JPH0947026A

JPH0947026A - Ｐｗｍ波形生成装置

Info

Publication number: JPH0947026A
Application number: JP7189292A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Kato; 芳郎加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】空気調和機に搭載されるＰＷＭ制御インバー
タ装置において、キャリア周波数を極端に高めることな
く、特に耳障りなキャリア音を抑制でき、等価的に空気
調和機を低騒音化できるＰＷＭ波形生成装置を提供する
こと。【解決手段】このＰＷＭ波形生成装置６−１は、周波
数指令信号ｆｏに基づき基本波信号ｆを発生する基本波
発生部６ａと、複数のキャリア周波数データを予め記憶
している記憶手段６ｂと、タイミング信号Ｔが入力され
たら、データセレクト信号Ｎに従って、記憶手段６ｂに
記憶している複数のキャリア周波数データからあるデー
タを選択するキャリア周波数選択部６ｅと、キャリア周
波数選択部６ｅで選択されたキャリア周波数データに基
づきキャリア波信号ｆｃを発生するキャリア発生部６ｃ
と、基本波信号ｆとキャリア波信号ｆｃとを比較してＰ
ＷＭ制御信号を発生するＰＷＭ波形生成部６ｄとで構成
され、キャリア周波数を、ＰＷＭ制御インバータ回路３
からの出力電力の１周期よりも短い時間間隔で、適宜切
り換えるように制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機に搭
載され、キャリア波信号と基本波信号に基づいてＰＷＭ
制御されるＰＷＭ制御インバータ回路を用いたＰＷＭ制
御インバータ装置に係り、特に、キャリア周波数を極端
に高めることなしに、キャリア音の音色を改善すること
により聴感上の不快感を減少でき、等価的に空気調和機
全体の騒音を減少することのできるＰＷＭ波形生成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来のＰＷＭ制御インバータ装
置の構成を示す図である。ここで、インバータ回路の主
回路構成には三相フルブリッジ、単相ハーフブリッジな
ど様々な種類があるが、この発明は、これら様々な主回
路構成には特に影響されないため、同図には、空気調和
機用として一般的に使用されている三相フルブリッジ電
圧形インバータ回路を示した。

【０００３】同図において、１は交流電源、２は整流回
路（コンバータ）、３はＰＷＭ制御インバータ回路、４
は三相誘導電動機、５はトランジスタ駆動回路、６はＰ
ＷＭ波形生成装置である。整流回路２はダイオードブリ
ッジ２ａ、リアクトル２ｂ、平滑コンデンサ２ｃから構
成され、ＰＷＭ制御インバータ回路３は、スイッチング
素子であるトランジスタとフライホイールダイオード
（いずれも符号付け省略）で構成される。また、ＰＷＭ
波形生成装置６は、基本波発生部６ａ、キャリア周波数
データを記憶している記憶手段６ｂ、キャリア発生部６
ｃ、ＰＷＭ波形生成部６ｄから構成される。

【０００４】次に動作について説明する。図９におい
て、コンバータ２は交流電源１を直流に順変換し、ＰＷ
Ｍ制御インバータ回路３にて、任意周波数・任意電圧の
交流に逆変換して、誘導電動機４に供給する。

【０００５】ここでＰＷＭ波形生成装置６の動作を詳し
く説明する。記憶手段６ｂに予め記憶されているキャリ
ア周波数データに基づいて、キャリア発生部６ｃでキャ
リア波信号ｆｃを発生する。なおキャリア波信号ｆｃは
三角波でも、のこぎり波でも、どちらでも差し支えな
い。また周波数指令信号ｆｏに基づいて、基本波発生部
６ａで基本波信号ｆを発生する。これらのキャリア波信
号ｆｃと基本波信号ｆとをＰＷＭ波形生成部６ｄで比較
して、ＰＷＭ制御信号を生成する。このＰＷＭ制御信号
は、トランジスタ駆動回路を介してＰＷＭ制御インバー
タ回路３に供給され、ＰＷＭ制御インバータ回路３に内
蔵される６個のトランジスタを駆動する。

【０００６】このようにして、誘導電動機４のＵ相、Ｖ
相、Ｗ相の各相端子には、ＰＷＭ制御インバータ回路３
のそれぞれの相に対応する上アームのトランジスタがオ
ン、下アームのトランジスタがオフの時はＶｄｃ、また
上アームのトランジスタがオフ、下アームのトランジス
タがオンの時は０となるパルス状の相電圧波形が印加さ
れる。従って、誘導電動機４のＵ相端子とＶ相端子間に
印加される線間電圧Ｖｕｖもパルス電圧波形となり、こ
のパルス状の線間電圧波形Ｖｕｖの基本波成分の波形
は、基本波信号ｆとほぼ同様の波形となる。また、Ｖ相
端子とＷ相端子間に印加される線間電圧Ｖｖｗ、Ｗ相端
子とＵ相端子間に印加される線間電圧Ｖｗｕについても
同様である。

【０００７】しかし、ＰＷＭ制御インバータの原理上、
誘導電動機４に供給される交流電圧Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖ
ｗｕは、基本波成分としては基本波発生部６ａで発生す
る基本波信号ｆとほぼ同様の波形であるが、それに加え
てキャリア発生部６ｃで発生したキャリア波信号ｆｃの
周波数成分、すなわちキャリア周波数を基本波とする高
調波成分が重畳された、疑似正弦波電圧波形となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この場合、一般的に空
気調和機に用いられる誘導電動機の駆動回路において
は、漏洩電流を一定値以下に押さえること、ＰＷＭ制御
インバータ回路のスイッチング損失を押さえることを、
高価なスイッチング素子を少しでも低コスト化するこ
と、およびＰＷＭ制御インバータ回路と他の空気調和機
構成部品の制御を一つの制御回路で共用すること、など
の理由で、キャリア周波数を数ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ程度
の可聴周波数領域内に設定せざるを得ないのが現状であ
る。

