WO2016021007A1 - 車両用電力変換装置 - Google Patents

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隆志 高木
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a vehicle power conversion device.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the fundamental wave means an AC component having a frequency that is desired to be output to the AC motor.
  • an alternating current in which the fundamental wave and the harmonic are combined is supplied to the alternating current motor, physical vibration caused by the frequency component of the current is generated in the stator or rotor of the alternating current motor. And the electromagnetic noise (direct noise) depending on the vibration frequency of this physical vibration is generated.
  • the electromagnetic noise generated by the AC motor includes individual propagation noise generated by the vibration of the AC motor propagating through a motor installation base such as a carriage to which the AC motor is attached and the vehicle body.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a vehicular power conversion device capable of suppressing electromagnetic noise and improving the quietness of the vehicle inside and outside the vehicle.
  • the vehicular power conversion device is a vehicular power conversion device that controls a plurality of AC motors for vehicle travel installed on a motor installation base.
  • the vehicle power conversion device includes a plurality of inverter circuits and a plurality of control units.
  • the plurality of inverter circuits are configured to convert DC power into three-phase AC power by ON / OFF operations of the plurality of switching elements, and the three-phase AC power is connected to the AC motor associated among the plurality of AC motors.
  • Supply The plurality of control units generate a control signal for controlling on / off of the plurality of switching elements of the inverter circuit based on a comparison result between the signal wave and the carrier wave, and the control unit associates among the plurality of inverter circuits.
  • PWM control is performed on the inverter circuit by the control signal.
  • the plurality of control units perform PWM control on the associated inverter circuit by a control signal generated using carrier waves having different phases, and the phase difference of the carrier waves is installed on the motor installation base Based on the number of the plurality of AC motors.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicular power conversion device 1 according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the waveform of the carrier waves A and B used in order to produce
  • FIG. It is a figure which shows the simulation result which frequency-analyzed the sum of the voltage between phases. It is a graph which shows the relationship between the phase difference of two carrier waves, and the integral value of the spectral component obtained by frequency analysis. It is a figure which shows schematic structure of 1 A of vehicle power converter devices which concern on the 2nd Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a vehicle power conversion device 1 according to the first embodiment.
  • the vehicular power conversion apparatus 1 controls the AC motors 51 and 52 for vehicle travel, which are installed on the same motor installation base 50.
  • the motor installation base 50 is a carriage of a railway vehicle, but may be a carriage of another vehicle.
  • the AC motors 51 and 52 are, for example, three-phase AC motors such as permanent magnet synchronous motors (PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor).
  • PMSM Permanent Magnet Synchronous Motor
  • the vehicular power conversion apparatus 1 is usually provided not on the carriage but on the railway vehicle body.
  • the vehicle power conversion device 1 includes inverter circuits 2 and 3 connected to AC motors 51 and 52, and a control unit 4 that outputs a control signal (gate signal) to the inverter circuits 2 and 3. 5, a DC power source 11 for supplying DC power to the inverter circuits 2 and 3, contactors 12 and 13 for turning on / off DC power to the inverter circuits 2 and 3, smoothing capacitors 14 and 15, DC voltage Detectors 16 and 17 and alternating current detectors 18a, 18b, 19a and 19b are provided.
  • a control signal gate signal
  • the inverter circuits 2 and 3 have switching elements Q1 to Q6 and diodes D1 to D6 connected in parallel to the switching elements.
  • the inverter circuits 2 and 3 are configured to convert DC power input from the DC power supply 11 into three-phase AC power having a predetermined frequency and voltage by the on / off operation of the switching elements Q1 to Q6.
  • the three-phase AC power converted by the inverter circuit 2 is supplied to the AC motor 51 through the AC supply lines 21a, 22a, and 23a.
  • the three-phase AC power converted by the inverter circuit 3 is supplied to the AC motor 52 via the AC supply lines 21b, 22b, and 23b.
  • switching elements Q1 to Q6 are semiconductor switching elements and are, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBT), but are not limited thereto, and may be bipolar transistors or MOSFETs. Further, the configuration of the inverter circuit is not limited to that shown in FIG. 1, and other configurations may be used as long as they convert DC power into AC power.
  • IGBT insulated gate bipolar transistors
  • the inverter circuits 2 and 3 supply three-phase AC power to the AC motor associated among the AC motors 51 and 52. That is, the inverter circuit 2 supplies three-phase AC power to the AC motor 51, and the inverter circuit 3 supplies three-phase AC power to the AC motor 52.
  • the control unit 4 inputs the voltage value of the DC voltage input to the inverter circuit 2 from the DC voltage detector 16 and inputs the current value of the AC current output from the inverter circuit 2 from the AC current detectors 18a and 18b. To do.
  • the control unit 5 inputs the voltage value of the DC voltage input to the inverter circuit 3 from the DC voltage detector 17, and the current value of the AC current output from the inverter circuit 3 to the AC current detector 19 a, Input from 19b.
  • the control parts 4 and 5 may be comprised by one processor, for example, and may be comprised by an individual processor.
