JP6893946B2 - 電力変換装置、発電電動機の制御装置、および、電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

この発明は、交流回転機に電圧を印加する電力変換装置、発電電動機の制御装置、および、電動パワーステアリング装置に関するものである。

従来の電力変換装置の一例として、２台のインバータを用いて２つの巻線組を有する多相回転機の各巻線組に電圧を印加するように構成されている電力変換装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電力変換装置では、２台のインバータが同時に有効電圧ベクトルとなるモードを回避し、コンデンサのリプル電流を低減させるために、以下のような制御方法が採用されている。すなわち、一方のインバータに対応する電圧指令値の中心値が出力可能なデューティ範囲よりも下側になるように当該電圧指令値の中心値をシフトさせるともに、他方のインバータに対応する電圧指令値の中心値が出力可能なデューティ範囲よりも上側になるように当該電圧指令値の中心値をシフトさせている。

特許第４９４１６８６号公報

特許文献１に記載の制御方法を用いた場合、変調率が低い領域では、２台のインバータが同時に放電となるモードを回避することで、コンデンサのリプル電流を低減している。しかしながら、変調率の高い領域では、２台のインバータが同時に零電圧ベクトルとなるモードを回避することができないので、コンデンサのリプル電流を低減できないという問題点があった。

また、特許文献１に記載の制御方法を用いた場合、力率が大きい領域では、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）１周期において母線電流は正または零となるが、力率が小さい領域では、ＰＷＭ１周期において、母線電流は、正、負または零となる。変調率が高い領域では、２台のインバータの母線電流が同時に負となるモードが発生するため、コンデンサのリプル電流の低減効果が小さくなるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、変調率が高い場合のコンデンサのリプル電流の低減を図ることが可能な、電力変換装置、発電電動機の制御装置、および、電動パワーステアリング装置を得ることを目的としている。

この発明は、直流電源からの直流電圧に基づいて、交流回転機の２つの３相巻線のうちの第１の３相巻線に電圧を印加する第１の電力変換器と、前記直流電圧に基づいて、前記交流回転機の２つの３相巻線のうちの第２の３相巻線に電圧を印加する第２の電力変換器と、外部から入力される制御指令に基づいて前記第１の３相巻線の各相に対する第１の電圧指令を演算するとともに、前記第１の電圧指令に基づいて前記第１の３相巻線の各相に印加する第１印加電圧を演算し、各前記第１印加電圧と搬送波信号とを比較することにより、前記第１の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力するとともに、前記制御指令に基づいて前記第２の３相巻線の各相に対する第２の電圧指令を演算するとともに、前記第２の電圧指令に基づいて前記第２の３相巻線の各相に印加する第２印加電圧を演算し、各前記第２印加電圧と前記搬送波信号とを比較することにより、前記第２の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力する制御部とを備え、前記搬送波信号は、第１搬送波信号と、前記第１搬送波信号と１８０ｄｅｇ位相が異なる第２搬送波信号とを含み、前記第１の３相巻線と前記第２の３相巻線との位相差は既知であり、前記制御部は、前記第１の３相巻線の各相に対する前記第１の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第１電圧最大相、第１電圧中間相、第１電圧最小相としたとき、前記第１の３相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第１電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第１印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、前記電流絶対値最大相が前記第１電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第１印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相のうち、１相の前記第１印加電圧を第２搬送波信号と比較し、他の１相の前記第１印加電圧を前記第１搬送波信号と比較して、前記第１の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力し、前記第２の３相巻線の各相に対する前記第２の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第２電圧最大相、第２電圧中間相、第２電圧最小相としたとき、前記第２の３相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第２電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第２印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、前記電流絶対値最大相が前記第２電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第２印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、前記第１の３相巻線の前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相および前記第２の３相巻線の前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相のうち、前記第２の３相巻線の１相の前記第２印加電圧を、前記第２の３相巻線の１相との位相差が小さい組み合わせとなる前記第１の３相巻線の１相の搬送波信号と異なる搬送波信号と比較し、前記第２の３相巻線の他の１相の前記第２印加電圧を、前記第１の３相巻線の他の１相の搬送波信号と異なる搬送波信号と比較して、前記第２の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力する、電力変換装置である。

この発明に係る電力変換装置、発電電動機の制御装置、および、電動パワーステアリング装置によれば、変調率が高い場合のコンデンサのリプル電流の低減を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置が接続された交流回転機の２つの３相巻線の位相差を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオフセット演算器によるオフセット電圧の演算処理の流れを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置における力率角が０ｄｅｇの場合の電流波形および電圧波形を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置における力率角が０ｄｅｇの場合の図３のフローチャートでオフセット電圧を演算した場合に設定されるスイッチング停止相を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置において、図５のようにスイッチング停止相が設定された場合の３相印加電圧の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置における力率角が６０ｄｅｇの場合の電流波形および電圧波形を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置における力率角が６０ｄｅｇの場合の図３のフローチャートでオフセット電圧を演算した場合に設定されるスイッチング停止相を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオフセット演算器から出力される力率角６０ｄｅｇの場合の３相印加電圧の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器の動作を説明する図である。 図１０に対する比較例として、同一の搬送波信号を用いた場合の第１のオン／オフ信号発生器の動作を示す図である。 オン／オフ信号生成で使用される搬送波信号の切り替えの一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器から出力される理想的なオン／オフ信号の波形を示した図である。 図１３に対する比較例として、オン／オフ信号の波形の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の切り替え動作を示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の切り替え動作を示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器から出力されるオン／オフ信号の波形を示した図である。 図１９に対する比較例として、オン／オフ信号の波形の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の一例を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第１のオフセット演算器によるオフセット電圧の演算処理の流れを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第２のオフセット演算器によるオフセット電圧の演算処理の流れを示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置に設けられた第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の切り替え動作を示したフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の力率角０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の異なる設定方法ごとのコンデンサ電流と変調率との関係を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の力率角６０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の異なる設定方法ごとのコンデンサ電流と変調率との関係を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置を、車両用発電電動機に使用した場合の構成を示した図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置を、電動パワーステアリング装置用の電動機に使用した場合の構成を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示した構成図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置が接続された交流回転機の２つの３相巻線の位相差を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置における２つの３相巻線の電流波形を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置における力率角が０ｄｅｇの場合の第１の３相電圧指令および第２の３相電圧指令の波形を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置における力率角が０ｄｅｇの場合の第１の３相印加電圧および第２の３相印加電圧の波形を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置における力率角が６０ｄｅｇの場合の第１の３相電圧指令および第２の３相電圧指令の波形を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置における力率角が６０ｄｅｇの場合の第１の３相印加電圧および第２の３相印加電圧の波形を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号の切り替え動作を示したフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器および第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器および第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器および第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置に設けられた第１のオン／オフ信号発生器および第２のオン／オフ信号発生器で使用される搬送波信号を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の力率角０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の異なる設定方法ごとのコンデンサ電流と変調率との関係を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置の力率角６０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の異なる設定方法ごとのコンデンサ電流と変調率との関係を示した図である。

以下、この発明に係る電力変換装置、発電電動機の制御装置、および、電動パワーステアリング装置のそれぞれの実施の形態について、図に基づいて説明する。各図において、同一または相当する部材および部位については、同一符号を付して示し、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る電力変換装置は、第１の電力変換器４ａ、第２の電力変換器４ｂ、および、制御部６を備えている。また、必要に応じて、電力変換装置は、平滑コンデンサ３を備える。電力変換装置は、電源としての直流電源２に接続されている。また、電力変換装置には、負荷として、交流回転機１が接続されている。電力変換装置は、直流電源２からの直流電圧を交流電圧に変換して交流回転機１に供給する。また、図１に示すように、さらに、必要に応じて、電力変換装置は、交流回転機１の各相の巻線に流れる電流を検出する第１の電流検出器５ａおよび第２の電流検出器５ｂを備える。

以下、図１に示す本実施の形態１に係る電力変換装置の各構成要素、交流回転機１、および、直流電源２について説明する。

交流回転機１は、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１および第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を有する３相交流回転機から構成されている。第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２とは、互いに電気的に接続されることなく、交流回転機１の固定子に納められている。３相交流回転機としては、例えば、永久磁石同期回転機、誘導回転機、同期リラクタンス回転機等が挙げられる。本実施の形態１においては、２つの３相巻線を有する交流回転機であれば、いずれの回転機を交流回転機１として用いてもよい。第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、図２に示すように、位相差が零であるものとして説明するが、後述する第１の３相電圧指令と第２の３相電圧指令との位相差が零である場合も同様の効果を得ることができる。

直流電源２は、電力変換器４に直流電圧Ｖｄｃを出力する。直流電源２としては、バッテリー、ＤＣ−ＤＣコンバータ、ダイオード整流器、ＰＷＭ整流器等が挙げられるが、直流電圧を出力する機器であれば、いずれの機器も直流電源２として使用可能である。

平滑コンデンサ３は、直流電源２に並列に接続されている。すなわち、平滑コンデンサの一端は直流電源２の正極端子に接続され、平滑コンデンサ３の他端は直流電源２の負極端子に接続されている。したがって、平滑コンデンサ３は、直流電源２の２つの出力に電気的に接続されていると言える。平滑コンデンサ３は、母線電流Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２の変動を抑制して安定した直流電流Ｉｃを生成する。ここでは細かく図示しないが、真のコンデンサ容量Ｃ以外に、実際には、等価直列抵抗Ｒｃ、および、リードインダクタンスＬｃが存在する。このように、平滑コンデンサ３を用いて、コンデンサのリプル電流を抑制することで、コンデンサの小型化を図ることができる。

電力変換器４ａは、上アームの高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１，Ｓｖｐ１，Ｓｗｐ１、および、下アームの低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｎ１を有している。これらのスイッチング素子をまとめて呼ぶ場合には、スイッチング素子Ｓｕｐ１〜Ｓｗｎ１と呼ぶこととする。

第１の電力変換器４ａには、制御部６から、オン／オフ信号Ｑｕｐ１，Ｑｕｎ１，Ｑｖｐ１，Ｑｖｎ１，Ｑｗｐ１，Ｑｗｎ１が入力される。以下、オン／オフ信号Ｑｕｐ１，Ｑｕｎ１，Ｑｖｐ１，Ｑｖｎ１，Ｑｗｐ１，Ｑｗｎ１をまとめて呼ぶ場合には、オン／オフ信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１と呼ぶこととする。第１の電力変換器４ａは、インバータである逆変換回路を用いて、オン／オフ信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１に基づいて、スイッチング素子Ｓｕｐ１〜Ｓｗｎ１をオンオフする。第１の電力変換器４ａは、これらのオンオフ動作により、直流電源２から入力される直流電圧Ｖｄｃを電力変換して、交流電圧を得る。第１の電力変換器４ａは、当該交流電圧を、交流回転機１の第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加し、電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１を通電させる。

