WO2023100868A1

WO2023100868A1 - 電力変換装置

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Publication number: WO2023100868A1
Application number: PCT/JP2022/043982
Authority: WO
Inventors: 辰樹柏原; 雄志荒木; 孝次小林; 秀樹綾野
Original assignee: サンデン株式会社; 独立行政法人国立高等専門学校機構
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2023-06-08
Also published as: CN118302946A; JP2023081503A; DE112022005717T5

Abstract

【課題】二相変調の指令値を改善することにより、指令値の急峻な変動を抑制し、電磁騒音を改善することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】制御装置２１は、各相の相電圧を生成するための三相変調指令値を演算し、この三相変調指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子１８Ｄ～１８ＦをＯＮ状態としてスイッチングを停止する二相変調指令値を演算する指令値演算部３０を備え、指令値演算部は、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において二相変調指令値が最大となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を各相の二相変調指令値に加える指令値補正部３５を有する。

Description

電力変換装置

　本発明は、インバータ回路により三相交流出力を生成する電力変換装置に関するものである。

　従来よりモータを駆動するための電力変換装置は、ＵＶＷ各相の上下アームスイッチング素子により三相のインバータ回路を構成すると共に、各相のスイッチング素子をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御し、正弦波に近い電圧波形（三相交流出力）をモータに印加して駆動するものであった。

　また、スイッチング素子の損失と発熱を低減する目的で、二相変調と称される方式を適用した電力変換装置も提案されている。この二相変調方式の電力変換装置は、ＵＶＷの各相のうちの何れか一相の上下アームスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態を固定し、他の二相の上下アームスイッチング素子のみＯＮ／ＯＦＦ状態を変調させながら制御することにより、三相変調方式よりもスイッチング素子のスイッチング回数を減少させ、スイッチング損失と発熱量を減少させつつ、ＰＷＭ制御するものであった（例えば、特許文献１参照）。

特開平９－１４９６６０号公報

　ここで、一定周波数のキャリア信号を用いたＰＷＭ制御を行う電力変換装置では、キャリア周波数に騒音成分が集中することになる。そのため、キャリア周波数を可聴域外の２０ｋＨｚや、人間が騒音と感じ難い１０ｋＨｚ以上とする方法が多く採用されているが、上記のような二相変調方式をはじめとする線間変調を用いた場合、出力するＰＷＭ信号のパルス幅の変化が正弦波としての変化ではなくなり、ＰＷＭのパルス幅が急峻に変化する場合が出てくる。

　このパルス幅は各相の相電圧を生成するための指令値であり、この指令値の急峻な変化は、ＰＷＭ信号の発生タイミングを大きくばらつかせることになる。そして、このＰＷＭ信号の発生タイミングのばらつきが、瞬間的にキャリア周波数よりも高い周波数や低い周波数の騒音成分を発生させることとなり、その結果、キャリア周波数を中心とする騒音特性は、図６の上側に示すように、１０ｋＨｚと２０ｋＨｚの両側に、側帯波を持つことになる。このキャリア周波数を中心とした騒音の側帯波成分が、耳障りな電磁騒音となる問題があった。

　本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、二相変調の指令値を改善することにより、指令値の急峻な変動を抑制し、電磁騒音を改善することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

　本発明の電力変換装置は、各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングにより三相交流出力を生成するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備えたものであって、制御装置は、各相の相電圧を生成するための三相変調指令値を演算し、この三相変調指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、又は、指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する二相変調指令値を演算する指令値演算部を備え、この指令値演算部は、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において、二相変調指令値が最大となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を各相の二相変調指令値に加えるか、又は、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において、二相変調指令値が最小となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を各相の二相変調指令値に加える指令値補正部を有することを特徴とする。

　請求項２の発明の電力変換装置は、上記発明において下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、０°、１２０°、２４０°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てであり、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、６０°、１８０°、３００°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てであることを特徴とする。

　請求項３の発明の電力変換装置は、上記各発明において指令値補正部は、スイッチングを停止する相が切り替わる位相と所定の位相幅から規定区間を設定し、現在の位相が当該規定区間に含まれるか否かを判定する判定部を有することを特徴とする。

　請求項４の発明の電力変換装置は、上記各発明において指令値補正部は、変調率が高い程狭く、変調率が低い程広くする方向で規定区間の幅を変更することを特徴とする。

　請求項５の発明の電力変換装置は、上記各発明において指令値補正部は、規定区間の幅を６０°以下とすることを特徴とする。

　請求項６の発明の電力変換装置は、上記各発明において指令値演算部は、各相の相電圧指令値を演算する相電圧指令演算部と、各相の相電圧指令値から三相変調指令値としての各相のパルス幅指令値を演算するパルス幅指令演算部を有し、このパルス幅指令演算部は、パルス幅指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止するか、又は、パルス幅指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する二相変調指令値を演算すると共に、指令値補正部は、パルス幅指令値が演算した各相の二相変調指令値に補正を加えることを特徴とする。

　請求項７の発明の電力変換装置は、請求項１乃至請求項５の発明において指令値演算部は、三相変調指令値としての各相の相電圧指令値を演算する相電圧指令演算部と、各相の相電圧指令値から各相のパルス幅指令値を演算するパルス幅指令演算部を有し、相電圧指令演算部は、相電圧指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止するか、又は、相電圧指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する二相変調指令値を演算すると共に、指令値補正部は、相電圧指令値が演算した各相の二相変調指令値に補正を加えることを特徴とする。

　請求項８の発明の電力変換装置は、請求項６又は請求項７の発明において各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加すると共に、相電圧指令演算部は、各相の相電圧指令値を、制御周期毎にモータの磁極位置情報を用いて瞬時値演算することを特徴とする。

　請求項９の発明の電力変換装置は、請求項６乃至請求項８の発明において指令値補正部は、各相のパルス幅指令値が、出力可能な最小パルス幅より狭くなること、或いは、最大パルス幅より広くなることを回避する狭幅パルス回避処理を二相変調指令値に加えることを特徴とする。

　請求項１０の発明の電力変換装置は、上記各発明において各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加することを特徴とする。

　本発明によれば、各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングにより三相交流出力を生成するインバータ回路と、このインバータ回路の各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備えた電力変換装置において、制御装置が、各相の相電圧を生成するための三相変調指令値を演算し、この三相変調指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、又は、指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する二相変調指令値を演算する指令値演算部を備えており、この指令値演算部が、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において、二相変調指令値が最大となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を各相の二相変調指令値に加えるか、又は、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において、二相変調指令値が最小となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を各相の二相変調指令値に加える指令値補正部を有する構成とした。

　このような指令値補正部による補正により、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間、又は、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間における二相変調指令値の変化を緩やかなものとし、急峻な変化を抑えて、側帯波を抑制することが可能となる。