【０００９】上記のように、図９に示す従来のＰＷＭ制
御インバータ装置を使用して、キャリア周波数の高調波
成分を持つ疑似正弦波電圧で誘導電動機を駆動した場
合、その高調波成分の影響で、ＰＷＭ制御インバータ回
路や誘導電動機の固定子、あるいはＰＷＭインバータ回
路と誘導電動機を接続する電力電送線などが加振され、
電磁騒音（以下キャリア音と称す）を発生する。このキ
ャリア音の周波数成分は、キャリア周波数の基本波成分
と、その倍音成分が主体となり、それ以外の周波数成分
はほとんどない。従って、特に空気調和機に搭載される
ＰＷＭ制御インバータ回路のように、このキャリア音の
周波数帯域が可聴周波数領域内に入ってしまう場合に
は、聴感上非常に耳障りな騒音となる。

【００１０】このキャリア音の煩わしさを防止するた
め、最近、特に汎用インバータの分野では、ＩＧＢＴな
どの高速スイッチング素子を使用し、キャリア周波数を
１５ＫＨｚ程度からそれ以上の可聴周波数領域外に追い
やることで、キャリア音は発生しているものの、人間の
耳には聴こえないようにした無騒音インバータも実用化
されている。しかし、空気調和機に搭載されるＰＷＭ制
御インバータ回路の場合、前述した様な空気調和機用の
ＰＷＭインバータ回路としての制約条件があるために、
単純にキャリア周波数を可聴周波数領域外に設定するこ
とは困難である。

【００１１】ここで、空気調和機に搭載されるＰＷＭ制
御インバータ回路を、キャリア周波数と基本波信号ｆの
周波数との関係で分類すれば、基本波信号ｆの周波数に
関わらず一定のキャリア周波数となる非同期式と、キャ
リア周波数が基本波信号ｆの周波数の整数倍の関係にあ
る同期式とに分類できる。なお同期式では、キャリア周
波数が前述した適切な範囲に収まるように、基本波信号
ｆの周波数に応じて、適宜倍率を切り換えるのが一般的
である。

【００１２】このとき同期式においては、基本波信号ｆ
の周波数が変化する場合には、キャリア周波数はステッ
プ状に変化するものの、その変化は基本波信号ｆの周期
に比べて十分に長い時間間隔で起こる。また、一定周波
数で運転している場合には、キャリア周波数は一定とな
る。一方、非同期式では、基本波信号ｆの周波数に関わ
らずキャリア周波数が一定となる。すなわち、いずれの
場合でも、基本波信号ｆの周期と比べて、十分に長い時
間、一定のキャリア周波数が接続することになる。

【００１３】このとき、空気調和機全体の騒音に着目す
ると、圧縮機から発せられる機械的な騒音や、送風機の
風切音など、ＰＷＭ制御インバータ回路以外を発生要因
とする騒音の周波数成分は、いずれも比較的低周波数で
広い範囲の周波数成分をもつ、いわゆるホワイトノイズ
に近い音となっている。これに対し、キャリア音の周波
数成分は、キャリア周波数とその倍音の周波数からな
り、それぞれの周波数成分は、いずれもピークが高く裾
の狭い急峻な周波数特性を持っている。しかも上記のよ
うに長時間にわたってその周波数成分がほとんど変化し
ない。

【００１４】従って、空気調和機全体の騒音の周波数分
布は、図１０に示した概略図の様に、キャリア音以外の
騒音によるホワイトノイズに近い周波数分布８のなか
に、キャリア音の鋭いピーク９，１０，１１が突出して
いる格好になる。このような周波数分布を持つ空気調和
機の騒音に対して、人間の聴感上では、時間的に変動せ
ず、かつ鋭いピークを持つキャリア音が特に耳障りとな
る。また、圧縮機や送風機から発生する機械騒音や風切
音の音圧レベルが小さくなった場合にも、キャリア音の
音圧レベルはそれほど変化しないため、このような場合
には聴感上さらにキャリア音が強調される。

【００１５】この発明は、上記のような従来技術の問題
点を解消するためになされたもので、空気調和機に搭載
され、キャリア波信号と基本波信号とに基づいてＰＷＭ
制御されるＰＷＭ制御インバータ回路を用いたＰＷＭ制
御インバータ装置について、キャリア音の周波数成分を
分散させて、空気調和機全体から発生するキャリア音を
含む騒音の音色を、よりホワイトノイズに近い音色に改
善することにより、従来、空気調和機の実使用状態にお
いて発生する騒音のなかで特に耳障りであったキャリア
音に対する聴感上の不快感を必要十分な程度まで低減
し、等価的に空気調和機全体の低騒音化を図ることので
きるＰＷＭ波形生成装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明は、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発
器などを冷媒配管で連通して構成される空気調和機の、
圧縮機、または凝縮器用の送風機もしくは蒸発器用の送
風機の動力源としてそれぞれ用いられる誘導電動機に接
続され交流電源を直流電源に変換するコンバータと、コ
ンバータからの出力をパルス幅変調制御によって可変電
圧・可変周波数の交流電力に変換し誘導電動機へ供給す
るＰＷＭ制御インバータ回路とともに、ＰＷＭ制御イン
バータ装置を構成し、ＰＷＭ制御インバータ回路を制御
するためのパルス幅変調波形を、入力されたキャリア波
信号と基本波信号とに基づいて生成するＰＷＭ波形生成
装置において、キャリア波信号に係るキャリア周波数
を、ＰＷＭ制御インバータ回路からの出力電力の１周期
よりも短い時間間隔で、適宜切り換える第１のキャリア
周波数切り換え手段を備えた構成を採用してある。

