JP6248986B2 - Inverter control method and inverter device - Google Patents

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Description

本発明は、インバータを制御する方法及びインバータ装置に関する。   The present invention relates to a method for controlling an inverter and an inverter device.

インバータは複数のスイッチング素子を備えており、複数のスイッチング素子をオン/オフすることにより、直流電力を交流電力に変換するものである。スイッチング素子は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の素子によって構成されている。インバータにおいては、スイッチング素子がオン/オフするときにスイッチング損失が発生することが知られている。このスイッチング損失は、オン(導通)時に素子に流れる電流とOFF(遮断)時に素子が受け持つ電圧との積に比例することが一般的に知られている。従って、例えばPWM(Pulse Width Modulation)制御に従ってスイッチング素子をオン/オフする度に、入力電圧と電流との積に比例するスイッチング損失が発生するという問題が生じる。   The inverter includes a plurality of switching elements, and converts DC power into AC power by turning on / off the plurality of switching elements. The switching element is composed of an element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). In an inverter, it is known that a switching loss occurs when a switching element is turned on / off. It is generally known that this switching loss is proportional to the product of the current flowing through the element when it is on (conduction) and the voltage that the element takes when it is off (shut off). Therefore, for example, every time the switching element is turned on / off according to PWM (Pulse Width Modulation) control, there arises a problem that a switching loss proportional to the product of the input voltage and current occurs.

特許文献1には、いわゆる3レベルインバータと称される回路が記載されている。この3レベルインバータにおいては、中間電位を介在させることにより、スイッチング素子がオフ時に受け持つ電圧が概ね半分になるので、スイッチング損失を概ね半分に低減できるとしている。   Patent Document 1 describes a circuit called a so-called three-level inverter. In the three-level inverter, the intermediate potential is interposed, so that the voltage that the switching element takes on is almost halved, so that the switching loss can be reduced to almost half.

特開2014−107931号公報JP 2014-107931 A

上記の3レベルインバータによるとスイッチング損失を低減することができるが、中間電圧を設ける必要があり、また、多くの追加素子を設ける必要がある。具体的には、IGBTとダイオードを、インバータの各相に2組ずつ設ける必要があり、さらにそれらの素子を駆動するためのゲートドライバ、信号線及びロジックIC等を追加で設ける必要がある。このように、3レベルインバータにおいては、多くの追加素子を必要とする問題がある。   According to the above three-level inverter, switching loss can be reduced, but it is necessary to provide an intermediate voltage, and it is necessary to provide many additional elements. Specifically, it is necessary to provide two sets of IGBTs and diodes for each phase of the inverter, and it is necessary to additionally provide a gate driver, a signal line, a logic IC, and the like for driving those elements. As described above, the three-level inverter has a problem of requiring many additional elements.

本発明の目的は、インバータにおけるスイッチング損失を低減することである。あるいは、追加素子の少ない回路構成によって、インバータにおけるスイッチング損失を低減することである。   An object of the present invention is to reduce switching loss in an inverter. Alternatively, the switching loss in the inverter is reduced by a circuit configuration with few additional elements.

請求項1に係る発明は、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン/オフすることにより、電源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータを制御する方法において、前記複数のスイッチング素子によって構成される複数の相の出力端子には、前記複数の相の出力端子を短絡する短絡スイッチが設けられており、前記短絡スイッチのオン期間中、前記複数の相を構成する前記複数のスイッチング素子のうち、それぞれの相ごとに少なくとも1つのスイッチング素子をスイッチングさせ、前記短絡スイッチは、前記複数の相の出力端子を一括して短絡するスイッチである、ことを特徴とするインバータの制御方法である。 The invention according to claim 1 comprises a plurality of switching elements, wherein the plurality of switching elements are turned on / off to control an inverter that converts DC power supplied from a power source into AC power. The output terminals of the plurality of phases configured by the switching elements are provided with a short-circuit switch that short-circuits the output terminals of the plurality of phases, and the plurality of phases constitute the plurality of phases during the on-period of the short-circuit switch. Inverter characterized by switching at least one switching element for each phase among a plurality of switching elements , wherein the short-circuit switch is a switch that collectively short-circuits the output terminals of the plurality of phases. This is a control method.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載のインバータの制御方法において、前記インバータのPWM制御周期毎に、所定期間中、前記短絡スイッチをオンにする、ことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the inverter control method according to the first aspect, the short-circuit switch is turned on for a predetermined period for each PWM control cycle of the inverter.

請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載のインバータの制御方法において、前記短絡スイッチのオン期間中にスイッチングさせるスイッチング素子の動作とは、個々の相において前記電源の負極側に接続されたスイッチング素子の動作はオンからオフへの切り替えであり、前記個々の相において前記電源の正極側に接続されたスイッチング素子の動作はオフからオンへの切り替えであり、又は、前記電源の負極側に接続されたスイッチング素子の動作はオフからオンへの切り替えであり、前記電源の正極側に接続されたスイッチング素子の動作はオンからオフへの切り替えである、ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the inverter control method according to the first or second aspect, the operation of the switching element that is switched during the ON period of the short-circuit switch is the negative side of the power source in each phase. The operation of the switching element connected to is switching from on to off, and the operation of the switching element connected to the positive side of the power supply in each individual phase is switching from off to on, or the power supply The operation of the switching element connected to the negative electrode side is switching from off to on, and the operation of the switching element connected to the positive electrode side of the power supply is switching from on to off.

請求項に係る発明は、複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン/オフすることにより、電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記複数のスイッチング素子によって構成される複数の相の出力端子に設けられ、前記複数の相の出力端子を短絡する短絡スイッチと、前記短絡スイッチのオン期間中、前記複数の相を構成する前記複数のスイッチング素子のうち、それぞれの相ごとに少なくとも1つのスイッチング素子をスイッチングさせる制御部と、を含み、前記短絡スイッチは、前記複数の相の出力端子を一括して短絡するスイッチである、ことを特徴とするインバータ装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power conversion unit that includes a plurality of switching elements, and that converts DC power supplied from a power source into AC power by turning on / off the plurality of switching elements, and the plurality of switching elements. A shorting switch that is provided at an output terminal of a plurality of phases constituted by elements, and short-circuits the output terminals of the plurality of phases; and a plurality of switching elements that constitute the plurality of phases during an ON period of the shorting switch among them, seen including a control unit for switching at least one switching element, a for each phase, the short-circuit switch is a switch for short-circuiting collectively output terminals of the plurality of phases, characterized in that It is an inverter device.

請求項に係る発明は、請求項に記載のインバータ装置において、前記制御部は、前記電力変換部のPWM制御周期毎に、所定期間中、前記短絡スイッチをオンにする、ことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is the inverter device according to claim 4 , wherein the control unit turns on the short-circuit switch for a predetermined period for each PWM control cycle of the power conversion unit. To do.

本発明によると、インバータにおけるスイッチング損失を低減することが可能となる。   According to the present invention, switching loss in an inverter can be reduced.

本発明の実施形態に係るインバータ装置を示す図である。It is a figure which shows the inverter apparatus which concerns on embodiment of this invention. 短絡スイッチの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a short circuit switch. 本実施形態に係るPWM制御に関する信号を示す図である。It is a figure which shows the signal regarding PWM control which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るインバータにおけるスイッチング損失を示すグラフである。It is a graph which shows the switching loss in the inverter which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスイッチング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスイッチング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement which concerns on this embodiment. 等価回路を示す図である。It is a figure which shows an equivalent circuit. 本実施形態に係るスイッチング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスイッチング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスイッチング動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement which concerns on this embodiment. 比較例1に係るPWM制御に関する信号を示す図である。It is a figure which shows the signal regarding the PWM control which concerns on the comparative example 1. FIG. 比較例2に係るインバータにおけるスイッチング損失を示すグラフである。6 is a graph showing switching loss in an inverter according to Comparative Example 2. 比較例2に係るスイッチング動作を説明するための図である。10 is a diagram for explaining a switching operation according to Comparative Example 2. FIG. 比較例2に係るスイッチング動作を説明するための図である。10 is a diagram for explaining a switching operation according to Comparative Example 2. FIG. 比較例2に係るスイッチング動作を説明するための図である。10 is a diagram for explaining a switching operation according to Comparative Example 2. FIG. 変形例1に係るインバータ装置を示す図である。It is a figure which shows the inverter apparatus which concerns on the modification 1. FIG. 変形例1に係る短絡スイッチの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the short circuit switch which concerns on the modification 1. FIG. 変形例1に係るPWM制御に関する信号を示す図である。It is a figure which shows the signal regarding the PWM control which concerns on the modification 1. FIG. 変形例2に係るPWM制御に関する信号を示す図である。It is a figure which shows the signal regarding the PWM control which concerns on the modification 2. FIG.

図1には、本実施形態に係るインバータ装置が示されている。このインバータ装置は、直流電源10からモータMGに供給される電力を調整する機能を備えた装置である。また、インバータ装置は、モータMGで生成されて直流電源10に供給される電力を調整する機能を備えていてもよい。   FIG. 1 shows an inverter device according to this embodiment. This inverter device is a device having a function of adjusting power supplied from the DC power supply 10 to the motor MG. Further, the inverter device may have a function of adjusting the power generated by the motor MG and supplied to the DC power supply 10.

モータMGは、例えば3相交流同期型モータであり、直流電源10から供給された電力によって駆動される。モータMGは、U相、V相及びW相の3つのコイルを備えた固定子と、図示しない回転子と、を含む。U相、V相及びW相の3つのコイルの一端は中点で互いに接続され、他端はインバータを構成するスイッチング素子に接続されている。モータMGは、例えば、電気自動車、ハイブリッド自動車又は燃料電池自動車の駆動源として用いられる。   The motor MG is, for example, a three-phase AC synchronous motor, and is driven by electric power supplied from the DC power supply 10. Motor MG includes a stator having three coils of U phase, V phase and W phase, and a rotor (not shown). One end of the three coils of the U phase, the V phase, and the W phase is connected to each other at a midpoint, and the other end is connected to a switching element that constitutes an inverter. The motor MG is used as a drive source of an electric vehicle, a hybrid vehicle, or a fuel cell vehicle, for example.

直流電源10は直流電圧を供給する電源である。直流電源10として、例えば充放電可能な電源が用いられてもよい。充放電可能な電源として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等を用いることができる。   The DC power supply 10 is a power supply that supplies a DC voltage. As the DC power supply 10, for example, a chargeable / dischargeable power supply may be used. As a chargeable / dischargeable power source, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or the like can be used.

ここで、直流電源10の電源ラインについて、高圧側のラインを正極側ライン12と称し、低圧側のラインを負極側ライン14と称することとする。直流電源10のプラス端子に接続されているラインが正極側ライン12であり、直流電源10のマイナス端子に接続されているラインが負極側ライン14である。   Here, regarding the power source line of the DC power source 10, the high voltage side line is referred to as a positive electrode side line 12, and the low voltage side line is referred to as a negative electrode side line 14. The line connected to the positive terminal of the DC power supply 10 is the positive electrode side line 12, and the line connected to the negative terminal of the DC power supply 10 is the negative electrode side line 14.

インバータは、複数のスイッチング素子(スイッチング素子Q11〜Q16)を含み、直流電源10から供給された直流電力を3相交流電力に変換してモータMGに供給する。インバータは、正極側ライン12と負極側ライン14との間に互いに並行に配置されたU相アーム、V相アーム及びW相アームを含む。U相アームは、スイッチング素子Q11,Q12の直列接続によって構成され、V相アームは、スイッチング素子Q13,Q14の直列接続によって構成され、W相アームは、スイッチング素子Q15,Q16の直列接続によって構成されている。U相アームにおいて、スイッチング素子Q11が上アームに属するスイッチング素子であり、スイッチング素子Q12が下アームに属するスイッチング素子である。同様に、V相アームにおいて、スイッチング素子Q13が上アームに属するスイッチング素子であり、スイッチング素子Q14が下アームに属するスイッチング素子である。同様に、W相アームにおいて、スイッチング素子Q15が上アームに属するスイッチング素子であり、スイッチング素子Q16が下アームに属するスイッチング素子である。   The inverter includes a plurality of switching elements (switching elements Q11 to Q16), converts the DC power supplied from DC power supply 10 into three-phase AC power, and supplies it to motor MG. The inverter includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm arranged in parallel with each other between positive electrode side line 12 and negative electrode side line 14. The U-phase arm is configured by serial connection of switching elements Q11 and Q12, the V-phase arm is configured by serial connection of switching elements Q13 and Q14, and the W-phase arm is configured by serial connection of switching elements Q15 and Q16. ing. In the U-phase arm, switching element Q11 is a switching element belonging to the upper arm, and switching element Q12 is a switching element belonging to the lower arm. Similarly, in the V-phase arm, switching element Q13 is a switching element belonging to the upper arm, and switching element Q14 is a switching element belonging to the lower arm. Similarly, in the W-phase arm, switching element Q15 is a switching element belonging to the upper arm, and switching element Q16 is a switching element belonging to the lower arm.

スイッチング素子Q11〜Q16は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)である。各スイッチング素子においては、コレクタとエミッタとの間に、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオード(ダイオードD11〜D16)が配置されている。   The switching elements Q11 to Q16 are, for example, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field-effect transistors). In each switching element, diodes (diodes D11 to D16) that flow current from the emitter side to the collector side are arranged between the collector and the emitter.

U相アームのスイッチング素子Q11,Q12の中間点は、モータMGのU相コイルに接続されている。V相アームのスイッチング素子Q13,Q14の中間点は、モータMGのV相コイルに接続されている。W相アームのスイッチング素子Q15,Q16の中間点は、モータMGのW相コイルに接続されている。例えば、スイッチング素子Q11〜Q16のそれぞれに駆動回路が設けられており、スイッチング素子Q11〜Q16は、制御部24からの制御信号に基づいて、対応する駆動回路によってスイッチング制御(オン又はオフ制御)される。これにより、電力が変換される。   An intermediate point between the switching elements Q11 and Q12 of the U-phase arm is connected to the U-phase coil of the motor MG. An intermediate point between the switching elements Q13 and Q14 of the V-phase arm is connected to the V-phase coil of the motor MG. An intermediate point between switching elements Q15 and Q16 of the W-phase arm is connected to a W-phase coil of motor MG. For example, each of the switching elements Q11 to Q16 is provided with a drive circuit, and the switching elements Q11 to Q16 are subjected to switching control (on or off control) by a corresponding drive circuit based on a control signal from the control unit 24. The Thereby, electric power is converted.

