誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法
【課題】誘導電動機を安定に動作するよう制御するための誘導電動機制御装置等を提供することである。
【解決手段】ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、交流電源ＶＳが発生する電圧の位相を値θｓｅｔだけ変動させたものに相当する電圧を生成して、この電圧と交流電源ＶＳが発生する電圧との和に相当する電圧を誘導電動機Ｍへと印加する。制御部２００は、電圧検出部ＶＭが検出した負荷電圧の基本波成分の実効値が所定値へと収束するようにθｓｅｔを決定し、このθｓｅｔの値に基づいて各ゲート信号の遷移のタイミングを決定し、各ＭＥＲＳに供給する。
【解決手段】ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、交流電源ＶＳが発生する電圧の位相を値θｓｅｔだけ変動させたものに相当する電圧を生成して、この電圧と交流電源ＶＳが発生する電圧との和に相当する電圧を誘導電動機Ｍへと印加する。制御部２００は、電圧検出部ＶＭが検出した負荷電圧の基本波成分の実効値が所定値へと収束するようにθｓｅｔを決定し、このθｓｅｔの値に基づいて各ゲート信号の遷移のタイミングを決定し、各ＭＥＲＳに供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機を、起動時に過大な電流が流れないようにしつつ安定に動作するよう制御するための手法として、たとえば特許文献１に開示されているものがある。特許文献１の手法は、誘導電動機に印加される負荷電圧を、起動時以降の当該誘導電動機の回転数の増加に追随するように増加させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３３９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の手法によった場合でも、誘導電動機の起動中、その回転数を所望の値に導くことができなくなり、結果として起動に失敗するということがあり得た。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、誘導電動機を安定に動作するよう制御するための誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る誘導電動機制御装置は、
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償手段と、
前記制御信号を前記直列補償手段に供給する制御手段と、
前記直列補償手段から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償手段に供給する制御信号供給手段と、を備える。
【０００７】
また、本発明の第２の観点に係る誘導電動機制御装置は、
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御装置であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明の第３の観点に係る誘導電動機制御方法は、
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定ステップと、
前記制御信号を、前記タイミング決定ステップで決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給ステップと、より構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、誘導電動機を安定に動作するよう制御するための誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置の構成を示す図である。
【図２】ＭＥＲＳの構成を示す回路図である。
【図３】図１の制御部の機能的構成を示す図である。
【図４】従来の例による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図５】図１の誘導電動機駆動装置による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図６】図１の誘導電動機駆動装置による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図８】三相交流における各線間電圧の値から生成される、仮想の１２相交流における各相電圧に相当する１２個のベクトルを示す図である。
【図９】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【図１０】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【図１１】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【図１２】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、誘導電動機駆動装置を例として、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態：構成）
本発明の第１の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置１０は、図１に示すように、３個のＭＥＲＳ（磁気エネルギー回生スイッチ：Magnetic Energy Recovery Switch）１００ｕ、１００ｖ及び１００ｗと、電圧検出部ＶＭと、制御部２００とから構成されている。
【００１３】
ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図２に示すようなフルブリッジ型ＭＥＲＳからなる。図１のＭＥＲＳ１００ｕは、４個の逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３及びＳＷ４と、コンデンサＣＭとから構成されている。
【００１４】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１は、逆方向導通部Ｄ１及びスイッチ部Ｓ１から構成されている。同様に、逆導通型半導体スイッチＳＷ２は逆方向導通部Ｄ２及びスイッチ部Ｓ２から構成され、逆導通型半導体スイッチＳＷ３は逆方向導通部Ｄ３及びスイッチ部Ｓ３から構成され、逆導通型半導体スイッチＳＷ４は逆方向導通部Ｄ４及びスイッチ部Ｓ４から構成されている。
【００１５】
スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４はいずれも、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）あるいはその他の半導体スイッチング素子からなり、それぞれ電流路と制御端とを備えている。そして、各自の制御端に後述のオン信号が供給されると電流路を導通させ、オフ信号が供給されると電流路を遮断する。
【００１６】
逆方向導通部Ｄ１〜Ｄ４はいずれも、たとえばダイオード等の整流素子からなり、電流を一方向にのみ導通させる電流路を備える。このダイオードはたとえば、スイッチ部を構成する半導体スイッチの寄生ダイオードであってもよい。
【００１７】
以下の説明では、各実施形態を通じ、断りのない限り各逆方向導通部はいずれもダイオードからなり、各スイッチ部はいずれもｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるものとして説明する。この場合、このＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間がスイッチ部の電流路をなし、ゲートが制御端をなすものである。
【００１８】
それぞれの逆導通型半導体スイッチにつき、逆方向導通部のアノードはスイッチ部のソースに接続されており、逆方向導通部のカソードはスイッチ部のドレインに接続されており、スイッチ部の電流路と逆方向導通部の電流路とが、合わせて逆導通型半導体スイッチの電流路をなす。
このような接続関係をとる結果、各逆導通型半導体スイッチはいずれも、スイッチ部のドレインからソースに向かう方向（順方向）に流れる電流を、当該スイッチ部のゲートに印加される信号の値に応じてオン／オフする。一方、当該スイッチ部のソースからドレインに向かう方向（逆方向）の電流については、逆方向導通部がこの電流のバイパスを確保する結果、常にオン状態を保つ。
【００１９】
スイッチ部Ｓ１及びＳ３の各ドレインはいずれもコンデンサＣＭの一端（以下、正極と呼ぶ）に接続されている。スイッチ部Ｓ２及びＳ４の各ソースはいずれもコンデンサＣＭの他端（以下、負極と呼ぶ）に接続されている。
【００２０】
スイッチ部Ｓ１のソースは、スイッチ部Ｓ２のドレインに接続され、交流入力端子ＡＣ１をなしている。スイッチ部Ｓ３のソースはスイッチ部Ｓ４のドレインに接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。
【００２１】
ＭＥＲＳ１００ｕの交流入力端子ＡＣ１は、たとえば３個の極Ｕ，Ｖ及びＷを備える三相交流電源からなる外部の交流電源ＶＳの極Ｕに接続され、ＭＥＲＳ１００ｕの交流出力端子ＡＣ２は、たとえば３個の極ｕ，ｖ及びｗを備える三相誘導電動機からなる外部の誘導電動機Ｍの極Ｕに接続される。
【００２２】
なお、交流電源ＶＳの極Ｕ，Ｖ及びＷはいずれも正弦波交流電圧を出力するものとし、極Ｖが出力する電圧の位相は極Ｕの電圧の位相に対して（２π／３）ラジアン遅れており、極Ｗが出力する電圧の位相は極Ｕの電圧の位相に対して（４π／３）ラジアン遅れているものとする。
【００２３】
なお、誘導電動機Ｍは、図示するように３個の誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３からなるネットワークとして表すことができるものである。誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３は、それぞれ、インダクタＬ１と抵抗Ｒ１との直列回路、インダクタＬ２と抵抗Ｒ２との直列回路、及びインダクタＬ３と抵抗Ｒ３との直列回路として表すことができ、誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３の一端が、それぞれ誘導電動機Ｍの極ｕ、ｖ及びｗをなし、誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３の他端同士が互いに接続されているものとして表すことができる。
【００２４】
ＭＥＲＳ１００ｕのスイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４の各ゲート（順に、Ｇ１ｕ，Ｇ２ｕ，Ｇ３ｕ及びＧ４ｕ）は、ＭＥＲＳ１００ｕの制御端をなすもので、いずれも制御部２００に接続されている。
【００２５】
ＭＥＲＳ１００ｖ及び１００ｗは、いずれもＭＥＲＳ１００ｕと実質的に同一の構成を有している。
ＭＥＲＳ１００ｖの交流入力端子ＡＣ１は、交流電源ＶＳの極Ｖに接続され、ＭＥＲＳ１００ｖの交流出力端子ＡＣ２は、誘導電動機Ｍの極ｖに接続される。ＭＥＲＳ１００ｗの交流入力端子ＡＣ１は、交流電源ＶＳの極Ｗに接続され、ＭＥＲＳ１００ｗの交流出力端子ＡＣ２は、誘導電動機Ｍの極ｗに接続される。
【００２６】
なお、本明細書及び図面では、ＭＥＲＳ１００ｕを構成する各要素に付された参照符号については、末尾に更に「ｕ」を付した表記も行う場合があるものとする。たとえば、ＭＥＲＳ１００ｕの交流入力端子ＡＣ１、逆導通型半導体スイッチＳＷ１、コンデンサＣＭは、それぞれ「交流入力端子ＡＣ１ｕ」、「逆導通型半導体スイッチＳＷ１ｕ」、「コンデンサＣＭｕ」とも表記する。
同様に、本明細書及び図面では、ＭＥＲＳ１００ｖを構成する要素に付された参照符号については、末尾に更に「ｖ」を付した表記も行う場合があるものとし、ＭＥＲＳ１００ｗを構成する要素に付された参照符号については、末尾に更に「ｗ」を付した表記も行う場合があるものとする。
【００２７】
電圧検出部ＶＭは、たとえば交流電圧の瞬時値を検出可能な公知の電気回路からなっており、誘導電動機Ｍの極ｖに対する極ｕの線間電圧Ｖｕｖの値と、誘導電動機Ｍの極ｗに対する極ｖの線間電圧Ｖｖｗの値と、誘導電動機Ｍの極ｕに対する極ｗの線間電圧Ｖｗｕの値とを継続的に検出し、検出した各線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの値を表す信号を生成して、制御部２００へと継続的に供給する。（なお、以下では、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの三者を総称する場合は「Ｖｌｏａｄ」と記す。）
【００２８】
制御部２００は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置とを備えたコンピュータから構成されている。
【００２９】
また、制御部２００は、たとえば電圧検出部ＶＭが供給する信号（すなわち電圧Ｖｌｏａｄの値を示す信号）をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータを備えている。ただし、電圧検出部ＶＭが電圧Ｖｌｏａｄの各値を示す信号をデジタル形式で供給するものである場合、制御部２００は上述のＡ／Ｄコンバータを備えている必要はない。
【００３０】
制御部２００は、たとえば自己の記憶装置が予め記憶するプログラムを自己のプロセッサが読み出して実行することにより、後述する処理、たとえば、図３に示す離散フーリエ変換部ＤＦＴ、ローパスフィルタＬＰＦ、差分生成部ＤＦＲ、比例積分制御部ＰＩ及びゲート論理生成部ＧＬの機能を行う処理を実行する。
【００３１】
離散フーリエ変換部ＤＦＴは、電圧検出部ＶＭが供給する信号を取得し、この信号に含まれる、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各値にそれぞれ離散フーリエ変換を施した結果を表す周波数ドメインのデータ３個を生成して、ローパスフィルタＬＰＦへと供給する。
【００３２】
ローパスフィルタＬＰＦは、離散フーリエ変換部ＤＦＴが供給する周波数ドメインの各データを取得し、このデータのそれぞれから高調波成分を除去して、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各基本波成分を抽出する。そして、抽出された各基本波成分の実効値の平均Ｖｒｍｓを示すデータを生成し、差分生成部ＤＦＲへと供給する。
【００３３】
制御部２００は、離散フーリエ変換部ＤＦＴ及びローパスフィルタＬＰＦの機能を実現するために上述のＶｒｍｓの値を特定する処理として、具体的には、たとえば、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を１周期にわたって求め、これら３個の実効値の算術平均をとることにより、誘導電動機Ｍの各極の相電圧の基本波成分の実効値の平均に相当する値として値Ｖｒｍｓを特定すればよい。すなわち、たとえば、以下に示す数式１の右辺を計算する処理を実行すればよい。
なお、数式１及び後述の数式２において、Ｖｕｖ（ｔ）、Ｖｖｗ（ｔ）及びＶｗｕ（ｔ）は、それぞれ、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕを時刻ｔのベクトル関数として表記したものであり、ωは交流電源ＶＳが出力する三相交流電圧の角周波数であり、Ｔは当該三相交流電圧の周期すなわち（２π／ω）である。なお、ｊは虚数単位である。
【００３４】
【数１】
【００３５】
