JP2002119062A - パルス幅変調方法、装置および電力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力変換器の直流電流Ｉdcから電力変換器の出
力電流を検出する場合、線間電圧パルスの幅が狭いと直
流電流Ｉdcのパルス幅が狭くなり、検出が困難になる。 【解決手段】電圧指令補正部９は、線間電圧パルスが最
小パルス幅以下であるとき、パルス幅を０にするように
補正し、線間パルスを出力しないで、補正により生じる
誤差を積算する。積算誤差は次回の線間電圧に加算し、
パルス幅が最小パルス幅以上となったら、積算したパル
ス幅の線間電圧パルスを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパルス幅変調方式に
関し、特に電力変換器を制御するためのパルス幅変調方
式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８に従来のパルス幅変調方式を用い
た電力変換器の一例を示す。図において、１は交流電
源、２は整流回路、３は平滑コンデンサ、４はモータ、
５は電流検出器、６はＰＷＭ制御部、７は電流検出部、
８はモータ制御部、Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、および
Ｑzはスイッチング素子、１０は電力変換器である。交
流電源１から供給される電圧を整流回路２で整流し、さ
らに平滑コンデンサ３で平滑し、直流電圧に変換する。
変換された直流電圧をスイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑ
w、Ｑx、Ｑy、およびＱzをスイッチングさせることによ
り、モータ４に接続されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の電圧
を制御する。

【０００３】また、電流検出器５は、スイッチング素子
Ｑx、Ｑy、およびＱzから平滑コンデンサ３に流れる直
流電流Ｉdcを検出し、電流検出部７では検出した直流電
流ＩdcとＰＷＭ制御部６が出力するゲート信号Ｇu、Ｇ
v、Ｇw、Ｇx、Ｇy、およびＧzから、モータ４に流れる
Ｕ相モータ電流Ｉu、Ｖ相モータ電流Ｉv、およびＷ相モ
ータ電流Ｉwを検出する。

【０００４】検出したモータ電流Ｉu、Ｉv、およびＩw
と外部から与えられる速度指令Ｆr*に基づき、モータ制
御部８はＵ相交流電圧指令Ｅu、Ｖ相交流電圧指令Ｅv、
およびＷ相交流電圧指令Ｅwを出力し、ＰＷＭ制御部６
は交流電圧指令Ｅu、Ｅv、およびＥwに基づき、スイッ
チング素子Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、およびＱzのスイ
ッチングをそれぞれ指令するゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇ
w、Ｇx、Ｇy、およびＧzを出力する。なお、電力変換器
１０は、整流回路２、平滑コンデンサ３、電流検出器
５、ＰＷＭ制御部６、電流検出部７、モータ制御部８、
スイッチング素子Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、Ｑy、およびＱz
を含む。

【０００５】図１９にＰＷＭ制御部６の構成を示す。搬
送波発生部６０１、Ｕ相比較部６０２、Ｖ相比較部６０
３、Ｗ相比較部６０４および反転部６０５，６０６，６
０７である。搬送波発生部６０１は、搬送波周波数指令
Ｆcに基づいて、周波数Ｆcの三角波である搬送波Ｃを出
力する。ゲート信号Ｇuを出力するＵ相比較部６０２
は、Ｕ相交流電圧指令Ｅuと搬送波Ｃを比較して、Ｕ相
交流電圧指令Ｅuが大きいときはＨレベルを出力し、小
さいときはＬレベルを出力する。また、ゲート信号Ｇx
を出力する反転部６０５は、ゲート信号ＧuがＬレベル
のときＨレベルを出力し、ゲート信号ＧuがＨレベルの
ときＬレベルを出力する。

【０００６】同様に、ゲート信号Ｇvを出力するＶ相比
較部６０３は、Ｖ相交流電圧指令Ｅvと搬送波Ｃを比較
して、Ｖ相交流電圧指令Ｅvが大きいときはＨレベルを
出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲー
ト信号Ｇｙを出力する反転部６０６は、ゲート信号Ｇv
がＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号Ｇvが
ＨレベルのときＬレベルを出力する。さらに、ゲート信
号Ｇwを出力するＷ相比較部６０４は、Ｗ相交流電圧指
令Ｅwと搬送波Ｃを比較して、Ｗ相交流電圧指令Ｅwが大
きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬレベルを
出力する。また、ゲート信号Ｇzを出力する反転部６０
７は、ゲート信号ＧwがＬレベルのときＨレベルを出力
し、ゲート信号ＧwがＨレベルのときＬレベルを出力す
る。

【０００７】次にＰＷＭ制御部６の動作を説明する。図
２０はＰＷＭ制御部など各部の波形を横軸を時間として
示している。各波形を、図の上から順に説明する。１番
目の波形は交流電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwおよび交流電圧
指令をパルス幅変調するための搬送波Ｃである。

【０００８】２番目の波形は、Ｕ相交流電圧指令Ｅuと
搬送波Ｃを比較してＵ相交流電圧指令Ｅuが大きいとき
はＨレベル、小さいときはＬレベルにすることにより得
られるゲート信号Ｇuである。ゲート信号ＧuがＨレベル
の時、ゲート信号ＧxはＬレベルとし、このとき、スイ
ッチング素子Ｑuがオン、スイッチング素子Ｑxがオフと
なる。一方、ゲート信号ＧuがＬレベルの時、ゲート信
号ＧxはＨレベルとし、このとき、スイッチング素子Ｑu
がオフ、スイッチング素子Ｑxがオンとなる。

【０００９】３番目の波形は、Ｖ相交流電圧指令Ｅvと
搬送波Ｃの比較からゲート信号Ｇuと同様にして得られ
るゲート信号Ｇvである。ゲート信号Ｇvに対するゲート
信号Ｇy、スイッチング素子Ｑv、Ｑyの動作は、ゲート
信号Ｇuに対するゲート信号Ｇx、スイッチング素子Ｑ
u、Ｑxの動作とそれぞれ同様である。

【００１０】４番目の波形は、Ｗ相交流電圧指令Ｅwと
搬送波Ｃの比較からゲート信号Ｇuと同様にして得られ
るゲート信号Ｇwである。ゲート信号Ｇwに対するゲート
信号Ｇy、スイッチング素子Ｑv、Ｑyはゲート信号Ｇuに
対するゲート信号Ｇx、スイッチング素子Ｑu、Ｑxの動
作と同様である。

【００１１】５番目の波形は電力変換器の出力の線間電
圧のうち、スイッチング素子Ｑuの接続されるＵ相出力
と、スイッチング素子Ｑvの接続されるＶ相出力の間の
線間電圧Ｖuvである。

【００１２】６番目の波形は電力変換器１０からモータ
４に流れる電流であり、Ｕ相モータ電流Ｉu、Ｖ相モー
タ電流Ｉv、およびＷ相モータ電流Ｉwはスイッチング素
子Ｑｕが接続されるＵ相出力、スイッチング素子Ｑｖが
接続されるＶ相出力、およびスイッチング素子Ｑwが接
続されるＷ相出力にそれぞれ対応する。

【００１３】７番目（一番下）の波形は直流電流Ｉdcで
ある。ゲート信号に基づきスイッチング素子をオン・オ
フすることにより、電力変換器の出力であるＵ相電圧、
Ｖ相電圧およびＷ相電圧と平滑コンデンサ３の下の端子
である負極の間の電圧は、それぞれゲート信号Ｇu、Ｇ
v、およびＧwに相似な波形となり、この結果、モータの
線間電圧Ｖuvは図示のものとなる。なお、ＰＷＭ制御部
６では前述した様に、搬送波Ｃと交流電圧指令Ｅu、Ｅ
v、Ｅwを比較することにより、ゲート信号Ｇu、Ｇv、お
よびＧwを出力する。

【００１４】次に電流検出部７においてモータ電流Ｉ
u、Ｉv、およびＩwを検出する方法について説明する。
図２１は、図２０における期間Ｔ１の詳細を示してい
る。波形の横軸は時間であり、縦軸は、上から順にゲー
ト信号Ｇu、ゲート信号Ｇv、ゲート信号Ｇw、線間電圧
Ｖuv、Ｖ相出力とＷ相出力の間の線間電圧Ｖvw、Ｗ相出
力とＶ相出力の間の線間電圧Ｖwu、および直流電流Ｉdc
である。なお、図２０に示されるように、Ｖ相モータ電
流Ｉvの符号は正、Ｕ相モータ電流ＩuとＷ相モータ電流
Ｉwの符号は負である。

【００１５】期間Ｔaではゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇwがす
べてＬレベルであるため、スイッチング素子Ｑu、Ｑv、
Ｑwがオフ、スイッチング素子Ｑx、Ｑy、Ｑzがオンであ
る。このためモータに流れる電流は、スイッチング素子
ＱyからＶ相出力を経てモータ４に流れ、モータ４から
Ｕ相出力およびＷ相出力を経てスイッチング素子Ｑx、
Ｑzに流れ、Ｑyに戻る。よって、電流検出器５には電流
が流れないため、Ｉdcはゼロである。

