JP4767781B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、インバータ装置に関する。

従来、例えば直流電源の正極端に接続した第１リアクタ、および、直流電源の負極側に接続した第２リアクタ、および、第１リアクタの入力端と第２リアクタの出力端との間に接続した第１コンデンサ、および、第１リアクタの出力端と第２リアクタの入力端との間に接続した第２コンデンサを備えて構成される昇圧回路と、この昇圧回路の出力側に接続した複数相のインバータ回路とを備えるＺ（インピーダンス）ソース電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許出願公開第２００３／０２３１５１８号明細書

ところで、上記従来技術に係る電力変換装置において、例えば直流電源が燃料電池等の非充電式の電源である場合には、昇圧回路から直流電源への電流の逆流を防止する必要が生じる。このとき、単に、直流電源と昇圧回路との間に逆流防止回路、例えば直流電源から昇圧回路に向かい順方向となるダイオード等を設けるだけでは、この電力変換装置の出力電流（つまり負荷電流）が相対的に小さい場合に、逆流防止回路を介して直流電源から昇圧回路に流れる電流がゼロとなり、昇圧回路の第１リアクタに作用する両端電圧が反転することで、インバータ回路に入力される電圧が減少し、インバータ回路から出力される電圧が不安定になるという問題が生じる。しかも、逆流防止回路によって電流の逆流が防止されていることから、昇圧回路の各コンデンサが過剰に充電されることで電圧が過剰に上昇してしまう虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、負荷の大小に拘わらずにＺ（インピーダンス）ソース電力変換装置を適切に作動させることが可能なインバータ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のインバータ装置は、直流電源（例えば、実施の形態でのバッテリ１２）の正極端に接続した第１リアクタ（例えば、実施の形態での第１リアクタＬ１）、および、前記直流電源の負極端に接続した第２リアクタ（例えば、実施の形態での第２リアクタＬ２）、および、前記第１リアクタの入力端と前記第２リアクタの出力端との間に接続した第１コンデンサ（例えば、実施の形態での第１コンデンサＣ１）、および、前記第１リアクタの出力端と前記第２リアクタの入力端との間に接続した第２コンデンサ（例えば、実施の形態での第２コンデンサＣ２）を備えて構成される昇圧回路（例えば、実施の形態での昇圧回路１０ｂ）と、該昇圧回路の出力側に接続した複数相のインバータ回路（例えば、実施の形態でのインバータ回路１０ａ）とを備えるインバータ装置であって、前記直流電源から前記第１リアクタに向かい順方向となるようにして、前記直流電源と前記昇圧回路との間に直列に接続されたダイオード（例えば、実施の形態でのダイオードＤ）と、該ダイオードに並列に接続されて前記直流電源と前記昇圧回路との間の通電のオンおよびオフを切り換えるスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＱｉｎ）と、前記インバータ回路の何れかの相を短絡する期間であるショート期間の開始以前に前記スイッチング素子をオフ状態に設定し、前記ショート期間の終了以後に前記スイッチング素子をオン状態に設定する制御手段（例えば、実施の形態での制御部１３）とを備えることを特徴としている。

上記構成のインバータ装置によれば、インバータ回路の何れかの相を短絡することによって昇圧回路の各リアクタを充電する期間であるショート期間の開始以前においてスイッチング素子をオフ状態に設定すると共に、このオフ状態をショート期間中において維持し、ショート期間の終了以後、つまり昇圧回路の各リアクタの放電期間においてスイッチング素子をオン状態に設定することにより、直流電源から昇圧回路に向かう順方向の通電に加えて、昇圧回路から直流電源に向かう逆方向の通電を許容するようになっている。このため、例えば負荷電流が相対的に小さい状態等において、直流電源と昇圧回路との間のダイオードを流れる電流がゼロとなり、昇圧回路の各リアクタの両端電圧の正負が逆転してしまうことを防止することができる。これにより、インバータ回路に入力される電圧が変動してインバータ回路から出力される電圧が不安定になったり、昇圧回路の各コンデンサが過剰に充電されてしまうことを防止することができる。

