特許 6398263 インバータ試験装置

(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】6398263

(24)【登録日】2018年9月14日

(45)【発行日】2018年10月3日

(54)【発明の名称】インバータ試験装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20180920BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 E

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-71973(P2014-71973)

(22)【出願日】2014年3月31日

(65)【公開番号】特開2015-195666(P2015-195666A)

(43)【公開日】2015年11月5日

【審査請求日】2017年2月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】小林 正

【審査官】 小林 秀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１５３５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２８７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２３６１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０１９２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１８２８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０４３７３４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｐ ２５／０８

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スイッチトリラクタンスモータの駆動に用いられ、各相に相当する一対の出力ラインを複数組備えるインバータを、試験するためのインバータ試験装置であって、
各相ごとに独立して前記一対の出力ラインの各々に接続されるコイルと、
各相ごとに独立して前記コイルのインダクタンスを変更するインダクタンス変更手段と、
各相ごとのインダクタンス変更手段を独立して制御するための制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記スイッチトリラクタンスモータの回転角度の検出信号を模擬した模擬角度検出信号を生成する模擬角度検出信号生成部をさらに備え、当該模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号に基づいて前記コイルのインダクタンスを個々に変更するべく前記インダクタンス変更手段を各相ごとに独立して制御するように構成したことを特徴とするインバータ試験装置。

【請求項2】

前記制御手段は、模擬する前記スイッチトリラクタンスモータにおけるロータの回転角度と関連付けられたインダクタンス特性を記憶する記憶部をさらに備えており、当該記憶部に記憶されたインダクタンス特性と、前記模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号とに基づいて、前記コイルのインダクタンスを変更するように構成したことを特徴とする請求項１記載のインバータ試験装置。

【請求項3】

前記コイルは鉄心に巻回された第１のコイルとして構成されており、前記インダクタンス変更手段は第２のコイルと、当該第２のコイルに供給する電流供給部とを備えており、
前記制御手段による制御によって前記電流供給部から前記第２のコイルに供給する電流量を変化させ、第２のコイルにより生ずる磁束を変化させることで、前記鉄心を通過する磁束を変更して前記第１のコイルのインダクタンスを変更するように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ試験装置。

【請求項4】

前記第２のコイルは、前記第１のコイルが巻回された同一の鉄心を巻回するように構成したことを特徴とする請求項３記載のインバータ試験装置。

【請求項5】

前記鉄心を環状に構成したことを特徴とする請求項４記載のインバータ試験装置。

【請求項6】

前記第２のコイルは、前記第１のコイルが巻回された鉄心に近接又は隣接して配置した異なる鉄心を巻回するように構成したことを特徴とする請求項３記載のインバータ試験装置。

【請求項7】

前記第２のコイルに供給する電流量をＩ２とし、前記第１のコイルの両端に印加する電圧をＶとし、前記第１のコイルと前記第２のコイルによる相互インダクタンスをＭとし、模擬角度検出信号に基づくインダクタンス特性をＬ（θ）として、
前記制御手段は、前記第２のコイルに供給する電流量を下式にしたがって変化させることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のインバータ試験装置。
（ｄＩ２／ｄｔ）＝Ｖ／Ｍ−Ｖ／Ｌ（θ）

【請求項8】

前記インバータは、前記スイッチトリラクタンスモータからの角度検出信号に基づき前記スイッチトリラクタンスモータに電圧供給を行うものであり、接続された前記インバータに対して前記角度検出信号に代えて前記模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号を出力するように構成したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のインバータ試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータを模擬する負荷を生じさせてインバータの試験を行うインバータ試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

モータを駆動するインバータの試験を簡便に行うため、実際にモータを接続することなく、モータを模擬した負荷をインバータに与えることのできるインバータ試験装置が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１に示すインバータ試験装置は、試験を行う対象となる被試験インバータを接続し、この被試験インバータに対して３相交流電源により駆動する永久磁石モータ（ＰＭモータ）を模擬した負荷を与えることが可能となっている。

【0004】

このようなインバータ試験装置は、一般に図６に示すような構成となっている。すなわち、インバータ試験装置５０１は被試験インバータ５０９の出力ライン５９２にリアクトル５９３を介して接続される。インバータ試験装置５０１は、リアクトル５９３よりも上流側（被試験インバータ５０９側）で電圧検出器５９４により電圧を検出するとともに、電流検出器５９５によって出力ライン５９２を流れる電流を検出することができるようになっている。また、インバータ試験装置５０１は、模擬対象モータの特性を内部定数として設定されており、検出した電流値と上記の内部定数から、モータ電圧方程式にて導いた電圧となるように制御を行っている。さらには、モータの角度検出器からの信号を模擬した模擬角度検出信号Ｓθを出力し、被試験インバータ５０９に出力するようにしている。こうすることで、被試験インバータ５０９は、出力ライン５９２において電流検出器５９６により検出される電流値と角度検出器模擬信号Ｓθとを用いてフィードバック制御を行う等、モータを模擬した負荷を与えられながらモータを回転させる時と同様の制御を行うことが可能となる。

