(57)【要約】【課題】電磁ノイズの発生回数を低減するＰＷＭ信号発生方法を提供する。【解決手段】ステップＳ１において、変調波信号を生成する。ステップＳ２において、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定する。条件を満たさない場合、ステップＳ３ａにおいて、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を選択する。反対に、条件をを満たす場合、ステップＳ３ｂにおいて、第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を選択する。ステップＳ４において、変調波信号と、選択した第１のキャリア信号または第２のキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号発生装置が実行するＰＷＭ信号発生方法であって、
ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するステップと、
デューティ比が５０％近傍でないと判定された場合には、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を選択し、デューティ比が５０％近傍であると判定された場合には、前記第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を選択するステップと、
変調波信号と、前記選択された第１のキャリア信号または第２のキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するステップと
を有するＰＷＭ信号発生方法。
【請求項２】
ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するステップは、
前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たすか否かを判定するステップを含み、ここにおいて、Ｖ０は、前記変調波信号の振幅であり、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数であり、
前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、
前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する、
請求項１に記載のＰＷＭ信号発生方法。
【請求項３】
係数ｋ＝０．５であり、前記変調波信号の振幅Ｖ０＝±１［Ｖ］である、請求項２に記載のＰＷＭ信号発生方法。
【請求項４】
変調波信号を生成する変調波信号生成回路と、
第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を生成する第１のＰＷＭキャリア発生器と、
前記第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を生成する第２のＰＷＭキャリア発生器と、
ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定し、デューティ比が５０％近傍でないと判定した場合には、前記第１のキャリア信号を選択し、デューティ比が５０％近傍であると判定した場合には、前記第２のキャリア信号を選択するキャリア切替スイッチと、
前記変調波信号生成回路によって生成された変調波信号と、前記キャリア切替スイッチによって選択された前記第１のキャリア信号または前記第２のキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ発生回路と
を備えるインバータ。
【請求項５】
前記キャリア切替スイッチは、
前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たすか否かを判定し、ここにおいて、Ｖ０は、前記変調波信号の振幅であり、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数であり、
前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、
前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する、
請求項４に記載のインバータ。
【請求項６】
係数ｋ＝０．５であり、前記変調波信号の振幅Ｖ０＝±１［Ｖ］である、請求項５に記載のインバータ。
【請求項７】
ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生装置であって、
ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定し、デューティ比が５０％近傍でないと判定された場合には、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を選択し、デューティ比が５０％近傍であると判定された場合には、前記第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を選択するキャリア切替スイッチと、
変調波信号と、前記キャリア切替スイッチによって選択された前記第１のキャリア信号または前記第２のキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生回路と
