特許 7589205 電力変換装置及び電力変換方法

(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】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】電力変換装置及び電力変換方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/49 20070101AFI20241118BHJP

   H02M 7/487 20070101ALI20241118BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20241118BHJP

【ＦＩ】

H02M7/49

H02M7/487

H02P27/06

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022144051

(22)【出願日】2022-09-09

(65)【公開番号】P2024039465

(43)【公開日】2024-03-22

【審査請求日】2023-06-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】猪又 健太朗

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 明

(72)【発明者】

【氏名】井脇 隆議

(72)【発明者】

【氏名】蛭子 譲治

(72)【発明者】

【氏名】福丸 伸吾

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１８４３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５７１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１００３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４９

Ｈ０２Ｍ ７／４８７

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電位を有する第１点と、前記第１電位よりも高い第２電位を有する第２点と、前記第１電位と前記第２電位との間の中性電位を有する中性点とのそれぞれと、モータとの間を接続・遮断することで、前記モータに電流を供給するスイッチング回路と、
前記中性電位を目標範囲内に維持するように前記スイッチング回路を制御する中性電位制御部と、
少なくとも前記中性電位制御部が前記スイッチング回路を制御する際に、前記モータが発生する駆動力に影響しないように前記モータへの供給電流を大きくする電流制御部と、
を備える電力変換装置。

【請求項2】

前記電流制御部は、少なくとも前記中性電位制御部が前記スイッチング回路を制御する際に、前記モータが発生する駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくして、前記供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するように前記スイッチング回路を制御する、
請求項１記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１点と前記中性点とに接続された第１コンデンサと、
前記第２点と前記中性点とに接続された第２コンデンサと、
を更に備え、
前記中性電位制御部は、前記スイッチング回路が前記第１コンデンサと前記モータとの間で電流を通流させる期間の長さと、前記スイッチング回路が前記第２コンデンサと前記モータとの間で電流を通流させる期間の長さとの関係を変更することで、前記中性電位を前記目標範囲内に維持する、
請求項１記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記スイッチング回路は、前記中性電位と前記第１電位との差に対応する電圧を前記モータに印加する第１期間と、前記第２電位と前記中性電位との差に対応する電圧を前記モータに印加する第２期間と、を含むスイッチングパターンを繰り返し、
前記中性電位制御部は、前記スイッチングパターンにおける前記第１期間の長さと前記第２期間の長さとの関係を変更することで、前記中性電位を前記目標範囲内に維持する、
請求項３記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記中性電位制御部は、前記供給電流の供給方向と、前記中性電位とに基づいて、前記中性電位を前記目標範囲内に維持するように前記第１期間の長さと前記第２期間の長さとの関係を変更する、
請求項４記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記電流制御部は、
前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくする際に、前記モータの磁極方向に対応する第１電流指令を算出し、
目標駆動力に応じた前記駆動力を前記モータに発生させるように、前記磁極方向に垂直な方向に対応する第２電流指令を前記第１電流指令に基づいて算出し、
前記第１電流指令及び前記第２電流指令に前記供給電流を対応させるように前記スイッチング回路を制御する、
請求項１～５のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくする制御を行う第１制御モードと、前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくする制御を行わない第２制御モードと、を前記中性電位の変動の大きさに基づいて切り替える制御モード切替部を更に備える、
請求項１記載の電力変換装置。

【請求項8】

前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくする制御を行う第１制御モードと、前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくする制御を行わない第２制御モードと、を前記供給電流の大きさに基づいて切り替える制御モード切替部を更に備える、
請求項１記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記電流制御部は、
前記第１制御モードにおいては、
前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくするように電流指令を算出し、
前記第２制御モードにおいては、
目標駆動力に応じた前記駆動力を前記モータに発生させるための前記供給電流を最小化するように前記電流指令を算出し、
前記電流指令に前記供給電流を対応させるように前記スイッチング回路を制御する、
請求項７又は８記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記電流制御部は、
前記第１制御モードにおいては、
前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくするように電流指令を算出し、
前記第２制御モードにおいては、
前記スイッチング回路から前記モータへの印加電圧を所定の上限電圧レベルに維持しつつ、目標駆動力に応じた前記駆動力をモータに発生させるように前記電流指令を算出し、
前記電流指令に前記供給電流を対応させるように前記スイッチング回路を制御する、
請求項７又は８記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記電流制御部は、
所定の制御目標値と、所定の制御対象値との偏差を縮小しつつ、目標駆動力に応じた前記駆動力を前記モータに発生させるように電流指令を算出する第１演算部と、
前記駆動力に影響しないように前記供給電流を大きくするように電流指令を補正する第２演算部と、
前記電流指令に前記供給電流を対応させるように前記スイッチング回路を制御する制御部と、
を有する、請求項１～５のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記第１演算部は、
前記第２演算部により前記電流指令が補正されない場合に、前記偏差を積分し、前記偏差と前記偏差の積分結果とに基づいて前記電流指令を算出し、
前記第２演算部により前記電流指令が補正される場合に、前記偏差の積分を停止し、前記偏差に基づいて前記電流指令を算出する、
請求項１１記載の電力変換装置。

【請求項13】

前記電流制御部は、
前記スイッチング回路から前記モータへの印加電圧が所定の基準電圧レベルを超えている場合には、前記駆動力に影響しないように前記モータに生じる逆起電力を弱める電流を付加して前記供給電流を大きくし、
前記印加電圧が前記基準電圧レベルを下回っている場合には、前記駆動力に影響しないように前記逆起電力を強める電流を付加して前記供給電流を大きくする、
請求項１～５のいずれか一項記載の電力変換装置。

【請求項14】

請求項１～５のいずれか一項記載の前記電力変換装置と、
前記モータと、
を備え、
前記モータは同期モータである、駆動システム。

【請求項15】

第１電位を有する第１点と、前記第１電位よりも高い第２電位を有する第２点と、前記第１電位と前記第２電位との間の中性電位を有する中性点と、のそれぞれと、モータとの間をスイッチング回路により接続・遮断することで、前記モータに電流を供給することと、
前記中性電位を目標範囲内に維持するように前記スイッチング回路を制御する中性電位制御を行うことと、
少なくとも前記中性電位制御を行う際に、前記モータが発生する駆動力に影響しないように前記モータへの供給電流を大きくすることと、
を含む電力変換方法。

【請求項16】

少なくとも前記中性電位制御を行う際に、前記モータが発生する駆動力に影響しないように前記モータへの供給電流を大きくして、前記供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するように前記スイッチング回路を制御する、
請求項１５記載の電力変換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置及び電力変換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、三相中性点クランプ式ＰＷＭインバータが開示されている。三相中性点クランプ式ＰＷＭインバータは、三相分の中性点クランプ式ＰＷＭインバータのレグを有する。中性点クランプ式ＰＷＭインバータのレグは、正母線と相電圧出力端子間に直列接続された第１及び第２のスイッチ素子と、負母線と相電圧出力端子間に直列接続された第３及び第４のスイッチ素子とを有する。第１と第２のスイッチ素子の接続点、及び第３と第４のスイッチ素子の接続点は、それぞれクランプ素子を介して中性線に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３８４１２５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、マルチレベルで電圧を出力する電力変換において、電力の制御性を向上させるのに有効な電力変換装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る電力変換装置は、第１電位を有する第１点と、第１電位よりも高い第２電位を有する第２点と、第１電位と第２電位との間の中性電位を有する中性点とのそれぞれと、モータとの間を接続・遮断することで、モータに電流を供給するスイッチング回路と、中性電位を目標範囲内に維持するようにスイッチング回路を制御する中性電位制御部と、少なくとも中性電位制御部がスイッチング回路を制御する際に、モータが発生する駆動力に影響しないようにモータへの供給電流を大きくする電流制御部と、を備える。

【0006】

本解除の他の側面に係る電力変換方法は、第１電位を有する第１点と、第１電位よりも高い第２電位を有する第２点と、第１電位と第２電位との間の中性電位を有する中性点と、のそれぞれと、モータとの間をスイッチング回路により接続・遮断することで、モータに電流を供給することと、中性電位を目標範囲内に維持するようにスイッチング回路を制御する中性電位制御を行うことと、少なくとも中性電位制御を行う際に、モータが発生する駆動力に影響しないようにモータへの供給電流を大きくすることと、を含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、マルチレベルで電圧を出力する電力変換において、電力の制御性を向上させるのに有効な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】駆動システムの構成を例示する模式図である。

【図2】電流指令生成部の構成を例示するブロック図である。

【図3】ＦＢ型省エネ演算部の構成を例示するブロック図である。

【図4】ＦＢ型定出力演算部の構成を例示するブロック図である。

【図5】電流調節部の構成を例示するブロック図である。

【図6】制御回路のハードウェア構成を例示するブロック図である。

【図7】電力変換手順を例示するフローチャートである。

【図8】中性電位の制御手順を例示するフローチャートである。

【図9】電流指令の生成手順を例示するフローチャートである。

【図10】ＦＢ型省エネ演算手順を例示するフローチャートである。

【図11】ＦＢ型定出力演算手順を例示するフローチャートである。

【図12】電流調節手順を例示するフローチャートである。

【図13】電流調節手順を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0010】

〔駆動システム〕
図１に示す駆動システム１は、モータ２が発生する駆動力により対象物を駆動するシステムである。駆動システム１は、モータ２と、電力変換装置３とを備える。モータ２は、電力の供給に応じて駆動力を発生させる。モータ２は、例えばＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータ、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータ、又はシンクロナスリラクタンスモータ等の同期モータである。モータ２はインダクションモータであってもよい。モータ２は、パルスジェネレータ４を有してもよい。パルスジェネレータ４は、磁極位置の移動（例えばロータの回転）に応じてパルス信号を生成する。電力変換装置３は、電源９から供給された一次側電力を二次側電力に変換し、二次側電力をモータ２に供給する。

