(57)【要約】【課題】３相高圧コンバータの制御に用いる３相の信号の周期を変更した場合に、３相それぞれの信号間の位相差を保持できる信号制御装置を提供する。【解決手段】信号制御装置１０のＰＷＭ信号生成部１８は、３相高圧コンバータの制御に用いる３相のＰＷＭ信号を生成する。転送処理部１６は、ＰＷＭ信号生成部１８のそれぞれの相に対して、同期及び位相を制御するための信号を転送し、３相のＰＷＭ信号の周期及び位相を制御するための処理を行う。演算部１４は、３相のＰＷＭ信号のキャリア周期が変更される場合に、３相のそれぞれについて転送処理部１６が転送処理を行うタイミングを決定する。制御部１２は、演算部１４が決定したタイミングで転送処理部１６が３相のそれぞれについて転送処理を行うよう制御する。【選択図】図１
2008312320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相高圧コンバータの制御に用いる３相の信号の周期を制御する信号制御装置であって、
前記３相のそれぞれの周期及び位相を制御する信号であって前記３相のそれぞれに対して所定の出力周期で出力される制御信号、を出力する出力部と、
前記出力周期を変更する際の変更前の周期と変更後の周期との比に基づいて、前記３相のそれぞれに対して前記出力部が前記制御信号を出力するタイミングを決定する演算部と、
前記出力周期を変更する変更処理時に、前記演算部が決定したタイミングで、前記３相のそれぞれに対して前記出力部から前記制御信号を出力させる制御部と、
を備えることを特徴とする信号制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号制御装置において、
前記演算部は、
前記３相の第１相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、
前記３相の第２相及び第３相の少なくとも１つに対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期と異なる周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとすることを特徴とする信号制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の信号制御装置において、
前記演算部は、前記変更後の周期が前記変更前の周期の３ｋ＋１倍（ｋは０以上の整数）である場合に、
前記３相の第１相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、
前記３相の第２相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期のｋ＋１倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、
前記３相の第３相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期の２ｋ＋１倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとすることを特徴とする信号制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の信号制御装置において、
前記演算部は、前記変更後の周期が前記変更前の周期の３ｋ＋２倍（ｋは０以上の整数）である場合に、
前記３相の第１相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、
前記３相の第２相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期の２ｋ＋２倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、
前記３相の第３相に対して前記出力部が前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期のｋ＋１倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとすることを特徴とする信号制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３相高圧コンバータの制御に用いる３相の信号の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池ハイブリッド自動車（Fuel Cell Hybrid Vehicle）などに搭載されるような３相高圧コンバータにおいては、３相に流れる電流が同じタイミングでピークに達すると、回路に流れる電流が過大となる。したがって、３相高圧コンバータの制御において、一般に、回路負荷を軽減するために、３相のそれぞれに流れる電流間の位相差を２π／３とする制御が行われる。
【０００３】
