WO2024075210A1

WO2024075210A1 - 電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器

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Publication number: WO2024075210A1
Application number: PCT/JP2022/037262
Authority: WO
Inventors: 慎也豊留; 和徳畠山; 亮一佐々木; 浩一有澤
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-11

Abstract

電力変換装置（２００）は、商用電源（１）から供給される第１の交流電力を整流する整流部（３）と、整流部（３）の出力端に接続される平滑コンデンサ（５）と、平滑コンデンサ（５）の両端に接続され、第２の交流電力を生成してモータ（７）に出力するインバータ（３０）と、インバータ（３０）の動作を制御してモータ（７）の回転速度を制御する制御装置（１００）と、を備え、制御装置（１００）は、インバータ（３０）からモータ（７）に出力される三相電流に重畳される、インバータ（３０）が備えるスイッチング素子のデッドタイムおよびモータ（７）の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減する低減制御を実施する。

Description

電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器

　本開示は、交流電力を所望の電力に変換する電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器に関する。

　従来、インバータのスイッチングを制御し、モータの駆動を制御するような電力変換装置では、インバータ、モータなどの動作の影響によって高調波成分が発生する。電力変換装置は、電流値、電圧値などの計測値、また推定したモータ位置などに高調波成分の影響が含まれていると、精度の高い制御が困難になる。このような問題に対して、特許文献１には、モータ運転中に発生する６倍空間高調波を低減する技術が開示されている。

特開２０１３－２５５３１４号公報

　しかしながら、上記従来の技術によれば、モータ運転中に発生する６倍空間高調波のみを対象にしている。モータ制御においては、モータの回転子位置に同期して回転するｄｑ回転座標系で表されるｄ軸電流およびｑ軸電流に対して電源周波数の６倍の脈動成分である電気６ｆ成分が重畳されるが、ｄ軸電流およびｑ軸電流に対して電気６ｆ成分が重畳される場合には、様々な要因がある。そのため、上記従来の技術による制御だけでは十分とは言えない、という問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、インバータおよびモータに起因する脈動成分を低減可能な電力変換装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電力変換装置は、商用電源から供給される第１の交流電力を整流する整流部と、整流部の出力端に接続されるコンデンサと、コンデンサの両端に接続され、第２の交流電力を生成してモータに出力するインバータと、インバータの動作を制御してモータの回転速度を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、インバータからモータに出力される三相電流に重畳される、インバータが備えるスイッチング素子のデッドタイムおよびモータの誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減する低減制御を実施する。

　本開示に係る電力変換装置は、インバータおよびモータに起因する脈動成分を低減可能である、という効果を奏する。

実施の形態１に係る電力変換装置の構成例を示す図実施の形態１に係る電力変換装置が備えるインバータの構成例を示す図実施の形態１に係る電力変換装置が備える制御装置の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る電力変換装置の制御装置が備える電圧指令値演算部の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る電力変換装置において制御装置の電圧指令値演算部が備えるｄ軸電流制御部の構成例を示すブロック図実施の形態１に係る電力変換装置において制御装置の電圧指令値演算部が備えるｑ軸電流制御部の構成例を示すブロック図比較例として、実施の形態１の電力変換装置の制御装置が電流に含まれる電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行わなかったときの電力変換装置の動作状態の例を示す図実施の形態１の電力変換装置の制御装置がｑ軸電流に含まれる電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行ったときの電力変換装置の動作状態の例を示す図実施の形態１の電力変換装置の制御装置がｄ軸電流およびｑ軸電流に含まれる電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行ったときの電力変換装置の動作状態の例を示す図実施の形態１に係る電力変換装置の動作を示すフローチャート実施の形態１に係る電力変換装置が備える制御装置を実現するハードウェア構成の一例を示す図実施の形態２に係る電力変換装置の制御装置が備える電圧指令値演算部の構成例を示すブロック図実施の形態２に係る電力変換装置において制御装置の電圧指令値演算部が備えるｄ軸電流制御部の構成例を示すブロック図実施の形態２に係る電力変換装置において制御装置の電圧指令値演算部が備えるｑ軸電流制御部の構成例を示すブロック図実施の形態３に係る冷凍サイクル適用機器の構成例を示す図

　以下に、本開示の実施の形態に係る電力変換装置、モータ駆動装置および冷凍サイクル適用機器を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る電力変換装置２００の構成例を示す図である。図２は、実施の形態１に係る電力変換装置２００が備えるインバータ３０の構成例を示す図である。電力変換装置２００は、商用電源１およびモータ７に接続される。電力変換装置２００は、商用電源１から供給される電源電圧Ｖｓの第１の交流電力を所望の振幅および位相を有する第２の交流電力に変換し、モータ７に供給する。電力変換装置２００は、リアクタ２と、整流部３と、平滑コンデンサ５と、インバータ３０と、母線電圧検出部１０と、負荷電流検出部４０と、制御装置１００と、を備える。なお、電力変換装置２００およびモータ７によって、モータ駆動装置４００を構成している。

　リアクタ２は、商用電源１と整流部３との間に接続される。整流部３は、整流素子１３１～１３４によって構成されるブリッジ回路を有し、商用電源１から供給される電源電圧Ｖｓの第１の交流電力を整流して出力する。整流部３は、全波整流を行うものである。

　平滑コンデンサ５は、整流部３の出力端に接続され、整流部３によって整流された電力を平滑化する平滑素子である。平滑コンデンサ５は、例えば、電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどのコンデンサである。平滑コンデンサ５は、整流部３によって整流された電力を平滑化するような容量を有し、平滑化により平滑コンデンサ５に発生する電圧は商用電源１の全波整流波形形状ではなく、直流成分に商用電源１の周波数に応じた電圧リプルが重畳した波形形状となり、大きく脈動しない。この電圧リプルの周波数は、商用電源１が単相の場合は電源電圧Ｖｓの周波数の２倍成分となり、商用電源１が三相の場合は６倍成分が主成分となる。

　母線電圧検出部１０は、平滑コンデンサ５の両端電圧、すなわち直流母線１２ａ，１２ｂ間の電圧を母線電圧Ｖｄｃとして検出し、検出した電圧値を制御装置１００に出力する検出部である。負荷電流検出部４０は、平滑コンデンサ５からインバータ３０に流入される直流電流である負荷電流Ｉｄｃを検出し、検出した電流値を制御装置１００に出力する検出部である。

　インバータ３０は、平滑コンデンサ５の両端に接続され、整流部３および平滑コンデンサ５から出力される電力を所望の振幅および位相を有する第２の交流電力に変換、すなわち第２の交流電力を生成して、モータ７に出力する。具体的には、インバータ３０は、母線電圧Ｖｄｃを受けて、周波数および電圧値が可変の３相交流電圧を発生して、出力線３３１～３３３を介してモータ７に供給する。インバータ３０は、図２に示すように、インバータ主回路３１０と、駆動回路３５０と、を備える。インバータ主回路３１０の入力端子は、直流母線１２ａ，１２ｂに接続されている。インバータ主回路３１０は、スイッチング素子３１１～３１６を備える。スイッチング素子３１１～３１６の各々には、還流用の整流素子３２１～３２６が逆並列接続されている。

