駆動装置
【課題】高速なモータを制御することが可能となる駆動装置を提供する。
【解決手段】駆動装置が、直列に接続された第１および第２の直流電源部と、第１の直流電源部に並列に接続されている第１のインバータ部と、第２の直流電源部に並列に接続され、第１のインバータ部に直列に接続されている第２のインバータ部と、第１のインバータ部と第２のインバータ部とを制御する制御部と、を有している。第１のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点と、第２のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点とが、相毎に接続されるとともに負荷に接続されている。制御部が、第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御する、または、第１のインバータ部が有する下アームと第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する。
【解決手段】駆動装置が、直列に接続された第１および第２の直流電源部と、第１の直流電源部に並列に接続されている第１のインバータ部と、第２の直流電源部に並列に接続され、第１のインバータ部に直列に接続されている第２のインバータ部と、第１のインバータ部と第２のインバータ部とを制御する制御部と、を有している。第１のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点と、第２のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点とが、相毎に接続されるとともに負荷に接続されている。制御部が、第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御する、または、第１のインバータ部が有する下アームと第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ターボチャージャ、電動コンプレッサなどに用いられる高速なモータを制御する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ターボチャージャ、電動コンプレッサなどに用いられる交流モータを駆動する駆動装置が知られている。このような駆動装置において用いられるモータドライブの方法として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式（パルス幅変調方式）、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御方式（パルス振幅変調方式）、マルチレベル制御方式が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような駆動装置において、回転数が高速なモータを制御する場合においては、ＰＡＭ制御方式が用いられている。なお、ＰＡＭ制御方式においては、昇降圧チョッパ回路で直流電圧を制御する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１３７０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような駆動装置においては、昇降圧チョッパ回路が用いられているために、直流電圧を制御する場合の応答性が悪いという問題がある。そのため、たとえば、１０万ｒｐｍ（revolutions per minute）を超えるような高速なモータを制御する場合に、昇降圧チョッパ回路を用いたＰＡＭ制御方式による駆動装置を用いると、この駆動装置では、直流電圧を制御する場合の応答性が悪いために、高速なモータを制御することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、高速なモータを制御することが可能となる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、直列に接続された第１および第２の直流電源部と、前記第１の直流電源部に並列に接続されている第１のインバータ部と、前記第２の直流電源部に並列に接続され、前記第１のインバータ部に直列に接続されている第２のインバータ部と、前記第１のインバータ部と前記第２のインバータ部とを制御する制御部と、を有し、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点と、前記第２のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点とが、相毎に接続されるとともに負荷に接続されており、前記制御部が、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御する、または、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする駆動装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記駆動装置が、前記負荷の回転速度を検出する検出部、を有し、前記制御部が、前記検出部が検出した回転速度が予め定められた回転速度以下である場合には、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、前記制御部が、前記負荷の回転に合わせて、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御するとともに、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記負荷が回転する１周期内において、前記制御部が、予め定められている低出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、予め定められている高出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、昇降圧チョッパ回路が不要となるため直流電圧を制御する場合の応答性が良くなることにより、また、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用できるために、高速なモータを制御することが可能となる駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜駆動装置１の構成＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による駆動装置１の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、負荷として３相モータを駆動する場合の駆動装置１について説明する。
【００１２】
駆動装置１は、直列に接続された第１の直流電源部２および第２の直流電源部３と、第１の直流電源部２に並列に接続されている第１のインバータ部１１と、第２の直流電源部３に並列に接続され、第１のインバータ部１１に直列に接続されている第２のインバータ部１２と、負荷６の回転速度を検出する検出部７と、第１のインバータ部１１と第２のインバータ部１２とを制御する制御部８と、を有する。
【００１３】
この負荷６は、たとえば、３相モータである。また、第１のインバータ部１１および第２のインバータ部１２は、たとえば、それぞれが、フルインバータ回路である。なお、制御部８は、第１のインバータ部１１と第２のインバータ部１２とを制御することにより、駆動装置１を制御している。
【００１４】
また、駆動装置１は、第１の直流電源部２および第１のインバータ部１１に並列に接続されている平滑コンデンサ４と、第２の直流電源部３および第２のインバータ部１２に並列に接続されている平滑コンデンサ５と、を有する。
【００１５】
なお、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２との接続点と、第２のインバータ部が有する上アーム１２１と下アーム１２２との接続点とは、相毎に接続されるとともに負荷６に接続されている。ここでは、この負荷６は３相モータであるため、第１のインバータ部１１および第２のインバータ部の上アームおよび下アームは、それぞれ、３相に対応するようにされている。