【0011】

電源９の一例としては、電力会社により運用される電力系統等が挙げられる。一次側電力及び二次側電力は、直流電力であってもよく、交流電力であってもよい。二次側電力は交流電力である。以下、一次側電力及び二次側電力の両方が三相交流電力である場合の構成を例示する。

【0012】

図１に示すように、電力変換装置３は、電力変換回路１０と、制御回路１００とを備える。電力変換回路１０は、一次側電力を二次側電力に変換する。電力変換回路１０は、第１電位と、第１電位よりも高い第２電位と、第１電位と第２電位との間の中性電位との組合せにより、二次側の相間に交流電圧を印加する。二次側の相間に交流電圧が印加されることにより、モータ２に交流電流が供給される。

【0013】

例えば電力変換回路１０は、第１点１１と、第２点１２と、中性点１３と、第１コンデンサ１４と、第２コンデンサ１５と、スイッチング回路１６とを有する。第１点１１は第１電位を有する。第２点１２は第２電位を有する。中性点１３は中性電位を有する。第１コンデンサ１４は第１点１１と中性点１３とに接続されている。第２コンデンサ１５は第２点１２と中性点１３とに接続されている。中性点１３の中性電位は、第１コンデンサ１４に蓄積された電荷と、第２コンデンサ１５に蓄積された電荷との関係によって定まる。スイッチング回路１６は、第１点１１と、第２点１２と、中性点１３とのそれぞれと、モータ２との間を接続・遮断することで、モータ２に電流を供給する。第１電位と、第２電位と、中性電位との３レベルの電位を組み合わせる。このようなスイッチング回路を有する電力変換回路１０は、「中性点クランプ式インバータ」又は「スリーレベルインバータ」等と称される場合もある。

【0014】

一例として、電力変換回路１０は、入力端子７１Ｒ，７１Ｓ，７１Ｔと、出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗと、第１回路モジュール２０と、第１コンデンサ１４と、第２コンデンサ１５と、突入防止回路６１と、第２回路モジュール４０と、電流センサ８１と、電圧センサ８２，８３とを有する。入力端子７１Ｒ，７１Ｓ，７１Ｔは、電源９（一次側）の三相（例えばＲ相、Ｓ相、及びＴ相）にそれぞれ接続される。出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗは、モータ２（二次側）の三相（例えばＵ相、Ｖ相、及びＷ相）にそれぞれ接続される。

【0015】

第１回路モジュール２０は、樹脂モールド等によって複数の半導体デバイスが一つのパッケージにまとめられた集積回路であり、一次側端子２４Ｒ，２４Ｓ，２４Ｔと、整流回路２１と、一次側直流端子２５Ｐ，２５Ｎと、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎと、スイッチング回路２２と、ブレーキ回路２３と、二次側端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗとを有する。一次側端子２４Ｒ，２４Ｓ，２４Ｔは、第１回路モジュール２０外において入力端子７１Ｒ，７１Ｓ，７１Ｔにそれぞれ接続されており、電源９から一次側の三相交流の供給を受ける。

【0016】

整流回路２１は、複数のダイオードにより構成されたダイオードブリッジ回路であり、一次側の三相交流を直流に変換して一次側直流端子２５Ｐ，２５Ｎに出力する。一次側直流端子２５Ｐ，２５Ｎは、第１回路モジュール２０外において二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎに接続されている。このため、一次側直流端子２５Ｐ，２５Ｎに出力された直流は、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎに入力される。第２点１２は、一次側直流端子２５Ｐと二次側直流端子２６Ｐとの間に構成される。第１点１１は、一次側直流端子２５Ｎと二次側直流端子２６Ｎとの間に構成される。

【0017】

スイッチング回路２２は、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎに入力された直流を二次側の三相交流に変換して二次側端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗに出力する。例えばスイッチング回路２２は、アーム３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを有する。アーム３０Ｕは、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎと、二次側端子２７Ｕとの間の接続状態を、少なくとも以下の三状態のいずれかに切り替える。正極オン状態： 二次側直流端子２６Ｐから二次側端子２７Ｕへの電流を通し、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｎへの電流をブロックする。負極オン状態： 二次側直流端子２６Ｐから二次側端子２７Ｕへの電流をブロックし、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｎへの電流を通す。両極オフ状態： 二次側直流端子２６Ｐから二次側端子２７Ｕへの電流と、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｎへの電流との両方をブロックする。

【0018】

例えばアーム３０Ｕは、スイッチング素子３１，３２と、ダイオード３３，３４とを有する。スイッチング素子３１は、二次側直流端子２６Ｐと二次側端子２７Ｕとに接続されており、二次側直流端子２６Ｐから二次側端子２７Ｕへ電流を通すオン状態と、二次側直流端子２６Ｐから二次側端子２７Ｕへの電流をブロックするオフ状態とを切り替える。ダイオード３３は、スイッチング素子３１に対して逆並列となるように接続されており、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｐへ電流を通し、二次側直流端子２６Ｐから二次側端子２７Ｕへの電流をブロックする。ダイオード３３により、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｐへは常時通流が可能である。スイッチング素子３２は、二次側直流端子２６Ｎと二次側端子２７Ｕとに接続されており、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｎへ電流を通すオン状態と、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｎへの電流をブロックするオフ状態とを切り替える。ダイオード３４は、スイッチング素子３２に対して逆並列となるように接続されており、二次側直流端子２６Ｎから二次側端子２７Ｕへ電流を通し、二次側端子２７Ｕから二次側直流端子２６Ｎへの電流をブロックする。ダイオード３４により、二次側直流端子２６Ｎから二次側端子２７Ｕへは常時通流が可能である。

【0019】

スイッチング素子３１がオン状態であり、スイッチング素子３２がオフ状態であれば、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎと二次側端子２７Ｕとの間の接続状態は上記正極オン状態である。スイッチング素子３１がオフ状態であり、スイッチング素子３２がオン状態であれば、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎと二次側端子２７Ｕとの間の接続状態は上記負極オン状態である。スイッチング素子３１，３２の両方がオフ状態であれば、二次側直流端子２６Ｐ，２６Ｎと二次側端子２７Ｕとの間の接続状態は上記両極オフ状態である。

【0020】

スイッチング素子３１，３２は、例えば例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等であり、ゲート駆動信号に応じてオン状態とオフ状態とを切り替える。

【0021】

アーム３０Ｖについては、アーム３０Ｕの説明における二次側端子２７Ｕを二次側端子２７Ｖに入れ替えることにより説明される。アーム３０Ｗについては、アーム３０Ｕの説明における二次側端子２７Ｕを二次側端子２７Ｗに入れ替えることにより説明される。よって、アーム３０Ｖ，３０Ｗについての詳細な説明は省略する。

【0022】

二次側端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗは、第１回路モジュール２０外において出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗにそれぞれ接続されており、モータ２に二次側の三相交流を供給する。ブレーキ回路２３は、互いに並列に接続されたダイオードと抵抗とを有し（不図示）、必要に応じてモータ２から二次側端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗへの回生電力を上記抵抗で消費させる。

【0023】

第２コンデンサ１５は、一次側直流端子２５Ｐと二次側直流端子２６Ｐとの間の第２点１２と、中性点１３とに接続される。第１コンデンサ１４は、一次側直流端子２５Ｎと二次側直流端子２６Ｎとの間の第１点１１と、中性点１３とに接続される。突入防止回路６１は、例えば互いに並列に接続された抵抗素子とリレーとを含み、一次側直流端子２５Ｐと第２点１２との間に抵抗素子を挿入することで、電力変換装置３が電源９に接続される電源オンの際に一次側直流端子２５Ｐから第１コンデンサ１４及び第２コンデンサ１５への電流を制限し、突入電流を防止する。一次側電力を二次側電力に変換する際に、突入防止回路６１は、は上記リレーの接点で一次側直流端子２５Ｐと第２点１２との間を短絡する。

【0024】

第２回路モジュール４０は、樹脂モールド等によって、複数の半導体デバイスが一つのパッケージにまとめられた集積回路であり、一次側端子４１と、二次側端子４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗと、双方向アーム５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗとを有する。一次側端子４１は、第２回路モジュール４０外において中性点１３に接続されている。二次側端子４２Ｕ，４２Ｖ，４２Ｗは、第２回路モジュール４０外において出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗにそれぞれ接続されている。

【0025】

双方向アーム５０Ｕは、一次側端子４１と二次側端子４２Ｕとの間の接続状態を、少なくとも以下の二状態のいずれかに切り替える。双方向オン状態： 中性点１３から二次側端子４２Ｕへの電流と、二次側端子４２Ｕから中性点１３への電流との両方を通す。双方向オフ状態： 中性点１３から二次側端子４２Ｕへの電流と、二次側端子４２Ｕから中性点１３への電流との両方をブロックする。

【0026】

例えば双方向アーム５０Ｕは、スイッチング素子５１，５２と、ダイオード５３，５４とを有する。スイッチング素子５１，５２は、一次側端子４１と二次側端子４２Ｕとの間に直列に接続されている。スイッチング素子５１は、一次側端子４１から二次側端子４２Ｕへ電流を通すオン状態と、一次側端子４１から二次側端子４２Ｕへの電流をブロックするオフ状態とを切り替える。スイッチング素子５２は、二次側端子４２Ｕから一次側端子４１へ電流を通すオン状態と、二次側端子４２Ｕから一次側端子４１への電流をブロックするオフ状態とを切り替える。

