JPWO2008053538A1 - 電力変換器 - Google Patents

Abstract

出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する電圧誤差を精度良く補正し、電力変換手段が交流電圧指令の通りに交流電力を出力できる電力変換器を得ることを目的として、電力変換手段と電圧指令演算手段との間に設けた電圧指令補正手段が、検出された出力電流に対してそのゼロレベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻に、前記第１の時刻と周波数ｆと（更に前記出力電流と）に基づいて、前記電圧指令演算手段が演算出力する交流電圧指令を補正する補正電圧の極性を切り換える時刻を前記出力電流の零クロスのタイミングに設定し、つまり、デッドタイムに起因する電圧誤差を補正する補正電圧の極性切換を前記出力電流の零クロスにおいて実施することで、前記出力電流の零クロスの前後において前記出力電流の極性と同極性の補正電圧で前記交流電圧指令の補正が行える構成とした。

Description

この発明は、交流負荷に交流電力を供給する電力変換器に関するものである。

電力変換器では、出力段に設けられる電力変換手段を構成する上下アームのパワーデバイス素子が、電圧指令に基づきスイッチング動作を行って交流電圧を生成し、交流負荷に出力するが、上下アームのパワーデバイス素子の同時導通による短絡防止を目的として、上下アームのパワーデバイス素子を同時にオフ動作状態に制御する期間を設けている。この期間は、デッドタイムと呼ばれているが、このデッドタイムによって、電力変換手段が受ける電圧指令とそれに基づき電力変換手段が実際に負荷に出力する電圧との間に誤差が生じることが知られている。このデッドタイムに起因する誤差電圧は、電力変換手段の出力相電流の極性と逆極性の電圧となる。

そして、このデッドタイムに起因する電圧誤差を補正するために、電力変換器に備わっている電流検出手段によって電力変換手段の出力相電流を検出し、検出した前記出力相電流の極性と同じ極性の電圧を電圧指令に加えて補正した電圧指令を電力変換手段に与える方法が知られている（例えば非特許文献１）。なお、電流検出の方法としては、電力変換手段の出力相電流を直接検出する他に、電力変換器のＤＣリンク電流から検出する方法も知られている（例えば非特許文献２）。

しかし、出力相電流の極性が切り換わる電流零クロス近傍では、出力相電流の絶対値が小さいので、電流検出手段によって前記出力相電流の極性を正確に検出することが困難である。また、電流零クロス近傍では、前記出力相電流がチャタリングを起こすので、出力相電流の極性と同じ極性の電圧を電圧指令に加える前記の補正方法では、電圧指令に加える補正電圧の極性誤りが発生したり、補正電圧の極性が正負交互に連続して切り換わる現象が発生したりすることが起こる。

そこで、従来から、前記出力相電流の絶対値が小さい電流零クロス近傍におけるデッドタイム補正の問題点を回避するために、種々の提案がなされている（例えば特許文献１〜４等）。

すなわち、特許文献１では、インバータ装置の出力電圧の短絡防止期間に起因する出力電圧誤差を補正するインバータ装置の出力電圧誤差補正装置を、インバータ装置の出力電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段にて検出された出力電流の極性を判別する電流極性判別手段と、出力電流に対し設定した閾値に対し、インバータ装置の出力電流が閾値外であれば、判別した出力電流の極性により出力電圧誤差の補正を行い、閾値内であれば電圧指令の極性により出力電圧補正を行う電圧誤差補正手段とで構成した例が開示されている。

また、特許文献２では、半導体スイッチング素子であるアームをブリッジ接続して直流を交流に変換するインバータを構成し、電圧指令信号とキャリア信号との大小関係の比較で得られるパルス幅変調した電圧信号を前記ブリッジ接続の上側アーム素子又は下側アーム素子に与えて前記インバータを制御する際に、上側アーム素子と下側アーム素子との同時オンを防止するオン遅延時間を設けているパルス幅変調制御インバータの制御回路を、前記インバータの出力電流が正又は負の所定値を超えた場合にこの出力電流の極性を判別する信号を出力する電流極性判別手段と、前記電圧指令信号の極性を判別する信号を出力する電圧極性判別手段と、前記オン遅延時間が原因で当該インバータの出力電圧に生じる誤差電圧を補償する量を演算する第１の補償量演算手段と、この第１補償量演算値の極性を前記電流極性と電圧極性とに対応させて出力する補償量分配手段と、前記電圧指令信号にこの補償量分配手段の出力値を加算した値を新たな電圧指令信号とする加算手段とで構成した例が開示されている。

また、特許文献３では、ＡＣモータへ流れる電流を検出する電流検出手段と、指令電流と検出電流とから偏差電流を計算する偏差電流演算手段と、前記偏差電流から指令電圧の演算を行う電流制御部と、電流極性を決める電流極性判断手段を有し、デッドタイム補償電圧を出力するデッドタイム補償手段と、前記電流制御部から計算された指令電圧に前記デッドタイム補償電圧を加えて最終指令電圧を演算する電圧加算演算手段と、前記電圧加算演算手段により得られた最終指令電圧の情報を用い直流電圧から交流電圧への変換を行うＰＷＭ電力変換装置とを備えたＡＣモータ駆動装置において、前記デッドタイム補償手段を、指令電流から指令電流極性を判断する指令電流極性判断手段と、検出電流から検出電流極性を判断する検出電流極性判断手段と、前記指令電流極性と検出電流極性との情報から最終電流極性を判断する最終電流極性判断手段とで構成した例が開示されている。

また、特許文献４では、上下アーム短絡防止期間とＰＷＭキャリア周波数と直流電圧とを用いて算出した誤差電圧によりインバータ出力電圧を補正する電圧補正手段が、インバータ出力電流の絶対値が所定値より大きいときはインバータ出力電流の極性に応じてインバータ出力電圧を補正し、インバータ出力電流の絶対値が所定値よりも小さいときはインバータ出力電圧の極性に応じてインバータ出力電圧を補正するＰＷＭ制御インバータ装置において、前記ＰＷＭキャリア周波数を設定するＰＷＭキャリア設定手段を、誤差電圧がインバータ出力電圧よりも小さいときはＰＷＭキャリア周波数をその値に保ち、誤差電圧がインバータ出力電圧よりも大きくなるときは誤差電圧とインバータ出力電圧との比を一定に保つようにＰＷＭキャリア周波数を変化させるように構成した例が開示されている。

特許第２７５６０４９号公報（１６頁、図１１） 特許第３２４５９８９号公報（１２頁、図７） 特開２００４−１１２８７９号公報（６頁、図２） 特許第３２８７１８６号公報（８頁、図３） 杉本、小山、玉井：ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際：総合電子出版社（５５頁９行〜５７頁５行） "Three-Phase Current-Waveform-Detection on PWM Inverters from DC Link Current-Steps"IPEC-Yokohama'95 p.p.271-275）

しかしながら、このような従来提案されている補正方法では、前記出力相電流の零クロスにおいて確実に補正電圧の極性を切り換えることができず、その極性の反転する瞬間が前記出力相電流の零クロスの前後にずれるので、出力相電流の零クロス近傍においては、電力変換手段に入力する補正した電圧指令、つまり補正電圧を加算した電圧指令と電力変換手段からの出力電圧との間に電圧誤差が生ずる。

特に、この電圧誤差は、電力変換手段から低い周波数の交流電力を出力する場合に顕著となる。回転機を接続した場合に、この電圧誤差によって回転ムラが大きくなり、駆動性能が低下する。また、低速駆動時に回転ムラが顕著となるなどの問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する電圧誤差を精度良く補正し、電力変換手段が電圧指令の通りに交流電力を出力できる電力変換器を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、入力する交流電圧指令に従って交流負荷に供給する交流電力を生成する電力変換手段と、前記電力変換手段に与えるべき周波数ｆの交流電圧指令を演算する電圧指令演算手段と、前記電力変換手段が前記交流負荷に供給する交流電力における電流成分である出力電流を得る電流検出手段とを備える電力変換器において、前記電力変換手段と前記電圧指令演算手段との間に、前記出力電流に基づいて電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令を補正する補正電圧を演算し、前記補正電圧を前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令に加算して前記電力変換手段に与える電圧指令補正手段を設け、前記電圧指令補正手段は、前記出力電流に対してそのゼロレベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻に、前記第１の時刻と前記周波数ｆとを用いて前記出力電流の零クロスタイミングを求め、求めた前記零クロスタイミングに前記補正電圧の極性を切り換える時刻を設定することを特徴とする。

この発明によれば、検出された出力電流が零となる瞬間に、交流電圧指令を補正する補正電圧の極性を切り換えることができるので、つまり、出力電流の零クロスの前後において出力電流の極性と同極性の補正電圧で交流電圧指令を補正するので、出力電流の零クロス近傍において電力変換手段に与える補正した交流電圧指令と電力変換手段が出力する電圧との間のデッドタイムに起因する電圧誤差を低減でき、電力変換手段は交流電圧指令の通りに交流電力を出力できるようになる。したがって、電力変換手段の出力を回転機に与える場合は、当該回転機の回転ムラを低減でき、運転性能を向上させることができる。

この発明によれば、出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する電圧誤差を精度良く補正できるので、電力変換手段は電圧指令の通りに交流電力を出力できるという効果を奏する。

図１は、この発明の実施の形態１による電力変換器の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図３は、図２に示すＳＴ１０〜ＳＴ１６での処理内容を説明する図である。 図４は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる周波数と補正係数Ｋ１との関係特性テーブルの一例を示す図である。 図５は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる出力電流と補正係数Ｋ２との関係特性テーブルの一例を示す図である。 図６は、図２に示すＳＴ１６の処理において負荷が誘導機である場合に用いる周波数と時間変化量ｔａとの関係特性テーブルの一例を示す図である。 図７は、図２に示す補正処理によって実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。 図８は、この発明の実施の形態２による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図９は、この発明の実施の形態３による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１０は、この発明の実施の形態４による電力変換器の構成を示すブロック図である。 図１１は、図１０に示す電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１２は、この発明の実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１３は、図１２に示す補正処理にて実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。 図１４は、この発明の実施の形態６による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１５は、この発明の実施の形態７による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１６は、この発明の実施の形態８として、補正電圧の振幅調整を行う必要性を説明する図である。 図１７は、補正電圧の振幅調整で用いる補正電圧の振幅と出力電流の値との関係特性テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 電力変換器
２ａ 交流負荷
２ｂ 交流負荷の一例としての回転機
３ 電力変換手段
４ 電流検出手段
５ａ，５ｂ 制御装置
６ａ，６ｂ 電圧指令演算手段
７ａ，７ｂ 電圧指令補正手段
８ トルク指令設定手段

以下に図面を参照して、この発明にかかる電力変換器の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換器の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態１及び以降に示す各実施の形態では、三相交流電力を出力する電力変換器を例に挙げて説明するが、その内容は、単相交流電力を出力する電力変換器にも同様に適用できるものである。

図１に示す電力変換器１ａは、三相の交流負荷２ａが接続される電力変換手段３と、電流検出手段４と、電力変換手段３を制御して電力変換手段３から交流負荷２ａへの交流電力の供給制御を実行する制御装置５ａとを備え、制御装置５ａは、電圧指令演算手段６ａと電圧指令補正手段７ａとで構成されている。電圧指令補正手段７ａは、電圧指令演算手段６ａの出力側と電力変換手段３の入力側との間に設けられている。

電力変換手段３は、上下アームのパワーデバイス素子が、制御装置５ａから入力する交流電圧指令（図１では、電圧指令補正手段７ａが出力する交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊）に基づきスイッチング動作を行って交流電圧を生成し、交流負荷２ａに出力するが、制御装置５ａは、上下アームのパワーデバイス素子の同時導通による短絡防止を目的として、電力変換手段３に与える交流電圧指令（図１では、電圧指令補正手段７ａが出力する交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊）に、上下アームのパワーデバイス素子を同時にオフ動作状態に制御するデッドタイム電圧指令を含ませている。

電流検出手段４は、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報を得るこの発明で言う電流検出手段の一例である。そして、この明細書では、制御装置５ａに設けた電圧指令補正手段７ａの説明を行うことが主目的であるので、電流検出手段４の出力（三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）は電圧指令補正手段７ａに与えられるとしている。

以下、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報を得るこの発明で言う電流検出手段の具体的な内容を示す。図１では、具体的な一例として、電力変換手段３から出力電流を直接検出する電流検出手段４を示した。そして、直接検出する場合において、図１では、電流検出手段４は、電力変換手段３からの三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てを検出するように三相出力線の全てに配置する場合を示したが、必ずしも三相出力線の全てに配置する必要はなく、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係があるので、三相の内の二相出力線に電流検出手段４を配置してその二相の出力電流を検出し、残りの一相の出力電流を演算する方法でも良い。

また、図１では、各相の電流を直接検出する場合を示すが、その他に、例えば非特許文献２に紹介されている電力変換手段３のＤＣリンク電流から前記出力電流を検出する方法を用いても良い。さらに、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報は、電圧指令演算手段６ａの構成法との関連で種々の態様があるので、それを示す。

まず、電圧指令演算手段６ａは、電力変換手段３に本来的に与えるべき、周波数ｆの（三相）交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を演算するが、この交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を、電流検出手段４が求めた三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと電力変換手段３から出力したい電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊との偏差を増幅して出力する構成を採ることができる。この場合には、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報は、出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、あるいは、電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊のどちらでも良い。

また、電圧指令演算手段６ａは、交流負荷２ａが三相回転機の場合には、内部に磁束オブザーバを構成し、推定した前記回転機内部の磁束と前記回転機の定数とを用いて換算した出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを用いて交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を演算する構成も採ることができる。このような演算で求めた出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗも電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報に含まれる。

以上説明した各種の方法で得られる出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗや電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊は、電力変換手段３が交流負荷２ａに供給する交流電力における電流成分を示す情報であり、この発明で言う電流検出手段は、以上説明した出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗや電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を得る手段の全てを含むものである。このことは、電力変換器１ａが単相交流電力を出力するものであっても同様である。以降では、理解を容易にするため、図１に示す構成に従って、電流検出手段４が直接検出した三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを電圧指令補正手段７ａに与えるとして説明する。

次に、電圧指令演算手段６ａが用いる周波数ｆは、交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊の周波数、すなわち、電力変換手段３から出力される交流電力の周波数である。定常状態では、出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊、電力変換手段３からの出力電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの周波数と同じである。交流負荷２ａが同期機の場合には、回転周波数（電気角）とも同じとなる。

また、交流負荷２ａが誘導機の場合には、電力変換手段３から出力される交流電力の周波数と、前記誘導機の回転周波数（電気角）とは、すべり周波数の分だけ差異が生じる。公知の技術を用いてすべり周波数を算出し、そのすべり周波数を回転周波数に加えて電力変換手段３から出力される交流電力の周波数を求め、それを周波数ｆとしても良い。

さて、電圧指令補正手段７ａは、電圧指令演算手段６ａが求めた交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を補正する補正電圧Δｖｕ，Δｖｖ，Δｖｗを演算し、その補正電圧Δｖｕ，Δｖｖ，Δｖｗを交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊の対応する相毎に加算して補正した交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊を電力変換手段３に出力する。つまり交流電圧指令ｖｕ＊＊は、ｖｕ＊＊＝ｖｕ＊＋Δｖｕであり、交流電圧指令ｖｖ＊＊は、ｖｖ＊＊＝ｖｖ＊＋Δｖｖであり、交流電圧指令ｖｗ＊＊は、ｖｗ＊＊＝ｖｗ＊＋Δｖｗである。

その際に、電圧指令補正手段７ａは、例えば図２に示す手順で、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子の同時導通による短絡防止を目的として設定されるデッドタイムに起因する出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの零クロス近傍における電圧誤差を精度良く低減する処理を出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づき実行する。

