KR20160033196A - 전동기 제어 장치 - Google Patents

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평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 억제한다. 전동기 제어 장치(15)는, 전력 변환기(13)와 평활 콘덴서(14)와 3상 교류 전동기(14)를 구비하는 전동기 시스템을 제어하는 전동기 제어 장치에 있어서, 상전압 지령 신호(Vu, Vv, Vw)에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1)를 가산함으로써 변조 신호(Vmu, Vmv, Vmw)를 생성하는 생성 수단(156u, 156v, 156w)과, 변조 신호를 이용하여 전력 변환기의 동작을 제어하는 제어 수단(157)과, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 조정 수단(155)을 구비하고, 조정 수단은, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되는 경우의 평활 콘덴서의 단자간 전압(VH)의 피크값이, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우의 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.

Description

전동기 제어 장치{ELECTRIC MOTOR CONTROL DEVICE}
본 발명은, 예를 들면 3상 교류 전동기를 구비하는 전동기 시스템을 제어하는 전동기 제어 장치의 기술분야에 관한 것이다.
3상 교류 전동기를 구동하기 위한 제어 방법의 일례로서, PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 들 수 있다. PWM 제어는, 3상 교류 전동기에 공급되는 상전류를 원하는 값과 일치시킨다는 관점에서 설정된 상전압 지령 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라, 직류 전압(직류 전력)을 교류 전압(교류 전력)으로 변환하는 전력 변환기를 제어한다. 또한, PWM 제어는, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 전력 변환기를 제어하기 위해 이용되는 경우도 있다(특허문헌 1 참조).
그런데, 전력 변환기에 입력되거나 또는 전력 변환기로부터 출력되는 직류 전압의 변동을 억제하기 위한 평활 콘덴서가, 전력 변환기에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되는 경우가 많다. 최근에는, 평활 콘덴서의 용량을 작게 함으로써, 평활 콘덴서의 소형화가 도모되는 경우가 많다. 그러나, 평활 콘덴서의 용량이 작아지면, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플(이른바, 맥동(脈動) 성분)이 상대적으로 커져버릴 우려가 있다. 그래서, 이러한 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 억제(저감)하기 위해 3차 고조파 신호를 이용하는 기술이, 특허문헌 1에 개시되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에는, 교류 전원으로부터의 입력 전류의 전류 파형이, 교류 전원과 동일 주파수의 정현파 및 3차 고조파의 합성파와 일치하도록, 전력 변환기가 구비하는 스위칭 소자를 제어하는 기술이 개시되어 있다.
일본 공개특허 특개2010-263775호 공보
그러나, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플의 발생 요인에 따라서는, 특허문헌 1에 개시된 기술만으로는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 충분하게 억제할 수 없을 우려가 있다는 기술적 문제점이 생긴다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제에는 상기와 같은 것을 일례로서 들 수 있다. 본 발명은, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 보다 적합하게 억제할 수 있는 전동기 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
< 1 >
본 발명의 전동기 제어 장치는, 직류 전원과, 상기 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환기와, 상기 전력 변환기에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되는 평활 콘덴서와, 상기 전력 변환기로부터 출력되는 교류 전력을 이용하여 구동하는 3상 교류 전동기를 구비하는 전동기 시스템을 제어하는 전동기 제어 장치에 있어서, 상기 3상 교류 전동기의 동작을 규정하는 상전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호를 가산함으로써 변조 신호를 생성하는 생성 수단과, 상기 변조 신호를 이용하여 상기 전력 변환기의 동작을 제어하는 제어 수단과, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 조정 수단을 구비하고, 상기 조정 수단은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되는 경우의 상기 평활 콘덴서의 단자간 전압의 피크값이, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
본 발명의 전동기 제어 장치에 의하면, 전동기 시스템을 제어할 수 있다. 전동기 제어 장치에 의한 제어 대상이 되는 전동기 시스템은, 직류 전원과, 평활 콘덴서와, 전력 변환기와, 3상 교류 전동기를 구비하고 있다. 직류 전원은, 직류 전력(바꿔 말하면, 직류 전압이나, 직류 전류)을 출력한다. 평활 콘덴서는, 전력 변환기에 대하여 전기적으로 병렬로 접속된다. 전형적으로는, 평활 콘덴서는, 직류 전원에 대하여 전기적으로 병렬로 접속된다. 따라서, 평활 콘덴서는, 평활 콘덴서의 단자간 전압(즉, 직류 전원 및 전력 변환기의 각각의 단자간 전압)의 변동을 억제할 수 있다. 전력 변환기는, 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력(전형적으로는, 3상 교류 전력)으로 변환한다. 그 결과, 3상 교류 전동기는, 전력 변환기로부터 당해 3상 교류 전동기에 공급되는 교류 전력을 이용하여 구동한다.
이러한 전동기 시스템을 제어하기 위해, 전동기 제어 장치는 생성 수단과, 제어 수단과, 조정 수단을 구비하고 있다.
생성 수단은, 상전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호를 가산함으로써, 변조 신호를 생성한다. 즉, 생성 수단은, 3상 교류 전동기의 각 상(즉 U상, V상 및 W상으로 이루어지는 3상의 각각)에 대응하는 상전압 지령 신호에 대하여, 3차 고조파 신호를 가산한다. 그 결과, 생성 수단은, 3상 교류 전동기의 각 상(즉, U상, V상 및 W상으로 이루어지는 3상의 각각)에 대응하는 변조 신호를 생성한다.
상전압 지령 신호는, 3상 교류 전동기의 동작을 규정하는 교류 신호이다. 예를 들면 상전압 지령 신호는, 3상 교류 전동기가 출력하는 토크를 원하는 값과 일치시킨다는 관점에서 적절히 설정되어도 된다. 3차 고조파 신호는, 상전압 지령 신호의 주파수의 3배의 주파수를 갖는 신호(전형적으로는, 교류 신호)이다.
또한, 3차 고조파 신호로서, 3상 교류 전동기의 3상의 모두에서 공용되는 공통의 3차 고조파 신호가 이용되어도 된다. 이 경우, 각 상의 상전압 지령 신호에 대하여, 당해 공통의 3차 고조파 신호가 가산되어도 된다. 혹은, 3차 고조파 신호로서, 3상 교류 전동기의 3상의 각각에 개별적으로 준비되는 3차 고조파 신호가 이용되어도 된다. 이 경우, 각 상의 상전압 지령 신호에 대하여, 각 상에 대응하는 3차 고조파 신호가 가산되어도 된다.
제어 수단은, 생성 수단이 생성한 변조 신호를 이용하여 전력 변환기의 동작을 제어한다. 예를 들면, 제어 수단은, 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 전력 변환기의 동작을 제어해도 된다. 그 결과, 전력 변환기는, 상전압 지령 신호에 따른 교류 전력을 3상 교류 전동기에 대하여 공급한다. 따라서, 3상 교류 전동기는, 상전압 지령 신호에 따른 태양으로 구동한다.
조정 수단은, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다. 구체적으로는, 조정 수단은, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되는 경우의 평활 콘덴서의 단자간 전압의 피크값(바람직하게는, 단자간 전압의 리플의 피크값, 이하 동일)이, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우의 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다. 즉, 조정 수단은, 진폭이 조정된 3차 고조파 신호를 가산함으로써 생성되는 변조 신호(후술하는 진폭 조정 완료 변조 신호)를 이용하여 전력 변환기의 동작이 제어되는 경우의 단자간 전압의 피크값이, 진폭이 조정되어 있지 않은 3차 고조파 신호를 가산함으로써 생성되는 변조 신호(후술하는 진폭 미(未)조정 변조 신호)를 이용하여 전력 변환기의 동작이 제어되는 경우의 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다. 그 결과, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플이 상대적으로 작아지도록 3차 고조파 신호의 진폭이 조정된다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
또한, 이러한 태양으로 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하기 위해, 조정 수단은, 평활 콘덴서의 단자간 전압(혹은, 그 피크값)을 적절히 감시함과 함께, 당해 감시한 단자간 전압을 이용한 피드백 제어에 의해 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다.
이와 같이, 본 발명의 전동기 제어 장치에 의하면, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 피크값이 상대적으로 작아지도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
< 2 >
본 발명의 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 제 1 소정값이 되는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값이, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 제 2 소정값이 되는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값보다 작아지는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 상기 제 1 소정값이 되도록 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 피크값이 보다 작아지도록(바람직하게는, 가능한 한 작아지도록 또는 최소가 되도록), 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 보다 적합하게 억제할 수 있다.
< 3 >
본 발명의 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, 상기 단자간 전압의 리플의 변동폭을 유지하면서, 상기 단자간 전압의 목표값을 기준으로 하는 상기 단자간 전압의 정극성 측의 리플의 변동폭이, 상기 단자간 전압의 목표값을 기준으로 하는 상기 단자간 전압의 부극성 측의 리플의 변동폭보다 작아지도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 단자간 전압의 정극성 측(즉, 목표값보다 정(正)측)의 리플의 변동폭이 단자간 전압의 부극성 측(즉, 목표값보다 부(負)측)의 리플의 변동폭보다 작아지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 단자간 전압의 정극성 측의 리플의 중심값이 작아지면, 단자간 전압의 피크값도 또한 작아진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 보다 적합하게 억제할 수 있다.
< 4 >
본 발명의 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, 상기 단자간 전압의 상태가, 상기 단자간 전압이 증가하는 시간보다 상기 단자간 전압이 감소하는 시간이 길어지는 상태로부터, 상기 단자간 전압이 감소하는 시간보다 상기 단자간 전압이 증가하는 시간이 길어지는 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 파형은, 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 파형이 되기 쉬워진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
< 5 >
본 발명의 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, 진폭이 조정된 상기 3차 고조파 신호를 가산함으로써 생성되는 상기 변조 신호인 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭이 조정되어 있지 않은 상기 3차 고조파 신호를 가산함으로써 생성되는 상기 변조 신호인 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨보다 커지는 제 1 상태로부터, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨보다 작아지는 제 2 상태로, 또는, 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 하기의 조건을 충족시키도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다. 또한, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계는, 항상 하기의 조건을 충족시키고 있지 않아도 된다. 즉, 조정 수단은, 적어도 일부의 기간 중에 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 하기의 조건을 충족시키도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하면 된다.
더 구체적으로는, 조정 수단은, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다. 즉, 조정 수단은, 당초에는 제 1 상태에 있는 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 시간의 경과와 함께 제 2 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다.
혹은, 조정 수단은, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다. 즉, 조정 수단은, 당초에는 제 2 상태에 있는 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 시간의 경과와 함께 제 1 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다.
제 1 상태는, 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨보다 커지는 상태이다. 예를 들면, 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 +A(단, A>0)이고, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 +B(단, B>0)인 경우에는, 제 1 상태는, A>B가 되는 상태이다. 한편, 예를 들면, 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 -A이고, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 -B인 경우에는, 제 1 상태는, -A>-B(즉, A<B)가 되는 상태이다.
제 2 상태는, 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨보다 작아지는 상태이다. 예를 들면, 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 +A이고, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 +B인 경우에는, 제 1 상태는, A<B가 되는 상태이다. 한편, 예를 들면 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 -A이고, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 -B인 경우에는, 제 1 상태는, -A<-B(즉, A>B)가 되는 상태이다.
이러한 태양으로 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되면, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 파형은, 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 파형이 되기 쉬워진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
< 6 >
상술한 바와 같이 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 점을 경계로 하여, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 또는 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하는 시각(즉, 진폭 조정 완료 변조 신호 및 진폭 미조정 변조 신호의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 점)의 전후에 있어서 단자간 전압이 상대적으로 작아진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 보다 적합하게 억제할 수 있다.
< 7 >
상술한 바와 같이 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양, 및 (ⅱ) 상기 직류 전원과 상기 평활 콘덴서의 사이를 흐르는 제 1 전류와, 상기 3상 교류 전동기와 상기 평활 콘덴서의 사이를 흐르는 제 2 전류의 대소 관계에 따라 정해지는 태양으로, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양 및 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계에 따라, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 파형이 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 파형이 되기 쉬워지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
또한, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 경우에 한정되지 않고, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양, 및 (ⅱ) 상기 직류 전원과 상기 평활 콘덴서의 사이를 흐르는 제 1 전류와, 상기 3상 교류 전동기와 상기 평활 콘덴서의 사이를 흐르는 제 2 전류의 대소 관계에 따라 정해지는 태양으로, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다.