を有するＰＷＭ信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、インバータ等の電力変換機器に用いられるＰＷＭ信号発生方法、ＰＷＭ信号発生装置およびインバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータの出力制御方法として、スイッチングによりＯＮとＯＦＦの時間を制御することでパルス幅を可変にするＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御がある。ＰＷＭ制御は、パルスのデューティ比（１サイクル時間に対するＯＮ時間の比率）を制御して出力電圧の大きさを制御する。非特許文献１に記載の非同期ＰＷＭ制御では、ＰＷＭキャリア周波数が常に一定である。従って、出力電圧が０［Ｖ］近傍となるデューティ比が５０％近傍の場合においても、スイッチング動作が行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】森本雅之著、「入門インバータエ学  一しくみから理解するインバータの技術一」森北出版株式会社、ｐｐ．１００−１０５、２０１１年７月６日第１版第１刷発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＰＷＭ制御のスイッチングでは、ＯＮ／ＯＦＦ動作により矩形パルスを生成するため、電磁ノイズが発生する。さらに、スイッチング時における回路のインピーダンスの不一致から生じる反射や電源部への漏洩、結線からの漏洩などにより、放射性ノイズや伝導性ノイズとして、周辺の機器に影響（誤作動など）を与える。
【０００５】
ＰＷＭキャリア周波数を下げると、モータ騒音が大きくなるが、インバータから発生する電磁ノイズを減らすことができる。インバータの出力電圧が０［Ｖ］近傍のとき、つまりデューティ比が５０％近傍の場合は、インバータに接続されたモータ等の負荷に供給する電力はほぼ０［Ｗ］のため、ＰＷＭキャリア周波数を下げても電力の変換効率低下などの問題は発生しない。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、スイッチング時に生じる電磁ノイズの発生回数を低減するＰＷＭ信号発生方法、ＰＷＭ信号発生装置およびインバータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の態様は、信号発生装置が実行するＰＷＭ信号発生方法であり、このＰＷＭ信号発生方法は、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するステップと、判定結果に応じて第１のキャリア信号または第２のキャリア信号を選択するステップと、変調波信号と、前記選択された第１のキャリア信号または第２のキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成するステップとを有する。前記第１のキャリア信号は第１のキャリア周波数を有し、前記第２のキャリア信号は第２のキャリア周波数を有する。前記第２のキャリア周波数は前記第１のキャリア周波数よりも低い。デューティ比が５０％近傍でないと判定された場合には前記第１のキャリア信号を選択し、デューティ比が５０％近傍であると判定された場合には前記第２のキャリア信号を選択する。
【０００８】
この発明の第２の態様は、第１の態様のＰＷＭ信号発生方法に係り、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するステップは、前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たすか否かを判定するステップを含む。ここにおいて、Ｖ０は、前記変調波信号の振幅であり、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数である。前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、前記変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する。
【０００９】
この発明の第３の態様は、第２の態様のＰＷＭ信号発生方法に係り、係数ｋ＝０．５であり、変調波信号の振幅Ｖ０＝±１［Ｖ］である。
【００１０】
この発明の第４の態様は、ＰＷＭ信号を発生するインバータに係り、このインバータは、変調波信号を生成する変調波信号生成回路と、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を生成する第１のＰＷＭキャリア発生器と、前記第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を生成する第２のＰＷＭキャリア発生器と、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かに応じて第１のキャリア信号または第２のキャリア信号を選択するキャリア切替スイッチと、前記変調波信号生成回路によって生成された変調波信号と、前記キャリア切替スイッチによって選択された第１のキャリア信号または第２のキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ発生回路とを備えている。キャリア切替スイッチは、デューティ比が５０％近傍でない場合には前記第１のキャリア信号を選択し、デューティ比が５０％近傍である場合には前記第２のキャリア信号を選択する。
【００１１】
この発明の第５の態様は、第４の態様のインバータに係り、前記キャリア切替スイッチは、変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たすか否かを判定する。ここにおいて、Ｖ０は、変調波信号の振幅であり、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数である。変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する。