　駆動回路３５０は、制御装置１００から出力されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号Ｓｍ１～Ｓｍ６に基づいて、駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６を生成する。駆動回路３５０は、駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６によってスイッチング素子３１１～３１６のオンオフを制御する。これにより、インバータ３０は、周波数可変かつ電圧可変の３相交流電圧を、出力線３３１～３３３を介してモータ７に供給することができる。

　ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６は、論理回路の信号レベル、すなわち０Ｖ～５Ｖの大きさを持つ信号である。ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６は、制御装置１００の接地電位を基準電位とする信号である。一方、駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６は、スイッチング素子３１１～３１６を制御するのに必要な電圧レベル、例えば、－１５Ｖ～＋１５Ｖの大きさを持つ信号である。駆動信号Ｓｒ１～Ｓｒ６は、それぞれ対応するスイッチング素子３１１～３１６の負側の端子、すなわちエミッタ端子の電位を基準電位とする信号である。

　モータ７は、インバータ３０から供給される第２の交流電力の振幅および位相に応じて回転する。モータ７は、例えば、圧縮機での圧縮動作、ファンの回転動作などに使用される。モータ７について、図１ではモータ巻線がＹ結線の場合を示しているが、一例であり、これに限定されない。モータ７のモータ巻線は、Δ結線であってもよいし、Ｙ結線とΔ結線とが切り替え可能な仕様であってもよい。

　なお、電力変換装置２００において、図１に示す各構成の配置は一例であり、各構成の配置は図１で示される例に限定されない。例えば、リアクタ２は、整流部３の後段に配置されてもよい。また、電力変換装置２００は、昇圧部を備えてもよいし、整流部３に昇圧部の機能を持たせるようにしてもよい。以降の説明において、母線電圧検出部１０、および負荷電流検出部４０をまとめて検出部と称することがある。また、母線電圧検出部１０で検出された電圧値、および負荷電流検出部４０で検出された電流値を、検出値と称することがある。

　制御装置１００は、母線電圧検出部１０から母線電圧Ｖｄｃを取得し、負荷電流検出部４０から負荷電流Ｉｄｃを取得する。制御装置１００は、各検出部によって検出された検出値を用いて、インバータ主回路３１０の動作、具体的には、インバータ主回路３１０が有するスイッチング素子３１１～３１６のオンオフを制御する。制御装置１００は、インバータ主回路３１０が有するスイッチング素子３１１～３１６のオンオフを制御することで、モータ７の回転速度を制御する。また、制御装置１００は、モータ７の負荷トルクを演算する。なお、制御装置１００は、各検出部から取得した全ての検出値を用いなくてもよく、一部の検出値を用いて制御を行ってもよい。本実施の形態において、制御装置１００は、ｄ軸およびｑ軸を有する回転座標系において制御を行う。

　制御装置１００の詳細な構成および動作について説明する。図３は、実施の形態１に係る電力変換装置２００が備える制御装置１００の構成例を示すブロック図である。制御装置１００は、運転制御部１０２と、インバータ制御部１１０と、を備える。

　運転制御部１０２は、外部から指令情報Ｑｅを取得する。例えば、電力変換装置２００が冷凍サイクル適用機器である空気調和機に搭載される場合、指令情報Ｑｅは、図示しない温度センサで検出された温度、図示しない操作部であるリモコンから指示される設定温度を示す情報、運転モードの選択情報、運転開始及び運転終了の指示情報などに基づく情報である。運転モードとは、例えば、暖房、冷房、除湿などである。運転制御部１０２は、指令情報Ｑｅに基づいて、モータ７に印加する電圧の指令値である電圧指令値を生成するための周波数指令値ωｅ^＊を生成する。運転制御部１０２は、周波数指令値ωｅ^＊について、モータ７の回転速度の指令値である回転角速度指令値ωｍ^＊にモータ７の極対数Ｐｍを乗算することで求めることができる。また、運転制御部１０２は、指令情報Ｑｅに基づいて、インバータ３０の動作を停止するための信号である停止信号Ｓｔを生成する。運転制御部１０２は、周波数指令値ωｅ^＊をインバータ制御部１１０の電圧指令値演算部１１５に出力し、停止信号Ｓｔをインバータ制御部１１０のＰＷＭ信号生成部１１８に出力する。

　インバータ制御部１１０は、電流復元部１１１と、３相２相変換部１１２と、ｄ軸電流指令値生成部１１３と、電圧指令値演算部１１５と、電気位相演算部１１６と、２相３相変換部１１７と、ＰＷＭ信号生成部１１８と、を備える。

　電流復元部１１１は、負荷電流検出部４０で検出された負荷電流Ｉｄｃに基づいてモータ７に流れる相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを復元する。電流復元部１１１は、負荷電流検出部４０で検出された負荷電流Ｉｄｃを、ＰＷＭ信号生成部１１８で生成されたＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６に基づいて定められるタイミングでサンプリングすることによって、相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを復元することができる。

　３相２相変換部１１２は、電流復元部１１１で復元された相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、後述する電気位相演算部１１６で生成された電気位相θｅを用いて、励磁電流であるｄ軸電流ｉｄ、およびトルク電流であるｑ軸電流ｉｑ、すなわちｄｑ軸の電流値に変換する。

　ｄ軸電流指令値生成部１１３は、前述の回転座標系におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を生成する。具体的には、ｄ軸電流指令値生成部１１３は、ｑ軸電流ｉｑと、母線電圧Ｖｄｃと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とに基づいて、モータ７を駆動するために最も効率が良くなる最適なｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を求める。ｄ軸電流指令値生成部１１３は、ｑ軸電流ｉｑ、母線電圧Ｖｄｃ、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊、およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊に基づいて、モータ７の出力トルクが規定された値以上または最大になる、すなわち電流値が規定された値以下または最小になる電流位相βｍとなるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を出力する。なお、ここでは、ｄ軸電流指令値生成部１１３が、ｑ軸電流ｉｑなどに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を求めているが、一例であり、これに限定されない。ｄ軸電流指令値生成部１１３は、ｄ軸電流ｉｄ、周波数指令値ωｅ^＊などに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を求めても、同様の効果を得ることができる。また、ｄ軸電流指令値生成部１１３は、弱め磁束制御などによってｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を決定してもよい。

