JP7463176B2 - インバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラム - Google Patents

Description

本開示は、インバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムに関するものである。

空気調和機に搭載される圧縮機のモータは、インバータにより制御されている。インバータは、キャリア波を用いて生成されたＰＷＭ信号により制御されている（ＰＷＭ制御）。

特許文献１には、商用電源の電圧等によってキャリア周波数を切り替えることが開示されている。

特許第４３５２８８３号公報

しかしながら、キャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する場合には、インバータから出力される電流において、キャリア波の周波数に起因した高周波リップル成分が含まれる。このため、該電流が流入するモータにおいて、電磁的または振動的な音（キャリア音）が発生する場合がある。特に、キャリア周波数は数ｋＨｚ程度である場合が多く、人間が感知し易いことがわかっている。

特許文献１では、商用電源の電圧等によりキャリア周波数を切り替えているものの、一定の動作条件（例えば商用電源の電圧が一定の場合）では一定のキャリア周波数が用いられるため、依然としてキャリア音を十分に抑制できず、ユーザに不快感を与えかねない。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって聴感改善を図ることのできるインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムを提供することを目的とする。

本開示の第１態様に係るインバータ制御装置は、運転状態に応じて変化する運転情報を取得する情報取得部と、前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する判定部と、前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、前記判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力するキャリア波生成部と、前記キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、を備える。

本開示の第２態様に係るインバータ制御方法は、運転状態に応じて変化する運転情報を取得する工程と、前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する工程と、前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力する工程と、キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する工程と、を有する。

本開示の第３態様に係るインバータ制御プログラムは、運転状態に応じて変化する運転情報を取得する処理と、前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する処理と、前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力する処理と、キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する処理と、をコンピュータに実行させる。

本開示によれば、聴感改善を図ることができるという効果を奏する。

本開示の第１実施形態に係る空気調和機を示した概略構成を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る空気調和機におけるモータ駆動装置の概略構成を示す図である。 本開示の第１実施形態に係る空気調和機におけるモータ駆動装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るインバータ制御装置が備える機能を示した機能ブロック図である。 本開示の第１実施形態に係る空気調和機におけるモータ駆動装置の概略構成を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るキャリア波の構成例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るキャリア波の構成例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るＰＷＭ信号の状態例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るキャリア波の構成例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るキャリア波の構成例を示す図である。 本開示の第１実施形態に係るインバータ制御装置によるＰＷＭ信号生成処理のフローチャートを示した図である。 本開示の第１実施形態に係るインバータ制御装置による周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ信号生成処理の判定処理のフローチャートを示した図である。 本開示の第１実施形態に係るＰＷＭ信号生成処理の効果を示した図である。 本開示の第２実施形態に係る発生確率の設定例を示す図である。 本開示の第２実施形態に係るキャリア波の構成例を示す図である。 本開示の第３実施形態に係るキャリア波の構成例を示す図である。 本開示の第４実施形態に係る共振特性の一例を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下に、本開示に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムを空気調和機の圧縮機制御に適用する場合の第１実施形態について、図面を参照して説明する。

（空気調和機の構成）
図１は、本実施形態に係る空気調和機の概略構成を示した図である。図１に示すように、空気調和機１０１は、室外機１０１ａと、室外機１０１ａと共通の冷媒配管により接続される室内機１０１ｂとを備える。図１では、便宜上、１台の室外機１０１ａに、１台の室内機１０１ｂが接続されている構成を例示しているが、室外機１０１ａの設置台数及び室内機１０１ｂの接続台数については限定されない。

室外機１０１ａは、例えば、冷媒を圧縮して送出する圧縮機１０３、冷媒の循環方向を切り換える四方弁１０４、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器１０５、室外ファン１０６、冷媒の機液分離等を目的として圧縮機１０３の吸入側配管に設けられたアキュムレータ１０７、及び室外機制御装置１０２ａ等を備えている。
室内機１０１ｂは、室内熱交換器１０８、室内ファン１０９、電子膨張弁１１０、及び室内機制御装置１０２ｂ等を備えている。
室外機制御装置１０２ａ及び室内機制御装置１０２ｂは、互いに情報の送受が可能な構成とされ、情報の授受を行いながら空気調和機１０１を制御する。室外機制御装置１０２ａは、例えば、圧縮機の回転数制御や室外ファンの回転数制御などを行う。室内機制御装置１０２ｂは、例えば、室内ファン１０９の回転数制御や電子膨張弁１１０の弁開度制御等を行う。
なお、空気調和機の動作については公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

室外機制御装置１０２ａ、及び室内機制御装置１０２ｂは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｌｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等を備えて構成されている。室外機制御装置１０２ａ、及び室内機制御装置１０２ｂが各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラム（例えば、制御プログラム）の形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

（モータ駆動装置の構成）
図２は、本開示の第１実施形態に係る空気調和機１０１におけるモータ駆動装置１の概略構成を示す図である。

図２は、圧縮機モータ（圧縮機１０３を駆動するモータ）９を駆動するモータ駆動装置１の概略構成を示している。

モータ駆動装置１は、交流電源４から供給される電力に基づいて圧縮機モータ９を駆動する。モータ駆動装置１は、コンバータ及びインバータ８を主な構成として備えている。
コンバータは、交流電源４から供給される交流電圧を整流して直流電圧へ変換する装置である。コンバータは、例えば、整流回路５と、インダクタンス部６と、コンデンサ部７とを有している。

整流回路５は、交流電源４に対して並列接続されており、交流電源４より供給された交流電圧を整流する。例えば、整流回路５は、ダイオードを用いたブリッジ整流回路等で構成され、交流電源４から供給された交流電圧を全波整流する。なお、整流方式については、半波整流等の他の整流方式としてもよい。

インダクタンス部６は、整流回路５の出力側の正極直流電路に直列接続されている。なお、インダクタンス部６は、整流回路５の出力側の負極直流電路に直列接続されることとしてもよい。コンデンサ部７は、インダクタンス部６を介して、整流回路５に並列に接続されている。整流回路５から出力された電圧は整流されているものの、脈流している（高周波成分を含んでいる）ため、整流回路５の出力側にインダクタンス部６及びコンデンサ部７を設けることによって、脈流成分を抑制し、平滑化する。

インバータ８は、コンバータから供給された直流電圧に基づいて三相交流電圧を生成し、圧縮機モータ（負荷）９を駆動する。インバータ８は、例えば、６個のスイッチング素子により構成されるブリッジ回路であり、各スイッチング素子が後述するインバータ制御装置２０から入力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチング制御される。なお、インバータ８は、駆動する負荷に応じて、単相型としてもよいし、多相型としてもよい。

