JP7148863B2 - 多巻線交流電動機駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、多巻線交流電動機の各固定子巻線にこれらと同数の単相インバータからそれぞれ給電するようにした多巻線交流電動機駆動装置に関する。

互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ群（ｍ：３以上の整数）備えた多巻線交流電動機駆動装置の従来技術として、例えば特許文献１，２に記載されたものが知られている。図１３は、これらの特許文献の図５に相当する多巻線交流電動機駆動装置の主回路構成図である。
この駆動装置では、直流電源Ｂに接続された（ｍ×ｎ）台の単相２レベルインバータによって（ｍ×ｎ）個の絶縁された固定子巻線（以下、単に巻線ともいう）を有する１台の多巻線交流電動機Ｍを駆動しており、各インバータは、搬送波（キャリア）と信号波とを比較して半導体スイッチング素子をオン／オフするＰＷＭ制御を行っている。なお、Ｄは交流電動機Ｍの回転子位置θを検出する位置検出器である。

ここで、インバータ群の第１群ＩＮＶ１は、直流側が並列接続されて交流側が交流電動機Ｍの第１群の巻線１_１～１_ｎにそれぞれ接続されたｎ台（ｎ相）のインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_ｎからなり、同様に、第２群ＩＮＶ２は、交流側が第２群の巻線２_１～２_ｎにそれぞれ接続されたインバータＩＮＶ２_１～ＩＮＶ２_ｎからなり、第３群ＩＮＶ３は、交流側が第３群の巻線３_１～３_ｎにそれぞれ接続されたインバータＩＮＶ３_１～ＩＮＶ３_ｎからなり、第ｍ群ＩＮＶｍは、交流側が第ｍ群の巻線ｍ_１～ｍ_ｎにそれぞれ接続されたインバータＩＮＶｍ_１～ＩＮｍ_ｎからなる。図１３において、Ｖｏ１_１～Ｖｏｍ_１は各インバータの単相出力電圧、ｉ_ｏ１１～ｉ_ｏｍｎは各インバータの出力電流である。

特許文献１等には、例えば第１群ＩＮＶ１において、交流電動機Ｍのｎ相の巻線１_１～１_ｎにそれぞれ接続されたｎ台のインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_ｎをＰＷＭ制御するための搬送波位相を各相間（各インバータ間）でずらすことにより、直流電源Ｂの電流や電圧に含まれる所定周波数（搬送波周波数またはその整数倍周波数）の振動を抑制可能であることが記載されている。しかしながら、各群ＩＮＶ１，ＩＮＶ２，……，ＩＮＶｍの間での搬送波相互の位相関係等については特に記載されておらず、その示唆もない。

図１４は、図１３に示した多巻線交流電動機駆動装置の制御回路のブロック図である。
図１４において、２００_１，２００_２，……，２００_ｍは、各群ＩＮＶ１，ＩＮＶ２，……，ＩＮＶｍを構成するｎ台のインバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号（ＰＷＭ信号）を生成する同一構成の制御部である。

例えば、第１群用の制御部２００_１では、多巻線交流電動機Ｍにより発生したいトルクを（１／ｍ）倍したトルク指令が電流制御部５に入力される。電流制御部５は、前記トルク指令と電流検出値（ｉｏ１_１～ｉｏ１_ｎ）及び位置検出値θから、第１群ＩＮＶ１のインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_ｎに対する電圧指令１_１～１_ｎを生成する。
基準化部６では、図１３における直流入力電圧Ｖ_ｄ１を用いて電圧指令１_１～１_ｎを基準化することにより信号波１_１～１_ｎを作成し、ＰＷＭ制御部１５_１～１５_ｎ内の比較器１０にそれぞれ入力する。

