JP7790337B2 - ３レベルインバータ及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、３レベルインバータ及びプログラムに関する。

従来、特許文献１に記載されているように、並列接続された２つの半導体スイッチ（具体的にはＩＧＢＴ）を備えるインバータが知られている。詳しくは、このインバータは、２つのスイッチを駆動するゲート駆動回路、コンパレータ、アンド回路及びトランスを備えている。ゲート駆動回路によって２つのスイッチが駆動される場合において、２つのスイッチのうち温度が高くなる方のスイッチに流れるコレクタ電流の微分値がコンパレータにより検出され、アンド回路を介してトランスの一次巻線が駆動される。これにより、トランスを構成する巻線であって、２つのスイッチのゲート間に接続された二次巻線に誘起電圧が発生し、温度が高くなる方のスイッチのゲート電圧が上昇する。その結果、２つのスイッチに流れるコレクタ電流のアンバランスを抑制する。

特開２００４－１５９１０号公報

インバータとしては、３レベルインバータも知られている。３レベルインバータは、各相において上，下アームスイッチの直列接続体を複数備え、各相において各直列接続体が並列接続されている。３レベルインバータは、各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオードと、各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオードと、各相に対応して設けられたミドルスイッチとを備えている。

３レベルインバータの各相及び各アームにおいて、各ダイオードに流れるリカバリ電流のアンバランスが発生し得る。このため、リカバリ電流のアンバランスを抑制できる構成が望まれる。

本発明は、リカバリ電流のアンバランスを抑制できる３レベルインバータ及びプログラムを提供することを主たる目的とする。

本発明は、各相において上，下アームスイッチの直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータにおいて、
前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオードと、
前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオードと、
各相に対応して設けられたミドルスイッチと、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線とを電気的に接続する高電位側導電部材と、
各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線とを電気的に接続する低電位側導電部材と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材と、
を備え、
前記高電位側導電部材のうち前記正極側母線との接続部から、前記上アームダイオード及び前記中間導電部材を介して前記ミドルスイッチに至るまでの電気経路であって、前記各上アームダイオードに対応する上アーム経路のインピーダンスが同等になるように、前記各上アーム経路が構成されており、
前記低電位側導電部材のうち前記負極側母線との接続部から、前記下アームダイオード及び前記中間導電部材を介して前記ミドルスイッチに至るまでの電気経路であって、前記各下アームダイオードに対応する下アーム経路のインピーダンスが同等になるように、前記各下アーム経路が構成されている。

各上アーム経路のインピーダンスが同等になるように構成され、また、各下アーム経路のインピーダンスが同等になるように構成された本発明によれば、リカバリ電流のアンバランスを抑制することができる。

第１実施形態に係る制御システムの全体構成図。 Ｕ相回路の電気的な接続を示す図。 各モジュールの斜視図。 各モジュールの平面図。 スイッチングモードを示す図。 リカバリ電流のアンバランス状態を示す図。 リカバリ電流のアンバランス状態を示す図。 ゲート電圧の発振抑制制御の一例を示すタイムチャート。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 発振抑制制御における電流流通態様を示す図。 比較例に係るインバータのスイッチング制御を示すタイムチャート。 比較例に係る電流流通態様を示す図。 比較例に係る電流流通態様を示す図。 比較例に係る電流流通態様を示す図。 比較例に係る電流流通態様を示す図。 ゲート電圧の発振抑制制御の手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係るゲート電圧の発振抑制制御の手順を示すフローチャート。 第３実施形態に係るＵ相回路の電気的な接続を示す図。 ゲート電圧の発振抑制制御の手順を示すフローチャート。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分及び／又は関連付けられる部分には同一の参照符号、又は百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分及び／又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る３レベルインバータを具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、３レベルインバータを備える制御システムは、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両に搭載されている。

図１に示すように、制御システムは、回転電機１０、直流電源である蓄電池２０、及びインバータ３０を備えている。回転電機１０は、車載主機であり、図示しないロータを備えている。ロータと車両の駆動輪とは動力伝達可能とされている。本実施形態の回転電機１０は、３相の同期機であり、ステータ巻線として星形結線されたＵ相巻線１１Ｕ、Ｖ相巻線１１Ｖ、Ｗ相巻線１１Ｗを備えている。各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗは、電気角で１２０°ずつずれて配置されている。回転電機１０は、例えば永久磁石同期機である。

蓄電池２０は、インバータ３０を介して回転電機１０の各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに電気的に接続されている。蓄電池２０は、例えば電池セルの直列接続体を備える組電池である。蓄電池２０は、例えば、リチウムイオン電池等の充放電可能な２次電池である。

インバータ３０は、蓄電池２０から供給された直流電力をスイッチング制御により３相交流電力に変換し、変換した交流電力を各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに供給する。インバータ３０は、３レベルインバータであり、第１コンデンサ２１と、第２コンデンサ２２とを備えている。第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２は、直列接続されている。第１，第２コンデンサ２１，２２の直列接続体には、蓄電池２０が並列接続されている。本実施形態では、第１コンデンサ２１の静電容量と、第２コンデンサ２２の静電容量とは同一の値とされている。

インバータ３０は、３相分の上，下アームスイッチを備えている。本実施形態において、各アームスイッチは、複数の半導体スイッチング素子の並列接続体で構成されており、具体的には２つの半導体スイッチング素子の並列接続体で構成されている。本実施形態の半導体スイッチング素子は、ＩＧＢＴである。

Ｕ相の上，下アームスイッチとして、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２、及びＵ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２が備えられている。Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２には、フリーホイールダイオードであるＵ相第１，第２上アームダイオードＤＵＨ１，ＤＵＨ２が逆並列接続されている。Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２には、Ｕ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２が逆並列接続されている。

Ｖ相の上，下アームスイッチとして、Ｖ相第１，第２上アームスイッチＳＶＨ１，ＳＶＨ２、及びＶ相第１，第２下アームスイッチＳＶＬ１，ＳＶＬ２が備えられている。Ｖ相第１，第２上アームスイッチＳＶＨ１，ＳＶＨ２には、Ｖ相第１，第２上アームダイオードＤＶＨ１，ＤＶＨ２が逆並列接続されている。Ｖ相第１，第２下アームスイッチＳＶＬ１，ＳＶＬ２には、Ｖ相第１，第２下アームダイオードＤＶＬ１，ＤＶＬ２が逆並列接続されている。

Ｗ相の上，下アームスイッチとして、Ｗ相第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２、及びＷ相第１，第２下アームスイッチＳＷＬ１，ＳＷＬ２が備えられている。Ｗ相第１，第２上アームスイッチＳＷＨ１，ＳＷＨ２には、Ｗ相第１，第２上アームダイオードＤＷＨ１，ＤＷＨ２が逆並列接続されている。Ｗ相第１，第２下アームスイッチＳＷＬ１，ＳＷＬ２には、Ｗ相第１，第２下アームダイオードＤＷＬ１，ＤＷＬ２が逆並列接続されている。

