(57)【要約】【課題】ＰＷＭ３相変調の低騒音低振動性を更に改善するインバータ装置を提供することを目的としたものである。【解決手段】直流電源の直流電圧をＰＷＭ３相変調にてスイッチングすることにより正弦波状の交流電流をモータへ出力するインバータ装置において、ＰＷＭ３相変調のキャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間に、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減する。これにより、あらゆる場合においてキャリア周期短縮効果を確保、改善できる。従って、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。【選択図】図６
2006296178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の正負端子間に２個のスイッチング素子を直列に接続して成る直列回路を３組備え、２個の前記スイッチング素子の接続点をモータに接続し、前記直流電源の直流電圧をＰＷＭ３相変調にてスイッチングすることにより正弦波状の交流電流をモータへ出力するインバータ装置において、キャリア周期内における前記直流電源の正端子に接続された上アームスイッチング素子のＯＮ期間に、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減するインバータ装置。
【請求項２】
キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間が０％または０％に近い相がある場合、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加する請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間が１００％または１００％に近い相がある場合、同一のＯＮ期間を、全ての相において削減する請求項１記載のインバータ装置。
【請求項４】
上アームスイッチング素子全てがＯＮとなる期間と、上アームスイッチング素子全てがＯＦＦとなる期間とが同じ時間となるように、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減する請求項１から３のうちいずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項５】
同一のＯＮ期間の追加または削減は、位相の変化に対して不連続点のないように連続させる請求項１から４のうちいずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項６】
ＰＷＭ３相変調の変調度が高い程、追加または削減する同一のＯＮ期間を大きくする請求項１から５のうちいずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項７】
前記スイッチング素子の接続点をモータに代わり交流機器へ接続し、正弦波状の交流電流を交流機器へ出力する請求項１から６のうちいずれか一項記載のインバータ装置。
【請求項８】
前記交流機器は、トランスである請求項７記載のインバータ装置。
【請求項９】
車両に搭載される請求項１から８のうちいずれか一項記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＷＭ３相変調によりモータを駆動するインバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のインバータ装置として、ＰＷＭ２相変調による正弦波駆動方式がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この方式について以下説明する。図１８は正弦波駆動用インバータ装置の電気回路図で、インバータ装置とその周辺の回路を示す。インバータ装置１２１の制御回路１０７は、電流センサ６からの電流を演算することによりセンサレスＤＣブラシレスモータ１１を構成する磁石回転子５の位置検出を行う。そして、回転数指令信号（図示せず）等に基づき、インバータ回路１０を構成するスイッチング素子２を制御し、バッテリー１からの直流電圧をＰＷＭ変調でスイッチングすることにより、正弦波状の交流電流をセンサレスＤＣブラシレスモータ１１（以降モータと称す）を構成する固定子巻線４へ出力する。
【０００４】
インバータ回路１０を構成するダイオード３は、固定子巻線４からの電流の還流ルートとなる。スイッチング素子２について、上アームスイッチング素子をＵ，Ｖ，Ｗ、下アームスイッチング素子をＸ，Ｙ，Ｚと定義し、また、各スイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚに対応するダイオードを、３Ｕ，３Ｖ，３Ｗ，３Ｘ，３Ｙ，３Ｚと定義する。
【０００５】
電流センサ６の検出電流値は、消費電力算出やスイッチング素子２等を保護するための判断にも用いられる。図１８において、電流センサ６は電源ラインのマイナス側に挿入されているが、電流は同じなのでプラス側でも良い。
【０００６】
２相変調の波形の特性図を示す。図１９は５０％変調、図２０は１００％変調におけるそれぞれの各相波形の変調を示す特性図で、Ｕ相端子電圧４１、Ｖ相端子電圧４２、Ｗ相端子電圧４３、及び中性点電圧２９を示している。これらの端子電圧はＰＷＭ変調にて縦軸に示すＤｕｔｙ（％）で実現される。中性点電圧２９は、各相の端子電圧の和を求め３で除した値である。また、相電圧は、端子電圧から中性点電圧を引いた値であり、正弦波になる。
【０００７】
