WO2023002936A1 - インバータ装置 - Google Patents

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WO2023002936A1
WO2023002936A1 PCT/JP2022/027829 JP2022027829W WO2023002936A1 WO 2023002936 A1 WO2023002936 A1 WO 2023002936A1 JP 2022027829 W JP2022027829 W JP 2022027829W WO 2023002936 A1 WO2023002936 A1 WO 2023002936A1
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WO
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phase
voltage
arm switching
lower arm
correction
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Application number
PCT/JP2022/027829
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English (en)
French (fr)
Inventor
辰樹 柏原
雄志 荒木
孝次 小林
Original Assignee
サンデン・アドバンストテクノロジー株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Definitions

  • the present invention relates to an inverter device that drives a motor by applying a three-phase AC output from an inverter circuit.
  • Inverter devices for driving motors have conventionally configured a three-phase inverter circuit with a plurality of upper and lower arm switching elements, and PWM (Pulse Width Modulation) control of the switching elements of each phase of UV and W, resulting in a voltage waveform close to a sine wave. phase voltage is applied to the motor to drive it, but common mode noise caused by fluctuations in the common mode voltage (neutral point potential) of the motor has been a problem.
  • Various methods for suppressing this common mode noise have been proposed so far (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 2 Since the method of Patent Document 2 is based on the assumption that two symmetrical sawtooth wave carriers are used, it is necessary to control the two carriers in cooperation with a microcomputer. In recent years, there has been an increase in microcomputers that can start and stop PWM (pulse of phase voltage) multiple times at arbitrary timing during a certain cycle. Suppression can be achieved relatively easily, but in any case, the cost of components rises.
  • PWM pulse of phase voltage
  • each phase There is a method that synchronizes the switching timing of the upper and lower arm switching elements, cancels out changes in the phase voltage of one phase with changes in the phase voltage of the other phase, suppresses the fluctuation of the common mode voltage, and cancels common mode noise. .
  • the modulation rate that can be output with such a method is only about 2/3 (actually, the minimum possible output is Since the pulse width must be considered, the modulation rate that can be output is smaller than that).
  • the modulation rate that can be output is up to (4 root 3)/9. You can raise it, but you can't output more.
  • the present invention has been made to solve such conventional technical problems, and cancels common mode noise as much as possible by canceling changes in the phase voltage of one phase with changes in the phase voltage of the other phase. To provide an inverter device capable of driving a motor in a wide operating range while achieving the above.
  • An inverter device comprises an inverter circuit that applies a phase voltage at a connection point of upper and lower arm switching elements of each phase to a motor as a three-phase AC output, and switching of the upper and lower arm switching elements of each phase of the inverter circuit.
  • the upper arm switching element of one phase is turned ON and the lower arm switching element of the other two phases is turned ON, or the lower arm switching element of one phase is turned ON , the upper arm switching elements of the other two phases are turned on to start the specified switching section, and a command value is generated to cancel the change in the phase voltage with the change in the phase voltage of the other phase.
  • the control device executes cancellation control to switch the switching elements. and a correction control unit that performs correction control for correcting the command values of all phases so that the line voltages are balanced in a total of three phase regions that are shifted by 240 degrees. do.
  • the correction control unit in the correction control is for the purpose of realizing cancellation control that cancels out changes in the phase voltage by switching in the entire region of one cycle of the electrical angle.
  • the switching of the upper and lower arm switching elements is characterized in that it does not stop in order to cancel out the phase voltage changes due to the switching of the other two phases.
  • the inverter device of the invention of claim 3 is characterized in that in the invention of claim 1, the correction control unit corrects the command value so as to stop switching of the upper and lower arm switching elements of one phase by correction control.
  • the correction control unit has a range in which the width of the phase region where switching of the upper and lower arm switching elements of one phase is stopped is wider than the width of the other phase regions. is characterized in that no correction control is performed for the two phases of
  • the inverter device of the invention of claim 5 is characterized in that, in the correction control performed by the correction control unit in each of the above inventions, the total correction values in one carrier cycle of all phases are zero.
  • the inverter device of the invention of claim 6 is characterized in that, in the correction control performed by the correction control unit in each of the inventions described above, the correction values of all phases during one electrical angle cycle are summed to zero.
  • the correction control unit corrects the command value to stop switching of the upper and lower arm switching elements of all phases in the three phase regions by correction control. characterized by
  • the correction control unit stops switching of the upper and lower arm switching elements of all the phases in the three phase regions by the correction control, and The command value is corrected so that the switching of the upper and lower arm switching elements is stopped so that the phase voltages are reversed in the phase regions shifted by 180 degrees with respect to each of the above.
  • the correction control unit has different values in at least two of the three phases in the same phase in the three phase regions, and the correction is equal with a shift of 120 degrees. It is characterized by correcting the command value using the value.
  • an inverter circuit that applies a phase voltage at a connection point between upper and lower arm switching elements of each phase to a motor as a three-phase AC output, and switching of the upper and lower arm switching elements of each phase of the inverter circuit.
  • the upper arm switching element of one phase is turned ON and the lower arm switching element of the other two phases is turned ON, or the lower arm switching element of one phase is turned ON , the upper arm switching elements of the other two phases are turned on to start the specified switching section, and a command value is generated to cancel the change in the phase voltage with the change in the phase voltage of the other phase.
  • the control device executes cancellation control to switch the switching elements. And, in a total of three phase regions shifted by 240 degrees, partial cancellation control is executed to stop switching of the upper and lower arm switching elements of phases in which a target pulse width cannot be produced.
  • control device is 10, and selects and executes one of them according to the modulation factor and/or the control phase angle.
  • the inverter device of the invention of claim 12 is characterized in that the target pulse width of the phase voltage in each of the above inventions is a pulse width in which the line voltage becomes a sine wave while realizing cancellation control.
  • the control device has an output port for connecting the upper and lower arm switching elements of each phase, and the upper and lower arm switching elements of one phase are connected to the upper arm switching elements. is connected to the output port for the lower arm switching element, and the lower arm switching element is connected to the output port for the upper arm switching element.
  • the inverter device of the invention of claim 14 is characterized in that it is mounted on an electric compressor with a built-in motor in each of the above inventions.
  • a change in phase voltage is canceled by a change in the phase voltage of another phase, thereby canceling common mode noise as much as possible and preventing imbalance even when the modulation factor is high.
  • the motor can be driven in a wide operating range. This makes it extremely suitable for driving an electric compressor as in the fourteenth aspect of the invention.
  • cancellation control is performed to cancel common mode noise by canceling changes in the phase voltage of one phase by switching with changes in the phase voltages of the other two phases in the entire region of one cycle of the electrical angle. While realizing this, even when the modulation rate is high, it is possible to correct the command value so as not to cause imbalance, and to drive the motor in a wide operating range.
  • phase voltage can be output.
  • control device has the correction control and the partial cancellation control of the inventions of claims 2 to 10, and the correction control, If one of the partial cancel controls is selected and executed, it is possible to effectively expand the operating range of the motor while ensuring controllability.
  • the target pulse width of the phase voltage is a pulse width in which the line voltage becomes a sine wave while realizing cancellation control as in the twelfth aspect of the invention.
  • the motor can be driven as intended without being balanced.
  • the output from the output port of the control device to which the upper and lower arm switching elements of each phase are respectively connected is set to the specified switching interval from the state in which all the upper arm switching elements are ON or all the lower arm switching elements are ON.
  • cancel control can be easily realized by connecting only the upper and lower arm switching elements of one phase to opposite output ports.
  • FIG. 1 is an electric circuit diagram of an inverter device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a longitudinal side view of an electric compressor of one embodiment provided with the inverter device of FIG. 1;
  • 2 is a block diagram relating to motor control of the inverter device of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of a gate driver of the inverter device of FIG. 1;
  • 6 is a diagram showing phase voltages and common mode voltages in 360 degrees in the case of FIG. 5;
  • FIG. 6 is a diagram showing phase voltages and the like in one carrier cycle in the case of FIG. 5;
  • FIG. FIG. 6 is a diagram showing the normalized line voltage for the case of FIG. 5;
  • FIG. 10 is a diagram showing phase voltages and common mode voltages in 360 degrees in the case of FIG. 9;
  • FIG. 10 is a diagram showing the normalized line voltage for the case of FIG. 9;
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between a modulation rate command value khset and an output modulation rate khout in the case of three-phase modulation;
  • 14 is a diagram showing phase voltages and the like in one carrier cycle in the case of FIG. 13;
  • FIG. 14 is another diagram showing the phase voltage and the like in one carrier cycle in the case of FIG. 13;
  • FIG. 14 is a diagram showing phase voltages and common mode voltages in 360 degrees in the case of FIG. 13;
  • FIG. 14 is a diagram showing the normalized line voltage for the case of FIG. 13;
  • 19 is a diagram showing phase voltages and the like in one carrier cycle in the case of FIG. 18;
  • FIG. 19 is a diagram showing phase voltages and common mode voltages in 360 degrees in the case of FIG. 18;
  • FIG. 21 is a diagram showing widths of three phase regions in FIG. 20;
  • FIG. 19 is a diagram showing normalized line voltages for the case of FIG. 18; It is a figure explaining the correction
  • FIG. 24 is a diagram for explaining pulse width command values for each phase after correction by correction control A in FIG.
  • FIG. 24 is a diagram showing a normalized pulse width command value for explaining correction control A in FIG. 23;
  • FIG. 26 is a diagram showing correction values for pulse width command values in the case of FIG. 25;
  • 24 is a diagram showing phase voltages and common mode voltages in 360 degrees in the case of FIG. 23;
  • FIG. FIG. 24 is a diagram showing normalized line voltages in the case of FIG. 23;
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between a modulation factor command value kHset and an output modulation factor kHout when correction control A is executed by the control device of the present invention;
  • FIG. 24 is a diagram showing the normalized line voltage when the pulse width becomes wide in the phase region M3 in the correction control A (Example 1) of FIG. 23;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining normalized pulse width command values of each phase after correction when PWM pulses are output in phase regions M1, M2, and M3 under correction control A;
  • 32 is a diagram showing phase voltages and common mode voltages in 360 degrees in the case of FIG. 31;
  • FIG. 34 is a diagram showing normalized line voltages in the case of FIG.
  • FIG. 33 34 is a diagram showing phase voltages and the like in one carrier cycle in the case of FIG. 33;
  • FIG. 38 is a diagram showing normalized line voltages in the case of FIG.
  • FIG. 40 is a diagram showing normalized line voltages in the case of FIG. 39;
  • FIG. 40 is a diagram showing a normalized pulse width command value for explaining correction control C of FIG. 39;
  • FIG. 42 is a diagram showing correction values for pulse width command values in the case of FIG. 41;
  • 40 is a diagram showing the relationship between the modulation rate command value khset and the output modulation rate khout in the case of FIG. 39;
  • FIG. 45 is a diagram showing normalized line voltages in the case of FIG. 44;
  • FIG. 45 is a diagram showing a normalized pulse width command value for explaining correction control D of FIG. 44;
  • FIG. 47 is a diagram showing correction values for pulse width command values in the case of FIG. 46;
  • FIG. 45 is a diagram showing the relationship between a modulation rate command value khset and an output modulation rate khout in the case of FIG. 44;
  • an electric compressor (a so-called inverter-integrated electric compressor) 16 of an embodiment integrally including the inverter device 1 of the present invention will be described.
  • the electric compressor 16 of the embodiment constitutes a part of a refrigerant circuit of a vehicle air conditioner mounted on a vehicle such as an engine-driven vehicle, a hybrid vehicle, or an electric vehicle.
  • the motor 8 is an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) consisting of a stator 9 fixed to the housing 2 and a rotor 11 rotating inside the stator 9 .
  • IPMSM Interior Permanent Magnet Synchronous Motor
  • a bearing portion 12 is formed in the center portion of the partition wall 3 on the side of the compression mechanism housing portion 4.
  • One end of the drive shaft 13 of the rotor 11 is supported by this bearing portion 12, and the other end of the drive shaft 13 is connected to the compression mechanism. 7.
  • a suction port 14 is formed in the vicinity of the partition wall 3 at a position corresponding to the compression mechanism accommodating portion 4 of the housing 2, and when the rotor 11 (drive shaft 13) of the motor 8 rotates and the compression mechanism 7 is driven, A low-temperature refrigerant, which is a working fluid, flows into the compression mechanism accommodating portion 4 of the housing 2 from the suction port 14, is sucked into the compression mechanism 7, and is compressed.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compression mechanism 7 is discharged to the refrigerant circuit outside the housing 2 through a discharge port (not shown).
  • the low-temperature refrigerant flowing from the suction port 14 passes through the vicinity of the partition wall 3, passes around the motor 8, and is sucked into the compression mechanism 7, so that the partition wall 3 is also cooled.
  • the inverter device 1 of the present invention that drives and controls the motor 8 is accommodated in the inverter accommodation portion 6 partitioned from the compression mechanism accommodation portion 4 by the partition wall 3 .
  • the inverter device 1 is configured to supply power to the motor 8 through sealed terminals and lead wires passing through the partition wall 3 .
  • the inverter device 1 includes a substrate 17, upper arm switching elements 18A, 18B and 18C wired on one surface side of the substrate 17, and lower arm switching elements 18D, 18E and 18F for a total of six switching elements. It comprises an element, a control device 21 wired on the other side of the substrate 17, and an HV connector, an LV connector and the like (not shown).
  • Each of the upper and lower arm switching elements 18A to 18F is composed of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or the like in which a MOS structure is incorporated in the gate portion in the embodiment.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • Two upper arm switching elements 18C and two lower arm switching elements 18F of the phase inverter 19W are arranged side by side.
  • the terminal portions 22 of the switching elements 18A to 18F are connected to the substrate 17 while being on the center side of the substrate 17.
  • the inverter device 1 assembled in this manner is accommodated in the inverter accommodating portion 6 and attached to the partition wall 3 in a state in which one surface side including the switching elements 18A to 18F is on the partition wall 3 side, and the cover 23 is attached to the partition wall 3. is blocked by In this case, the substrate 17 is fixed to the partition wall 3 via the boss portion 24 standing from the partition wall 3 .
  • the switching elements 18A to 18F are in close contact with the partition wall 3 directly or via a predetermined insulating heat-conducting material, and the partition wall 3 of the housing 2 and heat are generated. exchange relationship. Since the partition wall 3 is cooled by the refrigerant sucked into the compression mechanism accommodating portion 4 as described above, each of the switching elements 18A to 18F has a heat exchange relationship with the refrigerant sucked through the partition wall 3, and the partition wall The switching elements 18A to 18F are cooled by the refrigerant sucked into the compression mechanism accommodating portion 4 through the thickness of 3, and the switching elements 18A to 18F themselves radiate heat to the refrigerant through the partition wall 3. As shown in FIG.
  • the inverter circuit 28 is a circuit that converts the DC voltage Vdc of a DC power supply (vehicle battery: DC 350 V, for example) 29 into a three-phase AC voltage (three-phase AC output) and applies it to the motor 8 .
  • This inverter circuit 28 has a U-phase half-bridge circuit 19U, a V-phase half-bridge circuit 19V, and a W-phase half-bridge circuit 19W. and lower arm switching elements 18D to 18F. Further, a flywheel diode 31 is connected in anti-parallel to each of the switching elements 18A-18F.
  • the upper end side of the upper arm switching elements 18A to 18C of the inverter circuit 28 is connected to the upper arm power supply line (positive side bus line) 10 of the DC power supply 29 and the smoothing capacitor 32 .
  • the lower end sides of the lower arm switching elements 18D to 18F of the inverter circuit 28 are connected to the lower arm power supply line (negative bus line) 15 of the DC power supply 29 and the smoothing capacitor 32 .
  • the voltage of the upper arm power supply line 10 becomes +Vdc/2
  • the voltage of the lower arm power supply line 15 becomes -Vdc/2
  • the voltage between the upper arm power supply line 10 and the lower arm power supply line 15 becomes the DC link voltage Vdc.
  • the upper arm switching element 18A and the lower arm switching element 18D of the U-phase half bridge circuit 19U are connected in series
  • the upper arm switching element 18B and the lower arm switching element 18E of the V phase half bridge circuit 19V are connected in series
  • the upper arm switching element 18C and the lower arm switching element 18F of the W-phase half bridge circuit 19W are connected in series.
  • a connection point (U-phase voltage Vu) between the upper arm switching element 18A and the lower arm switching element 18D of the U-phase half-bridge circuit 19U is connected to the U-phase armature coil 41 of the motor 8 to form a V-phase half-bridge circuit.
  • a connection point (V-phase voltage Vv) between the upper arm switching element 18B and the lower arm switching element 18E of 19V is connected to the V-phase armature coil 42 of the motor 8, and the upper arm switching element 18C of the W-phase half-bridge circuit 19W.
  • the lower arm switching element 18 ⁇ /b>F (W-phase voltage Vw) is connected to the W-phase armature coil 43 of the motor 8 .
  • FIG. 1 The control device 21 of the inverter device 1 is composed of a microcomputer having a processor. Based on this, the ON/OFF state (switching) of each of the switching elements 18A to 18F of the inverter circuit 28 is controlled. Specifically, it controls the gate voltage applied to the gate terminals of the switching elements 18A to 18F.
  • the control device 21 generates a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq * based on the deviation between the electrical angular velocity estimated value ⁇ (hat) of the motor 8 and the electrical angular velocity command value ⁇ *.
  • a PWM signal for switching the switching elements 18A to 18F of the inverter circuit 28 is finally generated from the axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * , and the motor 8 is driven by position sensorless vector control. It is.
  • the control device 21 of the embodiment includes subtraction units 46 to 48, an addition unit 49, a speed controller 51, a maximum torque current controller 52, a current controller 53, a non-interfering controller 54, and a control unit. 30 , uvw-dq converter 56 , phase difference derivation device 57 , integrator 58 , and phase synchronization circuit (or controller) 59 .
