JP2023144276A - 変圧制御装置及び電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の振動を抑制することが可能な変圧制御装置を提供する。【解決手段】回転電機に接続された変圧回路の変圧目標値と回転電機の状態量とに基づいて電流指令値を生成する電圧制御部と、電流指令値に基づいて電圧指令値を生成する電流制御部とを少なくとも備え、電圧指令値に基づいて生成した操作量を駆動信号生成回路に出力して変圧回路をフィードバック制御する変圧制御装置であって、変圧回路のリアクトル電流が所定の電流しきい値より小さい電流小動作領域において、電圧制御部の比例電圧ゲインを通常ゲインよりも増大させる第１ゲイン調整部と、回転電機の回転数が特定回転数の場合において、電流制御部の比例電流ゲインを通常ゲインよりも増大させる第２ゲイン調整部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、変圧制御装置及び電力変換装置に関する。

下記特許文献１には、インバータを介してモータを駆動する多相コンバータの制御装置（多相コンバータ制御装置）が開示されている。この多相コンバータ制御装置は、リアクトルが互いに磁気結合している複数のコンバータが並列に接続され、入力電圧を昇圧した昇圧電圧を生成する多相コンバータの駆動をＰＷＭ制御するものであって、昇圧電圧が目標電圧になるようにフィードバック制御するフィードバック制御部と、フィードバック制御部から出力される電圧指令値に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ制御部と、ＰＷＭ信号に基づいて多相コンバータを駆動する駆動部とを備え、フィードバック制御部は、多相コンバータの昇圧比に基づいてフィードバック制御における制御ゲインを変更することにより、多相コンバータの制御性を向上させる。

特開２０２１－１４１７１３号公報

ところで、上記背景技術は、昇圧比に基づいて比例ゲイン及び積分ゲインのいずれか一方あるいは両方を変更するものであり、多相コンバータの制御性を向上させることができるものの、多相コンバータによって駆動されるモータの振動抑制を考慮したものではない。したがって、背景技術は、モータや発電機等、多相コンバータに接続される回転電機の振動を抑制し得るものではない。

多相コンバータのような変圧回路を制御する場合、変圧回路の出力電流に変動が生じるとモータの振動を誘発するが、背景技術は、このような変圧回路の出力電流に変動に起因する回転電機の振動を抑制し得るものではない。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、回転電機の振動を抑制することが可能な変圧制御装置及び電力変換装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、変圧制御装置に係る第１の解決手段として、回転電機に接続された変圧回路の変圧目標値と前記回転電機の状態量とに基づいて電流指令値を生成する電圧制御部と、前記電流指令値に基づいて電圧指令値を生成する電流制御部とを少なくとも備え、前記電圧指令値に基づいて生成した操作量を駆動信号生成回路に出力して前記変圧回路をフィードバック制御する変圧制御装置であって、前記変圧回路のリアクトル電流が所定の電流しきい値より小さい電流小動作領域において、前記電圧制御部の比例電圧ゲインを通常ゲインよりも増大させる第１ゲイン調整部と、前記回転電機の回転数が特定回転数の場合において、前記電流制御部の比例電流ゲインを通常ゲインよりも増大させる第２ゲイン調整部とを備える、という手段を採用する。

本発明では、変圧制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記駆動信号生成回路がデッドタイムが設けられた駆動信号を生成する場合、
前記第１ゲイン調整部は、前記電流小動作領域において前記電流制御部の積分電流ゲインを通常ゲインよりも増大させる、という手段を採用する。

本発明では、変圧制御装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記変圧回路は、磁気結合型の多相コンバータである、という手段を採用する。

本発明では、電力変換装置に係る解決手段として、第１～第３のいずれかの解決手段に係る変圧制御装置と、該変圧制御装置によって制御される前記変圧回路と、前記変圧回路とモータとの間に設けられ、前記変圧回路から入力される直流電力を交流電力に変換して前記モータをに出力する駆動用インバータと、前記変圧回路と発電機との間に設けられ、前記発電機から入力される交流電力を直流電力に変換して前記変圧回路に出力する発電用インバータとを備える、という手段を採用する。

本発明によれば、回転電機の振動を抑制することが可能な変圧制御装置及び電力変換装置を提供することが可能である。

本発明の一実施形態における電力変換装置Ａの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における変圧制御部Ｂの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における第１ゲイン調整部１４の機能を示す特性図である。 本発明の一実施形態における第２ゲイン調整部１５の機能を示す特性図である。 本発明の一実施形態に係る電力変換装置Ａの要部動作（変圧制御部Ｂの制御動作）を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
最初に、図１を参照して本実施形態における電力変換装置Ａの機能構成について説明する。この電力変換装置Ａは、図示するように、電池Ｐ、走行モータＭ及び三相発電機Ｊとの間に設けられ、電池Ｐの電池電力（直流電力）と走行モータＭ及び三相発電機Ｊの交流電力との変換を行う。

電力変換装置Ａは、ハイブリッド車や電気自動車等の電動車両に搭載されるＰＣＵ（Power Control Unit）であり、電池Ｐの直流電力に基づく走行モータＭの駆動、走行モータＭの回生電力（交流電力）の電池Ｐへの充電、また三相発電機Ｊの発電電力（交流電力）の電池Ｐへの充電を行う。

このような電力変換装置Ａは、図示するように電力変換回路１、ゲートドライバ２及びＥＣＵ３（Electronic Control Unit）を備えている。また、ゲートドライバ２は、図示するように変圧用ゲート信号生成部２ａ、駆動用ゲート信号生成部２ｂ及び発電用ゲート信号生成部２ｃを備えている。さらに、電力変換回路１は、図示するように昇降圧コンバータＤ１、駆動用インバータＤ２及び発電用インバータＤ３を備えている。

また、詳細は後述するが、ＥＣＵ３は、変圧用ゲート信号生成部２ａを介して昇降圧コンバータＤ１を制御する変圧制御部、駆動用ゲート信号生成部２ｂを介して駆動用インバータＤ２を制御する駆動制御部を機能構成要素として備える。また、ＥＣＵ３は、発電用ゲート信号生成部２ｃを介して発電用インバータＤ３を制御する発電制御部を機能構成要素として備える。

ここで、電力変換装置Ａにおいて、変圧用ゲート信号生成部２ａ、昇降圧コンバータＤ１及びＥＣＵ３の変圧制御部は、電池Ｐと走行モータＭ及び発電機Ｊとの間で直流電力と交流電力とを電力変換する変圧装置を構成している。また、変圧用ゲート信号生成部２ａ及びＥＣＵ３の変圧制御部は、電力変換回路１の昇降圧コンバータＤ１を制御する変圧制御装置を構成している。

電力変換装置Ａは、外部接続用の端子として、一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２、３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗ、また３つの発電機用端子Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗを備えている。一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２のうち、第１の電池用端子Ｅ１は電池Ｐのプラス電極に接続され、第２の電池用端子Ｅ２は電池Ｐのマイナス電極に接続されている。

３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗのうち、第１のモータ用端子Ｆｕは走行モータＭのＵ相端子に接続され、第２のモータ用端子Ｆｖは走行モータＭのＶ相端子に接続され、また第３のモータ用端子Ｆｗは走行モータＭのＷ相端子に接続されている。

３つの発電機用端子Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗのうち、第１の発電機用端子Ｈｕは発電機ＪのＵ相端子に接続され、第２の発電機用端子Ｈｖは発電機ＪのＶ相端子に接続され、また第３の発電機用端子Ｈｗは発電機ＪのＷ相端子に接続されている。