なお、インバータは、モータMGによって発電された交流電力を直流電力に変換して直流電源10に供給してもよい。   Note that the inverter may convert AC power generated by the motor MG into DC power and supply it to the DC power supply 10.

短絡スイッチ16は、各相アームの中間点と各相コイルとの間に設けられ、各相アームの出力端子を短絡するスイッチである。短絡スイッチ16は、例えば3端子スイッチであり、U相アーム、V相アーム及びW相アームの出力端子を一括して短絡する機能、及び、その短絡を解消する機能を備えている。具体的には、短絡スイッチ16は、U相アームの中間点とU相コイルとの間、V相アームの中間点とV相コイルとの間、及び、W相アームの中間点とW相コイルとの間、に設けられている。短絡スイッチ16は、U相アームの中間点とU相コイルとを接続するライン18、V相アームの中間点とV相コイルとを接続するライン20、及び、W相アームの中間点とW相コイルとを接続するライン22、を接続又は遮断する機能を備えている。短絡スイッチ16がオンの場合、ライン18,20,22が短絡スイッチ16によって接続される。これにより、U相アームの出力端子とV相アームの出力端子とW相アームの出力端子とが短絡する。短絡スイッチ16がオフの場合、ライン18,20,22の接続が解消され、短絡が解消される。例えば、短絡スイッチ16に駆動回路が設けられており、短絡スイッチ16は、制御部24からの制御信号に基づいて、当該駆動回路によってスイッチング制御(オン又はオフ制御)される。これにより、各相アームの短絡又は遮断が実現される。   The short-circuit switch 16 is a switch that is provided between the intermediate point of each phase arm and each phase coil, and short-circuits the output terminal of each phase arm. The short-circuit switch 16 is, for example, a three-terminal switch, and has a function of short-circuiting output terminals of the U-phase arm, the V-phase arm, and the W-phase arm at once, and a function of eliminating the short circuit. Specifically, the short-circuit switch 16 includes the intermediate point of the U-phase arm and the U-phase coil, the intermediate point of the V-phase arm and the V-phase coil, and the intermediate point of the W-phase arm and the W-phase coil. Between. The short-circuit switch 16 includes a line 18 connecting the intermediate point of the U-phase arm and the U-phase coil, a line 20 connecting the intermediate point of the V-phase arm and the V-phase coil, and an intermediate point of the W-phase arm and the W-phase. A function of connecting or blocking the line 22 connecting the coil is provided. When the shorting switch 16 is on, the lines 18, 20 and 22 are connected by the shorting switch 16. As a result, the output terminal of the U-phase arm, the output terminal of the V-phase arm, and the output terminal of the W-phase arm are short-circuited. When the shorting switch 16 is off, the connection of the lines 18, 20, and 22 is canceled, and the short circuit is eliminated. For example, the short-circuit switch 16 is provided with a drive circuit, and the short-circuit switch 16 is subjected to switching control (on or off control) by the drive circuit based on a control signal from the control unit 24. Thereby, the short circuit or interruption | blocking of each phase arm is implement | achieved.

制御部24は、インバータを構成するスイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作を制御することにより、モータMGの動作を制御する。制御部24は、例えば、モータMGが目標トルクを出力するように、スイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作を制御する。本実施形態では、制御部24は、PWM制御に従ってスイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作を制御する。例えば、制御部24は、モータMGが目標トルクを出力するように、スイッチング素子Q11〜Q16をオン又はオフするためのPWM信号を生成する。そして、制御部24は、スイッチング素子Q11〜Q16のそれぞれに対応する駆動回路に、個々のスイッチング素子用のPWM信号を供給する。また、制御部24は、短絡スイッチ16のスイッチング動作を制御する。   Control unit 24 controls the operation of motor MG by controlling the switching operation of switching elements Q11 to Q16 constituting the inverter. For example, the control unit 24 controls the switching operation of the switching elements Q11 to Q16 so that the motor MG outputs the target torque. In the present embodiment, the control unit 24 controls the switching operation of the switching elements Q11 to Q16 according to PWM control. For example, the control unit 24 generates a PWM signal for turning on or off the switching elements Q11 to Q16 so that the motor MG outputs a target torque. And the control part 24 supplies the PWM signal for each switching element to the drive circuit corresponding to each of the switching elements Q11-Q16. Further, the control unit 24 controls the switching operation of the short-circuit switch 16.

本実施形態では、制御部24は、短絡スイッチ16のオン期間中に、個々の相ごとに少なくとも1つのスイッチング素子をスイッチングさせる。すなわち、制御部24は、個々の相ごとに、上アームに属するスイッチング素子及び下アームに属するスイッチング素子の中の少なくとも一方のスイッチング素子をスイッチングさせる。一例として、制御部24は、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16をオンからオフに切り替え、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフからオンに切り替える。または、制御部24は、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16をオフからオンに切り替え、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15をオンからオフに切り替えてもよい。このスイッチング制御は一例であり、もちろん、別のスイッチング制御が行われてもよい。制御部24は、PWM制御周期毎に、所定期間の間、短絡スイッチ16をオンにし、それ以外の期間においては、短絡スイッチ16をオフにする。   In the present embodiment, the control unit 24 switches at least one switching element for each individual phase while the short-circuit switch 16 is on. That is, the control unit 24 switches at least one of the switching elements belonging to the upper arm and the switching elements belonging to the lower arm for each phase. As an example, the control unit 24 switches the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm from on to off, and switches the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm from off to on. Alternatively, the control unit 24 may switch the switching elements Q12, Q14, and Q16 belonging to the lower arm from off to on, and may switch the switching elements Q11, Q13, and Q15 belonging to the upper arm from on to off. This switching control is an example, and other switching control may of course be performed. The control unit 24 turns on the short-circuit switch 16 for a predetermined period and turns off the short-circuit switch 16 in other periods for each PWM control cycle.

制御部24は、例えばプロセッサや電子回路等のハードウェア資源を利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、制御部24は、例えばコンピュータによって実現されてもよい。つまり、コンピュータが備えるCPUやメモリやハードディスク等のハードウェア資源と、CPU等の動作を規定するソフトウェア(プログラム)との協働により、制御部24の機能が実現されてもよい。当該プログラムは、CDやDVD等の記録媒体を経由して、又は、ネットワーク等の通信経路を経由して、図示しない記憶装置に記憶される。別の例として、制御部24は、DSP(Digital Signal Processor)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等によって実現されてもよい。   The control unit 24 can be realized using hardware resources such as a processor and an electronic circuit, for example, and a device such as a memory may be used as necessary in the realization. The control unit 24 may be realized by a computer, for example. That is, the function of the control unit 24 may be realized by cooperation of hardware resources such as a CPU, a memory, and a hard disk included in the computer and software (program) that defines the operation of the CPU and the like. The program is stored in a storage device (not shown) via a recording medium such as a CD or DVD, or via a communication path such as a network. As another example, the control unit 24 may be realized by a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or the like.

図2には、3端子スイッチとしての短絡スイッチ16が示されている。3端子スイッチとしては公知のスイッチを用いることができる。例えば、短絡スイッチ16は、IGBT等によって構成されているスイッチング素子Q30と、ダイオードD31〜D36と、を含む。ダイオードD31,D32が直列に接続され、その中間点とU相アーム用のライン18とが接続されている。同様に、ダイオードD33,D34が直列に接続され、その中間点とV相アームのライン20とが接続されている。同様に、ダイオードD35,D36が直列に接続され、その中間点とW相アームのライン22とが接続されている。   FIG. 2 shows a short-circuit switch 16 as a three-terminal switch. A known switch can be used as the three-terminal switch. For example, the short-circuit switch 16 includes a switching element Q30 configured by an IGBT or the like, and diodes D31 to D36. Diodes D31 and D32 are connected in series, and an intermediate point thereof is connected to U-phase arm line 18. Similarly, diodes D33 and D34 are connected in series, and an intermediate point thereof is connected to the line 20 of the V-phase arm. Similarly, diodes D35 and D36 are connected in series, and the intermediate point thereof is connected to the line 22 of the W-phase arm.

例えば、スイッチング素子Q30に駆動回路が設けられており、スイッチング素子Q30は、制御部24からの制御信号に基づいて、当該駆動回路によってスイッチング制御(オン又はオフ制御)される。スイッチング素子Q30がオンの場合、図1に示されているライン18,20,22が接続され、これにより、U相アーム、V相アーム及びW相アームの出力端子が短絡する。一方、スイッチング素子Q30がオフの場合、ライン18,20,22の接続が解消され、短絡が解消される。   For example, a driving circuit is provided in the switching element Q30, and the switching element Q30 is subjected to switching control (on or off control) by the driving circuit based on a control signal from the control unit 24. When the switching element Q30 is on, the lines 18, 20, and 22 shown in FIG. 1 are connected, thereby short-circuiting the output terminals of the U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm. On the other hand, when the switching element Q30 is off, the connection of the lines 18, 20, and 22 is eliminated, and the short circuit is eliminated.

以下、インバータの具体的な制御方法について説明する。   Hereinafter, a specific control method of the inverter will be described.

図3には、PWM制御に関する信号の一例が示されている。横軸は時間を示している。キャリア信号26は、各相用のPWM信号を生成するためのキャリア波であり、一例としてノコギリ波である。具体的には、キャリア信号26の波形は、時間と共に徐々に下がっていって急上昇することを繰り返す波形である。もちろん、別の例として、波形が時間と共に上がっていき、急降下することを繰り返してもよい。   FIG. 3 shows an example of signals related to PWM control. The horizontal axis indicates time. The carrier signal 26 is a carrier wave for generating a PWM signal for each phase, and is a sawtooth wave as an example. Specifically, the waveform of the carrier signal 26 is a waveform that repeatedly decreases gradually with time and rapidly increases. Of course, as another example, it may be repeated that the waveform rises with time and falls rapidly.

キャリア信号26の波形が急上昇してから次に急上昇するまでの期間を1周期とし、この周期をPWM制御周期と称することとする。つまり、ノコギリ波が急上昇するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)と、ノコギリ波が次に急上昇するタイミング(次のエッジタイミング)と、の間の期間を1周期(PWM制御周期)とする。   The period from the sudden rise of the waveform of the carrier signal 26 to the next rapid rise is defined as one cycle, and this cycle is referred to as a PWM control cycle. That is, the period between the timing when the sawtooth wave suddenly rises (edge timing of the sawtooth wave) and the timing when the sawtooth wave suddenly rises next (next edge timing) is defined as one cycle (PWM control cycle).

U相用デューティ信号28、V相用デューティ信号30、及び、W相用デューティ信号32は、対応する相のPWM信号を生成するための信号であり、対応する相に対する指令電圧に応じた信号である。制御部24は、キャリア信号26、U相用デューティ信号28、V相用デューティ信号30、及び、W相用デューティ信号32に基づいて、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36、及び、W相用PWM信号38を生成する。   The U-phase duty signal 28, the V-phase duty signal 30, and the W-phase duty signal 32 are signals for generating a PWM signal of a corresponding phase, and are signals according to a command voltage for the corresponding phase. is there. Based on the carrier signal 26, the U-phase duty signal 28, the V-phase duty signal 30, and the W-phase duty signal 32, the control unit 24 performs the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and The W-phase PWM signal 38 is generated.

U相用PWM信号34は、U相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q11,Q12のオン/オフのタイミングを示す信号である。U相用PWM信号34は、キャリア信号26とU相用デューティ信号28との比較によって生成される。キャリア信号26とU相用デューティ信号28とが交差するタイミングで、U相用PWM信号34のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。制御部24は、U相用PWM信号34をU相アーム用の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、U相用PWM信号34に従って、U相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御する。U相用PWM信号34がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、U相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q12をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q11をオフにする。一方、U相用PWM信号34がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、U相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q11をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q12をオフにする。   The U-phase PWM signal 34 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q11 and Q12. The U-phase PWM signal 34 is generated by comparing the carrier signal 26 with the U-phase duty signal 28. At the timing when the carrier signal 26 and the U-phase duty signal 28 cross each other, the U-phase PWM signal 34 switches between high and low. The control unit 24 supplies the U-phase PWM signal 34 to the drive circuit for the U-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm according to the U-phase PWM signal 34. When the U-phase PWM signal 34 indicates high (High), the drive circuit turns on the switching element Q12 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q11 belonging to the upper arm in the U-phase arm. On the other hand, when the U-phase PWM signal 34 indicates Low, the drive circuit turns on the switching element Q11 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q12 belonging to the lower arm in the U-phase arm.

V相用PWM信号36は、V相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q13,Q14のオン/オフのタイミングを示す信号である。V相用PWM信号36は、キャリア信号26とV相用デューティ信号30との比較によって生成される。キャリア信号26とV相用デューティ信号30とが交差するタイミングで、V相用PWM信号36のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。制御部24は、V相用PWM信号36をV相アーム用の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、V相用PWM信号36に従って、V相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御する。V相用PWM信号36がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、V相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q14をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q13をオフにする。一方、V相用PWM信号36がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、V相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q13をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q14をオフにする。   The V-phase PWM signal 36 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q13 and Q14. The V-phase PWM signal 36 is generated by comparing the carrier signal 26 with the V-phase duty signal 30. At the timing when the carrier signal 26 and the V-phase duty signal 30 cross each other, the V-phase PWM signal 36 is switched between high and low. The control unit 24 supplies the V-phase PWM signal 36 to the drive circuit for the V-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm in accordance with the V-phase PWM signal 36. When the V-phase PWM signal 36 indicates high (High), the drive circuit turns on the switching element Q14 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q13 belonging to the upper arm in the V-phase arm. On the other hand, when the V-phase PWM signal 36 indicates low, the drive circuit turns on the switching element Q13 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q14 belonging to the lower arm in the V-phase arm.