ここで、オン／オフ信号Ｑｕｐ１，Ｑｕｎ１，Ｑｖｐ１，Ｑｖｎ１，Ｑｗｐ１，Ｑｗｎ１は、第１の電力変換器４ａにおいて、それぞれ、スイッチング素子Ｓｕｐ１，Ｓｕｎ１，Ｓｖｐ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｐ１，Ｓｗｎ１のオン／オフを切り替えるためのスイッチング信号である。以後、オン／オフ信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の値が１ならば、対応するスイッチング素子がオンされ、一方、オン／オフ信号Ｑｕｐ１〜Ｑｗｎ１の値が０ならば、対応するスイッチング素子がオフされるものとする。なお、半導体スイッチング素子Ｓｕｐ１〜Ｓｗｎ１は、半導体スイッチと、半導体スイッチに逆並列接続されたダイオードとから構成される。半導体スイッチとしては、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）パワートランジスタ等の半導体スイッチを用いる。

第２の電力変換器４ｂは、上アームの高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ２，Ｓｖｐ２，Ｓｗｐ２、および、下アームの低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｎ２を有している。これらのスイッチング素子をまとめて呼ぶ場合には、スイッチング素子Ｓｕｐ２〜Ｓｗｎ２と呼ぶこととする。

第２の電力変換器４ｂには、制御部６から、オン／オフ信号Ｑｕｐ２，Ｑｕｎ２，Ｑｖｐ２，Ｑｖｎ２，Ｑｗｐ２，Ｑｗｎ２が入力される。以下、オン／オフ信号Ｑｕｐ２，Ｑｕｎ２，Ｑｖｐ２，Ｑｖｎ２，Ｑｗｐ２，Ｑｗｎ２をまとめて呼ぶ場合には、オン／オフ信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２と呼ぶこととする。第２の電力変換器４ｂは、インバータである逆変換回路を用いて、オン／オフ信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２に基づいて、スイッチング素子Ｓｕｐ２〜Ｓｗｎ２をオンオフする。第２の電力変換器４ｂは、これらのオンオフ動作により、直流電源２から入力される直流電圧Ｖｄｃを電力変換して、交流電圧を得る。第２の電力変換器４ｂは、当該交流電圧を、交流回転機１の第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加し、電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２を通電させる。

ここで、オン／オフ信号Ｑｕｐ２，Ｑｕｎ２，Ｑｖｐ２，Ｑｖｎ２，Ｑｗｐ２，Ｑｗｎ２は、第２の電力変換器４ｂにおいて、それぞれ、スイッチング素子Ｓｕｐ２，Ｓｕｎ２，Ｓｖｐ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｐ２，Ｓｗｎ２のオン／オフを切り替えるためのスイッチング信号である。以後、オン／オフ信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の値が１ならば、対応するスイッチング素子がオンされ、一方、オン／オフ信号Ｑｕｐ２〜Ｑｗｎ２の値が０ならば、対応するスイッチング素子がオフされるものとする。なお、半導体スイッチング素子Ｓｕｐ２〜Ｓｗｎ２は、半導体スイッチと、半導体スイッチに逆並列接続されたダイオードとから構成される。半導体スイッチとしては、例えば、ＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳパワートランジスタ等の半導体スイッチを用いる。

第１の電流検出器５ａは、交流回転機１の第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１の値を、それぞれ、電流検出値Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓとして検出する。図１に示すように、交流回転機１の第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第１の電力変換器４ａとの間に第１の電流検出器５ａを設けることで、第１の電力変換器４ａのスイッチング素子の状態に拘らず常時電流を検出できるという効果を得ることができる。つまり、制御部６は、電流検出可否を考慮せずに、スイッチング素子のオン／オフを決定することが可能となる。そのため、交流回転機１の第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第１の電力変換器４ａとの間に第１の電流検出器５ａを設けることは、本実施の形態１にとって好適である。

なお、第１の電流検出器５ａは、図１の例に限定されない。第１の電流検出器５ａは、例えば、第１の電力変換器４ａの半導体スイッチング素子Ｓｕｎ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｎ１のそれぞれに対して直列に接続された電流検出用抵抗を備えた電流検出器であってもよい。その場合には、当該電流検出用抵抗を用いて、電流検出値Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓを検出する。あるいは、第１の電流検出器５ａは、第１の電力変換器４ａと平滑コンデンサ３との間に接続された電流検出用抵抗を備えた電流検出器であってもよい。その場合には、当該電流検出用抵抗を用いて、インバータ入力電流である母線電流Ｉｉｎｖ１を検出し、その検出値に基づいて、電流検出値Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓを求める。第１の電流検出器５ａがこれらの構成の場合には、制御部６は、電流検出可否を考慮しつつ、半導体スイッチング素子Ｓｕｐ１〜Ｓｗｎ１のオン／オフを決定すればよい。

第２の電流検出器５ｂは、交流回転機１の第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に流れる電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の値を、それぞれ、電流検出値Ｉｕ２ｓ，Ｉｖ２ｓ，Ｉｗ２ｓとして検出する。図１に示すように、交流回転機１の第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と第２の電力変換器４ｂとの間に第２の電流検出器５ｂを設けることで、第２の電力変換器４ｂのスイッチング素子の状態に拘らず常時電流を検出できるという効果を得ることができる。つまり、制御部６は、電流検出可否を考慮せずに、スイッチング素子のオン／オフを決定することが可能となる。そのため、交流回転機１の第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と第２の電力変換器４ｂとの間に第２の電流検出器５ｂを設けることは、本実施の形態１にとって好適である。

なお、第２の電流検出器５ｂは、図１の例に限定されない。第２の電流検出器５ｂは、例えば、第２の電力変換器４ｂの半導体スイッチング素子Ｓｕｎ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｎ２のそれぞれに対して直列に接続された電流検出用抵抗を備えた電流検出器であってもよい。その場合には、当該電流検出用抵抗を用いて、電流検出値Ｉｕ２ｓ，Ｉｖ２ｓ，Ｉｗ２ｓを検出する。あるいは、第２の電流検出器５ｂは、第２の電力変換器４ｂと平滑コンデンサ３との間に接続された電流検出用抵抗を備えた電流検出器であってもよい。その場合には、当該電流検出用抵抗を用いて、インバータ入力電流である母線電流Ｉｉｎｖ２を検出し、その検出値に基づいて、電流検出値Ｉｕ２ｓ，Ｉｖ２ｓ，Ｉｗ２ｓを求める。第２の電流検出器５ｂがこれらの構成の場合には、制御部６は、電流検出可否を考慮しつつ、半導体スイッチング素子Ｓｕｐ２〜Ｓｗｎ２のオン／オフを決定すればよい。

次に、制御部６について説明する。制御部６は、図１に示すように、電圧指令演算器７、第１のオフセット演算器８ａ、第２のオフセット演算器８ｂ、第１のオン／オフ信号発生器９ａ、および、第２のオン／オフ信号発生器９ｂを備えている。制御部６のハードウェア構成について説明すると、制御部６は、例えば、演算処理を実行するマイクロコンピュータと、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とから構成される。ＲＯＭには、プログラムデータ、固定値データ等のデータが記憶されている。また、ＲＡＭには、演算結果などの各種データが記憶される。ＲＡＭに格納されている各種データは、更新されて順次書き換えられる。制御部６は、マイクロコンピュータが、ＲＯＭに記憶されたプログラムデータを読み出して実行することにより、制御部６の電圧指令演算器７、第１のオフセット演算器８ａ、第２のオフセット演算器８ｂ、第１のオン／オフ信号発生器９ａ、および、第２のオン／オフ信号発生器９ｂの各部の機能を実現する。以下、制御部６の各部について詳細に説明する。

電圧指令演算器７は、外部から入力される制御指令に基づいて、交流回転機１を駆動するための第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に印加する電圧に関する第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を演算し、第１のオフセット演算器８ａへ出力する。また、電圧指令演算器７は、外部から入力される制御指令に基づいて、交流回転機１を駆動するための第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に印加する電圧に関する第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を演算し、第２のオフセット演算器８ｂへ出力する。

電圧指令演算器７における、第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１および第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２の演算方法としては、例えば、Ｖ／Ｆ（Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）制御、電流フィードバック制御などを使用する。

Ｖ／Ｆ制御では、電圧指令演算器７は、図１における制御指令として、交流回転機１の速度指令または周波数指令ｆを設定して、電圧指令の振幅を決定する。

一方、電流フィードバック制御では、電圧指令演算器７は、図１における制御指令として、交流回転機１に通電する電流を指令する電流指令を用いる。また、電圧指令演算器７には、第１の電流検出器５ａによって検出された第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の電流検出値Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓが入力される。電圧指令演算器７は、電流フィードバック制御を用いて、電流検出値Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓと電流指令との偏差を零とすべく、比例積分制御によって、第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を演算する。また、電圧指令演算器７には、第２の電流検出器５ｂによって検出された第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の電流検出値Ｉｕ２ｓ，Ｉｖ２ｓ，Ｉｗ２ｓが入力される。電圧指令演算器７は、電流フィードバック制御を用いて、電流検出値Ｉｕ２ｓ，Ｉｖ２ｓ，Ｉｗ２ｓと電流指令との偏差を零とすべく、比例積分制御によって、第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を演算する。このようなフィードバック制御方法は公知技術であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

ただし、Ｖ／Ｆ制御はフィードフォワード制御であるため、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１、および、第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を流れる電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の情報を必要としない。よって、Ｖ／Ｆ制御の場合、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れるＩｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１、および、第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を流れるＩｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の情報を電圧指令演算器７に入力することは必須ではない。

第１のオフセット演算器８ａは、電圧指令演算器７から出力された第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１から、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１をそれぞれ減算し、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’を演算する。オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１は、第１のオフセット演算器８ａによって演算される。図３に、第１のオフセット演算器８ａがオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１を演算する処理の流れを示すフローチャートを示す。

図３において、第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１のうちの最大の電圧指令をＶｍａｘとし、それに対応する相を第１電圧最大相または単に電圧最大相とする。また、同様に、最小の電圧指令をＶｍｉｎとし、それに対応する相を第１電圧最小相または単に電圧最小相とする。また、最大と最小との間の中間の電圧指令をＶｍｉｄとし、それに対応する相を第１電圧中間相または単に電圧中間相とする。すなわち、第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を大きい順に並べたときの電圧最大相の電圧指令をＶｍａｘ、電圧中間相の電圧指令をＶｍｉｄ、電圧最小相の電圧指令をＶｍｉｎとする。

このとき、図３に示すように、まず、第１のオフセット演算器８ａは、ステップＳ１３０で、電流検出値Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓに基づいて、３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１のうち、その絶対値が最大となる相を、電流絶対値最大相として選択する。そして、第１のオフセット演算器８ａは、電流絶対値最大相が電圧最大相と一致しているか否かを判定する。電流絶対値最大相が電圧最大相であるならば、ステップＳ１３３に進み、そうでなければ、ステップＳ１３１に進む。

ステップＳ１３１では、第１のオフセット演算器８ａは、電流絶対値最大相が電圧最小相と一致しているか否かを判定する。電流絶対値最大相が電圧最小相であるならば、ステップＳ１３４に進み、そうでなければ、ステップＳ１３２に進む。

