ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置
【課題】スイッチ状態が変化する相の数を最小とし、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相２レベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する８つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が１であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせを予めルール化しておき、任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要なスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択する際に、予め作成した上記のルールに含まれている組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴としている。
【解決手段】本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相２レベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する８つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が１であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせを予めルール化しておき、任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要なスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択する際に、予め作成した上記のルールに含まれている組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置に関し、特にスイッチベクトルを用いてＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、三相２レベル形のＰＷＭインバータ１ａは、制御部３によって制御されるインバータ部２からなり、インバータ部２の各相出力が三相負荷４に接続されている。同図に示すように、インバータ部２はＩＧＢＴ等からなる６つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６を有し、このうち、スイッチＳＷ１、ＳＷ２はＵ相アームを、スイッチＳＷ３、ＳＷ４はＶ相アームを、スイッチＳＷ５、ＳＷ６はＷ相アームをそれぞれ構成する。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の導通状態は、制御部３の制御下で切り替えられる。
【０００３】
ＰＷＭインバータ１ａの制御方法は、従来から種々の方法が検討されている。その１つである空間ベクトル制御では、インバータ部２の各スイッチ状態に対応する２３＝８個のスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７（図２参照）のうちの少なくとも１つを選択することによりＰＷＭインバータ１ａを制御する（例えば、特許文献１参照）。ここで、各スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の括弧内の数字“１”は、各相アームの上側スイッチがオン（下側スイッチはオフ）していることを示し、“０”は、各相アームの下側スイッチがオン（上側スイッチはオフ）していることを示す。各スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７とスイッチ状態の関係は、下表の通りである。
【表１】
【０００４】
なお、本明細書では、各相アームのスイッチ状態が同一で出力電圧がゼロとなるスイッチベクトル（Ｖ０、Ｖ７、後述するＶ２６）を「ゼロスイッチベクトル」と呼び、その他のスイッチベクトル（Ｖ１〜Ｖ６、後述するＶ８〜Ｖ２５）を「非ゼロスイッチベクトル」と呼ぶこととする。
【０００５】
この空間ベクトル制御では、出力電圧を任意の波形に制御することができる。また、この空間ベクトル制御では、ＰＷＭインバータ１ａの出力状態をモードＩ〜ＶＩに相当する６つの領域に分割して捉える（図３参照）。各モードの領域内にある任意の出力ベクトルＶｕは、上記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７のベクトル的組み合わせにより表現することができる。つまり、空間ベクトル制御では、任意の制御則にしたがって出力ベクトルＶｕを決定するとともに、当該出力ベクトルＶｕを得るためのスイッチベクトルを選択し、インバータ部２を選択したスイッチベクトルに対応したスイッチ状態とすることにより、ＰＷＭインバータ１ａを制御する。
【０００６】
例えば、図３の時間ｔにおける出力ベクトルＶｕはモードＩＩの領域内にあるので、出力ベクトルＶｕはスイッチベクトルＶ０、Ｖ２、Ｖ３またはスイッチベクトルＶ７、Ｖ２、Ｖ３のベクトル的組み合わせにより表現することができる。すなわち、３つのスイッチベクトルＶ０（Ｖ７）、Ｖ２、Ｖ３を順次選択し、インバータ部２を各スイッチベクトルＶ０（Ｖ７）、Ｖ２、Ｖ３に対応したスイッチ状態とすることにより、時間ｔにおける所定の各相出力電圧を得ることができる。
【０００７】
なお、上記出力ベクトルＶｕは、例えば、各相出力電圧を正弦波状とする場合は、ＰＷＭインバータ１ａの各相出力電圧が１周期変化する間に、図２の六角形内にある円軌道上を半時計周りに１周する。言い換えると、出力ベクトルＶｕは、ＰＷＭインバータ１ａの出力が電気角で６０°変化する度にモードＩ→モードＩＩ→・・・→モードＶＩ→モードＩ・・・に対応した領域内を順次移動していく。前記の通り、出力電圧Ｖｕは、任意の制御則にしたがって生成されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２４５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択は一意的ではなく、自由度を有している。例えば、上記時間ｔの一例では３つのスイッチベクトルＶ０（Ｖ７）、Ｖ２、Ｖ３を選択するが、これらをどのような順序で選択するのかは全くの自由である。このため、従来の空間ベクトル制御では、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択順序によっては、１スイッチサイクルあたりのスイッチング回数が増加して、不要なスイッチング損失が発生する場合があった。
【００１０】
より詳しくは、例えば、スイッチベクトルＶ０、Ｖ２、Ｖ３をこの順序で選択したとすると、Ｖ０からＶ２でＵ相とＶ相のスイッチ状態が変化し、Ｖ２からＶ３でＵ相のスイッチ状態が変化し、さらにＶ３からＶ０でＶ相のスイッチ状態が変化するので、結局、１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数は４となる。これに対して、スイッチベクトルＶ０、Ｖ３、Ｖ２をこの順序で選択し、その後、スイッチベクトルＶ２、Ｖ３、Ｖ０をこの順序で選択すれば、１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数は２となる。つまり、前者を選択した場合は後者を選択した場合よりも１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数が２多く、その分だけ不要なスイッチング損失が発生していた。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、スイッチング回数を最小とし、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本願発明者は鋭意検討を重ねた結果、スイッチベクトルの選択を切り替える前後で、スイッチ状態が変化する相の数が１以下であるスイッチベクトルの組み合わせを予めルール化しておき、そのルールにしたがってスイッチベクトルの選択順序を決定すれば、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができることを見い出し、本願発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相２レベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する８つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が１以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせをルール化しておき、ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７に含まれるゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６で表現可能なモードＩ〜ＶＩに対応する６つの領域に分割して捉え、上記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要なスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７をゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６の中から選択する際に、上記ルールに含まれている組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴としている。
【００１４】
上記三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法は、例えば、１つ前のスイッチサイクルにおいて最後に選択したスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を直前スイッチベクトルとしたとき、下表に表されたルールと出力ベクトルＶｕを含む領域に対応するモードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃの順序でスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択するよう構成することができる。
【表２】
【００１５】
また、上記三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法は、例えば、起点スイッチベクトルとするスイッチベクトルを予めゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７の中から選択しておき、起点スイッチベクトルをゼロスイッチベクトルＶ０とした場合は、下表（Ａ）に表されたルールと出力ベクトルＶｕを含む領域に対応するモードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序でスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を選択し、起点スイッチベクトルをゼロスイッチベクトルＶ７とした場合は、下表（Ｂ）に表されたルールと出力ベクトルＶｕを含む領域に対応するモードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序でスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を選択するよう構成することもできる。
【表３】
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相マルチレベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルの選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、スイッチベクトルの選択を切り替える前後で導通状態が変化するスイッチの数が最小となるスイッチベクトルの組み合わせをルール化しておき、ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、上記スイッチベクトルに含まれるゼロスイッチベクトルおよび非ゼロスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、上記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要なスイッチベクトルをゼロスイッチベクトルおよび非ゼロスイッチベクトルの中から選択する際に、上記ルールに含まれている組み合わせを辿りながらスイッチベクトルを選択することを特徴としている。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御装置は、ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルのうちの少なくとも１つを上記いずれかの制御方法で選択し、選択したスイッチベクトルに対応するスイッチ状態となるように、インバータ部を構成する各スイッチの導通状態を変化させることを特徴としている。
【００１８】
なお、上記インバータ部は、昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スイッチベクトルの選択を切り替える際に必要なスイッチングの回数を最小とし、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】三相２レベル形ＰＷＭインバータの模式回路図である。
【図２】三相２レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。
【図３】三相２レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。