【００１６】
たとえば、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１においては、１つの相に対応する半導体スイッチ１１１１とダイオード１１１５とが、組みとして接続されている。この半導体スイッチ１１１１は、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT）である。
【００１７】
この半導体スイッチ１１１１は、ゲート端子の電位が制御部８により制御されることにより、オンまたはオフに制御される。ここで、オンとは、半導体スイッチ１１１１などの半導体スイッチを導通状態とすることであり、オフとは、半導体スイッチを非導通状態とすることである。
【００１８】
また、この第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１においては、半導体スイッチ１１１１とダイオード１１１５と同様に、半導体スイッチ１１１２とダイオード１１１６、および、半導体スイッチ１１１３とダイオード１１１７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００１９】
また、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２においては、上アーム１１１と同様に、半導体スイッチ１１２１とダイオード１１２５、半導体スイッチ１１２２とダイオード１１２６、および、半導体スイッチ１１２３とダイオード１１２７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００２０】
第２のインバータ部１２の構成は、第１のインバータ部１１と同様の構成であり、第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１においては、半導体スイッチ１２１１とダイオード１２１５、半導体スイッチ１２１２とダイオード１２１６、および、半導体スイッチ１２１３とダイオード１２１７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００２１】
また、第２のインバータ部１２が有する下アーム１２２においては、半導体スイッチ１２２１とダイオード１２２５、半導体スイッチ１２２２とダイオード１２２６、および、半導体スイッチ１２２３とダイオード１２２７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００２２】
なお、第１のインバータ部１１においては、上アーム１１１の半導体スイッチ１１１１とダイオード１１１５との組と、下アーム１１２の半導体スイッチ１１２１とダイオード１１２５の組とが接続されている。そして、この接続点が、相が対応する負荷６の第１の端子６１に接続されている。
【００２３】
また、第２のインバータ部１２においては、上アーム１２１の半導体スイッチ１２１１とダイオード１２１５との組と、下アーム１２２の半導体スイッチ１２２１とダイオード１２２５の組とが接続されている。そして、この接続点が、相が対応する負荷６の第１の端子６１に接続されている。
【００２４】
同様に、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２との接続点と、第２のインバータ部が有する上アーム１２１と下アーム１２２との接続点とが、相が対応する負荷６の端子に、それぞれ、接続されている。
【００２５】
制御部８は、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御、または、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００２６】
具体的には、この制御部８は、検出部７が検出した負荷６の回転速度が予め定められた回転速度以下である場合、すなわち、低速回転の場合には、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御する。また、制御部８は、検出部７が検出した回転速度が予め定められた回転速度より高い場合、すなわち高速回転の場合には、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。なお、この予め定められた回転速度とは、たとえば、負荷６の駆動能力に基いて、予め定められている回転速度である。
【００２７】
また、制御部８は、検出部７が検出した回転速度が予め定められた回転速度より高い場合、負荷の回転に合わせて、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御するとともに、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００２８】
すなわち、制御部８は、負荷６が回転する１周期内において、予め定められている低出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御し、予め定められている高出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００２９】
＜駆動装置１の動作＞
次に、図２から図４を用いて、図１を用いて説明した駆動装置１の動作について説明する。ここでは、負荷６の１相についてのみ説明する。なお、以降においては、駆動装置１において、オンとなっている半導体スイッチのみについて説明し、その他の半導体スイッチはオフとなっているものとして説明する。また、以降においては、第１の直流電源部２の電圧をＶ１とし、また、第２の直流電源部３の電圧をＶ２として説明する。このＶ１の値とＶ２の値とは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００３０】
＜低速回転の場合＞
まず、図２と図３とを用いて、低速回転の場合に、制御部８が、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御する場合について説明する。
【００３１】
図２においては、制御部８は、半導体スイッチ１１１１と半導体スイッチ１１２２とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第１の直流電源部２の正極、半導体スイッチ１１１１、負荷６の第１の端子６１、負荷６の第２の端子６２、半導体スイッチ１１２２、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３２】
図３においては、制御部８は、半導体スイッチ１１１２と半導体スイッチ１１２１とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第１の直流電源部２の正極、半導体スイッチ１１１２、負荷６の第２の端子６２、負荷６の第１の端子６１、半導体スイッチ１１２１、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３３】
図２と図３とを用いて説明したように、制御部８は、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とを制御することにより、負荷６の１つの相に対応する第１の端子６１と第２の端子６２とに、第１の直流電源部２の正極と負極とを、互いに逆に接続させる。そのため、負荷６の１つの相に対応する端子には、第１の直流電源部２の電圧Ｖ１が、一方の方向とその逆方向とに印加されることになる。
【００３４】
制御部８は、この図２と図３とを用いて説明したように、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御する。
【００３５】
＜高速回転の場合＞
次に、図４と図５とを用いて、高速回転の場合に、制御部８が、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する場合について説明する。