ステップＳ１３２は、電流絶対値最大相が電圧中間相である場合を示す。そこで、第１のオフセット演算器８ａは、電圧中間相の電圧指令Ｖｍｉｄが正の値であるか否かを判定する。電圧中間相の電圧指令Ｖｍｉｄが正の値であるならば、ステップＳ１３５に進み、そうでなければ、ステップＳ１３６に進む。

ステップＳ１３３およびステップＳ１３６では、第１のオフセット演算器８ａは、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１に、電圧最小相の電圧指令Ｖｍｉｎの値を設定する。

一方、ステップＳ１３４およびステップＳ１３５では、第１のオフセット演算器８ａは、電圧最大相の電圧指令Ｖｍａｘと直流電源２の直流電圧Ｖｄｃとの差、すなわち、（Ｖｍａｘ−Ｖｄｃ）の値を求め、当該値（Ｖｍａｘ−Ｖｄｃ）をオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１に設定する。

なお、上記のステップＳ１３０において、第１のオフセット演算器８ａが、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流Ｉｕ１ｓ，Ｉｖ１ｓ，Ｉｗ１ｓに基づいて電流絶対値最大相を選択すると説明したが、これに限定されない。第１のオフセット演算器８ａは、制御指令から得られる３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１に基づいて、電流絶対値最大相を選択してもよい。

次に、図４〜図９を用いて、第１のオフセット演算器８ａから出力される第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’の波形について説明する。第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’の波形は、電流位相と電圧位相との差である力率角によって変化する。以下に、詳細に説明する。

力率角が０ｄｅｇの場合には、図２の電流位相θｉに対する電流波形および電圧波形は図４のようになる。図４の上段のグラフは電流位相に対する第１の３相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１の波形を示し、図４の下段のグラフは第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の波形を示す。また、図４の上段のグラフおよび下段のグラフの横軸は共に位相を示す。図４の上段のグラフおよび下段のグラフにおいて、実線がＵ１相の波形、破線がＶ１相の波形、点線がＷ１相の波形をそれぞれ示している。

図４の上段のグラフに示されるように、電流絶対値最大相は、電流位相によって以下のように変化する。
電流位相：０ｄｅｇ以上から３０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
３０ｄｅｇ以上から９０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
９０ｄｅｇ以上から１５０ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相、
１５０ｄｅｇ以上から２１０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
２１０ｄｅｇ以上から２７０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
２７０ｄｅｇ以上から３３０ｄｅｇ未満まで：Ｖ1相、
３３０ｄｅｇ以上から３６０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相。

また、図４の下段のグラフに示されるように、電圧最大相は、電流位相によって以下のように変化する。
電流位相：０ｄｅｇ以上から６０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
６０ｄｅｇ以上から１８０ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相、
１８０ｄｅｇ以上から３００ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
３００ｄｅｇ以上から３６０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相。

また、図４の下段のグラフに示されるように、電圧最小相は、電流位相によって以下のように変化する。
電流位相：０ｄｅｇ以上から１２０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
１２０ｄｅｇ以上から２４０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
２４０ｄｅｇ以上から３６０ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相。

以上のことからわかるように、電流絶対値最大相は、電圧最大相および電圧最小相のうちのいずれか一方に一致する。

図３のフローチャートに従ってオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１を決定すると、スイッチング停止相は、図５の表に示すように設定される。すなわち、スイッチング停止相と電流絶対値最大相は一致している。従って、スイッチング停止相は、電圧最大相および電圧最小相のうちのいずれか一方に一致する。

その結果、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’は、図６に示すように、６０ｄｅｇ毎にスイッチング停止相が切り替わる波形となる。図６のグラフにおいて、実線が印加電圧Ｖｕ１’の波形、破線が印加電圧Ｖｖ１’の波形、点線が印加電圧Ｖｗ１’の波形をそれぞれ示している。また、最大相を搬送波信号の最大値に設定する上べた二相変調と、最小相を搬送波信号の最小値に設定する下べた二相変調とが、６０ｄｅｇ毎に交互に切り替わる。力率角が０〜３０ｄｅｇ、１５０〜２１０ｄｅｇ、３３０〜３６０ｄｅｇの場合には、同様の印加電圧に設定することができる。

一方、力率角が６０ｄｅｇの場合には、電流波形および電圧波形は図７のようになる。図７の上段のグラフは電流位相に対する３相電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１の波形を示し、図７の下段のグラフは第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１の波形を示す。また、図７の上段のグラフおよび下段のグラフの横軸は共に位相を示す。図７の上段のグラフおよび下段のグラフにおいて、実線がＵ１相の波形、破線がＶ１相の波形、点線がＷ１相の波形をそれぞれ示している。

図７の上段のグラフに示されるように、電流絶対値最大相は、図４の上段のグラフと同様に、電流位相によって変化する。図４の場合と同じであるため、ここでは説明を省略する。

図７の下段のグラフに示されるように、電圧最大相は、電流位相によって以下のように変化する。
電流位相：０ｄｅｇ以上から１２０ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相、
１２０ｄｅｇ以上から２４０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
２４０ｄｅｇ以上から３６０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相。

また、図７の下段のグラフに示されるように、電圧最小相は、電流位相によって以下のように変化する。
電流位相：０ｄｅｇ以上から６０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
６０ｄｅｇ以上から１８０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
１８０ｄｅｇ以上から３００ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相、
３００ｄｅｇ以上から３６０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相。

また、図７の下段のグラフに示されるように、電圧中間相は、電流位相によって以下のように変化する。
電流位相：０ｄｅｇ以上から６０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
６０ｄｅｇ以上から１２０ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
１２０ｄｅｇ以上から１８０ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相、
１８０ｄｅｇ以上から２４０ｄｅｇ未満まで：Ｕ１相、
２４０ｄｅｇ以上から３００ｄｅｇ未満まで：Ｗ１相、
３００ｄｅｇ以上から３６０ｄｅｇ未満まで：Ｖ１相。

このように、力率角が６０ｄｅｇの場合は、力率角が０ｄｅｇの場合とは異なり、電流絶対値最大相が電圧中間相と一致する領域が、３０ｄｅｇ毎に発生する。

図３のフローチャートに従ってオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１を決定すると、スイッチング停止相は、図８の表に示すように設定される。図８においても、スイッチング停止相は、電圧最大相および電圧最小相のうちのいずれか一方に一致する。

その結果、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’は、図９に示すように、３０ｄｅｇ毎にスイッチング停止相が切り替わる波形となる。図９のグラフにおいて、実線が印加電圧Ｖｕ１’の波形、破線が印加電圧Ｖｖ１’の波形、点線が印加電圧Ｖｗ１’の波形をそれぞれ示している。また、図３のステップＳ１３２の判定結果によってオフセット方向は６０ｄｅｇ毎に変化しており、上べた二相変調と下べた二相変調が６０ｄｅｇ毎に交互に切り替わる。

第１のオン／オフ信号発生器９ａは、第１のオフセット演算器８ａから出力される第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’に基づいて、オン／オフ信号Ｑｕｐ１，Ｑｕｎ１，Ｑｖｐ１，Ｑｖｎ１，Ｑｗｐ１，Ｑｗｎ１を出力する。図１０は、図４に示すタイミングＣでの第１のオン／オフ信号発生器９ａの動作説明図である。図１０において、Ｃ１は第１搬送波信号、Ｃ２は第２搬送波信号である。第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とは、１８０ｄｅｇ位相が異なる。第１搬送波信号Ｃ１および第２搬送波信号Ｃ２は、共に、最小値が０で、最大値がＶｄｃで、周期がＴｃの三角波である。ここでは、第１搬送波信号Ｃ１および第２搬送波信号Ｃ２の一例として三角波を用いて説明するが、第１搬送波信号Ｃ１および第２搬送波信号Ｃ２は、のこぎり波等、三角波以外の他の形状であってもよい。また、その場合でも同様の効果が得られる。

第１のオン／オフ信号発生器９ａは、第１搬送波信号Ｃ１と印加電圧Ｖｕ１’とを比較し、印加電圧Ｖｕ１’が第１搬送波信号Ｃ１の最大値と一致または第１搬送波信号Ｃ１よりも大きい場合は「Ｑｕｐ１＝１かつＱｕｎ１＝０」を出力し、印加電圧Ｖｕ１’が第１搬送波信号Ｃ１の最小値と一致または第１搬送波信号Ｃ１未満の場合は「Ｑｕｐ１＝０かつＱｕｎ１＝１」を出力する。

また、第１のオン／オフ信号発生器９ａは、第１搬送波信号Ｃ１と印加電圧Ｖｖ１’とを比較し、印加電圧Ｖｖ１’が第１搬送波信号Ｃ１の最大値と一致または第１搬送波信号Ｃ１よりも大きい場合は「Ｑｖｐ１＝１かつＱｖｎ１＝０」を出力し、印加電圧Ｖｖ１’が第１搬送波信号Ｃ１の最小値と一致または第１搬送波信号Ｃ１未満の場合は「Ｑｖｐ１＝０かつＱｖｎ１＝１」を出力する。

また、第１のオン／オフ信号発生器９ａは、第２搬送波信号Ｃ２と印加電圧Ｖｗ１’とを比較し、印加電圧Ｖｗ１’が第２搬送波信号Ｃ２の最大値と一致または第２搬送波信号Ｃ２よりも大きい場合は「Ｑｗｐ１＝１かつＱｗｎ１＝０」を出力し、印加電圧Ｖｗ１’が第２搬送波信号Ｃ２の最小値と一致または第２搬送波信号Ｃ２未満の場合は「Ｑｗｐ１＝０かつＱｗｎ１＝１」を出力する。

その結果、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は、図１０に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２において−Ｉｗ１、時刻ｔ２〜ｔ３においてＩｕ１、時刻ｔ３〜ｔ５において−Ｉｖ１、時刻ｔ５〜ｔ６においてＩｕ１、時刻ｔ６〜ｔ７において−Ｉｗ１となり、いずれのタイミングにおいても力行電流が流れている。図１から分かるように、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１、第２の母線電流Ｉｉｎｖ２、直流電源２の出力電流Ｉｂ、および、平滑コンデンサ３の出力電流Ｉｃには、Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２＝Ｉｂ＋Ｉｃの関係がある。また、直流電源２の出力電流Ｉｂは一定値Ｉｄｃを出力するため、コンデンサ電流Ｉｃは、出力電流Ｉｂに対して、Ｉｃ＝Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２−Ｉｄｃの関係が成り立つ。一定値Ｉｄｃは、変調率ｋ、力率角θｉｖおよび電流実効値Ｉｒｍｓを用いて下式（１）で与えられる。変調率ｋは、線間電圧波高値が直流電圧Ｖｄｃとなるときを１とした値である。

