JP2012157103A - インバータ装置、ファン駆動装置、圧縮機駆動装置および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】電流検出が不可能となる区間の発生を防止するインバータ装置を得ること。
【解決手段】本発明にかかるインバータ装置において、インバータ主回路３は、上アーム側に配置された電力スイッチング素子と下アーム側に配置された電力スイッチング素子とが直列接続されてなるスイッチング素子対を三相電動機４の各相にそれぞれ対応するように備え、電流検出手段７は、各相の下アーム側に配置されたスイッチング素子の負側にそれぞれ設けた電流検出用抵抗素子５ｕ，５ｖ，５ｗの電圧降下に基づいて三相電動機４に流れる電流を検出し、インバータ制御部９は、電流検出値および速度指令に基づき算出される出力電圧ベクトルの位相と各相に個別に設けたＯＮ時間調整対象区間との関係、に基づいて、各スイッチング素子を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、三相電動機を駆動するための三相交流電力を発生させるインバータ装置に関する。

従来のインバータ装置として、例えば、ＰＷＭ制御される三相インバータの各相の下アーム側にて下アーム素子と直列接続される電流検出抵抗素子の電圧降下に基づいて各相の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて三相電動機を駆動するインバータ装置が知られている。このインバータ装置では、各相の電流値を検出する際、所定相の電流値として、この所定相の電流検出抵抗素子の電圧降下の値からなる第一電流値と、残る二相の電流検出抵抗素子の電圧降下の和の符号を反転した値である第二電流値とを所定の条件で切り替えて電流値を検出している。具体的には、下アーム素子のデューティ比が３０％未満の小値以上である相の電流値として前記第一電流値を採用し、下アーム素子のデューティ比が３０％未満の小値未満である相の電流値として前記第二電流値を採用するようにしている（例えば、特許文献１参照）。このように制御することで、低コストで電流検出を可能とするとともに、上アーム素子のデューティ比が７０％以上といった大値となったときの下アーム素子に印加されるゲート電圧波形の鈍りなどにより下アーム素子が十分にターンオンできなくなる場合における電流検出精度を改善している。

特許第３６７４５７８号公報

上述した従来のインバータ装置は、下アーム素子のデューティ比が３０％未満の小値以上である相の電流値として上記第一電流値を採用し、下アーム素子のデューティ比が３０％未満の小値未満である相の電流値として上記第二電流値を採用するようにしているが、下アーム素子のデューティ比が３０％未満の小値未満である相が二相以上ある場合は上記第二電流値を算出できないという問題があった。一方、全相下アームのデューティ比を一律に電流検出できるように制限すると電圧利用率が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第１の目的は、電流検出が不可能となる区間の発生を防止するとともに、電圧利用率の低下を最小限に抑えるインバータ装置を得ることを目的とする。

また、第２の目的は、誘起電圧定数の高い高効率な永久磁石型同期電動機をインバータ装置の負荷として使用する場合でも、安価な構成で安定した電流検出ができるとともに広範囲の運転制御が可能な空気調和機などのファン駆動装置、圧縮機駆動装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電力を三相交流電力に変換して三相電動機へ印加するインバータ主回路と、前記三相電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記直流電力の電圧を検出する電圧検出手段と、外部から与えられる速度指令、前記電流検出手段による電流検出値および前記電圧検出手段による電圧検出値に基づいて前記インバータ主回路を制御するインバータ制御部と、を備えるインバータ装置において、前記インバータ主回路は、前記直流電力の電圧の正側である上アーム側に配置されたスイッチング素子と負側である下アーム側に配置されたスイッチング素子とが直列接続されてなるスイッチング素子対を前記三相電動機の各相にそれぞれ対応するように備え、前記電流検出手段は、前記各相の下アーム側に配置されたスイッチング素子の負側にそれぞれ設けた電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて前記三相電動機に流れる電流を検出し、前記インバータ制御部は、前記電流検出値および前記速度指令に基づき算出される出力電圧ベクトルの位相と前記各相に個別に設けたＯＮ時間調整対象区間との関係、に基づいて、前記各スイッチング素子を制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭ駆動信号生成部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、三相交流電力の各相に設けた制限区間（ＯＮ時間調整対象区間）に応じて、各相の下アームスイッチング素子のＯＮ時間を調整するようにしたので、各相の電流検出用の抵抗素子の電圧降下により直接電流検出できる相電流が常に二相以上となるように制御し、電流検出が不可能となる区間の発生を防止できるとともに、電圧利用率の低下を最小限に抑えることができるという効果を奏する。

また、本発明にかかるインバータ装置は、誘起電圧定数の高い高効率な永久磁石型同期電動機をインバータ装置の負荷として使用する場合でも、安価な電流検出手段で安定した電流検出が実現できるとともに広範囲の運転制御ができるので、空気調和機などのファン駆動装置や圧縮機駆動装置に適用できるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかるインバータ装置の実施の形態１の構成例を示すブロック図である。 図２は、電流検出回路のＵ相部分の回路構成例を示す図である。 図３は、Ｕ相電流Ｉｕ＞０におけるＰＷＭ駆動信号，電流検出用抵抗素子間の電圧，Ｉｕのタイミングチャート図である。 図４は、Ｕ相電流Ｉｕ＜０におけるＰＷＭ駆動信号，電流検出用抵抗素子間の電圧，Ｉｕのタイミングチャート図である。 図５は、Ｕ相電流Ｉｕ＞０におけるＵ相電流検出にかかる回路の動作図である。 図６は、Ｕ相電流Ｉｕ＜０におけるＵ相電流検出にかかる回路の動作図である。 図７は、相電流再現部および座標変換部の動作例を示すフローチャートである。 図８は、出力電圧ベクトルＶsのベクトル図である。 図９は、各相の下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限処理の一例を示すフローチャートである。 図１０は、変調率Ｖkが小さいときの各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間の一例を示す図である。 図１１は、変調率Ｖkが大きいときの各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間の一例（本発明にかかる制御を行わない場合）を示す図である。 図１２は、変調率Ｖkが大きいときの各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間の一例（本発明にかかる制御を行う場合）を示す図である。 図１３は、変調率Ｖkが大きいときの各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間の一例（本発明にかかる制御を行う場合）を示す図である。