【００３６】
図４においては、制御部８は、半導体スイッチ１２１１と半導体スイッチ１１２２とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第２の直流電源部３の正極、半導体スイッチ１２１１、負荷６の第１の端子６１、負荷６の第２の端子６２、半導体スイッチ１１２２、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３７】
図５においては、制御部８は、半導体スイッチ１２１２と半導体スイッチ１１２１とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第２の直流電源部３の正極、半導体スイッチ１２１２、負荷６の第２の端子６２、負荷６の第１の端子６１、半導体スイッチ１１２１、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３８】
図４と図５とを用いて説明したように、制御部８は、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御することにより、負荷６の１つの相に対応する第１の端子６１と第２の端子６２とに、第２の直流電源部３の正極と第１の直流電源部２の負極とを逆に接続させる。そのため、負荷６の１つの相に対応する端子には、第１の直流電源部２の電圧Ｖ１と第２の直流電源部３の電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧が、一方の方向とその逆方向とに印加されることになる。
【００３９】
制御部８は、この図４と図５とを用いて説明したように、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御する。
【００４０】
なお、制御部８による制御は、この図４と図５とを用いて説明したように、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御することのみに限られるものではない。
【００４１】
この制御部８は、図２と図３とを用いて説明したような、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１を互いに逆に印加する２つの状態と、図４と図５とを用いて説明したような、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御する。
【００４２】
制御部８は、たとえば、負荷６が回転する１周期内において、予め定められている低出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御し、予め定められている高出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００４３】
図６を用いて、負荷６が回転する１周期内において、制御部８の制御により、駆動装置１が負荷６に印加する電圧の一例としての出力波形について説明する。この図６において、横軸は時刻ｔを示し、縦軸は負荷６の１つの相に対して印加される電圧を示している。
【００４４】
図６に示すように、制御部８は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間において電圧Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において電圧Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧Ｖ１を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図２を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４５】
次に、制御部８は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間において電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷６に印加し、時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間において電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷６に印加し、時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図４を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４６】
次に、制御部８は、時刻ｔ０から時刻ｔ４の期間と同様に、時刻ｔ８から時刻ｔ１２の期間において、電圧Ｖ１と電圧０とを期間毎に負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。
【００４７】
次に、制御部８は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の期間において電圧−Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の期間において電圧−Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧Ｖ１を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図３を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４８】
次に、制御部８は、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７の期間において電圧−（Ｖ１＋Ｖ２）を負荷６に印加し、時刻ｔ１８から時刻ｔ１９の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ１８から時刻ｔ１９の期間において電圧−（Ｖ１＋Ｖ２）を負荷６に印加し、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧−（Ｖ１＋Ｖ２）を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図５を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４９】
次に、制御部８は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１６の期間と同様に、時刻ｔ２０から時刻ｔ２４の期間において、電圧Ｖ１と電圧０とを期間毎に負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。その後、制御部８は、時刻ｔ０から時刻ｔ２４の期間の動作を繰り返す。
【００５０】
ここで、この時刻ｔ０から時刻ｔ２４の期間は負荷６の１回転に対応しており、各時刻は負荷６の回転における位相に対応付けることが可能である。なお、上記に説明した時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間、時刻ｔ８から時刻ｔ１１の期間、時刻ｔ１２から時刻ｔ１５の期間、および、時刻ｔ２０から時刻ｔ２３の期間が、負荷６が回転する１周期内において予め定められている低出力を出力する位相領域に対応している。また、上記に説明した時刻ｔ４から時刻ｔ７の期間、時刻ｔ１６から時刻ｔ１９の期間が、負荷６が回転する１周期内において予め定められている高出力を出力する位相領域に対応している。
【００５１】
図６を用いて説明したように、制御部８は、負荷６の１回転の周期に対応して、駆動装置１が負荷６に印加する電圧の波形が交流波形となるように、駆動装置１を制御する。これにより、制御部８により駆動装置１は、ＰＡＭ制御方式により負荷６を制御することができる。
【００５２】