【００１６】期間Ｔbではゲート信号ＧvがＨレベル、ゲ
ート信号Ｇu、ＧwがＬレベルであるため、スイッチング
素子Ｑx、Ｑv、Ｑzがオン、スイッチング素子Ｑu、Ｑ
y、Ｑwがオフである。このためモータに流れる電流は、
平滑コンデンサ３の上の端子である正極からスイッチン
グ素子Ｑv、Ｖ相出力を経て、モータ４に流れ、モータ
４からＵ相出力およびＷ相出力を経てスイッチング素子
Ｑx、Ｑzに流れ、平滑コンデンサ３の負極に流れる。こ
のため、電流検出器５には電流Ｉvと同じ大きさで同符
号の電流が流れる。

【００１７】期間Ｔcではゲート信号Ｇv、ＧwがＨレベ
ル、ゲート信号ＧuがＬレベルであるため、スイッチン
グ素子Ｑx、Ｑv、Ｑwがオン、スイッチング素子Ｑu、Ｑ
y、Ｑzがオフである。モータに流れる電流は、平滑コン
デンサ３の正極からスイッチング素子Ｑv、Ｖ相出力を
経て、モータ４に流れると共に、スイッチング素子Ｑ
w、Ｗ相出力を経て、モータ４に流れる。また、モータ
４からＵ相出力を経てスイッチング素子Ｑxに流れ、平
滑コンデンサ３の負極に流れる。このため、電流検出器
５には電流Ｉuと同じ大きさで符号が反転した電流が流
れる。

【００１８】期間Ｔdではゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇwがす
べてＨレベルであるため、スイッチング素子Ｑu、Ｑv、
Ｑwがオン、スイッチング素子Ｑx、Ｑy、Ｑzがオフであ
る。モータに流れる電流は、スイッチング素子Ｑvから
Ｖ相出力を経て、モータ４に流れ、モータ４からＵ相出
力およびＷ相出力を経てスイッチング素子Ｑu、Ｑwに流
れ、Ｑvに戻る。このため、電流検出器５には電流が流
れないため、Ｉdcはゼロである。

【００１９】期間Ｔeは、期間Ｔcとゲート信号の状態が
同一であるため、電流検出器５には電流Ｉuと同じ大き
さで符号が異なる電流が流れる。期間Ｔfは、期間Ｔbと
ゲート信号の状態が同一であるため、電流検出器５には
電流Ｉvと同じ大きさで同符号の電流が流れる。期間Ｔg
は、期間Ｔaとゲート信号の状態が同一であるため、電
流検出器５には電流が流れない。

【００２０】電流検出部７では、ゲート信号に同期して
電流を検出する。例えば、期間Ｔ１における電流検出部
７の動作は以下の通りである。期間Ｔbまたは期間Ｔfに
おいて、電流検出器５の出力である直流電流Ｉdcをサン
プリングする事によりＶ相モータ電流Ｉvを検出する。
期間Ｔcまたは期間Ｔeにおいて、電流検出器５の出力で
ある直流電流Ｉdcをサンプリングし、符号を反転する事
によりＵ相モータ電流Ｉuを検出する。また、電力変換
器からモータに流れる電流の総和が零であることから、
Ｗ相モータ電流Ｉwは（１）式により求める。 数１ Ｉw＝−（Ｉu＋Ｉv） （１） ゲート信号の組み合わせによって、検出できる電流の種
類は異なるが、３つのモータ電流のうち２つのモータ電
流を検出することができ、残りの電流も電流の総和が零
であることを用いて容易に求めることができる。

【００２１】この種の装置として関連するものには、例
えば特開平6−153526号、特開平4−236171号などが挙げ
られる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】図２０に示した従来技
術の波形のうち、期間Ｔ２を拡大した波形を図２２に示
す。なお、波形の横軸および縦軸は図２１と同一で、注
目するべきは期間ＴjおよびＴlである。期間Ｔjおよび
期間Ｔlでは、ゲート信号Ｇv、ＧwがＨレベル、ゲート
信号ＧuがＬレベルであるため、スイッチング素子Ｑx、
Ｑv、Ｑwがオン、スイッチング素子Ｑu、Ｑy、Ｑzがオ
フである。

【００２３】モータに流れる電流は、平滑コンデンサ３
の正極からスイッチング素子Ｑv、Ｖ相出力を経て、モ
ータ４に流れると共に、スイッチング素子Ｑw、Ｗ相出
力を経て、モータ４に流れる。モータ４からＵ相出力を
経てスイッチング素子Ｑxに流れ、平滑コンデンサ３の
負極に流れる。このため、電流検出器５には電流Ｉuと
同じ大きさで符号が反転した電流が流れる。よって、電
流検出部７で、期間ＴjまたはＴlにおいて直流電流Ｉdc
を検出すれば、電流Ｉuを検出することができる。

【００２４】図２２では理想的な波形を示しているた
め、Ｉdcは瞬時に立ち上がっているが、実際には電流の
立ち上がり遅れ時間が存在し、また、場合によっては直
流電流Ｉdcにオーバーシュートが発生する場合がある。
このため、期間ＴjやＴlのように、期間が短い場合に
は、正確な電流値をサンプリングすることは困難であ
る。

【００２５】このようにサンプリングできる期間が短く
なるのは、図２２からわかるように、線間電圧のパルス
幅が狭くなる場合である。すなわち、線間電圧が小さい
場合や搬送波の周波数が高い場合にサンプリングが困難
となる。このため、十分なサンプリング期間を確保する
ためには、搬送波の周波数を下げる必要があるが、搬送
波の周波数を下げると、モータ制御性能の低下やモータ
からの磁気音が増加する問題がある。

【００２６】以上の例は、最も一般的に用いられている
３相の場合について述べたが、単相あるいは３相よりも
相数の多い多相についても、同様のことが言える。単相
の場合には、ＰＷＭ制御部の出力であるゲート信号は４
個であり、そのうち２個は他の２個を反転したものであ
る。

【００２７】図２３に２個のゲート信号と直流電流の波
形を示す。反転して得られる２個のゲート信号は除いて
いる。３相の場合と同様に、ゲート信号の差の幅が狭い
ときは直流電流のパルス幅も狭くなり、検出が困難とな
る。

【００２８】また、３相より多相の場合、例えば５相の
場合は、ゲート信号は１０個であり、内５個は他の５個
を反転したものである。図２４に、反転して得られる５
個のゲート信号を除いた、５個のゲート信号と直流電流
の波形を示す。３相と同様、ゲート信号の差の幅が狭い
ときに、直流電流のパルス幅も狭くなり、検出が困難と
なる。

【００２９】以上のように、ゲート信号の差の幅が狭く
なるのは、パルス幅変調の原理から、変調波である交流
電圧指令の差が小さいとき、すなわち線間電圧が小さい
ときである。

【００３０】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、変調結果であるパルスの差のパルス幅があ
らかじめ定められた値に相当するパルス幅以上に確保さ
れるパルス幅変調方法、及び装置を提供することに有
る。また、該パルス幅変調方法あるいは装置を適用する
ことにより、線間電圧のパルス幅が安定に確保できる電
力変換器を提供することに有る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、複数の信号をパルス幅変調する方法において、前
記複数の信号のうち各２つの信号の信号差に基づいて求
められるパルスの幅が、あらかじめ定められた所定値以
上となるように補正する。

【００３２】前記信号差は前記２つの信号の差に積算誤
差を加えて求めると共に、前記所定値に対し、前記信号
差が小さいときは前記２つの信号の差が０もしくは前記
信号差より小さくなるように該２つの信号の少なくとも
１つを補正し、所定値以上のときは前記信号差となるよ
うに該２つの信号の少なくとも１つを補正する。

【００３３】これによれば、前記所定値より信号差が小
さい場合は、信号差が所定値以上に補正されるので、補
正された信号を変調することにより、変調結果であるパ
ルス幅は所定値以上に確保される。また、積算誤差を求
める場合は、信号差が所定値より小さいとき、信号差が
０となると同時に積算誤差が増加する。積算誤差ととも
に信号差も増加するため、信号差はやがて所定値以上と
なり、このとき、パルス幅変調が行なわれる。

【００３４】また、本発明は、複数の信号を、搬送波を
用いてパルス幅変調する方法において、前記複数の信号
のうち２つの信号間の差である信号差を求め、前記信号
差の少なくとも一つが０近傍であるとき、前記搬送波の
周波数を低くすることを特徴とする。

【００３５】これによれば、本来は変調結果であるパル
スの差のパルス幅が小さくなる領域で、搬送波の周波数
が低くなる。搬送波の周波数が低いとパルス幅は大きく
なるため、必要なパルス幅が確保できる。

