(57)【要約】【課題】零相電流による影響を低減させた多相交流負荷駆動装置を提供する。【解決手段】直流電力を多相交流電力に変換する第１インバータ１０２と、第１インバータ１０２の出力側に接続される第１多相交流負荷２００の中性点を模擬する中性点模擬手段４０２と、第１中性点模擬手段３００に接続された直流電源Ｂと、第１インバータ１０２の入力側に接続されたコンデンサＣと、を備える多相交流負荷駆動装置４００とする。【選択図】図６
2016005352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を多相交流電力に変換する第１インバータと、
前記第１インバータの出力側に接続される第１多相交流負荷の中性点を模擬する第１中性点模擬手段と、
前記第１中性点模擬手段に接続された第１エネルギー蓄積要素と、
前記第１インバータの入力側に接続された第２エネルギー蓄積要素と、
を備えることを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第１中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷により構成されることを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第１中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷と模擬中性点とに接続される零相の誘導負荷を有することを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第１中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の模擬中性点側が中性点側結合部において共通に結合され、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の各相側が相側結合部において共通に結合され、前記中性点側結合部と前記相側結合部とが結合された磁気回路を構成することを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
直流電力を多相交流電力に変換する第２インバータと、
前記第２インバータの出力側に接続される第２多相交流負荷の中性点を模擬する第２中性点模擬手段と、
をさらに備え、
前記第１エネルギー蓄積要素は、前記第１中性点模擬手段と前記第２中性点模擬手段との間に接続され、
前記第２エネルギー蓄積要素は、前記第１インバータと前記第２インバータの入力側に接続されることを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第２中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷により構成されることを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第２中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷と模擬中性点とに接続される零相の誘導負荷を有することを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第２中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の模擬中性点側が中性点側結合部において共通に結合され、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の各相側が相側結合部において共通に結合され、前記中性点側結合部と前記相側結合部とが結合された磁気回路を構成することを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項９】
請求項８に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第１中性点模擬手段及び前記第２中性点模擬手段は、
前記第１中性点模擬手段の中性点側結合部と前記第２中性点模擬手段の中性点側結合部とが結合され、前記第１中性点模擬手段の相側結合部と前記第２中性点模擬手段の相側結合部とが結合された磁気回路を構成することを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の多相交流負荷駆動装置であって、
前記第１中性点模擬手段の中性点側結合部と、前記零相の誘導負荷が形成する磁路と、が結合され、前記第２中性点模擬手段の中性点側結合部と、前記零相の誘導負荷が形成する磁路と、が結合された磁気回路を構成することを特徴とする多相交流負荷駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相交流負荷を駆動するためのインバータを備えた多相交流負荷駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池などの直流電源からの直流電力をインバータにより所望の３相交流電力に変換して交流負荷を駆動する多相交流負荷駆動システムが利用されている。特に、交流モータの出力を逐次変更するとともに回生制動を行う場合に適しており、電気自動車やハイブリッド自動車などの駆動システムに広く採用されている。