また、第１群用の位相基準信号発生器８により搬送波の位相基準信号を発生し、同じく第１群用の搬送波位相設定器７から各インバータ用の搬送波位相１_１～１_ｎを発生させる。
ＰＷＭ制御部１５_１～１５_ｎ内の搬送波発生器９は、搬送波位相１_１～１_ｎと位相基準信号とに基づいてインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_ｎ用に設定された位相の搬送波１_１～１_ｎを作成し、比較器１０にそれぞれ入力する。これらの比較器１０では信号波１_１～１_ｎと搬送波１_１～１_ｎとをそれぞれ比較し、各インバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_ｎのスイッチング素子に与えるオン／オフ信号を生成する。
この従来技術では、搬送波位相設定器７及び位相基準信号発生器８が群ごとに設けられているが、各群の間では搬送波位相等の信号をやりとりしていないため、各群の搬送波位相は、互いに影響することなく成り行きによって決まる値になっている。

なお、特許文献１には、１つの群において各相の搬送波位相をずらすことにより直流電流や電圧の振動を抑制できるという知見と共に、搬送波位相をずらしたインバータにより給電される１つの巻線とその隣接巻線との間の干渉によって巻線電流の高調波成分が増加し、結果的に交流電動機の銅損が増加するという問題点も記載されている。

特開２００９-２６８２７７号公報（請求項３、［００３８］、図５等） 特開２０１２－２５７４５６号公報（請求項１、［００４０］、図５等）

図１３に示した構成の多巻線交流電動機駆動装置において、インバータの各群を５相（ｎ＝５）とし、５台の単相２レベルインバータにより多巻線交流電動機Ｍの各群の５個の巻線にそれぞれ給電する場合について考える。
例えば、図１３の第１群ＩＮＶ１が５台のインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_５からなり、これらの出力電力の合計波形を周波数解析した結果を、図１５及び図１６に示す。これらの図における縦軸、横軸は同スケールである。
図１５は、５台のインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_５をＰＷＭ制御する際の搬送波の位相差を図１７のように１８０ｄｅｇ／５ずつとした場合の解析結果、図１６は、搬送波位相を図１８のように５台とも同位相とした場合の解析結果であり、位相以外の運転条件は全く同一である。

図１５，図１６によれば、最も問題になる第２調波（搬送波周波数をｆ_ｃとした場合に周波数２ｆ_ｃを有する高調波）付近の高調波成分として、図１５では（１），（２）の成分が発生し、図１６では（３）の成分が発生している。図１５と図１６とを比較すると、各インバータの搬送波に１８０ｄｅｇ／５ずつ位相差を設けてＰＷＭ制御した図１５の（１），（２）の方が、搬送波を全て同位相にした図１６の（３）よりも小さくなっているが、それでも、最も問題となる第２調波付近の高調波成分を完全になくすことはできていない。
このため、図１８のように搬送波が全て同位相である場合は勿論のこと、図１７のように各搬送波が位相差を有する場合には図１８よりは改善されるものの、依然として、合計出力電力には第２調波付近の高調波成分が含まれることになり、これと同一周波数の直流電流等の振動が発生すると共に交流電動機にも同一周波数の機械的振動や騒音が発生するため、各種の振動対策や防音対策が必要であった。