　電圧指令値演算部１１５は、運転制御部１０２から取得した周波数指令値ωｅ^＊と、３相２相変換部１１２から取得したｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑと、ｄ軸電流指令値生成部１１３から取得したｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。さらに、電圧指令値演算部１１５は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊と、ｄ軸電流ｉｄと、ｑ軸電流ｉｑとに基づいて、周波数推定値ωｅｓｔを推定する。

　電気位相演算部１１６は、電圧指令値演算部１１５から取得した周波数推定値ωｅｓｔを積分することで、電気位相θｅを演算する。

　２相３相変換部１１７は、電圧指令値演算部１１５から取得したｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊、すなわち２相座標系の電圧指令値を、電気位相演算部１１６から取得した電気位相θｅを用いて、３相座標系の出力電圧指令値である３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊に変換する。

　ＰＷＭ信号生成部１１８は、２相３相変換部１１７から取得した３相電圧指令値Ｖｕ^＊，Ｖｖ^＊，Ｖｗ^＊と、運転制御部１０２から取得した停止信号Ｓｔとに基づいて、ＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を生成する。ＰＷＭ信号生成部１１８は、停止信号Ｓｔに基づいてＰＷＭ信号Ｓｍ１～Ｓｍ６を出力しないようにすることによって、モータ７を停止することも可能である。

　電圧指令値演算部１１５の構成および動作について詳細に説明する。図４は、実施の形態１に係る電力変換装置２００の制御装置１００が備える電圧指令値演算部１１５の構成例を示すブロック図である。電圧指令値演算部１１５は、周波数推定部５０１と、加減算部５０２，５０４，５０５，５０９，５１３と、速度制御部５０３と、ｄ軸電流制御部５０６と、ｑ軸電流制御部５０７と、乗算部５０８，５１０，５１２と、加算部５１１と、を備える。

　周波数推定部５０１は、ｄ軸電流ｉｄと、ｑ軸電流ｉｑと、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊と、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊とに基づいて、モータ７に供給される電圧の周波数を推定し、周波数推定値ωｅｓｔとして出力する。なお、図４において周波数推定部５０１から電圧指令値演算部１１５の外部に出力される周波数推定値ωｅｓｔは、図３において電圧指令値演算部１１５から電気位相演算部１１６に出力される周波数推定値ωｅｓｔである。加減算部５０２は、周波数指令値ωｅ^＊から周波数推定値ωｅｓｔを減算し、周波数指令値ωｅ^＊と周波数推定値ωｅｓｔとの周波数偏差ｄｅｌ＿ωを出力する。

　速度制御部５０３は、周波数偏差ｄｅｌ＿ωに基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を演算して出力する。ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、周波数偏差ｄｅｌ＿ωが零となるｑ軸電流ｉｑの指令値、すなわち、周波数指令値ωｅ^＊と周波数推定値ωｅｓｔとを一致させるためのｑ軸電流ｉｑの指令値である。速度制御部５０３は、例えば、比例積分（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ：ＰＩ）制御器であるが、これに限定されない。

　加減算部５０４は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊からｄ軸電流ｉｄを減算し、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒを出力する。ｄ軸電流制御部５０６は、ＰＩ制御を行うとともに、並列してインバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減する低減制御を行い、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差を零に収束させるように動作する。ｄ軸電流制御部５０６は、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊を出力する。ｄ軸電流制御部５０６の詳細な構成および動作については後述する。

　加減算部５０５は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊からｑ軸電流ｉｑを減算し、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒを出力する。ｑ軸電流制御部５０７は、ＰＩ制御を行うとともに、並列してインバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減する低減制御を行い、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差を零に収束させるように動作する。ｑ軸電流制御部５０７は、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊を出力する。ｑ軸電流制御部５０７の詳細な構成および動作については後述する。

　乗算部５０８は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に、モータ７のｑ軸インダクタンスＬｑおよび周波数推定値ωｅｓｔを乗算し、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊の補償値Ｖｄｆｆ^＊を演算して出力する。加減算部５０９は、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊から補償値Ｖｄｆｆ^＊を減算し、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊と補償値Ｖｄｆｆ^＊との偏差（Ｖｄｆｂ^＊－Ｖｄｆｆ^＊）である第２のｄ軸電圧指令値を、電圧指令値演算部１１５からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊として出力する。

　乗算部５１０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に、モータ７のｄ軸インダクタンスＬｄを乗算して出力する。加算部５１１は、乗算部５１０からの出力にモータ７の磁束鎖交数ベクトルφｆを加算する。乗算部５１２は、加算部５１１からの出力に周波数推定値ωｅｓｔを乗算し、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊の補償値Ｖｑｆｆ^＊を演算して出力する。加減算部５１３は、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊から補償値Ｖｑｆｆ^＊を減算し、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊と補償値Ｖｑｆｆ^＊との偏差（Ｖｑｆｂ^＊－Ｖｑｆｆ^＊）である第２のｑ軸電圧指令値を、電圧指令値演算部１１５からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊として出力する。

　つぎに、電力変換装置２００において、制御装置１００が、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに含まれる、商用電源１から供給される第１の交流電力の電源周波数の６倍の高調波成分を低減する制御について説明する。以降の説明では、記載を簡潔にするため、商用電源１から供給される第１の交流電力の電源周波数の６倍の高調波成分を電気６ｆ成分と記載する。具体的には、制御装置１００は、電圧指令値演算部１１５において、ｄ軸電流制御部５０６がｄ軸電流ｉｄに含まれる電気６ｆ成分を低減する低減制御を行い、ｑ軸電流制御部５０７がｑ軸電流ｉｑに含まれる電気６ｆ成分を低減する低減制御を行う。以降では、ｄ軸電流制御部５０６およびｑ軸電流制御部５０７の詳細な構成および動作について説明する。

　図５は、実施の形態１に係る電力変換装置２００において制御装置１００の電圧指令値演算部１１５が備えるｄ軸電流制御部５０６の構成例を示すブロック図である。ｄ軸電流制御部５０６は、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１と、乗算部６０２，６０３，６１０，６１１と、ローパスフィルタ６０４，６０５と、加減算部６０６，６０７と、ＰＩ制御部６０８，６０９と、加算部６１２，６１３と、を備える。図５に示すように、ｄ軸電流制御部５０６では、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１と、乗算部６０２から加算部６１２までの構成とが、並列して制御を行う。

　ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１は、一般的な電圧指令値演算部１１５において、加減算部５０４から出力されたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに対して比例積分演算による電流制御を行う制御器である。ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１は、ｄ軸電圧指令値Ｖ^＊ｄ＿ＰＩを出力する。

　乗算部６０２は、加減算部５０４から出力された偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに含まれる電気６ｆ成分のうちｃｏｓ成分を抽出するため、まず、偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに対してｃｏｓ（ωｅ６ｆ）を乗算する。ωｅ６ｆは、電気位相演算部１１６で演算された電気位相θｅを６倍にしたものである。ｄ軸電流制御部５０６は、内部でωｅ６ｆを演算してもよいし、電気位相演算部１１６で演算された電気位相θｅを利用してωｅ６ｆを演算してもよい。乗算部６０２で演算された値には、周波数がωｅ６ｆである脈動成分の他、周波数がωｅ６ｆより高い周波数の脈動成分、すなわち高調波成分が含まれている。

