JP2017050973A - 電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法 - Google Patents

電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】相電流の検出のための処理にかかる負荷を軽減することができる電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法を提供すること。
【解決手段】実施形態の一態様に係る電力変換装置は、スイッチ制御部と、直流側電流検出部と、相電流検出部とを備える。スイッチ制御部は、電力変換部から出力される複数種類の電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように複数のスイッチング素子を制御する。相電流検出部は、複数種類の電圧ベクトルのうち同一種類の電圧ベクトルが出力されるキャリア周期の前半のタイミングと後半のタイミングのうちのいずれか一方のタイミングにおいて直流側電流検出部により検出された電力変換部の直流側電流に基づき、３相の相電流のうち１相の相電流を検出する。相電流検出部は、一方のタイミングとするタイミングを前半のタイミングと後半のタイミングとで交互に切り替えるタイミング切替部を備える。
【選択図】図１

Description

開示の実施形態は、電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法に関する。
従来、直流電力と３相交流電力との間の電力変換を行う電力変換部を有する電力変換装置において、電力変換部の直流側電流を検出し、検出した直流側電流に基づいて３相の相電流を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
かかる電力変換装置は、電力変換部から異なる複数の電圧ベクトルがそれぞれ出力される複数のタイミングにおいて検出される電力変換部の直流側電流に基づいて、３相の相電流のうち２相の相電流を検出し、かかる２相の相電流から残りの１相の相電流を検出する。
２相の相電流のそれぞれは、キャリア信号の周期毎にキャリア信号の頂点に対して対称な２つのタイミングで検出され、かかる２つのタイミングで検出された電流の平均値を演算することで、相電流が検出される。
特開２０１０−０８８２６０号公報
しかしながら、従来の技術では、２相の相電流を検出するためにキャリア信号の１周期当たり計４回の電流検出を行うことから、相電流の検出のための処理に負荷がかかる。
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、相電流の検出のための処理にかかる負荷を軽減することができる電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法を提供することを目的とする。
実施形態の一態様に係る電力変換装置は、電力変換部と、スイッチ制御部と、直流側電流検出部と、相電流検出部とを備える。前記電力変換部は、複数のスイッチング素子を有し、直流電力と３相交流電力との間の電力変換を行う。前記スイッチ制御部は、前記電力変換部から出力される複数種類の電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように前記複数のスイッチング素子を制御する。前記直流側電流検出部は、前記電力変換部の直流側電流を検出する。前記相電流検出部は、前記複数種類の電圧ベクトルのうち同一種類の電圧ベクトルが出力される前記キャリア周期の前半のタイミングと後半のタイミングのうちのいずれか一方のタイミングにおいて前記直流側電流検出部により検出された前記直流側電流に基づき、３相の相電流のうち１相の相電流を検出する。前記相電流検出部は、前記一方のタイミングとするタイミングを前記前半のタイミングと前記後半のタイミングとで交互に切り替えるタイミング切替部を備える。
実施形態の一態様によれば、相電流検出のための処理にかかる負荷を軽減することができる電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法を提供することができる。
図１は、実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。 図２は、基本電圧ベクトルとＰＷＭ信号と検出電流の関係を示す図である。 図３は、ＰＷＭ信号の状態、Ｕ相電流の状態、および、Ｕ相電流の平均値の状態の一例を示す図である。 図４は、図１に示す制御部の構成例を示す図である。 図５は、電圧指令ベクトルの位相と、領域と、基本電圧ベクトルとの関係を示す図である。 図６は、電圧指令ベクトルの位相と、領域と、基本電圧ベクトルとの関係を示す図である。 図７は、領域と電圧ベクトルパターンとの関係を示す図である。 図８は、領域と判定条件と演算式との関係を示す図である。 図９は、タイミング切替部が有する切替係数テーブルを示す図である。 図１０は、相電流検出部による母線電流の取得タイミングの一例を示す図である。 図１１は、制御部による処理の流れを示すフローチャートである。 図１２は、図１１に示すステップＳ１２、Ｓ１３の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本願の開示する電力変換装置、相電流検出装置および相電流検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
［１．電力変換装置］
図１は、実施形態に係る電力変換装置１の構成例を示す図である。図１に示す電力変換装置１は、直流電源２と電動機３との間に配置される。かかる電力変換装置１は、電力変換部１０と、制御部２０とを備える。
電力変換部１０は、コンデンサ１１と、スイッチング部１２と、母線電流検出部１３（直流側電流検出部の一例）とを備え、直流電源２から供給される直流電力を３相交流電力へ変換し、電動機３へ出力する。コンデンサ１１は、直流電源２に対して並列に接続される。かかるコンデンサ１１は、直流母線１５ａ、１５ｂ（以下、直流母線１５と記載する場合がある）間に接続されるコンデンサであり、主回路コンデンサとも呼ばれる。
スイッチング部１２は、例えば、三相ブリッジ回路であり、図１に示すように、複数のスイッチング素子Ｓｗｕｐ、Ｓｗｕｎ、Ｓｗｖｐ、Ｓｗｖｎ、Ｓｗｗｐ、Ｓｗｗｎ（以下、スイッチング素子Ｓｗと記載する場合がある）を有する。これら複数のスイッチング素子Ｓｗが制御部２０によってＯＮ／ＯＦＦ制御されることにより、直流電源２から供給される直流電力が３相交流電力へ変換され、電動機３へ出力される。これにより、電動機３が制御される。なお、電力変換装置１は、電動機３に代えて電力系統へ３相交流電力を出力するものであってもよい。
スイッチング素子Ｓｗは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子である。また、スイッチング素子Ｓｗは、次世代半導体スイッチング素子のＳｉＣ、ＧａＮであってもよい。なお、以下において、スイッチング素子Ｓｗｕｐ、Ｓｗｖｐ、Ｓｗｗｐを上アームと呼び、スイッチング素子Ｓｗｕｎ、Ｓｗｖｎ、Ｓｗｗｎを下アームと呼ぶ場合がある。
