(57)【要約】【課題】ＡＣ電流の波形が上下非対称であることに起因する偶数次高調波の低減が可能な電源装置を提供する。【解決手段】電源装置（１０１）は、交流電源（１０２）の交流電流の波形情報に基づいて第二の整流回路（１２）またはインバータ回路（１３）の駆動を制御することで、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする制御回路（１５）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路と、
上記電圧変換回路にて変換された直流電圧を交流電圧に変換して負荷に印加する負荷電圧とするインバータ回路とを含む電源装置であって、
上記交流電源の交流電流の波形を示す波形情報を取得する波形情報取得回路と、
上記波形情報取得回路によって取得された交流電流の波形情報に基づいて上記電圧変換回路または上記インバータ回路の駆動を制御して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善回路と、
を備えていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記波形改善回路は、
上記波形情報取得回路によって取得された波形情報から算出される、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記電圧変換回路または上記インバータ回路の駆動を制御して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
上記波形改善回路が上記インバータ回路の駆動を制御する場合、
上記波形改善回路は、
上記波形情報取得回路によって取得された波形情報から算出される、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記インバータ回路のＯＮ期間または駆動周波数を調整して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にすることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
上記波形改善回路が上記電圧変換回路の駆動を制御する場合、
上記電圧変換回路は、上記交流電源に並列に接続された２つの整流回路からなり、第一の整流回路は、変換した直流電圧を上記インバータ回路に出力し、第二の整流回路は、上記交流電源との短絡・非短絡を切り替えるスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦを制御することによって変化した直流電圧を上記インバータ回路に出力し、
上記波形改善回路は、
上記波形情報取得回路によって取得された波形情報から算出される、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記スイッチング素子がＯＮしている期間または上記スイッチング素子のＯＮ開始の時刻を調整して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にすることを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項５】
交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路と、上記電圧変換回路にて変換された直流電圧を交流電圧に変換して負荷に印加する負荷電圧とするインバータ回路とを含む電源装置における交流電流の波形改善方法であって、
上記交流電源の交流電流からの波形情報を取得する波形情報取得ステップと、
上記波形情報取得ステップによって取得された交流電流の波形情報に基づいて上記電圧変換回路または上記インバータ回路の駆動を制御することで、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善ステップと、
を含むことを特徴とする交流電流の波形改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源を家庭用の電子機器等の電源に変換する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源を家庭用の電子機器等の電源に変換する電源装置として、力率を改善するためにＰＦＣ（Power Factor Correction:力率改善）回路を備えた電源装置がある。このＰＦＣ回路の制御方式として、力率改善と高調波電流の低減の両立を図るために、例えばＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）方式が採用されているものがある。特に、負荷（圧縮機等）の大きさに応じて、電源周波数の特定の位相角においてＰＦＣ回路を駆動する、いわゆる部分ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）方式は、ＰＦＣ回路の高効率化（力率改善）と電源高調波電流の低減とを高レベルで実現できるため広く一般に用いられている。