005020419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整する電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項２】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、零電圧ベクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧ベクトル出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は、零電圧ベクトル出力時間をゼロにする電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項３】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内での電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、前記２つ以上の複数制御周期内での全零電圧ベクトルの出力時間の合計が一定値よりも短い場合は、隣接する２周期の中間に存する零電圧ベクトルの出力時間をゼロにしその分を前記２周期の両端に存する零電圧ベクトルの出力時間に配分するように調整する電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えることを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項４】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内での電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、前記２つ以上の複数制御周期内での全零電圧ベクトルの出力時間の合計が一定値よりも短い場合は、前記２つ以上の複数制御周期内での同じ電圧ベクトルの出力時間を一つにまとめるように調整する電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えることを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項５】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づきから決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、零電圧ベクトルの出力時間が一定値よりも短い場合は、１制御周期前の調整時に用いた電圧ベクトルを受けて、前周期の最後に出力したベクトルが零電圧ベクトルであるか否かに応じて今回の周期における両零電圧ベクトルの一方の出力時間をゼロにしその分を他方の出力時間に配分するように調整する電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段が出力する電圧ベクトルを前記１制御周期遅延して前記電圧ベクトル調整手段に出力する遅延手段と、
前記電圧ベクトル調整手段により調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項６】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、１制御周期前の調整時に用いた電圧ベクトルおよびその出力時間を受けて、前周期の最後に調整出力した零電圧ベクトルの出力時間と今回の周期にて前記電圧ベクトル制御手段から最初に入力した零電圧ベクトルの出力時間との合計が一定値よりも短い場合は、今回の周期で最初に出力する零電圧ベクトルの出力時間を前記一定値から前周期の最後に調整出力した零電圧ベクトルの出力時間を減算した時間となるように調整する電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段が出力する電圧ベクトルおよびその調整済みの出力時間を前記１制御周期遅延して前記電圧ベクトル調整手段に出力する遅延手段と、
前記電圧ベクトル調整手段により調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項７】
パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、
前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、
前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、電圧ベクトルの出力時間調整に伴う誤差を計算する機能を有し、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間に前周期にて計算した誤差の補正を行った電圧ベクトルの出力時間について、零電圧ベクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は、零電圧ベクトル出力時間をゼロにする電圧ベクトル調整手段と、
前記電圧ベクトル調整手段が出力する前記電圧ベクトルの出力時間調整に伴う誤差を前記１制御周期遅延して前記電圧ベクトル調整手段に出力する遅延手段と、
前記電圧ベクトル調整手段により調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項８】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項９】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整する  ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１０】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１１】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１２】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１３】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１４】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１５】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルを前周期の最後に出力した電圧ベクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１６】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルを前周期の最後に出力した電圧ベクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第３項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１７】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルを前周期の最後に出力した電圧ベクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項１８】
前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルを前周期の最後に出力した電圧ベクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の電力変換器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって駆動される電力変換器の制御装置に係り、特に電力変換器と負荷との接続ケーブルが長くなる場合に負荷のケーブル接続端に発生する異常高電圧（以降「サージ電圧」という）を抑制する制御装置に関するものである。
【背景技術】  第１図は、ＰＷＭ制御によって駆動される電力変換器であるインバータとモータとの接続ケーブルを説明する図である。第１図において、電力変換器であるインバータ１には、モータ２が接続ケーブル３を介して接続されている。インバータ１は、構成する半導体スイッチ素子（例えばＩＧＢＴ素子）のスイッチング動作が図示しない制御装置によるＰＷＭ制御によって制御され、電圧Ｖｄｃの直流電源からステップ状に変化する三相電圧（ｕｖｗ）を生成し、接続ケーブル３を介してモータ２に出力する。
ところで、このインバータ１とモータ２との接続ケーブル３が長くなると、モータ２のケーブル接続端に直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を超えるサージ電圧が発生する場合がある。すなわち、接続ケーブル３は、配線インダクタンスと浮遊キャパシタンスとからなる共振回路と考えることができるが、接続ケーブル３が長くなると、配線インダクタンス、浮遊キャパシタンスが共に大きくなるので、当該共振回路の共振周波数が低下する。その結果、インバータ１が発生するステップ状の電圧変化によって共振回路に励起された共振が減衰しない間に次のステップ状の電圧変化が印加されることが繰り返されるので、共振が増大し、モータ１のケーブル接続端に通常以上の高電圧であるサージ電圧が発生する。
第２図と第３図を参照して、モータ２のケーブル接続端に発生するサージ電圧の内容を説明する。なお、第２図と第３図は、第１図に示す接続ケーブル３の両端での線間電圧波形を示す図である。
第２図（１）では、インバータ端線間電圧Ｖｕｖ＿ｉｎｖが、Ｖｄｃ→０→Ｖｄｃとステップ状に変化する場合が示されている。このとき、電圧変化のパルス幅が共振周期の１／２と一致していると、第２図（２）に示すように、モータ端線間電圧Ｖｕｖ＿ｍｏｔｏｒは、最大で直流母線電圧Ｖｄｃの３倍の高電圧になる。
また、第３図（１）では、インバータ端線間電圧Ｖｕｖ＿ｉｎｖが、０→Ｖｄｃ→−Ｖｄｃ→０と変化する場合が示されている。このときは、第３図（２）に示すように、モータ端線間電圧Ｖｕｖ＿ｍｏｔｏｒは、最大で直流母線電圧Ｖｄｃの４倍の高電圧になる。
第２図と第３図による説明から、電圧変化のパルス幅が充分に広ければ、ステップ状の電圧変化で生じた共振が減衰してから次のステップ状の電圧変化が印加されるので、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧は発生しないことが分かる。
このサージ電圧の問題を解決するため、例えば、特許文献１，２では、インバータの線間電圧パルス幅の基となる各ＩＧＢＴ素子の点弧パルス幅を監視し、点弧パルス幅の最大値を一定値以下に制限し、点弧パルス幅の最小値を一定値以上に制限する技術が開示されている。特許文献１：米国特許第５６７１１３０号公報、特許文献２：米国特許第５９９０６５８号公報。
また、例えば、特許文献３，４では、各ＩＧＢＴ素子の点弧パルスを生成しているＰＷＭ制御器に入力される各相電圧指令値を監視し、各相電圧指令値の最大値を一定値以下に制限し、各相電圧指令値の最小値を一定値以上に制限する技術が開示されている。特許文献３：米国特許第５９１２８１３号公報、特許文献４：米国特許第６０１４４９７号公報。
しかしながら、点弧パルス幅あるいは電圧指令値は、各相で異なるので、点弧パルス幅あるいは電圧指令値の制限は、各相個別に行う必要がある。つまり、上記の特許文献に開示された技術を適用し、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧を抑制するために、各ＩＧＢＴ素子の点弧パルス幅あるいは各相電圧指令値の最大値と最小値を制限しようとすると、各相の最大値と最小値を個別に制限する複数の制御手段が必要となる。
そして、この構成では、ある相の点弧パルス幅あるいは電圧指令値を制限する場合に、他相に及ぼされる影響が考慮できないという問題がある。また、この問題に関連して、全相を一括して扱い最適な制限を行うことができないという問題もある。
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、全相を一括して扱うことが可能で、直流母線電圧の２倍を越えるサージ電圧を最適に抑制できる電力変換器の制御装置を得ることを目的とする。