電池Ｐは、上述したようにプラス電極が第１の電池用端子Ｅ１に接続され、マイナス電極が第２の電池用端子Ｅ２に接続されている。この電池Ｐは、リチウムイオン電池等の二次電池であり、電力変換装置Ａの電力変換回路１に対する直流電力の供給（放電）と電力変換回路１を介した直流電力の充電とを行う。

走行モータＭは、電力変換装置Ａに接続された回転電機である。この走行モータＭは、相数が「３」の三相電動機であり、電力変換回路１の負荷である。この走行モータＭは、上述したようにＵ相端子が第１のモータ用端子Ｆｕに接続され、Ｖ相端子が第２のモータ用端子Ｆｖに接続され、またＷ相端子が第３のモータ用端子Ｆｗに接続されている。

この走行モータＭは、回転軸（駆動軸）が電動車両の車輪に連結されており、当該車輪に回転動力を作用させることにより車輪を回転駆動する。また、この走行モータＭは、電動車両の制動時に回生電力（交流電力）を発生させる、この回生電力は、第１のモータ用端子Ｆｕ、第２のモータ用端子Ｆｖ及び第３のモータ用端子Ｆｗを介して電力変換装置Ａに入力され、直流電力に変換されて電池Ｐに充電される。

発電機Ｊは、電力変換装置Ａに接続された回転電機である。この発電機Ｊは、三相発電機であり、Ｕ相端子が第１の発電機用端子Ｈｕに接続され、Ｖ相端子が第２の発電機用端子Ｈｖに接続され、Ｗ相端子が第３の発電機用端子Ｈｗに接続されている。この発電機Ｊは、電動車両に搭載されたエンジン等の動力源の出力軸に接続されており、発電電力（交流電力）を電力変換回路１に出力する。

上記昇降圧コンバータＤ１は、第１コンデンサ４、トランス５、４つの変圧用ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）６ａ～６ｄ及び第２コンデンサ７を備えている。駆動用インバータＤ２は、６つの駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆを備えている。また、発電用インバータＤ３は、６つの発電用ＩＧＢＴ９ａ～９ｆを備えている。

昇降圧コンバータＤ１は、磁気結合型の多相コンバータである。この磁気結合型の多相コンバータは、磁気結合インターリーブ型チョッパ回路とも呼ばれるものであり、動作位相が異なる２つのチョッパ回路が並列接続されたものである。この昇降圧コンバータＤ１は、上述したように磁気結合インターリーブ型チョッパ回路であり、昇圧処理と降圧処理とを択一的に行う。

上記昇圧処理は、一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２から入力された電池電力（直流電力）を昇圧して駆動用インバータＤ２に出力する処理である。降圧処理は、駆動用インバータＤ２或いは発電用インバータＤ３から入力される直流電力を降圧して一対の電池用端子Ｅ１、Ｅ２から電池Ｐに出力する処理である。すなわち、昇降圧コンバータＤ１は、電池Ｐと駆動用インバータＤ２或いは発電用インバータＤ３との間で直流電力を双方向に入出力する電力変換回路である。

駆動用インバータＤ２は、走行モータＭの相数（３相）に対応して３つ設けられた３つのスイッチングレグを備える。３つのスイッチングレグは、Ｕ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグである。この駆動用インバータＤ２は、力行動作と回生動作とを択一的に行う電力変換回路である。

力行動作は、昇降圧コンバータＤ１から入力された直流電力を三相交流電力に変換し、３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗから走行モータＭに出力する動作である。回生動作は、３つのモータ用端子Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗに入力された回生電力（交流電力）を直流電力に変換して昇降圧コンバータＤ１に出力する動作である。このような駆動用インバータＤ２は、昇降圧コンバータＤ１と走行モータＭとの間で直流電力と三相交流電力とを相互変換する電力回路である。

発電用インバータＤ３は、３つの発電機用端子Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗに入力される発電電力（交流電力）を直流電力に変換して昇降圧コンバータＤ１に出力する電力変換回路である。このような発電用インバータＤ３は、昇降圧コンバータＤ１と発電機Ｊとの間で直流電力と三相交流電力とを相互変換する電力回路である。

このような昇降圧コンバータＤ１、駆動用インバータＤ２及び発電用インバータＤ３の各構成についてさらに詳しく説明する。昇降圧コンバータＤ１において、第１コンデンサ４は、一端が第１の電池用端子Ｅ１及びトランス５に接続され、他端が第２の電池用端子Ｅ２に接続されている。このような第１コンデンサ４は、両端が昇降圧コンバータＤ１にの一次側端子である。

すなわち、第１コンデンサ４は、電池Ｐに対して並列接続されており、電池Ｐから昇降圧コンバータＤ１に入力される電池電力（直流電力）に含まれる高周波ノイズを除去する。また、第１コンデンサ４は、トランス５から入力される充電電力（直流電力）に含まれるリップルを平滑化する。

トランス５は、一次巻線５ａと二次巻線５ｂとを備えている。一次巻線５ａの一端及び二次巻線５ｂの一端は、第１の電池用端子Ｅ１及び第１コンデンサ４の一端に接続されている。一次巻線５ａの他端は、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのコレクタ端子に接続されている。また、二次巻線５ｂの他端は、第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのエミッタ端子及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのコレクタ端子に接続されている。

このような一次巻線５ａ及び二次巻線５ｂは、所定の結合係数ｋで電磁気的に結合した状態でトランス５を構成している。すなわち、一次巻線５ａは、自身の巻き数等に応じた第１自己インダクタンスＬａを有している。一方、二次巻線５ｂは、自身の巻き数等に応じた第２自己インダクタンスＬｂを有している。さらに、一次巻線５ａ及び二次巻線５ｂは、上述した第１自己インダクタンスＬａ、第２自己インダクタンスＬｂ及び結合係数ｋに基づく相互インダクタンスを有している。

４つの変圧用ＩＧＢＴ６ａ～６ｄのうち、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａ及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、昇降圧コンバータＤ１におけるＡ相変圧用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。また、第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃ及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、昇降圧コンバータＤ１におけるＢ相スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。

第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａは、コレクタ端子が第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのコレクタ端子及び第２コンデンサ７の一端に接続されており、エミッタ端子がトランス５の一次巻線５ａの他端及び第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのコレクタ端子に接続されている。また、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａは、ゲート端子がゲートドライバ２の昇降圧コンバータＤ１用の第１出力端子に接続されている。このような第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａは、ゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａから入力される第１変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、コレクタ端子がトランス５の一次巻線５ａの他端及び第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子に接続され、エミッタ端子が第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのエミッタ端子、第１コンデンサ４の他端及び第２コンデンサ７の他端に接続されている。また、第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第２出力端子に接続されている。このような第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂは、ゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａから入力される第２変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃは、コレクタ端子が第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのコレクタ端子及び第２コンデンサ７の一端に接続され、エミッタ端子がトランス５の二次巻線５ｂの他端及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのコレクタ端子に接続されている。また、第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃは、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第３出力端子に接続されている。このような第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃは、ゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａから入力される第３変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、コレクタ端子がトランス５の二次巻線５ｂの他端及び第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのエミッタ端子に接続され、エミッタ端子が第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのエミッタ端子、第１コンデンサ４の他端及び第２コンデンサ７の他端に接続されている。また、第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、ゲート端子がゲートドライバ２における昇降圧コンバータＤ１用の第４出力端子に接続されている。このような第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄは、ゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａから入力される第４変圧用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

また、第２コンデンサ７は、一端が第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのコレクタ端子及び第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのコレクタ端子に接続され、他端が第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのエミッタ端子、第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのエミッタ端子、第１コンデンサ４の他端及び第２の電池用端子Ｅ２に接続されている。このような第２コンデンサ７の両端は、昇降圧コンバータＤ１における二次側入出力端子である。