　乗算部６０３は、加減算部５０４から出力された偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに含まれる電気６ｆ成分のうちｓｉｎ成分を抽出するため、まず、偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに対してｓｉｎ（ωｅ６ｆ）を乗算する。ωｅ６ｆは、乗算部６０２で使用されるものと同じである。乗算部６０３で演算された値には、周波数がωｅ６ｆである脈動成分の他、周波数がωｅ６ｆより高い周波数の脈動成分、すなわち高調波成分が含まれている。

　ローパスフィルタ６０４，６０５は、伝達関数が２／（１＋Ｔｆ・ｓ）で表される一次遅れフィルタである。ここで、ｓはラプラス演算子である。Ｔｆは時定数であり、周波数ωｅ６ｆよりも高い周波数の脈動成分を除去するように定められる。なお、「除去」には、脈動成分の一部が減衰、すなわち低減される場合が含まれるものとする。時定数Ｔｆについては、速度指令に基づいて運転制御部１０２で設定され、運転制御部１０２がローパスフィルタ６０４，６０５に通知してもよいし、ローパスフィルタ６０４，６０５が保持していてもよい。ローパスフィルタ６０４，６０５については、一次遅れフィルタは一例であって、移動平均フィルタなどであってもよいし、高周波側の脈動成分を除去できればフィルタの種類は限定されない。なお、ローパスフィルタ６０４，６０５は、フィルタ処理で振幅が１／２になってしまうため、伝達関数の分母の「２」によって２倍にしている。

　ローパスフィルタ６０４は、乗算部６０２からの出力に対してローパスフィルタリングを行って、周波数ωｅ６ｆよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓを出力する。低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓは、偏差Ｉｄ＿ｅｒｒの脈動成分のうち、周波数がωｅ６ｆであるｃｏｓ成分を表す直流量である。

　ローパスフィルタ６０５は、乗算部６０３からの出力に対してローパスフィルタリングを行って、周波数ωｅ６ｆよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎを出力する。低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎは、偏差Ｉｄ＿ｅｒｒの脈動成分のうち、周波数がωｅ６ｆであるｓｉｎ成分を表す直流量である。

　加減算部６０６は、ローパスフィルタ６０４から出力された低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓと指令値０との差分（Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓ－０）を算出する。ここでは、低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓを低減したい、すなわち理想的には０にしたいため、指令値を０にしている。制御装置１００は、制御安定性、騒音などが満足できるレベルであれば、指令値を０以外にしてもよい。

　加減算部６０７は、ローパスフィルタ６０５から出力された低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎと指令値０との差分（Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎ－０）を算出する。ここでは、低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎを低減したい、すなわち理想的には０にしたいため、指令値を０にしている。制御装置１００は、制御安定性、騒音などが満足できるレベルであれば、指令値を０以外にしてもよい。

　ＰＩ制御部６０８は、加減算部６０６で算出された差分（Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓ－０）に対して比例積分演算を行って、差分（Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓ－０）を０に近付ける電流指令値のｃｏｓ成分を算出する。ＰＩ制御部６０８は、このようにして電流指令値のｃｏｓ成分を生成することで、低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｃｏｓを０に一致させるための制御を行う。

　ＰＩ制御部６０９は、加減算部６０７で算出された差分（Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎ－０）に対して比例積分演算を行って、差分（Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎ－０）を０に近付ける電流指令値のｓｉｎ成分を算出する。ＰＩ制御部６０９は、このようにして電流指令値のｓｉｎ成分を生成することで、低周波数成分Ｉｄｅ＿６ｆ＿ｓｉｎを０に一致させるための制御を行う。

　乗算部６１０は、ＰＩ制御部６０８から出力された電流指令値のｃｏｓ成分にｃｏｓ（ωｅ６ｆ）を乗算する。前述のように、ローパスフィルタ６０４からの出力は直流量であるため、加減算部６０６およびＰＩ制御部６０８の演算は直流量を対象にしている。そのため、乗算部６１０は、ＰＩ制御部６０８から出力された電流指令値のｃｏｓ成分にｃｏｓ（ωｅ６ｆ）を乗算することで、ωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値を生成する。

　乗算部６１１は、ＰＩ制御部６０９から出力された電流指令値のｓｉｎ成分にｓｉｎ（ωｅ６ｆ）を乗算する。前述のように、ローパスフィルタ６０５からの出力は直流量であるため、加減算部６０７およびＰＩ制御部６０９の演算は直流量を対象にしている。そのため、乗算部６１１は、ＰＩ制御部６０９から出力された電流指令値のｓｉｎ成分にｓｉｎ（ωｅ６ｆ）を乗算することで、ωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値を生成する。

　加算部６１２は、乗算部６１０で演算されたωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値と、乗算部６１１で演算されたωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値とを加算して、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１で演算されたｄ軸電圧指令値Ｖ^＊ｄ＿ＰＩを補償するための交流値の補償値Ｖ^＊ｄ＿ωｅ＿６ｆを生成して出力する。

　加算部６１３は、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１で演算されたｄ軸電圧指令値Ｖ^＊ｄ＿ＰＩと、加算部６１２で演算された補償値Ｖ^＊ｄ＿ωｅ＿６ｆとを加算して、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊を生成して出力する。

　図６は、実施の形態１に係る電力変換装置２００において制御装置１００の電圧指令値演算部１１５が備えるｑ軸電流制御部５０７の構成例を示すブロック図である。ｑ軸電流制御部５０７は、ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１と、乗算部６２２，６２３，６３０，６３１と、ローパスフィルタ６２４，６２５と、加減算部６２６，６２７と、ＰＩ制御部６２８，６２９と、加算部６３２，６３３と、を備える。図６に示すように、ｑ軸電流制御部５０７では、ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１と、乗算部６２２から加算部６３２までの構成とが、並列して制御を行う。

　ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１は、一般的な電圧指令値演算部１１５において、加減算部５０５から出力されたｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに対して比例積分演算による電流制御を行う制御器である。ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１は、ｑ軸電圧指令値Ｖ^＊ｑ＿ＰＩを出力する。

　乗算部６２２は、加減算部５０５から出力された偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに含まれる電気６ｆ成分のうちｃｏｓ成分を抽出するため、まず、偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに対してｃｏｓ（ωｅ６ｆ）を乗算する。ωｅ６ｆは、電気位相演算部１１６で演算された電気位相θｅを６倍にしたものである。ｑ軸電流制御部５０７は、内部でωｅ６ｆを演算してもよいし、電気位相演算部１１６で演算された電気位相θｅを利用してωｅ６ｆを演算してもよい。乗算部６２２で演算された値には、周波数がωｅ６ｆである脈動成分の他、周波数がωｅ６ｆより高い周波数の脈動成分、すなわち高調波成分が含まれている。

