JP7191176B1 - Power conversion device, generator motor control device, and electric power steering device - Google Patents

Power conversion device, generator motor control device, and electric power steering device Download PDF

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Abstract

【課題】相電流リプルをより低減させることができる電力変換装置、発電電動機の制御装置、及び電動パワーステアリング装置を得る。【解決手段】第1オフセット演算器8aは、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK1倍が等しくなるように、第1電圧指令から第1オフセット電圧を減算する。第2オフセット演算器8bは、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK1倍が等しくなるように、第2電圧指令から第2オフセット電圧を減算する。第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが等しい場合、K1は「1」であり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なる場合、K1は「-1」である。【選択図】図1A power conversion device, a control device for a generator-motor, and an electric power steering device capable of further reducing phase current ripple are obtained. A first offset calculator (8a) multiplies the central value of three applied voltages corresponding to three phases in a first applied voltage and the central value of three applied voltages corresponding to three phases in a second applied voltage by K1. are equal to each other, the first offset voltage is subtracted from the first voltage command. The second offset calculator 8b is configured so that the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage are equal to K1 times. Then, the second offset voltage is subtracted from the second voltage command. When the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are equal, K1 is "1", and when the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, K1 is "- 1”. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本開示は、電力変換装置、発電電動機の制御装置、及び電動パワーステアリング装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device, a control device for a generator motor, and an electric power steering device.

従来の電力変換装置では、2台のインバータを用いて2つの巻線組に電圧が印加される。また、3次高調波が電圧指令に重畳される場合、2台のインバータが同時に有効電圧ベクトルとなることを回避するため、2台のインバータにおける各搬送波信号が互いに90度ずらされる(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional power converter, voltage is applied to two winding sets using two inverters. Also, when the third harmonic is superimposed on the voltage command, each carrier signal in the two inverters is offset by 90 degrees from each other to avoid that the two inverters become effective voltage vectors at the same time (e.g., patent Reference 1).

特開2012-50252号公報JP 2012-50252 A

上記のような従来の電力変換装置では、2つの巻線組の相互インダクタンスの影響により、第1組が有効電圧ベクトルを出力しているときには第2組の電流変化が生じ、第2組が有効電圧ベクトルを出力しているときには第1組の電流変化が生じる。このため、従来の電力変換装置では、相電流リプルが大きくなるという問題があった。 In the conventional power conversion device as described above, due to the mutual inductance of the two winding sets, when the first set is outputting an effective voltage vector, the current change of the second set occurs, and the second set is effective. A first set of current changes occurs when outputting a voltage vector. For this reason, the conventional power converter has a problem that the phase current ripple becomes large.

本開示は、上記のような課題を解決するために為されたものであり、相電流リプルをより低減させることができる電力変換装置、発電電動機の制御装置、及び電動パワーステアリング装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in order to solve the above-described problems, and aims to obtain a power conversion device, a control device for a generator motor, and an electric power steering device that can further reduce the phase current ripple. aim.

本開示に係る電力変換装置は、複数の第1スイッチング素子を有しており、直流電源からの直流電圧を第1交流電圧に変換し、交流回転機の第1の3相巻線に印加する第1電力変換器、複数の第2スイッチング素子を有しており、直流電圧を第2交流電圧に変換し、交流回転機の第2の3相巻線に印加する第2電力変換器、及び第1の3相巻線に対する電圧指令である第1電圧指令から3次高調波信号としての第1オフセット電圧を減算して得た第1印加電圧と、第1参照信号とを比較することにより、複数の第1スイッチング素子に対する複数の第1オンオフ信号を算出するとともに、第2の3相巻線に対する電圧指令である第2電圧指令から3次高調波信号としての第2オフセット電圧を減算して得た第2印加電圧と、第2参照信号とを比較することにより、複数の第2スイッチング素子に対する複数の第2オンオフ信号を算出する制御部を備え、制御部は、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK倍とが等しくなるように、第1電圧指令から第1オフセット電圧を減算するとともに、第2電圧指令から第2オフセット電圧を減算し、第1参照信号及び第2参照信号は搬送波信号であり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが等しい場合、Kは1であり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なる場合、Kは-1である。 A power conversion device according to the present disclosure has a plurality of first switching elements, converts a DC voltage from a DC power supply into a first AC voltage, and applies it to a first three-phase winding of an AC rotating machine. A first power converter, a second power converter having a plurality of second switching elements, converting a DC voltage into a second AC voltage, and applying the voltage to a second three-phase winding of an AC rotary machine; By comparing the first applied voltage obtained by subtracting the first offset voltage as the third harmonic signal from the first voltage command, which is the voltage command for the first three-phase winding, with the first reference signal , calculating a plurality of first on/off signals for a plurality of first switching elements, and subtracting a second offset voltage as a third harmonic signal from a second voltage command, which is a voltage command for a second three-phase winding; A control unit that calculates a plurality of second on/off signals for the plurality of second switching elements by comparing the second applied voltage obtained by the above with a second reference signal, The first voltage command to the first offset voltage so that the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage are equal to K 1 times is subtracted and the second offset voltage is subtracted from the second voltage command, the first reference signal and the second reference signal are carrier wave signals, and the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are equal , K 1 is 1, and K 1 is −1 if the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees.

本開示に係る電力変換装置、発電電動機の制御装置、及び電動パワーステアリング装置によれば、相電流リプルをより低減させることができる。 According to the power conversion device, generator motor control device, and electric power steering device according to the present disclosure, the phase current ripple can be further reduced.

実施の形態1に係る電力変換装置を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 1; FIG. 図1の第1の3相巻線の位相と第2の3相巻線の位相との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the phase of the first three-phase winding and the phase of the second three-phase winding in FIG. 1; 図1の第1電力変換器によって出力される第1電圧ベクトルを示す図である。Figure 2 shows a first voltage vector output by the first power converter of Figure 1; 複数の第1オンオフ信号と、第1電力変換器によって出力される第1電圧ベクトルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between several 1st on-off signals and the 1st voltage vector output by a 1st power converter. 図1の第2電力変換器によって出力される第2電圧ベクトルを示す図である。Figure 2 shows a second voltage vector output by the second power converter of Figure 1; 複数の第2オンオフ信号と、第2電力変換器によって出力される第2電圧ベクトルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between several 2nd on-off signals and the 2nd voltage vector output by a 2nd power converter. 第1電圧指令の波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a first voltage command; FIG. 第1オフセット電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of a 1st offset voltage. 第1印加電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of a 1st applied voltage. 図1の第1オンオフ信号発生器の動作を説明するための図である。3 is a diagram for explaining the operation of the first on/off signal generator of FIG. 1; FIG. 図1の第2オンオフ信号発生器の動作を説明するための図である。3 is a diagram for explaining the operation of the second on/off signal generator of FIG. 1; FIG. 第1高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between on/off timings of a first high potential side switching element and output voltage vectors; 第2高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the second high potential side switching element and the output voltage vector; 結合係数と6相電流の微分値の直流成分の二乗和との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a coupling coefficient and a sum of squares of DC components of differential values of six-phase currents; 第1高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between on/off timings of a first high potential side switching element and output voltage vectors; 第2高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the second high potential side switching element and the output voltage vector; 図1の第1オンオフ信号発生器の動作を説明するための図である。3 is a diagram for explaining the operation of the first on/off signal generator of FIG. 1; FIG. 図1の電力変換装置の発電電動機への適用例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an application example of the power conversion device of FIG. 1 to a generator motor; 図1の電力変換装置の電動パワーステアリング装置用電動機への適用例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an application example of the power conversion device of FIG. 1 to an electric motor for an electric power steering device; 実施の形態2に係る電力変換装置を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a power conversion device according to Embodiment 2; 実施の形態3に係る電力変換装置を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a power conversion device according to Embodiment 3; 実施の形態4に係る電力変換装置を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a power conversion device according to Embodiment 4; 実施の形態5に係る電力変換装置を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 5; 図23の電力変換装置が出力する第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルを示す図である。24 is a diagram showing a first voltage vector and a second voltage vector output by the power converter of FIG. 23; FIG. 第1印加電圧の中心値が0であるときの第1高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the first high potential side switching element and the output voltage vector when the central value of the first applied voltage is 0; 第2印加電圧の中心値が0であるときの第2高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the second high potential side switching element and the output voltage vector when the center value of the second applied voltage is 0; 結合係数と6相電流の微分値の直流成分の二乗和との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a coupling coefficient and a sum of squares of DC components of differential values of six-phase currents; 電圧位相が0度から60度までの領域における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの第1の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a first example of a combination of a first voltage vector and a second voltage vector in a voltage phase range of 0 degrees to 60 degrees; 電圧位相が0度から60度までの領域における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの第2の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a second example of a combination of a first voltage vector and a second voltage vector in a voltage phase range of 0 degrees to 60 degrees; 電圧位相に応じた搬送波信号の切替の第1の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a first example of switching of carrier signals according to voltage phase; 電圧位相が0度から60度までの領域における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの第3の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a third example of a combination of the first voltage vector and the second voltage vector in the voltage phase range from 0 degrees to 60 degrees; 電圧位相に応じた搬送波信号の切替の第2の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a second example of switching of carrier signals according to voltage phase; 電圧位相に応じた搬送波信号の切替の第3の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a third example of switching of carrier signals according to voltage phase; 実施の形態1~5の電力変換装置の機能を実現する処理回路の第1の例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a first example of a processing circuit that implements the functions of the power converters of the first to fifth embodiments; 実施の形態1~5の電力変換装置の機能を実現する処理回路の第2の例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a second example of a processing circuit that implements the functions of the power converters of the first to fifth embodiments;

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電力変換装置を示す構成図である。電力変換装置は、平滑コンデンサ3、第1電力変換器4a、第2電力変換器4b、第1電流検出器5a、第2電流検出器5b、及び制御部6を備えている。
Embodiments will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 1. FIG. The power converter includes a smoothing capacitor 3 , a first power converter 4 a , a second power converter 4 b , a first current detector 5 a , a second current detector 5 b and a controller 6 .

電力変換装置には、負荷としての交流回転機1と、電源としての直流電源2とが接続されている。電力変換装置は、直流電源2からの直流電圧Vdcを交流電圧に変換して交流回転機1に印加する。 An AC rotating machine 1 as a load and a DC power supply 2 as a power supply are connected to the power converter. The power converter converts the DC voltage Vdc from the DC power supply 2 into an AC voltage and applies it to the AC rotating machine 1 .

交流回転機1は、3相交流回転機である。交流回転機1は、第1の3相巻線と第2の3相巻線とを有している。第1の3相巻線と第2の3相巻線とは、互いに電気的に接続されることなく、交流回転機1内の固定子に収納されている。第1の3相巻線は、巻線U1、巻線V1、及び巻線W1を有している。巻線U1、巻線V1、及び巻線W1は、それぞれU1相の巻線、V1相の巻線、及びW1相の巻線である。第2の3相巻線は、巻線U2、巻線V2、及び巻線W2を有している。巻線U2、巻線V2、及び巻線W2は、それぞれU2相の巻線、V2相の巻線、及びW2相の巻線である。 The AC rotating machine 1 is a three-phase AC rotating machine. The AC rotating machine 1 has a first three-phase winding and a second three-phase winding. The first three-phase winding and the second three-phase winding are housed in the stator inside the AC rotating machine 1 without being electrically connected to each other. A first three-phase winding includes winding U1, winding V1, and winding W1. The winding U1, the winding V1, and the winding W1 are the U1-phase winding, the V1-phase winding, and the W1-phase winding, respectively. A second three-phase winding includes winding U2, winding V2, and winding W2. Winding U2, winding V2, and winding W2 are the U2-phase winding, the V2-phase winding, and the W2-phase winding, respectively.

交流回転機1としては、例えば、永久磁石同期回転機、誘導回転機、及び同期リラクタンス回転機等が挙げられる。2つの3相巻線を有する交流回転機であれば、上記のいずれの回転機を交流回転機1として用いてもよい。 Examples of the AC rotating machine 1 include a permanent magnet synchronous rotating machine, an induction rotating machine, and a synchronous reluctance rotating machine. Any of the above rotating machines may be used as the AC rotating machine 1 as long as it has two three-phase windings.

直流電源2は、第1電力変換器4a及び第2電力変換器4bに接続されている。直流電源2は、第1電力変換器4a及び第2電力変換器4bに直流電圧Vdcを出力する。直流電源2としては、例えば、バッテリー、DC-DCコンバータ、ダイオード整流器、又はPWM(Pulse Width Modulation)整流器等が用いられる。 A DC power supply 2 is connected to a first power converter 4a and a second power converter 4b. The DC power supply 2 outputs a DC voltage Vdc to the first power converter 4a and the second power converter 4b. As the DC power supply 2, for example, a battery, a DC-DC converter, a diode rectifier, or a PWM (Pulse Width Modulation) rectifier is used.

平滑コンデンサ3は、直流電源2に対し、並列に接続されている。即ち、平滑コンデンサ3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。平滑コンデンサ3は、第1電力変換器4a及び第2電力変換器4bの母線電流の変動を抑制し、直流電流を安定させる。図示しないが、平滑コンデンサ3には、真のコンデンサ容量C以外に等価直列抵抗Rc及びリードインダクタンスLcが存在している。 The smoothing capacitor 3 is connected in parallel with the DC power supply 2 . That is, one end of the smoothing capacitor 3 is connected to the positive terminal of the DC power supply 2 and the other end of the smoothing capacitor 3 is connected to the negative terminal of the DC power supply 2 . The smoothing capacitor 3 suppresses fluctuations in the bus line current of the first power converter 4a and the second power converter 4b, and stabilizes the DC current. Although not shown, the smoothing capacitor 3 has an equivalent series resistance Rc and a lead inductance Lc in addition to the true capacitor capacitance C. FIG.

第1電力変換器4aは、複数の第1スイッチング素子を有している。第1電力変換器4aは、直流電源2からの直流電圧Vdcを第1交流電圧に変換し、交流回転機1の第1の3相巻線に印加する。複数の第1スイッチング素子には、3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1、Svp1、及びSwp1と、3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1、Svn1、及びSwn1とが含まれている。 The first power converter 4a has a plurality of first switching elements. The first power converter 4 a converts the DC voltage Vdc from the DC power supply 2 into a first AC voltage and applies it to the first three-phase winding of the AC rotary machine 1 . The plurality of first switching elements includes three first high potential side switching elements Sup1, Svp1 and Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1.

第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1は、それぞれU1相,V1相,W1相に対応している。第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1は、それぞれU1相,V1相,W1相に対応している。 The first high potential side switching elements Sup1, Svp1 and Swp1 correspond to the U1 phase, V1 phase and W1 phase, respectively. The first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1 correspond to the U1 phase, V1 phase and W1 phase, respectively.

U1相の第1高電位側スイッチング素子Sup1及びU1相の第1低電位側スイッチング素子Sun1は互いに直列に接続されている。V1相の第1高電位側スイッチング素子Svp1及びV1相の第1低電位側スイッチング素子Svn1は互いに直列に接続されている。W1相の第1高電位側スイッチング素子Swp1及びW1相の第1低電位側スイッチング素子Swn1は互いに直列に接続されている。複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1は、インバータ回路を構成している。 The U1-phase first high potential side switching element Sup1 and the U1-phase first low potential side switching element Sun1 are connected in series with each other. The first high potential side switching element Svp1 of the V1 phase and the first low potential side switching element Svn1 of the V1 phase are connected in series with each other. The W1-phase first high potential side switching element Swp1 and the W1-phase first low potential side switching element Swn1 are connected in series with each other. A plurality of first switching elements Sup1 to Swn1 constitute an inverter circuit.

これにより、第1の3相巻線には、U1相電流Iu1、V1相電流Iv1、及びW1相電流Iw1が流れる。 As a result, the U1-phase current Iu1, the V1-phase current Iv1, and the W1-phase current Iw1 flow through the first three-phase winding.

第2電力変換器4bは、複数の第2スイッチング素子を有している。第2電力変換器4bは、直流電源2からの直流電圧Vdcを第2交流電圧に変換し、交流回転機1の第2の3相巻線に印加する。複数の第2スイッチング素子には、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2、Svp2、及びSwp2と、3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2、Svn2、及びSwn2とが含まれている。 The second power converter 4b has a plurality of second switching elements. The second power converter 4b converts the DC voltage Vdc from the DC power supply 2 into a second AC voltage and applies it to the second three-phase winding of the AC rotating machine 1 . The plurality of second switching elements includes three second high potential side switching elements Sup2, Svp2 and Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2 and Swn2.

第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2は、それぞれU2相,V2相,W2相に対応している。第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2は、それぞれU2相,V2相,W2相に対応している。 The second high potential side switching elements Sup2, Svp2 and Swp2 correspond to the U2 phase, V2 phase and W2 phase, respectively. The second low potential side switching elements Sun2, Svn2 and Swn2 correspond to the U2 phase, V2 phase and W2 phase, respectively.

U2相の第2高電位側スイッチング素子Sup2及びU2相の第2低電位側スイッチング素子Sun2は互いに直列に接続されている。V2相の第2高電位側スイッチング素子Svp2及びV2相の第2低電位側スイッチング素子Svn2は互いに直列に接続されている。W2相の第2高電位側スイッチング素子Swp2及びW2相の第2低電位側スイッチング素子Swn2は互いに直列に接続されている。複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2は、インバータ回路を構成している。 The U2-phase second high potential side switching element Sup2 and the U2-phase second low potential side switching element Sun2 are connected in series with each other. The V2-phase second high potential side switching element Svp2 and the V2-phase second low potential side switching element Svn2 are connected in series with each other. The W2-phase second high-potential side switching element Swp2 and the W2-phase second low-potential side switching element Swn2 are connected in series with each other. A plurality of second switching elements Sup2 to Swn2 form an inverter circuit.

これにより、第2の3相巻線には、U2相電流Iu2、V2相電流Iv2、及びW2相電流Iw2が流れる。 As a result, the U2-phase current Iu2, the V2-phase current Iv2, and the W2-phase current Iw2 flow through the second three-phase winding.

複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1及び複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2のそれぞれには、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)とダイオードとの組合せが用いられる。この組合せでは、IGBTとダイオードとが逆並列に接続されている。また、IGBTに代えて、例えば、バイポーラトランジスタ又はMOS(Metal Oxide Semiconductor)パワートランジスタ等が用いられてもよい。 A combination of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a diode is used for each of the plurality of first switching elements Sup1 to Swn1 and the plurality of second switching elements Sup2 to Swn2. In this combination, an IGBT and a diode are connected in anti-parallel. Also, instead of IGBTs, for example, bipolar transistors or MOS (Metal Oxide Semiconductor) power transistors may be used.

第1電流検出器5aは、第1電力変換器4aと第1の3相巻線との間に設けられている。第1電流検出器5aは、U1相電流Iu1、V1相電流Iv1、及びW1相電流Iw1の値を、電流検出値Iu1s、Iv1s、及びIw1sとしてそれぞれ検出する。 The first current detector 5a is provided between the first power converter 4a and the first three-phase winding. The first current detector 5a detects the values of the U1-phase current Iu1, V1-phase current Iv1, and W1-phase current Iw1 as current detection values Iu1s, Iv1s, and Iw1s, respectively.

第1電流検出器5aは、複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1のオンオフ状態にかかわらず、U1相電流Iu1、V1相電流Iv1、及びW1相電流Iw1の値を常時検出することができる。従って、実施の形態1に係る電力変換装置は、U1相電流Iu1、V1相電流Iv1、及びW1相電流Iw1の値が検出できるか否かを考慮することなく、第1電力変換器4aの各第1スイッチング素子をオンにするかオフにするかを決定することができる。 The first current detector 5a can constantly detect the values of the U1-phase current Iu1, the V1-phase current Iv1, and the W1-phase current Iw1 regardless of the ON/OFF states of the plurality of first switching elements Sup1 to Swn1. Therefore, the power converter according to the first embodiment can detect each of the first power converter 4a without considering whether the values of the U1-phase current Iu1, the V1-phase current Iv1, and the W1-phase current Iw1 can be detected. It can be determined whether the first switching element is turned on or off.

第2電流検出器5bは、第2電力変換器4bと第2の3相巻線との間に設けられている。第2電流検出器5bは、U2相電流Iu2、V2相電流Iv2、及びW2相電流Iw2の値を、電流検出値Iu2s、Iv2s、及びIw2sとしてそれぞれ検出する。 The second current detector 5b is provided between the second power converter 4b and the second three-phase winding. The second current detector 5b detects the values of the U2-phase current Iu2, V2-phase current Iv2, and W2-phase current Iw2 as current detection values Iu2s, Iv2s, and Iw2s, respectively.

第2電流検出器5bは、複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2のオンオフ状態にかかわらず、U2相電流Iu2、V2相電流Iv2、及びW2相電流Iw2の値を常時検出することができる。従って、実施の形態1に係る電力変換装置は、U2相電流Iu2、V2相電流Iv2、及びW2相電流Iw2の値が検出できるか否かを考慮することなく、第2電力変換器4bの各第2スイッチング素子をオンにするかオフにするかを決定することができる。 The second current detector 5b can constantly detect the values of the U2-phase current Iu2, the V2-phase current Iv2, and the W2-phase current Iw2 regardless of the ON/OFF states of the plurality of second switching elements Sup2 to Swn2. Therefore, the power converter according to Embodiment 1 can detect each of the second power converter 4b without considering whether the values of the U2-phase current Iu2, the V2-phase current Iv2, and the W2-phase current Iw2 can be detected. It can be determined whether the second switching element is turned on or off.

制御部6は、電圧指令演算器7、第1オフセット演算器8a、第2オフセット演算器8b、第1オンオフ信号発生器9a、及び第2オンオフ信号発生器9bを有している。 The control unit 6 has a voltage command calculator 7, a first offset calculator 8a, a second offset calculator 8b, a first on/off signal generator 9a, and a second on/off signal generator 9b.

