WO2005020419A1

WO2005020419A1 - 電力変換器の制御装置

Info

Publication number: WO2005020419A1
Application number: PCT/JP2003/010711
Authority: WO
Inventors: Masahiro Kimata; Toshiyuki Kaitani; Akira Imanaka
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-03
Also published as: EP1659680A1; JP4312760B2; EP1659680A4; JPWO2005020419A1; TW200509512A; TWI230498B; CN100527586C; US7426122B2; US20060062033A1; EP1659680B1; CN1701501A

Abstract

この発明では、電力変換器がＰＷＭ制御の１制御周期内に出力する電圧ベクトルとその電圧ベクトルを出力する時間とを電力変換器への電圧指令値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づき決定する電圧ベクトル制御部（１１）と、電圧ベクトル制御部（１１）からから入力する電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整部（１２）と、電圧ベクトル調整手段にて調整された電圧ベクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スイッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生部（１３）とを備え、電圧ベクトル調整部（１２）は、零電圧ベクトル以外の電圧ベクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧ベクトル出力時間を一定値以上に確保するように調整する。これによって、直流母線電圧の２倍を超える高電圧が抑制される。三相一括で制御できる。

Description

明細書電力変換器の制御装置技術分野

この発明は、 PWM (パルス幅変調）制御によって駆動される電力変換器の制御装置に係り、特に電力変 m¾と負荷との接続ケーブルが長くなる場合に負荷のケーブル接続端に発生する異常高電圧（以降「サージ電圧」という）を抑制する制御装置に関するものである。背景技術

第 1図は、 PWM制御によって駆動される電力変換器であるインバータとモータとの接続ケーブルを説明する図である。第 1図において、電力変換器であるィンバータ 1には、モータ 2が接続ケーブル 3を介して接続されている。インバータ 1は、構成する半導体スィッチ素子（例えば I G B T素子）のスイッチング動作が図示しない制御装置による PWM制御によって制御され、電圧 V d cの直流電源からステップ状に変化する三相電圧（u v w) を生成し、接続ケーブル 3を介してモータ 2に出力する。

ところで、このインバータ 1とモータ 2との接続ケーブル 3が長くなると、モータ 2のケーブル接続端に直流母線電圧 V d cの 2倍を超えるサージ電圧が発生する場合がある。すなわち、接続ケーブル 3は、配線インダクタンスと浮遊キヤパシタンスとからなる共振回路と考えることができるが、接続ケープノレ 3が長くなると、配線インダクタンス、浮遊キャパシタンスが共に大きくなるので、当該共振回路の共振周波数が低下する。その結果、インバータ 1が発生するステップ状の電圧変化によつて共振回路に励起された共振が減衰しない間に次のステップ状の電圧変化が印加されることが繰り返されるので、共振が増大し、モータ 1'のケーブル接続端に通常以上の高電圧であるサージ電圧が発生する。第 2図と第 3図を参照して、モータ 2のケーブル接続端に発生するサージ電圧の内容を説明する。なお、第 2図と第 3図は、第 1図に示す接続ケーブル 3の両端での線間電圧波形を示す図である。

第 2図（1 ) では、インパータ端線間電圧 V u V一 i n Vが、 V d c→0→V d cとステップ状に変ィ匕する場合が示されている。このとき、電圧変化のパルス幅が共振周期の 1 Z 2と一致していると、第 2図（2 ) に示すように、モータ端線間電圧 V u V— m 0 t o rは、最大で直流母線電圧 V d cの 3倍の高電圧になる。

また、第 3図（1 ) では、インバータ端線間電圧 V u V— i n V力 0→V d c→— V d c→0と変化する場合が示されている。このときは、第 3図（2 ) に示すように、モータ端線間電圧 V u V— m o t o rは、最大で直流母線電圧 V d cの 4倍の高電圧になる。

第 2図と第 3図による説明から、電圧変化のパルス幅が充分に広ければ、ステップ状の電圧変化で生じた共振が減衰してから次のステツプ状の電圧変化が印加されるので、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧は発生しないことが分かる。

このサージ電圧の問題を解決するため、例えば、特許文献 1， 2では、インバ一タの線間電圧パルス幅の基となる各 I G B T素子の点弧パルス幅を監視し、点弧パルス幅の最大値を一定値以下に制限し、点弧パルス幅の最小値を一定値以上に制限する技術が開示されている。特許文献 1 ：米国特許第 5 6 7 1 1 3 0号公報、特許文献 2 ：米国特許第 5 9 9 0 6 5 8号公報。

また、例えば、特許文献 3， 4では、各 I G B T素子の点弧パルスを生成している P WM制御器に入力される各相電圧指令値を監視し、各相電圧指令値の最大値を一定値以下に制限し、各相電圧指令値の最小値を一定値以上に制限する技術が開示されている。特許文献 3：米国特許第 5 9 1 2 8 1 3号公報、特許文献 4 ：米国特許第 6 0 1 4 4 9 7号公報。

しかしながら、点弧パルス幅あるいは電圧指令値は、各相で異なるので、点弧パルス幅あるいは電圧指令値の制限は、各相個別に行う必要がある。つまり、上記の特許文献に開示された技術を適用し、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧を抑制するために、各 I G B T素子の点弧パルス幅あるいは各相電圧指令値の最大値と最小値を制限しようとすると、各相の最大値と最小値を個別に制限する複数の制御手段が必要となる。

そして、この構成では、ある相の点弧パルス幅あるいは電圧指令値を制限する場合に、他相に及ぼされる影響が考慮できないという問題がある。また、この問題に関連して、全相を一括して扱い最適な制限を行うことができないという問題もある。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、全相を一括して扱うことが可能で、直流母線電圧の 2倍を越えるサージ電圧を最適に抑制できる電力変換器の制御装置を得ることを目的とする。発明の開示

この発明では、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変 «への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、零電圧べクトル出力時間を一定値以上に確保するように調整する電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、常に零電圧べクトル出力時間を一定^！:以上に確保するので半導体スィッチ素子のスイッチングに伴う共振現象を零電圧べクトルの出力中に減衰させることができ、直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を有効に抑制することができる。つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、零電圧べクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は零電圧べクトルの出力時間をゼロにする電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。 ·

この発明によれば、一定値以上の零電圧べクトル出力時間を設ける力零電圧ベタトル出力時間をゼロにするかを四捨五入の考え方で選択することによって直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変^^への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内での電圧ベクトルの出力時間を調整する電圧ベクトル調整手段であって、前記 2つ以上の複数制御周期内での全零電圧べクトルの出力時間の合計が所定値よりも短い場合は、隣接する 2周期の中間に存する零電圧べクトルの出力時間をゼロにしその分を前記 2周期の両端に存する零電圧べクトルの出力時間に配分するように調整する電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えることを特徴とする。この発明によれば、パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期を 1単位として制御対象とする場合に、隣接する 2周期の中間に存する零電圧べクトルを無くすことによって、残りの零電圧べクトルの出力時間を 2倍にすることができる。その結果、 1制御周期で考えれば、零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値を下回るまでは、零電圧べクトル以外の非零電圧べクトルの出力時間の合計を変える必要が無いので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、一定値以上の零電圧べクトル出力時間を設ける力 \ 零電圧べクトル出力時間をゼロにするかのレ、ずれかであるので、上記の発明と同様に直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。

つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内での電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、前記 2つ以上の複数制御周期内での全零電圧べクトルの出力時間の合計が所定値よりも短い場合は、前記 2つ以上の複数制御周期内での同じ電圧べクトルの出力時間を一つにまとめるように調整する電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変 iを構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期を 1単位として制御対象とする場合に、 2つ以上の複数制御周期内での同じ電圧べクトルの出力時間を一つにまとめることで、零電圧べクトルを含めて各電圧べクトルの出力時間を 2倍にすることができる。その結果、 1制御周期で考えれば、零電圧べクトルの出力時間の合計が所定値を下回るまでは、零電圧べクトル以外の非零電圧ベタトルの出力時間の合計を変える必要が無いので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、常に一定値以上の零電圧ベクトル出力時間が確保されているので、上記の発明と同様に直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。

つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、零電圧べクトルの出力時間が一定値よりも短い場合は、 1制御周期前の調整時に用いた電圧べクトルを受けて、前周期の最後に出力したベタトルが零電圧べクトルであるか否かに応じて今回の周期における両零電圧べクトルの一方の出力時間をゼロにしその分を他方の出力時間に配分するように調整する電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段が出力する電圧べクトルを前記 1制御周期遅延して前記電圧べクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧べクトル調整手段により調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、パルス幅変調制御周期の最初と最後に存する零電圧べクトルを一つに結合するように電圧べクトルを調整するので、零電圧べクトルの出力時間を 2倍にすることができる。その結果、零電圧ベクトルの出力時間の合計が所定値を下回るまでは、零電圧べクトル以外の非零電圧べクトルの出力時間の合計を変える必要が無いので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、一定値以上の零電圧べクトル出力時間を設ける力、零電圧べクトル出力時間をゼ口にするかのいずれかであるので、上記の発明と同様に直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。

つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変 »への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、