数式１の値Ｖｒｍｓは、計算対象である期間を時刻（ｔ−Ｔ）から時刻ｔまでの１周期分の期間として、Ｖｕｖ（ｔ）と１周期前の線間電圧Ｖｕｖの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、Ｖｖｗ（ｔ）と１周期前の線間電圧Ｖｖｗの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、及びＶｗｕ（ｔ）と１周期前の線間電圧Ｖｗｕの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積についてそれぞれ上記計算対象である期間全域内での実効値を求め、得られる計３個の実効値の算術平均をとり、更に、これらの線間電圧の絶対値が計算上は誘導電動機Ｍの各極の相電圧の（√３）倍になることに鑑みて当該算術平均を（√３）で除したものに相当する。
なお、「ある電圧とその基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の、ある期間全域内での実効値」とは、具体的には、当該電圧及び当該単位ベクトルの両者を複素表現した場合における、両者の実部の係数同士の積を当該期間全域で定積分した値と、両者の虚部の係数同士の積を当該期間全域で定積分した値との幾何平均をいう。また、「１周期前」とは、（ｔ−２Ｔ）から時刻（ｔ−Ｔ）までの１周期分の期間を指す。
【００３６】
差分生成部ＤＦＲは、ローパスフィルタＬＰＦが供給するデータを取得し、このデータが示す実効値Ｖｒｍｓと実効値の目標値Ｖｓｅｔとの差Ｖｅｒｒを表すデータを生成して、比例積分制御部ＰＩへと供給する。目標値Ｖｓｅｔの値を示すデータは、たとえば予め制御部２００の記憶装置が記憶していてもよいし、図示しない公知のインターフェース回路を介して外部から取得してもよい。そして差分生成部ＤＦＲは当該データを参照し、当該データが示す値が目標値Ｖｓｅｔであるものとして、差Ｖｅｒｒを表すデータを生成すればよい。
【００３７】
比例積分制御部ＰＩは、差分生成部ＤＦＲが供給するデータを取得し、このデータが示す値Ｖｅｒｒに基づいて、後述のゲート位相角θｓｅｔを決定する。そして、決定したゲート位相角θｓｅｔの値を示すデータを生成して、ゲート論理生成部ＧＬへと供給する。
【００３８】
θｓｅｔの値を決定する処理として、比例積分制御部ＰＩは、たとえば以下（ａ）〜（ｃ）として述べる処理を行う。
（ａ） 比例積分制御部ＰＩは、値Ｖｅｒｒを表す最新のデータを供給されるたびにこのデータを取得して記憶し、当該最新のデータを含め直近の過去の所定回数にわたって供給された値Ｖｅｒｒを表すデータも、引き続き記憶する。また、θｓｅｔの最新の値を決定し、当該値を示すデータを生成するたびに、このデータも記憶する。ただし、θｓｅｔの値がまだ１個も決定されていない間は、たとえばθｓｅｔの所定の初期値（初期位相）を示すデータを記憶する。
（ｂ） 一方、比例積分制御部ＰＩは、値Ｖｅｒｒを表す最新データを供給されるたびに、当該最新のデータを参照し、当該最新のデータが示す値Ｖｅｒｒに所定の第１の比例係数を乗じたものに相当する値（第１の値）を求める。また、記憶している過去の所定回数分の値Ｖｅｒｒを表す各データを参照し、これらのデータの値に基づいて、値Ｖｅｒｒを直近の所定期間積分して所定の第２の比例定数を乗じたものに相当する値（第２の値）を求める。値Ｖｅｒｒを積分する所定期間は、たとえば、値Ｖｅｒｒを表すデータとして記憶している最も古いデータの生成に用いられた電圧Ｖｌｏａｄの値が測定された時点から、最新のデータの生成に用いられた電圧Ｖｌｏａｄの値が測定された時点までの期間であればよい。
（ｃ） そして、比例積分制御部ＰＩは、過去最新のθｓｅｔの値を示すデータとして記憶しているデータを参照し、このデータの値、上述の第１及び第２の値の三者を互いに加算し、得られた値を最新のθｓｅｔの値として決定する。（そして上述した通り、決定したこの新たなθｓｅｔの値を示すデータを生成して記憶する。）
【００３９】
ゲート論理生成部ＧＬは、比例積分制御部ＰＩが供給するデータを取得し、このデータが示すゲート位相角θｓｅｔの値に基づいて、ＭＥＲＳ１００ｕ〜１００ｗの各逆導通型半導体スイッチをオンするタイミングを後述のように決定し、決定結果に従って、ゲート信号ＳＧＧ１ｕ，ＳＧＧ２ｕ，ＳＧＧ３ｕ，ＳＧＧ４ｕ，ＳＧＧ１ｖ，ＳＧＧ２ｖ，ＳＧＧ３ｖ，ＳＧＧ４ｖ，ＳＧＧ１ｗ，ＳＧＧ２ｗ，ＳＧＧ３ｗ及びＳＧＧ４ｗを生成して、それぞれ、ゲートＧ１ｕ，Ｇ２ｕ，Ｇ３ｕ，Ｇ４ｕ，Ｇ１ｖ，Ｇ２ｖ，Ｇ３ｖ，Ｇ４ｖ，Ｇ１ｗ，Ｇ２ｗ，Ｇ３ｗ及びＧ４ｗへと供給する。
【００４０】
それぞれのゲート信号は、当該ゲート信号の供給先であるゲートを備える半導体スイッチのオン又はオフを指示する信号である。たとえば、オンを指示するときの当該ゲート信号（オン信号）は、当該半導体スイッチをオンさせるに足る電圧（ハイレベル電圧）をとり、オフを指示するときの当該ゲート信号（オフ信号）は、当該半導体スイッチをオフさせるに足る電圧（ローレベル電圧）をとる。
【００４１】
（第１の実施の形態：動作）
次に、上記構成の誘導電動機駆動装置１０の動作を説明する。
まず、制御部２００により制御されるＭＥＲＳ１００ｕが交流電源ＶＳの極Ｕから誘導電動機Ｍへと交流電圧を供給する動作は、たとえば上記特許文献の段落００５５〜００６６に記載されている、ＭＥＲＳが交流電源からモータへと電圧を供給する動作と実質的に同一である。
【００４２】
すなわち、制御部２００は、逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ３からなるペア（以下「ペアＰ１」と呼ぶ。特許文献１における逆導通型半導体スイッチ１１３及び１１１からなるペアに相当する。）と、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ４からなるペア（以下「ペアＰ２」と呼ぶ。特許文献１における逆導通型半導体スイッチ１１４及び１１２からなるペアに相当する。）とが交互にＯＮ／ＯＦＦされるようなパターンを有するゲート信号ＳＧＧ１ｕ〜ＳＧＧ４ｕを生成し、ＭＥＲＳ１００ｕに供給する。
このようなゲート信号により制御部２００は、（ｉ）まずペアＰ１がＯＮしてペアＰ２がＯＦＦする動作と、（ｉｉ）極Ｕの電圧が負に転じてからペアＰ１がＯＦＦしてペアＰ２がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせる。
【００４３】
ただし、本実施形態においては、特許文献１における「ゲート位相角α」に代わる値として、上述のゲート位相角θｓｅｔが用いられる。制御部２００のゲート論理生成部ＧＬは、ゲート信号ＳＧＧ１ｕ〜ＳＧＧ４ｕの各状態遷移の位相が、比例積分制御部ＰＩが供給するデータが示す最新のゲート位相角θｓｅｔ（θｓｅｔの値がまだ１個も決定されていない状態においては、上述した初期位相）に実質的に等しい位相となるように、これらのゲート信号の生成を行うものとする。
【００４４】
なお、ゲート位相角θｓｅｔは、交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧（図示しない基準電位に対する電圧）が負から正に転じるゼロクロスポイントを位相０とした位相角である。
制御部２００は、このゼロクロスポイントを検出するため、たとえば、極Ｕの相電圧の極性を検出して検出結果を示す信号を生成する公知の電気回路を備えていればよい。具体的には、たとえば制御部２００は単に極Ｕに接続されていればよく、あるいは極Ｕの相電圧を図示しない分圧抵抗等により分圧して得られる電圧を、極性の検出結果を示す信号として扱うこととしてもよい。
【００４５】
ペアＰ１がＯＮしてペアＰ２がＯＦＦすることにより、コンデンサＣＭの負極は極Ｕに電気的に接続され、正極は極Ｕから電気的に切り離され、誘導電動機Ｍの極ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭとは直列回路（第１の向きの直列回路）を形成することになり、極ｕには、極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭの負極に対する正極の電圧との和に相当する電圧が印加される。
一方、ペアＰ１がＯＦＦしてペアＰ２がＯＮすることにより、コンデンサＣＭの正極は極Ｕに電気的に接続され、負極は極Ｕから電気的に切り離され、極ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭとは、極Ｕに接続されるコンデンサＣＭの極が上記第１の向きの直列回路とは異なる第２の直列回路を形成することになる。このとき極ｕには、極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭの正極に対する負極の電圧との和に相当する電圧が印加される。
そして、コンデンサＣＭの両端間に発生する電圧は、極Ｕの相電圧に対してθｓｅｔだけ変動したものとなるから、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭとの直列回路の両端間に発生する電圧は、交流電源ＶＳの電圧に位相補償が加えられたものに相当するということができる。
【００４６】
一方、ＭＥＲＳ１００ｖ及び１００ｗの動作は、以下（Ａ）〜（Ｃ）として述べる各点を除き、ＭＥＲＳ１００ｕの動作と実質的に同一である。
（Ａ） 交流電源ＶＳの極Ｖ及び極Ｗの位相は、極Ｕの相電圧の位相に対しそれぞれ（２π／３）ラジアン及び（４π／３）ラジアン遅れている。
（Ｂ） ゲート信号ＳＧＧ１ｖ，ＳＧＧ２ｖ，ＳＧＧ３ｖ及びＳＧＧ４ｖは、それぞれゲート信号ＳＧＧ１ｕ，ＳＧＧ２ｕ，ＳＧＧ３ｕ及びＳＧＧ４ｕの位相を（２π／３）ラジアン遅らせたものとなる。また、ゲート信号ＳＧＧ１ｗ，ＳＧＧ２ｗ，ＳＧＧ３ｗ及びＳＧＧ４ｗは、それぞれゲート信号ＳＧＧ１ｕ，ＳＧＧ２ｕ，ＳＧＧ３ｕ及びＳＧＧ４ｕの位相を（４π／３）ラジアン遅らせたものとなる。
（Ｃ） 交流電源ＶＳとＭＥＲＳ１００ｖとの間に流れる電流は、極Ｖ及び交流入力端子ＡＣ１ｖを介して流れ、誘導電動機ＭとＭＥＲＳ１００ｖとの間に流れる電流は、交流出力端子ＡＣ２ｖ及び極ｖを介して流れる。同様に、交流電源ＶＳとＭＥＲＳ１００ｗとの間に流れる電流は、極Ｗ及び交流入力端子ＡＣ１ｗを介して流れ、誘導電動機ＭとＭＥＲＳ１００ｗとの間に流れる電流は、交流出力端子ＡＣ２ｗ及び極ｗを介して流れる。
【００４７】
以上説明した動作を行うことにより、この誘導電動機駆動装置１０は、誘導電動機Ｍに三相交流電圧を供給する。一方、誘導電動機駆動装置１０は、この三相交流電圧の基本波成分を抽出してその量Ｖｒｍｓを特定し、当該量Ｖｒｍｓが一定量Ｖｓｅｔに収束するように、ゲート位相角θｓｅｔの値を比例積分制御する。
【００４８】
これに対し、本実施の形態とは異なり、たとえば従来行われていた手法として、誘導電動機Ｍの各相の負荷電圧の実効値（基本波及び高調波の両成分を含んだ実効値）を一定値に収束させるようにＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗを制御する手法によった場合、誘導電動機Ｍが安定して起動しないことがあり得る。本実施の形態に係る誘導電動機駆動装置１０は、この弊害を抑制して誘導電動機Ｍの安定な起動を容易にするものである。
【００４９】
すなわち、まず、誘導電動機Ｍの各相の、基本波及び高調波の両成分を含む負荷電圧実効値を一定値に収束させるような制御を行った場合、たとえば図４に示すように、誘導電動機Ｍの回転速度を所望の目標値に収束させること（すなわち、誘導電動機Ｍを正常に起動すること）に失敗する場合がある。
なお、図４は、誘導電動機Ｍの回転速度の目標値が１８００［ｍｉｎ−１］である場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を図示するものである。図４からは、起動時からの経過時間が１０秒程度たった後、回転速度の増加が頭打ちとなって上記目標値に達しなくなっていることが分かる。
【００５０】
このような現象が起こる理由としては、負荷電圧に含まれている高調波成分が、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗを介して行う誘導電動機Ｍへのフィードバック制御を誤らせている、というものが考えられる。
すなわち、まず、負荷電圧の各成分のうち誘導電動機Ｍの正常な回転に寄与するのは基本波成分であるといえる。一方、負荷電圧の各成分のうちＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗのゲート位相角を変化させることにより制御できるのもまた基本波成分であると考えられる。このため、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗのゲート位相角を制御する制御部２００が、負荷電圧ないし負荷電流の総量を制御対象としてこの総量を所定量に収束させるようにゲート位相角を決定したとしても、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗが供給する負荷電圧ないし負荷電流の基本波成分は、必ずしも所定量に収束するような値とならない（すなわち、当該基本波成分の量とこの所定量との差が０に収束しない）。このことは、たとえば図４に示す負荷電圧の推移において、起動時から１４秒程度経過した時点で負荷電圧の総量に対する高調波成分の比率が高まり、負荷電圧の基本波成分の量が低下していることからもうかがえる通りである。この現象が、誘導電動機Ｍの正常な起動を妨げる原因と考えられるのである。
【００５１】
一方、本実施の形態に係る誘導電動機駆動装置１０により誘導電動機Ｍを起動した場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移は、たとえば図５に示すようなものとなる（ただし、図５においては、誘導電動機Ｍの回転速度の目標値は１５００［ｍｉｎ−１］である）。
図５から分かるように、負荷電圧の基本波成分の量は起動時よりほぼ一定となり、誘導電動機Ｍの回転速度は、起動から４秒程度で目標値に達している。このことから、負荷電圧の基本波成分を十分な所定量に収束させれば誘導電動機Ｍの正常な起動が確保される、という関係の存在が推察される。
【００５２】
なお、この誘導電動機駆動装置１０の構成は上述のものに限られない。
たとえば、交流電源ＶＳ及び誘導電動機Ｍの相の数は３より多くてもよい。交流電源ＶＳがｐ相交流電源からなり（ｐは３以上の整数）、誘導電動機Ｍがｐ相誘導電動機からなる場合、誘導電動機起動装置１０は、それぞれＭＥＲＳ１００ｕと実質的に同一の構成を有するｐ個のＭＥＲＳを備えていればよい。この場合、これらｐ個のＭＥＲＳの計ｐ個の交流入力端子ＡＣ１は、交流電源ＶＳのｐ個の極に１対１に接続されればよい。そして、計ｐ個の交流出力端子ＡＣ２は、誘導電動機Ｍのｐ個の極に１対１に接続されればよい。
そして、たとえば交流電源ＶＳのｑ番目の極（ｑはｐ以下の自然数）の相電圧の位相が、１番目の極の相電圧に対して｛２π（ｑ−１）／ｐ｝ラジアン遅れているとすれば、制御部２００は、交流電源ＶＳの１番目の極に接続されたＭＥＲＳのスイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４に供給するゲート信号の位相をそれぞれ｛２π（ｑ−１）／ｐ｝ラジアン遅らせたものを、交流電源ＶＳのｑ番目の極に接続されたＭＥＲＳのスイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４に供給するものとすればよい。
【００５３】
また、制御部２００は必ずしも電圧Ｖｌｏａｄをフーリエ変換する必要はなく、電圧Ｖｌｏａｄに任意の手法によるフィルタリングを施すことにより基本波成分を抽出し、得られた値に基づいて値Ｖｒｍｓを示すデータを生成すればよい。
【００５４】
（第２の実施の形態）
