特開 2024-147977 電力変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024147977

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】電力変換器

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/155 20060101AFI20241009BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

H02M3/155 W

H02M7/48 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060785

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】松永 英也

【テーマコード（参考）】

5H730

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H730AS05

5H730AS13

5H730BB13

5H730BB57

5H730BB82

5H730BB88

5H730BB89

5H730DD04

5H730DD16

5H730EE13

5H730FD01

5H730FD11

5H730FD31

5H730FF09

5H730FG16

5H770BA02

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA41

5H770HA02Y

5H770HA03Z

5H770HA07Z

(57)【要約】

【課題】回路を改善することで微小電流に対する性能を向上させ、リップルも抑制できる電力変換回路を提供する。
【解決手段】並列接続されたｎ個のコンバータ５、入力される指令値に応じた制御情報を出力するモータ制御部１１、及びその制御情報に基づいてｎ個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成するパルス生成部１２を備える。電流量補間パルス演算部２４は、前記指令値に応じて、コンバータ５が出力する電流量の誤差を調整するため、出力する電流と逆極性の電流を出力するように電流量補間パルスを生成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列接続された２以上のｎ個のコンバータと、
入力される指令値に応じた制御情報を出力する制御部と、
前記制御情報に基づいて、前記ｎ個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成するパルス生成部と、を備え、
前記指令値に応じて、前記コンバータが出力する電流量の誤差を調整するため、前記出力する電流と逆極性となる電流を出力するように電流量補間パルスを生成する電流量補間パルス演算部と、を備える電力変換器。

【請求項2】

前記電流量補間パルス演算部は、
前記指令値と前記電流量との誤差に応じて、前記電流量補間パルスの要否を判断して前記パルス生成部に前記要否を指示する請求項１記載の電力変換器。

【請求項3】

前記パルス生成部は、前記コンバータを構成する各スイッチを駆動するスイッチ駆動部と、
前記コンバータが出力する電流の値がゼロになったことを検出するゼロ電流検出部と、
前記各スイッチのオン時間と、オンオフの周期と、各オンタイミング間の位相差とを算出することで、前記スイッチ駆動部に出力する多重パルス信号を生成するパルス演算部と、を備える請求項１記載の電力変換器。

【請求項4】

前記コンバータに入力される電圧をＶｉｎ、前記コンバータが出力する電圧をＶｏｕｔとし、
前記コンバータを構成する上アームスイッチについてのオン時間をＴｏｎ１、同オフ時間をＴｏｆｆ１、前記電流量補間パルスによるオン時間をＴｆｏｎ１、同オフ時間をＴｆｏｆｆ１、オンオフの周期をＴ１、前記各オンタイミング間の位相差をＴｄ１とし、
前記コンバータを構成する下アームスイッチについてのオン時間をＴｏｎ２、同オフ時間をＴｏｆｆ２、前記電流量補間パルスによるオン時間をＴｆｏｎ２、同オフ時間をＴｆｏｆｆ２、オンオフの周期をＴ２、前記各オンタイミング間の位相差をＴｄ２とし、
前記コンバータが備えるインダクタのインダクタンスをＬ、前記インダクタに流れるピーク電流をＩＬｐ、同負側のピーク電流の絶対値をＩＬｎとすると、
前記パルス生成部は、前記電流量補間パルスが必要である際に、前記指令値が正の値であれば、前記コンバータを構成する上アームスイッチを
Ｔｏｎ１＝ＩＬｐ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｏｆｆ１＝ＩＬｐ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｆｏｎ１＝ＩＬｎ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｆｏｆｆ１＝ＩＬｎ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１＋Ｔｆｏｎ１＋Ｔｆｏｆｆ１
Ｔｄ１＝Ｔ１／ｎ …（１）
で駆動するように多重パルス信号を生成し、
前記指令値が負の値であれば、前記コンバータを構成する下アームスイッチを
Ｔｏｎ２＝ＩＬｐ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｏｆｆ２＝ＩＬｐ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｆｏｎ２＝ＩＬｎ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｆｏｆｆ２＝ＩＬｎ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２＋Ｔｆｏｎ２＋Ｔｆｏｆｆ２
Ｔｄ２＝Ｔ２／ｎ …（２）
で駆動するように多重パルス信号を生成する請求項２記載の電力変換器。