  • the control units 4 and 5 generate control signals for on / off control of the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuits 2 and 3, and perform PWM control on the inverter circuits associated with the control signals. That is, the control unit 4 performs PWM control on the inverter circuit 2, and the control unit 5 performs PWM control on the inverter circuit 3.
  • control units 4 and 5 perform PWM control on the inverter circuits 2 and 3 by a control signal generated using carriers having different phases.
  • the carrier phase difference will be described in detail later.
  • control units 4 and 5 generate the control signal based on the comparison result between the signal wave and the carrier wave.
  • the signal wave is measured by the input DC voltage value of the inverter circuit (value measured by the DC voltage detectors 16 and 17) and the output AC current of the inverter circuit (AC current detectors 18a, 18b, 19a and 19b). Value).
  • a triangular wave having a predetermined frequency is used as the carrier wave, but a waveform having another shape such as a sawtooth wave may be used.
  • phase adjusting means such as a phase shift circuit or a delay circuit using an operational amplifier. Generated by adjusting.
  • Contactor 12 electrically connects or disconnects DC power supply 11 and inverter circuit 2.
  • the contactor 13 electrically connects or disconnects the DC power supply 11 and the inverter circuit 3.
  • the inverter circuits 2 and 3 can be opened or closed by the contactors 12 and 13, respectively. Thereby, for example, when the inverter circuit 2 fails, it is possible to continue the motor control by the inverter circuit 3 by electrically disconnecting the DC power supply 11 and the inverter circuit 2 by the contactor 12.
  • Smoothing capacitors 14 and 15 are capacitors for smoothing the voltage output from the DC power supply 11, and for example, filter capacitors are used.
  • the DC voltage detector 16 measures the DC voltage input to the inverter circuit 2, and the measured voltage value is output to the control unit 4.
  • the DC voltage detector 17 measures the DC voltage input to the inverter circuit 3, and the measured voltage value is output to the control unit 5.
  • the alternating current detector 18 a is provided in the alternating current supply line 21 a and measures the alternating current flowing in the U phase of the alternating current motor 51.
  • the AC current detector 18 b is provided in the AC supply line 23 a and measures the AC current flowing in the W phase of the AC motor 51.
  • the alternating current detector 19a is provided in the alternating current supply line 21b and measures the alternating current flowing in the U phase of the alternating current motor 52.
  • the alternating current detector 19b is provided in the alternating current supply line 23b and The alternating current flowing in the W phase is measured.
  • the alternating current may be measured for any two phases of the U phase, the V phase, and the W phase, or may be measured for all three phases by adding an alternating current detector.
  • FIG. 2 shows the waveforms of carrier waves A and B used to generate control signals for inverter circuits 2 and 3.
  • the carrier wave A is used for generating a control signal for the inverter circuit 2
  • the carrier wave B is used for generating a control signal for the inverter circuit 3.
  • the phase difference between carrier A and carrier B is 90 °. This phase difference is based on the number of AC motors installed on the motor installation base 50. In order to increase the effect of reducing electromagnetic noise, it is preferable that the frequencies of carrier A and carrier B are substantially the same.
  • the phase difference of the carrier wave in this embodiment will be described in more detail. It is assumed that the number of AC motors installed on the motor installation base 50 is N (N is an integer of 2 or more). Since the inverter circuit is provided for each AC motor, the vehicle power converter 1 is provided with N inverter circuits.
  • phase of a carrier wave used for generating a control signal to be output to the inverter circuit is set to 0 ° with respect to a predetermined inverter circuit among the N inverter circuits, the other (N ⁇ 1)
  • the phases of the carrier waves used for generating the control signal to be output to the inverter circuit are (180 / N) °, ⁇ 2 ⁇ (180 / N) ⁇ °, ⁇ 3 ⁇ (180 / N) ⁇ °, respectively. .., ⁇ (N ⁇ 1) ⁇ (180 / N) ⁇ ° is within a predetermined angle range centered on it.
  • the phase of the carrier wave used for generating the control signal of each inverter circuit is a predetermined angle range centering on 0 ° and 90 °. It is a value in.
  • the phase of the carrier wave used for generating the control signal of each inverter circuit is 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °. It is a value within a predetermined angle range as the center.
  • the predetermined angle range is, for example, a range that does not overlap with an adjacent carrier wave, that is, ⁇ (90 / N) °.
  • a pulsating current is generated due to the interphase voltage, and electromagnetic noise is generated by the generation of the pulsating current. That is, the interphase voltage is a major cause of vehicle electromagnetic noise. Therefore, it is effective to analyze the interphase voltage in order to evaluate electromagnetic noise. With reference to FIG. 3, the result of frequency analysis of the interphase voltage will be described.
  • FFT frequency analysis
  • the broken line shows the spectrum of the interphase voltage when the phase difference between the two carriers is 0 °
  • the solid line shows the spectrum of the interphase voltage when the phase difference is 90 °.
  • the frequency of the carrier wave is 750 Hz.
