WO2025197018A1 - インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法 - Google Patents
インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法Info
- Publication number
- WO2025197018A1 WO2025197018A1 PCT/JP2024/011026 JP2024011026W WO2025197018A1 WO 2025197018 A1 WO2025197018 A1 WO 2025197018A1 JP 2024011026 W JP2024011026 W JP 2024011026W WO 2025197018 A1 WO2025197018 A1 WO 2025197018A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- phase
- current
- voltage
- timing
- command
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
Definitions
- This disclosure relates to an inductance measurement device and an inductance measurement method.
- Patent Document 1 discloses a method for measuring the inductance of a rotating machine, i.e., a method for measuring the inductance of a rotating machine.
- the inductance measurement method of Patent Document 1 applies a three-phase high-frequency rotating voltage to the rotating machine, and measures the inductance based on the current flowing through the rotating machine, i.e., the frequency components that are the same frequency as the high-frequency voltage contained in the rotating machine current of each phase, and the effective value and frequency of the high-frequency rotating voltage.
- the inductance measurement method of Patent Document 1 requires the use of a current sensor or the like to detect the three-phase rotating machine current flowing through the rotating machine.
- the "single-shunt current detection method” is known as a method for detecting the three-phase rotating machine current flowing through a rotating machine.
- the control device that drives and controls the rotating machine may have a power conversion unit such as an inverter that converts the DC voltage supplied from a DC power source into a three-phase AC voltage to be applied to the rotating machine.
- the single-shunt current detection method detects two phases of the three-phase rotating machine current based on the DC bus current flowing between the DC power source and the power conversion unit, and calculates the remaining phase of current from the detected two phases using Kirchhoff's law.
- the DC bus current is converted into rotating machine current based on the switching state of the switching elements that make up the power conversion unit.
- the inductance measuring device disclosed herein is a device that measures the inductance of an inductive load by applying an AC voltage to the inductive load.
- the inductance measuring device includes a power conversion unit that receives DC power as input and converts it using multiple switching elements to AC power, which is then supplied to the inductive load; a current detection unit that detects the current flowing through the DC terminals of the power conversion unit; and a control unit that calculates a voltage command for the AC power applied to the inductive load, controls the power conversion unit using switching commands to the switching elements calculated based on the voltage command and a carrier signal, and detects the phase current of the inductive load using the DC current detected by the current detection unit while the power conversion unit is being controlled by the switching command.
- the inductance measuring device is configured to calculate the inductance of the inductive load based on the detected value of the phase current and the voltage command.
- the vertices that are the maximum and minimum values in the carrier signal are defined as first and second vertices, respectively, and the section between the adjacent first and second vertices is defined as a voltage unit section.
- the voltage command or the AC voltage applied to the inductive load is the target for sign determination, the timing at the end of the voltage unit interval where the sign of the target for sign determination is inverted is the sign inversion timing, and the phase of the AC voltage where the sign is inverted at the sign inversion timing is the target phase for detection of the phase current to be detected.
- the control unit determines to detect the phase current of the target phase for detection in the voltage unit interval before the sign inversion timing or the voltage unit interval after the sign inversion timing.
- the control unit determines whether to detect the phase current of the target phase in the voltage unit interval before or after the sign reversal timing based on the change trend of the carrier signal before and after the sign reversal timing. This makes it possible to detect the peak current with high accuracy when applying an AC voltage to measure the inductance of an inductive load.
- FIG. 10 is a diagram illustrating a fourth example of an AC voltage applied to an inductive load.
- FIG. 2 is a diagram showing a first example of a carrier signal of the inductance measuring device of FIG. 1 .
- FIG. 10 is a diagram showing a second example of a carrier signal of the inductance measuring device of FIG.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an on/off signal in FIG. 1 .
- 2 is a diagram illustrating a DC bus current detected by a current detection unit in FIG. 1 .
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of pulse shift processing performed by a voltage command adjusting unit and a PWM signal generating unit in FIG. 4.
- 10A and 10B are diagrams illustrating a pulse end difference and a current detection time of an on/off signal according to the first embodiment.
- 10A and 10B are diagrams illustrating a pulse edge difference and a current detection time of an on/off signal according to the first embodiment.
- 5 is a diagram illustrating an example of pulse shift processing performed by a voltage command adjusting unit and a PWM signal generating unit in FIG. 4.
- 2 is a diagram showing an example of a phase voltage and a phase current of the rotating machine of FIG. 1 .
- 3A and 3B are diagrams illustrating a first example of a voltage command of the inductance measuring device of FIG. 1 and a phase current of the rotating machine.
- FIG. 19 is a diagram showing a first example of current detection timing in the first current detection period of FIG. 18 .
- FIG. 19 is a diagram showing an example of current detection timing in a period after the first current detection period in FIG. 18 .
- 10A and 10B are diagrams illustrating a second example of a voltage command of the inductance measuring device and a phase current of the rotating machine in FIG. 1 .
- 22 is a diagram showing an example of current detection timing in a period before the third current detection period in FIG. 21 .
- FIG. 22 is a diagram showing an example of current detection timing in the third current detection period of FIG. 21.
- 19 is a diagram showing an example of current detection timing in the second current detection period of FIG. 18.
- FIG. 22 is a diagram illustrating an example of current detection timing in a fourth current detection period of FIG. 21 .
- 10 is a diagram showing a third example of a voltage command of the inductance measuring device and a phase current of the rotating machine of FIG. 1 .
- FIG. FIG. 27 is a diagram illustrating an example of current detection timing in the first carrier period of FIG. 26.
- 10 is a diagram showing a fourth example of a voltage command of the inductance measuring device and a phase current of the rotating machine of FIG. 1 .
- FIG. FIG. 29 is a diagram illustrating an example of current detection timing in the second carrier period of FIG. 28.
- FIG. 19 is a diagram showing a second example of current detection timing in the first current detection period of FIG. 18 .
- FIG. 10A and 10B are diagrams illustrating an example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measuring device according to the second embodiment.
- FIG. 32 is a diagram showing a first example of current detection timing in the first carrier period of FIG. 31 .
- FIG. 32 is a diagram illustrating an example of current detection timing in the second carrier period of FIG. 31 .
- FIG. 32 is a diagram showing a second example of current detection timing in the first carrier period of FIG. 31 .
- 10A and 10B are diagrams illustrating an example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measuring device according to the third embodiment.
- FIG. 36 is a diagram illustrating an example of current detection timing in the third carrier period of FIG. 35.
- FIG. 10A and 10B are diagrams illustrating an example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measuring device according to the fourth embodiment.
- FIG. 38 is a diagram illustrating an example of current detection timing during the first carrier period of FIG. 37.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of a control unit of an inductance measuring device according to a fifth embodiment.
- 13A and 13B are diagrams illustrating a first example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measuring device according to the fifth embodiment.
- FIG. 41 is a diagram showing an example of current detection timing in the third carrier period of FIG. 40.
- FIG. 13A and 13B are diagrams illustrating a second example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measuring device according to the fifth embodiment.
- FIG. 43 is a diagram illustrating an example of current detection timing during the first carrier period of FIG. 42.
- FIG. 43 is a diagram showing an example of current detection timing in the second carrier period of FIG. 42.
- 13A and 13B are diagrams illustrating a third example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measuring device according to the fifth embodiment.
- FIG. 40 is a diagram showing a positive peak correction time of the timing determination unit in FIG. 39 .
- FIG. 40 is a diagram showing a negative peak correction time of the timing determination unit in FIG. 39 .
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration that realizes the functions of a control unit by digital calculation.
- FIG. 10 is a diagram illustrating a main part of a control unit according to third and fourth embodiments
- FIG. 1 shows an example of the configuration of an inductance measurement device according to embodiment 1
- FIG. 2 shows another example of the DC power supply of FIG. 1
- FIG. 3 shows an example of the configuration of the power conversion unit of FIG. 1
- FIG. 4 shows an example of the configuration of the control unit of FIG. 1
- FIGS. 5, 6, 7, and 8 are diagrams showing first, second, third, and fourth examples of AC voltages applied to an inductive load, respectively.
- FIGS. 9 and 10 are diagrams showing first and second examples of carrier signals of the inductance measurement device of FIG. 1 , respectively.
- FIG. 11 is a diagram showing an example of an on/off signal of FIG. 1
- FIG. 12 is a diagram explaining the DC bus current detected by the current detection unit of FIG. 1 .
- FIG. 13 is a diagram showing an example of pulse shift processing by the voltage command adjustment unit and PWM signal generation unit of FIG. 4 .
- FIGS. 14 and 15 are diagrams showing the pulse end difference and current detection time of the on/off signal according to embodiment 1, respectively.
- FIG. 16 is a diagram showing an example of pulse shift processing by the voltage command adjustment unit and PWM signal generation unit of FIG. 4 .
- FIG. 17 is a diagram showing an example of the phase voltage and phase current of the rotating machine of FIG. 1
- FIG. 18 is a diagram showing a first example of the voltage command of the inductance measurement device of FIG. 1 and the phase current of the rotating machine.
- FIG. 19 is a diagram showing a first example of current detection timing in the first current detection period of FIG. 18
- FIG. 20 is a diagram showing an example of current detection timing in the period after the first current detection period of FIG. 18
- FIG. 21 is a diagram showing a second example of the voltage command of the inductance measurement device of FIG. 1 and the phase current of the rotating machine.
- FIG. 22 is a diagram showing an example of current detection timing in the period before the third current detection period of FIG. 21
- FIG. 23 is a diagram showing an example of current detection timing in the third current detection period of FIG. 21 .
- FIG. 24 is a diagram showing an example of current detection timing in the second current detection period of FIG. 18
- FIG. 25 is a diagram showing an example of current detection timing in the fourth current detection period of FIG. 21 .
- FIG. 26 is a diagram showing a third example of the voltage command of the inductance measurement device of FIG. 1 and the phase current of the rotating machine
- FIG. 27 is a diagram showing an example of current detection timing in the first carrier period of FIG. 26 .
- Fig. 28 is a diagram showing a fourth example of the voltage command of the inductance measuring device and the phase current of the rotating machine of Fig. 1
- Fig. 29 is a diagram showing an example of the current detection timing in the second carrier period of Fig. 28.
- Fig. 30 is a diagram showing a second example of the current detection timing in the first current detection period of Fig. 18.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 1 is connected to a DC power supply 6, and includes a power conversion unit 3 that converts DC power to AC power and supplies the AC power to an inductive load such as a rotating machine 2, a control unit 4 that controls the operation of the power conversion unit 3, and a current detection unit 5.
- an inductive load such as a rotating machine 2
- a control unit 4 that controls the operation of the power conversion unit 3
- a current detection unit 5 a current detection unit 5.
- the inductive load will be described using a rotating machine as an example.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 1 is a device that measures the inductance Lm of an inductive load by applying an AC voltage such as a three-phase voltage Vuvw to the inductive load. It is configured to receive DC power as input, convert the converted AC power by a power conversion unit 3, and supply the converted AC power to the inductive load, and calculate the inductance Lm of the inductive load based on the DC current flowing through DC terminals 13n, 13p of the power conversion unit 3 detected by a current detection unit 5.
- a rotating machine 2 is shown as an example of an inductive load.
- the inductance measuring device 1 is equipped with an operating mode switching unit 38 that switches the operating mode of the control unit 4, and functions as a control device for the inductive load when driving an inductive load such as the rotating machine 2.
- the control unit 4 controls the power conversion unit 3 using an on/off signal sg2 based on the carrier signal 51 and the three-phase voltage command sgc.
- the current detection unit 5 detects the DC bus current Idc, which is the DC current flowing through the DC terminals 13p, 13n of the power conversion unit 3.
- the DC power supply 6 outputs DC power to the power conversion unit 3, which supplies power to the rotating machine 2 via the power conversion unit 3.
- the DC power supply 6 is, for example, a storage battery or a power conversion device configured to convert AC power to DC power, as shown in Figure 2.
- Figure 2 shows an example of a DC power supply 6 that converts AC power from an AC power supply 8, which is a single-phase or three-phase power supply, into DC power using a rectifier 9.
- the positive power supply terminal 17p of the DC power supply 6 is connected to the positive DC terminal 13p of the power conversion unit 3 via the positive DC bus 18p.
- the negative power supply terminal 17n of the DC power supply 6 is connected to the negative DC terminal 13n of the power conversion unit 3 via the negative DC bus 18n.
- the rotating machine 2 is, for example, an AC motor or a brushless DC motor.
- the rotating machine 2 has a rotor and a stator, which are not shown in the figure.
- the stator has three-phase windings: U-phase, V-phase, and W-phase.
- the rotor is provided with a permanent magnet.
- the current detection unit 5 detects the DC bus current Idc flowing between the DC power supply 6 and the power conversion unit 3.
- the current detection unit 5 is, for example, a current sensor using a shunt resistor.
- the location of the current detection unit 5 is not limited to the location shown in Figure 1.
- the current detection unit 5 may be provided within the power conversion unit, or on the DC bus 18p between the DC power supply 6 and the power conversion unit 3 on the positive side of the DC power supply 6.
- the power conversion unit 3 is an inverter 10.
- the switching elements 11a to 11f of the power conversion unit 3 form a full-bridge circuit.
- Switching elements 11a, 11c, and 11e connected to the high-voltage side wiring 14p form the upper arm
- switching elements 11b, 11d, and 11f connected to the low-voltage side wiring 14s form the lower arm.
- the three legs, each formed by connecting the upper and lower arms in series are a U-phase series body formed by connecting switching elements 11a and 11b in series, a V-phase series body formed by connecting switching elements 11c and 11d in series, and a W-phase series body formed by connecting switching elements 11e and 11f in series.
- connection point between the upper and lower arms is connected to an AC terminal.
- connection point n1 between switching elements 11a and 11b is connected to AC terminal 12u.
- connection point n2 between switching element 11c and switching element 11d is connected to AC terminal 12v, and the connection point n3 between switching element 11e and switching element 11f is connected to AC terminal 12w.
- Figure 3 shows an example in which switching elements 11a to 11f are configured with an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) which is a transistor Tr and a diode Di connected in anti-parallel to the IGBT.
- IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
- Switching elements 11a to 11f are not limited to this configuration and may also be MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) which have a transistor Tr and diode Di.
- Diode Di may be a parasitic diode of the MOSFET or a separate diode.
- An on/off signal sg2 is input from the control unit 4 to the power conversion unit 3 to determine the switching state, i.e., the on state and off state, of each switching element 11a to 11f.
- the on/off signal sg2 includes a predetermined dead time to prevent the series-connected switching elements of the power conversion unit 3 from being simultaneously on.
- On/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are input to the control terminals of switching elements 11a, 11c, and 11e, respectively.
- On/off signals Un2, Vn2, and Wn2 are input to the control terminals of switching elements 11b, 11d, and 11f, respectively.
- the on/off signals will be referred to collectively as sg2, and when distinguishing between them, Up2, Un2, Vp2, Vn2, Wp2, and Wn2 will be used.
- the power conversion unit 3 converts the DC bus voltage Vdc into the desired three-phase voltage Vuvw and supplies it to the rotating machine 2 by switching the switching state of each switching element 11a-11f based on the on/off signal sg2.
- Figures 5 to 8 show examples of the three-phase voltage Vuvw supplied from the power conversion unit 3 to an inductive load such as a rotating machine 2.
- Figure 5 shows three-phase voltage waveforms 45a, 45b, and 45c output from the power conversion unit 3 when the voltage command sgc is a sine wave command.
- Figure 6 shows three-phase voltage waveforms 45a, 45b, and 45c output from the power conversion unit 3 when the voltage command sgc is a square wave command.
- the fundamental wave component increases compared to when a sine wave command is used, increasing the maximum voltage value and enabling an increase in current, thereby expanding the range of inductance measurement conditions.
- the inductance value varies with current. While Figures 5 and 6 show examples where the phases are shifted by 120°, the three-phase voltage Vuvw may also be the alternating voltage of Figure 7 or the alternating rectangular voltage of Figure 8.
- Figure 7 shows an example of an alternating voltage in which phase voltage waveform 45a is the reference phase and phase voltage waveforms 45b and 45c are -0.5 times the reference phase.
- Figure 8 shows an example of an alternating rectangular voltage in which phase voltage waveform 45a is the reference phase and phase voltage waveforms 45b and 45c are -0.5 times the reference phase.
- inductance measurements may be performed using alternating voltage or alternating rectangular voltage.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 1 can also use alternating voltage in addition to three-phase AC, so inductance can be measured regardless of the type of rotating machine (motor).
- the voltage vectors which are sets of three-phase voltages output by the power conversion unit 3
- the voltage vector output when the upper arms of all phases are in the ON state and the lower arms of all phases are in the OFF state, and the voltage vector output when the upper arms of all phases are in the OFF state and the lower arms of all phases are in the ON state are sometimes called zero voltage vectors.
- the voltage vector output when the upper arm of one phase and the lower arms of the other two phases are in the ON state, and the voltage vector output when the upper arms of two phases and the lower arm of the other one phase are in the ON state are sometimes called non-zero voltage vectors.
- a set of on/off signals sg2 for multiple switching elements 11a to 11f based on the three-phase voltage command sgc that makes the DC bus current Idc zero is defined as a zero voltage vector
- a set of on/off signals sg2 for multiple switching elements 11a to 11f based on the three-phase voltage command sgc that does not make the DC bus current Idc zero is defined as a non-zero voltage vector.
- the control unit 4 includes a phase current output unit 31, a voltage command calculation unit 32, a voltage command adjustment unit 39, a PWM signal generation unit 33, a timing determination unit 35, an adjustment amount determination unit 36, an inductance calculation unit 37, and an operation mode switching unit 38.
- the control unit 4 realizes various functions by executing software using a calculation device such as a microcomputer. Functions realized by digital calculations in the control unit 4 may be realized by a processor 108 and a memory 109, as shown in FIG. 48.
- FIG. 48 is a diagram showing an example of a hardware configuration in which the functions of the control unit are realized by digital calculations. In this case, functions realized by digital calculations in the control unit 4 are realized by the processor 108 executing a program stored in the memory 109. Furthermore, multiple processors 108 and multiple memories 109 may work together to execute each function. Furthermore, the control unit 4 may be composed of hardware such as circuits and devices that realize each function.
- the operation mode switching unit 38 switches the operation mode of the control unit 4 based on the operation mode signal sgm.
- the operation modes of the control unit 4 include, for example, a rotating machine drive mode Md1 for normal operation, such as driving the rotating machine 2 at a desired speed, and an inductance measurement mode Md2 for measuring the inductance Lm of the rotating machine 2.
- the operation mode signal sgm is a 1-bit digital signal. For example, when the operation mode signal sgm is 0, the rotating machine drive mode Md1 is selected, and when the operation mode signal sgm is 1, the inductance measurement mode Md2 is selected.
- the operation mode switching unit 38 may switch the operation mode based on the results of calculations performed by the control unit 4, or may switch the operation mode based on information from an external sensor (not shown) input to the control unit 4 or a signal input from a higher-level control device (not shown).
- the control unit 4 transitions to inductance measurement mode Md2 at any timing.
- the timing to transition to inductance measurement mode Md2 may be determined by a device external to the control unit, such as a higher-level control unit, or may be determined by the control unit 4 itself based on a signal input to the control unit 4.
- the inductance calculation unit 37 is activated when the mode switches to inductance measurement mode Md2, and calculates the inductance Lm using the effective value and average value of the voltage command sgc calculated by the voltage command calculation unit 32 (described later) or the effective value and average value of the three-phase voltage Vuvw output by the power conversion unit 3 to the rotating machine 2, and the three-phase current Iuvw output by the phase current output unit 31.
- the voltage command sgc and three-phase voltage Vuvw in inductance measurement mode Md2 are voltages that generate AC current in the rotating machine 2, i.e., high-frequency voltages, and the waveforms may be AC waveforms including a fundamental wave that is a sine wave or cosine wave, a rectangular wave, etc.
- the AC waveforms of the voltage command sgc and three-phase voltage Vuvw when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2 are not limited to fundamental waves, and may include harmonics as long as the frequency of the main fundamental wave component is sufficiently high.
- AC waveforms including a fundamental wave that is a sine wave or cosine wave, and a rectangular wave are defined as quasi-fundamental waves.
- Increasing the frequency of the high-frequency voltage applied to the rotating machine 2 makes it harder for the rotating machine 2 to rotate when the inductive load is the rotating machine 2, thereby improving the measurement accuracy of the inductance Lm.
- An inductance measurement method is described, for example, in Patent Document 1.
- Patent Document 1 describes in detail the method and principles for calculating inductance based on a high-frequency voltage command and the phase current of the rotating machine, so a description of the method and principles for calculating the inductance Lm of the rotating machine 2 will be omitted here.
- Figure 4 shows an example in which a voltage command sgc and a three-phase current Iuvw are input to the inductance calculation unit 37.
- the phase current output unit 31 outputs the three-phase current Iuvw, which is the three-phase current flowing through the rotating machine 2, based on the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5. More specifically, the phase current output unit 31 detects two phase currents in the three-phase current Iuvw, which is the three-phase current, using a single-shunt current detection method based on the DC bus current Idc detected by the current detection unit 5 at the detection timing Tg input from the timing determination unit 35. Information on the detection timing Tg is included in the detection timing signal sgs.
- the DC bus current Idc reflects the phase current flowing through the power conversion unit 3, which operates based on the on/off signal sg2 for each phase.
- the phase currents of the U phase, V phase, and W phase are Iu, Iv, and Iw, respectively.
- the phase current output unit 31 detects the phase currents for two of the three phases from the DC bus current Idc, and then calculates the current for the remaining phase from the detected phase currents for the two phases using Kirchhoff's law.
- the voltage command calculation unit 32 transitions to the inductance measurement mode Md2, it calculates, as the voltage command sgc to the power conversion unit 3, a voltage command vector Vuvw* in which the phase voltages Vu, Vv, and Vw of each phase of the three-phase voltage Vuvw, which is the output voltage of the power conversion unit 3, form a quasi-fundamental wave.
- the voltage command adjustment unit 39 adjusts the fundamental voltage command 119 (see FIG.
- the quasi-fundamental wave output voltage is a voltage that generates a fundamental wave current in the rotating machine 2.
- the fundamental wave current is, for example, the phase current waveform 47 shown in FIG. 17 or the rotating machine current Im shown in FIG. 18. Note that the phase current waveform 47 shown in FIG. 17 is a sine wave or cosine wave waveform that does not include high-frequency components such as noise.
- the waveform of the rotating machine current Im shown in Figure 18 is also slightly distorted due to noise, etc., but has the same periodicity and change tendency as the phase current waveform 47 shown in Figure 17.
- the rotating machine current Im shown in Figure 18 is also a fundamental wave current.
- the voltage waveform of the quasi-fundamental wave when the quasi-fundamental wave is a rectangular wave is shown in Figure 6.
- the three-phase voltage Vuvw supplied to the rotating machine 2 corresponds to a high-frequency voltage
- the fundamental voltage command 119 corresponds to a high-frequency voltage command.
- the phase voltages Vu, Vv, and Vw in inductance measurement mode Md2 have a fundamental frequency of fh and a fundamental effective value of Vh.
- the U-phase, V-phase, and W-phase components of the voltage command vector Vuvw* are voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, respectively.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* which are high-frequency voltage commands, are fundamental AC voltage commands with a fundamental frequency that is high enough not to rotate the rotating machine 2, a phase difference of 120° between each phase, and equal voltage effective values for each phase.
- the voltage command calculation unit 32 outputs the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* to the PWM signal generation unit 33 via the voltage command adjustment unit 39.
- the voltage command adjuster 39 outputs adjusted voltage commands Vu*, Vv*, Vw*, which are adjustment voltage commands sgca obtained by adjusting the voltage commands Vu*, Vv*, Vw* in a specific voltage unit interval Tru based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds output from the adjustment amount determiner 36, to the PWM signal generator 33.
- the voltage command adjuster 39 When generating the adjustment voltage command sgca, the voltage command adjuster 39 generates the adjustment voltage command sgca from the voltage command sgc based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds so as to include a current detection command 120 that detects the phase current of the detection target phase Pid. In other words, the current detection command 120 is set by generating the adjustment voltage command sgca.
- the rotating machine 2 By using voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, which are high-frequency voltage commands, to control the power conversion unit 3, the rotating machine 2 is prevented from rotating, and the phase difference ⁇ , which is the difference between the phase of the voltage applied to each phase of the rotating machine 2 and the phase of the phase current flowing through each phase of the rotating machine 2, can be brought closer to 90°.
- the phase current of the rotating machine 2 will be referred to as the rotating machine current where appropriate.
- the voltage command vector Vuvw* will be referred to simply as the voltage command Vuvw* where appropriate.
- the voltage command calculation unit 32 calculates a voltage command sgc for driving the rotating machine 2 at a desired speed based on the three-phase current Iuvw, which is the phase current of the three phases of the rotating machine 2 output by the aforementioned phase current output unit 31, and the speed command ⁇ r* input from a higher-level control device or the like.
- the voltage command sgc in the rotating machine drive mode Md1 is the voltage command vector Vuvw0*.
- the U-phase, V-phase, and W-phase components of the voltage command vector Vuvw0* are voltage commands Vu0*, Vv0*, and Vw0*, respectively.
- the voltage command adjustment unit 39 does not adjust the voltage command sgc. Where appropriate, the voltage command vector Vuvw0* will be simply referred to as the voltage command Vuvw0*.
- the PWM signal generation unit 33 generates PWM on/off signals sg2 corresponding to each of the switching elements 11a-11f of the power conversion unit 3 based on the carrier signal 51 and the adjustment voltage commands sgca, which include the three-phase voltage commands sgc and current detection commands 120 output by the voltage command calculation unit 32. More specifically, the PWM signal generation unit 33 generates the PWM on/off signals sg2 by comparing the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, which are high-frequency voltage commands, with the carrier signal 51.
- the adjustment voltage commands sgca also include unadjusted voltage commands sgc. Therefore, when the voltage commands sgc are not adjusted, the commands input to the PWM signal generation unit 33 are referred to as voltage commands sgc.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal corresponding to the U-phase switching element 11a is the on/off signal Up2.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal corresponding to the U-phase switching element 11b is the on/off signal Un2.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal corresponding to the V-phase switching element 11c is the on/off signal Vp2.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal corresponding to the V-phase switching element 11d is the on/off signal Vn2.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal corresponding to the W-phase switching element 11e is the on/off signal Wp2.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal corresponding to the W-phase switching element 11f is the on/off signal Wn2.
- the PWM signal generation unit 33 When measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, i.e., during inductance measurement mode Md2, the PWM signal generation unit 33 generates an on/off signal sg2 by shifting the PWM signal based on the voltage command sgc, which is the PWM signal before adjustment, forward or backward in time or expanding or contracting the pulse width so as to ensure a current detection time Tid for detecting the DC current (DC bus current Idc) reflecting the current of the detection target phase Pid during the period of the carrier signal 51 (the period of the carrier period Tc).
- the pulse of the PWM signal i.e., when performing pulse shift, the average value of the high-frequency voltage command during the carrier period Tc is maintained constant before and after the pulse shift.
- the high-frequency voltage command for the first half of the carrier Trmf is increased by the command value adjustment amount ⁇
- the high-frequency voltage command for the second half of the carrier Trms is decreased by the command value adjustment amount ⁇ .
- the adjustment target phase Dp which is the phase in which the pulse shift is performed
- the adjustment amount Ds corresponding to the command value adjustment amount ⁇ are determined by the adjustment amount determination unit 36, which will be described later.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the adjustment target phase Dp, which is the phase in which the pulse width adjustment is performed, and the adjustment amount Ds corresponding to the command value adjustment amount ⁇ .
- the pulse width adjustment of the PWM signal can also be considered an adjustment by voltage command value compensation.
- the cycle period of the carrier signal 51 will be referred to as the carrier period, as appropriate.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds for shifting the pre-adjustment PWM signal or adjusting the pulse width based on the detection target phase Pid and the current detection timing (detection timing Tg).
- Information on the detection target phase Pid is included in the detection target phase signal sgp output by the timing determination unit 35, and information on the detection timing Tg is included in the detection timing signal sgs output by the timing determination unit 35.
- the timing determination unit 35 outputs a detection target phase signal sgp containing information about the detection target phase Pid and a detection timing signal sgs containing information about the detection timing Tg.
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid, which is the phase of the current of the rotating machine 2 reflected in the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5, and the detection timing Tg for detecting the DC current (DC bus current Idc), i.e., the current detection timing, based on the predetermined phase difference ⁇ between the rotating machine currents Imu, Imv, and Imw, which are the currents of each phase flowing through the rotating machine 2, and the phase voltages Vu, Vv, and Vw, which are the voltages of each phase supplied to the rotating machine 2, and the voltage command sgc.
- the phase difference ⁇ is, for example, 90°. In embodiment 1, the phase difference ⁇ is 90°. An example in which the phase difference ⁇ is different from 90°
- the timing determination unit 35 utilizes the fact that the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command that generates a fundamental wave current in the rotating machine 2 and the rotating machine current is 90°, and determines that the peak of the current of a certain phase (target phase) will appear at a timing 90° behind the time (timing) at which the peak of the high-frequency voltage or high-frequency voltage command of that phase appears, and determines the detection timing Tg for detecting the current of the target phase so that the current value closest to the peak value of the phase current of the target phase can be detected.
- Figure 17 shows a case where the phase difference ⁇ between a phase voltage waveform 46, which is a waveform of a high-frequency voltage, and a phase current waveform 47, which is a waveform of the rotating machine current Im, is 90°.
- the phase voltage waveform 46 is a waveform of phase voltages Vu, Vv, and Vw
- the phase current waveform 47 is a waveform of the rotating machine current Imu, Imv, and Imw.
- Figure 17 shows a phase current waveform 47 of a fundamental wave, which is a sine wave or cosine wave
- a phase voltage waveform 46 of a fundamental wave which is a cosine wave or sine wave, where the phase difference ⁇ with the phase current waveform 47 is 90°.
- the symbol Im is used collectively to represent the rotating machine current, and Imu, Imv, and Imw are used to distinguish between them.
- the horizontal axis of the phase voltage waveform 46 and the phase current waveform 47 represents time.
- the vertical axis of the phase voltage waveform 46 represents voltage, and the vertical axis of the phase current waveform 47 represents current.
- the phase voltage waveform 46 is, for example, a sine wave.
- the positive peak of the phase voltage waveform 46 appears at time tc1, and the negative peak appears at time tc2.
- the timing determination unit 35 is aware that the phase difference ⁇ between the voltage command sgc, which is a high-frequency voltage command, and the rotating machine current is 90° due to the application of the high-frequency voltage, and therefore determines that a positive peak will appear in the phase current of the phase corresponding to the phase (target phase) to which the voltage command sgc belongs at time tc3, which is 90° delayed from time tc1.
- the timing determination unit 35 determines that a negative peak will appear in the phase current of the phase corresponding to the phase (target phase) to which the voltage command sgc belongs at time tc4, which is 90° delayed from time tc2.
- the timing determination unit 35 can detect the positive and negative peaks in the current of the target phase with high accuracy. It is desirable that the detection timing Tg be as close as possible to the timings tc3 and tc4. In the present disclosure, by detecting current values as close as possible to the positive peak and negative peak of the current of the target phase, it is possible to detect the positive and negative peaks of the current of the target phase with high accuracy.
- Detecting the positive and negative peak values of the current of the target phase is difficult.
- the terms "detecting the positive peak” and “detecting the negative peak” are used appropriately, such as the phase in which the positive peak of the rotating machine current Im is detected and the phase in which the negative peak of the rotating machine current Im is detected.
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid for detecting the positive peak of the rotating machine current Im and the detection target phase Pid for detecting the negative peak of the rotating machine current Im to be the phase in which the sign of the voltage command sgc or the three-phase voltage Vuvw applied to the rotating machine 2 reverses at the timing (sign reversal timing Tsr (see Figure 18)) of the end of the voltage unit interval Tru (see Figures 9 and 10), and determines the detection timing Tg to be the voltage unit interval before the sign reversal timing Tsr or the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr based on the change trend of the carrier signal 51 before and after the sign reversal timing Tsr.
- Carrier signal 51 is shown in Figures 9 and 10.
- Carrier signal 51 is a triangular wave signal, and the amplitude between dashed line 49a and dashed line 49b is determined based on the DC bus voltage Vdc.
- the horizontal axis represents time and the vertical axis represents amplitude.
- Carrier signal 51 has a peak Pp, which is a positive peak, and a valley Pv, which is a negative peak.
- Carrier signal 51 has a carrier period Tc.
- the starting point of carrier period Tc can be either peak Pp or valley Pv.
- Figure 9 shows two periods of carrier signal 51 starting at peak Pp
- Figure 10 shows two periods of carrier signal 51 starting at valley Pv.
- the starting points of carrier period Tc are times tpp1, tpp2, and tpp3, which are the times of peak Pp.
- Valley Pv in Figure 9 appears at times tpv1 and tpv2.
- the starting points of the carrier period Tc are times tpv1, tpv2, and tpv3, which are the times of the troughs Pv.
- the starting point of the carrier period Tc is also the end point of the previous carrier period Tc.
- the peaks Pp in Figure 10 appear at times tpp1 and tpp2.
- the period from the first peak at the start to the second peak on the opposite side is referred to as the first half of the carrier Trms
- the period from the second peak to the first peak at the end is referred to as the second half of the carrier Trms.
- the first half of the carrier Trms and the second half of the carrier Trms are equal in length, and their lengths correspond to half the carrier period Tc.
- the value of the DC bus voltage Vdc may be detected by a separate voltage detector, or it may be a preset fixed value if the DC bus voltage Vdc is constant.
- carrier signal 51 can be described using half of the carrier period Tc as a voltage unit interval Tru.
- Peak Pp and valley Pv are the vertices (first vertex) where the carrier signal 51 has a maximum value and the vertex (second vertex) where the carrier signal 51 has a minimum value, respectively. Where appropriate, peak Pp and valley Pv will be referred to as the first vertex and second vertex, respectively.
- a voltage unit interval Tru is the interval between two adjacent vertices, i.e., the interval in which the first vertex and the second vertex are consecutive.
- a voltage unit interval Tru in which the carrier signal 51 shows a change trend in which the value decreases over time from the first vertex to the second vertex is referred to as the first voltage unit interval Tru1
- a voltage unit interval Tru in which the value increases over time from the second vertex to the first vertex is referred to as the second voltage unit interval Tru2.
- the symbol Tru is used collectively for the voltage unit intervals, and Tru1 and Tru2 are used when distinguishing between them.
- the section of one cycle of carrier signal 51 whose starting point is peak Pp shown in FIG. 9 has a first voltage unit interval Tru1 and a second voltage unit interval Tru2 that is continuous with the first voltage unit interval Tru1.
- the section of one cycle of carrier signal 51 whose starting point is valley Pv shown in FIG. 10 has a second voltage unit interval Tru2 and a first voltage unit interval Tru1 that is continuous with the second voltage unit interval Tru2.
- Figure 11 shows the carrier signal 51, voltage command vector Vuvw*, and on/off signal sg2.
- the PWM signal generation unit 33 outputs the adjusted voltage command sgca as an on/off signal sg2 of a PWM signal based on the voltage command sgc.
- a method for generating the on/off signal sg2 of a PWM signal will be described with reference to Figure 11.
- Figure 11 shows an example in which the start point of the carrier period Tc is a peak Pp at time tpp1, and the end point of the carrier period Tc is a peak Pp at time tpp2.
- the carrier signal 51 reaches a valley Pv at time tpv1.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axes of the carrier signal 51 and voltage command vector Vuvw* represent voltage
- the vertical axis of the on/off signal sg2 represents the digital signal level.
- Voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* for the U, V, and W phases are command waveforms 61u, 61v, and 61w, respectively.
- On-off signals Up2, Vp2, and Wp2 for the upper arms of the U, V, and W phases are on-off signal waveforms 60a, 60c, and 60e.
- On-off signals Un2, Vn2, and Wn2 for the lower arms of the U, V, and W phases are on-off signal waveforms 60b, 60d, and 60f.
- the on levels of the on-off signals Up2, Un2, Vp2, Vn2, Vp2, and Wn2 are signal levels when the corresponding switching elements 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, and 11f are turned on.
- the off level of each on/off signal Up2, Un2, Vp2, Vn2, Vp2, and Wn2 is the signal level when the corresponding switching element 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, or 11f is turned off.
- the on level and off level are indicated as “on” and “off,” respectively.
- the first voltage unit section Tru1 and the second voltage unit section Tru2 are also indicated, along with the first half of the carrier Trmf and the second half of the carrier Trms.
- the PWM signal generation unit 33 compares the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, which are high-frequency voltage commands in the adjusted voltage command sgca output from the voltage command adjustment unit 39 for the U, V, and W phases, with the carrier signal 51. If the carrier signal 51 is greater than the high-frequency voltage command value, the upper arm on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 for each phase are set to the off level, and the lower arm on/off signals Un2, Vn2, and Wn2 are set to the on level.
- the on/off signal sg2 of the PWM signal has a symmetrical pattern between the first half of the carrier Trmf and the second half of the carrier Trms.
- carrier signal 51 is equal to or less than the command value of the voltage command Vu* of the voltage command vector Vuvw* from time t1 to time t6, on/off signal Up2 is at the on level and on/off signal Un2 is at the off level during this period. Since carrier signal 51 is equal to or less than the command value of the voltage command Vv* of the voltage command vector Vuvw* from time t2 to time t5, on/off signal Vp2 is at the on level and on/off signal Vn2 is at the off level during this period.
- carrier signal 51 is equal to or less than the command value of the voltage command Vw* of the voltage command vector Vuvw* from time t3 to time t4, on/off signal Wp2 is at the on level and on/off signal Wn2 is at the off level during this period.
- Figure 12 shows the relationship between the set of levels of the upper arm on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 for the U, V, and W phases and the state of the DC bus current Idc.
- the state of the DC bus current Idc is represented by a current value of 0 or the phase and sign to which it is reflected.
- the current value of the DC bus current Idc is 0.
- the sign of the DC bus current Idc is negative (-) when it flows from the negative DC terminal 13n to the negative power supply terminal 17n, and positive (+) when it flows from the negative power supply terminal 17n to the negative DC terminal 13n.
- the direction of the rotating machine current for the U, V, and W phases of the rotating machine 2 is positive (+) when it flows from the power conversion unit 3 to the rotating machine 2.
- the DC bus current Idc reflects the W-phase rotating machine current Imw and has a positive sign.
- the DC bus current Idc reflects the V-phase rotating machine current Imv and has a positive sign.
- the DC bus current Idc reflects the U-phase rotating machine current Imu and has a negative sign.
- the DC bus current Idc reflects the U-phase rotating machine current Imu and has a positive sign.
- the DC bus current Idc reflects the V-phase rotating machine current Imv and has a negative sign.
- the DC bus current Idc reflects the W-phase rotating machine current Imw and has a negative sign.
- the set of on-off signals Up2, Vp2, Wp2, Un2, Vn2, and Wn2, which are elements of the on-off signal sg2 for which the current value of the DC bus current Idc is 0, is the zero-voltage vector 122.
- the set of on-off signals Up2, Vp2, Wp2, Un2, Vn2, and Wn2, which are elements of on-off signal sg2 whose current value of the DC bus current Idc is not zero, is non-zero voltage vector 123.
- the set of elements of on-off signal sg2 is on-off signal vector 118, and on-off signal vector 118 has zero voltage vector 122 and non-zero voltage vector 123.
- Figure 11 also shows the zero voltage vector 122 and non-zero voltage vector 123.
- the zero voltage vector 122 is a set of elements of the on/off signal sg2 from time tpp1 to time t1, from time t3 to time t4, and from time t6 to time tpp2.
- the non-zero voltage vector 123 is a set of elements of the on/off signal sg2 from time t1 to time t3, and from time t4 to time t6.
- the PWM signal on/off signal sg2 output from the PWM signal generation unit 33 in response to the adjustment voltage command sgca output from the voltage command adjustment unit 39 becomes a signal that has been adjusted by pulse shifting, voltage command value compensation, etc. during a specific period, i.e., the period during which the adjustment process is performed.
- the adjustment process using pulse shifting i.e., pulse shift processing, will be described.
- a command identical to the pre-adjustment voltage command sgc is not input to the PWM signal generation unit 33, so the pre-adjustment on/off signal sg2 is not generated.
- Figure 13 shows the carrier signal 51, voltage command vector Vuvw*, and on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 before adjustment
- Figure 16 shows the carrier signal 51, voltage command vector Vuvw*, and on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 after pulse shift processing.
- Figures 13 and 16 show a crest-start type example in which the start and end points of the carrier period Tc are crests Pp.
- signal diagrams such as Figures 13 and 16 will be referred to as crest-start type signal diagrams, where appropriate.
- the waveform display of the carrier signal 51 and the voltage command vector Vuvw* will be referred to as the input waveform display
- the waveform display of the on/off signal of the PWM signal will be referred to as the output waveform display.
- the carrier signal 51 has a crest Pp at time tpp1, a trough Pv at time tpv1, and a crest Pp at time tpp2.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis of the input waveform display represents voltage
- the vertical axis of the output waveform display represents the digital signal level.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* which are high-frequency voltage commands for the U, V, and W phases, have command waveforms 63u, 63v, and 63w, respectively. This is the case where the command values of the U-phase voltage command Vu* and the V-phase voltage command Vv* are equal, and the W-phase voltage command Vw* has a smaller command value than the high-frequency voltage commands of the remaining two phases.
- the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 before adjustment in the upper arms of the U, V, and W phases have on/off signal waveforms 64u, 64v, and 64w, respectively.
- Figure 13 shows that the timing determination unit 35 plans to detect the U-phase rotating machine current Imu at detection timing Tu, and plans to detect the V-phase rotating machine current Imv at detection timing Tv. Because the carrier signal 51 is equal to or less than the command values of the voltage commands Vu* and Vv* from time t1 to time t4, the pre-adjustment on-off signals Up2 and Vp2 are at an on level during this period. Because the carrier signal 51 is equal to or less than the command value of the voltage command Vw* from time t2 to time t3, the pre-adjustment on-off signal Wp2 is at an on level during this period. FIG.
- the pre-adjustment on-off signals Up2 and Vp2 in the range of interest 52 correspond to on-off signal waveforms 48a and 48b in FIG. 14, respectively.
- the U-phase rotating machine current Imu cannot be detected at detection timing Tu, indicating that adjustment is necessary to enable detection at detection timing Tu.
- the difference ⁇ W is the difference between the falling edge of the pre-adjustment on-off signal Up2 and the falling edge of the pre-adjustment on-off signal Vp2.
- the pre-adjustment on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are zero-voltage vector 122 (see FIG. 11) during current detection at detection timing Tv, so the V-phase rotating machine current Imv cannot be detected.
- Figure 14 shows the case where ⁇ W ⁇ Tid, which corresponds to an enlarged view of the area of interest 52
- Figure 15 shows the case where ⁇ W>Tid.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents the output waveform, which represents the digital signal level.
- the on-off signal waveform 48a of one phase changes from the off level to the on level at time tp1.
- the on-off signal waveform 48b of the other phase changes from the off level to the on level at time tp2.
- the pulse rise difference ⁇ W is the difference between the on-off signal waveform 48a and the on-off signal waveform 48b, and is expressed in time as time tp2 - time tp1.
- Figures 14 and 15 show an example in which the start time of the current detection time Tid is time tp1, and the end time of the current detection time Tid is the detection timing Tg.
- the current detection time Tid is the execution time of AD conversion
- the detection timing Tg shown in Figures 14 and 15 corresponds to the time when the AD-converted detection value is determined.
- the on/off signal waveform 48b changes from the off level to the on level in a time from time tp1 that is shorter than the current detection time Tid.
- the unadjusted on/off signal Up2 of the U-phase upper arm is shifted forward in time within the carrier cycle Tc as indicated by arrow 54u to generate an adjusted on/off signal Up2, and the unadjusted on/off signal Vp2 of the V-phase upper arm is shifted backward in time within the carrier cycle Tc as indicated by arrow 54v to generate an adjusted on/off signal Vp2.
- the detectable period 53a is the period from the pulse end of the on/off signal Up2 in the first half of the carrier Trmf to the detection timing Tu, and this period is equal to or longer than the current detection time Tid.
- the detectable period 53b is the period from the pulse end of the on/off signal Up2 in the second half of the carrier Trms to the detection timing Tv, and this period is equal to or longer than the current detection time Tid.
- the adjustment amounts are generally designated by the symbol Ds, and when distinguished, Dsu, Dsv, and Dsw are used.
- FIG. 16 shows an example in which the detection target phase Pid in the first half of the carrier Trmf is U-phase, the detection timing Tg of the detection target phase Pid is detection timing Tu, and the detection target phase Pid in the second half of the carrier Trms is V-phase, and the detection timing Tg of the detection target phase Pid is detection timing Tv.
- Voltage command adjustment unit 39 receives adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds as input, and changes voltage command Vu* when adjustment target phase Dp is U-phase from command waveform 63u in FIG.
- command waveform 65u has a command value that increases by command value adjustment amount ⁇ 1 at the first half of the carrier Trmf and decreases by command value adjustment amount ⁇ 1 at the second half of the carrier Trms.
- command waveform 65v Compared to command waveform 63v, command waveform 65v has a command value that decreases by command value adjustment amount ⁇ 2 at the first half of the carrier Trmf and increases by command value adjustment amount ⁇ 2 at the second half of the carrier Trms.
- Command waveform 65w of the W-phase voltage command Vw* is the same as command waveform 63w in Figure 13.
- the U-phase on/off signal Up2 has an on/off signal waveform 66u
- the V-phase on/off signal Vp2 has an on/off signal waveform 66v
- the W-phase on/off signal Wp2 has an on/off signal waveform 66w.
- the U-phase on/off signal Up2 is at an on level from time ta1 to time tb1
- the V-phase on/off signal Vp2 is at an on level from time ta2 to time tb2.
- the W-phase on/off signal Wp2 is at an on level from time t2 to time t3.
- the V-phase rotating machine current Imv can be detected.
- the timing determination unit 35 determines the phases for which current can be detected, generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid indicates the V-phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of the V-phase detection timing Tg, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds based on the information of the detection target phase signal sgp and detection timing signal sgs output from the timing determination unit 35, and the PWM signal generation unit 33 generates an adjusted on/off signal sg2 by shifting the pre-adjustment on/off signal sg2 forward or backward in time within the carrier cycle Tc based on the adjustment voltage command sgca output from the voltage command adjustment unit 39. This makes it possible to detect the current of a specified phase at a specified timing without changing the average voltage over one carrier cycle Tc.
- FIG. 26 shows a third example of the carrier signal 51, the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, and the rotating machine current Im, which is the three-phase current of the rotating machine 2, in which the starting point of the carrier period Tc is a peak Pp
- FIG. 28 shows a fourth example of the carrier signal 51, the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, and the rotating machine current Im, which is the three-phase current of the rotating machine 2, in which the starting point of the carrier period Tc is a valley Pv.
- FIGS. 18 and 26 are diagrams of the crest-start type
- FIGS. 21 and 28 are diagrams of the valley-start type, in which the starting and ending points of the carrier period Tc are valleys Pv.
- FIGS. 18 to 20 and 24 A first example of the operation of the inductance measurement device 1 will be described using FIGS. 18 to 20 and 24, and a second example of the operation of the inductance measurement device 1 will be described using FIGS. 21 to 23 and 25.
- FIGS. 21 to 23 and 25 A third example of the operation of the inductance measurement device 1 will be described using Figures 26 and 27, and a fourth example of the operation of the inductance measurement device 1 will be described using Figures 28 and 29.
- Figures 18, 21, 26, and 28 show examples in which the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage command and the rotating machine current Im is 90°.
- the voltage command calculation unit 32 outputs the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, as rectangular wave voltages with a 120° phase difference between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- the command period Tmc which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is 12 times the carrier period Tc.
- the waveforms of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are command waveforms 67u, 67v, and 67w, respectively.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are rectangular wave voltages.
- the command value is changed at a frequency high enough to prevent the rotating machine 2 from rotating.
- the rotating machine current Im reaches its peak value at the pulse edge where the polarity of the rectangular wave voltage changes (the voltage sign changes between a positive voltage value and a negative voltage value).
- the on-off signal sg2 is generated using the voltage command vector Vuvw* having the command waveform shown in FIG. 18 , the on-off signal sg2 becomes a rectangular wave voltage similar to the voltage command vector Vuvw*. Since the rotating machine current Im has a waveform similar to the phase current waveform 47 in FIG. 17 , the voltage command having command waveforms 67u, 67v, and 67w is used as the basic voltage command. For this reason, the three-phase voltages supplied to the rotating machine 2 by the command waveforms 67u, 67v, and 67w can be considered quasi-fundamental waves.
- the pulse edges at which the polarity of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* of the rectangular wave voltage changes are the sign reversal timings Tsr, where the sign of the voltage command sgc mentioned above reverses at the end of the voltage unit interval Tru.
- the sign reversal timings Tsr are assigned to the time tc3 when the sign of the voltage command Vu* reverses from positive to negative and the time tc4 when the sign of the voltage command Vu* reverses from negative to positive.
- the time tc0 when the sign of the voltage command Vu* reverses from negative to positive is also the sign reversal timing Tsr.
- the voltage commands Vv* and Vw* there are also sign reversal timings Tsr when the sign reverses from positive to negative and when the sign reverses from negative to positive.
- the voltage commands Vu*, Vv*, Vw* for the square wave voltage also have sign reversal timings Tsr where the sign reverses from positive to negative and sign reversal timings Tsr where the sign reverses from negative to positive.
- the quasi-fundamental three-phase voltage Vuvw also has sign reversal timings Tsr where the sign reverses from positive to negative and sign reversal timings Tsr where the sign reverses from negative to positive.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* having command waveforms 67u, 67v, and 67w are three-phase voltage commands sgc in which the voltages of each of the three phases supplied to the rotating machine 2 are quasi-fundamental waves, i.e., the fundamental voltage command 119.
- the fundamental voltage command 119 generates a fundamental wave current in the rotating machine 2.
- the phase in which the sign of the command value of the fundamental voltage command 119 is inverted is called a special phase 124
- the special phase 124 in which the sign of the command value of the fundamental voltage command 119 changes from positive to negative is called a first special phase 125
- the special phase 124 in which the sign of the command value of the fundamental voltage command 119 changes from negative to positive is called a second special phase 126.
- the rotating machine current period Tmi like the command period Tmc, is 12 times the carrier period Tc.
- Time tc3 is the command period midpoint Tmcc, which is the midpoint of the command period Tmc for the U phase.
- the sign of the command value of the base voltage command 119 changes from positive to negative, so time tc3 in Figure 18 corresponds to time tc3 in Figure 17.
- the sign of the command value of the base voltage command 119 changes from negative to positive, so time tc4 in Figure 18 corresponds to time tc4 in Figure 17.
- the rotating machine current Imu which is the U-phase rotating machine current Im, reaches its negative peak at time tc0, its positive peak at time tc3, and its negative peak at time tc4. That is, the rotating machine current Im of the first special phase 125 reaches its positive peak at the sign reversal timing Tsr, and the rotating machine current Im of the second special phase 126 reaches its negative peak at the sign reversal timing Tsr.
- the first special phase 125 and the second special phase 126 are the phases that detect the positive peak and the negative peak of the rotating machine current Im mentioned above.
- the rotating machine current Im reaches its positive or negative peak at the sign reversal timing Tsr, and the detection timing Tg for detecting the rotating machine current Im of the first special phase 125 and the second special phase 126 is determined to be one of the two adjacent voltage unit intervals Tru that include the sign reversal timing Tsr.
- Time tc1 in Figure 18 is the midpoint of the positive command value period of the voltage command Vu*, and the rotating machine current Imu is approximately 0, so it corresponds to time tc1 in Figure 17.
- Time tc2 in Figure 18 is the midpoint of the negative command value period of the voltage command Vu*, and the rotating machine current Imu is approximately 0, so it corresponds to time tc2 in Figure 17.
- the period from time tc1 to time tc3 in Figure 18 is the command phase difference ⁇ in one phase of the voltage command sgc, and the command phase difference ⁇ is 90°.
- the period from time tc2 to time tc4 in Figure 18 is the command phase difference ⁇ in one phase of the voltage command sgc, and the command phase difference ⁇ is 90°.
- the period from the time indicated by dashed line 55a to time tc3 is the U-phase current detection period Sdu
- the period from time tc4 to the time indicated by dashed line 55b is the U-phase current detection period Sdu.
- the period of the carrier cycle Tc ending at time tc3 when the sign of the command value of the voltage command sgc in the crest-start type changes from positive to negative is defined as the first current detection period Sd1
- the period of the carrier cycle Tc starting at time tc4 when the sign of the command value of the voltage command sgc in the crest-start type changes from negative to positive is defined as the second current detection period Sd2.
- the time tc1 of the positive peak when the phase voltage Vu is a fundamental wave as in Figure 17 corresponds to the time tc1 which is the middle of the high level period of the command waveform 67u when the voltage command Vu* in Figure 18 is a square wave.
- the time tc2 of the negative peak when the phase voltage Vu is a fundamental wave as in Figure 17 corresponds to the time tc2 which is the middle of the low level period of the command waveform 67u when the voltage command Vu* in Figure 18 is a square wave.
- the timing determination unit 35 determines that the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear at time tc3, which is 90° delayed from time tc1, and that the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear at time tc4, which is 90° delayed from time tc2.
- the timing determination unit 35 determines one of the phases for detecting current in the carrier period immediately before time tc3, i.e., the first current detection period Sd1, as the U-phase, and determines one of the phases for detecting current in the carrier period immediately after time tc4, i.e., the second current detection period Sd2, as the U-phase.
- the timing determination unit 35 determines that the U-phase is one of the phases for which current is detected in the carrier period immediately before time tc3 (first current detection period Sd1), because the U-phase rotating machine current Imu can be detected in the carrier period immediately before time tc3 (first current detection period Sd1) compared to the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected in the carrier period immediately after time tc3 (see Figure 20). Therefore, the first current detection period Sd1 is a carrier period that includes the voltage unit interval Tru before the sign reversal timing Tsr at which the positive peak of the rotating machine current Imu appears when the detection target phase Pid is the U phase.
- the timing determination unit 35 compares the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected in the carrier period immediately before time tc4 with the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected in the carrier cycle immediately after time tc4, i.e., the second current detection period Sd2, to determine in which case a current closer to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the timing determination unit 35 determines that the U-phase is one of the phases in which current is detected in the carrier period immediately after time tc4 (second current detection period Sd2), because detection of the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period immediately after time tc4 (second current detection period Sd2) allows a current closer to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu to be detected than detection of the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period immediately before time tc4. Therefore, the second current detection period Sd2 is a carrier period that includes the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr at which the negative peak of the rotating machine current Imu appears when the detection target phase Pid is the U phase.
- FIG. 19 and 20 are diagrams explaining why, in the example of FIG. 18, the U-phase is determined to be one of the phases for detecting current in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before time tc3, which is the sign reversal timing Tsr of the U-phase.
- Figures 19 and 20 are explanatory diagrams of a peak-start type signal. The horizontal axis is time, the vertical axis of the input waveform display is voltage, and the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- Figure 19 shows an example of the detection timing of the U-phase rotating machine current Imu when detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before time tc3.
- command waveform 68u2 the command value at the first half of the carrier Trmf is decreased by command value adjustment amount ⁇ compared to before the shift, and the command value at the second half of the carrier Trms is increased by command value adjustment amount ⁇ compared to before the shift.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t2 to time t6.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t1 to time t5
- the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t3 to time t4.
- the period from time t3 to time t4 is the zero voltage vector period Z1, during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t6 to time tc3 is a zero voltage vector period Z2 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “off,” and the set of elements of on/off signal sg2 becomes zero voltage vector 122.
- the period from time t5 to time t6 is a non-zero voltage vector period in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and the set of elements of on/off signal sg2 becomes non-zero voltage vector 123, and is also a current detected voltage vector period Q1 in which detected on/off signal vector 121 is output.
- a current detection command 120 is output in which the voltage command vector Vuvw* detects the rotating machine current Im.
- the time of the current detection voltage vector period Q1 is the adjustment amount Dsu, which becomes the current detection time Tid.
- This adjustment amount Dsu is realized by the command value adjustment amount ⁇ .
- the current detection command 120 is a three-phase voltage command sgc in which the absolute value of the DC bus current Idc detected by the current detection unit 5 is equal to the absolute value of the current (rotating machine current Im), which is the current of the phase with the largest absolute value among the three phase currents of the rotating machine 2 and is closest to the positive or negative peak.
- the current detection command 120 may be a three-phase voltage command sgc adjacent to the middle of the command cycle (command cycle middle Tmcc) where the command values of the three-phase voltage commands sgc change over a constant command cycle Tmc and the sign of the command value for one phase is inverted, and the three-phase voltage command sgc may be such that the absolute value of the current (current at time tc3 or tc4 in FIG. 17 ) flowing through the phase (phase corresponding to time tc3 or tc4 in FIG. 17 ) having the smallest absolute instantaneous value of the voltage supplied to the rotating machine 2 is equal to the absolute value of the DC bus current Idc detected by the current detection unit 5.
- the current of the phase with the largest absolute value among the three phase currents of the rotating machine 2 and closest to the positive or negative peak is the current corresponding to time tc3 in FIG. 17 or the current corresponding to time tc4 in FIG. 17 .
- Times tc3 and tc4 in Figure 18 are the timings when the sign of the voltage command sgc that causes the PWM signal generating unit 33 to generate a rectangular wave voltage is reversed and are the timings of the ends of the voltage unit interval Tru, i.e., sign reversal timing Tsr.
- Times tc3 and tc4 in Figure 17 are the timings when the sign of the AC voltage such as the three-phase voltage Vuvw applied to the rotating machine 2 is reversed and are the timings of the ends of the voltage unit interval Tru, i.e., sign reversal timing Tsr.
- Detection timing Tu1 allows the U-phase rotating machine current Imu to be detected immediately before the on/off signal Up2 of the U-phase upper arm transitions from on level to off level. Note that even if detection timing Tg such as detection timing Tu1 overlaps with a change in the on/off signal sg2 to be detected, this does not matter because current detection is completed at detection timing Tg. The same applies to other figures.
- the unadjusted on/off signal Up2 of the U-phase upper arm is shifted as indicated by arrow 54u to generate the adjusted on/off signal Up2 so that the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the detected on/off signal vector 121 shown in FIG. 19 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “off,” respectively, and which allows detection of the U-phase rotating machine current Imu.
- the current detection command 120 shown in FIG. 19 is a command having command values for each phase in the command waveforms 68u2, 68v, and 68w from time t5 to time t6.
- the rotating machine current Im that can be detected within the carrier period Tc shown in FIG. 19 is limited to the non-zero voltage vector 123 from time t2 to time t3 or from time t4 to time t5, i.e., the W-phase current, in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “off.” Therefore, in order to detect the U-phase rotating machine current Imu, it is necessary to shift the U-phase on/off signal Up2. In Figure 19, the U-phase on/off signal Up2 is shifted from before adjustment, but the V-phase on/off signal Vp2 may also be shifted from before adjustment.
- Detection timing Tu2 is time t3, which is the time after the adjustment amount Dsu, which is the current detection time Tid, has elapsed since the on/off signal Wp2 of the W-phase upper arm transitions from the off level to the on level.
- the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U-phase upper arm is shifted as indicated by arrow 54u to generate the adjusted on/off signal Up2 so that the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the rotating machine current Im that can be detected within the carrier period Tc shown in Figure 20 will be only the V-phase current for which the non-zero voltage vector 123, i.e., the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2, are "off,” “on,” and “off” from time t1 to time t2 or from time t5 to time t6.
- the U-phase on/off signal Up2 is shifted from before adjustment, but the W-phase on/off signal Wp2 may also be shifted from before adjustment.
- the U-phase voltage command Vu* has command waveform 70u1 before the shift and command waveform 70u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 70v
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 70w.
- the U-phase on-off signal Up2 after the shift is on-on signal waveform 71u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 71v
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 71w.
- the command value at the first half of the carrier Trmf is decreased compared to before the shift, and the command value at the second half of the carrier Trms is increased compared to before the shift.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t3 to time t5.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t1 to time t6, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t2 to time t4.
- the period from time t3 to time t4 is the zero voltage vector period Z1, during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t2 to time t3 is a non-zero voltage vector period during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes a non-zero voltage vector 123, as well as a current detection voltage vector period Q1 during which the detection on/off signal vector 121 is output.
- detection timing Tu1 in Figure 19 is closer to time tc3 when the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu appears, i.e., sign reversal timing Tsr. Furthermore, the changes in phase currents Iu, Iv, Iw when the on/off signals Up2, Vp2, Wp2 of the upper arms of all three phases are at the off level, and when the on/off signals Up2, Vp2, Wp2 of the upper arms of all three phases are at the on level, are smaller than the changes in phase currents Iu, Iv, Iw when the on/off signals Up2, Vp2, Wp2 of the upper arms of any one or two of the three phases are at the on level.
- the timing determination unit 35 determines that the U-phase is one of the phases in which current is detected in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before time tc3.
- the positive peaks of the currents of all phases can be detected with high accuracy by detecting the rotating machine current Im of the phase that has the largest absolute value among the three phases and is closest to the positive peak in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before the timing at which the positive peak of the rotating machine current Im of each phase appears.
- the detected on/off signal vector 121 which has the starting point of the carrier signal 51 at peak Pp and detects the positive peak of the rotating machine current Im (first detection target) with high accuracy, is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 is equal to the absolute value of the current of one phase of the rotating machine 2 that has the largest absolute value among the three phases and is increasing toward the positive peak (rotating machine current Imu in the first current detection period Sd1).
- the detected on/off signal vector 121 for detecting the first detection object with high accuracy is a set of on/off signals sg2 such that the absolute value of the current (rotating machine current Imu in the first current detection period Sd1) flowing through the phase having the smallest absolute instantaneous value of the voltage (three-phase voltage Vuvw) supplied to the rotating machine 2 is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 immediately before the sign of the command value reverses from positive to negative at the middle of the command period Tmc (command period middle Tmcc).
- the control unit 4 determines that the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign determination target (voltage command sgc or AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the rotating machine 2) reverses sign from positive to negative at the sign reversal timing Tsr, is the detection target phase Pid of the phase current to be detected, and determines that the phase current of the detection target phase Pid will be detected in the second voltage unit interval Tru2, which is located before the sign reversal timing Tsr.
- the instantaneous value of the fundamental wave (phase voltage waveform 46) of the U-phase phase voltage Vu and the instantaneous value (pulse edge passing through 0) of the fundamental wave of the U-phase high-frequency voltage command (corresponding to command waveform 67u of fundamental voltage command 119) are 0, which is smaller than the absolute value of the instantaneous value of the fundamental wave (phase voltage waveform 46) of the other V-phase and W-phase phase voltages Vv and Vw and the absolute value of the instantaneous value of the fundamental wave of the high-frequency voltage command (corresponding to command waveforms 67v and 67w of fundamental voltage command 119).
- the phase difference between the three-phase voltage Vuvw of the high-frequency voltage or the voltage command Vuvw*, which is the high-frequency voltage command, and the rotating machine current Im is 90°, at the timing when the positive peak of the rotating machine current Im of a certain phase appears, the instantaneous value of the quasi-fundamental wave of the phase voltage (Vu, Vv, Vw) of that phase and the instantaneous value of the quasi-fundamental wave of the high-frequency voltage command of that phase (fundamental voltage command 119) are 0, and are smaller than the absolute values of the instantaneous values of the quasi-fundamental wave of the phase voltages of the other phases and the absolute values of the instantaneous values of the quasi-fundamental wave of the high-frequency voltage command.
- carrier signal 51 is at valley Pv at times tc0, tc1, tc2, tc3, and tc4.
- the period from time tc3 to the time indicated by dashed line 55c is a U-phase current detection period Sdu
- the period from the time indicated by dashed line 55d to time tc4 is a U-phase current detection period Sdu.
- a third current detection period Sd3 is a period of the carrier cycle Tc starting at time tc3, when the sign of the command value of the voltage command sgc in the valley-start type changes from positive to negative.
- a fourth current detection period Sd4 is a period of the carrier cycle Tc ending at time tc4, when the sign of the command value of the voltage command sgc in the valley-start type changes from negative to positive.
- the U-phase current detection period Sdu from time tc3 to the time indicated by dashed line 55c is the third current detection period Sd3
- the U-phase current detection period Sdu from the time indicated by dashed line 55d to time tc4 is the fourth current detection period Sd4. While the U-phase is denoted by symbols Sdu, Sd1, and Sd2 in FIG. 21 , the same applies to the V-phase and W-phase.
- Figures 19 and 20 show the case where the starting point of the carrier signal 51 is set to peak Pp.
- Figure 19 shows the case where the current detection command 120 is set to the side of the sign reversal timing Tsr in one voltage unit interval Tru
- Figure 20 shows the case where the current detection command 120 is set to the side opposite the sign reversal timing Tsr in one voltage unit interval Tru.
- Figure 23 corresponds to Figure 19, where the starting point is peak Pp
- Figure 22 corresponds to Figure 20, where the starting point is peak Pp.
- Figures 22 and 23 are valley-start type signal diagrams.
- FIG. 23 shows an example of the detection timing of the U-phase rotating machine current Imu when the U-phase rotating machine current Imu is detected during the carrier period (third current detection period Sd3) immediately after time tc3, which is the U-phase sign reversal timing Tsr.
- the U-phase voltage command Vu* has command waveform 74u1 before shifting and command waveform 74u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 74v
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 74w
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 75u
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 75v
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 75w.
- the command value decreases compared to before the shift in the first half of the carrier Trmf, and increases compared to before the shift in the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the off level from time t1 to time t5.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the off level from time t3 to time t4, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the off level from time t2 to time t6.
- the period from time t1 to time t2 is a non-zero voltage vector period during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes a non-zero voltage vector 123, as well as a current detection voltage vector period Q1 during which the detected on/off signal vector 121 is output.