上述の第１の実施の形態では、制御部２００は、誘導電動機Ｍの各極の相電圧の基本波成分の実効値の平均に相当する値Ｖｒｍｓを特定するため、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を１周期にわたって求め、これら３個の実効値の算術平均をとっていた。しかし、制御部２００は、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、３分の１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を３分の１周期にわたって求め、これら３個の実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定してもよい。
この場合、制御部２００は、具体的には、例えば、以下に示す数式２の右辺を計算する処理を実行することによってＶｒｍｓの値を特定すればよい。
【００５５】
【数２】
【００５６】
数式２の値Ｖｒｍｓは、計算対象である期間を時刻｛ｔ−（Ｔ／３）｝から時刻ｔまでの３分の１周期分の期間として、Ｖｕｖ（ｔ）と３分の１周期前の線間電圧Ｖｕｖの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、Ｖｖｗ（ｔ）と３分の１周期前の線間電圧Ｖｖｗの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、及びＶｗｕ（ｔ）と３分の１周期前の線間電圧Ｖｗｕの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積についてそれぞれ上記計算対象である期間全域内での実効値を求め、得られる計３個の実効値の算術平均をとり、更に（√３）で除したものに相当する。なお、「３分の１周期前」とは、｛ｔ−（２Ｔ／３）｝から時刻｛ｔ−（Ｔ／３）｝までの３分の１周期分の期間を指す。
【００５７】
値Ｖｒｍｓを特定するための処理として、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、３分の１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を３分の１周期にわたって求めるようにすれば、制御部２００は、当該内積の実効値を１周期にわたって求める場合より短い周期でゲート位相角θｓｅｔの最新の値を得ることができる。このため、負荷電圧の基本波成分をより迅速に一定へと収束させることが可能となり、誘導電動機Ｍの起動をより安定的に行うことが可能となる。
そして、第２の実施の形態の誘導電動機駆動装置によれば、第１の実施の形態の誘導電動機制御装置１０により誘導電動機Ｍを起動した場合になお生じ得る弊害が抑制される。
【００５８】
すなわち、第１の実施の形態の誘導電動機駆動装置１０により誘導電動機Ｍを起動した場合、たとえば図５あるいは図６に示すように負荷電流が振動する場合がある（図５に示す例では、起動時から１秒〜３秒程度経過した期間で負荷電流が振動している）。この振動は、Ｖｒｍｓの値をＶｓｅｔへと収束させるフィードバック制御が十分高速に行われていないことに起因するものである。このような振動の結果として、たとえばフィードバック制御が発散し、ないしは誘導電動機Ｍの起動に失敗する、などの異常が生じることもあり得る。また、このような振動は誘導電動機Ｍの軸トルクの振動に繋がり、これが、誘導電動機Ｍに接続されている機械系との間に軸ねじり共振を生じさせ、その結果として軸破断を起こすこともあり得る。
なお、図６は、誘導電動機Ｍの回転速度の目標値が１５００［ｍｉｎ−１］である場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を図示するものである。図６に示す例では、起動時からの経過時間が３秒〜５秒程度の期間で負荷電流が振動している。
【００５９】
これに対し、第２の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置により誘導電動機Ｍを起動した場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移は、たとえば図７に示すようなものとなる。
図７から分かるように、負荷電圧の基本波成分の量は起動時よりほぼ一定となるのに加え、負荷電流は図５に示すものに比べて振動が抑制されている。また、誘導電動機Ｍの回転速度は、起動から４秒程度で目標値に達している。また、目標値Ｖｓｅｔとして、第１の実施の形態においてＶｒｍｓの値を収束させることが可能な最低値より低い値を用いても、誘導電動機Ｍを正常に起動することができる。
【００６０】
なお、交流電源ＶＳ及び誘導電動機Ｍの相の数がｐ（ｐは３より大きい整数）である場合も同様に、制御部２００は、ｐ相交流における各線間電圧の値のそれぞれにつきｐ分の１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を計ｐ個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定すればよい。
【００６１】
（第３の実施の形態）
また、制御部２００は、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各値に基づいて、仮想の（３・２ｎ）相交流における各相電圧に相当する（３・２ｎ）個の値を生成し（ただしｎはゼロを含む任意の自然数）、生成したこれらの値のそれぞれにつき、｛１／（３・２ｎ）｝周期にわたって上述の内積の実効値を計（３・２ｎ）個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定してもよい。
仮想の（３・２ｋ＋１）相交流（ｋは０以上ｎ−１以下の自然数）における各相電圧の値は、たとえば、（３・２ｋ）相交流における各相電圧の値に基づいて生成できる。また、三相交流における各線間電圧の値を用いて、当該三相交流における各相電圧の値を導くこともできる。
【００６２】
具体的にはまず、極ｕ、ｖ及びｗの各相電圧Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗと、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕとをいずれもベクトル表現した場合、Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗが互いに（２π／３）ラジアン位相を異にするとすれば、Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗの各値は、Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各値を用いて表すことができる。一方、（３・２ｋ）相交流における各相電圧は、相電圧の値をベクトル表現するとすれば、基点がいずれも座標平面の原点にあって｛２π／（３・２ｋ）｝ラジアン間隔で放射状に配置される（３・２ｋ）個のベクトルとして表すことができる。たとえば、ｋ＝１とした場合、三相交流における各相電圧の値は、たとえば図８に示すような、基点がいずれも座標平面の原点にあって（２π／３）ラジアン間隔で放射状に配置される３個のベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９として表すことができる。ベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９はそれぞれ、たとえば上述の相電圧Ｖｗ、Ｖｖ及びＶｕを表すものとみることができる。
そして、これら（３・２ｋ）個のベクトルにつき、座標平面上で隣り合う２個のベクトルの値同士を加算し、得られたベクトルをスカラー倍することで当該ベクトルを規格化する（すなわち、当該ベクトルの絶対値を、上述の加算に用いた各ベクトルの絶対値に等しくする）ことにより、これらのベクトルの中間に配置される（３・２ｋ）個のベクトルを生成することができる。このようにベクトルの値を生成することで、ベクトルの総数を計（３・２ｋ＋１）個へと倍増させることができる。
【００６３】
ベクトルを倍増させるこのような演算を、ｋの値を０からｎ−１まで１ずつ増加させつつ（ｎ−１）回繰り返して行うことにより、制御部２００は、三相交流における各相電圧の値から、仮想の（３・２ｎ）相交流における各相電圧に相当する（３・２ｎ）個の値を生成することができる。
そして制御部２００は、生成したこれらの値のそれぞれにつき、｛１／（３・２ｎ）｝周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を計（３・２ｎ）個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定すればよい。
【００６４】
図８は、三相交流における各相電圧の値から、仮想の１２相交流における各相電圧に相当するものとして１２個のベクトルを生成した場合（すなわち、上述のｎの値が２で、ｋの初期値が０である場合）における当該１２個のベクトルを例示する図である。
相電圧Ｖｗ、Ｖｖ及びＶｕの各値を表すベクトルが図８に示すベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９であるとすると、まず、ベクトルｖ１及びｖ５を用いてベクトルｖ３を、ベクトルｖ５及びｖ９を用いてベクトルｖ７を、ベクトルｖ９及びｖ１を用いてベクトルｖ１１を、それぞれ生成することができる。
次いで、ベクトルｖ１及びｖ３を用いてベクトルｖ２を、ベクトルｖ３及びｖ５を用いてベクトルｖ４を、ベクトルｖ５及びｖ７を用いてベクトルｖ６を、ベクトルｖ７及びｖ９を用いてベクトルｖ８を、ベクトルｖ９及びｖ１１を用いてベクトルｖ１０を、ベクトルｖ１１及びｖ１を用いてベクトルｖ１２を、それぞれ生成することができる。
【００６５】
このようにして生成されたベクトルｖ２〜ｖ４、ｖ６〜ｖ８及びｖ１０〜ｖ１２と、ベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９とからなる計１２個のベクトルが、図示するような仮想の１２相交流の１２個の相電圧の値を表すことになる。
そして、図示するように、これら１２個の相電圧の波形を、互いに共通する１２分の１周期分の期間で切り出し、切り出された波形をつなぎ合わせると、１周期分の単相交流電圧に相当する波形を合成することができる。
以上から分かるように、制御部２００は、三相交流における各線間電圧の値から、仮想の１２相交流における各相電圧に相当する１２個の値を生成することができ、生成したこれらの値のそれぞれにつき、１２分の１周期にわたって上述の内積の実効値を計１２個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより、値Ｖｒｍｓに相当する値を得ることができる。
【００６６】
以上述べたように、値Ｖｒｍｓを特定するための処理として、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの値に基づいて求められた（３・２ｎ）個の値のそれぞれにつき、上述の内積の実効値を｛１／（３・２ｎ）｝周期にわたって求めるようにすれば、制御部２００は、当該内積の実効値を３分の１周期にわたって求める場合と比べても更に短い周期でゲート位相角θｓｅｔの最新の値を得ることができる。このため、負荷電圧の基本波成分をより迅速に一定へと収束させることが可能となり、誘導電動機Ｍの起動をより安定的に行うことが可能となる。
【００６７】
なお、交流電源ＶＳ及び誘導電動機Ｍの相の数がｐ（ｐは３より大きい整数）である場合も同様に、制御部２００は、ｐ相交流における各線間電圧の値から、仮想の（ｐ・２ｎ）相交流における各相電圧に相当する（ｐ・２ｎ）個の値を生成し、生成したこれらの値のそれぞれにつき、｛１／（ｐ・２ｎ）｝周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を計（ｐ・２ｎ）個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定すればよい。
【００６８】
以上、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明したが、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。
たとえば、誘導電動機駆動装置１０は、交流電流の量を検出可能な公知の電気回路からなる電流検出部を備えていてもよい。この場合、電流検出部は、たとえば誘導電動機Ｍに流れる負荷電流の量を継続的に検出し、検出した負荷電流の量を表す信号を生成して、制御部２００へと継続的に供給すればよい。
一方、制御部２００はたとえば、電流検出部が供給する信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータを備えていればよい。ただし、電流検出部が負荷電流の量を示す信号をデジタル形式で供給するものである場合、制御部２００はこのＡ／Ｄコンバータを備えている必要はない。
そして、制御部２００は、電流検出部が供給した信号が示す値を特定し、特定した値に基づいて、値Ｖｓｅｔを決定してもよい。決定の手法は任意であり、たとえば、負荷電流の量と値Ｖｓｅｔとの対応関係を指定するデータを含むテーブルを制御部２００が記憶し、電流検出部が供給した信号が示す値を検索キーとしてこのテーブルを検索することにより決定してもよい。また、Ｖｓｅｔの値を負荷電流の関数として表す所定の数式を示すデータを記憶し、電流検出部が供給した信号が示す値をこのデータが示す数式に代入して得られる値を算出することにより決定してもよい。
【００６９】
また、制御部２００は、必ずしもθｓｅｔの値について比例積分制御を行う必要はなく、Ｖｒｍｓの値をＶｓｅｔへと収束させ得る任意のフィードバック制御を行えばよい。
【００７０】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれも縦ハーフブリッジ型ＭＥＲＳより構成されていてもよい。
たとえばＭＥＲＳ１００ｕが縦ハーフブリッジ型ＭＥＲＳから構成される場合、ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図９に示すように、２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２と、整流部Ｄ３及びＤ４と、コンデンサＣＭ１及びＣＭ２とから構成されている。
【００７１】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２はいずれも、図２の逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２と実質的に同一の構成を有する。
図９の構成において、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２をそれぞれ構成するスイッチ部Ｓ１及びＳ２の各ゲート（順に、Ｇ１ｕ，Ｇ２ｕ）は、いずれも制御部２００に接続されている。
また、スイッチ部Ｓ１のドレインはコンデンサＣＭ１の一端に接続されており、スイッチ部Ｓ１のソースはスイッチＳ２のドレインに接続されている。スイッチＳ２のソースはコンデンサＣＭ２の一端に接続されている。コンデンサＣＭ１及びＣＭ２の他端同士は互いに接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。
【００７２】
整流部Ｄ３及びＤ４はいずれも、たとえばダイオード等の整流素子からなる。以下、整流部Ｄ３及びＤ４はいずれもダイオードからなるものとして説明すると、整流部Ｄ３のアノード及び整流部Ｄ４のカソードは交流出力端子ＡＣ２に接続され、整流部Ｄ３のカソードはコンデンサＣＭ１の上述の一端に接続され、整流部Ｄ４のアノードはコンデンサＣＭ２の上述の一端に接続されている。