変調率ｋが小さい場合にはＩｃの最大値の絶対値と最小値の絶対値を比較すると、最大値の絶対値の方が大きくなり、変調率ｋが大きい場合にはＩｃの最大値の絶対値と最小値の絶対値を比較すると、最小値の絶対値の方が大きくなる。平滑コンデンサ３のコンデンサ電流を小さくするためには、低変調率では、母線電流Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２が、予め設定された閾値を超えるような大きな値になることを回避すればよく、高変調率では、母線電流Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２が、零または負となることを回避すればよい。例えば、力率角０ｄｅｇの力行運転状態ではＩｎｉｎｖ１およびＩｉｎｖ２が０〜√３Ｉｒｍｓの範囲となるので、ＩｄｃがＩｎｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２の振幅中央値になるには√３Ｉｒｍｓであればよい。この場合、変調率ｋが１／√２の場合を基準として低変調率、高変調率ということとする。母線電流Ｉｉｎｖ２については後述するが、本実施の形態では、Ｉｉｎｖ１−Ｉｄｃ／２を抑制した上で、コンデンサ電流Ｉｃも抑制する。

なお、上記の図１０では、第２搬送波信号Ｃ２と印加電圧Ｖｗ１’とを比較してオン／オフ信号Ｑｗｐ１，Ｑｗｎ１を決定したが、以下では、図１１に示すように、第１搬送波信号Ｃ１と印加電圧Ｖｗ１’とを比較した場合の第１の母線電流Ｉｉｎｖ１について説明する。Ｕ１相およびＶ１相のオン／オフ信号Ｑｕｐ１，Ｑｕｎ１，Ｑｖｐ１，Ｑｖｎ１は、図１０の場合と同様の動きとなるため、ここでは説明を省略する。一方、Ｗ１相のオン／オフ信号Ｑｗｐ１，Ｑｗｎ１は、図１０の場合と異なる。図１１では、第１のオン／オフ信号発生器９ａが、第１搬送波信号Ｃ１と印加電圧Ｖｗ１’とを比較し、印加電圧Ｖｗ１’が第１搬送波信号Ｃ１の最大値と一致または第１搬送波信号Ｃ１よりも大きい場合は「Ｑｗｐ１＝１かつＱｗｎ１＝０」を出力し、印加電圧Ｖｗ１’が第１搬送波信号Ｃ１の最小値と一致または第１搬送波信号Ｃ１未満の場合には「Ｑｗｐ１＝０かつＱｗｎ１＝１」を出力する。

その結果、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は、時刻ｔ１〜ｔ２において０、時刻ｔ２〜ｔ３において−Ｉｗ１、時刻ｔ３〜ｔ５においてＩｕ１、時刻ｔ５〜ｔ６において−Ｉｗ１、時刻ｔ６〜ｔ７において０となる。時刻ｔ１〜ｔ２および時刻ｔ６〜ｔ７においてＩｉｎｖ１＝０となるため、図１１は、図１０に比べて、コンデンサ電流が大きくなる。

従って、上記の図１０で示したように、スイッチング停止相以外の２相のうち、一方の相に対する搬送波信号として第１搬送波信号Ｃ１を使用し、もう一方の相に対する搬送波信号として第２搬送波信号Ｃ２を使用することで、コンデンサ電流を低減することができる。また、電気角１周期において、上べた二相変調または下べた二相変調とすることによりスイッチング回数を低減できるため、スイッチング損失による発熱を抑制する効果も得ることができる。

以下では、搬送波信号の選択方法について説明する。

図１２は、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’と比較する搬送波信号を、第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２のいずれにするかを示した図である。図１２において、搬送波信号の各欄における「１」は第１搬送波信号Ｃ１を選択したことを示し、「２」は第２搬送波信号Ｃ２を選択したことを示す。また、図１２において、ハッチング部分はスイッチング停止相を示しているので、いずれの搬送波信号を選択しても出力結果は変わらない。上述したように、コンデンサ電流を小さくするには、スイッチング停止相以外の２相が互いに異なる搬送波信号を使用すればよい。そのため、スイッチング停止相の変化に合わせて、搬送波信号を６０ｄｅｇ毎に切り替える場合、Ｖ１相であれば３０ｄｅｇで搬送波信号を切り替える必要がある。このとき、Ｖ１相は電圧中間相となっているため、スイッチング停止相ではない。

図１３は、理想的に搬送波信号が切り替わった場合のオン／オフ信号Ｑｕｐ１，Ｑｖｐ１，Ｑｗｐ１の変化を表したものである。Ｖ１相については、時刻ｔ１０〜ｔ１２では第１搬送波信号Ｃ１と比較し、時刻ｔ１２〜ｔ１４では第２搬送波信号Ｃ２と比較して、オン／オフ信号Ｑｖｐ１を生成している。印加電圧Ｖｖ１’の演算は、時刻ｔ１２より前のタイミングで終了するため、その時点で搬送波信号の切り替え要否は判明している。例えば、印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’の演算が時刻ｔ１５で完了し、時刻ｔ１５の時点で、搬送波信号を切り替えた場合、本来、時刻ｔ１５で実施されるオン／オフ信号Ｑｖｐ１を０から１にする指示が実施できず、図１４のようなオン／オフ信号Ｑｖｐ１となる。すなわち、図１４では、時刻ｔ１５以降も、オン／オフ信号Ｑｖｐ１が０のままである。その結果、時刻ｔ１０〜ｔ１２で出力したいＶ１相の印加電圧Ｖｖ１’が出せず、３相電流が乱れる要因となる。これを回避して図１３のような理想的な波形を実現するには、搬送波信号の切り替えと印加電圧の反映を時刻ｔ１２で同期して実施する必要がある。

廉価なマイコンを用いた場合には同期してできる処理が限られるが、図１５の表に示すように搬送波信号を切り替えることで、搬送波信号の切り替えと印加電圧の反映を同期せずに実施できる。上記の図１２のように搬送波信号を設定すると、電圧中間相で搬送波信号の切り替えが必要となるが、図１５のように搬送波信号を設定することで、搬送波信号の切り替え頻度を下げられる。具体的には、図１５に示すように、Ｕ１相については、電流位相２１０〜３３０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を使用し、電流位相３０〜１５０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。また、Ｖ１相については、電流位相０〜９０ｄｅｇおよび電流位相３３０〜３６０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択し、電流位相１５０〜２７０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。また、Ｗ１相については、電流位相９０〜２１０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択し、電流位相０〜３０ｄｅｇおよび電流位相２７０〜３６０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。

すなわち、Ｕ１相、Ｖ１相、および、Ｗ１相の各相において、１２０ｄｅｇごとに第１搬送波信号Ｃ１と第２搬送波信号Ｃ２とを切り替え、第１搬送波信号Ｃ１の区間と第２搬送波信号Ｃ２の区間との間に、スイッチング停止相となる区間を挟む。スイッチング停止相では、搬送波信号１周期においてオンまたはオフのままとなるため、その間に搬送波信号を切り替えてもオン／オフ信号は変化しない。本実施の形態１では、図１５の左から右に変化する回転方向であれば、Ｕ１相は電流位相１５０〜２１０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１に切り替え、電流位相３３０〜３６０ｄｅｇまたは電流位相０〜３０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。また、Ｖ１相は、電流位相２７０〜３３０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１に切り替え、電流位相９０〜１５０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。また、Ｗ１相は、電流位相３０〜９０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１に切り替え、電流位相２１０〜２７０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。換言すると、Ｕ１相は電流位相１５０〜３３０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を、電流位相３３０〜３６０ｄｅｇまたは電流位相０〜１５０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択し、Ｖ１相は電流位相２７０〜３６０ｄｅｇまたは０〜９０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を、電流位相９０〜２７０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択し、Ｗ１相は電流位相３０〜２１０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を、電流位相２１０〜３６０ｄｅｇまたは０〜３０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択することになる。つまり、制御部６は、３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各相において、３６０ｄｅｇのうち、連続する１８０ｄｅｇ間で第１搬送波信号Ｃ１を選択し、残りの連続する１８０ｄｅｇ間で第２搬送波信号Ｃ２を選択することによって、搬送波信号の切り替え回数を低減できる。

図１５の表に示すように搬送波信号の切り替えを行うためには、例えば、図１６のようなフローチャートで切り替え処理を行うとよい。図１６では、まず、ステップＳ１４０で、電流絶対値最大相が電圧最大相であるかどうかを判定する。電流絶対値最大相が電圧最大相である場合はステップＳ１４２に進み、そうでなければ、ステップＳ１４１に進む。ステップＳ１４１では、電流絶対値最大相が電圧最小相であるかどうかを判定する。電流絶対値最大相が電圧最小相である場合にはステップＳ１４３に進み、そうでなければ、ステップＳ１４４に進む。ステップＳ１４２では、搬送波信号を第１搬送波信号Ｃ１から第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。ステップＳ１４３では、搬送波信号を第２搬送波信号Ｃ２から第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。ステップＳ１４４では、搬送波信号を切り替えずに現在の搬送波信号のまま、保持する。

つまり、スイッチング停止状態となるとき、印加電圧が搬送波信号の最大値と一致するとき、または、印加電圧が搬送波信号の最小値と一致するときに、使用する搬送波信号を切り替えることで、搬送波信号の切り替えによって生じる印加電圧の乱れを抑制することができる。なお、ここでは、図１３および図１４に示すように、第１搬送波信号Ｃ１を搬送波信号１周期において上に凸、第２搬送波信号Ｃ２を搬送波信号１周期において下に凸である三角波としたが、反対であっても同様の効果が得られることはいうまでもない。

交流回転機１の回転数が低い場合、図１５の搬送波信号が切り替わる領域間をハンチングする場合がある。例えば、図３のようなフローチャートで動作させた場合であれば、角度検出誤差または電流検出誤差などの影響によって電圧位相がずれることによって、ハンチングが生じる。この場合には、図１６のステップＳ１４２によって第２搬送波信号Ｃ２に切り替わった後で、再度、第１搬送波信号Ｃ１を選択したい領域に戻ることがある。そのため、ステップＳ１４０が連続Ｘ１回成立したときにステップＳ１４２を実施する、および、ステップＳ１４１が連続Ｘ２回成立したときにステップＳ１４３を実施するというように、搬送波信号の切り替えを遅延させる。ここで、Ｘ１およびＸ２の値は、予め適宜設定しておく。つまり、交流回転機１の回転数が、予め設定された回転数閾値以下の場合に、搬送波信号の切り替えを遅延させることによって、搬送波信号が切り替わる領域間のハンチングによる搬送波信号の切り替えミスを回避できる。このように、交流回転機１の回転数が回転数閾値以下の低回転数の場合には、搬送波信号の切り替えがハンチングする可能性があるが、予め設定された条件に基づく不感帯を設けて、切り替えを遅延させることで、ハンチングの発生を回避することができる。なお、ここでは、予め設定された条件として、「ステップＳ１４０が連続Ｘ１回成立」あるいは「ステップＳ１４１が連続Ｘ２回成立」という条件を例に挙げて説明したが、これに限定されない。予め設定された条件は、例えば、予め設定した時間が経過したときなど、他の条件としてもよい。