【請求項5】

前記パルス生成部は、前記電流量補間パルスが不要である際に、前記指令値が正の値であれば、前記コンバータを構成する上アームスイッチを
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１
で駆動するように多重パルス信号を生成し、
前記指令値が負の値であれば、前記コンバータを構成する下アームスイッチを
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２
で駆動するように多重パルス信号を生成する請求項４記載の電力変換器。

【請求項6】

前記電流量補間パルス演算部は、前記誤差の大きさに応じて、生成した電流量補間パルスを付与するコンバータの数を変化させる請求項１から５の何れか一項に記載の電力変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、並列接続された複数個のコンバータを有してなる電力変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、ハイブリッド車の動力発生装置が提案されている。この動力発生装置は、永久磁石同期モータの各相にマルチフェーズコンバータを並列に接続している。各マルチフェーズコンバータが、それぞれ位相を変化させながら駆動することで正弦波状の電圧を出力しており、これにより出力電流リップルを低減している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２１９２９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記の構成では、コンバータを並列に接続する数が多いほど出力電流リップルを低減できるが、電流指令値が小さい場合には周期が短くなることでコンバータを駆動するパルス幅が短くなり、マイコンにおける処理の制御分解能が不足してパルスを正常に出力できなくなるおそれがある。より詳細に言えば、周期が短くなると、パルス制御におけるキャリア信号の三角波が高周波化する。

【0005】

マイコンにより制御する場合、出力可能な最小パルス幅は割込み等の制御分解能で決定される。微小電流によって例えば正弦波等の直流以外の波形を生成しようとすると、分解能の限界で近似されるため、目標とは異なる電流波形になったり波形にリップルが生じる。このようにパルスを正常に出力できなくなると、電流の波形に歪みが発生してノイズや騒音が増加してしまう。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路を改善することで微小電流に対する性能を向上させ、リップルも抑制できる電力変換回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１記載の電力変換回路によれば、制御部（１１）は、入力される指令値に応じた制御情報を出力し、パルス生成部（１２）は、その制御情報に基づいて、並列接続された２以上のｎ個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成する。電流量補間パルス演算部（２４）は、前記指令値に応じて、コンバータが出力する電流量の誤差を調整するため、出力する電流と逆極性となる電流を出力するように電流量補間パルスを生成する。各コンバータが出力する電流と逆極性となる電流を出力すると、それらの電流を合成した電流の絶対値も低下する。したがって、多重パルス信号のパルス幅を狭めずとも、微小な電流を出力することが可能になる。

【0008】

請求項２記載の電力変換回路によれば、電流量補間パルス演算部は、前記指令値と前記電流量との誤差に応じて電流量補間パルスの要否を判断し、パルス生成部に要否を指示する。これにより、指令値がある程度大きな値であり、出力する電流の値もある程度大きい際には、電流量補間パルスを不要としてコンバータを電流境界モードにより制御できる。

【0009】

請求項３記載の電力変換回路によれば、パルス生成部のスイッチ駆動部は、コンバータを構成する各スイッチを駆動し、ゼロ電流検出部は、コンバータが出力する電流の値がゼロになったことを検出する。パルス演算部は、各スイッチのオン時間と、オンオフの周期と、各オンタイミング間の位相差とを算出することで、スイッチ駆動部に出力する多重パルス信号を生成する。

【0010】

請求項４記載の電力変換回路によれば、パルス生成部は、指令値が正の値であれば、コンバータを構成する上アームスイッチ（ＳＷ１）を（１）式により駆動するように多重パルス信号を生成し、指令値が負の値であれば、コンバータを構成する下アームスイッチ（ＳＷ２）を（２）式により駆動するように多重パルス信号を生成する。このように、電流量補間パルスを含む多重パルス信号を、具体的に（１）式及び（２）式に従って生成できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態における一相分の電気的構成図