< 8 >
상술과 같이 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양 및 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계에 따라 정해지는 태양으로 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정하며, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양과는 다른 제 2 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 상기 제 1 조정 태양과는 다른 제 2 조정 태양으로 조정한다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계가 바뀌지 않는 상황하에서는, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양의 차이에 따라 3차 고조파 신호의 진폭의 조정 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다. 그 결과, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 조정 수단은, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 파형이 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 파형이 되기 쉬워지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
또한, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하며, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양과는 다른 제 2 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다. 즉, 조정 수단은, 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계가 바뀌지 않는 상황하에서는, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양의 차이에 따라 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계의 천이의 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다.
또, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 경우에 한정되지 않고, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정하며, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양과는 다른 제 2 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 제 1 조정 태양과는 다른 제 2 조정 태양으로 조정해도 된다.
< 9 >
상술과 같이 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양의 차이에 따라 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계의 천이의 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 태양에서는, 상기 제 1 변화 태양은, 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는 변화 태양 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 감소하는 변화 태양 중 어느 일방이고, 상기 제 2 변화 태양은, 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는 변화 태양 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 감소하는 변화 태양 중 어느 타방이며, 상기 제 1 관계는, 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 커지는 관계 및 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 작아지는 관계 중 어느 일방이고, 상기 제 1 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 일방이며, 상기 제 2 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 타방이다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계가 바뀌지 않는 상황하에서는, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는지의 여부(바꿔 말하면, 감소하는지의 여부)의 차이에 따라 3차 고조파 신호의 진폭의 조정 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
< 10 >
상술과 같이 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양 및 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계에 따라 정해지는 태양으로 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하며, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계와는 다른 제 2 관계에 있는 경우에는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양이 바뀌지 않는 상황하에서는, 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계의 차이에 따라 3차 고조파 신호의 진폭의 조정 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다. 그 결과, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 조정 수단은, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 파형이 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 파형이 되기 쉬워지도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
또한, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하며, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계와는 다른 제 2 관계에 있는 경우에는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다. 즉, 조정 수단은, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양이 바뀌지 않는 상황하에서는, 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계의 차이에 따라 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계의 천이의 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정해도 된다.
또, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 경우에 한정되지 않고, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정하며, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계와는 다른 제 2 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 상기 제 1 조정 태양과는 다른 제 2 조정 태양으로 조정해도 된다.
< 11 >
상술과 같이 제 1 전류와 제 2 전류의 대소 관계의 차이에 따라 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계의 천이의 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 태양에서는, 상기 제 1 변화 태양은, 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는 변화 태양 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 감소하는 변화 태양 중 어느 일방이고, 상기 제 1 관계는, 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 커지는 관계 및 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 작아지는 관계 중 어느 일방이며, 상기 제 1 관계는, 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 커지는 관계 및 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 작아지는 관계 중 어느 타방이고, 상기 제 1 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 일방이며,
상기 제 2 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 타방이다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양이 바뀌지 않는 상황하에서는, 제 1 전류가 제 2 전류보다 큰지의 여부(바꿔 말하면, 제 1 전류가 제 2 전류보다 작은지의 여부)의 차이에 따라 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계의 천이의 태양이 바뀌도록, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
< 12 >
상술한 바와 같이 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고, 상기 제 1 상태는, (ⅰ) 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간보다 짧아지는 상태, 또는, (ⅱ) 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간보다 길어지는 상태이며, 상기 제 2 상태는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간보다 길어지는 상태, 또는, (ⅱ) 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간보다 짧아지는 상태이다.
이 태양에 의하면, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태에 있는 경우에는, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 진폭 조정 완료 변조 신호가 캐리어 신호보다 작아지는 기간이, 진폭 미조정 변조 신호가 캐리어 신호보다 작아지는 기간보다 짧아진다. 즉, 진폭 조정 완료 변조 신호가 캐리어 신호보다 커지는 기간이, 진폭 미조정 변조 신호가 캐리어 신호보다 커지는 기간보다 길어진다. 한편, 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 2 상태에 있는 경우에는, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 진폭 조정 완료 변조 신호가 캐리어 신호보다 작아지는 기간이, 진폭 미조정 변조 신호가 캐리어 신호보다 작아지는 기간보다 길어진다. 즉, 진폭 조정 완료 변조 신호가 캐리어 신호보다 커지는 기간이, 진폭 미조정 변조 신호가 캐리어 신호보다 커지는 기간보다 짧아진다.
이러한 태양으로 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되면, 뒤에 도면을 이용하여 상세하게 설명하는 바와 같이, 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 파형은, 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 파형이 되기 쉬워진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다. 따라서, 전동 제어 장치는, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 적합하게 억제할 수 있다.
< 13 >
상술한 바와 같이 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 제 1 상태로부터 제 2 상태로 또는 제 2 상태로부터 제 1 상태로 천이하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고, 상기 조정 수단은, 3상 중 2상의 상기 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 상기 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지는 기간 중에, 3상 중 다른 1상에 있어서 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 또는 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정한다.
이 태양에 의하면, 3상 교류를 전제로 하여 고려하면, 2상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값(즉, 최대값 또는 최소값)의 절대값보다 커지는 경우에는, 전력 변환기의 동작은, 실질적으로는, 다른 1상의 변조 신호에 의거하여 제어된다. 이 경우, 당해 다른 1상의 진폭 조정 완료 변조 신호와 당해 다른 1상의 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 상술한 조건을 충족시키도록 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되어도, 3차 고조파 신호의 진폭의 조정에 기인하여 다른 2상의 변조 신호와 캐리어 신호의 대소 관계가 바뀌는 경우는 거의 또는 전혀 없다. 따라서, 조정 수단은, 전력 변환기의 동작에 영향을 주지 않고, 평활 콘덴서의 단자간 전압의 리플을 억제하도록 3차 고조파 신호의 진폭을 조정할 수 있다.
< 14 >
본 발명의 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고, 상기 조정 수단은, (ⅰ) 3상 중 2상의 상기 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 상기 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하고, (ⅱ) 3상 중 2상의 상기 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 상기 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지지 않는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하지 않는다.
이 태양에 의하면, 조정 수단은, 적어도 2상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지는지의 여부에 따라, 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는지의 여부를 결정할 수 있다.
< 15 >
본 발명의 전동기 제어 장치의 다른 태양에서는, 상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고, 상기 조정 수단은, 상기 캐리어 신호의 진폭을 조정하며, 상기 조정 수단은, 상기 캐리어 신호의 진폭이 조정되는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값이, 상기 캐리어 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 상기 캐리어 신호의 진폭을 조정한다.
상술한 3차 고조파 신호의 진폭의 조정은, 변조 신호와 캐리어 신호 사이의 대소 관계를 바꿀 수 있다. 그렇게 하면, 조정 수단은, 3차 고조파 신호의 진폭에 추가하거나 또는 대신하여, 캐리어 신호의 진폭을 조정함으로써, 변조 신호와 캐리어 신호 사이의 대소 관계를 바꿀 수 있다. 즉, 3차 고조파 신호의 진폭의 조정뿐만 아니라, 캐리어 신호의 진폭의 조정에 의해서도, 상술한 각종 효과가 적합하게 실현된다.
본 발명의 작용 및 다른 이득은 다음에 설명하는 실시하기 위한 형태로부터 명백해진다.
도 1은 제 1 실시형태의 차량의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 ECU의 구성(특히, 인버터의 동작을 제어하기 위한 구성)을 나타내는 블록도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 있어서의 인버터 제어 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 3차 고조파 신호를, 3상 전압 지령 신호 및 3상 전류와 함께 나타내는 그래프이다.
도 5는 3차 고조파의 진폭의 조정의 태양을 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 3의 단계 S18에 있어서의 3차 고조파의 진폭을 조정하는 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는(전형적으로는, 제로가 되는) 타이밍에서 상대적으로 큰 리플이 발생하는 이유를 설명하기 위한 그래프 및 블록도이다.
도 8은 3차 고조파 신호를 3상 전압 지령 신호에 가산한 경우에 발생하는 리플을, 3차 고조파 신호를 3상 전압 지령 신호에 가산하지 않는 경우에 발생하는 리플과 비교하면서 나타내는 그래프이다.
도 9는 3차 고조파 신호의 진폭의 조정이 평활 콘덴서의 단자간 전압에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 10은 3차 고조파 신호의 진폭의 조정이 평활 콘덴서의 단자간 전압에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 11은 3차 고조파 신호의 진폭의 조정이 평활 콘덴서의 단자간 전압에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 12는 3차 고조파 신호의 진폭의 조정이 평활 콘덴서의 단자간 전압에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 13은 3차 고조파 신호의 진폭의 조정이 평활 콘덴서의 단자간 전압에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 14는 3차 고조파 신호의 진폭의 조정량과 평활 콘덴서의 단자간 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 15는 3차 고조파 신호의 위상의 조정량과 평활 콘덴서의 단자간 전압의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 3차 고조파 신호의 다른 예를, 3상 전압 지령 신호 및 3상 전류와 함께 나타내는 그래프이다.
이하, 차량 제어 장치의 실시형태에 대하여 설명한다.
(1) 제 1 실시형태의 차량의 구성
먼저, 도 1을 참조하면서, 본 실시형태의 차량(1)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태의 차량(1)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 차량(1)은 직류 전원(11)과, 평활 콘덴서(12)와, 「전력 변환기」의 일 구체예인 인버터(13)와, 「3상 교류 전동기」의 일 구체예인 모터 제너레이터(14)와, 「전동기 제어 장치」의 일 구체예인 ECU(Electronic Control Unit)(15)를 구비하고 있다.
직류 전원(11)은, 충전 가능한 축전 장치이다. 직류 전원(11)의 일례로서, 예를 들면 이차 전지(예를 들면, 니켈 수소 전지나 리튬 이온 전지 등)나, 커패시터(예를 들면, 전기 2중상 커패시터나 대용량의 콘덴서 등)가 예시된다.
평활 콘덴서(12)는, 직류 전원(11)의 정극선과 직류 전원(11)의 부극선의 사이에 접속된 전압 평활용의 콘덴서이다. 즉, 평활 콘덴서(12)는, 정극선과 부극선 사이의 단자간 전압(VH)의 변동을 평활화하기 위한 콘덴서이다.
인버터(13)는, 직류 전원(11)으로부터 공급되는 직류 전력(직류 전압)을 교류 전력(3상 교류 전압)으로 변환한다. 직류 전력(직류 전압)을 교류 전력(3상 교류 전압)으로 변환하기 위해, 인버터(13)는, p측 스위칭 소자(Qup) 및 n측 스위칭 소자(Qun)를 포함하는 U상 아암, p측 스위칭 소자(Qvp) 및 n측 스위칭 소자(Qvn)를 포함하는 V상 아암 및 p측 스위칭 소자(Qwp) 및 n측 스위칭 소자(Qwn)를 포함하는 W상 아암을 구비하고 있다. 인버터(13)가 구비하는 각 아암은, 정극선과 부극선의 사이에 병렬로 접속되어 있다. p측 스위칭 소자(Qup) 및 n측 스위칭 소자(Qun)는, 정극선과 부극선의 사이에 직렬로 접속된다. p측 스위칭 소자(Qvp) 및 n측 스위칭 소자(Qvn) 및 p측 스위칭 소자(Qwp) 및 n측 스위칭 소자(Qwn)에 대해서도 마찬가지이다. p측 스위칭 소자(Qup)에는, p측 스위칭 소자(Qup)의 이미터 단자로부터 p측 스위칭 소자(Qup)의 컬렉터 단자로 전류를 흐르게 하는 정류용 다이오드(Dup)가 접속되어 있다. n측 스위칭 소자(Qun)로부터 n측 스위칭 소자(Qwn)에 대해서도 마찬가지로, 정류용 다이오드(Dun)로부터 정류용 다이오드(Dwn)가 각각 접속되어 있다. 인버터(13)에 있어서의 각 상 아암의 상측 아암(즉, 각 p측 스위칭 소자)과 하측 아암(즉, 각 n측 스위칭 소자)의 중간점은, 각각 모터 제너레이터(14)의 각 상 코일에 접속되어 있다. 그 결과, 인버터(13)에 의한 변환 동작의 결과 생성되는 교류 전력(3상 교류 전압)이, 모터 제너레이터(14)에 공급된다.
