(57)【要約】【課題】Ｚソース昇圧回路を有する電力変換装置において、リアクトルから発生する騒音を抑制する。【解決手段】電力変換装置１は、Ｚソース昇圧回路２０と、Ｚソース昇圧回路２０の出力側に接続され、複数のスイッチング素子３１〜３６を有するインバータ回路３０と、キャリア信号及び指令値を比較してスイッチング素子３１〜３６をＰＷＭ制御する制御部６０と、を備え、制御部６０は、スイッチング素子３１〜３６を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させる。【選択図】図１
2018088750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の正極側にアノード側が接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソード側に接続された第１のリアクトルと、前記直流電源の負極側に接続された第２のリアクトルと、前記第１のリアクトルの入力側及び前記第２のリアクトルの出力側の間に接続された第１のコンデンサと、前記第１のリアクトルの出力側及び前記第２のリアクトルの入力側の間に接続された第２のコンデンサと、を有するＺソース昇圧回路と、
前記Ｚソース昇圧回路の出力側に接続され、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、
キャリア信号及び指令値を比較して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、三角波の前記キャリア信号に、該キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を加算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記指令値から、三角波の前記キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を減算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記シフト量を前記ＰＷＭ制御における変調率、及びランダム変数を用いて演算することを特徴とする、請求項２又は３に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｚソース昇圧回路を有する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｚソース昇圧回路を有する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。図９は、従来のＺソース昇圧回路を有する電力変換装置の構成例を示す図である。
【０００３】
図９に示す電力変換装置３は、直流電源１０と、Ｚソース昇圧回路２０と、インバータ回路３０と、制御部５０と、電圧検出部７１及び７２と、電流検出部７３及び７４とを備える。電力変換装置２は、電動機４０に電力を供給し、電動機４０には回転数検出部７５が接続される。
【０００４】
Ｚソース昇圧回路２０は、ダイオード２５と、リアクトル２１及び２２と、コンデンサ２３及び２４とを有し、出力に直流リンク部を介してインバータ回路３０に接続される。
【０００５】
インバータ回路３０は、各相の位相が互いに１２０度ずつずれるようにスイッチング素子３１〜３６をオン・オフして制御することにより、インバータ回路３０の出力に接続された電動機４０を駆動する。
【０００６】
図１０は、図９に示したような従来の電力変換装置３における制御部５０として想定される構成例を示す図である。
【０００７】
短絡指令演算部５６は、Ｚソースベクトル制御演算部５３が演算した昇圧率Ｂ＊から正側短絡指令Ｎｐ＊と、負側短絡指令Ｎｎ＊とを演算する。
【０００８】
短絡ゲート演算部５７は、短絡指令演算部５６が演算した正側短絡指令Ｎｐ＊と、キャリア信号生成部５４が生成したキャリア信号ａとを比較し、キャリア信号ａが正側短絡指令Ｎｐ＊より大きいときにハイレベル、正側短絡指令Ｎｐ＊以下のときにローレベルとなる信号を、正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊として出力する。また、短絡指令演算部５６が演算した負側短絡指令Ｎｎ＊と、キャリア信号ａとを比較し、キャリア信号ａが負側短絡指令Ｎｎ＊より小さいときにハイレベル、負側短絡指令Ｎｎ＊以上のときにローレベルとなる信号を、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊として出力する。
【０００９】