電圧指令演算器7は、交流回転機1に対する制御指令に基づいて、第1電圧指令を演算し、演算された第1電圧指令を第1オフセット演算器8aに入力する。第1電圧指令には、U1相に対する電圧指令Vu1、V1相に対する電圧指令Vv1、及びW1相に対する電圧指令Vw1が含まれている。 The voltage command calculator 7 calculates a first voltage command based on the control command for the AC rotary machine 1, and inputs the calculated first voltage command to the first offset calculator 8a. The first voltage command includes a voltage command Vu1 for the U1 phase, a voltage command Vv1 for the V1 phase, and a voltage command Vw1 for the W1 phase.

また、電圧指令演算器7は、交流回転機1に対する制御指令に基づいて、第2電圧指令を演算し、演算された第2電圧指令を第2オフセット演算器8bに入力する。第2電圧指令には、U2相に対する電圧指令Vu2、V2相に対する電圧指令Vv2、及びW2相に対する電圧指令Vw2が含まれている。 Also, the voltage command calculator 7 calculates a second voltage command based on the control command for the AC rotary machine 1, and inputs the calculated second voltage command to the second offset calculator 8b. The second voltage command includes a voltage command Vu2 for the U2 phase, a voltage command Vv2 for the V2 phase, and a voltage command Vw2 for the W2 phase.

電圧指令演算器7は、例えば、電流フィードバック制御又はV/F(Voltage/Frequency)制御により第1電圧指令及び第2電圧指令を演算する。 The voltage command calculator 7 calculates the first voltage command and the second voltage command by current feedback control or V/F (Voltage/Frequency) control, for example.

電流フィードバック制御による場合、電圧指令演算器7は、制御指令として、交流回転機1に対する電流指令を設定し、設定された電流指令に基づいて、電圧指令の振幅を決定する。より具体的に述べると、電圧指令演算器7は、交流回転機1に対する電流指令と、電流検出値Iu1s,Iv1s,Iw1sとの偏差が零となるように、比例積分制御によって第1電圧指令を演算する。また、電圧指令演算器7は、交流回転機1に対する電流指令と、電流検出値Iu2s,Iv2s,Iw2sとの偏差が零となるように、比例積分制御によって第2電圧指令を演算する。 In the case of current feedback control, the voltage command calculator 7 sets a current command for the AC rotating machine 1 as the control command, and determines the amplitude of the voltage command based on the set current command. More specifically, the voltage command calculator 7 calculates the first voltage command by proportional integral control so that the deviation between the current command for the AC rotating machine 1 and the current detection values Iu1s, Iv1s, Iw1s becomes zero. Calculate. Further, the voltage command calculator 7 calculates a second voltage command by proportional-integral control so that the deviation between the current command for the AC rotary machine 1 and the current detection values Iu2s, Iv2s, Iw2s becomes zero.

V/F制御による場合、電圧指令演算器7は、制御指令として、交流回転機1に対する速度指令又は周波数指令を設定し、設定された速度指令又は周波数指令に基づいて、電圧指令の振幅を決定する。 In the case of V/F control, the voltage command calculator 7 sets a speed command or frequency command for the AC rotating machine 1 as a control command, and determines the amplitude of the voltage command based on the set speed command or frequency command. do.

なお、V/F制御はフィードフォワード制御であるため、電圧指令演算器7は、U1相電流Iu1、V1相電流Iv1、W1相電流Iw1、U2相電流Iu2、V2相電流Iv2、及びW2相電流Iw2の情報を必要としない。従って、V/F制御による場合、U1相電流Iu1、V1相電流Iv1、W1相電流Iw1、U2相電流Iu2、V2相電流Iv2、及びW2相電流Iw2の情報は電圧指令演算器7に入力される必要はない。 Since the V/F control is feedforward control, the voltage command calculator 7 calculates U1-phase current Iu1, V1-phase current Iv1, W1-phase current Iw1, U2-phase current Iu2, V2-phase current Iv2, and W2-phase current Iw2 information is not required. Therefore, in the case of V/F control, information on the U1 phase current Iu1, V1 phase current Iv1, W1 phase current Iw1, U2 phase current Iu2, V2 phase current Iv2, and W2 phase current Iw2 is input to the voltage command calculator 7. you don't have to.

第1オフセット演算器8aは、第1オフセット電圧Voffset1を演算する。第1オフセット演算器8aは、第1電圧指令から第1オフセット電圧Voffset1を減算することにより、第1印加電圧を得る。第1オフセット演算器8aは、得られた第1印加電圧を第1オンオフ信号発生器9aに出力する。 The first offset calculator 8a calculates a first offset voltage Voffset1. The first offset calculator 8a obtains the first applied voltage by subtracting the first offset voltage Voffset1 from the first voltage command. The first offset calculator 8a outputs the obtained first applied voltage to the first on/off signal generator 9a.

第1印加電圧には、3相に対応する3つの印加電圧、即ち、U1相に対応する印加電圧Vu1’、V1相に対応する印加電圧Vv1’、及びW1相に対応する印加電圧Vw1’が含まれている。つまり、第1印加電圧は、以下の式(1)により表される。 The first applied voltage includes three applied voltages corresponding to three phases, that is, applied voltage Vu1′ corresponding to U1 phase, applied voltage Vv1′ corresponding to V1 phase, and applied voltage Vw1′ corresponding to W1 phase. include. That is, the first applied voltage is represented by the following formula (1).

Figure 0007191176000002
Figure 0007191176000002

ここで、第1電圧指令における各相を、電圧指令が大きい順に、第1電圧最大相、第1電圧中間相、及び第1電圧最小相と呼ぶことにする。また、第1電圧最大相に対する電圧指令をVmax1と呼び、第1電圧中間相に対する電圧指令をVmid1と呼び、第1電圧最小相に対する電圧指令をVmin1と呼ぶことにする。 Here, each phase in the first voltage command is called a first voltage maximum phase, a first voltage intermediate phase, and a first voltage minimum phase in descending order of voltage command. The voltage command for the first voltage maximum phase is called Vmax1, the voltage command for the first voltage intermediate phase is called Vmid1, and the voltage command for the first voltage minimum phase is called Vmin1.

具体的には、第1オフセット演算器8aは、以下の式(2)に基づいて、第1オフセット電圧Voffset1を算出する。このとき、第1印加電圧の中心値、即ち、第1の3相巻線の中性点電位は、-αとなる。 Specifically, the first offset calculator 8a calculates the first offset voltage Voffset1 based on the following equation (2). At this time, the center value of the first applied voltage, that is, the neutral point potential of the first three-phase winding becomes -α.

Figure 0007191176000003
Figure 0007191176000003

第2オフセット演算器8bは、第2オフセット電圧Voffset2を演算する。第2オフセット演算器8bは、第2電圧指令から第2オフセット電圧Voffset2を減算することにより、第2印加電圧を得る。第2オフセット演算器8bは、得られた第2印加電圧を第2オンオフ信号発生器9bに出力する。 A second offset calculator 8b calculates a second offset voltage Voffset2. The second offset calculator 8b obtains the second applied voltage by subtracting the second offset voltage Voffset2 from the second voltage command. The second offset calculator 8b outputs the obtained second applied voltage to the second on/off signal generator 9b.

第2印加電圧には、3相に対応する3つの印加電圧、即ち、U2相に対応する印加電圧Vu2’、V2相に対応する印加電圧Vv2’、及びW2相に対応する印加電圧Vw2’が含まれている。つまり、第2印加電圧は、以下の式(3)により表される。 The second applied voltage includes three applied voltages corresponding to three phases, that is, applied voltage Vu2′ corresponding to U2 phase, applied voltage Vv2′ corresponding to V2 phase, and applied voltage Vw2′ corresponding to W2 phase. include. That is, the second applied voltage is represented by the following formula (3).

Figure 0007191176000004
Figure 0007191176000004

ここで、第2電圧指令における各相を、電圧指令が大きい順に、第2電圧最大相、第2電圧中間相、及び第2電圧最小相と呼ぶことにする。また、第2電圧最大相に対する電圧指令をVmax2と呼び、第2電圧中間相に対する電圧指令をVmid2と呼び、第2電圧最小相に対する電圧指令をVmin2と呼ぶことにする。 Here, each phase in the second voltage command is called a second maximum voltage phase, a second intermediate voltage phase, and a second minimum voltage phase in descending order of voltage command. The voltage command for the second voltage maximum phase is called Vmax2, the voltage command for the second voltage intermediate phase is called Vmid2, and the voltage command for the second voltage minimum phase is called Vmin2.

具体的には、第2オフセット演算器8bは、以下の式(4)に基づいて、第2オフセット電圧Voffset2を算出する。このとき、第2印加電圧の中心値、即ち、第2の3相巻線の中性点電位は、-αとなる。 Specifically, the second offset calculator 8b calculates the second offset voltage Voffset2 based on the following equation (4). At this time, the center value of the second applied voltage, that is, the neutral point potential of the second three-phase winding becomes -α.

Figure 0007191176000005
Figure 0007191176000005

第1オンオフ信号発生器9aは、第1印加電圧と第1参照信号とを比較することにより、複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1に対する複数の第1オンオフ信号Qup1、Qun1、Qvp1、Qvn1、Qwp1、及びQwn1を算出する。第1参照信号は、搬送波信号である。第1オンオフ信号発生器9aは、算出された複数の第1オンオフ信号Qup1~Qwn1を第1電力変換器4aに出力する。 The first on/off signal generator 9a generates a plurality of first on/off signals Qup1, Qun1, Qvp1, Qvn1, Qwp1 for the plurality of first switching elements Sup1 to Swn1 by comparing the first applied voltage and the first reference signal. , and Qwn1. The first reference signal is a carrier signal. The first on/off signal generator 9a outputs the calculated plurality of first on/off signals Qup1 to Qwn1 to the first power converter 4a.

複数の第1オンオフ信号Qup1、Qvp1、Qwp1、Qun1、Qvn1、及びQwn1は、複数の第1スイッチング素子Sup1、Svp1、Swp1、Sun1、Svn1、及びSwn1をそれぞれオンオフする。 The plurality of first on/off signals Qup1, Qvp1, Qwp1, Qun1, Qvn1, and Qwn1 turn on and off the plurality of first switching elements Sup1, Svp1, Swp1, Sun1, Svn1, and Swn1, respectively.

複数の第1オンオフ信号Qup1~Qwn1の値が「1」である場合、第1オンオフ信号発生器9aは、対応する複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1をオンにするための信号を第1電力変換器4aに出力する。複数の第1オンオフ信号Qup1~Qwn1の値が「0」である場合、第1オンオフ信号発生器9aは、対応する複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1をオフにするための信号を第1電力変換器4aに出力する。 When the values of the plurality of first on/off signals Qup1 to Qwn1 are "1", the first on/off signal generator 9a outputs signals for turning on the corresponding plurality of first switching elements Sup1 to Swn1. Output to the converter 4a. When the values of the plurality of first on/off signals Qup1 to Qwn1 are "0", the first on/off signal generator 9a outputs signals for turning off the corresponding plurality of first switching elements Sup1 to Swn1. Output to the converter 4a.

第2オンオフ信号発生器9bは、第2印加電圧と第2参照信号とを比較することにより、複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2に対する複数の第2オンオフ信号Qup2、Qun2、Qvp2、Qvn2、Qwp2、及びQwn2を算出する。第2参照信号は、搬送波信号である。第2オンオフ信号発生器9bは、算出された複数の第2オンオフ信号Qup2~Qwn2を第2電力変換器4bに出力する。 The second on/off signal generator 9b generates a plurality of second on/off signals Qup2, Qun2, Qvp2, Qvn2, Qwp2 for the plurality of second switching elements Sup2 to Swn2 by comparing the second applied voltage and the second reference signal. , and Qwn2. The second reference signal is a carrier signal. The second on/off signal generator 9b outputs the calculated plurality of second on/off signals Qup2 to Qwn2 to the second power converter 4b.

複数の第2オンオフ信号Qup2、Qvp2、Qwp2、Qun2、Qvn2、及びQwn2は、複数の第2スイッチング素子Sup2、Svp2、Swp2、Sun2、Svn2、及びSwn2をそれぞれオンオフする。 The plurality of second on/off signals Qup2, Qvp2, Qwp2, Qun2, Qvn2, and Qwn2 turn on and off the plurality of second switching elements Sup2, Svp2, Swp2, Sun2, Svn2, and Swn2, respectively.

複数の第2オンオフ信号Qup2~Qwn2の値が「1」である場合、第2オンオフ信号発生器9bは、対応する複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2をオンにするための信号を第2電力変換器4bに出力する。複数の第2オンオフ信号Qup2~Qwn2の値が「0」である場合、第2オンオフ信号発生器9bは、対応する複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2をオフにするための信号を第2電力変換器4bに出力する。 When the values of the plurality of second on/off signals Qup2-Qwn2 are "1", the second on-off signal generator 9b generates signals for turning on the corresponding plurality of second switching elements Sup2-Swn2. Output to the converter 4b. When the values of the plurality of second on/off signals Qup2-Qwn2 are "0", the second on-off signal generator 9b generates a signal for turning off the corresponding plurality of second switching elements Sup2-Swn2. Output to the converter 4b.

図2は、図1の第1の3相巻線U1,V1,W1の位相と第2の3相巻線U2,V2,W2の位相との関係を示す図である。第1の3相巻線U1,V1,W1と第2の3相巻線U2,V2,W2との位相差は零である。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the phases of the first three-phase windings U1, V1, W1 and the phases of the second three-phase windings U2, V2, W2 in FIG. The phase difference between the first three-phase windings U1, V1, W1 and the second three-phase windings U2, V2, W2 is zero.

図3は、図1の第1電力変換器4aによって出力される第1電圧ベクトルを示す図である。第1電力変換器4aは、複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1のオンオフ状態に応じて、8つの第1電圧ベクトルのいずれか1つを出力する。8つの第1電圧ベクトルは、V0(1)、V1(1)、V2(1)、V3(1)、V4(1)、V5(1)、V6(1)、及びV7(1)である。 FIG. 3 is a diagram showing the first voltage vector output by the first power converter 4a of FIG. The first power converter 4a outputs one of the eight first voltage vectors according to the ON/OFF states of the plurality of first switching elements Sup1 to Swn1. The eight first voltage vectors are V0(1), V1(1), V2(1), V3(1), V4(1), V5(1), V6(1), and V7(1) .

ここで、V0(1)及びV7(1)は零電圧ベクトルである。第1電力変換器4aが零電圧ベクトルを出力しているとき、第1電力変換器4aの母線電流である第1母線電流Iinv1は零となる。また、V1(1)、V2(1)、V3(1)、V4(1)、V5(1)、及びV6(1)は有効電圧ベクトルである。第1電力変換器4aが有効電圧ベクトルを出力しているとき、第1母線電流Iinv1は、各相の電流値又はその反転値となる。 where V0(1) and V7(1) are zero voltage vectors. When the first power converter 4a outputs the zero voltage vector, the first bus current Iinv1, which is the bus current of the first power converter 4a, becomes zero. Also, V1(1), V2(1), V3(1), V4(1), V5(1), and V6(1) are effective voltage vectors. When the first power converter 4a is outputting the effective voltage vector, the first bus current Iinv1 is the current value of each phase or its inverted value.

図4は、複数の第1オンオフ信号Qup1~Qwn1と、第1電力変換器4aによって出力される第1電圧ベクトルとの関係を示す図である。図4に示すように、複数の第1オンオフ信号Qup1~Qwn1の値の組合せは、8通りである。例えば、Qup1が「0」、Qun1が「1」、Qvp1が「0」、Qvn1が「1」、Qwp1が「0」、Qwn1が「1」である場合、第1電力変換器4aは、第1電圧ベクトルとしてV0(1)を出力する。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the plurality of first on/off signals Qup1-Qwn1 and the first voltage vector output by the first power converter 4a. As shown in FIG. 4, there are eight combinations of values of the plurality of first on/off signals Qup1 to Qwn1. For example, when Qup1 is "0", Qun1 is "1", Qvp1 is "0", Qvn1 is "1", Qwp1 is "0", and Qwn1 is "1", the first power converter 4a Output V0(1) as one voltage vector.

図5は、図1の第2電力変換器4bによって出力される第2電圧ベクトルを示す図である。第2電力変換器4bは、複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2のオンオフ状態に応じて、8つの第2電圧ベクトルのいずれか1つを出力する。8つの第2電圧ベクトルは、V0(2)、V1(2)、V2(2)、V3(2)、V4(2)、V5(2)、V6(2)、及びV7(2)である。 FIG. 5 is a diagram showing the second voltage vector output by the second power converter 4b of FIG. The second power converter 4b outputs any one of the eight second voltage vectors according to the ON/OFF states of the plurality of second switching elements Sup2 to Swn2. The eight second voltage vectors are V0(2), V1(2), V2(2), V3(2), V4(2), V5(2), V6(2), and V7(2) .

ここで、V0(2)及びV7(2)は零電圧ベクトルである。第2電力変換器4bが零電圧ベクトルを出力しているとき、第2電力変換器4bの母線電流である第2母線電流Iinv2は零となる。また、V1(2)、V2(2)、V3(2)、V4(2)、V5(2)、及びV6(2)は有効電圧ベクトルである。第2電力変換器4bが有効電圧ベクトルを出力しているとき、第2母線電流Iinv2は、各相の電流値又はその反転値となる。 where V0(2) and V7(2) are zero voltage vectors. When the second power converter 4b is outputting the zero voltage vector, the second bus current Iinv2, which is the bus current of the second power converter 4b, becomes zero. Also, V1(2), V2(2), V3(2), V4(2), V5(2), and V6(2) are effective voltage vectors. When the second power converter 4b is outputting the effective voltage vector, the second bus line current Iinv2 becomes the current value of each phase or its inverted value.

第1の3相巻線と第2の3相巻線との位相差は零であるので、V1(1)とV1(2)、V2(1)とV2(2)、V3(1)とV3(2)、V4(1)とV4(2)、V5(1)とV5(2)、V6(1)とV6(2)とはそれぞれ一致する。 Since the phase difference between the first three-phase winding and the second three-phase winding is zero, V1(1) and V1(2), V2(1) and V2(2), V3(1) and V3(2), V4(1) and V4(2), V5(1) and V5(2), V6(1) and V6(2) respectively match.

図6は、複数の第2オンオフ信号Qup2~Qwn2と、第2電力変換器4bによって出力される第2電圧ベクトルとの関係を示す図である。図6に示すように、複数の第2オンオフ信号Qup2~Qwn2の値の組合せは、8通りである。例えば、Qup2が「0」、Qun2が「1」、Qvp2が「0」、Qvn2が「1」、Qwp2が「0」、Qwn2が「1」である場合、第2電力変換器4bは、第2電圧ベクトルとしてV0(2)を出力する。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the plurality of second on/off signals Qup2-Qwn2 and the second voltage vector output by the second power converter 4b. As shown in FIG. 6, there are eight combinations of values of the plurality of second on/off signals Qup2 to Qwn2. For example, when Qup2 is "0", Qun2 is "1", Qvp2 is "0", Qvn2 is "1", Qwp2 is "0", and Qwn2 is "1", the second power converter 4b Output V0(2) as a two-voltage vector.

図7は、第1電圧指令Vu1,Vv1,Vw1の波形を示す図である。第1電圧指令Vu1,Vv1,Vw1は、互いに位相が120度異なる正弦波により表される。 FIG. 7 is a diagram showing waveforms of the first voltage commands Vu1, Vv1, Vw1. The first voltage commands Vu1, Vv1, Vw1 are represented by sine waves having phases different from each other by 120 degrees.

図8は、第1オフセット電圧Voffset1の波形を示す図である。式(2)により演算される第1オフセット電圧Voffset1は、1周期が120度の信号となる。従って、第1オフセット電圧Voffset1は、1周期が360度の第1電圧指令に対する3次高調波信号となる。 FIG. 8 is a diagram showing the waveform of the first offset voltage Voffset1. The first offset voltage Voffset1 calculated by Equation (2) is a signal with a period of 120 degrees. Therefore, the first offset voltage Voffset1 becomes a third harmonic signal with respect to the first voltage command whose one cycle is 360 degrees.

図9は、第1印加電圧Vu1’,Vv1’,Vw1’の波形を示す図である。式(1)により演算される第1印加電圧Vu1’,Vv1’,Vw1’は、図9に示すような波形となる。 FIG. 9 is a diagram showing waveforms of the first applied voltages Vu1', Vv1', Vw1'. The first applied voltages Vu1', Vv1', Vw1' calculated by Equation (1) have waveforms as shown in FIG.

また、図示しないが、第2電圧指令Vu2,Vv2,Vw2は、第1電圧指令Vu1,Vv1,Vw1と同様に、互いに位相が120度異なる正弦波により表される。第2オフセット電圧Voffset2は、第1オフセット電圧Voffset1と同様に、第2電圧指令に対する3次高調波信号となる。第2印加電圧Vu2’,Vv2’,Vw2’は、第1印加電圧Vu1’,Vv1’,Vw1’と同様の波形となる。 Although not shown, the second voltage commands Vu2, Vv2, Vw2 are represented by sine waves having phases different from each other by 120 degrees, like the first voltage commands Vu1, Vv1, Vw1. The second offset voltage Voffset2, like the first offset voltage Voffset1, is a third harmonic signal with respect to the second voltage command. The second applied voltages Vu2', Vv2', Vw2' have waveforms similar to those of the first applied voltages Vu1', Vv1', Vw1'.

図10は、図1の第1オンオフ信号発生器9aの動作を説明するための図である。図10において、U1相に対する電圧指令Vu1、V1相に対する電圧指令Vv1、W1相に対する電圧指令Vw1には、Vu1>Vv1>Vw1の関係が成り立っている。C1は第1搬送波信号である。第1搬送波信号C1は、最小値が-Vdc/2、最大値がVdc/2、周期Tcの三角波である。 FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the first on/off signal generator 9a of FIG. In FIG. 10, the voltage command Vu1 for the U1 phase, the voltage command Vv1 for the V1 phase, and the voltage command Vw1 for the W1 phase have a relationship of Vu1>Vv1>Vw1. C1 is the first carrier signal. The first carrier wave signal C1 is a triangular wave having a minimum value of -Vdc/2, a maximum value of Vdc/2, and a period of Tc.