インバータ３０、蓄電池２０及び回転電機１０の電気的な接続について、Ｕ相を例に説明する。Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２の高電位側端子であるコレクタには、バスバー等の導電部材である正極側母線３１が接続されている。正極側母線３１は、蓄電池２０の正極端子及び第１コンデンサ２１の第１端に接続されている。第１コンデンサ２１の第２端は、第２コンデンサ２２の第１端に接続されている。Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２の低電位側端子であるエミッタには、バスバー等の導電部材である負極側母線３２が接続されている。負極側母線３２は、蓄電池２０の負極端子及び第２コンデンサ２２の第２端に接続されている。

Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２のエミッタと、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２のコレクタとには、Ｕ相巻線１１Ｕの第１端が接続されている。各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗの第２端は中性点において互いに接続されている。

インバータ３０は、双方向での電流の導通及び遮断を行う３相分のミドルスイッチを備えている。本実施形態において、各ミドルスイッチは、２つの半導体スイッチング素子で構成されており、半導体スイッチング素子はＩＧＢＴである。

Ｕ相のミドルスイッチとして、Ｕ相第１，第２スイッチＳＱＵ１，ＳＱＵ２が備えられている。Ｕ相第１，第２スイッチＳＱＵ１，ＳＱＵ２には、フリーホイールダイオードであるＵ相第１，第２ダイオードＤＱＵ１，ＤＱＵ２が逆並列接続されている。Ｖ相のミドルスイッチとして、Ｖ相第１，第２スイッチＳＱＶ１，ＳＱＶ２が備えられている。Ｖ相第１，第２スイッチＳＱＶ１，ＳＱＶ２には、Ｖ相第１，第２ダイオードＤＱＶ１，ＤＱＶ２が逆並列接続されている。Ｗ相のミドルスイッチとして、Ｗ相第１，第２スイッチＳＱＷ１，ＳＱＷ２が備えられている。Ｗ相第１，第２スイッチＳＱＷ１，ＳＱＷ２には、Ｗ相第１，第２ダイオードＤＱＷ１，ＤＱＷ２が逆並列接続されている。

ミドルスイッチの電気的な接続についてＵ相を例に説明すると、Ｕ相第１，第２スイッチＳＱＵ１，ＳＱＵ２のエミッタ同士が接続されている。Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１のコレクタには、第１コンデンサ２１の第２端及び第２コンデンサ２２の第２端が接続されている。Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２のエミッタには、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２のエミッタと、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２のコレクタとが接続されている。

制御システムは、電流センサ４０及び回転角センサ４１を備えている。電流センサ４０は、各相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れる相電流を検出する。回転角センサ４１は、回転電機１０の回転角（具体的には電気角）を検出し、例えばレゾルバである。各センサ４０，４１の検出値は、制御システムが備える制御装置５０に入力される。

制御装置５０は、マイコン５１を主体として構成され、マイコン５１は、ＣＰＵを備えている。マイコン５１が提供する機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、マイコン５１がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路によって提供することができる。例えば、マイコン５１は、自身が備える記憶部としての非遷移的実体的記録媒体（non-transitory tangible storage medium）に格納されたプログラムを実行する。プログラムには、例えば、後述する図２１等に示す処理のプログラムが含まれる。制御装置５０にインストールされたプログラムが実行されることにより、プログラムに対応する方法が実行される。記憶部は、例えば不揮発性メモリである。なお、記憶部に記憶されるプログラムは、例えばＯＴＡ（Over The Air）等、インターネット等の通信ネットワークを介してダウンロード及び更新が可能である。

制御装置５０は、回転電機１０の制御量を指令値に制御するように、インバータ３０の各スイッチＳＵＨ１～ＳＷＬ２，ＳＱＵ１～ＳＱＷ２の駆動信号を生成する。駆動信号は、オン指令及びオフ指令からなる。制御装置５０は、生成した駆動信号に基づいて、各スイッチＳＵＨ１～ＳＷＬ２，ＳＱＵ１～ＳＱＷ２をオンオフする。本実施形態において、制御量はトルクであり、指令値は指令トルクＴｒｑ＊である。

本実施形態において、インバータ３０はスイッチモジュールで構成されている。以下、図２～図４を用いて、Ｕ相を例に説明する。

インバータ３０のＵ相を構成する回路は、３つのスイッチモジュールで構成され、具体的には、第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２（「上下アームモジュール」に相当）と、中間モジュールＭＭとで構成されている。各モジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭは、ケース６０を備え、ケース６０に半導体スイッチング素子及びフリーホイールダイオードが内蔵されている。ケース６０は、扁平な直方体状をなしている。本実施形態において、各モジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭのケース６０は同一形状をなしている。

第１モジュールＭ１のケース６０には、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１、Ｕ相第１下アームスイッチＳＵＬ１及びＵ相第１下アームダイオードＤＵＬ１が収容されている。Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のコレクタは、第１モジュールＭ１のケース６０に設けられた高電位側外部端子ＣＰに接続されている。Ｕ相第１下アームスイッチＳＵＬ１のエミッタは、第１モジュールＭ１のケース６０に設けられた低電位側外部端子ＣＮに接続されている。Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のエミッタとＵ相第１下アームスイッチＳＵＬ１のコレクタとは、第１モジュールＭ１のケース６０に設けられた中間外部端子ＣＯに接続されている。

第２モジュールＭ２のケース６０には、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２、Ｕ相第２上アームダイオードＤＵＨ２、Ｕ相第２下アームスイッチＳＵＬ２及びＵ相第２下アームダイオードＤＵＬ２が収容されている。本実施形態において、第２モジュールＭ２と第１モジュールＭ１との構成は同じである。このため、第２モジュールＭ２の内部の詳細な説明を省略する。

本実施形態において、第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２は同一仕様である。このため、第１モジュールＭ１の内部構成と第２モジュールＭ２の内部構成とは同一である。詳しくは、第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２に収容された各スイッチＳＵＨ１，ＳＵＬ１，ＳＵＨ２，ＳＵＬ２の仕様は同一であり、また、各ダイオードＤＵＨ１，ＤＵＬ１，ＤＵＨ２，ＤＵＬ２の仕様も同一である。このため、各スイッチＳＵＨ１，ＳＵＬ１，ＳＵＨ２，ＳＵＬ２の閾値電圧Ｖｔｈの設計値は同一の値に設定されており、各スイッチＳＵＨ１，ＳＵＬ１，ＳＵＨ２，ＳＵＬ２の定格電流の設計値は同一の値に設定されている。また、各ダイオードＤＵＨ１，ＤＵＬ１，ＤＵＨ２，ＤＵＬ２の逆回復時間の設計値は同一の値に設定されており、各ダイオードＤＵＨ１，ＤＵＬ１，ＤＵＨ２，ＤＵＬ２のオン抵抗の設計値も同一の値に設定されている。

中間モジュールＭＭのケース６０には、Ｕ相第１，第２スイッチＳＱＵ１，ＳＱＵ２及びＵ相第１，第２ダイオードＤＱＵ１，ＤＱＵ２が収容されている。Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１のコレクタは、中間モジュールＭＭのケース６０に設けられた中性点端子ＣＭ２に接続されている。Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２のコレクタは、中間モジュールＭＭのケース６０に設けられた中間端子ＣＭ１に接続されている。

