JPH08331856A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＰＷＭ信号のパルス数の切り替え時にインバ
ータの出力電流の変動を防止する。 【構成】 パルスモード指令発生手段４は、インバータ
出力電圧の半周期あたりのパルス数を設定する。切り替
え位相角発生手段７は、５パルスモードと３パルスモー
ド相互間の切り替え時のインバータ電流の過渡変動を最
も小さくできる切り替え位相角を求めて出力する。パル
スモード相別切り替え指令発生手段８は、位相角指令値
が切り替え位相角の範囲内である際に、各相ごとにパル
スモード指令発生手段４が設定するパルス数を指定す
る。このパルス数に応じて、各相の切り替え手段９，1
0，11は、５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５、また
は３パルスモードＰＷＭ信号発生手段６から出力される
各相のＰＷＭ信号に基づいてゲート信号を生成して出力
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電圧をパルス幅変
調（以下、ＰＷＭという。）制御により交流電圧に変換
する電力変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＷＭ制御により直流電力を交流電力に
変換する電力変換装置（以下、インバータという。）
は、出力電圧の周期に同期して半周期あたりｎ個（ｎは
任意の正の整数で、例えばｎ＝１，３，５…）のパルス
数で動作するように制御される。

【０００３】パルス数５の動作モード（以下、５パルス
モードという。）では、直流電圧を相電圧が正負２レベ
ルの交流電圧に変換する２レベル出力のインバータの相
電圧のレベルは、出力電圧１周期あたり10回変化するた
め、インバータを構成するスイッチング素子は出力電圧
１周期あたり10回のＯＮ／ＯＦＦ切替動作（スイッチン
グ）を行う。又直流電圧を相電圧が正負３レベルの交流
電圧に変換する３レベル出力のインバータの相電圧のレ
ベルは、出力電圧１周期あたり20回変化するが、インバ
ータを構成するスイッチング素子各々をみると、出力電
圧１周期あたり10回のスイッチングを行っている。

【０００４】このように５パルスモードでは、インバー
タの出力電圧の周波数（以下、出力周波数という。）に
対して、スイッチング素子のスイッチング周波数は５倍
となるため、例えばインバータの出力周波数が 100〔H
z〕であれば、スイッチング素子のスイッチング周波数
は 500〔Hz〕となる。同様にパルス数３の動作モード
（以下、３パルスモードという。）では、インバータの
出力周波数に対して、スイッチング素子のスイッチング
周波数は３倍となり、パルス数ｎの動作モード（以下、
ｎパルスモードという。）では、インバータの出力周波
数に対して、スイッチング素子のスイッチング周波数は
ｎ倍となる。

【０００５】一般に同一のインバータの出力周波数に対
しては、スイッチング周波数を高くした方がインバータ
の出力電流の高調波成分によるリップルを抑えることが
できる。また、インバータの負荷として電動機を接続し
た時には、電動機のトルクリップルを小さくすることが
できる。従ってインバータは、同一のインバータの出力
周波数に対してスイッチング周波数が高くなる動作モー
ド、例えば１パルスモードよりも３パルスモード、３パ
ルスモードよりも５パルスモードで制御されることが望
ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらインバー
タを構成するスイッチング素子にはスッチング周波数の
上限が定められているため、例えばインバータが５パル
スモードで制御されインバータの出力周波数が上昇過程
にあった場合、スイッチング素子のスイッチング周波数
がその上限に達する前に、スイッチング周波数を低くす
る動作モード、例えば３パルスモードに切りかえてイン
バータを制御しなくてはならない。このようにインバー
タはインバータの出力周波数に対応して動作モードのパ
ルス数の切りかえを行うが、この際インバータの全ての
相（例えば３相の場合、ｕ相、ｖ相、ｗ相）を同時に切
りかえていた。しかしながら動作モードのパルス数をイ
ンバータの全ての相で同時に切りかえると、切りかえる
２つの動作モード間の高周波成分の不連続性のために、
インバータの出力電流に過渡的な変動が生じ、インバー
タの負荷に影響を与えるという問題が生じていた。

