JP2010004725A

JP2010004725A - スイッチング制御装置、これを用いたインバータ、コンバータおよび永久磁石電動機、圧縮機並びに空気調和機

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Publication number: JP2010004725A
Application number: JP2008239340A
Authority: JP
Inventors: Hideki Takahara; 英樹高原; Yosuke Sasamoto; 洋介篠本; Kazunori Sakanobe; 和憲坂廼邊; Satoshi Azuma; 聖東; Kazunori Hatakeyama; 和徳畠山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: JP4999805B2

Abstract

【課題】スイッチング周波数を１つに固定、または個数を限定したままで、雑音や振動、電源高調波の発生を抑制するスイッチング制御装置を提供する。
【解決手段】スイッチング回路２からの出力電圧と予め任意に設定された基準電圧６とから指令値を算出する指令値算出手段７と、所定の周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段８と、搬送波生成手段８により生成された搬送波で指令値算出手段７からの指令値をＰＷＭしてパルス波形を生成するＰＷＭ手段９と、ＰＷＭ手段９により生成されたパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段１０と、波形変形手段１０により変形されたパルス波形に基づいてスイッチング回路２を制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段１１とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータまたはインバータの半導体スイッチの制御をＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）信号により行うスイッチング制御装置、これを用いたインバータにより駆動される永久磁石電動機、並びにその永久磁石電動機を搭載した圧縮機、その圧縮機を備えた空気調和機に関するものである。

従来のスイッチング制御装置は、スイッチング周波数をランダムに決定させることにより雑音スペクトルのピークレベルを低減させている（例えば、特許文献１参照）。

また、インバータ装置においては、インバータ回路部を制御するＣＰＵのタイマに基づいてキャリア周波数が連続的にかつ周期的に変化するようにして、不快な騒音の発生を防止している（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−２４５９４２号公報（第２頁、図１）特開２００７−２４４１０６号公報（第１０−１１頁、図９）

従来のスイッチング制御装置では、雑音を低減するために、スイッチング周波数がランダムに、または連続的に変化するようにしているため、マイコンの種類によっては実装が困難であったり、ＣＰＵ負荷が大きくなったりしていた。また、スイッチング周波数がランダムに、または連続的に変化するため、他の制御周期と干渉してしまう場合、特にスイッチング周波数がランダムに変化するため、原因を特定するのが困難であった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的はスイッチング周波数を１つに固定、または個数を限定したままで、雑音や振動、電源高調波の発生を抑制するスイッチング制御装置、このスイッチング制御装置を備えたインバータおよびコンバータ、およびインバータにより駆動される永久磁石電動機、並びにその永久磁石電動機を搭載した圧縮機、その圧縮機を備えた空気調和機を得るものである。

また、第２の目的はスイッチング周波数を１つまたは個数を限定して使用することで、雑音や振動、電源高調波のピーク周波数を操作可能なスイッチング制御装置、このスイッチング制御装置を備えたインバータおよびコンバータ、およびインバータにより駆動される永久磁石電動機、並びにその永久磁石電動機を搭載した圧縮機、その圧縮機を備えた空気調和機を得るものである。

本発明に係るスイッチング制御装置は、スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、所定の周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、搬送波生成手段により生成された搬送波で指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形を生成する変調手段と、変調手段により生成されたパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段と、波形変形手段により変形されたパルス波形に基づいてスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段とを備えたものである。

また、本発明に係るスイッチング制御装置は、スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、搬送波の周波数を２つの周波数から選択する周波数選択手段と、周波数選択手段により選択された周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、搬送波生成手段により生成された搬送波で指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形を生成する変調手段と、変調手段により生成されたパルス波形からスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段とを備えたものである。

本発明によれば、変調手段により生成されたパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させ、平行移動させたパルス波形に基づいてスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するようにしたので、雑音や振動、電源高調波の発生を抑制できるという効果がある。

また、本発明によれば、搬送波の周波数を２つの周波数から選択し、選択した搬送波で指令値を変調してパルス波形を生成し、このパルス波形からスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するようにしたので、雑音や振動、電源高調波の発生を抑制し、且つ発生のピーク周波数を操作可能にすることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。
図１において、スイッチング回路２は、例えばＡＣ−ＤＣコンバータなどに用いられている半導体スイッチ（以下、単に「スイッチ」という）よりなり、電源１の交流を直流に変換しコンデンサなど（図示せず）に充電して例えばインバータの負荷３に供給する。スイッチング制御装置４は、スイッチング回路２の動作に基づいて出力される電圧を検出し、その検出電圧５が目標の基準電圧６となるようにスイッチング回路２のスイッチを制御する装置である。

前述したスイッチング制御装置４は、検出電圧５と予め任意に設定された目標の基準電圧６とからスイッチング回路２への指令値を算出する指令値算出手段７と、所定の周波数の例えば三角波を搬送波として生成する搬送波生成手段８と、その搬送波で指令値をＰＷＭ（パルス幅変調）してパルス波形を生成するＰＷＭ手段９と、１周期毎のパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段１０と、波形変形手段１０により変形されたパルス波形に基づいてスイッチング回路２のスイッチをＯＮ・ＯＦＦするスイッチング動作信号（ＰＷＭ信号）を生成するスイッチング動作信号生成手段１１とを備えている。

波形変形手段１０は、乱数を発生する乱数生成部１２と、後述するＯＮ／ＯＦＦ比取得部１５により取得されたパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な最大値を算出する移動可能量算出部１３と、移動可能量算出部１３により算出された最大値以下になるように１周期毎にパルス波形の移動距離を乱数を用いて決定する移動量決定部１４と、指令値と搬送波とが１周期内で始めに交差する点から算出されたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比として取得するＯＮ／ＯＦＦ比取得部１５とを備えている。

次に、実施の形態１のスイッチング制御装置４の動作について説明する。
スイッチング制御装置４の指令値算出手段７は、スイッチング回路２の動作に基づいて出力される電圧を検出し、その検出電圧５と目標の基準電圧６との差分を求め、この差分からスイッチング回路２への指令値を算出してＰＷＭ手段９に送出する。ＰＷＭ手段９は、算出された指令値を搬送波生成手段８の三角波の搬送波でＰＷＭしてパルス波形を生成し波形変形手段１０に送出する。なお、搬送波は三角波が主に用いられるが、鋸波や他の波形であっても良い。

波形変形手段１０は、ＰＷＭ手段９によりＰＷＭされた１周期毎のパルス波形を、後述する処理により時間軸方向に移動させて変形させ、スイッチング動作信号生成手段１１に送出する。スイッチング動作信号生成手段１１は、波形変形手段１０により変形されたパルス波形に基づいてスイッチング動作信号を生成し、スイッチング回路２に出力してスイッチ（図示せず）を動作させ、出力電圧が目標の基準値になるようにする。

続いて、波形変形手段１０の動作について図２を参照しながら詳述する。図２は実施の形態１におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。
指令値算出手段７により算出された指令値２１と搬送波生成手段からの搬送波２０は、ＰＷＭ手段９において図２（ａ）のように比較される。この時、通常のＰＷＭでは、指令値２１と搬送波２０の交点からパルス波形が生成されるが、実施の形態１では、搬送波２０の周波数が指令値２１よりも十分高いため、左右の交点の位置はほとんど同じと考えて、図２（ｂ）に示すようなパルス波形２２が生成される。そして、波形変形手段１０のＯＮ／ＯＦＦ比取得部１５により、指令値と搬送波とが１周期内で始めに交差する点から算出されたＯＮ／ＯＦＦ比がパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比として取得される。