このような第２コンデンサ７は、上述したＡ相変圧用スイッチングレグ及びＢ相変圧用スイッチングレグから入力される昇圧電力（直流電力）に含まれるリップルを平滑化する。また、この第２コンデンサ７は、駆動用インバータＤ２から入力される回生電力（直流電力）及び発電用インバータＤ３から入力される充電電力（直流電力）に含まれるリップルを平滑化する。

ここで、図１には示していないが、昇降圧コンバータＤ１には、昇降圧コンバータＤ１の状態量を検出する検出器として、一次側電圧センサ、二次側電圧センサ及びリアクトル電流センサが設けられている。一次側電圧センサは、昇降圧コンバータＤ１の一次側つまり電池Ｐ側の一次電圧Ｖｐ（直流電圧）を検出する電圧センサであり、一次電圧ＶｐをＥＣＵ３に出力する。

二次側電圧センサは、昇降圧コンバータＤ１の二次側つまり駆動用インバータＤ２側（発電用インバータＤ３側）の二次電圧Ｖｓ（直流電圧）を検出する電圧センサであり、二次電圧ＶｓをＥＣＵ３に出力する。なお、上記二次電圧Ｖｓは、駆動用インバータＤ２における一次側電圧であり、また発電用インバータＤ３の二次側における電圧である。

また、リアクトル電流センサは、トランス５の一次巻線５ａに流れる一次電流と二次巻線５ｂに流れる二次電流との合計電流をリアクトル電流Ｉ_Ｌとして検出する電流センサである。このリアクトル電流センサは、リアクトル電流Ｉ_Ｌを昇降圧コンバータＤ１の状態量としてＥＣＵ３に出力する。なお、上記リアクトル電流Ｉ_Ｌは、昇降圧コンバータＤ１における一次側から二次側に流れる力行電流あるいは二次側から一次側に流れる回生電流または充電電流に相当する。

続いて、駆動用インバータＤ２について説明する。この駆動用インバータＤ２は、変圧回路である昇降圧コンバータＤ１と走行モータＭとの間に設けられ、昇降圧コンバータＤ１（変圧回路）から入力される直流電力を交流電力に変換して走行モータＭを駆動するインバータ回路である。

この駆動用インバータＤ２を構成する６つの駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆのうち、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａ及び第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、Ｕ相駆動用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。また、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃ及び第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、Ｖ相駆動用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。さらに、第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅ及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、Ｗ相駆動用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。

第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａ及び第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのうち、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、コレクタ端子が第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのコレクタ端子及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのコレクタ端子に接続されている。また、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、エミッタ端子が第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのコレクタ端子及び第１のモータ用端子Ｆｕに接続されている。

また、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、ゲート端子がゲートドライバ２における駆動用インバータＤ２用の第１出力端子に接続されている。このような第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａは、ゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂから入力される第１駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、コレクタ端子が第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのエミッタ端子及び第１のモータ用端子Ｆｕに接続され、エミッタ端子が第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのエミッタ端子及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのエミッタ端子に接続されている。

また、第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、ゲート端子がゲートドライバ２における駆動用インバータＤ２用の第２出力端子に接続されている。このような第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂは、ゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂから入力される第２駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃは、コレクタ端子が第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのコレクタ端子及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのコレクタ端子及び第２のモータ用端子Ｆｖに接続されている。

また、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃは、ゲート端子がゲートドライバ２における駆動用インバータＤ２用の第２出力端子に接続されている。このような第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃは、ゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂから入力される第３駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、コレクタ端子が第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのエミッタ端子及び第２のモータ用端子Ｆｖに接続され、エミッタ端子が第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのエミッタ端子及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのエミッタ端子に接続されている。

また、この第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、ゲート端子がゲートドライバ２における駆動用インバータＤ２用の第４出力端子に接続されている。このような第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄは、ゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂから入力される第４駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅは、コレクタ端子が第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのコレクタ端子及び第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのコレクタ端子及び第３のモータ用端子Ｆｗに接続されている。

また、この第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅは、ゲート端子がゲートドライバ２における駆動用インバータＤ２用の第５出力端子に接続されている。このような第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅは、ゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂから入力される第５駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、コレクタ端子が第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのエミッタ端子及び第３のモータ用端子Ｆｗに接続され、エミッタ端子が第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのエミッタ端子及び第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのエミッタ端子に接続されている。

また、この第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、ゲート端子がゲートドライバ２における駆動用インバータＤ２用の第６出力端子に接続されている。このような第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆは、ゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂから入力される第６駆動用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

このような駆動用インバータＤ２において、相互に共通接続されたＵ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグの両端は、駆動用インバータＤ２の一次側入出力端子である。また、Ｕ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグにおける３つの中点は、駆動用インバータＤ２の二次側入出力端子である。

すなわち、第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのエミッタ端子と第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのコレクタ端子との接続点、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのエミッタ端子と第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのコレクタ端子との接続点、また第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのエミッタ端子と第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのコレクタ端子との接続点は、上記中点であり、駆動用インバータＤ２の二次側入出力端子である。

また、駆動用インバータＤ２の一次側入出力端子の一方つまり第１の駆動用ＩＧＢＴ８ａのコレクタ端子、第３の駆動用ＩＧＢＴ８ｃのコレクタ端子及び第５の駆動用ＩＧＢＴ８ｅのコレクタ端子は、昇降圧コンバータＤ１における二次側入出力端子の一方、つまり第２コンデンサ７の一端、第１の変圧用ＩＧＢＴ６ａのコレクタ端子及び第３の変圧用ＩＧＢＴ６ｃのコレクタ端子に接続されている。

さらに、駆動用インバータＤ２の一次側入出力端子の他方つまり第２の駆動用ＩＧＢＴ８ｂのエミッタ端子、第４の駆動用ＩＧＢＴ８ｄのエミッタ端子及び第６の駆動用ＩＧＢＴ８ｆのエミッタ端子は、昇降圧コンバータＤ１における二次側入出力端子の他方、つまり第１、第２コンデンサ４、７の他端、第２の変圧用ＩＧＢＴ６ｂのエミッタ端子及び第４の変圧用ＩＧＢＴ６ｄのエミッタ端子に接続されている。

続いて、発電用インバータＤ３について説明する。この発電用インバータＤ３は、変圧回路である昇降圧コンバータＤ１と発電機Ｊとの間に設けられ、発電機Ｊから入力される発電電力（交流電力）を直流電力に変換して昇降圧コンバータＤ１（変圧回路）に出力するインバータ回路である。

この発電用インバータＤ３を構成する６つの発電用ＩＧＢＴ９ａ～９ｆのうち、第１の発電用ＩＧＢＴ９ａ及び第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、Ｕ相発電用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。また、第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃ及び第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、Ｖ相発電用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。さらに、第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅ及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、Ｗ相発電用スイッチングレグを構成する半導体スイッチング素子である。

第１の発電用ＩＧＢＴ９ａ及び第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのうち、第１の発電用ＩＧＢＴ９ａは、コレクタ端子が第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのコレクタ端子及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのコレクタ端子及び第１の発電機用端子Ｈｕに接続されている。