【０００７】そこで本発明は上述した問題点を解決する
ためになされたもので、インバータの動作モードのパル
ス数の切りかえ時にインバータの出力電流の変動を防止
し、負荷への影響を抑制することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング
素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振幅指令値
に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段と、この
変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周期あ
たりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令発生
手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値と振幅指
令値から、交流電圧の周期に同期した半周期あたり任意
の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれぞれ出力
する複数のパルス幅変調信号発生手段と、これらパルス
幅変調信号発生手段が出力するそれぞれのパルス幅変調
信号を入力し、交流電圧の周期に同期した半周期あたり
のパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変動
が小さい切り替え位相角を求めて出力する切り替え位相
角発生手段と、位相角指令値と切り替え位相角とを比較
し、各相独自にパルスモード指令発生手段から出力され
るパルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出
力するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、複数
のパルス幅変調信号発生手段のうち、パルスモード切り
替え指令に対応する１つが出力するパルス幅変調信号に
基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート信号を各
相ごとに出力するパルスモード切り替え手段とを有して
なる。

【０００９】また請求項２に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
半周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値
と振幅指令値から、交流電圧の周期に同期した半周期あ
たり任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれ
ぞれ出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、振幅
指令値を入力し、交流電圧の周期に同期した半周期あた
りのパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変
動が小さい切り替え位相角を求めて出力する切り替え位
相角発生手段と、位相角指令値と切り替え位相角とを比
較し、各相独自に前記パルスモード指令発生手段から出
力されるパルス数に切り替えるパルスモード切り替え指
令を出力するパルスモード相別切り替え指令発生手段
と、複数のパルス幅変調信号発生手段のうち、パルスモ
ード切り替え指令に対応する１つが出力するパルス幅変
調信号に基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート
信号を各相ごとに出力するパルスモード切り替え手段と
を有してなる。

【００１０】また請求項３に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
半周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値
と振幅指令値から、交流電圧の周期に同期した半周期あ
たり任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれ
ぞれ出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、交流
電圧の周期に同期した半周期あたりのパルス数を変更し
た際に、変換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位
相角を記憶し、振幅指令値に応じて切り替え位相角を出
力する切り替え位相角発生手段と、位相角指令値と切り
替え位相角とを比較し、各相独自にパルスモード指令発
生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモー
ド切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指
令発生手段と、複数のパルス幅変調信号発生手段のう
ち、パルスモード切り替え指令に対応する１つが出力す
るパルス幅変調信号に基づいて、複数のスイッチング素
子へのゲート信号を各相ごとに出力するパルスモード切
り替え手段とを有してなる。

【００１１】また請求項４に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
半周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値
と振幅指令値から、交流電圧の周期に同期した半周期あ
たり任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれ
ぞれ出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、交流
電圧の周期に同期した半周期あたりのパルス数を変更し
た際に、変換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位
相角と位相角指令値とを比較し、各相独自にパルスモー
ド指令発生手段から出力されるパルス数に切り替えるパ
ルスモード切り替え指令を出力するパルスモード相別切
り替え指令発生手段と、複数のパルス幅変調信号発生手
段のうち、パルスモード切り替え指令に対応する１つが
出力するパルス幅変調信号に基づいて、複数のスイッチ
ング素子へのゲート信号を各相ごとに出力するパルスモ
ード切り替え手段とを有してなる。

【００１２】また請求項５に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
半周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、振幅指令値を入力し、交流電圧の周期
に同期した半周期あたりのパルス数を変更した際に、変
換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位相角を求め
て出力する切り替え位相角発生手段と、周波数指令値か
ら定まる位相角指令値と前記切り替え位相角とを比較
し、各相独自にパルスモード指令発生手段から出力され
るパルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出
力するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、位相
角指令値と振幅指令値とを入力し、交流電圧の周期に同
期した半周期あたりパルスモード切り替え指令に対応し
た数のパルスを有するパルス幅変調信号に基づいて、複
数のスイッチング素子へのゲート信号を各相ごとに出力
するパルス幅変調信号発生手段とを有してなる。

【００１３】また請求項６に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
半周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、交流電圧の周期に同期した半周期あた
りのパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変
動が小さい切り替え位相角を記憶し、振幅指令値に応じ
て切り替え位相角を出力する切り替え位相角発生手段
と、周波数指令値から定まる位相角指令値と切り替え位
相角とを比較し、各相独自に前記パルスモード指令発生
手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモード
切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指令
発生手段と、位相角指令値と振幅指令値とを入力し、交
流電圧の周期に同期した半周期あたりパルスモード切り
替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変調信
号に基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート信号
を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手段とを有
してなる。