- the duration of the current detection voltage vector period Q1 is the adjustment amount Dsu, which becomes the current detection time Tid.
- the rotating machine current Im that can be detected within the carrier period Tc shown in FIG. 23 will be only the non-zero voltage vector 123 from time t2 to time t3 or from time t4 to time t5, i.e., the V-phase current, in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” "on,” and “off.” Therefore, in order to detect the U-phase rotating machine current Imu, it is necessary to shift the U-phase on/off signal Up2. In Figure 23, the U-phase on/off signal Up2 is shifted from before adjustment, but the W-phase on/off signal Wp2 may also be shifted from before adjustment.
- the U-phase rotating machine current Imu can be detected from the time when the on/off signal Up2 of the U-phase upper arm transitions from the off level to the on level until immediately before time t5, after the adjustment amount Dsu, which is the current detection time Tid, has elapsed.
- the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U-phase upper arm is shifted as indicated by arrow 54u to generate the adjusted on/off signal Up2 so that the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the rotating machine current Im that can be detected within the carrier period Tc shown in Figure 22 will be only the W-phase current for which the non-zero voltage vector 123, i.e., the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2, are "on,” “on,” and “off” from time t1 to time t2 or from time t5 to time t6.
- the U-phase on/off signal Up2 is shifted from before adjustment, but the V-phase on/off signal Vp2 may also be shifted from before adjustment.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 72u1 before the shift and command waveform 72u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 72v
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 72w.
- the U-phase on-off signal Up2 after the shift is on-on signal waveform 73u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 73v
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 73w.
- the positive peaks of the currents of all phases can be detected with high accuracy by detecting the rotor current Im of the phase that has the largest absolute value among the three phases and is closest to the positive peak in the carrier period (third current detection period Sd3) immediately after the timing when the positive peak of the rotor current Im of each phase appears.
- the detected on/off signal vector 121 that starts at the valley Pv and detects the positive peak of the rotor current Im (second detection target) with high accuracy is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 is equal to the absolute value of the current of one phase of the rotor 2 that has the largest absolute value among the three phases and has decreased beyond the positive peak (rotor current Imu in the third current detection period Sd3).
- the detected on/off signal vector 121 that detects the second detection target with high accuracy may also be expressed as follows.
- the detected on/off signal vector 121 which detects the second detection target with high accuracy, is a set of on/off signals sg2 such that the absolute value of the current (rotating machine current Imu in the third current detection period Sd3) flowing through the phase having the smallest absolute instantaneous value of the voltage (three-phase voltage Vuvw) supplied to the rotating machine 2 is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 immediately after the sign of the command value reverses from positive to negative in the middle of the command period Tmc (command period middle Tmcc).
- the command value increases from before the shift in the first half of the carrier Trmf, and decreases from before the shift in the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t1 to time t5.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t3 to time t4, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t2 to time t6.
- the period from time t3 to time t4 is the zero voltage vector period Z1 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time tc4 to time t1 is the zero voltage vector period Z2 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “off,” and “off,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t1 to time t2 is a non-zero voltage vector period during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “off,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes a non-zero voltage vector 123, as well as a current detection voltage vector period Q1 during which the detected on/off signal vector 121 is output.
- the duration of the current detection voltage vector period Q1 is the adjustment amount Dsu, which becomes the current detection time Tid.
- Detection timing Tu6 allows the U-phase rotating machine current Imu to be detected immediately after the on/off signal Up2 for the U-phase upper arm transitions from the off level to the on level.
- the unadjusted on/off signal Up2 for the U-phase upper arm is shifted as indicated by arrow 54u to generate the adjusted on/off signal Up2 so that the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the detected on/off signal vector 121 shown in Figure 24 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “off,” allowing the U-phase rotating machine current Imu to be detected.
- the current detection command 120 shown in Figure 24 is a command having command values for each phase in the command waveforms 76u2, 76v, and 76w from time t1 to time t2. If the U-phase on/off signal Up2 is not shifted from before adjustment, the rotating machine current Im that can be detected within the carrier period Tc shown in FIG.
- the negative peaks of the currents of all phases can be detected with high accuracy by detecting the rotating machine current Im of the phase that has the largest absolute value among the three phases and is closest to the negative peak in the carrier period (second current detection period Sd2) immediately after the timing at which the negative peak of the rotating machine current Im of each phase appears.
- the detected on/off signal vector 121 which starts at peak Pp and detects the negative peak of the rotating machine current Im (third detection target) with high accuracy, is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 is equal to the absolute value of the current of one phase of the rotating machine 2 that has the largest absolute value among the three phases and has increased beyond the negative peak (rotating machine current Imu in the second current detection period Sd2).
- the detected on/off signal vector 121 which detects the third detection target with high accuracy, may also be expressed as follows.
- the detected on/off signal vector 121 which detects the third detection target with high accuracy, is a set of on/off signals sg2 such that the absolute value of the current (rotating machine current Imu in the second current detection period Sd2) flowing through the phase with the smallest absolute instantaneous value of the voltage (three-phase voltage Vuvw) supplied to the rotating machine 2 is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 immediately after the sign of the command value reverses from negative to positive at the midpoint of the command period Tmc (command period midpoint Tmcc), which starts at the timing when the sign of the command value reverses from positive to negative.
- the detection on/off signal vector 121 shown in Figure 24, which detects the negative peak (third detection target) of the rotating machine current Im with high accuracy, is the case where the starting point of the carrier signal 51 is set to the peak Pp. If the starting point of the carrier signal 51 is set to the valley Pv, detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period immediately before time tc4 in Figure 21 (fourth current detection period Sd4) can detect a current closer to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu than detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period immediately after time tc4. Therefore, the timing determination unit 35 determines that one of the phases for detecting current in the carrier period immediately before time tc4 (fourth current detection period Sd4) is the U-phase.
- Figure 25 is an explanatory diagram of a valley-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- Figure 25 shows an example of the detection timing of the U-phase rotating machine current Imu when detecting the U-phase rotating machine current Imu during the carrier period (fourth current detection period Sd4) immediately before time tc4.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 78u1 before shifting and command waveform 78u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 78v
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 78w.
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 79u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 79v, and the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 79w.
- the command value increases from before the shift in the first half of the carrier Trmf, and decreases from before the shift in the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the off level from time t2 to time t6.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the off level from time t1 to time t5
- the W-phase on/off signal Wp2 is at the off level from time t3 to time t4.
- the period from time t5 to time t6 is a non-zero voltage vector period during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the non-zero voltage vector 123, as well as a current detection voltage vector period Q1 during which the detected on/off signal vector 121 is output.
- the duration of the current detection voltage vector period Q1 is the adjustment amount Dsu, which becomes the current detection time Tid.
- Detection timing Tu5 allows the U-phase rotating machine current Imu to be detected immediately before the on/off signal Up2 for the U-phase upper arm transitions from the off level to the on level.
- the unadjusted on/off signal Up2 for the U-phase upper arm is shifted as indicated by arrow 54u to generate the adjusted on/off signal Up2 so that the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the detected on/off signal vector 121 shown in Figure 25 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “on,” allowing the U-phase rotating machine current Imu to be detected.
- the current detection command 120 shown in Figure 25 is a command having command values for each phase in the command waveforms 78u2, 78v, and 78w from time t5 to time t6. If the U-phase on/off signal Up2 is not shifted from before adjustment, the rotating machine current Im that can be detected within the carrier period Tc shown in FIG.
- the negative peaks of the currents of all phases can be detected with high accuracy by detecting the rotating machine current Im of the phase that has the largest absolute value among the three phases and is closest to the negative peak in the carrier period (fourth current detection period Sd4) immediately before the timing when the negative peak of the rotating machine current Im of each phase appears.
- the detected on/off signal vector 121 that starts at the valley Pv and detects the negative peak of the rotating machine current Im (fourth detection target) with high accuracy is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 is equal to the absolute value of the current of one phase of the rotating machine 2 that has the largest absolute value among the three phases and is decreasing toward the negative peak (rotating machine current Imu in the fourth current detection period Sd4).
- the detected on/off signal vector 121 that detects the fourth detection target with high accuracy may also be expressed as follows.
- the detected on/off signal vector 121 which detects the fourth detection target with high accuracy, is a set of on/off signals sg2 such that the absolute value of the current (rotating machine current Imu in the fourth current detection period Sd4) flowing through the phase having the smallest absolute instantaneous value of the voltage (three-phase voltage Vuvw) supplied to the rotating machine 2 is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5 immediately before the sign of the command value reverses from negative to positive at the middle (command cycle middle Tmcc) of the command cycle Tmc, which starts at the timing when the sign of the command value reverses from positive to negative.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg so that the current closest to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before the timing of time tc3 in Figure 18.
- the detection timing Tg for detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before the timing of time tc3 is, for example, the timing of Tu1 in Figure 19.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg so that the current closest to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected in the carrier period (third current detection period Sd3) immediately after the timing of time tc3 in Figure 21.
- the detection timing Tg for detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (third current detection period Sd3) immediately after time tc3 is, for example, timing Tu4 in Figure 23.
- the positive peak of the rotating machine current Im of a certain phase appears at the end point (time tc3 in Figure 18) of the carrier period (first current detection period Sd1) designated for detecting the positive peak of the rotating machine current Im. Therefore, by setting the detection timing Tg of the phase in the latter half of the carrier Trms of the carrier period (first current detection period Sd1), the positive peak of the rotating machine current Im of the phase can be detected with high accuracy.
- the end point of the first current detection period Sd1 is the end point of the second voltage unit interval Tru2, where the carrier signal 51 shows a tendency to increase in value over time from the second peak (valley Pv) to the first peak (peak Pp).
- the end timing of the first current detection period Sd1 and the end timing of the second voltage unit interval Tru2 are the sign reversal timing Tsr, where the sign of the voltage command sgc for one phase is reversed from positive to negative. 19, among the zero voltage vectors 122 outputted in time (on the left side in FIG.
- the zero voltage vector 122 closest to the detected on/off signal vector 121 is the zero voltage vector outputted near the valley Pv of the carrier signal 51.
- the detected on/off signal vector 121 is outputted during the current detected voltage vector period Q1
- the zero voltage vector 122 closest to the detected on/off signal vector 121 in time before the detected on/off signal vector 121 is outputted during the zero voltage vector period Z1.
- the detected on/off signal vector 121 turns on the switching element 11a of the U-phase upper arm, the switching element 11d of the V-phase lower arm, and the switching element 11f of the W-phase lower arm.
- one of the voltage vectors of the on/off signal sg2 adjacent to the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the positive peak of the rotating machine current Im is detected may become the zero voltage vector 122 (the voltage vector of the zero voltage vector period Z2 in the example of FIG. 19) output when the lower arms of all phases are in the on state.
- the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the positive peak of the rotating machine current Im is detected may not be adjacent to the zero voltage vector 122.
- the unadjusted on/off signal Up2 for the U-phase upper arm is shifted further back in time to generate an adjusted on/off signal Up2, the zero voltage vector period Z2 becomes shorter, and so the zero voltage vector 122 may disappear.
- the positive peak of the rotating machine current Im of a certain phase appears at the start (time tc3 in Figure 21) of the carrier period (third current detection period Sd3) designated for detecting the positive peak of the rotating machine current Im. Therefore, by setting the detection timing Tg of the phase in the first half of the carrier Trmf of the carrier period (third current detection period Sd3), the positive peak of the rotating machine current Im of the phase can be detected with high accuracy.
- the starting point of the third current detection period Sd3 is the starting point of the second voltage unit interval Tru2, where the carrier signal 51 shows a tendency to increase in value over time from the second peak (valley Pv) to the first peak (peak Pp).
- the timing of the start of the third current detection period Sd3 and the timing of the start of the second voltage unit interval Tru2 are the sign reversal timing Tsr, where the sign of the voltage command sgc for one phase is reversed from positive to negative. 23, of the zero voltage vectors 122 output later (to the right in FIG.
- the zero voltage vector 122 closest to the detected on/off signal vector 121 is the zero voltage vector output near the peak Pp of the carrier signal 51.
- the detected on/off signal vector 121 is output during the current detected voltage vector period Q1
- the zero voltage vector 122 that is later in time than the detected on/off signal vector 121 and closest to the detected on/off signal vector 121 is output during the zero voltage vector period Z1.
- the detected on/off signal vector 121 turns on the switching element 11b of the U-phase lower arm, the switching element 11c of the V-phase upper arm, and the switching element 11e of the W-phase upper arm.
- one of the voltage vectors of the on/off signal sg2 adjacent to the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the positive peak of the rotating machine current Im is detected may become the zero voltage vector 122 (the voltage vector of the zero voltage vector period Z2 in the example of FIG. 23) output when the upper arms of all phases are in the on state.
- the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the positive peak of the rotating machine current Im is detected may not be adjacent to the zero voltage vector 122.
- the unadjusted on/off signal Up2 for the U-phase upper arm is shifted further forward in time to generate an adjusted on/off signal Up2, the zero voltage vector period Z2 becomes shorter, and so the zero voltage vector 122 may disappear.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg to detect the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu. If the starting point of the carrier signal 51 is set to peak Pp, the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg so that the current closest to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected in the carrier period (second current detection period Sd2) immediately after time tc4 in Figure 18.
- the detection timing Tg for detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (second current detection period Sd2) immediately after time tc4 is, for example, timing Tu6 in Figure 24.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg so that the current closest to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected in the carrier period (fourth current detection period Sd4) immediately before time tc4 in FIG. 21.
- the detection timing Tg for detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (fourth current detection period Sd4) immediately before time tc4 is, for example, timing Tu5 in FIG. 25.
- the negative peak of the rotating machine current Im of a certain phase appears at the start (time tc4 in Figure 18) of the carrier period (second current detection period Sd2) designated for detecting the negative peak of the rotating machine current Im. Therefore, by setting the detection timing Tg of the phase in the first half of the carrier Trmf of the carrier period (second current detection period Sd2), the negative peak of the rotating machine current Im of the phase can be detected with high accuracy.
- the start point of the second current detection period Sd2 is the start point of the first voltage unit interval Tru1, where the carrier signal 51 shows a tendency to decrease in value over time from the first peak (peak Pp) to the second peak (valley Pv).
- the start timing of the second current detection period Sd2 and the start timing of the first voltage unit interval Tru1 are the sign reversal timing Tsr, where the sign of the voltage command sgc for one phase reverses from negative to positive. 24, of the zero voltage vectors 122 output later in time (to the right in FIG.
- the zero voltage vector 122 closest to the detected on/off signal vector 121 is the zero voltage vector output near the valley Pv of the carrier signal 51.
- the detected on/off signal vector 121 is output during the current detected voltage vector period Q1
- the zero voltage vector 122 that is later in time than the detected on/off signal vector 121 and closest to the detected on/off signal vector 121 is output during the zero voltage vector period Z1.
- the detected on/off signal vector 121 turns on the switching element 11a of the U-phase upper arm, the switching element 11d of the V-phase lower arm, and the switching element 11f of the W-phase lower arm.
- one of the voltage vectors adjacent to the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the negative peak of the rotating machine current Im is detected is the zero voltage vector 122 (the voltage vector in the zero voltage vector period Z2 in the example of Figure 24) output when the lower arms of all phases are in the on state.
- the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the negative peak of the rotating machine current Im is detected and the zero voltage vector 122 may not be adjacent.
- the negative peak of the rotating machine current Im of a certain phase appears at the end (time tc4 in Figure 21) of the carrier period (fourth current detection period Sd4) designated for detecting the negative peak of the rotating machine current Im. Therefore, by setting the detection timing Tg of the phase in the latter half Trms of the carrier of the carrier period (fourth current detection period Sd4), the negative peak of the rotating machine current Im of the phase can be detected with high accuracy.
- the end point of the fourth current detection period Sd4 is the end point of the first voltage unit interval Tru1, where the carrier signal 51 shows a tendency to decrease in value over time from the first peak (peak Pp) to the second peak (valley Pv).
- the timing of the end point of the fourth current detection period Sd4 and the timing of the end point of the first voltage unit interval Tru1 are the sign reversal timing Tsr, where the sign of the voltage command sgc for one phase is reversed from negative to positive.
- the detection timing Tg for detecting the U-phase rotating machine current Imu is Tu5.
- the zero voltage vector 122 closest to the detected on/off signal vector 121 is the zero voltage vector outputted near the peak Pp of the carrier signal 51.
- the detected on/off signal vector 121 is outputted during the current detection voltage vector period Q1
- the zero voltage vector 122 closest to the detected on/off signal vector 121 in time before the detected on/off signal vector 121 is outputted during the zero voltage vector period Z1.
- the detected on/off signal vector 121 turns on the switching element 11b of the U-phase lower arm, the switching element 11c of the V-phase upper arm, and the switching element 11e of the W-phase upper arm.
- Figure 25 shows that one of the voltage vectors of the on/off signal sg2 adjacent to the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the negative peak of the rotating machine current Im is detected may be the zero voltage vector 122 output when the upper arms of all phases are in the on state (the voltage vector of the zero voltage vector period Z2 in the example of Figure 25).
- the detected on/off signal vector 121 output at the detection timing Tg when the negative peak of the rotating machine current Im is detected may not be adjacent to the zero voltage vector 122.
- the unadjusted on/off signal Up2 of the U-phase upper arm is shifted further back in time to generate an adjusted on/off signal Up2, the zero voltage vector period Z2 becomes shorter, and the zero voltage vector may disappear.
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid as follows. When the cycle end of the carrier signal 51 is at a peak Pp, the timing determination unit 35 determines the first special phase 125 as the detection target phase Pid in the second half (carrier second half Trms) of the first cycle period (first current detection period Sd1), which is the cycle period of the carrier signal 51 immediately before the sign of the command value for one phase of the basic voltage command 119 changes from positive to negative.
- the timing determination unit 35 determines the second special phase 126 as the detection target phase Pid in the first half (carrier first half Trms) of the second cycle period (second current detection period Sd2), which is the cycle period of the carrier signal 51 immediately after the sign of the command value for one phase of the basic voltage command 119 changes from negative to positive.
- the first current detection period Sd1 and the second current detection period Sd2 can be expressed as follows using the first voltage unit interval Tru1, the second voltage unit interval Tru2, and the sign reversal timing Tsr.
- the first current detection period Sd1 and the second current detection period Sd2 have the first voltage unit interval Tru1 and the second voltage unit interval Tru2, and are periods of one cycle of the carrier signal 51 in which the sign reversal timing Tsr coincides with the timing of the first apex (peak Pp) of the carrier signal 51.
- the timing determination unit 35 can also be expressed as determining the phase Pid to be detected as follows: When the end of the second voltage unit interval Tru2 coincides with the sign reversal timing Tsr, the timing determiner 35 determines the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined (the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the rotating machine 2) at the sign reversal timing Tsr to be the detection phase Pid of the phase current to be detected.
- the timing determiner 35 determines the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined (the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the rotating machine 2) at the sign reversal timing Tsr to be the detection phase Pid of the phase current to be detected.
- the timing determination unit 35 determines the first special phase 125 as the detection target phase Pid in the first half (carrier first half Trmf) of the third cycle period (third current detection period Sd3), which is the cycle period of the carrier signal 51 immediately after the sign of the command value for one phase of the basic voltage command 119 changes from positive to negative.
- the timing determination unit 35 determines the second special phase 126 as the detection target phase Pid in the second half (carrier second half Trms) of the fourth cycle period (fourth current detection period Sd4), which is the cycle period of the carrier signal 51 immediately before the sign of the command value for one phase of the basic voltage command 119 changes from negative to positive.
- the third current detection period Sd3 and the fourth current detection period Sd4 can be expressed as follows using the first voltage unit interval Tru1, the second voltage unit interval Tru2, and the sign reversal timing Tsr.
- the third current detection period Sd3 and the fourth current detection period Sd4 have the second voltage unit interval Tru2 and the first voltage unit interval Tru1, and are periods of one cycle of the carrier signal 51 in which the sign reversal timing Tsr coincides with the timing of the second peak (trough Pv) of the carrier signal 51.
- the timing determination unit 35 can also be expressed as determining the phase Pid to be detected as follows: When the timing of the start end of the second voltage unit interval Tru2 coincides with the sign reversal timing Tsr, the timing determiner 35 determines the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined (the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the rotating machine 2) at the sign reversal timing Tsr to be the detection target phase Pid of the phase current to be detected.
- the timing determiner 35 determines the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined (the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the rotating machine 2) at the sign reversal timing Tsr to be the detection target phase Pid of the phase current to be detected.
- the timing determination unit 35 also sets the current detection timing, i.e., detection timing Tg, as follows: When the cycle end of the carrier signal 51 forms a peak Pp, the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the first special phase 125 in the second half (carrier second half Trms) of the first cycle period (first current detection period Sd1) to the end of the first cycle period (first current detection period Sd1) or immediately before the detected on/off signal vector 121 changes to the zero voltage vector 122.
- detection timing Tg current detection timing for detecting the current of the first special phase 125 in the second half (carrier second half Trms) of the first cycle period (first current detection period Sd1) to the end of the first cycle period (first current detection period Sd1) or immediately before the detected on/off signal vector 121 changes to the zero voltage vector 122.
- the timing determination unit 35 When the cycle end of the carrier signal 51 forms a peak Pp, the timing determination unit 35 also sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the second special phase 126 in the first half (carrier first half Trmf) of the second cycle period (second current detection period Sd2) to immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed since the detected on/off signal vector 121 was output to the power conversion unit 3.
- the timing determination unit 35 can also be expressed as setting the current detection timing, i.e., detection timing Tg, as follows: A switching command (on/off signal sg2) to multiple switching elements 11a to 11f based on the adjustment voltage command sgca that causes the DC current (DC bus current Idc) to become zero is set as a zero switching command (zero voltage vector 122), and a switching command (on/off signal sg2) to multiple switching elements 11a to 11f based on the adjustment voltage command sgca that causes the DC current (DC bus current Idc) to not become zero is set as a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123).
- the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid in the second voltage unit interval Tru2 of the first current detection period Sd1 to immediately before the switching command (on/off signal sg2) is changed from a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) to a zero switching command (zero voltage vector 122) based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51, and to the end end of the second voltage unit interval Tru2.
- the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid in the first voltage unit section Tru1 of the second current detection period Sd2 to immediately after the minimum value of the current detection time Tid during which the current of the detection target phase Pid is reflected in the DC current (DC bus current Idc) has elapsed, after the switching command (on/off signal sg2) changes from a zero switching command (zero voltage vector 122) to a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51.
- the switching command on/off signal sg2 changes from a zero switching command (zero voltage vector 122) to a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51.
- the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the first special phase 125 in the first half (carrier first half Trmf) of the third cycle period (third current detection period Sd3) to immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed since the detected on/off signal vector 121 was output to the power conversion unit 3.
- the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the second special phase 126 in the second half (carrier second half Trms) of the fourth cycle period (fourth current detection period Sd4) to the end of the fourth cycle period (fourth current detection period Sd4) or immediately before the detected on/off signal vector 121 is changed to the zero voltage vector 122.
- the timing determination unit 35 can also be expressed as setting the current detection timing, i.e., detection timing Tg, as follows: In the second voltage unit interval Tru2 of the third current detection period Sd3, the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid to immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed, during which the current of the detection target phase Pid is reflected in the DC current (DC bus current Idc), after the switching command (on/off signal sg2) changes from a zero switching command (zero voltage vector 122) to a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51.
- detection timing Tg current detection timing for detecting the current of the detection target phase Pid to immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed, during which the current of the detection target phase Pid is reflected in the DC current (DC bus current Idc), after the
- the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid in the first voltage unit interval Tru1 of the fourth current detection period Sd4 to immediately before the switching command (on/off signal sg2) is changed from a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) to a zero switching command (zero voltage vector 122) based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51, or to the end of the first voltage unit interval Tru1.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be shifted, i.e., the adjustment target phase Dp, in order to detect the current closest to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu at the detection timing Tu1 in Figure 19 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before time tc3 in Figure 18, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the PWM signal generation unit 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the adjustment amount determination unit 36 sets the adjustment target phase Dp to the U phase and the adjustment amount Ds to the current detection time Tid, so the PWM signal generation unit 33 generates a U-phase on/off signal Up2 by shifting the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U phase backward in time by the current detection time Tid within the cycle period of the carrier signal 51 (first current detection period Sd1).
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase that must be shifted, i.e., the adjustment target phase Dp, in order to detect the current closest to the negative peak in the U-phase rotating machine current Imu at the detection timing Tu6 in Figure 24 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period (second current detection period Sd2) immediately after time tc4 in Figure 18, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the PWM signal generation unit 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the adjustment amount determination unit 36 sets the adjustment target phase Dp to the U phase and the adjustment amount Ds to the current detection time Tid, so the PWM signal generation unit 33 generates a U-phase on/off signal Up2 by shifting the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U phase forward in time within the cycle period of the carrier signal 51 (second current detection period Sd2) by the current detection time Tid.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be shifted, i.e., the adjustment target phase Dp, in order to detect the current closest to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu at detection timing Tu4 in Figure 23 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period (third current detection period Sd3) immediately after time tc3 in Figure 21, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the PWM signal generation unit 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the adjustment amount determination unit 36 sets the adjustment target phase Dp to the U phase and the adjustment amount Ds to the current detection time Tid, so the PWM signal generation unit 33 generates a U-phase on/off signal Up2 by shifting the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U phase forward in time within the cycle period of the carrier signal 51 (third current detection period Sd3) by the current detection time Tid.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be shifted, i.e., the adjustment target phase Dp, in order to detect the current closest to the negative peak in the U-phase rotating machine current Imu at the detection timing Tu5 in Figure 25 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period (fourth current detection period Sd4) immediately before time tc4 in Figure 21, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the PWM signal generation unit 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the adjustment amount determination unit 36 sets the adjustment target phase Dp to the U phase and the adjustment amount Ds to the current detection time Tid, so the PWM signal generation unit 33 generates a U-phase on/off signal Up2 by shifting the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U phase backward in time by the current detection time Tid within the cycle period of the carrier signal 51 (fourth current detection period Sd4).
- the phase current output unit 31 outputs the U-phase phase current Iu, thereby enabling the positive and negative peaks of the U-phase rotating machine current Imu to be detected with high accuracy.
- the phase current output unit 31 outputs the V-phase phase current Iv and the W-phase phase current Iw at the detection timing Tg determined based on the same concept as for the U-phase, thereby making it possible to detect the positive and negative peaks of the V-phase rotating machine current Imv and the W-phase rotating machine current Imw with high accuracy.
- the timing determination unit 35 only needs to determine the detection target phase Pid and detection timing Tg for detecting the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of each phase. During the carrier period Tc that the timing determination unit 35 has not specified as the detection target phase Pid and detection timing Tg for detecting the positive or negative peaks of the rotating machine current Im of each phase, the rotating machine current Im of any phase may be detected at any timing. That is, in the example of FIG.
- the U-phase rotating machine current Imu and the V-phase rotating machine current Imv may each be detected at any timing, or the U-phase rotating machine current Imu and the W-phase rotating machine current Imw may each be detected at any timing.
- the phase and detection timing Tg for detecting the rotating machine current Im can be set arbitrarily, thereby enabling current detection and pulse shifting to be performed for purposes other than detecting the peak of the rotating machine current Im during that period of the carrier cycle Tc.
- Such purposes include, for example, reducing distortion in the detected current.
- Figure 26 shows an example where the cycle end of the carrier period Tc of the carrier signal 51 is a peak Pp
- Figure 28 shows an example where the cycle end of the carrier period Tc of the carrier signal 51 is a valley Pv.
- the operations of the timing determination unit 35, voltage command adjustment unit 39, PWM signal generation unit 33, adjustment amount determination unit 36, and phase current output unit 31 in embodiment 1 will be mainly described.
- the power conversion unit 3 is a three-phase inverter as shown in Figure 3, setting the command period Tmc to 3n times the carrier period Tc will allow the AC voltage command to be generated evenly, enabling a highly accurate current to be passed without distortion in any particular phase.
- n is a natural number.
- the voltage command generation period and the carrier period are synchronized for all phases, the current acquisition timing for all phases occurs evenly in time, enabling stable current detection. Note that if the number of phases of AC power supplied by the power conversion unit 3 to an inductive load such as the rotating machine 2 is m, then the command period Tmc should be set to mn times the carrier period Tc.
- n is a natural number.
- the AC voltage command can be generated evenly, allowing a highly accurate current to be passed without distortion in any particular phase.
- the current acquisition timing for all phases occurs evenly in time, enabling stable current detection.
- the effects of setting the power conversion unit 3 to a three-phase inverter and the command period Tmc to 6 times the carrier period Tc will be described in detail.
- the voltage command calculation unit 32 outputs the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, as rectangular wave voltages with a phase difference of 120° between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- the command period Tmc which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is six times the carrier period Tc, unlike in Figures 18 and 21.
- the rotating machine current period Tmi like the command period Tmc, is six times the carrier period Tc.
- the period from time tc1 to time tc4 in Figures 26 and 28 is the command phase difference ⁇ for one phase of the voltage command sgc, and the command phase difference ⁇ is 90°.
- the period from time tc7 to time tc10 in Figures 26 and 28 is the command phase difference ⁇ for one phase of the voltage command sgc, and the command phase difference ⁇ is 90°.
- carrier period 81a, carrier period 81b, and carrier period 81c correspond to the first carrier period, second carrier period, and third carrier period in Figure 26, respectively.
- carrier period 81d, carrier period 81e, and carrier period 81f correspond to the first carrier period, second carrier period, and third carrier period in Figure 28, respectively.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* having command waveforms 80u, 80v, and 80w are three-phase voltage commands sgc in which the three-phase voltages supplied to the rotating machine 2 are quasi-fundamental waves, i.e., fundamental voltage commands 119.
- the fundamental voltage command 119 generates a fundamental wave current in the rotating machine 2.
- the voltage command Vu* is the fundamental wave
- the positive peak of the command value appears at time tc1
- the negative peak of the command value appears at time tc7.
- time tc1 is the midpoint of the positive command value period
- time tc7 is the midpoint of the negative command value period.
- the positive command value period of the voltage command Vu* is the period from time tc0a to time tc4, and the negative command value period of the voltage command Vu* is the period from time tc4 to time tc10.
- the timing determination unit 35 determines that the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear at time tc4, which is 90° delayed from time tc1, and that the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear at time tc10, which is 90° delayed from time tc7.
- the timing determination unit 35 determines that one of the phases for detecting current during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4, i.e., the first current detection period Sd1, will be the U-phase, and determines that one of the phases for detecting current during the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc10, i.e., the second current detection period Sd2, will be the U-phase.
- Carrier period 81a in Figure 26 corresponds to the first current detection period Sd1 of the U phase
- carrier period 81c in Figure 26 corresponds to the second current detection period Sd2 of the U phase
- Carrier period 81b is a period that includes the middle time of the negative command value period in the U phase.
- the timing determination unit 35 compares the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4, i.e., the first current detection period Sd1, with the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc4, and determines in which case a current closer to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the timing determination unit 35 compares the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4, i.e., the first current detection period Sd1, with the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc4, and determines in which case a current closer to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the first current detection period Sd1 the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle T
- the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4, i.e., the first current detection period Sd1 allows a current closer to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu to be detected than the case where the U-phase rotating machine current Imu is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4, and therefore determines that the U-phase is one of the phases for which current is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4, i.e., the first current detection period Sd1.
- the timing determination unit 35 compares the detection of the U-phase rotating machine current Imu during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc10 with the detection of the U-phase rotating machine current Imu during the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc10, i.e., the second current detection period Sd2, and determines in which case a current closer to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the second current detection period Sd2 determines in which case a current closer to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the explanation of the U-phase in the third example of operation of the inductance measuring device 1 is for the case where the starting point of the carrier signal 51 is set to peak Pp. If the starting point of the carrier signal 51 is set to valley Pv as in Figure 28, i.e., if the cycle end of the carrier signal 51 is set to valley Pv, then for the U-phase in the fourth example of operation of the inductance measuring device 1, one of the phases in which current is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately after the timing of time tc4, i.e., the third current detection period Sd3, is determined as the U-phase, and one of the phases in which current is detected during the period of the carrier cycle Tc immediately before the timing of time tc10, i.e., the fourth current detection period Sd4, is determined as the U-phase.
- the timing determination unit 35 determines that one of the phases for detecting current during the carrier cycle Tc immediately before time tc8, i.e., the first current detection period Sd1, will be the V-phase, and determines that one of the phases for detecting current during the carrier cycle Tc immediately after time tc2, i.e., the second current detection period Sd2, will be the V-phase.
- Carrier period 81b in Figure 26 corresponds to the first current detection period Sd1 of the V phase
- carrier period 81a in Figure 26 corresponds to the second current detection period Sd2 of the V phase.
- the timing determination unit 35 determines the V-phase to be one of the phases for detecting current during the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc8, i.e., the third current detection period Sd3, and determines the V-phase to be one of the phases for detecting current during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc2, i.e., the fourth current detection period Sd4.
- Carrier period 81f in FIG. 28 corresponds to the third current detection period Sd3 of the V-phase
- carrier period 81d in FIG. 28 corresponds to the fourth current detection period Sd4 of the V-phase.
- the positive command value period of voltage command Vw* is the period from time tc6 to time tc12
- the negative command value period of voltage command Vw* is the period from time tc6 to time tc12
- the negative command value period of voltage command Vw* is the period from time Tc/2 after time tc0 to time tc6.
- the timing determination unit 35 determines that the positive peak of the W-phase rotating machine current Imw will appear at time tc12, 90° behind time tc9, and that the negative peak of the W-phase rotating machine current Imw will appear at time tc6, 90° behind time tc3.
- the timing determination unit 35 determines the W-phase to be one of the phases for which current is detected during the carrier cycle Tc period immediately before time tc12, i.e., the first current detection period Sd1, and determines the W-phase to be one of the phases for which current is detected during the carrier cycle Tc period immediately after time tc6, i.e., the second current detection period Sd2.
- Carrier period 81b in Figure 26 corresponds to the second current detection period Sd2 of the W-phase
- carrier period 81c in Figure 26 corresponds to the first current detection period Sd1 of the W-phase.
- the timing determination unit 35 determines one of the phases for detecting current during the period of the carrier cycle Tc immediately after times tc0c and tc12, i.e., the third current detection period Sd3, as the W phase, and determines one of the phases for detecting current during the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc6, i.e., the fourth current detection period Sd4, as the W phase.
- Carrier period 81d in FIG. 28 corresponds to the third current detection period Sd3 of the W phase
- carrier period 81e in FIG. 28 corresponds to the fourth current detection period Sd4 of the W phase.
- the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4 and the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc2 are the same period, and carrier period 81a in FIG. 26 corresponds to this period of the carrier cycle Tc.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tu of the U-phase during carrier period 81a so that a value as close as possible to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected, and sets the detection timing Tv of the V-phase so that a value as close as possible to the negative peak of the V-phase rotating machine current Imv can be detected.
- the detection timing Tu of the U-phase during carrier period 81a is, for example, the detection timing Tu in FIG.
- the detection timing Tv of the V-phase is, for example, the detection timing Tv in FIG. 27.
- the detection timing Tv corresponds to the detection timing Tgf at which the rotating machine current Im is detected in the first half of the carrier Trmf of the carrier cycle Tc
- the detection timing Tu corresponds to the detection timing Tgs at which the rotating machine current Im is detected in the second half of the carrier Trms of the carrier cycle Tc.
- Figure 27 is an explanatory diagram of a peak-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- Figure 27 shows an example of detection timing Tu for detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (first current detection period Sd1) immediately before the timing of time tc4, and detection timing Tv for detecting the V-phase rotating machine current Imv in the carrier period (second current detection period Sd2) immediately after the timing of time tc2.
- the U-phase voltage command Vu* has command waveform 82u1 before the shift and command waveform 82u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* without shift processing is command waveform 82v
- the W-phase voltage command Vw* without shift processing is command waveform 82w
- the U-phase on/off signal Up2 after the shift is on/off signal waveform 83u.
- the V-phase on/off signal Vp2 without shift processing has an on/off signal waveform 83v
- the W-phase on/off signal Wp2 without shift processing has an on/on signal waveform 83w.
- the command value decreases compared to before the shift in the first half of the carrier Trmf, and increases compared to before the shift in the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t2 to time t6.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t1 to time t5
- the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t3 to time t4.
- the period from time t3 to time t4 is the zero voltage vector period Z1 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t6 to time tc4 is the zero voltage vector period Z2s in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “off,” and “off,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t1 to time t2 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “off,” and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q1f during which the V-phase detected on-off signal vector 121f is output.
- the final “s” in the symbols 120s, 121s, Q1s, Z2s, Dss, and Tgs in Figures 27 and 29 indicates that they are set or occur in the second half of the carrier Trms.
- the final "f” in the symbols 120f, 121f, Q1f, Z2f, Dsf, and Tgf in Figures 27 and 29 indicates that they are set or occur in the first half of the carrier Trmf.
- the current is detected, for example, at detection timing Tu, which corresponds to detection timing Tgs in Figure 27.
- detection timing Tu the U-phase rotating machine current Imu can be detected immediately before the on/off signal Up2 of the U-phase upper arm transitions from on level to off level.
- V-phase rotating machine current Imv in the carrier period second current detection period Sd2 immediately after time tc2
- the current is detected, for example, at detection timing Tv, which corresponds to detection timing Tgf in Figure 27.
- the V-phase rotating machine current Imv can be detected immediately after the on/off signal Vp2 of the V-phase upper arm transitions from off level to on level.
- the on/off signal Up2 before adjustment for the U-phase upper arm is shifted as indicated by arrow 54u to generate the on/off signal Up2 so that the U-phase rotating machine current Imu and the V-phase rotating machine current Imv can be detected.
- the detected on/off signal vector 121s shown in FIG. 27 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “off,” and in which the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the current detection command 120s shown in FIG. 27 is a command having command values for each phase in the command waveforms 82u2, 82v, and 82w from time t5 to time t6.
- the detected on/off signal vector 121f shown in FIG. 27 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “off,” and in which the V-phase rotating machine current Imv can be detected.
- the current detection command 120f shown in FIG. 27 is a command having command values for each phase in the command waveforms 82u2, 82v, and 82w from time t1 to time t2.
- the command period Tmc is six times the carrier period Tc, and the voltage amplitude of each phase is equal, and the starting point of the carrier signal 51 is set to the peak Pp, the peaks of the rotating machine current Im of two phases can be detected during the predetermined carrier period Tc, which is a predetermined cycle period.
- the predetermined carrier period Tc is the first current detection period Sd1 in one phase and the second current detection period Sd2 in the other phase.
- the carrier period 81a in Figure 26 is the first current detection period Sd1 in the U phase and the second current detection period Sd2 in the V phase.
- the carrier period 81a in Figure 26 is a predetermined cycle period in which the first current detection period Sd1 and the second current detection period Sd2 are realized simultaneously.
- a detection timing Tgf is set for detecting the negative peak of the V-phase rotating machine current Imv, which corresponds to the second current detection period Sd2
- a detection timing Tgs is set for detecting the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu, which corresponds to the first current detection period Sd1 and is a different phase from the first half of the carrier Trmf.
- the carrier period 81b in FIG. 26 is a predetermined cycle period in which the first current detection period Sd1 and the second current detection period Sd2 are realized simultaneously.
- the detection timing Tgf is set for detecting the negative peak of the W-phase rotor current Imw corresponding to the second current detection period Sd2, and in the second half of the carrier Trms, the detection timing Tgs is set for detecting the positive peak of the V-phase rotor current Imv, which corresponds to the first current detection period Sd1 and is a different phase from the first half of the carrier Trmf.
- the carrier period 81c is the first current detection period Sd1 in the W phase and the second current detection period Sd2 in the U phase. In other words, the carrier period 81c in FIG.
- a detection timing Tgf is set for detecting the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu, which corresponds to the second current detection period Sd2
- a detection timing Tgs is set for detecting the positive peak of the W-phase rotating machine current Imw, which corresponds to the first current detection period Sd1 and is a different phase from the first half of the carrier Trmf.
- the detection timings Tgf and Tgs are explained below when the starting point of the carrier signal 51 is the valley Pv.
- the period of the carrier cycle Tc immediately after the timing of time tc4 and the period of the carrier cycle Tc immediately before the timing of time tc6 are the same period, and carrier period 81e in Figure 28 corresponds to this period of the carrier cycle Tc.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tu of the U-phase in carrier period 81e so that a value as close as possible to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected, and sets the detection timing Tw of the W-phase so that a value as close as possible to the negative peak of the W-phase rotating machine current Imw can be detected.
- the detection timing Tu of the U-phase in carrier period 81e is, for example, the detection timing Tu in Figure 29, and the detection timing Tw of the W-phase is, for example, the detection timing Tw in Figure 29.
- Detection timing Tu corresponds to detection timing Tgf when the rotating machine current Im is detected in the first half of the carrier period Trmf of the carrier cycle Tc
- detection timing Tw corresponds to detection timing Tgs when the rotating machine current Im is detected in the second half of the carrier period Trms of the carrier cycle Tc.
- Figure 29 is an explanatory diagram of a valley-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- Figure 29 shows an example of detection timing Tu for detecting the U-phase rotating machine current Imu in the carrier period (third current detection period Sd3) immediately after time tc4, and detection timing Tw for detecting the W-phase rotating machine current Imw in the carrier period (fourth current detection period Sd4) immediately before time tc6.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 104u1 before the shift and command waveform 104u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* without shift processing is command waveform 104v
- the W-phase voltage command Vw* without shift processing is command waveform 104w
- the U-phase on/off signal Up2 after the shift is on/off signal waveform 105u.
- the V-phase on/off signal Vp2 without shift processing has an on/off signal waveform 105v
- the W-phase on/off signal Wp2 without shift processing has an on/on signal waveform 105w.
- command waveform 104u2 the command value decreases compared to before the shift in the first half of the carrier Trmf, and increases compared to before the shift in the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the off level from time t1 to time t5.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the off level from time t3 to time t4, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the off level from time t2 to time t6.
- the period from time t3 to time t4 is the zero voltage vector period Z1 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “off,” and “off,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t6 to time tc6 is the zero voltage vector period Z2s in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time tc4 to time t1 is a zero voltage vector period Z2f during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “on,” and the set of elements of on-off signal sg2 becomes zero voltage vector 122.
- the period from time t5 to time t6 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “off,” and the set of elements of on-off signal sg2 becomes non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q1s during which the W-phase detected on-off signal vector 121s is output.
- the period from time t1 to time t2 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “on,” and the set of elements of on-off signal sg2 becomes non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q1f during which the U-phase detected on-off signal vector 121f is output.
- a current detection command 120s is output in which the voltage command vector Vuvw* detects the W-phase rotating machine current Imw.
- the duration of the current detection voltage vector period Q1s is the adjustment amount Dss, which becomes the current detection time Tid.
- a current detection command 120f is output in which the voltage command vector Vuvw* detects the U-phase rotating machine current Imu.
- the duration of the current detection voltage vector period Q1f is the adjustment amount Dsf, which becomes the current detection time Tid.
- the detected on/off signal vector 121s shown in FIG. 29 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “off,” and in which the W-phase rotating machine current Imw can be detected.
- the current detection command 120s shown in FIG. 29 is a command having command values for each phase in the command waveforms 104u2, 104v, and 104w from time t5 to time t6.
- the detected on/off signal vector 121f shown in FIG. 29 is a non-zero voltage vector 123 in which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are “off,” “on,” and “on,” and in which the U-phase rotating machine current Imu can be detected.
- the current detection command 120f shown in FIG. 29 is a command having command values for each phase in the command waveforms 104u2, 104v, and 104w from time t1 to time t2.
- the command period Tmc is six times the carrier period Tc, and the voltage amplitude of each phase is equal, and the starting point of the carrier signal 51 is set to the valley Pv, then peaks of the rotating machine current Im of two phases can be detected during the predetermined carrier period Tc, which is a predetermined cycle period.
- the predetermined carrier period Tc is the third current detection period Sd3 in one phase and the fourth current detection period Sd4 in the other phase.
- the carrier period 81e in Figure 28 is the third current detection period Sd3 in the U phase and the fourth current detection period Sd4 in the W phase.
- the carrier period 81e in Figure 28 is a predetermined cycle period in which the third current detection period Sd3 and the fourth current detection period Sd4 are realized simultaneously.
- a detection timing Tgf is set for detecting the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu, which corresponds to the third current detection period Sd3, and in the second half of the carrier Trms, a detection timing Tgs is set for detecting the negative peak of the W-phase rotating machine current Imw, which corresponds to the fourth current detection period Sd4 and is a different phase from the first half of the carrier Trmf.
- carrier period 81f in FIG. 28 is a predetermined cycle period in which the third current detection period Sd3 and the fourth current detection period Sd4 are realized simultaneously.
- detection timing Tgf is set for detecting the positive peak of the V-phase rotor current Imv corresponding to the third current detection period Sd3
- detection timing Tgs is set for detecting the negative peak of the U-phase rotor current Imu corresponding to the fourth current detection period Sd4, which is a different phase from the first half of the carrier Trmf.
- a detection timing Tgf is set for detecting the positive peak of the W-phase rotating machine current Imw, which corresponds to the third current detection period Sd3, and in the second half of the carrier Trms, a detection timing Tgs is set for detecting the negative peak of the V-phase rotating machine current Imv, which corresponds to the fourth current detection period Sd4 and is a different phase from the first half of the carrier Trmf.
- the timing determination unit 35 If the starting point of the carrier signal 51 is set to peak Pp, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp and a detection timing signal sgs including two detection target phases Pid and detection timing Tg for each of the two phases during carrier periods 81a, 81b, and 81c, which are the duration of a predetermined carrier cycle Tc, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36. Specifically, during carrier period 81a, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the V phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgf for the V phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the U phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgs for the U phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the W phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgf for the W phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36. Also, during carrier period 81b, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the V phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgs for the V phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the U phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgf for the U phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36. Furthermore, during the carrier period 81c, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the W phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of the detection timing Tgs of the W phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 If the starting point of the carrier signal 51 is set to the valley Pv, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp and a detection timing signal sgs including two detection target phases Pid and detection timing Tg for each of the two phases during carrier periods 81d, 81e, and 81f, which are the duration of a predetermined carrier cycle Tc, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36. Specifically, during carrier period 81d, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the W phase and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgf for the W phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the V phase and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgs for the V phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the U phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgf for the U phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36. Also, during carrier period 81e, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the W phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgs for the W phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the V phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of detection timing Tgf for the V phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36. Furthermore, during the carrier period 81f, the timing determination unit 35 generates a detection target phase signal sgp indicating that the detection target phase Pid is the U phase, and a detection timing signal sgs indicating the time of the detection timing Tgs of the U phase, and outputs these to the adjustment amount determination unit 36.
- the voltage command adjuster 39 generates an adjusted voltage command sgca that shifts the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U phase backward in time by the current detection time Tid within the cycle period (carrier period 81a) of the carrier signal 51.
- the adjustment amount determination unit 36 determines one phase, i.e., the adjustment target phase Dp, that must be shifted in order to detect a value as close as possible to the negative peak of the W-phase rotating machine current Imw at the detection timing Tgs of Figure 29 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period 81e, and to detect a value as close as possible to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu at the detection timing Tgf of Figure 29 determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for that adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 and PWM signal generation unit 33 perform pulse shift processing of the on/off signal sg2.
- the adjustment amount determination unit 36 sets the adjustment target phase Dp to the U phase and the adjustment amount Ds to the current detection time Tid, so the voltage command adjustment unit 39 generates an adjustment voltage command sgca that shifts the pre-adjustment on/off signal Up2 of the U phase forward in time by the current detection time Tid within the cycle period of the carrier signal 51 (carrier period 81e).
- the phase current output unit 31 outputs the U-phase rotating machine current Imu and the W-phase rotating machine current Imv at the two detection timings Tgf and Tgs determined as described above, thereby making it possible to detect with high accuracy the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu and the negative peak of the W-phase rotating machine current Imw.
- carrier period 81d in FIG. 28 is the carrier cycle immediately before time tc2 and immediately after time tc0c
- carrier period 81f in FIG. 28 is the carrier cycle immediately before time tc10 and immediately after time tc8. Therefore, by performing operations based on the same concept as the operation in carrier period 81e in FIG. 28, the positive peak of the W-phase rotating machine current Imw and the negative peak of the V-phase rotating machine current Imv can be detected with high accuracy in carrier period 81d, and the positive peak of the V-phase rotating machine current Imv and the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected with high accuracy in carrier period 81f.
- the timing determination unit 35 only needs to determine the detection target phase Pid and detection timings Tgf, Tgs for detecting the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of each phase. For periods of the carrier cycle Tc that the timing determination unit 35 has not specified as the detection target phase Pid and detection timings Tgf, Tgs for detecting the positive or negative peaks of the rotating machine current Im of each phase, i.e., for periods of the carrier cycle Tc other than the specified carrier cycle Tc, the rotating machine current Im of any phase may be detected at any detection timing Tg. In other words, in the example of FIG.
- the U-phase and V-phase rotating machine current Im may each be detected at any detection timing Tg, and the U-phase and W-phase rotating machine current Im may each be detected at any detection timing Tg.
- Figure 30 shows an example of voltage command value compensation during the first current detection period Sd1.
- Figure 30 illustrates an example in which adjustment is performed using voltage command value compensation during the first current detection period Sd1.
- the symbols used in Figure 30 are the same as those used in Figure 19, which illustrates adjustment using pulse shift during the first current detection period Sd1. Differences from Figure 19 will be mainly described.
- the pulse width of the U-phase on/off signal Up2 is expanded in time from before adjustment, i.e., in the direction of arrow 54u.
- the post-adjustment command waveform 68u2 is the same as the pre-adjustment command waveform 68u1 in the first half of the carrier Trmf, and the command value in the second half of the carrier Trms is increased by the command value adjustment amount ⁇ compared to before adjustment.
- Time t2 has been omitted from Figure 30 to facilitate comparison with Figure 19.
- the adjusted on/off signal Up2 is at an on level from time t1 to time t6.
- the carrier second-half Trms in Figure 30 is the same as the carrier second-half Trms in Figure 19.
- control unit 4 performs adjustment using voltage command value compensation, as with adjustment using pulse shift, it is possible to generate a current detection command 120 and a detected on/off signal vector 121 near the sign reversal timing Tsr, when the phase current of the detection target phase Pid reaches a peak and the sign of the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) reverses. Therefore, even when the control unit 4 performs adjustment using voltage command value compensation, the same effect as adjustment using pulse shift can be achieved.
- the inductance measurement method of embodiment 1 is realized by the operation of each component of the control unit 4, namely, the phase current output unit 31, voltage command calculation unit 32, voltage command adjustment unit 39, timing determination unit 35, adjustment amount determination unit 36, PWM signal generation unit 33, inductance calculation unit 37, and operation mode switching unit 38.
- the operation of the phase current output unit 31 constitutes a phase current detection process
- the operation of the voltage command calculation unit 32 constitutes a current detection command generation process
- the operation of the voltage command adjustment unit 39 constitutes a voltage command adjustment process.
- the operation of the timing determination unit 35 constitutes a timing determination process for determining the detection target phase Pid and the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the phase current of the detection target phase Pid.
- the operation of the adjustment amount determination unit 36 constitutes an adjustment amount determination process for determining the adjustment target phase Dp and the adjustment amount Ds.
- the operation of the PWM signal generation unit 33 constitutes a switching command generation process for generating a switching command, i.e., an on/off signal sg2.
- the operation of the inductance calculation unit 37 constitutes an inductance calculation process, and the operation of the operation mode switching unit 38 constitutes an operation mode switching process.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 1 of the present disclosure when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases can be detected with high accuracy.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 1 can measure the inductance Lm of the rotating machine 2 with high accuracy using the three-phase current Iuvw output by detecting or calculating the rotating machine current Im.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 1 can increase the amplitude of the high-frequency voltage by increasing the frequency when the high-frequency voltage is applied, thereby further improving the detection accuracy of the current peaks of all phases when using a single-shunt current detection method.
- the control unit 4 of the inductance measurement device 1 of embodiment 1 executes a power conversion unit control process, a phase current detection process, and an inductance calculation process.
- the control unit 4 calculates the voltage command sgc of AC power when the three-phase voltage Vuvw is applied to the rotating machine 2 using the voltage command calculation unit 32, and controls the power conversion unit 3 using the on/off signal sg2 to the switching elements 11a to 11f, which is calculated based on the voltage command sgc and the carrier signal 51 and output from the PWM signal generation unit 33.
- the control unit 4 determines using the timing determination unit 35 to detect the phase currents Iu, Iv, and Iw of the detection target phase Pid in the voltage unit interval Tru before the sign reversal timing Tsr or in the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr.
- the control unit 4 detects the DC bus current Idc flowing through the DC terminal 13n of the power conversion unit 3 using the current detection unit 5, and detects the phase currents Iu, Iv, and Iw of the rotating machine 2 using the DC bus current Idc using the phase current output unit 31.
- the control unit 4 executes an inductance calculation step to calculate the inductance Lm of the rotating machine 2 based on the detected values of the phase currents Iu, Iv, and Iw and the voltage command sgc.
- the inductance measurement method of the first embodiment of the present disclosure when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases can be detected with high accuracy.
- the inductance measurement method of the first embodiment can measure the inductance Lm of the rotating machine 2 with high accuracy using the three-phase currents Iuvw output by detecting or calculating the rotating machine current Im.
- the inductance measuring device 1 has been described as an example of an inductive load, the inductive load is not limited to rotating machines, and the device is effective in accurately measuring the inductance of inductive loads other than rotating machines. Furthermore, although the rotating machine 2 has been described as a three-phase rotating machine, the inductance measuring device 1 can accurately measure the inductance of the rotating machine 2 even if the rotating machine 2 is not limited to three phases and is multi-phase such as six phases, or single phase, etc.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 1 is a device that applies an AC voltage (three-phase voltage Vuvw) to an inductive load (rotating machine 2) and measures the inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2).
- the inductance measurement device 1 includes a power conversion unit 3 that receives DC power as input, converts it using a plurality of switching elements 11 a to 11 f, and supplies the converted AC power to an inductive load (rotating machine 2); a current detection unit 5 that detects a current flowing through a DC terminal 13 n of the power conversion unit 3; and a control unit 4 that calculates a voltage command sgc for AC power when an AC voltage (three-phase voltage Vuvw) is applied to the inductive load (rotating machine 2), controls the power conversion unit 3 based on switching commands (on/off signals sg2) to the switching elements 11 a to 11 f calculated based on the voltage command sgc and a carrier signal 51, and detects phase currents Iu, Iv
- the inductance measurement device 1 is configured to calculate an inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2) based on the detected values of the phase currents Iu, Iv, and Iw and the voltage command sgc.
- the vertices of the carrier signal 51 that are maximum and minimum values are defined as a first vertex (peak Pp) and a second vertex (valley Pv), respectively, and the section between the adjacent first vertex (peak Pp) and second vertex (valley Pv) is defined as a voltage unit interval Tru.
- the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) is defined as a sign determination target.
- the timing at the end of the voltage unit interval Tru at which the sign of the target for sign determination is reversed is defined as a sign reversal timing Tsr.
- the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is reversed at the sign reversal timing Tsr is defined as a detection target phase Pid for the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected.
- the control unit 4 determines, based on the change tendency of the carrier signal 51 before and after the sign reversal timing Tsr, to detect the phase currents Iu, Iv, and Iw of the detection target phase Pid in the voltage unit interval Tru before the sign reversal timing Tsr or in the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 1 allows the control unit 4 to determine, based on the change trend of the carrier signal 51 before and after the sign reversal timing Tsr, whether to detect the phase currents Iu, Iv, and Iw of the detection target phase Pid in the voltage unit interval Tru before the sign reversal timing Tsr or in the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr. Therefore, when an AC voltage (three-phase voltage Vuvw) is applied to measure the inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2), the peak current can be detected with high accuracy.
- Vuvw three-phase voltage
- the inductance measurement method of embodiment 1 is a method of measuring the inductance Lm of an inductive load (rotating machine 2) by applying an AC voltage (three-phase voltage Vuvw) to the inductive load (rotating machine 2) using the power conversion unit 3.
- the power conversion unit 3 is configured to receive DC power as input, convert it using multiple switching elements 11a to 11f, and supply the AC power to the inductive load (rotating machine 2).
- the inductance measurement method of the first embodiment includes a power conversion unit control step of calculating a voltage command sgc of AC power when an AC voltage (three-phase voltage Vuvw) is applied to an inductive load (rotating machine 2), and controlling the power conversion unit 3 based on switching commands (on/off signals sg2) to switching elements 11a to 11f calculated based on the voltage command sgc and a carrier signal 51; a phase current detection step of detecting a DC current (DC bus current Idc) flowing through a DC terminal 13n of the power conversion unit 3 by a current detection unit 5 while the power conversion unit 3 is being controlled by the power conversion unit control step, and detecting phase currents Iu, Iv, and Iw of the inductive load (rotating machine 2) from the DC current (DC bus current Idc); and an inductance calculation step of calculating an inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2) based on the detected values of the phase currents Iu, Iv, and Iw and the voltage command s
- the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is reversed at the sign reversal timing Tsr is designated as a detection target phase Pid for the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected.
- a detection target phase Pid for the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected.
- the phase currents Iu, Iv, and Iw of the detection target phase Pid will be detected in the voltage unit interval Tru before the sign reversal timing Tsr or in the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr.
- the inductance measurement method of embodiment 1 determines in the power conversion unit control process whether to detect the phase currents Iu, Iv, and Iw of the detection target phase Pid in the voltage unit interval Tru before the sign reversal timing Tsr or in the voltage unit interval Tru after the sign reversal timing Tsr, based on the change trend of the carrier signal 51 before and after the sign reversal timing Tsr. Therefore, when an AC voltage (three-phase voltage Vuvw) is applied and the inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2) is measured, the peak current can be detected with high accuracy.
- Fig. 31 is a diagram showing an example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measurement device according to embodiment 2.
- Fig. 32 is a diagram showing a first example of current detection timing in a first carrier period of Fig. 31
- Fig. 33 is a diagram showing an example of current detection timing in a second carrier period of Fig. 31 .
- Fig. 34 is a diagram showing a second example of current detection timing in the first carrier period of Fig. 31 .
- the timing determiner 35 utilizes the fact that the phase difference ⁇ between the rotating machine current Im and the high-frequency voltage or high-frequency voltage command that generates a fundamental current in the rotating machine 2 using a quasi-fundamental wave voltage including the fundamental wave is 90° to determine that the peak of the rotating machine current Im of a certain phase (detection target phase Pid) will appear at a timing 90° delayed from the time (timing) at which the peak of the high-frequency voltage or high-frequency voltage command of the certain phase appears, and determines the detection timing Tg for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid so as to detect a current value closest to the peak value of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid.
- the timing determination unit 35 determines the timing at which the peak of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid appears even when the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command and the rotating machine current Im is other than 90°, and determines the detection timing Tg for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid so that the current value closest to the peak value of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid can be detected.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 2 differs from the inductance measuring device 1 of embodiment 1 in that the timing determination unit 35 outputs a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid that can detect the current value closest to the peak value of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid, and a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg, even if the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command and the rotating machine current Im is other than 90°.
- the following mainly describes the differences from the inductance measuring device 1 of embodiment 1.
- the same components as those described in embodiment 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the timing determination unit 35 of embodiment 2 has a function of estimating a phase shift amount ⁇ , which is the amount of deviation from the reference value of 90°, of the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command and the rotating machine current Im.
- the unit of the phase shift amount ⁇ is degrees (°).
- the timing determination unit 35 has a phase shift amount estimation unit that estimates the phase shift amount ⁇ .
- the timing determination unit 35 estimates the phase shift amount ⁇ based on, for example, the electrical constants of the rotating machine 2 calculated from the approximate values of the inductance Lm and resistance of the rotating machine 2.
- the inductance Lm of the rotating machine 2 which is required when determining the electrical constants of the rotating machine 2, is often unknown, so an approximate value determined by some other method may be used.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 2 can be used to measure the inductance Lm with high accuracy.
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid for detecting the current and the detection timing Tg for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid. In other words, when the timing determination unit 35 estimates that the phase shift amount ⁇ is the deviation of the phase difference ⁇ from the reference value, it determines that the phase difference ⁇ is 90°- ⁇ and that the peak of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid appears at the timing when the peak of the "fundamental wave of the high-frequency voltage or high-frequency voltage command" that generates the fundamental wave rotating machine current Im in the rotating machine 2 in a certain phase (detection target phase Pid) appears, i.e., at a timing 90°- ⁇ delayed from the peak timing.
- the "fundamental wave of the high-frequency voltage or high-frequency voltage command” may also be a “quasi-fundamental wave of the high-frequency voltage or high-frequency voltage command.”
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg of the detection target phase Pid so that the current value closest to the peak value of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid can be detected near the timing 90°- ⁇ delayed from the determined peak timing. Note that when the phase shift ⁇ is greater than 90°, the phase difference ⁇ becomes a negative value, so time tc3 shown in FIG. 31 occurs earlier in time than time tc1, and time tc4 shown in FIG. 31 occurs earlier in time than time tc2. Even in this case, the inductance measuring device 1 of embodiment 2 can measure the inductance Lm with high accuracy.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 2 corrects the detection timing Tg in accordance with the phase shift amount ⁇ , thereby being able to detect the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases with high accuracy, even when the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command and the rotating machine current Im is not 90°. This is explained in detail below.
- Figure 31 shows an example of a carrier signal 51 whose starting point during the carrier period Tc is peak Pp, voltage commands Vu*, Vv*, Vw*, and a rotating machine current Im, which is the three-phase current of the rotating machine 2.
- Figure 31 shows an example where the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage command and the rotating machine current Im is other than 90°.
- the operation of the timing determination unit 35, voltage command adjustment unit 39, PWM signal generation unit 33, adjustment amount determination unit 36, and phase current output unit 31 in embodiment 2 will now be described in detail.
- carrier period 81g and carrier period 81h are the first carrier period and second carrier period in Figure 31, respectively.
- the voltage command calculation unit 32 outputs the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, as rectangular wave voltages with a phase difference of 120° between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- the phase difference between the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* and the rotating machine current is ⁇ .
- the command period Tmc (from a rising edge to the next rising edge, or from a falling edge to the next falling edge), which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is 12 times the carrier period Tc.
- the waveforms of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are command waveforms 102u, 102v, and 102w, respectively. Since the rotating machine current Im has a waveform similar to the phase current waveform 47 in Figure 17, similar to embodiment 1, the voltage command having command waveforms 102u, 102v, and 102w is used as the fundamental voltage command 119. Therefore, the three-phase voltages supplied to the rotating machine 2 by the command waveforms 102u, 102v, and 102w can be said to be quasi-fundamental waves.
- the rotating machine current Imu which is the U-phase rotating machine current Im
- the rotating machine current period Tmi is 12 times the carrier period Tc, even though there is a phase difference ⁇ , as in embodiment 1.
- the command period Tmc will be described using an example in which the period ends are the rising edges of command waveforms 102u, 102v, and 102w.
- Time tc5 is the falling edge of U-phase command waveform 102u, and is the command period midpoint Tmcc, which is the midpoint of the U-phase command period Tmc.
- Time tc1 in Figure 31 is the midpoint of the positive command value period of the voltage command Vu*.
- Time tc2 in Figure 31 is the midpoint of the negative command value period of the voltage command Vu*.
- the period from time tc1 to time tc5 in Figure 31 is the command phase difference ⁇ in one phase of the voltage command sgc, and the command phase difference ⁇ is 90°.
- the period from time tc2 to time tc6 in Figure 31 is the command phase difference ⁇ in one phase of the voltage command sgc, and the command phase difference ⁇ is 90°.
- the phase difference ⁇ is from time tc1, which is the midpoint of the positive command value period of the U-phase voltage command Vu*, to time tc3, when the U-phase rotating machine current Imu reaches its positive peak.
- the phase difference ⁇ is from time tc2, which is the midpoint of the negative command value period of the U-phase voltage command Vu*, to time tc4, when the U-phase rotating machine current Imu reaches its negative peak.
- the command phase difference from time tc3 to time tc5 is ⁇
- the command phase difference from time tc4 to time tc6 is ⁇ . If the phase shift amount ⁇ estimated by the timing determination unit 35 is used, the phase difference ⁇ becomes 90°- ⁇ .
- Peaks Pp of the carrier signal 51 are numbered to distinguish them. Peaks Pp1, Pp2, Pp3, Pp4, Pp7, Pp8, Pp9, and Pp10 are shown in Figure 31. Peaks Pp1, Pp4, Pp7, and Pp10 appear at times tc1, tc5, tc2, and tc6, respectively.
- Time tc4 when the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu appears is included in carrier period 81h, whose cycle ends are peaks Pp8 and Pp9.
- the timing determination unit 35 estimates that the phase difference ⁇ , which is the deviation from a reference value in the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command and the rotating machine current Im, is ⁇ , it determines that the phase difference ⁇ is 90°- ⁇ .
- the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu appears at time tc3, which is shifted by a phase difference ⁇ from time tc1, which is the midpoint of the positive command value period in the command waveform 102u when the voltage command Vu* is a square wave.
- the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu appears at time tc4, which is shifted by a phase difference ⁇ from time tc2, which is the midpoint of the negative command value period in the command waveform 102u when the voltage command Vu* is a square wave.
- the timing determination unit 35 determines that the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu appears at time tc3, which is delayed by 90°- ⁇ , or the phase difference ⁇ , from time tc1, and that the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu appears at time tc4, which is delayed by 90°- ⁇ , or the phase difference ⁇ , from time tc2. In order to detect the currents closest to the positive and negative peaks of the U-phase rotating machine current Imu that appear at times tc3 and tc4, the timing determination unit 35 determines one of the phases for detecting current in carrier period 81g to be the U-phase, and determines one of the phases for detecting current in carrier period 81h to be the U-phase.