【0027】

ダイオード５３は、スイッチング素子５１に対して逆並列となるように接続されており、二次側端子４２Ｕから一次側端子４１へ電流を通し、一次側端子４１から二次側端子４２Ｕへの電流をブロックする。ダイオード５４は、スイッチング素子５２に対して逆並列となるように接続されており、一次側端子４１から二次側端子４２Ｕへ電流を通し、二次側端子４２Ｕから一次側端子４１への電流をブロックする。

【0028】

スイッチング素子５１，５２の両方がオン状態であれば、スイッチング素子５１とダイオード５４とを経て一次側端子４１から二次側端子４２Ｕへ電流が通され、スイッチング素子５２とダイオード５３とを経て二次側端子４２Ｕから一次側端子４１へ電流が通される。このため、一次側端子４１と二次側端子４２Ｕとの間の接続状態は上記双方向オン状態となる。スイッチング素子５１，５２の両方がオフ状態であれば、スイッチング素子５１とダイオード５３とによって一次側端子４１から二次側端子４２Ｕへの電流がブロックされ、スイッチング素子５２とダイオード５４とによって二次側端子４２Ｕから一次側端子４１への電流がブロックされる。このため、一次側端子４１と二次側端子４２Ｕとの間の接続状態は上記双方向オフ状態となる。

【0029】

スイッチング素子５１，５２は、例えば例えばパワーＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴ等であり、ゲート駆動信号に応じてオン状態とオフ状態とを切り替える。双方向アームは、互いに逆並列接続されたＲＧ－ＩＧＢＴにより構成されてもよい。

【0030】

双方向アーム５０Ｖについては、双方向アーム５０Ｕの説明における二次側端子４２Ｕを二次側端子４２Ｖに入れ替えることにより説明される。双方向アーム５０Ｗについては、双方向アーム５０Ｕの説明における二次側端子４２Ｕを二次側端子４２Ｗに入れ替えることにより説明される。よって、双方向アーム５０Ｖ，５０Ｗについての詳細な説明は省略する。

【0031】

第１回路モジュール２０のスイッチング回路２２と、５０とは、上述したスイッチング回路１６を構成する。例えばスイッチング回路１６は、アーム３０Ｕを正極オン状態とし、双方向アーム５０Ｕを双方向オフ状態とすることで出力端子７２Ｕを第２電位とし、アーム３０Ｕを負極オン状態とし、双方向アーム５０Ｕを双方向オフ状態とすることで出力端子７２Ｕを第１電位とし、アーム３０Ｕを両極オフ状態都とし、双方向アーム５０Ｕを双方向オン状態とすることで出力端子７２Ｕを中性電位とする。

【0032】

出力端子７２Ｖに対するスイッチング回路１６の機能は、出力端子７２Ｕに対するスイッチング回路１６の機能の説明において、アーム３０Ｕをアーム３０Ｖに入れ替え、双方向アーム５０Ｕを双方向アーム５０Ｖに入れ替え、出力端子７２Ｕを出力端子７２Ｖに入れ替えることで説明される。出力端子７２Ｗに対するスイッチング回路１６の機能は、出力端子７２Ｕに対するスイッチング回路１６の機能の説明において、アーム３０Ｕをアーム３０Ｗに入れ替え、双方向アーム５０Ｕを双方向アーム５０Ｗに入れ替え、出力端子７２Ｕを出力端子７２Ｗに入れ替えることで説明される。

【0033】

電流センサ８１は、出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗに流れる二次側電流（スイッチング回路１６からモータ２への供給電流）を検出する。例えば電流センサ８１は、出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗのそれぞれの電流を検出するように構成されていてもよいし、出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗのいずれか二相の電流を検出するように構成されていてもよい。零相電流が生じない限り、出力端子７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗの電流の合計はゼロなので、二相の電流を検出する場合にも全相の電流の情報が得られる。電圧センサ８２は、第２点１２と中性点１３との間の電位差を検出する。電圧センサ８３は、中性点１３と第１点１１との間の電位差を検出する。

【0034】

電圧センサ８２，８３による検出結果は、中性点１３の中性電位を表す。例えば、電圧センサ８２による検出結果と、電圧センサ８３による検出結果との差の半分は、第１電位と第２電位との平均電位と中性電位との差に相当する。

【0035】

以上に示した電力変換回路１０の構成はあくまで一例である。第１電位を有する第１点と、第２電位を有する第２点と、中性電位を有する中性点とのそれぞれと、モータとの間を接続・遮断することで、モータに電流を供給するものである限り、電力変換回路１０の構成は適宜変更可能である。例えば、整流回路２１と、スイッチング回路２２とが互いに別のモジュールとして設けられていてもよい。スイッチング回路２２が、整流回路２１及びブレーキ回路２３とは別のモジュールとして設けられていてもよい。一次側電力が蓄電池等の直流電力であれば、整流回路２１とブレーキ回路２３が省略され、スイッチング回路２２が単独でモジュール化されていてもよい。図示において、内部の双方向アーム５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗは、コレクタ、カソード同士が接続された直列接続にて構成されているが、双方向アーム５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗは、エミッタ、アノードまたはＭＯＳ－ＦＥＴの場合はソース同士が接続された直列接続にて構成されていてもよく、ＲＢ－ＩＧＢＴの逆並列接続にて構成されていてもよい、双方向アーム５０Ｕ，５０Ｖ，５０Ｗは、それぞれ個別のモジュールに分割されていてもよく、ＩＧＢＴやＲＧ－ＩＧＢＴ、ＭＯＳ－ＦＥＴ，ダイオードのディスクリート部品を使って構成されていてもよい。

【0036】

制御回路１００は、第１電位と、第２電位と、中性電位との組合せにより、二次側の相間に交流電圧を印加するように電力変換回路１０を制御する。例えば制御回路１００は、電圧指令の大きさが所定の基準値より小さい場合に、二次側のいずれの二相間にも同じ電位同士の組合せ、第１電位と中性電位との組合せ、又は第２電位と中性電位との組み合わせによって電圧を印加する。例えば制御回路１００は、同じ電位同士に対応するゼロ電圧を相間に印加する０電位期間と、中性電位と第１電位との差に対応する電圧を相間に印加する第１期間と、第２電位と中性電位との差に対応する電圧を相間に印加する第２期間とを含み、第２電位と第１電位との差に対応する電圧を相間に印加する第３期間を含まず、第１電位と第２電位と中性電位とをそれぞれの相に印加する第４期間も含まないスイッチングパターンを繰り返すようにスイッチング回路１６を制御する。

【0037】

制御回路１００は、電圧指令の大きさが上記基準値より大きい場合に、二次側の少なくともいずれか二相間に第１電位と第２電位との組合せによって電圧を印加する。例えば制御回路１００は、上記第１期間及び第２期間に加えて、上記第３期間及び第４期間とを含むスイッチングパターンを繰り返すようにスイッチング回路１６を制御する。

【0038】

このように、第１電位及び第２電位に加え、中性電位によっても相間に交流電圧を印加する構成において、電力の制御性を向上させるためには、中性電位の安定化が必要である。上述したように、中性点１３の中性電位は、第１コンデンサ１４に蓄積された電荷と、第２コンデンサ１５に蓄積された電荷との関係によって定まる。このため、第１コンデンサ１４に蓄積された電荷と、第２コンデンサ１５に蓄積された電荷との関係は、例えば中性電位と第１電位との差に対応する電圧を相間に印加する第１期間の長さと、第２電位と中性電位との差に対応する電圧を相間に印加する第２期間の長さとの関係によって調節可能である。

【0039】

しかしながら、駆動力の発生のためにモータに出力される電流が小さい場合（例えば無負荷運転時）においては、第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更しても、第１コンデンサ１４の電荷と第２コンデンサ１５の電荷とが増減し難いため、中性電位が変化し難い。そこで、制御回路１００は、中性電位を目標範囲内に維持するようにスイッチング回路１６を制御する中性電位制御を行うことと、少なくとも中性電位制御を行う際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくすることと、を実行するように構成されている。

【0040】

この構成によれば、モータ２に発生させる駆動力が小さい場合であっても、モータへの供給電流が下限電流レベル以上に維持される。これにより、スイッチング回路１６の制御による中性電位の変更が容易になる。なお、無負荷運転時等において中性電位を変更し難くなる状況は、特に同期モータにおいて顕著に発生し得るが、高効率のインダクションモータ等においても発生し得る。

【0041】

例えば制御回路１００は、機能上の構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として、中性電位制御部１１１と、電流制御部１１２とを有する。中性電位制御部１１１は、上記中性電位制御を繰り返し行う。例えば中性電位制御部１１１は、スイッチング回路１６が第１コンデンサ１４とモータ２との間で電流を通流させる期間の長さと、スイッチング回路１６が第２コンデンサ１５とモータ２との間で電流を通流させる期間の長さとの関係を変更することで、中性電位を目標範囲内に維持する。更に、スイッチング回路１６が第１電位と第２電位と中性電位とをそれぞれの相に印加して第１コンデンサ１４及び第２コンデンサ１５とモータ２との間で電流を通流させる期間の長さを変更することで、中性電位を目標範囲内に維持してもよい。目標範囲は、第１電位と第２電位との平均電位を含む。例えば目標範囲は、上記平均電位を中心として所定の幅を有する範囲である。

【0042】

一例として中性電位制御部１１１は、上述したスイッチングパターンにおける第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更することで、中性電位を目標範囲内に維持する、中性電位を目標範囲内に維持するために、第１期間の長さと第２期間の長さとをいかなる関係にすべきかは、供給電流の方向によっても変わる。そこで、中性電位制御部１１１は、供給電流の供給方向と、中性電位とに基づいて、中性電位を目標範囲内に維持するように第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更してもよい。