インバータ制御装置２０は、上位制御装置である室外機制御装置１０２ａ、室内機制御装置１０２ｂからの制御信号に基づいて、圧縮機を所定の回転数で回転させるためのＰＷＭ信号を生成し、インバータ８を制御する。

（インバータ制御装置のハードウェア構成図）
図３は、本実施形態に係るインバータ制御装置２０のハードウェア構成の一例を示した図である。
図３に示すように、インバータ制御装置２０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、例えば、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、各プログラム実行時のワーク領域として機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１４と、ネットワーク等に接続するための通信部１５とを備えている。これら各部は、バス１８を介して接続されている。

なお、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するための記憶媒体は、ＲＯＭ１２に限られない。例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等の他の補助記憶装置であってもよい。

後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式でハードディスクドライブ１４等に記録されており、このプログラムをＣＰＵ１１がＲＡＭ１３等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭ１２やその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

（インバータ制御装置の機能構成図）
図４は、インバータ制御装置２０が備える機能を示した機能ブロック図である。図４に示されるように、インバータ制御装置２０は、電流取得部２１ａと、情報取得部２１ｂと、判定部２５と、キャリア波生成部２３と、ＰＷＭ信号生成部２２とを備えている。

電流取得部２１ａは、電流センサ２４によって検出される電流情報を取得する。図２は、電流検出方法として１シャント方式を用いた場合を例示している。すなわち、図２では、インバータ８に流れる電流（各相電流の合成電流）が電流センサ２４によって検出され、電流取得部２１ａに出力される。すなわち、電流取得部２１ａは、各相電流の合成電流を取得する。なお、本実施形態では、インバータ８を多相型としているため、電流取得部２１ａは、各相電流の合成電流を取得しているが、インバータ８が単相型である場合には、電流取得部２１ａは電流センサ２４によって該相の電流自体を検出する。

電流取得部２１ａは、各相電流の合成電流の検出結果から、各相の電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を算出する。具体的には、電流取得部２１ａは、取得した合成電流と、後述するＰＷＭ信号生成部２２において生成されたＰＷＭ信号とに基づいて、各相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を算出し、ＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。なお、合成電流から各相電流を算出することができれば、ＰＷＭ信号に基づかなくてもよい。

なお、電流検出方法として３シャント方式を用いる場合には、モータ駆動装置１は、図５のような構成となる。すなわち、インバータ８の出力位置における各相に対応した電流が電流センサ２４によって検出され、電流取得部２１ａに出力される。すなわち、電流取得部２１ａでは、各相電流を取得することができる。このため、電流取得部２１ａは、取得した各相電流を、ＰＷＭ信号生成部２２へ出力する。

なお、電流の取得方法については、各相電流を取得することができれば、上記のような１シャント方式や３シャント方式に限定されない。

情報取得部２１ｂは、インバータ制御装置２０の運転状態に応じた運転情報を取得し、取得した情報を判定部２５へ出力する。情報取得部２１ｂは、例えば、圧縮機回転数、ファン回転数、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つを運転情報として取得する。ここで、ファン回転数は、室内ファン回転数または室外ファン回転数の少なくとも一つを用いることが可能である。なお、ユーザによる指令があった場合には、ユーザによる指令を取得結果として判定部２５へ出力する。ユーザによる指令とは、例えば、ユーザ側のリモコン操作によって行われる。

判定部２５は、情報取得部２１ｂが取得した運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御（以下「キャリア周波数拡散制御」という）を行うか否かを判定し、判定結果をキャリア波生成部２３へ出力する。なお、周波数拡散キャリア波の詳細については後述する。

例えば、判定部２５は、圧縮機回転数が予め設定された閾値以下の場合に、周波数拡散キャリア波を用いたキャリア周波数拡散制御を行うと判定する。例えば、圧縮機回転数が閾値よりも大きい場合、キャリア波による騒音よりも、圧縮機回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、圧縮機回転数が閾値以下の場合には、圧縮機回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、圧縮機回転数が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、圧縮機回転数が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御、例えば、単一キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、圧縮機回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

また、判定部２５は、例えば、室外ファン回転数が所定の閾値以下の場合に、周波数拡散キャリア波を用いたキャリア周波数拡散制御を行うと判定する。また、判定部は、室内ファン回転数が所定の閾値以下の場合に、周波数拡散キャリア波を用いたキャリア周波数拡散制御を行うと判定する。また、判定部は、環境温度と設定温度の温度差が所定の閾値以下の場合に、周波数拡散キャリア波を用いたキャリア周波数拡散制御を行うと判定する。
室外ファン回転数が所定の回転数を超える場合、室内ファン回転数が所定の回転数を超える場合、また、環境温度と設定温度の温度差が所定の閾値を超える場合は、いずれもこれらに起因する騒音が大きい状況と考えることができる。従って、圧縮機回転数の場合と同様に、ファン回転数等が閾値以下であり、ファン回転数等に起因する騒音がそれほど大きくない場合には、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待できる。また、ファン回転数等が閾値を超えており、ファン回転数等に起因する騒音がキャリア波による騒音よりも大きい場合には、周波数拡散キャリア波以外のキャリア波、例えば、単一周波数のキャリア波を用いることにより、運転効率の低下を抑制することができる。

キャリア波生成部２３は、複数種類のキャリア波を生成可能な構成とされている。複数種類のキャリア波の一つには、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波が含まれる。また、キャリア波生成部２３は、例えば、一定の周波数、一定の振幅及び一定の位相を有する単一キャリア波の生成が可能な構成とされている。
例えば、キャリア波生成部２３は、それぞれの種類のキャリア波を生成する複数の波形生成部（例えば、周波数拡散キャリア波を生成する波形生成部と、単一キャリア波を生成する波形生成部等）を備えており、これら複数の波形生成部によって生成されたキャリア波を切り替えて出力することで、いずれか一つの種類のキャリア波をＰＷＭ信号生成部に出力することとしてもよい。
また、キャリア波生成部２３は、キャリア波の周波数や振幅などを連続的に変更できる構成とされていてもよい。
このように、キャリア波生成部２３の具体的な構成については、公知の技術を用いて適宜に設計することが可能である。
判定部２５によってキャリア周波数拡散制御を行うと判定された場合には、キャリア波生成部２３は、周波数拡散キャリア波をＰＷＭ信号生成部へ出力する。判定部２５によってキャリア周波数拡散制御を行わないと判定された場合には、他のキャリア波、例えば、一定の周波数、振幅、及び位相を有する単一キャリア波をＰＷＭ信号生成部へ出力する。