- the timing determination unit 35 determines whether it is possible to detect the U-phase rotating machine current Imu at times tc3 and tc4. If it is determined that it is possible to detect the U-phase current at times tc3 and tc4, the timing determination unit 35 sets the U-phase detection timing Tu in carrier period 81g to time tc3, and sets the U-phase detection timing Tu in carrier period 81h to time tc4. If it is determined that it is not possible to detect the U-phase rotating machine current Imu at time tc3, the timing determination unit 35 sets the timing closest to time tc3, among the candidate timings at which current detection is possible, as the U-phase detection timing Tu in carrier period 81g.
- Figure 32 is an enlarged view of carrier period 81g in Figure 31.
- the timing determination unit 35 has determined that it is impossible to detect the U-phase rotating machine current Imu at the initial consideration time, time tc3.
- Figure 33 is an enlarged view of carrier period 81h in Figure 31.
- the timing determination unit 35 has determined that it is possible to detect the U-phase rotating machine current Imu at the initial consideration time, time tc4.
- Figures 32 and 33 are explanatory diagrams of peak-start type signals.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- Figure 32 shows the period from time tpp2 to time tpp3 during the carrier cycle Tc of carrier period 81g, with peak Pp2 at the left cycle end and peak Pp3 at the right cycle end. There is a valley Pv at time tpv, the period from time tpp2 to time tpv is the first half of the carrier Trmf, and the period from time tpv to time tpp3 is the second half of the carrier Trms.
- Figure 33 shows the carrier period Tc of carrier period 81h from time tpp8 to time tpp9, with a peak Pp8 at the left end of the cycle and a peak Pp9 at the right end of the cycle.
- the U-phase voltage command Vu* has command waveform 84u1 before the shift and command waveform 84u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* has command waveform 84v1 before the shift and command waveform 84v2 after the shift.
- the W-phase voltage command Vw* without shift processing is command waveform 84w.
- the U-phase on/off signal Up2 after the shift is on/on signal waveform 85u
- the V-phase on/off signal Vp2 after the shift is on/on signal waveform 85v.
- the W-phase on/off signal Wp2 without shift processing is on/on signal waveform 85w.
- the period from time t4 to time t5 is a zero voltage vector period Z1 during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and the set of elements of on-off signal sg2 becomes zero voltage vector 122.
- the period from time tpp2 to time t2 is a zero voltage vector period Z2 during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “off,” and the set of elements of on-off signal sg2 becomes zero voltage vector 122.
- the period from time t2 to time t3 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and the set of elements of on-off signal sg2 becomes non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q1 during which the detection on-off signal vector 121 is output.
- the U-phase voltage command Vu* has command waveform 86u1 before the shift and command waveform 86u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* has command waveform 86v1 before the shift and command waveform 86v2 after the shift.
- the W-phase voltage command Vw* without shift processing is command waveform 86w.
- the U-phase on/off signal Up2 after the shift is on/on signal waveform 87u
- the V-phase on/off signal Vp2 after the shift is on/on signal waveform 87v.
- the W-phase on/off signal Wp2 without shift processing is on/on signal waveform 87w.
- command waveform 86u2 the command value is increased from before the shift at the first half of the carrier Trmf, and the command value is decreased from before the shift at the second half of the carrier Trms.
- command waveform 86v2 the command value is increased from before the shift at the first half of the carrier Trmf, and the command value is decreased from before the shift at the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time tc4 to time t5.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t2 to time t4, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t1 to time t6.
- the period from time tc4 to time t4 is the zero voltage vector period Z1 during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on”, “on”, and “on”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time tpp8 to time t1 is the zero voltage vector period Z2f during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off”, “off”, and “off”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t6 to time tpp9 is the zero voltage vector period Z2s during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off”, “off”, and “off”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t2 to time tc4 is a non-zero voltage vector period during which the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off,” “on,” and “on,” and the set of elements of the on/off signal sg2 becomes a non-zero voltage vector 123, as well as a current detection voltage vector period Q1 during which the detection on/off signal vector 121 is output.
- the timing determination unit 35 selects the detection timing Tu at time t3 as the timing closest to time tc3 among the candidate timings at which current detection is possible. Therefore, the timing determination unit 35 sets the detection timing Tu of the U phase in the carrier period 81g to time t3.
- the timing determination unit 35 determines that it is possible to detect the U-phase rotating machine current Imu at time tc4, which is the initial consideration time, and sets the detection timing Tu of the U-phase during carrier period 81h to time tc4.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be adjusted Dp, i.e., the phase that must be shifted in order to detect the U-phase rotating machine current Imu during the carrier period 81g at the detection timing Tu of Figure 32 determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the PWM signal generation unit 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the phase to be adjusted Dp i.e., the phase that must be shifted in order to detect the U-phase rotating machine current Imu during the carrier period 81g at the detection timing Tu of Figure 32 determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted
- the adjustment amount determiner 36 sets the adjustment target phases Dp to the U and V phases, the U-phase adjustment amount Dsu to x1, and the V-phase adjustment amount Dsv to y1.
- the PWM signal generator 33 generates a U-phase on/off signal Up2 by shifting the pre-adjustment U-phase on/off signal Up2 backward in time by x1 as indicated by arrow 54u within the cycle period of the carrier signal 51 (carrier period 81g), and generates a V-phase on/off signal Vp2 by shifting the pre-adjustment V-phase on/off signal Vp2 backward in time by y1 as indicated by arrow 54v within the cycle period of the carrier signal 51 (carrier period 81g).
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase that must be shifted to detect the U-phase rotating machine current Imu during carrier period 81h, i.e., the adjustment target phase Dp, at the detection timing Tu of Figure 33 determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the PWM signal generation unit 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase that must be shifted to detect the U-phase rotating machine current Imu during carrier period 81h, i.e., the adjustment target phase Dp, at the detection timing Tu of Figure 33 determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the voltage command adjustment unit 39 outputs an adjustment voltage command sg
- phase current output unit 31 By having the phase current output unit 31 output the U-phase phase current Iu at the detection timing Tu determined as described above, the positive and negative peaks of the U-phase rotating machine current Imu can be detected with high accuracy.
- the timing determination unit 35 only needs to determine the detection target phase Pid and detection timing Tg for detecting the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of each phase.
- the rotating machine current Im of any phase may be detected at any timing.
- the U-phase rotating machine current Imu and the V-phase rotating machine current Imv may each be detected at any timing, or the U-phase rotating machine current Imu and the W-phase rotating machine current Imw may each be detected at any timing.
- the first half of the carrier Trmf in FIG. 34 is the same as the first half of the carrier Trmf in FIG. 32, even when the control unit 4 performs adjustment using voltage command value compensation, as with adjustment using pulse shift, it is possible to estimate that the deviation of the phase difference ⁇ from the reference value is the phase deviation ⁇ , and generate the current detection command 120 and detected on/off signal vector 121 near the sign reversal timing Tsr- ⁇ , when the phase current of the detection target phase Pid, at which the sign of the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) reverses, reaches its peak. Therefore, even when the control unit 4 performs adjustment using voltage command value compensation, the same effect as adjustment using pulse shift can be obtained.
- the inductance measurement method of the second embodiment of the present disclosure even when the phase difference ⁇ between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command and the rotating machine current Im is other than 90°, the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases can be detected with high accuracy.
- the inductance measurement method of the second embodiment can measure the inductance Lm of the rotating machine 2 with high accuracy using the three-phase current Iuvw that is output by detecting or calculating the rotating machine current Im.
- Embodiment 3. 35 is a diagram showing an example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measurement device according to the third embodiment
- FIG. 36 is a diagram showing an example of current detection timing in the third carrier period of FIG. 35 .
- the inductance measurement device 1 of the first embodiment examples have been described in which the positive or negative peak of the rotating machine current Im of a certain phase is detected during one carrier period Tc (first and second examples of operation), and examples have been described in which the positive or negative peak of the rotating machine current Im of a certain phase during a predetermined period is detected and a peak of the rotating machine current Im of another phase, the peak having the opposite polarity to that of the certain phase, is detected (third and fourth examples of operation).
- the inductance measurement device 1 of embodiment 3 differs from the inductance measurement device 1 of embodiment 1 in that it detects the rotating machine current Im of two phases (first phase, second phase) and calculates the current value near the positive peak of the rotating machine current Im of the remaining phase (third phase) using Kirchhoff's law from the detected rotating machine current Im of the two phases (first phase, second phase) and the equivalent circuit of the rotating machine 2.
- the following mainly describes the differences from the inductance measurement device 1 of embodiment 1.
- the same components as those described in embodiments 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the timing determination unit 35 of embodiment 3 operates differently from the timing determination unit 35 of embodiment 1.
- the timing determination unit 35 of embodiment 3 first determines the detection target phase Pid1 and detection timing Tg1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im of one phase (first phase) as the detection target phase Pid and detection timing Tg. Thereafter, if it is determined that the rotating machine current Im of a second phase different from the first phase is detectable, the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid2 and detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the second phase as the other detection target phase Pid and other detection timing Tg.
- FIG. 35 is the same as Figure 26 and shows an example of a carrier signal 51 whose starting point in the carrier period Tc is a peak Pp, voltage commands Vu*, Vv*, Vw*, and the rotating machine current Im, which is the phase current of the three phases of the rotating machine 2.
- FIG. 36 shows an example of carrier signal 51, whose starting point in the carrier cycle Tc period is peak Pp, voltage commands Vu*, Vv*, Vw*, and on/off signals Up2, Vp2, Wp2 output to power conversion unit 3.
- carrier period 81a, carrier period 81b, and carrier period 81c are the first carrier period, second carrier period, and third carrier period in FIG. 35, respectively.
- the timing determination unit 35 utilizes the fact that there is a 90° phase difference between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command that generates the fundamental wave rotating machine current Im in the rotating machine 2 and the rotating machine current Im, and determines that the negative peak of the target phase rotating machine current Im appears at a timing 90° delayed from the time (timing) when the negative peak of the fundamental wave high-frequency voltage or high-frequency voltage command in a certain phase (the target phase, the first phase Pid1 to be detected) or the midpoint of the negative voltage value period of the square wave high-frequency voltage or high-frequency voltage command appears, and determines the detection timing Tg1 for detecting the target phase rotating machine current Im so as to detect a current value as close as possible to the negative peak of the target phase rotating machine current Im.
- the midpoint of the negative voltage value period of the high-frequency voltage command is the midpoint of the negative command value period.
- the midpoint of the negative voltage value period of the high-frequency voltage is the midpoint of the period during which the voltage value of the square wave high-frequency voltage is negative.
- the midpoint of the positive voltage value period of the high-frequency voltage is the midpoint of the period when the voltage value of the square-wave high-frequency voltage is positive.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be adjusted, i.e., the phase to be adjusted Dp, that must be adjusted by shifting or the like in order to detect the rotating machine current Im of the phase for which the negative peak is to be detected, at the detection timing Tg1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im of each phase determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for that adjustment target phase Dp.
- the voltage command calculation unit 32 outputs the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, as rectangular wave voltages with a phase difference of 120° between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- command period Tmc which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is six times the carrier period Tc.
- the rotating machine current period Tmi is also six times the carrier period Tc, like the command period Tmc.
- Time tc4 in Figure 35 is the command cycle middle point Tmcc, which is the middle of the command cycle Tmc for the U phase.
- Tmcc the middle of the command cycle Tmc for the U phase.
- the sign of the command value of the basic voltage command 119 changes from positive to negative, so time tc4 in Figure 35 is the time at which the U phase is determined to be the first special phase 125.
- the sign of the command value of the basic voltage command 119 changes from negative to positive, so time tc10 in Figures 35 and 36 is the time at which the U phase is determined to be the second special phase 126.
- the carrier period 81c which is the period from time tc10 to time tc12, is the period of the carrier cycle Tc that begins at time tc10 when the sign of the command value of the U phase voltage command Vu* changes from negative to positive in the peak-start type, and is therefore the second current detection period Sd2.
- carrier period 81a which is the period from time tc2 to time tc4, is the period of the carrier cycle Tc starting at time tc2 when the sign of the command value of the V-phase voltage command Vv* in the peak-start type changes from negative to positive, and is therefore the second current detection period Sd2.
- Carrier period 81b which is the period from time tc6 to time tc8, is the period of the carrier cycle Tc starting at time tc6 when the sign of the command value of the W-phase voltage command Vw* in the peak-start type changes from negative to positive, and is therefore the second current detection period Sd2.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* having command waveforms 80u, 80v, and 80w are three-phase voltage commands sgc in which the three-phase voltages supplied to the rotating machine 2 are quasi-fundamental waves, i.e., fundamental voltage commands 119.
- the fundamental voltage command 119 generates a fundamental wave rotating machine current Im in the rotating machine 2.
- time tc1 is the midpoint of the positive command value period
- time tc7 is the midpoint of the negative command value period.
- the positive command value period of the voltage command Vu* is the period from time tc0a to time tc4
- the negative command value period of the voltage command Vu* is the period from time tc4 to time tc10.
- the timing determination unit 35 determines that the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu appears at time tc10, 90° behind time tc7. In order to detect a value as close as possible to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu that appears at time tc10, the timing determination unit 35 determines that the U-phase is one of the phases for detecting current during the carrier period Tc immediately after time tc10, i.e., carrier period 81c, i.e., the detection target phase Pid1. The timing determination unit 35 sets the detection timing Tu as the detection timing Tg1 so that a value as close as possible to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected during the carrier period 81c immediately after time tc10.
- Figure 36 is an enlarged view of the period of the carrier cycle Tc immediately after time tc10 in Figure 35, i.e., carrier period 81c.
- the detection timing Tu of the U-phase rotating machine current Imu during carrier period 81c is, for example, time t2 in Figure 36.
- Figure 36 is an explanatory diagram of a peak-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 88u1 before the shift and command waveform 88u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* without shift processing is command waveform 88v.
- the W-phase voltage command Vw* without shift processing is command waveform 88w.
- the U-phase on-off signal Up2 after the shift is on-on signal waveform 89u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shift processing is on-on signal waveform 89v.
- the W-phase on-off signal Wp2 without shift processing is on-on signal waveform 89w.
- command waveform 88u2 the command value increases from before the shift in the first half of the carrier Trmf, and decreases from before the shift in the second half of the carrier Trms.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t1 to time t6.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t4 to time t5, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t2 to time t7.
- the period from time t4 to time t5 is the zero voltage vector period Z1 during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on”, “on”, and “on”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time tc10 to time t1 is the zero voltage vector period Z2f during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off”, “off”, and “off”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t7 to time tc12 is the zero voltage vector period Z2s during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off”, “off”, and “off”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t1 to time t2 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “off,” and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q1 during which the detected on-off signal vector 121 for the U-phase (detection target phase Pid1) is output.
- the detected on-off signal vector 121 for detecting the U-phase rotating machine current Imu is output.
- the period from time t2 to time t4 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “on,” and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q2 during which the detected on-off signal vector 121 for the V-phase (detection target phase Pid2) is output.
- a detection on/off signal vector 121 is output to detect the V-phase rotating machine current Imv.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be adjusted Dp, i.e., the phase that must be shifted in order to detect a value as close as possible to the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu at the detection timing Tg1 in Figure 36 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period 81c, and calculates the adjustment amount Ds required for that adjustment amount Dp.
- the adjustment amount Dp is the U-phase
- the adjustment amount Ds i.e., the adjustment amount Dsu, is the current detection time Tid.
- the voltage command adjuster 39 outputs an adjustment voltage command sgca adjusted based on one adjustment target phase Dp and one adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determiner 36, and the PWM signal generator 33 generates a pulse-shifted on/off signal sg2 based on the adjustment voltage command sgca.
- the adjustment amount determiner 36 sets the adjustment target phase Dp to the U phase and the adjustment amount Ds to the current detection time Tid. Therefore, the PWM signal generator 33 generates a U-phase on/off signal Up2 by shifting the unadjusted U-phase on/off signal Up2 forward in time as indicated by arrow 54u within the cycle period of the carrier signal 51 (carrier period 81c) by the current detection time Tid.
- the reason for shifting forward in time as indicated by arrow 54u is to enable detection of the rotating machine current Im of the first-phase detection target phase Pid1 and the second-phase detection target phase Pid2 during the first half of the carrier Trmf of the carrier period 81c.
- the timing determination unit 35 receives the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36 as shown in Figure 49, and outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36 if the judgment condition described below is not met.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs to the phase current output unit 31 a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and detection timing Tg2, and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and detection target phase Pid2.
- the current values of the rotating machine current Im for two phases, i.e., the first and second phases, are known, and therefore the current value of the remaining phase, i.e., the third phase, can be calculated using Kirchhoff's law from the first and second phase rotating machine currents Im and the equivalent circuit of the rotating machine 2.
- the calculation of the current value of the third phase rotating machine current Im is performed by the phase current output unit 31.
- peaks of the rotating machine current Im of two phases can be detected during the period of the carrier cycle Tc, i.e., a predetermined period, which is the first current detection period Sd1 in one phase and the second current detection period Sd2 in the other phase.
- This predetermined period of the carrier cycle Tc i.e., the predetermined period, is carrier periods 81a, 81b, and 81c.
- carrier periods 81a, 81b, and 81c which are the period of the predetermined carrier cycle Tc, a negative peak in the rotating machine current Im of one phase can be detected on the peak Pp side of the starting end of the carrier cycle Tc, and a positive peak in the rotating machine current Im of the other phase can be detected on the peak Pp side of the ending end of the carrier cycle Tc.
- a negative peak in the U-phase (first phase) rotating machine current Imu can be detected near the peak Pp at the beginning of the carrier cycle Tc, i.e., toward time tc10.
- a positive peak in the W-phase (third phase) rotating machine current Imw can be detected near the peak Pp at the end of the carrier cycle Tc, i.e., toward time tc12.
- V-phase (second phase) rotating machine current Imv can be detected during the carrier period 81c, which is the duration of the specified carrier cycle Tc
- a current value near the positive peak of the W-phase rotating machine current Imw i.e., a current value as close as possible to the positive peak
- the current value calculated using Kirchhoff's law is a current value as close as possible to the positive peak of the third-phase rotating machine current Im.
- the first phase of the rotating machine current Im i.e., the detection target phase Pid1
- the second phase of the rotating machine current Im i.e., the detection target phase Pid2
- the rotating machine current Imu of the first phase, U phase is detected at a value as close as possible to the negative peak
- the rotating machine current Imv of the second phase, V phase is detected at the current value when the command value of the voltage command Vv* is minimum.
- the command value of the V-phase voltage command Vv* is smaller than the command value of the U-phase voltage command Vu* and the command value of the W-phase voltage command Vw*, and the command value of the V-phase voltage command Vv* is minimum during carrier period 81c.
- the V-phase is the phase where the command value of the voltage command Vv* is minimum, i.e., the minimum voltage phase.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the second phase and minimum voltage phase and detecting the rotating machine current Im of the minimum voltage phase it is possible to detect a current close to the average value of the rotating machine current Im of the minimum voltage phase at the start (time tc10) of the carrier period 81c and the rotating machine current Im of the minimum voltage phase at the end (time tc12) of the carrier period 81c.
- the current of the remaining phase, the third phase calculated using Kirchhoff's law from the current detection value of the first phase where the negative peak of the rotating machine current Im was detected and the current detection value of the second phase and minimum voltage phase, becomes a value close to the current at the end (time tc12) of the carrier period 81c.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are three-phase components of the fundamental voltage command 119, which is a quasi-fundamental wave.
- the phase difference between the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* is 120°.
- the command period Tmc is six times the carrier period Tc.
- Each phase is a rectangular wave voltage with equal voltage amplitude. Therefore, the value of the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law corresponds to the positive peak current value at the end of the carrier period 81c (time tc12) (see FIG. 35). Therefore, the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law in the phase current output unit 31 is close to the positive peak value of the third-phase rotating machine current Im.
- carrier periods 81d, 81e, and 81f which are the period of the predetermined carrier period Tc
- a positive peak in the rotating machine current Im of one phase can be detected on the valley Pv side of the starting end of the carrier period Tc
- a negative peak in the rotating machine current Im of the other phase can be detected on the valley Pv side of the ending end of the carrier period Tc. It is during carrier period 81f in Figure 28 that a negative peak in the rotating machine current Imu of the U phase can be detected.
- carrier period 81c shown in FIG.
- a negative peak in the U-phase (first phase) rotor current Imu can be detected near the valley Pv of the end of carrier period Tc, i.e., toward time tc10.
- a positive peak in the V-phase (third phase) rotor current Imv can be detected near the valley Pv of the beginning of carrier period Tc, i.e., toward time tc8.
- a current value near the positive peak of the V-phase rotor current Imv i.e., a current value as close as possible to the positive peak
- the current value calculated using Kirchhoff's law is a current value as close as possible to the positive peak of the third-phase rotor current Im.
- the first phase of the rotating machine current Im i.e., the detection target phase Pid1
- the second phase of the rotating machine current Im i.e., the detection target phase Pid2
- the rotating machine current Imu of the first phase, U phase is detected at a value as close as possible to the negative peak
- the rotating machine current Imw of the second phase, W phase is detected at the current value when the command value of the voltage command Vw* is maximum.
- the command value of the W-phase voltage command Vw* is greater than the command value of the U-phase voltage command Vu* and the command value of the V-phase voltage command Vv*, and the command value of the W-phase voltage command Vw* is maximum during this carrier period 81f.
- the W phase is the phase for which the command value of the voltage command Vw* is maximum, i.e., the maximum voltage phase.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the second phase and maximum voltage phase and detecting the rotating machine current Im of the maximum voltage phase it is possible to detect a current close to the average value of the rotating machine current Im of the maximum voltage phase at the start (time tc8) of carrier period 81f and the rotating machine current Im of the maximum voltage phase at the end (time tc10) of carrier period 81f.
- the current of the remaining phase, the third phase calculated using Kirchhoff's law from the current detection value of the first phase where the negative peak of the rotating machine current Im was detected and the current detection value of the second phase and maximum voltage phase, becomes a value close to the current at the start (time tc8) of carrier period 81f.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are three-phase components of the fundamental voltage command 119, which is a quasi-fundamental wave.
- the phase difference between the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* is 120°.
- the command period Tmc is six times the carrier period Tc.
- Each phase is a rectangular wave voltage with equal voltage amplitude. Therefore, the value of the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law corresponds to the positive peak current value at the start of the carrier period 81c (time tc8) (see FIG. 28). Therefore, the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law in the phase current output unit 31 is close to the positive peak value of the third-phase rotating machine current Im.
- timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2.
- the cycle end of the carrier signal 51 forms a peak Pp
- the cycle end of the carrier signal 51 forms a valley Pv.
- the timing determination unit 35 calculates a non-zero voltage vector application half time T3, which is half the non-zero voltage vector application time T1, during the carrier cycle Tc during which the rotating machine current Im of the adjustment target phase Dp is detected when a pulse shift is performed based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the adjustment target phase Dp is the U phase
- the adjustment amount Ds of the U phase i.e., the adjustment amount Dsu
- the detection target phase Pid1 is the U phase
- the phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2 is the V phase, which is the minimum voltage phase.
- the non-zero voltage vector application time of the first half of the carrier Trmf after the pulse shift is the first non-zero voltage vector application time T1f
- the non-zero voltage vector application time of the second half of the carrier Trms is the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the first non-zero voltage vector application time T1f is the time from time t1 to time t4, and the second non-zero voltage vector application time T1s is the time from time t5 to time t7.
- the non-zero voltage vector application time T1 is the sum of the first non-zero voltage vector application time T1f and the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the non-zero voltage vector application time T1 is expressed using the non-zero voltage vector application half time T2 of the first half of the carrier Trmf before the shift and the non-zero voltage vector application half time T2 of the second half of the carrier Trms before the shift, it can be expressed as equation (1).
- the waveforms of the on/off signals Up2, Vp2, and Wp2 are symmetrical before and after the time at the midpoint of the carrier period Tc, i.e., the time of the valley Pv, so the non-zero voltage vector application half time T2 of the first half of the carrier Trmf before the shift and the non-zero voltage vector application half time T2 of the second half of the carrier Trms before the shift are equal.
- the non-zero voltage vector application half time T3 after the shift is expressed as equation (2).
- the adjustment amount Dsu is the current detection time Tid
- the non-zero voltage vector application half time T3 after the shift is expressed as equation (3).
- T1 Dsu+T2 ⁇ 2...(1)
- T3 Tid/2+T2...(3)
- the detection timing Tu for detecting a negative peak in the rotating machine current Imu of the U-phase is set to the first carrier first half Trmf.
- the U-phase is the point in time when the upper arm on/off signal sg2 first transitions from an off level to an on level.
- the reference point Prf is the point in time t1 when the U-phase upper arm on/off signal Up2 transitions from an off level to an on level.
- the timing determiner 35 determines that the V-phase, which is the minimum voltage phase, is detectable if the first non-zero voltage vector application time T1f, which begins at the reference point Prf and ends with the V-phase, which is the minimum voltage phase, is equal to or longer than the non-zero voltage vector application half time T3, and if the current detection time Tid for detecting the V-phase, which is the minimum voltage phase, can be secured after the non-zero voltage vector application half time T3 has elapsed. That is, the determination condition (first determination condition) when the cycle end of the carrier signal 51 is the peak Pp is that the formula (4) is satisfied. T3+Tid ⁇ T1f...(4)
- the detection timing Tv of the V-phase which is the minimum voltage phase, is set to the period when equation (4) holds, that is, the period from time t3 after the current detection time Tid has elapsed until time t4.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotor current Im of the detection target phase Pid2 different from the detection target phase Pid1, i.e., the rotor current Imv of the V-phase different from the U-phase is set to the time when the current detection time Tid has elapsed from time t3.
- the timing determination unit 35 calculates the period centers of the non-zero voltage vector 123 in each of the first half (carrier first half Trmf) and second half (carrier second half Trms) of the carrier period Tc of the carrier signal 51, i.e., the period center Taf of the first non-zero voltage vector application time T1f and the period center Tas of the second non-zero voltage vector application time T1s. This can be explained as follows using the first voltage unit interval Tru1 and the second voltage unit interval Tru2.
- the timing determination unit 35 calculates the first interval center Tn1 and the second interval center Tn2, which are the centers of the intervals in which the non-zero voltage vector 123 (non-zero switching command) is output in each of the first voltage unit interval Tru1 and the second voltage unit interval Tru2 in one cycle period of the carrier signal 51.
- the first half of the carrier Trmf is the first voltage unit interval Tru1 or the second voltage unit interval Tru2
- the second half of the carrier Trms is a voltage unit interval Tru different from the first half of the carrier Trmf.
- the first half of the carrier Trmf is the first voltage unit interval Tru1
- the second half of the carrier Trms is the second voltage unit interval Tru2
- the second half of the carrier Trms is the first voltage unit interval Tru1.
- the cycle end of the carrier signal 51 shown in FIG. 36 is a peak Pp
- the first half of the carrier Trmf is the first voltage unit interval Tru1
- the second half of the carrier Trms is the second voltage unit interval Tru2.
- the cycle end of the carrier signal 51 shown in FIG. 29 is a valley Pv
- the first half of the carrier Trmf is the second voltage unit interval Tru2
- the second half of the carrier Trms is the first voltage unit interval Tru1.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 is set later in time than the period center Taf of the carrier first half Trmf of the carrier period 81c.
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid2 to be the minimum voltage phase, which is the phase in which the command value of the basic voltage command 119 is minimum in the carrier first half Trmf, and is another detection target phase, later in time than the period center Taf of the carrier first half Trmf in the period of the carrier cycle Tc of the carrier signal 51 (carrier period 81c) that detects the negative peak of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1.
- the minimum voltage phase which is the phase in which the command value of the basic voltage command 119 is minimum in the carrier first half Trmf
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid2 to be the minimum voltage phase, which is the phase in which the command value of the basic voltage command 119 is minimum in the carrier first half Trmf, and is another detection target phase,
- the cycle end of the carrier signal 51 is a peak Pp
- the period center Taf of the carrier first half Trmf is the first period center Tn1 of the first voltage unit interval Tru1
- the period center Tas of the carrier second half Trms is the second period center Tn2 of the second voltage unit interval Tru2.
- the timing determination unit 35 determines a detection target phase Pid2 different from the detection target phase Pid1 and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs this information to the phase current output unit 31 along with the previously determined detection target phase Pid1 and the detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 3 uses the detection target phase Pid1 alone or both the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2 as the detection target phase Pid.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 3 uses the detection timing Tg1 alone or both the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2 as the detection target phase Tg. Therefore, when the first determination condition of equation (4) is met, the timing determination unit 35 outputs a detection timing signal sgs containing information on the detection timings Tg1 and Tg2, and a detection target phase signal sgp containing information on the detection target phases Pid1 and Pid2, to the phase current output unit 31.
- the timing determiner 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, when the first determination condition of Equation (4) is satisfied.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, which is the minimum voltage phase, is determined to be detectable if the first non-zero voltage vector application time T1f is equal to half the non-zero voltage vector application time T3 + time t and the current detection time Tid for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, which is the minimum voltage phase, can be secured. That is, the determination condition (second determination condition) when the cycle end of the carrier signal 51 is the peak Pp is that the formula (5) is satisfied. T3+t+Tid ⁇ T1f...(5)
- the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36.
- the adjustment amount determination unit 36 receives the reset signal sgnt as shown in FIG. 49.
- the adjustment amount determination unit 36 selects the adjustment target phase Dp and recalculates the adjustment amount Ds.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2.
- the timing determination unit 35 calculates a non-zero voltage vector application half time T3, which is half the non-zero voltage vector application time T1 during the carrier period Tc for detecting the rotating machine current Im of the adjustment target phase Dp when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determiner 35 determines a detection target phase Pid2 different from the detection target phase Pid1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, based on the non-zero voltage vector application half time T3, and outputs information on the detection target phase Pid2 and the detection timing Tg2 together with the previously determined detection target phase Pid1 and the detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1 to the phase current output unit 31.
- the second phase detection determination process also determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform pulse shifting of the on/off signal sg2 when the cycle end of the carrier signal 51 is at the valley Pv.
- the carrier period 81f in Figure 28 corresponds to the carrier period 81c shown in Figures 35 and 36.
- the detection timing Tg1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im of each phase is set to the second half Trms of the carrier.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the maximum voltage phase is set to immediately before the start of the zero voltage vector period Z1, it is easy to understand if the end point of the non-zero voltage vector application half time T3 when the cycle end of the carrier signal 51 is the valley Pv is set to the end point of the current detection voltage vector period Q1, which includes Tg1 for detecting the negative peak. Furthermore, when the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the maximum voltage phase is set to immediately before the start of the zero voltage vector period Z1, the third determination condition can be set to equation (4).
- the timing determiner 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, i.e., the other phase different from the detection target phase Pid1, based on the third determination condition of Equation (6).
- the following fourth determination condition may also be used for the determination.
- the detection timing Tg2 may be determined based on the detection timing Tg1 of the detection target phase Pid1, at which the negative peak is detected.
- the on-off signal Up2 when the detection target phase Pid1 is the U phase is considered to be reversed in time from FIG. 36 .
- the timing determination unit 35 When the cycle end of the carrier signal 51 is at a valley Pv, the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36 if the third judgment condition of equation (6) or the fourth judgment condition of equation (7) is not satisfied. Upon receiving the reset signal sgnt, the adjustment amount determination unit 36 selects the adjustment target phase Dp and re-calculates the adjustment amount Ds.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs to the phase current output unit 31 a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2, and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2.
- the timing determination unit 35 calculates a non-zero voltage vector application half time T3, which is half the non-zero voltage vector application time T1 during the carrier period Tc for detecting the rotating machine current Im of the adjustment target phase Dp, when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determiner 35 determines a detection target phase Pid2 different from the detection target phase Pid1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, based on the non-zero voltage vector application half time T3, and outputs information on the detection target phase Pid2 and the detection timing Tg2 together with the previously determined detection target phase Pid1 and the detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1 to the phase current output unit 31.
- the timing determiner 35 outputs a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2 and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2 to the phase current output unit 31 (current detection information output step). If the third determination condition of Equation (6) or the fourth determination condition of Equation (7) is not satisfied, the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform pulse shifts of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds output again from the adjustment amount determination unit 36 (second phase detection determination step).
- This second phase detection determination step is performed a predetermined number of times until the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 becomes detectable, and if it becomes detectable, the timing determination unit 35 performs the current detection information output step.
- the second phase detection determination process also determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected.
- the timing determination unit 35 performs the same processing as for the U-phase, determining the detection timing Tg2 for detecting the W-phase rotating machine current Imw, which is the minimum voltage phase in the carrier period 81a in FIG. 35, and the detection timing Tg2 for detecting the U-phase rotating machine current Imu, which is the minimum voltage phase in the carrier period 81b in FIG. 35.
- the timing determination unit 35 only needs to determine the detection timing Tg1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im of each phase and the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the minimum voltage phase or the maximum voltage phase.
- the detection timing Tg1 for detecting the negative peak of the rotating machine current Im of each phase and the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the minimum voltage phase or the maximum voltage phase i.e., during periods of the carrier cycle Tc other than the specified carrier cycle Tc, the rotating machine current Im of any phase may be detected at any detection timing Tg.
- the rotating machine current Im of any phase may be detected at any detection timing Tg.
- the U-phase and V-phase rotating machine current Im may each be detected at any detection timing Tg, and the U-phase and W-phase rotating machine current Im may each be detected at any detection timing Tg.
- the positive peak of the rotating machine current Im of the remaining phase i.e., the third phase
- the positive peak of the rotating machine current Im of the remaining phase can be calculated with high accuracy using Kirchhoff's law from the rotating machine current Im of two phases, the first and second phases, detected at detection times Tg1 and Tg2 during the carrier period (carrier periods 81a, 81b, 81c, carrier periods 81d, 81e, 81f), which is a predetermined cycle period.
- the negative peak of the rotating machine current Im of the first phase can be detected with high accuracy, as in embodiment 1.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 3 can obtain the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases with high accuracy, and can measure the inductance Lm of the rotating machine 2 with high accuracy using the three-phase current Iuvw output by detecting or calculating the rotating machine current Im. Furthermore, the inductance measuring device 1 of embodiment 3 can accurately obtain the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases, even when the detection timings Tg1 and Tg2 for detecting the rotating machine current Im can be set only to the first half of the carrier Trmf or only to the second half of the carrier Trms.
- the power conversion unit 3 is a three-phase inverter, and the command period Tmc is set to six times the carrier period Tc.
- the command period Tmc may be set to mn times the carrier period Tc.
- n is a natural number.
- the number of phases of AC power supplied by the power conversion unit 3 to the inductive load (rotating machine 2) is m
- n is a natural number
- the command period Tmc of the basic voltage command 119 is set to mn times the period (carrier period Tc) of the carrier signal 51, and when the period end of the carrier signal 51 forms a peak Pp, the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the setting of the current detection timing of the second phase, and the control unit 4 outputs to the power conversion unit 3 a detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the first phase (detection timing Tg1) and another detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the second phase (detection timing Tg2).
- the current detection timing (detection timing Tg1) of the first phase is a current detection timing for detecting the current (rotating machine current Im) of the second special phase 126 in the first half (first carrier Trmf) of a period (carrier periods 81a, 81b, 81c) of a predetermined cycle period, that is, a carrier cycle Tc, and is determined to be set immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed since the detected on/off signal vector 121 of the first phase is output to the power conversion unit 3.
- the second phase is determined as a detection target phase different from the first phase, that is, a phase (minimum voltage phase) in which the command value of the basic voltage command 119 is minimum in the first half (first carrier Trmf) of the predetermined cycle period (carrier periods 81a, 81b, 81c) after the center Taf of the period in which the non-zero voltage vector 123 is output in the first half (first carrier Trmf) of the predetermined cycle period (carrier periods 81a, 81b, 81c).
- a phase (minimum voltage phase) in which the command value of the basic voltage command 119 is minimum in the first half (first carrier Trmf) of the predetermined cycle period (carrier periods 81a, 81b, 81c) after the center Taf of the period in which the non-zero voltage vector 123 is output in the first half (first carrier Trmf) of the predetermined cycle period (carrier periods 81a, 81b, 81c).
- the second-phase current detection timing is the current detection timing for detecting the DC current (DC bus current Idc) reflecting the current (rotating machine current Im) of the other detection target phase (minimum voltage phase) of the rotating machine 2 while another detected on/off signal vector 121, which is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the current (rotating machine current Im) flowing through the other detection target phase (minimum voltage phase) is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5, is output to the power conversion unit 3.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 3 can accurately detect the negative peak current of the first phase when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, even when the rotating machine current Im is detected using the single-shunt current detection method, and can accurately calculate the positive peak current of a third phase, different from the first and second phases.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 3, which detects the rotating machine current Im close to the negative peak current of the first phase and the rotating machine current Im of the second phase, which is the minimum voltage phase, when the cycle end of the carrier signal 51 is peak Pp, and calculates to obtain the rotating machine current Im close to the positive peak current of a third phase, different from the first and second phases, can be expressed as follows using the sign reversal timing Tsr and voltage unit interval Tru described in embodiment 1.
- the number of phases of AC power supplied to the inductive load (rotating machine 2) by the power conversion unit 3 is m
- n is a natural number
- the period of the voltage command is set to mn times the period of the carrier signal
- the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the second phase.
- the timing determination unit 35 determines, with the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) as the sign determination target, when the timing of the start end of the first voltage unit interval Tru1 coincides with the sign reversal timing Tsr, the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined as the detection target phase Pid1 of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the first phase.
- the timing determination unit 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid1, i.e., the first phase current detection timing (detection timing Tg1), in the first voltage unit interval Tru1, based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51, to immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed, during which the current of the detection target phase Pid1 is reflected in the DC current (DC bus current Idc) after the switching command (on/off signal sg2) changes from a zero switching command (zero voltage vector 122) to a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123).
- the timing determiner 35 determines the phase (minimum voltage phase) of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) where the command value of the voltage command sgc is minimum in the first voltage unit interval Tru1, temporally after the first interval center Tn1, which is the middle of the interval in which the non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) is output in the first voltage unit interval Tru1, as the other phase Pid2 to be detected of the phase currents Iu, Iv, and Iw, i.e., the second phase.
- the timing determiner 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the other phase Pid2 to be detected, i.e., the current detection timing (detection timing Tg2) of the second phase, to the timing temporally after the first interval center Tn1 when the other phase Pid2 to be detected is reflected in the DC current (DC bus current Idc).
- the inductance measurement device 1 of embodiment 3 can detect the negative peak current of the first phase with high accuracy when measuring the inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2) by applying an AC voltage (three-phase voltage Vuvw), and can calculate the positive peak current of the third phase, which is different from the first and second phases, with high accuracy.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 3 is configured as follows when the cycle end of the carrier signal 51 is a valley Pv.
- the number of phases of the AC power supplied by the power conversion unit 3 to the inductive load (rotating machine 2) is m
- n is a natural number
- the command period Tmc of the basic voltage command 119 is set to mn times the period (carrier period Tc) of the carrier signal 51
- the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the setting of the current detection timing of the second phase
- the control unit 4 outputs to the power conversion unit 3 a detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the first phase (detection timing Tg1) and another detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the second phase (detection timing Tg2).
- the first phase current detection timing (detection timing Tg1) is a current detection timing for detecting the current (rotating machine current Im) of the second special phase 126 in the second half (carrier second half Trms) of the carrier period Tc, which is a predetermined cycle period, and is set to the end of the predetermined cycle period (carrier periods 81d, 81e, 81f) or just before the detected on/off signal vector 121 including the first phase current detection timing (detection timing Tg1) is changed to the zero voltage vector 122.
- the second phase is determined as another phase to be detected that is different from the first phase and is located earlier in time than the center Tas of the period in which the non-zero voltage vector 123 is output in the second half (second half Trms of the carrier) of a predetermined cycle period (carrier period 81d, 81e, 81f), and is the phase (maximum voltage phase) in which the command value of the basic voltage command 119 is maximum in the second half (second half Trms of the carrier) of the predetermined cycle period (carrier period 81d, 81e, 81f).
- the second phase current detection timing is the current detection timing for detecting the DC current (DC bus current Idc) reflecting the current (rotating machine current Im) of the other detection target phase (maximum voltage phase) of the rotating machine 2 while another detected on/off signal vector 121, which is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the current (rotating machine current Im) flowing through the other detection target phase (maximum voltage phase) is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5, is output to the power conversion unit 3.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 3 can accurately detect the negative peak current of the first phase when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, even when the rotating machine current Im is detected using the single-shunt current detection method, and can accurately calculate the positive peak current of a third phase, different from the first and second phases.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 3, which detects the rotating machine current Im close to the negative peak current of the first phase and the rotating machine current Im of the second phase, which is the maximum voltage phase, when the cycle end of the carrier signal 51 is the valley Pv, and calculates to obtain the rotating machine current Im close to the positive peak current of a third phase, different from the first and second phases, can be expressed as follows using the sign reversal timing Tsr and voltage unit interval Tru described in embodiment 1.
- the number of phases of AC power supplied to the inductive load (rotating machine 2) by the power conversion unit 3 is m
- n is a natural number
- the period of the voltage command is set to mn times the period of the carrier signal
- the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the second phase.
- the timing determination unit 35 determines, with the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) as the sign determination target, when the timing of the end end of the first voltage unit interval Tru1 coincides with the sign reversal timing Tsr, the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined as the detection target phase Pid1 of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the first phase.
- the timing determiner 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid1 in the first voltage unit interval Tru1, i.e., the first-phase current detection timing (detection timing Tg1), to immediately before the switching command (on/off signal sg2) is changed from a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) to a zero switching command (zero voltage vector 122) or to the end of the first voltage unit interval Tru1, based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51.
- the timing determiner 35 determines the phase (maximum voltage phase) of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) in which the command value of the voltage command sgc is maximum in the first voltage unit interval Tru1, as the other detection target phase Pid2 of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the second phase, before the first interval center Tn1, which is the middle of the interval in which the non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) is output in the first voltage unit interval Tru1.
- FIG. 37 is a diagram showing an example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in an inductance measurement device according to embodiment 4, and FIG. 38 is a diagram showing an example of current detection timing during the first carrier period of FIG. 37.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg1 so that the negative peak of the rotating machine current Im of each phase can be detected, and the positive peak of the rotating machine current Im of each phase is calculated with high accuracy according to Kirchhoff's law.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tg1 so that the positive peak of the rotating machine current Im of each phase can be detected, and the negative peak of the rotating machine current Im of each phase is calculated with high accuracy according to Kirchhoff's law. Differences from the inductance measurement device 1 of embodiment 3 will be mainly described.
- the same components as those described in embodiments 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- Figure 37 is the same as Figure 26 and shows an example of a carrier signal 51 whose starting point in the carrier period Tc is a peak Pp, voltage commands Vu*, Vv*, Vw*, and the rotating machine current Im, which is the phase current of the three phases of the rotating machine 2.
- FIG. 38 shows an example of carrier signal 51, whose starting point in the carrier cycle Tc period is peak Pp, voltage commands Vu*, Vv*, Vw*, and on/off signals Up2, Vp2, Wp2 output to power conversion unit 3.
- carrier period 81a, carrier period 81b, and carrier period 81c are the first carrier period, second carrier period, and third carrier period in FIG. 37, respectively.
- the timing determination unit 35 utilizes the fact that there is a 90° phase difference between the high-frequency voltage or high-frequency voltage command that generates the fundamental wave rotating machine current Im in the rotating machine 2 and the rotating machine current Im, and determines that the positive peak of the rotating machine current Im of a certain phase (the target phase, the first phase Pid1) appears at a timing 90° behind the time (timing) at which the positive peak of the high-frequency voltage or high-frequency voltage command of that phase appears, and determines the detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the target phase so that a current value as close as possible to the positive peak of the rotating machine current Im of the target phase can be detected.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be adjusted, i.e., the adjustment target phase Dp, for which adjustment processing such as shifting is required to detect the rotating machine current Im of the phase for which the positive peak is detected, at the detection timing Tg1 for detecting the positive peak of the rotating machine current Im of each phase determined by the timing determination unit 35, and calculates the adjustment amount Ds required for the adjustment target phase Dp.
- the carrier periods 81a, 81b, 81c are predetermined cycle periods during which the first current detection period Sd1 and the second current detection period Sd2 are simultaneously realized, i.e., predetermined cycle periods during which the positive peak of the rotating machine current Im of one phase and the negative peak of the rotating machine current Im of the other phase can be detected.
- the voltage command calculation unit 32 outputs the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, as rectangular wave voltages with a phase difference of 120° between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- command period Tmc which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is six times the carrier period Tc.
- the rotating machine current period Tmi is also six times the carrier period Tc, like the command period Tmc.
- the timing determination unit 35 determines that the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu appears at time tc4, 90° behind time tc1. To detect a value as close as possible to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu that appears at time tc4, the timing determination unit 35 determines that the U-phase is one of the phases for detecting current during the carrier period Tc immediately before time tc4, i.e., the carrier period 81a, i.e., the detection target phase Pid1.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tu as the detection timing Tg1 so that a value as close as possible to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu can be detected during the carrier period 81a immediately before time tc4.
- the detection timing Tg1 is set to the second half Trms of the carrier.
- Figure 38 is an enlarged view of the period of the carrier cycle Tc immediately before time tc4 in Figure 37, i.e., carrier period 81a.
- the detection timing Tu of the U-phase rotating machine current Imu in carrier period 81a is, for example, a timing that precedes time t8 in Figure 38 by time T4.
- time T4 is the time set as the adjustment amount Dsu (the time from time t7 to time t8) minus the current detection time Tid.
- Figure 38 is an explanatory diagram of a peak-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 90u1 before shifting and command waveform 90u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 90v.
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 90w.
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 91u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 91v.
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 91w.
- command waveform 90u2 the command value in the first half of the carrier Trmf is smaller than before the shift, and the command value in the second half of the carrier Trms is larger than before the shift.
- the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t2 to time t8.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t1 to time t7, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t4 to time t5.
- the period from time t4 to time t5 is a zero voltage vector period Z1 in which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on”, “on”, and “on”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time tc2 to time t1 is a zero voltage vector period Z2f in which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off”, “off”, and “off”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t8 to time tc4 is a zero voltage vector period Z2s in which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "off”, “off”, and “off”, and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the zero voltage vector 122.
- the period from time t7 to time t8 is a non-zero voltage vector period during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “off,” and “off,” and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the non-zero voltage vector 123, and is also a current detection voltage vector period Q1 during which the detected on-off signal vector 121 for the U-phase (detection target phase Pid1) is output.
- the detected on-off signal vector 121 for detecting the U-phase rotating machine current Imu is output.
- the periods from time t2 to time t4 and the periods from time t5 to time t6 are non-zero voltage vector periods during which the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 are "on,” “on,” and “off,” and the set of elements of the on-off signal sg2 becomes the non-zero voltage vector 123, and are also current detection voltage vector periods Q2f and Q2s during which the detected on-off signal vector 121 for the W-phase (detection target phase Pid2) is output.
- a detection on/off signal vector 121 is output to detect the W-phase rotating machine current Imw.
- the current detection voltage vector period Q2f is the current detection voltage vector period in the first half of the carrier Trmf
- the current detection voltage vector period Q2s is the current detection voltage vector period in the second half of the carrier Trms.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the phase to be adjusted, i.e., the phase Dp to be adjusted, that must be shifted in order to detect a value as close as possible to the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu at the detection timing Tg1 in Figure 38 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period 81a, and calculates the adjustment amount Ds required for that adjustment amount Dp.
- the adjustment amount Dp is the U-phase
- the adjustment amount Ds i.e., the adjustment amount Dsu
- the adjustment amount Dsu is the sum of the current detection time Tid and time T4.
- the adjustment amount Dsu is the time determined by Tid + T4.
- the reason for shifting backward in time as indicated by arrow 54u is to enable detection of the rotating machine current Im of the first-phase detection target phase Pid1 and the second-phase detection target phase Pid2 during the latter half of the carrier Trms of the carrier period 81a.
- the timing determination unit 35 receives the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36 as shown in Figure 49, and outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36 if the judgment condition described below is not met.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs a detection timing signal sgs containing information on the detection timings Tg1 and Tg2 and a detection target phase signal sgp containing information on the detection target phases Pid1 and Pid2 to the phase current output unit 31. If the second-phase rotating machine current Im is detectable, the current values of the rotating machine current Im of two phases, i.e., the first and second phases, are known.
- the current value of the rotating machine current Im of the remaining phase i.e., the third phase
- the current value of the rotating machine current Im of the remaining phase can be calculated using Kirchhoff's law from the rotating machine currents Im of the first and second phases and the equivalent circuit of the rotating machine 2.
- the calculation of the current value of the third phase rotating machine current Im is performed by the phase current output unit 31.
- the first phase of the rotating machine current Im i.e., the detection target phase Pid1
- the second phase of the rotating machine current Im to be detected i.e., the detection target phase Pid2
- the rotating machine current Imu of the first phase, U phase is detected at a value as close as possible to the positive peak
- the rotating machine current Imw of the second phase, W phase is detected at the current value when the command value of the voltage command Vw* is minimum.
- the command value of the W-phase voltage command Vw* is smaller than the command value of the U-phase voltage command Vu* and the command value of the V-phase voltage command Vv*, and the command value of the W-phase voltage command Vw* is minimum during carrier period 81a.
- the W phase is the phase for which the command value of the voltage command Vw* is minimum, i.e., the minimum voltage phase.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the second phase and minimum voltage phase and detecting the rotating machine current Im of the minimum voltage phase it is possible to detect a current close to the average value of the rotating machine current Im of the minimum voltage phase at the start (time tc2) of the carrier period 81a and the rotating machine current Im of the minimum voltage phase at the end (time tc4) of the carrier period 81a as the rotating machine current Im of the minimum voltage phase.
- the current of the remaining phase, the third phase calculated using Kirchhoff's law from the current detection value of the first phase where the positive peak of the rotating machine current Im was detected and the current detection value of the second phase and minimum voltage phase, becomes a value close to the current at the start (time tc2) of the carrier period 81a.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are three-phase components of the fundamental voltage command 119, which is a quasi-fundamental wave.
- the phase difference between the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* is 120°.
- the command period Tmc is six times the carrier period Tc.
- Each phase is a rectangular wave voltage with equal voltage amplitude.
- the value of the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law corresponds to the negative peak current value at the start of the carrier period 81a (time tc2) (see FIG. 37). Therefore, the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law in the phase current output unit 31 is close to the negative peak value of the third-phase rotating machine current Im.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2.
- the timing determination unit 35 calculates a non-zero voltage vector application half time T3, which is half the non-zero voltage vector application time T1 during the carrier cycle Tc for detecting the rotating machine current Im of the adjustment target phase Dp when a pulse shift is performed based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the adjustment target phase Dp is the U phase
- the adjustment amount Ds of the U phase i.e., the adjustment amount Dsu
- the detection target phase Pid1 is the U phase
- the phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2 is the W phase, which is the minimum voltage phase.
- the non-zero voltage vector application time T1 after the shift is the sum of the first non-zero voltage vector application time T1f and the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the non-zero voltage vector application half time T3 after the shift is half the non-zero voltage vector application time T1.
- the non-zero voltage vector application half time T2 before the shift is half the non-zero voltage vector application time before the shift.
- the non-zero voltage vector application time T1, non-zero voltage vector application half time T2, and non-zero voltage vector application half time T3 are as follows.
- the first non-zero voltage vector application time T1f is the time from time t1 to time t4
- the second non-zero voltage vector application time T1s is the time from time t5 to time t8.
- the non-zero voltage vector application time T1 is the total of the first non-zero voltage vector application time T1f and the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the non-zero voltage vector application half time T2 of the first half of the carrier Trmf before the shift and the non-zero voltage vector application half time T2 of the second half of the carrier Trms are equal.
- the non-zero voltage vector application half time T2 of the first half of the carrier Trms is the time from time t1 to time t4, and the non-zero voltage vector application half time T2 of the second half of the carrier Trms is the time from time t5 to time t7.
- the non-zero voltage vector application half time T3 is from time t6 to time t8. Note that the non-zero voltage vector application half time T3 is calculated to determine whether the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 can be detected, and is therefore listed in the carrier second half Trms in Figure 38.
- the end of the non-zero voltage vector application half time T3 is time t8, the same as the end of the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 is shown as an example of a timing that is time T4 back from time t6. Therefore, the time from time t5 to time t6 is set to the time Ta + T4, that is, the sum of time Ta and time T4.
- the non-zero voltage vector application time T1 can be expressed by equation (1).
- Dsu Tid + T4, and substituting this into equation (1) results in equation (8).
- the non-zero voltage vector application half time T3 is given by equation (9).
- T1 Tid+T4+T2 ⁇ 2...(8)
- the detection timing Tu for detecting the positive peak of the rotating machine current Imu of the U-phase is set to the second half of the carrier Trms.
- the V-phase is the point at which the upper arm on/off signal sg2 first transitions from the off level to the on level.
- the point in time t1 when the V-phase upper arm on/off signal Vp2 transitions from the off level to the on level is set as the reference point Prf.
- the timing determination unit 35 determines that the W-phase, which is the minimum voltage phase, is detectable if the current detection time Tid for detecting the W-phase, which is the minimum voltage phase, can be secured within a time period from the reference point Prf that is less than the non-zero voltage vector application half time T3, i.e., within the range less than the sum of the current detection voltage vector period Q2f and the current detection voltage vector period Q2s (fifth determination condition).
- time T4 has been added. This time T4 corresponds to the margin of the current detection time Tid for detecting the rotating machine current Im. In embodiment 4, as in embodiment 3, time T4 may be 0 (zero).
- the detection timing Tu of the U-phase rotating machine current Imu i.e., detection timing Tg1
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tw of the W-phase rotating machine current Imw, which is the minimum voltage phase, i.e., detection timing Tg2, to a time T4 before time t6. Note that the time from time t5 to detection timing Tg2 is equal to or longer than the current detection time Tid.
- the timing determination unit 35 calculates the centers of the non-zero voltage vectors 123 in the first half (carrier first half Trmf) and second half (carrier second half Trms) of the carrier period Tc of the carrier signal 51, i.e., the center Taf of the first non-zero voltage vector application time T1f and the center Tas of the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 is set earlier in time than the center Tas of the carrier second half Trms of the carrier period 81a.
- the timing determination unit 35 determines the detection target phase Pid2 to be the minimum voltage phase, which is the phase where the command value of the basic voltage command 119 is minimum during the carrier second half Trms in the carrier period Tc (carrier period 81a) of the carrier signal 51, and which detects the positive peak of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1, and is also another detection target phase.
- the timing determination unit 35 determines a detection target phase Pid2 different from the detection target phase Pid1 and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs this information to the phase current output unit 31 along with the previously determined detection target phase Pid1 and the detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 uses the detection target phase Pid1 alone or both the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2 as the detection target phase Pid. Furthermore, the inductance measurement device 1 of embodiment 4 uses the detection timing Tg1 alone or both the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2 as the detection target phase Tg.
- the timing determination unit 35 outputs a detection timing signal sgs containing information on the detection timings Tg1 and Tg2, and a detection target phase signal sgp containing information on the detection target phases Pid1 and Pid2, to the phase current output unit 31.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, when the fifth judgment condition is met. However, the determination may also be made based on the sixth judgment condition shown below. The determination may also be based on the detection timing Tg1 of the detection target phase Pid1, which detects the positive peak instead of the reference point Prf.
- the detection timing Tg1 of the phase to be detected i.e., the detection target phase Pid1 which detects the positive peak of the rotating machine current Im
- the detection timing Tg2 of detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 should be within a range of less than half the time T3 of non-zero voltage vector application from the reference point Prf minus time t, i.e., less than the sum of the current detection voltage vector period Q2f and the current detection voltage vector period Q2s minus time t, and it is sufficient that the current detection time Tid for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 (W phase), which is the minimum voltage phase, can be secured.
- the timing determination unit 35 determines that the W-phase rotating machine current Imw, which is the minimum voltage phase, can be detected if the current detection time Tid for detecting the W-phase rotating machine current Imw, which is the minimum voltage phase, can be secured within a time period from the reference point Prf that is equal to or less than the non-zero voltage vector application half time T3 minus time t, i.e., the sum of the current detection voltage vector period Q2f and the current detection voltage vector period Q2s minus time t (sixth determination condition).
- time T4 has been added. This time T4 corresponds to the margin of the current detection time Tid for detecting the rotating machine current Im. In embodiment 4, as in embodiment 3, time T4 may be 0 (zero).
- the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36.
- the adjustment amount determination unit 36 receives the reset signal sgnt as shown in FIG. 49.
- the adjustment amount determination unit 36 selects the adjustment target phase Dp and calculates the adjustment amount Ds again.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs to the phase current output unit 31 a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and detection timing Tg2, and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and detection target phase Pid2.
- the timing determination unit 35 calculates a non-zero voltage vector application half time T3, which is half the non-zero voltage vector application time T1 during the carrier period Tc for detecting the rotating machine current Im of the adjustment target phase Dp when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determiner 35 determines a detection target phase Pid2 that is different from the detection target phase Pid1 for detecting the positive peak of the rotating machine current Im and that is the minimum voltage phase, and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs information on the detection target phase Pid2 and the detection timing Tg2 together with the previously determined detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1 to the phase current output unit 31.
- the timing determiner 35 outputs a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2 and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2 to the phase current output unit 31 (current detection information output step). If the fifth or sixth determination condition is not satisfied, the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform pulse shifts of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds output again from the adjustment amount determination unit 36 (second phase detection determination step).
- This second phase detection determination step is performed a predetermined number of times until the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 becomes detectable, and when it becomes detectable, the timing determination unit 35 performs the current detection information output step.
- the positive peak of the U-phase (first phase) rotating machine current Imu can be detected on the valley Pv side of the starting end of carrier period Tc, i.e., toward time tc4.
- the negative peak of the W-phase (third phase) rotating machine current Imw can be detected on the valley Pv side of the ending end of carrier period Tc, i.e., toward time tc6.
- the V-phase (second phase) rotating machine current Imv can be detected during carrier period 81e, which is the period of the specified carrier period Tc, then the current value near the negative peak of the W-phase rotating machine current Imw, i.e., the current value as close as possible to the negative peak, can be calculated using Kirchhoff's law.
- the command value of the V-phase voltage command Vv* is greater than the command value of the U-phase voltage command Vu* and the command value of the W-phase voltage command Vw*, and the command value of the V-phase voltage command Vw* is maximum during this carrier period 81e.
- the V-phase is the phase when the command value of the voltage command Vv* is maximum, i.e., the maximum voltage phase.
- the detection timing Tg1 is set to the first half of the carrier Trmf.
- the detection timing Tg2 is set to detect the rotating machine current Im of the second phase and maximum voltage phase and detecting the rotating machine current Im of the maximum voltage phase, it is possible to detect a current close to the average value of the rotating machine current Im of the maximum voltage phase at the start (time tc4) of the carrier period 81e and the rotating machine current Im of the maximum voltage phase at the end (time tc6) of the carrier period 81e.
- the current of the remaining phase, the third phase calculated using Kirchhoff's law from the detected current value of the first phase where the positive peak of the rotating machine current Im was detected and the detected current value of the second phase and maximum voltage phase, becomes a value close to the current at the end (time tc6) of the carrier period 81e.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are three-phase components of the fundamental voltage command 119, which is a quasi-fundamental wave.
- the phase difference between the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* is 120°.
- the command period Tmc is six times the carrier period Tc.
- Each phase is a rectangular wave voltage with equal voltage amplitude.
- the value of the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law corresponds to the negative peak current value at the end of the carrier period 81e (time tc6) (see FIG. 28). Therefore, the third-phase rotating machine current Im calculated using Kirchhoff's law in the phase current output unit 31 is close to the negative peak value of the third-phase rotating machine current Im.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and PWM signal generation unit 33 perform pulse shifting of the on/off signal sg2 when the cycle end of the carrier signal 51 is at a valley Pv.
- the detection timing Tu for detecting the positive peak of the rotating machine current Imu of the U phase, which is the detection target phase Pid1 is set to the first half of the carrier Trmf, and in the carrier period 81e, which is the period of a predetermined carrier cycle Tc, it is the U phase that first transitions from the on level to the off level of the upper arm on/off signal sg2.
- the point in time (time t1) when the on/off signal Up2 of the U phase upper arm transitions from the on level to the off level is defined as the reference point Prf.
- the timing determination unit 35 determines that the V-phase rotating machine current Imv, which is the maximum voltage phase, can be detected if the current detection time Tid for detecting the V-phase rotating machine current Imv, which is the maximum voltage phase, can be secured at a timing that is equal to or greater than half the time T3 of the non-zero voltage vector application from the reference point Prf (seventh determination condition).
- time T4 has been added. This time T4 corresponds to the margin of the current detection time Tid for detecting the rotating machine current Im. In embodiment 4, as in embodiment 3, time T4 may be 0 (zero).
- the timing determination unit 35 calculates the period centers of the non-zero voltage vectors 123 in the first half (carrier first half Trmf) and second half (carrier second half Trms) of the carrier period Tc of the carrier signal 51, i.e., the period center Taf of the first non-zero voltage vector application time T1f and the period center Tas of the second non-zero voltage vector application time T1s.
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 is set later in time than the period center Taf of the carrier first half Trmf of the carrier period 81e (see Figure 28).
- the timing determination unit 35 detects the positive peak of the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1, and determines the detection target phase Pid2 to be the maximum voltage phase, which is the phase in which the command value of the basic voltage command 119 is maximum in the first half of the carrier Trmf, temporally after the center Taf of the carrier first half Trmf in the period of the carrier cycle Tc of the carrier signal 51 (carrier period 81e).
- the timing determination unit 35 determines a detection target phase Pid2 different from the detection target phase Pid1 and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs this information to the phase current output unit 31 along with the previously determined detection target phase Pid1 and the detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 uses the detection target phase Pid1 alone or both the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2 as the detection target phase Pid. Furthermore, the inductance measurement device 1 of embodiment 4 uses the detection timing Tg1 alone or both the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2 as the detection target phase Tg.
- the timing determination unit 35 outputs a detection timing signal sgs containing information on the detection timings Tg1 and Tg2, and a detection target phase signal sgp containing information on the detection target phases Pid1 and Pid2, to the phase current output unit 31.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of a phase other than the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, when the seventh judgment condition is met.
- the following eighth judgment condition may also be used for the judgment.
- the timing may be determined based on the detection timing Tg1 of the detection target phase Pid1, which detects the positive peak instead of the reference point Prf.
- the detection timing Tg1 of the phase for detecting the positive peak of the rotating machine current Im i.e., the detection target phase Pid1
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 which is the maximum voltage phase
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 which is the maximum voltage phase
- the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 which is the maximum voltage phase
- the timing determination unit 35 determines that the V-phase rotating machine current Imv, which is the maximum voltage phase, can be detected if the current detection time Tid for detecting the V-phase rotating machine current Imv, which is the maximum voltage phase, can be secured within a time range from the reference point Prf that is equal to or greater than the non-zero voltage vector application half time T3 + time t (eighth determination condition).
- time T4 has been added. This time T4 corresponds to the margin of the current detection time Tid for detecting the rotating machine current Im. In embodiment 4, as in embodiment 3, time T4 may be 0 (zero).
- the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36.
- the adjustment amount determination unit 36 selects the adjustment target phase Dp and calculates the adjustment amount Ds again. Based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds output again from the adjustment amount determination unit 36, the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2.
- the timing determination unit 35 determines the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs to the phase current output unit 31 a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and detection timing Tg2, and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and detection target phase Pid2.
- the timing determination unit 35 calculates a non-zero voltage vector application half time T3, which is half the non-zero voltage vector application time T1 during the carrier period Tc for detecting the rotating machine current Im of the adjustment target phase Dp, when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform a pulse shift of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determiner 35 determines a detection target phase Pid2 that is different from the detection target phase Pid1 for detecting the positive peak of the rotating machine current Im and is the maximum voltage phase, and a detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2, and outputs information on the detection target phase Pid2 and the detection timing Tg2 together with the previously determined detection timing Tg1 for detecting the rotating machine current Im of the detection target phase Pid1 to the phase current output unit 31.
- the timing determiner 35 outputs a detection timing signal sgs including information on the detection timing Tg1 and the detection timing Tg2 and a detection target phase signal sgp including information on the detection target phase Pid1 and the detection target phase Pid2 to the phase current output unit 31 (current detection information output step). If the seventh or eighth determination condition is not satisfied, the timing determination unit 35 outputs a reset signal sgnt to the adjustment amount determination unit 36.
- the timing determination unit 35 determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected when the voltage command adjustment unit 39 and the PWM signal generation unit 33 perform pulse shifts of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds output again from the adjustment amount determination unit 36 (second phase detection determination step).
- This second phase detection determination step is performed a predetermined number of times until the rotating machine current Im of the detection target phase Pid2 becomes detectable, and when it becomes detectable, the timing determination unit 35 performs the current detection information output step.
- the second phase detection determination process also determines whether the rotating machine current Im of a second phase different from the detection target phase Pid1, i.e., the detection target phase Pid2, can be detected.
- carrier period 81a which detects the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu when the cycle end of carrier signal 51 forms a peak Pp.
- the timing determination unit 35 performs the same processing as in the U-phase case as shown in Figure 38, and determines the detection timing Tg2 for detecting the U-phase rotating machine current Imu, which is the minimum voltage phase in carrier period 81b in Figure 37, and the detection timing Tg2 for detecting the V-phase rotating machine current Imv, which is the minimum voltage phase in carrier period 81c in Figure 37.
- timing determiner 35 performs the same processing as in the case of the U phase in carrier period 81e, which detects the positive peak of U-phase rotating machine current Imu, carrier period 81f, which detects the positive peak of V-phase rotating machine current Imv, and carrier period 81d, which detects the positive peak of W-phase rotating machine current Imw.
- timing determiner 35 determines detection timing Tg2 for detecting rotating machine current Im of the V-phase, W-phase, and U-phase, which are the maximum voltage phases.
