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特開2024-40733電力変換装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】P2024040733

(43)【公開日】2024-03-26

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

H02M 7/48 20070101AFI20240318BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145274

(22)【出願日】2022-09-13

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304021288

【氏名又は名称】国立大学法人長岡技術科学大学

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100166833

【弁理士】

【氏名又は名称】白石直子

(72)【発明者】

【氏名】荒木雄志

(72)【発明者】

【氏名】柏原辰樹

(72)【発明者】

【氏名】小林孝次

(72)【発明者】

【氏名】大石潔

(72)【発明者】

【氏名】横倉勇希

(72)【発明者】

【氏名】小林勇斗

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA05

5H770BA01

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA04

5H770EA19

5H770HA02Y

(57)【要約】

【課題】変調可能領域が制限されるコモンモードノイズの励起を抑制する変調方式において、変調可能領域外の電圧ベクトルを変調可能領域のみを用いて、同等の電圧ベクトルを出力することで、変調方式を変えずにコモンモードノイズを抑制する。
【解決手段】電力変換装置１において、インバータ回路２７と、スイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置２１と、を備える。制御装置２１は、インバータ回路２７における出力可能な電圧ベクトル領域である基本電圧空間における一部の領域を変調可能領域する変調部５０と、電圧ベクトルが基本電圧空間内且つ変調可能領域外に属する場合に、該電圧ベクトルを変調可能領域内に修正した修正電圧ベクトルを算出する相電圧指令修正部４０とを備える。これにより、変調部５０は、修正電圧ベクトルを利用して出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置において、
各相のスイッチング素子の接続点に生じる相電圧を負荷に印加するインバータ回路と、
前記インバータ回路の前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記インバータ回路における出力可能な電圧ベクトル領域である基本電圧空間の一部の領域を変調可能領域とする変調部と、
指令電圧ベクトルが前記基本電圧空間内且つ前記変調可能領域外に属する場合に、前記指令電圧ベクトルを前記変調可能領域内に修正した修正電圧ベクトルを算出する相電圧指令修正部と、を備え、
前記変調部は、前記修正電圧ベクトルを利用して出力することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

前記変調部は、
前記変調可能領域となる第一変調可能領域を有する第一変調処理部と、
前記変調可能領域となり、前記第一変調可能領域と異なる領域となる第二変調可能領域を有する第二変調処理部と、を備え、
前記相電圧指令修正部は、
前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域のいずれかの領域内に、前記修正電圧ベクトルを修正すること特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記相電圧指令修正部は、前記指令電圧ベクトルの修正先として、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域のいずれかを選択する変調領域選択部を有し、
前記変調領域選択部は、前記指令電圧ベクトルの位相に基づいて、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記第一変調処理部は、奇数電圧ベクトルのみを出力するパルス幅変調を実行し、
前記第二変調処理部は、偶数電圧ベクトルのみを出力するパルス幅変調を実行することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記相電圧指令修正部は、前記指令電圧ベクトルの修正先として、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域のいずれかを選択する変調領域選択部を有し、
前記変調領域選択部は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行した直後は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行しないことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記変調領域選択部における前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域を切り替える境界となる位相を切替境界位相と定義する際に、
前記変調領域選択部は、前記電圧ベクトルが逆回転方向に前記切替境界位相を通過した場合は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行しないことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記変調領域選択部において、未来の前記指令電圧ベクトルを予測することで、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の連続した切り替えを推定し、前記推定の結果、連続して切り替えが行われると推定された場合は、未来の前記指令電圧ベクトルの到来時に、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行しないことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記指令電圧ベクトルを生成する指令演算部を備え、
前記指令演算部は、
前記相電圧指令修正部によって算出される前記修正電圧ベクトルと修正前の前記指令電圧ベクトルの誤差を、次回以降の前記指令電圧ベクトルの演算で補償することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記相電圧指令修正部は、前記変調可能領域を画定する境界線上に、前記修正電圧ベクトルを設定することを特徴とする請求項１から７に記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記相電圧指令修正部は、前記電圧ベクトルと前記修正電圧ベクトルの関係について、互いの長さが同じ、且つ、互いの位相が異なるように設定することを特徴とする請求項１から７に記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記相電圧指令修正部は、前記電圧ベクトルと前記修正電圧ベクトルの関係について、互いの位相が同じ、且つ、互いの長さが異なるように設定することを特徴とする請求項１から７に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、電源に伝搬する伝導ノイズを抑制するためのパルス幅変調（ＰＷＭ）は種々提案されているが、その手法は大きく二つに分けられる。一つはコモンモードノイズの要因となるコモンモード電圧の変動を完全に抑制する手法であり、もう一つはコモンモード電圧の変動を許容しながら部分的に抑制する手法である。

【0003】

前者の手法としては奇数電圧ベクトルのみ、或いは、偶数電圧ベクトルのみを出力するパルス幅変調が挙げられる。この手法によれば、キャリア周期内におけるコモンモード電圧の変動を完全に抑制することが可能である。また、電気角位相に応じて奇数電圧ベクトルのみを出力するか、偶数電圧ベクトルのみを出力するかを切り換えるパルス幅変調もある。この手法によっても、コモンモード電圧の変動を大きく抑制することができる（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

後者の手法としてはＰＷＭパターンにおいて特定の相の相電圧の立ち上がりと立ち下がりに他の相の相電圧の立ち下がりと立ち上がりのタイミングを合わせるパルス幅変調が挙げられる（例えば、特許文献２参照）。更に、一相のスイッチングを固定し、他の二相をスイッチングする二相変調のパルス幅変調によってもコモンモード電圧の変動を抑制することができる（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５３９７４４８号公報

【特許文献2】ＷＯ２０１９／１８０７６３

【特許文献3】特許第５２９８００３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前者の手法（特許文献１）はコモンモード電圧変動抑制の方法として最も有効であるものの、使用する電圧ベクトルに制限があるため、線形出力領域（電圧ベクトルが一定の半径で一回転することができる振幅の最大値）が限られ、出力可能な変調率が制限される欠点がある。そのため、コンプレッサのモータを駆動する場合などには適用が困難であるか、或いは、回転数・変調率が高い場合には特許文献３の如く変調方式を切り換える必要がある。しかし、変調方式を切り替えると、切り替え時にコモンモード電圧の変動が生じるほか、より広い線形出力領域をもつ変調法式ではコモンモード電圧変動の抑制効果が劣化してしまう問題がある。

【0007】

これに対して後者の手法（特許文献２、特許文献３）は、線形出力領域を通常の最大まで利用可能であり、高い変調率を実現できるものの、やはりコモンモード電圧の変動抑制効果は、前者の手法よりも劣る。

【0008】

ここで、特許文献３では、二相変調と三相変調を運転領域によって切り換えており、これと同様に前述した前者の手法と後者の手法を切り換えることが考えられるが、パルス幅変調方式の切り換えショックが発生する問題が生じる。

【0009】

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ノイズ抑制効果は高いが変調率が限られるパルス幅変調において、高い変調率動作を可能とする電力変換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置において、各相のスイッチング素子の接続点に生じる相電圧を負荷に印加するインバータ回路と、前記インバータ回路の前記スイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記インバータ回路における出力可能な電圧ベクトル領域である基本電圧空間の一部の領域を変調可能領域とする変調部と、指令電圧ベクトルが前記基本電圧空間内且つ前記変調可能領域外に属する場合に、前記指令電圧ベクトルを前記変調可能領域内に修正した修正電圧ベクトルを算出する相電圧指令修正部と、を備え、前記変調部は、前記修正電圧ベクトルを利用して出力することを特徴とする電力変換装置である。

【0011】

上記電力変換装置に関連して、前記変調部は、前記変調可能領域となる第一変調可能領域を有する第一変調処理部と、前記変調可能領域となり、前記第一変調可能領域と異なる領域となる第二変調可能領域を有する第二変調処理部と、を備え、前記相電圧指令修正部は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域のいずれかの領域内に、前記修正電圧ベクトルを修正すること特徴としてもよい。

【0012】

上記電力変換装置に関連して、前記相電圧指令修正部は、前記指令電圧ベクトルの修正先として、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域のいずれかを選択する変調領域選択部を有し、前記変調領域選択部は、前記指令電圧ベクトルの位相に基づいて、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域を切り替えることを特徴としてもよい。

【0013】

上記電力変換装置に関連して、前記第一変調処理部は、奇数電圧ベクトルのみを出力するパルス幅変調を実行し、前記第二変調処理部は、偶数電圧ベクトルのみを出力するパルス幅変調を実行することを特徴としてもよい。

【0014】

上記電力変換装置に関連して、前記相電圧指令修正部は、前記指令電圧ベクトルの修正先として、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域のいずれかを選択する変調領域選択部を有し、前記変調領域選択部は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行した直後は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行しないことを特徴としてもよい。

【0015】

上記電力変換装置に関連して、前記変調領域選択部における前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域を切り替える境界となる位相を切替境界位相と定義する際に、前記変調領域選択部は、前記電圧ベクトルが逆回転方向に前記切替境界位相を通過した場合は、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行しないことを特徴としてもよい。

【0016】

上記電力変換装置に関連して、前記変調領域選択部において、未来の前記指令電圧ベクトルを予測することで、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の連続した切り替えを推定し、前記推定の結果、連続して切り替えが行われると推定された場合は、未来の前記指令電圧ベクトルの到来時に、前記第一変調可能領域及び前記第二変調可能領域の切り替えを実行しないことを特徴としてもよい。

【0017】

上記電力変換装置に関連して、前記指令電圧ベクトルを生成する指令演算部を備え、前記指令演算部は、前記相電圧指令修正部によって算出される前記修正電圧ベクトルと修正前の前記指令電圧ベクトルの誤差を、次回以降の前記指令電圧ベクトルの演算で補償することを特徴としてもよい。

【0018】

上記電力変換装置に関連して、前記相電圧指令修正部は、前記変調可能領域を画定する境界線上に、前記修正電圧ベクトルを設定することを特徴としてもよい。

【0019】

上記電力変換装置に関連して、前記相電圧指令修正部は、前記電圧ベクトルと前記修正電圧ベクトルの関係について、互いの長さが同じ、且つ、互いの位相が異なるように設定することを特徴としてもよい。