【発明の開示】
この発明では、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、零電圧ベクトル出力時間を一定値以上に確保するように調整する電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、常に零電圧ベクトル出力時間を一定値以上に確保するので半導体スイッチ素子のスイッチングに伴う共振現象を零電圧ベクトルの出力中に減衰させることができ、直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を有効に抑制することができる。
つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、零電圧ベクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は零電圧ベクトルの出力時間をゼロにする電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設けるか、零電圧ベクトル出力時間をゼロにするかを四捨五入の考え方で選択することによって直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内での電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、前記２つ以上の複数制御周期内での全零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値よりも短い場合は、隣接する２周期の中間に存する零電圧ベクトルの出力時間をゼロにしその分を前記２周期の両端に存する零電圧ベクトルの出力時間に配分するように調整する電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期を１単位として制御対象とする場合に、隣接する２周期の中間に存する零電圧ベクトルを無くすことによって、残りの零電圧ベクトルの出力時間を２倍にすることができる。その結果、１制御周期で考えれば、零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値を下回るまでは、零電圧ベクトル以外の非零電圧ベクトルの出力時間の合計を変える必要が無いので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設けるか、零電圧ベクトル出力時間をゼロにするかのいずれかであるので、上記の発明と同様に直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期内での電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、前記２つ以上の複数制御周期内での全零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値よりも短い場合は、前記２つ以上の複数制御周期内での同じ電圧ベクトルの出力時間を一つにまとめるように調整する電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、パルス幅変調制御の２つ以上の複数制御周期を１単位として制御対象とする場合に、２つ以上の複数制御周期内での同じ電圧ベクトルの出力時間を一つにまとめることで、零電圧ベクトルを含めて各電圧ベクトルの出力時間を２倍にすることができる。その結果、１制御周期で考えれば、零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値を下回るまでは、零電圧ベクトル以外の非零電圧ベクトルの出力時間の合計を変える必要が無いので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、常に一定値以上の零電圧ベクトル出力時間が確保されているので、上記の発明と同様に直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、零電圧ベクトルの出力時間が一定値よりも短い場合は、１制御周期前の調整時に用いた電圧ベクトルを受けて、前周期の最後に出力したベクトルが零電圧ベクトルであるか否かに応じて今回の周期における両零電圧ベクトルの一方の出力時間をゼロにしその分を他方の出力時間に配分するように調整する電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段が出力する電圧ベクトルを前記１制御周期遅延して前記電圧ベクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧ベクトル調整手段により調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、パルス幅変調制御周期の最初と最後に存する零電圧ベクトルを一つに結合するように電圧ベクトルを調整するので、零電圧ベクトルの出力時間を２倍にすることができる。その結果、零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値を下回るまでは、零電圧ベクトル以外の非零電圧ベクトルの出力時間の合計を変える必要が無いので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設けるか、零電圧ベクトル出力時間をゼロにするかのいずれかであるので、上記の発明と同様に直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、１制御周期前の調整時に用いた電圧ベクトルおよびその出力時間を受けて、前周期の最後に調整出力した零電圧ベクトルの出力時間と今回の周期にて前記電圧ベクトル制御手段から最初に入力した零電圧ベクトルの出力時間との合計が一定値よりも短い場合は、今回の周期で最初に出力する零電圧ベクトルの出力時間を前記一定値から前周期の最後に調整出力した零電圧ベクトルの出力時間を減算した時間となるように調整する電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段が出力する電圧ベクトルおよびその調整済みの出力時間を前記１制御周期遅延して前記電圧ベクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧ベクトル調整手段により調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前回のパルス幅変調制御周期の最後に出力した零電圧ベクトルの調整済み出力時間を利用して今回の周期にて出力する零電圧ベクトルの出力時間を決定するので、零電圧ベクトルがパルス幅変調制御周期を跨いでいる場合でも確実に、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保することができる。したがって、上記の発明と同様に直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧ベクトル制御手段と、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、電圧ベクトルの出力時間調整に伴う誤差を計算する機能を有し、前記電圧ベクトル制御手段から入力する電圧ベクトルの出力時間に前周期にて計算した誤差の補正を行った電圧ベクトルの出力時間について、零電圧ベクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は、零電圧ベクトル出力時間をゼロにする電圧ベクトル調整手段と、前記電圧ベクトル調整手段が出力する前記電圧ベクトルの出力時間調整に伴う誤差を前記１制御周期遅延して前記電圧ベクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧ベクトル調整手段により調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、上記の発明と同様に直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができるが、前回のパルス幅変調制御周期での調整誤差を用いて今回の周期にて出力する電圧ベクトルの出力時間を修正し前回調整時の影響を排除するので、今回の磁束ベクトル軌跡の終点を所望の点に一致させることができ、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れを最小限に留めることができる。
つぎの発明は、上記の発明において、前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする。
この発明によれば、電圧ベクトル調整の工夫によってサージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れを最小限に留めることができる。
つぎの発明は、上記の発明において、前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする。
この発明によれば、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合に、零電圧ベクトル以外の非零電圧ベクトルの出力時間によってはサージ電圧が生ずることがあるが、そのサージ電圧に制限を加えることができるので、確実に、直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
つぎの発明は、上記の発明において、前記電圧ベクトル調整手段は、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧ベクトルを前周期の最後に出力した電圧ベクトルに変更することを特徴とする。
この発明によれば、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合に、零電圧ベクトル以外の非零電圧ベクトルの出力時間によってはサージ電圧が生ずることがあるが、そのサージ電圧に制限を加えることができるので、確実に、直流母線電圧の２倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。
さらに、上記の各発明によれば、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図はＰＷＭ制御によって駆動される電力変換器であるインバータとモータとの接続ケーブルを説明する図であり、第２図は第１図に示す接続ケーブルの両端での線間電圧波形を示す図（その１）であり、第３図は第１図に示す接続ケーブルの両端での線間電圧波形を示す図（その２）であり、第４図はこの発明の実施の形態１である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図であり、第５図はＰＷＭ制御によって駆動される電力変換器としてこの実施の形態にて使用する三相電圧型インバータの基本構成を示す回路図であり、第６図は第５図に示すインバータの８通りの制御状態におけるオンしているＩＧＢＴ素子と電圧ベクトルとの関係を説明する図であり、第７図は電圧ベクトルを説明する図であり、第８図は位相と電圧ベクトルとの関係を説明する図であり、第９図は第４図に示す電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第１０図は電圧ベクトルを調整した場合における磁束ベクトルの軌跡を説明する図であり、第１１図は第４図に示す点弧パルス発生部の動作を説明するタイムチャートであり、第１２図は電圧ベクトルの推移と線間電圧との関係を説明する図であり、第１３図はパルス極性、零電圧ベクトル出力時間、零電圧以外のベクトル出力時間に着目して抽出した線間電圧パターンを示す図であり、第１４図は第１３図に示す線間電圧によって発生するサージ電圧を説明する図であり、第１５図はこの発明の実施の形態２である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第１６図はこの発明の実施の形態３である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図であり、第１７図は第１６図に示す電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第１８図はこの発明の実施の形態４である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第１９図はこの発明の実施の形態５である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図であり、第２０図は第１９図に示す電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第２１図はこの発明の実施の形態６である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第２２図はこの発明の実施の形態７である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図であり、第２３図は第２２図に示す電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第２４図は第２２図に示す電圧ベクトル調整部が行う誤差演算の動作を説明する図であり、第２５図はこの発明の実施の形態８である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第２６図はこの発明の実施の形態９である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電力変換器の制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態１．