短絡ゲート論理和部５８は、短絡ゲート演算部５７が演算した正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊と負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊との論理和を、短絡ゲート信号Ｇｓ＊として出力する。
【００１０】
最終出力ゲート論理和５９は、短絡ゲート信号Ｇｓ＊と、基本ゲート信号Ｇｕｐ＊，Ｇｕｎ＊，Ｇｖｐ＊，Ｇｖｎ＊，Ｇｗｐ＊，Ｇｗｎ＊との論理和を、それぞれ最終出力ゲート信号Ｇｓｕｐ＊，Ｇｓｕｎ＊，Ｇｓｖｐ＊，Ｇｓｖｎ＊，Ｇｓｗｐ＊，Ｇｓｗｎ＊として出力する。
【００１１】
図１１は、キャリア信号ａと、三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、正側短絡指令Ｎｐ＊と、負側短絡指令Ｎｎ＊と、正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊と、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊と、基本ゲート信号Ｇｕｐ＊，Ｇｕｎ＊と、最終出力ゲート信号Ｇｓｕｐ＊，Ｇｓｕｎ＊との関係を示す図である。
【００１２】
このような構成とすることで、短絡ゲート信号Ｇｓ＊がローレベルのときには、Ｚソースベクトル制御演算部５３が演算する三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、キャリア信号生成部５４が生成するキャリア信号ａとの比較によるＰＷＭ制御により、スイッチング素子３１〜３６がオン、オフするインバータ動作となる。短絡ゲート信号Ｇｓ＊がハイレベルのときには、スイッチング素子３１〜３６が共にオンする短絡動作となる。
【００１３】
インバータ動作から短絡動作に変わると、コンデンサ２３，２４がそれぞれ放電され、リアクトル２１，２２それぞれに磁気エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子３１〜３６のいずれかがオフしてインバータ動作に戻ると、リアクトル２１，２２それぞれに蓄積されていた磁気エネルギーが放出され、コンデンサ２３，２４がそれぞれ充電される。よって、直流電源１０が出力する電圧に対して昇圧された電圧がインバータ回路３０に出力される。この短絡動作は、インバータ回路３０で、スイッチング素子３１，３３，３５がオンでスイッチング素子３２，３４，３６がオフのときと、スイッチング素子３１，３３，３５がオフでスイッチング素子３２，３４，３６がオンのときの、ゼロベクトル状態で行うことが知られている（例えば非特許文献１参照）。
【００１４】
また、インバータのキャリア周波数を可変させることで、騒音を低下させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−２０７０８４号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Fang Zhen Peng, "Z-source Inverter", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.39, NO.2, MARCH/APRIL 2003, pp.504-510
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
非特許文献１によれば、回路動作が短絡動作のとき、インバータ動作のときと比較して、スイッチング周波数が２倍となる。このとき、Ｚソース昇圧回路のリアクトルに流れる電流にスイッチング周波数成分が含まれる。そのため、スイッチング周波数が低い場合に、Ｚソース昇圧回路のリアクトルからスイッチング周波数成分の耳障りな騒音が発生する。図１０に示した制御部５０の短絡ゲート信号の決め方では、正側短絡ゲート信号と、負側短絡ゲート信号との短絡パルスの時間幅が等しく、これらの論理和の短絡パルスの間隔が一定である。そのため、Ｚソース昇圧回路のリアクトルに流れる電流のスイッチング周波数成分を抑えられないという課題があった。
【００１８】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、スイッチング周波数が低い場合でも、リアクトルに流れる電流に含まれるスイッチング周波数成分を抑制し、リアクトルから発生する耳障りな騒音を抑制することが可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、直流電源の正極側にアノード側が接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソード側に接続された第１のリアクトルと、前記直流電源の負極側に接続された第２のリアクトルと、前記第１のリアクトルの入力側及び前記第２のリアクトルの出力側の間に接続された第１のコンデンサと、前記第１のリアクトルの出力側