　これにより、例えば請求項１０の発明の如くモータに三相交流出力を印加して運転する場合の電磁騒音を効果的に低減することができるようになるものである。

　この場合、請求項２の発明の如く下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、０°、１２０°、２４０°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てとし、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、６０°、１８０°、３００°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てとすることで、側帯波をより効率よく抑制して、騒音の側帯波成分を低減することができるようになる。

　また、請求項３の発明の如く指令値補正部が、スイッチングを停止する相が切り替わる位相と所定の位相幅から規定区間を設定し、現在の位相が当該規定区間に含まれるか否かを判定する判定部を有するようにすれば、判定部により現在の位相が規定区間であるか否かを的確に把握し、スイッチングを停止する相が切り替わる位相の付近で発生する騒音を、より効果的に抑制することができるようになる。

　ここで、規定区間における二相変調指令値の変化が緩やかになるということは、スイッチング素子をスイッチングする回数が増えることになる。一方、運転騒音が高くなる変調率の高い領域では側帯波による電磁騒音も気にならなくなる。

　そこで、請求項４の発明の如く指令値補正部が、変調率が高い程狭く、変調率が低い程広くする方向で規定区間の幅を変更するようにすれば、変調率の高い領域では規定区間を狭くしてスイッチング素子のスイッチング回数の増加を抑制し、変更率の低い領域では規定区間を広くして、より効果的な静音化を図ることが可能となる。

　また、請求項５の発明の如く指令値補正部が、規定区間の幅を６０°以下とすることで、二相変調指令値の変化が急峻な領域のみを補正することができるようになり、より効果的な静音化を図ることが可能となる。

　尚、指令値補正部が補正を加える二相変調指令値は、請求項６の発明の如きパルス幅指令値であってもよく、請求項７の発明の如き相電圧指令値であってもよい。

　ここで、請求項８の発明の如く各相の上下アームスイッチング素子の接続点における相電圧を三相交流出力としてモータに印加する場合、相電圧指令演算部が、各相の相電圧指令値を、制御周期毎にモータの磁極位置情報を用いて瞬時値演算するようにすれば、電磁騒音を抑制しながらモータ駆動に必要な電圧指令値を逐次演算することができるようになるため、より効果的に本発明の利点が得られるようになる。

　更に、請求項９の発明の如く指令値補正部が、各相のパルス幅指令値が、出力可能な最小パルス幅より狭くなること、或いは、最大パルス幅より広くなることを回避する狭幅パルス回避処理を二相変調指令値に加えるようにすれば、狙い通りのパルス幅を出力できなくなる不都合を回避することができるようになる。

本発明の一実施例の電力変換装置の電気回路図である。各変調値におけるＵＶＷ各相のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを示す図である。図２中の（ｃ）のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗと補正後のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを示す図である。パルス幅指令値を固定する相を選択する位相等を説明する図である。本発明の電力変換装置の制御を説明するフローチャートである（実施例１）。従来の二相変調と本発明の電力変換装置の制御による騒音特性を比較する図である。狭幅パルス回避処理を説明するための最小パルス幅を示す図である。狭幅パルス回避処理を説明する各相のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを示す図である。パルス幅指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する場合の本発明の電力変換装置の制御による各相のパルス幅指令値の変化を纏めて示す図である。パルス幅指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する場合の本発明の電力変換装置の制御による各相のパルス幅指令値の変化を纏めて示す図である。１２０°～２４０°の位相のみパルス幅指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、その他の位相ではパルス幅指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する場合の本発明の電力変換装置の制御による各相のパルス幅指令値を示す図である。本発明の電力変換装置の他の実施例の制御を説明するフローチャートである（実施例２）。

　以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

　本発明を適用した実施例の電力変換装置１は、電気自動車等の車両に搭載される車両用空気調和装置の冷媒回路を構成する所謂インバータ一体型電動圧縮機のモータ８を駆動するものである。

　（１）電力変換装置１の回路構成
　図１において実施例の電力変換装置１は、三相のインバータ回路２８と、制御装置２１を備えている。インバータ回路２８は、直流電源（車両のバッテリ：例えば、３５０Ｖ）２９の直流電圧を三相交流電圧（三相交流出力）に変換してモータ８に印加する回路である。この場合、実施例のモータ８はＩＰＭＳＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ　Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ）である。

　インバータ回路２８は、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕ、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖ、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗを有しており、各相のハーフブリッジ回路１９Ｕ～１９Ｗは、それぞれ上アームスイッチング素子１８Ａ～１８Ｃと、下アームスイッチング素子１８Ｄ～１８Ｆを個別に有している。更に、各スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆには、それぞれフライホイールダイオード３１が逆並列に接続されている。各上下アームスイッチング素子１８Ａ～１８Ｆは、実施例ではＭＯＳ構造をゲート部に組み込んだ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等から構成されている。

　そして、インバータ回路２８の上アームスイッチング素子１８Ａ～１８Ｃのコレクタは、直流電源２９及び平滑コンデンサ３２の上アーム電源ライン（正極側母線）１０に接続されている。一方、インバータ回路２８の下アームスイッチング素子１８Ｄ～１８Ｆのエミッタは、直流電源２９及び平滑コンデンサ３２の下アーム電源ライン（負極側母線）１５に接続されている。

　この場合、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕの上アームスイッチング素子１８Ａのエミッタと下アームスイッチング素子１８Ｄのコレクタが直列に接続され、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖの上アームスイッチング素子１８Ｂのエミッタと下アームスイッチング素子１８Ｅのコレクタが直列に接続され、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗの上アームスイッチング素子１８Ｃのエミッタと下アームスイッチング素子１８Ｆのコレクタが直列に接続されている。

　そして、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕの上アームスイッチング素子１８Ａと下アームスイッチング素子１８Ｄの接続点（Ｕ相電圧Ｖｕ）は、モータ８のＵ相の電機子コイルに接続され、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖの上アームスイッチング素子１８Ｂと下アームスイッチング素子１８Ｅの接続点（Ｖ相電圧Ｖｖ）は、モータ８のＶ相の電機子コイルに接続され、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗの上アームスイッチング素子１８Ｃと下アームスイッチング素子１８Ｆの接続点（Ｗ相電圧Ｖｗ）は、モータ８のＷ相の電機子コイルに接続されている。

　（２）制御装置２１の構成
　次に、制御装置２１はプロセッサを有するマイクロコンピュータから構成されており、実施例では車両のＥＣＵから回転数指令値を入力し、モータ８からモータ電流（相電流）を入力して、これらに基づき、インバータ回路２８の各スイッチング素子１８Ａ～１８ＦのＯＮ／ＯＦＦ状態（スイッチング）を制御する。具体的には、各スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆのゲートに印加するゲート電圧を制御する。