次に、キャリア波生成部２３によって生成される周波数拡散キャリア波について説明する。本実施形態では、キャリア波として三角波を用いる場合について説明するが、のこぎり波等の他の波形のキャリア波を用いることとしてもよい。
周期の異なる複数の波形要素とは、予め選定された複数種類の周期波形における１周期分の波形である。すなわち、波形要素は、複数の周期（周波数）に対応して設けられている。例えば、周期波形が三角波である場合には、三角形状の波形が一定の周期で繰り返されるが、該三角形状の波形（１周期分の波形）が、該周期（周波数）に対応した波形要素となる。本実施形態において、キャリア波生成部２３には、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）、４ｋＨｚ（ｆｂ）、５ｋＨｚ（ｆｃ）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）、８ｋＨｚ（ｆｅ）に対応した５種類の周波数（キャリア周波数）の波形要素が設定されているものとする。なお、キャリア波の周波数に起因してキャリア音（キャリア波の周波数に起因して発生する電磁騒音）が発生する。このため、周波数拡散キャリア波を構成する波形要素の周期は、インバータ８の出力側に設けられた構造体（例えば、圧縮機や圧縮機モータ９）の共振特性に基づいて選定されることとしてもよい。

キャリア波生成部２３は、複数種類の周期に対応する各波形要素を組み合わせることによって、周波数拡散キャリア波を生成する。すなわち、キャリア波が、一定の波形形状が一定周期で繰り返される波形でなくなるため、ある特定の周波数でキャリア音が大きくなることを抑制することができる。なお、周波数拡散キャリア波については、複数の波形要素を組み合わせて１周期分（キャリア波における１周期分）の波形を構成して繰り返すことで構成することとしてもよいし、キャリア波の周期性に基づかずに複数の波形要素を組み合わせて構成することとしてもよい。

特定の周波数に大きなキャリア音を発生させないためには、周波数拡散キャリア波は、なるべく多くの周期に対応した波形要素が分散して組み合わされることが好ましい。すなわち、隣り合う波形要素は、それぞれ周期が異なることが好ましい。しかしながら、等しい周期の波形要素を複数連続して構成する場合であっても、連続数を少なく設定することで、キャリア音の周波数分散を行うことができる。

等しい周期の波形要素の連続数については、例えば電流値取得に影響を受ける。なお、本実施形態では、電流取得を一例として説明するが、等しい周期の波形要素の連続数に影響を与える要因であれば電流取得に限定されない。電流取得とは、具体的には、１シャント方式や３シャント方式である。図２に示す構成は、１シャント方式である。そして、図５に示す方式は、３シャント方式である。すなわち、３シャント方式は、各相電流を直接的に取得可能な方法であり、１シャント方式は、各相電流の合成電流を取得する方法である。

図６及び図７は、電流検出方式が１シャント方式（図２）に対応した場合の周波数拡散キャリア波の構成例である。１シャント方式では、各相電流の合成電流を検出しているため、３シャント方式と比較して検出に時間を要する場合がある。具体的には、１シャント方式では、まず電流の読み取りタイミングを決定し（第１周期）、電流の読み取りを実行し（第２周期）、その後、例えば読み取った電流に基づき制御（ＰＷＭ制御）を行う（第３周期）。図８は、各相のＰＷＭ信号の変化状態を例示した図である。図８では、縦軸を各信号の値（電圧値）とし、横軸を時間としている。図８のように、キャリア波における１周期のうちに各相のＰＷＭ信号は変化し、信号状態によって、１シャント方式で取得可能な電流は異なる。図８では、１周期のうちにｕ相の電流（Ｉｕ）とｗ相の電流（－Ｉｗ）が現れる場合（モード）を例示しており、モードはキャリア波と変調波との関係によって異なるため、各周期で変化する（図８はモードの一例）。すなわち、Ａ及びＤのタイミングで電流センサ２４よりＩｕが取得でき、Ｂ及びＣのタイミングで電流センサ２４より－Ｉｗが取得できる。このため、１シャント方式では、まず次の周期におけるモード（どのタイミングで何の相の電流が検出可能か）を決定し（第１周期）、次の周期において決定したタイミングで電流を検出する（第２周期）。そして、次の周期で、取得した電流に基づいて制御を行う（第３周期）。そして、次の周期で再度第１周期の処理が行われる。このように、１シャント方式では、電流の取得から制御まで行う場合には、第１周期、第２周期、及び第３周期（３周期分）が必要となる。このため、１シャント方式において周波数拡散キャリア波を生成する場合には、等しい周期の波形要素を３回連続して構成することによって、第１周期、第２周期、及び第３周期（３周期分）を確保して処理を行うことが可能となる。また、３周期分は等しい周期を用いるため、制御の複雑化を抑制することができる。

図６は、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）及び４ｋＨｚ（ｆｂ）の波形要素を用いて周波数拡散キャリア波を構成した例である。３．１５ｋＨｚ（ｆａ）及び４ｋＨｚ（ｆｂ）の各波形要素が３つ連続して構成されている。図６では、キャリア波の周期はＴ１となっている。

図７は、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）、４ｋＨｚ（ｆｂ）、５ｋＨｚ（ｆｃ）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）、及び８ｋＨｚ（ｆｅ）の波形要素を用いて周波数拡散キャリア波を構成した例である。３．１５ｋＨｚ（ｆａ）、４ｋＨｚ（ｆｂ）、５ｋＨｚ（ｆｃ）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）、及び８ｋＨｚ（ｆｅ）の各波形要素が３つ連続して構成されている。図７では、周波数拡散キャリア波の周期はＴ２となっている。

なお、１シャント方式を適用する場合に、電流の取得のみで、電流に基づいて各相電流に影響を及ぼすような制御を行わない場合や、第２周期内で制御を実行することができる等の場合には、上記のような第３周期を不要とすることができる。すなわち、周波数拡散キャリア波について、第１周期と第２周期とを確保するために、等しい周期の波形要素を２回連続して構成することとしてもよい。また、１シャント方式を適用する場合であっても、等しい周期の波形要素を連続して構成する必要がない場合には、図９や図１０のように各波形要素を組み合させることとしてもよい。

図９及び図１０は、電流検出方式が３シャント方式に対応した場合の周波数拡散キャリア波の構成例である。３シャント方式では、各相電流を直接的に取得することができる。このため、等しい周期の波形要素を連続させることなく、周期の異なる波形要素が隣り合うように構成することが可能である。図９は、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）及び４ｋＨｚ（ｆｂ）の波形要素を用いて周波数拡散キャリア波を構成した例である。隣り合う波形要素を異なる周期とすることができるため、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）及び４ｋＨｚ（ｆｂ）の波形要素が互いに隣り合う構成となっている。図９では、周波数拡散キャリア波の周期はＴ３となっている。