【０００３】
このような駆動システムでは、交流負荷を駆動するための直流電源を昇圧してインバータに印加するための昇圧コンバータが設けられることが多いが、交流負荷の出力容量にあった容量の昇圧コンバータを設けるとシステムの製造コストが増大するだけでなく、昇圧コンバータにおける電力損失も大きくなるという問題がある。
【０００４】
そこで、インバータで駆動される第１の交流負荷の中性点と第２の交流負荷の中性点との間に直流電源を接続し、インバータの入力側にコンデンサを接続した構成の駆動システムが提案されている（特許文献１〜３等）。このような駆動システムは、通常の交流負荷の駆動の他に、交流負荷の各相のコイルとインバータのスイッチング素子からなる回路を直流電源の電圧に利用してコンデンサを充電する昇圧チョッパ回路として機能させることができる。そして、交流負荷への電力の過不足分をコンデンサの充電によって補わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１７８１１４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０９６５号公報
【特許文献３】特開２００７−２７４８８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、交流負荷の中性点を介して直流電源からインバータの入力側のコンデンサに充放電を行うと、交流負荷には駆動のための交流電流以外にコンデンサを充放電するための零相電流が流れる。
【０００７】
この零相電流は、交流負荷における電力損失、効率の低下、耐熱及び冷却等の熱対策に伴う装置の大型化を招く原因となっている。また、交流負荷が電動機である場合、ロータの突極構造や電磁材料の磁気飽和等の非線形性により零相電流によるトルクリプルが発生するおそれがある。また、交流負荷に中性点を取り出す端子を設ける必要があり、交流負荷の設計の制約となり、交流負荷の最適化が難しくなる。
【０００８】
さらに、交流負荷における零相電流の回路負荷は、図８に示すように、星形結線されてその中性点が引き出されているものの、その磁路は中性点側で結合しそこで閉じられる。ここで、零相電流による磁束は中性点側で行き止まりとなり、磁気回路として成立しない。すなわち、零相電流に対する有効なリアクトルとして働かない。そのため、僅かな漏れインダクタンスだけであり、零相電流には多く高調波成分及び突入電流が含まれる。そのため、駆動システムからの電磁ノイズの発生やインバータの相電流のピーク値増大に伴うインバータの高容量化及び高コスト化を招いている。また、零相電流の高調波成分の抑制のために複雑な制御及びフェールセーフ等の安全対策が必要である。また、現実的には、零相電流の高調波成分の抑制のために平滑リアクトルをコンデンサに直列に接続する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの態様は、直流電力を多相交流電力に変換する第１インバータと、前記第１インバータの出力側に接続される第１多相交流負荷の中性点を模擬する第１中性点模擬手段と、前記第１中性点模擬手段に接続された第１エネルギー蓄積要素と、前記第１インバータの入力側に接続された第２エネルギー蓄積要素と、を備えることを特徴とする多相交流負荷駆動装置である。
【００１０】
ここで、前記第１中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷により構成されることが好適である。また、前記第１中性点模擬手段は、零相の誘導負荷を有することが好適である。
【００１１】
また、前記第１中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の模擬中性点側が中性点側結合部において共通に結合され、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の各相側が相側結合部において共通に結合され、前記中性点側結合部と前記相側結合部とが結合された磁気回路を構成することが好適である。
【００１２】
また、直流電力を多相交流電力に変換する第２インバータと、前記第２インバータの出力側に接続される第２多相交流負荷の中性点を模擬する第２中性点模擬手段と、をさらに備え、前記第１エネルギー蓄積要素は、前記第１中性点模擬手段と前記第２中性点模擬手段との間に接続され、前記第２エネルギー蓄積要素は、前記第１インバータと前記第２インバータの入力側に接続されることが好適である。
【００１３】
また、前記第２中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷により構成されることが好適である。また、前記第２中性点模擬手段は、零相の誘導負荷を有することが好適である。
【００１４】
また、前記第２中性点模擬手段は、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の模擬中性点側が中性点側結合部において共通に結合され、星形結線された誘導負荷が形成する磁路の各相側が相側結合部において共通に結合され、前記中性点側結合部と前記相側結合部とが結合された磁気回路を構成することが好適である。
【００１５】
