(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング操作により変換した電力を負荷装置へ供給する電力変換装置の制御装置において、
目標周波数を設定する目標周波数設定手段と、
前記パルスのデューティの指令値を入力するデューティ指令入力手段と、
前記指令値と１から該指令値を減じた数との小さい方と前記目標周波数との積を自然数で除した周波数の中から選択した周波数をキャリア周波数としてキャリア信号を発生するキャリア信号発生手段と、
該キャリア信号発生手段が設定したキャリア周波数で前記電力変換装置のスイッチング駆動用パルスを発生するパルス発生手段と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
【請求項２】
前記キャリア信号発生手段は、
時間経過とともに前記キャリア周波数として選択する周波数を変更することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
前記キャリア信号発生手段は、
前記目標周波数とデューティ指令値との可能な組み合わせ毎に、予め算出されたキャリア周波数を記憶したキャリア周波数マップを備え、
前記目標周波数と前記デューティ指令入力手段から入力された指令値とに基づいて、前記キャリア周波数マップを検索して得られたキャリア周波数を出力することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
前記キャリア周波数マップは、目標周波数とデューティ指令値との可能な組み合わせ毎に、予め算出された複数のキャリア周波数を記憶し、
前記キャリア信号発生手段は、
前記目標周波数と前記デューティ指令入力手段から入力されたデューティ指令値とに基づいて、前記キャリア周波数マップを検索して得られた複数のキャリア周波数を時間経過とともに切り替えることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
前記デューティ指令値を平均値としてデューティを変化させた可変デューティ値を生成するデューティ可変手段を備え、
前記キャリア信号発生手段は、
前記可変デューティ値と前記目標周波数に基づいて算出された前記キャリア周波数の各値で、前記キャリア周波数を時間変化させることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項６】
前記目標周波数は、放送周波数帯域の上側もしくは下側であることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項７】
電力変換装置の付近に配置された受信機の受信周波数に関する情報を検出する受信チャンネル検出手段を備え、
前記目標周波数設定手段は、前記受信チャンネル検出手段の検出結果に基づいて、前記目標周波数を設定することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項８】
スイッチング操作により変換した電力を負荷装置へ供給する電力変換装置の制御方法において、
目標周波数を設定する目標周波数設定過程と、
前記パルスのデューティの指令値を入力するデューティ指令入力過程と、
前記指令値と１から該指令値を減じた数との小さい方と前記目標周波数との積を自然数で除した周波数の中から選択した周波数をキャリア周波数としてキャリア信号を発生するキャリア信号発生過程と、
該キャリア信号発生過程が発生したキャリア信号で前記電力変換装置のスイッチング駆動用パルスを発生するパルス発生過程と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング操作により変換した電力を負荷装置へ供給する電力変換装置の制御装置及び制御方法に係り、特にスイッチングのキャリア周波数に起因する電磁ノイズの影響を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルス幅変調（Pulse Width Modulation、以下ＰＷＭと略す）信号で駆動される機器（例えば、電流制御ステッピングモータ等）は、当該機器に流す電力波形のデューティ比を変えることで機器の動作を制御する構成としている。このようなＰＷＭ制御機器の場合、ＰＷＭによって得られるパルス列で負荷を制御するため、ＰＷＭのキャリア周波数およびその高調波の周波数でスイッチングノイズが発生する。
【０００３】
このスイッチングノイズは、例えば電力変換装置を車載する場合を考えたとき、同じ車両に搭載されている車載ラジオの聴取に対して影響を与える。このため、ラジオの聴取を困難にしたり、耳障りとなる雑音を発生したり、場合によっては車載用の他のディジタル機器の動作に悪影響を及ぼすことも懸念される。
【０００４】