【0020】

上記電力変換装置に関連して、前記相電圧指令修正部は、前記電圧ベクトルと前記修正電圧ベクトルの関係について、互いの位相が同じ、且つ、互いの長さが異なるように設定することを特徴としてもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、動作可能領域外に属する電圧ベクトルを動作可能領域内に修正してから、変調部が変調制御を行うことができるので、常にコモンモードノイズの励起を抑制する変調方式が利用可能となり、総合的にコモンモードノイズを抑制することができるという優れた効果を奏し得る。また、本発明に関連する他の発明によれば、修正した電圧ベクトルと修正前の電圧ベクトルの誤差を考慮して、次に出力する電圧ベクトルの計算を行うようにしているので、指令電圧ベクトルが、インバータ回路が出力可能な範囲内でかつ変調部の動作可能領域外にある場合においても、直前の指令電圧ベクトルと等価な電圧ベクトルを出力することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態にかかる電力変換装置の電気回路図である。

【図2】三相交流電圧指令値を示す図である。

【図3】線形出力領域を説明するための基本電圧空間を表す図である。

【図4】電圧ベクトルと相電圧の関係を示す図である。

【図5】電圧ベクトル（基本電圧ベクトル）を示す図である。

【図6】同電力変換装置の制御装置の動作を説明するフローチャートである。

【図7】奇数電圧ＲＳＰＷＭの出力領域を説明するための電圧空間を表す図である。

【図8】出力領域と関数値の相関を示す図である。

【図9】奇数電圧ＲＳＰＷＭの線形出力領域を説明する図である。

【図10】奇数電圧ＲＳＰＷＭの出力ベクトルと出力時間を示す図である。

【図11】奇数電圧ＲＳＰＷＭの出力ベクトルの例を示す図である。

【図12】奇数電圧ＲＳＰＷＭのＰＷＭパターンを示す図である。

【図13】奇数電圧ＲＳＰＷＭの低変調率時の変調波形を示す図である。

【図14】偶数電圧ＲＳＰＷＭの出力領域を説明するための電圧空間を表す図である。

【図15】出力領域と関数値の相関を示す図である。

【図16】偶数電圧ＲＳＰＷＭの線形出力領域を説明する図である。

【図17】偶数電圧ＲＳＰＷＭの出力ベクトルと出力時間を示す図である。

【図18】偶数電圧ＲＳＰＷＭの出力ベクトルの例を示す図である。

【図19】偶数電圧ＲＳＰＷＭの出力ベクトルの例を示す図である。

【図20】偶数電圧ＲＳＰＷＭのＰＷＭパターンを示す図である。

【図21】偶数電圧ＲＳＰＷＭの低変調率時の変調波形を示す図である。

【図22】全電圧ＲＳＰＷＭの動作領域を示す図である。

【図23】位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭにおける奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭの適用範囲を電圧空間で表す図である。

【図24】位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭにおける奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭが適用される各位相範囲を示す図である。

【図25】全電圧ＲＳＰＷＭの低変調率時の変調波形を示す図である。

【図26】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図27】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図28】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図29】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図30】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図31】全電圧ＲＳＰＷＭにおける、電圧ベクトルの各位相範囲と、電圧ベクトルの修正先の動作可能領域と、修正先で選択される境界の線分の対応関係を示す図である。

【図32】同制御装置における相電圧指令修正部の機能構成を示すブロック図である。

【図33】同相電圧指令修正部の動作を説明するフローチャートである。

【図34】全電圧ＲＳＰＷＭにおける、動作不能領域について、電圧ベクトルの修正先を電圧空間で表す図である。

【図35】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図36】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図37】同制御装置における相電圧指令修正部の機能構成の変形例を示すブロック図である。

【図38】同相電圧指令修正部の動作の変形例を説明するフローチャートである。

【図39】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図40】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図41】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図42】電圧ベクトルの修正手法を電圧空間で表す図である。

【図43】本電力変換装置の高変調率時の変調波形を示す図である。

【図44】（Ａ）は、本電力変換装置で生成される三相電圧指令値の移動軌跡を平均化した概念図であり、（Ｂ）は同移動軌跡の一部を拡大して示す概念図である。

【図45】本電力変換装置の高変調率時の変調波形を示す図である。

【図46】電圧ベクトルの修正手法の変形例を電圧空間で表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

【実施例0024】

本発明を適用した実施例の電力変換装置１は、電気自動車等の車両に搭載される車両用空気調和装置の冷媒回路を構成する所謂インバータ一体型電動圧縮機のモータ８（負荷）を駆動するものである。

【0025】

（１）電力変換装置１の回路構成
図１において実施例の電力変換装置１は、三相のインバータ回路２７と、制御装置２１を備えている。インバータ回路２７は、直流電源（車両のバッテリ：例えば、３５０Ｖ）２９の直流電圧Ｖｄｃを三相の交流電圧に変換してモータ８に印加する回路である。この場合、実施例のモータ８はＩＰＭＳＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ）である。

【0026】

インバータ回路２７は、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕ、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖ、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗを有しており、各相のハーフブリッジ回路１９Ｕ～１９Ｗは、それぞれ上アームスイッチング素子１８Ａ～１８Ｃと、下アームスイッチング素子１８Ｄ～１８Ｆを個別に有している。更に、各スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆには、それぞれ還流ダイオード３１が逆並列に接続されている。各上下アームスイッチング素子１８Ａ～１８Ｆは、実施例ではＭＯＳ構造をゲート部に組み込んだ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）から構成されている。

【0027】

そして、インバータ回路２７の上アームスイッチング素子１８Ａ～１８Ｃのコレクタは、直流電源２９及び平滑コンデンサ３２の上アーム電源ライン（正極側母線）１０に接続されている。一方、インバータ回路２７の下アームスイッチング素子１８Ｄ～１８Ｆのエミッタは、直流電源２９及び平滑コンデンサ３２の下アーム電源ライン（負極側母線）１５に接続されている。

【0028】

この場合、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕの上アームスイッチング素子１８Ａのエミッタと下アームスイッチング素子１８Ｄのコレクタが直列に接続され、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖの上アームスイッチング素子１８Ｂのエミッタと下アームスイッチング素子１８Ｅのコレクタが直列に接続され、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗの上アームスイッチング素子１８Ｃのエミッタと下アームスイッチング素子１８Ｆのコレクタが直列に接続されている。

【0029】

そして、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕの上アームスイッチング素子１８Ａと下アームスイッチング素子１８Ｄの接続点（Ｕ相電圧Ｖｕ）は、モータ８のＵ相の電機子コイルに接続され、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖの上アームスイッチング素子１８Ｂと下アームスイッチング素子１８Ｅの接続点（Ｖ相電圧Ｖｖ）は、モータ８のＶ相の電機子コイルに接続され、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗの上アームスイッチング素子１８Ｃと下アームスイッチング素子１８Ｆの接続点（Ｗ相電圧Ｖｗ）は、モータ８のＷ相の電機子コイルに接続されている。

【0030】

（制御装置の基本構成）
次に、制御装置２１はプロセッサを有するマイクロコンピュータから構成されており、実施例では車両のＥＣＵから回転数指令値を入力し、モータ８からモータ電流（相電流）を取得して、これらに基づき、インバータ回路２７の各スイッチング素子１８Ａ～１８ＦのＯＮ／ＯＦＦ状態（スイッチング）を制御する。具体的には、各スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆのゲートに印加するゲート電圧を制御する。

【0031】

実施例の制御装置２１は、ｄｑ軸電流指令演算部２８と、相電圧指令値演算部３３と、相電圧指令修正部４０と、変調部５０と、ＰＷＭ信号生成部３６と、ゲートドライバ３７と、モータ８に流れる各相のモータ電流（相電流）であるＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを測定するためのカレントトランスから成る電流センサ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを有している。各電流センサ２６Ａ～２６Ｃは相電圧指令演算部３３に接続されている。

【0032】

尚、実施例では電流センサ２６ＡはＵ相電流ｉｕを測定し、電流センサ２６ＢはＶ相電流ｉｖを測定し、電流センサ２６ＣはＷ相電流ｉｗを測定するが、電流センサ２６ＡによりＵ相電流ｉｕを測定し、電流センサ２６ＢによりＶ相電流ｉｖを測定して、Ｗ相電流ｉｗはこれらから計算により求めてもよい。また、各相のモータ電流を検出する方法については実施例のように電流センサ２６Ａ～２６Ｃで測定する以外に、下アーム電源ライン１５の電流値をシャント抵抗により検出し、その電流値とモータ８の運転状態から相電圧指令演算部３３が推定する方法などがあることから、各相電流を検出・推定する方法に関しては、特に限定しない。

【0033】

（ｄｑ軸電流指令演算部）
ｄｑ軸電流指令演算部２８は、モータ８を制御するための目標値として、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値を出力する。

【0034】

（相電圧指令演算部）
相電圧指令演算部３３は、モータ８の電気角、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^ref及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^refと、電流センサ２６Ｂで検出される三相電流をｄｑ軸に変換したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに基づくベクトル制御により、モータ８の各相の電機子コイルに印加するＵ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧Ｖｗを生成するための三相変調の相電圧指令値Ｖｕ^ref（以下、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^ref）、Ｖｖ^ref（以下、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^ref）、Ｖｗ^ref（以下、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^ref）を演算し、出力する。具体的に、相電圧指令演算部３３は、ｄｑ軸電流制御器３４、座標変換部３５を有する。なお、ここでは相電圧指令演算部３３が、三相交流の相電圧指令値（指令電圧ベクトル）を出力する場合を例示しているが、本発明はこれに限定されない。指令演算部が、何らかの指令電圧ベクトルを演算することができれば、他の形態の出力であっても良い。