W相用PWM信号38は、W相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q15,Q16のオン/オフのタイミングを示す信号である。W相用PWM信号38は、キャリア信号26とW相用デューティ信号32との比較によって生成される。キャリア信号26とW相用デューティ信号32とが交差するタイミングで、W相用PWM信号38のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。制御部24は、W相用PWM信号38をW相アーム用の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、W相用PWM信号38に従って、W相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御する。W相用PWM信号38がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、W相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q16をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q15をオフにする。一方、W相用PWM信号38がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、W相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q15をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q16をオフにする。   The W-phase PWM signal 38 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q15 and Q16. The W-phase PWM signal 38 is generated by comparing the carrier signal 26 with the W-phase duty signal 32. At the timing when the carrier signal 26 and the W-phase duty signal 32 cross each other, the W-phase PWM signal 38 switches between high (High) and low (Low). The control unit 24 supplies the W-phase PWM signal 38 to the drive circuit for the W-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm in accordance with the W-phase PWM signal 38. When the W-phase PWM signal 38 indicates high, the drive circuit turns on the switching element Q16 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q15 belonging to the upper arm in the W-phase arm. On the other hand, when the W-phase PWM signal 38 indicates low, the drive circuit turns on the switching element Q15 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q16 belonging to the lower arm in the W-phase arm.

以上のように、キャリア信号26としてノコギリ状の波形を有する信号を用いることにより、キャリア信号26において波形が急上昇するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)にて、各相に対するPWM信号がハイ(High)からロー(Low)に切り替わる。具体的には、ノコギリ波のエッジタイミングにて、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ハイ(High)からロー(Low)に切り替わり、それらの切り替わるタイミング(各PWM信号のエッジタイミング)が一致することになる。これにより、ノコギリ波のエッジタイミングにて、各スイッチング素子のオン/オフのタイミング(スイッチング動作のタイミング)が一致することになる。具体的には、ノコギリ波のエッジタイミングにて、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンからオフに切り替わり、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオフからオンに切り替わる。   As described above, by using a signal having a sawtooth waveform as the carrier signal 26, the PWM signal for each phase is high (High) at the timing when the waveform suddenly rises in the carrier signal 26 (sawtooth edge timing). Switch from low to low. Specifically, at the edge timing of the sawtooth wave, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are switched from high to low and switched. The timing (edge timing of each PWM signal) matches. As a result, the on / off timing (switching operation timing) of each switching element coincides at the sawtooth edge timing. Specifically, at the edge timing of the sawtooth wave, the switching elements Q11, Q13, Q15 are switched from on to off, and the switching elements Q12, Q14, Q16 are switched from off to on.

なお、キャリア信号26の波形として、時間と共に上がっていき、急降下することを繰り返す波形が用いられた場合、波形が急降下するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)にて、各相に対するPWM信号がロー(Low)からハイ(High)に切り替わる。これにより、ノコギリ波のエッジタイミングにて、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフからオンに切り替わり、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンからオフに切り替わる。   If a waveform that rises with time and repeats a sudden drop is used as the waveform of the carrier signal 26, the PWM signal for each phase is low (the edge timing of the sawtooth wave) when the waveform suddenly falls (the edge timing of the sawtooth wave). Switch from Low to High. Thus, at the edge timing of the sawtooth wave, the switching elements Q11, Q13, Q15 are switched from off to on, and the switching elements Q12, Q14, Q16 are switched from on to off.

短絡用信号40は、短絡スイッチ16のオン/オフのタイミングを示す信号である。短絡用信号40は、例えば制御部24によって生成される。短絡用信号40の波形は、キャリア信号26の波形が急上昇するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)を含む前後の期間(以下、「短絡期間」と称する)において、ハイ(High)状態になり、それ以外の期間においてはロー(Low)状態になる。制御部24は、短絡用信号40を短絡スイッチ16の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、短絡用信号40に従って、短絡スイッチ16のスイッチング動作を制御する。短絡用信号40がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、短絡スイッチ16をオンにする。これにより、短絡期間中、各相アームの出力端子が短絡する。一方、短絡用信号40がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、短絡スイッチ16をオフにする。これにより、短絡期間以外の期間中、各相アームの出力端子の短絡が解消される。短絡期間は、一例として数μ秒である。   The short circuit signal 40 is a signal indicating the on / off timing of the short circuit switch 16. The short circuit signal 40 is generated by the control unit 24, for example. The waveform of the short circuit signal 40 is in a high state in a period before and after the timing (hereinafter referred to as “short circuit period”) including the timing at which the waveform of the carrier signal 26 suddenly rises (edge timing of the sawtooth wave). During a period other than the above, the low state is entered. The control unit 24 supplies the short circuit signal 40 to the drive circuit of the short circuit switch 16. The drive circuit controls the switching operation of the short-circuit switch 16 according to the short-circuit signal 40. When the short circuit signal 40 indicates high, the drive circuit turns on the short circuit switch 16. Thereby, the output terminal of each phase arm is short-circuited during the short-circuit period. On the other hand, when the short circuit signal 40 indicates low, the drive circuit turns off the short circuit switch 16. Thereby, the short circuit of the output terminal of each phase arm is eliminated during a period other than the short circuit period. As an example, the short-circuit period is several microseconds.

なお、各相に対するPWM信号のエッジタイミング、つまり、各相に対するPWM信号がハイ(High)からロー(Low)に切り替わるタイミング、又は、各相に対するPWM信号がロー(Low)からハイ(High)に切り替わるタイミングは、厳密に一致していなくてもよい。短絡用信号40がハイ(High)になっている短絡期間内に、各相に対するPWM信号のエッジタイミングが含まれていればよい。つまり、各相アームに属するスイッチング素子Q11〜Q16のオン/オフのタイミングは、厳密に一致していなくてもよく、短絡スイッチ16がオン状態になっている短絡期間中に、スイッチング素子Q11〜Q16がスイッチング動作すればよい。   Note that the edge timing of the PWM signal for each phase, that is, the timing at which the PWM signal for each phase switches from high (High) to low (Low), or the PWM signal for each phase changes from low (Low) to high (High). The switching timing may not exactly match. It is only necessary that the edge timing of the PWM signal for each phase is included in the short-circuit period in which the short-circuit signal 40 is high. In other words, the ON / OFF timings of the switching elements Q11 to Q16 belonging to each phase arm may not strictly coincide with each other, and the switching elements Q11 to Q16 are in the short circuit period in which the short circuit switch 16 is in the ON state. May be switched.

本実施形態では、1PWM制御周期中、符号42,44,46で示すタイミングにてスイッチング損失が発生し、短絡スイッチ16がオンになっている短絡期間中においては、スイッチング素子Q11〜Q16にてスイッチング損失は発生しない。それ故、スイッチング損失の発生回数が減少し、スイッチング損失の合計を低減することが可能となる。図3に示す例では、1PWM制御周期中におけるスイッチング損失の発生回数を3回に抑えて、スイッチング損失の合計を低減することが可能となる。つまり、短絡スイッチ16がオンのときは、スイッチング素子Q11〜Q16の受け持つ電圧が0Vとなるため、又は、短絡スイッチ16に電流が流れることによりスイッチング素子Q11〜Q16に流れる電流が0Aとなるため、スイッチング損失が発生しなくなる。   In the present embodiment, switching loss occurs at timings indicated by reference numerals 42, 44, and 46 in one PWM control cycle, and switching is performed by the switching elements Q11 to Q16 during the short-circuit period in which the short-circuit switch 16 is on. There is no loss. Therefore, the number of occurrences of switching loss is reduced, and the total switching loss can be reduced. In the example shown in FIG. 3, the total number of switching losses can be reduced by suppressing the number of occurrences of switching losses to 3 times during one PWM control period. That is, when the short-circuit switch 16 is on, the voltage of the switching elements Q11 to Q16 becomes 0V, or the current flowing through the switching elements Q11 to Q16 due to the current flowing through the short-circuit switch 16 becomes 0A. Switching loss will not occur.

以下、図4から図10を参照して、短絡期間中にてスイッチング損失が発生しない理由について説明する。   Hereinafter, the reason why the switching loss does not occur during the short circuit period will be described with reference to FIGS.

図4には、本実施形態に係るインバータにおけるスイッチング損失のグラフが示されている。図4中のグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸はインバータにて発生するスイッチング損失(単位:per unit)を示している。グラフ48は、シミュレーションによって得られた波形であり、ノコギリ波(キャリア信号26)のエッジタイミングを含む前後の期間において、スイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16にて発生するスイッチング損失の合計を示すグラフである。つまり、グラフ48は、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ハイ(High)からロー(Low)に切り替わるタイミングを含む前後の期間において、スイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16にて発生するスイッチング損失の合計を示している。以下では、ノコギリ波のエッジタイミングを含む前後の期間を期間A〜Eに分け、各期間におけるスイッチング素子Q11〜Q16の動作について説明する。期間A,Eでは、短絡スイッチ16はオフ状態となっており、期間B,C,Dでは、短絡スイッチ16はオン状態になっている。   FIG. 4 shows a graph of switching loss in the inverter according to the present embodiment. In the graph in FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates switching loss (unit: per unit) generated in the inverter. A graph 48 is a waveform obtained by simulation, and shows a total of switching losses generated in the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16 in a period before and after the edge timing of the sawtooth wave (carrier signal 26). It is. That is, the graph 48 shows the switching element Q11 in a period before and after the timing at which the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are switched from high to low. The total of the switching loss which generate | occur | produces in -Q16 and the short circuit switch 16 is shown. Hereinafter, the periods before and after the sawtooth edge timing are divided into periods A to E, and the operation of the switching elements Q11 to Q16 in each period will be described. In the periods A and E, the short-circuit switch 16 is in an off state, and in the periods B, C, and D, the short-circuit switch 16 is in an on state.

図5には、期間Aにおけるスイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16の状態が示されている。期間Aでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ハイ(High)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンになっており、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15はオフになっている。また、期間Aでは、短絡用信号40がロー(Low)を示している。それ故、短絡スイッチ16はオフ状態になっている。図5中の矢印は、電流経路を示している。期間Aにおいては、電流は、U相用のライン18を経由してモータMGのU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。このとき、電流は、ダイオードD12を経由してU相用のライン18に供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由してスイッチング素子Q14に供給される。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由してスイッチング素子Q16に供給される。この段階では、スイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16にてスイッチング動作が発生していないため、スイッチング損失は発生しない。   FIG. 5 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16 in the period A. In the period A, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are high (High). Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are turned on, and the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are turned off. In the period A, the short circuit signal 40 is low. Therefore, the short-circuit switch 16 is in an off state. The arrows in FIG. 5 indicate current paths. In the period A, the current is supplied to the U-phase coil of the motor MG via the U-phase line 18 and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. At this time, the current is supplied to the U-phase line 18 via the diode D12. The current is supplied to the switching element Q14 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current is supplied to the switching element Q16 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, no switching loss occurs because no switching operation occurs in the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16.

図6には、期間Bにおけるスイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16の状態が示されている。期間Bは、スイッチング素子Q11〜Q16のオン/オフが切り替わる直前の期間である。期間Bでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ハイ(High)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンとなっており、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15はオフとなっている。また、期間Bでは、短絡用信号40がハイ(High)を示している。それ故、短絡スイッチ16はオンになっている。図6中の矢印は、電流経路を示している。期間Bにおいては、電流は、U相用のライン18を経由してモータMGのU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。このとき、電流は、ダイオードD12を経由してU相用のライン18に供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由してスイッチング素子Q14に供給される。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由してスイッチング素子Q16に供給される。この段階では、短絡スイッチ16の全端子の電位は0Vであり、短絡スイッチ16の受け持つ電圧(端子間電位差)は0Vとなる。それ故、短絡スイッチ16にてスイッチング損失は発生しない。つまり、ゼロ電圧スイッチング(無損失)が実現される。なお、期間B中、U相アームにおいては電流はダイオードD12を流れるため、スイッチング素子Q12をオフにしてもよい。以下に説明する動作についても同様である。つまり、電流がダイオードを流れる場合、そのダイオードが接続されているスイッチング素子はオフになっていてもよい。もちろん、そのスイッチング素子はオンになっていてもよい。   FIG. 6 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16 in the period B. The period B is a period immediately before the switching elements Q11 to Q16 are switched on / off. In the period B, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are high (High). Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are on, and the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are off. Further, in the period B, the short-circuit signal 40 is high. Therefore, the shorting switch 16 is turned on. The arrows in FIG. 6 indicate current paths. In the period B, the current is supplied to the U-phase coil of the motor MG via the U-phase line 18 and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. At this time, the current is supplied to the U-phase line 18 via the diode D12. The current is supplied to the switching element Q14 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current is supplied to the switching element Q16 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, the potentials of all terminals of the short-circuit switch 16 are 0V, and the voltage (potential difference between terminals) that the short-circuit switch 16 is responsible for is 0V. Therefore, no switching loss occurs in the short-circuit switch 16. That is, zero voltage switching (lossless) is realized. During the period B, the current flows through the diode D12 in the U-phase arm, so the switching element Q12 may be turned off. The same applies to the operations described below. That is, when a current flows through a diode, the switching element to which the diode is connected may be turned off. Of course, the switching element may be turned on.

ここで、図7を参照して、期間Bにおいてゼロ電圧スイッチングが実現される理由につて説明する。図7には、スイッチング素子Q12,Q14,Q16及び短絡スイッチ16を含む回路の等価回路が示されている。期間Bにおいては、電流はダイオードD12を流れているので、この部分では、導通しているとみなすことができる。また、短絡スイッチ16がオン状態であるため、スイッチング素子Q12,Q14,Q16の端子間電位がゼロとなる。それ故、期間Bにおいては、ゼロ電圧スイッチングが実現される。   Here, the reason why the zero voltage switching is realized in the period B will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an equivalent circuit of a circuit including the switching elements Q12, Q14, Q16 and the short-circuit switch 16. In the period B, since the current flows through the diode D12, it can be considered that this part is conducting. Further, since the short-circuit switch 16 is in the ON state, the potential between the terminals of the switching elements Q12, Q14, Q16 becomes zero. Therefore, in the period B, zero voltage switching is realized.