【００１７】また、上述の構成における、第１のキャリ
ア周波数切り換え手段は、キャリア波信号に係る複数の
キャリア周波数を予め設定しているキャリア周波数設定
手段と、キャリア周波数設定手段の複数のキャリア周波
数の内から、開ループのフィードフォワード制御によ
り、キャリア周波数を適宜選択し切り換える第２のキャ
リア周波数切り換え手段とからなるものである。

【００１８】また、上述の構成における、第２のキャリ
ア周波数切り換え手段は、キャリア周波数設定手段の複
数のキャリア周波数に係る選択順序を予め設定している
選択順序設定手段と、キャリア周波数設定手段の複数の
キャリア周波数の内から、選択順序設定手段の選択順序
に従って、キャリア周波数を適宜のタイミングで選択し
切り換える第３のキャリア周波数切り換え手段とからな
るものである。

【００１９】また、上述の構成における、第３のキャリ
ア周波数切り換え手段は、基本波信号に係る波形の位相
角を演算する位相角演算手段と、キャリア周波数設定手
段の複数のキャリア周波数の内から、位相角演算手段に
より演算された位相角毎のタイミングで、かつ、選択順
序設定手段の選択順序に従って、キャリア周波数を選択
し切り換える第４のキャリア周波数切り換え手段とから
なるものである。

【００２０】また、上述の構成における、第２のキャリ
ア周波数切り換え手段は、キャリア周波数設定手段の複
数のキャリア周波数に係る選択順序をランダムに設定す
るランダム順序設定手段と、キャリア周波数設定手段の
複数のキャリア周波数の内から、ランダム順序設定手段
により設定されたランダムな選択順序に従って、キャリ
ア周波数を適宜のタイミングで選択し切り換える第５の
キャリア周波数切り換え手段とからなるものである。

【００２１】また、上述の構成における、第５のキャリ
ア周波数切り換え手段は、キャリア周波数毎にそれぞれ
の選択頻度を重みづけされた複数のキャリア周波数を予
め設定している重みづけキャリア周波数設定手段と、キ
ャリア周波数の切り換えタイミングをランダムに演算す
るタイミング演算手段と、重みづけキャリア周波数設定
手段の複数のキャリア周波数の内から、タイミング演算
手段により演算されたランダムな切り換えタイミング
で、かつ、ランダム順序設定手段により設定されたラン
ダムな選択順序に従って、キャリア周波数を選択し切り
換える第６のキャリア周波数切り換え手段とからなるも
のである。

【００２２】また、上述の構成における、第１のキャリ
ア周波数切り換え手段は、キャリア波信号に係る複数の
キャリア周波数を予め設定しているキャリア周波数設定
手段と、ＰＷＭ制御インバータ回路からの出力電力の位
相角を検出する電力位相角検出手段と、キャリア周波数
設定手段の複数のキャリア周波数の内から、電力位相角
検出手段により検出された出力電力の位相角に基づく閉
ループのフィードバック制御により、キャリア周波数を
適宜選択し切り換える第７のキャリア周波数切り換え手
段とからなるものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
基づいてより詳しく説明する。但し、図１、および図４
〜図７に示す各実施例において、図９に示される従来の
ＰＷＭ制御インバータ装置の構成と同一の構成部分は、
図９と同一の記号を用いて示してある。

【００２４】実施例１．図１は本発明の実施例１に係る
ＰＷＭ制御インバータ装置の構成図である。同図に示さ
れるＰＷＭ制御インバータ装置は、圧縮機、凝縮器、絞
り装置、蒸発器などを冷媒配管で連通して構成される空
気調和機の、圧縮機または凝縮器用の送風機もしくは蒸
発器用の送風機（以上、いずれも図示省略）の動力源と
してそれぞれ用いられる三相誘導電動機４に接続され交
流電源１を直流電源に変換するコンバータ２と、コンバ
ータ２からの出力をパルス幅変調制御によって可変電圧
・可変周波数の交流電力に変換し誘導電動機へ供給する
ＰＷＭ制御インバータ回路３と、後述するＰＷＭ波形生
成装置６−１と、トランジスタ駆動回路５とからなって
いる。このＰＷＭ波形生成装置６−１は、演算したキャ
リア波信号ｆｃと基本波信号ｆとに基づいて、ＰＷＭ制
御インバータ回路３を制御するためのパルス幅変調波形
を生成するものである。そして、ＰＷＭ波形生成装置６
−１は、基本波発生部６ａと、キャリア発生部６ｃと、
ＰＷＭ波形生成部６ｄとに加えて、予め設定している４
種類のキャリア周波数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，
ｆｃ４を記憶している記憶手段６ｂと、キャリア周波数
選択部６ｅとから構成されており、キャリア波信号に係
るキャリア周波数を、ＰＷＭ制御インバータ回路３から
の出力電力（ここでは、例えば電圧出力）の１周期より
も短い時間間隔で、適宜切り換えるようになっている。

【００２５】次に、この実施例の動作を詳しく説明す
る。記憶手段６ｂが記憶している４種類のキャリア周波
数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ４が、それぞれ
キャリア周波数選択部６ｅに入力されている。また、キ
ャリア周波数選択部６ｅには、タイミング信号Ｔと、デ
ータセレクト信号Ｎが入力されている。

【００２６】キャリア周波数選択部６ｅ（第１のキャリ
ア周波数切り換え手段の一例）は、タイミング信号Ｔが
入力された時点で、データセレクト信号Ｎに従って、キ
ャリア周波数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ４の
中から、あるキャリア周波数データを選択して切り換
え、キャリア発生部６ｃに入力する。