母線電流検出部１３は、直流母線１５に流れる電流を検出する。かかる母線電流検出部１３は、直流母線１５に流れる電流の瞬時値ｉｄｃ（以下、母線電流ｉｄｃと記載する）を検出する。母線電流検出部１３は、例えば、シャント抵抗を有し、かかるシャント抵抗の両端電圧に基づき、母線電流ｉｄｃを検出する。
なお、母線電流検出部１３は、シャント抵抗に代えて、磁電変換素子であるホール素子や電流トランスを用いて母線電流ｉｄｃを検出する構成であってもよい。また、母線電流検出部１３は、直流母線１５に流れる電流などの電力変換部１０の直流側電流を検出することができればよく、図１に示す配置に限定されない。
制御部２０は、相電流検出部３１と、指令生成部３２と、ＰＷＭ制御部３３（スイッチ制御部の一例）とを備える。かかる制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。
かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、相電流検出部３１、指令生成部３２およびＰＷＭ制御部３３の機能が実現される。また、相電流検出部３１、指令生成部３２およびＰＷＭ制御部３３は、それぞれ一部または全部が例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成されてもよい。
相電流検出部３１は、母線電流検出部１３によって検出された母線電流ｉｄｃ（直流側電流の一例）に基づき、電力変換部１０と電動機３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相との間に流れる相電流の瞬時値ｉｕ、ｉｖ、ｉｗ（以下、相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗと記載する）を検出する。相電流ｉｕ（以下、Ｕ相電流ｉｕと記載する）は、Ｕ相電流の検出値であり、相電流ｉｖ（以下、Ｖ相電流ｉｖと記載する）は、Ｖ相電流の検出値であり、相電流ｉｗ（以下、Ｗ相電流ｉｗと記載する）は、Ｗ相電流の検出値である。
指令生成部３２は、相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗに基づいて、例えば、相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗが目標の電流になるように電圧指令ベクトルｖαβ *を生成する。電圧指令ベクトルｖαβ *は、例えば、固定座標上の直交した２軸のαβ成分であるα軸電圧指令ｖα *とβ軸電圧指令ｖβ *を含む。
ＰＷＭ制御部３３は、電圧指令ベクトルｖαβ *に基づいて、電力変換部１０から出力される複数種類の基本電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように複数のスイッチング素子Ｓｗを制御するＰＷＭ信号Ｓを生成する。ＰＷＭ信号Ｓは、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ、Ｓｕｎ、Ｓｖｐ、Ｓｖｎ、Ｓｗｐ、Ｓｗｎを含む。
図２は、基本電圧ベクトルとＰＷＭ信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐと検出電流の関係を示す図である。なお、ＰＷＭ信号Ｓｕｎ、Ｓｖｎ、Ｓｗｎは、例えば、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐをそれぞれ反転して生成される。
図２に示すように、例えば、ＰＷＭ信号Ｓｕｐがアクティブレベル（例えば、Ｈｉｇｈレベル）であり、ＰＷＭ信号Ｓｖｐ、Ｓｗｐがノンアクティブ（例えば、Ｌｏｗレベル）である場合に、電力変換部１０から基本電圧ベクトルＶ１が出力される。
基本電圧ベクトルＶ１が出力されている状態で母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃは、相電流ｉｕと一致する。したがって、相電流検出部３１は、基本電圧ベクトルＶ１が出力されるタイミングにおいて母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを取得することにより、相電流ｉｕを検出することができる。
また、例えば、ＰＷＭ信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐがアクティブレベル（例えば、Ｈｉｇｈレベル）であり、ＰＷＭ信号Ｓｗｐがノンアクティブ（例えば、Ｌｏｗレベル）である場合に、電力変換部１０から基本電圧ベクトルＶ３が出力される。
基本電圧ベクトルＶ３が出力されている状態で母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃは、相電流ｉｗの反転値と一致する。したがって、相電流検出部３１は、基本電圧ベクトルＶ３が出力されるタイミングにおいて母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを取得し、かかる母線電流ｉｄｃを反転することにより相電流ｉｗを検出することができる。
図３は、電力変換部１０からＶ０→Ｖ１→Ｖ３→Ｖ３→Ｖ１→Ｖ０の順に基本電圧ベクトルが出力される場合のＰＷＭ信号Ｓｕｐ、Ｓｖｐ、Ｓｗｐの状態、Ｕ相電流ｉｕの状態、および、Ｕ相電流ｉｕの平均値ｉｕ＿ａｖｅ（以下、Ｕ相平均電流ｉｕ＿ａｖｅと記載する場合がある）の状態を示す図である。なお、以下においては、図３に示す「ＴＡ」をキャリア周期Ｔの前半とし、図３に示す「ＴＢ」をキャリア周期Ｔの後半として説明するが、「ＴＡ」をキャリア周期Ｔの後半とし、「ＴＢ」をキャリア周期Ｔの前半としてもよい。
図３に示すように、複数種類の基本電圧ベクトルＶ０、Ｖ１、Ｖ３の出力順番がキャリア周期の前半ＴＡと後半ＴＢとで逆になるように複数種類の基本電圧ベクトルＶ０、Ｖ１、Ｖ３が電力変換部１０から出力される。
したがって、基本電圧ベクトルＶ１は、例えば、１キャリア周期Ｔの前半のタイミング（以下、前半タイミングＴａと記載する）と後半のタイミング（以下、後半タイミングＴｂと記載する）で出力される。なお、図３に示す例では、前半タイミングＴａは、例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間であり、後半タイミングＴｂは、例えば、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間、時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間である。
相電流検出部３１は、同一種類の電圧ベクトルが出力される前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂのうちのいずれか一方のタイミングを検出タイミングＴｄとし、かかる検出タイミングＴｄにおいて母線電流検出部１３により検出された母線電流ｉｄｃに基づき、相電流ｉｕを検出する。これにより、相電流検出部３１は、前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂとを共に検出タイミングＴｄとする場合に比べ、相電流の検出のための処理にかかる負荷を軽減することができる。