また、前記第１中性点模擬手段及び前記第２中性点模擬手段は、前記第１中性点模擬手段の中性点側結合部と前記第２中性点模擬手段の中性点側結合部とが結合され、前記第１中性点模擬手段の相側結合部と前記第２中性点模擬手段の相側結合部とが結合された磁気回路を構成することが好適である。
【００１６】
また、前記第１中性点模擬手段の中性点側結合部と、前記零相の誘導負荷が形成する磁路と、が結合され、前記第２中性点模擬手段の中性点側結合部と、前記零相の誘導負荷が形成する磁路と、が結合された磁気回路を構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、零相電流による影響を低減させた多相交流負荷駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態における多相交流負荷駆動装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における中性点模擬手段の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における多相交流負荷駆動装置の作用を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態における多相交流負荷駆動装置の作用を説明する図である。
【図５】変形例１における中性点模擬手段の構成を示す図である。
【図６】変形例２における多相交流負荷駆動装置の構成を示す図である。
【図７】変形例２における中性点模擬手段の構成を示す図である。
【図８】従来の交流負荷からの中性点の引き出しを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態における多相交流負荷駆動装置１００は、図１に示すように、第１インバータ１０２、第２インバータ１０４、制御部１０６、直流電源Ｂ、コンデンサＣ、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２を含んで構成される。多相交流負荷駆動装置１００は、多相交流負荷２００，２０２に接続されて、多相交流負荷２００，２０２を駆動する。
【００２０】
多相交流負荷２００，２０２は、それぞれ星形結線（Ｙ結線）された三相コイルｕ，ｖ，ｗを有する電動機（モータジェネレータ）とすることができる。多相交流負荷２００，２０２は、それぞれ独立した第１多相交流負荷及び第２多相交流負荷として機能する。また、多相交流負荷２００，２０２は、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと、二つの三相コイルｕ，ｖ，ｗを回転方向に角度αだけずらして巻回されたステータとから構成することもできる。このような構成の場合、発電可能な同期発電電動機と同様の構成であり、三相コイルは回転方向に角度αだけずれているから六相のモータと考えることができ、第１インバータ１０２により多相交流負荷２００の三相コイルｕ，ｖ，ｗに印加される三相交流に対して巻線ずれ角αだけ位相差をもった三相交流が多相交流負荷２０２の三相コイルｕ，ｖ，ｗに印加されるように第２インバータ１０４を制御すればよい。
【００２１】
なお、多相交流負荷２００，２０２の回転軸は多相交流負荷駆動装置１００の出力軸となっており、この回転軸から動力を出力することができる。また、多相交流負荷２００，２０２は、発電電動機として機能させることができ、回転軸に動力を入力すれば発電することもできる。
【００２２】
第１インバータ１０２は、６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６及び６個のダイオードＤ１１〜Ｄ１６により構成される。６個のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、その接続点に多相交流負荷２００の三相コイルｕ，ｖ，ｗの各々が接続される。第２インバータ１０４は、６個のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６及び６個のダイオードＤ２１〜Ｄ２６により構成される。６個のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６は、それぞれ正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう２個ずつペアで配置され、その接続点に多相交流負荷２０４の三相コイルｕ，ｖ，ｗの各々が接続される。第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４は、直流電力を交流電力に変換して多相交流負荷２００，２０２に供給する。
【００２３】
第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４は、正極母線と負極母線とを共用する。また、第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４の正極母線と負極母線との間にはコンデンサＣが接続される。コンデンサＣは、第２エネルギー蓄積要素として機能する。
【００２４】
