特許 5963235 ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5963235

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20160721BHJP

   H02M 7/483 20070101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 F

   H02M7/483

【請求項の数】4

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2011-285062(P2011-285062)

(22)【出願日】2011年12月27日

(65)【公開番号】特開2013-135554(P2013-135554A)

(43)【公開日】2013年7月8日

【審査請求日】2014年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】503027931

【氏名又は名称】学校法人同志社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 利次

(72)【発明者】

【氏名】井上 馨

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２９８６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３１９２９５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６９５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−００９６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２５９７６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

三相ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する複数のスイッチベクトルの選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、前記複数のスイッチベクトルのうちのいくつかのスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、
スイッチサイクルが切り替わる際に、
任意の出力ベクトルが前記複数の領域のうちのどの領域に含まれるのかを特定し、
特定した前記領域を表現するいくつかのスイッチベクトルを予め定められた複数の出力順序パターンにしたがって順次選択する際にスイッチ状態が変化しない節約相を特定可能とした第１のルールと、前記複数のスイッチベクトルの選択を任意に切り替える際にスイッチ状態が変化する変化相を特定可能とした第２のルールとに基づいて、新しいスイッチサイクルにおける前記節約相と、スイッチサイクルが切り替わる際の前記変化相とを特定し、
特定した前記変化相の相電流に予め定められた定数ｋ（ただし、０＜ｋ＜１）を乗じた値から特定した前記節約相の相電流を減じることにより前記複数の出力順序パターンのそれぞれの評価値を算出するとともに、前記評価値が最小となる出力順序パターンを前記複数の出力順序パターンの中から選択し、
選択した前記出力順序パターンにしたがって前記いくつかのスイッチベクトルの選択を切り替えていくことを特徴とする制御方法。

【請求項2】

前記出力順序パターンは、特定した前記領域に関係する前記いくつかのスイッチベクトルを、スイッチ状態の変化が最小となるように並べたものであることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。

【請求項3】

複数のスイッチからなるインバータ部を備えたＰＷＭインバータにおいて、前記スイッチの導通状態を制御する制御装置であって、
請求項１または２に記載の制御方法により前記スイッチの導通状態を変化させることを特徴とする制御装置。

【請求項4】

昇降圧部と、前記昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力される、複数のスイッチからなるインバータ部を備えたＰＷＭインバータにおいて、前記スイッチの導通状態を制御する制御装置であって、
請求項１または２に記載の制御方法により前記スイッチの導通状態を変化させることを特徴とする制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置に関し、特にスイッチベクトルを用いてＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図１に示すように、三相２レベル形のＰＷＭインバータ１ａは、制御部３によって制御されるインバータ部２からなり、インバータ部２の各相出力が三相負荷４に接続されている。同図に示すように、インバータ部２はＩＧＢＴ等からなる６つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６を有し、このうち、スイッチＳＷ１、ＳＷ２はＵ相アームを、スイッチＳＷ３、ＳＷ４はＶ相アームを、スイッチＳＷ５、ＳＷ６はＷ相アームをそれぞれ構成する。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の導通状態は、制御部３の制御下で切り替えられる。

【0003】

ＰＷＭインバータ１ａの制御方法は、従来から種々の方法が検討されている。その１つである空間ベクトル制御では、インバータ部２の各スイッチ状態に対応する２^３＝８個のスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７（図２参照）のうちの少なくとも１つを選択することによりＰＷＭインバータ１ａを制御する（例えば、特許文献１参照）。ここで、各スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の括弧内の数字“１”は、各相アームの上側スイッチがオン（下側スイッチはオフ）していることを示し、“０”は、各相アームの下側スイッチがオン（上側スイッチはオフ）していることを示す。各スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７とスイッチ状態の関係は、下表の通りである。

【表1】

【0004】

なお、本明細書では、各相アームのスイッチ状態が同一で出力電圧がゼロとなるスイッチベクトル（Ｖ_０、Ｖ_７、後述するＶ_２６）を「ゼロスイッチベクトル」と呼び、その他のスイッチベクトル（Ｖ_１〜Ｖ_６、後述するＶ_８〜Ｖ_２５）を「非ゼロスイッチベクトル」と呼ぶこととする。

【0005】

この空間ベクトル制御では、出力電圧を任意の波形に制御することができる。また、この空間ベクトル制御では、ＰＷＭインバータ１ａの出力状態をモードＩ〜ＶＩに相当する６つの領域に分割して捉える（図３参照）。各モードの領域内にある任意の出力ベクトルＶ_ｕは、上記スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７のベクトル的組み合わせにより表現することができる。つまり、空間ベクトル制御では、任意の制御則にしたがって出力ベクトルＶ_ｕを決定するとともに、当該出力ベクトルＶ_ｕを得るためのスイッチベクトルを選択し、インバータ部２を選択したスイッチベクトルに対応したスイッチ状態とすることにより、ＰＷＭインバータ１ａを制御する。

【0006】

例えば、図３の時間ｔにおける出力ベクトルＶ_ｕはモードＩＩの領域内にあるので、出力ベクトルＶ_ｕはスイッチベクトルＶ_０、Ｖ_２、Ｖ_３またはスイッチベクトルＶ_７、Ｖ_２、Ｖ_３のベクトル的組み合わせにより表現することができる。すなわち、３つのスイッチベクトルＶ_０（Ｖ_７）、Ｖ_２、Ｖ_３を適当な順序で選択し、インバータ部２を各スイッチベクトルＶ_０（Ｖ_７）、Ｖ_２、Ｖ_３に対応したスイッチ状態とすることにより、時間ｔにおける所定の各相出力電圧を得ることができる。