【００３６】また、本発明の電力変換器は、前記した各
発明に記載のパルス幅変調方式を、電圧指令を信号とし
て入力し、出力パルスを出力電圧とするように、適用し
てなる電力変換器である。これによれば、出力電圧の差
である線間電圧のパルス幅が必要な幅だけ確保できる。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施例について説
明する。図１は第１の実施例による電力変換器の構成を
示す。なお、すでに説明した図１８と同一の構成につい
ては、同じ符号を付して説明を省略する。

【００３８】図１において、電圧指令補正部９では、モ
ータ制御部８の出力である電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwに基
づき補正を行い、補正後電圧指令Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'を出
力する。ＰＷＭ制御部６では、補正後電圧指令Ｅu'、Ｅ
v'、Ｅw'に基づきゲート信号Ｇu、Ｇv、Ｇw、Ｇx、Ｇ
y、Ｇzを出力する。なお、電圧指令補正部９で行われる
処理は、一定周期ごとに実行される処理である。

【００３９】電圧指令補正部９で行う電圧補正は、入力
の電圧指令相互の差である線間電圧があらかじめ定めら
れた最小パルス幅に相当する電圧（以下では、最小パル
ス幅と呼ぶ）よりも小さい場合、線間電圧が０となるよ
う補正後線間電圧指令を出力する。また、補正によって
生じた電圧指令補正部９の入出力での線間電圧の誤差を
積算する。積算された線間電圧誤差は、次回の処理で電
圧指令補正部９の入力である電圧指令の線間電圧に加算
して扱うことにより、線間電圧の積算誤差値は最小パル
ス幅よりも大きくならない。

【００４０】また、モータ４はインダクタンス成分を有
しているため、線間電圧の高調波成分は除去される。こ
のため、線間電圧の積算誤差が０近傍に保たれれば、モ
ータ４を駆動する上で問題はない。

【００４１】次に、本実施例の特徴部である電圧指令補
正部９の動作を図２〜図５を用いて説明する。図２は電
圧指令補正部９で行われる処理の全体を表している。は
じめに処理801が実行される。処理801では、電圧指令Ｅ
uとＥvを比較して、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅv以上であ
れば次に処理802を実行し、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅv
より小さい場合、次に処理807を実行する。

【００４２】処理802では、電圧指令ＥvとＥwを比較し
て、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理80
3を実行し、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅwより小さい場
合、次に処理804を実行する。処理803では後で詳細を説
明するＶ相基準の処理を実行する。

【００４３】処理804では、電圧指令ＥuとＥwを比較し
て、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理80
5を実行し、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅwより小さい場
合、次に処理806を実行する。処理805では後で詳細を説
明するＷ相基準の処理を実行する。処理806では後で詳
細を説明するＵ相基準の処理を実行する。

【００４４】処理807では、電圧指令ＥuとＥwを比較し
て、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅw以上であれば次に処理80
8を実行し、電圧指令Ｅuが電圧指令Ｅwより小さい場
合、次に処理809を実行する。処理808では後で詳細を説
明するＵ相基準の処理を実行する。処理809では、電圧
指令ＥvとＥwを比較して、電圧指令Ｅvが電圧指令Ｅw以
上であれば次に処理810を実行し、電圧指令Ｅvが電圧指
令Ｅwより小さい場合、次に処理811を実行する。処理81
0では後で詳細を説明するＷ相基準の処理を実行する。
処理811では後で詳細を説明するＶ相基準の処理を実行
する。以上の処理を行うことにより、電圧指令のうち、
値が真ん中の相を基準とした処理が実行される。

【００４５】次にＵ相基準の処理について説明する。図
３はＵ相基準の処理を示したものである。はじめに処理
901が実行される。処理901では、電圧指令Ｅvから電圧
指令Ｅuおよび前回の処理で演算されたＵＶ間線間電圧
積算誤差Σuv(N−1)を減算することにより、ＶＵ間線間
電圧指令Ｅvu'を演算し、次に処理902を実行する。ここ
でＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)を減算するのは、
ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'がＵ相を基準にした量である
のに対し、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N−1)はＶ相を
基準にした量であるためである。

【００４６】処理902では、電圧指令Ｅwから電圧指令Ｅ
uを減算し、さらに前回の処理で演算されたＷＵ間線間
電圧積算誤差Σwu(N−1)を加算することにより、ＷＵ間
線間電圧指令Ｅwu'を演算し、次に処理903を実行する。

【００４７】処理903では、処理901で演算されたＶＵ間
線間電圧指令Ｅvu'の絶対値とあらかじめ定めた最小パ
ルス幅を比較して、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の絶対値
が最小パルス幅以上である場合、次に処理904を実行
し、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の絶対値が上記の最小パ
ルス幅より小さい場合、次に処理906を実行する。

【００４８】処理904では、次回の処理で用いるＵＶ間
線間電圧積算誤差Σuv(N)に０を格納し、次に処理905を
実行する。処理905では、処理901で演算されたＶＵ間線
間電圧指令Ｅvu'を補正後電圧指令Ｅv0として、次に処
理908を実行する。

【００４９】処理906では、次回の処理で用いるＵＶ間
線間電圧積算誤差Σuv(N)に処理901で演算されたＶＵ間
線間電圧指令Ｅvu'の符号を反転して格納し、次に処理9
07を実行する。ここでＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'の符号
を反転するのは、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'がＵ相を基
準にした量であるのに対し、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σ
uv(N)はＶ相を基準にした量であるためである。処理907
では、値０を補正後電圧指令Ｅv0として、次に処理908
を実行する。

【００５０】処理908では、処理902で演算されたＷＵ間
線間電圧指令Ｅwu'とあらかじめ定めた最小パルス幅を
比較して、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'の絶対値が最小パ
ルス幅以上である場合、次に処理909を実行し、ＷＵ間
線間電圧指令Ｅwu'の絶対値が最小パルスより小さい場
合、次に処理911を実行する。

【００５１】処理909では、次回の処理で用いるＷＵ間
線間電圧積算誤差Σwu(N)に０を格納して、次に処理910
を実行する。処理910では、処理902で演算されたＷＵ間
線間電圧指令Ｅwu'の絶対値を補正後電圧指令Ｅw0と
し、次に処理913を実行する。処理911では、次回の処理
で用いるＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に処理902で演
算されたＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'を格納し、次に処理9
12を実行する。処理912では、０を補正後電圧指令Ｅw0
として、次に処理913を実行する。

【００５２】処理913では、０を補正後電圧指令Ｅu0と
して、次に処理914を実行する。処理914では、ＵＶ間線
間電圧積算誤差Σuv(N)とＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu
(N)との和の符号を反転して、次回の処理で用いるＶＷ
間線間電圧積算誤差Σvw(N)に格納する。

【００５３】処理915では、以上の処理で求めた各相の
補正後電圧指令Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0から線間変調を行うこ
とにより、電圧指令補正部９の出力Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'を
演算する。この線間変調の具体的な演算方法を（２）〜
（４）式に示す。 数２ Ｅu'＝Ｅu0−{Max(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)＋Min(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)}÷２ …（２） Ｅv'＝Ｅv0−{Max(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)＋Min(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)}÷２ …（３） Ｅw'＝Ｅw0−{Max(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)＋Min(Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0)}÷２ …（４） ただし、（２）、（３）および（４）式で用いられてい
る関数Maxは括弧内の値の内、最大値を返す関数であ
り、関数Minは括弧内の値の内、最小値を返す関数であ
る。例えば、Max(2、5、−7)は5であり、Min(2、5、−
7)は−７である。

【００５４】これにより、線間電圧がまたは最小パルス
幅以上で、平均すると各線間は補正前後で一致する。

【００５５】次にＶ相基準の処理について説明する。図
４はＶ相基準の処理を示したものである。Ｖ相基準の処
理では、Ｕ相基準の処理でＵをＶに、ＶをＷに、ＷをＵ
にそれぞれ置き換えたものである。

【００５６】具体的には、電圧指令Ｅuに替えて電圧指
令Ｅv、電圧指令Ｅvに替えて電圧指令Ｅw、電圧指令Ｅw
に替えて電圧指令Ｅu、前回の処理で演算されたＵＶ間
線間電圧積算誤差Σuv(N−1)に替えて前回の処理で演算
されたＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N−1)、前回の処理
で演算されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)に替え
て前回の処理で演算されたＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv
(N−1)、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'に替えて線間電圧指
令ＷＶ間線間電圧指令Ｅwv'、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'
に替えて線間電圧指令ＵＶ間線間電圧指令Ｅuv'、ＵＶ
間線間電圧積算誤差Σuv(N)に替えてＶＷ間線間電圧積
算誤差Σvw(N)、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に替え
てＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)、ＶＷ間線間電圧積
算誤差Σvw(N)に替えてＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu
(N)、補正後電圧指令Ｅv0に替えて補正後電圧指令Ｅw
0、補正後電圧指令Ｅw0に替えて補正後電圧指令Ｅu0、
補正後電圧指令Ｅu0に替えて補正後電圧指令Ｅv0を用い
ればよい。

