JP4446688B2

JP4446688B2 - 多相電流供給回路及びその制御方法

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Publication number: JP4446688B2
Application number: JP2003179714A
Authority: JP
Inventors: 勲高橋; 守満関本; 広之山井
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005020838A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はインバータ技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平滑コンデンサの容量を著しく小さくし、しかも力率改善用リアクトルを用いず、単相交流電源から多相交流電流を得る技術が、例えば特許文献１乃至３及び非特許文献１乃至２に開示されている。この技術においては多相交流電流を出力するインバータに対して、単相交流電源のほぼ２倍の周波数で大きく脈動する直流電圧が印加されるものの、当該インバータにおけるスイッチングを適切に制御することにより、多相交流電流を出力できる。かかるスイッチング制御をここでは単相コンデンサレスインバータ制御と称する。
【０００３】
単相コンデンサレスインバータ制御では、平滑コンデンサを小型化でき、しかもリアクトルをも必要としないので、整流回路及びインバータを含む回路の全体を小型化し、コストダウンを招来する。非特許文献２には、小さな容量の平滑コンデンサの両端電圧の最大値が最小値の２倍以上であれば、力率に鑑みて実用上問題ないことが示されている。
【０００４】
上述の通り、単相コンデンサレスインバータ制御では、インバータに与えられる直流電圧が単相交流電源のほぼ２倍の周波数で大きく脈動する。従って当該インバータから得られる多相交流電流を用いてモータ、例えば埋め込み永久磁石同期モータに定常回転を行わせるためには、この脈動に応じて界磁を制御する必要がある。
【０００５】
図３は脈動に応じた界磁の制御を示す概念図である。モータ内部に確立した主磁束方向をｄ軸と、これに対して位相的に９０°進んだｑ軸とを座標軸に採用している。永久磁石のｄ軸方向の磁束に比例するモータ逆起電圧定数φ_aと、回転角速度（電気角の角速度）ω_eとの積により、ｄ軸に対して９０°位相が進んだｑ軸方向の電圧ω_eφ_aが決定する。インバータ出力電圧は、入力電圧が脈動することにより、その絶対値が例えばＶ_lim'からＶ_lim”へと変動する。これに対して、インバータの出力電流のうち、ｄ軸方向の磁束電流（いわゆるｄ軸電流）及びｑ軸の電流成分たるトルク電流（いわゆるｑ軸電流）はそれぞれｉ_d'，ｉ_q'からｉ_d"，ｉ_q"へと変動する。ｄ軸のモータインダクタンスＬ_d及びｑ軸のモータインダクタンスＬ_qを導入すると、これらに基づいて生じる電圧は、それぞれω_eＬ_dｉ_d'，ω_eＬ_qｉ_q'（入力電圧の絶対値がＶ_lim'の場合）又はω_eＬ_dｉ_d”，ω_eＬ_qｉ_q”（入力電圧の絶対値がＶ_lim”の場合）となる。インバータから得られる出力電圧は入力電圧によって定まる値（Ｖ_lim'やＶ_lim”）を超えることはできない。よってインバータが最も効率よく機能する場合には、インバータの出力電圧Ｖ'，Ｖ”はそれぞれＶ_lim'，Ｖ_lim”に対応して示される電圧制限円まで原点から延びるベクトルとして表される。
【０００６】
よってインバータの出力電圧Ｖ'の位相θ'は出力電圧Ｖ”の位相θ”よりも進むことになる。単相コンデンサレスインバータ制御では、このようなインバータの出力電圧の位相差を得るために、ｄ軸電流の大きさは、回転数に関わらず絶えず変動している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−０５１５８９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２２３５９９号公報
【特許文献３】
特開２００２−３５４８２６号公報
【非特許文献１】
芳賀仁、高橋勲「ＩＰＭモータの弱め界磁を利用した高力率インバータ制御法」、平成１３年電気学会全国大会４−００９（平成１３年３月）、第１２１４頁
【非特許文献２】
高橋勲「高入力力率のダイオード整流回路を持つＰＭモータのインバータ制御法」、平成１２年電気学会全国大会４−１４９（平成１２年３月）、第１５９１頁
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電圧制限円が脈動しない一般的な界磁制御においては、電流の位相を進めてｄ軸電流の大きさを増大させ、回転角速度を増大させる、いわゆる弱め界磁が行われている。図４は弱め界磁の有無が、回転数とトルクとの関係に与える影響を示すグラフである。弱め界磁を採用することにより、同一トルクに対して大きな回転数を得ることができることが知られている。
【０００９】