以下に、本発明にかかるインバータ装置、ファン駆動装置、圧縮機駆動装置および空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるインバータ装置の実施の形態１の構成例を示すブロック図である。図示したように、本実施の形態のインバータ装置は、交流電源１と、交流電源１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路２と、コンバータ回路２が出力する直流電力を三相交流電力に変換するインバータ主回路３と、インバータ主回路３が出力する三相交流電力により駆動される三相電動機４と、三相電動機４に流れる電流を検出する電流検出手段７と、コンバータ回路２の出力側である直流母線正側Ｐと負側Ｎとの間の直流電圧を検出する電圧検出手段８と、電流検出手段７の検出結果、電圧検出手段８の検出結果および外部から与えられる指令値（速度指令および磁束指令）に基づきインバータ主回路３を制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成するインバータ制御部９と、を備えて構成されている。

コンバータ回路２は、例えば公知の技術である全波整流回路，倍電圧整流回路で構成される。ここで、コンバータ回路２は、特許第２７６３４７９号公報に記載されているような、インバータ主回路３に供給する直流電圧を昇圧することが可能な回路構成でもよい。また、インバータ主回路３に供給する直流電圧を昇降圧できるような回路構成を用いてもよい。

インバータ主回路３は、絶縁ゲート入力を持つ電力スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６と、これらの電力スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６にそれぞれ逆並列接続されたダイオードＤ１〜Ｄ６と、各スイッチング素子を駆動する駆動回路３ａ〜３ｆとにより構成される。例えば、インバータ主回路３は、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）により構成される。これ以降の説明においては、コンバータ回路２の出力側、すなわち直流母線正側Ｐに配置されたスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ３を上アームスイッチング素子，直流母線負側Ｎに配置されたスイッチング素子ＳＷ４〜ＳＷ６を下アームスイッチング素子と呼ぶことにする。また、後述する三相電動機４の各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）との接続に応じて、ＳＷ１をＵ相上アームスイッチング素子，ＳＷ２をＶ相上アームスイッチング素子，ＳＷ３をＷ相上アームスイッチング素子，ＳＷ４をＵ相下アームスイッチング素子，ＳＷ５をＶ相下アームスイッチング素子，ＳＷ６をＷ相下アームスイッチング素子と呼ぶことにする。

三相電動機４は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる三相Ｙ形結線の固定子（図示せず）と、永久磁石回転子（図示せず）から構成される。ここで、Ｕ相に流れる電流をＵ相電流Ｉｕ，Ｖ相に流れる電流をＶ相電流Ｉｖ，Ｗ相に流れる電流をＷ相電流Ｉｗと呼び、これらの各相電流はインバータ主回路３から三相電動機４に流れる電流の方向を正、三相電動機４からインバータ主回路３に流れる電流の方向を負とする。

電流検出手段７は、Ｕ相下アームスイッチング素子ＳＷ４と直流母線負側Ｎとの間に接続されたＵ相電流検出用抵抗素子５ｕと、Ｖ相下アームスイッチング素子ＳＷ５と直流母線負側Ｎとの間に接続されたＶ相電流検出用抵抗素子５ｖと、Ｗ相下アームスイッチング素子ＳＷ６と直流母線負側Ｎとの間に接続されたＷ相電流検出用抵抗素子５ｗと、これら各相電流検出用抵抗素子に発生する電圧降下をインバータ制御部９に入力するための電圧に変換する電流検出回路６とを備えて構成されている。ここで、図１に示した構成例では、各相の電流を電流検出用抵抗に発生する電圧降下に基づいて検出するようにしているが、電流検出手段７としては直流電流も検出可能なＤＣＣＴを用いてもよい。

図２は、電流検出手段７を構成している電流検出回路６のＵ相部分の回路構成例を示す図であり、Ｕ相部分の回路は、オフセット加算回路６１および増幅回路６２により構成されている。オフセット加算回路６１は、後述するように、Ｕ相電流Ｉｕ＞０のときにＵ相電流検出用抵抗素子５ｕに発生する電圧降下が直流母線負側Ｎに対してマイナスの値が発生するため、そのような場合にオフセットを加算して直流母線負側Ｎに対してマイナスの値が発生しないようにする。増幅回路６２は、オフセット加算回路６１の出力をオペアンプなどの増幅回路を用いて増幅してインバータ制御部９のＡ／Ｄ変換器（図示せず）に出力する。このようにすることで、直流母線負側Ｎを基準としてディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）を用いて、Ｕ相電流検出用抵抗素子５ｕに発生する電圧降下をインバータ制御部９内で制御できる値に変換することができる。他の相の電流検出回路の構成もＵ相と同様である。

電圧検出手段８は、コンバータ回路２の出力電圧Ｖdcを分圧してインバータ制御部９のＡ／Ｄ変換器（図示せず）に出力している。なお、このＡ／Ｄ変換器の出力は直流電圧再現部１５へ入力される。

インバータ制御部９は、電流検出手段７の検出結果と、電圧検出手段８の検出結果と、外部から与えられる速度指令および磁束指令とにより、インバータ主回路３のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフ制御するためのＰＷＭ駆動信号（ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ）を出力する。ここで、ＵＰ，ＶＰ，ＷＰは、インバータ主回路３の上アーム側のＰＷＭ駆動信号であり、それぞれＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３の駆動信号となる。また、ＵＮ，ＶＮ，ＷＮは、インバータ主回路３の下アーム側のＰＷＭ駆動信号であり、それぞれＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６の駆動信号となる。インバータ制御部９は、例えばマイクロプロセッサにより実現することができる。