以下、図１〜図７を参照して、この実施の形態１による電圧指令補正手段７ａが行うデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作について説明する。但し、補正動作は、ｕ，ｖ，ｗの相毎に実施するので、説明を容易化するために、ｕ，ｖ，ｗの各相をｘと表記して説明する。すなわち、各相の電流は、ｉｘと表記し、各相の電圧は、ｖｘと表記して説明する。

図２は、電圧指令補正手段７ａの補正動作手順を説明するフローチャートである。図２では、処理手順を示すステップは、ＳＴと略記している。図３は、図２に示すＳＴ１０〜ＳＴ１６での処理内容を説明する図である。図４は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる周波数と補正係数Ｋ１との関係特性テーブルの一例を示す図である。図５は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる出力電流と補正係数Ｋ２との関係特性テーブルの一例を示す図である。図６は、図２に示すＳＴ１６の処理において負荷が誘導機である場合に用いる周波数と時間変化量ｔａとの関係特性テーブルの一例を示す図である。図７は、図２に示す補正処理によって実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。

図２において、ＳＴ１０では、電圧指令補正手段７ａは、電流検出手段４にて検出された三相の出力電流のうち、一相の出力電流ｉｘを取り上げ、その電流値を検出する。図３では、横軸は時間ｔ、位相θを示し、縦軸は検出した一相の出力電流ｉｘの振幅（実効値Ｉｒｍｓ）を示すが、図３に示す符号２９は、そのようにして検出した一相の出力電流ｉｘの１サイクルにおける波形を示す。

ＳＴ１１では、電圧指令補正手段７ａは、図３に示す一相の出力電流２９の１サイクルにおいて、零レベルを含む所定の電流範囲３０を、零レベルから正極側への上限値ΔＩ１と零レベルから負極側への下限値−ΔＩ２とをそれぞれ調整・設定することで定める。なお、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の値（絶対値）は、同じ値に設定にしても良い。また、電流検出手段４の性能によって出力電流ｉｘにオフセットが上乗せされて検出されることがあることに鑑み、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の値（絶対値）は、各々異なる値に調整しても良い。いずれにせよ、電流範囲３０の上下限値は、電流検出手段４にて出力電流ｉｘにオフセットが重畳されて検出される現象によって、あるいは、電流の零クロス近傍の電流チャタリング現象によって、出力電流ｉｘの極性の検出を誤ることがないように調整・設定することが重要である。零レベルを含む所定の電流範囲３０の具体的な調整・設定方法には、各種あるので、それらをまとめて後述する。

ＳＴ１２では、電圧指令補正手段７ａは、出力電流ｉｘの値が上限値ΔＩ１以上であるか否か、または、下限値−ΔＩ２以下であるか否か、すなわち、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲外か否かを判定する。その結果、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲外である場合（ＳＴ１２：Ｙｅｓ）は、その出力電流ｉｘの極性を極性設定信号ｓｉｇｎに記録し（ＳＴ１３）、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、前回のサンプルタイミングにて検出した出力電流ｉｘの値を当該サンプルタイミングにて検出した出力電流ｉｘの値で更新し、次のサンプルタイミングでのＳＴ１０の処理に移行する。

その後のあるサンプルタイミングにて実行されたＳＴ１０，ＳＴ１１を経由したＳＴ１２において、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲内である場合（ＳＴ１２：Ｎｏ）は、電圧指令補正手段７ａは、ＳＴ１４において、１サンプリング前の出力電流ｉｘの検出値ｉｘ［Ｎ−１］の値が、上限値ΔＩ１以上であるか否か、または、下限値−ΔＩ２以下であるか否か、つまり、１サンプリング前の出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲外であったか否かを判定する。

すなわち、ＳＴ１４では、電圧指令補正手段７ａは、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲内である場合（ＳＴ１２：Ｎｏ）は、それが、当該サンプルタイミングにて初めて電流範囲３０の範囲外から範囲内に入ったと検出されたことを意味しているのか否か、或いは、１サンプル前のタイミングにて既に電流範囲３０の範囲外から範囲内に入っており、当該サンプルタイミングでは電流範囲３０の範囲内に入った状態を維持しているのを検出したことを意味しているのか否かを調べる。

そして、電圧指令補正手段７ａは、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が、当該サンプルタイミングにて初めて電流範囲３０の範囲外から範囲内に入ったと判定した場合（ＳＴ１４：Ｙｅｓ）は、電流範囲３０の範囲外から範囲内に入った時刻を第１の時刻（図３に示す符号３２，３４）として検出し、ＳＴ１５，ＳＴ１６の各処理を実行する。ＳＴ１５とＳＴ１６の処理順序は、入れ替わってもよいが、ＳＴ１５では、１サンプリング前の出力電流ｉｘの検出値ｉｘ［Ｎ−１］の極性を極性設定信号ｓｉｇｎに記録し、ＳＴ１６では、電流範囲３０の範囲外から範囲内に入った時刻である第１の時刻（図３に示す符号３２，３４）において、交流電圧指令ｖｘ＊を補正する補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を次のようにして設定する。

出力電流ｉｘの零クロス近傍において発生するデッドタイムに起因する交流電圧指令ｖｘ＊と電力変換手段３からの出力電圧ｖｘとの電圧誤差は、主に出力電流ｉｘの極性と逆極性の電圧で発生するので、精度良く電圧補正を行うには、図３において、出力電流ｉｘの零クロス３１の前後において、出力電流ｉｘの極性と同一の極性を有する補正電圧Δｖｘを交流電圧指令ｖｘ＊に加算すれば良い。つまり、出力電流ｉｘの零クロス３１は、理想的な補正電圧極性切換時刻である。ＳＴ１６では、このことを踏まえ、第１の時刻３２，３４において、出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻、すなわち出力電流ｉｘの零クロス３１を、第１の時刻３２と周波数ｆと出力電流ｉｘとに基づいて求め、出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１のタイミングに合わせるように、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定する。

この補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定では、まず、第１の時刻３２，３４から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの時間変化量ないしは位相変化量を正確に求める必要があるので、次のように理論値として求める。

図３において、出力電流ｉｘが正極性である場合にその値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の範囲外から範囲内へ入る場合の第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの位相変化量θａは、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と上限値ΔＩ１とを式（１）に適用して得られる。なお、式（１）を求めるにあたり、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの期間は、交流の周期に対し十分短いと仮定した。

そして、式（１）を用いて得られる位相変化量θａから、周波数ｆでの第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻３１までに変化する時間変化量ｔａへの換算を行うと、式（２）が得られる。ただし、πは円周率を表す。

なお、出力電流ｉｘが負極性である場合にその値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の範囲外から範囲内へ入る場合の第１の時刻３４から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの位相変化量θｂを求める式は、式（１）中の上限値ΔＩ１を下限値−ΔＩ２に置き換えた式となり、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの時間変化量ｔｂを求める式は、式（２）中のθａをθｂに、上限値ΔＩ１を下限値−ΔＩ２にそれぞれ置き換えた式となる。

補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定は、式（１）または式（２）を用いて行うことができる。まず、式（２）を用いて設定する方法を説明する。すなわち、出力電流ｉｘが正極性である場合に第１の時刻３２を時刻ｔ１とし、この時刻ｔ１を基準に、式（２）で求まる時間変化量ｔａの後の時刻ｔ１＋ｔａを、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２として設定する。出力電流ｉｘが負極性である場合は、第１の時刻３４を時刻ｔ１とし、時間変化量ｔｂの後の時刻ｔ１＋ｔｂを、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２として設定する。このような方法で補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定すれば、出力電流ｉｘの極性が切り換わる零クロス３１の時刻に補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を精度良く合わせることができる。なお、以降では、第１の時刻は、区別する必要のない限り、符号３２のみで示す。

次に、式（１）を用いた設定方法について説明する。この場合は、第１の時刻３２である時刻ｔ１を任意の位相に換算し、時間経過を位相変化として捉えることを繰り返し実行し、式（１）にて得られる位相変化量θａを確認できた位相での時刻を補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻として設定する。位相変化量θｂを用いる場合も同様である。

例えば、出力電流ｉｘが正極性である場合に、第１の時刻３２である時刻ｔ１における位相を０と設定すれば、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２に対応する位相は、式（１）で得られる位相変化量θａとなる。そこで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における任意の時刻をｔｘとすると、時刻ｔｘにおける位相θｘは、周波数ｆを用いて表記すると、θｘ＝２πｆ・（ｔｘ−ｔ１）となる。なお、周波数ｆは、一定と仮定している。この任意の時刻ｔｘにおける位相θｘを逐次求めることによって時間経過を位相変化として捉えることを位相θｘと位相変化量θａとが一致するまで繰り返し実行する。位相θｘと位相変化量θａとが一致すれば、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２に達したと判断できるので、位相θｘと位相変化量θａとが一致した時刻ｔ２を、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻として設定する。

このように、式（１）を用いた設定方法では、式（２）による換算を要せずに、式（２）を用いた設定方法と同様の精度で補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定することができる。なお、第１の時刻３２における位相を０ではなく、出力電流ｉｘあるいは電圧指令ｖｘ＊の位相と同じ値に設定しても良い。この場合は、時間変化を出力電流ｉｘの位相の変化、あるいは、電圧指令ｖｘ＊の位相の変化として捉えることになる。

以上は、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の基本的な設定方法であるが、次に、式（２）を用いる場合の具体的な設定方法の例を２つ示す。まず、式（２）の演算では、分母に周波数ｆ、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が含まれているので、除算を用いた演算が必要である。そこで、制御装置５ａでの演算量を低減することを目的として、電圧指令補正手段７ａに、周波数ｆに応じて変化する補正係数Ｋ１の特性テーブル（図４参照）と、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）に応じて変化する補正係数Ｋ２の特性テーブル（図５参照）とを記憶させ、両方または一方の特性テーブルを式（２）に適用した次の式（３）に基づいて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定する方法を用いても良い。

図４は、周波数ｆに応じて変化する補正係数Ｋ１の特性テーブルの一例である。また、図５は、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）に応じて変化する補正係数Ｋ２の特性テーブルの一例である。式（２）と式（３）から、周波数ｆと補正係数Ｋ１との関係は「Ｋ１＝１／ｆ」となるので、図４に示す理論値の曲線を描く。また、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と補正係数Ｋ２との関係は「Ｋ２＝１／出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）」となるので、図５に示す理論値の曲線を描く。そして、電圧指令補正手段７ａに記憶させるデータ量を低減する目的で、補正係数Ｋ１，Ｋ２に関する特性テーブルを簡単化して、図４または図５に示すような近似直線に置き換えても良い。

次に、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定を簡単化する方法を説明する。これは、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）を補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定に使用することなく、上記の時間変化量ｔａを周波数ｆから求める方法である。

例えば、出力電流ｉｘ（三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、周波数ｆと電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に対する三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相とに基づき磁束を発生させるのに必要な励磁電流ｉｄ（ｄ軸電流）と、交流負荷２ａが回転機の場合の負荷トルクに比例するトルク電流ｉｑ（ｑ軸電流）とに公知のベクトル演算を用いて分割すると、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と励磁電流ｉｄ及びトルク電流ｉｑとの関係は、式（４）で表される。

交流負荷２ａが誘導機の場合は、励磁電流ｉｄは、無負荷運転の場合に流れる一定電流値（この値をｉｄ０とする）に設定すれば良い。この一定電流値ｉｄ０は、各々の回転機（誘導機）に固有の値で既知の定数である。この場合、励磁電流ｉｄが一定電流値ｉｄ０となることから、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）は、交流負荷（誘導機）２ａから発生するトルクに応じて流れるトルク電流ｉｑによって変化する。しかし、ここでは、トルク電流ｉｑの変化を周波数ｆに依存する値と見なし、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）、励磁電流ｉｄ、トルク電流ｉｑ等、出力電流ｉｘから求まる電流に関する情報を用いずに、周波数ｆに基づいて前記の時間変化量ｔａを求める方法を以下に示す。

図６は、定格容量が３．７ｋＷ、定格すべり周波数が３Ｈｚの誘導機において、●印で示す無負荷時（ｉｄ＝ｉｄ０，ｉｑ＝０）と、○印で示す定格負荷時（ｉｄ＝ｉｄ０，ｉｑ＝定格トルク電流（力行））との２通りの駆動条件における周波数ｆに対する時間変化量ｔａの値をプロットした図である。図６の作成にあたり、上限値ΔＩ１（下限値−ΔＩ２）は、定格電流の６％（一定値）としたが、必ずしも一定値である必要はなく、上限値ΔＩ１（下限値−ΔＩ２）との値が交流負荷（誘導機）２ａの出力状態に応じて逐次変化する場合は、時間変化量ｔａの値を上限値ΔＩ１に応じて、時間変化量ｔｂの値を下限値−ΔＩ２に応じて、それぞれ調整すれば良い。

図６に○印で示す定格負荷時において、周波数ｆが定格すべり周波数３Ｈｚ以下になる範囲もプロットしてあるが、実際の誘導機では、定格すべり周波数が３Ｈｚならば、定格力行負荷時の周波数ｆは３Ｈｚ以上となるので、周波数ｆが定格すべり周波数（３Ｈｚ）以下の範囲で、定格力行負荷駆動はできない。したがって、周波数ｆが定格すべり周波数（３Ｈｚ）以下の範囲では、負荷が小さくなり、トルク電流ｉｑも定格トルク電流よりも小さくなる。すなわち、負荷駆動時において、負荷は定格よりも小さくなるので、図６に○印で示す定格負荷時の特性よりも時間変化量ｔａは大きくなり、より●印で示す無負荷時の特性に近づく。

そこで、具体的な実施においては、概ね無負荷時と定格負荷時の各々の特性からの誤差が小さくなるように、図６に■印で示す近似折れ線を設定し、電圧指令補正手段７ａに周波数ｆに対して変化するような時間変化量ｔａの特性テーブルを記憶させ、その特性テーブルから周波数ｆに応じて時間変化量ｔａを求めるようにする。

このようにすれば、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）、励磁電流ｉｄ、トルク電流ｉｑ等、出力電流ｉｘから求まる電流に関する情報を用いることなく、周波数ｆを用いて時間変化量ｔａを求めることができ、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定することができる。

なお、図６に■印で示す近似折れ線は、●印で示す無負荷時と○印で示す定格負荷時との各々の特性からの誤差が小さくなるような設定としたが、必ずしも前記近似折れ線を求める基準は、無負荷時、あるいは、定格負荷時でなくても良く、負荷範囲に応じて前記近似折れ線を求める基準を変えても良い。また、前記近似折れ線は、電圧指令補正手段７ａの記憶容量に応じて、データ点数を増やし、近似曲線としても良い。さらに、式（１）を用いて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を位相変化量θａで設定する場合は、前記近似折れ線から求めた時間変化量ｔａからθａ＝２πｆｔａの関係を用いて換算すれば良い。

そして、時間変化量ｔａを、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）、励磁電流ｉｄ、トルク電流ｉｑ等、出力電流ｉｘから求まる電流に関する情報を用いずに、周波数ｆを用いて求めることによって、制御装置５ａで行う演算量を低減できるので、制御装置５ａに格納するマイクロコンピュータをはじめとする計算機の負荷を低減できる効果が得られる。以上が、ＳＴ１６における補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定方法である。設定を終了すると、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、必要な更新処理を実行して次のサンプルタイミングでの処理に移行する。

一方、ＳＴ１４において、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が当該サンプルタイミングでは電流範囲３０の範囲内に入った状態を維持していると判定した場合（ＳＴ１４：Ｎｏ）は、電圧指令補正手段７ａは、上記したように既に補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻は設定されているので、その補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過したか否かを判定する（ＳＴ１７）。

その結果、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過していない場合（ＳＴ１７：Ｎｏ）は、補正電圧Δｖｘの極性切換を行わないので、補正電圧Δｖｘの極性を第１の時刻３２以前と同じ極性に合わせる。すなわち、ＳＴ１５にて極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録した極性と今回の補正電圧Δｖｘの極性とを合わせる（ＳＴ２０）。終了すると、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、必要な更新処理を実行して次のサンプルタイミングでの処理に移行する。