そこで本発明は、単相コンデンサレスインバータ制御において、インバータに与えられる入力電圧の脈動に応じて定常回転を行うための界磁制御のみならず、回転数を増大させるための界磁制御をも行う技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明のうち請求項１にかかるものは多相電流供給回路であって、交流電圧の全波整流を行うダイオード群（２）と、前記ダイオード群の出力を受けるコンデンサ（Ｃ）を有する平滑回路（３）と、前記平滑回路（３）の出力を受け、多相の交流電流（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）を出力するインバータ（４）と、前記インバータの出力電圧（ｖ _o ）の時間平均値（Ｖ _o ）を前記交流電圧の周期の半分（Ｔ）についての時間平均によって求める第１の平均化処理回路（６１１）と、前記平滑回路の出力電圧（ｖ _dc ）の時間平均値(Ｖ _o _ _max ）を前記交流電圧の周期の半分（Ｔ）についての時間平均によって求める第２の平均化処理回路（６０１，６０２）と、前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ _o ）に対して前記平滑回路の前記出力電圧の時間平均値(Ｖ _o _ _max ）を用いてフィードバックすることによって前記交流電流（ｉ _u ，ｉ _v ，ｉ _w ）の位相を設定する電流位相指令（β ^* ）を生成する界磁制御部（６８）とを備える。前記平滑回路の前記出力電圧は前記交流電圧の２倍の周波数で脈動する。そして前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）及び、前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ_dc）の前記時間平均値(Ｖ_o__max）に基づいて生成される制御信号（Ｔ_u，Ｔ_v，Ｔ_w）によって、前記インバータのスイッチングが制御される。
【００１３】
この発明のうち請求項２にかかるものは、請求項１記載の多相電流供給回路であって、前記制御信号のキャリア周期（Ｔｃ）中におけるインバータ（４）の各相の前記スイッチングのオン時間（τ_u，τ_v，τ_w）と、前記平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）とに基づいて、各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を求める相電圧演算回路（６０６）と、前記各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を合成した電圧の絶対値（ｖ_o）を求める合成回路（６０９，６１０）とを更に備える。そして、前記第１の平均化処理回路（６１１）は、前記絶対値の、前記交流電圧の周期の半分についての時間平均を求めることにより、前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）を求める。
【００１４】
この発明のうち請求項３にかかるものは、請求項１乃至請求項２のいずれか一つに記載の多相電流供給回路であって、前記インバータ（４）の前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）と、前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ_dc）の前記時間平均値（Ｖ_o__max）との差を求める減算回路（６０３）と、前記減算回路の結果に対して比例・積分演算を行う演算回路（６０４）と、前記演算回路の結果を上限値と下限値との間に制限して前記電流位相指令（β^*）を求めるリミッタ（６０５）とを更に備える。
【００１５】
この発明のうち請求項４にかかるものは多相電流供給回路の制御方法であって、交流電圧の全波整流を行うダイオード群（２）と、前記ダイオード群の出力を受けるコンデンサ（Ｃ）を有する平滑回路（３）と、前記平滑回路（３）の出力を受け、多相の交流電流（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）を出力するインバータ（４）と、前記インバータ（４）のスイッチングを制御する制御信号（Ｔ_u，Ｔ_v，Ｔ_w）を生成する制御回路（６）とを備える多相電流供給回路において、前記平滑回路の前記出力電圧は前記交流電圧の２倍の周波数で脈動し、前記インバータ（４）の前記出力電圧（ｖ ₀ ）の前記時間平均値（Ｖ _o ）及び前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ _dc ）の前記時間平均値(Ｖ _o _ _max ）のいずれも、前記交流電圧の周期の半分についての時間平均によって求め、前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ _o ）に対して前記平滑回路の前記出力電圧の時間平均値(Ｖ _o _ _max ）を用いてフィードバックすることによって前記交流電流（ｉ _u ，ｉ _v ，ｉ _w ）の位相を設定する電流位相指令（β ^* ）を生成し、前記インバータの出力電圧の時間平均値（Ｖ_o）及び、前記平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）の時間平均値（Ｖ_o__max）に基づいて前記制御信号を生成する。
【００１８】
この発明のうち請求項５にかかるものは、請求項４記載の多相電流供給回路の制御方法であって、前記制御信号のキャリア周期（Ｔｃ）中におけるインバータ（４）の各相の前記スイッチングのオン時間（τ_u，τ_v，τ_w）と、前記平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）とに基づいて、各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を求め、前記各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を合成した電圧の絶対値（ｖ_o）を求め、前記絶対値の、前記交流電圧の前記の半分についての時間平均を求めることにより、前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）が求められる。
