(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電流を多相交流電流に変換し、一つの多相交流モータに出力する電力変換装置であって、
各々独立してキャリア信号を生成し送信する複数のキャリア信号生成器と、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれと各々結合して前記キャリア信号を受信し、前記多相交流電流の各相指令値と対応する前記キャリア信号を比較してオン・オフ信号を生成する複数のゲート信号発生器と、
前記複数のゲート信号発生器のそれぞれに接続され、前記各ゲート信号発生器により送信された前記オン・オフ信号に基づいて動作することで、前記直流電流を多相交流の各相電流に変換し、前記一つの多相交流モータに出力する複数のレグとを有し、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記複数のレグ毎に独立して、それぞれ設けられ、互いに異なる周波数の前記キャリア信号を生成する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電力変換装置において、
前記複数のレグは、前記多相交流の各相電流に対応したレグからなるレググループを複数備え、
前記複数のゲート信号発生器は、前記複数のレググループに一つずつ配置され、前記キャリア信号と前記各相指令値を比較して前記複数のレググループのそれぞれに対する前記オン・オフ信号を生成する
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載された電力変換装置において、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記キャリア信号の周波数の内で一番低い周波数を、可聴帯域より高く設定することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載された電力変換装置において、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記キャリア信号の周波数を、任意の周期間隔で変更することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載された電力変換装置において、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記キャリア信号の周波数を、一定期間毎に、任意に変更することを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載された電力変換装置において、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記キャリア信号の三角波の頂上又は谷の位置を、各々で変更することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載された電力変換装置において、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記キャリア信号の三角波の頂上又は谷の位置を、周期内で任意に変更することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか一項に記載された電力変換装置において、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記キャリア信号の三角波の頂上又は谷の位置を周期毎に異ならせる速度を、変更することを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
直流電流に接続する入力端子と、
多相交流電流に対応する各相コイルと、
前記入力端子と前記各相コイルの間に配置される複数のレグと、
前記入力端子と前記複数のレグの間に配置されるコンデンサと、
各々独立して複数のキャリア信号を生成し送信する複数のキャリア信号生成器と、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれと各々結合し、受信したキャリア信号と前記多相交流電流の各相指令値を比較して、オン・オフ信号を生成し送信する複数のゲート信号発生器と
を有し、
前記複数のレグは、