さらに、請求項２に記載の本発明のインバータ装置では、前記直流電源は非充電式（例えば、実施の形態での燃料電池４１）であって、前記直流電源から前記ダイオードに向かい順方向となるようにして、前記直流電源と前記ダイオードとの間に直列に接続された逆流防止ダイオード（例えば、実施の形態での逆流防止ダイオードＤＩ）と、互いに直列に接続された前記直流電源および前記逆流防止ダイオードに並列に接続された充電可能な蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器４２）とを備えることを特徴としている。

上記構成のインバータ装置によれば、非充電式の直流電源に対しては逆流防止ダイオードによって昇圧回路からの通電が禁止され、充電可能な蓄電器に対してはスイッチング素子によって昇圧回路からの通電が許容されることから、例えば負荷電流が相対的に小さい状態等において、直流電源および蓄電器と昇圧回路との間のダイオードを流れる電流がゼロとなり、昇圧回路の各リアクタの両端電圧の正負が逆転してしまうことを防止することができる。これにより、インバータ回路に入力される電圧が変動してインバータ回路から出力される電圧が不安定になったり、昇圧回路の各コンデンサが過剰に充電されてしまうことを防止することができる。

また、請求項３に記載の本発明のインバータ装置は、非充電式の直流電源（例えば、実施の形態での燃料電池４１）の正極端に接続した第１リアクタ（例えば、実施の形態での第１リアクタＬ１）、および、前記直流電源の負極側に接続した第２リアクタ（例えば、実施の形態での第２リアクタＬ２）、および、前記第１リアクタの入力端と前記第２リアクタの出力端との間に接続した第１コンデンサ（例えば、実施の形態での第１コンデンサＣ１）、および、前記第１リアクタの出力端と前記第２リアクタの入力端との間に接続した第２コンデンサ（例えば、実施の形態での第２コンデンサＣ２）を備えて構成される昇圧回路（例えば、実施の形態での昇圧回路１０ｂ）と、該昇圧回路の出力側に接続した複数相のインバータ回路（例えば、実施の形態でのインバータ回路１０ａ）とを備えるインバータ装置であって、前記直流電源から前記第１リアクタに向かい順方向となるようにして、前記直流電源と前記昇圧回路との間に直列に接続された逆流防止ダイオード（例えば、実施の形態での逆流防止ダイオードＤＩ）と、互いに直列に接続された前記直流電源および前記逆流防止ダイオードに並列に接続された並列部と、該並列部での通電のオンおよびオフを切り換える制御手段（例えば、実施の形態での制御部１３）とを備え、前記並列部は、充電可能な蓄電器（例えば、実施の形態での蓄電器４２）と、該蓄電器から前記第１リアクタに向かい順方向となるようにして、前記蓄電器と前記昇圧回路との間に直列に接続されたダイオード（例えば、実施の形態でのダイオードＤ）と、該ダイオードに並列に接続されて前記蓄電器と前記昇圧回路との間の通電のオンおよびオフを切り換えるスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＱｉｎ）とを備えて構成され、前記制御手段は、前記インバータ回路の何れかの相を短絡する期間であるショート期間の開始以前に前記スイッチング素子をオフ状態に設定し、前記ショート期間の終了以後に前記スイッチング素子をオン状態に設定することを特徴としている。

上記構成のインバータ装置によれば、インバータ回路の何れかの相を短絡することによって昇圧回路の各リアクタを充電する期間であるショート期間の開始以前においてスイッチング素子をオフ状態に設定すると共に、このオフ状態をショート期間中において維持し、ショート期間の終了以後、つまり昇圧回路の各リアクタの放電期間においてスイッチング素子をオン状態に設定することにより、直流電源および蓄電器から昇圧回路に向かう順方向の通電に加えて、昇圧回路から蓄電器に向かう逆方向の通電を許容するようになっている。このため、例えば負荷電流が相対的に小さい状態等において、直流電源と昇圧回路との間の逆流防止ダイオードおよび蓄電器と昇圧回路との間のダイオードを流れる電流がゼロとなり、昇圧回路の各リアクタの両端電圧の正負が逆転してしまうことを防止することができる。これにより、インバータ回路に入力される電圧が変動してインバータ回路から出力される電圧が不安定になったり、昇圧回路の各コンデンサが過剰に充電されてしまうことを防止することができる。