このような部分ＰＡＭ方式を採用したＰＦＣ回路は、例えば特許文献１に開示された電源装置に備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１２９８４９号公報（２００７年５月２４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、部分ＰＡＭ方式では、ＰＦＣ回路の高効率化を図るために、軽負荷時にはＰＡＭを作動させていないため、ＡＣ電流のプラス側（上）とマイナス側（下）における、平滑用電解コンデンサの充放電時間の違いや、ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility）対策用ノイズフィルタのＡＣライン間インピーダンスのバラつき、あるいはインダクタンスの小さいＡＣリアクトルを使用したことに起因する交流電流の脈流（以下、ＡＣ脈流と称する）が発生し、ＡＣ電流のプラス側（上）とマイナス側（下）の波形が非対称（以下、上下非対称と称する）になる。このため、ＡＣ電流の波形が上下非対称であることに起因する偶数次高調波が増加するという問題が生じる。
【０００５】
一方、負荷としてコンプレッサを考えた場合、近年、省エネの観点から高トルクのコンプレッサが採用されることが多い。しかしながら、高トルクのコンプレッサは、モータ構造や着磁バラツキ等に起因するトルク振動が発生するため、トルク制御を行って振動を低減させている。
【０００６】
このトルク制御により、コンプレッサの低振動化が図れ、最小運転能力幅が広がるという効果を奏する反面、コンプレッサの電流波形が正弦波でなくなるため、ＡＣ脈流が発生し、ＡＣ電流の波形が上下非対称になる。このため、ＡＣ電流の波形が上下非対称であることに起因する偶数次高調波が増加するという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＡＣ電流の波形が上下非対称であることに起因する偶数次高調波の低減が可能な電源装置及び交流電流の波形改善方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電源装置は、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路と、上記電圧変換回路にて変換された直流電圧を交流電圧に変換して負荷に印加する負荷電圧とするインバータ回路とを含む電源装置であって、上記交流電源の交流電流の波形情報を取得する波形情報取得回路と、上記波形情報取得回路によって取得された交流電流の波形情報に基づいて上記電圧変換回路または上記インバータ回路の駆動を制御することで、当該交流電流の１周期における周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善回路と、を備えていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の一態様に係る交流電流の波形改善方法は、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路と、上記電圧変換回路にて変換された直流電圧を交流電圧に変換して負荷に印加する負荷電圧とするインバータ回路とを含む電源装置における交流電流の波形改善方法であって、上記交流電源の交流電流からの波形情報を取得する波形情報取得ステップと、上記波形情報取得ステップによって取得された交流電流の波形情報に基づいて上記電圧変換回路または上記インバータ回路の駆動を制御することで、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善ステップと、を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、ＡＣ電流の波形が上下非対称であることに起因する偶数次高調波を低減できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る電源装置の概略構成ブロック図である。
【図２】図１に示す電源装置においてＡＣ電流値のサンプリング時のＡＣ電圧波形とＡＣ電流波形を示す波形図であり、（ａ）はＰＡＭ制御時の波形図、（ｂ）はＰＡＭ非制御時の波形図である。
【図３】図１に示す電源装置においてＰＡＭ制御時のＡＣ電流波形の改善前後のＡＣ電圧波形とＡＣ電流波を示す波形図である。
【図４】（ａ）は図１に示す電源装置においてＰＡＭ非制御時のＡＣ電流波形の改善前後のＡＣ電圧波形とＡＣ電流波を示す波形図であり、（ｂ）は図１に示す電源装置においてＰＡＭ非制御時のモータ電流波形を示す波形図である。
【図５】図１に示す電源装置におけるＡＣ電流波形の波形制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の変形例１に係る電源装置の概略構成ブロック図である。
【図７】本発明の変形例２に係る電源装置の概略構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。本実施形態では、本発明の電源装置をエアコンの室外機の電源装置として用いた例について説明する。
【００１３】
（電源装置の概要）
図１は、本発明の一実施形態に係る電源装置１０１の概略構成ブロック図である。
【００１４】