前記複数のゲート信号発生器のそれぞれに接続され、前記各ゲート信号発生器により送信された前記オン・オフ信号に基づいて動作することで、前記直流電流を多相交流の各相電流に変換し、前記多相コイルを備えた一つの多相交流モータに出力し、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれは、
前記複数のレグ毎に独立して、それぞれ設けられ、互いに異なる周波数の前記キャリア信号を生成する多相交流モータシステム。
【請求項１０】
請求項９記載された多相交流モータシステムにおいて、
前記各相コイルは、
前記多相交流電流の１つの相に対応して複数のコイルを並列に備え、
前記複数のレグは、
前記多相交流電流の各相に対応したレグからなるレググループを複数備え、
前記複数のゲート信号発生器は、
前記レググループに各々接続し、
前記キャリア信号生成器は、
前記ゲート信号発生器に対応するキャリア信号を独立して生成して送信する
ことを特徴とする多相交流モータシステム。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載された多相交流モータシステムにおいて、
前記各相コイルと、前記複数のレグと、前記コンデンサと、前記キャリア信号生成器と、前記ゲート信号発生器とを一体化して保持するケースを備えることを特徴とする多相交流モータシステム。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれか一項に記載された多相交流モータシステムにおいて、
前記各相コイルは集中巻コイルであり、
前記複数のレグは集中巻コイルの各々にレグを備える
ことを特徴とする多相交流モータシステム。
【請求項１３】
直流電流を多相交流電流に変換する電力変換方法であって、
複数のレグ毎にそれぞれ独立して設けられた複数のキャリア信号生成器のそれぞれが互いに異なる周波数のキャリア信号を生成して送信し、
前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれと各々結合する複数のゲート信号発生器が、前記キャリア信号を受信し、前記多相交流電流の各相指令値と対応する前記キャリア信号を比較してオン・オフ信号を生成し、
前記複数のゲート信号発生器のそれぞれに接続された複数のレグが、前記各ゲート信号発生器により送信された前記オン・オフ信号に基づいて動作することで、前記直流電流を多相交流の各相電流に変換し、一つの多相交流モータに出力する電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置及び方法並びに多相交流モータシステムに関し、特に、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＷＭ）によりスイッチのオン・オフ信号を作成する電力変換装置及び方法、並びにこの電力変換装置を用いた多相交流モータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種交流電動機の駆動に用いられる電圧型の電力変換装置（インバータ）が知られている。このインバータにおいては、電気的スイッチが２個直列に接続された単相ハーフブリッジ回路を３個並列に接続してなり、パルス幅変調（ＰＷＭ）によりスイッチのオン・オフ信号が作成されている。このときスイッチのオン・オフに伴い、ＰＷＭの変調信号（キャリア）の周波数とモータインダクタンスに応じてリプル電流が生じるため、平滑コンデンサを回路内に挿入してリプル電流を平滑化している。
このリプル電流を低減し、平滑コンデンサ容量を低減するため、例えば、「インバータ装置及びその制御方法」（特許文献１参照）では、二つのインバータの平滑コンデンサを共通とし、更に、それぞれのインバータのキャリアを同期させ、変調用の三角波の山と谷を入れ替えて、一方のオンと他方のオフを同期させる等の対応を行い、これにより、リプル電流が互い違いにコンデンサに流入しキャンセルするようにしている。
【０００３】
また、例えば、「インバータ装置」（特許文献２参照）においては、交流電源と直流バスとの間のコンバータ、直流バスと交流負荷との間のインバータ、この二つの変調信号を同期させて、直流バスにつながっている平滑コンデンサへの流入電流を低減している。これは、共通コンデンサにつながっている二つのインバータの同期制御ということができる。
【特許文献１】特開２０００−７８８５０号公報
【特許文献２】特開平０５−５６６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の「インバータ装置及びその制御方法」や「インバータ装置」における、異なるインバータの変調信号同士を同期させたり、共通の変調信号から変調信号を得る方法では、共通の平滑コンデンサに接続されるインバータやスイッチアームの数が多くなってくると、適用が困難になってくる。