모터 제너레이터(14)는, 3상 교류 전동 발전기이다. 모터 제너레이터(14)는, 차량(1)이 주행하기 위해 필요한 토크를 발생하도록 구동한다. 모터 제너레이터(14)가 발생한 토크는, 당해 모터 제너레이터(14)의 회전축에 기계적으로 연결된 구동축을 개재하여, 구동륜에 전달된다. 또한, 모터 제너레이터(14)는, 차량(1)의 제동 시에 전력 회생(발전)을 행해도 된다.
ECU(15)는, 차량(1)의 동작을 제어하기 위한 전자 제어 유닛이다. 특히, 제 1 실시형태에서는 ECU(15)는, 인버터(13)의 동작을 제어하기 위한 인버터 제어 동작을 행한다. 또한, ECU(15)에 의한 인버터 제어 동작에 대해서는, 뒤에 상술한다(도 3으로부터 도 4 등 참조).
여기서, 도 2를 참조하면서, ECU(15)의 구성(특히, 인버터(13)의 동작을 제어하기 위한 구성)에 대하여 설명한다. 도 2는, ECU(15)의 구성(특히, 인버터(13)의 동작을 제어하기 위한 구성)을 나타내는 블록도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, ECU(15)는 전류 지령 변환부(151)와, 3상/2상 변환부(152)와, 전류 제어부(153)와, 2상/3상 변환부(154)와, 「조정 수단」의 일 구체예인 고조파 생성부(155)와, 「생성 수단」의 일 구체예인 가산기(156u)와, 「생성 수단」의 일 구체예인 가산기(156v)와, 「생성 수단」의 일 구체예인 가산기(156w)와, 「제어 수단」의 일 구체예인 PWM(Pulse Width Modulation) 변환부(157)를 구비하고 있다.
전류 지령 변환부(151)는, 모터 제너레이터(14)의 토크 지령값(TR)에 의거하여, 2상 전류 지령 신호(즉, d축 전류 지령 신호(Idtg) 및 q축 전류 지령 신호(Iqtg))를 생성한다. 전류 지령 변환부(151)는, d축 전류 지령 신호(Idtg) 및 q축 전류 지령 신호(Iqtg)를 전류 제어부(153)에 출력한다.
3상/2상 변환부(152)는, 인버터(13)로부터, 피드백 정보로서의 V상 전류(Iv)와 W상 전류(Iw)를 취득한다. 3상/2상 변환부(152)는, 3상 전류값에 상당하는 V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)를, 2상 전류값에 상당하는 d축 전류(Id) 및 q축 전류(Iq)로 변환한다. 3상/2상 변환부(152)는, d축 전류(Id) 및 q축 전류(Iq)를 전류 제어부(153)에 출력한다.
전류 제어부(153)는, 전류 지령 변환부(151)로부터 출력되는 d축 전류 지령 신호(Idtg) 및 q축 전류 지령 신호(Iqtg)와, 3상/2상 변환부(152)로부터 출력되는 d축 전류(Id) 및 q축 전류(Iq)의 차분에 의거하여, 2상 전압 지령 신호에 상당하는 d축 전압 지령 신호(Vd) 및 q축 전압 지령 신호(Vq)를 생성한다. 전류 제어부(153)는, d축 전압 지령 신호(Vd) 및 q축 전압 지령 신호(Vq)를, 2상/3상 변환부(154)에 출력한다.
2상/3상 변환부(154)는, d축 전압 지령 신호(Vd) 및 q축 전압 지령 신호(Vq)를, 3상 전압 지령 신호인 U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw)로 변환한다. 2상/3상 변환부(154)는, U상 전압 지령 신호(Vu)를 가산기(156u)에 출력한다. 마찬가지로, 2상/3상 변환부(154)는, V상 전압 지령 신호(Vv)를 가산기(156v)에 출력한다. 마찬가지로, 2상/3상 변환부(154)는, W상 전압 지령 신호(Vw)를 가산기(156w)에 출력한다.
고조파 생성부(155)는, 3상 전압 지령 신호(즉, U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw)) 및 3상 전류값(즉, U상 전류(Iu), V상 전류(Iv)와 W상 전류(Iw))의 주파수의 3배의 주파수를 갖는 3차 고조파 신호를 생성한다. 특히, 본 실시형태에서는 고조파 생성부(155)는, 2종류의 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)를 생성한다. 단, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2) 중 일방을 생성하는 한편, 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2) 중 타방을 생성하지 않아도 된다. 또한, 2종류의 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)에 대해서는, 뒤에 상술한다(도 3 및 도 4 참조).
추가하여, 고조파 생성부(155)는, 생성한 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2) 중 적어도 일방의 진폭을 적절히 조정한다. 이하의 설명에서는, 설명의 간략화를 위해, 고조파 생성부(155)는, 생성한 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 적절히 조정하는 것으로 한다. 또한, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정 동작에 대해서는, 뒤에 상세히 설명한다(도 9로부터 도 12 참조).
가산기(156u)는, 2상/3상 변환부(154)로부터 출력되는 U상 전압 지령 신호(Vu)에 대하여, 고조파 생성부(155)가 생성하는 2종류의 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)를 가산한다. 그 결과, 가산기(156u)는, U상 변조 신호(Vmu)(=Vu+Vh1+Vh2)를 생성한다. 가산기(156u)는, U상 변조 신호(Vmu)를 PWM 변환부(157)에 출력한다.
가산기(156v)는, 2상/3상 변환부(154)로부터 출력되는 V상 전압 지령 신호(Vv)에 대하여, 고조파 생성부(155)가 생성하는 2종류의 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)를 가산한다. 그 결과, 가산기(156v)는, V상 변조 신호(Vmv)(=Vv+Vh1+Vh2)를 생성한다. 가산기(156v)는, V상 변조 신호(Vmv)를 PWM 변환부(157)에 출력한다.
가산기(156w)는, 2상/3상 변환부(154)로부터 출력되는 W상 전압 지령 신호(Vw)에 대하여, 고조파 생성부(155)가 생성하는 2종류의 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)를 가산한다. 그 결과, 가산기(156w)는, W상 변조 신호(Vmw)(=Vw+Vh1+Vh2)를 생성한다. 가산기(156w)는, W상 변조 신호(Vmw)를 PWM 변환부(157)에 출력한다.
PWM 변환부(157)는, 소정의 캐리어 주파수(f)를 갖는 캐리어 신호(C)와 U상 변조 신호(Vmu)의 대소 관계에 의거하여, p측 스위칭 소자(Qup)를 구동하기 위한 U상 PWM 신호(Gup) 및 n측 스위칭 소자(Qun)를 구동하기 위한 U상 PWM 신호(Gun)를 생성한다. 예를 들면 PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)보다 작은 상태에 있는 U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)에 일치하면, p측 스위칭 소자(Qup)를 온(on)하기 위한 U상 PWM 신호(Gup 및 Gun)를 생성해도 된다. 한편, 예를 들면 PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)보다 큰 상태에 있는 U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)에 일치하면, n측 스위칭 소자(Qun)를 온하기 위한 U상 PWM 신호(Gup 및 Gun)를 생성한다. PWM 변환부(157)는, U상 PWM 신호(Gup 및 Gun)를, 인버터(13)에 출력한다. 그 결과, 인버터(13)(특히, 인버터(13)가 구비하는 U상 아암을 구성하는 p측 스위칭 소자(Qup) 및 n측 스위칭 소자(Qun))는, U상 PWM 신호(Gup 및 Gun)에 따라 동작한다.
또한, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 V상 변조 신호(Vmv)의 대소 관계에 의거하여, p측 스위칭 소자(Qvp)를 구동하기 위한 V상 PWM 신호(Gvp) 및 n측 스위칭 소자(Qvn)를 구동하기 위한 V상 PWM 신호(Gvn)를 생성한다. 추가하여, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 W상 변조 신호(Vmw)의 대소 관계에 의거하여, p측 스위칭 소자(Qwp)를 구동하기 위한 W상 PWM 신호(Gwp) 및 n측 스위칭 소자(Qwn)를 구동하기 위한 W상 PWM 신호(Gwn)를 생성한다. V상 PWM 신호(Gvp 및 Gvn) 및 W상 PWM 신호(Gwp 및 Gwn)의 생성의 태양은, U상 PWM 신호(Gup 및 Gun)의 생성의 태양과 동일하다.
(2) 본 실시형태에 있어서의 인버터 제어 동작의 흐름
계속해서, 도 3을 참조하면서, 본 실시형태의 차량(1)에 있어서 행해지는 인버터 제어 동작(즉, ECU(15)가 행하는 인버터 제어 동작)의 흐름에 대하여 설명한다. 도 3은, 본 실시형태에 있어서의 인버터 제어 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 2상/3상 변환부(154)는, 3상 전압 지령 신호(즉, U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw))를 생성한다(단계 S11). 또한, 3상 전압 지령 신호의 생성 방법은, 도 2를 참조하면서 상술한 바와 같다.
단계 S11의 동작과 병행하거나 또는 서로 전후하여, 3차 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)를 생성한다(단계 S12). 단계 S11 및 단계 S12의 동작과 병행하거나 또는 서로 전후하여, 3차 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성한다(단계 S13).
여기서, 도 4를 참조하면서, 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)에 대하여 설명한다. 도 4는, 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)를, 3상 전압 지령 신호 및 3상 전류와 함께 나타내는 그래프이다.
도 4의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)는 U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw)의 각각(도 4의 1단째의 그래프 참조)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 3차 고조파 신호이다. 바꿔 말하면, 3차 고조파 신호(Vh1)는 U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw)의 각각의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 위상과, 3차 고조파 신호(Vh1)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 위상이 일치한다는 조건을 충족시키는 3차 고조파 신호이다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)는, 적어도 1개의 상전압 지령 신호의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 3차 고조파 신호이다.
예를 들면, 3차 고조파 신호(Vh1)는 U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw)의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 신호 레벨이 제로가 되는 3차 고조파 신호여도 된다. 바꿔 말하면, 3차 고조파 신호(Vh1)는 U상 전압 지령 신호(Vu), V상 전압 지령 신호(Vv) 및 W상 전압 지령 신호(Vw)의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 위상과, 3차 고조파 신호(Vh1)의 신호 레벨이 제로가 되는 위상이 일치한다는 조건을 충족시키는 3차 고조파 신호여도 된다.
도 4의 3단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 예를 들면 3차 고조파 신호(Vh1)의 신호 레벨은, U상 전압 지령 신호(Vu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍(도 4 중의 흰색 동그라미 표시 참조)에서 제로가 된다. 마찬가지로, 3차 고조파 신호(Vh1)의 신호 레벨은, V상 전압 지령 신호(Vv)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍(도 4 중의 흰색 사각 표시 참조)에서 제로가 된다. 마찬가지로, 3차 고조파 신호(Vh1)의 신호 레벨은, W상 전압 지령 신호(Vw)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍(도 4 중의 흰색 삼각 표시 참조)에서 제로가 된다.
고조파 생성부(155)는, 2상/3상 변환부(154)가 생성하는 3상 전압 지령 신호를 참조함으로써, 3차 고조파 신호(Vh1)를 생성해도 된다. 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 메모리 등에 저장되어 있는 파라미터에 의해 규정되어 있는 3차 고조파 신호의 기본 신호의 위상을, 2상/3상 변환부(154)가 생성하는 3상 전압 지령 신호의 위상에 따라 시프트함으로써, 3차 고조파 신호(Vh1)를 생성해도 된다. 혹은, 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 3상 전압 지령 신호를 분주(分周)함으로써 3차 고조파 신호의 기본 신호를 생성함과 함께, 당해 기본 신호의 위상을, 2상/3상 변환부(154)가 생성하는 3상 전압 지령 신호의 위상에 따라 시프트함으로써, 3차 고조파 신호(Vh1)를 생성해도 된다.
한편, 도 4의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh2)는 U상 전류(Iu), V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각(도 4의 2단째의 그래프 참조)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호이다. 바꿔 말하면, 3차 고조파 신호(Vh2)는, U상 전류(Iu), V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 위상과, 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 위상이 일치한다는 조건을 충족시키는 3차 고조파 신호이다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 적어도 1개의 상전류의 신호 레벨이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호이다.