このノイズ成分低減の方法として、下記特許文献１にステッピングモータ制御装置が開示されている。この技術によれば、電流制御ステッピングモータを制御するためＰＷＭキャリア周波数に対して、さらに低い周波数を有する正弦波で周波数変調をかける。これにより、所望の周波数帯域において上記のスイッチングノイズのスペクトル帯域を拡散させ、ピークレベルを低減することで他の車載機器への影響を低減しようとするものである。
【特許文献１】特開平７−９９７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術においては、キャリア周波数を正弦波状に変化させるようにしているが、電力変換装置は、ＰＷＭによって得られるパルス列で負荷を制御するため、パルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間に起因する高調波レベルの変動が現れ、ラジオ受信機や他の機器へ影響する可能性があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はＰＷＭのキャリア周波数を変化させた場合でも、電力変換装置のスイッチングパルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間に起因する高調波ノイズレベルの変動によりラジオ等の受信や他への影響を低減することができる電力変換装置の制御装置およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、本発明は、入力されたパルスのデューティ指令値と、１から指令値を減じた数との小さい方と、設定された目標周波数との積を自然数で除した周波数の中から選択した周波数をキャリア周波数として、電力変換装置のスイッチング駆動用パルスを発生させるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、目標周波数とならないＯＮ時間とＯＦＦ時間を有する組み合わせになるために、キャリア周波数を変化させても電力変換装置駆動パルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間に起因する高調波ノイズレベルの変動を低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下に説明する各実施例は、特に限定されないが、車載用の電力変換装置からカーラジオ等への電磁ノイズを効果的に抑制することができる実施例である。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例１を説明する電力制御システム１の構成図である。図１において、電力制御システム１は、入力された電力をスイッチング操作により交流電力または直流電力に変換する電力変換装置２と、電力変換装置２が変換した電力を消費する負荷装置３と、電力を電力変換装置２へ供給するバッテリなどの直流電源装置４と、電力変換装置２を駆動するドライバ５と、ドライバ５を介して電力変換装置２を制御する制御装置６と、負荷装置３の動作を指令する指令発生部７とを備えている。尚、ドライバ５を制御装置６に含めてもよい。
【００１１】
電力変換装置２は、スイッチング操作により直流電力から変換した電力を負荷装置３へ供給するものであれば、ＤＣ／ＡＣインバータ、ＤＣ／ＤＣコンバータ、その他のスイッチング電源等を問わない。
【００１２】
制御装置６は、電力変換装置２のスイッチングのパルスによる影響を抑止したい目標周波数を設定する目標周波数設定部１０と、指令発生部７からスイッチングのパルスのデューティの指令値を入力するデューティ指令入力部１１と、デューティの指令値と１から該指令値を減じた数との小さい方と目標周波数との積を自然数で除した周波数の中から選択した周波数をキャリア周波数としてキャリア信号を発生するキャリア信号発生部１２と、キャリア信号に基づいて発生したパルスをドライバ５へ出力するパルス発生部１３とを備える。
【００１３】
キャリア信号発生部１２が発生するキャリア周波数ｆｃ（Ｎ）は、次の式（１）により算出される。
【００１４】
ｆｃ（Ｎ）＝Ｄｒ×ｆt／Ｎ                …（１）
但し、Ｎは自然数、
デューティ指令値≦０．５ならば、Ｄｒ＝デューティ指令値、
０．５＜デューティ指令値＜１ならば、Ｄｒ＝１−デューティ指令値、
ｆt は、目標周波数である。
【００１５】
キャリア信号発生部１２は、マイクロコンピュータ等のコンピュータを内蔵し、リアルタイムで入力された目標周波数とデューティの指令値との両方に基づいて、キャリア周波数を計算して、計算結果のキャリア周波数に基づいてキャリア信号を発生してもよい。  また、目標周波数またはデューティの指令値一方が固定値である場合、他方値を入力して、キャリア周波数を計算し、計算結果のキャリア周波数に基づいてキャリア信号を発生してもよい。さらに、キャリア信号発生部１２は、時間経過とともにキャリア周波数として選択する周波数を変更することが好ましい。
【００１６】
