(57)【要約】【課題】コンバータ部のスイッチング周波数を２倍にして、リアクトルに流れる三相交流電流の周波数を２倍にし、磁気騒音を大幅に低減する。【解決手段】制御盤などから駆動指令が出力されているとき、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に、正極側電流指令信号と、負極側電流指令信号とを生成しながら、（７）式〜（１０）式に示す条件で、キャリア信号と、正極側電流指令信号、負極側電流指令信号との大小関係に対応するオン信号、オフ信号を生成して、排他的論理和を取り、正極側のスイッチング素子８を駆動運転すると共に、排他的論理和の反転信号で、負極側のスイッチング素子９を駆動運転する。【選択図】図１
2006333615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部によって変換された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、前記コンバータ部およびインバータ部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
電流指令に対応する正極側電流指令信号と、この正極側電流指令信号を反転した負極側電流指令信号とを生成する指令信号生成手段と、
生成された正極側電流指令信号、負極側電流指令信号をキャリアの正極領域側、負極領域側に各々、配置し、前記正極側電流指令信号と前記キャリアとの大小関係、前記負極側電流指令信号と前記キャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段と、
この演算結果に基づき、前記インバータ部をＰＷＭ制御して、前記直流電圧を交流電圧に変換すると共に、前記インバータ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、前記コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部によって変換された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、前記コンバータ部およびインバータ部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
キャリアの振幅を２ｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）に分割して複数の振幅領域を生成すると共に、電流指令に対応する電流指令信号と、この電流指令信号を反転した反転電流指令信号とを生成する指令信号生成手段と、
生成された電流指令信号、反転電流指令信号を奇数番目の前記各振幅領域、偶数番目の前記各振幅領域に各々、配置し、前記各電流指令信号と前記キャリアとの大小関係、前記各反転電流指令信号と前記キャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段と、
この演算結果に基づき、前記インバータ部をＰＷＭ制御して、前記直流電圧を交流電圧に変換すると共に、前記インバータ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、前記コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部によって変換された直流電圧をチョッパ電圧に変換するチョッパ部と、前記コンバータ部およびチョッパ部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
キャリアの振幅を２つ以上の偶数個に分割して複数の振幅領域を生成すると共に、電流指令に対応する電流指令信号と、この電流指令信号を反転した反転電流指令信号とを生成する指令信号生成手段と、
生成された電流指令信号、反転電流指令信号を奇数番目の前記各振幅領域、偶数番目の前記各振幅領域に各々、配置し、前記各電流指令信号と前記キャリアとの大小関係、前記各反転電流指令信号と前記キャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段と、
この演算結果に基づき、前記チョッパ部をチョッパ制御して、前記直流電圧をチョッパ電圧に変換すると共に、前記チョッパ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、前記コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段と、
を備えた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、コンバータ部およびインバータ部を備えエレベータシステムなどの駆動制御に使用される電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータシステムなどで使用される電力変換装置の１つとして、従来、図８に示す交流電動機用の電力変換装置１０１、図１０に示す直流電動機用の電力変換装置１２１などが知られている。
【０００３】
