CN105432010A - 电力变换装置、电力变换装置的控制方法、无旋转传感器控制装置以及无旋转传感器控制装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

实施方式的电力变换装置的设定部随机地设定持续时间，并且将相互不同的多个载波频率中的某一个载波频率设定为设定载波频率。由此，载波发生部在规定的持续时间的期间，产生规定的设定载波频率的载波。然后，PWM信号发生部根据在载波发生部中产生的载波，产生PWM信号，电力变换部根据所产生的PWM信号，进行电力变换并供给到负载。

Description

电力变换装置、电力变换装置的控制方法、无旋转传感器控制装置以及无旋转传感器控制装置的控制方法

技术领域

本发明的实施方式涉及电力变换装置、电力变换装置的控制方法、无旋转传感器控制装置以及无旋转传感器控制装置的控制方法。

背景技术

为了降低PWM电力变换装置的电磁噪声，在专利文献1中，公开了使载波的频率在时间上变化的PWM电力变换装置。另外，在专利文献2中，公开了通过根据随机数变更载波频率，分散PWM的高次谐波分量来降低PWM高次谐波所致的电磁噪声的技术。另外，在专利文献3的技术中，公开了在变更多个载波频率时，以使高次谐波的频率分布特性变得平坦的方式，确定各载波频率的发生概率的技术。

另外，在不使用旋转传感器来控制永磁同步电动机(PMSM：PermanentMagnetSynchronousMotor)的PMSM无旋转传感器控制中，广泛使用了在产生的感应电压小的低速域中，为了利用电动机铁芯凸极性来推测旋转角度，重叠高频电压来检测电流响应的方式。

但是，已知由于重叠的高频电压而产生电磁噪声，为了降低该产生的电磁噪声，提出了在时间上切换(变更)所重叠的高频电压的频率的技术(参照例如专利文献4)。

专利文献1：日本特公平3-79959号公报

专利文献2：日本专利第3154965号公报

专利文献3：日本特开2009-303288号公报

专利文献4：日本特开2004-343833号公报

发明内容

但是，根据发明者的试验明确了在切换(变更)载波频率时，产生切换(变更)前后的频率的平均值的分量。

因此，在为了降低在PWM电力变换中使用的PWM信号的载波频率的影响而切换多个载波频率来使用的情况下，切换次数越多，则平均频率的分量越大，无法实现期望的频谱分布，难以避免机械共振，存在产生电磁噪声的担心。

另外，在为了降低在PWM电力变换中使用的PWM信号中重叠的重叠高频频率的影响而切换多个重叠高频频率来使用的情况下，切换次数越多，则平均频率的分量越大，存在难以实现平坦的频谱分布的担心。特别是，一般在能够选择重叠高频频率的范围内存在制约，由于仅能够在窄的范围内选择而平均频率的分量变大，存在产生电磁噪声的担心。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够降低PWM控制时的电磁噪声的电力变换装置、电力变换装置的控制方法、无旋转传感器控制装置、无旋转传感器控制装置的控制方法以及控制程序。

实施方式的电力变换装置的设定部随机地设定持续时间，并且将相互不同的多个载波频率中的某一个载波频率设定为设定载波频率。

由此，载波发生部在规定的持续时间的期间，产生规定的设定载波频率的载波。

然后，PWM信号发生部根据在载波发生部中产生的载波，产生PWM信号，电力变换部根据所产生的PWM信号，进行电力变换并供给到负载。

另外，实施方式的无旋转传感器控制装置的设定部设定PWM控制中的频率比基波频率更高的相互不同的多个重叠高频频率中的某一个重叠高频频率，并且随机地设定具有设定了的重叠高频频率的电压或者具有设定了的重叠高频频率的电流的持续时间。

由此，发生部在持续时间的期间，产生重叠高频频率的电压或者电流，推测部将具有所产生的重叠高频频率的电压施加到永磁同步电动机、或者将具有所产生的重叠高频频率的电流供给到永磁同步电动机，推测永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度。

附图说明

图1是第1实施方式的PWM电力变换装置的概要结构框图。

图2是持续判定部的概要结构框图。

图3是第1实施方式的时序图。

图4是载波频率的切换状态的说明图。

图5是载波频率和高次谐波分量的关系说明图。

图6是第1实施方式的变形例的说明图。

图7是第2实施方式的PWM电力变换装置的概要结构框图。

图8是第2实施方式的时序图。

图9是第2实施方式的动作说明图。

图10是第2实施方式的效果的说明图。

图11是第3实施方式的PWM电力变换装置的概要结构框图。

图12是在机械特性判定中在负载中流过的电流的一个例子的说明图。

图13是机械特性判定中的负载的噪声特性的说明图。

图14是机械特性和所设定的载波频率的关系说明图。

图15是机械特性和所设定的载波频率的其他关系说明图。

图16是第1变形例的概要结构说明图。

图17是第4实施方式的PMSM无旋转传感器控制系统的概要结构框图。

图18是持续判定部的概要结构框图。

图19是第4实施方式的时序图。

图20是重叠高频频率的切换状态的说明图。

图21是重叠高频频率和高次谐波分量的关系说明图。

图22是高频电压指令生成部的概要结构框图。

图23是变形例的动作说明时序图。

图24是其他高频电压指令生成部的概要结构框图。

图25是第5实施方式的PMSM无旋转传感器控制系统的概要结构框图。

图26是第5实施方式的动作说明图。

图27是第5实施方式的效果的说明图。

图28是第6实施方式的PMSM无旋转传感器控制系统的概要结构框图。

图29是第6实施方式的时序图。

图30是第6实施方式的变形例的说明图。

具体实施方式

接下来，参照附图，详细说明实施方式。

[1]第1实施方式

图1是第1实施方式的PWM电力变换装置的概要结构框图。

PWM电力变换装置10大体上具备：降压斩波器13，作为电力变换部发挥功能，该电力变换部使来自直流电源11的输入直流电压降压并作为驱动电压输出到负载12；载波频率运算部14，运算载波频率并输出载波频率信号；载波信号发生部15，产生具有与载波频率信号相当的载波频率的载波信号；输出电压指令生成部16，生成并输出输出电压指令信号；以及PWM信号发生部17，根据所输入的载波信号以及输出电压指令信号，将PWM信号输出到降压斩波器13。

在上述结构中，载波频率运算部14、载波信号发生部15、输出电压指令生成部16以及PWM信号发生部17构成了控制PWM电力变换的控制部18。

载波频率运算部14具备：随机数发生部21，产生随机数；持续期间确定部22，根据所输入的随机数的值，确定持续期间(持续时间)，输出持续期间数据(持续时间数据)；持续判定部23，根据所输入的持续期间数据，进行持续判定，输出频率选择信号；以及频率选择部24，根据频率选择信号，将可设定为载波频率的频率中的频率最高的最大载波频率fmax或者可设定为载波频率的频率中的频率最低的最小载波频率fmin中的某一方作为载波频率信号输出。

图2是持续判定部的概要结构框图。

持续判定部23具备：比较器31，被输入持续期间数据以及计数数据，判别持续期间数据的值以及计数数据的值是否一致，输出比较结果信号；计数器32，在比较结果信号表示一致的情况下被复位，在比较结果信号是不一致的状态下增加计数值并作为计数数据输出；以及反转处理器33，被输入比较结果信号以及频率选择信号，在比较结果信号和频率选择信号不一致的情况下，使频率选择信号反转。

接下来，说明第1实施方式的动作。

首先，载波频率运算部14的随机数发生部21产生随机数值并输出到持续期间确定部22。此处，随机数发生部21运算伪随机数并作为随机数值输出、或者参照随机数表格而输出随机数值。

其结果，持续期间确定部22根据所输入的随机数，确定选择载波频率的持续期间，作为持续期间数据输出。更具体而言，将载波的一个周期量作为基准，通过(1)式计算。

持续期间＝载波的一个周期×随机数值……(1)