本発明のインバータ装置によれば、例えば負荷電流が相対的に小さい状態等において、昇圧回路の各リアクタの両端電圧の正負が逆転してしまうことを防止することができる。これにより、インバータ回路に入力される電圧が変動してインバータ回路から出力される電圧が不安定になったり、昇圧回路の各コンデンサが過剰に充電されてしまうことを防止することができる。

以下、本発明のインバータ装置の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施形態によるインバータ装置１０は、３相電力機器、例えばハイブリッド車両や燃料電池車両や電動車両等の車両に駆動源として搭載されるブラシレスＤＣモータ等のモータ１１を制御するインバータ回路１０ａと、昇圧回路１０ｂとを備え、例えばモータ１１と電気エネルギーの授受が可能なバッテリ１２を直流電源として、制御部１３から入力される制御指令（例えば、パルス幅変調信号からなるゲート信号）を受けて、モータ１１の駆動および回生作動を制御する。

インバータ回路１０ａは、例えば図１に示すように、トランジスタのスイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar mode Transistor）を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路２１を備えて構成されている。

このブリッジ回路２１は、２段に配置された各相トランジスタＵ１，Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２により各相毎に３つの直列回路が構成されると共に、これら３つの直列回路が並列に接続されたインバータ回路である。
各相トランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のコレクタは正極側端子２１ｐに接続され、各相トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２のエミッタは負極側端子２１ｎに接続され、各相トランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のエミッタは各相トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２のコレクタに接続され、各相トランジスタＵ１，Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２のコレクタ−エミッタ間にはエミッタからコレクタに向けて順方向となるようにして各ダイオードＤＵ１，ＤＵ２、ＤＶ１，ＤＶ２、ＤＷ１，ＤＷ２が接続されている。

そして、このインバータ回路１０ａには、各相トランジスタＵ１，Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２をパルス幅変調（ＰＷＭ）によりオン／オフ駆動するパルス、つまり各相トランジスタＵ１，Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２のコレクタ−エミッタ間の導通（オン）と遮断（オフ）を制御するゲート信号が、制御部１３から各相トランジスタＵ１，Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２のゲートに入力されている。

昇圧回路１０ｂは、バッテリ１２の正極端に接続した第１リアクタＬ１、および、バッテリ１２の負極側に接続した第２リアクタＬ２、および、第１リアクタＬ１の入力端と第２リアクタＬ２の出力端との間に接続した第１コンデンサＣ１、および、第１リアクタＬ１の出力端と第２リアクタＬ２の入力端との間に接続した第２コンデンサＣ２を備えて構成された、いわゆるＺ（インピーダンス）ソース回路である。

バッテリ１２と昇圧回路１０ｂとの間には、バッテリ１２から第１リアクタＬ１に向かい順方向となるようにして直列に接続されたダイオードＤが設けられ、このダイオードＤに並列に接続されてバッテリ１２と昇圧回路１０ｂとの間の通電のオンおよびオフを制御部１３から入力されるゲート信号に応じて切り換えるスイッチング素子をなすトランジスタＱｉｎが設けられている。そして、このトランジスタＱｉｎのコレクタは昇圧回路１０ｂの第１リアクタＬ１に接続され、エミッタはバッテリ１２の正極端に接続されている。

制御部１３は、例えば回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、運転者のアクセル操作に係るアクセル開度および運転者のブレーキ操作に係るブレーキスイッチのオン／オフ等の各検出信号（例えば、図１に示すアクセル，ブレーキ等）等に応じて外部のトルク指令出力部１４から入力されるモータ１１に対するトルク指令から、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流を演算し、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流に基づいて３相の各相出力電圧を算出し、各相出力電圧に応じてインバータ回路１０ａへゲート信号であるＰＷＭ信号を入力すると共に、実際にインバータ１０ａからモータ１１に供給される各相電流Ｉ１ｕ，Ｉ１ｖ，Ｉ１ｗの検出値をｄｑ座標上に変換して得たｄ軸電流及びｑ軸電流と、目標ｄ軸電流及び目標ｑ軸電流との各偏差がゼロとなるように制御を行う。