【０００５】
インバータの変調信号同士を同期させるには、同期信号を各インバータ間でやり取りしなければならず、スイッチング素子の動作速度で決まる高いキャリア周波数同士を同期させるための通信速度は、高速でなければならず、これがシステムコストを増大させる。加えて、スイッチングノイズに敏感であるため、通信品質に留意せねばならず、これもコストを増大させる。更に、変調信号を同期させなければならないインバータ或いはレグの数が多くなればなる程、同期させるためのコストは幾何級数的に増大する。
この発明の目的は、インバータやスイッチアームの数が多くなっても、システムコストを増大させることのない電力変換装置及び方法、並びにこの電力変換装置を用いた多相交流モータシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明に係る電力変換装置は、直流電流を多相交流電流に変換する電力変換装置であって、各々独立してキャリア信号を生成し送信する複数のキャリア信号生成器と、前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれと各々結合して前記キャリア信号を受信し、前記多相交流電流の各相指令値と対応する前記キャリア信号を比較してオン・オフ信号を生成する複数のゲート信号発生器と、前記複数のゲート信号発生器のそれぞれに接続され、前記各ゲート信号発生器により送信された前記オン・オフ信号に基づいて動作することで、前記直流電流を多相交流の各相電流に変換する複数のレグとを有する。また、この発明に係る多相交流モータシステムは、直流電流に接続する入力端子と、多相交流電流に対応する各相コイルと、前記入力端子と前記各相コイルの間に配置される複数のレグと、前記入力端子と前記複数のレグの間に配置されるコンデンサと、各々独立して複数のキャリア信号を生成し送信する複数のキャリア信号生成器と、前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれに送信されたキャリア信号と前記多相交流電流の各相指令値を比較して、オン・オフ信号を生成し送信するゲート信号発生器とを有する。また、この発明に係る電力変換方法は、直流電流を多相交流電流に変換する電力変換方法であって、複数のキャリア信号生成器のそれぞれが各々独立してキャリア信号を生成して送信し、前記複数のキャリア信号生成器のそれぞれと各々結合する複数のゲート信号発生器が、前記キャリア信号を受信し、前記多相交流電流の各相指令値と対応する前記キャリア信号を比較してオン・オフ信号を生成し、前記複数のゲート信号発生器のそれぞれに接続された複数のレグが、前記各ゲート信号発生器により送信された前記オン・オフ信号に基づいて動作することで、前記直流電流を多相交流の各相電流に変換する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、入力側が平滑コンデンサを介して電源に、出力側が多相交流モータに、それぞれ接続されている電力変換装置は、平滑コンデンサを共有している同相のレグ或いは全レグで独立して、ゲート信号発生器にキャリア信号が入力される。このため、レグの数が多くなっても、システムコストを増大させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１実施の形態に係る電力変換装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、電力変換装置（インバータ）１０は、２つの双方向スイッチ（半導体スイッチ）１１ａ，１１ｂを直列接続して構成された直列スイッチング回路であるレグ１１を複数個設け、各レグ１１に接続されたゲート信号発生器（可変ゲート信号発生器）１２を有する多レグ電力変換装置であり、入力側が平滑コンデンサ１３を介して電源（図示しない）に、出力側が多相交流モータＭの各相巻線１４に、それぞれ接続されている。
各ゲート信号発生器１２は、各レグ１１毎に独立して設けられており、さらに各ゲート信号発生器１２にはそれぞれＰＷＭキャリア信号生成器１９を備える。
そして、インバータ制御部４０からの多相交流モータの各相の電流指令値に相当する発生電圧指令或いは電流指令ａ（以下、相電圧指令ａ）の入力と、ＰＷＭキャリア信号生成器１９からのＰＷＭキャリア信号を図示しないコンパレータ等で比較を行うことにより、可変ＰＷＭゲート信号ｂを発生する。