【００７３】
ＭＥＲＳ１００ｕが図９に示す構成をとるとき、制御部２００は、（ｉ’）まず逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＮしてＳＷ１がＯＦＦする動作と、（ｉｉ’）交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧が負に転じてから逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＦＦしてＳＷ１がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの相電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせればよい。
【００７４】
図９のＭＥＲＳ１００ｕにおいては、逆導通型半導体スイッチＳＷ１がＯＮしてＳＷ２がＯＦＦすることにより、コンデンサＣＭ１が極Ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭ１とは直列回路を形成することになり、極ｕには、基準電位に対する極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭ１の両端間の電圧との和に相当する電圧が印加される。
一方、逆導通型半導体スイッチＳＷ１がＯＦＦしてＳＷ２がＯＮすることにより、コンデンサＣＭ２が極Ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭ２とが直列回路を形成することになり、極ｕには、基準電位に対する極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭ２の両端間の電圧との和に相当する電圧が印加される。
【００７５】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれも横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳより構成されていてもよい。
たとえばＭＥＲＳ１００ｕが横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳから構成される場合、ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図１０に示すように、２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と、コンデンサＣＭ１及びＣＭ２とから構成されている。
【００７６】
逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４はいずれも、図９の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と実質的に同一の構成を有する。図１０の構成においても、図９の構成と同様、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２をそれぞれ構成するスイッチ部Ｓ２及びＳ４の各ゲート（順に、Ｇ２ｕ，Ｇ４ｕ）はいずれも制御部２００に接続されている。
一方、図１０の構成では、スイッチ部Ｓ２のドレインはコンデンサＣＭ１の一端に接続されて交流入力端子ＡＣ１をなしており、スイッチ部Ｓ２のソースはスイッチＳ４のソースに接続されている。スイッチＳ４のドレインはコンデンサＣＭ２の一端に接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。コンデンサＣＭ１及びＣＭ２の各他端は、いずれもスイッチ部Ｓ２及びＳ４のソース同士の接続点に接続されている。
【００７７】
ＭＥＲＳ１００ｕが図１０に示す構成をとるとき、制御部２００は、（ｉ’’）まず逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＮしてＳＷ４がＯＦＦする動作と、（ｉｉ’’）交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧が負に転じてから逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＦＦしてＳＷ４がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの相電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせればよい。
【００７８】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれもワンコンデンサ横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳより構成されていてもよい。
たとえばＭＥＲＳ１００ｕがワンコンデンサ横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳから構成される場合、ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図１１に示すように、２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と、コンデンサＣＭとから構成されている。
【００７９】
逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４はいずれも、図９の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と実質的に同一の構成を有する。図１１の構成においても、逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４をそれぞれ構成するスイッチ部Ｓ２及びＳ４の各ゲート（順に、Ｇ２ｕ，Ｇ４ｕ）はいずれも制御部２００に接続されている。
一方、図１１の構成では、スイッチ部Ｓ２のドレインはコンデンサＣＭの一端に接続されて交流入力端子ＡＣ１をなしており、スイッチ部Ｓ２のソースはスイッチＳ２のソースに接続されている。スイッチＳ４のドレインはコンデンサＣＭの他端に接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。
【００８０】
ＭＥＲＳ１００ｕが図１１に示す構成をとるときも、制御部２００は、図１０の構成におけると同様、まず逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＮしてＳＷ４がＯＦＦする動作と、交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧が負に転じてから逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＦＦしてＳＷ４がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの相電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせればよい。
【００８１】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれも、たとえば図１２に示すように、双方向サイリスタであるサイリスタＺと、コンデンサＣＭとより構成されていてもよい。
図１２の構成では、サイリスタＺの電流路の一端をなす第１の主電極は交流入力端子ＡＣ１をなし、当該電流路の他端をなす第２の主電極は交流出力端子ＡＣ２をなす。サイリスタＺのゲートは制御部２００に接続されており、コンデンサＣＭはサイリスタＺの電流路に並列に接続されている。
【００８２】
また、上記各実施の形態における制御部２００は、コンパレータ、フリップフロップ、タイマ等からなる専用の電子回路から構成されていてもよい。
【００８３】
一方、上記各実施の形態における制御部２００の構成は、通常のコンピュータシステムを用いても実現することができる。
例えば、制御部２００が行う上述の処理を実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）あるいはその他のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の制御部２００を構成することができる。
【００８４】
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。更に、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
また、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 誘導電動機駆動装置
１００ｕ，１００ｖ，１００ｗ ＭＥＲＳ
２００ 制御部
ＶＭ 電圧検出部
ＡＣ１ 交流入力端子
ＡＣ２ 交流出力端子
ＳＷ１〜ＳＷ４ 逆導通型半導体スイッチ
ＣＭ，ＣＭ１，ＣＭ２ コンデンサ
Ｓ１〜Ｓ４ スイッチ部
Ｄ１〜Ｄ４ 逆方向導通部
Ｇ１〜Ｇ４ ゲート
ＳＧＧ１ｕ〜ＳＧＧ４ｕ，ＧＧ１ｖ〜ＳＧＧ４ｖ，ＧＧ１ｗ〜ＳＧＧ４ｗ ゲート信号
ＤＦＴ 離散フーリエ変換部
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＤＦＲ 差分生成部
ＰＩ 比例積分制御部
ＧＬ ゲート論理生成部
ＶＳ 交流電源
Ｍ 誘導電動機
ＬＤ１〜ＬＤ３ 誘導性負荷
Ｌ１〜Ｌ３ インダクタ
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗
Ｚ サイリスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機を、起動時に過大な電流が流れないようにしつつ安定に動作するよう制御するための手法として、たとえば特許文献１に開示されているものがある。特許文献１の手法は、誘導電動機に印加される負荷電圧を、起動時以降の当該誘導電動機の回転数の増加に追随するように増加させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３３９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の手法によった場合でも、誘導電動機の起動中、その回転数を所望の値に導くことができなくなり、結果として起動に失敗するということがあり得た。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、誘導電動機を安定に動作するよう制御するための誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る誘導電動機制御装置は、
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償手段と、
前記制御信号を前記直列補償手段に供給する制御手段と、
前記直列補償手段から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償手段に供給する制御信号供給手段と、を備える。
【０００７】
また、本発明の第２の観点に係る誘導電動機制御装置は、
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御装置であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給手段と、を備える。
【０００８】
また、本発明の第３の観点に係る誘導電動機制御方法は、
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定ステップと、
前記制御信号を、前記タイミング決定ステップで決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給ステップと、より構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、誘導電動機を安定に動作するよう制御するための誘導電動機制御装置及び誘導電動機制御方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置の構成を示す図である。
【図２】ＭＥＲＳの構成を示す回路図である。
【図３】図１の制御部の機能的構成を示す図である。
【図４】従来の例による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図５】図１の誘導電動機駆動装置による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図６】図１の誘導電動機駆動装置による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置による三相誘導電動機の起動時の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を示す図である。
【図８】三相交流における各線間電圧の値から生成される、仮想の１２相交流における各相電圧に相当する１２個のベクトルを示す図である。
【図９】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【図１０】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【図１１】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【図１２】ＭＥＲＳの変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、誘導電動機駆動装置を例として、図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態：構成）
本発明の第１の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置１０は、図１に示すように、３個のＭＥＲＳ（磁気エネルギー回生スイッチ：Magnetic Energy Recovery Switch）１００ｕ、１００ｖ及び１００ｗと、電圧検出部ＶＭと、制御部２００とから構成されている。
【００１３】
ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図２に示すようなフルブリッジ型ＭＥＲＳからなる。図１のＭＥＲＳ１００ｕは、４個の逆導通型半導体スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３及びＳＷ４と、コンデンサＣＭとから構成されている。
【００１４】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１は、逆方向導通部Ｄ１及びスイッチ部Ｓ１から構成されている。同様に、逆導通型半導体スイッチＳＷ２は逆方向導通部Ｄ２及びスイッチ部Ｓ２から構成され、逆導通型半導体スイッチＳＷ３は逆方向導通部Ｄ３及びスイッチ部Ｓ３から構成され、逆導通型半導体スイッチＳＷ４は逆方向導通部Ｄ４及びスイッチ部Ｓ４から構成されている。
【００１５】
スイッチ部Ｓ１〜Ｓ４はいずれも、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Silicon Field Effect Transistor）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）あるいはその他の半導体スイッチング素子からなり、それぞれ電流路と制御端とを備えている。そして、各自の制御端に後述のオン信号が供給されると電流路を導通させ、オフ信号が供給されると電流路を遮断する。