次に、図１４のフローチャートを参照して、本実施例におけるキャリア周波数のコンピュータによる算出プログラム例を説明する。この例は、一つの目標周波数ｆt と、ＰＷＭ制御の一つのデューティＤ（０＜Ｄ＜１）とを入力し、目標周波数ｆt とデューティＤとの組み合わせに対する可能なキャリア周波数ｆｃを全て求める計算例である。また、フローチャート中の計算式は、所謂算術代入式であり、右辺の計算結果を左辺の数値として代入することを示し、単なる等式ではないことに留意されたい。
【００１７】
まずステップ（以下、ステップをＳと略す）１０において、電力変換装置２に使用するスイッチング回路の定格や負荷装置３の許容周波数から決まるキャリア周波数の範囲として、キャリア周波数の下限周波数ｆmin ，及びキャリア周波数の上限周波数ｆmax をコンピュータへ入力する。
【００１８】
次いで、Ｓ１２において、キャリヤ周波数による電力変換装置のスイッチングパルスから電磁影響を抑制したい目標周波数ｆt をコンピュータへ入力する。次いで、Ｓ１４において、デューティＤをコンピュータへ入力する。
【００１９】
次いで、Ｓ１６において、コンピュータは、デューティＤが０．５以下であるか否かを判定する。デューティＤが０．５以下であれば、Ｓ２０へ進む。デューティＤが０．５以下でなければ（デューティＤが０．５を超える場合）、Ｓ１８へ進む。Ｓ１８では、コンピュータは、１からデューティＤを減じた値をデューティＤへ代入して、Ｓ２０へ進む。
【００２０】
Ｓ２０では、コンピュータは、自然数Ｎの初期値として１を設定する。次いで、Ｓ２２でコンピュータは、キャリア周波数の候補ｆｃを次の式（２）により算出する。
【００２１】
ｆｃ＝Ｄ×ｆt ／Ｎ                                  …（２）
次いでＳ２４で、コンピュータは、ｆｃとｆmax とを比較し、ｆｃ≦ｆmax であれば、Ｓ２６へ進む。Ｓ２４の判定で、ｆｃ≦ｆmax でなければ、このｆｃは大きすぎるので、採用せずに、コンピュータは、Ｓ３０へ進む。
【００２２】
Ｓ２６では、コンピュータは、ｆmin とｆｃとを比較し、ｆmin ≦ｆｃであれば、このｆｃを採用するために、Ｓ２８へ進む。Ｓ２６の判定で、ｆmin ≦ｆｃでなければ、このｆｃは小さすぎるので採用せず、また、これ以上大きいＮに対してｆｃを計算しても無駄であるので、コンピュータは、ｆｃの計算を終了する。
【００２３】
Ｓ２８では、キャリア周波数の候補ｆｃが最低周波数ｆmin と最高周波数ｆmax との間に入っているので、コンピュータは、キャリア周波数の候補ｆｃを適正なキャリア周波数ｆｃとして、ｆｃの値を出力する。次いでＳ３０で、コンピュータは、Ｎを１だけ増加させて、新たなＮによりキャリア周波数ｆｃを計算すべく、Ｓ２２へ戻る。
【００２４】
以上のフローチャートにより、ｆmin ≦ｆｃ≦ｆmax の条件を満足する全てのキャリア周波数ｆｃが算出される。
【００２５】
以上説明した実施例１によれば、電力変換装置を駆動するパルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間とに起因する高調波レベルの変動を低減することができるという効果がある。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例２を説明する。図２は、実施例２の制御装置６を備えた電力制御システム１の構成例である。実施例１と同様の構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００２７】
図２において、制御装置６は、電力変換装置２のスイッチングのパルスによる影響を抑止したい目標周波数を設定する目標周波数設定部１０と、指令発生部７からスイッチングのパルスのデューティの指令値を入力するデューティ指令入力部１１と、デューティの指令値と１から該指令値を減じた数との小さい方と目標周波数との積を自然数で除した周波数の中から選択した周波数をキャリア周波数としてキャリア信号を発生するキャリア信号発生部１２と、キャリア信号と指令値とに基づいて発生したＰＷＭパルスをドライバ５へ出力するＰＷＭ発生部１３ａとを備える。
【００２８】
キャリア信号発生部１２は、キャリア信号の周波数（周期）を複数記憶したキャリア周波数マップ１４を有している。キャリア信号発生部１２は、キャリア周波数マップ１４から選択してキャリア周波数とする数値を時間経過とともに切り替えるキャリア周波数可変制御を行う。
【００２９】
ＰＷＭ発生部１３ａは、指令発生部７の出力である指令値と、キャリア信号発生部１２の出力であるキャリア信号とを比較（ＰＷＭ比較）して、比較結果のオン／オフ信号（あるいは２値パルス）をドライバ５を介して電力変換装置２に供給する。
【００３０】