【００５７】次にＷ相基準の処理について説明する。図
５はＷ相基準の処理を示したものである。Ｗ相基準の処
理では、Ｕ相基準の処理でＵをＷに、ＶをＵに、ＷをＶ
にそれぞれ置き換えたものである。

【００５８】具体的には、電圧指令Ｅuに替えて電圧指
令Ｅw、電圧指令Ｅvに替えて電圧指令Ｅu、電圧指令Ｅw
に替えて電圧指令Ｅv、前回の処理で演算されたＵＶ間
線間電圧積算誤差Σuv(N−1)に替えて前回の処理で演算
されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)、前回の処理
で演算されたＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)に替え
て前回の処理で演算されたＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw
(N−1)、ＶＵ間線間電圧指令Ｅvu'に替えて線間電圧指
令ＵＷ間線間電圧指令Ｅuw'、ＷＵ間線間電圧指令Ｅwu'
に替えて線間電圧指令ＶＷ間線間電圧指令Ｅvw'、ＵＶ
間線間電圧積算誤差Σuv(N)に替えてＷＵ間線間電圧積
算誤差Σwu(N)、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)に替え
てＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)、ＶＷ間線間電圧積
算誤差Σvw(N)に替えてＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv
(N)、補正後電圧指令Ｅv0に替えて補正後電圧指令Ｅu
0、補正後電圧指令Ｅw0に替えて補正後電圧指令Ｅv0、
補正後電圧指令Ｅu0に替えて補正後電圧指令Ｅw0を用い
ればよい。

【００５９】次に、電圧指令補正部９の具体的な動作例
を説明する。図６は、電圧指令補正部９の各変数の値を
表したもので、横軸を時間としている。はじめにモータ
制御部８の出力である電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwが一番上
の波形であったとする。また、最小パルス幅は0.2と
する。

【００６０】このとき、時間Ｔ1201では、図６に示す処
理の内、処理801、処理807、処理808の順で実行され
る。処理808はＵ相基準の処理であるから、詳細な処理
は図３に示される。ここで、Ｕ相基準の処理を実行する
理由は、電圧指令Ｅuが真ん中の値であるためである。
真ん中の相を除く相の線間電圧、すなわちＶＷ間の線間
電圧の絶対値は、Ｕ相を基準とする線間電圧であるＶＵ
間およびＷＵ間の線間電圧の絶対値以上である。このた
め、ＶＵ間およびＷＵ間のパルス幅を０もしくは最小パ
ルス幅以上にすれば、ＶＷ間の線間電圧も０もしくは最
小パルス幅以上となる。

【００６１】この結果、Ｅvu＞０．２、Ｅwu＞０．２の
ため、ＵＶ間線間電圧積算誤差Σuv(N)、ＷＵ間線間電
圧積算誤差Σwu(N)、ＶＷ間線間電圧積算誤差Σvw(N)は
２番目の波形に示されるように、すべて０となる。こ
れは、後述する補正後の線間電圧と入力の線間電圧の差
がすべて０であるためである。また、線間電圧積算誤差
を含む線間電圧指令Ｅvu'、Ｅwu'は３番目の波形であ
り、いずれも最小パルス幅0.2以上である。

【００６２】よって、補正を行う必要がないため、補正
後電圧指令Ｅu0、Ｅv0、Ｅw0は、４番目に示す波形の
ようにそれぞれ０、Ｅvu'、Ｅwu'であり、線間電圧指令
と補正後電圧指令の線間電圧は同じである。さらに、線
間変調では、各相に同じ値を加算するため線間電圧は変
わらない。この結果、線間電圧指令と電圧指令補正部９
の出力Ｅu'、Ｅv'、Ｅw'は５番目の波形のようにな
り、線間電圧指令Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗと電圧指令補正部９
の出力の線間電圧Ｅｕ’，Ｅｖ’，Ｅｗ’は等しくな
る。

【００６３】時間Ｔ1202と時間Ｔ1203では、同一の処理
が実行されるため、代表して時間Ｔ1203で実行される処
理を説明する。図２に示す処理では、電圧指令Ｅuが真
ん中の値であるため、時間Ｔ1201と同じ処理が実行され
る。よって、Ｕ相基準の処理すなわち図３の処理が実行
される。

【００６４】Ｕ相基準の処理では、図３に示す処理の
内、処理901、処理902、処理903、処理904、処理905、
処理908、処理911、処理912、処理913、処理914、処理9
15の順で処理が行われる。処理901から処理905までは、
時間Ｔ1201と同一の処理であるため、説明を省略する。

【００６５】時間Ｔ1203では、処理908における比較
で、処理902で演算される線間電圧指令Ｅwu'の絶対値が
最小パルス幅0.2よりも小さいため、補正が行われる。
処理912および処理913で補正後電圧指令Ｅw0および補正
後電圧指令Ｅu0を０にする。これにより、補正前のＷＵ
間線間電圧と補正後のＷＵ間線間電圧に誤差が生じる。

【００６６】このため、処理911において、ＷＵ線間電
圧積算誤差Σwu(N)にこの誤差に相当する線間電圧指令
Ｅwu'を格納する。また、ＵＶ間線間電圧、ＶＷ間線間
電圧およびＷＵ間線間電圧の総和は補正前も補正後も０
であるから、線間電圧積算誤差も０になる必要があるた
め、処理914において、総和が０となるようにＶＷ間線
間電圧積算誤差Σvw(N)を更新している。

【００６７】処理915では、上で述べたように線間電圧
は変わらないため、結果として電圧指令補正部９のＷＵ
間の線間電圧は０となり、線間電圧の誤差の積算値がＷ
Ｕ間線間電圧積算誤差Σwu(N)およびＶＷ間線間電圧積
算誤差Σvw(N)に格納される。

【００６８】次に時間Ｔ1204で実行される処理を説明す
る。図２に示す処理では、電圧指令Ｅuが真ん中の値で
あるため、時間Ｔ1201と同じ処理が実行される。よっ
て、Ｕ相基準の処理すなわち図３の処理が実行される。
Ｕ相基準の処理では、図３に示す処理の内、処理901、
処理902、処理903、処理904、処理905、処理908、処理9
09、処理910、処理913、処理914、処理915の順で処理が
行われる。

【００６９】以下、時間Ｔ1201と異なる処理についての
み説明を行う。時間Ｔ1202、及びＴ1203において、ＷＵ
間線間電圧として出力すべき電圧を値０に補正し、ＷＵ
間線間電圧積算誤差Σwu(N−1)に補正した電圧を積算し
てきた。この積算してきた値、及び電圧指令Ｅwと電圧
指令Ｅuの差との和が、初めて最小パルス幅の0.2以上と
なる。すなわち、処理902で演算される線間電圧指令Ｅw
u'は最小パルス幅の0.2以上となり、処理908において処
理909、処理910が選択される。

【００７０】処理910では、補正により生じたこれまで
の積算誤差に今回の電圧指令を加算した電圧である線間
電圧指令Ｅwu'が補正後電圧指令Ｅw0に設定される。ま
た、処理913において、補正後電圧指令Ｅu0には０が設
定される。これにより、積算誤差は０となるため、処理
909において、ＷＵ間線間電圧積算誤差Σwu(N)には０が
設定される。また、処理904によりＵＶ間線間電圧積算
誤差Σuv(N)が０であるため、処理914の演算結果も０と
なる。処理915では、上で述べたように線間電圧は変わ
らないため、結果として電圧指令補正部９のＷＵ間の線
間電圧はこれまでの積算誤差を含んだ値となる。この結
果、線間電圧の積算誤差が、この時点ではすべて０とな
る。

【００７１】図７は補正による線間電圧の違いを示した
波形で、横軸は時間を示している。上側の波形はモータ
制御部８の出力に基づいてパルス幅変調を行った場合の
ＵＷ間の線間電圧、下側の波形は電圧補正部９の出力に
基づいてパルス幅変調を行った線間電圧である。すなわ
ち、第１の実施例を適用したときのＵＶ間の線間電圧
で、点線で囲んだパルスは最小パルス幅より狭いパルス
を表している。

【００７２】下側の波形で、１点鎖線で囲まれた部分で
は、誤差を積分するだけでパルスは出力されず、２点鎖
線で囲まれた部分でまとめてパルスを出力している。こ
のため、パルス幅の平均はどちらも同じであり、かつ下
の波形では最小パルス幅が確保されたパルスを出力する
ことができる。また、下の波形では、最小パルス幅より
小さいパルスは発生しない。

【００７３】また、本実施例では、線間電圧指令が最小
パルス幅以下の場合、補正後電圧指令を０としている。
しかし、補正後電圧指令に線間電圧指令より小さく、０
より大きい値を設定することで、その分、線間電圧積算
誤差を小さくすることにより、補正時の線間電圧誤差を
抑制することもできる。