電源装置１０１は、交流電源１０２の交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧を負荷電圧として、モータ（負荷）１０３に印加する装置である。交流電源１０２は商用の１００Ｖ電源である。モータ１０３は、三相交流電流によって駆動するＡＣモータの一種であり、図示しない圧縮機（コンプレッサ）を動作させる。
【００１５】
電源装置１０１は、ＡＣゼロクロス検出回路１０、第一の整流回路（電圧変換回路）１１、第二の整流回路（電圧変換回路）１２、インバータ回路１３、スイッチング素子１４、制御回路（波形改善回路）１５、第一電流センサ（波形情報取得回路）１６、記憶部１７、比較演算回路１８、第二電流センサ１９、ＤＣ電圧検出回路２０を含んでいる。
【００１６】
ＡＣゼロクロス検出回路１０は、交流電源１０２からの交流電圧（ＡＣ電圧）がゼロになる点（時刻）を検出し、ＡＣ電圧位相情報（時刻情報）を算出する回路である。ＡＣゼロクロス検出回路１０は、算出したＡＣ電圧位相情報（時刻情報）をＡＣゼロクロス情報としては制御回路１５に送る。
【００１７】
第一の整流回路１１及び第二の整流回路１２は、リアクタンスＬを介して交流電源１０２に対して並列に接続されており、コンデンサＣを経て交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路である。
【００１８】
インバータ回路１３は、直流電圧を交流電圧に変換して、変換した交流電圧を負荷電圧としてモータ１０３に印加する回路である。本実施形態では、インバータ回路１３として、三相ブリッジ状に結線された６個のスイッチング素子（図示せず）が並列に３組接続され、且つ各スイッチング素子に並列に帰還ダイオード（図示せず）が接続され、第一の整流回路１１及び第二の整流回路１２からの直流電圧を三相交流電圧に変換する回路を用いる。つまり、インバータ回路１３は、三相交流電流をモータ１０３に供給するようになっている。
【００１９】
スイッチング素子１４は、第二の整流回路１２に対して、当該第二の整流回路１２と交流電源１０２との短絡・非短絡を制御回路１５から指示に従って切り替えるようになっている。
【００２０】
制御回路１５は、スイッチング素子１４のＯＮ・ＯＦＦを制御するための制御信号及びインバータ回路１３の駆動を制御する制御信号を出力する回路である。制御回路１５は、ＡＣゼロクロス検出回路１０からのＡＣゼロクロス情報や、後述する比較演算回路１８からの演算結果や、第二電流センサ１９にて検出されたモータ電流や、後述するＤＣ電出検出回路２０からのＤＣ電圧情報に応じた制御を行うように、上述した制御信号をインバータ回路１３及びスイッチング素子１４に出力する。この制御回路１５における制御の詳細については後述する。
【００２１】
第一電流センサ１６は、交流電源１０２から出力される交流電流（以下、ＡＣ電流と称する）の波形情報を取得するためのセンサであり、取得した波形情報を記憶部１７に送る。
【００２２】
記憶部１７は、第一電流センサ１６から送られる波形情報を後段の比較演算回路１８が参照可能なように記憶する。
【００２３】
比較演算回路１８は、記憶部１７に記憶されたＡＣ電流の波形情報に含まれる、当該ＡＣ電流の１周期のプラス側の波形とマイナス側の波形とを比較し、対称であるか否かを判断し、非対称であると判断したとき、ＡＣ電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分を求めて、その結果を比較演算結果情報として制御回路１５に送る。
【００２４】
第二電流センサ１９は、インバータ回路１３からモータ１０３に送られる電流（モータ電流）の波形情報を取得するためのセンサであり、取得した波形情報を制御回路１５に送る。
【００２５】
ＤＣ電圧検出回路２０は、第一整流回路１１や第二整流回路１２からインバータ回路１３に入力されまでの直流電圧を検出する回路である。ＤＣ電圧検出回路２０によって検出した直流電圧はＤＣ電圧情報として制御回路１５に送られる。
【００２６】
上記構成の電源装置１０１は、スイッチング素子１４がＯＮすると、第二の整流回路１２と交流電源１０２とが短絡し、インバータ回路１３に供給する直流電圧そのものを変化させ、モータ１０３への出力電圧を制御するようになっている。一方、スイッチング素子１４がＯＦＦすると、第一の整流回路１１とコンデンサＣとで構成される倍電圧回路により、交流（ＡＣ１００Ｖ）を直流（ＤＣ２４０Ｖ）に変換し、インバータ回路１３に供給する。インバータ回路１３では、この直流電圧（ＤＣ２４０Ｖ）を交流電圧に変換する際に、周波数変換すると共に、電流流通率を変えてモータ１０３への出力電圧（平均電圧）を可変制御するようになっている。
【００２７】
このように、上記電源装置１０１は、インバータ回路１３の電流流通率を変えて出力電圧を制御するＰＷＭ方式（Pulse Width Modulation）と、上記スイッチング素子１４をＯＮ・ＯＦＦ制御させインバータ回路１３に印加する電圧そのものを変えるＰＡＭ方式（Pulse Amplitude Modulation）とを併用し、軽負荷から重負荷まで高効率に圧縮機等の負荷を制御している。
【００２８】