本発明は、従来技術のように１つの群を構成する複数台のインバータ間における搬送波位相の調整だけでは、合計出力電力に含まれる高調波成分のうち最も問題となる成分を抑制しきれず、電流振動や機械振動、騒音が発生する点に鑑みてなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、複数の群の間でＰＷＭ制御用の搬送波位相を操作することにより、振動や騒音の抑制効果を一層向上させた多巻線交流電動機駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_１群（ｍ_１：３以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_１群のインバータ群の交流側を（ｍ_１×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
前記ｍ_１群のインバータ群の中から３群を選択し、これらの３群内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、各群間で順次６０ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）となるように、各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_２群（ｍ_２：６以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_２群のインバータ群の交流側を（ｍ_２×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
前記ｍ_２群のインバータ群の中から６群を選択し、これらの６群を第１群～第３群からなる第１グループと第４群～第６群からなる第２グループとに分割し、
前記第１グループ及び前記第２グループ内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、前記第１グループの各群間で順次６０ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）になり、かつ、前記第２グループの各群間で順次６０ｄｅｇ／ｐになると共に、
前記第１群と前記第４群との間、前記第２群と前記第５群との間、前記第３群と前記第６群との間の位相差がそれぞれ３０ｄｅｇ／ｐになるように、
各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_３群（ｍ_３：５以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_３群のインバータ群の交流側を（ｍ_３×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
前記ｍ_３群のインバータ群の中から５群を選択し、これらの５群内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、各群間で順次３６ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）となるように、各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_４群（ｍ_４：１０以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_４群のインバータ群の交流側を（ｍ_４×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
前記ｍ_４群のインバータ群の中から１０群を選択し、これらの１０群の単相インバータ群を第１群～第５群からなる第１グループと第６群～第１０群からなる第２グループとに分割し、
前記第１グループ及び前記第２グループ内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、前記第１グループの各群間で順次３６ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）になり、かつ、前記第２グループの各群間で順次３６ｄｅｇ／ｐになると共に、
前記第１群と前記第６群との間、前記第２群と前記第７群との間、前記第３群と前記第８群との間、前記第４群と前記第９群との間、前記第５群と前記第１０群との間の位相差がそれぞれ１８ｄｅｇ／ｐになるように、
各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１～４の何れか１項に記載した多巻線交流電動機駆動装置において、各群を構成するｎ台の単相インバータの搬送波位相をすべて等しくしたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、出力軸が互いに連結された複数台の多巻線交流電動機のうちの少なくとも１台の多巻線交流電動機を、請求項１～５の何れか１項に記載の駆動装置によって駆動することを特徴とする。

本発明によれば、複数のインバータ群の間で各インバータの搬送波位相を適宜ずらすことにより、複数台のインバータの合成出力電力に含まれる第２調波成分、第４調波成分、第６調波成分等の高調波成分を抑制して電流振動や機械振動、騒音を低減し、防振ゴム等の振動対策や騒音対策を簡略化してこれらに要する費用を削減することができる。

本発明の第１実施形態に係る多巻線交流電動機駆動装置の制御回路を示すブロック図である。 各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 図２に対応する合計出力電力の周波数解析結果を示す図である。 図３に対応する合計出力電力の周波数解析結果を示す図である。 各グループ及び各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 各グループ及び各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 各グループ及び各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 各グループ及び各群のインバータの搬送波位相を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る多巻線交流電動機駆動装置の主回路構成図である。 多巻線交流電動機駆動装置の主回路構成図である。 図１３の多巻線交流電動機駆動装置の制御回路を示すブロック図である。 各インバータの搬送波に所定の位相差を設けた場合の波形図である。 各インバータの搬送波が同一位相である場合の波形図である。 図１５に対応する合計出力電力の周波数解析結果を示す図である。 図１６に対応する合計出力電力の周波数解析結果を示す図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の第１実施形態に係る多巻線交流電動機駆動装置の制御回路を示すブロック図である。多巻線交流電動機駆動装置の主回路の構成は図１３と同様であり、直流電源Ｂに接続された（ｍ×ｎ）台の単相２レベルインバータによって（ｍ×ｎ）個の互いに絶縁された固定子巻線を有する１台の多巻線交流電動機Ｍを駆動するように構成されている。

図１に示す制御回路は、図１３におけるインバータ群、すなわち第１群ＩＮＶ１～第ｍ群ＩＮＶｍを構成する（ｍ×ｎ）台のインバータのスイッチング素子をＰＷＭ制御によってオン／オフするためのものであり、何れも同一構成の制御部１００_１～１００_ｍを備えている。
図１の制御部１００_１～１００_ｍと図１４の制御部２００_１～２００_ｍとの相違点は、図１４では群ごとに搬送波位相設定器７及び位相基準信号発生器８を備えていたのに対し、図１では、全群共通の単一の搬送波位相設定器１７及び位相基準信号発生器１８を有する点である。すなわち、図１では、全群共通の位相基準信号発生器１８から出力される位相基準信号がｍ個の制御部１００_１～１００_ｍのＰＷＭ制御部１５_１～１５_ｎ内の搬送波発生器９にそれぞれ入力され、これらの搬送波発生器９には、全群共通の搬送波位相設定器１７により設定されたｍ組の位相１_１～１_ｎ，２_１～２_ｎ，ｍ_１～ｍ_ｎがそれぞれ入力されている。
図１における他の部分は、図１４と同一である。