図１０は、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）、４ｋＨｚ（ｆｂ）、５ｋＨｚ（ｆｃ）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）、及び８ｋＨｚ（ｆｅ）の波形要素を用いて周波数拡散キャリア波を構成した例である。隣り合う波形要素を異なる周期とすることができるため、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）、４ｋＨｚ（ｆｂ）、５ｋＨｚ（ｆｃ）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）、及び８ｋＨｚ（ｆｅ）の波形要素が隣り合う構成となっている。図１０では、周波数拡散キャリア波の周期はＴ４となっている。なお、３シャント方式の場合であっても、等しい周期の波形要素が連続してもよい。

ＰＷＭ信号生成部２２は、単一キャリア波又は周波数拡散キャリア波及び所定の変調波を用いて、比較方式によりインバータ８に対するＰＷＭ信号を生成する。単一キャリア波又は周波数拡散キャリア波は、キャリア波生成部２３において生成されたキャリア波である。変調波とは、キャリア波と比較される信号であって、本実施形態では、３相に対応するＰＷＭ信号を生成するため、３相電圧変調波（基準信号）となる。すなわち、１つのキャリア波と、３つの変調波（３相の各相に対応した変調波）が比較されることによって、各相に対応したＰＷＭ信号が生成される。生成されたＰＷＭ信号によってインバータ８が駆動されることによって、３相電圧信号を出力し、圧縮機モータ９を駆動する。

具体的には、ＰＷＭ信号生成部２２は、指令演算部３１と、変調波生成部３２と、比較部３３とを備えている。

指令演算部３１は、電流取得部２１ａから出力された各相電流に基づいて、電圧指令を演算する。具体的には、指令演算部３１は、電流取得部２１ａから入力された各相電流から、各相に対応した電圧指令である３相電圧指令を生成し、変調波生成部３２へ出力する。

変調波生成部３２は、３相電圧指令に基づいて、変調波を生成する。具体的には、変調波生成部３２は、指令演算部３１から入力された３相電圧指令から、各相に対応した変調波である３相変調波を生成し、比較部３３へ出力する。

比較部３３は、キャリア波生成部２３において生成された周波数拡散キャリア波と、変調波生成部３２において生成された各相に対応した変調波とを比較し、３相ＰＷＭ信号を生成する。具体的には、比較部３３では、比較方式を用いたＰＷＭ信号の生成方法（三角波比較方式）によりＰＷＭ信号を生成する。例えば、ｕ相に対応するＰＷＭ信号は、周波数拡散キャリア波がｕ相に対応する変調波以上の値となっている間、ｕ相に対応するＰＷＭ信号をＯＮ状態（Ｈｉｇｈ）として生成される。周波数拡散キャリア波がｕ相に対応する変調波未満の値となっている間には、ｕ相に対応するＰＷＭ信号をＯＦＦ状態（Ｌｏｗ）として生成される。他の相に対応するＰＷＭ信号についても同様に生成される。

上記のようにＰＷＭ信号が生成され、インバータ８における各相のスイッチング素子へ入力される。インバータ８の各スイッチング素子がＰＷＭ信号によって制御されることによって、３相電圧が出力され、圧縮機モータ９を駆動する。

（インバータ制御装置による処理の流れ）
次に、上述のインバータ制御装置２０によるＰＷＭ信号生成処理の一例について図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態に係るＰＷＭ信号生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１１に示すフローは、例えば、空気調和機が稼働している場合において所定の制御周期で繰り返し実行される。

まず、インバータ８における所定位置の電流を取得する（Ｓ１０１）。なお、電流取得については、１シャント方式や３シャント方式等の取得方式によって、取得位置が異なる。

次に、各相電流を算出する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２についは、３シャント方式の場合には省略可能である。

次に、各相電流に基づいて、電圧指令を演算し、電圧指令に基づいて、変調波を生成する（Ｓ１０３）。

次に、キャリア波生成部２３から出力されるキャリア波と変調波とを比較し、３相ＰＷＭ信号を生成し、インバータ８へ出力する（Ｓ１０４）。

（キャリア周波数拡散制御実施の判定処理の流れ）
次に、判定部２５において行われる判定処理について図１２を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係る周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ信号生成処理の判定処理の手順の一例を示したフローチャートである。図１２に示すフローは、例えば、空気調和機１０１が稼働している場合において所定の制御周期で繰り返し実行される。

まず、情報取得部２１ｂによって取得された圧縮機回転数が第１閾値Ｐｔｈ１以下であるかを判定する（Ｓ２０１）。ここで、圧縮機回転数が第１閾値Ｐｔｈ１以下である（Ｙｅｓ判定）場合には、続いて、室外ファン回転数が第１閾値Ｆｔｈ１以下であるかを判定する（Ｓ２０２）。この結果、室外ファン回転数が第１閾値Ｆｔｈ１以下である場合には、キャリア周波数拡散制御をオン（ＯＮ）にする（Ｓ２０３）。

そして、キャリア周波数拡散制御がオンである状態において、圧縮機回転数が第１閾値Ｐｔｈ１よりも大きな値に設定されている第２閾値Ｐｔｈ２以上または室外ファン回転数が第１閾値よりも大きな値に設定されている第２閾値Ｆｔｈ２以上であるか否かを判定する。この結果、否定判定の場合には（Ｓ２０４：ＮＯ）、否定判定となるまで、キャリア周波数拡散制御のオン判定が継続される。
一方、ステップＳ２０４の判定処理において、肯定判定の場合には（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、キャリア周波数拡散をオフ（ＯＦＦ）にし（Ｓ２０５）、処理を終了する。

一方、ステップＳ２０１において、圧縮機回転数が第１閾値Ｐｔｈ１より大きい（Ｎｏ判定）場合や、ステップＳ２０２において、室外ファン回転数が第１閾値Ｆｔｈ１よりも大きい場合（ＮＯ判定）には、キャリア周波数拡散制御をＯＦＦにし（Ｓ２０５）、処理を終了する。
上述した判定処理において、キャリア周波数拡散制御がＯＮと判定された場合には、キャリア波生成部２３によって周波数拡散キャリア波が生成され、この周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御信号がＰＷＭ信号生成部２２によって生成されることとなる。一方、例えば、判定処理において、キャリア波周波数拡散制御がＯＦＦと判定された場合には、キャリア波生成部２３によって周波数拡散キャリア波以外のキャリア波、例えば、本実施形態においては、単一キャリア波が生成され、単一キャリア波を用いたＰＷＭ制御信号がＰＷＭ信号生成部２２によって生成されることとなる。