  • the spectral components are shown in the audible range (100 Hz to 20 kHz) excluding the fundamental wave. Further, it is assumed that the three-phase AC power output from the inverter circuits 2 and 3 is a symmetric three-phase having the same phase.
  • the spectral component having the highest peak value appears at 1.5 kHz.
  • the phase difference is 90 °
  • the peak at 1.5 kHz disappears.
  • the phase difference is 90 °
  • the peak near 4.5 kHz has also disappeared.
  • the value obtained by integrating the spectral components in the audible range of 100 Hz to 20 kHz is 2.11 when the phase difference is 0 °, whereas it is 0.99 when the phase difference is 90 °, and the phase difference is 90 °. It can be seen that the integration value is reduced by more than half by providing. This is due to the following reason.
  • the timing for turning on / off the switching elements Q1 to Q6 is shifted between the inverter circuit 2 and the inverter circuit 3.
  • the harmonic components generated by the inverter circuits cancel each other.
  • the harmonic peak of the voltage of the sum of the interphase voltages disappears, and the integral value of the spectral components is greatly reduced.
  • the phase of one carrier wave is 90 ° or 270 ° (ie, ⁇ 90 °) with respect to the phase of one carrier wave (0 °)
  • the integrated value becomes almost minimum.
  • the integral value is minimized at a phase difference smaller than 90 ° (about 75 °) because the power factor is not an ideal value (1) but about 0.85. is doing.
  • the phase of the carrier wave is preferably within an angle range of ⁇ 30 ° centered on 90 ° (or 270 °), and more preferably within an angle range of ⁇ 15 °.
  • the inverter circuits to which the plurality of AC motors 51 and 52 are assigned respectively when a plurality of AC motors 51 and 52 are installed on the same motor installation base 50, the inverter circuits to which the plurality of AC motors 51 and 52 are assigned respectively.
  • PWM control is performed with 2 and 3
  • control signals generated based on carrier waves having different phases are used.
  • the harmonic components generated in the inverter circuits 2 and 3 cancel each other.
  • the vibrations of the AC motors 51 and 52 installed on the motor installation base 50 do not change, it is possible to reduce the individual propagation noise generated by the vibrations propagating through the motor installation base 50 and the vehicle body.
  • the first embodiment it is possible to suppress electromagnetic noise and improve the quietness inside and outside of a vehicle such as a railway vehicle.
  • each inverter circuit is individually provided with a control unit, whereas the second embodiment is different from the second embodiment. In the embodiment, only one common control unit for controlling each inverter is provided.
  • the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a schematic configuration of a vehicle power converter 1A according to the second embodiment.
  • configurations having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1.
  • the vehicle power converter 1 ⁇ / b> A supplies inverter circuits 2 and 3, a common control unit 6 that outputs a control signal to the inverter circuits 2 and 3, and DC power to the inverter circuits 2 and 3.
  • a DC power supply 11, a smoothing capacitor 14, a DC voltage detector 16, and AC current detectors 18a, 18b, 19a, 19b are provided.
  • the DC voltage detector 16 measures the DC voltage input to the inverter circuits 2 and 3. The voltage value measured by the DC voltage detector 16 is output to the common control unit 6.
  • the common control unit 6 inputs the DC voltage input to the inverter circuits 2 and 3 from the DC voltage detector 16 and also converts the AC current output from the inverter circuits 2 and 3 to the AC current detectors 18a, 18b, 19a, Input from 19b.
  • the common control unit 6 generates, for each of the plurality of inverter circuits, a control signal for ON / OFF control of the plurality of switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit based on the comparison result between the signal wave and the carrier wave. And the common control part 6 performs PWM control with respect to several inverter circuits with the produced
  • the common control unit 6 generates a control signal for each of the inverter circuits 2 and 3, and performs PWM control on the inverter circuits 2 and 3 based on the generated control signals.
  • the common control unit 6 performs PWM control on a plurality of inverter circuits by a control signal generated using carrier waves having different phases.
  • Other features relating to the phase difference of the carrier wave are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description will not be repeated.
  • the second embodiment it is possible to improve the quietness of a vehicle such as a railway vehicle inside and outside the vehicle.