図３及び図４に示すように、各モジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭのケース６０は、厚さ方向（Ｘ方向）に対向する一対の主板部６１と、各主板部６１の端部を繋ぐ端子設置面６２とを備えている。各モジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭは、主板部６１を向かい合わせた状態で、厚さ方向に並んで配置されている。各モジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭの端子設置面６２は、Ｘ方向と直交する共通の特定方向（Ｚ方向）を向いている。中間モジュールＭＭは、第１モジュールＭ１と第２モジュールＭ２とに挟まれている。

第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２において、ケース６０の端子設置面６２には、Ｘ，Ｚ方向と直交するＹ方向に並んで高電位側外部端子ＣＰ、低電位側外部端子ＣＮ及び中間外部端子ＣＯが設けられている。中間モジュールＭＭにおいて、ケース６０の端子設置面６２には、中性点端子ＣＭ２及び中間端子ＣＭ１がＹ方向に並んで設けられている。各モジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭにおいて、高電位側外部端子ＣＰ及び中性点端子ＣＭ２はＸ方向に並んで配置されており、中間外部端子ＣＯ及び中間端子ＣＭ１もＸ方向に並んで配置されている。また、第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２において、低電位側外部端子ＣＮはＸ方向に並んで配置されている。

図２及び図４に示すように、第１モジュールＭ１の高電位側外部端子ＣＰと第２モジュールＭ２の高電位側外部端子ＣＰとは、高電位側バスバー７２（「高電位側導電部材」に相当）によって接続されている。高電位側バスバー７２は、図４に示すように、端子設置面６２の正面視において、中間モジュールＭＭのケース６０の厚さ方向中央部を通る基準軸線ＢＬに対して対称な形状をなしている、詳しくは、高電位側バスバー７２は、２つの端子接続部７２ａと、第１接続部７２ｂと、第２接続部７２ｃとを備えている。端子設置面６２の正面視において、第１接続部７２ｂは、Ｘ方向に延びている。端子接続部７２ａは、第１接続部７２ｂの長手方向両端部からＹ方向に延びている。２つの端子接続部７２ａのうち、一方には第１モジュールＭ１の高電位側外部端子ＣＰが接続され、他方には第２モジュールＭ２の高電位側外部端子ＣＰが接続されている。第２接続部７２ｃは、第１接続部７２ｂの長手方向の中央部から、第１接続部７２ｂに対して端子接続部７２ａが延びる方向とは逆方向に延びている。第２接続部７２ｃは、正極側母線３１に接続されている。

第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２の高電位側外部端子ＣＰと中間モジュールＭＭの中間端子ＣＭ１とは、中間バスバー７０（「中間導電部材」に相当）によって接続されている。中間バスバー７０は、図４に示すように、端子設置面６２の正面視において、基準軸線ＢＬに対して対称な形状をなしている、詳しくは、中間バスバー７０は、第１接続部７０ａと、第２接続部７０ｂとを備えている。第１接続部７０ａは、Ｘ方向に延びている。第２接続部７０ｂは、第１接続部７０ａの長手方向の中央部から、Ｙ方向において高電位側バスバー７２とは逆方向に延びている。第２接続部７０ｂは、中間モジュールＭＭの中性点端子ＣＭ２及び回転電機１０の巻線の第１端に接続されている。

高電位側バスバー７２の対称構造、第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２が同一仕様であること、及び中間バスバー７０の対称構造は、第１，第２上アーム経路のインピーダンスを同等にすることに寄与している。第１上アーム経路は、第２接続部７２ｃから、第１接続部７２ｂ、第１モジュールＭ１の高電位側外部端子ＣＰ、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１、第１モジュールＭ１の中間外部端子ＣＯ、第１接続部７０ａ及び第２接続部７０ｂを介して中間モジュールＭＭの中間端子ＣＭ１に至るまでの電気経路であり、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１に対応する電気経路である。第２上アーム経路は、第２接続部７２ｃから、第１接続部７２ｂ、第２モジュールＭ２の高電位側外部端子ＣＰ、Ｕ相第２上アームダイオードＤＵＨ２、第２モジュールＭ２の中間外部端子ＣＯ、第１接続部７０ａ及び第２接続部７０ｂを介して中間モジュールＭＭの中間端子ＣＭ１に至るまでの電気経路であり、Ｕ相第２上アームダイオードＤＵＨ２に対応する電気経路である。なお、第１，第２上アーム経路のインピーダンスが同等であるとは、例えば、第１，第２上アーム経路のインピーダンスのずれ量が、第１，第２上アーム経路のうち大きい方のインピーダンスの２０％の範囲に含まれている場合であり、好ましくは、上記ずれ量が第１，第２上アーム経路のうち大きい方のインピーダンスの１５％の範囲に含まれている場合であり、より好ましくは、上記ずれ量が第１，第２上アーム経路のうち大きい方のインピーダンスの５％の範囲に含まれている場合である。

第１モジュールＭ１の低電位側外部端子ＣＮと第２モジュールＭ２の低電位側外部端子ＣＮとは、低電位側バスバー７１（「低電位側導電部材」に相当）によって接続されている。低電位側バスバー７１は、図４に示すように、端子設置面６２の正面視において、基準軸線ＢＬに対して対称な形状をなしており、Ｘ方向に延びている。低電位側バスバー７１のＸ方向中央部は、負極側母線３２に接続されている。

低電位側バスバー７１の対称構造、第１，第２モジュールＭ１，Ｍ２が同一仕様であること、及び中間バスバー７０の対称構造は、第１，第２下アーム経路のインピーダンスを同等にすることに寄与している。第１下アーム経路は、低電位側バスバー７１のＸ方向中央部から、第１モジュールＭ１の低電位側外部端子ＣＮ、Ｕ相第１下アームダイオードＤＵＬ１、第１モジュールＭ１の中間外部端子ＣＯ、第１接続部７０ａ及び第２接続部７０ｂを介して中間モジュールＭＭの中間端子ＣＭ１に至るまでの電気経路であり、Ｕ相第１下アームダイオードＤＵＬ１に対応する電気経路である。第２下アーム経路は、低電位側バスバー７１のＸ方向中央部から、第２モジュールＭ２の低電位側外部端子ＣＮ、Ｕ相第２下アームダイオードＤＵＬ２、第２モジュールＭ２の中間外部端子ＣＯ、第１接続部７０ａ及び第２接続部７０ｂを介して中間モジュールＭＭの中間端子ＣＭ１に至るまでの電気経路であり、Ｕ相第２下アームダイオードＤＵＬ２に対応する電気経路である。なお、第１，第２下アーム経路のインピーダンスが同等であるとは、例えば、第１，第２下アーム経路のインピーダンスのずれ量が、第１，第２下アーム経路のうち大きい方のインピーダンスの２０％の範囲に含まれている場合であり、好ましくは、上記ずれ量が第１，第２下アーム経路のうち大きい方のインピーダンスの１５％の範囲に含まれている場合であり、より好ましくは、上記ずれ量が第１，第２下アーム経路のうち大きい方のインピーダンスの５％の範囲に含まれている場合である。

なお、本実施形態では、中間モジュールＭＭの端子設置面６２のうち、中間端子ＣＭ１と中性点端子ＣＭ２との間に外部端子が設けられていない。このため、各相において３つのモジュールＭ１，Ｍ２，ＭＭを集合させた場合における外部端子の密集度合いを小さくし、放熱性を高めることができる。