なお、交流回転機１の回転方向が一定の場合には、図１６に示すフローに従う判定でよいが、交流回転機１が両方向に回転する場合には、回転方向に応じて切り替え方を変える必要がある。例えば、図１５の右から左に変化する回転方向の場合について考える。このとき、Ｕ１相は、１５０〜２１０ｄｅｇの間で第２搬送波信号Ｃ２に切り替え、３３０〜３６０ｄｅｇの間、および、０〜３０ｄｅｇの間で第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。Ｖ１相は、２７０〜３３０ｄｅｇの間で第２搬送波信号Ｃ２に切り替え、９０〜１５０ｄｅｇの間で第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。Ｗ１相は、３０〜９０ｄｅｇの間で第２搬送波信号Ｃ２に切り替え、２１０〜２７０ｄｅｇの間で第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。この場合には、例えば、図１７に示すフローチャートで切り替えを行うとよい。

図１７と図１６との違いについて説明する。図１７は、図１６のステップＳ１４２をステップＳ１４２ａに変更し、図１６のステップＳ１４３をステップＳ１４３ａに変更したものである。ステップＳ１４２ａでは、搬送波信号を第２搬送波信号Ｃ２から第１搬送波信号Ｃ１に切り替える。ステップＳ１４３ａでは、搬送波信号を第１搬送波信号Ｃ１から第２搬送波信号Ｃ２に切り替える。他のステップについては、図１６と同じであるため、ここではその説明を省略する。

以上の説明から分かるように、図１５の左から右に回転する場合には図１６のフローによって搬送波信号を決定し、図１５の右から左に回転する場合には図１７のフローによって搬送波信号を決定する。これにより、交流回転機１が両方向に回転する場合においても、交流回転機１が一方向に回転する場合と同様に、コンデンサ電流を低減することができる。なお、この場合においても、搬送波信号の切り替えミスを回避するために、交流回転機１の回転数が或る値以下の場合に、搬送波信号の切り替えを遅延させてもよい。また、回転方向が切り替わった後の電気角１周期の搬送波信号が所望の設定と異なるものとなることを許容すれば、回転方向に関係無く図１６または図１７のフローによって搬送波信号を決定してもよい。

力率角が６０ｄｅｇの場合には、搬送波信号は、図１８に示すように設定される。具体的には、Ｕ１相は、１８０〜２４０ｄｅｇおよび２７０〜３３０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択し、０〜６０ｄｅｇおよび９０〜１５０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。Ｖ１相は、３０〜９０ｄｅｇおよび３００〜３６０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択し、１２０〜１８０ｄｅｇおよび２１０〜２７０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。Ｗ１相は、６０〜１２０ｄｅｇおよび１５０〜２１０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択し、０〜３０ｄｅｇ、２４０〜３００ｄｅｇおよび３３０〜３６０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。すなわち、図１８に示すように、６０ｄｅｇごとに、３０ｄｅｇ分のスイッチング停止相となる区間を挟みながら、「Ｃ１」、「Ｃ１」、「Ｃ２」、「Ｃ２」、「Ｃ１」、「Ｃ１」、・・・の順に、搬送波信号の切り替えを行う。すなわち、一方の搬送波信号が２回連続して選択された後に、他方の搬送波信号が２回連続して選択される。また、スイッチング停止相では搬送波信号１周期においてオンまたはオフのままとなるため、その間に搬送波信号を切り替えてもオン／オフ信号は変化しない。本実施の形態１では、図１８の左から右に変化する回転方向であれば、Ｕ１相は、１５０〜１８０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、３３０〜３６０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。また、Ｖ１相は、２７０〜３００ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、９０〜１２０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。また、Ｗ１相は３０〜６０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１に切り替えられ、２１０〜２４０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２に切り替えられる。

図１８では、スイッチング停止相以外の２相の搬送波信号を３０ｄｅｇ毎に同じになるようにしている。すなわち、例えば、図１８の６０〜９０ｄｅｇでは、Ｕ１相がスイッチング停止相で、スイッチング停止相以外のＶ１相およびＷ１相の搬送波信号は、共に、第１搬送波信号Ｃ１である。また、１２０ｄｅｇ〜１５０ｄｅｇでは、Ｗ１相がスイッチング停止相で、スイッチング停止相以外のＵ１相およびＶ１相の搬送波信号は、共に、第２搬送波信号Ｃ２である。図１８の場合の効果について説明する。電圧と電流の位相が６０ｄｅｇずれていることで、２相の搬送波信号が同じになる領域では、電流絶対値最大相が電圧中間相となっている。具体的には、Ｖ１相とＷ１相との搬送波信号が同じになる６０〜９０ｄｅｇでは、電流絶対値最大相および電圧中間相は共にＷ１相である。また、Ｕ１相とＶ１相との搬送波信号が同じになる１２０〜１５０ｄｅｇでは、電流絶対値最大相および電圧中間相は共にＶ１相である。このとき、図７のタイミングＤにおいて、Ｖ１相を第２搬送波信号Ｃ２と比較し、Ｗ１相を第１搬送波信号Ｃ１と比較して、オン／オフ信号を生成したときの出力波形を図１９に示し、Ｖ１相およびＷ１相をともに第２搬送波信号Ｃ２と比較してオン／オフ信号を生成したときの出力波形を図２０に示す。

図１９では、２相の搬送波信号を互いに異なるものにしており、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は、Ｉｕ１、−Ｉｖ１および−Ｉｗ１の３種類となる。Ｉｕ１＜０、Ｉｖ１＜０、Ｉｗ１＞０なので、力行運転状態にも拘らず、Ｉｕ１および−Ｉｗ１が流れる間は、回生方向の電流が流れることになる。Ｗ１相は電流絶対値最大相であるから、コンデンサ電流が大きくなる。

一方、図２０では、２相の搬送波信号を同じものにしており、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は、Ｉｕ１、−Ｉｖ１および０の３種類となる。Ｉｕ１が流れる間は、回生方向の電流が流れることになるが、Ｕ１相は電流絶対値最小相であるから、コンデンサ電流は、図１９より小さくできる。ここでは、１相のスイッチングが停止する二相変調で説明したため、搬送波信号を切り替える切替対象相をスイッチング停止相として説明したが、正弦波変調を含む他の変調方式であっても３相の搬送波信号を同じにすることで同様の効果を得られる。つまり、電流絶対値最大相が電圧中間相であるときには、印加電圧が搬送波信号の最大値と一致する、または、印加電圧が搬送波信号の最小値と一致する相以外の２相の印加電圧を、同一の搬送波信号と比較することによって、コンデンサ電流を低減できる。

上記の説明においては、図３、図１６、および、図１７のフローに示すように、電流絶対値最大相が、電圧最大相、電圧最小相、および、電圧中間相のいずれであるかに基づいて、オフセット電圧および搬送波信号を決定したが、この場合に限定されない。すなわち、電流位相または力率角に基づいて、オフセット電圧および搬送波信号を決定してもよい。例えば、力率角が１８０ｄｅｇでは、図１５に対してオフセット方向を逆にした図２１を用いる。また、力率角が２４０ｄｅｇでは、図１８に対してオフセット方向を逆にした図２２を用いる。また、力率角が１２０ｄｅｇでは図１８に対して設定相をずらした図２３を用いる。また、力率角が３００ｄｅｇでは、図２３に対してオフセット方向を逆にした図２４を用いる。また、上記以外の力率角の場合には、±３０ｄｅｇの範囲内となる力率角６０ｎｄｅｇの場合を示した図の切替表に対して、電圧位相のずれ分だけ搬送波信号の切り替え位相をずらせばよい。ここで、ｎは整数である。例えば、力率角１３５ｄｅｇの場合には、力率角１２０ｄｅｇの図２３に対して１５ｄｅｇ切り替え位相が変化する。

前述のように、電流絶対値最大相が電圧中間相の場合には、搬送波信号を同じにした方がコンデンサ電流を低減できるため、スイッチング停止相の設定には自由度がある。そこで、力率角が６０ｄｅｇの場合について、図１８では搬送波信号の切り替え頻度を抑制したが、図２５の例および図２６の例では、スイッチング停止相の切り替え頻度を抑制する。図２５と図２６との違いは、搬送波信号の割り当てだけである。図２５では、制御部６は、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各相において、３６０ｄｅｇのうち、連続する１８０ｄｅｇ間で第１搬送波信号Ｃ１を選択し、残りの連続する１８０ｄｅｇ間で第２搬送波信号Ｃ２を選択している。一方、図２６では、Ｕ１相は、全領域において第１搬送波信号Ｃ１を選択し、Ｖ１相は、０〜３０ｄｅｇおよび１８０〜２１０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を、それ以外の領域では第２搬送波信号Ｃ２を選択し、Ｗ１相は、９０〜１５０ｄｅｇおよび２７０〜３３０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を、それ以外の領域では第１搬送波信号Ｃ１を選択している。つまり、制御部６は、図２５のように、３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の各相において、３６０ｄｅｇのうち、連続する１８０ｄｅｇ間で第１搬送波信号Ｃ１を選択し、残りの連続する１８０ｄｅｇ間で第２搬送波信号Ｃ２を選択することによって、搬送波信号の切り替え回数を最小とすることができる。図１８では、電気角１周期においてスイッチング停止相が１２回切り替わるが、図２５および図２６では、電気角１周期においてスイッチング停止相が６回切り替わるため、その分だけスイッチング損失を低減できる。このとき、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１は、図２７のようなフローチャートで決定するとよい。図２７は、図３に対して、図３のステップＳ１３５をステップＳ１３５ａに変更し、図３のステップＳ１３６をステップＳ１３６ａに変更したものである。図２７では、ステップＳ１３２の判定で、電圧中間相の電圧指令Ｖｍｉｄが正の場合には、下方向へオフセットさせるステップＳ１３５ａを実施し、電圧中間相の電圧指令Ｖｍｉｄが負の場合には、上方向へオフセットさせるステップＳ１３６ａを実施する。具体的には、ステップＳ１３５ａでは、第１のオフセット演算器８ａは、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１に、電圧最小相の電圧指令Ｖｍｉｎの値を設定する。一方、ステップＳ１３６ａでは、第１のオフセット演算器８ａは、電圧最大相の電圧指令Ｖｍａｘと直流電源２の直流電圧Ｖｄｃとの差、すなわち、（Ｖｍａｘ−Ｖｄｃ）の値を求め、当該値（Ｖｍａｘ−Ｖｄｃ）をオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ１に設定する。

電圧中間相の電圧指令が正の場合、電圧最大相の電圧指令は正、電圧最小相の電圧指令は負であり、３相の電圧指令の和は零であるから、電圧絶対値最大相は電圧最小相となる。電圧最大相の印加電圧を搬送波信号の最大値にするためのオフセット電圧の絶対値に比べて、電圧最小相の印加電圧を搬送波信号の最小値にするためのオフセット電圧の絶対値は小さい。電圧中間相の電圧指令が負の場合、電圧最大相の電圧指令は正、電圧最小相の電圧指令は負であり、３相の電圧指令の和は零であるから、電圧絶対値最大相は電圧最大相となる。電圧最大相の印加電圧を搬送波信号の最小値にするためのオフセット電圧の絶対値に比べて、電圧最小相の印加電圧を搬送波信号の最大値にするためのオフセット電圧の絶対値は小さい。したがって、図３のステップＳ１３５およびステップＳ１３６を、それぞれ、図２７のステップＳ１３５ａおよびステップＳ１３６ａにすることで、オフセット電圧を抑制する効果も得られる。

