JP4591597B2 - 多相交流同期電動機の駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、スター結線されているステータコイルを有する多相交流同期電動機の駆動装置に関するものである。

従来、この種の三相交流同期電動機の駆動装置では、例えば、特許文献１に示すように、三相交流同期電動機の三相交流電流を出力するインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御回路とを備えるものがある。

インバータ回路には、直列接続された一対のトランジスタが３組、正極母線と負極母線との間に並列接続されている。加えて、インバータ回路には、トランジスタ毎にトランジスタに逆並列に接続されたダイオードが設けられている。

ステータコイルの中性点とインバータ回路の負極母線との間には、直流電源が接続されている。インバータ回路の負極母線と正極母線との間には、コンデンサが接続されている。

制御回路は、６個のトランジスタをスイッチング動作させることにより、正極母線と負極母線との間の電圧差に基づいて三相交流電動機に三相交流電流を出力する。

６個のトランジスタのうち負極母線側のトランジスタがオンしたときには、直流電源からステータコイルに電流が流れるため、ステータコイルには、電流に基づいてエネルギが蓄えられる。

負極母線側トランジスタがオフしたときには、前記エネルギに基づいた電流が、ステータコイルから正極母線側ダイオードおよび正極母線を通してコンデンサのプラス電極側に電流が流れる。したがって、６個のトランジスタをスイッチング動作させることにより、ステータコイルに三相交流電流を出力しつつ、コンデンサに電荷を蓄えることになる。
特許第３２２３８４２号公報

上述の駆動装置において、ステータコイルからコンデンサに流れる電流に基づいてコンデンサに電荷を蓄える際に、ステータコイルに熱損失が生じる。

したがって、トランジスタのスイッチング動作によりコンデンサに多くの電荷量を蓄える場合には、ステータコイルに生じる熱損失が大きくなり、三相交流同期電動機を駆動する際の効率が悪化する。

本発明は上記点に鑑みて、多相交流同期電動機を駆動する際の効率が向上するようにした多相交流同期電動機の駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１、２に記載の発明では、前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオフに伴って前記エネルギに基づき前記ステータコイル（１）から前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をバイパスして前記コンデンサ（３０）のプラス電極側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
前記負極母線側スイッチング素子のオン時間が前記正極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の前記第１の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最大値側にオフセットしていることを特徴とする。

したがって、例えば、正極母線側スイッチング素子のオン時間と負極母線側スイッチング素子のオン時間とが同じ時間になる場合に比べて、ステータコイルにエネルギを蓄える時間を短くすることができるので、ステータコイルに蓄えるエネルギを減らすことができる。このため、コンデンサに電荷を蓄える際に、ステータコイルに生じる熱損失を減らすことができる。したがって、多相交流同期電動機を駆動する際の効率が向上することができる。

請求項１に係る発明では、前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値と前記搬送波の最大値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値と前記搬送波の最大値より所定値小さい値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、前記搬送波の第２基準電位と同一電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
前記相毎の前記第２電圧指令波の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最大値側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４０）と、
前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０）と、を備え、
前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であると前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値より大きいと前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第２電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記正極母線側スイッチング素子を通して前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオフに伴って前記エネルギに基づいて前記コンデンサ（３０）のマイナス電極から前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をバイパスして前記ステータコイル（１）側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
前記正極母線側スイッチング素子のオン時間が前記負極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の第１の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最小値側にオフセットしていることを特徴とする。

これにより、例えば、正極母線側スイッチング素子のオン時間と負極母線側スイッチング素子のオン時間とが同じ時間になる場合に比べて、ステータコイルにエネルギを蓄える時間を短くすることができるので、ステータコイルに蓄えるエネルギを減らすことができる。このため、コンデンサに電荷を蓄える際に、ステータコイルに生じる熱損失を減らすことができる。したがって、多相交流同期電動機を駆動する際の効率が向上することができる。

請求項４に係る発明では、前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値と前記搬送波の最小値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値と前記搬送波の最小値より所定値大きい値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、前記搬送波の第２基準電位と同じ電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
前記相毎の前記第２電圧指令波の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最小値側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４０）と、
前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０）と、を備え、
前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であると前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値より大きいと前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第２電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、プラス電極が前記正極母線（２２）に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続されているコンデンサ（３０）と、
第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいときには前記負極母線側スイッチング素子をオンして前記正極母線側スイッチング素子をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
前記負極母線側スイッチング素子のオン時間が前記正極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値が前記搬送波の最大値より大きい値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

したがって、請求項１、２に係る発明に比べて、ステータコイルにエネルギを蓄える時間を短くすることができるので、コンデンサに電荷を蓄える際に、ステータコイルに生じる熱損失を減らすことができる。このため、請求項１に係る発明に比べて、多相交流同期電動機を駆動する際の効率が向上することができる。

請求項８に係る発明では、前記第１電圧指令波の最大値の上限として予め設定された上限値に前記第１電圧指令波の最大値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項９に係る発明では、前記第１電圧指令波の最大値の上限として予め設定された上限値より所定値小さい値と前記第１電圧指令波の最大値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項１０に係る発明では、前記搬送波の第２基準電位と同一電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
前記相毎の前記第２電圧指令波の最大値が前記搬送波の最大値より大きい値になるように前記相毎の前記第２電圧指令波を電圧のプラス側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４５）と、
前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値を前記搬送波の最大値側にオフセットした前記相毎の第３電圧指令波を算出する第３の算出手段（Ｓ１４７）と、
前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０ａ）とを備え、
前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値以上であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第３電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする。

請求項１１に係る発明では、プラス電極が前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）に接続されているコンデンサ（３０）と、
第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいとき前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオンして前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記正極母線側スイッチング素子を通して前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオフに伴って前記エネルギに基づいて前記コンデンサ（３０）のマイナス電極から前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をバイパスして前記ステータコイル（１）側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
前記正極母線側スイッチング素子のオン時間が前記負極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値が前記搬送波の最小値より小さい値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

したがって、請求項４、５に係る発明に比べて、ステータコイルにエネルギを蓄える時間を短くすることができるので、コンデンサに電荷を蓄える際に、ステータコイルに生じる熱損失を減らすことができる。このため、請求項４、５に係る発明に比べて、多相交流同期電動機を駆動する際の効率が向上することができる。

請求項１２に係る発明では、前記第１電圧指令波の最小値の下限として予め設定された下限値に前記第１電圧指令波の最小値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項１３に係る発明では、前記第１電圧指令波の最小値の下限として予め設定された下限値より所定値大きい値と前記第１電圧指令波の最小値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする。