また、本実施の形態では、多相交流負荷２００，２０２の中性点間に電源が設けられない。その代りに、第１インバータ１０２の出力側に多相交流負荷２００の中性点を模擬する第１中性点模擬手段３００が接続され、第２インバータ１０４の出力側に多相交流負荷２０２の中性点を模擬する第２中性点模擬手段３０２が接続される。そして、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２の中性点間に直流電源Ｂが接続される。直流電源Ｂは、多相交流負荷駆動装置１００に対して直流電力を供給する第１エネルギー蓄積要素として機能する。
【００２５】
第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２は、図２に示すように、磁気コア１０に第１中性点模擬手段３００の三相コイルｕ，ｖ，ｗに相当するコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ及び第２中性点模擬手段３０２の三相コイルｕ，ｖ，ｗに相当するコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを巻回して構成することができる。コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、電気的な模擬中性点Ｎ１において星形結線（Ｙ結線）される。また、コイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、電気的な模擬中性点Ｎ２において星形結線（Ｙ結線）される。磁気コア１０は、コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗに流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１によって発生する磁束及びコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗに流れる電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２によって発生する磁束が通る磁気回路を形成する。
【００２６】
磁気コア１０によって構成される磁気回路は、星形結線されるコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗが形成する磁路の模擬中性点Ｎ１側及び星形結線されるコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗが形成する磁路の模擬中性点Ｎ２側が共通に結合され、コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１８ｕ，１８ｖ，１８ｗの各相側が共通に結合される。磁気コア１０は、電磁鋼板等の軟性体材料で形成することが好適である。また、磁気コア１０には、回路負荷、すなわち磁気抵抗が適切に設定されるように磁路中にギャップを設けてもよい。
【００２７】
図２の例では、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２が共通の１つの磁気コア１０によって構成される。磁気コア１０は、６つのアーム部１４ａ〜１４ｆ及び環状部１６により構成される。アーム部１４ａ〜１４ｆは、同一平面内において互いに６０°の等角度に放射状に配置され、その一端が中央部Ｘの中性点側結合部において共通に結合される。環状部１６は、中央部Ｘから等角度に放射状の延びるアーム部１４ａ〜１４ｆの周囲を囲むように環状に設けられ、アーム部１４ａ〜１４ｆの他端を共通に結合する。また、第１中性点模擬手段３００のコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗはアーム部１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ巻回され、第２中性点模擬手段３０２のコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗはアーム部１４ｄ，１４ｅ，１４ｆにそれぞれ巻回される。
【００２８】
これにより、コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを流れる電流によって生じる磁束は磁気コア１０内を通ることになり、漏れ磁束の少ない閉磁気回路を形成することができる。また、第１中性点模擬手段３００のコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１に含まれる零相電流によって生ずる磁束が中央部Ｘに流れ込み（又は流れ出る）、第２中性点模擬手段３０２のコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを流れる電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２に含まれる零相電流によって生ずる磁束が中央部Ｘから流れ出る（又は流れ込む）ようにすることができるので、零相電流に対するインピーダンスを十分に高くすることができる。
【００２９】
制御部１０６は、多相交流負荷駆動装置１００の全体をコントロールする手段であり、一般的に電子制御ユニット（ＥＣＵ）と呼ばれる。制御部１０６は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ及び入出力ポート（図示せず）を備える。
【００３０】