【0043】

例えば中性電位制御部１１１は、電流センサ８１の検出結果に基づいて供給電流の供給方向を算出し、電圧センサ８２，８３の検出結果に基づいて中性電位を算出し、算出した供給方向と、算出した中性電位とに基づいて、中性電位を目標範囲内に維持するように第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する。

【0044】

電流制御部１１２は、少なくとも中性電位制御部１１１がスイッチング回路１６を制御する際（中性電位制御を行う際）に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するようにスイッチング回路１６を制御する。例えば電流制御部１１２は、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するように電流指令を変更し、供給電流を変更済みの電流指令に対応させるようにスイッチング回路１６を制御する。

【0045】

下限電流レベルは、例えば電流の大きさ（電流ベクトルの長さ、又は電流の振幅）の下限を表す数値である。例えば下限電流レベルは、中性電位を目標範囲内に維持する制御に必要な大きさに予め定められている。中性電位を目標範囲内に維持する制御に必要な大きさは、例えばモータ２の定格電流に対し所定の比率（例えば数％～数十％）を乗算した値に設定される。制御回路１００は、下限電流レベルをユーザが任意に設定し得るように構成されていてもよい。

【0046】

例えば電流制御部１１２は、機能ブロックとして、電流指令生成部１１３と、磁極位置検出部１１６と、座標変換部１１７と、電圧指令生成部１１４と、ＰＷＭ制御部１１５とを有する。電流指令生成部１１３は、上記電流指令を生成する。

【0047】

例えば電流指令生成部１１３は、回転座標系におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆを所定の制御周期で繰り返し生成する。回転座標系は、磁極位置の移動と共に回転する座標系であり、ｄ軸及びｑ軸を有する。ｄ軸は磁極位置へ向かう座標軸であり、ｑ軸はｄ軸に対して垂直な座標軸である。ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆは、ｄ軸電流に対する指令であり、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆは、ｑ軸電流に対する指令である。ｄ軸電流は、ｄ軸方向に沿った磁束をモータ２に発生させる電流であり、ｑ軸電流は、ｑ軸方向に沿った磁束をモータ２に発生させる電流である。

【0048】

一例として、電流指令生成部１１３は、目標駆動力（例えば目標トルクＴ＿ｒｅｆ）に対応する駆動力（例えばトルク）をモータ２に発生させるようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆを生成する。電流指令生成部１１３によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆの生成手法については後述する。

【0049】

磁極位置検出部１１６は、モータ２の磁極位置θを検出する。磁極位置θは、例えば固定座標系における磁極方向の位相角（電気角）により表される。例えば磁極位置検出部１１６は、パルスジェネレータ４が生成するパルス信号に基づいて磁極位置θを検出する。モータ２がパルスジェネレータ４を有しない場合、磁極位置検出部１１６は、モータ２に印加される電圧、及びモータ２に通流する電流等に基づいて磁極位置θを推定してもよい。

【0050】

座標変換部１１７は、電流センサ８１により検出された相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対し座標変換を行って、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。

【0051】

電圧指令生成部１１４は、供給電流を電流指令に対応させるための電圧指令を生成する。例えば電圧指令生成部１１４は、電流指令生成部１１３によりｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆとが算出される度に、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとｄ軸電流Ｉｄとの偏差と、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆとｑ軸電流Ｉｑとの偏差とを縮小するようにｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆを算出する。ｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆはｄ軸電圧に対する指令であり、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆはｑ軸電圧に対する指令である。ｄ軸電圧は、ｄ軸電流と同じ方向に印加される電圧であり、ｑ軸電圧は、ｑ軸電流と同じ方向に印加される電圧である。

【0052】

ＰＷＭ制御部１１５は、電圧指令に対応する電圧をモータ２に印加するようにスイッチング回路１６を制御する。例えばＰＷＭ制御部１１５は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆとが算出される度に、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆとに対応する電圧をモータ２に印加するように上述したスイッチングパターンを算出し、スイッチングパターンを繰り返すようにスイッチング回路１６を制御する。これにより、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆに供給電流を対応させるようにスイッチング回路１６が制御されることとなる。

【0053】

上述した中性電位制御部１１１は、ＰＷＭ制御部１１５が算出したスイッチングパターンにおいて、第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する。例えば中性電位制御部１１１は、第１期間の長さと第２期間の長さとの合計長さを変更することなく、第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する。

【0054】

このような電流制御部１１２の構成において、電流指令生成部１１３は、少なくとも中性電位制御部１１１がスイッチング回路１６を制御する際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するように電流指令を算出する。例えば電流指令生成部１１３は、スイッチング回路１６が二次側に供給し得る最大電流の範囲内において、定トルク曲線に沿って、供給電流を大きくする。定トルク曲線とは、駆動力が一定に保たれる場合におけるｄ軸電流Ｉｄとｑ軸電流Ｉｑとの関係を回転座標系において表す曲線である。

【0055】

例えば電流指令生成部１１３は、供給電流の大きさを下限電流レベル以上にするように、モータ２の磁極方向に対応する第１電流指令を算出し、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるように、磁極方向に垂直な方向に対応する第２電流指令を第１電流指令に基づいて算出する。一例として、電流指令生成部１１３は、供給電流の大きさを下限電流レベル以上にするようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆを算出し、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆをｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆに基づいて算出する。

【0056】

電流指令生成部１１３は、所定の制御目標値と、所定の制御対象値との偏差を縮小しつつ、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるように電流指令を算出する第１演算部と、中性電位制御部１１１が中性電位制御を行う際には、駆動力に影響しないように供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するように電流指令を補正する第２演算部とを有してもよい。

【0057】

第１演算部は、第２演算部により電流指令が補正されない場合に、上記偏差を積分し、偏差と偏差の積分結果とに基づいて電流指令を算出し、第２演算部により電流指令が補正される場合に、偏差の積分を停止し、偏差に基づいて電流指令を算出してもよい。

【0058】

図２は、電流指令生成部１１３の構成を例示するブロック図である。図２に示す電流指令生成部１１３は、ＦＦ型省エネ演算部１２１と、ＦＢ型省エネ演算部１２２と、探査信号重畳部１２４と、ＦＢ型定出力演算部１２３と、電流調節部１２５とを有する。ＦＢ型省エネ演算部１２２は上記第１演算部の一例であり、ＦＢ型定出力演算部１２３も上記第１演算部の一例である。電流調節部１２５は上記第２演算部の一例である。

【0059】

ＦＦ型省エネ演算部１２１は、目標駆動力（例えば目標トルクＴ＿ｒｅｆ）に応じた駆動力（例えばトルク）をモータ２に発生させるための供給電流を最小化するように電流指令（例えばｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０）を算出する。例えばＦＦ型省エネ演算部１２１は、目標トルクＴ＿ｒｅｆとｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０との関係を表すように予め生成されたトルク－電流プロファイルと、目標トルクＴ＿ｒｅｆの現在値とに基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０を算出し、目標トルクＴ＿ｒｅｆとｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０とに基づいてｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０を算出する。トルク－電流プロファイルは、シミュレーション又は実機試験などにより生成される。

【0060】

ＦＢ型省エネ演算部１２２は、目標トルクＴ＿ｒｅｆに対して供給電流が最小化されているか否かを表すフィードバック値に基づいて、目標トルクＴ＿ｒｅｆに対する供給電流を最小化するように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０を補正してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１を算出する。例えばＦＢ型省エネ演算部１２２は、駆動力の変動を抑えつつ電流の位相（回転座標系においてｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑにより表される電流ベクトルの位相角）を変動させた場合に、電流の位相変動に対応して電力に生じる変動をフィードバック値として取得する。以下、電流の位相変動に対応して電力に生じる変動を、単に「電力変動」という。ＦＢ型省エネ演算部１２２は、電力変動をゼロに近付けるように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０の位相角を変更してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１を算出する。ＦＢ型省エネ演算部１２２が行うＦＢ型省エネ演算の詳細については、特許第５５２６９７５号等にも記載されている。

【0061】

例えば図３に示すように、ＦＢ型省エネ演算部１２２は、機能ブロックとして、有効電力算出部１３１と、探査成分抽出部１３２と、補正角算出部１３３と、電流補正部１３４とを有する。有効電力算出部１３１は、固定座標系における電流と、固定座標系における電圧指令とに基づいて、スイッチング回路１６からモータ２に供給される有効電力Ｐを算出する。

【0062】

固定座標系は、例えばα軸及びβ軸を有する。α軸は、例えば二次側のいずれか一相の方向に合わせられた座標軸であり、β軸はα軸に垂直な座標軸である。固定座標系における電流は、α軸に対応するα軸電流Ｉαと、β軸に対応するβ軸電流Ｉβとを含む。固定座標系における電圧は、α軸に対応するα軸電圧Ｖαと、β軸に対応するβ軸電圧Ｖβとを含む。α軸電流Ｉα及びβ軸電流Ｉβは、例えば、相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて座標変換部１１７により算出される（図２参照）。α軸電圧Ｖα及びβ軸電圧Ｖβは、例えばｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆに基づいて座標変換部１１７により算出される。

【0063】

探査成分抽出部１３２は、有効電力Ｐから、上述の位相変動に対応する電力変動Ｐ０を抽出する。補正角算出部１３３は、電力変動Ｐ０と、所定の変動目標値Ｐ＿ｒｅｆ（例えばゼロ）との偏差に基づいて、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０に対する位相補正角θａｄｊを算出する。電力変動Ｐ０は、第１演算部の制御対象値の一例であり、変動目標値Ｐ＿ｒｅｆは、第１演算部の制御目標値の一例である。補正角算出部１３３は、電力変動Ｐ０と変動目標値Ｐ＿ｒｅｆとの偏差を積分し、偏差と、偏差の積分結果とに基づいて位相補正角θａｄｊを算出する。電流補正部１３４は、位相補正角θａｄｊにてｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０の位相角を補正して、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１を算出する。