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Abstract

［課題］電磁騒音を抑制し、車両の車内および車外における静粛性を向上させることが可能な車両用電力変換装置を提供する。 ［解決手段］実施形態に係る車両用電力変換装置は、モータ設置台に設置された車両走行用の複数の交流電動機を制御し、複数のインバータ回路と、複数の制御部とを備える。複数のインバータ回路は、前記複数の交流電動機のうち対応付けられた交流電動機に三相交流電力を供給する。複数の制御部は、前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子をオン／オフ制御するための制御信号を生成し、前記複数のインバータ回路のうち対応付けられたインバータ回路に対してＰＷＭ制御を行う。前記複数の制御部は、互いに位相の異なる搬送波を使用して生成された制御信号により、前記対応付けられたインバータ回路に対するＰＷＭ制御を行い、前記搬送波の位相差は、前記モータ設置台に設置された前記複数の交流電動機の台数に基づく。

Description

車両用電力変換装置
　本発明の実施形態は、車両用電力変換装置に関する。
　近年、鉄道車両等の車両の駆動方式については、パワーエレクトロニクス技術の発展に伴い、直流電力を交流電力に変換するインバータを用いて、交流電動機を制御する方式が主流となっている。
　しかし、インバータ制御を行う場合、電磁騒音が発生するという課題がある。これは、直流電力を交流電力に変換する際、インバータに対してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行っていることに起因している。ＰＷＭ制御では、インバータのスイッチング素子のオン／オフ制御に使用されるパルス電圧は矩形波であり、その立上がりと立下りにおいて急峻な電圧変化が発生する。
　この急峻な電圧変化により、インバータの出力電流には基本波に対して高調波が常時重畳されることとなる。ここで、基本波とは、交流電動機に出力したい周波数の交流成分のことをいう。この基本波と高調波が合成された交流電流を交流電動機に通電すると、交流電動機の固定子や回転子において電流の周波数成分に起因した物理的振動が発生する。そして、この物理的振動の振動周波数に依存した電磁騒音（直接騒音）が発生する。
　交流電動機で発生する電磁騒音には、上記の直接騒音の他、交流電動機が取り付けられた台車等のモータ設置台および車体本体を交流電動機の振動が伝播することによって発生する個体伝播騒音もある。
特許第３２４７５３９号
　本発明が解決しようとする課題は、電磁騒音を抑制し、車両の車内および車外における静粛性を向上させることが可能な車両用電力変換装置を提供することである。
　実施形態に係る車両用電力変換装置は、モータ設置台に設置された車両走行用の複数の交流電動機を制御する車両用電力変換装置である。この車両用電力変換装置は、複数のインバータ回路と、複数の制御部とを備える。複数のインバータ回路は、複数のスイッチング素子のオン／オフ動作により直流電力を三相交流電力に変換するように構成され、前記複数の交流電動機のうち対応付けられた交流電動機に前記三相交流電力を供給する。複数の制御部は、信号波と搬送波との比較結果に基づいて、前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子をオン／オフ制御するための制御信号を生成し、前記複数のインバータ回路のうち対応付けられたインバータ回路に対して前記制御信号によりＰＷＭ制御を行う。前記複数の制御部は、互いに位相の異なる搬送波を使用して生成された制御信号により前記対応付けられたインバータ回路に対するＰＷＭ制御を行い、前記搬送波の位相差は、前記モータ設置台に設置された前記複数の交流電動機の台数に基づく。
本発明の第１の実施形態に係る車両用電力変換装置１の概略的な構成を示す図である。 インバータ回路２，３の制御信号を生成するために使用される搬送波Ａ，Ｂの波形を示す図である。 相間電圧の和を周波数解析したシミュレーション結果を示す図である。 ２つの搬送波の位相差と、周波数解析で得られたスペクトル成分の積分値との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る車両用電力変換装置１Ａの概略的な構成を示す図である。
　以下、本発明に係る実施形態の車両用電力変換装置について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
　第１の実施形態に係る車両用電力変換装置について図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る車両用電力変換装置１の概略的な構成を示している。
　車両用電力変換装置１は、同一のモータ設置台５０に設置された、車両走行用の交流電動機５１，５２を制御する。ここで、モータ設置台５０は、鉄道車両の台車であるが、その他の車両の台車であってもよい。また、交流電動機５１，５２は、例えば、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ：Permanent Magnet Synchronous Motor）等の三相交流モータである。なお、鉄道車両用の場合、車両用電力変換装置１は、通常、台車ではなく鉄道車両本体に設けられる。
　車両用電力変換装置１は、図１に示すように、交流電動機５１，５２に接続されたインバータ回路２，３と、インバータ回路２，３に制御信号（ゲート信号）を出力する制御部４，５と、インバータ回路２，３に直流電力を供給する直流電源１１と、インバータ回路２，３に直流電力を投入／開放するための接触器１２，１３と、平滑コンデンサ１４，１５と、直流電圧検出器１６，１７と、交流電流検出器１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂとを備えている。以下、各構成要素について詳しく説明する。