ここでは、モータ１０３の回転数を負荷とした場合、モータ１０３の回転数に応じて、スイッチング素子１４のＯＮ・ＯＦＦを切り替えるようにする。例えばモータ１０３の回転数が予め設定した回転数よりも小さいときには、低負荷であるため、スイッチング素子１４をＯＦＦしてＰＡＭ方式の制御を行わないようにし、モータ１０３の回転数が予め設定した回転数より大きいときには、高負荷であるため、スイッチング素子１４をＯＮしてＰＡＭ方式の制御を行う。あるいは、予め設定したＡＣ電流設定値と比較して、第一電流センサ１６によって取得したＡＣ電流値が大きかった場合に、スイッチング素子１４をＯＮさせるようにする。あるいは、予め設定したＤＣ電圧設定値と比較して、ＤＣ電圧検出回路２０によって取得したＤＣ電圧値が大きかった場合に、スイッチング素子１４をＯＮさせるようにする。
【００２９】
上記のようなＰＡＭ方式により出力電圧を制御する場合、軽負荷時には、ＰＡＭを作動させていないため、ＡＣ脈流が発生し、ＡＣ電流の１周期におけるプラス側（上）とマイナス側（下）の波形が非対称（以下、上下非対称と称する）になる。このため、ＡＣ電流の波形が上下非対称であることに起因する偶数次高調波が増加するという問題が生じる。
【００３０】
本実施形態に係る電源装置１０１では、ＡＣ電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形とが対称となるようにＡＣ電流の波形を改善することで、上記の問題を解決している。以下に、ＡＣ電流の波形改善について説明する。
【００３１】
（波形改善処理：波形改善方法）
まず、第一電流センサ１６によって交流電源１０２の１周期分の電流値をサンプリングする。この場合、１周期における複数の時点で電流値のサンプリングをする。図２の（ａ）は、ＰＡＭ方式の制御を行っている場合の電流値のサンプリング点を示し、図２の（ｂ）は、ＰＡＭ方式の制御を行っていない場合の電流値のサンプリング点を示している。これらサンプリングした電流値は、一旦、記憶部１７に記憶される。ここまでの処理が波形情報取得ステップに相当する。
【００３２】
次に、比較演算回路１８は、サンプリングした電流値の差分を求める。ここでは、１周期におけるプラス側の各サンプリング点の電流値と、マイナス側の各サンプリング点の電流値との差分を求める。
【００３３】
そして、制御回路１５は、比較演算回路１８で算出した差分を用いて、ＡＣ電流の波形を改善するための制御を行う。すなわち、制御回路１５は、交流電流の波形情報に基づいて第二の整流回路１２またはインバータ回路１３の駆動を制御することで、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善回路として機能している。
【００３４】
図３は、ＰＡＭ方式の制御を行っている場合のＡＣ電流の波形改善を示す図であり、図４の（ａ）は、ＰＡＭ方式の制御を行っていない場合のＡＣ電流の波形改善を示す図であり、（ｂ）は、ＰＡＭ方式の制御を行っていない場合のモータ電流の波形改善を示す図である。
【００３５】
図３及び図４の（ａ）（ｂ）に示すような波形改善の処理の流れについて、図５に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。ここで、説明の便宜上、ＰＡＭ方式の制御を行っている状態とは、ＰＦＣ（力率改善）回路が駆動している状態とする。また、ＡＣ電流の１周期におけるプラス側を「上」、マイナス側を「下」と称する。
【００３６】
まず、比較演算回路１８は、サンプリングした上下のＡＣ電流値を比較する（ステップＳ１）。ここでは、サンプリングした上下のＡＣ電流値の絶対値の差分を求め、制御回路１５に送る。制御回路１５は、以下の処理を実行する。
【００３７】
次に、上下のＡＣ電流値の差が０でないか否かを判定する（ステップＳ２）。ここで、０である（ＮＯ）と判定されれば、ＡＣ電流の上下の波形は対称であると判断され、再度、ステップＳ１に移行する。一方、０でない（ＹＥＳ）と判定されれば、ＡＣ電流の上下の波形は非対称であると判断され、ステップＳ３に移行する。
【００３８】
ステップＳ３では、モータ回転数一定か否かを判定する。具体的には、制御回路１５は、第二電流センサ１９によって取得されたモータ１０３に入力される交流電流の電流値に基づいてモータ回転数を判定する。ここで、モータ回転数が一定でない（ＮＯ）と判定されれば、回転上昇または回転下降していると判断、すなわち負荷が変動していると判断し、再度、ステップＳ１に移動する。一方、モータ回転数が一定である（ＹＥＳ）と判定されれば、負荷が一定であると判断し、ステップＳ４に移行する。
【００３９】
ステップＳ４では、ＰＦＣ回路駆動中か否かを判定する。具体的には、スイッチング素子１４がＯＮされているか否かを判定する。ここで、スイッチング素子１４がＯＮされている（ＹＥＳ）と判定すれば、ＰＦＣ回路駆動中であると判定し、以下のステップＳ５〜Ｓ８の処理を実行し、スイッチング素子１４がＯＮされていない（ＮＯ）と判定すれば、ＰＦＣ回路駆動中でないと判定し、以下のステップＳ９〜Ｓ１１の処理を実行する。
【００４０】
ステップＳ５では、ＰＦＣ回路のＯＮ区間の上下のＡＣ電流値の差が０でないか否かを判定する。具体的には、スイッチング素子１４がＯＮしている間の上下ＡＣ電流値の差が０でないか否かを判定する。ここで、０である（ＮＯ）と判定されれば、ＡＣ電流の上下の波形は対称であると判断され、ステップＳ９に移行する。一方、０でない（ＹＥＳ）と判定されれば、ＡＣ電流の上下の波形は非対称であると判断され、ステップＳ６に移行する。
【００４１】