【００７４】また、線間電圧積算誤差は演算せず、常に
０として扱い、線間電圧指令が最小パルス幅以下の場
合、補正後電圧指令を最小パルス幅としてもよい。これ
によれば、線間電圧の平均に誤差は生じるが、演算量を
減らすことができ、さらに必ず最小パルス幅を確保する
ことができる。

【００７５】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。第２の実施例で、従来の構成を示す図１８と相違す
るところは、ＰＷＭ制御部６の構成である。以下ではＰ
ＷＭ制御部６の構成についてのみ説明する。

【００７６】図８に本発明の第２の実施例のＰＷＭ制御
部６の構成を示す。図１８と同一の要素は同じ符号で表
し、説明を省略する。図８において、最小値検出部６２
１は、交流電圧指令Ｅu，Ｅv，およびＥwに基づき、最
小値Ｅminを出力する。最小値検出部６２１では、はじ
めにＥuとＥvの差、ＥvとＥwの差、及びＥwとＥuの差を
それぞれ求め、３個の差の絶対値のうち最小の絶対値
を、最小値Ｅminとして出力する。

【００７７】テーブル参照部６２２は、最小値Ｅminに
基づき、あらかじめ設定されたテーブルに従い、搬送波
発生部６０１の入力である搬送波周波数指令Ｆｃを出力
する。あらかじめ設定されたテーブルでは、最小値Ｅmi
nが小さい場合は搬送波周波数指令Ｆｃを小さくし、最
小値Ｅminが大きい場合は搬送波周波数指令Ｆｃを大き
くするように、設定されている。すなわち、複数の信号
である交流電圧指令Ｅu、ＥvおよびＥwの差の少なくと
も一つが小さい場合、つまり０近傍にある場合、搬送波
周波数指令Ｆｃを小さくすることにより、搬送波の周波
数を低くする。

【００７８】次に第２の実施例の動作を説明する。図９
は本発明の第２の実施例の動作を示す波形である。１番
上の波形は電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwの差から求めた、電
力変換器10の出力線間電圧指令である。２番目の波形は
交流電圧指令Ｅu、Ｅv、Ｅwおよび交流電圧指令をパル
ス幅変調するための搬送波Ｃ2である。３番目の波形は
ゲート信号Ｇu、４番目の波形はゲート信号Ｇv、５番目
の波形はゲート信号Ｇwである。６番目の波形は、Ｕ相
出力とＶ相出力間の線間電圧Ｖuvである。７番目の波形
は、電流Ｉu、Ｉv、Ｉwである。一番下の波形は直流電
流Ｉdcである。

【００７９】従来例の図２０との違いは、線間電圧指令
Ｅuv、Ｅvw、Ｅwuが零近傍（点線部）で搬送波Ｃ2の周
波数を低くしていることである。これにより、ゲート信
号Ｇu、Ｇv、Ｇwのパルスの周波数が低くなり、線間電
圧Ｖuvのパルスの周波数も低くなる。この結果、線間電
圧Ｖuvのパルスのデューティーが小さくなる部分で、パ
ルスが拡大される。この結果、直流電流Ｉdcをサンプル
できる期間が拡がり電流の検出が容易となる。

【００８０】次に本発明の第３の実施例について説明す
る。上記の説明では線間電圧指令が零近傍となる領域で
搬送波の周波数を下げると記述したが、線間電圧Ｖuvに
ローパスフィルタを介して観測した波形でも、大きさが
零近傍となる領域は、線間電圧指令が零近傍となる領域
と一致するため、線間電圧Ｖuvにローパスフィルタを介
して観測される波形が零近傍となる領域で搬送波の周波
数を下げてもよい。

【００８１】図１０に本発明の第３の実施例の構成を示
す。従来例（図１８、図１９）と同一の要素には同一の
符号を付して説明を省略し、構成の異なる部分のみを説
明する。図１０において、第２のＰＷＭ制御部６’、第
３のＰＷＭ制御部１５が異なる部分である。

【００８２】図１１は第２のＰＷＭ制御部６’の構成を
示す。図１８と異なるのは、反転部６０５，６０６，及
び６０７がないこと、それに伴い、ゲート信号Ｇx、Ｇ
y、及びＧzがないことである。

【００８３】図１２に第３のＰＷＭ制御部１５の構成を
示す。第３のＰＷＭ制御部１５は、ＰＷＭ制御部６’が
出力する３個のパルス信号であるゲート信号Ｇu、Ｇv、
及びＧwを入力し、第３のゲート信号Ｇu"、Ｇv"、Ｇ
w"、Ｇx"、Ｇy"、及びＧz"を出力する。

【００８４】図１２において、６３１，６３２，６３３
はローパスフィルタ（ＬＰＦ）、６３４は最小値検出
部、６３５はテーブル参照部、６４１は搬送波発生部、
６４２はＵ相比較部、６４３はＶ相比較部、６４４はＷ
相比較部、６４５，６４６および６４７は反転部であ
る。

【００８５】ローパスフィルタ６３１は、低域通過フィ
ルタであり、ゲート信号Ｇuの周波数の高い成分を除去
し、周波数の低い成分のみを電圧指令Ｅulとして出力す
る。電圧指令Ｅulは、パルス幅変調されたパルス信号の
低周波成分であるため、変調波である交流電圧指令Ｅu
（図１０）と相似な波形となる。ローパスフィルタ６３
２及び６３３についても、同様に、ゲート信号Ｇv及び
Ｇwをそれぞれ入力し、電圧指令Ｅvl及びＥwlをそれぞ
れ出力する。

【００８６】最小値検出部６３４は、電圧指令Ｅul，Ｅ
vlおよびＥwlに基づき、最小値Ｅlminを出力する。最小
値検出部６２１では、はじめにＥulとＥvlの差、Ｅvlと
Ｅwlの差、及びＥwlとＥulの差をそれぞれ求め、３個の
差の絶対値のうち最小の絶対値を最小値Ｅlminとして出
力する。

【００８７】テーブル参照部６３５は、最小値Ｅlminに
基づき、あらかじめ設定されたテーブルに従い、搬送波
発生部６４１の入力である搬送波周波数指令Ｆｃｌを出
力する。あらかじめ設定されたテーブルは、最小値Ｅmi
nが小さい場合に搬送波周波数指令Ｆclを小さくし、最
小値Ｅlminが大きい場合に搬送波周波数指令Ｆclを大き
くするように、設定されている。

【００８８】すなわち，複数のパルス信号であるゲート
信号Ｇul、Ｇvl及びＧwlの低周波成分である電圧指令Ｅ
ul、ＥvlおよびＥwlの差の少なくとも一つが小さい場
合、つまり０近傍にある場合、搬送波周波数指令Ｆclを
小さくすることにより、搬送波の周波数を低くする。

【００８９】搬送波発生部６４１は、搬送波周波数指令
Ｆclに基づいて、周波数Ｆclの三角波である搬送波Ｃl
を出力する。ゲート信号Ｇu"を出力するＵ相比較部６４
２では、電圧指令Ｅulと搬送波Ｃlを比較し、電圧指令
Ｅulが大きいときはＨレベルを出力し、小さいときはＬ
レベルを出力する。また、ゲート信号Ｇx"を出力する反
転部６４５は、ゲート信号Ｇu"がＬレベルのときＨレベ
ルを出力し、ゲート信号Ｇu"がＨレベルのときＬレベル
を出力する。

【００９０】同様に、ゲート信号Ｇv"を出力するＶ相比
較部６４３は、Ｖ相交流電圧指令Ｅvlと搬送波Ｃlを比
較し、Ｖ相交流電圧指令Ｅvlが大きいときはＨレベルを
出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また，ゲー
ト信号Ｇｙ"を出力する反転部６４６は、ゲート信号Ｇ
v"がＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号Ｇv"
がＨレベルのときＬレベルを出力する。

【００９１】さらに、ゲート信号Ｇw"を出力するＷ相比
較部６４４は、Ｗ相交流電圧指令Ｅwlと搬送波Ｃlを比
較し、Ｗ相交流電圧指令Ｅwlが大きいときはＨレベルを
出力し、小さいときはＬレベルを出力する。また、ゲー
ト信号Ｇz"を出力する反転部６４７は、ゲート信号Ｇw"
がＬレベルのときＨレベルを出力し、ゲート信号Ｇw"が
ＨレベルのときＬレベルを出力する。これにより，搬送
波の周波数が低いときには、パルス間隔を長くすること
ができる。

【００９２】第３の実施例の動作は、図９に示す動作波
形において、搬送波Ｃ２をＣlに、ゲート信号Ｇu，Ｇv
及びＧwをそれぞれＧu"，Ｇv"，Ｇw"で置き換えること
により得られる。なお、前述したように電圧指令Ｅul，
Ｅvl及びＥwlは、それぞれ交流電圧指令Ｅu，Ｅv及びＥ
wと相似である。よって、第２の実施例と同様の効果が
得られる。

【００９３】上記では三相の電力変換器を適用例に説明
したが、本発明はマイコン等により実行されるパルス幅
変調方式においても適用可能である。次に本発明の第４
の実施例を説明する。