【００１６】
逆方向導通部Ｄ１〜Ｄ４はいずれも、たとえばダイオード等の整流素子からなり、電流を一方向にのみ導通させる電流路を備える。このダイオードはたとえば、スイッチ部を構成する半導体スイッチの寄生ダイオードであってもよい。
【００１７】
以下の説明では、各実施形態を通じ、断りのない限り各逆方向導通部はいずれもダイオードからなり、各スイッチ部はいずれもｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるものとして説明する。この場合、このＭＯＳＦＥＴのドレイン−ソース間がスイッチ部の電流路をなし、ゲートが制御端をなすものである。
【００１８】
それぞれの逆導通型半導体スイッチにつき、逆方向導通部のアノードはスイッチ部のソースに接続されており、逆方向導通部のカソードはスイッチ部のドレインに接続されており、スイッチ部の電流路と逆方向導通部の電流路とが、合わせて逆導通型半導体スイッチの電流路をなす。
このような接続関係をとる結果、各逆導通型半導体スイッチはいずれも、スイッチ部のドレインからソースに向かう方向（順方向）に流れる電流を、当該スイッチ部のゲートに印加される信号の値に応じてオン／オフする。一方、当該スイッチ部のソースからドレインに向かう方向（逆方向）の電流については、逆方向導通部がこの電流のバイパスを確保する結果、常にオン状態を保つ。
【００１９】
スイッチ部Ｓ１及びＳ３の各ドレインはいずれもコンデンサＣＭの一端（以下、正極と呼ぶ）に接続されている。スイッチ部Ｓ２及びＳ４の各ソースはいずれもコンデンサＣＭの他端（以下、負極と呼ぶ）に接続されている。
【００２０】
スイッチ部Ｓ１のソースは、スイッチ部Ｓ２のドレインに接続され、交流入力端子ＡＣ１をなしている。スイッチ部Ｓ３のソースはスイッチ部Ｓ４のドレインに接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。
【００２１】
ＭＥＲＳ１００ｕの交流入力端子ＡＣ１は、たとえば３個の極Ｕ，Ｖ及びＷを備える三相交流電源からなる外部の交流電源ＶＳの極Ｕに接続され、ＭＥＲＳ１００ｕの交流出力端子ＡＣ２は、たとえば３個の極ｕ，ｖ及びｗを備える三相誘導電動機からなる外部の誘導電動機Ｍの極Ｕに接続される。
【００２２】
なお、交流電源ＶＳの極Ｕ，Ｖ及びＷはいずれも正弦波交流電圧を出力するものとし、極Ｖが出力する電圧の位相は極Ｕの電圧の位相に対して（２π／３）ラジアン遅れており、極Ｗが出力する電圧の位相は極Ｕの電圧の位相に対して（４π／３）ラジアン遅れているものとする。
【００２３】
なお、誘導電動機Ｍは、図示するように３個の誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３からなるネットワークとして表すことができるものである。誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３は、それぞれ、インダクタＬ１と抵抗Ｒ１との直列回路、インダクタＬ２と抵抗Ｒ２との直列回路、及びインダクタＬ３と抵抗Ｒ３との直列回路として表すことができ、誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３の一端が、それぞれ誘導電動機Ｍの極ｕ、ｖ及びｗをなし、誘導性負荷ＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３の他端同士が互いに接続されているものとして表すことができる。
【００２４】
ＭＥＲＳ１００ｕのスイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４の各ゲート（順に、Ｇ１ｕ，Ｇ２ｕ，Ｇ３ｕ及びＧ４ｕ）は、ＭＥＲＳ１００ｕの制御端をなすもので、いずれも制御部２００に接続されている。
【００２５】
ＭＥＲＳ１００ｖ及び１００ｗは、いずれもＭＥＲＳ１００ｕと実質的に同一の構成を有している。
ＭＥＲＳ１００ｖの交流入力端子ＡＣ１は、交流電源ＶＳの極Ｖに接続され、ＭＥＲＳ１００ｖの交流出力端子ＡＣ２は、誘導電動機Ｍの極ｖに接続される。ＭＥＲＳ１００ｗの交流入力端子ＡＣ１は、交流電源ＶＳの極Ｗに接続され、ＭＥＲＳ１００ｗの交流出力端子ＡＣ２は、誘導電動機Ｍの極ｗに接続される。
【００２６】
なお、本明細書及び図面では、ＭＥＲＳ１００ｕを構成する各要素に付された参照符号については、末尾に更に「ｕ」を付した表記も行う場合があるものとする。たとえば、ＭＥＲＳ１００ｕの交流入力端子ＡＣ１、逆導通型半導体スイッチＳＷ１、コンデンサＣＭは、それぞれ「交流入力端子ＡＣ１ｕ」、「逆導通型半導体スイッチＳＷ１ｕ」、「コンデンサＣＭｕ」とも表記する。
同様に、本明細書及び図面では、ＭＥＲＳ１００ｖを構成する要素に付された参照符号については、末尾に更に「ｖ」を付した表記も行う場合があるものとし、ＭＥＲＳ１００ｗを構成する要素に付された参照符号については、末尾に更に「ｗ」を付した表記も行う場合があるものとする。
【００２７】
電圧検出部ＶＭは、たとえば交流電圧の瞬時値を検出可能な公知の電気回路からなっており、誘導電動機Ｍの極ｖに対する極ｕの線間電圧Ｖｕｖの値と、誘導電動機Ｍの極ｗに対する極ｖの線間電圧Ｖｖｗの値と、誘導電動機Ｍの極ｕに対する極ｗの線間電圧Ｖｗｕの値とを継続的に検出し、検出した各線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの値を表す信号を生成して、制御部２００へと継続的に供給する。（なお、以下では、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの三者を総称する場合は「Ｖｌｏａｄ」と記す。）
【００２８】
制御部２００は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置とを備えたコンピュータから構成されている。
【００２９】
また、制御部２００は、たとえば電圧検出部ＶＭが供給する信号（すなわち電圧Ｖｌｏａｄの値を示す信号）をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータを備えている。ただし、電圧検出部ＶＭが電圧Ｖｌｏａｄの各値を示す信号をデジタル形式で供給するものである場合、制御部２００は上述のＡ／Ｄコンバータを備えている必要はない。
【００３０】
制御部２００は、たとえば自己の記憶装置が予め記憶するプログラムを自己のプロセッサが読み出して実行することにより、後述する処理、たとえば、図３に示す離散フーリエ変換部ＤＦＴ、ローパスフィルタＬＰＦ、差分生成部ＤＦＲ、比例積分制御部ＰＩ及びゲート論理生成部ＧＬの機能を行う処理を実行する。
【００３１】
離散フーリエ変換部ＤＦＴは、電圧検出部ＶＭが供給する信号を取得し、この信号に含まれる、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各値にそれぞれ離散フーリエ変換を施した結果を表す周波数ドメインのデータ３個を生成して、ローパスフィルタＬＰＦへと供給する。
【００３２】
ローパスフィルタＬＰＦは、離散フーリエ変換部ＤＦＴが供給する周波数ドメインの各データを取得し、このデータのそれぞれから高調波成分を除去して、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各基本波成分を抽出する。そして、抽出された各基本波成分の実効値の平均Ｖｒｍｓを示すデータを生成し、差分生成部ＤＦＲへと供給する。
【００３３】
制御部２００は、離散フーリエ変換部ＤＦＴ及びローパスフィルタＬＰＦの機能を実現するために上述のＶｒｍｓの値を特定する処理として、具体的には、たとえば、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を１周期にわたって求め、これら３個の実効値の算術平均をとることにより、誘導電動機Ｍの各極の相電圧の基本波成分の実効値の平均に相当する値として値Ｖｒｍｓを特定すればよい。すなわち、たとえば、以下に示す数式１の右辺を計算する処理を実行すればよい。
なお、数式１及び後述の数式２において、Ｖｕｖ（ｔ）、Ｖｖｗ（ｔ）及びＶｗｕ（ｔ）は、それぞれ、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕを時刻ｔのベクトル関数として表記したものであり、ωは交流電源ＶＳが出力する三相交流電圧の角周波数であり、Ｔは当該三相交流電圧の周期すなわち（２π／ω）である。なお、ｊは虚数単位である。
【００３４】
【数１】
【００３５】
数式１の値Ｖｒｍｓは、計算対象である期間を時刻（ｔ−Ｔ）から時刻ｔまでの１周期分の期間として、Ｖｕｖ（ｔ）と１周期前の線間電圧Ｖｕｖの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、Ｖｖｗ（ｔ）と１周期前の線間電圧Ｖｖｗの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、及びＶｗｕ（ｔ）と１周期前の線間電圧Ｖｗｕの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積についてそれぞれ上記計算対象である期間全域内での実効値を求め、得られる計３個の実効値の算術平均をとり、更に、これらの線間電圧の絶対値が計算上は誘導電動機Ｍの各極の相電圧の（√３）倍になることに鑑みて当該算術平均を（√３）で除したものに相当する。
なお、「ある電圧とその基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の、ある期間全域内での実効値」とは、具体的には、当該電圧及び当該単位ベクトルの両者を複素表現した場合における、両者の実部の係数同士の積を当該期間全域で定積分した値と、両者の虚部の係数同士の積を当該期間全域で定積分した値との幾何平均をいう。また、「１周期前」とは、（ｔ−２Ｔ）から時刻（ｔ−Ｔ）までの１周期分の期間を指す。
【００３６】
差分生成部ＤＦＲは、ローパスフィルタＬＰＦが供給するデータを取得し、このデータが示す実効値Ｖｒｍｓと実効値の目標値Ｖｓｅｔとの差Ｖｅｒｒを表すデータを生成して、比例積分制御部ＰＩへと供給する。目標値Ｖｓｅｔの値を示すデータは、たとえば予め制御部２００の記憶装置が記憶していてもよいし、図示しない公知のインターフェース回路を介して外部から取得してもよい。そして差分生成部ＤＦＲは当該データを参照し、当該データが示す値が目標値Ｖｓｅｔであるものとして、差Ｖｅｒｒを表すデータを生成すればよい。
【００３７】
比例積分制御部ＰＩは、差分生成部ＤＦＲが供給するデータを取得し、このデータが示す値Ｖｅｒｒに基づいて、後述のゲート位相角θｓｅｔを決定する。そして、決定したゲート位相角θｓｅｔの値を示すデータを生成して、ゲート論理生成部ＧＬへと供給する。
【００３８】
θｓｅｔの値を決定する処理として、比例積分制御部ＰＩは、たとえば以下（ａ）〜（ｃ）として述べる処理を行う。
（ａ） 比例積分制御部ＰＩは、値Ｖｅｒｒを表す最新のデータを供給されるたびにこのデータを取得して記憶し、当該最新のデータを含め直近の過去の所定回数にわたって供給された値Ｖｅｒｒを表すデータも、引き続き記憶する。また、θｓｅｔの最新の値を決定し、当該値を示すデータを生成するたびに、このデータも記憶する。ただし、θｓｅｔの値がまだ１個も決定されていない間は、たとえばθｓｅｔの所定の初期値（初期位相）を示すデータを記憶する。
（ｂ） 一方、比例積分制御部ＰＩは、値Ｖｅｒｒを表す最新データを供給されるたびに、当該最新のデータを参照し、当該最新のデータが示す値Ｖｅｒｒに所定の第１の比例係数を乗じたものに相当する値（第１の値）を求める。また、記憶している過去の所定回数分の値Ｖｅｒｒを表す各データを参照し、これらのデータの値に基づいて、値Ｖｅｒｒを直近の所定期間積分して所定の第２の比例定数を乗じたものに相当する値（第２の値）を求める。値Ｖｅｒｒを積分する所定期間は、たとえば、値Ｖｅｒｒを表すデータとして記憶している最も古いデータの生成に用いられた電圧Ｖｌｏａｄの値が測定された時点から、最新のデータの生成に用いられた電圧Ｖｌｏａｄの値が測定された時点までの期間であればよい。
（ｃ） そして、比例積分制御部ＰＩは、過去最新のθｓｅｔの値を示すデータとして記憶しているデータを参照し、このデータの値、上述の第１及び第２の値の三者を互いに加算し、得られた値を最新のθｓｅｔの値として決定する。（そして上述した通り、決定したこの新たなθｓｅｔの値を示すデータを生成して記憶する。）
【００３９】
ゲート論理生成部ＧＬは、比例積分制御部ＰＩが供給するデータを取得し、このデータが示すゲート位相角θｓｅｔの値に基づいて、ＭＥＲＳ１００ｕ〜１００ｗの各逆導通型半導体スイッチをオンするタイミングを後述のように決定し、決定結果に従って、ゲート信号ＳＧＧ１ｕ，ＳＧＧ２ｕ，ＳＧＧ３ｕ，ＳＧＧ４ｕ，ＳＧＧ１ｖ，ＳＧＧ２ｖ，ＳＧＧ３ｖ，ＳＧＧ４ｖ，ＳＧＧ１ｗ，ＳＧＧ２ｗ，ＳＧＧ３ｗ及びＳＧＧ４ｗを生成して、それぞれ、ゲートＧ１ｕ，Ｇ２ｕ，Ｇ３ｕ，Ｇ４ｕ，Ｇ１ｖ，Ｇ２ｖ，Ｇ３ｖ，Ｇ４ｖ，Ｇ１ｗ，Ｇ２ｗ，Ｇ３ｗ及びＧ４ｗへと供給する。
【００４０】
それぞれのゲート信号は、当該ゲート信号の供給先であるゲートを備える半導体スイッチのオン又はオフを指示する信号である。たとえば、オンを指示するときの当該ゲート信号（オン信号）は、当該半導体スイッチをオンさせるに足る電圧（ハイレベル電圧）をとり、オフを指示するときの当該ゲート信号（オフ信号）は、当該半導体スイッチをオフさせるに足る電圧（ローレベル電圧）をとる。
【００４１】
（第１の実施の形態：動作）
次に、上記構成の誘導電動機駆動装置１０の動作を説明する。
まず、制御部２００により制御されるＭＥＲＳ１００ｕが交流電源ＶＳの極Ｕから誘導電動機Ｍへと交流電圧を供給する動作は、たとえば上記特許文献の段落００５５〜００６６に記載されている、ＭＥＲＳが交流電源からモータへと電圧を供給する動作と実質的に同一である。
【００４２】
すなわち、制御部２００は、逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ３からなるペア（以下「ペアＰ１」と呼ぶ。特許文献１における逆導通型半導体スイッチ１１３及び１１１からなるペアに相当する。）と、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ４からなるペア（以下「ペアＰ２」と呼ぶ。特許文献１における逆導通型半導体スイッチ１１４及び１１２からなるペアに相当する。）とが交互にＯＮ／ＯＦＦされるようなパターンを有するゲート信号ＳＧＧ１ｕ〜ＳＧＧ４ｕを生成し、ＭＥＲＳ１００ｕに供給する。
このようなゲート信号により制御部２００は、（ｉ）まずペアＰ１がＯＮしてペアＰ２がＯＦＦする動作と、（ｉｉ）極Ｕの電圧が負に転じてからペアＰ１がＯＦＦしてペアＰ２がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせる。
【００４３】
ただし、本実施形態においては、特許文献１における「ゲート位相角α」に代わる値として、上述のゲート位相角θｓｅｔが用いられる。制御部２００のゲート論理生成部ＧＬは、ゲート信号ＳＧＧ１ｕ〜ＳＧＧ４ｕの各状態遷移の位相が、比例積分制御部ＰＩが供給するデータが示す最新のゲート位相角θｓｅｔ（θｓｅｔの値がまだ１個も決定されていない状態においては、上述した初期位相）に実質的に等しい位相となるように、これらのゲート信号の生成を行うものとする。
【００４４】
なお、ゲート位相角θｓｅｔは、交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧（図示しない基準電位に対する電圧）が負から正に転じるゼロクロスポイントを位相０とした位相角である。