制御部１０６には、図１に示すように、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２の三相コイルｕ，ｖ，ｗ（コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ）の各相に取り付けられた電流センサ２０ａ〜２０ｆからの各相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１，Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２の中性点Ｎ１，Ｎ２に取り付けられた電流センサ２２からの中性点電流Ｉｏ、多相交流負荷２００，２０２の回転軸に取り付けられた回転角センサ２４からの回転子の回転角θ、直流電源Ｂの電圧を検出する電圧センサ２６、コンデンサＣに取り付けられた電圧センサ２８からのコンデンサＣの端子間電圧Ｖｃ、多相交流負荷２００，２０２の駆動に関する指令値などが入力ポートを介して入力される。ここで、電流センサ２０ａ〜２０ｃ及び電流センサ２０ｄ〜２０ｆのうちの各々いずれか一つは省略可能であり、いずれか一つを異常検出専用のセンサとして用いるものとしてもよい。また、制御部１０６からは、第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御を行なうための制御信号ＩＮＶ１，ＩＮＶ２などが出力ポートを介して出力される。
【００３１】
以下、多相交流負荷駆動装置１００の作用について説明する。図３は、第１中性点模擬手段３００の三相コイルの中性点Ｎ１と第２中性点模擬手段３０２の三相コイルの中性点Ｎ２との電位差Ｖ０が直流電源Ｂの電圧Ｖｂより小さい状態における電流の流れをｕ相のインダクタンスに着目して示す図である。第１中性点模擬手段３００の中性点Ｎ１と第２中性点模擬手段３０２の中性点Ｎ２との電位差Ｖ０が直流電源Ｂの電圧Ｖｂより小さい状態で第１インバータ１０２のトランジスタＴ１２がオンの状態か第２インバータ１０４のトランジスタＴ２１がオン状態を考える。この場合、図３（ａ）又は図３（ｂ）において実線矢印で示す短絡回路が形成され、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２はリアクトルとして機能する。この状態から第１インバータ１０２のトランジスタＴ１２をオフすると共に第２インバータ１０４のトランジスタＴ２１をオフすると、図３（ｃ）において実線矢印で示す充電回路により、リアクトルとして機能している三相コイルに蓄えられたエネルギーがコンデンサＣに蓄えられる。したがって、この回路は、直流電源ＢのエネルギーをコンデンサＣに蓄えるコンデンサ充電回路とみなすことができる。このコンデンサ充電回路は、昇圧チョッパ回路と同様の構成となっているから、コンデンサＣの端子間電圧Ｖｃを直流電源Ｂの電圧Ｖｂより高く自由に操作することができる。第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２の三相コイルｖ相及びｗ相も、ｕ相と同様にコンデンサ充電回路とみなすことができ、第１インバータ１０２のトランジスタＴ１４，Ｔ１６及び第２インバータ１０４のトランジスタＴ２３，Ｔ２５をオンオフすることにより、直流電源ＢによりコンデンサＣを充電することができる。
【００３２】
図４は、第１中性点模擬手段３００の三相コイルの中性点Ｎ１と第２中性点模擬手段３０２の三相コイルの中性点Ｎ２との電位差Ｖ０が直流電源Ｂの電圧Ｖｂより大きい状態における電流の流れをｕ相のインダクタンスに着目して示す図である。第１中性点模擬手段３００の中性点Ｎ１と第２中性点模擬手段３０２の中性点Ｎ２との電位差Ｖ０が直流電源Ｂの電圧Ｖｂより大きい状態で第１インバータ１０２のトランジスタＴ１１がオンでトランジスタＴ１２がオフ及び第２インバータ１０４のトランジスタＴ２１がオフでトランジスタＴ２２がオンの状態を考える。この場合、図４（ａ）において実線矢印で示す充電回路により、コンデンサＣの端子間電圧Ｖｃを用いて直流電源Ｂが充電される。この状態から第１インバータ１０２のトランジスタＴ１１をオフするか第２インバータ１０４のトランジスタＴ２２をオフすると、図４（ｂ）または図４（ｃ）において実線矢印で示す充電回路により、リアクトルとして機能している三相コイルに蓄えられたエネルギーによって直流電源Ｂに充電される。したがって、この回路はコンデンサＣのエネルギーを直流電源Ｂに蓄える直流電源充電回路とみなすことができる。第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２の三相コイルｖ相及びｗ相も、ｕ相と同様に直流電源充電回路とみなすことができ、第１インバータ１０２のトランジスタＴ１４，Ｔ１６及び第２インバータ１０４のトランジスタＴ２３，Ｔ２５をオンオフすることにより、コンデンサＣから直流電源Ｂを充電することができる。
【００３３】
以上のように、直流電源ＢからコンデンサＣを充電したり、逆にコンデンサＣから直流電源Ｂを充電したりすることができるから、コンデンサＣの端子間電圧Ｖｃを所望の値に制御することができる。コンデンサＣの端子間に電位差を生じさせると、第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４の正極母線と負極母線にはコンデンサＣによる直流電圧が印加された状態となり、コンデンサＣの端子間電圧Ｖｃが第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４の入力電圧となり、第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６，Ｔ２１〜Ｔ２６をスイッチング制御することにより、多相交流負荷２００，２０２を駆動制御することができる。