第４図は、この発明の実施の形態１である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。第４図に示す制御装置は、電圧ベクトル制御部１１と電圧ベクトル調整部１２と点弧パルス発生部１３とを備えている。
電圧ベクトル制御部１１は、電力変換器の各相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから電力変換器がＰＷＭ制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルを選択し（図示例では、Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７）、その出力時間（ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ７）を計算する。
電圧ベクトル調整部１２は、電圧ベクトル制御部１１から入力する電圧ベクトル（図示例では、Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７）をそのまま出力するとともに、その電圧ベクトルの出力時間（ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ７）を零電圧ベクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力する（ｔ０’，ｔ１’，ｔ２’，ｔ７’）。
点弧パルス発生部１３は、電圧ベクトル調整部１２から入力する電圧ベクトルと電圧ベクトル調整部１２にて調整された電圧ベクトルの出力時間とに基づいて電力変換器を構成する各半導体スイッチ素子のオン、オフ信号「ＰＱ１、ＰＱ２、ＰＱ３、ＰＱ４、ＰＱ５、ＰＱ６、ＰＱ７」を生成する。
以下、各ブロックの具体的な動作について説明する。まず、第５図〜第８図を参照して電圧ベクトル制御部１１の動作について説明する。なお、第５図は、ＰＷＭ制御によって駆動される電力変換器としてこの実施の形態にて使用する三相電圧型インバータの基本構成を示す回路図である。第６図は、第５図に示すインバータの８通りの制御状態におけるオンしているＩＧＢＴ素子と電圧ベクトルとの関係を説明する図である。第７図は、電圧ベクトルを説明する図である。第８図は、位相と電圧ベクトルとの関係を説明する図である。
第５図に示すように、三相電圧形インバータは、直列に接続した半導体スイッチ素子（Ｑ１，Ｑ４）、（Ｑ３，Ｑ６）（Ｑ５，Ｑ２）の３組を直流電源１５に並列に接続した構成である。各半導体スイッチ素子は、フライホイールダイオードを内蔵する、ないしは取り付けられている。各半導体スイッチ素子は、例えばＩＧＢＴ素子であり、以降、ＩＧＢＴ素子という。図示例では、ＩＧＢＴ素子（Ｑ１，Ｑ４）がｕ相、ＩＧＢＴ素子（Ｑ３，Ｑ６）がｖ相、ＩＧＢＴ素子（Ｑ５，Ｑ２）がｗ相であり、それぞれの接続端から三相電圧ｕｖｗが取り出される。
ここで、ＩＧＢＴ素子のオン・オフ制御状態は、各相において、直流電源１５の正極側に接続された上アームＩＧＢＴ素子（Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５）がオンするか、負極側に接続された下アームＩＧＢＴ素子（Ｑ４、Ｑ６、Ｑ２）がオンするかの２通りの状態があり、三相で２×２×２＝８通りの状態が存在する。
第６図は、この８通りの状態とＩＧＢＴ素子のオン状態と三相電圧インバータが出力する電圧ベクトルとの関係を示している。図６において、電圧ベクトルＶ０はＩＧＢＴ素子（Ｑ４，Ｑ６，Ｑ２）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ１はＩＧＢＴ素子（Ｑ１，Ｑ６，Ｑ２）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ２はＩＧＢＴ素子（Ｑ１，Ｑ３，Ｑ２）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ３はＩＧＢＴ素子（Ｑ４，Ｑ３，Ｑ２）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ４はＩＧＢＴ素子（Ｑ４，Ｑ３，Ｑ５）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ５はＩＧＢＴ素子（Ｑ４，Ｑ６，Ｑ５）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ６はＩＧＢＴ素子（Ｑ１，Ｑ６，Ｑ５）がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトルＶ７はＩＧＢＴ素子（Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５）がオンしているときのベクトルである。
各相と電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７との関係は、第７図に示すようになっている。第７図において、電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６は、π／３［ｒａｄ］毎の位相差を持ち、大きさが直流電源１５の電圧Ｖｄｃと等しいベクトルである。電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は、大きさが０のベクトルであり、零電圧ベクトルと呼ばれる。電圧ベクトルＶ１の位相はｕ相と一致し、電圧ベクトルＶ３の位相はｖ相と一致し、電圧ベクトルＶ５の位相はｗ相と一致している。
三相電圧形インバータでは、ＰＷＭ制御周期Ｔの間に出力する電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせ種類と出力時間とを変えることによって、平均的に任意の大きさ、位相の電圧が出力可能である。電圧ベクトル制御部１１は、この電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせ種類の選択と出力時間の決定とを行う。
各相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗは、式（１）で与えられるとする。
2005020419.tif 000003
この式（１）における位相θは、時間の経過に従って増加するが、短いＰＷＭ制御周期Ｔの間では一定と考えることができる。
電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせ種類の選択は、現在のＰＷＭ制御周期Ｔにおける位相θの値に応じて第８図に示すように行われる。位相θの範囲は、第８図に示すように、０≦θ＜π／３、π／３≦θ＜２π／３、２π／３≦θ＜π、π≦θ＜４π／３、４π／３≦θ＜５π／３、５π／３≦θ＜２πの６つである。選択する電圧ベクトルの数は８つの中の４つであるが、その組み合わせが位相θの範囲毎に異なっている。但し、零電圧ベクトルｔ０，ｔ７は、全ての組み合わせに含まれている。
第８図において、現在のＰＷＭ制御周期Ｔにおける位相θが、例えば０≦θ＜π／３の範囲にあるとき、選択される電圧ベクトルの組み合わせは、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ７である。この選択された電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ７を出力する時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７は、それぞれ、式（２）で与えられる。
2005020419.tif 000004
つまり、第４図に示す電圧ベクトル制御部１１の出力状態は、ＰＷＭ制御周期Ｔにおける位相θが０≦θ＜π／３の範囲にあるときの出力状態を表している。以降、これを用いて説明する。ＰＷＭ制御周期Ｔにおける位相θが０≦θ＜π／３以外の領域では、選択された電圧ベクトルを出力する時間は、式（２）において、θの代わりにθをπ／３で除した剰余を使うことで求められる。
次に、第９図、第１０図を参照して電圧ベクトル調整部１２の動作について説明する。なお、第９図は、第４図に示す電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。第１０図は、電圧ベクトルを調整した場合における磁束ベクトルの軌跡を説明する図である。
第９図において、上記のように位相θが０≦θ＜π／３の範囲にあるとすれば、電圧ベクトル調整部１２は、電圧ベクトル制御部１１が出力する電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７を読込み（ステップＳＴ１０）、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。
その結果、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合には（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、読み込んだ出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７をそのまま調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’とする（ステップＳＴ１２）。
一方、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合は（ステップＳＴ１１：Ｎｏ）、ｔ０’＋ｔ７’＝Ｔｚとなるように電圧ベクトルの出力時間を調整する。このとき、調整した電圧ベクトルの出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’は、式（３）〜式（６）によって求め、電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間の相対比を変えないようにする（ステップＳＴ１３）。
2005020419.tif 000005
そして、ステップＳＴ１２またはステップＳＴ１３にて調整した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７の出力時間ｔ０’，ｔ１’，ｔ２’，ｔ７’を点弧パルス発生部１３に出力する（ステップＳＴ１４）。なお、電圧ベクトル制御部１１が選択した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７は、そのまま使用して点弧パルス発生部１３に出力する。