ここで、移動可能量算出部１３により、図２（ｂ）のパルス波形２２から、時間軸方向に移動させても１周期内でのＯＮ／ＯＦＦ比が保持できる移動量の最大値を求める。なお、マイコンの制約として、パルス波形は１周期の前半周期ではＯＦＦ状態から開始し、一度ＯＮ状態になったらＯＦＦ状態へは戻らない。また、１周期の後半周期ではＯＮ状態から開始し、一度ＯＦＦ状態になったらＯＮ状態へは戻らないものとする。

前記マイコンの制約条件より、図２の移動量の最大値は、図２（ｂ）の半周期内でのＯＮ期間３０とＯＦＦ期間３１の短い方となる。図２（ｂ）の場合、ＯＮ期間３０の方がＯＦＦ期間３１より短いため、ＯＮ期間３０が移動量の最大値となる。

移動量決定部１４は、乱数生成部１２から例えば−１〜１までの範囲の乱数を取得し、移動可能量算出部１３により算出された移動量の最大値と掛け合わせて移動距離を算出する。ここで、パルス波形を右へ動かすのをプラス方向、左へ動かすのをマイナス方向と定め、乱数生成部１２からの出力がマイナスの場合、図２（ｂ）のパルス波形は（乱数×移動量の最大値）の絶対値分の移動距離３２だけ左に移動し、図２（ｃ）のパルス波形２３のように変形される。

このようにすることにより、搬送波の周波数を１つに固定したままでも、搬送波の周波数に依存した周波数にピークが出るような騒音や振動、電源高調波の発生がホワイトノイズ化され、そのピークを低減することができる。また、騒音や振動、電源高調波のピーク値を抑制することができるので、本制御装置４の各部品の長寿命化を図ることができ、製品としての安全性が向上するという効果がある。

また、ホワイトノイズ化を進めると、騒音の音色が、ピークが立った音から全体的に音のレベルが上がったように感じる場合がある。その場合、乱数生成部１２から取得する乱数の範囲を例えば−０．５〜０．５に狭めることで、ホワイトノイズ化の影響が半減する。よって、乱数生成部１２の乱数の範囲を調整することにより、騒音のレベルや音色を調整することが可能となる。

なお、スイッチング回路２の入力電流、入力電圧、入力電力や、出力電流、出力電圧、出力電力のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、その検出手段からの出力値の大きさ（増減）に従って乱数の範囲を変更しパルス波形の移動距離を増減させるようにしても良い。この場合も、騒音や電源高調波の発生の大きさに合った、ホワイトノイズ化を実施することが可能となる。また、負荷３の大きさや負荷３から発せられる騒音や振動のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、その検出手段からの出力値の大きさ（増減）に従って乱数の範囲を変更しパルス波形の移動距離を増減させるようにしても良い。この場合も、騒音や振動、電源高調波の発生の大きさに合った、ホワイトノイズ化を実施することが可能となる。

また、指令値２１と搬送波２０とが１周期内で始めに交差する点から求められたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比としてＯＮ／ＯＦＦ比取得部１５が取得するようにしたが、ＯＮ／ＯＦＦ比取得部１５を用いなくても、乱数生成部１２の乱数発生範囲を狭めることにより、実施の形態１と同様の効果を得ることは可能である。また、マイコンの制約条件がない場合でも同様に１周期内でのＯＮ／ＯＦＦ比を保持できるような移動量を用いれば同じ効果を得ることはできる。その場合、例えば左の移動において、１周期の範囲を超えた場合、超えた分を右端に移動させてＯＮ／ＯＦＦ比を保たせるようにする。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、図１で説明した実施の形態１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
図３に示すスイッチング制御装置４は、スイッチング回路２の２つのスイッチを同時に制御する装置で、三角波の搬送波をそれぞれ生成する２つの搬送波生成手段８、８ａと、一方の搬送波生成手段８により生成された搬送波で指令値算出手段７からの指令値をＰＷＭしてパルス波形を生成するＰＷＭ手段９と、他方の搬送波生成手段８ａにより生成された搬送波で指令値算出手段７からの指令値をＰＷＭしてパルス波形を生成するＰＷＭ手段９ａと、ＰＷＭ手段９、９ａからそれぞれ送出される２つのパルス波形の関係を保持する波形関係保持部１６を有する波形変形手段１０とを備えている。なお、波形関係とは、スイッチング回路２の２つのスイッチの動作組み合わせの４つ（（ＯＮ、ＯＮ）、（ＯＮ、ＯＦＦ）、（ＯＦＦ、ＯＮ）、（ＯＦＦ、ＯＦＦ））を１周期内で発生する期間のことである。

ここで、図４を用いて実施の形態２のスイッチング制御装置４が適用される回路の一例を説明する。図４は実施の形態２のスイッチング制御装置４が適用されるＡＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である。
図４に示すＡＣ−ＤＣコンバータは、リアクタ４３を介して交流電源１に接続される整流器４０と、一端が整流器４０の一方の入力端子に接続された第１のスイッチ４１と、一端が整流器４０の他方の入力端子に接続された第２のスイッチ４２と、整流器４０の出力端子間に直列に接続され、その接続点に第１および第２のスイッチ４１、４２が接続された第１および第２のコンデンサ４４、４５とを備えている。このＡＣ−ＤＣコンバータの出力端には直流負荷３が接続されている。前述した第１および第２のスイッチ４１、４２は、例えばＩＧＢＴとダイオード整流器からなる双方向スイッチで、この２つのスイッチによりスイッチング回路２が構成されている。実施の形態２のスイッチング制御装置４は、第１および第２のコンデンサ４４、４５の電圧を検出電圧５として取得し、内部でスイッチング動作信号を生成してスイッチング回路２に出力する。

次に、実施の形態２のスイッチング制御装置４の動作について図５を参照しながら説明する。なお、搬送波生成手段８、８ａ、ＰＷＭ手段９、９ａおよび波形変形手段１０以外の動作については、実施の形態１と同じであるため説明を省略する。図５は実施の形態２におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。

第１のスイッチ４１用の搬送波が搬送波生成手段８で、第２のスイッチ４２用の搬送波がもう一方の搬送波生成手段８ａで生成される。生成された搬送波は、それぞれ図５（ａ）に示す搬送波２０、２４となる。ここで、第２のスイッチ４２のスイッチング動作信号がパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ逆転信号として表現されるとすると、指令値２１と搬送波２０、２４とから生成されるパルス波形は、第１のスイッチ４１用として図５（ｂ）に示すパルス波形２２ａとなり、第２のスイッチ４２用として図５（ｃ）に示すパルス波形２２ｂとなる。なお、ＯＮ／ＯＦＦ比取得手段１５により、実施の形態１と同様に、指令値２１と搬送波２０、２４とがそれぞれ１周期内で始めに交差する点からＯＮ／ＯＦＦ比が取得される。

ここで、波形関係保持部１６によって、図５（ｂ）（ｃ）に示す２つのパルス波形２２ａ、２２ｂから（ＯＮ、ＯＮ）、（ＯＮ、ＯＦＦ）、（ＯＦＦ、ＯＮ）、（ＯＦＦ、ＯＦＦ）の発生期間が求められる。この発生期間は、それぞれ期間３３、期間無し、期間３４、期間３５となる。なお、実施の形態１と同様に各状態の期間は半周期を基にしている。

