JP2023025672A - モーター駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の相にそれぞれ対応する複数の巻線を有するモーターを駆動するモーター駆動装置を提供する。【解決手段】前記モーター駆動装置は、複数の第１スイッチング素子を含み、前記複数の巻線のそれぞれの第１端に連結された第１インバーターと、複数の第２スイッチング素子を含み、前記複数の巻線のそれぞれの第２端に連結された第２インバーターと、事前に設定された前記モーターの電圧指令に基づいて空間ベクターパルス幅変調のための制限された極電圧指令を生成し、前記制限された極電圧指令を分配して前記第１スイッチング素子のスイッチングのための第１極電圧指令及び前記第２スイッチング素子のスイッチングのための第２極電圧指令を生成するコントローラーとを含む。【選択図】図１３

Description

本発明はモーター駆動装置に関し、より詳しくはモーターの巻線の両端にそれぞれインバーターが連結されたオープンエンドワインディング方式のモーター駆動装置に関する。

一般に、モーターに含まれた各相の巻線は、その一端が一つのインバーターに連結され、他端が互いに連結されてＹ結線を形成する。

モーター駆動の際、インバーター内のスイッチング素子はパルス幅変調制御によってオン／オフされ、Ｙ結線されたモーターの巻線に線間電圧を印加して交流電流を生成することによりトルクを発生させるようになる。

このようなモーターによって発生するトルクを動力として用いる電気車などのような環境に優しい車両の燃費（又は電費）は、インバーター－モーターの電力変換効率によって決定されるので、燃費向上のためには、インバーターの電力変換効率とモーターの効率を極大化することが重要である。

インバーター－モーターシステムの効率は、主にインバーターの電圧利用率によって決定され、電圧利用率の高い区間でモーター速度とトルクとの間の関係によって決定される車両の運転点が形成される場合、車両の燃費が向上することができる。

しかし、モーターの最大トルクを増加させるためにモーターの巻線数を増加させるほど、電圧利用率の高い区間は車両の主要運転点である低トルク領域から遠くなって燃費が悪くなる問題点が発生することがある。また、燃費の観点で電圧利用率が高い区間に主要運転点を含むように設計する場合、モーターの最大トルクに制約があり、車両の加速発進性能が落ちる問題が発生することがある。

このような問題を解決するために、当該技術分野ではモーターの巻線の一端をＹ結線で短絡させる代わりに、モーターの巻線の両端にそれぞれインバーターを連結して両インバーターを駆動するオープンエンドワインディング（Ｏｐｅｎ Ｅｎｄ Ｗｉｎｄｉｎｇ：ＯＥＷ）方式のモーター駆動技法が提案された。

このようなオープンエンドワインディング方式のモーター駆動技法は、通常的なＹ結線構造のモーターを駆動する方式に比べて、相電圧を増加させて電圧利用率を向上させることができ、高出力が可能な利点を有する。

しかし、オープンエンドワインディング方式のモーター駆動技法は、モーターの巻線の両端にそれぞれ連結されるインバーターに共通の直流電源を適用する場合、０相成分電圧をインバータースイッチング周期において平均的に０になるように制御することができないので、共通モード電流を発生させることができる。この共通モード電流はモーターの巻線を流れながら銅損及び鉄損のような損失として作用してモーター効率を低下させ、深刻な場合にはモーターシステムの焼損を発生させる可能性がある。

前記背景技術として説明した事項は、本発明の背景に対する理解増進のためのものであるだけで、当該技術分野で通常の知識を有する者に既に知られた従来技術に相当するというのを認めるものとして受け入れるべきではないであろう。

米国特許公開第２００９－００３３２５３号公報 特許第６２８５２５６号公報

したがって、本発明は、モーター巻線の両端にそれぞれインバーターが連結されたオープンエンドワインディング方式のモーター駆動の際、両インバーターの間の共通モード電圧を互いに同じに設定して０相成分電圧を所望の通りに制御することにより、差によって発生する循環電流を除去してモーター効率を向上させることができる、モーター駆動装置を提供することを解決しようとする技術的課題とする。

特に、本発明は、モーター巻線の両端にそれぞれインバーターが連結されたオープンエンドワインディング方式のモーター駆動の際、瞬時的に両インバーターが同じ０相成分電圧を有するようにして、両インバーターの０相成分電圧の差を瞬時的に０にすることができるモーター駆動装置を提供することを解決しようとする技術的課題とする。

前記技術的課題を解決するための手段として、本発明は、複数の相にそれぞれ対応する複数の巻線を有するモーターを駆動するモーター駆動装置であって、複数の第１スイッチング素子を含み、前記複数の巻線のそれぞれの第１端に連結された第１インバーターと、複数の第２スイッチング素子を含み、前記複数の巻線のそれぞれの第２端に連結された第２インバーターと、事前に設定された前記モーターの電圧指令に基づいて空間ベクターパルス幅変調のための制限された極電圧指令を生成し、前記制限された極電圧指令を分配して前記第１スイッチング素子のスイッチングのための第１極電圧指令、及び前記第２スイッチング素子のスイッチングのための第２極電圧指令を生成するコントローラーとを含むモーター駆動装置を提供する。

本発明の一実施形態において、前記コントローラーは、前記制限された極電圧指令を生成するために、前記モーターの電圧指令に対して前記モーターの回転角に３０度先行又は後行する逆回転変換を遂行して、前記モーターの各相に対する相電圧指令を生成することができる。

本発明の一実施形態において、前記コントローラーは、前記相電圧指令の中で最大値と最小値との平均に相当するオフセット電圧を生成し、前記オフセット電圧を前記相電圧指令からそれぞれ差し引いて、前記制限された極電圧指令を生成することができる。

本発明の一実施形態において、前記Ｐ_１及びＰ_２は、互いに異なる値を有することができる。

本発明の一実施形態において、前記コントローラーは、前記モーターの回転角に３０度先行する逆回転変換を遂行した場合、前記第１極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分にそれぞれ対応するように決定し、前記第２極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のｂ相、ｃ相及びａ相成分にそれぞれ対応するように決定することができる。

本発明の一実施形態において、前記コントローラーが前記モーターの回転角に３０度後行する逆回転変換を遂行した場合、前記第１極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分にそれぞれ対応し、前記第２極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のｃ相、ａ相及びｂ相成分にそれぞれ対応することができる。

前記モーター駆動装置によれば、オープンエンドワインディング方式に適用される二つのインバーターの０相成分電圧を所望の通りに制御することにより、共通モード電流の発生を抑制することができる。