制御部２００は、このゼロクロスポイントを検出するため、たとえば、極Ｕの相電圧の極性を検出して検出結果を示す信号を生成する公知の電気回路を備えていればよい。具体的には、たとえば制御部２００は単に極Ｕに接続されていればよく、あるいは極Ｕの相電圧を図示しない分圧抵抗等により分圧して得られる電圧を、極性の検出結果を示す信号として扱うこととしてもよい。
【００４５】
ペアＰ１がＯＮしてペアＰ２がＯＦＦすることにより、コンデンサＣＭの負極は極Ｕに電気的に接続され、正極は極Ｕから電気的に切り離され、誘導電動機Ｍの極ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭとは直列回路（第１の向きの直列回路）を形成することになり、極ｕには、極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭの負極に対する正極の電圧との和に相当する電圧が印加される。
一方、ペアＰ１がＯＦＦしてペアＰ２がＯＮすることにより、コンデンサＣＭの正極は極Ｕに電気的に接続され、負極は極Ｕから電気的に切り離され、極ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭとは、極Ｕに接続されるコンデンサＣＭの極が上記第１の向きの直列回路とは異なる第２の直列回路を形成することになる。このとき極ｕには、極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭの正極に対する負極の電圧との和に相当する電圧が印加される。
そして、コンデンサＣＭの両端間に発生する電圧は、極Ｕの相電圧に対してθｓｅｔだけ変動したものとなるから、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭとの直列回路の両端間に発生する電圧は、交流電源ＶＳの電圧に位相補償が加えられたものに相当するということができる。
【００４６】
一方、ＭＥＲＳ１００ｖ及び１００ｗの動作は、以下（Ａ）〜（Ｃ）として述べる各点を除き、ＭＥＲＳ１００ｕの動作と実質的に同一である。
（Ａ） 交流電源ＶＳの極Ｖ及び極Ｗの位相は、極Ｕの相電圧の位相に対しそれぞれ（２π／３）ラジアン及び（４π／３）ラジアン遅れている。
（Ｂ） ゲート信号ＳＧＧ１ｖ，ＳＧＧ２ｖ，ＳＧＧ３ｖ及びＳＧＧ４ｖは、それぞれゲート信号ＳＧＧ１ｕ，ＳＧＧ２ｕ，ＳＧＧ３ｕ及びＳＧＧ４ｕの位相を（２π／３）ラジアン遅らせたものとなる。また、ゲート信号ＳＧＧ１ｗ，ＳＧＧ２ｗ，ＳＧＧ３ｗ及びＳＧＧ４ｗは、それぞれゲート信号ＳＧＧ１ｕ，ＳＧＧ２ｕ，ＳＧＧ３ｕ及びＳＧＧ４ｕの位相を（４π／３）ラジアン遅らせたものとなる。
（Ｃ） 交流電源ＶＳとＭＥＲＳ１００ｖとの間に流れる電流は、極Ｖ及び交流入力端子ＡＣ１ｖを介して流れ、誘導電動機ＭとＭＥＲＳ１００ｖとの間に流れる電流は、交流出力端子ＡＣ２ｖ及び極ｖを介して流れる。同様に、交流電源ＶＳとＭＥＲＳ１００ｗとの間に流れる電流は、極Ｗ及び交流入力端子ＡＣ１ｗを介して流れ、誘導電動機ＭとＭＥＲＳ１００ｗとの間に流れる電流は、交流出力端子ＡＣ２ｗ及び極ｗを介して流れる。
【００４７】
以上説明した動作を行うことにより、この誘導電動機駆動装置１０は、誘導電動機Ｍに三相交流電圧を供給する。一方、誘導電動機駆動装置１０は、この三相交流電圧の基本波成分を抽出してその量Ｖｒｍｓを特定し、当該量Ｖｒｍｓが一定量Ｖｓｅｔに収束するように、ゲート位相角θｓｅｔの値を比例積分制御する。
【００４８】
これに対し、本実施の形態とは異なり、たとえば従来行われていた手法として、誘導電動機Ｍの各相の負荷電圧の実効値（基本波及び高調波の両成分を含んだ実効値）を一定値に収束させるようにＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗを制御する手法によった場合、誘導電動機Ｍが安定して起動しないことがあり得る。本実施の形態に係る誘導電動機駆動装置１０は、この弊害を抑制して誘導電動機Ｍの安定な起動を容易にするものである。
【００４９】
すなわち、まず、誘導電動機Ｍの各相の、基本波及び高調波の両成分を含む負荷電圧実効値を一定値に収束させるような制御を行った場合、たとえば図４に示すように、誘導電動機Ｍの回転速度を所望の目標値に収束させること（すなわち、誘導電動機Ｍを正常に起動すること）に失敗する場合がある。
なお、図４は、誘導電動機Ｍの回転速度の目標値が１８００［ｍｉｎ−１］である場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を図示するものである。図４からは、起動時からの経過時間が１０秒程度たった後、回転速度の増加が頭打ちとなって上記目標値に達しなくなっていることが分かる。
【００５０】
このような現象が起こる理由としては、負荷電圧に含まれている高調波成分が、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗを介して行う誘導電動機Ｍへのフィードバック制御を誤らせている、というものが考えられる。
すなわち、まず、負荷電圧の各成分のうち誘導電動機Ｍの正常な回転に寄与するのは基本波成分であるといえる。一方、負荷電圧の各成分のうちＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗのゲート位相角を変化させることにより制御できるのもまた基本波成分であると考えられる。このため、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗのゲート位相角を制御する制御部２００が、負荷電圧ないし負荷電流の総量を制御対象としてこの総量を所定量に収束させるようにゲート位相角を決定したとしても、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗが供給する負荷電圧ないし負荷電流の基本波成分は、必ずしも所定量に収束するような値とならない（すなわち、当該基本波成分の量とこの所定量との差が０に収束しない）。このことは、たとえば図４に示す負荷電圧の推移において、起動時から１４秒程度経過した時点で負荷電圧の総量に対する高調波成分の比率が高まり、負荷電圧の基本波成分の量が低下していることからもうかがえる通りである。この現象が、誘導電動機Ｍの正常な起動を妨げる原因と考えられるのである。
【００５１】
一方、本実施の形態に係る誘導電動機駆動装置１０により誘導電動機Ｍを起動した場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移は、たとえば図５に示すようなものとなる（ただし、図５においては、誘導電動機Ｍの回転速度の目標値は１５００［ｍｉｎ−１］である）。
図５から分かるように、負荷電圧の基本波成分の量は起動時よりほぼ一定となり、誘導電動機Ｍの回転速度は、起動から４秒程度で目標値に達している。このことから、負荷電圧の基本波成分を十分な所定量に収束させれば誘導電動機Ｍの正常な起動が確保される、という関係の存在が推察される。
【００５２】
なお、この誘導電動機駆動装置１０の構成は上述のものに限られない。
たとえば、交流電源ＶＳ及び誘導電動機Ｍの相の数は３より多くてもよい。交流電源ＶＳがｐ相交流電源からなり（ｐは３以上の整数）、誘導電動機Ｍがｐ相誘導電動機からなる場合、誘導電動機起動装置１０は、それぞれＭＥＲＳ１００ｕと実質的に同一の構成を有するｐ個のＭＥＲＳを備えていればよい。この場合、これらｐ個のＭＥＲＳの計ｐ個の交流入力端子ＡＣ１は、交流電源ＶＳのｐ個の極に１対１に接続されればよい。そして、計ｐ個の交流出力端子ＡＣ２は、誘導電動機Ｍのｐ個の極に１対１に接続されればよい。
そして、たとえば交流電源ＶＳのｑ番目の極（ｑはｐ以下の自然数）の相電圧の位相が、１番目の極の相電圧に対して｛２π（ｑ−１）／ｐ｝ラジアン遅れているとすれば、制御部２００は、交流電源ＶＳの１番目の極に接続されたＭＥＲＳのスイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４に供給するゲート信号の位相をそれぞれ｛２π（ｑ−１）／ｐ｝ラジアン遅らせたものを、交流電源ＶＳのｑ番目の極に接続されたＭＥＲＳのスイッチ部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４に供給するものとすればよい。
【００５３】
また、制御部２００は必ずしも電圧Ｖｌｏａｄをフーリエ変換する必要はなく、電圧Ｖｌｏａｄに任意の手法によるフィルタリングを施すことにより基本波成分を抽出し、得られた値に基づいて値Ｖｒｍｓを示すデータを生成すればよい。
【００５４】
（第２の実施の形態）
上述の第１の実施の形態では、制御部２００は、誘導電動機Ｍの各極の相電圧の基本波成分の実効値の平均に相当する値Ｖｒｍｓを特定するため、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を１周期にわたって求め、これら３個の実効値の算術平均をとっていた。しかし、制御部２００は、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、３分の１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を３分の１周期にわたって求め、これら３個の実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定してもよい。
この場合、制御部２００は、具体的には、例えば、以下に示す数式２の右辺を計算する処理を実行することによってＶｒｍｓの値を特定すればよい。
【００５５】
【数２】
【００５６】
数式２の値Ｖｒｍｓは、計算対象である期間を時刻｛ｔ−（Ｔ／３）｝から時刻ｔまでの３分の１周期分の期間として、Ｖｕｖ（ｔ）と３分の１周期前の線間電圧Ｖｕｖの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、Ｖｖｗ（ｔ）と３分の１周期前の線間電圧Ｖｖｗの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積、及びＶｗｕ（ｔ）と３分の１周期前の線間電圧Ｖｗｕの基本波成分方向の単位ベクトルとの内積についてそれぞれ上記計算対象である期間全域内での実効値を求め、得られる計３個の実効値の算術平均をとり、更に（√３）で除したものに相当する。なお、「３分の１周期前」とは、｛ｔ−（２Ｔ／３）｝から時刻｛ｔ−（Ｔ／３）｝までの３分の１周期分の期間を指す。
【００５７】
値Ｖｒｍｓを特定するための処理として、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕのそれぞれにつき、３分の１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を３分の１周期にわたって求めるようにすれば、制御部２００は、当該内積の実効値を１周期にわたって求める場合より短い周期でゲート位相角θｓｅｔの最新の値を得ることができる。このため、負荷電圧の基本波成分をより迅速に一定へと収束させることが可能となり、誘導電動機Ｍの起動をより安定的に行うことが可能となる。
そして、第２の実施の形態の誘導電動機駆動装置によれば、第１の実施の形態の誘導電動機制御装置１０により誘導電動機Ｍを起動した場合になお生じ得る弊害が抑制される。
【００５８】
すなわち、第１の実施の形態の誘導電動機駆動装置１０により誘導電動機Ｍを起動した場合、たとえば図５あるいは図６に示すように負荷電流が振動する場合がある（図５に示す例では、起動時から１秒〜３秒程度経過した期間で負荷電流が振動している）。この振動は、Ｖｒｍｓの値をＶｓｅｔへと収束させるフィードバック制御が十分高速に行われていないことに起因するものである。このような振動の結果として、たとえばフィードバック制御が発散し、ないしは誘導電動機Ｍの起動に失敗する、などの異常が生じることもあり得る。また、このような振動は誘導電動機Ｍの軸トルクの振動に繋がり、これが、誘導電動機Ｍに接続されている機械系との間に軸ねじり共振を生じさせ、その結果として軸破断を起こすこともあり得る。
なお、図６は、誘導電動機Ｍの回転速度の目標値が１５００［ｍｉｎ−１］である場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移を図示するものである。図６に示す例では、起動時からの経過時間が３秒〜５秒程度の期間で負荷電流が振動している。
【００５９】
これに対し、第２の実施の形態に係る誘導電動機駆動装置により誘導電動機Ｍを起動した場合の負荷電流、負荷電圧、負荷電圧の基本波成分、回転速度及びゲート位相角の推移は、たとえば図７に示すようなものとなる。
図７から分かるように、負荷電圧の基本波成分の量は起動時よりほぼ一定となるのに加え、負荷電流は図５に示すものに比べて振動が抑制されている。また、誘導電動機Ｍの回転速度は、起動から４秒程度で目標値に達している。また、目標値Ｖｓｅｔとして、第１の実施の形態においてＶｒｍｓの値を収束させることが可能な最低値より低い値を用いても、誘導電動機Ｍを正常に起動することができる。
【００６０】
なお、交流電源ＶＳ及び誘導電動機Ｍの相の数がｐ（ｐは３より大きい整数）である場合も同様に、制御部２００は、ｐ相交流における各線間電圧の値のそれぞれにつきｐ分の１周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を計ｐ個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定すればよい。
【００６１】
（第３の実施の形態）
また、制御部２００は、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各値に基づいて、仮想の（３・２ｎ）相交流における各相電圧に相当する（３・２ｎ）個の値を生成し（ただしｎはゼロを含む任意の自然数）、生成したこれらの値のそれぞれにつき、｛１／（３・２ｎ）｝周期にわたって上述の内積の実効値を計（３・２ｎ）個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定してもよい。
仮想の（３・２ｋ＋１）相交流（ｋは０以上ｎ−１以下の自然数）における各相電圧の値は、たとえば、（３・２ｋ）相交流における各相電圧の値に基づいて生成できる。また、三相交流における各線間電圧の値を用いて、当該三相交流における各相電圧の値を導くこともできる。
【００６２】
具体的にはまず、極ｕ、ｖ及びｗの各相電圧Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗと、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕとをいずれもベクトル表現した場合、Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗが互いに（２π／３）ラジアン位相を異にするとすれば、Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗの各値は、Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの各値を用いて表すことができる。一方、（３・２ｋ）相交流における各相電圧は、相電圧の値をベクトル表現するとすれば、基点がいずれも座標平面の原点にあって｛２π／（３・２ｋ）｝ラジアン間隔で放射状に配置される（３・２ｋ）個のベクトルとして表すことができる。たとえば、ｋ＝１とした場合、三相交流における各相電圧の値は、たとえば図８に示すような、基点がいずれも座標平面の原点にあって（２π／３）ラジアン間隔で放射状に配置される３個のベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９として表すことができる。ベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９はそれぞれ、たとえば上述の相電圧Ｖｗ、Ｖｖ及びＶｕを表すものとみることができる。