ところで、図３に示すように、前半タイミングＴａにおいて検出されるＵ相電流ｉｕは、キャリアリップルの影響によって、Ｕ相平均電流ｉｕ＿ａｖｅよりも低い。また、後半タイミングＴｂにおいて検出されるＵ相電流ｉｕは、キャリアリップルの影響によって、Ｕ相平均電流ｉｕ＿ａｖｅよりも高い。このように、前半タイミングＴａおよび後半タイミングＴｂのいずれのタイミングにおいて検出されるＵ相電流ｉｕもＵ相平均電流ｉｕ＿ａｖｅに対して誤差がある。
そこで、相電流検出部３１は、タイミング切替部４１を備え、かかるタイミング切替部４１によって、例えば図３に示すようにキャリア周期Ｔ毎に前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂとで検出タイミングＴｄを交互に切り替える。これにより、複数のキャリア周期Ｔの期間において検出される複数のＵ相電流ｉｕの平均値は、Ｕ相平均電流ｉｕ＿ａｖｅとほぼ一致することから、Ｕ相電流ｉｕを精度よく検出することができる。
このように、相電流検出部３１は、１キャリア周期内において前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂのうちのいずれか一方のタイミングを検出タイミングＴｄにすることで、処理負荷を軽減することができる。また、相電流検出部３１は、検出タイミングＴｄを例えばキャリア周期Ｔ毎に前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂとを交互に切り替えることによって相電流を精度よく検出することができる。
［２．制御部２０］
図４は、図１に示す制御部２０の構成例を示す図である。上述したように、制御部２０は、相電流検出部３１、指令生成部３２およびＰＷＭ制御部３３を備える。以下、相電流検出部３１、指令生成部３２およびＰＷＭ制御部３３の構成例を、指令生成部３２、ＰＷＭ制御部３３、相電流検出部３１の順に説明する。
［２．１．指令生成部３２］
図４に示すように、指令生成部３２は、加算部５１と、積分部５２と、３相２相変換部５３と、回転座標変換部５４と、電流指令出力部５５と、電流制御部５６と、回転座標変換部５７とを備える。
加算部５１は、周波数指令ｆ*にスリップ周波数ｆｓｌｉｐを加算する。積分部５２は、加算部５１の加算結果を積分して位相θを求める。なお、位相θは、その他の公知の方法を用いて求めることもでき、位相θを検出する構成は、図４に示す構成に限定されない。
３相２相変換部５３は、公知の３相２相変換によって、相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗから、固定座標上の直交した２軸のα軸成分であるα軸電流ｉαとβ軸成分であるβ軸電流ｉβを求める。回転座標変換部５４は、公知のαβ／ｄｑ変換によって、αβ軸座標系の成分であるα軸電流ｉαとβ軸電流ｉβを、位相θに基づき、回転座標系であるｄｑ軸座標系のｄ軸成分であるｄ軸電流ｉｄとｑ軸成分であるｑ軸電流ｉｑへ変換する。
電流指令出力部５５は、ｄ軸電流指令ｉｄ *とｑ軸電流指令ｉｑ *を出力する。電流制御部５６は、ｄ軸電流指令ｉｄ *とｄ軸電流ｉｄとの偏差がゼロになるようにＰＩ（比例積分）制御を行ってｄ軸電圧指令ｖｄ *を生成する。また、電流制御部５６は、ｑ軸電流指令ｉｑ *とｑ軸電流ｉｑとの偏差がゼロになるようにＰＩ制御を行ってｑ軸電圧指令ｖｑ *を生成する。
回転座標変換部５７は、公知のｄｑ／αβ変換によって、ｄｑ軸座標系の成分であるｄ軸電圧指令ｖｄ *およびｑ軸電圧指令ｖｑ *をαβ軸座標系の成分である電圧指令ベクトルｖαβ *へ座標変換を行う。なお、指令生成部３２は、図４に示す構成に限定されず、例えば、電圧指令ベクトルｖαβ *を生成する構成であればよい。
［２．２．ＰＷＭ制御部３３］
ＰＷＭ制御部３３は、電力変換部１０から出力される複数種類の電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期Ｔの前半と後半とで逆になるように電力変換部１０に設けられた複数のスイッチング素子Ｓｗを制御する。
ＰＷＭ制御部３３は、例えば、電圧指令ベクトルｖαβ *に対応する複数の基本電圧ベクトルＶｘ、Ｖｙ（電圧ベクトルの一例）の電力変換部１０からの出力時間比率ζｘ、ζｙを演算する。図５および図６は、電圧指令ベクトルｖαβ *の位相θｖと、領域１〜６と、基本電圧ベクトルＶ１〜Ｖ７との関係を示す図である。
基本電圧ベクトルは、電力変換部に設けられたスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって電力変換部から出力可能な電圧ベクトルである。図１に示す電力変換部１０から出力可能な基本電圧ベクトルは、６つのスイッチング素子ＳｗのＯＮ／ＯＦＦの８種類の組み合わせに対応する８種類の電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７である。
基本電圧ベクトルＶ０〜Ｖ７には、２種類のゼロ電圧ベクトルである基本電圧ベクトルＶ０、Ｖ７と６種類の有効電圧ベクトルである基本電圧ベクトルＶ１〜Ｖ６とが含まれる。なお、後述する例では、ゼロ電圧ベクトルとして、１つの基本電圧ベクトルＶ０を用いているが、基本電圧ベクトルＶ０に加えまたは代えて、基本電圧ベクトルＶ７を用いることもできる。
ＰＷＭ制御部３３は、電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域に対応する複数の基本電圧ベクトルＶｘ、Ｖｙの出力時間比率ζｘ、ζｙを演算する。ＰＷＭ制御部３３は、例えば、電圧指令ベクトルｖαβ *を挟む６０度の位相差を有する２種類の基本電圧ベクトルＶｘ、Ｖｙで挟まれる領域を電圧指令ベクトルｖαβ *が存在する領域として判定する。
ＰＷＭ制御部３３は、例えば、電圧指令ベクトルｖαβ *の位相θｖ（＝ａｔａｎ（ｖβ *／ｖα *））に基づいて、電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域を判定することができるが、その他の方法（例えば、後述する方法）によって電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域を判定することもできる。
ＰＷＭ制御部３３は、例えば、０≦θｖ＜６０である場合、図６に示すように、基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ３を基本電圧ベクトルＶｘ、Ｖｙとし、基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ３の出力時間比率ζ１、ζ３を出力時間比率ζｘ、ζｙとして演算する。また、ＰＷＭ制御部３３は、出力時間比率ζ０（＝Ｔｃ−ζｘ−ζｙ）を演算する。
ＰＷＭ制御部３３は、キャリア周期Ｔ毎に、出力時間比率ζｘ、ζｙ、ζ０に応じた時間Ｔｘ（＝ζｘ×Ｔ）、時間Ｔｙ（＝ζｙ×Ｔ）、Ｔ０（＝ζ０×Ｔ）で基本電圧ベクトルＶｘ、Ｖｙ、Ｖ０が出力されるように電力変換部１０を制御するＰＷＭ信号Ｓを生成する。
図７は、領域１〜６と電圧ベクトルパターンとの関係を示す図である。図７に示すように、ＰＷＭ制御部３３は、例えば、０≦θｖ＜６０である場合、Ｖ０→Ｖ１→Ｖ３→Ｖ３→Ｖ１→Ｖ０の順に基本電圧ベクトルが出力されるように電力変換部１０を制御するＰＷＭ信号Ｓを生成する。