例えばモータ１１の駆動時に、制御部１３は、正弦波状の各相出力電圧と三角波等のキャリア信号とに基づくパルス幅変調により、インバータ回路１０ａの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、パルス幅変調信号）を生成する。そして、インバータ回路１０ａにおいて３相の各相毎に対をなす各相トランジスタＵ１，Ｕ２およびＶ１，Ｖ２およびＷ１，Ｗ２のオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り替えることによって、昇圧回路１０ｂを介してバッテリ１２から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、３相のモータ１１の固定子巻線への通電を順次転流させることで、各相の固定子巻線に交流のＵ相電流Ｉ１ｕおよびＶ相電流Ｉ１ｖおよびＷ相電流Ｉ１ｗを通電する。
なお、各相トランジスタＵ１，Ｕ２およびＶ１，Ｖ２およびＷ１，Ｗ２を、パルス幅変調（ＰＷＭ）によりオン／オフ駆動させるためのパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は予め制御部１３に記憶されている。

このため、制御部１３には、モータ１１に供給される各相電流Ｉ１ｕ，Ｉ１ｖ，Ｉ１ｗの少なくとも何れか２つ（例えば、Ｖ相電流Ｉｖ，Ｗ相電流Ｉｗ等）を検出する電流センサ３１から出力される検出信号と、例えば座標変換の処理等において用いられるモータ１１のロータの回転角θ（つまり、所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）を検出する回転センサ３２から出力される検出信号と、バッテリ１２の端子電圧（電源電圧）Ｖｓを検出する電源電圧センサ３３から出力される検出信号と、昇圧回路１０ｂから出力され、インバータ回路１０ａに印加される出力電圧Ｖｏｕｔを検出する出力電圧センサ３４から出力される検出信号とが入力されている。

また、制御部１３は、インバータ回路１０ａの何れかの相を短絡する期間であるショート期間の開始以前にトランジスタＱｉｎをオフ状態に設定し、このショート期間の終了以後にトランジスタＱｉｎをオン状態に設定することを指示するゲート信号をトランジスタＱｉｎのゲートに入力している。

本実施形態によるインバータ装置１０は上記構成を備えており、次に、このインバータ装置１０の動作について添付図面を参照しながら説明する。
なお、以下において、インバータ回路１０ａの１段目の各相トランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの何れかをトランジスタＱ１とし、このトランジスタＱ１と同じ相であって、２段目の各相トランジスタＵ２，Ｖ２，Ｗ２のうちの何れかをトランジスタＱ２とし、負荷（つまり、モータ１１）に対する通電時には、１段目の各相トランジスタＵ１，Ｖ１，Ｗ１のうち、各トランジスタＱ２とは異なる相のトランジスタと、２段目のトランジスタＱ２とがオン状態に設定される。

先ず、例えば図２に示すステップＳ０１においては、各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑｉｎのゲートに入力されているゲート信号（駆動信号）を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、各トランジスタＱ１，Ｑ２がオン状態に設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ０５に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０３に進む。

そして、ステップＳ０３においては、トランジスタＱｉｎがオン状態に設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり図３に示すように、インバータ回路１０ａの何れかの相を短絡するショート期間である場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０４に進む。
そして、ステップＳ０４においては、トランジスタＱｉｎをオフ状態に設定することを指示するゲート信号を出力し、ショート期間を開始して、一連の処理を終了する。

また、ステップＳ０５においては、トランジスタＱｉｎがオン状態に設定されているか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり図３に示すように、ゼロベクトル期間または負荷導通期間の何れかである場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０６に進む。
そして、ステップＳ０６においては、トランジスタＱｉｎをオン状態に設定することを指示するゲート信号を出力し、一連の処理を終了する。