1制御周期前の調整時に用いた電圧べクトルおよびその出力時間を受けて、前周期の最後に調整出力した零電圧べクトルの出力時間と今回の周期にて前記電圧べクトル制御手段から最初に入力した零電圧べクトルの出力時間との合計が一定値よりも短い場合は、今回の周期で最初に出力する零電圧べクトルの出力時間を前記一定値から前周期の最後に調整出力した零電圧べクトルの出力時間を減算した時間となるように調整する電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段が出力する電圧べクトルおよびその調整済みの出力時間を前記 1制御周期遅延して前記電圧べクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧べクトル調整手段により調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、前回のノ、"ルス幅変調制御周期の最後に出力した零電圧べクトルの調整済み出力時間を利用して今回の周期にて出力する零電圧べクトルの出力時間を決定するので、零電圧べクトルがパルス幅変調制御周期を跨いでいる場合でも確実に、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保することができる。したがって、上記の発明と同様に直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。

つぎの発明は、パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、電圧べクトルの出力時間調整に伴う誤差を計算する機能を有し、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間に前周期にて計算した誤差の補正を行った電圧べクトルの出力時間について、零電圧べクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は、零電圧べクトル出力時間をゼロにする電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段が出力する前記電圧べクトルの出力時間調整に伴う誤差を前記 1制御周期遅延して前記電圧べクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧べクトル調整手段により調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変 »を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、上記の発明と同様に直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができるが、前回のパルス幅変調制御周期での調整誤差を用いて今回の周期にて出力する電圧べクトルの出力時間を修正し前回調整時の影響を排除するので、今回の磁束べクトル軌跡の終点を所望の点に一致させることができ、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れを最小限に留めることができる。

つぎの発明は、上記の発明において、前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする。

この発明によれば、電圧べクトル調整の工夫によってサージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れを最小限に留めることができる。

つぎの発明は、上記の発明において、前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする。

この発明によれば、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合に、零電圧べクトル以外の非零電圧べクトルの出力時間によってはサージ電圧が生ずることがあるが、そのサージ電圧に制限を加えることができるので、確実に、直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。つぎの発明は、上記の発明において、.前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベタトルと今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルを前周期の最後に出力した電圧べクトルに変更することを特徴とする。

この発明によれば、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合に、零電圧べクトル以外の非零電圧べクトルの出力時間によってはサージ電圧が生ずることがあるが、そのサージ電圧に制限を加えることができるので、確実に、直流母線電圧の 2倍を超える高電圧であるサージ電圧を抑制することができる。

さらに、上記の各発明によれば、電圧べクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。図面の簡単な説明

第 1図は PWM制御によって駆動される電力変換器であるィンバータとモータとの接続ケーブルを説明する図であり、第 2図は第 1図に示す接続ケーブルの両端での線間電圧波形を示す図（その 1 ) であり、第 3図は第 1図に示す接続ケーブルの両端での線間電圧波形を示す図（その 2 ) であり、第 4図はこの発明の実施の形態 1である電力変換器の制御装置の構成を示すプロック図であり、第 5図は P WM制御によつて駆動される電力変換器としてこの実施の形態にて使用する三相電圧型ィンバータの基本構成を示す回路図であり、第 6図は第 5図に示すィンバータの 8通りの制御状態におけるオンしている I G B T素子と電圧べクトルとの関係を説明する図であり、第 7図は電圧ベクトルを説明する図であり、第 8 図は位相と電圧ベクトルとの関係を説明する図であり、第 9図は第 4図に示す電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 1 0図は電圧べクトルを調整した場合における磁束べクトルの軌跡を説明する図であり、第 1 1図は第 4図に示す点弧パルス発生部の動作を説明するタイムチヤ一トであり、第 1 2図は電圧べクトルの推移と線間電圧との関係を説明する図であり、第 1 3図はパルス極性、零電圧べクトル出力時間、零電圧以外のべクトル出力時間に着目して抽出した線間電圧パターンを示す図であり、第 1 4図は第 1 3図に示す線間電圧によって発生するサージ電圧を説明する図であり、第 1 5図はこの発明の実施の形態 2である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 1 6図はこの発明の実施の形態 3である電力変換器の制御装置の構成を示すプロック図であり、第 1 7図は第 1 6図に示す電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 1 8図はこの発明の実施の形態 4である電力変の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 1 9図はこの発明の実施の形態 5である電力変換器の制御装置の構成を示すプロック図であり、第 2 0図は第 1 9図に示す電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 2 1図はこの発明の実施の形態 6である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 2 2図はこの発明の実施の形態 7である電力変換器の制御装置の構成を示すプロック図であり、第 2 3図は第 2 2図に示す電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 2 4図は第 2 2図に示す電圧べクトル調整部が行う誤差演算の動作を説明する図であり、第 2 5図はこの発明の実施の形態 8である電力変 «の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートであり、第 2 6図はこの発明の実施の形態

9である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。

発明を実施するための最良の形態

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電力変換器の制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態 1 . 第 4図は、この発明の実施の形態 1である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。第 4図に示す制御装置は、電圧べクトル制御部 1 1と電圧べクトル調整部 12と点弧パルス発生部 13とを備えている。

電圧べクトル制御部 1 1は、電力変換器の各相の電圧指令値 Vu、 Vv、 Vw から電力変換器が PWM制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルを選択し (図示例では、 V0， VI, V2, V7)、その出力時間（t 0， t l， t 2, t 7) を計算する。

電圧べクトル調整部 12は、電圧べクトル制御部 1 1から入力する電圧べクトル（図示例では、 V0， VI, V2, V7) をそのまま出力するとともに、その電圧ベクトルの出力時間（t 0， t l, t 2, t 7) を零電圧ベクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力する（t 0'， t l ', t 2', t 7')。点弧パルス発生部 13は、電圧べクトル調整部 12から入力する電圧べクトルと電圧べクトル調整部 12にて調整された電圧べクトルの出力時間とに基づいて電力変換器を構成する各半導体スィツチ素子のオン、オフ信号「P Q 1、 P Q 2、 PQ3、 PQ4、 PQ5、 PQ6、 PQ7」を生成する。

以下、各ブロックの具体的な動作について説明する。まず、第 5図〜第 8図を参照して電圧ベクトル制御部 1 1の動作について説明する。なお、第 5図は、 P WM制御によつて駆動される電力変換器としてこの実施の形態にて使用する三相電圧型インバータの基本構成を示す回路図である。第 6図は、第 5図に示すインバータの 8通りの制御状態におけるオンしている I GBT素子と電圧べクトルとの関係を説明する図である。第 7図は、電圧ベクトルを説明する図である。第 8 図は、位相と電圧べクトルとの関係を説明する図である。

第 5図に示すように、三相電圧形インバータは、直列に接続した半導体スイツチ素子（Qi, Q4)、（Q3, Q6) (Q 5, Q 2) の 3組を直流電源 15に並列に接続した構成である。各半導体スィッチ素子は、フライホイールダイオードを内蔵する、ないしは取り付けられている。各半導体スィッチ素子は、例えば I G BT素子であり、以降、 I GBT素子という。図示例では、 I GBT素子（Q 1， Q4) が u相、 I GBT素子（Q3, Q6) が v相、 I GBT素子（Q 5 , Q2) が W相であり、それぞれの接続端から三相電圧 U V Wが取り出される。

ここで、 I GBT素子のオン ·オフ制御状態は、各相において、直流電¾115 の正極側に接続された上アーム I GBT素子（Q 1、 Q3、 Q5)がオンする力、、負極側に接続された下アーム I GBT素子（Q4、 Q6、 Q 2) がオンするかの 2通りの状態があり、三相で 2 X 2 X 2 = 8通りの状態が存在する。

第 6図は、この 8通りの状態と I GBT素子のオン状態と三相電圧インバータが出力する電圧べクトルとの関係を示している。図 6において、電圧べクトル V 0は I GBT素子（Q4， Q 6, Q 2) がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトル V 1は I GBT素子（Ql, Q6, Q 2) がオンしているときのべタトルである。電圧ベクトル V2は I GBT素子（Ql， Q 3, Q 2) がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトル V3は I GBT素子（Q4， Q 3, Q 2) がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトル V4は I GBT素子 (Q4, Q 3, Q 5) がオンしているときのベクトルである。電圧ベクトル V5 は I GBT素子（Q4， Q6, Q 5) がオンしているときのベクトルである。電' 圧ベクトル V6は I GBT素子（Ql， Q 6, Q 5) がオンしているときのべクトルである。電圧ベクトル V 7は I GBT素子（Ql, Q 3, Q 5) がオンしているときのべクトルである。

各相と電圧べクトル V0〜V7との関係は、第 7図に示すようになつている。第 7図において、電圧ベクトル V1〜V6は、 π/3 [r a d] 毎の位相差を持ち、大きさが直流電源 15の電圧 Vd cと等しいべクトルである。電圧べクトル V0, V7は、大きさが 0のベクトルであり、零電圧ベクトルと呼ばれる。電圧べクトル VIの位相は u相と一致し、電圧べクトル V 3の位相は V相と一致し、電圧べクトル V 5の位相は w相と一致している。

三相電圧形インパータでは、 PWM制御周期 Tの間に出力する電圧ベクトル V 0〜V 7の組み合わせ種類と出力時間とを変えることによって、平均的に任意の大きさ、位相の電圧が出力可能である。電圧べクトル制御部 1 1は、この電圧べクトル V0〜V7の組み合わせ種類の選択と出力時間の決定とを行う _t 各相の電圧指令 Vu、 Vv、 Vwは、式（1) で与えられるとする ₍