　インバータ回路２，３は、図１に示すように、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６と、各スイッチング素子に並列接続されたダイオードＤ１～Ｄ６とを有している。インバータ回路２，３は、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のオン／オフ動作により、直流電源１１から入力した直流電力を、所定の周波数および電圧の三相交流電力に変換するように構成されている。インバータ回路２により変換された三相交流電力は、交流供給線２１ａ，２２ａ，２３ａを介して交流電動機５１に供給される。同様に、インバータ回路３により変換された三相交流電力は、交流供給線２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを介して交流電動機５２に供給される。
　なお、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、半導体スイッチング素子であり、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）であるが、これに限るものではなく、バイポーラトランジスタまたはＭＯＳＦＥＴ等であってもよい。また、インバータ回路の構成は、図１に示すものに限られず、直流電力を交流電力に変換するものであれば他の構成でもよい。
　インバータ回路２，３は、図１に示すように、複数の交流電動機５１，５２のうち対応付けられた交流電動機に三相交流電力を供給する。即ち、インバータ回路２は交流電動機５１に三相交流電力を供給し、インバータ回路３は交流電動機５２に三相交流電力を供給する。
　制御部４は、インバータ回路２に入力される直流電圧の電圧値を直流電圧検出器１６から入力するとともに、インバータ回路２から出力される交流電流の電流値を交流電流検出器１８ａ，１８ｂから入力する。同様に、制御部５は、インバータ回路３に入力される直流電圧の電圧値を直流電圧検出器１７から入力するとともに、インバータ回路３から出力される交流電流の電流値を交流電流検出器１９ａ，１９ｂから入力する。なお、制御部４，５は、例えば、一つのプロセッサで構成されてもよいし、個別のプロセッサで構成されてもよい。
　制御部４，５は、インバータ回路２，３のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をオン／オフ制御するための制御信号を生成し、この制御信号により対応付けられたインバータ回路に対してＰＷＭ制御を行う。即ち、制御部４はインバータ回路２に対してＰＷＭ制御を行い、制御部５はインバータ回路３に対してＰＷＭ制御を行う。
　より詳しくは、制御部４，５は、互いに位相の異なる搬送波（キャリア）を使用して生成された制御信号により、インバータ回路２，３に対するＰＷＭ制御を行う。搬送波の位相差については、後ほど詳しく説明する。
　制御信号の生成方法についてより詳しくは、制御部４，５は、信号波と搬送波との比較結果に基づいて制御信号を生成する。ここで、信号波は、インバータ回路の入力直流電圧値（直流電圧検出器１６，１７で計測された値）およびインバータ回路の出力交流電流（交流電流検出器１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂで計測された値）に基づいて生成される。搬送波は、例えば所定の周波数の三角波が用いられるが、のこぎり波など他の形状の波形が用いられてもよい。なお、互いに位相の異なる搬送波は、例えば、１つの発振器から出力された搬送波を２つに分岐させ、オペアンプを用いた位相シフト回路または遅延回路などの位相調整手段によって一方もしくは両方の搬送波の位相を調整することにより生成される。
　接触器１２は、直流電源１１とインバータ回路２を電気的に接続または切断する。同様に、接触器１３は、直流電源１１とインバータ回路３を電気的に接続または切断する。接触器１２，１３によりインバータ回路２，３をそれぞれ開放または投入することが可能である。これにより、例えばインバータ回路２が故障した場合、接触器１２により直流電源１１とインバータ回路２を電気的に切断することで、インバータ回路３によるモータ制御を続行することが可能である。
　平滑コンデンサ１４，１５は、直流電源１１から出力される電圧を平滑化するためのコンデンサであり、例えばフィルタコンデンサが用いられる。
　直流電圧検出器１６は、インバータ回路２に入力される直流電圧を計測し、計測された電圧値は制御部４に出力される。同様に、直流電圧検出器１７は、インバータ回路３に入力される直流電圧を計測し、計測された電圧値は制御部５に出力される。
　交流電流検出器１８ａは、交流供給線２１ａに設けられ、交流電動機５１のＵ相に流れる交流電流を計測する。交流電流検出器１８ｂは、交流供給線２３ａに設けられ、交流電動機５１のＷ相に流れる交流電流を計測する。同様に、交流電流検出器１９ａは、交流供給線２１ｂに設けられ、交流電動機５２のＵ相に流れる交流電流を計測し、交流電流検出器１９ｂは交流供給線２３ｂに設けられ、交流電動機５２のＷ相に流れる交流電流を計測する。なお、交流電流の計測は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のうち任意の二相について行ってよいし、あるいは、交流電流検出器を追加して三相全てについて行ってもよい。
　次に、制御部４，５が制御信号を生成するために使用する搬送波の波形について図２を参照して説明する。図２は、インバータ回路２および３の制御信号を生成するために使用される搬送波Ａ，Ｂの波形を示している。ここで、搬送波Ａはインバータ回路２の制御信号を生成するために使用され、搬送波Ｂはインバータ回路３の制御信号を生成するために使用される。
　図２に示すように、搬送波Ａおよび搬送波Ｂの位相差は９０°である。この位相差は、モータ設置台５０に設置された交流電動機の台数に基づいている。なお、電磁騒音の低減効果を大きくするために、搬送波Ａおよび搬送波Ｂの周波数は略同一であることが好ましい。
　ここで、本実施形態における搬送波の位相差についてより詳しく説明する。モータ設置台５０に設置された交流電動機の台数がＮ台（Ｎは２以上の整数）であると仮定する。インバータ回路は各交流電動機について設けられるため、車両用電力変換装置１にはＮ個のインバータ回路が設けられる。Ｎ個のインバータ回路のうち所定のインバータ回路を基準とし、当該インバータ回路に出力する制御信号を生成するために使用される搬送波の位相を０°としたとき、他の（Ｎ－１）個のインバータ回路に出力する制御信号を生成するために使用される搬送波の位相はそれぞれ、（１８０／Ｎ）°，｛２×（１８０／Ｎ）｝°，｛３×（１８０／Ｎ）｝°，・・・，｛（Ｎ－１）×（１８０／Ｎ）｝°を中心とした所定の角度範囲内にある。
