JP6077383B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力される電力を変換して出力する電力変換装置に関する。

従来では、製造条件の緩和を図りつつノイズフィルタの小型軽量化及び放射電磁波強度低減を図ることを目的とする電力スイッチング装置に関する技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。この電力スイッチング装置は、複数種類のパルス周期パターンを所定の繰り返し順序で選択して時間順次に配列することによりスイッチング信号のパルス周期とする制御回路部を備える。

特開２００６−１８７１７３号公報

しかし、特許文献１に記載のスイッチング信号は、所定の繰り返し順序で選択して時間順次に配列するので、単位周期内における変調周波数が変化する。当該変調周波数の変化は、キャリア波（搬送波）のように作用するため、ＡＭ（中波）帯域よりも低いＬＷ（長波）帯域のノイズとしてあらわれる。特に可聴周波数帯と重なる場合には、回路部品（例えばトランスやコンデンサ等）で生じる異音の要因となり得る。また、ラジオやオーディオ機器のスピーカから異音となって発生する。特にトンネルなどの弱電界下では、不快に感じやすい異音になる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制できる電力変換装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、スイッチング素子（２１ａ，２２ａ，２３ａ，…，２ｎａ）を含み、キャリア周波数（ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，…）に基づく所定の変調パターンで前記スイッチング素子のスイッチングを行うことにより、入力される電力を変換して出力する電力変換装置（１０）において、それぞれが前記スイッチングを行うことにより、前記キャリア周波数よりも低いノイズが発生するとともに、並列接続される複数のスイッチ回路（２１，２２，２３，…，２ｎ）を有し、前記複数のスイッチ回路のうちで一以上のスイッチ回路は、波形合成によって前記ノイズを抑制するように前記所定の変調パターンの位相をずらす制御を行う変調制御手段（２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂ）を有することを特徴とする。

この構成によれば、あるスイッチ回路のスイッチングによってキャリア周波数よりも低いノイズが発生しても、他のスイッチ回路では波形合成によってノイズを抑制するように位相をずらした所定の変調パターンでスイッチングを行う。したがって、キャリア周波数よりも低いノイズの発生を抑制することができる。

第２の発明は、前記複数のスイッチ回路をｎ（ｎは２以上の整数）とすると、前記変調制御手段は、所定の前記スイッチ回路を基準とし、前記所定の変調パターンの位相を３６０度／ｎずつずらすように制御することを特徴とする。

この構成によれば、所定の変調パターンの位相を３６０度／ｎずつずらすことで、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

第３の発明は、スイッチング素子（２１ａ，２２ａ，２３ａ，…，２ｎａ）を含み、キャリア周波数（ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，…）に基づく所定の変調パターンで前記スイッチング素子のスイッチングを行うことにより、入力される電力を変換して出力する電力変換装置（１０）において、それぞれが前記スイッチングを行い、並列接続される複数のスイッチ回路（２１，２２，２３，…，２ｎ）を有し、前記複数のスイッチ回路のうちで一以上のスイッチ回路は、前記所定の変調パターンを反転させるように制御する変調制御手段（２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂ）を有することを特徴とする。

この構成によれば、あるスイッチ回路のスイッチングによってＡＭ帯域よりも低い帯域のノイズが発生しても、他のスイッチ回路では当該ノイズとの波形合成によって消音するように反転させた所定の変調パターンでスイッチングを行う。したがって、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

なお「スイッチ回路」は、スイッチング素子を含み、スイッチングを行う回路であればよい。例えば、コンバータやインバータ等が該当する。「所定の変調パターン」は、一種類の変調パターン（周期パターンを含む）でもよく、二種類以上を組み合わせた変調パターンでもよく、作動中に変調パターンを変更してもよい。