このように、判定部２５が運転状態に応じてキャリア周波数拡散制御を行うか否かを判定するので、運転状態に応じたキャリア波を用いて適切なＰＷＭ信号を生成することができ、インバータ制御装置２０を適切に駆動制御することが可能となる。なお、本開示では、圧縮機回転数が第１閾値Ｐｔｈ１以下、かつ（ＡＮＤ）、室外ファン回転数が第１閾値Ｆｔｈ１以下であることを条件としてキャリア周波数拡散制御をオンとしているが、この例に限らず、上記条件式をオア（ＯＲ）の条件としてもよい。また、上述したように、キャリア周波数拡散制御を行うか否かの判定は、室内ファン回転数、環境温度と設定温度の温度差に基づいて行うこととしてもよい。
また、ユーザからキャリア周波数拡散制御を常に行うことが指令として入力された場合、例えば、静音運転モードが解除された場合には、キャリア周波数拡散制御を常にオフとし、騒音よりも運転効率を優先させたＰＷＭ制御を行うこととしてもよい。

（キャリア周波数拡散制御による効果）
次に、上述のＰＷＭ信号生成処理による効果について図１３を参照して説明する。図１３では、縦軸をキャリア音の強度とし、横軸を周波数としている。そして、図１３には、参考例におけるキャリア音特性（図１３のＬ１）と、本実施形態におけるキャリア音特性（図１３のＬ２）との一例を示している。参考例とは、一定の周期で同じ波形を繰り返した場合における周波数拡散キャリア波に基づいて、ＰＷＭ信号を生成した場合である。

図１３に示すように、参考例（図１３のＬ１）では、周波数拡散キャリア波が一定の周期で同じ波形を繰り返しているため、該周期に対応した周波数ｆ１において、キャリア音が突出している。すなわち、特定の周波数ｆ１のキャリア音が大きい状態となっており、聴感が低下してしまう可能性がある。

一方で、本実施形態（図１３のＬ２）では、複数種類の周期に対応する各波形要素が組み合わされた周波数拡散キャリア波を使用しているため、キャリア音の強度特性を周波数領域において拡散することができる。具体的には、図１３のように、キャリア音が大きくなる凸点を、複数の周波数（ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５）に分散することができる。このため、特定の周波数のキャリア音が突出してしまうことを抑制することができ、聴感を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムによれば、ＰＷＭ信号を生成するための周波数拡散キャリア波が、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成されるため、単一キャリア波の周波数に起因して発生する電磁騒音であるキャリア音を周波数拡散することができる。すなわち、特定の周波数において大きなキャリア音が発生することを抑制することができる。このため、聴感を向上することが可能となる。

また、３シャント方式のように、インバータ８の出力位置における出力電流を取得する場合には、１つの波形要素の周期内で電流取得を行うことができるため、キャリア波を、周期の異なる波形要素が隣り合うように構成することができる。このため、キャリア音における周波数拡散効果を高め、聴感を向上することが可能となる。

また、１シャント方式のように、インバータ８が多相型であり各相電流の合成電流を取得する場合には１つの波形要素の周期内で電流取得を行うことが困難な場合があるが、キャリア波が周期の等しい波形要素が複数回連続して構成されることによって、より安定的に電流取得を行うことが可能なる。また、周期の等しい波形要素が複数回連続している間に電流取得を行うため、連続する波形要素の周期が変化する場合と比較して、制御の複雑化を抑制することができる。

本実施形態に係るインバータ制御装置２０によれば、情報取得部２１ｂによって運転状態に応じて変化する運転情報が取得され、この運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かが判定部２５によって判定される。この結果、判定部２５によって周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定された場合には、周波数拡散キャリア波がキャリア波生成部２３から出力され、ＰＷＭ信号生成部２２において、この周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ信号が生成される。
周波数拡散キャリア波は、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成されるため、特定の周波数で大きなキャリア音が発生することを抑制することが可能である。本開示によれば、判定部２５が運転状態に応じて波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定するので、運転状態に応じたキャリア波を用いて適切なＰＷＭ信号を生成することができ、インバータを適切に駆動制御することが可能となる。

また、情報取得部２１ｂによって取得される運転情報は、圧縮機回転数、ファン回転数（室外ファン回転数及び／又は室内ファン回転数）、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つを含む。これにより、圧縮機回転数、ファン回転数、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つが所定の条件を満たす場合に、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いてＰＷＭ信号が生成されることとなり、特定の周波数で大きなキャリア音が発生することを抑制する運転を実現することが可能となる。

例えば、圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合に周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御が行われることとなる。例えば、圧縮機回転数が閾値よりも大きい場合、キャリア波による騒音よりも、圧縮機回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、圧縮機回転数が閾値以下の場合には、圧縮機回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、圧縮機回転数が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、圧縮機回転数が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、圧縮機回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

また、室外ファン回転数または室内ファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合に周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御が行われることとなる。例えば、ファン回転数が閾値よりも大きい場合、キャリア波による騒音よりも、ファン回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、ファン回転数が閾値以下の場合には、ファン回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、ファン回転数が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、ファン回転数が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、ファン回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

また、インバータ制御装置２０は、環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御が行われることとなる。例えば、環境温度と設定温度との温度差が閾値よりも大きい場合、温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数が大きくなることが考えられる。この時、キャリア波による騒音よりも、環境温度と設定温度と温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、環境温度と設定温度との温度差が閾値以下の場合には、環境温度と設定温度との温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、環境温度と設定温度との温度差が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、環境温度と設定温度との温度差が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

また、情報取得部２１ｂによって取得されたユーザの指令に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かが判定部２５によって判定される。これにより、ユーザの好みに応じた運転を実現することが可能となる。例えば、ユーザが騒音を気にしない場合には、周波数拡散キャリア波を用いたＰＭＷ制御を行わずに、より運転効率の高いキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、運転効率の向上を実現することが可能となる。

インバータ制御方法によれば、運転状態に応じて変化する運転情報に基づいて、周波数拡散制御モードのオンオフが切り替えられる。周波数拡散キャリア波は、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成されるため、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行う周波数拡散制御モードがオンとなった場合には、特定の周波数で大きなキャリア音が発生することを抑制する運転を実現することが可能となる。このように、運転状態に応じて変化する運転情報に基づいて、周波数拡散制御モードのオンオフを適切に切り替えることで、効率的なインバータの制御を実現することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムについて説明する。
本実施形態では、各波形要素の発生時間を考慮してキャリア波を構成する。以下、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムについて、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

本実施形態において、キャリア波生成部２３は、各波形要素の発生時間を均等化するように構成されたキャリア波を生成する。例えば、波形要素を、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）、４ｋＨｚ（ｆｂ）、５ｋＨｚ（ｆｃ）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）、８ｋＨｚ（ｆｅ）に対応して設けた場合、各波形要素の１周期分の時間は、それぞれ０．３１７ｍｓｅｃ、０．２５ｍｓｅｃ、０．２ｍｓｅｃ、０．１５９ｍｓｅｃ、０．１２５ｍｓｅｃとなる。このように、低周波数ほど周期が長くなるため、各波形要素の発生時間の比率は、それぞれ３０．２％、２３．８％、１９．０％、１５．１％、１１．９％となる。すなわち、各波形要素の回数が等しく用いられる場合には、低周波数に対応した波形要素に起因するキャリア音の強度が、他の波形要素に起因するキャリア音に対して相対的に大きくなる可能性がある。そこで、キャリア波の生成において、各波形要素の発生時間を均等化するように構成することによって、周波数分散効果をより向上させることが可能となる。