【0035】

ｄｑ軸電流制御器３４は、モータ８に流れる三相電流をｄｑ軸に変換したｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄｑ軸電流指令演算部２８から出力されるｄ軸電流指令値Ｉｄ^ref及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^refを比較して、両者が一致するように電流をフィードバック制御（例えばＰＩ制御）する。更に、このｄｑ軸電流制御器３４には、後述する相電圧指令修正部４０から出力される修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量（Ｖｍ'－Ｖｍ）が、ｄｑ軸電圧に変換したｄ軸修正量Ｖｄ^err及びｑ軸修正量Ｖｑ^errとなる形態でフィードバックされており、これらも値も、上記ＰＩ制御に反映させている。その結果、ｄｑ軸電流制御器３４から、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^ref及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^refが出力される。具体例として、ｄｑ軸電流制御器３４は、下記数式（Ｉ）によってＰＩ制御を実行すればよい。

【数1】

【0036】

座標変換部３５は、ｄｑ軸電流制御器３４から得られるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^ref及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^refにより、下記数式（ＩＩ）を用いてα軸電圧指令値Ｖα^ref及びβ軸電圧指令値Ｖβ^refを算出し、これらα軸電圧指令値Ｖα^ref及びβ軸電圧指令値Ｖβ^refから数式（ＩＩＩ）を用いてＵＶＷ各相の電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^ref（相電圧指令値）を算出する。

【数2】

【数3】

【0037】

上記数式（ＩＩＩ）を、α軸を基準とした位相θｍと、α軸電圧指令値Ｖα^ref及びβ軸電圧指令値Ｖβ^refから構成される電圧ベクトル（指令電圧ベクトル）Ｖｍで書き直すと下記数式（ＩＶ）のようになる。

【数4】

【0038】

図２は数式（ＩＶ）で算出された各相の電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^refの波形を示し、図３は線形出力領域ｋＨを示している。線形出力領域とは、図３の電圧空間を表す図において、電圧ベクトルが綺麗に一回転する（円を描く）ことができる振幅の最大値である。三相インバータの電圧空間は図３のように六角形となるため、理論上、線形出力領域は六角形の内接円となる。この出願では一般的な三相変調における線形出力領域ｋＨを１として表記し、他の変調方式の線形出力領域を正規化して論ずる。

【0039】

また、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧ＶｗのＨｉｇｈ、Ｌｏｗの状態を纏めると、図４に示すようなＶ０～Ｖ７の８つの電圧ベクトル（基本電圧ベクトル）の状態に表現することができる。このうち、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５が奇数電圧ベクトル、Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６が偶数電圧ベクトル、Ｖ０、Ｖ７が零電圧ベクトルであり、各電圧ベクトルを電圧空間で示すと図５のようになる。

【0040】

実施例の座標変換部３５は、更に下記数式（Ｖ）と数式（ＶＩ）を用いて各相の二相変調の電圧指令値Ｖｕ^ref2、Ｖｖ^ref2、Ｖｗ^ref2を算出している。

【数5】

【数6】

【0041】

尚、各数式（Ｖ）、（ＶＩ）中のＶｍｏｄは、三相変調の電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^refから二相変調の電圧指令値Ｖｕ^ref2、Ｖｖ^ref2、Ｖｗ^ref2を算出するための補正値であり、数式（Ｖ）では三相の電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^refのうち最小の値（ｍｉｎ）をＶｄｃ／２に加算した値となり、数式（ＶＩ）では三相の電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^refのうち最大の値（ｍａｘ）をＶｄｃ／２から減算した値となる。

【0042】

そして、三相変調の電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^ref（相電圧指令値）のうち振幅が最大となる相の符号が負の場合、数式（ＶＩ）を用いて当該振幅が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ固定する二相変調とし、電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^refのうち振幅が最大となる相の符号が正の場合、数式（Ｖ）を用いて当該振幅が最大となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ固定する二相変調とするものである。なお、振幅最大となる相の符号が正の場合、数式（ＶＩ）を用いて当該振幅が最大相の上アームスイッチング素子をＯＮ固定する二相変調とし、振幅最大となる相の符号が負の場合、数式（Ｖ）を用いて当該振幅が最大となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ固定する二相変調としてもよい。

【0043】

（相電圧指令修正部）
相電圧指令修正部４０は、座標変換部３５で一時的に変換されるα軸電圧指令値Ｖα^ref及びβ軸電圧指令値Ｖβ^refから構成される電圧ベクトルＶｍを修正して、修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refから構成される修正電圧ベクトルＶｍ'を生成し、これを座標変換部３５に受け渡す。また、相電圧指令修正部４０は、式（ＩＩＩ）を利用して、修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refから三相変調の修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refを算出し、数式（Ｖ）と数式（ＶＩ）を用いて、各相の二相変調の修正電圧指令値Ｖｕ'^ref2、Ｖｖ'^ref2、Ｖｗ'^ref2を算出して、これを座標変換部３５に受け渡す。なお、相電圧指令修正部４０における具体的な修正手法は、変調部５０の変調手法と密接に関連するため、ここでは先に変調部５０の説明を行うようにし、相電圧指令修正部４０の詳細は後述する。

【0044】

（変調部）
変調部５０は、奇数電圧変調処理部５２と偶数電圧変調処理部５４を有する。奇数電圧変調処理部５２は、前述した修正電圧ベクトルＶｍ'を利用して、基本電圧ベクトルのうちの奇数電圧ベクトルＶ１、Ｖ３、Ｖ５のみを一制御周期中に出力する奇数側パルス幅変調を実行する。偶数電圧変調処理部５４は、基本電圧ベクトルのうちの偶数電圧ベクトルＶ２、Ｖ４、Ｖ６のみを一制御周期中に出力する偶数側パルス幅変調を実行する。奇数側パルス幅変調では、修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refからから、直接各相の上アームスイッチング素子のＯＮ時間ｔｕ、ｔｖ、ｔｗを生成し、電圧ベクトル（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５）とそれらの出力時間を出力する。偶数側パルス幅変調では、修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refから、直接二相の上アームスイッチング素子のＯＮ時間ｔｕｖ、ｔｖｗ、ｔｗｕを生成し、電圧ベクトル（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６）とそれらの出力時間を出力する。本出願ではこの奇数側パルス幅変調を以下、奇数電圧ＲＳＰＷＭ（ＲｅｍｏｔｅＳｔａｔｅＰＷＭ）と称し、偶数側パルス幅変調を以下、偶数電圧ＲＳＰＷＭ（ＲｅｍｏｔｅＳｔａｔｅＰＷＭ）と称する。尚、係るパルス幅変調は、次のサンプリング点を待たずに空間ベクトル変調を行う瞬時空間ベクトル変調の考え方に基づくものである。

【0045】

変調部５０は、最大となる相の正負判定によって、奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭを切り替える。本出願では、このパルス幅変調を以下、最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭと称する。

【0046】

（ＰＷＭ信号生成部）
ＰＷＭ信号生成部３６は、変調部５０が出力する電圧ベクトルと出力時間を入力し、キャリア信号との大小を比較することによって、インバータ回路２７のＵ相インバータ１９Ｕ、Ｖ相インバータ１９Ｖ、Ｗ相インバータ１９Ｗの駆動指令信号となるＰＷＭ信号を生成し、出力する。

【0047】

（ゲートドライバ）
ゲートドライバ３７は、ＰＷＭ信号生成部３６から出力されるＰＷＭ信号に基づき、Ｕ相インバータ１９Ｕのスイッチング素子１８Ａ、１８Ｄのゲート電圧と、Ｖ相インバータ１９Ｖのスイッチング素子１８Ｂ、１８Ｅのゲート電圧と、Ｗ相インバータ１９Ｗのスイッチング素子１８Ｃ、１８Ｆのゲート電圧を発生させる。

【0048】

そして、インバータ回路２７の各スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆは、ゲートドライバ３７から出力されるゲート電圧に基づき、ＯＮ／ＯＦＦ駆動される。即ち、ゲート電圧がＯＮ状態（所定の電圧値）となるとスイッチング素子がＯＮ動作し、ゲート電圧がＯＦＦ状態（零）となるとスイッチング素子がＯＦＦ動作する。このゲートドライバ３７は、スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆが前述したＩＧＢＴである場合には、ＰＷＭ信号に基づいてゲート電圧をＩＧＢＴに印加するための回路であり、フォトカプラやロジックＩＣ、トランジスタ等から構成される。

【0049】

そして、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕの上アームスイッチング素子１８Ａと下アームスイッチング素子１８Ｄの接続点の電圧がＵ相電圧Ｖｕ（相電圧）としてモータ８のＵ相の電機子コイルに印加（出力）され、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖの上アームスイッチング素子１８Ｂと下アームスイッチング素子１８Ｅの接続点の電圧がＶ相電圧Ｖｖ（相電圧）としてモータ８のＶ相の電機子コイルに印加（出力）され、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗの上アームスイッチング素子１８Ｃと下アームスイッチング素子１８Ｆの接続点の電圧がＷ相電圧Ｖｗ（相電圧）としてモータ８のＷ相の電機子コイルに印加（出力）される。

【0050】

（変調部の動作の詳細説明）
次に、図６以降を参照しながら、この実施例における変調部５０の動作について説明する。図６は変調部５０が行うパルス幅変調の全体の流れを説明するフローチャートである。ステップＳ１では、詳細を後述する相電圧指令修正部４０によって修正された修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^ref、及び、三相変調の修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refを、変調部５０が受け取る。

【0051】

そして、ステップＳ２では前述した三相変調の修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refのうち、振幅が最大となる相の符号が正であるか、負であるかを判別する。そして、三相変調の修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refのうち、振幅が最大となる相の符号が正の場合、ステップＳ３に進み、奇数電圧ＲＳＰＷＭを実行する。

【0052】

（奇数電圧ＲＳＰＷＭ）
奇数電圧ＲＳＰＷＭのステップＳ３で、変調部５０は、下記数式（ＶＩＩ）と数式（ＶＩＩＩ）を用いて、修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refから各相の上アームスイッチング素子１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのＯＮ時間ｔｕ、ｔｖ、ｔｗを算出する。尚、数式（ＶＩＩ）のＶ１、Ｖ３、Ｖ５は奇数電圧ベクトル、Ｔｓは一制御周期である。この制御周期Ｔｓは一キャリア周期であってもよい。但し、この一制御周期Ｔｓは、電気角一周期よりも十分に短い期間とする。また、Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗは、図７に示す電圧空間の出力領域（Ｓｅｃｔｏｒ）Ａ～Ｃに対応する関数であり、各出力領域と関数Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗの対応は図８に示される。これら関数Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗは空間ベクトル変調における電圧ベクトルを選択するものである。尚、数式（ＶＩＩＩ）の演算結果は数式（Ｖ）と同じになるため、ステップＳ３ではどちらを使用してもよい。