【００１９】
この発明のうち請求項６にかかるものは、請求項４乃至請求項５のいずれか一つに記載の多相電流供給回路の制御方法であって、前記インバータ（４）の前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）と、前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ_dc）の前記時間平均値（Ｖ_o__max）との差に対して比例・積分演算を行い、その結果を上限値と下限値との間に制限して前記電流位相指令（β^*）を求める。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態にかかる駆動装置を示す回路図である。当該駆動装置は駆動部たるモータ５と、これに多相電流を供給する多相電流供給回路を備えている。
【００２１】
多相電流供給回路はダイオードブリッジ２、平滑回路３、インバータ４、制御回路６を備えている。ダイオードブリッジ２には単相交流の電源１が接続され、単相交流電圧が供給される。ダイオードブリッジ２はこの単相交流電圧を全波整流して平滑回路３に入力する。平滑回路３は平滑コンデンサＣを有しており、平滑コンデンサＣの両端にダイオードブリッジ２から得られた全波整流後の電圧が印加される。平滑コンデンサＣの両端電圧を整流電圧ｖ_dcとして表す。単相コンデンサレスインバータ制御では、平滑コンデンサＣを小さく、具体的には数十μＦ程度に設定する。よって上述のように、整流電圧ｖ_dcは電源１から供給される単相交流電圧のほぼ２倍の周波数で脈動する。
【００２２】
インバータ４はコンデンサＣと並列に接続され、整流電圧ｖ_dcがインバータ４の入力電圧となる。インバータ４は三相の電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wをモータ５に供給する。電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wはそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する。
【００２３】
インバータ４は、いずれも平滑コンデンサＣの一端に接続されるコレクタを有する３個のトランジスタ（アッパーアーム側トランジスタ）と、いずれも平滑コンデンサＣの他端に接続されるエミッタを有する３個のトランジスタ（ローワーアーム側トランジスタ）とを備えている。アッパーアーム側トランジスタのそれぞれは、ローワーアーム側トランジスタのそれぞれと相毎に対をなす。対を形成するアッパーアーム側トランジスタのエミッタと、ローワーアーム側トランジスタのコレクタとは共通に接続され、その接続点から電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wが出力される。アッパーアーム側トランジスタ及びローワーアーム側トランジスタのそれぞれは、制御回路６からのスイッチング信号Ｔ_u、Ｔ_v、Ｔ_wに基づいてオン／オフが制御される。スイッチング信号Ｔ_u、Ｔ_v、Ｔ_wはそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する。
【００２４】
なお、モータ５からの回生電流を流すため、アッパーアーム側トランジスタ及びローワーアーム側トランジスタのそれぞれに対して、エミッタに接続されたアノードと、コレクタに接続されたカソードとを有するフリーホイールダイオードが設けられている。
【００２５】
制御回路６は電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w及びモータ５の回転子の回転角（機械角）θ_m、並びに交流電圧Ｖ_Sの位相角θ_i及びインバータ４に入力する整流電圧ｖ_dcを入力する。これらの諸量は周知の技術を用いて検出することができる。制御回路６にはモータ５の回転角速度（機械角の角速度）の指令値ω_m ^*も入力する。そしてこれらの値に基づいて、スイッチング信号Ｔ_u、Ｔ_v、Ｔ_wを後述する計算に基づいて生成する。
【００２６】
制御回路６は、位置・速度演算部６１、ｄ−ｑ座標変換部６２、速度制御演算部６３、指令電流演算部６４、電流制御演算部６５、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）演算部６６、ＰＷＭタイマ部６７、弱め界磁制御部６８を備えており、それぞれ下記の計算を実行する機能を有している。
【００２７】
位置・速度演算部６１はモータ５の回転子の機械角θ_mに基づいて、モータ５の回転子の回転角（電気角）θ_eと回転角速度（電気角の角速度ω _e と機械角の角速度ω _m ）を求めて出力する。ｄ−ｑ座標変換部６２は電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wとモータ５の電気角θ_eとから、式（１）に基づいてｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_qを求める。
【００２８】
【数１】