【００９４】図１３は、本発明の第４の実施例によるパ
ルス幅変調装置の構成である。本方式によれば、第１の
信号及び第２の信号をパルス幅変調し、第３のパルス信
号及び第４のパルス信号を出力する。

【００９５】図において、第１の信号と第２の信号の差
に積算誤差を加算して信号差を求める第１の加算回路３
０１、あらかじめ定められた値である基準値と手段３０
１からの信号差を比較する第１の比較回路３０２、第１
の比較回路３０２の比較結果が「加算回路３０１の出力
より基準値が小さい」とき０を出力し、「加算回路３０
１の出力が基準値以上」のとき第１の加算回路３０１の
出力を出力する切替回路３０３、切替回路３０３の出力
に第２の信号を加算する第２の加算回路３０４、第２の
加算回路３０４の出力から第２の信号を減算する第１の
減算回路３０５、第１の加算回路３０１の出力から第１
の減算回路３０５の出力を減算する第２の減算回路３０
６、第２の減算回路の出力を積算誤差として格納する積
算誤差手段３０７、搬送波と第２の加算回路３０４の出
力を比較することによりパルス幅変調する第２の比較回
路３０８、搬送波と第２の信号を比較することによりパ
ルス幅変調する第３の比較回路３０９である。

【００９６】第１の加算回路３０１は、２つ（複数）の
信号の差に積算誤差を加算して信号差を求めるように構
成される。第１の比較回路３０２、切替回路３０３及び
第２の加算回路３０４は、前記信号差があらかじめ定め
られた値より小さいとき、前記２つの信号の差が零に
（もしくは前記信号差より小さく）なるように該信号を
補正し、前記信号差があらかじめ定められた値以上のと
き、前記２つの信号の差が前記信号差となるように該信
号を補正する。減算回路３０５，３０６及び積算誤差手
段３０７は、補正された２つの信号の差および前記信号
差から積算誤差を求める。

【００９７】次に、図１３に示される構成の動作を、図
１４の動作波形を用いて説明する。図において、２０１
はパルス幅変調を行うための搬送波、２０２は複数の信
号の一つである第１の信号、２０３は複数の信号の一つ
である第２の信号、２０４はたとえば、従来方式で第１
の信号をパルス幅変調したときの仮想結果である第１の
パルス信号、２０５は従来方式で第２の信号をパルス幅
変調したときの仮想結果である第２のパルス信号、２０
６は第１のパルス信号と第２のパルス信号の差である仮
想の第１のパルス信号差である。

【００９８】２０７は積算誤差手段３０７の出力である
積算誤差、２０８は第１の加算回路３０１の出力である
第１の信号と第２の信号の差に積算誤差を加算した信号
差、２０９は第２の加算回路３０４の出力で、本実施例
により第１の信号２０２を補正した第３の信号、２１０
は本実施例により第２の信号２０３を補正した第４の信
号、２１１は第２の比較回路３０８の出力である第３の
信号２０９をパルス幅変調した第３のパルス信号、２１
２は第３の比較回路３０９の出力である第４の信号２１
０をパルス幅変調した第４のパルス信号、２１３は第３
のパルス信号と第４のパルス信号の差である第２のパル
ス信号差、２１４は処理のタイミングを示す第１のタイ
ミング、２１５は処理のタイミングを示す第２のタイミ
ング、２１６は処理のタイミングを示す第３のタイミン
グである。但し、２０４，２０５，２０６及び２１３は
説明のために付記した波形であり、図１３に示す構成内
には存在していない。

【００９９】第１の信号２０２及び第２の信号２０３
と、搬送波２０１の大小を比較することにより、第１の
パルス信号２０４及び第２のパルス信号２０５がそれぞ
れ得られ、第１のパルス信号２０４と第２のパルス信号
２０５の差は第１のパルス信号差２０６となる。このと
き、第１のパルス信号差２０６で得られるパルス幅が必
要なパルス幅より狭くなることがある。この場合におけ
る本実施例の動作を以下に説明する。

【０１００】第１のタイミング２１４において，処理前
では積算誤差２０７は０である。第１の信号２０２と第
２の信号２０３の差に処理前の積算誤差２０７を加算す
ると、信号差２０８となる。次に、第１の信号２０１及
び第２の信号２０２を補正し、第３の信号２０９及び第
４の信号２１０を求める。この場合、信号差２０８は点
線で示すように、あらかじめ定められた値（最小パルス
幅）よりも小さいため、切替回路３０３は０を出力し、
第２の加算回路３０４は第３の信号２０９として第２の
信号２０３を出力する。

【０１０１】これにより、第３の信号２０９と第４の信
号２１０の差が０になるように、第１の信号２０１が補
正されて第３の信号２０９となる。なお、第２の信号２
０２を基準として補正を行ったため、第４の信号２１０
は第２の信号２０２と同一である。さらに、第３の信号
２０９及び第４の信号２１０と、搬送波２０１との大小
を比較することにより、第３のパルス信号２１１及び第
４のパルス信号２１２がそれぞれ得られ、第３のパルス
信号２１１と第４のパルス幅信号２１２の差は第２のパ
ルス信号差２１３となる。また、積算誤差２０７は信号
差２０８に更新される。

【０１０２】第２のタイミング２１５において、処理前
では積算誤差２０７は第１のタイミング２１４での信号
差２０８である。第１のタイミング２１４と同様にし
て、信号差２０８を求める。次に、第１の信号２０１及
び第２の信号２０２を補正し、第３の信号２０９及び第
４の信号２１０を求める。この場合、信号差２０８は点
線で示すあらかじめ定められた値以上であるため、切替
回路３０３は第１の加算回路３０１の出力を出力し、第
２の加算回路３０４は第３の信号２０９として第２の信
号に第１の加算回路３０１の出力を加算してを出力す
る。

【０１０３】これにより、第３の信号２０９と第４の信
号２１０の差が信号差２０８になるように、第１の信号
２０１が補正され第３の信号２０９となる。なお、第２
の信号２０２を基準として補正を行ったため、第４の信
号２１０は第２の信号２０２と同一である。さらに、第
１のタイミング２１４と同様にして、第３のパルス信号
２１１、第４のパルス信号及び第２のパルス信号差２１
３が得られる。また、積算誤差２０７は０に更新する。

【０１０４】本実施例による補正をおこなった第２のパ
ルス信号差２１３を、従来方式による第１のパルス信号
差２０６と比べると、第１のタイミング２１４から第２
のタイミング２１５に出力されるべきパルスを削除し
て、第２のタイミング２１５から第３のタイミング２１
６に出力されるべきパルスに、前タイミングで削除した
パルスを併せて出力している。これにより、パルス幅を
拡げて、必要なパルス幅を確保できる要にしている。

【０１０５】また、図１４から明らかなように、タイミ
ング２１４からタイミング２１６について、第２のパル
ス信号差２１３を時間平均した結果と、第１のパルス信
号差２０６の時間平均は一致する。

【０１０６】以上説明した本発明の第４の実施例では、
信号数が２個の場合について説明したが、３個以上の場
合においても信号を大きさの順に並べ、隣接する２個の
信号に対して、順に上記手段を適用することが可能であ
る。

【０１０７】図１５に、信号数が３個の場合のパルス幅
変調方式の構成を示す。図において、複数の信号である
信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃを入力して、信号を小さい順
に信号Ｄ，信号Ｅ及び信号Ｆとして出力する第１の並べ
替え手段２６０１、信号Ｄ及び信号Ｅを入力し、信号Ｇ
及び信号Ｈを出力する第１の補正手段２６０２、信号Ｈ
及び信号Ｆを入力し、信号Ｉ及び信号Ｊを出力する第２
の補正手段２６０３、信号Ｇ，信号Ｉ及び信号Ｊを入力
し、第１の並べ替え手段２６０１による並べ替えと逆の
並べ替えにして信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍを出力する第
２の並べ替え手段２６０４、搬送波と比較することによ
り信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍをパルス幅変調する信号
Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐを出力する比較手段２６０５であ
る。

【０１０８】第１の補正手段２６０２は、図１３の構成
から搬送波と第２の比較回路３０８、第３の比較手段３
０９を削除し、第２の加算回路３０４の出力及び第２の
信号２０３を出力する構成である。すなわち、第１の信
号２０２は信号Ｅであり、第２の信号２０３は信号Ｄで
ある。そして、第２の加算回路３０４の出力（第３の信
号）は信号Ｈであり、第２の信号２０３は信号Ｇとして
出力される。

【０１０９】第２の補正手段２６０３は、図１３の構成
から搬送波と第２の比較回路３０８、第３の比較回路３
０９を削除し、第２の加算回路３０４の出力（第３の信
号）及び第２の信号を出力する。すなわち、第１の信号
２０２は信号Ｆであり、第２の信号２０３は信号Ｈであ
る。そして、第２の加算回路３０４の出力は信号Ｊであ
り、第２の信号は信号Ｉとして出力される。