例えば図４（ａ）に示すように、インバータ回路１０ａの何れかの相が短絡されるショート期間においては、各トランジスタＱ１，Ｑ２がオン状態とされ、トランジスタＱｉｎがオフ状態とされる。これにより、昇圧回路１０ｂの各コンデンサＣ１，Ｃ２は放電状態とされ、各リアクタＬ１，Ｌ２は充電状態とされ、インバータ回路１０ａと昇圧回路１０ｂとの間で電流が還流するように設定される。このため、例えば相対的に負荷が大きい状態での図５（ａ）および相対的に負荷が小さい状態での図５（ｂ）に示すように、各コンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧Ｖｃは低下傾向に変化し、各リアクタＬ１，Ｌ２を流れる電流ＩＬは増大傾向に変化し、インバータ回路１０ａに印加される出力電圧Ｖｏｕｔがゼロとなる。

そして、例えば図４（ｂ）に示すように、ショート期間からモータ１１への通電が禁止されるゼロベクトル期間へと移行する際には、各トランジスタＱ１，Ｑｉｎがオン状態とされ、トランジスタＱ２がオフ状態とされる。これにより、インバータ回路１０ａと昇圧回路１０ｂとの間での電流の還流が遮断され、各リアクタＬ１，Ｌ２の両端には、ショート期間とは逆方向であって、かつ、バッテリ１２の電源電圧Ｖｓと同方向の両端電圧ＶＬが誘起されると共に、各リアクタＬ１，Ｌ２は放電状態とされ、昇圧回路１０ｂの各コンデンサＣ１，Ｃ２は充電状態とされ、ダイオードＤを介してバッテリ１２から昇圧回路１０ｂに電流が流れるように設定される。このため、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すように、ゼロベクトル期間において、各コンデンサＣ１，Ｃ２の両端電圧Ｖｃは増大傾向に変化し、各リアクタＬ１，Ｌ２を流れる電流ＩＬは低下傾向に変化し、インバータ回路１０ａに印加される出力電圧Ｖｏｕｔは増大傾向に昇圧される。

そして、例えば図４（ｃ），（ｄ）に示すように、ゼロベクトル期間から負荷（つまり、モータ１１）に対する通電時（負荷導通期間）への移行時には、トランジスタＱ１がオフ状態とされ、各トランジスタＱ２，Ｑｉｎがオン状態とされることで、各リアクタＬ１，Ｌ２の放電状態と、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電状態とは継続される。そして、昇圧回路１０ｂによりバッテリ１２の電源電圧Ｖｓに各リアクタＬ１，Ｌ２の両端電圧ＶＬが加算されることによって昇圧された出力電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖｓ＋ＶＬ）がインバータ回路１０ａに印加され、このインバータ回路１０ａからモータ１１へと電流が供給される。

この負荷導通期間において、例えば図５（ａ）に示すように、相対的に負荷が大きい場合、つまりモータ１１に供給される電流が相対的に大きい場合には、例えば図４（ａ）に示す負荷導通期間１のように、ダイオードＤを介してバッテリ１２から昇圧回路１０ｂに電流が流れることになる。
一方、例えば図５（ｂ）に示すように、相対的に負荷が小さい場合、つまりモータ１１に供給される電流が相対的に小さい場合には、例えば図４（ｂ）に示す負荷導通期間２のように、オン状態のトランジスタＱｉｎを介して昇圧回路１０ｂからバッテリ１２に電流が流れることになる。
これにより、負荷導通期間１および負荷導通期間２において、各リアクタＬ１，Ｌ２の両端にはバッテリ１２の電源電圧Ｖｓと同方向の両端電圧ＶＬが誘起されることになり、例えばゼロベクトル期間および負荷導通期間においてトランジスタＱｉｎをオフ状態に維持した場合に、ダイオードＤを流れる電流がゼロになることに伴い各リアクタＬ１，Ｌ２の両端にバッテリ１２の電源電圧Ｖｓと逆方向の両端電圧ＶＬが誘起され、インバータ回路１０ａに印加される出力電圧Ｖｏｕｔが（Ｖｓ＋ＶＬ）から（Ｖｃ−ＶＬ）へと急激に低下してしまう場合に比べて、インバータ回路１０ａの出力を安定化させることができる。