そして、第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過する直前までの期間が経過したＳＴ１７において、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過していると判定すると（ＳＴ１７：Ｙｅｓ）、電圧指令補正手段７ａは、ＳＴ１８とＳＴ１９の各処理を実行する。ＳＴ１８とＳＴ１９の処理順序は、入れ替わってもよいが、ＳＴ１８では、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の外に出るまでの期間における処理として、補正電圧Δｖｘの極性をＳＴ１５にて極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録した極性と反転した極性に設定し、ＳＴ１９では、先に設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻をリセットする。終了すると、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、必要な更新処理を実行して次のサンプルタイミングでの処理に移行する。

ＳＴ２１〜ＳＴ２３では、次のような処理が行われる。すなわち、ＳＴ２１では、補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜を設定する。交流電圧指令ｖｘ＊と電力変換手段３からの出力電圧ｖｘとの間にデッドタイムに起因して生ずる誤差の大きさ（絶対値）は、理論上、キャリア周波数［Ｈｚ］と電力変換手段３のＤＣリンク電圧［Ｖ］とデッドタイム［ｓｅｃ］との積で得られる。これを踏まえ、これら３者の積から得られた値を｜Ｖｅｒｒ｜とすると、補正電圧の振幅｜Δｖｘ｜を値｜Ｖｅｒｒ｜に基づき設定すれば良い。

ＳＴ２２では、極性設定信号ｓｉｇｎｘに設定した極性を有する電圧振幅｜Δｖｘ｜の補正電圧Δｖｘを交流電圧指令ｖｘ＊に加算し、交流電圧指令ｖｘ＊＊を求める。そしてＳＴ２３では、加算後の交流電圧指令ｖｘ＊＊を電力変換手段３に出力する。

電圧指令補正手段７ａは、以上説明したＳＴ１０〜ＳＴ２３の一連の処理を、ｕ，ｖ，ｗの相毎に逐次実施し、電力変換手段３に、デッドタイムに起因した電圧誤差を補正した交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊をそれぞれ出力する。

次に、図７を参照して電圧指令補正手段７ａが補正電圧の極性を切り換える場面を具体的に説明する。図７では、ＳＴ１０にて電流検出手段４から受け取る一相の出力電流ｉｘと、電圧指令演算手段６ａが出力する一相の交流電圧指令ｖｘ＊と、電圧指令補正手段７ａが上記の手順で定める補正電圧の極性との関係が示されている。出力電流ｉｘと交流電圧指令ｖｘ＊との間には、ある位相差が存在している。

出力電流ｉｘに対して０レベルを含む電流範囲３０がＳＴ１１にて設定されるが、出力電流ｉｘの値と電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２とが一致する時刻３５，３２，３６，３４，３７のうち、時刻３５，３７は、出力電流ｉｘの値が上限値ΔＩ１を超えて電流範囲３０の上方側外部に出る時刻であり、時刻３６は、出力電流ｉｘの値が下限値−ΔＩ２を超えて電流範囲３０の下方側外部に出る時刻である。また、時刻３２は、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の上方側外部から電流範囲３０の内側に入る第１の時刻であり、時刻３４は、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の下方側外部から電流範囲３０の内側に入る第１の時刻である。

期間（１）は、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の外側に位置している期間である。この期間（１）は、ＳＴ１１にて設定した電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２と、ＳＴ１２で用いる出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値とに基づき判断した時刻３５，３２，３６，３４によって特定され、この期間（１）での補正電圧Δｖｘの極性は、ＳＴ１３にて、ＳＴ１２で用いる出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値と同じ極性に設定される。

期間（２）は、出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値が第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８の直前に到達するまでの期間であり、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８に到達すると、補正電圧Δｖｘの極性の切り換えが行われる。この期間（２）では、ＳＴ１２，ＳＴ１４，ＳＴ１５及びＳＴ１６の各処理が行われる。すなわち、この期間（２）での補正電圧Δｖｘの極性は、ＳＴ１２にて出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値が電流範囲３０の内側に入っていると判断されたが、ＳＴ１４にて出力電流ｉｘの１サンプリング前の値は電流範囲３０の内側に入っていないと判断されたので、期間（１）と同様に、ＳＴ１２で用いる出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値と同じ極性に設定される（ＳＴ１５）。並行して、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８は、第１の時刻３２と周波数ｆと（必ずしも必要ではないが出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値と）に基づき電流零クロス３１に極めて近い時刻に設定される（ＳＴ１６）。先に示した特許文献１，２等では、この期間（２）が存在しないことから誤差補正の精度が良くなかった。

期間（３）は、出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値が、補正電圧Δｖｘの極性を切り換えた時刻３８後の電流零クロス３１から電流範囲３０の外に出る時刻３５，３６，３７に到達するまでの期間である。この期間（３）は、ＳＴ１７にて期間（２）の経過が確認されると、補正電圧Δｖｘの極性を期間（１）とは逆の極性に設定し（ＳＴ１８）、並行して、先に定めた補正電圧Δｖｘの極性を切り換えた時刻３８をリセットすることが行われる（ＳＴ１９）。

以上のように、実施の形態１によれば、電力変換手段３とこの電力変換手段３への交流電圧指令を演算出力する電圧指令演算手段６ａとの間に設けた電圧指令補正手段７ａは、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子に与えるデッドタイム電圧に起因して発生する前記電圧指令と電力変換手段３からの出力電圧との誤差を補正する目的で、検出された出力電流に対して零レベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻において、前記第１の時刻と周波数ｆとに基づいて、前記交流電圧指令を補正する補正電圧の極性を切り換える時刻を前記出力電流の零クロスのタイミング（時刻または位相）に設定し、つまり、デッドタイムに起因する電圧誤差を補正する補正電圧の極性切換を前記出力電流の零クロスにおいて実施し、前記出力電流の零クロスの前後において前記出力電流の極性と同極性の補正電圧で前記交流電圧指令の補正を実施するので、前記出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する前記電圧誤差を精度良く低減することができる。これによって、電力変換器に回転機を接続した場合に、前記出力電流の零クロス近傍での回転ムラを低減できるので、駆動性能が向上する従来にない顕著な効果を奏する。

そして、補正電圧の極性を切り換える時刻を、前記出力電流も加えて求めるようにすれば、前記出力電流の零クロスのタイミングを直接的に求めることができるので、前記出力電流の零クロスを更に精度良く求めることができ、前記出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

また、前記電流範囲は、検出された出力電流に対して零レベルを含む所定の電流範囲として設定する、つまり、検出された出力電流の零レベルから正極側の上限値及び負極側の下限値で囲まれた電流範囲として設定するので、電流零クロス近傍で発生するチャタリング現象による電流極性検出誤りの影響を受けることなく、前記補正電圧の極性を正しく設定できる効果が得られる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図８では、図２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図８に示すように、この実施の形態２による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ１７への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ３０の処理を実施してから、ＳＴ１７に進むようになっている。

ＳＴ３０では、図７を参照して説明すると、第１の時刻３２から補正電圧極性切換時刻３８に至る期間（２）において、出力電流ｉｘの値に応じて補正電圧極性切換時刻３８の補正処理を実施する。なお、出力電流ｉｘの値は、実効値、振幅値、瞬時値のいずれを用いても良い。また、出力電流ｉｘに代えて前記した電流指令ｉｘ＊を用いても良い。

出力電流ｉｘが一定ではなく、その値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化する場合は、その値（実効値Ｉｒｍｓ）は、時間ｔの関数となっている。つまり、Ｉｒｍｓ＝Ｉｒｍｓ（ｔ）となっている。

そこで、この実施の形態２では、この場合は、式（２）の代わりに式（５）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８に到達するまでの時間変化量ｔａを、一定周波数ｆの下で出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）の変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を補正するようにした。但し、式（５）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（補正電圧極性切換時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この実施の形態２によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、検出された出力電流の値に応じて補正電圧の極性を切り換える時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって出力電流が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図９では、図２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図９に示すように、この実施の形態３による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ１７への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ４０の処理を実施してから、ＳＴ１７に進むようになっている。

ＳＴ４０では、図７を参照して説明すると、第１の時刻３２から補正電圧極性切換時刻３８に至る期間（２）において、サンプルタイミング毎の周波数ｆに応じて補正電圧極性切換時刻３８の補正処理を実施する。なお、周波数ｆは、定常状態において、出力電流ｉｘ、電流指令ｉｘ＊、出力電圧ｖｘ、電圧指令ｖｘ＊の周波数と同じであるので、いずれの周波数を用いて補正しても良い。

周波数ｆが一定ではなく、その値が変化する場合は、周波数ｆは、時間ｔの関数となっている。つまり、ｆ＝ｆ（ｔ）となっている。そこで、この実施の形態３では、この場合は、式（２）の代わりに式（６）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８に到達するまでの時間変化量ｔａを、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が一定であるとしてサンプルタイミング毎の周波数ｆの変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を補正するようにした。但し、式（６）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（補正電圧極性切換時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この実施の形態３によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、周波数の変化に応じて補正電圧の極性を切り換える時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって周波数が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４による電力変換器の構成を示すブロック図である。なお、図１０では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。

図１０に示すように、この実施の形態４による電力変換器１ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、交流負荷２ａに代えてその一例として回転機２ｂが設けられ、また、制御装置５ａに代えて制御装置５ｂが設けられている。制御装置５ｂでは、符号を変えた電圧指令演算手段６ｂ及び電圧指令補正手段７ｂにトルク指令τ＊を与えるトルク指令設定手段８が設けられている。

この実施の形態４では、電圧指令補正手段７ｂは、図２のＳＴ１６に相当する処理として、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を第１の時刻３２と周波数ｆとトルク指令τ＊とに基づいて設定する処理（１）と、図８のＳＴ３０または図９のＳＴ４０に相当する処理として、実施の形態１（図２）に示す方法で設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８をトルク指令τ＊に応じて補正する処理（２）との双方またはいずれか一方を行うようになっている。ここでは、双方を実施する場合について説明する。

まず、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を第１の時刻３２と周波数ｆとトルク指令τ＊とに基づいて設定する処理（１）について説明する。実施の形態１では、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と励磁電流ｉｄ及びトルク電流ｉｑとの関係が式（４）で表されることを示したが、トルク電流ｉｑと回転機２ｂの負荷トルクτとの関係は式（７）で表される。但し、式（７）に示すＫｔは、回転機２ｂ固有のトルク定数である。

回転機２ｂが誘導機の場合は、励磁電流ｉｄを実施の形態１にて説明したように、各々の回転機に固有の固定値に設定し、また回転機２ｂが永久磁石同期機の場合は、励磁電流ｉｄを０に設定し、公知の最大効率制御方式などによって励磁電流ｉｄを一定値に制御する。そして、図１０に示す電力変換器１ｂにおいて、回転機２ｂの負荷トルクτがトルク指令τ＊に一致するように制御されているとすると、式（４）と式（７）とから次の式（８）の関係が成り立つ。

式（８）において、変数はトルク指令τ＊のみであるので、トルク指令τ＊に応じて出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化する。このことから、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を設定しても、図２のＳＴ１６にて説明した出力電流ｉｘに応じて設定する場合と同様の精度で、出力電流の零クロス３１を求めて切換時刻３８を設定することができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を精度よく低減できる。

なお、処理（１）では、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を設定する方法を示したが、その他、例えば回転機２ｂの負荷トルクτを何らかの方法で検出し、負荷トルクτに応じて調整する、あるいは、式（４）または式（７）に基づきトルク電流ｉｑを求め、そのトルク電流ｉｑに応じて設定する方法でも良い。

次に、実施の形態１（図２）に示す方法で設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８をトルク指令τ＊に応じて補正する処理（２）について説明する。出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）は、式（８）に示す関係で、トルク指令τ＊に応じて変化するので、上記処理（１）にて説明したこの実施の形態４による方法によって設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を、図２のＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、トルク指令τ＊に応じて補正してからＳＴ１７の処理に進むようにする。

これによれば、補正電圧の極性を切り換える前に、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻をサンプルタイミング毎に逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、実施の形態２，３と同様に、負荷変動、速度変動によって出力電流が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

なお、処理（２）では、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を補正する方法を示したが、その他、例えば回転機２ｂの負荷トルクτを何らかの方法で検出し、負荷トルクτに応じて補正する、あるいは、式（４）または式（７）に基づきトルク電流ｉｑを求め、そのトルク電流ｉｑに応じて補正する方法でも良い。

図１１は、以上説明した処理（１）と処理（２）の双方を図２に取り込んだこの実施の形態３による電圧指令補正手段７ｂの補正動作手順を説明するフローチャートである。図１１において、図２に示したＳＴ１６に代えたＳＴ５０では、処理（１）にて説明した方法でトルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を設定する。また、ＳＴ１４とＳＴ１７との間に設けたＳＴ５１では、処理（２）にて説明した方法で、トルク指令τ＊に応じて、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を補正する。

以上のように、この実施の形態４によれば、トルク指令に応じて、実施の形態１と同様の精度で、出力電流の零クロス３１を求めることができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を精度よく低減できる。また、実施の形態２，３と同様に、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図１２では、図２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。

この実施の形態５による電力変換器は、構成要素は、図１（実施の形態１）に示した電力変換器１ａあるいは図１０（実施の形態４）に示した電力変換器１ｂと同様であるが、この実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、電圧指令補正手段７ａ，７ｂとは、若干異なる動作を行う。すなわち、図１２において、この実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図２（図１１）に示した処理手順において、ＳＴ１６（ＳＴ５０）の処理に代えてＳＴ６０の処理を行い、ＳＴ１７に代えてＳＴ６１の処理を行い、ＳＴ１８に代えてＳＴ６２の処理を行い、ＳＴ１９に代えてＳＴ６３の処理を行うようになっている。

ＳＴ６０では、実施の形態１にて説明した交流電圧指令ｖｘ＊を補正する補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定方法と同じ方法を用いて第２の時刻を設定する。ＳＴ６１では、第２の時刻を経過したか否かを判定する。ＳＴ６２では、交流電圧指令ｖｘ＊の極性を極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録する。ＳＴ６３では、第２の時刻をリセットする。

すなわち、この実施の形態５による電圧指令補正手段は、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が、当該サンプルタイミングにて初めて電流範囲３０の範囲外から範囲内に入ったと判定した場合（ＳＴ１４：Ｙｅｓ）は、ＳＴ１５、ＳＴ６０の各処理を実行し、ＳＴ２１に進む。ＳＴ１５とＳＴ６０の処理順序は、入れ替わってもよいが、ＳＴ１５では、１サンプリング前の出力電流ｉｘの検出値ｉｘ［Ｎ−１］の極性を極性設定信号ｓｉｇｎに記録し、ＳＴ６０では、電流範囲３０の範囲外から範囲内に入った時刻である第１の時刻（図３に示す符号３２，３４）において、実施の形態１にて説明した交流電圧指令ｖｘ＊を補正する補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻（図７に示す符号３８）の設定方法と同じ方法で第２の時刻を設定する。

また、ＳＴ１４において、この実施の形態５による電圧指令補正手段は、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が、当該サンプルタイミングでは電流範囲３０の範囲内に入った状態を維持していると判定した場合（ＳＴ１４：Ｎｏ）は、上記したように既に第２の時刻は設定されているので、その第２の時刻を経過したか否かを判定する（ＳＴ６１）。

その結果、第２の時刻を経過していない場合（ＳＴ６１：Ｎｏ）は、補正電圧Δｖｘの極性切換を行わないので、補正電圧Δｖｘの極性を第１の時刻３２以前と同じ補正電圧Δｖｘの極性に合わせる。すなわち、ＳＴ１５にて極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録した極性と補正電圧Δｖｘの極性とを一致させる（ＳＴ２０）。