예를 들면 3차 고조파 신호(Vh2)는, U상 전류(Iu), V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호여도 된다.
추가하여, 3차 고조파 신호(Vh2)는, U상 전류(Iu)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서, U상 전압 지령 신호(Vu)의 극성과 일치하는 극성을 갖는 3차 고조파 신호이다. 또한, 3차 고조파 신호(Vh2)는, V상 전류(Iv)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 V상 전압 지령 신호(Vv)의 극성과 일치하는 극성을 갖는 3차 고조파 신호이다. 또한, 3차 고조파 신호(Vh2)는, W상 전류(Iw)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 W상 전압 지령 신호(Vw)의 극성과 일치하는 극성을 갖는 3차 고조파 신호이다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 원하는 상의 상전류의 신호 레벨이 최소가 되는 타이밍에서, 당해 원하는 상의 상전압 지령 신호의 극성과 일치하는 극성을 갖는 3차 고조파 신호이다.
도 4의 4단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 예를 들면 (ⅰ) 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 절대값은, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍(도 4 중의 검은색 동그라미 표시 참조)에서 최대가 되고, (ⅱ) U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 극성은, U상 전압 지령 신호(Vu)의 극성과 일치한다. 마찬가지로, 예를 들면 (ⅰ) 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 절대값은, V상 전류(Iv)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍(도 4 중의 검은색 사각 표시 참조)에서 최대가 되고, (ⅱ) V상 전류(Iv)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 극성은, V상 전압 지령 신호(Vv)의 극성과 일치한다. 마찬가지로, 예를 들면 (ⅰ) 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 절대값은, W상 전류(Iw)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍(도 4 중의 검은색 삼각 표시 참조)에서 최대가 되고, (ⅱ) W상 전류(Iw)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨의 극성은, W상 전압 지령 신호(Vw)의 극성과 일치한다.
고조파 생성부(155)는, 인버터(13)로부터 피드백 정보로서 취득 가능한 3상 전류값을 참조함으로써, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다. 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 메모리 등에 저장되어 있는 파라미터에 의해 규정되어 있는 3차 고조파 신호의 기본 신호의 위상을, 3상 전류값의 위상에 따라 시프트함으로써, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다. 혹은, 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 3상 전류값 또는 3상 전압 지령 신호를 분주함으로써 3차 고조파 신호의 기본 신호를 생성함과 함께, 당해 기본 신호의 위상을, 3상 전류값의 위상에 따라 시프트함으로써, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다.
혹은, 2상/3상 변환부(154)가 3상 전압 지령 신호를 생성한 시점에서, 고조파 생성부(155)는, 3상 전압 지령 신호의 위상을 기준으로 하는 3상 전류값의 위상의 어긋남량(예를 들면, 원하는 상의 3상 전압 지령 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 위상을 기준으로 하는, 당해 원하는 상의 3상 전류값의 신호 레벨이 제로가 되는 위상의 어긋남량)(δ)을 산출할 수 있다. 이 경우에는, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상을, 위상의 어긋남량(δ)에 따라 정해지는 양만큼 시프트시킴으로써, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다. 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상을, 3×δ°-90°(단, 상술한 위상의 어긋남량(δ)의 방향(즉, 원하는 상의 3상 전압 지령 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 위상으로부터 원하는 상의 3상 전류값의 신호 레벨이 제로가 되는 위상을 향하는 방향)을 정의 방향이라고 한다)만큼 시프트시킴으로써, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다. 혹은, 고조파 생성부(155)는, 3상 전압 지령 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 위상으로부터 위상의 어긋남량(δ)에 따라 정해지는 양만큼 시프트한 위상이, 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨이 제로가 되는 위상과 일치하도록, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다. 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 3상 전압 지령 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 위상으로부터 δ°-30°만큼 시프트한 위상이 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨이 제로가 되는 위상과 일치하도록, 3차 고조파 신호의 기본 신호 등으로부터 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다.
또한, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호가 아니어도 된다. 구체적으로는, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 제로보다 커지는 3차 고조파 신호여도 된다. 바꿔 말하면, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 제로가 되지 않는 3차 고조파 신호여도 된다. 단, 이 경우여도, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 원하는 상의 상전류의 신호 레벨이 최소가 되는 타이밍에서, 당해 원하는 상의 상전압 지령 신호의 극성과 일치하는 극성을 갖는 3차 고조파 신호이다. 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 제로보다 커지는 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성하기 위해, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상을, 3×δ°-X°(단, 0<X<180)만큼 시프트시켜도 된다. 혹은, 고조파 생성부(155)는, 3상 전압 지령 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 위상으로부터 δ°-X/3°만큼 시프트한 위상이, 3차 고조파 신호(Vh2)의 신호 레벨이 제로가 되는 위상과 일치하도록, 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성해도 된다. 혹은, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 제로보다 커지는 3차 고조파 신호(Vh2)를 생성하기 위해, 고조파 생성부(155)는, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호(Vh2)(도 4의 4단째의 그래프 참조)의 위상을, Y°(단, -90<Y<90)만큼 시프트시켜도 된다. 또한, 도 4의 5단째의 그래프는, 도 4의 4단째의 그래프에 나타내는 3차 고조파 신호(Vh2)의 위상을 Y1°(단, 0<Y1<90)만큼 시프트시킴으로써 얻어지는 3차 고조파 신호(Vh2)의 일례를 나타내고 있다. 또, 도 4의 6단째의 그래프는, 도 4의 4단째의 그래프에 나타내는 3차 고조파 신호(Vh2)의 위상을 Y2°(단, -90<Y2<0)만큼 시프트시킴으로써 얻어지는 3차 고조파 신호(Vh2)의 일례를 나타내고 있다.
재차 도 3에 있어서, 그 후, PWM 변환부(157)는 단계 S11에서 생성된 3상 전압 지령 신호에 대하여, 단계 S12에서 생성된 3차 고조파 신호(Vh1)를 가산함으로써, 변조 신호를 생성한다(단계 S14). 구체적으로는, PWM 변환부(157)는, 단계 S11에서 생성된 U상 전압 지령 신호(Vu)에 대하여, 단계 S12에서 생성된 3차 고조파 신호(Vh1)를 가산함으로써, U상 변조 신호(Vmu)를 생성한다(단계 S14). 마찬가지로, PWM 변환부(157)는, 단계 S11에서 생성된 V상 전압 지령 신호(Vv)에 대하여, 단계 S12에서 생성된 3차 고조파 신호(Vh1)를 가산함으로써, V상 변조 신호(Vmv)를 생성한다(단계 S14). 마찬가지로, PWM 변환부(157)는, 단계 S11에서 생성된 W상 전압 지령 신호(Vw)에 대하여, 단계 S12에서 생성된 3차 고조파 신호(Vh1)를 가산함으로써, W상 변조 신호(Vmw)를 생성한다(단계 S14).
그 후, PWM 변환부(157)는, 단계 S14에서 생성한 U상 변조 신호(Vmu), V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw) 중 2개의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하는지의 여부를 판정한다(단계 S15). 즉, PWM 변환부(157)는, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하는지의 여부를 판정한다.
또한, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하는 경우에는, 단계 S14에서 생성된 변조 신호에 의거하는 변조율(즉, 단계 S14에서 생성된 변조 신호를 이용하여 인버터(13)를 구동할 때의 변조율)이 상대적으로 커진다고 추측된다. 그렇게 하는 이유는, 변조율은, 변조 신호가 캐리어 신호(C)보다 커지는 기간의 비율과 상관 관계를 갖고 있기 때문이다. 따라서, PWM 변환부(157)는, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하는지의 여부를 판정하는 것에 추가하거나 또는 대신하여, 단계 S14에서 생성된 변조 신호에 의거하는 변조율이 소정값 이상인지의 여부를 판정해도 된다.
단계 S15의 판정의 결과, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하지 않는다고 판정되는 경우(단계 S15:No), 가산기(156u)는, 단계 S11에서 생성된 U상 전압 지령 신호(Vu)에 대하여, 단계 S12에서 생성된 3차 고조파 신호(Vh1) 및 단계 S13에서 생성된 3차 고조파 신호(Vh2)를 가산한다. 그 결과, 가산기(156u)는, U상 변조 신호(Vmu)(=Vu+Vh1+Vh2)를 생성한다(단계 S16). 가산기(156v)도 또한 마찬가지로, V상 변조 신호(Vmv)(=Vv+Vh1+Vh2)를 생성한다(단계 S16). 가산기(156w)도 또한 마찬가지로, W상 변조 신호(Vmw)(=Vv+Vh1+Vh2)를 생성한다(단계 S16).
그 후, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 단계 S16에서 생성한 변조 신호의 대소 관계에 의거하여, PWM 신호(즉, U상 PWM 신호(Gup 및 Gun), V상 PWM 신호(Gvp 및 Gvn), 및 W상 PWM 신호(Gwp 및 Gwn))를 생성한다(단계 S17). 구체적으로는, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 U상 변조 신호(Vmu)의 대소 관계에 의거하여, U상 PWM 신호(Gup 및 Gun)를 생성한다(단계 S17). 마찬가지로, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 V상 변조 신호(Vmv)의 대소 관계에 의거하여, V상 PWM 신호(Gvp 및 Gvn)를 생성한다(단계 S17). 마찬가지로, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 W상 변조 신호(Vmw)의 대소 관계에 의거하여, W상 PWM 신호(Gwp 및 Gwn)를 생성한다(단계 S17). 그 결과, 인버터(13)는, 각 PWM 신호에 의거하여 구동한다.
다른 한편, 단계 S15의 판정의 결과, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재한다고 판정되는 경우(단계 S15:Yes), 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다(단계 S18). 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을, 디폴트의 진폭값으로부터 원하는 진폭값으로 변경한다. 즉, 고조파 생성부(155)는, 디폴트의 진폭값과는 다른 원하는 진폭값을 갖는 3차 고조파 신호(Vh1)(이후, 진폭이 조정된 3차 고조파 신호(Vh1)를, “3차 고조파 신호(Vh1*)”라고 칭한다)를 생성한다. 더 구체적으로는, 고조파 생성부(155)는 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을, 디폴트의 진폭값보다 큰 원하는 진폭값으로 변경해도 된다. 혹은, 고조파 생성부(155)는 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을, 디폴트의 진폭값보다 작은 원하는 진폭값으로 변경해도 된다.
여기서, 도 6을 참조하면서, 도 3의 단계 S18에 있어서의 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하는 동작에 대하여 더 상세하게 설명한다. 도 6은, 도 3의 단계 S18에 있어서의 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하는 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 고조파 생성부(155)는, 전원 전류(Ip) 및 모터 전류(Im)의 각각을 산출한다(단계 S181).
「전원 전류(Ip)」란, 직류 전원(11)과 평활 콘덴서(12)의 사이를 흐르는 전류(보다 바람직하게는, 직류 전원(11)으로부터 평활 콘덴서(12)에 유입되는 전류)를 의미한다. 고조파 생성부(155)는, 예를 들면 전원 전류(Ip)=(모터 제너레이터(14)의 회전 속도×모터 제너레이터(14)의 토크+인버터(13)에 있어서의 손실)/단자간 전압(VH)이라는 수식을 이용하여, 전원 전류(Ip)를 산출해도 된다. 이 경우, 고조파 생성부(155)는, 모터 제너레이터(14)의 회전 속도, 모터 제너레이터(14)의 토크, 인버터(13)에 있어서의 손실 및 단자간 전압(VH)을 직접적으로 또는 간접적으로 나타내는 파라미터를 취득하거나 또는 산출하는 것이 바람직하다. 단, 고조파 생성부(155)는, 그 밖의 방법을 이용하여, 전원 전류(Ip)를 산출해도 된다.