図２１は２相変調の１キャリア内（キャリア周期）でのタイミングチャートであり、上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ、下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙ，ＺのＯＮ／ＯＦＦの一例を示している。この場合、図１９の５０％変調において、位相がおおよそ１３５度でのタイミングチャートである。各スイッチング素子のスイッチングには、（ａ），（ｂ），（ｃ）の３種類があり、それぞれ図２２〜図２４に電流経路を示す電気回路図を示す。
【０００８】
期間（ａ）においては、上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ全てがＯＦＦ、下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙ，Ｚ全てがＯＮである。Ｕ相電流、Ｖ相電流がそれぞれ、下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙと並列のダイオードから固定子巻線４へ流れ、Ｗ相電流は固定子巻線４から下アームスイッチング素子Ｚへ流れ出ている。下アームとモータ１１間で電流が循環している。よって、バッテリー１からインバータ回路１０及びモータ１１へは電力供給されない非通電の状態にある。
【０００９】
期間（ｂ）においては、上アームスイッチング素子ＵがＯＮ、下アームスイッチング素
子Ｙ，ＺがＯＮである。Ｕ相電流は、上アームスイッチング素子Ｕから固定子巻線４へ流れ、Ｖ相電流は下アームスイッチング素子Ｙと並列のダイオードから固定子巻線４へ流れ、Ｗ相電流は固定子巻線４から下アームスイッチング素子Ｚへ流れ出ている。よって、バッテリー１からインバータ回路１０及びモータ１１へ電力供給される通電状態にある。このとき、電源ライン（電流センサ６）には、Ｕ相の相電流が流れる。
【００１０】
期間（ｃ）においては、上アームスイッチング素子Ｕ，ＶがＯＮ、下アームスイッチング素子ＺがＯＮである。Ｕ相電流、Ｖ相電流は、それぞれ、上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖから固定子巻線４へ流れ、Ｗ相電流は固定子巻線４から下アームスイッチング素子Ｚへ流れ出ている。よって、バッテリー１からインバータ回路１０及びモータ１１へ電力供給される通電状態にある。そして、電源ライン（電流センサ６）には、Ｗ相の相電流が流れる。
【００１１】
上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，ＷのＯＮ、ＯＦＦ状態で電源ライン（電流センサ６）に流れる電流の有無、流れる相電流を知ることができる。ＯＮの相が無い時は流れず（非通電）、１相のみＯＮ時はその相の電流が流れ（通電）、２相ＯＮ時は残りの相の電流が流れる（通電）。
【００１２】
図２５に、図１９の５０％変調の２相変調での位相９０度、１０５度、１２０度、１３５度、１５０度においての１キャリア内（キャリア周期）での上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，ＷのＯＮ期間（Ｄｕｔｙ）を中央から均等に振り分け表示している。Ｕ相のＯＮ期間を細実線で表わし、Ｖ相のＯＮ期間を中実線で表わし、Ｗ相のＯＮ期間を太実線で表わしている。ＯＮ期間の下に、バッテリー１から固定子巻線４へ電力が供給される通電期間を実線矢印で、流れる相電流をＵ，Ｖ，Ｗで示している。また、非通電期間を破線矢印で示している。
【００１３】
同様に、図２６に、図２０の１００％変調の２相変調について示す。
【００１４】
上記により、２相変調においては、１キャリア内（キャリア周期）に、流れる相電流は変化するが、インバータ回路１０及びモータ１１へ電力供給される通電期間は１回である。位相が変わっても同様である。
【００１５】
次に３相変調について説明する。図２７は５０％変調、図２８は１００％変調におけるそれぞれの各相波形の変調を示す特性図である。２相変調同様、Ｕ相端子電圧４１、Ｖ相端子電圧４２、Ｗ相端子電圧４３、及び中性点電圧２９を示している。これらの端子電圧はＰＷＭ変調にて縦軸に示すＤｕｔｙ（％）で実現される。中性点電圧２９は、各相の端子電圧の和を求め３で除した値である。また、相電圧は、端子電圧から中性点電圧を引いた値であり、正弦波になる。
【００１６】
図２９は３相変調のタイミングチャートであり、１キャリア内（キャリア周期）での上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ、下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙ，ＺのＯＮ／ＯＦＦの一例を示している。この場合、図２７の５０％変調において、位相がおおよそ１２０度でのタイミングチャートである。各スイッチング素子のスイッチングには、２相変調の場合の（ａ），（ｂ），（ｃ）に（ｄ）を加えた４種類がある。期間（ａ），（ｂ），（ｃ）に関しては、前記２相変調の図２２〜図２４と同様であるので、期間（ｄ）について説明する。
【００１７】
期間（ｄ）においては、上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，Ｗ全てがＯＮ、下アームスイッチング素子Ｘ，Ｙ，Ｚ全てがＯＦＦである。Ｕ相電流、Ｖ相電流は、それぞれ、上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖから固定子巻線４へ流れ、Ｗ相電流は固定子巻線４から上ア
ームスイッチング素子Ｗに並列のダイオードへ流れ込んでいる。上アームとモータ１１間で電流が循環している。よって、バッテリー１からインバータ回路１０及びモータ１１へは電力供給されない非通電の状態にある。