請求項１４に係る発明では、前記搬送波の第２基準電位と同一電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
前記相毎の前記第２電圧指令波の最小値が前記搬送波の最小値より小さい値になるように前記相毎の前記第２電圧指令波を電圧のマイナス側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４５）と、
前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値を前記搬送波の最小値側にオフセットした前記相毎の第３電圧指令波を算出する第３の算出手段（Ｓ１４７）と、
前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０ａ）とを備え、
前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値以上であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第３電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に本発明に係る三相交流同期電動機の駆動装置の第１実施形態を示す。図１は駆動装置の回路構成と三相交流同期電動機の一部の構成とを示す。

駆動装置１０は、直流電圧に基づいて三相交流電流を三相交流同期電動機に出力して三相交流同期電動機を駆動する。三相交流同期電動機の回転軸には、例えば、圧縮機構等の負荷が接続されている。

三相交流同期電動機は、例えば永久磁石が埋め込まれたロータ（図示省略）と、ロータに回転磁界を与えるステータコイル１を備える。ステータコイル１は、Ｕ相コイル１ａ、Ｖ相コイル１ｂ、およびＷ相コイル１ｃがスター結線されて中性点１ｘを有するものである。ステータコイル１の中性点１ｘとグランドとの間には、直流電源３が配置されている。

本実施形態では、三相交流同期電動機は、ロータの位置情報を検出するセンサが取り付けられていない構成になっている。

駆動装置１０は、インバータ回路２０、コンデンサ３０、電流センサ４０、電圧センサ４５、および制御回路５０を備える。インバータ回路２０は、直流電源３の出力電圧とコンデンサ３０のプラス電極とマイナス電極との間の電圧差とに基づいて三相交流電流をステータコイル１に出力する。

インバータ回路２０は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６およびダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６から構成されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ４は負極母線２１と正極母線２２との間に直列接続され、トランジスタＳＷ２、ＳＷ５は負極母線２１と正極母線２２との間で直列接続され、トランジスタＳＷ３、ＳＷ６は負極母線２１と正極母線２２との間で直列接続されている。負極母線２１は、グランドに接続されている。

トランジスタＳＷ１、ＳＷ４は、Ｗ相に対応するように設けられており、トランジスタＳＷ１、ＳＷ４の共通接続点Ｔ１は、Ｗ相コイル１ｃに接続されている。トランジスタＳＷ２、ＳＷ５は、Ｖ相に対応するように設けられており、トランジスタＳＷ２、ＳＷ５の共通接続点Ｔ２は、Ｖ相コイル１ｂに接続されている。トランジスタＳＷ３、ＳＷ６は、Ｕ相に対応するように設けられており、トランジスタＳＷ３、ＳＷ６の共通接続点Ｔ３は、Ｕ相コイル１ａに接続されている。

なお、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２…ＳＷ６としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタ等の半導体トランジスタが用いられている。

ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のうち対応するトランジスタに逆並列になるように配置されている。

コンデンサ３０は、直流電源３とともに出力電圧をインバータ回路２０に与える。コンデンサ３０のプラス電極は、インバータ回路２０の正極母線２２に接続されている。コンデンサ３０のマイナス電極は、負極母線２１に接続されている。

電流センサ４０は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、およびＷ相電流ｉｗをそれぞれ検出する。Ｕ相電流ｉｕは、トランジスタＳＷ３、ＳＷ６の共通接続点Ｔ３からＵ相コイル１ａに流れる電流である。Ｖ相電流ｉｖは、トランジスタＳＷ２、ＳＷ５の共通接続点Ｔ２からＶ相コイル１ｂに流れる電流である。Ｗ相電流ｉｗは、トランジスタＳＷ１、ＳＷ４の共通接続点Ｔ１からＷ相コイル１ｃに流れる電流である。

なお、図中電流ｉｕ、１ｖ、ｉｗの電流の流れる方向は、それぞれ各矢印の方向を正とする。

電圧センサ４５は、直流電源３のプラス電極とマイナス電極との間の電圧を検出するセンサである。

制御回路５０は、マイクロコンピュータ、およびメモリから構成され、後述するようにセンサ４０、４５のそれぞれの検出値と電子制御装置７から与えられる目標回転数とに基づいてトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６を制御する処理を実行する。

次に、本実施形態の作動について図２を参照して説明する。

図２は、制御回路５０によるＰＷＭ制御処理を示すフローチャートである。制御回路５０は、図２のフローチャートにしたがってＰＷＭ制御処理を実行する。ＰＷＭ制御処理は繰り返し実行される。

ＰＷＭ制御処理は、電圧指令波と搬送波との比較に応じてインバータ回路２０を制御する処理である。本実施形態の搬送波（図３中Ｋａ参照）は、基準電位（具体的には、零電位）からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する三角波である。搬送波の波高値ＶＢには、電圧センサ４５の検出値が設定される。

以下、ＰＷＭ制御処理の詳細について説明する。

まず、ステップＳ１００において、目標回転数Ｎｃに実際の回転数Ｎａに近づけるための電圧指令波（図３中ＶＳ参照）を算出する。電圧指令波ＶＳは、例えば三相固定座標系の電圧指令波であり、電圧指令波ＶＳの算出に際しては、例えば周知のモータ電圧方程式が用いられる。

電圧指令波ＶＳは、相毎の第２の電圧指令波をなすもので、Ｕ相指令波ＶＵ、Ｖ相指令波ＶＶ、およびＷ相指令波ＶＷから構成される三相の指令波である。指令波ＶＵ、ＶＶ、ＶＷは、搬送波Ｋａの基準電位（第２基準電位）と同一電位の基準電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する正弦波である。

次に、ステップＳ１１０において、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘを求める。

具体的には、三相固定座標系の電圧指令波ＶＳを回転座標系（すなわち、ｄ−ｑ座標系）に変換して回転座標系の電圧指令波（ｖｄ、ｖｑ）を求める。電圧指令波ＶＳを回転座標系で表した場合において、ｖｄはｄ軸上の電圧指令波ＶＳの成分であり、ｖｑはｑ軸上の電圧指令波ＶＳの成分である。さらに、回転座標系の電圧指令波（ｖｄ、ｖｑ）を数式１に代入して電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘを求める。

次に、ステップＳ１２０において、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢ以下であるか否かを判定する。電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢ以下であるとき、ＹＥＳと判定してステップＳ１３０に進んで、補正値Δｖを数式２により求める。

次のステップＳ１４０において、数式３、４、５を用いて電圧指令波ＶＳを補正して電圧指令波ＶＳａ（図４参照）を算出する。電圧指令波ＶＳａのうちＵ相指令波をＶＵａ、Ｖ相指令波をＶＶａ、Ｗ相指令波をＶＷａとする。