持续判定部23根据所输入的持续期间数据，进行持续判定，输出频率选择信号。在本第1实施方式中，载波频率是最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin这2种，所以频率选择信号是具有“0”或者“1”中的某一个值的2值数据。因此，根据持续期间数据的值，与最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个对应的频率选择信号被输出到频率选择部24。

频率选择部24根据频率选择信号，针对载波频率，将最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个排他地作为载波频率信号输出。

其结果，载波信号发生部15生成与载波频率信号对应的频率(在本第1实施方式中是最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个)的载波信号，输出到PWM信号发生部17。

另一方面，输出电压指令生成部16生成与降压斩波器13的输出电压相当的输出电压指令信号(＝与PWM控制中的基波相当)，输出到PWM信号发生部17。

作为这些的结果，PWM信号发生部17根据所输入的载波信号以及输出电压指令信号，将PWM信号输出到降压斩波器13。

降压斩波器13根据PWM信号使来自直流电源11的输入直流电压降压并作为驱动电压输出到负载12，负载12被驱动。

接下来，说明更具体的动作。

图3是第1实施方式的时序图。

如图3所示，在将PWM信号发生部17的直流电源电压设为Vdc[V]的情况下，载波信号发生部15产生的载波信号SC成为在0[V]与直流电源电压Vdc[V]这两个电压电平之间转变的三角波。

另一方面，输出电压指令信号SB的电压恒定。

作为这些的结果，由PWM信号发生部17产生的PWM信号SP在载波信号SC<输出电压指令信号SB的情况下，成为“H”电平，在载波信号SC≧输出电压指令信号SB的情况下，成为“L”电平。

图4是载波频率的切换状态的说明图。

如图4所示，根据本第1实施方式，根据在随机数发生部20中产生的随机数，载波信号SC的频率(设定载波频率)被设为最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个的持续期间随机地变化。

根据本第1实施方式，同一频率的载波的持续期间每次不同，所以能够降低载波频率选择范围的平均频率的分量。

另外，在本第1实施方式中，通过根据随机数值变更持续期间，在同一频率的载波的持续期间的变化中无规则性，所以不会产生与持续期间的变化相伴的视觉上的不协调感。

在以上的说明中，由随机数发生部21产生随机数，根据随机数变更了持续期间，但即使例如根据正弦波变更持续期间，也能够降低载波频率选择范围的平均频率的分量。

在通过载波产生的高次谐波的频谱分布中，通过各载波频率产生的高次谐波分量的峰值出现于载波频率选择范围内。

另外，通常，关于载波频率的选择范围，上限频率(fmax)受到微型机的控制运算处理时间的限制，下限频率(fmin)受到基于控制延迟的控制性的恶化所致的限制。因此，作为从上限频率(fmax)到下限频率(fmin)的频率频带，无法较宽地取到。

图5是载波频率和高次谐波分量的关系说明图。

即，如图5所示，基于作为下限的载波频率的最小载波频率fmin的高次谐波分量的峰值71、基于作为上限的载波频率的最大载波频率fmax的高次谐波分量的峰值72以及与频率的转移相伴的高次谐波分量的峰值73分别重叠。因此，可知在载波频率选择范围中，为了尽可能扩大分散的范围，更优选将载波频率选择范围的下限的最小载波频率fmin和上限的最大载波频率fmax这2个频率选择为载波频率，通过使持续期间变化而分散。

另外，如果可能，则优选以使载波频率的更新定时成为载波的波峰或者波谷的方式，使持续期间在载波是三角波的情况下成为载波周期的半周期的整数倍，在载波是锯齿波的情况下成为载波一个周期的整数倍。由此，确保了载波的波峰至波谷之间的输出电压的平均值成为输出电压指令的电压值这样的PWM的前提，能够防止由于载波频率的变更而在输出电压中产生误差。

图6是第1实施方式的变形例的说明图。

在本第1实施方式中，示出了利用降压斩波器13的负载12的控制，但例如如图6所示，在利用逆变器13A的交流马达12A的控制的情况等下，只要是PWM电力变换装置，就同样地得到高次谐波分量的分散效果，能够抑制发生机械的共振等。

[2]第2实施方式

图7是第2实施方式的PWM电力变换装置的概要结构框图。

在图7中，设为对与图1的第1实施方式同样的部分，附加同一符号。

本第2实施方式与第1实施方式不同的点在于，在第1实施方式中，单纯地通过随机数值设定了在PWM信号的生成中持续使用同一频率的载波的持续期间，相对于此，在本第2实施方式中，具备载波频率运算部，该载波频率运算部使用随机数值以及转移概率值，根据转移概率值判别是否满足随机数值应转移的条件。在该情况下，通过使用多个转移概率值，判别是否从某个载波频率切换到其他载波频率，所以能够更均匀地切换载波频率，能够使所得到的高次谐波分量的频率均匀地分散。

PWM电力变换装置10的载波频率运算部14A大体上，如图7所示，具备：随机数发生部21，产生随机数；转移概率选择部41，根据频率选择信号，选择并输出预先设定了的多个转移概率值中的某一个；转移判定部42，根据所输入的随机数值以及所输入的转移概率值，进行是否应该进行频率转移的转移判定，并输出转移指令信号；频率选择指示部43，根据所输入的转移指令信号，输出频率选择信号；以及频率选择部24，根据频率选择信号，针对载波频率，将最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个排他地作为载波频率信号输出。

在本第2实施方式中，将所使用的载波频率设为最大载波频率fmax以及最小载波频率fmin这2种，所以关于转移概率值，使用作为使载波频率从最大载波频率fmax转移到最小载波频率fmin的概率值的转移概率值Phl和作为使载波频率从最小载波频率fmin转移到最大载波频率fmax的概率值的转移概率值Plh这两个。

接下来，说明第2实施方式的动作。

首先，载波频率运算部14A的随机数发生部21产生随机数值并输出到转移判定部42。此处，随机数发生部21与第1实施方式同样地，运算伪随机数并作为随机数值输出、或者参照随机数表格而将随机数值输出到转移判定部42。

与其并行地，转移概率选择部41根据频率选择指示部43输出的频率选择信号，选择预先设定了的多个转移概率值Phl、Plh中的某一个并输出到转移判定部42。

具体而言，在频率选择指示部43输出的频率选择信号是与最大载波频率fmax对应的信号的情况下，作为使载波频率从最大载波频率fmax转移到最小载波频率fmin的概率值的转移概率值Phl被输出到转移判定部42。

另外，在频率选择指示部43输出的频率选择信号是与最小载波频率fmin对应的信号的情况下，作为使载波频率从最小载波频率fmin转移到最大载波频率fmax的概率值的转移概率值Plh被输出到转移判定部42。

作为这些的结果，转移判定部42根据所输入的随机数值和转移概率值，进行是否应该进行频率转移的转移判定，将转移指令信号输出到频率选择指示部43。

更具体而言，例如，将随机数值设为0～1，在所输入了的随机数值是转移概率值(例如转移概率值Phl＝0.45)以下的情况下，将转移到与当前的载波频率不同的载波频率的转移指令信号输出到频率选择指示部43。

频率选择指示部43根据所输入的转移指令信号，将频率选择信号输出到频率选择部24。

其结果，频率选择部24根据所输入的频率选择信号，针对载波频率，将最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一方作为载波频率信号，输出到载波信号发生部15。

载波信号发生部15生成与载波频率信号对应的频率(在本第2实施方式中最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个)的载波信号，输出到PWM信号发生部17。

另一方面，输出电压指令生成部16生成与降压斩波器13的输出电压相当的输出电压指令信号(＝与PWM控制中的基波相当)，输出到PWM信号发生部17。

作为这些的结果，PWM信号发生部17根据所输入的载波信号以及输出电压指令信号，将PWM信号输出到降压斩波器13。

降压斩波器13根据PWM信号使来自直流电源11的输入直流电压降压并作为驱动电压输出到负载12，负载12被驱动。

图8是第2实施方式的时序图。

通过以上的结构，在载波频率运算部14A中，与第1实施方式同样地，输出最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin的持续期间随机地变化的载波信号SC1，通过PWM信号发生部17，输出图8所示那样的PWM信号SP1。