続いてインバータ制御部９の構成について詳細に説明する。インバータ制御部９は、電流検出手段７の検出結果を後述するＰＷＭ駆動信号生成部１７が出力するＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓに基づいて各相の相電流値に再現する相電流再現部１０と、再現した各相電流値（Ｉｕ＿ｒ，Ｉｖ＿ｒ，Ｉｗ＿ｒ）を後述する積分器１３が出力する位相θに基づいて静止座標系から回転座標系（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqに変換する座標変換部１１と、外部から与えられる速度指令、ｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqに基づき、三相電動機４を安定に駆動するための補償を行った速度制御値ｆ１を出力する速度制御器１２と、速度制御値ｆ１を積分して座標変換するための位相θを出力する積分器（１／ｓ）１３と、外部から与えられる磁束指令、ｄ軸電流Ｉd、ｑ軸電流Ｉq、速度制御値ｆ１および位相θに基づき、出力電圧ベクトルＶsの大きさ｜Ｖs｜（以後、｜Ｖs｜のことを出力電圧Ｖsとも記載）および位相θsを出力するベクトル演算部１４と、電圧検出手段８の検出結果をコンバータ回路２の出力電圧値に再現する直流電圧再現部１５と、ベクトル演算部１４が出力する出力電圧Ｖsおよび直流電圧再現部１５の出力（Ｖｄｃ＿ｒ）に基づき、変調率Ｖkを出力する変調率演算部１６と、変調率Ｖkおよび位相θsに基づき、インバータ主回路３のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフ制御するためのＰＷＭ駆動信号（ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ）を出力するＰＷＭ駆動信号生成部１７と、により構成されている。

ここで、上記のＩｕ＿ｒはＵ相電流Ｉｕを再現した値（Ｕ相電流再現値）であり、Ｉｖ＿ｒはＶ相電流Ｉｖを再現した値（Ｖ相電流再現値）であり、Ｉｗ＿ｒはＷ相電流Ｉｗを再現した値（Ｗ相電流再現値）である。また、Ｖｄｃ＿ｒはコンバータ回路２の出力電圧であるＶdcを再現した値（直流電圧再現値）である。

次に電流検出手段７のＵ相部分の動作について図３〜図６を用いて説明する。図３，図５は、それぞれＵ相電流Ｉｕが正（Ｉｕ＞０）のときのタイミングチャート図と回路動作図であり、図４，図６はそれぞれＵ相電流Ｉｕが負（Ｉｕ＜０）のときのタイミングチャート図と回路動作図である。図３，図４において、（ａ）はＵ相上アームＰＷＭ駆動信号ＵＰ、（ｂ）はＵ相下アームＰＷＭ駆動信号ＵＮ、（ｃ）はＵ相電流検出用抵抗素子５ｕ間に発生する電圧Ｖｒｕ、（ｄ）はＵ相電流Ｉｕである。また、図上の一点鎖線間の時間はＰＷＭ駆動信号のスイッチング間隔であるＰＷＭ周期である。ここで、Ｕ相上アームＰＷＭ駆動信号ＵＰとＵ相下アームＰＷＭ駆動信号ＵＮとは相補の関係にあり、ＵＰがＨｉ出力（ＳＷ１がＯＮ）の場合、ＵＮはＬｏ出力（ＳＷ４がＯＦＦ）となり、ＵＰがＬｏ出力（ＳＷ１がＯＦＦ）の場合、ＵＮはＨｉ出力（ＳＷ４がＯＮ）となる。実際には、ＳＷ１とＳＷ４が上下短絡しないようにスイッチング状態が変化するときに上下短絡防止時間Ｔｄを数μｓ設け、ＵＰとＵＮがＬｏとなる時間を設定する必要があるが、ここでは説明を簡略化するため省略している。

まず、Ｕ相電流Ｉｕ＞０のときの動作について図３および図５を用いて説明する。図３に示した<1>の区間（ＳＷ１：ＯＮ，ＳＷ４：ＯＦＦ）では、直流母線正側ＰからＳＷ１を通って、三相電動機４のＵ相巻線に電流が流れる（図５に示した<1>参照）。そのため、抵抗５ｕ（Ｕ相電流検出用抵抗素子）間電圧Ｖｒｕは直流母線負側Ｎと同電位となり０Ｖとなる。一方、<2>の区間（ＳＷ１：ＯＦＦ，ＳＷ４：ＯＮ）では、直流母線負側ＮからダイオードＤ４を通って、三相電動機４のＵ相巻線に電流が流れる（図５に示した<2>参照）。そのため、抵抗５ｕ間電圧Ｖｒｕには直流母線負側Ｎを基準とすると、（５ｕの抵抗値）×（−Ｉｕ）の電圧が発生する。したがって、Ｉｕ＞０の場合には、<2>の区間で抵抗５ｕ間電圧Ｖｒｕを検出することでＵ相電流を求めることができる。

次に、Ｕ相電流Ｉｕ＜０のときの動作について図４および図６を用いて説明する。図４に示した<3>の区間（ＳＷ１：ＯＮ，ＳＷ４：ＯＦＦ）では、三相電動機４のＵ相巻線からダイオードＤ１を通って、直流母線正側Ｐに電流が流れる（図６に示した<3>参照）。そのため、抵抗５ｕ間電圧Ｖｒｕは直流母線負側Ｎと同電位となり０Ｖとなる。一方、<4>の区間（ＳＷ１：ＯＦＦ，ＳＷ４：ＯＮ）では、三相電動機４のＵ相巻線からＳＷ４を通って、直流母線負側Ｎに電流が流れる（図６に示した<4>参照）。そのため、抵抗５ｕ間電圧Ｖｒｕには直流母線負側Ｎを基準とすると、（５ｕの抵抗値）×（−Ｉｕ）の電圧が発生する。したがって、Ｉｕ＜０の場合には、<4>の区間で抵抗５ｕ間電圧Ｖｒｕを検出することでＵ相電流を求めることができる。