また、この第１の発電用ＩＧＢＴ９ａは、ゲート端子がゲートドライバ２における発電用インバータＤ３用の第１出力端子に接続されている。このような第１の発電用ＩＧＢＴ９ａは、ゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃから入力される第１発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、コレクタ端子が第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのエミッタ端子及び第１の発電機用端子Ｈｕに接続され、エミッタ端子が第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのエミッタ端子及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのエミッタ端子に接続されている。また、この第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、ゲート端子がゲートドライバ２における発電用インバータＤ３用の第２出力端子に接続されている。このような第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂは、ゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃから入力される第２発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃは、コレクタ端子が第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのコレクタ端子及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのコレクタ端子及び第２の発電機用端子Ｈｖに接続されている。また、この第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃは、ゲート端子がゲートドライバ２における発電用インバータＤ３用の第３出力端子に接続されている。このような第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃは、ゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃから入力される第３発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、コレクタ端子が第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのエミッタ端子及び第２の発電機用端子Ｈｖに接続され、エミッタ端子が第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのエミッタ端子及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのエミッタ端子に接続されている。また、この第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、ゲート端子がゲートドライバ２における発電用インバータＤ３用の第４出力端子に接続されている。このような第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄは、ゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃから入力される第４発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅは、コレクタ端子が第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのコレクタ端子及び第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのコレクタ端子に接続され、エミッタ端子が第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのコレクタ端子及び第３の発電機用端子Ｈｗに接続されている。また、この第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅは、ゲート端子がゲートドライバ２における発電用インバータＤ３用の第５出力端子に接続されている。このような第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅは、ゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃから入力される第５発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、コレクタ端子が第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのエミッタ端子及び第３の発電機用端子Ｈｗに接続され、エミッタ端子が第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのエミッタ端子及び第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのエミッタ端子に接続されている。また、この第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、ゲート端子がゲートドライバ２における発電用インバータＤ３用の第６出力端子に接続されている。このような第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆは、ゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃから入力される第６発電用ゲート信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作が制御される。

このような発電用インバータＤ３において、Ｕ相発電用スイッチングレグ、Ｖ相発電用スイッチングレグ及びＷ相発電用スイッチングレグにおける３つの中点は、発電用インバータＤ３の一次側入出力端子である。すなわち、第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのエミッタ端子と第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのコレクタ端子との接続点、第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのエミッタ端子と第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのコレクタ端子との接続点及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのエミッタ端子と第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのコレクタ端子との接続点は、上記中点であり、発電用インバータＤ３の一次側入出力端子である。

このような発電用インバータＤ３における３つの一次側入出力端子のうち、Ｕ相発電用スイッチングレグの中点（第１の一次側入出力端子）は、電力変換装置Ａにおける第１の発電機用端子Ｈｕに接続されている。また、Ｖ相発電用スイッチングレグの中点（第２の一次側入出力端子）は、電力変換装置Ａにおける第２の発電機用端子Ｈｖに接続されている。さらに、Ｗ相発電用スイッチングレグのの中点（第３の一次側入出力端子）は、電力変換装置Ａにおける第３の発電機用端子Ｈｖに接続されている。

また、この発電用インバータＤ３において相互に並列接続されたＵ相発電用スイッチングレグ、Ｖ相発電用スイッチングレグ及びＷ相発電用スイッチングレグの両端は、発電用インバータＤ３における二次側入出力端子である。すなわち、第１の発電用ＩＧＢＴ９ａのコレクタ端子、第３の発電用ＩＧＢＴ９ｃのコレクタ端子及び第５の発電用ＩＧＢＴ９ｅのコレクタ端子と第２の発電用ＩＧＢＴ９ｂのエミッタ端子、第４の発電用ＩＧＢＴ９ｄのエミッタ端子及び第６の発電用ＩＧＢＴ９ｆのエミッタ端子は、上記二次側入出力端子である。

このような発電用インバータＤ３の二次側入出力端子は、図示するように、昇降圧コンバータＤ１の二次側入出力端子及び駆動用インバータＤ２の一次側入出力端子に接続されている。すなわち、発電用インバータＤ３は、昇降圧コンバータＤ１との間で直流電力の入出力を行う。

ここで、昇降圧コンバータＤ１の変圧用ＩＧＢＴ６ａ～６ｄ、駆動用インバータＤ２の駆動用ＩＧＢＴ８ａ～８ｆ及び発電用インバータＤ３の発電用ＩＧＢＴ９ａ～９ｆは、各々に還流ダイオードを備えている。これら還流ダイオードは、各々のＩＧＢＴについて、カソード端子がコレクタ端子に接続され、またアノード端子がエミッタ端子に接続されている。このような還流ダイオードは、ＩＧＢＴがＯＦＦ状態の時にアノード端子からカソード端子に還流電流を流すためのものである。

続いて、ゲートドライバ２について説明する。このゲートドライバ２は、ＥＣＵ３から入力される複数のＤｕｔｙ指令値（変圧用Ｄｕｔｙ操作量、駆動用Ｄｕｔｙ操作量及び発電用Ｄｕｔｙ操作量）に基づいて、昇降圧コンバータＤ１、駆動用インバータＤ２及び発電用インバータＤ３を駆動する。

すなわち、変圧用ゲート信号生成部２ａは、昇降圧コンバータＤ１の駆動回路であり、ＥＣＵ３から入力される各種変圧用操作量に基づいて第１～第４変圧用ゲート信号を生成する駆動信号生成回路である。この変圧用ゲート信号生成部２ａは、例えば変圧用Ｄｕｔｙ操作量を変圧用キャリア周波数に相当する周期の搬送波（三角波）と比較することにより、変圧用キャリア周波数及び変圧用Ｄｕｔｙ操作量に応じた繰返し周波数（繰返し周期）及びデューティ比を有するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を第１～第４変圧用ゲート信号として生成する。

この変圧用ゲート信号生成部２ａは、第１変圧用ゲート信号を昇降圧コンバータＤ１用の第１出力端子から第１変圧用ＩＧＢＴ６ａのゲート端子に出力する。また、変圧用ゲート信号生成部２ａは、第２変圧用ゲート信号を昇降圧コンバータＤ１用の第２出力端子から第２変圧用ＩＧＢＴ６ｂのゲート端子に出力する。また、変圧用ゲート信号生成部２ａは、第３変圧用ゲート信号を昇降圧コンバータＤ１用の第３出力端子から第３変圧用ＩＧＢＴ６ｃのゲート端子に出力する。さらに、変圧用ゲート信号生成部２ａは、第４変圧用ゲート信号を昇降圧コンバータＤ１用の第４出力端子から第４変圧用ＩＧＢＴ６ｄのゲート端子に出力する。

駆動用ゲート信号生成部２ｂは、駆動用インバータＤ２の駆動回路であり、ＥＣＵ３から入力される駆動用Ｄｕｔｙ操作量に基づいて第１～第６駆動用ゲート信号を生成する駆動信号生成回路である。この駆動用ゲート信号生成部２ｂは、例えば駆動用Ｄｕｔｙ操作量を駆動用キャリア周波数に相当する周期の搬送波（三角波）と比較することにより、駆動用キャリア周波数及び駆動用Ｄｕｔｙ操作量に応じた繰返し周波数（繰返し周期）及びデューティ比を有するＰＷＭ信号を第１～第６駆動用ゲート信号として生成する。

この駆動用ゲート信号生成部２ｂは、第１駆動用ゲート信号を駆動用インバータＤ２用の第１出力端子から第１駆動用ＩＧＢＴ８ａのゲート端子に出力する。また、駆動用ゲート信号生成部２ｂは、第２駆動用ゲート信号を駆動用インバータＤ２用の第２出力端子から第２駆動用ＩＧＢＴ８ｂのゲート端子に出力する。また、駆動用ゲート信号生成部２ｂは、第３駆動用ゲート信号を駆動用インバータＤ２用の第３出力端子から第３駆動用ＩＧＢＴ８ｃのゲート端子に出力する。

また、駆動用ゲート信号生成部２ｂは、第４駆動用ゲート信号を駆動用インバータＤ２用の第４出力端子から第４駆動用ＩＧＢＴ８ｄのゲート端子に出力する。また、駆動用ゲート信号生成部２ｂは、第５駆動用ゲート信号を駆動用インバータＤ２用の第５出力端子から第５駆動用ＩＧＢＴ８ｅのゲート端子に出力する。さらに、駆動用ゲート信号生成部２ｂは、第６駆動用ゲート信号を駆動用インバータＤ２用の第６出力端子から第６駆動用ＩＧＢＴ８ｆのゲート端子に出力する。