　実施例の制御装置２１は、指令値演算部３０と、ＰＷＭ信号生成部３６と、ゲートドライバ３７と、モータ８に流れる各相のモータ電流（相電流）であるＵ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗを測定するためのカレントトランスから成る電流センサ２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを有している。

　（２－１）指令値演算部３０
　指令値演算部３０は、相電圧指令演算部３３と、パルス幅指令演算部３４と、指令値補正部３５を有しており、各電流センサ２６Ａ～２６Ｃは相電圧指令演算部３３に接続されている。尚、実施例では電流センサ２６ＡはＵ相電流ｉｕを測定し、電流センサ２６ＢはＶ相電流ｉｖを測定し、電流センサ２６ＣはＷ相電流ｉｗを測定するが、電流センサ２６ＡによりＵ相電流ｉｕを測定し、電流センサ２６ＢによりＶ相電流ｉｖを測定して、Ｗ相電流ｉｗはこれらから計算により求めてもよい。また、各相のモータ電流を検出する方法については実施例のように電流センサ２６Ａ～２６Ｃで測定する以外に、下アーム電源ライン１５の電流値をシャント抵抗により検出し、その電流値とモータ８の運転状態から相電圧指令演算部３３が推定する方法などがあることから、各相電流を検出・推定する方法に関しては、特に限定しない。

　（２－２）相電圧指令演算部３３
　指令値演算部３０の相電圧指令演算部３３は、モータ８の電気角、電流指令値と相電流から得られるｄ軸電流、ｑ軸電流に基づくベクトル制御により、モータ８の各相の電機子コイルに印加するＵ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧Ｖｗを生成するための三相変調の相電圧指令値Ｖｕ^*（以下、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^*）、Ｖｖ^*（以下、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^*）、Ｖｗ^*（以下、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^*）を演算し、生成する。

　この場合、相電圧指令演算部３３は、ｄ軸電流及びｑ軸電流から得られるｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑにより、下記数式（Ｉ）を用いて各相の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を算出する。尚、数式（Ｉ）中のＶｍ、及び、θｍは数式（ＩＩ）からそれぞれ求められる。また、θｖはθ＋θｍとする（θｖ＝θ＋θｍ）。更に、θはＵ相を基準とした磁極位置、θｍは磁極位置に対する電圧位相差、θｖは電圧位相である。

　（２－３）パルス幅指令演算部３４
　指令値演算部３０のパルス幅指令演算部３４は、相電圧指令演算部３３により演算され、出力された各相の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*から、下記数式（ＩＩＩ）を用いて、直流電圧Ｖｄｃで正規化（０～１に補正）された各相のパルス幅指令値Ｃｕ１（Ｕ相パルス幅指令値）、Ｃｖ１（Ｖ相パルス幅指令値）、Ｃｗ１（Ｗ相パルス幅指令値）を演算し、出力する。これらパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１は、後述する線間変調前の値（線間変調しない値）であり、本発明のこの実施例における三相変調指令値となる。

　更に、この実施例のパルス幅指令演算部３４は、上記パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１から、数式（ＩＶ）を用いて線間変調（実施例では二相変調）を行う。数式（ＩＶ）中のＣｕ、Ｃｖ、Ｃｗは線間変調後の各相のパルス幅指令値（Ｕ相パルス幅指令値Ｃｕ、Ｖ相パルス幅指令値Ｃｖ、Ｗ相パルス幅指令値Ｃｗ）であり、本発明のこの実施例における二相変調指令値となる。

　尚、数式（ＩＶ）中のＣｍｏｄは線間変調（二相変調）を行うための変調値である。この変調値Ｃｍｏｄが０（Ｃｍｏｄ＝０）である場合は、パルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗは線間変調を行わない、即ち、線間変調前のパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１と同一となり、その波形は図２の（ａ）に示される。

　一方、変調値Ｃｍｏｄを下記数式（Ｖ）、（ＶＩ）とした場合、線間変調が行われ、その波形はそれぞれ図２の（ｂ）、（ｃ）のようになる。
　Ｃｍｏｄ＝１－ｍａｘ（Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１）　・・・（Ｖ）
　Ｃｍｏｄ＝－ｍｉｎ（Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１）　　・・・（ＶＩ）

　数式（Ｖ）中のｍａｘ（Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１）は、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１（この実施例における三相変調指令値）のうちの最大となる相の値を意味しており、数式（Ｖ）ではこの値を１から差し引いたＣｍｏｄを全てのパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１に加算するので、最大となる相のパルス幅指令値は１となり、その相の上アームスイッチング素子がＯＮ状態として固定されることになる。そして、その他の２相の値は図２の（ｂ）に示すような波形となり、それら２相の上下アームスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされることになるので、Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗが二相変調指令値となる。

　数式（ＶＩ）中のｍｉｎ（Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１）は、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１（三相変調指令値）のうちの最小となる相の値を意味しており、数式（ＶＩ）ではこの値Ｃｍｏｄを全てのパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１から差し引くので、最小となる相のパルス幅指令値は０となり、その相の下アームスイッチング素子がＯＮ状態として固定されることになる。そして、その他の２相の値は図２の（ｃ）に示すような波形となり、それら２相の上下アームスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされることになるので、Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗが二相変調指令値となる。

　（２－４）指令値補正部３５
　指令値演算部３０の指令値補正部３５は、パルス幅指令演算部３４が演算した各相のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに対して、図３に示すような補正を加える。図３の上側は図２の（ｃ）の場合、即ち、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１のうち、最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合の波形を示しているが、図２の（ｂ）の場合、即ち、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１のうち、最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合にも同様である。

　そして、例えば図２の（ｃ）の場合、指令値補正部３５は図３の上側に示すパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを、図３の下側に示すような波形に補正する。即ち、図３の場合、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とした所定の規定区間において、パルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗが最大となる相のパルス幅指令値を固定する補正を全ての相に加え、それにより、指令値が低下する相の指令値の変化が滑らかに漸減するようにし、指令値が増大する相の指令値の変化が滑らかに漸増するようにするものであるが（図３の下側）、この指令値補正部３５による補正動作については後に詳述する。

　（２－５）ＰＷＭ信号生成部３６
　ＰＷＭ信号生成部３６は、パルス幅指令演算部３４により演算されたパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ（指令値補正部３５により補正されたパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ）を入力し、キャリア信号との大小を比較することによって、インバータ回路２８のＵ相インバータ１９Ｕ、Ｖ相インバータ１９Ｖ、Ｗ相インバータ１９Ｗの駆動指令信号となるＰＷＭ信号を生成し、出力する。