このため、キャリア波生成部２３は、各波形要素に対応する周波数に基づいて確率が設定された発生確率を用い、各波形要素を組み合わせてキャリア波を生成する。各波形要素に対応する周波数とは、各波形要素に対応する周期の逆数である。

具体的には、キャリア波生成部２３では、各波形要素に対応する周波数と確率とが正の相関関係を有するように、各波形要素に対して発生確率が設定されている。すなわち、高周波数に対応する波形要素ほど、高い発生確率が設定される。正の相関関係となるように発生確率を設定する場合には、例えば、確率を周波数に比例して設定することとしてもよいし、確率を周波数の平方根に比例して設定することとしてもよいし、確率を周波数の２乗に比例して設定することとしてもよい。すなわち、周波数の増加に伴い確率が増加するように設定されれば発生確率の設定方法は限定されない。

図１４は、周波数と確率とが正の相関関係を有するように発生確率を設定した場合の一例を示している。図１４には、確率を周波数に比例して設定した場合（Ｓ１）、確率を周波数の平方根に比例して設定した場合（Ｓ２）、確率を周波数の２乗に比例して設定した場合（Ｓ３）を示している。このように、周波数の増加に伴い確率が増加するように発生確率が設定されることで、各波形要素の発生時間が均等化される。

例えば、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）の発生確率が１０％（発生比率が２）、４ｋＨｚ（ｆｂ）の発生確率が１５％（発生比率が３）、５ｋＨｚ（ｆｃ）の発生確率が２０％（発生比率が４）、６．３ｋＨｚ（ｆｄ）の発生確率が２５％（発生比率が５）、８ｋＨｚ（ｆｅ）の発生確率が３０％（発生比率が６）のように設定される。図１５は、上記のように発生確率が設定された場合におけるキャリア波の構成例を示している。発生確率に基づいてキャリア波が構成されることによって、図１５のように各波形要素の発生時間が均等化される。このため、周波数分散効果が向上する。

このように、キャリア波生成部２３は、設定された発生確率に基づいて各波形要素を組み合わせることでキャリア波を生成する。発生確率に基づいてキャリア波が生成されることで、各波形要素の発生時間が均等化され、周波数分散効果が向上する。

以上説明したように、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、並びにインバータ制御プログラムによれば、キャリア波が各波形要素の発生時間を均等化するように構成されるため、特定の周期（周波数）の波形要素の出現頻度が高くなり、該周波数のキャリア音が突出してしまうことを抑制することができる。すなわち、各波形要素の周波数に対応するキャリア音の大きさを均等化し、周波数拡散効果を高めることができる。このため、聴感を向上することが可能となる。

また、キャリア波が、各波形要素に対応する周波数に基づいて確率が設定された発生確率を用い、各波形要素が組み合わされることで、特定の周期（周波数）の波形要素の出現頻度が高くなり、該周波数のキャリア音が突出してしまうことを抑制することができる。すなわち、各波形要素の周波数に対応するキャリア音の大きさを均等化し、周波数拡散効果を高めることができる。

〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムについて説明する。
上述した第１実施形態では、１周期分の波形要素を組み合わせてキャリア波を構成していたが、本実施形態では、立ち上がりと立ち下がりを考慮して、キャリア波を構成する。以下、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムについて、第１実施形態と異なる点について主に説明する。なお、本実施形態については、第２実施形態と組み合わせることも可能である。

本実施形態におけるキャリア波生成部２３は、周期の異なる波形要素の立ち上がりと立ち下がりとで構成された変形波形要素を用いてキャリア波を生成する。すなわち、キャリア波生成部２３は、上述の各波形要素に加えて、ある周期の波形要素の立ち上がりと他の周期の波形要素の立ち下がりとを用いて構成した変形波形要素を用いることによって、キャリア波を生成する。換言すると、キャリア波は、各波形要素と、生成した変形波形要素とを組み合わせることによって構成している。例えば、変形波形要素は、３．１５ｋＨｚ（ｆａ）の波形要素の立ち上がりと、８ｋＨｚ（ｆｅ）の波形要素の立ち下がりとを用いて波形が構成される。

図１６は、本実施形態におけるキャリア波の構成例を示している。図１６のように、キャリア波は、一定の周期をもつ波形要素と、変形波形要素とで構成される。具体的には、Ｗ１及びＷ２が変形波形要素であり、Ｗ３、Ｗ４、及びＷ５が波形要素である。Ｗ３は５ｋＨｚ（ｆｃ）に対応しており、Ｗ４は６．３ｋＨｚ（ｆｄ）に対応しており、Ｗ５は８ｋＨｚ（ｆｅ）に対応している。そして、Ｗ１は立ち上がりが３．１５ｋＨｚ（ｆａ）の波形要素の立ち上がりに対応しており、立ち下がりが８ｋＨｚ（ｆｅ）の波形要素の立ち下がりに対応している。Ｗ２は立ち上がりが４ｋＨｚ（ｆｂ）の波形要素の立ち上がりに対応しており、立ち下がりが８ｋＨｚ（ｆｅ）の波形要素の立ち下がりに対応している。なお、キャリア波の周期はＴ５となっている。

このように、立ち上がりと立ち下がりとを、異なる周期の波形要素に対応させることで、周波数分散効果を高めることができる。また、変形波形要素の立ち上がりと立ち下がりとを、第２実施形態に記載の発生確率に基づいて構成することで、各波形要素（周波数）の発生時間の均等化を行うことも可能である。また、変形波形要素の立ち上がりと立ち下がりとを、後述の第４実施形態に記載の発生確率に基づいて構成することとしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムによれば、周期の異なる波形要素の立ち上がりと立ち下がりとで構成された変形波形要素を用いてキャリア波を生成することで、周波数拡散効果を高め、聴感を向上することが可能となる。

〔第４実施形態〕
次に、本開示の第４実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムについて説明する。
本実施形態では、構造体の共振特性を考慮して発生確率を設定する。以下、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムについて、第１実施形態と異なる点について主に説明する。なお、本実施形態については、第２実施形態及び／または第３実施形態と組み合わせることも可能である。

特定の周波数においてキャリア音が発生し、該周波数が圧縮機等のインバータ８の出力側に設けられた構造体の共振点（固有周波数）に一致または近い場合には、キャリア音が突出して聞こえてしまう可能性がある。例えば、圧縮機の固有周波数が４ｋＨｚ（ｆｂ）である場合には、４ｋＨｚ（ｆｂ）に対応する波形要素の発生回数が少なかったとしても、４ｋＨｚ（ｆｂ）のキャリア音が目立ってしまう可能性がある。