【００１８】
上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，ＷのＯＮ、ＯＦＦ状態で電源ライン（電流センサ６）に流れる電流の有無、流れる相電流を知ることができる。ＯＮの相が無い時は流れず（非通電）、１相のみＯＮ時はその相の電流が流れ（通電）、２相ＯＮ時は残りの相の電流が流れ（通電）、３相全てＯＮ時は流れない（非通電）。
【００１９】
図３１に、図２７の５０％変調の３相変調での位相３０度、４５度、６０度、７５度、９０度においての１キャリア内（キャリア周期）での上アームスイッチング素子Ｕ，Ｖ，ＷのＯＮ期間（Ｄｕｔｙ）を中央から均等に振り分け表示している。Ｕ相のＯＮ期間を細実線で表わし、Ｖ相のＯＮ期間を中実線で表わし、Ｗ相のＯＮ期間を太実線で表わしている。バッテリー１から固定子巻線４へ電力が供給される通電期間を実線矢印で、電源ラインに流れる相電流をＵ，Ｖ，Ｗで示している。また、非通電期間を破線矢印で示している。
【００２０】
同様に、図３２に、図２８の１００％変調の３相変調について示す。
【００２１】
図３１、図３２に示されるように、３相変調においては、キャリア周期内中央の期間（ｄ）は非通電期間となる。また、キャリア周期内の前端、後端にもそれぞれ非通電期間がある。そのため、キャリア周期内の前半と後半にそれぞれ通電期間がある。これは、２相変調が１回であるのに比べると、キャリア周期が半分（キャリア周波数が２倍）と同等になり（以降キャリア周期短縮効果と称す）、ＰＷＭ変調がきめ細かくなる。
【００２２】
これにより、３相変調は２相変調に比べ、電流リップル、トルクリップルが小さくなり、低振動低騒音となる。但し、図３２の１００％変調において位相３０度では、キャリア周期内の通電期間が１回のみであり、キャリア周期短縮効果が得られない。また、位相９０度では、キャリア周期内の前端、後端に非通電期間がないため、前後のキャリア周期における通電期間と連続してしまう。そのため、キャリア周期内の通電期間は２回であるが、結果として、１キャリア周期当たり通電期間は１回となり、キャリア周期短縮効果が得られない。
【特許文献１】特開２００３−１８９６７０号公報（第１４頁、第１図、第１３頁、第１９図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上記のようにＰＷＭ変調による正弦波駆動方式のインバータ装置において、低振動低騒音を求める場合、３相変調の方が２相変調に比べキャリア周期短縮効果により有利である。しかしながら、１００％変調においては、キャリア周期短縮効果が得られない場合があり低振動低騒音のメリットが弱くなっている。空調装置に用いられる電動圧縮機をインバータ装置で駆動する場合、その騒音を防止するためルームエアコンなどでは防音箱などの防音装置を用いる事も可能であるが、車両用の空調装置に用いられる電動圧縮機においては、搭載スペース、重量などの制約により防音装置を用いる事は困難である。また、車室内への振動伝達防止のため、振動を小さく抑制しなければならないが、同様に防振装置を用いる事は困難である。ルームエアコンにおいても環境を考慮し極力低振動低騒音であることが求められる。
【００２４】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、ＰＷＭ３相変調のキャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間に、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減し、正弦波状の交流電流をモータへ出力するものである。上記構成により、ＰＷＭ変調はそのままに、あらゆる場合においてキャリア周期短縮効果を確保できるとともに、改善することができる。従って、更なる低騒音低振動を実現することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明のインバータ装置は、ＰＷＭ３相変調の低騒音低振動性を更に向上できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１の発明は、ＰＷＭ３相変調のキャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間に、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減し、正弦波状の交流電流をモータへ出力する。よって、ＰＷＭ変調はそのままに、あらゆる場合においてキャリア周期短縮効果を確保でき、また改善できる。これにより、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００２８】
第２の発明は、第１の発明のインバータ装置において、キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間が０％または０％に近い相がある場合、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加する。これにより、キャリア周期内の通電期間が１回のみの場合においても、キャリア周期内の通電期間を２回とすることができ、キャリア周期短縮効果を得られる。もって、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００２９】
また、制御回路のソフトとしては、上アームスイッチング素子のＯＮ期間が０％または０％に近い相がある場合において、単純に、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加する演算をすれば良い。よって、トルク制御などによるＰＷＭ変調の急変に対しても、制御回路ソフトを容易に実現できる。