まず、本願発明の第１実施例を説明する。この実施例は、ｎ台（ｎ：４以上の整数）の単相インバータを１つの群としたｍ_１（ｍ_１：３以上の整数）群のインバータ群の中から３群を選択して構成される駆動装置に関するものである。
例えば、インバータ群が６つあって第１群ＩＮＶ１～第６群ＩＮＶ６が何れも５台の単相２レベルインバータからなる駆動装置（ｍ_１＝６，ｎ＝５）により、５相の巻線からなる群を６つ備えた交流電動機Ｍを駆動する場合について説明する。

この場合、図１の制御回路は、それぞれ５台のインバータのスイッチング素子用の駆動信号を生成する第１群用～第６群用の制御部１００_１～１００_６によって構成される。
そして、６つのインバータ群のうち第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３を１つのグループとし、搬送波位相設定器１７により、第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３をそれぞれ構成する各５台のインバータに対して搬送波位相１_１～１_５，２_１～２_５，３_１～３_５を図２または図３のように与える。

図２における第１群は、図１７と同様に群内の各インバータの搬送波位相を１８０ｄｅｇ／５ずつずらした例であり、図２の第２群、第３群は、第１群に対して位相基準信号の位相を順次６０ｄｅｇずつずらし、かつ、群内の各インバータの搬送波位相を１８０ｄｅｇ／５ずつずらした例である。また、図３における第１群は、図１８と同様に群内の各インバータの搬送波位相を等しくした例であり、図３の第２群、第３群は、第１群に対して位相基準信号の位相を順次６０ｄｅｇずつずらし、かつ、群内の各インバータの搬送波位相を等しくした例である。
なお、この実施例において、第４群ＩＮＶ４～第６群ＩＮＶ６の各インバータの搬送波位相については、どのように設定してもよい。

第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３のインバータの搬送波位相を図２のように設定すると、これら３つの群の出力電力の合計波形を周波数解析した結果は図４のようになり、また、第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３のインバータの搬送波位相を図３のように設定すると、これら３つの群の出力電力の合計波形を周波数解析した結果は図５のようになる。なお、図４，図５における縦軸の全量は、図１５，図１６における縦軸の全量の３倍である。
図４，図５を図１５，図１６とそれぞれ比較すると、図４，図５では、３つの群の合計出力電力に含まれる直流成分は図１５，図１６の３倍になると共に、図１５の（１），（２）、図１６の（３）に相当する第２調波付近の高調波成分や、図１５の（４），（５）、図１６の（６）に相当する第４調波付近の高調波成分が除去されているのが判る。

上記のように、この実施例は、ｍ_１群のインバータ群の中から３つの群からなるグループを少なくとも１つ選定し、各群の単相２レベルインバータをＰＷＭ制御するための搬送波位相に関して、各群の間で位相差をそれぞれ６０ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）に設定し、かつ、ｐ＝１としている。
単相２レベルインバータを用いて駆動装置を構成する場合、１つのインバータ群で発生する高調波成分の中で最も問題になるのは第２調波付近の成分であるから、通常はｐ＝１として各群の間の搬送波の位相差を６０ｄｅｇとすれば、第２調波成分や第４調波成分を除去して直流電流の振動や電動機の振動、騒音を抑制することが可能である。但し、電気的または機械的な共振点が、例えば搬送波の６倍周波数成分付近に存在する場合には、ｐ＝２として各群の間の搬送波の位相差を３０ｄｅｇとすることにより、第６調波付近の成分を除去すれば良い。