そこで、本実施形態におけるキャリア波生成部２３は、インバータ８の出力側に設けられた構造体（例えば、圧縮機）の共振特性に基づいて設定された発生確率に応じて各波形要素が組み合わされたキャリア波を生成する。すなわち、構造体の共振特性に基づいて、共振周波数と一致または近い（共振周波数を含む所定の帯域幅）に対応する波形要素については発生確率を低く設定する。

図１７は、共振特性（スイープ特性）の一例を示した図である。図１７では、縦軸をキャリア音の強度（音圧レベル）とし、横軸を周波数とし、共振特性（図１７のＣ１）を示している。また、図１７には、縦軸に確率をとり、共振特性に対応する発生確率（図１７のＰ１）を示している。

図１７の例では、ｆｃ１や、ｆｃ２、ｆｃ３、ｆｃ４が共振周波数となっており、キャリア音の強度が高くなっている。このような共振特性に対応して発生確率を設定すると、図１７のＰ１となる。すなわち、発生確率は、共振特性に応じて強度が高くなる周波数の発生確率が低くなるように設定される。

このように、共振特性に基づいて発生確率を設定し、設定した発生確率に基づいて各波形要素を組み合わせ周波数拡散キャリア信号を生成することによって、より効果的に特定の周波数のキャリア音が突出してしまうことを抑制することができる。すなわち、共振特性を考慮してより効率的に周波数拡散を行い、聴感をより向上させることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態に係るインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムによれば、共振特性により共振が発生し易い周波数の発生確率を低く設定することができ、共振により特定の周波数のキャリア音が突出することを抑制することができる。また、周波数拡散効果を高め、聴感を向上することが可能となる。

本開示は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。なお、各実施形態を組み合わせることも可能である。すなわち、上記の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、及び第４実施形態については、それぞれ組み合わせることも可能である。

例えば、各実施形態では、インバータ８を用いて圧縮機モータ９を駆動する場合について説明したが、インバータ８が駆動する対象については上記に限定されない。これに伴い、インバータ８が駆動する対象の構造体の共振特性を考慮して、適切に波形要素の設定や、発生確率の設定を行うことが可能となる。

以上説明した各実施形態に記載のインバータ制御装置、インバータ制御方法、及びインバータ制御プログラムは例えば以下のように把握される。
本開示に係るインバータ制御装置（２０）は、運転状態に応じて変化する運転情報を取得する情報取得部（２１ｂ）と、運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する判定部（２５）と、周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、前記判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力するキャリア波生成部（２３）と、キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部（２２）と、を具備する。周期の異なる複数の波形要素とは、予め選定された複数種類の周期波形における１周期分の波形である。波形要素の具体的な波形形状については、例えば三角波であるが、のこぎり波等とすることとしてもよく、三角波に限定されない。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、情報取得部（２１ｂ）によって運転状態に応じて変化する運転情報が取得され、この運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かが判定部（２５）によって判定される。この結果、判定部（２５）によって周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定された場合には、周波数拡散キャリア波がキャリア波生成部（２３）から出力され、ＰＷＭ信号生成部（２２）において、この周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ信号が生成される。
周波数拡散キャリア波は、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成されるため、特定の周波数で大きなキャリア音が発生することを抑制することが可能である。本開示によれば、判定部（２５）が運転状態に応じて波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定するので、運転状態に応じたキャリア波を用いて適切なＰＷＭ信号を生成することができ、インバータを適切に駆動制御することが可能となる。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）において、キャリア波生成部（２３）は、周波数拡散キャリア波とは異なる少なくとも一つの他のキャリア波を生成可能であり、判定部（２５）の判定結果に応じたいずれかのキャリア波を出力することとしてもよい。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、キャリア波生成部（２３）は、周波数拡散キャリア波とは異なる少なくとも一つの他のキャリア波の生成が可能とされるので、運転状態に応じて適切なキャリア波を用いてＰＷＭ制御を行うことが可能となる。このように、キャリア波生成部（２３）が周波数拡散キャリア波とは異なる少なくとも一つの他のキャリア波を生成可能とすることで、キャリア波生成部（２３）を複数備える必要がなく、１つのキャリア波生成部（２３）によって判定部（２５）の判定結果に応じたキャリア波を出力することでき、簡易的な構成でインバータ（８）を適切に駆動制御することが可能となる。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）において、情報取得部（２１ｂ）によって取得される運転情報は、圧縮機回転数、ファン回転数、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つを含むこととしてもよい。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、情報取得部（２１ｂ）によって取得される運転情報は、圧縮機回転数、ファン回転数、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つを含む。これにより、圧縮機回転数、ファン回転数、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つが所定の条件を満たす場合に、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いてＰＷＭ信号が生成されることとなり、特定の周波数で大きなキャリア音が発生することを抑制する運転を実現することが可能となる。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）において、判定部（２５）は、情報取得部（２１ｂ）によって取得された圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合に、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定することとしてもよい。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合に周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御が行われることとなる。例えば、圧縮機回転数が閾値よりも大きい場合、キャリア波による騒音よりも、圧縮機回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、圧縮機回転数が閾値以下の場合には、圧縮機回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、圧縮機回転数が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、圧縮機回転数が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、圧縮機回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）において、判定部（２５）は、情報取得部（２１ｂ）によって取得されたファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合に、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定することとしてもよい。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、ファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合に周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御が行われることとなる。例えば、ファン回転数が閾値よりも大きい場合、キャリア波による騒音よりも、ファン回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、ファン回転数が閾値以下の場合には、ファン回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、ファン回転数が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、ファン回転数が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、ファン回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）において、判定部（２５）は、情報取得部（２１ｂ）によって取得された環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定することとしてもよい。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御が行われることとなる。例えば、環境温度と設定温度との温度差が閾値よりも大きい場合、温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数が大きくなることが考えられる。この時、キャリア波による騒音よりも、環境温度と設定温度と温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数に起因する騒音の方が大きいことが考えられる。このような場合には、周波数拡散キャリア波を用いてキャリア音による騒音を抑制しても騒音低下効果が期待できないこととなる。その一方で、環境温度と設定温度との温度差が閾値以下の場合には、環境温度と設定温度との温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数に起因する騒音はそれほど大きくなく、キャリア波に基づく騒音が耳障りに感じる場合がある。したがって、環境温度と設定温度との温度差が閾値以下の場合においては、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより騒音の更なる低下を期待でき、また、環境温度と設定温度との温度差が閾値よりも大きい場合には、例えば、他のキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、より高効率な運転を実現することが可能となる。上記「閾値」は、温度差を小さくするために駆動する圧縮機やファンの各回転数に起因する騒音の大きさに応じて適宜設定される値である。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）において、判定部（２５）は、情報取得部（２１ｂ）によって取得されたユーザによる指令に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定することとしてもよい。