　ゲートドライバ３７は、ＰＷＭ信号生成部３６から出力されるＰＷＭ信号に基づき、Ｕ相インバータ１９Ｕのスイッチング素子１８Ａ、１８Ｄのゲート電圧と、Ｖ相インバータ１９Ｖのスイッチング素子１８Ｂ、１８Ｅのゲート電圧と、Ｗ相インバータ１９Ｗのスイッチング素子１８Ｃ、１８Ｆのゲート電圧を発生させる。

　そして、インバータ回路２８の各スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆは、ゲートドライバ３７から出力されるゲート電圧に基づき、ＯＮ／ＯＦＦ駆動される。即ち、ゲート電圧がＯＮ状態（所定の電圧値）となるとスイッチング素子がＯＮ動作し、ゲート電圧がＯＦＦ状態（零）となるとスイッチング素子がＯＦＦ動作する。このゲートドライバ３７は、スイッチング素子１８Ａ～１８Ｆが前述したＩＧＢＴである場合には、ＰＷＭ信号に基づいてゲート電圧をＩＧＢＴに印加するための回路であり、フォトカプラやロジックＩＣ、トランジスタ等から構成される。

　そして、Ｕ相ハーフブリッジ回路１９Ｕの上アームスイッチング素子１８Ａと下アームスイッチング素子１８Ｄの接続点の電圧がＵ相電圧Ｖｕ（相電圧）としてモータ８のＵ相の電機子コイルに印加（出力）され、Ｖ相ハーフブリッジ回路１９Ｖの上アームスイッチング素子１８Ｂと下アームスイッチング素子１８Ｅの接続点の電圧がＶ相電圧Ｖｖ（相電圧）としてモータ８のＶ相の電機子コイルに印加（出力）され、Ｗ相ハーフブリッジ回路１９Ｗの上アームスイッチング素子１８Ｃと下アームスイッチング素子１８Ｆの接続点の電圧がＷ相電圧Ｖｗ（相電圧）としてモータ８のＷ相の電機子コイルに印加（出力）される。

　（３）指令値補正部３５の補正動作
　次に、図３～図１２を参照しながら、この実施例における指令値補正部３５による補正動作について説明する。
　（３－１）判定部３５ａによる規定区間の判定
　指令値補正部３５は、判定部３５ａを有している。この判定部３５ａは、現在の電圧位相θｖ（数式（Ｉ）中の電圧位相θｖ）が前述した規定区間に含まれるか否かを判定する。実施例の規定区間はスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とし、当該中心位相の前後、所定の位相幅θｗで設定された区間であり、線間変調が図２の（ｃ）の場合と（ｂ）の場合で異なる。

　即ち、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１のうち、最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする図２の（ｃ）の線間変調の場合、数式（Ｉ）中の電圧位相θｖで見たとき、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は必ず０°と１２０°と２４０°になるので、判定部３５ａは下記の数式（ＶＩＩ）、（ＶＩＩＩ）、（ＩＸ）が成立する場合、現在の電圧位相θｖ（現在の位相）が規定区間に含まれると判定する。即ち、この場合、０°と１２０°と２４０°が中心位相となる。
　０°－θｗ＜θｖ＜０°＋θｗ　　　・・・（ＶＩＩ）
　１２０°－θｗ＜θｖ＜１２０°＋θｗ　・・・（ＶＩＩＩ）
　２４０°－θｗ＜θｖ＜２４０°＋θｗ　・・・（ＩＸ）

　また、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１のうち、最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする図２の（ｂ）の線間変調の場合、数式（Ｉ）中の電圧位相θｖで見たとき、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は必ず６０°と１８０°と３００°になるので、判定部３５ａは下記の数式（Ｘ）、（ＸＩ）、（ＸＩＩ）が成立する場合、現在の電圧位相θｖ（現在の位相）が規定区間に含まれると判定する。即ち、この場合、６０°と１８０°と３００°が中心位相となる。
　６０°－θｗ＜θｖ＜６０°＋θｗ　　　・・・（Ｘ）
　１８０°－θｗ＜θｖ＜１８０°＋θｗ　・・・（ＸＩ）
　３００°－θｗ＜θｖ＜３００°＋θｗ　・・・（ＸＩＩ）

　尚、実施例では規定区間の幅が最大で６０°（即ち、規定区間の幅は６０°以下）となるように位相幅θｗを設定する。これにより、二相変調指令値（この実施例ではパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ）の変化が急峻な領域のみを後述する如く補正することができる。

　（３－２）指令値補正動作
　そして、判定部３５ａが、現在の電圧位相θｖが上記規定区間にあるものと判定した場合、指令値補正部３５は下記数式（ＸＩＩＩ）を用いて、数式（ＩＶ）中の変調値Ｃｍｏｄを算出する。

　尚、数式（ＸＩＩＩ）中のＣｘ１ｂｕｆは前回のキャリア周期のパルス幅指令値、Ｃｘ１は今回のキャリア周期のパルス幅指令値であり、ｘはｕ、ｖ、ｗの何れかが選択されることになる。即ち、Ｃｕ１ｂｕｆについては前回のＣｕ１が代入されて保存され、Ｃｖ１ｂｕｆについては前回のＣｖ１が代入されて保存され、Ｃｗ１ｂｕｆについては前回のＣｗ１が代入されて保存される。尚、指令値補正部３５は規定区間以外の位相で上記代入をキャリア周期毎に行っており、電圧位相θｖが規定区間に入った場合には、上記代入を行わない。また、数式（ＸＩＩＩ）中のＣｎは後述する狭幅パルス回避処理を実行する場合の加算値であり、狭幅パルス回避処理を実行しない場合は、加算値Ｃｎ＝０とする。

　また、図４の左端は上述した中心位相、その右はパルス幅指令値を後述する如く規定区間に入ったときの値に固定する相であり、数式（ＸＩＩＩ）中の前記ｘはこの欄に基づいて選択される。また、その右はＯＮ状態に固定するスイッチング素子のアームの上下、その右は前記加算値Ｃｎの正負値である。尚、右端の位相θａについては後に説明する。

　数式（ＸＩＩＩ）中のＣｘ１ｂｕｆ－Ｃｘ１は、例えば図３の上側（図２の（ｃ））の如くパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１のうち、最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合、例えば中心位相が１２０°の規定区間では、前記ｘはｖが選択され、前回のパルス幅指令値Ｃｖ１ｂｕｆから今回のパルス幅指令値Ｃｖ１を差し引いた値（Ｃｖ１ｂｕｆ－Ｃｖ１）を意味する。