【図2】全体的な電気的構成図

【図3】１つのコンバータにおけるインダクタ電流ＩＬの波形を示す図

【図4】４つのコンバータのインダクタ電流ＩＬ１～ＩＬ４の波形を合成した一相の出力電流Ｉｏｕｔの波形を示す図

【図5】コンバータの制御構成図

【図6】電流量補間パルス演算部の処理内容を中心に示すフローチャート

【図7】Ｉｕ＿ｃｍｄ＞０の場合の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート

【図8】４多重コンバータがそれぞれ出力する電流の波形と、それらを合成した電流の波形を示す図

【図9】コンバータの多重数を「２」とし、電流境界モードにおいて制御周期４Ｔ１で電流振幅２Ｉに制御した場合の合成電流の波形を示す図

【図10】電流境界モードにおいて制御周期３Ｔ１で電流振幅３Ｉに制御した場合の合成電流の波形を示す図

【図11】制御周期８Ｔ１で正側の電流振幅３Ｉ、負側の電流振幅Ｉに制御した場合の合成電流の波形を示す図

【図12】従来技術の課題を説明する図（その１）

【図13】従来技術の課題を説明する図（その２）

【図14】従来技術の課題を説明する図（その３）

【図15】本実施形態の効果を説明する図（その１）

【図16】本実施形態の効果を説明する図（その２）

【図17】本実施形態の効果を説明する図（その３）

【図18】第２実施形態であり、Ｉｕ＿ｃｍｄ＞０の場合の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート

【図19】第３実施形態であり、Ｉｕ＿ｃｍｄ＞０の場合の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート

【図20】電流量補間パルス演算部の処理内容を中心に示すフローチャート

【図21】Ｉｕ＿ｃｍｄ＞０の場合の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン・オフ制御を示すタイミングチャート

【発明を実施するための形態】

【0012】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。尚、本実施形態における電流境界モードに関する制御については、特開２０２２－１３２０５２号公報（以下、先願公報と称す）に開示されている構成をベースにしている。図２に示すように、バッテリ２には電力変換器としての三相インバータ３が接続されている。バッテリ２は、ニッケル水素蓄電池やリチウム蓄電池などの蓄電池である。三相インバータ３にはモータ４が接続されている。モータ４は、例えばハイブリッド車の車輪を駆動する動力発生装置であり、例えば永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）である。

【0013】

三相インバータ３は、それぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する基本単位となるコンバータ５ｕ、５ｖ、５ｗを、２以上であるｎ個多重並列接続したマルチフェーズコンバータ６ｕ、６ｖ、６ｗにより構成されている。図１では、基本単位となるコンバータ５ｕ、５ｖ、５ｗの符号にそれぞれ添え字「１～ｎ」を付している。以下の説明では、コンバータ５ｕ１、５ｕ２、５ｕ３…５ｕｎ、５ｖ１、５ｖ２、５ｖ３…５ｖｎ、５ｗ１、５ｗ２、５ｗ３…５ｗｎ、のうち個々又はその一つを単にコンバータ５と略することもある。また、インダクタに流れる電流；インダクタ電流ＩＬの検出対象となるコンバータ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１を、「マスタ相のコンバータ５」と称することもある。コンバータ５の構成例は図５に示している。

【0014】

例えば、Ｕ相のマルチフェーズコンバータ６ｕは、ｎ個のコンバータ５に流す全電流を１／ｎでそれぞれ分担すると共に、互いに位相差Ｔ／ｎを存して駆動することで各コンバータ５ｕ１…５ｕｎの駆動電流を平準化する。各コンバータ５ｕ１…５ｕｎの出力電流が合成されるため電流リップルを相殺でき、これにより、所望の電流波形、ここでは正弦波電流を出力するように構成されている。Ｖ相、Ｗ相のマルチフェーズコンバータ６ｖ、６ｗも同様である。図３は、１つのコンバータ５におけるインダクタ電流ＩＬの波形を示し、図４は、４つのコンバータのインダクタ電流ＩＬ１～ＩＬ４の波形を合成した、一相の出力電流Ｉｏｕｔの波形を示している。

【0015】

上記の個々のコンバータ５は、図５に示すように、上アームスイッチＳＷ１、下アームスイッチＳＷ２、インダクタＬ、及びコンデンサＣを備え、バッテリ２の電圧を所望に変換する降圧型の非反転形バックコンバータにより構成される。上アームスイッチＳＷ１、下アームスイッチＳＷ２は、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴなどのパワースイッチとして構成され、ドレインソース間には、負荷電流を転流するためそれぞれ還流ダイオードＤ１、Ｄ２が接続されている。コンデンサＣａ１，Ｃａ２は、容量変化に温度特性を有する素子である。以下の説明では、上アームスイッチＳＷ１及び下アームスイッチＳＷ２の双方、又はその一方を「パワースイッチ」と称することもある。

【0016】

本実施形態に係る制御システム１は、三相インバータ３に制御装置１０を接続しており、制御装置１０を主体として制御を実行する。制御装置１０は、複数のＣＰＵコアやメモリ３７などを備えたコンピュータにより構成されるもので、機能的にはモータ制御部１１及びパルス生成部１２としての構成を備える。