この式（1) における位相 Θは、時間の経過に従って増加するが、短い PWM制御周期 Τの間では一定と考えることができる。

電圧べクトル V 0〜V 7の組み合わせ種類の選択は、現在の P WM制御周期 T における位相 0の値に応じて第 8図に示すように行われる。位相 0の範囲は、第 8図に示すように、 0≤ θ < πΖ3、 π/3≤ θ < 2 π/3、 2 π/3≤ θ < π、 π≤ θ <4 π/3, 4 π/3≤ θ < 5 π/3, 5 π/3≤ θ < 2 πの 6つである。選択する電圧べクトルの数は 8つの中の 4つであるが、その組み合わせが位相 Θ の範囲毎に異なっている。但し、零電圧べクトノレ t 0， t 7は、全ての組み合わせに含まれている。

第 8図において、現在の PWM制御周期 Tにおける位相 Θが、例えば 0≤ 0 < π/ 3の範囲にあるとき、選択される電圧べクトルの組み合わせは、 V I， V2, VO, V7である。この選択された電圧ベクトル VI, V2, V0, V7を出力する時間 t 1， t 2， t 0， t 7は、それぞれ、式（2) で与えられる。 (2)

つまり、第 4図に示す電圧ベクトル制御部 1 1の出力状態は、 PWM制御周期 Τ における位相 Θが 0≤ 0 < π/3の範囲にあるときの出力状態を表している。以降、これを用いて説明する。 PWM制御周期 Τにおける位相 Θが 0≤ 0 <πΖ3 以外の領域では、選択された電圧べクトルを出力する時間は、式（2)において、 Θの代わりに 0を π / 3で除した剰余を使うことで求められる。

次に、第 9図、第 1 0図を参照して電圧べクトル調整部 1 2の動作について説明する。なお、第 9図は、第 4図に示す電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。第 1 0図は、電圧べクトルを調整した場合における磁束べクトルの軌跡を説明する図である。

第 9図において、上記のように位相 eが 0≤ 0 < π/3の範囲にあるとすれば、電圧べクトル調整部 1 2は、電圧べクトル制御部 1 1が出力する電圧べクトルの出力時間 t l , t 2, t 0， t 7を読込み（ステップ S T 1 0)、零電圧ベクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長いか否かを判定する（ステップ ST 1 1)。

その結果、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長い場合には（ステップ ST 1 1 ： Y e s)、読み込んだ出力時間 t l, t 2, t 0, t 7をそのまま調整した出力時間 1 '， t 2 t 0 ', t 7 ' とする (ステップ S T 1 2)。

一方、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合は（ステップ S T 1 1 ： N o)、 t 0 ' + t 7， =T zとなるように電圧ベクトルの出力時間を調整する。このとき、調整した電圧べクトルの出力時間 t l，， t 2', t 0', t 7' は、式（3)〜式（6) によって求め、電圧ベクトル VI, V 2の出力時間の相対比を変えないようにする（ステップ S T 13)。

t l' = (T-Tz) X t l/ (t l + t 2) …… (3)

t 2' = (T-T z) X t 2/ (t 1 + t 2) …… (4)

t 0 ' =T z/2 …… (5)

t 7' =T z/2 …… (6)

そして、ステップ ST 12またはステップ ST 13にて調整した電圧べクトル VO, VI, V2, V 7の出力時間 t O，， t 1 t 2'， t 7' を点弧パルス発生部 13に出力する（ステップ ST14)。なお、電圧べクトル制御部 11が選択した電圧ベクトル V0， VI， V2, V7は、そのまま使用して点弧パルス発生部 13に出力する。

以上のように、電圧べクトルを調整した場合には、電圧を積分して得られる磁束のベタトル軌跡を描くと第 10図が得られる。第 10図（1) では、電圧べクトルの調整前における PWM制御周期 1周期分の磁束べクトルの軌跡 Aが示されている。第 10図（2) では、電圧べクトルの調整後における磁束べクトルの軌跡 A'、が示されている。前回の磁束べクトルの軌跡 Aが最小零電圧べクトル出力時間を確保した結果、軌跡 A' となって軌跡が短くなつている。第 10図の（1) と（2) を重ねて描いたのが第 10図（3) である。

第 10図（1) (2) において、磁束べクトル Φ0, Φ7は、それぞれ零電圧べクトル VO, V 7に対応する磁束べクトルである。零電圧べクトル V0， V7は、大きさがないので、磁束ベクトル Φ0， Φ7は、時間が経過しても 1点に留まつている。磁束べクトル Φ 1は、電圧べクトル V 1に対応する磁束べクトルである。磁束ベクトル Φ 1の大きさは、電圧ベクトル V 1の大きさと出力時間との積になる。磁束べクトル Φ2は、電圧べクトル V 2に対応する磁束べクトルである。磁束べクトル Φ 2の大きさは、電圧べクトル V 2の大きさと出力時間との積になる。磁束べクトル Φ 1, Φ2は、電圧べクトル VI, V 2と同様に、 π/3 [r a d] の位相差を持つ。

電圧べクトルを¥0→¥1→ 2→¥7の順に出カした場合、磁束べクトルの軌跡 A， A，は、 Φ 0→Φ 1→Φ 2→Φ 7の順になる。負荷が誘導モータの場合、磁束べクトルは、固定子磁束に相当するので、電圧べクトル調整部 12で電圧べクトルを調整する前の磁束べクトルの軌跡 Αは円弧に沿って滑らかに推移するように電圧べクトルの種類と出力時間が選択されており、電圧べクトル調整部 12 で電圧べクトルを調整した後も磁束べクトルの軌跡 A' が円弧に沿って滑らかに推移することが求められる。

すなわち、電圧ベクトル V 1, V 2の出力時間の相対比を変えないように零電圧ベクトル VO, V 7の出力時間を増やした場合、調整前の磁束ベクトルの軌跡 A (第 10図（1)) は、調整後は軌跡 A' (第 10図（2)) に変わるが、第 5図 (3) に示した通り、軌跡 A' の PWM制御周期 Tにおける始点と終点を結んだ三角形は、軌跡 Aの始点と終点を結んだ三角形と相似である。したがって、周期 Tが充分に短く円弧が直線と見なせる状態においては、軌跡 A' の終点も軌跡 A と同様に円弧上に存在することになる。このため、電圧ベクトル VI， V2の出力時間の相対比を変えないように電圧べクトルの調整を行えば、調整後の磁束べクトルの軌跡 A' も円弧に沿って滑らかに推移させることができる。

次に、第 6図と第 11図を参照して点弧パルス発生部 13の動作について説明する。なお、第 1 1図は、第 4図に示す点弧パルス発生部の動作を説明するタイムチャートである。点弧パルス発生部 13は、電圧べクトル調整部 12の出力である電圧ベクトル VI， V2, VO, V7と、調整された電圧ベクトルの出力時間 t l，， t 2', t O', t 7' とから、各 I GBT素子のオン、オフ信号 PQ 1 〜PQ6を生成する。すなわち、電圧ベクトルとオンする I GBT素子との関係は、第 6図に示されている。第 1 1図に示すように、タイマ等で電圧べクトル V 1， V 2， V 0， V 7の出力時間 t l'， t 2', t Ο', t 7' を設定することで、 I 08丁素子(31〜<36のォン、オフ信号 PQ 1〜PQ6を生成することができる。

次に、第 12図〜第 13図を参照して、零電圧べクトルの出力時間を最小零電圧べクトル出力時間 T z以上に保つことによるサージ電圧抑制効果について説明する。なお、第 12図は、電圧ベクトルの推移と線間電圧との関係を説明する図である。第 13図は、パルス極性、零電圧べクトル出力時間、零電圧以外のべクトル出力時間に着目して抽出した線間電圧パターンを示す図である。

ここで、 PWM制御周期 Tの 2周期における電圧ベクトルの推移を考える。ベクトルの対称性から、位相 øが o≤eく兀ノ3の範囲のみを考えると、電圧べクトルの推移は、次の（1) (2) に示す 2通りによって代表される。

(1) V 0→V 1→V 2→V 7→V 2→V 1→V0

(2) V 7→V 2→V 1→V0→V 1→V 2→V 7

そして、位相 0が 0≤ 0 <π/3の範囲から、く 2πΖ3の範囲に移るときには、前記の（1) (2) とは別の以下の（3) (4) に示す 2通りによつて代表される電圧べクトルの推移が発生する。

(3) V0→V 1→V2→V 7→V 2→V 3→V0

(4) V7→V2→V1→V0→V3→V2→V7

第 12図は、以上の（1) 〜（4) に示す 4通りの電圧ベクトルの推移を線間電圧波形と共に示したものである。第 12図から、線間電圧のパルスは、零電圧べクトルを挟んで同極性で変化する場合と、零電圧べクトルを挟んで異極性で変化する場合とがあることが理解できる。第 13図は、この第 12図から、パルスの極性と零電圧べクトルの出力時間と零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間とに着目して抽出される線間電圧のパターンを示している。第 13図では、零電圧べクトルの出力時間の長短と零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の長短との組み合わせに対して、零電圧べクトルを挟んで同極性で変ィヒする線間電圧パターン 1と、零電圧べクトルを挟んで異極性で変化する線間電圧パターン 2とが示されている。第 12図に示した全ての線間電圧変化は、第 13図に示す 8通りに分類される。そして、第 14図は、第 13図に示す線間電圧変化それぞれの場合において発生するサージ電圧の大きさを示している。第 14図から明らかなように、零電圧ベクトル出力時間が長い場合の（1— 3)、 (1-4), (2-3), (2-4) に関しては、直流母線電圧 Vd cの 2倍を超えるサージ電圧は発生しない。これに対して、零電圧べクトル出力時間が短い場合の（1— 1)、（1— 2)、 (2-1), (2 —2) に関しては、直流母線電圧 Vd cの 2倍を超えるサージ電圧が発生している。したがって、零電圧ベクトルの出力時間を適切に選べば、直流母線電圧 Vd cの 2倍を超えるサージ電圧の発生を抑制できることが分かる。

上述したように、この実施の形態 1では、 2つの零電圧べクトル出力時間の合計が最小零電圧べクトル出力時間よりも短い場合は、零電圧べクトル以外の 2つの電圧べクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、 2つの零電圧べクトル出力時間の合計が最小零電圧べクトル出力時間と等しくなるように 4つの電圧べクトル出力時間を調整するようにしている。

したがって、この実施の形態 1によれば、常に一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を得ることができるので、 I GBT素子のスイッチングに伴う共振現象を零電圧べクトル出力中に減衰させることができ、直流母線電圧 Vd cの 2倍を越えるサージ電圧を有効に抑制できる。

また、電圧べクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。さらに、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

実施の形態 2.