　乗算部６２３は、加減算部５０５から出力された偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに含まれる電気６ｆ成分のうちｓｉｎ成分を抽出するため、まず、偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに対してｓｉｎ（ωｅ６ｆ）を乗算する。ωｅ６ｆは、乗算部６２２で使用されるものと同じである。乗算部６２３で演算された値には、周波数がωｅ６ｆである脈動成分の他、周波数がωｅ６ｆより高い周波数の脈動成分、すなわち高調波成分が含まれている。

　ローパスフィルタ６２４，６２５は、伝達関数が２／（１＋Ｔｆ・ｓ）で表される一次遅れフィルタである。ここで、ｓはラプラス演算子である。Ｔｆは時定数であり、周波数ωｅ６ｆよりも高い周波数の脈動成分を除去するように定められる。なお、「除去」には、脈動成分の一部が減衰、すなわち低減される場合が含まれるものとする。時定数Ｔｆについては、速度指令に基づいて運転制御部１０２で設定され、運転制御部１０２がローパスフィルタ６２４，６２５に通知してもよいし、ローパスフィルタ６２４，６２５が保持していてもよい。ローパスフィルタ６２４，６２５については、一次遅れフィルタは一例であって、移動平均フィルタなどであってもよいし、高周波側の脈動成分を除去できればフィルタの種類は限定されない。なお、ローパスフィルタ６２４，６２５は、フィルタ処理で振幅が１／２になってしまうため、伝達関数の分母の「２」によって２倍にしている。

　ローパスフィルタ６２４は、乗算部６２２からの出力に対してローパスフィルタリングを行って、周波数ωｅ６ｆよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓを出力する。低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓは、偏差Ｉｑ＿ｅｒｒの脈動成分のうち、周波数がωｅ６ｆであるｃｏｓ成分を表す直流量である。

　ローパスフィルタ６２５は、乗算部６２３からの出力に対してローパスフィルタリングを行って、周波数ωｅ６ｆよりも高い周波数の脈動成分を除去し、低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎを出力する。低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎは、偏差Ｉｑ＿ｅｒｒの脈動成分のうち、周波数がωｅ６ｆであるｓｉｎ成分を表す直流量である。

　加減算部６２６は、ローパスフィルタ６２４から出力された低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓと指令値０との差分（Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓ－０）を算出する。ここでは、低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓを低減したい、すなわち理想的には０にしたいため、指令値を０にしている。制御装置１００は、制御安定性、騒音などが満足できるレベルであれば、指令値を０以外にしてもよい。

　加減算部６２７は、ローパスフィルタ６２５から出力された低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎと指令値０との差分（Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎ－０）を算出する。ここでは、低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎを低減したい、すなわち理想的には０にしたいため、指令値を０にしている。制御装置１００は、制御安定性、騒音などが満足できるレベルであれば、指令値を０以外にしてもよい。

　ＰＩ制御部６２８は、加減算部６２６で算出された差分（Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓ－０）に対して比例積分演算を行って、差分（Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓ－０）を０に近付ける電流指令値のｃｏｓ成分を算出する。ＰＩ制御部６２８は、このようにして電流指令値のｃｏｓ成分を生成することで、低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｃｏｓを０に一致させるための制御を行う。

　ＰＩ制御部６２９は、加減算部６２７で算出された差分（Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎ－０）に対して比例積分演算を行って、差分（Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎ－０）を０に近付ける電流指令値のｓｉｎ成分を算出する。ＰＩ制御部６２９は、このようにして電流指令値のｓｉｎ成分を生成することで、低周波数成分Ｉｑｅ＿６ｆ＿ｓｉｎを０に一致させるための制御を行う。

　乗算部６３０は、ＰＩ制御部６２８から出力された電流指令値のｃｏｓ成分にｃｏｓ（ωｅ６ｆ）を乗算する。前述のように、ローパスフィルタ６２４からの出力は直流量であるため、加減算部６２６およびＰＩ制御部６２８の演算は直流量を対象にしている。そのため、乗算部６３０は、ＰＩ制御部６２８から出力された電流指令値のｃｏｓ成分にｃｏｓ（ωｅ６ｆ）を乗算することで、ωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値を生成する。

　乗算部６３１は、ＰＩ制御部６２９から出力された電流指令値のｓｉｎ成分にｓｉｎ（ωｅ６ｆ）を乗算する。前述のように、ローパスフィルタ６２５からの出力は直流量であるため、加減算部６２７およびＰＩ制御部６２９の演算は直流量を対象にしている。そのため、乗算部６３１は、ＰＩ制御部６２９から出力された電流指令値のｓｉｎ成分にｓｉｎ（ωｅ６ｆ）を乗算することで、ωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値を生成する。

　加算部６３２は、乗算部６３０で演算されたωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値と、乗算部６３１で演算されたωｅ６ｆの交流成分を持つ指令値とを加算して、ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１で演算されたｑ軸電圧指令値Ｖ^＊ｑ＿ＰＩを補償するための交流値の補償値Ｖ^＊ｑ＿ωｅ＿６ｆを生成して出力する。

　加算部６３３は、ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１で演算されたｑ軸電圧指令値Ｖ^＊ｑ＿ＰＩと、加算部６３２で演算された補償値Ｖ^＊ｑ＿ωｅ＿６ｆとを加算して、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊を生成して出力する。

　このように、制御装置１００は、インバータ３０からモータ７に出力される三相電流に重畳される、インバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減する低減制御を実施する。三相電流とは、電流復元部１１１で復元される相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗである。具体的には、制御装置１００は、三相電流をｄｑ回転座標系で表されるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換し、電流制御と並列して、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに含まれる商用電源１の電源周波数の６倍の周波数の脈動成分を抽出し、抽出した脈動成分を低減する制御を行って電圧指令値を生成し、インバータ３０のスイッチング素子３１１～３１６の動作を制御する。実際には、制御装置１００の電圧指令値演算部１１５において、ｄ軸電流制御部５０６がｄ軸電流ｉｄに含まれる電気６ｆ成分を低減する低減制御を行い、ｑ軸電流制御部５０７がｑ軸電流ｉｑに含まれる電気６ｆ成分を低減する低減制御を行う。これにより、制御装置１００は、インバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する電気６ｆ成分の脈動成分を低減させることができる。