【００１４】また請求項７に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
半周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、交流電圧の周期に同期した半周期あた
りのパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変
動が小さい切り替え位相角と周波数指令値から定まる位
相角指令値とを比較し、各相独自にパルスモード指令発
生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモー
ド切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指
令発生手段と、位相角指令値と振幅指令値とを入力し、
交流電圧の周期に同期した半周期あたりパルスモード切
り替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変調
信号に基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート信
号を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手段とを
有してなる。

【００１５】

【作用】上述した構成により、請求項１乃至請求項７の
いずれかに記載の発明では、パルス数を変更した際に、
変換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位相角を求
め、パルスモード相別切り替え指令発生手段により、位
相角指令値が切り替え位相角の範囲内であるときに、各
相ごとにパルスモード指令発生手段から出力されるパル
ス数へ切り替える。そしてパルスモード相別切換指令発
生手段で切り替えられたパルス数に対応するパルス幅変
調信号に基づいて、スイッチング素子へのゲート信号を
出力する。したがって、各相独立にパルスモードが切り
替えられるため、変換手段の出力の過渡的な変動を抑制
することができる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照し詳細に説明
する。図１、図２は請求項１に記載の発明の第１の実施
例を示す図で、図１はインバータの構成図、図２は制御
装置の構成図である。

【００１７】インバータの主回路は、直流電源Ｅ、導通
制御端子を有するスイッチング素子、例えばゲートター
ンオフサイリスタＳU1，ＳU2，ＳV1，ＳV2，ＳW1，ＳW
2、各スイッチング素子に並列接続されたダイオードＤU
1，ＤU2，ＤV1，ＤV2，ＤW1，ＤW2で構成され、直流電
圧ＶDCを相電圧が正負２レベルの３相交流電圧に変換
し、負荷の交流電動機ＭにＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相交流
電圧を供給する。

【００１８】Ｕ相相電圧は、スイッチング素子ＳU1がＯ
Ｎ，スイッチング素子ＳU2がＯＦＦのとき＋ＶDC／２と
なり、スイッチング素子ＳU1がＯＦＦ，スイッチング素
子ＳU2がＯＮのとき−ＶDC／２となる。同様にＶ相相電
圧，Ｗ相相電圧も＋ＶDC／２と−ＶDC／２の２レベルの
電圧が出力される。

【００１９】制御装置100 は、インバータ出力電圧振幅
指令値発生手段１，インバータ出力電圧周波数指令値発
生手段２，インバータ出力電圧位相角指令値発生手段
３、パルスモード指令発生手段４、５パルスモードＰＷ
Ｍ信号発生手段５，３パルスモードＰＷＭ信号発生手段
６，切り替え位相角発生手段７，パルスモード相別切り
替え指令発生手段８，Ｕ相切り替え手段９，Ｖ相切り替
え手段10，Ｗ相切り替え手段11で構成されている。

【００２０】インバータ出力電圧振幅指令発生手段１
は、インバータ出力電圧振幅指令値VmRef を出力する。
インバータ出力電圧周波数指令値発生手段２は、インバ
ータ出力電圧周波数指令値FoRef を出力する。インバー
タ出力電圧位相角指令値発生手段３は、インバータ出力
電圧周波数指令値発生手段２から出力されるインバータ
出力電圧周波数指令値FoRef を入力とし、インバータ出
力電圧位相角指令値θRef を出力する。インバータ出力
電圧位相角指令値発生手段３は、例えば図３に示す構成
であり、インバータ出力電圧周波数指令値FoRef を積分
することによって、インバータ出力電圧位相角θRef
（０〜２π）を求めて出力する。パルスモード指令発生
手段４は、インバータ出力電圧周波数指令値発生手段２
から出力されるインバータ出力電圧周波数指令値FoRef
を入力とし、インバータ出力電圧の半周期あたりのパル
ス数を設定する。５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５
は、インバータ出力電圧振幅指令値発生手段１より出力
されたインバータ出力電圧振幅指令値VmRef およびイン
バータ出力電圧位相角指令値発生手段３より出力された
インバータ出力電圧位相角指令値θRef を入力として、
例えば図４（ｂ）に示すインバータ出力電圧の半周期あ
たり５つのパルスがある５パルスモードのＵ相，Ｖ相，
Ｗ相のＰＷＭ信号を出力する。３パルスモードＰＷＭ信
号発生手段６は、インバータ出力電圧振幅指令値発生手
段１より出力されたインバータ出力電圧振幅指令値VmRe
f およびインバータ出力電圧位相角指令値発生手段３よ
り出力されたインバータ出力電圧位相角指令値θRef を
入力として、例えば図４（ａ）に示すインバータ出力電
圧の半周期あたり３つのパルスがある３パルスモードの
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のＰＷＭ信号を出力する。