【0007】

なお、上記出力ベクトルＶ_ｕは、例えば、各相出力電圧を正弦波状とする場合は、ＰＷＭインバータ１ａの各相出力電圧が１周期変化する間に、図２の六角形内にある円軌道上を半時計周りに１周する。言い換えると、出力ベクトルＶ_ｕは、ＰＷＭインバータ１ａの出力が電気角で６０°変化する度にモードＩ→モードＩＩ→・・・→モードＶＩ→モードＩ・・・に対応した領域内を順次移動していく。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平６−２４５５８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、上記スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択は一意的ではなく、自由度を有している。例えば、上記時間ｔの一例では３つのスイッチベクトルＶ_０（Ｖ_７）、Ｖ_２、Ｖ_３を選択するが、これらをどのような順序で選択するのかは全くの自由である。このため、従来の空間ベクトル制御では、スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択順序によっては、１スイッチサイクルあたりのスイッチング回数が増加して、不要なスイッチング損失が発生する場合があった。

【0010】

より詳しくは、例えば、スイッチベクトルＶ_０、Ｖ_２、Ｖ_３をこの順序で選択したとすると、Ｖ_０からＶ_２でＵ相とＶ相のスイッチ状態が変化し、Ｖ_２からＶ_３でＵ相のスイッチ状態が変化し、さらにＶ_３からＶ_０でＶ相のスイッチ状態が変化するので、結局、１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数は４となる。これに対して、スイッチベクトルＶ_０、Ｖ_３、Ｖ_２をこの順序で選択し、その後、スイッチベクトルＶ_２、Ｖ_３、Ｖ_０をこの順序で選択すれば、１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数は２となる。つまり、前者を選択した場合は後者を選択した場合よりも１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数が２多く、その分だけ不要なスイッチング損失が発生していた。

【0011】

また、スイッチング損失はスイッチングする相の電流に概ね比例しているので、スイッチング回数が同一でも相電流が異なればスイッチング損失は異なる。この点においても、従来の空間ベクトル制御では、不要なスイッチング損失が発生する場合があった。

【0012】

例えば、Ｕ相電流ｉ_ｕがＷ相電流ｉ_ｗよりも大きいという条件の下で、Ｕ相およびＶ相のいずれかを１回だけスイッチングさせる場合は、Ｗ相のスイッチング損失よりもＵ相のスイッチング損失の方が大きいので、Ｗ相をスイッチングさせる方がスイッチング損失の低減の観点から好ましい。当然ながら、Ｕ相電流ｉ_ｕがＷ相電流ｉ_ｗよりも小さいという条件の下では、Ｕ相をスイッチングさせる方が好ましい。

【0013】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、スイッチング回数と相電流の両方に着目することにより、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する複数のスイッチベクトルの選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、複数のスイッチベクトルのうちのいくつかのスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、スイッチサイクルが切り替わる際に、（１）任意の出力ベクトルが複数の領域のうちのどの領域に含まれるのかを特定し、（２）特定した領域を表現するいくつかのスイッチベクトルを予め定められた複数の出力順序パターンにしたがって順次選択する際にスイッチ状態が変化しない節約相を特定可能とした第１のルールと、複数のスイッチベクトルの選択を任意に切り替える際にスイッチ状態が変化する変化相を特定可能とした第２のルールとに基づいて、新しいスイッチサイクルにおける節約相と、スイッチサイクルが切り替わる際の変化相とを特定し、（３）特定した変化相の相電流に予め定められた定数ｋ（ただし、０＜ｋ＜１）を乗じた値から特定した節約相の相電流を減じることにより複数の出力順序パターンのそれぞれの評価値を算出するとともに、評価値が最小となる出力順序パターンを複数の出力順序パターンの中から選択し、（４）選択した出力順序パターンにしたがっていくつかのスイッチベクトルの選択を切り替えていくことを特徴とする。

【0015】

上記制御方法における出力順序パターンは、例えば、特定した領域に関係するいくつかのスイッチベクトルを、スイッチ状態の変化が最小となるように並べたものである。

【0016】

また、上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御装置は、複数のスイッチからなるインバータ部を備えたＰＷＭインバータにおいて、スイッチの導通状態を制御する制御装置であって、上記制御方法によりスイッチの導通状態を変化させることを特徴とする。

【0017】

また、上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御装置は、昇降圧部と当該昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力される、複数のスイッチからなるインバータ部を備えたＰＷＭインバータにおいて、スイッチの導通状態を制御する制御装置であって、上記制御方法によりスイッチの導通状態を変化させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、スイッチング回数と相電流の両方に着目することにより、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】三相２レベル形ＰＷＭインバータの模式回路図である。

【図2】三相２レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。

【図3】三相２レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。

【図4】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法における第１のルールの概念図である。

【図5】出力ベクトルから分解方向ベクトルへの分解を説明するための図である。

【図6】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法のフローチャートである。

【図7】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法による制御の一例を示すタイミングチャートである。

【図8】本発明を適用可能な三相ＰＷＭインバータの変形例を示す模式回路図である。

【図9】本発明に係る制御方法により三相２レベル形ＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す波形図である。

【図10】三相３レベル形ＰＷＭインバータの模式回路図である。

【図11】本発明に係る三相３レベル形ＰＷＭインバータの制御方法における第１のルールの概念図である。

【図12】三相３レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。

【図13】三相３レベル形ＰＷＭインバータの空間ベクトル制御における出力順序ベクトルの順序デューティ比の求め方を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、既知の方法で求めた各相デューティ比（ｕ_ｕ、ｕ_ｖ、ｕ_ｗ）が入力指令値として制御部３（本発明の「制御装置」に相当する）に入力されるものとする。また、以下では、図１に示す三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御対象とする場合について詳細に説明するが、本発明は、インバータ部２の手前に昇降圧（昇圧、降圧、昇降圧）部５を設け、インバータ部２に入力される直流電圧を可変としたＰＷＭインバータ１ｂ（図８参照）や、後述する３レベル形以上のマルチレベルのインバータ部２ｃを備えたＰＷＭインバータ１ｃ（図１０参照）にも適用することができる。