電力変換装置の第１構成例を示す模式図である。 正弦波変調パターンの第１制御例を示すタイムチャート図である。 三角波変調パターンの制御例を示すタイムチャート図である。 鋸波変調パターンの制御例を示すタイムチャート図である。 矩形波変調パターンの第１制御例を示すタイムチャート図である。 電力変換装置の第２構成例を示す模式図である。 正弦波変調パターンの第２制御例を示すタイムチャート図である。 矩形波変調パターンの第２制御例を示すタイムチャート図である。 電力変換装置の第３構成例を示す模式図である。 電力変換装置の第４構成例を示す模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、特に明示しない限り、「接続する」という場合には電気的に接続することを意味する。各図は、本発明を説明するために必要な要素を図示し、実際の全要素を図示しているとは限らない。上下左右等の方向を言う場合には、図面の記載を基準とする。

〔実施の形態１〕
実施の形態１は図１〜図５を参照しながら説明する。電力変換装置１０は、「コンバータ」に相当し、入力電圧Vin（例えば２８８[V]）を所要の出力電圧Vout（例えば１４[V]）に変換して出力する機能を担う。電力変換装置１０の入力端子Tinには電力源Ｅｂが接続され、出力端子Toutには負荷Ｚが接続される。電力源Ｅｂは、例えばバッテリ（二次電池等）や燃料電池などが該当する。負荷Ｚは、例えば電力源Ｅｂとは別個のバッテリ、回転電機（電動発電機、発電機，電動機等）、ヘッドランプなどが該当する。出力電圧Voutは任意の値で設定してよい。電力変換装置１０内に設定してもよく、外部処理装置（例えばＥＣＵやコンピュータ等）から受ける信号やデータ等に基づいて設定してもよい。

図１に示す電力変換装置１０は、スイッチ回路２１，２２やフィルタ回路３０などを有する。スイッチ回路２１は、基準となる「所定のスイッチ回路」に相当し、スイッチング素子２１ａや変調制御手段２１ｂなどを有する。スイッチ回路２２は、「複数のスイッチ回路のうちで一以上のスイッチ回路」に相当し、スイッチング素子２２ａや変調制御手段２２ｂなどを有する。本形態のスイッチ回路２１を「マスター」とし、スイッチ回路２２を「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行う。図示および説明を省略するが、スイッチ回路２２を「マスター」とし、スイッチ回路２１を「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行ってもよい。

スイッチ回路２１に備えるスイッチング素子２１ａの数と、スイッチ回路２２に備えるスイッチング素子２２ａの数とは、それぞれ一以上で任意に設定してよい。スイッチ回路２１，２２で同じ数としてもよく、異なる数としてもよい。具体的には、フルブリッジ型、ハーフブリッジ型、フォワード型、プッシュプル型、フライバック型などの回路構成型に応じて、必要となるスイッチング素子の数が異なる。

変調制御手段２１ｂは、所定の変調パターンでスイッチング素子２１ａをスイッチングするように制御し、変調制御手段２２ｂに対して同期信号Ｐｓ２を伝達する。同期信号Ｐｓ２を受けた変調制御手段２２ｂは、所定の変調パターンの位相をずらしてスイッチング素子２２ａをスイッチングするように制御する。「所定の変調パターン」は任意のパターンを設定してよい。例えば、一種類の変調パターンで設定してもよく、二種類以上を組み合わせた変調パターンで設定してもよく、作動中に変調パターンを変更してもよい。

フィルタ回路３０は平滑部などを有し、必要に応じて整流部を有する。平滑部は、コイル（インダクタ）やコンデンサなどを有し、出力電圧Voutを平滑化する。整流部は、ダイオードなどの整流素子を有し、スイッチング素子２１ａ，２２ａによって出力される電力が交流である場合に整流を行う。

上述のように構成された電力変換装置１０において、スイッチ回路２１，２２の制御例について図２と図３を参照しながら説明する。図２は、キャリア波を正弦波（奇関数波形）として、所定の変調パターンでスイッチングする場合の制御例である。図２の上段には、キャリア周波数ｆｃ１を基準とし、上限周波数fc1(1+δ)と下限周波数fc1(1-δ)との間で変化するスイッチ回路２１の制御例を示す。図２の下段には、キャリア周波数ｆｃ２を基準とし、上限周波数fc2(1+δ)と下限周波数fc2(1-δ)との間で変化するスイッチ回路２２の制御例を示す。δには任意の値を設定してよい。図２の上段と下段に示す例は、後述する図３〜図５についても同様である。