また、ＰＷＭ制御部３３は、例えば、６０≦θｖ≦１２０である場合、Ｖ０→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ３→Ｖ２→Ｖ０の順に基本電圧ベクトルが出力されるように電力変換部１０を制御するＰＷＭ信号Ｓを生成する。
なお、ＰＷＭ制御部３３は、上述のように空間ベクトル法によってＰＷＭ信号Ｓを生成するものに限定されない。例えば、ＰＷＭ制御部３３は、キャリア信号と３相電圧指令ｖｕ *、ｖｖ *、ｖｗ *とを比較することによって図７に示す電圧ベクトルパターンで基本電圧ベクトルが出力されるようにＰＷＭ信号Ｓを生成する構成であってもよい。この場合、ＰＷＭ制御部３３は、例えば、電圧指令ベクトルｖαβ *（またはｄ軸電圧指令ｖｄ *およびｑ軸電圧指令ｖｑ *）から３相電圧指令ｖｕ *、ｖｖ *、ｖｗ *を求め、キャリア信号と比較する。
また、図２に示すように、基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ４が出力された場合の母線電流ｉｄｃは、正極性の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗであり、以下においては、便宜上、基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ２、Ｖ４を正極性基本電圧ベクトルと呼ぶ場合がある。また、基本電圧ベクトルＶ３、Ｖ５、Ｖ６が出力された場合の母線電流ｉｄｃは、負極性の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗであり、以下においては、便宜上、基本電圧ベクトルＶ３、Ｖ５、Ｖ６を負極性基本電圧ベクトルと呼ぶ場合がある。
［２．３．相電流検出部３１］
図４に示すように、相電流検出部３１は、領域判定部４０と、タイミング切替部４１と、タイミング判定部４２と、取得部４３と、Ｕ相電流検出部４４と、Ｖ相電流検出部４５と、Ｗ相電流検出部４６とを備える。
領域判定部４０は、電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域が領域１〜６（図５、図６参照）のうちいずれの領域に存在するかを検出する。例えば、領域判定部４０は、電圧指令ベクトルｖαβ *の位相θｖを求め、かかる位相θｖに基づいて、電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域ＡＲを判定する。
なお、領域判定部４０は、位相θｖ以外の方法によって電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域ＡＲを判定することもできる。例えば、領域判定部４０は、図８に示す判定条件に基づいて、電圧指令ベクトルｖαβ **が含まれる領域ＡＲを判定することができる。図８は、領域と判定条件と演算式との関係を示す図である。なお、図８に示す「ｖαβ **」は、例えば、ｖαβ **＝｜√３×ｖα *｜−｜ｖβ *｜である。
領域判定部４０は、電圧指令ベクトルｖαβ *が図６に示す状態（０≦θｖ＜６０）である場合、電圧指令ベクトルｖαβ *を挟む６０度の位相差を有する２種類の基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ３で挟まれる領域１を電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域ＡＲとして判定する。
また、領域判定部４０は、電圧指令ベクトルｖαβ *が領域３に存在する場合、図６に示すように、電圧指令ベクトルｖαβ *を挟む６０度の位相差を有する２種類の基本電圧ベクトルＶ２、Ｖ６で挟まれる領域３を電圧指令ベクトルｖαβ *が含まれる領域ＡＲとして判定する。
図４に戻って、相電流検出部３１の説明を続ける。相電流検出部３１のタイミング切替部４１は、キャリア周期Ｔにおける前半タイミングＴａおよび後半タイミングＴｂのうち検出タイミングＴｄにするタイミングを切り替える。かかるタイミング切替部４１は、例えば、検出タイミングＴｄを切り替えるためのタイミング係数Ｋｓを変更することによって検出タイミングＴｄを切り替える。
以下においては、Ｋｓ＝１の場合に、前半タイミングＴａが検出タイミングＴｄとされ、Ｋｓ＝−１の場合に、後半タイミングＴｂが検出タイミングＴｄとされるものとして説明するが、かかる例に限定されるものではない。
タイミング切替部４１は、例えば、キャリア周期Ｔのｎ倍（ｎは自然数）の周期で、タイミング係数Ｋｓを変更することができる。例えば、キャリア周期Ｔの２倍の周期でタイミング係数Ｋｓを変更する場合、タイミング切替部４１は、Ｋｓ＝１、Ｋｓ＝１、Ｋｓ＝−１、Ｋｓ＝−１、Ｋｓ＝１、・・・といったように、キャリア周期Ｔ毎にタイミング係数Ｋｓを設定する。
また、キャリア周期Ｔでタイミング係数Ｋｓを変更する場合、タイミング切替部４１は、Ｋｓ＝１、Ｋｓ＝−１、Ｋｓ＝１、Ｋｓ＝−１、・・・といったように、キャリア周期Ｔ毎にタイミング係数Ｋｓを設定する。
ところで、前回のキャリア周期Ｔにおいて電圧指令ベクトルｖαβ *が存在する領域（以下、前回領域と記載する）と今回のキャリア周期Ｔにおいて電圧指令ベクトルｖαβ *が存在する領域（以下、今回領域と記載する）とが一致しない場合がある。そこで、相電流検出部３１は、タイミング係数Ｋｓを設定するための切替係数Ｋを前回領域と今回領域との関係に基づいて決定する。
図９は、タイミング切替部４１が有する切替係数テーブルを示す図である。図９に示すように、タイミング切替部４１は、切替係数テーブルに基づき、前回領域がどの領域でありかつ今回領域がどの領域であるかによってタイミング係数Ｋｓが「１」であるか「−１」であるかを決定することができる。
タイミング切替部４１は、領域判定部４０によって判定された前回の領域ＡＲ（以下、前回領域ＡＲ０と記載する）の情報と今回の領域ＡＲ（以下、今回領域ＡＲ１と記載する）の情報とを取得する。タイミング切替部４１は、前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１と切替係数テーブルとに基づき、Ｋｓ＝Ｋ×Ｋｓｚを演算することによって、今回のタイミング係数Ｋｓを設定することができる。なお、「Ｋｓｚ」は、前回のタイミング係数Ｋｓである。
例えば、タイミング切替部４１は、前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とが同じである場合、Ｋ＝−１とする。これにより、電圧指令ベクトルｖαβ *が存在する領域に変更がない場合、キャリア周期Ｔ毎にタイミング係数Ｋｓが変更され、前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とで検出タイミングＴｄが変わる。
なお、キャリア周期Ｔのｎ倍（ｎは自然数）の周期毎にタイミング係数Ｋｓを設定する場合、電圧指令ベクトルｖαβ *が存在する領域に変更がなければ、キャリア周期Ｔのｎ倍の周期毎に切替係数テーブルを参照してＫ＝−１とし、それ以外は、Ｋ＝１とすることができる。