Ｎ相の多相コンバータの制御において各相に流れる電流の位相を２π／Ｎずつずらす制御を行う従来技術として、例えば、特許文献１には、ｍ台のチョッパ装置を並列接続した多相多重チョッパ装置において、出力の負荷に供給する合計電流の１／ｍずつを各チョッパ装置が分担し、各チョッパ装置間の電流を２π／ｍずつ位相がずれた状態で流すように制御する技術が開示されている。また特許文献２には、低圧側電圧をｎ倍に昇圧して高圧側出力を得る機能と、高圧側電圧を１／ｎ倍に降圧して低圧側出力を得る機能と、を備える昇降圧コンバータにおいて、ｎに最も近い整数Ｎ’の整数倍Ｎを相数として、並列接続されたＮ個の昇降圧チョッパを組み合わせてＮ相Ｎ重とし、各相に流れる電流を２π／Ｎずつ位相をずらして流すように制御する昇降圧コンバータが開示されている。
【０００４】
上述のような多相コンバータの出力電圧及び回路に流れる電流の制御は、一般に、パルス幅変調（Pulse Width Modulation, PWM）信号を用いて、多相コンバータの昇降圧回路に含まれるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することで行われる。例えば、３相高圧コンバータの制御において、３相の半導体スイッチング素子のそれぞれを駆動するためのＰＷＭ信号の間の位相差を２π／３とする制御を行うことで、各相を流れる電流の間に位相差を設ける技術が開発されている。
【０００５】
また、３相高圧コンバータの制御においては、コンバータの動作中にＰＷＭ信号のキャリア周期を変更する必要が生じる場合がある。例えば、ＰＷＭ信号のデューティ比が大きい（例えば８０％以上）時間が一定時間以上続く場合、半導体スイッチング素子の熱損による発熱が問題となることがある。ＰＷＭ信号のデューティ比を一定とした場合、ＰＷＭ信号のキャリア周期をより大きくすると、半導体スイッチング素子の発熱はより小さくなる。したがって、３相高圧コンバータの制御において、例えば目標出力電圧との関係などによってＰＷＭ信号のデューティ比が大きい時間が一定時間以上続くと予想される場合に、あるいは、ＩＧＢＴの濃度が高くなった場合に、半導体スイッチング素子の発熱を抑制するために、キャリア周期を現在の値より大きい値に変更する制御が行われる場合がある。
【０００６】
ＰＷＭ信号の生成や、ＰＷＭ信号の周期及び位相の制御は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置を用いて実現できる。例えば、ＰＷＭ信号の生成に用いられるキャリア信号は、ＣＰＵのタイマカウンタによるカウントを開始させ、カウンタ値が予め設定された最大値となった時点でカウンタ値を初期化する処理を繰り返すことで生成できる。キャリア周期はカウンタ値の最大値によって規定されるため、この最大値を変更することでキャリア周期を変更できる。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２１５３２２号公報
【特許文献２】特開２００４−３５７３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、３相高圧コンバータの制御においては、３相のそれぞれに流れる電流間の位相差を２π／３とするとともに、３相の半導体スイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号のキャリア周期を変更する必要が生じる場合がある。
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されるような従来技術では、Ｎ相の駆動信号のキャリア周期が一定である場合にそれぞれの相に流れる電流間の位相差を保持する制御を行う。したがって、３相高圧コンバータの制御において、特許文献１及び２に記載のような従来技術を用いても、３相のＰＷＭ信号のキャリア周期を変更した場合に、必ずしも３相それぞれのＰＷＭ信号間の位相差が保持されるとは限らない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る信号制御装置は、３相高圧コンバータの制御に用いる３相の信号の周期を制御する信号制御装置であって、前記３相のそれぞれの周期及び位相を制御する信号であって前記３相のそれぞれに対して所定の出力周期で出力される制御信号、を出力する出力部と、前記出力周期を変更する際の変更前の周期と変更後の周期との比に基づいて、前記３相のそれぞれに対して前記出力部が前記制御信号を出力するタイミングを決定する演算部と、前記出力周期を変更する変更処理時に、前記演算部が決定したタイミングで、前記３相のそれぞれに対して前記出力部から前記制御信号を出力させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る信号制御装置において、前記演算部は、前記３相の第１相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、前記３相の第２相及び第３相の少なくとも１つに対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期と異なる周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとすることが好ましい。