また、変形例として、例えば「パワーエレクトロニクス回路」（平成１２年１１月３０日，オーム社発行）のｐ．１７７～ｐ．１７９に記載されているごとく、各群のインバータとして単相３レベルインバータを用い、これらのインバータをダイポーラ変調した場合、１つの群を構成する複数台のインバータの合計出力電力を周波数解析すると、第２調波付近の成分は発生せず、第４調波付近の成分（図１５の（４），（５）や図１６の（６））が顕著になってくる。
この場合には、ｐ＝２として各群の間で搬送波位相を３０ｄｅｇずつずらせば、第４調波付近の成分やより高次の高調波成分を抑制することができる。
なお、図３に示したように、各群における全てのインバータに対する搬送波位相を等しくすれば、従来技術の問題点として説明したように、搬送波位相をずらした場合の交流電動機Ｍの隣接巻線間の干渉に起因する高調波電流や銅損の増加を防ぐことができる。

次に、本願発明の第２実施例を説明する。この実施例は、ｎ台（ｎ：４以上の整数）の単相インバータを１つの群としたｍ_２（ｍ_２：６以上の整数）群の単相インバータ群を３群ずつ２つに分けて構成される駆動装置に関する。
例えば、前記同様に第１群～第６群のインバータ群が何れも５台の単相２レベルインバータからなる駆動装置（ｍ_２＝６，ｎ＝５）により交流電動機Ｍを駆動する場合において、インバータ群を第１グループ（第１群～第３群）と第２グルーブ（第４群～第６群）とに分割し、各グループのインバータの搬送波位相を図６または図７のように設定する。

図６は、各群内の５台のインバータに対する搬送波の位相差をそれぞれ１８０ｄｅｇ／５ずつに設定した例であり、図７は、各群内の５台のインバータの搬送波位相を全て同位相とした例である。何れの場合にも、１つのグループ内の群間における搬送波の位相差は６０ｄｅｇであり、第１グループ、第２グルーブにまたがった第１群と第４群、第２群と第５群、第３群と第６群の搬送波の位相差は、それぞれ３０ｄｅｇに設定されている。

上記のように、群の数ｍ_２が６の場合には、３つの群を１つのグループとして２つのグループを設け、各グループ内の群間における搬送波の位相差をそれぞれ６０ｄｅｇにすると、第２調波成分や第４調波成分を低減することができる。また、２つのグループにまたがった第１群と第４群、第２群と第５群、第３群と第６群の搬送波の位相差をそれぞれ３０ｄｅｇにすれば、第６調波成分も低減することができる。
従って、各グループ内の群間における搬送波の位相差や２つのグループ間の群間における搬送波の位相差を上記のように設定することにより、第２調波成分、第４調波成分、及び第６調波成分の低減が可能になる。
なお、各インバータに対する搬送波位相を設定する際の除数ｐの選び方（ｐ＝１または２など）については第１実施例によって説明した通りであり、これは以下の実施例でも同様である。

次に、本願発明の第３実施例を説明する。この実施例は、ｎ台（ｎ：４以上の整数）の単相インバータを１つの群としたｍ_３（ｍ_３：５以上の整数）群の単相インバータ群の中から５群を選択して構成される駆動装置に関するものである。
例えば、インバータ群の数が１０であり、各インバータ群が何れも５台の単相２レベルインバータからなる駆動装置（ｍ_３＝１０，ｎ＝５）により交流電動機Ｍを駆動する場合、１０のインバータ群のうち第１群～第５群を１つのグループとし、搬送波位相設定器１７により、各群をそれぞれ構成する各５台のインバータに対して搬送波位相を図８または図９のように与える。
なお、残りの第６群～第１０群の各インバータの搬送波位相については、どのように設定してもよい。

図８は、各群内の５台のインバータの搬送波の位相差を１８０ｄｅｇ／５ずつ設けた例であり、図９は、各群内の５台のインバータ搬送波位相を全て同位相とした例である。何れの場合にも、１つのグループ内の群間における搬送波の位相差は３６ｄｅｇに設定されている。
この実施例において、５つの群の合計出力電力を図４、図５と同様に高調波解析すると、第２調波成分や第４調波成分を除去できるだけでなく、図４、図５において発生していた第６調波成分まで除去することができる。すなわち、最も問題になる第２調波成分、第４調波成分、第６調波成分等の高調波成分を低減して直流電流の振動や電動機の振動、騒音を抑制することができる。