  • the uvw-dq converter 56 of the embodiment includes U-phase current i u , V-phase current i v , and W-phase current i w of the motor 8 (in the embodiment, all of them are estimated values or detected by a current transformer not shown). is entered).
  • the uvw-dq converter 56 further receives the motor electrical angle ⁇ re output from the integrator 58, and converts the U-phase current i u , V-phase current i v , W-phase current i w and the motor electrical angle ⁇ re to the d-axis current Derive an estimate i d (hat) and a q-axis current estimate i q (hat).
  • the phase difference derivation unit 57 outputs the d-axis current estimated value i d (hat) and the q-axis current estimated value i q (hat) output from the uvw-dq converter 56, and the d-axis voltage command value Vd * from the adder 49. and the q-axis voltage command value Vq * to derive and output the phase difference ⁇ .
  • this electrical angular velocity estimated value ⁇ (hat) is input to the integrator 58, and the integrator 58 generates and outputs an electrical angle estimated value ⁇ re (hat) from the electrical angular velocity estimated value ⁇ (hat).
  • the estimated electrical angular velocity ⁇ (hat) output from the phase synchronization circuit 59 is input to the subtractor 46 .
  • the electrical angular velocity command value ⁇ * is also input to the subtraction section 46, and the electrical angular velocity estimated value ⁇ (hat) is subtracted from the electrical angular velocity command value ⁇ * in the subtraction section 46 to calculate their deviation.
  • the deviation calculated by the subtractor 46 is input to the speed controller 51 .
  • the speed controller 51 calculates and outputs the torque command value ⁇ * based on the PI calculation and the relational expression between the q-axis current and the torque.
  • a maximum torque current controller 52 generates and outputs a d-axis current command value i d * and a q-axis current command value i q * from this torque command value ⁇ * .
  • the d-axis current command value i d * and the q-axis current command value i q * are input to the adder 49 after interference between the dq axes is canceled by the non-interfering controller 54 .
  • the current controller 53 receives the d-axis current command value id * and the q -axis current command value iq * generated by the subtractor 47, the d -axis current estimate value id (hat), and the q-axis current estimate value i
  • the q (hat) deviation is entered.
  • the adder 49 adds the outputs of the current controller 53 and the non-interacting controller 54 to generate a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq * , which are input to the control unit 30 .
  • the controller 30 of the embodiment has a phase voltage command calculator 33 , a pulse width command calculator 34 , a PWM signal generator 36 and a gate driver 37 .
  • phase voltage command calculator 33 A phase voltage command calculation unit 33 of the control unit 30 applies U Phase voltage command value Vu * (hereinafter referred to as U-phase voltage command value Vu * ), Vv * (hereinafter referred to as V-phase voltage Command value Vv * ) and Vw * (hereinafter referred to as W-phase voltage command value Vw * ) are calculated and output.
  • the phase voltage command calculation unit 33 calculates each phase voltage command value Vu * , Calculate Vv * and Vw * .
  • ⁇ re in the formula (I) is the motor electrical angle input from the integrator 58 .
  • These phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * are voltage command values when three-phase modulation control of the motor 8 is performed.
  • Pulse width command calculator 34 uses the following formula (II) to normalize 0 to 1 from the output phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * calculated by the phase voltage command calculation unit 33.
  • the pulse width command value Cu (hereinafter referred to as U-phase pulse width command value), Cv (hereinafter referred to as V-phase pulse width command value), and Cw (hereinafter referred to as W-phase pulse width command value) of each phase are calculated and output do.
  • vmod is a predetermined addition value common to the three phases
  • Cmu, Cmv, and Cmw are predetermined addition values that are different in at least two of the three phases in the same phase, and these are not particularly used.
  • the PWM signal generation unit 36 is calculated by the pulse width command calculation unit 34, and based on the calculated pulse width command values Cu, Cv, and Cw of each phase, the carrier signal (in the embodiment, the sawtooth wave carrier X1 in FIG. 4) and the are compared, a PWM signal serving as a drive command signal for PWM-controlling the U-phase inverter 19U, the V-phase inverter 19V, and the W-phase inverter 19W of the inverter circuit 28 is generated and output.
  • the PWM signal generation unit 36 uses the following formula (III) to obtain upper arm start-up command values (Cuu, Cvu, Cwu) and upper arm lowering command values (Cud, Cvd, Cwd ) is calculated and output.
  • Cuu is the U-phase upper arm startup command value
  • Cud is the U-phase upper arm startup command value
  • Cvu is the V-phase upper arm startup command value
  • Cvd is the V-phase upper arm startup command value
  • Cwu is W.
  • a phase upper arm start-up command value and Cwd are a W-phase upper arm fall command value, both of which are PWM signals as described above.
  • CA in the formula (III) is the peak value of the carrier count (sawtooth wave carrier X1).
  • Gate driver 37 The gate driver 37 outputs each phase based on the PWM signals (upper arm start-up command value and upper arm fall-down command value of each phase) Cuu, Cud, Cvu, Cvd, Cwu, and Cwd output from the PWM signal generation unit 36 . to generate and output upper arm gate voltages (Vup, Vvp, Vwp) and lower arm gate voltages (Vun, Vvn, Vwn).
  • Vup and Vun are gate voltages of upper arm switching element 18A and lower arm switching element 18D of U-phase inverter 19U, respectively
  • Vvp and Vvn are upper arm switching element 18B and lower arm switching element of V-phase inverter 19V, respectively.
  • Gate voltages Vwp and Vwn of 18E are gate voltages of the upper arm switching element 18C and the lower arm switching element 18F of the W-phase inverter 19W, respectively.
  • Each of the switching elements 18A to 18F of the inverter circuit 28 is turned ON/OFF based on each gate voltage output from the gate driver 37 . That is, when the gate voltage is turned on (predetermined voltage value), the switching element is turned on, and when the gate voltage is turned off (zero), the switching element is turned off.
  • the gate driver 37 is a circuit for applying a gate voltage to the IGBT based on the PWM signal when the switching elements 18A to 18F are the aforementioned IGBTs, and is composed of photocouplers, logic ICs, transistors, and the like. be.
  • the control device 21 includes an output port 44A for U-phase upper arm switching elements, an output port 44D for U-phase lower arm switching elements, and an output port 44D for V-phase upper arm switching elements. It has an element output port 44B, a V-phase lower arm switching element output port 44E, a W-phase upper arm switching element output port 44C, and a W-phase lower arm switching element output port 44F.
  • the gate voltage Vup output by the gate driver 37 is output from the output port 44A
  • the gate voltage Vun is output from the output port 44D.
  • the gate voltage Vvp is output from the output port 44B, the gate voltage Vvn is output from the output port 44E, the gate voltage Vwp is output from the output port 44C, and the gate voltage Vwn is output from the output port 44F.
  • control device 21 of the embodiment sets the gate voltages Vup, Vvp, and Vwp output from the output ports 44A, 44B, and 44C for all the upper arm switching elements to the ON state or the OFF state to set the specified switching interval. It is configured to start. Therefore, the gates of the upper arm switching elements 18A, 18B, 18C of each phase are connected to the output ports 44A, 44B, 44C, respectively, and the gates of the lower arm switching elements 18D, 18E, 18F are connected to the output ports 44D, 44E, 44F. respectively, the specified section of switching starts from a state in which all the upper arm switching elements 18A, 18B, 18C are ON or all the lower arm switching elements 18D, 18E, 18F are ON. become.
  • the upper arm start-up command values Cuu, Cvu, and Cwu for each phase are the lower arm start-up command values with a dead time inserted before the upper arm start-up for each phase to prevent the upper and lower arms from starting up at the same time.
  • it is a lowering command value, it is described as an upper arm raising command value together with the upper arm lowering command value (Cud, Cvd, Cwd) for easy understanding.
  • the timing of the change in the voltage actually applied to the motor 8 is determined by the direction of the current flowing through the motor 8. In the case of the direction of current flowing into the motor 8, the voltage applied to the motor 8 when switching the upper arm switching element is determined, and in the case of the direction of flow out of the motor 8, the voltage applied to the motor 8 during switching of the lower arm switching element is determined. In the case of FIG. 4, the U-phase and V-phase currents flow out of the motor 8, and the W-phase currents flow into the motor 8. In FIG. Also, in the case of FIG. 4, it can be seen that the common mode voltage Vcm of the motor 8 fluctuates in four levels.
  • the timing of the phase voltages Vu, Vv, and Vw is adjusted to realize the operation of canceling the fluctuation of the common mode voltage Vcm.
  • the timings of the values Cuu, Cvu, Cwu and the upper arm lowering command values Cud, Cvd, Cwd are finely adjusted.
  • the sawtooth wave carrier X1 is used in the embodiment, even if the carrier waveform shape is different, it can be realized by using a controller capable of rising and falling at any timing during one carrier cycle. is.
  • the Cud and Cuu obtained from the PWM signal generator 36 are used as gates.
  • Cud is output to the register for storing Cud of the gate driver 37
  • Cud is output to the register for storing Cud of the gate driver 37 .
  • the voltage at the connection point between the upper arm switching element 18C and the lower arm switching element 18F of the W-phase half-bridge circuit 19W is applied (output) to the W-phase armature coil 43 of the motor 8 as the W-phase voltage Vw (phase voltage). be done.
  • Modulation factor command value khset and voltage phase ⁇ m are defined as in the following formula (IV). That is, the phase voltage command calculator 33 sets the modulation factor command value kHset and the voltage phase ⁇ m based on the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * .
  • the command values of the modulation rate command value khset and the voltage phase ⁇ m are generated based on the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * . Even with this method, the command values of the command voltage peak value and the voltage phase ⁇ m are generated, so it can be applied to other than vector control.
  • the U-phase voltage command value Vu * is approximately +Vdc/3.
  • PWM is a method of determining the output voltage based on the rate at which the phase voltage rises (turns ON) in a specified section (one carrier cycle). If it is always rising (ON) within the specified section, the output voltage will be +Vdc/2. If it is always falling (OFF) within the specified section, the output voltage will be -Vdc/2. That is, the maximum output voltage that can be output is -Vdc/2 to +Vdc/2.
  • the modulation rate is the peak value of the phase voltage. This means that when the modulation factor command value kHset is 1, the peak value of the phase voltage of each phase of UVW is -Vdc/2 to +Vdc/2, which is the maximum output voltage that can be output by PWM.
  • the lower side shows the U-phase pulse width command value Cu, the V-phase pulse width command value Cv, and the W-phase pulse width command value Cw output by the pulse width command calculation unit 34 based thereon.
  • the horizontal axis of each figure indicates the phase of the electrical angle
  • the phase described in this application indicates the phase of the electrical angle unless otherwise specified.
  • the electrical angle phase becomes one rotation at 360 degrees, which is called one cycle of the electrical angle.
  • FIG. 6 shows the U-phase voltage Vu, V-phase voltage Vv, W-phase voltage Vw and the common mode voltage Vcm of the motor 8 in that case over 360 degrees
  • FIG. FIG. 8 shows the relationship among arm start-up command values Cuu, Cvu, Cwu, upper arm start-down command values Cud, Cvd, Cwd, sawtooth wave carrier X1, phase voltages Vu, Vv, Vw, and common mode voltage Vcm.
  • the integration result of the line voltage V uv between the U phase and the V phase is obtained by the following formula (V).
  • V the integration constant C uv is used to perform definite integration from an arbitrary phase.
  • the U-phase voltage Vu is -Vdc/2 and +Vdc/2 applied by PWM. normalized.
  • the line voltage integral value VH uv normalized by the input voltage can be expressed as the following formula (VI).
  • FIGS. indicate the case.
  • the region of kHset>1 becomes the overmodulation region.
  • FIG. 10 shows the U-phase voltage Vu, the V-phase voltage Vv, the W-phase voltage Vw and the common mode voltage Vcm of the motor 8 in that case
  • FIG. 11 shows the normalized line voltage Vn u in that case. ⁇ v , Vn vw and Vn wu
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the modulation rate command value khset and the output modulation rate khout in the case of three-phase modulation. If the phase voltage command value is too large, the maximum output pulse width is -1 and +1, so the pulse width command value is limited. In the case of three-phase modulation, when the modulation factor exceeds 1, a pulse width limitation occurs.
  • the PWM shown in FIG. The upper arm switching element 18A remains ON. Since the W-phase pulse width command value Cw is 0 from about 20 degrees to 110 degrees, the minimum pulse width is output, and the W-phase lower arm switching element 18F is kept ON.
  • FIG. 12 shows the relationship between the modulation rate command value khset and the output modulation rate khout.
  • the output modulation factor kHout is the amplitude value of the primary component of the normalized electrical angle rotation speed of the line voltage.
  • the modulation rate command value kHset is 1 or less, the normalized line voltage is a sine wave.
  • the command value kHset exceeds 1 the normalized line voltage becomes a sine wave, and the output modulation factor kHout cannot be obtained by simply taking the amplitude value. need to get
  • the modulation factor khout is not output in accordance with the modulation factor command value khset, so that a contradiction occurs in the control and the controllability deteriorates. Therefore, in the normal three-phase modulation method, when overmodulation is performed, the modulation rate setting value khset that provides the actual desired output modulation rate khout is obtained using the relationship shown in FIG. By multiplying the command value Vd * by the q-axis voltage command value Vq * , overmodulation control is performed to suppress the error between the phase voltage command value during overmodulation and the magnitude of the voltage that is actually output.
  • FIG. 7-1-1 When the modulation factor command value kHset is not overmodulated with 0.5
  • FIG. 14 and 15 are diagrams showing the phase voltage and the like in one carrier cycle in this case
  • FIG. 16 is a diagram showing the phase voltage and common mode voltage in this case at 360 degrees.
  • FIG. 17 is a diagram showing the line voltage in this case.
  • the U-phase upper and lower arm switching elements 18A and 18D are connected in reverse to the output ports 44D and 44A of the control device 21, so in the embodiment of FIG. 14, the U-phase upper arm switching element 18A is turned ON.
  • the specified section of switching starts from the state in which the lower arm switching elements 18E and 18F of the V phase and the W phase are turned on (on the contrary, the lower arm switching element 18D of the U phase is turned on, and the V phase and the W phase are turned on).
  • a prescribed section of switching may be started from the state in which the upper arm switching elements 18B and 18C of the phase are turned ON).
  • the U-phase upper arm lowering command value Cud and the V-phase upper arm raising command value Cvu are matched and set to C1b
  • the V-phase upper arm lowering command value Cvd and the W-phase upper arm raising command value The command value Cwu is matched and set to C2b
  • the W-phase upper arm start-up command value Cwd and U-phase upper arm start-up command value Cuu are matched and set to C3b.
  • C min-b is the minimum pulse width that can be output.
  • C 1 , C 2 , and C 3 shown in FIG. 13 are obtained by normalizing C 1b , C 2b , and C 3b to 0 to 1 according to the following formula (X).
  • C min ⁇ C 1 ⁇ C 2 ⁇ C 3 ⁇ 1-C min .
  • C min indicates the normalized minimum pulse width that can be output, and C 1 , C 2 , and C 3 must be given in consideration of this minimum pulse width C min .
  • C min 0, C 1 , C 2 , and C 3 can maintain the above relationship when the modulation factor is 2/3 or less.
  • the fall timing of the U-phase voltage Vu is synchronized with the rise timing of the V-phase voltage Vv
  • the fall timing of the V-phase voltage Vv is synchronized with the rise timing of the W-phase voltage Vw
  • the W-phase voltage Vw is synchronized with the fall timing of the V-phase voltage Vv.
  • the sum Cu+Cv+Cw of the three times when one phase is ON is one. If the start of switching in the specified section is opposite to that of this embodiment, the PWM is operated so that one of the UVW phases is turned off. That is, the sum Cu+Cv+Cw of the three times when one phase is OFF is one.
  • FIG. 19 is a diagram showing the phase voltage and the like for one carrier period in this case
  • FIGS. 22 is a diagram showing the line voltage in this case.
  • the phase region near 300 degrees is M1
  • the phase region near 60 degrees is M2
  • the phase region near 180 degrees is M3.
  • the width (phase angle) of the phase region M1 is W1
  • the width of the phase region M2 is W2
  • the width of the phase region M3 is W3.
  • overmodulation is whether or not the line voltage (line voltage integral value) can be output as a sine wave. It can be said that it is overmodulation. Therefore, in the case of performing a complete suppression type cancel control, if the modulation rate is 2 ⁇ 3 or more, the line voltage is no longer a sine wave, resulting in overmodulation. It should be noted that the correction based on this overmodulation limit can be expressed by performing calculations by correcting Vu * , Vv * , and Vw * with different values for three phases using Cmu, Cmv, and Cmw in Equation (II). .
  • m 2 C 2 -C 3 in the phase domain M2
  • m 3 C 1 -C min in the phase domain M3.
  • C 1 after correction is C 1 ′ and C 2 after correction is C 2 ′
  • C 2 ' C 2 ⁇ m 2 in the phase region M2
  • C 1 ' C 1 ⁇ m 3 in the phase region M3. area of the part) will be resolved.
  • the pulse width of the U-phase voltage Vu is narrowed in the phase region M1
  • the pulse width of the V-phase voltage Vv is unchanged at 0
  • the pulse width of the W-phase voltage Vw is also narrowed.
  • the integrated value of the pulse widths of the V-phase voltage Vv and the W-phase voltage Vw in one cycle of the electrical angle becomes small, and the relationship between Vu, Vv, and Vw is broken. The same can be said for the other phase regions M2 and M3.
  • FIG. 22 shows the normalized line-to -line voltages Vn uv , Vn vw , and Vn wu in that case calculated from 0 degrees to 360 degrees and connecting them twice.