図８に示す交流電動機用の電力変換装置１０１は、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄積するリアクトル１０３と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子１０４、負極側のスイッチング素子１０５を持つコンバータ部１０６と、平滑用のコンデンサ１０７と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子１０８、負極側のスイッチング素子１０９を持つインバータ部１１０と、制御盤（図示は省略する）などから出力される運転指令などに基づき、コンバータ部１０６、インバータ部１１０を制御する制御部１１１とを備えている。そして、制御盤から駆動指令が出力されているとき、交流電源１０２から供給される三相交流電圧を取り込みながら、指定された電圧値、周波数の三相交流電圧を生成して、交流電動機１１２を駆動する。また制御盤から回生指令が出力されているとき、交流発電機１１２が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、交流電源１０２に戻す。
【０００４】
この場合、制御部１１１は、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、例えば図９（ａ）に示すような、指定された速度に対応する電流指令信号とキャリア信号との大小関係を判断する。そして、次式に示す条件で、オン信号、またはオフ信号を生成し、インバータ部１１０から図９（ｂ）に示すＰＷＭ出力信号を出力する。また、ＰＷＭ出力信号などに同期して、各相毎にオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を生成し、コンバータ部１０６を駆動運転する。
【０００５】
電流指令信号＞キャリア信号ならば、
正極側のスイッチング素子にオン信号（“１”信号）    …（１）
電流指令信号＜キャリア信号ならば、
正極側のスイッチング素子にオフ信号（“０”信号）    …（２）
また、図１０に示す直流電動機用の電力変換装置１２１は、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄積するリアクトル１２３と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子１２４、負極側のスイッチング素子１２５を持つコンバータ部１２６と、平滑用のコンデンサ１２７と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子１２８、負極側のスイッチング素子１２９を持つチョッパ部１３０と、制御盤（図示は省略する）などから出力される運転指令などに基づき、コンバータ部１２６、チョッパ部１３０を制御する制御部１３１とを備えている。そして、制御盤から駆動指令が出力されているとき、交流電源１２２から供給される三相交流電圧を取り込みながら、指定された平均電圧値を持つ直流電圧（チョッパ電圧）を生成して、直流電動機１３２を駆動する。また制御盤から回生指令が出力されているとき、直流発電機１３２が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、交流電源１２２に戻す。
【０００６】
この場合、制御部１３１は、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、指定された速度に対応する電流指令信号、電流指令信号を反転した符号反転信号、キャリア信号、例えば図１１（ａ）に示すような直流指令信号、符号反転信号、キャリア信号の大小関係を判断する。そして、次式に示す条件で、図１１（ｂ）〜（ｅ）に示すようなオン信号、またはオフ信号を生成して、チョッパ部１３０の各スイッチング素子１２８、１２９をオン／オフし、図１１（ｆ）に示す直流電圧（チョッパ出力信号）を出力する。また、チョッパ部１３０に設けられた各スイッチング素子１２８、１２９のオン／オフ周波数などに対応したスイッチング信号、例えばキャリア信号の周波数に対応した周波数で、三相交流電圧のＲ相、Ｓ相、Ｔ相毎にオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を生成して、コンバータ部１２６を駆動運転する。
【０００７】
直流指令信号＞キャリア信号ならば、
正極側のスイッチング素子にオン信号（“１”信号）    …（３）
直流指令信号＜キャリア信号ならば、
正極側のスイッチング素子にオフ信号（“０”信号）    …（４）
符号反転信号＞キャリア信号ならば、
負極側のスイッチング素子にオン信号（“１”信号）    …（５）
符号反転信号＜キャリア信号ならば、
負極側のスイッチング素子にオフ信号（“０”信号）    …（６）
なお、インバータのスイッチング周波数を切換えることにより電磁騒音を低減させ、エレベータの静音化を図るようにした従来例としては、特開平５−１７８５５０号公報がある。
【特許文献１】特開平５−１７８５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した交流電動機用の電力変換装置１０１では、制御部１１１によって、ＰＷＭ出力信号などに応じたスイッチング信号を生成してコンバータ部１０６を駆動運転するようにしているので、コンバータ部１０６によって三相交流電圧を直流に変換しているとき、キャリア信号の周波数などに応じた電流がリアクトル１０３に流れて、磁気騒音が発生するという問題があった。