及び前記第２のリアクトルの入力側の間に接続された第２のコンデンサと、を有するＺソース昇圧回路と、前記Ｚソース昇圧回路の出力側に接続され、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、キャリア信号及び指令値を比較して前記スイッチング素子をＰＷＭ制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、三角波の前記キャリア信号に、該キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を加算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする。
【００２１】
さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記指令値から、三角波の前記キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を減算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記シフト量を前記ＰＷＭ制御における変調率、及びランダム変数に基づいて決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、スイッチング周波数が低い場合でも、Ｚソース昇圧回路のリアクトルに流れる電流に含まれるスイッチング周波数成分を抑制し、騒音を低化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置における制御部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置におけるＺソースベクトル制御演算部の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置における主要な信号のタイムチャートを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の効果を示す波形である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置における制御部の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置における主要な信号のタイムチャートを示す図である。
【図９】従来の電力変換装置の構成例を示す回路図である。
【図１０】従来の電力変換装置における制御部として想定される構成例を示す図である。
【図１１】従来の電力変換装置における主要な信号のタイムチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。図１に示す例では、電力変換装置１は、直流電源１０と、Ｚソース昇圧回路２０と、インバータ回路３０と、制御部６０−１と、電圧検出部７１及び７２と、電流検出部７３及び７４とを備える。電力変換装置１は、電動機４０に電力を供給し、電動機４０には回転数検出部７５が接続される。図１に示す制御部６０−１は、図９に示した電力変換装置３と比較して、制御部５０に代えて制御部６０−１を有する点が相違する。
【００２７】
直流電源１０は、Ｚソース昇圧回路２０と、インバータ回路３０とを介して電動機４０に電力供給するための電源装置である。直流電源１０は、バッテリーやキャパシタなどの蓄電装置でもよい。
【００２８】
Ｚソース昇圧回路２０は、直流電源１０の正極側にアノード側が接続されたダイオード２５と、ダイオード２５のカソード側に接続されたリアクトル（第１のリアクトル）２１と、直流電源１０の負極側に接続されたリアクトル（第２のリアクトル）２２と、リアクトル２１の入力側及びリアクトル２２の出力側の間に接続されたコンデンサ（第１のコンデンサ）２３と、リアクトル２１の出力側及びリアクトル２２の入力側の間に接続されたコンデンサ（第２のコンデンサ）２４とを有する。
【００２９】
インバータ回路３０は、Ｚソース昇圧回路２０の出力側に接続され、複数のスイッチング素子３１〜３６を有する。本実施形態では３相のインバータ回路とする。スイッチング素子３１〜３６は、トランジスタ（例えば、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴ）とフリーホイールダイオードとを逆並列接続したものである。スイッチング素子３１及び３２は直列接続され、インバータ回路３０のＵ相の上下アームを構成する。スイッチング素子３３及び３４は直列接続され、インバータ回路３０のＶ相の上下アームを構成する。スイッチング素子３５及び３６は直列接続され、インバータ回路３０のＷ相の上下アームを構成する。インバータ回路３０は、各相の位相が互いに１２０度ずつずれるように、制御部６０−１によりスイッチング素子３１〜３６がオン・オフ制御されることにより、出力に接続された電動機４０を駆動する。