制御装置５０は、駆動回路５２を備えている（図６参照）。駆動回路５２は、例えば、インバータ３０が備える各スイッチＳＵＨ１～ＳＷＬ２に対応して個別に設けられている。

駆動回路５２は、入力された駆動信号がオン指令であると判定した場合、自身に対応するスイッチのゲートに充電電流を供給する。これにより、スイッチのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以上となり、スイッチがオン状態とされる。一方、駆動回路５２は、駆動信号がオフ指令であると判定した場合、自身に対応するスイッチのゲートからグランド端子へと放電電流を流す。これにより、スイッチのゲート電圧が閾値電圧Ｖｔｈ未満となり、スイッチがオフ状態とされる。

続いて、図５を用いて、インバータ３０から出力可能な３レベルの電圧について説明する。以下では、Ｕ相を例に説明する。

インバータ３０は、Ｈ，Ｍ，Ｌの３レベルの電圧が出力可能である。Ｌレベルの電圧を０とする場合、Ｈレベルの電圧は、第１，第２コンデンサ２１，２２の直列接続体の端子電圧と同等の電圧であり、Ｍレベルの電圧は、第２コンデンサ２２の端子電圧と同等の電圧である。

制御装置５０は、Ｈレベルの電圧を出力する場合、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２をオンし、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２をオフする。また、制御装置５０は、Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１をオンし、Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２をオフする。Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２をオフするのは、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２、Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２及びＵ相第１ダイオードＤＱＵ１を介した第１コンデンサ２１の両端の短絡を防止するためである。以下、Ｈレベルの電圧を出力する場合のスイッチングモードをＨレベルモードと称すことがある。

制御装置５０は、Ｍレベルの電圧を出力する場合、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２及びＵ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２をオフする。また、制御装置５０は、Ｕ相第１，第２スイッチＳＱＵ１，ＳＱＵ２をオンする。以下、Ｍレベルの電圧を出力する場合のスイッチングモードをＭレベルモードと称すことがある。

制御装置５０は、Ｈレベルモード及びＭレベルモードのうち、一方から他方に切り替える場合、Ｈ－Ｍデッドタイムモードを介在させる。Ｈ－Ｍデッドタイムモードは、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２及びＵ相第２スイッチＳＱＵ２をオフし、Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１をオンするスイッチングモードである。

制御装置５０は、Ｌレベルの電圧を出力する場合、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２をオフし、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２をオンする。また、制御装置５０は、Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１をオフし、Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２をオンする。Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１をオフするのは、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２、Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２及びＵ相第１ダイオードＤＱＵ１を介した第２コンデンサ２２の両端の短絡を防止するためである。以下、Ｌレベルの電圧を出力する場合のスイッチングモードをＬレベルモードと称すことがある。

制御装置５０は、Ｍレベルモード及びＬレベルモードのうち、一方から他方に切り替える場合、Ｍ－Ｌデッドタイムモードを介在させる。Ｍ－Ｌデッドタイムモードは、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２及びＵ相第１スイッチＳＱＵ１をオフし、Ｕ相第２スイッチＳＱＵ２をオンするスイッチングモードである。

制御装置５０は、Ｈレベルモード及びＬレベルモードのうち、一方から他方に切り替える場合、Ｈ－Ｌデッドタイムモードを介在させる。Ｈ－Ｌデッドタイムモードは、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２及びＵ相第１，第２スイッチＳＱＵ１，ＳＱＵ２をオフするスイッチングモードである。

ところで、各相において、並列接続された各スイッチのフリーホイールダイオードに流れるリカバリ電流のアンバランスが発生し得る。この場合、各スイッチのゲート電圧が発振し、各スイッチが故障するおそれがある。以下、図６及び図７を用いて、Ｕ相上アームを例に説明する。図６及び図７は、インバータ３０側から巻線側に電流が流れる場合において、ＬレベルモードからＨ－Ｌデッドタイムモードを介してＨレベルモードに切り替えられた直後の電流流通態様を示す。

Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のゲートに電気的に接続された駆動回路５２のグランド端子ＧＮＤ１は、第１上アーム経路のうち、例えば、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のエミッタと第１モジュールＭ１の中間外部端子ＣＯとの間に接続されている。また、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のゲートに電気的に接続された駆動回路５２のグランド端子ＧＮＤ２は、第２上アーム経路のうち、例えば、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のエミッタと第２モジュールＭ２の中間外部端子ＣＯとの間に接続されている。

図６に示すＲ１，Ｌ１は、第１上アーム経路のうち、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のエミッタからグランド端子ＧＮＤ１までの電気経路に存在する抵抗成分，インダクタンス成分を模式的に示したものであり、Ｒ２，Ｌ２は、第２上アーム経路のうち、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のエミッタからグランド端子ＧＮＤ２までの電気経路に存在する抵抗成分，インダクタンス成分を模式的に示したものである。また、ΔＶ１は、第１上アーム経路のうち、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のエミッタからグランド端子ＧＮＤ１までの電気経路における電圧差（以下、第１電圧差）を示し、ΔＶ２は、第２上アーム経路のうち、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のエミッタからグランド端子ＧＮＤ２までの電気経路における電圧差（以下、第２電圧差）を示す。

Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２の閾値電圧Ｖｔｈのばらつき、ＬレベルモードからＨ－Ｌデッドタイムモードに切り替えられた場合におけるＵ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２の順方向電流の減少速度ｄｉｆ／ｄｔのばらつき、及びＵ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２の順方向電圧のばらつき等に起因して、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１及びＵ相第２上アームダイオードＤＵＨ２に流れるリカバリ電流のアンバランスが発生する。図６に示す例では、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１に流れるリカバリ電流が、Ｕ相第２上アームダイオードＤＵＨ２に流れるリカバリ電流よりも小さくなり、第１電圧差ΔＶ１が第２電圧差ΔＶ２よりも小さくなっている。

この場合、各スイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２のうち、電圧差が小さい方のＵ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のゲート電圧が、電圧差が大きい方のＵ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のゲート電圧よりも高くなる。その結果、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のオン抵抗が、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のオン抵抗よりも小さくなり、今度は、図７に示すように、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１に流れるリカバリ電流が、Ｕ相第２上アームダイオードＤＵＨ２に流れるリカバリ電流よりも大きくなる。その結果、第２電圧差ΔＶ２が第１電圧差ΔＶ１よりも小さくなる。

この場合、各スイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２のうち、電圧差が小さい方のＵ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のゲート電圧が、電圧差が大きい方のＵ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のゲート電圧よりも高くなる。その結果、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２のオン抵抗が、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１のオン抵抗よりも小さくなり、今度は、Ｕ相第２上アームダイオードＤＵＨ２に流れるリカバリ電流が、Ｕ相第１上アームダイオードＤＵＨ１に流れるリカバリ電流よりも大きくなる。

このような事象が繰り返されることにより、各スイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２のゲート電圧が発振する。ゲート電圧の発振現象が生じると、ゲート電圧がゲート電圧の許容上限値を超えてしまい、スイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２が故障する懸念がある。