【0005】

ところで、近年、上記永久磁石モータやこれとともに一般的に使用される誘導モータとは原理の異なるスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）が注目を集めている。ＳＲモータは、図７に模式的に示したように、突極性のロータ６１１とコイル６２３を伴うステータ６２１を備えており、ステータ６２１の突極６２２とロータ６１１の突極６１２が対向しつつ整列した突極対称状態において磁気インピーダンスが小さくなりコイル６２３のインダクタンスが最大になる。そのため、磁束が流れにくい突極非対称状態にある突極６２２のコイル６２３にインバータ６０９より励磁電流が供給されると、磁束が最も流れやすい突極対称状態になるようにロータ６１１が回転する。そして、ロータ６１１の回転角度に基づいて、インバータ６０９より励磁電流を供給するコイル６２３を順次切り替えることで、ロータ６１１を回転させることができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３−１５３５４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記ＳＲモータの開発と併行して、これを駆動するために用いられるインバータの開発も進められている。こうしたインバータの試験を効率よく進めるためには、実際のモータを用いることなく上述したようなインバータ試験装置を用いることが好適である。

【0008】

しかしながら、ＳＲモータは、３相交流電圧を印加するものとは異なり、複数のステータのコイルに順に電圧を印加することで駆動するものであることから、従来のインバータ試験装置によりモータを模擬した負荷を生じさせることはできない。

【0009】

ＳＲモータでは図８（ａ）に模式的に示すように、ロータ６１１の回転によって、ロータ６１１側の突極６１２とステータ６２１側の突極６２２との相対位置関係が変化する。これにより、図８（ｂ）に示すように、コイル６２３におけるインダクタンスＬが変化する。具体的には、双方の突極６１２，６２２が離間している場合にはインダクタンスＬは小さくなり、突極６１２，６２２が対向した際には最もインダクタンスＬが大きくなり、ロータ６１１の回転に伴ってインダクタンスＬは増大と減小とを周期的に繰り返すことになる。

【0010】

従って、ＳＲモータを駆動するためにインバータ６０９から電圧を供給している間であっても、その電圧に見合った一定の電流がコイル６２３に供給されるわけではなく、ロータ６１１の回転角度に依存するインダクタンスＬの変化による影響を受けて、電流値が変化することになり、これに対応した負荷がインバータ６０９に与えられることになる。

【0011】

こうしたＳＲモータの特性を簡単に模擬するためには、インバータ試験装置を図９に示すような構成とすることが考えられる。なお、図９は一つの相のみを抜き出して模式的に示したものとなっている。被試験インバータ７０９の出力ライン７９２には、リアクトル７９３を介してインバータ試験装置７０１を接続する構成となっており、インバータ試験装置７０１では内部電源７９４の電圧Ｖ０を変更することができるようになっている。

【0012】

このようにすると、リアクトルの上流における電圧Ｖ１、下流における電圧Ｖ２、リアクトル７９３を流れる電流Ｉ、及びリアクトル７９３のインダクタンスＬの関係は、次式のようになる。
ｄＩ／ｄｔ＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｌ ・・・（数式１）
ここで、ｔは時間を示し、ｄＩ／ｄｔは電流の変化率を示す。

【0013】

すなわち、被試験インバータ７０９からの出力電圧Ｖ１に応じて、インバータ試験装置７０１の内部電源７９４の電圧Ｖ０を変更してリアクトル７９３の下流の電圧Ｖ２を変更すれば、ＳＲモータを回転させた時と同様に電流Ｉを変化させることが可能と考えられる。

【0014】

しかしながら、インバータ試験装置７０１のような構成とした場合、内部電源７９４の電圧変化を行うために内部素子のスイッチングを行うと、これに合わせてｄＩ／ｄｔが変化してしまうことから平滑化を行うことが必要となる。そのため、急峻な変化には対応を行うことが困難となり、電流の立ち上がりや立ち下がり等を正確に模擬することができず、被試験インバータ７０９の試験に足りる応答性が得られないおそれがある。

【0015】

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、ＳＲモータを模擬した高速応答性に優れた特性の負荷を生成して与えることができ、簡便に被試験インバータの試験を行うことが可能となるインバータ試験装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