図8には、期間Cにおけるスイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16の状態が示されている。期間Cはデッドタイム期間であり、スイッチング素子Q11〜Q16がオフ状態になる期間である。期間Cでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ロー(Low)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16はオフとなる。なお、上記のように、期間Bにおいてスイッチング素子Q12を予めオフにしておいてもよい。また、直流電源10の短絡を回避するために、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンになっているタイミングと、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンになっているタイミングとを完全に一致させず、期間C(デッドタイム)においては、スイッチング素子Q11,Q13,Q15もオフにしている。つまり、期間Cでは、すべてのスイッチング素子をオフにしている。また、期間Cでは、短絡用信号40がハイ(High)を示している。それ故、短絡スイッチ16はオンになっている。図8中の矢印は、電流経路を示している。期間Cにおいては、電流は、短絡スイッチ16及びU相用のライン18を経由してU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由して短絡スイッチ16に供給される。同様に、電流は、W相コイル及びW相のライン22を経由して短絡スイッチ16に供給される。この段階では、短絡スイッチ16がオンになっているため、スイッチング素子Q12,Q14,Q16が受け持つ電圧は0Vとなる。それ故、スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオンからオフにした場合であっても、スイッチング素子Q12,Q14,Q16にてスイッチング損失は発生しない。つまり、ゼロ電圧スイッチング(無損失)が実現される。   FIG. 8 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16 in the period C. Period C is a dead time period in which switching elements Q11 to Q16 are turned off. In the period C, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 indicate Low. Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are turned off. As described above, the switching element Q12 may be turned off in advance during the period B. Further, in order to avoid short circuit of the DC power supply 10, the timing when the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on and the timing when the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on are not completely matched. In the period C (dead time), the switching elements Q11, Q13, Q15 are also turned off. That is, in the period C, all the switching elements are turned off. In the period C, the short-circuit signal 40 is high. Therefore, the shorting switch 16 is turned on. The arrows in FIG. 8 indicate current paths. In the period C, the current is supplied to the U-phase coil via the short-circuit switch 16 and the U-phase line 18, and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. The current is supplied to the short-circuit switch 16 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current is supplied to the short-circuit switch 16 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, since the short-circuit switch 16 is on, the voltage that the switching elements Q12, Q14, Q16 are responsible for is 0V. Therefore, even when the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned off from on, no switching loss occurs in the switching elements Q12, Q14, Q16. That is, zero voltage switching (lossless) is realized.

図9には、期間Dにおけるスイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16の状態が示されている。期間Dは、デッドタイム期間の直後の期間である。期間Dでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ロー(Low)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16はオフとなっており、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンとなっている。また、期間Dでは、短絡用信号40がハイ(High)を示している。それ故、短絡スイッチ16はオンになっている。図9中の矢印は、電流経路を示している。期間Dにおいては、電流は、短絡スイッチ16及びU相用のライン18を経由してU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由して短絡スイッチ16に供給される。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由して短絡スイッチ16に供給される。この段階では、電流は短絡スイッチ16を流れているため、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15には流れない。それ故、スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフからオンにした場合であっても、スイッチング素子Q11,Q13,Q15にてスイッチング損失は発生しない。つまり、ゼロ電流スイッチング(無損失)が実現される。   FIG. 9 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16 in the period D. The period D is a period immediately after the dead time period. In the period D, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are low. Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are off, and the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are on. In the period D, the short circuit signal 40 is high. Therefore, the shorting switch 16 is turned on. The arrows in FIG. 9 indicate current paths. In the period D, the current is supplied to the U-phase coil via the short-circuit switch 16 and the U-phase line 18, and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. The current is supplied to the short-circuit switch 16 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current is supplied to the short-circuit switch 16 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, since the current flows through the short-circuit switch 16, it does not flow through the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm. Therefore, even when the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on from off, no switching loss occurs in the switching elements Q11, Q13, Q15. That is, zero current switching (lossless) is realized.

図10には、期間Eにおけるスイッチング素子Q11〜Q16及び短絡スイッチ16の状態が示されている。期間Eでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ロー(Low)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16はオフになっており、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンになっている。また、期間Eでは、短絡用信号40がロー(Low)を示している。それ故、短絡スイッチ16はオフになっている。図10中の矢印は、電流経路を示している。期間Eにおいては、電流は、スイッチング素子Q11及びU相用のライン18を経由してU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由してダイオードD13を流れる。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由してダイオードD15を流れる。この段階では、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオン状態であるため、短絡スイッチ16の全端子の電位は入力電圧Vinとなる。それ故、短絡スイッチ16が受け持つ電圧(端子間電位差)が0Vとなり、短絡スイッチ16にてスイッチング損失は発生しない。つまり、ゼロ電圧スイッチング(無損失)が実現される。   FIG. 10 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 and the short-circuit switch 16 in the period E. In the period E, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are low. Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are turned off, and the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are turned on. In the period E, the short circuit signal 40 is low. Therefore, the shorting switch 16 is turned off. The arrows in FIG. 10 indicate current paths. In the period E, the current is supplied to the U-phase coil via the switching element Q11 and the U-phase line 18, and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. The current flows through the diode D13 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current flows through the diode D15 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, since the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are in the ON state, the potentials of all the terminals of the short-circuit switch 16 become the input voltage Vin. Therefore, the voltage (potential difference between terminals) that the shorting switch 16 takes is 0V, and no switching loss occurs in the shorting switch 16. That is, zero voltage switching (lossless) is realized.

以上のように、本実施形態では、短絡スイッチ16のオン期間中に、スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオンからオフにスイッチングさせ、スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフからオンにスイッチングさせる。これにより、ゼロ電圧スイッチング及びゼロ電流スイッチングを実現することが可能となり、スイッチング損失の発生を防止することが可能となる。例えば、図4に示すグラフ48のように、スイッチング損失の合計を低減することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, during the ON period of the short-circuit switch 16, the switching elements Q12, Q14, Q16 are switched from on to off, and the switching elements Q11, Q13, Q15 are switched from off to on. As a result, zero voltage switching and zero current switching can be realized, and the occurrence of switching loss can be prevented. For example, as shown in the graph 48 shown in FIG. 4, the total switching loss can be reduced.

(比較例1)
次に、図11を参照して、比較例1に係るインバータ装置及び制御方法について説明する。比較例1に係るインバータ装置には、短絡スイッチ16が含まれていない。短絡スイッチ16以外のインバータの回路構成は、図1に示されている回路構成と同じものであるとする。
(Comparative Example 1)
Next, an inverter device and a control method according to Comparative Example 1 will be described with reference to FIG. The inverter device according to Comparative Example 1 does not include the short-circuit switch 16. It is assumed that the circuit configuration of the inverter other than the short-circuit switch 16 is the same as the circuit configuration shown in FIG.

図11には、比較例1に係るPWM制御に関する信号が示されている。横軸は時間を示している。キャリア信号50は、各相用のPWM信号を生成するためのキャリア波であり、三角波である。具体的には、キャリア信号50の波形は、時間と共に徐々に上がっていき、その後、徐々に下がっていくことを繰り返す波形である。キャリア信号50の最下点と次の最下点との間の期間を1周期(1PWM制御周期)とする。   FIG. 11 shows signals related to PWM control according to the first comparative example. The horizontal axis indicates time. The carrier signal 50 is a carrier wave for generating a PWM signal for each phase, and is a triangular wave. Specifically, the waveform of the carrier signal 50 is a waveform that repeats gradually increasing with time and then gradually decreasing. A period between the lowest point of the carrier signal 50 and the next lowest point is defined as one cycle (one PWM control cycle).

U相用デューティ信号52、V相用デューティ信号54、及び、W相用デューティ信号56は、対応する相のPWM信号を生成するための信号であり、対応する相に対する指令電圧に応じた信号である。キャリア信号50、U相用デューティ信号52、V相用デューティ信号54、及び、W相用デューティ信号56に基づいて、U相用PWM信号58、V相用PWM信号60、及び、W相用PWM信号62が生成される。   The U-phase duty signal 52, the V-phase duty signal 54, and the W-phase duty signal 56 are signals for generating a PWM signal of a corresponding phase, and are signals corresponding to a command voltage for the corresponding phase. is there. Based on the carrier signal 50, the U-phase duty signal 52, the V-phase duty signal 54, and the W-phase duty signal 56, the U-phase PWM signal 58, the V-phase PWM signal 60, and the W-phase PWM A signal 62 is generated.

U相用PWM信号58は、U相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q11,Q12のオン/オフのタイミングを示す信号である。U相用PWM信号58は、キャリア信号50とU相用デューティ信号52との比較によって生成される。キャリア信号50とU相用デューティ信号52とが交差するタイミングで、U相用PWM信号58のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。U相用PWM信号58は、U相アーム用の駆動回路に供給される。当該駆動回路は、U相用PWM信号58に従って、U相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御する。U相用PWM信号58がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、U相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q12をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q11をオフにする。一方、U相用PWM信号58がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、U相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q11をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q12をオフにする。   The U-phase PWM signal 58 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q11 and Q12. The U-phase PWM signal 58 is generated by comparing the carrier signal 50 and the U-phase duty signal 52. At the timing when the carrier signal 50 and the U-phase duty signal 52 cross each other, the U-phase PWM signal 58 is switched between high and low. The U-phase PWM signal 58 is supplied to the drive circuit for the U-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm according to the U-phase PWM signal 58. When the U-phase PWM signal 58 indicates high (High), the drive circuit turns on the switching element Q12 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q11 belonging to the upper arm in the U-phase arm. On the other hand, when the U-phase PWM signal 58 indicates Low, the drive circuit turns on the switching element Q11 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q12 belonging to the lower arm in the U-phase arm.

V相用PWM信号60は、V相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q13,Q14のオン/オフのタイミングを示す信号である。V相用PWM信号60は、キャリア信号50とV相用デューティ信号54との比較によって生成される。キャリア信号50とV相用デューティ信号54とが交差するタイミングで、V相用PWM信号60のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。V相用PWM信号60は、V相アーム用の駆動回路に供給される。当該駆動回路は、V相用PWM信号60に従って、V相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御する。V相用PWM信号60がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、V相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q14をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q13をオフにする。一方、V相用PWM信号60がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、V相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q13をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q14をオフにする。   The V-phase PWM signal 60 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q13 and Q14. The V-phase PWM signal 60 is generated by comparing the carrier signal 50 and the V-phase duty signal 54. At the timing when the carrier signal 50 and the V-phase duty signal 54 cross each other, the V-phase PWM signal 60 is switched between high and low. The V-phase PWM signal 60 is supplied to the drive circuit for the V-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm according to the V-phase PWM signal 60. When the V-phase PWM signal 60 indicates high, the drive circuit turns on the switching element Q14 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q13 belonging to the upper arm in the V-phase arm. On the other hand, when the V-phase PWM signal 60 indicates Low, the drive circuit turns on the switching element Q13 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q14 belonging to the lower arm in the V-phase arm.

W相用PWM信号62は、W相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q15,Q16のオン/オフのタイミングを示す信号である。W相用PWM信号62は、キャリア信号50とW相用デューティ信号56との比較によって生成される。キャリア信号50とW相用デューティ信号56とが交差するタイミングで、W相用PWM信号62のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。W相用PWM信号62は、W相アーム用の駆動回路に供給される。当該駆動回路は、W相用PWM信号62に従って、W相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御する。W相用PWM信号62がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、W相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q16をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q15をオフにする。一方、W相用PWM信号62がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、W相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q15をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q16をオフにする。   The W-phase PWM signal 62 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q15 and Q16. The W-phase PWM signal 62 is generated by comparing the carrier signal 50 and the W-phase duty signal 56. At the timing at which the carrier signal 50 and the W-phase duty signal 56 intersect, the W-phase PWM signal 62 switches between high and low. The W-phase PWM signal 62 is supplied to the drive circuit for the W-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm according to the W-phase PWM signal 62. When the W-phase PWM signal 62 indicates high (High), the drive circuit turns on the switching element Q16 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q15 belonging to the upper arm in the W-phase arm. On the other hand, when W-phase PWM signal 62 indicates Low, the drive circuit turns on switching element Q15 belonging to the upper arm and turns off switching element Q16 belonging to the lower arm in the W-phase arm.

比較例1では、1PWM制御周期中、符号64,66,68,70,72,74で示すタイミングにてスイッチング損失が発生する。つまり、1PWM制御周期中におけるスイッチング損失の発生回数は6回となる。一方、本実施形態では、図3に示すように、その発生回数を3回に低減することが可能となる。それ故、本実施形態によると、比較例1と比べて、スイッチング損失の発生回数を半分に減らすことが可能となる。   In Comparative Example 1, switching loss occurs at timings indicated by reference numerals 64, 66, 68, 70, 72, and 74 during one PWM control period. That is, the number of occurrences of switching loss during one PWM control cycle is six. On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the number of occurrences can be reduced to three. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the number of occurrences of switching loss by half compared to Comparative Example 1.

(比較例2)
次に、図12から図15を参照して、比較例2に係るインバータ装置及び制御方法について説明する。比較例2に係るインバータ装置は、短絡スイッチ16が含まれていない。短絡スイッチ16以外のインバータの回路構成は、図1に示されている回路構成と同じものであるとする。また、比較例2においては、図3に示されている本実施形態に係る信号に従って、スイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作が制御されるものとする。つまり、ノコギリ波であるキャリア信号26を用いて、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が生成され、これらのPWM信号に従って、スイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作が制御されるものとする。ただし、比較例2においては、短絡スイッチ16が使用されないので、各相の出力端子が短絡することはない。
(Comparative Example 2)
Next, an inverter device and a control method according to Comparative Example 2 will be described with reference to FIGS. The inverter device according to Comparative Example 2 does not include the short-circuit switch 16. It is assumed that the circuit configuration of the inverter other than the short-circuit switch 16 is the same as the circuit configuration shown in FIG. In Comparative Example 2, it is assumed that the switching operations of the switching elements Q11 to Q16 are controlled according to the signal according to the present embodiment shown in FIG. That is, a U-phase PWM signal 34, a V-phase PWM signal 36, and a W-phase PWM signal 38 are generated using the carrier signal 26 that is a sawtooth wave, and switching of the switching elements Q11 to Q16 is performed according to these PWM signals. The operation shall be controlled. However, in Comparative Example 2, since the short-circuit switch 16 is not used, the output terminals of the respective phases are not short-circuited.