【数7】

【数8】

【0053】

次に、ステップＳ４では、数式（ＩＸ）を用いて、零電圧ベクトルＶ０を出力する時間である零電圧出力時間ｔ_０を算出する。なお、ここでは、後述する変調域内判定部４２を経て、あらかじめ修正された修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refを採用していることから、この零電圧出力時間ｔ０は、必ず零以上の値となる。

【数9】

【0054】

ステップＳ５では、算出された零電圧出力時間ｔ_０に基づいて、下記数式（Ｘ）を用いて各相の上アームスイッチング素子のＯＮ時間を修正する。これはＯＮ時間ｔｕ、ｔｖ、ｔｗの全てにｔ_０／３を加算することで行われる。これにより、零電圧出力時間が無くなり、モータ８のコモンモード電圧Ｖｃの変動が解消されることになる。

【数10】

【0055】

そして、ステップＳ６において、図１０に示されるように、変調部５０が、各出力領域（Ｓｅｃｔｏｒ）に基づいて、その奇数電圧ベクトル（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５）とそれらの出力時間を決定する。そして、これらの値がステップＳ１４で最終的にＰＷＭ信号生成部３６に出力される。尚、図１０は、奇数電圧ＲＳＰＷＭの出力領域（Ｓｅｃｔｏｒ）と電圧ベクトル、出力時間の関係を示している。

【0056】

図９の円Ｑ１は、奇数電圧ＲＳＰＷＭ（ｏｄｄＲＳＰＷＭ）を単体で利用した場合の線形出力領域を示している。一方、本実施例では、奇数電圧ベクトル（Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５）の各頂点を結んだ三角形となる領域（以下、奇数側動作可能領域）Ｚ１の全範囲を利用して出力を行っている。なお、奇数側動作可能領域Ｚ１は、領域を画定する３つの線分Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃを有している。図１１には例えば出力領域Ａにおいて、修正電圧ベクトルＶｍ'に基づいて算出される奇数電圧ベクトルＶ１、Ｖ３、Ｖ５の出力時間を示している。更に、図１２には、出力領域Ａでの奇数電圧ベクトルＶ１、Ｖ３、Ｖ５の出力パターンを示している。

【0057】

なお、図９の円Ｑ１の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっている場合は、変調率が低い制御状態が続いていることを意味する。例えば、低変調率において、奇数電圧ＲＳＰＷＭ「のみ」で変調する場合を仮定すると、ＵＶＷ各相の変調波形は図１３に示すようになって、コモンモード電圧Ｖｃの変動は無い（低変調率時の奇数電圧ＲＳＰＷＭのみの変調波形）。

【0058】

一方、円Ｑ１の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっていない場合は、変調率が高い制御状態になっていることを意味する。この場合の変調波形の詳細は後述する。

【0059】

（偶数電圧ＲＳＰＷＭ）

【0060】

一方、ステップＳ２で三相変調の修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refのうち、振幅が最大となる相の符号が負の場合、ステップＳ８に進み、偶数電圧ＲＳＰＷＭを実行する。このステップＳ８で、変調部５０は、下記数式（ＸＩ）と数式（ＸＩＩ）を用いて、修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refから二相の上アームスイッチング素子のＯＮ時間ｔｕｖ、ｔｖｗ、ｔｗｕを算出する。

【数11】

【数12】

【0061】

尚、ｔｕｖはＵ相とＶ相の上アームスイッチング素子１８Ａ、１８ＢのＯＮ時間、ｔｖｗはＶ相とＷ相の上アームスイッチング素子１８Ｂ、１８ＣのＯＮ時間、ｔｗｕはＷ相とＵ相の上アームスイッチング素子１８Ｃ、１８ＡのＯＮ時間である。また、数式（ＸＩ）のＶ２、Ｖ４、Ｖ６は偶数電圧ベクトル、Ｓｕｖ、Ｓｖｗ、Ｓｗｕは図１４に示す電圧空間の出力領域（Ｓｅｃｔｏｒ）Ａ～Ｃに対応する関数であり、各出力領域と関数Ｓｕｖ、Ｓｖｗ、Ｓｗｕの対応は図１５に示される。これら関数Ｓｕｖ、Ｓｖｗ、Ｓｗｕは空間ベクトル変調における電圧ベクトルを選択するものである。

【0062】

更に、変調部５０は、下記数式（ＸＩＩＩ）を用いて、各相の上アームスイッチング素子１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのＯＦＦ時間ｔｕ（アッパーバー）、ｔｖ（アッパーバー）、ｔｗ（アッパーバー）を算出する。尚、数式（ＸＩＩＩ）の演算結果は数式（ＸＩＩ）と同じになるため、ステップＳ８ではどちらを使用してもよい。

【数13】

【0063】

次に、ステップＳ９では、数式（ＸＩＶ）を用いて、零電圧ベクトルＶ７を出力する時間である零電圧出力時間ｔ_７を算出する。なお、ここでは、後述する変調域内判定部４２を経て、あらかじめ修正された修正α軸電圧指令値Ｖα'^ref及び修正β軸電圧指令値Ｖβ'^refを採用していることから、この零電圧出力時間ｔ_７は、必ず零以上の値となる。

【数14】

【0064】

ステップＳ１０では、算出された零電圧出力時間ｔ_７に基づいて、下記数式（ＸＶ）、（ＸＶＩ）を用いて各相の上アームスイッチング素子のＯＦＦ時間を修正する。これはＯＦＦ時間ｔｕ（アッパーバー）、ｔｖ（アッパーバー）、ｔｗ（アッパーバー）の全てにＯＦＦ時間となるｔ_７／３を加算することで行われる。これにより、零電圧出力時間が無くなり、モータ８のコモンモード電圧Ｖｃの変動が解消されることになる。

【数15】

【数16】

【0065】

そして、ステップＳ１１において、図１７に示されるように、変調部５０が、各出力領域（Ｓｅｃｔｏｒ）に基づいて、その偶数電圧ベクトル（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６）とそれらの出力時間を決定する。そして、それらの値がステップＳ１４で最終的にＰＷＭ信号生成部３６に出力される。尚、図１７は、偶数電圧ＲＳＰＷＭの出力領域（Ｓｅｃｔｏｒ）と電圧ベクトル、出力時間の関係を示している。

【0066】

図１６の円Ｑ２は、この偶数電圧ＲＳＰＷＭ（ｅｖｅｎＲＳＰＷＭ）を単体で利用した場合の線形出力領域を示している。一方、本実施例では、偶数電圧ベクトル（Ｖ２、Ｖ４、Ｖ６）の各頂点を結んだ三角形となる領域（以下、偶数側動作可能領域）Ｚ２の全範囲を利用して出力を行っている。なお、偶数側動作可能領域Ｚ２は、領域を画定する３つの線分Ｚ２ａ、Ｚ２ｂ、Ｚ２ｃを有している。図１８には例えば出力領域Ａにおいて、修正電圧ベクトルＶｍ'に基づく偶数電圧ベクトルＶ２、Ｖ４、Ｖ６の出力時間を示しており、図１９には例えば出力領域Ｃおいて、修正電圧ベクトルＶｍ'に基づく偶数電圧ベクトルＶ２、Ｖ４、Ｖ６の出力時間を示している。更に、図２０には出力領域Ｃでの各電圧ベクトルＶ４、Ｖ２、Ｖ６の出力パターンを示している。

【0067】

なお、円Ｑ２の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっている場合は、変調率が低い制御状態が続いていることを意味する。例えば、低変調率状態において、偶数電圧ＲＳＰＷＭ「のみ」で変調する場合を仮定すると、ＵＶＷ各相の変調波形は図２１に示すようになって、コモンモード電圧Ｖｃの変動は無い（低変調率時の偶数電圧ＲＳＰＷＭのみの変調波形）。

【0068】

一方、円Ｑ２の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっていない場合は、変調率が高い制御状態になっていることを意味する。この場合の変調波形の詳細は後述する。

【0069】

（最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭ）
なお、本実施形態では、奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭを切り替えながら、変調制御を行っているので、結果として、全電圧ベクトルを利用したＲＳＰＷＭとなる。これを全電圧ＲＳＰＷＭと称する。全電圧ＲＳＰＷＭの中でも、本実施形態は、修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refのうち、振幅が最大となる相の符号が正であるか負であるかによって、奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭを切り替えていることから、最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭとなる。

【0070】

図２２は、最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭの動作可能領域Ｚ３を示す。全電圧ＲＳＰＷＭの動作可能領域（以下、全電圧動作可能領域）Ｚ３は、奇数側動作可能領域Ｚ１と偶数側動作可能領域Ｚ２を重畳させた領域となる。また、全電圧動作可能領域Ｚ３の周囲を取り囲むようにして、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲外となる領域（以下、動作不能領域）Ｘが、合計６か所存在している。動作不能領域Ｘは、二等辺三角形となる。

【0071】

なお、図２２の円Ｑ３は、最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭを単体で利用した場合の線形出力領域を示している。全電圧ＲＳＰＷＭによる線形出力領域となる円Ｑ３は、奇数電圧ＲＳＰＷＭまたは偶数電圧ＲＳＰＷＭのそれぞれを単体で行う場合の線形出力領域となる円Ｑ１、Ｑ２に比して拡大される。一方、本実施例では、この線形出力領域（円Ｑ３）を超えて、全電圧動作可能領域Ｚ３の全範囲を利用して出力を行う。

【0072】

なお、円Ｑ３の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっている場合は、変調率が低い制御状態が続いていることを意味する。一方、円Ｑ３の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっていない場合は、変調率が高い制御状態になっていることを意味する。