【００１２】
本発明の１つの態様の信号制御装置において、前記演算部は、前記変更後の周期が前記変更前の周期の３ｋ＋１倍（ｋは０以上の整数）である場合に、前記３相の第１相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、前記３相の第２相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期のｋ＋１倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、前記３相の第３相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期の２ｋ＋１倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとすることが好ましい。本発明のこの態様によると、例えば、３相の信号それぞれの間の位相差が第１相、第２相、第３相の順に２π／３であった場合に、３相の信号の周波数の変更後においても、第１相、第２相、第３相の順に２π／３の位相差が保持される。
【００１３】
本発明の１つの態様の信号制御装置において、前記演算部は、前記変更後の周期が前記変更前の周期の３ｋ＋２倍（ｋは０以上の整数）である場合に、前記３相の第１相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、前記３相の第２相に対して前記出力部から前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期の２ｋ＋２倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとし、前記３相の第３相に対して前記出力部が前記制御信号を出力するタイミングとして、前記変更処理開始後、１回目の出力は前記変更前の周期のｋ＋１倍の周期で行い、２回目の出力は前記変更後の周期で行うものとすることが好ましい。本発明のこの態様によると、例えば、３相の信号それぞれの間の位相差が第１相、第２相、第３相の順に２π／３であった場合に、３相の信号の周波数の変更後において、第１相、第３相、第２相の順に２π／３の位相差が成立し、３相の信号それぞれの間の位相差が２π／３に保持される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、３相高圧コンバータの制御に用いる３相の信号を制御する信号制御装置において、３相の信号の周期を変更した場合に、３相それぞれの信号間の位相差を保持できる信号制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の１つの実施形態の信号制御装置の構成の例を示すブロック図である。図１を参照すると、信号制御装置１０は、３相高圧コンバータ２２の制御に用いる３相の信号を制御する制御装置である。信号制御装置１０は、制御部１２、演算部１４、転送処理部１６、及びＰＷＭ信号生成部１８を備える。
【００１６】
制御部１２は、３相高圧コンバータの目標出力を示す信号ＤOUTを受信し、受信した信号ＤOUTに応じて、３相高圧コンバータの各相（Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相）の動作をそれぞれ制御するＰＷＭ信号ＧａｔｅＵ，ＧａｔｅＶ，ＧａｔｅＷを生成するように、演算部１４、転送処理部１６、及びＰＷＭ信号生成部１８を制御する。演算部１４は、制御部１２からの指示を受け、転送処理部１６及びＰＷＭ信号生成部１８における処理に必要な演算を行う。転送処理部１６は、制御部１２からの指示を受け、ＰＷＭ信号生成部１８に対して、ＰＷＭ信号生成部１８が生成する３相の信号それぞれの周期及び位相を制御するための制御信号を転送する。ＰＷＭ信号生成部１８は、制御部１２からの指示及び転送処理部１６からの制御信号を受けて、ＰＷＭ信号ＧａｔｅＵ，ＧａｔｅＶ，ＧａｔｅＷを生成し、生成した信号を３相高圧コンバータに対して出力する。ＰＷＭ信号生成部１８は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれのキャリア周期の設定値を記憶するキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗを備える。制御部１２、演算部１４、転送処理部１６及びＰＷＭ信号生成部１８が行う処理の詳細については後述する。
【００１７】