【0017】

すなわち、本発明のインバータ試験装置は、スイッチトリラクタンスモータの駆動に用いられ、各相に相当する一対の出力ラインを複数組備えるインバータを、試験するためのインバータ試験装置であって、各相ごとに独立して前記一対の出力ラインの各々に接続されるコイルと、各相ごとに独立して前記コイルのインダクタンスを変更するインダクタンス変更手段と、各相ごとのインダクタンス変更手段を独立して制御するための制御手段と、を備えており、前記制御手段は、前記スイッチトリラクタンスモータの回転角度の検出信号を模擬した模擬角度検出信号を生成する模擬角度検出信号生成部をさらに備え、当該模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号に基づいて前記コイルのインダクタンスを個々に変更するべく前記インダクタンス変更手段を各相ごとに独立して制御するように構成したことを特徴とする。

【0018】

このように構成すると、制御手段が、模擬角度検出信号生成部においてスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）の回転角度に対応する模擬角度検出信号を生成し、この模擬角度検出信号を基にしてインダクタンス変更手段を制御することで、前記インバータからの出力ラインが接続されたコイルのインダクタンスを変更し、回転角度の変化に伴ってインダクタンスの変化が生じるＳＲモータを模擬した、高速応答性に優れた特性の負荷を生成して前記インバータに与えることができる。そのため、ＳＲモータを駆動させるインバータの試験を簡便に行うことが可能となる。

【0019】

より正確にＳＲモータの特性を模擬して、実際のＳＲモータを使用する場合と変わりのない試験を実現するためには、前記制御手段は、模擬するＳＲモータにおけるロータの回転角度と関連付けられたインダクタンス特性を記憶する記憶部をさらに備えており、当該記憶部に記憶されたインダクタンス特性と、前記模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号とに基づいて、前記コイルのインダクタンスを変更するように構成することが好適である。

【0020】

簡単な制御でＳＲモータと同じ特性をもつ負荷を与えることを可能とするためには、前記コイルは鉄心に巻回された第１のコイルとして構成されており、前記インダクタンス変更手段は第２のコイルと、当該第２のコイルに供給する電流供給部とを備えており、前記制御手段による制御によって前記電流供給部から前記第２のコイルに供給する電流量を変化させ、第２のコイルにより生ずる磁束を変化させることで、前記鉄心を通過する磁束を変更して前記第１のコイルのインダクタンスを変更するように構成することが好適である。

【0021】

漏れ磁束を低減することで制御の高精度化及び効率の向上を図るためには、前記第２のコイルは、前記第１のコイルが巻回された同一の鉄心を巻回するように構成することが好適である。

【0022】

さらに漏れ磁束を少なくして一層効率の向上を可能とするためには、前記鉄心を環状に構成することがより好適である。

【0023】

回路の構成及び組立を容易にするとともに、漏れ磁束を少なくして制御の高精度化を図るためには、前記第２のコイルは、前記第１のコイルが巻回された鉄心に近接又は隣接して配置した異なる鉄心を巻回するように構成することが好適である。

【0024】

また、インダクタンス特性を模擬するためには、前記第２のコイルに供給する電流量をＩ２とし、前記第１のコイルの両端に印加する電圧をＶとし、前記第１のコイルと前記第２のコイルによる相互インダクタンスをＭとし、模擬角度検出信号に基づくインダクタンス特性をＬ（θ）として、前記制御手段は、前記第２のコイルに供給する電流量を下式にしたがって変化させることが好適である。
（ｄＩ２／ｄｔ）＝Ｖ／Ｍ−Ｖ／Ｌ（θ）
また、前記インバータとインバータ試験装置とを同期して制御し、より実際のＳＲモータの運転状況に近い正確な試験を行うことを可能とするためには、前記インバータは、ＳＲモータからの角度検出信号に基づきＳＲモータに電圧供給を行うものであり、接続された前記インバータに対して前記角度検出信号に代えて前記模擬角度検出信号生成部による模擬角度検出信号を出力するように構成することが好適である。

【発明の効果】

【0025】

以上説明した本発明によれば、ＳＲモータを模擬した高速応答性に優れた特性を有する負荷を生成でき、簡便に、ＳＲモータを駆動させるインバータの試験を行うことが可能となるインバータ試験装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係るインバータ試験装置を示す回路構成図。

【図2】同インバータ試験装置の一部を模式的に示したブロック図。

【図3】同インバータ試験装置において第２のコイルに与える電流の考え方を示す説明図。

【図4】同インバータ試験装置において第１のコイルに生ずるインダクタンス変化の一例を示す説明図。

【図5】同インバータ試験装置の変形例を示す説明図。

【図6】従来のインバータ試験装置を示す模式図。

【図7】ＳＲモータの構成の一例を示す模式図。

【図8】ＳＲモータの特性を説明するための説明図。

【図9】従来のインバータ試験装置を基にしてＳＲモータを模擬したインバータ試験装置を構成した例を示す模式図。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0028】