- the timing determination unit 35 only needs to determine the detection timing Tg1 for detecting the positive peak of the rotating machine current Im of each phase and the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the minimum voltage phase or the maximum voltage phase.
- the timing determination unit 35 does not specify the detection timing Tg1 for detecting the positive peak of the rotating machine current Im of each phase or the detection timing Tg2 for detecting the rotating machine current Im of the minimum voltage phase or the maximum voltage phase, i.e., during periods of the carrier cycle Tc other than the specified carrier cycle Tc, the rotating machine current Im of any phase may be detected at any detection timing Tg.
- the timing determination unit 35 may be detected at any detection timing Tg.
- the U-phase and V-phase rotating machine current Im may each be detected at any detection timing Tg, and the U-phase and W-phase rotating machine current Im may each be detected at any detection timing Tg.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 can obtain the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases with high accuracy, and can measure the inductance Lm of the rotating machine 2 with high accuracy using the three-phase current Iuvw output by detecting or calculating the rotating machine current Im. Furthermore, the inductance measuring device 1 of embodiment 4 can accurately obtain the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases, even when the detection timings Tg1 and Tg2 for detecting the rotating machine current Im can be set only to the first half of the carrier Trmf or only to the second half of the carrier Trms.
- the power conversion unit 3 is a three-phase inverter, and the command period Tmc is set to six times the carrier period Tc.
- the command period Tmc may be set to mn times the carrier period Tc.
- n is a natural number.
- the number of phases of the AC power supplied by the power conversion unit 3 to the inductive load (rotating machine 2) is m
- n is a natural number
- the command period Tmc of the basic voltage command 119 is set to mn times the period (carrier period Tc) of the carrier signal 51, and when the period end of the carrier signal 51 forms a peak Pp, the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the setting of the current detection timing of the second phase, and the control unit 4 outputs to the power conversion unit 3 a detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the first phase (detection timing Tg1) and another detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the second phase (detection timing Tg2).
- the first phase current detection timing (detection timing Tg1) is a current detection timing for detecting the current (rotating machine current Im) of the first special phase 125 in the second half (carrier second half Trms) of the carrier period Tc, which is a predetermined cycle period (carrier period 81a, 81b, 81c), and is determined to be set at the end of the predetermined cycle period (carrier period 81a, 81b, 81c) or just before the detected on/off signal vector 121 including the first phase current detection timing (detection timing Tg1) is changed to the zero voltage vector 122.
- the second phase is determined as another phase to be detected that is different from the first phase and is located before the center Tas of the period in which the non-zero voltage vector 123 is output in the second half (second half Trms of the carrier) of a predetermined cycle period (carrier period 81a, 81b, 81c), and is the phase (minimum voltage phase) in which the command value of the basic voltage command 119 is minimum in the second half (second half Trms of the carrier) of the predetermined cycle period (carrier period 81a, 81b, 81c).
- the second phase current detection timing is the current detection timing for detecting the DC current (DC bus current Idc) reflecting the current (rotating machine current Im) of the other detection target phase (minimum voltage phase) of the rotating machine 2 while another detected on/off signal vector 121, which is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the current (rotating machine current Im) flowing through the other detection target phase (minimum voltage phase) is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5, is output to the power conversion unit 3.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 can accurately detect the positive peak current of the first phase when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, even when the rotating machine current Im is detected using the single-shunt current detection method, and can accurately calculate the negative peak current of a third phase, different from the first and second phases.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 4 which detects the rotating machine current Im close to the positive peak current of the first phase and the rotating machine current Im of the second phase, which is the minimum voltage phase, when the cycle end of the carrier signal 51 is peak Pp, and calculates to obtain the rotating machine current Im close to the negative peak current of a third phase, different from the first and second phases, can be expressed as follows using the sign reversal timing Tsr and voltage unit interval Tru described in embodiment 1.
- the number of phases of AC power supplied to the inductive load (rotating machine 2) by the power conversion unit 3 is m
- n is a natural number
- the period of the voltage command is set to mn times the period of the carrier signal
- the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the second phase.
- the timing determination unit 35 determines, with the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) as the sign determination target, when the timing of the end end of the second voltage unit interval Tru2 coincides with the sign reversal timing Tsr, the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined as the detection target phase Pid1 of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the first phase.
- the timing determiner 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the detection target phase Pid1 in the second voltage unit interval Tru2, i.e., the first-phase current detection timing (detection timing Tg1), to immediately before the switching command (on/off signal sg2) is changed from a non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) to a zero switching command (zero voltage vector 122) or to the end end of the second voltage unit interval Tru2, based on the adjustment voltage command sgca and the carrier signal 51.
- the timing determiner 35 determines the phase (minimum voltage phase) of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) in which the command value of the voltage command sgc is minimum in the second voltage unit interval Tru2, as the other detection target phase Pid2 of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the second phase, before the second interval center Tn2, which is the middle of the interval in which the non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) is output in the second voltage unit interval Tru2.
- the timing determiner 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the other phase Pid2 to be detected, i.e., the second-phase current detection timing (detection timing Tg2), to a timing that occurs before the second section center Tn2 and at which the other phase Pid2 to be detected is reflected in the DC current (DC bus current Idc).
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 can accurately detect the positive peak current of the first phase and accurately calculate the negative peak current of a third phase, which is different from the first and second phases, when measuring the inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2) by applying an AC voltage (three-phase voltage Vuvw).
- the inductance measuring device 1 of embodiment 4 is configured as follows when the cycle end of the carrier signal 51 is at a valley Pv.
- the number of phases of the AC power supplied by the power conversion unit 3 to the inductive load (rotating machine 2) is m
- n is a natural number
- the command period Tmc of the basic voltage command 119 is set to mn times the period (carrier period Tc) of the carrier signal 51
- the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the setting of the current detection timing of the second phase
- the control unit 4 outputs to the power conversion unit 3 a detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the first phase (detection timing Tg1) and another detection on/off signal vector 121 including the current detection timing of the second phase (detection timing Tg2).
- the current detection timing (detection timing Tg1) of the first phase is a current detection timing for detecting the current (rotating machine current Im) of the first special phase 125 in the first half (first carrier first Trmf) of a period (carrier period 81d, 81e, 81f) of a predetermined period, i.e., a carrier period Tc, and is determined to be set immediately after the minimum value of the current detection time Tid has elapsed since the detected on/off signal vector 121 of the first phase is output to the power conversion unit 3.
- the second phase is determined as a detection target phase different from the first phase, that is, a phase (maximum voltage phase) in which the command value of the basic voltage command 119 is maximum in the first half (first carrier first Trmf) of the predetermined period (carrier period 81d, 81e, 81f) after the center Taf of the period in which the non-zero voltage vector 123 is output in the first half (first carrier first Trmf) of the predetermined period (carrier period 81d, 81e, 81f).
- a phase (maximum voltage phase) in which the command value of the basic voltage command 119 is maximum in the first half (first carrier first Trmf) of the predetermined period (carrier period 81d, 81e, 81f) after the center Taf of the period in which the non-zero voltage vector 123 is output in the first half (first carrier first Trmf) of the predetermined period (carrier period 81d, 81e, 81f).
- the second phase current detection timing is the current detection timing for detecting the DC current (DC bus current Idc) reflecting the current (rotating machine current Im) of the other detection target phase (maximum voltage phase) of the rotating machine 2 while another detected on/off signal vector 121, which is a set of on/off signals sg2 in which the absolute value of the current (rotating machine current Im) flowing through the other detection target phase (maximum voltage phase) is equal to the absolute value of the DC current (DC bus current Idc) detected by the current detection unit 5, is output to the power conversion unit 3.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 can accurately detect the positive peak current of the first phase when measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, even when the rotating machine current Im is detected using the single-shunt current detection method, and can accurately calculate the negative peak current of a third phase, different from the first and second phases.
- the inductance measuring device 1 of embodiment 4 which detects the rotating machine current Im close to the positive peak current of the first phase and the rotating machine current Im of the second phase, which is the maximum voltage phase, when the cycle end of the carrier signal 51 is a valley Pv, and calculates to obtain the rotating machine current Im close to the negative peak current of a third phase, different from the first and second phases, can be expressed as follows using the sign reversal timing Tsr and voltage unit interval Tru described in embodiment 1.
- the number of phases of AC power supplied to the inductive load (rotating machine 2) by the power conversion unit 3 is m
- n is a natural number
- the period of the voltage command is set to mn times the period of the carrier signal
- the timing determination unit 35 of the control unit 4 determines the setting of the current detection timing of the first phase and the second phase.
- the timing determination unit 35 determines, with the voltage command sgc or the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) applied to the inductive load (rotating machine 2) as the sign determination target, when the timing of the start end of the second voltage unit interval Tru2 coincides with the sign reversal timing Tsr, the phase of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) whose sign is to be determined as the detection target phase Pid1 of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the first phase.
- the timing determiner 35 determines the phase (maximum voltage phase) of the AC voltage (three-phase voltage Vuvw) at which the command value of the voltage command sgc is maximum in the second voltage unit interval Tru2, temporally after a second interval center Tn2, which is the middle of the interval in which the non-zero switching command (non-zero voltage vector 123) is output in the second voltage unit interval Tru2, as the other phase Pid2 to be detected of the phase currents Iu, Iv, and Iw to be detected, i.e., the second phase.
- the timing determiner 35 sets the current detection timing (detection timing Tg) for detecting the current of the other phase Pid2 to be detected, i.e., the current detection timing (detection timing Tg2) of the second phase, to the timing at which the other phase Pid2 to be detected is reflected in the DC current (DC bus current Idc) temporally after the second interval center Tn2.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 4 can detect the positive peak current of the first phase with high accuracy when measuring the inductance Lm of the inductive load (rotating machine 2) by applying an AC voltage (three-phase voltage Vuvw), and can calculate the negative peak current of the third phase, which is different from the first and second phases, with high accuracy.
- FIG. 39 is a diagram showing an example of the configuration of the control unit of the inductance measurement device according to embodiment 5.
- FIG. 40 is a diagram showing a first example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measurement device according to embodiment 5, and
- FIG. 41 is a diagram showing an example of current detection timing in the third carrier period of FIG. 40.
- FIG. 42 is a diagram showing a second example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measurement device according to embodiment 5.
- FIG. 43 is a diagram showing an example of current detection timing in the first carrier period of FIG. 42
- FIG. 44 is a diagram showing an example of current detection timing in the second carrier period of FIG. 42.
- FIG. 40 is a diagram showing a first example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measurement device according to embodiment 5
- FIG. 41 is a diagram showing an example of current detection timing in the third carrier period of FIG. 40.
- FIG. 45 is a diagram showing a third example of a voltage command and a phase current of a rotating machine in the inductance measurement device according to embodiment 5.
- FIG. 46 is a diagram showing the positive-side peak correction time of the timing determination unit of FIG. 39
- FIG. 47 is a diagram showing the negative-side peak correction time of the timing determination unit of FIG. 39.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 5 differs from the inductance measurement device 1 of embodiment 1 in that the control unit 4 includes a current change rate calculation unit 40 and a current correction unit 41. The differences from the inductance measurement device 1 of embodiment 1 will be mainly described.
- the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the control unit 4 of embodiment 5 has a rotating machine drive mode Md1 for normal operation such as driving the rotating machine 2 at a desired speed, an inductance measurement mode Md2 for measuring the inductance Lm of the rotating machine 2, and a current time rate of change calculation mode Md3 for calculating the current time rate of change K.
- the operation mode switching unit 38 of embodiment 5 switches the operation mode of the control unit 4 using the operation mode signal sgm.
- the operation mode signal sgm is a 2-bit digital signal.
- the rotating machine drive mode Md1 is selected; when the operation mode signal sgm is (0, 1), the inductance measurement mode Md2 is selected; and when the operation mode signal sgm is (1, 1), the current time rate of change calculation mode Md3 is selected.
- the control unit 4 activates the current change rate calculation unit 40 at any timing and transitions to current time change rate calculation mode Md3.
- the voltage command calculation unit 32 Upon transitioning to current time change rate calculation mode Md3, the voltage command calculation unit 32 generates voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, which are the same high-frequency voltage commands as in inductance measurement mode Md2, as voltage commands sgc to the power conversion unit 3.
- a three-phase voltage Vuvw based on voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* is applied to the rotating machine 2, and the current change rate calculation unit 40 calculates the current time rate of change K for each phase from the rotating machine current Im of each phase flowing through the rotating machine 2 at that time.
- the current change rate calculation unit 40 calculates the current time rate of change K for each phase current Iu, Iv, and Iw of an inductive load such as the rotating machine 2.
- the current time rate of change K has, for example, two types of current time rate of change K1 and K2. The sign of the current time rate of change is used collectively as K, and K1 and K2 are used to distinguish between them.
- the first current time rate of change K1 is the time rate of change of the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the phase in which the upper arm is on when the upper arm of one phase and the lower arm of two phases are on, i.e., when only one of the upper arm switching elements 11a, 11c, and 11e that operate complementarily to the lower arm is on.
- the second current time rate of change K2 is the time rate of change of the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the phase in which the lower arm is on when two upper arms and one lower arm are on, i.e., when only one of the switching elements 11b, 11d, and 11f of the lower arm, which operates complementarily to the upper arm, is on.
- the current time change rate K of the phase currents Iu, Iv, and Iw of each phase calculated in current time change rate calculation mode Md3 can be used in inductance measurement mode Md2.
- the state of the switching elements 11a to 11f is either a state in which the upper arm of one phase and the lower arm of two phases are on (state C), or a state in which the upper arms of two phases and the lower arm of one phase are on (state D).
- the cycle end of the carrier cycle Tc of the carrier signal 51 is peak Pp
- the peak of the carrier signal 51 is peak Pp
- the cycle end of the carrier cycle Tc of the carrier signal 51 is valley Pv
- the peak of the carrier signal 51 is valley Pv.
- the carrier signal 51 is at peak Pp around time tc2 in Figure 40.
- Figure 40 will be explained first, and then the state of the switching elements 11a to 11f around time tc2 in Figure 40 will be explained.
- Figure 40 shows the case where the cycle end of the carrier period Tc of the carrier signal 51 is a peak Pp, and the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, are rectangular wave voltages with a phase difference of 120° between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- the command period Tmc which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is six times the carrier period Tc.
- the rotating machine current period Tmi like the command period Tmc, is six times the carrier period Tc.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* having command waveforms 80u, 80v, and 80w are three-phase voltage commands sgc in which the voltages of each of the three phases supplied to the rotating machine 2 are quasi-fundamental waves, i.e., fundamental voltage commands 119.
- the fundamental voltage command 119 generates a fundamental wave current in the rotating machine 2.
- carrier period 81a, carrier period 81b, and carrier period 81c are the first carrier period, second carrier period, and third carrier period in Figure 40, respectively.
- the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 exist at both on and off levels during one carrier cycle Tc. Note that due to shift processing, the peaks Pp and valleys Pv of the carrier signal 51 may coincide with the on or off levels of the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2 at one end of the cycle. Even in this case, two levels, the on and off levels, exist during one carrier cycle Tc.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* are high, high, and low, respectively, and among the on-off signals Up2, Vp2, and Wp2, the on-off signal Wp2 is the last to reach the on level during the first carrier half Trmf. That is, during the first carrier half Trmf immediately after time tc2 in FIG. 40 , the upper arms of the U and V phases are on, and the lower arm of the W phase is on. Therefore, in the current time rate of change calculation mode Md3, the current time rate of change K of the predetermined phase currents Iu, Iv, and Iw when the switching elements 11a to 11f are in state C or state D is calculated.
- the detected rotating machine current Im can be corrected to a corrected rotating machine current Im that is closer to the peak, i.e., peak Pp, of the carrier signal 51.
- the corrected rotating machine current Im is equivalent to the peak current of the rotating machine current Im that can be detected at peak Pp.
- the current correction unit 41 can generate the peak current of the rotating machine current Im, i.e., the corrected peak current Ipad, through correction processing.
- the corrected peak current Ipad can be a positive peak current or a negative peak current. Therefore, a distinction may be made between the positive corrected peak current Ippad and the negative corrected peak current Ipnad.
- the sign of the corrected peak current is generally referred to as Ipad, and when distinction is required, Ippad and Ipnad are used.
- the timing determination unit 35 sets both phases for detecting the rotating machine current Im in the carrier period 81c in Figure 40 to be U-phases.
- the timing determination unit 35 sets the detection times Tu1 and Tu2 for detecting the two U-phase rotating machine currents Imu so that there is an interval large enough to allow calculation of the current time rate of change K.
- the timing determination unit 35 calculates the current detection interval Tin, which is the interval between the two U-phase detection times Tu1 and Tu2, and outputs this to the current change rate calculation unit 40.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the adjustment target phase Dp, which is the phase that must be shifted to detect the U-phase rotating machine current Imu at the two detection timings Tu1 and Tu2 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period 81c, and calculates the adjustment amount Ds required for that adjustment target phase Dp.
- Figure 41 is an enlarged view of the carrier period 81c in Figure 40.
- Figure 41 is an explanatory diagram of a peak-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 92u1 before shifting and command waveform 92u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 92v.
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 92w.
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 93u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 93v.
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 93w.
- command waveform 92u2 the command value increases from before the shift in the first half of the carrier Trmf, and decreases from before the shift in the second half of the carrier Trms.
- U-phase on/off signal Up2 is shifted forward in time within the carrier cycle Tc, as indicated by arrow 54u.
- U-phase on/off signal Up2 is at an on level from time t1 to time t6.
- V-phase on/off signal Vp2 is at an on level from time t4 to time t5
- W-phase on/off signal Wp2 is at an on level from time t2 to time t7.
- the detection timing Tu2 and detection timing Tu1 of the U phase in the carrier period 81c are, for example, the timing of time t2 in Figure 41 and the timing preceding time t2 by the current detection interval Tin, respectively.
- the phase Dp to be adjusted is the U phase
- the adjustment amount Ds of the U phase i.e., the adjustment amount Dsu, is twice the current detection time Tid.
- the voltage command adjustment unit 39 and PWM signal generation unit 33 perform pulse shifting of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the phase current output unit 31 detects the U-phase rotating machine current Imu at the two detection timings Tu1 and Tu2 set by the timing determination unit 35.
- the phase current output unit 31 outputs the rotating machine current Imu detected at detection timing Tu1 as phase current Iu1, and outputs the rotating machine current Imu detected at detection timing Tu2 as phase current Iu2.
- the current change rate calculation unit 40 calculates the current time change rate K of the U-phase rotating machine current Imu based on the two U-phase phase currents Iu1 and Iu2 detected and output by the phase current output unit 31 and the current detection interval Tin input from the timing determination unit 35.
- the rotating machine current Imu detected at detection timings Tu1 and Tu2 in Figure 41 is output as phase currents Iu1 and Iu2 by the phase current output unit 31.
- the period from time t1 to time t2 in Figure 41 is the current time rate of change calculation period Tk1, and the current time rate of change K calculated using the phase currents Iu1 and Iu2 detected during this current time rate of change calculation period Tk1 is the first current time rate of change K1 described above.
- the first current time rate of change K1 is the time rate of change of the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the phase in which the upper arm is on when one upper arm and two lower arms are on, that is, when only one of the upper arm switching elements 11a, 11c, and 11e, which operate complementarily with the lower arms, is on (State C).
- the first state S1 is entered, in which at least one lower arm switching element is on.
- the on/off signal Up2 is at the on level, and the on/off signals Vp2 and Wp2 are at the off level. Therefore, the upper arm of one phase (U phase) and the lower arms of two phases (V phase, W phase) are on, the switching elements of the upper arms are in the second state S2, and the switching elements of the lower arms are in the first state S1.
- the first current time rate of change K1 can be expressed as follows:
- the first current time rate of change K1 is the time rate of change of the phase current Iu (phase current of the U phase) corresponding to the switching element 11a in the second state S2 when the power conversion unit 3 is controlled by the voltage command sgc input to the inductance calculation unit 37, i.e., the voltage command sgc that is the same as the basic voltage command 119, and at least one of the multiple switching elements 11b, 11d, and 11f connected to the negative DC terminal 13n of the power conversion unit 3 is in the on state in the first state S1, and only one of the multiple switching elements 11a, 11c, and 11e connected to the positive DC terminal 13p of the power conversion unit 3 is in the on state in the second state S2.
- the second current time rate of change K2 is the time rate of change of the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the phase in which the lower arm is on when two upper arms and one lower arm are on, that is, when only one of the lower arm switching elements 11b, 11d, and 11f, which operate complementarily to the upper arms, is on (state D).
- the fourth state S4 in which only one lower arm switching element is on, the third state S3 is entered, in which at least one upper arm switching element is on.
- Figure 41 also shows the current time rate of change calculation period Tk2 during which the second current time rate of change K2 can be calculated.
- the on/off signals Up2 and Wp2 are at the on level, and the on/off signal Vp2 is at the off level. Therefore, the upper arms of two phases (U phase, W phase) and the lower arm of one phase (V phase) are on, the switching elements of the upper arms are in the third state S3, and the switching elements of the lower arms are in the fourth state S4.
- the second current time rate of change K2 can be calculated.
- the second current time rate of change K2 can be expressed as follows:
- the power conversion unit 3 is controlled by the voltage command sgc input to the inductance calculation unit 37, i.e., the same voltage command sgc as the basic voltage command 119, and at least one of the multiple switching elements 11a, 11c, and 11d connected to the positive-side DC terminal 13p of the power conversion unit 3 is in the on state (third state S3), and the power conversion unit 3 is in the fourth state S4 where only one of the multiple switching elements 11b, 11d, and 11f connected to the negative-side DC terminal 13n of the power conversion unit 3 is in the on state (fourth state S4).
- the current time rate of change calculation period Tk1 in Figure 41 is the period for calculating the current time rate of change K1 at the negative peak current of the U-phase rotating machine current Imu.
- Time tc12 in Figure 41 is the time at which the positive peak of the W-phase rotating machine current Imw appears, as shown in Figure 40.
- the current time rate of change K1 can be the current time rate of change K at the negative peak current of the rotating machine current Im of a certain phase
- the current time rate of change K2 can be the current time rate of change K at the positive peak current of the rotating machine current Im of a certain phase.
- Figure 40 shows the target carrier half period 56c for calculating the current time rate of change K in the carrier period 81c.
- the target carrier half period 56c is an example of a period for calculating the current time rate of change K of the U-phase rotating machine current Imu, in which a negative peak appears.
- the target carrier half period 56a in Figure 40 is an example of a period for calculating the current time rate of change K of the V-phase rotating machine current Imv, in which a negative peak appears.
- the target carrier half period 56b in Figure 40 is an example of a period for calculating the current time rate of change K of the W-phase rotating machine current Imw, in which a negative peak appears.
- the detection timing for detecting the V-phase rotating machine current Imv in the target carrier half period 56a is time t2 in Figure 41 and the time that is the current detection interval Tin before time t2.
- the U-phase, V-phase, and W-phase in Figure 41 are replaced with the V-phase, W-phase, and U-phase, respectively.
- the detection times Tv1 and Tv2 for detecting the V-phase rotating machine current Imv correspond to the detection times Tu1 and Tu2 shown in FIG. 41.
- the detection times for detecting the W-phase rotating machine current Imw in the target carrier half period 56b are time t2 in FIG.
- the U-phase, V-phase, and W-phase in FIG. 41 are replaced with the W-phase, U-phase, and V-phase, respectively.
- the detection times Tw1 and Tw2 for detecting the W-phase rotating machine current Imw correspond to the detection times Tu1 and Tu2 shown in FIG. 41.
- a method for calculating the current time rate of change K As an example of a method for calculating the current time rate of change K, a method has been shown in which the rotating machine current Im of the same phase is detected twice within the carrier period Tc.
- the method for detecting the rotating machine current Im when calculating the current time rate of change K is not limited to this.
- a method will be described in which the rotating machine current Im is detected once each within two different carrier periods Tc.
- Figure 42 is a diagram illustrating a method for detecting the rotating machine current Im once each within two different carrier cycles Tc.
- the current time rate of change K of the U-phase rotating machine current Imu is calculated at the same timing as in Figure 40.
- carrier periods 81i and 81j are the first and second carrier periods in Figure 31, respectively.
- Figure 42 shows the case where the cycle end of the carrier period Tc of carrier signal 51 is a peak Pp, and the components of the voltage command vector Vuvw*, which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, are rectangular wave voltages with a phase difference of 120° between each phase and equal voltage amplitude for each phase.
- the command period Tmc which is the period of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is six times the carrier period Tc.
- the rotating machine current period Tmi like the command period Tmc, is six times the carrier period Tc.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* having command waveforms 103u, 103v, and 103w are three-phase voltage commands sgc in which the voltages of each of the three phases supplied to the rotating machine 2 are quasi-fundamental waves, i.e., fundamental voltage commands 119.
- the fundamental voltage command 119 generates a fundamental wave current in the rotating machine 2. Note that command waveforms 103u, 103v, and 103w are shown up to a time period later than command waveforms 80u, 80v, and 80w, respectively.
- Time tc1 in Figure 42 is the midpoint of the negative command value period of the voltage command Vu*, and is the time of valley Pv1 of the carrier signal 51.
- Time tc2 in Figure 42 is the time when the sign of the command value of the voltage command Vu* changes from negative to positive.
- the period from time tc1 to time tc2 is the period when the phase difference ⁇ of the voltage command Vu* is 90°.
- Peak Pp1 of the carrier signal 51 occurs 1/2 of the carrier period Tc before the valley Pv1. Numbers indicating ordinal numbers are added to peaks Pp that follow in time from peak Pp1.
- peaks Pp3, Pp4, Pp9, and Pp10 are the third, fourth, ninth, and tenth peaks Pp, respectively, starting from peak Pp1.
- the time of peak Pp3 is time tc2
- the time of peak Pp4 is time tc3
- the time of peak Pp9 is time tc4
- the time of peak Pp10 is time tc5.
- the period from time tc2 to time tc4 represents the command period Tmc, which is four times the phase difference ⁇ .
- Detection timing Tu1 shown in Figure 42 is set to the time when time T6 has passed since time tc2.
- Detection timing Tu2 shown in Figure 42 is set to the time when time T7 has passed since time tc4. Note that time T7 is the time obtained by adding the current detection interval Tina to time T6.
- the timing determination unit 35 determines that one of the phases for detecting current during the carrier period 81i in FIG. 42 is the U-phase.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tu1 for detecting the U-phase rotating machine current Imu during the carrier period 81i in FIG. 42 to the carrier first half Trmf.
- the timing during the carrier period 81i at which the U-phase detection timing Tu1 was set is stored.
- the timing determination unit 35 stores information that the U-phase detection timing Tu1 was set at the point when time T6 has elapsed since the start of the carrier period 81i.
- the timing determination unit 35 determines that the U-phase is one of the phases for detecting the rotating machine current Im in carrier period 81j, when the voltage command sgc, which is a three-phase high-frequency voltage command, is the same as that in carrier period 81i.
- Carrier period 81j is the carrier period after the command period Tmc has elapsed since carrier period 81i.
- the timing determination unit 35 sets the detection timing Tu2 for detecting the U-phase rotating machine current Imu in carrier period 81j so that the positional relationship between the start of carrier period 81j and the detection timing Tu2 of the U-phase is not the same as the positional relationship between the start of carrier period 81i and the detection timing Tu1 of the U-phase.
- the detection timing Tu1 of the U-phase in carrier period 81i is the point when time T6 has elapsed since time tc2
- the detection timing Tu2 of the U-phase in carrier period 81j is set to the point when time T7 has elapsed since time tc4.
- the detection timing Tu2 of the U phase in the carrier period 81j may be set to the point when the time calculated by T7 - Tina has elapsed since time tc4.
- the detection timing Tu1 of the U phase in carrier period 81i is set to the time T6 has elapsed since time tc2, which is the start of the carrier cycle Tc
- the detection timing Tu2 of the U phase in carrier period 81j is set to the time T7 has elapsed since time tc4, which is the start of the carrier cycle Tc.
- Time T7 in Figure 42 is calculated as Tina + T6.
- the current detection interval Tina which represents the interval between the detection timing Tu1 of the U phase in carrier period 81i and the detection timing Tu2 of the U phase in carrier period 81j, is set to a value that makes it possible to calculate the current time rate of change K.
- the timing determination unit 35 also outputs the current detection interval Tina, which represents the interval between the U-phase detection timing Tu1 in the carrier period 81i and the U-phase detection timing Tu2 in the carrier period 81j, as the current detection interval Tin shown in FIG. 39 to the current change rate calculation unit 40.
- the adjustment amount determination unit 36 determines the adjustment target phase Dp, which is the phase that must be shifted to detect the U-phase rotating machine current Imu at the detection timings Tu1 and Tu2 determined by the timing determination unit 35 during the carrier period 81i and carrier period 81j, and calculates the adjustment amount Ds required for this adjustment target phase Dp.
- Figure 43 is an enlarged view of carrier period 81i in Figure 42.
- Figure 44 is an enlarged view of carrier period 81j in Figure 42.
- Figures 43 and 44 are explanatory diagrams of peak-start type signals.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 94u1 before shifting and command waveform 94u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 94v.
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 94w.
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 95u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 95v.
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 95w.
- command waveform 94u2 the command value increases from before the shift in the first half of the carrier Trmf, and decreases from before the shift in the second half of the carrier Trms.
- U-phase on/off signal Up2 is shifted forward in time within the carrier cycle Tc, as indicated by arrow 54u.
- U-phase on/off signal Up2 is at an on level from time t1 to time t6.
- V-phase on/off signal Vp2 is at an on level from time t4 to time t5
- W-phase on/off signal Wp2 is at an on level from time t2 to time t7.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 96u1 before the shift and command waveform 96u2 after the shift.
- the V-phase voltage command Vv* without shift processing is command waveform 96v.
- the W-phase voltage command Vw* without shift processing is command waveform 96w.
- the U-phase on/off signal Up2 after the shift is on/on signal waveform 97u.
- the V-phase on/off signal Vp2 without shift processing is on/on signal waveform 97v.
- the W-phase on/off signal Wp2 without shift processing is on/on signal waveform 97w.
- the command value in the first half of the carrier Trmf is higher than before the shift, and the command value in the second half of the carrier Trms is lower than before the shift. Therefore, the U-phase on/off signal Up2 is shifted forward in time within the carrier period Tc, as shown by arrow 54u. After the shift, the U-phase on/off signal Up2 is at the on level from time t1 to time t6.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at the on level from time t4 to time t5, and the W-phase on/off signal Wp2 is at the on level from time t2 to time t7.
- the detection timing Tu1 of the U phase in carrier period 81i is the timing when time T6 has elapsed since time tc2 in FIG. 43
- the detection timing Tu2 of the U phase in carrier period 81j is the timing when time T7 has elapsed since time tc4 in FIG. 43.
- the phase to be adjusted Dp is the U phase
- the adjustment amount Ds is twice the current detection time Tid.
- the adjustment amount Ds in carrier period 81i and carrier period 81j is the same, but the adjustment amount Ds in carrier period 81i and carrier period 81j may be different in each period.
- the voltage command adjustment unit 39 and PWM signal generation unit 33 perform pulse shifting of the on/off signal sg2 based on the adjustment target phase Dp and adjustment amount Ds determined by the adjustment amount determination unit 36, and the phase current output unit 31 detects the U-phase rotating machine current Imu at the detection timings Tu1 and Tu2 set by the timing determination unit 35.
- the current change rate calculation unit 40 calculates the current time change rate K of the U-phase rotating machine current Imu from the U-phase phase current Iu detected based on the U-phase phase current Iu detected and output by the phase current output unit 31 during carrier period 81i, the U-phase phase current Iu detected and output by the phase current output unit 31 during carrier period 81j, and the current detection interval Tin input from the timing determination unit 35. Because the U-phase rotating machine current Imu is detected by the phase current output unit 31 and output as the U-phase phase current Iu, the current time change rate K of the U-phase rotating machine current Imu and the current time change rate K of the U-phase phase current Iu are the same.
- the current time rate of change K for each phase can be calculated by performing the above processing.
- the positive peak correction time Tppad is the time obtained by subtracting the time when all the upper arms of three phases are on and the time when all the upper arms of three phases are off, i.e., the time when the on/off signal sg2 is the zero voltage vector 122, between the detection timing Tg for detecting the positive peak of the rotating machine current Im of each phase and the peak (peak Pp or valley Pv) of the carrier signal at which the positive peak of the rotating machine current Im of each phase is determined to appear.
- the positive peak correction time Tppad will be explained using Figures 45 and 46.
- Figure 45 shows the case where the cycle end of the carrier cycle Tc of carrier signal 51 is a peak Pp.
- the components of the voltage command vector Vuvw* which is a high-frequency voltage command expressed as a vector, i.e., the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, have a phase difference of 120° between each phase and are rectangular wave voltages with equal voltage amplitudes for each phase.
- the command cycle Tmc which is the cycle of the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw*, is six times the carrier cycle Tc.
- the rotating machine current cycle Tmi is six times the carrier cycle Tc.
- the voltage commands Vu*, Vv*, and Vw* having command waveforms 103u, 103v, and 103w are three-phase voltage commands sgc in which the voltages of the three phases supplied to the rotating machine 2 are quasi-fundamental waves, i.e., the fundamental voltage command 119.
- the fundamental voltage command 119 generates a fundamental wave current in the rotating machine 2.
- Time tc1 in Figure 45 is the midpoint of the negative command value period of the voltage command Vu*, and is the time of valley Pv21 of the carrier signal 51.
- Time tc2 in Figure 45 is the time when the sign of the command value of the voltage command Vu* changes from negative to positive.
- the period from time tc1 to time tc2 is the period when the phase difference ⁇ of the voltage command Vu* is 90°.
- Peak Pp21 of the carrier signal 51 occurs 1/2 of the carrier period Tc before the valley Pv21. Numbers indicating ordinal numbers are added to peaks Pp that follow in time from peak Pp21.
- peaks Pp23, Pp24, Pp25, Pp26, Pp29, and Pp30 are the third, fourth, fifth, sixth, ninth, and tenth peaks Pp, respectively, starting from peak Pp21.
- the time of peak Pp23 is time tc2
- the time of peak Pp24 is time tc3.
- the time of peak Pp25 is time tc4
- the time of peak Pp26 is time tc5
- the time of peak Pp29 is time tc6
- the time of peak Pp30 is time tc7.
- the period from time tc2 to time tc6 represents the command period Tmc, which is four times the phase difference ⁇ .
- the detection timing Tup shown in Figure 45 is set to the period from time tc4 to time tc5.
- the detection timing Tun shown in Figure 45 is set to the period from time tc6 to time tc7.
- Figure 46 is an enlarged view of the carrier period Tc from time tc4 to time tc5 in Figure 45.
- Figure 46 is an explanatory diagram of a peak-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 98u1 before shifting and command waveform 98u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting is command waveform 98v.
- the W-phase voltage command Vw* without shifting is command waveform 98w.
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 99u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting is on-on signal waveform 99v.
- the W-phase on-off signal Wp2 without shifting is on-on signal waveform 99w.
- command waveform 98u2 the command value in the first half of the carrier Trmf is decreased compared to before the shift, and the command value in the second half of the carrier Trms is increased compared to before the shift.
- U-phase on/off signal Up2 is shifted backward in time within the carrier cycle Tc, as indicated by arrow 54u.
- U-phase on/off signal Up2 is at an on level from time t2 to time t6.
- V-phase on/off signal Vp2 is at an on level from time t1 to time t5
- W-phase on/off signal Wp2 is at an on level from time t3 to time t4.
- the detection timing Tup for detecting the positive peak current in the U-phase rotating machine current Imu is a timing that precedes time t6 by the positive peak correction time Tppad.
- the peak (peak Pp) of the carrier signal 51 at which it is determined that the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear is the end point of the carrier cycle Tc in Figure 46.
- the interval, i.e., the detection time difference, between the detection timing Tup for detecting the positive peak current in the U-phase rotating machine current Imu and the peak (peak Pp) of the carrier signal 51 at which it is determined that the positive peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear is time T8.
- the positive side peak correction time Tppad is the time calculated by subtracting T8 from T9.
- the timing determination unit 35 calculates the negative peak correction time Tpnad from the detection time difference, which is the interval between the detection timing Tg at which the negative peak current in the rotating machine current Im of each phase is detected and the peak Pp or valley Pv, which is the apex of the carrier signal 51 at which it is determined that the negative peak of the rotating machine current Im of each phase appears.
- the negative peak correction time Tpnad is the time obtained by subtracting the time when all the upper arms of three phases are on and the time when all the upper arms of three phases are off, i.e., the time when the on/off signal sg2 is the zero voltage vector 122, between the detection timing Tg at which the negative peak current in the rotating machine current Im of each phase is detected and the apex (peak Pp or valley Pv) of the carrier signal 51 at which it is determined that the negative peak of the rotating machine current Im of each phase appears.
- FIG 47 is an enlarged view of the carrier period Tc from time tc6 to time tc7 in Figure 45.
- Figure 47 is an explanatory diagram of a peak-start type signal.
- the horizontal axis is time
- the vertical axis of the input waveform display is voltage
- the vertical axis of the output waveform display is digital signal level.
- the U-phase voltage command Vu* is command waveform 100u1 before shifting and command waveform 100u2 after shifting.
- the V-phase voltage command Vv* without shifting processing is command waveform 100v.
- the W-phase voltage command Vw* without shifting processing is command waveform 100w.
- the U-phase on-off signal Up2 after shifting is on-on signal waveform 101u.
- the V-phase on-off signal Vp2 without shifting processing is on-on signal waveform 101v.
- the W-phase on/off signal Wp2 without shift processing is on/off signal waveform 101w.
- command waveform 100u2 the command value in the first half of the carrier Trmf is higher than before the shift, and the command value in the second half of the carrier Trms is lower than before the shift.
- the U-phase on/off signal Up2 is shifted forward in time within the carrier cycle Tc, as indicated by arrow 54u.
- the U-phase on/off signal Up2 is at an on level from time t1 to time t6.
- the V-phase on/off signal Vp2 is at an on level from time t4 to time t5
- the W-phase on/off signal Wp2 is at an on level from time t2 to time t7.
- the detection timing Tun for detecting the negative peak current in the U-phase rotating machine current Imu is a timing that is later in time from time t1 by the negative peak correction time Tpnad.
- the peak (peak Pp) of the carrier signal 51 at which it is determined that the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear is the start of the carrier period Tc in Figure 47.
- the interval, i.e., the detection time difference, between the detection timing Tun for detecting the negative peak current in the U-phase rotating machine current Imu and the peak (peak Pp) of the carrier signal 51 at which it is determined that the negative peak of the U-phase rotating machine current Imu will appear is time T10.
- the negative side peak correction time Tpnad is the time calculated by subtracting T10 from T11.
- the timing determination unit 35 outputs the positive peak correction time Tppad and the negative peak correction time Tpnad to the current correction unit 41.
- the current correction unit 41 calculates the corrected positive and negative peak currents of the rotating machine current Im of each phase, i.e., the corrected peak current Ippad and the corrected peak current Ipnad, based on the positive peak correction time Tppad and the negative peak correction time Tpnad, the current time change rate K of each phase calculated in the current time change rate calculation mode Md3, i.e., the current time change rate K for each phase current Iu, Iv, and Iw, and the positive and negative peak currents of the rotating machine current Im of each phase detected by the phase current output unit 31.
- the corrected positive peak current is the corrected peak current Ippad
- the corrected negative peak current is the corrected peak current Ipnad.
- the corrected positive peak current i.e., the corrected positive peak current Ippad
- the first current time rate of change K1 is the time rate of change of the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the phase in which the upper arm is on when the upper arm of one phase and the lower arm of two phases are on, i.e., when only one of the upper arm switching elements 11a, 11c, and 11e, which operate complementarily with the lower arms, is on (state C).
- the period from time t5 to detection timing Tup in Figure 46 is state C.
- current time rate of change calculation mode Md3 during the second half of the carrier Trms during the carrier period Tc in Figure 46, switching elements 11a to 11f are in state C, so the calculated current time rate of change K is the first current time rate of change K1.
- the corrected positive peak current Ippad which is the corrected positive peak current of each phase, is calculated, for example, according to equation (15).
- the current correction unit 41 can generate the positive peak current in the rotating machine current Im, i.e., the corrected positive peak current Ippad, through correction processing.
- Ippad Imx+K1 ⁇ Tppad...(15)
- the corrected negative peak current i.e., the corrected negative peak current Ipnad
- the first current time rate of change K1 is the time rate of change of the phase currents Iu, Iv, and Iw flowing through the phase in which the upper arm is on when the upper arm of one phase and the lower arm of two phases are on, i.e., when only one of the upper arm switching elements 11a, 11c, and 11e, which operate complementarily with the lower arms, is on (state C).
- the period from time t1 to detection timing Tun in Figure 47 is state C.
- current time rate of change calculation mode Md3 during the first half of the carrier Trmf during the carrier period Tc in Figure 47, switching elements 11a to 11f are in state C, so the calculated current time rate of change K is the first current time rate of change K1.