【０１１０】このような構成とすることにより、信号Ｇ
と信号Ｈに図１３の第３の信号と第４の信号が対応する
ため、信号Ｇと信号Ｈの差は図１４のパルス信号差２１
３のように基準値以上となる。信号Ｈと信号Ｉは同一で
補正がないことから、信号Ｇと信号Ｉの差も信号Ｇ、信
号Ｈの関係と同様に基準値以上となる。また、信号Ｉと
信号Ｊの差も基準値以上である。

【０１１１】第１の並べ替え手段２６０１で小さい順に
並べ替えたことから、他の組み合わせである信号Ｇと信
号Ｊの差も基準値以上となる。これを、信号Ａ，信号Ｂ
及び信号Ｃと信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍがそれぞれ対応
するように、信号Ｇ，信号Ｉ及び信号Ｊを第２の並べ替
え手段２６０４で並べ替え、さらに比較手段２６０５で
搬送波と比較して、パルス幅変調することにより得られ
る信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐのすべての差のパルスは、
必要なパルス幅を確保できる。

【０１１２】また、第１の補正手段２６０２及び第２の
補正手段２６０３に含まれる積算誤差は、信号Ａ，信号
Ｂ及び信号Ｃと信号Ｄ，信号Ｅ及び信号Ｆの対応に応じ
て、独立なものとしてもよい。例えば、信号Ａ，Ｂにつ
いてみれば、信号ＡとＤ，ＢとＥ、信号ＡとＤ，ＢとＦ
など、６通りの関係を格納する手段を設ければよい。こ
れにより、信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃの大きさ順が変化
した場合でも、なめらかに切り替えることができる。

【０１１３】本発明の第５の実施例を説明する。図１６
は第５の実施例によるパルス幅変調方式の構成を示す。
本実施例は、第１の信号及び第２の信号をパルス幅変調
し、第３のパルス信号及び第４のパルス信号を出力す
る。

【０１１４】図において、第１の信号と第２の信号の差
を求める加算回路４０１、あらかじめ定められた値であ
る第１の基準値と加算回路４０１の出力（信号差）を比
較する第１の比較回路４０２、第１の比較回路４０２の
比較結果が「加算回路４０１の出力より基準値が小さ
い」とき第１の基準値以上の値である第２の基準値を出
力し、「加算回路４０１の出力より基準値が大きい」と
き加算回路４０１の出力を出力する切替回路４０３、切
替回路４０３の出力に第２の信号を加算する第２の加算
回路４０４、搬送波と加算回路４０４の出力を比較する
ことによりパルス幅変調する第２の比較回路４０５、搬
送波と第２の信号を比較することによりパルス幅変調す
る第３の比較回路４０６である。

【０１１５】すなわち、２つの信号の差を求める手段は
加算回路４０１により構成され、前記信号差があらかじ
め定められた値より小さいとき、前記２つの信号の差が
該定められた値以上になるように該信号を補正する手段
と、前記信号差があらかじめ定められた値より小さいと
き、前記２つの信号の差が該定められた値以上になるよ
うに該信号を補正する手段は第１の比較回路４０２、切
替回路４０３及び第２の加算回路４０４により構成され
る。

【０１１６】図１７に第５の実施例の動作波形を示す。
図において、５０１はパルス幅変調を行うための搬送
波、５０２は第１の信号、５０３は第２の信号、５０４
は従来技術により第１の信号５０２をパルス幅変調した
仮想結果である第１のパルス信号、５０５は従来技術に
より第２の信号５０３をパルス幅変調した仮想結果であ
る第２のパルス信号、５０６は第１のパルス信号と第２
のパルス信号の差である仮想の第１のパルス信号差であ
る。

【０１１７】５０７は第１の加算回路４０１の出力であ
る第１の信号と第２の信号の差に積算誤差を加算した信
号差、５０８は第２の加算回路４０４の出力である本実
施例により第１の信号５０２を補正した第３の信号、５
０９は本実施例により第２の信号５０３を補正した第４
の信号、５１０は第２の比較回路４０５の出力である第
３の信号をパルス幅変調した第３のパルス信号、５１１
は第３の比較回路４０６の出力である第４の信号をパル
ス幅変調した第４のパルス信号、５１２は第３のパルス
信号と第４のパルス信号の差である第２のパルス信号
差、５１３は処理のタイミングを示す第１のタイミン
グ、５１４は処理のタイミングを示す第２のタイミン
グ、５１５は処理のタイミングを示す第３のタイミング
である。

【０１１８】第１の信号５０２及び第２の信号５０３と
搬送波５０１の大小を比較すると、従来方式では第１の
パルス信号５０４及び第２のパルス信号５０５がそれぞ
れ得られ、第１のパルス信号５０４と第２のパルス信号
５０５の差は第１のパルス信号差５０６となり、図の例
では、第１のタイミング５１３と第２のタイミング５１
４の期間にパルス幅の狭い信号差が得られている。これ
に対し、本実施例では以下のように作用する。

【０１１９】第１のタイミング５１３から第２のタイミ
ング５１４の期間において、第１の信号５０２と第２の
信号５０３の差を求めると信号差５０７となる。次に、
第１の信号５０１及び第２の信号５０２を補正し、第３
の信号５０８及び第４の信号５０９を求める。信号差５
０７は、点線で示すあらかじめ定められた値よりも小さ
いため、切替回路４０３は第２の基準値を出力し、第２
の加算回路４０４は第２の基準値と第２の信号を加算し
て出力する。

【０１２０】これにより、第３の信号５０８と第４の信
号５０９の差は、第１の基準値以上である第２の基準値
になるように第１の信号５０１が補正され、第３の信号
５０８となる。なお、第２の信号５０２を基準として補
正を行ったため、第４の信号５０９は第２の信号５０２
と同一である。さらに、第３の信号２０９及び第４の信
号２１０と搬送波２０１との大小を比較することによ
り、第３のパルス信号５１０及び第４のパルス信号５１
１がそれぞれ得られ、第３のパルス信号５１０と第４の
パルス幅信号５１１の差は第２のパルス信号差５１２と
なる。

【０１２１】次に、第２のタイミング５１４と第３のタ
イミング５１５の期間について説明する。この期間で
は、従来技術においても、第１のパルス信号差５０６で
得られるパルス幅が必要なパルス幅より広くなるので、
本実施例では以下のように作用する。

【０１２２】このときの信号差５０７は、点線で示すあ
らかじめ定められた値よりも大きいため、切替回路４０
３は第１の加算回路４０１の出力を出力し、第２の加算
回路４０４は第１の加算回路４０１の出力と第２の信号
を加算し、すなわち第１の信号５０１を出力する。これ
により、第１の信号５０１はそのまま第３の信号５０８
となる。また、第２の信号５０２を基準として補正を行
ったため、第４の信号５０９は第２の信号５０２と同一
である。

【０１２３】本実施例による補正をおこなった第２のパ
ルス信号差５１２と、従来方式による第１のパルス信号
差５０６を比較すると、本実施例では第１のタイミング
５１３から第２のタイミング５１４に出力されるパルス
は補正されて必要なパルス幅を確保されている。また、
補正の必要のない第２のタイミング５１４から第３のタ
イミング５１５に出力されるパルスは、第２のパルス信
号差５１２と第１のパルス信号差５０６が一致する。

【０１２４】以上説明した本発明の第５の実施例では、
信号数が２個の場合について説明したが、第４の実施例
と同様、３個以上の場合においても信号を大きさの順に
並べ、隣接する２個の信号に対して順に上記手段を適用
すれば、実現可能である。例えば、信号が３個の場合、
図１５に示したパルス幅変調器において、第１の補正手
段２６０２と第２の補正手段２６０３に上記手段を以下
の通り適用する。

【０１２５】第１の補正手段２６０２は、図１６の構成
から搬送波、第２の比較回路４０５及び第３の比較回路
４０６を削除し、第２の加算回路４０４の出力及び第２
の信号５０３を出力する。第１の信号５０２は信号Ｅで
あり、第２の信号５０３は信号Ｄである。そして、第２
の加算回路４０４の出力は信号Ｈであり、第２の信号５
０３は信号Ｇとして出力される。

【０１２６】また、第２の補正手段２６０３は、図１６
の構成から搬送波、第２の比較回路４０５及び第３の比
較回路４０６を削除し、第２の加算回路４０４の出力及
び第２の信号５０３を出力する。第１の信号５０２は信
号Ｆであり、第２の信号５０３は信号Ｈである。そし
て、第２の加算回路４０４の出力は信号Ｊであり、第２
の信号５０３は信号Ｉとして出力される。