次に、本願発明の第４実施例を説明する。この実施例は、ｎ台（ｎ：４以上の整数）の単相インバータを１つの群としたｍ_４（ｍ_４：１０以上の整数）群の単相インバータ群を５群ずつ２つに分けて構成される駆動装置に関するものである。
例えば、第１群～第１０群のインバータ群が何れも５台の単相２レベルインバータからなる駆動装置（ｍ_４＝１０，ｎ＝５）により交流電動機Ｍを駆動する場合において、１０のインバータ群を第１グループ（第１群～第５群）と第２グルーブ（第６群～第１０群）とに分割し、各グループのインバータの搬送波位相を図１０または図１１のように設定する。

図１０は、各群内の５台のインバータに対する搬送波の位相差をそれぞれ１８０ｄｅｇ／５ずつに設定した例であり、図１１は、各群内の５台のインバータの搬送波位相を全て同位相とした例である。
何れの場合にも、１つのグループ内の群間における搬送波の位相差は３６ｄｅｇであり、第１グループ、第２グルーブにまたがった第１群と第６群、第２群と第７群、第３群と第８群、第４群と第９群、第５群と第１０群の搬送波の位相差は、それぞれ１８ｄｅｇに設定されている。

上記のように、群の数ｍ_４が１０の場合には、５つの群を１つのグループとして２つのグループを設け、各グループ内の群間における搬送波の位相差をそれぞれ３６ｄｅｇにすると共に、２つのグループにまたがった搬送波の位相差をそれぞれ１８ｄｅｇにすることにより、第２調波成分、第４調波成分、及び第６調波成分の低減が可能になる。

なお、本願発明の第５実施例は、図３、図７、図９、図１１に示したごとく各群におけるインバータの搬送波位相を等しくすることに相当するものであり、これによって交流電動機Ｍの隣接巻線間の干渉に起因する高調波電流や銅損の増加を防ぐことができる。

次に、図１２は、本発明の第２実施形態に係る多巻線交流電動機駆動装置の主回路を示すブロック図であり、本願発明の第６実施例に相当する。
この第２実施形態は、インバータ群を第１群ＩＮＶ１～第４群ＩＮＶ４により構成すると共に、第１群，第２群，第３群の巻線１_１～１_ｎ，２_１～２_ｎ，３_１～３_ｎを有する多巻線交流電動機Ｍａの出力軸と、第４群の巻線４_１～４_ｎを有する巻線を有する多巻線交流電動機Ｍｂの出力軸とを連結し、インバータ群の第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３から交流電動機Ｍａの巻線１_１～１_ｎ，２_１～２_ｎ，３_１～３_ｎにそれぞれ給電し、インバータ群の第４群ＩＮＶ４から交流電動機Ｍｂの巻線４_１～４_ｎにそれぞれ給電している。なお、Ｄは、図１３と同様に位置検出器である。

この第２実施形態において、交流電動機Ｍａの各巻線１_１～１_ｎ，２_１～２_ｎ，３_１～３_ｎに給電するインバータ群の第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３が例えば５相である場合（ｎ＝５）には、各群のインバータＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_５，ＩＮＶ２_１～ＩＮＶ２_５，ＩＮＶ３_１～ＩＮＶ３_５に、前述した図２や図３に示したような搬送波位相を設定して運転すれば良い。
なお、図示されていないが、交流電動機Ｍａに連結される他方の交流電動機Ｍｂがそれぞれ５相の巻線からなる３群の巻線を有し、インバータ群が第１群ＩＮＶ１～第３群ＩＮＶ３の他に第４群ＩＮＶ４～第６群ＩＮＶ６を有する場合には、第１群ＩＮＶ１～第６群ＩＮＶ６を３群ずつ第１，第２グループに分割すると共に図６や図７に示したような搬送波位相を設定して運転すれば良い。

なお、本発明は、図１２や図１３のように共通の直流電源から給電するだけでなく、各インバータ群に対して個別の直流電源からそれぞれ給電する場合のように、複数台の直流電源を備えた駆動装置にも適用することができる。