図12は、比較例2に係るインバータにおけるスイッチング損失のグラフが示されている。図12中のグラフにおいて、横軸は時間を示しており、縦軸はインバータにて発生するスイッチング損失(単位:per unit)を示している。グラフ76〜82は、シミュレーションによって得られた波形であり、ノコギリ波(キャリア信号26)のエッジタイミングを含む前後の期間において、発生するスイッチング損失を示すグラフである。つまり、グラフ76〜82は、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ハイ(High)からロー(Low)に切り替わるタイミングを含む前後の期間において、発生するスイッチング損失を示すグラフである。具体的には、グラフ76は、スイッチング素子Q14にて発生するスイッチング損失を示しており、グラフ78は、スイッチング素子Q16にて発生するスイッチング損失を示しており、グラフ80は、スイッチング素子Q11にて発生するスイッチング損失を示している。また、グラフ82は、スイッチング素子Q11〜Q16にて発生するスイッチング損失の合計を示すグラフである。以下では、ノコギリ波のエッジタイミングを含む前後の期間を期間F〜Hに分け、各期間におけるスイッチング素子Q11〜Q16の動作について説明する。   FIG. 12 shows a graph of switching loss in the inverter according to Comparative Example 2. In the graph in FIG. 12, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents switching loss (unit: per unit) generated in the inverter. Graphs 76 to 82 are waveforms obtained by simulation, and are graphs showing switching losses that occur in the period before and after the edge timing of the sawtooth wave (carrier signal 26). That is, the graphs 76 to 82 are generated in a period before and after the timing when the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are switched from high to low. It is a graph which shows the switching loss to do. Specifically, the graph 76 shows the switching loss generated in the switching element Q14, the graph 78 shows the switching loss generated in the switching element Q16, and the graph 80 shows the switching loss in the switching element Q11. It shows the switching loss that occurs. A graph 82 is a graph showing the total switching loss generated in the switching elements Q11 to Q16. Hereinafter, the period before and after the sawtooth edge timing is divided into periods F to H, and the operation of the switching elements Q11 to Q16 in each period will be described.

図13には、期間Fにおけるスイッチング素子Q11〜Q16の状態が示されている。期間Fでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ハイ(High)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンになっており、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオフになっている。図13中の矢印は、電流経路を示している。期間Fにおいては、電流は、U相用のライン18を経由してモータMGのU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。このとき、電流は、ダイオードD12を経由してU相用のライン18に供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由してスイッチング素子Q14に供給される。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由してスイッチング素子Q16に供給される。この段階では、スイッチング素子Q11〜Q16にてスイッチング動作が発生していないため、スイッチング損失は発生しない。   FIG. 13 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 in the period F. In the period F, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 are high. Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are turned on, and the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are turned off. Arrows in FIG. 13 indicate current paths. In the period F, the current is supplied to the U-phase coil of the motor MG via the U-phase line 18 and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. At this time, the current is supplied to the U-phase line 18 via the diode D12. The current is supplied to the switching element Q14 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current is supplied to the switching element Q16 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, no switching loss occurs because no switching operation occurs in the switching elements Q11 to Q16.

図14には、期間Gにおけるスイッチング素子Q11〜Q16の状態が示されている。期間Gはデッドタイム期間であり、スイッチング素子Q11〜Q16がオフ状態になる期間である。期間Gでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ロー(Low)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16はオフになる。また、直流電源10の短絡を回避するために、スイッチング素子Q12,Q14,Q16がオンになっているタイミングと、スイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンになるタイミングとを完全に一致させず、期間G(デッドタイム)においては、スイッチング素子Q11,Q13,Q15もオフにしている。つまり、期間Gでは、すべてのスイッチング素子をオフにしている。図14中の矢印は、電流経路を示している。期間Gにおいては、電流は、ダイオードD12及びU相用のライン18を経由してU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由してダイオードD13を流れる。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由してダイオードD15を流れる。この段階では、電流はダイオードD12を流れるので、スイッチング素子Q12においてスイッチング損失は発生しない。しかし、スイッチング素子Q14,Q16をオンからオフに切り替えた段階で、スイッチング素子Q14,Q16においてスイッチング損失が発生する。   FIG. 14 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 in the period G. The period G is a dead time period, and is a period during which the switching elements Q11 to Q16 are turned off. In the period G, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 indicate Low. Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are turned off. In addition, in order to avoid a short circuit of the DC power supply 10, the timing when the switching elements Q12, Q14, Q16 are turned on and the timing when the switching elements Q11, Q13, Q15 are turned on do not completely coincide with each other. In G (dead time), the switching elements Q11, Q13, and Q15 are also turned off. That is, in the period G, all the switching elements are turned off. The arrows in FIG. 14 indicate current paths. In the period G, the current is supplied to the U-phase coil via the diode D12 and the U-phase line 18, and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. The current flows through the diode D13 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current flows through the diode D15 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, since the current flows through the diode D12, no switching loss occurs in the switching element Q12. However, switching loss occurs in the switching elements Q14 and Q16 when the switching elements Q14 and Q16 are switched from on to off.

図15には、期間Hにおけるスイッチング素子Q11〜Q16の状態が示されている。期間Hでは、U相用PWM信号34、V相用PWM信号36及びW相用PWM信号38が、ロー(Low)を示している。それ故、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16はオフになっており、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15がオンになっている。図15中の矢印は、電流経路を示している。期間Hにおいては、電流は、スイッチング素子Q11及びU相用のライン18を経由してU相コイルに供給され、U相コイルを経由してV相コイル及びW相コイルに供給される。そして、電流は、V相コイル及びV相用のライン20を経由してダイオードD13を流れる。同様に、電流は、W相コイル及びW相用のライン22を経由してダイオードD15に流れる。この段階では、電流はダイオードD13,D15を流れるので、スイッチング素子Q13,Q15においてスイッチング損失は発生しない。しかし、スイッチング素子Q11をオフ状態からオン状態に切り替えた段階で、スイッチング素子Q11においてスイッチング損失が発生する。   FIG. 15 shows the states of the switching elements Q11 to Q16 in the period H. In the period H, the U-phase PWM signal 34, the V-phase PWM signal 36, and the W-phase PWM signal 38 indicate Low. Therefore, the switching elements Q12, Q14, Q16 belonging to the lower arm are turned off, and the switching elements Q11, Q13, Q15 belonging to the upper arm are turned on. The arrows in FIG. 15 indicate current paths. In the period H, the current is supplied to the U-phase coil via the switching element Q11 and the U-phase line 18, and is supplied to the V-phase coil and the W-phase coil via the U-phase coil. The current flows through the diode D13 via the V-phase coil and the V-phase line 20. Similarly, the current flows to the diode D15 via the W-phase coil and the W-phase line 22. At this stage, since current flows through the diodes D13 and D15, no switching loss occurs in the switching elements Q13 and Q15. However, switching loss occurs in the switching element Q11 when the switching element Q11 is switched from the OFF state to the ON state.

以上のように、比較例2では、スイッチング素子Q12,Q14,Q16をオン状態からオフ状態にスイッチングさせると、スイッチング素子Q14,Q16にてスイッチング損失が発生し、スイッチング素子Q11,Q13,Q15をオフからオンにスイッチングさせると、スイッチング素子Q11にてスイッチング損失が発生する。それ故、図12に示すように、スイッチング損失の合計が増大することになる。   As described above, in Comparative Example 2, when the switching elements Q12, Q14, and Q16 are switched from the on state to the off state, switching loss occurs in the switching elements Q14 and Q16, and the switching elements Q11, Q13, and Q15 are turned off. When switching from ON to OFF, switching loss occurs in the switching element Q11. Therefore, as shown in FIG. 12, the total switching loss increases.

図4に示されている本実施形態に係るグラフ48と、図12に示されている比較例2に係るグラフ82と、を比較すると、本実施形態では、スイッチング損失の合計を低減することが可能となる。   Comparing the graph 48 according to the present embodiment shown in FIG. 4 and the graph 82 according to the comparative example 2 shown in FIG. 12, the present embodiment can reduce the total switching loss. It becomes possible.

(変形例1)
次に、変形例1に係るインバータ装置について説明する。図16には、変形例1に係るインバータ装置が示されている。このインバータ装置は、2つのインバータを備え、直流電源10からモータMG1,MG2に供給される電力を調整する機能を備えた装置である。また、インバータ装置は、モータMG1,MG2で生成され直流電源10に供給される電力を調整する機能を備えていてもよい。
(Modification 1)
Next, an inverter device according to Modification 1 will be described. FIG. 16 shows an inverter device according to the first modification. This inverter device is a device that includes two inverters and has a function of adjusting power supplied from the DC power supply 10 to the motors MG1 and MG2. The inverter device may have a function of adjusting the power generated by the motors MG1 and MG2 and supplied to the DC power supply 10.

モータMG1,MG2は、図1に示されているモータMGと同じ構成を備えたモータであり、直流電源10から供給される電力によって駆動される。   Motors MG 1 and MG 2 are motors having the same configuration as motor MG shown in FIG. 1 and are driven by electric power supplied from DC power supply 10.

ここで、直流電源10の電源ラインについて、高圧側のラインを正極側ライン12a,12bと称し、低圧側のラインを負極側ライン14a,14bと称することとする。正極側ライン12a及び負極側ライン14aは、第1インバータ用の電源ラインであり、正極側ライン12b及び負極側ライン14bは、第2インバータ用の電源ラインである。正極側ライン12aには正極側ライン12bが接続されており、負極側ライン14bには負極側ライン14aが接続されている。   Here, regarding the power supply line of the DC power supply 10, the high-voltage side lines are referred to as positive-side lines 12a and 12b, and the low-voltage-side lines are referred to as negative-side lines 14a and 14b. The positive electrode side line 12a and the negative electrode side line 14a are power lines for the first inverter, and the positive electrode side line 12b and the negative electrode side line 14b are power lines for the second inverter. A positive electrode side line 12b is connected to the positive electrode side line 12a, and a negative electrode side line 14a is connected to the negative electrode side line 14b.

第1インバータは、スイッチング素子Q11〜Q16を含み、直流電源10から供給された直流電力を3相交流電力に変換してモータMG1に供給する。第1インバータは、正極側ライン12aと負極側ライン14aとの間に互いに並行に配置されたU相アーム、V相アーム及びW相アームを含む。U相アームは、スイッチング素子Q11,Q12の直列接続によって構成され、V相アームは、スイッチング素子Q13,Q14の直列接続によって構成され、W相アームは、スイッチング素子Q15,Q16の直列接続によって構成されている。スイッチング素子Q11,Q13,Q15が上アームに属するスイッチング素子であり、スイッチング素子Q12,Q14,Q16が下アームに属するスイッチング素子である。各スイッチング素子においては、コレクタとエミッタとの間に、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオード(ダイオードD11〜D16)が配置されている。   The first inverter includes switching elements Q11 to Q16, converts the DC power supplied from DC power supply 10 into three-phase AC power, and supplies it to motor MG1. The first inverter includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm arranged in parallel with each other between the positive electrode side line 12a and the negative electrode side line 14a. The U-phase arm is configured by serial connection of switching elements Q11 and Q12, the V-phase arm is configured by serial connection of switching elements Q13 and Q14, and the W-phase arm is configured by serial connection of switching elements Q15 and Q16. ing. Switching elements Q11, Q13, Q15 are switching elements belonging to the upper arm, and switching elements Q12, Q14, Q16 are switching elements belonging to the lower arm. In each switching element, diodes (diodes D11 to D16) that flow current from the emitter side to the collector side are arranged between the collector and the emitter.

U相アームのスイッチング素子Q11,Q12の中間点は、モータMG1のU相コイルに接続されている。V相アームのスイッチング素子Q13,Q14の中間点は、モータMG1のV相コイルに接続されている。W相アームのスイッチング素子Q15,Q16の中間点は、モータMG1のW相コイルに接続されている。例えば、スイッチング素子Q11〜Q16のそれぞれに駆動回路が設けられており、スイッチング素子Q11〜Q16は、制御部24からの制御信号に基づいて、対応する駆動回路によってスイッチング制御(オン又はオフ制御)される。これにより、電力が変換される。   An intermediate point between the switching elements Q11 and Q12 of the U-phase arm is connected to the U-phase coil of the motor MG1. An intermediate point between switching elements Q13 and Q14 of the V-phase arm is connected to the V-phase coil of motor MG1. An intermediate point between switching elements Q15 and Q16 of the W-phase arm is connected to the W-phase coil of motor MG1. For example, each of the switching elements Q11 to Q16 is provided with a drive circuit, and the switching elements Q11 to Q16 are subjected to switching control (on or off control) by a corresponding drive circuit based on a control signal from the control unit 24. The Thereby, electric power is converted.

第2インバータは、スイッチング素子Q21〜Q26を含み、直流電源10から供給された直流電力を3相交流電力に変換してモータMG2に供給する。第2インバータは、正極側ライン12bと負極側ライン14bとの間に互いに並行に配置されたU相アーム、V相アーム及びW相アームを含む。U相アームは、スイッチング素子Q21,Q22の直列接続によって構成され、V相アームは、スイッチング素子Q23,Q24の直列接続によって構成され、W相アームは、スイッチング素子Q25,Q26の直列接続によって構成されている。スイッチング素子Q21,Q23,Q25が上アームに属するスイッチング素子であり、スイッチング素子Q22,Q24,Q26が下アームに属するスイッチング素子である。各スイッチング素子においては、コレクタとエミッタとの間に、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオード(ダイオードD21〜D26)が配置されている。   The second inverter includes switching elements Q21 to Q26, converts the DC power supplied from DC power supply 10 into three-phase AC power, and supplies it to motor MG2. The second inverter includes a U-phase arm, a V-phase arm, and a W-phase arm arranged in parallel with each other between positive electrode side line 12b and negative electrode side line 14b. The U-phase arm is constituted by a series connection of switching elements Q21 and Q22, the V-phase arm is constituted by a series connection of switching elements Q23 and Q24, and the W-phase arm is constituted by a series connection of switching elements Q25 and Q26. ing. Switching elements Q21, Q23, and Q25 are switching elements belonging to the upper arm, and switching elements Q22, Q24, and Q26 are switching elements belonging to the lower arm. In each switching element, diodes (diodes D21 to D26) that flow current from the emitter side to the collector side are arranged between the collector and the emitter.