信号制御装置１０は、マイクロコンピュータなどを用いて実現できる。マイクロコンピュータの記憶装置（図示しない）に、制御部１２、演算部１４、転送処理部１６、及びＰＷＭ信号生成部１８で行われる後述の処理の流れを記述したプログラム、及び処理に必要な数値などを記憶させておき、そのプログラムをマイクロコンピュータのＣＰＵに読み出しさせて実行させることで、マイクロコンピュータを信号制御装置１０として機能させることができる。
【００１８】
信号制御装置１０からのＰＷＭ信号ＧａｔｅＵ，ＧａｔｅＶ，ＧａｔｅＷに従って動作する３相高圧コンバータ２２は、直流電源２４から供給された電圧の電圧レベルを変換して負荷２６に供給する。３相高圧コンバータ２２は、例えば燃料電池ハイブリッド自動車に搭載される。３相高圧コンバータ２２を燃料電池ハイブリッド自動車に搭載する場合、車両に搭載される２次電池を直流電源２４として接続し、車両の駆動源として用いられる燃料電池スタックを負荷２６として接続する。
【００１９】
図２に、３相高圧コンバータ２２に含まれる昇圧回路の例を示す。図２の回路において、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相それぞれのリアクタンスＬＵ，ＬＶ，ＬＷは、Ｕ相の駆動用のＩＧＢＴであるＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４、Ｖ相の駆動用のＩＧＢＴであるＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４、Ｗ相の駆動用のＩＧＢＴであるＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４に、それぞれ接続される。これら各相の駆動用のＩＧＢＴは、信号制御装置１０のＰＷＭ信号生成部１８からのＰＷＭ信号ＧａｔｅＵ，ＧａｔｅＶ，ＧａｔｅＷによって駆動される。ＰＷＭ信号ＧａｔｅＵ，ＧａｔｅＶ，ＧａｔｅＷが、ＯＮ（論理ハイ）又はＯＦＦ（論理ロー）を表す論理信号であるとすると、それぞれのＩＧＢＴを駆動する論理式は、例えば、Ｕ１＝Ｕ３＝ＧａｔｅＵ，Ｕ２＝Ｕ４＝ＮＯＴ（ＧａｔｅＵ）、Ｖ１＝Ｖ３＝ＧａｔｅＶ，Ｖ２＝Ｖ４＝ＮＯＴ（ＧａｔｅＶ）、Ｗ１＝Ｗ３＝ＧａｔｅＷ，Ｗ２＝Ｗ４＝ＮＯＴ（ＧａｔｅＷ）と設定すればよい。
【００２０】
＜基本的な処理＞
まず、本実施形態の信号制御装置１０において、（１）ＰＷＭ信号の生成の際、（２）キャリア周期の変更の際、及び（３）３相のＰＷＭ信号間に位相差を持たせる際に行われる基本的な処理について説明する。
【００２１】
（１）ＰＷＭ信号の生成
制御部１２は、３相高圧コンバータ２２の目標出力を示す信号ＤOUTを受信し、受信した信号ＤOUTに従って、必要なＰＷＭ信号のキャリア周期などを求め、転送処理部１６及びＰＷＭ信号生成部１８に対して指示を出す。制御部１２は、各相のキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに求めたキャリア周期に応じた値を書き込む。
【００２２】
ＰＷＭ信号生成部１８は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相のそれぞれについて、タイマカウンタ（図示しない）のカウントを開始させ、カウンタ値が各相のキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗに記憶された値となった時点でカウンタ値を初期化する処理を繰り返すことで、各相のキャリア信号を発生させる。図３に、ＰＷＭ信号生成部１８が発生させる３相のキャリア信号の波形の例を示す。また、ＰＷＭ信号生成部１８は、３相のそれぞれについて、キャリア信号と比較してＰＷＭ信号ＧａｔｅＵ，ＧａｔｅＶ，ＧａｔｅＷを生成するためのリファレンス信号（例えば、正弦波）を発生させる。転送処理部１６は、各相のキャリア信号のピークの時点（カウンタ値が最大値となった時点、図３の黒丸印の時点）で、各相のキャリア信号の周期及び位相を制御するための制御信号をＰＷＭ信号生成部１８に転送する。以下、転送処理部１６によるこのような制御信号の転送を「転送処理」とも呼ぶ。転送処理部１６は、一般的なＣＰＵのタイマ出力機能を用いて実現できる。
【００２３】
（２）キャリア周期の変更
制御部１２は、３相高圧コンバータの作動中に、例えば目標出力信号ＤOUTの値の変化などに基づいてＰＷＭ信号のキャリア周期の変更が必要であると判断した場合、キャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗの値を変更後の周期に応じた値に書き換える。
【００２４】