第1オンオフ信号発生器9aは、第1参照信号としての第1搬送波信号C1と、U1相の印加電圧Vu1’とを比較する。U1相の印加電圧Vu1’が第1搬送波信号C1以上である場合、第1オンオフ信号発生器9aは、Qup1及びQun1としてそれぞれ「1」及び「0」を第1電力変換器4aに出力する。U1相の印加電圧Vu1’が第1搬送波信号C1よりも小さい場合、第1オンオフ信号発生器9aは、Qup1及びQun1としてそれぞれ「0」及び「1」を第1電力変換器4aに出力する。 The first on/off signal generator 9a compares the first carrier wave signal C1 as the first reference signal with the U1-phase applied voltage Vu1'. When the U1-phase applied voltage Vu1' is greater than or equal to the first carrier wave signal C1, the first on/off signal generator 9a outputs "1" and "0" as Qup1 and Qun1, respectively, to the first power converter 4a. When the U1-phase applied voltage Vu1' is smaller than the first carrier wave signal C1, the first on/off signal generator 9a outputs "0" and "1" as Qup1 and Qun1, respectively, to the first power converter 4a.

その結果、第1電力変換器4aは、第1電圧ベクトルとして、t1~t2及びt8~t9においてV7(1)、t2~t3及びt7~t8においてV2(1)、t3~t4及びt6~t7においてV1(1)、t4~t6においてV0(1)をそれぞれ出力する。 As a result, the first power converter 4a outputs V7(1) during t1 to t2 and t8 to t9, V2(1) during t2 to t3 and t7 to t8, t3 to t4 and t6 to t7 as the first voltage vector. V1(1) is output at , and V0(1) is output at t4 to t6.

図11は、図1の第2オンオフ信号発生器9bの動作を説明するための図である。図11において、U2相に対する電圧指令Vu2、V2相に対する電圧指令Vv2、W2相に対する電圧指令Vw2には、Vu2>Vv2>Vw2の関係が成り立っている。C1は、図10におけるC1と同じ第1搬送波信号である。 FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the second on/off signal generator 9b of FIG. In FIG. 11, the voltage command Vu2 for the U2 phase, the voltage command Vv2 for the V2 phase, and the voltage command Vw2 for the W2 phase have a relationship of Vu2>Vv2>Vw2. C1 is the same first carrier signal as C1 in FIG.

第2オンオフ信号発生器9bは、第2参照信号としての第1搬送波信号C1と、U2相の印加電圧Vu2’とを比較する。U2相の印加電圧Vu2’が第1搬送波信号C1以上である場合、第2オンオフ信号発生器9bは、Qup2及びQun2としてそれぞれ「1」及び「0」を第2電力変換器4bに出力する。U2相の印加電圧Vu2’が第1搬送波信号C1よりも小さい場合、第2オンオフ信号発生器9bは、Qup2及びQun2としてそれぞれ「0」及び「1」を第2電力変換器4bに出力する。 The second on/off signal generator 9b compares the first carrier wave signal C1 as a second reference signal with the U2-phase applied voltage Vu2'. When the U2-phase applied voltage Vu2' is greater than or equal to the first carrier wave signal C1, the second on/off signal generator 9b outputs "1" and "0" as Qup2 and Qun2, respectively, to the second power converter 4b. When the U2-phase applied voltage Vu2' is smaller than the first carrier wave signal C1, the second on/off signal generator 9b outputs "0" and "1" as Qup2 and Qun2, respectively, to the second power converter 4b.

その結果、第2電力変換器4bは、第2電圧ベクトルとして、t1~t2及びt8~t9においてV7(2)、t2~t3及びt7~t8においてV2(2)、t3~t4及びt6~t7においてV1(2)、t4~t6においてV0(2)をそれぞれ出力する。 As a result, the second power converter 4b outputs V7(2) during t1 to t2 and t8 to t9, V2(2) during t2 to t3 and t7 to t8, t3 to t4 and t6 to t7 as the second voltage vector. V1(2) is output at , and V0(2) is output at t4 to t6.

このように、式(2)及び式(4)のように第1オフセット電圧Voffset1及び第2オフセット電圧Voffset2を設定することにより、有効電圧ベクトル区間の中央時刻及び零電圧ベクトル区間の中央時刻をそれぞれ揃えることができる。有効電圧ベクトル区間は、有効電圧ベクトルが出力されている区間である。零電圧ベクトル区間は、零電圧ベクトルが出力されている区間である。そして、それぞれの区間における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとを一致させることができる。これにより、相電流リプルを低減することができる。 In this way, by setting the first offset voltage Voffset1 and the second offset voltage Voffset2 as shown in equations (2) and (4), the central time of the active voltage vector section and the central time of the zero voltage vector section are set to can be aligned. The effective voltage vector section is the section in which the effective voltage vector is output. A zero-voltage vector section is a section in which a zero-voltage vector is output. Then, the first voltage vector and the second voltage vector in each section can be matched. Thereby, the phase current ripple can be reduced.

図12は、第1高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。また、図13は、第2高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。ここで、縦軸は電圧位相であり、電圧位相が0度から360度までの範囲が示されている。横軸は、第1搬送波信号C1の周期Tcに相当する。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the first high potential side switching element and the output voltage vector. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the second high potential side switching element and the output voltage vector. Here, the vertical axis is the voltage phase, and the voltage phase ranges from 0 degrees to 360 degrees. The horizontal axis corresponds to the period Tc of the first carrier wave signal C1.

図12及び図13に示すように、例えば、電圧位相が40度の場合、同時に出力される第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの組合せは、V7(1)とV7(2)、V2(1)とV2(2)、V1(1)とV1(2)、V0(1)とV0(2)となる。このように、電圧ベクトルの各区間において、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとを一致させることができる。これは、上記の式(2)及び式(4)によって、第1の3相巻線の中性点電位と第2の3相巻線の中性点電位が揃えられるからである。 As shown in FIGS. 12 and 13, for example, when the voltage phase is 40 degrees, the combination of the first voltage vector and the second voltage vector output simultaneously is V7(1), V7(2), V2(1 ) and V2(2), V1(1) and V1(2), and V0(1) and V0(2). Thus, the first voltage vector and the second voltage vector can be matched in each section of the voltage vector. This is because the neutral point potential of the first three-phase winding and the neutral point potential of the second three-phase winding are aligned by the above equations (2) and (4).

次に、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの組合せを考慮した相電流リプルの低減方法について述べる。ここでは、説明を簡単にするため、抵抗成分及び誘起電圧成分を0と見做しているが、抵抗成分及び誘起電圧成分が0でない場合についても同様の考えに基づいて説明することができる。 Next, a method of reducing the phase current ripple considering the combination of the first voltage vector and the second voltage vector will be described. Here, to simplify the explanation, the resistance component and the induced voltage component are assumed to be 0, but the case where the resistance component and the induced voltage component are not 0 can also be explained based on the same idea.

第1電力変換器4aにおけるd軸電圧を第1d軸電圧Vd1、第1電力変換器4aにおけるq軸電圧を第1q軸電圧Vq1、第2電力変換器4bにおけるd軸電圧を第2d軸電圧Vd2、第2電力変換器4bにおけるq軸電圧を第2q軸電圧Vq2とする。このとき、以下の式(5)が成り立つ。 The d-axis voltage of the first power converter 4a is the first d-axis voltage Vd1, the q-axis voltage of the first power converter 4a is the first q-axis voltage Vq1, and the d-axis voltage of the second power converter 4b is the second d-axis voltage Vd2. , the q-axis voltage in the second power converter 4b is defined as a second q-axis voltage Vq2. At this time, the following formula (5) holds.

Figure 0007191176000006
Figure 0007191176000006

d軸自己インダクタンスをLd、d軸相互インダクタンスをMd、q軸自己インダクタンスをLq、q軸相互インダクタンスをMq、電気角をθ、微分演算子をpとすると、6相電流の微分値piu1~piw2は、以下の式(6)により表すことができる。 Assuming that the d-axis self-inductance is Ld, the d-axis mutual inductance is Md, the q-axis self-inductance is Lq, the q-axis mutual inductance is Mq, the electrical angle is θ, and the differential operator is p, differential values piu1 to piw2 of the six-phase current are obtained. can be represented by the following formula (6).

Figure 0007191176000007
Figure 0007191176000007

結合係数をkとし、式(7)のように簡単化し、以下では、6相電流の微分値を式(8)で表されるベース電流の微分値pibaseに対する比として表現する。 Let k be the coupling coefficient, and simplify as shown in Equation (7). Below, the differential value of the six-phase current is expressed as a ratio to the differential value pibase of the base current represented by Equation (8).

Figure 0007191176000008
Figure 0007191176000008

Figure 0007191176000009
Figure 0007191176000009

第1電力変換器4aが第1電圧ベクトルとしてV1(1)を出力し、第2電力変換器4bが第2電圧ベクトルとしてV0(2)を出力する場合、6相電流の微分値の直流成分piu1_dc~piw2_dcは、以下の式(9)により与えられる。交流回転機1の効率は、6相すべての相電流リプルに影響を受ける。そのため、交流回転機1の効率を向上させるには、6相電流の微分値の直流成分の二乗和を最小化すればよい。この場合、6相電流の微分値の直流成分の二乗和は、以下の式(10)により表される。なお、「6相電流の微分値の直流成分の二乗和」は、以下「微分直流二乗和」と略して呼ぶことにする。 When the first power converter 4a outputs V1(1) as the first voltage vector and the second power converter 4b outputs V0(2) as the second voltage vector, the DC component of the differential value of the six-phase current piu1_dc to piw2_dc are given by the following equation (9). The efficiency of the AC rotating machine 1 is affected by phase current ripples of all six phases. Therefore, in order to improve the efficiency of the AC rotating machine 1, the square sum of the DC components of the differential values of the six-phase currents should be minimized. In this case, the sum of squares of the DC components of the differential values of the six-phase currents is represented by the following equation (10). The "sum of squares of the DC components of the differential values of the six-phase currents" is hereinafter abbreviated as "sum of squares of the differential DC".

Figure 0007191176000010
Figure 0007191176000010

Figure 0007191176000011
Figure 0007191176000011

結合係数kが0である場合、U2相、V2相、W2相には電流は流れないが、相互インダクタンスが存在するために、第2電力変換器4bが零電圧ベクトルを出力している場合であっても、第1電力変換器4aが有効電圧ベクトルを出力している場合には、第2の3相巻線を流れる電流にも変化が生じる。従って、第1電力変換器4a及び第2電力変換器4bのいずれかにおいて有効電圧ベクトルが出力されているときには電流変化が生じる。従って、第1電力変換器4aによる零電圧ベクトル区間と第2電力変換器4bによる零電圧ベクトル区間とを重複させることにより、電流変化が抑制され、相電流リプルが低減される。 When the coupling coefficient k is 0, no current flows through the U2 phase, the V2 phase, and the W2 phase, but the second power converter 4b outputs a zero voltage vector due to mutual inductance. Even if there is, when the first power converter 4a is outputting the active voltage vector, the current flowing through the second three-phase winding also changes. Therefore, current change occurs when an effective voltage vector is output from either the first power converter 4a or the second power converter 4b. Therefore, by overlapping the zero-voltage vector section by the first power converter 4a and the zero-voltage vector section by the second power converter 4b, the current change is suppressed and the phase current ripple is reduced.

具体的には、第1電力変換器4aによる零電圧ベクトル区間と第2電力変換器4bによる零電圧ベクトル区間とを重複させることは、式(2)及び式(4)に従って、第1印加電圧の中心値と第2印加電圧の中心値とを揃えることにより実現可能である。 Specifically, the overlapping of the zero voltage vector section by the first power converter 4a and the zero voltage vector section by the second power converter 4b is performed by the first applied voltage can be realized by aligning the center value of and the center value of the second applied voltage.

第1電力変換器4aが第1電圧ベクトルとしてV1(1)を出力し、第2電力変換器4bが第2電圧ベクトルとしてV1(2)を出力する場合、6相電流の微分値の直流成分は、以下の式(11)により与えられる。この場合、微分直流二乗和は、以下の式(12)により表される。 When the first power converter 4a outputs V1(1) as the first voltage vector and the second power converter 4b outputs V1(2) as the second voltage vector, the DC component of the differential value of the six-phase current is given by the following equation (11). In this case, the differential DC sum of squares is represented by the following equation (12).

Figure 0007191176000012
Figure 0007191176000012

Figure 0007191176000013
Figure 0007191176000013

第1電力変換器4aが第1電圧ベクトルとしてV1(1)を出力し、第2電力変換器4bが第2電圧ベクトルとしてV2(2)を出力する場合、6相電流の微分値の直流成分は、以下の式(13)により与えられる。この場合、微分直流二乗和は、以下の式(14)により表される。 When the first power converter 4a outputs V1(1) as the first voltage vector and the second power converter 4b outputs V2(2) as the second voltage vector, the DC component of the differential value of the six-phase current is given by the following equation (13). In this case, the differential DC sum of squares is represented by the following equation (14).

Figure 0007191176000014
Figure 0007191176000014

Figure 0007191176000015
Figure 0007191176000015

第1電力変換器4aが第1電圧ベクトルとしてV1(1)を出力し、第2電力変換器4bが第2電圧ベクトルとしてV3(2)を出力する場合、6相電流の微分値の直流成分は、以下の式(15)により与えられる。この場合、微分直流二乗和は、以下の式(16)により表される。 When the first power converter 4a outputs V1(1) as the first voltage vector and the second power converter 4b outputs V3(2) as the second voltage vector, the DC component of the differential value of the six-phase current is given by the following equation (15). In this case, the differential DC sum of squares is represented by the following equation (16).

Figure 0007191176000016
Figure 0007191176000016

Figure 0007191176000017
Figure 0007191176000017

第1電力変換器4aが第1電圧ベクトルとしてV1(1)を出力し、第2電力変換器4bが第2電圧ベクトルとしてV4(2)を出力する場合、6相電流の微分値の直流成分は、以下の式(17)により与えられる。この場合、微分直流二乗和は、以下の式(18)により表される。 When the first power converter 4a outputs V1(1) as the first voltage vector and the second power converter 4b outputs V4(2) as the second voltage vector, the DC component of the differential value of the six-phase current is given by the following equation (17). In this case, the differential DC sum of squares is represented by the following equation (18).

Figure 0007191176000018
Figure 0007191176000018

Figure 0007191176000019
Figure 0007191176000019

微分直流二乗和は、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差によって決定される。従って、V1(1)とV5(2)とが同時に出力される場合における微分直流二乗和は、V1(1)とV3(2)とが同時に出力される場合における微分直流二乗和と等しい。また、V1(1)とV6(2)とが同時に出力される場合における微分直流二乗和は、V1(1)とV2(2)とが同時に出力される場合における微分直流二乗和と等しい。 The differential DC sum of squares is determined by the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector. Therefore, the differential DC sum of squares when V1(1) and V5(2) are output simultaneously is equal to the differential DC sum of squares when V1(1) and V3(2) are output simultaneously. The differential DC sum of squares when V1(1) and V6(2) are output simultaneously is equal to the differential DC sum of squares when V1(1) and V2(2) are output simultaneously.

図14は、結合係数kと微分直流二乗和との関係を示す図である。第1電圧ベクトルとしてV1(1)が出力される場合、結合係数kが0.27よりも大きい領域では、第2電圧ベクトルとしてV0(2)が出力されるよりも、V1(2)が出力されることにより、相電流の変化をより小さくすることができる。V0(2)は零電圧ベクトルであり、V1(2)はV1(1)との位相差が零の電圧ベクトルである。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the coupling coefficient k and the differential DC sum of squares. When V1(1) is output as the first voltage vector, in a region where the coupling coefficient k is greater than 0.27, V1(2) is output rather than V0(2) as the second voltage vector. By doing so, the change in the phase current can be made smaller. V0(2) is a zero voltage vector, and V1(2) is a voltage vector with zero phase difference from V1(1).

一方、第1電圧ベクトルとしてV1(1)が出力される場合に、V1(1)との位相差が120度のV3(2)が第2電圧ベクトルとして出力されると、相電流の変化が増大する。従って、相電流リプルを低減するためには、少なくとも、V1(1)との位相差が120度のV3(2)及びV1(1)との位相差が180度のV4(2)がV1(1)と同時に出力されることを回避する必要がある。 On the other hand, when V1(1) is output as the first voltage vector and V3(2) having a phase difference of 120 degrees from V1(1) is output as the second voltage vector, the change in phase current is Increase. Therefore, in order to reduce the phase current ripple, at least V3(2) having a phase difference of 120 degrees from V1(1) and V4(2) having a phase difference of 180 degrees from V1(1) should be V1( 1) It is necessary to avoid being output at the same time.

以上のように、第1電圧ベクトルV1(1)及び第1電圧ベクトルV1(1)と組み合わせられる第2電圧ベクトルについて説明したが、他の第1電圧ベクトルV2(1)~V6(1)と組み合わされる第2電圧ベクトルについても同様に考えればよい。 As described above, the first voltage vector V1(1) and the second voltage vector combined with the first voltage vector V1(1) have been described. The second voltage vector to be combined may be similarly considered.

また、第2オフセット演算器8bは、第2オフセット電圧Voffset2を以下の式(19)に基づいて算出し、第2オンオフ信号発生器9bは、第2参照信号として、第2搬送波信号C2を用いてもよい。第2搬送波信号C2は、第1搬送波信号C1の位相と180度異なる信号である。このとき、第2印加電圧の中心値、即ち、第2の3相巻線の中性点電位は「α」となる。 Further, the second offset calculator 8b calculates the second offset voltage Voffset2 based on the following equation (19), and the second on/off signal generator 9b uses the second carrier signal C2 as the second reference signal. may The second carrier signal C2 is a signal that is 180 degrees out of phase with the first carrier signal C1. At this time, the center value of the second applied voltage, that is, the neutral point potential of the second three-phase winding is "α".

Figure 0007191176000020
Figure 0007191176000020

図15は、第1高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。図16は、第2高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。例えば、電圧位相が40度の場合、同時に出力される第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの組合せは、V7(1)とV0(2)、V2(1)とV1(2)、V2(1)とV2(2)、V1(1)とV2(2)、及びV0(1)とV7(2)である。 FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the first high potential side switching element and the output voltage vector. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the second high potential side switching element and the output voltage vector. For example, when the voltage phase is 40 degrees, the combinations of the first voltage vector and the second voltage vector output at the same time are V7(1) and V0(2), V2(1) and V1(2), V2(1 ) and V2(2), V1(1) and V2(2), and V0(1) and V7(2).

この例では、V2(1)とV1(2)との組合せ及びV1(1)とV2(2)との組合せのように、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が60度の組合せの区間が存在するため、図12及び図13の場合とくらべて相電流リプルは大きくなる。しかし、有効電圧ベクトル区間及び零電圧ベクトル区間が揃っているため、相電流リプルは抑制される傾向がある。零電圧ベクトル区間は、零電圧ベクトルが出力されている区間である。 In this example, the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 60 degrees, such as the combination of V2(1) and V1(2) and the combination of V1(1) and V2(2). Since there is a combination section, the phase current ripple is larger than in the cases of FIGS. 12 and 13 . However, since the active voltage vector section and the zero voltage vector section are aligned, the phase current ripple tends to be suppressed. A zero-voltage vector section is a section in which a zero-voltage vector is output.

このように、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを180度ずらした場合であっても、第2印加電圧の中心値が第1印加電圧の中心値の-1倍となるように、各電圧指令から各オフセット電圧が減算される。これにより、第1電力変換器4aの零電圧ベクトル区間と第2電力変換器4bの零電圧ベクトル区間とを揃えることができる。また、これにより、相電流リプルを低減できる。 Thus, even when the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are shifted by 180 degrees, the central value of the second applied voltage is -1 times the central value of the first applied voltage. Thus, each offset voltage is subtracted from each voltage command. Thereby, the zero-voltage vector section of the first power converter 4a and the zero-voltage vector section of the second power converter 4b can be aligned. Also, this can reduce the phase current ripple.

つまり、第1オフセット演算器8aは、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と、第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK倍とが等しくなるように、第1電圧指令から第1オフセット電圧を減算する。また、第2オフセット演算器8bは、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と、第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK倍とが等しくなるように、第2電圧指令から第2オフセット電圧を減算する。第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが等しい場合、Kは「1」であり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なる場合、Kは「-1」である。これにより、相電流リプルを低減できる。 That is, the first offset computing unit 8a calculates the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage K 1 times is equal to the first offset voltage from the first voltage command. In addition, the second offset calculator 8b calculates the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage K 1 times is equal to the second offset voltage from the second voltage command. If the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are equal, K1 is " 1 ", and if the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, K1 is It is "-1". Thereby, the phase current ripple can be reduced.

図17は、図1の第1オンオフ信号発生器9aの動作を説明するための図である。図17には、式(2)において、αを「0」としたときの複数の第1オンオフ信号及び第1電圧ベクトルが示されている。ここでは、搬送波信号2周期に相当する期間が示されている。 FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the first on/off signal generator 9a of FIG. FIG. 17 shows a plurality of first on/off signals and first voltage vectors when α is set to "0" in Equation (2). Here, a period corresponding to two cycles of the carrier wave signal is shown.

第1印加電圧の基本波成分を除去して考えると、第1の3相巻線の各相の相電流は、t1、t9、及びt17において等しくなる。また、有効電圧ベクトルが出力される区間では、第1電圧ベクトルと電気角とにより6相電流の微分値が決定され、決定された微分値に応じて相電流が変化する。一方、零電圧ベクトルが出力される区間では、有効電圧ベクトルが出力される区間における相電流の変化を打ち消すように、0に向かって相電流が変化する。 When the fundamental wave component of the first applied voltage is removed, the phase currents of the first three-phase windings become equal at t1, t9, and t17. Also, in the section where the effective voltage vector is output, the differential value of the six-phase current is determined by the first voltage vector and the electrical angle, and the phase current changes according to the determined differential value. On the other hand, in the section in which the zero voltage vector is output, the phase current changes toward 0 so as to cancel the change in the phase current in the section in which the effective voltage vector is output.