よって、前記モーター駆動装置によれば、共通モード電流によってモーター相電流が歪むことを防止してモーター電流を容易に制御し、循環電流によって発生するモーターの鉄損及び銅損のような損失を防止して、モーターの駆動効率を著しく向上させることができるだけではなく、モーターの焼損を事前に防止することができる。

特に、前記モーター駆動装置によれば、オープンエンドワインディング方式のモーター駆動の際、瞬時的に０相成分電圧を０になるようにすることにより、０相成分電流（共通モード電流）の瞬時的リップルによるモーター損失まで除去することができる。

また、前記モーター駆動装置によれば、モーターの電圧指令に基づいて先に空間ベクターパルス幅変調を遂行した後、出力される結果に基づいてそれぞれのインバーターに対する極電圧指令を生成するので、座標変換のための演算量を最小化することができ、よって、電圧変調演算のうちサイン、コサイン演算による離散化誤差を最小化することができる。

本発明で得られる効果は以上で言及した効果に制限されず、言及しなかった他の効果は下記の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明らかに理解可能であろう。

本発明の一実施形態によるモーター駆動装置の回路図である。 オープンエンドワインディング方式でモーターを制御するための通常的なコントローラーを詳細に示すブロック構成図である。 図２に示した通常的なコントローラーに適用されるモーター制御技法を説明するための電圧ベクター図である。 図２に示した通常的なコントローラーによるモーター制御の際に生成される各インバーターの電圧出力を示す波形図である。 図２に示した通常的なコントローラー内の空間ベクター変調部をより詳細に示すブロック構成図である。 本発明の一実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラーを詳細に示すブロック構成図である。 図６に示した本発明の一実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラー内の空間ベクター変調部をより詳細に示すブロック構成図である。 図６に示した本発明の一実施形態によるモーター駆動装置の制御によって生成される各インバーターの電圧出力を示す波形図である。 本発明の他の実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラーを詳細に示すブロック構成図である。 図９に示した本発明の実施形態でモーターの回転角より３０度先行するように第１インバーターの相電圧指令を変換し、モーターの回転角より１５０度先行するように第２インバーターの相電圧指令を変換した例を説明するための電圧ベクター図である。 図９に示した本発明の実施形態でモーターの回転角より３０度後行するように第１インバーターの相電圧指令を変換し、モーターの回転角より１５０度後行するように第２インバーターの相電圧指令を変換した例を説明するための電圧ベクター図である。 図９に示した本発明の実施形態によるモーター駆動装置の制御によって生成される各インバーターの電圧出力、０相電圧成分及び共通モード電流を示す波形図である。 本発明のさらに他の実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラーを詳細に示すブロック構成図である。 図１３に示した空間ベクターパルス幅変調部をより詳細に示すコントローラーのブロック構成図である。 図１３に示した実施形態のコントローラーの変形例を示すブロック構成図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の多様な実施形態によるモーター駆動装置を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置の回路図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置は、複数の相に対応する複数の巻線Ｌ１－Ｌ３を有するモーター１００に駆動電力を供給するモーター駆動装置であって、複数の第１スイッチング素子Ｓ１１－Ｓ１６を含み、モーター１００の巻線のそれぞれの第１端に連結された第１インバーター１０と、複数の第２スイッチング素子Ｓ２１－Ｓ２６を含み、モーター１００の巻線のそれぞれの第２端に連結された第２インバーター２０と、モーター１００の所要出力に基づいて第１スイッチング素子Ｓ１１－Ｓ１６及び第２スイッチング素子Ｓ２１－Ｓ２６をパルス幅変調制御するコントローラー３０とを含むことができる。

第１インバーター１０と第２インバーター２０は、バッテリー２００に貯蔵された直流電力を３相の交流電力に変換してモーター１００に提供するか、又は回生制動の際にモーター１００の回生制動トルクの発生によって生成される回生制動エネルギーを直流に変換してバッテリー２００に提供することができる。このような直流電力と交流電力との間の変換は第１インバーター１０と第２インバーター２０とにそれぞれ備えられた、複数の第１スイッチング素子Ｓ１１－Ｓ１６及び複数の第２スイッチング素子Ｓ２１－Ｓ２６のパルス幅変調制御によって遂行することができる。

第１インバーター１０は、バッテリー２００の両端の間に連結された直流リンクキャパシタ３００に形成された直流電圧が印加される複数のレッグ１１－１３を含むことができる。各レッグ１１－１３はモーター１００の複数の相にそれぞれ対応して電気的に連結されることができる。

より具体的には、第１レッグ１１は直流キャパシタ３００の両端の間に互いに直列に連結された二つのスイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２を含み、両スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ１２の連結ノードは複数の相の中で一相に相当する交流電力が入出力されるようにモーター１００内の一相の巻線Ｌ１の一端に連結されることができる。

同様に、第２レッグ１２は直流キャパシタ３００の両端の間に互いに直列に連結された二つのスイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４を含み、両スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４の連結ノードは複数の相の中で一相に相当する交流電力が入出力されるようにモーター１００内の一相の巻線Ｌ２の一端に連結されることができる。

また、第３レッグ１３は直流キャパシタ３００の両端の間に互いに直列に連結された二つのスイッチング素子Ｓ１５、Ｓ１６を含み、両スイッチング素子Ｓ１５、Ｓ１６の連結ノードは複数の相の中で一相に相当する交流電力が入出力されるようにモーター１００内の一相の巻線Ｌ３の一端に連結されることができる。

第２インバーター２０も第１インバーター１０と類似した構成を有することができる。第２インバーター２０は、バッテリー２００の両端の間に連結された直流リンクキャパシタ３００に形成された直流電圧が印加される複数のレッグ２１－２３を含むことができる。各レッグ２１－２３はモーター１００の複数の相に対応して電気的に連結されることができる。

より具体的には、第１レッグ２１は、直流キャパシタ３００の両端の間に互いに直列に連結された二つのスイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２を含み、両スイッチング素子Ｓ２１、Ｓ２２の連結ノードは複数の相の中で一相に相当する交流電力が入出力されるようにモーター１００内の一相の巻線Ｌ１の他端に連結されることができる。

同様に、第２レッグ２２は、直流キャパシタ３００の両端の間に互いに直列に連結された二つのスイッチング素子Ｓ２３、Ｓ２４を含み、両スイッチング素子Ｓ２３、Ｓ２４の連結ノードは複数の相の中で一相に相当する交流電力が入出力されるようにモーター１００内の一相の巻線Ｌ２の他端に連結されることができる。

