JPH05344740A

JPH05344740A - インバータ装置

Info

Publication number: JPH05344740A
Application number: JP4149114A
Authority: JP
Inventors: Taki Horiguchi; 多起堀口; Hiroshi Mochikawa; 宏餅川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【構成】本発明は、キャリア周波数と運転周波数とに
基づいてＰＷＭ制御されるインバータ主回路を備えて電
動機を駆動するものにおいて、キャリア周波数を所定の
音声パターンに対応させてキャリア周波数の半周期を単
位として切り替え制御するキャリア周波数制御手段を設
けた。【効果】本発明によれば、電動機から発生する運転音
が、ある音声を発生するようになり、運転音が単なる騒
音としては聞こえなくなり、その結果騒音問題が解消す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャリア周波数と運転
周波数とに基づいてパルス幅変調制御（以下「ＰＷＭ制
御」と称す）されるインバータ主回路を備えて電動機を
駆動するインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電動機をＰＷＭ制御形のイン
バータ装置にて駆動する場合において、キャリア周波数
を運転周波数と同期させて変化させる方式と同期させな
い方式とがある。

【０００３】図６に示すように、非同期式とは、運転周
波数を変化させる場合でもキャリア周波数は一定とし、
そのキャリア周波数と運転周波数とでＰＷＭ波形を形成
し、そのＰＷＭ波形に基づいてインバータ主回路をＰＷ
Ｍ制御し、電動機を駆動するものである。

【０００４】他方、同期式とは、ＰＷＭのパルス数を一
定と考えて、キャリア周波数と運転周波数との間に成立
する比例関係を基に運転周波数の変化に同期してキャリ
ア周波数を変化させるものである。しかし、キャリア周
波数は、スイッチング素子によりその上限が決まるた
め、運転周波数に伴いキャリア周波数を上昇させるには
限界がある。また、キャリア周波数が下がると、ＰＷＭ
高周波スイッチングによるトルクリップルが大きくなる
傾向があり、安定な運転状態を保つためにはトルクリッ
プルを小さく保つ必要があるため、結局キャリア周波数
の下限も定まることとなる。

【０００５】従って、電動機を駆動する場合、図７に示
されるように、ＰＷＭのパルス数を一定として運転周波
数に同期してキャリア周波数を増大させ、キャリア周波
数の上限に達したらパルス数を切り替えてキャリア周波
数が下限にくるようにする。そして、再び運転周波数の
増大に伴ってキャリア周波数を下限から上限まで変化さ
せる。同様の動作を幾度か繰り返すことにより運転周波
数を目標とする値まで上げることができる。このように
変化する運転周波数に従い適当にパルス数を選び、キャ
リア周波数を変更しながらＰＷＭ波形を形成して電動機
を駆動する方式が同期式である。

【０００６】一般には図８に示すように、低周波数領域
においては非同期式を、高周波数領域においては同期式
を用いてキャリア周波数を変更し、変化するキャリア周
波数に従いＰＷＭ波形を形成して電動機を駆動する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電動機をイン
バータ装置で駆動する場合、インバータ主回路の出力電
圧が正弦波でないため、商用電源等の正弦波で駆動した
場合に比較し、電動機から発生する音が増加する。これ
はＰＷＭインバータの場合、図９の電流波形のリップル
に示されるように、ＰＷＭの高周波スイッチングにより
発生する音である。この場合、その音は単に騒音として
聞こえる。そこで、本発明の目的は、電動機から発生す
る音が騒音としてではなく、音声として聞こえるように
したインバータ装置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るインバータ
装置は、キャリア周波数と運転周波数とに基づいてＰＷ
Ｍ制御されるインバータ主回路を備えて電動機を駆動す
るものにおいて、キャリア周波数を所定の音声パターン
に対応させてキャリア周波数の半周期を単位として切り
替え制御するキャリア周波数制御手段を設けたところに
特徴を有するものである。