【0021】

［三相２レベル形ＰＷＭインバータ］
［ルール作成］
本発明では、事前の準備として、スイッチサイクルが切り替わる際に参照するルールを作成しておく必要がある。このルールは２つのルールを含む。すなわち、（１）１スイッチサイクル中にスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択が切り替わっていくことに伴う定常的な損失を最小化するための第１のルールと、（２）新たなスイッチサイクルにおいて最初に選択されるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７が前のスイッチサイクルにおいて最後に選択されたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７（以下、「直前スイッチベクトル」という）とは異なるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７に変更されることによる過渡的な損失を最小化するための第２のルールとを含む。

【0022】

第１のルールは、スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択を切り替える前と後で、スイッチ状態が変化する相の数が最小となるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択順序をまとめたもの（以下、「出力順序パターン」という）で、基本的に、本発明ではこの出力順序パターンにしたがってスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択が切り替えられる。

【0023】

例えば、モードＩの領域に含まれる出力ベクトルＶ_ｕは、ゼロスイッチベクトルＶ_０、Ｖ_７と非ゼロスイッチベクトルＶ_１、Ｖ_２のベクトル的組み合わせにより表現することができるが、ゼロスイッチベクトルＶ_０が選択された後に非ゼロスイッチベクトルＶ_２が選択されると、２相（Ｕ相、Ｖ相）のスイッチ状態が変化することになるので、本ルールの下ではそのような順序でスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択することは許されない。言い換えると、本ルールの下では、選択スイッチベクトルのＶ_０からＶ_２への移動は許されない。同様に、Ｖ_２からＶ_０への移動、Ｖ_７からＶ_１への移動、およびＶ_１からＶ_７への移動も、本ルールの下では許されない。

【0024】

また、モードＶの領域に含まれる出力ベクトルＶ_ｕは、ゼロスイッチベクトルＶ_０、Ｖ_７と非ゼロスイッチベクトルＶ_５、Ｖ_６の組み合わせにより表現することができるが、ゼロスイッチベクトルＶ_０が選択された後に非ゼロスイッチベクトルＶ_６が選択されると、２相（Ｕ相、Ｗ相）のスイッチ状態が変化することになるので、本ルールの下ではそのような選択スイッチベクトルの移動は許されない。同様に、Ｖ_６からＶ_０への移動、Ｖ_７からＶ_５への移動、およびＶ_５からＶ_７への移動も、本ルールの下では許されない。

【0025】

図４は、第１のルールを整理した図である。結局、本発明に係る制御方法では、同図中の矢印で示された方向への選択スイッチベクトルの移動のみが許され、その他の移動は許されない。

【0026】

表２は、第１のルールを「現モード」（出力ベクトルＶ_ｕを含む領域に相当するモード）毎に具体化したものである。なお、表２中のＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃは「出力順序ベクトル」であり、本発明では、出力順序ベクトルＶ_ａとされたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７が選択された後に、出力順序ベクトルＶ_ｂとされたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７が選択され、その後、出力順序ベクトルＶ_ｃとされたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７が選択される。

【表2】

【0027】

表２によれば、例えば、現モードがＩの場合は、スイッチング回数を最小化するための出力順序パターンとして、ゼロスイッチベクトルＶ_０と非ゼロスイッチベクトルＶ_１、Ｖ_２をこの順で選択する出力順序パターン１、非ゼロスイッチベクトルＶ_１、Ｖ_２とゼロスイッチベクトルＶ_７をこの順で選択する出力順序パターン２、非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_１とゼロスイッチベクトルＶ_０をこの順で選択する出力順序パターン３、およびゼロスイッチベクトルＶ_７と非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_１をこの順で選択する出力順序パターン４が存在することが分かる（表２（Ａ）参照）。

【0028】

表２に示すように、モードＩ以外のモードについてもそれぞれ４つの出力順序パターンが存在する。

【0029】

また、表２によれば、「節約相」を特定することもできる。節約相とは、スイッチ状態が変化しない相を意味する。例えば、現モードがＩであり、かつ出力順序パターン１にしたがってスイッチベクトルをＶ_０→Ｖ_１→Ｖ_２の順に選択する場合は、Ｕ相およびＶ相のスイッチ状態は変化するが、Ｗ相のスイッチ状態は変化しない。したがって、この場合は、Ｗ相におけるスイッチング損失が低減（節約）されることになる。別の例として、現モードがＶであり、かつ出力順序パターン３にしたがってスイッチベクトルをＶ_６→Ｖ_５→Ｖ_０の順に選択する場合は、Ｕ相およびＷ相のスイッチ状態は変化するが、Ｖ相のスイッチ状態は変化しない。したがって、この場合は、Ｖ相におけるスイッチング損失が低減（節約）されることになる。

【0030】

以上のように、第１のルールを具体化した表２によれば、各モードにおいて、スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７をどのような順序で選択すればスイッチング回数を最小化することができるのかが分かるとともに、当該順序でスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択した場合にスイッチング損失が低減されるのはどの相なのかを特定することができる。

【0031】

また、前記の通り、スイッチング損失は相電流に概ね比例するので、各相の電流に関する情報と節約相に関する情報（表２）とがあれば、どの出力順序パターンにしたがってスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択することが定常的なスイッチング損失を低減する観点から好ましいのかを特定することができる。例えば、現モードがＩであり、かつＵ相電流ｉ_ｕがＷ相電流ｉ_ｗよりも大きい場合は、Ｕ相のスイッチング損失が節約される出力順序パターン２および４にしたがってスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択するのが好ましく、Ｗ相のスイッチング損失が節約される出力順序パターン１および３にしたがってスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択するのは適当ではない。Ｕ相電流ｉ_ｕおよびＷ相電流ｉ_ｗの大小関係が逆の場合は、当然ながら、Ｗ相のスイッチング損失を節約できる出力順序パターン１および３にしたがってスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択するべきである。