また、第３レッグ２３は、直流キャパシタ３００の両端の間に互いに直列に連結された二つのスイッチング素子Ｓ２５、Ｓ２６を含み、両スイッチング素子Ｓ２５、Ｓ２６の連結ノードは、複数の相の中で一相に相当する交流電力が入出力されるようにモーター１００内の一相の巻線Ｌ３の一端に連結されることができる。

第１インバーター１０は、モーター１００の巻線Ｌ１－Ｌ３の一端に連結され、第２インバーター２０はモーター１００の巻線Ｌ１－Ｌ３の他端に連結される。すなわち、モーター１００の巻線Ｌ１－Ｌ３の両端には、第１インバーター１０と第２インバーター２０にそれぞれ連結されるオープンエンドワインディング方式の電気的連結が形成されることができる。

コントローラー３０は、基本的にはモーター１００に要求される所要出力に基づいてモーター１００が駆動されるように、第１インバーター１０と第２インバーター２０に含まれたスイッチング素子Ｓ１１－Ｓ１６、Ｓ２１－Ｓ２１をパルス幅変調制御する要素である。

コントローラー３０は、第１インバーター１０及び第２インバーター２０に印加される直流電圧Ｖ_ｄｃと電流センサー（図示せず）で検出されるモーター１００に提供される相電流及びモーター１００に設けられたモーター回転子センサー（図示せず）で検出されたモーターの電気角などを受け、第１インバーター１０の第１スイッチング素子Ｓ１１－Ｓ１６及び第２インバーター２０の第２スイッチング素子Ｓ２１－Ｓ２６をパルス幅変調方式でスイッチングしてモーター１００を駆動することができる。特に、コントローラー３０は、第１スイッチング素子Ｓ１１－Ｓ１６及び第２インバーター２０の第２スイッチング素子Ｓ２１－Ｓ２６をパルス幅変調方式で制御するとき、空間ベクターパルス幅変調（Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＳＶＰＷＭ）方式を適用することができる。

以上のような構成を有する、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置に対するより明確な理解を助けるために、通常的なオープンエンドワインディング方式モーター駆動装置の制御技法についてまず説明する。

図２は、オープンエンドワインディング方式でモーターを制御するための通常的なコントローラーを詳細に示すブロック構成図であり、図３は図２に示した通常的なコントローラーに適用されるモーター制御技法を説明するための電圧ベクター図である。また、図４は、図２に示した通常的なコントローラーによるモーター制御の際に生成される各インバーターの電圧出力を示す波形図であり、図５は図２に示した通常的なコントローラー内の空間ベクター変調部をより詳細に示すブロック構成図である。

図２に示したように、従来のモーター駆動装置のコントローラーは、電流指令マップ４１、電流制御部４２、第１デューティー生成部４３及び第２デューティー生成部４４を含むことができる。

電流指令マップ４１は、運転者の操作などによって生成されたモーター所要出力（モーター所要トルクＴ_ｅ ^＊）及びモーターの逆起電力λ^－１に基づいて、それに対応する電流指令Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊を生成することができる。電流指令マップ４１は、モーター所要出力を反映したモーターの電流指令を生成するものであり、図２の例にはモーター所要出力と逆起電力に基づくマップが示されているが、他の因子に基づいてモーターの電流指令を生成するマップを適用することができる。

電流制御部４２は、電流指令Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊を受け、実際にモーターに提供される電流を検出した値と比較し、その差を減少させることができる電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を生成することができる。電圧指令は、ｄ軸成分Ｖ_ｄ ^＊、ｑ軸成分Ｖ_ｑ ^＊及び０相（ｚｅｒｏ ｐｈａｓｅ）成分Ｖ_ｎ ^＊を含むことができる。

第１デューティー生成部４３は、図１に示した第１インバーター１０内のスイッチング素子のデューティーを生成するための要素であり、電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を１／２倍にして第１インバーター１０に適用するための第１インバーター電圧指令Ｖ_ｄ１ ^＊、Ｖ_ｑ１ ^＊、Ｖ_ｎ１ ^＊を生成する倍数部４３１と、第１インバーター電圧指令Ｖ_ｄ１ ^＊、Ｖ_ｑ１ ^＊、Ｖ_ｎ１ ^＊をモーターの各相に対応する第１インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊に変換する座標変換部４３２と、第１インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊及び第１インバーター電圧指令の中で０相成分Ｖ_ｎ１ ^＊に基づいて空間ベクターパルス幅変調を遂行して、第１インバーター１０内のスイッチング素子のデューティーを生成する第１空間ベクターパルス幅変調部４３３とを含むことができる。

第１デューティー生成部４３と同様に、第２デューティー生成部４４は、図１に示した第２インバーター２０内のスイッチング素子のデューティーを生成するための要素であり、電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を－１／２倍にして第２インバーター２０に適用するための第２インバーター電圧指令Ｖ_ｄ２ ^＊、Ｖ_ｑ２ ^＊、Ｖ_ｎ２ ^＊を生成する倍数部４４１と、第２インバーター電圧指令Ｖ_ｄ２ ^＊、Ｖ_ｑ２ ^＊、Ｖ_ｎ２ ^＊をモーターの各相に対応する第２インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ２ ^＊、Ｖ_ｂｓ２ ^＊、Ｖ_ｃｓ２ ^＊に変換する座標変換部４４２と、第２インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ２ ^＊、Ｖ_ｂｓ２ ^＊、Ｖ_ｃｓ２ ^＊及び第２インバーター電圧指令の中で０相成分Ｖ_ｎ２ ^＊に基づいて空間ベクターパルス幅変調を遂行して、第２インバーター２０内のスイッチング素子のデューティーを生成する第２空間ベクターパルス幅変調部４４３とを含むことができる。

ここで、座標変換部４３２、４４２による座標変換は、ｄｑ同期座標をモーター３相に相当するａｂｃ座標に変換するものであり、当該技術分野に通常逆回転変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｃｌａｒｋｅ／Ｐａｒｋ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）として知られた公知の技術に相当する。その反対の変換である回転変換（Ｃｌａｒｋｅ／Ｐａｒｋ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）も当該技術分野に公知となったものであり、追後これについての別途の詳細な説明は省略する。

図２に示したように、通常的なオープンエンドワインディング方式モーター制御技法は、モーターの電圧指令を第１インバーターと第２インバーターとに同一に分配する方式でなされる。