【００２９】
速度制御演算部６３はモータ５の機械角の角速度の指令値ω_m ^*と機械角の角速度ω _mに基づいて比例・積分演算（ＰＩ演算）を行ってモータ電流指令ｉ_m ^*を出力する。更に指令電流演算部６４はモータ電流指令ｉ_m ^*と、弱め界磁制御部６８から得られる電流位相指令β^*と、位相角θ_iとを入力し、式（２）に基づいてｄ軸電流指令ｉ_d ^*及びｑ軸電流ｉ_q ^*を出力する。これらは単相交流電圧の２倍の周波数のリップルで大きく変動する。電流位相指令β^*は電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wの位相を設定する因子である。
【００３０】
【数２】

【００３１】
電流制御演算部６５は、ｄ軸電流ｉ_d及びｑ軸電流ｉ_q並びにｄ軸電流指令ｉ_d ^*及びｑ軸電流ｉ_q ^*を入力し、式（３）に基づいてｄ軸電圧指令ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令ｖ_q ^*を出力する。但し、式（３）においてＫ_d，Ｋ_qはそれぞれｄ軸及びｑ軸の比例ゲインである。
【００３２】
【数３】

【００３３】
ＰＷＭ演算部６６は、電気角θ_e並びにｄ軸電圧指令ｖ_d ^*及びｑ軸電圧指令ｖ_q ^*を入力し、式（４）に基づいて各相電圧指令ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*を生成する。
【００３４】
【数４】

【００３５】
更に、ＰＷＭ演算部６６は整流電圧ｖ_dcも入力し、これと各相電圧指令ｖ_u ^*，ｖ_v ^*，ｖ_w ^*とを用いて、式（５）に基づいて、各相のアッパーアーム側トランジスタのオン時間τ_j（ｊ＝ｕ，ｖ，ｗ）を求める。但し式（５）において、キャリア周期Ｔｃを導入した。またオン時間τ_jがＴｃを越える場合にはその値を強制的にＴｃにし、オン時間τ_jが０未満となる場合にはその値を強制的に０にする。
【００３６】
【数５】

【００３７】
ＰＷＭタイマ部６７はオン時間τ_u，τ_v，τ_wをキャリア周期Ｔｃ毎に記憶し、記憶された時間に応答して各相トランジスタをオン・オフする制御信号Ｔ_u，Ｔ_v，Ｔ_wをインバータ４に与える。
【００３８】
図２は弱め界磁制御部６８の構成を例示するブロック図である。弱め界磁制御部６８は整流電圧ｖ_dc及びオン時間τ_u，τ_v，τ_wに基づいて電流位相指令β^*を計算する。単相コンデンサレスインバータ制御では、整流電圧ｖ_dc及びｄ軸電流指令ｉ_d ^*及びｑ軸電流ｉ_q ^*が単相交流電圧の２倍の周波数のリップルで大きく変動する。よってインバータ４の入力電圧と出力電圧とに基づいて界磁制御を行う場合、時間平均値、より具体的には単相交流電圧の周期２Ｔの半分Ｔについての平均値を用いれば、入力電圧及び出力電圧についての適切な平均値を評価することになる。よってこれらの時間平均値を用いて界磁制御に必要な位相差を計算する。
【００３９】
弱め界磁制御部６８は、最大電圧演算部６８１、出力電圧演算部６８２、電流位相指令演算部６８３を有しており、これらは下記の計算を行う。
【００４０】
最大電圧演算部６８１は、整流電圧ｖ_dcに基づいて出力電圧上限値Ｖ_{o_max}を求める。具体的には式（６）によってインバータ線間電圧の波高値の時間平均値Ｖ_dcを求め、インバータの線間電圧実効値の最大値Ｖ_{o_max}を式（７）により算出する。従来から公知のように、整流電圧ｖ_dcが一定値Ｖ_dcであれば、Ｖ_dc／√２がインバータ出力電圧実効値の最大値となる。単相コンデンサレスインバータでは整流電圧ｖ_dcが電源周波数のほぼ２倍の周波数で脈動するが、その場合においても整流電圧ｖ_dcを時間平均した値Ｖ_dcを用いれば、インバータ出力電圧実効値はＶ_dc／√２でほぼ最大値となることを実験で確認した。従ってインバータ４の出力電圧の平均値は出力電圧上限値Ｖ_{o_max}を超えることはない。
【００４１】
【数６】