  • the line voltage (line voltage integral value) changes suddenly at 360 degrees. That is, the line voltage (line voltage integral value) is unbalanced.
  • the target pulse widths of the phase voltages Vu, Vv, and Vw cannot be produced, and the motor 8 cannot be driven as intended.
  • the values of excess amounts m 1 , m 2 , and m 3 that require correction are the same with a phase difference of 120 degrees. Therefore, by correcting C 1 , C 2 , and C 3 in the phase regions M1, M2, and M3 using the correction values shown in the respective frames in FIG. 23, C 1 , C 2 , The correction values for C3 sum to plus or minus 0 , and the line voltages of the UVW phases are balanced. That is, no three-phase imbalance occurs.
  • the correction value for C 1 in the phase region M1 is ⁇ 1/2m 1
  • the correction value for C2 is 1 /2m 1
  • the correction value for C3 is zero.
  • the correction value of C 1 is ⁇ 1/2m 2
  • the correction value of C 2 is ⁇ m 2
  • the correction value of C 3 is 0.
  • the correction value of C1 is +m3
  • the correction value of C2 is + 1 / 2m3
  • the correction value of C3 0.
  • FIG. 23 shows C 1 , C 2 and C 3 as a result of this correction.
  • phase voltage output by PWM during one carrier period ie, the ON time of PWM during one carrier period, is obtained by the following formula (XII).
  • Cu 1- (C3 - C1)
  • Cv C2 - C1
  • Cw C 3 -C 2 (XII)
  • the correction values in the phase regions M1, M2, and M3 are given by the following formulas (XIII), (XIV), and (XV).
  • Cu', Cv', and Cw' are Cu, Cv, and Cw after correction.
  • Cv′ (C 2 +1/2m) ⁇ (C 1 ⁇ 1/2m)
  • Cw' C3-( C2 + 1 /2m)
  • Cu' Cu-1/2m
  • Cv′ Cv+m
  • Cw′ Cw ⁇ 1/2m (XIII)
  • the correction value (corresponding to Cmu in the formula (II)) is +m only in the phase region M3, and the correction value Cmu is ⁇ 1/2m in the phase regions M1 and M2. . Therefore, the correction value Cmu becomes 0 when one cycle of the electrical angle is added. Further, regarding the corrected value of the V-phase pulse width command value Cv′ after correction (corresponding to Cmv in formula (II)) and the corrected value of the W-phase pulse width command value Cw′ after correction (corresponding to Cmw in formula (II)) , the same correction is performed with a shift of 120 degrees.
  • the correction values Cmu, Cmv, and Cmw of each phase are different values for at least two of the three phases in the same phase, and become equal values after being shifted by 120 degrees.
  • m 2 C 2 -C 3 is calculated, and when the value of m 2 is positive, C 2 >C 3 and therefore correction is performed.
  • the correction method uses m 2 obtained above and adds the values shown in FIG. 23 to C 1 and C 2 respectively.
  • C2 is corrected, and accordingly, C1, which is not related to the determination of the phase region M2, is also corrected. It is a feature of the present invention that correction is also performed on irrelevant C1 in this phase region M2.
  • FIG. 29 shows the relationship between the modulation factor command value khset and the output modulation factor khout in the correction control A.
  • kHset kHout in the region of kHset ⁇ 2/3, but kHout is up to about 1.05 even if kHset is increased to 2.4.
  • the areas M1, M2 , and M3 of the phase regions M1 , M2, and M3 are equal, and the values of the instantaneous excess amounts m1, m2 , and m3 are shifted by 120 degrees. The assumption was that they would be equal.
  • the correction control A has a problem with the output of the U-phase voltage Vu in the phase region M3.
  • the area M1 of the phase region M3 equal to the areas M2 and M3 of the phase regions M2 and M3 , one of the following methods must be adopted.
  • the U-phase voltage Vu in FIG. 27 is assumed to be capable of outputting a very small pulse width that can be ignored as substantially zero in the phase region M3.
  • a semiconductor must be used.
  • the other is PWM output using a special carrier signal that can synchronize the V-phase voltage Vv and the W-phase voltage Vw without outputting the PWM pulse of the U-phase voltage Vu in the phase region M3. or a control device capable of ON/OFF-controlling the outputs of the phase voltages Vu, Vv, and Vw at arbitrary timing without using a carrier signal.
  • PWM output since the output of the U-phase voltage Vu can be made zero in the phase region M3, PWM output that maintains three-phase balance while suppressing fluctuations in the common mode voltage is possible more easily.
  • FIGS. 31 and 32 are diagram showing the phase voltages Vu, Vv, Vw and the common mode voltage Vcm in 360 degrees in this case. As shown in FIGS. 31 and 32, it is possible to suppress the fluctuation of the common mode voltage Vcm while eliminating the imbalance. cannot be used, and as a result the maximum modulation rate is lowered, the control does not satisfy the purpose of obtaining a high modulation rate.
  • FIG. 7-4) Correction control B (Embodiment 2) Another correction control B (embodiment 2) capable of solving such problems will be described with reference to FIGS. 33 to 35.
  • FIG. 1 the PWM signal generation unit 36 (correction control unit) turns off the U-phase upper arm switching element 18A and turns on the lower arm switching element 18D in the phase region M3. is maintained, the switching of the elements 18A and 18D is stopped, and the U-phase voltage Vu is kept OFF. As a result, as shown in FIG.
  • the normalized line voltages Vn uv , Vn vw , Vn wu are balanced .
  • the same correction as in the correction control A (Example 1) is performed.
  • the phase region M3 is wider than the other phase regions M1 and M2 as shown in FIG.
  • the correction values in one cycle of the electrical angle are set to 0 for all three phases, and the correction amount when shifted by 120 degrees is It is necessary to comply with the requirement that both
  • the widths W1, W2 and W3 of the phase regions M1, M2 and M3 should be equal. Therefore, in the region M3'' having the same width as the other phase regions M1 and M2 in the phase region M3, the correction of the correction control A (Example 1) is performed in the other two phase regions, similarly to the phase regions M1 and M2. (V phase, W phase). On the other hand, in a region other than the region M3′′ in the phase region M3, that is, in a range wider than the widths of the other phase regions M1 and M2, the correction control A (Embodiment 1) is applied to the V phase and the W phase.
  • C 1 and C 2 are not corrected in the region other than the region M3'' in the phase region M3, and the operation is similar to normal two-phase modulation (switching is stopped in the U phase, and the V phase and the W phase are switched). switching).
  • the three phases can be corrected in a balanced manner with the same widths of the phase regions M1, M2, and M3''.
  • a specific formula (XVI) is as follows.
  • U-phase pulse width command value Cu 1-(C 3 -C 1 )
  • V-phase pulse width command value Cv (C 2 -C 1 )
  • W-phase pulse width command value Cw (C 3 -C 2 ) (XVI)
  • the U-phase does not output a PWM pulse in the phase region M3, and the V-phase voltage
  • the second embodiment also includes a case where Vv and the W-phase voltage Vw can be synchronized and driven.
  • Partial cancellation control (third embodiment) capable of solving such a problem will be described with reference to FIGS. 37 and 38.
  • the PWM signal generator 36 does not perform the above-described correction control (embodiment 1 and embodiment 2), but instead performs partial cancellation control described below.
  • this partial cancellation control priority is given to outputting the pulse width as instructed rather than suppressing fluctuations in the common mode voltage Vcm, and switching is actively stopped in the phase regions M1, M2, and M3.
  • phase regions are M1, M2, and M3. Judgment conditions in that case are given by the pulse width command values Cu, Cv, and Cw of the U-phase, V-phase, and W-phase obtained by the formula (XVI), Cu, Cv, and Cw are all greater than the minimum pulse width Cmin. If any one of the above conditions is not met, it can be said that the state is in one of the phase regions M1, M2, and M3, and the target pulse width of the phase voltage cannot be obtained. .
  • the V-phase pulse width command value Cv When the V-phase pulse width command value Cv is minimized and the desired pulse width cannot be obtained, it is in the phase region M1, and the W-phase pulse width command value Cw is minimized and the desired pulse width cannot be obtained. It can be said that it is in the phase region M2 when it is in the state, and it is in the phase region M3 when it is in a state where the U-phase pulse width command value Cu is minimized and the target pulse width cannot be produced.
  • phase region M1 switching of the respective elements 18B and 18E is performed while maintaining the state in which the upper arm switching element 18B of the V phase (the phase in which the target pulse width cannot be produced) is OFF and the lower arm switching element 18E is ON. is stopped, the V-phase voltage Vv is kept OFF, and the U-phase and W-phase upper and lower arm switching elements 18A, 18D, 18C, and 18F are switched, switching the U-phase voltage Vu and the W-phase voltage Vw as two-phase modulation. Synchronize the timing of one of
  • the switching of the elements 18C and 18F is stopped while maintaining the state in which the upper arm switching element 18C of the W phase (the phase in which the target pulse width cannot be produced) is OFF and the lower arm switching element 18F is ON. Then, the W-phase voltage Vw remains OFF, and the U-phase and V-phase upper and lower arm switching elements 18A, 18D, 18B, and 18E are switched for two-phase modulation. Synchronize the timing of one time.
  • the switching of the elements 18B and 18E is stopped while the upper arm switching element 18B of the U phase (the phase in which the target pulse width cannot be produced) is kept OFF and the lower arm switching element 18E is kept ON. Then, the U-phase voltage Vu remains OFF, and if possible, the V-phase voltage Vv and the W-phase voltage Vw are changed as two-phase modulation in which the V-phase and W-phase upper and lower arm switching elements 18B, 18E, 18C, and 18F are switched. to synchronize the timing of one of the switching. If it is not possible, use normal two-phase modulation without synchronization.
  • FIG. 37 and FIG. 38 show the result of stopping only the portion (phase) where the target pulse width cannot be obtained.
  • the common mode voltage Vcm fluctuates to some extent as shown in FIG. 37, the common mode voltage Vcm fluctuates (generates common mode noise) less frequently than when switching is stopped in the entire operating range.
  • the normalized line voltages Vn uv , Vn vw , and Vn wu are equivalent to normal three - phase modulation as shown in FIG.
  • the modulation factor command value kHset 0.8 and the partial cancellation control is performed in all the phase areas M1, M2 and M3. is also approximately 0.8.
  • correction control C (embodiment 4), which is another correction control that can solve the problems in correction control A (embodiment 1) and correction control B (embodiment 2), is shown in FIGS. will be used for explanation.
  • the PWM signal generator 36 executes correction control C (embodiment 4) described below.
  • priority is given to outputting a high modulation rate kHout rather than suppressing fluctuations in the common mode voltage Vcm. Switching of the switching elements 18A to 18F is stopped.
  • the occurrence of common mode noise is small, and the normalized line voltages Vn uv , Vn vw , and Vn wu can be increased on the negative side as shown in FIG. can be done. Therefore, the possible output modulation factor can be further increased. Specifically, it is first determined whether or not the phase regions are M1, M2, M3 by the same method as the partial cancellation control (third embodiment) described above.
  • the PWM signal generator 36 sets the U-phase and W-phase pulse width command values Cu' and Cw' to 1, and corrects the V-phase pulse command value Cv' to 0.
  • the U-phase and W-phase upper arm switching elements 18A and 18C are kept ON, and the lower arm switching elements 18D and 18F are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18A, 18C, 18D and 18F.
  • the phase voltage Vu and the W-phase voltage Vw ON keeping the V-phase upper arm switching element 18B OFF and the V-phase lower arm switching element 18E ON, stopping the switching of the respective elements 18B and 18E,
  • the phase voltage Vv remains OFF.
  • phase region M2 correction is performed by setting the U-phase and V-phase pulse width command values Cu' and Cv' to 1 and the W-phase pulse command value Cw' to 0.
  • the U-phase and V-phase upper arm switching elements 18A and 18B are kept ON, and the lower arm switching elements 18D and 18E are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18A, 18B, 18D and 18E.
  • the phase voltage Vw remains OFF.
  • the V-phase and W-phase pulse width command values Cv' and Cw' are set to 1, and the U-phase pulse command value Cu' is corrected to 0.
  • the V-phase and W-phase upper arm switching elements 18B and 18C are kept ON, and the lower arm switching elements 18E and 18F are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18B, 18C, 18E and 18F.
  • the phase voltage Vv and the V-phase voltage Vv remain ON, the upper arm switching element 18A of the U phase is kept OFF, and the lower arm switching element 18D is kept ON.
  • the phase voltage Vu remains OFF.
  • Cu', Cv', and Cw' are Cu, Cv, and Cw before correction.
  • FIG. 43 shows the relationship between the modulation rate command value khset and the output modulation rate khout in the correction control C described above. It can be seen that the output modulation rate kHout can be output with a modulation rate command value khset that is lower than in the case of FIG. 30, and small imbalance correction can be realized.
  • the PWM signal generator 36 executes correction control D (embodiment 5) described below.
  • this correction control D the phase regions M1 , A reverse voltage is applied to each of M2 and M3 with a 180 degree phase shift.
  • the U-phase voltage Vu is kept ON, the V-phase voltage Vv is kept OFF, and the W-phase voltage Vw is kept ON at 300 degrees.
  • Applying a reverse voltage to the phase shifted by 180 degrees means that the U-phase voltage Vu is kept OFF, the V-phase voltage Vv is kept ON, and the W-phase voltage Vw is kept OFF in the 120-degree phase region M1′. It means to take action.
  • the PWM signal generator 36 performs this in all of the phase regions M1, M2 (60 degrees), and M3 (180 degrees), and the phase region M2' of 240 degrees and the phase region of 360 degrees In the region M3', an operation similar to that of M1' is entered for M1.
  • phase regions M1, M2, M3 it is first determined whether or not it is the phase regions M1, M2, M3 by the same method as the partial cancellation control (embodiment 3) described above. Next, the phase regions M1, M2, and M3 are corrected in the same manner as in the above-described correction control C (Embodiment 4).
  • the PWM signal generator 36 sets the U-phase and W-phase pulse width command values Cu and Cw to 1, and corrects the V-phase pulse command value Cv to 0.
  • the U-phase and W-phase upper arm switching elements 18A and 18C are kept ON, and the lower arm switching elements 18D and 18F are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18A, 18C, 18D and 18F.
  • the phase voltage Vu and the W-phase voltage Vw ON keeping the V-phase upper arm switching element 18B OFF and the V-phase lower arm switching element 18E ON, stopping the switching of the respective elements 18B and 18E,
  • the phase voltage Vv remains OFF.
  • phase region M2 correction is performed by setting the U-phase and V-phase pulse width command values Cu' and Cv' to 1 and the W-phase pulse command value Cw' to 0.
  • the U-phase and V-phase upper arm switching elements 18A and 18B are kept ON, and the lower arm switching elements 18D and 18E are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18A, 18B, 18D and 18E.
  • the phase voltage Vw remains OFF.
  • the V-phase and W-phase pulse width command values Cv' and Cw' are set to 1, and the U-phase pulse command value Cu' is corrected to 0.
  • the V-phase and W-phase upper arm switching elements 18B and 18C are kept ON, and the lower arm switching elements 18E and 18F are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18B, 18C, 18E and 18F.
  • the phase voltage Vv and the V-phase voltage Vv remain ON, the upper arm switching element 18A of the U phase is kept OFF, and the lower arm switching element 18D is kept ON.
  • the phase voltage Vu remains OFF.
  • the pulse width command value to be determined is inverted by 1-Cu, 1-Cv, and 1-Cw by the method shown in the partial cancellation control (embodiment 3) described above, and then the partial cancellation control ( Whether or not it is the phase regions M1′, M2′, M3′ is determined by the method shown in Example 3).
  • the PWM signal generator 36 sets the U-phase and W-phase pulse width command values Cu' and Cw' to 0, and corrects the V-phase pulse command value Cv' to 1.
  • the U-phase and W-phase lower arm switching elements 18D and 18F are kept ON and the upper arm switching elements 18A and 18C are kept OFF, thereby stopping the switching of the elements 18A, 18C, 18D and 18F.
  • the phase voltage Vu and the W-phase voltage Vw remain OFF, the V-phase upper-arm switching element 18B is kept ON, and the V-phase lower-arm switching element 18E is kept OFF.
  • the phase voltage Vv is kept ON.
  • phase region M2' correction is performed by setting the U-phase and V-phase pulse width command values Cu' and Cv' to 0 and the W-phase pulse command value Cw' to 1.
  • the U-phase and V-phase lower arm switching elements 18D and 18E are kept ON and the upper arm switching elements 18A and 18B are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18A, 18B, 18D and 18E.
  • the phase voltage Vu and the V-phase voltage Vv remain OFF, the W-phase upper arm switching element 18C is kept ON, and the W-phase lower arm switching element 18F is kept OFF.
  • the phase voltage Vw is kept ON.
  • the V-phase and W-phase pulse width command values Cv' and Cw' are set to 0, and the U-phase pulse command value Cu' is corrected to 1.
  • the V-phase and W-phase lower arm switching elements 18E and 18F are kept ON and the upper arm switching elements 18B and 18C are kept OFF, thereby stopping the switching of the respective elements 18B, 18C, 18E and 18F.
  • the phase voltage Vv and the V-phase voltage Vv remain OFF, the upper arm switching element 18A of the U phase is kept ON, and the lower arm switching element 18D is kept OFF.
  • the phase voltage Vu is kept ON.
  • Cu', Cv', and Cw' are Cu, Cv, and Cw before correction.
  • FIG. 48 shows the relationship between the modulation factor command value khset in the correction control D and the output modulation factor khout. It can be seen that correction without imbalance can be realized even when the modulation rate is higher than in the case of FIG.