図示するように、キャリア波（正弦波）は、スイッチ回路２１とスイッチ回路２２とで位相が１８０度ずれる。本形態では、スイッチ回路２２がスイッチ回路２１と比べて位相を遅らせるが、位相を進めてもよい。

具体的には、スイッチ回路２１のキャリア波を基準とするとき、スイッチ回路２２のキャリア波は逆相となるように制御される。スイッチ回路２１の変調周期Ｔ１（時刻ｔ１２から時刻ｔ１４まで）と、スイッチ回路２２の変調周期Ｔ２（時刻ｔ１２から時刻ｔ１４まで）とが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１＝Ｔ２；時刻ｔ１２から時刻ｔ１４まで）。キャリア周波数の増減変化については、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ａと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ；時刻ｔ１２から時刻ｔ１３まで）。また、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ｂと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ；時刻ｔ１３から時刻ｔ１４まで）。

図３は、キャリア波を三角波（奇関数波形）として、所定の変調パターンでスイッチングする場合の制御例である。図２との相違は波形である。スイッチ回路２１の変調周期Ｔ１（時刻ｔ２２から時刻ｔ２４まで）と、スイッチ回路２２の変調周期Ｔ２（時刻ｔ２２から時刻ｔ２４まで）とが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１＝Ｔ２；時刻ｔ２２から時刻ｔ２４まで）。キャリア周波数の増減変化については、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ａと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ；時刻ｔ２２から時刻ｔ２３まで）。また、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ｂと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ；時刻ｔ２３から時刻ｔ２４まで）。

上述した実施の形態１によれば、以下に示す各効果を得ることができる。

（１）電力変換装置１０において、それぞれがスイッチングを行い、並列接続される複数のスイッチ回路２１，２２を有し、複数のスイッチ回路２１，２２のうちで一以上のスイッチ回路２１，２２は、所定の変調パターンの位相をずらすように制御する変調制御手段２１ｂ，２２ｂを有する構成とした（図１を参照）。この構成によれば、あるスイッチ回路２１のスイッチングによってＡＭ帯域よりも低い帯域のノイズが発生しても、他のスイッチ回路２２では当該ノイズとの波形合成によって消音するように位相をずらした所定の変調パターンでスイッチングを行う。したがって、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。また、ノイズの発生が抑制されるので、フィルタ回路３０を簡素化することができ、コストを低減できる。

（２）複数のスイッチ回路２１，２２を２（ｎ＝２）とし、変調制御手段２２ｂは、所定のスイッチ回路２１を基準とし、所定の変調パターンの位相を１８０度（３６０度／ｎ）ずらすように制御する構成とした（図１〜図３を参照）。スイッチ回路２２を基準とする場合、変調制御手段２１ｂは所定の変調パターンの位相を１８０度ずらすように制御すればよい。これらの構成によれば、所定の変調パターンの位相を１８０度ずらすことで、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

（３）変調制御手段２２ｂは、位相を遅らせるように制御する構成とした（図２，図３を参照）。スイッチ回路２２を基準とする場合、変調制御手段２１ｂは位相を遅らせればよい。これらの構成によれば、位相を遅らせることでノイズが相殺されるので、結果としてＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

（４）所定の変調パターンは、正弦波や三角波を含む奇関数波形である構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、キャリア波が奇関数波形の場合において、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

（７）変調制御手段２１ｂ，２２ｂは、所定の変調パターンにかかる変調周期Ｔ１，Ｔ２の一周期が同じになる（Ｔ１＝Ｔ２）ように制御する構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、変調周期Ｔ１，Ｔ２の一周期が同じになるように制御すると、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を確実に抑制することができる。

（８）変調制御手段２１ｂ，２２ｂは、キャリア周波数ｆｃ１，ｆｃ２の増減変化に対応する変化期間Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂが同じになる（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ，Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ）ように制御する構成とした（図２，図３を参照）。この構成によれば、キャリア周波数ｆｃ１，ｆｃ２の増減変化に対応する変化期間が同じになるように制御すると、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を確実に抑制することができる。