すなわち、図３に示したように、オープンエンドワインディング構造のモーター制御で、第１インバーターに対するスイッチングベクター図と第２インバーターに対するスイッチングベクター図を合成したベクター図上に示されたモーター電圧Ｖ_ＭＯＴは、第１インバーターによる電圧Ｖ_ＩＮＶ１と、第１インバーターによる電圧Ｖ_ＩＮＶ１と同じ大きさを有しながら方向が反対の第２インバーターによる電圧Ｖ_ＩＮＶ２との差の形態として示すことができる。それぞれのベクター図はｄｑ平面上に示されたものであり、ｄｑ平面と空間ベクターパルス幅変調のためのベクター図などは当該技術分野に公知となった事項であり、それについての別途の詳細な説明は省略する。

このように、同じ大きさを有しながら反対方向である第１インバーター電圧と第２インバーター電圧とを空間ベクターパルス幅変調によって具現すれば、図４に示したようなインバーター出力電圧波形を得ることができる。図４で、Ｔ_ＳＷはインバーター内のスイッチング素子のスイッチング周期であり、Ｖ_ａ１、Ｖ_ｂ１、Ｖ_ｃ１、Ｖ_ｎ１は第１インバーターの各相電圧及び０相成分電圧を示し、Ｖ_ａ２、Ｖ_ｂ２、Ｖ_ｃ２、Ｖ_ｎ２は第２インバーターの各相電圧及び０相成分電圧を示し、Ｖ_ｎは第１インバーターの０相成分電圧と第２インバーターの０相成分電圧との差を示すものであり、第１インバーター及び第２インバーターによってモーターに印加される０相成分電圧を示すものである。

図４に示したように、第１インバーター電圧と第２インバーター電圧は、ｄｑ平面上での電圧の大きさが同一であるにもかかわらず、位相が違うから互いに異なる０相成分電圧を有することになる。よって、モーターに印加される０相成分電圧Ｖ_ｎの大きさは周期平均的に０を維持することができない。

図２に示した通常的なコントローラー内の空間ベクター変調部４３３又は４４３は、図５に示したように、オフセット電圧生成部５１、極電圧指令生成部５２、極電圧指令制限部５３、割り算部５４及び合算部５５を含むことができる。

オフセット電圧生成部５１は、３相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＊、Ｖ_ｂｓ ^＊、Ｖ_ｃｓ ^＊に基づいてオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ ^＊を生成し、極電圧指令生成部５２はこのオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ ^＊に０相成分電圧Ｖ_ｎ ^＊を引き算した値を３相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＊、Ｖ_ｂｓ ^＊、Ｖ_ｃｓ ^＊から差し引いて極電圧指令Ｖ_ａｎ ^＊、Ｖ_ｂｎ ^＊、Ｖ_ｃｎ ^＊を生成する。

このように、通常のオープンエンドワインディング方式のモーター制御の際には、オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ ^＊が３相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＊、Ｖ_ｂｓ ^＊、Ｖ_ｃｓ ^＊に基づいて生成されるので、実際に両インバーターでモーターを駆動するとき、各インバーターから出力されるオフセット電圧との差を有することになる。特に、第１インバーターと第２インバーターでは互いに異なるオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ ^＊が生成されるので、実際に各インバーターではオフセット電圧指令に対応するオフセット電圧が出力されなくなる。

これを式で示せば下記の式１の通りである。

したがって、モーターに最終的に印加される０相成分電圧は下記の式２になり、所望の通りに０相成分電圧を制御することができない。

このように、０相成分電圧が周期平均的に０に制御されることができない場合、モーターの共通モード電流が発生し、共通モード電流の流れによってモーターで発生する損失が増加し、深刻な場合にはモーターの焼損が発生することもある。

図５で、極電圧指令制限部５３は、第１インバーター及び第２インバーターに印加される直流電圧Ｖ_ＤＣの±０．５の範囲で極電圧指令を制限し、割り算部５４は制限された極電圧指令を第１インバーター及び第２インバーターに印加される直流電圧Ｖ_ＤＣで割り算し、合算部５５は割り算部５４の結果にそれぞれ０．５を足してインバーター内のスイッチング素子のデューティーＤ_ａ、Ｄ_ｂ、Ｄ_ｃを決定することができる。

極電圧指令制限部５３、割り算部５４及び合算部５５は、パルス幅変調制御を具現するために適用される公知の技術に相当し、詳細な動作は当該技術分野の通常の技術者が充分に実施可能なものなので、これについての追加的な詳細な説明は省略する。

図６は、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラーを詳細に示すブロック構成図である。

図６を参照すると、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラー３０は、電流指令マップ６１、電流制御部６２、第１デューティー生成部６３及び第２デューティー生成部６４を含むことができる。

電流指令マップ６１は、運転者の操作などによって生成されたモーター所要出力（モーター所要トルクＴ_ｅ ^＊）及びモーターの逆起電力λ^－１に基づいて、それに対応する電流指令Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊を生成することができる。

電流制御部６２は、電流指令Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊を受け、実際にモーターに提供される電流を検出した値と比較し、その差を減少させることができる電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を生成することができる。電圧指令はｄ軸成分Ｖ_ｄ ^＊、ｑ軸成分Ｖ_ｑ ^＊及び０相（ｚｅｒｏ ｐｈａｓｅ）成分Ｖ_ｎ ^＊を含むことができる。

電流指令マップ６１と電流制御部６２は、図２に示した通常的なモーター制御技法に適用されるものと実質的に同一であってもよい。

第１デューティー生成部６３は、第１インバーター１０内のスイッチング素子のデューティーを生成するための要素であり、電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を１／２倍にして第１インバーター１０に適用するための第１インバーター電圧指令Ｖ_ｄ１ ^＊、Ｖ_ｑ１ ^＊、Ｖ_ｎ１ ^＊を生成する倍数部６３１と、第１インバーター電圧指令Ｖ_ｄ１ ^＊、Ｖ_ｑ１ ^＊、Ｖ_ｎ１ ^＊をモーターの各相に対応する第１インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊に変換する座標変換部６３２と、第１インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊に基づいて生成された第１オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊と第１インバーター電圧指令の中で０相成分Ｖ_ｎ１ ^＊及び第２デューティー生成部６４で生成された第２オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊とに基づいて、空間ベクターパルス幅変調を遂行して第１インバーター１０内のスイッチング素子のデューティーＤ_ａ１、Ｄ_ｂ１、Ｄ_ｃ１を生成する第１空間ベクターパルス幅変調部６３３とを含むことができる。