第 15図は、この発明の実施の形態 2である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。この実施の形態 2による電力変換器の制御装置では、実施の形態 1 (第 4図）に示した構成において、電圧ベクトル調整部 12に若干の機能追加が行われている。すなわち、この実施の形態 2による電圧べクトル調整部 12は、電圧べクトル制御部 11が出力する電圧べクトルの出力時間を第 15図に示す手順によって調整し、一定値以上の零電圧べクトル出力時間を確保する場合とゼロにする場合の双方の調整動作を行うようになつている。以下、第 15図を参照してこの実施の形態 2による電圧べクトル調整部 12の動作について説明する。なお、第 15図では、第 9図に示した処理手順と同一となる処理手順には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 2に関わる部分を中心に説明する。

第 15図において、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧ベクトル出力時間 T zよりも短い場合には（ステップ ST 1 1 ： No), この実施の形態 2では、さらに、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 Tzの 1/2よりも長いか否かを判定する（ステップ ST 20)。

そして、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1/2よりも長い場合は（ステップ ST 20 ： Ye s)、実施の形態 1と同様に、ステップ ST13の処理を行う力零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル時間 T zの 1 / 2よりも短い場合には（ステップ ST20 ： No), t 0' = t 7' =0となるように電圧べクトルの出力時間を調整する（ステップ ST21)。このときも、式 3に従い電圧ベクトル V 1, V 2の出力時間の相対比を変えないように調整する。

その結果、ステップ ST 14では、ステップ ST 12、ステップ ST 13、ステツプ ST 21のいずれかにて調整した電圧ベクトル V0, VI, V2, V7の出力時間 t 0'， t l'， t 2', t 7' を点弧パルス発生部 13に出力することになる。なお、電圧べクトル制御部 11が選択した電圧べクトル V 0 , VI, V 2， V7は、実施の形態 1と同様に、そのまま使用して点弧パルス発生部 13に出力する。

以上のように、実施の形態 2よれば、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T _Zよりも短い場合には、 t 0 + t 7 =T z / 2を境に零電圧べクトルの出力時間の合計値を最小零電圧べクトル出力時間 T zに設定する、または、ゼロにするようにしている。したがって、実施の形態 2 では、四捨五入の考えが適用でき、電圧べクトルを調整しても零電圧べクトル出力時間の平均的な誤差を小さくすることができる。

次に、実施の形態 1に使用した第 13図と第 14図を参照して、零電圧べクトルの出力時間をゼロにすることによるサージ電圧抑制効果について説明する。第 13図と第 14図における（1— 1)、 (1-2) においては、短い零電圧べクトルを出力すること自体が直流母線電圧 V d cの 2倍を超えるサージ電圧の原因となっている。第 14図の（1— 1)、 (1-2) において、零電圧ベクトルが無くなった場合、（1— 1)、 (1-2) は、それぞれ、短い 1パルスと長い 1パルスとなり、（1— 3)、（1— 4) の半周期における波形と等価である。

したがって、適用可能なケースは限定されるが、零電圧べクトルの出力時間をゼロにすることで、直流母線電圧 V d cの 2倍を超えるサージ電圧の発生を抑制できることが分かる。

以上のように、この実施の形態 2によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設ける力零電圧べクトル出力時間をゼロにするかを四捨五入の考え方で選択することにより、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧が抑制できる。また、電圧べクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。さらに、電圧べクトル調整の工夫によって、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

なお、以上の説明では、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7を最小零電圧べクトル出力時間 T zとする力ゼロとするかの境界を T z/2としたが、境界は特に T z/2に限定されるものではなく、 0〜T zの範囲で自由に設定できることは言うまでもなレ、。また、この実施の形態 2での説明から、実施の形態 1では、境界をゼロに置いて零電圧べクトルの出力時間の合計値を最小零電圧べクトル出力時間 T zに切上げた例と考えることができる。反対に、境界を最小零電圧べクトル出力時間 T zに置いて零電圧べクトルの出力時間の合計値をゼロに切下げることも可能である。

実施の形態 3.

第 16図は、この発明の実施の形態 3である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態 3では、構成要素は、実施の形態 1と同様であるが、 PWM制御周期の例えば 2制御周期を 1単位として制御する場合の構成例が示されている。なお、各周期における制御位相 Θの考え方は、実施の形態 1と同様であり、ここでは、 0≤ 0 <πΖ3の範囲を考える。

第 16図において、電圧べクトル制御部 21は、実施の形態 1にて説明した方法で、電力変換器の各相の電圧指令値 V u、 Vv、 Vwから電力変換器が PWM 制御の 2制御周期において出力する電圧ベクトルを選択し（図示例では（V0— 1, Vl_l, V2_l, V7_l) (V0_2, V 1— 2, V 2— 2， V 7_2))、その出力時間（t 0— 1, t l— 1, t 2_1 , t 7_1) ( t 0_2, t 1— 2, t 2_2, t 7一 2) を計算する。

電圧べクトル調整部 22は、後述の方法（第 17図）で、電圧べクトル制御部 21から入力する電圧ベクトル（図示例では（V0— 1, VI— 1, V2— 1, V 7一 1) (V0_2, VI— 2, V2_2, V7_2)) をそのまま出力するとともに、その電圧ベクトルの出力時間（t 0—1, t l— 1， t 2_1, t 7— l) (t O一 2， t 1— 2, t 2_2, t 7_2) を零電圧ベクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力する（ t 0—1 ', t l— 1'， t 2_1 t 7—1，）（t O一 2'， t l— 2，， t 2_2', t 7— 2，）。

点弧パルス発生部 23は、実施の形態 1にて説明した方法で、電圧べクトル調整部 22から入力する電圧べクトルと電圧べクトル調整部 22にて調整された電圧べクトルの出力時間とに基づいて電力変換器を構成する各半導体スィッチ素子のオン、オフ信号「PQ1、 PQ2、 PQ3、 PQ4、 PQ5、 PQ6、 PQ7」を生成する。電圧べクトル制御部 21、点弧パルス発生部 23は、それぞれ、実施の形態 1 (第 4図）における電圧べクトル制御部 1 1、点弧パルス発生部 13を PWM制御周期の 2周期分に拡張したのみであるので、詳細な説明は省略する。ここでは、以下、第 1 7図を参照して、電圧べクトル調整部 22の動作について説明する。なお、第 1 7図は、第 16図に示す電圧べクトル調整部 22の動作を説明するフローチャートである。第 1 7図において、制御位相 Θ力 0≤ θ <πΖ3の範囲にあるとすれば、電圧ベタトル調整部 22は、電圧べクトル制御部 21が出力する電圧べクトルの出力時間（t 0— 1, t l— 1， t 2_1, t 7_1) ( t 0_2, t 1— 2， t 2一 2， t 7— 2) を読込み（ステップ ST 31)、各周期における零電圧べクトルの出力時間の合計（t 0—1 + t 7— 1) ( t 0— 2+ t 7— 2) の一方または双方が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長いか否かを判定する（ステップ S T 32)。

その結果、各周期における零電圧べクトルの出力時間の合計（t 0—1 + t 7 _1) (t 0— 2+ t 7— 2)が共に最小零電圧ベクトル出力時間 T zよりも長い場合には（ステップ ST 32： Ye s)、読み込んだ出力時間 t 1— 1, t 2— 1， t 0— 1, t 7_1 , t 1_2, t 2— 2, t O— 2， t 7— 2をそのまま調整した出力時間 t 1— 1', t 2_1 t 0_1 t 7_1', t 1_2', t 2__ 2 ', t 0— 2', t 7一 2，とする (ステップ ST 33)。

—方、各周期における零電圧べクトルの出力時間の合計（t 0— 1 + t 7— 1) ( t 0— 2 + t 7— 2) の一方または双方が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合には（ステップ ST32 ： No), 2周期に渡る零電圧べクトルの出力時間の合計（t 0— 1 + t 7— 1 + t 0— 2+ t 7— 2) が最小零電圧べクトル出力時間 Tzよりも長いか否かを判定する（ステップ ST 34)。

その結果、 2周期に渡る零電圧べクトルの出力時間の合計（ t 0— 1 + t 7— 1 + t 0_2+ t 7— 2) が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長い場合には（ステップ ST 34 ： Ye s), ステップ ST 35にて、 2周期の中間に存する零電圧ベクトルの出力時間をゼロにし（t 7— 1 ' = t 7__2' =0)、その分を 2周期の両端に存する零電圧べクトルの出力時間に分配する（ t 0— 1 ' = t 0 — 2， = ( t 0一 l + t 7— 1 + t O— 2+ t 7— 2) /2)。なお、零電圧べクトル以外の非零電圧べクトルの出力時間は、そのまま調整した非零電圧べクトルの出力時間とする（t l— 1 ' = t l— 1、 t 2_1 ' = t 2— 1、 t 1_2' = t l— 2、 t 2_2' = t 2_2)o