　例えば、モータ設置台５０に２台の交流電動機が設置されている場合、各インバータ回路の制御信号を生成するために使用される搬送波の位相は、０°，９０°を中心として所定の角度範囲内の値である。また、モータ設置台５０に４台の交流電動機が設置されている場合、各インバータ回路の制御信号を生成するために使用される搬送波の位相は、０°，４５°，９０°，１３５°を中心として所定の角度範囲内の値である。
　ここで、所定の角度範囲は、例えば、隣接する搬送波と重ならない範囲、即ち、±（９０／Ｎ）°である。
　ところで、相間電圧に起因して脈動する電流が発生し、この脈動電流の発生により電磁騒音が発生する。即ち、相間電圧が車両の電磁騒音の主要原因となっている。このため、電磁騒音を評価するために相間電圧を分析することが有効である。図３を参照して、相間電圧を周波数解析した結果について説明する。
　図３は、Ｎ＝２の場合における、Ｕ相－Ｖ相間の相間電圧の和の周波数解析（ＦＦＴ）のシミュレーション結果を示している。より詳しくは、インバータ回路２から交流電動機５１に供給されるＵＶ相間の相間電圧と、インバータ回路３から交流電動機５２に供給されるＵＶ相間の相間電圧との和の電圧を周波数解析した結果を示している。
　図３において、破線は２つの搬送波の位相差が０°の場合における相間電圧のスペクトルを示し、実線は位相差が９０°の場合における相間電圧のスペクトルを示している。なお、搬送波の周波数はいずれも周波数は７５０Ｈｚである。また、スペクトル成分は、基本波を除いた可聴域（１００Ｈｚ～２０ｋＨｚ）について示している。また、インバータ回路２，３から出力される三相交流電力は、同一位相の対称三相であると仮定している。
　図３に示すように、位相差が０°の場合、１．５ｋＨｚにおいて最もピーク値の高いスペクトル成分が現れる。これに対して、位相差が９０°の場合、１．５ｋＨｚにおけるピークが消失している。加えて、位相差が９０°の場合は、４．５ｋＨｚ付近のピークも消失している。１００Ｈｚ～２０ｋＨｚの可聴域についてスペクトル成分を積分した値は、位相差０°の場合が２．１１であるのに対して、位相差９０°の場合は０．９９であり、９０°の位相差を設けることで積分値が半分以上減少していることがわかる。これは以下の理由による。
　即ち、搬送波の位相差を設けることで、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をオン／オフ制御するタイミングがインバータ回路２とインバータ回路３との間でずれる。その結果、各インバータ回路が生成する高調波成分が互いに打ち消し合うことになる。これにより、相間電圧の和の電圧の高調波ピークが消滅し、スペクトル成分の積分値は大幅に減少する。
　次に、搬送波の位相差を変えながら上記周波数解析を行うことにより得られた、位相差と積分値との関係について説明する。図４は、Ｎ＝２の場合における、２つの搬送波の位相差と、スペクトル成分の積分値との関係を示すグラフである。図４に示すように、一方の搬送波の位相（０°）に対して、もう一方の搬送波の位相を９０°または２７０°（即ち－９０°）としたときに、積分値はほぼ最小となる。図４において、９０°より小さい位相差（約７５°）において積分値が最小になっているのは、力率が理想的な値（１）ではなく、０．８５程度であること等が影響している。
　なお、図４から分かるように、搬送波の位相は９０°（または２７０°）を中心として、±３０°の角度範囲にあることが好ましく、±１５°の角度範囲にあることがさらに好ましい。
　上記のように、第１の実施形態では、同一のモータ設置台５０に複数の交流電動機５１，５２が設置されている場合において、これら複数の交流電動機５１，５２をそれぞれに割り当てられたインバータ回路２，３でＰＷＭ制御する際に、互いに位相の異なる搬送波に基づいて生成された制御信号を用いる。これにより、インバータ回路２，３で発生する高調波成分が互いに打ち消し合う。その結果、モータ設置台５０に設置された交流電動機５１，５２の振動は変化しないものの、当該振動がモータ設置台５０や車体本体を伝播することで発生する個体伝播騒音を低減させることができる。
　よって、第１の実施形態によれば、電磁騒音を抑制し、鉄道車両等の車両の車内および車外における静粛性を向上させることができる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との間の相違点の一つは、第１の実施形態では各インバータ回路についてそれぞれ制御部が個別に設けられていたのに対し、第２の実施形態では各インバータを制御する共通制御部が一つだけ設けられている点である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に第２の実施形態について説明する。
　図５は、第２の実施形態に係る車両用電力変換装置１Ａの概略的な構成を示している。図５において、第１の実施形態と同じ機能を有する構成については図１と同じ参照符号を付している。
　車両用電力変換装置１Ａは、図５に示すように、インバータ回路２，３と、インバータ回路２，３に制御信号を出力する共通制御部６と、インバータ回路２，３に直流電力を供給する直流電源１１と、平滑コンデンサ１４と、直流電圧検出器１６と、交流電流検出器１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂとを備えている。
　直流電圧検出器１６は、インバータ回路２，３に入力される直流電圧を計測する。直流電圧検出器１６により計測された電圧値は共通制御部６に出力される。
　共通制御部６は、インバータ回路２，３に入力される直流電圧を直流電圧検出器１６から入力するとともに、インバータ回路２，３から出力される交流電流を交流電流検出器１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂから入力する。
　共通制御部６は、複数のインバータ回路の各々について、信号波と搬送波との比較結果に基づいて、インバータ回路の複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６をオン／オフ制御するための制御信号を生成する。そして、共通制御部６は、生成された制御信号により、複数のインバータ回路に対してＰＷＭ制御を行う。
　このように共通制御部６は、インバータ回路２，３の各々について制御信号を生成し、生成されたそれらの制御信号によりインバータ回路２，３に対してＰＷＭ制御を行う。