- the corrected negative peak current Ipnad which is the corrected negative peak current of each phase, is calculated, for example, according to equation (16).
- the current correction unit 41 can generate the negative peak current in the rotating machine current Im, i.e., the corrected negative peak current Ipnad, through correction processing. Note that the sign of the detected peak current is Imx on both the positive and negative sides.
- the negative peak current Imx has a negative current value, and the current time change rate K1 is also negative.
- the current correction unit 41 can generate the positive-side peak current in the rotating machine current Im of each phase, i.e., the positive-side corrected peak current Ippad, through correction processing, and can generate the negative-side peak current in the rotating machine current Im of each phase, i.e., the negative-side corrected peak current Ipnad, through correction processing.
- the control unit 4 of embodiment 5 includes a current change rate calculation unit 40 that calculates the time change rate (current time change rate K) for each of the phase currents Iu, Iv, and Iw of an inductive load such as the rotating machine 2, and a current correction unit 41 that corrects the phase currents Iu, Iv, and Iw based on the time change rate (current time change rate K) for each of the phase currents Iu, Iv, and Iw and the correction times (positive peak correction time Tppad, negative peak correction time Tpnad) calculated by the timing determination unit 35.
- a current change rate calculation unit 40 that calculates the time change rate (current time change rate K) for each of the phase currents Iu, Iv, and Iw of an inductive load such as the rotating machine 2
- a current correction unit 41 that corrects the phase currents Iu, Iv, and Iw based on the time change rate (current time change rate K) for each of the phase currents Iu, Iv, and Iw and the correction times (positive peak correction
- the control unit 4 of embodiment 5 has the current change rate calculation unit 40 calculate the first time change rate (current time change rate K1) or second time change rate (current time change rate K2) described above, and the current correction unit 41 corrects the phase currents Iu, Iv, and Iw using the first time change rate (current time change rate K1) or second time change rate (current time change rate K2).
- the inductance measurement method of embodiment 5 is realized by the operation of each component of the control unit 4, namely the phase current output unit 31, voltage command calculation unit 32, voltage command adjustment unit 39, timing determination unit 35, adjustment amount determination unit 36, PWM signal generation unit 33, inductance calculation unit 37, operation mode switching unit 38, current change rate calculation unit 40, and current correction unit 41.
- the process performed by the operation of the current change rate calculation unit 40 and current correction unit 41 was explained in embodiment 1.
- the operation of the current change rate calculation unit 40 constitutes a current change rate calculation process
- the operation of the current correction unit 41 constitutes a current correction process.
- the inductance measurement device 1 of the fifth embodiment of the present disclosure the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of each phase detected by the phase current output unit 31 can be corrected to be closer to the actual peak values. Therefore, the inductance measurement device 1 of the fifth embodiment can calculate the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases with high accuracy through correction processing.
- the inductance measurement device 1 of the fifth embodiment can obtain the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases with high accuracy, and can measure the inductance Lm of the rotating machine 2 with high accuracy using the positive and negative peaks of the rotating machine current Im of all phases obtained through correction processing, i.e., the corrected peak current Ipad.
- the power conversion unit 3 driven by the same high-frequency voltage command, i.e., voltage command sgc, as in inductance measurement mode Md2 applies a three-phase voltage Vuvw to the rotating machine 2 and measures the current time rate of change K of the rotating machine current Im of each phase. Therefore, the current time rate of change K of the rotating machine current Im of each phase measured before switching to inductance measurement mode Md2 can be used in inductance measurement mode Md2.
- the inductance measurement device 1 of embodiment 5 can achieve the same effects as embodiment 5 by combining two or more of the configurations described in embodiments 1 to 4.
- 1...inductance measuring device 2...rotating machine (inductive load), 3...power conversion unit, 4...control unit, 5...current detection unit, 11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f...switching elements, 13p, 13n...DC terminals, 31...phase current output unit, 32...voltage command calculation unit, 33...PWM signal generation unit, 35...timing determination unit, 36...adjustment amount determination unit, 37...inductance calculation unit, 39...voltage command adjustment unit, 40...current change rate calculation unit, 41...current correction unit, 51...carrier signal, 119...basic voltage command, 12 0, 120f, 120s...current detection command, 122...zero voltage vector (zero switching command), 123...non-zero voltage vector (non-zero switching command), Dp...phase to be adjusted, Ds...adjustment amount, Dsu, Dsv...adjustment amount, Lm...inductance, Idc...DC bus current (DC current), Iu, Iu1, Iu2, I
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
インダクタンス測定装置(1)は、誘導性負荷(2)に交流電圧(Vuvw)を電力変換部(3)により印加して、負荷(2)の相電流の検出値と電圧指令(sgc)とに基づいた計算により負荷(2)のインダクタンス(Lm)を測定する。制御部(4)は、交流電圧(Vuvw)が負荷(2)に印加される電圧指令(sgc)を計算し、電圧指令(sgc)及びキャリア信号(51)に基づいて電力変換部(3)を制御すると共に、電力変換部(3)の制御中に電流検出部(5)で検出された直流電流(Idc)により負荷(2)の相電流を検出する。電圧指令(sgc)または交流電圧(Vuvw)の符号が反転するタイミング(Tsr)の前後のキャリア信号(51)の変化傾向に基づいて、前記タイミング(Tsr)の前あるいは後の電圧単位区間(Tru)で検出対象相(Pid)の相電流を検出することを制御部(4)が決定する。
Description
本開示は、インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法に関するものである。
回転機等の誘導性負荷においては、誘導性負荷の抵抗、インダクタンス等の電気的定数が既知であることが望ましい。特に誘導性負荷である永久磁石同期モータを、磁極位置を検出する位置センサを用いずに駆動する場合等には、誘導性負荷の電気的定数が必要となる。
特許文献1には、回転機のインダクタンスを測定する方法すなわち回転機のインダクタンス測定方法が開示されている。特許文献1のインダクタンス測定方法は、回転機に三相の高周波回転電圧を印加し、回転機に流れる電流すなわち各相の回転機電流に含まれる高周波電圧と同一周波数成分と高周波回転電圧の実効値、周波数とに基づいてインダクタンスを測定している。特許文献1のインダクタンス測定方法では、電流センサ等を用いて回転機に流れる三相の回転機電流を検出する必要がある。
回転機に流れる三相の回転機電流を検出する方法として、特許文献2の背景技術に記載のように「1シャント電流検出方式」が知られている。回転機を駆動制御する制御装置は、直流電源から供給される直流電圧を、回転機に印加する三相の交流電圧に変換するインバータ等の電力変換部を有していることがある。1シャント電流検出方式は、直流電源と電力変換部との間に流れる直流母線電流に基づき三相の回転機電流のうちの二相分の電流を検出し、残りの一相分の電流を、検出した二相分の電流からキルヒホッフの法則を用いて計算する方式である。1シャント電流検出方式では、電力変換部を構成するスイッチング素子のスイッチング状態に基づいて直流母線電流を回転機電流に変換する。
特許文献1のように回転機電流を用いて回転機のインダクタンスを測定する場合、インダクタンスを精度よく測定するためには、特に、回転機電流のピーク値すなわちピーク電流値を精度よく検出することが必要である。回転機に高周波電圧すなわち交流電圧を印加する場合、演算周期、キャリア周波数に依存してインバータ出力電圧の時間分解能が相対的に低下する。1シャント電流検出方式では、各相の回転機電流すなわち相電流の検出に適した回転機に印加する電圧ベクトルが条件としてあるが、交流電圧の波形、周波数などによっては、適切な電圧ベクトルが出現しない場合がある。この場合、相電流を検出するために検出用の電圧ベクトルを挿入する必要がある。一方で交流電圧に検出用の電圧ベクトルを挿入するためにインバータへの指令に電流検出用の電流検出指令を挿入すると、インバータ出力電圧の時間分解能低下の影響で、これが大きな電圧外乱となり電流の歪が顕著となる場合があった。
本開示は、交流電圧を印加して誘導性負荷のインダクタンスを測定する際に、ピーク電流を高精度に検出することを目的とする。
本開示に係るインダクタンス測定装置は、誘導性負荷に交流電圧を印加して誘導性負荷のインダクタンスを測定する装置である。インダクタンス測定装置は、直流電力を入力として複数のスイッチング素子により変換された交流電力を誘導性負荷に供給する電力変換部と、電力変換部の直流端子に流れる電流を検出する電流検出部と、誘導性負荷に対し交流電圧が印加される交流電力の電圧指令を計算し、電圧指令及びキャリア信号に基づいて演算されたスイッチング素子へのスイッチング指令により電力変換部を制御すると共に、スイッチング指令による電力変換部の制御中に電流検出部で検出された直流電流により誘導性負荷の相電流を検出する制御部と、を備えており、検出された相電流の検出値と電圧指令とに基づいて、誘導性負荷のインダクタンスを計算するよう構成されている。キャリア信号における極大値となっている頂点及び極小値となっている頂点をそれぞれ第一頂点及び第二頂点として、隣接する第一頂点と第二頂点との区間を電圧単位区間とする。電圧指令または誘導性負荷に印加する交流電圧を符号判定対象として、符号判定対象の符号が反転する電圧単位区間の端のタイミングを符号反転タイミングとし、符号反転タイミングにおいて符号が反転する交流電圧の相を、検出する相電流の検出対象相とする。制御部は、符号反転タイミングの前後のキャリア信号の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングの前の電圧単位区間あるいは符号反転タイミングの後の電圧単位区間で検出対象相の相電流を検出することを決定する。
本開示のインダクタンス測定装置によれば、符号反転タイミングの前後のキャリア信号の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングの前の電圧単位区間あるいは符号反転タイミングの後の電圧単位区間で検出対象相の相電流を検出することを制御部が決定するので、交流電圧を印加して誘導性負荷のインダクタンスを測定する際に、ピーク電流を高精度に検出することができる。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係るインダクタンス測定装置の一構成例を示す図であり、図2は図1の直流電源の他の例を示す図である。図3は図1の電力変換部の一構成例を示す図であり、図4は図1の制御部の一構成例を示す図である。図5、図6、図7、図8は、それぞれ、誘導性負荷に印加する交流電圧の第一例、第二例、第三例、第四例を示す図である。図9、図10は、それぞれ図1のインダクタンス測定装置のキャリア信号の第一例、第二例を示す図である。図11は図1のオンオフ信号の一例を示す図であり、図12は図1の電流検出部が検出する直流母線電流を説明する図である。図13は、図4の電圧指令調整部及びPWM信号生成部によるパルスシフト処理の一例を示す図である。図14、図15は、それぞれ実施の形態1に係るオンオフ信号のパルス端差及び電流検出時間を示す図である。図16は、図4の電圧指令調整部及びPWM信号生成部によるパルスシフト処理の一例を示す図である。図17は図1の回転機の相電圧及び相電流の一例を示す図であり、図18は図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第一例を示す図である。図19は図18の第一電流検出期間における電流の検出タイミングの第一例を示す図であり、図20は図18の第一電流検出期間の後の期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図21は、図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第二例を示す図である。図22は図21の第三電流検出期間の前の期間における電流の検出タイミングの一例を示す図であり、図23は図21の第三電流検出期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図24は図18の第二電流検出期間における電流の検出タイミングの一例を示す図であり、図25は図21の第四電流検出期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図26は図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第三例を示す図であり、図27は図26の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図28は図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第四例を示す図であり、図29は図28の第二キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図30は、図18の第一電流検出期間における電流の検出タイミングの第二例を示す図である。実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、直流電源6に接続されており、直流電力を交流電力に変換し回転機2等の誘導性負荷に交流電力を供給する電力変換部3、電力変換部3の動作を制御する制御部4、電流検出部5を備えている。ここでは、誘導性負荷について回転機を例にして説明する。
図1は実施の形態1に係るインダクタンス測定装置の一構成例を示す図であり、図2は図1の直流電源の他の例を示す図である。図3は図1の電力変換部の一構成例を示す図であり、図4は図1の制御部の一構成例を示す図である。図5、図6、図7、図8は、それぞれ、誘導性負荷に印加する交流電圧の第一例、第二例、第三例、第四例を示す図である。図9、図10は、それぞれ図1のインダクタンス測定装置のキャリア信号の第一例、第二例を示す図である。図11は図1のオンオフ信号の一例を示す図であり、図12は図1の電流検出部が検出する直流母線電流を説明する図である。図13は、図4の電圧指令調整部及びPWM信号生成部によるパルスシフト処理の一例を示す図である。図14、図15は、それぞれ実施の形態1に係るオンオフ信号のパルス端差及び電流検出時間を示す図である。図16は、図4の電圧指令調整部及びPWM信号生成部によるパルスシフト処理の一例を示す図である。図17は図1の回転機の相電圧及び相電流の一例を示す図であり、図18は図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第一例を示す図である。図19は図18の第一電流検出期間における電流の検出タイミングの第一例を示す図であり、図20は図18の第一電流検出期間の後の期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図21は、図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第二例を示す図である。図22は図21の第三電流検出期間の前の期間における電流の検出タイミングの一例を示す図であり、図23は図21の第三電流検出期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図24は図18の第二電流検出期間における電流の検出タイミングの一例を示す図であり、図25は図21の第四電流検出期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図26は図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第三例を示す図であり、図27は図26の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図28は図1のインダクタンス測定装置の電圧指令及び回転機の相電流の第四例を示す図であり、図29は図28の第二キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図30は、図18の第一電流検出期間における電流の検出タイミングの第二例を示す図である。実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、直流電源6に接続されており、直流電力を交流電力に変換し回転機2等の誘導性負荷に交流電力を供給する電力変換部3、電力変換部3の動作を制御する制御部4、電流検出部5を備えている。ここでは、誘導性負荷について回転機を例にして説明する。
実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、誘導性負荷に三相電圧Vuvw等の交流電圧を印加して誘導性負荷のインダクタンスLmを測定する装置であり、直流電力を入力として電力変換部3により変換された交流電力を誘導性負荷に供給し、電流検出部5により検出された電力変換部3の直流端子13n、13pに流れる直流電流に基づいて誘導性負荷のインダクタンスLmを計算するよう構成されている。図1では、誘導性負荷の例として回転機2を示した。インダクタンス測定装置1は、制御部4の動作モードを切り替える動作モード切替部38を備えており、回転機2等の誘導性負荷を駆動する場合は誘導性負荷の制御装置として機能する。
制御部4は、キャリア信号51と三相の電圧指令sgcとに基づいたオンオフ信号sg2により電力変換部3を制御する。電流検出部5は、電力変換部3の直流端子13p、13nに流れる直流電流である直流母線電流Idcを検出する。直流電源6は、電力変換部3に直流電力を出力し、電力変換部3を介して回転機2に電力を供給する。直流電源6は、例えば蓄電池、図2に示す交流電力を直流電力に変換する構成の電力変換装置等である。図2では、単相電源又は三相電源である交流電源8からの交流電力を整流器9により直流電力に変換する直流電源6の例を示した。直流電源6の正側の電源端子17pは、正側の直流母線18pを介して電力変換部3の正側の直流端子13pに接続されている。直流電源6の負側の電源端子17nは、負側の直流母線18nを介して電力変換部3の負側の直流端子13nに接続されている。
回転機2は、例えば、ACモータ、ブラシレスDCモータ等である。回転機2は、図に示さない回転子及び固定子を有する。固定子は、U相、V相及びW相の三相の巻線を有する。回転子には永久磁石が設けられている。
電流検出部5は、直流電源6と電力変換部3との間に流れる直流母線電流Idcを検出する。電流検出部5は、例えば、シャント抵抗を用いた電流センサである。
なお、電流検出部5を設ける位置は図1に示す位置に限らない。例えば、電流検出部5を電力変換部内に設けてもよいし、直流電源6の正側において、直流電源6と電力変換部3との間の直流母線18pに設けてもよい。
次に、図3を参照して、電力変換部3の構成を説明する。例えば、電力変換部3は、インバータ10である。電力変換部3のスイッチング素子11a~11fは、フルブリッジ回路を構成している。高電側配線14pに接続されたスイッチング素子11a、11c、11eが上アームであり、低電側配線14sに接続されたスイッチング素子11b、11d、11fが下アームである。上アームと下アームとが直列接続された3個のレグは、スイッチング素子11aとスイッチング素子11bとが直列接続されたU相の直列体、スイッチング素子11cとスイッチング素子11dとが直列接続されたV相の直列体、スイッチング素子11eとスイッチング素子11fとが直列接続されたW相の直列体である。上アームと下アームとの接続点は交流端子に接続されている。スイッチング素子11aとスイッチング素子11bとの接続点n1は交流端子12uに接続されている。スイッチング素子11cとスイッチング素子11dとの接続点n2は交流端子12vに接続されており、スイッチング素子11eとスイッチング素子11fとの接続点n3は交流端子12wに接続されている。図3では、スイッチング素子11a~11fとして、トランジスタTrであるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)とIGBTに逆並列に接続されたダイオードDiとで構成された例を示した。スイッチング素子11a~11fはこの構成に限定されず、トランジスタTr、ダイオードDiを有するMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)でもよい。ダイオードDiはMOSFETの寄生ダイオードでもよく、別素子のダイオードでもよい。
電力変換部3には、制御部4から各スイッチング素子11a~11fのスイッチング状態すなわちオン状態及びオフ状態を決定するためのオンオフ信号sg2が入力される。オンオフ信号sg2は、電力変換部3の直列接続されたスイッチング素子が同時にオン状態になることを防止するために予め定められたデッドタイムを含んでいる。スイッチング素子11a、11c、11eの制御端子に、それぞれオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が入力される。スイッチング素子11b、11d、11fの制御端子に、それぞれオンオフ信号Un2、Vn2、Wn2が入力される。適宜、オンオフ信号の符号は、総括的にsg2を用い、区別する場合にUp2、Un2、Vp2、Vn2、Wp2、Wn2を用いる。電力変換部3は、オンオフ信号sg2に基づいて各スイッチング素子11a~11fのスイッチング状態を切り替えることにより、直流母線電圧Vdcを所望の三相電圧Vuvwに変換して回転機2に供給する。
電力変換部3から回転機2等の誘導性負荷に供給する三相電圧Vuvwの例を図5~図8に示した。図5には、電圧指令sgcが正弦波指令の場合に電力変換部3から出力される三相の相電圧波形45a、45b、45cを示した。図6には、電圧指令sgcが矩形波指令の場合に電力変換部3から出力される三相の相電圧波形45a、45b、45cを示した。各相電圧波形45a、45b、45cが矩形波の場合、正弦波指令時よりも基本波成分が増加し電圧最大値を増加させ電流を増やすことが可能となるので、インダクタンス測定条件範囲を拡大できる。なお 、インダクタンス値は電流で変わる。図5、図6では各位相が120°ずれている例を示したが、三相電圧Vuvwは図7の交番電圧、図8の交番矩形電圧でもよい。図7では、相電圧波形45aが基準相であり、相電圧波形45b、45cが基準相の-0.5倍の波形になっている交番電圧の例を示した。図8では、相電圧波形45aが基準相であり、相電圧波形45b、45cが基準相の-0.5倍の波形になっている交番矩形電圧の例を示した。回転機(モータ)の種類によっては交番電圧、交番矩形電圧でインダクタンス測定を行う場合もある。実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、三相交流以外に交番電圧でもよいので、回転機(モータ)の種類を問わずインダクタンスの測定ができる。
電力変換部3が出力する三相の電圧の組である電圧ベクトルのうち、全ての相の上アームがオン状態となり、かつ、全ての相の下アームがオフ状態となることによって出力される電圧ベクトルと、全ての相の上アームがオフ状態となり、かつ、全ての相の下アームがオン状態となることによって出力される電圧ベクトルとは、零電圧ベクトルと呼ばれることがある。また、電力変換部3が出力する電圧ベクトルのうち、一相の上アームと他の二相の下アームがオン状態となることによって出力される電圧ベクトルと、二相の上アームと他の一相の下アームがオン状態となることによって出力される電圧ベクトルとは、非零電圧ベクトルと呼ばれることがある。
図1に示したように、シャント抵抗を有する電流検出部5で直流母線電流Idcを検出する場合、すなわち1シャント電流検出方式で直流母線電流Idcを検出する場合には、零電圧ベクトルが回転機2に印加されと直流母線電流Idcは零になり、非零電圧ベクトルが回転機2に印加されと直流母線電流Idcは零にならない。本開示では、直流母線電流Idcが零になる三相の電圧指令sgcに基づいた複数のスイッチング素子11a~11fのオンオフ信号sg2の組を零電圧ベクトルとし、直流母線電流Idcが零にならい三相の電圧指令sgcに基づいた複数のスイッチング素子11a~11fのオンオフ信号sg2の組を非零電圧ベクトルとする。
制御部4は、相電流出力部31、電圧指令計算部32、電圧指令調整部39、PWM信号生成部33、タイミング決定部35、調整量決定部36、インダクタンス計算部37、動作モード切替部38を備えている。制御部4は、マイクロコンピュータ等の演算装置がソフトウェアを実行することにより各種機能が実現される。制御部4のデジタルの演算により実現される機能は、図48に示すようにプロセッサ108、メモリ109により機能が実現されてもよい。図48は、制御部の機能をデジタルの演算により実現するハードウェア構成例を示す図である。この場合、制御部4のデジタルの演算により実現される機能は、プロセッサ108がメモリ109に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサ108及び複数のメモリ109が連携して各機能を実行してもよい。また、制御部4は、各機能を実現する回路、デバイス等のハードウェアで構成されてもよい。
動作モード切替部38は、動作モード信号sgmにより制御部4の動作モードを切り替える。制御部4の動作モードは、例えば、回転機2を所望の速度で駆動する等の通常動作をさせるための回転機駆動モードMd1、回転機2のインダクタンスLmを測定するためのインダクタンス測定モードMd2等である。動作モードが2つの場合、動作モード信号sgmは1ビットのデジタル信号である。例えば、動作モード信号sgmが0の場合は回転機駆動モードMd1であり、動作モード信号sgmが1の場合はインダクタンス測定モードMd2である。動作モード切替部38は、制御部4が演算した結果に基づいて動作モードの切り替えを行ってもよいし、制御部4に入力される外部センサ(図示せず)の情報、上位制御装置(図示せず)から入力される信号に基づいて動作モードの切り替えを行ってもよい。
制御部4は、任意のタイミングで、インダクタンス測定モードMd2に移行する。インダクタンス測定モードMd2に移行するタイミングは、上位制御装置等の制御装置の外部の装置が決定してもよいし、制御部4に入力される信号に基づいて制御部4自身が決定してもよい。
インダクタンス計算部37は、インダクタンス測定モードMd2に移行すると起動し、後述する電圧指令計算部32が計算する電圧指令sgcの実効値、平均値又は電力変換部3が回転機2に出力する三相電圧Vuvwの実効値、平均値と、相電流出力部31が出力する三相電流Iuvwとを用いてインダクタンスLmを計算する。インダクタンス測定モードMd2の際の電圧指令sgc、三相電圧Vuvwは、回転機2に交流電流を生じさせる電圧すなわち高周波電圧であり、波形は正弦波又は余弦波である基本波、矩形波等を含む交流波形であればよい。回転機2のインダクタンスLmを測定する際の電圧指令sgc、三相電圧Vuvwの交流波形は、基本波に限らず、主たる基本波成分の周波数が十分高ければ高調波を含んでいてもよい。ここでは正弦波又は余弦波である基本波、矩形波を含む交流波形を準基本波とする。回転機2に印加する高周波電圧の周波数を高くすることで、誘導性負荷が回転機2の場合、回転機2が回転しにくくなるのでインダクタンスLmの測定精度を上げることができる。インダクタンス測定方法としては、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1には、高周波電圧指令と回転機の相電流とに基づいてインダクタンスを計算する方法及び原理が詳細に記述されているので、ここでは回転機2のインダクタンスLmを計算する方法及び原理に関する説明を割愛する。なお、図4では、インダクタンス計算部37に電圧指令sgc、三相電流Iuvwが入力される例を示した。
相電流出力部31は、電流検出部5にて検出した直流電流(直流母線電流Idc)に基づいて、回転機2に流れる三相の電流である三相電流Iuvwを出力する。より具体的には、相電流出力部31は、タイミング決定部35から入力された検出タイミングTgにおいて、電流検出部5が検出した直流母線電流Idcに基づいて、三相の相電流である三相電流Iuvwにおける二相の相電流を、1シャント電流検出方式を用いて検出する。なお、検出タイミングTgの情報は、検出タイミング信号sgsに含まれている。直流母線電流Idcは、各相のオンオフ信号sg2に基づいて動作している電力変換部3に流れる相電流が反映されている。U相、V相、W相の相電流は、それぞれIu、Iv、Iwである。相電流出力部31は、直流母線電流Idcから三相電流のうちの二相分の相電流を検出した後に、検出した二相分の相電流からキルヒホッフの法則を用いて残りの一相分の電流を計算する。
電圧指令計算部32は、インダクタンス測定モードMd2に移行すると、電力変換部3への電圧指令sgcとして、電力変換部3の出力電圧である三相電圧Vuvwの各相の相電圧Vu、Vv、Vwが準基本波となる電圧指令ベクトルVuvw*を計算する。電圧指令調整部39は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が基本波の電流を回転機2に生じさせる三相の電圧指令sgcである基本電圧指令119(図18参照)を調整して電流検出指令120(図19参照)を含む三相の調整電圧指令sgcaを生成する。準基本波の出力電圧は、基本波の電流を回転機2に生じさせる電圧である。基本波の電流は、例えば図17に示した相電流波形47、図18に示した回転機電流Imである。なお、図17に示した相電流波形47は、ノイズ等の高周波成分を含まない正弦波又は余弦波の波形である。図18に示した回転機電流Imの波形も、ノイズ等により少し変形しているが、図17に示した相電流波形47と同様の周期性、変化傾向を有している。図18に示した回転機電流Imも基本波の電流である。準基本波が矩形波である場合の準基本波の電圧波形は図6に示した。回転機2に供給する三相電圧Vuvwは高周波電圧に相当し、基本電圧指令119は高周波電圧指令に相当する。
より具体的には、インダクタンス測定モードMd2の際の相電圧Vu、Vv、Vwは、基本波周波数がfhであり、基本波実効値がVhである。電圧指令ベクトルVuvw*のU相、V相、W相の成分は、それぞれ電圧指令Vu*、Vv*、Vw*である。ここで、高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、例えば、回転機2が回転しない程度に十分高い周波数を基本波周波数とし、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧実効値が等しい基本波交流の電圧指令である。電圧指令計算部32は、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を電圧指令調整部39を介してPWM信号生成部33へ出力する。電圧指令調整部39は、調整量決定部36から出力された調整対象相Dp、調整量Dsに基づいて特定の電圧単位区間Truにおいて電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を調整した調整電圧指令sgcaである調整後の電圧指令Vu*、Vv*、Vw*をPWM信号生成部33へ出力する。電圧指令調整部39は、調整電圧指令sgcaを生成する際に、検出対象相Pidの相電流を検出する電流検出指令120を含むように、調整対象相Dp、調整量Dsに基づいて電圧指令sgcから調整電圧指令sgcaを生成する。つまり、電流検出指令120は調整電圧指令sgcaの生成により設定される。電力変換部3を制御する指令を、高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*とすることによって、回転機2が回転することを防止するとともに、回転機2の各相に印加される電圧の位相と、回転機2の各相に流れる相電流の位相との差である位相差Δγを90°に近付けることができる。回転機2の相電流は、適宜、回転機電流と表記する。また、適宜、電圧指令ベクトルVuvw*を、単に電圧指令Vuvw*と表記する。
また、電圧指令計算部32は、回転機駆動モードMd1において、前述した相電流出力部31が出力した回転機2の三相の相電流である三相電流Iuvw、上位制御装置等から入力される速度指令ωr*に基づいて、回転機2を所望の速度で駆動するための電圧指令sgcを計算する。回転機駆動モードMd1における電圧指令sgcは、電圧指令ベクトルVuvw0*である。電圧指令ベクトルVuvw0*のU相、V相、W相の成分は、それぞれ電圧指令Vu0*、Vv0*、Vw0*である。回転機駆動モードMd1において、電圧指令調整部39は、電圧指令sgcの調整は行わない。適宜、電圧指令ベクトルVuvw0*を、単に電圧指令Vuvw0*と表記する。
PWM信号生成部33は、キャリア信号51と電圧指令計算部32が出力する三相の電圧指令sgc及び電流検出指令120を含む調整電圧指令sgcaとに基づいて、電力変換部3のそれぞれのスイッチング素子11a~11fに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2を生成する。より具体的には、PWM信号生成部33は、高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*とキャリア信号51とを比較することによりPWM信号のオンオフ信号sg2を生成する。なお、調整電圧指令sgcaは調整されない電圧指令sgcも含んでいるので、電圧指令sgcが調整されていない場合には、適宜PWM信号生成部33に入力される指令を電圧指令sgcとして記載する。
U相のスイッチング素子11aに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2は、オンオフ信号Up2である。U相のスイッチング素子11bに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2は、オンオフ信号Un2である。V相のスイッチング素子11cに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2は、オンオフ信号Vp2である。V相のスイッチング素子11dに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2は、オンオフ信号Vn2である。W相のスイッチング素子11eに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2は、オンオフ信号Wp2である。W相のスイッチング素子11fに対応するPWM信号のオンオフ信号sg2は、オンオフ信号Wn2である。
PWM信号生成部33は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際すなわちインダクタンス測定モードMd2の際に、キャリア信号51の周期期間(キャリア周期Tcの期間)において検出対象である検出対象相Pidの電流が反映された直流電流(直流母線電流Idc)を検出する電流検出時間Tidを確保するように、調整前のPWM信号である電圧指令sgcによるPWM信号を時間的に前方或いは後方にシフトさせた、又はパルス幅を拡大、縮小させたオンオフ信号sg2、すなわち調整されたPWM信号のオンオフ信号sg2を生成する。PWM信号のパルスをシフトする際すなわちパルスシフトする際は、キャリア周期Tcの期間における高周波電圧指令の平均値がパルスシフト前後で変化しないようにする。これを実現するためには、例えば、キャリア前半Trmfの高周波電圧指令を指令値調整量αだけ増加させるとともに、キャリア後半Trmsの高周波電圧指令を指令値調整量αだけ減少させる。パルスシフトを行う相である調整対象相Dpと、指令値調整量αに対応する調整量Dsは、後述する調整量決定部36が決定する。また、パルス幅を拡大、縮小させる場合は、調整量決定部36がパルス幅調整を行う相である調整対象相Dpと、指令値調整量αに対応する調整量Dsを決定する。PWM信号のパルス幅調整は電圧指令値補償による調整ということもできる。なお、キャリア信号51の周期期間は、適宜キャリア期間と表記する。
調整量決定部36は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、検出対象相Pid及び電流検出タイミング(検出タイミングTg)に基づいて、調整前のPWM信号をシフトさせる又はパルス幅を調整する調整対象相Dp及び調整量Dsを決定する。検出対象相Pidの情報はタイミング決定部35が出力する検出対象相信号sgpに含まれており、検出タイミングTgの情報はタイミング決定部35が出力する検出タイミング信号sgsに含まれている。
タイミング決定部35は、検出対象相Pidの情報を含む検出対象相信号sgp、検出タイミングTgの情報を含む検出タイミング信号sgsを出力する。タイミング決定部35は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、回転機2に流れる各相の電流である回転機電流Imu、Imv、Imwと回転機2に供給する各相の電圧である相電圧Vu、Vv、Vwとの予め定められた位相差Δγと、電圧指令sgcとに基づいて、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)に反映される回転機2の電流の相である検出対象相Pid及び当該検出対象相Pidの電流が反映された直流電流(直流母線電流Idc)を検出する検出タイミングTgすなわち電流検出タイミングを決定する。位相差Δγは例えば90°である。実施の形態1では、位相差Δγは90°である。位相差Δγが90°と異なる例は、実施の形態2で説明する。
タイミング決定部35は、基本波の電流を回転機2に生じさせる高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流との位相差Δγが90°になることを利用し、ある相(対象相)の高周波電圧又は高周波電圧指令のピークが現れる時点(タイミング)から90°遅れたタイミングで、対象相の電流のピークが現れると判断し、対象相の相電流のピーク値に最も近い電流値を検出できるように、対象相の電流を検出する検出タイミングTgを決定する。
図17では、高周波電圧の波形である相電圧波形46と回転機電流Imの波形である相電流波形47との位相差Δγが90°である場合を示した。相電圧波形46は相電圧Vu、Vv、Vwの波形であり、相電流波形47は回転機電流Imu、Imv、Imwの波形である。図17では、波形が正弦波又は余弦波である基本波の相電流波形47と、相電流波形47との位相差Δγが90°であり、かつ波形が余弦波又は正弦波である基本波の相電圧波形46を示した。回転機電流の符号は、総括的にImを用い、区別する場合にImu、Imv、Imwを用いる。相電圧波形46、相電流波形47の横軸は時間である。相電圧波形46の縦軸は電圧であり、相電流波形47の縦軸は電流である。相電圧波形46は、例えば正弦波である。
相電圧波形46の正側のピークは時刻tc1のタイミングに現れ、負側のピークは時刻tc2のタイミングで現れる。実施の形態1では、タイミング決定部35は、高周波電圧の印加によって、高周波電圧指令である電圧指令sgcと回転機電流との位相差Δγが90°であることを把握しているので、時刻tc1のタイミングから90°遅れた時刻tc3のタイミングで電圧指令sgcのある相(対象相)に対応する相の相電流における正側のピークが現れると判断する。また、同様に、タイミング決定部35は、時刻tc2のタイミングから90°遅れた時刻tc4のタイミングで電圧指令sgcのある相(対象相)に対応する相の相電流における負側のピークが現れると判断する。タイミング決定部35は、時刻tc3のタイミング及び時刻tc4のタイミングの近傍に検出タイミングTgを設定することによって、対象相の電流における正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。検出タイミングTgは、できるだけ時刻tc3のタイミング及び時刻tc4のタイミングの近くであることが望ましい。本開示では、対象相の電流における正側のピークにできるだけ近い電流値及び負側のピークにできるだけ近い電流値を検出することで、対象相の電流における正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することを可能にしている。対象相の電流における正側のピーク値及び負側のピーク値を検出することは困難である。しかし、本開示では対象相の電流における正側のピーク値近傍及び負側のピーク値近傍を検出するので、適宜、回転機電流Imの正側のピークを検出する相、回転機電流Imの負側のピークを検出する相等のように、「正側のピークを検出する」、「負側のピークを検出する」と表記する。
タイミング決定部35は、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出対象相Pid、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出対象相Pidを、電圧指令sgcまたは回転機2に印加する三相電圧Vuvwの符号が電圧単位区間Tru(図9、図10参照)の端のタイミング(符号反転タイミングTsr(図18参照))で反転する相に決定し、検出タイミングTgを符号反転タイミングTsrの前後のキャリア信号51の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間あるいは符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truに決定する。
実施の形態1のインダクタンス測定装置1を詳しく説明する。図9、図10にキャリア信号51を示した。キャリア信号51は三角波信号であり、破線49aと破線49bとの間の振幅は直流母線電圧Vdcに基づいて決定される。図9、図10において、横軸は時間であり、縦軸は振幅である。キャリア信号51は正側のピークである山Ppと負側のピークである谷Pvを有している。キャリア信号51はキャリア周期Tcを有している。キャリア周期Tcの開始点は山Pp、谷Pvのどちらでも構わない。図9では開始点を山Ppとする2周期分のキャリア信号51を示し、図10では開始点を谷Pvとする2周期分のキャリア信号51を示した。図9では、キャリア周期Tcの開始点は、山Ppの時刻である時刻tpp1、tpp2、tpp3である。図9の谷Pvは、時刻tpv1、tpv2に表れている。図10では、キャリア周期Tcの開始点は、谷Pvの時刻である時刻tpv1、tpv2、tpv3である。なお、キャリア周期Tcの開始点は、一つ前のキャリア周期Tcの終了点でもある。図10の山Ppは、時刻tpp1、tpp2に表れている。一つのキャリア周期Tcの期間において、開始点の第一のピークから反対側の第二のピークまでの期間をキャリア前半Trmfとし、第二のピークから終了点の第一のピークまでの期間をキャリア後半Trmsとする。キャリア前半Trmfの長さとキャリア後半Trmsの長さは等しく、その長さはキャリア周期Tcの2分の1に相当する。なお、直流母線電圧Vdcの値は、電圧検出器を別途設けることによって検出した値でもよいし、直流母線電圧Vdcが一定であれば、あらかじめ設定した固定の値でもよい。
キャリア信号51はキャリア周期Tcの2分の1毎に変化傾向が変わるので、キャリア周期Tcの2分の1を電圧単位区間Truとしてキャリア信号51を説明することができる。山Pp、谷Pvは、それぞれキャリア信号51における極大値となっている頂点(第一頂点)及び極小値となっている頂点(第二頂点)である。適宜、山Pp、谷Pvを、それぞれ第一頂点、第二頂点と表記する。電圧単位区間Truは、隣接する2つの頂点間の区間であり、すなわち第一頂点と第二頂点とが連続している区間である。キャリア信号51が第一頂点から第二頂点に向かって時間に対して値が減少する変化傾向になる電圧単位区間Truを第一電圧単位区間Tru1とし、第二頂点から第一頂点に向かって時間に対して値が増加する前記変化傾向になる電圧単位区間Truを第二電圧単位区間Tru2とする。電圧単位区間の符号は、総括的にTruを用い、区別する場合にTru1、Tru2を用いる。図9に示した開始点が山Ppであるキャリア信号51の一周期の区間は、第一電圧単位区間Tru1と第一電圧単位区間Tru1に連続している第二電圧単位区間Tru2とを有している。図10に示した開始点が谷Pvであるキャリア信号51の一周期の区間は、第二電圧単位区間Tru2と第二電圧単位区間Tru2に連続している第一電圧単位区間Tru1とを有している。
図11に、キャリア信号51及び電圧指令ベクトルVuvw*とオンオフ信号sg2とを示した。電圧指令調整部39が電圧指令sgcを調整しない調整電圧指令sgcaを出力する場合は、PWM信号生成部33は電圧指令sgcによるPWM信号のオンオフ信号sg2として出力する。図11を参照して、PWM信号のオンオフ信号sg2の生成方法について説明する。図11では、キャリア周期Tcの開始点が山Ppでその時刻が時刻tpp1であり、キャリア周期Tcの終了点が山Ppでその時刻が時刻tpp2である例を示した。キャリア信号51は時刻tpv1で谷Pvになっている。図11において、横軸は時間であり、キャリア信号51及び電圧指令ベクトルVuvw*の縦軸は電圧であり、オンオフ信号sg2の縦軸はデジタルの信号レベルである。U相、V相、W相の電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、それぞれ指令波形61u、61v、61wである。U相、V相、W相の上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2は、オンオフ信号波形60a、60c、60eである。U相、V相、W相の下アームのオンオフ信号Un2、Vn2、Wn2は、オンオフ信号波形60b、60d、60fである。各オンオフ信号Up2、Un2、Vp2、Vn2、Vp2、Wn2のオンレベルは、対応するスイッチング素子11a、11b、11c、11d、11e、11fをオンする場合の信号レベルである。各オンオフ信号Up2、Un2、Vp2、Vn2、Vp2、Wn2のオフレベルは、対応するスイッチング素子11a、11b、11c、11d、11e、11fをオフする場合の信号レベルである。なお、オンオフ信号sg2及びキャリア信号51を記載した各図において、オンレベル、オフレベルをそれぞれ、「オン」、「オフ」と記載した。また、オンオフ信号sg2及びキャリア信号51を記載した各図において、キャリア前半Trmf、キャリア後半Trmsと共に、第一電圧単位区間Tru1、第二電圧単位区間Tru2も記載した。
PWM信号生成部33は、U相、V相、W相毎に電圧指令調整部39から出力された調整電圧指令sgcaにおける高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*とキャリア信号51とを比較し、キャリア信号51が高周波電圧指令の指令値より大きい場合は、各相の上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2をオフレベルとし、下アームのオンオフ信号Un2、Vn2、Wn2をオンレベルとする。キャリア信号51が高周波電圧指令の指令値以下である場合は、各相の上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2をオンレベルとし、下アームのオンオフ信号Un2、Vn2、Wn2をオフレベルとする。よって、図11に示すように、PWM信号のオンオフ信号sg2はキャリア前半Trmfとキャリア後半Trmsとで対称なパターンになる。
キャリア信号51は、時刻t1~時刻t6で電圧指令ベクトルVuvw*の電圧指令Vu*の指令値以下になっているので、この期間においてオンオフ信号Up2はオンレベルであり、オンオフ信号Un2はオフレベルである。キャリア信号51は、時刻t2~時刻t5で電圧指令ベクトルVuvw*の電圧指令Vv*の指令値以下になっているので、この期間においてオンオフ信号Vp2はオンレベルであり、オンオフ信号Vn2はオフレベルである。キャリア信号51は、時刻t3~時刻t4で電圧指令ベクトルVuvw*の電圧指令Vw*の指令値以下になっているので、この期間においてオンオフ信号Wp2はオンレベルであり、オンオフ信号Wn2はオフレベルである。
図12に、U相、V相、W相の上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2のレベルの組と、直流母線電流Idcの状態との関係を示した。直流母線電流Idcの状態は、電流値0か、反映されている相及び符号で表した。オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が全てオンレベル又は全てオフレベルの場合には、直流母線電流Idcの電流値は0である。直流母線電流Idcの符号は、負側の直流端子13nから負側の電源端子17nへ流れる方向を負(-)とし、負側の電源端子17nから負側の直流端子13nへ流れる方向を正(+)とする。回転機2のU相、V相、W相のそれぞれ回転機電流の向きは、電力変換部3から回転機2へ流れる方向を正(+)とする。オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオンレベル、オンレベル、オフレベルの場合は、直流母線電流IdcはW相の回転機電流Imwが反映されており、符号は正である。オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオンレベル、オフレベル、オンレベルの場合は、直流母線電流IdcはV相の回転機電流Imvが反映されており、符号は正である。オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオンレベル、オフレベル、オフレベルの場合は、直流母線電流IdcはU相の回転機電流Imuが反映されており、符号は負である。
オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオフレベル、オンレベル、オンレベルの場合は、直流母線電流IdcはU相の回転機電流Imuが反映されており、符号は正である。オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオフレベル、オンレベル、オフレベルの場合は、直流母線電流IdcはV相の回転機電流Imvが反映されており、符号は負である。オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオフレベル、オフレベル、オンレベルの場合は、直流母線電流IdcはW相の回転機電流Imwが反映されており、符号は負である。直流母線電流Idcの電流値が0であるオンオフ信号sg2の要素であるオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2、Un2、Vn2、Wn2の組は零電圧ベクトル122である。直流母線電流Idcの電流値が0でないオンオフ信号sg2の要素であるオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2、Un2、Vn2、Wn2の組は非零電圧ベクトル123である。オンオフ信号sg2の要素の組はオンオフ信号ベクトル118であり、オンオフ信号ベクトル118は零電圧ベクトル122及び非零電圧ベクトル123を有している。
図11にも、零電圧ベクトル122、非零電圧ベクトル123を示した。零電圧ベクトル122は、時刻tpp1~時刻t1まで、時刻t3~時刻t4まで、時刻t6から時刻tpp2までのオンオフ信号sg2の要素の組である。非零電圧ベクトル123は、時刻t1~時刻t3まで、時刻t4~時刻t6までのオンオフ信号sg2の要素の組である。
電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33の処理について説明する。前述したように、電圧指令調整部39から出力された調整電圧指令sgcaによってPWM信号生成部33から出力されるPWM信号のオンオフ信号sg2は、特定の期間すなわち調整処理が行われる期間においてパルスシフトによる調整、電圧指令値補償による調整等が行われた信号になる。まず、パルスシフトによる調整処理すなわちパルスシフト処理について説明する。調整処理が行われる期間においては、調整前の電圧指令sgcと同じ指令がPWM信号生成部33に入力されないので、調整前のオンオフ信号sg2は生成されない。ここでは、調整前後の比較説明のために調整しない場合のオンオフ信号を調整前のオンオフ信号とする。図13に調整前のキャリア信号51及び電圧指令ベクトルVuvw*とオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2とを示し、図16にパルスシフト処理後のキャリア信号51及び電圧指令ベクトルVuvw*とオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2とを示した。図13、図16では、キャリア周期Tcの開始点及び終了点が山Ppである例である山開始型を示した。以後、図13、図16のような信号図を、適宜、山開始型の信号説明図と表記する。また、適宜、キャリア信号51及び電圧指令ベクトルVuvw*の波形表示を入力波形表示と表記し、PWM信号のオンオフ信号の波形表示を出力波形表示と表記する。図13、図16では、キャリア信号51が時刻tpp1で山Ppであり、時刻tpv1で谷Pvであり、時刻tpp2が山Ppになっている。図13、図16において、横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。
U相、V相、W相の高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、それぞれ指令波形63u、63v、63wである。U相の電圧指令Vu*と、V相の電圧指令Vv*との指令値が等しく、W相の電圧指令Vw*が残りの二相の高周波電圧指令より指令値が小さい場合である。U相、V相、W相の上アームにおける調整前のオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2は、それぞれオンオフ信号波形64u、64v、64wである。図13では、タイミング決定部35が、U相の回転機電流Imuを検出タイミングTuのタイミングで検出することを予定し、V相の回転機電流Imvを検出タイミングTvのタイミングで検出することを予定していることを示している。キャリア信号51は、時刻t1~時刻t4で、電圧指令Vu*、Vv*の指令値以下になっているので、この期間において、調整前のオンオフ信号Up2、Vp2はオンレベルである。キャリア信号51は、時刻t2~時刻t3で、電圧指令Vw*の指令値以下になっているので、この期間において、調整前のオンオフ信号Wp2はオンレベルである。図13は、U相の電圧指令Vu*とV相の電圧指令Vv*との指令値が等しく、W相の電圧指令Vw*が残りの二相の電圧指令Vu*、Vv*より指令値が小さい場合であり、かつ破線四角形で示した注目範囲52においてU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2の立ち上がり側のパルス端とV相上アームの調整前のオンオフ信号Vp2の立ち上がり側のパルス端との差ΔWが、電流検出に必要な時間である電流検出時間Tidより小さい場合である。電圧指令の指令値が同じでも各スイッチング素子の特性により差ΔWが生じる場合がある。注目範囲52における調整前のオンオフ信号Up2、Vp2は、それぞれ図14のオンオフ信号波形48a、48bに相当している。つまり、図13の調整前の図では、U相の回転機電流Imuを検出タイミングTuで検出することができず、検出タイミングTuで検出するための調整が必要であることを示している。なお、図13における検出タイミングTvの場合は、差ΔWは調整前のオンオフ信号Up2の立ち下がり側のパルス端と調整前のオンオフ信号Vp2の立ち下がり側のパルス端と差になる。図13の状態では、検出タイミングTuでの電流検出と同様に、検出タイミングTvでの電流検出は調整前のオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が零電圧ベクトル122(図11参照)になっているので、V相の回転機電流Imvを検出できない。
図14に注目範囲52を拡大した図に相当するΔW<Tidの場合を示し、図15にΔW>Tidの場合を示した。図14、図15において、横軸は時間であり、縦軸は出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。1つの相のオンオフ信号波形48aは時刻tp1でオフレベルからオンレベルに変化している。他の相のオンオフ信号波形48bは時刻tp2でオフレベルからオンレベルに変化している。パルス立ち上がりの差ΔWは、オンオフ信号波形48aとオンオフ信号波形48bとの差であり、時間で表せば時刻tp2-時刻tp1である。図14、図15では、電流検出時間Tidの開始時刻が時刻tp1であり、電流検出時間Tidの終了時刻が検出タイミングTgである例を示した。例えば、電流検出時間TidはAD変換の実行時間であり、図14、図15に示した検出タイミングTgの時刻はAD変換された検出値が確定する時刻に相当する。図14の場合は、時刻tp1から電流検出時間Tidよりも短い時間でオンオフ信号波形48bがオフレベルからオンレベルに変化している。図15のΔW>Tidの場合は、時刻tp1から電流検出時間Tidの終了時刻よりも後の時刻(図15の時刻tp2)にオンオフ信号波形48bがオフレベルからオンレベルに変化している。図14のΔW<Tidの場合は電流検出ができず、図15のΔW>Tidの場合は電流検出が可能になっている。
U相の回転機電流Imuを検出タイミングTuのタイミングで検出し、V相の回転機電流Imvを検出タイミングTvのタイミングで検出するためには、図16のように、U相上アームの調整前のオンオフ信号Up2を、矢印54uのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に前方へシフトさせた調整後のオンオフ信号Up2を生成し、V相上アームの調整前のオンオフ信号Vp2を、矢印54vのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に後方へシフトさせた調整後のオンオフ信号Vp2を生成すればよい。このとき、U相の回転機電流Imuを検出タイミングTuのタイミングで検出するために、U相上アームの調整後のオンオフ信号Up2がオンレベルになってから検出タイミングTuまでの時間が、電流検出時間Tid以上となるように、調整量決定部36がU相の指令値調整量α1に対応する調整量Dsuを決定する。また、V相の回転機電流Imvを検出タイミングTvのタイミングで検出するために、U相上アームの調整後のオンオフ信号Up2がオフレベルに遷移してから検出タイミングTvまでの時間が、電流検出時間Tid以上となるように、調整量決定部36がV相の指令値調整量α2に対応する調整量Dsvを決定する。検出可能期間53aは、キャリア前半Trmfにおけるオンオフ信号Up2のパルス端から検出タイミングTuまでの期間であり、この期間は電流検出時間Tid以上となっている。検出可能期間53bは、キャリア後半Trmsにおけるオンオフ信号Up2のパルス端から検出タイミングTvまでの期間であり、この期間は電流検出時間Tid以上となっている。調整量の符号は、総括的にDsを用い、区別する場合にDsu、Dsv、Dswを用いる。
より具体的に説明する。図4に示したように、電圧指令調整部39にはキャリア信号51と電圧指令sgcである電圧指令ベクトルVuvw*とが入力されている。図16では、キャリア前半Trmfにおける検出対象相PidがU相で、当該検出対象相Pidの検出タイミングTgが検出タイミングTuであり、キャリア後半Trmsにおける検出対象相PidがV相で、当該検出対象相Pidの検出タイミングTgが検出タイミングTvである例である。電圧指令調整部39は、調整対象相Dp、調整量Dsが入力されており、指令値調整量α1に対応する調整量Dsuに基づいて調整対象相DpがU相である電圧指令Vu*を図13の指令波形63uから指令波形65uに変化させ、指令値調整量α2に対応する調整量Dsvに基づいて調整対象相DpがV相である電圧指令Vv*を図13の指令波形63vから指令波形65vに変化させる。指令波形63uに対して、指令波形65uは、キャリア前半Trmfにおいて指令値が指令値調整量α1だけ増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値が指令値調整量α1だけ減少している。指令波形63vに対して、指令波形65vは、キャリア前半Trmfにおいて指令値が指令値調整量α2だけ減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値が指令値調整量α2だけ増加している。W相の電圧指令Vw*の指令波形65wは図13の指令波形63wと同じである。
U相のオンオフ信号Up2はオンオフ信号波形66uになり、V相のオンオフ信号Vp2はオンオフ信号波形66vになり、W相のオンオフ信号Wp2はオンオフ信号波形66wになる。U相のオンオフ信号Up2は時刻ta1~時刻tb1まではオンレベルであり、V相のオンオフ信号Vp2は時刻ta2~時刻tb2まではオンレベルである。W相のオンオフ信号Wp2は、時刻t2~時刻t3までがオンレベルである。時刻ta1~時刻ta2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」になっているので図12からU相の回転機電流Imuが検出可能になっている。タイミング決定部35は電流検出可能な相を判定し、検出対象相PidがU相を示す検出対象相信号sgp、U相の検出タイミングTgの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。
時刻tb1~時刻tb2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オフ」になっているので図12からV相の回転機電流Imvが検出可能になっている。タイミング決定部35は電流検出可能な相を判定し、検出対象相PidがV相を示す検出対象相信号sgp、V相の検出タイミングTgの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。
以上のように、調整量決定部36はタイミング決定部35から出力された検出対象相信号sgp、検出タイミング信号sgsの情報に基づいて、調整対象相Dp及び調整量Dsを決定し、電圧指令調整部39から出力された調整電圧指令sgcaに基づいてPWM信号生成部33が、調整前のオンオフ信号sg2をキャリア周期Tcの期間内で時間的に前方又は後方へシフトさせた調整後のオンオフ信号sg2を生成することによって、1キャリア周期Tcの期間における平均電圧を変更することなく、所定の相の電流を所定のタイミングで検出することができる。
実施の形態1のインダクタンス測定装置1の動作例を説明する。図18に、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの第一例を示し、図21に、キャリア周期Tcの期間における開始点が谷Pvであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの第二例を示した。また、図26に、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの第三例を示し、図28に、キャリア周期Tcの期間における開始点が谷Pvであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの第四例を示した。図18、図26は山開始型の図であり、図21、図28はキャリア周期Tcの開始点及び終了点が谷Pvである例である谷開始型の図である。図18~図20、図24を用いてインダクタンス測定装置1の動作の第一例を説明し、図21~図23、図25を用いてインダクタンス測定装置1の動作の第二例を説明する。また、図26、図27を用いてインダクタンス測定装置1の動作の第三例を説明し、図28、図29を用いてインダクタンス測定装置1の動作の第四例を説明する。図18、図21、図26、図28は、高周波電圧指令と回転機電流Imとの位相差Δγが90°の例である。
まず、インダクタンス測定装置1の動作の第一例を説明する。実施の形態1における、タイミング決定部35、電圧指令調整部39、PWM信号生成部33、調整量決定部36、相電流出力部31の動作をより具体的に説明する。図18では、電圧指令計算部32は、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧として出力している。また、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcはキャリア周期Tcの12倍の周期となっている。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の波形は、それぞれ指令波形67u、67v、67wである。図18に示す第一例では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を矩形波電圧としている。矩形波電圧にすることによって、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が相電圧波形46のような基本波である場合における電圧のピークの位置に相当するタイミングを容易に判断することができる。また、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が相電圧波形46のような基本波である場合における電圧の実効値を容易に計算することができる。ここでは、回転機2が回転しない程度に十分高い周波数で指令値を変更する。このため、矩形波電圧の極性が変化する(電圧の符号が正電圧値と負電圧値とに変化する)パルス端で回転機電流Imがピーク値となる。図18に示した指令波形を有する電圧指令ベクトルVuvw*でオンオフ信号sg2を生成すると、オンオフ信号sg2は電圧指令ベクトルVuvw*と同様の矩形波電圧になる。回転機電流Imは図17の相電流波形47と同様の波形になるので、指令波形67u、67v、67wを有する電圧指令を基本電圧指令としている。このため、指令波形67u、67v、67wによる回転機2に供給する三相それぞれの電圧は、準基本波ということができる。
なお、矩形波電圧の電圧指令Vu*、Vv*、Vw*における極性が変化するパルス端は、前述した電圧指令sgcの符号が電圧単位区間Truの端のタイミングで反転する符号反転タイミングTsrである。図18では、電圧指令Vu*の符号が正から負に反転している時刻tc3と電圧指令Vu*の符号が負から正に反転している時刻tc4とに符号反転タイミングTsrを付している。電圧指令Vu*の符号が負から正に反転している時刻tc0のタイミングも符号反転タイミングTsrである。電圧指令Vv*、Vw*についても、符号が正から負に反転している符号反転タイミングTsr、符号が負から正に反転している符号反転タイミングTsrが存在している。基本波電圧の電圧指令Vu*、Vv*、Vw*についても、矩形波電圧の電圧指令Vu*、Vv*、Vw*と同様に符号が正から負に反転している符号反転タイミングTsr、符号が負から正に反転している符号反転タイミングTsrが存在する。電力変換部3から出力される準基本波の交流電圧は準基本波の電圧指令sgcに追随しているので、準基本波の三相電圧Vuvwにも符号が正から負に反転している符号反転タイミングTsr、符号が負から正に反転している符号反転タイミングTsrが存在する。
指令波形67u、67v、67wを有する電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、前述したように、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が準基本波となる三相の電圧指令sgcであり、すなわち基本電圧指令119である。基本電圧指令119は、基本波の電流を回転機2に生じさせる。基本電圧指令119の指令値の符号が反転する一つの相を特別相124とし、基本電圧指令119の指令値の符号が正から負に変化する特別相124を第一特別相125とし、基本電圧指令119の指令値の符号が負から正に変化する特別相124を第二特別相126とする。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの12倍の周期になっている。時刻tc3は、U相の指令周期Tmcの中間である指令周期中間Tmccである。第一特別相125では基本電圧指令119の指令値の符号が正から負に変化するので、図18の時刻tc3は図17の時刻tc3に相当している。第二特別相126では基本電圧指令119の指令値の符号が負から正に変化するので、図18の時刻tc4は図17の時刻tc4に相当している。
U相の回転機電流Imである回転機電流Imuは、時刻tc0で負側のピークであり、時刻tc3で正側のピークになり、時刻tc4で負側のピークになっている。すなわち、第一特別相125の回転機電流Imは符号反転タイミングTsrにおいて正側のピークになり、第二特別相126の回転機電流Imは符号反転タイミングTsrにおいて負側のピークになっている。第一特別相125、第二特別相126が前述した回転機電流Imの正側のピークを検出する相、回転機電流Imの負側のピークを検出する相である。回転機電流Imは符号反転タイミングTsrにおいて正側又は負側のピークになり、第一特別相125、第二特別相126の回転機電流Imを検出する検出タイミングTgは、符号反転タイミングTsrを含む隣接する2つの電圧単位区間Truの一方の区間に決定する。
図18の時刻tc1は、電圧指令Vu*の正指令値期間の中間時刻であり、かつ回転機電流Imuがほぼ0になっているので、図17の時刻tc1に相当している。図18の時刻tc2は、電圧指令Vu*の負指令値期間の中間時刻であり、かつ回転機電流Imuがほぼ0になっているので、図17の時刻tc2に相当している。図18の時刻tc1から時刻tc3までの時間は、電圧指令sgcの一相における指令位相差Δθであり、指令位相差Δθは90°である。図18の時刻tc2から時刻tc4までの時間は、電圧指令sgcの一相における指令位相差Δθであり、指令位相差Δθは90°である。破線55aの時刻から時刻tc3までの期間は、U相の電流検出期間Sduであり、時刻tc4から破線55bの時刻までの期間は、U相の電流検出期間Sduである。山開始型における電圧指令sgcの指令値の符号が正から負に変化する時刻tc3を終了端とするキャリア周期Tcの期間を第一電流検出期間Sd1とし、山開始型における電圧指令sgcの指令値の符号が負から正に変化する時刻tc4を開始端とするキャリア周期Tcの期間を第二電流検出期間Sd2とする。破線55aの時刻から時刻tc3までのU相の電流検出期間Sduは第一電流検出期間Sd1であり、時刻tc4から破線55bの時刻までのU相の電流検出期間Sduは第二電流検出期間Sd2である。図18では、U相について符号Sdu、Sd1、Sd2を付しているが、V相、W相についてもU相と同様である。
図17のように相電圧Vuが基本波である場合の正側のピークの時刻tc1は、図18の電圧指令Vu*が矩形波である場合の指令波形67uの高レベル期間に中間である時刻tc1に相当する。図17のように相電圧Vuが基本波である場合の負側のピークの時刻tc2は、図18の電圧指令Vu*が矩形波である場合の指令波形67uの低レベル期間に中間である時刻tc2に相当する。タイミング決定部35は、時刻tc1のタイミングから90°遅れた時刻tc3のタイミングでU相の回転機電流Imuの正側のピークが現れると判断し、時刻tc2のタイミングから90°遅れた時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuの負側のピークが現れると判断する。時刻tc3及び時刻tc4のタイミングで現れるU相の回転機電流Imuの正側のピーク及び負側のピークに最も近い電流を検出できるように、タイミング決定部35は、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間すなわち第一電流検出期間Sd1で電流を検出する相の一つをU相に決定し、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間すなわち第二電流検出期間Sd2で電流を検出する相の一つをU相に決定する。
タイミング決定部35は、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間すなわち第一電流検出期間Sd1でU相の回転機電流Imuを検出する場合と、時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(図20参照)でU相の回転機電流Imuを検出する場合とを比較して、U相の回転機電流Imuの正側のピークにより近い電流を検出できるのがどちらの場合であるかを判断している。図18の例では、タイミング決定部35は、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)でU相の回転機電流Imuを検出する場合の方が、時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(図20参照)でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、U相の回転機電流Imuの正側のピークにより近い電流を検出できるため、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)で電流を検出する相の一つをU相に決定している。したがって、第一電流検出期間Sd1は、検出対象相PidがU相である回転機電流Imuの正側のピークが現れる符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間Truを含むキャリア期間である。
同様に、タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合と、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア周期すなわち第二電流検出期間Sd2でU相の回転機電流Imuを検出する場合とを比較して、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できるのがどちらの場合であるかを判断している。図18の例では、タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でU相の回転機電流Imuを検出する場合の方が、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できるため、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)で電流を検出する相の一つをU相に決定している。したがって、第二電流検出期間Sd2は、検出対象相PidがU相である回転機電流Imuの負側のピークが現れる符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truを含むキャリア期間である。
なお、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)でU相の回転機電流Imuを検出する場合と、時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間でU相の回転機電流Imu電流を検出する場合とで、U相の回転機電流Imuの正側のピークにより近い電流を検出できるのがどちらの場合であるかを判断する際、又は時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合と、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でU相の回転機電流Imuを検出する場合とで、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できるのがどちらの場合であるかを判断する際には、タイミング決定部35は、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の指令値の大小関係と電流検出時間Tidとに基づいて、電流検出することが不可能と判断できる場合、このタイミングで電流を検出することは考慮しないものとする。
図19及び図20は、図18の例において、U相の符号反転タイミングTsrである時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)で電流を検出する相の一つをU相に決定する理由を説明する図である。図19及び図20は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図19は、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)でU相の回転機電流Imuを検出する場合におけるU相の回転機電流Imuの検出タイミングの一例を示している。U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形68u1であり、シフト後が指令波形68u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形68vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形68wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形69uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形69vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形69wである。
指令波形68u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より指令値調整量αだけ減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より指令値調整量αだけ増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t2~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t1~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t3~時刻t4までがオンレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻t6~時刻tc3の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2である。時刻t5~時刻t6の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。
電流検出電圧ベクトル期間Q1に、電圧指令ベクトルVuvw*が回転機電流Imを検出する電流検出指令120が出力される。電流検出電圧ベクトル期間Q1の時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dsuである。この調整量Dsuは指令値調整量αにより実現されている。すなわち、調整量Dsuと指令値調整量αとはお互いに関連している。電流検出指令120は、電流検出部5で検出される直流母線電流Idcの絶対値と、回転機2の三相の電流のうち絶対値が最も大きい相の電流であり、正側又は負側のピークに最も近い電流(回転機電流Im)の絶対値と、が等しくなる三相の電圧指令sgcである。また、電流検出指令120は、一定の指令周期Tmcで三相の電圧指令sgcの指令値が変化し、一つの相の指令値の符号が反転する指令周期の中間(指令周期中間Tmcc)に隣接した三相の電圧指令sgcであり、回転機2に供給する電圧の瞬時値の絶対値が最も小さい相(図17の時刻tc3又は時刻tc4に該当する相)に流れる電流(図17の時刻tc3又は時刻tc4の電流)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流母線電流Idcの絶対値と、が等しくなる三相の電圧指令sgcでもよい。回転機2の三相の電流のうち絶対値が最も大きい相の電流であり、正側又は負側のピークに最も近い電流(回転機電流Im)は、図17の時刻tc3に該当する電流又は図17の時刻tc4に該当する電流である。
図18の時刻tc3、時刻tc4は、矩形波電圧をPWM信号生成部33に生成させる電圧指令sgcの符号が反転するタイミングでかつ電圧単位区間Truの端のタイミング、すなわち符号反転タイミングTsrである。図17の時刻tc3、時刻tc4は、回転機2に印加する三相電圧Vuvw等の交流電圧の符号が反転するタイミングでかつ電圧単位区間Truの端のタイミング、すなわち符号反転タイミングTsrである。図18の時刻tc3、時刻tc4において、U相の電圧指令sgcである電圧指令Vu*の符号が反転するので、U相が検出する3つの相電流Iu、Iv、Iwにおける検出対象相Pidとなる。図17の時刻tc3、時刻tc4において、三相電圧Vuvw等の交流電圧におけるU相の相電圧Vuの符号が反転する場合は、U相が検出する3つの相電流Iu、Iv、Iwにおける検出対象相Pidとなる。
時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図19の検出タイミングTu1である。検出タイミングTu1は、U相上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移する直前にU相の回転機電流Imuを検出することができる。なお、検出タイミングTu1等の検出タイミングTgが検出対象のオンオフ信号sg2の変化と重なっても、検出タイミングTgで電流の検出が完了しているので、構わない。他の図においても同様である。図19において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトして調整後のオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imuを検出できるようにするためである。図19に示した検出オンオフ信号ベクトル121は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、U相の回転機電流Imuを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図19に示した電流検出指令120は、時刻t5~時刻t6の指令波形68u2、68v、68wにおける各相の指令値を有する指令である。U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしない場合、図19に示したキャリア周期Tcの期間内で検出できる回転機電流Imが、時刻t2~時刻t3又は時刻t4~時刻t5における非零電圧ベクトル123すなわちオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オフ」になっているW相の電流のみとなる。したがって、U相の回転機電流Imuを検出するためには、U相のオンオフ信号Up2のシフトが必要となる。なお、図19では、U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしているが、V相のオンオフ信号Vp2を調整前からシフトしてもよい。
一方、時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図20に示した検出タイミングTu2である。検出タイミングTu2は、W相上アームのオンオフ信号Wp2がオフレベルからオンレベルに遷移してから電流検出時間Tidである調整量Dsu経過後の時刻t3にU相の回転機電流Imuを検出することができる。図20において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトして調整後のオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imuを検出できるようにするためである。U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしない場合、図20に示したキャリア周期Tcの期間内で検出できる回転機電流Imが、時刻t1~時刻t2又は時刻t5~時刻t6における非零電圧ベクトル123すなわちオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オフ」になっているV相の電流のみとなる。U相の回転機電流Imuを検出するためには、U相のオンオフ信号Up2のシフトが必要となる。なお、図20では、U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしているが、W相のオンオフ信号Wp2を調整前からシフトしてもよい。
図20において、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形70u1であり、シフト後が指令波形70u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形70vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形70wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形71uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形71vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形71wである。
指令波形70u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t3~時刻t5までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t1~時刻t6までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t4までがオンレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻t2~時刻t3の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。
図19の検出タイミングTu1と図20の検出タイミングTu2を比較すると、図19の検出タイミングTu1の方が、U相の回転機電流Imuの正側のピークが現れる時刻tc3のタイミングすなわち符号反転タイミングTsrにより近いことがわかる。また、三相全ての上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオフレベルである場合、及び三相全ての上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオンレベルである場合における相電流Iu、Iv、Iwの変化が、三相のうちのいずれかの一相または二相の上アームのオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2がオンレベルである場合の相電流Iu、Iv、Iwの変化と比べて小さい。このことからも、図20の検出タイミングTu2でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、図19の検出タイミングTu1でU相の回転機電流Imuを検出した方が、検出される電流がU相の回転機電流Imuの正側のピークに近い値となることがわかる。したがって、U相の回転機電流Imuの正側のピークに最も近い電流を検出するために、タイミング決定部35は、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)で電流を検出する相の一つをU相に決定する。
以上のことから、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を山Ppとした場合は、各相の回転機電流Imの正側のピークが現れるタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)において、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、正側のピークに最も近い相の回転機電流Imを検出することによって、全ての相の電流の正側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点が山Ppで、回転機電流Imの正側のピーク(第一検出対象)を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、正側のピークに向かって増加している回転機2の一つの相の電流(第一電流検出期間Sd1の回転機電流Imu)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。また、第一検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、次のように表現してもよい。第一検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、指令周期Tmcの中間(指令周期中間Tmcc)で指令値の符号が正から負に反転する直前において、回転機2に供給する電圧(三相電圧Vuvw)の瞬時値の絶対値が最も小さい相に流れる電流(第一電流検出期間Sd1の回転機電流Imu)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。
制御部4は第一検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121を生成する際に、符号反転タイミングTsrが第二電圧単位区間Tru2の終了端のタイミングであり、符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象(電圧指令sgcまたは回転機2に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw))の符号が正から負に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流の検出対象相Pidに決定し、符号反転タイミングTsrの前に位置する第二電圧単位区間Tru2で検出対象相Pidの相電流を検出することを決定する。
図18では矩形波の高周波電圧指令を例にして、高周波電圧指令と回転機電流Imとの関係を示したが、基本波の高周波電圧指令と回転機電流Imとの関係も矩形波の例と同様である。基本波の高周波電圧指令の場合は、電力変換部3から出力される高周波電圧は図17の相電圧波形46のように基本波になる。U相の回転機電流Imuの正側のピークが現れるタイミング(時刻tc3)において、当該U相の相電圧Vuの基本波(相電圧波形46)の瞬時値と当該U相の高周波電圧指令の基本波(基本電圧指令119の指令波形67uに対応)の瞬時値(0を通過するパルス端)は、0であり、他のV相、W相の相電圧Vv、Vwの基本波(相電圧波形46)の瞬時値の絶対値及び高周波電圧指令の基本波(基本電圧指令119の指令波形67v、67wに対応)の瞬時値の絶対値より小さくなっている。したがって、高周波電圧の三相電圧Vuvw又は高周波電圧指令である電圧指令Vuvw*と、回転機電流Imとの位相差が90°であるため、ある相の回転機電流Imの正側のピークが現れるタイミングにおいて、当該相の相電圧(Vu、Vv、Vw)の準基本波の瞬時値と当該相の高周波電圧指令の準基本波(基本電圧指令119)の瞬時値は、0であり、他の相の相電圧の準基本波の瞬時値の絶対値及び高周波電圧指令の準基本波の瞬時値の絶対値より小さくなっている。
次にキャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を谷Pvとした場合を説明する。まず、前述した、キャリア周期Tcの期間における開始点が谷Pvであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの第二例である図21を説明する。図18と異なる部分を主に説明する。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の指令波形67u、67v、67wは、図18と同じである。回転機電流Imu、Imv、Imwも図18と同じである。図21では、時刻tc0、tc1、tc2、tc3、tc4において、キャリア信号51は谷Pvになっている。時刻tc3から破線55cの時刻までの期間は、U相の電流検出期間Sduであり、破線55dの時刻から時刻tc4までの期間は、U相の電流検出期間Sduである。谷開始型における電圧指令sgcの指令値の符号が正から負に変化する時刻tc3を開始端とするキャリア周期Tcの期間を第三電流検出期間Sd3とし、谷開始型における電圧指令sgcの指令値の符号が負から正に変化する時刻tc4を終了端とするキャリア周期Tcの期間を第四電流検出期間Sd4とする。時刻tc3から破線55cの時刻までのU相の電流検出期間Sduは第三電流検出期間Sd3であり、破線55dの時刻から時刻tc4までのU相の電流検出期間Sduは第四電流検出期間Sd4である。図21では、U相について符号Sdu、Sd1、Sd2を付しているが、V相、W相についてもU相と同様である。
図19及び図20は、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合であった。図19は電流検出指令120が一つの電圧単位区間Truにおいて符号反転タイミングTsr側に設定された場合であり、図20は電流検出指令120が一つの電圧単位区間Truにおいて符号反転タイミングTsrと反対側に設定された場合である。キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を谷Pvとした場合は、開始点が山Ppの図19に対応する図が図23であり、開始点が山Ppの図20に対応する図が図22である。図22及び図23は谷開始型の信号図である。以後、図22、図23のような信号図を、適宜谷開始型の信号説明図と表記する。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図23は、U相の符号反転タイミングTsrである時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)でU相の回転機電流Imuを検出する場合におけるU相の回転機電流Imuの検出タイミングの一例を示している。U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形74u1であり、シフト後が指令波形74u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形74vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形74wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形75uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形75vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形75wである。
指令波形74u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t5までがオフレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t3~時刻t4までがオフレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t6までがオフレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻tc3~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2である。時刻t1~時刻t2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。電流検出電圧ベクトル期間Q1の時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dsuである。
時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図23の検出タイミングTu4である。検出タイミングTu4は、U相上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移した直後にU相の回転機電流Imuを検出することができる。なお、検出タイミングTu4等の検出タイミングTgが検出対象以外のオンオフ信号sg2の変化と重なっても、検出タイミングTgで電流の検出が完了しているので、構わない。他の図においても同様である。図23において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトして調整後のオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imuを検出できるようにするためである。図23に示した検出オンオフ信号ベクトル121は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、U相の回転機電流Imuを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図23に示した電流検出指令120は、時刻t1~時刻t2の指令波形74u2、74v、74wにおける各相の指令値を有する指令である。U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしない場合、図23に示したキャリア周期Tcの期間内で検出できる回転機電流Imが、時刻t2~時刻t3又は時刻t4~時刻t5における非零電圧ベクトル123すなわちオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オフ」になっているV相の電流のみとなる。したがって、U相の回転機電流Imuを検出するためには、U相のオンオフ信号Up2のシフトが必要となる。なお、図23では、U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしているが、W相のオンオフ信号Wp2を調整前からシフトしてもよい。
一方、時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図22に示した検出タイミングTu3である。検出タイミングTu3は、U相上アームのオンオフ信号Up2がオフレベルからオンレベルに遷移してから電流検出時間Tidである調整量Dsu経過後の時刻t5の直前までにU相の回転機電流Imuを検出することができる。図22において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトして調整後のオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imuを検出できるようにするためである。U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしない場合、図22に示したキャリア周期Tcの期間内で検出できる回転機電流Imが、時刻t1~時刻t2又は時刻t5~時刻t6における非零電圧ベクトル123すなわちオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オフ」になっているW相の電流のみとなる。U相の回転機電流Imuを検出するためには、U相のオンオフ信号Up2のシフトが必要となる。なお、図22では、U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしているが、V相のオンオフ信号Vp2を調整前からシフトしてもよい。
図22において、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形72u1であり、シフト後が指令波形72u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形72vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形72wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形73uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形73vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形73wである。
図22の検出タイミングTu3と図23の検出タイミングTu4を比較すると、図22の検出タイミングTu3でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、図23の検出タイミングTu4すなわち符号反転タイミングTsr側の検出タイミングでU相の回転機電流Imuを検出した方が、検出される電流がU相の回転機電流Imuの正側のピークに近い値となることがわかる。したがって、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、タイミング決定部35は、時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)で電流を検出する相の一つをU相に決定する。
以上のことから、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、各相の回転機電流Imの正側のピークが現れるタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)において、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、正側のピークに最も近い相の回転機電流Imを検出することによって、全ての相の電流における正側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点が谷Pvで、回転機電流Imの正側のピーク(第二検出対象)を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、正側のピークを越えて減少している回転機2の一つの相の電流(第三電流検出期間Sd3の回転機電流Imu)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。また、第二検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、次のように表現してもよい。第二検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、指令周期Tmcの中間(指令周期中間Tmcc)で指令値の符号が正から負に反転した直後において、回転機2に供給する電圧(三相電圧Vuvw)の瞬時値の絶対値が最も小さい相に流れる電流(第三電流検出期間Sd3の回転機電流Imu)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。
次に、回転機電流Imの負側のピークにより近い電流を検出する場合を説明する。タイミング決定部35が、図18の時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)で電流を検出する相の一つをU相に決定する際にも、図18の時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)で電流を検出する際と同様の考え方に基づいて、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でU相の回転機電流Imuを検出する場合の方が、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できると判断している。
図24は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図24は、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でU相の回転機電流Imuを検出する場合におけるU相の回転機電流Imuの検出タイミングの一例を示している。U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形76u1であり、シフト後が指令波形76u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形76vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形76wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形77uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形77vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形77wである。
指令波形76u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t5までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t3~時刻t4までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t6までがオンレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻tc4~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2である。時刻t1~時刻t2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。電流検出電圧ベクトル期間Q1の時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dsuである。
時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図24の検出タイミングTu6である。検出タイミングTu6は、U相上アームのオンオフ信号Up2がオフレベルからオンレベルに遷移した直後にU相の回転機電流Imuを検出することができる。図24において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトして調整後のオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imuを検出できるようにするためである。図24に示した検出オンオフ信号ベクトル121は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、U相の回転機電流Imuを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図24に示した電流検出指令120は、時刻t1~時刻t2の指令波形76u2、76v、76wにおける各相の指令値を有する指令である。U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしない場合、図24に示したキャリア周期Tcの期間内で検出できる回転機電流Imが、時刻t2~時刻t3又は時刻t4~時刻t5における非零電圧ベクトル123すなわちオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オン」になっているV相の電流のみとなる。したがって、U相の回転機電流Imuを検出するためには、U相のオンオフ信号Up2のシフトが必要となる。なお、図24では、U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしているが、W相のオンオフ信号Wp2を調整前からシフトしてもよい。
以上のことから、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合は、各相の回転機電流Imの負側のピークが現れるタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)において、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、負側のピークに最も近い相の回転機電流Imを検出することによって、全ての相の電流の負側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点が山Ppで、回転機電流Imの負側のピーク(第三検出対象)を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、負側のピークを越えて増加している回転機2の一つの相の電流(第二電流検出期間Sd2の回転機電流Imu)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。また、第三検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、次のように表現してもよい。第三検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、指令値の符号が正から負に反転するタイミングを開始端とする指令周期Tmcの中間(指令周期中間Tmcc)で指令値の符号が負から正に反転した直後において、回転機2に供給する電圧(三相電圧Vuvw)の瞬時値の絶対値が最も小さい相に流れる電流(第二電流検出期間Sd2の回転機電流Imu)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。
なお、図24に示した回転機電流Imの負側のピーク(第三検出対象)を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合である。キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、図21の時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)でU相の回転機電流Imuを検出する場合の方が、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できるので、タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)で電流を検出する相の一つをU相に決定する。
図25は谷開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図25は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)でU相の回転機電流Imuを検出する場合におけるU相の回転機電流Imuの検出タイミングの一例を示している。U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形78u1であり、シフト後が指令波形78u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形78vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形78wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形79uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形79vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形79wである。
指令波形78u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t2~時刻t6までがオフレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t1~時刻t5までがオフレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t3~時刻t4までがオフレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻t6~時刻tc4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2である。時刻t5~時刻t6の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。電流検出電圧ベクトル期間Q1の時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dsuである。