このように、搬送波Ｋａの基準電位から搬送波Ｋａの最大値側に電圧指令波ＶＳの基準電位をオフセットさせることにより電圧指令波ＶＳａを求めることになる。電圧指令波ＶＳａは、相毎の第１の電圧指令波をなすもので、電圧指令波ＶＳと周期および振幅値が同一値である波である。電圧指令波ＶＳａはその最大値が搬送波Ｋａの最大値と同一値になっている。電圧指令波ＶＳａの基準電位が第１基準電位に相当する。

その後、ステップＳ１５０に進んで、電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０の制御信号を求める。

具体的には、電圧指令波ＶＳａと搬送波Ｋａと相毎に比較してトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６のうちいずれをオンさせるかを決定する。

Ｕ相指令波ＶＵａは、トランジスタＳＷ３、ＳＷ６に対応している。Ｕ相指令波ＶＵａが搬送波Ｋａより大きいときには、正極母線２２側のトランジスタＳＷ３をオンして負極母線２１側トランジスタＳＷ６をオフする。Ｕ相指令波ＶＵが搬送波Ｋａより小さいときには、トランジスタＳＷ３をオフしてトランジスタＳＷ６をオンする。

Ｖ相指令波ＶＶａは、トランジスタＳＷ２、ＳＷ５に対応している。Ｕ相指令波ＶＵａの場合と同様に、Ｖ相指令波ＶＶａと搬送波Ｋａとの比較に応じて、正極母線２２側のトランジスタＳＷ２および負極母線２１側トランジスタＳＷ５のうち一方のトランジスタをオフして、他方のトランジスタをオンする。

同様に、Ｗ相指令波ＶＷaと搬送波Ｋａとの比較に応じて、正極母線２２側のトランジスタＳＷ１および負極母線２１側トランジスタＳＷ４のうち一方のトランジスタをオフして、他方のトランジスタをオンする。

このようにトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６のうちいずれをオンさせるかを決定し、この決定された情報を含む制御信号を求めることになる。

また、ステップＳ１２０において、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢより大きい場合には、ＮＯと判定してステップＳ１５０に進んで、電圧指令波ＶＳと搬送波Ｋａと相毎に比較してトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６のうちいずれをオンさせるかを決定し、この決定された情報を含む制御信号を求めることになる。この場合の制御信号を求める処理は、上述の如く、電圧指令波ＶＳａと搬送波Ｋａとを比較して制御信号を求める処理と実質的同様であるため、説明を省略する。

その後、ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１１０、Ｓ１２０のＹＥＳ判定、Ｓ１３０、Ｓ１４０、Ｓ１５０（あるいは、ステップＳ１１０、Ｓ１２０のＮＯ判定、Ｓ１５０）の処理を繰り返して、インバータ回路２０の制御信号を繰り返し求めることになる。

以上のように、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する制御信号がインバータ回路２０に出力されると、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６がスイッチング動作する。これに伴い、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から三相交流電流がステータコイル１に出力される。

このため、ステータコイル１から回転磁界が発生する。これに伴い、ロータが回転磁界に同期して回転する。

また、負極母線２１側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のスイッチング動作に伴って、コンデンサ３０に電荷が蓄積される。

負極母線２１側のトランジスタのうち例えばトランジスタＳＷ４がオンすると、直流電源３から中性点１ｘを通してＷ相コイル１ｃおよびトランジスタＳＷ４を通してグランドに電流が流れる。このとき、Ｗ相コイル１ｃにエネルギが蓄積される。その後、トランジスタＳＷ４がオフすると、Ｗ相コイル１ｃのエネルギに基づいた電流がダイオードＤ１を通して正極母線２２側に流れる。

すなわち、トランジスタＳＷ４がオフすると、Ｗ相コイル１ｃから電流がトランジスタＳＷ１をバイパスして正極母線２２側に流れる。この電流は、充電電流としてコンデンサ３０のプラス電極側に流れ、コンデンサ３０に電荷を蓄積することになる。

以上説明した本実施形態によれば、制御回路５０は、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢ以下である場合には、電圧指令波ＶＳａと搬送波Ｋａとの比較に応じてトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する。

制御回路５０は、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する際に、例えば、電圧指令波ＶＳを用いる場合には、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオン時間と負極母線側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオン時間とが同じになる。

これに対し、制御回路５０は、上述の如く、電圧指令波ＶＳａを用いているので、負極母線側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオン時間が正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオン時間より短くなる。

このため、本実施形態によれば、例えば、電圧指令波ＶＳを用いてトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する場合に比べて、ステータコイル１にエネルギを蓄える時間を短くすることができる。このため、ステータコイル１に蓄積されるエネルギが減らすことができる。これに伴い、負極母線２１側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオフに伴って、コンデンサ３０に蓄積される電荷量を減らすことができる。

以上により、電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢ以下である場合において、例えば電圧指令波ＶＳを用いてトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する場合に比べて、コンデンサ３０に蓄積される電荷量を減らすことができる。このため、ステータコイル１に生じる熱損失が小さくすることができる。これに加えて、正極母線側のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３を流れる電流値が小さくなるので、ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３に生じる熱損失が小さくなる。これにより、三相交流同期電動機を駆動する際の効率を向上することができる。

上述の第１実施形態では、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する際に、電圧指令波ＶＳａとしてはその最大値が搬送波Ｋａの最大値と同一値になる電圧指令波を用いた例を示したが、これに限らず、電圧指令波ＶＳａの基準電位が搬送波Ｋａの基準電位より搬送波の最大値側にオフセットして、電圧指令波ＶＳａの基準電位と搬送波の最大値との間に設定されるのであれば、電圧指令波ＶＳａの基準電位としてはどのような値でもよい。

例えば、図５に示すように、電圧指令波ＶＳａとしてはその最大値が、搬送波Ｋａの最大値から所定値ΔＶｄだけ小さい値と同一値になる電圧指令波を用いてもよい。

ここで、図４に示す電圧指令波ＶＳａの場合には、電圧指令波ＶＳａに搬送波Ｋａの最大値が重なるタイミングが生じる。当該タイミングでは、ノイズ等の外乱により図２のステップ１２０の判定が不安定になり、制御ハンチングが生じる可能性がある。

これに対し、図５に示す電圧指令波ＶＳａを用いれば、電圧指令波ＶＳａに搬送波Ｋａの最大値が重なるタイミングが生じなくなるので、図２のステップ１２０の判定を安定して行うことができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、コンデンサ３０のプラス電極を正極母線２２に接続し、かつコンデンサ３０のマイナス電極を負極母線２１に接続した例を示したが、これに代えて、コンデンサ３０のプラス電極を正極母線２２に接続し、かつコンデンサ３０のマイナス電極をステータコイル１の中性点１ｘに接続した本第２実施形態を示す。