本開示に係るインバータ制御装置（２０）によれば、情報取得部（２１ｂ）によって取得されたユーザの指令に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かが判定部（２５）によって判定される。これにより、ユーザの好みに応じた運転を実現することが可能となる。例えば、ユーザが騒音を気にしない場合には、周波数拡散キャリア波を用いたＰＭＷ制御を行わずに、より運転効率の高いキャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うことにより、運転効率の向上を実現することが可能となる。

本開示に係るモータ駆動装置（１）は、圧縮機モータ（９）を駆動するインバータ（８）と、上記のインバータ制御装置（２０）と、を備える。

本開示に係る空気調和機は、圧縮機モータ（９）を駆動するインバータ（８）と、上記のインバータ制御装置（２０）と、を備える。

本開示に係るインバータ制御方法は、運転条件に応じて変化する運転情報を取得する工程と、運転情報に基づいて、いずれかのキャリア波生成部周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する工程と、周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、判定部（２５）の判定結果に応じたキャリア波を出力する工程と、キャリア波生成部（２３）から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する工程と、有する。

本開示に係るインバータ制御方法は、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する周波数拡散制御モードを有し、運転状態に応じて変化する運転情報に基づいて、前記周波数拡散制御モードのオンオフを切り替える。

本開示に係るインバータ制御方法によれば、運転状態に応じて変化する運転情報に基づいて、周波数拡散制御モードのオンオフが切り替えられる。周波数拡散キャリア波は、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成されるため、周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行う周波数拡散制御モードがオンとなった場合には、特定の周波数で大きなキャリア音が発生することを抑制する運転を実現することが可能となる。このように、運転状態に応じて変化する運転情報に基づいて、周波数拡散制御モードのオンオフを適切に切り替えることで、効率的なインバータの制御を実現することが可能となる。

本開示に係るインバータ制御プログラムは、運転条件に応じて変化する運転情報を取得する工程と、運転情報に基づいて、いずれかのキャリア波生成部周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する工程と、周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、判定部（２５）の判定結果に応じたキャリア波を出力する工程と、キャリア波生成部（２３）から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する工程と、をコンピュータに実行させる。

１ ：モータ駆動装置
４ ：交流電源
５ ：整流回路
６ ：インダクタンス部
７ ：コンデンサ部
８ ：インバータ
９ ：圧縮機モータ
１１ ：ＣＰＵ
１２ ：ＲＯＭ
１３ ：ＲＡＭ
１５ ：通信部
１８ ：バス
２０ ：インバータ制御装置
２１ａ ：電流取得部
２１ｂ ：情報取得部
２２ ：ＰＷＭ信号生成部
２３ ：キャリア波生成部
２４ ：電流センサ
２５ ：判定部
３１ ：指令演算部
３２ ：変調波生成部
３３ ：比較部
１０１ ：空気調和機
１０２ａ：室外機制御装置
１０２ｂ：室内機制御装置
１０３ ：圧縮機
１０４ ：四方弁
１０５ ：室外熱交換器
１０６ ：室外ファン
１０７ ：アキュムレータ
１０８ ：室内熱交換器
１０９ ：室内ファン
１１０ ：電子膨張弁

Claims (11)

1. 運転状態に応じて変化する運転情報を取得する情報取得部と、
   前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する判定部と、
   前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、前記判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力するキャリア波生成部と、
   前記キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
   を具備し、
   前記判定部は、前記情報取得部によって取得された圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定するインバータ制御装置。
2. 運転状態に応じて変化する運転情報を取得する情報取得部と、
   前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する判定部と、
   前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、前記判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力するキャリア波生成部と、
   前記キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
   を具備し、
   前記判定部は、前記情報取得部によって取得されたファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定するインバータ制御装置。
3. 運転状態に応じて変化する運転情報を取得する情報取得部と、
   前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する判定部と、
   前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、前記判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力するキャリア波生成部と、
   前記キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部と、
   を具備し、
   前記判定部は、前記情報取得部によって取得された環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定するインバータ制御装置。
4. 前記キャリア波生成部は、前記周波数拡散キャリア波とは異なる少なくとも一つの他のキャリア波を生成可能であり、前記判定部の判定結果に応じたいずれかの前記キャリア波を出力する請求項１から３のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
5. 前記情報取得部によって取得される前記運転情報は、圧縮機回転数、ファン回転数、及び環境温度と設定温度の温度差の少なくともいずれか１つを含む請求項１から４のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
6. 前記判定部は、前記情報取得部によって取得されたユーザによる指令に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する請求項１から５のいずれか１項に記載のインバータ制御装置。
7. 圧縮機モータを駆動するインバータと、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のインバータ制御装置と、
   を備えるモータ駆動装置。
8. 請求項７に記載のモータ駆動装置を備える空気調和機。
9. 運転状態に応じて変化する運転情報を取得する工程と、
   前記運転情報に基づいて、周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する工程と、
   前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力する工程と、
   キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する工程と、
   を有し、
   ＰＷＭ制御を行うか否かを判定する前記工程において、運転情報を取得する前記工程において取得された圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合、又は、運転情報を取得する前記工程において取得されたファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合、又は、運転情報を取得する前記工程において取得された環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定するインバータ制御方法。
10. 周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する周波数拡散制御モードを有し、
    運転状態に応じて変化する運転情報に基づいて、前記周波数拡散制御モードのオンオフを切り替え、
    圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合、又は、ファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合、又は、環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散制御モードをオンに切替えるインバータ制御方法。
11. 周期の異なる複数の波形要素の組み合わせから構成される周波数拡散キャリア波を生成する処理と、
    運転条件に応じて変化する運転情報を取得する処理と、
    前記運転情報に基づいて、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うか否かを判定する処理と、
    前記周波数拡散キャリア波を生成可能とされ、判定部の判定結果に応じたキャリア波を出力する処理と、
    キャリア波生成部から出力されたキャリア波を用いてＰＷＭ信号を生成する処理と、
    をコンピュータに実行させ、
    ＰＷＭ制御を行うか否かを判定する前記処理において、運転情報を取得する前記処理において取得された圧縮機回転数が予め設定されている閾値以下の場合、又は、運転情報を取得する前記処理において取得されたファン回転数が予め設定されている閾値以下の場合、又は、運転情報を取得する前記処理において取得された環境温度と設定温度との温度差が予め設定されている閾値以下の場合に、前記周波数拡散キャリア波を用いたＰＷＭ制御を行うと判定するインバータ制御プログラム。

Images