【図４】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法において、スイッチベクトルを選択する際に参照するルールの概念図である。
【図５】出力ベクトルから分解方向ベクトルへの分解を説明するための図である。
【図６】本発明に係る三相２レベル形（三相マルチレベル形）ＰＷＭインバータの制御方法のフローチャートである。
【図７】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法による制御の一例であって、（Ａ）は直前スイッチベクトルがＶ２で現モードがＩＩの場合、（Ｂ）は直前スイッチベクトルがＶ２で現モードがＩＶの場合である。
【図８】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相のＰＷＭ波形図である。
【図９】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相の出力電圧波形図である。
【図１０】本発明の変形例に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法において、スイッチベクトルを選択する際に参照するルールの概念図であって、（Ａ）は起点ベクトルをＶ０とした場合、（Ｂ）は起点ベクトルをＶ７とした場合である。
【図１１】本発明の変形例に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相のＰＷＭ波形図である。
【図１２】本発明の変形例に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相の出力電圧波形図である。
【図１３】本発明を適用可能なＰＷＭインバータの変形例を示す模式回路図である。
【図１４】本発明を適用可能な三相３レベル形ＰＷＭインバータを示す模式回路図である。
【図１５】本発明に係る三相３レベル形ＰＷＭインバータの制御方法において、スイッチベクトルを選択する際に参照するルールの概念図である。
【図１６】三相３レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。
【図１７】三相３レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御における出力順序ベクトルのデューティ比の求め方を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、既知の方法で求めた各相デューティ比（ｕｕ、ｕｖ、ｕｗ）が入力指令値として制御部３（本発明の「制御装置」に相当する）に入力されるものとする。また、以下では、図１に示す三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御対象とする場合について詳細に説明するが、本発明は、インバータ部２の手前に昇降圧（昇圧、降圧、昇降圧）部５を設け、インバータ部２に入力される直流電圧を可変としたＰＷＭインバータ１ｂ（図１３参照）や、３レベル形以上のマルチレベルのインバータ部２ｃを備えたＰＷＭインバータ１ｃ（図１４参照）も制御対象とすることができる。
【００２２】
［三相２レベル形ＰＷＭインバータ］
［ルール作成］
本発明では、事前の準備として、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択する際に参照するルール（図４および表２参照）を作成する必要がある。このルールは、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前と後で、スイッチ状態が変化する相の数が１以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせをまとめたもので、本発明では、この組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７が選択される。
【００２３】
例えば、モードＩの領域に含まれる出力ベクトルＶｕは、ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７と非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ２のベクトル的組み合わせにより表現することができるが、ゼロスイッチベクトルＶ０が選択された後に非ゼロスイッチベクトルＶ２が選択されると、２相（Ｕ相、Ｖ相）のスイッチ状態が変化することになるので、本ルールの下ではそのような順序でスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することは許されない。言い換えると、本ルールの下では、選択スイッチベクトルのＶ０からＶ２への移動は許されない。同様に、Ｖ２からＶ０への移動、Ｖ７からＶ１への移動、およびＶ１からＶ７への移動も、本ルールの下では許されない。
【００２４】
また、モードＶの領域に含まれる出力ベクトルＶｕは、ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７と非ゼロスイッチベクトルＶ５、Ｖ６の組み合わせにより表現することができるが、ゼロスイッチベクトルＶ０が選択された後に非ゼロスイッチベクトルＶ６が選択されると、２相（Ｕ相、Ｗ相）のスイッチ状態が変化することになるので、本ルールの下ではそのような選択スイッチベクトルの移動は許されない。同様に、Ｖ６からＶ０への移動、Ｖ７からＶ５への移動、およびＶ５からＶ７への移動も、本ルールの下では許されない。
【００２５】
図４は、上記ルールを整理した図である。結局、本発明に係る制御方法では、同図中の矢印で示された方向への選択スイッチベクトルの移動のみが許され、その他の移動は許されない。
【００２６】
表２は、上記ルールをさらに整理して一般化したものである。なお、表２中の「直前スイッチベクトル」は、１つ前のスイッチサイクルで最後に選択されたスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を意味し、「モード」は、出力ベクトルＶｕを含む領域のモード（以下、「現モード」という）を示す。また、「Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ」は出力順序ベクトルである。
【００２７】
この表に具現化されたルールによれば、例えば、直前スイッチベクトルがＶ０で、かつ現モードがＩＩの場合は、表２（Ａ）のモードＩＩの行を参照して、ゼロスイッチベクトルＶ０と非ゼロスイッチベクトルＶ３、Ｖ２をこの順序で選択すればよいことが分かる。また、直前スイッチベクトルがＶ６で、かつ現モードがＶの場合は、表２（Ｇ）のモードＶの行を参照して、非ゼロスイッチベクトルＶ６、Ｖ５およびゼロスイッチベクトルＶ０をこの順序で選択すればよいことが分かる。なお、直前スイッチベクトルがＶ６で、かつ現モードがＩの場合は、表２（Ｇ）ではなく、表２（Ｈ）のモードＩの行を参照して選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を特定する。すなわち、現モードがＩなので、ゼロスイッチベクトルＶ７と非ゼロスイッチベクトルＶ２、Ｖ１をこの順序で選択すればよいことが分かる。
【００２８】
［制御フロー］
続いて、図６のフローチャートを参照しつつ、入力指令値である各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗが入力されてから、選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７と、その順序およびデューティ比が決定されるまでのフローについて説明する。
【００２９】
まず、ステップＳ１では、各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗが制御部３に入力される。各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗは、例えば、ＰＷＭインバータ１ａの各相出力電圧波形を所定振幅・周波数の正弦波状とするためのもので、既知のインバータ制御方法により求められる。
【００３０】
ステップＳ２では、下式（１）を用いて、入力された各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗから出力ベクトルＶｕの横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙを求める。
【数１】
各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗの代わりに、任意の制御則にしたがって求めた出力ベクトルＶｕ（横軸成分ｕｘ、縦軸成分ｕｙ）が制御部３に入力される場合は、ステップＳ１およびＳ２を省略して、ステップＳ３から本フローをスタートさせてもよい。
【００３１】
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた出力ベクトルＶｕの横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙから、「現モード」を特定する。すなわち、出力ベクトルＶｕが、図２に示す六角形内の６つの領域（モードＩ〜ＩＶに対応）のいずれに含まれるのかを特定する。
【００３２】
ステップＳ４では、「直前スイッチベクトル」がスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７のいずれであるのかを特定する。直前スイッチベクトルは、１つ前のスイッチサイクルで求めた出力順序ベクトルＶｃ（後述）を参照することにより特定することができる。
【００３３】
ステップＳ５では、出力ベクトルＶｕを分解方向ベクトルＶα、Ｖβ、Ｖｚに分解する。より詳しくは、出力ベクトルＶｕの横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙを下式（２）により変換し、図５に示す分解方向ベクトルＶα、Ｖβ、Ｖｚのデューティ比ｕα、ｕβ、ｕｚ（以下、「分解デューティ比」という）を求める。
【数２】
上式（２）を用いて横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙを分解デューティ比ｕα、ｕβ、ｕｚに変換することにより、出力ベクトルＶｕをモードＩの領域内にあるものとして取り扱うことができる。
【００３４】
ステップＳ６では、表４を用いて現モードの領域を回転させることによりモードＩの領域に変換し、分解方向ベクトルＶα、Ｖβ、Ｖｚに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を求める。
【表４】
例えば、現モードがＩＩの場合は、上表を用いてモードＩＩの領域を空間ベクトル平面上で時計周りに６０°回転させ、分解方向ベクトルＶα、Ｖβに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７は、それぞれ非ゼロスイッチベクトルＶ２、Ｖ３であることが分かる。また、現モードがＶの場合は、上表を用いてモードＶの領域を時計周りに２４０°回転させ、分解方向ベクトルＶα、Ｖβに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７は、それぞれ非ゼロスイッチベクトルＶ５、Ｖ６であることが分かる。なお、分解方向ベクトルＶｚに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７は、現モードにかかわらずゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７となる。
【００３５】
ステップＳ７では、表２に具現化されたルールに基づいて、直前スイッチベクトルと現モードとから、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのそれぞれに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を求める。表２の使い方は前記の通りなので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
ステップＳ８では、ステップＳ６およびステップＳ７の結果から、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃ（以下、「順序デューティ比」という）と、ステップＳ５で求めた分解デューティ比ｕα、ｕβ、ｕｚとを紐付ける。例えば、ステップＳ６で分解方向ベクトルＶαに相当するスイッチベクトルがＶ２であると求められ、ステップＳ７で出力順序ベクトルＶａに相当するスイッチベクトルがＶ２であると求められた場合は、分解方向ベクトルＶαおよび出力順序ベクトルＶａが両ベクトルに共通する非ゼロスイッチベクトルＶ２を介して紐付けられる（お互いに等しいことが特定される）。同様に、出力順序ベクトルＶａの順序デューティ比ｕａと、ステップＳ５で求めた分解方向ベクトルＶαの分解デューティ比ｕαも紐付けられる。
【００３７】
ステップＳ９では、ステップＳ７で求めたスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７と、ステップＳ８で求めた順序デューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃとに基づいて、インバータ部２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の導通状態を切り替える。
【００３８】
以上をまとめると、上記フローを採用した本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７と、順序デューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃを求めることができる。そして、求めたスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７をＶａ→Ｖｂ→Ｖｃの順に選択するとともに、それぞれの選択時間、すなわち選択したスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７のスイッチ状態とする時間を順序デューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃに比例した時間とすることにより、入力指令値に応じた所定の各相出力電圧を得ることができる。