そして、例えば図４（ｅ）に示すように、負荷導通期間からショート期間へと移行する際には、トランジスタＱｉｎをオン状態からオフ状態へと切り換えると共に、トランジスタＱ２をオン状態に維持した状態で、トランジスタＱ１をオフ状態からオン状態へと切り換える。これにより、インバータ回路１０ａからモータ１１へと電流が供給されている状態で各リアクタＬ１，Ｌ２の両端にバッテリ１２の電源電圧Ｖｓと逆方向の両端電圧ＶＬが誘起される実質的なショート期間である負荷導通期間３を経て、例えば図４（ａ）に示す上述したショート期間に到ることになる。
なお、各リアクタＬ１，Ｌ２を流れる電流ＩＬが低下傾向に変化する負荷導通期間において、例えば図５（ａ）に示すように相対的に負荷が大きい場合には、電流ＩＬは正の値に維持されることに対し、例えば図５（ｂ）に示すように相対的に負荷が小さい場合には、電流ＩＬは正の値から負の値へ滑らかに連続するようにして変化することになる。そして、各リアクタＬ１，Ｌ２を流れる電流ＩＬが増大傾向に変化するショート期間において、例えば図５（ａ）に示すように相対的に負荷が大きい場合には、電流ＩＬは正の値に維持されることに対し、例えば図５（ｂ）に示すように相対的に負荷が小さい場合には、電流ＩＬは負の値から正の値へ滑らかに連続するようにして変化することになる。

上述したように、本実施形態によるインバータ装置１０によれば、インバータ回路１０ａの何れかの相を短絡することによって昇圧回路１０ｂの各リアクタＬ１，Ｌ２を充電する期間であるショート期間の開始以前においてトランジスタＱｉｎをオフ状態に設定すると共に、このオフ状態をショート期間中において維持し、ショート期間の終了以後、つまり昇圧回路１０ｂの各リアクタＬ１，Ｌ２の放電期間においてトランジスタＱｉｎをオン状態に設定することにより、バッテリ１２から昇圧回路１０ｂに向かう順方向の通電に加えて、昇圧回路１０ｂからバッテリ１２に向かう逆方向の通電を許容するようになっている。このため、例えば負荷電流が相対的に小さい状態等において、バッテリ１２と昇圧回路１０ｂとの間のダイオードＤを流れる電流がゼロとなって昇圧回路１０ｂの各リアクタＬ１，Ｌ２の両端電圧の正負が逆転してしまうことを防止することができる。これにより、インバータ回路１０ａに入力される電圧が変動してインバータ回路１０ａから出力される電圧が不安定になったり、昇圧回路１０ｂの各コンデンサＣ１，Ｃ２が過剰に充電されてしまうことを防止することができる。

なお、上述した実施の形態において、インバータ装置１０は、充電可能なバッテリ１２を直流電源として備えるとしたが、これに限定されず、例えば燃料電池４１等の非充電式の直流電源を備えてもよい。
この第１変形例に係るインバータ装置１０は、例えば図６に示すように、上述した実施の形態でのバッテリ１２の代わりに燃料電池４１を備え、さらに、燃料電池４１からダイオードＤに向かい順方向となるようにして、燃料電池４１の正極端とダイオードＤとの間に直列に接続された逆流防止ダイオードＤＩと、互いに直列に接続された燃料電池４１および逆流防止ダイオードＤＩに対して並列に接続された充電可能な蓄電器（例えば、バッテリやキャパシタ等）４２とを備えて構成されている。
この第１変形例に係るインバータ装置１０では、上述した負荷導通期間２において、オン状態のトランジスタＱｉｎを介して昇圧回路１０ｂから蓄電器４２に電流が流れることになる。

さらに、上述した第１変形例においては、充電可能な蓄電器４２を、互いに直列に接続された燃料電池４１および逆流防止ダイオードＤＩに対して並列に接続するとしたが、これに限定されず、例えば図７に示す第２変形例に係るインバータ装置１０のように、互いに直列に接続された燃料電池４１および逆流防止ダイオードＤＩに対して、互いに直列に接続された蓄電器４２およびダイオードＤからなる並列部４２ａを、並列に接続してもよい。
この第２変形例に係るインバータ装置１０では、上述した負荷導通期間２において、オン状態のトランジスタＱｉｎを介して昇圧回路１０ｂから蓄電器４２に電流が流れることになる。