なお、後述する理由により、各キャリア信号生成器は各々基準周波数が異なるものを用いることが望ましい。
【０００９】
このインバータ１０における、各相巻線１４のレグの反対側の端部の接続は任意であり、図１において、例えば、左の１番目〜３番目の３個の巻線負荷（各相巻線１４）を接続すれば、Ｙ結線３相モータを駆動するコイル結線と同じになり、同様に、４番目〜６番目、７番目〜９番目をＹ結線３相モータを駆動するインバータとし、これら、９本の巻線をモータのスロットに挿入して、３相モータの３並列駆動とする。
一般的な３相モータを駆動するインバータでは、インバータのレグ数自体は３としてレグに接続される巻線を並列に接続している。つまり、巻線の並列数に応じて多スロットのモータに対応しているが、本実施の形態では巻線毎にレグを設けている。
【００１０】
このような巻線１４毎にレグを配置するインバータは、例えば、図２の電力変換装置を実装した機電一体型のモータに好適に用いられる。詳細は省略するが、巻線１４毎にレグ１１を配置することで巻線１４とレグ１１との距離を短くすることができるので、配線部の損失を低減することができる。また、レグ１１毎の通過電流は、巻線１４を１つのレグに並列に複数接続したときに比べて分散しているので、ジュール熱を分散することができ、レグ１１個々の熱対策を簡略化できる等のメリットがある。
【００１１】
図２の断面図に示すように、電力変換装置１０は、スイッチング素子３０と、スイッチング素子３０に供給される直流電力の平滑化を行なう平滑コンデンサ１３とを有しており、多相交流モータＭに実装されている。多相交流モータＭは、円筒状のモータケース３１と、モータケース３１の両開口を塞ぐ第１モータ蓋３２ａ及び第２モータ蓋３２ｂとにより、外装となるモータ筐体を形成している。
【００１２】
第１モータ蓋３２ａが取り付けられる、モータケース３１の一方の開口には、内向きフランジ３１ａが形成されており、内向きフランジ３１ａの外表面にスイッチング素子３０が設置されている。スイッチング素子３０は、内向きフランジ３１ａの外表面上に複数個に分散して円周に沿って配置されており、各々が、多相交流モータＭのコイル１４に接続されている。スイッチング素子３０のＯＮ／ＯＦＦ動作は、ケート信号発生器１２により制御される。
【００１３】
第１モータ蓋３２ａの内側面には、スイッチング素子３０に対向配置されてコンデンサ１３が固着されている。コンデンサ１３は、各スイッチング素子３０を覆うように円環ディスク状に構成されており、その一方の面（ディスク平面）から、スイッチング素子３０の電極、即ち、直流（ＤＣ）電源のＰ極とＮ極の位置に合わせた２個の電極端子（図示しない）がバネ性を有して突出している。
【００１４】
電力変換装置１０は、円周方向に沿って分散配置され、スイッチング素子３０の電極を露出させた複数のスイッチング素子３０と、円環状に形成され、各スイッチング素子３０に対応して配置され各スイッチング素子３０の電極に接続される複数の電極端子３３ａ，３３ｂを露出させたコンデンサ１３とを有しており、各スイッチング素子３０は、コンデンサ１３と中心点を同一とする円周に沿って分散配置されている。
【００１５】
このように、上記構成を有する多相交流モータＭは、部品点数が少ないので、容易に組み立てることができる。また、コンデンサ１３の端子が直接スイッチング素子３０に接続されるため、低インダクタンス化できると共に、分散配置された各々のスイッチング素子３０に等距離で接続することが可能になるため、電流バランスが良い。更に、コンデンサ１３は、第１モータ蓋３２ａに固定されるので放熱性にも優れる。加えて、スイッチング素子３０を分散配置し、コンデンサ１３を円環ディスク状に構成することで、多相交流モータＭの側方空間を有効に活用することができるため、電力変換装置１０の小型化、更には多相交流モータＭ全体の小型化を図ることができる。
【００１６】
図３は、図１のインバータ１０の制御部を示すブロック図である。図３に示すように、インバータ１０の制御部４０は、トルク制御器（Ｔｏｒｑｕｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４１、減算器４２ａ，４２ｂ、ＰＩ（比例・積分）制御器（ＰＩ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４３、ｄｑ→３相変換器４４、３相→ｄｑ変換器４５、及び速度検出器４６を有している。