【００３０】
Ｚソース昇圧回路２０は、インバータ回路３０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のいずれかの相の上下スイッチング素子が同時にオンしてインバータ回路３０が短絡（上下アーム短絡）すると、コンデンサ２３及び２４の放電と、リアクトル２１及び２２の充電とが行われる。次に、同時にオンしていたスイッチング素子の一方をオフにすると、リアクトル２１及び２２の放電と、コンデンサ２３及び２４の充電とが行われる。この結果、インバータ回路３０に出力される直流リンク電圧Ｖｄｃが上昇する。
【００３１】
電動機４０は、インバータ回路３０が出力する三相交流電圧で駆動される電動機である。
【００３２】
電圧検出部７１は、直流電源１０の出力電圧Ｅを検出し、制御部６０−１に出力する。
【００３３】
電圧検出部７２は、コンデンサに印加される電圧（コンデンサ電圧）ＶＣを検出し、制御部６０−１に出力する。図１に示す例では、コンデンサ２３のコンデンサ電圧ＶＣを検出するが、コンデンサ２４のコンデンサ電圧ＶＣを検出してもよい。
【００３４】
電流検出部７３は、インバータ回路３０のＵ相出力と電動機４０との間に流れるＵ相電流Ｉｕを検出し、制御部６０−１に出力する。また、電流検出部７４は、インバータ回路３０のＷ相出力と電動機４０との間に流れるＷ相電流Ｉｗを検出し、制御部６０−１に出力する。なお、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、及びＷ相電流Ｉｗの和は０になるため、本実施形態では電流検出部をＵ相及びＷ相に設け、Ｖ相電流Ｉｖは計算によって算出可能であることからＶ相の電流検出部を省略したが、Ｕ相及びＶ相、Ｖ相及びＷ相、又は三相全てに電流検出部を設けてもよい。
【００３５】
回転数検出部７５は、電動機４０の回転数ωを検出し、制御部６０−１に出力する。
【００３６】
制御部６０−１は、電圧検出部７１により検出された電源電圧Ｅと、電圧検出部７２により検出されたコンデンサ電圧ＶＣと、電流検出部７３により検出されたＵ相電流Ｉｕと、電流検出部７４により検出されたＷ相電流Ｉｗと、回転数検出部７５により検出された回転数ωと、トルク指令Ｔ＊と、磁束指令φ＊とを入力する。そして、三角波のキャリア信号及び指令値の比較に基づいてスイッチング素子３１〜３６にそれぞれゲート信号Ｇｓｕｐ＊，Ｇｓｕｎ，＊Ｇｓｖｐ＊，Ｇｓｖｎ＊，Ｇｓｗｐ＊，Ｇｓｗｎ＊を出力して、スイッチング素子３１〜３６をＰＷＭ制御する。
【００３７】
制御部６０−１は、詳細は以下に述べるが、キャリア信号に、キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を加算することにより、スイッチング素子３１〜３６を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させる。
【００３８】
図２は、制御部６０−１の構成例を示す図である。図２に示す制御部６０−１は、積分器５１と、電流指令演算部５２と、Ｚソースベクトル制御演算部５３と、キャリア信号生成部５４と、基本ゲート演算部５５と、変調率演算部６１と、短絡指令演算部５６と、ランダム変数生成部６２と、シフト量演算部６３と、加算器６４と、短絡ゲート演算部５７と、短絡ゲート論理和部５８と、最終出力ゲート論理和部５９とを備える。
【００３９】
積分器５１は、回転数検出部７５が検出する回転数ωから、時間積分して位相θを演算する。
【００４０】
電流指令演算部５２は、トルク指令Ｔ＊と磁束指令φ＊とから、トルク分電流指令Ｉｑ＊と磁束分電流指令Ｉｄ＊とを演算する。
【００４１】
図３は、Ｚソースベクトル制御演算部５３の構成例を示すブロック図である。図３に示すＺソースベクトル制御演算部５３は、三相−ｄｑ軸座標変換部５３１と、電流制御演算部５３２と、Ｚソース出力電圧演算部５３３と、ｄｑ軸−三相座標変換部５３４とを備える。
【００４２】
三相−ｄｑ軸座標変換部５３１は、Ｕ相電流Ｉｕと、Ｗ相電流Ｉｗと、積分器５１が計算した位相θとから、三相−ｄｑ軸座標変換によって、ｑ軸のトルク分電流Ｉｑと、ｄ軸の磁束分電流Ｉｄとに座標変換する。
【００４３】
電流制御演算部５３２は、三相−ｄｑ軸座標変換部５３１が座標変換したトルク分電流Ｉｑと、磁束分電流Ｉｄとを、電流指令演算部５２が演算したトルク分電流指令Ｉｑ＊と、磁束分電流指令Ｉｄ＊とに一致させるように、制御（例えば、ＰＩ制御）を行い、ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊と、ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とを出力する。