そこで、本実施形態では、インバータ３０の特徴的な構造と、インバータ３０の特徴的な制御とにより、ゲート電圧の発振現象の発生を抑制し、リカバリ電流のアンバランスを抑制する。

特徴的な構造とは、上記第１上アーム経路と上記第２上アーム経路とのインダクタンスを同等にし、上記第１下アーム経路と上記第２下アーム経路とのインダクタンスを同等にする構造である。

また、特徴的な制御とは、以下に説明する発振抑制制御である。制御装置５０は、各相において、電流センサ４０により検出された相電流の大きさが閾値電流Ｉｔｈを超えていると判定した場合、発振抑制制御を行い、相電流の大きさが閾値電流Ｉｔｈ未満であると判定した場合、インバータ３０の通常のスイッチング制御を行う。相電流の大きさが閾値電流Ｉｔｈを超えていることを条件としているのは、リカバリ電流のアンバランス度合いが大きくなり、ゲート電圧の発振が生じ易い状況においてのみ発振抑制制御を行うためである。以下、図８～１５を用いて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のうちＵ相電流の大きさが閾値電流Ｉｔｈを超えており、Ｕ相について発振抑制制御が実行される場合を例に説明する。

図８に、Ｕ，Ｖ，Ｗ相巻線１１Ｕ，１１Ｖ，１１Ｗに流れる相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷの推移、及びＵ，Ｖ，Ｗ相のスイッチングモードの推移を示す。相電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷについては、インバータ３０から巻線へと向かう方向に流れる場合を正としている。

図８に示すように、制御装置５０は、時刻ｔ１において、Ｍレベルモードに切り替え、時刻ｔ２において、Ｈレベルモードに切り替える。制御装置５０は、ＬレベルモードからＨレベルモードへと切り替える場合において、Ｈ－Ｌデッドタイムモードの実行を禁止するとともに、Ｍレベルモードを介在させる。

図９は、時刻ｔ１よりも前において、Ｌレベルモードが実行されている場合における電流流通態様を示す図である。図１０は、時刻ｔ１直前において、ＬレベルモードからＭ－Ｌデッドタイムモードに切り替えられた場合の電流流通態様を示す。

その後、時刻ｔ１において、Ｍ－ＬデッドタイムモードからＭレベルモードに切り替えられる。これにより、図１１に示すように、Ｕ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２に逆電圧が印加され、その後Ｕ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２にリカバリ電流が流れる。この場合、上，下アームのうち、下アームにのみリカバリ電流が流れる。このため、リカバリ電流の流通経路から、Ｕ相第１，第２上アームダイオードＤＵＨ１，ＤＵＨ２及び高電位側バスバー７２を含む経路を除くことができる。その結果、リカバリ電流が流れる２つの経路のインピーダンスのばらつきを生じさせる要因を減らすことができ、リカバリ電流のアンバランスを抑制できる。これにより、ゲート電圧の発振を抑制する。

図１２は、時刻ｔ３よりも前において、Ｍレベルモードが実行されている場合における電流流通態様を示す図である。図１３は、時刻ｔ３直前において、ＭレベルモードからＨ－Ｍデッドタイムモードに切り替えられた場合の電流流通態様を示す。Ｈ－Ｍデッドタイムモードの実行期間は、上，下アームダイオードＤＵＨ１，ＤＵＨ２，ＤＵＬ１，ＤＵＬ２の逆回復時間以上の期間に設定されていることが望ましい。

その後、時刻ｔ３において、Ｈ－ＭデッドタイムモードからＨレベルモードに切り替えられる。これにより、図１４に示すように、Ｕ相第１，第２上アームダイオードＤＵＨ１，ＤＵＨ２に逆電圧が印加され、その後Ｕ相第１，第２上アームダイオードＤＵＨ１，ＤＵＨ２にリカバリ電流が流れる。この場合、上，下アームのうち、上アームにのみリカバリ電流が流れる。このため、リカバリ電流の流通経路から、Ｕ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２及び低電位側バスバー７１を含む経路を除くことができる。その結果、リカバリ電流が流れる２つの経路のインピーダンスのばらつきを生じさせる要因を減らすことができ、リカバリ電流のアンバランスを抑制できる。これにより、ゲート電圧の発振を抑制する。なお、図１５は、時刻ｔ３直後のリカバリが完了した後の電流流通経路を示す。

これに対し、ＬレベルモードからＨレベルモードへと切り替える場合において、Ｈ－Ｌデッドタイムモードを実行するとともに、Ｍレベルモードを介在させない比較例を採用する場合、リカバリ電流のアンバランスが本実施形態よりも大きくなってしまう。以下、図１６～２０を用いて、比較例について説明する。

図１６に示すように、比較例の制御装置は、時刻ｔ１において、Ｕ相についてＬレベルモードからＨレベルモードに切り替え、時刻ｔ２において、Ｖ相についてＬレベルモードからＨレベルモードに切り替える。

図１７は、時刻ｔ１よりも前において、Ｌレベルモードが実行されている場合における電流流通態様を示す図である。図１８は、時刻ｔ１直前において、ＬレベルモードからＨ－Ｌデッドタイムモードに切り替えられた場合の電流流通態様を示す。

その後、時刻ｔ１において、Ｈ－ＬデッドタイムモードからＨレベルモードに切り替えられる。これにより、図１９に示すように、Ｕ相第１，第２上アームダイオードＤＵＨ１，ＤＵＨ２及びＵ相第１，第２下アームダイオードＤＵＬ１，ＤＵＬ２にリカバリ電流が流れる。この場合、リカバリ電流の流通経路に上，下アームの双方の経路が含まれてしまう。その結果、リカバリ電流が流れる２つの経路のインピーダンスのばらつきを生じさせる要因を減らすことができない。なお、図２０は、時刻ｔ１直後のリカバリが完了した後の電流流通経路を示す。

図２１は、制御装置５０により実行されるインバータ３０のスイッチング制御のフローチャートを示す。この制御は、各相において実行される。

ステップＳ１０では、電流センサ４０により検出された相電流の大きさが閾値電流Ｉｔｈを超えているか否かを判定する。

ステップＳ１０において否定判定した場合には、ステップＳ１１に進み、インバータ３０の通常のスイッチング制御を行う。一方、ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、図８～１５を用いて説明した発振抑制制御を行う。

以上説明したように、本実施形態では、ＬレベルモードからＨレベルモードに切り替える場合において、Ｍレベルモードを一時的に介在させる。詳しくは、制御装置５０は、ＬレベルモードからＨレベルモードに切り替える場合、Ｈ－Ｌデッドタイムモードの実行を禁止するとともに、Ｌレベルモードから、Ｍ－Ｌデッドタイムモード、Ｍレベルモード、及びＨ－Ｍデッドタイムモードを経由してＨレベルモードに切り替える。これにより、リカバリ電流のアンバランスを抑制し、ひいてはゲート電圧の発振を抑制できる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図２２に示すように、発振抑制制御の実行条件が変更されている。詳しくは、ステップＳ１３では、指令トルクＴｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈを超えているか否かを判定する。ステップＳ１３において肯定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、発振抑制制御を行う。