「모터 전류(Im)」란, 평활 콘덴서(12)와 모터 제너레이터(14)의 사이를 흐르는 전류(보다 바람직하게는, 평활 콘덴서(12)로부터 모터 제너레이터(14)로 유입되는 전류)를 의미한다. 모터 전류(Im)는, 3개의 상 중 다른 2개의 상과는 스위칭 상태가 다른 1개의 상의 상전류와 일치한다. 예를 들면 모터 전류(Im)는, U상, V상 및 W상 중 p측 스위칭 소자가 단독으로 온이 되어 있는 상의 상전류 그 자체 또는 단독으로 오프가 되어 있는 상의 상전류의 부호를 반전시킨 전류값과 일치한다. 구체적으로는, 예를 들면, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Qup) 및 W상 아암의 p측 스위칭 소자(Qwp)가 오프가 되어 있고 또한 V상 아암의 p측 스위칭 소자(Qvp)가 온이 되어 있는 경우에는, V상 전류(Iv) 그 자체가 모터 전류(Im)가 된다. 예를 들면, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Qup) 및 W상 아암의 p측 스위칭 소자(Qwp)가 온이 되어 있고 또한 V상 아암의 p측 스위칭 소자(Qvp)가 오프가 되어 있는 경우에는, V상 전류(Iv)의 부호를 반전시킨 값(즉, -Iv)이 모터 전류(Im)가 된다.
그 후, 고조파 생성부(155)는, 모터 전류(Im)와 전원 전류(Ip) 사이의 대소 관계를 판정한다(단계 S182). 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 큰지의 여부를 판정한다.
단계 S182의 판정에 추가하여, 고조파 생성부(155)는, 3개의 상 중 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정할 때에 주목해야 하는 1개의 상(이후, 적절히 “주목층”이라고 칭한다)의 변조 신호의 변화의 태양을 판정한다(단계 S183 및 단계 S184). 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 주목층의 변조 신호가 증가하고 있는지의 여부를 판정한다.
또한, 「주목상(相)」이란, 도 3의 단계 S14에서 생성한 변조 신호 중 캐리어 신호(C)의 피크값을 초과하고 있지 않은 변조 신호가 속하는 상을 의미한다. 구체적으로는, 3상 교류에서의 각 변조 신호의 위상이 120° 어긋나 있는 것을 고려하면, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 경우에는(도 3의 단계 S15:Yes), 다른 1개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있지 않을 것이다. 이 경우, 당해 다른 1개의 상이 주목층이 된다.
단계 S182로부터 단계 S184의 판정의 결과, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 크고 또한 주목층의 변조 신호가 증가하고 있다고 판정되는 경우에는(단계 S182:Yes 또한 단계 S183:Yes), 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정한다(단계 S185). 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 진폭이 감소하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정해도 된다(뒤에 상술하는 도 12 참조).
단계 S182로부터 단계 S184의 판정의 결과, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 크고 또한 주목층의 변조 신호가 감소하고 있다고(즉, 증가하고 있지 않다고) 판정되는 경우에는(단계 S182:Yes 또한 단계 S183:No), 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 제 2 조정 태양으로 조정한다(단계 S186). 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 진폭이 증가하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정해도 된다(뒤에 상술하는 도 9 참조).
단계 S182로부터 단계 S184의 판정의 결과, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 작고(즉, 크지 않고) 또한 주목층의 변조 신호가 증가하고 있다고 판정되는 경우에는(단계 S182:No 또한 단계 S184:Yes), 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 제 2 조정 태양으로 조정한다(단계 S186). 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 진폭이 증가하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정해도 된다(뒤에 상술하는 도 10 참조).
단계 S182로부터 단계 S184의 판정의 결과, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 작고 또한 주목층의 변조 신호가 감소하고 있다고 판정되는 경우에는(단계 S182:No 또한 단계 S184:No), 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정한다(단계 S185). 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 진폭이 감소하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정해도 된다(뒤에 상술하는 도 11 참조).
즉, 본 실시형태에서는 고조파 생성부(155)는, 주목층(즉, 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있지 않은 다른 1개의 상)의 변조 신호의 변화의 태양 및 전원 전류(Ip)와 모터 전류(Im)의 대소 관계에 따라, 3차 고조파 신호(Vh1)의 조정 태양을 결정하고 있다.
재차 도 3에 있어서, 그 후, 가산기(156u)는, 단계 S11에서 생성된 U상 전압 지령 신호(Vu)에 대하여, 단계 S18에서 진폭이 조정된 3차 고조파 신호(Vh1*)를 가산한다. 그 결과, 가산기(156u)는, U상 변조 신호(Vmu)(=Vu+Vh1*)를 생성한다(단계 S19). 가산기(156v)도 또한 마찬가지로, V상 변조 신호(Vmv)(=Vv+Vh1*)를 생성한다(단계 S19). 가산기(156w)도 또한 마찬가지로, W상 변조 신호(Vmw)(=Vw+Vh1*)를 생성한다(단계 S19).
그 후, PWM 변환부(157)는, 캐리어 신호(C)와 단계 S19에서 생성한 변조 신호의 대소 관계에 의거하여, PWM 신호(즉, U상 PWM 신호(Gup 및 Gun), V상 PWM 신호(Gvp 및 Gvn), 및 W상 PWM 신호(Gwp 및 Gwn))를 생성한다(단계 S17).
이상 설명하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하지 않는 경우에는, 3상 전압 지령 신호에 대하여, 진폭이 조정되어 있지 않은 3차 고조파 신호(Vh1)에 추가하여, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산된다. 그 결과, 상술한 3차 고조파 신호(Vh2)를 이용하지 않는 비교예의 인버터 제어 동작과 비교하여, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 리플이 적합하게 억제된다. 더 구체적으로는, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는(전형적으로는, 제로가 되는) 타이밍에서의 상대적으로 큰 리플의 발생이 적합하게 억제된다. 이하, 도 7 및 도 8을 참조하면서, 그 이유에 대하여 설명한다. 도 7은, 3상 전류값의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는(전형적으로는, 제로가 되는) 타이밍에서 상대적으로 큰 리플이 발생하는 이유를 설명하기 위한 그래프 및 블록도이다. 도 8은, 3차 고조파 신호(Vh2)를 3상 전압 지령 신호에 가산한 경우에 발생하는 리플을, 3차 고조파 신호(Vh2)를 3상 전압 지령 신호에 가산하지 않는 경우에 발생하는 리플과 비교하면서 나타내는 그래프이다.
도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, U상 전류(Iu), V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는(도 7에 나타내는 예에서는, 제로가 되는) 타이밍에서, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 리플이 상대적으로 커진다. 이하, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 주목하여 설명을 진행시킨다. 단, V상 전류(Iv)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍 및 W상 전류(Iw)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서도 마찬가지의 것을 말할 수 있다.
도 7의 (a)의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍 또는 당해 타이밍의 전후에서는, V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)는, V상 전류(Iv)의 신호 레벨의 절대값이 W상 전류(Iw)의 신호 레벨의 절대값과 근사하거나 또는 대략 혹은 거의 일치한다는 관계를 갖는다. 추가하여, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서는, V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)는, V상 전류(Iv)의 극성이 W상 전류(Iw)의 극성과 반대가 되는 관계를 갖는다. 그 결과, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 인버터(13) 내를 흐르는 전류(예를 들면 모터 제너레이터(14)로부터 인버터(13)를 향해 흐르는 전류나, 인버터(13)로부터 모터 제너레이터(14)를 향해 흐르는 전류)의 대부분 또는 거의 전부는, 모터 제너레이터(14)로부터 인버터(13)의 V상 아암 및 W상 아암을 개재하여 모터 제너레이터(14)로 환류된다. 즉, 인버터(13)는, 실질적으로는, 모터 제너레이터(14)로부터 인버터(13)에 점차 유입되는 전류의 대부분 또는 거의 전부를 그대로 모터 제너레이터(14)로 유출시키는 환류 모드로 동작하고 있다고 말할 수 있다. 이러한 환류 모드로 인버터(13)가 동작하고 있는 동안에는, 콘덴서 전류(즉, 평활 콘덴서(12)를 흐르는 전류)가 제로 또는 대략 제로에 근사하는 값이 된다(도 7의 (a)의 3단째의 그래프 참조). 환류 모드로 인버터(13)가 동작하고 있는 동안에는, 직류 전원(11)으로부터 공급되는 직류 전력의 대부분 또는 거의 전부가 평활 콘덴서(12)에 대하여 공급된다. 그 결과, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 증가하기 쉬워진다.
따라서, U상 전류(Iu), V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 발생할 수 있는 단자간 전압(VH)의 리플을 억제하기 위해서는, 환류 모드로 인버터(13)가 동작하고 있는 기간을 짧게 하는 것이 바람직하다고 상정된다. 그래서, 본 실시형태에서는, ECU(15)는, 환류 모드로 인버터(13)가 동작하고 있는 기간을 짧게 하기 위해, 3차 고조파 신호(Vh2)를 가산함으로써 생성되는 U상 변조 신호(Vmu), V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)를 이용하여, 인버터(13)를 동작시킨다.
여기서, 3차 고조파 신호(Vh2)는 U상 전류(Iu), V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 된다는(혹은, 제로보다 커진다는) 특성을 갖고 있다. 또한, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 소정 상의 상전류의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서 당해 소정 상의 상전압 지령 신호의 극성과 일치하는 극성을 갖는다는 특성을 갖고 있다.
따라서, 도 8의 (b)의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 3차 고조파 신호(Vh2)가 U상 전압 지령 신호(Vu)에 가산됨으로써 생성되는 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값은, U상 전압 지령 신호(Vu)의 신호 레벨의 절대값보다 커진다. 또한, 도면의 간략화를 위해 도시하고 있지 않지만, V상 전류(Iv)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 3차 고조파 신호(Vh2)가 V상 전압 지령 신호(Vv)에 가산됨으로써 생성되는 V상 변조 신호(Vmv)의 신호 레벨의 절대값은, V상 전압 지령 신호(Vv)의 신호 레벨의 절대값보다 커진다. 마찬가지로, 도면의 간략화를 위해 도시하고 있지 않지만, W상 전류(Iw)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 3차 고조파 신호(Vh2)가 W상 전압 지령 신호(Vw)에 가산됨으로써 생성되는 W상 변조 신호(Vmw)의 신호 레벨의 절대값은, W상 전압 지령 신호(Vw)의 신호 레벨의 절대값보다 커진다.
한편, 도 8의 (a)의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 후술하는 바와 같이 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는다는 전제하에서는, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되지 않고 생성되는 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값은, U상 전압 지령 신호(Vu)의 신호 레벨의 절대값보다 커지지 않는다. 또한, 도면의 간략화를 위해 도시하고 있지 않지만, V상 전류(Iv)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 후술하는 바와 같이 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는다는 전제하에서는, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되지 않고 생성되는 V상 변조 신호(Vmv)의 신호 레벨의 절대값은, V상 전압 지령 신호(Vv)의 신호 레벨의 절대값보다 커지지 않는다. 마찬가지로, 도면의 간략화를 위해 도시하고 있지 않지만, W상 전류(Iw)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서, 후술하는 바와 같이 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는다는 전제하에서는, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되지 않고 생성되는 W상 변조 신호(Vmw)의 신호 레벨의 절대값은, W상 전압 지령 신호(Vw)의 신호 레벨의 절대값보다 커지지 않는다.
그 결과, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되지 않는 경우와 비교하여, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서 U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)를 하회하는 기간이 짧아진다(단, U상 변조 신호(Vmu)가 정극성인 경우). 혹은, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에 있어서 U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)를 초과하는 기간이 짧아진다(단, U상 변조 신호(Vmu)가 부극성인 경우). U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)를 상회하거나 또는 초과하는 기간이 짧아지면, 인버터(13)를 환류 모드로 동작시키는 요인이 된 각 스위칭 소자의 스위칭 상태가 변경된다. 즉, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)를 상회하거나 또는 초과하는 기간이 짧아지면, 인버터(13)가 환류 모드로 동작하는 기간이 짧아진다(도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각의 4단째의 그래프 참조). 따라서, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되지 않는 경우와 비교하여, U상 전류(Iu)의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 발생할 수 있는 단자간 전압(VH)의 리플이 적합하게 억제된다. 또한, 동일한 이유로부터, V상 전류(Iv) 및 W상 전류(Iw)의 각각의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 발생할 수 있는 단자간 전압(VH)의 리플도 또한 적합하게 억제된다.