第２のオフセット演算器８ｂは、第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２にオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２を等しく減算し、第２の３相印加電圧Ｖｕ２’，Ｖｖ２’，Ｖｗ２’を演算する。図２８に、第２のオフセット演算器８ｂにおけるオフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２の演算フローチャートを示す。第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を大きい順に並べたときの電圧最大相の電圧指令をＶｍａｘ、電圧中間相の電圧指令をＶｍｉｄ、電圧最小相の電圧指令をＶｍｉｎとする。３相巻線を流れる電流のうち絶対値最大となる相を電流絶対値最大相と呼び、３相電圧指令を大きい順に並べたときの最大相を第２電圧最大相または単に電圧最大相と呼び、中間相を第２電圧中間相または単に電圧中間相と呼び、最小相を第２電圧最小相または単に電圧最小相と呼ぶ。ステップＳ２３０では、電流絶対値最大相が電圧最大相であるか否かを判定し、電流絶対値最大相が電圧最大相であるならばステップＳ２３３に進み、そうでないならば、ステップＳ２３１に進む。ステップＳ２３１では、電流絶対値最大相が電圧最小相であるか否かを判定し、電流絶対値最大相が電圧最小相であるならばステップＳ２３４に進み、そうでないならばステップＳ２３２に進む。ステップＳ２３２は、電流絶対値最大相が電圧中間相である場合である。そのため、ステップＳ２３２では、電圧中間相の電圧指令Ｖｍｉｄが正であるか否かを判定し、電圧中間相の電圧指令Ｖｍｉｄが正であるならばステップＳ２３５に進み、そうでないならばステップＳ２３６に進む。ステップＳ２３４およびステップＳ２３６では、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２を電圧最小相の電圧指令Ｖｍｉｎに設定する。ステップＳ２３３およびＳ２３５では、オフセット電圧Ｖｏｆｆｓｅｔ２を、電圧最大相の電圧指令Ｖｍａｘと直流電源２の直流電圧Ｖｄｃとの差（Ｖｍａｘ−Ｖｄｃ）に設定する。なお、電流絶対値最大相の選択には、制御指令を用いても、第２の電流検出器５ｂで得られた電流検出値を用いてもよい。

第２のオン／オフ信号発生器９ｂは、第２の３相印加電圧Ｖｕ２’，Ｖｖ２’，Ｖｗ２’に基づいてオンオフ信号Ｑｕｐ２，Ｑｕｎ２，Ｑｖｐ２，Ｑｖｎ２，Ｑｗｐ２，Ｑｗｎ２を出力する。第１のオン／オフ信号発生器９ａが図１５のように搬送波信号を選択する場合に、搬送波信号の設定を図１５と同じ設定とすれば図２９となり、図１５と異なる設定とすれば図３０となる。前述のようにコンデンサ電流Ｉｃ＝Ｉｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２−Ｉｄｃの関係が成り立つので、低変調率ではＩｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２を抑制することが重要であり、高変調率ではＩｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２が零または負となることを回避することが重要である。

図１０において、図２９の設定とすれば、第２の母線電流Ｉｉｎｖ２には−Ｉｗ１−Ｉｗ２、Ｉｕ１＋Ｉｕ２、−Ｉｖ１−Ｉｖ２が流れる。Ｖ１およびＶ２が電流絶対値最小相となるため、この搬送波１周期でのコンデンサ電流は−Ｉｖ１−Ｉｖ２が支配的になる。低変調率の場合にはＷ１およびＷ２が電流絶対値最大相となるため、この搬送波１周期でのコンデンサ電流は−Ｉｗ１−Ｉｗ２が支配的になる。一方、図３０の設定とすれば、母線電流Ｉｉｎｖ２には−Ｉｗ１−Ｉｖ２、Ｉｕ１＋Ｉｕ２、−Ｉｖ１−Ｉｗ２が流れる状態を作ることができる。電流絶対値最大相と電流絶対値最小相とを組み合わせて、第２の母線電流Ｉｉｎｖ２を流すため、搬送波信号１周期におけるＩｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２の変動を抑制できる。第１のオン／オフ信号発生器９ａが図１６のようなフローチャートで搬送波信号を切り替える場合には、第２のオン／オフ信号発生器９ｂは、例えば、図３１のようなフローチャートで切り替えるとよい。図３１では、ステップＳ２４０で、電流絶対値最大相が電圧最大相であるか否かを判定し、電流絶対値最大相が電圧最大相であるならばステップＳ２４２に進み、そうでないならば、ステップＳ２４１に進む。ステップＳ２４１では、電流絶対値最大相が電圧最小相であるか否かを判定し、電流絶対値最大相が電圧最小相であるならばステップＳ２４３に進み、そうでないならばステップＳ２４４に進む。ステップＳ２４２では、第１搬送波信号に切り替え、ステップＳ２４３では、第２搬送波信号に切り替え、ステップＳ２４４では搬送波信号を保持する。

図３２に、力率角０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の設定方法による比較結果を示す。横軸は変調率、縦軸はコンデンサ電流を表す。一点鎖線は特許文献１の方法を用いた場合、実線は特許文献１の方法に対してオフセット方向を同一とした場合、破線は本実施の形態で述べた搬送波信号を同じ設定とした場合、点線は本実施の形態で述べた搬送波信号を異なる設定とした場合である。本実施の形態１で述べた搬送波信号を異なる設定とすることによって、コンデンサ電流の極小値、極大値ともに低減できるという従来に無い効果を得ることができている。

図３３に、力率角６０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の設定方法による比較結果を示す。一点鎖線は特許文献１の方法を用いた場合、実線は特許文献１の方法に対してオフセット方向を同一とした場合、破線は本実施の形態で述べた搬送波信号を同じ設定とした場合、点線は本実施の形態で述べた搬送波信号を異なる設定とした場合である。特許文献１の方法では低変調率のコンデンサ電流を低減できるものの高変調率では次第に増加するが、本実施の形態１で述べた搬送波信号を異なる設定とすることによって、変調率が変化してもコンデンサ電流の最大値を低減できるという従来に無い効果を得ることができている。

力率角１８０ｄｅｇの場合は力率角０ｄｅｇと、力率角１２０ｄｅｇ、２４０ｄｅｇ、３００ｄｅｇの場合は力率角６０ｄｅｇと同様の効果が得られるため、本実施の形態１で述べた搬送波信号を異なる設定とすることによって力率角に関係無くコンデンサ電流を低減できるという従来に無い効果を得ることができる。

図３４は、本実施の形態１に係る電力変換装置を車両用発電電動機に使用する場合の構成を示す図である。電力変換装置の構成については、図１で説明した通りであるため、ここではその説明を省略する。図３４においては、交流回転機１が、内燃機関８０１とベルトを介して接続されている。交流回転機１および内燃機関８０１は、共に、車両に搭載されている。交流回転機１は、内燃機関８０１の補機として、図示しない駆動系部品を経由して、車両に設けられた車輪の駆動力を発生させるとともに、内燃機関８０１の回転を利用して発電を行う。内燃機関８０１の回転は一定方向となるため、交流回転機１が図３４の例のように使用される場合には、交流回転機１の回転方向が一定となることが多い。このように、交流回転機１の回転方向が決まっているため、図１５に示した切替表のように、搬送波信号を切り替えればよい。また、その場合において、図１６または図１７のいずれかのフローチャートに従って、搬送波信号を決めればよい。本実施の形態１の電力変換装置を車両用発電電動機に用いることで、高頻度で実施される発電動作時のコンデンサ電流を低減しつつ、搬送波信号の切り替えによる電流乱れの発生を抑制することができる。その結果、車両を運転する運転者にとって不快な駆動力変動を抑制できるという従来に無い効果を得ることができる。

図３５は、本実施の形態１に係る電力変換装置を車両に設けられた電動パワーステアリング装置用の電動機に使用する場合の構成を示す図である。電力変換装置の構成については、図１で説明した通りであるため、ここではその説明を省略する。図３５においては、交流回転機１が、電動パワーステアリング装置に接続されている。車両の運転者は、ハンドル９０１を左右に回転させて、車両の前輪９０２の操舵を行う。トルク検出器９０３は、ステアリング系の操舵トルクＴｓを検出し、検出した操舵トルクＴｓを、制御指令生成部９０５に出力する。制御指令生成部９０５は、トルク検出器９０３と電力変換装置との間に設けられている。交流回転機１は、運転者の操舵を補助するアシストトルクを発生して、ギヤ９０４を介して付与する。制御指令生成部９０５は、トルク検出器９０３から出力された運転者の操舵トルクＴｓに基づいて、交流回転機１を所望の状態に制御するための制御指令を演算する。演算された制御指令は、制御部６の電圧指令演算器７に入力される。制御指令生成部９０５は、制御指令として、下式（２）により、トルク電流指令Ｉｑ＿ｔｇｔを演算する。

Ｉｑ＿ｔｇｔ ＝ ｋａ・Ｔｓ・・・（２）

ここで、ｋａは定数であるが、操舵トルクＴｓまたは車両の走行速度に応じて、ｋａの値を変動させるように設定してもよい。ここでは、上式（２）を用いてトルク電流指令Ｉｑ＿ｔｇｔを決定するが、その場合に限らず、操舵状況に応じた公知の補償制御に基づいてトルク電流指令Ｉｑ＿ｔｇｔを決定してもよい。運転者がハンドル９０１を回転させる方向は、両方向となっているため、回転方向に応じて、図１６および図１７のいずれかのフローチャートに従って搬送波信号を決めればよい。このように、本実施の形態１に係る電力変換装置を電動パワーステアリング装置用の電動機に用いることで、操舵時のコンデンサ電流を低減しつつ、搬送波信号の切り替えによる電流乱れの発生を抑制することができる。その結果、低回転から使用する電動パワーステアリング装置において、電流およびトルクの乱れにつながる電圧に乱れを抑制することで、車両を運転する運転者にとって不快なハンドル９０１を介して伝わる振動の抑制、および、車室内に伝わる騒音の低減を実現できるという従来に無い効果を得ることができる。

さらに、第１の電力変換器４ａのスイッチング素子のいずれかが故障した場合について説明する。ここでは、高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１が開放故障した場合を例とする。高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１が開放故障した場合、高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１をオンできないため、Ｕ相の印加電圧は所望の値を出力できず、第１の３相巻線を流れる電流も１２０ｄｅｇ位相がずれた正弦波を出力することができない。この状態で継続運転すると、出力トルクおよび母線電流の変動が大きくなる。残りのスイッチング素子Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１、Ｓｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１を全てオフすることで、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流を零にすることができ、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は０となる。このとき、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１の直流成分を表すＩｄｃは、下式（３）で与えられる。