　また、共通制御部６は、互いに位相の異なる搬送波を使用して生成された制御信号により複数のインバータ回路に対するＰＷＭ制御を行う。搬送波の位相差は、第１の実施形態と同様、モータ設置台５０に設置された交流電動機の台数に基づく値である。即ち、Ｎ＝２の場合、位相差は９０°であり、より一般には（１８０／Ｎ）°である。その他、搬送波の位相差に関する特徴は、第１の実施形態と同様であるので詳しい説明は繰り返さない。
　第２の実施形態では、第１の実施形態と同様、複数の交流電動機５１，５２をインバータ回路２，３でＰＷＭ制御する際に、位相の異なる搬送波に基づいて生成された制御信号を用いる。これにより、インバータ回路２，３で発生する高調波成分が互いに打ち消し合う。その結果、モータ設置台５０に設置された交流電動機５１，５２の振動がモータ設置台５０や車体本体を伝播することで発生する個体伝播騒音を低減させることができる。
　よって、第２の実施形態によれば、鉄道車両等の車両の車内および車外における静粛性を向上させることができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１，１Ａ　車両用電力変換装置
２，３　インバータ回路
４，５　制御部
６　共通制御部
１１　直流電源
１２，１３　接触器
１４，１５　平滑コンデンサ
１６，１７　直流電圧検出器
１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂ　交流電流検出器
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ　交流供給線
５０　モータ設置台
５１，５２　交流電動機
Ａ，Ｂ　搬送波
Ｑ１～Ｑ６　スイッチング素子
Ｄ１～Ｄ６　ダイオード

Claims (10)

  1. 　モータ設置台に設置された車両走行用の複数の交流電動機を制御する車両用電力変換装置であって、
    　複数のスイッチング素子のオン／オフ動作により直流電力を三相交流電力に変換するように構成され、前記複数の交流電動機のうち対応付けられた交流電動機に前記三相交流電力を供給する複数のインバータ回路と、
    　信号波と搬送波との比較結果に基づいて、前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子をオン／オフ制御するための制御信号を生成し、前記複数のインバータ回路のうち対応付けられたインバータ回路に対して前記制御信号によりＰＷＭ制御を行う複数の制御部と、
    　を備え、
    　前記複数の制御部は、互いに位相の異なる搬送波を使用して生成された制御信号により、前記対応付けられたインバータ回路に対するＰＷＭ制御を行い、前記搬送波の位相差は、前記モータ設置台に設置された前記複数の交流電動機の台数に基づくことを特徴とする車両用電力変換装置。
  2. 　前記複数の交流電動機の台数がＮ台（Ｎは２以上の整数）である場合であって、前記複数のインバータ回路のうち所定のインバータ回路に出力する制御信号を生成するために使用される搬送波の位相を０°としたとき、他の（Ｎ－１）個のインバータ回路に出力する制御信号を生成するために使用される搬送波の位相はそれぞれ、（１８０／Ｎ）°，｛２×（１８０／Ｎ）｝°，｛３×（１８０／Ｎ）｝°，・・・，｛（Ｎ－１）×（１８０／Ｎ）｝°を中心とした所定の角度範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の車両用電力変換装置。
  3. 　前記角度範囲は、±（９０／Ｎ）°であることを特徴とする請求項２に記載の車両用電力変換装置。
  4. 　前記複数の交流電動機の台数が２台であり、前記角度範囲は、±３０°であることを特徴とする請求項２に記載の車両用電力変換装置。
  5. 　前記複数の交流電動機は、同一のモータ設置台に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電力変換装置。
  6. 　モータ設置台に設置された車両走行用の複数の交流電動機を制御する車両用電力変換装置であって、
    　複数のスイッチング素子のオン／オフ動作により直流電力を三相交流電力に変換するように構成され、前記複数の交流電動機のうち対応付けられた交流電動機に前記三相交流電力を供給する複数のインバータ回路と、
    　前記複数のインバータ回路の各々について、信号波と搬送波との比較結果に基づいて、前記インバータ回路の前記複数のスイッチング素子をオン／オフ制御するための制御信号を生成し、前記制御信号により前記複数のインバータ回路に対してＰＷＭ制御を行う共通制御部と、
    　を備え、
    　前記共通制御部は、互いに位相の異なる搬送波を使用して生成された制御信号により、前記複数のインバータ回路に対するＰＷＭ制御を行い、前記搬送波の位相差は、前記モータ設置台に設置された前記複数の交流電動機の台数に基づくことを特徴とする車両用電力変換装置。
  7. 　前記複数の交流電動機の台数がＮ台（Ｎは２以上の整数）である場合であって、前記複数のインバータ回路のうち所定のインバータ回路に出力する制御信号を生成するために使用される搬送波の位相を０°としたとき、他の（Ｎ－１）個のインバータ回路に出力する制御信号を生成するために使用される搬送波の位相はそれぞれ、（１８０／Ｎ）°，｛２×（１８０／Ｎ）｝°，｛３×（１８０／Ｎ）｝°，・・・，｛（Ｎ－１）×（１８０／Ｎ）｝°を中心とした所定の角度範囲内にあることを特徴とする請求項６に記載の車両用電力変換装置。
  8. 　前記角度範囲は、±（９０／Ｎ）°であることを特徴とする請求項７に記載の車両用電力変換装置。
  9. 　前記複数の交流電動機の台数が２台であり、前記角度範囲は、±３０°であることを特徴とする請求項７に記載の車両用電力変換装置。
  10. 　前記複数の交流電動機は、同一のモータ設置台に設置されていることを特徴とする請求項６に記載の車両用電力変換装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020124048A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 富士電機株式会社 多巻線交流電動機駆動システム
WO2022190546A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15 オムロン株式会社 モータ制御装置、モータ制御方法、及びプログラム