そして、第１の時刻３２以降、第２の時刻を経過する直前までの期間が経過したＳＴ６１において、第２の時刻を経過していると判定すると（ＳＴ６１：Ｙｅｓ）、この実施の形態５による電圧指令補正手段は、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の外に出るまでの期間における処理として、交流電圧指令ｖｘ＊の極性を極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録する（ＳＴ６２）。つまり、補正電圧Δｖｘの極性を交流電圧指令ｖｘ＊の極性に合わせる。そして、先に設定した第２の時刻をリセットする（ＳＴ６３）。

次に、図１３は、図１２に示す補正処理にて実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。なお、図１３では、図７に示したのと同様の内容が示されている。異なる点は、図７に示した補正電圧極性切換時刻３８が、図１３では、第２の時刻４０となっている点と、期間（３）での補正電圧Δｖｘの極性が、図７では期間（１）で設定する極性を反転した極性であるのに対し、図１３では、交流電圧指令ｖｘ＊の極性と同じである点である。

この実施の形態５による処理手順では、出力電流ｉｘの値が第２の時刻４０に到達しているか否かを判断するときに、第２の時刻４０における補正電圧Δｖｘの極性及び交流電圧指令ｖｘ＊の極性を比較する。その結果、交流電圧指令ｖｘ＊の極性が反転している場合には、第２の時刻４０を経過すると補正電圧Δｖｘの極性が切り換わる。一方、同一極性の場合には、交流電圧指令ｖｘ＊の極性が切り換わる時に補正電圧Δｖｘの極性が切り換わる。そのため、第２の時刻４０に対し補正電圧Δｖｘの極性を切り換える動作が遅れる。これによって、出力電流ｉｘと交流電圧指令ｖｘ＊（出力電圧ｖｘ）との位相差が大きい場合に、実施の形態１や実施の形態４と同様に、出力電流ｉｘの零クロス近傍で補正電圧Δｖｘの極性を切り換えることができる。

したがって、この実施の形態５によれば、出力電流と交流電圧指令（出力電圧）との位相差が大きい場合に、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を低減できるので、回転機を接続した場合に、回転ムラを低減でき、駆動性能が向上する効果が得られる。

実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図１４では、図１２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態１４に関わる部分を中心に説明する。

図１４に示すように、この実施の形態６による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図１２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ６１への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ７０の処理を実施してから、ＳＴ６１に進むようになっている。

ＳＴ７０では、図１３を参照して説明すると、第１の時刻３２から第２の４０に至る期間（２）において、出力電流ｉｘの値に応じて第２の時刻４０の補正処理を実施する。なお、出力電流ｉｘの値は、実効値、振幅値、瞬時値のいずれを用いても良い。また、出力電流ｉｘに代えて前記した電流指令ｉｘ＊を用いても良い。

出力電流ｉｘの値に応じた第２の時刻４０の補正は、図８におけるＳＴ３０にて説明した補正電圧切換時刻の補正方法と同様の考えで実施できる。すなわち、出力電流ｉｘが一定ではなく、その値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化する場合は、同様に式（５）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から第２の時刻４０に到達するまでの時間変化量ｔａを、一定周波数ｆの下で出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）の変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき第２の時刻４０を補正する。但し、式（５）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（第２の時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この実施の形態６によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、検出された出力電流の値に応じて第２の時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって出力電流が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態７．
図１５は、この発明の実施の形態７による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図１５では、図１２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。

図１５に示すように、この実施の形態７による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図１２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ６１への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ８０の処理を実施してから、ＳＴ６１に進むようになっている。

ＳＴ８０では、図１３を参照して説明すると、第１の時刻３２から第２の時刻４０に至る期間（２）において、サンプルタイミング毎の周波数ｆに応じて第２の時刻４０の補正処理を実施する。なお、周波数ｆは、定常状態において、出力電流ｉｘ、電流指令ｉｘ＊、出力電圧ｖｘ、電圧指令ｖｘ＊の周波数と同じであるので、いずれの周波数を用いて補正しても良い。

周波数ｆに応じた第２の時刻４０の補正は、図９におけるＳＴ４０にて説明した補正電圧切換時刻の補正方法と同様の考えで実施できる。すなわち、周波数ｆが一定ではなく、その値が変化する場合は、同様に式（６）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から第２の時刻４０に到達するまでの時間変化量ｔａを、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が一定であるとしてサンプルタイミング毎の周波数ｆの変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき第２の時刻４０を補正する。但し、式（６）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（第２の時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この実施の形態７によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、周波数の変化に応じて第２の時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって周波数が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態８．
この実施の形態８では、図１６と図１７を参照して、以上説明した電圧指令補正手段がその生成する補正電圧の振幅を調整する方法について説明する。なお、図１６は、この発明の実施の形態８として、補正電圧の振幅調整を行う必要性を説明する図である。図１７は、補正電圧の振幅調整で用いる補正電圧の振幅と出力電流の値との関係特性テーブルの一例を示す図である。

実施の形態１にて説明したように、電圧指令演算手段６ａが出力する交流電圧指令ｖｘ＊と電力変換手段３の出力電圧ｖｘとの間に生ずるデッドタイムに起因する誤差の大きさ（絶対値）は、理論上、キャリア周波数［Ｈｚ］と電力変換手段３のＤＣリンク電圧［Ｖ］とデッドタイム［ｓｅｃ］との積｜Ｖｅｒｒ｜で得られる。しかし、前記の理論の前提には、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子の実際にオン・オフ動作するタイミングが、駆動信号が指定する所望のタイミングと一致しているとの仮定がある。

図１６では、駆動信号である上下のアームＯＮ信号と実際に行われる上下アームのＯＮ動作との関係、及び、設定したデッドタイム４２と実際に発生するデッドタイム４３との関係が示されている。図１６に示すように、デッドタイム４２，４３は、上アームのオフ動作時と下アームのオン動作時との間の時間間隔として規定される。

電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子には、スイッチング遅れがあるので、図１６に示すように、駆動信号である上下のアームＯＮ信号が指定するオン（ＯＮ）・オフ（ＯＦＦ）の動作タイミングに対して、実際に行われる上下アームのオン・オフの動作タイミングがスイッチング時間だけ遅れる。このスイッチング遅れの時間は、オン動作時とオフ動作時とで異なることが多く、また、出力電流ｉｘの大きさによって変化する。そのため、設定したデッドタイム４２と実際に発生するデッドタイム４３との間には、図１６に示すように、誤差が発生する。

したがって、積｜Ｖｅｒｒ｜と同じ大きさに補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜を設定すると、実際に発生している電圧誤差に対し、補正過剰または補正不足になることがあり、電圧補正による誤差が生じる。

そこで、電圧補正による誤差を低減するため、例えば図１７に示すように、予め出力電流ｉｘに応じて変化する補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜の特性テーブルを電圧指令補正手段７ａ，７ｂに記憶させ、補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜をサンプルタイミング毎の出力電流ｉｘに応じて逐次演算して調整できるようにする。

このようにすれば、補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜をサンプルタイミング毎に最適値に調整できるので、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子のスイッチング遅れに起因する補正電圧の振幅誤差を低減でき、電圧誤差の補正精度が更に向上する。なお、出力電流ｉｘの代わりに電流指令ｉｘ＊を用いて図１７に示すような特性テーブルに作成し、電流指令ｉｘ＊に応じて補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜を調整することでも良い。

次に、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４及び図１５におけるＳＴ１１の処理では、各種の態様を採ることができるので、図３を参照して、それらを以下にまとめて説明する。

（Ａ）ＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、出力電流ｉｘに応じて調整・設定しても良い。実施の形態１では、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８は、第１の時刻３２と式（１）〜式（３）の何れかの式とに基づいて調整すれば良いことを示した。しかし、式（１）または式（２）を適用して求めた第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる零クロス３１までの期間は、前記した通り交流の周期に対し十分短いと仮定の上で求めた理論時間である。

このことから、出力電流ｉｘが小さい場合には、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を小さくするように調整・設定し、第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８までの期間を交流の周期に対し長くならないようにするのが望ましい。

そこで、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２をサンプルタイミング毎の出力電流ｉｘに応じて逐次演算して増減調整し電流範囲３０を設定すれば、出力電流ｉｘの値に関係なく、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻である零クロス３１までの期間が交流の周期に対し長くなり過ぎず、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を精度良く零クロス３１に設定できるような、最適な上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を有する電流範囲３０を調整・設定することができる。

なお、電流範囲３０の上限値ΔＩ１と下限値−ΔＩ２とを調整する際の出力電流ｉｘの値は、実効値、振幅値、瞬時値のいずれでも良い。あるいは、電流指令ｉｘ＊を用いても良い。

（Ｂ）ＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、周波数ｆに応じて調整・設定しても良い。この場合、周波数ｆは、定常状態において、出力電流ｉｘ、電流指令ｉｘ＊、出力電圧ｖｘ、電圧指令ｖｘ＊の周波数と同じであるので、いずれの周波数を用いても良い。

例えば、電圧指令演算手段６ａ，６ｂを交流電圧指令ｖｘ＊と周波数ｆの比が一定になるように制御すると、周波数ｆが大きくなるのに従って出力電圧ｖｘも大きくなる。それに対し、補正電圧Δｖｘは、周波数ｆに関係なく、ほぼ一定値となるので、相対的に出力電圧ｖｘに対する補正電圧Δｖｘが小さくなる。したがって、補正電圧Δｖｘの極性が切り換わる時刻３８において、補正電圧Δｖｘの変化量が小さくなり、出力電流ｉｘの変化が小さく、電流の零クロス３１近傍で電流チャタリング現象が発生し易い傾向にある。

そこで、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を、サンプルタイミング毎の例えば交流電圧指令ｖｘ＊の周波数ｆに応じて逐次演算して増減調整し電流範囲３０を設定すれば、周波数ｆが大きくなるのに従って電流範囲３０を広げるように調整することができるので、電流の零クロス３１で発生するチャタリング現象を抑えることができる。

（Ｃ）ＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、一定値に設定しても良い。この場合、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の値は、同じ一定値に設定にしても良いし、電流検出手段４の性能によって出力電流ｉｘにオフセットが上乗せされて検出されることがあることを鑑み、上限値ΔＩ１と下限値−ΔＩ２の各値は、各々異なる値に設定しても良い。

電流検出手段４によって出力電流ｉｘにオフセットが重畳されて検出される現象によって、あるいは、電流の零クロス３１近傍の電流チャタリング現象によって、出力電流ｉｘの極性が誤って検出されることのないような電流範囲３０を予め測定等によって求めておき、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の各値を設定することが望ましい。

また、出力電流ｉｘの極性の誤検出がないような電流範囲３０と、電力変換器１ａ，１ｂの定格、あるいは、交流負荷２ａ，２ｂの定格との関係が分かれば、これらの定格を基準に上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の各値を設定しても良い。

このように電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を一定値にすると、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を一度電圧指令補正手段７ａ、７ｂに記憶させれば、電力変換器１ａ，１ｂの動作中、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を常に演算する必要がなくなる。したがって、電力変換器１ａ，１ｂの制御装置５ａ，５ｂで行う演算量を低減でき、制御装置５ａ，５ｂに格納するマイクロコンピュータをはじめとする計算機の負荷を低減することができる。

（Ｄ）実施の形態４では、トルク指令τ＊に応じて出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化することを式（８）によって示した。このことから、図１１（実施の形態４）におけるＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、サンプルタイミング毎のトルク指令τ＊に応じて逐次演算して調整・設定しても良い。

この方法によっても、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻である零クロス３１までの期間が交流の周期に対し長くなり過ぎず、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を精度良く電流零クロス３１の近傍に設定できるような、最適な上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を有する電流範囲３０を調整・設定することができる。

なお、図１１（実施の形態４）におけるＳＴ５０，ＳＴ４１と同様に、トルク指令τ＊に代えて、回転機２ｂの負荷トルクτを何らかの方法で検出し、負荷トルクτに応じて調整する、あるいは、式（４）または式（７）に基づきトルク電流ｉｑを求め、そのトルク電流ｉｑに応じて電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を調整しても良い。

以上のように、この発明にかかる電力変換器は、出力電流の零クロス近傍における値デッドタイムに起因する電圧誤差を少なくして電力変換手段が交流電圧指令の通りに交流電力を出力する電力変換器として有用である。

この発明は、交流負荷に交流電力を供給する電力変換器に関するものである。

電力変換器では、出力段に設けられる電力変換手段を構成する上下アームのパワーデバイス素子が、電圧指令に基づきスイッチング動作を行って交流電圧を生成し、交流負荷に出力するが、上下アームのパワーデバイス素子の同時導通による短絡防止を目的として、上下アームのパワーデバイス素子を同時にオフ動作状態に制御する期間を設けている。この期間は、デッドタイムと呼ばれているが、このデッドタイムによって、電力変換手段が受ける電圧指令とそれに基づき電力変換手段が実際に負荷に出力する電圧との間に誤差が生じることが知られている。このデッドタイムに起因する誤差電圧は，電力変換手段の出力相電流の極性と逆極性の電圧となる。

そして、このデッドタイムに起因する電圧誤差を補正するために、電力変換器に備わっている電流検出手段によって電力変換手段の出力相電流を検出し、検出した前記出力相電流の極性と同じ極性の電圧を電圧指令に加えて補正した電圧指令を電力変換手段に与える方法が知られている（例えば非特許文献１）。なお、電流検出の方法としては、電力変換手段の出力相電流を直接検出する他に、電力変換器のＤＣリンク電流から検出する方法も知られている（例えば非特許文献２）。

しかし、出力相電流の極性が切り換わる電流零クロス近傍では、出力相電流の絶対値が小さいので、電流検出手段によって前記出力相電流の極性を正確に検出することが困難である。また、電流零クロス近傍では、前記出力相電流がチャタリングを起こすので、出力相電流の極性と同じ極性の電圧を電圧指令に加える前記の補正方法では、電圧指令に加える補正電圧の極性誤りが発生したり、補正電圧の極性が正負交互に連続して切り換わる現象が発生したりすることが起こる。

そこで、従来から、前記出力相電流の絶対値が小さい電流零クロス近傍におけるデッドタイム補正の問題点を回避するために、種々の提案がなされている（例えば特許文献１〜４等）。

すなわち、特許文献１では、インバータ装置の出力電圧の短絡防止期間に起因する出力電圧誤差を補正するインバータ装置の出力電圧誤差補正装置を、インバータ装置の出力電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段にて検出された出力電流の極性を判別する電流極性判別手段と、出力電流に対し設定した閾値に対し、インバータ装置の出力電流が閾値外であれば、判別した出力電流の極性により出力電圧誤差の補正を行い、閾値内であれば電圧指令の極性により出力電圧補正を行う電圧誤差補正手段とで構成した例が開示されている。

また、特許文献２では、半導体スイッチング素子であるアームをブリッジ接続して直流を交流に変換するインバータを構成し、電圧指令信号とキャリア信号との大小関係の比較で得られるパルス幅変調した電圧信号を前記ブリッジ接続の上側アーム素子又は下側アーム素子に与えて前記インバータを制御する際に、上側アーム素子と下側アーム素子との同時オンを防止するオン遅延時間を設けているパルス幅変調制御インバータの制御回路を、前記インバータの出力電流が正又は負の所定値を超えた場合にこの出力電流の極性を判別する信号を出力する電流極性判別手段と、前記電圧指令信号の極性を判別する信号を出力する電圧極性判別手段と、前記オン遅延時間が原因で当該インバータの出力電圧に生じる誤差電圧を補償する量を演算する第１の補償量演算手段と、この第１補償量演算値の極性を前記電流極性と電圧極性とに対応させて出力する補償量分配手段と、前記電圧指令信号にこの補償量分配手段の出力値を加算した値を新たな電圧指令信号とする加算手段とで構成した例が開示されている。