この実施形態のインバータ試験装置は、図１に示す回路構成図のように構成されている。このインバータ試験装置１は、ＳＲモータを駆動させるためのインバータの試験に用いられるものであり、試験対象となる被試験インバータ９を接続され、この被試験インバータ９に対して、模擬対象となるＳＲモータの特性に応じた負荷を与えるように構成されている。本実施形態は、試験対象となるインバータが３相ＳＲモータを駆動するための３相の電圧出力を行うものである場合を例として示している。

【0029】

インバータ試験装置１及び被試験インバータ９はともに商用交流電源６１から得られる電力を基に動作を行う。商用交流電源６１からの交流電圧はトランス６２を介して整流回路６３で直流電圧に変換される。整流回路６３より得られる直流電圧は、電圧調整回路６４によって調整された上で被試験インバータ９に入力される。電圧調整回路６４では、被試験インバータ９の入力電圧を調整することで、電源電圧を変更した場合を模擬しながら被試験インバータ９の試験を行うことが可能となっている。被試験インバータ９は、電圧調整回路６４より入力された電力を基に、内部に備えるスイッチング素子の切り替えを行うことによって、出力ライン９１（９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗ）よりＵ相・Ｖ相・Ｗ相に対応する３相電圧を出力できる。

【0030】

インバータ試験装置１は、このような被試験インバータ９の試験を行うためのものであり、主として制御手段４と、３つの第１のコイルとしてのコイル３１〜３１と、各コイル３１〜３１のインダクタンスＬ１（図２参照）を変更するためのインダクタンス変更手段３〜３とから構成されている。各インダクタンス変更手段３は、後に詳述するように鉄心３３、第２のコイルとしてのコイル３２及び電流供給部２１とから構成されている。さらに、３つの電流供給部２１〜２１によって模擬回路用インバータ２が構成されている。

【0031】

模擬回路用インバータ２には、整流回路６３より得られる直流電圧が上記電圧調整回路６４と並列に供給される。模擬回路用インバータ２を構成する３つの電流供給部２１からは、３相のうちの各相に対応する電流Ｉ２が供給される。各電流供給部２１は制御手段４からの電流指令Ｉｃに応じて内部に備える複数のスイッチング素子を切り替えることで、整流回路６３より得られる電力を基にして電流Ｉ２の供給を行うことができる。

【0032】

上述した３つのコイル３１〜３１は、それぞれ対応する環状の鉄心３３の一部に接続されているとともに、被試験インバータ９の出力ライン９１（９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗ）がそれぞれ接続される。そのため、被試験インバータ９より各出力ライン９１（９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗ）を通じて電流Ｉ１が流された場合、各コイル３１によって各鉄心３３に磁束φ１（図２参照）が生じる。

【0033】

各鉄心３３には、第１のコイルであるコイル３１とともに、第２のコイルとしてのコイル３２が巻回されており、このコイル３２には、模擬回路用インバータ２を構成する電流供給部２１がそれぞれ接続されており、電流供給部２１より各コイル３２に電流Ｉ２を供給した場合でも、各鉄心３３に磁束φ２（図２参照）を生じさせることができる。鉄心３３及びコイル３１，３２はいわゆるトランスと同じ構造を備えており、こうしたトランスを利用して構成することもできる。

【0034】

また、本実施形態では、被試験インバータ９と制御手段４とを上位コントローラ７に接続を行っている。上位コントローラ７は内部に記憶した条件に基づき、被試験インバータ９及び制御手段４に動作を行わせることができる。

【0035】

図２は、上述したインバータ試験装置１を模式的に示したブロック図であり、１相分のみを抜き出して簡略化して表している。

【0036】

上述したように、被試験インバータ９からの出力ライン９１は環状の鉄心３３に巻回されたコイル３１に接続され、模擬回路用インバータ２を構成する電力供給部２１は同じ鉄心３３に巻回されたコイル３２に接続されている。制御手段４は上位コントローラ７から与えられる指令信号Ｓｇに基づき動作を行い、同様に被試験インバータ９も上位コントローラ７との間で情報の伝達を行いながら上位コントローラ７により与えられる条件に従って動作を行う。

【0037】

制御手段４は、電流指令生成部４１、記憶部４２、模擬角度検出信号生成部４３を備えている。ここで、制御手段４は、ＣＰＵ，メモリ及びインターフェースを備えた通常のマイクロプロセッサ等により構成されるもので、メモリには予め処理に必要なプログラムが格納してあり、ＣＰＵは逐次必要なプログラムを取り出して実行し、周辺ハードリソースと協働して、所定の機能を実現するものである。