【００２７】最後に、キャリア発生部６ｃは、キャリア
周波数選択部６ｅで選択されたキャリア周波数データを
基にキャリア波信号ｆｃを作り、ＰＷＭ波形生成部６ｄ
に入力する。ＰＷＭ波形生成部６ｄは、前述のキャリア
波信号ｆｃと、周波数指令信号ｆｏを基に基本波発生部
６ａで作られた基本波信号ｆとを比較して、ＰＷＭ制御
信号（ＰＷＭ波形信号）を生成し、トランジスタ駆動回
路５を介してＰＷＭ制御インバータ回路３へ出力する。

【００２８】このとき、キャリア周波数選択部６ｅに入
力されるタイミング信号Ｔの周期を、現在のＰＷＭ制御
インバータ回路３からの出力電力の１周期よりも短く、
かつ、適当な時間間隔に設定する。また、キャリア周波
数選択部６ｅに入力されるデータセレクト信号Ｎは、予
め設定している順序で切り換えられるデータでもよく、
あるいはランダム順序で切り換えられるデータであって
も構わない。この場合のＰＷＭ制御インバータ回路３か
らの出力電力の１周期と、キャリア周波数を切り換える
時間間隔との関係を、図２に示す。図に示したように、
キャリア周波数を切り換える時間間隔ｔ₁ ，ｔ₂ ，・・
・，ｔ₅ （あるいは、ｔ₆ ，ｔ₇ ，・・・，ｔ₉ ）は、
出力電力の１周期ＴＯ（あるいはＴＯ₁ ）よりも極めて
短く設定されている。すなわち、出力電力の周期が変化
しても、常に、出力電力の１周期よりも短い時間間隔で
キャリア周波数を切り換えるようになっている。

【００２９】以上のように、この実施例１に係るＰＷＭ
波形生成装置は、ＰＷＭ制御インバータ装置を用いて誘
導電動機を駆動した場合に、原理的に発生するキャリア
音に関して、その音色を決定する重要な要因であるキャ
リア周波数を、ＰＷＭ制御インバータ回路３からの出力
電力の１周期よりも短い時間間隔で、適宜切り換えるよ
うに構成したことにより、図３に示すように、ＰＷＭ制
御インバータ装置の疑似正弦出力の高調波成分として、
ある特定のキャリア周波数が、長時間に亘って継続的に
重畳されることのない様に分散させて制御することによ
り、キャリア音の周波数分布９，１０，１１をよりホワ
イトノイズに近づけて聴感上の不快感を軽減化するもの
である。尚、この実施例においてキャリア周波数を切り
換える制御態様としては、開ループのフィードフォワー
ド方式でもよく、あるいは閉ループのフィードバック方
式であってもよい。

【００３０】実施例２．図４は本発明の実施例２に係る
ＰＷＭ制御インバータ装置の構成図である。同図に示さ
れるＰＷＭ波形生成装置６−２は、基本波発生部６ａ、
キャリア発生部６ｃ、ＰＷＭ波形生成部６ｄに加えて、
予め設定している３種類のキャリア周波数データｆｃ
１，ｆｃ２，ｆｃ３、予め設定しているデータセレクト
テーブル、予め設定しているタイミングデータをそれぞ
れ記憶している記憶手段６ｂ（キャリア周波数設定手
段、および選択順序設定手段の一例）と、キャリア周波
数選択部６ｅと、記憶手段６ｂに記憶したデータセレク
タテーブルに基づきデータセレクト信号Ｎを発生するデ
ータセレクタ６ｆと、記憶手段６ｂに記憶したタイミン
グデータに基づきタイミング信号Ｔを発生するタイマ６
ｇとから構成される。この場合、キャリア周波数を切り
換える制御態様は、閉ループのフィードフォワード方式
によるものである。

【００３１】次に、この実施例の動作を詳しく説明す
る。記憶手段６ｂが記憶している３種類のキャリア周波
数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３が、それぞれキャリア
周波数選択部６ｅに入力されている。また、キャリア周
波数選択部６ｅには、タイミング信号Ｔと、データセレ
クト信号Ｎが入力されている。

【００３２】ここで、データセレクタ６ｆは、記憶手段
６ｂが記憶しているデータセレクトテーブルを繰り返し
て呼び出すことにより、例えばｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ
３，ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，・・・というように、予
め設定している順序で変化するデータセレクト信号Ｎを
発生する。また、タイマ６ｇは、記憶手段６ｂが記憶し
ているタイミングデータに基づいて、一定の時間間隔毎
にタイミング信号Ｔを発生する。

【００３３】次に、キャリア周波数選択部６ｅ（第２、
および第３のキャリア周波数切り換え手段の一例）は、
タイマ６ｇが一定時間毎に発生するタイミング信号Ｔが
入力された時点で、データセレクタ６ｆが発生する、予
め設定している順序で変化するデータセレクト信号Ｎに
従って、キャリア周波数データを順次選択し切り換え
る。

【００３４】最後に、キャリア発生部６ｃは、キャリア
周波数選択部６ｅで選択されたキャリア周波数データを
基に、キャリア波信号ｆｃを作りＰＷＭ波形生成部６ｄ
に入力する。ＰＷＭ波形生成部６ｄは、前述のキャリア
波信号ｆｃと、周波数指令信号ｆｏを基に基本波発生部
６ａで作られた基本波信号ｆとを比較して、ＰＷＭ制御
信号を生成し、トランジスタ駆動回路５を介してＰＷＭ
制御インバータ回路３へ出力する。