この場合の駆動装置１０の電気回路構成を図６に示す。本実施形態では、上述の第１実施形態と比べてコンデンサ３０の配置が代わっただけで、制御回路５０がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御して三相交流電流を出力させたり、コンデンサ３０に対して電荷を蓄積させたりする処理は、上述の第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

（第３実施形態）
上述の第１実施形態では、ステータコイル１の中性点１ｘと負極母線２１との間に直流電源３を接続した例を示したが、これに代えて、ステータコイル１の中性点１ｘとの正極母線２２との間に直流電源３を接続した本第３実施形態を示す。

図７に本実施形態の駆動装置の回路構成を示す。

本実施形態のステータコイル１の中性点１ｘはグランドに接続されている。そして、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６がスイッチング動作すると、直流電源３の出力電圧とコンデンサ３０の出力電圧とに基づいて、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から三相交流電流がステータコイル１に出力される。

これに加えて、正極母線２２側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のスイッチング動作に伴って、コンデンサ３０に電荷が蓄積される。

正極母線２２側のトランジスタのうち例えばトランジスタＳＷ２がオンして負極母線２１側トランジスタＳＷ５がオフする。

すると、直流電源３のプラス電極からの電流が正極母線２２、トランジスタＳＷ２、Ｖ相コイル１ｂ、中性点１ｘに流れる。これに伴い、ステータコイル１にはエネルギが蓄積される。

その後、正極母線２２側のトランジスタＳＷ２がオフすると、ステータコイル１のエネルギに基づいて、コンデンサ３０のマイナス電極から負極母線２１、およびダイオードＤ５を通してステータコイル１のＶ相コイル１ｂに電流が流れる。

すなわち、正極母線２２側のトランジスタＳＷ２のオフに伴って、ステータコイル１のエネルギに基づいて、コンデンサ３０のマイナス電極から負極母線２１側のトランジスタＳＷ５をバイパスしてステータコイル１のＶ相コイル１ｂに電流が流れる。このことにより、コンデンサ３０には電荷が蓄積されることになる。

本実施形態の制御回路５０は、上述の第１実施形態と同様に、図２のフローチャートにしたがってＰＷＭ制御処理を実行する。

ここで、本実施形態では、電圧指令波ＶＳａとして、図４の電圧指令波ＶＳａではなく、図８の電圧指令波ＶＳａを用いる。図８の電圧指令波ＶＳａは、相毎の第１電圧指令波を成すもので、基準電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する三相の正弦波である。電圧指令波ＶＳａは、その基準電位が搬送波Ｋａの基準電位（具体的には零電位）より搬送波Ｋａの最小側にオフセットしており、電圧指令波ＶＳａの最小値が搬送波Ｋａの最小値と同一値になっている。

このため、制御回路５０は、図８の電圧指令波ＶＳａを用いているので、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオン時間が負極母線側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオン時間より短くなる。

このため、本実施形態では、図３の電圧指令波ＶＳを用いる場合に比べて、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオンに伴ってステータコイル１に蓄積されるエネルギが減る。したがって、ステータコイル１に生じる熱損失を減らすことができる。

これに伴い、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオフに伴って、コンデンサ３０に蓄積する電荷量を減らすことができる。コンデンサ３０に電荷量を蓄積する際には、負極母線２１側のダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６に流れる電流を小さくすることができる。このため、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６に生じる熱損失を減らすことができる。このため、上述の第１実施形態と同様に、三相交流同期電動機を駆動する際の効率を向上することができる。

上述の第３実施形態では、電圧指令波ＶＳａとしてはその最小値が搬送波Ｋａの最小値と同一値になっている波を用いた例を示したが、これに限らず、電圧指令波ＶＳａの基準電位が、搬送波Ｋａの基準電位より搬送波の最小側にオフセットして、電圧指令波ＶＳａの基準電位と搬送波の最小値との間に設定されるのであれば、電圧指令波ＶＳａの基準電位としてはどのような値でもよい。

例えば、図９に示すように、電圧指令波ＶＳａとして、その最小値が搬送波Ｋａの最小値から所定値ΔＶｄ大きい値に最小値が一致した波を用いてもよい。

（第４実施形態）
上述の第３実施形態では、コンデンサ３０のプラス電極を正極母線２２に接続し、かつコンデンサ３０のマイナス電極を負極母線２１に接続した例を示したが、これに代えて、コンデンサ３０のプラス電極をステータコイル１の中性点１ｘに接続し、かつコンデンサ３０のマイナス電極を負極母線２１に接続した本第４実施形態を示す。

この場合の駆動装置１０の電気回路構成を図１０に示す。

本実施形態の駆動装置１０は、上述の第３実施形態と比べてコンデンサ３０の配置が代わっただけで、コンデンサ３０以外の構成は、上述の第３実施形態と同様である。

そして、制御回路５０がトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御して三相交流電流を出力させたり、コンデンサ３０に対して電荷を蓄積させたりする処理は、上述の第３実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

上述の第１実施形態では、制御回路５０が電圧指令波ＶＳａを算出する毎に補正値Δｖを求める例を示したが、これに代えて、三相交流同期電動機の出力電力Ｐｏｕｔ毎に補正値Δｖを予め記憶おき、制御回路５０が予め記憶された補正値Δｖを用いて電圧指令波ＶＳａを求めてもよい。

この場合の制御回路５０によるＰＷＭ制御処理を図１１に示す。

制御回路５０は、図１１のフローチャートにしたがってＰＷＭ制御処理を実行する。

まず、ステップＳ１００において、図２のステップＳ１００と同様に、電圧指令波ＶＳを算出する。次のステップＳ１１５において、電流センサ４０の検出電流から角速度ωとロータから発生するトルクＴとを算出する。トルクＴは、Ｔ＝Ｋｔ×ｉｑにより求められる。

ここで、Ｋｔはトルク係数、ｉｑは回転座標系におけるｑ軸電流である。ｉｑは電流センサ４０の検出値を三相固定座標系から回転座標系に変換することにより求められる。

次に、ステップＳ１３０Ａにおいて、図１２のマップデータを参照して補正値Δｖを決定する。

図１２のマップデータは、補正値Δｖ１、Δｖ２、Δｖ３、…Δｖ１９、Δｖ２０から構成されている。補正値Δｖ１、Δｖ２、Δｖ３、…Δｖ１９、Δｖ２０は、マトリックス状に並べられている。