更に、制御部８は、負荷６の１回転の周期において、それぞれの電圧を印加する期間を、ＰＷＭ制御方式により制御している。たとえば、図６においては、電圧Ｖ１を印加する時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間より、電圧Ｖ１＋Ｖ２を印加する時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間の方が長くなるように制御している。
【００５３】
以上のように、制御部８により駆動装置１は、負荷６の１回転の周期において、ＰＡＭ制御方式により負荷６を制御しつつ、ＰＷＭ制御方式により負荷６を制御することが可能となる。これにより、駆動装置１は、負荷６の回転位相に合わせて、より細かい制御が可能となり、より効率的に負荷６を制御することが可能となる。
【００５４】
なお、制御部８は、負荷６の回転速度毎に、上記に示したような負荷６に印加する電圧および電圧を印加する期間に関する情報、または、各半導体スイッチをオンまたはオフに制御するための情報を制御情報として、制御情報記憶部に予め記憶しておいてもよい。この制御情報記憶部とは、たとえば、制御部８の内部、駆動装置１の内部、または、駆動装置１の外部に予め備えられている記憶部である。そして、制御部８は、検出部７が検出した回転速度に応じて、この制御情報記憶部から読み出した制御情報に基づいて、上記に図６を用いて説明したように、駆動装置１を制御するようにしてもよい。
【００５５】
または、制御部８は、負荷６の回転速度に応じて、上記に示したような負荷６に印加する電圧および電圧を印加する期間に関する情報、または、各半導体スイッチをオンまたはオフに制御するための情報を、予め定められた関数に基いて、制御情報として生成するようにしてもよい。そして、制御部８は、この生成した制御情報に基づいて、上記に図６を用いて説明したように、駆動装置１を制御するようにしてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態による駆動装置１は、半導体スイッチを用いることにより、昇降圧チョッパ回路が不要となるため、直流電圧を制御する場合の応答性が良くなり、そのため、高速なモータを制御することが可能である。
また、本実施形態による駆動装置は、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用できるために、高速なモータを、より効率的に制御することが可能となる駆動装置を提供することができる。
【００５７】
また、本実施形態による駆動装置は、モータなどの負荷が回転する１周期の期間内において、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用して、モータに印加する交流信号を生成することができるために、高速なモータを、より効率的に制御することが可能となる駆動装置を提供することができる。
【００５８】
また、制御部８は、負荷６の回転速度に応じて、低速回転の場合には、ＰＷＭ制御方式により負荷６を制御し、また、高速回転の場合には、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用して負荷６を制御することが可能であるため、低速回転から高速回転における全ての回転速度において、負荷６を効率的に制御することができる。
【００５９】
なお、上記の説明においては、低速回転の場合には、制御部８は、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とを制御することにより、負荷６に、第１の直流電源部２の正極と負極とを、１方の方向とその逆の方向とに接続させるものとして説明したが、これに限られるものではない。
【００６０】
たとえば、制御部８は、第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１と第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２とを制御することにより、負荷６に、第１の直流電源部２と第２の直流電源部３とを直列に接続した電源の正極と負極とを、１方の方向とその逆の方向とに接続させてもよい。すなわち、駆動装置１は、第１の直流電源部２（電圧Ｖ１）と第２の直流電源部３（電圧Ｖ２）とを直列接続した電圧（電圧Ｖ１＋Ｖ２）により、負荷６を、ＰＷＭ制御するようにしてもよい。
【００６１】
なお、上記においては、負荷として３相モータを駆動する場合の駆動装置１について説明したが、これに限られるものではなく、本実施形態による駆動装置１は、単相モータなど、任意の相を有している負荷を駆動することも可能である。その場合には、駆動装置１は、駆動対象とする負荷が有している相の数に応じて、上アームおよび下アームにおける半導体スイッチの数が予め設定されている。
【００６２】
なお、上記に説明した制御情報記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＲ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
【００６３】
なお、この制御部８は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御部８はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御部８の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００６４】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す駆動装置の第１の動作状態を示す動作状態図である。
【図３】図１に示す駆動装置の第２の動作状態を示す動作状態図である。
【図４】図１に示す駆動装置の第３の動作状態を示す動作状態図である。
【図５】図１に示す駆動装置の第４の動作状態を示す動作状態図である。
【図６】図１に示す駆動装置が出力する一例としての出力波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…駆動装置、２…第１の直流電源部、３…第２の直流電源部、４、５…平滑コンデンサ、６…負荷、７…検出部、８…制御部、１１…第１のインバータ部、１２…第２のインバータ部、１１１、１２１…上アーム、１１２、１２２…下アーム、１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３、１２１１，１２１２，１２１３，１２２１，１２２２，１２２３…半導体スイッチ、１１１５、１１１６、１１１７、１１２５、１１２６、１１２７、１２１５、１２１６、１２１７、１２２５、１２２６、１２２７…ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動ターボチャージャ、電動コンプレッサなどに用いられる高速なモータを制御する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ターボチャージャ、電動コンプレッサなどに用いられる交流モータを駆動する駆動装置が知られている。このような駆動装置において用いられるモータドライブの方法として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式（パルス幅変調方式）、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御方式（パルス振幅変調方式）、マルチレベル制御方式が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような駆動装置において、回転数が高速なモータを制御する場合においては、ＰＡＭ制御方式が用いられている。なお、ＰＡＭ制御方式においては、昇降圧チョッパ回路で直流電圧を制御する方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−１３７０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような駆動装置においては、昇降圧チョッパ回路が用いられているために、直流電圧を制御する場合の応答性が悪いという問題がある。