【0017】

また、ＵＶＷ各相のマスタ相となるコンバータ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１を構成するインダクタＬの通電経路には、電流センサ１４が設けられている。モータ制御部１１には、電流センサ１４により検出されたインダクタ電流ＩＬが入力されている。モータ制御部１１には、要求トルクに応じて算出されたｄ軸電流、ｑ軸電流の指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊が入力され、当該電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊に応じた制御情報Ｉｕ＿ｃｍｄ，Ｉｖ＿ｃｍｄ，Ｉｗ＿ｃｍｄをパルス生成部１２に出力する。なお、電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊の更新周期は、交流周波数の周期に比較して十分短い時間に設定されており、交流周波数にて変化する電流指令値Ｉｄ^＊，Ｉｑ^＊を細かく設定できる。

【0018】

また電流センサ１４は、モータ４に入力させる相電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを検出するために設けられており、電流センサ１４による検出電流はモータ制御部１１に入力されている。またモータ制御部１１には、モータ４に設置されるレゾルバなどの回転位置センサ４ａによりロータの角度θが入力される。モータ制御部１１は、これらの入力に基いて三相二相変換器３４にてベクトル制御演算を行い、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑを生成する。

【0019】

減算器３０は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊からｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑをそれぞれ減算し、電流制御器３１に出力する。電流制御器３１は、例えば、比例積分制御によりｄｑ軸の電流指令値Ｉｄ＿ｃｍｄ、Ｉｑ＿ｃｍｄを二相三相変換器３２に出力する。二相三相変換器３２は、電流制御器３１から入力されるｄｑ軸の電流指令値をモータ４の三相毎の電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄ、Ｉｖ＿ｃｍｄ、Ｉｗ＿ｃｍｄ、に変換し、パルス生成部１２に出力する。

【0020】

パルス生成部１２は、モータ制御部１１から入力される制御情報に基づいて、三相インバータ３の３×ｎ個のコンバータ５を多重動作させるように多重パルス、すなわちマルチフェーズパルスを生成する。図１や図５に示すように、パルス生成部１２は、ゲート駆動部２１、ゼロ電流検出部２２、及びパルス演算部２３、及び電流量補間パルス演算部２４としての機能的構成を備える。パルス演算部２３の内部構成については、先願公報の図３に示されている。電流量補間パルス演算部２４については、後述する。

【0021】

パルス演算部２３は、各相のマルチフェーズコンバータ６ｕ、６ｖ、６ｗの各コンバータ５が電流境界モードにて動作する際の、上アームスイッチＳＷ１及び下アームスイッチＳＷ２のオン時間Ｔｏｎ及びオフ時間Ｔｏｆｆ、周期Ｔ、及び、同相の複数のコンバータ５に入力させる多重パルス間の位相差Ｔｄの各パラメータを算出する。

【0022】

電流境界モードとは、インダクタ電流ＩＬがゼロとなることを検出したことを条件として、上アームスイッチＳＷ１及び下アームスイッチＳＷ２のオン・オフを切り替えるモードを示す。オン時間Ｔｏｎ、オフ時間Ｔｏｆｆ、周期Ｔ、位相差Ｔｄの各パラメータは、同相のマルチフェーズコンバータ６の各コンバータ５に入力させる多重パルスの間で同一に設定される。

【0023】

ゲート駆動部２１は、パルス演算部２３の演算結果に基づいて三相インバータ３を駆動する。ゲート駆動部２１は、パルス演算部２３により算出されたオン時間Ｔｏｎ、オフ時間Ｔｏｆｆ、周期Ｔ、位相差Ｔｄに基づいて上アームスイッチＳＷ１又は下アームスイッチＳＷ２をオン・オフ駆動する。電流境界モードの詳細については、先願公報の段落[００２４]～[００３５]や図４に示されているので説明を省略する。また、各相のマルチフェーズコンバータ６ｕ、６ｖ、６ｗに係る処理動作についても、同段落[００３６]～[００５３]や図６及び図７に示されているので説明を省略する。

【0024】

以下では、本実施形態において、先願公報と相違している部分を中心に説明する。電流境界モードについては、以下のような問題がある。微小電流を制御する場合には、パルス制御の周期が短くなる。制御装置１０を構成するマイクロコンピュータによる制御分解能の限界である周期Ｔ１を下回ると、図１２に示すようにパルス信号を正常に出力できなくなり、図１４に示すように合成電流波形にリップルを生じてしまう。