【0064】

図２に戻り、ＦＢ型定出力演算部１２３は、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧を所定の上限電圧レベルに維持しつつ、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるように電流指令を算出する。例えばＦＢ型定出力演算部１２３は、電圧指令の大きさを表す電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆ（ｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆとの二乗和の平方根）が、上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍを超える場合に、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆを上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍに近付けるように、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１を算出し、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１に加算する。

【0065】

ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１の加算により、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１が変更されるが、これによりトルクが目標トルクＴ＿ｒｅｆから乖離することが無いように、後述の電流調節部１２５によってｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆが算出される。このため、ＦＢ型定出力演算部１２３が、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆを上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍ以下にするようにｄ軸電流補正値ｄＩｄ１を算出し、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１をｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１に加算すれば、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆを上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍの近傍（上限電圧レベル）に維持しつつ、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるように電流指令が算出される。速度制御器（不図示）により速度制御を行う場合には、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１の加算により、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１が変更されてもモータ２の速度が速度指令から乖離することがないように、速度制御器が出力する目標トルクＴ＿ｒｅｆが調整される場合もある。

【0066】

例えば図４に示すように、ＦＢ型定出力演算部１２３は、機能ブロックとして、電流補正値算出部１４１と、リミッタ１４２とを有する。電流補正値算出部１４１は、上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍと、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆとの偏差を積分し、偏差と、偏差の積分結果とに基づいてｄ軸電流補正値ｄＩｄ１を算出する。リミッタ１４２は、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１をゼロ以下に制限するリミット処理を行う。このため、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆが上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍよりも小さい場合には、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１はゼロとなり、ＦＢ型定出力演算部１２３によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更は行われないこととなる。電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆは、第１演算部の制御対象値の一例であり、上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍは、第１演算部の制御目標値の一例である。

【0067】

リミッタ１４２は、リミット処理済みのｄ軸電流補正値ｄＩｄ１をｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１に加算する。また、リミッタ１４２は、ＦＢ型定出力演算部１２３によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更が行われるか否かを表す制御信号Ｃｎｔ１をＦＢ型省エネ演算部１２２に出力する。例えばリミッタ１４２は、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１がゼロであるか否かを表す信号をＦＢ型省エネ演算部１２２に出力する（図２参照）。ＦＢ型省エネ演算部１２２の補正角算出部１３３は、制御信号Ｃｎｔ１に基づき、ＦＢ型定出力演算部１２３によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更が行われることを認識した場合に、電力変動Ｐ０と変動目標値Ｐ＿ｒｅｆとの偏差の積分を停止し、偏差に基づいて位相補正角θａｄｊを算出する。

【0068】

図２に戻り、探査信号重畳部１２４は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１（ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１が加算されたｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１）と、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１とに、上述した位相変動を発生させるように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１に探査信号を重畳してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ２を算出する。

【0069】

電流調節部１２５は、少なくとも中性電位制御部１１１がスイッチング回路１６を制御する際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するように電流指令を算出する。一例として、電流調節部１２５は、供給電流の大きさを下限電流レベル以上にするようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の大きさを変更してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆを算出し、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆをｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆに基づいて算出する。

【0070】

電流調節部１２５は、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の大きさを変更するか否かを表す制御信号Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３をＦＢ型省エネ演算部１２２及びＦＢ型定出力演算部１２３にそれぞれ出力する。ＦＢ型省エネ演算部１２２の補正角算出部１３３は、制御信号Ｃｎｔ２に基づき、電流調節部１２５によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われることを認識した場合に、電力変動Ｐ０と変動目標値Ｐ＿ｒｅｆとの偏差の積分を停止し、偏差に基づいて位相補正角θａｄｊを算出する。ＦＢ型定出力演算部１２３の電流補正値算出部１４１は、制御信号Ｃｎｔ３に基づき、電流調節部１２５によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われることを認識した場合に、上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍと、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆとの偏差の積分を停止し、偏差に基づいてｄ軸電流補正値ｄＩｄ１を算出する。

【0071】

例えば図５に示すように、電流調節部１２５は、機能ブロックとして、モード切替部１５１と、電流算出部１５２と、電流調節値算出部１５３と、強め・弱め切替部１５４と、駆動力調節部１５５と、動作フラグ生成部１５６とを有する。モード切替部１５１は、供給電流の大きさを下限電流レベル以上に維持する制御を行う第１制御モードと、供給電流の大きさを下限電流レベル以上に維持する制御を行わない第２制御モードと、を中性電位の変動の大きさに基づいて切り替える。例えばモード切替部１５１は、例えば、電圧センサ８２による検出結果と、電圧センサ８３による検出結果との差に基づいて、第１電位と第２電位との平均電位と中性電位との差（平均電位からの中性電位の変動）の大きさを評価し、評価結果に基づいて第１制御モードと第２制御モードとを切り替える。

【0072】

例えばモード切替部１５１は、電圧センサ８２により検出された電位差Ｖｐｍと、電圧センサ８３により検出された電位差Ｖｍｎとの差の絶対値を中性電位の変動レベルとして算出し、変動レベルが所定の変動閾値よりも大きい場合に、供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロより大きい所定値にする。変動レベルが上記変動閾値よりも小さい場合に、モード切替部１５１は供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロにする。所定値は、上述した下限電流レベルであってもよく、下限電流レベルに所定のマージンを加算した値であってもよい。後述するように、供給電流目標値Ｉａｍｐがゼロより大きい場合には第１制御モードによる制御が実行され、供給電流目標値Ｉａｍｐがゼロより小さい場合には第２制御モードによる制御が実行される。このため、供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロより大きい所定値にするか、供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロにするかによって、第１制御モードと第２制御モードとが切り替えられることとなる。

【0073】

なお、モード切替部１５１は、中性電位の変動レベルに代えて、供給電流の大きさに基づいて第１制御モードと第２制御モードとを切り替えてもよい。例えばモード切替部１５１は、供給電流の大きさが所定の電流閾値よりも小さい場合に、供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロより大きい所定値にし、供給電流の大きさが上記電流閾値よりも大きい場合に、供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロとしてもよい。

【0074】

電流算出部１５２は、供給電流の大きさを算出する。例えば電流算出部１５２は、一つ前の制御周期におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆとに基づいて、次式により供給電流値Ｉｏｕｔを算出する。

【数1】

【0075】

電流調節値算出部１５３は、供給電流値Ｉｏｕｔを供給電流目標値Ｉａｍｐ以上に維持するようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆを算出する。例えば電流調節値算出部１５３は、供給電流目標値Ｉａｍｐと供給電流値Ｉｏｕｔとの偏差にゲインを乗算し、乗算結果がゼロ以下となる場合は乗算結果をゼロに制限するリミット処理を行い、リミット処理結果にローパス型のフィルタ処理を行ってｄ軸電流調節値ｄＩｄ２を算出する。電流調節値算出部１５３は、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２をｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２に加算してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆを算出する。

【0076】

電流調節値算出部１５３が供給電流目標値Ｉａｍｐと供給電流値Ｉｏｕｔとの偏差に乗算するゲインと、電流調節値算出部１５３が行うフィルタ処理の時定数は、例えば以下のように設定される。供給電流目標値Ｉａｍｐと、供給電流目標値Ｉａｍｐに応じて生成される供給電流値Ｉｏｕｔとの間の伝達関数は次式により表される。

【数2】

Ｋ：ゲイン
ωｎ：カットオフ周波数

【0077】

式（２）から、応答周波数はωｎ（１＋Ｋ）となるが、定常値としてＫ／（１＋Ｋ）に収束することがわかる。これらの関係と、所望の定常値及び所望の応答周波数とに基づいて、ゲインとカットオフ周波数とを設定することができる。

【0078】

強め・弱め切替部１５４は、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧Ｖが所定の基準電圧レベルを超えているか否かに基づいて、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の正負を切り替える。

【0079】

印加電圧Ｖの大きさは、変調率（第２電位と第１電位との電位差Ｖｐｎに対する印加電圧Ｖの比率）により表し得る。印加電圧Ｖは、例えばｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆとの二乗和の平方根である。印加電圧Ｖの大きさが変調率によって表される場合、基準電圧レベルも変調率により表される。以下、変調率によって表された基準電圧レベルを、「基準変調率」という。

【0080】

例えば強め・弱め切替部１５４は、変調率が基準変調率（例えば０．５）を超えているか否かに基づいてｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の正負を切り替える。変調率が基準変調率を超えている場合、強め・弱め切替部１５４はｄ軸電流調節値ｄＩｄ２を負の値にする。これにより、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２に対し、逆起電力を弱める電流が付加されることになる。変調率が基準変調率を下回っている場合、強め・弱め切替部１５４はｄ軸電流調節値ｄＩｄ２を正の値にする。これにより、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２に対し、逆起電力を強める電流が付加されることになる。

【0081】

駆動力調節部１５５は、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆをｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆに基づいて算出する。例えば駆動力調節部１５５は、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆを次式により算出する。

【数3】

Ｋｅ：モータの誘起電圧定数
Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス
Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス

【0082】

動作フラグ生成部１５６は、上述したｄ軸電流調節値ｄＩｄ２に基づいて制御信号Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３を生成し、ＦＢ型省エネ演算部１２２及びＦＢ型定出力演算部１２３にそれぞれ出力する。例えば動作フラグ生成部１５６は、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の絶対値が所定の閾値を超えている場合には、電流調節部１２５によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われることを示す制御信号Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３を生成する。ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の絶対値が上記閾値を下回っている場合、動作フラグ生成部１５６は、電流調節部１２５によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われないことを示す制御信号Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３を生成する。