また、タイミング切替部４１は、例えば、前回領域ＡＲ０が「１」で今回領域ＡＲ１が「２」である場合、Ｋ＝１とする。この場合、タイミング係数Ｋｓは前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とで同じであり、キャリア周期Ｔにおける前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とで検出タイミングＴｄは同じである。
一方、タイミング切替部４１は、例えば、前回領域ＡＲ０が「２」で今回領域ＡＲ１が「３」である場合、Ｋ＝−１とする。この場合、タイミング係数Ｋｓは前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とは異なるため、キャリア周期Ｔにおける前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とで検出タイミングは異なる。
このように、相電流検出部３１は電圧指令ベクトルｖαβ *に基づいて決定される領域が切り替わる場合に、切り替わり前後の領域の関係に基づき、領域の切り替わり前後でのタイミングＴｄの切り替えを停止することができる。
タイミング判定部４２は、ＰＷＭ制御部３３が基本電圧ベクトルを出力するタイミングをＰＷＭ制御部３３から取得し、取得部４３によって母線電流検出部１３によって母線電流ｉｄｃを取得するタイミングを検出タイミングＴｄにおける取得タイミングＴｇとして決定する。
取得部４３は、例えば、Ａ／Ｄコンバータであり、タイミング判定部４２によって決定された取得タイミングＴｇで母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを取得する。例えば、母線電流検出部１３から出力される母線電流ｉｄｃがアナログ信号である場合、取得部４３は、母線電流検出部１３から出力される母線電流ｉｄｃをタイミング判定部４２によって決定された取得タイミングＴｇで取得し、デジタル信号（デジタル値）として取得する。
なお、以下においては、正極性基本電圧ベクトルが電力変換部１０から出力される場合に、母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを第１母線電流ｉｄｃ１と記載する。また、負極性基本電圧ベクトルが電力変換部１０から出力される場合に、母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを第２母線電流ｉｄｃ２と記載する。
図１０は、相電流検出部３１による母線電流ｉｄｃの取得タイミングＴｇの一例を示す図である。図１０に示す例では、電圧指令ベクトルｖαβ *が領域１に存在しており、Ｖ０→Ｖ１→Ｖ３→Ｖ１→Ｖ０の順に基本電圧ベクトルが出力されている状態において、母線電流ｉｄｃの取得タイミングＴｇの一例を示す。
図１０に示すように、相電流検出部３１は、２つの基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ３が出力されるタイミングにおいて母線電流ｉｄｃを取得する。タイミング判定部４２は、タイミング切替部４１で設定されるタイミング係数Ｋｓに基づき、基本電圧ベクトルＶ１が電力変換部１０から出力されている前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂのいずれか一方のタイミングを検出タイミングＴｄとして判定する。
例えば、タイミング判定部４２は、タイミング係数Ｋｓが「１」である場合に、前半タイミングＴａを選択し、タイミング係数Ｋｓが「−１」である場合に、後半タイミングＴｂを検出タイミングＴｄとして判定する。タイミング判定部４２は、検出タイミングＴｄのうち、基本電圧ベクトルが出力される期間の中央タイミングを取得タイミングＴｇ（以下、第１取得タイミングＴｇ１と記載する）として決定する。
図１０に示す例では、タイミング判定部４２は、例えば、基本電圧ベクトルＶ１が出力される検出タイミングＴｄ（例えば、時刻ｔ１１〜ｔ１３、ｔ２５〜ｔ２７、ｔ３１〜ｔ３３）のうち、中央タイミング（例えば、時刻ｔ１２、ｔ２６、ｔ３２）を第１取得タイミングＴｇ１として決定する。そして、タイミング判定部４２は、決定した第１取得タイミングＴｇ１で母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを第１母線電流ｉｄｃ１として取得する。
ここで、「基本電圧ベクトルが出力される期間」は、たとえば、オンディレイ補正を考慮した実際に基本電圧ベクトルが出力される期間であり、これにより、相電流の検出精度を向上させることができる。
また、相電流検出部３１は、例えば、基本電圧ベクトルＶ３が電力変換部１０から出力されている状態で母線電流検出部１３によって検出された母線電流ｉｄｃを第２母線電流ｉｄｃ２として取得する。
基本電圧ベクトルＶ３は、キャリア信号Ｓｃの谷のタイミング（例えば、時刻ｔ１４、ｔ２４、ｔ３４）を含み、かかる谷のタイミングに対して対称な期間出力される。そして、キャリア信号Ｓｃの谷のタイミングで検出される母線電流ｉｄｃは、キャリアリップルが抑制された平均的な相電流ｉｗ＿ａｖｅと見なせる。
そこで、タイミング判定部４２は、キャリア信号Ｓｃの谷に対応するタイミングを取得タイミング（以下、第２取得タイミングＴｇ２と記載する場合がある）として決定し、かかる第２取得タイミングＴｇ２で母線電流ｉｄｃを第２母線電流ｉｄｃ２として取得する。これにより、第２母線電流ｉｄｃ２の反転値を求めることで相電流ｉｗを検出することで検出精度を高めることができる。
なお、キャリア信号Ｓｃの谷に対応するタイミングとは、例えば、基本電圧ベクトルＶ３の場合、基本電圧ベクトルＶ３が実際に出力される期間の実質的に中央のタイミングであることが望ましい。これにより、キャリア信号Ｓｃの谷そのもののタイミングを第２取得タイミングＴｇ２とすることに比べ、オンディレイ補正を考慮したタイミングであることから、相電流の検出精度を向上させることができる。
図４に戻って、相電流検出部３１の説明を続ける。相電流検出部３１は、上述したように、Ｕ相電流検出部４４と、Ｖ相電流検出部４５と、Ｗ相電流検出部４６とを備え、図７に示す領域と演算式（図８参照）との関係に基づいて、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを検出する。
例えば、領域判定部４０によって判定された領域ＡＲが領域１である場合、Ｕ相電流検出部４４は、第１母線電流ｉｄｃ１をＵ相電流ｉｕとして検出し、Ｗ相電流検出部４６は、第２母線電流ｉｄｃ２の極性反転値をＷ相電流ｉｗとして検出する。また、Ｖ相電流検出部４５は、第１母線電流ｉｄｃ１の極性反転値と第２母線電流ｉｄｃ２とを加算し、加算結果をＶ相電流ｉｖとして検出する。
このように、領域ＡＲが領域１である場合、Ｕ相電流検出部４４は、第１取得タイミングＴｇ１で母線電流検出部１３によって検出された母線電流ｉｄｃに基づき、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち１相の相電流を検出する第１検出部として機能する。