　なお、電気６ｆ成分は、電力変換装置２００のインバータ３０からモータ７に流れる三相電流を、ｄ軸およびｑ軸を有するｄｑ座標系によるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換したときの脈動成分である。ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに重畳される電気６ｆ成分の脈動成分は、電力変換装置２００のインバータ３０からモータ７に流れる三相電流の状態では、電気５ｆ成分の脈動成分、または電気７ｆ成分の脈動成分として表されることになる。図３では、３相２相変換部１１２の制御の前後、および２相３相変換部１１７の制御の前後で脈動成分の表し方が異なることを「６ｆ」および「５ｆ，７ｆ」によって示している。このように、制御装置１００は、三相電流において発生する、商用電源１の電源周波数の５倍および７倍の周波数の脈動成分を低減するように制御するとも言え、三相電流を変換したｄｑ回転座標系で表されるｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑにおいて発生する、商用電源１の電源周波数の６倍の周波数の脈動成分を低減するように制御するとも言える。

　本実施の形態による制御装置１００の低減制御によって得られる効果について説明する。図７は、比較例として、実施の形態１の電力変換装置２００の制御装置１００が電流に含まれる電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行わなかったときの電力変換装置２００の動作状態の例を示す図である。図８は、実施の形態１の電力変換装置２００の制御装置１００がｑ軸電流ｉｑに含まれる電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行ったときの電力変換装置２００の動作状態の例を示す図である。図９は、実施の形態１の電力変換装置２００の制御装置１００がｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに含まれる電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行ったときの電力変換装置２００の動作状態の例を示す図である。図７から図９において、上から１段目のグラフは、実線でモータ７の実回転数、破線でモータ７の推定回転数、および一点鎖線でモータ７に対する回転数指令値を表している。上から２段目のグラフは、実線でモータ７の負荷トルク、および破線でモータ７に対するインバータ３０の出力トルクを表している。上から３段目のグラフは、実線でｄ軸電流ｉｄ、および破線でｄ軸電流指令値ｉｄ^＊を表している。上から４段目のグラフは、実線でｑ軸電流指令値ｉｑ^＊、および破線でｑ軸電流ｉｑを表している。上から５段目のグラフは、三相電流を表している。上から６段目のグラフは、電気５ｆの脈動成分による歪が最も多くなる三相誘起電圧を表している。なお、全てのグラフにおいて、横軸は時間を示している。

　図７と図８とを比較すると、制御装置１００がｑ軸電流ｉｑを対象にして電気６ｆの脈動成分を低減する制御を行うことで、モータ７に対するインバータ３０の出力トルク、およびｑ軸電流ｉｑにおいて、大きく改善、すなわち脈動成分が大幅に低減されていることが分かる。ｄ軸電流ｉｄおよび三相電流についても、脈動成分が低減されていることが分かる。インバータ３０の出力トルクはｑ軸電流ｉｑ、ｑ軸電圧などが支配的であることから、制御装置１００は、ｑ軸電流ｉｑのみを対象にしても、上記のような効果を得ることができる。また、図８と図９とを比較すると、制御装置１００がさらにｄ軸電流ｉｄを対象にして電気６ｆの脈動成分を低減する制御を行うことで、ｄ軸電流ｉｄ、および三相電流において、大きく改善、すなわち脈動成分が大幅に低減されていることが分かる。なお、図７から図９では、制御装置１００がｄ軸電流ｉｄを対象にして電気６ｆの脈動成分を低減する制御を行う場合について説明していないが、制御装置１００は、ｑ軸電流ｉｑを対象にせず、ｄ軸電流ｉｄのみを対象にして電気６ｆの脈動成分を低減する制御を行うことも可能である。制御装置１００は、例えば、ｄ軸電流ｉｄの脈動が原因でトルクに寄与しない騒音などが電力変換装置２００またはモータ７で発生しているような場合、ｄ軸電流ｉｄのみを対象にして電気６ｆの脈動成分を低減する制御を行うこと、騒音を改善できる可能性がある。

　実施の形態１で特徴的な電力変換装置２００の制御装置１００の動作を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、実施の形態１に係る電力変換装置２００の動作を示すフローチャートである。電力変換装置２００において、制御装置１００は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに対して電流制御を実施する（ステップＳ１）。制御装置１００は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒから、ｄ軸電流ｉｄについての電気６ｆ成分の脈動成分を抽出する（ステップＳ２）。制御装置１００は、実際には前述のようにｃｏｓ成分とｓｉｎ成分とに分けて、偏差Ｉｄ＿ｅｒｒから電気６ｆ成分の脈動成分を抽出する。制御装置１００は、抽出された電気６ｆ成分の脈動成分を０にするような補償値Ｖ^＊ｄ＿ωｅ＿６ｆを生成する（ステップＳ３）。制御装置１００は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに対して電流制御を実施して得られた値であるｄ軸電圧指令値Ｖ^＊ｄ＿ＰＩを補償値Ｖ^＊ｄ＿ωｅ＿６ｆで補償することによって（ステップＳ４）、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊を生成して出力する。その後、制御装置１００は、第１のｄ軸電圧指令値Ｖｄｆｂ^＊を、さらにモータ７のｑ軸インダクタンスＬｑなどを用いて演算された補償値Ｖｄｆｆ^＊で補償することで、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を生成する。

　同様に、制御装置１００は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに対して電流制御を実施する（ステップＳ５）。制御装置１００は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒから、ｑ軸電流ｉｑについての電気６ｆ成分の脈動成分を抽出する（ステップＳ６）。制御装置１００は、実際には前述のようにｃｏｓ成分とｓｉｎ成分とに分けて、偏差Ｉｑ＿ｅｒｒから電気６ｆ成分の脈動成分を抽出する。制御装置１００は、抽出された電気６ｆ成分の脈動成分を０にするような補償値Ｖ^＊ｑ＿ωｅ＿６ｆを生成する（ステップＳ７）。制御装置１００は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに対して電流制御を実施して得られた値であるｑ軸電圧指令値Ｖ^＊ｑ＿ＰＩを補償値Ｖ^＊ｑ＿ωｅ＿６ｆで補償することによって（ステップＳ８）、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊を生成して出力する。その後、制御装置１００は、第１のｑ軸電圧指令値Ｖｑｆｂ^＊を、さらにモータ７のｄ軸インダクタンスＬｄなどを用いて演算された補償値Ｖｑｆｆ^＊で補償することで、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊を生成する。

　なお、制御装置１００は、ステップＳ１からステップＳ４までの動作、およびステップＳ５からステップＳ８までの動作について、並列して行ってもよいし、先にステップＳ５からステップＳ８の動作を行ってもよい。

　つづいて、電力変換装置２００が備える制御装置１００のハードウェア構成について説明する。図１１は、実施の形態１に係る電力変換装置２００が備える制御装置１００を実現するハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置１００は、プロセッサ９１およびメモリ９２により実現される。