そして、これら（３・２ｋ）個のベクトルにつき、座標平面上で隣り合う２個のベクトルの値同士を加算し、得られたベクトルをスカラー倍することで当該ベクトルを規格化する（すなわち、当該ベクトルの絶対値を、上述の加算に用いた各ベクトルの絶対値に等しくする）ことにより、これらのベクトルの中間に配置される（３・２ｋ）個のベクトルを生成することができる。このようにベクトルの値を生成することで、ベクトルの総数を計（３・２ｋ＋１）個へと倍増させることができる。
【００６３】
ベクトルを倍増させるこのような演算を、ｋの値を０からｎ−１まで１ずつ増加させつつ（ｎ−１）回繰り返して行うことにより、制御部２００は、三相交流における各相電圧の値から、仮想の（３・２ｎ）相交流における各相電圧に相当する（３・２ｎ）個の値を生成することができる。
そして制御部２００は、生成したこれらの値のそれぞれにつき、｛１／（３・２ｎ）｝周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を計（３・２ｎ）個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定すればよい。
【００６４】
図８は、三相交流における各相電圧の値から、仮想の１２相交流における各相電圧に相当するものとして１２個のベクトルを生成した場合（すなわち、上述のｎの値が２で、ｋの初期値が０である場合）における当該１２個のベクトルを例示する図である。
相電圧Ｖｗ、Ｖｖ及びＶｕの各値を表すベクトルが図８に示すベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９であるとすると、まず、ベクトルｖ１及びｖ５を用いてベクトルｖ３を、ベクトルｖ５及びｖ９を用いてベクトルｖ７を、ベクトルｖ９及びｖ１を用いてベクトルｖ１１を、それぞれ生成することができる。
次いで、ベクトルｖ１及びｖ３を用いてベクトルｖ２を、ベクトルｖ３及びｖ５を用いてベクトルｖ４を、ベクトルｖ５及びｖ７を用いてベクトルｖ６を、ベクトルｖ７及びｖ９を用いてベクトルｖ８を、ベクトルｖ９及びｖ１１を用いてベクトルｖ１０を、ベクトルｖ１１及びｖ１を用いてベクトルｖ１２を、それぞれ生成することができる。
【００６５】
このようにして生成されたベクトルｖ２〜ｖ４、ｖ６〜ｖ８及びｖ１０〜ｖ１２と、ベクトルｖ１，ｖ５及びｖ９とからなる計１２個のベクトルが、図示するような仮想の１２相交流の１２個の相電圧の値を表すことになる。
そして、図示するように、これら１２個の相電圧の波形を、互いに共通する１２分の１周期分の期間で切り出し、切り出された波形をつなぎ合わせると、１周期分の単相交流電圧に相当する波形を合成することができる。
以上から分かるように、制御部２００は、三相交流における各線間電圧の値から、仮想の１２相交流における各相電圧に相当する１２個の値を生成することができ、生成したこれらの値のそれぞれにつき、１２分の１周期にわたって上述の内積の実効値を計１２個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより、値Ｖｒｍｓに相当する値を得ることができる。
【００６６】
以上述べたように、値Ｖｒｍｓを特定するための処理として、線間電圧Ｖｕｖ、Ｖｖｗ及びＶｗｕの値に基づいて求められた（３・２ｎ）個の値のそれぞれにつき、上述の内積の実効値を｛１／（３・２ｎ）｝周期にわたって求めるようにすれば、制御部２００は、当該内積の実効値を３分の１周期にわたって求める場合と比べても更に短い周期でゲート位相角θｓｅｔの最新の値を得ることができる。このため、負荷電圧の基本波成分をより迅速に一定へと収束させることが可能となり、誘導電動機Ｍの起動をより安定的に行うことが可能となる。
【００６７】
なお、交流電源ＶＳ及び誘導電動機Ｍの相の数がｐ（ｐは３より大きい整数）である場合も同様に、制御部２００は、ｐ相交流における各線間電圧の値から、仮想の（ｐ・２ｎ）相交流における各相電圧に相当する（ｐ・２ｎ）個の値を生成し、生成したこれらの値のそれぞれにつき、｛１／（ｐ・２ｎ）｝周期前の基本波成分方向の単位ベクトルとの内積の実効値を計（ｐ・２ｎ）個求め、これらの実効値の算術平均をとることにより値Ｖｒｍｓを特定すればよい。
【００６８】
以上、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明したが、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。
たとえば、誘導電動機駆動装置１０は、交流電流の量を検出可能な公知の電気回路からなる電流検出部を備えていてもよい。この場合、電流検出部は、たとえば誘導電動機Ｍに流れる負荷電流の量を継続的に検出し、検出した負荷電流の量を表す信号を生成して、制御部２００へと継続的に供給すればよい。
一方、制御部２００はたとえば、電流検出部が供給する信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ（Analog-to-Digital）コンバータを備えていればよい。ただし、電流検出部が負荷電流の量を示す信号をデジタル形式で供給するものである場合、制御部２００はこのＡ／Ｄコンバータを備えている必要はない。
そして、制御部２００は、電流検出部が供給した信号が示す値を特定し、特定した値に基づいて、値Ｖｓｅｔを決定してもよい。決定の手法は任意であり、たとえば、負荷電流の量と値Ｖｓｅｔとの対応関係を指定するデータを含むテーブルを制御部２００が記憶し、電流検出部が供給した信号が示す値を検索キーとしてこのテーブルを検索することにより決定してもよい。また、Ｖｓｅｔの値を負荷電流の関数として表す所定の数式を示すデータを記憶し、電流検出部が供給した信号が示す値をこのデータが示す数式に代入して得られる値を算出することにより決定してもよい。
【００６９】
また、制御部２００は、必ずしもθｓｅｔの値について比例積分制御を行う必要はなく、Ｖｒｍｓの値をＶｓｅｔへと収束させ得る任意のフィードバック制御を行えばよい。
【００７０】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれも縦ハーフブリッジ型ＭＥＲＳより構成されていてもよい。
たとえばＭＥＲＳ１００ｕが縦ハーフブリッジ型ＭＥＲＳから構成される場合、ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図９に示すように、２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２と、整流部Ｄ３及びＤ４と、コンデンサＣＭ１及びＣＭ２とから構成されている。
【００７１】
逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２はいずれも、図２の逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２と実質的に同一の構成を有する。
図９の構成において、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２をそれぞれ構成するスイッチ部Ｓ１及びＳ２の各ゲート（順に、Ｇ１ｕ，Ｇ２ｕ）は、いずれも制御部２００に接続されている。
また、スイッチ部Ｓ１のドレインはコンデンサＣＭ１の一端に接続されており、スイッチ部Ｓ１のソースはスイッチＳ２のドレインに接続されている。スイッチＳ２のソースはコンデンサＣＭ２の一端に接続されている。コンデンサＣＭ１及びＣＭ２の他端同士は互いに接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。
【００７２】
整流部Ｄ３及びＤ４はいずれも、たとえばダイオード等の整流素子からなる。以下、整流部Ｄ３及びＤ４はいずれもダイオードからなるものとして説明すると、整流部Ｄ３のアノード及び整流部Ｄ４のカソードは交流出力端子ＡＣ２に接続され、整流部Ｄ３のカソードはコンデンサＣＭ１の上述の一端に接続され、整流部Ｄ４のアノードはコンデンサＣＭ２の上述の一端に接続されている。
【００７３】
ＭＥＲＳ１００ｕが図９に示す構成をとるとき、制御部２００は、（ｉ’）まず逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＮしてＳＷ１がＯＦＦする動作と、（ｉｉ’）交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧が負に転じてから逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＦＦしてＳＷ１がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの相電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせればよい。
【００７４】
図９のＭＥＲＳ１００ｕにおいては、逆導通型半導体スイッチＳＷ１がＯＮしてＳＷ２がＯＦＦすることにより、コンデンサＣＭ１が極Ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭ１とは直列回路を形成することになり、極ｕには、基準電位に対する極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭ１の両端間の電圧との和に相当する電圧が印加される。
一方、逆導通型半導体スイッチＳＷ１がＯＦＦしてＳＷ２がＯＮすることにより、コンデンサＣＭ２が極Ｕに電気的に接続される。この結果、交流電源ＶＳとコンデンサＣＭ２とが直列回路を形成することになり、極ｕには、基準電位に対する極Ｕの相電圧と、コンデンサＣＭ２の両端間の電圧との和に相当する電圧が印加される。
【００７５】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれも横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳより構成されていてもよい。
たとえばＭＥＲＳ１００ｕが横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳから構成される場合、ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図１０に示すように、２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と、コンデンサＣＭ１及びＣＭ２とから構成されている。
【００７６】
逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４はいずれも、図９の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と実質的に同一の構成を有する。図１０の構成においても、図９の構成と同様、逆導通型半導体スイッチＳＷ１及びＳＷ２をそれぞれ構成するスイッチ部Ｓ２及びＳ４の各ゲート（順に、Ｇ２ｕ，Ｇ４ｕ）はいずれも制御部２００に接続されている。
一方、図１０の構成では、スイッチ部Ｓ２のドレインはコンデンサＣＭ１の一端に接続されて交流入力端子ＡＣ１をなしており、スイッチ部Ｓ２のソースはスイッチＳ４のソースに接続されている。スイッチＳ４のドレインはコンデンサＣＭ２の一端に接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。コンデンサＣＭ１及びＣＭ２の各他端は、いずれもスイッチ部Ｓ２及びＳ４のソース同士の接続点に接続されている。
【００７７】
ＭＥＲＳ１００ｕが図１０に示す構成をとるとき、制御部２００は、（ｉ’’）まず逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＮしてＳＷ４がＯＦＦする動作と、（ｉｉ’’）交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧が負に転じてから逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＦＦしてＳＷ４がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの相電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせればよい。
【００７８】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれもワンコンデンサ横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳより構成されていてもよい。
たとえばＭＥＲＳ１００ｕがワンコンデンサ横ハーフブリッジ型ＭＥＲＳから構成される場合、ＭＥＲＳ１００ｕは、たとえば図１１に示すように、２個の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と、コンデンサＣＭとから構成されている。
【００７９】
逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４はいずれも、図９の逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４と実質的に同一の構成を有する。図１１の構成においても、逆導通型半導体スイッチＳＷ２及びＳＷ４をそれぞれ構成するスイッチ部Ｓ２及びＳ４の各ゲート（順に、Ｇ２ｕ，Ｇ４ｕ）はいずれも制御部２００に接続されている。
一方、図１１の構成では、スイッチ部Ｓ２のドレインはコンデンサＣＭの一端に接続されて交流入力端子ＡＣ１をなしており、スイッチ部Ｓ２のソースはスイッチＳ２のソースに接続されている。スイッチＳ４のドレインはコンデンサＣＭの他端に接続されて交流出力端子ＡＣ２をなしている。
【００８０】
ＭＥＲＳ１００ｕが図１１に示す構成をとるときも、制御部２００は、図１０の構成におけると同様、まず逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＮしてＳＷ４がＯＦＦする動作と、交流電源ＶＳの極Ｕの相電圧が負に転じてから逆導通型半導体スイッチＳＷ２がＯＦＦしてＳＷ４がＯＮする動作と、を併せて１サイクルとして、このサイクルを極Ｕの相電圧の周期と実質的に等しい周期でＭＥＲＳ１００ｕに繰り返し行わせればよい。
【００８１】
また、ＭＥＲＳ１００ｕ，１００ｖ及び１００ｗは、いずれも、たとえば図１２に示すように、双方向サイリスタであるサイリスタＺと、コンデンサＣＭとより構成されていてもよい。
図１２の構成では、サイリスタＺの電流路の一端をなす第１の主電極は交流入力端子ＡＣ１をなし、当該電流路の他端をなす第２の主電極は交流出力端子ＡＣ２をなす。サイリスタＺのゲートは制御部２００に接続されており、コンデンサＣＭはサイリスタＺの電流路に並列に接続されている。
【００８２】
また、上記各実施の形態における制御部２００は、コンパレータ、フリップフロップ、タイマ等からなる専用の電子回路から構成されていてもよい。
【００８３】
一方、上記各実施の形態における制御部２００の構成は、通常のコンピュータシステムを用いても実現することができる。