ここで、補正値Δｖ１、Δｖ２、Δｖ３、…Δｖ１９、Δｖ２０は、角速度ω１、ω２、ω３、ω４のいずれか１つの値に対応している。補正値Δｖ１、Δｖ２、Δｖ３、…Δｖ１９、Δｖ２０は、トルクＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５のうち１つの値に対応している。

そこで、上述の如く算出された角速度ωとトルクＴとに基づいて複数の補正値のうち１つの補正値Δｖを決定する。例えば、角速度ω２とトルクＴ３とを算出した場合には、補正値Δｖとして補正値Δｖ８を決定することになる。なお、角速度ωとトルクＴとから補正値を決定した理由は後述する。

次に、図１１のステップＳ１４０において、上述の如く決定された補正値Δｖを用いて電圧指令波ＶＳを補正して補正後の電圧指令波ＶＳａを算出する。なお、電圧指令波ＶＳの補正の処理は、図２のステップＳ１４０の処理と同様であるため、その説明は省略する。

次のステップＳ１５０において、電圧指令波ＶＳａと搬送波Ｋａとの比較に応じてトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６を制御する制御信号を求めるとともに、この制御信号をインバータ回路２０に出力する。

次に、角速度ωとトルクＴとから補正値Δｖを決定した理由について説明する。

トルクをＴとし、角速度をωとしたときに三相交流同期電動機の出力電力Ｐｏｕｔは、Ｔ×ωで表すことができる。三相交流同期電動機を駆動する上で、電圧指令波を入力とすると、出力電力Ｐｏｕｔを出力することができる。

このため、指令電圧値と出力電力Ｐｏｕｔとは１対１で特定される関係になる。したがって、補正値Δｖと出力電力Ｐｏｕｔとは１対１で特定される関係になる。このため、角速度ωとトルクＴとから補正値Δｖを決定することができる。

（第５実施形態）
上述の第１実施形態では、負極母線側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオン時間を正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオン時間より短くするために、搬送波Ｋａの最大値と電圧指令波ＶＳａの最大値が同一値になるようにした例を示したが、これに代えて、搬送波Ｋａの最大値より電圧指令波ＶＳａの最大値が大きくなるようにした第５実施形態を示す。

本実施形態の駆動装置１０の回路構成は、図１に示す駆動装置１０の回路構成と同一であるので、その説明を省略する。

次に、本実施形態の作動について図１３〜図１５を参照して説明する。

図１３は制御回路５０によるＰＷＭ制御処理を示すフローチャート、図１４と図１５は搬送波Ｋａと電圧指令波ＶＳａとを示す図である。

制御回路５０は、図２に代わる図１３のフローチャートにしたがってＰＷＭ制御処理を実行する。図１３中図２と同一符号は、同一ステップを示し、その説明を省略する。

本実施形態のＰＷＭ制御処理は、電圧指令波の最大値が搬送波Ｋａより大きい電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御する処理である。以下、ＰＷＭ制御処理の詳細について説明する。

まず、ステップＳ１００において、目標回転数Ｎｃに実際の回転数Ｎａを近づけるための電圧指令波ＶＳを算出する。電圧指令波ＶＳは、請求項１２に係る第２電圧指令波をなすもので、Ｕ相指令波ＶＵ、Ｖ相指令波ＶＶ、およびＷ相指令波ＶＷから構成される三相の指令波である。電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘは、回転数Ｎａが大きくなるほど、大きくなるように設定される。

次のステップＳ１２０、Ｓ１３５、Ｓ１４５（又はＳ１２０、Ｓ１３７、Ｓ１４７）で、後述するように電圧指令波ＶＳを電圧のプラス側にオフセットして電圧指令波ＶＳａを算出する。

ここで、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢより大きい場合には、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢより小さい場合に比べて、電源電圧が不足し出力電圧が飽和するため，インバータ回路２０からステータコイル１に出力される電圧の線形性が劣化する。

そこで、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合と、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合とで、後述するように電圧指令波ＶＳａの最大値を変えて、インバータ回路２０からステータコイル１に出力される電圧の線形性の劣化を抑制する。

具体的には、ステップＳ１２０ａにおいて、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上であるか否かを判定する。このとき、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合にはＮＯと判定する。

次のステップＳ１３７では、電圧指令波ＶＳを電圧のプラス側にオフセットして電圧指令波ＶＳａを求めるための補正値Δｖを数式６を参照して求める。ＶＬｍａｘは、電圧指令波ＶＳａの最大値の上限として予め設定された上限値である。

Δｖ＝ＶＬｍａｘ−Ｖｘ…数式６
次にステップＳ１４７において、数式７、８、９を用いて補正値Δｖを用いて電圧指令波ＶＳを補正して電圧指令波ＶＳａを求める。当該電圧指令波ＶＳａは、第１電圧指令波に相当するものであり、電圧指令波ＶＳａのうちＵ相指令波をＶＵａ、Ｖ相指令波をＶＶａ、Ｗ相指令波をＶＷａとする。

ＶＵａ＝ＶＵ＋Δｖ…数式７
ＶＶａ＝ＶＶ＋Δｖ…数式８
ＶＷａ＝ＶＷ＋Δｖ…数式９
このように補正値Δｖを用いて電圧指令波ＶＳを補正することにより、図１４に示すように、電圧指令波ＶＳａとしてその最大値が搬送波Ｋａより大きい電圧指令波を求めることができる。

電圧指令波ＶＳａは、電圧指令波ＶＳと周期および振幅値が同一値である波である。電圧指令波ＶＳａは、その最大値が上限値ＶＬｍａｘと同一値になっている。

また、上述のステップＳ１２０ａにおいて、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上であるときには、ＹＥＳと判定する。

次のステップＳ１３５では、電圧指令波ＶＳａの線形性の劣化を抑制するための補正値Δｖ’を数式７を参照して求める。

Δｖ’＝ＶＬｍａｘ−Ｖｘ−Δｖｄ…数式１０
補正値Δｖｄは、電圧指令波ＶＳの最大値と上限値ＶＬｍａｘとの間のオフセット値として予め設定された値である。

次のステップＳ１４５において、数式１１、１２、１３に基づき補正値Δｖ’を用いて電圧指令波ＶＳを補正して電圧指令波ＶＳａを求める。電圧指令波ＶＳａのうちＵ相指令波をＶＵａ、Ｖ相指令波をＶＶａ、Ｗ相指令波をＶＷａとする。