【0073】

（位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭ）
上記最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭでは、変調部５０が、三相変調の修正相電圧指令値Ｖｕ'^ref、Ｖｖ'^ref、Ｖｗ'^refのうち、振幅が最大となる相の符号が正の場合と負の場合を判定し、これにより奇数電圧ＲＳＰＷＭと、偶数電圧ＲＳＰＷＭを切り換えるようにしている。一方で、本発明はそれに限らず、例えば、修正電圧ベクトルＶｍ'のα軸を基準とした修正後の電圧ベクトルの位相θｍ'によって、奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭを切り換えるようにしてもよい。本出願ではこのパルス幅変調を以下、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭと称する。

【0074】

図２３は、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭの動作領域において、奇数電圧ＲＳＰＷＭが適用される位相領域ｏｄｄと、偶数電圧ＲＳＰＷＭが適用される位相領域ｅｖｅｎを示している。なお、図２４は、各位相範囲と、これに適用される奇数電圧ＲＳＰＷＭ及び偶数電圧ＲＳＰＷＭの対応関係を示している。図２３及び図２４に示すように、電気角一周期を六つの領域（３３０°＜θｍ'≦３０°、３０°＜θｍ'≦９０°、９０°＜θｍ'≦１５０°、１５０°＜θｍ'≦２１０°、２１０°＜θｍ'≦２７０°、２７０°＜θｍ'≦３３０°）に分け、交互に奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭを切り換える。

【0075】

なお、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭの動作可能領域出力領域Ｚ３は、図２２の最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭと同じである。つまり、全電圧ＲＳＰＷＭの動作可能領域（以下、全電圧動作可能領域）Ｚ３は、奇数側動作可能領域Ｚ１と偶数側動作可能領域Ｚ２を重畳させた領域となる。また、全電圧動作可能領域Ｚ３の周囲を取り囲むようにして、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲外となる領域（以下、動作不能領域）Ｘが、合計６か所存在する。

【0076】

なお、円Ｑ３の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっている場合は、変調率が低い制御状態が続いていることを意味する。円Ｑ３の範囲内に修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっている状況における、全電圧ＲＳＰＷＭによるＵＶＷ各相の変調波形は図２５に示すようになる。この場合、奇数電圧ＲＳＰＷＭと偶数電圧ＲＳＰＷＭの切り換え時にコモンモード電圧Ｖｃが変動する（低変調率時の全電圧ＲＳＰＷＭによる変調波形）。

【0077】

一方、円Ｑ３の範囲内に、修正電圧ベクトルＶｍ'が収まっていない場合は、変調率が高い制御状態になっていることを意味する。この場合の変調波形の詳細は後述する。

【0078】

（相電圧指令修正部の詳細動作の説明）
図１に戻って、相電圧指令修正部４０は、（修正前となる）α軸電圧指令値Ｖα^ref及びβ軸電圧指令値Ｖβ^refから構成される電圧ベクトルＶｍが、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内か否かを判定する。なお、電圧ベクトルＶｍが、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内となる場合は、電圧ベクトルＶｍの修正が不要となることから、電圧ベクトルＶｍ＝修正電圧ベクトルＶｍ'に設定する。一方、図２６に示すように、電圧ベクトルＶｍが、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲外、すなわち、動作不能領域Ｘに位置する場合は、この電圧ベクトルＶｍに近い範囲（近似範囲）であって、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内となる電圧ベクトルを算出し、これを修正電圧ベクトルＶｍ'とする。なお、動作不能領域Ｘは、ベクトル制御におけるＶ１～Ｖ６基本電圧ベクトルで囲まれる六角形の基本電圧空間Ｂの範囲内、かつ、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲外となる領域を意味する。なお、この近似範囲は、例えば、電圧ベクトルＶｍのベクトル長Ｎに対して、修正電圧ベクトルＶｍ'のベクトル長Ｎ'が、０．３Ｎ≦Ｎ'≦１．７Ｎとなる範囲や０．５Ｎ≦Ｎ'≦１．５Ｎとなる範囲、０．７Ｎ≦Ｎ'≦１．３Ｎとなる範囲が挙げられる。また近似範囲は、例えば、電圧ベクトルＶｍの電圧位相θｍに対して、修正電圧ベクトルＶｍ'の電圧位相θｍ'が、θｍ－１２０°≦θｍ'≦θｍ＋１２０°となる範囲やθｍ－９０°≦θｍ'≦θｍ＋９０°となる範囲、θｍ－６０°≦θｍ'≦θｍ＋６０°となる範囲、θｍ－４５°≦θｍ'≦θｍ＋４５°となる範囲が挙げられる。

【0079】

この近似範囲Ｋにおける修正電圧ベクトルＶｍ'の算出手法には、例えば、以下（手法Ａ）～（手法Ｅ）が存在する。

【0080】

（手法Ａ：動作不能領域と電圧動作可能領域の境界への修正）
例えば、図２７に示すように、電圧ベクトルＶｍが属する動作不能領域Ｘと全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２上の任意の座標を、修正電圧ベクトルＶｍ'とする。なお、ここでは全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２上に修正する場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、動作不能領域Ｘと奇数側動作可能領域Ｚ１の境界線上や奇数側動作可能領域Ｚ１内に修正してもよく、また、動作不能領域Ｘと偶数側動作可能領域Ｚ２の境界線上や偶数側動作可能領域Ｚ２内に修正してもよい。

【0081】

（手法Ｂ：電圧位相修正）
図２８に示すように、電圧ベクトルＶｍの長さを変えずに、電圧ベクトルＶｍの位相θｍのみを修正して、動作不能領域Ｘと全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２と交わる場所を修正電圧ベクトルＶｍ'とする。位相θｍを正回転（正方向修正）する場合と、逆回転（負方向修正）する場合の２つの修正電圧ベクトル候補が存在する際は、電圧位相θｍの修正量の絶対値が小さいほうを選択することが好ましい。なお、ここでは全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２上に修正する場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、動作不能領域Ｘと奇数側動作可能領域Ｚ１の境界線上や奇数側動作可能領域Ｚ１内に修正してもよく、また、動作不能領域Ｘと偶数側動作可能領域Ｚ２の境界線上や偶数側動作可能領域Ｚ２内に修正してもよい。

【0082】

（手法Ｃ：電圧ベクトルの長さ修正）
図２９に示すように、電圧ベクトルＶｍの位相θｍを変えずに、電圧ベクトルＶｍの長さのみを修正して、動作不能領域Ｘと全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２と交わる場所を修正電圧ベクトルＶｍ'とする。なお、ここでは全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２上に修正する場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、動作不能領域Ｘと奇数側動作可能領域Ｚ１の境界線上や奇数側動作可能領域Ｚ１内に修正してもよく、また、動作不能領域Ｘと偶数側動作可能領域Ｚ２の境界線上や偶数側動作可能領域Ｚ２内に修正してもよい。

【0083】

（手法Ｄ：電圧ベクトルの座標を動作不能領域Ｘの最外線と平行移動修正）
図３０に示すように、電圧ベクトルＶｍのα軸座標Ｖα、β軸座標Ｖβを、動作不能領域Ｘの最外線Ｙ３（基本電圧空間Ｂの輪郭線）と平行に移動させて、全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２と交わる場所を修正電圧ベクトルＶｍ'とする。位相θｍを正回転（正方向修正）する場合と、逆回転（負方向修正）する場合の２つの修正電圧ベクトル候補が存在する際は、電圧位相θｍの修正量の絶対値が小さいほうを選択することが好ましい。なお、ここでは全電圧動作可能領域Ｚ３の境界線Ｙ１，Ｙ２上に修正する場合を例示しているが、本発明はこれに限られず、動作不能領域Ｘと奇数側動作可能領域Ｚ１の境界線上や奇数側動作可能領域Ｚ１内に修正してもよく、また、動作不能領域Ｘと偶数側動作可能領域Ｚ２の境界線上や偶数側動作可能領域Ｚ２内に修正してもよい。

【0084】

（手法Ｅ：上記（手法Ａ）～（手法Ｄ）の組み合わせ修正）
上記（手法Ａ）～（手法Ｄ）を適宜組み合わせて、修正電圧ベクトルＶｍ'を算出してもよい。

【0085】

上記（手法Ａ）～（手法Ｅ）では、電圧ベクトルＶｍを、全電圧動作可能領域Ｚ３の境界上に修正する場合を例示したが、予め、修正先領域として、奇数側動作可能領域Ｚ１と偶数側動作可能領域Ｚ２のいずれかを選択しておくようにし、奇数側動作可能領域Ｚ１と偶数側動作可能領域Ｚ２のいずれか一方の境界上に絞り込んで修正しても良い。例えば、最大相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭを適用する場合、修正前の三相変調の相電圧指令値Ｖｕ^ref、Ｖｖ^ref、Ｖｗ^refのうち、振幅が最大となる相の符号が負の場合は、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正を選択し、振幅が最大となる相の符号が正であれば奇数側動作可能領域Ｚ１への修正を選択しても良い。

【0086】

また例えば、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭを適用する場合、図３１に示すように、α軸を基準とした電圧ベクトルＶｍの位相θｍの範囲に従って、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正と、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正を切り替えても良い。なお、図３１には、位相θｍに基づいて、偶数側動作可能領域Ｚ２または奇数側動作可能領域Ｚ１の近傍境界線上に電圧ベクトルＶｍを修正する場合に、選択される境界の線分（図３１参照）を示している。

【0087】

（手法Ｂ：電圧位相修正の詳細動作の説明）

【0088】

次に、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭを適用することを前提として、上記（手法Ｂ）を採用する場合における、相電圧指令修正部４０の詳細動作例について説明する。図３３は相電圧指令修正部４０の動作の流れを説明するフローチャートである。図３２に示すように、相電圧指令修正部４０は、変調域内判定部４２、変調領域選択部４４、修正指令計算部４６、修正指令選択部４８、フィードバック処理部４９を有する。

【0089】

変調域内判定部４２は、電圧ベクトルＶｍの座標が、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内か否かを判定する（ステップＳ４１）。電圧ベクトルＶｍが、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内となる場合は、電圧ベクトルＶｍの修正が不要となることから、ステップＳ４２に進み、修正指令計算部４６によって、電圧ベクトルＶｍそのものを修正電圧ベクトルＶｍ'に設定する。次いで、ステップＳ８０に進み、この修正電圧ベクトルＶｍ'を変調部５０に出力する。