【００３５】以上のように、この実施例２に係るＰＷＭ
波形生成装置は、一定のタイミングで、予め設定してい
る複数のキャリア周波数の内から、予め設定している順
序に従って、キャリア周波数を順次切り換えるように構
成したことにより、図３に示したように、ＰＷＭ制御イ
ンバータ装置の疑似正弦波出力の高調波成分として、あ
る特定のキャリア周波数が、長時間に亘って継続的に重
畳されることのない様に制御するものである。尚、上記
実施例では、予め設定した一定の順序に従って、キャリ
ア周波数を切り換えるようにしたが、この発明による第
２のキャリア周波数切り換え手段としては、ランダムに
設定した選択順序に従って、キャリア周波数を切り換え
るようにしても構わない。

【００３６】実施例３．図５は本発明の実施例３に係る
ＰＷＭ制御インバータ装置の構成図である。同図に示さ
れるＰＷＭ波形生成装置６−３は、基本波発生部６ａ、
キャリア発生部６ｃ、ＰＷＭ波形生成部６ｄに加えて、
予め設定している３種類のキャリア周波数データｆｃ
１，ｆｃ２，ｆｃ３、予め設定しているデータセレクト
テーブルを記憶している記憶手段６ｂと、キャリア周波
数選択部６ｅ（第４のキャリア周波数切り換え手段の一
例）と、記憶手段６ｂに記憶したデータセレクトテーブ
ルに基づきデータセレクト信号Ｎを発生するデータセレ
クタ６ｆと、周波数指令信号ｆｏに基づいて基本波発生
部６ａで作られる基本波信号ｆの現在の位相角を演算
し、予め設定されている一定角度毎にタイミング信号Ｔ
を発生する位相角演算部６ｈ（位相角演算手段の一例）
とから構成される。ここでは、記憶部６ｂとデータセレ
クタ６ｆとから、この発明による選択順序設定手段が構
成される。またこの場合、キャリア周波数を切り換える
制御態様は、開ループのフィードフォワード方式による
ものである。

【００３７】次に、この実施例の動作を詳しく説明す
る。記憶手段６ｂが記憶している３種類のキャリア周波
数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３が、それぞれキャリア
周波数選択部６ｅに入力されている。また、キャリア周
波数選択部６ｅには、タイミング信号Ｔと、データセレ
クト信号Ｎが入力されている。

【００３８】ここで、データセレクタ６ｆは、記憶手段
６ｂが記憶しているデータセレクトテーブルを一定の順
序で繰り返して呼び出すことにより、例えばｆｃ１，ｆ
ｃ２，ｆｃ３，ｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，・・・という
ように、予め設定している順序で変化するデータセレク
ト信号Ｎを発生する。また、位相角演算部６ｈは、周波
数指令信号ｆｏに基づいて基本波発生部６ａで作られる
基本波信号ｆの現在の位相角を演算し、予め定められた
角度毎にタイミング信号Ｔを発生する。

【００３９】次に、キャリア周波数選択部６ｅは、タイ
マ６ｇが一定時間毎に発生するタイミング信号Ｔが入力
された時点で、かつ、データセレクタ６ｆが発生する、
予め設定している順序で変化するデータセレクト信号Ｎ
に従って、キャリア周波数データを順次切り換える。

【００４０】最後に、キャリア発生部６ｃは、キャリア
周波数選択部６ｅで選択されたキャリア周波数データを
基に、キャリア波信号ｆｃを作りＰＷＭ波形生成部６ｄ
に入力する。ＰＷＭ波形生成部６ｄは、前述のキャリア
波信号ｆｃと、周波数指令信号ｆｏを基に基本波発生部
６ａで作られた基本波信号ｆとを比較して、ＰＷＭ制御
信号を生成し、トランジスタ駆動回路５を介してＰＷＭ
制御インバータ回路３へ出力する。

【００４１】以上のように、この実施例３に係るＰＷＭ
波形生成装置は、電圧形のＰＷＭ制御インバータ回路３
からの出力電圧波形の位相角を演算し、一定の位相角毎
に、予め設定している複数のキャリア周波数の内から、
予め設定している順序に従って、キャリア周波数を順次
切り換えるように構成したことにより、図３に示したよ
うに、ＰＷＭ制御インバータ装置の疑似正弦波出力の高
調波成分として、ある特定のキャリア周波数が、長時間
に亘って継続的に重畳されることのない様に制御するも
のである。

【００４２】尚、上記実施例３の変形構成としては、ラ
ンダムなタイミングで、予め設定している複数のキャリ
ア周波数の内から、予め設定している順序に従って、キ
ャリア周波数を順次選択し切り換える構成、一定のタイ
ミングで、予め設定している複数のキャリア周波数の内
から、予め設定している発生頻度の重みづけを付された
キャリア周波数を、予め設定している順序に従って順次
選択し切り換える構成、あるいは、ランダムなタイミン
グで、予め設定している複数のキャリア周波数の内か
ら、予め設定している発生頻度の重みづけを付されたキ
ャリア周波数を、予め設定している順序に従って順次選
択し切り換える構成を適用することも可能である。

【００４３】実施例４．図６は本発明の実施例４に係る
ＰＷＭ制御インバータ装置の構成図である。同図に示さ
れるＰＷＭ波形生成装置６−４は、基本波発生部６ａ、
キャリア発生部６ｃ、ＰＷＭ波形生成部６ｄ、およびキ
ャリア周波数選択部６ｅ（第５、および第６キャリア周
波数切り換え手段の一例）に加えて、予め設定している
３種類のキャリア周波数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ
３、キャリア周波数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３の発
生頻度に、予めある重みづけを持たせるデータセレクト
テーブル、予め設定している複数のタイミングデータか
らなるタイミングテーブルを記憶している記憶手段６ｂ
（重みづけキャリア周波数設定手段の一例）と、記憶手
段６ｂに記憶したデータセレクトテーブルから、乱数発
生器６ｉが発生する乱数に対応したデータセレクトデー
タを呼び出し、データセレクト信号Ｎを発生するデータ
セレクタ６ｆと、記憶手段６ｂに記憶したタイミングテ
ーブルから、乱数発生器６ｊが発生する乱数に対応した
タイミングデータを呼び出し、タイミング信号Ｔを発生
するタイマ６ｇとから構成される。すなわち、乱数発生
器６ｉとデータセレクタ６ｆとから、この発明によるラ
ンダム順序設定手段が構成される。また、タイマ６ｇと
乱数発生器６ｊとから、この発生によるタイミング演算
手段が構成される。そしてこの場合、キャリア周波数を
切り換える制御態様は、開ループのフィードフォワード
方式によるものである。