また、領域ＡＲが領域１である場合、Ｗ相電流検出部４６は、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち第２取得タイミングＴｇ２で母線電流検出部１３によって検出された母線電流ｉｄｃに基づき、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち第１検出部によって検出される相電流とは異なる１相の相電流を検出する第２検出部として機能する。
また、領域ＡＲが領域１である場合、Ｖ相電流検出部４５は、第１検出部の検出結果と第２検出部の検出結果に基づいて、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち第１検出部および第２検出部によって検出される相電流とは異なる１相の相電流を検出する第３検出部として機能する。
また、例えば、領域ＡＲが領域３である場合、Ｕ相電流検出部４４は、第２母線電流ｉｄｃ２の極性反転値をＵ相電流ｉｕとして検出し、Ｖ相電流検出部４５は、第１母線電流ｉｄｃ１をＶ相電流ｉｖとして検出する。また、Ｗ相電流検出部４６は、第１母線電流ｉｄｃ１の極性反転値と第２母線電流ｉｄｃ２とを加算し、加算結果をＷ相電流ｉｗとして検出する。この場合、Ｕ相電流検出部４４が第２検出部として機能し、Ｖ相電流検出部４５が第１検出部として機能し、Ｗ相電流検出部４６が第３検出部として機能する。
このように、Ｕ相電流検出部４４、Ｖ相電流検出部４５およびＷ相電流検出部４６は、領域ＡＲが領域１〜６のいずれであるかに応じて第１〜第３検出部のうちどの検出部として機能するかが変わる。
［３．制御部２０による処理］
図１１は、制御部２０による処理の流れを示すフローチャートである。図１１に示す処理は、例えば、繰り返し実行される処理である。
図１１に示すよう、指令生成部３２は、電圧指令ベクトルｖαβ *を生成する（ステップＳ１０）。次に、相電流検出部３１は、電圧指令ベクトルｖαβ *に基づいて検出タイミングＴｄを決定する（ステップＳ１１）。
相電流検出部３１は、決定した検出タイミングＴｄにおいて母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを検出する（ステップＳ１２）。かかる処理において、相電流検出部３１は、例えば、キャリア周期Ｔのｎ倍の周期毎に、検出タイミングＴｄが前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂとで交互に切り替わるようにする。相電流検出部３１は、検出した母線電流ｉｄｃに基づいて相電流を検出する（ステップＳ１３）。
ここで、ステップＳ１２、Ｓ１３における処理についてさらに説明する。図１２は、ステップＳ１２、Ｓ１３の一例を示す図である。かかる処理は、例えば、キャリア周期Ｔのｎ倍の周期毎に行われる。また、図１２に示す処理は、キャリア周期Ｔ毎に検出タイミングＴｄの切替え判定処理を行う例である。
図１２に示すように、相電流検出部３１のタイミング切替部４１は、初期演算であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。タイミング切替部４１は、例えば、図１２に示す決定処理を開始した場合に、初期演算であると判定する。タイミング切替部４１は、初期演算であると判定すると（ステップＳ２０；Ｙｅｓ）、タイミング係数Ｋｓを「１」に設定する（ステップＳ２１）。
一方、タイミング切替部４１は、初期演算ではないと判定すると（ステップＳ２０；Ｎｏ）、今回領域ＡＲ１が前回領域ＡＲ０と異なるか否かを判定する（ステップＳ２２）。かかる処理において、今回領域ＡＲ１が前回領域ＡＲ０と異ならないと判定した場合（ステップＳ２２；Ｎｏ）、タイミング切替部４１は、Ｋｓ＝−Ｋｓｚとする。すなわち、タイミング切替部４１は、前回のタイミング係数Ｋｓの極性を反転する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２２において、今回領域ＡＲ１が前回領域ＡＲ０と異なると判定した場合（ステップＳ２２；Ｙｅｓ）、タイミング切替部４１は、前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１との関係に基づき、切替係数テーブルから切替係数Ｋを取得する（ステップＳ２４）。そして、タイミング切替部４１は、前回のタイミング係数Ｋｓｚに切替係数Ｋを乗算して、タイミング係数Ｋｓを求める（ステップＳ２５）。
ステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２５の処理を終了すると、相電流検出部３１のタイミング判定部４２は、タイミング係数Ｋｓが「１」であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。タイミング係数Ｋｓが「１」である場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、相電流検出部３１は、前半タイミングＴａを検出タイミングＴｄとし、かかる検出タイミングＴｄにおいて母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを検出する（ステップＳ２７）。例えば、相電流検出部３１は、検出タイミングＴｄである前半タイミングＴａの中央タイミングを第１取得タイミングＴｇ１とし、かかる第１取得タイミングＴｇ１で検出される母線電流ｉｄｃを検出することができる。
一方、タイミング係数Ｋｓが「−１」である場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、相電流検出部３１は、後半タイミングＴｂを検出タイミングＴｄとし、かかる検出タイミングＴｄにおいて母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを検出する（ステップＳ２８）。例えば、相電流検出部３１は、検出タイミングＴｄである後半タイミングＴｂの中央タイミングを第１取得タイミングＴｇ１とし、かかる第１取得タイミングＴｇ１で検出される母線電流ｉｄｃを検出することができる。
上述した実施形態では、タイミング切替部４１は、前回領域ＡＲ０と今回領域ＡＲ１とが異ならない状態においては、キャリア周期Ｔのｎ倍の周期毎に、検出タイミングが前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂとで検出タイミングＴｄが交互に切り替わるようにする例を説明したが、切替方法はかかる例に限定されない。例えば、タイミング切替部４１は、ｍ個のキャリア周期Ｔの間において、検出タイミングＴｄになる前半タイミングＴａと検出タイミングになる後半タイミングＴｂが同数になればよい。
また、上述した実施形態では、キャリアの谷（例えば、図１０の時刻ｔ１４、ｔ２４、ｔ３４）に対応するタイミングで有効電圧ベクトルが出力される電圧ベクトルパターンの例を説明したが、かかる電圧ベクトルパターンに限定されない。例えば、キャリアの山（例えば、図１０の時刻ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０）に対応するタイミングで有効電圧ベクトルが出力されるような電圧ベクトルパターンであってもよい。この場合、第２母線電流ｉｄｃ２の検出タイミングは、キャリアの山に対応するタイミングである。