ステップＳ６では、ＡＣゼロクロス検出回路１０によって検出されたＡＣゼロクロスの点（時刻）からＰＦＣ回路駆動開始の点（時刻）までの時間（ＰＦＣ回路駆動開始時刻）が上下で一致しているか否かを判定する。ここで、一致している（ＹＥＳ）と判定すれば、ステップＳ７に移行し、一致していない（ＮＯ）と判定すれば、ステップＳ８に移行する。
【００４２】
ステップＳ７では、ＡＣゼロクロスの点（時刻）からＰＦＣ回路駆動開始の点（時刻）までの時間が上下で一致しているため、上下のＰＦＣ回路がＯＮしている期間（ＯＮ期間：スイッチング素子１４がＯＮしている期間）を調整することで、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行う。ここで、ＰＦＣ回路のＯＮ期間は、上下のＰＦＣ回路のＯＮ期間の平均値に合わせる。なお、ＰＦＣ回路のＯＮ期間の調整については、上下のＰＦＣ回路のＯＮ期間の平均値に合わせることに限定しない、例えば、上下のＰＦＣ回路ＯＮ期間のいずれか大きい方に合わせる、上下のＰＦＣ回路ＯＮ期間のいずれか小さい方に合わせる等であっても、他の方法であってもよい。
【００４３】
ステップＳ８では、ＡＣゼロクロスの点（時刻）からＰＦＣ回路駆動開始の点（時刻）までの時間（ＰＦＣ回路駆動開始時刻＝スイッチング素子１４のＯＮ開始の時刻）が上下で一致していないため、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻を調整することで、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行う。ここで、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻は、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻の平均値に合わせる。なお、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻の調整については、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻の平均値に合わせることに限定しない、例えば、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻のいずれか大きい方に合わせる、上下のＰＦＣ回路駆動開始時刻のいずれか小さい方に合わせる等であっても、他の方法であってもよい。
【００４４】
また、ステップＳ９では、ＰＦＣ回路が駆動していない、すなわちスイッチング素子１４がＯＮされていない状態で、モータのトルク制御中であるか否かを判定する。具体的には、第二電流センサ１９によってモータ電流値が取得できるか否かによって判定する。ここで、モータ電流値が取得できればモータのトルク制御中である（ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ１０に移行する。一方、モータ電流値が取得できなければモータのトルク制御中でない（ＮＯ）と判定し、ステップＳ１１に移行する。
【００４５】
ステップＳ１０では、モータのトルク制御中であるので、インバータ回路の駆動周波数であるインバータキャリア周波数（スイッチング周波数）を上昇させ、ステップＳ２で求めたＡＣ電流値の差分より、インバータ回路のＯＮ期間を調整し、モータの相電流値を調整することで、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行う。
【００４６】
ステップＳ１１では、モータのトルク制御中でないので、インバータ回路の駆動周波数であるインバータキャリア周波数（スイッチング周波数）を変えずに、ＡＣ電流の差より、インバータ回路のＯＮ期間を調整し、モータの相電流値を調整することで、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行う。
【００４７】
ここで、ステップＳ１０、Ｓ１１におけるインバータ回路のＯＮ期間の調整について説明する。なお、ステップＳ１０、Ｓ１１におけるインバータ回路のＯＮ期間の調整は基本的に同じである。
【００４８】
例えば、ＡＣ電流波形において、プラス側よりもマイナス側の波形の波高値が小さい場合、波高値の調整は、例えばＡＣ電流波形のマイナス側をプラス側波高値に合わせる（マイナス側の波高値を上げる）。
【００４９】
この場合、ＡＣゼロクロス検出回路１０から算出されるＡＣ電圧位相情報（時刻情報）を元にマイナス側のＡＣ電圧時において、インバータ回路のＯＮ時間を増やす。ここで、制御回路１５は、ＡＣゼロクロス検出回路１０からのＡＣ電圧位相情報（時刻情報）により、ＡＣ電圧がプラス側かマイナス側を判別し、更にＡＣ電圧のゼロクロス点からの時間を算出する。そして、第一電流センサ１６から得られたＡＣ電流のプラス側とマイナス側の電流差が大きい時刻（ＡＣゼロクロス点からの時刻）において、徐々にインバータ回路１３側のＯＮ時間幅を増やしていくことで、インバータ回路のＯＮ期間の調整を行う。
【００５０】
なお、ＡＣ電流波形において、プラス側よりもマイナス側波形の波高値が小さい場合、波高値の調整は、上記の他に、ＡＣ電流波形のプラス側をマイナス側の波高値に合わせるように、プラス側の波高値を下げてもよいし、プラス側の波高値とマイナス側の波高値の平均値に合わせてもよい。