図３は、図２における電力変換装置２の例として、一般的なスイッチングによる昇圧型コンバータ回路の例を説明する図である。電力変換装置２は、インダクタンス素子２１とスイッチング素子２３とダイオード２２とキャパシタンス素子２４から構成される。コンバータ回路は、ＰＷＭ発生部１３ａから出力されたオン／オフ信号（ＰＷＭパターン）に基づいて、コンバータ回路に内蔵された開閉部であるスイッチング素子２３をオン／オフ動作することで、負荷装置３へ電力を供給している。スイッチング素子はＩＧＢＴやＭＯＳ−ＦＥＴ等の半導体素子により構成されている。
【００３１】
図４は、図２におけるキャリア周波数マップ１４の例を説明する図である。キャリア周波数ｆｃ（ｎ）、（１≦ｎ≦ｍ）は、指令値と所望の目標周波数ｆｔに基づいて算出された各値で、制御マップとして不揮発性メモリ等に記憶されている。そして、例えば、読み出し位置を順次指定する循環カウンタが指示する行から読み出される。循環カウンタは、最大計数値の次に計数値が最小計数値に循環するカウンタである。キャリア周波数マップ１４に記憶されるキャリア周波数ｆｃ（ｎ）は、実施例１で説明した式（１）、あるいは図１４で説明したフローチャートにより算出される。
【００３２】
図５は、図２に示すキャリア周波数マップ１４によって変化したキャリア周波数ｆｃの時間変化を説明する図である。図５に示すように、キャリア周波数マップは、キャリア周波数ｆｃをデジタル制御で時間変化させていることから、キャリア周波数ｆｃの各値を離散的な値しか用いることができない。
【００３３】
また、図５に示したように、キャリア周波数ｆｃの設定可能な上限値（以下、上限値とする。）ｆmax およびキャリア周波数ｆｃの設定可能な下限値（以下、下限値とする。）ｆmin が設定されていることが多い。そのため、キャリア周波数ｆｃを下限値ｆmin 、…、上限値ｆmax で時間変化させただけでは、キャリア周波数ｆｃの下限値ｆmin 〜上限値ｆmax における、所望の周波数帯域を含むｎ（ｎ：１、２、…）次高調波の周波数帯域ｎ×ｆmin 〜ｎ×ｆmax で、スイッチング素子の開閉によって発生するＥＭＩノイズを均一に拡散させた場合のノイズレベルよりも、所望の周波数帯域におけるノイズレベルを低減することができない。なお、上限値fmax および下限値fmin は、スイッチング素子や電力変換装置及び負荷装置によって決まる。図５では、５種類のキャリア周波数ｆｃ（１）〜ｆｃ（５）を例として示している。
【００３４】
図６は、図２のＰＷＭ発生部１３ａの動作例を説明する図である。図４のキャリア周波数マップで設定される周波数のキャリア信号と指令値を比較し、オン／オフ信号（ＰＷＭパターン）を生成する。図６では指令値がキャリア信号よりも小さい場合、ＰＷＭ発生部１３ａの出力がＯＮ信号になっているがその逆でもよい。キャリア周波数ｆｃの各値fc１、fc２、fc３、fc４およびfc５とした場合、ＰＷＭ発生部１３ａの出力するＯＮ時間をそれぞれτ１、τ２、τ３、τ４およびτ５とする。
【００３５】
図７は、図６に示すキャリア周波数の時間変化と指令値により発生するパルスの高調波スペクトルを説明する図である。図７（ａ）はキャリア周波数ｆｃの値fc１と指令値により発生するパルスのＯＮ時間（τ1）の逆数（1/τ1）と、そのｎ1次高調波（n1/τ1）に発生するノイズスペクトルを、図７（ｂ）はキャリア周波数ｆｃの値fc２と指令値により発生するパルスのＯＮ時間（τ２）の逆数（1/τ２）と、そのｎ2次高調波（n2/τ２）に発生するノイズスペクトルを、図７（ｃ）はキャリア周波数ｆｃの値fc３と指令値により発生するパルスのＯＮ時間（τ３）の逆数（1/τ３）と、そのｎ3次高調波（n3/τ３）に発生するノイズスペクトルを、図７（ｄ）はキャリア周波数ｆｃの値fc４と指令値により発生するパルスのＯＮ時間（τ４）の逆数（1/τ４）と、そのｎ4次高調波（n4/τ４）に発生するノイズスペクトルを、図７（ｅ）はキャリア周波数ｆｃの値fc５と指令値により発生するパルスのＯＮ時間（τ５）の逆数（1/τ５）と、そのｎ5次高調波（n5/τ５）に発生するノイズスペクトルを、示している。
【００３６】
更に、図７（ｆ）は、キャリア周波数ｆｃの各値fc１、fc２、fc３、fc４およびfc５と指令値により発生するパルスＯＮ時間（τ１、τ２、τ３、τ４、τ５）の逆数（1/τ１、1/τ２、1/τ３、1/τ４、1/τ５）と、その高次高調波（n1/τ１、n2/τ２、n3/τ３、n4/τ４、n5/τ５）に発生するノイズスペクトルを重ねたスペクトルを示す。
【００３７】
図７（ｇ）は図７（ｆ）に示したスペクトルを時間平均したものを示している。図７（ｇ）に示すように、ノイズスペクトルを時間平均することで目標周波数ｆｔでは高調波レベルが低減されているが、それよりも低い周波数帯域では、高調波レベルの変動が低減されていることが分かる。
【００３８】
以上説明した本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、予めキャリア周波数を計算してキャリア周波数マップとして記憶させておくことにより、その都度キャリア周波数を計算すること無く、循環カウンタのような簡単な制御論理により、キャリア周波数マップからキャリア周波数を読み出して使用することができるという効果がある。