【００３０】
第３の発明は、第１の発明のインバータ装置において、キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間が１００％または１００％に近い相がある場合、同一のＯＮ期間を、全ての相において削減する。これにより、キャリア周期内の前端、後端に非通電期間がないため、前後のキャリア周期における通電期間と連続してしまい、１キャリア周期当たり通電期間は１回となり、キャリア周期短縮効果が得られない場合において、キャリア周期内の通電期間を２回とすることができ、キャリア周期短縮効果を得られる。もって、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００３１】
また、制御回路のソフトとしては、上アームスイッチング素子のＯＮ期間が１００％または１００％に近い相がある場合において、単純に、同一のＯＮ期間を、全ての相において削減する演算をすれば良い。よって、トルク制御などによるＰＷＭ変調の急変に対しても、制御回路ソフトを容易に実現できる。
【００３２】
第４の発明は、第１から第３の発明のインバータ装置において、上アームスイッチング素子全てがＯＮとなる期間と、上アームスイッチング素子全てがＯＦＦとなる期間とが同じ時間となるように、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減する。これにより、前後のキャリアも含めて各通電期間が等間隔となる。もって、キャリア周期短縮効果が改善され、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００３３】
また、制御回路のソフトとしては、単純に、上アームスイッチング素子全てがＯＮとなる期間と、上アームスイッチング素子全てがＯＦＦとなる期間とが同じ時間となるように、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加または削減すれば良い。よって、制御回路ソフトを更に容易に実現できる。
【００３４】
第５の発明は、第１乃至第４の発明のインバータ装置において、同一のＯＮ期間の追加または削減を、位相の変化に対して不連続点のないように連続させる。これにより、過渡的な変化を抑制できる。もって、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００３５】
第６の発明は、第１から第５の発明のインバータ装置において、ＰＷＭ３相変調の変調度が高い程、追加または削減する同一のＯＮ期間を大きくする。これにより、変調度に応じて適正なＯＮまたはＯＦＦ期間を適用できる。そして変調度全域においてキャリア周期短縮効果を改善できる。もって、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００３６】
第７の発明は、第１から第６の発明のインバータ装置において、スイッチング素子の接続点をモータに代わり交流機器へ接続し、正弦波状の交流電流を交流機器へ出力する。これにより、交流機器へは、更に電流リップルの小さい正弦波状の交流電流を供給することができる。
【００３７】
第８の発明は、第７の発明のインバータ装置において、交流機器をトランスとするものである。これにより、モータなどの負荷に、電気絶縁した状態で正弦波状の交流電流を供給することができる。
【００３８】
第９の発明は、第１から第８の発明のインバータ装置において、車両に搭載するものである。搭載スペース、重量などの制約により防音装置、防振装置の設置が困難な車両用において、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置は有用である。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に係る正弦波駆動用インバータ装置の電気回路図である。背景技術における図１８とは制御回路１０７が制御回路７となっている点が異なる。これに伴いインバータ装置１２１はインバータ装置２１となる。制御回路１０７の制御ソフトが以下に述べる如く一部変更になり、制御回路７となっている。他の箇所、制御ソフトは図１８と同一であり、符号等はそのまま適用する。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図である。
【００４２】
先に示した図３２の１００％３相変調において、位相３０度では、Ｖ相の上アームスイッチング素子ＯＮ期間が０％であるため、キャリア周期内の通電期間が１回のみであり、キャリア周期短縮効果が得られない。図２は、この課題解決を示すものである。図２の矢印上に、１００％３相変調の位相３０度における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間をそのまま示す。矢印下に、調整後の上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す。
【００４３】
上アームスイッチング素子Ｕ，ＷのＯＮ期間に同一のＯＮ期間αを追加し、且つＯＮ期
間０の上アームスイッチング素子ＶのＯＮ期間をαとしている。結果として、全ての相において同一のＯＮ期間αを追加したことになる。これにより、キャリア周期の中央では、Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなるために、に非通電期間（時間α）が形成される（この非通電期間では、上アームとモータ１１間で電流が循環する）。従って、キャリア周期内に通電期間が２回となり、キャリア周期短縮効果が得られる。