  • the PWM signal generation unit 36 is configured to have, for example, the above-described correction control C (embodiment 4) and correction control D (embodiment 5), and the above-described 0.8 modulation rate region The control may be switched so that the correction control C (Example 4) is executed in the region and the correction control D (Example 5) is executed in other regions.
  • the modulation factor command value khset is increased in the phases other than the phase regions M1, M2, M3, M1', M2', and M3', or the phase regions M1, M2,
  • the ratio of M3 to the phase regions M1', M2', and M3' the abrupt increase in the modulation rate kHout that can be output as described above may be suppressed.
  • the PWM signal generation unit 36 of the embodiment has all of the correction controls A to D and the partial cancellation control described above, and selects and executes any one of them according to the modulation rate and the control phase angle. can be By performing control by switching in such a manner, it is possible to effectively expand the operating range of the motor 8 while ensuring controllability.
  • the PWM signal generation unit 36 constituting the control unit 30 of the control device 21 executes cancellation control, correction control, and partial cancellation control. may be executed. Further, it may be executed by a combination of the pulse width command calculator 34 and the PWM signal generator 36 .
  • cancel control the case where the specified section of switching starts from a state in which the U-phase upper arm switching element 18A is turned ON and the V-phase and W-phase lower arm switching elements 18E and 18F are turned ON has been described. However, the specified section of switching may be started from a state in which the U-phase lower arm switching element 18D is turned on and the V-phase and W-phase upper arm switching elements 18B and 18C are turned on.
  • the present invention is applied to drive the motor of the electric compressor, but it goes without saying that the inventions of claims 1 to 12 are also effective for motors other than the electric compressor.
  • inverter device 8 motor 16 electric compressor 18A to 18F upper and lower arm switching elements 19U U-phase inverter 19V V-phase inverter 19W W-phase inverter 21 control device 28 inverter circuit 30 control section 33 phase voltage command calculation section 34 pulse width command calculation section 36 PWM Signal generator (correction controller) 37 gate driver 44A-44F output port

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Abstract

相電圧の変化を、他の相の相電圧の変化で打ち消すことでコモンモードノイズのキャンセルを可能な限り実現しながら、モータを広い運転範囲で駆動することができるインバータ装置を提供する。インバータ装置1の制御装置21は、相電圧Vu、Vv、Vwの狙いのパルス幅が出せない位相領域M3が発生する場合、当該位相領域M3と、この位相領域M3に対して120度、及び、240度ずれた計三つの位相領域M1~M3において、線間電圧が平衡となるように、全ての相の指令値に対して補正を加える補正制御を実行するPWM信号生成部36を有する。

Description

インバータ装置
 本発明は、インバータ回路により三相交流出力をモータに印加して駆動するインバータ装置に関するものである。
 従来よりモータを駆動するためのインバータ装置は、複数の上下アームスイッチング素子により三相インバータ回路を構成すると共に、UVW各相のスイッチング素子をPWM(Pulse Width Modulation)制御し、正弦波に近い電圧波形の相電圧をモータに印加して駆動するものであるが、モータのコモンモード電圧(中性点電位)の変動により発生するコモンモードノイズが問題となっていた。このコモンモードノイズを抑制する方式は、これまでにも種々提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
 特許文献2の方式は対称の鋸波キャリアを二つ利用することを前提としたものであるため、キャリアを二つ連携して使用するマイクロコンピュータで制御する必要がある。また、近年では一定周期中の任意のタイミングで複数回PWM(相電圧のパルス)を立ち上げ、立ち下げすることができるマイクロコンピュータも増えてきており、係るマイクロコンピュータを使用できれば、コモンモードノイズの抑制は比較的容易に実現できるものの、何れにしても部品コストが高騰してしまう。
 そこで、PWMの開始を一相のみ「H」スタート(上アームスイッチング素子がON)、他の二相は「L」スタート(下アームスイッチング素子がON。或いはその逆)とすることで、各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを同期させ、一相の相電圧の変化を、他相の相電圧の変化で打ち消し、コモンモード電圧の変動を抑制して、コモンモードノイズをキャンセルする方式がある。
特開平10-23760号公報 特許第5045137号公報
 しかしながら、出力される相電圧ピーク値と入力電圧振幅の比率を変調率とした場合、係る方式では出力できる変調率は2/3程度にしかならないという課題がある(実際には、出力可能な最小パルス幅を考慮する必要があるため、出力できる変調率はそれよりも小さくなる)。特許文献2のように、電圧位相に合わせて「L」スタート、「H」スタートを位相ごとに1:2、2:1と切り換えることで、出力できる変調率は(4ルート3)/9まで上げることができるが、それ以上は出力できない。
 通常の三相変調では変調率1まで利用することが可能であるが、上記の方式ではコモンモードノイズをキャンセルする制御を実行することで、出力できる変調率が低下し、その影響で出力可能なモータの最大回転数が低下してしまうと云う欠点がある。そのため、車両で使用される電動コンプレッサ等には搭載困難である。
 本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、一相の相電圧の変化を、他相の相電圧の変化で打ち消すことでコモンモードノイズのキャンセルを可能な限り実現しながら、モータを広い運転範囲で駆動することができるインバータ装置を提供するものである。
 請求項1の発明のインバータ装置は、各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備え、この制御装置により、一相の上アームスイッチング素子がONし、他の二相の下アームスイッチング素子がONした状態、又は、一相の下アームスイッチング素子がONし、他の二相の上アームスイッチング素子がONした状態からスイッチングの規定区間を開始すると共に、相電圧の変化を、他の相の相電圧の変化で打ち消すような指令値を生成して上下アームスイッチング素子をスイッチングするキャンセル制御を実行するものであって、制御装置は、相電圧の狙いのパルス幅が出せない位相領域が発生する場合、当該位相領域と、この位相領域に対して120度、及び、240度ずれた計三つの位相領域において、線間電圧が平衡となるように、全ての相の指令値に対して、補正を加える補正制御を実行する補正制御部を有することを特徴とする。
 請求項2の発明のインバータ装置は、上記発明において補正制御部は補正制御において、電気角一周期の全領域においてスイッチングにより相電圧の変化を打ち消すキャンセル制御を実現することを目的として、一相の上下アームスイッチング素子のスイッチングは、他の二相のスイッチングによる相電圧の変化を打ち消すために停止しないことを特徴とする。
 請求項3の発明のインバータ装置は、請求項1の発明において補正制御部は補正制御により、一相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止するよう指令値を補正することを特徴とする。
 請求項4の発明のインバータ装置は、上記発明において補正制御部は、一相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止する位相領域の幅が、他の位相領域の幅よりも広くなる範囲では、他の二相に対する補正制御を行わないことを特徴とする。
 請求項5の発明のインバータ装置は、上記各発明において補正制御部が行う補正制御において、全ての相の一キャリア周期中の補正値は合計すると0になることを特徴とする。
 請求項6の発明のインバータ装置は、上記各発明において補正制御部が行う補正制御において、全ての相の電気角一周期中の補正値は合計すると0になることを特徴とする。
 請求項7の発明のインバータ装置は、請求項1の発明において補正制御部は補正制御により、三つの位相領域において、全ての相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止するよう指令値を補正することを特徴とする。
 請求項8の発明のインバータ装置は、請求項1の発明において補正制御部は補正制御により、三つの位相領域において、全ての相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止し、且つ、三つの位相領域のそれぞれに対して180度ずれた位相領域において、相電圧が逆となるように、上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止するよう指令値を補正することを特徴とする。
 請求項9の発明のインバータ装置は、上記各発明において補正制御部は、三つの位相領域において、同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる値で、且つ、120度ずらして等しくなる補正値を用いて指令値を補正することを特徴とする。
 請求項10の発明のインバータ装置は、各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備え、この制御装置により、一相の上アームスイッチング素子がONし、他の二相の下アームスイッチング素子がONした状態、又は、一相の下アームスイッチング素子がONし、他の二相の上アームスイッチング素子がONした状態からスイッチングの規定区間を開始すると共に、相電圧の変化を、他の相の相電圧の変化で打ち消すような指令値を生成して上下アームスイッチング素子をスイッチングするキャンセル制御を実行するものであって、制御装置は、相電圧の狙いのパルス幅が出せない位相領域が発生する場合、当該位相領域と、この位相領域に対して120度、及び、240度ずれた計三つの位相領域において、狙いのパルス幅が出せなくなる相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止する部分キャンセル制御を実行することを特徴とする。
 請求項11の発明のインバータ装置は、制御装置が、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8、請求項9、及び、請求項10に記載の補正制御、及び、部分キャンセル制御を有し、変調率、及び/又は、制御位相角に応じて、それらの何れかを選択して実行することを特徴とする。
 請求項12の発明のインバータ装置は、上記各発明において相電圧の狙いのパルス幅とは、キャンセル制御を実現しながら線間電圧が正弦波となるパルス幅であることを特徴とする。
 請求項13の発明のインバータ装置は、上記各発明において制御装置は、各相の上下アームスイッチング素子をそれぞれ接続するための出力ポートを有し、一相の上下アームスイッチング素子は、上アームスイッチング素子が下アームスイッチング素子用の出力ポートに、下アームスイッチング素子が上アームスイッチング素子用の出力ポートに接続されていることを特徴とする。
 請求項14の発明のインバータ装置は、上記各発明においてモータを内蔵した電動コンプレッサに搭載されることを特徴とする。
 本発明によれば、相電圧の変化を、他の相の相電圧の変化で打ち消すことでコモンモードノイズを可能な限りキャンセルしながら、変調率が高い場合でも、不平衡が生じないようにして、モータを広い運転範囲で駆動することができるようになる。これにより、請求項14の発明の如き電動コンプレッサを駆動する場合等に極めて好適なものとなる。
 請求項2の発明によれば、電気角一周期の全領域においてスイッチングにより一相の相電圧の変化を、他の二相の相電圧の変化で打ち消すことでコモンモードノイズをキャンセルするキャンセル制御を実現しながら、変調率が高い場合でも、不平衡が生じない指令値の補正を行って、モータを広い運転範囲で駆動することができるようになる。
 請求項3及び請求項4の発明によれば、コモンモードノイズの完全抑制はできないものの、格別な制御装置や特殊な制御方式を用いること無く、可能な限りコモンモードノイズをキャンセルしながら、狙い通りの相電圧を出力することができるようになる。
 請求項5によれば、キャンセル制御を実現しながら、指令値の補正を行うことができるようになる。また、請求項6及び請求項9の発明によれば、補正による不平衡が生じなくなる。
 請求項7乃至請求項10の発明によれば、コモンモードノイズの完全抑制はできないものの、格別な制御装置や特殊な制御方式を用いること無く、可能な限りコモンモードノイズをキャンセルしながら、より高い変調率においても狙い通りの相電圧を出力することができるようになり、モータをより広い運転範囲で駆動することができるようになる。
 そして、請求項11の発明の如く制御装置が、請求項2乃至請求項10の発明の補正制御、部分キャンセル制御を有し、変調率、及び/又は、制御位相角に応じて、補正制御、部分キャンセル制御のうちの何れかを選択して実行するようにすれば、制御性を担保しながら効果的なモータの運転範囲拡大を図ることが可能となる。
 ここで、相電圧の狙いのパルス幅とは、請求項12の発明の如くキャンセル制御を実現しながら線間電圧が正弦波となるパルス幅であり、このパルス幅が出力できれば、相電圧が不平衡とならずにモータを狙い通りに駆動することができる。
 また、各相の上下アームスイッチング素子がそれぞれ接続される制御装置の出力ポートの出力が、全ての上アームスイッチング素子がON、又は、全ての下アームスイッチング素子がONした状態からスイッチングの規定区間が開始される構成である場合には、請求項13の発明の如く前記一相の上下アームスイッチング素子のみ逆の出力ポートに接続することで簡単にキャンセル制御を実現することができるようになる。
本発明の一実施例のインバータ装置の電気回路図である。 図1のインバータ装置を備えた一実施例の電動コンプレッサの縦断側面図である。 図1のインバータ装置のモータ制御に関するブロック図である。 図1のインバータ装置のゲートドライバの動作を説明する図である。 変調率指令値kHset=0.5の過変調でない場合のUVW各相の相電圧指令値とパルス幅指令値を示す図である。 図5の場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である。 図5の場合の一キャリア周期の相電圧等を示した図である。 図5の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 変調率指令値kHset=1.4の過変調の場合のUVW各相の相電圧指令値とパルス幅指令値を示す図である。 図9の場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である。 図9の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 三相変調の場合の変調率指令値kHsetと、出力される変調率kHoutの関係を示す図である。 変調率指令値kHset=0.5の過変調でない場合におけるキャンセル制御(完全抑制)での各相のパルス幅指令値を説明する図である。 図13の場合の一キャリア周期の相電圧等を示した図である。 図13の場合の一キャリア周期の相電圧等を示したもう一つの図である。 図13の場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である。 図13の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 変調率指令値kHset=0.9の過変調の場合におけるキャンセル制御(完全抑制)での各相のパルス幅指令値を説明する図である。 図18の場合の一キャリア周期の相電圧等を示した図である。 図18の場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である。 図20において三つの位相領域の幅を示した図である。 図18の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 本発明の制御装置が実行する補正制御A(実施例1)を説明する図である。 図23の補正制御Aによる補正後の各相のパルス幅指令値を説明する図である(変調率指令値kHset=0.9)。 図23の補正制御Aを説明する正規化したパルス幅指令値を示す図である。 図25の場合のパルス幅指令値の補正値を示す図である。 図23の場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である。 図23の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 本発明の制御装置が実行する補正制御Aを実行した場合の変調率指令値kHsetと、出力される変調率kHoutの関係を示す図である。 図23の補正制御A(実施例1)で位相領域M3において幅広いパルス幅となったときの正規化した線間電圧を示した図である。 補正制御Aで位相領域M1、M2、M3においてPWMパルスを出力する場合の補正後の正規化した各相のパルス幅指令値を説明する図である。 図31の場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である。 本発明の制御装置が実行する補正制御B(実施例2)を説明する相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である(変調率指令値kHset=0.9)。 図33の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 図33の場合の一キャリア周期の相電圧等を示した図である。 実施例1、実施例2の補正制御A、Bで変調率指令値kHset=1.4の場合の正規化した線間電圧を示す図である。 本発明の制御装置が実行する部分キャンセル制御(実施例3)を説明する相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である(変調率指令値kHset=0.8)。 図37の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 本発明の制御装置が実行する補正制御C(実施例4)を説明する相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である(変調率指令値kHset=0.58)。 図39の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 図39の補正制御Cを説明する正規化したパルス幅指令値を示す図である 図41の場合のパルス幅指令値の補正値を示す図である。 図39の場合の変調率指令値kHsetと、出力される変調率kHoutの関係を示す図である。 本発明の制御装置が実行する補正制御D(実施例5)を説明する相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図である(変調率指令値kHset=0.58)。 図44の場合の正規化した線間電圧を示した図である。 図44の補正制御Dを説明する正規化したパルス幅指令値を示す図である 図46の場合のパルス幅指令値の補正値を示す図である。 図44の場合の変調率指令値kHsetと、出力される変調率kHoutの関係を示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。先ず、図2を参照しながら本発明のインバータ装置1を一体に備えた実施例の電動コンプレッサ(所謂インバータ一体型電動コンプレッサ)16について説明する。尚、実施例の電動コンプレッサ16は、エンジン駆動自動車やハイブリッド自動車、電気自動車等の車両に搭載される車両用空気調和装置の冷媒回路の一部を構成するものである。