进而，在本第2实施方式中，除了第1实施方式的效果以外，通过使用适合的转移概率值，能够调整载波频率的转移状态，所以期望的高次谐波的频谱分布的生成变得容易。

此处，说明利用转移概率值的高次谐波的频谱分布调整。

在本第2实施方式中，作为动作模式，仅存在以下的4个。

(1)最小载波频率fmin的持续

(2)最大载波频率fmax的持续

(3)从最小载波频率fmin向最大载波频率fmax的转移

(4)从最大载波频率fmax向最小载波频率fmin的转移

图9是第2实施方式的动作说明图。

在该情况下，作为产生的高次谐波的频谱分布，如图9所示，成为3种频谱分布。(3)从最小载波频率fmin向最大载波频率fmax的转移和(4)从最大载波频率fmax向最小载波频率fmin的转移都成为73，所以共同地处理。

因此，使用这些3种频谱分布来考察。

各频谱分布的峰值中的高次谐波分量的振幅通过(2)式～(4)式表示。

[式1]

[式2]

[式3]

此处，常数C根据调制率、分散范围等而变化，是在3个分散(dispersion)中共同的常数。

根据以上，在本第2实施方式中，调整了高次谐波的频谱分布。

例如，在希望增大最小载波频率fmin的高次谐波分量的情况下，增大使载波频率从最大载波频率fmax转移到最小载波频率fmin的转移概率值Phl、或者减小使载波频率从最小载波频率fmin转移到最大载波频率fmax的转移概率值Plh即可。

另外，在希望增大最大载波频率fmax的高次谐波分量的情况下，减小使载波频率从最大载波频率fmax转移到最小载波频率fmin的转移概率值Phl、或者增大使载波频率从最小载波频率fmin转移到最大载波频率fmax的转移概率值Plh即可。

进而，在希望增大由于从最小载波频率fmin向最大载波频率fmax的转移、或者从最大载波频率fmax向最小载波频率fmin的转移而产生的高次谐波分量的情况下，增大使载波频率从最大载波频率fmax转移到最小载波频率fmin的转移概率值Phl、或者使载波频率从最小载波频率fmin转移到最大载波频率fmax的转移概率值Plh即可。由此，能够生成任意的频谱分布。

但是，如第1实施方式叙述的那样，通常，无法将载波频率的选择范围取得较宽。

因此，如图5所示，基于作为载波频率选择范围的下限的载波频率的最小载波频率fmin的高次谐波分量的峰值71、基于作为载波频率选择范围的上限的载波频率的最大载波频率fmax的高次谐波分量的峰值72以及载波频率的转移所引起的高次谐波分量的峰值73分别重叠。

图10是第2实施方式的效果的说明图。

因此，通过使载波频率的转移所引起的高次谐波的峰值73相对基于最小载波频率fmin的高次谐波分量的峰值71以及基于最大载波频率fmax的高次谐波分量的峰值72减小，如图10所示，能够使得在载波频率的选择范围内尽可能平坦。

即使在本第2实施方式中，也与第1实施方式同样地，即使不根据随机数而根据例如正弦波实施转移判定，也能够降低载波频率选择范围的平均频率的分量。另外，在本第2实施方式中，也与第1实施方式同样地，示出了利用降压斩波器13的负载12的控制，但只要是PWM电力变换装置，也同样地得到高次谐波分量的分散效果。

另外，如果可能，则优选以使载波频率的更新定时成为载波的峰值(波峰)或者谷值(波谷)的方式，仅在峰值位置或者谷值位置实施载波频率的变更。由此，确保了载波的峰值至谷值之间的输出电压的平均值成为输出电压指令这样的PWM的前提，能够防止由于载波频率的变更而在输出电压中产生误差。

[3]第3实施方式

本第3实施方式与上述第2实施方式不同的点在于具备根据负载的机械特性确定转移概率值以及载波频率的转移概率载波频率确定部。

图11是第3实施方式的PWM电力变换装置的概要结构框图。

在图11中，设为对与图7的第2实施方式相同的部分，附加同一符号。

PWM电力变换装置10的载波频率运算部14B大体上，如图11所示，具备：随机数发生部21，产生随机数；转移概率载波频率确定部51，根据所输入的负载的机械特性，确定转移概率值Phl、Plh、最大载波频率fmax以及最小载波频率fmin；转移概率选择部41，根据频率选择信号，选择并输出由转移概率载波频率确定部51设定了的多个转移概率值中的某一个；转移判定部42，根据所输入的随机数值以及所输入的转移概率值，进行是否应该进行频率转移的转移判定，输出转移指令信号；频率选择指示部43，根据所输入的转移指令信号，输出频率选择信号；以及频率选择部24，根据频率选择信号，将由转移概率载波频率确定部51设定了的最大载波频率fmax或者最小载波频率fmin中的某一个作为载波频率信号输出。

图12是在机械特性判定中在负载中流过的电流的一个例子的说明图。

图13是机械特性判定中的负载的噪声特性的说明图。

在上述第3实施方式的PWM电力变换装置10的结构中，机械特性是指例如使图12那样的接近白噪声那样的电流流入到负载时的图13所示的负载的噪声特性，或者单纯是指负载的机械共振点的频率(例如在图13中3.4kHz以及3.9kHz)。

图14是机械特性和所设定的载波频率的关系说明图。

然后，转移概率载波频率确定部51根据所输入的机械特性，例如，如图14所示，以使机械特性82中的机械共振点与最大载波频率fmax以及最小载波频率fmin的平均频率[＝2fmin×fmax/(fmax+fmin)≒(fmax+fmin)/2]一致的方式，确定最大载波频率fmax以及最小载波频率fmin。进而，通过减小转移概率值Phl、Plh，抑制载波频率的转移的次数，通过抑制平均频率中的高次谐波的峰值的产生，成为避免了机械共振的频谱分布81。

图15是机械特性和所设定的载波频率的其他关系说明图。

例如，如图15所示，成为在最大载波频率fmax中的噪声大幅出现的机械特性84的情况下，以相比于使载波频率从最大载波频率fmax转移到最小载波频率fmin的转移概率值Phl，减小使载波频率从最小载波频率fmin转移到最大载波频率fmax的转移概率值Plh，而相比于最大载波频率fmax的高次谐波的峰值，使最小载波频率fmin的高次谐波的峰值更大的方式，避免了机械共振的频谱分布83。

根据如以上那样构成了的本第3实施方式，能够避免机械共振，能够降低电磁噪声。

在本第3实施方式中，也与第1实施方式以及第2实施方式同样地，即使不根据随机数而根据例如正弦波实施转移判定，也能够降低载波频率选择范围的平均频率的分量。

另外，即使在本第3实施方式中，也与第1实施方式以及第2实施方式同样地，示出了利用降压斩波器13的负载12的控制，但只要是PWM电力变换装置，也同样地得到高次谐波分量的分散效果。

在本第3实施方式中，也与第1实施方式以及第2实施方式同样地，即使不根据随机数而根据例如正弦波实施转移判定，也能够避免机械共振。

另外，在第3实施方式中，也与第1实施方式以及第2实施方式同样地，示出了利用降压斩波器13的负载12的控制，但例如即使是控制作为负载12发挥功能的交流马达12A的逆变器，只要根据交流马达12A的机械特性使用本发明，也同样地得到电磁噪声降低效果。

[4]第1实施方式至第3实施方式的变形例

[4.1]第1变形例

图16是第1实施方式至第3实施方式的第1变形例的概要结构说明图。

在以上的各实施方式中，采用了另外输入(设定)负载的机械特性的结构，但还能够如图16所示构成为在负载的附近设置噪声检测用的麦克风91，并设置对麦克风91的输出进行快速傅立叶变换(FFT)而分析的FFT分析仪92，根据FFT分析结果，确定最大载波频率fmax、最小载波频率fmin以及载波持续期间。