【００４４】
一方、２回の通電期間の時間合計は、ＯＮ期間α追加前の上アームスイッチング素子Ｕ，ＷのＯＮ期間にＯＮ期間αを追加した時間から、非通電期間（時間α）を差し引いた時間であり、これは、ＯＮ期間α追加前の上アームスイッチング素子Ｕ，ＷのＯＮ期間（＝ＯＮ期間α追加前の通電期間）に等しい。よって、ＰＷＭ変調は変化せずそのままである。
【００４５】
上アームスイッチング素子ＯＮ期間が０％に近い場合においては、キャリア周期中央の非通電期間を充分に確保しキャリア周期短縮効果を確実にできる。
【００４６】
従って、キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間が０％または０％に近い相がある場合、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加することにより、キャリア周期内の通電期間を２回とすることができ、キャリア周期短縮効果を得られる。これにより、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００４７】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図である。
【００４８】
図３２の１００％３相変調において、位相９０度では、Ｕ相の上アームスイッチング素子ＯＮ期間が１００％であるため、キャリア周期内の前端、後端に非通電期間が形成されず、前後のキャリア周期における通電期間と連続してしまう。そのため、キャリア周期内の通電期間は２回であるが、結果として、１キャリア周期当たり通電期間は１回となり、キャリア周期短縮効果が得られない。
【００４９】
図３は、この課題解決を示すものである。図３の矢印上に、１００％３相変調の位相９０度における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間をそのまま示す。キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）をβで示す。矢印下に、調整後の上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す。キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）をγで示す。
【００５０】
Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子ＯＮ期間から、β−γの期間が削減される。これにより、キャリア周期内の前端、後端に非通電期間が形成される（この非通電期間では、下アームとモータ１１間で電流が循環する）。これにより、キャリア周期内に通電期間が２回となり、キャリア周期短縮効果が得られる。
【００５１】
一方、通電期間は、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）をβからγへ短縮しただけなので変わらない。すなわち、ＰＷＭ変調は変化せずそのままである。
【００５２】
上アームスイッチング素子ＯＮ期間が１００％に近い場合においては、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間を充分に確保しキャリア周期短縮効果を確実にできる。
【００５３】
従って、キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間が１００％また
は１００％に近い相がある場合、同一のＯＮ期間を、全ての相において削減することにより、キャリア周期内の通電期間を２回とすることができ、キャリア周期短縮効果を得られる。これにより、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００５４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る３相変調各相波形の特性図の第一例を示す。この図は、図２８の位相０度〜６０度、１２０度〜１８０度、２４０度〜３００度において、上アームスイッチング素子のＯＮ期間が０％または０％に近い相があるため、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加したものである。但し、ＯＮ期間を追加しない位相との間に不連続点が生じないように、位相により追加するＯＮ期間を変更して、連続させている。追加するＯＮ期間は、位相０度の０から徐々に増加し、位相３０度で最大、徐々に減少して位相６０度で０となる。他の箇所でも同様である。
【００５５】
ＰＷＭ変調は変化せずそのままであること、キャリア周期短縮効果を得られ更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られることは、実施の形態１と同様である。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態３に係る３相変調各相波形の特性図の第二例を示す。この図は、図２８の位相６０度〜１２０度、１８０度〜２４０度、３００度〜３６０度において、上アームスイッチング素子のＯＮ期間が１００％または１００％に近い相があるため、同一のＯＮ期間を、全ての相において削減したものである。但し、ＯＮ期間を削減しない位相との間に不連続点が生じないように、位相により削減するＯＮ期間を変更して、連続させている。削減するＯＮ期間は、位相６０度の０から徐々に増加し、位相９０度で最大、徐々に減少し位相１２０度で０となる。他の箇所でも同様である。
【００５７】