発電用ゲート信号生成部２ｃは、発電用インバータＤ３の駆動回路であり、ＥＣＵ３から入力される発電用Ｄｕｔｙ操作量に基づいて第１～第６発電用ゲート信号生成する駆動信号生成回路である。この発電用ゲート信号生成部２ｃは、例えば発電用Ｄｕｔｙ操作量を発電用キャリア周波数に相当する周期の搬送波（三角波）と比較することにより、発電用キャリア周波数及び発電用Ｄｕｔｙ操作量に応じた繰返し周波数（繰返し周期）及びデューティ比を有するＰＷＭ信号を第１～第６発電用ゲート信号として生成する。

この発電用ゲート信号生成部２ｃは、第１発電用ゲート信号を発電用インバータＤ３用の第１出力端子から第１発電用ＩＧＢＴ９ａのゲート端子に出力する。また、発電用ゲート信号生成部２ｃは、第２発電用ゲート信号を発電用インバータＤ３用の第２出力端子から第２発電用ＩＧＢＴ９ｂのゲート端子に出力する。また、発電用ゲート信号生成部２ｃは、第３発電用ゲート信号を発電用インバータＤ３用の第３出力端子から第３発電用ＩＧＢＴ９ｃのゲート端子に出力する。

また、発電用ゲート信号生成部２ｃは、第４発電用ゲート信号を発電用インバータＤ３用の第４出力端子から第４発電用ＩＧＢＴ９ｄのゲート端子に出力する。また、発電用ゲート信号生成部２ｃは、第５発電用ゲート信号を発電用インバータＤ３用の第５出力端子から第５発電用ＩＧＢＴ９ｅのゲート端子に出力する。さらに、発電用ゲート信号生成部２ｃは、第６発電用ゲート信号を発電用インバータＤ３用の第６出力端子から第６発電用ＩＧＢＴ９ｆのゲート端子に出力する。

ここで、変圧用ゲート信号生成部２ａが生成する第１～第４変圧用ゲート信号は、昇降圧コンバータＤ１のＡ相変圧用スイッチングレグ及びＢ相スイッチングレグにおける貫通電流を回避するために、周知のデッドタイムが設けられた駆動信号である。

また、駆動用ゲート信号生成部２ｂが生成する第１～第６駆動用ゲート信号は、Ｕ相駆動用スイッチングレグ、Ｖ相駆動用スイッチングレグ及びＷ相駆動用スイッチングレグにおける貫通電流を回避するために、周知のデッドタイムが設けられた駆動信号である。

さらに、発電用ゲート信号生成部２ｃが生成する第１～第６発電用ゲート信号は、Ｕ相発電用スイッチングレグ、Ｖ相発電用スイッチングレグ及びＷ相発電用スイッチングレグにおける貫通電流を回避するために、周知のデッドタイムが設けられた駆動信号である。

ＥＣＵ３は、上述した各種電圧センサの検出値（電圧検出値）、各種電流センサの検出値（電流検出値）、上位制御装置（車両制御装置）から入力される制御指令及び予め記憶された制御プログラムに基づいて昇降圧コンバータＤ１、駆動用インバータＤ２及び発電用インバータＤ３をフィードバック制御する制御装置である。

すなわち、このＥＣＵ３は、制御プログラム（ソフトウエア資源）と演算回路及び記憶回路及び各種入出力回路等のハードウエア資源と協働によって、昇降圧コンバータＤ１、駆動用インバータＤ２及び発電用インバータＤ３をフィードバック制御するソフトウエア制御装置である。

このようなＥＣＵ３は、ソフトウエア資源とハードウエア資源と協働によって構成される複数の機能構成要素を備える。すなわち、ＥＣＵ３は、変圧用Ｄｕｔｙ指令値を生成する昇降圧コンバータＤ１用の変圧制御部、駆動用Ｄｕｔｙ指令値を生成する駆動用インバータＤ２用の駆動制御部及び発電用Ｄｕｔｙ指令値を生成する発電用インバータＤ３用の発電制御部を上記機能構成要素として備える。

ＥＣＵ３は、上記変圧制御部が生成した変圧用Ｄｕｔｙ指令値をゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａに出力することにより第１～第４変圧用ゲート信号を生成させる。また、ＥＣＵ３は、上記駆動制御部が生成した駆動用Ｄｕｔｙ指令値をゲートドライバ２の駆動用ゲート信号生成部２ｂに出力することにより、第１～第６駆動用ゲート信号を生成させる。さらに、ＥＣＵ３は、上記発電制御部が生成した発電用Ｄｕｔｙ指令値をゲートドライバ２の発電用ゲート信号生成部２ｃに出力することにより、第１～第６発電用ゲート信号を生成させる。

続いて、図２を参照してＥＣＵ３における変圧制御部Ｂの詳細構成（制御構成）について説明する。この変圧制御部Ｂは、本実施形態に係る電力変換装置Ａの特徴的な機能構成要素であり、変圧用ゲート信号生成部２ａとともに変圧制御装置を構成している。

すなわち、本実施形態に係る変圧制御装置は、変圧制御部Ｂ及び変圧用ゲート信号生成部２ａによって構成されており、変圧回路である昇降圧コンバータＤ１を制御する。なお、ＥＣＵ３において、変圧制御部Ｂ以外の駆動制御部及び発電制御部は、周知のものと同程度のものであり、詳細構成（制御構成）の説明を省略する。

この変圧制御部Ｂは、図２に示すように目標値設定部１０、電圧制御部１１、電流制御部１２、Ｄｕｔｙ制御部１３、第１ゲイン調整部１４、第２ゲイン調整部１５、第１乗算器１６、第２乗算器１７及びキャリア周波数設定部１８を備える。

目標値設定部１０は、外部から入力される制御指令Ｘ０に基づいて二次側電圧指令値Ｘ１を生成する機能構成要素である。この二次側電圧指令値Ｘ１は、昇降圧コンバータＤ１の二次電圧Ｖｓの目標値（変圧目標値）である。すなわち、二次側電圧指令値Ｘ１は、昇降圧コンバータＤ１の変圧比ｈつまり一次電圧Ｖｐに対する二次電圧Ｖｓの比率を指定する値である。

目標値設定部１０は、このような二次側電圧指令値Ｘ１を電圧制御部１１に出力する。なお、上記制御指令Ｘ０は、上位制御装置（車両制御装置）から入力される制御指令である。また、一次電圧Ｖｐは、昇降圧コンバータＤ１の一次側（電池Ｐ側）に設けられた一次側電圧センサの検出値であり、二次電圧Ｖｓは、昇降圧コンバータＤ１の二次側（駆動用インバータＤ２側）に設けられた二次側電圧センサの検出値である。

電圧制御部１１は、上記二次側電圧指令値Ｘ１及び二次電圧Ｖｓに基づいてリアクトル電流指令値Ｘ２を演算する機能構成要素である。この電圧制御部１１は、周知のＰＩ制御器である。より具体的には、電圧制御部１１は、比例リアクトル電流指令値を生成する比例電圧制御部と積分リアクトル電流指令値を生成する積分電圧制御部とを備えている。比例電圧制御部は、電圧指令値Ｘ１と二次電圧Ｖｓとの差分に比例電圧ゲインを乗算することにより比例リアクトル電流指令値を生成する。