そのため、たとえば、１０万ｒｐｍ（revolutions per minute）を超えるような高速なモータを制御する場合に、昇降圧チョッパ回路を用いたＰＡＭ制御方式による駆動装置を用いると、この駆動装置では、直流電圧を制御する場合の応答性が悪いために、高速なモータを制御することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、高速なモータを制御することが可能となる駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、直列に接続された第１および第２の直流電源部と、前記第１の直流電源部に並列に接続されている第１のインバータ部と、前記第２の直流電源部に並列に接続され、前記第１のインバータ部に直列に接続されている第２のインバータ部と、前記第１のインバータ部と前記第２のインバータ部とを制御する制御部と、を有し、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点と、前記第２のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点とが、相毎に接続されるとともに負荷に接続されており、前記制御部が、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御する、または、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする駆動装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記駆動装置が、前記負荷の回転速度を検出する検出部、を有し、前記制御部が、前記検出部が検出した回転速度が予め定められた回転速度以下である場合には、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、前記制御部が、前記負荷の回転に合わせて、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御するとともに、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、前記負荷が回転する１周期内において、前記制御部が、予め定められている低出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、予め定められている高出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、昇降圧チョッパ回路が不要となるため直流電圧を制御する場合の応答性が良くなることにより、また、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用できるために、高速なモータを制御することが可能となる駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜駆動装置１の構成＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態による駆動装置１の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、負荷として３相モータを駆動する場合の駆動装置１について説明する。
【００１２】
駆動装置１は、直列に接続された第１の直流電源部２および第２の直流電源部３と、第１の直流電源部２に並列に接続されている第１のインバータ部１１と、第２の直流電源部３に並列に接続され、第１のインバータ部１１に直列に接続されている第２のインバータ部１２と、負荷６の回転速度を検出する検出部７と、第１のインバータ部１１と第２のインバータ部１２とを制御する制御部８と、を有する。
【００１３】
この負荷６は、たとえば、３相モータである。また、第１のインバータ部１１および第２のインバータ部１２は、たとえば、それぞれが、フルインバータ回路である。なお、制御部８は、第１のインバータ部１１と第２のインバータ部１２とを制御することにより、駆動装置１を制御している。
【００１４】
また、駆動装置１は、第１の直流電源部２および第１のインバータ部１１に並列に接続されている平滑コンデンサ４と、第２の直流電源部３および第２のインバータ部１２に並列に接続されている平滑コンデンサ５と、を有する。
【００１５】
なお、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２との接続点と、第２のインバータ部が有する上アーム１２１と下アーム１２２との接続点とは、相毎に接続されるとともに負荷６に接続されている。ここでは、この負荷６は３相モータであるため、第１のインバータ部１１および第２のインバータ部の上アームおよび下アームは、それぞれ、３相に対応するようにされている。
【００１６】
たとえば、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１においては、１つの相に対応する半導体スイッチ１１１１とダイオード１１１５とが、組みとして接続されている。この半導体スイッチ１１１１は、たとえば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor: IGBT）である。
【００１７】
この半導体スイッチ１１１１は、ゲート端子の電位が制御部８により制御されることにより、オンまたはオフに制御される。ここで、オンとは、半導体スイッチ１１１１などの半導体スイッチを導通状態とすることであり、オフとは、半導体スイッチを非導通状態とすることである。
【００１８】
また、この第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１においては、半導体スイッチ１１１１とダイオード１１１５と同様に、半導体スイッチ１１１２とダイオード１１１６、および、半導体スイッチ１１１３とダイオード１１１７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００１９】
また、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２においては、上アーム１１１と同様に、半導体スイッチ１１２１とダイオード１１２５、半導体スイッチ１１２２とダイオード１１２６、および、半導体スイッチ１１２３とダイオード１１２７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００２０】
第２のインバータ部１２の構成は、第１のインバータ部１１と同様の構成であり、第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１においては、半導体スイッチ１２１１とダイオード１２１５、半導体スイッチ１２１２とダイオード１２１６、および、半導体スイッチ１２１３とダイオード１２１７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００２１】
また、第２のインバータ部１２が有する下アーム１２２においては、半導体スイッチ１２２１とダイオード１２２５、半導体スイッチ１２２２とダイオード１２２６、および、半導体スイッチ１２２３とダイオード１２２７が、それぞれ組みとして相毎に接続されている。
【００２２】
なお、第１のインバータ部１１においては、上アーム１１１の半導体スイッチ１１１１とダイオード１１１５との組と、下アーム１１２の半導体スイッチ１１２１とダイオード１１２５の組とが接続されている。そして、この接続点が、相が対応する負荷６の第１の端子６１に接続されている。
【００２３】
また、第２のインバータ部１２においては、上アーム１２１の半導体スイッチ１２１１とダイオード１２１５との組と、下アーム１２２の半導体スイッチ１２２１とダイオード１２２５の組とが接続されている。そして、この接続点が、相が対応する負荷６の第１の端子６１に接続されている。