ＶＵａ＝ＶＵ＋Δｖ’…数式１１
ＶＶａ＝ＶＶ＋Δｖ’…数式１２
ＶＷａ＝ＶＷ＋Δｖ’…数式１３
このように補正値Δｖ’を用いて電圧指令波ＶＳを補正することにより、図１５に示すように、電圧指令波ＶＳａとして、その最大値が上限値ＶＬｍａｘより補正値Δｖ’分小さい値と同一になる電圧指令波を求めることができる。

すなわち、上述のステップＳ１４５で求める電圧指令波ＶＳａに比べて搬送波Ｋａの最大値側にオフセットした第３電圧指令波としての電圧指令波ＶＳａを求めることになる。

なお、図１５では、電圧指令波ＶＳａの最大値が搬送波Ｋａの最大値に一致している例を示している。

このように、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合には、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合に比べて、電圧指令波ＶＳａの最大値が小さくなる。

その後、ステップＳ１５０に進んで、上述のステップＳ１４５、Ｓ１４７のうちいずれか一方のステップで求めた電圧指令波ＶＳａと搬送波Ｋａとの比較に応じてインバータ回路２０の制御信号を求める。インバータ回路２０の制御信号を求める処理は、図２のステップＳ１５０の処理と同様であるため、その説明を簡素化する。

その後、ステップＳ１００に戻り、ステップＳ１１０、Ｓ１２０のＹＥＳ判定、Ｓ１３５、Ｓ１４５、Ｓ１５０（あるいは、ステップＳ１１０、Ｓ１２０のＮＯ判定、Ｓ１３７、Ｓ１４７）の処理を繰り返して、インバータ回路２０の制御信号を繰り返し求めることになる。

このように求められた制御信号がインバータ回路２０のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６が出力されると、トランジスタＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６がスイッチング動作する。これに伴い、共通接続点Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３から三相交流電流がステータコイル１に出力される。

また、負極母線２１側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のスイッチング動作に伴って、上述の第１実施形態と同様に、コンデンサ３０に電荷が蓄積される。

以上説明した本実施形態によれば、制御回路５０は、電圧指令波ＶＳａの最大値が搬送波Ｋａの最大値以上になる電圧指令波を用いて、インバータ回路２０を制御する。

このため、上述の第１実施形態に比べて、負極母線側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６がオンし、かつ正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオフする時間が短くなる。したがって、上述の第１実施形態に比べて、負極母線２１側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６のオフに伴って、コンデンサ３０に蓄積される電荷量を減らすことができる。よって、上述の第１実施形態に比べて、三相交流同期電動機を駆動する際の効率を向上することができる。

また、本実施形態では、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合には、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合に比べて、電圧指令波ＶＳとして電圧のマイナス側にオフセットした電圧指令波を用いることで，インバータ回路２０からステータコイル１に出力される電圧の線形性の劣化を抑制する。

上述の第５実施形態では、コンデンサ３０を正極母線２２と負極母線２１との間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最大値が搬送波Ｋａより大きい電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御する例を示したが、これに代えて、コンデンサ３０を正極母線２２とステータコイル１の中性点１ｘとの間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最大値が搬送波Ｋａより大きい電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御するようにしてもよい。
（第６実施形態）
上述の第５実施形態では、三相交流同期電動機を駆動する際の効率を向上するために、電圧指令波ＶＳａとしてその最大値が上限値ＶＬｍａｘに一致した電圧指令波を用いた例を示したが、これに代えて、本第６実施形態では、図１６に示すように、電圧指令波ＶＳａとしてその最大値が上限値ＶＬｍａｘより所定値Δｖｄだけ低い値に一致した電圧指令波を用いる。

ここで、電圧指令波ＶＳａとして最大値が搬送波Ｋａより大きい電圧指令波を用いると、コンデンサ３０に蓄積される電荷量が減るため、コンデンサ３０の出力電圧が低下する。コンデンサ３０に蓄積する電荷量に全く余裕がないと，負荷変動等の外乱が発生した場合に、三相交流同期電動機の駆動が不安定になる可能性がある。

これに対し、本第６実施形態では、図１６に示すように、上述の如く、電圧指令波ＶＳａの最大値が上限値ＶＬｍａｘより所定値Δｖｄ低い値に一致した電圧指令波を用いると、コンデンサ３０に蓄積される電荷量に余裕を持たせることができる。これにより、三相交流同期電動機の駆動が不安定になることを抑制することができる。

上述の第６実施形態では、コンデンサ３０を正極母線２２と負極母線２１との間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最大値が上限値ＶＬｍａｘより所定値Δｖｄ低い値に一致した電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御する例を示したが、これに代えて、コンデンサ３０を正極母線２２とステータコイル１の中性点１ｘとの間に接続した駆動装置１０（図６参照）において、電圧指令波の最大値が上限値ＶＬｍａｘより所定値Δｖｄ低い値に一致した電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御するようにしてもよい。
（第７実施形態）
上述の第５実施形態では、ステータコイル１の中性点１ｘと負極母線２１との間に直流電源３を接続した例を示したが、これに代えて、ステータコイル１の中性点１ｘとの正極母線２２との間に直流電源３を接続した本第７実施形態を示す。

本実施形態の駆動装置の回路構成は、図７に示す駆動装置１０の回路構成と同一であるので、その説明を省略する。

本実施形態の制御回路５０は、上述の第５実施形態と同様に、図１３のフローチャートにしたがってＰＷＭ制御処理を実行する。以下、上述の第５実施形態と相違する処理について説明する。

まず、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢより大きい場合には、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値ＶＢより小さい場合に比べて、電源電圧が不足し出力電圧が飽和するため，インバータ回路２０からステータコイル１に出力される電圧の線形性が劣化する。

そこで、本実施形態の制御回路５０は、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合と、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合とで異なる電圧指令波ＶＳａを用いる。

具体的には、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合には、ステップ１２０ａでＮＯと判定して、次のステップＳ１３７、Ｓ１４７において、電圧指令波ＶＳａとして、図１７の電圧指令波ＶＳａを求める。

図１７の電圧指令波ＶＳａは、その最小値が搬送波Ｋａより小さく、前記最小値が下限値ＶＬｍｉｎと同一になっている。下限値ＶＬｍｉｎは、電圧指令波ＶＳａの最大値の下限として予め設定された値である。

このように、図１７の電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御すると、上述の第３実施形態に比べて、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３をオフし、かつ負極母線側のトランジスタＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６をオンする時間が長くなる。このため、上述の第３実施形態に比べて、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオンに伴ってステータコイル１に蓄積されるエネルギが減る。したがって、ステータコイル１に生じる熱損失を減らすことができる。