【００１２】
この発明の第６の態様は、第５の態様のインバータに係り、係数ｋ＝０．５であり、変調波信号の振幅Ｖ０＝±１［Ｖ］である。
【００１３】
この発明の第７の態様は、ＰＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生装置であり、このＰＷＭ信号発生装置は、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定し、判定結果に応じて第１のキャリア信号または第２のキャリア信号を選択するキャリア切替スイッチと、変調波信号と、前記キャリア切替スイッチによって選択された第１のキャリア信号または第２のキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号発生回路とを有する。前記第１のキャリア信号は第１のキャリア周波数を有し、前記第２のキャリア信号は第２のキャリア周波数を有する。前記第２のキャリア周波数は前記第１のキャリア周波数よりも低い。前記キャリア切替スイッチは、デューティ比が５０％近傍でないと判定した場合には前記第１のキャリア信号を選択し、デューティ比が５０％近傍であると判定した場合には前記第２のキャリア信号を選択する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の第１の態様によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍になったときに、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号から、第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号に切り換えられる。このため、不必要なスイッチングの回数が抑えられる。これにより、スイッチング時に生じる電磁ノイズの発生回数が低減されるため、ＰＷＭ信号から発生する電磁ノイズの外部機器への影響が低減される。
【００１５】
この発明の第２の態様によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するため、変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たすか否かを判定する。ここにおいて、Ｖ０は、変調波信号の振幅であり、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数である。先の条件を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定する。反対に、先の条件を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する。このように、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かの情報が、変調波信号が、係数ｋによって規定される所定の振幅領域内に属するか否かの判定から容易に求められる。
【００１６】
この発明の第３の態様によれば、係数ｋ＝０．５であり、変調波信号の振幅Ｖ０＝±１［Ｖ］である。つまり、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するため、変調波信号Ｖｍが−０．５［Ｖ］＜Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たすか否かを判定する。条件を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定する。反対に、条件を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する。このように、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かの情報が、変調波信号が所定の振幅領域内に属するか否かの判定から容易に求められる。
【００１７】
この発明の第４の態様によれば、キャリア切替スイッチは、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でない場合には、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を選択し、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍である場合には、第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を選択する。ＰＷＭ発生回路は、変調波信号生成回路によって生成された変調波信号と、キャリア切替スイッチによって選択されたキャリア信号（第１のキャリア信号または第２のキャリア信号）とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。このため、デューティ比が５０％近傍であるときには、キャリア周波数が低減されるため、不必要なスイッチングの回数が抑えられる。これにより、スイッチング時に生じる電磁ノイズの発生回数が低減されるため、ＰＷＭ信号から発生する電磁ノイズの外部機器への影響が低減される。
【００１８】