[4.2]第2变形例

还能够构成为与第1实施方式至第3实施方式的第1变形例同样地设置FFT分析仪，进而，根据FFT分析结果确定在第2实施方式中使用了的转移概率值Phl以及转移概率值Plh。

[4.3]第3变形例

在上述第3实施方式中，采用了具有转移概率载波频率确定部51的结构，但在第2实施方式的结构中，还能够构成为以避开机械共振的方式预先计算转移概率值Phl、Plh以及载波频率fmax、fmin并进行设定。

[4.4]第4变形例

第1实施方式至第3实施方式的PWM电力变换装置的控制部还能够具备CPU等控制装置、ROM(ReadOnlyMemory)、RAM等存储装置、HDD、CD驱动器装置等外部存储装置、显示器装置等显示装置以及键盘、鼠标等输入装置，构成为利用了通常的计算机的硬件结构。

[4.5]第5变形例

另外，由第1实施方式至第3实施方式的PWM电力变换装置的控制部执行的控制程序也可以以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录到CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD(DigitalVersatileDisk，数字通用光盘)等计算机可读取的记录介质而提供。

[4.6]第6变形例

另外，也可以构成为通过将由第1实施方式至第3实施方式的PWM电力变换装置的控制部执行的控制程序储存到与英特网等网络连接了的计算机上，并经由网络下载而提供。另外，也可以构成为将由本实施方式的PWM电力变换装置执行的控制程序经由英特网等网络提供或者分发。

[4.7]第7变形例

另外，也可以构成为将第1实施方式至第3实施方式的PWM电力变换装置的控制部的控制程序预先嵌入到ROM等而提供。

[5]第4实施方式

图17是第4实施方式的PMSM无旋转传感器控制系统的概要结构框图。

PMSM无旋转传感器控制系统110大体上具备：逆变器111，进行电力变换；PMSM112，通过逆变器111旋转驱动；重叠高频频率运算部13，用于运算并设定为了利用电动机铁芯凸极性来推测PMSM112的旋转角度而重叠的高频电压的频率；以及逆变器控制部114，在将具有由重叠高频频率运算部113设定了的频率的高频信号重叠到控制信号的同时，控制逆变器111。此时，重叠高频频率运算部113能够设置于逆变器控制部114内部或者外部。

重叠高频频率运算部113具备：随机数发生部121，产生随机数；持续期间确定部122，根据所输入的随机数的值，确定持续期间，输出持续期间数据；持续判定部123，根据所输入的持续期间数据，进行后述持续判定，输出频率选择信号；以及频率选择部124，根据频率选择信号，将可设定为重叠高频频率的频率中的频率最高的最大重叠高频频率f’max或者可设定为重叠高频频率的频率中的频率最低的最小重叠高频频率f’min中的某一方作为重叠高频频率信号输出。

图18是持续判定部的概要结构框图。

持续判定部123具备比较器161、计数器162、反转处理器163。

比较器161被输入持续期间数据以及计数数据，判别持续期间数据的值以及计数数据的值是否一致，输出比较结果信号。

计数器162在内部具有存储器，在存储器中保存了计数值。计数值的初始值成为例如0。对该计数值在每个控制周期内加上恒定值(例如1)来更新存储器内的计数值。

对计数器162输入比较结果信号，在比较结果信号相当于一致的情况下，计数值被复位为初始值。另外，计数器162在比较结果信号相当于不一致的情况下，持续针对每个控制周期加上恒定值而作为计数值输出。

反转处理器163被输入比较结果信号以及频率选择信号，在比较结果信号和频率选择信号不一致的情况下，使频率选择信号反转。

以上的一系列的处理成为持续判定。

逆变器控制部114具备根据从频率选择部124输出的重叠高频频率信号，输出用于进行应重叠的高频电压的频率的指示的重叠电压指令信号vdch^*的高频电压指令生成部131。另外，逆变器控制部114具备根据所输入的重叠电压指令信号vdch^*以及q轴电流检测信号iqc，推测PMSM12的旋转相位角并输出推测相位角θest的旋转相位角推测部132。

另外，逆变器控制部114具备：电流控制部133，根据从驾驶室等的外部输入的d轴电流指令信号idc^*、q轴电流指令信号iqc^*、根据电流检测部137的检测值计算的d轴电流检测信号idc以及q轴电流检测信号iqc，为了进行电流控制，生成并输出基波电压指令信号vdcf^*、vqcf^*；以及高频电压重叠部134，根据基波电压指令信号vdcf^*、vqcf^*以及重叠电压指令信号vdch^*，输出d轴电压指令信号vdc^*、q轴电压指令信号vqc^*。

另外，逆变器控制部114具备：第1坐标变换部135，进行所输入了的d轴电压指令信号vdc^*以及q轴电压指令信号vqc^*的坐标变换，输出U相电压指令信号vu^*、V相电压指令信号vv^*、W相电压指令信号vw^*；以及PWM调制部136，比较所输入了的电压指令信号vu^*、vv^*、vw^*和作为载波的三角波或者锯齿波，进行PWM调制，输出作为逆变器11的各相开关元件的接通/断开指令的选通信号。

另外，逆变器控制部114具备：电流检测部137，检测PMSM12中流过的3相交流电流中的多个相(在图17的例子中U相以及W相这2相)的电流响应值，输出电流检测信号(在图17的例子中U相电流检测信号iu以及W相电流检测信号iw)；以及第2坐标变换部138，进行由电流检测部137输出了的电流检测信号(在图17的例子中U相电流检测信号iu以及W相电流检测信号iw)的坐标变换(UVW/dcqc变换)，输出d轴电流检测信号idc以及q轴电流检测信号iqc。

接下来，说明第4实施方式的动作。

首先，重叠高频频率运算部113的随机数发生部121产生随机数值并输出到持续期间确定部122。此处，随机数发生部121运算伪随机数并作为随机数值输出、或者参照随机数表格而输出随机数值。

其结果，持续期间确定部122根据所输入的随机数值，确定重叠高频频率的持续期间，作为持续期间数据输出。更具体而言，将重叠高频频率的一个周期量作为基准，通过(5)式计算。

持续期间＝重叠高频频率的一个周期×随机数值……(5)

持续判定部123根据所输入的持续期间数据，进行持续判定，输出频率选择信号。在本第4实施方式中，重叠高频电压的频率是最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min这2种，所以频率选择信号是具有“0”或者“1”中的某一个值的2值数据。因此，根据持续期间数据的值，与最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min中的某一个对应的频率选择信号被输出到频率选择部124。

频率选择部124根据频率选择信号，将最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min中的某一方作为重叠高频频率信号输出到高频电压指令生成部131。

逆变器控制部114的高频电压指令生成部131根据所输入的重叠高频频率信号，将用于进行应重叠的高频电压的频率的指示的重叠电压指令信号vdch^*输出到旋转相位角推测部132以及高频电压重叠部134。

另一方面，电流控制部133根据所输入的d轴电流指令信号idc^*、q轴电流指令信号iqc^*、d轴电流检测信号idc以及q轴电流检测信号iqc，为了进行电流控制，生成基波电压指令信号vdcf^*、vqcf^*并输出到高频电压重叠部134。

作为这些的结果，高频电压重叠部134根据基波电压指令信号vdcf^*以及重叠电压指令信号vdch^*，生成d轴电压指令信号vdc^*，根据基波电压指令信号vqcf^*以及重叠电压指令信号vdch^*，生成q轴电压指令信号vqc^*，将生成了的d轴电压指令信号vdc^*以及q轴电压指令信号vqc^*输出到第1坐标变换部135。

第1坐标变换部135进行输入了的d轴电压指令信号vdc^*以及q轴电压指令信号vqc^*的坐标变换，将U相电压指令信号vu^*、V相电压指令信号vv^*以及W相电压指令信号vw^*输出到PWM调制部136。

PWM调制部136比较输入了的电压指令信号vu^*、vv^*、vw^*和作为载波的三角波或者锯齿波，进行PWM调制，将作为逆变器111的各相开关元件的接通/断开指令的选通信号输出到逆变器11。