【００４２】
【数７】

【００４３】
例えば最大電圧演算部６８１は、平均化処理回路６０１及び乗算回路６０２を有しており、それぞれ式（６）、（７）の計算に対応した処理を行う。即ち平均化処理回路６０１は整流電圧ｖ_dcに基づいて波高値の平均値Ｖ_dcを求め、乗算回路６０２は波高値の平均値Ｖ_dcに基づいて出力電圧上限値Ｖ_{o_max}を求める。乗算回路６０２の乗数ｋは１／√２に設定される。
【００４４】
出力電圧演算部６８２はインバータ４から得られる出力電圧の平均値Ｖ_oを求める。具体的には式（８）に則って、実効的な出力電圧ｖ_oの、単相交流電圧の周期２Ｔの半分Ｔについての平均値を求める。
【００４５】
【数８】

【００４６】
但し、実効的な出力電圧ｖ_oは二相電圧ｖ_α，ｖ_βから式（９）に則って求められる。
【００４７】
【数９】

【００４８】
二相電圧ｖ_α，ｖ_βは三相電圧ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wから式（１０）に則って求められる。つまり、実効的な出力電圧ｖ_oは三相電圧ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wを合成した電圧の絶対値として把握できる。
【００４９】
【数１０】

【００５０】
三相電圧ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wは整流電圧ｖ_dc、オン時間τ_u，τ_v，τ_w、キャリア周期Ｔｃから式（１１）に則って求められる。
【００５１】
【数１１】

【００５２】
式（１０）においてすでに波高値から実効値への変換が含まれているので、出力電圧の平均値Ｖ_oについては√２で除す必要はない。
【００５３】
例えば出力電圧演算部６８２は、相電圧演算回路６０６、三相／二相変換回路６０９、絶対値算出回路６１０、平均化処理回路６１１を有している。相電圧演算回路６０６には整流電圧ｖ_dc、オン時間τ_u，τ_v，τ_wを入力する。そして式（１１）に則って三相電圧ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wが求められる。三相／二相変換回路６０９には三相電圧ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wが入力し、式（１０）に則って二相電圧ｖ_α，ｖ_βが求められる。絶対値算出回路６１０には二相電圧ｖ_α，ｖ_βが入力し、式（９）に則って実効的な出力電圧ｖ_oが求められる。平均化処理回路６１１には実効的な出力電圧ｖ_oが入力し、式（８）に則って出力電圧の平均値Ｖ_oが求められる。
【００５４】
電流位相指令演算部６８３は減算回路６０３、ＰＩ演算回路６０４、リミッタ６０５を備えている。減算回路６０３は出力電圧の平均値Ｖ_oから出力電圧上限値Ｖ_{o_max}を減じ、その結果がＰＩ演算回路６０４に入力される。ＰＩ演算回路６０４において比例・積分計算が行われることにより電流位相が求められるが、その結果はリミッタ６０５によって所定の上限値と下限値との間に制限された後に電流位相指令β^*として出力される。
【００５５】
減算回路６０３が設けられることにより、インバータ線間電圧の最大値を、現在の出力線間電圧が超えた場合に、電流位相指令β^*を増大させ、その結果、ｄ軸電流が永久磁石磁束による起電圧を小さくする方向に増大し、インバータ電圧を減少させる。
【００５６】
リミッタ６０５が設けられることにより、電流位相指令β^*が小さくなりすぎてトルク電流比が悪化することや、電流位相指令β^*が大きくなりすぎてトルクが低下することを防止できる。
【００５７】
減算回路６０３の機能により、出力電圧の平均値Ｖ_oに対して出力電圧上限値Ｖ_{o_max}を用いたフィードバックが掛けられる。電流位相指令β^*は式（２）〜（５），（８）〜（１０）に示されるように出力電圧の平均値Ｖ_oを制御する一方、式（６），（７）に示されるように出力電圧上限値Ｖ_{o_max}は電流位相指令β^*に依存しない。
【００５８】
以上のことから、本実施の形態によれば、インバータ４への入力電圧を有効に利用しつつ、単相コンデンサレスインバータ制御を行う交流電流ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wをインバータ４から出力することができる。
【００５９】
ところで、上記の計算において、整流電圧ｖ_dcの検出において誤差が生じた場合を考察する。整流電圧ｖ_dcをその真値ｖ_dcチルダ（チルダは数式においては記号の上部に「〜」を乗せて表される。また他の諸量に関しても、チルダが付された記号を用いることにより、チルダが付されていない場合の当該記号が示す諸量の真値を示す）及び誤差率εを用いて表すと、式（１２）のように表すことができる。
【００６０】
【数１２】