以上のように、電圧ベクトルを調整した場合には、電圧を積分して得られる磁束のベクトル軌跡を描くと第１０図が得られる。第１０図（１）では、電圧ベクトルの調整前におけるＰＷＭ制御周期１周期分の磁束ベクトルの軌跡Ａが示されている。第１０図（２）では、電圧ベクトルの調整後における磁束ベクトルの軌跡Ａ’、が示されている。前回の磁束ベクトルの軌跡Ａが最小零電圧ベクトル出力時間を確保した結果、軌跡Ａ’となって軌跡が短くなっている。第１０図の（１）と（２）を重ねて描いたのが第１０図（３）である。
第１０図（１）（２）において、磁束ベクトルΦ０，Φ７は、それぞれ零電圧ベクトルＶ０，Ｖ７に対応する磁束ベクトルである。零電圧ベクトルＶ０，Ｖ７は、大きさがないので、磁束ベクトルΦ０，Φ７は、時間が経過しても１点に留まっている。磁束ベクトルΦ１は、電圧ベクトルＶ１に対応する磁束ベクトルである。磁束ベクトルΦ１の大きさは、電圧ベクトルＶ１の大きさと出力時間との積になる。磁束ベクトルΦ２は、電圧ベクトルＶ２に対応する磁束ベクトルである。磁束ベクトルΦ２の大きさは、電圧ベクトルＶ２の大きさと出力時間との積になる。磁束ベクトルΦ１，Φ２は、電圧ベクトルＶ１，Ｖ２と同様に、π／３［ｒａｄ］の位相差を持つ。
電圧ベクトルをＶ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７の順に出力した場合、磁束ベクトルの軌跡Ａ，Ａ’は、Φ０→Φ１→Φ２→Φ７の順になる。負荷が誘導モータの場合、磁束ベクトルは、固定子磁束に相当するので、電圧ベクトル調整部１２で電圧ベクトルを調整する前の磁束ベクトルの軌跡Ａは円弧に沿って滑らかに推移するように電圧ベクトルの種類と出力時間が選択されており、電圧ベクトル調整部１２で電圧ベクトルを調整した後も磁束ベクトルの軌跡Ａ’が円弧に沿って滑らかに推移することが求められる。
すなわち、電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間の相対比を変えないように零電圧ベクトルＶ０，Ｖ７の出力時間を増やした場合、調整前の磁束ベクトルの軌跡Ａ（第１０図（１））は、調整後は軌跡Ａ’（第１０図（２））に変わるが、第５図（３）に示した通り、軌跡Ａ’のＰＷＭ制御周期Ｔにおける始点と終点を結んだ三角形は、軌跡Ａの始点と終点を結んだ三角形と相似である。したがって、周期Ｔが充分に短く円弧が直線と見なせる状態においては、軌跡Ａ’の終点も軌跡Ａと同様に円弧上に存在することになる。このため、電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間の相対比を変えないように電圧ベクトルの調整を行えば、調整後の磁束ベクトルの軌跡Ａ’も円弧に沿って滑らかに推移させることができる。
次に、第６図と第１１図を参照して点弧パルス発生部１３の動作について説明する。なお、第１１図は、第４図に示す点弧パルス発生部の動作を説明するタイムチャートである。点弧パルス発生部１３は、電圧ベクトル調整部１２の出力である電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ７と、調整された電圧ベクトルの出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’とから、各ＩＧＢＴ素子のオン、オフ信号ＰＱ１〜ＰＱ６を生成する。すなわち、電圧ベクトルとオンするＩＧＢＴ素子との関係は、第６図に示されている。第１１図に示すように、タイマ等で電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ７の出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’を設定することで、ＩＧＢＴ素子Ｑ１〜Ｑ６のオン、オフ信号ＰＱ１〜ＰＱ６を生成することができる。
次に、第１２図〜第１３図を参照して、零電圧ベクトルの出力時間を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚ以上に保つことによるサージ電圧抑制効果について説明する。なお、第１２図は、電圧ベクトルの推移と線間電圧との関係を説明する図である。第１３図は、パルス極性、零電圧ベクトル出力時間、零電圧以外のベクトル出力時間に着目して抽出した線間電圧パターンを示す図である。
ここで、ＰＷＭ制御周期Ｔの２周期における電圧ベクトルの推移を考える。ベクトルの対称性から、位相θが０≦θ＜π／３の範囲のみを考えると、電圧ベクトルの推移は、次の（１）（２）に示す２通りによって代表される。
（１）Ｖ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０
（２）Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７
そして、位相θが０≦θ＜π／３の範囲から、π／３≦θ＜２π／３の範囲に移るときには、前記の（１）（２）とは別の以下の（３）（４）に示す２通りによって代表される電圧ベクトルの推移が発生する。
（３）Ｖ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ０
（４）Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ７
第１２図は、以上の（１）〜（４）に示す４通りの電圧ベクトルの推移を線間電圧波形と共に示したものである。第１２図から、線間電圧のパルスは、零電圧ベクトルを挟んで同極性で変化する場合と、零電圧ベクトルを挟んで異極性で変化する場合とがあることが理解できる。第１３図は、この第１２図から、パルスの極性と零電圧ベクトルの出力時間と零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間とに着目して抽出される線間電圧のパターンを示している。第１３図では、零電圧ベクトルの出力時間の長短と零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の長短との組み合わせに対して、零電圧ベクトルを挟んで同極性で変化する線間電圧パターン１と、零電圧ベクトルを挟んで異極性で変化する線間電圧パターン２とが示されている。第１２図に示した全ての線間電圧変化は、第１３図に示す８通りに分類される。
そして、第１４図は、第１３図に示す線間電圧変化それぞれの場合において発生するサージ電圧の大きさを示している。第１４図から明らかなように、零電圧ベクトル出力時間が長い場合の（１−３）、（１−４）、（２−３）、（２−４）に関しては、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を超えるサージ電圧は発生しない。これに対して、零電圧ベクトル出力時間が短い場合の（１−１）、（１−２）、（２−１）、（２−２）に関しては、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を超えるサージ電圧が発生している。したがって、零電圧ベクトルの出力時間を適切に選べば、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を超えるサージ電圧の発生を抑制できることが分かる。
上述したように、この実施の形態１では、２つの零電圧ベクトル出力時間の合計が最小零電圧ベクトル出力時間よりも短い場合は、零電圧ベクトル以外の２つの電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、２つの零電圧ベクトル出力時間の合計が最小零電圧ベクトル出力時間と等しくなるように４つの電圧ベクトル出力時間を調整するようにしている。
したがって、この実施の形態１によれば、常に一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を得ることができるので、ＩＧＢＴ素子のスイッチングに伴う共振現象を零電圧ベクトル出力中に減衰させることができ、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧を有効に抑制できる。
また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。さらに、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
実施の形態２．
第１５図は、この発明の実施の形態２である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。この実施の形態２による電力変換器の制御装置では、実施の形態１（第４図）に示した構成において、電圧ベクトル調整部１２に若干の機能追加が行われている。すなわち、この実施の形態２による電圧ベクトル調整部１２は、電圧ベクトル制御部１１が出力する電圧ベクトルの出力時間を第１５図に示す手順によって調整し、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を確保する場合とゼロにする場合の双方の調整動作を行うようになっている。以下、第１５図を参照してこの実施の形態２による電圧ベクトル調整部１２の動作について説明する。なお、第１５図では、第９図に示した処理手順と同一となる処理手順には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
第１５図において、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合には（ステップＳＴ１１：Ｎｏ）、この実施の形態２では、さらに、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ２０）。
そして、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長い場合は（ステップＳＴ２０：Ｙｅｓ）、実施の形態１と同様に、ステップＳＴ１３の処理を行うが、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル時間Ｔｚの１／２よりも短い場合には（ステップＳＴ２０：Ｎｏ）、ｔ０’＝ｔ７’＝０となるように電圧ベクトルの出力時間を調整する（ステップＳＴ２１）。このときも、式３に従い電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間の相対比を変えないように調整する。
その結果、ステップＳＴ１４では、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ１３、ステップＳＴ２１のいずれかにて調整した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７の出力時間ｔ０’，ｔ１’，ｔ２’，ｔ７’を点弧パルス発生部１３に出力することになる。なお、電圧ベクトル制御部１１が選択した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７は、実施の形態１と同様に、そのまま使用して点弧パルス発生部１３に出力する。
以上のように、実施の形態２よれば、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合には、ｔ０＋ｔ７＝Ｔｚ／２を境に零電圧ベクトルの出力時間の合計値を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚに設定する、または、ゼロにするようにしている。したがって、実施の形態２では、四捨五入の考えが適用でき、電圧ベクトルを調整しても零電圧ベクトル出力時間の平均的な誤差を小さくすることができる。
次に、実施の形態１に使用した第１３図と第１４図を参照して、零電圧ベクトルの出力時間をゼロにすることによるサージ電圧抑制効果について説明する。第１３図と第１４図における（１−１）、（１−２）においては、短い零電圧ベクトルを出力すること自体が直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を超えるサージ電圧の原因となっている。第１４図の（１−１）、（１−２）において、零電圧ベクトルが無くなった場合、（１−１）、（１−２）は、それぞれ、短い１パルスと長い１パルスとなり、（１−３）、（１−４）の半周期における波形と等価である。