　即ち、指令値補正部３５は、現在の電圧位相θｖが規定区間（１２０°－θｗ＜θｖ＜１２０°＋θｗ）に入った場合、その入ったときのパルス幅指令値Ｃｖ１ｂｕｆに対して現在のパルス幅指令値Ｃｖ１が増えた場合はその分を数式（ＩＶ）で全ての相から減算し、減った場合はその分を数式（ＩＶ）で全ての相に加算することになる。そして、規定区間に入った後は、Ｃｖ１ｂｕｆへのＣｖ１の代入は行わないようにすることで、Ｖ相のパルス幅指令値Ｃｖは規定区間に入ったときの値（パルス幅指令値Ｃｖ１ｂｕｆ）に固定され（図３の下側の破線四角の範囲）、Ｕ相のパルス幅指令値Ｃｕは、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＣｖ１ｂｕｆ－Ｃｖ１の値が加算され、図３の下側に示されるように漸減するかたちに補正されると共に、Ｗ相のパルス幅指令値Ｃｗも、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＣｖ１ｂｕｆ－Ｃｖ１の値が加算され、図３の下側に示されるように漸増するかたちに補正されることになる（前述した加算値はＣｎ＝０とした場合）。

　尚、上記のような補正は、図２の（ｂ）の如くパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１のうち、最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合でも同様であり、その場合の規定区間の中心位相は６０°と１８０°と３００°となって、前述した数式（Ｘ）、（ＸＩ）、（ＸＩＩ）により判定部３５ａが規定区間にあるか否かを判定し、指令値補正部３５が数式（ＸＩＩＩ）により、変調値Ｃｍｏｄを算出することになる。

　その場合、指令値補正部３５は、例えば現在の電圧位相θｖが規定区間（６０°－θｗ＜θｖ＜６０°＋θｗ）に入った場合、その入ったときのパルス幅指令値Ｃｗ１ｂｕｆに対して現在のパルス幅指令値Ｃｗ１が増えた場合はその分を数式（ＩＶ）により全ての相から減算し、減った場合はその分を数式（ＩＶ）により全ての相に加算することになる。そして、規定区間に入った後は、Ｃｗ１ｂｕｆへのＣｗ１の代入は行わないようにすることで、Ｗ相のパルス幅指令値Ｃｗは規定区間に入ったときの値（パルス幅指令値Ｃｗ１ｂｕｆ）に固定され、Ｖ相のパルス幅指令値Ｃｖは、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＣｗ１ｂｕｆ－Ｃｗ１の値が加算され、漸増するかたちに補正されると共に、Ｕ相のパルス幅指令値Ｃｕも、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＣｗ１ｂｕｆ－Ｃｗ１の値が加算され、漸減するかたちに補正されることになる（図９の（ｃ）に示す。これも加算値Ｃｎ＝０）。

　以上の動作をフローチャートに纏めたものを図５に示す。ステップＳ１で前述した数式（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）により、パルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１を算出する。次に、ステップＳ２で前述した数式（ＶＩＩ）～（ＸＩＩ）により、電圧位相θｖが前述した規定区間に含まれるか否か判定し、規定区間でない場合はステップＳ３に進んで前述した数式（Ｖ）又は（ＶＩ）により変調値Ｃｍｏｄを算出し、ステップＳ４で前述した数式（ＩＶ）で線間変調を行い、パルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを算出する。次に、ステップＳ５で今回のパルス幅指令値Ｃｕ１をＣｕ１ｂｕｆに代入し、今回のパルス幅指令値Ｃｖ１をＣｖ１ｂｕｆに代入し、今回のパルス幅指令値Ｃｗ１をＣｗ１ｂｕｆに代入する。これらが次のキャリア周期で前回の値となる。

　一方、ステップＳ２で電圧位相θｖが規定区間である場合、ステップＳ６に進んで前述した数式（ＸＩＩＩ）により変調値Ｃｍｏｄを算出する。次に、ステップＳ７にて前述した数式（ＩＶ）で線間変調を行い、パルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを算出する。その後は、ステップＳ１に戻るので、上述したＣｘ１ｂｕｆへの今回のパルス幅指令値Ｃｘ１の代入は行わない。従って、最大相又は最小相が規定区間に入ったときのパルス幅指令値に固定されることになる。

　このように、指令値補正部３５が下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とした所定の規定区間において、パルス幅指令値（この場合の二相変調指令値）が最大となる相の当該パルス幅指令値を固定する補正を各相のパルス幅指令値に加え、又は、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とした所定の規定区間において、パルス幅指令値が最小となる相の当該パルス幅指令値を固定する補正を各相のパルス幅指令値に加えるようにした。

　このような指令値補正部３５による補正により、規定区間におけるパルス幅指令値の変化を緩やかなものとし、急峻な変化を抑えて、側帯波を抑制することが可能となる。これにより、実施例の如くモータ８に三相交流出力を印加して運転する場合の電磁騒音を効果的に低減することができるようになる。

　この場合、実施例では下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、０°、１２０°、２４０°とし、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、６０°、１８０°、３００°としたので、側帯波をより効率よく抑制して、騒音の側帯波成分を低減することができるようになる。

　また、実施例では指令値補正部３５が、スイッチングを停止する相が切り替わる位相と所定の位相幅θｗから規定区間を設定し、現在の位相が当該規定区間に含まれるか否かを判定する判定部３５ａを有しているので、判定部３５ａにより現在の位相が規定区間であるか否かを的確に把握し、スイッチングを停止する相が切り替わる位相の付近で発生する騒音を、より効果的に抑制することができるようになる。

　図６は従来の二相変調の騒音特性（上側）と本発明の電力変換装置１の上述した制御による騒音特性（下側）を比較して示した図である。縦軸が騒音特性である。この図からも明らかな如く、従来（上側）に比べ、本発明（下側）によればキャリア周波数（実施例では１０ｋＨｚ）周辺の側帯波が抑制できている。

　尚、実施例では下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、０°、１２０°、２４０°とし、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、６０°、１８０°、３００°としたが、それに限らず、前者の場合は０°、１２０°、２４０°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせとし、後者の場合は６０°、１８０°、３００°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせとして二相変調指令値の補正動作を実行するようにしてもよい。

　また、実施例では上記切り替わる位相を規定区間の中心位相としたが、それに限らず、前後が異なる幅であってもよい。即ち、上記切り替わる位相から差し引く位相幅θｗと加算する位相幅θｗが異なる値であってもよく、切り替わる位相を含む規定区間に電圧位相が含まれるか否かが判定できればよい。但し、上記切り替わる位相を規定区間の中心位相とした方がより効果的である。

　（４）規定区間の幅の変更制御
　ここで、規定区間におけるパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ（二相変調指令値）の変化が緩やかになるということは、スイッチング素子をスイッチングする回数が増えることになる。一方、変調率が高い運転領域では、モータ８の運転騒音が高くなるので、側帯波による電磁騒音も気にならなくなる。