【0025】

そこで、本実施形態では、パルス生成部１２に電流量補間パルス演算部２４を備えている。一般に、電流境界モードでは、共振電流の極性が正から負に変化するゼロクロス点を検出したタイミングで、コンバータ５の下アームスイッチＳＷ２のターンオフと上アームスイッチＳＷ１のターンオンとを切り替える。図８等では、上記のタイミングをＺＣＳ（Zero Current Switching）として示している。

【0026】

それに対して、本実施形態の電流量補間パルス演算部２４は、図７及び図８に示すように、下アームスイッチＳＷ２をターンオフさせるタイミングを、上記のゼロクロス点の検出タイミングよりもＴｆｏｎだけ遅くするように、パルス信号のタイミングを演算する。すると、ＬＣ共振動作において電流波形が負側に引き込まれるので、合成電流の振幅値が低下して共振周期Ｔが等価的に遅くなり、微小電流を出力することが可能になり、図１７に示すように、電流波形のリップルを低減できる。

【0027】

図９から図１１において、コンバータ５の多重数を例えば「２」、制御装置１０が制御可能な最小のターンオン時間ＴｏｎをＴ１、電流をＩとする。図９に示すように、電流境界モードにおいて、制御周期４Ｔ１で電流振幅２Ｉに制御した場合の合成電流の振幅値は、
２×（２Ｔ１×２Ｉ）／（４ＴＩ）＝２Ｉ
となる。図１０に示すように、制御周期６Ｔ１で電流振幅３Ｉに制御した場合の合成電流の振幅値は、
２×（３Ｔ１×３Ｉ）／（６ＴＩ）＝３Ｉ
となる。

【0028】

これに対して、図１１に示すように、制御周期８Ｔ１で正側の電流振幅３Ｉ、負側の電流振幅Ｉに制御した場合の合成電流の振幅値は、
２×｛（３Ｔ１×３Ｉ）－（Ｔ１×Ｉ）｝／（８ＴＩ）＝２．２５Ｉ
となる。このように、電流振幅を正極性の範囲だけで制御した場合では出力できない、より小さい電流を出力することが可能になる。以下では、このように電流極性を負側に引き込む制御を「負側応用」と称する場合がある。

【0029】

次に、パルス生成部１２の処理内容について説明する。図６に示すように、電流量補間パルス演算部２４は、入力される指令値Ｉｐ（＝ｕ／ｖ／ｗ）＿ｃｍｄに基いた目標電流Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔと、合成電流として制御可能な出力電流Ｉｏｕｔ＿ｃｎｔとを算出する（Ｓ１、Ｓ２）。続いて、目標電流Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔと、出力電流Ｉｏｕｔ＿ｃｎｔとの誤差Ｅｒｒを算出する（Ｓ３）。
Ｅｒｒ＝Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔ－Ｉｏｕｔ＿ｃｎｔ

【0030】

ここでは、電流境界モードを前提とする２つの状態に対応した誤差Ｅｒｒ１、Ｅｒｒ２を演算する。
Ｅｒｒ１：Ｉｏｕｔ＿ｃｎｔ＜Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔ
Ｅｒｒ２：Ｉｏｕｔ＿ｃｎｔ＞Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔより

【0031】

次に、誤差Ｅｒｒ１又はＥｒｒ２が十分小さいか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、十分小さいか否かの判断は、例えば目標電流Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔの値や、スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン時間Ｔｏｎを元に算出したり、予め作成したマップ等を用いて判断する。例えば、図９から図１１を援用して、例えば目標電流Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔ＝２．１Ｉであれば、出力電流Ｉｏｕｔ＿ｃｎｔ＝２Ｉ，３Ｉとの比較となり、誤差Ｅｒｒ１＝０．１Ｉであるから小さい（ＹＥＳ）と判断する。例えば目標電流Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔ＝２．３Ｉであれば、誤差Ｅｒｒ１＝０．３Ｉ、誤差Ｅｒｒ２＝－０．７Ｉであるから大きい（ＮＯ）と判断する。