したがって、適用可能なケースは限定されるが、零電圧ベクトルの出力時間をゼロにすることで、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を超えるサージ電圧の発生を抑制できることが分かる。
以上のように、この実施の形態２によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設けるか、零電圧ベクトル出力時間をゼロにするかを四捨五入の考え方で選択することにより、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧が抑制できる。また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。さらに、電圧ベクトル調整の工夫によって、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
なお、以上の説明では、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚとするか、ゼロとするかの境界をＴｚ／２としたが、境界は特にＴｚ／２に限定されるものではなく、０〜Ｔｚの範囲で自由に設定できることは言うまでもない。また、この実施の形態２での説明から、実施の形態１では、境界をゼロに置いて零電圧ベクトルの出力時間の合計値を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚに切上げた例と考えることができる。反対に、境界を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚに置いて零電圧ベクトルの出力時間の合計値をゼロに切下げることも可能である。
実施の形態３．
第１６図は、この発明の実施の形態３である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態３では、構成要素は、実施の形態１と同様であるが、ＰＷＭ制御周期の例えば２制御周期を１単位として制御する場合の構成例が示されている。なお、各周期における制御位相θの考え方は、実施の形態１と同様であり、ここでは、０≦θ＜π／３の範囲を考える。
第１６図において、電圧ベクトル制御部２１は、実施の形態１にて説明した方法で、電力変換器の各相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗから電力変換器がＰＷＭ制御の２制御周期において出力する電圧ベクトルを選択し（図示例では（Ｖ０＿１，Ｖ１＿１，Ｖ２＿１，Ｖ７＿１）（Ｖ０＿２，Ｖ１＿２，Ｖ２＿２，Ｖ７＿２））、その出力時間（ｔ０＿１，ｔ１＿１，ｔ２＿１，ｔ７＿１）（ｔ０＿２，ｔ１＿２，ｔ２＿２，ｔ７＿２）を計算する。
電圧ベクトル調整部２２は、後述の方法（第１７図）で、電圧ベクトル制御部２１から入力する電圧ベクトル（図示例では（Ｖ０＿１，Ｖ１＿１，Ｖ２＿１，Ｖ７＿１）（Ｖ０＿２，Ｖ１＿２，Ｖ２＿２，Ｖ７＿２））をそのまま出力するとともに、その電圧ベクトルの出力時間（ｔ０＿１，ｔ１＿１，ｔ２＿１，ｔ７＿１）（ｔ０＿２，ｔ１＿２，ｔ２＿２，ｔ７＿２）を零電圧ベクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力する（ｔ０＿１’，ｔ１＿１’，ｔ２＿１’，ｔ７＿１’）（ｔ０＿２’，ｔ１＿２’，ｔ２＿２’，ｔ７＿２’）。
点弧パルス発生部２３は、実施の形態１にて説明した方法で、電圧ベクトル調整部２２から入力する電圧ベクトルと電圧ベクトル調整部２２にて調整された電圧ベクトルの出力時間とに基づいて電力変換器を構成する各半導体スイッチ素子のオン、オフ信号「ＰＱ１、ＰＱ２、ＰＱ３、ＰＱ４、ＰＱ５、ＰＱ６、ＰＱ７」を生成する。
電圧ベクトル制御部２１、点弧パルス発生部２３は、それぞれ、実施の形態１（第４図）における電圧ベクトル制御部１１、点弧パルス発生部１３をＰＷＭ制御周期の２周期分に拡張したのみであるので、詳細な説明は省略する。ここでは、以下、第１７図を参照して、電圧ベクトル調整部２２の動作について説明する。なお、第１７図は、第１６図に示す電圧ベクトル調整部２２の動作を説明するフローチャートである。
第１７図において、制御位相θが０≦θ＜π／３の範囲にあるとすれば、電圧ベクトル調整部２２は、電圧ベクトル制御部２１が出力する電圧ベクトルの出力時間（ｔ０＿１，ｔ１＿１，ｔ２＿１，ｔ７＿１）（ｔ０＿２，ｔ１＿２，ｔ２＿２，ｔ７＿２）を読込み（ステップＳＴ３１）、各周期における零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１）（ｔ０＿２＋ｔ７＿２）の一方または双方が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ３２）。
その結果、各周期における零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１）（ｔ０＿２＋ｔ７＿２）が共に最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合には（ステップＳＴ３２：Ｙｅｓ）、読み込んだ出力時間ｔ１＿１，ｔ２＿１，ｔ０＿１，ｔ７＿１，ｔ１＿２，ｔ２＿２，ｔ０＿２，ｔ７＿２をそのまま調整した出力時間ｔ１＿１’，ｔ２＿１’，ｔ０＿１’，ｔ７＿１’，ｔ１＿２’，ｔ２＿２’，ｔ０＿２’，ｔ７＿２’とする（ステップＳＴ３３）。
一方、各周期における零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１）（ｔ０＿２＋ｔ７＿２）の一方または双方が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合には（ステップＳＴ３２：Ｎｏ）、２周期に渡る零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ３４）。
その結果、２周期に渡る零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合には（ステップＳＴ３４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３５にて、２周期の中間に存する零電圧ベクトルの出力時間をゼロにし（ｔ７＿１’＝ｔ７＿２’＝０）、その分を２周期の両端に存する零電圧ベクトルの出力時間に分配する（ｔ０＿１’＝ｔ０＿２’＝（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）／２）。なお、零電圧ベクトル以外の非零電圧ベクトルの出力時間は、そのまま調整した非零電圧ベクトルの出力時間とする（ｔ１＿１’＝ｔ１＿１、ｔ２＿１’＝ｔ２＿１、ｔ１＿２’＝ｔ１＿２、ｔ２＿２’＝ｔ２＿２）。
一方、２周期に渡る零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合には（ステップＳＴ３４：Ｎｏ）、ステップＳＴ３６にて、２周期の中間に存する零電圧ベクトルの出力時間をゼロにし（ｔ７＿１’＝ｔ７＿２’＝０）、２周期の両端に存する零電圧ベクトルの出力時間ｔ０＿１’，ｔ０＿２’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの半分（ｔ０＿１’＝ｔ０＿２’＝Ｔｚ／２）となるように電圧ベクトルの出力時間を調整する。
このとき、式３に従って電圧ベクトルＶ１＿１、Ｖ２＿１、Ｖ１＿２、Ｖ２＿２の出力時間の相対比は変えないように調整する。すなわち、ｔ１＿１’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ１＿１／（ｔ１＿１＋ｔ２＿１）｝、ｔ２＿１’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ２＿１／（ｔ１＿１＋ｔ２＿１）｝、ｔ１＿２’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ１＿２／（ｔ１＿２＋ｔ２＿２）｝、ｔ２＿２’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ２＿２／（ｔ１＿２＋ｔ２＿２）｝と調整する。
そして、ステップＳＴ３３、ステップＳＴ３５、ステップＳＴ３６のいずれかにて調整した２周期分の電圧ベクトルＶ０＿１，Ｖ１＿１，Ｖ２＿１，Ｖ７＿１，Ｖ０＿２，Ｖ１＿２，Ｖ２＿２，Ｖ７＿２の出力時間ｔ０＿１’，ｔ１＿１’，ｔ２＿１’，ｔ７＿１’，ｔ０＿２’，ｔ１＿２’，ｔ２＿２’，ｔ７＿２’を点弧パルス発生部２３に出力する（ステップＳＴ３７）。なお、電圧ベクトル制御部２１が選択した２周期分の電圧ベクトルＶ０＿１，Ｖ１＿１，Ｖ２＿１，Ｖ７＿１，Ｖ０＿２，Ｖ１＿２，Ｖ２＿２，Ｖ７＿２は、そのまま使用して点弧パルス発生部２３に出力する。
以上のように、この実施の形態３によれば、ＰＷＭ制御周期の２周期を１単位として電圧ベクトルを調整するので、各周期の終端に存する零電圧ベクトルの出力時間をゼロにすることで、残りの零電圧ベクトルの出力時間を２倍にすることができる。その結果、ＰＷＭ制御周期の１周期で見れば、零電圧ベクトルの出力時間の合計が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２を下回るまでは、非零電圧ベクトルの出力時間の合計を変える必要がないので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、零電圧ベクトルの出力時間が最小零電圧ベクトル出力時間の一定値以上に確保されているか、ゼロであるかのいずれかであるので、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧の抑制が行える。
そして、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
なお、実施の形態３では、理解を容易にするためにＰＷＭ制御周期の２周期を対象にして電圧ベクトルの出力時間を調整する場合を説明したが、対象とする周期は特に２周期に限定されるものではなく、２周期以上の範囲で自由に設定できることは言うまでもない。
実施の形態４．
第１８図は、この発明の実施の形態４である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。この実施の形態４による電力変換器の制御装置では、実施の形態３（第１６図）に示した構成において、電圧ベクトル調整部２２に若干の機能追加が行われている。すなわち、この実施の形態４による電圧ベクトル調整部２２は、電圧ベクトル制御部２１がＰＷＭ制御の２制御周期において出力する電圧ベクトルの出力時間を第１８図に示す手順によって調整し、一定の場合に２周期内で同じ電圧ベクトルの出力時間をまとめるなどの調整動作を行うようになっている。以下、第１８図を参照してこの実施の形態４による電圧ベクトル調整部２２の動作について説明する。なお、第１８図では、第１７図に示した処理手順と同一となる処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
第１８図において、ステップＳＴ３４における判断処理において、２周期に渡る零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合には（ステップＳＴ３４：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４１にて、２周期内で同じ電圧ベクトルを出力する時間は一つにまとめる。すなわち、ｔ１＿１’＝ｔ１＿１＋ｔ１＿２、ｔ２＿１’＝ｔ２＿１＋ｔ２＿２、ｔ０＿１’＝ｔ７＿１’＝（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）／２と調整する。また、２周期目での各電圧ベクトルの出力時間をゼロにする。すなわち、ｔ１＿２’＝ｔ２＿２’＝ｔ０＿２’＝ｔ７＿２’＝０と調整する。