以上のように、抵抗５ｕ間電圧ＶｒｕにはＵ相下アームスイッチング素子ＳＷ４がＯＮの時間（ｔｏｎ＿ｕｎ）のときにしかＵ相電流Ｉｕによる電圧降下が発生しない。つまり、Ｕ相下アームスイッチング素子ＳＷ４がＯＮの時間（ｔｏｎ＿ｕｎ）のときにしかＵ相電流Ｉｕを検出することができない。また、Ｕ相電流Ｉｕを検出可能なＯＮ時間としては、上下短絡時間Ｔｄ，Ｕ相下アームＰＷＭ駆動信号ＵＮをＨｉにしてからＳＷ４がＯＮするまでの遅延時間，電流検出回路６の遅延時間，インバータ制御部９のＡ／Ｄ変換器（図示せず）のサンプル＆ホールド時間を加味した時間が必要であり、このことを考慮して後述する電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎを設定する必要がある。他の相の電流検出手段の動作についてもＵ相の場合と同様である。

次にインバータ制御部９の各ブロックの動作について説明する。まず、相電流再現部１０および座標変換部１１について図７のフローチャートを用いて説明する。図７は、相電流再現部１０および座標変換部１１の動作例を示すフローチャートである。

相電流再現部１０は、動作を開始すると、後述するＰＷＭ駆動信号生成部１７が出力するＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ（ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ＝０〜３）に基づいて、下記４つの相電流再現処理に分岐する（ステップＳ１００）。

すなわち、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ＝「０」（３相共下アームＯＮ時間確保）のときは、各相電流検出用抵抗素子（５ｕ，５ｖ，５ｗ）に発生する電圧降下に基づき直接それぞれの相電流を再現することができるので、Ｕ相電流検出用抵抗素子５ｕに発生する電圧降下に基づきＵ相電流再現値Ｉｕ＿ｒを算出し、Ｖ相電流検出用抵抗素子５ｖに発生する電圧降下に基づきＶ相電流再現値Ｉｖ＿ｒを算出し、Ｗ相電流検出用抵抗素子５ｗに発生する電圧降下に基づきＷ相電流再現値Ｉｗ＿ｒを算出する（ステップＳ１０１）。そして、各相電流再現値（Ｉｕ＿ｒ，Ｉｖ＿ｒ，Ｉｗ＿ｒ）および積算器１３の出力である位相θに基づき、次式（１）により回転座標系回転座標系上のｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqを算出する（ステップＳ１０２）。

また、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ＝「１」（Ｕ相下アームＯＮ時間未確保）のときは、Ｕ相以外はそれぞれの相電流検出用抵抗素子（５ｖ，５ｗ）に発生する電圧降下に基づき直接それぞれの相電流を再現することができるので、Ｖ相電流検出用抵抗素子５ｖに発生する電圧降下に基づきＶ相電流再現値Ｉｖ＿ｒを算出し、Ｗ相電流検出用抵抗素子５ｗに発生する電圧降下に基づきＷ相電流再現値Ｉｗ＿ｒを算出する（ステップＳ１０９）。そして、再現したＶ相電流再現値Ｉｖ＿ｒ、Ｗ相電流再現値Ｉｗ＿ｒおよび積分器１３の出力である位相θに基づき、次式（２）により回転座標系回転座標系上のｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqを算出する（ステップＳ１１０）。

また、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ＝「２」（Ｖ相下アームＯＮ時間未確保）のときは、Ｖ相以外はそれぞれの相電流検出用抵抗素子（５ｕ，５ｗ）に発生する電圧降下に基づき直接それぞれの相電流を再現することができるので、Ｕ相電流検出用抵抗素子５ｕに発生する電圧降下に基づきＵ相電流再現値Ｉｕ＿ｒを算出し、Ｗ相電流検出用抵抗素子５ｗに発生する電圧降下に基づきＷ相電流再現値Ｉｗ＿ｒを算出する（ステップＳ１１１）。そして、再現したＵ相電流再現値Ｉｕ＿ｒ、Ｗ相電流再現値Ｉｗ＿ｒおよび積分器１３の出力である位相θに基づき、次式（３）により回転座標系回転座標系上のｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqを算出する（ステップＳ１１２）。

また、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ＝「３」（Ｗ相下アームＯＮ時間未確保）のときは、Ｗ相以外はそれぞれの相電流検出用抵抗素子（５ｕ，５ｖ）に発生する電圧降下に基づき直接それぞれの相電流を再現することができるので、Ｕ相電流検出用抵抗素子５ｕに発生する電圧降下に基づきＵ相電流再現値Ｉｕ＿ｒを算出し、Ｖ相電流検出用抵抗素子５ｖに発生する電圧降下に基づきＶ相電流再現値Ｉｖ＿ｒを算出する（ステップＳ１１３）。そして、再現したＵ相電流再現値Ｉｕ＿ｒ、Ｖ相電流再現値Ｉｖ＿ｒおよび積分器１３の出力である位相θに基づき、次式（４）により回転座標系回転座標系上のｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqを算出する（ステップＳ１１４）。

ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓ＝「０」（３相共下アームＯＮ時間確保）のときは、上記ステップＳ１０１、Ｓ１０２を実行後、さらに、電流検出異常判定処理を行う（ステップＳ１０３〜Ｓ１０８）。具体的には、ステップＳ１０３では、Ｕ相電流再現値Ｉｕ＿ｒ，Ｖ相電流再現値Ｉｖ＿ｒ，Ｗ相電流再現値Ｉｗ＿ｒの和を合成電流Ｉ＿ｓｕｍとして算出し、次のステップＳ１０４では、合成電流Ｉ＿ｓｕｍと電流検出異常判定値Ｉ＿ｊｕｄ（例えば、ファン駆動装置の場合は０．２［Ａ］，圧縮機駆動装置の場合は１［Ａ］など、予め設定しておいた判定値）とを比較する。そして、合成電流Ｉ＿ｓｕｍが電流検出異常判定値Ｉ＿ｊｕｄ以上の場合は（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、電流検出異常カウンタｎの値を「＋１」加算し（ステップＳ１０５）、さらに、電流検出異常カウンタｎと電流検出異常判定回数ｎ＿ｊｕｄ（例えば、１０回）とを比較する（ステップＳ１０６）。

電流検出異常カウンタｎが電流検出異常判定回数ｎ＿ｊｕｄ以上の場合、すなわち、上述した合成電流Ｉ＿ｓｕｍがｎ＿ｊｕｄ回にわたって異常状態にある場合には（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、電流検出異常と判断して全相ＰＷＭ駆動信号を強制ＯＦＦし、動作を停止する（ステップＳ１０７）。一方、電流検出異常カウンタｎが電流検出異常判定回数ｎ＿ｊｕｄ未満の場合は（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、電流検出異常判定処理を終了する。また、上記の合成電流Ｉ＿ｓｕｍが電流検出異常判定値Ｉ＿ｊｕｄ未満の場合は（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、電流検出異常カウンタｎの値をクリアし（ステップＳ１０８）、電流検出異常判定処理を終了する。

前述では、ステップＳ１０２でｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉqを上記の式（１）により求めるようにしているが、上記の式（２）〜式（４）のどれかを用いることで、演算負荷の重いｓｉｎ演算およびｃｏｓ演算の合計実施回数を６回から４回へ低減することができる。

速度制御器１２は、外部から与えられる速度指令と、座標変換部１１から出力されたｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqとに基づいて、三相電動機４を安定駆動させるための補償を行った速度制御値ｆ１を生成して出力する。例えば、出力トルク成分であるｑ軸電流の振幅とは逆位相の補償を行ったものを速度制御値ｆ１として出力する。積分器１３は、速度制御値ｆ１を積分して座標変換するための位相θを出力する。

ベクトル演算部１４は、外部から与えられる磁束指令と、座標変換部１１から出力されたｄ軸電流Ｉdおよびｑ軸電流Ｉqと、速度制御器１２から出力された速度制御値ｆ１と、積分器１３から出力された位相θとに基づいて、出力電圧ベクトルの大きさ｜Ｖs｜および位相θsを算出する。例えば、磁束指令，ｄ軸電流Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，速度制御値ｆ１からｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを出力する技術としては特開２００７−６６６４号公報がある。出力電圧ベクトルの大きさ｜Ｖs｜および位相θsは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑに基づき、次式（５）を用いて求めることができる。

図８は、出力電圧ベクトルＶsのベクトル図である。図８において、Ｖ０〜Ｖ７は基本電圧ベクトルであり、インバータ主回路３のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の８つのスイッチング状態と対応する。基本電圧ベクトルの内、大きさのない基本電圧ベクトルＶ０，Ｖ７はゼロベクトルと呼ばれる。上アーム側のスイッチがＯＮ状態のときを「１」、ＯＦＦ状態のときを「０」とすると、基本電圧ベクトルの状態を（ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３）で表すことができる。例えば、基本電圧ベクトルＶ１は（１，０，０），基本電圧ベクトルＶ２は（１，１，０）と表すことができる。

変調率演算部１６は、ベクトル演算部１４から出力された出力電圧Ｖsと直流電圧再現部１５から出力された直流電圧再現値Ｖｄｃ＿rとに基づき、次式（６）を用いて変調率Ｖkを求める。

ＰＷＭ駆動信号生成部１７は、変調率演算部１６から出力された変調率Ｖkとベクトル演算部１４から出力された位相θs（出力電圧ベクトルＶsの位相）によりＰＷＭ駆動信号を生成する。出力電圧ベクトルからＰＷＭ駆動信号の生成は、たとえば、公知の技術である空間ベクトルの概念（オーム社「パワーエレクトロニクス回路」電気学会半導体電力変換システム調査専門委員編，２０００年１１月発行，ｐ１７１〜ｐ１７４）を用いて実現できる。そして、生成されたＰＷＭ駆動信号（ＵＰ，ＵＮ，ＶＰ，ＶＮ，ＷＰ，ＷＮ）によりインバータ主回路３のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン・オフ制御することで、三相電動機４を駆動する。

続いて、ＰＷＭ駆動信号生成部１７の処理、すなわち、各相の下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限処理について、この処理手順の一例を示した図９のフローチャートを用いて説明する。図９に示した処理においては、まず、各相下アームＯＮ時間（ｔｏｎ＿ｕｎ，ｔｏｎ＿ｖｎ，ｔｏｎ＿ｗｎ）を算出する（ステップＳ２００）。各相下アームＯＮ時間は、上述した空間ベクトルの概念を用いて算出することができる。ここで、ｔｏｎ＿ｕｎはＵ相下アームスイッチング素子ＳＷ４のＰＷＭ周期当りのＯＮ時間（Ｕ相下アームＯＮ時間）であり、ｔｏｎ＿ｖｎはＶ相下アームスイッチング素子ＳＷ５のＰＷＭ周期当りのＯＮ時間（Ｖ相下アームＯＮ時間）であり、ｔｏｎ＿ｗｎはＷ相下アームスイッチング素子ＳＷ６のＰＷＭ周期当りのＯＮ時間（Ｗ相下アームＯＮ時間）である。