【０００９】
また、直流電動機用の電力変換装置１２１では、制御部１３１によって、チョッパ部１３０に設けられた各スイッチング素子１２８、１２９のオン／オフ周波数などに対応したスイッチング信号を生成してコンバータ部１２６を駆動運転するようにしているので、交流電動機用の電力変換装置１０１と同様に、コンバータ部１２６によって三相交流電圧を直流に変換しているとき、キャリア信号の周波数などに応じた電流がリアクトル１２３に流れて磁気騒音が発生するという問題があった。
【００１０】
そこで、このような磁気騒音が問題になるとき、従来では、リアクトル１０３、１２３を構成している鉄心素材など変更するなどの方法で、磁気騒音を低減していた。
【００１１】
しかし、このような騒音低減方法では、リアクトル１０３、１２３の鉄心素材を変更する分だけ、コストアップになってしまうばかりでなく、リアクトル１０３、１２３自体が大型化してしまうなどの問題がある。
【００１２】
本発明は上記の事情に鑑み、装置を大型にすることなく磁気騒音を大幅に低減することができる電力変換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部によって変換された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、前記コンバータ部およびインバータ部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、電流指令に対応する正極側電流指令信号と、この正極側電流指令信号を反転した負極側電流指令信号とを生成する指令信号生成手段と、生成された正極側電流指令信号、負極側電流指令信号をキャリアの正極領域側、負極領域側に各々、配置し、前記正極側電流指令信号と前記キャリアとの大小関係、前記負極側電流指令信号と前記キャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段と、この演算結果に基づき、前記インバータ部をＰＷＭ制御して、前記直流電圧を交流電圧に変換すると共に、前記インバータ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、前記コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
また、請求項２では、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部によって変換された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部と、前記コンバータ部およびインバータ部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、キャリアの振幅を２ｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）に分割して複数の振幅領域を生成すると共に、電流指令に対応する電流指令信号と、この電流指令信号を反転した反転電流指令信号とを生成する指令信号生成手段と、生成された電流指令信号、反転電流指令信号を奇数番目の前記各振幅領域、偶数番目の前記各振幅領域に各々、配置し、前記各電流指令信号と前記キャリアとの大小関係、前記各反転電流指令信号と前記キャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段と、この演算結果に基づき、前記インバータ部をＰＷＭ制御して、前記直流電圧を交流電圧に変換すると共に、前記インバータ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、前記コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
さらに、請求項３では、交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部によって変換された直流電圧をチョッパ電圧に変換するチョッパ部と、前記コンバータ部およびチョッパ部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、キャリアの振幅を２つ以上の偶数個に分割して複数の振幅領域を生成すると共に、電流指令に対応する電流指令信号と、この電流指令信号を反転した反転電流指令信号とを生成する指令信号生成手段と、生成された電流指令信号、反転電流指令信号を奇数番目の前記各振幅領域、偶数番目の前記各振幅領域に各々、配置し、前記各電流指令信号と前記キャリアとの大小関係、前記各反転電流指令信号と前記キャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段と、この演算結果に基づき、前記チョッパ部をチョッパ制御して、前記直流電圧をチョッパ電圧に変換すると共に、前記チョッパ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、前記コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による電力変換装置では、インバータ部から出力されるＰＷＭ出力信号のスイッチング周波数を２倍にして、リアクトルに流れる電流の周波数を２倍にし、磁気騒音を大幅に低減することができる。