【0038】

記憶部４２は、図示しない入力手段を通じてあらかじめ外部から入力されるインダクタンス特性Ｌ（θ）を記憶しておくものである。インダクタンス特性Ｌ（θ）は、模擬するモータの特性を示すものであり、ロータ角度θと関連づけられたインダクタンスＬのデータ（図８参照）として記憶されている。本実施形態では、記憶されるインダクタンス特性Ｌ（θ）を離散的なデータを集合させ表形態にまとめたマップデータとしており、各データ間を直線補完して用いるようにしている。なお、こうしたデータを数式化して記憶させておいても同様に用いることができる。

【0039】

模擬角度検出信号生成部４３は、上位コントローラ７による指令信号Ｓｇに応じて模擬角度検出信号Ｓθを生成して出力する。一般に、ＳＲモータではレゾルバ等の角度検出器を設けておき、こうした角度検出器からの角度検出信号を基にしてインバータは電流を供給するコイルの切り替えを行う。そのため、本実施形態でも被試験インバータ９を動作させるために、レゾルバからの信号を模した模擬角度検出信号Ｓθを生成して被試験インバータ９に出力するようにしており、被試験インバータ９は模擬角度検出信号Ｓθに応じて出力ライン９１からの電流Ｉ１の供給及び供給停止のタイミングを変更するようになっている。こうすることで、被試験インバータ９と制御手段４とは同期した動作をなすことができ、より精度の高い試験を行うことができる。

【0040】

電流指令生成部４１は、模擬角度検出信号生成部４３により生成した模擬角度検出信号Ｓθに応じて、記憶部４２に記憶されたインダクタンス特性Ｌ（θ）を参照しながら、コイル３２に流す電流Ｉ２を変更すべく、電流供給部２１に与える電流指令Ｉｃを生成する。電流供給部２１は、電流指令生成部４１より与えられる電流指令Ｉｃに従ってコイル３２に電流Ｉ２を供給する。コイル３２に与えられる電流Ｉ２は電流検出器２２によって検出され、検出電流値Ｉｄは電流指令生成部４１に入力される。電流指令生成部４１は、検出電流値Ｉｄをフィードバックして電流指令Ｉｃの補正を行うことで、より精度の高い制御を行うことができるようになっている。

【0041】

電流供給部２１よりコイル３２に電流Ｉ２を供給することで、コイル３２が巻回された鉄心３３に磁束φ２を生じさせることができる。こうすることで、同じ鉄心３３に巻回されたコイル３１のインダクタンスＬ１を変化させることができる。さらには、鉄心３３が環状に形成されていることから、漏れ磁束を少なくして効率を高めることができるとともに、少ない電流Ｉ２で鉄心３３内部の磁束をより大きく変化させて、制御の高精度化を図ることも可能となっている。

【0042】

このように、制御手段４は、電流指令生成部４１より電流供給部２１に対して電流指令Ｉｃを与えることで、これに対応する電流Ｉ２を電流供給部２１よりコイル３２に供給させる。すなわち、制御手段４によってインダクタンス変更手段３の制御が行われる。

【0043】

ここで、電流供給部２１より供給する電流Ｉ２の考え方について詳細に説明を行う。まず、コイル３１のインダクタンスＬ１を、ロータ角度θに依存するインダクタンス特性Ｌ（θ）と同じにするため、次のような関係が得られる。
Ｌ１＝Ｌ（θ） ・・・（数式２）

【0044】

そして、コイル３１を流れる電流Ｉ１と、コイル３１の両端に印加する電圧Ｖ１との関係は次のように表される。
Ｖ＝（ｄＩ１／ｄｔ）・Ｌ（θ） ・・・（数式３）

【0045】

さらには、コイル３１とコイル３２による相互インダクタンスＭを用いると、次のような関係が導かれる。
（ｄＩ１／ｄｔ）＋（ｄＩ２／ｄｔ）＝Ｖ／Ｍ ・・・（数式４）

【0046】

数式３及び数式４より次式の関係が得られる。
（ｄＩ２／ｄｔ）＝Ｖ／Ｍ−Ｖ／Ｌ（θ） ・・・（数式５）

【0047】

すなわち、数式５の関係を用いて、コイル３２に供給する電流Ｉ２を変化させることで、インダクタンス特性Ｌ（θ）を模擬することが可能といえる。

【0048】

上記のように構成した本インバータ試験装置１では、次のようにＳＲモータの特性を模擬した負荷を被試験インバータ９に対して与えることが可能となっている。以下、図２を参照しつつ図３を用いて説明を行う。なお模擬対象となるＳＲモータの構成要素は図７，８を用いて説明したものと同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。