　プロセッサ９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）ともいう）、またはシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）である。メモリ９２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）といった不揮発性または揮発性の半導体メモリを例示できる。またメモリ９２は、これらに限定されず、磁気ディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）でもよい。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置２００において、制御装置１００は、ｄ軸電流制御部５０６においてｄ軸電流ｉｄに重畳される電気６ｆ成分の脈動成分を低減する低減制御を行い、ｑ軸電流制御部５０７においてｑ軸電流ｉｑに重畳される電気６ｆ成分の脈動成分を低減する低減制御を行うこととした。これにより、制御装置１００は、インバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減することができる。制御装置１００は、インバータ３０が交換された場合、また、電力変換装置２００に接続されるモータ７が交換された場合でも、上記のような低減制御を行うことで、インバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減することができる。この結果、制御装置１００は、制御安定性の低下を抑制することができ、また、騒音の発生を抑制することができる。

実施の形態２．
　実施の形態１では、電力変換装置２００の制御装置１００が、インバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する電気６ｆ成分の脈動を低減する低減制御を行う場合について説明した。ここで、電気６ｆ成分の脈動が微小な大きさである場合、電力変換装置２００の制御装置１００が前述の低減制御を行うことによって、制御装置１００では、低減制御とインバータ３０およびモータ７の動作を制御する一般的な制御との間で制御干渉が発生することも考えられる。制御装置１００は、制御干渉が発生すると、所望の制御応答の速さで収束できない、または発散してしまうことがある。実施の形態２では、電力変換装置２００の制御装置１００における制御干渉の発生を低減する場合について説明する。

　実施の形態２において、電力変換装置２００の構成は、図１に示す実施の形態１の電力変換装置２００の構成と同様である。また、制御装置１００の構成は、図３に示す実施の形態１の制御装置１００の構成と同様である。実施の形態２では、制御装置１００において、電圧指令値演算部１１５の構成が、図４に示す実施の形態１の電圧指令値演算部１１５の構成と異なる。

　図１２は、実施の形態２に係る電力変換装置２００の制御装置１００が備える電圧指令値演算部１１５の構成例を示すブロック図である。実施の形態２の電圧指令値演算部１１５は、図４に示す実施の形態１の電圧指令値演算部１１５に対して、帯域除去フィルタ５２１を追加したものである。

　帯域除去フィルタ５２１は、加減算部５０２で演算された周波数指令値ωｅ^＊と周波数推定値ωｅｓｔとの周波数偏差ｄｅｌ＿ωから電気６ｆ成分の脈動を除去するフィルタ処理を行う。これにより、制御装置１００は、加減算部５０２で演算された周波数指令値ωｅ^＊と周波数推定値ωｅｓｔとの周波数偏差ｄｅｌ＿ωに含まれる電気６ｆ成分の脈動に対して速度制御部５０３が速度制御を行わないことから、実施の形態１で説明した低減制御と速度制御部５０３の速度制御との間の制御干渉の発生を低減することができる。このように、制御装置１００は、低減制御とｑ軸に対する電圧指令値を生成する際の速度制御との干渉を低減するための帯域除去フィルタ５２１を備える。

　また、電圧指令値演算部１１５は、ｄ軸電流制御部５０６およびｑ軸電流制御部５０７の内部に帯域除去フィルタを備えることも可能である。

　図１３は、実施の形態２に係る電力変換装置２００において制御装置１００の電圧指令値演算部１１５が備えるｄ軸電流制御部５０６の構成例を示すブロック図である。実施の形態２のｄ軸電流制御部５０６は、図５に示す実施の形態１のｄ軸電流制御部５０６に対して、帯域除去フィルタ６１４を追加したものである。

　帯域除去フィルタ６１４は、加減算部５０４で演算されたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒから電気６ｆ成分の脈動を除去するフィルタ処理を行う。これにより、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１は、加減算部５０４で演算されたｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊とｄ軸電流ｉｄとの偏差Ｉｄ＿ｅｒｒに含まれる電気６ｆ成分の脈動に対して電流制御処理を行わないことから、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖ^＊ｄ＿ＰＩに電気６ｆ成分の脈動が含まれない。この結果、ｄ軸電流制御部５０６は、実施の形態１で説明した低減制御と電流制御との間の制御干渉の発生を低減することができる。このように、制御装置１００は、低減制御とｄ軸に対する電圧指令値を生成する際の電流制御との干渉を低減するための帯域除去フィルタ６１４を備える。

　図１４は、実施の形態２に係る電力変換装置２００において制御装置１００の電圧指令値演算部１１５が備えるｑ軸電流制御部５０７の構成例を示すブロック図である。実施の形態２のｑ軸電流制御部５０７は、図６に示す実施の形態１のｑ軸電流制御部５０７に対して、帯域除去フィルタ６３４を追加したものである。

　帯域除去フィルタ６３４は、加減算部５０５で演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒから電気６ｆ成分の脈動を除去するフィルタ処理を行う。これにより、ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１は、加減算部５０５で演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とｑ軸電流ｉｑとの偏差Ｉｑ＿ｅｒｒに含まれる電気６ｆ成分の脈動に対して電流制御処理を行わないことから、ｑ軸電流ＰＩ制御部６２１から出力されるｑ軸電圧指令値Ｖ^＊ｑ＿ＰＩに電気６ｆ成分の脈動が含まれない。この結果、ｑ軸電流制御部５０７は、実施の形態１で説明した低減制御と電流制御との間の制御干渉の発生を低減することができる。このように、制御装置１００は、低減制御とｑ軸に対する電圧指令値を生成する際の電流制御との干渉を低減するための帯域除去フィルタ６３４を備える。

　なお、実施の形態２において、電力変換装置２００の制御装置１００は、図１２で説明した帯域除去フィルタ５２１、図１３で説明した帯域除去フィルタ６１４、および図１４で説明した帯域除去フィルタ６３４について、３つとも備えてもよいし、いずれか１つまたは２つを備える構成であってもよい。

　また、制御装置１００は、電流制御の制御応答の速さが、低減制御の制御応答の速さに対して規定された倍数以上になるように低減制御の制御応答を制御することで、実施の形態１で説明した低減制御と電流制御との間の制御干渉の発生を低減することができる。制御装置１００において、ｄ軸電流制御部５０６は、例えば、電流制御を行うｄ軸電流ＰＩ制御部６０１の制御応答の速さを、低減制御を行う乗算部６０２から加算部６１２までの制御応答の速さの５倍以上にする。ｄ軸電流制御部５０６は、電流制御を行うｄ軸電流ＰＩ制御部６０１の制御応答の速さと低減制御を行う乗算部６０２から加算部６１２までの制御応答の速さとを離すことで、制御干渉の発生を低減することができる。同様に、制御装置１００において、ｑ軸電流制御部５０７は、例えば、電流制御を行うｑ軸電流ＰＩ制御部６２１の制御応答の速さを、低減制御を行う乗算部６２２から加算部６３２までの制御応答の速さの５倍以上にする。ｑ軸電流制御部５０７は、電流制御を行うｑ軸電流ＰＩ制御部６２１の制御応答の速さと低減制御を行う乗算部６２２から加算部６３２までの制御応答の速さとを離すことで、制御干渉の発生を低減することができる。