【０１２７】このような構成とすることにより、信号Ｇ
と信号Ｈの差は前述したように基準値以上となり、信号
Ｈと信号Ｉは補正がないことから、信号Ｇと信号Ｉの差
は前述したように基準値以上となる。また、信号Ｉと信
号Ｊの差も基準値以上である。第１の並べ替え手段２６
０１で小さい順に並べ替えたことから、他の組み合わせ
である信号Ｇと信号Ｊの差も基準値以上となる。これを
信号Ａ，信号Ｂ及び信号Ｃと信号Ｋ，信号Ｌ及び信号Ｍ
がそれぞれ対応するように、信号Ｇ，信号Ｉ及び信号Ｊ
を第２の並べ替え手段２６０４で並べ替え、さらに比較
手段２６０５で搬送波と比較してパルス幅に変換するこ
とにより得られる信号Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐのすべての
差のパルスは、必要なパルス幅を確保できる。

【０１２８】また、図１５に示すパルス幅変調器を、従
来図２に示すＰＷＭ制御部に替えて、従来図１２に示す
電力変換器に適用することができる。この際、パルス幅
変調器の入力である信号Ａ，信号Ｂ，信号Ｃにはそれぞ
れ電圧指令Ｅu，Ｅv，Ｅwを入力し、出力である信号
Ｎ，信号Ｏ及び信号Ｐをゲート信号Ｇu，ゲート信号Ｇv
及びゲート信号Ｇwとして出力し、信号Ｎ，信号Ｏ及び
信号Ｐを反転してゲート信号Ｇx，ゲート信号Ｇy及びゲ
ート信号Ｇzとして出力する。

【０１２９】

【発明の効果】本発明によれば、複数の信号をパルス幅
変調する場合に、信号間の信号差が予め定められた最小
パルス幅以上とされるので、必要なパルス幅が確保でき
る効果がある。また、信号差が最小パルスより小さい場
合には出力を行わず、誤差を積算しておくので、出力さ
れるパルスの時間差の平均は変わらない。

【０１３０】また、本発明によれば、前記信号の差が０
近傍であるとき、搬送波の周波数を低くするようにして
るので、パルス幅が小さくなる領域でも必要なパルス幅
が確保できる。

【０１３１】さらに、本発明のパルス幅変調方式を適用
した電力変換器によれば、直流電流Ｉdcのサンプリング
期間を確保すると共に、モータ制御性能を向上する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による電力変換器の構成
図。

【図２】第１の実施例による電圧指令補正部の動作を示
す流れ図。

【図３】電圧指令補正部の動作の一部であるＵ相基準の
処理を示す流れ図。

【図４】電圧指令補正部の動作の一部であるＶ相基準の
処理を示す流れ図。

【図５】電圧指令補正部の動作の一部であるＷ相基準の
処理を示す流れ図。

【図６】電圧指令補正部の具体的な動作を示す波形図。

【図７】補正前後の線間電圧を比較する波形図。

【図８】本発明の第２の実施例によるＰＷＭ制御部の構
成図。

【図９】第２の実施例の動作を示す波形図。

【図１０】第３の実施例による電力変換器の構成図。

【図１１】第３の実施例の第２のＰＷＭ制御部の構成
図。

【図１２】第３の実施例の第３のＰＷＭ制御部の構成
図。

【図１３】本発明の第４の実施例によるパルス変調方式
の構成図。

【図１４】第４の実施例の動作を表す波形図。

【図１５】第４の実施例を３つの信号に拡張したパルス
変調方式を示す構成図。

【図１６】本発明の第５の実施例によるパルス幅変調方
式の構成図。

【図１７】第５の実施例の動作を表す波形図。

【図１８】従来の電力変換器の構成図。

【図１９】従来のＰＷＭ制御部の構成図。

【図２０】従来の電力変換器の動作を示す波形図。

【図２１】従来例の動作の詳細を示す波形図。

【図２２】従来例の動作の詳細を表す波形図。

【図２３】従来例の問題点を示す波形図。

【図２４】従来例の問題点を示す波形図。

【符号の説明】

１…交流電源、２…整流回路、３…平滑コンデンサ、４
…モータ、５…電流検出器、６…ＰＷＭ制御部、６’…
第２のＰＷＭ制御部、１５…第３のＰＷＭ制御部、７…
電流検出部、８…モータ制御部、Ｑu、Ｑv、Ｑw、Ｑx、
Ｑy、Ｑz…スイッチング素子、９…電圧指令補正部、１
０…電力変換器、３０１…第１の加算器、３０２…第１
の比較器、３０３…切替器、３０４…第２の加算器、３
０７…積算誤差手段、３０８…第２の比較回路、３０９
…第３の比較回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 俊昭 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 藤井 洋 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者 富田 浩之 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号 株式会社日立ドライブシステムズ内 (72)発明者 安藤 達夫 東京都千代田区神田須田町一丁目15番１号 株式会社日立空調システム内 (72)発明者 高倉 雄八 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 木村 秀夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立多賀エレクトロニクス内 Ｆターム(参考） 5H007 AA12 BB06 CA01 CB04 CB05 CC23 DA06 DB01 DB12 DC02 EA02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の信号をパルス幅変調する方法にお
   いて、 前記複数の信号のうち各２つの信号の差に基づいて求め
   られる全てのパルスの幅が、あらかじめ定められた所定
   値以上となるように補正することを特徴とするパルス幅
   変調方法。
2. 【請求項２】 複数の信号をパルス幅変調する方法にお
   いて、 前記複数の信号のうち２つの信号の差に積算誤差を加え
   て信号差を求めると共に、あらかじめ定められた所定値
   に対し、前記信号差が小さいときは前記２つの信号の差
   が０もしくは前記信号差より小さくなるように該２つの
   信号のうち少なくとも１つを補正し、前記信号差が所定
   値以上のときは前記信号差となるように前記２つの信号
   のうち少なくとも１つを補正することを特徴とするパル
   ス幅変調方法。
3. 【請求項３】 複数の信号を、搬送波を用いてパルス幅
   変調する方法において、 前記複数の信号のうち２つの信号の差である信号差を求
   め、前記信号差の少なくとも一つが０近傍であるとき、
   前記搬送波の周波数を低くすることを特徴とするパルス
   幅変調方法。
4. 【請求項４】 複数の信号をパルス幅変調するパルス幅
   変調装置において、 前記複数の信号のうち２つの信号の差である信号差を求
   める手段と、前記信号差があらかじめ定められた所定値
   より小さいとき、前記２つの信号の差を前記所定値以上
   に補正する手段を設けることを特徴とするパルス幅変調
   装置。
5. 【請求項５】 複数の信号をパルス幅変調するパルス幅
   変調装置において、 前記複数の信号のうち２つの信号の差の各々に積算誤差
   を加算して信号差を求める手段と、 前記信号差が所定値より小さいとき、前記２つの信号の
   差が０もしくは前記信号差より小さくなるように補正す
   ると共に、該補正された２つの信号の差および前記信号
   差から前記積算誤差を求め、前記信号差が前記所定値以
   上のとき前記２つの信号の差が前記信号差となるように
   補正すると共に、前記積算誤差を０に補正する補正手段
   を設けることを特徴とするパルス幅変調装置。
6. 【請求項６】 ３つの信号をパルス幅変調するパルス幅
   変調装置において、 ３つの信号のうち大きさが真ん中である第１の信号を選
   択する手段と、前記第１の信号とそれ以外の他の信号と
   の差である信号差を求める手段と、前記信号差があらか
   じめ定められた所定値より小さいとき、前記他の信号と
   前記第１の信号の差が前記所定値以上となるように、前
   記第１の信号または前記他の信号を補正して、補正後第
   １の信号と補正後他の信号を求める補正手段を設けたこ
   とを特徴とするパルス幅変調装置。
7. 【請求項７】 ３つの信号をパルス幅変調するパルス幅
   変調装置において、 ３つの信号のうち大きさが真ん中である第１の信号を選
   択する手段と、 前記第１の信号とそれ以外の他の信号の差に積算誤差を
   加算して信号差を求める手段と、 前記信号差があらかじめ定められた所定値より小さいと
   き、前記第１の信号と前記他の信号の差が０もしくは前
   記信号差より小さくなるように、前記第１の信号または
   前記他の信号を補正して、補正後第１信号または補正後
   他の信号を求める手段と、 前記補正後第１信号と前記補正後他の信号の差及び前記
   信号差から前記積算誤差を求める手段を設けることを特
   徴とするパルス幅変調装置。
8. 【請求項８】 搬送波により、複数の信号をパルス幅変
   調するパルス幅変調装置において、 前記複数の信号の低周波成分の差の少なくとも一つが０
   近傍であるとき前記搬送波のパルス間隔を長くする手段
   を設けることを特徴とするパルス幅変調装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、 前記複数の信号のうち２つの信号の低周波成分の差を求
   める手段を設けることを特徴とするパルス幅変調装置。
10. 【請求項１０】 電圧指令に基づいてパルス電圧を出力
    する電力変換器において、 請求項１から９に記載のパルス幅変調を、複数または３
    つの前記信号を前記電圧指令、前記信号差を線間電圧と
    して、適用したことを特徴とする電力変換器。