これに伴い、正極母線側のトランジスタＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のオフに伴って、コンデンサ３０に蓄積する電荷量を減らすことができる。コンデンサ３０に電荷量を蓄積する際には、負極母線２１側のダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６に流れる電流を小さくすることができる。このため、ダイオードＤ４、Ｄ５、Ｄ６に生じる熱損失を減らすことができる。

以上により、上述の第３実施形態に比べて、三相交流同期電動機を駆動する際の効率を向上することができる。

また、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合には、ステップＳ１２０ａでＹＥＳと判定する。すると、次のステップＳ１３５、１４５において、図１５の電圧指令波ＶＳａではなく、図１８の電圧指令波ＶＳａとしての第３電圧指令波を求める
この求められた電圧指令波ＶＳａは、その最小値がＶＬｍｉｎより補正値Δｖ’分大きい値と同一になっている。補正値Δｖ’は、電圧指令波ＶＳの最小値と下限値ＶＬｍｉｎとの間のオフセット値として予め設定された値である。

すなわち、上述のステップ１４７（Ｓ１３７）で求められる電圧指令波ＶＳａを搬送波Ｋａの最小値側にオフセットした電圧指令波を求めることになる。

このように、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合には、電圧指令波ＶＳａの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値未満である場合に比べて、電圧指令波ＶＳａの最小値が大きくなるようにすることで、インバータ回路２０からステータコイル１に出力される電圧の線形性の劣化を抑制する。

上述の第７実施形態では、コンデンサ３０を正極母線２２と負極母線２１との間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最小値が搬送波Ｋａより小さい電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御する例を示したが、これに代えて、コンデンサ３０を正極母線２２とステータコイル１の中性点１ｘとの間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最小値が搬送波Ｋａより小さい電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御するようにしてもよい。
（第８実施形態）
上述の第７実施形態では、電圧指令波ＶＳの電圧ベクトルの大きさＶｘが搬送波Ｋａの波高値以上である場合には、電圧指令波ＶＳａとしてその最大値が上限値ＶＬｍａｘに一致した電圧指令波を用いた例を示したが、これに代えて、本第８実施形態では、図１９に示すように、電圧指令波ＶＳａとしてその最小値が下限値ＶＬｍｉｎより所定値Δｖｄ大きい値に一致した電圧指令波を用いることで、上記第６実施形態と同様の効果を得ることができる。

上述の第８実施形態では、コンデンサ３０を正極母線２２と負極母線２１との間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最小値が下限値ＶＬｍｉｎより所定値Δｖｄ大きい値に一致した電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御する例を示したが、これに代えて、コンデンサ３０を正極母線２２とステータコイル１の中性点１ｘとの間に接続した駆動装置１０において、電圧指令波の最小値が下限値ＶＬｍｉｎより所定値Δｖｄ大きい値に一致した電圧指令波ＶＳａを用いてインバータ回路２０を制御するようにしてもよい。

上述の各実施形態では、搬送波として、基準電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する三角波を用いた例を示したが、これに代えて、基準電位からプラス側およびマイナス側に電圧が周期的に変化する波ならば、三角波以外の鋸波を用いてもよい。

上述の各実施形態では、多相交流同期電動機として三相交流同期電動機を用いた例を示したが、これに限らず、多相交流同期電動機として、４相以上の多相交流同期電動機を用いてもよい。

本発明の第１実施形態における三相交流同期電動機の駆動装置の構成を示す図である。 第１実施形態の制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 第１実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 第１実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 第１実施形態の変形例で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 本発明の第２実施形態における三相交流同期電動機の駆動装置の構成を示す図である。 本発明の第３実施形態における三相交流同期電動機の駆動装置の構成を示す図である。 第３実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 第３実施形態の変形例で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 本発明の第４実施形態における三相交流同期電動機の駆動装置の構成を示す図である。 他の例における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 図１１の制御処理で用いるマップデータの構成を示す図である。 本発明の第５実施形態における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 第５実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 第５実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 本発明の第６実施形態における制御回路の制御処理を示すフローチャートである。 本発明の第７実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 第７実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。 本発明の第８実施形態で用いる搬送波と電圧指令波とを示す図である。

符号の説明

１ ステータコイル
１ａ Ｕ相コイル
１ｂ Ｖ相コイル
１ｃ Ｗ相コイル
１ｘ 中性点
３ 直流電源
１０ 駆動装置
２０ インバータ回路
２１ 負極母線
２２ 正極母線
３０ コンデンサ
４０ 電流センサ
５０ 制御回路
ＳＷ１ トランジスタ
ＳＷ２ トランジスタ
ＳＷ２ トランジスタ
ＳＷ３ トランジスタ
ＳＷ４ トランジスタ
ＳＷ５ トランジスタ
Ｄ１ ダイオード
Ｄ２ ダイオード
Ｄ３ ダイオード
Ｄ４ ダイオード
Ｄ５ ダイオード
Ｄ６ ダイオード

Claims (14)