【００３９】
また、本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、予め作成したルールに基づいてスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択順序を決定するので、選択スイッチベクトルを切り替える際に必要なスイッチングの回数が最小となり、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができる。
【００４０】
次に、図７（Ａ）を参照しながら、本発明に係る制御の具体的一例を特徴的な部分に限って説明する。同図に示すように、具体例１では、ステップＳ３で特定した現モードはＩＩ、ステップＳ４で特定した直前スイッチベクトルはＶ２であるとする。
【００４１】
本具体例のステップＳ６では、表４のモードＩＩの行を参照して、分解方向ベクトルＶαに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ２であり、分解方向ベクトルＶβに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ３であることが求められる。また、分解方向ベクトルＶｚに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７であることが求められる。
【００４２】
ステップＳ７では、直前スイッチベクトルがＶ２、現モードがＩＩであることから、表２（Ｃ）のモードＩＩの行を参照して、出力順序ベクトルＶａに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ２であり、出力順序ベクトルＶｂに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ３であり、さらに出力順序ベクトルＶｃに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ０であることが求められる。
【００４３】
ステップＳ８では、非ゼロスイッチベクトルＶ２を介して分解方向ベクトルＶαと出力順序ベクトルＶａが紐付けられ、非ゼロスイッチベクトルＶ３を介して分解方向ベクトルＶβと出力順序ベクトルＶｂが紐付けられ、さらにゼロスイッチベクトルＶ０を介して分解方向ベクトルＶｚと出力順序ベクトルＶｃが紐付けられる。その結果、非ゼロスイッチベクトルＶ２の順序デューティ比ｕａは、分解デューティ比ｕαとなる。同様に、非ゼロスイッチベクトルＶ３およびゼロスイッチベクトルＶ０の順序デューティ比ｕｂ、ｕｃは、それぞれ分解デューティ比ｕβ、ｕｚとなる。
【００４４】
結局、本具体例では、ｕα・Ｔ（ただし、Ｔは１スイッチサイクルの時間）の時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ２を選択した後に、ｕβ・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ３を選択し、さらにその後、ｕｚ・Ｔの時間だけゼロスイッチベクトルＶ０を選択することにより、出力ベクトルＶｕを得て、所定の各相出力電圧を得ることができる（図７（Ａ）参照）。
【００４５】
なお、図５から明らかなように、出力ベクトルＶｕが分解方向ベクトルＶαに等しい場合は、分解デューティ比ｕα（＝ｕａ）が１となり、分解デューティ比ｕβ（＝ｕｂ）、ｕｚ（＝ｕｃ）が０となる。したがって、この場合は、非ゼロスイッチベクトルＶ３およびゼロスイッチベクトルＶ０の選択時間が０となり、非ゼロスイッチベクトルＶ３およびゼロスイッチベクトルＶ０は選択されないこととなる。出力ベクトルＶｕが分解方向ベクトルＶβ、Ｖｚに等しい場合も同様のことがいえる。つまり、本発明に係る制御方法（制御装置）では、１スイッチサイクルにつき必ず３つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７が選択されるとは限らない。
【００４６】
図７（Ｂ）を参照しながら、本発明に係る制御のもうひとつの具体的一例について説明する。同図に示すように、具体例２では、ステップＳ３で特定した現モードはＩＶ、ステップＳ４で特定した直前スイッチベクトルはＶ２であるとする。
【００４７】
本具体例のステップＳ６では、表４のモードＩＶの行を参照して、分解方向ベクトルＶαに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ４であり、分解方向ベクトルＶβに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ５であることが求められる。また、分解方向ベクトルＶｚに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７であることが求められる。
【００４８】
ステップＳ７では、直前スイッチベクトルがＶ２であることから表２（Ｃ）を参照するが、表２（Ｃ）には現モード（モードＩＶ）の行が存在しない。このため、ステップＳ７では、表２（Ｃ）の「その他」の行にしたがって表２（Ｈ）のモードＩＶの行を参照し、出力順序ベクトルＶａに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ７であり、出力順序ベクトルＶｂに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ４であり、さらに出力順序ベクトルＶｃに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ５であることが求められる。
【００４９】
ステップＳ８では、ゼロスイッチベクトルＶ７を介して分解方向ベクトルＶｚと出力順序ベクトルＶａが紐付けられ、非ゼロスイッチベクトルＶ４を介して分解方向ベクトルＶαと出力順序ベクトルＶｂが紐付けられ、さらに非ゼロスイッチベクトルＶ５を介して分解方向ベクトルＶβと出力順序ベクトルＶｃが紐付けられる。その結果、ゼロスイッチベクトルＶ７の順序デューティ比ｕａは、分解デューティ比ｕｚとなる。同様に、非ゼロスイッチベクトルＶ４、Ｖ５の順序デューティ比ｕｂ、ｕｃは、それぞれ分解デューティ比ｕα、ｕβとなる。
【００５０】
結局、本具体例では、ｕｚ・Ｔの時間だけゼロスイッチベクトルＶ７を選択した後に、ｕα・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ４を選択し、さらにその後、ｕβ・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ５を選択することにより、出力ベクトルＶｕを得て、所定の各相出力電圧を得ることができる（図７（Ｂ）参照）。
【００５１】
続いて、本発明に係る制御方法（制御装置）を用いて、インバータ部２をＩＧＢＴで構成した三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御した実験結果について説明する。なお、本実験では、インバータ部２に入力される直流入力電圧を１００Ｖとし、各相の出力電圧が振幅２５Ｖ、周波数５０Ｈｚの正弦波（図９参照）となるよう制御した。
【００５２】
図８（Ａ）に、２ｋＨｚで変調した各相の１周期（４０スイッチサイクル）分のＰＷＭ出力波形を示す。同図に示すように、本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、各相ともスイッチングしない区間が発生し、スイッチング回数を概ね２／３に低減することができた。また、図８（Ａ）の一部を拡大した図８（Ｂ）に示すように、本実験では、モードＩとモードＩＩの境目において選択スイッチベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ０の順に移動していた。つまり、表２に具現化されたルールに基づく正しい制御が行われたことを確認することができた。
【００５３】
［変形例］
上記本発明に係る制御方法（制御装置）は、対称形の制御とすることにより簡易化することができる。より詳しくは、変形例に係る制御方法（制御装置）では、表２に具現化されたルールに代えて、表３に具現化された簡易ルールに基づいてスイッチベクトルの選択順序を決定する。その他の制御フローは、図６に示すステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９と同様である。
【００５４】
この簡易ルールを用いた制御フローにおいては、まず、起点スイッチベクトルとするスイッチベクトルをゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７の中から選択する。そして、起点スイッチベクトルをＶ０とした場合は、表３（Ａ）の現モードの行を参照して出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を求め、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を順次選択した後に、対称に折り返すように、出力順序ベクトルＶｃ、Ｖｂ、Ｖａに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を順次選択する（図１０（Ａ）参照）。起点スイッチベクトルをＶ７とした場合、表３（Ｂ）の現モードの行を参照して出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を求め、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を順次選択した後に、対称に折り返すように、出力順序ベクトルＶｃ、Ｖｂ、Ｖａに相当するスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を順次選択する（図１０（Ｂ）参照）。
【００５５】
例えば、起点スイッチベクトルがＶ０、現モードがＩの場合は、選択スイッチベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ２の順に移動した後、Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０の順に移動する。別の例として、起点スイッチベクトルがＶ７、現モードがＶの場合は、選択スイッチベクトルがＶ７→Ｖ６→Ｖ５の順に移動した後、Ｖ５→Ｖ６→Ｖ７の順に移動する。
【００５６】
この変形例に係る制御方法（制御装置）によれば、制御を簡易化することができる他、各スイッチサイクルにおける最後の選択スイッチベクトル（直前スイッチベクトル）が必ず起点スイッチベクトル（ゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７）となるので、任意のモードへの移動がしやすくなるというメリットが得られる。
【００５７】
続いて、変形例に係る制御方法（制御装置）を用いて、インバータ部２をＩＧＢＴで構成した三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御した実験結果について説明する。なお、本実験では、インバータ部２に入力される直流入力電圧を１００Ｖとし、各相の出力電圧が振幅２５Ｖ、周波数５０Ｈｚの正弦波（図１２参照）となるよう制御した。また、起点スイッチベクトルはゼロスイッチベクトルＶ０とした。
【００５８】
図１１（Ａ）に、２ｋＨｚで変調した各相の１周期（４０スイッチサイクル）分のＰＷＭ出力波形を示す。同図に示すように、変形例に係る制御方法（制御装置）によれば、各相とも１周期のうちスイッチングしない区間が１／３程度あり、スイッチング回数を概ね２／３に低減することができた。また、図１１（Ａ）の一部を拡大した図１１（Ｂ）に示すように、本実験では、モードＩにおいて選択スイッチベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０の順に移動していた。つまり、表３（Ａ）に具現化されたルールに基づく正しい制御が行われたことを確認することができた。
【００５９】
［三相３レベル形ＰＷＭインバータ］
続いて、マルチレベル形ＰＷＭインバータの一例として、三相３レベル形ＰＷＭインバータを制御対象とする場合について説明する。図１４に示すように、三相３レベル形のＰＷＭインバータ１ｃは、制御部３（本発明の「制御装置」に相当する）によって制御されるインバータ部２ｃからなり、インバータ部２ｃの各相出力が三相負荷４に接続されている。同図に示すように、インバータ部２はＩＧＢＴ等からなる１２個のスイッチを有し、このうち、スイッチＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏ、ＳＷＵｎｏ、ＳＷＵｎｎはＵ相アームを、スイッチＳＷＶｐｐ、ＳＷＶｐｏ、ＳＷＶｎｏ、ＳＷＶｎｎはＶ相アームを、そしてスイッチＳＷＷｐｐ、ＳＷＷｐｏ、ＳＷＷｎｏ、ＳＷＷｎｎはＷ相アームをそれぞれ構成する。各スイッチの導通状態は、制御部３の制御下で切り替えられる。図１３に示す三相２レベル形のＰＷＭインバータ１ｂと同様、インバータ部２ｃの手前に昇降圧（昇圧、降圧、昇降圧）部を設け、インバータ部２ｃに入力される直流電圧を可変としてもよい。
【００６０】
三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御では、インバータ部２ｃの各スイッチ状態に対応する３３＝２７個のスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６（図１５、表５参照）のうちの少なくとも１つを選択することによりＰＷＭインバータ１ｃを制御する。
【表５】
ここで、各スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６のスイッチ状態を表す数字“１”は、例えば、Ｕ相で説明すると、スイッチＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏがオンしていることを示し、“１／２”は、スイッチＳＷＵｐｏ、ＳＷＵｎｏがオンしていることを示し、“０”は、スイッチＳＷＵｎｏ、ＳＷＵｎｎがオンしていることを示す。