次に、初期値としてＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓを「０」（３相共下アームＯＮ時間確保）とし（ステップＳ２０１）、位相θsが６０°≦θs＜１８０°であるかの判定を行う（ステップＳ２０２）。「６０°≦θs＜１８０°」が成立する場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４〜Ｓ２０９の処理を行う。一方、「６０°≦θs＜１８０°」が成立しない場合には（ステップＳ２０２：Ｎｏ）、位相θsが１８０°≦θs＜３００°であるかの判定を行い（ステップＳ２０３）、「１８０°≦θs＜３００°」が成立する場合は（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ２１０〜Ｓ２１５の処理を行い、「１８０°≦θs＜３００°」が成立しない、すなわち「θs＜６０°または３００°≦θs」の場合には（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ステップＳ２１６〜Ｓ２２１の処理を行う。

ステップＳ２０２で「６０°≦θs＜１８０°」と判断した場合の動作では、まず、Ｕ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｕｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２０４）。「ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、Ｕ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｕｎを電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに制限する（ｔｏｎ＿ｕｎ＝ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとする）処理を行い（ステップＳ２０５）、次に、Ｗ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｗｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２０６）。なお、「ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、ステップＳ２０５は実行せずにステップＳ２０６を実行する。「ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、Ｗ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｗｎを電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに制限する（ｔｏｎ＿ｗｎ＝ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとする）処理を行い（ステップＳ２０７）、次に、Ｖ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｖｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２０８）。なお、「ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ステップＳ２０７は実行せずにステップＳ２０８を実行する。「ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓを「２」（Ｖ相下アームＯＮ時間未確保）とする（ステップＳ２０９）。これに対して、「ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合には（ステップＳ２０８：Ｎｏ）、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓは「０」（３相共下アームＯＮ時間確保）となる（上記ステップＳ２０１で設定した初期値となる）。

また、ステップＳ２０２で「６０°≦θs＜１８０°」ではないと判断し、かつステップＳ２０３で「１８０°≦θs＜３００°」と判断した場合の動作では、まず、Ｕ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｕｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２１０）。「ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２１０：Ｙｅｓ）、Ｕ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｕｎを電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに制限する（ｔｏｎ＿ｕｎ＝ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとする）処理を行い（ステップＳ２１１）、次に、Ｖ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｖｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２１２）。なお、「ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合（ステップＳ２１０：Ｎｏ）、ステップＳ２１１は実行せずにステップＳ２１２を実行する。「ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、Ｖ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｖｎを電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに制限する（ｔｏｎ＿ｖｎ＝ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとする）処理を行い（ステップＳ２１３）、次に、Ｗ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｗｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２１４）。なお、「ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、ステップＳ２１３は実行せずにステップＳ２１４を実行する。「ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓを「３」（Ｗ相下アームＯＮ時間未確保）とする（ステップＳ２１５）。これに対して、「ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合には（ステップＳ２１４：Ｎｏ）、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓは「０」（３相共下アームＯＮ時間確保）となる（上記ステップＳ２０１で設定した初期値となる）。

また、ステップＳ２０２で「６０°≦θs＜１８０°」ではないと判断し、かつステップＳ２０３で「１８０°≦θs＜３００°」ではないと判断した場合の動作では、まず、Ｖ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｖｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２１６）。「ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）、Ｖ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｖｎを電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに制限する（ｔｏｎ＿ｖｎ＝ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとする）処理を行い（ステップＳ２１７）、次に、Ｗ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｗｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２１８）。なお、「ｔｏｎ＿ｖｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合（ステップＳ２１６：Ｎｏ）、ステップＳ２１７は実行せずにステップＳ２１８を実行する。「ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２１８：Ｙｅｓ）、Ｗ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｗｎを電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに制限する（ｔｏｎ＿ｗｎ＝ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとする）処理を行い（ステップＳ２１９）、次に、Ｕ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｕｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満かどうか（ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎかどうか）を確認する（ステップＳ２２０）。なお、「ｔｏｎ＿ｗｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合（ステップＳ２１８：Ｎｏ）、ステップＳ２１９は実行せずにステップＳ２２０を実行する。「ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」の場合は（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓを「１」（Ｕ相下アームＯＮ時間未確保）とする（ステップＳ２２１）。これに対して、「ｔｏｎ＿ｕｎ＜ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ」ではない場合には（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、ＰＷＭ駆動信号状態ｐｗｍ＿ｓｔａｔｕｓは「０」（３相共下アームＯＮ時間確保）となる（上記ステップＳ２０１で設定した初期値となる）。

続いて、ＰＷＭ駆動信号生成部１７の各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限（３相のうち、少なくとも２相の下アームスイッチング素子のＯＮ時間が電流検出可能最小時間以上となるようにＯＮ時間を調整する動作）によるＰＷＭ駆動信号波形への影響について図１０〜１３を用いて説明する。

図１０は変調率Ｖkが小さいときの位相θsに対する各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間（ｔｏｎ＿ｕｎ，ｔｏｎ＿ｖｎ，ｔｏｎ＿ｗｎ）を示した図である。図１０では、ゼロベクトルの比がＶ０：Ｖ７＝１：１となる場合を示している。この場合、全区間各相下アームＯＮ時間を制限しなくても各相下アームＯＮ時間は電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ以上となっているので各相電流検出用抵抗素子（５ｕ，５ｖ，５ｗ）に発生する電圧降下に基づき直接それぞれの相電流を再現することができる。よって、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限によるＰＷＭ駆動信号への影響はない。

図１１は変調率Ｖkが大きいときの位相θsに対する各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間を示した図（本発明にかかる制御を行わない場合）である。図１１でも、ゼロベクトルの比がＶ０：Ｖ７＝１：１となる場合を示している。この場合は、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間の制限（本発明にかかる制御）を行っていないので、図示した区間Ａ（θs＝６０°，１８０°，３００°周辺）において２相の下アームＯＮ時間が同時に電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎより小さくなる状態が発生する。例えば、θs＝６０°周辺では、Ｕ相下アームｏｎ時間ｔｏｎ＿ｕｎとＶ相下アームｎ時間ｔｏｎ＿ｖｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎより小さくなり、電流検出できないことになる。