【0090】

一方、ステップＳ４１において、電圧ベクトルＶｍの座標が、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲外、即ち、動作不能領域Ｘに位置する場合は、電圧ベクトルＶｍの修正が必要となるので、ステップＳ４４に進み、変調領域選択部４４が起動される。

【0091】

ステップＳ４４において、変調領域選択部４４では、α軸を基準とした電圧ベクトルＶｍの位相θｍを参照し、図３１の関係に従って、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正と、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正のいずれかを選択する。図３１の関係を図３４に図示すると、動作不能領域Ｘは、奇数側動作可能領域Ｚ１へ電圧ベクトルを修正する奇数修正領域Ｘ１と、偶数側動作可能領域Ｚ２へ電圧ベクトルを修正する偶数修正領域Ｘ２を有することになる。電圧ベクトルＶｍが、奇数修正領域Ｘ１に属する場合は、変調領域選択部４４が、奇数側動作可能領域Ｚ１の範囲内となるように電圧ベクトルを修正する。電圧ベクトルＶｍが、偶数修正領域Ｘ２に属する場合は、変調領域選択部４４が、偶数側動作可能領域Ｚ２の範囲内となるように電圧ベクトルを修正する。この際、奇数修正領域Ｘ１の電圧ベクトルＶｍの修正先は、この奇数修正領域Ｘ１に隣接する奇数側動作可能領域Ｚ１であって、かつ、偶数側動作可能領域Ｚ２と重畳していない三角形の単独領域Ｚ１ｔに修正することが好ましい。同様に、偶数修正領域Ｘ２の電圧ベクトルＶｍの修正先は、この偶数修正領域Ｘ２に隣接する偶数側動作可能領域Ｚ２であって、かつ、奇数側動作可能領域Ｚ１と重畳していない三角形の単独領域Ｚ２ｔに修正することが好ましい。

【0092】

なお、奇数側動作可能領域Ｚ１を区画する３つの線分Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃを、α軸β軸の関数で表現すると、下記数式（ＸＶＩＩ）となる。この関数は、電圧ベクトルＶｍの修正先座標を算出する際に利用される。

【数17】

【0093】

同様に、偶数側動作可能領域Ｚ２を区画する３つの線分Ｚ２ａ、Ｚ２ｂ、Ｚ２ｃを、α軸β軸の関数で表現すると、下記数式（ＸＶＩＩＩ）となる。この関数は、電圧ベクトルＶｍの修正先座標を算出する際に利用される。

【数18】

【0094】

なお、説明の便宜上、以降においては、上記下記数式（ＸＶＩＩ）及び数式（ＸＶＩＩＩ）を、下記数式（ＸＩＸ）で一般化しておく。

【数19】

【0095】

ステップＳ４４において、電圧ベクトルＶｍが例えば図３５の状態、即ち、位相θｍが３３０°＜θｍ≦３０°の範囲内の場合、図３１の相関テーブルに基づいて、奇数側動作可能領域Ｚ１が選択される。その後、ステップＳ５０に進み、修正指令計算部４６が、電圧ベクトルＶｍを、奇数側動作可能領域Ｚ１の域内に修正する。

【0096】

修正に先立って、修正指令計算部４６では、図３５に示すように、電圧ベクトルＶｍの座標を半径とする正円Ｐをα軸β軸の関数で定義する。結果、正円Ｐは下記数式（ＸＸ）となる。

【数20】

【0097】

次に、この電圧ベクトルＶｍの位相θｍは、０°＜θｍ≦３０°に属しているので、図３１の相関テーブルに基づいて、数式（ＸＶＩＩＩ）の中から線分Ｚ１ａを意味する関数を選択し、これと数式（ＸＸ）の正円Ｐを意味する関数の２つの交点（ＶＡα'，ＶＡβ'）及び（ＶＢα'，ＶＢβ'）を算出する。なお、線分Ｚ１ａが選択される理由は、この電圧ベクトルＶｍを正逆双方向に回転させた場合、この線分Ｚ１ａに最初に交差することに起因している。

【0098】

数式（ＸＩＸ）によって一般化した関数を利用すると、２つの交点の座標は以下数式（ＸＸＩ）となる。

【数21】

【0099】

以上の結果、ステップＳ５０において、修正指令計算部４６は、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正候補となる第一及び第二電圧ベクトル（以下、第一及び第二修正候補電圧ベクトル）ＶＡｍ'，ＶＢｍ'が算出される。

【0100】

次に、ステップＳ５２に進み、修正指令選択部４８が、第一及び第二修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'，ＶＢｍ'の中から、１つの電圧ベクトルを選択し、これを修正電圧ベクトルＶｍ'とする。この選択に先立って、修正指令選択部４８では、電圧ベクトルＶｍを基準とした第一修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'の第一位相修正量θＡｍｏｄと、電圧ベクトルＶｍを基準とした第二修正候補電圧ベクトルＶＢｍ'の第二位相修正量θＢｍｏｄを、以下数式（ＸＸＩＩ）によって算出する。

【数22】

【0101】

修正指令選択部４８では、第一位相修正量θＡｍｏｄと第二位相修正量θＢｍｏｄを比較して、小さいほうの修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'，ＶＢｍ'（ここでは第一修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'）を、修正電圧ベクトルＶｍ'に決定する。その後、ステップＳ８０に進み、この修正電圧ベクトルＶｍ'を変調部５０に出力する。更に、ステップＳ８２に進み、フィードバック処理部４９が、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量（Ｖｍ'－Ｖｍ）を、ｄｑ軸電圧に変換することでｄ軸修正量Ｖｄ^err及びｑ軸修正量Ｖｑ^errを生成し、これをｄｑ軸電流制御器３４にフィードバックする。

【0102】

ステップＳ４４に戻って、電圧ベクトルＶｍが例えば図３６の状態、即ち、位相θｍが３０°＜θｍ≦９０°の範囲内の場合、図３１の相関テーブルに基づいて、偶数側動作可能領域Ｚ２が選択される。その後、ステップＳ６０に進み、修正指令計算部４６が、電圧ベクトルＶｍを、偶数側動作可能領域Ｚ２の域内に修正する。

【0103】

修正に先立って、修正指令計算部４６では、図３６に示すように、電圧ベクトルＶｍの座標を半径とする正円Ｐを上記数式（ＸＸ）で定義する。更に、この電圧ベクトルＶｍの位相θｍは、３０°＜θｍ≦６０°に属しているので、図３１の相関テーブルに基づいて、数式（ＸＶＩＩＩ）の中から線分Ｚ２ａを意味する関数を選択し、これと数式（ＸＸ）の正円Ｐを意味する関数の２つの交点（ＶＡα'，ＶＡβ'）及び（ＶＢα'，ＶＢβ'）を算出する。なお、線分Ｚ２ａが選択される理由は、この電圧ベクトルＶｍを正逆双方向に回転させた場合、この線分Ｚ２ａに最初に交差することに起因している。

【0104】

以上の結果、ステップＳ６０において、修正指令計算部４６は、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正候補となる第一及び第二電圧ベクトル（以下、第一及び第二修正候補電圧ベクトル）ＶＡｍ'，ＶＢｍ'が算出される。

【0105】

次に、ステップＳ６２に進み、修正指令選択部４８が、第一及び第二修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'，ＶＢｍ'の中から、１つの電圧ベクトルを選択し、これを修正電圧ベクトルＶｍ'とする。この選択に先立って、修正指令選択部４８では、電圧ベクトルＶｍを基準とした第一修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'の第一位相修正量θＡｍｏｄと、電圧ベクトルＶｍを基準とした第二修正候補電圧ベクトルＶＢｍ'の第二位相修正量θＢｍｏｄを、上記数式（ＸＸＩＩ）によって算出する。

【0106】

修正指令選択部４８では、第一位相修正量θＡｍｏｄと第二位相修正量θＢｍｏｄを比較して、小さいほうの修正候補電圧ベクトルＶＡｍ'，ＶＢｍ'（ここでは第二修正候補電圧ベクトルＶＢｍ'）を、修正電圧ベクトルＶｍ'に決定する。その後、ステップＳ８０に進み、この修正電圧ベクトルＶｍ'を変調部５０に出力する。更に、ステップＳ８２に進み、フィードバック処理部４９が、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量（Ｖｍ'－Ｖｍ）を、ｄｑ軸電圧に変換することでｄ軸修正量Ｖｄ^err及びｑ軸修正量Ｖｑ^errを生成し、これをｄｑ軸電流制御器３４にフィードバックする。

【0107】

（手法Ｃ：電圧ベクトルの長さ修正の詳細動作の説明）

【0108】

次に、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭを適用することを前提として、上記（手法Ｃ）を採用する場合における、相電圧指令修正部４０の詳細動作例について説明する。図３８は相電圧指令修正部４０の動作の流れを説明するフローチャートである。図３７に示すように、相電圧指令修正部４０は、変調域内判定部４２、変調領域選択部４４、修正指令計算部４６、フィードバック処理部４９を有する。

【0109】

変調域内判定部４２は、電圧ベクトルＶｍの座標が、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内か否かを判定する（ステップＳ７１）。電圧ベクトルＶｍが、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲内となる場合は、電圧ベクトルＶｍの修正が不要となることから、ステップＳ７２に進み、修正指令計算部４６によって、電圧ベクトルＶｍそのものを修正電圧ベクトルＶｍ'に設定する。次いで、ステップＳ１００に進み、この修正電圧ベクトルＶｍ'を変調部５０に出力する。

【0110】

一方、ステップＳ７１において、電圧ベクトルＶｍの座標が、全電圧動作可能領域Ｚ３の範囲外、即ち、動作不能領域Ｘに位置する場合は、電圧ベクトルＶｍの修正が必要となるので、ステップＳ７４に進み、変調領域選択部４４が起動される。

【0111】

ステップＳ７４において、変調領域選択部４４では、α軸を基準とした電圧ベクトルＶｍの位相θｍを参照し、図３１の相関テーブルに従って、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正と、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正のいずれかを選択する。例えば、電圧ベクトルＶｍが例えば図３９の状態、即ち、位相θｍが３３０°＜θｍ≦３０°の範囲内の場合、図３１の相関テーブルに基づいて、奇数側動作可能領域Ｚ１が選択される。その後、ステップＳ８０に進み、修正指令計算部４６が、電圧ベクトルＶｍを、奇数側動作可能領域Ｚ１の域内に修正する。