【0083】

供給電流値Ｉｏｕｔが供給電流目標値Ｉａｍｐよりも小さい場合には、電流調節値算出部１５３によるリミット処理結果がゼロよりも大きい値となる。このため、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の加算により、供給電流目標値Ｉａｍｐと供給電流値Ｉｏｕｔとの偏差を縮小するように変更されたｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２がｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとなる。これにより、供給電流値Ｉｏｕｔが下限電流レベル以上に維持されるので、上述した第１制御モードにてスイッチング回路１６が制御されることとなる。供給電流値Ｉｏｕｔが供給電流目標値Ｉａｍｐよりも大きい場合には、電流調節値算出部１５３によるリミット処理結果がゼロとなり、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２もゼロとなる。このため、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２は変更されることなくそのままｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとなる。供給電流目標値Ｉａｍｐがゼロとされる場合には、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２は常にゼロとなる。このため、供給電流値Ｉｏｕｔを下限電流レベル以上にするための制御は行われないので、上述した第２制御モードにてスイッチング回路１６が制御されることとなる。

【0084】

第２制御モードにおいて、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆが上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍよりも小さい場合には、ＦＦ型省エネ演算部１２１及びＦＢ型省エネ演算部１２２と、電流調節部１２５とにより、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるための供給電流を最小化するようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆが生成される。第２制御モードにおいて、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆが上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍよりも大きい場合には、ＦＢ型定出力演算部１２３と電流調節部１２５とにより、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧を所定の上限電圧レベルに維持しつつ、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆが生成される。速度制御器（不図示）により速度制御を行う場合には、第２制御モードにおいて、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆが上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍよりも大きい場合には、ＦＢ型定出力演算部１２３と速度制御器とにより、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧を所定の上限電圧レベルに維持しつつ、速度指令に応じた速度をモータ２に発生させるようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆを生成してもよい。

【0085】

第１制御モードにおいて、駆動力に影響しないように供給電流を大きくする手法は、必ずしも、供給電流を予め定められた下限電流レベル以上に維持する手法に限られない。例えば電流調節部１２０は、中性電位の検出値に基づいて、下限電流レベルを動的に変化させるように構成されていてもよい。例えば電流調節部１２０は、中性電位の検出値と中性電位の目標値との偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分演算等を行って下限電流レベルを動的に算出してもよい。更に、電流調節部１２０は、中性電位の検出値と中性電位の目標値との偏差に比例演算、比例・積分演算、又は比例・積分演算を行って電流補正量を算出し、算出した電流補正量に基づいて電流指令（例えばｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ）を生成するように構成されていてもよい。

【0086】

図６は、制御回路１００のハードウェア構成を例示するブロック図である。図６に示すように、例えば制御回路１００は、一以上のプロセッサ１９１と、メモリ１９２と、ストレージ１９３と、入出力ポート１９４と、スイッチング制御回路１９５とを有する。

【0087】

ストレージ１９３は、フラッシュメモリ又はハードディスク等の不揮発性の記憶媒体を含む。ストレージ１９３は、ことを制御回路１００に実行させるためのプログラムを記憶している。例えばストレージ１９３は、上述した各機能ブロックを制御回路１００に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0088】

メモリ１９２は、ストレージ１９３からロードされたプログラムと、当該プログラムの実行過程で生成されるデータとを一時的に記憶する。一以上のプロセッサ１９１は、メモリ１９２が記憶するプログラムを実行することで、各機能ブロックとして制御回路１００を機能させる。入出力ポート１９４は、一以上のプロセッサ１９１からの指令に応じて、電流センサ８１と、電圧センサ８２，８３との間で電気信号の入出力を行う。スイッチング制御回路１９５は、一以上のプロセッサ１９１からの指令に応じて、スイッチング回路１６を制御する。以上のハードウェア構成はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、各機能ブロックの少なくともいずれかが、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の専用の回路素子により構成されていてもよい。

【0089】

以上においては、目標トルクＴ＿ｒｅｆに基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆとｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆとを算出し、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆに供給電流を対応させるようにスイッチング回路１６を制御する制御系にて、駆動力に影響しないように供給電流を下限電流レベル以上に維持する構成を示したが、これはあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、磁束の大きさと磁束の位相とに基づいてトルクを制御する制御系においても、駆動力に影響しないように供給電流を下限電流レベル以上に維持することが可能である。この場合、例えば、供給電流を下限電流レベル以上に維持するように磁束の大きさを変更し、大きさを変更済みの磁束にて、目標駆動力に対応する駆動力をモータ２に発生させるように磁束の位相を算出することができる。また、インダクションモータの制御系においても、駆動力に影響しないように供給電流を下限電流レベル以上に維持することが可能である。この場合、例えば、供給電流を下限電流レベル以上に維持するように励磁電流の大きさを変更し、大きさを変更済みの励磁電流にて、目標駆動力に対応する駆動力をモータ２に発生させるようにトルク電流を算出することができる。

【0090】

〔電力変換方法〕
電力変換方法の一例として、電力変換装置３による電力変換手順を例示する。この手順は、第１点１１と、第２点１２と、中性点１３と、のそれぞれと、モータ２との間をスイッチング回路１６により接続・遮断することで、モータ２に電流を供給することと、中性電位を目標範囲内に維持するようにスイッチング回路１６を制御する中性電位制御を行うことと、少なくとも中性電位制御を行う際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するようにスイッチング回路１６を制御することと、を含む。以下、この手順を、電流制御手順と、中性電位制御手順とに分けて詳細に例示する。以下、各手順を例示する。

【0091】

（電流制御手順）
図７に示すように、制御回路１００は、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５を順に実行する。ステップＳ０１では、座標変換部１１７が、磁極位置検出部１１６により検出された磁極位置θに基づいて、電流センサ８１により検出された相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対し座標変換を行って、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。

【0092】

ステップＳ０２では、電流指令生成部１１３が、回転座標系におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆを所定の制御周期で繰り返し生成する。電流指令生成部１１３によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆの生成手法については後述する。

【0093】

ステップＳ０３では、電圧指令生成部１１４が、供給電流をｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆに対応させるためのｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆを生成する。ステップＳ０４では、ＰＷＭ制御部１１５が、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆに対応する電圧をモータ２に印加するようにスイッチング回路１６を制御する。例えばＰＷＭ制御部１１５は、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＿ｒｅｆとｑ軸電圧指令Ｖｑ＿ｒｅｆとに対応する電圧をモータ２に印加するように上述したスイッチングパターンを算出し、スイッチングパターンを繰り返すようにスイッチング回路１６を制御する。ステップＳ０５では、電流指令生成部１１３が制御周期の経過を待機する。その後、制御回路１００は処理をステップＳ０１に戻す。制御回路１００は以上の処理を繰り返し実行する。

【0094】

（中性電位制御手順）
中性電位制御手順は、上述した電流制御手順と並行して実行される。図８に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、中性電位制御部１１１が、電流センサ８１により検出された相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、電圧センサ８２，８３による検出された電位差Ｖｐｍ及び電位差Ｖｍｎとを取得する。ステップＳ１２では、電位差Ｖｐｍが電位差Ｖｍｎより大きいか否かを中性電位制御部１１１が確認する。中性電位制御部１１１は、電位差Ｖｐｍと電位差Ｖｍｎとの差が所定の差分値ｄＶｌｉｍより大きいか否かに基づいて、電位差Ｖｐｍが電位差Ｖｍｎより大きいか否かを判定してもよい。電位差Ｖｐｍと電位差Ｖｍｎとの差に基づく判定にヒステリシスが設けられていてもよい。

【0095】

ステップＳ１２において、電位差Ｖｐｍは電位差Ｖｍｎ以下であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、電位差Ｖｍｎが電位差Ｖｐｍより大きいか否かを中性電位制御部１１１が確認する。ステップＳ１３において、電位差Ｖｍｎは電位差Ｖｐｍ以上であると判定した場合、制御回路１００は処理をステップＳ１１に戻す。例えば中性電位制御部１１１は、電位差Ｖｍｎと電位差Ｖｐｍとの差が所定の差分値ｄＶｌｉｍより大きいか否かに基づいて、電位差Ｖｍｎが電位差Ｖｐｍより大きいか否かを判定してもよい。電位差Ｖｍｎと電位差Ｖｐｍとの差に基づく判定にヒステリシスが設けられていてもよい。

【0096】

ステップＳ１２において、電位差Ｖｐｍは電位差Ｖｍｎより大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１４，Ｓ１５を実行する。ステップＳ１４では、中性電位制御部１１１が、電流センサ８１の検出結果に基づいて供給電流の供給方向を算出し、供給電流の供給方向に基づいて、上述の第１期間の長さ及び上述の第２期間の長さと、中性電位との関係を特定する。

【0097】

ステップＳ１５では、中性電位制御部１１１が、ステップＳ１４で特定した関係に基づいて、電位差Ｖｐｍを下降させ、電位差Ｖｍｎを上昇させるように第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する。

【0098】

ステップＳ１３において、電位差Ｖｍｎは電位差Ｖｐｍより大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ１６，Ｓ１７を実行する。ステップＳ１６では、中性電位制御部１１１が、電流センサ８１の検出結果に基づいて供給電流の供給方向を算出し、供給電流の供給方向に基づいて、上述の第１期間の長さ及び上述の第２期間の長さと、中性電位との関係を特定する。

【0099】

ステップＳ１７では、中性電位制御部１１１が、ステップＳ１６で特定した関係に基づいて、電位差Ｖｐｍを上昇させ、電位差Ｖｍｎを下降させるように第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する。