 (1)電動コンプレッサ16の構成
 図2において、電動コンプレッサ16の金属性の筒状ハウジング2内は、当該ハウジング2の軸方向に交差する仕切壁3により圧縮機構収容部4とインバータ収容部6とに区画されており、圧縮機構収容部4内に例えばスクロール型の圧縮機構7と、この圧縮機構7を駆動するモータ8が収容されている。この場合、ハウジング2は車両のシャシー(接地)に導通されている。また、モータ8はハウジング2に固定されたステータ9と、このステータ9の内側で回転するロータ11から成るIPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)である。
 仕切壁3の圧縮機構収容部4側の中心部には軸受部12が形成されており、ロータ11の駆動軸13の一端はこの軸受部12に支持され、駆動軸13の他端は圧縮機構7に連結されている。ハウジング2の圧縮機構収容部4に対応する位置の仕切壁3近傍には吸入口14が形成されており、モータ8のロータ11(駆動軸13)が回転して圧縮機構7が駆動されると、この吸入口14からハウジング2の圧縮機構収容部4内に作動流体である低温の冷媒が流入し、圧縮機構7に吸引されて圧縮される。
 そして、この圧縮機構7で圧縮され、高温・高圧となった冷媒は、図示しない吐出口よりハウジング2外の前記冷媒回路に吐出される構成とされている。また、吸入口14から流入した低温の冷媒は、仕切壁3近傍を通ってモータ8の周囲を通過し、圧縮機構7に吸引されることから、仕切壁3も冷却されることになる。
 そして、この仕切壁3で圧縮機構収容部4と区画されたインバータ収容部6内には、モータ8を駆動制御する本発明のインバータ装置1が収容される。この場合、インバータ装置1は、仕切壁3を貫通する密封端子やリード線を介してモータ8に給電する構成とされている。
 (2)インバータ装置1の構造(スイッチング素子18A~18Fの配置)
 実施例の場合、インバータ装置1は、基板17と、この基板17の一面側に配線された上アームスイッチング素子18A、18B、18Cと、下アームスイッチング素子18D、18E、18Fの計6個のスイッチング素子と、基板17の他面側に配線された制御装置21と、図示しないHVコネクタ、LVコネクタ等から構成されている。各上下アームスイッチング素子18A~18Fは、実施例ではMOS構造をゲート部に組み込んだ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)等から構成されている。
 この場合、実施例では後述する三相のインバータ回路28のU相インバータ19Uの上アームスイッチング素子18Aと下アームスイッチング素子18D、V相インバータ19Vの上アームスイッチング素子18Bと下アームスイッチング素子18E、W相インバータ19Wの上アームスイッチング素子18Cと下アームスイッチング素子18Fは二つずつそれぞれ並んだかたちで配置されている。
 また、各スイッチング素子18A~18Fの端子部22は、基板17の中心側となった状態で基板17に接続されている。そして、このように組み立てられたインバータ装置1は、各スイッチング素子18A~18Fがある一面側が仕切壁3側となった状態でインバータ収容部6内に収容されて仕切壁3に取り付けられ、カバー23にて塞がれる。この場合、基板17は仕切壁3から起立するボス部24を介して仕切壁3に固定されることになる。
 このようにインバータ装置1が仕切壁3に取り付けられた状態で、各スイッチング素子18A~18Fは仕切壁3に直接若しくは所定の絶縁熱伝導材を介して密着し、ハウジング2の仕切壁3と熱交換関係となる。そして、前述した如く仕切壁3は圧縮機構収容部4内に吸入される冷媒によって冷やされているので、各スイッチング素子18A~18Fは仕切壁3を介して吸入冷媒と熱交換関係となり、仕切壁3の厚みを介して圧縮機構収容部4内に吸入された冷媒によって冷却され、各スイッチング素子18A~18F自体は仕切壁3を介して冷媒に放熱するかたちとなる。
 (3)インバータ装置1の回路構成
 次に、図1においてインバータ装置1は、前述した三相のインバータ回路28と、制御装置21を備えている。インバータ回路28は、直流電源(車両のバッテリ:例えば、DC350V)29の直流電圧Vdcを三相交流電圧(三相交流出力)に変換してモータ8に印加する回路である。このインバータ回路28は、U相ハーフブリッジ回路19U、V相ハーフブリッジ回路19V、W相ハーフブリッジ回路19Wを有しており、各相ハーフブリッジ回路19U~19Wは、それぞれ上アームスイッチング素子18A~18Cと、下アームスイッチング素子18D~18Fを個別に有している。更に、各スイッチング素子18A~18Fには、それぞれフライホイールダイオード31が逆並列に接続されている。
 そして、インバータ回路28の上アームスイッチング素子18A~18Cの上端側は、直流電源29及び平滑コンデンサ32の上アーム電源ライン(正極側母線)10に接続されている。一方、インバータ回路28の下アームスイッチング素子18D~18Fの下端側は、直流電源29及び平滑コンデンサ32の下アーム電源ライン(負極側母線)15に接続されている。これにより、上アーム電源ライン10の電圧は+Vdc/2、下アーム電源ライン15の電圧は-Vdc/2となり、上アーム電源ライン10と下アーム電源ライン15間の電圧は直流リンク電圧Vdcとなる。
 この場合、U相ハーフブリッジ回路19Uの上アームスイッチング素子18Aと下アームスイッチング素子18Dが直列に接続され、V相ハーフブリッジ回路19Vの上アームスイッチング素子18Bと下アームスイッチング素子18Eが直列に接続され、W相ハーフブリッジ回路19Wの上アームスイッチング素子18Cと下アームスイッチング素子18Fが直列に接続されている。
 そして、U相ハーフブリッジ回路19Uの上アームスイッチング素子18Aと下アームスイッチング素子18Dの接続点(U相電圧Vu)は、モータ8のU相の電機子コイル41に接続され、V相ハーフブリッジ回路19Vの上アームスイッチング素子18Bと下アームスイッチング素子18Eの接続点(V相電圧Vv)は、モータ8のV相の電機子コイル42に接続され、W相ハーフブリッジ回路19Wの上アームスイッチング素子18Cと下アームスイッチング素子18Fの接続点(W相電圧Vw)は、モータ8のW相の電機子コイル43に接続されている。
 (4)インバータ装置1のモータの制御ブロック図
 次に、図3はインバータ装置1のモータ8の制御に関するブロック図を示している。インバータ装置1の制御装置21は、プロセッサを有するマイクロコンピュータから構成されており、実施例では車両ECUから回転数指令値を入力し、モータ8からモータ電流(相電流)を入力して、これらに基づき、インバータ回路28の各スイッチング素子18A~18FのON/OFF状態(スイッチング)を制御する。具体的には、各スイッチング素子18A~18Fのゲート端子に印加するゲート電圧を制御する。
 制御装置21は、モータ8の電気角速度推定値ω(ハット)と電気角速度指令値ωとの偏差に基づき、d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを生成し、これらd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqから最終的にインバータ回路28の各スイッチング素子18A~18FをスイッチングするためのPWM信号を生成し、モータ8を位置センサレスベクトル制御にて駆動するものである。
 実施例の制御装置21は、減算部46~48と、加算部49と、速度制御器51と、最大トルク電流制御器52と、電流制御器53と、非干渉化制御器54と、制御部30と、uvw-dq変換器56と、位相差導出器57と、積分器58と、位相同期回路(或いは、制御器)59の各機能から構成されている。
 実施例のuvw-dq変換器56には、モータ8のU相電流i、V相電流i、W相電流i(実施例では何れも推定値ハット。若しくは、図示しないカレントトランスにより検出される)が入力される。uvw-dq変換器56には更に積分器58が出力するモータ電気角θreが入力され、U相電流i、V相電流i、W相電流iと、モータ電気角θreからd軸電流推定値i(ハット)と、q軸電流推定値i(ハット)を導出する。
 位相差導出器57はuvw-dq変換器56が出力するd軸電流推定値i(ハット)、q軸電流推定値i(ハット)と、加算器49からのd軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqから位相差Δθを導出し、出力する。この位相差Δθは減算器48、位相同期回路59を経て電気角速度推定値ω(ハット)とされ、出力される。積分器58には実施例ではこの電気角速度推定値ω(ハット)が入力され、積分器58は電気角速度推定値ω(ハット)から電気角推定値θre(ハット)を生成して出力する。
 位相同期回路59が出力する電気角速度推定値ω(ハット)は減算部46に入力される。この減算部46には更に電気角速度指令値ωが入力され、この減算部46において電気角速度指令値ωから電気角速度推定値ω(ハット)が減算されてそれらの偏差が算出される。
 減算部46で算出された偏差は速度制御器51に入力される。この速度制御器51はPI演算及びq軸電流とトルクの関係式によりトルク指令値τを算出し、出力する。最大トルク電流制御器52はこのトルク指令値τからd軸電流指令値i とq軸電流指令値i を生成し、出力する。このd軸電流指令値i とq軸電流指令値i は、非干渉化制御器54にてdq軸間の干渉が打ち消された後、加算器49に入力される。電流制御器53には、減算部47で生成されたd軸電流指令値i 、q軸電流指令値i と、d軸電流推定値i(ハット)、q軸電流推定値i(ハット)の偏差が入力される。そして、加算器49で電流制御器53と非干渉化制御器54の出力が加算され、d軸電圧指令値Vdとq軸電圧指令値Vqが生成されて制御部30に入力される。
 (5)制御装置21の制御部30
 次に、図1に戻って制御装置21の制御部30について説明する。実施例の制御部30は、相電圧指令演算部33と、パルス幅指令演算部34と、PWM信号生成部36と、ゲートドライバ37を有している。
 (5-1)相電圧指令演算部33
 制御部30の相電圧指令演算部33は、d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vq等に基づくベクトル制御により、モータ8の各相の電機子コイル41~43に印加するU相電圧Vu、V相電圧Vv、及び、W相電圧Vwを生成するための三相変調の相電圧指令値Vu(以下、U相電圧指令値Vu)、Vv(以下、V相電圧指令値Vv)、Vw(以下、W相電圧指令値Vw)を演算し、出力する。この場合、相電圧指令演算部33は、加算部49から得られるd軸電圧指令値Vd及びq軸電圧指令値Vqにより、下記数式(I)を用いて各相電圧指令値Vu、Vv、Vwを算出する。尚、数式(I)中のθreは積分器58から入力されるモータ電気角である。これらの相電圧指令値Vu、Vv、Vwは、モータ8の三相変調制御を行う場合における電圧指令値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 (5-2)パルス幅指令演算部34
 パルス幅指令演算部34は、相電圧指令演算部33により演算され、出力された各相電圧指令値Vu、Vv、Vwから、下記数式(II)を用いて、0~1で正規化された各相のパルス幅指令値Cu(以下、U相パルス幅指令値)、Cv(以下、V相パルス幅指令値)、Cw(以下、W相パルス幅指令値)を演算し、出力する。尚、数式(II)中のvmodは三相共通の所定の加算値、Cmu、Cmv、Cmwは同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる所定の加算値であり、これらは特に使用しない場合は各加算値vmod=0、Cmu=0、Cmv=0、Cmw=0となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 (5-3)PWM信号生成部36
 PWM信号生成部36は、パルス幅指令演算部34により演算され、算出された各相のパルス幅指令値Cu、Cv、Cwに基づき、キャリア信号(実施例では図4の鋸波キャリアX1)との大小を比較することによって、インバータ回路28のU相インバータ19U、V相インバータ19V、W相インバータ19WをPWM制御するための駆動指令信号となるPWM信号を生成し、出力する。
 この場合、PWM信号生成部36は、下記数式(III)を用いて、各相の上アーム立ち上げ指令値(Cuu、Cvu、Cwu)、及び、上アーム立ち下げ指令値(Cud、Cvd、Cwd)を演算し、出力する。この場合、CuuはU相上アーム立ち上げ指令値、CudはU相上アーム立ち下げ指令値、CvuはV相上アーム立ち上げ指令値、CvdはV相上アーム立ち下げ指令値、CwuはW相上アーム立ち上げ指令値、CwdはW相上アーム立ち下げ指令値であり、何れも上述したPWM信号である。尚、数式(III)中のCAはキャリアカウント(鋸波キャリアX1)のピーク値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 (5-4)ゲートドライバ37
 ゲートドライバ37は、PWM信号生成部36から出力されるPWM信号(各相の上アーム立ち上げ指令値及び上アーム立ち下げ指令値)Cuu、Cud、Cvu、Cvd、Cwu、Cwdに基づき、各相の上アームゲート電圧(Vup、Vvp、Vwp)、及び、下アームゲート電圧(Vun、Vvn、Vwn)を生成し、出力する。この場合、Vup及びVunは、それぞれU相インバータ19Uの上アームスイッチング素子18A及び下アームスイッチング素子18Dのゲート電圧、Vvp及びVvnは、それぞれV相インバータ19Vの上アームスイッチング素子18B及び下アームスイッチング素子18Eのゲート電圧、Vwp及びVwnは、それぞれW相インバータ19Wの上アームスイッチング素子18C及び下アームスイッチング素子18Fのゲート電圧である。
 そして、インバータ回路28の各スイッチング素子18A~18Fは、ゲートドライバ37から出力される各ゲート電圧に基づき、ON/OFF駆動される。即ち、ゲート電圧がON状態(所定の電圧値)となるとスイッチング素子がON動作し、ゲート電圧がOFF状態(零)となるとスイッチング素子がOFF動作する。このゲートドライバ37は、スイッチング素子18A~18Fが前述したIGBTである場合には、PWM信号に基づいてゲート電圧をIGBTに印加するための回路であり、フォトカプラやロジックIC、トランジスタ等から構成される。
 (5-5)制御装置21の出力ポート
 ここで、制御装置21はU相の上アームスイッチング素子用の出力ポート44A、U相の下アームスイッチング素子用の出力ポート44D、V相の上アームスイッチング素子用の出力ポート44B、V相の下アームスイッチング素子用の出力ポート44E、W相の上アームスイッチング素子用の出力ポート44C、W相の下アームスイッチング素子用の出力ポート44Fを有しており、ゲートドライバ37が出力するゲート電圧Vupは出力ポート44Aから出力され、ゲート電圧Vunは出力ポート44Dから出力される。また、ゲート電圧Vvpは出力ポート44Bから出力され、ゲート電圧Vvnは出力ポート44Eから出力され、ゲート電圧Vwpは出力ポート44Cから出力され、ゲート電圧Vwnは出力ポート44Fから出力される。
 また、実施例の制御装置21は、全ての上アームスイッチング素子用の出力ポート44A、44B、44Cから出力されるゲート電圧Vup、Vvp、VwpをON状態、又は、OFF状態としてスイッチングの規定区間を開始する構成とされている。従って、各相の上アームスイッチング素子18A、18B、18Cの各ゲートが出力ポート44A、44B、44Cにそれぞれ接続され、下アームスイッチング素子18D、18E、18Fの各ゲートが出力ポート44D、44E、44Fにそれぞれ接続された場合には、全ての上アームスイッチング素子18A、18B、18CがON、又は、全ての下アームスイッチング素子18D、18E、18FがONした状態からスイッチングの規定区間が開始されることになる。
 その場合の一キャリア周期における各相の上アーム立ち上げ指令値Cuu、Cvu、Cwu、上アーム立ち下げ指令値Cud、Cvd、Cwd、鋸波キャリアX1、ゲート電圧Vup、Vun、Vvp、Vvn、Vwp、Vwn、各相電圧Vu、Vv、Vw、及び、モータ8のコモンモード電圧Vcmの関係を図4に示す。図4に示すようにU相上アーム立ち上げ指令値Cuu、上アーム立ち下げ指令値Cudが決まれば、U相の上アームスイッチング素子18Aのゲート電圧Vup、下アームスイッチング素子18Dのゲート電圧Vunの動作タイミングが決まる。V相、W相についても同様である。尚、各相の上アーム立ち上げ指令値Cuu、Cvu、Cwuは、厳密には各相の上アーム立ち上げの前に上下アームの同時立ち上げ状態を防ぐためのデッドタイムを入れた下アーム立ち下げ指令値であるが、上アーム立ち下げ指令値(Cud、Cvd、Cwd)と合わせて分かりやすいように、上アーム立ち上げ指令値として記載している。
 また、実際にモータ8に印加される電圧の変化タイミングは、モータ8に流れる電流の向きによって決まり、モータ8に流れ込む方向の場合には、上アームスイッチング素子のスイッチング時にモータ8に印加される電圧が決まり、モータ8から流れ出る方向の場合には、下アームスイッチング素子のスイッチング時にモータ8に印加される電圧が決まる。図4の場合、U相とV相はモータ8から流れ出る方向、W相はモータ8に流れ込む方向に電流が流れている場合を示している。また、図4の場合、モータ8のコモンモード電圧Vcmは4レベルで変動していることが分かる。
 後述するキャンセル制御では、相電圧Vu、Vv、Vwのタイミングを調整することでコモンモード電圧Vcmの変動をキャンセルする動作を実現するものであるが、そのために、電流の向きにより上アーム立ち上げ指令値Cuu、Cvu、Cwu、上アーム立ち下げ指令値Cud、Cvd、Cwdのタイミングを微調整する。