【００５１】
以上のステップＳ１〜Ｓ１１までが、波形改善ステップに相当する。
【００５２】
（効果）
上記構成の電源装置１０１によれば、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形を改善しているので、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が非対称となることに起因する偶数次高調波の低減が可能となる。
【００５３】
特に、電源装置１０１では、上述のステップＳ７、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１１のように、ＰＦＣ回路の駆動の有無、トルク制御の有無に応じて、ＡＣ電流の波形を改善するようになっているので、確実に、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にできるという効果を奏する。
【００５４】
また、ＡＣ電流の波形を改善するために、ＰＦＣ回路の駆動制御に加えて、インバータ回路１３の駆動制御を加えているだけなので、従来の回路から大幅なコストアップすることなく、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が非対称となることに起因する偶数次高調波の低減が可能となる。
【００５５】
また、近年、新興国向けにコストを抑えたインバータエアコンが普及している。このようなコストを抑えたインバータエアコンでは、全波整流／全波倍電圧整流回路に用いるアルミ電解コンデンサの低容量化、さらには電解コンデンサレスとなっている。このように、電解コンデンサ容量が少ないあるいは電解コンデンサ自体を用いない場合には、ＡＣ電流の波形が上下非対称になりやすく、偶数次高調波が増加するという問題が生じる。
【００５６】
しかしながら、上記構成の電源装置１０１によれば、電解コンデンサ容量が少ないあるいは電解コンデンサ自体を用いない場合であっても、ＡＣ電流の波形を対称にできるため、偶数次高調波の発生を低減できる。つまり、既存の電源装置において、電解コンデンサ容量を低減あるいは無くすことが可能となるため、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００５７】
本実施形態では、モータのトルク制御中でのＡＣ電流の波形改善を、ＡＣ電流値の差分より、インバータ回路のＯＮ期間を調整し、モータの相電流値を調整することで行っていたが、以下の実施形態２では、モータ１０３の騒音（振動）許容値レベルを考慮する例について説明し、実施形態３では、インバータ回路１３のキャリア周波数（スイッチング周波数）を考慮する例について説明する。
【００５８】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、説明すれば以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、前記実施形態１の図１に示す電源装置１０１と同じ構成であり、制御回路１５による波形改善処理が異なる。
【００６０】
モータ１０３は、回転数が増加すれば、騒音（振動）も大きくなるため、騒音（振動）のレベルが実験的・経験的に導かれた許容値レベル以下となるように、回転数が制御される。ここで、モータ１０３の回転数を増加させるには印加電圧を高くする必要があるため、ＡＣ電流の波形が上下非対称になりやすく、偶数次高調波が増加するという問題が生じる。つまり、騒音許容値レベルまでモータ１０３の回転数を上げると、ＡＣ電流の対称性が崩れやすくなり、その結果、偶数次高調波も増加する。
【００６１】
従って、騒音許容値レベルまでモータ１０３の回転数を上げる場合には、騒音許容値レベルとＡＣ電流の上下対称性のバランスを取る必要がある。この場合、インバータ回路１３のＯＮ期間を調整することで騒音許容値レベルとＡＣ電流の上下対称性のバランスを取ることになる。
【００６２】
そこで、本実施形態では、制御回路１５は、前記実施形態１の図５に示すフローチャートにおけるステップＳ１０において、ＡＣ電流値の差分より、インバータ回路のＯＮ期間を調整し、モータの相電流値を調整することで、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行うという処理の代わりに、騒音許容値レベルとＡＣ電流の上下対称性のバランスの取れたインバータ回路１３のＯＮ期間に調整することで、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行う。
【００６３】
これにより、モータ１０３の騒音を考慮して、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が非対称となることに起因する偶数次高調波の低減が可能となる。
【００６４】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、説明すれば以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、前記実施形態１の図１に示す電源装置１０１と同じ構成であり、制御回路１５による波形改善処理が異なる。
【００６６】