以下、図３のＵ相のキャリア信号を参照し、キャリア周期の変更処理の例について説明する。制御部１２は、キャリア周期設定レジスタ２０の値を書き換えると、その旨を転送処理部１６に通知する。制御部１２からキャリア周期設定レジスタ２０ｕの値の書き換えを通知された転送処理部１６は、Ｕ相のキャリア周期設定レジスタ２０ｕの書き換え後１回目にＵ相に発生させる転送処理（ＩｎＡＵ）において、書き換え後のキャリア周期設定レジスタ２０ｕの値を有効とする処理を行なう。転送処理部１６がこのような処理を行うと、例えば図３においてタイミングＡで、制御部１２がキャリア周期設定レジスタ２０ｕの値を２倍に書き換えた場合、タイミングＡの後１回目のＵ相の転送処理（ＩｎＡＵ）において、書き換え後の値が有効とされる。転送処理ＩｎＡＵの後、次にＰＷＭ信号生成部１８がＵ相のカウンタ値を初期化するのは、Ｕ相のカウンタ値が、書き換え後のキャリア周期設定レジスタ２０ｕの値（書き換え前の２倍の値）になったときである。したがって、制御部１２がタイミングＡでＵ相のキャリア周期設定レジスタ２０ｕの値を現在の値の２倍に書き換えると、Ｕ相のキャリア周期が２倍に変更される。さらに、図３のタイミングＢで、制御部１２がキャリア周期設定レジスタ２０ｕの値を現在の値の１／２に書き換えた場合、タイミングＢの後１回目のＵ相の転送処理（ＩｎＢＵ）において、書き換え後の値が有効とされるため、Ｕ相のキャリア周期はタイミングＢの前の１／２となる。Ｖ相及びＷ相についても、上述と同様の処理によりキャリア周期を変更できる。
【００２５】
（３）３相のＰＷＭ信号間の位相差
次に、図３を参照し、ＰＷＭ信号生成部１８が発生させる３相それぞれのキャリア信号間に２π／３の位相差を持たせるための処理の例について説明する。
【００２６】
図３を参照し、３相高圧コンバータの駆動開始時には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗの値は、それぞれキャリア周期が１００μ秒となるように設定されているとする。この場合、３相高圧コンバータの駆動開始時に、ＰＷＭ信号生成部１８は、制御部１２からの指示を受け、まずＵ相のタイマカウンタのカウントを開始（タイミングＳＴU）させる。次に、転送処理部１６は、タイミングＳＴUから６６μ秒後に転送処理を発生させて、ＰＷＭ信号生成部１８にＶ相のタイマカウンタのカウントを開始（タイミングＳＴV）させる。タイミングＳＴVのさらに６６μ秒後に、転送処理部１６は転送処理を発生させて、ＰＷＭ信号生成部１８にＷ相のタイマカウンタのカウントを開始（タイミングＳＴW）させる。駆動開始時にこのようにＵ相、Ｖ相、及びＷ相のタイマカウンタのカウントを開始させると、３相それぞれのキャリア信号の間に、Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の順に２π／３ずつの位相差を持たせることができる。
【００２７】
以上、信号制御装置１０が行う基本的な処理の例について述べた。しかしながら、以上の基本的な処理だけでは、キャリア周期変更処理後、３相それぞれのキャリア信号間の位相差が保持されない場合がある。
【００２８】
例えば、図３を参照し、３相のキャリア周期の変更処理において、３相のキャリア周期を１００μ秒から２００μ秒に変更するために、タイミングＡで３相すべてのキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗの値を２倍に書き換えたとする。Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれについて、キャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗの書き換え後１回目の転送処理で書き換え後の値を有効とする上述の処理が行われる場合、タイミングＡの後、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれで発生する１回目の転送処理（ＩｎＡＵ，ＩｎＡＶ，ＩｎＡＷ）において、各相の書き換え後のキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖ，２０ｗの値が有効となる。この場合、図３を参照すると、キャリア周期変更後、Ｕ相とＶ相との間の位相差は２π／３となる。しかしながら、キャリア周期変更後、Ｕ相とＷ相との間の位相差はπ／３となる。Ｕ相のキャリア周期が転送処理ＩｎＡＵで２倍に切り替わった後、Ｕ相との位相差π／３の時点でＷ相の転送処理ＩｎＡＷが発生してＷ相のキャリア周期が２倍に切り替わるからである。
【００２９】
以上より、信号制御装置１０における上述の基本的な処理だけでは、３相のキャリア周期の変更後、３相それぞれのキャリア信号間の位相差が２π／３に保持されるとは限らない。キャリア周期変更の前後を通して３相それぞれのキャリア信号間の位相差が保持されない場合、キャリア周期を変更すると３相高圧コンバータの各相に流れる電流間の位相差も保持されない。
【００３０】
＜キャリア周期変更時の位相差保持＞
キャリア周期変更の前後で各相のキャリア信号間の位相差を保持するため、本実施形態の信号制御装置１０は、キャリア周期の変更処理において、以下のような処理を行う。
【００３１】