例えば、制御部２００が行う上述の処理を実行させるためのプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）あるいはその他のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、このプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の制御部２００を構成することができる。
【００８４】
また、プログラムをインターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。更に、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
また、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 誘導電動機駆動装置
１００ｕ，１００ｖ，１００ｗ ＭＥＲＳ
２００ 制御部
ＶＭ 電圧検出部
ＡＣ１ 交流入力端子
ＡＣ２ 交流出力端子
ＳＷ１〜ＳＷ４ 逆導通型半導体スイッチ
ＣＭ，ＣＭ１，ＣＭ２ コンデンサ
Ｓ１〜Ｓ４ スイッチ部
Ｄ１〜Ｄ４ 逆方向導通部
Ｇ１〜Ｇ４ ゲート
ＳＧＧ１ｕ〜ＳＧＧ４ｕ，ＧＧ１ｖ〜ＳＧＧ４ｖ，ＧＧ１ｗ〜ＳＧＧ４ｗ ゲート信号
ＤＦＴ 離散フーリエ変換部
ＬＰＦ ローパスフィルタ
ＤＦＲ 差分生成部
ＰＩ 比例積分制御部
ＧＬ ゲート論理生成部
ＶＳ 交流電源
Ｍ 誘導電動機
ＬＤ１〜ＬＤ３ 誘導性負荷
Ｌ１〜Ｌ３ インダクタ
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗
Ｚ サイリスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償手段と、
前記制御信号を前記直列補償手段に供給する制御手段と、
前記直列補償手段から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償手段に供給する制御信号供給手段と、を備える、
誘導電動機制御装置。
【請求項２】
前記直列補償手段は、それぞれ電流路を備え、各自に供給される制御信号に応答して各自の電流路をオン及びオフするスイッチであって、各自の電流路を、オンしたとき双方向に実質的に導通させ、オフしたとき電流路の所定の一端から他端の一方向にのみ実質的に導通させる第１乃至第４のスイッチと、一端が前記第１のスイッチの電流路の前記他端及び前記第３のスイッチの電流路の前記他端に接続され、他端が前記第２のスイッチの電流路の前記一端及び前記第４のスイッチの電流路の前記一端に接続されたコンデンサと、より構成されており、前記第１のスイッチの電流路の前記一端及び前記第２のスイッチの電流路の前記他端が前記交流電源に接続され、前記第３のスイッチの電流路の前記一端及び前記第４のスイッチの電流路の前記他端が前記誘導電動機が接続されるものであり、
前記制御信号供給手段は、前記第２及び第３のスイッチの電流路をオンさせ前記第１及び第４のスイッチの電流路をオフさせる第１の前記制御信号を第１の前記タイミングで前記第１乃至第４のスイッチの各制御端に供給し、前記第２及び第３のスイッチの電流路をオフさせ前記第１及び第４のスイッチの電流路をオンさせる第２の前記制御信号を第２の前記タイミングで前記第１乃至第４のスイッチの各制御端に供給するものである、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項３】
前記直列補償手段は、それぞれ電流路を備え、各自に供給される制御信号に応答して各自の電流路をオン及びオフするスイッチであって、各自の電流路を、オンしたとき双方向に実質的に導通させ、オフしたとき電流路の所定の一端から他端の一方向にのみ実質的に導通させる第１及び第２のスイッチと、各自の電流路が所定の一端から他端の一方向にのみ実質的に導通する第１及び第２の整流素子と、一端が前記第１のスイッチの電流路の前記他端及び前記第１の整流素子の電流路の前記他端に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第２のスイッチの電流路の前記一端及び前記第２の整流素子の電流路の前記一端に接続された第２のコンデンサと、より構成されており、前記第１のスイッチの電流路の前記一端及び前記第２のスイッチの電流路の前記他端が前記交流電源に接続され、前記第１の整流素子の電流路の前記一端、前記第２の整流素子の電流路の前記他端、前記第１のコンデンサの前記他端及び前記第２のコンデンサの前記他端が互いに結合されて前記誘導電動機に接続されるものであり、
前記制御信号供給手段は、前記第２のスイッチの電流路をオンさせ前記第１のスイッチの電流路をオフさせる第１の前記制御信号を第１の前記タイミングで前記第１及び第２のスイッチの各制御端に供給し、前記第２のスイッチの電流路をオフさせ前記第１のスイッチの電流路をオンさせる第２の前記制御信号を第２の前記タイミングで前記第１及び第２のスイッチの各制御端に供給するものである、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項４】
ｐを３以上の整数として、前記交流電源はｐ相交流電源からなり、前記誘導電動機はｐ相誘導電動機からなり、
前記誘導電動機制御装置は、ｐ個の前記直列補償手段を備えるものであって、各該直列補償手段は、前記交流電源の各相の極に１対１に接続され、かつ、前記誘導電動機の各相の極に１対１に接続されるものであって、
前記負荷電圧検出手段は、前記直列補償手段から前記誘導電動機へと印加される前記各相の負荷電圧の量を検出し、検出した当該各相の負荷電圧の量を示す信号を生成し、
前記タイミング決定手段は、前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号が示す前記ｎ個の相の負荷電圧の基本波成分の実効値の平均量を特定して、特定された当該平均量が所定値へと収束するように、それぞれの前記直列補償手段につき前記タイミングを決定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項５】
前記タイミング決定手段は、前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号が示す前記ｐ個の相の負荷電圧の、実質的にｐ分の１周期分の区間における基本波成分の実効値の平均量を特定して、特定された当該平均量が所定値へと収束するように、それぞれの前記直列補償手段につき前記タイミングを決定する、
請求項４に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項６】
前記タイミング決定手段は、
前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号が示す前記ｎ個の相の負荷電圧の値に基づき、ｎを自然数として（ｐ・２ｎ）個の仮想の負荷電圧の値を特定する手段と、
特定された各該負荷電圧の、実質的に｛１／（ｐ・２ｎ）｝周期分の区間における基本波成分の実効値の平均量を特定して、特定された当該平均量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定する手段と、を備える、
請求項４に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項７】
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御装置であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給手段と、を備える、
誘導電動機制御装置。
【請求項８】
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定ステップと、
前記制御信号を、前記タイミング決定ステップで決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給ステップと、より構成されている、
誘導電動機制御方法。
【請求項１】
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償手段と、
前記制御信号を前記直列補償手段に供給する制御手段と、
前記直列補償手段から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償手段に供給する制御信号供給手段と、を備える、
誘導電動機制御装置。
【請求項２】
前記直列補償手段は、それぞれ電流路を備え、各自に供給される制御信号に応答して各自の電流路をオン及びオフするスイッチであって、各自の電流路を、オンしたとき双方向に実質的に導通させ、オフしたとき電流路の所定の一端から他端の一方向にのみ実質的に導通させる第１乃至第４のスイッチと、一端が前記第１のスイッチの電流路の前記他端及び前記第３のスイッチの電流路の前記他端に接続され、他端が前記第２のスイッチの電流路の前記一端及び前記第４のスイッチの電流路の前記一端に接続されたコンデンサと、より構成されており、前記第１のスイッチの電流路の前記一端及び前記第２のスイッチの電流路の前記他端が前記交流電源に接続され、前記第３のスイッチの電流路の前記一端及び前記第４のスイッチの電流路の前記他端が前記誘導電動機が接続されるものであり、
前記制御信号供給手段は、前記第２及び第３のスイッチの電流路をオンさせ前記第１及び第４のスイッチの電流路をオフさせる第１の前記制御信号を第１の前記タイミングで前記第１乃至第４のスイッチの各制御端に供給し、前記第２及び第３のスイッチの電流路をオフさせ前記第１及び第４のスイッチの電流路をオンさせる第２の前記制御信号を第２の前記タイミングで前記第１乃至第４のスイッチの各制御端に供給するものである、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項３】
前記直列補償手段は、それぞれ電流路を備え、各自に供給される制御信号に応答して各自の電流路をオン及びオフするスイッチであって、各自の電流路を、オンしたとき双方向に実質的に導通させ、オフしたとき電流路の所定の一端から他端の一方向にのみ実質的に導通させる第１及び第２のスイッチと、各自の電流路が所定の一端から他端の一方向にのみ実質的に導通する第１及び第２の整流素子と、一端が前記第１のスイッチの電流路の前記他端及び前記第１の整流素子の電流路の前記他端に接続された第１のコンデンサと、一端が前記第２のスイッチの電流路の前記一端及び前記第２の整流素子の電流路の前記一端に接続された第２のコンデンサと、より構成されており、前記第１のスイッチの電流路の前記一端及び前記第２のスイッチの電流路の前記他端が前記交流電源に接続され、前記第１の整流素子の電流路の前記一端、前記第２の整流素子の電流路の前記他端、前記第１のコンデンサの前記他端及び前記第２のコンデンサの前記他端が互いに結合されて前記誘導電動機に接続されるものであり、
前記制御信号供給手段は、前記第２のスイッチの電流路をオンさせ前記第１のスイッチの電流路をオフさせる第１の前記制御信号を第１の前記タイミングで前記第１及び第２のスイッチの各制御端に供給し、前記第２のスイッチの電流路をオフさせ前記第１のスイッチの電流路をオンさせる第２の前記制御信号を第２の前記タイミングで前記第１及び第２のスイッチの各制御端に供給するものである、
請求項１に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項４】
ｐを３以上の整数として、前記交流電源はｐ相交流電源からなり、前記誘導電動機はｐ相誘導電動機からなり、
前記誘導電動機制御装置は、ｐ個の前記直列補償手段を備えるものであって、各該直列補償手段は、前記交流電源の各相の極に１対１に接続され、かつ、前記誘導電動機の各相の極に１対１に接続されるものであって、
前記負荷電圧検出手段は、前記直列補償手段から前記誘導電動機へと印加される前記各相の負荷電圧の量を検出し、検出した当該各相の負荷電圧の量を示す信号を生成し、
前記タイミング決定手段は、前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号が示す前記ｎ個の相の負荷電圧の基本波成分の実効値の平均量を特定して、特定された当該平均量が所定値へと収束するように、それぞれの前記直列補償手段につき前記タイミングを決定する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項５】
前記タイミング決定手段は、前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号が示す前記ｐ個の相の負荷電圧の、実質的にｐ分の１周期分の区間における基本波成分の実効値の平均量を特定して、特定された当該平均量が所定値へと収束するように、それぞれの前記直列補償手段につき前記タイミングを決定する、
請求項４に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項６】
前記タイミング決定手段は、
前記負荷電圧検出手段が生成した前記信号が示す前記ｎ個の相の負荷電圧の値に基づき、ｎを自然数として（ｐ・２ｎ）個の仮想の負荷電圧の値を特定する手段と、
特定された各該負荷電圧の、実質的に｛１／（ｐ・２ｎ）｝周期分の区間における基本波成分の実効値の平均量を特定して、特定された当該平均量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定する手段と、を備える、
請求項４に記載の誘導電動機制御装置。
【請求項７】
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御装置であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定手段と、
前記制御信号を、前記タイミング決定手段が決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給手段と、を備える、
誘導電動機制御装置。
【請求項８】
外部の交流電源が発生する入力交流電圧を取得し、当該入力交流電圧の位相を、自己に所定の制御信号が供給されるタイミングにより定まる量変動させたものに相当する補償電圧を生成して、当該入力交流電圧と当該補償電圧との和に相当する電圧を外部の誘導電動機へと印加する直列補償部と、前記直列補償部から前記誘導電動機へと印加される負荷電圧の量を検出し、検出した当該負荷電圧の量を示す信号を生成する負荷電圧検出部と、からなる装置を介して前記誘導電動機を制御する誘導電動機制御方法であって、
前記負荷電圧検出部が生成した前記信号を取得し、当該信号が示す負荷電圧の基本波成分の量を特定して、特定された当該基本波成分の量が所定値へと収束するように前記タイミングを決定するタイミング決定ステップと、
前記制御信号を、前記タイミング決定ステップで決定したタイミングで前記直列補償部に供給する制御信号供給ステップと、より構成されている、
誘導電動機制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−８５４７５（Ｐ２０１２−８５４７５Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３０９９２（Ｐ２０１０−２３０９９２）
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（５０７１４９６４８）株式会社ＭＥＲＳＴｅｃｈ (22)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１３日（２０１０．１０．１３）
【出願人】（５０７１４９６４８）株式会社ＭＥＲＳＴｅｃｈ (22)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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