또한, 도 8의 (b)는, 3상 전류값의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호(Vh2)를 이용한 경우의 단자간 전압(VH) 및 콘덴서 전류를 나타내고 있다. 그러나, 3상 전류값의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 제로보다 커지는(단, 최대가 되지 않는) 3차 고조파 신호(Vh2)를 이용하는 경우여도, 마찬가지의 기술적 효과가 상응하게 얻어지는 것은 말할 것도 없다. 즉, 3상 전류값의 신호 레벨이 제로가 되는 타이밍에서 신호 레벨의 절대값이 최대가 되는 3차 고조파 신호(Vh2)(도 8의 (b)의 1단째의 그래프 참조)의 위상을 Y°(단, -90<Y<90) 시프트시킴으로써 얻어지는 3차 고조파 신호(Vh2)를 이용하는 경우여도, 마찬가지의 기술적 효과가 상응하게 얻어지는 것은 말할 것도 없다. 예를 들면, 도 8의 (b)의 1단째의 그래프에 나타내는 고조파 신호(Vh2)의 위상을 Y1°(단, 0<Y1<90)만큼 시프트시킴으로써 얻어지는 3차 고조파(Vh2)를 이용하는 경우여도, 인버터(13)가 환류 모드로 동작하는 기간이 상응하게 짧아져서, 결과적으로, 단자간 전압(VH)의 리플이 상응하게 억제된다. 마찬가지로, 예를 들면, 도 8의 (b)의 1단째의 그래프에 나타내는 고조파 신호(Vh2)의 위상을 Y2°(단, -90<Y2<0)만큼 시프트시킴으로써 얻어지는 3차 고조파(Vh2)를 이용하는 경우여도, 인버터(13)가 환류 모드로 동작하는 기간이 상응하게 짧아져서, 결과적으로, 단자간 전압(VH)의 리플이 상응하게 억제된다.
또, 3차 고조파 신호(Vh2)에 의해 얻어지는 기술적 효과를 고려하면, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 소정 상의 상전류의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서, 당해 소정 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값을 당해 소정 상의 상전압 지령 신호의 신호 레벨의 절대값보다 크게 하도록 작용한다는 특성을 갖고 있는 3차 고조파 신호라고 말할 수 있다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh2)는, U상 전류(Iu)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값을 U상 전압 지령 신호(Vu)의 신호 레벨의 절대값보다 크게 하도록 작용한다는 특성을 갖고 있는 3차 고조파 신호라고 말할 수 있다. 마찬가지로, 3차 고조파 신호(Vh2)는, V상 전류(Iv)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서, V상 변조 신호(Vmv)의 신호 레벨의 절대값을 V상 전압 지령 신호(Vv)의 신호 레벨의 절대값보다 크게 하도록 작용한다는 특성을 갖고 있는 3차 고조파 신호라고 말할 수 있다. 마찬가지로, 3차 고조파 신호(Vh2)는, W상 전류(Iw)의 신호 레벨의 절대값이 최소가 되는 타이밍에서, W상 변조 신호(Vmw)의 신호 레벨의 절대값을 W상 전압 지령 신호(Vw)의 신호 레벨의 절대값보다 크게 하도록 작용한다는 특성을 갖고 있는 3차 고조파 신호라고 말할 수 있다. 따라서, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 도 4에 예시한 3차 고조파 신호뿐만 아니라, 이러한 특성을 갖는 3차 고조파 신호이면 어떤 신호여도 된다.
한편, 본 실시형태에서는, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간이 존재하는 경우에는, 3상 전압 지령 신호에 대하여, 진폭이 조정된 3차 고조파 신호(Vh1)가 가산되는 한편, 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산되지 않아도 된다. 그 결과, 인버터(13)에 있어서의 변조율이 상대적으로 커져버리는 경우여도, 3차 고조파(Vh1)의 진폭을 조정하지 않고 또한 상술한 3차 고조파 신호(Vh2)를 이용하지 않는 비교예의 인버터 제어 동작과 비교하여, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 리플이 적합하게 억제된다. 이하, 도 9로부터 도 13을 참조하면서, 그 이유에 대하여 설명한다. 도 9는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정이 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다. 도 10은, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정이 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다. 도 11은, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정이 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다. 도 12는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정이 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다. 도 13은, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정이 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
먼저, 상술한 바와 같이 본 실시형태에서는, 인버터(13)의 동작을 제어하기 위해, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)가 가산됨으로써 생성되는 변조 신호가 이용된다. 이 때문에, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)의 쌍방이 가산됨으로써 생성되는 변조 신호는, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1)만이 가산됨으로써 생성되는 변조 신호와 비교하여, 캐리어 신호(C)의 피크값을 넘을(즉, 최대값을 상회하거나 또는 최소값을 하회할) 가능성이 상대적으로 높아진다. 즉, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)의 쌍방이 가산됨으로써 변조 신호가 생성되는 경우에는, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1)만이 가산됨으로써 변조 신호가 생성되는 경우와 비교하여, 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커지기 쉬워진다.
한편, 모터 제너레이터(14)를 적합하게 제어하기 위해서는, 인버터(13)에 있어서의 변조율이, 인버터(13)나 모터 제너레이터(14)나 차량(1)의 사양에 따라 정해지는 소정의 제한값 이하가 되는 것이 바람직하다. 그러나, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1)뿐만 아니라 3차 고조파 신호(Vh2)가 가산됨으로써 변조 신호가 생성되는 경우에는, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1)만이 가산됨으로써 변조 신호가 생성되는 경우와 비교하여, 변조율이 커져버릴지도 모른다. 이 경우, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)가 가산되면, 변조율이 소정의 제한값보다 커져버릴 우려가 있다. 따라서, 변조율이 상대적으로 커지는(예를 들면 소정값 이상이 되는) 경우에는, 변조율이 소정의 제한값 이하가 되는 것이 바람직하다는 제약에 의해, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh2)를 가산하는 것이 곤란해질지도 모른다. 따라서, 변조율이 상대적으로 큰 경우에는, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh2)를 가산하는 방법과는 다른 방법을 이용하여, 단자간 전압(VH)의 리플을 억제하는 것이 요망된다.
그래서 검토하면, 상술한 바와 같이, 변조율이 상대적으로 큰 경우에는, 2개의 상의 변조 신호(즉, 3상 전압 지령 신호+3차 고조파 신호(Vh1))의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 경우가 많다. 여기서, 3상 교류에서의 각 변조 신호의 위상이 120° 어긋나 있는 것을 고려하면, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 경우여도, 다른 1개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값은, 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있지 않을 것이다. 이 경우, 인버터(13)의 동작(즉, 모터 제너레이터(14)의 동작)은, 실질적으로는, 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있지 않은 다른 1개의 상(즉, 상술한 주목층)의 변조 신호에 의해 규정된다. 따라서, 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있지 않은 다른 1개의 상(즉, 상술한 주목층)의 변조 신호의 특성을 조정하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 리플을 제어할 수 있을 것이다.
그래서, 본 실시형태에서는, 고조파 생성부(155)는, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 상태에서, 다른 1개의 상인 주목층의 변조 신호의 특성을 조정하기 위해, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다. 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되면, 주목상의 변조 신호의 신호 레벨이 변동한다. 주목상의 변조 신호의 신호 레벨이 변동하면, 당해 주목상의 변조 신호와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀐다. 주목상의 변조 신호와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌면, 인버터(13)의 동작 태양도 바뀐다. 인버터(13)의 동작 태양이 바뀌면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 변화 태양도 바뀐다. 이 때문에, 고조파 생성부(155)가 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 적합하게 조정함으로써, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 리플이 제어된다.
구체적으로는, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)의 리플을 제어하기 위해, 고조파 생성부(155)는, 이하에 설명하는 관점에서, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하는 것이 바람직하다.
먼저, 도 9에 나타내는 바와 같이, 기간 T1에 주목한다. 기간 T1에서는, 도 9의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, V상 변조 신호(Vmv)(=V상 전압 지령 신호(Vv)+3차 고조파 신호(Vh1)) 및 W상 변조 신호(Vmw)(=W상 전압 지령 신호(Vw)+3차 고조파 신호(Vh1))의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진다. 또한, 기간 T1에서는 도 9의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 변조 신호(Vmu)(=U상 전압 지령 신호(Vu)+3차 고조파 신호(Vh1))는, 단조(單調)로 감소하고 있다. 또한, 기간 T1에서는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 큰 것으로 한다.
이러한 상황에 있는 기간 T1에서는, V상 아암의 p측 스위칭 소자(Gvp)가 계속해서 온하고 또한 W상 아암의 p측 스위칭 소자(Gwp)가 계속해서 오프한다. 이러한 V상 아암 및 W상 아암의 스위칭 상태를 전제로 하여 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 큰 것을 고려하면, 기간 T1에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 오프하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 증가한다. 바꿔 말하면, 기간 T1에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 온하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 감소한다.
이 경우, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하기 전의 U상 변조 신호(Vmu)(이후, 적절히 “진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)”라고 칭한다: 도 9의 2단째의 그래프의 파선 참조)와 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한 후의 U상 변조 신호(Vmu)(이후, 적절히 “진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)”라고 칭한다: 도 9의 2단째의 그래프의 실선 참조) 사이의 대소 관계가 특정한 상태가 되도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다. 구체적으로는, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 예를 들면 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다.
도 9의 2단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태와, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태 사이의 경계점은, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점으로 되어 있다. 이 경우, 전형적으로는, 고조파 생성부(155)는, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 증가하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 증가시킨다. 즉, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값보다 커지도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 증가시킨다.
또한, 도 9에 나타내는 기간 T1에서는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 크고 또한 주목층의 변조 신호가 감소하고 있다고 판정된다(도 6의 단계 S182:Yes 또한 도 6의 단계 S183:No). 따라서, 기간 T1에 있어서, 고조파 생성부(155)는, 진폭이 증가하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다(도 6의 단계 S186). 이 때문에, 기간 T1에 있어서 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정할 수 있다.
그 결과, 도 9의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 좌측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 작아지는 기간이 상대적으로 짧아진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 로(low) 레벨이 되는 기간(즉, p측 스위칭 소자(Gup)가 오프하는 기간이고, 단자간 전압(VH)이 증가하는 기간)이 상대적으로 짧아진다. 따라서, 도 9의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 감소하기 쉬워진다.
한편, 도 9의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 우측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 작아지는 기간이 길어진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 로 레벨이 되는 기간이 길어진다. 따라서, 도 9의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 증가하기 쉬워진다.
그 결과, 도 9의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)의 파형은, 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압(VH)이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 형상이 되기 쉬워진다. 구체적으로는, 도 9의 4단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 예를 들면, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점의 전후에 있어서 단자간 전압(VH)이 상대적으로 작아진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다.
한편, 기간 T1에 있어서 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 증가했다고 해도, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각과 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌는 경우는 거의 또는 전혀 없다. 왜냐하면, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 증가의 유무에 관계없이, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각의 신호 레벨의 절대값이 이미 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커지기 때문이다. 따라서, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정에 기인하여, V상 변조 신호(Vmv) 또는 W상 변조 신호(Vmw)와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 단자간 전압(VH)을 증가시켜버리는 상태로 바뀌어버리는(즉, 목적에 반하는 상태로 바뀌어버리는) 경우는 거의 또는 전혀 없다. 예를 들면 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정에 기인하여, U상 변조 신호(Vmu)와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 단자간 전압(VH)을 감소시켜버리는 상태로 바뀌는 한편, V상 변조 신호(Vmv)와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 단자간 전압(VH)을 증가시켜버리는 상태로 바뀌어버리는 경우는 거의 또는 전혀 없다. 이 의미에 있어서, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진 기간 중에 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하는 것은 유익하다.
계속해서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 기간 T2에 주목한다. 기간 T2에서는, 도 10의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진다 또한, 기간 T2에서는 도 10의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 변조 신호(Vmu)는, 단조로 증가하고 있다. 또한, 기간 T2에서는, 전원 전류(Ip)가 모터 전류(Im)보다 큰 것으로 한다.
이러한 상황에 있는 기간 T2에서는, 도 9에 나타내는 기간 T1과 비교하여, V상 아암 및 W상 아암의 각각의 스위칭 상태가 반전하고 있다는 점에 있어서 다르다. 이 때문에, 기간 T2에서는, V상 아암의 p측 스위칭 소자(Gvp)가 계속해서 오프하고 또한 W상 아암의 p측 스위칭 소자(Gwp)가 계속해서 온한다. 이러한 V상 아암 및 W상 아암의 스위칭 상태를 전제로 하여 전원 전류(Ip)가 모터 전류(Im)보다 큰 것을 고려하면, 기간 T2에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 온하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 증가한다. 바꿔 말하면, 기간 T2에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 오프하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 감소한다.