第１デューティー生成部６３と同様に、第２デューティー生成部６４は、第２インバーター２０内のスイッチング素子のデューティーを生成するための要素であり、電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を－１／２倍にして第２インバーター２０に適用するための第２インバーター電圧指令Ｖ_ｄ２ ^＊、Ｖ_ｑ２ ^＊、Ｖ_ｎ２ ^＊を生成する倍数部６４１と、第２インバーター電圧指令Ｖ_ｄ２ ^＊、Ｖ_ｑ２ ^＊、Ｖ_ｎ２ ^＊をモーターの各相に対応する第２インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ２ ^＊、Ｖ_ｂｓ２ ^＊、Ｖ_ｃｓ２ ^＊に変換する座標変換部６４２と、第２インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ２ ^＊、Ｖ_ｂｓ２ ^＊、Ｖ_ｃｓ２ ^＊に基づいて生成された第２オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊と、第２インバーター電圧指令の中で０相成分Ｖ_ｎ２ ^＊及び第１デューティー生成部６３で生成された第１オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊とに基づいて、空間ベクターパルス幅変調を遂行して第２インバーター２０内のスイッチング素子のデューティーＤ_ａ２、Ｄ_ｂ２、Ｄ_ｃ２を生成する第２空間ベクターパルス幅変調部６４３とを含むことができる。

本発明の一実施形態で、第１デューティー生成部６３と第２デューティー生成部６４は、それぞれ第１インバーター１０及び第２インバーター２０の出力電圧によって決定される、それぞれのオフセット電圧指令を互いに共有して両インバーターが同じ０相成分電圧を有するようにすることを特徴とする。すなわち、第１インバーター１０を制御するための第１デューティー生成部６３は、第１インバーター１０の出力電圧に対応する第１インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊を用いて第１オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊を生成した後、第２デューティー生成部６４に提供することができ、第２インバーター２０を制御するための第２デューティー生成部６４は、第２インバーター２０の出力電圧に対応する第２インバーター相電圧指令Ｖ_ａｓ２ ^＊、Ｖ_ｂｓ２ ^＊、Ｖ_ｃｓ２ ^＊を用いて第２オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊を生成した後、第１デューティー生成部６３に提供することができる。

第１デューティー生成部６３及び第２デューティー生成部６４は、第１オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊と第２オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊を互いに合成して、互いに同じ値を有する合成オフセット電圧指令を生成し、合成オフセット電圧指令と各インバーターの０相成分電圧指令Ｖ_ｎ１ ^＊、Ｖ_ｎ２ ^＊を各インバーターの相電圧指令に適用して、各インバーターに対する極電圧指令を生成することができる。

図７は、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラー内の空間ベクター変調部をより詳細に示すブロック構成図である。特に、図７は第１デューティー生成部６３内の第１空間ベクターパルス幅変調部６４３を詳細に示すものであり、別に示さないが、第２デューティー生成部６４内の第２空間ベクターパルス幅変調部６４４も互いに対応する構成を有するように具現されることができる。

図７を参照すると、第１デューティー生成部６３内の第１空間ベクターパルス幅変調部６３４は、オフセット電圧生成部７１、オフセット電圧指令合成部７１１、極電圧指令生成部７２、極電圧指令制限部７３、割り算部７４及び合算部７５を含むことができる。

オフセット電圧生成部７１は、第１インバーターの３相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊に基づいてオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊を生成することができる。

図７に示した例で、オフセット電圧生成部７１は、３相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊の中で最大値と最小値との平均値で第１インバーター１０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊を演算するものとして示されているが、これは単純な例であり、当該技術分野に知られた多様な方式でオフセット電圧指令を決定することができる。

オフセット電圧指令合成部７１１は、オフセット電圧生成部７１で生成された第１インバーター１０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊と第２デューティー生成部６４内の第２空間ベクターパルス幅変調部６４４によって生成された、第２インバーター２０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊とを互いに合成して合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊を生成することができる。

オフセット電圧指令合成部７１１は、多様な方式で合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊を生成することができる。例えば、オフセット電圧指令合成部７１１は、第１インバーター１０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊と第２インバーター２０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊とにそれぞれ加重値を適用した後、合算して合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊を生成することができる。また、オフセット電圧指令合成部７１１は、第１インバーター１０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊と第２インバーター２０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊との平均値として、オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊を決定することができる。

オフセット電圧指令合成部７１１がどの方式で合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊を生成しても、第１空間ベクターパルス幅変調部６３４と第２空間ベクターパルス幅変調部６４４とでそれぞれ生成された合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊は、互いに同じ値を有するように具現されなければならない。

オフセット電圧指令合成部７１１によって第１インバーター１０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊と第２インバーター２０のオフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ２ ^＊との平均値を合成オフセット電圧指令として決定した場合、各インバーターから出力される０相成分電圧は次の式３の通りである。

式３によれば、両インバーターの０相成分電圧の差（Ｖ_ｎｓ１－Ｖ_ｎｓ２）は、電流制御部６２で設定された映像成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊として出力されることができる。ここで、両インバーターの変調に最終的に適用される合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊は、両オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊、Ｖ_ｎｓ２ ^＊の平均として決定される場合、両インバーターが有する出力デューティーのマージンが同一になるので、合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊が両オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ１ ^＊、Ｖ_ｎｓ２ ^＊の平均として決定されることが好ましい。

図７で、極電圧指令生成部７２は、合成オフセット電圧指令Ｖ_ｎｓ、ｆ ^＊から第１インバーター１０の電圧指令の中で０相成分電圧指令Ｖ_ｎ１ ^＊を差し引いた値を第１インバーター１０の３相電圧指令Ｖ_ａｓ１ ^＊、Ｖ_ｂｓ１ ^＊、Ｖ_ｃｓ１ ^＊からそれぞれ差し引いて、第１インバーター１０の極電圧指令Ｖ_ａｎ１ ^＊、Ｖ_ｂｎ１ ^＊、Ｖ_ｃｎ１ ^＊を生成することができる。

図７で、極電圧指令制限部７３は、第１インバーター及び第２インバーターに印加される直流電圧Ｖ_ＤＣの±０．５の範囲で極電圧指令を制限し、割り算部７４は、制限された極電圧指令を第１インバーター及び第２インバーターに印加される直流電圧Ｖ_ＤＣで割り算し、合算部７５は、割り算部７４の結果にそれぞれ０．５を足してインバーター内のスイッチング素子のデューティーＤ_ａ、Ｄ_ｂ、Ｄ_ｃを決定することができる。

極電圧指令制限部５３、割り算部５４及び合算部５５は、パルス幅変調制御を具現するために適用される公知の技術に相当し、詳細な動作は当該技術分野の通常の技術者が充分に実施可能なものなので、これについての追加的な詳細な説明は省略する。