【0032】

続いて、第２のルールについて説明する。第２のルールは、スイッチサイクルが切り替わる際にスイッチ状態が変化する相（以下、「変化相」という）を特定可能としたものであり、例えば、表３のような形式に具体化することができる。

【表3】

【0033】

この表によれば、例えば、直前スイッチベクトルがＶ_１であり、かつ新たなスイッチサイクルで最初に選択されるスイッチベクトルがＶ_３の場合の変化相は、Ｕ相およびＶ相であることを特定することができる。また、直前スイッチベクトルがＶ_６であり、かつ新たなスイッチサイクルで最初に選択されるスイッチベクトルがＶ_３の場合の変化相は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相であることを特定することができる。

【0034】

以上のように、第２のルールを具体化した表３によれば、スイッチサイクルが切り替わる際にスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択が変化すると、どの相のスイッチ状態が変化するのかを特定することができる。また、前記の通り、スイッチング損失は相電流に概ね比例する。したがって、各相の電流に関する情報と変化相に関する情報（表３）とがあれば、スイッチサイクルの切り替わり時に発生する過渡的な損失を最小化するためには、次のスイッチサイクルにおいて最初にどのスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を選択するのが好ましいのかが分かる。

【0035】

なお、相電流の大小関係等によっては、定常的なスイッチング損失を低減し得る出力順序パターンと過渡的なスイッチング損失を低減し得る出力順序パターンが一致しない場合がある。このため、全スイッチング損失を総合的に評価することによりいずれか一方の損失低減を優先させるための評価値が必要となるが、これについては後で詳細に説明する。

【0036】

［制御フロー］
続いて、図６のフローチャートを参照しつつ、入力指令値である各相デューティ比ｕ_ｕ、ｕ_ｖ、ｕ_ｗが入力されてから、選択すべきスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７と、その順序およびデューティ比が最終決定されるまでのフローについて説明する。

【0037】

まず、ステップＳ１では、各相デューティ比ｕ_ｕ、ｕ_ｖ、ｕ_ｗが制御部３に入力される。各相デューティ比ｕ_ｕ、ｕ_ｖ、ｕ_ｗは、例えば、ＰＷＭインバータ１ａの各相出力電圧波形を所定振幅・周波数の正弦波状とするためのもので、既知のインバータ制御方法により求められる。

【0038】

ステップＳ２では、下式（１）を用いて、入力された各相デューティ比ｕ_ｕ、ｕ_ｖ、ｕ_ｗから出力ベクトルＶ_ｕの横軸成分ｕ_ｘおよび縦軸成分ｕ_ｙを求める。

【数1】

各相デューティ比ｕ_ｕ、ｕ_ｖ、ｕ_ｗの代わりに、任意の制御則にしたがって求めた出力ベクトルＶ_ｕ（横軸成分ｕ_ｘ、縦軸成分ｕ_ｙ）が制御部３に入力される場合は、ステップＳ１およびＳ２を省略して、ステップＳ３から本フローをスタートさせてもよい。

【0039】

ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた出力ベクトルＶ_ｕの横軸成分ｕ_ｘおよび縦軸成分ｕ_ｙから、「現モード」を特定する。すなわち、出力ベクトルＶ_ｕが、図２に示す六角形内の６つの領域（モードＩ〜ＶＩに対応）のいずれに含まれるのかを特定する。

【0040】

ステップＳ４では、「直前スイッチベクトル」を特定する。直前スイッチベクトルは、１つ前のスイッチサイクルで求めた出力順序ベクトルＶ_ｃを参照することにより特定することができる。

【0041】

ステップＳ５では、出力ベクトルＶ_ｕを分解方向ベクトルＶ_α、Ｖ_β、Ｖ_ｚに分解する。より詳しくは、出力ベクトルＶ_ｕの横軸成分ｕ_ｘおよび縦軸成分ｕ_ｙを下式（２）により変換し、図５に示す分解方向ベクトルＶ_α、Ｖ_β、Ｖ_ｚのデューティ比ｕ_α、ｕ_β、ｕ_ｚ（以下、「分解デューティ比」という）を求める。

【数2】

上式（２）を用いて横軸成分ｕ_ｘおよび縦軸成分ｕ_ｙを分解デューティ比ｕ_α、ｕ_β、ｕ_ｚに変換することにより、出力ベクトルＶ_ｕをモードＩの領域内にあるものとして取り扱うことができる。

【0042】

ステップＳ６では、表４を用いて現モードの領域を回転させることによりモードＩの領域に変換し、分解方向ベクトルＶ_α、Ｖ_β、Ｖ_ｚに相当するスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７を求める。

【表4】

例えば、現モードがＩＩの場合は、上表を用いてモードＩＩの領域を空間ベクトル平面上で時計周りに６０°回転させ、分解方向ベクトルＶ_α、Ｖ_βに相当するスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７は、それぞれ非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_３であることが分かる。また、現モードがＶの場合は、上表を用いてモードＶの領域を時計周りに２４０°回転させ、分解方向ベクトルＶ_α、Ｖ_βに相当するスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７は、それぞれ非ゼロスイッチベクトルＶ_５、Ｖ_６であることが分かる。なお、分解方向ベクトルＶ_ｚに相当するスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７は、現モードにかかわらずゼロスイッチベクトルＶ_０またはＶ_７となる。

【0043】

ステップＳ７では、表２に具体化された第１のルールに基づいて、複数の出力順序パターンを構成する３つのスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７と、各出力順序パターンにおける節約相を特定する。例えば、現モードがＩの場合は、表２（Ａ）を参照して、ゼロスイッチベクトルＶ_０と非ゼロスイッチベクトルＶ_１、Ｖ_２をこの順で選択する出力順序パターン１、非ゼロスイッチベクトルＶ_１、Ｖ_２とゼロスイッチベクトルＶ_７をこの順で選択する出力順序パターン２、非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_１とゼロスイッチベクトルＶ_０をこの順で選択する出力順序パターン３、およびゼロスイッチベクトルＶ_７と非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_１をこの順で選択する出力順序パターン４が存在し、各出力順序パターンの節約相はそれぞれＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相であることが特定される。