〔実施の形態２〕
実施の形態２は図４と図５を参照しながら説明する。なお、電力変換装置１０の構成等は実施の形態１と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態２では実施の形態１と異なる点について説明する。よって実施の形態１で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、キャリア波である。具体的には、実施の形態１が奇関数波形であるのに対し、実施の形態２は偶関数波形である点で相違する。よって、実施の形態２の変調制御手段２１ｂ，２２ｂは実施の形態と機能が異なる。本形態は実施の形態１と同様に、スイッチ回路２１を「マスター」とし、スイッチ回路２２を「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行う例について説明する。

変調制御手段２１ｂは、実施の形態１と同様に作動し、所定の変調パターンでスイッチング素子２１ａをスイッチングするように制御する。変調制御手段２１ｂから同期信号Ｐｓ２を受けた変調制御手段２２ｂは、所定の変調パターンを反転させてスイッチング素子２２ａをスイッチングするように制御する。

図４は、キャリア波を鋸波（偶関数波形）として、所定の変調パターンでスイッチングする場合の制御例である。図２に示す制御例とは、位相をずらすのではなく、所定の変調パターンを反転させる点が相違する。スイッチ回路２１の変調周期Ｔ１（時刻ｔ３２から時刻ｔ３４まで）と、スイッチ回路２２の変調周期Ｔ２（時刻ｔ３２から時刻ｔ３４まで）とが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１＝Ｔ２；時刻ｔ３２から時刻ｔ３４まで）。キャリア周波数の増減変化については、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ａと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ；時刻ｔ３２から時刻ｔ３３まで）。また、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ｂと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ；時刻ｔ３３から時刻ｔ３４まで）。

図５は、キャリア波を矩形波（偶関数波形）として、所定の変調パターンでスイッチングする場合の制御例である。図５は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）でスイッチング素子２１ａ，２２ａをスイッチングする制御例を示す。キャリア周波数の増減変化については、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ａと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ；時刻ｔ４２から時刻ｔ４３まで）。また、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ｂと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ；時刻ｔ４３から時刻ｔ４４まで）。

上述した実施の形態２によれば、以下に示す各効果を得ることができる。なお、電力変換装置１０の構成については実施の形態１と同様であるので、上述した（１），（２），（７），（８）と同様の作用効果を得ることができる。

（５）スイッチング素子２１ａ，２２ａを含み、キャリア周波数ｆｃ１，ｆｃ２に基づく所定の変調パターンでスイッチング素子２１ａ，２２ａのスイッチングを行うことにより、入力される電力を変換して出力する電力変換装置１０において、それぞれがスイッチングを行い、並列接続される複数のスイッチ回路２１，２２を有し、複数のスイッチ回路２１，２２のうちで一以上のスイッチ回路２１，２２は、所定の変調パターンを反転させるように制御する変調制御手段２１ｂ，２２ｂを有する構成とした（図１，図４，図５を参照）。この構成によれば、あるスイッチ回路２１のスイッチングによってＡＭ帯域よりも低い帯域のノイズが発生しても、他のスイッチ回路２２では当該ノイズとの波形合成によって消音するように反転させた所定の変調パターンでスイッチングを行う。したがって、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

（６）所定の変調パターンは、鋸波や矩形波を含む偶関数波形である構成とした（図４，図５を参照）。この構成によれば、キャリア波が奇関数波形の場合において、ＡＭ帯域よりも低い帯域におけるノイズの発生を抑制することができる。

〔実施の形態３〕
実施の形態３は図６〜図８を参照しながら説明する。なお、電力変換装置１０の構成等は実施の形態１と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態３では実施の形態１，２と異なる点について説明する。よって実施の形態１，２で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態３が実施の形態１，２と異なるのは、スイッチ回路の数である。具体的には、実施の形態１，２が２（ｎ＝２）であるのに対し、実施の形態３は３（ｎ＝３）である点で相違する。実施の形態３では、スイッチ回路２３を新たに備える。