また、キャリアの谷と山に対応するタイミングでゼロ電圧ベクトルが出力され、キャリアの谷と山の間の期間で複数種類の有効電圧ベクトルが出力される電圧ベクトルパターンであってもよい。例えば、ＰＷＭ制御部３３は、電力変換部１０からＶ０→Ｖ１→Ｖ３→Ｖ７→Ｖ３→Ｖ１→Ｖ０の順に基本電圧ベクトルが出力されるように電力変換部１０を制御することができる。この場合、タイミング切替部４１は、基本電圧ベクトルＶ１、Ｖ３のそれぞれに対して、前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂのいずれかを検出タイミングＴｄとして設定する。タイミング判定部４２は、基本電圧ベクトルＶ１の検出タイミングＴｄのうち中央タイミングを第１取得タイミングＴｇ１とし、基本電圧ベクトルＶ３の検出タイミングのうち中央タイミングを第２取得タイミングＴｇ２とする。取得部４３は、第１取得タイミングＴｇ１で母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを第１母線電流ｉｄｃ１として取得し、第２取得タイミングＴｇ２で母線電流検出部１３によって検出される母線電流ｉｄｃを第２母線電流ｉｄｃ２として取得する。
以上のように、実施形態に係る電力変換装置１は、電力変換部１０と、ＰＷＭ制御部３３（スイッチ制御部の一例）と、母線電流検出部１３（直流側電流検出部の一例）と、相電流検出部３１とを備える。電力変換部１０は、複数のスイッチング素子Ｓｗを有し、直流電力と３相交流電力との間の電力変換を行う。電力変換部１０は、電力変換部１０から出力される複数種類の基本電圧ベクトル（電圧ベクトルの一例）の出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように複数のスイッチング素子Ｓｗを制御する。母線電流検出部１３は、電力変換部１０の母線電流ｉｄｃ（直流側電流の一例）を検出する。相電流検出部３１は、複数種類の電圧ベクトルのうち同一種類の電圧ベクトルが出力されるキャリア周期Ｔの前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂのうちのいずれか一方のタイミングを検出タイミングＴｄとし、かかる検出タイミングＴｄにおいて母線電流検出部１３により検出された母線電流ｉｄｃに基づき、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち１相の相電流を検出する。相電流検出部３１は、例えば、検出タイミングＴｄを前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂとで交互に切り替えるタイミング切替部４１を備える。なお、ＰＷＭ制御部３３および相電流検出部３１は、相電流検出装置の一例に相当する。
これにより、キャリア周期Ｔにおいて前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂの両方において母線電流ｉｄｃを検出する場合に比べ、相電流検出のための処理にかかる負荷を軽減することができる。また、前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂの中から検出タイミングＴｄを切り替えることから、検出タイミングＴｄの相違による誤差を低減することができる。
また、相電流検出部３１は、キャリア周期Ｔ毎に検出タイミングＴｄにおいて母線電流検出部１３により検出された母線電流ｉｄｃに基づき、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち１相の相電流を検出する。
これにより、キャリア周期Ｔ毎に前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂの中から検出タイミングＴｄを切り替えることから、検出タイミングＴｄの相違による誤差を精度よく低減することができる。
また、相電流検出部３１は、母線電流検出部１３により検出された母線電流ｉｄｃを、電力変換部１０から出力されている基本電圧ベクトル（電圧ベクトルの一例）の種類に対応する１相の相電流の検出値または当該検出値の極性反転値として検出する。これにより、相電流の検出を適切に行うことができる。
また、タイミング切替部４１は、前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂの中から検出タイミングＴｄとするタイミングをキャリア周期Ｔのｎ倍（ｎは自然数）の周期で交互に切り替える。
前半タイミングＴａと後半タイミングＴｂの中から検出タイミングＴｄをキャリア周期のｎ倍（ｎは自然数）の周期で交互に切り替えることから、検出タイミングＴｄの相違による誤差を精度よく軽減することができる。
また、電力変換装置１は、電圧指令ベクトルｖαβ *を生成する指令生成部３２を備える。タイミング切替部４１は、電圧指令ベクトルｖαβ *に基づいて決定される領域が切り替わる場合に、当該切り替わり前後の領域の関係に基づき、当該切り替わり前後での検出タイミングＴｄとするタイミングの切り替えを停止する。
このように、タイミング切替部４１は、切り替え前後の領域に応じて、当該切り替わり前後での検出タイミングＴｄの切り替えを停止することから、領域の変更による誤差を精度よく軽減することができる。
相電流検出部３１は、領域判定部４０を備える。領域判定部４０は、電圧指令ベクトルｖαβ *を挟む６０度の位相差を有する２種類の基本電圧ベクトルで挟まれる領域を判定する。タイミング切替部４１は、領域判定部４０によって判定される領域が切り替わる場合に、当該切り替わり前後の領域の関係に基づき、当該切り替わり前後での検出タイミングＴｄとするタイミングの切り替えを停止する。
このように、相電流検出部３１は、６０度毎に６つの基本電圧ベクトルで分割された領域を判定する領域判定部４０を有することから、領域の切り替わりを容易に検出することができる。
相電流検出部３１は、タイミング判定部４２と、取得部４３とを備える。タイミング判定部４２は、検出タイミングＴｄのうち基本電圧ベクトルが出力される期間の中央タイミングを取得タイミングＴｇとして判定する。取得部４３は、タイミング判定部４２によって判定された取得タイミングＴｇで母線電流検出部１３の検出結果を取得する。
このように、相電流検出部３１は、基本電圧ベクトルの出力幅の中央のタイミングで母線電流検出部１３により検出された母線電流ｉｄｃに基づき、３相の相電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗのうち少なくとも１相の相電流を検出することから、例えば、スイッチング時に発生する電流振動による影響を抑えることができる。
相電流検出部３１は、Ｕ相電流検出部４４、Ｖ相電流検出部４５およびＷ相電流検出部４６を備える。Ｕ相電流検出部４４、Ｖ相電流検出部４５およびＷ相電流検出部４６は、電圧指令ベクトルｖαβ *が存在する領域に応じて、上述したように、第１検出部、第２検出部および第３検出部のいずれかとして機能する。
かかる構成により、母線電流検出部１３により検出された母線電流ｉｄｃに基づき、３相ｉｕ、ｉｖ、ｉｗの相電流を精度よく検出することができる。