一方、移動可能量算出手段１３は、波形関係保持部１６に保持されている波形関係（期間）を用いて、パルス波形２２ａ、２２ｂを時間軸方向にそれぞれ移動させても１周期内でのＯＮ／ＯＦＦ比を保持できる移動量の最大値を求める。例えば、図５（ｂ）（ｃ）に示す２つのパルス波形２２ａ、２２ｂを同じ方向に移動させる場合、前記マイコンの制約条件より、移動量の最大値は、半周期内での期間３３（ＯＮ、ＯＮ）と期間３５（ＯＦＦ、ＯＦＦ）の短い方となる。この場合は、期間３３（ＯＮ、ＯＮ）が移動量の最大値となる。

移動量決定部１４は、乱数生成部１２から例えば−１〜１までの範囲の乱数を取得し、移動可能量算出部１３により算出された移動量の最大値と掛け合わせて移動距離を算出する。ここで、パルス波形２２ａ、２２ｂを右へ動かすのをプラス方向、左へ動かすのをマイナス方向と定めた場合に、乱数生成部１２からの乱数がマイナスのときは、パルス波形２２ａは、図５（ｄ）に示すように左へ移動（移動距離３６）したパルス波形２３ａとなり、パルス波形２２ｂは、図５（ｅ）に示すように左へ移動（移動距離３６）したパルス波形２３ｂとなる。

このようにすることにより、スイッチの数が増加しても、搬送波の周波数を１つに固定したままで、搬送波の周波数に依存した周波数にピークが出るような騒音や振動、電源高調波の発生をホワイトノイズ化し、ピークを低減させることができる。また、騒音や振動、電源高調波のピーク値を抑制することができるので、本装置４の各部品の長寿命化を図ることができ、製品としての安全性が向上するという効果がある。

また、実施の形態１と同様に、乱数生成部１２から取得する乱数の範囲を例えば−０．５〜０．５とした場合には、ホワイトノイズ化の影響を半減できるため、乱数生成部１２の乱数の範囲を調整することにより、騒音のレベルや音色を調整することが可能となる。

また、実施の形態１で述べたように、スイッチング回路２の入力電流、入力電圧、入力電力や、出力電流、出力電圧、出力電力のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、その検出手段からの出力値の大きさ（増減）に従って乱数の範囲を変更しパルス波形の移動距離を増減させるようにしても良い。この場合も、騒音や電源高調波の発生の大きさに合った、ホワイトノイズ化を実施することが可能となる。また、負荷３の大きさや負荷３から発せられる騒音や振動のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、その検出手段からの出力値の大きさ（増減）に従って乱数の範囲を変更しパルス波形の移動距離を増減させるようにしても良い。この場合も、騒音や振動、電源高調波の発生の大きさに合った、ホワイトノイズ化を実施することが可能となる。

また、指令値２１と搬送波２０、２４とが１周期内で始めに交差する点から求められたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比としてＯＮ／ＯＦＦ比取得部１５が取得するようにしたが、ＯＮ／ＯＦＦ比取得手段１５を用いなくても、乱数生成部１２の乱数発生範囲を狭めることにより、実施の形態２と同様の効果を得ることは可能である。

なお、図５（ｂ）（ｃ）に示すパルス波形２２ａ、２２ｂを同じ方向に移動させるようにしたが、図６の（ｆ）（ｇ）に示すように第１のスイッチ４１用のパルス波形２２ａのみを左へ移動させてパルス波形２３ａとなるようにしても良いし、図６の（ｈ）（ｉ）に示すように第２のスイッチ４２用のパルス波形２２ｂのみを左へ移動させてパルス波形２３ｂとなるようにしても良い。また、図７の（ｊ）（ｋ）に示すように、第１のスイッチ４１用のパルス波形２２ａを左へ移動させてパルス波形２３ａとなるように、第２のスイッチ４２用のパルス波形２２ｂを右へ移動させてパルス波形２３ｂとなるようにしても良い。また、マイコンの制約条件がない場合でも同様に１周期内でのＯＮ／ＯＦＦ比を保持できるような移動量を用いれば同じ効果を得ることはできる。その場合、例えば左の移動において、１周期の範囲を超えた場合、超えた分を右端に移動させてＯＮ／ＯＦＦ比を保たせるようにする。

実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、図１で説明した実施の形態１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態３のスイッチング制御装置４は、予め保持している２種類の周波数１、２を交互に選択する周波数選択手段１７を備えている。

次に、実施の形態３のスイッチング制御装置４の動作について説明する。
スイッチング制御装置４の指令値算出手段７は、スイッチング回路２の動作に基づいて出力される電圧を検出し、その検出電圧５と目標の基準電圧６との差分を求め、この差分からスイッチング回路２への指令値を算出してＰＷＭ手段９に送出する。ＰＷＭ手段９は、算出された指令値を搬送波生成手段８の搬送波（三角波）でＰＷＭしてパルス波形を生成しスイッチング動作信号生成手段１１に送出する。このスイッチング動作信号生成手段１１は、ＰＷＭ手段９からのパルス波形に基づいてスイッチング動作信号を生成し、スイッチング回路２に出力してスイッチ（図示せず）を動作させ、出力電圧が目標の基準値となるようにする。

ここで、ＰＷＭされたパルス波形の生成について図９を用いて説明する。図９は実施の形態３におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。
まず、周波数選択手段１７が、予め保持している２種類の三角波の周波数１、２を交互に選択し、搬送波生成手段８が、周波数選択手段１７により選択された周波数１、２を時間軸方向に交互に並べて形成される搬送波を生成する。この搬送波は、図９（ａ）に示すような波形２５となる。そして、ＰＷＭ手段９によって、その搬送波２５で指令値算出手段７により算出された指令値２６がＰＷＭされ、図９（ｂ）に示すようにパルス幅の異なるパルス波形２７が生成される。なお、搬送波２５を三角波としたが、鋸波や他の波形であっても良い。

このように、２種類の周波数１、２を交互に並べて形成される搬送波２５を用いることにより、１つの搬送波を使用した時に出る騒音や振動、電源高調波のピークが分散されて低減する。また、ランダムな周波数を用いていないので、パルス幅の異なるパルス波形２７により発生する騒音や振動、電源高調波のピーク周波数は２種類の周波数１、２を変更することで調整可能となり、例えば、可聴領域以外の周波数への変更や共振しない周波数への変更が可能となる。

なお、前述した実施の形態３では、２種類の周波数１、２を交互に並べて搬送波を生成し、この搬送波で指令値をＰＷＭしてパルス幅の異なるパルス波形を生成し、このパルス波形を用いてスイッチング回路２のスイッチを制御するようにしたが、スイッチング回路２の２つのスイッチを同時に制御するようにしても良い。この場合、スイッチング制御装置４には、図１０に示すように、２つのスイッチを同時に制御するパルス波形を２つ作成する必要があるので、２つの搬送波生成手段８、８ａと、この２つの搬送波生成手段８、８ａにより生成された搬送波をそれぞれＰＷＭする２つのＰＷＭ手段９、９ａとが設けられている。搬送波生成手段８は、図１１の実線で示すような搬送波２５を生成し、搬送波生成手段８ａは、搬送波２５を反転して形成される搬送波２８（破線）を生成し、ＰＷＭ手段９は、搬送波生成手段８によって生成された搬送波２５で指令値をＰＷＭして同図（ｂ）に示すパルス波形２７ａを生成し、また、ＰＷＭ手段９ａは、搬送波生成手段８ａによって生成された搬送波２８で指令値をＰＷＭして同図（ｃ）に示すパルス波形２７ｂを生成する。スイッチング動作信号生成手段１１は、ＰＷＭ手段９、９ａからのパルス波形に基づいてスイッチング動作信号を生成し、スイッチング回路２に出力して２つのスイッチ（図示せず）を動作させ、出力電圧が目標の基準値となるようにする。