ＰＷＭ変調は変化せずそのままであること、キャリア周期短縮効果を得られ更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られることは、実施の形態２と同様である。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態３に係る３相変調各相波形の特性図の第三例を示す。この図は、図４及び図５における、ＯＮ期間の追加削減箇所をまとめたものである。
【００５９】
ＰＷＭ変調は変化せずそのままであること、キャリア周期短縮効果を得られ更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られることは、実施の形態１、２と同様である。また、位相全体で効果を得られる。
【００６０】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図である。図７の矢印上に、１００％３相変調の位相３０度における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間をそのまま示す。矢印下に、調整後の上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す。
【００６１】
図２との違いは、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じになるように、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加している点である。すなわち、キャリア周期内の前端の非通電期間を１とすると、キャリア周期中央の非通電期間は２、キャリア周期内の後端の非通電期間は１となっている。
【００６２】
これにより、前後のキャリアにおける非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）も含めて、各通電期間が等間隔となる（通電が等間隔時間に行われる）。これにより、キャリア周期短縮効果が改善され、更なる低騒音低振動を実
現するインバータ装置が得られる。
【００６３】
図８は、本発明の実施の形態４に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す他の特性図である。図８の矢印上に、１００％３相変調の位相９０度における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間をそのまま示す。矢印下に、調整後の上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す。
【００６４】
図３との違いは、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じになるように、同一のＯＮ期間を、全ての相において削減している点である。
【００６５】
作用効果は、図７の場合と同様である。
【００６６】
同様に、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じになるように、同一のＯＮ期間を、全ての相において追加する場合を図９５（１００％３相変調の位相４５度）に、削減する場合を図１０（１００％３相変調の位相７５度）に示している。
【００６７】
作用効果は、図７、図８の場合と同様である。また、ＰＷＭ変調が変化しないことも同様である。
【００６８】
図１１は、上記図７〜図１０に示す調整後における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を、まとめて示す特性図である。
【００６９】
位相６０度においては、調整せずとも、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じであるので、調整していない。位相３０度〜９０度について示したのは、該当する相は異なるとしても、このパターンの繰り返しになっているからである。
【００７０】
図１２は、図３２から図１１への調整に係る数値を各位相について示したものである。キャリア周期内のＯＮ期間裕度３１は、図３２において、キャリア周期内における上アームスイッチング素子のＯＮ期間に、同一で追加可能なＯＮ期間（いずれかの上アームスイッチング素子のＯＮ期間がキャリア周期に一致するときの追加ＯＮ期間）を示す。よって、位相３０度で最大、位相９０度で最小となる。
【００７１】
調整量３３は、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じになるようにするために必要となる調整量（全ての相において、同一に追加もしくは削減するＯＮ期間）である。プラスは追加、マイナスは削減を示す。上記の如く、位相６０度においては０である。
【００７２】
調整後のＯＮ期間裕度３２は、図３２に調整量３３を適用した図１１において、Ｕ，Ｖ，Ｗの内の上アームスイッチング素子の最大ＯＮ期間とキャリア周期との差の期間を示す。すなわち、位相３０度、位相９０度で最大、位相６０度で最小となっている。
【００７３】
（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係る３相変調各相波形の特性図の第一例を示す。こ
の図は、図２８の位相０度〜６０度、１２０度〜１８０度、２４０度〜３００度において、上アームスイッチング素子のＯＮ期間が０％または０％に近い相があるため、図１２の調整量３３を適用したものである。追加するＯＮ期間は、位相０度で０、位相６０度で０となるため、ＯＮ期間を追加しない位相との間に不連続点は生じない。他の箇所でも同様である。
【００７４】
ＰＷＭ変調は変化しないこと、キャリア周期短縮効果が改善され、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られることは、実施の形態４と同様である。