一般に、トルク制御は、モータのある特定の位相角において、インバータ回路のＯＮ時間（ＯＮしている期間）を意図的に増やす（あるいは減らす）形で、モータ特性に起因するトルクを打ち消し、トルク＝０にする制御である。これによりモータによる騒音が低減される。しかしながら、ある特定の位相角のみＯＮ時間が長くなり、その位相角の場合にモータ電流波形は正弦波から歪んだ波形となり、この歪が大きい相電流（インバータ出力電流）が３相分重なった場合、ＡＣ電流が上下非対称となりやすく、これが偶数次高調波悪化の要因となる。
【００６７】
このようなトルク制御中の問題を解消するために、トルク制御中は、インバータキャリア周波数を上昇させて、１パルス毎の幅を小さくさせて、なめらかなモータ相電流波形を実現することで、偶数次高調波を低減させることが考えられる。
【００６８】
本実施形態では、制御回路１５は、前記実施形態１の図５に示すフローチャートにおけるステップＳ１０において、インバータ回路１３のインバータキャリア周波数（スイッチング周波数）を上昇させ、１パルス毎の幅を小さくさせて、ＡＣ電流値の差分より、インバータ回路のＯＮ期間を調整し、モータの相電流値を調整することで、なめらかなモータ相電流波形を実現することができる。このようにして、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が対称となるようにＡＣ電流の波形の改善を行う。
【００６９】
これにより、トルク制御中における、ＡＣ電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が非対称となることに起因する偶数次高調波の低減が可能となる。
【００７０】
〔変形例１〕
図６は、本変形例１に係る電源装置２０１の概略構成ブロック図である。
【００７１】
電源装置２０１は、図６に示すように、前記実施形態１の図１に示す電源装置１０１と異なり、インバータ回路１３に印加される直流電流を検出する第三電流センサ２９が設けられている。
【００７２】
制御回路１５において負荷の状態を把握するために、前記実施形態１〜３の電源装置１０１のように、インバータ回路１３に印加される前の直流電流を用いてもよい。従って、上記のように、第三電流センサ２９によって取得された直流電流から負荷の状態を把握してもよい。本比較例の電源装置２０１においても、前記実施形態１〜３の電源装置１０１と同様に波形改善の効果を得ることができる。
【００７３】
〔変形例２〕
図７は、本変形例２に係る電源装置３０１の概略構成ブロック図である。
【００７４】
電源装置３０１は、図７に示すように、前記実施形態１の図１に示す電源装置１０１と異なり、インバータ回路１３に印加される直流電流を検出するモータ電流検出回路３９が設けられている。
【００７５】
制御回路１５において負荷の状態を把握するために、前記実施形態１〜３の電源装置１０１のように、インバータ回路１３に印加される前の直流電流を用いてもよい。従って、上記のように、モータ電流検出回路３９によって取得された直流電流から負荷の状態を把握してもよい。本比較例の電源装置３０１においても、前記実施形態１〜３の電源装置１０１と同様に波形改善の効果を得ることができる。
【００７６】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る電源装置は、交流電源（１０２）の交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）と、上記電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）にて変換された直流電圧を交流電圧に変換して負荷（モータ１０３）に印加する負荷電圧とするインバータ回路（１３）とを含む電源装置（１０１，２０１，３０１）であって、上記交流電源（１０２）の交流電流の波形情報を取得する波形情報取得回路（第一電流センサ１６、記憶部１７）と、上記波形情報取得回路（第一電流センサ１６、記憶部１７）によって取得された交流電流の波形情報に基づいて上記電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）または上記インバータ回路（１３）の駆動を制御して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善回路（制御回路１５）と、を備えていることを特徴としている。
【００７７】
上記の構成によれば、波形情報取得回路（第一電流センサ１６、記憶部１７）によって取得された交流電流の波形情報に基づいて電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）またはインバータ回路（１３）の駆動を制御して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にすることで、交流電流のプラス側の波形とマイナス側の波形が非対称となることに起因する偶数次高調波の低減が可能となる。
【００７８】
本発明の態様２に係る電源装置は、上記態様１において、上記波形改善回路（制御回路１５）は、上記波形情報取得回路（第一電流センサ１６、記憶部１７）によって取得された波形情報から算出される、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）または上記インバータ回路（１３）の駆動を制御して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にしてもよい。