以上説明した本実施形態によれば、指令トルクＴｒｑ＊がトルク閾値Ｔｒｑｔｈを超えている場合、各相において相電流の大きさによらず発振抑制制御が実行される。これにより、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、制御システムは、各スイッチに流れるコレクタ電流を検出する個別電流センサを備えている。図２３には、個別電流センサの一例として、Ｕ相第１上アームスイッチＳＵＨ１に流れるコレクタ電流を検出する第１電流センサ４２と、Ｕ相第２上アームスイッチＳＵＨ２に流れるコレクタ電流を検出する第２電流センサ４３とが設けられている。各電流センサ４２，４３の検出値は、制御装置５０に入力される。

本実施形態では、図２４に示すように、発振抑制制御の実行条件が変更されている。詳しくは、ステップＳ１４では、第１電流センサ４２により検出されたコレクタ電流と、第２電流センサ４３により検出されたコレクタ電流との差である電流差ΔＩを算出する。そして、算出した電流差ΔＩが所定電流差Ｉα（例えば５０Ａ）を超えているか否かを判定する。ステップＳ１４において肯定判定した場合には、ステップＳ１２に進み、発振抑制制御を行う。

なお、Ｕ相第１，第２下アームスイッチＳＵＬ１，ＳＵＬ２についても、上アームと同様に、個別電流センサが設けられ、図２４に示す処理が実行されればよい。

以上説明した本実施形態によれば、リカバリ電流のアンバランス度合いが大きくなる状況を的確に把握して発振抑制制御を実行することができる。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・図２３に示す構成において、個別電流センサとしての第１，第２電流センサ４２，４３のうちいずれか一方が、例えば、中間バスバー７０のうち巻線に流れる相電流を検出可能な位置に設けられてもよい。この場合、Ｕ相第１，第２上アームスイッチＳＵＨ１，ＳＵＨ２のうち、個別電流センサが設けられていない方のスイッチに流れるコレクタ電流は、第１，第２電流センサ４２，４３の検出値に基づいて算出されればよい。

・Ｕ相第１スイッチＳＱＵ１とＵ相第２スイッチＳＱＵ２との配置位置が逆であってもよい。Ｖ，Ｗ相のミドルスイッチについても同様である。

・インバータを構成する半導体スイッチング素子としては、ＩＧＢＴに限らず、例えば、ボディダイオードを有するＮチャネルＭＯＳＦＥＴであってもよい。この場合、半導体スイッチング素子の高電位側端子はドレインであり、低電位側端子はソースである。また、この場合、各相のミドルスイッチは、互いのソース又は互いのドレインが接続された２つのＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成されていればよい。

・各アーム経路のインピーダンスを同等にする特徴的な構造、及び特徴的な制御である発振抑制制御の双方を採用することなく、いずれか一方のみを３レベルインバータに採用してもよい。

・各相及び各アームのスイッチの並列接続数としては、２つに限らず、３つ以上であってもよい。

・回転電機としては、星形結線されたものに限らず、Δ結線されたものであってもよい。

・インバータ、回転電機及び制御装置の搭載先としては、車両に限らず、例えば航空機又は船舶等の移動体であってもよい。また、インバータ、回転電機及び制御装置の搭載先としては、移動体に限らない。