【００４４】次に、この実施例の動作を詳しく説明す
る。記憶手段６ｂが記憶している３種類のキャリア周波
数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３が、それぞれキャリア
周波数選択部６ｅに入力されている。また、キャリア周
波数選択部６ｅには、タイミング信号Ｔと、データセレ
クト信号Ｎが入力されている。

【００４５】ここで、データセレクタ６ｆは、記憶手段
６ｂが記憶したデータセレクトテーブルから、乱数発生
器６ｉが発生する乱数に対応したデータセレクトデータ
を呼び出し、データセレクト信号Ｎを発生する。ただ
し、前述のようにこのデータセレクトテーブルは、キャ
リア周波数データの発生頻度に、予めある重みづけを持
たせたものとなっている。

【００４６】また、タイマ６ｇは、記憶手段６ｂに記憶
したタイミングテーブルから、乱数発生器６ｊが発生す
る乱数に対応したタイミングチャートを呼び出し、タイ
ミング信号Ｔを発生する。

【００４７】次に、キャリア周波数選択部６ｅは、タイ
マ６ｇがランダムな時間間隔で発生するタイミング信号
Ｔが入力された時点で、データセレクタ６ｆが発生す
る、ランダムで、かつ、キャリア周波数データの発生頻
度にある重みづけを持ったデータセレクト信号Ｎに従っ
て、キャリア周波数データを選択し、切り換える。

【００４８】最後に、キャリア発生部６ｃは、キャリア
周波数選択部６ｅで選択されたキャリア周波数データを
基に、キャリア波信号ｆｃを作りＰＷＭ波形生成部６ｄ
に入力する。ＰＷＭ波形生成部６ｄは、前述のキャリア
波信号ｆｃと、周波数指令信号ｆｏを基に基本波発生部
６ａで作られた基本波信号ｆとを比較して、ＰＷＭ制御
信号を生成し、トランジスタ駆動回路５を介してＰＷＭ
制御インバータ回路３へ出力する。

【００４９】以上のように、この実施例４に係るＰＷＭ
波形生成装置は、予め設定している複数のキャリア周波
数の内から、ランダムなタイミングで、かつ、予め設定
している発生頻度の重みづけに従って、あるキャリア周
波数をランダムに、選択するように構成したことによ
り、図３に示したように、ＰＷＭ制御インバータ装置の
疑似正弦波出力の高調波成分として、ある特定のキャリ
ア周波数が、長時間に亘って継続的に重畳されることの
ない様に制御するものである。

【００５０】尚、この実施例４の変形構成としては、予
め設定している複数のキャリア周波数の内から、あるキ
ャリア周波数をランダムに選択して切り換える構成、一
定のタイミングで、予め設定している複数のキャリア周
波数の内から、あるキャリア周波数をランダムに選択し
て切り換える構成、ランダムなタイミングで、予め設定
している複数のキャリア周波数の内から、あるキャリア
周波数をランダムに選択して切り換える構成、一定のタ
イミングで、予め設定している複数のキャリア周波数の
内から、予め設定している発生頻度の重みづけに従っ
て、あるキャリア周波数をランダムに選択して切り換え
る構成、あるいは、電圧形ＰＷＭ制御インバータ装置か
らの出力電圧波形（または、電流形ＰＷＭ制御インバー
タ装置からの出力電流波形）の位相角を演算し、一定の
位相角毎に、予め設定している複数のキャリア周波数の
内から、あるキャリア周波数をランダムに選択して切り
換える構成を採用することもできる。

【００５１】実施例５．図７は本発明の実施例５に係る
ＰＷＭ制御インバータ装置の構成図である。同図に示さ
れるＰＷＭ制御インバータ装置は、ＰＷＭ制御インバー
タ回路３の出力部に、現在の出力電流波形を検出する出
力電流検出部７を備えている。

【００５２】また、同図に示されるＰＷＭ波形生成装置
６−５は、基本波発生部６ａ、キャリア発生部６ｃ、Ｐ
ＷＭ波形生成部６ｄに加えて、予め設定している４種類
のキャリア周波数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ
４を記憶している記憶手段６ｂと、キャリア周波数選択
部６ｅ（第７のキャリア周波数切り換え手段の一例）
と、出力電流検出部７から入力される出力電流波形に基
づいて、出力電流波形の現在の位相角を演算し、予め設
定された角度毎にタイミング信号Ｔを発生する位相角演
算部６ｈとから構成される。ここで、出力電流検出部７
と位相角演算部６ｈとで、この発明による電力位相角検
出手段が構成される。また、この場合、キャリア周波数
を切り換える制御態様は、閉ループのフィードバック方
式によるものである。

【００５３】次に、この実施例の動作を詳しく説明す
る。記憶手段６ｂが記憶している４種類のキャリア周波
数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ４が、それぞれ
キャリア周波数選択部６ｅに入力されている。また、キ
ャリア周波数選択部６ｅには、データセレクト信号Ｎ
と、位相角演算部６ｈにおいて、ＰＷＭ制御インバータ
回路３からの出力電流波形が、予め定められた一定角度
進む毎（例えば、図８に示したように、位相角３０゜
毎）に発せられる、タイミング信号Ｔが入力されてい
る。