【００１７】
また、請求項２の電力変換装置では、インバータ部から出力されるＰＷＭ出力信号のスイッチング周波数を４倍以上にして、リアクトルに流れる電流の周波数を４倍以上にし、磁気騒音を飛躍的に低減することができる。
【００１８】
また、請求項３の電力変換装置では、チョッパ部から出力されるチョッパ電圧のスイッチング周波数を２倍以上にして、リアクトルに流れる電流の周波数を２倍以上にし、磁気騒音を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
《第１の実施形態》
図１は本発明による電力変換装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【００２０】
この図に示す電力変換装置１は、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄積するリアクトル３と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子４、負極側のスイッチング素子５を持つコンバータ部６と、平滑用のコンデンサ７と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子８、負極側のスイッチング素子９を持つインバータ部１０と、制御盤（図示は省略する）などから出力される運転指令などに基づき、コンバータ部６、インバータ部１０を制御する制御部１１とを備えている。
【００２１】
そして、制御盤から駆動指令が出力されているとき、交流電源２から供給される三相交流電圧を取り込みながら、指定された電圧値、周波数の三相交流電圧を生成して、交流電動機１２を駆動する。また制御盤から回生指令が出力されているとき、交流発電機１２が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、交流電源２に戻す。
【００２２】
リアクトル３は、制御部１１から駆動用のスイッチング信号が出され、コンバータ部６、インバータ部１０が駆動運転されているとき、交流電源２から断続的に供給される三相交流電流を磁気エネルギーに変換して蓄積する。そして、三相交流電圧より高い電圧値を持つ三相起電圧を生成して、コンバータ部６に供給する。また制御部１１から回生用のスイッチング信号が出され、コンバータ部６、インバータ部１０が回生運転されているとき、コンバータ部６から出力される三相矩形電圧を波形整形して三相交流電圧にし、交流電源２に戻す。
【００２３】
コンバータ部６は、制御部１１から駆動用のスイッチング信号が出力されているとき、各相毎に、正極側のスイッチング素子４、負極側のスイッチング素子５をオン／オフにして、リアクトル３に三相起電圧を生成する。そして、この三相起電圧を直流電圧に変換して、コンデンサ７に供給し、また制御部１１から回生用のスイッチング信号が出力されているとき、各相毎に、正極側のスイッチング素子４、負極側のスイッチング素子５をオン／オフにして、コンデンサ７に蓄積されている直流電圧を三相矩形波電圧（交流電源２の三相交流電圧と同じ周波数の三相矩形波電圧）に変換し、リアクトル３に供給する。
【００２４】
インバータ部１０は、制御部１１から駆動用のスイッチング信号が出力されているとき、各相毎に、正極側のスイッチング素子８、負極側のスイッチング素子９をオン／オフにして、コンデンサ７に蓄積されている直流電圧を断続的に取り込みながら、三相交流電圧（ＰＷＭ出力信号）を生成して、交流電動機１２に供給する。また制御部１１から回生用のスイッチング信号が出力されているとき、各相毎に、正極側のスイッチング素子８、負極側のスイッチング素子９をオン／オフにして、交流電動機１２が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、直流電圧を生成し、コンデンサ７に供給する。
【００２５】
制御部１１は、電流指令に対応する正極側電流指令信号と、この正極側電流指令信号を反転した負極側電流指令信号とを生成する指令信号生成手段１３と、生成された正極側電流指令信号、負極側電流指令信号をキャリアの正極領域側、負極領域側に各々、配置し、正極側電流指令信号とキャリアとの大小関係、負極側電流指令信号とキャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段１４と、この演算結果に基づき、インバータ部１０をＰＷＭ制御して直流電圧を交流電圧に変換すると共に、インバータ部１０のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数でコンバータ部６に交／直変換を行わせる制御実行手段１５とを備えている。
【００２６】