이 경우, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)(도 10의 2단째의 그래프의 파선 참조)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)(도 10의 2단째의 그래프의 실선 참조) 사이의 대소 관계가 특정한 상태가 되도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다. 구체적으로는, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다.
도 10의 2단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태와, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태 사이의 경계점은, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점으로 되어 있다. 이 경우, 전형적으로는 고조파 생성부(155)는, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 증가하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 증가시킨다. 즉, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값보다 커지도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 증가시킨다.
또한, 도 10에 나타내는 기간 T2에서는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 작고 또한 주목층의 변조 신호가 증가하고 있다고 판정된다(도 6의 단계 S182:No 또한 도 6의 단계 S184:Yes). 따라서, 기간 T2에 있어서, 고조파 생성부(155)는, 진폭이 증가하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다(도 6의 단계 S186). 이 때문에, 기간 T2에 있어서, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정할 수 있다.
그 결과, 도 10의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 좌측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 커지는 기간이 상대적으로 짧아진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 하이(high) 레벨이 되는 기간(즉, p측 스위칭 소자(Gup)가 온하는 기간이고, 단자간 전압(VH)이 증가하는 기간)이 상대적으로 짧아진다. 따라서, 도 10의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 감소하기 쉬워진다.
한편, 도 10의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 우측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 커지는 기간이 길어진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 하이 레벨이 되는 기간이 길어진다. 따라서, 도 10의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 증가하기 쉬워진다.
그 결과, 도 10의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)의 파형은, 아래로 볼록해지는 형상이 되기 쉬워진다. 구체적으로는, 도 10의 4단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 예를 들면 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점의 전후에 있어서 단자간 전압(VH)이 상대적으로 작아진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다.
한편, 기간 T1과 마찬가지로, 기간 T2에 있어서 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 증가했다고 해도, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각과 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌는 경우는 거의 또는 전혀 없다.
계속해서, 도 11에 나타내는 바와 같이, 기간 T3에 주목한다. 기간 T3에서는, 도 11의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진다. 또한, 기간 T3에서는 도 11의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 변조 신호(Vmu)는, 단조로 감소하고 있다. 또한, 기간 T3에서는, 전원 전류(Ip)가 모터 전류(Im)보다 큰 것으로 한다.
이러한 상황에 있는 기간 T3에서는, 도 9에 나타내는 기간 T1과 비교하여, 전원 전류(Ip)와 모터 전류(Im)의 대소 관계가 반전하고 있다는 점에 있어서 다르다. 이 때문에, 기간 T3에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 온하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 증가한다. 바꿔 말하면, 기간 T3에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 오프하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 감소한다.
이 경우, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)(도 11의 2단째의 그래프의 파선 참조)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)(도 11의 2단째의 그래프의 실선 참조) 사이의 대소 관계가 특정한 상태가 되도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다. 구체적으로는, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다.
도 11의 2단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태와, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태 사이의 경계점은, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점으로 되어 있다. 이 경우, 전형적으로는, 고조파 생성부(155)는, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 감소하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 감소시킨다. 즉, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값보다 작아지도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 감소시킨다.
또한, 도 11에 나타내는 기간 T3에서는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 작고 또한 주목층의 변조 신호가 감소하고 있다고 판정된다(도 6의 단계 S182:No 또한 도 6의 단계 S184:No). 따라서, 기간 T3에 있어서, 고조파 생성부(155)는, 진폭이 감소하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다(도 6의 단계 S185). 이 때문에, 기간 T3에 있어서 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정할 수 있다.
그 결과, 도 11의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 좌측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 커지는 기간이 상대적으로 짧아진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 하이 레벨이 되는 기간(즉, p측 스위칭 소자(Gup)가 온하는 기간이고, 단자간 전압(VH)이 증가하는 기간)이 상대적으로 짧아진다. 따라서, 도 11의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 감소하기 쉬워진다.
한편, 도 11의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 우측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 커지는 기간이 길어진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 하이 레벨이 되는 기간이 길어진다. 따라서, 도 11의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 증가하기 쉬워진다.
그 결과, 도 11의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)의 파형은, 아래로 볼록해지는 형상이 되기 쉬워진다. 구체적으로는, 도 11의 4단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 예를 들면, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점의 전후에 있어서 단자간 전압(VH)이 상대적으로 작아진다. 그 결과, 단자간 전압의 피크값이 내려가기 쉬워진다.
그 한편, 고조파 생성부(155)는, 기간 T3에 있어서 V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각과 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌는 경우는 거의 또는 전혀 없도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 감소시키는 것이 바람직하다. 그렇게 하는 이유는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 과도하게 감소시켜버리면, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각과 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌어버릴 우려가 있기 때문이다. 그 결과, V상 변조 신호(Vmv) 또는 W상 변조 신호(Vmw)와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 단자간 전압(VH)을 증가시켜버리는 상태로 바뀌어버릴 우려가 있기 때문이다.
계속해서, 도 12에 나타내는 바와 같이, 기간 T4에 주목한다. 기간 T4에서는, 도 12의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값보다 커진다. 또한, 기간 T4에서는 도 12의 1단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, U상 변조 신호(Vmu)는, 단조로 증가하고 있다. 또한, 기간 T4에서는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 큰 것으로 한다.
이러한 상황에 있는 기간 T4에서는, 도 9에 나타내는 기간 T1과 비교하여, V상 아암 및 W상 아암의 각각의 스위칭 상태가 반전하고 있고 또한 전원 전류(Ip)와 모터 전류(Im)의 대소 관계가 반전하고 있다는 점에 있어서 다르다. 이 때문에, 기간 T4에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 오프하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 증가한다. 바꿔 말하면, 기간 T4에서는, U상 아암의 p측 스위칭 소자(Gup)가 온하면, 평활 콘덴서(12)의 단자간 전압(VH)이 감소한다.
이 경우, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)(도 12의 2단째의 그래프의 파선 참조)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)(도 12의 2단째의 그래프의 실선 참조) 사이의 대소 관계가 특정한 상태가 되도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다. 구체적으로는, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다.
도 12의 2단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태와, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태 사이의 경계점은, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점으로 되어 있다. 이 경우, 전형적으로는, 고조파 생성부(155)는, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 감소하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 감소시킨다. 즉, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값이 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨의 절대값보다 작아지도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 감소시킨다.
또한, 도 12에 나타내는 기간 T4에서는, 모터 전류(Im)가 전원 전류(Ip)보다 크고 또한 주목층의 변조 신호가 증가하고 있다고 판정된다(도 6의 단계 S182:Yes 또한 도 6의 단계 S183:Yes). 따라서, 기간 T4에 있어서, 고조파 생성부(155)는, 진폭이 감소하도록 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다(도 6의 단계 S185). 이 때문에, 기간 T4에 있어서, 고조파 생성부(155)는, 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)와 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu) 사이의 대소 관계가, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태로부터, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태로 천이하도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정할 수 있다.
그 결과, 도 12의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 큰 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 좌측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 작아지는 기간이 상대적으로 짧아진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 로 레벨이 되는 기간(즉, p측 스위칭 소자(Gup)가 오프하는 기간이고, 단자간 전압(VH)이 증가하는 기간)이 상대적으로 짧아진다. 따라서, 도 12의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 감소하기 쉬워진다.
한편, 도 12의 3단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 진폭 조정 후 U상 변조 신호(Vmu)가 진폭 조정 전 U상 변조 신호(Vmu)보다 작은 상태(즉, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점보다 우측의 영역)에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, U상 변조 신호(Vmu)가 캐리어 신호(C)보다 작아지는 기간이 상대적으로 길어진다. 즉, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정됨으로써, PWM 신호가 로 레벨이 되는 기간이 상대적으로 길어진다. 따라서, 도 12의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)은 증가하기 쉬워진다.
그 결과, 도 12의 4단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되는 경우에는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 조정되지 않는 경우와 비교하여, 단자간 전압(VH)의 파형은, 아래로 볼록해지는(즉, 단자간 전압(VH)이 작아지는 측을 향해 돌출되는) 형상이 되기 쉬워진다. 구체적으로는, 도 12의 4단째의 그래프에 나타내는 예에서는, 예를 들면, U상 변조 신호(Vmu)의 신호 레벨이 제로가 되는 점의 전후에 있어서 단자간 전압(VH)이 상대적으로 작아진다. 그 결과, 단자간 전압(VH)의 피크값이 내려가기 쉬워진다.
그 한편, 고조파 생성부(155)는, 기간 T2에 있어서 V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각과 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌는 경우는 거의 또는 전혀 없도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 감소시키는 것이 바람직하다. 그렇게 하는 이유는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 과도하게 감소시켜버리면, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)의 각각과 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 바뀌어버릴 우려가 있기 때문이다. 그 결과, V상 변조 신호(Vmv) 또는 W상 변조 신호(Vmw)와 캐리어 신호(C)의 대소 관계가 단자간 전압(VH)을 증가시켜버리는 상태로 바뀌어버릴 우려가 있기 때문이다.
또한, 도 9로부터 도 12에서는, U상 변조 신호(Vmu)에 주목하여 설명을 진행시키고 있다. 그러나, V상 변조 신호(Vmv) 및 W상 변조 신호(Vmw)에 대해서도 마찬가지의 것을 말할 수 있다.
이러한 3차 고조파(Vh1)의 진폭의 조정의 결과, 도 13에 나타내는 바와 같이, 단자간 전압(VH)의 피크값(특히, 리플의 피크값)이 작아진다. 구체적으로는, 단자간 전압(VH)의 목표 전압(Vc)을 제로 레벨로 한 경우의 정극성 측(즉, 목표 전압(Vc)보다 큰 측)의 리플이 작아진다. 즉, 목표 전압(Vc)을 제로 레벨로 한 경우의 정극성 측의 리플의 변동폭이 작아진다. 한편, 목표 전압(Vc)을 제로 레벨로 한 경우의 부극성 측(즉, 목표 전압(Vc)보다 작은 측)의 리플은 커진다. 즉, 목표 전압(Vc)을 제로 레벨로 한 경우의 부극성 측의 리플의 변동폭이 커진다. 또, 리플 전체의 변동폭은 실질적으로는 유지된다. 단, 경우에 따라서는, 리플 전체의 변동폭이 크거나 또는 작아져도 된다. 어느쪽이든, 본 실시형태에 의하면, 단자간 전압(VH)의 리플의 피크값이 작아지도록, 단자간 전압(VH)의 리플이 적합하게 억제된다.
또한, 단자간 전압(VH)의 감소의 태양은, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 조정량에 의해 바뀔 수 있다. 예를 들면 도 14의 (a)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 증가량이 α인 경우의 단자간 전압(VH)을 나타내고 있다. 도 14의 (b)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 증가량이 β(단, β>α)인 경우의 단자간 전압(VH)을 나타내고 있다. 도 14의 (c)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 증가량이 γ(단, γ>β)인 경우의 단자간 전압(VH)을 나타내고 있다. 도 14에 나타내는 예에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 증가량이 β인 경우의 단자간 전압(VH)의 피크값이 가장 작아진다. 따라서, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭의 증가량이 β가 되도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하는 것이 바람직하다.
이때, 고조파 생성부(155)는, 단자간 전압(VH)을 측정하는 전압 검출기의 검출 결과를 피드백 정보로서 취득함과 함께, 당해 취득한 단자간 전압(VH)에 의거하는 피드백 제어를 행함으로써, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정해도 된다. 혹은, 고조파 생성부(155)는, 상술한 관점에서 미리 조정되어 있는 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 나타내는 파라미터가 메모리 등에 저장되어 있는 경우에는, 당해 메모리 등에 저장된 파라미터를 이용하여, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정(혹은, 결정)해도 된다. 어느쪽이든, 상술한 관점에서 동적으로(바꿔 말하면, 리얼 타임으로) 조정되거나 또는 미리 조정되어 있는 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭이 이용되는 인버터 제어 동작은, 본 발명의 기술적 범위에 속한다.
또한, 상술의 설명에서는 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정하고 있다. 그러나, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭에 추가하거나 또는 대신하여, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상을 조정해도 된다. 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상이 조정되는 경우여도, 상술한 각종 효과가 상응하게 누려진다.