図１２は、図１１と同じ条件で本発明の各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間の制限（図９に示した手順で各下アームスイッチング素子のＯＮ時間を調整する制御）を行った場合の位相θsに対する各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間を示した図である。この場合、６０°≦θs＜３００°のときにＵ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｕｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ以上となるように調整するｔｏｎ＿ｕｎ制限区間（ｔｏｎ＿ｕｎがｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ未満であれば、ｔｏｎ＿ｕｎをｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎに調整する区間：ｔｏｎ＿ｕｎの調整対象区間）を設け、また、θs＜６０°かつ１８０°≦θsのとき（０°≦θs＜６０°または１８０°≦θs＜３６０°のとき）にＶ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｖｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ以上となるように調整するｔｏｎ＿ｖｎ制限区間を設け、さらに、θs＜１８０°かつ３００°≦θsのとき（０°≦θs＜１８０°または３００°≦θs＜３６０°のとき）にＷ相下アームＯＮ時間ｔｏｎ＿ｗｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ以上となるように調整するｔｏｎ＿ｗｎ制限区間を設けているので、区間Ａ（θs＝６０°，１８０°，３００°周辺）においても２相の下アームＯＮ時間が常に電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ以上となる。例えば、θs≦６０°では、必ずＶ相下アームｏｎ時間ｔｏｎ＿ｖｎとＷ相下アームｏｎ時間ｔｏｎ＿ｗｎが電流検出可能最小時間ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ以上となり、必ずそれぞれの電流検出用抵抗素子に発生する電圧降下に基づいて、Ｖ相電流再現値Ｉｖ＿ｒおよびＷ相電流再現値Ｉｗ＿ｒの直接算出が可能となる。そのため、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限によるＰＷＭ駆動信号への影響は生じるが、図１１との比較からわかるように、その影響は極めて小さい。つまり、本実施の形態の下アームスイッチング素子のＯＮ時間調整処理を用いることで、電流検出用抵抗素子の電圧降下により直接電流検出できる相電流を常に二相以上発生させるとともに、電圧利用率の低下を最小限に抑えることができる。また、変調率Ｖkが１を超える過変調領域においても下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限処理は有効であり、その結果、広範囲の運転制御が可能となる。

変調率Ｖkが大きい場合において、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間制限によるＰＷＭ駆動信号への影響を最小限に抑えるには、図１３のようにゼロベクトルとしてＶ０のみ出力するようにＰＷＭ駆動信号を生成すればよい。

なお、本実施の形態では、各相に設けた制限区間に応じて、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間が所定時間以上になるように制限するようにしているが、下アームスイッチング素子のＯＮ時間が所定時間未満になる相が同時に２相以上発生する場合は、所定時間未満になる相の中で最小時間となる相以外は所定時間になるように制限するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間が所定時間以上になるように直接制限するようにしているが、コンバータ回路２に昇圧機能を備え、出力電圧Ｖdcも制御するとなお良い。

このように、本実施の形態のインバータ装置では、直流電力を三相交流電力に変換して三相電動機へ印加するインバータ主回路と、三相電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、直流電力の電圧を検出する電圧検出手段と、電流検出手段の検出結果と電圧検出手段の検出結果および外部から与えられる速度指令よりインバータ主回路を制御するためのＰＷＭ駆動信号を出力するインバータ制御部とを備え、インバータ主回路は、直流電力の電圧の正側（上アーム側）に配置されたスイッチング素子と負側（下アーム側）に配置されたスイッチング素子が直列接続されてなるスイッチング素子対を三相電動機の各相に対応するように備え、電流検出手段は、各相下アームスイッチング素子と直流電力の電圧の負側との間に設けた電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて前記電動機に流れる電流を検出する回路を備え、インバータ制御部は、各相に設けた制限区間に応じて、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間が少なくとも２つ以上、所定時間以上となるように制限する（制御する）こととした。具体的には、上述した出力電圧ベクトルの位相が、各相に個別に設けた制限区間のどこに対応しているかを確認し、対応している制限区間においては、対応する相のスイッチング素子（下アームスイッチング素子）のＯＮ時間が所定時間以上となるように制御することとした。例えば、Ｕ相の下アームスイッチング素子であれば、ｔｏｎ＿ｕｎ制限区間内においてＯＮ時間が所定時間（ｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎ）未満の場合に、ＯＮ時間がｔｏｎ＿ｘｎ＿ｍｉｎとなるように制御することとした（図１２など参照）。これにより、電流検出用抵抗素子の電圧降下により直接電流検出できる相電流を常に二相以上発生させて電流検出を行うことが可能になるとともに、電圧利用率の低下を最小限に抑えることができる。

また、本実施の形態のインバータ装置では、上記制限区間において各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間を制限する場合、電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて直接電流検出可能な最小時間に制限（調整）することとしたので、下アームスイッチング素子のＯＮ時間を制限することによるＰＷＭ駆動信号への影響を最小限に抑えることができ、安定した電動機駆動が可能となる。

また、前記スイッチング素子としてワイドギャップ半導体素子を使用するようにした場合には、上述した上下短絡時間ＴdおよびＰＷＭ駆動信号のＯＮ指令から実際に対応するスイッチング素子がＯＮするまでの遅延時間を短縮することができるので、電流検出可能な最小時間をより小さくでき、より安定した電動機駆動が可能となる。

また、各相下アームスイッチング素子のＯＮ時間が全て、電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて直接電流検出可能な最小時間以上である場合は、各相電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて直接検出した各相電流値の合計値を求め、この合計値が異常判定値以上であるときは電流検出異常と判定し、インバータ装置を停止するようにしているので、特別な装置を付加することなく容易に電流検出異常によるインバータ主回路３および三相電動機４の保護を行うことができる。