特許文献１の制御方法では、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１および第２の母線電流Ｉｉｎｖ２そのものの低減はしておらず、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１と第２の母線電流Ｉｉｎｖ２との和のみを低減しているため、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１が０の場合には、コンデンサ電流の低減は望めない。一方、本実施の形態１の方法では、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１および第２の母線電流Ｉｉｎｖ２そのものを低減するとともに、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１と第２の母線電流Ｉｉｎｖ２との和も低減しているため、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子または低電位側スイッチング素子の少なくとも１つが開放故障したときに、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子をオフした状態においても、コンデンサ電流の低減が可能であるという従来に無い効果を得ることができる。このように、本実施の形態１においては、制御部６が、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが開放故障したときに、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１，Ｓｖｐ１，Ｓｗｐ１および低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｎ１をオフし、第２の電力変換器４ｂの高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが開放故障したときに、第２の電力変換器４ｂの高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ２，Ｓｖｐ２，Ｓｗｐ２および低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｎ２をオフすることで、片群故障時の継続運転中でも、正常群はそのまま継続運転が可能である。

また、ここでは高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１が短絡故障した場合、高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１をオフできないため、Ｕ相の印加電圧は所望の値を出力できず、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流も１２０ｄｅｇ位相がずれた正弦波を出力することができない。この状態で継続運転すると、出力トルクおよび母線電流の変動が大きくなる。短絡故障が発生した高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１と同電位側のスイッチング素子Ｓｖｐ１、Ｓｗｐ１を全てオンにし、反対側の低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１を全てオフすることで、第１の電力変換器４ａと第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とを電流が還流する状態を作ることができ、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は０となる。特許文献１の制御方法では、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１および第２の母線電流Ｉｉｎｖ２そのものの低減はしておらず、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１と第２の母線電流Ｉｉｎｖ２との和のみを低減しているため、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１が０の場合には、コンデンサ電流の低減は望めない。一方、本実施の形態１の方法では、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１および第２の母線電流Ｉｉｎｖ２そのものを低減するとともに、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１と第２の母線電流Ｉｉｎｖ２との和も低減しているため、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子または低電位側スイッチング素子の少なくとも１つが短絡故障したときに、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオン、反対側の全てのスイッチング素子をオフした状態においても、コンデンサ電流の低減が可能であるという従来に無い効果を得ることができる。このように、本実施の形態１においては、制御部６が、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが短絡故障したときに、第１の電力変換器４ａの高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ１，Ｓｖｐ１，Ｓｗｐ１および低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ１，Ｓｖｎ１，Ｓｗｎ１のうち、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオンにし、反対側の全てのスイッチング素子をオフし、第２の電力変換器４ｂの高電位側スイッチング素子および低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが短絡故障したときに、第２の電力変換器４ｂの高電位側スイッチング素子Ｓｕｐ２，Ｓｖｐ２，Ｓｗｐ２および低電位側スイッチング素子Ｓｕｎ２，Ｓｖｎ２，Ｓｗｎ２のうち、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオンにし、反対側の全てのスイッチング素子をオフすることで、片群故障時の継続運転中でも、正常群はそのまま継続運転が可能である。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置について説明する。

図３６は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の全体の構成を示す図である。図３６の構成は、図１の実施の形態１の構成に対して、交流回転機１の代わりに、交流回転機１Ａを設けた点が異なる。図１の実施の形態１の交流回転機１では、図２に示すように、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２とは位相差が零であるものとしたが、本実施の形態２の交流回転機１Ａにおいては、図３７に示すように、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２との位相差は３０ｄｅｇである。本実施の形態２では、巻線の位相差が３０ｄｅｇである場合について述べるが、第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１と第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２との位相差が３０ｄｅｇである場合も同様の効果を得ることができる。

なお、他の構成については、図１と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。

図３８は、上段のグラフに、電流位相に対する第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を流れる電流Ｉｕ１，Ｉｖ１，Ｉｗ１の波形を示し、下段のグラフに、電流位相に対する第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を流れる電流Ｉｕ２，Ｉｖ２，Ｉｗ２の波形を示したものである。図３９は、上段のグラフに、電流位相に対する力率角０ｄｅｇのときの第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を示し、下段のグラフに、電流位相に対する力率角０ｄｅｇのときの第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を示したものである。図３８および図３９において、実線がＵ１相の波形、破線がＶ１相の波形、点線がＷ１相の波形をそれぞれ示している。

第１のオフセット演算器８ａにおいて、図３のフローチャートに従ってＶｏｆｆｓｅｔ１を決定し、第２のオフセット演算器８ｂにおいて、図２８のフローチャートに従ってＶｏｆｆｓｅｔ２を決定したとき、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’と第２の３相印加電圧Ｖｕ２’、Ｖｖ２’、Ｖｗ２’とは、それぞれ、図４０の上段のグラフおよび下段のグラフの通りとなる。図４０において、実線がＵ１相の波形、破線がＶ１相の波形、点線がＷ１相の波形をそれぞれ示している。すなわち、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’，Ｖｖ１’，Ｖｗ１’と第２の３相印加電圧Ｖｕ２’、Ｖｖ２’、Ｖｗ２’とは、図４０に示すように、６０ｄｅｇ毎にスイッチング停止相が切り替わる波形となる。また、最大相を搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調と最小相を搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調が６０ｄｅｇ毎に交互に切り替わる。

図３８〜図４０に示すタイミングＥにおいて、第１の母線電流Ｉｉｎｖ１は図１１と同様に−Ｉｗ１，Ｉｕ１，−Ｉｖ１となり、第２の母線電流Ｉｉｎｖ２は−Ｉｗ２，Ｉｕ２，−Ｉｖ２となる。搬送波信号１周期におけるＩｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２の変動を抑制するためには、−Ｉｗ１と−Ｉｖ２とを組み合わせ、−Ｉｖ１と−Ｉｗ２とを組み合わせるとよいので、第１のオン／オフ信号発生器９ａが図１５のように搬送波信号を選択する場合には、第２のオン／オフ信号発生器９ｂが、図４１に示すように、図１５とは異なる設定となる搬送波信号を選択すればよい。すなわち、図４１では、具体的には、Ｕ２相については、電流位相２４０〜３６０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を使用し、電流位相６０〜１８０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択する。また、Ｖ２相については、電流位相１８０〜３００ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択し、電流位相０〜１２０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択する。また、Ｗ１相については、電流位相１２０〜２４０ｄｅｇで第２搬送波信号Ｃ２を選択し、電流位相０〜６０ｄｅｇおよび電流位相３００〜３６０ｄｅｇで第１搬送波信号Ｃ１を選択する。この場合、例えば、第２のオン／オフ信号発生器９ｂは、図３１のフローチャートで搬送波信号を切り替えることができる。なお、両方向に回転する交流回転機の場合には、実施の形態１と同様に、搬送波信号の切り替え方法を回転数に応じて変更すればよい。

図４２は、上段のグラフに、電流位相に対する力率角６０ｄｅｇのときの第１の３相電圧指令Ｖｕ１，Ｖｖ１，Ｖｗ１を示し、下段のグラフに、電流位相に対する力率角６０ｄｅｇのときの第２の３相電圧指令Ｖｕ２，Ｖｖ２，Ｖｗ２を示したものである。図４２において、実線がＵ１相の波形、破線がＶ１相の波形、点線がＷ１相の波形をそれぞれ示している。第１のオフセット演算器８ａにおいて、図３のフローチャートに従ってＶｏｆｆｓｅｔ１を決定し、第２のオフセット演算器８ｂにおいて、図２８のフローチャートに従ってＶｏｆｆｓｅｔ２を決定したとき、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’、Ｖｖ１’、Ｖｗ１’と第２の３相印加電圧Ｖｕ２’、Ｖｖ２’、Ｖｗ２’とは、それぞれ、図４３の上段のグラフおよび下段のグラフに示す通りとなる。すなわち、第１の３相印加電圧Ｖｕ１’、Ｖｖ１’、Ｖｗ１’と第２の３相印加電圧Ｖｕ２’、Ｖｖ２’、Ｖｗ２’とは、３０ｄｅｇ毎にスイッチング停止相が切り替わる波形となる、ステップＳ２３２の判定結果によって、オフセット方向は６０ｄｅｇ毎に変化しており、上べた二相変調と下べた二相変調とが６０ｄｅｇ毎に交互に切り替わる。

図３８の電流波形と図４２の電圧波形を見比べると、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の絶対値最大相の電圧指令が電圧最大相または電圧最小相のときに、第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の絶対値最大相の電圧指令が電圧中間相となっており、第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の絶対値最大相の電圧指令が電圧最大相または電圧最小相のときに、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の絶対値最大相の電圧指令が電圧中間相となっている。また、搬送波信号１周期におけるＩｉｎｖ１＋Ｉｉｎｖ２の変動を抑制することを考慮すると、第１のオン／オフ信号発生器９ａが、図１８のように搬送波信号を選択する場合には、第２のオン／オフ信号発生器９ｂが、図４４に示すように、図１８と同じ設定となる搬送波信号を選択すればよい。この場合、例えば、図４５のフローチャートで搬送波信号を切り替えられる。図４５は、図３１に対して、ステップＳ２４２をステップＳ２４２ａに変更し、ステップＳ２４３をステップＳ２４３ａに変更したものである。なお、両方向に回転する交流回転機の場合には、実施の形態１と同様に搬送波信号の切り替え方法を回転数に応じて変更すればよい。

これまで力率角０ｄｅｇおよび６０ｄｅｇの場合のオフセット電圧および搬送波信号を決定した例を示したが、力率角が１８０ｄｅｇでは図４１に対してオフセット方向を逆にした図４６、力率角が２４０ｄｅｇでは図４４に対してオフセット方向を逆にした図４７、力率角が１２０ｄｅｇでは図４７に対して設定相をずらした図４８、力率角が３００ｄｅｇでは図４８に対してオフセット方向を逆にした図４９のように設定すればよい。また、上記以外の力率角の場合には、±３０ｄｅｇの範囲内となる力率角６０ｎｄｅｇの図に対して電圧位相のずれ分だけ搬送波信号の切り替え位相をずらせばよい。ここで、ｎは任意の整数である。例えば、力率角１３５ｄｅｇの場合には力率角１２０ｄｅｇの図４８に対して１５ｄｅｇ切り替え位相が変化する。なお、図４６〜図４９において、上段の切替表は第１のオン／オフ信号発生器９ａで使用する搬送波信号を示し、下段の切替表は第２のオン／オフ信号発生器９ｂで使用する搬送波信号を示している。

図５０に、力率角０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の設定方法による比較結果を示す。横軸は変調率、縦軸はコンデンサ電流を表す。一点鎖線は特許文献１の方法を用いた場合、実線は特許文献１の方法に対してオフセット方向を同一とした場合、破線は本実施の形態２で述べた搬送波信号を同じ設定とした場合、点線は本実施の形態２で述べた搬送波信号を異なる設定とした場合である。つまり、力率角が０±３０ｄｅｇおよび１８０±３０ｄｅｇの範囲にある場合、本実施の形態２で述べた搬送波信号を同じ設定とすることによって、コンデンサ電流の最大値を低減できるという従来に無い効果を得ることができている。