また、特許文献３では、ＡＣモータへ流れる電流を検出する電流検出手段と、指令電流と検出電流とから偏差電流を計算する偏差電流演算手段と、前記偏差電流から指令電圧の演算を行う電流制御部と、電流極性を決める電流極性判断手段を有し、デッドタイム補償電圧を出力するデッドタイム補償手段と、前記電流制御部から計算された指令電圧に前記デッドタイム補償電圧を加えて最終指令電圧を演算する電圧加算演算手段と、前記電圧加算演算手段により得られた最終指令電圧の情報を用い直流電圧から交流電圧への変換を行うＰＷＭ電力変換装置とを備えたＡＣモータ駆動装置において、前記デッドタイム補償手段を、指令電流から指令電流極性を判断する指令電流極性判断手段と、検出電流から検出電流極性を判断する検出電流極性判断手段と、前記指令電流極性と検出電流極性との情報から最終電流極性を判断する最終電流極性判断手段とで構成した例が開示されている。

また、特許文献４では、上下アーム短絡防止期間とＰＷＭキャリア周波数と直流電圧とを用いて算出した誤差電圧によりインバータ出力電圧を補正する電圧補正手段が、インバータ出力電流の絶対値が所定値より大きいときはインバータ出力電流の極性に応じてインバータ出力電圧を補正し、インバータ出力電流の絶対値が所定値よりも小さいときはインバータ出力電圧の極性に応じてインバータ出力電圧を補正するＰＷＭ制御インバータ装置において、前記ＰＷＭキャリア周波数を設定するＰＷＭキャリア設定手段を、誤差電圧がインバータ出力電圧よりも小さいときはＰＷＭキャリア周波数をその値に保ち、誤差電圧がインバータ出力電圧よりも大きくなるときは誤差電圧とインバータ出力電圧との比を一定に保つようにＰＷＭキャリア周波数を変化させるように構成した例が開示されている。

特許第２７５６０４９号公報（１６頁、図１１） 特許第３２４５９８９号公報（１２頁、図７） 特開２００４−１１２８７９号公報（６頁、図２） 特許第３２８７１８６号公報（８頁、図３） 杉本、小山、玉井：ＡＣサーボシステムの理論と設計の実際：総合電子出版社（５５頁９行〜５７頁５行） "Three-Phase Current-Waveform-Detection on PWM Inverters from DC Link Current-Steps"IPEC-Yokohama'95 p.p.271-275）

しかしながら、このような従来提案されている補正方法では、前記出力相電流の零クロスにおいて確実に補正電圧の極性を切り換えることができず、その極性の反転する瞬間が前記出力相電流の零クロスの前後にずれるので、出力相電流の零クロス近傍においては、電力変換手段に入力する補正した電圧指令、つまり補正電圧を加算した電圧指令と電力変換手段からの出力電圧との間に電圧誤差が生ずる。

特に、この電圧誤差は、電力変換手段から低い周波数の交流電力を出力する場合に顕著となる。回転機を接続した場合に、この電圧誤差によって回転ムラが大きくなり、駆動性能が低下する。また、低速駆動時に回転ムラが顕著となるなどの問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する電圧誤差を精度良く補正し、電力変換手段が電圧指令の通りに交流電力を出力できる電力変換器を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、入力する交流電圧指令に従って交流負荷に供給する交流電力を生成する電力変換手段と、前記電力変換手段に与えるべき周波数ｆの交流電圧指令を演算する電圧指令演算手段と、前記電力変換手段が前記交流負荷に供給する交流電力における電流成分である出力電流を得る電流検出手段とを備える電力変換器において、前記電力変換手段と前記電圧指令演算手段との間に、前記出力電流に基づいて電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令を補正する補正電圧を、前記電力変換手段におけるデッドタイムに起因する電圧誤差に基づいて演算し、該補正電圧を前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令に加算して前記電力変換手段に与える電圧指令補正手段を設け、前記電圧指令補正手段は、前記出力電流に対してそのゼロレベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻に、前記第１の時刻と前記周波数ｆとを用いて前記出力電流の零クロスタイミングを求め、求めた前記零クロスタイミングを前記補正電圧の極性を切り換える時刻に設定することを特徴とする。

この発明によれば、検出された出力電流が零となる瞬間に、交流電圧指令を補正する補正電圧の極性を切り換えることができるので、つまり、出力電流の零クロスの前後において出力電流の極性と同極性の補正電圧で交流電圧指令を補正するので、出力電流の零クロス近傍において電力変換手段に与える補正した交流電圧指令と電力変換手段が出力する電圧との間のデッドタイムに起因する電圧誤差を低減でき、電力変換手段は交流電圧指令の通りに交流電力を出力できるようになる。したがって、電力変換手段の出力を回転機に与える場合は、当該回転機の回転ムラを低減でき、運転性能を向上させることができる。

この発明によれば、出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する電圧誤差を精度良く補正できるので、電力変換手段は電圧指令の通りに交流電力を出力できるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかる電力変換器の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換器の構成を示すブロック図である。なお、この実施の形態１及び以降に示す各実施の形態では、三相交流電力を出力する電力変換器を例に挙げて説明するが、その内容は、単相交流電力を出力する電力変換器にも同様に適用できるものである。

図１に示す電力変換器１ａは、三相の交流負荷２ａが接続される電力変換手段３と、電流検出手段４と、電力変換手段３を制御して電力変換手段３から交流負荷２ａへの交流電力の供給制御を実行する制御装置５ａとを備え、制御装置５ａは、電圧指令演算手段６ａと電圧指令補正手段７ａとで構成されている。電圧指令補正手段７ａは、電圧指令演算手段６ａの出力側と電力変換手段３の入力側との間に設けられている。

電力変換手段３は、上下アームのパワーデバイス素子が、制御装置５ａから入力する交流電圧指令（図１では、電圧指令補正手段７ａが出力する交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊）に基づきスイッチング動作を行って交流電圧を生成し、交流負荷２ａに出力するが、制御装置５ａは、上下アームのパワーデバイス素子の同時導通による短絡防止を目的として、電力変換手段３に与える交流電圧指令（図１では、電圧指令補正手段７ａが出力する交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊）に、上下アームのパワーデバイス素子を同時にオフ動作状態に制御するデッドタイム電圧指令を含ませている。

電流検出手段４は、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報を得るこの発明で言う電流検出手段の一例である。そして、この明細書では、制御装置５ａに設けた電圧指令補正手段７ａの説明を行うことが主目的であるので、電流検出手段４の出力（三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）は電圧指令補正手段７ａに与えられるとしている。

以下、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報を得るこの発明で言う電流検出手段の具体的な内容を示す。図１では、具体的な一例として、電力変換手段３から出力電流を直接検出する電流検出手段４を示した。そして、直接検出する場合において、図１では、電流検出手段４は、電力変換手段３からの三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの全てを検出するように三相出力線の全てに配置する場合を示したが、必ずしも三相出力線の全てに配置する必要はなく、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０の関係があるので、三相の内の二相出力線に電流検出手段４を配置してその二相の出力電流を検出し、残りの一相の出力電流を演算する方法でも良い。

また、図１では、各相の電流を直接検出する場合を示すが、その他に、例えば非特許文献２に紹介されている電力変換手段３のＤＣリンク電流から前記出力電流を検出する方法を用いても良い。さらに、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報は、電圧指令演算手段６ａの構成法との関連で種々の態様があるので、それを示す。

まず、電圧指令演算手段６ａは、電力変換手段３に本来的に与えるべき、周波数ｆの（三相）交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を演算するが、この交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を、電流検出手段４が求めた三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗと電力変換手段３から出力したい電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊との偏差を増幅して出力する構成を採ることができる。この場合には、電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報は、出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、あるいは、電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊のどちらでも良い。

また、電圧指令演算手段６ａは、交流負荷２ａが三相回転機の場合には、内部に磁束オブザーバを構成し、推定した前記回転機内部の磁束と前記回転機の定数とを用いて換算した出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを用いて交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を演算する構成も採ることができる。このような演算で求めた出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗも電力変換器１ａ（制御装置５ａ）がこの発明を実施する際に必要な電流情報に含まれる。

以上説明した各種の方法で得られる出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗや電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊は、電力変換手段３が交流負荷２ａに供給する交流電力における電流成分を示す情報であり、この発明で言う電流検出手段は、以上説明した出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗや電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊を得る手段の全てを含むものである。このことは、電力変換器１ａが単相交流電力を出力するものであっても同様である。以降では、理解を容易にするため、図１に示す構成に従って、電流検出手段４が直接検出した三相の出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを電圧指令補正手段７ａに与えるとして説明する。

次に、電圧指令演算手段６ａが用いる周波数ｆは、交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊の周波数、すなわち、電力変換手段３から出力される交流電力の周波数である。定常状態では、出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ、電流指令ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊、電力変換手段３からの出力電圧ｖｕ，ｖｖ，ｖｗの周波数と同じである。交流負荷２ａが同期機の場合には、回転周波数（電気角）とも同じとなる。

また、交流負荷２ａが誘導機の場合には、電力変換手段３から出力される交流電力の周波数と、前記誘導機の回転周波数（電気角）とは、すべり周波数の分だけ差異が生じる。公知の技術を用いてすべり周波数を算出し、そのすべり周波数を回転周波数に加えて電力変換手段３から出力される交流電力の周波数を求め、それを周波数ｆとしても良い。

さて、電圧指令補正手段７ａは、電圧指令演算手段６ａが求めた交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を補正する補正電圧Δｖｕ，Δｖｖ，Δｖｗを演算し、その補正電圧Δｖｕ，Δｖｖ，Δｖｗを交流電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊の対応する相毎に加算して補正した交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊を電力変換手段３に出力する。つまり交流電圧指令ｖｕ＊＊は、ｖｕ＊＊＝ｖｕ＊＋Δｖｕであり、交流電圧指令ｖｖ＊＊は、ｖｖ＊＊＝ｖｖ＊＋Δｖｖであり、交流電圧指令ｖｗ＊＊は、ｖｗ＊＊＝ｖｗ＊＋Δｖｗである。

その際に、電圧指令補正手段７ａは、例えば図２に示す手順で、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子の同時導通による短絡防止を目的として設定されるデッドタイムに起因する出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの零クロス近傍における電圧誤差を精度良く低減する処理を出力電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗに基づき実行する。

以下、図１〜図７を参照して、この実施の形態１による電圧指令補正手段７ａが行うデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作について説明する。但し、補正動作は、ｕ，ｖ，ｗの相毎に実施するので、説明を容易化するために、ｕ，ｖ，ｗの各相をｘと表記して説明する。すなわち、各相の電流は、ｉｘと表記し、各相の電圧は、ｖｘと表記して説明する。

図２は、電圧指令補正手段７ａの補正動作手順を説明するフローチャートである。図２では、処理手順を示すステップは、ＳＴと略記している。図３は、図２に示すＳＴ１０〜ＳＴ１６での処理内容を説明する図である。図４は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる周波数と補正係数Ｋ１との関係特性テーブルの一例を示す図である。図５は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる出力電流と補正係数Ｋ２との関係特性テーブルの一例を示す図である。図６は、図２に示すＳＴ１６の処理において負荷が誘導機である場合に用いる周波数と時間変化量ｔａとの関係特性テーブルの一例を示す図である。図７は、図２に示す補正処理によって実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。

図２において、ＳＴ１０では、電圧指令補正手段７ａは、電流検出手段４にて検出された三相の出力電流のうち、一相の出力電流ｉｘを取り上げ、その電流値を検出する。図３では、横軸は時間ｔ、位相θを示し、縦軸は検出した一相の出力電流ｉｘの振幅（実効値Ｉｒｍｓ）を示すが、図３に示す符号２９は、そのようにして検出した一相の出力電流ｉｘの１サイクルにおける波形を示す。

ＳＴ１１では、電圧指令補正手段７ａは、図３に示す一相の出力電流２９の１サイクルにおいて、零レベルを含む所定の電流範囲３０を、零レベルから正極側への上限値ΔＩ１と零レベルから負極側への下限値−ΔＩ２とをそれぞれ調整・設定することで定める。なお、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の値（絶対値）は、同じ値に設定にしても良い。また、電流検出手段４の性能によって出力電流ｉｘにオフセットが上乗せされて検出されることがあることに鑑み、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の値（絶対値）は、各々異なる値に調整しても良い。いずれにせよ、電流範囲３０の上下限値は、電流検出手段４にて出力電流ｉｘにオフセットが重畳されて検出される現象によって、あるいは、電流の零クロス近傍の電流チャタリング現象によって、出力電流ｉｘの極性の検出を誤ることがないように調整・設定することが重要である。零レベルを含む所定の電流範囲３０の具体的な調整・設定方法には、各種あるので、それらをまとめて後述する。

ＳＴ１２では、電圧指令補正手段７ａは、出力電流ｉｘの値が上限値ΔＩ１以上であるか否か、または、下限値−ΔＩ２以下であるか否か、すなわち、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲外か否かを判定する。その結果、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲外である場合（ＳＴ１２：Ｙｅｓ）は、その出力電流ｉｘの極性を極性設定信号ｓｉｇｎに記録し（ＳＴ１３）、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、前回のサンプルタイミングにて検出した出力電流ｉｘの値を当該サンプルタイミングにて検出した出力電流ｉｘの値で更新し、次のサンプルタイミングでのＳＴ１０の処理に移行する。

その後のあるサンプルタイミングにて実行されたＳＴ１０，ＳＴ１１を経由したＳＴ１２において、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲内である場合（ＳＴ１２：Ｎｏ）は、電圧指令補正手段７ａは、ＳＴ１４において、１サンプリング前の出力電流ｉｘの検出値ｉｘ［Ｎ−１］の値が、上限値ΔＩ１以上であるか否か、または、下限値−ΔＩ２以下であるか否か、つまり、１サンプリング前の出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲外であったか否かを判定する。

すなわち、ＳＴ１４では、電圧指令補正手段７ａは、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の範囲内である場合（ＳＴ１２：Ｎｏ）は、それが、当該サンプルタイミングにて初めて電流範囲３０の範囲外から範囲内に入ったと検出されたことを意味しているのか否か、或いは、１サンプル前のタイミングにて既に電流範囲３０の範囲外から範囲内に入っており、当該サンプルタイミングでは電流範囲３０の範囲内に入った状態を維持しているのを検出したことを意味しているのか否かを調べる。

そして、電圧指令補正手段７ａは、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が、当該サンプルタイミングにて初めて電流範囲３０の範囲外から範囲内に入ったと判定した場合（ＳＴ１４：Ｙｅｓ）は、電流範囲３０の範囲外から範囲内に入った時刻を第１の時刻（図３に示す符号３２，３４）として検出し、ＳＴ１５，ＳＴ１６の各処理を実行する。ＳＴ１５とＳＴ１６の処理順序は、入れ替わってもよいが、ＳＴ１５では、１サンプリング前の出力電流ｉｘの検出値ｉｘ［Ｎ−１］の極性を極性設定信号ｓｉｇｎに記録し、ＳＴ１６では、電流範囲３０の範囲外から範囲内に入った時刻である第１の時刻（図３に示す符号３２，３４）において、交流電圧指令ｖｘ＊を補正する補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を次のようにして設定する。

出力電流ｉｘの零クロス近傍において発生するデッドタイムに起因する交流電圧指令ｖｘ＊と電力変換手段３からの出力電圧ｖｘとの電圧誤差は、主に出力電流ｉｘの極性と逆極性の電圧で発生するので、精度良く電圧補正を行うには、図３において、出力電流ｉｘの零クロス３１の前後において、出力電流ｉｘの極性と同一の極性を有する補正電圧Δｖｘを交流電圧指令ｖｘ＊に加算すれば良い。つまり、出力電流ｉｘの零クロス３１は、理想的な補正電圧極性切換時刻である。ＳＴ１６では、このことを踏まえ、第１の時刻３２，３４において、出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻、すなわち出力電流ｉｘの零クロス３１を、第１の時刻３２と周波数ｆと出力電流ｉｘとに基づいて求め、出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１のタイミングに合わせるように、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定する。