【００６１】
そこで式（１２）を用いて式（６）を書き換えると、式（１３）のように計算される。
【００６２】
【数１３】

【００６３】
よって式（７）も式（１４）のように計算される。
【００６４】
【数１４】

【００６５】
また式（１１）も式（１５）のように計算される。
【００６６】
【数１５】

【００６７】
よって式（１０），（９），（８）はそれぞれ式（１６），（１７），（１８）のように計算される。
【００６８】
【数１６】

【００６９】
【数１７】

【００７０】
【数１８】

【００７１】
上述のようにフィードバックが掛かるので、理想的にフィードバックが掛かった状態では式（１９）が成立する。
【００７２】
【数１９】

【００７３】
式（１９）に式（１４），（１８）を代入することにより、式（２０）が得られる。
【００７４】
【数２０】

【００７５】
式（２０）は理想的にフィードバックが掛かった状態では誤差率εの大きさによらず、出力電圧上限値Ｖ_{o_max}と出力電圧の平均値Ｖ_oの真値について理想的にフィードバックが掛かっていることを示している。よって当該フィードバックは、整流電圧ｖ_dcの検出における誤差の影響を受けにくいことが判る。これは出力電圧上限値Ｖ_{o_max}及び出力電圧の平均値Ｖ_oのいずれも同じ整流電圧ｖ_dcに基づいて求められることに由来する。
【００７６】
【発明の効果】
この発明の請求項１にかかる多相電流供給回路及び請求項４にかかる多相電流供給回路の制御方法によれば、コンデンサ（Ｃ）の容量を小さくして単相コンデンサレスインバータ制御を行う際でも、平滑回路の出力を効率よく使用する交流電流をインバータから出力することができる。
【００７７】
そして平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）の時間平均値（Ｖ_o__max）と等しくなるまでインバータの出力電圧の時間平均値（Ｖ_o）を大きくすることができる。
【００７８】
そして単相コンデンサレスインバータ制御において交流電圧の２倍の周期で大きく脈動する平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）の平均値を適切に評価することができる。
【００７９】
この発明の請求項２にかかる多相電流供給回路及び請求項５にかかる多相電流供給回路の制御方法によれば、多相で交流電流（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）を出力するインバータ（４）の出力電圧の、時間平均を求めることができる。また平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）の時間平均値（Ｖ_o__max）とインバータの出力電圧の時間平均値（Ｖ_o）のいずれもが、平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）に基づいて求められるので、理想的にフィードバックが掛かった状態では平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）の検出における誤差の影響を受けにくい。
【００８０】
この発明の請求項３にかかる多相電流供給回路及び請求項６にかかる多相電流供給回路の制御方法によれば、電流位相指令が小さくなりすぎてトルク電流比が悪化することや、電流位相指令が大きくなりすぎてトルクが低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる駆動装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態の構成を例示するブロック図である。
【図３】従来の技術を示す概念図である。
【図４】従来の技術を示すグラフである。
【符号の説明】
１電源
２ダイオードブリッジ
３平滑回路
４インバータ
６０１，６１１平均化処理回路
６０６相電圧演算回路
６０９三相／二相変換回路
６１０絶対値算出回路
６８１最大電圧演算部
６８２出力電圧演算部
６８３電流位相指令演算部
Ｃコンデンサ
ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w 交流電流
Ｔ_u，Ｔ_v，Ｔ_w スイッチング信号
β^* 電流位相指令