仮に、αを以下の式(20)によって定義すると、第1電圧最大相であるU1相の印加電圧Vu1’はVdc/2となるので、t4~t6の区間の長さは0となる。この場合、相電流リプルの波高値は、t2~t4における電流変化の幅の2倍となる。 If α is defined by the following equation (20), the applied voltage Vu1' of the U1 phase, which is the first voltage maximum phase, is Vdc/2, so the length of the section from t4 to t6 is 0. In this case, the peak value of the phase current ripple is twice the width of the current change from t2 to t4.

Figure 0007191176000021
Figure 0007191176000021

一方、図17のように、αを「0」に設定した場合、第1電圧最大相における電圧指令Vmax1と第1電圧最小相における電圧指令Vmin1とは、0Vを中心として対称に配置される。そのため、t4~t6の区間の長さは、t1~t2の区間の長さとt8~t9の区間の長さとの和、即ち、t8~t10の区間の長さと等しくなる。そのため、第1印加電圧の基本波成分を除去して考えると、相毎に、t1、t5、t9、t13、及びt17における相電流は等しくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 17, when α is set to "0", the voltage command Vmax1 in the first voltage maximum phase and the voltage command Vmin1 in the first voltage minimum phase are arranged symmetrically about 0V. Therefore, the length of the section from t4 to t6 is equal to the sum of the length of the section from t1 to t2 and the length of the section from t8 to t9, that is, the length of the section from t8 to t10. Therefore, when the fundamental wave component of the first applied voltage is removed, the phase currents at t1, t5, t9, t13, and t17 are equal for each phase.

その結果、相電流リプルの波高値は、t2~t4における電流変化の幅と等しくなる。つまり、αを「0」に設定し、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を第1参照信号の振幅の中央と一致させることにより、t4~t6の区間の長さは、t8~t10の区間の長さと等しくなる。これにより、零電圧ベクトルが均等に配置され、相電流リプルの抑制効果を向上させることができる。「零電圧ベクトルを均等に配置する」とは、零電圧ベクトルV0(1)を出力する区間の長さと、零電圧ベクトルV7(1)を出力する区間の長さとを等しくすることである。 As a result, the peak value of the phase current ripple becomes equal to the width of the current change from t2 to t4. That is, by setting α to “0” and matching the center value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage with the center of the amplitude of the first reference signal, the length of the section from t4 to t6 is The length is equal to the length of the section from t8 to t10. As a result, the zero voltage vectors are evenly arranged, and the effect of suppressing the phase current ripple can be improved. “Uniformly arranging the zero voltage vectors” means equalizing the length of the section for outputting the zero voltage vector V0(1) and the length of the section for outputting the zero voltage vector V7(1).

また、第2オンオフ信号発生器9bの動作は、第1オンオフ信号発生器9aの動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を第2参照信号の振幅の中央と一致させる。 Further, since the operation of the second on/off signal generator 9b is the same as that of the first on/off signal generator 9a, detailed description thereof will be omitted. The center value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage is matched with the center of the amplitude of the second reference signal.

また、変調率により有効電圧ベクトル区間の長さが決まる。そのため、第1電圧指令の変調率と第2電圧指令の変調率との比を1対1とすることにより、有効電圧ベクトル区間を重複させることができ、相電流リプルをより低減させることができる。ここで、変調率は、直流電圧Vdcに対する線間電圧の波高値の比と定義される。 Also, the modulation rate determines the length of the effective voltage vector section. Therefore, by setting the ratio of the modulation rate of the first voltage command to the modulation rate of the second voltage command to be 1:1, the effective voltage vector sections can be overlapped, and the phase current ripple can be further reduced. . Here, the modulation factor is defined as the ratio of the peak value of the line voltage to the DC voltage Vdc.

図18は、図1の電力変換装置の発電電動機への適用例を示す構成図である。電力変換装置の構成については、図1を用いて説明した通りであるため、ここではその説明は省略される。発電電動機は、例えば、車両用発電電動機である。発電電動機は、交流回転機1及び内燃機関801を有している。発電電動機は、図示しない車両に搭載されている。 FIG. 18 is a configuration diagram showing an application example of the power converter of FIG. 1 to a generator motor. Since the configuration of the power converter is as described with reference to FIG. 1, the description thereof is omitted here. The generator motor is, for example, a vehicle generator motor. The generator motor has an AC rotating machine 1 and an internal combustion engine 801 . The generator motor is mounted on a vehicle (not shown).

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。 As an auxiliary machine of the internal combustion engine 801 , the AC rotating machine 1 generates driving force for wheels provided on the vehicle via a drive system component (not shown), and also generates power using the rotation of the internal combustion engine 801 .

内燃機関801の回転数がアイドル回転数に近いほど、交流回転機1により発電動作が実施される頻度は高くなる。また、アイドル回転数付近の比較的低い回転数における運転では、鉄損が発電効率に与える影響は、比較的大きくなる。 The closer the rotational speed of internal combustion engine 801 is to the idling rotational speed, the more frequently AC rotating machine 1 performs the power generation operation. In addition, when the engine is operated at a relatively low rotation speed near the idle rotation speed, the iron loss has a relatively large effect on the power generation efficiency.

実施の形態1の電力変換装置によれば、内燃機関801のアイドル回転数付近において頻繁に実施される交流回転機1の発電動作における相電流リプルが抑制される。これにより、鉄損が低減されるとともに、より効率のよい発電が行われる。また、力行運転により駆動力をアシストする場合においても同様に、鉄損が低減されるとともに、効率のよい駆動が行われることにより、車両の燃費をより向上させることができる。 According to the power converter of Embodiment 1, the phase current ripple in the power generation operation of the AC rotating machine 1 which is frequently performed near the idling speed of the internal combustion engine 801 is suppressed. As a result, iron loss is reduced and more efficient power generation is performed. Similarly, when the driving force is assisted by power running, the iron loss is reduced and efficient driving is performed, thereby further improving the fuel efficiency of the vehicle.

図19は、図1の電力変換装置の電動パワーステアリング装置用電動機への適用例を示す構成図である。電力変換装置の構成については、図1を用いて説明した通りであるため、ここではその説明は省略される。交流回転機1は、図示しない車両の電動パワーステアリング装置に接続されている。 FIG. 19 is a configuration diagram showing an application example of the power conversion device of FIG. 1 to an electric motor for an electric power steering device. Since the configuration of the power converter is as described with reference to FIG. 1, the description thereof is omitted here. The AC rotary machine 1 is connected to an electric power steering device (not shown) of a vehicle.

車両は、ハンドル901、前輪902、トルク検出器903、ギヤ904、及び制御指令生成部905を有している。車両の運転者は、ハンドル901を左右に回転させることにより、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、検出された操舵トルクTsを制御指令生成部905に出力する。 The vehicle has a steering wheel 901 , front wheels 902 , a torque detector 903 , gears 904 and a control command generator 905 . The driver of the vehicle steers the front wheels 902 by turning the steering wheel 901 left and right. Torque detector 903 detects a steering torque Ts of the steering system and outputs the detected steering torque Ts to control command generator 905 .

制御指令生成部905は、トルク検出器903から出力された操舵トルクTsに基づいて、交流回転機1を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、以下の式(21)により、トルク電流指令Iq_tgtを演算する。ここで、kaは定数である。 Control command generator 905 calculates a control command for controlling AC rotating machine 1 based on steering torque Ts output from torque detector 903 . The calculated control command is input to the voltage command calculator 7 of the control section 6 . The control command generator 905 calculates a torque current command Iq_tgt as the control command using the following equation (21). where ka is a constant.

Figure 0007191176000022
Figure 0007191176000022

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により、相電流リプルが低減され、運転者にとって不快な振動が、ハンドル901を介して、運転者に伝わることが抑制される。また、車室内に伝わる騒音が低減される。 By using the power conversion device according to Embodiment 1 for the electric motor for the electric power steering device, the phase current ripple is reduced, and vibrations uncomfortable for the driver are suppressed from being transmitted to the driver via the steering wheel 901. be done. In addition, the noise transmitted into the passenger compartment is reduced.

なお、定数kaは、操舵トルクTs又は車両の走行速度に応じて変化するように設定されてもよい。ここでは、式(21)を用いてトルク電流指令Iq_tgtが決定されるが、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が決定されてもよい。ここでは、単純化して、q軸電流に対するトルク電流指令Iq_tgtのみが決定されていたが、q軸電流に対するトルク電流指令だけでなく、d軸電流に対するトルク電流指令が決定される方式であってもよい。 Note that the constant ka may be set so as to change according to the steering torque Ts or the running speed of the vehicle. Here, the torque current command Iq_tgt is determined using equation (21), but the torque current command Iq_tgt may be determined based on known compensation control according to the steering situation. Here, for simplification, only the torque current command Iq_tgt for the q-axis current is determined. good.

以上のように、実施の形態1に係る電力変換装置は、第1電力変換器4a、第2電力変換器4b、及び制御部6を備えている。第1電力変換器4aは、複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1を有しており、直流電源2からの直流電圧Vdcを第1交流電圧に変換し、交流回転機1の第1の3相巻線U1,V1,W1に印加する。第2電力変換器4bは、複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2を有しており、直流電圧Vdcを第2交流電圧に変換し、交流回転機1の第2の3相巻線U2,V2,W2に印加する。 As described above, the power converter according to Embodiment 1 includes the first power converter 4a, the second power converter 4b, and the controller 6. FIG. The first power converter 4a has a plurality of first switching elements Sup1 to Swn1, converts the DC voltage Vdc from the DC power supply 2 into a first AC voltage, and converts the first three-phase Applies to windings U1, V1, W1. The second power converter 4b has a plurality of second switching elements Sup2 to Swn2, converts the DC voltage Vdc into a second AC voltage, and converts the second three-phase windings U2, V2 of the AC rotary machine 1 to the second AC voltage. , W2.

制御部6は、第1電圧指令Vu1,Vv1,Vw1から3次高調波信号としての第1オフセット電圧Voffset1を減算して得た第1印加電圧Vu1’,Vv1’,Vw1’と、第1参照信号とを比較する。これにより、制御部6は、複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1に対する複数の第1オンオフ信号Qup1~Qwn1を算出する。第1電圧指令Vu1,Vv1,Vw1は、第1の3相巻線U1,V1,W1に対する電圧指令である。 The control unit 6 obtains first applied voltages Vu1′, Vv1′, Vw1′ obtained by subtracting a first offset voltage Voffset1 as a third harmonic signal from the first voltage commands Vu1, Vv1, Vw1, and a first reference voltage Vu1′, Vv1′, Vw1′. Compare with signal. Thereby, the control unit 6 calculates a plurality of first on/off signals Qup1 to Qwn1 for the plurality of first switching elements Sup1 to Swn1. The first voltage commands Vu1, Vv1, Vw1 are voltage commands for the first three-phase windings U1, V1, W1.

制御部6は、第2電圧指令Vu2,Vv2,Vw2から3次高調波信号としての第2オフセット電圧Voffset2を減算して得た第2印加電圧Vu2’,Vv2’,Vw2’と、第2参照信号とを比較する。これにより、制御部6は、複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2に対する複数の第2オンオフ信号Qup2~Qwn2を算出する。第2電圧指令Vu2,Vv2,Vw2は、第2の3相巻線U2,V2,W2に対する電圧指令である。 The control unit 6 generates second applied voltages Vu2′, Vv2′, Vw2′ obtained by subtracting a second offset voltage Voffset2 as a third-order harmonic signal from the second voltage commands Vu2, Vv2, Vw2, and a second reference voltage Vu2′, Vv2′, Vw2′. Compare with signal. Thereby, the control unit 6 calculates a plurality of second on/off signals Qup2 to Qwn2 for the plurality of second switching elements Sup2 to Swn2. The second voltage commands Vu2, Vv2, Vw2 are voltage commands for the second three-phase windings U2, V2, W2.

制御部6は、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK倍とが等しくなるように、第1電圧指令から第1オフセット電圧Voffset1を減算する。また、これとともに、制御部6は、第2電圧指令から第2オフセット電圧Voffset2を減算する。 The control unit 6 adjusts the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage to K1 times the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage. , the first offset voltage Voffset1 is subtracted from the first voltage command. Along with this, the control unit 6 subtracts the second offset voltage Voffset2 from the second voltage command.

第1参照信号及び第2参照信号は搬送波信号である。第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが等しい場合、Kは1であり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なる場合、Kは-1である。 The first reference signal and the second reference signal are carrier signals. When the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are equal, K1 is 1 , and when the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, K1 is -1 . is.

これによれば、第1電力変換器4aにおける有効電圧ベクトル区間の中央時刻と第2電力変換器4bにおける有効電圧ベクトル区間の中央時刻とが揃うため、有効電圧ベクトル区間が最短となる。その結果、相電流リプルが低減される。 According to this, since the central time of the effective voltage vector section in the first power converter 4a and the central time of the effective voltage vector section in the second power converter 4b are aligned, the effective voltage vector section becomes the shortest. As a result, the phase current ripple is reduced.

また、第1電圧指令における変調率と第2電圧指令における変調率との比は1対1に設定されている。 Also, the ratio between the modulation rate in the first voltage command and the modulation rate in the second voltage command is set to 1:1.

これによれば、第1電力変換器4aによる有効電圧ベクトル区間と第2電力変換器4bによる有効電圧ベクトル区間とを重複させることができ、これにより、相電流リプルがより効果的に低減される。 According to this, the effective voltage vector section by the first power converter 4a and the effective voltage vector section by the second power converter 4b can be overlapped, thereby more effectively reducing the phase current ripple. .

また、制御部6は、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を第1参照信号の振幅の中央に一致させるとともに、第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を第2参照信号の振幅の中央に一致させる。 In addition, the control unit 6 causes the center value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage to match the center of the amplitude of the first reference signal, and the three values corresponding to the three phases in the second applied voltage. The center value of the applied voltage is matched with the center of the amplitude of the second reference signal.

これによれば、零電圧ベクトル区間が均等に配置される。その結果、相電流リプルがより低減される。 According to this, the zero voltage vector sections are evenly arranged. As a result, the phase current ripple is further reduced.

また、発電電動機の制御装置は、実施の形態1に係る電力変換装置を備えている。 Further, the generator motor control device includes the power conversion device according to the first embodiment.

これによれば、発電電動機における鉄損を低減し、効率的な発電が可能となる。従って、車両用発電電動機に適用された場合、車両の燃費を向上することができる。 According to this, iron loss in the generator-motor is reduced, and efficient power generation is possible. Therefore, when applied to a vehicle generator-motor, the fuel consumption of the vehicle can be improved.

また、電動パワーステアリング装置は、実施の形態1に係る電力変換装置を備えている。 Also, the electric power steering system includes the power converter according to the first embodiment.

これによれば、電力変換装置の相電流リプルが低減されることにより、ハンドルを介して運転者に伝達される振動が抑制されるとともに、車室内の騒音が低減される。 According to this, by reducing the phase current ripple of the power conversion device, the vibration transmitted to the driver via the steering wheel is suppressed, and the noise in the vehicle interior is reduced.

なお、実施の形態1に係る電力変換装置では、第1の3相巻線と第2の3相巻線との位相差が零となるように設けられていたが、上記位相差は必ずしも零である必要はない。つまり、第1の3相巻線と第2の3相巻線との位相差が零でない場合であっても、第1電力変換器4aにおける有効電圧ベクトル区間の中央時刻と第2電力変換器4bにおける有効電圧ベクトル区間の中央時刻とを揃えることにより、相電流リプルは低減される。 In the power converter according to Embodiment 1, the phase difference between the first three-phase winding and the second three-phase winding is set to zero, but the phase difference is not necessarily zero. does not have to be In other words, even when the phase difference between the first three-phase winding and the second three-phase winding is not zero, the middle time of the effective voltage vector section in the first power converter 4a and the second power converter By aligning with the mid-time of the effective voltage vector interval in 4b, the phase current ripple is reduced.

また、第1電流検出器5aは、例えば、第1低電位側スイッチング素子Sun1、Svn1、Swn1のそれぞれに直列に電流検出用抵抗を設けて、電流検出値Iu1s、Iv1s、及びIw1sを検出する方式の電流検出器であってもよい。 Further, the first current detector 5a is, for example, provided with a current detection resistor in series with each of the first low potential side switching elements Sun1, Svn1, and Swn1, and detects the current detection values Iu1s, Iv1s, and Iw1s. current detector.

また、第1電流検出器5aは、第1電力変換器4aと平滑コンデンサ3との間に電流検出用抵抗を設けて、第1電力変換器4aへの入力電流を検出し、その検出値から、電流検出値Iu1s、Iv1s、及びIw1sを検出する方式の電流検出器であってもよい。これらの場合には、電流検出可否を考慮して、複数の第1スイッチング素子Sup1~Swn1のオンオフを決定すればよい。 Further, the first current detector 5a is provided with a current detection resistor between the first power converter 4a and the smoothing capacitor 3 to detect the input current to the first power converter 4a, and from the detected value , current detection values Iu1s, Iv1s, and Iw1s. In these cases, the on/off state of the plurality of first switching elements Sup1 to Swn1 may be determined in consideration of whether or not the current can be detected.

また、第2電流検出器5bは、例えば、第2低電位側スイッチング素子Sun2、Svn2、Swn2のそれぞれに直列に電流検出用抵抗を設けて、電流検出値Iu2s、Iv2s、及びIw2sを検出する方式の電流検出器であってもよい。 Further, the second current detector 5b is, for example, provided with a current detection resistor in series with each of the second low-potential side switching elements Sun2, Svn2, and Swn2 to detect the current detection values Iu2s, Iv2s, and Iw2s. current detector.

また、第2電流検出器5bは、第2電力変換器4bと平滑コンデンサ3との間に電流検出用抵抗を設けて、第2電力変換器4bへの入力電流を検出し、その検出値から、電流検出値Iu2s、Iv2s、及びIw2sを検出する方式の電流検出器であってもよい。これらの場合には、電流検出可否を考慮して、複数の第2スイッチング素子Sup2~Swn2のオンオフを決定すればよい。 Further, the second current detector 5b is provided with a current detection resistor between the second power converter 4b and the smoothing capacitor 3 to detect the input current to the second power converter 4b, and from the detected value , current detection values Iu2s, Iv2s, and Iw2s. In these cases, the ON/OFF state of the plurality of second switching elements Sup2 to Swn2 may be determined in consideration of whether or not the current can be detected.

実施の形態2.
図20は、実施の形態2に係る電力変換装置を示す構成図である。図20の電力変換装置には、図1の第1電流検出器5aに代えて、第1電流検出器5a1が設けられている。また、図20の電力変換装置には、図1の第2電流検出器5bに代えて、第2電流検出器5b1が設けられている。
Embodiment 2.
20 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 2. FIG. The power converter of FIG. 20 is provided with a first current detector 5a1 instead of the first current detector 5a of FIG. 20 is provided with a second current detector 5b1 instead of the second current detector 5b of FIG.

上記以外の構成については、図1の電力変換装置と同様である。以下、図1の電力変換装置と同様の構成についての説明は省略される。 Configurations other than the above are the same as those of the power conversion apparatus in FIG. Hereinafter, the description of the same configuration as that of the power converter of FIG. 1 will be omitted.

第1電流検出器5a1は、3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1、Svn1、及びSwn1のそれぞれと直列に接続されている。第1電流検出器5a1は、3つのシャント抵抗を有している。3つのシャント抵抗は、U1相電流を検出するための抵抗、V1相電流を検出するための抵抗、及びW1相電流を検出するための抵抗である。 The first current detector 5a1 is connected in series with each of the three first low potential side switching elements Sun1, Svn1, and Swn1. The first current detector 5a1 has three shunt resistors. The three shunt resistors are a resistor for sensing the U1 phase current, a resistor for sensing the V1 phase current, and a resistor for sensing the W1 phase current.

より具体的に述べると、U1相電流を検出するためのシャント抵抗は、U1相の第1低電位側スイッチング素子Sun1と直流電源2の負極端子との間に接続されている。V1相電流を検出するためのシャント抵抗は、V1相の第1低電位側スイッチング素子Svn1と直流電源2の負極端子との間に接続されている。W1相電流を検出するためのシャント抵抗は、W1相の第1低電位側スイッチング素子Swn1と直流電源2の負極端子との間に接続されている。 More specifically, the shunt resistor for detecting the U1-phase current is connected between the U1-phase first low potential side switching element Sun1 and the negative terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the V1-phase current is connected between the V1-phase first low potential side switching element Svn1 and the negative terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the W1-phase current is connected between the W1-phase first low potential side switching element Swn1 and the negative terminal of the DC power supply 2 .

図10に示すような印加電圧が第1オンオフ信号発生器9aに入力される場合、第1電流検出器5a1は、時刻t5において、第1の3相巻線U1,V1,W1を流れる電流の検出値として、Iu1s,Iv1s,Iw1sを得る。しかし、第1高電位側スイッチング素子Sup1、Svp1、Swp1のいずれかがオンしている場合、第1電流検出器5a1は、第1高電位側スイッチング素子がオンしている相の電流を検出することができない。 When the applied voltage as shown in FIG. 10 is input to the first on/off signal generator 9a, the first current detector 5a1 detects the current flowing through the first three-phase windings U1, V1, W1 at time t5. As detection values, Iu1s, Iv1s, and Iw1s are obtained. However, when any one of the first high-potential side switching elements Sup1, Svp1, and Swp1 is turned on, the first current detector 5a1 detects the current of the phase in which the first high-potential side switching element is turned on. I can't.