一方、２周期に渡る零電圧ベクトルの出力時間の合計（ｔ０＿１＋ｔ７＿１＋ｔ０＿２＋ｔ７＿２）が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合には（ステップＳＴ３４：Ｎｏ）、ステップＳＴ４２にて、２周期内で同じ電圧ベクトルを出力する時間は一つにまとめると共に、まとめた後の零電圧ベクトルの出力時間ｔ０＿１’，ｔ７＿１’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの半分（ｔ０＿１’＝ｔ７＿１’＝Ｔｚ／２）となるように電圧ベクトルの出力時間を調整する。
このとき、式３に従って電圧ベクトルＶ１＿１、Ｖ２＿１、Ｖ１＿２、Ｖ２＿２の出力時間の相対比は変えないようにする。すなわち、ｔ１＿１’＝（２Ｔ−Ｔｚ）｛（ｔ１＿１＋ｔ１＿２）／（ｔ１＿１＋ｔ２＿１＋ｔ１＿２＋ｔ２＿２）｝、ｔ２＿１’＝（２Ｔ−Ｔｚ）｛（ｔ２＿１＋ｔ２＿２）／（ｔ１＿１＋ｔ２＿１＋ｔ１＿２＋ｔ２＿２）｝と調整する。また、２周期目での各電圧ベクトルの出力時間をゼロにする。すなわち、ｔ１＿２’＝ｔ２＿２’＝ｔ０＿２’＝ｔ７＿２’＝０と調整する。
そして、ステップＳＴ３３、ステップＳＴ４１、ステップＳＴ４２のいずれかにて調整した２周期分の電圧ベクトルＶ０＿１，Ｖ１＿１，Ｖ２＿１，Ｖ７＿１，Ｖ０＿２，Ｖ１＿２，Ｖ２＿２，Ｖ７＿２の出力時間ｔ０＿１’，ｔ１＿１’，ｔ２＿１’，ｔ７＿１’，ｔ０＿２’，ｔ１＿２’，ｔ２＿２’，ｔ７＿２’を点弧パルス発生部２３に出力する（ステップＳＴ３７）。なお、電圧ベクトル制御部２１が選択した２周期分の電圧ベクトルＶ０＿１，Ｖ１＿１，Ｖ２＿１，Ｖ７＿１，Ｖ０＿２，Ｖ１＿２，Ｖ２＿２，Ｖ７＿２は、そのまま使用して点弧パルス発生部２３に出力する。
以上のように、この実施の形態４によれば、ＰＷＭ制御周期の２周期を１単位として電圧ベクトルを調整する際に、２周期内で同じ電圧ベクトルを出力する時間は一つにまとめることで、零電圧ベクトルを含めて各電圧ベクトルの出力時間を２倍にすることができる。その結果、ＰＷＭ制御周期の１周期で見れば、零電圧ベクトルの出力時間の合計が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２を下回るまでは、非零電圧ベクトルの出力時間の合計を変える必要がないので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、常に最小零電圧ベクトル時間が確保されているので、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧の抑制が行える。
そして、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
なお、実施の形態４では、理解を容易にするためにＰＷＭ制御周期の２周期を対象にして電圧ベクトルの出力時間を調整する場合を説明したが、実施の形態３と同様に、対象とする周期は特に２周期に限定されるものではなく、２周期以上の範囲で自由に設定できることは言うまでもない。
実施の形態５．
第１９図は、この発明の実施の形態５である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。なお、第１９図では、第４図に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
第１９図に示すように、この実施の形態５では、第４図に示した構成において、電圧ベクトル調整部１２に代えて電圧ベクトル調整部３１が設けられ、遅延部３２が追加されている。
遅延部３２は、電圧ベクトル調整部３１が調整して出力する各電圧ベクトルおよびその出力時間を一周期遅延して電圧ベクトル調整部３１に与えるようになっている。図示例では、遅延部３２は、一周期遅延した電圧ベクトルＶ０＿ｐ，Ｖ１＿ｐ，Ｖ２＿ｐ，Ｖ７＿ｐと、一周期遅延した出力時間ｔ０＿ｐ，ｔ１＿ｐ，ｔ２＿ｐ，ｔ７＿ｐとを電圧ベクトル調整部３１に与える。
電圧ベクトル調整部３１は、実施の形態１にて説明したように、電圧ベクトル制御部１１が出力する電圧ベクトルの出力時間を零電圧ベクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力するが、その際に、遅延部３２を介して得られたＰＷＭ制御周期の１周期前の調整時間も使用して調整する。
次に、第２０図を参照して、この実施の形態５である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部３１の動作について説明する。なお、第２０図は、第１９図に示す電圧ベクトル調整部３１の動作を説明するフローチャートである。第２０図では、第９図に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には、同一の符号が付されている。
第２０図において、電圧ベクトル調整部３１は、電圧ベクトル制御部１１から入出力する電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７と、遅延部３２から入力するＰＷＭ制御周期の１周期前の調整出力である電圧ベクトルＶ１＿ｐ，Ｖ２＿ｐ，Ｖ０＿ｐ，Ｖ７＿ｐと、その出力時間ｔ１＿ｐ，ｔ２＿ｐ，ｔ０＿ｐ，ｔ７＿ｐとを読込み（ステップＳＴ５１）、零電圧ベクトルの出力時間がゼロである場合があるので、前回（ＰＷＭ制御周期の１周期前）最後に出力したベクトルが零電圧ベクトルであるか否かを判定する（ステップＳＴ５２）。
その結果、前回最後に出力したベクトルが零電圧ベクトルであれば（ステップＳＴ５２：Ｙｅｓ）、今回は零電圧ベクトルから開始するシーケンスに分岐し、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長いか否かの判定を行う（ステップＳＴ１１）。
そして、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合には（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、今回の出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７をそのまま調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’とする（ステップＳＴ１２）。
一方、ステップＳＴ１１において、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合には（ステップＳＴ１１：Ｙｅｓ）、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ５３）。その結果、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長い場合には（ステップＳＴ５３：Ｙｅｓ）、周期の最初に出力される零電圧ベクトルＶ０の出力時間ｔ０’を零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７に調整し（ｔ０’＝ｔ０＋ｔ７）、周期の最後に出力される零電圧ベクトルＶ７の出力時間をゼロにする（ｔ７’＝０）。また、非零電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２は、そのまま調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’とする（ステップＳＴ５４）。
また、ステップＳＴ５３において、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも短い場合は（ステップＳＴ５３：Ｎｏ）、ステップＳＴ５５において、周期の最初に出力される零電圧ベクトルＶ０の出力時間を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２に調整し、周期の最後に出力される零電圧ベクトルＶ７の出力時間をゼロにする（ｔ７’＝０）。また、非零電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間ｔ１，ｔ２は、式３に従って電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間の相対比を変えないように調整する。すなわち、ｔ１’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）｝、ｔ２’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）｝と調整する。
また、前回最後に出力したベクトルが零ベクトルでなければ（ステップ５２：Ｎｏ）、今回は非零電圧ベクトルから開始するシーケンスに分岐し、ステップＳＴ５６において、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長い場合は（ステップＳＴ５６：Ｙｅｓ）、周期の最初に出力される零電圧ベクトルＶ０の出力時間をゼロにし（ｔ０’＝０）、周期の最後に出力される零電圧ベクトルＶ７の出力時間を零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７に調整する（ｔ７’＝ｔ０＋ｔ７）。また、非零電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間は、今回の出力時間ｔ１，ｔ２，をそのまま調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’とする（ステップＳＴ５７）。
そして、ステップＳＴ５６において、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも短い場合は（ステップＳＴ５６：Ｎｏ）、ステップＳＴ５８において、周期の最初に出力される零電圧ベクトルＶ０の出力時間をゼロにし（ｔ０’＝０）、周期の最後に出力される零電圧ベクトルＶ７の出力時間を最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２に調整する（ｔ７’＝Ｔｚ／２）。このとき、非零電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間は、式３に従って電圧ベクトルＶ１、Ｖ２の出力時間の相対比を変えないように調整する。すなわち、ｔ１’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）｝、ｔ２’＝（Ｔ−Ｔｚ／２）｛ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）｝と調整する。
そして、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ５４、ステップＳＴ５５、ステップＳＴ５７、ステップＳＴ５８のいずれかにて調整した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７の出力時間ｔ０’，ｔ１’，ｔ２’，ｔ７’を点弧パルス発生部１３に出力する（ステップＳＴ１４）。なお、電圧ベクトル制御部１１が選択した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７は、そのまま使用して点弧パルス発生部１３に出力する。
以上のように、この実施の形態５によれば、ＰＷＭ制御周期の最初と最後に存在している零電圧ベクトルを一つに結合するように電圧ベクトルの出力時間を調整することで、零電圧ベクトルの出力時間を２倍にすることができる。その結果、零電圧ベクトルの出力時間の合計が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２を下回るまでは、非零電圧ベクトルの出力時間の合計を変える必要がないので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、零電圧ベクトルの出力時間が最小零電圧ベクトル時間の一定値以上に確保されているか、ゼロであるかのいずれかであるため、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧の抑制が行える。
そして、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
実施の形態６．
