(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の信号をパルス幅変調するパルス幅変調方法において、
前記複数の信号に対応するパルス幅変調後のパルス信号は、該パルス信号から選択した任意の２つのパルス信号の差の信号幅が、常にあらかじめ定められた所定値以上に制御されることを特徴とするパルス幅変調方法。
【請求項２】
複数の信号をパルス幅変調するパルス幅変調方法において、
前記複数の信号のうち２つの信号の大きさの差に積算誤差を加えて信号差を求めると共に、
前記信号差があらかじめ定められた所定値より小さいときは、前記２つの信号の差が０もしくは前記信号差より小さくなるように該２つの信号のうち少なくとも１つを補正すると共に、積算誤差を前記信号差と補正した２つの信号の差から求め、
前記信号差が前記所定値以上のときは、前記信号差となるように前記２つの信号のうち少なくとも１つを補正すると共に、積算誤差を０にすることを特徴とするパルス幅変調方法。
【請求項３】
複数の信号を、搬送波を用いてパルス幅変調するパルス幅変調方法において、
前記複数の信号のうち各２つの信号の振幅の差である信号差を求め、
前記信号差の少なくとも一つが０あるいはあらかじめ定めた所定値より小さいとき、前記搬送波の周波数を低くすることを特徴とするパルス幅変調方法。
【請求項４】
複数の信号をパルス幅変調するパルス幅変調装置において、
前記複数の信号のうち２つの信号の大きさの差である信号差を求める手段と、
前記信号差があらかじめ定められた所定値より小さいとき、常に前記２つの信号の差を前記所定値以上に補正する手段とを備えた補正部を有することを特徴とするパルス幅変調装置。
【請求項５】
複数の信号をパルス幅変調するパルス幅変調装置において、
前記複数の信号のうち２つの信号の大きさの差に積算誤差を加算して信号差を求める手段と、
前記信号差があらかじめ定められた所定値より小さいときは、前記２つの信号の差が０もしくは前記信号差より小さくなるように補正すると共に、該補正された信号差および前記補正前の信号差から前記積算誤差を求め、前記信号差が前記所定値以上のときは、前記２つの信号の差が前記信号差となるように補正すると共に、前記積算誤差を０に補正する補正手段を設けることを特徴とするパルス幅変調装置。
【請求項６】
３つの信号をパルス幅変調するパルス幅変調装置において、
前記３つの信号のうち大きさが真ん中である第１の信号を選択する手段と、
前記第１の信号とそれ以外の他の信号との差である信号差を求める手段と、
前記信号差があらかじめ定められた所定値より小さいとき、前記他の信号と前記第１の信号の差が前記所定値以上となるように、前記第１の信号または前記他の信号を補正して、補正後第１の信号と補正後他の信号を求める補正手段を設けたことを特徴とするパルス幅変調装置。
【請求項７】
３つの信号をパルス幅変調するパルス幅変調装置において、
前記３つの信号のうち大きさが真ん中である第１の信号を選択する手段と、
前記第１の信号とそれ以外の他の信号の差に積算誤差を加算して信号差を求める手段と、
前記信号差があらかじめ定められた所定値より小さいとき、前記第１の信号と前記他の信号の差が０になるように、前記第１の信号または前記他の信号を補正し、前記信号差があらかじめ定められた所定値以上の場合は、前記第１の信号と前記他の信号との差が前記信号差になるように、前記第１の信号または前記他の信号を補正して、補正後第１信号または補正後他の信号を求める手段と、
前記補正後第１信号と前記補正後他の信号の差及び前記信号差から前記積算誤差を求める手段を設けることを特徴とするパルス幅変調装置。
【請求項８】
電圧指令に基づいてパルス電圧を出力する電力変換器において、
請求項４乃至７の何れかに記載のパルス幅変調装置を、複数または３つの前記信号を電圧指令として、前記信号差を線間電圧として、適用したことを特徴とする電力変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルス幅変調方式に関し、特に電力変換器を制御するためのパルス幅変調方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１８に従来のパルス幅変調方式を用いた電力変換器の一例を示す。図において、１は交流電源、２は整流回路、３は平滑コンデンサ、４はモータ、５は電流検出器、６はＰＷＭ制御部、７は電流検出部、８はモータ制御部、Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、およびＱzはスイッチング素子、１０は電力変換器である。交流電源１から供給される電圧を整流回路２で整流し、さらに平滑コンデンサ３で平滑し、直流電圧に変換する。変換された直流電圧をスイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、およびＱzをスイッチングさせることにより、モータ４に接続されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の電圧を制御する。
【０００３】
また、電流検出器５は、スイッチング素子Ｑx、Ｑy、およびＱzから平滑コンデンサ３に流れる直流電流Ｉdcを検出し、電流検出部７では検出した直流電流ＩdcとＰＷＭ制御部６が出力するゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇw、Ｇx、Ｇy、およびＧzから、モータ４に流れるＵ相モータ電流Ｉu、Ｖ相モータ電流Ｉv、およびＷ相モータ電流Ｉwを検出する。
【０００４】
検出したモータ電流Ｉu、Ｉv、およびＩwと外部から与えられる速度指令Ｆr*に基づき、モータ制御部８はＵ相交流電圧指令Ｅu、Ｖ相交流電圧指令Ｅv、およびＷ相交流電圧指令Ｅwを出力し、ＰＷＭ制御部６は交流電圧指令Ｅu、Ｅv、およびＥwに基づき、スイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、およびＱzのスイッチングをそれぞれ指令するゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇw、Ｇx、Ｇy、およびＧzを出力する。なお、電力変換器１０は、整流回路２、平滑コンデンサ３、電流検出器５、ＰＷＭ制御部６、電流検出部７、モータ制御部８、スイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、およびＱzを含む。
【０００５】
図１９にＰＷＭ制御部６の構成を示す。搬送波発生部６０１、Ｕ相比較部６０２、Ｖ相比較部６０３、Ｗ相比較部６０４および反転部６０５，６０６，６０７である。搬送波発生部６０１は、搬送波周波数指令Ｆcに基づいて、周波数Ｆcの三角波である搬送波Ｃを出力する。ゲート信号Ｇuを出力するＵ相比較部６０２は、Ｕ相交流電圧指令Ｅuと搬送波Ｃを比較して、Ｕ相交流電圧指令Ｅuが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲート信号Ｇxを出力する反転部６０５は、ゲート信号ＧuがＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号ＧuがＨレベルのときＬレベルを出力する。
【０００６】
同様に、ゲート信号Ｇvを出力するＶ相比較部６０３は、Ｖ相交流電圧指令Ｅvと搬送波Ｃを比較して、Ｖ相交流電圧指令Ｅvが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲート信号Ｇｙを出力する反転部６０６は、ゲート信号ＧvがＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号ＧvがＨレベルのときＬレベルを出力する。さらに、ゲート信号Ｇwを出力するＷ相比較部６０４は、Ｗ相交流電圧指令Ｅwと搬送波Ｃを比較して、Ｗ相交流電圧指令Ｅwが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲート信号Ｇzを出力する反転部６０７は、ゲート信号ＧwがＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号ＧwがＨレベルのときＬレベルを出力する。
【０００７】
次にＰＷＭ制御部６の動作を説明する。図２０はＰＷＭ制御部など各部の波形を横軸を時間として示している。各波形を、図の上から順に説明する。１番目の波形は交流電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwおよび交流電圧指令をパルス幅変調するための搬送波Ｃである。
【０００８】
２番目の波形は、Ｕ相交流電圧指令Ｅuと搬送波Ｃを比較してＵ相交流電圧指令Ｅuが大きいときはＨレベル、小さいときはＬレベルにすることにより得られるゲート信号Ｇuである。ゲート信号ＧuがＨレベルの時、ゲート信号ＧxはＬレベルとし、このとき、スイッチング素子Ｑuがオン、スイッチング素子Ｑxがオフとなる。一方、ゲート信号ＧuがＬレベルの時、ゲート信号ＧxはＨレベルとし、このとき、スイッチング素子Ｑuがオフ、スイッチング素子Ｑxがオンとなる。
【０００９】
３番目の波形は、Ｖ相交流電圧指令Ｅvと搬送波Ｃの比較からゲート信号Ｇuと同様にして得られるゲート信号Ｇvである。ゲート信号Ｇvに対するゲート信号Ｇy、スイッチング素子Ｑv、Ｑyの動作は、ゲート信号Ｇuに対するゲート信号Ｇx、スイッチング素子Ｑu、Ｑxの動作とそれぞれ同様である。
【００１０】
４番目の波形は、Ｗ相交流電圧指令Ｅwと搬送波Ｃの比較からゲート信号Ｇuと同様にして得られるゲート信号Ｇwである。ゲート信号Ｇwに対するゲート信号Ｇｚ、スイッチング素子Ｑｗ、Ｑｚはゲート信号Ｇuに対するゲート信号Ｇｘ、スイッチング素子Ｑｕ、Ｑｘの動作と同様である。
【００１１】
５番目の波形は電力変換器の出力の線間電圧のうち、スイッチング素子Ｑuの接続されるＵ相出力と、スイッチング素子Ｑvの接続されるＶ相出力の間の線間電圧Ｖuvである。
【００１２】
６番目の波形は電力変換器１０からモータ４に流れる電流であり、Ｕ相モータ電流Ｉu、Ｖ相モータ電流Ｉv、およびＷ相モータ電流Ｉwはスイッチング素子Ｑｕが接続されるＵ相出力、スイッチング素子Ｑｖが接続されるＶ相出力、およびスイッチング素子Ｑwが接続されるＷ相出力にそれぞれ対応する。
【００１３】
７番目（一番下）の波形は直流電流Ｉdcである。ゲート信号に基づきスイッチング素子をオン・オフすることにより、電力変換器の出力であるＵ相電圧、Ｖ相電圧およびＷ相電圧と平滑コンデンサ３の下の端子である負極の間の電圧は、それぞれゲート信号Ｇu、Ｇv、およびＧwに相似な波形となり、この結果、モータの線間電圧Ｖuvは図示のものとなる。なお、ＰＷＭ制御部６では前述した様に、搬送波Ｃと交流電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwを比較することにより、ゲート信号Ｇu、Ｇv、およびＧwを出力する。
【００１４】
次に電流検出部７においてモータ電流Ｉu、Ｉv、およびＩwを検出する方法について説明する。図２１は、図２０における期間Ｔ１の詳細を示している。波形の横軸は時間であり、縦軸は、上から順にゲート信号Ｇu、ゲート信号Ｇv、ゲート信号Ｇw、線間電圧Ｖuv、Ｖ相出力とＷ相出力の間の線間電圧Ｖvw、Ｗ相出力とＶ相出力の間の線間電圧Ｖwu、および直流電流Ｉdcである。なお、図２０に示されるように、Ｖ相モータ電流Ｉvの符号は正、Ｕ相モータ電流ＩuとＷ相モータ電流Ｉwの符号は負である。
【００１５】
期間Ｔaではゲート信号Ｇu、Ｇv、ＧwがすべてＬレベルであるため、スイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑwがオフ、スイッチング素子Ｑx、Ｑy、Ｑzがオンである。このためモータに流れる電流は、スイッチング素子ＱyからＶ相出力を経てモータ４に流れ、モータ４からＵ相出力およびＷ相出力を経てスイッチング素子Ｑx、Ｑzに流れ、Ｑyに戻る。よって、電流検出器５には電流が流れないため、Ｉdcはゼロである。
【００１６】
期間Ｔbではゲート信号ＧvがＨレベル、ゲート信号Ｇu、ＧwがＬレベルであるため、スイッチング素子Ｑx、Ｑv、Ｑzがオン、スイッチング素子Ｑu、Ｑy、Ｑwがオフである。このためモータに流れる電流は、平滑コンデンサ３の上の端子である正極からスイッチング素子Ｑv、Ｖ相出力を経て、モータ４に流れ、モータ４からＵ相出力およびＷ相出力を経てスイッチング素子Ｑx、Ｑzに流れ、平滑コンデンサ３の負極に流れる。このため、電流検出器５には電流Ｉvと同じ大きさで同符号の電流が流れる。
【００１７】
期間Ｔcではゲート信号Ｇv、ＧwがＨレベル、ゲート信号ＧuがＬレベルであるため、スイッチング素子Ｑx、Ｑv、Ｑwがオン、スイッチング素子Ｑu、Ｑy、Ｑzがオフである。モータに流れる電流は、平滑コンデンサ３の正極からスイッチング素子Ｑv、Ｖ相出力を経て、モータ４に流れると共に、スイッチング素子Ｑw、Ｗ相出力を経て、モータ４に流れる。また、モータ４からＵ相出力を経てスイッチング素子Ｑxに流れ、平滑コンデンサ３の負極に流れる。このため、電流検出器５には電流Ｉuと同じ大きさで符号が反転した電流が流れる。
【００１８】
期間Ｔdではゲート信号Ｇu、Ｇv、ＧwがすべてＨレベルであるため、スイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑwがオン、スイッチング素子Ｑx、Ｑy、Ｑzがオフである。モータに流れる電流は、スイッチング素子ＱvからＶ相出力を経て、モータ４に流れ、モータ４からＵ相出力およびＷ相出力を経てスイッチング素子Ｑu、Ｑwに流れ、Ｑvに戻る。このため、電流検出器５には電流が流れないため、Ｉdcはゼロである。
【００１９】
期間Ｔeは、期間Ｔcとゲート信号の状態が同一であるため、電流検出器５には電流Ｉuと同じ大きさで符号が異なる電流が流れる。期間Ｔfは、期間Ｔbとゲート信号の状態が同一であるため、電流検出器５には電流Ｉvと同じ大きさで同符号の電流が流れる。期間Ｔgは、期間Ｔaとゲート信号の状態が同一であるため、電流検出器５には電流が流れない。
【００２０】
電流検出部７では、ゲート信号に同期して電流を検出する。例えば、期間Ｔ１における電流検出部７の動作は以下の通りである。期間Ｔbまたは期間Ｔfにおいて、電流検出器５の出力である直流電流Ｉdcをサンプリングする事によりＶ相モータ電流Ｉvを検出する。期間Ｔcまたは期間Ｔeにおいて、電流検出器５の出力である直流電流Ｉdcをサンプリングし、符号を反転する事によりＵ相モータ電流Ｉuを検出する。また、電力変換器からモータに流れる電流の総和が零であることから、Ｗ相モータ電流Ｉwは（１）式により求める。
Ｉw＝−（Ｉu＋Ｉv）              （１）
ゲート信号の組み合わせによって、検出できる電流の種類は異なるが、３つのモータ電流のうち２つのモータ電流を検出することができ、残りの電流も電流の総和が零であることを用いて容易に求めることができる。
【００２１】
この種の装置として関連するものには、例えば特開平6−153526号、特開平4−236171号などが挙げられる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
図２０に示した従来技術の波形のうち、期間Ｔ２を拡大した波形を図２２に示す。なお、波形の横軸および縦軸は図２１と同一で、注目するべきは期間ＴjおよびＴlである。期間Ｔjおよび期間Ｔlでは、ゲート信号Ｇv、ＧwがＨレベル、ゲート信号ＧuがＬレベルであるため、スイッチング素子Ｑx、Ｑv、Ｑwがオン、スイッチング素子Ｑu、Ｑy、Ｑzがオフである。
【００２３】
モータに流れる電流は、平滑コンデンサ３の正極からスイッチング素子Ｑv、Ｖ相出力を経て、モータ４に流れると共に、スイッチング素子Ｑw、Ｗ相出力を経て、モータ４に流れる。モータ４からＵ相出力を経てスイッチング素子Ｑxに流れ、平滑コンデンサ３の負極に流れる。このため、電流検出器５には電流Ｉuと同じ大きさで符号が反転した電流が流れる。よって、電流検出部７で、期間ＴjまたはＴlにおいて直流電流Ｉdcを検出すれば、電流Ｉuを検出することができる。
【００２４】
図２２では理想的な波形を示しているため、Ｉdcは瞬時に立ち上がっているが、実際には電流の立ち上がり遅れ時間が存在し、また、場合によっては直流電流Ｉdcにオーバーシュートが発生する場合がある。このため、期間ＴjやＴlのように、期間が短い場合には、正確な電流値をサンプリングすることは困難である。
【００２５】
このようにサンプリングできる期間が短くなるのは、図２２からわかるように、線間電圧のパルス幅が狭くなる場合である。すなわち、線間電圧が小さい場合や搬送波の周波数が高い場合にサンプリングが困難となる。このため、十分なサンプリング期間を確保するためには、搬送波の周波数を下げる必要があるが、搬送波の周波数を下げると、モータ制御性能の低下やモータからの磁気音が増加する問題がある。
【００２６】
以上の例は、最も一般的に用いられている３相の場合について述べたが、単相あるいは３相よりも相数の多い多相についても、同様のことが言える。単相の場合には、ＰＷＭ制御部の出力であるゲート信号は４個であり、そのうち２個は他の２個を反転したものである。
【００２７】
図２３に２個のゲート信号と直流電流の波形を示す。反転して得られる２個のゲート信号は除いている。３相の場合と同様に、ゲート信号の差の幅が狭いときは直流電流のパルス幅も狭くなり、検出が困難となる。
【００２８】
また、３相より多相の場合、例えば５相の場合は、ゲート信号は１０個であり、内５個は他の５個を反転したものである。図２４に、反転して得られる５個のゲート信号を除いた、５個のゲート信号と直流電流の波形を示す。３相と同様、ゲート信号の差の幅が狭いときに、直流電流のパルス幅も狭くなり、検出が困難となる。
【００２９】
以上のように、ゲート信号の差の幅が狭くなるのは、パルス幅変調の原理から、変調波である交流電圧指令の差が小さいとき、すなわち線間電圧が小さいときである。
【００３０】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を克服し、変調結果であるパルスの差のパルス幅があらかじめ定められた値に相当するパルス幅以上に確保されるパルス幅変調方法、及び装置を提供することに有る。また、該パルス幅変調方法あるいは装置を適用することにより、線間電圧のパルス幅が安定に確保できる電力変換器を提供することに有る。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、複数の信号をパルス幅変調する方法において、前記複数の信号のうち各２つの信号の信号差に基づいて求められるパルスの幅が、あらかじめ定められた所定値以上となるように補正する。
【００３２】
前記信号差は前記２つの信号の差に積算誤差を加えて求めると共に、前記所定値に対し、前記信号差が小さいときは前記２つの信号の差が０もしくは前記信号差より小さくなるように該２つの信号の少なくとも１つを補正し、所定値以上のときは前記信号差となるように該２つの信号の少なくとも１つを補正する。
【００３３】
これによれば、前記所定値より信号差が小さい場合は、信号差が所定値以上に補正されるので、補正された信号を変調することにより、変調結果であるパルス幅は所定値以上に確保される。また、積算誤差を求める場合は、信号差が所定値より小さいとき、信号差が０となると同時に積算誤差が増加する。積算誤差とともに信号差も増加するため、信号差はやがて所定値以上となり、このとき、パルス幅変調が行なわれる。
【００３４】
また、本発明は、複数の信号を、搬送波を用いてパルス幅変調する方法において、前記複数の信号のうち２つの信号間の差である信号差を求め、前記信号差の少なくとも一つが０近傍であるとき、前記搬送波の周波数を低くすることを特徴とする。
【００３５】
これによれば、本来は変調結果であるパルスの差のパルス幅が小さくなる領域で、搬送波の周波数が低くなる。搬送波の周波数が低いとパルス幅は大きくなるため、必要なパルス幅が確保できる。
【００３６】
また、本発明の電力変換器は、前記した各発明に記載のパルス幅変調方式を、電圧指令を信号として入力し、出力パルスを出力電圧とするように、適用してなる電力変換器である。これによれば、出力電圧の差である線間電圧のパルス幅が必要な幅だけ確保できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施例について説明する。図１は第１の実施例による電力変換器の構成を示す。なお、すでに説明した図１８と同一の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図１において、電圧指令補正部９では、モータ制御部８の出力である電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwに基づき補正を行い、補正後電圧指令Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'を出力する。ＰＷＭ制御部６では、補正後電圧指令Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'に基づきゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇw、Ｇx、Ｇy、Ｇzを出力する。なお、電圧指令補正部９で行われる処理は、一定周期ごとに実行される処理である。
【００３９】
電圧指令補正部９で行う電圧補正は、入力の電圧指令相互の差である線間電圧があらかじめ定められた最小パルス幅に相当する電圧（以下では、最小パルス幅と呼ぶ）よりも小さい場合、線間電圧が０となるよう補正後線間電圧指令を出力する。また、補正によって生じた電圧指令補正部９の入出力での線間電圧の誤差を積算する。積算された線間電圧誤差は、次回の処理で電圧指令補正部９の入力である電圧指令の線間電圧に加算して扱うことにより、線間電圧の積算誤差値は最小パルス幅よりも大きくならない。
【００４０】
また、モータ４はインダクタンス成分を有しているため、線間電圧の高調波成分は除去される。このため、線間電圧の積算誤差が０近傍に保たれれば、モータ４を駆動する上で問題はない。
【００４１】
次に、本実施例の特徴部である電圧指令補正部９の動作を図２〜図５を用いて説明する。図２は電圧指令補正部９で行われる処理の全体を表している。はじめに処理801が実行される。処理801では、電圧指令ＥuとＥvを比較して、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅv以上であれば次に処理802を実行し、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅvより小さい場合、次に処理807を実行する。
【００４２】
処理802では、電圧指令ＥvとＥwを比較して、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理803を実行し、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅwより小さい場合、次に処理804を実行する。処理803では後で詳細を説明するＶ相基準の処理を実行する。
【００４３】
処理804では、電圧指令ＥuとＥwを比較して、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理805を実行し、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅwより小さい場合、次に処理806を実行する。処理805では後で詳細を説明するＷ相基準の処理を実行する。処理806では後で詳細を説明するＵ相基準の処理を実行する。
【００４４】
処理807では、電圧指令ＥuとＥwを比較して、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理808を実行し、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅwより小さい場合、次に処理809を実行する。処理808では後で詳細を説明するＵ相基準の処理を実行する。処理809では、電圧指令ＥvとＥwを比較して、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理810を実行し、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅwより小さい場合、次に処理811を実行する。処理810では後で詳細を説明するＷ相基準の処理を実行する。処理811では後で詳細を説明するＶ相基準の処理を実行する。以上の処理を行うことにより、電圧指令のうち、値が真ん中の相を基準とした処理が実行される。
【００４５】
次にＵ相基準の処理について説明する。図３はＵ相基準の処理を示したものである。はじめに処理901が実行される。処理901では、電圧指令Ｅvから電圧指令Ｅuおよび前回の処理で演算されたＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)を減算することにより、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'を演算し、次に処理902を実行する。ここでＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)を減算するのは、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'がＵ相を基準にした量であるのに対し、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)はＶ相を基準にした量であるためである。
【００４６】
処理902では、電圧指令Ｅwから電圧指令Ｅuを減算し、さらに前回の処理で演算されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)を加算することにより、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'を演算し、次に処理903を実行する。
【００４７】
処理903では、処理901で演算されたＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の絶対値とあらかじめ定めた最小パルス幅を比較して、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の絶対値が最小パルス幅以上である場合、次に処理904を実行し、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の絶対値が上記の最小パルス幅より小さい場合、次に処理906を実行する。
【００４８】
処理904では、次回の処理で用いるＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)に０を格納し、次に処理905を実行する。処理905では、処理901で演算されたＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'を補正後電圧指令Ｅv0として、次に処理908を実行する。
【００４９】
処理906では、次回の処理で用いるＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)に処理901で演算されたＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の符号を反転して格納し、次に処理907を実行する。ここでＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の符号を反転するのは、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'がＵ相を基準にした量であるのに対し、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)はＶ相を基準にした量であるためである。処理907では、値０を補正後電圧指令Ｅv0として、次に処理908を実行する。
【００５０】
処理908では、処理902で演算されたＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'とあらかじめ定めた最小パルス幅を比較して、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'の絶対値が最小パルス幅以上である場合、次に処理909を実行し、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'の絶対値が最小パルスより小さい場合、次に処理911を実行する。
【００５１】
処理909では、次回の処理で用いるＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に０を格納して、次に処理910を実行する。処理910では、処理902で演算されたＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'の絶対値を補正後電圧指令Ｅw0とし、次に処理913を実行する。処理911では、次回の処理で用いるＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に処理902で演算されたＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'を格納し、次に処理912を実行する。処理912では、０を補正後電圧指令Ｅw0として、次に処理913を実行する。
【００５２】
処理913では、０を補正後電圧指令Ｅu0として、次に処理914を実行する。処理914では、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)とＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)との和の符号を反転して、次回の処理で用いるＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)に格納する。
【００５３】
処理915では、以上の処理で求めた各相の補正後電圧指令Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0から線間変調を行うことにより、電圧指令補正部９の出力Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'を演算する。この線間変調の具体的な演算方法を（２）〜（４）式に示す。
Ｅu'＝Ｅu0−{Max(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)＋Min(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)}÷２  …（２）
Ｅv'＝Ｅv0−{Max(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)＋Min(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)}÷２  …（３）
Ｅw'＝Ｅw0−{Max(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)＋Min(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)}÷２  …（４）
ただし、（２）、（３）および（４）式で用いられている関数Maxは括弧内の値の内、最大値を返す関数であり、関数Minは括弧内の値の内、最小値を返す関数である。例えば、Max(2、5、−7)は5であり、Min(2、5、−7)は−７である。
【００５４】
これにより、線間電圧がまたは最小パルス幅以上で、平均すると各線間は補正前後で一致する。
【００５５】
次にＶ相基準の処理について説明する。図４はＶ相基準の処理を示したものである。Ｖ相基準の処理では、Ｕ相基準の処理でＵをＶに、ＶをＷに、ＷをＵにそれぞれ置き換えたものである。
【００５６】
具体的には、電圧指令Ｅuに替えて電圧指令Ｅv、電圧指令Ｅvに替えて電圧指令Ｅw、電圧指令Ｅwに替えて電圧指令Ｅu、前回の処理で演算されたＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)に替えて前回の処理で演算されたＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N−1)、前回の処理で演算されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)に替えて前回の処理で演算されたＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'に替えて線間電圧指令ＷＶ間線間電圧指令Ｅwv'、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'に替えて線間電圧指令ＵＶ間線間電圧指令Ｅuv'、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)に替えてＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に替えてＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)、ＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)に替えてＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)、補正後電圧指令Ｅv0に替えて補正後電圧指令Ｅw0、補正後電圧指令Ｅw0に替えて補正後電圧指令Ｅu0、補正後電圧指令Ｅu0に替えて補正後電圧指令Ｅv0を用いればよい。
【００５７】
次にＷ相基準の処理について説明する。図５はＷ相基準の処理を示したものである。Ｗ相基準の処理では、Ｕ相基準の処理でＵをＷに、ＶをＵに、ＷをＶにそれぞれ置き換えたものである。
【００５８】
具体的には、電圧指令Ｅuに替えて電圧指令Ｅw、電圧指令Ｅvに替えて電圧指令Ｅu、電圧指令Ｅwに替えて電圧指令Ｅv、前回の処理で演算されたＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)に替えて前回の処理で演算されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)、前回の処理で演算されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)に替えて前回の処理で演算されたＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N−1)、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'に替えて線間電圧指令ＵＷ間線間電圧指令Ｅuw'、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'に替えて線間電圧指令ＶＷ間線間電圧指令Ｅvw'、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)に替えてＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に替えてＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)、ＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)に替えてＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)、補正後電圧指令Ｅv0に替えて補正後電圧指令Ｅu0、補正後電圧指令Ｅw0に替えて補正後電圧指令Ｅv0、補正後電圧指令Ｅu0に替えて補正後電圧指令Ｅw0を用いればよい。
【００５９】
次に、電圧指令補正部９の具体的な動作例を説明する。図６は、電圧指令補正部９の各変数の値を表したもので、横軸を時間としている。はじめにモータ制御部８の出力である電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwが一番上▲１▼の波形であったとする。また、最小パルス幅は0.2とする。
【００６０】
このとき、時間Ｔ1201では、図２に示す処理の内、処理801、処理807、処理808の順で実行される。処理808はＵ相基準の処理であるから、詳細な処理は図３に示される。ここで、Ｕ相基準の処理を実行する理由は、電圧指令Ｅuが真ん中の値であるためである。真ん中の相を除く相の線間電圧、すなわちＶＷ間の線間電圧の絶対値は、Ｕ相を基準とする線間電圧であるＶＵ間およびＷＵ間の線間電圧の絶対値以上である。このため、ＶＵ間およびＷＵ間のパルス幅を０もしくは最小パルス幅以上にすれば、ＶＷ間の線間電圧も０もしくは最小パルス幅以上となる。
【００６１】
この結果、Ｅvu＞０．２、Ｅwu＞０．２のため、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)、ＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)は２番目▲２▼の波形に示されるように、すべて０となる。これは、後述する補正後の線間電圧と入力の線間電圧の差がすべて０であるためである。また、線間電圧積算誤差を含む線間電圧指令Ｅvu'、Ｅwu'は３番目▲３▼の波形であり、いずれも最小パルス幅0.2以上である。
【００６２】
よって、補正を行う必要がないため、補正後電圧指令Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0は、４番目▲４▼に示す波形のようにそれぞれ０、Ｅvu'、Ｅwu'であり、線間電圧指令と補正後電圧指令の線間電圧は同じである。さらに、線間変調では、各相に同じ値を加算するため線間電圧は変わらない。この結果、線間電圧指令と電圧指令補正部９の出力Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'は５番目▲５▼の波形のようになり、線間電圧指令Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗと電圧指令補正部９の出力の線間電圧Ｅｕ’，Ｅｖ’，Ｅｗ’は等しくなる。
【００６３】
時間Ｔ1202と時間Ｔ1203では、同一の処理が実行されるため、代表して時間Ｔ1203で実行される処理を説明する。図２に示す処理では、電圧指令Ｅuが真ん中の値であるため、時間Ｔ1201と同じ処理が実行される。よって、Ｕ相基準の処理すなわち図３の処理が実行される。
【００６４】
Ｕ相基準の処理では、図３に示す処理の内、処理901、処理902、処理903、処理904、処理905、処理908、処理911、処理912、処理913、処理914、処理915の順で処理が行われる。処理901から処理905までは、時間Ｔ1201と同一の処理であるため、説明を省略する。
【００６５】
時間Ｔ1203では、処理908における比較で、処理902で演算される線間電圧指令Ｅwu'の絶対値が最小パルス幅0.2よりも小さいため、補正が行われる。処理912および処理913で補正後電圧指令Ｅw0および補正後電圧指令Ｅu0を０にする。これにより、補正前のＷＵ間線間電圧と補正後のＷＵ間線間電圧に誤差が生じる。
【００６６】
このため、処理911において、ＷＵ線間電圧積算誤差Σwu(N)にこの誤差に相当する線間電圧指令Ｅwu'を格納する。また、ＵＶ間線間電圧、ＶＷ間線間電圧およびＷＵ間線間電圧の総和は補正前も補正後も０であるから、線間電圧積算誤差も０になる必要があるため、処理914において、総和が０となるようにＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)を更新している。
【００６７】
処理915では、上で述べたように線間電圧は変わらないため、結果として電圧指令補正部９のＷＵ間の線間電圧は０となり、線間電圧の誤差の積算値がＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)およびＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)に格納される。
【００６８】
次に時間Ｔ1204で実行される処理を説明する。図２に示す処理では、電圧指令Ｅuが真ん中の値であるため、時間Ｔ1201と同じ処理が実行される。よって、Ｕ相基準の処理すなわち図３の処理が実行される。Ｕ相基準の処理では、図３に示す処理の内、処理901、処理902、処理903、処理904、処理905、処理908、処理909、処理910、処理913、処理914、処理915の順で処理が行われる。
【００６９】
以下、時間Ｔ1201と異なる処理についてのみ説明を行う。時間Ｔ1202、及びＴ1203において、ＷＵ間線間電圧として出力すべき電圧を値０に補正し、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)に補正した電圧を積算してきた。この積算してきた値、及び電圧指令Ｅwと電圧指令Ｅuの差との和が、初めて最小パルス幅の0.2以上となる。すなわち、処理902で演算される線間電圧指令Ｅwu'は最小パルス幅の0.2以上となり、処理908において処理909、処理910が選択される。
【００７０】
処理910では、補正により生じたこれまでの積算誤差に今回の電圧指令を加算した電圧である線間電圧指令Ｅwu'が補正後電圧指令Ｅw0に設定される。また、処理913において、補正後電圧指令Ｅu0には０が設定される。これにより、積算誤差は０となるため、処理909において、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)には０が設定される。また、処理904によりＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)が０であるため、処理914の演算結果も０となる。処理915では、上で述べたように線間電圧は変わらないため、結果として電圧指令補正部９のＷＵ間の線間電圧はこれまでの積算誤差を含んだ値となる。この結果、線間電圧の積算誤差が、この時点ではすべて０となる。
【００７１】
図７は補正による線間電圧の違いを示した波形で、横軸は時間を示している。上側の波形はモータ制御部８の出力に基づいてパルス幅変調を行った場合のＵＷ間の線間電圧、下側の波形は電圧補正部９の出力に基づいてパルス幅変調を行った線間電圧である。すなわち、第１の実施例を適用したときのＵＶ間の線間電圧で、点線で囲んだパルスは最小パルス幅より狭いパルスを表している。
【００７２】
下側の波形で、１点鎖線で囲まれた部分では、誤差を積分するだけでパルスは出力されず、２点鎖線で囲まれた部分でまとめてパルスを出力している。このため、パルス幅の平均はどちらも同じであり、かつ下の波形では最小パルス幅が確保されたパルスを出力することができる。また、下の波形では、最小パルス幅より小さいパルスは発生しない。
【００７３】
また、本実施例では、線間電圧指令が最小パルス幅以下の場合、補正後電圧指令を０としている。しかし、補正後電圧指令に線間電圧指令より小さく、０より大きい値を設定することで、その分、線間電圧積算誤差を小さくすることにより、補正時の線間電圧誤差を抑制することもできる。
【００７４】
また、線間電圧積算誤差は演算せず、常に０として扱い、線間電圧指令が最小パルス幅以下の場合、補正後電圧指令を最小パルス幅としてもよい。これによれば、線間電圧の平均に誤差は生じるが、演算量を減らすことができ、さらに必ず最小パルス幅を確保することができる。
【００７５】
次に本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例で、従来の構成を示す図１８と相違するところは、ＰＷＭ制御部６の構成である。以下ではＰＷＭ制御部６の構成についてのみ説明する。
【００７６】
図８に本発明の第２の実施例のＰＷＭ制御部６の構成を示す。図１８と同一の要素は同じ符号で表し、説明を省略する。図８において、最小値検出部６２１は、交流電圧指令Ｅu，Ｅv，およびＥwに基づき、最小値Ｅminを出力する。最小値検出部６２１では、はじめにＥuとＥvの差、ＥvとＥwの差、及びＥwとＥuの差をそれぞれ求め、３個の差の絶対値のうち最小の絶対値を、最小値Ｅminとして出力する。
【００７７】
テーブル参照部６２２は、最小値Ｅminに基づき、あらかじめ設定されたテーブルに従い、搬送波発生部６０１の入力である搬送波周波数指令Ｆｃを出力する。あらかじめ設定されたテーブルでは、最小値Ｅminが小さい場合は搬送波周波数指令Ｆｃを小さくし、最小値Ｅminが大きい場合は搬送波周波数指令Ｆｃを大きくするように、設定されている。すなわち、複数の信号である交流電圧指令Ｅu、ＥvおよびＥwの差の少なくとも一つが小さい場合、つまり０近傍にある場合、搬送波周波数指令Ｆｃを小さくすることにより、搬送波の周波数を低くする。
【００７８】
次に第２の実施例の動作を説明する。図９は本発明の第２の実施例の動作を示す波形である。１番上の波形は電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwの差から求めた、電力変換器10の出力線間電圧指令である。２番目の波形は交流電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwおよび交流電圧指令をパルス幅変調するための搬送波Ｃ2である。３番目の波形はゲート信号Ｇu、４番目の波形はゲート信号Ｇv、５番目の波形はゲート信号Ｇwである。６番目の波形は、Ｕ相出力とＶ相出力間の線間電圧Ｖuvである。７番目の波形は、電流Ｉu、Ｉv、Ｉwである。一番下の波形は直流電流Ｉdcである。
【００７９】
従来例の図２０との違いは、線間電圧指令Ｅuv、Ｅvw、Ｅwuが零近傍（点線部）で搬送波Ｃ2の周波数を低くしていることである。これにより、ゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇwのパルスの周波数が低くなり、線間電圧Ｖuvのパルスの周波数も低くなる。この結果、線間電圧Ｖuvのパルスのデューティーが小さくなる部分で、パルスが拡大される。この結果、直流電流Ｉdcをサンプルできる期間が拡がり電流の検出が容易となる。
【００８０】
次に本発明の第３の実施例について説明する。上記の説明では線間電圧指令が零近傍となる領域で搬送波の周波数を下げると記述したが、線間電圧Ｖuvにローパスフィルタを介して観測した波形でも、大きさが零近傍となる領域は、線間電圧指令が零近傍となる領域と一致するため、線間電圧Ｖuvにローパスフィルタを介して観測される波形が零近傍となる領域で搬送波の周波数を下げてもよい。
【００８１】
図１０に本発明の第３の実施例の構成を示す。従来例（図１８、図１９）と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、構成の異なる部分のみを説明する。図１０において、第２のＰＷＭ制御部６’、第３のＰＷＭ制御部１５が異なる部分である。
【００８２】
図１１は第２のＰＷＭ制御部６’の構成を示す。図１８と異なるのは、反転部６０５，６０６，及び６０７がないこと、それに伴い、ゲート信号Ｇx、Ｇy、及びＧzがないことである。
【００８３】
図１２に第３のＰＷＭ制御部１５の構成を示す。第３のＰＷＭ制御部１５は、ＰＷＭ制御部６’が出力する３個のパルス信号であるゲート信号Ｇu、Ｇv、及びＧwを入力し、第３のゲート信号Ｇu”、Ｇv”、Ｇw”、Ｇx”、Ｇy”、及びＧz”を出力する。
【００８４】
図１２において、６３１，６３２，６３３はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６３４は最小値検出部、６３５はテーブル参照部、６４１は搬送波発生部、６４２はＵ相比較部、６４３はＶ相比較部、６４４はＷ相比較部、６４５，６４６および６４７は反転部である。
【００８５】
ローパスフィルタ６３１は、低域通過フィルタであり、ゲート信号Ｇuの周波数の高い成分を除去し、周波数の低い成分のみを電圧指令Ｅulとして出力する。電圧指令Ｅulは、パルス幅変調されたパルス信号の低周波成分であるため、変調波である交流電圧指令Ｅu（図１０）と相似な波形となる。ローパスフィルタ６３２及び６３３についても、同様に、ゲート信号Ｇv及びＧwをそれぞれ入力し、電圧指令Ｅvl及びＥwlをそれぞれ出力する。
【００８６】
最小値検出部６３４は、電圧指令Ｅul，ＥvlおよびＥwlに基づき、最小値Ｅlminを出力する。最小値検出部６２１では、はじめにＥulとＥvlの差、ＥvlとＥwlの差、及びＥwlとＥulの差をそれぞれ求め、３個の差の絶対値のうち最小の絶対値を最小値Ｅlminとして出力する。
【００８７】
テーブル参照部６３５は、最小値Ｅlminに基づき、あらかじめ設定されたテーブルに従い、搬送波発生部６４１の入力である搬送波周波数指令Ｆｃｌを出力する。あらかじめ設定されたテーブルは、最小値Ｅminが小さい場合に搬送波周波数指令Ｆclを小さくし、最小値Ｅlminが大きい場合に搬送波周波数指令Ｆclを大きくするように、設定されている。
【００８８】
すなわち，複数のパルス信号であるゲート信号Ｇul、Ｇvl及びＧwlの低周波成分である電圧指令Ｅul、ＥvlおよびＥwlの差の少なくとも一つが小さい場合、つまり０近傍にある場合、搬送波周波数指令Ｆclを小さくすることにより、搬送波の周波数を低くする。
【００８９】
搬送波発生部６４１は、搬送波周波数指令Ｆclに基づいて、周波数Ｆclの三角波である搬送波Ｃlを出力する。ゲート信号Ｇu”を出力するＵ相比較部６４２では、電圧指令Ｅulと搬送波Ｃlを比較し、電圧指令Ｅulが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲート信号Ｇx”を出力する反転部６４５は、ゲート信号Ｇu”がＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号Ｇu”がＨレベルのときＬレベルを出力する。
【００９０】
同様に、ゲート信号Ｇv”を出力するＶ相比較部６４３は、Ｖ相交流電圧指令Ｅvlと搬送波Ｃlを比較し、Ｖ相交流電圧指令Ｅvlが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また，ゲート信号Ｇｙ”を出力する反転部６４６は、ゲート信号Ｇv”がＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号Ｇv”がＨレベルのときＬレベルを出力する。
【００９１】
さらに、ゲート信号Ｇw”を出力するＷ相比較部６４４は、Ｗ相交流電圧指令Ｅwlと搬送波Ｃlを比較し、Ｗ相交流電圧指令Ｅwlが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲート信号Ｇz”を出力する反転部６４７は、ゲート信号Ｇw”がＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号Ｇw”がＨレベルのときＬレベルを出力する。これにより，搬送波の周波数が低いときには、パルス間隔を長くすることができる。
【００９２】
第３の実施例の動作は、図９に示す動作波形において、搬送波Ｃ２をＣlに、ゲート信号Ｇu，Ｇv及びＧwをそれぞれＧu”，Ｇv”，Ｇw”で置き換えることにより得られる。なお、前述したように電圧指令Ｅul，Ｅvl及びＥwlは、それぞれ交流電圧指令Ｅu，Ｅv及びＥwと相似である。よって、第２の実施例と同様の効果が得られる。
【００９３】
上記では三相の電力変換器を適用例に説明したが、本発明はマイコン等により実行されるパルス幅変調方式においても適用可能である。次に本発明の第４の実施例を説明する。
【００９４】
図１３は、本発明の第４の実施例によるパルス幅変調装置の構成である。本方式によれば、第１の信号及び第２の信号をパルス幅変調し、第３のパルス信号及び第４のパルス信号を出力する。
【００９５】
図において、第１の信号と第２の信号の差に積算誤差を加算して信号差を求める第１の加算回路３０１、あらかじめ定められた値である基準値と手段３０１からの信号差を比較する第１の比較回路３０２、第１の比較回路３０２の比較結果が「加算回路３０１の出力が基準値より小さい」とき０を出力し、「加算回路３０１の出力が基準値以上」のとき第１の加算回路３０１の出力を出力する切替回路３０３、切替回路３０３の出力に第２の信号を加算する第２の加算回路３０４、第２の加算回路３０４の出力から第２の信号を減算する第１の減算回路３０５、第１の加算回路３０１の出力から第１の減算回路３０５の出力を減算する第２の減算回路３０６、第２の減算回路の出力を積算誤差として格納する積算誤差手段３０７、搬送波と第２の加算回路３０４の出力を比較することによりパルス幅変調する第２の比較回路３０８、搬送波と第２の信号を比較することによりパルス幅変調する第３の比較回路３０９である。
【００９６】
第１の加算回路３０１は、２つ（複数）の信号の差に積算誤差を加算して信号差を求めるように構成される。第１の比較回路３０２、切替回路３０３及び第２の加算回路３０４は、前記信号差があらかじめ定められた値より小さいとき、前記２つの信号の差が零に（もしくは前記信号差より小さく）なるように該信号を補正し、前記信号差があらかじめ定められた値以上のとき、前記２つの信号の差が前記信号差となるように該信号を補正する。減算回路３０５，３０６及び積算誤差手段３０７は、補正された２つの信号の差および前記信号差から積算誤差を求める。
【００９７】
次に、図１３に示される構成の動作を、図１４の動作波形を用いて説明する。図において、２０１はパルス幅変調を行うための搬送波、２０２は複数の信号の一つである第１の信号、２０３は複数の信号の一つである第２の信号、２０４はたとえば、従来方式で第１の信号をパルス幅変調したときの仮想結果である第１のパルス信号、２０５は従来方式で第２の信号をパルス幅変調したときの仮想結果である第２のパルス信号、２０６は第１のパルス信号と第２のパルス信号の差である仮想の第１のパルス信号差である。
【００９８】
２０７は積算誤差手段３０７の出力である積算誤差、２０８は第１の加算回路３０１の出力である第１の信号と第２の信号の差に積算誤差を加算した信号差、２０９は第２の加算回路３０４の出力で、本実施例により第１の信号２０２を補正した第３の信号、２１０は本実施例により第２の信号２０３を補正した第４の信号、２１１は第２の比較回路３０８の出力である第３の信号２０９をパルス幅変調した第３のパルス信号、２１２は第３の比較回路３０９の出力である第４の信号２１０をパルス幅変調した第４のパルス信号、２１３は第３のパルス信号と第４のパルス信号の差である第２のパルス信号差、２１４は処理のタイミングを示す第１のタイミング、２１５は処理のタイミングを示す第２のタイミング、２１６は処理のタイミングを示す第３のタイミングである。但し、２０４，２０５，２０６及び２１３は説明のために付記した波形であり、図１３に示す構成内には存在していない。
【００９９】
第１の信号２０２及び第２の信号２０３と、搬送波２０１の大小を比較することにより、第１のパルス信号２０４及び第２のパルス信号２０５がそれぞれ得られ、第１のパルス信号２０４と第２のパルス信号２０５の差は第１のパルス信号差２０６となる。このとき、第１のパルス信号差２０６で得られるパルス幅が必要なパルス幅より狭くなることがある。この場合における本実施例の動作を以下に説明する。
【０１００】
第１のタイミング２１４において，処理前では積算誤差２０７は０である。第１の信号２０２と第２の信号２０３の差に処理前の積算誤差２０７を加算すると、信号差２０８となる。次に、第１の信号２０１及び第２の信号２０２を補正し、第３の信号２０９及び第４の信号２１０を求める。この場合、信号差２０８は点線で示すように、あらかじめ定められた値（最小パルス幅）よりも小さいため、切替回路３０３は０を出力し、第２の加算回路３０４は第３の信号２０９として第２の信号２０３を出力する。
【０１０１】
これにより、第３の信号２０９と第４の信号２１０の差が０になるように、第１の信号２０１が補正されて第３の信号２０９となる。なお、第２の信号２０２を基準として補正を行ったため、第４の信号２１０は第２の信号２０２と同一である。さらに、第３の信号２０９及び第４の信号２１０と、搬送波２０１との大小を比較することにより、第３のパルス信号２１１及び第４のパルス信号２１２がそれぞれ得られ、第３のパルス信号２１１と第４のパルス幅信号２１２の差は第２のパルス信号差２１３となる。また、積算誤差２０７は信号差２０８に更新される。
【０１０２】
第２のタイミング２１５において、処理前では積算誤差２０７は第１のタイミング２１４での信号差２０８である。第１のタイミング２１４と同様にして、信号差２０８を求める。次に、第１の信号２０１及び第２の信号２０２を補正し、第３の信号２０９及び第４の信号２１０を求める。この場合、信号差２０８は点線で示すあらかじめ定められた値以上であるため、切替回路３０３は第１の加算回路３０１の出力を出力し、第２の加算回路３０４は第３の信号２０９として第２の信号に第１の加算回路３０１の出力を加算してを出力する。
【０１０３】
これにより、第３の信号２０９と第４の信号２１０の差が信号差２０８になるように、第１の信号２０１が補正され第３の信号２０９となる。なお、第２の信号２０２を基準として補正を行ったため、第４の信号２１０は第２の信号２０２と同一である。さらに、第１のタイミング２１４と同様にして、第３のパルス信号２１１、第４のパルス信号及び第２のパルス信号差２１３が得られる。また、積算誤差２０７は０に更新する。
【０１０４】
本実施例による補正をおこなった第２のパルス信号差２１３を、従来方式による第１のパルス信号差２０６と比べると、第１のタイミング２１４から第２のタイミング２１５に出力されるべきパルスを削除して、第２のタイミング２１５から第３のタイミング２１６に出力されるべきパルスに、前タイミングで削除したパルスを併せて出力している。これにより、パルス幅を広げて、必要なパルス幅を確保できるようにしている。
【０１０５】
また、図１４から明らかなように、タイミング２１４からタイミング２１６について、第２のパルス信号差２１３を時間平均した結果と、第１のパルス信号差２０６の時間平均は一致する。
【０１０６】
以上説明した本発明の第４の実施例では、信号数が２個の場合について説明したが、３個以上の場合においても信号を大きさの順に並べ、隣接する２個の信号に対して、順に上記手段を適用することが可能である。
【０１０７】
図１５に、信号数が３個の場合のパルス幅変調方式の構成を示す。図において、複数の信号である信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃを入力して、信号を小さい順に信号Ｄ，信号Ｅ及び信号Ｆとして出力する第１の並べ替え手段２６０１、信号Ｄ及び信号Ｅを入力し、信号Ｇ及び信号Ｈを出力する第１の補正手段２６０２、信号Ｈ及び信号Ｆを入力し、信号Ｉ及び信号Ｊを出力する第２の補正手段２６０３、信号Ｇ，信号Ｉ及び信号Ｊを入力し、第１の並べ替え手段２６０１による並べ替えと逆の並べ替えにして信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍを出力する第２の並べ替え手段２６０４、搬送波と比較することにより信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍをパルス幅変調する信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐを出力する比較手段２６０５である。
【０１０８】
第１の補正手段２６０２は、図１３の構成から搬送波と第２の比較回路３０８、第３の比較手段３０９を削除し、第２の加算回路３０４の出力及び第２の信号２０３を出力する構成である。すなわち、第１の信号２０２は信号Ｅであり、第２の信号２０３は信号Ｄである。そして、第２の加算回路３０４の出力（第３の信号）は信号Ｈであり、第２の信号２０３は信号Ｇとして出力される。
【０１０９】
第２の補正手段２６０３は、図１３の構成から搬送波と第２の比較回路３０８、第３の比較回路３０９を削除し、第２の加算回路３０４の出力（第３の信号）及び第２の信号を出力する。すなわち、第１の信号２０２は信号Ｆであり、第２の信号２０３は信号Ｈである。そして、第２の加算回路３０４の出力は信号Ｊであり、第２の信号は信号Ｉとして出力される。
【０１１０】
このような構成とすることにより、信号Ｇと信号Ｈに図１３の第３の信号と第４の信号が対応するため、信号Ｇと信号Ｈの差は図１４のパルス信号差２１３のように基準値以上となる。信号Ｈと信号Ｉは同一で補正がないことから、信号Ｇと信号Ｉの差も信号Ｇ、信号Ｈの関係と同様に基準値以上となる。また、信号Ｉと信号Ｊの差も基準値以上である。
【０１１１】
第１の並べ替え手段２６０１で小さい順に並べ替えたことから、他の組み合わせである信号Ｇと信号Ｊの差も基準値以上となる。これを、信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃと信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍがそれぞれ対応するように、信号Ｇ，信号Ｉ及び信号Ｊを第２の並べ替え手段２６０４で並べ替え、さらに比較手段２６０５で搬送波と比較して、パルス幅変調することにより得られる信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐのすべての差のパルスは、必要なパルス幅を確保できる。
【０１１２】
また、第１の補正手段２６０２及び第２の補正手段２６０３に含まれる積算誤差は、信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃと信号Ｄ，信号Ｅ及び信号Ｆの対応に応じて、独立なものとしてもよい。例えば、信号Ａ，Ｂについてみれば、信号ＡとＤ，ＢとＥ、信号ＡとＤ，ＢとＦなど、６通りの関係を格納する手段を設ければよい。これにより、信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃの大きさ順が変化した場合でも、なめらかに切り替えることができる。
【０１１３】
本発明の第５の実施例を説明する。図１６は第５の実施例によるパルス幅変調方式の構成を示す。本実施例は、第１の信号及び第２の信号をパルス幅変調し、第３のパルス信号及び第４のパルス信号を出力する。
【０１１４】
図において、第１の信号と第２の信号の差を求める加算回路４０１、あらかじめ定められた値である第１の基準値と加算回路４０１の出力（信号差）を比較する第１の比較回路４０２、第１の比較回路４０２の比較結果が「加算回路４０１の出力が基準値より小さい」とき第１の基準値以上の値である第２の基準値を出力し、「加算回路４０１の出力が基準値より大きい」とき加算回路４０１の出力を出力する切替回路４０３、切替回路４０３の出力に第２の信号を加算する第２の加算回路４０４、搬送波と加算回路４０４の出力を比較することによりパルス幅変調する第２の比較回路４０５、搬送波と第２の信号を比較することによりパルス幅変調する第３の比較回路４０６である。
【０１１５】
すなわち、２つの信号の差を求める手段は加算回路４０１により構成され、前記信号差があらかじめ定められた値より小さいとき、前記２つの信号の差が該定められた値以上になるように該信号を補正する手段と、前記信号差があらかじめ定められた値より小さいとき、前記２つの信号の差が該定められた値以上になるように該信号を補正する手段は第１の比較回路４０２、切替回路４０３及び第２の加算回路４０４により構成される。
【０１１６】
図１７に第５の実施例の動作波形を示す。図において、５０１はパルス幅変調を行うための搬送波、５０２は第１の信号、５０３は第２の信号、５０４は従来技術により第１の信号５０２をパルス幅変調した仮想結果である第１のパルス信号、５０５は従来技術により第２の信号５０３をパルス幅変調した仮想結果である第２のパルス信号、５０６は第１のパルス信号と第２のパルス信号の差である仮想の第１のパルス信号差である。
【０１１７】
５０７は第１の加算回路４０１の出力である第１の信号と第２の信号の差に積算誤差を加算した信号差、５０８は第２の加算回路４０４の出力である本実施例により第１の信号５０２を補正した第３の信号、５０９は本実施例により第２の信号５０３を補正した第４の信号、５１０は第２の比較回路４０５の出力である第３の信号をパルス幅変調した第３のパルス信号、５１１は第３の比較回路４０６の出力である第４の信号をパルス幅変調した第４のパルス信号、５１２は第３のパルス信号と第４のパルス信号の差である第２のパルス信号差、５１３は処理のタイミングを示す第１のタイミング、５１４は処理のタイミングを示す第２のタイミング、５１５は処理のタイミングを示す第３のタイミングである。
【０１１８】
第１の信号５０２及び第２の信号５０３と搬送波５０１の大小を比較すると、従来方式では第１のパルス信号５０４及び第２のパルス信号５０５がそれぞれ得られ、第１のパルス信号５０４と第２のパルス信号５０５の差は第１のパルス信号差５０６となり、図の例では、第１のタイミング５１３と第２のタイミング５１４の期間にパルス幅の狭い信号差が得られている。これに対し、本実施例では以下のように作用する。
【０１１９】
第１のタイミング５１３から第２のタイミング５１４の期間において、第１の信号５０２と第２の信号５０３の差を求めると信号差５０７となる。次に、第１の信号５０１及び第２の信号５０２を補正し、第３の信号５０８及び第４の信号５０９を求める。信号差５０７は、点線で示すあらかじめ定められた値よりも小さいため、切替回路４０３は第２の基準値を出力し、第２の加算回路４０４は第２の基準値と第２の信号を加算して出力する。
【０１２０】
これにより、第３の信号５０８と第４の信号５０９の差は、第１の基準値以上である第２の基準値になるように第１の信号５０１が補正され、第３の信号５０８となる。なお、第２の信号５０２を基準として補正を行ったため、第４の信号５０９は第２の信号５０２と同一である。さらに、第３の信号２０９及び第４の信号２１０と搬送波２０１との大小を比較することにより、第３のパルス信号５１０及び第４のパルス信号５１１がそれぞれ得られ、第３のパルス信号５１０と第４のパルス幅信号５１１の差は第２のパルス信号差５１２となる。
【０１２１】
次に、第２のタイミング５１４と第３のタイミング５１５の期間について説明する。この期間では、従来技術においても、第１のパルス信号差５０６で得られるパルス幅が必要なパルス幅より広くなるので、本実施例では以下のように作用する。
【０１２２】
このときの信号差５０７は、点線で示すあらかじめ定められた値よりも大きいため、切替回路４０３は第１の加算回路４０１の出力を出力し、第２の加算回路４０４は第１の加算回路４０１の出力と第２の信号を加算し、すなわち第１の信号５０１を出力する。これにより、第１の信号５０１はそのまま第３の信号５０８となる。また、第２の信号５０２を基準として補正を行ったため、第４の信号５０９は第２の信号５０２と同一である。
【０１２３】
本実施例による補正をおこなった第２のパルス信号差５１２と、従来方式による第１のパルス信号差５０６を比較すると、本実施例では第１のタイミング５１３から第２のタイミング５１４に出力されるパルスは補正されて必要なパルス幅を確保されている。また、補正の必要のない第２のタイミング５１４から第３のタイミング５１５に出力されるパルスは、第２のパルス信号差５１２と第１のパルス信号差５０６が一致する。
【０１２４】
以上説明した本発明の第５の実施例では、信号数が２個の場合について説明したが、第４の実施例と同様、３個以上の場合においても信号を大きさの順に並べ、隣接する２個の信号に対して順に上記手段を適用すれば、実現可能である。例えば、信号が３個の場合、図１５に示したパルス幅変調器において、第１の補正手段２６０２と第２の補正手段２６０３に上記手段を以下の通り適用する。
【０１２５】
第１の補正手段２６０２は、図１６の構成から搬送波、第２の比較回路４０５及び第３の比較回路４０６を削除し、第２の加算回路４０４の出力及び第２の信号５０３を出力する。第１の信号５０２は信号Ｅであり、第２の信号５０３は信号Ｄである。そして、第２の加算回路４０４の出力は信号Ｈであり、第２の信号５０３は信号Ｇとして出力される。
【０１２６】
また、第２の補正手段２６０３は、図１６の構成から搬送波、第２の比較回路４０５及び第３の比較回路４０６を削除し、第２の加算回路４０４の出力及び第２の信号５０３を出力する。第１の信号５０２は信号Ｆであり、第２の信号５０３は信号Ｈである。そして、第２の加算回路４０４の出力は信号Ｊであり、第２の信号５０３は信号Ｉとして出力される。
【０１２７】
このような構成とすることにより、信号Ｇと信号Ｈの差は前述したように基準値以上となり、信号Ｈと信号Ｉは補正がないことから、信号Ｇと信号Ｉの差は前述したように基準値以上となる。また、信号Ｉと信号Ｊの差も基準値以上である。第１の並べ替え手段２６０１で小さい順に並べ替えたことから、他の組み合わせである信号Ｇと信号Ｊの差も基準値以上となる。これを信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃと信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍがそれぞれ対応するように、信号Ｇ，信号Ｉ及び信号Ｊを第２の並べ替え手段２６０４で並べ替え、さらに比較手段２６０５で搬送波と比較してパルス幅に変換することにより得られる信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐのすべての差のパルスは、必要なパルス幅を確保できる。
【０１２８】
また、図１５に示すパルス幅変調器を、従来図２に示すＰＷＭ制御部に替えて、従来図１２に示す電力変換器に適用することができる。この際、パルス幅変調器の入力である信号Ａ，信号Ｂ，信号Ｃにはそれぞれ電圧指令Ｅu，Ｅv，Ｅwを入力し、出力である信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐをゲート信号Ｇu，ゲート信号Ｇv及びゲート信号Ｇwとして出力し、信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐを反転してゲート信号Ｇx，ゲート信号Ｇy及びゲート信号Ｇzとして出力する。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の信号をパルス幅変調する場合に、信号間の信号差が予め定められた最小パルス幅以上とされるので、必要なパルス幅が確保できる効
果がある。また、信号差が最小パルスより小さい場合には出力を行わず、誤差を積算しておくので、出力されるパルスの時間差の平均は変わらない。
【０１３０】
また、本発明によれば、前記信号の差が０近傍であるとき、搬送波の周波数を低くするようにしてるので、パルス幅が小さくなる領域でも必要なパルス幅が確保できる。
【０１３１】
さらに、本発明のパルス幅変調方式を適用した電力変換器によれば、直流電流Ｉdcのサンプリング期間を確保すると共に、モータ制御性能を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例による電力変換器の構成図。
【図２】第１の実施例による電圧指令補正部の動作を示す流れ図。
【図３】電圧指令補正部の動作の一部であるＵ相基準の処理を示す流れ図。
【図４】電圧指令補正部の動作の一部であるＶ相基準の処理を示す流れ図。
【図５】電圧指令補正部の動作の一部であるＷ相基準の処理を示す流れ図。
【図６】電圧指令補正部の具体的な動作を示す波形図。
【図７】補正前後の線間電圧を比較する波形図。
【図８】本発明の第２の実施例によるＰＷＭ制御部の構成図。
【図９】第２の実施例の動作を示す波形図。
【図１０】第３の実施例による電力変換器の構成図。
【図１１】第３の実施例の第２のＰＷＭ制御部の構成図。
【図１２】第３の実施例の第３のＰＷＭ制御部の構成図。
【図１３】本発明の第４の実施例によるパルス変調方式の構成図。
【図１４】第４の実施例の動作を表す波形図。
【図１５】第４の実施例を３つの信号に拡張したパルス変調方式を示す構成図。
【図１６】本発明の第５の実施例によるパルス幅変調方式の構成図。
【図１７】第５の実施例の動作を表す波形図。
【図１８】従来の電力変換器の構成図。
【図１９】従来のＰＷＭ制御部の構成図。
【図２０】従来の電力変換器の動作を示す波形図。
【図２１】従来例の動作の詳細を示す波形図。
【図２２】従来例の動作の詳細を表す波形図。
【図２３】従来例の問題点を示す波形図。
【図２４】従来例の問題点を示す波形図。
【符号の説明】
１…交流電源、２…整流回路、３…平滑コンデンサ、４…モータ、５…電流検出器、６…ＰＷＭ制御部、６’…第２のＰＷＭ制御部、１５…第３のＰＷＭ制御部、７…電流検出部、８…モータ制御部、Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、Ｑz…スイッチング素子、９…電圧指令補正部、１０…電力変換器、３０１…第１の加算器、３０２…第１の比較器、３０３…切替器、３０４…第２の加算器、３０７…積算誤差手段、３０８…第２の比較回路、３０９…第３の比較回路。
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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