【００７５】
図１４は、本発明の実施の形態５に係る３相変調各相波形の特性図の第二例を示す。この図は、図２８の位相６０度〜１２０度、１８０度〜２４０度、３００度〜３６０度において、上アームスイッチング素子のＯＮ期間が１００％または１００％に近い相があるため、図１２の調整量３３を適用したものである。削減するＯＮ期間は、位相０度で６０、位相１２０度で０となるため、ＯＮ期間を削減しない位相との間に不連続点は生じない。他の箇所でも同様である。
【００７６】
ＰＷＭ変調は変化しないこと、キャリア周期短縮効果が改善され、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られることは、実施の形態４と同様である。
【００７７】
図１５は、本発明の実施の形態５に係る３相変調各相波形の特性図の第三例を示す。この図は、図２８の位相全域に渡り、図１２の調整量３３を適用したものである。
【００７８】
ＰＷＭ変調は変化しないこと、キャリア周期短縮効果が改善され、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られることは、実施の形態４と同様である。また、位相全体で効果を得られる。
【００７９】
（実施の形態６）
上記実施の形態１〜５においては、１００％変調について述べたが、以下１００％以下について説明する。
【００８０】
位相をθ、変調度をδ（１００％変調で１、０％変調で０）、Ｄｕｔｙ１００％を１とし、図１２におけるキャリア周期内のＯＮ期間裕度３１、調整量３３、調整後のＯＮ期間裕度３２を数式で表現する。位相３０度〜９０度を例に、Ｕ相を位相の基準とし、Ｖ相の位相は−１２０度となる。
【００８１】
キャリア周期内のＯＮ期間裕度３１は、Ｕ相とＤｕｔｙ１００％との差になるので、
０．５−０．５δｓｉｎθ  （式１）
となる。これは、３相ともに、上アームスイッチング素子がＯＦＦの期間でもある。
【００８２】
３相ともに上アームスイッチング素子がＯＮの期間は、Ｖ相の上アームスイッチング素子ＯＮ期間Ｄｕｔｙに等しいので、
０．５δｓｉｎ（θ−１２０）＋０．５  （式２）
となる。
【００８３】
実施の形態４の如く、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じになるようにすると、調整後のＯＮ期間裕度３２は、キャリア周期中央の非通電期間とキャリア周期内の前端、後端の非通電期間との平均で表されるので、（式１）と（式２）の和を２で除した式になる。加法定理を用い整理すると、
（−３／８）δｓｉｎθ−（√３／８）δｃｏｓθ＋０．５  （式３）
となる。
【００８４】
調整量３３は、キャリア周期内のＯＮ期間裕度３１＝（式１）と調整後のＯＮ期間裕度３２＝（式３）との差になるので、
（−１／８）δｓｉｎθ＋（√３／８）δｃｏｓθ  （式４）
となる。
【００８５】
よって、１００％変調以外で、実施の形態４の如く、キャリア周期中央の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＮとなる）と、キャリア周期内の前端、後端の非通電期間（Ｕ，Ｖ，Ｗ３相全ての上アームスイッチング素子がＯＦＦとなる）とが同じになるようにする場合、調整量３３は、（式４）で表現される。（式４）は、δが係数となっているので、調整量３３は、変調度δ（１００％変調で１、０％変調で０）に比例している。
【００８６】
以上により、ＰＷＭ３相変調の変調度が高い程、追加または削減する同一のＯＮ期間を大きくすれば良いことが分かる。これにより、変調度に応じて適正なＯＮまたはＯＦＦ期間を適用できる。そして変調度全域においてキャリア周期短縮効果を改善できる。従って、更なる低騒音低振動を実現するインバータ装置が得られる。
【００８７】
（実施の形態７）
図１６は、本発明の実施の形態７に係る抵抗交流負荷の電気回路図である。交流機器としての抵抗交流負荷６０はインバータ装置２１の出力へ接続される。そして、抵抗交流負荷６０は電気ヒータとして動作する抵抗負荷６１〜６３を備え、スイッチングにより正弦波状の交流電流を生成するためのコイル７１〜７３を設けている。
【００８８】
これにより、抵抗負荷６１〜６３へは更に電流リップルの小さい正弦波状の交流電流を供給できるようになる。
【００８９】
（実施の形態８）
図１７は、本発明の実施の形態８に係るトランスを介してモータに接続する電気回路図である。トランス５０の入力側コイル５１〜５３はインバータ装置２１の出力へ接続される。また、トランス５０の出力側コイル５４〜５６はモータ１１へ接続される。
【００９０】
これにより、モータ１１へは、インバータ装置２１から電気絶縁した状態で正弦波状の交流電流を供給できるようになる。
【００９１】
尚、上記各実施の形態において、上アームスイッチング素子のＯＮ期間に基いて説明したが、ＯＦＦ期間での表現、また、下アームスイッチング素子のＯＮ、ＯＦＦ期間での表現も可能である。モータをセンサレスＤＣブラシレスモータとしたが、誘導モータ等にも適用できる。
【００９２】
また、位置検出センサ付き、位置検出用電流センサを複数備えたもの等にも適用できる。電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車などエンジン騒音のない車両では静粛性の効果が大きい。従来の３相変調を通常モード、本発明の３相変調を静粛モードとして使い分けても良い。本発明の３相変調は、図１１、図１２に示す如く、調整後のＯＮ期間裕度３２が最小でも６．７％（位相６０度など）ある。すなわち、最大出力時に限りキャリア周期短縮効果を求めなければ、調整後のＯＮ期間裕度３２の最小値を０％にして、出力を７％〔１／（１００％−６．７％）〕アップできる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、高い低騒音低振動性を得られるので、各種民生用製品、各種産業用機器に適用できる。負荷としてモータ以外の交流機器も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態に係る正弦波駆動用インバータ装置の電気回路図