【００５４】キャリア周波数選択部６ｅは、タイミング
信号Ｔが入力された時点で、データセレクト信号Ｎに従
って、キャリア周波数データｆｃ１，ｆｃ２，ｆｃ３，
ｆｃ４の中からあるキャリア周波数データを選択し、キ
ャリア発生部６ｃに入力する。なお、キャリア周波数選
択部６ｅに入力されるデータセレクト信号Ｎは、予め設
定している順序で変化するデータでも、ランダムに変化
するデータであっても構わない。

【００５５】最後に、キャリア発生部６ｃは、キャリア
周波数選択部６ｅで選択されたキャリア周波数データを
基に、キャリア波信号ｆｃを作りＰＷＭ波形生成部６ｄ
に入力する。ＰＷＭ波形生成部６ｄは、前述のキャリア
波信号ｆｃと、周波数指令信号ｆｏを基に基本波発生部
６ａで作られた基本波信号ｆとを比較して、ＰＷＭ制御
信号を生成し、トランジスタ駆動回路５を介してＰＷＭ
制御インバータ回路３へ出力する。

【００５６】以上のように、この実施例５に係るＰＷＭ
波形生成装置は、ＰＷＭ制御インバータ回路３からの出
力電流を検出し、その位相角を演算することによりキャ
リア周波数を切り換えるタイミングを得、このタイミン
グに従ってキャリア周波数を適宜切り換えるように構成
したことにより、図３に示したように、ＰＷＭ制御イン
バータ装置の疑似正弦波出力の高調波成分として、ある
特定のキャリア周波数が、長時間に亘って継続的に重畳
されることのない様に制御するものである。

【００５７】但し、この実施例５の変形構成としては、
電圧形ＰＷＭ制御インバータ装置からの出力電流波形
（または、電流形ＰＷＭ制御インバータ装置からの出力
電圧波形）の位相角を検出することによりキャリア周波
数を切り換えるタイミングを決定し、予め設定している
複数のキャリア周波数の内から、予め設定している順序
に従って、キャリア周波数を順次選択し切り換える構
成、あるいは、電圧形ＰＷＭ制御インバータ装置からの
出力電流波形（または、電流形ＰＷＭ制御インバータ装
置からの出力電圧波形）の位相角を検出することにより
キャリア周波数を切り換えるタイミングを決定し、予め
設定している複数のキャリア周波数の内から、あるキャ
リア周波数をランダムに選択して切り換える構成を採用
することも可能である。

【００５８】尚、上記各実施例を示した図１、および図
４〜図７においては簡単のため、記憶手段６ｂに記憶さ
れるキャリア周波数データの数を３または４種類として
いるが、いずれの実施例においてもキャリア周波数デー
タの数が２種類以上であれば、何種類であっても差し支
えないことはいうまでもない。

【００５９】さらに、上記各実施例では、この発明を、
主に電圧形ＰＷＭ制御インバータ装置に適用した場合に
ついて述べたが、この電圧形ＰＷＭ制御インバータ装置
と双対関係にある電流形ＰＷＭ制御インバータ装置にも
適用できるのは、無論である。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、Ｐ
ＷＭ制御インバータ回路からの出力電力の１周期よりも
短い時間間隔で、キャリア周波数を適宜切り換えるよう
にＰＷＭ波形生成装置を構成したので、キャリア音の周
波数成分が分散される。従って、空気調和機が発生する
騒音のなかで、従来技術によっては聴感上、特に耳障り
であったキャリア音が聴きやすい音色に改善され、等価
的に空気調和機全体の低騒音化を図ることができる。

【００６１】また、従来のようにキャリア周波数を特に
高周波化しなくてよいことから、ＰＷＭ制御インバータ
回路のスイッチング素子や制御回路の高速化を図る必要
がなく、低騒音化に伴うＰＷＭ制御インバータ装置の高
価格化が防げる。

【００６２】加えて、従来のようにキャリア周波数を格
別に高周波化しなくてよいため、低騒音化に伴う漏洩電
流の増加を防ぐことができる。

【００６３】さらに、請求項第２項乃至第６項の発明で
あれば、従来のＰＷＭ制御インバータ装置に新たな回路
構成を付加する必要がなく、ＰＷＭ波形生成装置の機能
（フィードフォワード制御機能）を追加するだけすむの
で、特にＰＷＭ波形生成機能をマイクロコンピュータを
使用して実現している場合、従来のＰＷＭ制御インバー
タ装置を転用できて容易かつ安価に実現できる。

【００６４】そして、請求項第７項の発明では、検出さ
れたリアルタイムの出力電力波形に基づくフィードバッ
ク制御によって、ＰＷＭ制御インバータ回路からの出力
電力の１周期よりも短い時間間隔で、キャリア周波数を
適宜切り換えるようにしたので、出力電力波形の変動に
対しても良好に追随し、常にキャリア音を聴きやすい音
色に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すＰＷＭ制御インバ
ータ装置の構成図である。