つまり、U1相の検出値Iu1sは、t1~t4及びt6~t9の間において「0」となり、V1相の検出値Iv1sは、t1~t3及びt7~t9の間において「0」となり、W1相の検出値Iw1sは、t1~t2及びt8~t9の間において「0」となる。 That is, the detected value Iu1s of the U1 phase is "0" between t1 to t4 and t6 to t9, the detected value Iv1s of the V1 phase is "0" between t1 to t3 and t7 to t9, and the W1 phase is "0" between t1 and t2 and between t8 and t9.

従って、U1相の検出値Iu1sは、時刻t4において、「0」から実際に流れている電流「Iu1」に向かって変化する。そのため、第1電流検出器5a1には、検出された電流波形が整定するための整定時間が必要である。整定時間を確保するために、第1電流検出器5a1において電流を検出可能な印加電圧の範囲は、-Vdc/2~K×Vdcに制限される。ここで、Kは1/2未満の正の値である。 Therefore, the detected value Iu1s of the U1 phase changes from "0" toward the actually flowing current "Iu1" at time t4. Therefore, the first current detector 5a1 requires settling time for settling the detected current waveform. In order to secure the settling time, the range of applied voltage that allows current to be detected by the first current detector 5a1 is limited to -Vdc/2 to K 2 ×Vdc. where K2 is a positive value less than 1/2 .

第2電流検出器5b1は、3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2、Svn2、及びSwn2のそれぞれと直列に接続されている。第2電流検出器5b1は、3つのシャント抵抗を有している。3つのシャント抵抗は、U2相電流を検出するための抵抗、V2相電流を検出するための抵抗、及びW2相電流を検出するための抵抗である。 The second current detector 5b1 is connected in series with each of the three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, and Swn2. The second current detector 5b1 has three shunt resistors. The three shunt resistors are a resistor for sensing the U2 phase current, a resistor for sensing the V2 phase current, and a resistor for sensing the W2 phase current.

より具体的に述べると、U2相電流を検出するためのシャント抵抗は、U2相の第2低電位側スイッチング素子Sun2と直流電源2の負極端子との間に接続されている。V2相電流を検出するためのシャント抵抗は、V2相の第2低電位側スイッチング素子Svn2と直流電源2の負極端子との間に接続されている。W2相電流を検出するためのシャント抵抗は、W2相の第2低電位側スイッチング素子Swn2と直流電源2の負極端子との間に接続されている。 More specifically, the shunt resistor for detecting the U2-phase current is connected between the U2-phase second low potential side switching element Sun2 and the negative terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the V2-phase current is connected between the V2-phase second low potential side switching element Svn2 and the negative terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the W2-phase current is connected between the W2-phase second low potential side switching element Swn2 and the negative terminal of the DC power supply 2 .

図11に示すような印加電圧が第2オンオフ信号発生器9bに入力される場合、第2電流検出器5b1は、時刻t5において、第2の3相巻線U2,V2,W2を流れる電流の検出値として、Iu2s,Iv2s,Iw2sを得る。しかし、第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2のいずれかがオンしている場合、第2電流検出器5b1は、第2高電位側スイッチング素子がオンしている相の電流を検出することができない。 When the applied voltage as shown in FIG. 11 is input to the second on/off signal generator 9b, the second current detector 5b1 detects the current flowing through the second three-phase windings U2, V2, W2 at time t5. Iu2s, Iv2s and Iw2s are obtained as detection values. However, if any one of the second high-potential side switching elements Sup2, Svp2, and Swp2 is turned on, the second current detector 5b1 detects the current of the phase in which the second high-potential side switching element is turned on. I can't.

第1電流検出器5a1と同様に、波形の整定時間が必要であるため、第2電流検出器5b1において電流を検出可能な印加電圧の範囲は、-Vdc/2~K×Vdcに制限される。 As in the case of the first current detector 5a1, a waveform settling time is required, so the range of applied voltage in which current can be detected in the second current detector 5b1 is limited to −Vdc/2 to K 2 ×Vdc. be.

上記式(2)に従って第1オフセット電圧Voffset1を算出し、αが「0」である場合には、印加電圧の最大値の絶対値と、印加電圧の最小値の絶対値とは等しくなる。そのため、印加電圧の最大値がK×Vdc以下であれば、すべての電気角において3相同時に電流の検出が可能となる。従って、3相同時に電流の検出が可能な変調率の最大値は、2Kとなる。 The first offset voltage Voffset1 is calculated according to the above equation (2), and when α is "0", the absolute value of the maximum applied voltage is equal to the absolute value of the minimum applied voltage. Therefore, if the maximum value of the applied voltage is K 2 ×Vdc or less, it is possible to detect currents in three phases simultaneously at all electrical angles. Therefore, the maximum value of the modulation rate that enables current detection in three phases at the same time is 2K2 .

実施の形態2に係る電力変換装置では、より広い電気角範囲において3相同時に電流の検出を行えるように、以下の式(22)によりαを与える。ここで、第1印加電圧の中心値及び第2印加電圧の中心値をともに(K/2-1/4)×Vdcとする。この条件では、変調率が(K+1/2)以下のとき、すべての電気角において、印加電圧の最大値がK×Vdc以下となり、印加電圧の最小値が-Vdc/2以上となる。これにより、3相同時に電流の検出が可能となる。 In the power converter according to the second embodiment, α is given by the following equation (22) so that the currents of the three phases can be detected simultaneously over a wider range of electrical angles. Here, the median value of the first applied voltage and the median value of the second applied voltage are both (K 2 /2−1/4)×Vdc. Under this condition, when the modulation factor is (K 2 +1/2) or less, the maximum applied voltage is K 2 ×Vdc or less and the minimum applied voltage is -Vdc/2 or more at all electrical angles. . This makes it possible to detect currents in three phases at the same time.

Figure 0007191176000023
Figure 0007191176000023

第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なる場合、第1電流検出器5a1において3相同時に電流の検出が可能なタイミングと、第2電流検出器5b1において3相同時に電流の検出が可能なタイミングとがずれる。 When the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, the timing at which the first current detector 5a1 can detect currents in three phases simultaneously and the timing at which currents in three phases can be detected simultaneously in the second current detector 5b1 is detected at different timings.

そこで、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくすることにより、より広い電気角範囲において3相同時に電流の検出が可能な状態を実現することができる。 Therefore, by equalizing the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal, it is possible to realize a state in which currents in three phases can be detected simultaneously over a wider range of electrical angles.

つまり、第1印加電圧の中心値及び第2印加電圧の中心値を(K/2-1/4)×Vdcとし、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくすることにより、中性点電位の変動を抑制するとともに相電流リプルを低減することができる。また、3相同時に電流の検出が可能な変調率の上限値を大きくすることができる。 That is, the center value of the first applied voltage and the center value of the second applied voltage are set to (K 2 /2−1/4)×Vdc, and the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are made equal. Therefore, it is possible to suppress the fluctuation of the neutral point potential and reduce the phase current ripple. In addition, the upper limit of the modulation rate that allows detection of currents in three phases at the same time can be increased.

以上のように、実施の形態2に係る電力変換装置では、複数の第1スイッチング素子は、3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1及び3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1を含んでいる。3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1及び3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1は、第1の3相巻線の各相に対応している。 As described above, in the power converter according to the second embodiment, the plurality of first switching elements includes three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1 are included. Three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1, Swn1 correspond to each phase of the first three-phase winding.

第1電力変換器4aは、第1電流検出器5a1をさらに有している。第1電流検出器5a1は、第1の3相巻線の各相に流れる電流を検出する。第1電流検出器5a1は、3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1のそれぞれと直列に接続されている。 The first power converter 4a further has a first current detector 5a1. The first current detector 5a1 detects the current flowing through each phase of the first three-phase winding. The first current detector 5a1 is connected in series with each of the three first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1.

複数の第2スイッチング素子は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2及び3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2を含んでいる。3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2及び3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2は、第2の3相巻線の各相に対応している。 The plurality of second switching elements includes three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, Swn2. Three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, Swn2 correspond to each phase of the second three-phase winding.

第2電力変換器4bは、第2電流検出器5b1をさらに有している。第2電流検出器5b1は、第2の3相巻線の各相に流れる電流を検出する。第2電流検出器5b1は、3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2のそれぞれと直列に接続されている。 The second power converter 4b further has a second current detector 5b1. The second current detector 5b1 detects the current flowing through each phase of the second three-phase winding. The second current detector 5b1 is connected in series with each of the three second low potential side switching elements Sun2, Svn2 and Swn2.

制御部6は、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値及び第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値をそれぞれ(K/2-1/4)×Vdcに設定する。また、制御部6は、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくする。ここで、上記制御が行われるのは、第1電流検出器5a1及び第2電流検出器5b1により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-Vdc/2からK×Vdcまでの範囲であるときである。また、Vdcは直流電圧の値である。 The control unit 6 sets the central values of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central values of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage to (K 2 /2-1/ 4) Set to xVdc. Also, the control unit 6 equalizes the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal. Here, the above control is performed in the range of the applied voltage in which the current can be detected by the first current detector 5a1 and the second current detector 5b1 is in the range from -Vdc/2 to K 2 ×Vdc. It is time. Vdc is the value of DC voltage.

これによれば、第1電流検出器が第1低電位側スイッチング素子と直列に接続されており、第2電流検出器が第2低電位側スイッチング素子と直列に接続されている場合であっても、電流の検出と相電流リプルの低減とを両立させることができる。 According to this, the first current detector is connected in series with the first low potential side switching element, and the second current detector is connected in series with the second low potential side switching element. Also, it is possible to achieve both current detection and phase current ripple reduction.

なお、第1電流検出器5a1は、第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,及びSwn1のそれぞれと、第1電力変換器4aの出力点Pu1,Pv1,Pw1のそれぞれとの間に設けられていてもよい。また、第2電流検出器5b1は、第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,及びSwn2のそれぞれと、第2電力変換器4bの出力点Pu2,Pv2,Pw2のそれぞれとの間に設けられていてもよい。 The first current detector 5a1 is provided between each of the first low potential side switching elements Sun1, Svn1, and Swn1 and each of the output points Pu1, Pv1, and Pw1 of the first power converter 4a. may Further, the second current detector 5b1 is provided between each of the second low potential side switching elements Sun2, Svn2, and Swn2 and each of the output points Pu2, Pv2, and Pw2 of the second power converter 4b. may

実施の形態3.
図21は、実施の形態3に係る電力変換装置を示す構成図である。図21の電力変換装置には、図1の第1電流検出器5aに代えて、第1電流検出器5a2が設けられている。また、図21の電力変換装置には、図1の第2電流検出器5bに代えて、第2電流検出器5b2が設けられている。
Embodiment 3.
21 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 3. FIG. The power converter of FIG. 21 is provided with a first current detector 5a2 instead of the first current detector 5a of FIG. 21 is provided with a second current detector 5b2 instead of the second current detector 5b of FIG.

上記以外の構成については、図1の電力変換装置と同様である。以下、図1の電力変換装置と同様の構成についての説明は省略される。 Configurations other than the above are the same as those of the power conversion apparatus in FIG. Hereinafter, the description of the same configuration as that of the power converter of FIG. 1 will be omitted.

第1電流検出器5a2は、3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1、Svp1、及びSwp1のそれぞれと直列に接続されている。第1電流検出器5a2は、3つのシャント抵抗を有している。3つのシャント抵抗は、U1相電流を検出するための抵抗、V1相電流を検出するための抵抗、及びW1相電流を検出するための抵抗である。 The first current detector 5a2 is connected in series with each of the three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, and Swp1. The first current detector 5a2 has three shunt resistors. The three shunt resistors are a resistor for sensing the U1 phase current, a resistor for sensing the V1 phase current, and a resistor for sensing the W1 phase current.

より具体的に述べると、U1相電流を検出するためのシャント抵抗は、U1相の第1高電位側スイッチング素子Sup1と直流電源2の正極端子との間に接続されている。V1相電流を検出するためのシャント抵抗は、V1相の第1高電位側スイッチング素子Svp1と直流電源2の正極端子との間に接続されている。W1相電流を検出するためのシャント抵抗は、W1相の第1高電位側スイッチング素子Swp1と直流電源2の正極端子との間に接続されている。 More specifically, the shunt resistor for detecting the U1-phase current is connected between the U1-phase first high potential side switching element Sup1 and the positive terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the V1-phase current is connected between the V1-phase first high potential side switching element Svp1 and the positive terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the W1-phase current is connected between the W1-phase first high potential side switching element Swp1 and the positive terminal of the DC power supply 2 .

図10に示すような印加電圧が第1オンオフ信号発生器9aに入力される場合、第1電流検出器5a2は、時刻t1及び時刻t9において、第1の3相巻線U1,V1,W1を流れる電流の検出値として、Iu1s,Iv1s,Iw1sを得る。しかし、第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1のいずれかがオンしている場合、第1電流検出器5a2は、第1低電位側スイッチング素子がオンしている相の電流を検出することができない。なお、第1搬送波信号C1に対して位相が180度異なる第2搬送波信号C2と比較して第1オンオフ信号を生成する場合には、時刻t5において、第1の3相巻線U1,V1,W1を流れる電流の検出値として、Iu1s,Iv1s,Iw1sを得ればよい。 When the applied voltage as shown in FIG. 10 is input to the first on/off signal generator 9a, the first current detector 5a2 switches the first three-phase windings U1, V1, W1 to Iu1s, Iv1s, and Iw1s are obtained as detected values of the flowing current. However, if any one of the first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1 is on, the first current detector 5a2 detects the current of the phase in which the first low potential side switching element is on. I can't. When the first on/off signal is generated by comparing the second carrier signal C2 whose phase is 180 degrees different from the first carrier signal C1, the first three-phase windings U1, V1, Iu1s, Iv1s, and Iw1s can be obtained as the detected values of the current flowing through W1.

つまり、U1相の検出値Iu1sは、t4~t6の間において「0」となり、V1相の検出値Iv1sは、t3~t7の間において「0」となり、W1相の検出値Iw1sは、t2~t8の間において「0」となる。 That is, the detected value Iu1s of the U1 phase is "0" between t4 and t6, the detected value Iv1s of the V1 phase is "0" between t3 and t7, and the detected value Iw1s of the W1 phase is between t2 and t7. It becomes "0" during t8.

従って、W1相の検出値Iw1sは、時刻t8において、「0」から実際に流れている電流「Iw1」に向かって変化する。そのため、第1電流検出器5a2には、検出された電流波形の整定時間が必要である。整定時間を確保するために、第1電流検出器5a2において電流を検出可能な印加電圧の範囲は、-K×Vdc~Vdc/2に制限される。ここで、Kは1/2未満の正の値である。 Therefore, the detected value Iw1s of the W1 phase changes from "0" toward the actually flowing current "Iw1" at time t8. Therefore, the first current detector 5a2 requires a settling time for the detected current waveform. In order to secure the settling time, the range of applied voltage that allows current to be detected by the first current detector 5a2 is limited to −K 3 ×Vdc to Vdc/2. where K3 is a positive value less than 1/2 .

第2電流検出器5b2は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2、Svp2、及びSwp2のそれぞれと直列に接続されている。第2電流検出器5b2は、3つのシャント抵抗を有している。3つのシャント抵抗は、U2相電流を検出するための抵抗、V2相電流を検出するための抵抗、及びW2相電流を検出するための抵抗である。 The second current detector 5b2 is connected in series with each of the three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, and Swp2. The second current detector 5b2 has three shunt resistors. The three shunt resistors are a resistor for sensing the U2 phase current, a resistor for sensing the V2 phase current, and a resistor for sensing the W2 phase current.

より具体的に述べると、U2相電流を検出するためのシャント抵抗は、U2相の第2高電位側スイッチング素子Sup2と直流電源2の正極端子との間に接続されている。V2相電流を検出するためのシャント抵抗は、V2相の第2高電位側スイッチング素子Svp2と直流電源2の正極端子との間に接続されている。W2相電流を検出するためのシャント抵抗は、W2相の第2高電位側スイッチング素子Swp2と直流電源2の正極端子との間に接続されている。 More specifically, the shunt resistor for detecting the U2-phase current is connected between the U2-phase second high potential side switching element Sup2 and the positive terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the V2-phase current is connected between the V2-phase second high potential side switching element Svp2 and the positive terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the W2-phase current is connected between the W2-phase second high potential side switching element Swp2 and the positive terminal of the DC power supply 2 .

図11に示すような印加電圧が第2オンオフ信号発生器9bに入力される場合、第2電流検出器5b2は、時刻t1及び時刻t9において、第2の3相巻線U2,V2,W2を流れる電流の検出値として、Iu2s,Iv2s,Iw2sを得る。しかし、第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2のいずれかがオンしている場合、第2電流検出器5b2は、第2低電位側スイッチング素子がオンしている相の電流を検出することができない。なお、第1搬送波信号C1に対して位相が180度異なる第2搬送波信号C2と比較して第2オンオフ信号を生成する場合には、時刻t5において、第2の3相巻線U2,V2,W2を流れる電流の検出値として、Iu2s,Iv2s,Iw2sを得ればよい。 When the applied voltage as shown in FIG. 11 is input to the second on/off signal generator 9b, the second current detector 5b2 switches the second three-phase windings U2, V2, W2 to Iu2s, Iv2s, and Iw2s are obtained as detected values of the flowing current. However, if any of the second low potential side switching elements Sun2, Svn2, and Swn2 is on, the second current detector 5b2 detects the current of the phase in which the second low potential side switching element is on. I can't. When the second on/off signal is generated by comparing with the second carrier signal C2 whose phase is 180 degrees different from the first carrier signal C1, at time t5, the second three-phase windings U2, V2, Iu2s, Iv2s, and Iw2s can be obtained as the detected values of the current flowing through W2.

第1電流検出器5a2と同様に、波形の整定時間が必要であるため、第2電流検出器5b2において電流を検出可能な印加電圧の範囲は、-K×Vdc~Vdc/2に制限される。 As in the case of the first current detector 5a2, a waveform settling time is required, so the range of applied voltage in which the current can be detected in the second current detector 5b2 is limited to −K 3 ×Vdc to Vdc/2. be.

上記式(2)に従って第1オフセット電圧Voffset1を算出し、αが「0」である場合には、印加電圧の最大値の絶対値と、印加電圧の最小値の絶対値とは等しくなる。そのため、印加電圧の最大値が-K×Vdc以上であれば、すべての電気角において3相同時に電流の検出が可能となる。従って、3相同時に電流の検出が可能な変調率の最大値は、3Kとなる。 The first offset voltage Voffset1 is calculated according to the above equation (2), and when α is "0", the absolute value of the maximum applied voltage is equal to the absolute value of the minimum applied voltage. Therefore, if the maximum value of the applied voltage is -K 3 ×Vdc or higher, it is possible to detect currents in three phases simultaneously at all electrical angles. Therefore, the maximum value of the modulation rate that allows current detection in three phases at the same time is 3K3.

実施の形態3に係る電力変換装置では、より広い電気角範囲において3相同時に電流の検出を行えるように、以下の式(23)によりαを与える。このとき、第1印加電圧の中心値及び第2印加電圧の中心値はともに(1/4-K/2)×Vdcとなる。 In the power converter according to Embodiment 3, α is given by the following equation (23) so that the currents of the three phases can be detected simultaneously over a wider range of electrical angles. At this time, the center value of the first applied voltage and the center value of the second applied voltage are both (1/4−K 3 /2)×Vdc.

Figure 0007191176000024
Figure 0007191176000024

第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なる場合、第1電流検出器5a2において3相同時に電流の検出が可能なタイミングと、第2電流検出器5b2において3相同時に電流の検出が可能なタイミングとがずれる。 When the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, the timing at which the first current detector 5a2 can detect currents in three phases at the same time is detected at different timings.

そこで、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくすることにより、より広い電気角範囲において3相同時に電流の検出が可能な状態を実現することができる。 Therefore, by equalizing the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal, it is possible to realize a state in which currents in three phases can be detected simultaneously over a wider range of electrical angles.

つまり、第1印加電圧の中心値及び第2印加電圧の中心値を(1/4-K/2)×Vdcとし、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくすることにより、中性点電位の変動を抑制するとともに相電流リプルを低減することができる。また、3相同時に電流の検出が可能な変調率の上限値を大きくすることができる。 That is, the center value of the first applied voltage and the center value of the second applied voltage are set to (1/4−K 3 /2)×Vdc, and the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are made equal. Therefore, it is possible to suppress the fluctuation of the neutral point potential and reduce the phase current ripple. In addition, the upper limit of the modulation rate that allows detection of currents in three phases at the same time can be increased.

以上のように、実施の形態3に係る電力変換装置では、複数の第1スイッチング素子は、3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1及び3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1を含んでいる。3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1及び3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1は、第1の3相巻線の各相に対応している。 As described above, in the power converter according to the third embodiment, the plurality of first switching elements includes three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1 are included. Three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1, Swn1 correspond to each phase of the first three-phase winding.

第1電力変換器4aは、第1電流検出器5a2をさらに有している。第1電流検出器5a2は、第1の3相巻線の各相に流れる電流を検出する。第1電流検出器5a2は、3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1のそれぞれと直列に接続されている。 The first power converter 4a further has a first current detector 5a2. The first current detector 5a2 detects the current flowing through each phase of the first three-phase winding. The first current detector 5a2 is connected in series with each of the three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1.

複数の第2スイッチング素子は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2及び3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2を含んでいる。3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2及び3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2は、第2の3相巻線の各相に対応している。 The plurality of second switching elements includes three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, Swn2. Three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, Swn2 correspond to each phase of the second three-phase winding.

第2電力変換器4bは、第2電流検出器5b2をさらに有している。第2電流検出器5b2は、第2の3相巻線の各相に流れる電流を検出する。第2電流検出器5b2は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2のそれぞれと直列に接続されている。 The second power converter 4b further has a second current detector 5b2. The second current detector 5b2 detects the current flowing through each phase of the second three-phase winding. The second current detector 5b2 is connected in series with each of the three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2.