この発明の第５の態様によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するため、キャリア切替スイッチは、変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たすか否かを判定する。ここにおいて、Ｖ０は、変調波信号の振幅であり、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数である。キャリア切替スイッチは、条件を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、反対に、条件を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する。このように、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かの情報を、変調波信号が、係数ｋによって規定される所定の振幅領域内に属するか否かの判定から容易に求められる。
【００１９】
この発明の第６の態様によれば、係数ｋ＝０．５であり、変調波信号の振幅Ｖ０＝±１［Ｖ］である。つまり、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定するため、キャリア切替スイッチは、変調波信号Ｖｍが−０．５［Ｖ］＜Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たすか否かを判定する。キャリア切替スイッチは、条件を満たす場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、条件を満たさない場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定する。このように、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かの情報を、変調波信号が所定の振幅領域内に属するか否かの判定から容易に求められる。
【００２０】
この発明の第７の態様によれば、キャリア切替スイッチは、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍になったときに、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号から、第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号に切り換える。ＰＷＭ発生回路は、変調波信号と、低いキャリア周波数の第２のキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。このため、不必要なスイッチングの回数が抑えられる。これにより、スイッチング時に生じる電磁ノイズの発生回数が低減されるため、ＰＷＭ信号から発生する電磁ノイズの外部機器への影響が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るインバータの構成を概略的に示している。
【図２】通常の手法に従って発生されるＰＷＭ信号を示している。
【図３】本発明の実施形態に従って発生されるＰＷＭ信号を示している。
【図４】図１に示されたインバータによるＰＷＭ信号発生のフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るインバータ１００は、変調波信号生成回路１０１と、第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａと、第２のＰＷＭキャリア発生器１０２ｂと、キャリア切替スイッチ１０３と、ＰＷＭ発生回路１０４から構成されている。インバータ１００によって発生されたＰＷＭ信号は、モータ等の負荷１０５へ供給される。
【００２３】
変調波信号生成回路１０１とＰＷＭキャリア発生器１０２ａ，１０２ｂとキャリア切替スイッチ１０３とＰＷＭ発生回路１０４は、例えば、予めプログラムされたソフトウェアに従って動作するプロセッサと、ソフトウェアや必要な情報を記憶しておく記憶装置との組み合わせによって構成されてよい。あるいは、変調波信号生成回路１０１とＰＷＭキャリア発生器１０２ａ，１０２ｂとキャリア切替スイッチ１０３とＰＷＭ発生回路１０４は、専用の回路や複数の汎用の回路を組み合わせて構成されてもよい。
【００２４】
変調波信号生成回路１０１は、正弦波の変調波信号を生成するように構成されている。変調波信号は、例えば、振幅が±Ｖ０［Ｖ］の正弦波である。変調波信号の振幅は、例えば±１［Ｖ］である。
【００２５】
第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａは、第１のキャリア信号を生成するように構成されている。第２のＰＷＭキャリア発生器１０２ｂは、第２のキャリア信号を生成するように構成されている。
【００２６】
第１のキャリア信号と第２のキャリア信号はいずれも三角波である。第１のキャリア信号の振幅と第２のキャリア信号の振幅はいずれも、変調波信号の振幅と同じであり、±Ｖ０［Ｖ］である。前述したように、変調波信号の振幅は例えば±１［Ｖ］であり、この場合、第１のキャリア信号の振幅と第２のキャリア信号の振幅はいずれも±１［Ｖ］である。
【００２７】
第１のキャリア信号は第１のキャリア周波数ｆ１を有し、第２のキャリア信号は第２のキャリア周波数ｆ２を有する。第１のキャリア周波数ｆ１は、第２のキャリア周波数ｆ２よりも高い。例えば、第１のキャリア周波数ｆ１は、第２のキャリア周波数ｆ２の２倍である（ｆ１＝２ｆ２）。
【００２８】