【図２】この発明によるＰＷＭ制御インバータ回路か
らの出力電力の周期と、キャリア周波数を切り換える時
間間隔との関係を示す概略図である。

【図３】この発明によるキャリア音の周波数分布と音
圧レベルを示す概略図である。

【図４】この発明の実施例２を示すＰＷＭ制御インバ
ータ装置の構成図である。

【図５】この発明の実施例３を示すＰＷＭ制御インバ
ータ装置の構成図である。

【図６】この発明の実施例４を示すＰＷＭ制御インバ
ータ装置の構成図である。

【図７】この発明の実施例５を示すＰＷＭ制御インバ
ータ装置の構成図である。

【図８】この発明によるＰＷＭ制御インバータ回路か
らの出力電力波形と、この出力電力の所定の位相角毎に
発せられる検出信号との関係を示す概略図である。

【図９】従来例のＰＷＭ制御インバータ装置の構成図
である。

【図１０】従来例によるキャリア音の周波数分布と音
圧レベルを示す概略図である。

【符号の説明】

１交流電源、２コンバータ、３ＰＷＭ制御インバ
ータ回路、４三相誘導電動機、６−１ＰＷＭ波形生
成装置、６−２ＰＷＭ波形生成装置、６−３ＰＷＭ波
形生成装置、６−４ＰＷＭ波形生成装置、６−５Ｐ
ＷＭ波形生成装置、６ａ基本波発生部、６ｂ記憶手
段、６ｃキャリア発生部、６ｄＰＷＭ波形生成部、
６ｅキャリア周波数選択部、６ｆデータセレクタ、
６ｇタイマ、６ｈ位相角演算部、６ｉ乱数発生器、
６ｊ乱数発生器、７出力電流検出部、ｆ基本波信
号、ｆｃキャリア波信号、ＴＯ周期、ＴＯ₁ 周
期、ｔ₁ 時間間隔、ｔ₂ 時間間隔、ｔ₃ 時間間
隔、ｔ₄ 時間間隔、ｔ₅時間間隔、ｔ₆ 時間間隔、
ｔ₇ 時間間隔、ｔ₈ 時間間隔、ｔ₉ 時間間隔。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器など
を冷媒配管で連通して構成される空気調和機の、前記圧
縮機、または前記凝縮器用の送風機もしくは前記蒸発器
用の送風機の動力源としてそれぞれ用いられる誘導電動
機に接続され交流電源を直流電源に変換するコンバータ
と、前記コンバータからの出力をパルス幅変調制御によ
って可変電圧・可変周波数の交流電力に変換し前記誘導
電動機へ供給するＰＷＭ制御インバータ回路とともに、
ＰＷＭ制御インバータ装置を構成し、前記ＰＷＭ制御イ
ンバータ回路を制御するためのパルス幅変調波形を、入
力されたキャリア波信号と基本波信号とに基づいて生成
するＰＷＭ波形生成装置において、前記キャリア波信号
に係るキャリア周波数を、前記ＰＷＭ制御インバータ回
路からの出力電力の１周期よりも短い時間間隔で、適宜
切り換える第１のキャリア周波数切り換え手段を備えた
ことを特徴とするＰＷＭ波形生成装置。
【請求項２】第１のキャリア周波数切り換え手段は、
キャリア波信号に係る複数のキャリア周波数を予め設定
しているキャリア周波数設定手段と、前記キャリア周波
数設定手段の複数のキャリア周波数の内から、開ループ
のフィードフォワード制御により、キャリア周波数を適
宜選択し切り換える第２のキャリア周波数切り換え手段
とからなることを特徴とする請求項第１項記載のＰＷＭ
波形生成装置。
【請求項３】第２のキャリア周波数切り換え手段は、
キャリア周波数設定手段の複数のキャリア周波数に係る
選択順序を予め設定している選択順序設定手段と、キャ
リア周波数設定手段の複数のキャリア周波数の内から、
前記選択順序設定手段の選択順序に従って、キャリア周
波数を適宜のタイミングで選択し切り換える第３のキャ
リア周波数切り換え手段とからなることを特徴とする請
求項第２項記載のＰＷＭ波形生成装置。
【請求項４】第３のキャリア周波数切り換え手段は、
基本波信号に係る波形の位相角を演算する位相角演算手
段と、キャリア周波数設定手段の複数のキャリア周波数
の内から、前記位相角演算手段により演算された位相角
毎のタイミングで、かつ、選択順序設定手段の選択順序
に従って、キャリア周波数を選択し切り換える第４のキ
ャリア周波数切り換え手段とからなることを特徴とする
請求項第３項記載のＰＷＭ波形生成装置。
【請求項５】第２のキャリア周波数切り換え手段は、
キャリア周波数設定手段の複数のキャリア周波数に係る
選択順序をランダムに設定するランダム順序設定手段
と、前記キャリア周波数設定手段の複数のキャリア周波
数の内から、前記ランダム順序設定手段により設定され
たランダムな選択順序に従って、キャリア周波数を適宜
のタイミングで選択し切り換える第５のキャリア周波数
切り換え手段とからなることを特徴とする請求項第２項
記載のＰＷＭ波形生成装置。
【請求項６】第５のキャリア周波数切り換え手段は、
キャリア周波数毎にそれぞれの選択頻度を重みづけされ
た複数のキャリア周波数を予め設定している重みづけキ
ャリア周波数設定手段と、前記キャリア周波数の切り換
えタイミングをランダムに演算するタイミング演算手段
と、前記重みづけキャリア周波数設定手段の複数のキャ
リア周波数の内から、前記タイミング演算手段により演
算されたランダムな切り換えタイミングで、かつ、ラン
ダム順序設定手段により設定されたランダムな選択順序
に従って、キャリア周波数を選択し切り換える第６のキ
ャリア周波数切り換え手段とからなることを特徴とする
請求項第５項記載のＰＷＭ波形生成装置。
【請求項７】第１のキャリア周波数切り換え手段は、
キャリア波信号に係る複数のキャリア周波数を予め設定
しているキャリア周波数設定手段と、ＰＷＭ制御インバ
ータ回路からの出力電力の位相角を検出する電力位相角
検出手段と、前記キャリア周波数設定手段の複数のキャ
リア周波数の内から、前記電力位相角検出手段により検
出された出力電力の位相角に基づく閉ループのフィード
バック制御により、キャリア周波数を適宜選択し切り換
える第７のキャリア周波数切り換え手段とからなること
を特徴とする請求項第１項記載のＰＷＭ波形生成装置。