時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図25の検出タイミングTu5である。検出タイミングTu5は、U相上アームのオンオフ信号Up2がオフレベルからオンレベルに遷移する直前にU相の回転機電流Imuを検出することができる。図25において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトして調整後のオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imuを検出できるようにするためである。図25に示した検出オンオフ信号ベクトル121は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、U相の回転機電流Imuを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図25に示した電流検出指令120は、時刻t5~時刻t6の指令波形78u2、78v、78wにおける各相の指令値を有する指令である。U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしない場合、図25に示したキャリア周期Tcの期間内で検出できる回転機電流Imが、時刻t2~時刻t3又は時刻t4~時刻t5における非零電圧ベクトル123すなわちオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オン」になっているW相の電流のみとなる。したがって、U相の回転機電流Imuを検出するためには、U相のオンオフ信号Up2のシフトが必要となる。なお、図25では、U相のオンオフ信号Up2を調整前からシフトしているが、V相のオンオフ信号Vp2を調整前からシフトしてもよい。
以上のことから、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、各相の回転機電流Imの負側のピークが現れるタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)において、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、負側のピークに最も近い相の回転機電流Imを検出することによって、全ての相の電流の負側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点が谷Pvで、回転機電流Imの負側のピーク(第四検出対象)を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、三相の電流のうち絶対値が最も大きい相であり、負側のピークに向かって減少している回転機2の一つの相の電流(第四電流検出期間Sd4の回転機電流Imu)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。また、第四検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、次のように表現してもよい。第四検出対象を高精度に検出する検出オンオフ信号ベクトル121は、指令値の符号が正から負に反転するタイミングを開始端とする指令周期Tmcの中間(指令周期中間Tmcc)で指令値の符号が負から正に反転する直前において、回転機2に供給する電圧(三相電圧Vuvw)の瞬時値の絶対値が最も小さい相に流れる電流(第四電流検出期間Sd4の回転機電流Imu)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなるオンオフ信号sg2の組である。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合、タイミング決定部35は、図18の時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)において、U相の回転機電流Imuの正側のピークに最も近い電流が検出できるように検出タイミングTgを設定する。時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)におけるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTgは、例えば、図19のTu1のタイミングである。キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合、タイミング決定部35は、図21の時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)において、U相の回転機電流Imuの正側のピークに最も近い電流が検出できるように検出タイミングTgを設定する。時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)におけるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTgは、例えば、図23のTu4のタイミングである。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合は、回転機電流Imの正側のピークを検出するために指定されたキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)の終了時点(図18の時刻tc3)に、ある相の回転機電流Imの正側のピークが現れることから、当該キャリア期間(第一電流検出期間Sd1)のキャリア後半Trmsにて、当該相の検出タイミングTgを設定することによって、当該相の回転機電流Imの正側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合の第一電流検出期間Sd1の終了時点は、キャリア信号51が第二頂点(谷Pv)から第一頂点(山Pp)に向かって時間に対して値が増加する変化傾向になる第二電圧単位区間Tru2の終了時点である。第一電流検出期間Sd1の終了時点のタイミング及び第二電圧単位区間Tru2の終了時点のタイミングは、電圧指令sgcの一相の符号が正から負に反転している符号反転タイミングTsrである。なお、図19より、回転機電流Imの正側のピークを検出するタイミングで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121より時間的に前(図19では左側)に出力されている零電圧ベクトル122のうち検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は、キャリア信号51の谷Pv付近で出力される零電圧ベクトルである。図19の例では、検出オンオフ信号ベクトル121は電流検出電圧ベクトル期間Q1の期間に出力されており、検出オンオフ信号ベクトル121よりも時間的に前で、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は零電圧ベクトル期間Z1に出力されている。検出オンオフ信号ベクトル121より、U相上アームのスイッチング素子11aと、V相下アームのスイッチング素子11dと、W相下アームのスイッチング素子11fとがオン状態となる。
また、図19より、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121に隣接するオンオフ信号sg2の電圧ベクトルの一つが、全ての相の下アームがオン状態となることによって出力される零電圧ベクトル122(図19の例では、零電圧ベクトル期間Z2の電圧ベクトル)となることがある。ただし、第一電流検出期間Sd1において調整量Dsによっては、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121と、零電圧ベクトル122とが隣接しないことがある。例えば、図19において、U相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をさらに時間的に後方にシフトさせた調整後のオンオフ信号Up2を生成すると、零電圧ベクトル期間Z2が短くなるので、零電圧ベクトル122が消滅する場合があることがわかる。
一方で、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、回転機電流Imの正側のピークを検出するために指定されたキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)の開始時点(図21の時刻tc3)に、ある相の回転機電流Imの正側のピークが現れることから、当該キャリア期間(第三電流検出期間Sd3)のキャリア前半Trmfにて、当該相の検出タイミングTgを設定することによって、当該相の回転機電流Imの正側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合の第三電流検出期間Sd3の開始時点は、キャリア信号51が第二頂点(谷Pv)から第一頂点(山Pp)に向かって時間に対して値が増加する変化傾向になる第二電圧単位区間Tru2の開始時点である。第三電流検出期間Sd3の開始時点のタイミング及び第二電圧単位区間Tru2の開始時点のタイミングは、電圧指令sgcの一相の符号が正から負に反転している符号反転タイミングTsrである。なお、図23より、回転機電流Imの正側のピークを検出するタイミングで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121より時間的に後(図23では右側)に出力されている零電圧ベクトル122のうち、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は、キャリア信号51の山Pp付近で出力される零電圧ベクトルである。図23の例では、検出オンオフ信号ベクトル121は電流検出電圧ベクトル期間Q1の期間に出力されており、検出オンオフ信号ベクトル121よりも時間的に後で、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は零電圧ベクトル期間Z1に出力されている。検出オンオフ信号ベクトル121より、U相下アームのスイッチング素子11bと、V相上アームのスイッチング素子11cと、W相上アームのスイッチング素子11eとがオン状態となる。
また、図23より、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121に隣接するオンオフ信号sg2の電圧ベクトルの一つが、全ての相の上アームがオン状態となることによって出力される零電圧ベクトル122(図23の例では、零電圧ベクトル期間Z2の電圧ベクトル)となることがある。ただし、第三電流検出期間Sd3において調整量Dsによっては、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121と、零電圧ベクトル122とが隣接しないことがある。例えば、図23において、U相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をさらに時間的に前方にシフトさせた調整後のオンオフ信号Up2を生成すると、零電圧ベクトル期間Z2が短くなるので、零電圧ベクトル122が消滅する場合があることがわかる。
U相の回転機電流Imuの正側のピークを検出するために検出タイミングTgを設定する場合と同様に、タイミング決定部35は、U相の回転機電流Imuの負側のピークを検出するために検出タイミングTgを設定する。キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合、タイミング決定部35は、図18の時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)において、U相の回転機電流Imuの負側のピークに最も近い電流が検出できるように検出タイミングTgを設定する。時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)におけるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTgは、例えば、図24のTu6のタイミングである。キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合、タイミング決定部35は、図21の時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)において、U相の回転機電流Imuの負側のピークに最も近い電流が検出できるように検出タイミングTgを設定する。時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)におけるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTgは、例えば、図25のTu5のタイミングである。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合は、回転機電流Imの負側のピークを検出するために指定されたキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)の開始時点(図18の時刻tc4)に、ある相の回転機電流Imの負側のピークが現れることから、当該キャリア期間(第二電流検出期間Sd2)のキャリア前半Trmfにて、当該相の検出タイミングTgを設定することによって、当該相の回転機電流Imの負側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合の第二電流検出期間Sd2の開始時点は、キャリア信号51が第一頂点(山Pp)から第二頂点(谷Pv)に向かって時間に対して値が減少する変化傾向になる第一電圧単位区間Tru1の開始時点である。第二電流検出期間Sd2の開始時点のタイミング及び第一電圧単位区間Tru1の開始時点のタイミングは、電圧指令sgcの一相の符号が負から正に反転している符号反転タイミングTsrである。なお、図24より、回転機電流Imの負側のピークを検出するタイミングで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121より時間的に後(図24では右側)に出力されている零電圧ベクトル122のうち、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は、キャリア信号51の谷Pv付近で出力される零電圧ベクトルである。図24の例では、検出オンオフ信号ベクトル121は電流検出電圧ベクトル期間Q1の期間に出力されており、検出オンオフ信号ベクトル121よりも時間的に後で、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は零電圧ベクトル期間Z1に出力されている。検出オンオフ信号ベクトル121より、U相上アームのスイッチング素子11aと、V相下アームのスイッチング素子11dと、W相下アームのスイッチング素子11fとがオン状態となる。
また、図24より、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121に隣接する電圧ベクトルの一つが、全ての相の下アームがオン状態となることによって出力される零電圧ベクトル122(図24の例では、零電圧ベクトル期間Z2の電圧ベクトル)となることがある。ただし、第二電流検出期間Sd2において調整量Dsによっては、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121と、零電圧ベクトル122とが隣接しないことがある。例えば、図24において、U相上アームの調整前のオンオフ信号Up2を、さらに時間的に前方にシフトさせた調整後のオンオフ信号Up2を生成すると、零電圧ベクトル期間Z2が短くなるので、零電圧ベクトル122が消滅する場合があることがわかる。
一方で、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、回転機電流Imの負側のピークを検出するために指定されたキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)の終了時点(図21の時刻tc4)に、ある相の回転機電流Imの負側のピークが現れることから、当該キャリア期間(第四電流検出期間Sd4)のキャリア後半Trmsにて、当該相の検出タイミングTgを設定することによって、当該相の回転機電流Imの負側のピークを高精度に検出することができる。キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合の第四電流検出期間Sd4の終了時点は、キャリア信号51が第一頂点(山Pp)から第二頂点(谷Pv)に向かって時間に対して値が減少する変化傾向になる第一電圧単位区間Tru1の終了時点である。第四電流検出期間Sd4の終了時点のタイミング及び第一電圧単位区間Tru1の終了時点のタイミングは、電圧指令sgcの一相の符号が負から正に反転している符号反転タイミングTsrである。図25において、U相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTgは、Tu5のタイミングである。図25より、回転機電流Imの負側のピークを検出するタイミングで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121より時間的に前(図25では左側)に出力されている零電圧ベクトル122のうち、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は、キャリア信号51の山Pp付近で出力される零電圧ベクトルである。図25の例では、検出オンオフ信号ベクトル121は電流検出電圧ベクトル期間Q1の期間に出力されており、検出オンオフ信号ベクトル121よりも時間的に前で、検出オンオフ信号ベクトル121に最も近接している零電圧ベクトル122は零電圧ベクトル期間Z1に出力されている。検出オンオフ信号ベクトル121より、U相下アームのスイッチング素子11bと、V相上アームのスイッチング素子11cと、W相上アームのスイッチング素子11eとがオン状態となる。
また、図25より、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121に隣接するオンオフ信号sg2の電圧ベクトルの一つが、全ての相の上アームがオン状態となることによって出力される零電圧ベクトル122(図25の例では、零電圧ベクトル期間Z2の電圧ベクトル)となることがある。ただし、第四電流検出期間Sd4において調整量Dsによっては、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出タイミングTgで出力されている検出オンオフ信号ベクトル121と、零電圧ベクトル122とが隣接しないことがある。例えば、図25において、U相上アームの調整前のオンオフ信号Up2を、さらに時間的に後方にシフトさせた調整後のオンオフ信号Up2を生成すると、零電圧ベクトル期間Z2が短くなるので、零電圧ベクトルが消滅する場合があることがわかる。
以上のように、タイミング決定部35は、次のように検出対象相Pidに決定する。タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、基本電圧指令119の一つの相の指令値の符号が正から負に変化する直前のキャリア信号51の周期期間である第一周期期間(第一電流検出期間Sd1)において、第一周期期間(第一電流検出期間Sd1)の後半(キャリア後半Trms)にて、第一特別相125を検出対象相Pidに決定する。また、タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、基本電圧指令119の一つの相の指令値の符号が負から正に変化する直後のキャリア信号51の周期期間である第二周期期間(第二電流検出期間Sd2)において、第二周期期間(第二電流検出期間Sd2)の前半(キャリア前半Trmf)にて、第二特別相126を検出対象相Pidに決定する。
第一電流検出期間Sd1、第二電流検出期間Sd2は、第一電圧単位区間Tru1、第二電圧単位区間Tru2、符号反転タイミングTsrを用いれば次のように表現できる。第一電流検出期間Sd1、第二電流検出期間Sd2は、第一電圧単位区間Tru1及び第二電圧単位区間Tru2を有しており、かつ符号反転タイミングTsrがキャリア信号51の第一頂点(山Pp)のタイミングになっているキャリア信号51の一周期の区間である。タイミング決定部35は、次のように検出対象相Pidに決定するとも表現できる。タイミング決定部35は、第二電圧単位区間Tru2の終了端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象(電圧指令sgcまたは回転機2に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw))の符号が正から負に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流の検出対象相Pidに決定する。また、タイミング決定部35は、第一電圧単位区間Tru1の開始端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象(電圧指令sgcまたは回転機2に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw))の符号が負から正に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流の検出対象相Pidに決定する。
また、タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、基本電圧指令119の一つの相の指令値の符号が正から負に変化する直後のキャリア信号51の周期期間である第三周期期間(第三電流検出期間Sd3)において、第三周期期間(第三電流検出期間Sd3)の前半(キャリア前半Trmf)にて、第一特別相125を検出対象相Pidに決定する。また、タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、基本電圧指令119の一つの相の指令値の符号が負から正に変化する直前のキャリア信号51の周期期間である第四周期期間(第四電流検出期間Sd4)において、第四周期期間(第四電流検出期間Sd4)の後半(キャリア後半Trms)にて、第二特別相126を検出対象相Pidに決定する。
第三電流検出期間Sd3、第四電流検出期間Sd4は、第一電圧単位区間Tru1、第二電圧単位区間Tru2、符号反転タイミングTsrを用いれば次のように表現できる。第三電流検出期間Sd3、第四電流検出期間Sd4は、第二電圧単位区間Tru2及び第一電圧単位区間Tru1を有しており、かつ符号反転タイミングTsrがキャリア信号51の第二頂点(谷Pv)のタイミングになっているキャリア信号51の一周期の区間である。タイミング決定部35は、次のように検出対象相Pidに決定するとも表現できる。タイミング決定部35は、第二電圧単位区間Tru2の開始端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象(電圧指令sgcまたは回転機2に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw))の符号が正から負に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流の検出対象相Pidに決定する。また、タイミング決定部35は、第一電圧単位区間Tru1の終了端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象(電圧指令sgcまたは回転機2に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw))の符号が負から正に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流の検出対象相Pidに決定する。
また、タイミング決定部35は、次のように電流検出タイミングすなわち検出タイミングTgを設定する。タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、第一周期期間(第一電流検出期間Sd1)の後半(キャリア後半Trms)において、第一特別相125の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、当該第一周期期間(第一電流検出期間Sd1)の終了端又は検出オンオフ信号ベクトル121が零電圧ベクトル122に変更される直前に設定する。また、タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、第二周期期間(第二電流検出期間Sd2)の前半(キャリア前半Trmf)において、第二特別相126の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されてから電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定する。
タイミング決定部35は、次のように電流検出タイミングすなわち検出タイミングTgを設定するとも表現できる。直流電流(直流母線電流Idc)が零になる調整電圧指令sgcaに基づいた複数のスイッチング素子11a~11fへのスイッチング指令(オンオフ信号sg2)を零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)とし、直流電流(直流母線電流Idc)が零にならない調整電圧指令sgcaに基づいた複数のスイッチング素子11a~11fへのスイッチング指令(オンオフ信号sg2)を非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)とする。タイミング決定部35は、第一電流検出期間Sd1の第二電圧単位区間Tru2において、検出対象相Pidの電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)から零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)に変更される直前、又当該第二電圧単位区間Tru2の終了端に設定する。また、タイミング決定部35は、第二電流検出期間Sd2の第一電圧単位区間Tru1において、検出対象相Pidの電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)から非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)になってから、直流電流(直流母線電流Idc)に検出対象相Pidの電流が反映される電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定する。
また、タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、第三周期期間(第三電流検出期間Sd3)の前半(キャリア前半Trmf)において、第一特別相125の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されてから電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定する。また、タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、第四周期期間(第四電流検出期間Sd4)の後半(キャリア後半Trms)において、第二特別相126の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、当該第四周期期間(第四電流検出期間Sd4)の終了端又は検出オンオフ信号ベクトル121が零電圧ベクトル122に変更される直前に設定する。
タイミング決定部35は、次のように電流検出タイミングすなわち検出タイミングTgを設定するとも表現できる。タイミング決定部35は、第三電流検出期間Sd3の第二電圧単位区間Tru2において、検出対象相Pidの電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)から非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)になってから、直流電流(直流母線電流Idc)に検出対象相Pidの電流が反映される電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定する。また、タイミング決定部35は、第四電流検出期間Sd4の第一電圧単位区間Tru1において、検出対象相Pidの電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)から零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)に変更される直前、又当該第一電圧単位区間Tru1の終了端に設定する。
調整量決定部36は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、図18の時刻tc3のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)において、タイミング決定部35が決定した図19の検出タイミングTu1で、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークに最も近い電流を検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図19の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(第一電流検出期間Sd1)内で時間的に後方に、電流検出時間Tid分だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成する。
同様に、調整量決定部36は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、図18の時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)において、タイミング決定部35が決定した図24の検出タイミングTu6で、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークに最も近い電流を検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図24の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(第二電流検出期間Sd2)内で時間的に前方に、電流検出時間Tid分だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成する。
調整量決定部36は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、図21の時刻tc3のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)において、タイミング決定部35が決定した図23の検出タイミングTu4で、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークに最も近い電流を検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図23の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(第三電流検出期間Sd3)内で時間的に前方に、電流検出時間Tid分だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成する。
同様に、調整量決定部36は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、図21の時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)において、タイミング決定部35が決定した図25の検出タイミングTu5で、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークに最も近い電流を検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図25の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(第四電流検出期間Sd4)内で時間的に後方に、電流検出時間Tid分だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成する。
以上のように決定された検出タイミングTgにて、相電流出力部31が、U相の相電流Iuを出力することによって、U相の回転機電流Imuの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。
また、V相及びW相についても、U相の場合と同様の考え方に基づいて決定された検出タイミングTgにて、相電流出力部31が、V相の相電流Iv、W相の相電流Iwを出力することによって、V相の回転機電流ImvとW相の回転機電流Imwとにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。
タイミング決定部35が決定するのは、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgのみでよく、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク又は負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgとして指定しなかったキャリア周期Tcの期間については、任意の相の回転機電流Imを、任意のタイミングで検出すればよい。つまり、図18の例では、例えば、時刻tc1のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間、時刻tc1のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間においては、U相の回転機電流Imu及びV相の回転機電流Imvを、それぞれ任意のタイミングで検出することにしてもよいし、U相の回転機電流Imu及びW相の回転機電流Imwを、それぞれ任意のタイミングで検出することにしてもよい。
タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク又は負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgとして指定しなかったキャリア周期Tcの期間において、回転機電流Imを検出する相及び検出タイミングTgを任意とすることで、当該キャリア周期Tcの期間において、回転機電流Imのピークを検出するという目的とは異なった他の目的の電流検出、パルスシフトを実施することができる。他の目的というのは、例えば、検出電流の歪みを小さくすることである。
図26、図27を用いてインダクタンス測定装置1の動作の第三例を説明し、図28、図29を用いてインダクタンス測定装置1の動作の第四例を説明する。図26はキャリア信号51のキャリア周期Tcの周期端が山Ppの場合であり、図28はキャリア信号51のキャリア周期Tcの周期端が谷Pvの例である。実施の形態1における、タイミング決定部35、電圧指令調整部39、PWM信号生成部33、調整量決定部36、相電流出力部31の動作を主に説明する。
電力変換部3が図3に記載のような三相インバータならば、指令周期Tmcをキャリア周期Tcの3n倍の周期に設定すれば、交流電圧指令が偏りなく形成できるので特定相に歪を生じる事がない高精度な電流を通電することができる。ここで、nは自然数である。また、合わせて全相で電圧指令形成の周期とキャリア周期が同期するため、全相の電流取得タイミングが時間的に均等に発生し、安定した電流検出が可能となる。なお、電力変換部3が回転機2等の誘導性負荷に供給する交流電力の相数をmとした場合には、指令周期Tmcをキャリア周期Tcのmn倍の周期に設定すればよい。ここで、nは自然数である。この場合にも、交流電圧指令が偏りなく形成できるので特定相に歪を生じる事がない高精度な電流を通電することができ、全相の電流取得タイミングが時間的に均等に発生し、安定した電流検出が可能となる。ここでは、電力変換部3が三相インバータであり、指令周期Tmcをキャリア周期Tcの6倍の周期に設定した場合の効果について特に詳細に説明する。
図26及び図28では、電圧指令計算部32は、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧として出力している。また、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcは図18、図21と異なりキャリア周期Tcの6倍の周期となっている。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの6倍の周期になっている。図26及び図28の時刻tc1から時刻tc4までの時間は、電圧指令sgcの一相における指令位相差Δθであり、指令位相差Δθは90°である。図26及び図28の時刻tc7から時刻tc10までの時間は、電圧指令sgcの一相における指令位相差Δθであり、指令位相差Δθは90°である。なお、キャリア期間81a、キャリア期間81b、キャリア期間81cは、それぞれ図26における第一キャリア期間、第二キャリア期間、第三キャリア期間である。また、キャリア期間81d、キャリア期間81e、キャリア期間81fは、それぞれ図28における第一キャリア期間、第二キャリア期間、第三キャリア期間である。
指令波形80u、80v、80wを有する電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、前述したように、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が準基本波となる三相の電圧指令sgcであり、すなわち基本電圧指令119である。基本電圧指令119は、基本波の電流を回転機2に生じさせる。電圧指令Vu*を基本波とした場合において、指令値の正側のピークは時刻tc1のタイミングに現れ、指令値の負側のピークは時刻tc7のタイミングで現れる。矩形波となる電圧指令Vu*の指令波形80uにおいて、時刻tc1は正指令値期間の中間時刻であり、時刻tc7は負指令値期間の中間時刻である。指令周期Tmcの期間において、電圧指令Vu*の正指令値期間は時刻tc0a~時刻tc4までの期間であり、電圧指令Vu*の負指令値期間は時刻tc4~時刻tc10までの期間である。
図26のようにキャリア信号51の開始点を山Ppとした場合すなわちキャリア信号51の周期端が山Ppの場合を説明する。タイミング決定部35は、時刻tc1から90°遅れた時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuの正側のピークが現れると判断し、時刻tc7から90°遅れた時刻tc10のタイミングでU相の回転機電流Imuの負側のピークが現れると判断する。時刻tc4及び時刻tc10のタイミングで現れるU相の回転機電流Imuの正側のピーク及び負側のピークにできるだけ近い値を検出できるように、タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第一電流検出期間Sd1で電流を検出する相の一つをU相に決定し、時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第二電流検出期間Sd2で電流を検出する相の一つをU相に決定する。図26のキャリア期間81aがU相の第一電流検出期間Sd1に該当しており、図26のキャリア期間81cがU相の第二電流検出期間Sd2に該当している。なお、キャリア期間81bは、U相における負指令値期間の中間時刻を含む期間である。
このとき、タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第一電流検出期間Sd1でU相の回転機電流Imuを検出する場合と、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合とを比較した時に、U相の回転機電流Imuの正側のピークにより近い電流を検出できるのがどちらの場合であるかを判断している。図26の例では、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第一電流検出期間Sd1でU相の回転機電流Imuを検出する場合の方が、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、U相の回転機電流Imuの正側のピークにより近い電流を検出できるため、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第一電流検出期間Sd1で電流を検出する相の一つをU相に決定している。
同様に、タイミング決定部35は、時刻tc10のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合と、時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第二電流検出期間Sd2でU相の回転機電流Imuを検出する場合とを比較した時に、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できるのがどちらの場合であるかを判断している。図26の例では、時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第二電流検出期間Sd2でU相の回転機電流Imuを検出する場合の方が、時刻tc10のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間でU相の回転機電流Imuを検出する場合より、U相の回転機電流Imuの負側のピークにより近い電流を検出できるため、時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第二電流検出期間Sd2で電流を検出する相の一つをU相に決定している。
なお、インダクタンス測定装置1の動作の第三例におけるU相の説明は、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合である。図28のようにキャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を谷Pvとした場合、インダクタンス測定装置1の動作の第四例におけるU相は、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第三電流検出期間Sd3で電流を検出する相の一つをU相に決定し、時刻tc10のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第四電流検出期間Sd4で電流を検出する相の一つをU相に決定する。インダクタンス測定装置1の動作の第四例において、電流を検出する相の一つをU相に決定する方法は、インダクタンス測定装置1の動作の第三例におけるU相の決定方法と同様である。時刻tc4の直前のキャリア周期Tcの期間と時刻tc4の直後のキャリア周期Tcの期間とを比較して、時刻tc4の直後の第三電流検出期間Sd3で電流を検出する相の一つをU相に決定する。時刻tc10の直前のキャリア周期Tcの期間と時刻tc10の直後のキャリア周期Tcの期間とを比較して、時刻tc4の直前の第四電流検出期間Sd4で電流を検出する相の一つをU相に決定する。図28のキャリア期間81eがU相の第三電流検出期間Sd3に該当しており、図28のキャリア期間81fがU相の第四電流検出期間Sd4に該当している。
図26及び図28の時刻tc4は、U相の指令周期Tmcの中間である指令周期中間Tmccである。前述したように、第一特別相125では基本電圧指令119の指令値の符号が正から負に変化するので、図26及び図28の時刻tc4はU相が第一特別相125と判定される時刻である。第二特別相126では基本電圧指令119の指令値の符号が負から正に変化するので、図26及び図28の時刻tc10はU相が第二特別相126と判定される時刻である。
また、図26及び図28のようなタイミングで電圧指令Vv*を基本波とした場合において、指令値の正側のピークは時刻tc5のタイミングに現れ、指令値の負側のピークは時刻tc0及び時刻tc11のタイミングで現れる。矩形波となる電圧指令Vv*の指令波形80vにおいて、時刻tc5は正指令値期間の中間時刻であり、時刻tc0及び時刻tc11は負指令値期間の中間時刻である。一つの指令周期Tmcの期間において、電圧指令Vv*の正指令値期間は時刻tc2~時刻tc8までの期間であり、電圧指令Vv*の負指令値期間は時刻tc0b~時刻tc2までの期間である。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合に、タイミング決定部35は、時刻tc5から90°遅れた時刻tc8のタイミングでV相の回転機電流Imvの正側のピークが現れると判断し、時刻tc0から90°遅れた時刻tc2のタイミングでV相の回転機電流Imvの負側のピークが現れると判断する。時刻tc8及び時刻tc2のタイミングで現れるV相の回転機電流Imvの正側のピーク及び負側のピークにできるだけ近い値を検出できるように、タイミング決定部35は、時刻tc8のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第一電流検出期間Sd1で電流を検出する相の一つをV相に決定し、時刻tc2のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第二電流検出期間Sd2で電流を検出する相の一つをV相に決定する。図26のキャリア期間81bがV相の第一電流検出期間Sd1に該当しており、図26のキャリア期間81aがV相の第二電流検出期間Sd2に該当している。
なお、インダクタンス測定装置1の動作の第三例におけるV相の説明は、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合である。図28のようにキャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合では、すなわちインダクタンス測定装置1の動作の第四例では、タイミング決定部35は、時刻tc8のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第三電流検出期間Sd3で電流を検出する相の一つをV相に決定し、時刻tc2のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第四電流検出期間Sd4で電流を検出する相の一つをV相に決定する。図28のキャリア期間81fがV相の第三電流検出期間Sd3に該当しており、図28のキャリア期間81dがV相の第四電流検出期間Sd4に該当している。
また、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合に、電圧指令Vw*を基本波とした場合において、指令値の正側のピークは時刻tc9のタイミングに現れ、指令値の負側のピークは時刻tc3のタイミングで現れる。矩形波となる電圧指令Vw*の指令波形80wにおいて、時刻tc9は正指令値期間の中間時刻であり、時刻tc3は負指令値期間の中間時刻である。一つの指令周期Tmcの期間において、電圧指令Vw*の正指令値期間は時刻tc6~時刻tc12までの期間であり、電圧指令Vw*の負指令値期間は時刻tc0のTc/2後の時刻~時刻tc6までの期間である。
タイミング決定部35は、時刻tc9から90°遅れた時刻tc12のタイミングでW相の回転機電流Imwの正側のピークが現れると判断し、時刻tc3から90°遅れた時刻tc6のタイミングでW相の回転機電流Imwの負側のピークが現れると判断する。時刻tc12及び時刻tc6のタイミングで現れるW相の回転機電流Imwの正側のピーク及び負側のピークにできるだけ近い値を検出できるように、タイミング決定部35は、時刻tc12のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第一電流検出期間Sd1で電流を検出する相の一つをW相に決定し、時刻tc6のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第二電流検出期間Sd2で電流を検出する相の一つをW相に決定する。図26のキャリア期間81bがW相の第二電流検出期間Sd2に該当しており、図26のキャリア期間81cがW相の第一電流検出期間Sd1に該当している。
なお、インダクタンス測定装置1の動作の第三例におけるW相の説明は、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合である。図28のようにキャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合では、すなわちインダクタンス測定装置1の動作の第四例では、タイミング決定部35は、時刻tc0c及び時刻tc12のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわち第三電流検出期間Sd3で電流を検出する相の一つをW相に決定し、時刻tc6のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわち第四電流検出期間Sd4で電流を検出する相の一つをW相に決定する。図28のキャリア期間81dがW相の第三電流検出期間Sd3に該当しており、図28のキャリア期間81eがW相の第四電流検出期間Sd4に該当している。
図26においては、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間と時刻tc2のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間は、同一の期間であり、図26のキャリア期間81aがこのキャリア周期Tcの期間に該当する。タイミング決定部35は、キャリア期間81aにおいて、U相の回転機電流Imuの正側のピークにできるだけ近い値が検出できるようにU相の検出タイミングTuを設定するとともに、V相の回転機電流Imvの負側のピークにできるだけ近い値が検出できるようにV相の検出タイミングTvを設定する。キャリア期間81aにおけるU相の検出タイミングTuは、例えば、図27の検出タイミングTuであり、V相の検出タイミングTvは、例えば、図27の検出タイミングTvである。検出タイミングTvはキャリア周期Tcのキャリア前半Trmfに回転機電流Imを検出する検出タイミングTgfに対応しており、検出タイミングTuはキャリア周期Tcのキャリア後半Trmsに回転機電流Imを検出する検出タイミングTgsに対応している。
図27は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図27は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)でU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTu、及び時刻tc2のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でV相の回転機電流Imvを検出する検出タイミングTvの一例を示している。U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形82u1であり、シフト後が指令波形82u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形82vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形82wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形83uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形83vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形83wである。
指令波形82u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t2~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t1~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t3~時刻t4までがオンレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻t6~時刻tc4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2sである。時刻tc2~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2fである。時刻t5~時刻t6の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にU相の検出オンオフ信号ベクトル121sが出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1sである。時刻t1~時刻t2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にV相の検出オンオフ信号ベクトル121fが出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1fである。図27及び図29の符号の120s、121s、Q1s、Z2s、Dss、Tgsの最後の「s」は、キャリア後半Trmsに設定する又は生じることを示している。図27及び図29の符号の120f、121f、Q1f、Z2f、Dsf、Tgfの最後の「f」は、キャリア前半Trmfに設定する又は生じることを示している。
電流検出電圧ベクトル期間Q1sに、電圧指令ベクトルVuvw*がU相の回転機電流Imuを検出する電流検出指令120sが出力される。電流検出電圧ベクトル期間Q1sの時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dssである。電流検出電圧ベクトル期間Q1fに、電圧指令ベクトルVuvw*がV相の回転機電流Imvを検出する電流検出指令120fが出力される。電流検出電圧ベクトル期間Q1fの時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dsfである。
時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間(第一電流検出期間Sd1)でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図27の検出タイミングTgsに対応する検出タイミングTuで電流を検出する。検出タイミングTuは、U相上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移する直前にU相の回転機電流Imuを検出することができる。時刻tc2のタイミングの直後のキャリア期間(第二電流検出期間Sd2)でV相の回転機電流Imvを検出する場合は、例えば、図27の検出タイミングTgfに対応する検出タイミングTvで電流を検出する。検出タイミングTvは、V相上アームのオンオフ信号Vp2がオフレベルからオンレベルに遷移した直後にV相の回転機電流Imvを検出することができる。図27において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトしてオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imu及びV相の回転機電流Imvを検出できるようにするためである。
図27に示した検出オンオフ信号ベクトル121sは、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、U相の回転機電流Imuを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図27に示した電流検出指令120sは、時刻t5~時刻t6の指令波形82u2、82v、82wにおける各相の指令値を有する指令である。図27に示した検出オンオフ信号ベクトル121fは、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オフ」であり、V相の回転機電流Imvを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図27に示した電流検出指令120fは、時刻t1~時刻t2の指令波形82u2、82v、82wにおける各相の指令値を有する指令である。
以上のことから、インダクタンス測定装置1の動作の第三例のように、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、指令周期Tmcがキャリア周期Tcの6倍の周期であり、かつ各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧とすると、キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合は、所定の周期期間である所定のキャリア周期Tcの期間において、二つ相の回転機電流Imのピークを検出することができる。所定のキャリア周期Tcの期間は、一つの相では第一電流検出期間Sd1であり、他の相では第二電流検出期間Sd2である。図26のキャリア期間81aは、U相では第一電流検出期間Sd1であり、V相では第二電流検出期間Sd2になっている。すなわち、図26のキャリア期間81aは、第一電流検出期間Sd1及び第二電流検出期間Sd2が同時に実現された所定の周期期間である。キャリア期間81aのキャリア前半Trmfにおいて第二電流検出期間Sd2に対応するV相の回転機電流Imvの負側のピークを検出するための検出タイミングTgfを設定し、キャリア後半Trmsにおいて第一電流検出期間Sd1に対応しており、キャリア前半Trmfと異なる相であるU相の回転機電流Imuの正側のピークを検出するための検出タイミングTgsを設定することになる。
図26のキャリア期間81bは、V相では第一電流検出期間Sd1であり、W相では第二電流検出期間Sd2になっている。すなわち、図26のキャリア期間81bは、第一電流検出期間Sd1及び第二電流検出期間Sd2が同時に実現された所定の周期期間である。キャリア期間81bのキャリア前半Trmfにおいて第二電流検出期間Sd2に対応するW相の回転機電流Imwの負側のピークを検出するための検出タイミングTgfを設定し、キャリア後半Trmsにおいて第一電流検出期間Sd1に対応しており、キャリア前半Trmfと異なる相であるV相の回転機電流Imvの正側のピークを検出するための検出タイミングTgsを設定することになる。図26のキャリア期間81cは、W相では第一電流検出期間Sd1であり、U相では第二電流検出期間Sd2になっている。すなわち、図26のキャリア期間81cは、第一電流検出期間Sd1及び第二電流検出期間Sd2が同時に実現された所定の周期期間である。キャリア期間81cのキャリア前半Trmfにおいて第二電流検出期間Sd2に対応するU相の回転機電流Imuの負側のピークを検出するための検出タイミングTgfを設定し、キャリア後半Trmsにおいて第一電流検出期間Sd1に対応しており、キャリア前半Trmfと異なる相であるW相の回転機電流Imwの正側のピークを検出するための検出タイミングTgsを設定することになる。
キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合における検出タイミングTgf、Tgsを説明する。図28においては、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間と時刻tc6のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間は、同一の期間であり、図28のキャリア期間81eがこのキャリア周期Tcの期間に該当する。タイミング決定部35は、キャリア期間81eにおいて、U相の回転機電流Imuの正側のピークにできるだけ近い値が検出できるようにU相の検出タイミングTuを設定するとともに、W相の回転機電流Imwの負側のピークにできるだけ近い値が検出できるようにW相の検出タイミングTwを設定する。キャリア期間81eにおけるU相の検出タイミングTuは、例えば、図29の検出タイミングTuであり、W相の検出タイミングTwは、例えば、図29の検出タイミングTwである。検出タイミングTuはキャリア周期Tcのキャリア前半Trmfに回転機電流Imを検出する検出タイミングTgfに対応しており、検出タイミングTwはキャリア周期Tcのキャリア後半Trmsに回転機電流Imを検出する検出タイミングTgsに対応している。
図29は谷開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図29は、時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)でU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTu、及び時刻tc6のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)でW相の回転機電流Imwを検出する検出タイミングTwの一例を示している。U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形104u1であり、シフト後が指令波形104u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は指令波形104vであり、シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形104wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形105uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形105vであり、シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2はオンオン信号波形105wである。
指令波形104u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t5までがオフレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t3~時刻t4までがオフレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t6までがオフレベルである。時刻t3~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻t6~時刻tc6の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2sである。時刻tc4~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2fである。時刻t5~時刻t6の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にW相の検出オンオフ信号ベクトル121sが出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1sである。時刻t1~時刻t2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にU相の検出オンオフ信号ベクトル121fが出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1fである。
電流検出電圧ベクトル期間Q1sに、電圧指令ベクトルVuvw*がW相の回転機電流Imwを検出する電流検出指令120sが出力される。電流検出電圧ベクトル期間Q1sの時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dssである。電流検出電圧ベクトル期間Q1fに、電圧指令ベクトルVuvw*がU相の回転機電流Imuを検出する電流検出指令120fが出力される。電流検出電圧ベクトル期間Q1fの時間は、電流検出時間Tidとなる調整量Dsfである。
時刻tc4のタイミングの直後のキャリア期間(第三電流検出期間Sd3)でU相の回転機電流Imuを検出する場合は、例えば、図29の検出タイミングTgfに対応する検出タイミングTuで電流を検出する。検出タイミングTuは、U相上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移した直後にU相の回転機電流Imuを検出することができる。時刻tc6のタイミングの直前のキャリア期間(第四電流検出期間Sd4)でW相の回転機電流Imwを検出する場合は、例えば、図29の検出タイミングTgsに対応する検出タイミングTwで電流を検出する。検出タイミングTwは、W相上アームのオンオフ信号Wp2がオフレベルかオンレベルに遷移する直前にW相の回転機電流Imwを検出することができる。図29において、矢印54uのようにU相上アームの調整前のオンオフ信号Up2をシフトしてオンオフ信号Up2を生成しているのは、U相の回転機電流Imu及びW相の回転機電流Imwを検出できるようにするためである。
図29に示した検出オンオフ信号ベクトル121sは、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オフ」であり、W相の回転機電流Imwを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図29に示した電流検出指令120sは、時刻t5~時刻t6の指令波形104u2、104v、104wにおける各相の指令値を有する指令である。図29に示した検出オンオフ信号ベクトル121fは、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、U相の回転機電流Imuを検出可能な非零電圧ベクトル123である。図29に示した電流検出指令120fは、時刻t1~時刻t2の指令波形104u2、104v、104wにおける各相の指令値を有する指令である。
以上のことから、インダクタンス測定装置1の動作の第四例のように、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、指令周期Tmcがキャリア周期Tcの6倍の周期であり、かつ各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧とすると、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、所定の周期期間である所定のキャリア周期Tcの期間において、二つ相の回転機電流Imのピークを検出することができる。所定のキャリア周期Tcの期間は、一つの相では第三電流検出期間Sd3であり、他の相では第四電流検出期間Sd4である。図28のキャリア期間81eは、U相では第三電流検出期間Sd3であり、W相では第四電流検出期間Sd4になっている。すなわち、図28のキャリア期間81eは、第三電流検出期間Sd3及び第四電流検出期間Sd4が同時に実現された所定の周期期間である。キャリア期間81eのキャリア前半Trmfにおいて第三電流検出期間Sd3に対応するU相の回転機電流Imuの正側のピークを検出するための検出タイミングTgfを設定し、キャリア後半Trmsにおいて第四電流検出期間Sd4に対応しており、キャリア前半Trmfと異なる相であるW相の回転機電流Imwの負側のピークを検出するための検出タイミングTgsを設定することになる。
図28のキャリア期間81fは、V相では第三電流検出期間Sd3であり、U相では第四電流検出期間Sd4になっている。すなわち、図28のキャリア期間81fは、第三電流検出期間Sd3及び第四電流検出期間Sd4が同時に実現された所定の周期期間である。キャリア期間81fのキャリア前半Trmfにおいて第三電流検出期間Sd3に対応するV相の回転機電流Imvの正側のピークを検出するための検出タイミングTgfを設定し、キャリア後半Trmsにおいて第四電流検出期間Sd4に対応しており、キャリア前半Trmfと異なる相であるU相の回転機電流Imuの負側のピークを検出するための検出タイミングTgsを設定することになる。図28のキャリア期間81dは、W相では第三電流検出期間Sd3であり、V相では第四電流検出期間Sd4になっている。すなわち、図28のキャリア期間81dは、第三電流検出期間Sd3及び第四電流検出期間Sd4が同時に実現された所定の周期期間である。キャリア期間81dのキャリア前半Trmfにおいて第三電流検出期間Sd3に対応するW相の回転機電流Imwの正側のピークを検出するための検出タイミングTgfを設定し、キャリア後半Trmsにおいて第四電流検出期間Sd4に対応しており、キャリア前半Trmfと異なる相であるV相の回転機電流Imvの負側のピークを検出するための検出タイミングTgsを設定することになる。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合は、タイミング決定部35は、所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81a、81b、81cにおいて、それぞれ二つの相の検出対象相Pid及び検出タイミングTgを含む検出対象相信号sgp及び検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。具体的には、タイミング決定部35は、キャリア期間81aにおいて、検出対象相PidがV相を示す検出対象相信号sgp、V相の検出タイミングTgfの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。また、タイミング決定部35は、キャリア期間81aにおいて、検出対象相PidがU相を示す検出対象相信号sgp、U相の検出タイミングTgsの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。
同様に、タイミング決定部35は、キャリア期間81bにおいて、検出対象相PidがW相を示す検出対象相信号sgp、W相の検出タイミングTgfの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。また、タイミング決定部35は、キャリア期間81bにおいて、検出対象相PidがV相を示す検出対象相信号sgp、V相の検出タイミングTgsの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。同様に、タイミング決定部35は、キャリア期間81cにおいて、検出対象相PidがU相を示す検出対象相信号sgp、U相の検出タイミングTgfの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。また、タイミング決定部35は、キャリア期間81cにおいて、検出対象相PidがW相を示す検出対象相信号sgp、W相の検出タイミングTgsの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。
キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、タイミング決定部35は、所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81d、81e、81fにおいて、それぞれ二つの相の検出対象相Pid及び検出タイミングTgを含む検出対象相信号sgp及び検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。具体的には、タイミング決定部35は、キャリア期間81dにおいて、検出対象相PidがW相を示す検出対象相信号sgp、W相の検出タイミングTgfの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。また、タイミング決定部35は、キャリア期間81dにおいて、検出対象相PidがV相を示す検出対象相信号sgp、V相の検出タイミングTgsの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。
同様に、タイミング決定部35は、キャリア期間81eにおいて、検出対象相PidがU相を示す検出対象相信号sgp、U相の検出タイミングTgfの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。また、タイミング決定部35は、キャリア期間81eにおいて、検出対象相PidがW相を示す検出対象相信号sgp、W相の検出タイミングTgsの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。同様に、タイミング決定部35は、キャリア期間81fにおいて、検出対象相PidがV相を示す検出対象相信号sgp、V相の検出タイミングTgfの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。また、タイミング決定部35は、キャリア期間81fにおいて、検出対象相PidがU相を示す検出対象相信号sgp、U相の検出タイミングTgsの時刻を示す検出タイミング信号sgsを生成し、調整量決定部36に出力する。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合は、調整量決定部36は、キャリア期間81aにおいて、タイミング決定部35が決定した図27の検出タイミングTgsで、U相の回転機電流Imuの正側のピークにできるだけ近い値を検出し、かつ、タイミング決定部35が決定した図27の検出タイミングTgfで、V相の回転機電流Imvの負側のピークにできるだけ近い値を検出するためにシフトしなければならない一つの相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。
電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した一つの調整対象相Dp及び一つの調整量Dsに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。すなわち、調整量決定部36が決定した一つの調整対象相Dp及び一つの調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33によりオンオフ信号sg2のパルスシフト処理が行われる。図27の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、電圧指令調整部39は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81a)内で時間的に後方に、電流検出時間Tid分だけシフトする調整電圧指令sgcaを生成する。
キャリア信号51の開始点を山Ppとした場合に、以上のように決定された二つの検出タイミングTgf、Tgsにて、相電流出力部31が、U相の回転機電流Imu及びV相の回転機電流Imvを出力することによって、U相の回転機電流Imuの正側のピークとV相の回転機電流Imvの負側のピークを高精度に検出することができる。
また、図26のキャリア期間81bは、時刻tc8のタイミングの直前のキャリア周期でかつ時刻tc6のタイミングの直後のキャリア周期であり、図26のキャリア期間81cは、時刻tc12のタイミングの直前のキャリア周期でかつ時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期である。このため、図26のキャリア期間81aにおける動作と同様の考え方に基づいた動作を行うことにより、キャリア期間81bにおいて、V相の回転機電流Imvの正側のピークとW相の回転機電流Imwの負側のピークを高精度に検出することができ、キャリア期間81cにおいて、W相の回転機電流Imwの正側のピークとU相の回転機電流Imuの負側のピークを高精度に検出することができる。
キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合は、調整量決定部36は、キャリア期間81eにおいて、タイミング決定部35が決定した図29の検出タイミングTgsで、W相の回転機電流Imwの負側のピークにできるだけ近い値を検出し、かつ、タイミング決定部35が決定した図29の検出タイミングTgfで、U相の回転機電流Imuの正側のピークにできるだけ近い値を検出するためにシフトしなければならない一つの相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。
調整量決定部36が決定した一つの調整対象相Dp及び一つの調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33によりオンオフ信号sg2のパルスシフト処理が行われる。図29の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、電圧指令調整部39は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81e)内で時間的に前方に、電流検出時間Tid分だけシフトする調整電圧指令sgcaを生成する。
キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合に、以上のように決定された二つの検出タイミングTgf、Tgsにて、相電流出力部31が、U相の回転機電流Imu及びW相の回転機電流Imvを出力することによって、U相の回転機電流Imuの正側のピークとW相の回転機電流Imwの負側のピークを高精度に検出することができる。
また、図28のキャリア期間81dは、時刻tc2のタイミングの直前のキャリア周期でかつ時刻tc0cのタイミングの直後のキャリア周期であり、図28のキャリア期間81fは、時刻tc10のタイミングの直前のキャリア周期でかつ時刻tc8のタイミングの直後のキャリア周期である。このため、図28のキャリア期間81eにおける動作と同様の考え方に基づいた動作を行うことにより、キャリア期間81dにおいて、W相の回転機電流Imwの正側のピークとV相の回転機電流Imvの負側のピークを高精度に検出することができ、キャリア期間81fにおいて、V相の回転機電流Imvの正側のピークとU相の回転機電流Imuの負側のピークを高精度に検出することができる。
タイミング決定部35が決定するのは、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgf、Tgsのみでよく、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク又は負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgf、Tgsとして指定しなかったキャリア周期Tcの期間すなわち所定のキャリア周期Tcの期間以外のキャリア周期Tcの期間については、任意の相の回転機電流Imを、任意の検出タイミングTgで検出すればよい。つまり、図26の例では、例えば、キャリア期間81aの前後のキャリア周期Tcの期間においては、U相及びV相の回転機電流Imを、それぞれ任意の検出タイミングTgで検出することにしてもよいし、U相及びW相の回転機電流Imを、それぞれ任意の検出タイミングTgで検出することにしてもよい。
今まで、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に制御部4が調整前のPWM信号をシフトさせる例を詳しく説明したが、前述したように制御部4が調整前のPWM信号におけるパルス幅調整すなわち電圧指令値補償を行ってもよい。図30に第一電流検出期間Sd1における電圧指令値補償の例を示した。図30は、第一電流検出期間Sd1において電圧指令値補償による調整を行った例であり、図30に用いた符号は、第一電流検出期間Sd1においてパルスシフトによる調整を行った図19と同じ符号を用いている。図19と異なる部分を主に説明する。図30では、U相のオンオフ信号Up2を調整前から時間的後方にすなわち矢印54uの方向にパルス幅を拡大している。このため調整後の指令波形68u2は、キャリア前半Trmfにおいて調整前の指令波形68u1と同じであり、キャリア後半Trmsにおいて指令値が調整前より指令値調整量αだけ増加している。図30では、図19との対比が容易になるように時刻t2を削除している。図30において、調整後のオンオフ信号Up2は時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。図30のキャリア後半Trmsは図19のキャリア後半Trmsと同じなので、電圧指令値補償による調整を制御部4が行っても、パルスシフトによる調整と同様に、電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)の符号が反転する検出対象相Pidの相電流がピークとなる符号反転タイミングTsrの近傍において、電流検出指令120、検出オンオフ信号ベクトル121を生成することができる。したがって、電圧指令値補償による調整を制御部4が行っても、パルスシフトによる調整と同様効果が得られる。
実施の形態1のインダクタンス測定方法は、制御部4の各構成すなわち相電流出力部31、電圧指令計算部32、電圧指令調整部39、タイミング決定部35、調整量決定部36、PWM信号生成部33、インダクタンス計算部37、動作モード切替部38の動作により実現される。相電流出力部31の動作は相電流検出工程を構成し、電圧指令計算部32の動作は電流検出指令生成工程を構成し、電圧指令調整部39の動作は電圧指令調整工程を構成する。タイミング決定部35の動作は検出対象相Pid及び検出対象相Pidの相電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)を決定するタイミング決定工程を構成し、調整量決定部36の動作は調整対象相Dp及び調整量Dsを決定する調整量決定工程を構成し、PWM信号生成部33の動作はスイッチング指令すなわちオンオフ信号sg2を生成するスイッチング指令生成工程を構成する。インダクタンス計算部37の動作はインダクタンス計算工程を構成し、動作モード切替部38の動作は動作モード切替工程を構成する。
本開示の実施の形態1の作用及び効果を説明する。本開示の実施の形態1のインダクタンス測定装置1によれば、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、全ての相の回転機電流Imの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。その結果、実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、回転機電流Imを検出又は計算して出力された三相電流Iuvwを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、高周波電圧印加時の周波数を上げることにより、高周波電圧の振幅を増加させることができ、これによって1シャント電流検出方式を用いた場合における全相の電流ピークの検出精度をさらに上げることができる。
実施の形態1のインダクタンス測定装置1の制御部4は、電力変換部制御工程、相電流検出工程、インダクタンス計算工程を実行する。電力変換部制御工程において、制御部4は、回転機2に対し三相電圧Vuvwが印加される交流電力の電圧指令sgcを電圧指令計算部32により計算し、電圧指令sgc及びキャリア信号51に基づいて演算され、PWM信号生成部33から出力されたスイッチング素子11a~11fへのオンオフ信号sg2により電力変換部3を制御する。また、制御部4は、符号反転タイミングTsrの前後のキャリア信号51の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間Truあるいは符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truで検出対象相Pidの相電流Iu、Iv、Iwを検出することをタイミング決定部35により決定する。相電流検出工程において、制御部4は、電力変換部制御工程よる電力変換部3の制御中に、電力変換部3の直流端子13nに流れる直流母線電流Idcを電流検出部5で検出し、直流母線電流Idcにより回転機2の相電流Iu、Iv、Iwを相電流出力部31により検出する。インダクタンス計算工程において、制御部4は、検出された相電流Iu、Iv、Iwの検出値と電圧指令sgcとに基づいて、回転機2のインダクタンスLmを計算するインダクタンス計算工程を実行する。本開示の実施の形態1のインダクタンス測定方法によれば、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、全ての相の回転機電流Imの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。その結果、実施の形態1のインダクタンス測定方法は、回転機電流Imを検出又は計算して出力された三相電流Iuvwを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。
誘導性負荷の例としてインダクタンス測定装置1を説明したが、誘導性負荷は回転機に限定されず、回転機以外であっても誘導性負荷のインダクタンスを精度よく測定できる効果がある。また、回転機2について三相の回転機で説明したが、回転機2は三相に限定されず六相等の多相、単相等であっても、インダクタンス測定装置1により回転機2のインダクタンスを精度よく測定できる。
以上のように、実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、誘導性負荷(回転機2)に交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する装置である。インダクタンス測定装置1は、直流電力を入力として複数のスイッチング素子11a~11fにより変換された交流電力を誘導性負荷(回転機2)に供給する電力変換部3と、電力変換部3の直流端子13nに流れる電流を検出する電流検出部5と、誘導性負荷(回転機2)に対し交流電圧(三相電圧Vuvw)が印加される交流電力の電圧指令sgcを計算し、電圧指令sgc及びキャリア信号51に基づいて演算されたスイッチング素子11a~11fへのスイッチング指令(オンオフ信号sg2)により電力変換部3を制御すると共に、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)による電力変換部3の制御中に電流検出部5で検出された直流電流(直流母線電流Idc)により、誘導性負荷(回転機2)の相電流Iu、Iv、Iwを検出する制御部4と、を備えており、検出された相電流Iu、Iv、Iwの検出値と電圧指令sgcとに基づいて、誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを計算するよう構成されている。キャリア信号51における極大値となっている頂点及び極小値となっている頂点をそれぞれ第一頂点(山Pp)及び第二頂点(谷Pv)として、隣接する第一頂点(山Pp)と第二頂点(谷Pv)との区間を電圧単位区間Truとする。電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)を符号判定対象として、符号判定対象の符号が反転する電圧単位区間Truの端のタイミングを符号反転タイミングTsrとし、符号反転タイミングTsrにおいて符号が反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの検出対象相Pidとする。制御部4は、符号反転タイミングTsrの前後のキャリア信号51の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間Truあるいは符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truで検出対象相Pidの相電流Iu、Iv、Iwを検出することを決定する。実施の形態1のインダクタンス測定装置1は、この構成により、符号反転タイミングTsrの前後のキャリア信号51の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間Truあるいは符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truで検出対象相Pidの相電流Iu、Iv、Iwを検出することを制御部4が決定するので、交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する際に、ピーク電流を高精度に検出することができる。
実施の形態1のインダクタンス測定方法は、誘導性負荷(回転機2)に交流電圧(三相電圧Vuvw)を電力変換部3により印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する方法である。電力変換部3は、直流電力を入力として複数のスイッチング素子11a~11fにより変換された交流電力を誘導性負荷(回転機2)に供給するよう構成されている。実施の形態1のインダクタンス測定方法は、誘導性負荷(回転機2)に対し交流電圧(三相電圧Vuvw)が印加される交流電力の電圧指令sgcを計算し、電圧指令sgc及びキャリア信号51に基づいて演算されたスイッチング素子11a~11fへのスイッチング指令(オンオフ信号sg2)により電力変換部3を制御する電力変換部制御工程と、電力変換部制御工程よる電力変換部3の制御中に、電力変換部3の直流端子13nに流れる直流電流(直流母線電流Idc)を電流検出部5で検出し、直流電流(直流母線電流Idc)により誘導性負荷(回転機2)の相電流Iu、Iv、Iwを検出する相電流検出工程と、検出された相電流Iu、Iv、Iwの検出値と電圧指令sgcとに基づいて、誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを計算するインダクタンス計算工程と、を含んでいる。キャリア信号51における極大値となっている頂点及び極小値となっている頂点をそれぞれ第一頂点(山Pp)及び第二頂点(谷Pv)として、隣接する第一頂点(山Pp)と第二頂点(谷Pv)との区間を電圧単位区間Truとする。電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)を符号判定対象として、符号判定対象の符号が反転する電圧単位区間Truの端のタイミングを符号反転タイミングTsrとする。符号反転タイミングTsrにおいて符号が反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの検出対象相Pidとする。電力変換部制御工程において、符号反転タイミングTsrの前後のキャリア信号51の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間Truあるいは符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truで検出対象相Pidの相電流Iu、Iv、Iwを検出することを決定する。実施の形態1のインダクタンス測定方法は、この構成により、符号反転タイミングTsrの前後のキャリア信号51の変化傾向に基づいて、符号反転タイミングTsrの前の電圧単位区間Truあるいは符号反転タイミングTsrの後の電圧単位区間Truで検出対象相Pidの相電流Iu、Iv、Iwを検出することを電力変換部制御工程において決定するので、交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する際に、ピーク電流を高精度に検出することができる。
実施の形態2.
図31は、実施の形態2に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の一例を示す図である。図32は図31の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの第一例を示す図であり、図33は図31の第二キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図34は、図31の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの第二例を示す図である。実施の形態1のインダクタンス測定装置1では、タイミング決定部35が、基本波を含む準基本波の電圧により基本波の電流を回転機2に生じさせる高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが90°になることを利用し、ある相(検出対象相Pid)の高周波電圧又は高周波電圧指令のピークが現れる時点(タイミング)から90°遅れたタイミングで、検出対象相Pidの回転機電流Imのピークが現れると判断し、検出対象相Pidの回転機電流Imのピーク値に最も近い電流値を検出できるように、検出対象相Pidの回転機電流Imを検出する検出タイミングTgを決定している例を説明した。実施の形態2のインダクタンス測定装置1では、タイミング決定部35が、高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外であっても検出対象相Pidの回転機電流Imのピークが現れるタイミングを判断し、検出対象相Pidの回転機電流Imのピーク値に最も近い電流値を検出できるように、検出対象相Pidの回転機電流Imを検出する検出タイミングTgを決定する例を説明する。
図31は、実施の形態2に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の一例を示す図である。図32は図31の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの第一例を示す図であり、図33は図31の第二キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図34は、図31の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの第二例を示す図である。実施の形態1のインダクタンス測定装置1では、タイミング決定部35が、基本波を含む準基本波の電圧により基本波の電流を回転機2に生じさせる高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが90°になることを利用し、ある相(検出対象相Pid)の高周波電圧又は高周波電圧指令のピークが現れる時点(タイミング)から90°遅れたタイミングで、検出対象相Pidの回転機電流Imのピークが現れると判断し、検出対象相Pidの回転機電流Imのピーク値に最も近い電流値を検出できるように、検出対象相Pidの回転機電流Imを検出する検出タイミングTgを決定している例を説明した。実施の形態2のインダクタンス測定装置1では、タイミング決定部35が、高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外であっても検出対象相Pidの回転機電流Imのピークが現れるタイミングを判断し、検出対象相Pidの回転機電流Imのピーク値に最も近い電流値を検出できるように、検出対象相Pidの回転機電流Imを検出する検出タイミングTgを決定する例を説明する。
実施の形態2のインダクタンス測定装置1は、タイミング決定部35が、高周波電圧又は高周波電圧指令と回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外であっても、検出対象相Pidの回転機電流Imのピーク値に最も近い電流値を検出できる検出対象相Pidの情報を含む検出対象相信号sgp及び検出タイミングTgの情報を含む検出タイミング信号sgsを出力する点で実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる。実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる部分を主に説明する。実施の形態2においては、実施の形態1で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
実施の形態2のタイミング決定部35は、高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが、90°を基準値として、基準値からのずれ量である位相ずれ量βを推定する機能を有する。位相ずれ量βの単位は度(°)である。タイミング決定部35は、位相ずれ量βを推定する位相ずれ量推定部を有している。タイミング決定部35は、例えば、回転機2のインダクタンスLm及び抵抗の概算値から計算される回転機2の電気的定数に基づいて、位相ずれ量βを推定する。
なお、回転機2の電気的定数を求める際に必要となる回転機2のインダクタンスLmは、未知であることが多いため、何らかの方法で求めた概算値でもよい。先に他の何らかの方法でインダクタンスLmの概算値を計算したのち、実施の形態2のインダクタンス測定装置1を用いることで高精度なインダクタンスLmを測定することができる。
タイミング決定部35は、推定した位相ずれ量βに基づいて、電流を検出する検出対象相Pidと、検出対象相Pidの回転機電流Imを検出する検出タイミングTgを決定する。つまり、タイミング決定部35は、位相差Δγの基準値からのずれ量が位相ずれ量βであると推定すると、位相差Δγが90°-βであり、ある相(検出対象相Pid)において基本波の回転機電流Imを回転機2に生じさせる「高周波電圧又は高周波電圧指令の基本波」のピークが現れるタイミングすなわちピークタイミングから90°-β遅れたタイミングで、検出対象相Pidの回転機電流Imのピークが現れると判断する。なお、「高周波電圧又は高周波電圧指令の基本波」は、「高周波電圧又は高周波電圧指令の準基本波」でもよい。タイミング決定部35は、判断したピークタイミングから90°-β遅れたタイミング近傍において、検出対象相Pidの回転機電流Imのピーク値に最も近い電流値を検出できるように検出対象相Pidの検出タイミングTgを決定する。なお、位相ずれ量βが90°より大きい場合は、位相差Δγは負の値になるので、図31に示した時刻tc3が時刻tc1よりも時間的に前方になり、図31に示した時刻tc4が時刻tc2よりも時間的に前方になる。この場合でも実施の形態2のインダクタンス測定装置1は、高精度なインダクタンスLmを測定することができる。
実施の形態2のインダクタンス測定装置1は、位相ずれ量βに応じて検出タイミングTgを補正することによって、高周波電圧又は高周波電圧指令と回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外の場合においても、全ての相の回転機電流Imの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。以下に詳しく説明する。
実施の形態2のインダクタンス測定装置1の動作例を説明する。図31に、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの例を示した。図31は、高周波電圧指令と回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外の場合の例である。実施の形態2における、タイミング決定部35、電圧指令調整部39、PWM信号生成部33、調整量決定部36、相電流出力部31の動作を具体的に説明する。なお、キャリア期間81g、キャリア期間81hは、それぞれ図31における第一キャリア期間、第二キャリア期間である。
図31では、電圧指令計算部32は、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧として出力している。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*と回転機電流との位相差はΔγである。また、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmc(立ち上がり端から次の立ち上がり端、又は立ち下がり端から次の立ち下がり端)はキャリア周期Tcの12倍の周期となっている。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の波形は、それぞれ指令波形102u、102v、102wである。回転機電流Imは図17の相電流波形47と同様の波形になるので、実施の形態1と同様に、指令波形102u、102v、102wを有する電圧指令を基本電圧指令119としている。このため、指令波形102u、102v、102wによる回転機2に供給する三相それぞれの電圧は、準基本波ということができる。
U相の回転機電流Imである回転機電流Imuは、時刻tc3で正側のピークになり、時刻tc4で負側のピークになっている。回転機電流周期Tmiは、位相差Δγがあっても、実施の形態1と同様に、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの12倍の周期になっている。なお、指令周期Tmcは、実施の形態1と同様に、周期端が指令波形102u、102v、102wの立ち上がり端である例で説明する。時刻tc5は、U相の指令波形102uの立ち下がり端であり、U相の指令周期Tmcの中間である指令周期中間Tmccである。時刻tc5は、基本電圧指令119の指令値の符号が正から負に変化するので第一特別相125となるタイミングであり、時刻tc6は、基本電圧指令119の指令値の符号が負から正に変化するので第二特別相126となるタイミングである。
図31の時刻tc1は、電圧指令Vu*の正指令値期間の中間時刻である。図31の時刻tc2は、電圧指令Vu*の負指令値期間の中間時刻である。図31の時刻tc1から時刻tc5までの時間は、電圧指令sgcの一相における指令位相差Δθであり、指令位相差Δθは90°である。図31の時刻tc2から時刻tc6までの時間は、電圧指令sgcの一相における指令位相差Δθであり、指令位相差Δθは90°である。U相の電圧指令Vu*の正指令値期間の中間時刻である時刻tc1からU相の回転機電流Imuが正側のピークになっている時刻tc3までが位相差Δγである。U相の電圧指令Vu*の負指令値期間の中間時刻である時刻tc2からU相の回転機電流Imuが負側のピークになっている時刻tc4までが位相差Δγである。また、時刻tc3~時刻tc5までの指令位相差はβになっており、時刻tc4~時刻tc6までの指令位相差はβになっている。タイミング決定部35が推定する位相ずれ量βを用いれば、位相差Δγは90°-βになる。
説明の都合により、時刻tc2からキャリア信号51の山Ppに数字を付して区別する。図31に山Pp1、Pp2、Pp3、Pp4、Pp7、Pp8、Pp9、Pp10を記載した。時刻tc1、tc5、tc2、tc6にはそれぞれ山Pp1、Pp4、Pp7、Pp10が現れている。U相の回転機電流Imuの正側のピークが現れる時刻tc3は、山Pp2及び山Pp3を周期端とするキャリア期間81gに含まれている。U相の回転機電流Imuの負側のピークが現れる時刻tc4は、山Pp8及び山Pp9を周期端とするキャリア期間81hに含まれている。
タイミング決定部35は、高周波電圧又は高周波電圧指令と回転機電流Imとの位相差Δγにおける基準値からのずれ量である位相ずれ量βの値がβと推定すると、位相差Δγが90°-βであると判断する。
U相の回転機電流Imuの正側のピークは、電圧指令Vu*が矩形波である場合の指令波形102uにおける正指令値期間の中間時刻である時刻tc1から位相差Δγだけずれた時刻tc3のタイミングに現れる。U相の回転機電流Imuの負側のピークは、電圧指令Vu*が矩形波である場合の指令波形102uにおける負指令値期間の中間時刻である時刻tc2から位相差Δγだけずれた時刻tc4のタイミングに現れる。タイミング決定部35は、時刻tc1から90°-βすなわち位相差Δγだけ遅れた時刻tc3のタイミングでU相の回転機電流Imuの正側のピークが現れると判断し、時刻tc2から90°-βすなわち位相差Δγだけ遅れた時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuの負側のピークが現れると判断する。時刻tc3及び時刻tc4のタイミングで現れるU相の回転機電流Imuの正側のピーク及び負側のピークに最も近い電流を検出できるように、タイミング決定部35は、キャリア期間81gで電流を検出する相の一つをU相に決定し、キャリア期間81hで電流を検出する相の一つをU相に決定する。
このとき、タイミング決定部35は、時刻tc3及び時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuを検出することが可能かどうかを判定する。時刻tc3及び時刻tc4のタイミングでU相の電流を検出することが可能であると判断した場合は、タイミング決定部35は、キャリア期間81gにおけるU相の検出タイミングTuを時刻tc3のタイミングに設定し、キャリア期間81hにおけるU相の検出タイミングTuを時刻tc4のタイミングに設定する。時刻tc3のタイミングでU相の回転機電流Imuを検出することが不可能であると判断した場合は、タイミング決定部35は、電流検出可能となるタイミングの候補のうち、時刻tc3のタイミングに最も近いタイミングを、キャリア期間81gにおけるU相の検出タイミングTuとして設定する。同様に、時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuを検出することが不可能であると判断した場合は、電流検出可能となるタイミングの候補のうち、時刻tc4のタイミングに最も近いタイミングを、キャリア期間81hにおけるU相の検出タイミングTuとして設定する。なお、時刻tc3及び時刻tc4は初期検討時刻である。
図32は、図31のキャリア期間81gを拡大した図である。図32の例では、タイミング決定部35は、初期検討時刻の時刻tc3のタイミングでU相の回転機電流Imuを検出することが不可能と判断した例である。図33は、図31のキャリア期間81hを拡大した図である。図33の例では、タイミング決定部35は、初期検討時刻の時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuを検出することが可能と判断した例である。図32及び図33は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図32は、キャリア期間81gのキャリア周期Tcの期間における時刻tpp2~時刻tpp3まで記載されており、左の周期端に山Pp2があり、右の周期端に山Pp3がある。時刻tpvに谷Pvがあり、時刻tpp2~時刻tpvの期間がキャリア前半Trmfであり、時刻tpv~時刻tpp3の期間がキャリア後半Trmsである。図33は、キャリア期間81hのキャリア周期Tcの期間における時刻tpp8~時刻tpp9まで記載されており、左の周期端に山Pp8があり、右の周期端に山Pp9がある。時刻tpvに谷Pvがあり、時刻tpp8~時刻tpvの期間がキャリア前半Trmfであり、時刻tpv~時刻tpp9の期間がキャリア後半Trmsである。
図32では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形84u1であり、シフト後が指令波形84u2である。V相の電圧指令Vv*は、シフト前が指令波形84v1であり、シフト後が指令波形84v2である。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形84wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2はオンオン信号波形85uであり、シフト後のV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形85vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形85wである。指令波形84u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より指令値調整量α1だけ減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より指令値調整量α1だけ増加している。指令波形84v2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より指令値調整量α2だけ減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より指令値調整量α2だけ増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t2~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t3~時刻tpp3までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルである。
時刻t4~時刻t5の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻tpp2~時刻t2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2である。時刻t2~時刻t3の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。
図33では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形86u1であり、シフト後が指令波形86u2である。V相の電圧指令Vv*は、シフト前が指令波形86v1であり、シフト後が指令波形86v2である。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は、指令波形86wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2はオンオン信号波形87uであり、シフト後のV相のオンオフ信号Vp2はオンオン信号波形87vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形87wである。指令波形86u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。指令波形86v2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前よりだけ増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻tc4~時刻t5までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t2~時刻t4までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。
時刻tc4~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻tpp8~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2fである。時刻t6~時刻tpp9の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2sである。時刻t2~時刻tc4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共に検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。
初期検討時刻の時刻tc3では検出不可能と判断した場合、タイミング決定部35は、電流検出可能となるタイミングの候補のうち、時刻tc3のタイミングに最も近いタイミングとして、時刻t3に検出タイミングTuを選択している。したがって、タイミング決定部35は、キャリア期間81gにおけるU相の検出タイミングTuを時刻t3のタイミングに設定する。
タイミング決定部35は、初期検討時刻である時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuを検出することが可能と判断し、キャリア期間81hにおけるU相の検出タイミングTuを時刻tc4のタイミングに設定する。
調整量決定部36は、キャリア期間81gにおいて、タイミング決定部35が決定した図32の検出タイミングTuで、U相の回転機電流Imuを検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図32の例では、電流の電流検出時間Tid以上である検出可能期間53cを考慮して、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相及びV相とし、U相の調整量Dsuをx1とし、V相の調整量Dsvをy1とするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81g)内で矢印54uのように時間的に後方に、x1だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成し、V相の調整前のオンオフ信号Vp2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81g)内で矢印54vのように時間的に後方に、y1だけシフトしたV相のオンオフ信号Vp2を生成する。
同様に、調整量決定部36は、キャリア期間81hにおいて、タイミング決定部35が決定した図33の検出タイミングTuで、U相の回転機電流Imuを検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図33の例では、電流の電流検出時間Tid以上である検出可能期間53dを考慮して、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相及びV相とし、U相の調整量Dsuをx2とし、V相の調整量Dsvをy2とするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81h)内で矢印54uのように時間的に前方に、x2だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成し、V相の調整前のオンオフ信号Vp2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81h)内で矢印54vのように時間的に前方に、y2だけシフトしたV相のオンオフ信号Vp2を生成する。
以上のように決定された検出タイミングTuにて、相電流出力部31がU相の相電流Iuを出力することによって、U相の回転機電流Imuの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。
また、V相及びW相についても、U相の場合と同様の考え方に基づいて検出タイミングTgを決定することで、この検出タイミングTgにて相電流出力部31がV相の相電流Iv、W相の相電流Iwを出力することによって、V相の回転機電流ImvとW相の回転機電流Imwとにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。
タイミング決定部35が決定するのは、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgのみでよく、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク又は負側のピークを検出する検出対象相Pid及び検出タイミングTgとして指定しなかったキャリア周期Tcの期間については、任意の相の回転機電流Imを、任意のタイミングで検出すればよい。つまり、図31の例では、例えば、キャリア期間81gの直前のキャリア周期Tcの期間においては、U相の回転機電流Imu及びV相の回転機電流Imvを、それぞれ任意のタイミングで検出することにしてもよいし、U相の回転機電流Imu及びW相の回転機電流Imwを、それぞれ任意のタイミングで検出することにしてもよい。
今まで、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に制御部4が調整前のPWM信号をシフトさせる例を詳しく説明したが、実施の形態1と同様に制御部4が調整前のPWM信号におけるパルス幅調整すなわち電圧指令値補償を行ってもよい。図34に、図32と同様のキャリア期間81gにおける電圧指令値補償の例を示した。図34は、キャリア期間81gにおいて電圧指令値補償による調整を行った例であり、図34に用いた符号は、キャリア期間81gにおいてパルスシフトによる調整を行った図32と同じ符号を用いている。図32と異なる部分を主に説明する。図34では、キャリア前半TrmfにおいてU相のオンオフ信号Up2のパルス端を調整前から時間的後方にすなわち矢印54uの方向にシフトして、U相のオンオフ信号Up2のパルス幅を縮小している。また、キャリア前半TrmfにおいてV相のオンオフ信号Vp2のパルス端を調整前から時間的後方にすなわち矢印54vの方向にシフトして、V相のオンオフ信号Vp2のパルス幅を縮小している。このため調整後の指令波形84u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より指令値調整量α1だけ減少しており、キャリア後半Trmsにおいて調整前の指令波形84u1と同じである。また、調整後の指令波形84v2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より指令値調整量α2だけ減少しており、キャリア後半Trmsにおいて調整前の指令波形84v1と同じである。図34では、時刻t6が図32とくらべて時間的に前方になっている。図34において、調整後のオンオフ信号Up2は時刻t2~時刻t6までがオンレベルである。図34のキャリア前半Trmfは図32のキャリア前半Trmfと同じなので、電圧指令値補償による調整を制御部4が行っても、パルスシフトによる調整と同様に、位相差Δγの基準値からのずれ量が位相ずれ量βであると推定し、電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)の符号が反転する検出対象相Pidの相電流がピークとなる符号反転タイミングTsr-βの近傍において、電流検出指令120、検出オンオフ信号ベクトル121を生成することができる。したがって、電圧指令値補償による調整を制御部4が行っても、パルスシフトによる調整と同様効果が得られる。
本開示の実施の形態2の作用及び効果を説明する。本開示の実施の形態2のインダクタンス測定装置1によれば、高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外の場合においても、全ての相の回転機電流Imの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。その結果、回転機電流Imを検出又は計算して出力された三相電流Iuvwを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。また、本開示の実施の形態2のインダクタンス測定方法によれば、高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差Δγが90°以外の場合においても、全ての相の回転機電流Imの正側のピーク及び負側のピークを高精度に検出することができる。その結果、実施の形態2のインダクタンス測定方法は、回転機電流Imを検出又は計算して出力された三相電流Iuvwを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。
実施の形態3.