其结果，从逆变器111向PMSM112，以同步了的状态流过U相电流、V相电流以及W相电流，PMSM112的未图示的转子旋转。

与其并行地，电流检测部137检测在PMSM112中流过的3相交流电流中的多个相(在图17的例子中U相以及W相这2相)的电流响应值，将电流检测信号(在图17的例子中U相电流检测信号iu以及W相电流检测信号iw)输出到第2坐标变换部138。

第2坐标变换部138进行由电流检测部137输出了的电流检测信号(在图17的例子中U相电流检测信号iu以及W相电流检测信号iw)的坐标变换(UVW/dcqc变换)，将d轴电流检测信号idc输出到电流控制部133，将q轴电流检测信号iqc输出到旋转相位角推测部132以及电流控制部133。

其结果，旋转相位角推测部132根据所输入的重叠电压指令信号vdch^*以及q轴电流检测信号iqc，推测PMSM112的旋转相位角，将推测相位角θest输出到第1坐标变换部135以及第2坐标变换部138。

上述动作的结果，第1坐标变换部135将最适合于与推测相位角θest相当的PMSM112的旋转状态的电压指令信号vu^*、vv^*、vw^*输出到PWM调制部136，所以逆变器111在抑制噪声的同时，根据PMSM112的旋转状态进行旋转驱动。

接下来，说明更具体的动作。

图19是第4实施方式的时序图。

如图19所示，在将PWM调制部136的直流电源电压设为Vdc[V]的情况下，载波发生部产生的载波信号SC成为在0[V]与直流电源电压Vdc[V]这2个电压电平之间转变的三角波。

另外，高频电压指令生成部131输出的重叠电压指令信号vdch^*成为如图19所示，其周期具有与重叠高频频率(最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min)对应的频率的矩形波。

更详细而言，在图19中，在时刻t1至时刻t2的期间以及时刻t3至时刻t4的期间中，重叠电压指令信号vdch^*由于重叠高频频率＝最小重叠高频频率f’min，所以是比较低的频率的矩形波。

另一方面，在图19中，在时刻t2至时刻t3的期间以及时刻t4以后的期间中，重叠电压指令信号vdch^*由于重叠高频频率＝最大重叠高频频率f’max，所以是比较高的频率的矩形波。

图20是重叠高频频率的切换状态的说明图。

此处，图20是通过图19(a)的长期的时间轴表现了的图。

如图20所示，根据本第4实施方式，根据在随机数发生部121中产生的随机数值，针对重叠高频频率，在最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min中的某一个的持续期间随机地变化。

因此，根据本第4实施方式，施加同一频率的重叠高频的持续期间每次不同，所以能够降低重叠高频频率选择范围中的平均频率的分量。

另外，在本第4实施方式中，通过根据随机数值变更持续期间，在同一频率的重叠高频的持续期间的变化中无规则性，所以不会产生与持续期间的变化相伴的视觉上的不协调感。

根据本第4实施方式，重叠高频的持续期间每次不同，所以能够降低重叠高频频率选择范围的平均频率的分量。

另外，根据本第4实施方式，根据随机数值变更了持续期间，所以维持同一重叠高频频率，在持续的持续期间的变化中无规则性，产生与持续期间的变化相伴的视觉上的不协调感的情形变少。

另外，通常，关于载波频率的选择范围，上限频率(f’max)受到微型机的控制运算处理时间的限制，下限频率(f’min)受到控制延迟所致的控制性的恶化所致的限制。因此，作为从上限频率(f’max)至下限频率(f’min)的频率频带，无法较宽地取。

图21是重叠高频频率和高次谐波分量的关系说明图。

即，如图21所示，基于作为下限的频率的最小重叠高频频率f’min的高次谐波分量的波峰171、基于作为上限的频率的最大重叠高频频率f’max的高次谐波分量的波峰172以及与频率的转移相伴的高次谐波分量的波峰173分别重叠。因此，可知更优选在重叠高频频率选择范围中，为了尽可能扩大分散的范围，通过将作为重叠高频频率选择范围的下限的频率的最小重叠高频频率f’min和作为上限的频率的最大重叠高频频率f’max这2个频率选择为重叠高频频率并使持续期间变化而分散。

另外，如果可能，则优选以使重叠高频频率的更新定时成为载波的波峰或者波谷的方式，作为持续期间，在载波是三角波的情况下，成为载波周期的半周期的整数倍，在载波是锯齿波的情况下，成为载波的一个周期的整数倍。由此，确保了载波的波峰至波谷之间的输出电压的平均值成为输出电压指令的电压值这样的PWM的前提，能够防止由于载波频率的变更而在输出电压中产生误差。

[5.1]第4实施方式的变形例

[5.1.1]第1变形例

在上述结构中，还能够构成为使维持重叠高频频率的持续期间期成为重叠高频的周期的半周期的整数倍，在高频电流成为零的定时切换重叠高频的频率。

由此，能够实现更稳定的切换。

另外，进而，通过将持续期间设为重叠高频的一个周期的整数倍，能够利用高频一个周期的傅立叶级数运算准确地计算旋转相位角的推测、即推测相位角θest。

[5.1.2]第2变形例

在上述第4实施方式中，示出了重叠高频电压的方法，但即使是重叠高频电流的方法，也能够得到同样的效果。

另外，在上述第4实施方式中，示出了针对重叠高频电压在d轴上重叠了矩形波的例子，但即使在d轴和q轴这两方上、或者仅在q轴上重叠电压或者重叠正弦波的情况下也得到同样的效果。

[5.1.3]第3变形例

图22是高频电压指令生成部的概要结构框图。

高频电压指令生成部131具备：重叠高频电压振幅指令生成部301，将从重叠高频频率设定部13X输入了的重叠高频频率(f’max或者f’min)除以(6)式或者(7)式所示的中心重叠高频频率fh_c，并乘以第1重叠高频电压振幅指令值Vdh^*，将由此得到的值作为第2重叠高频电压振幅指令值Vdh^**输出；以及矩形波生成部302，将输入了的重叠高频频率(f’max或者f’min)的重叠高频电压振幅作为与第2重叠高频电压振幅指令值Vdh^**相当的值，设为重叠电压指令信号vdch^*。

[式4]

$f_{h\_c}=\frac{2{f^{\&prime;}}_{\max }{f^{\&prime;}}_{\min }}{{f^{\&prime;}}_{\min }+{f^{\&prime;}}_{\max }}...\left(6\right)$

[式5]

$f_{h\_c}=\frac{{f^{\&prime;}}_{\max }+{f^{\&prime;}}_{\min }}{2}...\left(7\right)$

图23是第3变形例的动作说明时序图。

上述结构的结果，如图23所示，时刻t1至时刻t2的期间以及时刻t3至时刻t4的期间成为重叠高频频率＝f’min(<f’max)。该期间中的重叠电压指令信号vdch^*的值在重叠高频频率是中心重叠高频频率f_{h_c}中的重叠电压指令信号vdch^*的振幅＝vh[V]的情况下，成为重叠高频频率＝f’min中的重叠电压指令信号vdch^*的振幅vhf’min<vh。

另外，如图23所示，时刻t2至时刻t3的期间以及时刻t4以后的期间成为重叠高频频率＝f’max，该期间中的重叠电压指令信号vdch^*的值在重叠高频频率是中心重叠高频频率f_{h_c}中的重叠电压指令信号vdch^*的振幅＝vh[V]的情况下，成为重叠高频频率＝f’max中的重叠电压指令信号vdch^*的振幅vhf’max>vh。

能够使用重叠电压指令信号vdch^*的振幅vh和重叠高频频率fh、电感L，如下式那样近似高频电流idch的振幅Ih。

Ih≒vh/(4fh×L)

因此，上述结构的结果，vh/fh恒定，所以如图23所示，通过重叠了的高频电压产生的高频电流idch的振幅无论重叠高频频率的值(f’min或者f’max)为多少都恒定，能够将SN比保持为恒定。