또한, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상이 조정되는 경우에는, 단자간 전압(VH)의 감소의 태양은, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상의 조정량에 의해 바뀔 수 있다. 예를 들면 도 15의 (a)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상의 조정량이 d1인 경우의 단자간 전압(VH)을 나타내고 있다. 도 15의 (b)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상의 조정량이 d2(단, d2>d1)인 경우의 단자간 전압(VH)을 나타내고 있다. 도 15의 (c)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상의 조정량이 d3(단, d3>d2)인 경우의 단자간 전압(VH)을 나타내고 있다. 도 15에 나타내는 예에서는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상의 조정량이 d2인 경우의 단자간 전압(VH)의 피크값이 가장 작아진다. 따라서, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상의 조정량이 d2가 되도록, 3차 고조파 신호(Vh1)의 위상을 조정하는 것이 바람직하다.
또, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭(혹은, 위상)을 조정하는 동작은, 변조 신호와 캐리어 신호(C)의 대소 관계를 조정하는 동작에 상당한다고 말할 수 있다. 이 때문에, 고조파 생성부(155)가 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭(혹은, 위상)을 조정하는 것에 추가하거나 또는 대신하여, PWM 변환부(157)가 캐리어 신호(C)의 진폭을 조정해도 된다. 즉, PWM 변환부(157)는, 도 9로부터 도 12에 나타내는 상태가 실현되도록, 캐리어 신호(C)의 진폭을 조정해도 된다. PWM 변환부(157)가 캐리어 신호(C)의 진폭을 조정하는 경우여도, 상술한 각종 효과가 상응하게 누려진다.
또, 상술의 설명에서는 고조파 생성부(155)는, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있는 기간이 존재하는 경우에, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정한다. 그러나, 2개의 상의 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 캐리어 신호(C)의 피크값의 절대값을 초과하고 있는 기간이 존재하지 않는 경우여도, 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 조정해도 된다. 예를 들면 고조파 생성부(155)는, 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 항상 또는 원하는 기간 중에 조정해도 된다. 이 경우여도, 상술한 각종 효과가 상응하게 누려진다. 단, 이 경우에는, 목표 전압(Vc)을 제로 레벨로 한 경우의 정극성 측 및 부극성 측의 쌍방의 리플이 작아질 가능성이 높다. 즉, 리플 전체의 변동폭이 작아질 가능성이 높다. 단, 단자간 전압(VH)의 리플의 피크값이 작아지도록, 단자간 전압(VH)의 리플이 적합하게 억제되는 것에 변함은 없다.
또한, 고조파 생성부(155)가 3차 고조파 신호(Vh1)의 진폭을 항상 또는 원하는 기간 중에 조정하는 경우, PWM 변환부(157)가 PWM 신호를 생성할 때에 이용하는 변조 신호는, 3상 전압 지령 신호에 대하여 진폭이 조정된 3차 고조파 신호(Vh1)를 가산함으로써 생성되는 변조 신호여도 된다. 즉, 3상 전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호(Vh1 및 Vh2)를 가산함으로써 생성되는 변조 신호가 이용되지 않아도 된다.
또한, 상술의 설명에서는, 3차 고조파 신호(Vh2)가 정현파인 예(도 4 참조)를 이용하여 설명을 진행시키고 있다. 그러나, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 3상 전압 지령 신호 또는 3상 전류값의 주파수의 3배의 주파수를 갖는 임의의 교류 신호여도 된다. 예를 들면 도 16의 3단째 및 5단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 방형파(이른바, 펄스파) 신호여도 된다. 혹은, 예를 들면 도 16의 4단째 및 6단째의 그래프에 나타내는 바와 같이, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 삼각파 신호여도 된다. 혹은, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 톱니파 등의 다른 형상을 갖는 신호여도 된다. 요컨대, 3차 고조파 신호(Vh2)는, 동일한 파형 패턴(바람직하게는, 신호 레벨이 변화되는 동일한 파형 패턴)이, 3상 전압 지령 신호 또는 3상 전류값의 주파수의 3배의 주파수에 대응하는 주기로 주기적으로 나타나는 신호이면 된다. 3차 고조파 신호(Vh1)에 대해서도 마찬가지이다.
또, 상술의 설명에서는, 차량(1)이 단일의 모터 제너레이터(14)를 구비하는 예를 이용하여 설명을 진행시키고 있다. 그러나, 차량(1)은, 복수의 모터 제너레이터(14)를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 차량(1)은, 모터 제너레이터(14)마다 대응하는 인버터(13)를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 이 경우, ECU(15)는 인버터(14)마다 독립적으로 상술한 인버터 제어 동작을 행해도 된다. 혹은, 차량(1)은, 모터 제너레이터(14)에 더하여 엔진을 추가로 구비하고 있어도 된다. 즉, 차량(1)은, 하이브리드 차량이어도 된다.
또, 상술의 설명에서는, 인버터(13) 및 모터 제너레이터(14)가 차량(1)에 탑재되는 예를 이용하여 설명을 진행시키고 있다. 그러나, 인버터(13) 및 모터 제너레이터(14)는, 차량(1) 이외의 임의의 기기(예를 들면, 인버터(13) 및 모터 제너레이터(14)를 이용하여 동작하는 기기이며, 예를 들면 공조 기기 등)에 탑재되어도 된다. 인버터(13) 및 모터 제너레이터(14)가 차량(1) 이외의 임의의 기기에 탑재되는 경우여도, 상술한 각종 효과가 누려지는 것은 말할 것도 없다.
본 발명은, 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위 및 명세서 전체로부터 이해할 수 있는 발명의 요지 혹은 사상에 반하지 않는 범위에서 적절히 변경 가능하고, 그러한 변경을 수반하는 전동기 제어 장치도 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
1, 2: 차량 제어 장치 11: 직류 전원
12: 평활 콘덴서 13: 인버터
14: 모터 제너레이터 15: ECU
151: 전류 지령 변환부 152: 3상/2상 변환부
153: 전류 제어부 154: 2상/3상 변환부
155: 고조파 생성부 156u, 156v, 156w: 가산기
157: PWM 변환부 258: 주파수 조정부
Iu: U상 전류 Iv: V상 전류
Iw: W상 전류 Vu: U상 전압 지령 신호
Vv: V상 전압 지령 신호 Vw: W상 전압 지령 신호
Vh1: 3차 고조파 신호 Vh2: 3차 고조파 신호
Vmu: U상 변조 신호 Vmv: V상 변조 신호
Vmw: W상 변조 신호 VH: 단자간 전압
Qup, Qvp, Qwp: p측 스위칭 소자
Qun, Qvn, Qwn: n측 스위칭 소자
Dup, Dun, Dvp, Dvn, Dwp, Dwn: 정류용 다이오드

Claims (15)

  1. 직류 전원과, 상기 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 전력 변환기와, 상기 전력 변환기에 대하여 전기적으로 병렬로 접속되는 평활 콘덴서와, 상기 전력 변환기로부터 출력되는 교류 전력을 이용하여 구동하는 3상 교류 전동기를 구비하는 전동기 시스템을 제어하는 전동기 제어 장치에 있어서,
    상기 3상 교류 전동기의 동작을 규정하는 상전압 지령 신호에 대하여 3차 고조파 신호를 가산함으로써 변조 신호를 생성하는 생성 수단과,
    상기 변조 신호를 이용하여 상기 전력 변환기의 동작을 제어하는 제어 수단과,
    상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 조정 수단을 구비하고,
    상기 조정 수단은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되는 경우의 상기 평활 콘덴서의 단자간 전압의 피크값이, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 제 1 소정값이 되는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값이, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 제 2 소정값이 되는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값보다 작아지는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭이 상기 제 1 소정값이 되도록 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, 상기 단자간 전압의 리플의 변동폭을 유지하면서, 상기 단자간 전압의 목표값을 기준으로 하는 상기 단자간 전압의 정극성 측의 리플의 변동폭이, 상기 단자간 전압의 목표값을 기준으로 하는 상기 단자간 전압의 부극성 측의 리플의 변동폭보다 작아지도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, 상기 단자간 전압의 상태가, 상기 단자간 전압이 증가하는 시간보다 상기 단자간 전압이 감소하는 시간이 길어지는 상태로부터, 상기 단자간 전압이 감소하는 시간보다 상기 단자간 전압이 증가하는 시간이 길어지는 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, 진폭이 조정된 상기 3차 고조파 신호를 가산함으로써 생성되는 상기 변조 신호인 진폭 조정 완료 변조 신호와 진폭이 조정되어 있지 않은 상기 3차 고조파 신호를 가산함으로써 생성되는 상기 변조 신호인 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨보다 커지는 제 1 상태로부터, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호의 신호 레벨이 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨보다 작아지는 제 2 상태로, 또는, 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제로가 되는 점을 경계로 하여, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가, 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 또는 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨의 변화 태양, 및 (ⅱ) 상기 직류 전원과 상기 평활 콘덴서의 사이를 흐르는 제 1 전류와, 상기 3상 교류 전동기와 상기 평활 콘덴서의 사이를 흐르는 제 2 전류의 대소 관계에 따라 정해지는 태양으로, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정하며,
    상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양과는 다른 제 2 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 상기 제 1 조정 태양과는 다른 제 2 조정 태양으로 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 변화 태양은, 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는 변화 태양 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 감소하는 변화 태양 중 어느 일방이고,
    상기 제 2 변화 태양은, 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는 변화 태양 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 감소하는 변화 태양 중 어느 타방이며,
    상기 제 1 관계는, 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 커지는 관계 및 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 작아지는 관계 중 어느 일방이고,
    상기 제 1 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 일방이며,
    상기 제 2 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 타방인 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 제 1 변화 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 제 1 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 제 1 조정 태양으로 조정하며,
    상기 조정 수단은, (ⅰ) 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 상기 제 1 태양으로 변화되고 또한 (ⅱ) 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류의 대소 관계가 상기 제 1 관계와는 다른 제 2 관계에 있는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 상기 제 1 조정 태양과는 다른 제 2 조정 태양으로 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 변화 태양은, 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 증가하는 변화 태양 및 상기 진폭 미조정 변조 신호의 신호 레벨이 시간의 경과와 함께 감소하는 변화 태양 중 어느 일방이고,
    상기 제 1 관계는, 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 커지는 관계 및 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 작아지는 관계 중 어느 일방이며,
    상기 제 1 관계는, 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 커지는 관계 및 상기 제 1 전류가 상기 제 2 전류보다 작아지는 관계 중 어느 타방이고,
    상기 제 1 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 일방이며,
    상기 제 2 조정 태양은, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 증가시키는 조정 태양 및 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 감소시키는 조정 태양 중 어느 타방인 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  12. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고,
    상기 제 1 상태는, (ⅰ) 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간보다 짧아지는 상태, 또는, (ⅱ) 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간보다 길어지는 상태이며,
    상기 제 2 상태는, 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 작아지는 기간보다 길어지는 상태, 또는, (ⅱ) 상기 진폭 조정 완료 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간이, 상기 진폭 미조정 변조 신호가 상기 캐리어 신호보다 커지는 기간보다 짧아지는 상태인 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  13. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고,
    상기 조정 수단은, 3상 중 2상의 상기 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 상기 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지는 기간 중에, 3상 중 다른 1상에 있어서 상기 진폭 조정 완료 변조 신호와 상기 진폭 미조정 변조 신호 사이의 대소 관계가 상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 또는 상기 제 2 상태로부터 상기 제 1 상태로 천이하도록, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고,
    상기 조정 수단은, (ⅰ) 3상 중 2상의 상기 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 상기 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하고, (ⅱ) 3상 중 2상의 상기 변조 신호의 신호 레벨의 절대값이 상기 캐리어 신호의 신호 레벨의 피크값의 절대값보다 커지지 않는 경우에는, 상기 3차 고조파 신호의 진폭을 조정하지 않는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 변조 신호와 소정 주파수의 캐리어 신호의 대소 관계에 따라 상기 전력 변환기의 동작을 제어하고,
    상기 조정 수단은, 상기 캐리어 신호의 진폭을 조정하며,
    상기 조정 수단은, 상기 캐리어 신호의 진폭이 조정되는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값이, 상기 캐리어 신호의 진폭이 조정되지 않는 경우의 상기 단자간 전압의 피크값보다 작아지도록, 상기 캐리어 신호의 진폭을 조정하는 것을 특징으로 하는 전동기 제어 장치.
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