この補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定では、まず、第１の時刻３２，３４から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの時間変化量ないしは位相変化量を正確に求める必要があるので、次のように理論値として求める。

図３において、出力電流ｉｘが正極性である場合にその値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の範囲外から範囲内へ入る場合の第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの位相変化量θａは、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と上限値ΔＩ１とを式（１）に適用して得られる。なお、式（１）を求めるにあたり、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの期間は、交流の周期に対し十分短いと仮定した。

そして、式（１）を用いて得られる位相変化量θａから、周波数ｆでの第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻３１までに変化する時間変化量ｔａへの換算を行うと、式（２）が得られる。ただし、πは円周率を表す。

なお、出力電流ｉｘが負極性である場合にその値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の範囲外から範囲内へ入る場合の第１の時刻３４から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの位相変化量θｂを求める式は、式（１）中の上限値ΔＩ１を下限値−ΔＩ２に置き換えた式となり、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる電流零クロス３１までの時間変化量ｔｂを求める式は、式（２）中のθａをθｂに、上限値ΔＩ１を下限値−ΔＩ２にそれぞれ置き換えた式となる。

補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定は、式（１）または式（２）を用いて行うことができる。まず、式（２）を用いて設定する方法を説明する。すなわち、出力電流ｉｘが正極性である場合に第１の時刻３２を時刻ｔ１とし、この時刻ｔ１を基準に、式（２）で求まる時間変化量ｔａの後の時刻ｔ１＋ｔａを、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２として設定する。出力電流ｉｘが負極性である場合は、第１の時刻３４を時刻ｔ１とし、時間変化量ｔｂの後の時刻ｔ１＋ｔｂを、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２として設定する。このような方法で補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定すれば、出力電流ｉｘの極性が切り換わる零クロス３１の時刻に補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を精度良く合わせることができる。なお、以降では、第１の時刻は、区別する必要のない限り、符号３２のみで示す。

次に、式（１）を用いた設定方法について説明する。この場合は、第１の時刻３２である時刻ｔ１を任意の位相に換算し、時間経過を位相変化として捉えることを繰り返し実行し、式（１）にて得られる位相変化量θａを確認できた位相での時刻を補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻として設定する。位相変化量θｂを用いる場合も同様である。

例えば、出力電流ｉｘが正極性である場合に、第１の時刻３２である時刻ｔ１における位相を０と設定すれば、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２に対応する位相は、式（１）で得られる位相変化量θａとなる。そこで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間における任意の時刻をｔｘとすると、時刻ｔｘにおける位相θｘは、周波数ｆを用いて表記すると、θｘ＝２πｆ・（ｔｘ−ｔ１）となる。なお、周波数ｆは、一定と仮定している。この任意の時刻ｔｘにおける位相θｘを逐次求めることによって時間経過を位相変化として捉えることを位相θｘと位相変化量θａとが一致するまで繰り返し実行する。位相θｘと位相変化量θａとが一致すれば、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻ｔ２に達したと判断できるので、位相θｘと位相変化量θａとが一致した時刻ｔ２を、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻として設定する。

このように、式（１）を用いた設定方法では、式（２）による換算を要せずに、式（２）を用いた設定方法と同様の精度で補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定することができる。なお、第１の時刻３２における位相を０ではなく、出力電流ｉｘあるいは電圧指令ｖｘ＊の位相と同じ値に設定しても良い。この場合は、時間変化を出力電流ｉｘの位相の変化、あるいは、電圧指令ｖｘ＊の位相の変化として捉えることになる。

以上は、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の基本的な設定方法であるが、次に、式（２）を用いる場合の具体的な設定方法の例を２つ示す。まず、式（２）の演算では、分母に周波数ｆ、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が含まれているので、除算を用いた演算が必要である。そこで、制御装置５ａでの演算量を低減することを目的として、電圧指令補正手段７ａに、周波数ｆに応じて変化する補正係数Ｋ１の特性テーブル（図４参照）と、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）に応じて変化する補正係数Ｋ２の特性テーブル（図５参照）とを記憶させ、両方または一方の特性テーブルを式（２）に適用した次の式（３）に基づいて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定する方法を用いても良い。

図４は、周波数ｆに応じて変化する補正係数Ｋ１の特性テーブルの一例である。また、図５は、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）に応じて変化する補正係数Ｋ２の特性テーブルの一例である。式（２）と式（３）から、周波数ｆと補正係数Ｋ１との関係は「Ｋ１＝１／ｆ」となるので、図４に示す理論値の曲線を描く。また、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と補正係数Ｋ２との関係は「Ｋ２＝１／出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）」となるので、図５に示す理論値の曲線を描く。そして、電圧指令補正手段７ａに記憶させるデータ量を低減する目的で、補正係数Ｋ１，Ｋ２に関する特性テーブルを簡単化して、図４または図５に示すような近似直線に置き換えても良い。

次に、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定を簡単化する方法を説明する。これは、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）を補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定に使用することなく、上記の時間変化量ｔａを周波数ｆから求める方法である。

例えば、出力電流ｉｘ（三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）を、周波数ｆと電圧指令ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に対する三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの位相とに基づき磁束を発生させるのに必要な励磁電流ｉｄ（ｄ軸電流）と、交流負荷２ａが回転機の場合の負荷トルクに比例するトルク電流ｉｑ（ｑ軸電流）とに公知のベクトル演算を用いて分割すると、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と励磁電流ｉｄ及びトルク電流ｉｑとの関係は、式（４）で表される。

交流負荷２ａが誘導機の場合は、励磁電流ｉｄは、無負荷運転の場合に流れる一定電流値（この値をｉｄ０とする）に設定すれば良い。この一定電流値ｉｄ０は、各々の回転機（誘導機）に固有の値で既知の定数である。この場合、励磁電流ｉｄが一定電流値ｉｄ０となることから、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）は、交流負荷（誘導機）２ａから発生するトルクに応じて流れるトルク電流ｉｑによって変化する。しかし、ここでは、トルク電流ｉｑの変化を周波数ｆに依存する値と見なし、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）、励磁電流ｉｄ、トルク電流ｉｑ等、出力電流ｉｘから求まる電流に関する情報を用いずに、周波数ｆに基づいて前記の時間変化量ｔａを求める方法を以下に示す。

図６は、定格容量が３．７ｋＷ、定格すべり周波数が３Ｈｚの誘導機において、●印で示す無負荷時（ｉｄ＝ｉｄ０，ｉｑ＝０）と、○印で示す定格負荷時（ｉｄ＝ｉｄ０，ｉｑ＝定格トルク電流（力行））との２通りの駆動条件における周波数ｆに対する時間変化量ｔａの値をプロットした図である。図６の作成にあたり、上限値ΔＩ１（下限値−ΔＩ２）は、定格電流の６％（一定値）としたが、必ずしも一定値である必要はなく、上限値ΔＩ１（下限値−ΔＩ２）との値が交流負荷（誘導機）２ａの出力状態に応じて逐次変化する場合は、時間変化量ｔａの値を上限値ΔＩ１に応じて、時間変化量ｔｂの値を下限値−ΔＩ２に応じて、それぞれ調整すれば良い。

図６に○印で示す定格負荷時において、周波数ｆが定格すべり周波数３Ｈｚ以下になる範囲もプロットしてあるが、実際の誘導機では、定格すべり周波数が３Ｈｚならば、定格力行負荷時の周波数ｆは３Ｈｚ以上となるので、周波数ｆが定格すべり周波数（３Ｈｚ）以下の範囲で、定格力行負荷駆動はできない。したがって、周波数ｆが定格すべり周波数（３Ｈｚ）以下の範囲では、負荷が小さくなり、トルク電流ｉｑも定格トルク電流よりも小さくなる。すなわち、負荷駆動時において、負荷は定格よりも小さくなるので、図６に○印で示す定格負荷時の特性よりも時間変化量ｔａは大きくなり、より●印で示す無負荷時の特性に近づく。

そこで、具体的な実施においては、概ね無負荷時と定格負荷時の各々の特性からの誤差が小さくなるように、図６に黒□印で示す近似折れ線を設定し、電圧指令補正手段７ａに周波数ｆに対して変化するような時間変化量ｔａの特性テーブルを記憶させ、その特性テーブルから周波数ｆに応じて時間変化量ｔａを求めるようにする。

このようにすれば、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）、励磁電流ｉｄ、トルク電流ｉｑ等、出力電流ｉｘから求まる電流に関する情報を用いることなく、周波数ｆを用いて時間変化量ｔａを求めることができ、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を設定することができる。

なお、図６に黒□印で示す近似折れ線は、●印で示す無負荷時と○印で示す定格負荷時との各々の特性からの誤差が小さくなるような設定としたが、必ずしも前記近似折れ線を求める基準は、無負荷時、あるいは、定格負荷時でなくても良く、負荷範囲に応じて前記近似折れ線を求める基準を変えても良い。また、前記近似折れ線は、電圧指令補正手段７ａの記憶容量に応じて、データ点数を増やし、近似曲線としても良い。さらに、式（１）を用いて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を位相変化量θａで設定する場合は、前記近似折れ線から求めた時間変化量ｔａからθａ＝２πｆｔａの関係を用いて換算すれば良い。

そして、時間変化量ｔａを、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）、励磁電流ｉｄ、トルク電流ｉｑ等、出力電流ｉｘから求まる電流に関する情報を用いずに、周波数ｆを用いて求めることによって、制御装置５ａで行う演算量を低減できるので、制御装置５ａに格納するマイクロコンピュータをはじめとする計算機の負荷を低減できる効果が得られる。以上が、ＳＴ１６における補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定方法である。設定を終了すると、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、必要な更新処理を実行して次のサンプルタイミングでの処理に移行する。

一方、ＳＴ１４において、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が当該サンプルタイミングでは電流範囲３０の範囲内に入った状態を維持していると判定した場合（ＳＴ１４：Ｎｏ）は、電圧指令補正手段７ａは、上記したように既に補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻は設定されているので、その補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過したか否かを判定する（ＳＴ１７）。

その結果、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過していない場合（ＳＴ１７：Ｎｏ）は、補正電圧Δｖｘの極性切換を行わないので、補正電圧Δｖｘの極性を第１の時刻３２以前と同じ極性に合わせる。すなわち、ＳＴ１５にて極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録した極性と今回の補正電圧Δｖｘの極性とを合わせる（ＳＴ２０）。終了すると、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、必要な更新処理を実行して次のサンプルタイミングでの処理に移行する。

そして、第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過する直前までの期間が経過したＳＴ１７において、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を経過していると判定すると（ＳＴ１７：Ｙｅｓ）、電圧指令補正手段７ａは、ＳＴ１８とＳＴ１９の各処理を実行する。ＳＴ１８とＳＴ１９の処理順序は、入れ替わってもよいが、ＳＴ１８では、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の外に出るまでの期間における処理として、補正電圧Δｖｘの極性をＳＴ１５にて極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録した極性と反転した極性に設定し、ＳＴ１９では、先に設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻をリセットする。終了すると、ＳＴ２１〜ＳＴ２３の各処理を実行し、必要な更新処理を実行して次のサンプルタイミングでの処理に移行する。

ＳＴ２１〜ＳＴ２３では、次のような処理が行われる。すなわち、ＳＴ２１では、補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜を設定する。交流電圧指令ｖｘ＊と電力変換手段３からの出力電圧ｖｘとの間にデッドタイムに起因して生ずる誤差の大きさ（絶対値）は、理論上、キャリア周波数［Ｈｚ］と電力変換手段３のＤＣリンク電圧［Ｖ］とデッドタイム［ｓｅｃ］との積で得られる。これを踏まえ、これら３者の積から得られた値を｜Ｖｅｒｒ｜とすると、補正電圧の振幅｜Δｖｘ｜を値｜Ｖｅｒｒ｜に基づき設定すれば良い。

ＳＴ２２では、極性設定信号ｓｉｇｎｘに設定した極性を有する電圧振幅｜Δｖｘ｜の補正電圧Δｖｘを交流電圧指令ｖｘ＊に加算し、交流電圧指令ｖｘ＊＊を求める。そしてＳＴ２３では、加算後の交流電圧指令ｖｘ＊＊を電力変換手段３に出力する。

電圧指令補正手段７ａは、以上説明したＳＴ１０〜ＳＴ２３の一連の処理を、ｕ，ｖ，ｗの相毎に逐次実施し、電力変換手段３に、デッドタイムに起因した電圧誤差を補正した交流電圧指令ｖｕ＊＊，ｖｖ＊＊，ｖｗ＊＊をそれぞれ出力する。

次に、図７を参照して電圧指令補正手段７ａが補正電圧の極性を切り換える場面を具体的に説明する。図７では、ＳＴ１０にて電流検出手段４から受け取る一相の出力電流ｉｘと、電圧指令演算手段６ａが出力する一相の交流電圧指令ｖｘ＊と、電圧指令補正手段７ａが上記の手順で定める補正電圧の極性との関係が示されている。出力電流ｉｘと交流電圧指令ｖｘ＊との間には、ある位相差が存在している。

出力電流ｉｘに対して０レベルを含む電流範囲３０がＳＴ１１にて設定されるが、出力電流ｉｘの値と電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２とが一致する時刻３５，３２，３６，３４，３７のうち、時刻３５，３７は、出力電流ｉｘの値が上限値ΔＩ１を超えて電流範囲３０の上方側外部に出る時刻であり、時刻３６は、出力電流ｉｘの値が下限値−ΔＩ２を超えて電流範囲３０の下方側外部に出る時刻である。また、時刻３２は、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の上方側外部から電流範囲３０の内側に入る第１の時刻であり、時刻３４は、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の下方側外部から電流範囲３０の内側に入る第１の時刻である。

期間（１）は、出力電流ｉｘの値が電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の外側に位置している期間である。この期間（１）は、ＳＴ１１にて設定した電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２と、ＳＴ１２で用いる出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値とに基づき判断した時刻３５，３２，３６，３４によって特定され、この期間（１）での補正電圧Δｖｘの極性は、ＳＴ１３にて、ＳＴ１２で用いる出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値と同じ極性に設定される。

期間（２）は、出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値が第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８の直前に到達するまでの期間であり、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８に到達すると、補正電圧Δｖｘの極性の切り換えが行われる。この期間（２）では、ＳＴ１２，ＳＴ１４，ＳＴ１５及びＳＴ１６の各処理が行われる。すなわち、この期間（２）での補正電圧Δｖｘの極性は、ＳＴ１２にて出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値が電流範囲３０の内側に入っていると判断されたが、ＳＴ１４にて出力電流ｉｘの１サンプリング前の値は電流範囲３０の内側に入っていないと判断されたので、期間（１）と同様に、ＳＴ１２で用いる出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値と同じ極性に設定される（ＳＴ１５）。並行して、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８は、第１の時刻３２と周波数ｆと（必ずしも必要ではないが出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値と）に基づき電流零クロス３１に極めて近い時刻に設定される（ＳＴ１６）。先に示した特許文献１，２等では、この期間（２）が存在しないことから誤差補正の精度が良くなかった。

期間（３）は、出力電流ｉｘの今回サンプリング時での値が、補正電圧Δｖｘの極性を切り換えた時刻３８後の電流零クロス３１から電流範囲３０の外に出る時刻３５，３６，３７に到達するまでの期間である。この期間（３）は、ＳＴ１７にて期間（２）の経過が確認されると、補正電圧Δｖｘの極性を期間（１）とは逆の極性に設定し（ＳＴ１８）、並行して、先に定めた補正電圧Δｖｘの極性を切り換えた時刻３８をリセットすることが行われる（ＳＴ１９）。