【００２１】３パルスモードＰＷＭ波形は、１つの相電
圧において図４（ａ）に示すように、インバータ出力電
圧周期に同期して半周期あたり３つのパルスがある波形
で、例として示した図４（ａ）の波形では、インバータ
出力電圧基本波Ｖs は、

【００２２】

【数１】 で表され、スイッチング位相角θαを変えてＰＷＭ制御
を行うことにより、インバータ出力電圧基本波の振幅を
制御する。また（１）式から、インバータ出力電圧振幅
指令値VmRef に対してスイッチング位相角θαは、

【００２３】

【数２】 で表される。

【００２４】また５パルスモードＰＷＭ波形は、１つの
相電圧において図４（ｂ）に示すように、インバータ出
力電圧半周期に同期して５つのパルスがある波形であ
る。例として示した図４（ｂ）の波形では、インバータ
出力電圧基本波Ｖs は、

【００２５】

【数３】 で表され、スイッチング位相角θβ，θγを変えてＰＷ
Ｍ制御を行うことにより、インバータ出力電圧基本波の
振幅を制御する。

【００２６】ここで例えばスイッチング位相角θγをθ
γ＝２×θβと設定すれば、（３）式から、インバータ
出力電圧振幅指令値VmRef に対してスイッチング位相角
θβは、

【００２７】

【数４】 で表される。

【００２８】ここでの例は３相出力のインバータである
ので、インバータ出力電圧波形は図４（ａ）または図４
（ｂ）の波形がＵ相，Ｖ相，Ｗ相で位相角が相互に２π
／３ずれて出力される。

【００２９】更に５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５
は、切り替え位相角発生手段７に対して、５パルスモー
ドＰＷＭ波形の波形パターンを表す値としてスイッチン
グ位相角θβを出力し、３パルスモードＰＷＭ信号発生
手段６は切り替え位相角発生手段７に対して、３パルス
モードＰＷＭ波形の波形パターンを表す値としてスイッ
チング位相角θαを出力する。切り替え位相角発生手段
７は、切り替えようとする２つのパルスモード（この場
合は５パルスモードと３パルスモード）の波形パターン
を表す値であるスイッチング位相角θα，θβを入力と
し、切り替え時のインバータ出力電流の過渡変動を最も
小さくできる切り替え位相角θCHG （切り替え可能な位
相角θの上限・下限値）を求め、出力するものである。

【００３０】切り替え位相角θCHG は例えば図５に示す
ようにして求められる。現在のインバータ出力電圧振幅
指令値VmRef に対応する５パルスモード，３パルスモー
ドそれぞれのＰＷＭ波形から、図５の場合、切り替え位
相角θCHG はθ1Lからθ1H，およびθ2Lからθ2Hの間、
つまり切り替え時に余分なスイッチングが発生せず、か
つＰＷＭ波形を切り替えてもインバータ出力電圧基本波
Ｖs が変化しない期間となる。

【００３１】パルスモード相別切り替え指令発生手段８
は例えば図６のように構成される。パルスモード相別切
り替え指令発生手段８はＵ相位相角変換手段81，Ｖ相位
相角変換手段82，Ｗ相位相角変換手段83，Ｕ相切り替え
位相角条件判断手段84，Ｖ相切り替え位相角条件判断手
段85，Ｗ相切り替え位相角条件判断手段86，Ｕ相パルス
モード切り替え指令発生手段87，Ｖ相パルスモード切り
替え指令発生手段88，Ｗ相パルスモード切り替え指令発
生手段89から構成されている。