【００４４】
Ｚソース出力電圧演算部５３３は、電圧検出部７１が検出した電源電圧Ｅと、電流制御演算部５３２が演算したｑ軸電圧指令Ｖｑ＊及びｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とから、Ｚソース昇圧回路２０で昇圧動作を行うための昇圧率Ｂ＊と、インバータ回路３０でＰＷＭ制御を行うためのインバータ分ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊と、インバータ分ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊＊とを演算する。
【００４５】
ｄｑ軸−三相座標変換部５３４は、Ｚソース出力電圧演算部５３３が演算したインバータ分ｑ軸電圧指令Ｖｑ＊＊と、インバータ分ｄ軸電圧指令Ｖｄ＊＊と、積分器５１が計算した位相θとから、ｄｑ軸−三相座標変換によって、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊と、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊と、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊とに座標変換する。
【００４６】
キャリア信号生成部５４は、三角波のキャリア信号ａを生成する。
【００４７】
基本ゲート演算部５５は、キャリア信号生成部５４が生成したキャリア信号ａと、Ｚソースベクトル制御演算部５３が演算した三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とを比較する。そして、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊がキャリア信号ａより大きいときにハイレベル、キャリア信号ａ以下のときにローレベルとなる信号を、基本ゲート信号Ｇｕｐ＊として出力する。また、Ｕ相電圧指令Ｖｕ＊がキャリア信号ａより大きいときにローレベル、キャリア信号ａ以下のときにハイレベルとなる信号を、基本ゲート信号Ｇｕｎ＊として出力する。また、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊がキャリア信号ａより大きいときにハイレベル、キャリア信号ａ以下のときにローレベルとなる信号を、基本ゲート信号Ｇｖｐ＊として出力する。また、Ｖ相電圧指令Ｖｖ＊がキャリア信号ａより大きいときにローレベル、キャリア信号ａ以下のときにハイレベルとなる信号を、基本ゲート信号Ｇｖｎ＊として出力する。また、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊がキャリア信号ａより大きいときにハイレベル、キャリア信号ａ以下のときにローレベルとなる信号を、基本ゲート信号Ｇｗｐ＊として出力する。また、Ｗ相電圧指令Ｖｗ＊がキャリア信号ａより大きいときにローレベル、キャリア信号ａ以下のときにハイレベルとなる信号を、基本ゲート信号Ｇｗｎ＊として出力する。
【００４８】
変調率演算部６１は、電圧検出部７１が検出した電源電圧Ｅと、電圧検出部７２が検出したコンデンサ電圧ＶＣと、三相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊とからＰＷＭ制御における変調率αを演算する。
【００４９】
電源電圧Ｅと、コンデンサ電圧ＶＣと、三相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、変調率αとの関係は式（１）で表される。ただし、Ｃは変調方式により決まる変数とする。例えば、正弦波変調方式ではＣ＝１とし、ヒップ変調方式ではＣ＝（√３）/２とする。
【００５０】
【数１】
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【００５１】
短絡指令演算部５６は、Ｚソースベクトル制御演算部５３が演算した昇圧率Ｂ＊から、正側短絡指令Ｎｐ＊と負側短絡指令Ｎｎ＊とを演算する。昇圧率Ｂ＊と正側短絡指令Ｎｐ＊との関係は式（２）で表され、昇圧率Ｂ＊と負側短絡指令Ｎｎ＊との関係は式（３）で表される。
【００５２】
【数２】
2018088750.tif 000004
【００５３】
【数３】
2018088750.tif 000005
【００５４】
ランダム変数生成部６２は、ランダム変数ｐを生成する。ランダム変数ｐの値の範囲は式（４）で表される。
【００５５】
【数４】
2018088750.tif 000006
【００５６】