　そこで、指令値補正部３５は、変調率に応じて前述した位相幅θｗを変更する。具体的には、変調率が高い程、規定区間の幅が狭く、変調率が低い程、規定区間の幅が広くなるように位相幅θｗを変更する。但し、規定区間の幅を広げる変更は、前述した６０°を限界とする。これにより、変調率の高い領域では規定区間を狭くしてスイッチング素子のスイッチング回数の増加を抑制し、変調率の低い領域では規定区間を広くして、より効果的な静音化を図ることができるようになる。

　（５）狭幅パルス回避処理
　また、特に実施例のようにＰＷＭでモータ８に電圧を印加する場合、図７の（ａ）において上アーム電圧で示すように、上アームスイッチング素子を最小パルス幅でスイッチングさせるためには、下アームスイッチング素子を、その下に下アーム電圧で示すパルス幅でスイッチングさせる必要がある。これが出力できる最小パルス幅になる。即ち、上アーム電圧（パルス）は狭くても、下アーム電圧（パルス）は広くなってしまい、これ以上狭いパルス幅は出力することができない。

　従って、制御装置によりパルス幅指令値が、下アーム電圧のパルス幅を示す場合には、パルス幅指令値は図７の（ａ）に示すように、０．０付近の小さい値として出力することができない。また、制御装置によりパルス幅指令値が、上アーム電圧のパルス幅を示す場合には、パルス幅指令値は図７の（ｂ）に示すように、１．０付近の大きな値として出力することができない。

　上記のようにパルス幅指令値が０．０、或いは、１．０付近では狙い通りのパルス幅が出力できない可能性があるため、本発明ではそのパルス幅を狭幅パルスと称し、実施例の指令値補正部３５は、係る狭幅パルスを回避するため、前述した加算値Ｃｎを０以外の値として、図８の（ａ）に示すパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗ（図３の下側と同じ）が、図８の（ｂ）に示すような波形となるような狭幅パルス回避処理を実行する。

　ここで、加算値Ｃｎは図４に示したように、最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合には負の値とし、最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合には正の値とする。これにより、出力できない程狭いパルス幅指令値、或いは、広いパルス幅指令値を出す領域を無くし、狙い通りのパルス幅を出力できなくなる不都合を回避することができるようになる。

　以上の制御によるパルス幅指令値の波形を図９と図１０に纏めて示す。図９は最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合、図１０は最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合をそれぞれ示している。

　また、各図の（ａ）は変調値Ｃｍｏｄ＝０の場合の値、（ｂ）は指令値補正部３５で補正しないときの数式（ＩＶ）で算出された値、（ｃ）は指令値補正部３５により数式（ＸＩＩＩ）で補正した場合（加算値Ｃｎ＝０）の値、（ｄ）は前述した狭幅パルス回避処理を行った後の各相のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗをそれぞれ示している。

　ここで、図１１は１２０°～２４０°の位相のみパルス幅指令値が最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、その他の位相ではパルス幅指令値が最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する線間変調の場合の各相のパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを示している。

　同様に図１１の（ａ）は変調値Ｃｍｏｄ＝０の場合である。このような線間変調の場合にも、０°、１８０°を規定区間として指令値補正部３５による前述同様の補正動作を実行し、更に、前述した狭幅パルス回避処理を実効することで、図１１の（ｃ）に示すような波形として電磁騒音の低減を図ることが可能である。尚、図１１の（ｂ）は指令値補正部３５の補正を行わない場合の波形である。

　（６）本発明の他の実施例の制御
　次に、本発明の他の実施例（実施例２）について説明する。前述した実施例（実施例１）では、指令値演算部３０のパルス幅指令演算部３４が線間変調を行い、二相変調指令値であるパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを演算し、指令値補正部３５はこのパルス幅指令演算部３４が演算したパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗに補正を加えるようにしたが、それに限らず、相電圧指令演算部３３にて線間変調を行い、それによって演算された二相変調指令値に指令値補正部３５が補正を加え、その後、パルス幅指令演算部３４にてパルス幅指令値を演算するようにしてもよい。その場合の制御を以下に説明する。尚、この実施例でも電力変換装置１の回路構成は、基本的には図１と同様であるものとする。

　（６－１）この実施例の相電圧指令演算部３３
　また、この実施例の場合も相電圧指令演算部３３は、前述した数式（Ｉ）を用いて各相の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を算出する。この実施例の場合、各相の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*が本発明の三相変調指令値となる。

　一方、この実施例の相電圧指令演算部３３は、上記各相の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*から、下記数式（ＸＩＶ）を用いて線間変調（実施例では二相変調）を行う。数式（ＸＩＶ）中のＶｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**は線間変調後の各相の相電圧指令値（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ^**、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ^**）であり、本発明のこの実施例における二相変調指令値となる。

　尚、数式（ＸＩＶ）中のｖ０はこの実施例での線間変調（二相変調）を行うための変調値である。この変調値ｖ０＝０である場合は、相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**は線間変調を行わない、即ち、線間変調前の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*と同一となる。一方、変調値ｖ０を下記数式（ＸＶ）、（ＸＶＩ）とした場合、線間変調が行われる。

　数式（ＸＶ）中のｍａｘ（Ｖｕ^*（θｖ）、Ｖｖ^*（θｖ）、Ｖｗ^*（θｖ））は、電圧位相θｖにおける相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*（この実施例における本発明の三相変調指令値）のうちの最大となる相の値を意味しており、数式（ＸＶ）ではこの値をＶｄｃ／２から差し引いたｖ０を全ての相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**に加算するので、最大となる相の相電圧指令値はＶｄｃ／２となり、その相の上アームスイッチング素子がＯＮ状態として固定されることになる。そして、その他の２相の上下アームスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされることになるので、Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**が二相変調指令値となる。

　数式（ＸＶＩ）中のｍｉｎ（Ｖｕ^*（θｖ）、Ｖｖ^*（θｖ）、Ｖｗ^*（θｖ））は、電圧位相θｖにおける相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*（三相変調指令値）のうちの最小となる相の値を意味しており、数式（ＸＶＩ）ではこの値を－Ｖｄｃ／２から差し引いたｖ０を全ての相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**から差し引くので、最小となる相の相電圧指令値は－Ｖｄｃ／２となり、その相の下アームスイッチング素子がＯＮ状態として固定されることになる。そして、その他の２相の上下アームスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦされることになるので、Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**が二相変調指令値となる。

　（６－２）この実施例のパルス幅指令演算部３４
　この実施例のパルス幅指令演算部３４は、相電圧指令演算部３３により演算され、出力された各相の相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**から、下記数式（ＸＶＩＩ）を用いて、直流電圧Ｖｄｃで正規化（０～１に補正）された各相のパルス幅指令値Ｃｕ（Ｕ相パルス幅指令値）、Ｃｖ（Ｖ相パルス幅指令値）、Ｃｗ（Ｗ相パルス幅指令値）を演算し、出力する。