一方、 2周期に渡る零電圧べクトルの出力時間の合計（t 0_1 + t 7— 1 + t 0— 2+ t 7— 2)が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合には（ステツプ ST 34： No),ステップ ST 36にて、 2周期の中間に存する零電圧べクトルの出力時間をゼロにし（t 7— 1 ' = t 7_2' =0)、 2周期の両端に存する零電圧べクトルの出力時間 t 0—1 ', t 0_2 'が最小零電圧べクトル出力時間 T zの半分（t 0— 1 ' = t 0_2' =T z/2) となるように電圧べクトルの出力時間を調整する。

このとき、式 3に従って電圧べクトル V 1— 1、 V2— 1、 VI— 2、 V2_ 2の出力時間の相対比は変えないように調整する。すなわち、 t l— 1 ' = (T -T z/2) { t ( t 1一 l + t 2— 1)}、 t 2_1 ' = (T-T z/2) { t 2_1/ ( t l— l + t 2— 1)}、 t 1— 2， = (T-T z/2) { t l一 2 / (t l一 2+ t 2— 2)}、 t 2— 2' = (T-T z/2) { t 2_2/ (t l— 2+ t 2— 2)} と調整する。

そして、ステップ ST 3 3、ステップ ST 3 5、ステップ ST 36のいずれかにて調整した 2周期分の電圧べクトル V 0— 1, V I— 1, V2— 1， V7— 1， V0_2, V I— 2， V2一 2， V7— 2の出力時間 t 0— 1，， t l— 1，， t 2— 1，， t 7— 1 ', t 0— 2'， t 1— 2，， t 2_2', t 7— 2 ' を点弧ノルス発生部 23に出力する（ステップ ST3 7)。なお、電圧べクトル制御部 2 1が選択した 2周期分の電圧ベクトル V 0—1 , V I— 1, V2— 1， V7— 1, V 0— 2, V I— 2, V2— 2, V7— 2は、そのまま使用して点弧パルス発生部 23に出力する。以上のように、この実施の形態 3によれば、 P WM制御周期の 2周期を 1単位として電圧べクトルを調整するので、各周期の終端に存する零電圧べクトルの出力時間をゼロにすることで、残りの零電圧べクトルの出力時間を 2倍にすることができる。その結果、 PWM制御周期の 1周期で見れば、零電圧ベクトルの出力時間の合計が最小零電圧ベクトル出力時間 T zの 1 / 2を下回るまでは、非零電圧べクトルの出力時間の合計を変える必要がないので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、零電圧ベクトルの出力時間が最小零電圧ベクトル出力時間の一定値以上に確保されている力ゼロであるかのレ、ずれかであるので、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧の抑制が行える。

そして、電圧べクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

なお、実施の形態 3では、理解を容易にするために PWM制御周期の 2周期を対象にして電圧べクトルの出力時間を調整する場合を説明したが、対象とする周期は特に 2周期に限定されるものではなく、 2周期以上の範囲で自由に設定できることは言うまでもない。

実施の形態 4 .

第 1 8図は、この発明の実施の形態 4である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。この実施の形態 4による電力変換器の制御装置では、実施の形態 3 (第 1 6図）に示した構成において、電圧ベクトル調整部 2 2に若干の機能追加が行われている。すなわち、この実施の形態 4による電圧べクトル調整部 2 2は、電圧べクトル制御部 2 1が PW M制御の 2制御周期において出力する電圧べクトルの出力時間を第 1 8図に示す手順によって調整し、一定の場合に 2周期内で同じ電圧べクトルの出力時間をまとめるなどの調整動作を行うようになっている。以下、第 1 8図を参照してこの実施の形態 4による電圧ベクトル調整部 22の動作について説明する。なお、第 18図では、第 17図に示した処理手順と同一となる処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 4に関わる部分を中心に説明する。第 18図において、ステップ ST 34における判断処理において、 2周期に渡る零電圧べクトルの出力時間の合計（t 0—1 + t 7—1 + t 0_2+ t 7— 2) が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長い場合には（ステップ S T 34 ： Y e s)、ステップ ST 41にて、 2周期内で同じ電圧べクトルを出力する時間は一つにまとめる。すなわち、 t l— 1' = t l_l + t l— 2、 t 2_1 ' = t 2 — l + t 2— 2、 t O— 1' = t 7_1 ' = ( t 0— 1 + t 7— 1 + t 0— 2 + t 7_2) Z2と調整する。また、 2周期目での各電圧ベクトルの出力時間をゼ口にする。すなわち、 t l— 2' = t 2_2' = t 0_2' = t 7_2' =0と調整する。

一方、 2周期に渡る零電圧ベクトルの出力時間の合計（t O— l + t 7一 1 + t 0_2+ t 7— 2)が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合には（ステツプ ST 34： No)、ステップ ST 42にて、 2周期内で同じ電圧べクトルを出力する時間は一つにまとめると共に、まとめた後の零電圧べクトルの出力時間 t 0— 1，， t 7— 1 ' が最小零電圧べクトル出力時間 T zの半分（t 0— 1 ' = t 7_1 ' =T z/2) となるように電圧ベクトルの出力時間を調整する。

このとき、式 3に従って電圧べクトノレ Vl_l、 V 2—1、 V 1— 2、 V 2— 2の出力時間の相対比は変えないようにする。すなわち、 t l— 1' = (2T- Tz) {( t 1一 1+ t 1_2)/ (t 1— 1+ t 2— 1+ t 1_2+ t 2— 2)}、 t 2_1 ' = (2 T-T z) {( t 2_1 + t 2_2) / (t 1_1 + t 2_1 + t 1_2+ t 2— 2)} と調整する。また、 2周期目での各電圧べクトルの出力時間をゼロにする。すなわち、 t l— 2' = t 2_2' = t 0一 2' = t 7_2' =0と調整する。

そして、ステップ ST 33、ステップ ST41、ステップ ST 42のいずれかにて調整した 2周期分の電圧ベクトル V0 1, Vl_l, V2 1, V7 1, V0_2, VI— 2> V2— 2， V7— 2の出力時間 t 0— 1，， t 1_1 ', t 2— 1，， t 7_1 ', t O一 2，' t 1_2 t 2_2 t 7一 2 ' を点弧ノヽ⁰ /レス発生部 23に出力する（ステップ ST37)。なお、電圧べク.トル制御部 21が選択した 2周期分の電圧ベクトル V0_1， V V2— 1, V 7_1, V 0— 2, VI— 2, V2_2, V7— 2は、そのまま使用して点弧パルス発生部 23に出力する。

以上のように、この実施の形態 4によれば、 PWM制御周期の 2周期を 1単位として電圧べクトルを調整する際に、 2周期内で同じ電圧べクトルを出力する時間は一つにまとめることで、零電圧べクトルを含めて各電圧べクトルの出力時間を 2倍にすることができる。その結果、 PWM制御周期の 1周期で見れば、零電圧べクトルの出力時間の合計が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1 Z2を下回るまでは、非零電圧べクトルの出力時間の合計を変える必要がないので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、常に最小零電圧ベクトル時間が確保されているので、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧の抑制が行える。

そして、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

なお、実施の形態 4では、理解を容易にするために PWM制御周期の 2周期を対象にして電圧べクトルの出力時間を調整する場合を説明したが、実施の形態 3 と同様に、対象とする周期は特に 2周期に限定されるものではなく、 2周期以上の範囲で自由に設定できることは言うまでもない。

実施の形態 5.

第 1 9図は、この発明の実施の形態 5である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。なお、第 19図では、第 4図に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 5に関わる部分を中心に説明する。

第 19図に示すように、この実施の形態 5では、第 4図に示した構成において、電圧べクトル調整部 12に代えて電圧べクトル調整部 31が設けられ、遅延部 3 2が追加されている。

遅延部 32は、電圧べクトル調整部 31が調整して出力する各電圧べクトルおよびその出力時間を一周期遅延して電圧べクトル調整部 31に与えるようになつている。図示例では、遅延部 32は、一周期遅延した電圧ベクトル V0__p， V 1— P， V2_p, V7— pと、一周期遅延した出力時間 t 0— p， t l— p, t 2— p， t 7— pとを電圧べクトル調整部 31に与える。

電圧べクトル調整部 31は、実施の形態 1にて説明したように、電圧べクトル制御部 1 1が出力する電圧べクトルの出力時間を零電圧べクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力するが、その際に、遅延部 32を介して得られた P WM制御周期の 1周期前の調整時間も使用して調整する。

次に、第 20図を参照して、この実施の形態 5である電力変換器の制御装置が備える電圧ベクトル調整部 31の動作について説明する。なお、第 20図は、第 19図に示す電圧べクトル調整部 31の動作を説明するフローチャートである。第 20図では、第 9図に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には、同一の符号が付されている。