【0044】

ステップＳ８では、表３に具体化された第２のルールに基づいて、選択スイッチベクトルを直前スイッチベクトルから次のスイッチサイクルで最初に選択すると考えられるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７のいずれかに移動させた場合の変化相を特定する。例えば、直前スイッチベクトルがＶ_１で、かつ現モードがＩＩの場合は、次のスイッチサイクルにおいてＶ_０、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_７のいずれかを最初に選択することが考えられるので（表２（Ｂ）参照）、表３のＶ_１の行を参照して、Ｖ_１→Ｖ_０の移動における変化相はＵ相、Ｖ_１→Ｖ_２の移動における変化相はＶ相、Ｖ_１→Ｖ_３の移動における変化相はＵ相およびＶ相、Ｖ_１→Ｖ_７の移動における変化相はＶ相およびＷ相であることが特定される。

【0045】

ステップＳ９では、ＵＶＷ各相の相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを測定する。キルヒホッフの法則により相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗの和は必ず０になるので、図１に示すように、実際に測定するのはＵ相電流ｉ_ｕとＷ相電流ｉ_ｗだけにして、残りの１相の電流（Ｖ相電流ｉ_ｖ）については計算により求めてもよい。

【0046】

ステップＳ１０では、ステップＳ７で特定した節約相と、ステップＳ８で特定した変化相と、ステップＳ９で測定した相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗとに基づいて、出力順序パターンを評価する。

【0047】

ステップＳ１０における評価は、“変化相の相電流に定数ｋ（ただし、０＜ｋ＜１）を乗じた値から節約相の相電流を減じた値”に基づいて行う。例えば、直前スイッチベクトルがＶ_１で、かつ現モードがＩＩの場合、出力順序パターン１〜４の評価値はそれぞれ以下の通りとなる。

・出力順序パターン１の評価値：ｋ×ｉ_ｕ−ｉ_ｗ
・出力順序パターン２の評価値：ｋ×ｉ_ｖ−ｉ_ｗ
・出力順序パターン３の評価値：ｋ×（ｉ_ｕ＋ｉ_ｖ）−ｉ_ｖ
・出力順序パターン４の評価値：ｋ×（ｉ_ｖ＋ｉ_ｗ）−ｉ_ｖ

【0048】

本発明では、評価値が最も低い出力順序パターンが最も高く評価される。例えば、上記具体例において、ｋ＝０．５、ｉ_ｕ＝０．５［Ａ］、ｉ_ｖ＝１［Ａ］、ｉ_ｗ＝−１．５［Ａ］である場合は、出力順序パターン１〜４の評価値はそれぞれ−１．２５、−１、−０．２５、０．２５となるので、出力順序パターン１の評価が最も高くなる。

【0049】

定数ｋを０＜ｋ＜１の範囲内で設定することにより変化相の相電流が評価値に与える影響を相対的に低くしたのは、変化相におけるスイッチング損失はスイッチサイクルが切り替わる際に発生する過渡的なものに過ぎないからである。本発明では、定数ｋをこのように設定することにより、変化相における過渡的なスイッチング損失が低減される出力順序パターンよりも、節約相における定常的なスイッチング損失が低減される出力順序パターンを高く評価する。

【0050】

ステップＳ１１では、最も高い評価が得られた出力順序パターンを構成する３つのスイッチベクトルを出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃとする。上記具体例では、スイッチベクトルＶ_０、Ｖ_３、Ｖ_２がそれぞれ出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃとされる。

【0051】

ステップＳ１２では、ステップＳ６およびステップＳ１１の結果から、出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃのデューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃ（以下、「順序デューティ比」という）と、ステップＳ５で求めた分解デューティ比ｕ_α、ｕ_β、ｕ_ｚとを紐付ける。例えば、ステップＳ６で分解方向ベクトルＶ_αに相当するスイッチベクトルがＶ_２であると求められ、ステップＳ１１で非ゼロスイッチベクトルＶ_２が出力順序ベクトルＶ_ａとされた場合は、分解方向ベクトルＶ_αおよび出力順序ベクトルＶ_ａが両ベクトルに共通する非ゼロスイッチベクトルＶ_２を介して紐付けられる（お互いに等しいことが特定される）。同様に、出力順序ベクトルＶ_ａの順序デューティ比ｕ_ａと、ステップＳ５で求めた分解方向ベクトルＶ_αの分解デューティ比ｕ_αも紐付けられる。

【0052】

ステップＳ１３では、ステップＳ１１において出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃであるとされたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７と、ステップＳ１２で求めた順序デューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃとに基づいて、インバータ部２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の導通状態を切り替える。

【0053】

以上をまとめると、上記フローを採用した本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃとされるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７と、順序デューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃを求めることができる。そして、出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃとされたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７をＶ_ａ→Ｖ_ｂ→Ｖ_ｃの順に選択するとともに、それぞれの選択時間、すなわち選択したスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７のスイッチ状態とする時間を順序デューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃに比例した時間とすることにより、入力指令値に応じた所定の各相出力電圧を得ることができる。

【0054】

また、本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、最も評価が高い出力順序パターンにしたがってスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択を切り替えていくので、入力指令値に応じた所定の各相出力電圧を得る過程において発生するスイッチング損失を最小化することができる。