このようにすることで、スイッチング回路２のスイッチが２つの場合でもスイッチが１つの場合と同じ効果が得られる。即ち、２種類の周波数１、２を交互に並べて形成される搬送波２５、２８を用いることにより、１つの搬送波を使用した時に出る騒音や振動、電源高調波のピークが分散されて低減する。また、ランダムな周波数を用いていないので、パルス幅の異なるパルス波形２７ａ、２７ｂにより発生する騒音や振動、電源高調波のピーク周波数は２種類の周波数１、２を変更することで調整可能となり、例えば、可聴領域以外の周波数への変更や共振しない周波数への変更が可能となる。なお、制御対象スイッチが単に増えても同様である。

また、図１２に示すようなスイッチング制御装置４を用いてスイッチング回路２を制御するようにしても良い。このスイッチング制御装置４は、図８で説明した実施の形態３のスイッチング制御装置４のＰＷＭ手段９とスイッチング動作信号生成手段１１との間に、ＰＷＭ手段９によりＰＷＭされたパルス波形（例えば図９（ｂ）参照）を、時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段１０を設けたものである。

さらに、図１３に示すようなスイッチング制御装置４を用いてスイッチング回路２を制御するようにしても良い。このスイッチング制御装置４は、図１０に示すスイッチング制御装置４のＰＷＭ手段９、９ａとスイッチング動作信号生成手段１１との間に、図３に示す波形変形手段１０を挿入して構成されたものである。このスイッチング制御装置４においては、例えば図１４に示すように、搬送波生成手段８によって搬送波２５（実線）が生成され、もう一方の搬送波生成手段８ａによって搬送波２８（破線）が生成された場合、ＰＷＭ手段９は、実線の搬送波２５で指令値をＰＷＭして、同図（ｂ）に示すようなパルス波形２７ａを生成し、もう一方のＰＷＭ手段９ａは、破線の搬送波２８で指令値をＰＷＭして、同図（ｃ）に示すようなパルス波形２７ｂを生成し、波形変形手段１０によってそれぞれのパルス波形２７ａ、２７ｂを例えば図１５（ｄ）（ｅ）に示すように時間軸方向に移動（３６）させて変形させる。

この場合も、２種類の周波数１、２を交互に並べて形成される搬送波２５、２８を用いることにより、１つの搬送波を使用した時に出る騒音や振動、電源高調波のピークが分散されて低減し、さらには、ホワイトノイズ化もされるため、より騒音や振動、電源高調波のピーク値を抑制することができるので、本装置４の各部品の長寿命化を図ることができ、製品としての安全性が向上するという効果がある。また、ホワイトノイズ化を進めると、騒音の音色が、ピークが立った音から全体的に音のレベルが上がったように感じる場合があるが、その場合は、乱数生成部１２から取得する乱数の範囲を例えば−０．５〜０．５に狭めることで、ホワイトノイズ化の影響が半減する。よって、乱数生成部１２の乱数の範囲を調整することにより、騒音のレベルや音色を調整することが可能となる。

なお、前記の実施の形態３では、２種類の周波数１、２を交互に選択するようにしたが、所定周期内、例えば電源１の周期内で２つの周波数１、２を使用（選択）する時間の割合が均等になるようにしても良いし、電源１の周期内で２つの周波数１、２を選択する回数が均等になるようにしても良い。
また、２値（例えば０、１）の発生確率を５０％ずつとしたランダム発生手段を備え、２値に各周波数を割り当て（例えば、０に低周波、１に高周波を割り当てる）、ランダム発生手段からのランダムな出力値（２値）を基に周波数を選択するようにしても良い。また、前記の発生確率に違いを設けることで２種類の周波数１、２の選択確率に違いを設けて周波数を選択するようにしても良い。

また、電源１の１周期内で２つの周波数の選択時間の割合を決定する選択時間割合決定手段を備え、その選択時間割合決定手段により決定された選択時間の割合になるように２つの周波数を選択するようにしても良い。

さらに、前述した選択時間割合決定手段と、２値の発生確率を可変としたランダム発生手段とを備え、２つの周波数の発生割合が選択時間割合決定手段で決められた発生割合になるように、そのランダム発生手段の２値発生確率を決定し、決定した２値に従って周波数の選択を実施するようにしても良い。

また、周波数選択手段１７は、２種類の周波数１、２から選択するようにしているが、有限個の周波数から選択するようにしても良い。

また、スイッチング回路２の入力電流、入力電圧、入力電力や、出力電流、出力電圧、出力電力のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、又は負荷３の大きさや負荷３から発せられる騒音や振動のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、その検出手段からの出力値の大きさ（増減）に従って、選択する周波数や選択方法を変更することにより、騒音や振動、電源高調波のピーク周波数を低減することが可能になる。

実施の形態４．
図１６は本発明の実施の形態４に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、図８で説明した実施の形態３と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態４は、実施の形態３で説明したスイッチング制御装置４に電源電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出手段１８を備えたものである。

次に、実施の形態４のスイッチング制御装置４の動作について説明する。なお、周波数選択手段１７、ゼロクロス検出手段１８以外の動作は、実施の形態３と同じであるため説明を省略する。
搬送波生成手段８が搬送波を生成する場合、周波数選択手段１７から搬送波の周波数を取得する。その際、周波数選択手段１７では、ゼロクロス検出手段１８から得た情報を基にゼロクロス付近に位置するか、ピーク付近に位置するか、その中間に位置するかを判定する。例えば、ゼロクロス付近に位置する場合は、２つの周波数１、２のうち低い周波数を選択し、ピーク付近に位置する場合は、高い周波数を選択する。中間の場合は実施の形態３と同様に２種類の周波数１、２を交互に選択する。

このようにすることにより、実施の形態３と同様の効果が得られる。また、これに加えて、実施の形態４では、ピーク時に高周波となるため力率が改善するという効果が得られている。また、力率の改善により、省エネを向上させることができる。

なお、実施の形態４では、ゼロクロス付近に位置するとき低い周波数を選択し、ピーク付近に位置するときは高い周波数を選択するようにしたが、逆にゼロクロス付近で高周波を、ピーク付近で低周波を選択するようにしても良い。このような場合、ピーク付近でのスイッチング損失が抑えられ、効率が改善するという効果が得られている。また、効率の改善により、省エネを向上させることが可能になる。

また、２値の発生確率に差を付けたランダム発生手段と、電源１の入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを備え、そのゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス周辺では発生確率の高い値を低い周波数に割り当て、電圧ピーク付近では発生確率の高い値を高い周波数に割り当てるようにしても良いし、また、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス周辺では発生確率の高い値を高い周波数に割り当て、電圧ピーク付近では発生確率の高い値を低い周波数に割り当てるようにしても良い。この場合もピーク付近でのスイッチング損失が抑えられ、効率が改善するという効果が得られている。

また、周波数選択手段１７は、２種類の周波数１、２から選択するようにしているが、有限個の周波数を選択するようにしても同様の効果が得られる。

また、前述したように、スイッチング回路２の入力電流、入力電圧、入力電力や、出力電流、出力電圧、出力電力のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、又は負荷３の大きさや負荷３から発せられる騒音や振動のうち少なくとも１つの値を検出する手段を付加し、その検出手段からの出力値の大きさ（増減）に従って、選択する周波数や選択方法を変更することにより、騒音や振動、電源高調波のピーク周波数を低減することが可能になる。