【図２】本発明の実施の形態１に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図３】本発明の実施の形態２に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図４】本発明の実施の形態３に係る３相変調各相波形の特性図
【図５】本発明の実施の形態３に係る３相変調各相波形の特性図
【図６】本発明の実施の形態３に係る３相変調各相波形の特性図
【図７】本発明の実施の形態４３に係る上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図８】同上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図９】同上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図１０】同上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図１１】同上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図１２】キャリア周期内のＯＮ期間裕度、調整量、調整後のＯＮ期間裕度を示す特性図
【図１３】本発明の実施の形態５に係る３相変調各相波形の特性図
【図１４】本発明の実施の形態５に係る３相変調各相波形の特性図
【図１５】本発明の実施の形態５に係る３相変調各相波形の特性図
【図１６】本発明の実施の形態７に係る抵抗交流負荷の電気回路図
【図１７】本発明の実施の形態８に係るトランスを介してモータに接続する電気回路図
【図１８】正弦波駆動用インバータ装置の電気回路図
【図１９】５０％２相変調における各相波形の変調を示す特性図
【図２０】１００％２相変調における各相波形の変調を示す特性図
【図２１】２相変調のタイミングチャート
【図２２】期間（ａ）における電流経路を示す電気回路図
【図２３】期間（ｂ）における電流経路を示す電気回路図
【図２４】期間（ｃ）における電流経路を示す電気回路図
【図２５】５０％２相変調の位相毎における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図２６】１００％２相変調の位相毎における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図２７】５０％３相変調における各相波形の変調を示す特性図
【図２８】１００％３相変調における各相波形の変調を示す特性図
【図２９】３相変調のタイミングチャート
【図３０】期間（ｄ）における電流経路を示す電気回路図
【図３１】５０％３相変調の位相毎における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【図３２】１００％３相変調の位相毎における上アームのＯＮ期間、通電期間、非通電期間を示す特性図
【符号の説明】
【００９５】
１  バッテリー
２  スイッチング素子
３  ダイオード
４  固定子巻線
５  磁石回転子
１０  インバータ回路
１１  モータ
２１  インバータ装置
５０  トランス
６０  抵抗交流負荷
【図１】
2006296178.tif 000003
【図２】
2006296178.tif 000004
【図３】
2006296178.tif 000005
【図４】
2006296178.tif 000006
【図５】
2006296178.tif 000007
【図６】
2006296178.tif 000008
【図７】
2006296178.tif 000009
【図８】
2006296178.tif 000010
【図９】
2006296178.tif 000011
【図１０】
2006296178.tif 000012
【図１１】
2006296178.tif 000013
【図１２】
2006296178.tif 000014
【図１３】
2006296178.tif 000015
【図１４】
2006296178.tif 000016
【図１５】
2006296178.tif 000017
【図１６】
2006296178.tif 000018
【図１７】
2006296178.tif 000019
【図１８】
2006296178.tif 000020
【図１９】
2006296178.tif 000021
【図２０】
2006296178.tif 000022
【図２１】
2006296178.tif 000023
【図２２】
2006296178.tif 000024
【図２３】
2006296178.tif 000025
【図２４】
2006296178.tif 000026
【図２５】
2006296178.tif 000027
【図２６】
2006296178.tif 000028
【図２７】
2006296178.tif 000029
【図２８】
2006296178.tif 000030
【図２９】
2006296178.tif 000031
【図３０】
2006296178.tif 000032
【図３１】
2006296178.tif 000033
【図３２】
2006296178.tif 000034