【0049】

図３（ａ）は、ロータ６１１の回転に応じて、ステータ６２１に設けられたコイル６２３のインダクタンスＬに変化が生じることを模式的に示したものである。すなわち、ステータ６２１の突極６２２に対してロータ６１１の突極６１２が十分に離れた位置（図中のＰ１の位置）にある場合にはインダクタンスＬは小さく、ステータ６２１の突極６２２にロータ６１１の突極６１２が近づく過程でインダクタンスＬは徐々に大きくなり、突極６２２，６１２同士が対向する位置（図中のＰ２の位置）にある場合にインダクタンスＬが最大となる。さらにロータ６１１が回転して、ステータ６２１の突極６２２よりロータ６１１の突極６１２が離れていく過程でインダクタンスＬは徐々に小さくなり、双方の突極６２２，６１２が十分に離れた位置（図中のＰ３の位置）になった場合にインダクタンスＬは最小となる。

【0050】

こうしたＳＲモータの動作を制御する場合には、次の２つの制御方法が考えられる。

【0051】

第１の制御方法としては、図３（ｂ）に示すように、ＳＲモータに対してロータ６１１の回転方向に駆動力を与える力行時の制御を行う場合がある。この際には、ロータ６１１の突極６１２がステータ６２１の突極６２２より十分に離れたＰ１位置より、突極６１２，６２２同士が対向するＰ２位置に至るまでの間で、インバータ９のスイッチをオン（ＯＮ）状態にしてコイル６２３に電圧Ｖを印加する。こうすることで、突極６１２，６２２同士が対向するまでの間でコイル６２３には電流Ｉ１（図中のステータ電流）が流れ、ステータ６２１の突極６２２に向けてロータ６１１の突極６１２が吸引されることで回転駆動力が生ずる。この際、突極６１２，６２２同士が近づいていくことで徐々にコイル６２３のインダクタンスＬが大きくなることから、電流Ｉ１の変化率、すなわち電流Ｉ１の傾きは徐々に小さくなる。

【0052】

そして、突極６１２，６２２同士が対向するＰ２位置より双方の突極６１２，６２２が十分に離れたＰ３位置に至るまでの間で、インバータ９のスイッチをオフ状態としてコイル６２３への電圧供給を停止する。こうすることで、突極６１２，６２２同士が離間していく間で、コイル６２３に流れる電流Ｉ１は小さくなり、ステータ６２１の突極６２によるロータ６１１の突極６１２の吸引力を生じさせないようにする。なお、この場合には、通常、図示しない他のコイル６２３に電流を供給する。

【0053】

第２の制御方法としては、図３（ｃ）に示すように、ＳＲモータに対してロータの６６回転方向とは逆向きに制動力を与える回生時の制御を行う場合がある。この際には、ロータ６１１の突極６１２がステータ６２１の突極６２２より十分に離れたＰ１位置より突極６１２，６２２同士が対向するＰ２位置に至るまでの間で、インバータ９のスイッチをオフ状態にしてコイル６２３に電圧を供給しない。

【0054】

そして、突極６１２，６２２同士が対向するＰ２位置より、双方の突極６１２，６２２が十分に離れたＰ３位置に至るまでの間で、インバータ９のスイッチをオン（ＯＮ）状態としてコイル６２３に電圧Ｖを供給する。こうすることで、突極６１２，６２２同士が離間していく間に、コイル６２３には電流Ｉ１（図中のステータ電流）が流れ、ステータ６２１の突極６２２に向けてロータ６１１の突極６１２が吸引されることで、制動力が生ずる。この際、突極６１２，６２２同士が離間していくことで、徐々にコイル６２３のインダクタンスＬが小さくなることから、電流Ｉ１の変化率、すなわち電流Ｉ１の傾きは徐々に大きくなる。

【0055】

上記のように、ＳＲモータは大きく分けて力行時と回生時の２種類の制御がなされる。こうした制御を行う中で、各コイル６２３に与えられる電流Ｉ１は、ともにロータ角度θに応じたインダクタンスＬ（θ）によって変化する。

【0056】

そこで、本実施形態では、上述した数式５に基づいた制御を行うことで、概ね図３（ｄ）に示すような電流Ｉ２をコイル３２に供給する。すなわち、双方の突極６１２，６２２が互いに離れたＰ１位置より、双方の突極６１２，６２２が対向するＰ２位置に至るまでの間では、電流Ｉ２を増加させる。そして、双方の突極６１２，６２２が対向するＰ２位置より、十分に離れるＰ３位置に至るまでの間では電流Ｉ２を減小させる。