【００６１】
図１４から明らかなように、スイッチ状態を“１”から“１／２”に変化させたり、“１／２”から“１”に変化させたり、“０”から“１／２”に変化させたり、“１／２”から“０”に変化させたりするためには、いずれか１つのスイッチをオンさせるとともに、別の１つのスイッチをオフさせる必要がある。一方、スイッチ状態を“１”から“０”に変化させたり、“０”から“１”に変化させたりするためには、いずれか２つのスイッチをオンさせるとともに、別の２つのスイッチをオフさせる必要がある。本発明では、各１つのオン動作とオフ動作とからなる組が何組存在するのかによって、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６間の距離を予め算出しておく。
【００６２】
表６は、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６間の距離をまとめた表の一部である。
【表６】
上表に示すように、例えば、非ゼロスイッチベクトルＶ１とＶ８は距離が“１”離れているが、これは、選択スイッチベクトルをＶ１からＶ８に移動させる際に、１つのスイッチ（ＳＷＶｎｏ）をオフするとともに、別の１つのスイッチ（ＳＷＶｐｏ）をオンさせる必要があることを示している。また、非ゼロスイッチベクトルＶ１とＶ２は距離が“２”離れているが、これは、選択スイッチベクトルをＶ１からＶ２に移動させる際に、２つのスイッチ（ＳＷＶｎｏ、ＳＷＶｎｎ）をオフするとともに、別の２つのスイッチ（ＳＷＶｐｐ、ＳＷＶｐｏ）をオンさせる必要があることを示している。表６の使い方については、後で説明する。
【００６３】
三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの場合と同様に、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御においても出力状態をモードＩ〜ＶＩに相当する６つの領域に分割して捉えるが、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの場合はこのモードＩ〜ＶＩのそれぞれがさらに４つに細分化されている。例えば、モードＩは、図１６に示すように細分化モードＩａ〜Ｉｄに細分化されている。このため、細分化モードＩａの領域内にある任意の出力ベクトルＶｕは、ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７、Ｖ２６と非ゼロスイッチベクトルＶ１４〜Ｖ１７のベクトル的組み合わせにより表現されるが、細分化モードＩｂの領域内にある任意の出力ベクトルＶｕは、非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５のベクトル的組み合わせにより表現される。すなわち、同一のモードでも、細分化モードが異なれば、選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６は異なる。
【００６４】
他のモードＩＩ〜ＶＩも、同様に、４つの細分化モードに細分化されている。したがって、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御においては、計２４個の細分化モードＩａ、Ｉｂ・・・ＶＩｃ、ＶＩｄが存在する。
【００６５】
表７は、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６を選択する際に参照するルールのうち、現モードがＩである場合に参照する部分を抜き出したものである。このルールを参照すれば、距離が１以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６の組み合わせ、言い換えると、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６の選択を切り替える前と後で、導通状態が変化するスイッチの数が２以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６の組み合わせが分かるようになっている。本発明では、この組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６が選択される。
【表７】
【００６６】
例えば、直前スイッチベクトルがＶ０であり、かつ現細分化モードがＩａである場合は、ゼロスイッチベクトルＶ０、非ゼロスイッチベクトルＶ１４、Ｖ１６がこの順序で選択される。このような順序で選択すれば、選択スイッチベクトルのＶ０からＶ１４への移動においては、Ｕ相アームを構成するスイッチＳＷＵｐｏとスイッチＳＷＵｎｎの導通状態だけが変化し、選択スイッチベクトルのＶ１４からＶ１６への移動においては、Ｖ相アームを構成するスイッチＳＷＶｐｏとスイッチＳＷＶｎｎの導通状態だけが変化するので、導通状態が変化するスイッチの数をそれぞれ２とすることができる。
【００６７】
また、直前スイッチベクトルがＶ８であり、かつ現細分化モードがＩｃである場合は、非ゼロスイッチベクトルＶ８、Ｖ１５、Ｖ１７がこの順序で選択されるか、または、非ゼロスイッチベクトルＶ８、Ｖ１６、Ｖ１４がこの順序で選択される。前者のように選択しても、後者のように選択しても、得られるスイッチング損失の低減効果は同じであるが、２つの選択肢がある場合は、いずれを選択するのかを決定する必要がある。
【００６８】
この決定の手法は種々考えられるが、例えば、単純にスイッチベクトルの番号が小さい選択肢を優先的に選択してもよいし、出力ベクトルＶｕの軌道を考慮して、次のスイッチサイクルへの移行がスムーズにいく選択肢を選択してもよい。一例として、出力ベクトルＶｕが反時計回りの円軌道を描いている場合は、現細分化モードがＩｃからＩｄに移動していく可能性が高いので、非ゼロスイッチベクトルＶ１４を選択してこのスイッチサイクルを終了するよりは、非ゼロスイッチベクトルＶ１７を選択して現スイッチサイクルを終了した方が、次のスイッチサイクルに移行する際のスイッチング損失を低減できる可能性が高く、好ましい。
【００６９】
直前スイッチベクトルが表７に示されていないスイッチベクトル（例えば、非ゼロスイッチベクトルＶ９）であり、かつ現細分化モードが一例としてＩｂである場合のルールは、以下の要領で作成することができる。
【００７０】
まず、表６を参照して、非ゼロスイッチベクトルＶ９と細分化モードＩｂを表現するために必要な非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５との距離を求める。非ゼロスイッチベクトルＶ９と非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５との距離は、それぞれ３、２、２、３なので、距離が最も短いＶ８およびＶ１４が出力順序ベクトルＶａの候補となる。出力順序ベクトルＶａとしてＶ８を選択した場合は、表７の行Ａに示すように、出力順序ベクトルＶｂ、Ｖｃは、それぞれＶ１、Ｖ１４となる。一方、出力順序ベクトルＶａとしてＶ１４を選択した場合は、表７の行Ｂに示すように、出力順序ベクトルＶｂ、Ｖｃは、それぞれＶ１、Ｖ８となる。出力順序ベクトルＶａとして非ゼロスイッチベクトルＶ８、Ｖ１４のいずれを選択するのかは、種々の手法により決定することができる。
【００７１】
この他、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御では、ステップＳ８（図６参照）において、分解デューディ比ｕα、ｕβ、ｕｚがそのまま出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃに紐付けられるのではない点に注意が必要である。
【００７２】
例えば、直前スイッチベクトルがＶ８であり、かつ現細分化モードがＩｂである場合は、式（３）に示されているように、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃは、それぞれ“２ｕβ”、“２ｕα−１”、“２（１−ｕα−ｕβ）”となる。
【数３】
上式は、図１７から幾何学的に導きだすことができる。直前スイッチベクトルまたは現細分化モードが上記一例と異なる場合も、同様の手法により出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃを求めることができる。
【００７３】
入力指令値である各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗが入力されてから、選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６とその選択順序が決定されるまでのフロー（図６のステップＳ１〜Ｓ７）は、三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの制御フローと同様である。また、ステップＳ９については、導通状態を切り替えるスイッチの数が６個（ＳＷ１〜ＳＷ６）ではなく１２個（ＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏ・・・・ＳＷＷｎｏ、ＳＷＷｎｎ）である点が、三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの制御フローと異なる。
【００７４】
以上、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法および制御装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。
【００７５】
例えば、スイッチベクトルの選択順序を決定する際に参照するルールは表２、表３、表６および表７の表現形式に限定されず、直前スイッチベクトルと現モード（現細分化モード）とに基づいてスイッチベクトルの選択順序を一意的に決めることができるものであれば、表現形式はどのようなものであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１ａ、１ｂ、１ｃ ＰＷＭインバータ
２ インバータ部
３ 制御部（制御装置）
４ 三相負荷
５ 昇降圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置に関し、特にスイッチベクトルを用いてＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、三相２レベル形のＰＷＭインバータ１ａは、制御部３によって制御されるインバータ部２からなり、インバータ部２の各相出力が三相負荷４に接続されている。同図に示すように、インバータ部２はＩＧＢＴ等からなる６つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ６を有し、このうち、スイッチＳＷ１、ＳＷ２はＵ相アームを、スイッチＳＷ３、ＳＷ４はＶ相アームを、スイッチＳＷ５、ＳＷ６はＷ相アームをそれぞれ構成する。各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の導通状態は、制御部３の制御下で切り替えられる。
【０００３】
ＰＷＭインバータ１ａの制御方法は、従来から種々の方法が検討されている。その１つである空間ベクトル制御では、インバータ部２の各スイッチ状態に対応する２３＝８個のスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７（図２参照）のうちの少なくとも１つを選択することによりＰＷＭインバータ１ａを制御する（例えば、特許文献１参照）。ここで、各スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の括弧内の数字“１”は、各相アームの上側スイッチがオン（下側スイッチはオフ）していることを示し、“０”は、各相アームの下側スイッチがオン（上側スイッチはオフ）していることを示す。各スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７とスイッチ状態の関係は、下表の通りである。
【表１】
【０００４】
なお、本明細書では、各相アームのスイッチ状態が同一で出力電圧がゼロとなるスイッチベクトル（Ｖ０、Ｖ７、後述するＶ２６）を「ゼロスイッチベクトル」と呼び、その他のスイッチベクトル（Ｖ１〜Ｖ６、後述するＶ８〜Ｖ２５）を「非ゼロスイッチベクトル」と呼ぶこととする。
【０００５】
この空間ベクトル制御では、出力電圧を任意の波形に制御することができる。また、この空間ベクトル制御では、ＰＷＭインバータ１ａの出力状態をモードＩ〜ＶＩに相当する６つの領域に分割して捉える（図３参照）。各モードの領域内にある任意の出力ベクトルＶｕは、上記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７のベクトル的組み合わせにより表現することができる。つまり、空間ベクトル制御では、任意の制御則にしたがって出力ベクトルＶｕを決定するとともに、当該出力ベクトルＶｕを得るためのスイッチベクトルを選択し、インバータ部２を選択したスイッチベクトルに対応したスイッチ状態とすることにより、ＰＷＭインバータ１ａを制御する。
【０００６】
例えば、図３の時間ｔにおける出力ベクトルＶｕはモードＩＩの領域内にあるので、出力ベクトルＶｕはスイッチベクトルＶ０、Ｖ２、Ｖ３またはスイッチベクトルＶ７、Ｖ２、Ｖ３のベクトル的組み合わせにより表現することができる。すなわち、３つのスイッチベクトルＶ０（Ｖ７）、Ｖ２、Ｖ３を順次選択し、インバータ部２を各スイッチベクトルＶ０（Ｖ７）、Ｖ２、Ｖ３に対応したスイッチ状態とすることにより、時間ｔにおける所定の各相出力電圧を得ることができる。
【０００７】