通过这样构成，即使在通过为了降低噪声而使重叠高频频率可变，转子磁极位置的推测精度降低那样的情况，能够根据重叠高频频率的电压振幅控制，所以能够维持与重叠高频频率恒定时同样的推测精度。

图24是其他高频电压指令生成部的概要结构框图。

在图24的结构中，从图17的持续判定部123向高频电压指令生成部131发送频率选择信号。

高频电压指令生成部131具备：电压振幅选择部303，根据从持续判定部123输入了的频率选择信号，输出与重叠高频频率f’max对应的重叠高频电压振幅vhf’max或者与重叠高频频率f’min对应的重叠高频电压振幅vhf’min中的某一个；以及矩形波生成部302，根据所输入的重叠高频频率(f’max或者f’min)以及所输入的重叠高频电压振幅(vhf’max或者vhf’min)，设为重叠电压指令信号vdch^*。

通过本结构，通过重叠了的高频电压产生的高频电流idch的振幅无论重叠了的高频电压频率的值是多少都恒定，能够将SN比保持为恒定。

通过将图24的高频电压指令生成部131与第4实施方式的重叠高频频率运算部113组合，如图24所示，能够使用由重叠高频频率运算部113生成了的频率选择信号如电压振幅选择部303那样仅通过利用开关的切换选择重叠高频电压振幅指令Vdh^*，能够使程序变得简单。

[6]第5实施方式

图25是第5实施方式的PMSM无旋转传感器控制系统的概要结构框图。

在图25中，设为对与图17的第4实施方式同样的部分，附加同一符号。

本第5实施方式与第4实施方式不同的点在于，在第4实施方式中，单纯地通过随机数值设定了持续使用的同一重叠高频频率的持续期间，相对于此，在本第2实施方式中，具备重叠高频频率运算部，该重叠高频频率运算部使用随机数值以及转移概率值，根据转移概率值判别是否满足随机数值应转移的条件。在该情况下，通过使用多个转移概率值，判别是否从某个重叠高频频率切换到其他重叠高频频率，所以通过控制产生的高频分量，能够更均匀地切换重叠高频频率，能够使得到的高次谐波分量均匀地分散。

PMSM无旋转传感器控制系统110A的重叠高频频率运算部113A大体上，如图25所示，具备：随机数发生部121，产生随机数；转移概率选择部141，根据频率选择信号，选择并输出预先设定了的多个转移概率值中的某一个；转移判定部142，根据所输入的随机数值以及所输入的转移概率值，进行是否应该进行频率变位的转移判定，输出转移指令信号；频率选择指示部143，根据所输入的转移指令信号，输出频率选择信号；以及频率选择部124，根据频率选择信号，针对重叠高频频率，将最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min中的某一个排他地作为重叠高频频率信号输出。

即使在本第5实施方式中，将使用的重叠高频频率设为最大重叠高频频率f’max以及最小重叠高频频率f’min这2种。在转移概率值中，使用作为使重叠高频频率从最大重叠高频频率f’max转移到最小重叠高频频率f’min的概率值的转移概率值P’hl和作为使重叠高频频率从最小重叠高频频率f’min转移到最大重叠高频频率f’max的概率值的转移概率值P’lh这两个。

接下来，说明第5实施方式的动作。

首先，重叠高频频率运算部113A的随机数发生部121产生随机数值并输出到转移判定部142。此处，随机数发生部121与第1实施方式同样地，运算伪随机数并作为随机数值输出、或者参照随机数表格而将随机数值输出到转移判定部142。

与其并行地，转移概率选择部141根据频率选择指示部143输出的频率选择信号，选择预先设定了的多个转移概率值P’hl、P’lh中的某一个并输出到转移判定部142。

具体而言，在从频率选择指示部143向转移概率选择部141输入与最大重叠高频频率f’max对应的频率选择信号的情况下，作为使重叠高频频率从最大重叠高频频率f’max转移到最小重叠高频频率f’min的概率值的转移概率值P’hl被输出到转移判定部142。

另外，在从周频率选择指示部143向转移概率选择部141输入与最小重叠高频频率f’min对应的频率选择信号的情况下，作为使重叠高频频率从最小重叠高频频率f’min转移到最大重叠高频频率f’max的概率值的转移概率值P’lh被输出到转移判定部142。

作为这些的结果，转移判定部142根据所输入的随机数值和转移概率值，进行是否应该进行频率变位的转移判定。之后，将与进行了的转移判定的结果对应的转移指令信号输出到频率选择指示部143。

更具体而言，例如，将随机数值设为0～1，在输入了的随机数值是转移概率值(例如转移概率值P’hl＝0.45)以下的情况下，将转移到与当前的重叠高频频率不同的重叠高频频率的转移指令信号输出到频率选择指示部143。

频率选择指示部143根据所输入的转移指令信号，将频率选择信号输出到频率选择部124。

其结果，频率选择部124根据所输入的频率选择信号，针对重叠高频频率，将最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min中的某一方作为重叠高频频率信号输出到高频电压指令生成部131。高频电压指令生成部131生成和与重叠高频频率信号对应的频率(在本第2实施方式中最大重叠高频频率f’max或者最小重叠高频频率f’min中的某一个)对应的重叠电压指令信号vdch^*。另外，将生成了的重叠电压指令信号vdch^*输出到旋转相位角推测部132以及高频电压重叠部134。

另一方面，电流控制部133根据所输入的d轴电流指令信号idc^*、q轴电流指令信号iqc^*、d轴电流检测信号idc以及q轴电流检测信号iqc，为了进行电流控制，生成基波电压指令信号vdcf^*、vqcf^*并输出到高频电压重叠部134。

作为这些的结果，高频电压重叠部134根据基波电压指令信号vdcf^*以及重叠电压指令信号vdch^*，生成d轴电压指令信号vdc^*，根据基波电压指令信号vqcf^*以及重叠电压指令信号vqch^*，生成q轴电压指令信号vqc^*。将生成了的d轴电压指令信号vdc^*以及q轴电压指令信号vqc^*输出到第1坐标变换部135。

第1坐标变换部135进行所输入了的d轴电压指令信号vdc^*以及q轴电压指令信号vqc^*的坐标变换，生成U相电压指令信号vu^*、V相电压指令信号vv^*以及W相电压指令信号vw^*。将生成了的U相电压指令信号vu^*、V相电压指令信号vv^*以及W相电压指令信号vw^*输出到PWM调制部136。

PWM调制部136比较所输入了的电压指令信号vu^*、vv^*、vw^*和作为载波的三角波或者锯齿波，进行PWM调制，将作为逆变器111的各相开关元件的接通/断开指令的选通信号输出到PMSM112。

其结果，在PMSM112中，以同步了的状态，流过U相电流、V相电流以及W相电流，PMSM112的未图示的转子旋转。

与其并行地，电流检测部137检测在PMSM112中流过的3相交流电流中的多个相(在图25的例子中U相以及W相这2相)的电流响应值，将电流检测信号(在图25的例子中U相电流检测信号iu以及W相电流检测信号iw)输出到第2坐标变换部138。

第2坐标变换部138进行由电流检测部137输出了的电流检测信号(在图25的例子中U相电流检测信号iu以及W相电流检测信号iw)的坐标变换(UVW/dcqc变换)，将d轴电流检测信号idc输出到电流控制部133，将q轴电流检测信号iqc输出到旋转相位角推测部132以及电流控制部133。

其结果，旋转相位角推测部132根据所输入的重叠电压指令信号vdch^*以及q轴电流检测信号iqc，推测PMSM12的旋转相位角，将推测相位角θest输出到第1坐标变换部135以及第2坐标变换部138。

作为上述动作的结果，第1坐标变换部135将最适合于与推测相位角θest相当的PMSM12的旋转状态的电压指令信号vu^*、vv^*、vw^*输出到PWM调制部136，所以逆变器111在抑制噪声的同时，根据PMSM112的旋转状态进行旋转驱动。