以上のように、実施の形態１によれば、電力変換手段３とこの電力変換手段３への交流電圧指令を演算出力する電圧指令演算手段６ａとの間に設けた電圧指令補正手段７ａは、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子に与えるデッドタイム電圧に起因して発生する前記電圧指令と電力変換手段３からの出力電圧との誤差を補正する目的で、検出された出力電流に対して零レベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻において、前記第１の時刻と周波数ｆとに基づいて、前記交流電圧指令を補正する補正電圧の極性を切り換える時刻を前記出力電流の零クロスのタイミング（時刻または位相）に設定し、つまり、デッドタイムに起因する電圧誤差を補正する補正電圧の極性切換を前記出力電流の零クロスにおいて実施し、前記出力電流の零クロスの前後において前記出力電流の極性と同極性の補正電圧で前記交流電圧指令の補正を実施するので、前記出力電流の零クロス近傍におけるデッドタイムに起因する前記電圧誤差を精度良く低減することができる。これによって、電力変換器に回転機を接続した場合に、前記出力電流の零クロス近傍での回転ムラを低減できるので、駆動性能が向上する従来にない顕著な効果を奏する。

そして、補正電圧の極性を切り換える時刻を、前記出力電流も加えて求めるようにすれば、前記出力電流の零クロスのタイミングを直接的に求めることができるので、前記出力電流の零クロスを更に精度良く求めることができ、前記出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

また、前記電流範囲は、検出された出力電流に対して零レベルを含む所定の電流範囲として設定する、つまり、検出された出力電流の零レベルから正極側の上限値及び負極側の下限値で囲まれた電流範囲として設定するので、電流零クロス近傍で発生するチャタリング現象による電流極性検出誤りの影響を受けることなく、前記補正電圧の極性を正しく設定できる効果が得られる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図８では、図２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図８に示すように、この実施の形態２による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ１７への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ３０の処理を実施してから、ＳＴ１７に進むようになっている。

ＳＴ３０では、図７を参照して説明すると、第１の時刻３２から補正電圧極性切換時刻３８に至る期間（２）において、出力電流ｉｘの値に応じて補正電圧極性切換時刻３８の補正処理を実施する。なお、出力電流ｉｘの値は、実効値、振幅値、瞬時値のいずれを用いても良い。また、出力電流ｉｘに代えて前記した電流指令ｉｘ＊を用いても良い。

出力電流ｉｘが一定ではなく、その値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化する場合は、その値（実効値Ｉｒｍｓ）は、時間ｔの関数となっている。つまり、Ｉｒｍｓ＝Ｉｒｍｓ（ｔ）となっている。

そこで、この実施の形態２では、この場合は、式（２）の代わりに式（５）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８に到達するまでの時間変化量ｔａを、一定周波数ｆの下で出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）の変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を補正するようにした。但し、式（５）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（補正電圧極性切換時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この実施の形態２によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、検出された出力電流の値に応じて補正電圧の極性を切り換える時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって出力電流が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図９では、図２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図９に示すように、この実施の形態３による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ１７への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ４０の処理を実施してから、ＳＴ１７に進むようになっている。

ＳＴ４０では、図７を参照して説明すると、第１の時刻３２から補正電圧極性切換時刻３８に至る期間（２）において、サンプルタイミング毎の周波数ｆに応じて補正電圧極性切換時刻３８の補正処理を実施する。なお、周波数ｆは、定常状態において、出力電流ｉｘ、電流指令ｉｘ＊、出力電圧ｖｘ、電圧指令ｖｘ＊の周波数と同じであるので、いずれの周波数を用いて補正しても良い。

周波数ｆが一定ではなく、その値が変化する場合は、周波数ｆは、時間ｔの関数となっている。つまり、ｆ＝ｆ（ｔ）となっている。そこで、この実施の形態３では、この場合は、式（２）の代わりに式（６）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８に到達するまでの時間変化量ｔａを、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が一定であるとしてサンプルタイミング毎の周波数ｆの変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を補正するようにした。但し、式（６）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（補正電圧極性切換時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この形態の実施３によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、周波数の変化に応じて補正電圧の極性を切り換える時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって周波数が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４による電力変換器の構成を示すブロック図である。なお、図１０では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。

図１０に示すように、この実施の形態４による電力変換器１ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、交流負荷２ａに代えてその一例として回転機２ｂが設けられ、また、制御装置５ａに代えて制御装置５ｂが設けられている。制御装置５ｂでは、符号を変えた電圧指令演算手段６ｂ及び電圧指令補正手段７ｂにトルク指令τ＊を与えるトルク指令設定手段８が設けられている。

この実施の形態４では、電圧指令補正手段７ｂは、図２のＳＴ１６に相当する処理として、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を第１の時刻３２と周波数ｆとトルク指令τ＊とに基づいて設定する処理（１）と、図８のＳＴ３０または図９のＳＴ４０に相当する処理として、実施の形態１（図２）に示す方法で設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８をトルク指令τ＊に応じて補正する処理（２）との双方またはいずれか一方を行うようになっている。ここでは、双方を実施する場合について説明する。

まず、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を第１の時刻３２と周波数ｆとトルク指令τ＊とに基づいて設定する処理（１）について説明する。実施の形態１では、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）と励磁電流ｉｄ及びトルク電流ｉｑとの関係が式（４）で表されることを示したが、トルク電流ｉｑと回転機２ｂの負荷トルクτとの関係は式（７）で表される。但し、式（７）に示すＫｔは、回転機２ｂ固有のトルク定数である。

回転機２ｂが誘導機の場合は、励磁電流ｉｄを実施の形態１にて説明したように、各々の回転機に固有の固定値に設定し、また回転機２ｂが永久磁石同期機の場合は、励磁電流ｉｄを０に設定し、公知の最大効率制御方式などによって励磁電流ｉｄを一定値に制御する。そして、図１０に示す電力変換器１ｂにおいて、回転機２ｂの負荷トルクτがトルク指令τ＊に一致するように制御されているとすると、式（４）と式（７）とから次の式（８）の関係が成り立つ。

式（８）において、変数はトルク指令τ＊のみであるので、トルク指令τ＊に応じて出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化する。このことから、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を設定しても、図２のＳＴ１６にて説明した出力電流ｉｘに応じて設定する場合と同様の精度で、出力電流の零クロス３１を求めて切換時刻３８を設定することができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を精度よく低減できる。

なお、処理（１）では、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を設定する方法を示したが、その他、例えば回転機２ｂの負荷トルクτを何らかの方法で検出し、負荷トルクτに応じて調整する、あるいは、式（４）または式（７）に基づきトルク電流ｉｑを求め、そのトルク電流ｉｑに応じて設定する方法でも良い。

次に、実施の形態１（図２）に示す方法で設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８をトルク指令τ＊に応じて補正する処理（２）について説明する。出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）は、式（８）に示す関係で、トルク指令τ＊に応じて変化するので、上記処理（１）にて説明したこの実施の形態４による方法によって設定した補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を、図２のＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、トルク指令τ＊に応じて補正してからＳＴ１７の処理に進むようにする。

これによれば、補正電圧の極性を切り換える前に、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻をサンプルタイミング毎に逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、実施の形態２，３と同様に、負荷変動、速度変動によって出力電流が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

なお、処理（２）では、トルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻を補正する方法を示したが、その他、例えば回転機２ｂの負荷トルクτを何らかの方法で検出し、負荷トルクτに応じて補正する、あるいは、式（４）または式（７）に基づきトルク電流ｉｑを求め、そのトルク電流ｉｑに応じて補正する方法でも良い。

図１１は、以上説明した処理（１）と処理（２）の双方を図２に取り込んだこの実施の形態３による電圧指令補正手段７ｂの補正動作手順を説明するフローチャートである。図１１において、図２に示したＳＴ１６に代えたＳＴ５０では、処理（１）にて説明した方法でトルク指令τ＊に応じて補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を設定する。また、ＳＴ１４とＳＴ１７との間に設けたＳＴ５１では、処理（２）にて説明した方法で、トルク指令τ＊に応じて、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を補正する。

以上のように、この実施の形態４によれば、トルク指令に応じて、実施の形態１と同様の精度で、出力電流の零クロス３１を求めることができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を精度よく低減できる。また、実施の形態２，３と同様に、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができるので、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態５．
図１２は、この発明の実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図１２では、図２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。

この実施の形態５による電力変換器は、構成要素は、図１（実施の形態１）に示した電力変換器１ａあるいは図１０（実施の形態４）に示した電力変換器１ｂと同様であるが、この実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、電圧指令補正手段７ａ，７ｂとは、若干異なる動作を行う。すなわち、図１２において、この実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図２（図１１）に示した処理手順において、ＳＴ１６（ＳＴ５０）の処理に代えてＳＴ６０の処理を行い、ＳＴ１７に代えてＳＴ６１の処理を行い、ＳＴ１８に代えてＳＴ６２の処理を行い、ＳＴ１９に代えてＳＴ６３の処理を行うようになっている。

ＳＴ６０では、実施の形態１にて説明した交流電圧指令ｖｘ＊を補正する補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻の設定方法と同じ方法を用いて第２の時刻を設定する。ＳＴ６１では、第２の時刻を経過したか否かを判定する。ＳＴ６２では、交流電圧指令ｖｘ＊の極性を極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録する。ＳＴ６３では、第２の時刻をリセットする。

すなわち、この実施の形態５による電圧指令補正手段は、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が、当該サンプルタイミングにて初めて電流範囲３０の範囲外から範囲内に入ったと判定した場合（ＳＴ１４：Ｙｅｓ）は、ＳＴ１５、ＳＴ６０の各処理を実行し、ＳＴ２１に進む。ＳＴ１５とＳＴ６０の処理順序は、入れ替わってもよいが、ＳＴ１５では、１サンプリング前の出力電流ｉｘの検出値ｉｘ［Ｎ−１］の極性を極性設定信号ｓｉｇｎに記録し、ＳＴ６０では、電流範囲３０の範囲外から範囲内に入った時刻である第１の時刻（図３に示す符号３２，３４）において、実施の形態１にて説明した交流電圧指令ｖｘ＊を補正する補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻（図７に示す符号３８）の設定方法と同じ方法で第２の時刻を設定する。

また、ＳＴ１４において、この実施の形態５による電圧指令補正手段は、当該サンプルタイミングにて検出された出力電流ｉｘの値が、当該サンプルタイミングでは電流範囲３０の範囲内に入った状態を維持していると判定した場合（ＳＴ１４：Ｎｏ）は、上記したように既に第２の時刻は設定されているので、その第２の時刻を経過したか否かを判定する（ＳＴ６１）。

その結果、第２の時刻を経過していない場合（ＳＴ６１：Ｎｏ）は、補正電圧Δｖｘの極性切換を行わないので、補正電圧Δｖｘの極性を第１の時刻３２以前と同じ補正電圧Δｖｘの極性に合わせる。すなわち、ＳＴ１５にて極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録した極性と補正電圧Δｖｘの極性とを一致させる（ＳＴ２０）。

そして、第１の時刻３２以降、第２の時刻を経過する直前までの期間が経過したＳＴ６１において、第２の時刻を経過していると判定すると（ＳＴ６１：Ｙｅｓ）、この実施の形態５による電圧指令補正手段は、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が電流範囲３０の外に出るまでの期間における処理として、交流電圧指令ｖｘ＊の極性を極性設定信号ｓｉｇｎｘに記録する（ＳＴ６２）。つまり、補正電圧Δｖｘの極性を交流電圧指令ｖｘ＊の極性に合わせる。そして、先に設定した第２の時刻をリセットする（ＳＴ６３）。

次に、図１３は、図１２に示す補正処理にて実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。なお、図１３では、図７に示したのと同様の内容が示されている。異なる点は、図７に示した補正電圧極性切換時刻３８が、図１３では、第２の時刻４０となっている点と、期間（３）での補正電圧Δｖｘの極性が、図７では期間（１）で設定する極性を反転した極性であるのに対し、図１３では、交流電圧指令ｖｘ＊の極性と同じである点である。

この実施の形態５による処理手順では、出力電流ｉｘの値が第２の時刻４０に到達しているか否かを判断するときに、第２の時刻４０における補正電圧Δｖｘの極性及び交流電圧指令ｖｘ＊の極性を比較する。その結果、交流電圧指令ｖｘ＊の極性が反転している場合には、第２の時刻４０を経過すると補正電圧Δｖｘの極性が切り換わる。一方、同一極性の場合には、交流電圧指令ｖｘ＊の極性が切り換わる時に補正電圧Δｖｘの極性が切り換わる。そのため、第２の時刻４０に対し補正電圧Δｖｘの極性を切り換える動作が遅れる。これによって、出力電流ｉｘと交流電圧指令ｖｘ＊（出力電圧ｖｘ）との位相差が大きい場合に、実施の形態１や実施の形態４と同様に、出力電流ｉｘの零クロス近傍で補正電圧Δｖｘの極性を切り換えることができる。

したがって、この実施の形態５によれば、出力電流と交流電圧指令（出力電圧）との位相差が大きい場合に、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を低減できるので、回転機を接続した場合に、回転ムラを低減でき、駆動性能が向上する効果が得られる。

実施の形態６．
図１４は、この発明の実施の形態６による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図１４では、図１２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態１４に関わる部分を中心に説明する。

図１４に示すように、この実施の形態６による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図１２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ６１への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ７０の処理を実施してから、ＳＴ６１に進むようになっている。

ＳＴ７０では、図１３を参照して説明すると、第１の時刻３２から第２の４０に至る期間（２）において、出力電流ｉｘの値に応じて第２の時刻４０の補正処理を実施する。なお、出力電流ｉｘの値は、実効値、振幅値、瞬時値のいずれを用いても良い。また、出力電流ｉｘに代えて前記した電流指令ｉｘ＊を用いても良い。

出力電流ｉｘの値に応じた第２の時刻４０の補正は、図８におけるＳＴ３０にて説明した補正電圧切換時刻の補正方法と同様の考えで実施できる。すなわち、出力電流ｉｘが一定ではなく、その値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化する場合は、同様に式（５）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から第２の時刻４０に到達するまでの時間変化量ｔａを、一定周波数ｆの下で出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）の変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき第２の時刻４０を補正する。但し、式（５）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（第２の時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この実施の形態６によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、検出された出力電流の値に応じて第２の時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって出力電流が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態７．
図１５は、この発明の実施の形態７による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。なお、図１５では、図１２に示した処理手順と同一ないしは同等である処理手順には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態７に関わる部分を中心に説明する。

図１５に示すように、この実施の形態７による電力変換器が備える電圧指令補正手段は、図１２に示した処理手順において、ＳＴ１４からＳＴ６１への移行過程において、ＳＴ１４での判定が否定（Ｎｏ）の場合に、ＳＴ８０の処理を実施してから、ＳＴ６１に進むようになっている。

ＳＴ８０では、図１３を参照して説明すると、第１の時刻３２から第２の時刻４０に至る期間（２）において、サンプルタイミング毎の周波数ｆに応じて第２の時刻４０の補正処理を実施する。なお、周波数ｆは、定常状態において、出力電流ｉｘ、電流指令ｉｘ＊、出力電圧ｖｘ、電圧指令ｖｘ＊の周波数と同じであるので、いずれの周波数を用いて補正しても良い。

周波数ｆに応じた第２の時刻４０の補正は、図９におけるＳＴ４０にて説明した補正電圧切換時刻の補正方法と同様の考えで実施できる。すなわち、周波数ｆが一定ではなく、その値が変化する場合は、同様に式（６）を用いて、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が第１の時刻３２から第２の時刻４０に到達するまでの時間変化量ｔａを、出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が一定であるとしてサンプルタイミング毎の周波数ｆの変化を逐次積算する形で演算し、その演算結果に基づき第２の時刻４０を補正する。但し、式（６）に示す時刻ｔｘは、時刻ｔ１（第１の時刻）から時刻ｔ２（第２の時刻）間に存在する任意の時刻である。