キャリア切替スイッチ１０３は、変調波信号生成回路１０１で生成された変調波信号に応じて、ＰＷＭキャリア発生器１０２ａ，１０２ｂの一方を選択的にＰＷＭ発生回路１０４に接続するように構成されている。詳しくは、キャリア切替スイッチ１０３は、ＰＷＭ発生回路１０４から発生されるＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でない場合には、第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａをＰＷＭ発生回路１０４に接続し、デューティ比が５０％近傍である場合には、第２のＰＷＭキャリア発生器１０２ｂをＰＷＭ発生回路１０４に接続するように構成されている。
【００２９】
言い換えれば、キャリア切替スイッチ１０３は、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でない場合には、第１のキャリア周波数を有する第１のキャリア信号を選択して出力し、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍である場合には、第１のキャリア周波数よりも低い第２のキャリア周波数を有する第２のキャリア信号を選択して出力するように構成されている。
【００３０】
具体的には、キャリア切替スイッチ１０３は、変調波信号生成回路１０１で生成された変調波信号がｋＶ０［Ｖ］よりも大きいまたは−ｋＶ０［Ｖ］よりも小さい領域においては、第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａをＰＷＭ発生回路１０４に接続し、変調波信号生成回路１０１で生成された変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］以上ｋＶ０［Ｖ］以下の領域においては、ＰＷＭキャリア発生器１０２ｂをＰＷＭ発生回路１０４に接続するように構成されている。
【００３１】
言い換えれば、キャリア切替スイッチ１０３は、変調波信号Ｖｍ（＝Ｖ０ｓｉｎ（ωｔ））がｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦Ｖ０［Ｖ］または−Ｖ０≦Ｖｍ＜−ｋＶ０［Ｖ］を満たす領域においては、第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａをＰＷＭ発生回路１０４に接続し、変調波信号Ｖｍが−ｋＶ０［Ｖ］＜Ｖｍ≦ｋＶ０［Ｖ］を満たす領域においては、第２のＰＷＭキャリア発生器１０２ｂをＰＷＭ発生回路１０４に接続するように構成されている。
【００３２】
ここにおいて、ｋは、予め設定された一定の係数であり、１未満の正数である。ｋは、例えば０．５である。しかし、ｋは、必ずしも０．５である必要はなく、適宜変更されてもよい。
【００３３】
変調波信号Ｖｍが−０．５Ｖ０［Ｖ］≦Ｖｍ≦０．５Ｖ０［Ｖ］を満たす領域においては、正弦波の変調信号と三角波のキャリア信号の交点は、比較的一定の間隔で並ぶ。このため、この領域においては、ＰＷＭ発生回路１０４から発生されるＰＷＭ信号のデューティ比は５０％近傍であると見なせる。
【００３４】
このように、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かの情報が、変調波信号が、係数ｋによって規定される振幅領域内に属するか否かの判定から容易に求められる。
【００３５】
変調波信号の振幅が±１［Ｖ］であり、ｋが０．５である場合、キャリア切替スイッチ１０３は、変調波信号Ｖｍが０．５［Ｖ］＜Ｖｍ≦１［Ｖ］または−１［Ｖ］≦Ｖｍ＜−０．５［Ｖ］を満たす領域においては、第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａをＰＷＭ発生回路１０４に接続し、変調波信号Ｖｍが−０．５［Ｖ］＜Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たす領域においては、第２のＰＷＭキャリア発生器１０２ｂをＰＷＭ発生回路１０４に接続する。
【００３６】
これにより、変調波信号Ｖｍが０．５［Ｖ］＜Ｖｍ≦１［Ｖ］または−１［Ｖ］≦Ｖｍ＜−０．５［Ｖ］を満たす領域においては、第１のキャリア周波数ｆ１の三角波がＰＷＭ発生回路１０４に入力され、変調波信号Ｖｍが−０．５［Ｖ］≦Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たす領域においては、第２のキャリア周波数ｆ２の三角波がＰＷＭ発生回路１０４に入力される。
【００３７】
ＰＷＭ発生回路１０４は、変調波信号生成回路１０１から入力される変調波信号と、キャリア切替スイッチ１０３から入力されるキャリア信号（第１のキャリア信号または第２のキャリア信号）とに基づいてＰＷＭ信号を生成して出力するように構成されている。詳しくは、ＰＷＭ発生回路１０４は、変調波信号電圧とキャリア信号電圧を比較し、変調波信号電圧＜キャリア信号電圧である場合には１［Ｖ］をＰＷＭ信号として出力し、変調波信号電圧＞キャリア信号電圧である場合には０［Ｖ］をＰＷＭ信号として出力するように構成されている。
【００３８】
すなわち、図２は、従来の手法に従って正弦波の変調波信号と三角波のキャリア信号から発生されるＰＷＭ信号を示している。詳しくは、図２は、変調波信号と、一定のキャリア周波数のキャリア信号とから生成されるＰＷＭ信号を示している。これは、図１に示される本実施形態に係るインバータ１００において、第１のキャリア周波数ｆ１を有する第１のキャリア信号がＰＷＭ発生回路１０４に常に入力される駆動によって発生されるＰＷＭ信号に相当する。
【００３９】
これに対して、図３は、本実施形態に従って正弦波の変調波信号と三角波のキャリア信号から発生されるＰＷＭ信号を示している。詳しくは、変調波信号と、変調波信号に振幅領域に応じてキャリア周波数が切り換えられるキャリア信号（第１のキャリア信号または第２のキャリア信号）とから生成されるＰＷＭ信号を示している。
【００４０】