制御部6は、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値及び第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値をそれぞれ(1/4-K/2)×Vdcに設定する。また、制御部6は、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくする。ここで、上記制御が行われるのは、第1電流検出器5a2及び第2電流検出器5b2により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-K×VdcからVdc/2までの範囲であるときである。また、Vdcは直流電圧の値である。 The control unit 6 sets the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage to (1/4−K 3 / 2) Set to xVdc. Also, the control unit 6 equalizes the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal. Here, the above control is performed in the range of the applied voltage in which the current can be detected by the first current detector 5a2 and the second current detector 5b2, from -K 3 ×Vdc to Vdc/2. It is time. Vdc is the value of DC voltage.

これによれば、第1電流検出器が第1高電位側スイッチング素子と直列に接続されており、第2電流検出器が第2高電位側スイッチング素子と直列に接続されている場合であっても、電流の検出と相電流リプルの低減とを両立させることができる。 According to this, the first current detector is connected in series with the first high potential side switching element, and the second current detector is connected in series with the second high potential side switching element. Also, it is possible to achieve both current detection and phase current ripple reduction.

なお、第1電流検出器5a2は、第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,及びSwp1のそれぞれと、第1電力変換器4aの出力点Pu1,Pv1,Pw1のそれぞれとの間に設けられていてもよい。また、第2電流検出器5b2は、第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,及びSwp2のそれぞれと、第2電力変換器4bの出力点Pu2,Pv2,Pw2のそれぞれとの間に設けられていてもよい。 The first current detector 5a2 is provided between each of the first high potential side switching elements Sup1, Svp1, and Swp1 and each of the output points Pu1, Pv1, and Pw1 of the first power converter 4a. may Further, the second current detector 5b2 is provided between each of the second high potential side switching elements Sup2, Svp2, and Swp2 and each of the output points Pu2, Pv2, and Pw2 of the second power converter 4b. may

実施の形態4.
図22は、実施の形態4に係る電力変換装置を示す構成図である。図22の電力変換装置には、図1の第1電流検出器5aに代えて、第1電流検出器5a3が設けられている。また、図22の電力変換装置には、図1の第2電流検出器5bに代えて、第2電流検出器5b3が設けられている。
Embodiment 4.
22 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 4. FIG. The power converter of FIG. 22 is provided with a first current detector 5a3 instead of the first current detector 5a of FIG. 22 is provided with a second current detector 5b3 instead of the second current detector 5b of FIG.

上記以外の構成については、図1の電力変換装置と同様である。以下、図1の電力変換装置と同様の構成についての説明は省略される。 Configurations other than the above are the same as those of the power conversion apparatus in FIG. Hereinafter, the description of the same configuration as that of the power converter of FIG. 1 will be omitted.

第1電流検出器5a3は、3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1、Svn1、及びSwn1のそれぞれと直列に接続されている。第1電流検出器5a3は、3つのシャント抵抗を有している。3つのシャント抵抗は、U1相電流を検出するための抵抗、V1相電流を検出するための抵抗、及びW1相電流を検出するための抵抗である。 The first current detector 5a3 is connected in series with each of the three first low potential side switching elements Sun1, Svn1, and Swn1. The first current detector 5a3 has three shunt resistors. The three shunt resistors are a resistor for sensing the U1 phase current, a resistor for sensing the V1 phase current, and a resistor for sensing the W1 phase current.

より具体的に述べると、U1相電流を検出するためのシャント抵抗は、U1相の第1低電位側スイッチング素子Sun1と直流電源2の負極端子との間に接続されている。V1相電流を検出するためのシャント抵抗は、V1相の第1低電位側スイッチング素子Svn1と直流電源2の負極端子との間に接続されている。W1相電流を検出するためのシャント抵抗は、W1相の第1低電位側スイッチング素子Swn1と直流電源2の負極端子との間に接続されている。 More specifically, the shunt resistor for detecting the U1-phase current is connected between the U1-phase first low potential side switching element Sun1 and the negative terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the V1-phase current is connected between the V1-phase first low potential side switching element Svn1 and the negative terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the W1-phase current is connected between the W1-phase first low potential side switching element Swn1 and the negative terminal of the DC power supply 2 .

図10に示すような印加電圧が第1オンオフ信号発生器9aに入力される場合、第1電流検出器5a3は、時刻t5において、第1の3相巻線U1,V1,W1を流れる電流の検出値として、Iu1s,Iv1s,Iw1sを得る。しかし、第1高電位側スイッチング素子Sup1、Svp1、Swp1のいずれかがオンしている場合、第1電流検出器5a3は、第1高電位側スイッチング素子がオンしている相の電流を検出することができない。 When the applied voltage as shown in FIG. 10 is input to the first on/off signal generator 9a, the first current detector 5a3 detects the current flowing through the first three-phase windings U1, V1, W1 at time t5. As detection values, Iu1s, Iv1s, and Iw1s are obtained. However, if any one of the first high-potential side switching elements Sup1, Svp1, and Swp1 is turned on, the first current detector 5a3 detects the current of the phase in which the first high-potential side switching element is turned on. I can't.

つまり、U1相の検出値Iu1sは、t1~t4及びt6~t9の間において「0」となり、V1相の検出値Iv1sは、t1~t3及びt7~t9の間において「0」となり、W1相の検出値Iw1sは、t1~t2及びt8~t9の間において「0」となる。 That is, the detected value Iu1s of the U1 phase is "0" between t1 to t4 and t6 to t9, the detected value Iv1s of the V1 phase is "0" between t1 to t3 and t7 to t9, and the W1 phase is "0" between t1 and t2 and between t8 and t9.

従って、U1相の検出値Iu1sは、時刻t4において、「0」から実際に流れている電流「Iu1」に向かって変化する。そのため、第1電流検出器5a3には、検出された電流波形の整定時間が必要であり、t4~t5の期間が整定時間以上とされる必要がある。つまり、Kを1/2以下の正の値とすると、第1電流検出器5a3において電流を検出可能な印加電圧の範囲は、-Vdc/2~K×Vdcとなる。 Therefore, the detected value Iu1s of the U1 phase changes from "0" toward the actually flowing current "Iu1" at time t4. Therefore, the first current detector 5a3 requires a settling time for the detected current waveform, and the period from t4 to t5 must be longer than the settling time. In other words, if K 2 is a positive value of 1/2 or less, the range of applied voltage that allows current to be detected by the first current detector 5a3 is -Vdc/2 to K 2 ×Vdc.

第2電流検出器5b3は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2、Svp2、及びSwp2のそれぞれと直列に接続されている。第2電流検出器5b3は、3つのシャント抵抗を有している。3つのシャント抵抗は、U2相電流を検出するための抵抗、V2相電流を検出するための抵抗、及びW2相電流を検出するための抵抗である。 The second current detector 5b3 is connected in series with each of the three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, and Swp2. The second current detector 5b3 has three shunt resistors. The three shunt resistors are a resistor for sensing the U2 phase current, a resistor for sensing the V2 phase current, and a resistor for sensing the W2 phase current.

より具体的に述べると、U2相電流を検出するためのシャント抵抗は、U2相の第2高電位側スイッチング素子Sup2と直流電源2の正極端子との間に接続されている。V2相電流を検出するためのシャント抵抗は、V2相の第2高電位側スイッチング素子Svp2と直流電源2の正極端子との間に接続されている。W2相電流を検出するためのシャント抵抗は、W2相の第2高電位側スイッチング素子Swp2と直流電源2の正極端子との間に接続されている。 More specifically, the shunt resistor for detecting the U2-phase current is connected between the U2-phase second high potential side switching element Sup2 and the positive terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the V2-phase current is connected between the V2-phase second high potential side switching element Svp2 and the positive terminal of the DC power supply 2 . A shunt resistor for detecting the W2-phase current is connected between the W2-phase second high potential side switching element Swp2 and the positive terminal of the DC power supply 2 .

図11に示すような印加電圧が第2オンオフ信号発生器9bに入力される場合、第2電流検出器5b3は、時刻t1及び時刻t9において、第2の3相巻線U2,V2,W2を流れる電流の検出値として、Iu2s,Iv2s,Iw2sを得る。しかし、第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2のいずれかがオンしている場合、第2電流検出器5b3は、第2低電位側スイッチング素子がオンしている相の電流を検出することができない。 When the applied voltage as shown in FIG. 11 is input to the second on/off signal generator 9b, the second current detector 5b3 switches the second three-phase windings U2, V2, W2 to Iu2s, Iv2s, and Iw2s are obtained as detected values of the flowing current. However, if any one of the second low potential side switching elements Sun2, Svn2, and Swn2 is on, the second current detector 5b3 detects the current of the phase in which the second low potential side switching element is on. I can't.

第1電流検出器5a3と同様に、波形の整定時間が必要であるため、t8~t9の期間は整定時間以上とされる必要がある。つまり、Kを1/2以下の正の値とすると、第2電流検出器5b3において電流を検出可能な印加電圧の範囲は、-K×Vdc~Vdc/2となる。 As with the first current detector 5a3, the waveform needs a settling time, so the period from t8 to t9 must be longer than the settling time. In other words, if K 3 is a positive value of 1/2 or less, the range of applied voltage that allows current to be detected by the second current detector 5b3 is −K 3 ×Vdc to Vdc/2.

第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくした場合、第1電流検出器5a3において3相同時に電流の検出が可能なタイミングと、第2電流検出器5b3において3相同時に電流の検出が可能なタイミングとがずれる。 When the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are made equal, the timing at which the first current detector 5a3 can simultaneously detect currents in three phases and the timing at which the second current detector 5b3 simultaneously detects currents in three phases It deviates from the timing at which detection is possible.

そこで、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを180度異ならせることにより、より広い電気角範囲において3相同時に電流の検出が可能な状態を実現することができる。 Therefore, by making the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, it is possible to realize a state in which currents can be detected simultaneously in three phases over a wider electrical angle range.

第1オフセット電圧Voffset1を式(2)で与え、第2オフセット電圧Voffset2を式(4)で与えるとき、αが「0」である場合には、3相同時に電流の検出が可能な最大変調率は、2×min(K,K)となる。ここで、min(a,b)は、a及びbの最小値選択を表している。例えば、a<bである場合、min(a,b)=aである。 When the first offset voltage Voffset1 is given by the formula (2) and the second offset voltage Voffset2 is given by the formula (4), when α is "0", the maximum modulation rate at which currents in three phases can be detected simultaneously becomes 2×min(K 2 , K 3 ). where min(a,b) represents the minimum selection of a and b. For example, if a<b, then min(a,b)=a.

実施の形態4に係る電力変換装置では、より広い電気角範囲において3相同時に電流の検出を行えるように、式(24)によりαを与える。このとき、第1印加電圧の中心値は、(min(K,K)/2-1/4)×Vdcとなり、第2印加電圧の中心値は、(1/4-min(K,K)/2)×Vdcとなる。また、3相同時に電流の検出が可能な最大変調率は、(min(K,K)+1/2)となる。 In the power converter according to the fourth embodiment, α is given by equation (24) so that the currents of the three phases can be detected simultaneously over a wider range of electrical angles. At this time, the central value of the first applied voltage is (min(K 2 , K 3 )/2-1/4)×Vdc, and the central value of the second applied voltage is (1/4-min(K 2 , K 3 )/2)×Vdc. Also, the maximum modulation rate at which currents in three phases can be detected simultaneously is (min(K 2 , K 3 )+1/2).

Figure 0007191176000025
Figure 0007191176000025

つまり、実施の形態4では、第1印加電圧の中心値が(min(K,K)/2-1/4)×Vdcとされ、第2印加電圧の中心値が(1/4-min(K,K)/2)×Vdcとされ、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度ずらされる。これにより、中性点電位の変動を抑制するとともに相電流リプルを低減することができる。また、3相同時に電流の検出が可能な変調率の上限値を大きくすることができる。 That is, in the fourth embodiment, the central value of the first applied voltage is (min(K 2 , K 3 )/2−1/4)×Vdc, and the central value of the second applied voltage is (1/4− min(K 2 , K 3 )/2)×Vdc, and the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are shifted by 180 degrees. As a result, fluctuations in the neutral point potential can be suppressed and the phase current ripple can be reduced. In addition, the upper limit of the modulation rate that allows detection of currents in three phases at the same time can be increased.

以上のように、実施の形態4に係る電力変換装置では、複数の第1スイッチング素子は、3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1及び3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1を含んでいる。3つの第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,Swp1及び3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1は、第1の3相巻線の各相に対応している。 As described above, in the power converter according to the fourth embodiment, the plurality of first switching elements includes three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1 are included. Three first high potential side switching elements Sup1, Svp1, Swp1 and three first low potential side switching elements Sun1, Svn1, Swn1 correspond to each phase of the first three-phase winding.

第1電力変換器4aは、第1電流検出器5a3をさらに有している。第1電流検出器5a3は、第1の3相巻線の各相に流れる電流を検出する。第1電流検出器5a3は、3つの第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,Swn1のそれぞれと直列に接続されている。 The first power converter 4a further has a first current detector 5a3. The first current detector 5a3 detects the current flowing through each phase of the first three-phase winding. The first current detector 5a3 is connected in series with each of the three first low potential side switching elements Sun1, Svn1 and Swn1.

複数の第2スイッチング素子は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2及び3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2を含んでいる。3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2及び3つの第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,Swn2は、第2の3相巻線の各相に対応している。 The plurality of second switching elements includes three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, Swn2. Three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2 and three second low potential side switching elements Sun2, Svn2, Swn2 correspond to each phase of the second three-phase winding.

第2電力変換器4bは、第2電流検出器5b3をさらに有している。第2電流検出器5b3は、第2の3相巻線の各相に流れる電流を検出する。第2電流検出器5b3は、3つの第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,Swp2のそれぞれと直列に接続されている。 The second power converter 4b further has a second current detector 5b3. The second current detector 5b3 detects the current flowing through each phase of the second three-phase winding. The second current detector 5b3 is connected in series with each of the three second high potential side switching elements Sup2, Svp2, Swp2.

制御部6は、第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を(min(K,K)/2-1/4)×Vdcに設定し、第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を(1/4-min(K,K)/2)×Vdcに設定する。また、制御部6は、第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とを180度異ならせる。ここで、上記制御が行われるのは、第1電流検出器5a3により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-Vdc/2~K×Vdcの範囲であり、且つ第2電流検出器5b3により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-K×Vdc~Vdc/2の範囲であるときである。また、Vdcは直流電圧の値である。 The control unit 6 sets the center value of the three applied voltages corresponding to the three phases at the first applied voltage to (min (K 2 , K 3 )/2−1/4)×Vdc, and at the second applied voltage The central value of the three applied voltages corresponding to the three phases is set to (1/4-min(K 2 , K 3 )/2)×Vdc. Further, the control unit 6 causes the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal to differ by 180 degrees. Here, the above control is performed when the range of the applied voltage in which the current can be detected by the first current detector 5a3 is in the range of -Vdc/2 to K 2 ×Vdc, and the second current detector 5b3 This is when the applied voltage range in which the current can be detected by is in the range of -K 3 ×Vdc to Vdc/2. Vdc is the value of DC voltage.

これによれば、第1電流検出器が第1高電位側スイッチング素子と直列に接続されており、第2電流検出器が第2低電位側スイッチング素子と直列に接続されている場合であっても、電流の検出と相電流リプルの低減とを両立させることができる。 According to this, the first current detector is connected in series with the first high potential side switching element, and the second current detector is connected in series with the second low potential side switching element. Also, it is possible to achieve both current detection and phase current ripple reduction.

なお、第1電流検出器5a3は、第1低電位側スイッチング素子Sun1,Svn1,及びSwn1のそれぞれと、第1電力変換器4aの出力点Pu1,Pv1,Pw1のそれぞれとの間に設けられていてもよい。また、第2電流検出器5b3は、第2高電位側スイッチング素子Sup2,Svp2,及びSwp2のそれぞれと、第2電力変換器4bの出力点Pu2,Pv2,Pw2のそれぞれとの間に設けられていてもよい。 The first current detector 5a3 is provided between each of the first low potential side switching elements Sun1, Svn1, and Swn1 and each of the output points Pu1, Pv1, and Pw1 of the first power converter 4a. may Further, the second current detector 5b3 is provided between each of the second high potential side switching elements Sup2, Svp2, and Swp2 and each of the output points Pu2, Pv2, and Pw2 of the second power converter 4b. may

また、第1電流検出器5a3が第1高電位側スイッチング素子Sup1,Svp1,及びSwp1と直列に接続されており、第2電流検出器5b3が第2低電位側スイッチング素子Sun2,Svn2,及びSwn2と直列に接続されていてもよい。 Also, the first current detector 5a3 is connected in series with the first high potential side switching elements Sup1, Svp1, and Swp1, and the second current detector 5b3 is connected to the second low potential side switching elements Sun2, Svn2, and Swn2. may be connected in series with

実施の形態5.
図23は、実施の形態5に係る電力変換装置を示す構成図である。図23の電力変換装置には、図1の交流回転機1に代えて、交流回転機1aが接続されている。
Embodiment 5.
23 is a configuration diagram showing a power converter according to Embodiment 5. FIG. An AC rotating machine 1a is connected to the power converter of FIG. 23 in place of the AC rotating machine 1 of FIG.

上記以外の構成については、図1の電力変換装置と同様である。以下、図1の電力変換装置と同様の構成についての説明は省略される。 Configurations other than the above are the same as those of the power conversion apparatus in FIG. Hereinafter, the description of the same configuration as that of the power converter of FIG. 1 will be omitted.

図1の交流回転機1では、図3及び図5に示したように、第1の3相巻線U1、V1、W1及び第2の3相巻線U2,V2,W2は、第1の3相巻線U1,V1,W1と第2の3相巻線U2,V2,W2との位相差が零となるように交流回転機1に設けられていた。図23の交流回転機1aでは、第1の3相巻線U1,V1,W1及び第2の3相巻線U2、V2、W2が、第1の3相巻線U1,V1,W1と第2の3相巻線U2,V2,W2との位相差が30度となるように交流回転機1aに設けられている。 In the AC rotating machine 1 of FIG. 1, as shown in FIGS. 3 and 5, the first three-phase windings U1, V1, W1 and the second three-phase windings U2, V2, W2 are connected to the first The AC rotating machine 1 is provided so that the phase difference between the three-phase windings U1, V1, W1 and the second three-phase windings U2, V2, W2 is zero. In the AC rotating machine 1a of FIG. 23, the first three-phase windings U1, V1, W1 and the second three-phase windings U2, V2, W2 are connected to the first three-phase windings U1, V1, W1 and the second three-phase windings U1, V1, W1. 2 are provided in the AC rotating machine 1a so that the phase difference with the three-phase windings U2, V2, W2 of No. 2 is 30 degrees.

図24は、図23の電力変換装置が出力する第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルを示す図である。図24に示すように、実施の形態5に係る電力変換装置において、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30度である。 24 is a diagram showing a first voltage vector and a second voltage vector output by the power converter of FIG. 23. FIG. As shown in FIG. 24, in the power converter according to Embodiment 5, the phase difference between the first three-phase windings U1, V1, W1 and the second three-phase windings U2, V2, W2 is 30 degrees. is.

例えば、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくして交流回転機1aを制御する場合、第1オフセット演算器8aは、第1オフセット電圧Voffset1を式(2)に基づいて演算する。
第1オンオフ信号発生器9aは、第1搬送波信号C1と第1印加電圧とを比較することにより複数の第1オンオフ信号を算出し、算出された複数の第1オンオフ信号を第1電力変換器4aに出力する。
また、第2オフセット演算器8bは、第2オフセット電圧Voffset2を式(4)に基づいて算出する。
第2オンオフ信号発生器9bは、第1搬送波信号C1と第2印加電圧とを比較することにより複数の第2オンオフ信号を算出し、算出された複数の第2オンオフ信号を第2電力変換器4bに出力する。
For example, when controlling the AC rotating machine 1a by equalizing the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal, the first offset calculator 8a calculates the first offset voltage Voffset1 based on the equation (2). Calculate.
The first on/off signal generator 9a calculates a plurality of first on/off signals by comparing the first carrier wave signal C1 and the first applied voltage, and outputs the calculated plurality of first on/off signals to the first power converter. 4a.
Also, the second offset calculator 8b calculates the second offset voltage Voffset2 based on the equation (4).
The second on/off signal generator 9b calculates a plurality of second on/off signals by comparing the first carrier wave signal C1 and the second applied voltage, and outputs the calculated plurality of second on/off signals to the second power converter. 4b.

このとき、第1印加電圧の中心値及び第2印加電圧の中心値はいずれも「-α」となるため、零電圧ベクトル区間を最大にすることができる。
零電圧ベクトル区間は、第1電力変換器4a及び第2電力変換器4bがともに零電圧ベクトルを出力する区間である。
そして、これにより、相電流リプルを低減することができる。
At this time, since the center value of the first applied voltage and the center value of the second applied voltage are both "-α", the zero voltage vector section can be maximized.
A zero voltage vector section is a section in which both the first power converter 4a and the second power converter 4b output a zero voltage vector.
And thereby, a phase current ripple can be reduced.

図25は、第1印加電圧の中心値が0であるときの第1高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。また、図26は、第2印加電圧の中心値が0であるときの第2高電位側スイッチング素子のオンオフタイミングと出力される電圧ベクトルとの関係を示す図である。図25及び図26において、αは「0」に設定されている。 FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the first high potential side switching element and the output voltage vector when the central value of the first applied voltage is 0; FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the on/off timing of the second high potential side switching element and the output voltage vector when the central value of the second applied voltage is 0. In FIG. In FIGS. 25 and 26, α is set to "0".

第1電力変換器4aから出力される電圧ベクトルの電圧位相と第2電力変換器4bから出力される電圧ベクトルの電圧位相とは、30度異なっている。従って、第1電力変換器4a及び第2電力変換器4bから同時に出力される電圧ベクトルの組合せは、図12及び図13に示された組合せとは異なる。 The voltage phase of the voltage vector output from the first power converter 4a and the voltage phase of the voltage vector output from the second power converter 4b are different by 30 degrees. Therefore, the combination of voltage vectors simultaneously output from the first power converter 4a and the second power converter 4b differs from the combination shown in FIGS.