【０００９】

【作用】以上の構成により、キャリア周波数制御手段に
よりキャリア周波数が所定の音声パターンに対応して切
り替えられ、その音声パターンに対応して切り替わるキ
ャリア周波数と運転周波数とに基づいてインバータ主回
路が制御される。従って、インバータ主回路により駆動
された電動機から発生する運転音が所定の音声パターン
に対応して変化するため、ある「音声」として聞こえ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図面により説明
する。

【００１１】図１に示すように、インバータ主回路１は
運転周波数ｆｄとキャリア周波数ｆｃとに基づいてＰＷ
Ｍ制御され、電動機２を駆動するようになっている。ま
た、前記キャリア周波数ｆｃは、音声を構成する複数種
類の周波数成分と時間の経過に伴うそれら周波数成分の
パワー分布推移（これを以下「音声パターン」と称す。
詳細は後述。）を基にして、キャリア周波数制御手段３
により制御される。すなわち、音声を構成する複数種類
の周波数に対応するキャリア周波数のデータをあらかじ
めＲＯＭ等の記憶手段４に記憶しておき、これらを前記
周波数成分のパワー分布推移（音声パターン）５に応じ
て、キャリア周波数切り替え手段６によりキャリア周波
数の半周期を単位として時間比制御で切り替え、インバ
ータ主回路１に入力するキャリア周波数ｆｃとする。音
声パターンとキャリア周波数の時間比制御についてもう
少し詳しく説明する。

【００１２】一般に、ある音声の周波数分析を時間の経
過も考慮した３次元で表示すると、図２に示されるよう
に、複数の周波数成分を含み、それらのパワー分布が時
間の経過と共に推移していくものとして表される。これ
をひとつの「音声パターン」とすると、音声パターンが
異なる（含まれる周波数成分やパワー分布の推移が異な
る）ものに対しては、当然、異なる音声が対応すること
になる。

【００１３】また、キャリア周波数の時間比切り替え制
御は、ある時間における周波数のパワー分布において、
含まれる周波数をキャリア周波数として、ピークの大き
さと比例するように対応するキャリア周波数の出力時間
を決定し、出力するキャリア周波数を決定された出力時
間に従い切り替えるものである。そして、さらに時間の
経過と共にパワー分布が推移していく状態に合わせて、
パワー分布に対応したキャリア周波数の切り替え制御を
行う。

【００１４】ここで、一般に人は１秒間につき５〜８音
の速さで言葉をしゃべる。すなわち１２５〜２００ｍｓ
／１音で音声を発生している。よって一つの音声パター
ン（周波数成分のパワー分布推移）全体の長さは１２５
〜２００ｍｓと考えれば良いことになる。また、インバ
ータのキャリア周波数はキャリアの半周期に一回のタイ
ミングで切り替えることが可能である。さらにキャリア
周波数としては、可聴周波数であり音声を構成する７５
０Ｈｚ〜６ｋＨｚの範囲で選ばれるため、キャリアの半
周期としては８３〜６６７μｓとなる。

【００１５】したがって、今仮に１２５ｍｓの音声パタ
ーンとし、パワー分布を２５ｍｓ毎に更新するとすれ
ば、一つのパワー分布を出力する時間は、キャリアが７
５０Ｈｚの場合は半周期６６７μｓの約３７倍、キャリ
アが６ｋＨｚの場合は半周期８３μｓの約３００倍とな
るため、キャリアの半周期に対して十分な長さであると
見なせる。すなわち一つのパワー分布を出力する時間内
で、キャリア周波数の半周期を単位として、そのパワー
分布に対応する複数種類のキャリア周波数を時間比制御
で切り替えることにより、必要なパワー分布を近似的に
実現することができる。

【００１６】上述のように、あらかじめ記憶されていた
音声パターンに対応するキャリア周波数のデータを、キ
ャリア周波数の半周期を単位として時間比制御で切り替
えて、そのキャリア周波数に基づきインバータ主回路１
がＰＷＭ制御されて電動機２が駆動されると、その電動
機２から発生する運転音が「音声」として聞こえる。さ
らに、例えば意味のある「言葉」を構成するように、対
応する音声パターンを数種類組み合わせて、それぞれ前
述と同様の制御を施すことにより、電動機から発生する
運転音が「言葉」となって聞こえる。