【００２４】
同様に、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２との接続点と、第２のインバータ部が有する上アーム１２１と下アーム１２２との接続点とが、相が対応する負荷６の端子に、それぞれ、接続されている。
【００２５】
制御部８は、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御、または、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００２６】
具体的には、この制御部８は、検出部７が検出した負荷６の回転速度が予め定められた回転速度以下である場合、すなわち、低速回転の場合には、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御する。また、制御部８は、検出部７が検出した回転速度が予め定められた回転速度より高い場合、すなわち高速回転の場合には、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。なお、この予め定められた回転速度とは、たとえば、負荷６の駆動能力に基いて、予め定められている回転速度である。
【００２７】
また、制御部８は、検出部７が検出した回転速度が予め定められた回転速度より高い場合、負荷の回転に合わせて、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御するとともに、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００２８】
すなわち、制御部８は、負荷６が回転する１周期内において、予め定められている低出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御し、予め定められている高出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００２９】
＜駆動装置１の動作＞
次に、図２から図４を用いて、図１を用いて説明した駆動装置１の動作について説明する。ここでは、負荷６の１相についてのみ説明する。なお、以降においては、駆動装置１において、オンとなっている半導体スイッチのみについて説明し、その他の半導体スイッチはオフとなっているものとして説明する。また、以降においては、第１の直流電源部２の電圧をＶ１とし、また、第２の直流電源部３の電圧をＶ２として説明する。このＶ１の値とＶ２の値とは、同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。
【００３０】
＜低速回転の場合＞
まず、図２と図３とを用いて、低速回転の場合に、制御部８が、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御する場合について説明する。
【００３１】
図２においては、制御部８は、半導体スイッチ１１１１と半導体スイッチ１１２２とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第１の直流電源部２の正極、半導体スイッチ１１１１、負荷６の第１の端子６１、負荷６の第２の端子６２、半導体スイッチ１１２２、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３２】
図３においては、制御部８は、半導体スイッチ１１１２と半導体スイッチ１１２１とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第１の直流電源部２の正極、半導体スイッチ１１１２、負荷６の第２の端子６２、負荷６の第１の端子６１、半導体スイッチ１１２１、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３３】
図２と図３とを用いて説明したように、制御部８は、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とを制御することにより、負荷６の１つの相に対応する第１の端子６１と第２の端子６２とに、第１の直流電源部２の正極と負極とを、互いに逆に接続させる。そのため、負荷６の１つの相に対応する端子には、第１の直流電源部２の電圧Ｖ１が、一方の方向とその逆方向とに印加されることになる。
【００３４】
制御部８は、この図２と図３とを用いて説明したように、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御する。
【００３５】
＜高速回転の場合＞
次に、図４と図５とを用いて、高速回転の場合に、制御部８が、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する場合について説明する。
【００３６】
図４においては、制御部８は、半導体スイッチ１２１１と半導体スイッチ１１２２とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第２の直流電源部３の正極、半導体スイッチ１２１１、負荷６の第１の端子６１、負荷６の第２の端子６２、半導体スイッチ１１２２、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３７】
図５においては、制御部８は、半導体スイッチ１２１２と半導体スイッチ１１２１とをオンとしている。この場合、駆動装置１においては、第２の直流電源部３の正極、半導体スイッチ１２１２、負荷６の第２の端子６２、負荷６の第１の端子６１、半導体スイッチ１１２１、第１の直流電源部２の負極の順に、接続される。
【００３８】
図４と図５とを用いて説明したように、制御部８は、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御することにより、負荷６の１つの相に対応する第１の端子６１と第２の端子６２とに、第２の直流電源部３の正極と第１の直流電源部２の負極とを逆に接続させる。そのため、負荷６の１つの相に対応する端子には、第１の直流電源部２の電圧Ｖ１と第２の直流電源部３の電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧が、一方の方向とその逆方向とに印加されることになる。
【００３９】
制御部８は、この図４と図５とを用いて説明したように、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御する。
【００４０】
なお、制御部８による制御は、この図４と図５とを用いて説明したように、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御することのみに限られるものではない。
【００４１】
この制御部８は、図２と図３とを用いて説明したような、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１を互いに逆に印加する２つの状態と、図４と図５とを用いて説明したような、負荷６の１つの相に対して電圧Ｖ１と電圧Ｖ２とを直列に加算した電圧を互いに逆に印加する２つの状態と、全ての半導体スイッチをオフして負荷６に電圧を印加しない状態とを切り換えて、パルス幅変調方式により負荷６を制御する。
【００４２】
制御部８は、たとえば、負荷６が回転する１周期内において、予め定められている低出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とをパルス幅変調方式により制御し、予め定められている高出力を出力する位相領域においては、第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２と第２のインバータ部が有する上アーム１２１とをパルス幅変調方式により制御する。
【００４３】
図６を用いて、負荷６が回転する１周期内において、制御部８の制御により、駆動装置１が負荷６に印加する電圧の一例としての出力波形について説明する。この図６において、横軸は時刻ｔを示し、縦軸は負荷６の１つの相に対して印加される電圧を示している。