すなわち、制御部１１は、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に、図２（ａ）に示すように、制御盤などから出力される駆動指令に対応した電流指令信号の振幅を１／２にして正極側電流指令信号を生成すると共に、正極側電流指令信号を反転して負極側電流指令信号を生成する。さらに、これら正極側電流指令信号、負極側電流指令信号をキャリア信号の正極領域側、キャリア信号の負極領域側に各々、配置しながら、キャリア信号と、正極側電流指令信号、負極側電流指令信号との大小関係を判断して、次式に示す条件で、オン信号、またはオフ信号を生成する。
【００２７】
正極側電流指令信号＞キャリア信号ならば、
オン信号（“１”信号）［正極領域側判定結果］    …（７）
正極側電流指令信号≦キャリア信号ならば、
オフ信号（“０”信号）［正極領域側判定結果］    …（８）
負極側電流指令信号＞キャリア信号ならば、
オン信号（“１”信号）［負極領域側判定結果］    …（９）
負極側電流指令信号≦キャリア信号ならば、
オフ信号（“０”信号）［負極領域側判定結果］    …（１０）
そして、図３の表１６を使用して、図２（ｂ）に示す正極領域側判定結果と、図２（ｃ）に示す負極領域側判定結果の排他的論理和（ＥＸＯＲ）を求め、この排他的論理和に対応するオン信号（“１”信号）を正極側のスイッチング素子８に供給しながら、排他的論理和の反転信号を負極側のスイッチング素子９に供給して、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に、図２（ｄ）に示すようにインバータ部１０からＰＷＭ出力信号を出力すると共に、ＰＷＭ出力信号などに同期して、各相毎にオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を生成し、コンバータ部６を駆動運転する。
【００２８】
また、制御部１１は、制御盤などから出力される回生指令が出力されているとき、交流電動機１２の回転速度に応じた各相毎のオン信号、またはオフ信号を生成して、インバータ部１０を回生運転し、交流電動機１２が持っている運動エネルギーを電気エネルギー（直流電圧）に変換すると共に、この直流電圧をコンデンサ７に蓄積する。また、この動作と並行し、交流電源２の三相交流電圧と同期したオン信号、オフ信号を生成して、コンバータ部６を回生運転し、コンデンサ７に蓄積している直流電圧を三相交流電圧に変換して、交流電源２に帰還する。
【００２９】
このように、第１の実施形態では、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に、正極側電流指令信号と、負極側電流指令信号とを生成しながら、（７）式〜（１０）式に示す条件で、キャリア信号と、正極側電流指令信号、負極側電流指令信号との大小関係に対応するオン信号、オフ信号を生成して、排他的論理和を取り、正極側のスイッチング素子８を駆動運転すると共に、排他的論理和の反転信号で、負極側のスイッチング素子９を駆動運転するようにした。このため、従来の電力変換装置から出力されるＰＷＭ出力信号（図２（ｅ）参照）のスイッチング周期が“Ｔ”であるとき、図２（ｄ）に示すように電力変換装置１から出力されるＰＷＭ出力信号のスイッチング周期を“Ｔ／２”にすることができると共に、コンバータ部６のスイッチング周波数を２倍にして、リアクトル３に流れる三相交流電流の周波数を２倍にし、磁気騒音を大幅に低減することができる。
【００３０】
《第２の実施形態》
第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態では、制御部１１の制御機能が異なっているだけで、他の基本構成は第１の実施形態と同様であるため図１を援用して説明する。
【００３１】
第２の実施形態における制御部１１の指令信号生成手段１３は、キャリアの振幅を２ｎ（ｎ＝２，３，４，・・・）に分割して複数の振幅領域を生成すると共に、電流指令に対応する電流指令信号と、この電流指令信号を反転した反転電流指令信号とを生成する機能を有する。演算手段１４は、生成された電流指令信号、反転電流指令信号を奇数番目の各振幅領域、偶数番目の各振幅領域に各々、配置し、各電流指令信号とキャリアとの大小関係、各反転電流指令信号とキャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する機能を有する。制御実行手段１５は、演算手段１４での演算結果に基づき、インバータ部１０をＰＷＭ制御して、直流電圧を交流電圧に変換すると共に、インバータ部１０のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数でコンバータ部６に交／直変換を行わせる機能を有する。
【００３２】
具体的には、第２の実施形態における制御部１１は、電流指令信号に対応する４つの電流指令信号（正極上側電流指令信号、正極下側電流指令信号、負極上側電流指令信号、負極下側電流指令信号）と、キャリア信号とを用いて、インバータ部１０の正極側スイッチング素子８、負極側のスイッチング素子９を駆動することにより、インバータ部１０から出力されるＰＷＭ出力信号のスイッチング周期を１／４にして、リアクトル３に流れる三相交流電流の周波数を４倍にし、磁気騒音をさらに低減するようにしている。
【００３３】