【００３４】
このとき、第１中性点模擬手段３００の三相コイルに印加される三相交流の各相の電位Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１は、第１インバータ１０２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のスイッチング制御によりインバータ入力電圧Ｖｉの範囲内で自由に設定できる。また、第２中性点模擬手段３０２の三相コイルに印加される三相交流の各相の電位Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２も第２インバータ１０４のトランジスタＴ２１〜Ｔ２６のスイッチング制御によりインバータ入力電圧Ｖｉの範囲内で自由に設定できる。したがって、第１中性点模擬手段３００の三相コイルの中性点Ｎ１の電位Ｖ０１や第２中性点模擬手段３０２の三相コイルの中性点Ｎ２の電位Ｖ０２を自由に操作することができる。
【００３５】
本実施の形態における多相交流負荷駆動装置１００では、上述したように、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２を設けることによって零相電流に対するインダクタンスを大きくすることができる。したがって、零相電流に含まれる高調波や零相電流の突入電流を大幅に低減できる。また、零相電流の高調波成分の抑制のための制御及びフェールセーフ等の安全対策が簡素化できる。これに伴って、多相交流負荷駆動装置１００からの電磁ノイズの発生、第１インバータ１０２及び第２インバータ１０４の相電流のピーク値増大に伴う高容量化・高コスト化を回避することができる。また、零相電流のために追加的に平滑リアクトルを設ける必要もなくなる。
【００３６】
また、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２を設けることによって、多相交流負荷２００，２０２には零相電流が流れることがなくなり、多相交流負荷２００，２０２における零相電流による電力損失の発生がない。また、多相交流負荷２００，２０２が回転電機である場合、零相電流によるトルクリプルを防止することができる。
【００３７】
また、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２は、多相交流負荷２００，２０２とは異なり、中性点Ｎ１，Ｎ２を模擬するためだけに設けられるので、中性点Ｎ１，Ｎ２を模擬することのみを考慮して設計及び製作することができる。特に、第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２には回転要素が含まれないので設計が容易となる。一方、多相交流負荷２００，２０２は、漏れ磁束、電力効率、耐熱・冷却等を考慮して、装置の大型化を回避しつつ構成することができる。特に、従来のように多相交流負荷２００，２０２の中性点間に直流電源Ｂを接続するためには中性点からの配線を引き出す必要があるが、本実施の形態では、多相交流負荷２００，２０２において中性点からの配線を引き出す構成を採用する必要がなくなり、多相交流負荷２００，２０２の構造を簡素化することができる。
【００３８】
＜変形例１＞
第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２の構成は、図２に示した例の構成に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、第１中性点模擬手段３００のコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗが巻回されるアーム部１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、第２中性点模擬手段３０２のコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗが巻回されるアーム部１４ｄ，１４ｅ，１４ｆと、が同一平面にないような構成としてもよい。
【００３９】
磁気コア１０は、６つのアーム部１４ａ〜１４ｆ、環状部１６ａ，１６ｂ、接続アーム部３０ａ〜３０ｄにより構成される。図５（ａ）の上面図に示すように、アーム部１４ａ〜１４ｃは、同一平面内において互いに１２０°の等角度に配置され、その一端が中央部Ｘ１で共通に結合される。環状部１６ａは、中央部Ｘ１から等角度に放射状の延びるアーム部１４ａ〜１４ｃの周囲を囲むように環状に設けられ、アーム部１４ａ〜１４ｃの他端を共通に結合する。コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗは、アーム部１４ａ，１４ｂ，１４ｃにそれぞれ巻回される。また、図５（ｃ）の下面図に示すように、アーム部１４ｄ〜１４ｆは、同一平面内において互いに１２０°の等角度に配置され、その一端が中央部Ｘ２で共通に結合される。環状部１６ｂは、中央部Ｘ２から等角度に放射状の延びるアーム部１４ｄ〜１４ｆの周囲を囲むように環状に設けられ、アーム部１４ｄ〜１４ｆの他端を共通に結合する。コイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗは、アーム部１４ｄ，１４ｅ，１４ｆにそれぞれ巻回される。