なお、上記出力ベクトルＶｕは、例えば、各相出力電圧を正弦波状とする場合は、ＰＷＭインバータ１ａの各相出力電圧が１周期変化する間に、図２の六角形内にある円軌道上を半時計周りに１周する。言い換えると、出力ベクトルＶｕは、ＰＷＭインバータ１ａの出力が電気角で６０°変化する度にモードＩ→モードＩＩ→・・・→モードＶＩ→モードＩ・・・に対応した領域内を順次移動していく。前記の通り、出力電圧Ｖｕは、任意の制御則にしたがって生成されるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２４５５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択は一意的ではなく、自由度を有している。例えば、上記時間ｔの一例では３つのスイッチベクトルＶ０（Ｖ７）、Ｖ２、Ｖ３を選択するが、これらをどのような順序で選択するのかは全くの自由である。このため、従来の空間ベクトル制御では、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択順序によっては、１スイッチサイクルあたりのスイッチング回数が増加して、不要なスイッチング損失が発生する場合があった。
【００１０】
より詳しくは、例えば、スイッチベクトルＶ０、Ｖ２、Ｖ３をこの順序で選択したとすると、Ｖ０からＶ２でＵ相とＶ相のスイッチ状態が変化し、Ｖ２からＶ３でＵ相のスイッチ状態が変化し、さらにＶ３からＶ０でＶ相のスイッチ状態が変化するので、結局、１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数は４となる。これに対して、スイッチベクトルＶ０、Ｖ３、Ｖ２をこの順序で選択し、その後、スイッチベクトルＶ２、Ｖ３、Ｖ０をこの順序で選択すれば、１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数は２となる。つまり、前者を選択した場合は後者を選択した場合よりも１スイッチサイクルあたりのスイッチ状態が変化する相の数が２多く、その分だけ不要なスイッチング損失が発生していた。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、スイッチング回数を最小とし、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本願発明者は鋭意検討を重ねた結果、スイッチベクトルの選択を切り替える前後で、スイッチ状態が変化する相の数が１以下であるスイッチベクトルの組み合わせを予めルール化しておき、そのルールにしたがってスイッチベクトルの選択順序を決定すれば、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができることを見い出し、本願発明を完成させるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相２レベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する８つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が１以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせをルール化しておき、ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７に含まれるゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６で表現可能なモードＩ〜ＶＩに対応する６つの領域に分割して捉え、上記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要なスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７をゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６の中から選択する際に、上記ルールに含まれている組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴としている。
【００１４】
上記三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法は、例えば、１つ前のスイッチサイクルにおいて最後に選択したスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を直前スイッチベクトルとしたとき、下表に表されたルールと出力ベクトルＶｕを含む領域に対応するモードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃの順序でスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択するよう構成することができる。
【表２】
【００１５】
また、上記三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法は、例えば、起点スイッチベクトルとするスイッチベクトルを予めゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７の中から選択しておき、起点スイッチベクトルをゼロスイッチベクトルＶ０とした場合は、下表（Ａ）に表されたルールと出力ベクトルＶｕを含む領域に対応するモードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序でスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を選択し、起点スイッチベクトルをゼロスイッチベクトルＶ７とした場合は、下表（Ｂ）に表されたルールと出力ベクトルＶｕを含む領域に対応するモードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序でスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を選択するよう構成することもできる。
【表３】
【００１６】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法は、三相マルチレベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルの選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、スイッチベクトルの選択を切り替える前後で導通状態が変化するスイッチの数が最小となるスイッチベクトルの組み合わせをルール化しておき、ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、上記スイッチベクトルに含まれるゼロスイッチベクトルおよび非ゼロスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、上記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要なスイッチベクトルをゼロスイッチベクトルおよび非ゼロスイッチベクトルの中から選択する際に、上記ルールに含まれている組み合わせを辿りながらスイッチベクトルを選択することを特徴としている。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るＰＷＭインバータの制御装置は、ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルのうちの少なくとも１つを上記いずれかの制御方法で選択し、選択したスイッチベクトルに対応するスイッチ状態となるように、インバータ部を構成する各スイッチの導通状態を変化させることを特徴としている。
【００１８】
なお、上記インバータ部は、昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力されるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スイッチベクトルの選択を切り替える際に必要なスイッチングの回数を最小とし、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができるＰＷＭインバータの制御方法および制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】三相２レベル形ＰＷＭインバータの模式回路図である。
【図２】三相２レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。
【図３】三相２レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。
【図４】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法において、スイッチベクトルを選択する際に参照するルールの概念図である。
【図５】出力ベクトルから分解方向ベクトルへの分解を説明するための図である。
【図６】本発明に係る三相２レベル形（三相マルチレベル形）ＰＷＭインバータの制御方法のフローチャートである。
【図７】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法による制御の一例であって、（Ａ）は直前スイッチベクトルがＶ２で現モードがＩＩの場合、（Ｂ）は直前スイッチベクトルがＶ２で現モードがＩＶの場合である。
【図８】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相のＰＷＭ波形図である。
【図９】本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相の出力電圧波形図である。
【図１０】本発明の変形例に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法において、スイッチベクトルを選択する際に参照するルールの概念図であって、（Ａ）は起点ベクトルをＶ０とした場合、（Ｂ）は起点ベクトルをＶ７とした場合である。
【図１１】本発明の変形例に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相のＰＷＭ波形図である。
【図１２】本発明の変形例に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法でＰＷＭインバータを制御した実験結果を示す、各相の出力電圧波形図である。
【図１３】本発明を適用可能なＰＷＭインバータの変形例を示す模式回路図である。
【図１４】本発明を適用可能な三相３レベル形ＰＷＭインバータを示す模式回路図である。
【図１５】本発明に係る三相３レベル形ＰＷＭインバータの制御方法において、スイッチベクトルを選択する際に参照するルールの概念図である。
【図１６】三相３レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御の概念を説明するための図である。
【図１７】三相３レベル形ＰＷＭインバータにおける空間ベクトル制御における出力順序ベクトルのデューティ比の求め方を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る三相２レベル形ＰＷＭインバータの制御方法および制御装置の好ましい実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態では、既知の方法で求めた各相デューティ比（ｕｕ、ｕｖ、ｕｗ）が入力指令値として制御部３（本発明の「制御装置」に相当する）に入力されるものとする。また、以下では、図１に示す三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御対象とする場合について詳細に説明するが、本発明は、インバータ部２の手前に昇降圧（昇圧、降圧、昇降圧）部５を設け、インバータ部２に入力される直流電圧を可変としたＰＷＭインバータ１ｂ（図１３参照）や、３レベル形以上のマルチレベルのインバータ部２ｃを備えたＰＷＭインバータ１ｃ（図１４参照）も制御対象とすることができる。
【００２２】
［三相２レベル形ＰＷＭインバータ］
［ルール作成］
本発明では、事前の準備として、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択する際に参照するルール（図４および表２参照）を作成する必要がある。このルールは、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前と後で、スイッチ状態が変化する相の数が１以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせをまとめたもので、本発明では、この組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７が選択される。
【００２３】
例えば、モードＩの領域に含まれる出力ベクトルＶｕは、ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７と非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ２のベクトル的組み合わせにより表現することができるが、ゼロスイッチベクトルＶ０が選択された後に非ゼロスイッチベクトルＶ２が選択されると、２相（Ｕ相、Ｖ相）のスイッチ状態が変化することになるので、本ルールの下ではそのような順序でスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することは許されない。言い換えると、本ルールの下では、選択スイッチベクトルのＶ０からＶ２への移動は許されない。同様に、Ｖ２からＶ０への移動、Ｖ７からＶ１への移動、およびＶ１からＶ７への移動も、本ルールの下では許されない。
【００２４】
また、モードＶの領域に含まれる出力ベクトルＶｕは、ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７と非ゼロスイッチベクトルＶ５、Ｖ６の組み合わせにより表現することができるが、ゼロスイッチベクトルＶ０が選択された後に非ゼロスイッチベクトルＶ６が選択されると、２相（Ｕ相、Ｗ相）のスイッチ状態が変化することになるので、本ルールの下ではそのような選択スイッチベクトルの移動は許されない。同様に、Ｖ６からＶ０への移動、Ｖ７からＶ５への移動、およびＶ５からＶ７への移動も、本ルールの下では許されない。