また、積分電圧制御部は、電圧指令値Ｘ１と二次電圧Ｖｓとの差分に積分電圧ゲインを乗算するとともに積分処理することにより積分リアクトル電流指令値を生成する。上記リアクトル電流指令値Ｘ２は、比例リアクトル電流指令値と積分リアクトル電流指令値との合算値である。電圧制御部１１は、このように生成したリアクトル電流指令値Ｘ２を電流制御部１２に出力する。

電流制御部１２は、上記リアクトル電流指令値Ｘ２及びリアクトル電流I_Ｌに基づいてリアクトル電圧指令値Ｘ３を演算する機能構成要素である。なお、上記リアクトル電流I_Ｌは、上述したように昇降圧コンバータＤ１に付帯的に設けられたリアクトル電流センサの検出値である。

この電流制御部１２は、上述した電圧制御部１１と同様に周知のＰＩＤ制御器である。すなわち、電流制御部１２は、比例リアクトル電圧指令値を生成する比例電流制御部と積分リアクトル電圧指令値を生成する積分電流制御部とを備えている。比例電流制御部は、電流指令値Ｘ２とリアクトル電流I_Ｌとの差分に比例電流ゲインを乗算することにより比例リアクトル電圧指令値を生成する。

また、積分電流制御部は、電流指令値Ｘ２とリアクトル電流I_Ｌとの差分に積分電流ゲインを乗算するとともに積分処理することにより積分リアクトル電圧指令値を生成する。上記リアクトル電圧指令値Ｘ３は、比例リアクトル電圧指令値と積分リアクトル電圧指令値との合算値である。電流制御部１２は、このように生成したリアクトル電圧指令値Ｘ３をＤｕｔｙ制御部１３に出力する。

Ｄｕｔｙ制御部１３は、上記リアクトル電圧指令値Ｘ３に基づいてＡ相変圧用スイッチングレグ用のＡ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ４及びＢ相変圧用スイッチングレグ用のＢ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ５を演算する機能構成要素である。このＤｕｔｙ制御部１３は、Ａ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ４及びＢ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ５をゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａに出力する。

ここで、昇降圧コンバータＤ１は、上述したようにＡ相変圧用スイッチングレグとＢ相スイッチングレグとを備える。Ａ相変圧用スイッチングレグとＢ相スイッチングレグとは、位相関係が１８０°異なる第１、第２変圧用ゲート信号と第３、第４変圧用ゲート信号とによって制御される。

Ｄｕｔｙ制御部１３は、このような昇降圧コンバータＤ１の２相構成に対応するために、Ａ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ４とＢ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ５とを生成する。すなわち、Ａ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ４は、Ａ相変圧用スイッチングレグを制御する第１変圧用ゲート信号及び第２変圧用ゲート信号のデューティ比を指定する操作量である。また、Ｂ相Ｄｕｔｙ指令値Ｘ５は、Ｂ相変圧用スイッチングレグを制御する第３変圧用ゲート信号及び第４変圧用ゲート信号のデューティ比を指定する操作量である。

第１ゲイン調整部１４は、リアクトル電流I_Ｌに基づいて第１～第４ゲイン指示信号Ｘ６～Ｘ９を生成する機能構成要素である。第１～第４ゲイン指示信号Ｘ６～Ｘ９は、電圧制御部１１及び電流制御部１２の各制御ゲインを指示する指示信号である。この第１ゲイン調整部１４は、第１ゲイン指示信号Ｘ６を第１乗算器１６に出力し、第２ゲイン指示信号Ｘ７を電圧制御部１１に出力し、第３ゲイン指示信号Ｘ８を第２乗算器１７に出力し、第４ゲイン指示信号Ｘ９を電流制御部１２に出力する。

この第１ゲイン調整部１４は、リアクトル電流I_Ｌが所定の電流しきい値より小さい電流小動作領域Ｒにおいて、電圧制御部１１の比例電圧ゲイン及び電流制御部１２の積分電流ゲインを通常領域Ｑのゲイン（通常ゲイン）よりも増大させるように第１ゲイン指示信号Ｘ６及び第４ゲイン指示信号Ｘ９を生成する。

また、第１ゲイン調整部１４は、電圧制御部１１の積分電圧ゲイン及び電流制御部１２の比例電流ゲインがリアクトル電流I_Ｌの大小に依らず通常ゲインを維持するように第２ゲイン指示信号Ｘ７及び第３ゲイン指示信号Ｘ８を生成する。

すなわち、第１ゲイン指示信号Ｘ６は、通常領域Ｑにおいて「１」を係数として示す信号であり、電流小動作領域Ｒでは「１」より大きな係数（比例電圧調整係数Ｋ_ＶＰ）を示す信号である。また、第４ゲイン指示信号Ｘ９は、通常領域Ｑにおいて「１」を係数として示す信号であり、電流小動作領域Ｒでは「１」より大きな係数（積分電流調整係数Ｋ_ＩＤ）を示す信号である。さらに、第２ゲイン指示信号Ｘ７及び第３ゲイン指示信号Ｘ８は、通常領域Ｑ及び電流小動作領域Ｒのいずれにおいても、係数として「１」を示す信号である。

なお、上記電流小動作領域Ｒは、走行モータＭあるいは発電機Ｊに比較的小さな駆動電流あるいは発電電流が流れる走行モータＭあるいは発電機Ｊの動作領域である。このような電流小動作領域Ｒでは、昇降圧コンバータＤ１のリアクトル電流I_Ｌの変動に起因して、走行モータＭあるいは発電機Ｊが振動し易い。

この第１ゲイン調整部１４は、具体的には図３に示すように電圧制御部１１の比例電圧ゲイン及び電流制御部１２の比例電流ゲインを可変設定する。この図３において、（ａ）はリアクトル電流I_Ｌに基づく電圧制御部１１の比例電圧ゲインＧ_ＶＰの変化を示し、（ｂ）はリアクトル電流I_Ｌに基づく電圧制御部１１の積分電圧ゲインＧ_ＶＤの変化を示している。また、図３において、（ｃ）はリアクトル電流I_Ｌに基づく電流制御部１２の比例電流ゲインＧ_ＩＰの変化を示し、（ｄ）はリアクトル電流I_Ｌに基づく電流制御部１２の積分電流ゲインＧ_ＩＤの変化を示している。

すなわち、第１ゲイン調整部１４は、図３（ａ）に示すように、電流小動作領域Ｒの比例電圧ゲインＧ_ＶＰを通常領域Ｑの比例電圧ゲインＧ_ＶＰよりも大きく設定する。また、電流小動作領域Ｒと通常領域Ｑとの間にはゲイン移行領域Ｔが設定されている。第１ゲイン調整部１４は、このゲイン移行領域Ｔにおいて比例電圧ゲインＧ_ＶＰをステップ状に変化させるのではなく緩やかに変化させる。

また、第１ゲイン調整部１４は、図３（ｂ）に示すように、積分電圧ゲインＧ_ＶＤについては、電流小動作領域Ｒ、ゲイン移行領域Ｔ及び通常領域Ｑにおいて一定値に設定する。また、第１ゲイン調整部１４は、図３（ｃ）に示すように、比例電流ゲインＧ_ＩＰについても、電流小動作領域Ｒ、ゲイン移行領域Ｔ及び通常領域Ｑにおいて一定値に設定する。

さらに、第１ゲイン調整部１４は、図３（ｄ）に示すように、電流小動作領域Ｒの積分電流ゲインＧ_ＩＤを通常領域Ｑの積分電流ゲインＧ_ＩＤよりも大きく設定する。また、第１ゲイン調整部１４は、ゲイン移行領域Ｔにおいて積分電流ゲインＧ_ＩＤをステップ状に変化させるのではなく緩やかに変化させる。