【００７９】
上記の構成によれば、交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にするために、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分を用いているので、より正確に、且つ適切に波形改善を行うことができる。
【００８０】
本発明の態様３に係る電源装置は、上記態様２において、上記波形改善回路（制御回路１５）は、上記波形情報取得回路（第一電流センサ１６、記憶部１７）によって取得された波形情報から算出される、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記インバータ回路（１３）のＯＮ期間または駆動周波数を調整して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にしてもよい。
【００８１】
上記の構成によれば、交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にするために、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記インバータ回路（１３）のＯＮ期間または駆動周波数を調整しているので、負荷側の状態に応じて適切に波形改善を行うことができる。
【００８２】
本発明の態様４に係る電源装置は、上記態様２において、上記電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）は、上記交流電源（１０２）に並列に接続された２つの整流回路からなり、第一の整流回路（１１）は、変換した直流電圧を上記インバータ回路（１３）に出力し、第二の整流回路（１２）は、上記交流電源（１０２）との短絡・非短絡を切り替えるスイッチング素子（１４）のＯＮ・ＯＦＦを制御することによって変化した直流電圧を上記インバータ回路（１３）に出力し、上記波形改善回路（制御回路１５）は、上記波形情報取得回路（第一電流センサ１６、記憶部１７）によって取得された波形情報から算出される、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記スイッチング素子（１４）がＯＮしている間のＯＮ期間または上記スイッチング素子（１４）のＯＮ開始の時刻を調整して、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にしてもよい。
【００８３】
上記の構成によれば、交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にするために、交流電流の１周期におけるプラス側の電流値とマイナス側の電流値の差分によって上記スイッチング素子（１４）がＯＮしている間のＯＮ期間または上記スイッチング素子（１４）のＯＮ開始の時刻を調整しているので、第二の整流回路（１２）を適切に駆動制御ができ、この結果、適切に波形改善を行うことができる。
【００８４】
本発明の態様５に係る交流電源の波形改善方法は、交流電源（１０２）の交流電圧を直流電圧に変換する電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）と、上記電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）にて変換された直流電圧を交流電圧に変換して負荷に印加する負荷電圧とするインバータ回路（１３）とを含む電源装置（１０１、２０１、３０１）における交流電流の波形改善方法であって、上記交流電源（１０２）の交流電流からの波形情報を取得する波形情報取得ステップと、上記波形情報取得ステップによって取得された交流電流の波形情報に基づいて上記電圧変換回路（第一の整流回路１１、第二の整流回路１２）または上記インバータ回路（１３）の駆動を制御することで、当該交流電流の１周期におけるプラス側の波形とマイナス側の波形を対称にする波形改善ステップ（Ｓ１〜Ｓ１１）と、を含むことを特徴としている。
【００８５】
上記の構成によれば、態様１と同様の効果を奏する。
【００８６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１０  ＡＣゼロクロス検出回路
１１  第一の整流回路（電圧変換回路）
１２  第二の整流回路（電圧変換回路）
１３  インバータ回路
１４  スイッチング素子
１５  制御回路（波形改善回路）
１６  第一電流センサ（波形情報取得回路）
１７  記憶部（波形情報取得回路）
１８  比較演算回路
１９  第二電流センサ
２０  ＤＣ電圧検出回路
２９  第三電流センサ
３９  モータ電流検出回路
１０１  電源装置
１０２  交流電源
１０３  モータ（負荷）
２０１  電源装置
３０１  電源装置
【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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