図35は実施の形態3に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の一例を示す図であり、図36は図35の第三キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。実施の形態1のインダクタンス測定装置1では、一つのキャリア周期Tcの期間において、ある一相の回転機電流Imの正側又は負側のピークを検出する例(動作の第一例、第二例)、所定の周期期間におけるある一相の回転機電流Imの正側又は負側のピークを検出し、かつ他相の回転機電流Imの一相と反対極性のピークを検出する例(動作の第三例、第四例)を説明した。実施の形態3では、一つのキャリア周期Tcの期間において、ある二相(第一相、第二相)の回転機電流Imを検出して、残りの一相(第三相)の回転機電流Imを検出した二相(第一相、第二相)の回転機電流Imからキルヒホッフの法則により計算することで、残りの一相(第三相)の回転機電流Imの正側のピークを高精度に計算する例を説明する。
図35は実施の形態3に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の一例を示す図であり、図36は図35の第三キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。実施の形態1のインダクタンス測定装置1では、一つのキャリア周期Tcの期間において、ある一相の回転機電流Imの正側又は負側のピークを検出する例(動作の第一例、第二例)、所定の周期期間におけるある一相の回転機電流Imの正側又は負側のピークを検出し、かつ他相の回転機電流Imの一相と反対極性のピークを検出する例(動作の第三例、第四例)を説明した。実施の形態3では、一つのキャリア周期Tcの期間において、ある二相(第一相、第二相)の回転機電流Imを検出して、残りの一相(第三相)の回転機電流Imを検出した二相(第一相、第二相)の回転機電流Imからキルヒホッフの法則により計算することで、残りの一相(第三相)の回転機電流Imの正側のピークを高精度に計算する例を説明する。
実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、ある二相(第一相、第二相)の回転機電流Imを検出して、検出した二相(第一相、第二相)の回転機電流Im及び回転機2の等価回路からキルヒホッフの法則により、残りの一相(第三相)の回転機電流Imの正側のピーク近傍の電流値を計算する点で実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる。実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる部分を主に説明する。実施の形態3においては、実施の形態1、実施の形態2で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
実施の形態3のタイミング決定部35は、実施の形態1のタイミング決定部35と動作が異なっている。実施の形態3のタイミング決定部35は、初めにある一相(第一相)の回転機電流Imにおける負側のピークを検出するための検出対象相Pid1及び検出対象相Pid1を検出する検出タイミングTg1を、検出対象相Pid及び検出タイミングTgとして決定する。その後、第一相と異なる第二相の回転機電流Imが検出可能と判定した場合に、第二相の回転機電流Imを検出するための検出対象相Pid2及び検出対象相Pid2を検出する検出タイミングTg2を、他の検出対象相Pid及び他の検出タイミングTgとして決定する。図35は、図26と同じ図であり、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの例を示した。図36に、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び電力変換部3に出力するオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2の例を示した。なお、キャリア期間81a、キャリア期間81b、キャリア期間81cは、それぞれ図35における第一キャリア期間、第二キャリア期間、第三キャリア期間である。図35、図36を用いてキャリア信号51の開始点を山Ppとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を山Ppとした場合の動作を説明する。
タイミング決定部35は、基本波の回転機電流Imを回転機2に生じさせる高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差が90°になることを利用し、ある相(対象相である第一相の検出対象相Pid1)における基本波の高周波電圧又は高周波電圧指令の負側のピーク、或いは矩形波の高周波電圧又は高周波電圧指令の負電圧値期間の中間時刻が現れる時点(タイミング)から90°遅れたタイミングで、対象相の回転機電流Imの負側のピークが現れると判断し、対象相の回転機電流Imの負側のピークにできるだけ近い電流値を検出できるように、対象相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1を決定する。なお、高周波電圧指令の負電圧値期間の中間時刻は、負指令値期間の中間時刻である。高周波電圧の負電圧値期間の中間時刻は、矩形波の高周波電圧における電圧値が負になっている期間の中間時刻である。他の実施の形態においても、矩形波の高周波電圧に基づいて回転機電流Imのピーク電流が現れるタイミングを考える場合は、矩形波の高周波電圧の負電圧値期間の中間時刻又は正電圧値期間の中間時刻と回転機電流Imのピーク電流との位相差を考えればよい。高周波電圧の正電圧値期間の中間時刻は、矩形波の高周波電圧における電圧値が正になっている期間の中間時刻である。
調整量決定部36は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、各相の回転機電流Imの負側のピークを検出するキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81a、81b、81c)において、タイミング決定部35が決定した各相の回転機電流Imにおける負側のピークを検出する検出タイミングTg1で、負側のピークを検出する相の回転機電流Imを検出するためにシフト等による調整処理をしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。
図35及び図36を用いて、実施の形態3のインダクタンス測定装置1の動作例を説明する。実施の形態3における、タイミング決定部35、電圧指令調整部39、PWM信号生成部33、調整量決定部36、相電流出力部31の動作を具体的に説明する。図35及び図36では、電圧指令計算部32は、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧として出力している。また、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcはキャリア周期Tcの6倍の周期となっている。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの6倍の周期になっている。
図35の時刻tc4は、U相の指令周期Tmcの中間である指令周期中間Tmccである。前述したように、第一特別相125では基本電圧指令119の指令値の符号が正から負に変化するので、図35の時刻tc4はU相が第一特別相125と判定される時刻である。第二特別相126では基本電圧指令119の指令値の符号が負から正に変化するので、図35及び図36の時刻tc10はU相が第二特別相126と判定される時刻である。時刻tc10~時刻tc12まで期間であるキャリア期間81cは、山開始型におけるU相の電圧指令Vu*の指令値の符号が負から正に変化する時刻tc10を開始端とするキャリア周期Tcの期間なので第二電流検出期間Sd2である。同様に、時刻tc2~時刻tc4まで期間であるキャリア期間81aは、山開始型におけるV相の電圧指令Vv*の指令値の符号が負から正に変化する時刻tc2を開始端とするキャリア周期Tcの期間なので第二電流検出期間Sd2である。時刻tc6~時刻tc8まで期間であるキャリア期間81bは、山開始型におけるW相の電圧指令Vw*の指令値の符号が負から正に変化する時刻tc6を開始端とするキャリア周期Tcの期間なので第二電流検出期間Sd2である。
指令波形80u、80v、80wを有する電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、前述したように、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が準基本波となる三相の電圧指令sgcであり、すなわち基本電圧指令119である。基本電圧指令119は、基本波の回転機電流Imを回転機2に生じさせる。電圧指令Vu*を基本波とした場合において、指令値の正側のピークは時刻tc1のタイミングに現れ、指令値の負側のピークは時刻tc7のタイミングで現れる。矩形波となる電圧指令Vu*の指令波形80uにおいて、時刻tc1は正指令値期間の中間時刻であり、時刻tc7は負指令値期間の中間時刻である。指令周期Tmcの期間において、電圧指令Vu*の正指令値期間は時刻tc0a~時刻tc4までの期間であり、電圧指令Vu*の負指令値期間は時刻tc4~時刻tc10までの期間である。
準基本波となる電圧指令Vu*の負側のピーク又は負指令値期間の中間時刻は時刻tc7のタイミングで現れる。タイミング決定部35は、時刻tc7から90°遅れた時刻tc10のタイミングでU相の回転機電流Imuにおける負側のピークが現れると判断する。時刻tc10のタイミングで現れるU相の回転機電流Imuにおける負側のピークにできるだけ近い値を検出できるように、タイミング決定部35は、時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわちキャリア期間81cで電流を検出する相の一つすなわち検出対象相Pid1をU相に決定する。タイミング決定部35は、時刻tc10のタイミングの直後のキャリア期間81cにおいて、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークにできるだけ近い値が検出できるように検出タイミングTuを検出タイミングTg1として設定する。
図36は、図35の時刻tc10のタイミングの直後のキャリア周期Tcの期間すなわちキャリア期間81cを拡大した図である。キャリア期間81cにおけるU相の回転機電流Imuの検出タイミングTuは、例えば、図36の時刻t2のタイミングである。
図36は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図36では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形88u1であり、シフト後が指令波形88u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形88vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形88wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形89uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形89vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形89wである。指令波形88u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t7までがオンレベルである。
時刻t4~時刻t5の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻tc10~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2fである。時刻t7~時刻tc12の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2sである。時刻t1~時刻t2の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にU相(検出対象相Pid1)用の検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。この電流検出電圧ベクトル期間Q1に、U相の回転機電流Imuを検出する検出オンオフ信号ベクトル121が出力される。時刻t2~時刻t4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にV相(検出対象相Pid2)用の検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q2である。この電流検出電圧ベクトル期間Q2に、V相の回転機電流Imvを検出する検出オンオフ信号ベクトル121が出力される。
調整量決定部36は、キャリア期間81cにおいて、タイミング決定部35が決定した図36の検出タイミングTg1で、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークにできるだけ近い値を検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。図36の例では、調整対象相DpがU相であり、調整量Dsすなわち調整量Dsuは電流検出時間Tidとなっている。
電圧指令調整部39は調整量決定部36が決定した一つの調整対象相Dp及び一つの調整量Dsに基づいて調整した調整電圧指令sgcaを出力し、PWM信号生成部33が調整電圧指令sgcaに基づいてパルスシフトしたオンオフ信号sg2を生成する。図36の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量Dsを電流検出時間Tidとするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81c)内で矢印54uのように時間的に前方に、電流検出時間Tid分だけシフトしたU相のオンオフ信号Up2を生成する。矢印54uのように時間的に前方にシフトするのは、キャリア期間81cのキャリア前半Trmfにおいて第一相の検出対象相Pid1の回転機電流Imと第二相の検出対象相Pid2の回転機電流Imとを検出できるようにするためである。
タイミング決定部35には、実施の形態1と異なり、図49のように調整量決定部36が決定した調整対象相Dp及び調整量Dsが入力されており、後述する判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。タイミング決定部35は、調整量決定部36が決定した、調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する。第二相の回転機電流Imが検出可能であれが、タイミング決定部35は、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
第二相の回転機電流Imが検出可能であれが、二相すなわち第一相及び第二相の回転機電流Imの電流値が分かるので、残りの一相すなわち第三相の回転機電流Imの電流値を、第一相及び第二相の回転機電流Imと回転機2の等価回路とからキルヒホッフの法則により計算することができる。第三相の回転機電流Imの電流値の計算は、相電流出力部31により行われる。次に、前述した、ある二相の回転機電流Imを検出して、検出した二相の回転機電流Imからキルヒホッフの法則により、残りの一相すなわち第三相の回転機電流Imの正側のピーク近傍の電流値を計算する原理を説明する。
図26、図27を用いて説明した実施の形態1のインダクタンス測定装置1における動作の第三例では、一つの相では第一電流検出期間Sd1であり、他の相では第二電流検出期間Sd2であるキャリア周期Tcの期間すなわち所定の周期期間において、二つ相の回転機電流Imのピークを検出することができることを説明した。この所定のキャリア周期Tcの期間すなわち所定の周期期間は、キャリア期間81a、81b、81cである。所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81a、81b、81cにおいて、キャリア周期Tcの開始端の山Pp側で一相の回転機電流Imにおける負側のピークが検出でき、キャリア周期Tcの終了端の山Pp側で他の相の回転機電流Imにおける正側のピークが検出できる。図36に示したキャリア期間81cでは、キャリア周期Tcの開始端の山Pp側すなわち時刻tc10側でU相(第一相)の回転機電流Imuにおける負側のピークが検出でき、キャリア周期Tcの終了端の山Pp側すなわち時刻tc12側で他の相であるW相(第三相)の回転機電流Imwにおける正側のピークが検出できる。ここで、この所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81cにおいて、残りの相であるV相(第二相)の回転機電流Imvを検出できれば、W相の回転機電流Imwにおける正側のピーク近傍の電流値すなわち正側のピークにできるだけ近い電流値をキルヒホッフの法則により計算することができる。キルヒホッフの法則により計算する電流値が第三相の回転機電流Imにおける正側のピークにできるだけ近い電流値になることは後述する。
キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合の所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81cにおいて、負側のピーク近傍の電流値を検出する回転機電流Imの第一相すなわち検出対象相Pid1はU相であり、検出する回転機電流Imの第二相すなわち検出対象相Pid2はV相である。第一相であるU相の回転機電流Imuは負側のピークにできるだけ近い値で検出し、第二相であるV相の回転機電流Imvは、電圧指令Vv*の指令値が最小となっている場合の電流値で検出する。V相の電圧指令Vv*の指令値はU相の電圧指令Vu*の指令値及びW相の電圧指令Vw*の指令値よりも小さくなっており、V相の電圧指令Vv*の指令値はこのキャリア期間81cで最小値になっている。V相は電圧指令Vv*の指令値が最小となっている相すなわち電圧最小相である。
第二相かつ電圧最小相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定し、電圧最小相の回転機電流Imを検出することで、キャリア期間81cの開始時(時刻tc10)の電圧最小相の回転機電流Imとキャリア期間81cの終了時(時刻tc12)の電圧最小相の回転機電流Imとの平均値に近い電流を、電圧最小相の回転機電流Imとして検出することができる。これによって、回転機電流Imにおける負側のピークを検出した第一相の電流検出値と、第二相かつ電圧最小相の電流検出値とから、キルヒホッフの法則により求めた、残る一相である第三相の電流が、キャリア期間81cの終了時(時刻tc12)の電流に近い値となる。さらに、実施の形態3では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が準基本波となる基本電圧指令119の三相の成分であり、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の各相間の位相差が120°であり、指令周期Tmcがキャリア周期Tcの6倍であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧であるため、キルヒホッフの法則により回転機電流Imを計算した第三相の回転機電流Imの電流値が、キャリア期間81cの終了時(時刻tc12)における正側のピーク電流値に相当する(図35参照)。したがって、相電流出力部31においてキルヒホッフの法則により計算した第三相の回転機電流Imが、第三相の回転機電流Imにおける正側のピーク値に近い電流値となる。
一方、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合は、実施の形態1では、図28、図29を用いて実施の形態1のインダクタンス測定装置1における動作の第四例を説明した。この第四例では、一つの相では第三電流検出期間Sd3であり、他の相では第四電流検出期間Sd4である所定のキャリア周期Tcの期間において、二つ相の回転機電流Imのピークを検出することができることを説明した。この所定のキャリア周期Tcの期間は、図28のキャリア期間81d、81e、81fである。所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81d、81e、81fにおいて、キャリア周期Tcの開始端の谷Pv側で一相の回転機電流Imにおける正側のピークが検出でき、キャリア周期Tcの終了端の谷Pv側で他の相の回転機電流Imにおける負側のピークが検出できる。U相の回転機電流Imuにおける負側のピークが検出できるのは、図28のキャリア期間81fである。図36に示したキャリア期間81cに対応する期間すなわちキャリア期間81fでは、キャリア周期Tcの終了端の谷Pv側すなわち時刻tc10側で一相であるU相(第一相)の回転機電流Imuにおける負側のピークが検出でき、キャリア周期Tcの開始端の谷Pv側すなわち時刻tc8側で他の相であるV相(第三相)の回転機電流Imvにおける正側のピークが検出できる。ここで、この所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81fにおいて、残りの相であるW相(第二相)の回転機電流Imwを検出できれば、V相の回転機電流Imvにおける正側のピーク近傍の電流値すなわち正側のピークにできるだけ近い電流値をキルヒホッフの法則により計算することができる。キルヒホッフの法則により計算する電流値が第三相の回転機電流Imにおける正側のピークにできるだけ近い電流値になることは後述する。
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合の所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81f(図28参照)において、負側のピーク近傍の電流値を検出する回転機電流Imの第一相すなわち検出対象相Pid1はU相であり、検出する回転機電流Imの第二相すなわち検出対象相Pid2はW相である。第一相であるU相の回転機電流Imuは負側のピークにできるだけ近い値で検出し、第二相であるW相の回転機電流Imwは、電圧指令Vw*の指令値が最大となっている場合の電流値で検出する。W相の電圧指令Vw*の指令値はU相の電圧指令Vu*の指令値及びV相の電圧指令Vv*の指令値よりも大きくなっており、W相の電圧指令Vw*の指令値はこのキャリア期間81fで最大値になっている。W相は電圧指令Vw*の指令値が最大となっている相すなわち電圧最大相である。
第二相かつ電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定し、電圧最大相の回転機電流Imを検出することで、キャリア期間81fの開始時(時刻tc8)の電圧最大相の回転機電流Imとキャリア期間81fの終了時(時刻tc10)の電圧最大相の回転機電流Imとの平均値に近い電流を、電圧最大相の回転機電流Imとして検出することができる。これによって、回転機電流Imにおける負側のピークを検出した第一相の電流検出値と、第二相かつ電圧最大相の電流検出値とから、キルヒホッフの法則により求めた、残る一相である第三相の電流が、キャリア期間81fの開始時(時刻tc8)の電流に近い値となる。さらに、実施の形態3では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が準基本波となる基本電圧指令119の三相の成分であり、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の各相間の位相差が120°であり、指令周期Tmcがキャリア周期Tcの6倍であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧であるため、キルヒホッフの法則により回転機電流Imを計算した第三相の回転機電流Imの電流値が、キャリア期間81cの開始時(時刻tc8)における正側のピーク電流値に相当する(図28参照)。したがって、相電流出力部31においてキルヒホッフの法則により計算した第三相の回転機電流Imが、第三相の回転機電流Imにおける正側のピーク値に近い電流値となる。
電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かをタイミング決定部35が判定する方法を説明する。まずキャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合を説明し、後にキャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合を説明する。キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合、タイミング決定部35は、調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいてパルスシフトを行った場合における、調整対象相Dpの回転機電流Imを検出するキャリア周期Tcの期間中の非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。
図36の例では、調整対象相DpがU相であり、U相の調整量Dsすなわち調整量Dsuが電流検出時間Tidである。検出対象相Pid1はU相であり、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2は、電圧最小相のV相である。パルスシフト後のキャリア前半Trmfの非零電圧ベクトル印加時間を第一非零電圧ベクトル印加時間T1fとし、キャリア後半Trmsの非零電圧ベクトル印加時間を第二非零電圧ベクトル印加時間T1sとする。第一非零電圧ベクトル印加時間T1fは時刻t1~時刻t4までの時間であり、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sは時刻t5~時刻t7までの時間である。非零電圧ベクトル印加時間T1は、第一非零電圧ベクトル印加時間T1fと第二非零電圧ベクトル印加時間T1sとの合計時間である。
ここで、シフト前のキャリア前半Trmfの非零電圧ベクトル印加半時間T2及びキャリア後半Trmsの非零電圧ベクトル印加半時間T2を用いて非零電圧ベクトル印加時間T1を表せば、式(1)と表せる。なお、シフト前はオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2は、キャリア周期Tcの期間の中間時刻すなわち谷Pvの時刻で時間の前後の波形が対象になっているので、シフト前のキャリア前半Trmfの非零電圧ベクトル印加半時間T2とキャリア後半Trmsの非零電圧ベクトル印加半時間T2とは等しい時間になっている。シフト後の非零電圧ベクトル印加半時間T3は式(2)となる。調整量Dsuが電流検出時間Tidの場合におけるシフト後の非零電圧ベクトル印加半時間T3は、式(3)になる。
T1=Dsu+T2×2 ・・・(1)
T3=T1/2=Dsu/2+T2 ・・・(2)
T3=Tid/2+T2 ・・・(3)
T1=Dsu+T2×2 ・・・(1)
T3=T1/2=Dsu/2+T2 ・・・(2)
T3=Tid/2+T2 ・・・(3)
図36の例では、検出対象相Pid1であるU相の回転機電流Imuにおける負側のピークを検出する検出タイミングTuが、キャリア前半Trmfに設定されており、キャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81cにおいて、上アームのオンオフ信号sg2が最初にオフレベルからオンレベルに遷移するのはU相である。U相上アームのオンオフ信号Up2がオフレベルからオンレベルに遷移した時点(時刻t1)を基準点Prfとする。タイミング決定部35は、基準点Prfから電圧最小相であるV相によって終了する第一非零電圧ベクトル印加時間T1fが非零電圧ベクトル印加半時間T3以上となっており、かつ、非零電圧ベクトル印加半時間T3経過後に電圧最小相であるV相の回転機電流Imvを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最小相であるV相の回転機電流Imvは検出可能と判定する。すなわち、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合の判定条件(第一判定条件)は、式(4)が成立することである。
T3+Tid≦T1f ・・・(4)
T3+Tid≦T1f ・・・(4)
図36の例では、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3が経過した時刻t3からオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が非零電圧ベクトルになっている時刻t4までの期間は電流検出時間Tid以上である。このため、電圧最小相であるV相の検出タイミングTvは式(4)が成立する期間すなわち時刻t3から電流検出時間Tid経過後から時刻t4の期間に、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2が設定される。図36の例では、時刻t3から電流検出時間Tid経過した時刻に、検出対象相Pid1と異なる検出対象相Pid2の回転機電流ImすなわちU相と異なるV相の回転機電流Imvを検出する検出タイミングTvを、検出する検出タイミングTg2として設定する。
タイミング決定部35は、第一判定条件が成立し、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定する際に、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間における前半(キャリア前半Trmf)及び後半(キャリア後半Trms)それぞれの非零電圧ベクトル123の期間中心すなわち第一非零電圧ベクトル印加時間T1fの期間中心Taf及び第二非零電圧ベクトル印加時間T1sの期間中心Tasを計算する。第一電圧単位区間Tru1、第二電圧単位区間Tru2を用いて説明すると次のようになる。タイミング決定部35は、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定する際に、キャリア信号51の一周期期間における第一電圧単位区間Tru1及び第二電圧単位区間Tru2それぞれの非零電圧ベクトル123(非零スイッチング指令)が出力される区間の中心である第一区間中心Tn1及び第二区間中心Tn2を計算する。実施の形態1で説明したように、キャリア前半Trmfは第一電圧単位区間Tru1又は第二電圧単位区間Tru2であり、キャリア後半Trmsはキャリア前半Trmfと異なる電圧単位区間Truとなる。キャリア前半Trmfが第一電圧単位区間Tru1であればキャリア後半Trmsは第二電圧単位区間Tru2であり、キャリア前半Trmfが第二電圧単位区間Tru2であればキャリア後半Trmsは第一電圧単位区間Tru1である。図36に示すキャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合は、キャリア前半Trmfが第一電圧単位区間Tru1であり、キャリア後半Trmsが第二電圧単位区間Tru2になっている。一方、図29に示すキャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合は、キャリア前半Trmfが第二電圧単位区間Tru2であり、キャリア後半Trmsが第一電圧単位区間Tru1になっている。
図36の例では、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、キャリア期間81cのキャリア前半Trmfの期間中心Tafよりも時間的に後方に設定されている。タイミング決定部35は、図36のように、検出対象相Pid1の回転機電流Imにおける負側のピークを検出する、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81c)におけるキャリア前半Trmfの期間中心Tafよりも時間的に後方にて、キャリア前半Trmfにおいて基本電圧指令119の指令値が最小になっている相である電圧最小相であり、かつ他の検出対象相を検出対象相Pid2に決定する。キャリア信号51の周期端が山Ppになっている図36において、キャリア前半Trmfの期間中心Tafは第一電圧単位区間Tru1の第一区間中心Tn1であり、キャリア後半Trmsの期間中心Tasは第二電圧単位区間Tru2の第二区間中心Tn2である。
タイミング決定部35は、式(4)の第一判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid1と異なる検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みの検出対象相Pid1と検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共にこれらの情報を相電流出力部31に出力する。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、検出対象相Pidとして、検出対象相Pid1単独又は、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の両方を用いる。また、実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、検出タイミングTgとして、検出タイミングTg1単独又は、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の両方を用いる。したがって、タイミング決定部35は、式(4)の第一判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定する際に、式(4)の第一判定条件が成立する場合を説明したが、次に示す第二判定条件で判定してもよい。基準点Prfに代わって負側のピークを検出する検出対象相Pid1の検出タイミングTg1に基づいて決定してもよい。例えば、検出タイミングTg1が基準点Prfから時間tが経過した時点に設定されているとする。すなわち、Tg1=Prf+tである。電圧最小相である検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、第一非零電圧ベクトル印加時間T1fが非零電圧ベクトル印加半時間T3+時間tで、電圧最小相である検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最小相である検出対象相Pid2の回転機電流Imは検出可能と判定する。すなわち、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合の判定条件(第二判定条件)は、式(5)が成立することである。
T3+t+Tid≦T1f ・・・(5)
T3+t+Tid≦T1f ・・・(5)
タイミング決定部35は、式(4)の第一判定条件又は式(5)の第二判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。調整量決定部36は、実施の形態1と異なり、図49のように再設定信号sgntが入力される。調整量決定部36は、再設定信号sgntを受けると、調整対象相Dpの選択及び調整量Dsの計算を再度実施する。タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する。タイミング決定部35は、式(4)の第一判定条件又は式(5)の第二判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合、調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行った場合における、調整対象相Dpの回転機電流Imを検出するキャリア周期Tcの期間中の非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。タイミング決定部35は、非零電圧ベクトル印加半時間T3に基づいて、式(4)の第一判定条件又は式(5)の第二判定条件が成立する場合に、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出対象相Pid1と異なる検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みである検出対象相Pid1及び検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共に検出対象相Pid2及び検出タイミングTg2の情報を相電流出力部31に出力する。したがって、タイミング決定部35は、式(4)の第一判定条件又は式(5)の第二判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する(電流検出情報出力工程)。タイミング決定部35は、式(4)の第一判定条件又は式(5)の第二判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。その後、タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する(第二相検出判定工程)。検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能になるまで、予め定めされた回数この第二相検出判定工程を行い、検出可能となった場合に電流検出情報出力工程を行う。なお、最初の調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する工程も第二相検出判定工程である。
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かをタイミング決定部35が判定する方法を説明する。前述したように、図28のキャリア期間81fが図35、図36に示したキャリア期間81cに対応する期間である。キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合は、各相の回転機電流Imにおける負側のピークを検出する検出タイミングTg1がキャリア後半Trmsに設定されている場合になる。この場合、三相のうちいずれかの相の上アームのオンオフ信号が最初にオンレベルからオフレベルに遷移した時点を基準点Prfとする。キャリア期間81fでは、U相上アームのオンオフ信号Up2が最初にオンレベルからオフレベルに遷移し、電圧最大相はW相である。タイミング決定部35は、基準点Prfから非零電圧ベクトルが印加される非零電圧ベクトル印加時間T1及びこの非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。なお、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている図28、図29において、キャリア前半Trmfの期間中心Tafは第二電圧単位区間Tru2の第二区間中心Tn2であり、キャリア後半Trmsの期間中心Tasは第一電圧単位区間Tru1の第一区間中心Tn1である。
タイミング決定部35は、キャリア後半Trmsの第二非零電圧ベクトル印加時間T1sが非零電圧ベクトル印加半時間T3以上となっており、かつ、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sが非零電圧ベクトル印加半時間T3以外に電圧最大相の回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最大相の回転機電流Imは検出可能と判定する。すなわち、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合の判定条件(第三判定条件)は、式(6)が成立することである。
T3+Tid≦T1s ・・・(6)
T3+Tid≦T1s ・・・(6)
タイミング決定部35は、式(6)の第三判定条件が成立する場合、電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、キャリア信号51の周期端が山Ppの場合と同様に零電圧ベクトル期間Z1が開始する直前に設定されか、又はキャリア信号51の周期端が山Ppの場合と反対に、零電圧ベクトル期間Z1が終了した直後に設定される。このため、零電圧ベクトル期間Z1が終了した直後に設定される場合には、キャリア信号51の周期端が谷Pvにおける非零電圧ベクトル印加半時間T3の終了点は、負側のピークを検出するTg1を含む電流検出電圧ベクトル期間Q1の終了点にすると分かり易い。また、電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を零電圧ベクトル期間Z1が開始する直前に設定する場合には、第三判定条件を式(4)とすればよい。
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、タイミング決定部35は、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定する際に、式(6)の第三判定条件が成立する場合を説明したが、次に示す第四判定条件で判定してもよい。負側のピークを検出する検出対象相Pid1の検出タイミングTg1に基づいて決定してもよい。検出対象相Pid1がU相である場合のオンオフ信号Up2は、図36と時間的に前後反転して考える。この場合、検出対象相Pid1がU相である場合のオンオフ信号Up2は、図36の矢印54uの向きと反対側にオフレベルからオンレベルに遷移するタイミングが他の相より遅い時刻になる。この時刻をキャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合の基準点Prfに対応させる。例えば、検出タイミングTg1が、この基準点Prfより時間tだけ手前の時点に設定されているとする。すなわち、Tg1=Prf-tである。電圧最大相である検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、基準点Prfから時間的に前方に遡り、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sが非零電圧ベクトル印加半時間T3+時間tで、電圧最大相である検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最大相である検出対象相Pid2の回転機電流Imは検出可能と判定する。すなわち、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合の判定条件(第四判定条件)は、式(7)が成立することである。
T3+t+Tid≦T1s ・・・(7)
T3+t+Tid≦T1s ・・・(7)
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、タイミング決定部35は、式(6)の第三判定条件又は式(7)の第四判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。調整量決定部36は、再設定信号sgntを受けると、調整対象相Dpの選択及び調整量Dsの計算を再度実施する。タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する。タイミング決定部35は、式(6)の第三判定条件又は式(7)の第四判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合、調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行った場合における、調整対象相Dpの回転機電流Imを検出するキャリア周期Tcの期間中の非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。タイミング決定部35は、非零電圧ベクトル印加半時間T3に基づいて、式(6)の第三判定条件又は式(7)の第四判定条件が成立する場合に、回転機電流Imの負側のピークを検出する検出対象相Pid1と異なる検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みである検出対象相Pid1及び検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共に検出対象相Pid2及び検出タイミングTg2の情報を相電流出力部31に出力する。したがって、タイミング決定部35は、式(6)の第三判定条件又は式(7)の第四判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する(電流検出情報出力工程)。タイミング決定部35は、式(6)の第三判定条件又は式(7)の第四判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。その後、タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する(第二相検出判定工程)。検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能になるまで、予め定めされた回数この第二相検出判定工程を行い、検出可能となった場合に電流検出情報出力工程を行う。なお、最初の調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する工程も第二相検出判定工程である。
今まで、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークを検出するキャリア期間81cを例として説明した。V相の回転機電流Imvにおける負側のピークを検出するキャリア期間81a、W相の回転機電流Imwにおける負側のピークを検出するキャリア期間81bにおいても、タイミング決定部35は、U相の場合と同様の処理を行い、図35のキャリア期間81aにおける電圧最小相であるW相の回転機電流Imwを検出する検出タイミングTg2、図35のキャリア期間81bにおける電圧最小相であるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTg2を決定する。
タイミング決定部35が決定するのは、各相の回転機電流Imにおける負側のピークを検出する検出タイミングTg1及び電圧最小相又は電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2のみでよい。タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける負側のピークを検出する検出タイミングTg1及び電圧最小相又は電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を指定しなかったキャリア周期Tcの期間すなわち所定のキャリア周期Tcの期間以外のキャリア周期Tcの期間については、任意の相の回転機電流Imを、任意の検出タイミングTgで検出すればよい。つまり、図35の例では、例えば、キャリア期間81aの前後のキャリア周期Tcの期間においては、U相及びV相の回転機電流Imを、それぞれ任意の検出タイミングTgで検出することにしてもよいし、U相及びW相の回転機電流Imを、それぞれ任意の検出タイミングTgで検出することにしてもよい。
本開示の実施の形態3の作用及び効果を説明する。本開示の実施の形態3のインダクタンス測定装置1によれば、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、所定の周期期間であるキャリア期間(キャリア期間81a、81b、81c、キャリア期間81d、81e、81f)において、検出タイミングTg1、Tg2で検出した第一相及び第二相の二相分の回転機電流Imから、キルヒホッフの法則により残る一相すなわち第三相の回転機電流Imにおける正側のピークを高精度に計算することができる。第一相の回転機電流Imにおける負側のピークは実施の形態1と同様に、高精度に検出することができる。したがって、実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に取得することができ、回転機電流Imを検出又は計算して出力された三相電流Iuvwを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。また、実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1、Tg2を、キャリア前半Trmfのみ又はキャリア後半Trmsのみにしか設定できない場合においても、全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に取得することができる。
なお、電力変換部3が三相インバータであり、指令周期Tmcをキャリア周期Tcの6倍の周期に設定した例を説明した。しかし、実施の形態1で説明したように、電力変換部3が回転機2等の誘導性負荷に供給する交流電力の相数をmとした場合、指令周期Tmcをキャリア周期Tcのmn倍の周期に設定してもよい。ここで、nは自然数である。
以上のように実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、基本電圧指令119の指令周期Tmcがキャリア信号51の周期(キャリア周期Tc)のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35がキャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定し、制御部4が第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)が含まれる検出オンオフ信号ベクトル121と第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)が含まれる他の検出オンオフ信号ベクトル121を電力変換部3に出力する。第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)は、所定の周期期間であるキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81a、81b、81c)の前半(キャリア前半Trmf)にて第二特別相126の電流(回転機電流Im)を検出する電流検出タイミングであり、第一相の検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されてから電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定されることが決定される。第二相は、所定の周期期間(キャリア期間81a、81b、81c)の前半(キャリア前半Trmf)における非零電圧ベクトル123が出力される期間の期間中心Tafよりも時間的に後方にて、当該所定の周期期間(キャリア期間81a、81b、81c)の前半(キャリア前半Trmf)において基本電圧指令119の指令値が最小になっている相(電圧最小相)が第一相と異なる他の検出対象相として決定される。第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)は、回転機2の当該他の検出対象相(電圧最小相)に流れる電流(回転機電流Im)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなっているオンオフ信号sg2の組である他の検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されている間に、当該他の検出対象相(電圧最小相)の電流(回転機電流Im)が反映された直流電流(直流母線電流Idc)を検出する電流検出タイミングである。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、この構成により、1シャント電流検出方式を用いて回転機電流Imを検出しても、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の負側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の正側のピーク電流を高精度に計算することができる。
キャリア信号51の周期端が山Ppの場合に、第一相の負側のピーク電流に近い回転機電流Imと電圧最小相である第二相の回転機電流Imとを検出し、第一相及び第二相と異なる第三相の正側のピーク電流に近い回転機電流Imを計算により取得する実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、実施の形態1で説明した符号反転タイミングTsr及び電圧単位区間Truを用いて次のように表現できる。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、電圧指令の周期がキャリア信号の周期のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35が第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定する。タイミング決定部35は、電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)を符号判定対象として、第一電圧単位区間Tru1の開始端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象の符号が負から正に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの検出対象相Pid1すなわち第一相に決定する。タイミング決定部35は、第一電圧単位区間Tru1において、検出対象相Pid1の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)から非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)になってから、直流電流(直流母線電流Idc)に検出対象相Pid1の電流が反映される電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定する。タイミング決定部35は、第一電圧単位区間Tru1における非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)が出力される区間の中間である第一区間中心Tn1よりも時間的に後方にて、当該第一電圧単位区間Tru1において電圧指令sgcの指令値が最小になっている交流電圧(三相電圧Vuvw)の相(電圧最小相)を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの他の検出対象相Pid2すなわち第二相に決定する。タイミング決定部35は、他の検出対象相Pid2の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)を、第一区間中心Tn1よりも時間的に後方で他の検出対象相Pid2が直流電流(直流母線電流Idc)に反映されているタイミングに設定する。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、この構成により、交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の負側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の正側のピーク電流を高精度に計算することができる。
また、実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合は、次のように構成される。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、基本電圧指令119の指令周期Tmcがキャリア信号51の周期(キャリア周期Tc)のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35がキャリア信号51の周期端が谷になっている場合に、第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定し、制御部4が第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)が含まれる検出オンオフ信号ベクトル121と第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)が含まれる他の検出オンオフ信号ベクトル121を電力変換部3に出力する。第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)は、所定の周期期間であるキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81d、81e、81f)の後半(キャリア後半Trms)にて第二特別相126の電流(回転機電流Im)を検出する電流検出タイミングであり、所定の周期期間(キャリア期間81d、81e、81f)の終了端又は第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)が含まれる検出オンオフ信号ベクトル121が零電圧ベクトル122に変更される直前に設定されることが決定される。第二相は、所定の周期期間(キャリア期間81d、81e、81f)の後半(キャリア後半Trms)における非零電圧ベクトル123が出力される期間の期間中心Tasよりも時間的に前方にて、当該所定の周期期間(キャリア期間81d、81e、81f)の後半(キャリア後半Trms)において基本電圧指令119の指令値が最大になっている相(電圧最大相)が第一相と異なる他の検出対象相として決定される。第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)は、回転機2の当該他の検出対象相(電圧最大相)に流れる電流(回転機電流Im)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなっているオンオフ信号sg2の組である他の検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されている間に、当該他の検出対象相(電圧最大相)の電流(回転機電流Im)が反映された直流電流(直流母線電流Idc)を検出する電流検出タイミングである。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、この構成により、1シャント電流検出方式を用いて回転機電流Imを検出しても、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の負側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の正側のピーク電流を高精度に計算することができる。
キャリア信号51の周期端が谷Pvの場合に、第一相の負側のピーク電流に近い回転機電流Imと電圧最大相である第二相の回転機電流Imとを検出し、第一相及び第二相と異なる第三相の正側のピーク電流に近い回転機電流Imを計算により取得する実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、実施の形態1で説明した符号反転タイミングTsr及び電圧単位区間Truを用いて次のように表現できる。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、電圧指令の周期がキャリア信号の周期のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35が第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定する。タイミング決定部35は、電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)を符号判定対象として、第一電圧単位区間Tru1の終了端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象の符号が負から正に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの検出対象相Pid1すなわち第一相に決定する。タイミング決定部35は、第一電圧単位区間Tru1において、検出対象相Pid1の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)から零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)に変更される直前、又当該第一電圧単位区間Tru1の終了端に設定する。タイミング決定部35は、第一電圧単位区間Tru1における非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)が出力される区間の中間である第一区間中心Tn1よりも時間的に前方にて、当該第一電圧単位区間Tru1において電圧指令sgcの指令値が最大になっている交流電圧(三相電圧Vuvw)の相(電圧最大相)を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの他の検出対象相Pid2すなわち第二相に決定する。タイミング決定部35は、他の検出対象相Pid2の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)を、第一区間中心Tn1よりも時間的に前方で他の検出対象相Pid2が直流電流(直流母線電流Idc)に反映されているタイミングに設定する。実施の形態3のインダクタンス測定装置1は、この構成により、交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の負側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の正側のピーク電流を高精度に計算することができる。
実施の形態4.
図37は実施の形態4に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の一例を示す図であり、図38は図37の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。実施の形態3のインダクタンス測定装置1では、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける負側のピークを検出できるように検出タイミングTg1を設定し、各相の回転機電流Imにおける正側のピークはキルヒホッフの法則に従って高精度に計算する例を説明した。実施の形態4では、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピークを検出できるように検出タイミングTg1を設定し、各相の回転機電流Imにおける負側のピークはキルヒホッフの法則に従って高精度に計算する例を説明する。実施の形態3のインダクタンス測定装置1と異なる部分を主に説明する。実施の形態4においては、実施の形態1~3で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図37は実施の形態4に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の一例を示す図であり、図38は図37の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。実施の形態3のインダクタンス測定装置1では、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける負側のピークを検出できるように検出タイミングTg1を設定し、各相の回転機電流Imにおける正側のピークはキルヒホッフの法則に従って高精度に計算する例を説明した。実施の形態4では、タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピークを検出できるように検出タイミングTg1を設定し、各相の回転機電流Imにおける負側のピークはキルヒホッフの法則に従って高精度に計算する例を説明する。実施の形態3のインダクタンス測定装置1と異なる部分を主に説明する。実施の形態4においては、実施の形態1~3で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
実施の形態4のタイミング決定部35は、初めにある一相(第一相)の回転機電流Imにおける正側のピークを検出するための検出対象相Pid1及び検出対象相Pid1を検出する検出タイミングTg1を、検出対象相Pid及び検出タイミングTgとして決定する。その後、第一相と異なる第二相の回転機電流Imが検出可能と判定した場合に、第二相の回転機電流Imを検出するための検出対象相Pid2及び検出対象相Pid2を検出する検出タイミングTg2を、他の検出対象相Pid及び他の検出タイミングTgとして決定する。図37は、図26と同じ図であり、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び回転機2の三相の相電流である回転機電流Imの例を示した。図38に、キャリア周期Tcの期間における開始点が山Ppであるキャリア信号51、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*及び電力変換部3に出力するオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2の例を示した。なお、キャリア期間81a、キャリア期間81b、キャリア期間81cは、それぞれ図37における第一キャリア期間、第二キャリア期間、第三キャリア期間である。図37、図38を用いてキャリア信号51の開始点を山Ppとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を山Ppとした場合の動作を説明する。
タイミング決定部35は、基本波の回転機電流Imを回転機2に生じさせる高周波電圧又は高周波電圧指令と、回転機電流Imとの位相差が90°になることを利用し、ある相(対象相である第一相の検出対象相Pid1)の高周波電圧又は高周波電圧指令の正側のピークが現れる時点(タイミング)から90°遅れたタイミングで、対象相の回転機電流Imの正側のピークが現れると判断し、対象相の回転機電流Imの正側のピークにできるだけ近い電流値を検出できるように、対象相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1を決定する。
調整量決定部36は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、各相の回転機電流Imの正側のピークを検出するキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81a、81b、81c)において、タイミング決定部35が決定した各相の回転機電流Imにおける正側のピークを検出する検出タイミングTg1で、正側のピークを検出する相の回転機電流Imを検出するためにシフト等による調整処理をしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。実施の形態1、実施の形態3で説明したように、キャリア期間81a、81b、81cは、第一電流検出期間Sd1及び第二電流検出期間Sd2が同時に実現された所定の周期期間であり、すなわち一つの相の回転機電流Imにおける正側のピークが検出でき、他の相の回転機電流Imにおける負側のピークが検出できる所定の周期期間である。
図37及び図38を用いて、実施の形態4のインダクタンス測定装置1の動作例を説明する。実施の形態4における、タイミング決定部35、電圧指令調整部39、PWM信号生成部33、調整量決定部36、相電流出力部31の動作を具体的に説明する。図37及び図38では、電圧指令計算部32は、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧として出力している。また、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcはキャリア周期Tcの6倍の周期となっている。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの6倍の周期になっている。
準基本波となる電圧指令Vu*の正側のピーク又は正指令値期間の中間時刻は時刻tc1のタイミングで現れる。タイミング決定部35は、時刻tc1から90°遅れた時刻tc4のタイミングでU相の回転機電流Imuにおける正側のピークが現れると判断する。時刻tc4のタイミングで現れるU相の回転機電流Imuにおける正側のピークにできるだけ近い値を検出できるように、タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわちキャリア期間81aで電流を検出する相の一つすなわち検出対象相Pid1をU相に決定する。タイミング決定部35は、時刻tc4のタイミングの直前のキャリア期間81aにおいて、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークにできるだけ近い値が検出できるように検出タイミングTuを検出タイミングTg1として設定する。キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合は、検出タイミングTg1はキャリア後半Trmsに設定される。
図38は、図37の時刻tc4のタイミングの直前のキャリア周期Tcの期間すなわちキャリア期間81aを拡大した図である。キャリア期間81aにおけるU相の回転機電流Imuの検出タイミングTuは、例えば、図38の時刻t8から時間T4だけ遡ったタイミングである。なお、時間T4は調整量Dsuとして設定する時間(時刻t7から時刻t8までの時間)から電流検出時間Tidを減算した時間である。
図38は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図38では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形90u1であり、シフト後が指令波形90u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形90vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形90wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形91uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形91vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形91wである。指令波形90u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より増加している。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t2~時刻t8までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t1~時刻t7までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルである。
時刻t4~時刻t5の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オン」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z1である。時刻tc2~時刻t1の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2fである。時刻t8~時刻tc4の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オフ」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が零電圧ベクトル122になる零電圧ベクトル期間Z2sである。時刻t7~時刻t8の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オフ」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にU相(検出対象相Pid1)用の検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q1である。この電流検出電圧ベクトル期間Q1に、U相の回転機電流Imuを検出する検出オンオフ信号ベクトル121が出力される。時刻t2~時刻t4の期間及び時刻t5~時刻t6の期間は、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2が「オン」、「オン」、「オフ」であり、オンオフ信号sg2の要素の組が非零電圧ベクトル123になる非零電圧ベクトル期間であると共にW相(検出対象相Pid2)用の検出オンオフ信号ベクトル121が出力される電流検出電圧ベクトル期間Q2f及びQ2sである。この電流検出電圧ベクトル期間Q2f及びQ2sに、W相の回転機電流Imwを検出する検出オンオフ信号ベクトル121が出力される。なお、電流検出電圧ベクトル期間Q2fはキャリア前半Trmfにおける電流検出電圧ベクトル期間であり、電流検出電圧ベクトル期間Q2sはキャリア後半Trmsにおける電流検出電圧ベクトル期間である。
調整量決定部36は、キャリア期間81aにおいて、タイミング決定部35が決定した図38の検出タイミングTg1で、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークにできるだけ近い値を検出するためにシフトしなければならない相すなわち調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。図38の例では、調整対象相DpがU相であり、調整量Dsすなわち調整量Dsuは電流検出時間Tidと時間T4との合計時間となっている。すなわち、調整量DsuはTid+T4による時間になっている。
電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33は、調整量決定部36が決定した、一つの調整対象相Dp及び一つの調整量Dsに基づいてオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う。図38の例では、調整量決定部36は、調整対象相DpをU相とし、調整量DsをTid+T4による時間とするので、PWM信号生成部33は、U相の調整前のオンオフ信号Up2をキャリア信号51の周期期間(キャリア期間81a)内で矢印54uのように時間的に後方に、調整量Dsの時間分だけシフトする。矢印54uのように時間的に後方にシフトするのは、キャリア期間81aのキャリア後半Trmsにおいて第一相の検出対象相Pid1の回転機電流Imと第二相の検出対象相Pid2の回転機電流Imとを検出できるようにするためである。
タイミング決定部35には、実施の形態3と同様に、図49のように調整量決定部36が決定した調整対象相Dp及び調整量Dsが入力されており、後述する判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。タイミング決定部35は、調整量決定部36が決定した、調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する。第二相の回転機電流Imが検出可能であれが、タイミング決定部35は、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。第二相の回転機電流Imが検出可能であれが、二相すなわち第一相及び第二相の回転機電流Imの電流値が分かるので、残りの一相すなわち第三相の回転機電流Imの電流値を、第一相及び第二相の回転機電流Imと回転機2の等価回路とからキルヒホッフの法則により計算することができる。第三相の回転機電流Imの電流値の計算は、相電流出力部31により行われる。
キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合の所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81aにおいて、正側のピーク近傍の電流値すなわち正側のピークにできるだけ近い電流値を検出する回転機電流Imの第一相すなわち検出対象相Pid1はU相であり、検出する回転機電流Imの第二相すなわち検出対象相Pid2はW相である。第一相であるU相の回転機電流Imuは正側のピークにできるだけ近い値で検出し、第二相であるW相の回転機電流Imwは、電圧指令Vw*の指令値が最小となっている場合の電流値で検出する。W相の電圧指令Vw*の指令値はU相の電圧指令Vu*の指令値及びV相の電圧指令Vv*の指令値よりも小さくなっており、W相の電圧指令Vw*の指令値はこのキャリア期間81aで最小値になっている。W相は電圧指令Vw*の指令値が最小となっている相すなわち電圧最小相である。
第二相かつ電圧最小相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定し、電圧最小相の回転機電流Imを検出することで、キャリア期間81aの開始時(時刻tc2)の電圧最小相の回転機電流Imとキャリア期間81aの終了時(時刻tc4)の電圧最小相の回転機電流Imとの平均値に近い電流を、電圧最小相の回転機電流Imとして検出することができる。これによって、回転機電流Imにおける正側のピークを検出した第一相の電流検出値と、第二相かつ電圧最小相の電流検出値とから、キルヒホッフの法則により求めた、残る一相である第三相の電流が、キャリア期間81aの開始時(時刻tc2)の電流に近い値となる。さらに、実施の形態4では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が準基本波となる基本電圧指令119の三相の成分であり、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の各相間の位相差が120°であり、指令周期Tmcがキャリア周期Tcの6倍であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧であるため、キルヒホッフの法則により回転機電流Imを計算した第三相の回転機電流Imの電流値が、キャリア期間81aの開始時(時刻tc2)における負側のピーク電流値に相当する(図37参照)。したがって、相電流出力部31においてキルヒホッフの法則により計算した第三相の回転機電流Imが、第三相の回転機電流Imにおける負側のピーク値に近い電流値となる。
電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かをタイミング決定部35が判定する方法を説明する。キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合、タイミング決定部35は、調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいてパルスシフトを行った場合における、調整対象相Dpの回転機電流Imを検出するキャリア周期Tcの期間中の非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。
図38の例では、調整対象相DpがU相であり、U相の調整量Dsすなわち調整量DsuがTid+T4による時間である。検出対象相Pid1はU相であり、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2は、電圧最小相のW相である。シフト後の非零電圧ベクトル印加時間T1は、第一非零電圧ベクトル印加時間T1fと第二非零電圧ベクトル印加時間T1sとの合計時間である。シフト後の非零電圧ベクトル印加半時間T3は、非零電圧ベクトル印加時間T1の半分である。シフト前の非零電圧ベクトル印加半時間T2は、シフト前の非零電圧ベクトル印加時間の半分である。
図38における、非零電圧ベクトル印加時間T1、非零電圧ベクトル印加半時間T2、非零電圧ベクトル印加半時間T3は次のようになっている。第一非零電圧ベクトル印加時間T1fは時刻t1~時刻t4までの時間であり、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sは時刻t5~時刻t8までの時間である。非零電圧ベクトル印加時間T1は、第一非零電圧ベクトル印加時間T1fと第二非零電圧ベクトル印加時間T1sとの合計時間である。シフト前のキャリア前半Trmfの非零電圧ベクトル印加半時間T2とキャリア後半Trmsの非零電圧ベクトル印加半時間T2とは等しい時間になっている。キャリア前半Trmfの非零電圧ベクトル印加半時間T2は、時刻t1~時刻t4までの時間であり、キャリア後半Trmsの非零電圧ベクトル印加半時間T2は時刻t5~時刻t7までの時間である。非零電圧ベクトル印加半時間T3は、時刻t6~時刻t8までである。なお、非零電圧ベクトル印加半時間T3は、検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定するために計算するので、図38ではキャリア後半Trmsに記載した。非零電圧ベクトル印加半時間T3の終了端は、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sの終了端と同じく、時刻t8である。
図38では、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、時刻t6から時間T4だけ遡ったタイミングの例を記載した、このため、時刻t5~時刻t6までの時間をTa+T4による時刻すなわち時間Taと時間T4との合計時間にしている。非零電圧ベクトル印加時間T1は、式(1)で表せる。図38では、Dsu=Tid+T4なので、これを式(1)に代入すると、式(8)となる。非零電圧ベクトル印加半時間T3は、式(9)になる。
T1=Tid+T4+T2×2 ・・・(8)
T3=T1/2
=(Tid+T4)/2+T2 ・・・(9)
T1=Tid+T4+T2×2 ・・・(8)
T3=T1/2
=(Tid+T4)/2+T2 ・・・(9)
図38の例では、検出対象相Pid1であるU相の回転機電流Imuにおける正側のピークを検出する検出タイミングTuが、キャリア後半Trmsに設定されており、所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81aにおいて、上アームのオンオフ信号sg2が最初にオフレベルからオンレベルに遷移するのはV相である。V相上アームのオンオフ信号Vp2がオフレベルからオンレベルに遷移した時点(時刻t1)を基準点Prfとする。タイミング決定部35は、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3以下となる時間すなわち電流検出電圧ベクトル期間Q2fと電流検出電圧ベクトル期間Q2sとの合計時間以下の範囲で、かつ、電圧最小相であるW相の回転機電流Imwを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最小相であるW相の回転機電流Imwは検出可能と判定する(第五判定条件)。
第五判定条件において、キャリア後半Trmsに検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定する条件を、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sを用いて表せば、式(4)と同様の形式である式(10)となる。
T3+Tid+T4≦T1s ・・・(10)
T3+Tid+T4≦T1s ・・・(10)
実施の形態3の式(4)と比べると、時間T4が追加されている。この時間T4は回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidのマージンに相当する時間である。実施の形態4でも、実施の形態3と同様に、時間T4は0(零)でも構わない。
図38の例は第五判定条件を満たしている。図38の例では、U相の回転機電流Imuの検出タイミングTuすなわち検出タイミングTg1を、U相上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移する時刻t8から時間T4だけ手前の時刻に設定しているので、タイミング決定部35は、電圧最小相であるW相の回転機電流Imwにおける検出タイミングTwすなわち検出タイミングTg2を、時刻t6から時間T4だけ手前の時刻に設定する。なお、時刻t5から検出タイミングTg2までの時間は、電流検出時間Tid以上である。
タイミング決定部35は、第五判定条件が成立し、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2が設定する際に、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間における前半(キャリア前半Trmf)及び後半(キャリア後半Trms)それぞれの非零電圧ベクトル123の期間中心すなわち第一非零電圧ベクトル印加時間T1fの期間中心Taf及び第二非零電圧ベクトル印加時間T1sの期間中心Tasを計算する。図38の例では、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、キャリア期間81aのキャリア後半Trmsの期間中心Tasよりも時間的に前方に設定されている。タイミング決定部35は、図38のように、検出対象相Pid1の回転機電流Imにおける正側のピークを検出する、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81a)におけるキャリア後半Trmsの期間中心Tasよりも時間的に前方にて、キャリア後半Trmsにおいて基本電圧指令119の指令値が最小になっている相である電圧最小相であり、かつ他の検出対象相を検出対象相Pid2に決定する。
タイミング決定部35は、第五判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid1と異なる検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みの検出対象相Pid1と検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共にこれらの情報を相電流出力部31に出力する。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、検出対象相Pidとして、検出対象相Pid1単独又は、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の両方を用いる。また、実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、検出タイミングTgとして、検出タイミングTg1単独又は、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の両方を用いる。したがって、タイミング決定部35は第五判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定する際に、第五判定条件が成立する場合を説明したが、次に示す第六判定条件で判定してもよい。基準点Prfに代わって正側のピークを検出する検出対象相Pid1の検出タイミングTg1に基づいて決定してもよい。例えば、回転機電流Imの正側のピークを検出する相すなわち検出対象相Pid1の検出タイミングTg1が、検出対象相Pid1の上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移するタイミングより時間tだけ手前の時点に設定されているとすると、電圧最小相である検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3-時間t以下となる時間すなわち電流検出電圧ベクトル期間Q2fと電流検出電圧ベクトル期間Q2sとの合計時間-時間t以下の範囲で、かつ、電圧最小相である検出対象相Pid2(W相)の回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidが確保できればよい。すなわち、タイミング決定部35は、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3-時間t以下となる時間すなわち電流検出電圧ベクトル期間Q2fと電流検出電圧ベクトル期間Q2sとの合計時間-時間t以下の範囲で、かつ、電圧最小相である検出対象相Pid2すなわちW相の回転機電流Imwを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最小相であるW相の回転機電流Imwは検出可能と判定する(第六判定条件)。
第六判定条件において、キャリア後半Trmsに検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定する条件を、第二非零電圧ベクトル印加時間T1sを用いて表せば、式(5)と同様の形式である式(11)となる。
T3+t+Tid+T4≦T1s ・・・(11)
T3+t+Tid+T4≦T1s ・・・(11)
実施の形態3の式(5)と比べると、時間T4が追加されている。この時間T4は回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidのマージンに相当する時間である。実施の形態4でも、実施の形態3と同様に、時間T4は0(零)でも構わない。
タイミング決定部35は、第五判定条件又は第六判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。調整量決定部36は、実施の形態3と同様に、図49のように再設定信号sgntが入力される。調整量決定部36は、再設定信号sgntを受けると、調整対象相Dpの選択及び調整量Dsの計算を再度実施する。タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する。タイミング決定部35は、第五判定条件又は第六判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合、調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行った場合における、調整対象相Dpの回転機電流Imを検出するキャリア周期Tcの期間中の非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。タイミング決定部35は、非零電圧ベクトル印加半時間T3に基づいて、第五判定条件又は第六判定条件が成立する場合に、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出対象相Pid1と異なり、かつ電圧最小相である検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みである検出対象相Pid1及び検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共に検出対象相Pid2及び検出タイミングTg2の情報を相電流出力部31に出力する。したがって、タイミング決定部35は、第五判定条件又は第六判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する(電流検出情報出力工程)。タイミング決定部35は、第五判定条件又は第六判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。その後、タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する(第二相検出判定工程)。検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能になるまで、予め定めされた回数この第二相検出判定工程を行い、検出可能となった場合に電流検出情報出力工程を行う。なお、最初の調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する工程も第二相検出判定工程である。
次に、キャリア信号51の開始点を谷Pvとした場合すなわちキャリア信号51の周期端を谷Pvとした場合を説明する。実施の形態1では、図28、図29を用いて実施の形態1のインダクタンス測定装置1における動作の第四例を説明した。この第四例では、一つの相では第三電流検出期間Sd3であり、他の相では第四電流検出期間Sd4である所定のキャリア周期Tcの期間において、二つ相の回転機電流Imのピークを検出することができることを説明した。この所定のキャリア周期Tcの期間は、図28のキャリア期間81d、81e、81fである。所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81d、81e、81fにおいて、キャリア周期Tcの開始端の谷Pv側で一相の回転機電流Imにおける正側のピークが検出でき、キャリア周期Tcの終了端の谷Pv側で他の相の回転機電流Imにおける負側のピークが検出できる。U相の回転機電流Imuにおける正側のピークが検出できるのは、図28のキャリア期間81eである。図38に示したキャリア期間81aに対応する期間すなわちキャリア期間81eでは、キャリア周期Tcの開始端の谷Pv側すなわち時刻tc4側で一相であるU相(第一相)の回転機電流Imuにおける正側のピークが検出でき、キャリア周期Tcの終了端の谷Pv側すなわち時刻tc6側で他の相であるW相(第三相)の回転機電流Imwにおける負側のピークが検出できる。ここで、この所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81eにおいて、残りの相であるV相(第二相)の回転機電流Imvを検出できれば、W相の回転機電流Imwにおける負側のピーク近傍の電流値すなわち負側のピークにできるだけ近い電流値をキルヒホッフの法則により計算することができる。
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合の所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81e(図28参照)において、正側のピーク近傍の電流値を検出する回転機電流Imの第一相すなわち検出対象相Pid1はU相であり、検出する回転機電流Imの第二相すなわち検出対象相Pid2はV相である。第一相であるU相の回転機電流Imuは正側のピークにできるだけ近い値で検出し、第二相であるV相の回転機電流Imvは、電圧指令Vv*の指令値が最大となっている場合の電流値で検出する。V相の電圧指令Vv*の指令値はU相の電圧指令Vu*の指令値及びW相の電圧指令Vw*の指令値よりも大きくなっており、V相の電圧指令Vw*の指令値はこのキャリア期間81eで最大値になっている。V相は電圧指令Vv*の指令値が最大となっている相すなわち電圧最大相である。
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合は、検出タイミングTg1はキャリア前半Trmfに設定される。第二相かつ電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定し、電圧最大相の回転機電流Imを検出することで、キャリア期間81eの開始時(時刻tc4)の電圧最大相の回転機電流Imとキャリア期間81eの終了時(時刻tc6)の電圧最大相の回転機電流Imとの平均値に近い電流を、電圧最大相の回転機電流Imとして検出することができる。これによって、回転機電流Imにおける正側のピークを検出した第一相の電流検出値と、第二相かつ電圧最大相の電流検出値とから、キルヒホッフの法則により求めた、残る一相である第三相の電流が、キャリア期間81eの終了時(時刻tc6)の電流に近い値となる。さらに、実施の形態4では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が準基本波となる基本電圧指令119の三相の成分であり、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の各相間の位相差が120°であり、指令周期Tmcがキャリア周期Tcの6倍であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧であるため、キルヒホッフの法則により回転機電流Imを計算した第三相の回転機電流Imの電流値が、キャリア期間81eの終了時(時刻tc6)における負側のピーク電流値に相当する(図28参照)。したがって、相電流出力部31においてキルヒホッフの法則により計算した第三相の回転機電流Imが、第三相の回転機電流Imにおける負側のピーク値に近い電流値となる。
キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かをタイミング決定部35が判定する方法を説明する。検出対象相Pid1であるU相の回転機電流Imuにおける正側のピークを検出する検出タイミングTuが、キャリア前半Trmfに設定されており、所定のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81eにおいて、上アームのオンオフ信号sg2が最初にオンレベルからオフレベルに遷移するのはU相である。U相上アームのオンオフ信号Up2がオンレベルからオフレベルに遷移した時点(時刻t1)を基準点Prfとする。タイミング決定部35は、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3以上となるタイミングで、かつ、電圧最大相であるV相の回転機電流Imvを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最大相であるV相の回転機電流Imvは検出可能と判定する(第七判定条件)。
第七判定条件において、キャリア前半Trmfに検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定する条件を、第一非零電圧ベクトル印加時間T1fを用いて表せば、式(4)と同様の形式である式(12)となる。
T3+Tid+T4≦T1f ・・・(12)
T3+Tid+T4≦T1f ・・・(12)
実施の形態3の式(4)と比べると、時間T4が追加されている。この時間T4は回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidのマージンに相当する時間である。実施の形態4でも、実施の形態3と同様に、時間T4は0(零)でも構わない。
タイミング決定部35は、第七判定条件が成立し、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2が設定する際に、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間における前半(キャリア前半Trmf)及び後半(キャリア後半Trms)それぞれの非零電圧ベクトル123の期間中心すなわち第一非零電圧ベクトル印加時間T1fの期間中心Taf及び第二非零電圧ベクトル印加時間T1sの期間中心Tasを計算する。この場合、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、キャリア期間81e(図28参照)のキャリア前半Trmfの期間中心Tafよりも時間的に後方に設定されている。タイミング決定部35は、検出対象相Pid1の回転機電流Imにおける正側のピークを検出する、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81e)におけるキャリア前半Trmfの期間中心Tafよりも時間的に後方にて、キャリア前半Trmfにおいて基本電圧指令119の指令値が最大になっている相である電圧最大相であり、かつ他の検出対象相を検出対象相Pid2に決定する。
タイミング決定部35は、第七判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid1と異なる検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みの検出対象相Pid1と検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共にこれらの情報を相電流出力部31に出力する。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、検出対象相Pidとして、検出対象相Pid1単独又は、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の両方を用いる。また、実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、検出タイミングTgとして、検出タイミングTg1単独又は、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の両方を用いる。したがって、タイミング決定部35は第七判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、検出対象相Pid1と異なる他の相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定する際に、第七判定条件が成立する場合を説明したが、次に示す第八判定条件で判定してもよい。基準点Prfに代わって正側のピークを検出する検出対象相Pid1の検出タイミングTg1に基づいて決定してもよい。例えば、回転機電流Imの正側のピークを検出する相すなわち検出対象相Pid1の検出タイミングTg1が、検出対象相Pid1の上アームのオンオフ信号Up2がオフレベルからオンレベルに遷移してから時間tが経過した時点に設定されているとすると、電圧最大相である検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2は、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3+時間t以上となる時間の範囲で、かつ、電圧最大相である検出対象相Pid2(V相)の回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidが確保できればよい。すなわち、タイミング決定部35は、基準点Prfから非零電圧ベクトル印加半時間T3+時間t以上となる時間の範囲で、かつ、電圧最大相である検出対象相Pid2すなわちV相の回転機電流Imvを検出する電流検出時間Tidが確保できる場合、電圧最大相であるV相の回転機電流Imvは検出可能と判定する(第八判定条件)。
第八判定条件において、キャリア前半Trmfに検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を設定する条件を、第一非零電圧ベクトル印加時間T1fを用いて表せば、式(7)と同様の形式である式(13)となる。
T3+t+Tid+T4≦T1f ・・・(13)
T3+t+Tid+T4≦T1f ・・・(13)
実施の形態3の式(7)と比べると、時間T4が追加されている。この時間T4は回転機電流Imを検出する電流検出時間Tidのマージンに相当する時間である。実施の形態4でも、実施の形態3と同様に、時間T4は0(零)でも構わない。
タイミング決定部35は、第七判定条件又は第八判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。調整量決定部36は、再設定信号sgntを受けると、調整対象相Dpの選択及び調整量Dsの計算を再度実施する。タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する。タイミング決定部35は、第七判定条件又は第八判定条件が成立する場合に、検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する。
タイミング決定部35は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合、調整量決定部36が決定した調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行った場合における、調整対象相Dpの回転機電流Imを検出するキャリア周期Tcの期間中の非零電圧ベクトル印加時間T1の半分の非零電圧ベクトル印加半時間T3を計算する。タイミング決定部35は、非零電圧ベクトル印加半時間T3に基づいて、第七判定条件又は第八判定条件が成立する場合に、回転機電流Imの正側のピークを検出する検出対象相Pid1と異なり、かつ電圧最大相である検出対象相Pid2と検出対象相Pid2の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定し、先に決定済みである検出対象相Pid1及び検出対象相Pid1の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1と共に検出対象相Pid2及び検出タイミングTg2の情報を相電流出力部31に出力する。したがって、タイミング決定部35は、第七判定条件又は第八判定条件が成立する場合に、検出タイミングTg1及び検出タイミングTg2の情報を含む検出タイミング信号sgsと、検出対象相Pid1及び検出対象相Pid2の情報を含む検出対象相信号sgpとを相電流出力部31に出力する(電流検出情報出力工程)。タイミング決定部35は、第七判定条件又は第八判定条件が成立しない場合、調整量決定部36に再設定信号sgntを出力する。その後、タイミング決定部35は、調整量決定部36から再度出力された調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する(第二相検出判定工程)。検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能になるまで、予め定めされた回数この第二相検出判定工程を行い、検出可能となった場合に電流検出情報出力工程を行う。なお、最初の調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいて電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33がオンオフ信号sg2のパルスシフトを行う際に、検出対象相Pid1と異なる第二相すなわち検出対象相Pid2の回転機電流Imが検出可能かを判定する工程も第二相検出判定工程である。
今まで、キャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークを検出するキャリア期間81aを例として説明した。V相の回転機電流Imvにおける正側のピークを検出するキャリア期間81b、W相の回転機電流Imwにおける正側のピークを検出するキャリア期間81cにおいても、タイミング決定部35は、図38のようにU相の場合と同様の処理を行い、図37のキャリア期間81bにおける電圧最小相であるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTg2、図37のキャリア期間81cにおける電圧最小相であるV相の回転機電流Imvを検出する検出タイミングTg2を決定する。また、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合(図28参照)に、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークを検出するキャリア期間81e、V相の回転機電流Imvにおける正側のピークを検出するキャリア期間81f、W相の回転機電流Imwにおける正側のピークを検出するキャリア期間81dにおいても、タイミング決定部35は、前述したU相の場合と同様の処理を行う。キャリア期間81e、81f、81dの各領域において、各電圧最大相であるV相、W相、U相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を決定する。
タイミング決定部35が決定するのは、各相の回転機電流Imにおける正側のピークを検出する検出タイミングTg1及び電圧最小相又は電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2のみでよい。タイミング決定部35が、各相の回転機電流Imにおける正側のピークを検出する検出タイミングTg1及び電圧最小相又は電圧最大相の回転機電流Imを検出する検出タイミングTg2を指定しなかったキャリア周期Tcの期間すなわち所定のキャリア周期Tcの期間以外のキャリア周期Tcの期間については、任意の相の回転機電流Imを、任意の検出タイミングTgで検出すればよい。つまり、図37の例では、例えば、キャリア期間81aの前後のキャリア周期Tcの期間においては、U相及びV相の回転機電流Imを、それぞれ任意の検出タイミングTgで検出することにしてもよいし、U相及びW相の回転機電流Imを、それぞれ任意の検出タイミングTgで検出することにしてもよい。
本開示の実施の形態4の作用及び効果を説明する。本開示の実施の形態4のインダクタンス測定装置1によれば、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、所定の周期期間であるキャリア期間(キャリア期間81a、81b、81c、キャリア期間81d、81e、81f)において、検出タイミングTg1、Tg2で検出した第一相及び第二相の二相分の回転機電流Imから、キルヒホッフの法則により残る一相すなわち第三相の回転機電流Imにおける負側のピークを高精度に計算することができる。第一相の回転機電流Imにおける正側のピークは実施の形態1と同様に、高精度に検出することができる。したがって、実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に取得することができ、回転機電流Imを検出又は計算して出力された三相電流Iuvwを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。また、実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、回転機電流Imを検出する検出タイミングTg1、Tg2を、キャリア前半Trmfのみ又はキャリア後半Trmsのみにしか設定できない場合においても、全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に取得することができる。
なお、電力変換部3が三相インバータであり、指令周期Tmcをキャリア周期Tcの6倍の周期に設定した例を説明した。しかし、実施の形態1で説明したように、電力変換部3が回転機2等の誘導性負荷に供給する交流電力の相数をmとした場合、指令周期Tmcをキャリア周期Tcのmn倍の周期に設定してもよい。ここで、nは自然数である。
以上のように実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、基本電圧指令119の指令周期Tmcがキャリア信号51の周期(キャリア周期Tc)のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35がキャリア信号51の周期端が山Ppになっている場合に、第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定し、制御部4が第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)が含まれる検出オンオフ信号ベクトル121と第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)が含まれる他の検出オンオフ信号ベクトル121を電力変換部3に出力する。第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)は、所定の周期期間であるキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81a、81b、81c)の後半(キャリア後半Trms)にて第一特別相125の電流(回転機電流Im)を検出する電流検出タイミングであり、当該所定の周期期間(キャリア期間81a、81b、81c)の終了端又は第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)が含まれる検出オンオフ信号ベクトル121が零電圧ベクトル122に変更される直前に設定されることが決定される。第二相は、所定の周期期間(キャリア期間81a、81b、81c)の後半(キャリア後半Trms)における非零電圧ベクトル123が出力される期間の期間中心Tasよりも時間的に前方にて、当該所定の周期期間(キャリア期間81a、81b、81c)の後半(キャリア後半Trms)において基本電圧指令119の指令値が最小になっている相(電圧最小相)が第一相と異なる他の検出対象相として決定される。第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)は、回転機2の当該他の検出対象相(電圧最小相)に流れる電流(回転機電流Im)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなっているオンオフ信号sg2の組である他の検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されている間に、当該他の検出対象相(電圧最小相)の電流(回転機電流Im)が反映された直流電流(直流母線電流Idc)を検出する電流検出タイミングである。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、この構成により、1シャント電流検出方式を用いて回転機電流Imを検出しても、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の正側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の負側のピーク電流を高精度に計算することができる。
キャリア信号51の周期端が山Ppの場合に、第一相の正側のピーク電流に近い回転機電流Imと電圧最小相である第二相の回転機電流Imとを検出し、第一相及び第二相と異なる第三相の負側のピーク電流に近い回転機電流Imを計算により取得する実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、実施の形態1で説明した符号反転タイミングTsr及び電圧単位区間Truを用いて次のように表現できる。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、電圧指令の周期がキャリア信号の周期のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35が第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定する。タイミング決定部35は、電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)を符号判定対象として、第二電圧単位区間Tru2の終了端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象の符号が正から負に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの検出対象相Pid1すなわち第一相に決定する。タイミング決定部35は、第二電圧単位区間Tru2において、検出対象相Pid1の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)から零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)に変更される直前、又当該第二電圧単位区間Tru2の終了端に設定する。タイミング決定部35は、第二電圧単位区間Tru2における非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)が出力される区間の中間である第二区間中心Tn2よりも時間的に前方にて、当該第二電圧単位区間Tru2において電圧指令sgcの指令値が最小になっている交流電圧(三相電圧Vuvw)の相(電圧最小相)を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの他の検出対象相Pid2すなわち第二相に決定する。タイミング決定部35は、他の検出対象相Pid2の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)を、第二区間中心Tn2よりも時間的に前方で他の検出対象相Pid2が直流電流(直流母線電流Idc)に反映されているタイミングに設定する。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、この構成により、交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の正側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の負側のピーク電流を高精度に計算することができる。
また、実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、キャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合は、次のように構成される。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、基本電圧指令119の指令周期Tmcがキャリア信号51の周期(キャリア周期Tc)のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35がキャリア信号51の周期端が谷Pvになっている場合に、第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定し、制御部4が第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)が含まれる検出オンオフ信号ベクトル121と第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)が含まれる他の検出オンオフ信号ベクトル121を電力変換部3に出力する。第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)は、所定の周期期間であるキャリア周期Tcの期間(キャリア期間81d、81e、81f)の前半(キャリア前半Trmf)にて第一特別相125の電流(回転機電流Im)を検出する電流検出タイミングであり、第一相の検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されてから電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定されることが決定される。第二相は、所定の周期期間(キャリア期間81d、81e、81f)の前半(キャリア前半Trmf)における非零電圧ベクトル123が出力される期間の期間中心Tafよりも時間的に後方にて、当該所定の周期期間(キャリア期間81d、81e、81f)の前半(キャリア前半Trmf)において基本電圧指令119の指令値が最大になっている相(電圧最大相)が第一相と異なる他の検出対象相として決定される。第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)は、回転機2の当該他の検出対象相(電圧最大相)に流れる電流(回転機電流Im)の絶対値と、電流検出部5で検出される直流電流(直流母線電流Idc)の絶対値と、が等しくなっているオンオフ信号sg2の組である他の検出オンオフ信号ベクトル121が電力変換部3に出力されている間に、当該他の検出対象相(電圧最大相)の電流(回転機電流Im)が反映された直流電流(直流母線電流Idc)を検出する電流検出タイミングである。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、この構成により、1シャント電流検出方式を用いて回転機電流Imを検出しても、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の正側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の負側のピーク電流を高精度に計算することができる。
キャリア信号51の周期端が谷Pvの場合に、第一相の正側のピーク電流に近い回転機電流Imと電圧最大相である第二相の回転機電流Imとを検出し、第一相及び第二相と異なる第三相の負側のピーク電流に近い回転機電流Imを計算により取得する実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、実施の形態1で説明した符号反転タイミングTsr及び電圧単位区間Truを用いて次のように表現できる。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、電力変換部3が誘導性負荷(回転機2)に供給する交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、電圧指令の周期がキャリア信号の周期のmn倍に設定されており、制御部4のタイミング決定部35が第一相の電流検出タイミングの設定と第二相の電流検出タイミングの設定とを決定する。タイミング決定部35は、電圧指令sgcまたは誘導性負荷(回転機2)に印加する交流電圧(三相電圧Vuvw)を符号判定対象として、第二電圧単位区間Tru2の開始端のタイミングが符号反転タイミングTsrになっている場合に、当該符号反転タイミングTsrにおいて符号判定対象の符号が正から負に反転する交流電圧(三相電圧Vuvw)の相を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの検出対象相Pid1すなわち第一相に決定する。タイミング決定部35は、第二電圧単位区間Tru2において、検出対象相Pid1の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第一相の電流検出タイミング(検出タイミングTg1)を、調整電圧指令sgca及びキャリア信号51に基づいて、スイッチング指令(オンオフ信号sg2)が零スイッチング指令(零電圧ベクトル122)から非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)になってから、直流電流(直流母線電流Idc)に検出対象相Pid1の電流が反映される電流検出時間Tidの最小値の経過直後に設定する。タイミング決定部35は、第二電圧単位区間Tru2における非零スイッチング指令(非零電圧ベクトル123)が出力される区間の中間である第二区間中心Tn2よりも時間的に後方にて、当該第二電圧単位区間Tru2において電圧指令sgcの指令値が最大になっている交流電圧(三相電圧Vuvw)の相(電圧最大相)を、検出する相電流Iu、Iv、Iwの他の検出対象相Pid2すなわち第二相に決定する。タイミング決定部35は、他の検出対象相Pid2の電流を検出する電流検出タイミング(検出タイミングTg)すなわち第二相の電流検出タイミング(検出タイミングTg2)を、第二区間中心Tn2よりも時間的に後方で他の検出対象相Pid2が直流電流(直流母線電流Idc)に反映されているタイミングに設定する。実施の形態4のインダクタンス測定装置1は、この構成により、交流電圧(三相電圧Vuvw)を印加して誘導性負荷(回転機2)のインダクタンスLmを測定する際に、第一相の正側のピーク電流を高精度に検出することができ、第一相及び第二相と異なる第三相の負側のピーク電流を高精度に計算することができる。
実施の形態5.