【0112】

修正に先立って、修正指令計算部４６では、図３９に示すように、電圧ベクトルＶｍと同位相となる径方向線分Ｅをα軸β軸の関数で定義する。結果、径方向線分Ｅは下記数式（ＸＸＩＩＩ）となる。

【数23】

【0113】

次に、この電圧ベクトルＶｍの位相θｍは、０°＜θｍ≦３０°に属しているので、図３１の相関テーブルに基づいて、数式（ＸＶＩＩ）の中から線分Ｚ１ａを意味する関数を選択し、これと数式（ＸＸＩＩＩ）の径方向線分Ｅを意味する関数との交点（Ｖα'，Ｖβ'）を算出する。なお、線分Ｚ１ａが選択される理由は、この電圧ベクトルＶｍから最も近い境界線となるからである。

【0114】

なお、ここでは説明の便宜上、上記数式（ＸＶＩＩ）及び数式（ＸＶＩＩＩ）を、下記数式（ＸＸＩＶ）によって一般化する。

【数24】

【0115】

この一般化した数式（ＸＸＩＶ）と、数式（ＸＸＩＩＩ）の交点の座標は以下数式（ＸＸＶ）となる。

【数25】

【0116】

以上の結果、ステップＳ８０において、修正指令計算部４６は、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正結果となる修正電圧ベクトルＶｍ'が算出される。その後、ステップＳ１００に進み、この修正電圧ベクトルＶｍ'を変調部５０に出力する。更に、ステップＳ１０２に進み、フィードバック処理部４９が、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量（Ｖｍ'－Ｖｍ）を、ｄｑ軸電圧に変換することでｄ軸修正量Ｖｄ^err及びｑ軸修正量Ｖｑ^errを生成し、これをｄｑ軸電流制御器３４にフィードバックする。

【0117】

ステップＳ７４に戻って、電圧ベクトルＶｍが例えば図４０の状態、即ち、位相θｍが３０°＜θｍ≦９０°の範囲内の場合、図３１の相関テーブルに基づいて、偶数側動作可能領域Ｚ２が選択される。その後、ステップＳ９０に進み、修正指令計算部４６が、電圧ベクトルＶｍを、偶数側動作可能領域Ｚ２の域内に修正する。

【0118】

修正に先立って、修正指令計算部４６では、図４０に示すように、電圧ベクトルＶｍと同位相となる径方向線分Ｅをα軸β軸の関数で定義する。結果、径方向線分Ｅは上記数式（ＸＸＩＩＩ）となる。

【0119】

次に、この電圧ベクトルＶｍの位相θｍは、３０°＜θｍ≦６０°に属しているので、図３１の相関テーブルに基づいて、数式（ＸＶＩＩＩ）の中から線分Ｚ２ａを意味する関数を選択し、これと数式（ＸＸＩＩＩ）の径方向線分Ｅを意味する関数との交点（Ｖα'，Ｖβ'）を算出する。なお、線分Ｚ２ａが選択される理由は、この電圧ベクトルＶｍから最も近い境界線となるからである。

【0120】

以上の結果、ステップＳ９０において、修正指令計算部４６は、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正結果となる修正電圧ベクトルＶｍ'が算出される。その後、ステップＳ１００に進み、この修正電圧ベクトルＶｍ'を変調部５０に出力する。更に、ステップＳ１０２に進み、フィードバック処理部４９が、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量（Ｖｍ'－Ｖｍ）を、ｄｑ軸電圧に変換することでｄ軸修正量Ｖｄ^err及びｑ軸修正量Ｖｑ^errを生成し、これをｄｑ軸電流制御器３４にフィードバックする。

【0121】

（手法Ｄ：電圧ベクトルの座標を動作不能領域Ｘの最外線と平行移動する場合の詳細動作の説明）
次に、位相判定式の全電圧ＲＳＰＷＭを適用することを前提として、上記（手法Ｄ）を採用する場合における、相電圧指令修正部４０の詳細動作例について説明する。なお、相電圧指令修正部４０の内部構成と動作の流れフローチャートは、図３７及び図３８と同じであるので、これを援用する。

【0122】

【0123】

【0124】

ステップＳ７４において、変調領域選択部４４では、α軸を基準とした電圧ベクトルＶｍの位相θｍを参照し、図３１の相関テーブルに従って、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正と、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正のいずれかを選択する。

【0125】

ステップＳ７４において、電圧ベクトルＶｍが例えば図４１の状態、即ち、位相θｍが３３０°＜θｍ≦３０°の範囲内の場合、図３１の相関テーブルに基づいて、奇数側動作可能領域Ｚ１が選択される。その後、ステップＳ８０に進み、修正指令計算部４６が、電圧ベクトルＶｍを、奇数側動作可能領域Ｚ１の域内に修正する。

【0126】

修正に先立って、修正指令計算部４６では、図４１に示すように、電圧ベクトルＶｍに対して、数式（ＶＩＩＩ）を適用して、各相の上アームスイッチング素子１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのＯＮ時間指令値ｔｕ、ｔｖ、ｔｗを算出する。なお、ここでは、数式（ＶＩＸ）及び（Ｘ）による調整を行わない。結果、ｔｕ、ｔｖ、ｔｗのいずれかは常に零となる。なお、図４１の電圧ベクトルＶｍの場合はｔｗが常に零となる。

【0127】

電圧ベクトルＶｍの位相θｍは、０°＜θｍ≦３０°に属していることから、常にｔｕ＞ｔｖが成立する。そこで、大きい方の値であるｔｕを維持しつつ、ｔｖ側を、ｔｖ'＝Ｔｓ－ｔｕの関係式で修正する。つまり、Ｔｓ＝ｔｕ＋ｔｖ'の関係式を利用して、ｔｖをｔｖ'に修正する。結果、図４１の通り、修正後のＯＮ時間指令値（ｔｕ，ｔｖ'）に基づいて、奇数側動作可能領域Ｚ１の域内となる修正電圧ベクトルＶｍ'が算出される。

【0128】

なお、この修正電圧ベクトルＶｍ'のα軸β軸上の座標（Ｖα'，Ｖβ'）は、修正前の電圧ベクトルＶｍの座標を通り、かつ、動作不能領域Ｘの最外線Ｙ３と平行となる線分Ｆと、図３１の相関テーブルに基づいて数式（ＸＶＩＩ）の中から選択される線分Ｚ１ａを意味する関数との交点となる。

【0129】

なお、上記説明を一般化するために、電圧ベクトルＶｍに対して、数式（ＶＩＩＩ）を適用して算出されるＯＮ時間ｔｕ、ｔｖ、ｔｗの中で、零ではない残りの２つの指令値をｔ１、ｔ２と定義する。この場合、修正電圧ベクトルＶｍ'の奇数側動作可能領域Ｚ１の域内となる座標（ｔ１'，ｔ２'）は、ｔ１、ｔ２の大きい方の指令値をそのまま維持し、残りの小さい方の指令値を修正するので、以下数式（ＸＸＶＩ）となる。

【数26】

【0130】

【0131】

ステップＳ７４に戻って、電圧ベクトルＶｍが例えば図４２の状態、即ち、位相θｍが３０°＜θｍ≦９０°の範囲内の場合、図３１の相関テーブルに基づいて、偶数側動作可能領域Ｚ２が選択される。その後、ステップＳ９０に進み、修正指令計算部４６が、電圧ベクトルＶｍを、偶数側動作可能領域Ｚ２の域内に修正する。

【0132】

修正に先立って、修正指令計算部４６では、図４２に示すように、電圧ベクトルＶｍに対して、数式（ＸＩＩＩ）を適用して、各相の上アームスイッチング素子１８Ａ、１８Ｂ、１８ＣのＯＦＦ時間指令値ｔｕ（アッパーバー）、ｔｖ（アッパーバー）、ｔｗ（アッパーバー）を算出する。なお、ここでは、数式（ＸＩＶ）による調整を行わない。結果、ｔｕ（アッパーバー）、ｔｖ（アッパーバー）、ｔｗ（アッパーバー）のいずれかは常に零となる。なお、図４２の電圧ベクトルＶｍの場合はｔｕ（アッパーバー）が常に零となる。

【0133】

電圧ベクトルＶｍの位相θｍは、３０°＜θｍ≦６０°に属していることから、常にｔｗ（アッパーバー）＞ｔｖ（アッパーバー）が成立する。そこで、大きい方の値であるｔｗ（アッパーバー）を維持しつつ、ｔｖ（アッパーバー）側を、ｔｖ' （アッパーバー）＝Ｔｓ－ｔｗ（アッパーバー）の関係式で修正する。つまり、Ｔｓ＝ｔｗ（アッパーバー）＋ｔｖ' （アッパーバー）の関係式を利用して、ｔｖ（アッパーバー）をｔｖ' （アッパーバー）に修正する。結果、図４２の通り、修正後のＯＦＦ時間指令値（ｔｖ' （アッパーバー），ｔｗ（アッパーバー）に基づいて、偶数側動作可能領域Ｚ２の域内の修正電圧ベクトルＶｍ'が算出される。なお、この修正電圧ベクトルＶｍ'のα軸β軸上の座標（Ｖα'，Ｖβ'）は、修正前の電圧ベクトルＶｍの座標を通り、かつ、動作不能領域Ｘの最外線Ｙ３と平行となる線分Ｆと、図３１の相関テーブルに基づいて数式（ＸＶＩＩＩ）の中から選択される線分Ｚ２ａを意味する関数との交点となる。

【0134】

【0135】

なお、上記説明を一般化するために、電圧ベクトルＶｍに対して、数式（ＸＩＩＩ）を適用して算出されるＯＦＦ時間ｔｕ（アッパーバー）、ｔｖ（アッパーバー）、ｔｗ（アッパーバー）の中で、零ではない残りの２つの指令値をｔ１（アッパーバー）、ｔ２（アッパーバー）と定義する。この場合、修正電圧ベクトルＶｍ'の偶数側動作可能領域Ｚ２の域内の座標（ｔ１' （アッパーバー），ｔ２' （アッパーバー））は、ｔ１（アッパーバー）、ｔ２（アッパーバー）の大きい方の指令値を残し、小さい方の指令値を修正することから、以下数式（ＸＸＶＩI）となる。