第２ゲイン調整部１５は、走行モータＭのモータ回転数Ｎtrc、発電機Ｊの発電機回転数Ｎgen、一次側電圧センサの一次電圧Ｖｐ及び二次側電圧センサの二次電圧Ｖｓに基づいて第５、第６ゲイン指示信号Ｘ１０，Ｘ１１を生成する機能構成要素である。第５ゲイン指示信号Ｘ１０は、電圧制御部１１の比例電圧ゲインＧ_ＶＰを指示する指示信号であり、第６ゲイン指示信号Ｘ１１は、電流制御部１２の比例電流ゲインＧ_ＩＰを指示する指示信号である。第２ゲイン調整部１５は、第５ゲイン指示信号Ｘ１０を第１乗算器１６に出力し、第６ゲイン指示信号Ｘ１１を第２乗算器１７に出力する。

第２ゲイン調整部１５は、図４（ａ）に示すように、モータ回転数Ｎtrcあるいは電機回転数Ｎgenの如何に関わらず比例電圧ゲインＧ_ＶＰが通常ゲインを維持するように第５ゲイン指示信号Ｘ１０を生成する。また、第２ゲイン調整部１５は、図４（ｂ）に示すように、モータ回転数Ｎtrcあるいは電機回転数Ｎgenが特定回転数Ｎ_Ｒにおける電流制御部１２の比例電流ゲインＧ_ＩＰを特定回転数Ｎ_Ｒ以外の周波数におけるゲイン（通常ゲイン）よりも増大させるように第６ゲイン指示信号Ｘ１１を生成する。

すなわち、第６ゲイン指示信号Ｘ１１は、特定回転数Ｎ_Ｒでは「１」を超える係数（比例電流調整係数Ｋ_ＩＰ）を示す信号であり、特定回転数Ｎ_Ｒ以外では係数として「１」を示す信号である。なお、第５ゲイン指示信号Ｘ１０は、特定回転数Ｎ_Ｒにおける電圧制御部１１の比例電圧ゲインＧ_ＶＰをモータ回転数Ｎtrcあるいは電機回転数Ｎgenに応じて調整するものではなく、モータ回転数Ｎtrcあるいは電機回転数Ｎgenの如何に関わらず常に「１」を係数として示す信号である。

ここで、第２ゲイン調整部１５には、図示するように一次電圧Ｖｐ及び二次電圧Ｖｓが入力されている。第２ゲイン調整部１５は、これら一次電圧Ｖｐ及び二次電圧Ｖｓに基づいて昇降圧コンバータＤ１の変圧比ｈを取得し、この変圧比ｈに応じて特定回転数Ｎ_Ｒにおける比例電流調整係数Ｋ_ＩＰを調整する。

第１乗算器１６は、第１ゲイン指示信号Ｘ６と第５ゲイン指示信号Ｘ１０とを乗算する機能構成要素である。この第１乗算器１６は、第１ゲイン指示信号Ｘ６と第５ゲイン指示信号Ｘ１０との乗算結果である第７ゲイン指示信号Ｘ１２を電圧制御部１１に出力する。すなわち、第７ゲイン指示信号Ｘ１２が示す比例電圧ゲインは、第１ゲイン指示信号Ｘ６が示す比例電圧ゲインと第５ゲイン指示信号Ｘ１０が示す比例電圧ゲインとの乗算値である。

第２乗算器１７は、第３ゲイン指示信号Ｘ８と第６ゲイン指示信号Ｘ１１とを乗算する機能構成要素である。この第２乗算器１７は、第３ゲイン指示信号Ｘ８と第６ゲイン指示信号Ｘ１１との乗算結果である第８ゲイン指示信号Ｘ１３を電流制御部１２に出力する。すなわち、第８ゲイン指示信号Ｘ１３が示す比例電流ゲインは、第３ゲイン指示信号Ｘ８が示す比例電流ゲインと第６ゲイン指示信号Ｘ１１が示す比例電流ゲインとの乗算値である。

キャリア周波数設定部１８は、一次電圧Ｖｐ、二次電圧Ｖｓ及びリアクトル電流Ｉ_Ｌに基づいて第１～第４変圧用ゲート信号のキャリア周波数ｆｃを設定する機能構成要素である。キャリア周波数設定部１８は、キャリア周波数ｆｃを示す周波数指定信号Ｘ１６をゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａに出力する。キャリア周波数ｆｃは、変圧用ゲート信号生成部２ａが第１～第４変圧用ゲート信号を生成する際に用いる三角波信号の繰返し周波数である。

次に、本実施形態に係る電力変換装置Ａの要部動作つまり変圧制御部Ｂの制御動作について、図５のフローチャートに沿って説明する。

変圧制御部Ｂでは、最初にキャリア周波数設定部１８が一次電圧Ｖｐ、二次電圧Ｖｓ及びリアクトル電流ＩＬを取得することにより周波数指定信号Ｘ１６を生成する（ステップＳ１）。キャリア周波数設定部１８は、次電圧Ｖｐ、二次電圧Ｖｓ及びリアクトル電流ＩＬを用いてキャリアマップ（制御マップ）を検索することによりキャリア周波数ｆｃを設定し、当該キャリア周波数ｆｃを示す周波数指定信号Ｘ１６をゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａに出力される。

一方、変圧制御部Ｂでは、目標値設定部１０が外部から制御指令Ｘ０を取り込むことにより二次側電圧指令値Ｘ１を設定する（ステップＳ２）。この二次側電圧指令値Ｘ１は、目標値設定部１０から電圧制御部１１に出力される。

また、変圧制御部Ｂでは、第１ゲイン調整部１４がリアクトル電流Ｉ_Ｌを取り込むことによって第１～第４ゲイン指示信号Ｘ６～Ｘ９を生成する（ステップＳ３）。そして、第１ゲイン指示信号Ｘ６は第１ゲイン調整部１４から第１乗算器１６に出力され、第２ゲイン指示信号Ｘ７は第１ゲイン調整部１４から電圧制御部１１に出力され、第３ゲイン指示信号Ｘ８は第１ゲイン調整部１４から第２乗算器１７に出力され、第４ゲイン指示信号Ｘ９は第１ゲイン調整部１４から電流制御部１２に出力される。

また、この変圧制御部Ｂでは、第２ゲイン調整部１５がモータ回転数Ｎtrc、発電機回転数Ｎgen、一次電圧Ｖｐ及び二次電圧Ｖｓを取り込むことにより第５、第６ゲイン指示信号Ｘ１０，Ｘ１１を生成する（ステップＳ４）。そして、第５ゲイン指示信号Ｘ１０は第２ゲイン調整部１５から第１乗算器１６に出力され、第６ゲイン指示信号Ｘ１１は第２ゲイン調整部１５から第２乗算器１７に出力される。

そして、この変圧制御部Ｂでは、第１乗算器１６が第１ゲイン指示信号Ｘ６及び第５ゲイン指示信号Ｘ１０を取り込むことにより第７ゲイン指示信号Ｘ１２を生成し、また第２乗算器１７が第２ゲイン指示信号Ｘ６及び第６ゲイン指示信号Ｘ１１を取り込むことにより第８ゲイン指示信号Ｘ１３を生成する（ステップＳ５）。そして、第７ゲイン指示信号Ｘ１２は第１乗算器１６から電圧制御部１１に出力され、第８ゲイン指示信号Ｘ１３は第２乗算器１７から電流制御部１２に出力される。

そして、変圧制御部Ｂでは、電圧制御部１１が二次側電圧指令値Ｘ１、二次側電圧Ｖｓ、第２ゲイン指示信号Ｘ７及び第７ゲイン指示信号Ｘ１２を取り込むことによりリアクトル電流指令値Ｘ２を設定する（ステップＳ６）。そして、このリアクトル電流指令値Ｘ２は、電圧制御部１１から電流制御部１２に出力される。