【0055】

［制御の具体例］
次に、図７を参照しながら、本発明に係る制御の具体的一例を特徴的な部分に限って説明する。なお、本具体例では、ステップＳ３で特定した現モードはＩＩ、ステップＳ４で特定した直前スイッチベクトルはＶ_１であるとする。また、本具体例では、ステップＳ９で測定されるＵ相電流ｉ_ｕ、Ｖ相電流ｉ_ｖ、Ｗ相電流ｉ_ｗはそれぞれ０．５［Ａ］、１［Ａ］、−１．５［Ａ］であり、定数ｋは予め０．５に設定されているものとする。

【0056】

本具体例のステップＳ６では、表４のモードＩＩの行を参照して、分解方向ベクトルＶ_αに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ_２であり、分解方向ベクトルＶ_βに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ_３であることが求められる。また、分解方向ベクトルＶ_ｚに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ_０またはＶ_７であることが求められる。

【0057】

ステップＳ７では、現モードがＩＩであることから、表２（Ｂ）を参照して、ゼロスイッチベクトルＶ_０と非ゼロスイッチベクトルＶ_３、Ｖ_２をこの順で選択する出力順序パターン１と、非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_３およびゼロスイッチベクトルＶ_０をこの順で選択する出力順序パターン２と、非ゼロスイッチベクトルＶ_３、Ｖ_２およびゼロスイッチベクトルＶ_７をこの順で選択する出力順序パターン３と、ゼロスイッチベクトルＶ_７および非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_３をこの順で選択する出力順序パターン４とが存在し、各出力順序パターンにおける節約相は、Ｗ相、Ｗ相、Ｖ相、Ｖ相であることが特定される。

【0058】

ステップＳ８では、現モードがＩＩ、直前スイッチベクトルがＶ_１であることから、表３のＶ_１の行を参照して、Ｖ_１→Ｖ_０の移動における変化相はＵ相、Ｖ_１→Ｖ_２の移動における変化相はＶ相、Ｖ_１→Ｖ_３の移動における変化相はＵ相およびＶ相、Ｖ_１→Ｖ_７の移動における変化相はＶ相およびＷ相であることが特定される。

【0059】

ステップＳ１０では、モードＩＩの出力順序パターン１〜４の評価値が計算される。出力順序パターン１の評価値は、ｋ×ｉ_ｕ−ｉ_ｗ＝−１．２５、出力順序パターン２の評価値は、ｋ×ｉ_ｖ−ｉ_ｗ＝−１、出力順序パターン３の評価値は、ｋ×（ｉ_ｕ＋ｉ_ｖ）−ｉ_ｖ＝−０．２５、出力順序パターン４の評価値は、ｋ×（ｉ_ｖ＋ｉ_ｗ）−ｉ_ｖ＝０．２５となるので、最も評価の高い出力順序パターンとして出力順序パターン１が選択される。

【0060】

ステップＳ１１では、ゼロスイッチベクトルＶ_０が出力順序ベクトルＶ_ａとされ、非ゼロスイッチベクトルＶ_３が出力順序ベクトルＶ_ｂとされ、さらに非ゼロスイッチベクトルＶ_２が出力順序ベクトルＶ_ｃとされる。

【0061】

ステップＳ１２では、ゼロスイッチベクトルＶ_０を介して分解方向ベクトルＶ_ｚと出力順序ベクトルＶ_ａが紐付けられ、非ゼロスイッチベクトルＶ_３を介して分解方向ベクトルＶ_βと出力順序ベクトルＶ_ｂが紐付けられ、さらに非ゼロスイッチベクトルＶ_２を介して分解方向ベクトルＶ_αと出力順序ベクトルＶ_ｃが紐付けられる。その結果、ゼロスイッチベクトルＶ_０の順序デューティ比ｕ_ａは、分解デューティ比ｕ_ｚとなる。同様に、非ゼロスイッチベクトルＶ_３およびＶ_２の順序デューティ比ｕ_ｂ、ｕ_ｃは、それぞれ分解デューティ比ｕ_β、ｕ_αとなる。

【0062】

結局、本具体例では、図７に示すように、ｕ_ｚ・Ｔ（ただし、Ｔは１スイッチサイクルの時間）の時間だけゼロスイッチベクトルＶ_０を選択した後に、ｕ_β・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ_３を選択し、さらにその後、ｕ_α・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ_２を選択することにより、出力ベクトルＶ_ｕを得て、所定の各相出力電圧を得ることができる。

【0063】

なお、図５から明らかなように、出力ベクトルＶ_ｕが分解方向ベクトルＶ_αに等しい場合は、分解デューティ比ｕ_α（＝ｕ_ｃ）が１となり、分解デューティ比ｕ_β（＝ｕ_ｂ）、ｕ_ｚ（＝ｕ_ａ）が０となる。したがって、この場合は、ゼロスイッチベクトルＶ_０および非ゼロスイッチベクトルＶ_３の選択時間が０となり、ゼロスイッチベクトルＶ_０および非ゼロスイッチベクトルＶ_３は選択されないこととなる。出力ベクトルＶ_ｕが分解方向ベクトルＶ_β、Ｖ_ｚに等しい場合も同様のことがいえる。つまり、本発明に係る制御方法（制御装置）では、１スイッチサイクルにつき必ず３つのスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７が選択されるとは限らない。

【0064】

次に、図９を参照しながら、本発明に係る制御方法により三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを動作させた実験の結果について説明する。なお、本実験は、総合負荷装置を用いて力率を１．０（図９（Ａ））および０．８（図９（Ｂ））に変化させて行った。いずれの場合も、インバータ部２に入力される直流電圧は１００［Ｖ］であり、交流出力が、周波数が５０［Ｈｚ］、振幅が５０［Ｖ］の正弦波状となるように制御を行った。