【0032】

ステップＳ４で（ＹＥＳ）と判断すると電流境界モードでの制御となり、パルス演算部２３が上アームスイッチＳＷ１のオン時間Ｔｏｎ、及び下アームスイッチＳＷ２のオフ時間Ｔｏｆｆを演算し（Ｓ５）、パルス信号をゲート駆動部２１に出力する（Ｓ６）。
この場合、ゲート駆動部２１は、ゼロ電流検出部２２が、インダクタ電流ＩＬの極性が負から正に遷移する際にゼロとなるタイミングを検出したことを条件として、上アームスイッチＳＷ１又は下アームスイッチＳＷ２をターンオンさせる。このとき、パルス演算部２３は、例えばＵ相について電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄがゼロを超えていれば、ゲート駆動部２１に上アームスイッチＳＷ１をターンオンさせる。電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄがゼロ未満であれば、下アームスイッチＳＷ２をターンオンさせる。

【0033】

コンバータ５ｕ１を駆動する際、パルス演算部２３は、各コンバータ５のパワースイッチＳＷ１又はＳＷ２をオン継続させるオン時間Ｔｏｎ、及び、各コンバータ５に印加する多重パルスの間の位相差Ｔｄを算出する。以下、各パラメータの演算を、Ｕ相を例として説明する。電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄに応じたコンバータ５の出力電流をＩｏｕｔ、コンバータ５の多重数をｎとすると、コンバータ５の平均電流Ｉ＝Ｉｏｕｔ／ｎとなり、インダクタ電流ＩＬのピーク電流ＩＬｐは、平均電流Ｉの２倍＝２Ｉとなる。

【0034】

パルス演算部２３は、電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄ＞０のときには、上アームスイッチＳＷ１のオン時間Ｔｏｎ及びオフ時間Ｔｏｆｆ、並びに、周期Ｔ及び位相差Ｔｄを、それぞれ下記の（１Ａ）、（２Ａ）式に基づいて算出する。ここで、
Ｖｉｎ ：コンバータ５の入力電圧
Ｖｏｕｔ ：コンバータ５の出力電圧
Ｔｏｎ１ ：上アームスイッチＳＷ１のオン時間
Ｔｏｆｆ１：上アームスイッチＳＷ１のオフ時間
Ｔ１ ：オン・オフ周期
Ｔｄ１ ：各オンタイミング間の位相差
Ｌ ：インダクタのインダクタンス
ＩＬｐ ：インダクタに流れるピーク電流
とする。

【0035】

パルス生成部１２は、指令値Ｉｕ＿ｃｍｄが正の値であれば、上アームスイッチＳＷ１を
Ｔｏｎ１＝ＩＬｐ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｏｆｆ１＝ＩＬｐ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１
Ｔｄ１＝Ｔ１／ｎ …（１Ａ）
で駆動するように多重パルス信号を生成する。

【0036】

また、
Ｔｏｎ２ ：下アームスイッチＳＷ２のオン時間
Ｔｏｆｆ２：下アームスイッチＳＷ２のオフ時間
Ｔ２ ：オン・オフ周期
Ｔｄ２ ：各オンタイミング間の位相差
とする。

【0037】

パルス生成部１２は、電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄが負の値であれば、下アームスイッチＳＷ２を
Ｔｏｎ２＝ＩＬｐ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｏｆｆ２＝ＩＬｐ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２
Ｔｄ２＝Ｔ２／ｎ …（２Ａ）
で駆動するように多重パルス信号を生成する。また、１番目のコンバータ５を基準とするｍ番目のコンバータ５の位相差Ｔｄｍは、
Ｔｄｍ＝Ｔｄ×（ｍ－１）＝Ｔ／ｎ×（ｍ－１）
となる。

【0038】

再び、図６を参照する。ステップＳ４で誤差Ｅｒｒ１又はＥｒｒ２が大きいと判断すると（ＮＯ）、負側応用時の誤差Ｅｒｒ３を算出する（Ｓ７）。そして、誤差Ｅｒｒ３が誤差Ｅｒｒ１又はＥｒｒ２よりも大きいか否かを判断する（Ｓ８）。例えば目標電流Ｉｏｕｔ＿ｔｇｔ＝２．３Ｉであれば、誤差Ｅｒｒ３＝０．０５Ｉであるから（ＮＯ）と判断する。そして、ステップＳ５と同様の処理を行うと（Ｓ９）、負側応用時のパルス幅Ｔｆを演算する（Ｓ１０）。誤差Ｅｒｒ３が誤差Ｅｒｒ１又はＥｒｒ２よりも大きい場合は（ＹＥＳ）ステップＳ５に移行する。