【００４４】
図６に示すように、制御部８は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間において電圧Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間において電圧Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧Ｖ１を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図２を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４５】
次に、制御部８は、時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間において電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷６に印加し、時刻ｔ５から時刻ｔ６の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間において電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷６に印加し、時刻ｔ７から時刻ｔ８の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧Ｖ１＋Ｖ２を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図４を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４６】
次に、制御部８は、時刻ｔ０から時刻ｔ４の期間と同様に、時刻ｔ８から時刻ｔ１２の期間において、電圧Ｖ１と電圧０とを期間毎に負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。
【００４７】
次に、制御部８は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の期間において電圧−Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ１４から時刻ｔ１５の期間において電圧−Ｖ１を負荷６に印加し、時刻ｔ１５から時刻ｔ１６の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧Ｖ１を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図３を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４８】
次に、制御部８は、時刻ｔ１６から時刻ｔ１７の期間において電圧−（Ｖ１＋Ｖ２）を負荷６に印加し、時刻ｔ１８から時刻ｔ１９の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。次に、制御部８は、時刻ｔ１８から時刻ｔ１９の期間において電圧−（Ｖ１＋Ｖ２）を負荷６に印加し、時刻ｔ１９から時刻ｔ２０の期間において電圧０を負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。なお、駆動装置１が電圧−（Ｖ１＋Ｖ２）を負荷６に印加する場合は、制御部８は、たとえば、図５を用いて説明したように駆動装置１を制御する。
【００４９】
次に、制御部８は、時刻ｔ１２から時刻ｔ１６の期間と同様に、時刻ｔ２０から時刻ｔ２４の期間において、電圧Ｖ１と電圧０とを期間毎に負荷６に印加するように駆動装置１を制御する。その後、制御部８は、時刻ｔ０から時刻ｔ２４の期間の動作を繰り返す。
【００５０】
ここで、この時刻ｔ０から時刻ｔ２４の期間は負荷６の１回転に対応しており、各時刻は負荷６の回転における位相に対応付けることが可能である。なお、上記に説明した時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間、時刻ｔ８から時刻ｔ１１の期間、時刻ｔ１２から時刻ｔ１５の期間、および、時刻ｔ２０から時刻ｔ２３の期間が、負荷６が回転する１周期内において予め定められている低出力を出力する位相領域に対応している。また、上記に説明した時刻ｔ４から時刻ｔ７の期間、時刻ｔ１６から時刻ｔ１９の期間が、負荷６が回転する１周期内において予め定められている高出力を出力する位相領域に対応している。
【００５１】
図６を用いて説明したように、制御部８は、負荷６の１回転の周期に対応して、駆動装置１が負荷６に印加する電圧の波形が交流波形となるように、駆動装置１を制御する。これにより、制御部８により駆動装置１は、ＰＡＭ制御方式により負荷６を制御することができる。
【００５２】
更に、制御部８は、負荷６の１回転の周期において、それぞれの電圧を印加する期間を、ＰＷＭ制御方式により制御している。たとえば、図６においては、電圧Ｖ１を印加する時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間より、電圧Ｖ１＋Ｖ２を印加する時刻ｔ４から時刻ｔ５の期間の方が長くなるように制御している。
【００５３】
以上のように、制御部８により駆動装置１は、負荷６の１回転の周期において、ＰＡＭ制御方式により負荷６を制御しつつ、ＰＷＭ制御方式により負荷６を制御することが可能となる。これにより、駆動装置１は、負荷６の回転位相に合わせて、より細かい制御が可能となり、より効率的に負荷６を制御することが可能となる。
【００５４】
なお、制御部８は、負荷６の回転速度毎に、上記に示したような負荷６に印加する電圧および電圧を印加する期間に関する情報、または、各半導体スイッチをオンまたはオフに制御するための情報を制御情報として、制御情報記憶部に予め記憶しておいてもよい。この制御情報記憶部とは、たとえば、制御部８の内部、駆動装置１の内部、または、駆動装置１の外部に予め備えられている記憶部である。そして、制御部８は、検出部７が検出した回転速度に応じて、この制御情報記憶部から読み出した制御情報に基づいて、上記に図６を用いて説明したように、駆動装置１を制御するようにしてもよい。
【００５５】
または、制御部８は、負荷６の回転速度に応じて、上記に示したような負荷６に印加する電圧および電圧を印加する期間に関する情報、または、各半導体スイッチをオンまたはオフに制御するための情報を、予め定められた関数に基いて、制御情報として生成するようにしてもよい。そして、制御部８は、この生成した制御情報に基づいて、上記に図６を用いて説明したように、駆動装置１を制御するようにしてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態による駆動装置１は、半導体スイッチを用いることにより、昇降圧チョッパ回路が不要となるため、直流電圧を制御する場合の応答性が良くなり、そのため、高速なモータを制御することが可能である。
また、本実施形態による駆動装置は、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用できるために、高速なモータを、より効率的に制御することが可能となる駆動装置を提供することができる。
【００５７】
また、本実施形態による駆動装置は、モータなどの負荷が回転する１周期の期間内において、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用して、モータに印加する交流信号を生成することができるために、高速なモータを、より効率的に制御することが可能となる駆動装置を提供することができる。
【００５８】
また、制御部８は、負荷６の回転速度に応じて、低速回転の場合には、ＰＷＭ制御方式により負荷６を制御し、また、高速回転の場合には、ＰＡＭ制御方式とＰＷＭ制御方式とを併用して負荷６を制御することが可能であるため、低速回転から高速回転における全ての回転速度において、負荷６を効率的に制御することができる。
【００５９】