すなわち、制御部１１は、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に、図４（ａ）に示すように、キャリア信号の正極領域上側、負極領域上側に電流指令信号（制御盤などから出力される駆動指令に対応する電流指令信号の振幅を１／４にした信号）を各々、シフトし、正極上側電流指令信号、負極上側電流指令信号を生成すると共に、正極上側電流指令信号、負極上側電流指令信号を反転し、キャリア信号の正極領域下側、負極領域下側に各々、シフトし、正極下側電流指令信号、負極下側電流指令信号を生成しながら、キャリア信号と、正極上側電流指令信号、正極下側電流指令信号、負極上側電流指令信号、負極下側電流指令信号との大小関係を判断して、次式に示す条件で、オン信号、またはオフ信号を生成する。
【００３４】
正極上側電流指令信号＞キャリア信号ならば、
オン信号（“１”信号）［正極領域上側判定結果］    …（１１）
正極上側電流指令信号≦キャリア信号ならば、
オフ信号（“０”信号）［正極領域上側判定結果］    …（１２）
正極下側電流指令信号＞キャリア信号ならば、
オン信号（“１”信号）［正極領域下側判定結果］    …（１３）
正極下側電流指令信号≦キャリア信号ならば、
オフ信号（“０”信号）［正極領域下側判定結果］    …（１４）
負極上側電流指令信号＞キャリア信号ならば、
オン信号（“１”信号）［負極領域上側判定結果］    …（１５）
負極上側電流指令信号≦キャリア信号ならば、
オフ信号（“０”信号）［負極領域上側判定結果］    …（１６）
負極下側電流指令信号＞キャリア信号ならば、
オン信号（“１”信号）［負極領域下側判定結果］    …（１７）
負極下側電流指令信号≦キャリア信号ならば、
オフ信号（“０”信号）［負極領域下側判定結果］    …（１８）
そして、図６に示す表１７を使用して、図４（ｂ）に示す正極領域上側判定結果と、図４（ｃ）に示す負極領域下側判定結果に基づき、図４（ｄ）に示す排他的論理和（外側排他的論理和）を求めると共に、図４（ｅ）に示す正領域下側判定結果と、図４（ｆ）に示す負領域上側判定結果に基づき、図４（ｇ）に示す排他的論理和（内側排他的論理和）を求め、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、これら外側排他的論理和、内側排他的論理和の排他的論理和（正極領域側排他的論理和）を求め、この正極領域側排他的論理和に対応するオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を正極側のスイッチング素子８に供給しながら、正極領域側排他的論理和の反転信号に対応するオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を負極側のスイッチング素子９に供給して、図５（ｃ）に示すようにインバータ部１０からＰＷＭ出力信号を出力する。
【００３５】
また、この動作と並行し、制御部１１は、インバータ部１０に供給しているＰＷＭ出力信号などに同期して、各相毎にオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を生成し、コンバータ部６を駆動運転する。
【００３６】
また、制御部１１は、制御盤などから出力される回生指令が出力されているとき、交流電動機１２の回転速度に応じた各相毎のオン信号、またはオフ信号を生成して、インバータ部１０を回生運転し、交流電動機１２が持っている運動エネルギーを電気エネルギー（直流電圧）に変換すると共に、この直流電圧をコンデンサ７に蓄積する。また、この動作と並行し、交流電源２の三相交流電圧と同期したオン信号、オフ信号を生成して、コンバータ部６を回生運転し、コンデンサ７に蓄積している直流電圧を三相交流電圧に変換して、交流電源２に帰還する。
【００３７】
このように、第２の実施形態では、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に、電流指令信号に対応する４つの電流指令信号（正極領域上側電流指令信号、正極領域下側電流指令信号、負極領域上側電流指令信号、負極領域下側電流指令信号）を生成しながら、（１１）式〜（１８）式に示す条件で、キャリア信号と、正極領域上側電流指令信号、正極領域下側電流指令信号、負極領域上側電流指令信号、負極領域下側電流指令信号との大小関係を比較して、正極領域上側判定結果、正極領域下側判定結果、負極領域上側判定結果、負極領域下側判定結果を求めると共に、図６に示す表１７を用いて、これら正極領域上側判定結果、正極領域下側判定結果、負極領域上側判定結果、負極領域下側判定結果の正極領域側排他的論理和を求め、正極側のスイッチング素子８を駆動運転すると共に、正極領域側排他的論理和の反転信号で、負極側のスイッチング素子９を駆動運転するようにしているので、従来の電力変換装置から出力されるＰＷＭ出力信号のスイッチング周期“Ｔ”になるとき、図５（ｃ）に示すように電力変換装置１から出力されるＰＷＭ出力信号のスイッチング周期を“Ｔ／４”にして、リアクトル３に流れる三相交流電流の周波数を４倍にし、磁気騒音を大幅に低減することができる。
【００３８】