【００２５】
図４は、上記ルールを整理した図である。結局、本発明に係る制御方法では、同図中の矢印で示された方向への選択スイッチベクトルの移動のみが許され、その他の移動は許されない。
【００２６】
表２は、上記ルールをさらに整理して一般化したものである。なお、表２中の「直前スイッチベクトル」は、１つ前のスイッチサイクルで最後に選択されたスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を意味し、「モード」は、出力ベクトルＶｕを含む領域のモード（以下、「現モード」という）を示す。また、「Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ」は出力順序ベクトルである。
【００２７】
この表に具現化されたルールによれば、例えば、直前スイッチベクトルがＶ０で、かつ現モードがＩＩの場合は、表２（Ａ）のモードＩＩの行を参照して、ゼロスイッチベクトルＶ０と非ゼロスイッチベクトルＶ３、Ｖ２をこの順序で選択すればよいことが分かる。また、直前スイッチベクトルがＶ６で、かつ現モードがＶの場合は、表２（Ｇ）のモードＶの行を参照して、非ゼロスイッチベクトルＶ６、Ｖ５およびゼロスイッチベクトルＶ０をこの順序で選択すればよいことが分かる。なお、直前スイッチベクトルがＶ６で、かつ現モードがＩの場合は、表２（Ｇ）ではなく、表２（Ｈ）のモードＩの行を参照して選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を特定する。すなわち、現モードがＩなので、ゼロスイッチベクトルＶ７と非ゼロスイッチベクトルＶ２、Ｖ１をこの順序で選択すればよいことが分かる。
【００２８】
［制御フロー］
続いて、図６のフローチャートを参照しつつ、入力指令値である各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗが入力されてから、選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７と、その順序およびデューティ比が決定されるまでのフローについて説明する。
【００２９】
まず、ステップＳ１では、各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗが制御部３に入力される。各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗは、例えば、ＰＷＭインバータ１ａの各相出力電圧波形を所定振幅・周波数の正弦波状とするためのもので、既知のインバータ制御方法により求められる。
【００３０】
ステップＳ２では、下式（１）を用いて、入力された各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗから出力ベクトルＶｕの横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙを求める。
【数１】
各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗの代わりに、任意の制御則にしたがって求めた出力ベクトルＶｕ（横軸成分ｕｘ、縦軸成分ｕｙ）が制御部３に入力される場合は、ステップＳ１およびＳ２を省略して、ステップＳ３から本フローをスタートさせてもよい。
【００３１】
ステップＳ３では、ステップＳ２で求めた出力ベクトルＶｕの横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙから、「現モード」を特定する。すなわち、出力ベクトルＶｕが、図２に示す六角形内の６つの領域（モードＩ〜ＩＶに対応）のいずれに含まれるのかを特定する。
【００３２】
ステップＳ４では、「直前スイッチベクトル」がスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７のいずれであるのかを特定する。直前スイッチベクトルは、１つ前のスイッチサイクルで求めた出力順序ベクトルＶｃ（後述）を参照することにより特定することができる。
【００３３】
ステップＳ５では、出力ベクトルＶｕを分解方向ベクトルＶα、Ｖβ、Ｖｚに分解する。より詳しくは、出力ベクトルＶｕの横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙを下式（２）により変換し、図５に示す分解方向ベクトルＶα、Ｖβ、Ｖｚのデューティ比ｕα、ｕβ、ｕｚ（以下、「分解デューティ比」という）を求める。
【数２】
上式（２）を用いて横軸成分ｕｘおよび縦軸成分ｕｙを分解デューティ比ｕα、ｕβ、ｕｚに変換することにより、出力ベクトルＶｕをモードＩの領域内にあるものとして取り扱うことができる。
【００３４】
ステップＳ６では、表４を用いて現モードの領域を回転させることによりモードＩの領域に変換し、分解方向ベクトルＶα、Ｖβ、Ｖｚに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を求める。
【表４】
例えば、現モードがＩＩの場合は、上表を用いてモードＩＩの領域を空間ベクトル平面上で時計周りに６０°回転させ、分解方向ベクトルＶα、Ｖβに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７は、それぞれ非ゼロスイッチベクトルＶ２、Ｖ３であることが分かる。また、現モードがＶの場合は、上表を用いてモードＶの領域を時計周りに２４０°回転させ、分解方向ベクトルＶα、Ｖβに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７は、それぞれ非ゼロスイッチベクトルＶ５、Ｖ６であることが分かる。なお、分解方向ベクトルＶｚに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７は、現モードにかかわらずゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７となる。
【００３５】
ステップＳ７では、表２に具現化されたルールに基づいて、直前スイッチベクトルと現モードとから、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのそれぞれに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を求める。表２の使い方は前記の通りなので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
ステップＳ８では、ステップＳ６およびステップＳ７の結果から、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃ（以下、「順序デューティ比」という）と、ステップＳ５で求めた分解デューティ比ｕα、ｕβ、ｕｚとを紐付ける。例えば、ステップＳ６で分解方向ベクトルＶαに相当するスイッチベクトルがＶ２であると求められ、ステップＳ７で出力順序ベクトルＶａに相当するスイッチベクトルがＶ２であると求められた場合は、分解方向ベクトルＶαおよび出力順序ベクトルＶａが両ベクトルに共通する非ゼロスイッチベクトルＶ２を介して紐付けられる（お互いに等しいことが特定される）。同様に、出力順序ベクトルＶａの順序デューティ比ｕａと、ステップＳ５で求めた分解方向ベクトルＶαの分解デューティ比ｕαも紐付けられる。
【００３７】
ステップＳ９では、ステップＳ７で求めたスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７と、ステップＳ８で求めた順序デューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃとに基づいて、インバータ部２の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ６の導通状態を切り替える。
【００３８】
以上をまとめると、上記フローを採用した本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７と、順序デューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃを求めることができる。そして、求めたスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７をＶａ→Ｖｂ→Ｖｃの順に選択するとともに、それぞれの選択時間、すなわち選択したスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７のスイッチ状態とする時間を順序デューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃに比例した時間とすることにより、入力指令値に応じた所定の各相出力電圧を得ることができる。
【００３９】
また、本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、予め作成したルールに基づいてスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択順序を決定するので、選択スイッチベクトルを切り替える際に必要なスイッチングの回数が最小となり、不要なスイッチング損失の発生を防ぐことができる。
【００４０】
次に、図７（Ａ）を参照しながら、本発明に係る制御の具体的一例を特徴的な部分に限って説明する。同図に示すように、具体例１では、ステップＳ３で特定した現モードはＩＩ、ステップＳ４で特定した直前スイッチベクトルはＶ２であるとする。
【００４１】
本具体例のステップＳ６では、表４のモードＩＩの行を参照して、分解方向ベクトルＶαに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ２であり、分解方向ベクトルＶβに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ３であることが求められる。また、分解方向ベクトルＶｚに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７であることが求められる。
【００４２】
ステップＳ７では、直前スイッチベクトルがＶ２、現モードがＩＩであることから、表２（Ｃ）のモードＩＩの行を参照して、出力順序ベクトルＶａに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ２であり、出力順序ベクトルＶｂに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ３であり、さらに出力順序ベクトルＶｃに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ０であることが求められる。
【００４３】
ステップＳ８では、非ゼロスイッチベクトルＶ２を介して分解方向ベクトルＶαと出力順序ベクトルＶａが紐付けられ、非ゼロスイッチベクトルＶ３を介して分解方向ベクトルＶβと出力順序ベクトルＶｂが紐付けられ、さらにゼロスイッチベクトルＶ０を介して分解方向ベクトルＶｚと出力順序ベクトルＶｃが紐付けられる。その結果、非ゼロスイッチベクトルＶ２の順序デューティ比ｕａは、分解デューティ比ｕαとなる。同様に、非ゼロスイッチベクトルＶ３およびゼロスイッチベクトルＶ０の順序デューティ比ｕｂ、ｕｃは、それぞれ分解デューティ比ｕβ、ｕｚとなる。
【００４４】
結局、本具体例では、ｕα・Ｔ（ただし、Ｔは１スイッチサイクルの時間）の時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ２を選択した後に、ｕβ・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ３を選択し、さらにその後、ｕｚ・Ｔの時間だけゼロスイッチベクトルＶ０を選択することにより、出力ベクトルＶｕを得て、所定の各相出力電圧を得ることができる（図７（Ａ）参照）。
【００４５】
なお、図５から明らかなように、出力ベクトルＶｕが分解方向ベクトルＶαに等しい場合は、分解デューティ比ｕα（＝ｕａ）が１となり、分解デューティ比ｕβ（＝ｕｂ）、ｕｚ（＝ｕｃ）が０となる。したがって、この場合は、非ゼロスイッチベクトルＶ３およびゼロスイッチベクトルＶ０の選択時間が０となり、非ゼロスイッチベクトルＶ３およびゼロスイッチベクトルＶ０は選択されないこととなる。出力ベクトルＶｕが分解方向ベクトルＶβ、Ｖｚに等しい場合も同様のことがいえる。つまり、本発明に係る制御方法（制御装置）では、１スイッチサイクルにつき必ず３つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７が選択されるとは限らない。
【００４６】
図７（Ｂ）を参照しながら、本発明に係る制御のもうひとつの具体的一例について説明する。同図に示すように、具体例２では、ステップＳ３で特定した現モードはＩＶ、ステップＳ４で特定した直前スイッチベクトルはＶ２であるとする。
【００４７】
本具体例のステップＳ６では、表４のモードＩＶの行を参照して、分解方向ベクトルＶαに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ４であり、分解方向ベクトルＶβに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ５であることが求められる。また、分解方向ベクトルＶｚに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７であることが求められる。
【００４８】
ステップＳ７では、直前スイッチベクトルがＶ２であることから表２（Ｃ）を参照するが、表２（Ｃ）には現モード（モードＩＶ）の行が存在しない。このため、ステップＳ７では、表２（Ｃ）の「その他」の行にしたがって表２（Ｈ）のモードＩＶの行を参照し、出力順序ベクトルＶａに相当するのはゼロスイッチベクトルＶ７であり、出力順序ベクトルＶｂに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ４であり、さらに出力順序ベクトルＶｃに相当するのは非ゼロスイッチベクトルＶ５であることが求められる。