【0100】

ステップＳ１５，Ｓ１７を実行した後、制御回路１００は処理をステップＳ１１に戻す。制御回路１００は、以上の処理を繰り返し実行する。

【0101】

（電流指令生成手順）
ステップＳ０３におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆの生成手順を例示する。図９に示すように、制御回路１００は、ステップＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，Ｓ２５を順に実行する。

【0102】

ステップＳ２１では、ＦＦ型省エネ演算部１２１が、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるための供給電流を最小化するようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０を算出する。ステップＳ２２では、ＦＢ型省エネ演算部１２２が、上述した電力変動Ｐ０をフィードバック値として取得し、電力変動Ｐ０をゼロに近付けるように、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０の位相角を変更してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１を算出する。ステップＳ２３では、ＦＢ型定出力演算部１２３が、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧を上述した上限電圧レベルに維持しつつ、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１を補正する。ステップＳ２４では、探査信号重畳部１２４が、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１（ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１が加算されたｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１）と、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１とに、上述した探査信号を重畳してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ２を算出する。ステップＳ２５では、電流調節部１２５が、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆを算出する。以上で電流指令の生成手順が完了する。

【0103】

図１０は、ステップＳ２２におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１の算出手順を例示するフローチャートである。図１０に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ３１，Ｓ３２，Ｓ３３を実行する。ステップＳ３１では、有効電力算出部１３１が、座標変換部１１７により算出されたα軸電流Ｉα、β軸電流Ｉβ、α軸電圧Ｖα、及びβ軸電圧Ｖβに基づいて有効電力Ｐを算出する。ステップＳ３２では、探査成分抽出部１３２が、有効電力Ｐから上述の位相変動に対応する電力変動Ｐ０を抽出する。ステップＳ３３では、補正角算出部１３３が、電力変動Ｐ０と、上述の変動目標値Ｐ＿ｒｅｆ（例えばゼロ）との偏差を算出する。以下、この偏差を「電力偏差」という。

【0104】

次に、制御回路１００はステップＳ３４を実行する。ステップＳ３４では、上述のｄ軸電流補正値ｄＩｄ１によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更が行われていないかを、上述の制御信号Ｃｎｔ１に基づいて補正角算出部１３３が確認する。ステップＳ３４において、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更は行われていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３５を実行する。ステップＳ３５では、上述のｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われていないかを、上述の制御信号Ｃｎｔ２に基づいて補正角算出部１３３が確認する。

【0105】

ステップＳ３５において、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更は行われていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ３６を実行する。ステップＳ３６では、補正角算出部１３３が、電力偏差を積分し、電力偏差と、電力偏差の積分結果とに基づいて位相補正角θａｄｊを算出する。

【0106】

ステップＳ３４においてｄ軸電流補正値ｄＩｄ１によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更が行われていると判定した場合、又はステップＳ３５においてｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ３７を実行する。ステップＳ３７では、補正角算出部１３３が、電流偏差の積分を停止し、電流偏差の積分結果に基づくことなく電流偏差に基づいて位相補正角θａｄｊを算出する。

【0107】

ステップＳ３６，Ｓ３７を実行した後、制御回路１００はステップＳ３８を実行する。ステップＳ３８では、電流補正部１３４が、位相補正角θａｄｊにてｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ０及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ０の位相角を補正して、ｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆ１を算出する。

【0108】

図１１は、ステップＳ２３におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の補正手順を例示するフローチャートである。図１１に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ４１，Ｓ４２を実行する。ステップＳ４１では、電流補正値算出部１４１が、上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍと、電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆとの偏差を算出する。以下、この偏差を「電圧偏差」という。ステップＳ４２では、上述のｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われていないかを、上述の制御信号Ｃｎｔ３に基づいて電流補正値算出部１４１が確認する。

【0109】

ステップＳ４２において、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更は行われていないと判定した場合、制御回路１００はステップＳ４３を実行する。ステップＳ４３では、電流補正値算出部１４１が、電圧偏差を積分し、電圧偏差と、電圧偏差の積分結果とに基づいてｄ軸電流補正値ｄＩｄ１を算出する。ステップＳ４２において、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更は行われていると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４４を実行する。ステップＳ４４では、電流補正値算出部１４１が、電圧偏差の積分を停止し、電圧偏差の積分結果に基づくことなく電圧偏差に基づいてｄ軸電流補正値ｄＩｄ１を算出する。

【0110】

ステップＳ４３，Ｓ４４を実行した後、制御回路１００はステップＳ４５を実行する。ステップＳ４５では、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１がゼロより大きいか否かをリミッタ１４２が確認する。ステップＳ４５において、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１がゼロより大きい（電圧指令値Ｖ＿ｒｅｆが上限電圧値Ｖ＿ｌｉｍより小さい）と判定した場合、制御回路１００はステップＳ４６，Ｓ４７を実行する。

【0111】

ステップＳ４６では、リミッタ１４２が、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１をゼロにする。ステップＳ４７では、リミッタ１４２が、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更は行われないことを示す制御信号Ｃｎｔ１を生成する。

【0112】

ステップＳ４５において、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１がゼロ以下であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ４８を実行する。ステップＳ４８では、リミッタ１４２が、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１の変更が行われることを示す制御信号Ｃｎｔ１を生成する。

【0113】

ステップＳ４７，Ｓ４８を実行した後、制御回路１００はステップＳ５１を実行する。ステップＳ５１では、リミッタ１４２が、ｄ軸電流補正値ｄＩｄ１をｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ１に加算する。

【0114】

図１２は、ステップＳ２５におけるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ及びｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆの算出手順を例示するフローチャートである。図１２に示すように、制御回路１００は、まずステップＳ６１を実行する。モード切替部１５１は、電圧センサ８２により検出された電位差Ｖｐｍと、電圧センサ８３により検出された電位差Ｖｍｎとの差の絶対値である上記変動レベルが、所定の変動閾値よりも大きいか否かを確認する。変動レベルが変動閾値以下であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ６２を実行する。ステップＳ６２では、変動レベルが変動閾値よりも小さいか否かを確認する。

【0115】

ステップＳ６１における変動閾値と、ステップＳ６２における変動閾値とは互いに異なっていてもよい。例えば、ステップＳ６１における変動閾値が、ステップＳ６２における変動閾値より大きくてもよい。

【0116】

ステップＳ６１において、変動レベルが変動閾値よりも大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ６３を実行する。ステップＳ６３では、モード切替部１５１が、上述の供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロより大きい所定値にする。

【0117】

ステップＳ６２において、変動レベルが変動閾値よりも小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ６４を実行する。ステップＳ６４では、モード切替部１５１が、上述の供給電流目標値Ｉａｍｐをゼロにする。

【0118】

ステップＳ６３，Ｓ６４を実行した後、制御回路１００はステップＳ６５，Ｓ６６を実行する。ステップＳ６２において、変動レベルが変動閾値以上であると判定した場合、制御回路１００は、ステップＳ６３，Ｓ６４のいずれも実行せずにステップＳ６５，Ｓ６６を実行する。この場合、供給電流目標値Ｉａｍｐは、一つ以上前の制御周期において設定された値に保たれる。

【0119】

ステップＳ６５では、電流算出部１５２が供給電流値Ｉｏｕｔを算出する。ステップＳ６６では、電流調節値算出部１５３が、供給電流値Ｉｏｕｔを供給電流目標値Ｉａｍｐ以上に維持するようにｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆを算出する。例えば電流調節値算出部１５３は、供給電流目標値Ｉａｍｐと供給電流値Ｉｏｕｔとの偏差にゲインを乗算し、乗算結果をゼロ以上に制限するリミット処理を行う。

【0120】

次に、制御回路１００はステップＳ６７を実行する。ステップＳ６７では、上述の変調率が上述の基準変調率より大きいかを強め・弱め切替部１５４が確認する。ステップＳ６７において、変調率が基準変調率より大きいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ６８を実行する。ステップＳ６８では、強め・弱め切替部１５４がｄ軸電流調節値ｄＩｄ２を負の値にする。ステップＳ６７において、変調率が基準変調率以上であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ６９を実行する。ステップＳ６９では、強め・弱め切替部１５４がｄ軸電流調節値ｄＩｄ２を正の値にする。ステップＳ６７，Ｓ６８，Ｓ６９の判定にはヒステリシスが設けられていてもよい。

【0121】

ステップＳ６８，Ｓ６９を実行した後、制御回路１００は、図１３に示すように、ステップＳ７１，Ｓ７２を実行する。ステップＳ７１では、電流調節値算出部１５３が、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２に対して上述したローパス型のフィルタ処理を行う。

【0122】

ステップＳ７２では、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の絶対値が所定の閾値よりも小さいか否かを動作フラグ生成部１５６が確認する。ステップＳ７２において、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の絶対値が上記閾値よりも小さいと判定した場合、制御回路１００はステップＳ７３を実行する。ステップＳ７３では、動作フラグ生成部１５６が、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われないことを示す制御信号Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３を生成する。ステップＳ７２において、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２の絶対値が上記閾値以上であると判定した場合、制御回路１００はステップＳ７４を実行する。ステップＳ７４では、動作フラグ生成部１５６が、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２によるｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２の変更が行われることを示す制御信号Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３を生成する。

【0123】

ステップＳ７３，Ｓ７４を実行した後、制御回路１００はステップＳ７５，Ｓ７６を実行する。ステップＳ７５では、電流調節値算出部１５３が、ｄ軸電流調節値ｄＩｄ２をｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆ２に加算してｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆを算出する。

【0124】

ステップＳ７６では、駆動力調節部１５５が、目標トルクＴ＿ｒｅｆに応じたトルクをモータ２に発生させるように、ｑ軸電流指令Ｉｑ＿ｒｅｆをｄ軸電流指令Ｉｄ＿ｒｅｆに基づいて算出する。