进而，在本第5实施方式中，除了第4实施方式的效果以外，能够通过使用适合的转移概率值来调整重叠高频频率的转移状态，所以期望的高次谐波的频谱分布的生成变得容易。

此处，说明利用转移概率值的高次谐波的频谱分布调整。

在本第5实施方式中，作为动作模式，仅存在以下的4个。

(1)最小重叠高频频率f’min的持续

(2)最大重叠高频频率f’max的持续

(3)从最小重叠高频频率f’min向最大重叠高频频率f’max的转移

(4)从最大重叠高频频率f’max向最小重叠高频频率f’min的转移

图26是第5实施方式的动作说明图。

在该情况下，作为产生的高次谐波的频谱分布，如图26所示，成为3种频谱分布。

即，

(1)最小重叠高频频率f’min的持续时是频谱分布171、

(2)最大重叠高频频率f’max的持续时是频谱分布172、

(3)从最小重叠高频频率f’min向最大重叠高频频率f’max的转移时以及从最大重叠高频频率f’max向最小重叠高频频率f’min的转移时都成为频谱分布173，所以共同地处理。

因此，使用这些3种频谱分布来考察。

通过(8)式～(10)式表示各频谱分布的峰值中的高次谐波分量的振幅。

[式6]

[式7]

[式8]

此处，常数C根据调制率、分散范围等变化，是在3个分散中共同的常数。

根据以上所述，在本第5实施方式中，调整了高次谐波的频谱分布。

例如，在希望增大最小重叠高频频率f’min的高次谐波分量的情况下，增大使重叠高频频率从最大重叠高频频率f’max转移到最小重叠高频频率f’min的转移概率值P’hl、或者减小使重叠高频频率从最小重叠高频频率f’min转移到最大重叠高频频率f’max的转移概率值P’lh即可。

另外，在希望增大最大重叠高频频率f’max的高次谐波分量的情况下，减小使重叠高频频率从最大重叠高频频率f’max转移到最小重叠高频频率f’min的转移概率值P’hl、或者增大使重叠高频频率从最小重叠高频频率f’min转移到最大重叠高频频率f’max的转移概率值P’lh即可。

进而，在希望增大通过从最小重叠高频频率f’min向最大重叠高频频率f’max的转移、或者从最大重叠高频频率f’max向最小重叠高频频率f’min的转移产生的高次谐波分量的情况下，增大使重叠高频频率从最大重叠高频频率f’max转移到最小重叠高频频率f’min的转移概率值P’hl、或者使重叠高频频率从最小重叠高频频率f’min转移到最大重叠高频频率f’max的转移概率值P’lh即可。由此，能够生成任意的频谱分布。

但是，如第4实施方式叙述，通常，无法将重叠高频频率的选择范围取得较宽。

因此，如图21所示，基于下限的重叠高频频率f’min的高次谐波分量的频谱分布171和基于最大重叠高频频率f’max的高次谐波分量的频谱分布172、重叠高频频率的转移所引起的高次谐波分量的频谱分布173分别重叠。

图27是第5实施方式的效果的说明图。

在图27中，在重叠高频频率的转移所引起的高次谐波的频谱分布173与基于最小重叠高频频率f’min的高次谐波分量的频谱分布171以及基于最大重叠高频频率f’max的高次谐波分量的频谱分布172重叠时，谱的和变得平坦。为了使谱的和变得平坦，以使频谱分布173相对频谱分布171以及频谱分布172变低的方式，设定转移概率P’hl和P’lh，从而能够如图27所示，在重叠高频频率的选择范围内尽可能平坦。

在本第5实施方式中，也与第4实施方式同样地，即使不根据随机数而根据例如正弦波实施转移判定，也能够降低重叠高频频率选择范围的平均频率的分量。

另外，如果可能，则优选以使重叠高频频率的更新定时成为载波的频谱分布的峰值或者频谱分布的谷值的方式，仅在峰值位置或者谷值位置实施重叠高频频率的变更。由此，确保了载波的峰值至谷值之间的输出电压的平均值成为输出电压指令这样的PWM的前提，能够防止由于重叠高频频率的变更而在输出电压中产生误差。

[7]第6实施方式

图28是第6实施方式的PMSM无旋转传感器控制系统的概要结构框图。

在图28中，设为对与图17的第4实施方式同样的部分，附加同一符号。

本第6实施方式与第4实施方式不同的点在于：代替重叠高频频率运算部113，在PMSM无旋转传感器控制系统110B中，使用了确定在PWM调制部136中使用的载波频率(在图28的情况下是最大载波频率f’max1或者最小载波频率f’min1中的某一个)的载波频率运算部151这一点；设置了生成具有由载波频率运算部151确定了的载波频率的载波SC并输出到PWM调制部136的载波发生部52这一点；以及具备根据载波频率信号输出用于进行应重叠的高频电压的频率的指示的重叠电压指令信号vdch^*的高频电压指令生成部131A这一点。

接下来，说明第6实施方式的动作。

首先，载波频率运算部151的随机数发生部121产生随机数值并输出到持续期间确定部122。此处，随机数发生部121运算伪随机数并作为随机数值输出、或者参照随机数表格而输出随机数值。

其结果，持续期间确定部122根据所输入的随机数，确定重叠高频频率的持续期间，作为持续期间数据输出。更具体而言，将重叠高频频率的一个周期量作为基准，在第1实施方式中，通过上述(1)式计算。

持续判定部123根据所输入的持续期间数据，进行持续判定，输出频率选择信号。在本第3实施方式中，载波的频率是最大载波频率f’max1或者最小载波频率f’min1这2种，所以频率选择信号是具有“0”或者“1”中的某一个值的2值数据。因此，根据持续判定，与最大载波频率f’max1或者最小载波频率f’min1中的某一个对应的频率选择信号被输出到频率选择部124。

频率选择部124根据频率选择信号，将最大载波频率f’max1或者最小载波频率f’min1中的某一方作为载波频率信号，输出到高频电压指令生成部131A以及载波发生部152。

其结果，高频电压指令生成部131A根据所输入的载波频率信号，将用于进行应重叠的高频电压的频率的指示的重叠电压指令信号vdch^*输出到旋转相位角推测部132以及高频电压重叠部134。

另一方面，载波发生部152生成与载波频率信号对应的频率(在本第3实施方式中是最大载波频率f’max1或者最小载波频率f’min1中的某一个)的载波信号SC，输出到PWM调制部136。

图29是第6实施方式的时序图。

通过以上的结构，在第3实施方式的载波频率运算部151中，生成最大载波频率f’max1或者最小载波频率f’min1的持续期间随机地变化的载波频率。载波频率从载波频率运算部151被输出到载波发生部152。在载波发生部152中，使用输入了的载波频率，将载波信号SC输出到PWM调制部136。

根据本第6实施方式，通过使重叠高频与载波同步，能够同时降低重叠高频频率所致的电磁噪声和重叠高频所致的电磁噪声这两方。

在以上的说明中，使重叠高频电压的频率等于载波频率，但如果同步，则也可以设为例如重叠高频频率的一半、三分之一等。

图30是第6实施方式的变形例的说明图。

另外，在本第6实施方式中，作为载波频率运算部151，使用了与第1实施方式的重叠高频频率运算部13同样的运算方法，但在本第6实施方式的变形例中，在PMSM无旋转传感器控制系统110C中，也能够如图30所示，采用使用了与第5实施方式的重叠高频频率运算部113A同样的运算方法的载波频率运算部151A的结构。

即使在本第6实施方式，也与第4实施方式以及第5实施方式同样地，即使不根据随机数值而根据例如正弦波实施转移判定，也能够降低重叠高频频率选择范围的平均频率的分量。

另外，即使在本第6实施方式中，也与第4实施方式以及第5实施方式同样地，即使是重叠高频电流的方法也得到同样的效果。另外，即使在d轴和q轴这两者上或者仅在q轴上重叠电压或者重叠正弦波的情况下也得到同样的效果。