スイッチ回路２３は、「複数のスイッチ回路のうちで一以上のスイッチ回路」に相当し、スイッチング素子２３ａや変調制御手段２３ｂなどを有する。本形態では実施の形態１，２と同様に、スイッチ回路２１を「マスター」とし、スイッチ回路２２，２３を「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行う例について説明する。なお、スイッチ回路２１，２２，２３のうちで、いずれか一のスイッチ回路を「マスター」とし、「マスター」以外のスイッチ回路を「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行ってもよい。

変調制御手段２１ｂは、変調制御手段２２ｂに対して同期信号Ｐｓ２を伝達するとともに、変調制御手段２３ｂに対して同期信号Ｐｓ３を伝達する。同期信号Ｐｓ３を受けた変調制御手段２３ｂは、所定の変調パターンの位相をずらしてスイッチング素子２３ａをスイッチングするように制御する。

上述のように構成された電力変換装置１０において、スイッチ回路２１，２２，２３の制御例について図７と図８を参照しながら説明する。キャリア波を正弦波（奇関数波形の一例）とする制御例を図７に示し、キャリア波を矩形波（偶関数波形の一例）とする制御例を図８に示す。

実施の形態１，２と同様に、図７の上段にはスイッチ回路２１の制御例を示し、図７の中段にはスイッチ回路２２の制御例を示す。さらに図７の下段には、キャリア周波数ｆｃ３を基準とし、上限周波数fc3(1+δ)と下限周波数fc3(1-δ)との間で変化するスイッチ回路２３の制御例を示す。図示するように、キャリア波（正弦波）は、スイッチ回路２１，２２，２３の相互間で位相が１２０度（＝３６０度／３）ずつずれる。図示しないが、図３に示す三角波についても同様に制御できる。本形態では、スイッチ回路２２，２３がスイッチ回路２１と比べて位相を遅らせるが、位相を進めてもよい。

スイッチ回路２１の変調周期Ｔ１（時刻ｔ５２から時刻ｔ５４まで）と、スイッチ回路２２の変調周期Ｔ２（時刻ｔ５２から時刻ｔ５４まで）と、スイッチ回路２３の変調周期Ｔ３（時刻ｔ５２から時刻ｔ５４まで）とが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３；時刻ｔ５２から時刻ｔ５４まで）。キャリア周波数の増減変化については、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ａと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ａと、スイッチ回路２３の変化期間Ｔ３ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ＝Ｔ３ａ；時刻ｔ５２から時刻ｔ５３まで）。また、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ｂと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ｂと、スイッチ回路２３の変化期間Ｔ３ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ＝Ｔ３ｂ；時刻ｔ５３から時刻ｔ５４まで）。

図８は、キャリア波を矩形波（偶関数波形）として、所定の変調パターンでスイッチングする場合の制御例である。最上段（１段目）にはスイッチ回路２１の制御例を示し、２段目にはスイッチ回路２２の制御例を示し、３段目にはスイッチ回路２３の制御例を示し、最下段（４段目）には図６に二点鎖線で示すスイッチ回路２４の制御例を示す。すなわち、ＰＷＭでスイッチング素子２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａをスイッチングする制御例である。スイッチ回路２４の変調制御手段２４ｂは、キャリア周波数ｆｃ４を基準とし、上限周波数fc4(1+δ)と下限周波数fc4(1-δ)との間で変化するように制御する。

図中のキャリア周波数の増減変化については、スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ａと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ａ＝Ｔ２ａ；時刻ｔ６２から時刻ｔ６３まで）。スイッチ回路２１の変化期間Ｔ１ｂと、スイッチ回路２２の変化期間Ｔ２ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ１ｂ＝Ｔ２ｂ；時刻ｔ６３から時刻ｔ６４まで）。スイッチ回路２３の変化期間Ｔ３ａと、スイッチ回路２４の変化期間Ｔ４ａとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ３ａ＝Ｔ４ａ；時刻ｔ６２から時刻ｔ６３まで）。スイッチ回路２３の変化期間Ｔ３ｂと、スイッチ回路２４の変化期間Ｔ４ｂとが等しくなるように制御するとよい（Ｔ３ｂ＝Ｔ４ｂ；時刻ｔ６３から時刻ｔ６４まで）。消音できる限り、図８の最上段から最下段までに示す制御をどのように組み合わせて行ってよい。スイッチ回路２１〜２４の全部で行う場合の変調周期は、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝Ｔ４になるように制御するとよい。