第 20図において、電圧べクトル調整部 31は、電圧べクトル制御部 1 1から入出力する電圧ベクトルの出力時間 t 1， t 2, t 0， t 7と、遅延部 32から入力する PWM制御周期の 1周期前の調整出力である電圧べクトル VI— p， V 2_p, V0_p, V7— pと、その出力時間 t l— p, t 2_p, t 0__p, t 7— pとを読込み（ステップ ST 51)、零電圧べクトルの出力時間がゼロである場合があるので、前回（PWM制御周期の 1周期前）最後に出力したベクトルが零電圧べクトルであるか否かを判定する（ステップ ST52)。

その結果、前回最後に出力したベクトルが零電圧ベクトルであれば（ステップ ST52 : Ye s),今回は零電圧べクトルから開始するシーケンスに分岐し、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長いか否かの判定を行う（ステップ ST1 1)。

そして、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 Tzよりも長い場合には（ステップ ST 11 ： Ye s)、今回の出力時間 t 1, t 2, t 0, t 7をそのまま調整した出力時間 t 1 '， t 2', t 0'， t 7 ' とする（ステップ ST 12)。

一方、ステップ ST1 1において、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合には（ステップ ST 1 1 ： Ye s )、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1Z2よりも長いか否かを判定する（ステップ ST 53)。その結果、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T z の 1Z2よりも長い場合には（ステップ ST53 ： Ye s)、周期の最初に出力される零電圧べクトル V 0の出力時間 t 0 ' を零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7に調整し（t O' 二 t 0 + t 7)、周期の最後に出力される零電圧べクトル V 7の出力時間をゼロにする（t 7' =0)。また、非零電圧べクトルの出力時間 t l， t 2は、そのまま調整した出力時間 t 1'， t 2' とする (ステップ ST 54)。

また、ステップ ST53において、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1 / 2よりも短!/、場合は (ステップ ST 53 ： No),ステップ ST 55において、周期の最初に出力される零電圧べクトル V0の出力時間を最小零電圧べクトル出力時間 T _Zの 1Z2に調整し、周期の最後に出力される零電圧べクトル V 7の出力時間をゼロにする（t 7' = 0)。また、非零電圧べクトル V 1， V 2の出力時間 t 1， t 2は、式 3に従って電圧べクトル VI， V 2の出力時間の相対比を変えないように調整する。すなわち、 t 1， = (T-T z/2) { t 1/ ( t 1 + t 2)}、 t 2， = (T一 T z/2) { t 2/ (t 1+ t 2)} と調整する。また、前回最後に出力したべクトルが零べクトルでなければ（ステップ 52 ： No)、今回は非零電圧べクトルから開始するシーケンスに分岐し、ステップ ST 56において、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 Tzの 1/2よりも長い場合は（ステップ ST56： Ye s)、周期の最初に出力される零電圧べクトル V0の出力時間をゼロにし（t 0' = 0)、周期の最後に出力される零電圧べクトル V 7の出力時間を零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7に調整する（ t 7， = t 0 + t 7)。また、非零電圧べクトル V 1， V2の出力時間は、今回の出力時間 t 1, t 2, をそのまま調整した出力時間 t l，， t 2' とする（ステップ ST 57)。

そして、ステップ ST 56において、零電圧ベクトルの出力時間の合計 t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1/2よりも短い場合は（ステップ S T 56： No),ステップ ST 58において、周期の最初に出力される零電圧べクトル V0の出力時間をゼロにし（t o' =0)、周期の最後に出力される零電圧べクトル V 7の出力時間を最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1/2に調整する (t 7' =Tz/2)。このとき、非零電圧ベクトル VI, V 2の出力時間は、式 3に従って電圧べクトル VI、 V 2の出力時間の相対比を変えないように調整する。すなわち、 t 1 ' = (T-T z/2) { t 1/ (t l + t 2)}、 t 2' = (T 一 Tz/2) { t 2/ (t 1 + t 2)} と調整する。

そして、ステップ ST 12、ステップ ST 54、ステップ ST 55、ステップ ST57、ステップ ST58のいずれかにて調整した電圧ベクトル V0， VI， V2， V7の出力時間 t 0', t 1 t 2', t 7' を点弧パルス発生部 1 3に出力する（ステップ ST14)。なお、電圧べクトル制御部 11が選択した電圧べクトル V0, VI, V2, V7は、そのまま使用して点弧パルス発生部 13に出力する。

以上のように、この実施の形態 5によれば、 PWM制御周期の最初と最後に存在している零電圧べクトルを一つに結合するように電圧べクトルの出力時間を調整することで、零電圧べクトルの出力時間を 2倍にすることができる。その結果、零電圧べクトルの出力時間の合計が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1 / 2を下回るまでは、非零電圧べクトルの出力時間の合計を変える必要がないので、誤差を小さくすることができる。この方法によれば、零電圧ベクトルの出力時間が最小零電圧べクトル時間の一定値以上に確保されている力、ゼロであるかのいずれかであるため、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧の抑制が行える。そして、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。また、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

実施の形態 6 .

第 2 1図は、この発明の実施の形態 6である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。この実施の形態 6による電力変換器の制御装置では、実施の形態 5 (第 1 9図）に示した構成において、電圧ベクトル調整部 3 1に若干の機能追カ卩が行われている。すなわち、この実施の形態 6による電圧べクトル調整部 3 1は、前回の PWM制御周期の最後に出力した零電圧べクトルの出力時間を利用して今回の PWM制御周期の最初に出力する零電圧べクトルの出力時間を決定する調整動作を行うようになっている。以下、第 2 0図を参照してこの実施の形態 6による電圧べクトル調整部 3 1の動作について説明する。なお、第 2 1図では、第 2 0図に示した処理手順と同一となる処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 6に関わる部分を中心に説明する。

第 2 1図において、電圧べクトル調整部 3 1は、電圧べクトル制御部 1 1から入力する電圧ベクトルの出力時間 t 1 , t 2 , t 0 , 1: 7と、遅延部 3 2から入力する PWM制御周期の 1周期前の調整出力である電圧ベクトル V I— p , V 2 — P， V 0 _p , V 7— pと、その出力時間 t 1— p , t 2— p， t O— p， t 7— pとを読込むと（ステップ S T 5 1 )、前回（PWM制御周期の 1周期前）最後に出力した零電圧べクトルの出力時間 t 0_pと今回最初に出力する零電圧べクトルの出力時間 t 0との合計時間が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも長いか否かを判定する（ステップ ST61)。

その結果、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0— p + t 0が最小零電圧べクトル出力時間 Tzよりも長い場合は（ステップ ST61 ： Ye s)、今回の出力時間 t l, t 2, t 0， t 7をそのまま調整した出力時間 t 1，， t 2', t 0', t T とする（ステップ ST 12)。一方、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0— p+ t 0が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合は（ステップ S T 6 1： No), さらに零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0_p+ t 0+ t 7が最小零電圧ベクトル出力時間 Tzよりも長いか否かを判定する（ステップ ST62)。そして、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0— p + t 0+ t 7が最小零電圧べクトル出力時間 Tzよりも長い場合は（ステップ ST62： Ye s)、周期の最初に出力される零電圧べクトル V 0の出力時間 t 0 ' を零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0— p + t 0が最小零電圧べクトル出力時間 T zと等しくなるように調整し（t O' =T Z - t 0— p)、周期の最後に出力される零電圧べクトル V7 の出力時間 t 7 ' を残りの時間 t 0 + t 7— t 0 ' と調整する（ t 7 ' = t 0 + t 7— t 0')。また、非零電圧べクトルの出力時間 t 1, t 2は、そのまま調整' した出力時間 t l ', t 2' とする（ステップ ST 63)。

一方、零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0— p + t 0 + t 7が最小零電圧べクトル出力時間 T zよりも短い場合は（ステップ ST62： No),周期の最初に出力される零電圧べクトル V0の出力時間 t 0' を零電圧べクトルの出力時間の合計 t 0— p + t 0が最小零電圧べクトル出力時間 Tzと等しくなるように調整し（t 0' =T z— t 0_p),周期の最後に出力される零電圧べクトル V 7の出力時間をゼロにする（t 7' =0)。また、非零電圧べクトルの出力時間 t 1, t 2は、式 3に従って電圧ベクトル VI， V 2の出力時間の相対比を変えないように調整する。すなわち、 t 1 ' = (T-T z + t 0— p) { t 1/ (t 1 + t 2)}、 t 2' = (T-T z + t 0— p) { t 2/ (t 1 + t 2)} と調整する（ステップ S T 64)。

そして、ステップ ST12、ステップ ST63、ステップ ST64のいずれかにて調整した電圧ベクトル V0， VI, V2, V 7の出力時間 t 0'， t 1 t 2，， t 7' を点弧パルス発生部 13に出力する（ステップ ST 14)。なお、電圧べクトル制御部 1 1が選択した電圧べクトル V 0， VI, V 2， V 7は、そのまま使用して点弧パルス発生部 13に出力する。

以上のように、実施の形態 6によれば、前回の PWM制御周期の最後に出力した零電圧べクトルの出力時間を利用して今回の PWM制御周期の最初に出力する零電圧べクトルの出力時間を決定するので、零電圧べクトルが PWM制御周期を跨いでいる場合でも、確実に最小零電圧ベクトル時間が確保できる。このため、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧の抑制が確実に行える。

実施の形態 7.