【実施例３】
【００３９】
次に、本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例３を説明する。図８は、実施例３の制御装置６を備えた電力制御システム１の構成例である。実施例１と同様の構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００４０】
図８において、電力制御システム１は、直流電力をスイッチング操作により交流電力または直流電力に変換する電力変換装置２と、電力変換装置２が変換した電力を消費する負荷装置３と、直流電力を電力変換装置２へ供給するバッテリなどの直流電源装置４と、電力変換装置２を駆動するドライバ５と、ドライバ５を介して電力変換装置２を制御する制御装置６と、負荷装置３の動作を指令する指令発生部７と、電力変換装置２の出力を検出する出力検出部１５を備えている。尚、ドライバ５を制御装置６に含めてもよい。
【００４１】
制御装置６は、電力変換装置２のスイッチングのパルスによる影響を抑止したい目標周波数を設定する目標周波数設定部１０と、指令発生部７からのデューティの指令値と出力検出部１５の検出値とを入力しデューティ指令を発生するデューティ指令発生部１６と、デューティの指令値と１から該指令値を減じた数との小さい方と目標周波数との積を自然数で除した周波数の中から選択した周波数をキャリア周波数としてキャリア信号を発生するキャリア信号発生部１２と、キャリア信号とデューティ指令に基づいて発生したＰＷＭパルスをドライバ５へ出力するＰＷＭ発生部１３ａとを備える。
【００４２】
キャリア信号発生部１２は、デューテイ指令発生部１６から与えられるデューティに対するキャリア周波数ｆｃのマップであるキャリア周波数マップ１４を備えている。
【００４３】
デューティ指令発生部１６は、指令発生部７から与えられる指令値と、出力検出部１５が検出した電力変換装置２の出力のデューティとを比較し、その誤差に応じて誤差を縮小する方向にデューティ指令値を修正するフィードバック制御を行う。
【００４４】
このような構成にすることで、デューティ指令値と所望の目標周波数ｆｔに基づいて算出されたキャリア周波数の各値でキャリア信号の周波数を時間変化させることができる。
【００４５】
本実施例におけるキャリア周波数マップ１４の構成例を図９に示す。図９の各キャリア周波数は、例えば、実施例１で説明した式（１）、あるいは図１４で説明したフローチャートにより算出される。
【００４６】
例えば、ＡＭ周波数帯域は５３１ｋＨｚから１６０２ｋＨｚの帯域であるため、それよりも高い周波数を目標周波数とした場合、目標周波数でｆｔ=２０００ｋＨｚ、デューティ指令が３０％、キャリア周波数の上限が１２ｋＨｚ,下限が１０ｋＨｚとし、ｉを自然数、ｊをデューティ指令値（％）とすると、キャリア周波数ｆｃ（ｉ，ｊ）は、
ｆｃ（５０、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５０＝１２．０００ｋＨｚ
ｆｃ（５１、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５１＝１１．７６５ｋＨｚ
ｆｃ（５２、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５２＝１１．５３８ｋＨｚ
ｆｃ（５３、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５３＝１１．３２１ｋＨｚ
ｆｃ（５４、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５４＝１１．１１１ｋＨｚ
ｆｃ（５５、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５５＝１０．９０９ｋＨｚ
ｆｃ（５６、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５６＝１０．７１４ｋＨｚ
ｆｃ（５７、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５７＝１０．５２６ｋＨｚ
ｆｃ（５８、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５８＝１０．３４５ｋＨｚ
ｆｃ（５９、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／５９＝１０．１６９ｋＨｚ
ｆｃ（６０、３０）＝０．３×２０００ｋＨｚ／６０＝１０．０００ｋＨｚ
となる。これより、上記算出した各値ｆｃ（５０、３０）、…、ｆｃ（６０、３０）は、下限値１０ｋＨｚ〜上限値１２ｋＨｚの範囲に含まれている。
【００４７】