３相交流モータ（Ｍ）１６には、回転角度センサ（ＰＳ）４７が取り付けられており、回転角度センサ４７により検出された情報は、ｄｑ→３相変換器４４、３相→ｄｑ変換器４５、及び速度検出器４６に入力する。３相インバータ１５の、Ｕ相出力にはＵ相電流センサ４８ａが、Ｗ相出力にはＷ相電流センサ４８ｂが、それぞれ設置されており、検出相電流値（ｉｕ，ｉｗ）を検出して、検出値を３相→ｄｑ変換器４５に出力する。
【００１７】
トルク指令値（Ｔｅ*）と、速度検出器４６からの回転速度（ω）が入力したトルク制御器４１は、トルク制御情報を減算器４２ａ，４２ｂに出力する。減算器４２ａ，４２ｂは、それぞれ３相→ｄｑ変換器４５からの出力を減算処理して、演算結果をＰＩ制御器４３に出力し、ＰＩ制御器４３は、ＰＩ制御情報をｄｑ→３相変換器４４に出力する。ｄｑ→３相変換器４４は、３相変換情報を相電圧指令ａとしてインバータ１０の各ゲート信号発生器１２に出力する。
そして、各ゲート信号発生器１２は、前述の通り、相電圧指令ａとＰＷＭキャリア信号生成器１９からのＰＷＭキャリアを比較して各レグ１２にスイッチング素子３０のＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。
【００１８】
上述したように、この発明に係る電流多重インバータの、多数のレグ１１からなるレグは、ゲート信号発生器１２により制御され、平滑コンデンサを共有しているレグ１１においては、そのレグはそれぞれに、独立のＰＷＭキャリア信号に基づいて動作する。つまり、平滑コンデンサを共有している、多相交流モータの各相のレグ１１毎に独立して、ゲート信号発生器１２を有し、ゲート信号発生器１２は、各々独立してＰＷＭキャリア信号生成器１９を備える。
これにより、共通のキャリア信号から生成した広帯域のキャリア信号を、レグのそれぞれに繋ぐことなく、各レグを制御することができる。また、各々のＰＷＭキャリア信号生成器１９は独立しておりＰＷＭキャリア信号生成器１９同士の同期を行っていないので、同期を行うための広帯域に対応したシステムを構成する必要が無くコストの上昇を抑えることができる。よって、ＯＮ／ＯＦＦ信号にノイズが混入し難くなってインバータレグが短絡し難くなる。
【００１９】
特に、各々の巻線を各々のレグで駆動するインバータにあっては、同じ相電圧指令ａに基づいて動作するレグが存在するため、共通のキャリア信号で比較してＯＮ／ＯＦＦ信号を生成すると、各レグで発生するリプル電流も同期し易く、リプル電流が重畳されて大きくなりコンデンサに出入りする電流も大きくなってしまう。
しかし、本発明の実施の形態では、ＰＷＭキャリア信号を出力するＰＷＭキャリア信号生成器１９をゲート信号発生器１２に各々備え、且つ、同期を行っていないため、Ｕ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士のＰＷＭキャリア信号に相関関係がないので同じ相電圧指令値が入力されてもスイッチの動作タイミングが同期する虞が少なく、リプル電流の重畳を回避することができる。
【００２０】
さらに、本実施の形態において、このＰＷＭキャリア信号生成器１９で、ＰＷＭキャリア信号生成器１９のそれぞれで、同じにならない（互いに異なる）周波数に設定することが可能である。これにより、各インバータレグから発生するリプル電流の基本周波数がより顕著に無相関になるため、リプル電流の重畳を回避してリプル電流の相殺が発生し、共通の平滑コンデンサの容量を低減することができる。
【００２１】
また、ＰＷＭキャリア信号生成器１９のＰＷＭキャリア信号の周波数の内で一番低い周波数を、可聴帯域より高く設定する。これにより、リプル電流の相殺の発生により共通の平滑コンデンサの容量を低減することができると同時に、インバータ・モータからの騒音の最低周波数及び高調波が可聴域外となるので、騒音が増大しない。
【００２２】
図４は、本発明の第２実施の形態を示す３相インバータの並列接続例を示す構成説明図である。第２実施の形態では、図１のゲート信号発生器１２の３つを一つのゲート信号発生器１２ａに係合した例を示している。なお、本実施の形態では、第１実施の形態に更に３スロット増やして１２スロットの３相交流モータ（Ｍ）１６に対して各々の巻線を各々のレグで駆動する例を示している。
【００２３】
図４に示すように、並列接続された４台の３相インバータ１５は、それぞれ、入力側が平滑コンデンサ１３を介して直流電源（図示しない）に、出力側が３相交流モータ（Ｍ）１６に接続されている。また、各インバータ１５には、それぞれスナバコンデンサ１７及び補助平滑コンデンサ１８が設けられている。なお、３相インバータ１５の接続台数は、４台に限らず２台以上の何台でも良く、スナバコンデンサ１７や、各インバータ１５毎に設けられた補助平滑コンデンサ１８は無くても良い。