また、図７は、第１デューティー生成部６３内の空間ベクターパルス幅変調部６３３の詳細構成を示すものであるが、当該技術分野の通常の技術者であれば、図７から第２デューティー生成部６４内の空間ベクターパルス幅変調部６４３の詳細構成を容易に類推することができる。したがって、第２デューティー生成部６４内の空間ベクターパルス幅変調部６４３についての別途の説明は省略する。

図８は、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置の制御によって生成される各インバーターの電圧出力を示す波形図である。

図８を参照すると、図４に示した通常のモーター駆動装置の波形と比較するとき、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置によれば、モーターの０相成分電圧Ｖ_ｎが一周期内で０の平均値を有するように決定されることを確認することができる。

したがって、本発明の一実施形態によるモーター駆動装置は、空間ベクターパルス幅変調によって０相成分電圧の歪みが発生しないように所望の制御を遂行することができ、よってモーターで発生する共通モード電流を抑制してモーターの不必要な損失を抑制し、モーターの焼損を防止することができる。

以上で説明した図６～図８に示した本発明の実施形態は、スイッチング周期内の０相成分電圧の平均を０に制御する実施形態である。このような実施形態では、周期平均的に０相成分電圧を０に制御することができるが、瞬時的には０相成分電圧が脈動することによって共通モード電流を発生することができ、瞬時的な共通モード電流でもモーターの損失を発生させることができる。以下では、０相成分電圧の脈動を抑制することにより瞬時的な共通モード電流まで除去することができる本発明の他の実施形態を説明する。

図９は、本発明の他の実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラーを詳細に示すブロック構成図である。

図９を参照すると、本発明の他の実施形態によるモーター駆動装置のコントローラー３０は、電流指令マップ８１、電流制御部８２、第１デューティー生成部８３及び第２デューティー生成部８４を含むことができる。

電流指令マップ８１は、運転者の操作などによって生成されたモーター所要出力（モーター所要トルクＴ_ｅ ^＊）及びモーターの逆起電力λ^－１に基づいて、それに対応する電流指令Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊を生成することができる。

電流制御部６２は、電流指令Ｉ_ｄ ^＊、Ｉ_ｑ ^＊を受け、実際にモーターに提供される電流を検出した値と比較し、その差を減少させることができる電圧指令Ｖ_ｄ ^＊、Ｖ_ｑ ^＊、Ｖ_ｎ ^＊を生成することができる。電圧指令は、ｄ軸成分Ｖ_ｄ ^＊、ｑ軸成分Ｖ_ｑ ^＊及び０相（ｚｅｒｏ ｐｈａｓｅ）成分Ｖ_ｎ ^＊を含むことができる。

電流指令マップ８１と電流制御部８２は、図２に示した通常的なモーター制御技法に適用されるものと実質的に同一であってもよい。

ここで、モーターの回転角（θ）がモーターに設けられた回転角センサー（図示せず）から取得することができるというのは、当該技術分野において知られている。

本発明の一実施形態で、第１デューティー生成部８３と第２デューティー生成部８４とは、ｄ軸電圧指令とｑ軸電圧指令を３相電圧指令に変換する過程で互いに１２０度の差があるように座標変換を遂行することを特徴とする。

図１０は、図９に示した本発明の実施形態で、モーターの回転角より３０度先行するように第１インバーターの相電圧指令を変換し、モーターの回転角より１５０度先行するように第２インバーターの相電圧指令を変換した例を説明するための電圧ベクター図であり、図１１は、図９に示した本発明の実施形態で、モーターの回転角より３０度後行するように第１インバーターの相電圧指令を変換し、モーターの回転角より１５０度後行するように第２インバーターの相電圧指令を変換した例を説明するための電圧ベクター図である。

図１２は、図９に示した本発明の実施形態によるモーター駆動装置の制御によって生成される、各インバーターの電圧出力、０相電圧成分及び共通モード電流を示す波形図である。

図１２に示したように、両インバーターが出力する電圧ベクターが１２０度の差を有すれば、両電圧ベクターを用いた変調を遂行する場合、瞬時的に同じ０相成分電圧Ｖ_ｎ１、Ｖ_ｎ２を示すことを確認することができる。よって、両インバーターの０相成分電圧の差Ｖ_ｎは瞬時的に０になり、よって０相成分電圧の差による０相成分電流リップル（共通モード電流）も０になることを確認することができる。

一方、本発明の一実施形態で、各インバーターに対する０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊は、互いに異なるように分配することもできる。すなわち、図９で、第２倍数部８３２と第４倍数部８４２によって設定される第１インバーターに対する倍数値Ｐ_１と、第２インバーターに対する倍数値Ｐ_２は、大きさが互いに異なるように決定されることができる。ここで、両倍数値の大きさの和は１にならなければならない（Ｐ_１＋Ｐ_２＝１）。

０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の分配は、モーターの出力には影響を及ぼさないので、モーターの立場では同一である。

一例として、０相成分電圧の大きさを同一に分配する場合（Ｐ_１とＰ_２の大きさが同一の場合）、スイッチングデッドタイムのようにインバーターに存在する誤差とそれに対する補償のために両インバーターの最終出力デューティーが変わり、これに対して一方のインバーターが先にデューティー制限にかかる場合が発生することがある。

一方、両インバーターに０相成分電圧指令の分配に対して自由度を付与すれば、デッドタイムのようにインバーターに存在する誤差のために互いに変わるデューティーの最大値を同一に調整することができる手段を提供することができ、これによりモーターの出力を増大させることができる。すなわち、倍数値Ｐ１、Ｐ２のチューニングによって、インバーター自体が不可避に有することになる誤差による問題を適切に改善することができ、これによりモーターの出力を向上させることができる。

このように、図９～図１２に基づいて説明した本発明の一実施形態では、両インバーターの電圧ベクターの位相を１２０度の差を有するように設定して両インバーターの空間ベクターパルス幅変調（Ｓｐａｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＳＶＰＷＭ）による、０相成分出力電圧を同一に生成することにより両インバーターの間の０相成分スイッチング脈動を除去することができる。

しかし、このような実施形態では、モーター駆動システム全体の電圧指令Ｖ_ｄｑｎ ^＊からそれぞれのインバーターを駆動するための電圧を分離した後、それぞれのインバーターを空間ベクターパルス幅変調方式で駆動するための演算を遂行する方式を採用している。このような方式は座標変換、大きさ制限などのための多くの演算を要求し、コサイン、サイン演算などの離散化誤差によってインバーターの出力電圧が誤差を有する問題が発生することがある。