また、実施の形態３と同様に、搬送波生成手段８とＰＷＭ手段９を２つずつ保持し、２つのスイッチを同時に制御するスイッチング制御装置４の構成を取ることも可能である。
このようにすることで、スイッチング回路２のスイッチが２つの場合でもスイッチが１つの場合と同じ効果が得られる。即ち、２種類の周波数１、２を交互に並べて形成される搬送波２５を用いることにより、１つの搬送波を使用した時に出る騒音や振動、電源高調波のピークが分散されて低減する。また、ランダムな周波数を用いていないので、パルス幅の異なるパルス波形２７により発生する騒音や振動、電源高調波のピーク周波数は２種類の周波数１、２を変更することで調整可能となり、例えば、可聴領域以外の周波数への変更や共振しない周波数への変更が可能となる。なお、制御対象スイッチが単に増えても同様である。

また、図１６で説明した実施の形態４のスイッチング制御装置４において、ＰＷＭ手段９とスイッチング動作信号生成手段１１との間に、図１に示す波形変形手段１０を挿入して構成されるスイッチング制御装置４によって、スイッチング回路２を制御するようにしても良いし、さらに、図１３に示すスイッチング制御装置４にゼロクロス検出手段１８を設けて、周波数を選択させるようにしても良い。

この場合も、２種類の周波数１、２を交互に並べて形成される搬送波２５を用いることにより、１つの搬送波を使用した時に出る騒音や振動、電源高調波のピークが分散されて低減し、さらには、ホワイトノイズ化もされるため、より騒音や振動、電源高調波のピーク値を抑制することができるので、本装置４の各部品の長寿命化を図ることができ、製品としての安全性が向上するという効果がある。また、ホワイトノイズ化を進めると、騒音の音色が、ピークが立った音から全体的に音のレベルが上がったように感じる場合があるが、その場合は、乱数生成部１２から取得する乱数の範囲を例えば−０．５〜０．５に狭めることで、ホワイトノイズ化の影響が半減する。よって、乱数生成部１２の乱数の範囲を調整することにより、騒音のレベルや音色を調整することが可能となる。

実施の形態５．
図１７は本発明の実施の形態５に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、図１で説明した実施の形態１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態５は、図１に示すスイッチング回路２の入力側に接続されたリアクタ４３に振動検出手段５０を設け、さらに、図１に示すスイッチング制御装置４に振動取得手段５１と振動判定手段５２を備えたものである。振動検出手段５０は、例えば加速度センサからなり、スイッチング回路２の動作により発生するリアクタ４３の振動を検出してスイッチング制御装置４の振動取得手段５１に出力する。振動取得手段５１は、振動検出手段５０により検出された振動を周波数解析し振動成分を取得する。振動判定手段５２は、その振動成分と所定の最大許容値（所定の値）を比較し、振動成分が最大許容値以上のときに、波形変形手段１０に波形変形の変更要求を出す。波形変形手段１０では、その変更要に応じて移動量決定部１４により決定されたパルス波形の移動距離を増減させる。

次に、実施の形態５のスイッチング制御装置４の動作について説明する。なお、リアクタ４３、振動検出手段５０、振動取得手段５１、振動判定手段５２以外の動作は、実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
リアクタ４３に取り付けられた振動検出手段５０は、スイッチング回路２の動作により発生するリアクタ４３の振動を検出し振動取得手段５１に出力する。振動取得手段５１は、前述したように、振動検出手段５０により検出された振動を周波数解析し、振動の振動成分（周波数成分）を取得する。取得される値としては、例えば、振動のオーバーオール値やピーク値、キャリア周波数の定数倍の成分等である。

振動取得手段５１によって取得された振動成分は振動判定手段５２へ送られる。この振動判定手段５２は、振動取得手段５１からの振動成分を受け取ると、その振動成分と所定の最大許容値を比較し、その振動成分が最大許容値以上であった場合には、波形変形手段１０に波形変形の変更要求を出す。波形変形手段１０では、その変更要求に応じて移動量決定部１４により決定されたパルス波形の移動距離を増減させる。

このようにすることにより、リアクタ４３が最大許容値より小さい振動量の振動でスイッチング回路２を動作させることが可能となり、リアクタ４３の振動や、リアクタ４３の振動に伴う騒音を抑制することができる。また、振動を抑制可能となるので、リアクタ４３の長寿命化を図ることができ、製品としての安全性が向上するという効果がある。さらに、製品設置後に振動を検出して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

また、図１８に示すように振動判定手段５２に記憶手段５３を持たせ、振動取得手段５１により取得された振動成分と、波形変形手段１０内の移動量決定部１４で決定されたパルス波形の移動距離の組み合わせを記憶させるようにし、その移動距離の増減による振動成分の増減のリストを作成し、リストの中から一番振動成分の小さいものを選択し、その最小の振動成分となるパルス波形の移動距離を波形変形手段１０内の移動量決定部１４へ通知するようにしてもよい。

このようにすることにより、振動量が最小となるパルス波形の移動距離を選択でき、最大限の振動の抑制が可能となる。また、振動に伴う騒音も抑制可能となる。さらに、製品設置後に振動を検出して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

さらに、図１９に示すようにスイッチング制御装置４にタイミング生成手段５４を持たせ、振動判定手段５２が振動の判定を実施するタイミングを決定するようにしてもよい。タイミング生成手段５４が生成するタイミング（例えば、スイッチング回路２が起動した時やスイッチング回路２が起動してから一定時間が経過した時、又はユーザがスイッチ等で指定した時、或いは昼夜の判定を行い、夜と判定した時等）において、振動判定手段５２を動作させ、記憶手段５３に振動取得手段５１により取得された振動成分と、波形変形手段１０内の移動量決定部１４で決定されたパルス波形の移動距離の組み合わせを記憶させ、その移動距離の増減による振動成分の増減のリストを作成し、リストの中から一番振動成分の小さいものを選択し、その最小の振動成分となるパルス波形の移動距離を波形変形手段１０内の移動量決定部１４へ通知するようにしてもよい。この場合、例えば、通常では効率が悪化するため使用できないようなパルス波形の移動距離を利用可能にし、効率を犠牲にして振動を下げるモードを持たせると、尚、良い。

このようにすることにより、任意のタイミングで振動量が最小となるパルス波形の移動距離を選択でき、最大限の振動の抑制が可能となる。また、振動に伴う騒音も抑制可能となるため、騒音が気になる夜間や来訪者が来た時など任意のタイミングでより騒音、振動を抑えることが可能となる。さらに、任意のタイミングで振動を検出して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所、運転時間による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

なお、リアクタ４３の振動成分は、リアクタ４３から発生する騒音と相関があるため、振動検出手段５０の代わりに騒音センサを用いても同様の効果がある。

また、実施の形態２のように複数のスイッチにも対応可能なことは言うまでもない。

実施の形態６．
図２０は本発明の実施の形態６に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。なお、図８で説明した実施の形態３と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態６は、図８に示すスイッチング回路２の入力側に接続されたリアクタ４３に振動検出手段５０を設け、さらに、図８に示すスイッチング制御装置４に振動取得手段５１と振動判定手段５２を備えたものである。振動検出手段５０は、例えば加速度センサからなり、スイッチング回路２の動作により発生するリアクタ４３の振動を検出してスイッチング制御装置４の振動取得手段５１に出力する。振動取得手段５１は、振動検出手段５０により検出された振動を周波数解析し振動成分を取得する。振動判定手段５２は、その振動成分と所定の最大許容値（所定の値）を比較し、振動成分が最大許容値以上のときに、周波数選択手段１７に周波数の変更要求を出す。