　以後のＰＷＭ信号生成部３６やゲートドライバ３７の動作は前述した実施例の場合と同様である。

　（６－３）この実施例の指令値補正部３５
　この実施例の指令値補正部３５は、相電圧指令演算部３３が演算した各相の相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**に対して補正を加える（図１の破線矢印で示す）。例えば、最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合には、下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とする前述した実施例と同様の規定区間において、相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**が最大となる相の相電圧指令値を固定する補正を全ての相に加え、それにより、指令値が低下する相の指令値の変化が滑らかに漸減するようにし、指令値が増大する相の指令値の変化が滑らかに漸増するようにする。

　（７）この実施例の指令値補正部３５の補正動作
　以下、この実施例における指令値補正部３５による補正動作について説明する。尚、この場合の指令値補正部３５の判定部３５ａの動作も前述した実施例と同様であり、数式（ＶＩＩ）～（ＸＩＩ）を用いて現在の電圧位相θｖ（現在の位相）が規定区間に含まれるか否かを判定する。但し、前述の説明におけるパルス幅指令値Ｃｕ１、Ｃｖ１、Ｃｗ１は相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に置き換わる。また、図４中のパルス幅指令値固定相も相電圧指令値固定相に置き換わるものとする。更に、規定区間の組み合わせも前述した実施例の場合と同様である。

　（７－１）指令値補正動作
　そして、この場合も判定部３５ａが、現在の電圧位相θｖが上記規定区間にあるものと判定した場合、指令値補正部３５は下記数式（ＸＶＩＩＩ）、（ＸＩＸ）を用いて、数式（ＸＩＶ）中の変調値ｖ０を算出する。

　尚、数式（ＸＶＩＩＩ）は最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合であり、数式（ＸＩＸ）は最小となる相の下アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合である。

　また、図４の右端に記載した位相θａは、図４の各中心位相における規定区間に入ったときの位相を意味しており、Ｖｘ^*（θａ）は規定区間に入ったときの相電圧指令値となる。そして、Ｖｘ^*（θａ）やＶｘ^*（θｖ）中のｘはｕ、ｖ、ｗの何れかが選択されることになる。また、数式（ＸＶＩＩＩ）、（ＸＩＸ）中のＶｎは、この実施例で前述した狭幅パルス回避処理を実行する場合の加算値であり、狭幅パルス回避処理を実行しない場合は、加算値Ｖｎ＝０とする。

　数式（ＸＩＸ）中のｍｉｎ（Ｖｕ^*（θａ）、Ｖｖ^*（θａ）、Ｖｗ^*（θａ））は、規定区間に入ったときの位相θａにおいて相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*のうちの最小となる相の値を意味しており、これを－Ｖｄｃ／２から差し引くことは位相θａのときの数式（ＸＶＩ）となる。また、数式（ＸＩＸ）では規定区間に入ったときのＶｘ^*（θａ）から電圧位相θｖのときのＶｘ^*（θｖ）を差し引いている。

　数式（ＸＩＸ）の場合、例えば中心位相が１２０°の規定区間では、前記ｘはｖが選択され、変調値ｖ０は規定区間に入ったときのＶｖ^*（θａ）から電圧位相θｖのときのＶｖ^*（θｖ）を差し引き、更に、Ｖｄｃ／２を差し引き、規定区間に入ったときの位相θａにおいて相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*のうちの最小となる相の値も差し引くことになる（加算値Ｖｎ＝０の場合）。

　即ち、指令値補正部３５は、現在の電圧位相θｖが規定区間（１２０°－θｗ＜θｖ＜１２０°＋θｗ）に入った場合、その入ったときの相電圧指令値Ｖｖ^*（θａ）に対して現在の相電圧指令値Ｖｖ^*（θｖ）が増えた場合はその分を数式（ＸＩＶ）で全ての相から減算し、減った場合はその分を数式（ＸＩＶ）で全ての相に加算することになる。これにより、Ｖ相の相電圧指令値Ｖｖは規定区間に入ったときの値（Ｖｖ^*（θａ））に固定され、Ｕ相の相電圧指令値Ｖｕ^*は、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＶｖ^*（θａ）－Ｖｖ^*（θｖ）の値が加算され、漸減するかたちに補正されると共に、Ｗ相の相電圧指令値Ｖｗ^*も、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＶｖ^*（θａ）－Ｖｖ^*（θｖ）の値が加算され、漸増するかたちに補正されることになる（前述した加算値はＶｎ＝０とした場合）。

　尚、上記のような補正は、相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*のうち、最大となる相の上アームスイッチング素子をＯＮ状態として固定し、他の２相の上下アームスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦする線間変調の場合でも同様であり、その場合の規定区間の中心位相は６０°と１８０°と３００°となって、前述した数式（Ｘ）、（ＸＩ）、（ＸＩＩ）により判定部３５ａが規定区間にあるか否かを判定し、指令値補正部３５が数式（ＸＶＩＩＩ）により、変調値ｖ０を算出することになる。

　その場合、指令値補正部３５は、例えば現在の電圧位相θｖが規定区間（６０°－θｗ＜θｖ＜６０°＋θｗ）に入った場合、その入ったときの相電圧指令値Ｖｗ^*（θａ）に対して現在の相電圧指令値Ｖｗ^*が増えた場合はその分を数式（ＸＩＶ）により全ての相から減算し、減った場合はその分を数式（ＸＩＶ）により全ての相に加算することになる。これにより、Ｗ相の相電圧指令値Ｖｗ^*は規定区間に入ったときの値（相電圧指令値Ｖｗ^*（θａ））に固定され、Ｖ相の相電圧指令値Ｖｖ^*は、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＶｗ^*（θａ）－Ｖｗ^*（θｖ）の値が加算され、漸増するかたちに補正されると共に、Ｕ相の相電圧指令値Ｖｕ^*も、規定区間に入ってからの位相の進行につれて変化するＶｗ^*（θａ）－Ｖｗ^*（θｖ）の値が加算され、漸減するかたちに補正されることになる（加算値Ｖｎ＝０の場合）。

　以上の動作をフローチャートに纏めたものを図１２に示す。ステップＳ８で前述した数式（Ｉ）、（ＩＩ）により、相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を算出する。次に、ステップＳ９で前述した数式（ＶＩＩ）～（ＸＩＩ）により、電圧位相θｖが前述した規定区間に含まれるか否か判定し、規定区間でない場合はステップＳ１０に進んで前述した数式（ＸＶ）又は（ＸＶＩ）により変調値ｖ０を算出し、ステップＳ１１で前述した数式（ＸＩＶ）で線間変調を行い、相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**を算出する。次に、ステップＳ１２で前述した数式（ＸＶＩＩ）によりパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを算出する。