図２と図３を比較して分かるように、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍である場合（変調波信号電圧が０．５［Ｖ］付近と−０．５［Ｖ］付近の間の領域にある場合）に、本実施形態においては、ＰＷＭ発生回路１０４に入力されるキャリア信号が、第１のキャリア周波数ｆ１を有する第１のキャリア信号から、第１のキャリア周波数ｆ１よりも低い第２のキャリア周波数ｆ２（例えばｆ２＝ｆ１／２）を有する第２のキャリア信号に変更される。このため、デューティ比が５０％近傍である場合に、ＰＷＭ信号のスイッチング回数が低減されている。これにより、電磁ノイズの発生回数が低減される。
【００４１】
図４は、図１に示されたインバータ１００によるＰＷＭ信号発生のフローチャートを示している。
【００４２】
ステップＳ１において、変調波信号生成回路１０１は、変調波信号を生成する。変調波信号は、振幅が±１Ｖの正弦波である。
【００４３】
ステップＳ２において、キャリア切替スイッチ１０３は、ＰＷＭ発生回路１０４から発生されるＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるか否かを判定する。このため、キャリア切替スイッチ１０３は、変調波信号生成回路１０１で生成された変調波信号Ｖｍ（＝ｓｉｎ（ωｔ））が、−０．５［Ｖ］以上かつ０．５［Ｖ］以下の範囲内にあるか否か、すなわち、−０．５［Ｖ］≦Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たすか否かを判定する。
【００４４】
ステップＳ２の比較の結果、変調波信号Ｖｍが−０．５［Ｖ］≦Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たさない場合、言い換えれば、変調波信号Ｖｍが０．５［Ｖ］＜Ｖｍ≦１［Ｖ］または−１［Ｖ］≦Ｖｍ＜−０．５［Ｖ］を満たす場合、キャリア切替スイッチ１０３は、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍でないと判定し、ステップＳ３ａにおいて、第１のＰＷＭキャリア発生器１０２ａをＰＷＭ発生回路１０４に接続する。すなわち、キャリア切替スイッチ１０３は、第１のキャリア周波数ｆ１（＝２ｆ２）を有する三角波である第１のキャリア信号を選択して出力する。これにより、第１のキャリア周波数ｆ１（＝２ｆ２）を有する三角波である第１のキャリア信号がＰＷＭ発生回路１０４に入力される。
【００４５】
反対に、ステップＳ２の比較の結果、変調波信号が変調波信号Ｖｍが−０．５［Ｖ］≦Ｖｍ≦０．５［Ｖ］を満たす場合、キャリア切替スイッチ１０３は、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であると判定し、ステップＳ３ｂにおいて、第２のＰＷＭキャリア発生器１０２ｂをＰＷＭ発生回路１０４に接続する。すなわち、キャリア切替スイッチ１０３は、第２のキャリア周波数ｆ２（＝ｆ１／２）を有する三角波である第２のキャリア信号を選択して出力する。これにより、第２のキャリア周波数ｆ２（＝ｆ１／２）を有する三角波である第２のキャリア信号がＰＷＭ発生回路１０４に入力される。
【００４６】
ステップＳ４において、ＰＷＭ発生回路１０４は、変調波信号生成回路１０１から入力される変調波信号と、キャリア切替スイッチ１０３から入力されるキャリア信号（第１のキャリア信号または第２のキャリア信号）とに基づいてＰＷＭ信号を生成して出力する。具体的には、ＰＷＭ発生回路１０４は、変調波信号電圧とキャリア信号電圧を比較し、変調波信号電圧＜キャリア信号電圧の場合は１ＶをＰＷＭ信号として出力し、変調波信号電圧＞キャリア信号電圧の場合は０ＶをＰＷＭ信号として出力する。その結果、図３に示されるＰＷＭ信号がＰＷＭ発生回路１０４から発生される。ＰＷＭ発生回路１０４から発生されたＰＷＭ信号は、モータ等の負荷１０５へ供給される。
【００４７】
ステップＳ５において、ＰＷＭ信号発生の終了が指示されたか否かが判定される。ＰＷＭ信号発生の終了が指示が指示されていないと判定された場合は、処理はステップＳ１に戻る。反対に、ステップＳ５において、ＰＷＭ信号発生の終了が指示されたと判定された場合は、インバータ１００は、ＰＷＭ信号発生を終了する。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、ＰＷＭ信号のデューティ比が５０％近傍であるときには、ＰＷＭ発生回路１０４に入力されるキャリア信号が、高い第１のキャリア周波数ｆ１を有する第１のキャリア信号から、低い第２のキャリア周波数ｆ２（例えばｆ２＝ｆ１／２）を有する第２のキャリア信号に切り換えられる。このため、デューティ比が５０％近傍であるときに、不必要なスイッチングの回数が抑えられる。これにより、スイッチング時に生じる電磁ノイズの発生回数が低減されるため、ＰＷＭ信号から発生する電磁ノイズの外部機器への影響が低減される。
【００４９】
これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。ここにいう様々な変形や変更は、上述した実施形態を適当に組み合わせた実施も含む。
【符号の説明】
【００５０】
１００…インバータ、１０１…変調波信号生成回路、１０２ａ…ＰＷＭキャリア発生器、１０２ｂ…ＰＷＭキャリア発生器、１０３…キャリア切替スイッチ、１０４…ＰＷＭ発生回路、１０５…負荷、Ｖｍ…変調波信号、ｆ１…第１のキャリア周波数、ｆ２…第２のキャリア周波数。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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