【0065】

図９（Ａ）に示すように、力率が１．０の場合は、Ｕ相電流ｉ_ｕのピーク付近の６０°の区間において現モードがＶＩまたはＩとなり、スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択がＶ_１→Ｖ_６→Ｖ_７（表２（Ｆ）の出力順序パターン３参照）、Ｖ_７→Ｖ_６→Ｖ_１（表２（Ｆ）の出力順序パターン４参照）、Ｖ_１→Ｖ_２→Ｖ_７（表２（Ａ）の出力順序パターン２参照）またはＶ_７→Ｖ_２→Ｖ_１（表２（Ａ）の出力順序パターン４参照）の順に行われることにより、Ｕ相のスイッチングが節約された。すなわち、他の相よりも相電流が大きいＵ相のスイッチングが積極的に節約され、定常的なスイッチング損失を低減することができた。図示していないが、他の相についても同様の結果であり、相電流が他の相の相電流よりも大きくなる、１周期のほぼ１／３の区間においてスイッチングが節約された。

【0066】

図９（Ｂ）に示すように、力率が０．８の場合は、Ｕ相電流ｉ_ｕのピーク付近の６０°の区間において現モードがＩとなり、スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_７の選択がＶ_１→Ｖ_２→Ｖ_７（表２（Ａ）の出力順序パターン２参照）またはＶ_７→Ｖ_２→Ｖ_１（表２（Ａ）の出力順序パターン４参照）の順に行われることにより、力率が１．０の場合と同様にＵ相のスイッチングが節約された。他の相についても同様の結果となった。

【0067】

［三相３レベル形ＰＷＭインバータ］
続いて、三相３レベル形ＰＷＭインバータを制御対象とする場合について説明する。図１０に示すように、三相３レベル形のＰＷＭインバータ１ｃは、制御部３（本発明の「制御装置」に相当する）によって制御されるインバータ部２ｃからなり、インバータ部２ｃの各相出力が三相負荷４に接続されている。同図に示すように、インバータ部２はＩＧＢＴ等からなる１２個のスイッチを有し、このうち、スイッチＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏ、ＳＷＵｎｏ、ＳＷＵｎｎはＵ相アームを、スイッチＳＷＶｐｐ、ＳＷＶｐｏ、ＳＷＶｎｏ、ＳＷＶｎｎはＶ相アームを、そしてスイッチＳＷＷｐｐ、ＳＷＷｐｏ、ＳＷＷｎｏ、ＳＷＷｎｎはＷ相アームをそれぞれ構成する。各スイッチの導通状態は、制御部３の制御下で切り替えられる。図８に示す三相２レベル形のＰＷＭインバータ１ｂと同様、インバータ部２ｃの手前に昇降圧（昇圧、降圧、昇降圧）部を設け、インバータ部２ｃに入力される直流電圧を可変としてもよい。

【0068】

三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御では、インバータ部２ｃの各スイッチ状態に対応する３^３＝２７個のスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６（図１１、表５参照）のうちの少なくとも１つを選択することによりＰＷＭインバータ１ｃを制御する。

【表5】

ここで、各スイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６のスイッチ状態を表す数字“１”は、例えば、Ｕ相で説明すると、スイッチＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏがオンしていることを示し、“１／２”は、スイッチＳＷＵｐｏ、ＳＷＵｎｏがオンしていることを示し、“０”は、スイッチＳＷＵｎｏ、ＳＷＵｎｎがオンしていることを示す。

【0069】

三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの場合と同様に、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御においても出力状態をモードＩ〜ＶＩに相当する６つの領域に分割して捉えるが、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの場合はこのモードＩ〜ＶＩのそれぞれがさらに４つに細分化されている。例えば、モードＩは、図１２に示すように細分化モードＩａ〜Ｉｄに細分化されている。このため、細分化モードＩａの領域内にある任意の出力ベクトルＶ_ｕは、ゼロスイッチベクトルＶ_０、Ｖ_７、Ｖ_２６と非ゼロスイッチベクトルＶ_１４〜Ｖ_１７のベクトル的組み合わせにより表現されるが、細分化モードＩｂの領域内にある任意の出力ベクトルＶ_ｕは、非ゼロスイッチベクトルＶ_１、Ｖ_８、Ｖ_１４、Ｖ_１５のベクトル的組み合わせにより表現される。すなわち、同一のモードでも、細分化モードが異なれば、選択すべきスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６は異なる。

【0070】

他のモードＩＩ〜ＶＩも、同様に、４つの細分化モードに細分化されている。したがって、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御においては、計２４個の細分化モードＩａ、Ｉｂ・・・ＶＩｃ、ＶＩｄが存在する。

【0071】

三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの制御においても、スイッチサイクルが切り替わる際に参照するルールを作成しておく必要がある。三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの場合と同様に、このルールは２つのルールを含む。すなわち、（１）１スイッチサイクル中にスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６の選択が切り替わっていくことに伴う定常的な損失を最小化するための第１のルールと、（２）新たなスイッチサイクルにおいて最初に選択されるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６が前のスイッチサイクルにおいて最後に選択されたスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６とは異なるスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６に変更されることによる過渡的な損失を最小化するための第２のルールとを含む。

【0072】

表６〜１１は、第１のルールを具体化したものである。なお、表６は現モードがモードＩ（細分化モードＩａ〜Ｉｄ）である場合、表７は現モードがモードＩＩである場合、表８は現モードがモードＩＩＩである場合、表９は現モードがモードＩＶである場合、表１０は現モードがモードＶである場合、表１１は現モードがモードＶＩである場合に参照するものである。