【0057】

このような関係を持つ電流Ｉ２を設定した場合に、第１のコイルであるコイル３１におけるインダクタンスＬ１は、図４に示すような特性を持つことになる。

【0058】

すなわち、第１のコイルであるコイル３１に電圧Ｖを供給して電流Ｉ１が増大している際に、第２のコイルであるコイル３２に電流Ｉ２を供給して、コイル３１によって生成される磁束φ１と同じ方向の磁束φ２を生じさせた場合には、コイル３１による磁束変化が見かけ上大きくなりインダクタンスＬ１が上がることになる。さらには、第１のコイルであるコイル３１に電圧Ｖを供給して電流Ｉ１が増大している際に、第２のコイルであるコイル３２に上記とは逆向きに電流Ｉ２を供給して、コイル３１によって生成される磁束φ１と逆の方向に磁束φ２を生じさせた場合には、コイル３１による磁束変化が見かけ上小さくなりインダクタンスＬ１が下がることになる。そのため、電圧Ｖの供給を行っている際のコイル３１のインダクタンスＬ１は、図中にて実線で示したインダクタンスＬｏｎの特性を持つ。

【0059】

また、第１のコイルであるコイル３１への電圧Ｖの供給を停止して電流Ｉ１が減小している際に、第２のコイルであるコイル３２に電流Ｉ２を供給して、コイル３１によって生成される磁束φ１と同じ方向の磁束φ２を生じさせた場合には、コイル３１による磁束変化が見かけ上小さくなりインダクタンスＬ１が下がることになる。さらには、第１のコイルであるコイル３１への電圧Ｖの供給を停止して電流Ｉ１が減小している際に、第２のコイルであるコイル３２に上記とは逆向きに電流Ｉ２を供給して、コイル３１によって生成される磁束φ１と逆の方向に磁束φ２を生じさせた場合には、コイル３１による磁束変化が見かけ上大きくなりインダクタンスが上がることになる。そのため、電圧Ｖの供給を停止している際のコイル３１のインダクタンスＬ１は、図中にて一点鎖線で示したインダクタンスＬｏｆｆの特性を持つ。

【0060】

上記のように、コイル３２に電流Ｉ２を流すことによって生じる磁束φ２の影響は、コイル３１に電圧Ｖを供給している場合と電圧Ｖの供給を停止している場合とで逆向きになる。しかしながら、その影響度は互いに異なるため、両者を平均して得られるコイル３１のインダクタンスＬ１は、図中にて破線で示したようなインダクタンスＬａｖｅの特性を持つ。

【0061】

従って、図１及び図２に示すように、被試験インバータ９は上位コントローラ７によって与えられる動作条件に沿って動作して出力ライン９１を通じてコイル３１に出力を行うとともに、インバータ試験装置１は上位コントローラ７からの指令信号Ｓｇに応じて模擬角度検出信号生成部４３により模擬角度検出信号Ｓθを生成し、この模擬角度検出信号Ｓθと記憶部４２に記憶された模擬対象であるＳＲモータのインダクタンス特性Ｌ（θ）とを基に電流指令生成部４１により電流指令Ｉｃを生成して電流供給部２１に与えることで、コイル３２に対応する電流Ｉ２を供給して磁束φ２を発生させ、コイル３１のインダクタンスＬ１を変更する。そのため、コイル３１には、ＳＲモータと同様のＬ（θ）のインダクタンス特性が生じることで、これと接続された被試験インバータ９には模擬対象となるＳＲモータと同様の負荷が与えられることとなり、モータを接続した場合と同様の条件で試験を行うことが可能となる。

【0062】

以上のように、本実施形態におけるインバータ試験装置１は、被試験インバータ９からの出力ライン９１が接続されるコイル３１と、そのコイル３１のインダクタンスＬ１を変更するインダクタンス変更手段３と、インダクタンス変更手段３を制御するための制御手段４とを備えており、制御手段４は、モータ６０１の回転角度θの検出信号を模擬した模擬角度検出信号Ｓθを生成する模擬角度検出信号生成部４３をさらに備え、模擬角度検出信号生成部４３による模擬角度検出信号Ｓθに基づいてコイル３１のインダクタンスＬ１を変更するべくインダクタンス変更手段３を制御するように構成したものである。

【0063】

このように構成していることから、制御手段４は、モータ６０１を構成するロータ６１１の回転角度θに対応する模擬角度検出信号Ｓθを基にしてインダクタンス変更手段３を制御することで、被試験インバータ９からの出力ライン９１が接続されたコイル３１のインダクタンスＬ１を変更し、ロータ角度θの変化に伴ってインダクタンスＬの変化が生じるＳＲモータ６０１を模擬した高速応答性に優れた負荷を被試験インバータ９に与えることができる。そのため、ＳＲモータ６０１を駆動させるインバータ９の試験を簡便に行うことが可能となる。

【0064】

さらに、制御手段４は、模擬するモータ６０１におけるロータ６１１の回転角度θと関連付けられたインダクタンス特性Ｌ（θ）を記憶する記憶部４２をさらに備えており、記憶部４２に記憶されたインダクタンス特性Ｌ（θ）と、模擬角度検出信号生成部４３による模擬角度検出信号Ｓθとに基づいて、コイル３１のインダクタンスＬ１を変更するように構成していることから、制御手段４は、ロータ６１１の回転角度θに応じたコイル６２３のインダクタンスＬの変化を正確に模擬して、実際のモータ６０１に近い負荷特性を実現することができ、実際のモータ６０１の運転状況とほぼ同じ状態で被試験インバータ９の試験を行うことが可能となる。