キャリア周波数マップ１４は、上記算出した各値ｆｃ（５０、３０）、…、ｆｃ（６０、３０）を用いて、キャリア周波数ｆｃを時間変化させる。このときキャリア周波数は、自然数Ｎが偶数次の場合、目標周波数ｆｔ＝１０００ｋＨｚをＮ／２で割ったものと重なる。したがって、ＡＭ周波数帯でパルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間に起因する高調波レベルの変動を低減する場合は、自然数Ｎが奇数次のキャリア周波数を選択するとよい。
【００４８】
以上説明した本実施例によれば、実施例１及び実施例２の効果に加えて、電力変換装置の出力を検出してフィードバック制御することにより、指令値を正確に実現することができる電力変換装置の制御装置を提供することができるという効果がある。
【００４９】
また本実施例によれば、ＡＭ放送周波数帯域の上側に目標周波数を設定しているので、ＡＭ放送周波数の全帯域において、電力変換装置を駆動するパルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間とに起因する高調波レベルの変動を低減することができるという効果がある。
【実施例４】
【００５０】
次に、本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例４を説明する。図１０は、実施例４の制御装置６を備えた電力制御システム１の構成例である。実施例１と同様の構成要素には、同じ符号を付与して重複する説明を省略する。
【００５１】
図１０は、図８の実施例３に対して、制御装置６にデューティ指令可変部１８を追加した構成となっている。
【００５２】
デュティー指令発生部１６は、指令発生部７からの供給される指令値と、出力検出部１５が検出した電力変換装置２の出力値からデューティ指令値を発生する。デューティ指令可変部１８は、例えば、図１１に示すように、指令発生部７からの供給される指令値（Ｄｕｔｙ）を平均値として、デューティ指令値（Ｄｕｔｙ−ｒｅｆ）を上下に変化させる操作を行う。このデューティ指令値（Ｄｕｔｙ−ｒｅｆ）の上下変化は、平均値が指令値となるものであれば、図１１（ｂ）に図示した三角波に限らず、正弦波や鋸歯状波等が利用可能である。但し、デューティ指令値（Ｄｕｔｙ−ｒｅｆ）の変化周期は、負荷装置３の特性や制御目的等によって制限がある。
【００５３】
キャリア信号発生部１２は、デューティ指令可変部１８の出力と所望の目標周波数ｆｔに基づいて算出されたキャリア周波数の各値でキャリア信号の周波数を時間変化させる。
【００５４】
本実施例は、指令発生部の指令値に変化が無くても、デューティ指令値の平均値が指令値となるようにしながら、電力変換装置の制御装置がデューティ指令を可変とするので、より幅広いキャリア周波数の変更が可能となり、更に電力変換装置２が発生するＥＭＩノイズを低減することができるという効果がある。
【実施例５】
【００５５】
次に、本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例５を説明する。図１２は、実施例５の制御装置６を備えた電力制御システム１の構成例である。図１２に示すように、実施例５の制御装置６は、図２に示した実施例２に対して、受信機の受信チャンネルに関する情報、あるいは受信周波数数ｆｃｈそのものを検出する受信チャンネル検出部９を追加した構成である。その他の構成は、実施例２と同様である。
【００５６】
目標周波数設定部１０は、受信チャンネル検出部９が検出した受信チャンネルに関する情報、あるいは受信周波数から目標周波数ｆｔを設定する。
【００５７】
図１３は、図１２における制御装置６のキャリア周波数マップ１４の例を説明する図である。例えば、電力変換装置の付近に配置された受信機がＡＭラジオであり、その受信周波数９５４ｋＨｚ＝ｆｔ、デューティ指令が３０％、キャリア周波数ｆｃの上限が１５ｋＨｚ,下限が１０ｋＨｚとし、自然数ｉ、デューティ指令値ｊ＝３０％とすると、キャリア周波数ｆｃ（ｉ，ｊ）は、実施例１で説明した式（１）、あるいは図１４で説明したフローチャートにより算出され、以下のようになる。
【００５８】
ｆｃ（２０、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２０＝１４．３１０ｋＨｚ
ｆｃ（２１、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２１＝１３．６２９ｋＨｚ
ｆｃ（２２、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２２＝１３．００９ｋＨｚ
ｆｃ（２３、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２３＝１２．４４３ｋＨｚ
ｆｃ（２４、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２４＝１１．９２５ｋＨｚ