第２１図は、この発明の実施の形態６である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。この実施の形態６による電力変換器の制御装置では、実施の形態５（第１９図）に示した構成において、電圧ベクトル調整部３１に若干の機能追加が行われている。すなわち、この実施の形態６による電圧ベクトル調整部３１は、前回のＰＷＭ制御周期の最後に出力した零電圧ベクトルの出力時間を利用して今回のＰＷＭ制御周期の最初に出力する零電圧ベクトルの出力時間を決定する調整動作を行うようになっている。以下、第２０図を参照してこの実施の形態６による電圧ベクトル調整部３１の動作について説明する。なお、第２１図では、第２０図に示した処理手順と同一となる処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態６に関わる部分を中心に説明する。
第２１図において、電圧ベクトル調整部３１は、電圧ベクトル制御部１１から入力する電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７と、遅延部３２から入力するＰＷＭ制御周期の１周期前の調整出力である電圧ベクトルＶ１＿ｐ，Ｖ２＿ｐ，Ｖ０＿ｐ，Ｖ７＿ｐと、その出力時間ｔ１＿ｐ，ｔ２＿ｐ，ｔ０＿ｐ，ｔ７＿ｐとを読込むと（ステップＳＴ５１）、前回（ＰＷＭ制御周期の１周期前）最後に出力した零電圧ベクトルの出力時間ｔ０＿ｐと今回最初に出力する零電圧ベクトルの出力時間ｔ０との合計時間が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ６１）。
その結果、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合は（ステップＳＴ６１：Ｙｅｓ）、今回の出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７をそのまま調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’とする（ステップＳＴ１２）。一方、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合は（ステップＳＴ６１：Ｎｏ）、さらに零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長いか否かを判定する（ステップＳＴ６２）。
そして、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも長い場合は（ステップＳＴ６２：Ｙｅｓ）、周期の最初に出力される零電圧ベクトルＶ０の出力時間ｔ０’を零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚと等しくなるように調整し（ｔ０’＝Ｔｚ−ｔ０＿ｐ）、周期の最後に出力される零電圧ベクトルＶ７の出力時間ｔ７’を残りの時間ｔ０＋ｔ７−ｔ０’と調整する（ｔ７’＝ｔ０＋ｔ７−ｔ０’）。また、非零電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２は、そのまま調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’とする（ステップＳＴ６３）。
一方、零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０＋ｔ７が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚよりも短い場合は（ステップＳＴ６２：Ｎｏ）、周期の最初に出力される零電圧ベクトルＶ０の出力時間ｔ０’を零電圧ベクトルの出力時間の合計ｔ０＿ｐ＋ｔ０が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚと等しくなるように調整し（ｔ０’＝Ｔｚ−ｔ０＿ｐ）、周期の最後に出力される零電圧ベクトルＶ７の出力時間をゼロにする（ｔ７’＝０）。また、非零電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２は、式３に従って電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間の相対比を変えないように調整する。すなわち、ｔ１’＝（Ｔ−Ｔｚ＋ｔ０＿ｐ）｛ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）｝、ｔ２’＝（Ｔ−Ｔｚ＋ｔ０＿ｐ）｛ｔ２／（ｔ１＋ｔ２）｝と調整する（ステップＳＴ６４）。
そして、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ６３、ステップＳＴ６４のいずれかにて調整した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７の出力時間ｔ０’，ｔ１’，ｔ２’，ｔ７’を点弧パルス発生部１３に出力する（ステップＳＴ１４）。なお、電圧ベクトル制御部１１が選択した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７は、そのまま使用して点弧パルス発生部１３に出力する。
以上のように、実施の形態６によれば、前回のＰＷＭ制御周期の最後に出力した零電圧ベクトルの出力時間を利用して今回のＰＷＭ制御周期の最初に出力する零電圧ベクトルの出力時間を決定するので、零電圧ベクトルがＰＷＭ制御周期を跨いでいる場合でも、確実に最小零電圧ベクトル時間が確保できる。このため、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧の抑制が確実に行える。
そして、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
実施の形態７．
第２２図は、この発明の実施の形態７である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。なお、第２２図では、第４図に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。
第２２図に示すように、この実施の形態７では、第４図に示した構成において、電圧ベクトル調整部１２に代えて電圧ベクトル調整部４１が設けられ、遅延部４２が追加されている。
電圧ベクトル調整部４１は、実施の形態１にて説明したように、電圧ベクトル制御部１１が出力する電圧ベクトルの出力時間を零電圧ベクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力するが、この実施の形態７では、調整に伴う誤差Ｅｒｒを出力する機能を有し、遅延部４２を介して入力するＰＷＭ制御周期の１周期前の誤差Ｅｒｒ＿ｐを１周期後の電圧ベクトル調整に使用するようになっている。
次に、第２２図〜第２４図を参照して、この実施の形態７による電力変換器の制御装置における電圧ベクトル調整部４１の動作について説明する。なお、第２３図は、第２２図に示す電圧ベクトル調整部４１の動作を説明するフローチャートである。第２４図は第２２図に示す電圧ベクトル調整部が行う誤差演算の動作を説明する図である。
まず、第２３図において、電圧ベクトル調整部４１は、電圧ベクトル制御部１１が出力する電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７と共に、前回（ＰＷＭ制御周期の１周期前）計算した誤差Ｅｒｒ＿ｐを読込み（ステップＳＴ７１）、前回の誤差Ｅｒｒ＿ｐを補正するように電圧ベクトルの出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７を修正する（ステップＳＴ７２）。
すなわち、ステップＳＴ７２では、出力時間ｔ１をｔ１（１＋Ｅｒｒ＿ｐ）と修正する。出力時間ｔ２をｔ２（１＋Ｅｒｒ＿ｐ）と修正する。その後で新たな出力時間ｔ１，ｔ２を用いて、出力時間ｔ０，ｔ７を（Ｔ−ｔ１−ｔ２）／２と修正する。次いで、実施の形態２（第１５図）にて説明した手順で、最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの確保、または、零電圧ベクトル出力時間の削除を行う（ステップＳＴ１１〜ＳＴ２１）。
次いで、得られた調整後の電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間ｔ１’，ｔ２’と先のステップＳＴ７２にて修正した電圧ベクトルＶ１，Ｖ２の出力時間ｔ１，ｔ２との誤差Ｅｒｒを計算する。すなわち、Ｅｒｒ＝（ｔ１＋ｔ２−ｔ１’−ｔ２’）／（ｔ１＋ｔ２）の演算を行う（ステップＳＴ７３）。そして、得られた調整後の電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ７の出力時間ｔ１’，ｔ２’、ｔ０’、ｔ７’と誤差Ｅｒｒとを出力する（ステップＳＴ７４）。なお、電圧ベクトル制御部１１が選択した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７は、そのまま使用して点弧パルス発生部１３に出力する点は同様である。
次に、第２４図を参照して、誤差Ｅｒｒの計算方法について説明する。第２４図（１）では、電圧ベクトルの調整前におけるＰＷＭ制御周期２周期分の磁束ベクトルの軌跡Ａ、Ｂが示されている。軌跡Ａは、前回周期のものであり、軌跡Ｂは今回周期のものである。第２４図（２）では、電圧ベクトルの調整後における磁束ベクトルの軌跡Ａ’、Ｂ’が示されている。前回の磁束ベクトルの軌跡Ａが最小零電圧ベクトル出力時間を確保した結果、軌跡Ａ’となって軌跡が短くなっている。第２４図の（１）と（２）を重ねて描いたのが第２４図（３）である。
ここで、今回のＰＷＭ制御周期において、軌跡Ｂ’で示したような軌跡を描くことで、調整前と調整後の磁束ベクトル軌跡の終点を一致させることを考える。実施の形態１（第１０図）にて説明した通り、電圧ベクトルの調整を零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比を変えないように式３に従って実施した場合は、軌跡Ａの三角形と軌跡Ａ’の三角形は相似形である。同様に、軌跡Ｂの三角形と軌跡Ｂ’の三角形も相似形である。
角度Δθａおよび角度Δθｂが充分に小さい場合には、円弧は直線と見なせるので、軌跡Ａ、Ｂと軌跡Ａ’、Ｂ’の違いは、円弧である直線を２分割する際の分割比が異なるのみと考えることができる。調整前の軌跡Ａと軌跡Ｂとの分割比は１：１であるので、軌跡Ａ’で短くなった部分を軌跡Ｂ’に足して合計の値を等しくする場合、軌跡Ａと軌跡Ａ’との比が分かれば良いことになる。したがって、以下の式（７）〜式（９）いずれかによって得られる誤差Ｅｒｒを用いる。
2005020419.tif 000006
この誤差Ｅｒｒを導入すれば、前回の誤差Ｅｒｒ＿ｐを用いて、電圧ベクトルの出力時間ｔ１、ｔ２を（１＋Ｅｒｒ＿ｐ）倍することで、前回の調整の影響を排除して今回の磁束ベクトル軌跡の終点を所望の点に一致させることができる。
このように、この実施の形態７によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設ける、あるいは零電圧ベクトル出力時間をゼロにする調整を行う場合に、調整誤差が修正できるので、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧を確実に抑制でき、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。
実施の形態８．
第２５図は、この発明の実施の形態８である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。なお、第２５図では、第９図（実施の形態１）に示した処理手順と同一ないしは同等である手順には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態８に関わる部分を中心に説明する。
この実施の形態８では、実施の形態１（第４図）に示した電力変換器の制御装置において、実施の形態２（第１５図）にて説明した零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合に例外として考慮しなかった事項（不具合点）についての対策例が示されている（ステップＳＴ８１〜ＳＴ８４）。