Claims

交流電圧の全波整流を行うダイオード群（２）と、
前記ダイオード群の出力を受けるコンデンサ（Ｃ）を有する平滑回路（３）と、
前記平滑回路（３）の出力を受け、多相の交流電流（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）を出力するインバータ（４）と、
前記インバータの出力電圧（ｖ _o ）の時間平均値（Ｖ _o ）を前記交流電圧の周期の半分（Ｔ）についての時間平均によって求める第１の平均化処理回路（６１１）と、
前記平滑回路の出力電圧（ｖ _dc ）の時間平均値 (Ｖ _o _ _max ）を前記交流電圧の周期の半分（Ｔ）についての時間平均によって求める第２の平均化処理回路（６０１，６０２）と、
前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ _o ）に対して前記平滑回路の前記出力電圧の時間平均値(Ｖ _o _ _max ）を用いてフィードバックすることによって前記交流電流（ｉ _u ，ｉ _v ，ｉ _w ）の位相を設定する電流位相指令（β ^* ）を生成する界磁制御部（６８）と
を備え、
前記平滑回路の前記出力電圧は前記交流電圧の２倍の周波数で脈動し、
前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）及び、前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ_dc）の前記時間平均値 (Ｖ_o__max）に基づいて生成される制御信号（Ｔ_u，Ｔ_v，Ｔ_w）によって、前記インバータのスイッチングが制御される多相電流供給回路。
前記制御信号のキャリア周期（Ｔｃ）中におけるインバータ（４）の各相の前記スイッチングのオン時間（τ_u，τ_v，τ_w）と、前記平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）とに基づいて、各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を求める相電圧演算回路（６０６）と、
前記各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を合成した電圧の絶対値（ｖ_o）を求める合成回路（６０９，６１０）と
を更に備え、
前記第１の平均化処理回路（６１１）は、前記絶対値の、前記交流電圧の前記周期の半分についての時間平均を求めることにより、前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）を求める、請求項１記載の多相電流供給回路。
前記インバータ（４）の前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）と、前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ_dc）の前記時間平均値(Ｖ_o__max）との差を求める減算回路（６０３）と、
前記減算回路の結果に対して比例・積分演算を行う演算回路（６０４）と、
前記演算回路の結果を上限値と下限値との間に制限して前記電流位相指令（β^*）を求めるリミッタ（６０５）と
を更に備える、請求項１乃至請求項２のいずれか一つに記載の多相電流供給回路。
交流電圧の全波整流を行うダイオード群（２）と、
前記ダイオード群の出力を受けるコンデンサ（Ｃ）を有する平滑回路（３）と、
前記平滑回路（３）の出力を受け、多相の交流電流（ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w）を出力するインバータ（４）と、
前記インバータ（４）のスイッチングを制御する制御信号（Ｔ_u，Ｔ_v，Ｔ_w）を生成する制御回路（６）と
を備える多相電流供給回路において、
前記平滑回路の前記出力電圧は前記交流電圧の２倍の周波数で脈動し、
前記インバータ（４）の前記出力電圧（ｖ ₀ ）の前記時間平均値（Ｖ _o ）及び前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ _dc ）の前記時間平均値(Ｖ _o _ _max ）のいずれも、前記交流電圧の周期の半分についての時間平均によって求め、
前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ _o ）に対して前記平滑回路の前記出力電圧の時間平均値(Ｖ _o _ _max ）を用いてフィードバックすることによって前記交流電流（ｉ _u ，ｉ _v ，ｉ _w ）の位相を設定する電流位相指令（β ^* ）を生成し、
前記インバータの出力電圧の時間平均値（Ｖ_o）及び、前記平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）の時間平均値(Ｖ_o__max）に基づいて前記制御信号を生成する多相電流供給回路の制御方法。
前記制御信号のキャリア周期（Ｔｃ）中におけるインバータ（４）の各相の前記スイッチングのオン時間（τ_u，τ_v，τ_w）と、前記平滑回路（３）の出力電圧（ｖ_dc）とに基づいて、各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を求め、
前記各相についての前記インバータの前記出力電圧（ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w）を合成した電圧の絶対値（ｖ_o）を求め、
前記絶対値の、前記交流電圧の前記周期の半分についての時間平均を求めることにより、前記インバータの前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）が求められる、請求項４記載の多相電流供給回路の制御方法。
前記インバータ（４）の前記出力電圧の前記時間平均値（Ｖ_o）と、前記平滑回路（３）の前記出力電圧（ｖ_dc）の前記時間平均値(Ｖ_o__max)との差に対して比例・積分演算を行い、その結果を上限値と下限値との間に制限して前記電流位相指令（β^*）を求める、請求項４乃至請求項５のいずれか一つに記載の多相電流供給回路の制御方法。