制御部１２がキャリア周期の変更を決定した場合、演算部１４は、制御部１２からの指示を受け、キャリア周期の変更の前後を通して３相それぞれのキャリア信号間の位相差が保持されるように、ＰＷＭ信号生成部１８の各相に対して転送処理部１６が行う転送処理のタイミングを求める。演算部１４は、求めた転送処理のタイミングを制御部１２に通知する。制御部１２は、演算部１４が求めた転送処理のタイミングに応じて転送処理部１６を制御して、各相に対して、周期及び位相を制御するための制御信号を転送する。
【００３２】
図４を参照し、図３の例と同様の３相のキャリア信号を発生させ、タイミングＡにおいてキャリア周期を変更する場合に、演算部１４が求める転送処理のタイミングの例について説明する。Ｕ相及びＶ相については、上記で説明した基本的な処理における転送処理のタイミング（キャリア信号のピークの時点）で転送処理を発生させ、タイミングＡの後１回目の転送処理ＩｎＡＵ，ＩｎＡＶによって書き換え後のキャリア周期設定レジスタ２０ｕ，２０ｖの値を有効化すると、キャリア周期変更後のＵ相及びＶ相のキャリア信号間の位相差は２π／３となる。よって、演算部１４は、Ｕ相及びＶ相については、基本的な処理における場合と同様、キャリア信号のピークの時点で転送処理を発生させることを決定する。Ｗ相については、タイミングＡでのキャリア周期設定レジスタ２０ｗの書き換え後、１回目にキャリア信号がピークとなる時点（ＩｎＡＷ）で転送処理を発生させずに、変更前のキャリア周期のままキャリア信号を発生させ、タイミングＡの後２回目にキャリア信号がピークとなる時点で転送処理ＩｎＡＷ２を発生させてキャリア周期設定レジスタ２０ｗの値を有効化すれば、Ｕ相とＷ相との間の位相差が４π／３となり、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相それぞれのキャリア信号間の位相差が２π／３に保持される。よって、演算部１４は、Ｗ相については、キャリア周期設定レジスタ２０ｗの書き換え後、２回目のＷ相のキャリア信号のピークの時点で転送処理を発生させることを決定する。つまり、Ｗ相については、タイミングＡの後、基本的な処理と比較して１回だけ転送処理の発生を省略することになる。
【００３３】
図４を参照して説明したＷ相についての処理のように、キャリア信号のピーク時点で通常行われる転送処理を行わずに省略することを、転送処理の「間引き」と呼ぶ。ＣＰＵには、一定の周期で転送処理を行うように設定されている場合に、指定された回数だけ転送処理を「間引く」機能を備えるものがある。このような「転送間引き機能」を備えるＣＰＵは、例えば、一定の周期で行われる転送処理を省略する（間引く）回数を設定する間引き回数設定レジスタを有し、この間引き回数設定レジスタに設定された回数だけ、通常行われる転送処理を省略する機能を備える。図４を参照して説明したＷ相についての処理のような、転送処理の間引きを行う処理は、このようなＣＰＵの「転送間引き機能」を用いて実現できる。
【００３４】
図４に例示するように、３相のＰＷＭ信号のキャリア周期を２倍にする場合は、３相のキャリア周期の変更後、Ｗ相の転送処理を１回間引く処理を行うことでキャリア信号間の位相差を２π／３に保持できる。以下、キャリア周期をｎ倍に変更する場合に、３相それぞれのキャリア信号間の位相差を２π／３に保持するために、演算部１４が各相の転送処理のタイミングを求める方法について説明する。
【００３５】
以下の説明では、３相のキャリア信号をそれぞれｌ0相、ｌ1相、及びｌ2相とする。キャリア周期変更前に前記３相の信号について、ｌ0相、ｌ1相、ｌ2相の順で２π／３の位相差が成立しているとする。図３及び図４の例では、Ｕ相、Ｗ相、及びＶ相がそれぞれｌ0相、ｌ1相、及びｌ2相に対応する。ここで、ｌ0相、ｌ1相、及びｌ2相の信号の位相をそれぞれθ0、θ1、及びθ2とすると、キャリア周期変更前のｌ0相とｌ1相との間の位相差は、θ0−θ1＝２π／３、キャリア周期変更前のｌ0相とｌ2相との位相差は、θ0−θ2＝４π／３である。
【００３６】
３相のキャリア周期を変更する際、ｌ0相については、キャリア周期の変更後、基本的な処理と同様、キャリア信号のピーク時に転送処理を発生させ、キャリア周期変更後１回目の転送処理において変更後のキャリア周期を有効化するものとする。
【００３７】
図５に、ｌ0相のキャリア周期をｎ倍に変更した場合の各相間の位相差の例を示す。図５を参照すると、ｌ0相のキャリア周期をｎ倍に変更すると、その変更の後、最初にｌ1相の位相がθ1＝０となる時のｌ0相の位相はθ0＝２π／３ｎである。ｌ0相のキャリア周期をｎ倍に変更し、ｌ1相のキャリア周期を変更しないとすると、ｌ1相が１周する間に、ｌ0相は２π／ｎ進角する。したがって、ｌ1相の転送処理をｘ1回間引いた場合、間引き後のｌ0相とｌ1相との間の位相差Δθskip1（ｘ1）は、次の式（１）となる。
【数１】
2008312320.tif 000003
【００３８】