ｆｃ（２５、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２５＝１１．４４８ｋＨｚ
ｆｃ（２６、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２６＝１１．００７ｋＨｚ
ｆｃ（２７、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２７＝１０．６００ｋＨｚ
ｆｃ（２８、３０）＝０．３×９５４ｋＨｚ／２８＝１０．２２１ｋＨｚ
となる。
【００５９】
これより、上記算出した各値ｆｃ（２０、３０）、…、ｆｃ（２８、３０）は、下限値１０ｋＨｚ〜上限値１５ｋＨｚの範囲に含まれている。キャリア周波数マップ１４は、上記算出した各値ｆｃ（２０、３０）、…、ｆｃ（２８、３０）を用いて、キャリア周波数ｆｃを時間変化させる。
【００６０】
以上説明した本実施例によれば、実施例１〜３の効果に加えて、電力変換装置の付近に配置された受信機の受信周波数に関する情報を受信チャンネル検出部で検出し、目標周波数設定部は、受信チャンネル検出部の検出結果に基づいて目標周波数を設定するので、ラジオの受信チャンネル周波数に対して、ＰＷＭキャリアの高調波レベルが低いキャリア周波数に設定することができるという効果がある。
【００６１】
なお、以上に説明した実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、実施例１〜５では、キャリア周波数ｆｃの時間変化の波形について言及していないが、どのような形状の波形にも本発明を適用できる。
【００６２】
また、実施例１〜５では、直流電源装置の出力をＰＷＭ変調することにより昇圧し負荷装置に供給するコンバータ回路を備えるスイッチングシステムを例に説明したが、特にこれに限定されるものではなく、スイッチングにより電力の形態を変換させる他のシステムにおいても適用しても、同様の効果が得られる。例えば、従来技術に示されたＨブリッジ構成にてモータを駆動する構成にも適用できる。また、上述した実施例では、直流電力をスイッチング操作により電力変換するようにしたが、交流電力をスイッチング操作により変換する電力変換装置に適用してもよい。
【００６３】
また、実施例３では、自然数Ｎとして、Ｎ＝５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０や、実施例５ではＮ＝２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８を使用しているが、特にこれに限定されるものでなく、ｆｃが下限値ｆｍｉｎ〜上限値ｆｍａｘの範囲に含まれる限り、他の自然数でも適用可能である。また、実施例２では、計算結果を小数点第３位まで表示しているが、特にこれに限定するものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例１の構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例２の構成を説明する図である。
【図３】コンバータ回路の例を説明する回路図である。
【図４】キャリア周波数マップの例を説明する図である。
【図５】（ａ）キャリア周波数の時間変化例、（ｂ）キャリア信号の波形例を説明する図である。
【図６】ＰＷＭ発生部におけるデューティ指令値とキャリア信号からＰＷＭパルスを発生する様子を説明する図である。
【図７】高調波レベルを説明する図である。
【図８】本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例３の構成を説明する図である。
【図９】デューティ指令とキャリア周波数マップを説明する図
【図１０】本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例４の構成を説明する図である。
【図１１】デューティ指令可変部の例を説明する図である。
【図１２】本発明に係る電力変換装置の制御装置の実施例５の構成を説明する図である。
【図１３】受信ｃｈとキャリア周波数マップを説明する図である。
【図１４】本発明におけるキャリア周波数の算出例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１  電力制御システム
２  電力変換装置
３  負荷装置
４  直流電源装置
５  ドライバ
６  制御装置
７  指令発生部
９  受信チャンネル検出部
１０  目標周波数設定部
１１  デューティ指令入力部
１２  キャリア信号発生部
１３  パルス発生部
１３ａ  ＰＷＭ発生部
１４  キャリア周波数マップ
１５  出力検出部
１６  デューティ指令発生部
１８  デューティ指令可変部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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