【００４９】
ステップＳ８では、ゼロスイッチベクトルＶ７を介して分解方向ベクトルＶｚと出力順序ベクトルＶａが紐付けられ、非ゼロスイッチベクトルＶ４を介して分解方向ベクトルＶαと出力順序ベクトルＶｂが紐付けられ、さらに非ゼロスイッチベクトルＶ５を介して分解方向ベクトルＶβと出力順序ベクトルＶｃが紐付けられる。その結果、ゼロスイッチベクトルＶ７の順序デューティ比ｕａは、分解デューティ比ｕｚとなる。同様に、非ゼロスイッチベクトルＶ４、Ｖ５の順序デューティ比ｕｂ、ｕｃは、それぞれ分解デューティ比ｕα、ｕβとなる。
【００５０】
結局、本具体例では、ｕｚ・Ｔの時間だけゼロスイッチベクトルＶ７を選択した後に、ｕα・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ４を選択し、さらにその後、ｕβ・Ｔの時間だけ非ゼロスイッチベクトルＶ５を選択することにより、出力ベクトルＶｕを得て、所定の各相出力電圧を得ることができる（図７（Ｂ）参照）。
【００５１】
続いて、本発明に係る制御方法（制御装置）を用いて、インバータ部２をＩＧＢＴで構成した三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御した実験結果について説明する。なお、本実験では、インバータ部２に入力される直流入力電圧を１００Ｖとし、各相の出力電圧が振幅２５Ｖ、周波数５０Ｈｚの正弦波（図９参照）となるよう制御した。
【００５２】
図８（Ａ）に、２ｋＨｚで変調した各相の１周期（４０スイッチサイクル）分のＰＷＭ出力波形を示す。同図に示すように、本発明に係る制御方法（制御装置）によれば、各相ともスイッチングしない区間が発生し、スイッチング回数を概ね２／３に低減することができた。また、図８（Ａ）の一部を拡大した図８（Ｂ）に示すように、本実験では、モードＩとモードＩＩの境目において選択スイッチベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ０の順に移動していた。つまり、表２に具現化されたルールに基づく正しい制御が行われたことを確認することができた。
【００５３】
［変形例］
上記本発明に係る制御方法（制御装置）は、対称形の制御とすることにより簡易化することができる。より詳しくは、変形例に係る制御方法（制御装置）では、表２に具現化されたルールに代えて、表３に具現化された簡易ルールに基づいてスイッチベクトルの選択順序を決定する。その他の制御フローは、図６に示すステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９と同様である。
【００５４】
この簡易ルールを用いた制御フローにおいては、まず、起点スイッチベクトルとするスイッチベクトルをゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７の中から選択する。そして、起点スイッチベクトルをＶ０とした場合は、表３（Ａ）の現モードの行を参照して出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を求め、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を順次選択した後に、対称に折り返すように、出力順序ベクトルＶｃ、Ｖｂ、Ｖａに相当するスイッチベクトルＶ０〜Ｖ６を順次選択する（図１０（Ａ）参照）。起点スイッチベクトルをＶ７とした場合、表３（Ｂ）の現モードの行を参照して出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を求め、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃに相当するスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を順次選択した後に、対称に折り返すように、出力順序ベクトルＶｃ、Ｖｂ、Ｖａに相当するスイッチベクトルＶ１〜Ｖ７を順次選択する（図１０（Ｂ）参照）。
【００５５】
例えば、起点スイッチベクトルがＶ０、現モードがＩの場合は、選択スイッチベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ２の順に移動した後、Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０の順に移動する。別の例として、起点スイッチベクトルがＶ７、現モードがＶの場合は、選択スイッチベクトルがＶ７→Ｖ６→Ｖ５の順に移動した後、Ｖ５→Ｖ６→Ｖ７の順に移動する。
【００５６】
この変形例に係る制御方法（制御装置）によれば、制御を簡易化することができる他、各スイッチサイクルにおける最後の選択スイッチベクトル（直前スイッチベクトル）が必ず起点スイッチベクトル（ゼロスイッチベクトルＶ０またはＶ７）となるので、任意のモードへの移動がしやすくなるというメリットが得られる。
【００５７】
続いて、変形例に係る制御方法（制御装置）を用いて、インバータ部２をＩＧＢＴで構成した三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａを制御した実験結果について説明する。なお、本実験では、インバータ部２に入力される直流入力電圧を１００Ｖとし、各相の出力電圧が振幅２５Ｖ、周波数５０Ｈｚの正弦波（図１２参照）となるよう制御した。また、起点スイッチベクトルはゼロスイッチベクトルＶ０とした。
【００５８】
図１１（Ａ）に、２ｋＨｚで変調した各相の１周期（４０スイッチサイクル）分のＰＷＭ出力波形を示す。同図に示すように、変形例に係る制御方法（制御装置）によれば、各相とも１周期のうちスイッチングしない区間が１／３程度あり、スイッチング回数を概ね２／３に低減することができた。また、図１１（Ａ）の一部を拡大した図１１（Ｂ）に示すように、本実験では、モードＩにおいて選択スイッチベクトルがＶ０→Ｖ１→Ｖ２→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０の順に移動していた。つまり、表３（Ａ）に具現化されたルールに基づく正しい制御が行われたことを確認することができた。
【００５９】
［三相３レベル形ＰＷＭインバータ］
続いて、マルチレベル形ＰＷＭインバータの一例として、三相３レベル形ＰＷＭインバータを制御対象とする場合について説明する。図１４に示すように、三相３レベル形のＰＷＭインバータ１ｃは、制御部３（本発明の「制御装置」に相当する）によって制御されるインバータ部２ｃからなり、インバータ部２ｃの各相出力が三相負荷４に接続されている。同図に示すように、インバータ部２はＩＧＢＴ等からなる１２個のスイッチを有し、このうち、スイッチＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏ、ＳＷＵｎｏ、ＳＷＵｎｎはＵ相アームを、スイッチＳＷＶｐｐ、ＳＷＶｐｏ、ＳＷＶｎｏ、ＳＷＶｎｎはＶ相アームを、そしてスイッチＳＷＷｐｐ、ＳＷＷｐｏ、ＳＷＷｎｏ、ＳＷＷｎｎはＷ相アームをそれぞれ構成する。各スイッチの導通状態は、制御部３の制御下で切り替えられる。図１３に示す三相２レベル形のＰＷＭインバータ１ｂと同様、インバータ部２ｃの手前に昇降圧（昇圧、降圧、昇降圧）部を設け、インバータ部２ｃに入力される直流電圧を可変としてもよい。
【００６０】
三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御では、インバータ部２ｃの各スイッチ状態に対応する３３＝２７個のスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６（図１５、表５参照）のうちの少なくとも１つを選択することによりＰＷＭインバータ１ｃを制御する。
【表５】
ここで、各スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６のスイッチ状態を表す数字“１”は、例えば、Ｕ相で説明すると、スイッチＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏがオンしていることを示し、“１／２”は、スイッチＳＷＵｐｏ、ＳＷＵｎｏがオンしていることを示し、“０”は、スイッチＳＷＵｎｏ、ＳＷＵｎｎがオンしていることを示す。
【００６１】
図１４から明らかなように、スイッチ状態を“１”から“１／２”に変化させたり、“１／２”から“１”に変化させたり、“０”から“１／２”に変化させたり、“１／２”から“０”に変化させたりするためには、いずれか１つのスイッチをオンさせるとともに、別の１つのスイッチをオフさせる必要がある。一方、スイッチ状態を“１”から“０”に変化させたり、“０”から“１”に変化させたりするためには、いずれか２つのスイッチをオンさせるとともに、別の２つのスイッチをオフさせる必要がある。本発明では、各１つのオン動作とオフ動作とからなる組が何組存在するのかによって、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６間の距離を予め算出しておく。
【００６２】
表６は、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６間の距離をまとめた表の一部である。
【表６】
上表に示すように、例えば、非ゼロスイッチベクトルＶ１とＶ８は距離が“１”離れているが、これは、選択スイッチベクトルをＶ１からＶ８に移動させる際に、１つのスイッチ（ＳＷＶｎｏ）をオフするとともに、別の１つのスイッチ（ＳＷＶｐｏ）をオンさせる必要があることを示している。また、非ゼロスイッチベクトルＶ１とＶ２は距離が“２”離れているが、これは、選択スイッチベクトルをＶ１からＶ２に移動させる際に、２つのスイッチ（ＳＷＶｎｏ、ＳＷＶｎｎ）をオフするとともに、別の２つのスイッチ（ＳＷＶｐｐ、ＳＷＶｐｏ）をオンさせる必要があることを示している。表６の使い方については、後で説明する。
【００６３】
三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの場合と同様に、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御においても出力状態をモードＩ〜ＶＩに相当する６つの領域に分割して捉えるが、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの場合はこのモードＩ〜ＶＩのそれぞれがさらに４つに細分化されている。例えば、モードＩは、図１６に示すように細分化モードＩａ〜Ｉｄに細分化されている。このため、細分化モードＩａの領域内にある任意の出力ベクトルＶｕは、ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７、Ｖ２６と非ゼロスイッチベクトルＶ１４〜Ｖ１７のベクトル的組み合わせにより表現されるが、細分化モードＩｂの領域内にある任意の出力ベクトルＶｕは、非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５のベクトル的組み合わせにより表現される。すなわち、同一のモードでも、細分化モードが異なれば、選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６は異なる。
【００６４】
他のモードＩＩ〜ＶＩも、同様に、４つの細分化モードに細分化されている。したがって、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御においては、計２４個の細分化モードＩａ、Ｉｂ・・・ＶＩｃ、ＶＩｄが存在する。
【００６５】
表７は、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６を選択する際に参照するルールのうち、現モードがＩである場合に参照する部分を抜き出したものである。このルールを参照すれば、距離が１以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６の組み合わせ、言い換えると、スイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６の選択を切り替える前と後で、導通状態が変化するスイッチの数が２以下であるスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６の組み合わせが分かるようになっている。本発明では、この組み合わせを辿りながらスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６が選択される。
【表７】
【００６６】
例えば、直前スイッチベクトルがＶ０であり、かつ現細分化モードがＩａである場合は、ゼロスイッチベクトルＶ０、非ゼロスイッチベクトルＶ１４、Ｖ１６がこの順序で選択される。このような順序で選択すれば、選択スイッチベクトルのＶ０からＶ１４への移動においては、Ｕ相アームを構成するスイッチＳＷＵｐｏとスイッチＳＷＵｎｎの導通状態だけが変化し、選択スイッチベクトルのＶ１４からＶ１６への移動においては、Ｖ相アームを構成するスイッチＳＷＶｐｏとスイッチＳＷＶｎｎの導通状態だけが変化するので、導通状態が変化するスイッチの数をそれぞれ２とすることができる。
【００６７】
また、直前スイッチベクトルがＶ８であり、かつ現細分化モードがＩｃである場合は、非ゼロスイッチベクトルＶ８、Ｖ１５、Ｖ１７がこの順序で選択されるか、または、非ゼロスイッチベクトルＶ８、Ｖ１６、Ｖ１４がこの順序で選択される。前者のように選択しても、後者のように選択しても、得られるスイッチング損失の低減効果は同じであるが、２つの選択肢がある場合は、いずれを選択するのかを決定する必要がある。
【００６８】
この決定の手法は種々考えられるが、例えば、単純にスイッチベクトルの番号が小さい選択肢を優先的に選択してもよいし、出力ベクトルＶｕの軌道を考慮して、次のスイッチサイクルへの移行がスムーズにいく選択肢を選択してもよい。一例として、出力ベクトルＶｕが反時計回りの円軌道を描いている場合は、現細分化モードがＩｃからＩｄに移動していく可能性が高いので、非ゼロスイッチベクトルＶ１４を選択してこのスイッチサイクルを終了するよりは、非ゼロスイッチベクトルＶ１７を選択して現スイッチサイクルを終了した方が、次のスイッチサイクルに移行する際のスイッチング損失を低減できる可能性が高く、好ましい。