・本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
各相において上，下アームスイッチ（ＳＵＨ１～ＳＷＬ２）の直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータ（３０）において、
前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＵＨ１～ＤＷＨ２）と、
前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＵＬ１～ＤＷＬ２）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＳＱＵ１～ＳＱＷ２）と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線（３１）とを電気的に接続する高電位側導電部材（７２）と、
各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線（３２）とを電気的に接続する低電位側導電部材（７１）と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材（７０）と、
を備え、
前記高電位側導電部材のうち前記正極側母線との接続部（７２ｃ）から、前記上アームダイオード及び前記中間導電部材を介して前記ミドルスイッチに至るまでの電気経路であって、前記各上アームダイオードに対応する上アーム経路のインピーダンスが同等になるように、前記各上アーム経路が構成されており、
前記低電位側導電部材のうち前記負極側母線との接続部から、前記下アームダイオード及び前記中間導電部材を介して前記ミドルスイッチに至るまでの電気経路であって、前記各下アームダイオードに対応する下アーム経路のインピーダンスが同等になるように、前記各下アーム経路が構成されている、３レベルインバータ。
［構成２］
前記上，下アームスイッチの直列接続体毎に、該直列接続体と、該直列接続体に含まれる前記上アームスイッチに逆並列接続された前記上アームダイオードと、該直列接続体に含まれる前記下アームスイッチに逆並列接続された前記下アームダイオードとがケース（６０）に収容されて一体化されることにより、上下アームモジュール（Ｍ１，Ｍ２）が構成されている、構成１に記載の３レベルインバータ。
［構成３］
前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
前記第１スイッチ、前記第１ダイオード、前記第２スイッチ及び前記第２ダイオードがケース（６０）に収容されて一体化されることにより、中間モジュール（ＭＭ）が構成されている、構成２に記載の３レベルインバータ。
［構成４］
各相において前記上，下アームスイッチの直列接続体が２つ備えられ、
前記各上下アームモジュール及び前記中間モジュールの前記ケースは、扁平な直方体状をなしており、
前記各上下アームモジュールは、同一仕様のモジュールであり、
各相において、前記各上下アームモジュール及び前記中間モジュールは、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
各相において、前記中間モジュールは、前記各上下アームモジュールに挟まれた状態で配置されており、
各相において、前記各上下アームモジュール及び前記中間モジュールの前記ケースの端子設置面（６２）が共通の特定方向を向いており、
前記各上下アームモジュールの前記端子設置面には、前記上アームスイッチの高電位側端子に電気的に接続された高電位側外部端子（ＣＰ）と、前記下アームスイッチの低電位側端子に電気的に接続された低電位側外部端子（ＣＮ）と、前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に電気的に接続された中間外部端子（ＣＯ）とが設けられており、
前記中間モジュールには、前記第２スイッチの一端が電気的に接続された中間端子（ＣＭ２）が設けられており、
各相において、前記各上下アームモジュールの前記中間外部端子及び前記中間モジュールの前記中間端子は、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
各相において、前記各上下アームモジュールの前記高電位側外部端子は、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
各相において、前記各上下アームモジュールの前記低電位側外部端子は、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
前記高電位側導電部材は、前記各上下アームモジュールの前記高電位側外部端子を電気的に接続し、
前記低電位側導電部材は、前記各上下アームモジュールの前記低電位側外部端子を電気的に接続し、
前記中間導電部材は、前記各上下アームモジュールの前記中間外部端子及び前記中間モジュールの前記中間端子を電気的に接続し、
前記高電位側導電部材、前記低電位側導電部材及び前記中間導電部材は、前記端子設置面の正面視において、前記中間モジュールの前記ケースの厚さ方向中央部を通る基準軸線（ＢＬ）に対して対称な形状をなしている、構成３に記載の３レベルインバータ。
［構成５］
前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
前記上アームスイッチをオンするとともに前記下アームスイッチをオフしてＨレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＨレベルモードと、前記第１，第２スイッチをオンするとともに前記上，下アームスイッチをオフしてＭレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＭレベルモードと、前記下アームスイッチをオンするとともに前記上アームスイッチをオフしてＬレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＬレベルモードと、を切り替えて実施する制御装置（５０）を備え、
前記制御装置は、前記Ｌレベルモードから前記Ｈレベルモードに切り替える場合において、前記Ｍレベルモードを介在させる発振抑制制御を行う、構成１～４のいずれか１つに記載の３レベルインバータ。
［構成６］
前記発振抑制制御は、前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチをオフするスイッチングモードであるＨ－Ｌデッドタイムモードの実行を禁止するとともに、前記Ｌレベルモードから、前記Ｍレベルモード、及びＨ－Ｍデッドタイムモードを経由して前記Ｈレベルモードに切り替える制御であり、
前記Ｈ－Ｍデッドタイムモードは、前記上，下アームスイッチ及び前記第２スイッチをオフするとともに、前記第１スイッチをオンするスイッチングモードであり、
前記Ｈ－Ｍデッドタイムモードの実行期間は、前記上アームダイオード及び前記下アームダイオードの逆回復時間以上の期間に設定されている、構成５に記載の３レベルインバータ。
［構成７］
前記制御装置は、特定条件が成立することを条件として前記発振抑制制御を実行し、
前記特定条件は、
前記３レベルインバータの出力電流の大きさが閾値電流（Ｉｔｈ）を超えているとの条件、
前記３レベルインバータに電気的に接続された回転電機の指令トルクの大きさがトルク閾値（Ｔｒｑｔｈ）を超えているとの条件、
並列接続された前記各上アームスイッチの高電位側端子及び低電位側端子間に流れる電流の大きさの差が所定電流差を超えているとの条件、又は
並列接続された前記各下アームスイッチの高電位側端子及び低電位側端子間に流れる電流の大きさの差が所定電流差を超えているとの条件
のいずれかである、構成５又は６に記載の３レベルインバータ。
［構成８］
各相における前記ミドルスイッチの第２端と前記正極側母線とを電気的に接続する第１コンデンサ（２１）と、
各相における前記ミドルスイッチの第２端と前記負極側母線とを電気的に接続する第２コンデンサ（２２）と、
を備える、構成１～７のいずれか１つに記載の３レベルインバータ。
［構成９］
各相において上，下アームスイッチ（ＳＵＨ１～ＳＷＬ２）の直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータ（３０）において、
前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＵＨ１～ＤＷＨ２）と、
前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＵＬ１～ＤＷＬ２）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＳＱＵ１～ＳＱＷ２）と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線（３１）とを電気的に接続する高電位側導電部材（７２）と、
各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線（３２）とを電気的に接続する低電位側導電部材（７１）と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材（７０）と、
制御装置（５０）と、
を備え、
前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
前記制御装置は、
前記上アームスイッチをオンするとともに前記下アームスイッチをオフしてＨレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＨレベルモードと、前記第１，第２スイッチをオンするとともに前記上，下アームスイッチをオフしてＭレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＭレベルモードと、前記下アームスイッチをオンするとともに前記上アームスイッチをオフしてＬレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＬレベルモードと、を切り替えて実施し、
前記Ｌレベルモードから前記Ｈレベルモードに切り替える場合において、前記Ｍレベルモードを介在させる発振抑制制御を行う、３レベルインバータ。
［構成１０］
各相において上，下アームスイッチ（ＳＵＨ１～ＳＷＬ２）の直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータ（３０）に適用されるプログラムにおいて、
前記３レベルインバータは、
前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＵＨ１～ＤＷＨ２）と、
前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＵＬ１～ＤＷＬ２）と、
各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＳＱＵ１～ＳＱＷ２）と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線（３１）とを電気的に接続する高電位側導電部材（７２）と、
各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線（３２）とを電気的に接続する低電位側導電部材（７１）と、
各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材（７０）と、
制御装置（５０）と、
を備え、
前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
前記制御装置に、前記上アームスイッチをオンするとともに前記下アームスイッチをオフしてＨレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＨレベルモードと、前記第１，第２スイッチをオンするとともに前記上，下アームスイッチをオフしてＭレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＭレベルモードと、前記下アームスイッチをオンするとともに前記上アームスイッチをオフしてＬレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＬレベルモードと、を切り替えて実施する処理を実行させ、
前記Ｌレベルモードから前記Ｈレベルモードに切り替える場合において、前記Ｍレベルモードを介在させる発振抑制制御を前記制御装置に実行させる、プログラム。

３０…インバータ、５０…制御装置、７０…中間バスバー、７１…低電位側バスバー、７２…高電位側バスバー、Ｍ１，Ｍ２…第１，第２モジュール、ＭＭ…中間モジュール。

Claims (10)