 尚、実施例では鋸波キャリアX1を使用しているが、キャリア波形形状が異なる場合でも、一キャリア周期中の任意のタイミングで立ち上げ、立ち下げが可能なコントローラを用いた場合には実現可能である。
 (5-6)本発明の実施例における出力ポートとゲートの接続
 通常の使用方法では各上下アームスイッチング素子18A~18Fのゲートは上述のように各出力ポート44A~44Fに接続するものであるが、本発明の実施例では図1に示す如く、U相の上アームスイッチング素子18Aのゲートを制御装置21の出力ポート44Dに接続し、下アームスイッチング素子18Dのゲートを出力ポート44Aに接続している。V相とW相は変えていない。即ち、U相の上下アームスイッチング素子18A、18Dのみ逆の出力ポート44D、44Aに接続している。また、上記のようにU相の上下アームスイッチング素子18A、18Dのゲートを制御装置21の出力ポート44D、44Aに逆に接続しているため、PWM信号生成部36いて得たCudとCuuをゲートドライバ37に渡す際には、Cudをゲートドライバ37のCuuを格納するためのレジスタに出力し、Cuuはゲートドライバ37のCudを格納するためのレジスタに出力する。
 (5-7)相電圧Vu、Vv、Vw
 そして、U相ハーフブリッジ回路19Uの上アームスイッチング素子18Aと下アームスイッチング素子18Dの接続点の電圧がU相電圧Vu(相電圧)としてモータ8のU相の電機子コイル41に印加(出力)され、V相ハーフブリッジ回路19Vの上アームスイッチング素子18Bと下アームスイッチング素子18Eの接続点の電圧がV相電圧Vv(相電圧)としてモータ8のV相の電機子コイル42に印加(出力)され、W相ハーフブリッジ回路19Wの上アームスイッチング素子18Cと下アームスイッチング素子18Fの接続点の電圧がW相電圧Vw(相電圧)としてモータ8のW相の電機子コイル43に印加(出力)される。
 (5-8)変調率指令値kHsetと電圧位相θm
 ここで、前記の通り変調率を、出力される相電圧ピーク値と入力電圧振幅の比率としているため、変調率指令値kHsetと、電圧位相θmを下記数式(IV)のように定義する。即ち、変調率指令値kHsetと電圧位相θmは相電圧指令演算部33がd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに基づいて相電圧指令演算部33が設定することになる。また、ここではベクトル制御を実施例としたため、d軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに基づいて変調率指令値kHsetと電圧位相θmの指令値を生成したが、如何なるモータ制御方法であっても、指令電圧ピーク値と電圧位相θmの指令値は生成することになるため、ベクトル制御以外にも適用が可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 図4のU相電圧Vuに着目すると、U相電圧指令値Vuは+Vdc/3程度である。一キャリア周期中に+Vdc/3を出力するためには、図4のように、相電圧Vuが立ち上がっている時間(ONパルス時間)を長時間保持する必要がある。このように、規定区間(一キャリア周期中)に相電圧が立ち上がっている(ONしている)割合によって出力電圧を定める方法がPWMである。規定区間内で常に立ち上がっている(ON)場合には、出力電圧は+Vdc/2になる。規定区間内で常に立ち下がっている(OFF)場合には、出力電圧は-Vdc/2になる。即ち、出力できる最大出力電圧は、-Vdc/2~+Vdc/2になる。
 前述した如く本願では変調率を相電圧のピーク値としている。その意味は、変調率指令値kHsetが1の場合、UVW各相の相電圧のピーク値がPWMで出力できる最大出力電圧である-Vdc/2~+Vdc/2になるということである。
 (6)相電圧指令演算部33とパルス幅変調部34の動作
 次に、図5~図12を参照しながら実施例の相電圧指令演算部33とパルス幅変調部34の動作について説明する。
 (6-1)変調率指令値kHset=0.5の過変調でない場合
 図5~図8は相電圧指令演算部33が設定する変調率指令値kHsetが0.5で過変調ではない場合を示している。図5の上側は相電圧指令演算部33が出力する変調率指令値kHset=0.5のときのU相電圧指令値Vu、V相電圧指令値Vv、W相電圧指令値Vwを360度で示し、下側はそれに基づいてパルス幅指令演算部34が出力するU相パルス幅指令値Cu、V相パルス幅指令値Cv、W相パルス幅指令値Cwを示している。
 ここで、各図の横軸は電気角の位相を示しており、本願に記載の位相は、特筆しない限り電気角の位相を示す。また、電気角位相は360度で一回転となり、これを電気角一周期と称する。
 また、図6はその場合のU相電圧Vu、V相電圧Vv、W相電圧Vwとモータ8のコモンモード電圧Vcmを360度で示し、図7はその場合の一キャリア周期における各相の上アーム立ち上げ指令値Cuu、Cvu、Cwu、上アーム立ち下げ指令値Cud、Cvd、Cwd、鋸波キャリアX1、各相電圧Vu、Vv、Vw、及び、コモンモード電圧Vcmの関係を示し、図8はその場合の線間電圧を積算し、正規化したものを(ルート3)で割った値Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uを示した図である。
 ここで、数式(II)において所定の値VmodとしてUVW各相に対して同じ値を加算する線間変調や、数式(II)において所定の値Cmu、Cmv、Vmwにて同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる値を加算する過変調を考慮した場合、相印加電圧指令値と、PWMにより実際に出力される相印加電圧には差異が現れる。そのため、実際にモータ8に出力される相電圧は、単に相印加電圧を考慮するだけでは前記の差異を正しく考慮することができない。そのため、出力される相電圧ピーク値を求める場合には、三相印加電圧によるモータ中性点電圧からの相印加電圧を用いるか、線間電圧を用いる必要がある。ここでは、線間電圧を利用する。また、PWMにより出力される線間電圧の実効値を正しく求めるために、積分を用いて評価する。そのため、ここでは、例えば、U相-V相間の線間電圧Vu-vの積分結果は、下記数式(V)により得られる。尚、任意の位相からの定積分を行うため、積分定数Cu-vを用いている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 実際にはU相電圧Vuは、-Vdc/2、+Vdc/2をPWMにより印加することになるが、図6に示す電気角一周期分のPWM波形図では、相電圧は-1、+1で正規化している。このことから、入力電圧で正規化した線間電圧積分値VHu-vは下記数式(VI)のように表現できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 数式(VI)では線間電圧積分値を求めているが、先述の通り変調率は、出力される相電圧ピーク値と入力電圧振幅の比率で与えているため、線間電圧値から相電圧値に変換するために、振幅を(ルート3)で除算することになる。この(ルート3)で除算した結果得られる、相出力電圧振幅値に正規化した線間電圧積分値(正規化した線間電圧と称する)をVnu-vとすると、下記数式(VII)のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 その結果が図8になる。この図から明らかな如く、Vnu-vの振幅の最大値は設定した変調率指令値kHset=0.5と等しくなる。V相-W相、W相-U相間の正規化した線間電圧Vnv-wとVnw-uについても数式(VIII)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 (6-2)変調率指令値kHset=1.4の過変調の場合
 次に、図9~図12は相電圧指令演算部33が設定する変調率指令値kHsetが1.4で過変調の場合を示す。ここで、三相変調方式ではkHset>1の領域は過変調領域となる。図9の上側は相電圧指令演算部33が出力する変調率指令値kHset=1.4のときのU相電圧指令値Vu、V相電圧指令値Vv、W相電圧指令値Vwを360度で示し、下側はそれに基づいてパルス幅指令演算部34が出力するU相パルス幅指令値Cu、V相パルス幅指令値Cv、W相パルス幅指令値Cwを示している。
 また、図10はその場合のU相電圧Vu、V相電圧Vv、W相電圧Vwとモータ8のコモンモード電圧Vcmを360度で示し、図11はその場合の正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uを示し、図12は三相変調の場合の変調率指令値kHsetと、出力される変調率kHoutの関係を示した図である。相電圧指令値が大き過ぎると、出力パルス幅は-1、+1が最大なので、パルス幅指令値は制限される。三相変調の場合、変調率1を超えるとパルス幅制限が発生するが、その例を図9、図10中に破線で囲って示す。
 変調率指令値kHset=1.4で出力した場合、図10に示すPWMは0度~50度程度までU相パルス幅指令値Cuは1であるため、最大パルス幅が出力され、U相は上アームスイッチング素子18AがONを保つ。20度~110度程度まではW相パルス幅指令値Cwが0であるため、最小パルス幅が出力され、W相は下アームスイッチング素子18FがONを保つ。
 正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは、図11のようになる。図10から明らかな如く、スイッチングを停止している領域が広くある。これは図9中のパルス幅指令値Cu、Cv、Cwからも分かる。また、変調率指令値kHset=1.4を与えているが、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uはの振幅は、図11のように1.2以下になっている。即ち、過変調領域になると変調率指令値kHsetと正規化した線間電圧の振幅は等しくなくなる。
 ここで、変調率指令値kHsetと、出力される変調率kHoutとの関係を図12に示す。図12に示すように、変調率指令値kHsetが1以下の場合には、kHset=kHoutの関係が成立するが、変調率指令値kHsetが1を超えると、その関係が成立しなくなる。この場合、出力される変調率kHoutは、正規化した線間電圧の電気角回転数1次成分の振幅値となる。変調率指令値kHsetが1以下の場合には、正規化した線間電圧は正弦波であったため、電気角回転数1次成分と明示しなくても振幅値を取るだけでよいが、変調率指令値kHsetが1を超えると、正規化した線間電圧は正弦波から崩れたかたちになるため、振幅値をとるだけでは出力される変調率kHoutを求められず、フーリエ変換して1次成分を得る必要がある。
 上記のように過変調領域では変調率指令値kHsetの通りの変調率kHoutが出力されないため、制御に矛盾が生じて制御性が悪化する。そのため、通常の三相変調方式では、過変調時には図12の関係を用いて実際に出力したい変調率kHoutが得られる変調率設定値kHsetを求め、求めた比率(kHset/kHout)をd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqに乗算することで、過変調時の相電圧指令値と実際に出力される電圧の大きさの誤差を抑制する過変調制御を実施する。例えば、変調率指令値kHout=1.2としたい場合、kHset=1.8となるようにd軸電圧指令値Vd、q軸電圧指令値Vqを修正する。これは、ベクトル制御でない場合でも、指令電圧ピーク値の大きさに(kHset/kHout)を乗算し、補正することで、同様の補正が可能である。
 (7)PWM信号生成部36(補正制御部)の動作
 次に、図13~図49を参照しながら実施例のPWM信号生成部36の動作について説明する。
 (7-1)キャンセル制御
 先ず、図13~図22を参照して実施例のPWM信号生成部36が実行するキャンセル制御を説明する。
 (7-1-1)変調率指令値kHset=0.5の過変調でない場合
 図13は変調率指令値kHset=0.5の過変調でない場合におけるキャンセル制御(完全抑制型)での各相のパルス幅指令値を説明する図、図14、図15はこの場合の一キャリア周期の相電圧等を示した図、図16はこの場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図、図17はこの場合の線間電圧を示した図である。
 前述した如く、U相の上下アームスイッチング素子18A、18Dのみ制御装置21の出力ポート44D、44Aに逆に接続しているので、図14の実施例ではU相の上アームスイッチング素子18AがONし、V相とW相の下アームスイッチング素子18E、18FがONした状態からスイッチングの規定区間が開始される(尚、その逆で、U相の下アームスイッチング素子18DがONし、V相とW相の上アームスイッチング素子18B、18CがONした状態からスイッチングの規定区間が開始されてもよい)。そして、実施例ではU相上アーム立ち下げ指令値CudとV相上アーム立ち上げ指令値Cvuを一致させてそれらをC1bとし、V相上アーム立ち下げ指令値CvdとW相上アーム立ち上げ指令値Cwuを一致させてそれらをC2bとし、W相上アーム立ち下げ指令値CwdとU相上アーム立ち上げ指令値Cuuを一致させてそれらをC3bとする。これらC1b、C2b、C3bは下記数式(IX)から得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 ここで、Cmin-bは出力可能な最小パルス幅である。そして、C1b、C2b、C3bを下記数式(X)により0~1に正規化したものが図13に示すC、C、Cである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 上記各値の関係は、Cmin≦C≦C≦C≦1-Cminである。ここで、Cminは正規化した出力可能な最小パルス幅を示しており、C、C、Cはこの最小パルス幅Cminを考慮して与える必要がある。Cmin=0の場合、変調率が2/3以下では、C、C、Cは上記の関係を保つことができる。
 そして、図14に示すようにU相電圧Vuの立ち下がりタイミングとV相電圧Vvの立ち上がりタイミングが同期し、V相電圧Vvの立ち下がりタイミングとW相電圧Vwの立ち上がりタイミングが同期し、W相電圧Vwの立ち下がりタイミングとU相電圧Vuの立ち上がりタイミングが同期することにより、コモンモード電圧Vcmの変動は完全に抑制され、コモンモードノイズがキャンセルされる(完全抑制型)。また、パルス幅指令値Cu、Cv、Cwは図15に示すようにPWMがONになっている幅を示しており、キャンセル制御中はUVW相の何れか一つの相がONになっている。即ち、一つの相がONになっている三つの時間の合計Cu+Cv+Cwが1となる。尚、規定区間のスイッチングの開始が本実施例とは逆の場合には、UVW相の何れか一つの相がOFFになるようにPWMを動作させることになる。即ち、一つの相がOFFになっている三つの時間の合計Cu+Cv+Cwが1となる。
 変調率指令値kHset=0.5の過変調でない領域では、図16に示すように三相のパルス幅がすべて狙い通りに出されており、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uも図17に示すように正弦波となる。このように、変調率指令値kHsetが小さいときには、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは狙い通りの正弦波で出力される。
 (7-1-2)変調率指令値kHset=0.9の過変調領域の場合
 次に、図18は変調率指令値kHset=0.9の過変調領域の場合におけるキャンセル制御(完全抑制型)での各相のパルス幅指令値を説明する図、図19はこの場合の一キャリア周期の相電圧等を示した図、図20、図21はこの場合の相電圧とコモンモード電圧を360度で示した図、図22はこの場合の線間電圧を示した図である。
 変調率が2/3以上となると、過変調となり、図18に示すように300度付近でCとCが重なり、更に、そこから120度ずれた60度付近ではCとCが重なり、更に、300度から240度ずれた180度付近ではCとCminが重なる。即ち、300度付近と、そこから120度、及び、240度ずれた60度付近、及び、180度付近の計三つの位相領域でCmin、C、C、C、1-Cminが重なるようになる(図18はkHset=0.9)。即ち、前述したCmin≦C≦C≦C≦1-Cminの関係が崩れてしまい、キャンセル制御を実現できず、狙い通りのパルス幅を出力できないため、正規化した線間電圧が正弦波にならない位相領域がでてくる。図18における係る位相領域300度付近をM1、60度付近をM2、180度付近をM3とする。また、図21に示す如く位相領域M1の幅(位相の角度)をW1、位相領域M2の幅をW2、位相領域M3の幅をW3とする。
 ここで、過変調の定義は線間電圧(線間電圧積分値)を正弦波で出力できるか否かであり、正弦波で出力できる場合は過変調ではなく、正弦波で出力できない場合には過変調であると云える。そのため、完全抑制型のキャンセル制御を行う場合には、変調率が2/3以上の場合には線間電圧が正弦波でなくなり、過変調となる。尚、この過変調での制限による補正は、数式(II)にてVu、Vv、Vwに対してCmu、Cmv、Cmwにより三相で異なる値の補正を行うことで演算を表現できる。
 図20に示すように、位相領域M1ではCとCが同時に動作するため、V相のスイッチングがなくなり、U相とW相が同時スイッチングになる。位相領域M2ではCとCが同時に動作するため、W相のスイッチングがなくなり、U相とV相が同時スイッチングになる。位相領域M3ではCとCが略同時に動作する。そのため、U相電圧Vuは最小パルス幅で出力され、V相電圧VvとW相電圧Vwのスイッチングがそれぞれ同期して動作する。実施例では鋸波キャリアに限定して考えているため、U相電圧Vuは最小パルス幅が出力されることになる(尚、実施例のようなキャリア比較型PWMではない場合は、CとCを同時に動作させることができ、U相電圧Vuの最小パルス幅出力は不要となり、M1、M2と同様にU相電圧Vuのスイッチングを停止できる)。
 図18の位相領域M1ではCとCが逆転しているので、Cを先に出力することになるが、出力できない。なぜならば、CではV相の立ち下げ指令を出しているが、V相はCにより立ち上げ動作が行われるためである。これを解決するために位相領域M1、M2、M3で指令値を以下のように平等に補正し、C、C、Cの重なりを無くすことを考える。
 図18の位相領域M1、M2、M3で補正が必要な超過量(正規化したパルス幅の重なっている高さ。)をそれぞれm、m、mとすると、位相領域M1ではm=C-C、位相領域M2ではm=C-C、位相領域M3ではm=C-Cminとなる。そして、補正後のCをC’、補正後のCをC’とすると、位相領域M1ではC’=C-m/2、C’=C+m/2、位相領域M2ではC’=C-m、位相領域M3ではC’=C-mとすることで、各位相領域M1~M3における重なり(図18でハッチングで示す重なった部分の面積)は解消されることになる。
 しかしながら、上記のように平等に補正した場合、位相領域M1ではU相電圧Vuのパルス幅は狭くなり、V相電圧Vvのパルス幅は変わらず0、W相電圧Vwのパルス幅も狭くなる。その結果、電気角一周期中のV相電圧VvとW相電圧Vwのパルス幅の積算値が小さくなり、Vu、Vv、Vwの関係が崩れる。他の位相領域M2、M3についても同様のことが云える。
 上記のように平等にC、C、Cを補正した場合、Vu、Vv、Vwの関係が崩れることとなり、結果として出力される正規化した線間電圧が周期性を持たなくなって不平衡となる。ここで、平衡というのはUVW各相の印加電圧が、120度の位相差をもって同じ振幅値を出力していることを指し、平衡でない場合、即ち、不平衡の場合には、モータ8の出力電力が不安定になり、大きな回転数脈動の発生、運転範囲の低下、脱調の原因になる。
 図22はその場合の正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uを0度~360度まで計算し、それを2回連結したものである。360度の時点で線間電圧(線間電圧積分値)が急変している。即ち、線間電圧(線間電圧積分値)が不平衡になっている。この状態では相電圧Vu、Vv、Vwの狙いのパルス幅が出せなくなり、モータ8を狙い通りに駆動することができない。
 以上のように完全抑制型のキャンセル制御では、変調率が大きくなると位相領域M1、M2、M3では正弦波の線間電圧の印加ができず不平衡となってしまうため、出力可能な変調率が小さいという課題がある。そのため、キャンセル制御を行う場合にも、前述した通常の三相変調方式での過変調制御のような動作が必要となるが、パルス幅の与え方とスイッチングタイミングを合わせて両方を考慮する必要がある。