　以上説明したように、本実施の形態によれば、電力変換装置２００において、制御装置１００は、電圧指令値演算部１１５が備える速度制御部５０３の入力段、ｄ軸電流ＰＩ制御部６０１の入力段、およびｑ軸電流ＰＩ制御部６２１の入力段のうち少なくとも１カ所において、帯域除去フィルタを備えることとした。これにより、制御装置１００は、インバータ３０およびモータ７の動作を制御する一般的な制御と、実施の形態１で説明したインバータ３０が備えるスイッチング素子３１１～３１６のデッドタイムおよびモータ７の誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減するような低減制御との制御干渉の発生を低減することができる。

実施の形態３．
　図１５は、実施の形態３に係る冷凍サイクル適用機器９００の構成例を示す図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１または実施の形態２で説明した電力変換装置２００を備える。実施の形態３に係る冷凍サイクル適用機器９００は、空気調和機、冷蔵庫、冷凍庫、ヒートポンプ給湯器といった冷凍サイクルを備える製品に適用することが可能である。なお、図１５において、実施の形態１などと同様の機能を有する構成要素には、実施の形態１と同一の符号を付している。

　冷凍サイクル適用機器９００は、実施の形態１におけるモータ７を内蔵した圧縮機８と、四方弁９０２と、室内熱交換器９０６と、膨張弁９０８と、室外熱交換器９１０とが冷媒配管９１２を介して取り付けられている。

　圧縮機８の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機構９０４と、圧縮機構９０４を動作させるモータ７とが設けられている。

　冷凍サイクル適用機器９００は、四方弁９０２の切替動作により暖房運転又は冷房運転をすることができる。圧縮機構９０４は、可変速制御されるモータ７によって駆動される。

　暖房運転時には、実線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室内熱交換器９０６、膨張弁９０８、室外熱交換器９１０及び四方弁９０２を通って圧縮機構９０４に戻る。

　冷房運転時には、破線矢印で示すように、冷媒が圧縮機構９０４で加圧されて送り出され、四方弁９０２、室外熱交換器９１０、膨張弁９０８、室内熱交換器９０６及び四方弁９０２を通って圧縮機構９０４に戻る。

　暖房運転時には、室内熱交換器９０６が凝縮器として作用して熱放出を行い、室外熱交換器９１０が蒸発器として作用して熱吸収を行う。冷房運転時には、室外熱交換器９１０が凝縮器として作用して熱放出を行い、室内熱交換器９０６が蒸発器として作用し、熱吸収を行う。膨張弁９０８は、冷媒を減圧して膨張させる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　商用電源、２　リアクタ、３　整流部、５　平滑コンデンサ、７　モータ、８　圧縮機、１０　母線電圧検出部、１２ａ，１２ｂ　直流母線、３０　インバータ、４０　負荷電流検出部、９１　プロセッサ、９２　メモリ、１００　制御装置、１０２　運転制御部、１１０　インバータ制御部、１１１　電流復元部、１１２　３相２相変換部、１１３　ｄ軸電流指令値生成部、１１５　電圧指令値演算部、１１６　電気位相演算部、１１７　２相３相変換部、１１８　ＰＷＭ信号生成部、１３１～１３４，３２１～３２６　整流素子、２００　電力変換装置、３１０　インバータ主回路、３１１～３１６　スイッチング素子、３３１～３３３　出力線、３５０　駆動回路、４００　モータ駆動装置、５０１　周波数推定部、５０２，５０４，５０５，５０９，５１３，６０６，６０７，６２６，６２７　加減算部、５０３　速度制御部、５０６　ｄ軸電流制御部、５０７　ｑ軸電流制御部、５０８，５１０，５１２，６０２，６０３，６１０，６１１，６２２，６２３，６３０，６３１　乗算部、５１１，６１２，６１３，６３２，６３３　加算部、５２１，６１４，６３４　帯域除去フィルタ、６０１　ｄ軸電流ＰＩ制御部、６０４，６０５，６２４，６２５　ローパスフィルタ、６０８，６０９，６２８，６２９　ＰＩ制御部、６２１　ｑ軸電流ＰＩ制御部、９００　冷凍サイクル適用機器、９０２　四方弁、９０４　圧縮機構、９０６　室内熱交換器、９０８　膨張弁、９１０　室外熱交換器、９１２　冷媒配管。

Claims

　商用電源から供給される第１の交流電力を整流する整流部と、
　前記整流部の出力端に接続されるコンデンサと、
　前記コンデンサの両端に接続され、第２の交流電力を生成してモータに出力するインバータと、
　前記インバータの動作を制御して前記モータの回転速度を制御する制御装置と、
　を備え、
　前記制御装置は、前記インバータから前記モータに出力される三相電流に重畳される、前記インバータが備えるスイッチング素子のデッドタイムおよび前記モータの誘起電圧歪の影響で発生する脈動成分を低減する低減制御を実施する、
　電力変換装置。
　前記制御装置は、前記三相電流において発生する、前記商用電源の電源周波数の５倍および７倍の周波数の脈動成分を低減するように制御する、
　請求項１に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、前記三相電流を変換したｄｑ回転座標系で表されるｄ軸電流およびｑ軸電流において発生する、前記商用電源の電源周波数の６倍の周波数の脈動成分を低減するように制御する、
　請求項１に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、前記三相電流をｄｑ回転座標系で表されるｄ軸電流およびｑ軸電流に変換し、電流制御と並列して、前記ｄ軸電流および前記ｑ軸電流に含まれる前記商用電源の電源周波数の６倍の周波数の脈動成分を抽出し、抽出した前記脈動成分を低減する制御を行って電圧指令値を生成し、前記スイッチング素子の動作を制御する、
　請求項１から３のいずれか１つに記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、前記低減制御とｑ軸に対する前記電圧指令値を生成する際の速度制御との干渉を低減するための帯域除去フィルタを備える、
　請求項４に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、前記低減制御とｄ軸に対する前記電圧指令値を生成する際の電流制御との干渉を低減するための帯域除去フィルタ、および前記低減制御とｑ軸に対する前記電圧指令値を生成する際の電流制御との干渉を低減するための帯域除去フィルタを備える、
　請求項４または５に記載の電力変換装置。
　前記制御装置は、前記電流制御の制御応答の速さが、前記低減制御の制御応答の速さに対して規定された倍数以上になるように前記低減制御の制御応答を制御する、
　請求項４から６のいずれか１つに記載の電力変換装置。
　請求項１から７のいずれか１つに記載の電力変換装置を備えるモータ駆動装置。
　請求項１から７のいずれか１つに記載の電力変換装置を備える冷凍サイクル適用機器。