【0065】

また、コイル３１は鉄心３３に巻回された第１のコイル３１として構成されており、インダクタンス変更手段３は第２のコイルであるコイル３２と、コイル３２に供給する電流供給部２１とを備えており、制御手段４による制御によって電流供給部２１からコイル３２に供給する電流量Ｉ２を変化させ、コイル３２により生ずる磁束φ２を変化させることで、鉄心３３を通過する磁束φ１を変更してコイル３１のインダクタンスＬ１を変更するように構成していることから、制御手段４によって電流供給部２１を制御することで、コイル３２に流れる電流量Ｉ２を制御して鉄心３３を通過する磁束φ１を変更し、鉄心３３を巻回するコイル３１のインダクタンスＬ１を変更することが可能となり、コイル３１に接続された被試験インバータ９に対して、簡単な制御でＳＲモータ６０１と同等の負荷を与えることが可能となる。

【0066】

さらに、コイル３２は、コイル３１が巻回された同一の鉄心３３を巻回するように構成していることから、漏れ磁束を少なくして、制御の高精度化及び効率の向上が可能となる。

【0067】

加えて、鉄心３３を環状に構成していることから、漏れ磁束を一層少なくして、より効率を向上させることが可能となっている。

【0068】

また、被試験インバータ９は、モータ６０１からの角度検出信号に基づきモータ６０１に電圧供給を行うものであり、接続された被試験インバータ９に対して角度検出信号に代えて模擬角度検出信号生成部４３による模擬角度検出信号Ｓθを出力するように構成していることから、被試験インバータ９は模擬角度検出信号生成部４３による模擬角度検出信号Ｓθを基に電圧供給を行い、インバータ試験装置１では同じ模擬角度検出信号Ｓθを基にインダクタンスＬ１を変更することで負荷を変更することから、双方が同期した制御がなされ、より実際のモータ６０１の運転状況に近い正確な試験を行うことが可能となる。

【0069】

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

【0070】

例えば、上述した実施形態を基に、インダクタンス変更手段３を、図５（ａ）及び図５（ｂ）のように変更することもできる。これらの図中では、上述した実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。図５（ａ）に記載したインダクタンス変更手段１０３は、コイル３１とコイル３２を巻回する鉄心１３３を円柱状に形成したものである。この場合には、上述した実施形態で示した環状の鉄心３３（図２参照）と比較して、漏れ磁束はやや大きくなり効率はやや低下するものの、上記と同様の効果を得ることができる。また、環状の鉄心３３を使用する場合に比べて鉄心１３３を小さくすることができることから、小型化を図ることができる。

【0071】

また、図５（ｂ）に記載したインダクタンス変更手段２０３では、コイル３１を巻回する鉄心２３３と、コイル３２を巻回する鉄心２３４とを別体に構成している。鉄心２３３，２３４は、別体ではあるものの近接あるいは隣接して設けることにより、上記実施形態に準じた効果を得ることができる。さらには、第２のコイルであるコイル３２は、第１のコイルであるコイル３１が巻回された鉄心２３３に近接又は隣接して配置した異なる鉄心２３４を巻回するように構成していることから、回路の構成及び組立が容易になるとともに、漏れ磁束を少なくして制御を高精度に行うことが可能となる。

【0072】

さらには、上述した実施形態では、被試験インバータ９として３相のＳＲモータを駆動するための３相のインバータの例を記載していたが、ＳＲモータは３相以外であってもよく、原理的には単相であっても駆動させることが可能である。そこで上述したインバータ試験装置１も、単相、あるいは３相とは異なる複数の相に対応したものとして構成することができ、相数に応じて電力供給部２１、コイル３２及び鉄心３３を含むインダクタンス変更手段３の個数を変更することで足りる。

【0073】

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0074】

１…インバータ試験装置
２…模擬回路用インバータ
３…インダクタンス変更手段
４…制御手段
９…被試験インバータ
２１…電流供給部
３１…コイル（第１のコイル）
３２…コイル（第２のコイル）
３３，１３３，２３３，２３４…鉄心
４２…記憶部
４３…模擬角度検出信号生成部
６０１…モータ（ＳＲモータ）
６１１…ロータ
６２３…コイル
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２…電流
Ｌ，Ｌ１…インダクタンス
Ｌ（θ）…インダクタンス特性
Ｓθ…模擬角度検出信号
θ…（ロータの）回転角度
φ，φ１，φ２…磁束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】