以上のように、この形態の実施７によれば、補正電圧の極性を切り換える前に、周波数の変化に応じて第２の時刻を逐次補正し、それに基づき補正電圧の極性を切り換えるので、負荷変動、速度変動によって周波数が変動した場合においても、補正電圧の極性をより精度良く切り換えることができ、出力電流の零クロス近傍での電圧誤差を更に低減できる効果が得られる。

実施の形態８．
この実施の形態８では、図１６と図１７を参照して、以上説明した電圧指令補正手段がその生成する補正電圧の振幅を調整する方法について説明する。なお、図１６は、この発明の実施の形態８として、補正電圧の振幅調整を行う必要性を説明する図である。図１７は、補正電圧の振幅調整で用いる補正電圧の振幅と出力電流の値との関係特性テーブルの一例を示す図である。

実施の形態１にて説明したように、電圧指令演算手段６ａが出力する交流電圧指令ｖｘ＊と電力変換手段３の出力電圧ｖｘとの間に生ずるデッドタイムに起因する誤差の大きさ（絶対値）は、理論上、キャリア周波数［Ｈｚ］と電力変換手段３のＤＣリンク電圧［Ｖ］とデッドタイム［ｓｅｃ］との積｜Ｖｅｒｒ｜で得られる。しかし、前記の理論の前提には、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子の実際にオン・オフ動作するタイミングが、駆動信号が指定する所望のタイミングと一致しているとの仮定がある。

図１６では、駆動信号である上下のアームＯＮ信号と実際に行われる上下アームのＯＮ動作との関係、及び、設定したデッドタイム４２と実際に発生するデッドタイム４３との関係が示されている。図１６に示すように、デッドタイム４２，４３は、上アームのオフ動作時と下アームのオン動作時との間の時間間隔として規定される。

電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子には、スイッチング遅れがあるので、図１６に示すように、駆動信号である上下のアームＯＮ信号が指定するオン（ＯＮ）・オフ（ＯＦＦ）の動作タイミングに対して、実際に行われる上下アームのオン・オフの動作タイミングがスイッチング時間だけ遅れる。このスイッチング遅れの時間は、オン動作時とオフ動作時とで異なることが多く、また、出力電流ｉｘの大きさによって変化する。そのため、設定したデッドタイム４２と実際に発生するデッドタイム４３との間には、図１６に示すように、誤差が発生する。

したがって、積｜Ｖｅｒｒ｜と同じ大きさに補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜を設定すると、実際に発生している電圧誤差に対し、補正過剰または補正不足になることがあり、電圧補正による誤差が生じる。

そこで、電圧補正による誤差を低減するため、例えば図１７に示すように、予め出力電流ｉｘに応じて変化する補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜の特性テーブルを電圧指令補正手段７ａ，７ｂに記憶させ、補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜をサンプルタイミング毎の出力電流ｉｘに応じて逐次演算して調整できるようにする。

このようにすれば、補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜をサンプルタイミング毎に最適値に調整できるので、電力変換手段３を構成する上下アームのパワーデバイス素子のスイッチング遅れに起因する補正電圧の振幅誤差を低減でき、電圧誤差の補正精度が更に向上する。なお、出力電流ｉｘの代わりに電流指令ｉｘ＊を用いて図１７に示すような特性テーブルに作成し、電流指令ｉｘ＊に応じて補正電圧Δｖｘの振幅｜Δｖｘ｜を調整することでも良い。

次に、図２、図８、図９、図１１、図１２、図１４及び図１５おけるＳＴ１１の処理では、各種の態様を採ることができるので、図３を参照して、それらを以下にまとめて説明する。

（Ａ）ＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、出力電流ｉｘに応じて調整・設定しても良い。実施の形態１では、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８は、第１の時刻３２と式（１）〜式（３）の何れかの式とに基づいて調整すれば良いことを示した。しかし、式（１）または式（２）を適用して求めた第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる零クロス３１までの期間は、前記した通り交流の周期に対し十分短いと仮定の上で求めた理論時間である。

このことから、出力電流ｉｘが小さい場合には、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を小さくするように調整・設定し、第１の時刻３２から補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８までの期間を交流の周期に対し長くならないようにするのが望ましい。

そこで、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２をサンプルタイミング毎の出力電流ｉｘに応じて逐次演算して増減調整し電流範囲３０を設定すれば、出力電流ｉｘの値に関係なく、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻である零クロス３１までの期間が交流の周期に対し長くなり過ぎず、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を精度良く零クロス３１に設定できるような、最適な上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を有する電流範囲３０を調整・設定することができる。

なお、電流範囲３０の上限値ΔＩ１と下限値−ΔＩ２とを調整する際の出力電流ｉｘの値は、実効値、振幅値、瞬時値のいずれでも良い。あるいは、電流指令ｉｘ＊を用いても良い。

（Ｂ）ＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、周波数ｆに応じて調整・設定しても良い。この場合、周波数ｆは、定常状態において、出力電流ｉｘ、電流指令ｉｘ＊、出力電圧ｖｘ、電圧指令ｖｘ＊の周波数と同じであるので、いずれの周波数を用いても良い。

例えば、電圧指令演算手段６ａ，６ｂを交流電圧指令ｖｘ＊と周波数ｆの比が一定になるように制御すると、周波数ｆが大きくなるのに従って出力電圧ｖｘも大きくなる。それに対し、補正電圧Δｖｘは、周波数ｆに関係なく、ほぼ一定値となるので、相対的に出力電圧ｖｘに対する補正電圧Δｖｘが小さくなる。したがって、補正電圧Δｖｘの極性が切り換わる時刻３８において、補正電圧Δｖｘの変化量が小さくなり、出力電流ｉｘの変化が小さく、電流の零クロス３１近傍で電流チャタリング現象が発生し易い傾向にある。

そこで、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を、サンプルタイミング毎の例えば交流電圧指令ｖｘ＊の周波数ｆに応じて逐次演算して増減調整し電流範囲３０を設定すれば、周波数ｆが大きくなるのに従って電流範囲３０を広げるように調整することができるので、電流の零クロス３１で発生するチャタリング現象を抑えることができる。

（Ｃ）ＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、一定値に設定しても良い。この場合、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の値は、同じ一定値に設定にしても良いし、電流検出手段４の性能によって出力電流ｉｘにオフセットが上乗せされて検出されることがあることを鑑み、上限値ΔＩ１と下限値−ΔＩ２の各値は、各々異なる値に設定しても良い。

電流検出手段４によって出力電流ｉｘにオフセットが重畳されて検出される現象によって、あるいは、電流の零クロス３１近傍の電流チャタリング現象によって、出力電流ｉｘの極性が誤って検出されることのないような電流範囲３０を予め測定等によって求めておき、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の各値を設定することが望ましい。

また、出力電流ｉｘの極性の誤検出がないような電流範囲３０と、電力変換器１ａ，１ｂの定格、あるいは、交流負荷２ａ，２ｂの定格との関係が分かれば、これらの定格を基準に上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２の各値を設定しても良い。

このように電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を一定値にすると、上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を一度電圧指令補正手段７ａ、７ｂに記憶させれば、電力変換器１ａ，１ｂの動作中、電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を常に演算する必要がなくなる。したがって、電力変換器１ａ，１ｂの制御装置５ａ，５ｂで行う演算量を低減でき、制御装置５ａ，５ｂに格納するマイクロコンピュータをはじめとする計算機の負荷を低減することができる。

（Ｄ）実施の形態４では、トルク指令τ＊に応じて出力電流ｉｘの値（実効値Ｉｒｍｓ）が変化することを式（８）によって示した。このことから、図１１（実施の形態４）におけるＳＴ１１にて設定する電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２は、サンプルタイミング毎のトルク指令τ＊に応じて逐次演算して調整・設定しても良い。

この方法によっても、第１の時刻３２から出力電流ｉｘの極性が切り換わる時刻である零クロス３１までの期間が交流の周期に対し長くなり過ぎず、補正電圧Δｖｘの極性を切り換える時刻３８を精度良く電流零クロス３１の近傍に設定できるような、最適な上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を有する電流範囲３０を調整・設定することができる。

なお、図１１（実施の形態４）におけるＳＴ５０，ＳＴ４１と同様に、トルク指令τ＊に代えて、回転機２ｂの負荷トルクτを何らかの方法で検出し、負荷トルクτに応じて調整する、あるいは、式（４）または式（７）に基づきトルク電流ｉｑを求め、そのトルク電流ｉｑに応じて電流範囲３０の上限値ΔＩ１及び下限値−ΔＩ２を調整しても良い。

以上のように、この発明にかかる電力変換器は、出力電流の零クロス近傍における値デッドタイムに起因する電圧誤差を少なくして電力変換手段が交流電圧指令の通りに交流電力を出力する電力変換器として有用である。

図１は、この発明の実施の形態１による電力変換器の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図３は、図２に示すＳＴ１０〜ＳＴ１６での処理内容を説明する図である。 図４は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる周波数と補正係数Ｋ１との関係特性テーブルの一例を示す図である。 図５は、図２に示すＳＴ１６の処理で用いる出力電流と補正係数Ｋ２との関係特性テーブルの一例を示す図である。 図６は、図２に示すＳＴ１６の処理において負荷が誘導機である場合に用いる周波数と時間変化量ｔａとの関係特性テーブルの一例を示す図である。 図７は、図２に示す補正処理によって実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。 図８は、この発明の実施の形態２による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図９は、この発明の実施の形態３による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１０は、この発明の実施の形態４による電力変換器の構成を示すブロック図である。 図１１は、図１０に示す電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１２は、この発明の実施の形態５による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１３は、図１２に示す補正処理にて実現されるデッドタイムに起因する電圧誤差の補正動作をまとめて説明するタイムチャートである。 図１４は、この発明の実施の形態６による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１５は、この発明の実施の形態７による電力変換器が備える電圧指令補正手段の補正動作手順を説明するフローチャートである。 図１６は、この発明の実施の形態８として、補正電圧の振幅調整を行う必要性を説明する図である。 図１７は、補正電圧の振幅調整で用いる補正電圧の振幅と出力電流の値との関係特性テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 電力変換器
２ａ 交流負荷
２ｂ 交流負荷の一例としての回転機
３ 電力変換手段
４ 電流検出手段
５ａ，５ｂ 制御装置
６ａ，６ｂ 電圧指令演算手段
７ａ，７ｂ 電圧指令補正手段
８ トルク指令設定手段

Claims (16)

1. 入力する交流電圧指令に従って交流負荷に供給する交流電力を生成する電力変換手段と、前記電力変換手段に与えるべき周波数ｆの交流電圧指令を演算する電圧指令演算手段と、前記電力変換手段が前記交流負荷に供給する交流電力における電流成分である出力電流を得る電流検出手段とを備える電力変換器において、
   前記電力変換手段と前記電圧指令演算手段との間に、前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令を補正する補正電圧を演算し、該補正電圧を前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令に加算して前記電力変換手段に与える電圧指令補正手段を設け、
   前記電圧指令補正手段は、前記出力電流に対してそのゼロレベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻に、前記第１の時刻と前記周波数ｆとを用いて前記出力電流の零クロスタイミングを求め、その求めた前記零クロスタイミングに前記補正電圧の極性を切り換える時刻を設定することを特徴とする電力変換器。
2. 前記電圧指令補正手段は、前記出力電流の零クロスタイミングを前記第１の時刻と前記周波数ｆと更に前記出力電流とを用いて求めることを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
3. 前記電圧指令補正手段は、前記電流範囲の前記ゼロレベルに対して正極側の上限値及び負極側の下限値を、前記出力電流に応じて調整・設定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
4. 前記電圧指令補正手段は、前記電流範囲の前記ゼロレベルに対して正極側の上限値及び負極側の下限値を、前記周波数ｆに応じて調整・設定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
5. 前記電圧指令補正手段は、前記電流範囲の前記ゼロレベルに対して正極側の上限値及び負極側の下限値を、一定値に調整・設定することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
6. 前記電圧指令補正手段は、前記第１の時刻以降、前記補正電圧の極性を切り換える時刻に到達するまでの期間において、前記補正電圧の極性を切り換える時刻を前記出力電流に応じて補正することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
7. 前記電圧指令補正手段は、前記第１の時刻以降、前記補正電圧の極性を切り換える時刻に到達するまでの期間において、前記補正電圧の極性を切り換える時刻を前記周波数ｆに応じて補正することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
8. 前記電圧指令補正手段は、前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令を補正する前記補正電圧を演算する際に、前記補正電圧の振幅を前記出力電流に応じて調整することを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。
9. 入力する交流電圧指令に従って交流負荷である回転機に供給する交流電力を生成する電力変換手段と、前記電力変換手段に与えるべき周波数ｆの交流電圧指令を前記回転機の制御パラメータを与えるトルク指令に従って演算する電圧指令演算手段と、前記トルク指令を発生するトルク指令設定手段と、前記電力変換手段が前記回転機に供給する交流電力における電流成分である出力電流を得る電流検出手段とを備える電力変換器において、
   前記電力変換手段と前記電圧指令演算手段との間に、前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令を補正する補正電圧を演算し、該補正電圧を前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令に加算して前記電力変換手段に与える電圧指令補正手段を設け、
   前記電圧指令補正手段は、前記出力電流に対してそのゼロレベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻に、前記第１の時刻と前記周波数ｆと前記トルク指令とを用いて前記出力電流の零クロスタイミングを求め、その求めた前記零クロスタイミングに前記補正電圧の極性を切り換える時刻を設定することを特徴とする電力変換器。
10. 入力する交流電圧指令に従って交流負荷に供給する交流電力を生成する電力変換手段と、前記電力変換手段に与えるべき周波数ｆの交流電圧指令を演算する電圧指令演算手段と、前記電力変換手段が前記交流負荷に供給する交流電力における電流成分である出力電流を得る電流検出手段とを備える電力変換器において、
    前記電力変換手段と前記電圧指令演算手段との間に、前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令を補正する補正電圧を演算し、該補正電圧を前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令に加算して前記電力変換手段に与える電圧指令補正手段を設け、
    前記電圧指令補正手段は、前記出力電流に対してそのゼロレベルを含む所定の電流範囲を設け、前記出力電流の値が前記電流範囲の外部から内部に入る第１の時刻に、前記第１の時刻と前記周波数ｆとを用いて前記出力電流の零クロスタイミングを求め、求めた前記零クロスタイミングに第２の時刻を設定し、前記第２の時刻における前記補正電圧の極性と前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令の極性とが異なる場合は前記第２の時刻で前記補正電圧の極性を切り換える一方、前記第２の時刻における前記補正電圧の極性と前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令の極性とが同一の場合は前記電圧指令演算手段が求めた交流電圧指令の極性が切り換わる時に前記補正電圧の極性を切り換えることを特徴とする電力変換器。
11. 前記電圧指令補正手段は、前記出力電流の零クロスタイミングを前記第１の時刻と前記周波数ｆと更に前記出力電流とを用いて求めることを特徴とする請求項１０に記載の電力変換器。
12. 前記電圧指令補正手段は、前記電流範囲の前記ゼロレベルに対して正極側の上限値及び負極側の下限値を、前記出力電流に応じて調整・設定することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換器。
13. 前記電圧指令補正手段は、前記電流範囲の前記ゼロレベルに対して正極側の上限値及び負極側の下限値を、前記周波数ｆに応じて調整・設定することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換器。
14. 前記電圧指令補正手段は、前記電流範囲の前記ゼロレベルに対して正極側の上限値及び負極側の下限値を、一定値に調整・設定することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換器。
15. 前記電圧指令補正手段は、前記第１の時刻以降、前記第２の時刻に到達するまでの期間において、前記補正電圧の極性を切り換える時刻を前記出力電流に応じて補正することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換器。
16. 前記電圧指令補正手段は、前記第１の時刻以降、前記第２の時刻に到達するまでの期間において、前記補正電圧の極性を切り換える時刻を前記周波数ｆに応じて補正することを特徴とする請求項１０に記載の電力変換器。

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