本発明の実施形態に係るインバータ装置の構成図である。 本発明の実施形態に係るインバータ装置の動作を示すフローチャートである。 各トランジスタＱ１，Ｑ２，Ｑｉｎのオン／オフ状態を示す図である。 図４（ａ）〜（ｅ）はインバータ装置における電流の流れを示す図である。 図５（ａ）は相対的に負荷が大きい場合の電流ＩＬと、両端電圧Ｖｃと、出力電圧Ｖｏｕｔとの時間変化の一例を示すグラフ図であり、図５（ｂ）は相対的に負荷が小さい場合の電流ＩＬと、両端電圧Ｖｃと、出力電圧Ｖｏｕｔとの時間変化の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るインバータ装置の構成図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係るインバータ装置の構成図である。

符号の説明

１０ インバータ装置
１０ａ インバータ回路
１０ｂ 昇圧回路
１１ モータ（負荷）
１２ バッテリ（直流電源）
１３ 制御部
４１ 燃料電池（直流電源）
４２ 蓄電器

Claims (3)

1. 直流電源の正極端に接続した第１リアクタ、および、前記直流電源の負極端に接続した第２リアクタ、および、前記第１リアクタの入力端と前記第２リアクタの出力端との間に接続した第１コンデンサ、および、前記第１リアクタの出力端と前記第２リアクタの入力端との間に接続した第２コンデンサを備えて構成される昇圧回路と、
   該昇圧回路の出力側に接続した複数相のインバータ回路とを備えるインバータ装置であって、
   前記直流電源から前記第１リアクタに向かい順方向となるようにして、前記直流電源と前記昇圧回路との間に直列に接続されたダイオードと、
   該ダイオードに並列に接続されて前記直流電源と前記昇圧回路との間の通電のオンおよびオフを切り換えるスイッチング素子と、
   前記インバータ回路の何れかの相を短絡する期間であるショート期間の開始以前に前記スイッチング素子をオフ状態に設定し、前記ショート期間の終了以後に前記スイッチング素子をオン状態に設定する制御手段と
   を備えることを特徴とするインバータ装置。
2. 前記直流電源は非充電式であって、
   前記直流電源から前記ダイオードに向かい順方向となるようにして、前記直流電源と前記ダイオードとの間に直列に接続された逆流防止ダイオードと、
   互いに直列に接続された前記直流電源および前記逆流防止ダイオードに並列に接続された充電可能な蓄電器と
   を備え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. 非充電式の直流電源の正極端に接続した第１リアクタ、および、前記直流電源の負極側に接続した第２リアクタ、および、前記第１リアクタの入力端と前記第２リアクタの出力端との間に接続した第１コンデンサ、および、前記第１リアクタの出力端と前記第２リアクタの入力端との間に接続した第２コンデンサを備えて構成される昇圧回路と、
   該昇圧回路の出力側に接続した複数相のインバータ回路とを備えるインバータ装置であって、
   前記直流電源から前記第１リアクタに向かい順方向となるようにして、前記直流電源と前記昇圧回路との間に直列に接続された逆流防止ダイオードと、
   互いに直列に接続された前記直流電源および前記逆流防止ダイオードに並列に接続された並列部と、
   該並列部での通電のオンおよびオフを切り換える制御手段とを備え、
   前記並列部は、充電可能な蓄電器と、該蓄電器から前記第１リアクタに向かい順方向となるようにして、前記蓄電器と前記昇圧回路との間に直列に接続されたダイオードと、該ダイオードに並列に接続されて前記蓄電器と前記昇圧回路との間の通電のオンおよびオフを切り換えるスイッチング素子とを備えて構成され、
   前記制御手段は、前記インバータ回路の何れかの相を短絡する期間であるショート期間の開始以前に前記スイッチング素子をオフ状態に設定し、前記ショート期間の終了以後に前記スイッチング素子をオン状態に設定することを特徴とするインバータ装置。
   
   

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