したがって、本発明はより単純な演算によって、０相成分電圧によるスイッチング脈動を解決することができるさらに他の実施形態を提供する。

図１３は、本発明のさらに他の実施形態によるモーター駆動装置に適用されたコントローラーを詳細に示すブロック構成図であり、図１４は、図１３に示した空間ベクターパルス幅変調部をより詳細に示すコントローラーのブロック構成図である。

図１３及び図１４を参照すると、本発明のさらに他の実施形態によるモーター駆動装置のコントローラー３０は、座標変換部９１と、空間ベクターパルス幅変調部９２と、倍数部９４と、第１極電圧指令生成部９６１と、第２極電圧指令生成部９６２とを含むことができる。図１３に示したコントローラーの例は、図９に示した実施形態が含む電流指令マップ８１と電流制御部８２とを当たり前に含むことができる。すなわち、図１３の実施形態の座標変換部９１は、図９に示した実施形態の電流制御部８２で生成されたモーターの電圧指令（同期座標系のｄｑ電圧指令）Ｖ_ｄｒ ^＊、Ｖ_ｑｒ ^＊を受けて動作することができる。

座標変換部９１は、電流制御部で生成されたモーターの電圧指令Ｖ_ｄｒ ^＊、Ｖ_ｑｒ ^＊を受け、これをモーターの回転角（θ）に３０度後行するように変換して、モーターの回転角（θ）に３０度後行する相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＋＊、Ｖ_ｂｓ ^＋＊、Ｖ_ｃｓ ^＋＊を生成することができる。座標変換部９１によってなされる座標変換は、公知技術の逆回転変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｃｌａｒｋｅ／Ｐａｒｋ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を適用して遂行することができる。

空間ベクターパルス幅変調部９２は、座標変換部９１から出力されたモーターの回転角（θ）に３０度後行する相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＋＊、Ｖ_ｂｓ ^＋＊、Ｖ_ｃｓ ^＋＊を受け、これに基づいて空間ベクターパルス幅変調を遂行してモーターの回転角（θ）に３０度後行する、制限された極電圧指令Ｖ_{ａｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊、Ｖ_{ｂｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊、Ｖ_{ｃｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊を生成することができる。

より具体的には、空間ベクターパルス幅変調部９２は、モーターの回転角（θ）に３０度後行する相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＋＊、Ｖ_ｂｓ ^＋＊、Ｖ_ｃｓ ^＋＊の中で最大値と最小値との平均に相当するオフセット電圧を生成するオフセット電圧生成部９２１と、オフセット電圧をモーターの回転角（θ）に３０度後行する相電圧指令Ｖ_ａｓ ^＋＊、Ｖ_ｂｓ ^＋＊、Ｖ_ｃｓ ^＋＊から差し引いて遂行してモーターの回転角（θ）に３０度後行する、極電圧指令Ｖ_ａｍ ^＋＊、Ｖ_ｂｍ ^＋＊、Ｖ_ｃｍ ^＋＊を生成する極電圧指令生成部９２２と、極電圧指令生成部９２２で生成されたモーターの回転角（θ）に３０度後行する極電圧指令Ｖ_ａｍ ^＋＊、Ｖ_ｂｍ ^＋＊、Ｖ_ｃｍ ^＋＊の大きさを制限してモーターの回転角（θ）に３０度後行する、制限された極電圧指令Ｖ_{ａｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊、Ｖ_{ｂｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊、Ｖ_{ｃｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊を生成する極電圧指令制限部９２３とを含むことができる。

第１極電圧指令生成部９６１は、倍数部９４から出力される値にそれぞれ０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊を０．５倍にして合算して、最終的に第１インバーター１０に対する極電圧指令を生成することができる。

第２極電圧指令生成部９６２は、第２インバーター２０に対する極電圧指令を生成することができる。第１インバーター１０の電圧がモーター電圧と比べて３０度後行する場合、第２インバーター２０の電圧指令は第１インバーターの電圧より１２０度さらに後行することになる。これは、第１極電圧指令の中でａ相指令をｂ相指令に、第１極電圧指令の中でｂ相指令をｃ相指令に、第１極電圧指令の中でｃ相指令をａ相指令にシフトさせたものに相当する。

すなわち、第２極電圧指令生成部９６２は、倍数部９４から出力される値からそれぞれ０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊を０．５倍にして引き算し、倍数部９４から出力される値の中でａ相に相当する値から０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の１／２が引き算された値を第２インバーター２０のｂ相極電圧指令に、倍数部９４から出力される値の中でｂ相に相当する値から０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の１／２が引き算された値を第２インバーター２０のｃ相極電圧指令に、倍数部９４から出力される値の中でｃ相に相当する値から０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の１／２が引き算された値を第２インバーター２０のａ相極電圧指令として決定することができる。

第１極電圧指令生成部９６１及び第２極電圧指令生成部９６２からそれぞれ出力される極電圧指令に基づいてデューティーを生成して、第１インバーター１０内のスイッチング素子及び第２インバーター２０内のスイッチング素子をスイッチング制御すれば、図９に示した実施形態のように、第１インバーターの電圧がモーター電圧指令より３０度後行し、第２インバーターの電圧が第１インバーター電圧と１２０度の位相差を有するようにすることにより、０相成分電流を除去することができる。

特に、図１３及び図１４に示した実施形態では、モーターの電圧指令に基づいてまず空間ベクターパルス幅変調を遂行した後、出力される結果に基づいてそれぞれのインバーターに対する極電圧指令を生成するから、図９に示した実施形態と比べて座標変換のための演算量を最小化することができ、よって、電圧変調演算のうちサイン、コサイン演算による離散化誤差を最小化することができる。

一方、図１３及び図１４では、０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊を０．５倍にするための倍数部９５が適用されたが、図１５に示したように、各インバーターに対する０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊は互いに異なるように分配されることもできる。

図１５は、図１３に示した実施形態のコントローラーの変形例を示すブロック構成図である。

図１５を参照すると、第１極電圧指令生成部９６１に合算される０相成分電圧指令に対する倍数値Ｐ_１と第２極電圧指令生成部９６２に合算される０相成分電圧指令に対する倍数値Ｐ_２は、大きさが互いに異なるように決定されることができる。ここで、両倍数値の大きさの和は１にならなければならない（Ｐ_１＋Ｐ_２＝１）。