同様に図５を参照し、ｌ0相のキャリア周期をｎ倍に変更後、最初にｌ2相の位相がθ2＝０となる時のｌ0相の位相はθ0＝４π／３ｎである。ｌ0相のキャリア周期をｎ倍に変更し、ｌ2相のキャリア周期を変更しないとすると、ｌ2相が１周する間に、ｌ0相は２π／ｎ進角する。したがって、ｌ2相の転送処理をｘ2回間引いた場合、間引き後のｌ0相とｌ2相との間の位相差Δθskip2（ｘ2）は、次の式（２）となる。
【数２】
2008312320.tif 000004
【００３９】
ｌ1相及びｌ2相の転送処理をそれぞれｘ1回及びｘ2回間引いた後、３相それぞれのキャリア信号間の位相差を２π／３に保持するためには、転送間引き後のｌ0相と、ｌ1相及びｌ2相と、のそれぞれの位相差Δθskip1（ｘ1），Δθskip2（ｘ2）について、以下の式（３）又は式（４）の条件を満たせばよい。
【数３】
2008312320.tif 000005
【数４】
2008312320.tif 000006
式（３）及び式（４）において、ｍ1及びｍ2は０以上の整数である。
【００４０】
式（３）の条件が満たされる場合は、ｌ1相及びｌ2相の転送処理がそれぞれｘ1回及びｘ2回間引きされた後、３相すべてのキャリア周期の変更が完了すると、キャリア周期変更前と同様、ｌ0相、ｌ1相、ｌ2相の順にそれぞれの相のキャリア信号間に２π／３の位相差が成立する。
【００４１】
式（４）の条件が満たされる場合は、ｌ1相及びｌ2相の転送処理がそれぞれｘ1回及びｘ2回間引きされた後、３相すべてのキャリア周期の変更が完了すると、キャリア周期変更前とはｌ1相及びｌ2相の位相差の順序が入れ替わり、ｌ0相、ｌ2相、ｌ1相の順にそれぞれの相のキャリア信号間に２π／３の位相差が成立する。
【００４２】
式（３）に式（１）及び式（２）を代入し、ｌ1相及びｌ2相の転送間引き回数ｘ1及びｘ2を求めると、次の式（５）となる。
【数５】
2008312320.tif 000007
【００４３】
式（４）に式（１）及び式（２）を代入し、ｌ1相及びｌ2相の転送間引き回数ｘ1及びｘ2を求めると、次の式（６）となる。
【数６】
2008312320.tif 000008
【００４４】
ｌ1相及びｌ2相の転送間引き回数ｘ1及びｘ2は、０以上の整数であるので、式（５）又は式（６）においてｘ1及びｘ2の両方が０以上の整数となるようなｎ、ｍ1、及びｍ2の値の組を選択し、そのときのｘ1及びｘ2の回数だけｌ1相及びｌ2相の転送処理を間引くと、キャリア周期をｎ倍に変更した後の３相それぞれのキャリア信号間の位相差が２π／３に保持される。
【００４５】
式（５）において、ｍ1＝ｍ2＝０とすると、ｘ1＝（ｎ−１）／３，ｘ2＝２（ｎ−１）／３となる。したがって、ｍ1＝ｍ2＝０とした場合、ｎ＝３ｋ＋１（ｋは０以上の整数）であれば、ｘ1＝ｋ，ｘ2＝２ｋとなり、ｘ1及びｘ2の両方が０以上の整数となる。
【００４６】
したがって、キャリア周期をｎ＝３ｋ＋１倍に変更する場合、ｌ1相の転送処理をｘ1＝ｋ回間引き、ｌ2相の転送処理をｘ2＝２ｋ回間引くと、キャリア周期変更後の各相の信号間の位相差が２π／３に保持される。
【００４７】
式（６）において、ｍ1＝ｍ2＝０とすると、ｘ1＝（２ｎ−１）／３，ｘ2＝（ｎ−２）／３となる。したがって、ｍ1＝ｍ2＝０の場合、ｎ＝３ｋ＋２（ｋは０以上の整数）であれば、ｘ1＝２ｋ＋１，ｘ2＝ｋとなり、ｘ1及びｘ2の両方が０以上の整数となる。
【００４８】
したがって、キャリア周期をｎ＝３ｋ＋２倍に変更する場合、ｌ1相の転送処理をｘ1＝２ｋ＋１回間引き、ｌ2相の転送処理をｘ2＝ｋ回間引くと、キャリア周期変更後の各相の信号間の位相差が２π／３に保持される。
【００４９】
また、キャリア信号の周期の制御においては、例えば、図４のタイミングＢにおける処理のように、キャリア周期をｎ倍に変更した後、変更前の周期に戻す制御を行うことがある。この場合、タイミングＢにおいて、キャリア周期を１／ｎ倍に変更する処理を行う。
【００５０】
キャリア周期を１／ｎ倍に変更する場合のｌ1相及びｌ2相の転送間引き回数ｘ1、ｘ2も、式（５）又は式（６）に従って計算できる。例えば、図４のタイミングＡでｎ＝３ｋ＋１としてキャリア周期を変更した場合、タイミングＢでｎ＝１／（３ｋ＋１）としてキャリア周期を変更すると、キャリア周期は駆動開始時の値に戻る。ｎ＝１／（３ｋ＋１）として、ｌ1相及びｌ2相の転送間引き回数ｘ1，ｘ2を式（５）に従って計算すると、次の式（７）となる。
【数７】
2008312320.tif 000009
【００５１】
式（７）によると、ｍ1＝ｋ，ｍ2＝２ｋとすれば、ｘ1＝ｘ2＝０となる。したがって、ｎ＝１／（３ｋ＋１）の場合は、ｌ1相及びｌ2相の転送処理の間引きを行わずに、基本的な処理と同様、キャリア信号のピークの時点で転送処理を実行すれば、３相それぞれのキャリア信号間の位相差２π／３は保持される。
【００５２】
同様に、ｎ＝１／（３ｋ＋２）の場合に、ｌ1相及びｌ2相の転送間引き回数ｘ1，ｘ2を式（６）に従って計算すると、次の式（８）となる。