 (7-2)補正制御A(実施例1)
 そこで、本発明では実施例の制御装置21の制御部30を構成するPWM信号生成部36が、以下に説明する補正制御Aを実行する。即ち、実施例ではこのPWM信号生成部36が本発明における補正制御部を構成する。次に、図23~図32を参照しながらこの実施例(実施例1)の補正制御Aについて説明する。
 ここで、前述した図18の位相領域M1、M2、M3で補正が必要な超過量(重なっている高さ)m、m、mを用いて各位相領域M1、M2、M3の面積M、M、M(図18のハッチング部分)を算出すると、下記数式(XI)となる。尚、θは電気角を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 また、最低パルス幅Cmin=0の場合には、位相領域M1、M2、M3の面積M、M、Mは、M=M=Mという関係であり、位相領域M1、M2、M3の幅W1、W2、W3の関係も、W1=W2=W3となる。更に、補正が必要な超過量m、m、mの値は、120度の位相差をもって同じ値になっている。そのため、位相領域M1、M2、M3においてC、C、Cを図23の各枠内に記載した補正値を用いて補正することで、電気角一周期中のC、C、Cに関する補正値の合計はプラスマイナス0になり、UVW相の各線間電圧はバランスが保たれる。即ち、三相不平衡を起こさなくなる。
 尚、図23において位相領域M1でのCの補正値は-1/2m、Cの補正値は1/2m、Cの補正値は0である。また、位相領域M2でのCの補正値は-1/2m、Cの補正値は-m、Cの補正値は0である。更に、位相領域M3でのCの補正値は+m、Cの補正値は+1/2m、Cの補正値は0である。Cについて電気角一周期の補正値を合算すると、-1/2m-1/2m+m=0となり、Cについても合算すると1/2m-m+1/2m=0となり、Cも当然に合算すると0となる。
 図23ではC、C、Cの補正値の合計が全て0になっている。即ち、補正した結果のC、C、Cの合計値に変化がなく、三相不平衡を起こさなことを示している。この補正した結果のC、C、Cを図24に示す。各位相領域M1、M2、M3の面積M、M、MをM=M=M=0に揃えるようにC、C、Cのタイミングを補正することで、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uのアンバランスを整える。
 ここで、120度ずらしたm、m、mを共通のmとおいて、図23の補正を考察する。一キャリア周期中にPWMで出力される相電圧、即ち、一キャリア周期中のPWMのON時間は以下の数式(XII)で得られる。
 Cu=1-(C-C
 Cv=C-C
 Cw=C-C      ・・・(XII)
 この場合、位相領域M1、M2、M3における補正値は、以下の数式(XIII)、(XIV)、(XV)の通りとなる。但し、Cu’、Cv’、Cw’は補正後のCu、Cv、Cwである。
 位相領域M1での補正は、
 Cu’=1-(C-(C-1/2m))
 Cv’=(C+1/2m)-(C-1/2m)
 Cw’=C-(C+1/2m)
 即ち、
 Cu’=Cu-1/2m
 Cv’=Cv+m
 Cw’=Cw-1/2m  ・・・(XIII)
 位相領域M2での補正は、
 Cu’=1-(C-(C-1/2m))
 Cv’=(C-m)-(C-1/2m)
 Cw’=C-(C-m)
 即ち、
 Cu’=Cu-1/2m
 Cv’=Cv-1/2m
 Cw’=Cw+m     ・・・(XIV)
 位相領域M3での補正は、
 Cu’=1-(C-(C+m))
 Cv’=(C+1/2m)-(C+m)
 Cw’=C-(C+1/2m)
 即ち、
 Cu’=Cu+m
 Cv’=Cv-1/2m
 Cw’=Cw-1/2m     ・・・(XV)
 補正後のU相パルス指令値Cu’で考えると、位相領域M3のみ補正値(数式(II)におけるCmuにあたる)は+mであり、位相領域M1、M2では補正値Cmuは-1/2mとなる。そのため、補正値Cmuは電気角一周期分を加算すると0になる。また、補正後のV相パルス幅指令値Cv’の補正値(数式(II)におけるCmvにあたる)、補正後のW相パルス幅指令値Cw’の補正値(数式(II)におけるCmwにあたる)についても同様の補正を120度ずらしたかたちで実施している。
 図25、図26に変調率指令値kHset=0.9の場合の補正後のUVW各相の正規化したパルス幅指令値Cu’、Cv’、Cw’と補正値Cmu、Cmv、Cmwを示している。各図から明らかな如く、各相の補正値Cmu、Cmv、Cmwは、同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる値で、且つ、120度ずらして等しい値となる。ここで、キャンセル制御にてコモンモード電圧の変動を完全に抑制するためには、補正値Cmu、Cmv、Cmwによる補正後においても、一つの相がONになっている(或いは、一つの相がOFFになっている)三つの時間の合計がCu+Cv+Cw=1の関係を保つ必要があり、そのためには、一キャリア周期中で各相の補正値Cmu+Cmv+Cmw=0とする必要があり、図23の補正はこのことも考慮した補正方法になっている。尚、位相領域M1、M2、M3以外の補正を行わない領域では、Cu’、Cv’、Cw’は補正前のCu、Cv、Cwをそのまま採用する。
 このように、スイッチングタイミングを同期させてキャンセル制御を行うために、一キャリア周期ごとに常にCu+Cv+Cw=1の関係にする。なおかつ、三相の補正が120度ずらしたかたちで平衡であるため、その結果各相の補正量は電気角一周期にてプラスマイナス0になるように補正される。常にこの3点に着目して補正することで、変調率が高い場合でもキャンセル制御にて不平衡無しの補正を実現することができる。
 係る補正制御Aをより具体的に説明する。尚、上記では位相領域M1、M2、M3の面積M、M、Mと表現したが、実際には瞬時電圧指令値に対して都度計算を行う。先ず、位相領域M1か否かを判定する。判定方法としては、m=C-Cの計算を行い、このmの値が正の場合にはC>Cであるため、補正を実施する。補正の方法は上記で求めたmを用いてそれぞれC、Cに対して図23に示した値を加算する。即ち、C’=C-1/2m、C’=C+1/2mという計算を行う。
 同様に位相領域M2か否かを判定する。判定方法としては、m=C-Cの計算を行い、このmの値が正の場合にはC>Cであるため、補正を実施する。補正の方法は上記で求めたmを用いてそれぞれC、Cに対して図23に示した値を加算する。ここで、Cは変化させたくないため、Cの補正を行い、それに合わせて位相領域M2の判定には関連のないCにも補正を行う。この位相領域M2で関連のないCにも補正を行うことが本発明の特徴である。
 同様に位相領域M3か否かを判定する。判定方法としては、m=0-Cの計算を行い、このmの値が正の場合には0>Cであるため、補正を実施する。補正の方法は上記で求めたmを用いてそれぞれC、Cに対して図23に示した値を加算する。ここで、位相領域M2の場合と同様に、位相領域M3には関連のないCに対して補正を行うことが本発明の特徴である。
 上記補正制御Aを行った結果を出力すると図27、図28のようになる。位相領域M3においてもU相の上下アームスイッチング素子18A、18Dはスイッチングしているが、コモンモード電圧Vcmは完全に抑制されている(図27)。また、360度の正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uを見ると、0度と略同じ値になり、不平衡が起きていないことが分かる(図28)。
 (7-3)補正制御A(実施例1)の課題
 しかしながら、図28では変調率指令値kHset=0.9としているものの、出力されている電圧ピークは小さい。図29に上記補正制御Aでの変調率指令値kHsetと出力される変調率kHoutの関係を示す。図12の場合はkHset≦1の領域ではkHset=kHoutの関係になっている。その後、kHsetを2.4まで上昇させると、kHoutは1.2程度まで上昇する。それに対して、図29ではkHset≦2/3の領域ではkHset=kHoutとなっているが、kHsetを2.4まで上昇させても、kHoutは1.05程度までである。即ち、出力できるkHoutが小さいと云う課題があり、そのため、通常の過変調のようにkHsetとkHoutの関係の補正を行う必要がある。また、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは正弦波から崩れていることも分かる(図28)。
 前述した補正制御Aは、位相領域M1、M2、M3の面積M、M、Mが等しく、瞬間的な超過量m、m、mも、120度ずらした状態で値が等しくなるという前提であった。補正制御Aは位相領域M3のU相電圧Vuの出力が問題となる。位相領域M3の面積Mを位相領域M2、M3の面積M、Mと等しくするためには、次の何れかの方式を採用する必要がある。
 即ち、図27のU相電圧Vuは位相領域M3では略ゼロと無視できるほどの極小のパルス幅を出力できるとみなした場合であり、これを実現するためには、極小パルスを出力できる次世代半導体を用いる必要がある。もう一つは、位相領域M3にてU相電圧VuのPWMパルスを出力せずに、V相電圧VvとW相電圧Vwを同期させることができるような、特殊なキャリア信号を用いたPWM出力方式を用いた制御装置、或いは、キャリア信号を用いずに任意のタイミングで相電圧Vu、Vv、Vwの出力をON/OFF制御できる制御装置を用いる方法である。その場合は位相領域M3でU相電圧Vuの出力をゼロにできるため、より容易にコモンモード電圧の変動を抑制しながら三相平衡を保つPWM出力が可能である。
 しかしながら、次世代半導体やキャリア信号を用いない制御装置は極めて高価であるため、実施例の電動コンプレッサのような機器に適用することは現実的ではない。その場合、位相領域M3にてU相電圧Vuは幅広いパルスを出力することになり、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは図30に示すように不平衡になる。その理由は、図15に示すように反転したU相電圧Vuは一キャリア周期の最初と最後でONパルスを出す必要があるからである。
 また、位相領域M3にてU相電圧VuのPWMパルスを出力しながら前記3つの条件を達成するために、位相領域M1、M2でも位相領域M3と同様にPWMパルスを出力する方法も考えられる。この場合でも、前記3つの条件に注目して補正を行うことで、不平衡を解消しながら駆動することは容易である。位相領域M1、M2でもPWMパルスを出力する場合の、変調率指令値kHset=0.9での補正後のUVW各相の正規化したパルス幅指令値Cu’、Cv’、Cw’を図31に示す。また、図32はこの場合の相電圧Vu、Vv、Vwとコモンモード電圧Vcmを360度で示した図である。図31及び図32に示す通り、不平衡を解消しながら、尚且つ、コモンモード電圧Vcmの変動を抑制することは可能であるが、この場合には、位相領域M1、M2のPWMパルス停止領域を利用できず、そのために最大変調率が低下することから、高い変調率を得るという目的を満たす制御にはならない。
 (7-4)補正制御B(実施例2)
 係る課題を解決できるもう一つの補正制御B(実施例2)を、図33~図35を用いて説明する。この実施例(実施例2)の補正制御Bでは、PWM信号生成部36(補正制御部)が、位相領域M3ではU相の上アームスイッチング素子18AがOFF、下アームスイッチング素子18DがONした状態を維持して各素子18A、18Dのスイッチングを停止し、U相電圧VuをOFFしたままとする。その結果、図33に示すように位相領域M3ではコモンモード電圧Vcmの変動を完全に抑制することができないものの、出力電圧(正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-u)は図34に示すように狙い通り出力できるようになる(変調率指令値kHset=0.9)。
 同じく図34に示すように正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは平衡になる。但し、位相領域M1とM2では補正制御A(実施例1)と同じ補正を行う。位相領域M3は、図33に示すように他の位相領域M1、M2よりも幅が広くなる。電圧を平衡にするためには、補正制御A(実施例1)で挙げたように、電気角一周期中の補正値を三相とも0に揃える、120度ずらしたときの補正量を三相とも揃える、という要件を守る必要がある。
 このようにするためには、位相領域M1、M2、M3の幅W1、W2、W3を等しくする必要がある。そこで、位相領域M3のうち、他の位相領域M1、M2の幅と等しくなる領域M3’’では、位相領域M1、M2と同様に、補正制御A(実施例1)の補正を他の二相(V相、W相)に対して行う。一方、位相領域M3のうち、領域M3’’ではない領域、即ち、他の位相領域M1、M2の幅よりも広くなる範囲では、V相、W相に対して補正制御A(実施例1)の補正を行わない。これにより、位相領域M3のうち領域M3’’ではない範囲ではC、Cの補正を行わず通常の二相変調のような動作となる(U相はスイッチング停止、V相とW相をスイッチング)。これにより、位相領域M1、M2、M3’’の同じ幅にて三相を平衡な補正が行えるようになる。
 次に、図35を参照しながらこの補正制御B(実施例2)の位相領域M3での補正方法を具体的に説明する。この実施例の補正制御Bでは、位相領域M3にて、領域M3’’か否かの判定を行う。領域の判定として先ず、C-Cmin<0の場合には位相領域M3になる。また、C-0<0の場合には、領域M3’’になる。この領域M3’’の場合は、図23と同様にC、Cを補正する(図35下に抜粋して示す)。領域M3’’ではない範囲では、図23に従ってC、Cの補正は行わない。
 次に、U相とV相とW相のパルス幅指令に戻す。具体的な数式(XVI)は下記の通りである。
 U相パルス幅指令値Cu=1-(C-C
 V相パルス幅指令値Cv=(C-C
 W相パルス幅指令値Cw=(C-C)  ・・・(XVI)
 次に、U相パルス幅指令値Cuを0に設定するため、各パルス幅指令値Cu、Cv、CwからCuを減算する。この場合、上記のようにCu=1-(C-C)であるため、下記数式(XVII)のようになる。
 U相パルス幅指令値Cu=0
 V相パルス幅指令値Cv=(C-C)-1+(C-C
 W相パルス幅指令値Cw=(C-C)-1+(C-C) ・・・(XVII)
 以上により、U相電圧VuはOFFしたままとなる。
 次に、V相とW相にて図35のように一回だけキャンセル制御(打ち消し動作)を行えるか否かを判定する。具体的には、Cv+Cw+2Cmin<1の場合、図35のように打ち消し動作が可能である。打ち消し動作が可能な場合には、下記数式(XVIII)により立ち上げ、立ち下げタイミングを与える。
 Cvu=CA(Cmin
 Cvd=CA(Cmin+Cv)
 Cwu=CA(Cmin+Cv)
 Cwd=CA(Cmin+Cv+Cw)  ・・・(XVIII)
 次に、打ち消し動作が不可能な場合には、下記数式(XIX)により立ち上げ、立ち下げタイミングを与える。
 Cvu=CA(1/2-Cv/2)
 Cvd=CA(1/2+Cv/2)
 Cwu=CA(1/2-Cw/2)
 Cwd=CA(1/2+Cw/2)  ・・・(XIX)
 これは通常の二相変調の演算となる。
 また、当然ながら、実施例1の課題に挙げた、キャリア信号を用いない制御装置等を利用することにより、位相領域M3にてU相はPWMパルスを出力せずに、尚且つ、V相電圧VvとW相電圧Vwを同期させて駆動することが可能な場合も、本実施例2に含まれる。
 (7-5)補正制御B(実施例2)の課題
 ここで、変調率指令値kHset=0.9までの補正制御B(実施例2)の効果は上記の如くであるが、変調率指令値kHsetが1.4まで大きくなると、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは図36に示すように歪が大きくなり、正弦波とは云えなくなる。図36の変調率指令値kHset=1.4では、正側のピーク値は1.1程度まで出力されているが、負側は-0.8程度までしか出力されていない。その結果、出力される変調率kHoutは0.95程度までしかならない。このように、変調率指令値kHsetを大きくしても正規化した線間電圧が負側に大きくならないため、変調率指令値kHsetをいくら大きくしても、出力される変調率kHoutが1.05程度までしか大きくならないという課題がある。
 (7-6)部分キャンセル制御(実施例3)
 係る課題を解決できる部分キャンセル制御(実施例3)を、図37、図38を用いて説明する。この実施例では、PWM信号生成部36は前述した補正制御(実施例1、実施例2)を行わず、代わりに、以下に説明する部分キャンセル制御を実行する。この部分キャンセル制御では、コモンモード電圧Vcmの変動抑制ではなく、指令通りにパルス幅が出力できることを優先し、位相領域M1、M2、M3にて積極的にスイッチングを停止する。
 具体的には、先ず位相領域M1、M2、M3か否かを判定する。その場合の判定条件は数式(XVI)により求めたU相、V相、W相のパルス幅指令値Cu、Cv、Cwで考えたとき、
 Cu、Cv、Cwが全て最小パルス幅Cminよりも大きいか、である。
 そして、上記のうち、何れか一つでも条件が非成立の場合には、位相領域M1、M2、M3の何れかの状態にあり、相電圧の狙いのパルス幅が出せなくなっていると云える。
 V相パルス幅指令値Cvが最小となって狙いのパルス幅が出せなくなる状態となる場合には位相領域M1であり、W相パルス幅指令値Cwが最小となって狙いのパルス幅が出せなくなる状態となる場合には位相領域M2であり、U相パルス幅指令値Cuが最小となって狙いのパルス幅が出せなくなる状態となる場合には位相領域M3であると云える。
 そこで、位相領域M1の場合は、V相(狙いのパルス幅が出せなくなる相)の上アームスイッチング素子18BがOFF、下アームスイッチング素子18EがONした状態を維持して各素子18B、18Eのスイッチングを停止し、V相電圧VvをOFFしたままとし、U相とW相の上下アームスイッチング素子18A、18D、18C、18Fをスイッチングする二相変調として、U相電圧VuとW相電圧Vwのスイッチングのうちの一回のタイミングを同期させる。
 位相領域M2の場合は、W相(狙いのパルス幅が出せなくなる相)の上アームスイッチング素子18CがOFF、下アームスイッチング素子18FがONした状態を維持して各素子18C、18Fのスイッチングを停止し、W相電圧VwをOFFしたままとし、U相とV相の上下アームスイッチング素子18A、18D、18B、18Eをスイッチングする二相変調として、U相電圧VuとV相電圧Vvのスイッチングのうちの一回のタイミングを同期させる。
 位相領域M3の場合は、U相(狙いのパルス幅が出せなくなる相)の上アームスイッチング素子18BがOFF、下アームスイッチング素子18EがONした状態を維持して各素子18B、18Eのスイッチングを停止し、U相電圧VuをOFFしたままとし、V相とW相の上下アームスイッチング素子18B、18E、18C、18Fをスイッチングする二相変調として、可能であればV相電圧VvとW相電圧Vwのスイッチングのうちの一回のタイミングを同期させる。不可能であれば同期させない通常の二相変調とする。
 このように狙い通りのパルス幅が出せなくなる箇所(相)のみを停止した結果を図37と図38に示す。コモンモード電圧Vcmの変動は図37に示すようにある程度発生するものの、全運転領域でスイッチングを停止するよりは、コモンモード電圧Vcmの変動(コモンモードノイズの発生)回数は少なくなる。また、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは図38に示すように通常の三相変調と同等になる。図38の場合、変調率指令値kHset=0.8で、位相領域M1、M2、M3の全ての領域で部分キャンセル制御を行っており、その結果、線間電圧は正弦波で出力され、kHoutも略0.8が出力されている。
 (7-7)補正制御C(実施例4)
 次に、前述の補正制御A(実施例1)、補正制御B(実施例2)における課題を解決できるもう一つの補正制御である補正制御C(実施例4)を、図39~図43を用いて説明する。この実施例では、PWM信号生成部36は以下に説明する補正制御C(実施例4)を実行する。この補正制御Cでは、コモンモード電圧Vcmの変動抑制ではなく、高い変調率kHoutが出力できることを優先し、位相領域M1、M2、M3にて図39に示すように強制的に全相の上下アームスイッチング素子18A~18Fのスイッチングを停止する。