【００４０】
さらに、環状部１６ａと環状部１６ｂとは、接続アーム部３０ａ〜３０ｃによって結合される。具体的には、図５（ｂ）に示すように、環状部１６ｂとアーム部１４ｄの端部との接続位置において環状部１６ａと環状部１６ｂとが接続アーム部３０ａによって結合される。また、環状部１６ｂとアーム部１４ｅの端部との接続位置において環状部１６ａと環状部１６ｂとが接続アーム部３０ｂによって結合される。また、環状部１６ｂとアーム部１４ｆの端部との接続位置において環状部１６ａと環状部１６ｂとが接続アーム部３０ｃによって結合される。さらに、アーム部１４ａ〜１４ｃが結合された中央部Ｘ１とアーム部１４ｄ〜１４ｆが結合された中央部Ｘ２とが接続アーム部３０ｄによって結合される。
【００４１】
コイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ，１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを流れる電流によって生じる磁束は磁気コア１０内を通ることになり、漏れ磁束の少ない閉磁気回路を形成することができる。また、第１中性点模擬手段３００のコイル１２ｕ，１２ｖ，１２ｗを流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１に含まれる零相電流によって生ずる磁束が中央部Ｘ１に流れ込み（又は流れ出る）、第２中性点模擬手段３０２のコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを流れる電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２に含まれる零相電流によって生ずる磁束が中央部Ｘ２から流れ出る（又は流れ込む）ようにすることができる。したがって、零相電流に対するインピーダンスを十分に高くすることができる。
【００４２】
さらに、接続アーム部３０ｄに零相電流のために追加的にコイル３２を設けてもよい。コイル３２は、接続アーム部３０ｄに巻回することが好適である。コイル３２は、中性点Ｎ１と中性点Ｎ２との間に接続され、零相電流に対する零相の誘導負荷（リアクトル）として機能する。
【００４３】
このような構成とすることによって、零相電流に対するインピーダンスを十分に高くすることができる。したがって、零相電流に含まれる高調波や零相電流の突入電流をさらに大幅に低減できる。また、零相電流の高調波成分の抑制のための制御及びフェールセーフ等の安全対策が簡素化できる。
【００４４】
＜変形例２＞
本発明の中性点模擬手段は、図６に示すようなシングルインバータ型の多相交流負荷駆動装置４００にも適用することができる。シングルインバータ型の多相交流負荷駆動装置４００では、図７に示すような中性点模擬手段４０２とすればよい。
【００４５】
中性点模擬手段４０２は、図２における第１中性点模擬手段３００及び第２中性点模擬手段３０２を組み合わせた構成から第２中性点模擬手段３０２のコイル１８ｕ，１８ｖ，１８ｗを除いた構成である。
【００４６】
中性点模擬手段４０２を用いることによって、シングルインバータ型の多相交流負荷駆動装置４００においても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、第１中性点模擬手段３００、第２中性点模擬手段３０２及び中性点模擬手段４０２の構成は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。中性点模擬手段のコイルを流れる電流によって発生する磁束に対して漏れ磁束が少ない磁気的な閉回路として機能し、コイルを接続した擬似中性点から配線が容易に引き出せるような構成であればよい。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について基本形態を用いて説明したが、平面をベースにした磁気コアに限定されるものではない。例えば、図２の磁気コアは、６本の柱の両端をそれぞれ平板で結合した構成にしても同様の磁気回路を形成できる。本発明はこうした基本形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  磁気コア、１２（１２ｕ，１２ｖ，１２ｗ）  コイル、１４（１４ａ-１４ｆ）  アーム部、１６（１６ａ，１６ｂ）  環状部、１８（１８ｕ，１８ｖ，１８ｗ）  コイル、２０（２０ａ，２０ｂ）  電流センサ、２２  電流センサ、２４  回転角センサ、２６  電圧センサ、２８  電圧センサ、３０ａ-３０ｄ  接続アーム部、３２  コイル、１００，４００  多相交流負荷駆動装置、１０２  第１インバータ、１０４  第２インバータ、１０６  制御部、２００，２０２  多相交流負荷、３００  第１中性点模擬手段、３０２  第２中性点模擬手段、４０２  中性点模擬手段。
【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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