図５１に、力率角６０ｄｅｇにおけるオフセット電圧および搬送波信号の設定方法による比較結果を示す。一点鎖線は特許文献１の方法を用いた場合、実線は特許文献１の方法に対してオフセット方向を同一とした場合、破線は本実施の形態２で述べた搬送波信号を同じ設定とした場合、点線は本実施の形態２で述べた搬送波信号を異なる設定とした場合である。つまり、力率角が６０±３０ｄｅｇ、１２０±３０ｄｅｇ、２４０±３０ｄｅｇ、および３００±３０ｄｅｇの範囲にある場合、本実施の形態２で述べた搬送波信号を異なる設定とすることによって、変調率が変化してもコンデンサ電流の最大値を低減できるという従来に無い効果を得ることができている。なお、図３３の場合とは異なり、搬送波信号を同じ設定とする方が異なる設定とするよりもコンデンサ電流を抑制できる領域があるので、変調率が０．８付近では搬送波信号を同じ設定とし、他の変調率では搬送波信号を異なる設定としてもよい。

したがって、第１の３相巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と第２の３相巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の位相差が３０ｄｅｇの場合には、使用頻度の高い力率角に応じて適切な搬送波信号の設定を選択したり、力率角に基づいて搬送波信号の設定方法を切り替えたりすることで、コンデンサ電流の低減効果をより高めることが可能となる。

１，１Ａ 交流回転機、２ 直流電源、３ 平滑コンデンサ、４ａ 第１の電力変換器、４ｂ 第２の電力変換器、５ａ 第１の電流検出器、５ｂ 第２の電流検出器、６ 制御部、７ 電圧指令演算器、８ａ 第１のオフセット演算器、８ｂ 第２のオフセット演算器、９ａ 第１のオン／オフ信号発生器、９ｂ 第２のオン／オフ信号発生器、８０１ 内燃機関、９０１ ハンドル、９０２ 前輪、９０３ トルク検出器、９０４ ギヤ、９０５ 制御指令生成部。

Claims (21)

1. 直流電源からの直流電圧に基づいて、交流回転機の２つの３相巻線のうちの第１の３相巻線に電圧を印加する第１の電力変換器と、
   前記直流電圧に基づいて、前記交流回転機の２つの３相巻線のうちの第２の３相巻線に電圧を印加する第２の電力変換器と、
   外部から入力される制御指令に基づいて前記第１の３相巻線の各相に対する第１の電圧指令を演算するとともに、前記第１の電圧指令に基づいて前記第１の３相巻線の各相に印加する第１印加電圧を演算し、各前記第１印加電圧と搬送波信号とを比較することにより、前記第１の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力するとともに、前記制御指令に基づいて前記第２の３相巻線の各相に対する第２の電圧指令を演算するとともに、前記第２の電圧指令に基づいて前記第２の３相巻線の各相に印加する第２印加電圧を演算し、各前記第２印加電圧と前記搬送波信号とを比較することにより、前記第２の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力する制御部と
   を備え、
   前記搬送波信号は、第１搬送波信号と、前記第１搬送波信号と１８０ｄｅｇ位相が異なる第２搬送波信号とを含み、
   前記第１の３相巻線と前記第２の３相巻線との位相差は既知であり、
   前記制御部は、
   前記第１の３相巻線の各相に対する前記第１の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第１電圧最大相、第１電圧中間相、第１電圧最小相としたとき、
   前記第１の３相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第１電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第１印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
   前記電流絶対値最大相が前記第１電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第１印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
   前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相のうち、１相の前記第１印加電圧を第２搬送波信号と比較し、他の１相の前記第１印加電圧を前記第１搬送波信号と比較して、前記第１の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力し、
   前記第２の３相巻線の各相に対する前記第２の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第２電圧最大相、第２電圧中間相、第２電圧最小相としたとき、
   前記第２の３相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第２電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第２印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
   前記電流絶対値最大相が前記第２電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第２印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
   前記第１の３相巻線の前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相および前記第２の３相巻線の前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相のうち、前記第２の３相巻線の１相の前記第２印加電圧を、前記第２の３相巻線の１相との位相差が小さい組み合わせとなる前記第１の３相巻線の１相の搬送波信号と異なる搬送波信号と比較し、前記第２の３相巻線の他の１相の前記第２印加電圧を、前記第１の３相巻線の他の１相の搬送波信号と異なる搬送波信号と比較して、前記第２の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力する、
   電力変換装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第１電圧中間相と一致している場合に、
   前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相の前記第１印加電圧を、前記第１搬送波信号および前記第２搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
   請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第１電圧中間相と一致している場合に、
   前記第１電圧中間相の前記第１の電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
   前記第１電圧中間相の前記第１の電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
   請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記制御部は、
   前記第２の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第２電圧中間相と一致している場合に、
   前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相の前記第２印加電圧を、前記第１搬送波信号および前記第２搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記制御部は、
   前記第２の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第２電圧中間相と一致している場合に、
   前記第２電圧中間相の前記第２の電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
   前記第２電圧中間相の前記第２の電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
   請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記第１の３相巻線と前記第２の３相巻線との位相差は零である、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 前記第１の電圧指令と前記第２の電圧指令との位相差は零である、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記第１の３相巻線と前記第２の３相巻線との位相差は３０ｄｅｇである、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 前記第１の電圧指令と前記第２の電圧指令との位相差は３０ｄｅｇである、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 直流電源からの直流電圧に基づいて、交流回転機の２つの３相巻線のうちの第１の３相巻線に電圧を印加する第１の電力変換器と、
    前記直流電圧に基づいて、前記交流回転機の２つの３相巻線のうちの第２の３相巻線に電圧を印加する第２の電力変換器と、
    外部から入力される制御指令に基づいて前記第１の３相巻線の各相に対する第１の電圧指令を演算するとともに、前記第１の電圧指令に基づいて前記第１の３相巻線の各相に印加する第１印加電圧を演算し、各前記第１印加電圧と搬送波信号とを比較することにより、前記第１の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力するとともに、前記制御指令に基づいて前記第２の３相巻線の各相に対する第２の電圧指令を演算するとともに、前記第２の電圧指令に基づいて前記第２の３相巻線の各相に印加する第２印加電圧を演算し、各前記第２印加電圧と前記搬送波信号とを比較することにより、前記第２の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力する制御部と
    を備え、
    前記搬送波信号は、第１搬送波信号と、前記第１搬送波信号と１８０ｄｅｇ位相が異なる第２搬送波信号とを含み、
    前記第１の３相巻線と前記第２の３相巻線との位相差は既知であり、
    前記制御部は、
    前記第１の３相巻線の各相に対する前記第１の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第１電圧最大相、第１電圧中間相、第１電圧最小相としたとき、
    前記第１の３相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第１電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第１印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
    前記電流絶対値最大相が前記第１電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第１印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
    前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相のうち、１相の前記第１印加電圧を第２搬送波信号と比較し、他の１相の前記第１印加電圧を前記第１搬送波信号と比較して、前記第１の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力し、
    前記第２の３相巻線の各相に対する前記第２の電圧指令を大きい順に並べたときのそれぞれに対応する相を、順に、第２電圧最大相、第２電圧中間相、第２電圧最小相としたとき、
    前記第２の３相巻線を流れる電流のうちで当該電流の絶対値が最大となる電流絶対値最大相が、前記第２電圧最大相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第２印加電圧を、前記搬送波信号の最大値に一致させる上べた二相変調を実施し、
    前記電流絶対値最大相が前記第２電圧最小相と一致している場合に、当該電流絶対値最大相に対応する第２印加電圧を、前記搬送波信号の最小値に一致させる下べた二相変調を実施し、
    前記第１の３相巻線の前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相および前記第２の３相巻線の前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相のうち、前記第２の３相巻線の１相の前記第２印加電圧を、前記第２の３相巻線の１相との位相差が小さい組み合わせとなる前記第１の３相巻線の１相の搬送波信号と同じ搬送波信号と比較し、前記第２の３相巻線の他の１相の前記第２印加電圧を、前記第１の３相巻線の他の１相の搬送波信号と同じ搬送波信号と比較して、前記第２の電力変換器のスイッチング素子に対するオン／オフ信号を出力する、
    電力変換装置。
11. 前記制御部は、
    前記第１の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第１電圧中間相と一致している場合に、
    前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相の前記第１印加電圧を、前記第１搬送波信号および前記第２搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
    請求項１０に記載の電力変換装置。
12. 前記制御部は、
    前記第１の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第１電圧中間相と一致している場合に、
    前記第１電圧中間相の前記第１の電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
    前記第１電圧中間相の前記第１の電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
    請求項１１に記載の電力変換装置。
13. 前記制御部は、
    前記第２の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第２電圧中間相と一致している場合に、
    前記上べた二相変調または前記下べた二相変調を実施した相以外の２相の前記第２印加電圧を、前記第１搬送波信号および前記第２搬送波信号のいずれか一方の同一の搬送波信号と比較する、
    請求項１０から１２までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
14. 前記制御部は、
    前記第２の３相巻線の各相のうち、前記電流絶対値最大相が、前記第２電圧中間相と一致している場合に、
    前記第２電圧中間相の前記第２の電圧指令が正のときに上べた二相変調を実施するとともに、
    前記第２電圧中間相の前記第２の電圧指令が負のときに下べた二相変調を実施する、
    請求項１３に記載の電力変換装置。
15. 前記第１の３相巻線と前記第２の３相巻線との位相差は３０ｄｅｇである、
    請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
16. 前記第１の電圧指令と前記第２の電圧指令との位相差は３０ｄｅｇである、
    請求項１０から１４までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
17. 前記第１の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
    前記第２の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
    前記制御部は、
    前記第１の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが開放故障したときに、前記第１の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子をオフし、
    前記第２の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが開放故障したときに、前記第２の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子をオフする、
    請求項１から１６までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
18. 前記第１の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
    前記第２の電力変換器の前記スイッチング素子は、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とを含み、
    前記制御部は、
    前記第１の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが短絡故障したときに、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオンするとともに、反対側の全てのスイッチング素子をオフし、
    前記第２の電力変換器の前記高電位側スイッチング素子および前記低電位側スイッチング素子のうちの少なくとも１つが短絡故障したときに、故障したスイッチング素子と同電位側の全てのスイッチング素子をオンするとともに、反対側の全てのスイッチング素子をオフする、
    請求項１から１７までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
19. 前記制御部は、
    前記第１の３相巻線の各相において、３６０ｄｅｇのうち、連続する１８０ｄｅｇ間で前記第１搬送波信号を選択し、残りの連続する１８０ｄｅｇ間で前記第２搬送波信号を選択する、または、
    前記第２の３相巻線の各相において、３６０ｄｅｇのうち、連続する１８０ｄｅｇ間で前記第１搬送波信号を選択し、残りの連続する１８０ｄｅｇ間で前記第２搬送波信号を選択する、
    請求項１から１８までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
20. 請求項１から１９までのいずれか１項に記載の電力変換装置を備えた発電電動機の制御装置。
21. 請求項１から１９までのいずれか１項に記載の電力変換装置を備えた電動パワーステアリング装置。

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