上述した実施の形態３によれば、実施の形態１，２とはスイッチ回路の数が相違するに過ぎないので、実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態４〕
実施の形態４は図９を参照しながら説明する。なお、電力変換装置１０の構成等は実施の形態１と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態４では実施の形態１〜３と異なる点について説明する。よって実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態４が実施の形態１〜３と異なるのは、スイッチ回路の数である。具体的には、実施の形態１，２が２であり、実施の形態３が３であるのに対し、実施の形態４はｎ（ｎ＞３）である点で相違する。すなわち、図９に示す電力変換装置１０は、ｎのスイッチ回路２１，２２，２３，…，２ｎを有する。

本形態では実施の形態１〜３と同様に、スイッチ回路２１を「マスター」とし、スイッチ回路２２，２３，…，２ｎを「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行う例について説明する。なお、スイッチ回路２１，２２，２３，…，２ｎのうちで、いずれか一のスイッチ回路を「マスター」とし、「マスター」以外のスイッチ回路を「スレーブ」として作動する主従関係で制御を行ってもよい。

図示しないが、キャリア波が奇関数波形の場合には、図７に示す制御例と同様に、位相を３６０度／ｎずつずらしてスイッチング素子をスイッチングするように制御すればよい。同様にキャリア波が偶関数波形の場合には、図８に示す制御例と同様に、ＰＷＭでスイッチング素子をスイッチングするように制御すればよい。

上述した実施の形態４によれば、実施の形態１〜３とはスイッチ回路の数が相違するに過ぎないので、実施の形態１〜３と同様の作用効果を得ることができる。

〔実施の形態５〕
実施の形態５は図１０を参照しながら説明する。なお、電力変換装置１０の構成等は実施の形態１と同様であり、図示および説明を簡単にするために実施の形態５では実施の形態１〜３と異なる点について説明する。よって実施の形態１〜３で用いた要素と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

実施の形態５が実施の形態１〜４と異なるのは、指令系統である。具体的には、実施の形態１〜４では一のスイッチ回路（例えばスイッチ回路２１）を「マスター」とし、他のスイッチ回路（例えばスイッチ回路２２等）を「スレーブ」として作動する主従関係で制御する指令系統である。これに対して本形態は、スイッチ回路２１，２２等に対してそれぞれ同期信号Ｐｓ１，Ｐｓ２等を伝達する制御装置４０を備える点が相違する。制御装置４０は、例えばＥＣＵやコンピュータ等でもよく、外部処理装置でもよい。

図１０に示す電力変換装置１０は、実施の形態４と同様に、ｎのスイッチ回路２１，２２，２３，…，２ｎを有する。制御装置４０は、スイッチ回路２１に対して同期信号Ｐｓ１を伝達し、スイッチ回路２１に対して同期信号Ｐｓ２を伝達し、…、スイッチ回路２ｎに対して同期信号Ｐｓｎを伝達する。言い換えると、スター型の指令系統で構成する。制御方法は実施の形態１〜４と同様に行えばよい。なお、図１０の制御装置４０は電力変換装置１０の外に備える例を示すが、電力変換装置１０内に備えてもよい。

上述した実施の形態５によれば、実施の形態１〜４とは指令系統が相違するに過ぎない。ｎ＝２の場合には実施の形態１，２と同様の作用効果を得ることができ、ｎ＝３の場合には実施の形態３と同様の作用効果を得ることができ、ｎ＞３の場合には実施の形態４と同様の作用効果を得ることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための形態について実施の形態１〜５に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