【数27】

【0136】

以上の通り、本実施形態の電力変換装置１によれば、相電圧指令修正部４０によって、動作不能領域Ｘに属する電圧ベクトルＶｍを全電圧動作可能領域Ｚ３内の修正電圧ベクトルＶｍ'に変換してから、変調部５０が変調制御を行うことから、常に同じ変調方式を利用して変調を行うことが可能となる。結果、高変調率で制御する際に、電圧ベクトルＶｍが全電圧動作可能領域Ｚ３から部分的に外れたとしても、全て、全電圧動作可能領域Ｚ３内に修正されるので、常にコモンモードノイズを励起しない変調方式で駆動されるため、総合的にコモンモードノイズが大幅に抑制される。

【0137】

また、電力変換装置１では、相電圧指令修正部４０において、電圧ベクトルＶｍを全電圧動作可能領域Ｚ３内の修正電圧ベクトルＶｍ'に変換する際に、電圧ベクトルＶｍが属する動作不能領域Ｘに近い範囲を選定している。また、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量をフィードバックして制御を行っていることから、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量を抑制することができるので、変調部５０から出力される三相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを、安定させることが可能となる。

【0138】

図４３に、本実施形態の電力変換装置１によって変調部５０から出力される三相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの波形Ｂ（reference）及びコモンモード電圧波形Ｖｃを示す。コモンモード電圧波形Ｖｃの変動が、従来の電力変換装置１よりも大幅に抑制されることが分かる。

【0139】

（変調領域選択部における動作可能領域の選択手法の修正制御）
既に述べたように、変調領域選択部４４においてα軸を基準とした電圧ベクトルＶｍの位相θｍを参照し、図３１の相関テーブルに従って、偶数側動作可能領域Ｚ２への修正と、奇数側動作可能領域Ｚ１への修正のいずれかを選択する方式において、位相θｍの回転速度が常に正である限り、位相θｍが６０°の位相間隔毎に、変調領域選択部４４が偶数側動作可能領域Ｚ２と奇数側動作可能領域Ｚ１を交互に切り替える。

【0140】

ところで、本実施形態では、モータ８の出力制御を安定させるため、数式（Ｉ）に示すように、修正電圧ベクトルＶｍ'の修正量を、ｄｑ軸電流制御器３４にフィードバックして電流制御を行っている。修正電圧ベクトルＶｍ'は、元となる電圧ベクトルＶｍに対して位相θｍが前進・後進したり、ベクトル長が増減したりするので、これらの修正量に関する情報をｄｑ軸電流制御器３４にフィードバックして電流制御すると、出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^ref及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^refにその影響が反映される。

【0141】

電圧ベクトルＶｍの修正による相電圧指令値への影響を図４４（Ａ）に示す。図４４（Ａ）の線Ｄは、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^ref及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^refを、数式（ＩＩ）を用いてαβ軸に座標変換したα軸電圧指令値Ｖα^ref及びβ軸電圧指令値Ｖβ^ref（電圧ベクトルＶｍ）の移動軌跡を平均化して表現した概念図である。なお、この「移動軌跡の平均化」とは、実際にｄｑ軸電流制御器３４から出力される電圧ベクトルＶｍは、αβ軸において回転方向及び径方向に大きく振動しているため、その図示が困難となることから、仮想的に回転方向及び径方向にフィルタをかけて移動軌跡を均した概念である。線Ｄの領域Ｄ１に示すように、電圧ベクトルＶｍは、図３１の相関テーブルにおける偶数側動作可能領域Ｚ２と奇数側動作可能領域Ｚ１を切り替えるための切替境界位相（３０°、９０°、１５０°、２１０°、２７０°、３３０°）の近傍で逆回転することがわかる。

【0142】

図４４（Ｂ）は、この領域Ｄ１における移動軌跡の一部について、均すことなく拡大して示す概念図である。実際の電圧ベクトルＶｍは、細かく振動していることから、電圧ベクトルＶｍの移動軌跡は、切替境界位相２７０°の前後を周方向に往復する。電圧ベクトルＶｍの移動軌跡を、制御周期Ｔｓ毎の制御タイミング時系列ｋ１～ｋ７で定義し、このｋ１～ｋ７において図３１の相関テーブルをそのまま適用すると、修正先は、ｋ１：奇数側動作可能領域Ｚ１、ｋ２：奇数側動作可能領域Ｚ１、ｋ３：偶数側動作可能領域Ｚ２、ｋ４：奇数側動作可能領域Ｚ１、ｋ５：偶数側動作可能領域Ｚ２、ｋ６：奇数側動作可能領域Ｚ１、ｋ７：偶数側動作可能領域Ｚ２、ｋ８：偶数側動作可能領域Ｚ２となる。結果、ｋ３～ｋ７の短い制御期間（５制御周期）において、奇数側動作可能領域Ｚ１と偶数側動作可能領域Ｚ２が交互に切り替わることになり、図４３の点線Ｃで示す領域のように、意図しないコモンモード電圧変動が励起されてしまう。

【0143】

そこで、変調領域選択部４４では、図３１の相関テーブルに修正を加える。具体的には、電圧ベクトルＶｍが逆回転して、切替境界位相（図４４（Ｂ）では２７０°）を、逆回転方向に通過し、逆回転先の動作可能領域（図４４（Ｂ）では奇数側動作可能領域Ｚ１）が選択されようとする場合、それを強制的に、逆回転前の動作可能領域（図４４（Ｂ）では偶数側動作可能領域Ｚ２）に置き換える。つまり、制御タイミング時系列のｋ３→ｋ４のように、電圧ベクトルＶｍが逆回転して、逆回転前の偶数側動作可能領域Ｚ２→逆回転後の奇数側動作可能領域Ｚ１と選択され得る場合は、ｋ４おける選択を、逆回転前の偶数側動作可能領域Ｚ２に強制的に置き換える。同様に、制御タイミング時系列のｋ５→ｋ６のように、電圧ベクトルＶｍが逆回転して、逆回転前の偶数側動作可能領域Ｚ２→逆回転後の奇数側動作可能領域Ｚ１と選択され得る場合は、ｋ６おける選択を、逆回転前の偶数側動作可能領域Ｚ２に強制的に置き換える。つまり、切替境界位相での切替に関して、正転方向の一方向特性を持たせるようにし、逆回転方向の切り替えを禁止する。

【0144】

この修正制御を実行するために、変調領域選択部４４は、現在の制御タイミングｋから、次の（未来の）制御タイミングｋ＋１における、ｄｑ軸電流制御器３４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^ref及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^refを、以下の数式（ＸＸＶＩＩＩ）で推測する。

【数28】

【0145】

推定されるｄ軸電圧指令値Ｖｄ^ref及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^refから位相θｍを算出することで、次回の制御タイミングｋ＋１で、電圧ベクトルＶｍが逆回転し、しかも、切替境界位相を逆回転方向に通過するか否かを判定することができる。逆回転方向に通過した場合に限って、逆回転前の動作可能領域を選択すればよい。

【0146】

図４５に、変調領域選択部４４において修正制御を加えた場合に、変調部５０から出力される三相電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗの波形Ｂ（reference）及びコモンモード電圧波形Ｖｃを示す。コモンモード電圧波形Ｖｃの変動が、図４３の変動と比較して抑制されることが分かる。

【0147】

以上、本実施形態では、基本ベクトル領域Ｂの中の一部領域を利用した変調方式として、奇数電圧ＲＳＰＷＭ、偶数電圧ＲＳＰＷＭ、または、全電圧ＲＳＰＷＭを例示したが、本発明はこれに限定されず、他の変調方式を採用できる。また、本実施形態では、変調部５０が、奇数電圧ＲＳＰＷＭを実行する奇数電圧変調処理部５２と、偶数電圧ＲＳＰＷＭを実行する偶数電圧変調処理部５４の２つの変調方式を有する場合を例示したが、本発明は、これに限られない。変調部５０が、単一の変調方式を有しても良い。更に、変調部５０が、他の第１変調方式を実行する第一変調処理部と、他の第２変調方式を実行する第二変調処理部を有するようにし、これらを適宜切り替えても良い。また更に、本発明では、変調部５０が、３種以上の変調方式を採用し、これらを適宜切り替えることもできる。

【0148】

また、本実施形態では、相電圧指令修正部４０における（手法Ａ）として、動作不能領域と電圧動作可能領域の境界上へ電圧ベクトルＶｍを修正する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、この境界よりも内側に修正することもできる。また、電圧ベクトルの修正手法となる（手法Ａ）（手法Ｂ）（手法Ｃ）（手法Ｄ）は例示であり、他の修正手法を採用できる。例えば、（手法Ａ）（手法Ｂ）（手法Ｃ）の組み合わせる事例として、例えば図４６に示すように、電圧ベクトルＶｍの座標から、最も近い境界線Ｙ１に対して垂線Ｇを定義し、この垂線Ｇと境界線Ｙ１の交点に、修正電圧ベクトルＶｍ'を修正することも好ましい。

【0149】

また、上記各実施例では電動圧縮機のモータ（負荷）の駆動を例に説明したが、それに限らず、電動圧縮機のモータ以外のモータを駆動する場合も有効である。更に、インバータにより直流電圧を交流電圧に変換して負荷に印加する各種電力変換装置に本発明は適用可能である。

【符号の説明】

【0150】

１電力変換装置
８モータ
１８Ａ～１８Ｆ上下アームスイッチング素子
１９ＵＵ相インバータ
１９ＶＶ相インバータ
１９ＷＷ相インバータ
２１制御装置
２７インバータ回路
２８ｄｑ軸電流指令演算部
３３相電圧指令演算部
３４ｄｑ軸電流制御器
３５座標変換部
３６ＰＷＭ信号生成部
３７ゲートドライバ
４０相電圧指令修正部
４２変調域内判定部
４４変調領域選択部
４６修正指令計算部
４８修正指令選択部
４９フィードバック処理部
５０変調部

【図1】