【0125】

〔まとめ〕
以上に説明した実施形態は、以下の構成を含む。
（１） 第１電位を有する第１点１１と、第１電位よりも高い第２電位を有する第２点１２と、第１電位と第２電位との間の中性電位を有する中性点１３とのそれぞれと、モータ２との間を接続・遮断することで、モータ２に電流を供給するスイッチング回路１６と、中性電位を目標範囲内に維持するようにスイッチング回路１６を制御する中性電位制御部１１１と、少なくとも中性電位制御部１１１がスイッチング回路１６を制御する際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きする電流制御部１１２と、を備える電力変換装置３。
本電力変換装置３によれば、少なくとも、中性電位と第１電位との差、又は第２電位と中性電位との差に対応する第１電圧レベルと、第２電位と第１電位との差に対応する第２電圧レベルとを含むマルチレベルで電圧を出力する電力変換が可能となる。電力の制御性を向上させるには、中性電位の安定化が必要であるが、駆動力の発生のためにモータ２に出力される電流が小さい場合（例えば無負荷運転時）においては、スイッチング回路１６を制御しても中性電位を変更し難い。このため、中性電位の不安定化に起因して電力の制御性が低下する可能性がある。本電力変換装置３によれば、モータ２に発生させる駆動力が小さい場合であっても、電流制御部１１２によって、駆動力に影響しないように駆動電流が大きくされる。これにより、スイッチング回路１６の制御による中性電位の変更が容易になる。従って、本電力変換装置３は、電力の制御性を向上させるのに有効である。

【0126】

（２） 電流制御部１１２は、少なくとも中性電位制御部１１１がスイッチング回路１６を制御する際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないように供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するようにスイッチング回路１６を制御する、（１）記載の電力変換装置３。
供給電流が下限電流レベル以上に維持されるので、スイッチング回路１６の制御による中性電位の変更が更に容易になる。

【0127】

（３） 第１点１１と中性点１３とに接続された第１コンデンサ１４と、第２点１２と中性点１３とに接続された第２コンデンサ１５と、を更に備え、中性電位制御部１１１は、スイッチング回路１６が第１コンデンサ１４とモータ２との間で電流を通流させる期間の長さと、スイッチング回路１６が第２コンデンサ１５とモータ２との間で電流を通流させる期間の長さとの関係を変更することで、中性電位を目標範囲内に維持する、（１）又は（２）記載の電力変換装置３。
出力電流の大きさを下限電流レベル以上に維持することが、中性電位の安定化に対しより有効である。

【0128】

（４） スイッチング回路１６は、中性電位と第１電位との差に対応する電圧をモータ２に印加する第１期間と、第２電位と中性電位との差に対応する電圧をモータ２に印加する第２期間と、を含むスイッチングパターンを繰り返し、中性電位制御部１１１は、スイッチングパターンにおける第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更することで、中性電位を目標範囲内に維持する、（３）記載の電力変換装置３。
中性電位を目標範囲内に更に容易に維持することができる。

【0129】

（５） 中性電位制御部１１１は、供給電流の供給方向と、中性電位とに基づいて、中性電位を目標範囲内に維持するように第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する、（４）記載の電力変換装置３。
電流制御部１１２が、駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくする際には、供給電流の供給方向も変更されることとなる。中性電位を目標範囲内に維持するために、第一期間の長さと第２期間の長さとをいかなる関係にすべきかは、供給電流の方向によっても変わる。中性電位制御部１１１が、供給電流の供給方向と中性電位との両方に基づいて第１期間の長さと第２期間の長さとの関係を変更する構成によれば、電流制御部１１２により供給電流の方向が変更されても、その影響を受けることなく中性電位を容易に制御することができる。

【0130】

（６） 電流制御部１１２は、駆動力に影響しないように供給電流を大きくする際に、モータ２の磁極方向に対応する第１電流指令を算出し、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるように、磁極方向に垂直な方向に対応する第２電流指令を第１電流指令に基づいて算出し、第１電流指令及び第２電流指令に供給電流を対応させるようにスイッチング回路１６を制御する、（１）～（５）のいずれか一項記載の電力変換装置３。
モータ２における駆動力の発生に寄与しない電流を、迅速且つ適切に変更することができる。

【0131】

（７） 駆動力に影響しないように供給電流を大きくする制御を行う第１制御モードと、駆動電流に影響しないように供給電流を大きくする制御を行わない第２制御モードと、を中性電位の変動の大きさに基づいて切り替えるモード切替部１５１を更に備える、（１）～（６）のいずれか一項記載の電力変換装置３。
中性電位の変動が小さい場合には第１制御モードを第２制御モードとし、中性電位の制御とは別の要請（例えば効率化の要請等）に応じて電流を制御することが可能となる。従って、電力制御の多様性と、電力制御の制御性との両立を図ることができる。

【0132】

（８） 駆動力に影響しないように供給電流を大きくする制御を行う第１制御モードと、駆動力に影響しないように供給電流を大きくする制御を行わない第２制御モードと、を供給電流の大きさに基づいて切り替えるモード切替部１５１を更に備える、（１）～（６）のいずれか一項記載の電力変換装置３。
駆動力の発生のためにモータ２に供給される電流が大きい場合には第１制御モードを第２制御モードとし、中性電位の制御とは別の要請（例えば効率化の要請等）に応じて電流を制御することが可能となる。従って、電力制御の多様性と、電力制御の制御性との両立を図ることができる。

【0133】

（９） 電流制御部１１２は、第１制御モードにおいては、駆動力に影響しないように供給電流を大きくするように電流指令を算出し、第２制御モードにおいては、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるための供給電流を最小化するように電流指令を算出し、電流指令に供給電流を対応させるようにスイッチング回路１６を制御する、（７）又は（８）記載の電力変換装置３。
第２制御モードを、駆動力の発生効率の最大化に容易に活用することができる。

【0134】

（１０） 電流制御部１１２は、第１制御モードにおいては、駆動力に影響しないように供給電流を大きくするように電流指令を算出し、第２制御モードにおいては、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧を所定の上限電圧レベルに維持しつつ、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるように電流指令を算出し、電流指令に供給電流を対応させるようにスイッチング回路１６を制御する、（７）～（９）のいずれか一項記載の電力変換装置３。
印加電圧を上限電圧レベルに維持しつつ、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させる制御に、第２制御モードを容易に活用することができる。

【0135】

（１１） 電流制御部１１２は、所定の制御目標値と、所定の制御対象値との偏差を縮小しつつ、目標駆動力に応じた駆動力をモータ２に発生させるように電流指令を算出する第１演算部１２２，１２３と、駆動力に影響しないように供給電流を大きくするように電流指令を補正する第２演算部１２５と、電流指令に供給電流を対応させるようにスイッチング回路１６を制御する制御部１１５と、を有する、（１）～（６）のいずれか一項記載の電力変換装置３。
第２演算部１２５が電流指令の補正を行わない制御モードと、第２演算部１２５が電流指令の補正を行う制御モードとの間の移行に際し、モータ２の動作の変化を抑制することができる。

【0136】

（１２） 第１演算部１２２，１２３は、第２演算部１２５により電流指令が補正されない場合に、偏差を積分し、偏差と偏差の積分結果とに基づいて電流指令を算出し、第２演算部１２５により電流指令が補正される場合に、偏差の積分を停止し、偏差に基づいて電流指令を算出する、（１１）記載の電力変換装置３。
モータ２の動作の変化を更に抑制することができる。

【0137】

（１３） 電流制御部１１２は、スイッチング回路１６からモータ２への印加電圧が所定の基準電圧レベルを超えている場合には、駆動力に影響しないようにモータ２に生じる逆起電力を弱める電流を付加して供給電流の大きさを下限電流レベル以上にし、印加電圧が基準電圧レベルを下回っている場合には、駆動力に影響しないように逆起電力を強める電流を付加して供給電流の大きさを下限電流レベル以上にする、（１）～（６）のいずれか一項記載の電力変換装置３。
モータ２における駆動力の発生に寄与しない電流の変更代を大きくすることができる。

【0138】

（１４） （１）～（１３）のいずれか一項記載の電力変換装置３と、モータ２と、を備え、モータ２は同期モータ２である、駆動システム１。
同期モータ２においては、モータ２に発生させる駆動力が小さい場合に、駆動力の発生のためにモータ２に出力される電流がより小さい傾向がある。このため、駆動力の発生に寄与しない電流を補うことがより有効である。

【0139】

（１５） 第１電位を有する第１点１１と、第１電位よりも高い第２電位を有する第２点１２と、第１電位と第２電位との間の中性電位を有する中性点１３と、のそれぞれと、モータ２との間をスイッチング回路１６により接続・遮断することで、モータ２に電流を供給することと、中性電位を目標範囲内に維持するようにスイッチング回路１６を制御する中性電位制御を行うことと、少なくとも中性電位制御を行う際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくすることと、を含む電力変換方法。

【0140】

（１６） 少なくとも中性電位制御を行う際に、モータ２が発生する駆動力に影響しないようにモータ２への供給電流を大きくして、供給電流の大きさを所定の下限電流レベル以上に維持するようにスイッチング回路１６を制御する、（１５）記載の電力変換方法。

【符号の説明】

【0141】

１…駆動システム、２…モータ、３…電力変換装置、１０…電力変換回路、１１…第１点、１２…第２点、１３…中性点、１４…第１コンデンサ、１５…第２コンデンサ、１６…スイッチング回路、１１１…中性電位制御部、１１２…電流制御部、１１５…制御部、１２２，１２３…第１演算部、１２５…第２演算部、１５１…モード切替部。

【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】