次に、実施の形態６のスイッチング制御装置４の動作について説明する。なお、リアクタ４３、振動検出手段５０、振動取得手段５１、振動判定手段５２以外の動作は、実施の形態３と同じであるため説明を省略する。
リアクタ４３に取り付けられた振動検出手段５０は、スイッチング回路２の動作により発生するリアクタ４３の振動を検出し振動取得手段５１に出力する。振動取得手段５１は、振動検出手段５０により検出された振動を周波数解析し、振動の振動成分（周波数成分）を取得する。取得される値としては、例えば、振動のオーバーオール値やピーク値、キャリア周波数の定数倍の成分等である。

振動取得手段５１によって取得された振動成分は振動判定手段５２へ送られる。この振動判定手段５２は、振動取得手段５１からの振動成分を受け取ると、その振動成分と所定の最大許容値を比較し、振動成分が最大許容値以上であった場合には、周波数選択手段１７に周波数の変更要求を出す。周波数選択手段１７は、その要求を受けたときに、選択する周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等を変化させる。

このようにすることにより、リアクタ４３が所定の最大許容値より小さい振動量の振動でスイッチング回路２を動作させることが可能となり、リアクタ４３の振動や、リアクタ４３の振動に伴う騒音を抑制することができる。また、振動を抑制可能となるので、リアクタ４３の長寿命化を図ることができ、製品としての安全性が向上するという効果がある。さらに、製品設置後に振動を検出して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

また、実施の形態５の振動判定手段５２と同様に振動判定手段５２に記憶手段５３を持たせ、振動取得手段５１により取得された振動成分と、周波数選択手段１７で決定された周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等を記憶させるようにし、周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等による振動成分の増減のリストを作成し、リストの中から一番振動成分の小さいものを選択し、その最小の振動成分となる周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、パターン等を周波数選択手段１７に通知するようにしてもよい。

このようにすることにより、振動量が最小となる周波数の組み合わせ、それぞれの発生確率、発生パターンを選択でき、最大限の振動の抑制が可能となる。また、振動に伴う騒音も抑制可能となる。また、製品設置後に振動を測定して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

さらに、実施の形態５で述べたようにタイミング生成手段５４を持たせ、振動判定手段５２が振動の判定を実施するタイミングを決定するようにしてもよい。振動成分の大きさだけでなく、タイミング生成手段５４が生成するタイミング（例えば、スイッチング回路が起動した時やスイッチング回路が起動してから一定時間が経過した時、又はユーザがスイッチ等で指定した時、或いは昼夜の判定を行い、夜と判定した時等）において、振動判定手段５２を動作させ、記憶手段５３に振動取得手段５１により取得された振動成分と、周波数選択手段１７で決定された周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等の組み合わせを記憶させ、周波数の増減による振動成分の増減のリストを作成し、リストの中から一番振動成分の小さいものを選択し、その最小の振動成分となる周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターンを周波数選択手段１７へ通知するようにしてもよい。この場合、例えば、通常では効率が悪化するため使用できないような周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターンを利用可能にし、効率を犠牲にして振動を下げるモードを持たせると、尚、良い。

このようにすることにより、任意のタイミングで振動量が最小となる周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターンを選択でき、最大限の振動の抑制が可能となる。また、振動に伴う騒音も抑制可能となるため、騒音が気になる夜間や来訪者が来た時など任意のタイミングでより騒音、振動を抑えることが可能となる。また、任意のタイミングで振動を測定して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所、運転時間による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

また、実施の形態３では、２つ以上の周波数の組み合わせを用いているが、選択可能な周波数から１つの周波数を用いて振動や騒音を抑制する方法も可能である。また、実施の形態２のように複数のスイッチにも対応可能なことは言うまでもない。

また、図２１に示すようなスイッチング制御装置４を用いてスイッチング回路２を制御するようにしてもよい。このスイッチング制御装置４は、図２０で説明した実施の形態６のスイッチング制御装置４のＰＷＭ手段９とスイッチング動作信号生成手段１１との間に、ＰＷＭ手段９によりＰＷＭされたパルス波形を、時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段１０を設けたものである。

この場合、振動判定手段５２は、振動取得手段５１により取得された振動成分と所定の最大許容値（所定の値）を比較し、振動成分が最大許容値以上であった場合には、周波数選択手段１７に周波数の変更要求を出すと共に、波形変形手段１０に波形変形の変更要求を出す。周波数選択手段１７では、選択する周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等を変化させ、波形変形手段１０では、移動量決定部１４で決定されたパルス波形の移動距離を増減させる。

また、実施の形態５の振動判定手段５２と同様に振動判定手段５２に記憶手段５３を持たせ、振動取得手段５１により取得された振動成分と、周波数選択手段１７で決定された周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等と、波形変形手段１０内の移動量決定部１４で決定されたパルス波形の移動距離を記憶させるようにし、周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等及び波形変形手段１０内の移動量決定部１４で決定されたパルス波形の移動距離の組み合わせによる振動成分の増減のリストを作成し、リストの中から一番振動成分の小さいものを選択し、その最小の振動成分となる周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、パターン等を周波数選択手段１７に通知すると共に、パルス波形の移動距離を波形変形手段１０内の移動量決定部１４に通知するようにしてもよい。

このようにすることにより、振動量が最小となる周波数の組み合わせ、それぞれの発生確率、発生パターン及び移動量のパルス波形の移動距離を選択でき、最大限の振動の抑制が可能となる。また、振動に伴う騒音も抑制可能となる。また、製品設置後に振動を測定して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

さらに、実施の形態５のようにタイミング生成手段５４を持たせ、振動判定手段５２が振動の判定を実施するタイミングを決定するようにしてもよい。振動成分の大きさだけでなく、タイミング生成手段５４が生成するタイミング（例えば、スイッチング回路が起動した時やスイッチング回路が起動してから一定時間が経過した時、又はユーザがスイッチ等で指定した時、或いは昼夜の判定を行い、夜と判定した時等）において、振動判定手段５２を動作させ、記憶手段５３に振動取得手段５１により取得された振動成分と、周波数選択手段１７で決定された周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等、及び波形変形手段１０内の移動量決定部１４で決定されたパルス波形の移動距離の組み合わせを記憶させ、周波数及び移動距離の増減による振動成分の増減のリストを作成し、リストの中から一番振動成分の小さいものを選択し、その最小の振動成分となる周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターンを周波数選択手段１７に通知すると共に、パルス波形の移動距離を波形変形手段１０内の移動量決定部１４に通知するようにしてもよい。この場合、例えば、通常では効率が悪化するため使用できないようなパルス波形の移動距離や周波数の組み合わせ、それぞれの発生確率、発生パターンを利用可能にし、効率を犠牲にして振動を下げるモードを持たせると、尚、良い。

このようにすることにより、任意のタイミングで振動量が最小の周波数の組み合わせや、それぞれの発生確率、発生パターン等、及びパルス波形の移動距離を選択でき、最大限の振動の抑制が可能となる。また、振動に伴う騒音も抑制可能となるため、騒音が気になる夜間や来訪者が来た時など任意のタイミングでより騒音、振動を抑えることが可能となる。さらに、任意のタイミングで振動を検出して制御することが可能なので、製品の個体差や製品の設置場所、運転時間による影響を考慮した振動、騒音の抑制が可能となる。