図27は、結合係数kと微分直流二乗和との関係を示す図である。微分直流二乗和は、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差によって決定される。このため、第1電圧ベクトルとしてV1(1)が出力され、第2電圧ベクトルとしてV4(2)が出力されるときの微分直流二乗和は、V1(1)とV3(2)とが出力されるときの微分直流二乗和と等しい。 FIG. 27 is a diagram showing the relationship between the coupling coefficient k and the differential DC sum of squares. The differential DC sum of squares is determined by the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector. Therefore, when V1(1) is output as the first voltage vector and V4(2) is output as the second voltage vector, the differential DC sum of squares V1(1) and V3(2) are output. is equal to the differential DC sum of squares when

また、V1(1)とV5(2)とが出力されるときの微分直流二乗和は、V1(1)とV2(2)とが出力されるときの微分直流二乗和と等しい。また、V1(1)とV6(2)とが出力されるときの微分直流二乗和は、V1(1)とV1(2)とが出力されるときの微分直流二乗和と等しい。 The differential DC sum of squares when V1(1) and V5(2) are output is equal to the differential DC sum of squares when V1(1) and V2(2) are output. The differential DC sum of squares when V1(1) and V6(2) are output is equal to the differential DC sum of squares when V1(1) and V1(2) are output.

ところで、実施の形態1において説明したように、第1の3相巻線と第2の3相巻線との位相差が0度である場合、第1電圧ベクトルV1(1)に対して、微分直流二乗和が最小となる第2電圧ベクトルの組合せは、V1(2)のみであった。
つまり、微分直流二乗和が最小となる第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せは、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が零となるような組合せのみであった。
By the way, as described in the first embodiment, when the phase difference between the first three-phase winding and the second three-phase winding is 0 degree, for the first voltage vector V1(1), Only V1(2) was the combination of the second voltage vectors that minimized the sum of differential DC squares.
That is, the combination of the first voltage vector and the second voltage vector that minimizes the differential DC sum of squares is only the combination that makes the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector zero.

一方、本実施の形態のように、第1の3相巻線と第2の3相巻線との位相差が30度である場合、第1電圧ベクトルV1(1)に対して、微分直流二乗和が最小となる第2電圧ベクトルの組合せは、V6(2)及びV1(2)の2つが存在する。つまり、微分直流二乗和が最小となる第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せは、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となるような組合せである。 On the other hand, when the phase difference between the first three-phase winding and the second three-phase winding is 30 degrees as in the present embodiment, differential DC There are two combinations of second voltage vectors that minimize the sum of squares, V6(2) and V1(2). That is, the combination of the first voltage vector and the second voltage vector that minimizes the differential DC sum of squares is a combination that provides a phase difference of 30 degrees between the first voltage vector and the second voltage vector.

従って、第1の3相巻線と第2の3相巻線との位相差を30度とすることにより、微分直流二乗和を最小とする第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの選択肢が増加する。 Therefore, by setting the phase difference between the first three-phase winding and the second three-phase winding to 30 degrees, the combination of the first voltage vector and the second voltage vector that minimizes the differential DC sum of squares can be determined. Increased choice.

結合係数kが0.32よりも大きい場合、第2電圧ベクトルとして零電圧ベクトルであるV0(2)が出力されるよりも、第2電圧ベクトルとしてV1(2)又はV6(2)が出力される方が、電流変化を小さくすることができる。一方、V1(1)との位相差が90度であるV2(2)又はV1(1)との位相差が150度であるV3(2)が第2電圧ベクトルとして出力される場合、電流変化は極めて大きくなる。 When the coupling coefficient k is greater than 0.32, V1(2) or V6(2) is output as the second voltage vector rather than the zero voltage vector V0(2) as the second voltage vector. can reduce the current change. On the other hand, when V2(2) having a phase difference of 90 degrees from V1(1) or V3(2) having a phase difference of 150 degrees from V1(1) is output as the second voltage vector, current change becomes very large.

従って、相電流リプルを低減するためには、第1電圧ベクトルV1(1)との位相差が30度である第2電圧ベクトルV1(2)又はV6(2)と「V1(1)」とが同タイミングに出力されることが望まれる。 Therefore, in order to reduce the phase current ripple, the second voltage vector V1(2) or V6(2) having a phase difference of 30 degrees from the first voltage vector V1(1) and "V1(1)" are output at the same timing.

以上、第1電圧ベクトルとしてV1(1)が出力される場合についてのみ説明したが、第1電圧ベクトルとしてV2(1)~V6(1)が出力される場合にも、同様の関係が成り立つ。 Although only the case where V1(1) is output as the first voltage vector has been described above, the same relationship holds when V2(1) to V6(1) are output as the first voltage vector.

図28は、電圧位相が0度から60度までの領域における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの第1の例を示す図である。例えば、電圧位相が40度の場合、出力される第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せは、以下の通りである。
A:V7(1)とV7(2)、B:V2(1)とV7(2)、C:V2(1)とV2(2)、D:V2(1)とV1(2)、E:V1(1)とV1(2)、F:V1(1)とV0(2)、及びG:V0(1)とV0(2)
FIG. 28 is a diagram showing a first example of a combination of the first voltage vector and the second voltage vector in the voltage phase region from 0 degrees to 60 degrees. For example, when the voltage phase is 40 degrees, the combination of the output first voltage vector and second voltage vector is as follows.
A: V7(1) and V7(2), B: V2(1) and V7(2), C: V2(1) and V2(2), D: V2(1) and V1(2), E: V1(1) and V1(2), F: V1(1) and V0(2), and G: V0(1) and V0(2)

組合せA及び組合せGでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルは、いずれも零電圧ベクトルである。組合せB及び組合せFでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルのいずれか一方が零電圧ベクトルである。組合せC、D、Eでは、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となる。これにより、相電流の変化を小さくすることができ、相電流リプルを低減することができる。 In combination A and combination G, both the first voltage vector and the second voltage vector are zero voltage vectors. In combination B and combination F, one of the first voltage vector and the second voltage vector is a zero voltage vector. In combinations C, D, and E, the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees. As a result, the change in phase current can be reduced, and the phase current ripple can be reduced.

ただし、電圧位相が0度から30度までの領域には、短い区間ではあるもののV2(1)とV6(2)との組合せが存在している。V2(1)とV6(2)との組合せにおける第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差は90度であるため、この区間においては、相電流リプルを低減できない。 However, in the region where the voltage phase is from 0 degrees to 30 degrees, there is a combination of V2(1) and V6(2), albeit for a short period. Since the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector in the combination of V2(1) and V6(2) is 90 degrees, the phase current ripple cannot be reduced in this section.

また、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを180度ずらして交流回転機1aを制御する場合、第1オフセット演算器8aは、第1オフセット電圧Voffset1を式(2)に基づいて演算する。第1オンオフ信号発生器9aは、第1搬送波信号C1と第1印加電圧とを比較することにより複数の第1オンオフ信号を算出し、算出された複数の第1オンオフ信号を第1電力変換器4aに出力する。 Further, when the AC rotating machine 1a is controlled by shifting the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal by 180 degrees, the first offset calculator 8a calculates the first offset voltage Voffset1 based on the equation (2). to calculate. The first on/off signal generator 9a calculates a plurality of first on/off signals by comparing the first carrier wave signal C1 and the first applied voltage, and outputs the calculated plurality of first on/off signals to the first power converter. 4a.

第2オフセット演算器8bは、第2オフセット電圧Voffset2を式(19)に基づいて演算する。第2オンオフ信号発生器9bは、第2搬送波信号C2と第2印加電圧とを比較することにより複数の第2オンオフ信号を算出し、算出された複数の第2オンオフ信号を第2電力変換器4bに出力する。 The second offset calculator 8b calculates the second offset voltage Voffset2 based on equation (19). The second on/off signal generator 9b calculates a plurality of second on/off signals by comparing the second carrier wave signal C2 and the second applied voltage, and outputs the calculated plurality of second on/off signals to the second power converter. 4b.

このとき、第1印加電圧の中心値は「-α」となり、第2印加電圧の中心値は「α」となるため、零電圧ベクトル区間を最大にすることができる。これにより、相電流リプルが低減される。 At this time, since the center value of the first applied voltage is "-α" and the center value of the second applied voltage is "α", the zero voltage vector section can be maximized. This reduces the phase current ripple.

図29は、電圧位相が0度から60度までの領域における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの第2の例を示す図である。例えば、電圧位相が20度である場合、出力される第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せは、以下の通りである。
A:V7(1)とV0(2)、B:V2(1)とV0(2)、C:V2(1)とV1(2)、D:V1(1)とV1(2)、E:V1(1)とV6(2)、F:V1(1)とV7(2)、G:V0(1)とV7(2)
FIG. 29 is a diagram showing a second example of a combination of the first voltage vector and the second voltage vector in the voltage phase region from 0 degrees to 60 degrees. For example, when the voltage phase is 20 degrees, the combination of the output first voltage vector and second voltage vector is as follows.
A: V7(1) and V0(2), B: V2(1) and V0(2), C: V2(1) and V1(2), D: V1(1) and V1(2), E: V1(1) and V6(2), F: V1(1) and V7(2), G: V0(1) and V7(2)

組合せA及び組合せGでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルは、いずれも零電圧ベクトルである。組合せB及び組合せFでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルのいずれか一方が零電圧ベクトルである。組合せC、D、Eでは、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となる。これにより、相電流の変化を小さくすることができ、相電流リプルを低減することができる。 In combination A and combination G, both the first voltage vector and the second voltage vector are zero voltage vectors. In combination B and combination F, one of the first voltage vector and the second voltage vector is a zero voltage vector. In combinations C, D, and E, the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees. As a result, the change in phase current can be reduced, and the phase current ripple can be reduced.

ただし、電圧位相が30度から60度までの領域には、短い区間ではあるもののV1(1)とV2(2)との組合せが存在している。V1(1)とV2(2)との組合せにおける第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差は90度であるため、この区間においては、相電流リプルを低減できない。 However, in the region where the voltage phase is from 30 degrees to 60 degrees, there is a combination of V1(1) and V2(2), albeit in a short section. Since the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector in the combination of V1(1) and V2(2) is 90 degrees, the phase current ripple cannot be reduced in this section.

そこで、実施の形態5に係る電力変換装置では、電圧位相の全領域において、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となるか又は第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの少なくともいずれか一方が零電圧ベクトルとなるような制御が行われる。
そのために、第1オンオフ信号発生器9a及び第2オンオフ信号発生器9bは、第1参照信号及び第2参照信号の少なくともいずれか一方の信号を、電圧位相に応じて、第1搬送波信号C1及び第2搬送波信号C2のいずれかに切り替える。
Therefore, in the power converter according to Embodiment 5, in the entire voltage phase region, the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees, or the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is Control is performed such that at least one of them becomes a zero voltage vector.
For this purpose, the first on/off signal generator 9a and the second on/off signal generator 9b convert at least one of the first reference signal and the second reference signal into the first carrier signal C1 and the Switch to one of the second carrier signals C2.

図30は、電圧位相に応じた搬送波信号の切替の第1の例を示す図である。第1オフセット演算器8aは、電圧位相の全領域において、第1オフセット電圧Voffset1を式(2)に基づいて演算する。第1オンオフ信号発生器9aは、演算された第1オフセット電圧Voffset1と第1搬送波信号C1とを比較することにより、複数の第1オンオフ信号を算出する。 FIG. 30 is a diagram showing a first example of switching of carrier signals according to voltage phases. The first offset calculator 8a calculates the first offset voltage Voffset1 based on equation (2) in the entire voltage phase region. The first on/off signal generator 9a calculates a plurality of first on/off signals by comparing the calculated first offset voltage Voffset1 and the first carrier wave signal C1.

電圧位相が60n度から(60n+30)度までの領域では、第2オフセット演算器8bは、第2オフセット電圧Voffset2を式(19)に基づいて演算する。ここで、nは0又は正の整数である。第2オンオフ信号発生器9bは、演算された第2オフセット電圧Voffset2と第2搬送波信号C2とを比較することにより、複数の第2オンオフ信号を算出する。 In the region where the voltage phase is from 60n degrees to (60n+30) degrees, the second offset calculator 8b calculates the second offset voltage Voffset2 based on equation (19). where n is 0 or a positive integer. The second on/off signal generator 9b calculates a plurality of second on/off signals by comparing the calculated second offset voltage Voffset2 and the second carrier wave signal C2.

電圧位相が(60n+30)度から60(n+1)度までの領域では、第2オフセット演算器8bは、第2オフセット電圧Voffset2を式(4)に基づいて演算する。第2オンオフ信号発生器9bは、演算された第2オフセット電圧Voffset2と第1搬送波信号C1とを比較することにより、複数の第2オンオフ信号を算出する。 In the region where the voltage phase is from (60n+30) degrees to 60(n+1) degrees, the second offset calculator 8b calculates the second offset voltage Voffset2 based on equation (4). The second on/off signal generator 9b calculates a plurality of second on/off signals by comparing the calculated second offset voltage Voffset2 and the first carrier wave signal C1.

図31は、電圧位相が0度から60度までの領域における第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せの第3の例を示す図である。V0,7(2)という記載は、電圧位相が0度から30度までの領域において、図31の左端ではV0(2)、中央ではV7(2)となり、電圧位相が30度から60度までの領域において、図31の左端ではV7(2)、中央ではV0(2)となることを簡略化して表記したものである。例えば、電圧位相が20度である場合、出力される第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せは、以下の通りである。
A:V7(1)とV0(2)、B:V2(1)とV0(2)、C:V2(1)とV1(2)、D:V1(1)とV1(2)、E:V1(1)とV6(2)、F:V1(1)とV7(2)、G:V0(1)とV7(2)
FIG. 31 is a diagram showing a third example of a combination of the first voltage vector and the second voltage vector in the voltage phase range of 0 degrees to 60 degrees. The description of V0,7(2) means that in the region where the voltage phase is from 0 degrees to 30 degrees, the voltage phase is V0(2) at the left end of FIG. 31, the left end of FIG. 31 is V7(2) and the center is V0(2). For example, when the voltage phase is 20 degrees, the combination of the output first voltage vector and second voltage vector is as follows.
A: V7(1) and V0(2), B: V2(1) and V0(2), C: V2(1) and V1(2), D: V1(1) and V1(2), E: V1(1) and V6(2), F: V1(1) and V7(2), G: V0(1) and V7(2)

組合せA及び組合せGでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルは、いずれも零電圧ベクトルである。組合せB及び組合せFでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルのいずれか一方が零電圧ベクトルである。組合せC、D、Eでは、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となる。これにより、相電流の変化を小さくすることができ、相電流リプルを低減することができる。 In combination A and combination G, both the first voltage vector and the second voltage vector are zero voltage vectors. In combination B and combination F, one of the first voltage vector and the second voltage vector is a zero voltage vector. In combinations C, D, and E, the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees. As a result, the change in phase current can be reduced, and the phase current ripple can be reduced.

また、電圧位相が40度である場合、出力される第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの組合せは、以下の通りである。
A:V7(1)とV7(2)、B:V2(1)とV7(2)、C:V2(1)とV2(2)、D:V2(1)とV1(2)、E:V1(1)とV1(2)、F:V1(1)とV0(2)、G:V0(1)とV0(2)
Also, when the voltage phase is 40 degrees, the combination of the output first voltage vector and second voltage vector is as follows.
A: V7(1) and V7(2), B: V2(1) and V7(2), C: V2(1) and V2(2), D: V2(1) and V1(2), E: V1(1) and V1(2), F: V1(1) and V0(2), G: V0(1) and V0(2)

組合せA及び組合せGでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルは、いずれも零電圧ベクトルである。組合せB及び組合せFでは、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルのいずれか一方が零電圧ベクトルである。組合せC、D、Eでは、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となる。これにより、相電流の変化を小さくすることができ、相電流リプルを低減することができる。 In combination A and combination G, both the first voltage vector and the second voltage vector are zero voltage vectors. In combination B and combination F, one of the first voltage vector and the second voltage vector is a zero voltage vector. In combinations C, D, and E, the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees. As a result, the change in phase current can be reduced, and the phase current ripple can be reduced.

つまり、第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となるか又は第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの少なくともいずれか一方が零電圧ベクトルとなっているため、相電流リプルが低減される。 That is, since the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees or at least one of the first voltage vector and the second voltage vector is a zero voltage vector, the phase current ripple is reduced.

なお、この例においては、電圧位相が60度から360度までの領域においても、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの少なくともいずれか一方を零電圧ベクトルとするか、又は第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差を30度とすることができる。 In this example, even in the region where the voltage phase is from 60 degrees to 360 degrees, at least one of the first voltage vector and the second voltage vector is the zero voltage vector, or the first voltage vector and the first voltage vector The phase difference between the two voltage vectors can be 30 degrees.

また、この例においては、第1参照信号として、全電圧位相範囲において、第1搬送波信号C1を用い、第2参照信号として、第1搬送波信号C1及び第2搬送波信号C2を30度毎に切り替えていた。しかし、第1参照信号も電圧位相に応じて切り替えられてもよい。 In this example, the first carrier wave signal C1 is used as the first reference signal in the entire voltage phase range, and the first carrier wave signal C1 and the second carrier wave signal C2 are switched every 30 degrees as the second reference signal. was However, the first reference signal may also be switched according to the voltage phase.

図32は、電圧位相に応じた搬送波信号の切替の第2の例を示す図である。また、図33は、電圧位相に応じた搬送波信号の切替の第3の例を示す図である。 FIG. 32 is a diagram showing a second example of switching of the carrier signal according to the voltage phase. Also, FIG. 33 is a diagram showing a third example of switching of the carrier signal according to the voltage phase.

電圧位相が60n度から(60n+30)度までの領域では、第1参照信号として選択される搬送波信号と第2参照信号として選択される搬送波信号とは異なっている。つまり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とは180度異なっている。ここで、nは0又は正の整数である。従って、第2オンオフ信号発生器9bは、第1参照信号の位相と180度異なる位相の搬送波信号と第2印加電圧とを比較することにより、複数の第2オンオフ信号を算出する。 In the region where the voltage phase is from 60n degrees to (60n+30) degrees, the carrier wave signal selected as the first reference signal and the carrier wave signal selected as the second reference signal are different. That is, the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are 180 degrees different. where n is 0 or a positive integer. Therefore, the second on/off signal generator 9b calculates a plurality of second on/off signals by comparing the second applied voltage with the carrier wave signal whose phase is 180 degrees different from the phase of the first reference signal.

電圧位相が(60n+30)度から60(n+1)度までの領域では、第1参照信号として選択される搬送波信号と第2参照信号として選択される搬送波信号とは等しい。つまり、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とは等しい。従って、第2オンオフ信号発生器9bは、第1参照信号の位相と等しい位相の搬送波信号と第2印加電圧とを比較することにより、複数の第2オンオフ信号を算出する。 In the voltage phase region from (60n+30) degrees to 60(n+1) degrees, the carrier wave signal selected as the first reference signal and the carrier wave signal selected as the second reference signal are equal. That is, the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are equal. Therefore, the second on/off signal generator 9b calculates a plurality of second on/off signals by comparing the carrier signal having the same phase as the first reference signal and the second applied voltage.

なお、第1オフセット電圧Voffset1及び第2オフセット電圧Voffset2は、選択される搬送波信号に合わせて設定されることは言うまでもない。 Needless to say, the first offset voltage Voffset1 and the second offset voltage Voffset2 are set according to the selected carrier wave signal.

以下、搬送波信号を選択するための制御方法の一例について述べる。電圧位相が0度から30度までの領域では、第1電力変換器4aは、有効電圧ベクトルとして、V1(1)及びV2(1)を出力し、第2電力変換器4bは、有効電圧ベクトルとして、V6(2)及びV1(2)を出力する。この場合、第1電圧最大相はU1相、第2電圧最大相はU2相、第1電圧最小相はW1相、第2電圧最小相はV2相となる。 An example of a control method for selecting a carrier wave signal is described below. In the region where the voltage phase is from 0 degrees to 30 degrees, the first power converter 4a outputs V1(1) and V2(1) as effective voltage vectors, and the second power converter 4b outputs the effective voltage vector , V6(2) and V1(2) are output. In this case, the first voltage maximum phase is the U1 phase, the second voltage maximum phase is the U2 phase, the first voltage minimum phase is the W1 phase, and the second voltage minimum phase is the V2 phase.

一方、電圧位相が30度から60度までの領域では、第1電力変換器4aは、有効電圧ベクトルとして、V1(1)及びV2(1)を出力し、第2電力変換器4bは、有効電圧ベクトルとして、V1(2)及びV2(2)を出力する。この場合、第1電圧最大相はU1相、第2電圧最大相はU2相、第1電圧最小相はW1相、第2電圧最小相はW2相となる。 On the other hand, in the region where the voltage phase is from 30 degrees to 60 degrees, the first power converter 4a outputs V1(1) and V2(1) as effective voltage vectors, and the second power converter 4b outputs effective Output V1(2) and V2(2) as voltage vectors. In this case, the first voltage maximum phase is the U1 phase, the second voltage maximum phase is the U2 phase, the first voltage minimum phase is the W1 phase, and the second voltage minimum phase is the W2 phase.

従って、第1電圧最大相と第2電圧最大相との位相差、及び第1電圧最小相と第2電圧最小相との位相差が30度である場合に、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが等しくなるように搬送波信号が選択されればよい。また、第1電圧最大相と第2電圧最大相との位相差が30度でない場合、又は第1電圧最小相と第2電圧最小相との位相差が30度でない場合に、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが180度異なるように搬送波信号が選択されればよい。 Therefore, when the phase difference between the first voltage maximum phase and the second voltage maximum phase and the phase difference between the first voltage minimum phase and the second voltage minimum phase are 30 degrees, the phase of the first reference signal and the phase The carrier signal should be selected so that the phases of the two reference signals are equal. Further, when the phase difference between the first voltage maximum phase and the second voltage maximum phase is not 30 degrees, or when the phase difference between the first voltage minimum phase and the second voltage minimum phase is not 30 degrees, the first reference signal The carrier signal should be selected such that the phase of the second reference signal is 180 degrees different from the phase of the second reference signal.