【数８】
2008312320.tif 000010
【００５３】
式（８）によると、ｍ1＝ｋ，ｍ2＝２ｋ＋１とすれば、ｘ1＝ｘ2＝０となる。したがって、ｎ＝１／（３ｋ＋２）の場合も、ｌ1相及びｌ2相の転送処理を間引かずに実行すれば、３相それぞれのキャリア信号間の位相差２π／３は保持される。
【００５４】
以上で説明した実施形態のキャリア周期変更処理において行われる「転送処理をｉ回間引く」という処理は、別の観点で表現すると「キャリア周期変更後１回目の転送処理を、変更前の転送処理発生周期（変更前のキャリア周期）のｉ＋１倍の周期で発生させる」ことになる。つまり、転送処理の間引きをｉ回行う場合、キャリア周期の変更後１回目の転送処理は、変更前のキャリア周期のｉ＋１倍の周期で発生し、キャリア周期の変更後２回目以降の転送処理は、変更後のキャリア周期で発生する。また、転送処理の間引きを行わない場合は、キャリア周期の変更後、１回目の転送処理は変更前のキャリア周期で、２回目以降の転送処理は変更後のキャリア周期で発生する。
【００５５】
以上で説明した実施形態によると、転送処理を間引くように制御するだけで、すなわち、キャリア周期変更時にキャリア周期変更前と異なる周期で転送処理を行うように制御するだけで、３相のキャリア信号間の位相差を保持することができる。
【００５６】
キャリア周期設定レジスタの値の書き換え後に、書き換え後の値を有効化するタイミングを調整する他の方法として、転送処理を間引く代わりに、例えば、キャリア周期変更後に位相差が保持されない相（図３の例ではＷ相）について、各相のキャリア信号生成用のタイマカウンタとは別個にタイマを起動し、キャリア周期設定レジスタの値の有効化のタイミングを調整する方法が考えられる。以下、この方法について図６を参照して説明する。図６に示す３相のキャリア信号は、駆動開始からタイミングＡまでは図３の例と同様である。図６を参照すると、Ｗ相について、Ｕ相のキャリア周期切り替えが行われた時点（転送処理ＩｎＡＵ）から調整用のタイマを起動し、Ｕ相との位相差４π／３の時点でタイマ転送処理ＩｎＴ（図６の星印）を発生させる。Ｗ相については、タイミングＡでのキャリア周期設定レジスタの書き換え後１回目の転送処理ＩｎＡＷではなく、タイマ転送処理ＩｎＴにおいてキャリア周期設定レジスタの値を有効化するように予め設定しておく。そうすると、図６に示すように、キャリア周期変更後の各相間の位相差は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に２π／３となり、キャリア周期変更の前後を通して３相それぞれのキャリア信号間の位相差が２π／３に保持される。
【００５７】
しかしながら、このような方法では、キャリア周期と同程度の期間で転送処理を発生させる必要があるため、特にＣＰＵの通常の処理周期と比較してキャリア周期が小さい場合に、キャリア周期の切り替えが頻繁に行われるとＣＰＵ負荷が大きくなる。また、ＣＰＵにおいてタイマ転送ＩｎＴよりも優先度の高い転送処理（例えば、外部機器からの信号受信によって発生する転送処理など）が発生した場合、その優先度の高い転送処理が行われた後にタイマ転送ＩｎＴの処理が行われるため、Ｗ相のキャリア周期の切り替えが適切なタイミングで行われず、キャリア信号間の位相差が保持されない場合がある。
【００５８】
したがって、キャリア周期変更時に求めた転送間引き回数に従って転送処理の間引きを行う図４及び図５を参照して説明した実施形態によると、キャリア信号の発生とは別個のタイマを起動してキャリア周期設定レジスタの値を有効化するタイミングを調整する図６に例示した方法と比較して、より確実に、かつより小さなＣＰＵ負荷で、キャリア周期変更時にキャリア信号間の位相差を保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の１つの実施形態の信号制御装置の構成の例を示すブロック図である。
【図２】３相高圧コンバータの昇圧回路の例を示す回路図である。
【図３】３相のキャリア信号の波形の例を示す図である。
【図４】３相のキャリア信号の波形の例を示す図である。
【図５】キャリア周期を変更する場合の各キャリア信号間の位相差の例を示す図である。
【図６】３相のキャリア信号の波形の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  信号制御装置、１２  制御部、１４  演算部、１６  転送処理部、１８  ＰＷＭ信号生成部、２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ  キャリア周期設定レジスタ、２２  ３相高圧コンバータ、２４  直流電源、２６  負荷。
【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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