1. スター結線されて中性点（１ｘ）を有するステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる多相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が相毎に設けられ、正極母線（２２）と負極母線（２１）との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   プラス電極が前記正極母線（２２）に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続されているコンデンサ（３０）と、
   第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいときには前記負極母線側スイッチング素子をオンして前記正極母線側スイッチング素子をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
   前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
   前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオフに伴って前記エネルギに基づき前記ステータコイル（１）から前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をバイパスして前記コンデンサ（３０）のプラス電極側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
   前記負極母線側スイッチング素子のオン時間が前記正極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の前記第１の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最大値側にオフセットしており
   前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値と前記搬送波の最大値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする多相交流同期電動機の駆動装置。
2. スター結線されて中性点（１ｘ）を有するステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる多相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が相毎に設けられ、正極母線（２２）と負極母線（２１）との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   プラス電極が前記正極母線（２２）に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続されているコンデンサ（３０）と、
   第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいときには前記負極母線側スイッチング素子をオンして前記正極母線側スイッチング素子をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
   前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
   前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオフに伴って前記エネルギに基づき前記ステータコイル（１）から前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をバイパスして前記コンデンサ（３０）のプラス電極側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
   前記負極母線側スイッチング素子のオン時間が前記正極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の前記第１の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最大値側にオフセットしており、
   前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値と前記搬送波の最大値より所定値小さい値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする多相交流同期電動機の駆動装置。
3. 前記搬送波の第２基準電位と同一電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最大値側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４０）と、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０）と、を備え、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であると前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値より大きいと前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第２電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
4. スター結線されて中性点（１ｘ）を有するステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる多相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が相毎に設けられ、正極母線（２２）と負極母線（２１）との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   プラス電極が前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）に接続されているコンデンサ（３０）と、
   第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいとき前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオンして前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
   前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
   前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記正極母線側スイッチング素子を通して前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオフに伴って前記エネルギに基づいて前記コンデンサ（３０）のマイナス電極から前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をバイパスして前記ステータコイル（１）側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
   前記正極母線側スイッチング素子のオン時間が前記負極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の第１の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最小値側にオフセットしており、
   前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値と前記搬送波の最小値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする多相交流同期電動機の駆動装置。
5. スター結線されて中性点（１ｘ）を有するステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる多相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が相毎に設けられ、正極母線（２２）と負極母線（２１）との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   プラス電極が前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）に接続されているコンデンサ（３０）と、
   第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいとき前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオンして前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
   前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
   前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記正極母線側スイッチング素子を通して前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオフに伴って前記エネルギに基づいて前記コンデンサ（３０）のマイナス電極から前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をバイパスして前記ステータコイル（１）側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
   前記正極母線側スイッチング素子のオン時間が前記負極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の第１の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最小値側にオフセットしており、
   前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値と前記搬送波の最小値より所定値大きい値とが同一値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする多相交流同期電動機の駆動装置。
6. 前記搬送波の第２基準電位と同じ電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の基準電位を前記搬送波の前記第２基準電位より前記搬送波の最小値側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４０）と、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０）と、を備え、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値以下であると前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
   前記相毎の前記第２電圧指令波の電圧ベクトルの大きさが前記搬送波の波高値より大きいと前記判定手段（Ｓ１２０）が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第２電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする請求項４または５に記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
7. スター結線されて中性点（１ｘ）を有するステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる多相交流同期電動機の駆動装置であって、
   直列接続された一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が相毎に設けられ、正極母線（２２）と負極母線（２１）との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子が並列接続されているインバータ回路（２０）と、
   プラス電極が前記正極母線（２２）に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続されているコンデンサ（３０）と、
   第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいときには前記負極母線側スイッチング素子をオンして前記正極母線側スイッチング素子をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
   前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記負極母線（２１）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
   前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）のオフに伴って前記エネルギに基づき前記ステータコイル（１）から前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をバイパスして前記コンデンサ（３０）のプラス電極側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
   前記負極母線側スイッチング素子のオン時間が前記正極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値が前記搬送波の最大値より大きい値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする多相交流同期電動機の駆動装置。
8. 前記第１電圧指令波の最大値の上限として予め設定された上限値に前記第１電圧指令波の最大値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする請求項７に記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
9. 前記第１電圧指令波の最大値の上限として予め設定された上限値より所定値小さい値と前記第１電圧指令波の最大値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする請求項７に記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
10. 前記搬送波の第２基準電位と同一電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
    前記相毎の前記第２電圧指令波の最大値が前記搬送波の最大値より大きい値になるように前記相毎の前記第２電圧指令波を電圧のプラス側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４５）と、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の最大値を前記搬送波の最大値側にオフセットした前記相毎の第３電圧指令波を算出する第３の算出手段（Ｓ１４７）と、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０ａ）とを備え、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値以上であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第３電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
11. スター結線されて中性点（１ｘ）を有するステータコイル（１）から発生する回転磁界によりロータを回転させる多相交流同期電動機の駆動装置であって、
    直列接続された一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が相毎に設けられ、正極母線（２２）と負極母線（２１）との間に前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）が並列接続されているインバータ回路（２０）と、
    プラス電極が前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）とのうちいずれか一方に接続され、かつマイナス電極が前記負極母線（２１）に接続されているコンデンサ（３０）と、
    第１基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第１電圧指令波が、第２基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する搬送波より大きいときには前記相毎の前記一対のスイッチング素子のうち正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオンして負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオフし、前記相毎の前記第１電圧指令波が前記搬送波より小さいとき前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をオンして前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）をオフする駆動手段（Ｓ１５０）と、を備え、
    前記駆動手段（Ｓ１５０）が前記相毎の前記一対のスイッチング素子をオン、オフすることにより、前記正極母線（２２）と前記中性点（１ｘ）との間に接続されている直流電源（３）の出力電圧と前記コンデンサ（３０）の出力電圧とに基づいて、前記ステータコイル（１）に交流電流を出力して前記ステータコイル（１）から前記回転磁界を発生させるようになっており、
    前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオンに伴って前記直流電源（３）から前記正極母線側スイッチング素子を通して前記ステータコイル（１）に流れる電流に基づいて前記ステータコイル（１）にエネルギを蓄え、前記正極母線側スイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）のオフに伴って前記エネルギに基づいて前記コンデンサ（３０）のマイナス電極から前記負極母線側スイッチング素子（ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６）をバイパスして前記ステータコイル（１）側に流れる電流に基づいて前記コンデンサ（３０）を充電するようになっており、
    前記正極母線側スイッチング素子のオン時間が前記負極母線側スイッチング素子のオン時間より短くなるように前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値が前記搬送波の最小値より小さい値になるように前記相毎の前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする多相交流同期電動機の駆動装置。
12. 前記第１電圧指令波の最小値の下限として予め設定された下限値に前記第１電圧指令波の最小値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする請求項１１に記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
13. 前記第１電圧指令波の最小値の下限として予め設定された下限値より所定値大きい値と前記第１電圧指令波の最小値とが同一値になるように前記第１電圧指令波を設定していることを特徴とする請求項１１に記載の多相交流同期電動機の駆動装置。
14. 前記搬送波の第２基準電位と同一電位である基準電位から負側および正側に周期的に電圧が変化する前記相毎の第２電圧指令波を算出する第１の算出手段（Ｓ１００）と、
    前記相毎の前記第２電圧指令波の最小値が前記搬送波の最小値より小さい値になるように前記相毎の前記第２電圧指令波を電圧のマイナス側にオフセットして前記相毎の前記第１電圧指令波を算出する第２の算出手段（Ｓ１４５）と、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の最小値を前記搬送波の最小値側にオフセットした前記相毎の第３電圧指令波を算出する第３の算出手段（Ｓ１４７）と、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であるか否かを判定する判定手段（Ｓ１２０ａ）とを備え、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値未満であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段は、前記相毎の前記第１電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の前記一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであり、
    前記相毎の前記第１電圧指令波の波高値が前記搬送波の波高値以上であると前記判定手段が判定したときには、前記駆動手段（Ｓ１５０）は、前記相毎の前記第３電圧指令波と前記搬送波との比較に基づいて前記相毎の一対のスイッチング素子（ＳＷ１、ＳＷ２、…ＳＷ６）をオン、オフして前記ステータコイル（１）に交流電流を出力するものであることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の多相交流同期電動機の駆動装置。

Images