【００２４】
第２実施の形態では、３つのレグ毎に同じゲート信号発生器１２ａを共用している。そして、ゲート信号発生器１２ａは各々共通のキャリア信号生成器１９ａを用いて３相の相電圧指令ａの入力から３相分のＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する。
つまり、ゲート信号発生器１２ａを共有するレグは、各々Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルに接続されるレグを選択したものである。第２実施の形態では、一つのＵＶＷ相の組を第１レググループとすると、第１〜第４レググループが形成されることになる。
【００２５】
第１レググループ内のＵＶＷ３相の間では、Ｕ相の相電圧指令ａはＶ相の相電圧指令ａとは異なるので、ＵＶＷの３相の間でキャリア信号生成器１９ａを共用してもＵＶＷ３相間ではスイッチタイミングが同期することは無い。
一方で、第１レググループと第２レググループのＵ相同士を比較した場合、異なるゲート信号発生器１２ａに接続されているので、キャリア信号も異なる。つまり、第１レググループのＵ相と第２レググループのＵ相のスイッチタイミングは同期することはない。なお、第１〜第４のレググループで同様の関係が成立する。
【００２６】
第２実施の形態では、各々の巻線を各々のレグで駆動するインバータにあっては、Ｕ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士のレグが同じ相電圧指令ａに基づいて動作するが、ゲート信号発生器１２ａを各々備えるため、Ｕ相同士、Ｖ相同士、Ｗ相同士のＰＷＭキャリア信号は独立しているので同じ相電圧指令値が入力されてもスイッチの動作タイミングが同期することはなく、リプル電流の重畳を回避することができる。
【００２７】
図５は、第３実施の形態のキャリア信号生成器１９ｂの構成例を示すブロック図である。第３実施の形態のキャリア信号生成器１９ｂは、第１、第２実施の形態のキャリア信号生成器１９，１９ａに代わって用いられるものであり、第１、第２実施の形態と共通する部分の説明は省略する。
【００２８】
図５に示すように、ゲート信号生成器１９は、乱数表２０、キャリア周波数許容振れ幅設定部２１、基準キャリア周波数出力部２２、加算器２３、ラッチ部２４、及び切換信号発生部２５を有している。
【００２９】
乱数表２０から出力された、−０．５〜＋０．５の範囲のランダム信号ｃは、キャリア周波数許容振れ幅設定部２１に入力し、キャリア周波数許容振れ幅設定部２１は、このランダム信号ｃに基づいてキャリア周波数許容振れ幅を設定する。設定されたキャリア周波数許容振れ幅は、加算部２４で、基準キャリア周波数出力部２２から出力された基準キャリア周波数ｄに加算される。基準キャリア周波数ｄに許容振れ幅が加算された、加算器２３からの出力信号は、ラッチ部２４において、切換信号発生部２５から出力された一定周期で発生する切り換え信号ｅにラッチされ、ラッチ部２４から、瞬時キャリア周波数信号ｆとして出力される。
【００３０】
つまり、上記構成を有するゲート信号生成器１９をそれぞれ独立に備えた、レグ用の可変ＰＷＭゲート信号発生ブロックは、それぞれ独立して、各相のレグ毎或いは全相のレグ毎のそれぞれのＰＷＭキャリア信号の周波数を、一定期間毎に、且つ、任意に、変更することができる。
【００３１】
このため、インバータ毎或いはレグ毎のキャリア周波数がお互いに無相関となるので、それによって発生するリプル電流の周波数も無相関になってリプル電流の相殺が生じ、共通の平滑コンデンサ容量を低減することができる。それと共に、ＰＷＭキャリア周波数をインバータレグ毎に重ならないように設定した場合には発生する可能性がある、キャリア相互のビート（最小公倍数での共振や周波数の差によるうなり）のコンデンサリプル電流が、短期間で解消するため、コンデンサの過熱等を生じさせない。加えて、キャリア周波数が一定時間は変更されないので、電圧出力の制御周期に依存する電流制御性等を再設定する必要が無い。
【００３２】
図６、図７は、第４実施の形態におけるＰＷＭキャリア三角波の山の位置を変更する例を示す図である。第１、第２実施の形態のキャリア信号生成器１９，１９ａに用いられるものであり、第１、第２実施の形態と共通する部分の説明は省略する。
【００３３】