第 22図は、この発明の実施の形態 7である電力変換器の制御装置の構成を示すブロック図である。なお、第 22図では、第 4図に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 7に関わる部分を中心に説明する。

第 22図に示すように、この実施の形態 7では、第 4図に示した構成において、電圧べクトル調整部 12に代えて電圧べクトル調整部 41が設けられ、遅延部 4 2が追加されている。

電圧べクトル調整部 41は、実施の形態 1にて説明したように、電圧べクトル制御部 1 1が出力する電圧べクトルの出力時間を零電圧べクトル出力時間が一定値以上となるように調整して出力するが、この実施の形態 7では、調整に伴う誤差 E r rを出力する機能を有し、遅延部 42を介して入力する PWM制御周期の 1周期前の誤差 E r r一 pを 1周期後の電圧べクトル調整に使用するようになつている。

次に、第 2 2図〜第 24図を参照して、この実施の形態 7による電力変換器の制御装置における電圧ベクトル調整部 4 1の動作について説明する。なお、第 2 3図は、第 22図に示す電圧べクトル調整部 4 1の動作を説明するフローチヤ一トである。第 24図は第 2 2図に示す電圧べクトル調整部が行う誤差演算の動作を説明する図である。

まず、第 2 3図において、電圧べクトル調整部 4 1は、電圧べクトル制御部 1 1が出力する電圧ベクトルの出力時間 t 1， t 2, t 0， t 7と共に、前回（P WM制御周期の 1周期前)計算した誤差 E r r—pを読込み（ステップ S T 7 1)、前回の誤差 E r r— pを補正するように電圧べクトルの出力時間 t 1， t 2, t 0, t 7を修正する (ステップ S T 7 2)。

すなわち、ステップ ST 7 2では、出力時間 t lを t l (1 +E r r— p) と修正する。出力時間 t 2を t 2 (1 +E r r— p) と修正する。その後で新たな出力時間 t l， t 2を用いて、出力時間 t 0, t 7を（T_ t 1— t 2) /2と修正する。次いで、実施の形態 2 (第 1 5図）にて説明した手順で、最小零電圧ベタトル出力時間 T zの確保、または、零電圧べクトル出力時間の削除を行う（ステツプ S T 1 1〜ST 2 1)。

次いで、得られた調整後の電圧べクトル V I , V2の出力時間 t 1 ', t 2 ' と先のステップ ST 7 2にて修正した電圧ベクトル V I， V 2の出力時間 t l， t 2との誤差 E r rを計算する。すなわち、 E r r = ( t l + t '2— t l ' — t 2，） / ( t 1 + t 2) の演算を行う（ステップ ST 7 3)。そして、得られた調整後の電圧べクトル V I , V2, V 0, V 7の出力時間 t 1 '， t 2 \ t 0 t 7 ' と誤差 E r rとを出力する（ステップ ST 74)。なお、電圧べクトル制御部 1 1が選択した電圧ベクトル VO, V I , V 2, V 7は、そのまま使用して点弧パルス発生部 1 3に出力する点は同様である。次に、第 24図を参照して、誤差 E r rの計算方法について説明する。第 24 図（1) では、電圧べクトルの調整前における PWM制御周期 2周期分の磁束べクトルの軌跡 A、 Bが示されている。軌跡 Aは、前回周期のものであり、軌跡 B は今回周期のものである。第 24図（2) では、電圧ベクトルの調整後における磁束べクトルの軌跡 A'、 B'が示されている。前回の磁束べクトルの軌跡 Aが最小零電圧ベクトル出力時間を確保した結果、軌跡 A' となって軌跡が短くなつてレ、る。第 24図の（1) と（2) を重ねて描いたのが第 24図（3) である。ここで、今回の PWM制御周期において、軌跡 B' で示したような軌跡を描くことで、調整前と調整後の磁束べクトル軌跡の終点を一致させることを考える。実施の形態 1 (第 10図）にて説明した通り、電圧ベクトルの調整を零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の相対比を変えないように式 3に従って実施した場合は、軌跡 Aの三角形と軌跡 A' の三角形は相似形である。同様に、軌跡 Bの三角形と軌跡 B' の三角形も相似形である。

角度 Δ 0 aおよび角度 Δ 0 bが充分に小さい場合には、円弧は直線と見なせるので、軌跡 A、 Bと軌跡 A，、 B' の違いは、円弧である直線を 2分割する際の分割比が異なるのみと考えることができる。調整前の軌跡 Aと軌跡 Bとの分割比は 1 ： 1であるので、軌跡 A' で短くなつた部分を軌跡 B' に足して合計の値を等しくする場合、軌跡 Aと軌跡 A'との比が分かれば良いことになる。したがって、以下の式（7) 〜式（9) いずれかによつて得られる誤差 E r rを用いる。

Er r = (t 1 - t 1 ') / t 1 …… (7)

E r r = (t 2- t 2') /t 2 …… (8)

Er r= {t l + t 2- ( t 1 ' + t 2')} / (t 1 + t 2) …… (9) この誤差 E r rを導入すれば、前回の誤差 E r r_pを用いて、電圧べクトルの出力時間 t l、 t 2を（1+E r r— p) 倍することで、前回の調整の影響を排除して今回の磁束べクトル軌跡の終点を所望の点に一致させることができる。このように、この実施の形態 7によれば、一定値以上の零電圧ベクトル出力時間を設ける、あるいは零電圧べクトル出力時間をゼロにする調整を行う場合に、調整誤差が修正できるので、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧を確実に抑制でき、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。

実施の形態 8 .

第 2 5図は、この発明の実施の形態 8である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。なお、第 2 5図では、第 9図（実施の形態 1 ) に示した処理手順と同一ないしは同等である手順には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 8に関わる部分を中心に説明する。

この実施の形態 8では、実施の形態 1 (第 4図）に示した電力変換器の制御装置において、実施の形態 2 (第 1 5図）にて説明した零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整する場合に例外として考慮しなかった事項（不具合点）についての対策例が示されている（ステップ S T 8 1〜S T 8 4 )。

すなわち、第 1 2図（1 )に注目すると、零電圧べクトル V 7を除去した場合、線間電圧 V v w、 Vw uに関しては問題ないが、線間電圧 V u Vは電圧ベクトル V 2を挟んで電圧べクトル V 1のパルスが 2つ存在する形となっている。これは、電圧ベクトル V 2を零電圧ベクトルと置き換えれば、第 1 4図の（1— 2 ) のケ —スとなる。つまり、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合に、非零電圧ベクトルの出力時間によっては、サージ電圧の発生が有りうる。この実施の形態 8では、そのような場合に、最小零電圧ベクトル出力時間確保の考えを適用するようにしている。以下、第 2 5図に沿って説明する。

第 2 5図において、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合は（ステップ S T 2 1 )、電圧べクトル V 1の調整した出力時間 t 1 'が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1 Z 2よりも短レ、か否かを判定する（ステップ S T 8 1 )。その結果、電圧べクトル V 1の調整した出力時間 t 1 ' が最小零電圧べクトル出力時間 Tzの 1Z2よりも短い場合は（ステップ ST81： Ye s)、出力時間 t 1' は t l， =Tz/2となるように再調整する。また、電圧べクトル V 2の調整した出力時間 t 2' は t 2， =T_T z/2と再調整する（ステップ ST 82)。一方、電圧べクトル VIの調整した出力時間 t 1' が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1Z2よりも長い場合は（ステップ ST 81 ： No),電圧べクトル V 2の調整した出力時間 t 2' が最小零電圧べクトル出力時間 T_Zの 1ノ2よりも短いか否かを判定する（ステップ ST83)。

その結果、電圧べクトル V 2の調整した出力時間の t 2' が最小零電圧べクトル出力時間 Tzの 1ノ2よりも短い場合は（ステップ 83： Ye s),調整した出力時間の t 2' は、 t 2， =T z/2になるように再調整する。このときは、電圧ベクトル VIの調整した出力時間 t 1' を t l， =T一 Tz/2と再調整する（ステップ ST84)。

そして、電圧ベクトル V 2の調整した出力時間 t 2' が最小零電圧べクトル出力時間 Tzの 1/2よりも長い場合は (ステップ 83： No), ステップ ST 1 1 〜 S T 21にて調整した出力時間 t l'， t 2', t Ο', t 7' の再調整は行わなレヽ（ステップ S T 85)。

なお、以上の説明では、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間が最小零電圧べクトル出力時間 T zの 1/2を下回る場合には、 Tz/2に切上げているが、実施の形態 2にて説明した通り、四捨五入しても、切下げても良い。

このように、実施の形態 8によれば、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合に起こり得る零電圧べクトル以外の電圧べクトル出力時間に関するサージ電圧に対しても制限を加えることができ、確実に直流母線電圧 Vd cの 2倍を越えるサージ電圧を抑制できる。また、サージ電圧の抑制は三相共通のパラメ一タである電圧べクトル出力時間を調整するだけで全相に渡って効果を得ることができる。さらには、電圧ベクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束ベタトル軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

実施の形態 9. 第 26図は、この発明の実施の形態 9である電力変換器の制御装置が備える電圧べクトル調整部の動作を説明するフローチャートである。なお、第 25図では、第 20図（実施の形態 5 )に示した処理手順と同一ないしは同等である手順には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態 9に関わる部分を中心に説明する。

この実施の形態 9では、実施の形態 5 (第 19図）に示した電力変換器の制御装置において、第 20図にて説明した零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合に例外として考慮しなかった事項（不具合点）についての対策例が示されている（ステップ ST 90〜ST 93)。

すなわち、サージ電圧の発生パターンが第 14図の（2— 1)、 (2-2) となる場合には、零電圧べクトルを除去しても、モータ端線間電圧のサージ電圧は抑制されないことが起こる。そこで、第 12図の（3)、（4) に着目すると、第 1 2図の（4) では第 14図の（2—1)、 (2-2) の現象が発生するが、第 12 図の（3) では発生しないことが分かる。位相 0が 0≤ θ <πΖ3の範囲から π /3≤ θ<2 π/ 3の範囲に移るときの電圧べクトルの推移を以下に再記する。