なお、第２の実施形態では、キャリアの振幅を４つに分割するようにしたが、２ｎ（ｎ＝３，４，・・・）に分割して複数の振幅領域を生成するようにしても良い。
【００３９】
《第３の実施形態》
図７は本発明による電力変換装置の第３の実施形態を示すブロック図である。
【００４０】
この図に示す直流電動機用の電力変換装置３１は、電気エネルギーを磁気エネルギーとして蓄積するリアクトル３２と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子３４、負極側のスイッチング素子３５を持つコンバータ部３６と、平滑用のコンデンサ３７と、ＩＧＢＴなどによって構成される正極側のスイッチング素子３８、負極側のスイッチング素子３９を持つチョッパ部４０と、制御盤（図示は省略する）などから出力される運転指令などに基づき、コンバータ部３６、チョッパ部４０を制御する制御部４１とを備えている。そして、制御盤から駆動指令が出力されているとき、交流電源３２から供給される三相交流電圧から、指定された平均電圧値を持つ直流電圧（チョッパ電圧）を生成して、直流電動機４２を駆動し、また制御盤から回生指令が出力されているとき、直流発電機４２が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、交流電源４２に戻す。
【００４１】
リアクトル３３は、制御部４１から駆動用のスイッチング信号が出され、コンバータ部３６、チョッパ部４０が駆動運転されているとき、交流電源３２から断続的に供給される三相交流電流を磁気エネルギーに変換して蓄積しながら、三相交流電圧より高い電圧値を持つ三相起電圧を生成して、コンバータ部３６に供給し、また制御部４１から回生用のスイッチング信号が出され、コンバータ部３６、チョッパ部４０が回生運転されているとき、コンバータ部３６から出力される三相矩形電圧を波形整形して三相交流電圧にし、交流電源３２に戻す。
【００４２】
チョッパ部４０は、制御部４１から駆動用のスイッチング信号が出力されているとき、各相毎に、正極側のスイッチング素子３８、負極側のスイッチング素子３９をオン／オフにして、コンデンサ３７に蓄積されている直流電圧を断続的に取り込みながら、指定された平均電圧値を持つ直流電圧（チョッパ電圧）を生成して、直流電動機４２に供給し、また制御部４１から回生用のスイッチング信号が出力されているとき、各相毎に、正極側のスイッチング素子３８、負極側のスイッチング素子３９をオン／オフにして、直流電動機４２が持っている運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、直流電圧を生成し、コンデンサ３７に供給する。
【００４３】
制御部４３は、キャリアの振幅を２つ以上の偶数個に分割して複数の振幅領域を生成すると共に、電流指令に対応する電流指令信号と、この電流指令信号を反転した反転電流指令信号とを生成する指令信号生成手段４３と、生成された電流指令信号、反転電流指令信号を奇数番目の各振幅領域、偶数番目の各振幅領域に各々、配置し、各電流指令信号とキャリアとの大小関係、各反転電流指令信号とキャリアとの大小関係に対する排他的論理和を演算する演算手段４４と、この演算結果に基づき、チョッパ部をチョッパ制御して、直流電圧をチョッパ電圧に変換すると共に、チョッパ部のスイッチング周波数に対応するスイッチング周波数で、コンバータ部に交／直変換を行わせる制御実行手段４５とを備えている。
【００４４】
そして、制御部４１は、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、電流指令信号（制御盤などから出力される駆動指令に対応する電流指令信号の振幅を１／２にした信号）と、この電流指令信号に対応する符号反転信号（電流指令信号の振幅を１／２にして符号反転した信号）とをキャリア信号の正極領域側にシフトして正極側電流指令信号を生成すると共に、正極側電流指令信号を反転し、キャリア信号の負極領域側にシフトした負極側電流指令信号を生成する。そしてキャリア信号と、正極側電流指令信号、負極側電流指令信号との大小関係を判断して、図１に示す制御部１１と同様な条件で、オン信号、またはオフ信号を生成し、正極側のスイッチング素子３８に供給すると共に、その反転信号を負極側のスイッチング素子３９に供給して、チョッパ部４０から直流電圧（チョッパ電圧）を出力する。また、この動作と並行し、チョッパ部４０に設けられた各スイッチング素子３８、３９のオン／オフ周波数などに対応したスイッチング周波数、例えばキャリア信号の周波数を２倍にしたスイッチング周波数で、各相毎にオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を生成し、コンバータ部３６を駆動運転する。
【００４５】
また、制御部４１は、制御盤などから出力される回生指令が出力されているとき、直流電動機４２の回転速度に応じた各相毎のオン信号、またはオフ信号を生成して、チョッパ部４０を回生運転し、直流電動機４２が持っている運動エネルギーを電気エネルギー（直流電圧）に変換すると共に、この直流電圧をコンデンサ３７に蓄積する。また、この動作と並行し、交流電源３２の三相交流電圧と同期したオン信号、オフ信号を生成して、コンバータ部３６を回生運転し、コンデンサ３７に蓄積している直流電圧を三相交流電圧に変換して、交流電源３２に帰還する。