図39は、実施の形態5に係るインダクタンス測定装置の制御部の一構成例を示す図である。図40は実施の形態5に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の第一例を示す図であり、図41は図40の第三キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図42は、実施の形態5に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の第二例を示す図である。図43は図42の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図であり、図44は図42の第二キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図45は、実施の形態5に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の第三例を示す図である。図46は図39のタイミング決定部の正側ピーク補正時間を示す図であり、図47は図39のタイミング決定部の負側ピーク補正時間を示す図である。実施の形態5のインダクタンス測定装置1は、制御部4が電流変化率計算部40及び電流補正部41を備えている点で、実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる。実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる部分を主に説明する。実施の形態5においては、実施の形態1で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図39は、実施の形態5に係るインダクタンス測定装置の制御部の一構成例を示す図である。図40は実施の形態5に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の第一例を示す図であり、図41は図40の第三キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図42は、実施の形態5に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の第二例を示す図である。図43は図42の第一キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図であり、図44は図42の第二キャリア期間における電流の検出タイミングの一例を示す図である。図45は、実施の形態5に係るインダクタンス測定装置における電圧指令及び回転機の相電流の第三例を示す図である。図46は図39のタイミング決定部の正側ピーク補正時間を示す図であり、図47は図39のタイミング決定部の負側ピーク補正時間を示す図である。実施の形態5のインダクタンス測定装置1は、制御部4が電流変化率計算部40及び電流補正部41を備えている点で、実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる。実施の形態1のインダクタンス測定装置1と異なる部分を主に説明する。実施の形態5においては、実施の形態1で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
実施の形態5の制御部4は、回転機2を所望の速度で駆動する等の通常動作をさせるための回転機駆動モードMd1、回転機2のインダクタンスLmを測定するためのインダクタンス測定モードMd2以外に、電流時間変化率Kを計算する電流時間変化率計算モードMd3を有している。実施の形態5の動作モード切替部38は、動作モード信号sgmにより制御部4の動作モードを切り替える。動作モードが3つの場合、動作モード信号sgmは2ビットのデジタル信号である。例えば、動作モード信号sgmが(0、0)の場合は回転機駆動モードMd1であり、動作モード信号sgmが(0、1)の場合はインダクタンス測定モードMd2であり、動作モード信号sgmが(1、1)の場合は電流時間変化率計算モードMd3である。
制御部4は、任意のタイミングで電流変化率計算部40を起動し、電流時間変化率計算モードMd3に移行する。電流時間変化率計算モードMd3に移行すると、電圧指令計算部32は、電力変換部3への電圧指令sgcとして、インダクタンス測定モードMd2と同一の高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を生成する。
電流時間変化率計算モードMd3では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に基づいた三相電圧Vuvwを回転機2に印加し、その時に回転機2に流れる各相の回転機電流Imから各相の電流時間変化率Kを電流変化率計算部40が計算する。電流変化率計算部40は、回転機2等の誘導性負荷の相電流Iu、Iv、Iw毎の電流時間変化率Kを計算する。電流時間変化率Kは、例えば二種類の電流時間変化率K1、K2を有している。電流時間変化率の符号は、総括的にKを用い、区別する場合にK1、K2を用いる。第一の電流時間変化率K1は、一相の上アーム及び二相の下アームがオンとなっている際すなわち下アームと相補的に動作する上アームのスイッチング素子11a、11c、11eが1個のみオンとなっている際における、上アームがオンとなっている相に流れる相電流Iu、Iv、Iwの時間変化率である。第二の電流時間変化率K2は、二相の上アーム及び一相の下アームがオンとなっている際すなわち上アームと相補的に動作する下アームのスイッチング素子11b、11d、11fが1個のみオンとなっている際における、下アームがオンとなっている相に流れる相電流Iu、Iv、Iwの時間変化率である。
インダクタンス測定モードMd2と同一の高周波電圧指令である電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を用いることにより、電流時間変化率計算モードMd3にて計算した各相の相電流Iu、Iv、Iwの電流時間変化率Kを、インダクタンス測定モードMd2において使用することができる。
また、キャリア信号51の頂点付近すなわち山Pp付近で回転機電流Imを検出する際は、スイッチング素子11a~11fの状態が、一相の上アーム及び二相の下アームがオンとなっている状態(状態C)か、二相の上アーム及び一相の下アームがオンとなっているか状態(状態D)のいずれかの状態となる。なお、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間における周期端が山Ppの場合、キャリア信号51の頂点は山Ppであるが、キャリア信号51のキャリア周期Tcの期間における周期端が谷Pvの場合、キャリア信号51の頂点は谷Pvである。例えば、図40の時刻tc2の前後において、キャリア信号51は山Ppになっている。まず図40を説明し、その後、図40の時刻tc2の前後のスイッチング素子11a~11fの状態を説明する。
図40は、図26と同様にキャリア信号51のキャリア周期Tcの周期端が山Ppの場合であり、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧となっている。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcはキャリア周期Tcの6倍の周期となっている。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの6倍の周期になっている。指令波形80u、80v、80wを有する電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、前述したように、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が準基本波となる三相の電圧指令sgcであり、すなわち基本電圧指令119である。基本電圧指令119は、基本波の電流を回転機2に生じさせる。なお、キャリア期間81a、キャリア期間81b、キャリア期間81cは、それぞれ図40における第一キャリア期間、第二キャリア期間、第三キャリア期間である。
電圧指令Vu*、Vv*、Vw*はキャリア信号51を必ず通過するので、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2は、一つのキャリア周期Tcの期間において、オンレベル及びオフレベルが存在する。なお、シフト処理により一方の周期端においてキャリア信号51の山Pp又は谷Pvとオンオフ信号Up2、Vp2、Wp2のオンレベル又はオフレベルとが一致する場合もある。この場合でも、一つのキャリア周期Tcの期間においてオンレベル及びオフレベルの二つのレベルは存在する。図40の時刻tc2の直前では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は高レベル、低レベル、低レベルであり、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2のうちオンオフ信号Up2がキャリア後半Trmsにおいて最も遅くオフレベルになる。すなわち、図40の時刻tc2の直前のキャリア後半Trmsにおいて、U相の上アームがオンで、かつV相、W相の下アームがオンとなっている状態が存在する。図40の時刻tc2の直後では、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は高レベル、高レベル、低レベルであり、オンオフ信号Up2、Vp2、Wp2のうちオンオフ信号Wp2がキャリア前半Trmfにおいて最も遅くオンレベルになる。すなわち、図40の時刻tc2の直後のキャリア前半Trmfにおいて、U相、V相の上アームがオンで、かつW相の下アームがオンとなっている状態が存在する。したがって、電流時間変化率計算モードMd3において、スイッチング素子11a~11fが状態C又は状態Dとなっている際の所定の相電流Iu、Iv、Iwの電流時間変化率Kを求めることにより、後述する電流補正部41の処理によって、検出した回転機電流Imを、よりキャリア信号51の頂点すなわち山Ppに近いタイミングにおける補正後の回転機電流Imに補正することができる。補正後の回転機電流Imは、山Ppにおいて検出できる回転機電流Imのピーク電流と同等である。つまり、電流補正部41は、補正処理により回転機電流Imのピーク電流すなわち補正後ピーク電流Ipadを生成することができる。なお、補正後ピーク電流Ipadは、正側のピーク電流と負側のピーク電流とがある。そこで、正側の補正後ピーク電流Ippadと負側の補正後ピーク電流Ipnadとを区別する場合もある。補正後ピーク電流の符号は、総括的にIpadを用い、区別する場合にIppad、Ipnadを用いる。
電流時間変化率Kの計算方法の一例を示す。図40の例では、キャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81cの周期端である時刻tc10で、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークが現れる。U相の回転機電流Imuにおける負側のピークが現れる直後のキャリア周期Tcの期間であるキャリア期間81cにおけるキャリア前半Trmfにて、U相の相電流Iuにおける電流時間変化率Kを計算することを考える。なお、図40は一例であり、U相の相電流Iuにおける電流時間変化率Kを計算するタイミングはこれに限らない。
電流時間変化率Kを計算するには、異なるタイミングで検出した回転機電流Imの電流値が少なくとも二個必要となる。そこで、タイミング決定部35は、図40のキャリア期間81cにおいて回転機電流Imを検出する相を二つともU相に設定する。そして、タイミング決定部35は、電流時間変化率Kが計算可能になる程度の間隔を設けるように、二つのU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTu1、Tu2を設定する。このとき、タイミング決定部35は、二つのU相の検出タイミングTu1、Tu2の間隔である電流検出間隔Tinを計算し、電流変化率計算部40に出力する。
調整量決定部36は、キャリア期間81cにおいて、タイミング決定部35が決定した二つの検出タイミングTu1、Tu2で、U相の回転機電流Imuを検出するためにシフトしなければならない相である調整対象相Dpを決定し、その調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。
図41は、図40のキャリア期間81cを拡大した図である。図41は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図41では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形92u1であり、シフト後が指令波形92u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形92vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形92wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形93uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形93vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形93wである。指令波形92u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。このため、U相のオンオフ信号Up2は、矢印54uのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に前方へシフトしている。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t7までがオンレベルである。
キャリア期間81cにおけるU相の検出タイミングTu2及び検出タイミングTu1は、例えば、それぞれ図41の時刻t2のタイミング及び時刻t2から電流検出間隔Tinだけ時間的に前方のタイミングである。図41の例では、調整対象相DpがU相であり、U相の調整量Dsすなわち調整量Dsuは電流検出時間Tidの2倍となっている。
電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33が、調整量決定部36が決定した、調整対象相Dpと調整量Dsとに基づいてオンオフ信号sg2のパルスシフトを行い、相電流出力部31が、タイミング決定部35が設定した二つの検出タイミングTu1、Tu2におけるU相の回転機電流Imuを検出する。相電流出力部31は、検出タイミングTu1で検出した回転機電流Imuを相電流Iu1として出力し、検出タイミングTu2で検出した回転機電流Imuを相電流Iu2として出力する。
電流変化率計算部40は、相電流出力部31が検出し出力した二つのU相の相電流Iu1、Iu2と、タイミング決定部35から入力された電流検出間隔Tinと、に基づいて、U相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kを計算する。図40のキャリア期間81cにおいて最初に検出されて出力されたU相の相電流をIu1とし、次に検出されたU相の相電流をIu2とし、電流検出間隔Tinを用いると、U相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kは、例えば、式(14)に従って計算される。
K=(Iu2-Iu1)/Tin ・・・(14)
K=(Iu2-Iu1)/Tin ・・・(14)
図41の検出タイミングTu1、Tu2で検出された回転機電流Imuは、相電流出力部31により相電流Iu1、Iu2として出力される。図41の時刻t1~時刻t2までの期間は、電流時間変化率計算期間Tk1であり、この電流時間変化率計算期間Tk1に検出された相電流Iu1、Iu2を用いて計算された電流時間変化率Kは、前述した第一の電流時間変化率K1である。第一の電流時間変化率K1は、一相の上アーム及び二相の下アームがオンとなっている際すなわち下アームと相補的に動作する上アームのスイッチング素子11a、11c、11eが1個のみオンとなっている(状態C)際における、上アームがオンとなっている相に流れる相電流Iu、Iv、Iwの時間変化率である。上アームのスイッチング素子において1個のみオン状態である第二状態S2では、下アームのスイッチング素子において少なとも1個がオン状態である第一状態S1になっている。
図41の電流時間変化率計算期間Tk1において、オンオフ信号Up2はオンレベルであり、オンオフ信号Vp2、Wp2はオフレベルである。したがって、一相(U相)の上アーム及び二相(V相、W相)の下アームがオンとなっており、上アームのスイッチング素子が第二状態S2であり、下アームのスイッチング素子が第一状態S1になっている。第一の電流時間変化率K1は、次のように表現できる。第一の電流時間変化率K1は、インダクタンス計算部37に入力された電圧指令sgcすなわち基本電圧指令119と同一の電圧指令sgcにより電力変換部3が制御され、電力変換部3の負側の直流端子13nに接続された複数のスイッチング素子11b、11d、11fの少なくとも一つがオン状態である第一状態S1になっており、かつ電力変換部3の正側の直流端子13pに接続された複数のスイッチング素子11a、11c、11eの一つのみがオン状態である第二状態S2になっている場合において、第二状態S2になっているスイッチング素子11aに対応する相電流Iu(U相の相電流)における時間変化率である。
第二の電流時間変化率K2は、前述したように、二相の上アーム及び一相の下アームがオンとなっている際すなわち上アームと相補的に動作する下アームのスイッチング素子11b、11d、11fが1個のみオンとなっている(状態D)際における、下アームがオンとなっている相に流れる相電流Iu、Iv、Iwの時間変化率である。下アームのスイッチング素子において1個のみオン状態である第四状態S4では、上アームのスイッチング素子において少なとも1個がオン状態である第三状態S3になっている。図41に第二の電流時間変化率K2が計算可能な電流時間変化率計算期間Tk2も示している。図41の電流時間変化率計算期間Tk2において、オンオフ信号Up2、Wp2はオンレベルであり、オンオフ信号Vp2はオフレベルである。したがって、二相(U相、W相)の上アーム及び一相(V相)の下アームがオンとなっており、上アームのスイッチング素子が第三状態S3であり、下アームのスイッチング素子が第四状態S4になっている。
図41の電流時間変化率計算期間Tk2において、V相の回転機電流Imvを検出する検出タイミングTv1、Tv2が設定される場合、第二の電流時間変化率K2は計算できる。第二の電流時間変化率K2は、次のように表現できる。第二の電流時間変化率K2は、インダクタンス計算部37に入力された電圧指令sgcすなわち基本電圧指令119と同一の電圧指令sgcにより電力変換部3が制御され、電力変換部3の正側の直流端子13pに接続された複数のスイッチング素子11a、11c、11dの少なくとも一つがオン状態である第三状態S3になっており、かつ電力変換部3の負側の直流端子13nに接続された複数のスイッチング素子11b、11d、11fの一つのみがオン状態である第四状態S4になっている場合において、第四状態S4になっているスイッチング素子11dに対応する相電流Iv(V相の相電流)における時間変化率である。
図41の電流時間変化率計算期間Tk1は、U相の回転機電流Imuの負側ピーク電流における電流時間変化率K1を計算する期間である。図41の時刻tc12は図40に示すようにW相の回転機電流Imwの正側ピークが現れる時刻である。図42のU相を時刻tc12側へシフトし、W相を時刻tc12側へシフトして、電流時間変化率計算期間Tk2を時刻tc12側に設定すれば、この電流時間変化率計算期間Tk2において、W相の回転機電流Imwの正側ピーク電流における電流時間変化率K2を計算することが可能になる。電流時間変化率K1はある相の回転機電流Imの負側ピーク電流における電流時間変化率Kであり、電流時間変化率K2はある相の回転機電流Imの正側ピーク電流における電流時間変化率Kとすることができる。
図40には、キャリア期間81cにおける電流時間変化率Kを計算する対象キャリア半期間56cを示した。対象キャリア半期間56cは、負側のピークが現れるU相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kを計算する期間の例である。図40の対象キャリア半期間56aは、負側のピークが現れるV相の回転機電流Imvの電流時間変化率Kを計算する期間の例である。図40の対象キャリア半期間56bは、負側のピークが現れるW相の回転機電流Imwの電流時間変化率Kを計算する期間の例である。対象キャリア半期間56aでV相の回転機電流Imvを検出する検出タイミングは、図41の時刻t2と時刻t2から電流検出間隔Tinだけ前の時刻である。対象キャリア半期間56aでV相の回転機電流Imvを検出し、V相の電流時間変化率Kを計算する場合、図41におけるU相、V相、W相をそれぞれV相、W相、U相と読み替える。V相の回転機電流Imvを検出する検出タイミングTv1、Tv2は、図41に示した検出タイミングTu1、Tu2の時刻に該当する。また、対象キャリア半期間56bでW相の回転機電流Imwを検出する検出タイミングは、図41の時刻t2と時刻t2から電流検出間隔Tinだけ前の時刻である。対象キャリア半期間56bでW相の回転機電流Imwを検出し、W相の電流時間変化率Kを計算する場合、図41におけるU相、V相、W相をそれぞれW相、U相、V相と読み替える。W相の回転機電流Imwを検出する検出タイミングTw1、Tw2は、図41に示した検出タイミングTu1、Tu2の時刻に該当する。
電流時間変化率Kの計算方法の例として、キャリア周期Tcの期間内にて同一相の回転機電流Imを2回検出する方法を示した。電流時間変化率Kの計算する際の回転機電流Imの検出方法はこれに限定されない。別の例として、異なる2個のキャリア周期Tcの期間内にて回転機電流Imを1回ずつ検出する方法を説明する。
図42は、異なる2個のキャリア周期Tcの期間内にて回転機電流Imを1回ずつ検出する方法を説明するための図である。なお、図42では、図40と同じタイミングにおけるU相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kを計算するものとする。つまり、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークが現れる直後のキャリア期間81i、81jにおけるキャリア前半Trmfにおいて、U相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kを計算することを考える。なお、キャリア期間81i、キャリア期間81jは、それぞれ図31における第一キャリア期間、第二キャリア期間である。
図42は、図40と同様にキャリア信号51のキャリア周期Tcの周期端が山Ppの場合であり、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧となっている。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcはキャリア周期Tcの6倍の周期となっている。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの6倍の周期になっている。指令波形103u、103v、103wを有する電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、前述したように、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が準基本波となる三相の電圧指令sgcであり、すなわち基本電圧指令119である。基本電圧指令119は、基本波の電流を回転機2に生じさせる。なお、指令波形103u、103v、103wは、それぞれ指令波形80u、80v、80wよりも時間的に後方の期間まで記載されている。
図42の時刻tc1は、電圧指令Vu*の負指令値期間の中間時刻であり、キャリア信号51の谷Pv1の時刻である。図42の時刻tc2は、電圧指令Vu*の指令値の符号が負から正に変化する時刻である。時刻tc1~時刻tc2の期間は、電圧指令Vu*の位相差Δθが90°になっている期間である。谷Pv1のキャリア周期Tcの1/2前にキャリア信号51の山Pp1がある。この山Pp1を起点として時間的に後方の山Ppに序数を示す数字を付加している。具体的に表記した山Pp3、Pp4、Pp9、Pp10は、それぞれ山Pp1を起点とした3番目、4番目、9番目、10番目の山Ppである。山Pp3の時刻は時刻tc2であり、山Pp4の時刻は時刻tc3であり、山Pp9の時刻は時刻tc4であり、山Pp10の時刻は時刻tc5である。時刻tc2~時刻tc4の期間は、指令周期Tmcを示しているので、位相差Δθの4倍の期間になっている。図42に示した検出タイミングTu1は、時刻tc2から時間T6が経過した時刻に設定されている。図42に示した検出タイミングTu2は、時刻tc4から時間T7が経過した時刻に設定されている。なお、時間T7は時間T6に電流検出間隔Tinaが加算された時間である。
タイミング決定部35は、図42のキャリア期間81iにおいて電流を検出する相の一つをU相に決定する。タイミング決定部35は、図42のキャリア期間81iにおけるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTu1を、キャリア前半Trmfに設定する。このとき、キャリア期間81iのどのタイミングにU相の検出タイミングTu1を設定したかを記憶しておく。例えば、キャリア期間81iの開始時点から時間T6が経過した時点にU相の検出タイミングTu1を設定したという情報を記憶する。
タイミング決定部35は、三相の高周波電圧指令である電圧指令sgcが、キャリア期間81iと同一となるキャリア期間81jにおいて、回転機電流Imを検出する相の一つをU相に決定する。キャリア期間81jは、キャリア期間81iから、指令周期Tmcの時間が経過した後のキャリア期間である。タイミング決定部35は、キャリア期間81iにおいて記憶した、キャリア期間81iにおけるU相の検出タイミングTu1の情報に基づいて、キャリア期間81jの開始時点とU相の検出タイミングTu2との位置関係が、キャリア期間81iの開始時点とU相の検出タイミングTu1との位置関係と同じにならないように、キャリア期間81jにおけるU相の回転機電流Imuを検出する検出タイミングTu2を設定する。つまり、キャリア期間81iにおけるU相の検出タイミングTu1が、時刻tc2から時間T6が経過した時点であるとすると、キャリア期間81jにおけるU相の検出タイミングTu2は、時刻tc4から時間T7が経過した時点に設定する。なお、時間T6がT6>T7-Tinaを満たしている場合は、キャリア期間81jにおけるU相の検出タイミングTu2は、時刻tc4からT7-Tinaで計算される時刻が経過した時点に設定してもよい。
図42の例では、キャリア期間81iにおけるU相の検出タイミングTu1を、キャリア周期Tcの開始時点である時刻tc2から時間T6が経過した時点に設定し、キャリア期間81jにおけるU相の検出タイミングTu2を、キャリア周期Tcの開始時点である時刻tc4から時間T7が経過した時点に設定している。図42の時間T7は、Tina+T6で計算される時刻である。このとき、キャリア期間81iにおけるU相の検出タイミングTu1と、キャリア期間81jにおけるU相の検出タイミングTu2との間隔を表す電流検出間隔Tinaは、電流時間変化率Kが計算可能になる程度の値にする。
また、タイミング決定部35は、キャリア期間81iにおけるU相の検出タイミングTu1と、キャリア期間81jにおけるU相の検出タイミングTu2との間隔を表す電流検出間隔Tinaを、図39に示した電流検出間隔Tinとして、電流変化率計算部40に出力する。
調整量決定部36は、キャリア期間81i及びキャリア期間81jにおいて、タイミング決定部35が決定した検出タイミングTu1、Tu2で、U相の回転機電流Imuを検出するためにシフトしなければならない相である調整対象相Dpを決定し、この調整対象相Dpにおける必要な調整量Dsを計算する。
図43は、図42のキャリア期間81iを拡大した図である。図44は、図42のキャリア期間81jを拡大した図である。図43、図44は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図43では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形94u1であり、シフト後が指令波形94u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形94vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形94wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形95uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形95vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形95wである。指令波形94u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。このため、U相のオンオフ信号Up2は、矢印54uのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に前方へシフトしている。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t7までがオンレベルである。
図44では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形96u1であり、シフト後が指令波形96u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形96vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形96wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形97uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形97vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形97wである。指令波形96u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。このため、U相のオンオフ信号Up2は、矢印54uのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に前方へシフトしている。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t7までがオンレベルである。
キャリア期間81iにおけるU相の検出タイミングTu1は、図43の時刻tc2から時間T6が経過したタイミングであり、キャリア期間81jにおけるU相の検出タイミングTu2は、図43の時刻tc4から時間T7が経過したタイミングである。図43及び図44の例では、調整対象相DpがU相であり、調整量Dsは電流検出時間Tidの2倍となっている。図43及び図44の例では、キャリア期間81iとキャリア期間81jにおける調整量Dsは等しいが、キャリア期間81i、キャリア期間81jにおける調整量Dsがそれぞれの期間で異なっていてもよい。
キャリア期間81i及びキャリア期間81jにおいて、電圧指令調整部39及びPWM信号生成部33が、調整量決定部36が決定した、調整対象相Dp及び調整量Dsに基づいてオンオフ信号sg2のパルスシフトを行い、相電流出力部31が、タイミング決定部35が設定した検出タイミングTu1、Tu2におけるU相の回転機電流Imuを検出する。
電流変化率計算部40は、キャリア期間81iにおいて相電流出力部31が検出して出力したU相の相電流Iuと、キャリア期間81jにおいて相電流出力部31が検出て出力したU相の相電流Iu電流と、タイミング決定部35から入力された電流検出間隔Tinとに基づいて、U相の回転機電流Imuを検出したU相の相電流Iu電流によりU相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kを計算する。U相の回転機電流Imuは、相電流出力部31により検出されてU相の相電流Iu電流として出力されるので、U相の回転機電流Imuの電流時間変化率KとU相の相電流Iu電流の電流時間変化率Kとは、同一のものである。
図41、図43、図44を用いて、U相の回転機電流Imuの電流時間変化率Kを計算する場合を例として説明したが、V相の回転機電流Imvの電流時間変化率K及びWの回転機電流Imwの電流時間変化率Kについても同様の処理を行うことによって計算することができる。
電流時間変化率計算モードMd3では、以上の処理を行うことによって、各相の電流時間変化率Kを求めることができる。
電流時間変化率計算モードMd3の終了後に、インダクタンス測定モードMd2に移行した際は、電流補正部41が起動する。電流補正部41は、電流時間変化率計算モードMd3にて計算した各相の電流時間変化率Kに基づいて、インダクタンス測定モードMd2において検出した各相の回転機電流Imにおける正側のピーク電流及び負側のピーク電流の補正を行う。電流補正部41は、補正処理により回転機電流Imのピーク電流すなわち補正後ピーク電流Ipadを生成することができる。
インダクタンス測定モードMd2では、タイミング決定部35は、各相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークの電流を検出する検出タイミングTgを記憶する。タイミング決定部35は、各相の回転機電流Imにおける正側ピークの電流を検出する検出タイミングTgと、各相の回転機電流Imにおける正側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点である山Pp又は谷Pvとの間隔である検出時間差から正側ピーク補正時間Tppadを計算する。正側ピーク補正時間Tppadは、各相の回転機電流Imにおける正側のピークの電流を検出する検出タイミングTgと、各相の回転機電流Imにおける正側のピークが現れると判断したキャリア信号の頂点(山Pp又は谷Pv)との間における三相全ての上アームがオンとなっている時間及び三相全ての上アームがオフとなっている時間すなわちオンオフ信号sg2が零電圧ベクトル122になっている時間を差し引いた時間である。
図45、図46を用いて、正側ピーク補正時間Tppadを説明する。図45は、図42と同様にキャリア信号51のキャリア周期Tcの周期端が山Ppの場合であり、ベクトル表記された高周波電圧指令である電圧指令ベクトルVuvw*の成分、すなわち電圧指令Vu*、Vv*、Vw*が、各相間の位相差が120°であり、各相の電圧振幅が等しい矩形波電圧となっている。電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の周期である指令周期Tmcはキャリア周期Tcの6倍の周期となっている。回転機電流周期Tmiは、指令周期Tmcと同じく、キャリア周期Tcの6倍の周期になっている。指令波形103u、103v、103wを有する電圧指令Vu*、Vv*、Vw*は、回転機2に供給する三相それぞれの電圧が準基本波となる三相の電圧指令sgcであり、すなわち基本電圧指令119である。基本電圧指令119は、基本波の電流を回転機2に生じさせる。
図45の時刻tc1は、電圧指令Vu*の負指令値期間の中間時刻であり、キャリア信号51の谷Pv21の時刻である。図45の時刻tc2は、電圧指令Vu*の指令値の符号が負から正に変化する時刻である。時刻tc1~時刻tc2の期間は、電圧指令Vu*の位相差Δθが90°になっている期間である。谷Pv21のキャリア周期Tcの1/2前にキャリア信号51の山Pp21がある。この山Pp21を起点として時間的に後方の山Ppに序数を示す数字を付加している。具体的に表記した山Pp23、Pp24、Pp25、Pp26、Pp29、Pp30は、それぞれ山Pp21を起点とした3番目、4番目、5番目、6番目、9番目、10番目の山Ppである。山Pp23の時刻は時刻tc2であり、山Pp24の時刻は時刻tc3である。山Pp25の時刻は時刻tc4であり、山Pp26の時刻は時刻tc5であり、山Pp29の時刻は時刻tc6であり、山Pp30の時刻は時刻tc7である。時刻tc2~時刻tc6の期間は、指令周期Tmcを示しているので、位相差Δθの4倍の期間になっている。図45に示した検出タイミングTupは、時刻tc4~時刻tc5の期間に設定されている。図45に示した検出タイミングTunは、時刻tc6~時刻tc7の期間に設定されている。
図46は、図45の時刻tc4~時刻tc5のキャリア周期Tcの期間を拡大した図である。図46は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図46では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形98u1であり、シフト後が指令波形98u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形98vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形98wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形99uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形99vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形99wである。指令波形98u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より減少しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より増加している。このため、U相のオンオフ信号Up2は、矢印54uのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に後方へシフトしている。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t2~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t1~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t3~時刻t4までがオンレベルである。
図46において、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークの電流を検出する検出タイミングTupは時刻t6から正側ピーク補正時間Tppadだけ時間的に前方のタイミングである。U相の回転機電流Imuにおける正側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点(山Pp)は、図46のキャリア周期Tcの期間における終了時点である。図46では、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークの電流を検出する検出タイミングTupと、U相の回転機電流Imuにおける正側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点(山Pp)との間隔すなわち検出時間差が時間T8である。
また、図46の検出タイミングTupと、キャリア周期Tcの期間における終了時点との間に、三相すべての上アームがオフとなっている時間すなわちオンオフ信号sg2が零電圧ベクトル122になっている時間が存在し、その時間すなわち零電圧ベクトル時間が時間T9である。したがって、図46において、正側ピーク補正時間Tppadは、T8-T9で計算される時間となる。
タイミング決定部35は、正側ピーク補正時間Tppadの計算と同様に、各相の回転機電流Imにおける負側のピークの電流を検出する検出タイミングTgと、各相の回転機電流Imにおける負側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点である山Pp又は谷Pvとの間隔である検出時間差から負側ピーク補正時間Tpnadを計算する。負側ピーク補正時間Tpnadは、各相の回転機電流Imにおける負側のピークの電流を検出する検出タイミングTgと、各相の回転機電流Imにおける負側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点(山Pp又は谷Pv)との間における三相全ての上アームがオンとなっている時間および三相全ての上アームがオフとなっている時間すなわちオンオフ信号sg2が零電圧ベクトル122になっている時間を差し引いた時間である。
図45、図47を用いて、負側ピーク補正時間Tpnadを説明する。図47は、図45の時刻tc6~時刻tc7のキャリア周期Tcの期間を拡大した図である。図47は山開始型の信号説明図である。横軸は時間であり、入力波形表示の縦軸は電圧であり、出力波形表示の縦軸はデジタル信号レベルである。図47では、U相の電圧指令Vu*は、シフト前が指令波形100u1であり、シフト後が指令波形100u2である。シフト処理のないV相の電圧指令Vv*は、指令波形100vである。シフト処理のないW相の電圧指令Vw*は指令波形100wである。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、オンオン信号波形101uである。シフト処理のないV相のオンオフ信号Vp2は、オンオン信号波形101vである。シフト処理のないW相のオンオフ信号Wp2は、オンオン信号波形101wである。指令波形100u2は、キャリア前半Trmfにおいて指令値がシフト前より増加しており、キャリア後半Trmsにおいて指令値がシフト前より減少している。このため、U相のオンオフ信号Up2は、矢印54uのようにキャリア周期Tcの期間内で時間的に前方へシフトしている。シフト後のU相のオンオフ信号Up2は、時刻t1~時刻t6までがオンレベルである。V相のオンオフ信号Vp2は時刻t4~時刻t5までがオンレベルであり、W相のオンオフ信号Wp2は時刻t2~時刻t7までがオンレベルである。
図47において、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークの電流を検出する検出タイミングTunは時刻t1から負側ピーク補正時間Tpnadだけ時間的に後方のタイミングである。U相の回転機電流Imuにおける負側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点(山Pp)は、図47のキャリア周期Tcの期間における開始時点である。図47では、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークの電流を検出する検出タイミングTunと、U相の回転機電流Imuにおける負側のピークが現れると判断したキャリア信号51の頂点(山Pp)との間隔すなわち検出時間差が時間T10である。
また、図47の検出タイミングTunと、キャリア周期Tcの期間における開始時点との間に、三相すべての上アームがオフとなっている時間すなわちオンオフ信号sg2が零電圧ベクトル122になっている時間が存在し、その時間すなわち零電圧ベクトル時間が時間T11である。したがって、図47において、負側ピーク補正時間Tpnadは、T10-T11で計算される時間となる。
タイミング決定部35は、正側ピーク補正時間Tppad及び負側ピーク補正時間Tpnadを電流補正部41に出力する。電流補正部41は、正側ピーク補正時間Tppad及び負側ピーク補正時間Tpnadと、電流時間変化率計算モードMd3にて計算した各相の電流時間変化率Kすなわち相電流Iu、Iv、Iw毎の電流時間変化率Kと、相電流出力部31が検出した各相の回転機電流Imにおける正側のピーク電流及び負側のピーク電流とに基づいて、補正後の各相の回転機電流Imにおける正側ピーク電流及び負側ピーク電流すなわち補正後ピーク電流Ippad及び補正後ピーク電流Ipnadを計算する。補正後の正側ピーク電流は補正後ピーク電流Ippadであり、補正後の負側ピーク電流は補正後ピーク電流Ipnadである。
補正後の正側ピーク電流すなわち正側の補正後ピーク電流Ippadは、次のように計算する。第一の電流時間変化率K1は、前述したように、一相の上アーム及び二相の下アームがオンとなっている際すなわち下アームと相補的に動作する上アームのスイッチング素子11a、11c、11eが1個のみオンとなっている(状態C)際における、上アームがオンとなっている相に流れる相電流Iu、Iv、Iwの時間変化率である。図46の時刻t5から検出タイミングTupまでの期間は状態Cになっている。電流時間変化率計算モードMd3において、図46のキャリア周期Tcの期間のキャリア後半Trmsにおいて、スイッチング素子11a~11fは状態Cになっているので、計算される電流時間変化率Kは第一の電流時間変化率K1となっている。
図46に示した正側ピーク補正時間Tppadと、U相における正側のピーク電流を検出する期間すなわち時刻t5~検出タイミングTupと同じ状態Cにおいて計算した電流時間変化率K1と、相電流出力部31が検出した各相の回転機電流Imにおける正側のピーク電流Imxを用いると、補正後の各相の正側ピーク電流である補正後ピーク電流Ippadは、例えば、式(15)に従って計算される。電流補正部41は、補正処理により回転機電流Imにおける正側のピーク電流すなわち正側の補正後ピーク電流Ippadを生成することができる。
Ippad=Imx+K1×Tppad ・・・(15)
補正後の負側ピーク電流すなわち負側の補正後ピーク電流Ipnadは、次のように計算する。第一の電流時間変化率K1は、前述したように、一相の上アーム及び二相の下アームがオンとなっている際すなわち下アームと相補的に動作する上アームのスイッチング素子11a、11c、11eが1個のみオンとなっている(状態C)際における、上アームがオンとなっている相に流れる相電流Iu、Iv、Iwの時間変化率である。図47の時刻t1から検出タイミングTunまでの期間は状態Cになっている。電流時間変化率計算モードMd3において、図47のキャリア周期Tcの期間のキャリア前半Trmfにおいて、スイッチング素子11a~11fは状態Cになっているので、計算される電流時間変化率Kは第一の電流時間変化率K1となっている。
図47に示した負側ピーク補正時間Tpnadと、U相における負側のピーク電流を検出する期間すなわち時刻t1~検出タイミングTunと同じ状態Cにおいて計算した電流時間変化率K1と、相電流出力部31が検出した各相の回転機電流Imにおける負側のピーク電流Imxを用いると、補正後の各相の負側ピーク電流である補正後ピーク電流Ipnadは、例えば、式(16)に従って計算される。電流補正部41は、補正処理により回転機電流Imにおける負側のピーク電流すなわち負側の補正後ピーク電流Ipnadを生成することができる。なお、検出されたピーク電流の符号は、正側、負側共にImxとしている。負側のピーク電流Imxは電流値が負になっており、電流時間変化率K1も負になっている。
Ipnad=Imx+K1×Tpnad ・・・(16)
U相における正側の補正後ピーク電流Ippad、負側の補正後ピーク電流Ipnadについて説明したが、V相及びW相においてもU相と同様に、検出した正側のピーク電流、負側のピーク電流を補正することができる。したがって、電流補正部41は、補正処理により各相の回転機電流Imにおける正側のピーク電流すなわち正側の補正後ピーク電流Ippadを生成することができ、補正処理により各相の回転機電流Imにおける負側のピーク電流すなわち負側の補正後ピーク電流Ipnadを生成することがでる。
実施の形態5の制御部4は、回転機2等の誘導性負荷の相電流Iu、Iv、Iw毎の時間変化率(電流時間変化率K)を計算する電流変化率計算部40と、相電流Iu、Iv、Iw毎の時間変化率(電流時間変化率K)とタイミング決定部35にて計算された補正時間(正側ピーク補正時間Tppad、負側ピーク補正時間Tpnad)とに基づいて、相電流Iu、Iv、Iwを補正する電流補正部41と、を備えている。実施の形態5の制御部4は、相電流Iu、Iv、Iw毎の時間変化率(電流時間変化率K)を計算する際に、電流変化率計算部40が、前述した第一の時間変化率(電流時間変化率K1)又は第二の時間変化率(電流時間変化率K2)を計算し、電流補正部41が、第一の時間変化率(電流時間変化率K1)又は第二の時間変化率(電流時間変化率K2)を用いて相電流Iu、Iv、Iwを補正する。
実施の形態5のインダクタンス測定方法は、制御部4の各構成すなわち相電流出力部31、電圧指令計算部32、電圧指令調整部39、タイミング決定部35、調整量決定部36、PWM信号生成部33、インダクタンス計算部37、動作モード切替部38、電流変化率計算部40、電流補正部41の動作により実現される。電流変化率計算部40、電流補正部41の動作による工程は実施の形態1で説明した。電流変化率計算部40の動作は電流変化率計算工程を構成し、電流補正部41の動作は電流補正工程を構成する。
本開示の実施の形態5の作用及び効果を説明する。本開示の実施の形態5のインダクタンス測定装置1によれば、相電流出力部31が検出した各相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを、実際のピーク値により近くなるように補正することができる。したがって、実施の形態5のインダクタンス測定装置1は、全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを補正処理により高精度に計算することができる。したがって、実施の形態5のインダクタンス測定装置1は、回転機2のインダクタンスLmを測定する際に、全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークを高精度に取得することができ、補正処理により得られた全ての相の回転機電流Imにおける正側のピーク及び負側のピークすなわち補正後ピーク電流Ipadを用いて回転機2のインダクタンスLmを高精度に測定することができる。
また、実施の形態5のインダクタンス測定装置1は、電流時間変化率計算モードMd3において、インダクタンス測定モードMd2と同一の高周波電圧指令すなわち電圧指令sgcにより駆動された電力変換部3が回転機2に三相電圧Vuvwを印加して、各相の回転機電流Imにおける電流時間変化率Kを測定するので、インダクタンス測定モードMd2に移行する前に測定した各相の回転機電流Imにおける電流時間変化率Kを、インダクタンス測定モードMd2において使用することができる。
なお、実施の形態5のインダクタンス測定装置1において、実施の形態1~4で説明した構成のいずれか二つ以上を組み合わせても、実施の形態5の効果を奏する。
なお、本開示では、誘導性負荷について回転機を例に説明したが、本開示のインダクタンス測定装置、インダクタンス測定方法は、回転機以外の他の誘導性負荷にも適用できる。
なお、本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、又は複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、又は様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、この明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合又は省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
1…インダクタンス測定装置、2…回転機(誘導性負荷)、3…電力変換部、4…制御部、5…電流検出部、11a、11b、11c、11d、11e、11f…スイッチング素子、13p、13n…直流端子、31…相電流出力部、32…電圧指令計算部、33…PWM信号生成部、35…タイミング決定部、36…調整量決定部、37…インダクタンス計算部、39…電圧指令調整部、40…電流変化率計算部、41…電流補正部、51…キャリア信号、119…基本電圧指令、120、120f、120s…電流検出指令、122…零電圧ベクトル(零スイッチング指令)、123…非零電圧ベクトル(非零スイッチング指令)、Dp…調整対象相、Ds…調整量、Dsu、Dsv…調整量、Lm…インダクタンス、Idc…直流母線電流(直流電流)、Iu、Iu1、Iu2、Iv、Iw…相電流、K、K1、K2…電流時間変化率、Pid、Pid1…検出対象相、Pid2…検出対象相(他の検出対象相)、Pp…山(第一頂点)、Pp1、Pp2、Pp3、Pp7、Pp9、Pp10…山(第一頂点)、Pp21、Pp23、Pp24、Pp25、Pp26、Pp29、Pp30…山(第一頂点)、Pv…谷(第二頂点)、Pv1、Pv21…谷(第二頂点)、S1…第一状態、S2…第二状態、S3…第三状態、S4…第四状態、sg2…オンオフ信号、sgc…電圧指令、sgca…調整電圧指令、Taf…期間中心、Tas…期間中心、Tc…キャリア周期、Tg、Tg1、Tg2…検出タイミング、Tgf、Tgs…検出タイミング、Tid…電流検出時間、Tmc…指令周期、Tn1…第一区間中心、Tn2…第二区間中心、Tppad…正側ピーク補正時間、Tpnad…負側ピーク補正時間、Tru…電圧単位区間、Tru1…第一電圧単位区間、Tru2…第二電圧単位区間、Tsr…符号反転タイミング、Tu、Tu1、Tu2、Tu3、Tu、Tu4、Tu5、Tu6…検出タイミング、Tup、Tun…検出タイミング、Tv…検出タイミング、Tw…検出タイミング、Vuvw…三相電圧(交流電圧)、Δγ…位相差
Claims (18)
- 誘導性負荷に交流電圧を印加して前記誘導性負荷のインダクタンスを測定するインダクタンス測定装置であって、
直流電力を入力として複数のスイッチング素子により変換された交流電力を前記誘導性負荷に供給する電力変換部と、
前記電力変換部の直流端子に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記誘導性負荷に対し前記交流電圧が印加される前記交流電力の電圧指令を計算し、前記電圧指令及びキャリア信号に基づいて演算された前記スイッチング素子へのスイッチング指令により前記電力変換部を制御すると共に、前記スイッチング指令による前記電力変換部の制御中に前記電流検出部で検出された直流電流により前記誘導性負荷の相電流を検出する制御部と、を備え、
検出された前記相電流の検出値と前記電圧指令とに基づいて、前記誘導性負荷の前記インダクタンスを計算するよう構成されており、
前記キャリア信号における極大値となっている頂点及び極小値となっている頂点をそれぞれ第一頂点及び第二頂点として、隣接する前記第一頂点と前記第二頂点との区間を電圧単位区間とし、
前記電圧指令または前記誘導性負荷に印加する前記交流電圧を符号判定対象として、前記符号判定対象の符号が反転する前記電圧単位区間の端のタイミングを符号反転タイミングとし、
前記符号反転タイミングにおいて前記符号が反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の検出対象相とし、
前記制御部は、
前記符号反転タイミングの前後の前記キャリア信号の変化傾向に基づいて、前記符号反転タイミングの前の前記電圧単位区間あるいは前記符号反転タイミングの後の前記電圧単位区間で前記検出対象相の前記相電流を検出することを決定する、
インダクタンス測定装置。 - 前記キャリア信号の一周期の区間は、前記第一頂点から前記第二頂点に向かって時間に対して値が減少する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第一電圧単位区間と、前記第一電圧単位区間に連続しており、前記第二頂点から前記第一頂点に向かって時間に対して値が増加する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第二電圧単位区間と、を有しており、
前記制御部は、
前記符号反転タイミングが前記第二電圧単位区間の終了端のタイミングであり、前記符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が正から負に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記符号反転タイミングの前に位置する前記第二電圧単位区間で前記検出対象相の前記相電流を検出することを決定する、
請求項1記載のインダクタンス測定装置。 - 前記キャリア信号の一周期の区間は、前記第一頂点から前記第二頂点に向かって時間に対して値が減少する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第一電圧単位区間と、前記第一電圧単位区間に連続しており、前記第二頂点から前記第一頂点に向かって時間に対して値が増加する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第二電圧単位区間と、を有しており、
前記制御部は、
前記符号反転タイミングが前記第一電圧単位区間の開始端のタイミングであり、前記符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が負から正に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記符号反転タイミングの後に位置する前記第一電圧単位区間で前記検出対象相の前記相電流を検出することを決定する、
請求項1記載のインダクタンス測定装置。 - 前記キャリア信号の一周期の区間は、前記第二頂点から前記第一頂点に向かって時間に対して値が増加する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第二電圧単位区間と、前記第二電圧単位区間に連続しており、前記第一頂点から前記第二頂点に向かって時間に対して値が減少する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第一電圧単位区間と、を有しており、
前記制御部は、
前記符号反転タイミングが前記第二電圧単位区間の開始端のタイミングであり、前記符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が正から負に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記符号反転タイミングの後に位置する前記第二電圧単位区間で前記検出対象相の前記相電流を検出することを決定する、
請求項1記載のインダクタンス測定装置。 - 前記キャリア信号の一周期の区間は、前記第二頂点から前記第一頂点に向かって時間に対して値が増加する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第二電圧単位区間と、前記第二電圧単位区間に連続しており、前記第一頂点から前記第二頂点に向かって時間に対して値が減少する前記変化傾向になる前記電圧単位区間である第一電圧単位区間と、を有しており、
前記制御部は、
前記符号反転タイミングが前記第一電圧単位区間の終了端のタイミングであり、前記符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が負から正に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記符号反転タイミングの前に位置する前記第一電圧単位区間で前記検出対象相の前記相電流を検出することを決定する、
請求項1記載のインダクタンス測定装置。 - 前記制御部は、
前記電圧指令を計算する電圧指令計算部と、
前記誘導性負荷に流れる各相の前記相電流と前記誘導性負荷に印加する各相の前記交流電圧との予め定められた位相差と、前記電圧指令とに基づいて、前記検出対象相と前記検出対象相が反映された前記直流電流を検出する電流検出タイミングとを決定するタイミング決定部と、
前記検出対象相の前記相電流を検出する前記電流検出タイミングが生じる前記電圧単位区間において前記電圧指令の電圧指令値を調整して、前記検出対象相の前記直流電流を検出する電流検出指令を含む調整電圧指令を生成する電圧指令調整部と、を備えている、
請求項2から5のいずれか1項に記載のインダクタンス測定装置。 - 前記制御部は、
前記電力変換部のそれぞれの前記スイッチング素子に対応するPWM信号の前記スイッチング指令を生成するPWM信号生成部と、
前記検出対象相及び前記電流検出タイミングに基づいて、前記電圧指令を調整する調整対象相及び調整量を決定する調整量決定部と、を備えており、
前記電圧指令調整部は、前記キャリア信号と前記調整量決定部にて決定された前記調整対象相及び前記調整量とに基づいて調整された前記調整電圧指令を生成し、
前記PWM信号生成部は、前記キャリア信号と前記調整電圧指令とに基づいて前記スイッチング指令を生成する、
請求項6記載のインダクタンス測定装置。 - 前記キャリア信号の一周期の区間が前記第一電圧単位区間及び前記第二電圧単位区間を有しており、かつ前記符号反転タイミングが前記キャリア信号の前記第一頂点のタイミングになっており、
前記タイミング決定部は、
前記第二電圧単位区間の終了端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が正から負に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記第一電圧単位区間の開始端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が負から正に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定する、
請求項7記載のインダクタンス測定装置。 - 前記キャリア信号の一周期の区間が前記第二電圧単位区間及び前記第一電圧単位区間を有しており、かつ前記符号反転タイミングが前記キャリア信号の前記第二頂点のタイミングになっており、
前記タイミング決定部は、
前記第二電圧単位区間の開始端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が正から負に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記第一電圧単位区間の終了端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が負から正に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定する、
請求項7記載のインダクタンス測定装置。 - 前記直流電流が零になる前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を零スイッチング指令とし、
前記直流電流が零にならない前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を非零スイッチング指令とし、
前記タイミング決定部は、
前記第二電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記非零スイッチング指令から前記零スイッチング指令に変更される直前、又当該第二電圧単位区間の終了端に設定する、
又は、
前記第一電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記零スイッチング指令から前記非零スイッチング指令になってから、前記直流電流に前記検出対象相の電流が反映される電流検出時間の最小値の経過直後に設定する、
請求項8記載のインダクタンス測定装置。 - 前記直流電流が零になる前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を零スイッチング指令とし、
前記直流電流が零にならない前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を非零スイッチング指令とし、
前記タイミング決定部は、
前記第二電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記零スイッチング指令から前記非零スイッチング指令になってから、前記直流電流に前記検出対象相の電流が反映される電流検出時間の最小値の経過直後に設定する、
又は、
前記第一電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記非零スイッチング指令から前記零スイッチング指令に変更される直前、又当該第一電圧単位区間の終了端に設定する、
請求項9記載のインダクタンス測定装置。 - 前記電力変換部が前記誘導性負荷に供給する前記交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、前記電圧指令の周期が前記キャリア信号の周期のmn倍であり、
前記直流電流が零になる前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を零スイッチング指令とし、
前記直流電流が零にならない前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を非零スイッチング指令とし、
前記タイミング決定部は、
前記第一電圧単位区間の開始端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が負から正に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記第一電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記零スイッチング指令から前記非零スイッチング指令になってから、前記直流電流に前記検出対象相の電流が反映される電流検出時間の最小値の経過直後に設定し、
前記第一電圧単位区間における非零スイッチング指令が出力される区間の中間である第一区間中心よりも時間的に後方にて、
当該第一電圧単位区間において前記電圧指令の指令値が最小になっている前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の他の検出対象相に決定し、
前記他の検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、前記第一区間中心よりも時間的に後方で前記他の検出対象相が前記直流電流に反映されているタイミングに設定する、
請求項7記載のインダクタンス測定装置。 - 前記電力変換部が前記誘導性負荷に供給する前記交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、前記電圧指令の周期が前記キャリア信号の周期のmn倍であり、
前記直流電流が零になる前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を零スイッチング指令とし、
前記直流電流が零にならない前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を非零スイッチング指令とし、
前記タイミング決定部は、
前記第一電圧単位区間の終了端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が負から正に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記第一電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記非零スイッチング指令から前記零スイッチング指令に変更される直前、又当該第一電圧単位区間の終了端に設定し、
前記第一電圧単位区間における非零スイッチング指令が出力される区間の中間である第一区間中心よりも時間的に前方にて、
当該第一電圧単位区間において前記電圧指令の指令値が最大になっている前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の他の検出対象相に決定し、
前記他の検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、前記第一区間中心よりも時間的に前方で前記他の検出対象相が前記直流電流に反映されているタイミングに設定する、
請求項7記載のインダクタンス測定装置。 - 前記電力変換部が前記誘導性負荷に供給する前記交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、前記電圧指令の周期が前記キャリア信号の周期のmn倍であり、
前記直流電流が零になる前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を零スイッチング指令とし、
前記直流電流が零にならない前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を非零スイッチング指令とし、
前記タイミング決定部は、
前記第二電圧単位区間の終了端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が正から負に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記第二電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記非零スイッチング指令から前記零スイッチング指令に変更される直前、又当該第二電圧単位区間の終了端に設定し、
前記第二電圧単位区間における非零スイッチング指令が出力される区間の中間である第二区間中心よりも時間的に前方にて、
当該第二電圧単位区間において前記電圧指令の指令値が最小になっている前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の他の検出対象相に決定し、
前記他の検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、前記第二区間中心よりも時間的に前方で前記他の検出対象相が前記直流電流に反映されているタイミングに設定する、
請求項7記載のインダクタンス測定装置。 - 前記電力変換部が前記誘導性負荷に供給する前記交流電力の相数をmとし、nを自然数とし、前記電圧指令の周期が前記キャリア信号の周期のmn倍であり、
前記直流電流が零になる前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を零スイッチング指令とし、
前記直流電流が零にならない前記調整電圧指令に基づいた複数の前記スイッチング素子への前記スイッチング指令を非零スイッチング指令とし、
前記タイミング決定部は、
前記第二電圧単位区間の開始端のタイミングが前記符号反転タイミングになっている場合に、当該符号反転タイミングにおいて前記符号判定対象の符号が正から負に反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の前記検出対象相に決定し、
前記第二電圧単位区間において、
前記検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、
前記調整電圧指令及び前記キャリア信号に基づいて、前記スイッチング指令が前記零スイッチング指令から前記非零スイッチング指令になってから、前記直流電流に前記検出対象相の電流が反映される電流検出時間の最小値の経過直後に設定し、
前記第二電圧単位区間における非零スイッチング指令が出力される区間の中間である第二区間中心よりも時間的に後方にて、
当該第二電圧単位区間において前記電圧指令の指令値が最大になっている前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の他の検出対象相に決定し、
前記他の検出対象相の電流を検出する前記電流検出タイミングを、前記第二区間中心よりも時間的に後方で前記他の検出対象相が前記直流電流に反映されているタイミングに設定する、
請求項7記載のインダクタンス測定装置。 - 前記制御部は、
前記電流検出部にて検出した前記直流電流に基づいて、前記誘導性負荷に流れる前記相電流を出力する相電流出力部と、
前記相電流出力部が出力した前記相電流と、前記電圧指令計算部が生成した前記電圧指令と、に基づいて前記誘導性負荷のインダクタンスを計算するインダクタンス計算部と、を備えている、
請求項6から15のいずれか1項に記載のインダクタンス測定装置。 - 前記制御部は、
前記誘導性負荷の前記相電流毎の時間変化率を計算する電流変化率計算部と、
前記相電流毎の前記時間変化率と前記タイミング決定部にて計算された補正時間とに基づいて、前記相電流を補正する電流補正部と、を備えており、
前記相電流毎の前記時間変化率を計算する際に、
前記電流変化率計算部は、第一の前記時間変化率又は第二の前記時間変化率を計算し、
前記電流補正部は、第一の前記時間変化率又は第二の前記時間変化率を用いて前記相電流を補正し、
第一の前記時間変化率は、
前記インダクタンス計算部に入力された前記電圧指令と同一の電圧指令により前記電力変換部が制御され、
前記電力変換部の負側の前記直流端子に接続された複数のスイッチング素子の少なくとも一つがオン状態である第一状態になっており、かつ前記電力変換部の正側の前記直流端子に接続された複数のスイッチング素子の一つのみがオン状態である第二状態になっている場合において、
前記第二状態になっている前記スイッチング素子に対応する前記相電流における前記時間変化率であり、
第二の前記時間変化率は、
前記インダクタンス計算部に入力された前記電圧指令と同一の電圧指令により前記電力変換部が制御され、
前記電力変換部の正側の前記直流端子に接続された複数のスイッチング素子の少なくとも一つがオン状態である第三状態になっており、かつ前記電力変換部の負側の前記直流端子に接続された複数のスイッチング素子の一つのみがオン状態である第四状態になっている場合において、
前記第四状態になっている前記スイッチング素子に対応する前記相電流における前記時間変化率である、
請求項16記載のインダクタンス測定装置。 - 誘導性負荷に交流電圧を電力変換部により印加して前記誘導性負荷のインダクタンスを測定するインダクタンス測定方法であって、
前記電力変換部は、直流電力を入力として複数のスイッチング素子により変換された交流電力を前記誘導性負荷に供給するよう構成されており、
前記誘導性負荷に対し前記交流電圧が印加される前記交流電力の電圧指令を計算し、前記電圧指令及びキャリア信号に基づいて演算された前記スイッチング素子へのスイッチング指令により前記電力変換部を制御する電力変換部制御工程と、
前記電力変換部制御工程よる前記電力変換部の制御中に、前記電力変換部の直流端子に流れる直流電流を電流検出部で検出し、前記直流電流により前記誘導性負荷の相電流を検出する相電流検出工程と、
検出された前記相電流の検出値と前記電圧指令とに基づいて、前記誘導性負荷の前記インダクタンスを計算するインダクタンス計算工程と、を含んでおり、
前記キャリア信号における極大値となっている頂点及び極小値となっている頂点をそれぞれ第一頂点及び第二頂点として、隣接する前記第一頂点と前記第二頂点との区間を電圧単位区間とし、
前記電圧指令または前記誘導性負荷に印加する前記交流電圧を符号判定対象として、前記符号判定対象の符号が反転する前記電圧単位区間の端のタイミングを符号反転タイミングとし、
前記符号反転タイミングにおいて前記符号が反転する前記交流電圧の相を、検出する前記相電流の検出対象相とし、
前記電力変換部制御工程において、
前記符号反転タイミングの前後の前記キャリア信号の変化傾向に基づいて、前記符号反転タイミングの前の前記電圧単位区間あるいは前記符号反転タイミングの後の前記電圧単位区間で前記検出対象相の前記相電流を検出することを決定する、
インダクタンス測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/011026 WO2025197018A1 (ja) | 2024-03-21 | 2024-03-21 | インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/011026 WO2025197018A1 (ja) | 2024-03-21 | 2024-03-21 | インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025197018A1 true WO2025197018A1 (ja) | 2025-09-25 |
Family
ID=97138961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/011026 Pending WO2025197018A1 (ja) | 2024-03-21 | 2024-03-21 | インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025197018A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6242075A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 誘導電動機の定数測定方法 |
| JP2016063631A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 東芝シュネデール・インバータ株式会社 | 永久磁石同期電動機駆動装置 |
| JP2018148634A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 東芝シュネデール・インバータ株式会社 | 永久磁石同期電動機駆動装置 |
-
2024
- 2024-03-21 WO PCT/JP2024/011026 patent/WO2025197018A1/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6242075A (ja) * | 1985-08-19 | 1987-02-24 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 誘導電動機の定数測定方法 |
| JP2016063631A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 東芝シュネデール・インバータ株式会社 | 永久磁石同期電動機駆動装置 |
| JP2018148634A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 東芝シュネデール・インバータ株式会社 | 永久磁石同期電動機駆動装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7075267B1 (en) | Space vector-based current controlled PWM inverter for motor drives | |
| US8890450B2 (en) | Motor control device | |
| US7804266B2 (en) | Motor control device | |
| US20070296371A1 (en) | Position sensorless control apparatus for synchronous motor | |
| EP2026460B1 (en) | Motor control device | |
| JP4866216B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| US8159163B2 (en) | Phase current estimation device of motor and magnetic pole position estimation device of motor | |
| US7936146B2 (en) | Motor control device | |
| CN109728761B (zh) | 马达驱动控制装置 | |
| US9692346B2 (en) | Control apparatus for electric power inverter | |
| CN113826317B (zh) | 旋转电机的控制装置 | |
| JP7482668B2 (ja) | モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 | |
| WO2021200236A1 (ja) | モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 | |
| JP7292504B2 (ja) | 電力変換装置及び回転機駆動システム | |
| US12255558B2 (en) | Motor controller, motor system and method for controlling motor | |
| WO2025197018A1 (ja) | インダクタンス測定装置及びインダクタンス測定方法 | |
| WO2021200209A1 (ja) | モータ制御装置、モータシステム及びモータ制御方法 | |
| US11616459B2 (en) | Drive methods for a three-phase motor | |
| JP7504230B2 (ja) | 電力変換装置 | |
| JP2005045990A (ja) | 速度起電力検出装置及び方法、並びにインバータ制御装置等 | |
| JP2010130752A (ja) | 電動機の相電流推定装置 | |
| JP2013115895A (ja) | 線電流検出装置および電力変換システム | |
| JP2026003350A (ja) | 電動コンプレッサのモータ制御装置 | |
| JP2026003351A (ja) | 電動コンプレッサのモータ制御装置 | |
| JP2019083676A (ja) | モータ駆動制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24930948 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |