(57)【要約】  本発明は、電力変換装置において、出力電流ノイズの低減方法により人間が感じる音量を考慮した騒音低減を実現することを目的とする。  その目的を達成するために、電力変換装置であって、複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、キャリア周波数設定部とキャリア周波数制限部とからＰＭＷ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成するＰＭＷ生成部と、ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部とで構成する。  これにより、人間が感じる騒音を小さくすることができる電力変換装置を提供できる。
2017013723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、
所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、
前記キャリア周波数設定部と前記キャリア周波数制限部とからＰＭＷ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、
前記キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成するＰＭＷ生成部と、
前記ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数制限部は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、出力しないように制限することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数制限部は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、前記所定の範囲以外のキャリア周波数に比べて短期間で出力するように制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数設定部は、前記切り替える複数のキャリア周波数のキャリア周波数範囲の最高値と最小値と刻み幅が設定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数設定部は、前記切り替える複数のキャリア周波数として予め設定された複数のキャリア周波数が設定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
キャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成し、該ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧を出力する電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
周期的に前記ＰＭＷ出力信号の生成に用いるキャリア周波数を複数のキャリア周波数を切り替えてキャリア周波数を変動させ、前記複数のキャリア周波数のうち所定の範囲のキャリア周波数を制限することを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記キャリア周波数の制限は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、出力しないように制限することを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項８】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記キャリア周波数の制限は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、前記所定の範囲以外のキャリア周波数に比べて短期間で出力するように制御することを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項９】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記切り替える複数のキャリア周波数は、該複数のキャリア周波数のキャリア周波数範囲の最高値と最小値と刻み幅が設定されることで決定されることを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記切り替える複数のキャリア周波数は、予め設定された複数のキャリア周波数で決定されることを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項１１】
電力変換装置であって、
交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、
前記直流電圧を平滑化する直流平滑部と、
キャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成するＰＭＷ生成部と、
前記平滑化された直流電圧を前記ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧に変換し出力する交流変換部と、
前記電力変換装置への各種設定を入力する操作部と、
を有し、
前記操作部は、前記キャリア周波数の設定項目入力画面と、その設定値入力画面を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力変換装置であって、
前記操作部は、前記キャリア周波数の設定項目として、キャリア周波数の変動範囲の最高値と、最小値と、キャリア周波数の刻み幅の入力設定画面を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電力変換装置であって、
前記操作部は、前記キャリア周波数の設定項目として、キャリア周波数の変更すべき周波数の個数分の周波数を設定可能である入力設定画面を有することを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置における出力電流ノイズの低減に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００９−３０３２８８号公報（特許文献１）がある。この公報には、「回転電機制御システム１０は、電源回路としての蓄電装置１２、電圧変換器１６、インバータ２０，２２と、２つの回転電機２４，２６と、制御装置４０とを備え、外部電源６０から蓄電装置１２を充電制御する。制御装置４０は、インバータ２０，２２の駆動制御に用いるキャリア周波数を複数種類設定し、各キャリア周波数の側帯波を含めた合成周波数分布特性が平坦となるように、各キャリア周波数の切替頻度をインバータの運転条件ごとに設定する切替頻度設定部５０と、設定された切替頻度に従って各キャリア周波数をインバータの運転中に順次切り替えるキャリア周波数切替部４８を含んで構成される。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３０３２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、駆動制御に用いるキャリア周波数を複数種類設定し、各キャリア周波数の側帯波を含めた合成周波数分布特性が平坦となるように、各キャリア周波数の切替頻度をインバータの運転条件ごとに設定する仕組みが記載されている。【０００５】
特許文献１では、キャリア周波数の合成周波数分布特性が平坦になることにより、キャリア周波数による騒音の周波数分布特性を平坦化して静粛性が向上するとしているが、人間が感じる騒音の強度が国際規格ＩＳＯ２２６に示されるような平坦ではないということが考慮されておらず、その課題点およびその解決策は示されていない。【０００６】
本発明は、電力変換装置において、出力電流ノイズの低減方法により人間が感じる音量を考慮した騒音低減を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電力変換装置であって、複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、キャリア周波数設定部とキャリア周波数制限部とからＰＭＷ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成するＰＭＷ生成部と、ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部とで構成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、出力電流ノイズの低減方法により人間が感じる騒音を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１における電力変換装置を用いたシステム構成図である。
【図２】ＩＳＯ２２６における等ラウドネス曲線を模擬した図である。
【図３】実施例１におけるキャリア周波数の変動判定処理を示したフローチャートである。
【図４】実施例１におけるキャリア周波数の制限動作処理を示したフローチャートである。
【図５】実施例１および実施例２におけるキャリア周波数の判定に用いるデータ表である。
【図６】実施例１におけるキャリア周波数設定部での、キャリア周波数設定画面を示した図である。
【図７】実施例２におけるキャリア周波数の変動判定処理を示したフローチャートである。
【図８】実施例２におけるキャリア周波数の制限動作処理を示したフローチャートである。
【図９】実施例３におけるキャリア周波数の判定に用いるデータ表である。
【図１０】実施例３におけるキャリア周波数設定部での、キャリア周波数設定画面を示した図である。
【図１１】実施例４におけるキャリア周波数の判定に用いるデータ表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本実施例では、出力電流ノイズを回避する動作例について説明する。【００１２】
図１は、本実施例の電力変換装置と交流電動機１０５のシステム構成図の例である。本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、直流平滑部１０３、交流変換部１０４、交流電動機１０５、ＰＭＷ生成部１０６、速度指令生成部１０７、キャリア周波数制限部１０８、キャリア周波数設定部１０９を有する。なお、ＰＭＷ生成部１０６、速度指令生成部１０７、キャリア周波数制限部１０８、キャリア周波数設定部１０９はマイコンによるソフトウエア処理でも、FPGA等のハードウエア処理でも良い。【００１３】
三相交流電源１０１は、例えば電力会社から供給される三相交流電圧や発電機から供給される交流電圧であり、直流変換部１０２に出力する。【００１４】
直流変換部１０２は、例えばダイオードで構成された直流変換回路やIGBTとフライホイールダイオードを用いた直流変換回路で構成され、三相交流電源１０１から入力された交流電圧を、直流電圧に変換し、直流平滑部１０３に出力する。図１では、ダイオードで構成された直流変換部を示している。【００１５】
直流平滑部１０３は、平滑コンデンサであり、直流変換部１０２から入力された直流電圧を平滑化し、交流変換部１０４に直流電圧を出力する。なお、例えば発電機の出力が直流電圧の場合、直流平滑部１０３は、直流変換部１０２を介さず、直接発電機から直流電圧を入力されても構わない。【００１６】
交流変換部１０４は、例えばIGBTとフライホイールダイオードを用いた交流変換回路で構成され、直流平滑部１０３の直流電圧と、ＰＭＷ生成部１０６のＰＭＷ指令を入力とし、直流電圧を交流電圧に変換し、交流電動機１０５に出力する。【００１７】
ＰＭＷ生成部１０６は、速度指令生成部１０７が出力した周波数指令と、キャリア周波数制限部１０８が出力したキャリア周波数指令を入力とし、ＰＭＷを生成して、交流変換部１０４に出力する。【００１８】
速度指令生成部１０７は、例えば、外部から得られた電圧指令や外部からの通信データによってインバータの出力すべき速度を生成し、ＰＭＷ生成部１０６に周波数指令を出力する。【００１９】
キャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数指令設定の範囲を入力とし、前記キャリア周波数を連続的に所定の刻み幅で変化させた場合、そのキャリア周波数が出力制限値かどうかを判断し、制限すべきキャリア周波数を出力しないように回避して、ＰＭＷ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。【００２０】
キャリア周波数設定部１０９は、例えば記憶素子等で構成され、ユーザが選択したデータを記憶しておき、キャリア周波数制限モードが有効かどうかを判断し、有効であれば、予め設定されたキャリア周波数範囲をキャリア周波数制限部１０８に出力する。なお、キャリア周波数設定部１０９は、操作部と表示部を有しており、外部ＰＣや他の機器で構成しても良い。【００２１】
次に、本実施例におけるキャリア周波数の制限の範囲を決める説明を行う。  図２は、ISO226で規定されている、等ラウドネス曲線と同様のデータを示している。等ラウドネス曲線は、純音の音の強さを一定に保ったまま周波数を変化させて行った場合の、感覚的な音の大きさを示した曲線である。【００２２】
電力変換装置のキャリア周波数は、一般的に０．５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの間で使用されることが多い。一方で、交流変換部１０４のスイッチング素子の消耗を低減させるためには、低いキャリア周波数で動作する事が望ましく、また、ノイズ低減や制御特性の安定性の確保のためには、比較的高い周波数が望ましいため、２ｋＨｚ〜６ｋＨｚの間で使用されることが多い。【００２３】
図２から分かるように、２ｋＨｚ〜６ｋＨｚの間は、人間の感じ取れる音圧レベルが低くなっており、特に３ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚ付近に最も人間の聴覚感度の良い帯域がある。すなわち、電力変換装置が、一般的なホワイトノイズ化をしたキャリア周波数を出力した場合、計測機器上の音圧は一定になっても、３ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚの音が大きく聞こえてしまう。本実施例では、大きく聞こえる３ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚを含む、例えば２．９ｋＨｚ〜３．６ｋＨｚのキャリア周波数成分を出さないようにキャリア周波数を制御する。【００２４】
図３は、キャリア周波数制限部１０８のキャリア周波数が出力制限値かどうかを判断する変動判定処理を示したフローチャートである。【００２５】
キャリア周波数制限部１０８は、周期的に変動判定処理を行う。キャリア周波数制限部１０８は、例えばキャリア周波数設定部１０９として供えられた記憶装置に記憶された、所定時間ごとにキャリア周波数を変動させるためのタイマ値を取得し、タイマ比較値Tchgとしてセットする（Ｓ３０１）。キャリア周波数制限部１０８は、周期カウンタTcntを加算更新し（Ｓ３０２）、周期カウンタTcntがタイマ比較値Tchgと比較して（Ｓ３０３）、周期カウンタがタイマ比較値を超えていれば、周期カウンタTcntを０にクリアし（Ｓ３０４）、キャリア周波数Fcの変動処理を行い出力する（Ｓ３０５）。周期カウンタTcntがタイマ比較値を超えていなければ、変動させずに前回周期のキャリア周波数Fcを出力する（Ｓ３０６）。【００２６】
図４は、図３のキャリア周波数Fcの変動処理（Ｓ３０５）の詳細を示したフローチャートであり、キャリア周波数の出力制限値を回避する制限動作処理を示したフローチャートである。また、図５は、図４で採用されるキャリア周波数の判定に用いるデータ表であり、左欄Fcは、キャリア周波数Fcを変動させる周波数範囲を示し、（×２）欄は、Fcの２倍の周波数、（×３）欄は、Fcの３倍の周波数を示している。【００２７】
図４において、キャリア周波数制限部１０８は、図３で変動処理（Ｓ３０５）が必要となった場合、例えばキャリア周波数設定部１０９として供えられた記憶装置に記憶されたキャリア周波数を変動させる範囲を読みだす（Ｓ４０１）。本実施例では、キャリア周波数を変動させる範囲を、例えば、図５の左欄Ｆｃで示す、キャリア周波数Fcの最小値であるFc,low＝1.1kHzから、キャリア周波数Fcの最高値であるFc,high＝5.9kHz、のように＋0.2 kHzの刻みで設定し、出力制限範囲を網掛けした2.9kHz〜3.5kHzとする。キャリア周波数制限部108は、例えば元々のキャリア周波数が2.3kHzであった場合、例えばFcを0.2kHz加算して、2.5kHzとする（Ｓ４０２）。キャリア周波数制限部108は、例えば、加算結果が6.1kHzとなり、Fc,highを超えているかを判断し（Ｓ４０３）、超えていればキャリア周波数にFc,low＝1.1kHzを設定する（Ｓ４０４）。キャリア周波数制限部１０８は、設定されたキャリア周波数のn倍（ｎは正の整数）を計算し、例えば本実施例ではｎ＝１、２、３まで考慮し（Ｓ４０５）、そのすべての結果が制限範囲となる範囲内にあるかどうかを判定し、例えば本実施例では出力制限範囲が2.9kHz〜3.5kHzの範囲内にあるかどうかを判定し（Ｓ４０６）、図５に示されるFcが1.1kHz、1.5kHz、1.7kHzおよび2.9kHz〜3.5kHzの場合、再度Fc加算処理に戻される。すなわち、1.1kHzの場合は、３倍すると3.3 kHz（網掛け部分）となり、また、1.5kHz、1.7kHzは２倍すると3kHz、3.4kHz（網掛け部分）となり出力制限範囲2.9kHz〜3.5kHz内に入るからである。キャリア周波数制限部１０８は、設定されたキャリア周波数が出力制限範囲外であれば、キャリア周波数の出力値として、ＰＷＭ生成部１０６に出力する（Ｓ４０７）。【００２８】
図６は、本実施例の電力変換装置のキャリア周波数設定部１０９での、キャリア周波数設定画面を示した図である。例えば、電力変換装置のキャリア周波数設定部は、タッチ入力式表示パネルであって、入力設定可能である。【００２９】
図６において、本実施例では、キャリア周波数の設定項目入力画面と、その設定値入力画面を有する。キャリア周波数の設定項目としては、キャリア周波数の最高値であるFc,high、最小値であるFc,low、キャリア周波数の刻み幅Fc,Incrementとし、例えば、その設定値を、それぞれ5.9kHz、1.1kHz、0.2 kHzと設定する。なお、これらの入力はプルダウンにより選択するようになっていても良い。また、これらの入力はユーザが設定するが、予めデフォルトで設定されていても良い。【００３０】
以上のように、本実施例は、電力変換装置であって、複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、キャリア周波数設定部とキャリア周波数制限部とからＰＭＷ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成するＰＭＷ生成部と、ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部とで構成する。【００３１】
また、キャリア周波数制限部は、複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が所定の範囲のキャリア周波数の場合に、出力しないように制限する。【００３２】
また、キャリア周波数設定部は、切り替える複数のキャリア周波数のキャリア周波数範囲の最高値と最小値と刻み幅が設定される。【００３３】
また、キャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成し、該ＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧を出力する電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、周期的にＰＭＷ出力信号の生成に用いるキャリア周波数を複数のキャリア周波数を切り替えてキャリア周波数を変動させ、複数のキャリア周波数のうち所定の範囲のキャリア周波数を制限するように構成する。【００３４】
また、電力変換装置であって、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、直流電圧を平滑化する直流平滑部と、キャリア周波数を用いてＰＭＷ出力信号を生成するＰＭＷ生成部と、平滑化された直流電圧をＰＭＷ出力信号を用いて交流電圧に変換し出力する交流変換部と、電力変換装置への各種設定を入力する操作部と、を有し、操作部は、キャリア周波数の設定項目入力画面と、その設定値入力画面を有するように構成する。【００３５】
また、操作部は、キャリア周波数の設定項目として、キャリア周波数の変動範囲の最高値と、最小値と、キャリア周波数の刻み幅の入力設定画面を有する。【００３６】
これにより、出力電流ノイズが低減され、交流電動機に発生する音を低減することが可能となる。
【実施例２】
【００３７】
本実施例では、出力電流ノイズを制限する動作例について説明する。【００３８】
本実施例は実施例１の変形例であって、実施例１と共通する部分については同様の符号を用いてその説明は省略し、異なる部分について詳細に説明する。【００３９】
本実施例の電力変換装置と交流電動機のシステム構成図は、実施例１の図１と同様であるが、ＰＭＷ本実施例では、キャリア周波数制限部１０８の動作が実施例１と異なる。【００４０】
本実施例におけるキャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数指令設定の範囲を入力とし、キャリア周波数を連続的に所定の刻み幅で変化させた場合、そのキャリア周波数が出力制限値かどうかを判断し、出力制限範囲のキャリア周波数であれば、出力制限されていない周波数よりも、その出力期間を短い期間とすることで、制限範囲のキャリア周波数による音の成分を低減させて、ＰＭＷ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。【００４１】
図７は、キャリア周波数制限部１０８のキャリア周波数が出力制限値かどうかを判断する変動判定処理を示したフローチャートである。図７は、図３のＳ３０１をＳ６０１〜Ｓ６０３に置き換えたフローチャートとなっており、他は図３と同じであり同じ符号を付している。【００４２】
図７において、キャリア周波数制限部１０８は、出力するキャリア周波数が、例えば予め決められた出力制限範囲である２．９ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚ内と判断されているかどうかを後述する出力制限中のフラグで判断し(Ｓ６０１)、出力制限中であれば、制限比較値としてタイマ比較値よりも小さい値をTchgにセットする（Ｓ６０２）。キャリア周波数が、制限値でなければ、タイマ比較値をTchgにセットする。例えば、制限比較値を１周期10ms、タイマ比較値を５周期50msとセットする。以降の処理は実施例１の図１と同様のため説明を省略する。【００４３】
図８は、図７のキャリア周波数Fcの変動処理（Ｓ３０５）の詳細を示したフローチャートであり、キャリア周波数の出力制限値を制限する制限動作処理を示したフローチャートである。図８は、図４のＳ４０７をＳ７０１とＳ７０２に置き換えたフローチャートとなっており、他は図４と同じであり同じ符号を付している。【００４４】
図８において、キャリア周波数制限部１０８は、図８で変動処理（Ｓ３０５）が必要となった場合に処理され、Ｓ４０１〜Ｓ４０６の処理は、図４と同様のため省略する。キャリア周波数制限部１０８は、Ｓ４０６で、キャリア周波数Fc及びそのｎ倍（ｎは正の整数）が、例えば、出力制限範囲２．９ｋＨｚ〜３．５ｋＨｚの範囲内にあるかどうかを判定し、図５に示されるFcが1.1kHz、1.5kHz、1.7kHzおよび2.9kHz〜3.5kHzの場合、出力制限中として、そのフラグを設定し、図８の（Ｓ６０１）での判断のための動作に指令を与える（Ｓ７０１）。設定されたキャリア周波数が出力制限範囲外であれば、設定されたキャリア周波数をキャリア周波数の出力値として、ＰＷＭ生成部１０６に出力する（Ｓ７０２）。【００４５】
以上のように、本実施例は、キャリア周波数制限部は、複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が所定の範囲のキャリア周波数の場合に、所定の範囲以外のキャリア周波数に比べて短期間で出力するように制御する。【００４６】
これにより、出力制限範囲のキャリア周波数であれば、その出力期間を短い期間とする、もしくは出力頻度を下げることで、出力制限範囲のキャリア周波数による音の成分を低減させて、出力電流ノイズを低減することができ、交流電動機に発生する音を低減することができる。
【実施例３】
【００４７】
本実施例は実施例１の変形例であって、実施例１と共通する部分については同様の符号を用いてその説明は省略し、異なる部分について詳細に説明する。【００４８】
本実施例の電力変換装置と交流電動機のシステム構成図は、実施例１の図１と同様であるが、ＰＭＷ本実施例では、キャリア周波数制限部１０８およびキャリア周波数設定部１０９の動作が実施例１と異なる。【００４９】
本実施例におけるキャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数パターンを入力とし、キャリア周波数設定部に設定された周波数に従って断続的に変化させることで、ＰＭＷ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。【００５０】
キャリア周波数設定部１０９は、例えば、記憶素子等で構成され、ユーザが選択したデータを記憶しておき、キャリア周波数制限モードが有効かどうかを判断し、有効であれば、予め設定されたキャリア周波数パターン、例えば実施例１で用いた図５の出力制限されないキャリア周波数の一部として、図９のように、予め決めた３つのキャリア周波数パターンをキャリア周波数制限部１０８に出力する。【００５１】
本実施例は、図３で示すようにタイマ比較値を設定し、Ｓ３０５において、キャリア周波数パターンによってキャリア周波数を変化させていくことで、出力電流ノイズを低減し、交流電動機に発生する音を低減する。【００５２】
すなわち、本実施例は、図５のように、キャリア周波数Fcの変動範囲と刻み幅を設定するのではなく、予め、出力制限する周波数を除いたキャリア周波数Fcの周波数パターンを用意し、出力電流ノイズを発生するキャリア周波数を回避することで、出力電流ノイズを低減することができ、交流電動機に発生する音を低減することができる。【００５３】
図１０は、本実施例の電力変換装置のキャリア周波数設定部１０９での、キャリア周波数設定画面を示した図である。図１０において、本実施例では、キャリア周波数の設定項目入力画面と、その設定値入力画面を有する。キャリア周波数の設定項目としては、キャリア周波数の変更周波数パターンであり、変更すべき周波数の個数分の周波数を設定可能である。本実施例では、３つのキャリア周波数である、Fc1，Fc 2，Fc 3とし、例えばその設定値を、それぞれ2.1kHz、2.5kHz、3.7 kHzと設定する。なお、これらの入力はプルダウンにより選択するようになっていても良い。また、これらの入力はユーザが設定するが、予めデフォルトで設定されていても良い。【００５４】
以上のように、本実施例は、キャリア周波数設定部は、切り替える複数のキャリア周波数として予め設定された複数のキャリア周波数が設定される。【００５５】
また、電力変換装置への各種設定を入力する操作部は、キャリア周波数の設定項目として、キャリア周波数の変更すべき周波数の個数分の周波数を設定可能である入力設定画面を有する。
【実施例４】
【００５６】
本実施例は実施例２の変形例であって、実施例２と共通する部分については同様の符号を用いてその説明は省略し、異なる部分について詳細に説明する。【００５７】
本実施例の電力変換装置と交流電動機のシステム構成図は、実施例２にて説明した図１と同様であるが、本実施例では、ＰＭＷキャリア周波数制限部１０８およびキャリア周波数設定部１０９の動作が実施例２と異なる。【００５８】
本実施例におけるキャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数パターンを入力とし、キャリア周波数設定部に設定された周波数に従って断続的に変化させることで、ＰＭＷ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。【００５９】
キャリア周波数設定部１０９は、例えば記憶素子等で構成され、ユーザが選択したデータを記憶しておき、キャリア周波数制限モードが有効かどうかを判断し、有効であれば、予め設定されたキャリア周波数パターン、例えば図１１のように予め決めた６つのキャリア周波数パターン（図１１のFc欄）と出力制限か未制限かの情報（図１１のcount欄）をキャリア周波数制限部１０８に出力する。【００６０】
本実施例は、実施例２と同様、図７および図８で示すように、出力制限範囲のキャリア周波数であれば、その出力期間を短い期間とすることで、出力制限範囲のキャリア周波数による音の成分を低減させて、出力電流ノイズを低減し、交流電動機に発生する音を低減することが可能となる。【００６１】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、本実施例で示したキャリア周波数の変動方法は一例であって、キャリア周波数を連続的にあるいは断続的に変化させながら複数のキャリア周波数を出力する方法であれば良く、本発明の内容を適用できる。また、例えば本実施例のタイマ比較値は、キャリア周波数毎に変えて設定しても良い。また、例えば本実施例のキャリア周波数の出力制限範囲を変化させても良い。また、例えば本実施例のキャリア周波数の出力制限範囲を変化させ、それに応じて制限範囲を変化させたとしても良い。【００６２】
また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【００６３】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。【００６４】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０１…三相交流電源、１０２…直流変換部、１０３…直流平滑部、１０４…交流変換部、１０５…交流電動機、１０６…ＰＭＷ生成部、１０７…速度指令生成部、１０８…キャリア周波数制限部、１０９…キャリア周波数設定部
【図１】
2017013723.tif 000003
【図２】
2017013723.tif 000004
【図３】
2017013723.tif 000005
【図４】
2017013723.tif 000006
【図５】
2017013723.tif 000007
【図６】
2017013723.tif 000008
【図７】
2017013723.tif 000009
【図８】
2017013723.tif 000010
【図９】
2017013723.tif 000011
【図１０】
2017013723.tif 000012
【図１１】
2017013723.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月27日(2017.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、電力変換装置であって、複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、キャリア周波数設定部とキャリア周波数制限部とからＰＷＭ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部とで構成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１は、本実施例の電力変換装置と交流電動機１０５のシステム構成図の例である。本実施例では、三相交流電源１０１、直流変換部１０２、直流平滑部１０３、交流変換部１０４、交流電動機１０５、ＰＷＭ生成部１０６、速度指令生成部１０７、キャリア周波数制限部１０８、キャリア周波数設定部１０９を有する。なお、ＰＷＭ生成部１０６、速度指令生成部１０７、キャリア周波数制限部１０８、キャリア周波数設定部１０９はマイコンによるソフトウエア処理でも、FPGA等のハードウエア処理でも良い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
交流変換部１０４は、例えばIGBTとフライホイールダイオードを用いた交流変換回路で構成され、直流平滑部１０３の直流電圧と、ＰＷＭ生成部１０６のＰＷＭ指令を入力とし、直流電圧を交流電圧に変換し、交流電動機１０５に出力する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ＰＷＭ生成部１０６は、速度指令生成部１０７が出力した周波数指令と、キャリア周波数制限部１０８が出力したキャリア周波数指令を入力とし、ＰＷＭを生成して、交流変換部１０４に出力する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
速度指令生成部１０７は、例えば、外部から得られた電圧指令や外部からの通信データによってインバータの出力すべき速度を生成し、ＰＷＭ生成部１０６に周波数指令を出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
キャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数指令設定の範囲を入力とし、前記キャリア周波数を連続的に所定の刻み幅で変化させた場合、そのキャリア周波数が出力制限値かどうかを判断し、制限すべきキャリア周波数を出力しないように回避して、ＰＷＭ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
以上のように、本実施例は、電力変換装置であって、複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、キャリア周波数設定部とキャリア周波数制限部とからＰＷＭ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成するＰＷＭ生成部と、ＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部とで構成する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、キャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成し、該ＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧を出力する電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、周期的にＰＷＭ出力信号の生成に用いるキャリア周波数を複数のキャリア周波数を切り替えてキャリア周波数を変動させ、複数のキャリア周波数のうち所定の範囲のキャリア周波数を制限するように構成する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
また、電力変換装置であって、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、直流電圧を平滑化する直流平滑部と、キャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成するＰＷＭ生成部と、平滑化された直流電圧をＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧に変換し出力する交流変換部と、電力変換装置への各種設定を入力する操作部と、を有し、操作部は、キャリア周波数の設定項目入力画面と、その設定値入力画面を有するように構成する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
本実施例の電力変換装置と交流電動機のシステム構成図は、実施例１の図１と同様であるが、本実施例では、キャリア周波数制限部１０８の動作が実施例１と異なる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本実施例におけるキャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数指令設定の範囲を入力とし、キャリア周波数を連続的に所定の刻み幅で変化させた場合、そのキャリア周波数が出力制限値かどうかを判断し、出力制限範囲のキャリア周波数であれば、出力制限されていない周波数よりも、その出力期間を短い期間とすることで、制限範囲のキャリア周波数による音の成分を低減させて、ＰＷＭ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
本実施例の電力変換装置と交流電動機のシステム構成図は、実施例１の図１と同様であるが、本実施例では、キャリア周波数制限部１０８およびキャリア周波数設定部１０９の動作が実施例１と異なる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本実施例におけるキャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数パターンを入力とし、キャリア周波数設定部に設定された周波数に従って断続的に変化させることで、ＰＷＭ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
本実施例の電力変換装置と交流電動機のシステム構成図は、実施例２にて説明した図１と同様であるが、本実施例では、キャリア周波数制限部１０８およびキャリア周波数設定部１０９の動作が実施例２と異なる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
本実施例におけるキャリア周波数制限部１０８は、キャリア周波数設定部１０９が出力したキャリア周波数パターンを入力とし、キャリア周波数設定部に設定された周波数に従って断続的に変化させることで、ＰＷＭ生成部１０６にキャリア周波数指令を出力する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
１０１…三相交流電源、１０２…直流変換部、１０３…直流平滑部、１０４…交流変換部、１０５…交流電動機、１０６…ＰＷＭ生成部、１０７…速度指令生成部、１０８…キャリア周波数制限部、１０９…キャリア周波数設定部
【手続補正１７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のキャリア周波数を切り替えるキャリア周波数設定部と、
所定の範囲のキャリア周波数を制限するキャリア周波数制限部と、
前記キャリア周波数設定部と前記キャリア周波数制限部とからＰＷＭ生成に用いるキャリア周波数を生成するキャリア周波数生成部と、
前記キャリア周波数生成部で生成されたキャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成するＰＷＭ生成部と、
前記ＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧を出力する交流変換部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数制限部は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、出力しないように制限することを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数制限部は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、前記所定の範囲以外のキャリア周波数に比べて短期間で出力するように制御することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数設定部は、前記切り替える複数のキャリア周波数のキャリア周波数範囲の最高値と最小値と刻み幅が設定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記キャリア周波数設定部は、前記切り替える複数のキャリア周波数として予め設定された複数のキャリア周波数が設定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
キャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成し、該ＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧を出力する電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
周期的に前記ＰＷＭ出力信号の生成に用いるキャリア周波数を複数のキャリア周波数を切り替えてキャリア周波数を変動させ、前記複数のキャリア周波数のうち所定の範囲のキャリア周波数を制限することを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記キャリア周波数の制限は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、出力しないように制限することを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項８】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記キャリア周波数の制限は、前記複数のキャリア周波数およびそれぞれのｎ倍（ｎは正の整数）のキャリア周波数成分が前記所定の範囲のキャリア周波数の場合に、前記所定の範囲以外のキャリア周波数に比べて短期間で出力するように制御することを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項９】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記切り替える複数のキャリア周波数は、該複数のキャリア周波数のキャリア周波数範囲の最高値と最小値と刻み幅が設定されることで決定されることを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法であって、
前記切り替える複数のキャリア周波数は、予め設定された複数のキャリア周波数で決定されることを特徴とする電力変換装置の出力電流ノイズの低減方法。
【請求項１１】
電力変換装置であって、
交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する直流変換部と、
前記直流電圧を平滑化する直流平滑部と、
キャリア周波数を用いてＰＷＭ出力信号を生成するＰＷＭ生成部と、
前記平滑化された直流電圧を前記ＰＷＭ出力信号を用いて交流電圧に変換し出力する交流変換部と、
前記電力変換装置への各種設定を入力する操作部と、
を有し、
前記操作部は、前記キャリア周波数の設定項目入力画面と、その設定値入力画面を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力変換装置であって、
前記操作部は、前記キャリア周波数の設定項目として、キャリア周波数の変動範囲の最高値と、最小値と、キャリア周波数の刻み幅の入力設定画面を有することを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電力変換装置であって、
前記操作部は、前記キャリア周波数の設定項目として、キャリア周波数の変更すべき周波数の個数分の周波数を設定可能である入力設定画面を有することを特徴とする電力変換装置。
【国際調査報告】
2017013723.tif 000014
2017013723.tif 000015
2017013723.tif 000016
2017013723.tif 000017