　一方、ステップＳ９で電圧位相θｖが規定区間である場合、ステップＳ１３に進んで前述した数式（ＸＶＩＩＩ）又は（ＸＩＸ）により変調値ｖ０を算出する。これにより、最大相又は最小相が規定区間に入ったときの相電圧指令値に固定されることになる。その後はステップＳ１１に向かい、前述した数式（ＸＩＶ）で線間変調を行い、相電圧指令値Ｖｕ^**、Ｖｖ^**、Ｖｗ^**を算出し、ステップＳ１２で前述した数式（ＸＶＩＩ）によりパルス幅指令値Ｃｕ、Ｃｖ、Ｃｗを算出する。

　このように、この実施例では指令値補正部３５が下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とした所定の規定区間において、相電圧指令値（この場合の二相変調指令値）が最大となる相の当該相電圧指令値を固定する補正を各相の相電圧指令値に加え、又は、上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を中心とした所定の規定区間において、相電圧指令値が最小となる相の当該相電圧指令値を固定する補正を各相の相電圧指令値に加えるようにした。

　このような指令値補正部３５による補正により、この実施例においても規定区間における相電圧指令値の変化を緩やかなものとし、急峻な変化を抑えて、側帯波を抑制することが可能となる。これにより、同様にモータ８に三相交流出力を印加して運転する場合の電磁騒音を効果的に低減することができるようになる。

　特にこの実施例では、位相θａを用いて規定区間に入ったときの値を復元するため、前述した実施例（実施例１）の如く現在の値を前回の値として代入する必要が無くなり、値のバッファが不要となる。また、この実施例においても前述した規定区間の幅の変更制御や狭幅パルス回避処理が行われるものとする。

　尚、前述した相電圧指令演算部３３が用いる数式（Ｉ）は、制御周期毎にモータ８の磁極位置θ（磁極位置情報）を用いて瞬時電圧指令値を演算する形式とされている。従って、数式（ＸＶ）、及び、数式（ＸＶＩ）は、この瞬時電圧指令値を用いた演算ができる形式となる。また、数式（ＸＩＩＩ）でも、数式（Ｉ）により求めた瞬時電圧指令値を用いた演算を行うことができる。このことにより、前記各実施例での各演算は、相電圧指令演算部３３が、制御周期毎に瞬時値演算した各相の相電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*を用いることができる演算式とされており、これにより、電磁騒音を抑制しながら、モータ８の駆動に必要な電圧指令値を逐次求めることができる構成とされている。

　また、実施例では電動圧縮機のモータ８を駆動制御する電力変換装置１に本発明を適用したが、請求項８、請求項１０以外の発明ではそれに限らず、インバータ回路にて各種機器を駆動制御する場合に本発明は有効である。

　１　電力変換装置
　８　モータ
　１８Ａ～１８Ｆ　上下アームスイッチング素子
　１９Ｕ　Ｕ相インバータ
　１９Ｖ　Ｖ相インバータ
　１９Ｗ　Ｗ相インバータ
　２１　制御装置
　２８　インバータ回路
　３０　指令値演算部
　３３　相電圧指令演算部
　３４　パルス幅指令演算部
　３５　指令値補正部
　３５ａ　判定部
　３６　ＰＷＭ信号生成部
　３７　ゲートドライバ

Claims

　各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングにより三相交流出力を生成するインバータ回路と、該インバータ回路の前記各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備えた電力変換装置において、
　前記制御装置は、
　前記各相の相電圧を生成するための三相変調指令値を演算し、該三相変調指令値が最小となる相の前記下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、又は、前記指令値が最大となる相の前記上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する二相変調指令値を演算する指令値演算部を備え、
　該指令値演算部は、
　前記下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において、前記二相変調指令値が最大となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を前記各相の二相変調指令値に加え、又は、前記上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相を含む所定の規定区間において、前記二相変調指令値が最小となる相の当該二相変調指令値を固定する補正を前記各相の二相変調指令値に加える指令値補正部、
　を有することを特徴とする電力変換装置。
　前記下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、０°、１２０°、２４０°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てであり、前記上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する相が切り替わる位相は、Ｕ相を基準位相とした電圧位相の場合、６０°、１８０°、３００°のうちの何れか、又は、それらのうちの二つの組み合わせ、若しくは、それらの全てであることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
　前記指令値補正部は、前記スイッチングを停止する相が切り替わる位相と所定の位相幅から前記規定区間を設定し、現在の位相が当該規定区間に含まれるか否かを判定する判定部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
　前記指令値補正部は、変調率が高い程狭く、変調率が低い程広くする方向で前記規定区間の幅を変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の電力変換装置。
　前記指令値補正部は、前記規定区間の幅を６０°以下とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の電力変換装置。
　前記指令値演算部は、
　前記各相の相電圧指令値を演算する相電圧指令演算部と、
　前記各相の相電圧指令値から前記三相変調指令値としての前記各相のパルス幅指令値を演算するパルス幅指令演算部を有し、
　該パルス幅指令演算部は、前記パルス幅指令値が最小となる相の前記下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、又は、前記パルス幅指令値が最大となる相の前記上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する前記二相変調指令値を演算すると共に、
　前記指令値補正部は、前記パルス幅指令値が演算した前記各相の二相変調指令値に前記補正を加えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の電力変換装置。
　前記指令値演算部は、
　前記三相変調指令値としての前記各相の相電圧指令値を演算する相電圧指令演算部と、
　前記各相の相電圧指令値から前記各相のパルス幅指令値を演算するパルス幅指令演算部を有し、
　前記相電圧指令演算部は、前記相電圧指令値が最小となる相の前記下アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止し、又は、前記相電圧指令値が最大となる相の前記上アームスイッチング素子をＯＮ状態としてスイッチングを停止する前記二相変調指令値を演算すると共に、
　前記指令値補正部は、前記相電圧指令値が演算した前記各相の二相変調指令値に前記補正を加えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の電力変換装置。
　前記各相の上下アームスイッチング素子の接続点における前記相電圧を前記三相交流出力としてモータに印加すると共に、
　前記相電圧指令演算部は、前記各相の相電圧指令値を、制御周期毎に前記モータの磁極位置情報を用いて瞬時値演算することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の電力変換装置。
　前記指令値補正部は、前記各相のパルス幅指令値が、出力可能な最小パルス幅より狭くなること、或いは、最大パルス幅より広くなることを回避する狭幅パルス回避処理を前記二相変調指令値に加えることを特徴とする請求項６乃至請求項８のうちの何れかに記載の電力変換装置。
　前記各相の上下アームスイッチング素子の接続点における前記相電圧を前記三相交流出力としてモータに印加することを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちの何れかに記載の電力変換装置。