本発明の活用例として、交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータのスイッチの制御、又は直流を交流に変換するインバータのスイッチの制御に利用可能である。また、ＡＣ−ＤＣコンバータやインバータは、永久磁石電動機を駆動する際にも適用可能であるため、電動機の騒音、振動、高調波発生量の低減（ピーク値の低減）が見込める。また、永久磁石電動機を用いる圧縮機や空気調和機、冷凍機、洗濯乾燥機のほか、冷蔵庫、除湿器、ヒートポンプ式給湯機、ショーケース、掃除機など家電製品全般に適用可能であり、ファンモータや換気扇、手乾燥機などへの適用も可能である。

本発明の実施の形態１に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態１におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。本発明の実施の形態２に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態２のスイッチング制御装置４が適用されるＡＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である。実施の形態２におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。実施の形態２の他の形態におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。実施の形態２の他の形態におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。本発明の実施の形態３に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態３におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。実施の形態３の他の形態に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。図１０に示すスイッチング制御装置におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。実施の形態３の他の形態に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態３の他の形態に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。図１３に示すスイッチング制御装置におけるパルス波形の変形例を示す波形図である。図１４に続くパルス波形の変形例を示す波形図である。本発明の実施の形態４に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態５に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態５の他の形態に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態５の他の形態に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。本発明の実施の形態６に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。実施の形態６の他の形態に係るスイッチング制御装置の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１電源、２スイッチング回路、３負荷、４スイッチング制御装置、５検出電圧、６基準電圧、７指令値算出手段、８搬送波生成手段、９ＰＷＭ手段、
１０波形変形手段、１１スイッチング動作信号生成手段、１２乱数生成部、
１３移動可能量算出部、１４移動量決定部、１５ＯＮ／ＯＦＦ比取得部、１６波形関係保持部、１７周波数選択手段、１８ゼロクロス検出手段、２０搬送波、
２１指令値、２２パルス波形、２３移動後のパルス波形、２４搬送波、２５搬送波、２６指令値、２７パルス波形、３０パルス波形の半周期におけるＯＮ期間、３１パルス波形の半周期におけるＯＦＦ期間、３２パルス波形の移動距離、３３パルス波形の半周期における２つのスイッチが共にＯＮである期間、３４パルス波形の半周期における一方のスイッチがＯＮで他方のスイッチがＯＦＦである期間、３５パルス波形の半周期における２つのスイッチが共にＯＦＦである期間、３６パルス波形の移動距離、４０整流器、４１第１のスイッチ、４２第２のスイッチ、４３リアクタ、４４第１のコンデンサ、４５第２のコンデンサ、５０振動検出手段、５１振動取得手段、５２振動判定手段、５３記憶手段、５４タイミング生成手段。