上述した実施の形態１〜４ではマスター・スレーブ型の指令系統で構成し、実施の形態５では制御装置４０を中心とするスター型の指令系統で構成した（図１，図６，図９，図１０を参照）。この形態に代えて、ｎ＞２の場合は他の指令系統で構成してもよい。他の指令系統には、例えばバス型，デイジーチェーン型，リング型などが該当する。バス型は、１本状の信号線にスイッチ回路２１，２２，２３，…，２ｎをそれぞれ接続し、当該信号線を介して同期信号を伝達する。デイジーチェーン型は、変調制御手段２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂを列状（数珠つなぎ）に接続し、同期信号はスイッチ回路を介して順次伝達する。リング型は環状の信号線に変調制御手段２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂをそれぞれ接続し、当該信号線を介して同期信号（トークンとも呼ばれる）を伝達する。いずれの指令系統で構成するにせよ、キャリア周波数の位相をずらしたり、反転させたりすることができるので、発生するノイズを消音することができる。したがって、実施の形態１〜５と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１〜５では、キャリア周波数ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３を中心周波数として対称的に±δの範囲内で変化させる構成とした（図２〜図５，図７を参照）。この形態に代えて、中心周波数に対して非対称の範囲内で変化させる構成としてもよい。言い換えると、中心周波数から上限周波数までの範囲と、中心周波数から下限周波数までの範囲とを異ならせる。このように構成しても、キャリア周波数の位相をずらしたり、反転させたりすることで、発生するノイズを消音することができる。したがって、実施の形態１〜５と同様の作用効果を得ることができる。

上述した実施の形態１〜５では、電力変換装置１０をコンバータとして適用する構成とした（図１，図６，図９，図１０を参照）。この形態に代えて、電力変換装置１０をインバータとして適用する構成としてもよい。負荷Ｚ（例えば回転電機等）によっては、フィルタ回路３０を不要としてもよい。インバータとして適用する場合でも、あるスイッチ回路でノイズが発生しても、他のスイッチ回路２２で当該ノイズとの波形合成によって消音する。したがって、実施の形態１〜５と同様の作用効果を得ることができる。

１０ 電力変換装置
２１，２２，２３，…，２ｎ スイッチ回路
２１ａ，２２ａ，２３ａ，…，２ｎａ スイッチング素子
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂ 変調制御手段
３０ フィルタ回路
４０ 制御装置
ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ４ キャリア周波数

Claims (8)

1. スイッチング素子（２１ａ，２２ａ，２３ａ，…，２ｎａ）を含み、キャリア周波数（ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，…）に基づく所定の変調パターンで前記スイッチング素子のスイッチングを行うことにより、入力される電力を変換して出力する電力変換装置（１０）において、
   それぞれが前記スイッチングを行うことにより、前記キャリア周波数よりも低いノイズが発生するとともに、並列接続される複数のスイッチ回路（２１，２２，２３，…，２ｎ）を有し、
   前記複数のスイッチ回路のうちで一以上のスイッチ回路は、波形合成によって前記ノイズを抑制するように前記所定の変調パターンの位相をずらす制御を行う変調制御手段（２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂ）を有することを特徴とする電力変換装置。
2. 前記複数のスイッチ回路をｎ（ｎは２以上の整数）とすると、
   前記変調制御手段は、所定の前記スイッチ回路を基準とし、前記所定の変調パターンの位相を３６０度／ｎずつずらすように制御することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記変調制御手段は、前記位相を遅らせるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
4. 前記所定の変調パターンは、正弦波や三角波を含む奇関数波形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. スイッチング素子（２１ａ，２２ａ，２３ａ，…，２ｎａ）を含み、キャリア周波数（ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，…）に基づく所定の変調パターンで前記スイッチング素子のスイッチングを行うことにより、入力される電力を変換して出力する電力変換装置（１０）において、
   それぞれが前記スイッチングを行い、並列接続される複数のスイッチ回路（２１，２２，２３，…，２ｎ）を有し、
   前記複数のスイッチ回路のうちで一以上のスイッチ回路は、前記所定の変調パターンを反転させるように制御する変調制御手段（２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，…，２ｎｂ）を有することを特徴とする電力変換装置。
6. 前記所定の変調パターンは、鋸波や矩形波を含む偶関数波形であることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記変調制御手段は、前記所定の変調パターンにかかる変調周期（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）の一周期が同じになるように制御することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記変調制御手段は、前記キャリア周波数の増減変化に対応する変化期間（Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ）が同じになるように制御することを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。

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