上述した電力変換装置１は、電力変換部１０と、「前記キャリア周期毎に前記電力変換部の直流側電流を検出するタイミングを含む期間として、同一種類の電圧ベクトルが出力される複数のタイミングのうちいずれか一方のタイミングを、所定期間で前記複数のタイミングのそれぞれの選択が均等に行われるように、前記キャリア周期毎に選択する処理手段」とを備える。相電流検出部３１がかかる処理手段の一例である。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１ 電力変換装置
２ 直流電源
３ 電動機
１０ 電力変換部
１１ コンデンサ
１２ スイッチング部
１３ 母線電流検出部
１５、１５ａ、１５ｂ 直流母線
２０ 制御部
３１ 相電流検出部
３２ 指令生成部
３３ ＰＷＭ制御部
４０ 領域判定部
４１ タイミング切替部
４２ タイミング判定部
４３ 取得部
４４ Ｕ相電流検出部
４５ Ｖ相電流検出部
４６ Ｗ相電流検出部
５１ 加算部
５２ 積分部
５４ 回転座標変換部
５５ 電流指令出力部
５６ 電流制御部
５７ 回転座標変換部

Claims (10)

  1. 複数のスイッチング素子を有し、直流電力と３相交流電力との間の電力変換を行う電力変換部と、
    前記電力変換部から出力される複数種類の電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように前記複数のスイッチング素子を制御するスイッチ制御部と、
    前記電力変換部の直流側電流を検出する直流側電流検出部と、
    前記複数種類の電圧ベクトルのうち同一種類の電圧ベクトルが出力される前記キャリア周期の前半のタイミングと後半のタイミングのうちのいずれか一方のタイミングにおいて前記直流側電流検出部により検出された前記直流側電流に基づき、３相の相電流のうち１相の相電流を検出する相電流検出部と、を備え、
    前記相電流検出部は、
    前記一方のタイミングとするタイミングを前記前半のタイミングと前記後半のタイミングとで交互に切り替えるタイミング切替部を備える
    ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 前記相電流検出部は、
    前記キャリア周期毎に前記一方のタイミングにおいて前記直流側電流検出部により検出された前記直流側電流に基づき、前記３相の相電流のうち前記１相の相電流を検出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 前記相電流検出部は、
    前記直流側電流検出部により検出された前記直流側電流を、前記電力変換部から出力されている前記電圧ベクトルの種類に対応する前記１相の相電流の検出値または当該検出値の極性反転値として検出する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
  4. 前記タイミング切替部は、
    前記前半のタイミングと前記後半のタイミングの中から前記一方のタイミングとするタイミングを前記キャリア周期のｎ倍（ｎは自然数）の周期で交互に切り替える
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の電力変換装置。
  5. 電圧指令ベクトルを生成する指令生成部を備え、
    前記タイミング切替部は、
    前記電圧指令ベクトルに基づいて決定される領域が切り替わる場合に、当該切り替わり前後の領域の関係に基づき、当該切り替わり前後での前記一方のタイミングとするタイミングの切り替えを停止する
    ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
  6. 前記相電流検出部は、
    前記電圧指令ベクトルを挟む６０度の位相差を有する２種類の基本電圧ベクトルで挟まれる領域を判定する領域判定部を備え、
    前記タイミング切替部は、
    前記領域判定部によって判定される領域が切り替わる場合に、当該切り替わり前後の領域の関係に基づき、当該切り替わり前後での前記一方のタイミングとするタイミングの切り替えを停止する
    ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
  7. 前記相電流検出部は、
    前記一方のタイミングのうち前記電圧ベクトルが出力される期間の中央タイミングを判定するタイミング判定部と、
    前記タイミング判定部によって判定された前記中央タイミングで前記直流側電流検出部の検出結果を取得する取得部と、を備える
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の電力変換装置。
  8. 前記相電流検出部は、
    前記一方のタイミングにおいて前記キャリア周期毎に前記直流側電流検出部で検出された前記直流側電流に基づき、前記３相の相電流のうち前記１相の相電流を検出する第１検出部と、
    前記キャリア周期におけるキャリアの山および谷の少なくとも一方に対応するタイミングで前記直流側電流検出部によって検出される前記直流側電流に基づき、前記３相の相電流のうち前記第１検出部によって検出される相電流とは異なる１相の相電流を検出する第２検出部と、
    前記第１検出部の検出結果と前記第２検出部の検出結果に基づいて、前記３相の相電流のうち前記第１検出部および前記第２検出部によって検出される相電流とは異なる１相の相電流を検出する第３検出部と、を備える
    ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電力変換装置。
  9. 複数のスイッチング素子を有して直流電力と３相交流電力との間の電力変換を行う電力変換部から出力される複数種類の電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように前記複数のスイッチング素子を制御するスイッチ制御部と、
    前記複数種類の電圧ベクトルのうち同一種類の電圧ベクトルが出力される前記キャリア周期の前半のタイミングと後半のタイミングのうちのいずれか一方のタイミングにおいて検出された前記電力変換部の直流側電流に基づき、３相の相電流のうち１相の相電流を検出する相電流検出部と、
    前記前半のタイミングと前記後半のタイミングの中から前記一方のタイミングとするタイミングを交互に切り替えるタイミング切替部と、を備える
    ことを特徴とする相電流検出装置。
  10. 複数のスイッチング素子を有して直流電力と３相交流電力との間の電力変換を行う電力変換部から出力される複数種類の電圧ベクトルの出力順番がキャリア周期の前半と後半とで逆になるように前記複数のスイッチング素子を制御することと、
    前記複数種類の電圧ベクトルのうち同一種類の電圧ベクトルが出力される前記キャリア周期の前半のタイミングと後半のタイミングのうちのいずれか一方のタイミングにおいて前記キャリア周期毎に前記電力変換部の直流側電流を検出することと、
    前記検出された前記直流側電流に基づき、３相の相電流のうち１相の相電流を検出することと、
    前記前半のタイミングと前記後半のタイミングの中から前記一方のタイミングとするタイミングを交互に切り替えることと、を含む
    ことを特徴とする相電流検出方法。
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