【００１７】本発明の第２実施例としては、図３に示す
ように、第１実施例における記憶手段４に、所定の音声
パターンに対応するキャリア周波数の切り替わる様子
を、切り替わる順番に従い、キャリア周波数及びその保
持時間を「キャリア周波数の音声パターン」としてあら
かじめ記憶しておき、記憶した順にインバータ主回路１
にキャリア周波数ｆｃを転送することとしたものであ
る。

【００１８】次に、本発明の第３実施例の構成を図４に
より示す。最初に第２実施例同様インバータ主回路で駆
動される電動機から発生する運転音で音声を発生するＰ
ＷＭインバータの「キャリア周波数の音声パターン」を
準備し、それらを組み合わせることにより、何らかの
「言葉」を構成する。（以降その組み合わせを「キャリ
ア周波数のメッセージパターン」と称す。）さらに「キ
ャリア周波数のメッセージパターン」を数種類準備して
おく。

【００１９】図４において、電動機を駆動しているＰＷ
Ｍインバータの運転状態を検出し、その運転状態に従
い、メッセージ切り替え手段７により対応する「言葉」
を選択し、その「言葉」を構成する「キャリア周波数の
メッセージパターン」をキャリア周波数ｆｃとして電動
機を駆動する。それによりインバータの運転状態に応じ
たメッセージが電動機から発生する。この場合、電動機
を駆動しているＰＷＭインバータの運転状態が変化した
とすると、それに従い電動機から発生するメッセージも
変化する。すなわち、電動機から発生するメッセージに
よって電動機を駆動しているＰＷＭインバータの運転状
態の判別が可能となる。

【００２０】したがって、本実施例によれば、インバー
タの運転状態に従い「キャリア周波数のメッセージパタ
ーン」を変化させることにより、運転状態に応じたメッ
セージが発生するということから、電動機からの発生音
をインバータの運転状態を判別するための情報として利
用することも可能となり、さらに外部より「メッセージ
パターン」信号をインバータ装置に伝送することによ
り、電動機の周囲にいる人に任意の音声メッセージを伝
えることができる。更に、本発明の第４実施例の構成を
図５に示す。

【００２１】本実施例はキャリア周波数制御手段とし
て、「キャリア周波数のメッセージパターン」を外部装
置で準備し、キャリア周波数をインバータ装置に伝送す
ることにより実現されるものであり、任意の「キャリア
周波数のメッセージパターン」を外部装置で準備するこ
とにより、任意のメッセージを電動機より発生させるこ
とが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
動機から発生する運転音が、ある音声を発生するように
なり、運転音が単なる騒音としては聞こえなくなり、そ
の結果騒音問題が解消することができるという優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す概要構成図。

【図２】図１に示した第１実施例における音声（この場
合「Ｂ」）の周波数分析を時間の経過も考慮して３次元
で表示したものを示す図。

【図３】本発明の第２実施例を示す概要構成図。

【図４】本発明の第３実施例を示す概要構成図。

【図５】本発明の第４実施例を示す概要構成図。

【図６】非同期式における運転周波数とキャリア周波数
との関係を示すグラフ。

【図７】同期式におけるキャリア周波数の変化を運転周
波数との関係で示すグラフ。

【図８】一般的にＰＷＭインバータで電動機を駆動する
際のキャリア周波数の変化を運転周波数との関係で示す
グラフ。

【図９】ＰＷＭインバータの出力電流波形（３０Ｈｚ）
を示すグラフ。

【符号の説明】

３…キャリア周波数決定手段、４…記憶手段、５…音声
パターン、６…キャリア周波数切り替え手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリア周波数と運転周波数とに基づい
てＰＷＭ制御されるインバータ主回路を備えて電動機を
駆動するインバータ装置において、キャリア周波数を所
定の音声パターンに対応させてキャリア周波数の半周期
を単位として切り替え制御するキャリア周波数制御手段
を具備したことを特徴とするインバータ装置。