【表6】

【表7】

【表8】

【表9】

【表10】

【表11】

【0073】

表６〜１１の使い方は表２の使い方と同じなので、説明は省略する。

【0074】

表１２は、第２のルールを部分的に具体化したものである。この表は変化相を３進法で求め、その結果を１０進法で数値化したものである。Ｕ相のスイッチ状態が“１”と“１／２”の間、または“０”と“１／２”の間で変化する場合は、１セットの変化があるので表中の値は“９×１＝９”となる。また、Ｕ相のスイッチ状態が“０”と“１”の間で変化する場合は、２セットの変化があるので表中の値は“９×２＝１８”となる。同様に、Ｖ相において１セットの変化がある場合は“３×１＝３”、２セットの変化がある場合は“３×２＝６”、Ｗ相において１セットの変化がある場合は“１×１＝１”、２セットの変化がある場合は“１×２＝３”となる。例えば、直前スイッチベクトルがＶ_０（０ ０ ０）で、次のスイッチベクトルで最初に選択されるスイッチベクトルがＶ_９（１／２ １ ０）である場合は、Ｕ相において１セットの変化があり、Ｖ相において２セットの変化があるので、表２の値は“９×１＋３×２＋１×０＝１５”となる。

【表12】

【0075】

表２に基づいて変化相を特定する場合は、この逆の計算をすればよい。すなわち、選択スイッチベクトルがＶ_０（０ ０ ０）からＶ_９（１／２ １ ０）に移動する場合の変化相を特定したい場合は、表中の値“１５”を“９（＝９×１）”と“６（＝３×２）”とに分解することにより、Ｕ相における１セットの変化と、Ｖ相における２セットの変化とが同時に起こることを特定することができる。また、選択スイッチベクトルがＶ_７（１ １ １）からＶ_１０（０ １ １／２）に移動する場合の変化相を特定したい場合は、表中の値“１９”を“１８（＝９×２）”と“１（＝１×１）”とに分解することにより、Ｕ相における２セットの変化と、Ｗ相における１セットの変化とが同時に起こることを特定することができる。

【0076】

三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃを制御対象とする場合も、基本的には表６に示すフローにしたがって選択すべきスイッチベクトルＶ_０〜Ｖ_２６と、その順序およびデューティ比が決定されるが、いくつかの相違点がある。

【0077】

１つ目の相違点として、ステップＳ７では、表２ではなく、表６〜１１に基づいて各出力順序パターンにおける節約相を特定する。例えば、現細分化モードがＩＩｂの場合は、表７（Ｂ）を参照して、非ゼロスイッチベクトルＶ_２、Ｖ_９、Ｖ_１６をこの順で選択する出力順序パターン１、非ゼロスイッチベクトルＶ_９、Ｖ_２、Ｖ_１７をこの順で選択する出力順序パターン２、非ゼロスイッチベクトルＶ_１６、Ｖ_９、Ｖ_２をこの順で選択する出力順序パターン３、および非ゼロスイッチベクトルＶ_１７、Ｖ_２、Ｖ_９をこの順で選択する出力順序パターン４が存在し、各出力順序パターンの節約相はそれぞれＷ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｖ相であることが特定される。

【0078】

２つ目の相違点として、ステップＳ８では、表３ではなく、表１２に基づいて変化相を特定する。例えば、直前スイッチベクトルがＶ_１で、かつ現細分化モードがＩＩｂの場合は、次のスイッチサイクルにおいてＶ_２、Ｖ_９、Ｖ_１６、Ｖ_１７のいずれかを最初に選択することが考えられるので（表７（Ｂ）参照）、表１２のＶ_１の行を参照して、Ｖ_１→Ｖ_２の移動における変化相はＶ相（２セット）、Ｖ_１→Ｖ_９の移動における変化相はＵ相（１セット）およびＶ相（２セット）、Ｖ_１→Ｖ_１６の移動における変化相はＵ相（１セット）およびＶ相（１セット）、Ｖ_１→Ｖ_１７の移動における変化相はＶ相（２セット）およびＷ相（１セット）であることが特定される。

【0079】

ステップ８において特定される変化相が三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの場合とは若干相違するので、これに伴ってステップＳ１０における評価も三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの場合とは若干相違する。例えば、直前スイッチベクトルがＶ_１で、かつ現細分化モードがＩＩｂの場合、４つの出力順序パターンの評価値は以下の通りとなる。

・出力順序パターン１の評価値：ｋ×２ｉ_ｖ−ｉ_ｗ
・出力順序パターン２の評価値：ｋ×（ｉ_ｕ＋２ｉ_ｖ）−ｉ_ｖ
・出力順序パターン３の評価値：ｋ×（ｉ_ｕ＋ｉ_ｖ）−ｉ_ｗ
・出力順序パターン４の評価値：ｋ×（２ｉ_ｖ＋ｉ_ｗ）−ｉ_ｖ

【0080】

３つ目の相違点として、ステップＳ１２では、出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃの順序デューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃに分解デューディ比ｕ_α、ｕ_β、ｕ_ｚを直接紐付けるのではなく、例えば、直前スイッチベクトルがＶ_８であり、かつ現細分化モードがＩｂである場合は、式（３）に示されているように、出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃの順序デューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃは、それぞれ“２ｕ_β”、“２ｕ_α−１”、“２（１−ｕ_α−ｕ_β）”となる。

【数3】

上式は、図１３から幾何学的に導きだすことができる。直前スイッチベクトルまたは現細分化モードが上記一例と異なる場合も、同様の手法により出力順序ベクトルＶ_ａ、Ｖ_ｂ、Ｖ_ｃの順序デューティ比ｕ_ａ、ｕ_ｂ、ｕ_ｃを求めることができる。

【0081】

４つ目の相違点として、ステップＳ１３では、６個（ＳＷ１〜ＳＷ６）ではなく、１２個（ＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏ・・・・ＳＷＷｎｏ、ＳＷＷｎｎ）のスイッチの導通状態を切り替える。

【0082】

以上、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法および制御装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。例えば、第１のルールおよび第２のルールは、表２、表３、表６〜１１、表１２の表現形式に限定されることはなく、任意の形式に変更することができる。

【符号の説明】

【0083】

１ａ、１ｂ、１ｃ ＰＷＭインバータ
２ インバータ部
３ 制御部（制御装置）
４ 三相負荷
５ 昇降圧部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】