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3762191B1 (en) 2018-03-09 2024-09-04 ABB Schweiz AG Time-spread control cycles for robotic servomotors
CN109921715B (zh) * 2019-03-19 2021-02-23 浪潮商用机器有限公司 一种双转子风扇的控制方法、装置以及系统
DK3961907T3 (da) * 2019-06-07 2022-10-24 Ube Machinery Corp Ltd Elektrisk motordrivindretning
DE102020106624A1 (de) 2020-03-11 2021-09-16 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Ansteuerschaltkreis für einen Elektromotor und Verfahren zum Ansteuern eines Elektromotors
DE102020106758A1 (de) 2020-03-12 2021-10-14 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektromaschine
US11251726B2 (en) * 2020-03-26 2022-02-15 Karma Automotive Llc Inverter system for an electric vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06165307A (ja) * 1992-11-20 1994-06-10 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用モータ制御装置
JP2002051566A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Toyota Central Res & Dev Lab Inc インバータ制御装置およびインバータの制御方法
JP2005160185A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd モータ制御装置
JP2009268265A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Toyota Motor Corp 車両の駆動装置
JP2012222847A (ja) * 2011-04-04 2012-11-12 Denso Corp 電力変換システム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3280392B2 (ja) * 1991-04-01 2002-05-13 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動車両の駆動力制御装置
JP3247539B2 (ja) 1994-03-28 2002-01-15 東海旅客鉄道株式会社 Ｐｗｍコンバータの制御装置
JP4682727B2 (ja) * 2005-07-13 2011-05-11 パナソニック株式会社 モータ駆動装置
JP2008005625A (ja) * 2006-06-22 2008-01-10 Toyota Motor Corp 電圧変換装置およびそれを備えた車両
JP5109354B2 (ja) * 2006-12-06 2012-12-26 株式会社豊田自動織機 モータインバータ装置及びその制御方法
US8269434B2 (en) * 2008-09-23 2012-09-18 GM Global Technology Operations LLC Electrical system using phase-shifted carrier signals and related operating methods
JP5471259B2 (ja) * 2009-10-02 2014-04-16 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 制御装置
JP2014033503A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 Toshiba Corp 電力変換装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06165307A (ja) * 1992-11-20 1994-06-10 Nissan Motor Co Ltd 電気自動車用モータ制御装置
JP2002051566A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Toyota Central Res & Dev Lab Inc インバータ制御装置およびインバータの制御方法
JP2005160185A (ja) * 2003-11-25 2005-06-16 Nissan Motor Co Ltd モータ制御装置
JP2009268265A (ja) * 2008-04-25 2009-11-12 Toyota Motor Corp 車両の駆動装置
JP2012222847A (ja) * 2011-04-04 2012-11-12 Denso Corp 電力変換システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020124048A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 富士電機株式会社 多巻線交流電動機駆動システム
JP7183827B2 (ja) 2019-01-31 2022-12-06 富士電機株式会社 多巻線交流電動機駆動システム
WO2022190546A1 (ja) * 2021-03-09 2022-09-15 オムロン株式会社 モータ制御装置、モータ制御方法、及びプログラム

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