シフト量演算部６３は、短絡指令演算部５６が演算した正側短絡指令Ｎｐ＊と、ランダム変数生成部６２が生成したランダム変数ｐと、変調率演算部６１が演算した変調率αと、キャリア信号生成部５４が生成したキャリア信号ａとを用いてシフト量ｓを演算し、キャリア信号ａの山及び谷のタイミングで、半周期毎に演算し、演算結果を保持する。正側短絡指令Ｎｐ＊と、変調率αと、ランダム変数ｐと、シフト量ｓとの関係は式（５）で表される。
【００５７】
【数５】
2018088750.tif 000007
【００５８】
加算器６４は、シフト量演算部６３が演算したシフト量ｓと、キャリア信号生成部５４が生成したキャリア信号ａとを加算し、キャリア信号ｂを演算する。キャリア信号ａと、シフト量ｓと、キャリア信号ｂとの関係は式（６）で表される。
【００５９】
【数６】
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【００６０】
短絡ゲート演算部５７は、加算器６４が計算したキャリア信号ｂと、短絡指令演算部５６が演算した正側短絡指令Ｎｐ＊とを比較し、キャリア信号ｂが正側短絡指令Ｎｐ＊より大きいときにハイレベル、正側短絡指令Ｎｐ＊以下のときにローレベルとなる信号を、正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊として出力する。また、加算器６４が計算したキャリア信号ｂと、短絡指令演算部５６が演算した負側短絡指令Ｎｎ＊とを比較し、キャリア信号ｂが負側短絡指令Ｎｎ＊より小さいときにハイレベル、負側短絡指令Ｎｎ＊以上のときにローレベルとなる信号を、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊として出力する。
【００６１】
短絡ゲート論理和部５８は、短絡ゲート演算部５７が演算した正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊と、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊との論理和を、短絡ゲート信号Ｇｓ＊として出力する。
【００６２】
最終出力ゲート論理和部５９は、短絡ゲート論理和部５８が出力した短絡ゲート信号Ｇｓ＊と、基本ゲート演算部５５が演算した基本ゲート信号Ｇｕｐ＊，Ｇｕｎ＊，Ｇｖｐ＊，Ｇｖｎ＊，Ｇｗｐ＊，Ｇｗｎ＊との論理和を、それぞれ最終出力ゲート信号Ｇｓｕｐ＊，Ｇｓｕｎ＊，Ｇｓｖｐ＊，Ｇｓｖｎ＊，Ｇｓｗｐ＊，Ｇｓｗｎ＊として出力する。
【００６３】
図４は、キャリア信号ａと、三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、変調率αと、キャリア信号ｂと、正側短絡指令Ｎｐ＊と、負側短絡指令Ｎｎ＊と、シフト量ｓと、正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊と、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊と、基本ゲート信号Ｇｕｐ＊，Ｇｕｎ＊と、最終出力ゲート信号Ｇｓｕｐ＊，Ｇｓｕｎ＊との関係を示した図である。
【００６４】
図４に示すように、三角波のキャリア信号ａの山及び谷のタイミングで半周期毎に、キャリア信号ａにシフト量ｓを加算することにより、短絡ゲート信号の短絡パルスの時間幅及び位相（すなわち、スイッチング素子３１〜３６を短絡させる時間及び周期）をランダムに変化させることができ、その結果、Ｚソース昇圧回路２０のリアクトル２１，２２に流れる電流のスイッチング周波数成分を抑制することができる。
【００６５】
図５は、本発明と従来技術とのリアクトルに流れる電流を周波数解析したものであり、横軸は周波数、縦軸はリアクトル電流である。この図からも、スイッチング周波数成分が抑制されていることが分かる。
【００６６】
（第２の実施形態）
つぎに、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置について説明する。図６は、第２の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態の電力変換装置２は第１の実施形態の電力変換装置１と比較して、制御部６０−１に代えて制御部６０−２を備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態と同一であるため、同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００６７】
制御部６０−２は、詳細は以下に述べるが、指令値（正側短絡指令Ｎｐ＊，負側短絡指令Ｎｎ＊）から、キャリア信号ａの山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量ｓを減算することにより、スイッチング素子３１〜３６を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させる。