そして、変圧制御部Ｂでは、電流制御部１２がリアクトル電流指令値Ｘ２、リアクトル電流Ｉ_Ｌ、第４ゲイン指示信号Ｘ９及び第８ゲイン指示信号Ｘ１３を取り込むことによりＤｕｔｙ指令値Ｘ３を設定する（ステップＳ７）。そして、このＤｕｔｙ指令値Ｘ３は、電流制御部１２からＤｕｔｙ制御部１３に出力される。

そして、変圧制御部Ｂでは、Ｄｕｔｙ制御部１３がＤｕｔｙ指令値Ｘ３を取り込むことによりＡ相Ｄｕｔｙ操作量Ｘ４及びＢ相Ｄｕｔｙ操作量Ｘ５を生成する（ステップＳ８）。そして、Ｂ相Ｄｕｔｙ操作量Ｘ５及びＢ相Ｄｕｔｙ操作量Ｘ５は、Ｄｕｔｙ制御部１３からゲートドライバ２の変圧用ゲート信号生成部２ａに出力される。

そして、変圧用ゲート信号生成部２ａは、変圧制御部ＢからＡ相Ｄｕｔｙ操作量Ｘ４、Ｂ相Ｄｕｔｙ操作量Ｘ５及び周波数指定信号Ｘ１６を取り込むことにより第１～第４変圧用ゲート信号を生成する（ステップＳ９）。そして、第１～第４変圧用ゲート信号が変圧用ゲート信号生成部２ａから昇降圧コンバータＤ１に出力されることによって昇降圧コンバータＤ１が所望の昇降圧動作を行う。

本実施形態によれば、第１ゲイン調整部１４によってリアクトル電流I_Ｌが所定の電流しきい値より小さい電流小動作領域Ｒにおいて、電圧制御部１１の比例電圧ゲインが通常領域Ｑのゲイン（通常ゲイン）よりも増大される。このような本実施形態によれば、リアクトル電流I_Ｌの電流リップルが抑制されるので、走行モータＭあるいは発電機Ｊの振動を抑制することが可能である。したがって、本実施形態によれば、走行モータＭあるいは発電機Ｊの振動を抑制することが可能な変圧制御装置及び変圧装置を提供することが可能である。

また、本実施形態によれば、第１ゲイン調整部１４によってリアクトル電流IＬが所定の電流しきい値より小さい電流小動作領域Ｒにおいて、電流制御部１２の積分電流ゲインが通常領域Ｑのゲイン（通常ゲイン）よりも増大される。このような本実施形態によれば、第１～第４変圧用ゲート信号のデッドタイムに起因する二次電圧Ｖｓの跳ね上がりを抑制することが可能である。したがって、本実施形態によれば、走行モータＭあるいは発電機Ｊの振動を抑制することが可能な変圧制御装置を提供することが可能である。

さらに、本実施形態によれば、第２ゲイン調整部１５によってモータ回転数Ｎtrcあるいは電機回転数Ｎgenが特定回転数Ｎ_Ｒの場合において、電圧制御部１１の比例電圧ゲインＧ_ＶＰが第１ゲイン調整部１４よりもさらに増大されるとともに、電流制御部１２の比例電流ゲインＧ_ＩＰが通常ゲインよりも増大される。このような本実施形態によれば、特定回転数Ｎ_Ｒにおける走行モータＭあるいは発電機Ｊの振動を抑制することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、昇降圧コンバータＤ１つまりＡ相及びＢ相の二相構成の磁気結合インターリーブ型チョッパ回路について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、三相以上の構成を備える磁気結合インターリーブ型チョッパ回路にも適用することが可能である。

（２）上記実施形態では、第１ゲイン調整部１４と第２ゲイン調整部１５とを設けたが、必要に応じて第２ゲイン調整部１５を省略してもよい。すなわち、第１ゲイン調整部１４によって電流小動作領域Ｒにおける電圧制御部１１の比例電圧ゲインＧ_ＶＰ及び電流制御部１２の積分電流ゲインＧ_ＩＤを通常領域Ｑのゲイン（通常ゲイン）よりも増大させるのみとしてもよい。

（３）上記実施形態では、第２乗算器１７に加えて第１乗算器１６を備えているので、構成的には特定回転数Ｎ_Ｒにおける比例電流ゲインＧ_ＩＰを他の周波数のゲインよりも増大させることに加えて、比例電圧ゲインＧ_ＶＰを他の周波数のゲインよりも増大させることが可能であるが、比例電流ゲインＧ_ＩＰのみを他の周波数のゲインよりも増大させている。しかしながら、比例電圧ゲインＧ_ＶＰを他の周波数のゲインよりも増大させるように第５ゲイン指示信号Ｘ１０を生成してもよい。

（４）上記実施形態では、半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた電力変換回路１について説明したが、本発明はこれに限定されない。半導体スイッチング素子として、例えばＭＯＳＦＥＴを採用してもよい。

Ａ 電力変換装置
Ｂ 変圧制御部
Ｄ１ 昇降圧コンバータ（変圧回路、磁気結合インターリーブ型チョッパ回路）
Ｄ２ 駆動用インバータ
Ｄ３ 発電用インバータ
Ｅ１、Ｅ２ 電池用端子
Ｆｕ、Ｆｖ、Ｆｗ モータ用端子
Ｊ 発電機（回転電機）
Ｈｕ、Ｈｖ、Ｈｗ 発電機用端子
Ｐ 電池
Ｍ 走行モータ（回転電機）
１ 電力変換回路
２ ゲートドライバ
２ａ 変圧用ゲート信号生成部（駆動信号生成回路）
２ｂ 駆動用ゲート信号生成部
２ｃ 発電用ゲート信号生成部
３ ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
４ 第１コンデンサ
５ トランス
５ａ 一次巻線
５ｂ 二次巻線
６ａ～６ｄ 変圧用ＩＧＢＴ
７ 第２コンデンサ
８ａ～８ｆ 駆動用ＩＧＢＴ
９ａ～９ｆ 発電用ＩＧＢＴ
１０ 目標値設定部
１１ 電圧制御部
１２ 電流制御部
１３ Ｄｕｔｙ制御部

Claims (4)

1. 回転電機に接続された変圧回路の変圧目標値と前記回転電機の状態量とに基づいて電流指令値を生成する電圧制御部と、前記電流指令値に基づいて電圧指令値を生成する電流制御部とを少なくとも備え、前記電圧指令値に基づいて生成した操作量を駆動信号生成回路に出力して前記変圧回路をフィードバック制御する変圧制御装置であって、
   前記変圧回路のリアクトル電流が所定の電流しきい値より小さい電流小動作領域において、前記電圧制御部の比例電圧ゲインを通常ゲインよりも増大させる第１ゲイン調整部と、
   前記回転電機の回転数が特定回転数の場合において、前記電流制御部の比例電流ゲインを通常ゲインよりも増大させる第２ゲイン調整部と
   を備える変圧制御装置。
2. 前記駆動信号生成回路がデッドタイムが設けられた駆動信号を生成する場合、
   前記第１ゲイン調整部は、前記電流小動作領域において前記電流制御部の積分電流ゲインを通常ゲインよりも増大させる請求項１に記載の変圧制御装置。
3. 前記変圧回路は、磁気結合型の多相コンバータである請求項１または２に記載の変圧制御装置。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の変圧制御装置と、
   該変圧制御装置によって制御される前記変圧回路と、
   前記変圧回路とモータとの間に設けられ、前記変圧回路から入力される直流電力を交流電力に変換して前記モータをに出力する駆動用インバータと、
   前記変圧回路と発電機との間に設けられ、前記発電機から入力される交流電力を直流電力に変換して前記変圧回路に出力する発電用インバータと
   を備える電力変換装置。

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