【0039】

ステップＳ１０において、電流量補間パルス演算部２４は以下のように演算を行う。電流指令値Ｉｕ＿ｃｍｄが正の値であれば、上アームスイッチＳＷ１について
Ｔｆｏｎ１：電流量補間パルスによるオン時間
Ｔｆｏｆｆ１：電流量補間パルスによるオフ時間
とすると、（１Ａ）式より以下を変更する。
Ｔｆｏｎ１＝ＩＬｎ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔｆｏｆｆ１＝ＩＬｎ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔ１＝Ｔｏｎ１＋Ｔｏｆｆ１＋Ｔｆｏｎ１＋Ｔｆｏｆｆ１
上記のように変更した式を、（１）式とする。

【0040】

また、前記指令値が負の値であれば、前記コンバータを構成する下アームスイッチＳＷ２について、
Ｔｆｏｎ２：電流量補間パルスによるオン時間
Ｔｆｏｆｆ２：電流量補間パルスによるオフ時間
とすると、（２Ａ）式より以下を変更する。
Ｔｆｏｎ２＝ＩＬｎ×Ｌ／（Ｖｉｎ－Ｖｏｕｔ）
Ｔｆｏｆｆ２＝ＩＬｎ×Ｌ／Ｖｏｕｔ
Ｔ２＝Ｔｏｎ２＋Ｔｏｆｆ２＋Ｔｆｏｎ２＋Ｔｆｏｆｆ２
Ｔｄ２＝Ｔ２／ｎ
上記のように変更した式を、（２）式とする。

【0041】

図７は、電流指令値がゼロを超えている場合の上アームスイッチＳＷ１のターンオンタイミングを示している。電流検出部２２が、電流の極性が負から正に変化する際のゼロクロス点ＺＣＳを検出すると、上アームスイッチＳＷ１をターンオンさせる。また、このタイミングチャートでは、下アーム側のスイッチＳＷ２も制御して同期整流を行っている。

【0042】

以上のように本実施形態によれば、並列接続されたｎ個のコンバータ５、入力される指令値に応じた制御情報を出力するモータ制御部１１、及びその制御情報に基づいてｎ個のコンバータを駆動する多重パルス信号を生成するパルス生成部１２を備える。電流量補間パルス演算部２４は、前記指令値に応じて、コンバータ５が出力する電流量の誤差を調整するため、出力する電流と逆極性の電流を出力するように電流量補間パルスを生成する。各コンバータ５が出力する電流の極性が正からゼロクロス点を超えて負を示すようになると、それらの電流を合成した電流の値も低下するので、多重パルス信号のパルス幅を狭めずとも微小な電流を出力することが可能になる。

【0043】

また、電流量補間パルス演算部２４は、前記指令値と前記電流量との誤差に応じて電流量補間パルスの要否を判断し、パルス生成部１２に要否を指示する。これにより、指令値がある程度大きな値であり、出力する電流の値もある程度大きい際には、電流量補間パルスを不要としてコンバータ５を電流境界モードにより制御できる。

【0044】

より具体的には、パルス生成部１２のゲート駆動部２１は、コンバータ５を構成する各スイッチＳＷ１、ＳＷ２を駆動し、ゼロ電流検出部２２は、コンバータ５が出力する電流の値がゼロになったことを検出する。パルス演算部２３は、コンバータ５を電流境界モードで動作させるための各スイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン時間Ｔｏｎと、オン・オフの周期Ｔと、各オンタイミング間の位相差Ｔｄとを算出することで、ゲート駆動部２１に出力する多重パルス信号を生成する。

【0045】

更に、パルス生成部１２は、指令値が正の値であれば、コンバータ５を構成する上アームスイッチＳＷ１を（１）式により駆動するように多重パルス信号を生成し、指令値が負の値であれば、コンバータ５を構成する下アームスイッチＳＷ２を（２）式により駆動するように多重パルス信号を生成する。このように、電流量補間パルスを含む多重パルス信号を、具体的に（１）式及び（２）式に従って生成できる。

【0046】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図１８に示すように、第２実施形態では、図７に示すタイミングチャートより、下アームスイッチＳＷ２をオンにする期間を、電流量補間パルスによるオン時間Ｔｆｏｎ１のみとしている。上アームスイッチＳＷ１をターンオフしてから、下アームスイッチＳＷ２をターンオンさせるまでの期間に、還流電流は還流ダイオードＤ１を流れる。