【００６９】
直前スイッチベクトルが表７に示されていないスイッチベクトル（例えば、非ゼロスイッチベクトルＶ９）であり、かつ現細分化モードが一例としてＩｂである場合のルールは、以下の要領で作成することができる。
【００７０】
まず、表６を参照して、非ゼロスイッチベクトルＶ９と細分化モードＩｂを表現するために必要な非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５との距離を求める。非ゼロスイッチベクトルＶ９と非ゼロスイッチベクトルＶ１、Ｖ８、Ｖ１４、Ｖ１５との距離は、それぞれ３、２、２、３なので、距離が最も短いＶ８およびＶ１４が出力順序ベクトルＶａの候補となる。出力順序ベクトルＶａとしてＶ８を選択した場合は、表７の行Ａに示すように、出力順序ベクトルＶｂ、Ｖｃは、それぞれＶ１、Ｖ１４となる。一方、出力順序ベクトルＶａとしてＶ１４を選択した場合は、表７の行Ｂに示すように、出力順序ベクトルＶｂ、Ｖｃは、それぞれＶ１、Ｖ８となる。出力順序ベクトルＶａとして非ゼロスイッチベクトルＶ８、Ｖ１４のいずれを選択するのかは、種々の手法により決定することができる。
【００７１】
この他、三相３レベル形ＰＷＭインバータ１ｃの空間ベクトル制御では、ステップＳ８（図６参照）において、分解デューディ比ｕα、ｕβ、ｕｚがそのまま出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃに紐付けられるのではない点に注意が必要である。
【００７２】
例えば、直前スイッチベクトルがＶ８であり、かつ現細分化モードがＩｂである場合は、式（３）に示されているように、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃは、それぞれ“２ｕβ”、“２ｕα−１”、“２（１−ｕα−ｕβ）”となる。
【数３】
上式は、図１７から幾何学的に導きだすことができる。直前スイッチベクトルまたは現細分化モードが上記一例と異なる場合も、同様の手法により出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃのデューティ比ｕａ、ｕｂ、ｕｃを求めることができる。
【００７３】
入力指令値である各相デューティ比ｕｕ、ｕｖ、ｕｗが入力されてから、選択すべきスイッチベクトルＶ０〜Ｖ２６とその選択順序が決定されるまでのフロー（図６のステップＳ１〜Ｓ７）は、三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの制御フローと同様である。また、ステップＳ９については、導通状態を切り替えるスイッチの数が６個（ＳＷ１〜ＳＷ６）ではなく１２個（ＳＷＵｐｐ、ＳＷＵｐｏ・・・・ＳＷＷｎｏ、ＳＷＷｎｎ）である点が、三相２レベル形ＰＷＭインバータ１ａの制御フローと異なる。
【００７４】
以上、本発明に係るＰＷＭインバータの制御方法および制御装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。
【００７５】
例えば、スイッチベクトルの選択順序を決定する際に参照するルールは表２、表３、表６および表７の表現形式に限定されず、直前スイッチベクトルと現モード（現細分化モード）とに基づいてスイッチベクトルの選択順序を一意的に決めることができるものであれば、表現形式はどのようなものであってもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１ａ、１ｂ、１ｃ ＰＷＭインバータ
２ インバータ部
３ 制御部（制御装置）
４ 三相負荷
５ 昇降圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相２レベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する８つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が１以下である前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせをルール化しておき、
前記ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７に含まれるゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６で表現可能なモードＩ〜ＶＩに対応する６つの領域に分割して捉え、
前記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要な前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を前記ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および前記非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６の中から選択する際に、前記ルールに含まれている前記組み合わせを辿りながら前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
１つ前のスイッチサイクルにおいて最後に選択した前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を直前スイッチベクトルとしたとき、表１に表された前記ルールと前記出力ベクトルＶｕを含む前記領域に対応する前記モードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃの順序で前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【表１】
【請求項３】
起点スイッチベクトルとするスイッチベクトルを予め前記ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７の中から選択しておき、
前記起点スイッチベクトルを前記ゼロスイッチベクトルＶ０とした場合は、表２（Ａ）に表された前記ルールと前記出力ベクトルＶｕを含む前記領域に対応する前記モードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序で前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択し、
前記起点スイッチベクトルを前記ゼロスイッチベクトルＶ７とした場合は、表２（Ｂ）に表された前記ルールと前記出力ベクトルＶｕを含む前記領域に対応する前記モードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序で前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【表２】
【請求項４】
三相マルチレベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルの選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルの選択を切り替える前後で導通状態が変化するスイッチの数が最小となる前記スイッチベクトルの組み合わせをルール化しておき、
前記ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、前記スイッチベクトルに含まれるゼロスイッチベクトルおよび非ゼロスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、
前記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要な前記スイッチベクトルを前記ゼロスイッチベクトルおよび前記非ゼロスイッチベクトルの中から選択する際に、前記ルールに含まれている前記組み合わせを辿りながら前記スイッチベクトルを選択することを特徴とする制御方法。
【請求項５】
ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルのうちの少なくとも１つを請求項１〜４のいずれかに記載の制御方法で選択し、選択した前記スイッチベクトルに対応するスイッチ状態となるように、インバータ部を構成する各スイッチの導通状態を変化させることを特徴とするＰＷＭインバータの制御装置。
【請求項６】
前記インバータ部に、昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力されることを特徴とする請求項５に記載のＰＷＭインバータの制御装置。
【請求項１】
三相２レベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応する８つのスイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の選択を切り替える前後でスイッチ状態が変化する相の数が１以下である前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７の組み合わせをルール化しておき、
前記ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７に含まれるゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６で表現可能なモードＩ〜ＶＩに対応する６つの領域に分割して捉え、
前記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要な前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を前記ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７および前記非ゼロスイッチベクトルＶ１〜Ｖ６の中から選択する際に、前記ルールに含まれている前記組み合わせを辿りながら前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴とする制御方法。
【請求項２】
１つ前のスイッチサイクルにおいて最後に選択した前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を直前スイッチベクトルとしたとき、表１に表された前記ルールと前記出力ベクトルＶｕを含む前記領域に対応する前記モードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃの順序で前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【表１】
【請求項３】
起点スイッチベクトルとするスイッチベクトルを予め前記ゼロスイッチベクトルＶ０、Ｖ７の中から選択しておき、
前記起点スイッチベクトルを前記ゼロスイッチベクトルＶ０とした場合は、表２（Ａ）に表された前記ルールと前記出力ベクトルＶｕを含む前記領域に対応する前記モードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序で前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択し、
前記起点スイッチベクトルを前記ゼロスイッチベクトルＶ７とした場合は、表２（Ｂ）に表された前記ルールと前記出力ベクトルＶｕを含む前記領域に対応する前記モードＩ〜ＶＩとに基づいて、出力順序ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｃ、Ｖｂ、Ｖａの順序で前記スイッチベクトルＶ０〜Ｖ７を選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【表２】
【請求項４】
三相マルチレベル形ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルの選択を切り替えながら、当該ＰＷＭインバータを空間ベクトル制御する方法であって、
前記スイッチベクトルの選択を切り替える前後で導通状態が変化するスイッチの数が最小となる前記スイッチベクトルの組み合わせをルール化しておき、
前記ＰＷＭインバータの出力変化の１周期を、前記スイッチベクトルに含まれるゼロスイッチベクトルおよび非ゼロスイッチベクトルで表現可能な複数の領域に分割して捉え、
前記領域の１つに含まれる任意の出力ベクトルＶｕを得るために必要な前記スイッチベクトルを前記ゼロスイッチベクトルおよび前記非ゼロスイッチベクトルの中から選択する際に、前記ルールに含まれている前記組み合わせを辿りながら前記スイッチベクトルを選択することを特徴とする制御方法。
【請求項５】
ＰＷＭインバータの各スイッチ状態に対応するスイッチベクトルのうちの少なくとも１つを請求項１〜４のいずれかに記載の制御方法で選択し、選択した前記スイッチベクトルに対応するスイッチ状態となるように、インバータ部を構成する各スイッチの導通状態を変化させることを特徴とするＰＷＭインバータの制御装置。
【請求項６】
前記インバータ部に、昇降圧部によって昇圧または降圧された後の直流電圧が入力されることを特徴とする請求項５に記載のＰＷＭインバータの制御装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−３９８５３（Ｐ２０１２−３９８５３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１５８８（Ｐ２０１１−１２１５８８）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５０３０２７９３１）学校法人同志社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（５０３０２７９３１）学校法人同志社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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