Claims

スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、
所定の周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段により生成された搬送波で前記指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形を生成する変調手段と、
前記変調手段により生成されたパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段と、
前記波形変形手段により変形されたパルス波形に基づいてスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、パルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値を算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、指令値と搬送波が１周期内で始めに交差する点から算出されたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比とみなして取得するＯＮ／ＯＦＦ比取得部と、パルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値を算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング制御装置。
スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、
所定の周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段により生成された搬送波で前記指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形をスイッチング回路の複数のスイッチ分生成する変調手段と、
前記変調手段により生成された複数のスイッチ分のパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段と、
前記波形変形手段により生成されたパルス波形に基づいてスイッチング回路の複数のスイッチを制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、スイッチング回路の複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態の組み合わせと該組み合わせの発生比率を保持する波形関係保持部と、前記波形関係保持部に保持された組み合わせ発生比率を満足し、且つ各スイッチ分のパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値をそれぞれ算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、指令値と搬送波が１周期内で始めに交差する点から算出されたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比とみなして取得するＯＮ／ＯＦＦ比取得部と、スイッチング回路の複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態の組み合わせと該組み合わせの発生比率を保持する波形関係保持部と、前記波形関係保持部に保持された組み合わせ発生比率を満足し、且つ各スイッチ分のパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値を算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のスイッチング制御装置。
前記移動量決定部は、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下の特定範囲の移動量のみを使用することを特徴とする請求項２、３および請求項５、６の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記移動量決定部は、スイッチング回路の入力電流、入力電圧、入力電力、出力電流、出力電圧、出力電力のうち少なくとも１つの値の増減に合わせて、パルス波形の移動距離を増減させることを特徴とする請求項２、３および請求項５乃至７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記移動量決定部は、負荷の大きさ、負荷から発せられる騒音のうち少なくとも１つの値の増減に合わせて、パルス波形の移動距離を増減させることを特徴とする請求項２、３および請求項５乃至７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、
搬送波の周波数を２つの周波数から選択する周波数選択手段と、
前記周波数選択手段により選択された周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段により生成された搬送波で前記指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形を生成する変調手段と、
前記変調手段により生成されたパルス波形からスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング制御装置。
スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、
搬送波の周波数を２つの周波数から選択する周波数選択手段と、
前記周波数選択手段により選択された周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段により生成された搬送波で前記指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形をスイッチング回路の複数のスイッチ分生成する変調手段と、
前記変調手段により生成された複数のスイッチ分のパルス波形に基づいてスイッチング回路の複数のスイッチを制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング制御装置。
スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、
搬送波の周波数を２つの周波数から選択する周波数選択手段と、
前記周波数選択手段により選択された周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段により生成された搬送波で前記指令値算出手段からの指令値を変調してパルス波形を生成する変調手段と、
前記変調手段により生成されたパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段と、
前記波形変形手段により変形されたパルス波形に基づいてスイッチング回路を制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、パルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値を算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項１２記載のスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、指令値と搬送波が１周期内で始めに交差する点から算出されたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比とみなして取得するＯＮ／ＯＦＦ比取得部と、パルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値を算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項１２記載のスイッチング制御装置。
スイッチング回路からの出力値と予め任意に設定された基準値とから指令値を算出する指令値算出手段と、
搬送波の周波数を２つの周波数から選択する周波数選択手段と、
前記周波数選択手段により選択された周波数の搬送波を生成する搬送波生成手段と、
前記搬送波生成手段により生成された搬送波で前記指令値算出手段からの指令値をスイッチング回路の複数のスイッチ分変調してパルス波形を生成する変調手段と、
前記変調手段により生成された複数のスイッチ分のパルス波形を時間軸方向に移動させて変形させる波形変形手段と、
前記波形変形手段により生成されたパルス波形に基づいてスイッチング回路の複数のスイッチを制御するスイッチング動作信号を生成するスイッチング動作信号生成手段と
を備えたことを特徴とするスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、スイッチング回路の複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態の組み合わせと該組み合わせの発生比率を保持する波形関係保持部と、前記波形関係保持部に保持された組み合わせ発生比率を満足し、且つ各スイッチ分のパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値をそれぞれ算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項１５記載のスイッチング制御装置。
前記波形変形手段は、指令値と搬送波が１周期内で始めに交差する点から算出されたＯＮ／ＯＦＦ比をパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比とみなして取得するＯＮ／ＯＦＦ比取得部と、スイッチング回路の複数のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態の組み合わせと該組み合わせの発生比率を保持する波形関係保持部と、前記波形関係保持部に保持された組み合わせ発生比率を満足し、且つ各スイッチ分のパルス波形のＯＮ／ＯＦＦ比を保持した状態で時間軸方向に移動可能な移動量の最大値を算出する移動可能量算出部と、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下になるようにパルス波形の移動距離をランダムに決定する移動量決定部とを備えたことを特徴とする請求項１５記載のスイッチング制御装置。
２値の発生確率を５０％としたランダム発生手段を備え、
前記周波数選択手段は、前記ランダム発生手段から発生した２値に従って周波数の選択を実施し、２つの周波数の発生割合が均等になるようにすることを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
所定の周期内で２つの周波数の選択時間の割合を決定する選択時間割合決定手段を備え、
前記周波数選択手段は、前記選択時間割合決定手段により決定された選択時間の割合になるように２つの周波数を選択することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
所定の周期内で２つの周波数の選択時間の割合を決定する選択時間割合決定手段と、２値の発生確率を可変としたランダム発生手段とを備え、
前記周波数選択手段は、２つの周波数の発生割合が前記選択時間割合決定手段で決められた発生割合になるように、前記ランダム発生手段の２値発生確率を決定し、その２値に従って周波数の選択を実施することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
電源の入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を備え、
前記周波数選択手段は、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス周辺では低い周波数を選択し、電圧ピーク付近では高い周波数を選択することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
電源の入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段を備え、
前記周波数選択手段は、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス周辺では高い周波数を選択し、電圧ピーク付近では低い周波数を選択することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
２値の発生確率に差を付けたランダム発生手段と、
電源の入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを備え、
前記周波数選択手段は、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス周辺では発生確率の高い値を低い周波数に割り当て、電圧ピーク付近では発生確率の高い値を高い周波数に割り当てることを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
２値の発生確率に差を付けたランダム発生手段と、
電源の入力電圧のゼロクロスを検出するゼロクロス検出手段とを備え、
前記周波数選択手段は、前記ゼロクロス検出手段により検出されたゼロクロス周辺では発生確率の高い値を高い周波数に割り当て、電圧ピーク付近では発生確率の高い値を低い周波数に割り当てることを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、有限個の周波数を保持し、有限個の周波数の中から選択することを特徴とする請求項１０乃至２４の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、スイッチング回路の入力電流、入力電圧、入力電力、出力電流、出力電圧、出力電力のうち少なくとも１つの値の増減に合わせて、周波数選択時間の割合を増減させることを特徴とする請求項１９、２０および請求項２５の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、負荷の大きさ、負荷から発せられる騒音のうち少なくとも１つの値の増減に合わせて、周波数選択時間の割合を増減させることを特徴とする請求項１９、２０および請求項２５の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、２つの周波数を交互に選択することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、所定の周期内で２つの周波数の選択時間の割合が均等になるように２つの周波数を選択することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択部は、所定の周期内で２つの周波数の選択回数が均等になるように２つの周波数を選択することを特徴とする請求項１０乃至１７の何れかに記載のスイッチング制御装置。
請求項１乃至３０の何れかに記載のスイッチング制御装置により制御されることを特徴とするインバータ。
請求項１乃至３０の何れかに記載のスイッチング制御装置により制御されることを特徴とするコンバータ。
請求項３１記載のインバータにより駆動されることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項３２記載のコンバータにより交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を交流電力に変換するインバータにより駆動されることを特徴とする永久磁石電動機。
請求項３３又は３４記載の永久磁石電動機を搭載したことを特徴とする圧縮機。
請求項３５記載の圧縮機により冷媒を循環させることを特徴とする空気調和機。
スイッチング回路の入力側に接続されたリアクタの振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動から振動成分を取得する振動取得手段と、
前記振動取得手段により取得された振動成分に基づいて波形変形の変更を判定する振動判定手段とを備え、
前記波形変形手段は、前記振動判定手段の判定結果を基にパルス波形を変形することを特徴とする請求項１、４、１２および１５の何れかに記載のスイッチング制御装置。
スイッチング回路の入力側に接続されたリアクタの振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動から振動成分を取得する振動取得手段と、
前記振動取得手段により取得された振動成分に基づいて波形変形の変更を判定する振動判定手段とを備え、
前記移動量決定部は、前記振動判定手段の判定結果を基にパルス波形の移動距離を変更することを特徴とする請求項２、３、５乃至９または１３、１４或いは１６乃至３０の何れかに記載のスイッチング制御装置。
スイッチング回路の入力側に接続されたリアクタの振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動から振動成分を取得する振動取得手段と、
前記振動取得手段により取得された振動成分に基づいて周波数の変更を判定する振動判定手段とを備え、
前記周波数選択手段は、前記振動判定手段の判定結果を基に周波数を変更することを特徴とする請求項１０乃至３０の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記振動取得手段は、振動成分の中からキャリア周波数の定数倍の成分のうちの少なくとも１つの成分、又はオーバーオール値或いはピーク値の少なくとも１つを取得することを特徴とする請求項３７乃至３９の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと所定の値とを比較することを特徴とする請求項４０記載のスイッチング制御装置。
前記移動量決定部は、前記振動判定手段の判定結果を基に、前記移動可能量算出部により算出された移動量の最大値以下となるパルス波形の移動距離の増減を決定することを特徴とする請求項３７または請求項４１記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと、前記移動量決定部により決定されたパルス波形の移動距離との組み合わせを記憶し、その組み合わせの中から前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つの値が最小となる前記移動距離を選択することを特徴とする請求項４２記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、前記振動判定手段の判定結果を基に周波数を変更することを特徴とする請求項３９または請求項４１の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと、前記周波数選択手段により選択された周波数との組み合わせを記憶し、その組み合わせの中から前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つの値が最小となる周波数を選択することを特徴とする請求項４４記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、前記振動判定手段の判定結果を基に２つの周波数の組み合わせを変更することを特徴とする請求項３９または請求項４１記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと、前記周波数選択手段により選択された２つの周波数の組み合わせとの組み合わせを記憶し、その組み合わせの中から前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つの値が最小となる２つの周波数の組み合わせを選択することを特徴とする請求項４６記載のスイッチング制御装置。
前記周波数選択手段は、前記振動判定手段の判定結果を基に有限個の周波数の組み合わせを変更することを特徴とする請求項３９または請求項４１記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと、前記周波数選択手段により選択された有限個の周波数の組み合わせとの組み合わせを記憶し、その組み合わせの中から前記振動検出手段が検出する値の少なくとも１つの値が最少となる有限個の周波数の組み合わせを選択することを特徴とする請求項４８記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと、前記移動量決定部により決定されたパルス波形の移動距離と、前記周波数選択手段により選択された周波数との組み合わせを記憶し、その組み合わせの中から前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つの値が最小となる前記移動距離と周波数との組み合わせを選択することを特徴とする請求項３９または請求項４１記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つと、前記移動量決定部により決定されたパルス波形の移動距離と、前記周波数選択手段により選択された２つ以上の周波数との組み合わせを記憶し、その組み合わせの中から前記振動取得手段により取得された値の少なくとも１つの値が最小となる前記移動距離と２つ以上の周波数との組み合わせを選択することを特徴とする請求項３９または請求項４１記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、スイッチング回路が起動したことを検知する手段を備え、その手段を介してスイッチング回路の起動を検知したときに前記振動取得手段により取得された値を判定することを特徴とする請求項３７乃至５１の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、スイッチング回路が起動してからの経過時間を計測する手段を備え、その手段を介してスイッチング回路の起動から一定時間経過したことを検知したときに前記振動取得手段により取得された値を判定することを特徴とする請求項３７乃至５２の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、外部からの入力信号を受信する手段を備え、その手段を介して外部からの入力信号を受信したときに前記振動取得手段により取得された値を判定することを特徴とする請求項３７乃至５１の何れかに記載のスイッチング制御装置。
前記振動判定手段は、現在時刻を計測する手段を備え、その手段を介して現在時刻から昼夜の判定を行い、夜と判断したときに前記振動取得手段により取得された値を判定することを特徴とする請求項３７乃至請求項５１の何れかに記載のスイッチング制御装置。