【0047】

（第３実施形態）
図１９に示すように、第３実施形態では、図７に示すタイミングチャートより、下アームスイッチＳＷ２をターンオフさせ、上アームスイッチＳＷ１をターンオンさせるタイミングを、ＺＣＳのタイミングではなく、期間Ｔｆｏｆｆ（＝Ｔｏｆｆ＋Ｔｆｏｎ）が終了したタイミング、つまり共振電流の振幅が負のピークに達するタイミングとしている。尚、下アームスイッチＳＷ２をターンオフさせてから上アームスイッチＳＷ１をターンオンさせる間には、デッドタイムを付与する。

【0048】

（第４実施形態）
図２０に示すように、第４実施形態では、実質的にはステップＳ６と同じ処理であるステップＳ１１において、ｍ多重のコンバータ５を全て電流境界モードにより制御する。また、ステップＳ４で「ＮＯ」と判断すると、誤差Ｅｒｒ３の大きさに応じて、電流を負側に引く多重数を算出してから（Ｓ１２）ステップＳ８に移行する。そして、ステップＳ９及びＳ１０を実行すると、上記の多重数に基づいて正側パルスと負側引き込みパルスとを出力する（Ｓ１３，Ｓ１４）。

【0049】

例えば、最大４多重の場合において、負側に引く多重数を「２」と算出すると、図２１に示すように、ｍ＝１，３のコンバータ５は電流境界モードで正側パルスのみを出力させ、ｍ＝２，４のコンバータ５は、第１実施形態と同様に電流振幅を負側まで引き込ませる。これにより、合成電流Ｉｏｕｔの値をより多様に変化させることができる。

【0050】

（その他の実施形態）
電力変換器として降圧型のコンバータ５を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、昇圧型、昇降圧型のコンバータ５を用いることができる。またコンバータ５は、非絶縁型であっても絶縁型であっても良い。

【0051】

多重動作個数ｎを４に設定した形態を示しているが、多重動作個数ｎは３でも４以上でも良い。
パワースイッチＳＷ１及びＳＷ２は、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴを例示しているが、他種類のパワースイッチング素子により構成しても良い。

【0052】

パワースイッチＳＷ１、ＳＷ２を構成するパワーＭＯＳＦＥＴに負荷電流を転流するため、並列に還流ダイオードＤ１、Ｄ２をそれぞれ設けているが、これに限定されるものではない。還流ダイオードＤ１、Ｄ２に代えてパワーＭＯＳＦＥＴに付加されるボディダイオードを用いても良い。また逆導通性を備えたパワースイッチ、例えばＲＣ－ＩＧＢＴを用いても良い。

【0053】

また、１多重目のコンバータ５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１と同様に、２以上のｍ多重目のコンバータ５ｕ２…５ｕｎ、５ｖ２…５ｖｎ、５ｗ２…５ｗｎにゼロ電流検出部２２を設け、インダクタ電流ＩＬをゼロ検出した後に、対応するパワースイッチＳＷ１又はＳＷ２をオンするようにしても良い。パワースイッチＳＷ１、ＳＷ２のオン時間Ｔonは、前述（１）式、（２）式のように算出したオン時間Ｔonを用いることが望ましい。

【0054】

制御装置１０の中の構成である「モータ制御部１１」、「パルス生成部１２」は、ロジック回路を組み合わせたハードウェアを用いて実現してもよいし、マイコンなどのハードウェアがプログラムを実行することで実現しても良い。
本開示に記載の制御装置１０による手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。或いは、本開示に記載の制御装置１０及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によりプロセッサを構成することにより提供された専用コンピュータにより実現されても良い。若しくは、本開示に記載の制御装置１０及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路により構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより実現されても良い。又、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていても良い。

【0055】

本発明は、前述した実施形態に準拠して記述したが、本発明は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本発明は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本発明の範畴や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0056】

図面中、３は三相インバータ、５、５ｕ１、５ｖ１、５ｗ１、５ｕ２、５ｖ２、５ｗ２、５ｕ３、５ｖ３、５ｗ３、５ｕｎ、５ｖｎ、５ｗｎはコンバータ、６ｕ、６ｖ、６ｗはマルチフェーズコンバータ、１０は制御装置、１１はモータ制御部、１２はパルス生成部、２２はゼロ電流検出部、２４は電流量補間パルス演算部、ＳＷ１は上アームスイッチ、ＳＷ２は下アームスイッチを示す。

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】