U相アームのスイッチング素子Q21,Q22の中間点は、モータMG2のU相コイルに接続されている。V相アームのスイッチング素子Q23,Q24の中間点は、モータMG2のV相コイルに接続されている。W相アームのスイッチング素子Q25,Q26の中間点は、モータMG2のW相コイルに接続されている。例えば、スイッチング素子Q21〜Q26のそれぞれに駆動回路が設けられており、スイッチング素子Q21〜Q26は、制御部24からの制御信号に基づいて、対応する駆動回路によってスイッチング制御(オン又はオフ制御)される。これにより、電力が変換される。   An intermediate point between the switching elements Q21 and Q22 of the U-phase arm is connected to the U-phase coil of the motor MG2. The midpoint of switching elements Q23 and Q24 of the V-phase arm is connected to the V-phase coil of motor MG2. An intermediate point between the switching elements Q25 and Q26 of the W-phase arm is connected to the W-phase coil of the motor MG2. For example, each of the switching elements Q21 to Q26 is provided with a drive circuit, and the switching elements Q21 to Q26 are subjected to switching control (on or off control) by a corresponding drive circuit based on a control signal from the control unit 24. The Thereby, electric power is converted.

短絡スイッチ84は、各相アームの中間点と各相コイルとの間に設けられ、各相アームの出力端子を短絡するスイッチである。短絡スイッチ84は、例えば6端子スイッチであり、第1及び第2インバータのU相アーム、V相アーム及びW相アームの出力端子を、一括して短絡する機能、及び、その短絡を解消する機能を備えている。具体的には、短絡スイッチ84は、第1インバータのU相アームの中間点とモータMG1のU相コイルとの間、第1インバータのV相アームの中間点とモータMG1のV相コイルとの間、及び、第1インバータのW相アームの中間点とモータMG1のW相コイルとの間、に設けられている。また、短絡スイッチ84は、第2インバータのU相アームの中間点とモータMG2のU相コイルとの間、第2インバータのV相アームの中間点とモータMG2のV相コイルとの間、及び、第2インバータのW相アームの中間点とモータMG2のW相コイルとの間、に設けられている。短絡スイッチ84は、第1インバータのU相アームの中間点とモータMG1のU相コイルとを接続するライン18a、第1インバータのV相アームの中間点とモータMG1のV相コイルとを接続するライン20a、第1インバータのW相アームの中間点とモータMG1のW相コイルとを接続するライン22a、第2インバータのU相アームの中間点とモータMG2のU相コイルとを接続するライン18b、第2インバータのV相アームの中間点とモータMG2のV相コイルとを接続するライン20b、及び、第2インバータのW相アームの中間点とモータMG2のW相コイルとを接続するライン22b、を接続又は遮断する機能を備えている。短絡スイッチ84がオン状態の場合、ライン18a,20a,22a,18b,20b,22bが短絡スイッチ84によって接続される。これにより、第1及び第2インバータのU相アーム、V相アーム及びW相アームの出力端子が短絡する。短絡スイッチ84がオフ状態の場合、ライン18a,20a,22a,18b,20b,22bの接続が解消され、短絡が解消される。例えば、短絡スイッチ84に駆動回路が設けられており、短絡スイッチ84は、制御部24からの制御信号に基づいて、当該駆動回路によってスイッチング動作(オン又はオフ制御)される。これにより、第1及び第2インバータにおける各相アームの短絡又は遮断が実現される。   The short-circuit switch 84 is a switch that is provided between the intermediate point of each phase arm and each phase coil and short-circuits the output terminal of each phase arm. The short-circuit switch 84 is, for example, a 6-terminal switch, and has a function of short-circuiting the output terminals of the U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm of the first and second inverters at once, and a function of eliminating the short circuit. It has. Specifically, the short-circuit switch 84 is between the intermediate point of the U-phase arm of the first inverter and the U-phase coil of the motor MG1, and between the intermediate point of the V-phase arm of the first inverter and the V-phase coil of the motor MG1. And between the intermediate point of the W-phase arm of the first inverter and the W-phase coil of the motor MG1. Short-circuit switch 84 is between the middle point of the U-phase arm of the second inverter and the U-phase coil of motor MG2, between the middle point of the V-phase arm of the second inverter and the V-phase coil of motor MG2, and , Between the intermediate point of the W-phase arm of the second inverter and the W-phase coil of the motor MG2. Short-circuit switch 84 connects line 18a connecting the intermediate point of the U-phase arm of the first inverter and the U-phase coil of motor MG1, and connects the intermediate point of the V-phase arm of the first inverter and the V-phase coil of motor MG1. Line 20a, line 22a connecting the intermediate point of the W-phase arm of the first inverter and the W-phase coil of the motor MG1, line 18b connecting the intermediate point of the U-phase arm of the second inverter and the U-phase coil of the motor MG2. , A line 20b connecting the intermediate point of the V-phase arm of the second inverter and the V-phase coil of the motor MG2, and a line 22b connecting the intermediate point of the W-phase arm of the second inverter and the W-phase coil of the motor MG2. , Has a function of connecting or blocking. When the shorting switch 84 is in the ON state, the lines 18a, 20a, 22a, 18b, 20b, and 22b are connected by the shorting switch 84. As a result, the output terminals of the U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm of the first and second inverters are short-circuited. When the short-circuit switch 84 is in the OFF state, the connection of the lines 18a, 20a, 22a, 18b, 20b, and 22b is canceled, and the short circuit is eliminated. For example, the short circuit switch 84 is provided with a drive circuit, and the short circuit switch 84 is switched (ON or OFF controlled) by the drive circuit based on a control signal from the control unit 24. Thereby, the short circuit or interruption | blocking of each phase arm in a 1st and 2nd inverter is implement | achieved.

制御部24は、第1インバータを構成するスイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作を制御することにより、モータMG1の動作を制御する。制御部24は、例えば、モータMG1が目標トルクを出力するように、スイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作を制御し、モータMG2が目標トルクを出力するように、スイッチング素子Q21〜Q26のスイッチング動作を制御する。例えば、制御部24は、モータMG1が目標トルクを出力するように、スイッチング素子Q11〜Q16をオン又はオフするためのPWM信号を生成し、モータMG2が目標トルクを出力するように、スイッチング素子Q21〜Q26をオン又はオフするためのPWM信号を生成する。そして、制御部24は、スイッチング素子Q11〜Q26のそれぞれに対応する駆動回路に、個々のスイッチング素子用のPWM信号を供給する。   The control unit 24 controls the operation of the motor MG1 by controlling the switching operation of the switching elements Q11 to Q16 constituting the first inverter. For example, the control unit 24 controls the switching operation of the switching elements Q11 to Q16 so that the motor MG1 outputs the target torque, and performs the switching operation of the switching elements Q21 to Q26 so that the motor MG2 outputs the target torque. Control. For example, the control unit 24 generates a PWM signal for turning on or off the switching elements Q11 to Q16 so that the motor MG1 outputs the target torque, and the switching element Q21 so that the motor MG2 outputs the target torque. A PWM signal for turning on or off Q26 is generated. And the control part 24 supplies the PWM signal for each switching element to the drive circuit corresponding to each of the switching elements Q11-Q26.

変形例1では、制御部24は、短絡スイッチ84のオン期間中に、スイッチング素子Q11〜Q26をスイッチング動作させる。例えば、制御部24は、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16,Q22,Q24,Q26をオンからオフに切り替え、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15,Q21,Q23,Q25をオフからオンに切り替える。または、制御部24は、下アームに属するスイッチング素子Q12,Q14,Q16,Q22,Q24,Q26をオフからオンに切り替え、上アームに属するスイッチング素子Q11,Q13,Q15,Q21,Q23,Q25をオンからオフに切り替える。例えば、制御部24は、PWM制御周期毎に、所定期間の間、短絡スイッチ84をオンにし、それ以外の期間においては、短絡スイッチ84をオフにする。   In the first modification, the control unit 24 causes the switching elements Q11 to Q26 to perform a switching operation while the short-circuit switch 84 is on. For example, the control unit 24 switches the switching elements Q12, Q14, Q16, Q22, Q24, Q26 belonging to the lower arm from on to off, and turns off the switching elements Q11, Q13, Q15, Q21, Q23, Q25 belonging to the upper arm. Switch from to on. Alternatively, the control unit 24 switches the switching elements Q12, Q14, Q16, Q22, Q24, Q26 belonging to the lower arm from off to on, and turns on the switching elements Q11, Q13, Q15, Q21, Q23, Q25 belonging to the upper arm. Switch from to off. For example, the control unit 24 turns on the short-circuit switch 84 for a predetermined period and turns off the short-circuit switch 84 in other periods for each PWM control cycle.

図17には、6端子スイッチとしての短絡スイッチ84が示されている。6端子スイッチとしては公知のスイッチを用いることができる。例えば、短絡スイッチ84は、IGBT等によって構成されているスイッチング素子Q40と、ダイオードD41〜D52と、を含む。ダイオードD41〜D46は第1インバータ用のダイオードであり、ダイオードD47〜D52は第2インバータ用のダイオードである。ダイオードD41,D42が直列に接続され、その中間点とU相アーム用のライン18aとが接続される。同様に、ダイオードD43,D44が直列に接続され、その中間点とV相アーム用のライン20aとが接続される。同様に、ダイオードD45,D46が直列に接続され、その中間点とW相アーム用のライン22aとが接続される。また、ダイオードD47,D48が直列に接続され、その中間点とU相アーム用のライン18bとが接続される。同様に、ダイオードD49,D50が直列に接続され、その中間点とV相アームのライン20bとが接続される。同様に、ダイオードD51,D52が直列に接続され、その中間点とW相アームのライン22bとが接続される。   FIG. 17 shows a short-circuit switch 84 as a 6-terminal switch. A known switch can be used as the 6-terminal switch. For example, the short-circuit switch 84 includes a switching element Q40 configured by an IGBT or the like, and diodes D41 to D52. Diodes D41 to D46 are diodes for the first inverter, and diodes D47 to D52 are diodes for the second inverter. Diodes D41 and D42 are connected in series, and an intermediate point thereof is connected to U-phase arm line 18a. Similarly, diodes D43 and D44 are connected in series, and the intermediate point thereof is connected to the V-phase arm line 20a. Similarly, diodes D45 and D46 are connected in series, and the intermediate point thereof is connected to W-phase arm line 22a. Diodes D47 and D48 are connected in series, and an intermediate point thereof is connected to U-phase arm line 18b. Similarly, diodes D49 and D50 are connected in series, and the intermediate point thereof is connected to the V-phase arm line 20b. Similarly, diodes D51 and D52 are connected in series, and the intermediate point thereof is connected to the line 22b of the W-phase arm.

例えば、スイッチング素子Q40に駆動回路が設けられており、スイッチング素子Q40は、制御部24からの制御信号に基づいて、当該駆動回路によってスイッチング制御(オン又はオフ制御)される。スイッチング素子Q40がオンの場合、図16に示されているライン18a,20a,22a,18b,20b,22bが接続され、これにより、第1及び第2インバータのU相アーム、V相アーム及びW相アームの出力端子が短絡する。一方、スイッチング素子Q40がオフの場合、ライン18a,20a,22a,18b,20b,22bの接続が解消され、短絡が解消される。   For example, the switching element Q40 is provided with a drive circuit, and the switching element Q40 is subjected to switching control (on or off control) by the drive circuit based on a control signal from the control unit 24. When the switching element Q40 is on, the lines 18a, 20a, 22a, 18b, 20b, and 22b shown in FIG. 16 are connected, whereby the U-phase arm, V-phase arm, and W of the first and second inverters are connected. The output terminal of the phase arm is short-circuited. On the other hand, when the switching element Q40 is OFF, the connection of the lines 18a, 20a, 22a, 18b, 20b, and 22b is eliminated, and the short circuit is eliminated.

図18には、PWM制御に関する信号の一例が示されている。横軸は時間を示している。キャリア信号26は、第1及び第2インバータ用のPWM信号を生成するための共通のキャリア波であり、一例としてノコギリ波である。なお、第1インバータと第2インバータとで、別々のキャリア信号が用いられてもよい。   FIG. 18 shows an example of signals related to PWM control. The horizontal axis indicates time. The carrier signal 26 is a common carrier wave for generating PWM signals for the first and second inverters, and is a sawtooth wave as an example. Note that separate carrier signals may be used for the first inverter and the second inverter.

U相用デューティ信号28a、V相用デューティ信号30a、及び、W相用デューティ信号32aは、第1インバータにおいて対応する相のPWM信号を生成するための信号であり、対応する相に対する指令電圧に応じた信号である。同様に、U相用デューティ信号28b、V相用デューティ信号30b、及び、W相用デューティ信号32bは、第2インバータにおいて対応する相のPWM信号を生成するための信号であり、対応する相に対する指令電圧に応じた信号である。制御部24は、キャリア信号26、U相用デューティ信号28a、V相用デューティ信号30a、及び、W相用デューティ信号32aに基づいて、第1インバータ用のU相用PWM信号34a、V相用PWM信号36a、及び、W相用PWM信号38aを生成する。同様に、制御部24は、キャリア信号26、U相用デューティ信号28b、V相用デューティ信号30b、及び、W相用デューティ信号32bに基づいて、第2インバータ用のU相用PWM信号34b、V相用PWM信号36b、及び、W相用PWM信号38bを生成する。   The U-phase duty signal 28a, the V-phase duty signal 30a, and the W-phase duty signal 32a are signals for generating a PWM signal of a corresponding phase in the first inverter, and are used as command voltages for the corresponding phase. The corresponding signal. Similarly, the U-phase duty signal 28b, the V-phase duty signal 30b, and the W-phase duty signal 32b are signals for generating a PWM signal of a corresponding phase in the second inverter. It is a signal according to the command voltage. Based on the carrier signal 26, the U-phase duty signal 28a, the V-phase duty signal 30a, and the W-phase duty signal 32a, the control unit 24 uses the first inverter U-phase PWM signal 34a and V-phase. A PWM signal 36a and a W-phase PWM signal 38a are generated. Similarly, the control unit 24, based on the carrier signal 26, the U-phase duty signal 28b, the V-phase duty signal 30b, and the W-phase duty signal 32b, the U-phase PWM signal 34b for the second inverter, A V-phase PWM signal 36b and a W-phase PWM signal 38b are generated.