[8]第4实施方式至第6实施方式的变形例

[8.1]第1变形例

第4实施方式至第6实施方式的无旋转传感器控制装置还能够具备CPU等控制装置、ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器)、RAM等存储装置、HDD、CD驱动器装置等外部存储装置、显示器装置等显示装置以及键盘、鼠标等输入装置，构成为利用了通常的计算机的硬件结构。

[8.2]第2变形例

另外，由第4实施方式至第6实施方式的无旋转传感器控制装置执行的控制程序也可以以可安装的形式或者可执行的形式的文件记录到CD-ROM、软盘(FD)、CD-R、DVD(DigitalVersatileDisk，数字通用光盘)等计算机可读取的记录介质而提供。

[8.3]第3变形例

另外，也可以构成为通过将由第4实施方式至第6实施方式的无旋转传感器控制装置执行的控制程序储存到与英特网等网络连接了的计算机上，并经由网络下载而提供。另外，也可以构成为将由本实施方式的无旋转传感器控制装置的控制部执行的控制程序经由英特网等网络提供或者分发。

[8.4]第4变形例

另外，也可以构成为将第4实施方式至第6实施方式的无旋转传感器控制装置的控制程序预先嵌入到ROM等而提供。

以上，说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅作为例子而提出，并非旨在限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨内，并且包含于权利要求记载的发明和其均等的范围内。

Claims (15)

1.一种电力变换装置，其特征在于，具备：

载波发生部，在规定的持续时间的期间，产生规定的设定载波频率的载波；

设定部，随机地设定所述持续时间，并且将相互不同的多个载波频率中的某一个载波频率设定为所述设定载波频率；

PWM信号发生部，根据在所述载波发生部中产生的所述载波，产生PWM信号；以及

电力变换部，根据所述PWM信号，进行电力变换，供给到负载。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

所述设定部具备：

随机数发生部，产生随机数；以及

持续时间确定部，根据所产生的所述随机数，确定所述持续时间。

3.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

所述设定部具备：

随机数发生部，产生随机数；以及

转移判定部，根据所产生的所述随机数以及规定的设定转移概率值，判定是否使当前的设定载波频率转移到其他载波频率，

所述设定部在所述转移判定部的判定结果是转移的情况下，将所述设定载波频率设定为其他载波频率，并且将相互不同的多个转移概率值中的某一个转移概率值设定为所述设定转移概率值。

4.根据权利要求3所述的电力变换装置，其特征在于，

具备值确定部，该值确定部被输入所述负载的机械性的共振特性，根据该输入了的机械性的共振特性，预先确定所述多个载波频率以及所述多个转移概率值中的至少某一方。

5.一种电力变换装置的控制方法，是在具备根据PWM信号进行电力变换并供给到负载的电力变换部的电力变换装置中执行的电力变换装置的控制方法，所述电力变换装置的控制方法的特征在于，具备：

载波发生过程，在规定的持续时间的期间，产生规定的设定载波频率的载波；

设定过程，随机地设定所述持续时间，并且将相互不同的多个载波频率中的某一个载波频率设定为所述设定载波频率；以及

信号发生过程，根据在所述载波发生过程中产生的所述载波，产生PWM信号。

6.一种无旋转传感器控制装置，其特征在于，具备：

设定部，设定PWM控制中的频率比基波频率更高的相互不同的多个重叠高频频率中的某一个重叠高频频率，并且随机地设定具有设定了的重叠高频频率的电压或者具有设定了的重叠高频频率的电流的持续时间；

发生部，在所述持续时间的期间，产生所述重叠高频频率的电压或者电流；以及

推测部，将具有所产生的所述重叠高频频率的电压施加到永磁同步电动机、或者将具有所产生的所述重叠高频频率的电流供给到所述永磁同步电动机，推测所述永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度。

7.根据权利要求6所述的无旋转传感器控制装置，其特征在于，

所述设定部具备：

随机数发生部，产生随机数；以及

持续时间确定部，根据所产生的所述随机数，确定所述持续时间。

8.根据权利要求6所述的无旋转传感器控制装置，其特征在于，

所述设定部具备：

随机数发生部，产生随机数；以及

转移判定部，根据所产生的所述随机数以及规定的设定转移概率值，判定是否使当前的设定重叠高频频率转移到其他重叠高频频率，

所述设定部在所述转移判定部的判定结果是转移的情况下，将所述设定重叠高频频率设定为其他重叠高频频率，并且将相互不同的多个转移概率值中的某一个转移概率值设定为所述设定转移概率值。

9.一种无旋转传感器控制装置，其特征在于，具备：

设定部，设定PWM控制中的频率比基波频率更高的相互不同的多个重叠高频频率中的某一个重叠高频频率，并且随机地设定具有设定了的重叠高频频率的电压的持续时间；

发生部，在所述持续时间的期间，产生所述重叠高频频率的电压；

推测部，将具有所产生的所述重叠高频频率的电压施加到永磁同步电动机，推测所述永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度；以及

高频电压指令生成部，根据所述重叠高频频率，确定重叠高频频率的电压的振幅。

10.根据权利要求7或者9所述的无旋转传感器控制装置，其特征在于，

所述设定部交替地设定两个重叠高频频率。

11.一种无旋转传感器控制装置，其特征在于，具备：

第1设定部，能够对PWM控制中的频率比基波频率更高的重叠高频频率进行可变设定；

第2设定部，随机地设定具有设定了的重叠高频频率的电压或者具有设定了的重叠高频频率的电流的持续时间；

振幅确定部，根据在所述设定部中设定了的重叠高频频率，确定振幅；

指令生成部，根据所设定了的所述重叠高频频率以及所述振幅，生成重叠高频电压指令；以及

推测部，将具有所述重叠高频频率以及所述振幅的电压施加到永磁同步电动机、或者将具有所产生的所述重叠高频频率的电流供给到所述永磁同步电动机，推测所述永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度。

12.根据权利要求6、9或者11中的任意一项所述的无旋转传感器控制装置，其特征在于，

所述设定部使所述PWM控制中的载波频率和所述重叠高频频率同步。

13.一种无旋转传感器控制装置的控制方法，是在对永磁同步电动机进行PWM控制时，在进行无旋转传感器控制的无旋转传感器控制装置中执行的无旋转传感器控制装置的控制方法，所述无旋转传感器控制装置的控制方法的特征在于，具备：

设定PWM控制中的频率比基波频率更高的相互不同的多个重叠高频频率中的某一个重叠高频频率，并且随机地设定具有设定了的重叠高频频率的电压或者具有设定了的重叠高频频率的电流的持续时间的过程；

在所述持续时间的期间，产生所述重叠高频频率的电压或者电流的过程；以及

将具有所产生的所述重叠高频频率的电压施加到永磁同步电动机、或者将具有所产生的所述重叠高频频率的电流供给到所述永磁同步电动机，推测所述永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度的过程。

14.一种无旋转传感器控制装置的控制方法，是在对永磁同步电动机进行PWM控制时，在进行无旋转传感器控制的无旋转传感器控制装置中执行的无旋转传感器控制装置的控制方法，所述无旋转传感器控制装置的控制方法的特征在于，具备：

设定PWM控制中的频率比基波频率更高的相互不同的多个重叠高频频率中的某一个重叠高频频率，并且随机地设定具有设定了的重叠高频频率的电压的持续时间的过程；

在所述持续时间的期间产生所述重叠高频频率的电压的过程；

将具有所产生的所述重叠高频频率的电压施加到所述永磁同步电动机，推测所述永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度的过程；以及

以使通过所述重叠高频频率的电压产生的高频电流的振幅为恒定的方式进行控制的过程。

15.一种无旋转传感器控制装置，其特征在于，具备：

重叠高频频率设定部，可变地设定PWM控制中的频率比基波频率更高的重叠高频频率；

重叠高频频率振幅确定部，根据所述重叠高频频率，确定振幅；

高频电压指令生成部，根据所述重叠高频频率和所述重叠高频频率振幅，生成重叠高频电压指令；以及

推测部，将具有所产生的所述重叠高频频率的电压施加到永磁同步电动机，推测所述永磁同步电动机的转子磁极位置以及旋转速度。