すなわち、第１２図（１）に注目すると、零電圧ベクトルＶ７を除去した場合、線間電圧Ｖｖｗ、Ｖｗｕに関しては問題ないが、線間電圧Ｖｕｖは電圧ベクトルＶ２を挟んで電圧ベクトルＶ１のパルスが２つ存在する形となっている。これは、電圧ベクトルＶ２を零電圧ベクトルと置き換えれば、第１４図の（１−２）のケースとなる。つまり、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合に、非零電圧ベクトルの出力時間によっては、サージ電圧の発生が有りうる。この実施の形態８では、そのような場合に、最小零電圧ベクトル出力時間確保の考えを適用するようにしている。以下、第２５図に沿って説明する。
第２５図において、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合は（ステップＳＴ２１）、電圧ベクトルＶ１の調整した出力時間ｔ１’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも短いか否かを判定する（ステップＳＴ８１）。その結果、電圧ベクトルＶ１の調整した出力時間ｔ１’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも短い場合は（ステップＳＴ８１：Ｙｅｓ）、出力時間ｔ１’はｔ１’＝Ｔｚ／２となるように再調整する。また、電圧ベクトルＶ２の調整した出力時間ｔ２’はｔ２’＝Ｔ−Ｔｚ／２と再調整する（ステップＳＴ８２）。
一方、電圧ベクトルＶ１の調整した出力時間ｔ１’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長い場合は（ステップＳＴ８１：Ｎｏ）、電圧ベクトルＶ２の調整した出力時間ｔ２’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも短いか否かを判定する（ステップＳＴ８３）。
その結果、電圧ベクトルＶ２の調整した出力時間のｔ２’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも短い場合は（ステップ８３：Ｙｅｓ）、調整した出力時間のｔ２’は、ｔ２’＝Ｔｚ／２になるように再調整する。このときは、電圧ベクトルＶ１の調整した出力時間ｔ１’をｔ１’＝Ｔ−Ｔｚ／２と再調整する（ステップＳＴ８４）。
そして、電圧ベクトルＶ２の調整した出力時間ｔ２’が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２よりも長い場合は（ステップ８３：Ｎｏ）、ステップＳＴ１１〜ＳＴ２１にて調整した出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’の再調整は行わない（ステップＳＴ８５）。
なお、以上の説明では、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間が最小零電圧ベクトル出力時間Ｔｚの１／２を下回る場合には、Ｔｚ／２に切上げているが、実施の形態２にて説明した通り、四捨五入しても、切下げても良い。
このように、実施の形態８によれば、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合に起こり得る零電圧ベクトル以外の電圧ベクトル出力時間に関するサージ電圧に対しても制限を加えることができ、確実に直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧を抑制できる。また、サージ電圧の抑制は三相共通のパラメータである電圧ベクトル出力時間を調整するだけで全相に渡って効果を得ることができる。さらには、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
実施の形態９．
第２６図は、この発明の実施の形態９である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。なお、第２５図では、第２０図（実施の形態５）に示した処理手順と同一ないしは同等である手順には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態９に関わる部分を中心に説明する。
この実施の形態９では、実施の形態５（第１９図）に示した電力変換器の制御装置において、第２０図にて説明した零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合に例外として考慮しなかった事項（不具合点）についての対策例が示されている（ステップＳＴ９０〜ＳＴ９３）。
すなわち、サージ電圧の発生パターンが第１４図の（２−１）、（２−２）となる場合には、零電圧ベクトルを除去しても、モータ端線間電圧のサージ電圧は抑制されないことが起こる。そこで、第１２図の（３）、（４）に着目すると、第１２図の（４）では第１４図の（２−１）、（２−２）の現象が発生するが、第１２図の（３）では発生しないことが分かる。位相θが０≦θ＜π／３の範囲からπ／３≦θ＜２π／３の範囲に移るときの電圧ベクトルの推移を以下に再記する。
（３）Ｖ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ７→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ０
（４）Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ７
ここで、零電圧ベクトルが除去された場合には、以下となる。
（３）’Ｖ０→Ｖ１→Ｖ２→（Ｖ７）→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ０
（４）’Ｖ７→Ｖ２→Ｖ１→（Ｖ０）→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ７
（３）’と（４）’との比較から、零電圧ベクトルを除去する前後の電圧ベクトルを同じにすれば、第１４図の（２−１）、（２−２）の現象が無くなり、サージ電圧を抑制できることが分かる。
さて、第２６図において、第２０図に示す最初のステップＳＴ５１に代えたステップ９０では、電圧ベクトル制御部１１から入力する電圧ベクトルＶ１，Ｖ２，Ｖ０，Ｖ７と、その出力時間ｔ１，ｔ２，ｔ０，ｔ７と、遅延部３２から入力するＰＷＭ制御周期の１周期前の調整出力である電圧ベクトルＶ１＿ｐ，Ｖ２＿ｐ，Ｖ０＿ｐ，Ｖ７＿ｐと、その出力時間ｔ１＿ｐ，ｔ２＿ｐ，ｔ０＿ｐ，ｔ７＿ｐとを読込む。そして、ステップＳＴ５７またはステップＳＴ５８において零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合には、前回最後に出力した電圧ベクトルが今回最初に出力する電圧ベクトルと同じか否かを判定する（ステップＳＴ９１）。
その結果、前回最後に出力した電圧ベクトルが今回最初に出力する電圧ベクトルと同じ場合は（ステップＳＴ９１：Ｙｅｓ）、前記（３）’のケースであるので何もせずにステップＳＴ９３に進む。一方、前回最後に出力した電圧ベクトルが今回最初に出力する電圧ベクトルと異なる場合は（ステップＳＴ９１：Ｎｏ）、前記（４）’のケースであるので、今回最初に出力する電圧ベクトルを前回最後に出力した電圧ベクトルに変更（ステップＳＴ９２）してステップＳＴ９３に進む。ステップＳＴ９３では、調整した電圧ベクトルの出力時間ｔ１’，ｔ２’，ｔ０’，ｔ７’と、電圧ベクトルＶ１’，Ｖ２’，Ｖ０’，Ｖ７’とを出力する。なお、ステップＳＴ１２，ＳＴ５４，ＳＴ５５からステップ９３に進んだ場合には、電圧ベクトル制御部１１が選択した電圧ベクトルＶ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７は、そのまま電圧ベクトルＶ０’，Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ７’として点弧パルス発生部１３に出力する。
このように、実施の形態９によれば、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合に生じる第１４図の（２−１）、（２−２）のケースを回避することができ、確実に直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧が抑制できる。また、サージ電圧の抑制では、三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を調整するだけで、全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。
ここで、実施の形態１〜９の説明では、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧の発生を抑制する個別の方法について述べてきたが、実施の形態１〜９の２つ以上を組合せて使うことも可能である。その場合の構成についての説明は省略するが、組合せた場合においても、少なくとも零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上確保するか、または、ゼロにすることによって、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧を抑制できる。また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。さらに、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。
また、実施の形態１〜９の説明では、サージ電圧抑制に伴う磁束ベクトル軌跡の乱れを最小限に留めるため、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させないように調整を行っているが、サージ電圧の抑制のみが目的であれば、相対比率を変化させてもよい。これは、サージ電圧の抑制に関する実施の形態１の説明から明らかである。
この場合も、零電圧ベクトルの出力時間を一定値以上確保するか、または、ゼロにすることによって、直流母線電圧Ｖｄｃの２倍を越えるサージ電圧を抑制できる。また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧ベクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】  この発明は、電力変換器と負荷との接続ケーブルが長くなる場合における電力変換器の制御装置として好適である。
【図１】
2005020419.tif 000007
【図２】
2005020419.tif 000008
【図３】
2005020419.tif 000009
【図４】
2005020419.tif 000010
【図５】
2005020419.tif 000011
【図６】
2005020419.tif 000012
【図７】
2005020419.tif 000013
【図８】
2005020419.tif 000014
【図９】
2005020419.tif 000015
【図１０】
2005020419.tif 000016
【図１１】
2005020419.tif 000017
【図１２】
2005020419.tif 000018
【図１３】
2005020419.tif 000019
【図１４】
2005020419.tif 000020
【図１５】
2005020419.tif 000021
【図１６】
2005020419.tif 000022
【図１７】
2005020419.tif 000023
【図１８】
2005020419.tif 000024
【図１９】
2005020419.tif 000025
【図２０】
2005020419.tif 000026
【図２１】
2005020419.tif 000027
【図２２】
2005020419.tif 000028
【図２３】
2005020419.tif 000029
【図２４】
2005020419.tif 000030
【図２５】
2005020419.tif 000031
【図２６】
2005020419.tif 000032
【国際調査報告】
2005020419.tif 000033
2005020419.tif 000034