U相用PWM信号34aは、第1インバータにおいてU相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御するためのPWM信号である。U相用PWM信号34aがハイ(High)を示す場合、スイッチング素子Q12がオンになり、スイッチング素子Q11がオフになる。一方、U相用PWM信号34aがロー(Low)を示す場合、スイッチング素子Q11がオンになり、スイッチング素子Q12がオフになる。   The U-phase PWM signal 34a is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm in the first inverter. When the U-phase PWM signal 34a indicates high (High), the switching element Q12 is turned on and the switching element Q11 is turned off. On the other hand, when the U-phase PWM signal 34a indicates low, the switching element Q11 is turned on and the switching element Q12 is turned off.

V相用PWM信号36aは、第1インバータにおいてV相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御するためのPWM信号である。V相用PWM信号36aがハイ(High)を示す場合、スイッチング素子Q14がオンになり、スイッチング素子Q13がオフになる。一方、V相用PWM信号36aがロー(Low)を示す場合、スイッチング素子Q13がオンになり、スイッチング素子Q14がオフになる。   The V-phase PWM signal 36a is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm in the first inverter. When the V-phase PWM signal 36a indicates high (High), the switching element Q14 is turned on and the switching element Q13 is turned off. On the other hand, when the V-phase PWM signal 36a indicates low, the switching element Q13 is turned on and the switching element Q14 is turned off.

W相用PWM信号38aは、第1インバータにおいてW相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御するためのPWM信号である。W相用PWM信号38aがハイ(High)を示す場合、スイッチング素子Q16がオンになり、スイッチング素子Q15がオフになる。一方、W相用PWM信号38aがロー(Low)を示す場合、スイッチング素子Q15がオンになり、スイッチング素子Q16がオフになる。   The W-phase PWM signal 38a is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm in the first inverter. When the W-phase PWM signal 38a indicates high (High), the switching element Q16 is turned on and the switching element Q15 is turned off. On the other hand, when the W-phase PWM signal 38a indicates low, the switching element Q15 is turned on and the switching element Q16 is turned off.

U相用PWM信号34bは、第2インバータにおいてU相アームに属するスイッチング素子Q21,Q22のスイッチング動作を制御するためのPWM信号である。U相用PWM信号34bがハイ(High)を示す場合、スイッチング素子Q22がオンになり、スイッチング素子Q21がオフになる。一方、U相用PWM信号34bがロー(Low)を示す場合、スイッチング素子Q21がオンになり、スイッチング素子Q22がオフになる。   The U-phase PWM signal 34b is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q21 and Q22 belonging to the U-phase arm in the second inverter. When the U-phase PWM signal 34b indicates high (High), the switching element Q22 is turned on and the switching element Q21 is turned off. On the other hand, when the U-phase PWM signal 34b indicates low, the switching element Q21 is turned on and the switching element Q22 is turned off.

V相用PWM信号36bは、第2インバータにおいてV相アームに属するスイッチング素子Q23,Q24のスイッチング動作を制御するためのPWM信号である。V相用PWM信号36bがハイ(High)を示す場合、スイッチング素子Q24がオンになり、スイッチング素子Q23がオフになる。一方、V相用PWM信号36bがロー(Low)を示す場合、スイッチング素子Q23がオンになり、スイッチング素子Q24がオフになる。   The V-phase PWM signal 36b is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q23 and Q24 belonging to the V-phase arm in the second inverter. When the V-phase PWM signal 36b indicates high (High), the switching element Q24 is turned on and the switching element Q23 is turned off. On the other hand, when the V-phase PWM signal 36b indicates low, the switching element Q23 is turned on and the switching element Q24 is turned off.

W相用PWM信号38bは、第2インバータにおいてW相アームに属するスイッチング素子Q25,Q26のスイッチング動作を制御するためのPWM信号である。W相用PWM信号38bがハイ(High)を示す場合、スイッチング素子Q26がオンになり、スイッチング素子Q25がオフになる。一方、W相用PWM信号38bがロー(Low)を示す場合、スイッチング素子Q25がオンになり、スイッチング素子Q26がオフになる。   The W-phase PWM signal 38b is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q25 and Q26 belonging to the W-phase arm in the second inverter. When the W-phase PWM signal 38b indicates high (High), the switching element Q26 is turned on and the switching element Q25 is turned off. On the other hand, when the W-phase PWM signal 38b indicates low, the switching element Q25 is turned on and the switching element Q26 is turned off.

以上のように、ノコギリ状の波形を有する共通のキャリア信号26を用いることにより、キャリア信号26において波形が急上昇するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)にて、第1及び第2インバータの各相に対するPWM信号が、ハイ(High)からロー(Low)に切り替わる。これにより、ノコギリ波のエッジタイミングにて、第1及び第2インバータにおける各スイッチング素子のオン/オフのタイミングが一致することになる。具体的には、ノコギリ波のエッジタイミングにて、スイッチング素子Q11,Q13,Q15,Q21,Q23,Q25がオンからオフに切り替わり、スイッチング素子Q12,Q14,Q16,Q22,Q24,Q26がオフからオンに切り替わる。   As described above, by using the common carrier signal 26 having a sawtooth waveform, at the timing when the waveform suddenly rises in the carrier signal 26 (edge timing of the sawtooth wave), each phase of the first and second inverters The PWM signal is switched from high to low. Thereby, the on / off timing of each switching element in the first and second inverters coincides at the edge timing of the sawtooth wave. Specifically, the switching elements Q11, Q13, Q15, Q21, Q23, and Q25 are switched from on to off at the sawtooth edge timing, and the switching elements Q12, Q14, Q16, Q22, Q24, and Q26 are switched from off to on. Switch to

なお、変形例1においても、キャリア信号26の波形として、時間と共に上がっていき、急降下することを繰り返す波形が用いられてもよい。この場合、波形が急降下するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)にて、第1及び第2インバータの各相に対するPWM信号がロー(Low)からハイ(High)に切り替わる。これにより、ノコギリ波のエッジタイミングにて、スイッチング素子Q11,Q13,Q15,Q21,Q23,Q25がオフからオンに切り替わり、スイッチング素子Q12,Q14,Q16,Q22,Q24,Q26がオンからオフに切り替わる。   In the first modification, the waveform of the carrier signal 26 may be a waveform that rises with time and repeats a sudden drop. In this case, the PWM signal for each phase of the first and second inverters switches from low to high at the timing when the waveform suddenly drops (sawtooth edge timing). Thereby, at the edge timing of the sawtooth wave, the switching elements Q11, Q13, Q15, Q21, Q23, and Q25 are switched from OFF to ON, and the switching elements Q12, Q14, Q16, Q22, Q24, and Q26 are switched from ON to OFF. .

短絡用信号86は、短絡スイッチ84のオン/オフのタイミングを示す信号である。短絡用信号86は、例えば制御部24によって生成される。短絡用信号86の波形は、キャリア信号26の波形が急上昇するタイミング(ノコギリ波のエッジタイミング)を含む前後の期間(短絡絡期間)において、ハイ(High)状態になり、それ以外の期間においてはロー(Low)状態になる。短絡用信号40がハイ(High)を示す場合、短絡スイッチ84はオンになる。これにより、短絡期間中、第1及び第2インバータにおける各相アームの出力端子が短絡する。一方、短絡用信号40がロー(Low)を示す場合、短絡スイッチ84はオフになる。これにより、短絡期間以外の期間中、第1及び第2インバータにおける各相アームの出力端子の短絡が解消される。短絡期間は、一例として数μ秒である。   The short circuit signal 86 is a signal indicating the on / off timing of the short circuit switch 84. The short circuit signal 86 is generated by the control unit 24, for example. The waveform of the short-circuit signal 86 is in a high state in the period before and after the timing (the edge timing of the sawtooth wave) when the waveform of the carrier signal 26 suddenly rises (short-circuiting period), and in the other periods It becomes a Low state. When the short circuit signal 40 indicates high, the short circuit switch 84 is turned on. Thereby, the output terminal of each phase arm in a 1st and 2nd inverter short-circuits during a short circuit period. On the other hand, when the short circuit signal 40 indicates Low, the short circuit switch 84 is turned off. Thereby, the short circuit of the output terminal of each phase arm in the first and second inverters is eliminated during a period other than the short circuit period. As an example, the short-circuit period is several microseconds.

なお、変形例1においても、第1及び第2インバータにおける各相に対するPWM信号のエッジタイミングは、厳密に一致していなくてもよい。短絡用信号86がハイ(High)になっている短絡期間内に、各相に対するPWM信号のエッジタイミングが含まれていればよい。   Note that also in the first modification, the edge timing of the PWM signal for each phase in the first and second inverters may not exactly match. It suffices if the edge timing of the PWM signal for each phase is included in the short-circuit period in which the short-circuit signal 86 is high.

変形例1によると、上述した実施形態と同様に、短絡期間中においては、スイッチング素子Q11〜16,Q21〜26にてスイッチング損失は発生しない。この理由は、上述した実施形態に係る理由と同じである。変形例1においても、スイッチング損失の発生回数が減少し、スイッチング損失の合計を低減することが可能となる。例えば、第1インバータにおけるスイッチング損失の発生回数は3回となり、第2インバータにおけるスイッチング損失の発生回数は3回となる。比較例1と比べると、スイッチング損失の発生回数を半分に減らすことが可能となる。   According to the modified example 1, as in the above-described embodiment, switching loss does not occur in the switching elements Q11 to 16 and Q21 to 26 during the short circuit period. This reason is the same as the reason according to the above-described embodiment. Also in the first modification, the number of occurrences of switching loss is reduced, and the total switching loss can be reduced. For example, the number of occurrences of switching loss in the first inverter is 3, and the number of occurrences of switching loss in the second inverter is 3. Compared with Comparative Example 1, the number of occurrences of switching loss can be reduced by half.

変形例1においては、短絡スイッチ84によって、第1及び第2インバータのU相アーム、V相アーム及びW相アームの出力端子を、一括して短絡することが可能となる。これにより、第1及び第2インバータのそれぞれに別々の短絡スイッチを設ける場合と比べて、部品点数を削減し、インバータ装置の製造コストを削減することが可能となる。   In the first modification, the short-circuit switch 84 can collectively short-circuit the output terminals of the U-phase arm, V-phase arm, and W-phase arm of the first and second inverters. Thereby, compared with the case where a separate short-circuit switch is provided for each of the first and second inverters, it is possible to reduce the number of components and reduce the manufacturing cost of the inverter device.

なお、本実施形態に係る制御方法は、3台以上のインバータに対して適用されてもよい。この場合においても、短絡期間中に全スイッチング素子をスイッチングさせることにより、スイッチング損失を低減することが可能となる。また、全相の出力端子を一括して短絡する短絡スイッチが用いられてもよい。   Note that the control method according to the present embodiment may be applied to three or more inverters. Even in this case, switching loss can be reduced by switching all the switching elements during the short-circuit period. Further, a short-circuit switch that short-circuits all phase output terminals at once may be used.

(変形例2)
次に、変形例2について説明する。変形例2では、各相用のPWM信号を生成するためのキャリア波として三角波が用いられる。また、個々の相毎に個別のキャリア波が用いられる。短絡スイッチ16がオンになっている短絡期間中にスイッチング素子Q11〜Q16にてスイッチング動作が発生するように、各キャリア波の位相差が制御される。
(Modification 2)
Next, Modification 2 will be described. In the second modification, a triangular wave is used as a carrier wave for generating a PWM signal for each phase. In addition, individual carrier waves are used for individual phases. The phase difference of each carrier wave is controlled so that the switching operation occurs in the switching elements Q11 to Q16 during the short-circuit period in which the short-circuit switch 16 is on.

図19には、変形例2に係るPWM制御に関する信号が示されている。横軸は時間を示している。U相用キャリア信号88は、U相用のPWM信号を生成するためのキャリア波である。V相用キャリア信号90は、V相用のPWM信号を生成するためのキャリア波である。W相用キャリア信号92は、W相用のPWM信号を生成するためのキャリア波である。これらのキャリア波は三角波である。具体的には、これらの信号の波形は、時間と共に徐々に上がっていき、その後、徐々に下がっていくことを繰り返す波形である。   FIG. 19 shows signals related to PWM control according to the second modification. The horizontal axis indicates time. The U-phase carrier signal 88 is a carrier wave for generating a U-phase PWM signal. The V-phase carrier signal 90 is a carrier wave for generating a V-phase PWM signal. The W-phase carrier signal 92 is a carrier wave for generating a W-phase PWM signal. These carrier waves are triangular waves. Specifically, the waveforms of these signals are waveforms that gradually increase with time and then gradually decrease.

U相用デューティ信号94、V相用デューティ信号96、及び、W相用デューティ信号98は、対応する相のPWM信号を生成するための信号であり、対応する相に対する指令電圧に応じた信号である。制御部24は、各相用のデューティ信号に応じて、各相用のキャリア波の位相差を制御する。制御部24は、各相用のキャリア信号と各相用のデューティ信号に基づいて、U相用PWM信号100、V相用PWM信号102、及び、W相用PWM信号104を生成する。   The U-phase duty signal 94, the V-phase duty signal 96, and the W-phase duty signal 98 are signals for generating a PWM signal of a corresponding phase, and are signals corresponding to a command voltage for the corresponding phase. is there. The control unit 24 controls the phase difference of the carrier wave for each phase according to the duty signal for each phase. The control unit 24 generates a U-phase PWM signal 100, a V-phase PWM signal 102, and a W-phase PWM signal 104 based on the carrier signal for each phase and the duty signal for each phase.