1. 各相において上，下アームスイッチ（ＳＵＨ１～ＳＷＬ２）の直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータ（３０）において、
   前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＵＨ１～ＤＷＨ２）と、
   前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＵＬ１～ＤＷＬ２）と、
   各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＳＱＵ１～ＳＱＷ２）と、
   各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線（３１）とを電気的に接続する高電位側導電部材（７２）と、
   各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線（３２）とを電気的に接続する低電位側導電部材（７１）と、
   各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材（７０）と、
   を備え、
   前記高電位側導電部材のうち前記正極側母線との接続部（７２ｃ）から、前記上アームダイオード及び前記中間導電部材を介して前記ミドルスイッチに至るまでの電気経路であって、前記各上アームダイオードに対応する上アーム経路のインピーダンスが同等になるように、前記各上アーム経路が構成されており、
   前記低電位側導電部材のうち前記負極側母線との接続部から、前記下アームダイオード及び前記中間導電部材を介して前記ミドルスイッチに至るまでの電気経路であって、前記各下アームダイオードに対応する下アーム経路のインピーダンスが同等になるように、前記各下アーム経路が構成されている、３レベルインバータ。
2. 前記上，下アームスイッチの直列接続体毎に、該直列接続体と、該直列接続体に含まれる前記上アームスイッチに逆並列接続された前記上アームダイオードと、該直列接続体に含まれる前記下アームスイッチに逆並列接続された前記下アームダイオードとがケース（６０）に収容されて一体化されることにより、上下アームモジュール（Ｍ１，Ｍ２）が構成されている、請求項１に記載の３レベルインバータ。
3. 前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
   前記第１スイッチ、前記第１ダイオード、前記第２スイッチ及び前記第２ダイオードがケース（６０）に収容されて一体化されることにより、中間モジュール（ＭＭ）が構成されている、請求項２に記載の３レベルインバータ。
4. 各相において前記上，下アームスイッチの直列接続体が２つ備えられ、
   前記各上下アームモジュール及び前記中間モジュールの前記ケースは、扁平な直方体状をなしており、
   前記各上下アームモジュールは、同一仕様のモジュールであり、
   各相において、前記各上下アームモジュール及び前記中間モジュールは、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
   各相において、前記中間モジュールは、前記各上下アームモジュールに挟まれた状態で配置されており、
   各相において、前記各上下アームモジュール及び前記中間モジュールの前記ケースの端子設置面（６２）が共通の特定方向を向いており、
   前記各上下アームモジュールの前記端子設置面には、前記上アームスイッチの高電位側端子に電気的に接続された高電位側外部端子（ＣＰ）と、前記下アームスイッチの低電位側端子に電気的に接続された低電位側外部端子（ＣＮ）と、前記上アームスイッチの低電位側端子及び前記下アームスイッチの高電位側端子に電気的に接続された中間外部端子（ＣＯ）とが設けられており、
   前記中間モジュールには、前記第２スイッチの一端が電気的に接続された中間端子（ＣＭ２）が設けられており、
   各相において、前記各上下アームモジュールの前記中間外部端子及び前記中間モジュールの前記中間端子は、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
   各相において、前記各上下アームモジュールの前記高電位側外部端子は、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
   各相において、前記各上下アームモジュールの前記低電位側外部端子は、前記ケースの厚さ方向に並んで配置されており、
   前記高電位側導電部材は、前記各上下アームモジュールの前記高電位側外部端子を電気的に接続し、
   前記低電位側導電部材は、前記各上下アームモジュールの前記低電位側外部端子を電気的に接続し、
   前記中間導電部材は、前記各上下アームモジュールの前記中間外部端子及び前記中間モジュールの前記中間端子を電気的に接続し、
   前記高電位側導電部材、前記低電位側導電部材及び前記中間導電部材は、前記端子設置面の正面視において、前記中間モジュールの前記ケースの厚さ方向中央部を通る基準軸線（ＢＬ）に対して対称な形状をなしている、請求項３に記載の３レベルインバータ。
5. 前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
   前記上アームスイッチをオンするとともに前記下アームスイッチをオフしてＨレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＨレベルモードと、前記第１，第２スイッチをオンするとともに前記上，下アームスイッチをオフしてＭレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＭレベルモードと、前記下アームスイッチをオンするとともに前記上アームスイッチをオフしてＬレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＬレベルモードと、を切り替えて実施する制御装置（５０）を備え、
   前記制御装置は、前記Ｌレベルモードから前記Ｈレベルモードに切り替える場合において、前記Ｍレベルモードを介在させる発振抑制制御を行う、請求項１～４のいずれか１項に記載の３レベルインバータ。
6. 前記発振抑制制御は、前記上，下アームスイッチ及び前記ミドルスイッチをオフするスイッチングモードであるＨ－Ｌデッドタイムモードの実行を禁止するとともに、前記Ｌレベルモードから、前記Ｍレベルモード、及びＨ－Ｍデッドタイムモードを経由して前記Ｈレベルモードに切り替える制御であり、
   前記Ｈ－Ｍデッドタイムモードは、前記上，下アームスイッチ及び前記第２スイッチをオフするとともに、前記第１スイッチをオンするスイッチングモードであり、
   前記Ｈ－Ｍデッドタイムモードの実行期間は、前記上アームダイオード及び前記下アームダイオードの逆回復時間以上の期間に設定されている、請求項５に記載の３レベルインバータ。
7. 前記制御装置は、特定条件が成立することを条件として前記発振抑制制御を実行し、
   前記特定条件は、
   前記３レベルインバータの出力電流の大きさが閾値電流（Ｉｔｈ）を超えているとの条件、
   前記３レベルインバータに電気的に接続された回転電機の指令トルクの大きさがトルク閾値（Ｔｒｑｔｈ）を超えているとの条件、
   並列接続された前記各上アームスイッチの高電位側端子及び低電位側端子間に流れる電流の大きさの差が所定電流差（Ｉα）を超えているとの条件、又は
   並列接続された前記各下アームスイッチの高電位側端子及び低電位側端子間に流れる電流の大きさの差が所定電流差（Ｉα）を超えているとの条件
   のいずれかである、請求項５に記載の３レベルインバータ。
8. 各相における前記ミドルスイッチの第２端と前記正極側母線とを電気的に接続する第１コンデンサ（２１）と、
   各相における前記ミドルスイッチの第２端と前記負極側母線とを電気的に接続する第２コンデンサ（２２）と、
   を備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の３レベルインバータ。
9. 各相において上，下アームスイッチ（ＳＵＨ１～ＳＷＬ２）の直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータ（３０）において、
   前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＵＨ１～ＤＷＨ２）と、
   前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＵＬ１～ＤＷＬ２）と、
   各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＳＱＵ１～ＳＱＷ２）と、
   各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線（３１）とを電気的に接続する高電位側導電部材（７２）と、
   各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線（３２）とを電気的に接続する低電位側導電部材（７１）と、
   各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材（７０）と、
   制御装置（５０）と、
   を備え、
   前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
   前記制御装置は、
   前記上アームスイッチをオンするとともに前記下アームスイッチをオフしてＨレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＨレベルモードと、前記第１，第２スイッチをオンするとともに前記上，下アームスイッチをオフしてＭレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＭレベルモードと、前記下アームスイッチをオンするとともに前記上アームスイッチをオフしてＬレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＬレベルモードと、を切り替えて実施し、
   前記Ｌレベルモードから前記Ｈレベルモードに切り替える場合において、前記Ｍレベルモードを介在させる発振抑制制御を行う、３レベルインバータ。
10. 各相において上，下アームスイッチ（ＳＵＨ１～ＳＷＬ２）の直列接続体を複数備え、各相において前記各直列接続体が並列接続された３レベルインバータ（３０）に適用されるプログラムにおいて、
    前記３レベルインバータは、
    前記各上アームスイッチに逆並列接続された上アームダイオード（ＤＵＨ１～ＤＷＨ２）と、
    前記各下アームスイッチに逆並列接続された下アームダイオード（ＤＵＬ１～ＤＷＬ２）と、
    各相に対応して設けられたミドルスイッチ（ＳＱＵ１～ＳＱＷ２）と、
    各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの高電位側端子と正極側母線（３１）とを電気的に接続する高電位側導電部材（７２）と、
    各相に対応して設けられ、前記各下アームスイッチの低電位側端子と負極側母線（３２）とを電気的に接続する低電位側導電部材（７１）と、
    各相に対応して設けられ、前記各上アームスイッチの低電位側端子及び前記各下アームスイッチの高電位側端子と、前記ミドルスイッチの第１端とを電気的に接続する中間導電部材（７０）と、
    制御装置（５０）と、
    を備え、
    前記ミドルスイッチは、第１スイッチ（ＳＱＵ１）、前記第１スイッチに逆並列接続された第１ダイオード（ＤＱＵ１）、前記第１スイッチに直列接続された第２スイッチ（ＳＱＵ２）、及び前記第２スイッチに逆並列接続された第２ダイオード（ＤＱＵ２）を有し、
    前記制御装置に、前記上アームスイッチをオンするとともに前記下アームスイッチをオフしてＨレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＨレベルモードと、前記第１，第２スイッチをオンするとともに前記上，下アームスイッチをオフしてＭレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＭレベルモードと、前記下アームスイッチをオンするとともに前記上アームスイッチをオフしてＬレベルの電圧を出力するスイッチングモードであるＬレベルモードと、を切り替えて実施する処理を実行させ、
    前記Ｌレベルモードから前記Ｈレベルモードに切り替える場合において、前記Ｍレベルモードを介在させる発振抑制制御を前記制御装置に実行させる、プログラム。