また、本実施の形態のインバータ装置は、誘起電圧定数の高い高効率な永久磁石型同期電動機をインバータ装置の負荷として使用する場合でも、安価な電流検出手段で安定に電流検出できるとともに広範囲の運転制御が可能になる。そのため、本実施の形態のインバータ装置は、空気調和機などのファン駆動装置，圧縮機駆動装置にも適用できる。

なお、本発明は上述した実施の形態に制限されるものではなく、本発明の範囲から逸脱せずに代替案及び細かな改良を加えることや、均等な手段を使用できることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、直流電力を三相交流電力に変換して三相交流電動機を駆動させるインバータ装置として有用であり、特に、空気調和機などのファン駆動装置や圧縮機駆動装置に適用するインバータ装置に適している。

１ 交流電源
２ コンバータ回路
３ インバータ主回路
４ 三相電動機
５ｕ Ｕ相電流検出用抵抗素子
５ｖ Ｖ相電流検出用抵抗素子
５ｗ Ｗ相電流検出用抵抗素子
６ 電流検出回路
７ 電流検出手段
８ 電圧検出手段
９ インバータ制御部
１０ 相電流再現部
１１ 座標変換部
１２ 速度制御器
１３ 積分器
１４ ベクトル演算部
１５ 直流電圧再現部
１６ 変調率演算部
１７ ＰＷＭ駆動信号生成部
６１ オフセット加算回路
６２ 増幅回路
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ 駆動回路
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６ ダイオード
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６ 電力スイッチング素子

Claims (12)

1. 直流電力を三相交流電力に変換して三相電動機へ印加するインバータ主回路と、前記三相電動機に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記直流電力の電圧を検出する電圧検出手段と、外部から与えられる速度指令、前記電流検出手段による電流検出値および前記電圧検出手段による電圧検出値に基づいて前記インバータ主回路を制御するインバータ制御部と、を備えるインバータ装置において、
   前記インバータ主回路は、前記直流電力の電圧の正側である上アーム側に配置されたスイッチング素子と負側である下アーム側に配置されたスイッチング素子とが直列接続されてなるスイッチング素子対を前記三相電動機の各相にそれぞれ対応するように備え、
   前記電流検出手段は、前記各相の下アーム側に配置されたスイッチング素子の負側にそれぞれ設けた電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて前記三相電動機に流れる電流を検出し、
   前記インバータ制御部は、前記電流検出値および前記速度指令に基づき算出される出力電圧ベクトルの位相と前記各相に個別に設けたＯＮ時間調整対象区間との関係、に基づいて、前記各スイッチング素子を制御するためのＰＷＭ駆動信号を生成するＰＷＭ駆動信号生成部を備える
   ことを特徴とするインバータ装置。
2. 前記ＰＷＭ駆動信号生成部は、前記各相の下アーム側に配置されたスイッチング素子である下アームスイッチング素子のそれぞれのＯＮ時間が、少なくとも２つ以上、規定時間以上となるように、前記出力電圧ベクトルの位相と前記各相に個別に設けたＯＮ時間調整対象区間との関係に基づき特定される下アームスイッチング素子のＯＮ時間を調整し、調整後のＯＮ時間に対応するＰＷＭ駆動信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記各相に個別に設けたＯＮ時間調整対象区間を、それぞれ、電気角で２４０度幅の区間とし、かつそれぞれの区間が電気角で１２０度ずつずれた関係を有する区間とする
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ装置。
4. 前記ＰＷＭ駆動信号生成部は、前記各相の下アーム側に配置されたスイッチング素子である下アームスイッチング素子のＯＮ時間が前記規定時間未満になる相が同時に２相以上発生する場合は、前記ＯＮ時間が前記規定時間未満になる相の中でＯＮ時間が最小となる相以外について、ＯＮ時間が前記規定時間となるように制御するＰＷＭ駆動信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
5. 前記インバータ制御部は、
   前記電流検出値に基づき各相の電流値を再現し、さらに、再現した電流値を静止座標系から回転座標系上の電流値に変換し、変換後の電流値および前記速度指令に基づいて前記出力電圧ベクトルを算出することとし、前記電流値の変換処理においては、前記電流検出用抵抗素子の電圧降下から直接検出可能な２相の電流値のみに基づき、前記回転座標系上の電流値を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のインバータ装置。
6. 前記規定時間を、前記電流検出用抵抗素子の電圧降下から直接電流を検出できる最小時間とする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のインバータ装置。
7. 前記インバータ制御部は、前記各相の下アーム側に配置されたスイッチング素子のそれぞれのＯＮ時間が全て前記規定時間以上である場合は、前記電流検出値に基づいて、各相の電流値の合計値を求め、求めた合計値が異常判定値以上であるときは電流検出異常と判定して前記インバータ主回路を停止させる
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のインバータ装置。
8. 前記スイッチング素子をワイドギャップ半導体素子とする
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のインバータ装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のインバータ装置、
   を備え、
   前記インバータ主回路から出力される三相交流電力によって駆動される三相電動機をファン駆動用の永久磁石電動機とする
   ことを特徴とするファン駆動装置。
10. 請求項９に記載のファン駆動装置、
    を備え、
    前記ファン駆動装置により駆動されるファンにより冷媒を熱交換させる
    ことを特徴とする空気調和機。
11. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のインバータ装置、
    を備え、
    前記インバータ主回路から出力される三相交流電力によって駆動される三相電動機を圧縮機駆動用の永久磁石電動機とする
    ことを特徴とする圧縮機駆動装置。
12. 請求項１１に記載の圧縮機駆動装置、
    を備え、
    前記圧縮機駆動装置により駆動される圧縮機により冷媒を循環させることを特徴とする空気調和機。

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