【００４６】
このように、第３の実施形態では、制御盤などから駆動指令が出力されているとき、電流指令信号（制御盤などから出力される駆動指令に対応する電流指令信号の振幅を１／２にした信号）と、この電流指令信号に対応する符号反転信号（電流指令信号の振幅を１／２にして符号反転した信号）とをキャリア信号の正極領域側にシフトして正極側電流指令信号を生成すると共に、正極側電流指令信号を反転し、キャリア信号の負極領域側にシフトした負極側電流指令信号を生成しながら、キャリア信号と、正極側電流指令信号、負極側電流指令信号との大小関係を判断して、図１に示す制御部と同様な条件で、オン信号、またはオフ信号を生成し、正極側のスイッチング素子３８に供給しながら、その反転信号を負極側のスイッチング素子３９に供給して、チョッパ部４０から直流電圧（チョッパ電圧）を出力し、さらにチョッパ部４０に設けられた各スイッチング素子３８、３９のオン／オフ周波数などに対応したスイッチング周波数、例えばキャリア信号の周波数を２倍にしたスイッチング周波数で、各相毎にオン信号（“１”信号）、オフ信号（“０”信号）を生成し、コンバータ部３６を駆動運転するようにしているので、従来の電力変換装置から出力されるチョッパ電圧のスイッチング周波数に比べ、電力変換装置３１から出力されるチョッパ電圧のスイッチング周波数を２倍にして、リアクトル３３に流れる電流の周波数を２倍にし、磁気騒音を大幅に低減することができる。
【００４７】
例えば、従来から使用されている電力変換装置では、キャリア周波数が“４ｋＨｚ”であるとき、直流電動機４２に供給されるチョッパ電圧の周波数が“８ｋＨｚ”になることから、直流電動機４２が“３０ＫＷ”程度のものであれば、３倍程度の過負荷通電時においても、ほとんどの場合、騒音レベルが“７５ｄｂ”を越えることがない。しかしながら、コンバータ部のスイッチング周波数が“４ｋＨｚ”になることから、磁束密度が“０．３５Ｔ”のリアクトル３３を使用しているとき、騒音レベルが“８０ｄｂ〜８５ｄｂ”になってしまう。
【００４８】
これに対し、第３の実施形態では、直流電動機４２に印加されるチョッパ電圧の周波数を“８ｋＨｚ”にしたとき、コンバータ部３６のスイッチング周波数を“８ｋＨｚ”にすることができる。これにより、騒音レベルを“１０ｄｂ”程度、改善することができると共に、磁束密度が“０．５Ｔ”程度のリアクトル３３を使用可能にして、外形を“５％〜１５％”、質量を“１０％”程度、小さくし、リアクトル３３の小型、軽量化を達成することができる。
【００４９】
また、第３の実施形態では、第１の実施形態と同様な技術を使用して、コンバータ部３６のスイッチング周波数を２倍にし、リアクトル３３の騒音レベルを低減するようにしているが、第２の実施形態と同様な技術を使用して、コンバータ部３６のスイッチング周波数４倍以上（人間の可聴周波数である“２０ｋＨｚ”に近い、“１６ｋＨｚ”以上）にし、リアクトル３３の騒音レベルをさらに低減するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による電力変換装置の第１、第２の実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明による電力変換装置の第１の実施形態の動作例を示す波形図。
【図３】第１の実施形態の制御部の排他的論理和処理で使用される表。
【図４】本発明による電力変換装置の第１の実施形態の動作例を示す波形図。
【図５】本発明による電力変換装置の第２の実施形態の動作例を示す波形図。
【図６】第２の実施形態の制御部の排他的論理和処理で使用される表。
【図７】本発明による電力変換装置の第３の実施形態を示すブロック図。
【図８】従来から知られている交流電動機用電力変換装置の一例を示すブロック図。
【図９】図８に示す交流電動機用電力変換装置の動作例を示す波形図。
【図１０】従来から知られている直流電動機用電力変換装置の一例を示すブロック図。
【図１１】図１０に示す直流電動機用電力変換装置の動作例を示す波形図。
【符号の説明】
【００５１】
１、３１：電力変換装置
２、３２：交流電源
３、３３：リアクトル
４、５、８、９、３４、３５、３８、３９：スイッチング素子
６、３６：コンバータ部
７、３７：コンデンサ
１０：インバータ部
１１、４１：制御部
１２：交流電動機
１３：指令信号生成手段
１４：演算手段
１５：制御実行手段
１６、１７：表
４２：直流電動機
【図１】
2006333615.tif 000003
【図２】
2006333615.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006333615.tif 000007
【図６】
2006333615.tif 000008
【図７】
2006333615.tif 000009
【図８】
2006333615.tif 000010
【図９】
2006333615.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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