なお、上記の説明においては、低速回転の場合には、制御部８は、第１のインバータ部１１が有する上アーム１１１と下アーム１１２とを制御することにより、負荷６に、第１の直流電源部２の正極と負極とを、１方の方向とその逆の方向とに接続させるものとして説明したが、これに限られるものではない。
【００６０】
たとえば、制御部８は、第２のインバータ部１２が有する上アーム１２１と第１のインバータ部１１が有する下アーム１１２とを制御することにより、負荷６に、第１の直流電源部２と第２の直流電源部３とを直列に接続した電源の正極と負極とを、１方の方向とその逆の方向とに接続させてもよい。すなわち、駆動装置１は、第１の直流電源部２（電圧Ｖ１）と第２の直流電源部３（電圧Ｖ２）とを直列接続した電圧（電圧Ｖ１＋Ｖ２）により、負荷６を、ＰＷＭ制御するようにしてもよい。
【００６１】
なお、上記においては、負荷として３相モータを駆動する場合の駆動装置１について説明したが、これに限られるものではなく、本実施形態による駆動装置１は、単相モータなど、任意の相を有している負荷を駆動することも可能である。その場合には、駆動装置１は、駆動対象とする負荷が有している相の数に応じて、上アームおよび下アームにおける半導体スイッチの数が予め設定されている。
【００６２】
なお、上記に説明した制御情報記憶部は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＲ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
【００６３】
なお、この制御部８は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御部８はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御部８の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【００６４】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の一実施形態による駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す駆動装置の第１の動作状態を示す動作状態図である。
【図３】図１に示す駆動装置の第２の動作状態を示す動作状態図である。
【図４】図１に示す駆動装置の第３の動作状態を示す動作状態図である。
【図５】図１に示す駆動装置の第４の動作状態を示す動作状態図である。
【図６】図１に示す駆動装置が出力する一例としての出力波形を示す波形図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…駆動装置、２…第１の直流電源部、３…第２の直流電源部、４、５…平滑コンデンサ、６…負荷、７…検出部、８…制御部、１１…第１のインバータ部、１２…第２のインバータ部、１１１、１２１…上アーム、１１２、１２２…下アーム、１１１１、１１１２、１１１３、１１２１、１１２２、１１２３、１２１１，１２１２，１２１３，１２２１，１２２２，１２２３…半導体スイッチ、１１１５、１１１６、１１１７、１１２５、１１２６、１１２７、１２１５、１２１６、１２１７、１２２５、１２２６、１２２７…ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された第１および第２の直流電源部と、
前記第１の直流電源部に並列に接続されている第１のインバータ部と、
前記第２の直流電源部に並列に接続され、前記第１のインバータ部に直列に接続されている第２のインバータ部と、
前記第１のインバータ部と前記第２のインバータ部とを制御する制御部と、
を有し、
前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点と、前記第２のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点とが、相毎に接続されるとともに負荷に接続されており、
前記制御部が、
前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御する、または、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動装置が、
前記負荷の回転速度を検出する検出部、
を有し、
前記制御部が、
前記検出部が検出した回転速度が予め定められた回転速度以下である場合には、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、
前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、
前記制御部が、
前記負荷の回転に合わせて、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御するとともに、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記負荷が回転する１周期内において、
前記制御部が、
予め定められている低出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、
予め定められている高出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項１】
直列に接続された第１および第２の直流電源部と、
前記第１の直流電源部に並列に接続されている第１のインバータ部と、
前記第２の直流電源部に並列に接続され、前記第１のインバータ部に直列に接続されている第２のインバータ部と、
前記第１のインバータ部と前記第２のインバータ部とを制御する制御部と、
を有し、
前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点と、前記第２のインバータ部が有する上アームと下アームとの接続点とが、相毎に接続されるとともに負荷に接続されており、
前記制御部が、
前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御する、または、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記駆動装置が、
前記負荷の回転速度を検出する検出部、
を有し、
前記制御部が、
前記検出部が検出した回転速度が予め定められた回転速度以下である場合には、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、
前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記検出部が検出した回転速度が前記予め定められた回転速度より高い場合には、
前記制御部が、
前記負荷の回転に合わせて、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御するとともに、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記負荷が回転する１周期内において、
前記制御部が、
予め定められている低出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する上アームと下アームとをパルス幅変調方式により制御し、
予め定められている高出力を出力する位相領域においては、前記第１のインバータ部が有する下アームと前記第２のインバータ部が有する上アームとをパルス幅変調方式により制御する、
ことを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２７８８２７（Ｐ２００９−２７８８２７Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２９６１２（Ｐ２００８−１２９６１２）
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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