(3) V0→V 1→V 2→V 7→V 2→V 3→V0

(4) V7→V2→V1→V0→V3→V2→V7

ここで、零電圧べクトルが除去された場合には、以下となる。

(3)， V0→V 1→V2→ (V 7) → V2→V3→V0

(4)' V7→V2→V1→ (VO) →V3→V2→V7

(3)' と（4)' との比較から、零電圧ベクトルを除去する前後の電圧ベクトルを同じにすれば、第 14図の（2— 1)、 (2-2) の現象が無くなり、サージ電圧を抑制できることが分かる。

さて、第 26図において、第 20図に示す最初のステップ ST 51に代えたステツプ 90では、電圧べクトル制御部 1 1から入力する電圧べクトル VI, V 2, VO, V7と、その出力時間 t 1, t 2, t 0， t 7と、遅延部 32から入力する PWM制御周期の 1周期前の調整出力である電圧べクトル VI— p，V2 .p， VO一 p， V7一 pと、その出力時間 t 1一 p， t 2_p, t O— p， t 7_p とを読込む。そして、ステップ ST 57またはステップ ST 58において零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合には、前回最後に出力した電圧べクトルが今回最初に出力する電圧べクトルと同じか否かを判定する（ステップ ST9 1)₀

その結果、前回最後に出力した電圧べクトルが今回最初に出力する電圧べクトルと同じ場合は（ステップ ST 91 ： Ye s)、前記（3)，のケースであるので何もせずにステップ ST 93に進む。一方、前回最後に出力した電圧ベクトルが今回最初に出力する電圧べクトルと異なる場合は（ステップ ST91： No)、前記（4)' のケースであるので、今回最初に出力する電圧べクトルを前回最後に出力した電圧ベクトルに変更（ステップ ST92) してステップ ST 93に進む。ステップ ST 93では、調整した電圧ベクトルの出力時間 t 1，， t 2', t 0', t 7' と、電圧べクトル Vl，， V2', VO', V7' とを出力する。なお、ステップ ST 12, ST54, ST 55からステップ 93に進んだ場合には、電圧べクトル制御部 1 1が選択した電圧べクトル V 0 , VI, V2, V 7は、そのまま電圧ベクトル V0'， VI', V2，， V7' として点弧パルス発生部 13に出力する。

このように、実施の形態 9によれば、零電圧ベクトルの出力時間をゼロに調整した場合に生じる第 14図の (2— 1)、 (2-2) のケースを回避することができ、確実に直流母線電圧 Vd cの 2倍を越えるサージ電圧が抑制できる。また、サージ電圧の抑制では、三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を調整するだけで、全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。

ここで、実施の形態 1〜 9の説明では、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧の発生を抑制する個別の方法について述べてきたが、実施の形態 1〜 9 の 2つ以上を組合せて使うことも可能である。その場合の構成についての説明は省略するが、 a合せた場合においても、少なくとも零電圧べクトルの出力時間を一定値以上確保するか、または、ゼ口にすることによって、直流母線電圧 V d c の 2倍を越えるサージ電圧を抑制できる。また、電圧べクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡つてサージ電圧の抑制効果を得ることができる。さらに、電圧べクトル調整の工夫により、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトノレ軌跡の乱れも最小限に留めることが可能となる。

また、実施の形態 1〜 9の説明では、サージ電圧抑制に伴う磁束べクトル軌跡の乱れを最小限に留めるため、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の相対比率を変化させないように調整を行っているが、サージ電圧の抑制のみが目的であれば、相対比率を変化させてもよい。これは、サージ電圧の抑制に関する実施の形態 1の説明から明らかである。

この場合も、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上確保する力、または、ゼ口にすることによって、直流母線電圧 V d cの 2倍を越えるサージ電圧を抑制できる。また、電圧ベクトル出力時間の調整は、三相電圧指令に基づき生成した三相共通のパラメータである電圧べクトルの出力時間を対象とするので、一回の調整で全相に渡ってサージ電圧の抑制効果を得ることができる。産業上の利用可能性

この発明は、電力変換器と負荷との接続ケーブルが長くなる場合における電力変換器の制御装置として好適である。

Claims

請求の範囲

1 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、

前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、

前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整する電圧べクトル調整手段と、

前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、

を備えたことを特徴とする電力変の制御装置。

2 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、

前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、零電圧べクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧べクトル出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は、零電圧べクトル出力時間をゼロにする電圧べクトル調整手段と、

前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、を備えたことを特徴とする電力変の制御装置。

3 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、

前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、

前記電圧べクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内での電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であつて、前記 2つ以上の複数制御周期内での全零電圧べクトルの出力時間の合計が一定値よりも短い場合は、隣接する 2周期の中間に存する零電圧べクトルの出力時間をゼロにしその分を前記 2周期の両端に存する零電圧べクトルの出力時間に配分するように調整する電圧べクトル調整手段と、

前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィッチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パ^/ス発生手段と、

を備えることを特徴とする電力変の制御装置。

4 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、

前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変 «への電圧指令値に基づき決定する電圧べクトル制御手段と、

前記電圧べクトル制御手段から入力する前記パルス幅変調制御の 2つ以上の複数制御周期内での電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であつて、前記 2つ以上の複数制御周期内での全零電圧べクトルの出力時間の合計が一定値よりも短い場合は、前記 2つ以上の複数制御周期内での同じ電圧べクトルの出力時間を一つにまとめるように調整する電圧べクトル調整手段と、前記電圧べクトル調整手段にて調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、

を備えることを特徴とする電力変換器の制御装置。

5 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変換器の制御装置において、

前記電力変換器が前記パルス幅変調制御の 1制御周期内に出力する電圧べクトルとその電圧べクトルを出力する時間とを前記電力変換器への電圧指令値に基づきから決定する電圧べクトル制御手段と、

前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、零電圧べクトルの出力時間が一定値よりも短い場合は、 1制御周期前の調整時に用いた電圧ベクトルを受けて、前周期の最後に出力したべクトルが零電圧べクトルであるか否かに応じて今回の周期における両零電圧べクトルの一方の出力時間をゼロにしその分を他方の出力時間に配分するように調整する電圧べクトル調整手段と、

前記電圧べクトル調整手段が出力する電圧べクトルを前記 1制御周期遅延して前記電圧べクトル調整手段に出力する遅延手段と、

前記電圧べクトル調整手段により調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、

を備えたことを特徴とする電力変の制御装置。

6 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変の制御装置において、

前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、 1制御周期前の調整時に用いた電圧べクトルおよびその出力時間を受けて、前周期の最後に調整出力した零電圧ベクトルの出力時間と今回の周期にて前記電圧べクトル制御手段から最初に入力した零電圧べクトルの出力時間との合計が一定値よりも短い場合は、今回の周期で最初に出力する零電圧べクトルの出力時間を前記一定値から前周期の最後に調整出力した零電圧ベタトルの出力時間を減算した時間となるように調整する電圧べクトル調整手段と、

前記電圧べクトル調整手段が出力する電圧べクトルおよびその調整済みの出力時間を前記 1制御周期遅延して前記電圧べクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧べクトル調整手段により調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、

を備えたことを特徴とする電力変 «の制御装置。

7 . パルス幅変調制御により出力電圧が制御される電力変の制御装置において、

前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間を調整する電圧べクトル調整手段であって、電圧べクトルの出力時間調整に伴う誤差を計算する機能を有し、前記電圧べクトル制御手段から入力する電圧べクトルの出力時間に前周期にて計算した誤差の補正を行った電圧べクトルの出力時間について、零電圧べクトルの出力時間が所定値よりも長い場合は、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整し、短い場合は、零電圧ベクトル出力時間をゼロにする電圧べクトル調整手段と、

前記電圧べクトル調整手段が出力する前記電圧べクトルの出力時間調整に伴う誤差を前記 1制御周期遅延して前記電圧べクトル調整手段に出力する遅延手段と、前記電圧べクトル調整手段により調整された電圧べクトルの出力時間に基づいて前記電力変換器を構成する半導体スィツチ素子をオン、オフする信号を発生する点弧パルス発生手段と、

を備えたことを特徴とする電力変^^の制御装置。

8 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の電力変の制御

9 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の電力変換器の制

1 0 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間の相対比率を変化させずに、零電圧べクトルの出力時間を一定値以上に確保するように調整することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の電力変換器の制

1 1 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の電力変換器の制御装置。

1 2 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の電力変換器の制御装置。

1 3 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電力変換器の制御装置。

1 4 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整した場合において、零電圧べクトル以外の電圧べクトルの出力時間も一定値以上もしくはゼロとなるように調整することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の電力変換器の制御装置。

1 5 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧べクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルを前周期の最後に出力した電圧べクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の電力変換器の制御装置。

1 6 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルを前周期の最後に出力した電圧べクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の電力変換器の制御装置。

1 7 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧べクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルを前周期の最後に出力した電圧べクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の電力変換器の制御装置。

1 8 . 前記電圧べクトル調整手段は、零電圧べクトルの出力時間をゼロに調整する場合において、前周期の最後に出力した電圧ベクトルと今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルとが異なる場合は、今回の周期にて最初に出力する電圧べクトルを前周期の最後に出力した電圧べクトルに変更することを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の電力変換器の制御装置。