【００６８】
図７は、制御部６０−２の構成例を示す図である。図７に示す制御部６０−２は、積分器５１と、電流指令演算部５２と、Ｚソースベクトル制御演算部５３と、キャリア信号生成部５４と、基本ゲート演算部５５と、変調率演算部６１と、短絡指令演算部５６と、ランダム変数生成部６２と、シフト量演算部６３と、減算器６５及び６６と、短絡ゲート演算部５７と、短絡ゲート論理和部５８と、最終出力ゲート論理和部５９とを備える。本実施形態の制御部６０−２は、第１の実施形態の制御部６０−１と比較して、加算器６４を備えないで、減算器６５及び６６を備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態と同一であるため、同一の参照番号を付して説明を省略する。
【００６９】
減算器６５は、短絡指令演算部５６が演算した正側短絡指令Ｎｐ＊から、シフト量演算部６３が演算したシフト量ｓを減算し、正側短絡指令Ｎｐ＊＊を計算する。正側短絡指令Ｎｐ＊と、シフト量ｓと、正側短絡指令Ｎｐ＊＊との関係は、式（７）で表される。
【００７０】
【数７】
2018088750.tif 000009
【００７１】
減算器６６は、短絡指令演算部５６が演算した負側短絡指令Ｎｎ＊から、シフト量演算部６３が演算したシフト量ｓを減算し、負側短絡指令Ｎｎ＊＊を計算する。負側短絡指令Ｎｎ＊と、シフト量ｓと、負側短絡指令Ｎｎ＊＊との関係は、式（８）で表される。
【００７２】
【数８】
2018088750.tif 000010
【００７３】
短絡ゲート演算部５７は、キャリア信号生成部５４が生成したキャリア信号ａと、減算器６５が計算した正側短絡指令Ｎｐ＊＊とを比較し、キャリア信号ａが正側短絡指令Ｎｐ＊＊より大きいときにハイレベル、正側短絡指令Ｎｐ＊＊以下のときにローレベルとなる信号を、正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊として出力する。また、キャリア信号生成部５４が生成したキャリア信号ａと、減算器６６が演算した負側短絡指令Ｎｎ＊＊とを比較し、キャリア信号ａが負側短絡指令Ｎｎ＊＊より小さいときにハイレベル、負側短絡指令Ｎｎ＊＊以上のときにローレベルとなる信号を、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊として出力する。
【００７４】
図８は、キャリア信号ａと、三相電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と、変調率αと、正側短絡指令Ｎｐ＊，Ｎｐ＊＊と、負側短絡指令Ｎｎ＊，Ｎｎ＊＊と、シフト量ｓと、正側短絡ゲート信号Ｇｓｐ＊と、負側短絡ゲート信号Ｇｓｎ＊と、基本ゲート信号Ｇｕｐ＊，Ｇｕｎ＊と、最終出力ゲート信号Ｇｓｕｐ＊，Ｇｓｕｎ＊との関係を示した図である。
【００７５】
図８に示すように、三角波のキャリア信号ａの山及び谷のタイミングで半周期毎に、短絡指令からシフト量ｓを減算することにより、短絡ゲート信号の短絡パルスの時間幅及び位相（すなわち、スイッチング素子３１〜３６を短絡させる時間及び周期）をランダムに変化させることができ、その結果、Ｚソース昇圧回路２０のリアクトル２１，２２に流れる電流のスイッチング周波数成分を抑制することができる。
【００７６】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、Ｚソース昇圧回路を有する電力変換装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１，２  電力変換装置
１０    直流電源
２０    Ｚソース昇圧回路
２１，２２  リアクトル
２３，２４  コンデンサ
２５  ダイオード
３０  インバータ回路
３１〜３６  スイッチング素子
４０    電動機
５１    積分器
５２    電流指令演算部
５３    Ｚソースベクトル制御演算部
５４    キャリア信号生成部
５５    基本ゲート演算部
５６    短絡指令演算部
５７    短絡ゲート演算部
５８    短絡ゲート論理和部
５９    最終出力ゲート論理和部
６０−１，６０−２  制御部
６１    変調率演算部
６２    ランダム変数生成部
６３    シフト量演算部
６４    加算器
６５，６６  減算器
７１，７２  電圧検出部
７３，７４  電流検出部
７５    回転数検出部
５３１  三相−ｄｑ軸座標変換部
５３２  電流制御演算部
５３３  Ｚソース出力電圧演算部
５３４  ｄｑ軸−三相座標変換部
【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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