Ｂ：直流電源
Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ：多巻線交流電動機
Ｄ：位置検出器
ＩＮＶ１：第１群
ＩＮＶ２：第２群
ＩＮＶ３：第３群
ＩＮＶ４：第４群
ＩＮＶｍ：第ｍ群
ＩＮＶ１_１～ＩＮＶ１_ｎ，ＩＮＶ２_１～ＩＮＶ２_ｎ，ＩＮＶ３_１～ＩＮＶ３_ｎ，ＩＮＶ４_１～ＩＮＶ４_ｎ，ＩＮＶｍ_１～ＩＮＶｍ_ｎ：単相２レベルインバータ
５：電流制御部
６：基準化部
９：搬送波発生器
１０：比較器
１５_１～１５_ｎ：ＰＷＭ制御部
１７：搬送波位相設定器
１８：位相基準信号発生器
１００_１～１００_ｍ：制御部

Claims (6)

1. 互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_１群（ｍ_１：３以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
   直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_１群のインバータ群の交流側を（ｍ_１×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
   前記ｍ_１群のインバータ群の中から３群を選択し、これらの３群内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、各群間で順次６０ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）となるように、各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする多巻線交流電動機駆動装置。
2. 互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_２群（ｍ_２：６以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
   直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_２群のインバータ群の交流側を（ｍ_２×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
   前記ｍ_２群のインバータ群の中から６群を選択し、これらの６群を第１群～第３群からなる第１グループと第４群～第６群からなる第２グループとに分割し、
   前記第１グループ及び前記第２グループ内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、前記第１グループの各群間で順次６０ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）になり、かつ、前記第２グループの各群間で順次６０ｄｅｇ／ｐになると共に、
   前記第１群と前記第４群との間、前記第２群と前記第５群との間、前記第３群と前記第６群との間の位相差がそれぞれ３０ｄｅｇ／ｐになるように、
   各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする多巻線交流電動機駆動装置。
3. 互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_３群（ｍ_３：５以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
   直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_３群のインバータ群の交流側を（ｍ_３×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
   前記ｍ_３群のインバータ群の中から５群を選択し、これらの５群内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、各群間で順次３６ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）となるように、各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする多巻線交流電動機駆動装置。
4. 互いに絶縁されたｎ相（ｎ：４以上の整数）の固定子巻線をｍ_４群（ｍ_４：１０以上の整数）備えた多巻線交流電動機の駆動装置であって、
   直流電源側が互いに並列接続されたｎ台の単相インバータを１つの群としたｍ_４群のインバータ群の交流側を（ｍ_４×ｎ）個の前記固定子巻線にそれぞれ接続し、信号波と搬送波とを比較するＰＷＭ制御により前記単相インバータの半導体スイッチング素子に対するオン／オフ信号をそれぞれ生成する多巻線交流電動機駆動装置において、
   前記ｍ_４群のインバータ群の中から１０群を選択し、これらの１０群の単相インバータ群を第１群～第５群からなる第１グループと第６群～第１０群からなる第２グループとに分割し、
   前記第１グループ及び前記第２グループ内の各単相インバータをそれぞれＰＷＭ制御するための搬送波の位相差が、前記第１グループの各群間で順次３６ｄｅｇ／ｐ（ｐ：自然数）になり、かつ、前記第２グループの各群間で順次３６ｄｅｇ／ｐになると共に、
   前記第１群と前記第６群との間、前記第２群と前記第７群との間、前記第３群と前記第８群との間、前記第４群と前記第９群との間、前記第５群と前記第１０群との間の位相差がそれぞれ１８ｄｅｇ／ｐになるように、
   各単相インバータの搬送波位相を設定したことを特徴とする多巻線交流電動機駆動装置。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載した多巻線交流電動機駆動装置において、
   各群を構成するｎ台の単相インバータの搬送波位相をすべて等しくしたことを特徴とする多巻線交流電動機駆動装置。
6. 出力軸が互いに連結された複数台の多巻線交流電動機のうちの少なくとも１台の多巻線交流電動機を駆動することを特徴とした請求項１～５の何れか１項に記載の多巻線交流電動機駆動装置。

Images