 この補正制御Cによれば、コモンモードノイズの発生は少なく、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uを、図40に示すように負側に大きくすることができる。そのため、出力可能変調率を更に上げることができる。具体的には、前述した部分キャンセル制御(実施例3)と同様の方法で先ず位相領域M1、M2、M3である否かを判定する。
 そして、位相領域M1の場合は、PWM信号生成部36がU相とW相のパルス幅指令値Cu’、Cw’を1とし、V相パルス指令値Cv’を0とする補正を行う。これにより、U相、W相の上アームスイッチング素子18A、18CをON、下アームスイッチング素子18D、18FをOFFした状態に維持して各素子18A、18C、18D、18Fのスイッチングを停止し、U相電圧Vu、W相電圧VwをONしたままとし、V相の上アームスイッチング素子18BがOFF、下アームスイッチング素子18EがONした状態を維持して各素子18B、18Eのスイッチングを停止し、V相電圧VvをOFFしたままとする。
 位相領域M2の場合は、U相とV相のパルス幅指令値Cu’、Cv’を1とし、W相パルス指令値Cw’を0とする補正を行う。これにより、U相、V相の上アームスイッチング素子18A、18BをON、下アームスイッチング素子18D、18EをOFFした状態に維持して各素子18A、18B、18D、18Eのスイッチングを停止し、U相電圧Vu、V相電圧VvをONしたままとし、W相の上アームスイッチング素子18CがOFF、下アームスイッチング素子18FがONした状態を維持して各素子18C、18Fのスイッチングを停止し、W相電圧VwをOFFしたままとする。
 位相領域M3の場合は、V相とW相のパルス幅指令値Cv’、Cw’を1とし、U相パルス指令値Cu’を0とする補正を行う。これにより、V相、W相の上アームスイッチング素子18B、18CをON、下アームスイッチング素子18E、18FをOFFした状態に維持して各素子18B、18C、18E、18Fのスイッチングを停止し、V相電圧Vv、V相電圧VvをONしたままとし、U相の上アームスイッチング素子18AがOFF、下アームスイッチング素子18DがONした状態を維持して各素子18A、18Dのスイッチングを停止し、U相電圧VuをOFFしたままとする。
 即ち、図39に示すように各位相領域M1、M2、M3で全相のスイッチングを完全に停止させることで、コモンモード電圧Vcmの変動によるコモンモードノイズの発生を抑制する。
 図41、図42に補正制御Cにおける変調率指令値kHset=0.58の場合の補正後のUVW各相の正規化したパルス幅指令値Cu’、Cv’、Cw’と、補正値Cmu、Cmv、Cmwを示している。各図から明らかな如く、この場合も各相の補正値Cmu、Cmv、Cmwは、同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる値で、且つ、120度ずらして等しい値となるが(幅W1、W2、W3も同じ)、スイッチング停止を利用することができるため、一キャリア周期中、更には電気角一周期中の両方でCmu+Cmv+Cmw=0となると云う枠(規制)からは脱した補正を行うことができる。尚、位相領域M1、M2、M3以外の補正を行わない領域では、Cu’、Cv’、Cw’は補正前のCu、Cv、Cwをそのまま採用する。
 図43に上記補正制御Cでの変調率指令値kHsetと出力される変調率kHoutの関係を示す。図30の場合と比較して低い変調率指令値kHsetにて、出力される変調率kHoutを出力でき、不平衡の小さい補正を実現できることが分かる。
 (7-8)補正制御D(実施例5)
 ここで、上述した補正制御C(実施例4)では、位相領域M1、M2、M3においてのみ指令値の補正制御を行うものであった。そのため、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは、図40に示したように正側と負側で非対称となっていた。この課題を解決できるもう一つの補正制御D(実施例5)を、図45~図48を用いて説明する。
 この実施例では、PWM信号生成部36は以下に説明する補正制御D(実施例5)を実行する。この補正制御Dでは、補正制御C(実施例4)での正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uの正負の非対称を抑制するために、位相領域M1、M2、M3のそれぞれに対して180度位相をずらした箇所に、逆電圧を印加する。
 具体的には、例えば図44の場合、位相領域M1は300度にてU相電圧VuがONしたまま、V相電圧VvがOFFしたまま、W相電圧VwがONしたままという動作を行っている。その180度ずらした位相に逆電圧を印加する、とは120度の位相領域M1’にU相電圧VuがOFFしたまま、V相電圧VvがONしたまま、W相電圧VwがOFFしたままの動作を入れるという意味である。この実施例の補正制御Dでは、PWM信号生成部36が、これを位相領域M1、M2(60度)、M3(180度)の全てで行い、240度の位相領域M2’と360度の位相領域M3’で動作をM1に対するM1’と同様の動作を入れる。
 コモンモード電圧Vcmの変動は図44に示すようになり、前述した補正制御Cと同等となる。正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは、図45のようになり、正側と負側で対称となっている。このような設定とすることで、実際の変調率kHoutは1.05程度となる。
 具体的には、前述した部分キャンセル制御(実施例3)と同様の方法で先ず位相領域M1、M2、M3である否かを判定する。次に、この位相領域M1、M2、M3に対しては前述した補正制御C(実施例4)と同様の補正を行う。
 即ち、位相領域M1の場合は、PWM信号生成部36がU相とW相のパルス幅指令値Cu、Cwを1とし、V相パルス指令値Cvを0とする補正を行う。これにより、U相、W相の上アームスイッチング素子18A、18CをON、下アームスイッチング素子18D、18FをOFFした状態に維持して各素子18A、18C、18D、18Fのスイッチングを停止し、U相電圧Vu、W相電圧VwをONしたままとし、V相の上アームスイッチング素子18BがOFF、下アームスイッチング素子18EがONした状態を維持して各素子18B、18Eのスイッチングを停止し、V相電圧VvをOFFしたままとする。
 位相領域M2の場合は、U相とV相のパルス幅指令値Cu’、Cv’を1とし、W相パルス指令値Cw’を0とする補正を行う。これにより、U相、V相の上アームスイッチング素子18A、18BをON、下アームスイッチング素子18D、18EをOFFした状態に維持して各素子18A、18B、18D、18Eのスイッチングを停止し、U相電圧Vu、V相電圧VvをONしたままとし、W相の上アームスイッチング素子18CがOFF、下アームスイッチング素子18FがONした状態を維持して各素子18C、18Fのスイッチングを停止し、W相電圧VwをOFFしたままとする。
 位相領域M3の場合は、V相とW相のパルス幅指令値Cv’、Cw’を1とし、U相パルス指令値Cu’を0とする補正を行う。これにより、V相、W相の上アームスイッチング素子18B、18CをON、下アームスイッチング素子18E、18FをOFFした状態に維持して各素子18B、18C、18E、18Fのスイッチングを停止し、V相電圧Vv、V相電圧VvをONしたままとし、U相の上アームスイッチング素子18AがOFF、下アームスイッチング素子18DがONした状態を維持して各素子18A、18Dのスイッチングを停止し、U相電圧VuをOFFしたままとする。
 次に、位相領域M1’、M2’、M3’か否かの判定を行う。この場合、前述した部分キャンセル制御(実施例3)に示した方法にて、判定するパルス幅指令値を、1-Cu、1-Cv、1―Cwにて反転させてから、部分キャンセル制御(実施例3)で示した方法にて位相領域M1’、M2’、M3’か否かの判定を行う。
 そして、位相領域M1’の場合は、PWM信号生成部36がU相とW相のパルス幅指令値Cu’、Cw’を0とし、V相パルス指令値Cv’を1とする補正を行う。これにより、U相、W相の下アームスイッチング素子18D、18FをON、上アームスイッチング素子18A、18CをOFFした状態に維持して各素子18A、18C、18D、18Fのスイッチングを停止し、U相電圧Vu、W相電圧VwをOFFしたままとし、V相の上アームスイッチング素子18BがON、下アームスイッチング素子18EがOFFした状態を維持して各素子18B、18Eのスイッチングを停止し、V相電圧VvをONしたままとする。
 位相領域M2’の場合は、U相とV相のパルス幅指令値Cu’、Cv’を0とし、W相パルス指令値Cw’を1とする補正を行う。これにより、U相、V相の下アームスイッチング素子18D、18EをON、上アームスイッチング素子18A、18BをOFFした状態に維持して各素子18A、18B、18D、18Eのスイッチングを停止し、U相電圧Vu、V相電圧VvをOFFしたままとし、W相の上アームスイッチング素子18CがON、下アームスイッチング素子18FがOFFした状態を維持して各素子18C、18Fのスイッチングを停止し、W相電圧VwをONしたままとする。
 位相領域M3’の場合は、V相とW相のパルス幅指令値Cv’、Cw’を0とし、U相パルス指令値Cu’を1とする補正を行う。これにより、V相、W相の下アームスイッチング素子18E、18FをON、上アームスイッチング素子18B、18CをOFFした状態に維持して各素子18B、18C、18E、18Fのスイッチングを停止し、V相電圧Vv、V相電圧VvをOFFしたままとし、U相の上アームスイッチング素子18AがON、下アームスイッチング素子18DがOFFした状態を維持して各素子18A、18Dのスイッチングを停止し、U相電圧VuをONしたままとする。
 即ち、図44に示すように各位相領域M1、M2、M3、M1’、M2’、M3’で全相のスイッチングを完全に停止させることで、コモンモード電圧Vcmの変動によるコモンモードノイズの発生を抑制する。また、正規化した線間電圧Vnu-v、Vnv-w、Vnw-uは、図45のように正側と負側で対称となる。
 図46、図47に補正制御Dにおける変調率指令値kHset=0.58の場合の補正後のUVW各相の正規化したパルス幅指令値Cu’、Cv’、Cw’と、補正値Cmu、Cmv、Cmwを示している。各図から明らかな如く、この場合も各相の補正値Cmu、Cmv、Cmwは、同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる値で、且つ、120度ずらして等しい値となるが(幅W1、W2、W3も同じ)、スイッチング停止を利用することができるため、一キャリア周期中、更には電気角一周期中の両方でCmu+Cmv+Cmw=0となると云う枠(規制)からは脱した補正を行うことができる。尚、位相領域M1、M2、M3、M1’、M2’、M3’以外の補正を行わない領域では、Cu’、Cv’、Cw’は補正前のCu、Cv、Cwをそのまま採用する。
 図48に上記補正制御Dでの変調率指令値kHsetと出力される変調率kHoutの関係を示す。図43の場合と比較して変調率がより高い場合でも不平衡無しの補正を実現できることが分かる。
 (7-9)各補正制御A~D、部分キャンセル制御の組み合わせ制御(実施例6)
 しかしながら、図48に示すように上記補正制御D(実施例5)では出力できる変調率kHoutが0.8付近で急峻に増大し、制御が難しくなる。そこで、この実施例では、PWM信号生成部36が、例えば、前述した補正制御C(実施例4)と補正制御D(実施例5)を有する構成とし、前述した0.8の変調率の領域では補正制御C(実施例4)を実行し、その他の領域では補正制御D(実施例5)を実行するように制御を切り替えるようにしてもよい。また、制御D(実施例5)のみを用い、位相領域M1、M2、M3、M1’、M2’、M3’以外の位相では変調率指令値kHsetを上昇させることや、位相領域M1、M2、M3と位相領域M1’、M2’、M3’の比率を調整することで、前述した出力できる変調率kHoutの急峻な増大を抑制するようにしてもよい。
 その他、実施例のPWM信号生成部36が、前述した各補正制御A~D、部分キャンセル制御を全て有することとし、変調率や制御位相角に応じてそれらの何れかを選択して実行するようにしてもよい。そのように切り換えて制御を行うことで、制御性を担保しながら効果的なモータ8の運転範囲拡大を図ることが可能となる。
 尚、上述した実施例では制御装置21の制御部30を構成するPWM信号生成部36がキャンセル制御や各補正制御、部分キャンセル制御を実行するようにしたが、例えば、パルス幅指令演算部34により実行するようにしてもよい。更に、パルス幅指令演算部34とPWM信号生成部36の組み合わせで実行するようにしてもよい。更にまた、前述したキャンセル制御ではU相の上アームスイッチング素子18AがONし、V相とW相の下アームスイッチング素子18E、18FがONした状態からスイッチングの規定区間が開始される場合で説明したが、U相の下アームスイッチング素子18DがONし、V相とW相の上アームスイッチング素子18B、18CがONした状態からスイッチングの規定区間が開始されるようにしてもよい。
 更に、キャリア信号を用いない場合や、キャリア信号を位相により変更できるコントローラを用いた場合には、電圧位相に合わせて「L」スタート、「H」スタートを位相ごとに1:2、2:1と切り換えることができるが、そのような場合にも本発明は容易に適用可能であり、運転範囲を広げることが可能である。
 更にまた、実施例では電動コンプレッサのモータの駆動に本発明を適用したが、請求項1~請求項12の発明は電動コンプレッサ以外のモータにも有効であることは云うまでもない。
 1 インバータ装置
 8 モータ
 16 電動コンプレッサ
 18A~18F 上下アームスイッチング素子
 19U U相インバータ
 19V V相インバータ
 19W W相インバータ
 21 制御装置
 28 インバータ回路
 30 制御部
 33 相電圧指令演算部
 34 パルス幅指令演算部
 36 PWM信号生成部(補正制御部)
 37 ゲートドライバ
 44A~44F 出力ポート

Claims (14)

  1.  各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、
     該インバータ回路の前記各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備え、
     該制御装置により、一相の前記上アームスイッチング素子がONし、他の二相の前記下アームスイッチング素子がONした状態、又は、前記一相の下アームスイッチング素子がONし、前記他の二相の上アームスイッチング素子がONした状態からスイッチングの規定区間を開始すると共に、
     前記相電圧の変化を、他の相の前記相電圧の変化で打ち消すような指令値を生成して前記上下アームスイッチング素子をスイッチングするキャンセル制御を実行するインバータ装置において、
     前記制御装置は、前記相電圧の狙いのパルス幅が出せない位相領域が発生する場合、当該位相領域と、該位相領域に対して120度、及び、240度ずれた計三つの位相領域において、線間電圧が平衡となるように、全ての相の前記指令値に対して、補正を加える補正制御を実行する補正制御部を有することを特徴とするインバータ装置。
  2.  前記補正制御部は前記補正制御において、電気角一周期の全領域においてスイッチングにより相電圧の変化を打ち消すキャンセル制御を実現することを目的として、前記一相の上下アームスイッチング素子のスイッチングは、前記他の二相のスイッチングによる相電圧の変化を打ち消すために停止しないことを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
  3.  前記補正制御部は前記補正制御により、前記一相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止するよう前記指令値を補正することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
  4.  前記補正制御部は、前記一相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止する前記位相領域の幅が、他の前記位相領域の幅よりも広くなる範囲では、前記他の二相に対する前記補正制御を行わないことを特徴とする請求項3に記載のインバータ装置。
  5.  前記補正制御部が行う補正制御において、全ての相の一キャリア周期中の補正値は合計すると0になることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載のインバータ装置。
  6.  前記補正制御部が行う補正制御において、全ての相の電気角一周期中の補正値は合計すると0になることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載のインバータ装置。
  7.  前記補正制御部は前記補正制御により、前記三つの位相領域において、全ての相の前記上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止するよう前記指令値を補正することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
  8.  前記補正制御部は前記補正制御により、前記三つの位相領域において、全ての相の前記上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止し、且つ、前記三つの位相領域のそれぞれに対して180度ずれた位相領域において、相電圧が逆となるように、前記上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止するよう前記指令値を補正することを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
  9.  前記補正制御部は、前記三つの位相領域において、同位相において三相のうちの少なくとも二相で異なる値で、且つ、120度ずらして等しくなる補正値を用いて前記指令値を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項8のうちの何れかに記載のインバータ装置。
  10.  各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、
     該インバータ回路の前記各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備え、
     該制御装置により、一相の前記上アームスイッチング素子がONし、他の二相の前記下アームスイッチング素子がONした状態、又は、前記一相の下アームスイッチング素子がONし、前記他の二相の上アームスイッチング素子がONした状態からスイッチングの規定区間を開始すると共に、
     前記相電圧の変化を、他の相の前記相電圧の変化で打ち消すような指令値を生成して前記上下アームスイッチング素子をスイッチングするキャンセル制御を実行するインバータ装置において、
     前記制御装置は、前記相電圧の狙いのパルス幅が出せない位相領域が発生する場合、当該位相領域と、該位相領域に対して120度、及び、240度ずれた計三つの位相領域において、前記狙いのパルス幅が出せなくなる相の前記上下アームスイッチング素子のスイッチングを停止する部分キャンセル制御を実行することを特徴とするインバータ装置。
  11.  前記制御装置は、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8、請求項9、及び、請求項10に記載の前記補正制御、及び、前記部分キャンセル制御を有し、
     変調率、及び/又は、制御位相角に応じて、それらの何れかを選択して実行することを特徴とするインバータ装置。
  12.  前記相電圧の狙いのパルス幅とは、前記キャンセル制御を実現しながら前記線間電圧が正弦波となるパルス幅であることを特徴とする請求項1乃至請求項11のうちの何れかに記載のインバータ装置。
  13.  前記制御装置は、前記各相の上下アームスイッチング素子をそれぞれ接続するための出力ポートを有し、前記一相の上下アームスイッチング素子は、上アームスイッチング素子が下アームスイッチング素子用の前記出力ポートに、下アームスイッチング素子が上アームスイッチング素子用の前記出力ポートに接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項12のうちの何れかに記載のインバータ装置。
  14.  前記モータを内蔵した電動コンプレッサに搭載されることを特徴とする請求項1乃至請求項13のうちの何れかに記載のインバータ装置。
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