U相用PWM信号100は、U相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q11,Q12のオン/オフのタイミングを示す信号である。U相用PWM信号100は、U相用キャリア信号88とU相用デューティ信号94との比較によって生成される。U相用キャリア信号88とU相用デューティ信号94とが交差するタイミングで、U相用PWM信号100のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。制御部24は、U相用PWM信号100をU相アーム用の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、U相用PWM信号100に従って、U相アームに属するスイッチング素子Q11,Q12のスイッチング動作を制御する。U相用PWM信号100がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、U相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q12をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q11をオフにする。一方、U相用PWM信号100がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、U相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q11をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q12をオフにする。   The U-phase PWM signal 100 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q11 and Q12. The U-phase PWM signal 100 is generated by comparing the U-phase carrier signal 88 with the U-phase duty signal 94. At the timing when the U-phase carrier signal 88 and the U-phase duty signal 94 intersect, the U-phase PWM signal 100 is switched between high and low. The control unit 24 supplies the U-phase PWM signal 100 to the drive circuit for the U-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q11 and Q12 belonging to the U-phase arm according to the U-phase PWM signal 100. When the U-phase PWM signal 100 indicates high, the drive circuit turns on the switching element Q12 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q11 belonging to the upper arm in the U-phase arm. On the other hand, when U-phase PWM signal 100 indicates low, the drive circuit turns on switching element Q11 belonging to the upper arm and turns off switching element Q12 belonging to the lower arm in the U-phase arm.

V相用PWM信号102は、V相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q13,Q14のオン/オフのタイミングを示す信号である。V相用PWM信号102は、V相用キャリア信号90とV相用デューティ信号96との比較によって生成される。V相用キャリア信号90とV相用デューティ信号96とが交差するタイミングで、V相用PWM信号102のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。制御部24は、V相用PWM信号102をV相アーム用の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、V相用PWM信号102に従って、V相アームに属するスイッチング素子Q13,Q14のスイッチング動作を制御する。V相用PWM信号102がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、V相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q14をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q13をオフにする。一方、V相用PWM信号102がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、V相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q13をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q14をオフにする。   The V-phase PWM signal 102 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q13 and Q14. The V-phase PWM signal 102 is generated by comparing the V-phase carrier signal 90 and the V-phase duty signal 96. At the timing when the V-phase carrier signal 90 and the V-phase duty signal 96 cross each other, the V-phase PWM signal 102 is switched between high and low. The control unit 24 supplies the V-phase PWM signal 102 to the drive circuit for the V-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q13 and Q14 belonging to the V-phase arm in accordance with the V-phase PWM signal 102. When the V-phase PWM signal 102 indicates high, the drive circuit turns on the switching element Q14 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q13 belonging to the upper arm in the V-phase arm. On the other hand, when the V-phase PWM signal 102 indicates Low, the drive circuit turns on the switching element Q13 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q14 belonging to the lower arm in the V-phase arm.

W相用PWM信号104は、W相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御するためのPWM信号であり、スイッチング素子Q15,Q16のオン/オフのタイミングを示す信号である。W相用PWM信号104は、W相用キャリア信号92とW相用デューティ信号98との比較によって生成される。W相用キャリア信号92とW相用デューティ信号98とが交差するタイミングで、W相用PWM信号104のハイ(High)とロー(Low)とが切り替わる。制御部24は、W相用PWM信号104をW相アーム用の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、W相用PWM信号104に従って、W相アームに属するスイッチング素子Q15,Q16のスイッチング動作を制御する。W相用PWM信号104がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、W相アームにおいて下アームに属するスイッチング素子Q16をオンにし、上アームに属するスイッチング素子Q15をオフにする。一方、W相用PWM信号104がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、W相アームにおいて上アームに属するスイッチング素子Q15をオンにし、下アームに属するスイッチング素子Q16をオフにする。   The W-phase PWM signal 104 is a PWM signal for controlling the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm, and is a signal indicating the on / off timing of the switching elements Q15 and Q16. The W-phase PWM signal 104 is generated by comparing the W-phase carrier signal 92 and the W-phase duty signal 98. At the timing when the W-phase carrier signal 92 and the W-phase duty signal 98 cross each other, the W-phase PWM signal 104 is switched between high and low. The control unit 24 supplies the W-phase PWM signal 104 to the drive circuit for the W-phase arm. The drive circuit controls the switching operation of the switching elements Q15 and Q16 belonging to the W-phase arm according to the W-phase PWM signal 104. When the W-phase PWM signal 104 indicates high, the drive circuit turns on the switching element Q16 belonging to the lower arm and turns off the switching element Q15 belonging to the upper arm in the W-phase arm. On the other hand, when the W-phase PWM signal 104 indicates low, the drive circuit turns on the switching element Q15 belonging to the upper arm and turns off the switching element Q16 belonging to the lower arm in the W-phase arm.

短絡用信号106は、短絡スイッチ16のオン/オフのタイミングを示す信号である。短絡用信号106は、例えば制御部24によって生成される。制御部24は、短絡用信号106を短絡スイッチ16の駆動回路に供給する。当該駆動回路は、短絡用信号106に従って、短絡スイッチ16のスイッチング動作を制御する。短絡用信号106がハイ(High)を示す場合、駆動回路は、短絡スイッチ16をオンにする。これにより、各相アームの出力端子が短絡する。一方、短絡用信号106がロー(Low)を示す場合、駆動回路は、短絡スイッチ16をオフにする。これにより、各相アームの出力端子の短絡が解消される。短絡期間は、一例として数μ秒である。   The short circuit signal 106 is a signal indicating the on / off timing of the short circuit switch 16. The short circuit signal 106 is generated by the control unit 24, for example. The control unit 24 supplies the short circuit signal 106 to the drive circuit of the short circuit switch 16. The drive circuit controls the switching operation of the short-circuit switch 16 in accordance with the short-circuit signal 106. When the short-circuit signal 106 indicates high (High), the drive circuit turns on the short-circuit switch 16. Thereby, the output terminal of each phase arm short-circuits. On the other hand, when the short circuit signal 106 indicates low, the drive circuit turns off the short circuit switch 16. Thereby, the short circuit of the output terminal of each phase arm is eliminated. As an example, the short-circuit period is several microseconds.

変形例2では、制御部24は、各相のデューティ信号の変化に応じて各相のキャリア信号の位相差を制御するとともに、短絡スイッチ16がオンになっている短絡期間中に、各相に対するPWM信号がハイ(High)からロー(Low)に切り替わるように、各キャリア信号の位相差を制御する。例えば、短絡期間中に、各スイッチング素子のオン/オフのタイミング(スイッチング動作のタイミング)が一致するように、各相のキャリア信号の位相差が制御される。なお、別の例として、短絡期間中に、各相に対するPWM信号がロー(Low)からハイ(High)に切り替わるように、各相のキャリア信号が生成されてもよい。   In the second modification, the control unit 24 controls the phase difference of the carrier signal of each phase according to the change of the duty signal of each phase, and during the short circuit period in which the short circuit switch 16 is on, The phase difference of each carrier signal is controlled so that the PWM signal is switched from high to low. For example, during the short circuit period, the phase difference of the carrier signal of each phase is controlled so that the on / off timing (switching operation timing) of each switching element coincides. As another example, the carrier signal of each phase may be generated so that the PWM signal for each phase is switched from low to high during the short circuit period.

なお、上記の実施形態と同様に、各相に対するPWM信号のエッジタイミング、つまり、各相に対するPWM信号がハイ(High)からロー(Low)に切り替わるタイミング、又は、各相に対するPWM信号がロー(Low)からハイ(High)に切り替わるタイミングは、厳密に一致していなくてもよい。短絡用信号106がハイ(High)になっている短絡期間内に、各相に対するPWM信号のエッジタイミングが含まれていればよい。   As in the above embodiment, the PWM signal edge timing for each phase, that is, the timing at which the PWM signal for each phase switches from high to low, or the PWM signal for each phase is low ( The timing of switching from (Low) to High (High) may not exactly match. It is only necessary that the edge timing of the PWM signal for each phase is included in the short-circuit period in which the short-circuit signal 106 is high.

変形例2においても、短絡期間中においては、スイッチング素子Q11〜Q16にてスイッチング損失は発生しない。それ故、スイッチング損失の発生回数が減少し、スイッチング損失の合計を低減することが可能となる。   Also in the modified example 2, switching loss does not occur in the switching elements Q11 to Q16 during the short circuit period. Therefore, the number of occurrences of switching loss is reduced, and the total switching loss can be reduced.

なお、各相に対するPWM信号のエッジタイミングを短絡期間中に含めるためのキャリア信号は、上記の実施形態及び変形例2に係る信号に限定されるものではない。もちろん、これら以外の信号であっても、PWM信号のエッジタイミングを短絡期間中に含めることができるのであれば、キャリア信号として用いることができる。   In addition, the carrier signal for including the edge timing of the PWM signal for each phase in the short-circuit period is not limited to the signal according to the above-described embodiment and Modification 2. Of course, signals other than these can be used as carrier signals as long as the edge timing of the PWM signal can be included in the short-circuit period.

上記の実施形態及び変形例1,2によると、例えば3レベルインバータよりも部品点数を削減することが可能となり、インバータ装置の製造コストを削減することが可能となる。例えば、2つのインバータを用いる場合において、スイッチング損失を低減するために必要な追加部品について説明する。特許文献1に記載の3レベルインバータにおいては、12個のスイッチング素子、12個のゲートドライバ、12個のダイオード、及び、中間電圧出力用の電源回路、を追加する必要がある。一方、変形例1に係るインバータ装置においては、1個のスイッチング素子(スイッチング素子Q40)、1個のゲートドライバ、及び、12個のダイオード(ダイオードD41〜D52)、を追加することにより、スイッチング損失を低減することができる。このように、本実施形態及び変形例に係る回路構成及び制御方法によると、3レベルインバータと比べて、より少ない部品点数でスイッチング損失を低減することが可能となる。   According to the above embodiment and Modifications 1 and 2, for example, the number of parts can be reduced as compared with a three-level inverter, and the manufacturing cost of the inverter device can be reduced. For example, in the case where two inverters are used, additional parts necessary for reducing switching loss will be described. In the three-level inverter described in Patent Document 1, it is necessary to add 12 switching elements, 12 gate drivers, 12 diodes, and a power supply circuit for outputting an intermediate voltage. On the other hand, in the inverter device according to the modified example 1, switching loss is achieved by adding one switching element (switching element Q40), one gate driver, and twelve diodes (diodes D41 to D52). Can be reduced. As described above, according to the circuit configuration and the control method according to the present embodiment and the modification, it is possible to reduce the switching loss with a smaller number of parts compared to the three-level inverter.

10 直流電源、12 正極側ライン、14 負極側ライン、16 短絡スイッチ、Q11〜Q16 スイッチング素子、D11〜D16 ダイオード。   10 DC power source, 12 positive line, 14 negative line, 16 short circuit switch, Q11 to Q16 switching element, D11 to D16 diode.

Claims (5)

複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン/オフすることにより、電源から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータを制御する方法において、
前記複数のスイッチング素子によって構成される複数の相の出力端子には、前記複数の相の出力端子を短絡する短絡スイッチが設けられており、
前記短絡スイッチのオン期間中、前記複数の相を構成する前記複数のスイッチング素子のうち、それぞれの相ごとに少なくとも1つのスイッチング素子をスイッチングさせ、
前記短絡スイッチは、前記複数の相の出力端子を一括して短絡するスイッチである、
ことを特徴とするインバータの制御方法。
In a method of controlling an inverter comprising a plurality of switching elements and converting the DC power supplied from a power source into AC power by turning on / off the plurality of switching elements,
The output terminals of the plurality of phases configured by the plurality of switching elements are provided with short-circuit switches that short-circuit the output terminals of the plurality of phases.
During the ON period of the short-circuit switch, among the plurality of switching elements constituting the plurality of phases, at least one switching element is switched for each phase ,
The short-circuit switch is a switch that collectively short-circuits the output terminals of the plurality of phases.
An inverter control method characterized by the above.
請求項1に記載のインバータの制御方法において、
前記インバータのPWM制御周期毎に、所定期間中、前記短絡スイッチをオンにする、
ことを特徴とするインバータの制御方法。
In the control method of the inverter according to claim 1,
For each PWM control cycle of the inverter, the shorting switch is turned on for a predetermined period.
An inverter control method characterized by the above.
請求項1又は請求項2に記載のインバータの制御方法において、
前記短絡スイッチのオン期間中にスイッチングさせるスイッチング素子の動作とは、個々の相において前記電源の負極側に接続されたスイッチング素子の動作はオンからオフへの切り替えであり、前記個々の相において前記電源の正極側に接続されたスイッチング素子の動作はオフからオンへの切り替えであり、又は、前記電源の負極側に接続されたスイッチング素子の動作はオフからオンへの切り替えであり、前記電源の正極側に接続されたスイッチング素子の動作はオンからオフへの切り替えである、
ことを特徴とするインバータの制御方法。
In the control method of the inverter according to claim 1 or 2,
The operation of the switching element that is switched during the ON period of the short-circuit switch is an operation of the switching element connected to the negative electrode side of the power supply in each phase is switching from ON to OFF, and the operation in the individual phase The operation of the switching element connected to the positive side of the power supply is switching from off to on, or the operation of the switching element connected to the negative side of the power supply is switching from off to on, The operation of the switching element connected to the positive electrode side is switching from on to off,
An inverter control method characterized by the above.
複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子をオン/オフすることにより、電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記複数のスイッチング素子によって構成される複数の相の出力端子に設けられ、前記複数の相の出力端子を短絡する短絡スイッチと、
前記短絡スイッチのオン期間中、前記複数の相を構成する前記複数のスイッチング素子のうち、それぞれの相ごとに少なくとも1つのスイッチング素子をスイッチングさせる制御部と、
を含み、
前記短絡スイッチは、前記複数の相の出力端子を一括して短絡するスイッチである、
ことを特徴とするインバータ装置。
A power converter that includes a plurality of switching elements, and converts DC power supplied from a power source into AC power by turning on and off the plurality of switching elements;
A short-circuit switch provided at a plurality of phase output terminals constituted by the plurality of switching elements, and short-circuiting the plurality of phase output terminals;
During the ON period of the short circuit switch, among the plurality of switching elements constituting the plurality of phases, a control unit that switches at least one switching element for each phase;
Only including,
The short-circuit switch is a switch that collectively short-circuits the output terminals of the plurality of phases.
An inverter device characterized by that.
請求項に記載のインバータ装置において、
前記制御部は、前記電力変換部のPWM制御周期毎に、所定期間中、前記短絡スイッチをオンにする、
ことを特徴とするインバータ装置。
The inverter device according to claim 4 ,
The control unit turns on the short-circuit switch for a predetermined period for each PWM control cycle of the power conversion unit.
An inverter device characterized by that.
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