このような方法により、第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの少なくともいずれか一方を零電圧ベクトルとするか、又は第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差を30度とすることができる。これにより、相電流の変化を抑制でき、その結果、相電流リプルを低減することができる。 With such a method, at least one of the first voltage vector and the second voltage vector can be set to a zero voltage vector, or the phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector can be set to 30 degrees. . This can suppress changes in the phase current, and as a result, can reduce the phase current ripple.

以上のように、実施の形態5に係る電力変換装置では、第1の3相巻線の位相と第2の3相巻線の位相とは30度異なっている。制御部6は、以下の2つの条件のいずれかを満たすように、第1参照信号及び第2参照信号の少なくともいずれか一方の信号を、電圧位相に応じて第1搬送波信号及び第2搬送波信号のいずれかに切り替える。
条件1:第1電圧ベクトルと第2電圧ベクトルとの位相差が30度となる。
条件2:第1電圧ベクトル及び第2電圧ベクトルの少なくともいずれか一方が零電圧ベクトルとなる。
As described above, in the power converter according to Embodiment 5, the phase of the first three-phase winding and the phase of the second three-phase winding are different by 30 degrees. The control unit 6 converts at least one of the first reference signal and the second reference signal to the first carrier signal and the second carrier signal according to the voltage phase so as to satisfy either of the following two conditions. switch to either
Condition 1: The phase difference between the first voltage vector and the second voltage vector is 30 degrees.
Condition 2: At least one of the first voltage vector and the second voltage vector is a zero voltage vector.

ここで、第1電圧ベクトルは、複数の第1オンオフ信号に基づいて第1電力変換器4aから出力される電圧ベクトルであり、第2電圧ベクトルは、複数の第2オンオフ信号に基づいて第2電力変換器4bから出力される電圧ベクトルである。また、電圧位相は、第1電圧指令及び第2電圧指令の位相である。また、第1搬送波信号及び第2搬送波信号とは位相が180度異なる。 Here, the first voltage vector is the voltage vector output from the first power converter 4a based on the plurality of first on/off signals, and the second voltage vector is the second voltage vector based on the plurality of second on/off signals. It is a voltage vector output from the power converter 4b. Also, the voltage phase is the phase of the first voltage command and the second voltage command. Also, the phase is 180 degrees different from that of the first carrier signal and the second carrier signal.

これによれば、電流変化の小さい電圧ベクトルの組合せとすることで、相電流リプルが低減される。 According to this, phase current ripple is reduced by combining voltage vectors with small current changes.

また、実施の形態5に係る電力変換装置では、制御部6は、第1電圧最大相と第2電圧最大相との位相差及び第1電圧最小相と第2電圧最小相との位相差が30度である場合、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを等しくする。 Further, in the power converter according to Embodiment 5, the control unit 6 sets the phase difference between the first voltage maximum phase and the second voltage maximum phase and the phase difference between the first voltage minimum phase and the second voltage minimum phase to If it is 30 degrees, the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are made equal.

また、制御部6は、第1電圧最大相と第2電圧最大相との位相差及び第1電圧最小相と第2電圧最小相との位相差のいずれか一方が30度でない場合、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とを180度異ならせる。 Further, if either one of the phase difference between the first voltage maximum phase and the second voltage maximum phase and the phase difference between the first voltage minimum phase and the second voltage minimum phase is not 30 The phase of the reference signal and the phase of the second reference signal are made 180 degrees different.

ここで、第1電圧指令における各相を、電圧指令が大きい順に、第1電圧最大相、第1電圧中間相、第1電圧最小相とし、第2電圧指令における各相を、電圧指令が大きい順に、第2電圧最大相、第2電圧中間相、第2電圧最小相とする。 Here, each phase in the first voltage command is defined as a first voltage maximum phase, a first voltage intermediate phase, and a first voltage minimum phase in descending order of voltage command, and each phase in the second voltage command is defined as a voltage command with a large voltage command. A second maximum voltage phase, a second intermediate voltage phase, and a second minimum voltage phase are used in order.

これによれば、電圧指令の大小順に基づいて搬送波信号を決定できる。 According to this, the carrier wave signal can be determined based on the magnitude order of the voltage commands.

なお、実施の形態1~5において、第1参照信号の位相と第2参照信号の位相とが等しい場合には、第1参照信号及び第2参照信号として同じ搬送波信号が用いられている場合が含まれる。 In Embodiments 1 to 5, when the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are the same, the same carrier signal may be used as the first reference signal and the second reference signal. included.

また、第1参照信号及び第2参照信号として、三角波である第1搬送波信号C1又は第2搬送波信号C2が用いられていたが、第1参照信号及び第2参照信号として三角波以外の形状の波が用いられてもよい。三角波以外の形状の波としては、例えば、のこぎり波が挙げられる。 Also, as the first reference signal and the second reference signal, the first carrier wave signal C1 or the second carrier wave signal C2, which is a triangular wave, was used. may be used. Waves having shapes other than triangular waves include, for example, sawtooth waves.

また、実施の形態1~5の電力変換装置の機能は、処理回路によって実現される。図34は、実施の形態1~5の電力変換装置の機能を実現する処理回路の第1の例を示す構成図である。第1の例の処理回路100は、専用のハードウェアである。 Also, the functions of the power converters of the first to fifth embodiments are realized by processing circuits. FIG. 34 is a configuration diagram showing a first example of a processing circuit that implements the functions of the power converters of the first to fifth embodiments. The processing circuit 100 of the first example is dedicated hardware.

また、処理回路100は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又はこれらを組み合わせたものが該当する。 Further, the processing circuit 100 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof. Applicable.

また、図35は、実施の形態1~5の電力変換装置の機能を実現する処理回路の第2の例を示す構成図である。第2の例の処理回路200は、プロセッサ201及びメモリ202を備えている。 Also, FIG. 35 is a configuration diagram showing a second example of a processing circuit that implements the functions of the power converters of the first to fifth embodiments. The second example processing circuit 200 comprises a processor 201 and a memory 202 .

処理回路200では、電力変換装置の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組合せにより実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ202に格納される。プロセッサ201は、メモリ202に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、機能を実現する。 In the processing circuit 200, the functions of the power converter are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. Software and firmware are written as programs and stored in memory 202 . The processor 201 implements functions by reading and executing programs stored in the memory 202 .

メモリ202に格納されたプログラムは、上述した各部の手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。ここで、メモリ202とは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリである。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等も、メモリ202に該当する。 It can also be said that the program stored in the memory 202 causes the computer to execute the procedure or method of each part described above. Here, the memory 202 is a non-volatile memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory). volatile or volatile semiconductor memory. The memory 202 also includes magnetic disks, flexible disks, optical disks, compact disks, mini disks, DVDs, and the like.

なお、上述した電力変換装置の機能について、一部の専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。 It should be noted that the functions of the power conversion device described above may be partially realized by dedicated hardware and partially realized by software or firmware.

このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組合せによって、上述した電力変換装置の機能を実現することができる。 Thus, the processing circuitry may implement the functionality of the power conversion device described above through hardware, software, firmware, or a combination thereof.

1,1a 交流回転機、2 直流電源、4a 第1電力変換器、4b 第2電力変換器、5a,5a1,5a2,5a3 第1電流検出器、5b,5b1,5b2,5b3 第2電流検出器、6 制御部、Sup1~Swn1 第1スイッチング素子、Sup1,Svp1,Swp1 第1高電位側スイッチング素子、Sun1,Svn1,Swn1 第1低電位側スイッチング素子、Sup2~Swn2 第2スイッチング素子、Sup2,Svp2,Swp2 第2高電位側スイッチング素子、Sun2,Svn2,Swn2 第2低電位側スイッチング素子、U1,V1,W1 第1の3相巻線、U2,V2,W2 第2の3相巻線。 1, 1a AC rotating machine 2 DC power supply 4a First power converter 4b Second power converter 5a, 5a1, 5a2, 5a3 First current detector 5b, 5b1, 5b2, 5b3 Second current detector , 6 control unit Sup1 to Swn1 first switching elements Sup1, Svp1, Swp1 first high potential side switching elements Sun1, Svn1, Swn1 first low potential side switching elements Sup2 to Swn2 second switching elements Sup2, Svp2 , Swp2 Second high-side switching element Sun2, Svn2, Swn2 Second low-side switching element U1, V1, W1 First three-phase winding U2, V2, W2 Second three-phase winding.

Claims (10)

複数の第1スイッチング素子を有しており、直流電源からの直流電圧を第1交流電圧に変換し、交流回転機の第1の3相巻線に印加する第1電力変換器、
複数の第2スイッチング素子を有しており、前記直流電圧を第2交流電圧に変換し、前記交流回転機の第2の3相巻線に印加する第2電力変換器、及び
前記第1の3相巻線に対する電圧指令である第1電圧指令から3次高調波信号としての第1オフセット電圧を減算して得た第1印加電圧と、第1参照信号とを比較することにより、前記複数の第1スイッチング素子に対する複数の第1オンオフ信号を算出するとともに、前記第2の3相巻線に対する電圧指令である第2電圧指令から3次高調波信号としての第2オフセット電圧を減算して得た第2印加電圧と、第2参照信号とを比較することにより、前記複数の第2スイッチング素子に対する複数の第2オンオフ信号を算出する制御部
を備え、
前記制御部は、
前記第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値と前記第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値のK倍とが等しくなるように、前記第1電圧指令から前記第1オフセット電圧を減算するとともに、前記第2電圧指令から前記第2オフセット電圧を減算し、
前記第1参照信号及び前記第2参照信号は搬送波信号であり、
前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とが等しい場合、前記Kは1であり、前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とが180度異なる場合、前記Kは-1である
電力変換装置。
A first power converter that has a plurality of first switching elements, converts a DC voltage from a DC power supply into a first AC voltage, and applies it to a first three-phase winding of an AC rotating machine;
a second power converter having a plurality of second switching elements, converting the DC voltage into a second AC voltage, and applying the DC voltage to a second three-phase winding of the AC rotating machine; and By comparing the first applied voltage obtained by subtracting the first offset voltage as the third harmonic signal from the first voltage command, which is the voltage command for the three-phase winding, with the first reference signal, the plurality of While calculating a plurality of first on-off signals for the first switching element of, subtracting a second offset voltage as a third harmonic signal from a second voltage command that is a voltage command for the second three-phase winding A control unit that calculates a plurality of second on/off signals for the plurality of second switching elements by comparing the obtained second applied voltage and a second reference signal,
The control unit
so that the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage are equal to K 1 times Subtracting the first offset voltage from one voltage command and subtracting the second offset voltage from the second voltage command,
the first reference signal and the second reference signal are carrier signals;
When the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are equal, the K1 is 1 , and when the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal differ by 180 degrees, Said K 1 is -1 Power converter.
前記第1電圧指令における変調率と前記第2電圧指令における変調率との比は1対1に設定されている
請求項1に記載の電力変換装置。
The power converter according to claim 1, wherein a ratio of the modulation rate in said first voltage command and the modulation rate in said second voltage command is set to 1:1.
前記第1の3相巻線の位相と前記第2の3相巻線の位相とは30度異なっており、
前記制御部は、
前記複数の第1オンオフ信号に基づいて前記第1電力変換器から出力される電圧ベクトルである第1電圧ベクトルと、前記複数の第2オンオフ信号に基づいて前記第2電力変換器から出力される電圧ベクトルである第2電圧ベクトルとの位相差が30度となるか又は前記第1電圧ベクトル及び前記第2電圧ベクトルの少なくともいずれか一方が零電圧ベクトルとなるように、前記第1参照信号及び前記第2参照信号の少なくともいずれか一方の信号を、前記第1電圧指令及び前記第2電圧指令の位相である電圧位相に応じて、位相が180度異なる第1搬送波信号及び第2搬送波信号のいずれかに切り替える
請求項1又は請求項2に記載の電力変換装置。
The phase of the first three-phase winding is different from the phase of the second three-phase winding by 30 degrees,
The control unit
A first voltage vector, which is a voltage vector output from the first power converter based on the plurality of first on/off signals, and a voltage vector output from the second power converter based on the plurality of second on/off signals The first reference signal and the At least one of the second reference signals is a first carrier wave signal and a second carrier wave signal whose phases are different by 180 degrees according to the voltage phase that is the phase of the first voltage command and the second voltage command. The power converter according to claim 1 or 2, wherein switching is performed between the two.
前記第1電圧指令における各相を、電圧指令が大きい順に、第1電圧最大相、第1電圧中間相、第1電圧最小相とし、前記第2電圧指令における各相を、電圧指令が大きい順に、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、
前記制御部は、
前記第1電圧最大相と前記第2電圧最大相との位相差及び前記第1電圧最小相と前記第2電圧最小相との位相差が30度である場合、前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とを等しくし、
前記第1電圧最大相と前記第2電圧最大相との位相差及び前記第1電圧最小相と前記第2電圧最小相との位相差のいずれか一方が30度でない場合、前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とを180度異ならせる
請求項3に記載の電力変換装置。
Each phase in the first voltage command is set to a first voltage maximum phase, a first voltage intermediate phase, and a first voltage minimum phase in descending order of voltage command, and each phase in the second voltage command is set in descending order of voltage command. , second voltage maximum phase, second voltage intermediate phase, and second voltage minimum phase,
The control unit
When the phase difference between the first voltage maximum phase and the second voltage maximum phase and the phase difference between the first voltage minimum phase and the second voltage minimum phase are 30 degrees, the phase of the first reference signal and Equalize the phase of the second reference signal,
When either one of the phase difference between the first voltage maximum phase and the second voltage maximum phase and the phase difference between the first voltage minimum phase and the second voltage minimum phase is not 30 degrees, the first reference signal The power converter according to claim 3, wherein the phase of and the phase of the second reference signal are different from each other by 180 degrees.
前記制御部は、
前記第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を前記第1参照信号の振幅の中央に一致させるとともに、前記第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を前記第2参照信号の振幅の中央に一致させる
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The control unit
The center value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage is matched with the center of the amplitude of the first reference signal, and the center of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the value is matched with the center of the amplitude of the second reference signal.
前記複数の第1スイッチング素子は、前記第1の3相巻線の各相に対応している3つの第1高電位側スイッチング素子及び前記第1の3相巻線の各相に対応している3つの第1低電位側スイッチング素子を含み、
前記第1電力変換器は、前記第1の3相巻線の各相に流れる電流を検出する第1電流検出器をさらに有しており、
前記第1電流検出器は、前記3つの第1低電位側スイッチング素子のそれぞれと直列に接続されており、
前記複数の第2スイッチング素子は、前記第2の3相巻線の各相に対応している3つの第2高電位側スイッチング素子及び前記第2の3相巻線の各相に対応している3つの第2低電位側スイッチング素子を含み、
前記第2電力変換器は、前記第2の3相巻線の各相に流れる電流を検出する第2電流検出器をさらに有しており、
前記第2電流検出器は、前記3つの第2低電位側スイッチング素子のそれぞれと直列に接続されており、
前記制御部は、
前記直流電圧の値をVdcとして、前記第1電流検出器及び前記第2電流検出器により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-Vdc/2からK×Vdcまでの範囲であり、K が1/2未満の正の値であるとき、
前記第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値及び前記第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値をそれぞれ(K/2-1/4)×Vdcに設定し、
前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とを等しくする
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The plurality of first switching elements include three first high potential side switching elements corresponding to the phases of the first three-phase winding and three first high-potential side switching elements corresponding to the phases of the first three-phase winding. including three first low-side switching elements in which
The first power converter further includes a first current detector that detects a current flowing through each phase of the first three-phase winding,
The first current detector is connected in series with each of the three first low potential side switching elements,
The plurality of second switching elements include three second high potential side switching elements corresponding to each phase of the second three-phase winding and three second switching elements corresponding to each phase of the second three-phase winding. including three second low side switching elements in which
The second power converter further includes a second current detector that detects a current flowing through each phase of the second three-phase winding,
The second current detector is connected in series with each of the three second low potential side switching elements,
The control unit
Assuming that the value of the DC voltage is Vdc, the range of the applied voltage in which the current can be detected by the first current detector and the second current detector is a range from -Vdc/2 to K 2 ×Vdc , When K2 is a positive value less than 1/2 ,
The central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the central value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage are respectively (K / 2-1 /4) × set to Vdc,
The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are made equal.
前記複数の第1スイッチング素子は、前記第1の3相巻線の各相に対応している3つの第1高電位側スイッチング素子及び前記第1の3相巻線の各相に対応している3つの第1低電位側スイッチング素子を含み、
前記第1電力変換器は、前記第1の3相巻線の各相に流れる電流を検出する第1電流検出器をさらに有しており、
前記第1電流検出器は、前記3つの第1高電位側スイッチング素子のそれぞれと直列に接続されており、
前記複数の第2スイッチング素子は、前記第2の3相巻線の各相に対応している3つの第2高電位側スイッチング素子及び前記第2の3相巻線の各相に対応している3つの第2低電位側スイッチング素子を含み、
前記第2電力変換器は、前記第2の3相巻線の各相に流れる電流を検出する第2電流検出器をさらに有しており、
前記第2電流検出器は、前記3つの第2高電位側スイッチング素子のそれぞれと直列に接続されており、
前記制御部は、
前記直流電圧の値をVdcとして、前記第1電流検出器及び前記第2電流検出器により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-K×VdcからVdc/2までの範囲であり、K が1/2未満の正の値であるとき、
前記第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値及び前記第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値をそれぞれ(1/4-K/2)×Vdcに設定し、
前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とを等しくする
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The plurality of first switching elements include three first high potential side switching elements corresponding to the phases of the first three-phase winding and three first high-potential side switching elements corresponding to the phases of the first three-phase winding. including three first low-side switching elements in which
The first power converter further includes a first current detector that detects a current flowing through each phase of the first three-phase winding,
The first current detector is connected in series with each of the three first high potential side switching elements,
The plurality of second switching elements include three second high potential side switching elements corresponding to each phase of the second three-phase winding and three second switching elements corresponding to each phase of the second three-phase winding. including three second low side switching elements in which
The second power converter further includes a second current detector that detects a current flowing through each phase of the second three-phase winding,
The second current detector is connected in series with each of the three second high potential side switching elements,
The control unit
Assuming that the value of the DC voltage is Vdc, the range of the applied voltage in which the current can be detected by the first current detector and the second current detector is a range from -K 3 ×Vdc to Vdc/2 , When K3 is a positive value less than 1/2 ,
The median value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage and the median value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage are respectively (1/4−K 3 /2)× set to Vdc,
The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are made equal.
前記複数の第1スイッチング素子は、前記第1の3相巻線の各相に対応している3つの第1高電位側スイッチング素子及び前記第1の3相巻線の各相に対応している3つの第1低電位側スイッチング素子を含み、
前記第1電力変換器は、前記第1の3相巻線の各相に流れる電流を検出する第1電流検出器をさらに有しており、
前記第1電流検出器は、前記3つの第1低電位側スイッチング素子のそれぞれと直列に接続されており、
前記複数の第2スイッチング素子は、前記第2の3相巻線の各相に対応している3つの第2高電位側スイッチング素子及び前記第2の3相巻線の各相に対応している3つの第2低電位側スイッチング素子を含み、
前記第2電力変換器は、前記第2の3相巻線の各相に流れる電流を検出する第2電流検出器をさらに有しており、
前記第2電流検出器は、前記3つの第2高電位側スイッチング素子のそれぞれと直列に接続されており、
前記制御部は、
前記直流電圧の値をVdcとして、前記第1電流検出器により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-Vdc/2からK×Vdcまでの範囲であり、且つ前記第2電流検出器により電流の検出が可能な印加電圧の範囲が-K×VdcからVdc/2までの範囲であり、K 及びK がいずれも1/2未満の正の値であるとき、
前記第1印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を(min(K,K)/2-1/4)×Vdcに設定し、
前記第2印加電圧における3相に対応する3つの印加電圧の中心値を(1/4-min(K,K)/2)×Vdcに設定し、
前記第1参照信号の位相と前記第2参照信号の位相とを180度異ならせる
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の電力変換装置。
The plurality of first switching elements include three first high potential side switching elements corresponding to the phases of the first three-phase winding and three first high-potential side switching elements corresponding to the phases of the first three-phase winding. including three first low-side switching elements in which
The first power converter further includes a first current detector that detects a current flowing through each phase of the first three-phase winding,
The first current detector is connected in series with each of the three first low potential side switching elements,
The plurality of second switching elements include three second high potential side switching elements corresponding to each phase of the second three-phase winding and three second switching elements corresponding to each phase of the second three-phase winding. including three second low side switching elements in which
The second power converter further includes a second current detector that detects a current flowing through each phase of the second three-phase winding,
The second current detector is connected in series with each of the three second high potential side switching elements,
The control unit
Assuming that the value of the DC voltage is Vdc, the applied voltage range in which the current can be detected by the first current detector is from −Vdc/2 to K 2 ×Vdc, and the second current detector When the applied voltage range in which the current can be detected is from −K 3 ×Vdc to Vdc/2, and both K 2 and K 3 are positive values less than 1/2 ,
setting the center value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the first applied voltage to (min (K 2 , K 3 )/2−1/4)×Vdc;
setting the center value of the three applied voltages corresponding to the three phases in the second applied voltage to (1/4-min(K 2 , K 3 )/2)×Vdc;
The power converter according to any one of claims 1 to 4, wherein the phase of the first reference signal and the phase of the second reference signal are different by 180 degrees.
請求項1から請求項8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。 A generator-motor control device comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 8. 請求項1から請求項8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。 An electric power steering device comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 8.
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