第４実施の形態では、キャリア信号生成器１９をそれぞれ独立に備えた、レグ用の可変ＰＷＭゲート信号発生ブロックは、ＰＷＭキャリア信号の三角波の頂上（山）又は谷の位置を、レグ毎に独立して変更することができる。
このため、キャリア周波数を変更することなく、各レグの位相を無相関にすることができるので、電圧出力の制御周期に依存する電流制御性等を再設定する必要が無い、また、各レグにおいて各瞬間に制御性能が変化することが無い等の利点を有する。これらは、デジタル的なプログラムでの実施が容易である。
【００３４】
図６は、ＰＷＭキャリア三角波の山の位置を任意に変更する例（その１）を示す波形図である。図６に示すように、例えば、ＰＷＭキャリア三角波（ＰＷＭ信号作成のための比較用三角波）Ｐの谷Ｐｂの位置を固定して、山Ｐｔの位置を、前の谷と次の谷の間の任意の位置（位相）に変更する（白抜き矢印参照）。図中、ｇは当該相電圧基準信号であり、ｈはインバータハイサイド側ゲート信号である。
つまり、上記構成を有するゲート信号生成器１９をそれぞれ独立に備えた、レグ用の可変ＰＷＭゲート信号発生ブロックは、ＰＷＭキャリア信号の三角波の頂上（山）又は谷の位置（時間）を、独立して周期Ｔ内で任意に変更することができる。このため、レグ毎に異なる山又は谷の位置を前もって設定する必要がなく、レグの追加増設等も簡単に行うことができる。
【００３５】
図７は、ＰＷＭキャリア三角波の山の位置を任意に変更する例（その２）を示す波形図である。図７に示すように、例えば、ＰＷＭキャリア三角波Ｐの谷Ｐｂの位置を固定して、山Ｐｔの位置（位相）の変更速度ｖ１，ｖ２，ｖ３，……［ｄｅｇ］を、レグ毎に変更する（但し、ｖｎは、ｎ番目のレグの変更速度）。即ち、初期位相をｘ［０］とすると、ｉ周期目の山の位置（位相）は、ｘ［０］＋（ｉ−１）ｖとなる。位相ｘが３６０度を超えた場合は、また、ｘ−３６０度から始める。
【００３６】
つまり、上記構成を有するゲート信号生成器１９をそれぞれ独立に備えた、レグ用の可変ＰＷＭゲート信号発生ブロックは、ＰＷＭキャリア信号の三角波の頂上又は谷の位置を周期毎に異ならせる速度を、独立して任意に変更するが、その変更速度、即ち、一周期毎の移動速度を、レグ毎に変更し、周期毎に同一位置にならないようにする。このため、より簡易な方法で、ＰＷＭキャリア信号の三角波の頂上又は谷の位置を周期毎に異ならせる速度を任意に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る電力変換装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の電力変換装置を実装したモータの断面説明図である。
【図３】図１のインバータの制御部を示すブロック図である。
【図４】図１のインバータを適用した３相インバータの並列接続例を示す構成説明図である。
【図５】キャリア信号生成器の他の構成例を示すブロック図である。
【図６】ＰＷＭキャリア三角波の山の位置を任意に変更する例（その１）を示す波形図である。
【図７】ＰＷＭキャリア三角波の山の位置を任意に変更する例（その２）を示す波形図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  インバータ
１１  レグ
１１ａ，１１ｂ  双方向スイッチ
１２  ゲート信号発生器
１３，１８  平滑コンデンサ
１４  各相巻線
１５  ３相インバータ
１６  ３相交流モータ
１７  スナバコンデンサ
１９  ＰＷＭキャリア信号生成器
２０  乱数表
２１  キャリア周波数許容振れ幅設定部
２２  基準キャリア周波数出力部
２３  加算器
２４  ラッチ部
２５  切換信号発生部
３０  スイッチング素子
３１  モータケース
３１ａ  内向きフランジ
３２ａ  第１モータ蓋
３２ｂ  第２モータ蓋
３３ａ，３３ｂ  電極端子
３４  ＤＣコネクタ
３５  ステータ
３６  ロータ
４０  制御部
４１  トルク制御器
４２ａ，４２ｂ  減算器
４３  ＰＩ制御器
４４  ｄｑ→３相変換器
４５  ３相→ｄｑ変換器
４６  速度検出器
４７  回転角度センサ
４８ａ  Ｕ相電流センサ
４８ｂ  Ｗ相電流センサ
Ｍ  多相交流モータ
【図１】
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【図２】
0005391541.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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