図９の実施形態の説明で既に記述したように、０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の分配はモーターの出力には影響を及ぼさないので、モーターの立場では同一である。両インバーターに０相成分電圧指令の分配に対して自由度を付与すれば、デッドタイムのようにインバーターに存在する誤差のために、互いに変わるデューティーの最大値を同一に調整することができる手段を提供することができ、これによりモーターの出力を増大させることができる。

すなわち、図１５に示した実施形態は、倍数値Ｐ_１、Ｐ_２のチューニングにより、インバーター自体が不可避に有することになる誤差による問題を適切に改善することができ、これによりモーターの出力を向上させることができる。

一方、図１３～図１５で参照符号‘９３’は、積分制御器（図９の電流制御器８２に相当する）にフィードバックされる信号を作って与えるためのアンチワインドアップ演算部である。

図１３～図１５に示した実施形態では、電流制御器８２の出力に相当するモーターの電圧指令Ｖ_ｄ ^ｒ＊、Ｖ_ｑ ^ｒ＊が空間ベクターパルス幅変調部９２内の極電圧指令制限部９２３によって制限され、その後、各インバーターに対するスイッチング制御は制限された指令によって遂行される。すなわち、電流制御器８２が正確なフィードバック制御を遂行するためには、自分が出力した電圧指令が実際にインバーター制御に適用されるときに制限された程度にフィードバックされる必要がある。

アンチワインドアップ演算部９３は、モーターの回転角（θ）に３０度後行する制限された極電圧指令Ｖ_{ａｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊、Ｖ_{ｂｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊、Ｖ_{ｃｍ＿ｌｉｍ} ^＋＊に、モーターの回転角（θ）に３０度後行する回転変換（Ｃｌａｒｋｅ／Ｐａｒｋ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を遂行して電流制御器にフィードバックすることができる。

加えて、本発明のさらに他の実施形態で、第１インバーター１０の電圧はモーターの電圧指令に３０度先行することもできる。この場合には、第２インバーター２０の電圧が第１インバーター１０の電圧と比べて１２０度先行することができる。よって、第２極電圧指令生成部９６２は、倍数部９４から出力される値にそれぞれ０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊を０．５倍にして合算し、倍数部９４から出力される値の中でａ相に相当する値に０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の１／２が合算された値を第２インバーター２０のｃ相極電圧指令に、倍数部９４から出力される値の中でｂ相に相当する値に０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の１／２が合算された値を第２インバーター２０のａ相極電圧指令に、倍数部９４から出力される値の中でｃ相に相当する値に０相成分電圧指令Ｖ_ｎ ^＊の１／２が合算された値を第２インバーター２０のｂ相極電圧指令として決定することができる。

このような第１インバーターと第２インバーターとの電圧位相関係は図１０に示す。図１０は、第１インバーターの電圧がモーター電圧より３０度先行する場合の例を示すが、当該技術分野の通常の技術者であれば図１０の例から第１インバーターの電圧がモーター電圧より３０度後行する実施形態も充分に類推して実施することができる。

以上で本発明の特定の実施形態について図示しながら説明したが、請求範囲の範疇内で本発明を多様に改良及び変化させることができるというのは、当該技術分野で通常の知識を有する者に明らかであろう。

１０ 第１インバーター
２０ 第２インバーター
３０ コントローラー
１００ モーター
２００ バッテリー
６１、８１ 電流指令マップ
６２、８２ 電流制御部
６３、６４、８３、８４ デューティー生成部
６３１、６４１、８３１、８３２、８４１、８４２ 倍数部
６３２、６４２、８３３、８４３ 座標変換部
６３３、６３４、８３４、８４４ 空間ベクターパルス幅変調部
７１ オフセット電圧生成部
７１１ オフセット電圧指令合成部
７２ 極電圧指令生成部
７３ 極電圧指令制限部
７４ 割り算部
７５ 合算部
９１ 座標変換部
９２ 空間ベクターパルス幅変調部
９２１ オフセット電圧生成部
９２２ 極電圧指令生成部
９２３ 極電圧指令制限部
９３ アンチワインドアップ演算部
９４、９５、９５１、９５２ 倍数部
９６１ 第１極電圧指令生成部
９６２ 第２極電圧指令生成部
Ｓ１１－Ｓ１６ 第１スイッチング素子
Ｓ２１－Ｓ２６ 第２スイッチング素子
Ｓ３１－Ｓ３３ 第３スイッチング素子
Ｌ１－Ｌ３ 巻線

Claims (11)

1. 複数の相にそれぞれ対応する複数の巻線を有するモーターを駆動するモーター駆動装置であって、
   複数の第１スイッチング素子を含み、前記複数の巻線のそれぞれの第１端に連結された第１インバーターと、
   複数の第２スイッチング素子を含み、前記複数の巻線のそれぞれの第２端に連結された第２インバーターと、
   事前に設定された前記モーターの電圧指令に基づいて空間ベクターパルス幅変調のための制限された極電圧指令を生成し、前記制限された極電圧指令を分配して前記第１スイッチング素子のスイッチングのための第１極電圧指令及び前記第２スイッチング素子のスイッチングのための第２極電圧指令を生成するコントローラーと、
   を含む、モーター駆動装置。
2. 前記コントローラーは、
   前記制限された極電圧指令を生成するために、前記モーターの電圧指令に対して前記モーターの回転角に３０度先行又は後行する逆回転変換を遂行して前記モーターの各相に対する相電圧指令を生成することを特徴とする、請求項１に記載のモーター駆動装置。
3. 前記コントローラーは、
   前記相電圧指令の中で最大値と最小値との平均に相当するオフセット電圧を生成し、前記オフセット電圧を前記相電圧指令からそれぞれ差し引いて前記制限された極電圧指令を生成することを特徴とする、請求項２に記載のモーター駆動装置。
4. 
5. 
6. 
7. 前記Ｐ_１及びＰ_２は互いに異なる値を有することを特徴とする、請求項６に記載のモーター駆動装置。
8. 前記コントローラーは、
   前記モーターの回転角に３０度先行する逆回転変換を遂行した場合、
   前記第１極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分にそれぞれ対応するように決定し、
   前記第２極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のｂ相、ｃ相及びａ相成分にそれぞれ対応するように決定することを特徴とする、請求項６に記載のモーター駆動装置。
9. 
10. 前記コントローラーが前記モーターの回転角に３０度後行する逆回転変換を遂行した場合、
    前記第１極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分にそれぞれ対応し、
    前記第２極電圧指令のａ相、ｂ相及びｃ相成分は前記制限された極電圧指令のｃ相、ａ相及びｂ相成分にそれぞれ対応することを特徴とする、請求項６に記載のモーター駆動装置。
11. 

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