【００３２】Ｕ相位相角変換手段81、Ｖ相位相角変換手
段82、Ｗ相位相角変換手段83はそれぞれインバータ出力
電圧位相角指令値θRef を入力としＵ相，Ｖ相，Ｗ相に
対する位相角θU ，θV ，θW を出力する。Ｕ相切り替
え位相角条件判断手段84はＵ相位相角θU と切り替え位
相角θCHG とを比較し、Ｕ相位相角θU が切り替え位相
角θCHG の範囲（例えばθ1H≧θU ≧θ1L）である場合
にＵ相切り替え許可信号を出力する。Ｖ相切り替え位相
角条件判断手段85、Ｗ相切り替え位相角条件判断手段86
もそれぞれＶ相位相角θV と切り替え位相角θCHG ，Ｗ
相位相角θW と切り替え位相角度θCHG について同様の
動作を行う。Ｕ相パルスモード切り替え指令発生手段87
は、パルスモード指令とＵ相切り替え許可信号とを入力
とし、パルスモード指令が例えば５パルスモードから３
パルスモードへ変化した時、Ｕ相切り替え許可信号がな
ければそれまでの５パルスモード指令を出力し、Ｕ相切
り替え許可信号を受けてはじめて３パルスモード指令を
出力する。同様にしてＶ相パルスモード切り替え指令発
生手段88、Ｗ相パルスモード切り替え指令発生手段89か
らもそれぞれＶ相パルスモード切り替え指令，Ｗ相パル
スモード切り替え指令が各相独立に出力される。

【００３３】Ｕ相切り替え手段９は例えば図７のように
構成され、入力されたＵ相５パルスモードＰＷＭ信号，
Ｕ相３パルスモードＰＷＭ信号のうち、Ｕ相パルスモー
ド切り替え指令に対応するいずれかのＰＷＭ信号をＵ相
ゲート信号として出力する。Ｖ相切り替え手段10，Ｗ相
切り替え手段11も同様にしてそれぞれＶ相ゲート信号，
Ｗ相ゲート信号を出力する。

【００３４】上述した構成によるパルスモード切り替え
時のインバータ出力電圧波形の例を図８に示す。パルス
モード指令発生手段４から出力されるパルスモード指令
が、時刻Ｔ1 において５パルスモードから３パルスモー
ドへ変化すると、パルスモード相別切り替え指令発生手
段８では以下の通り各相パルスモード切り替え指令を出
力する。

【００３５】Ｕ相位相角変換手段81ではインバータ出力
電圧位相角指令値発生手段３から出力されるインバータ
出力電圧位相角指令値θRef を入力とし、Ｕ相に対する
位相角θU を決定する。そしてＵ相切り替え位相角条件
判断手段84では切り替え位相角発生手段７より出力され
る切り替え位相角θCHG と位相角θU とを比較する。本
例では図８（ａ）に示されるように時刻Ｔ1 において位
相角θU が切り替え位相角θCHG の範囲であるため、Ｕ
相切り替え位相角条件判断手段84は、Ｕ相切り替え許可
信号をＵ相パルスモード切り替え指令発生手段87に出力
する。そしてＵ相パルスモード切り替え指令発生手段87
はＵ相パルスモード切り替え指令を時刻Ｔ1 （＝時刻Ｔ
U ）において出力する。又同様にＶ相位相角変換手段8
2、Ｗ相位相角変換手段83では、Ｖ相に対する位相角θV
，Ｗ相に対する位相角θW をそれそれ決定する。そし
てＶ相切り替え位相角条件判断手段85、Ｗ相切り替え位
相角条件判断手段86では切り替え位相角θCHG と位相角
θV ，位相角θW とをそれぞれ比較するが、本例では図
８（ｂ）、図８（ｃ）に示されるように時刻Ｔ1 におい
て位相角θV ，θW が切り替え位相角θCHG の範囲でな
いため、Ｖ相切り替え許可信号、Ｗ相切り替え許可信号
を出力しない。図８（ｂ）、図８（ｃ）に示されるよう
に位相角θV ，θW が切り替え位相角θCHG の範囲とな
ると、Ｖ相切り替え位相角条件診断手段85、Ｗ相切り替
え位相角条件診断手段86は、Ｖ相切り替え許可信号、Ｗ
相切り替え許可信号を出力し、Ｖ相パルスモード切り替
え指令発生手段88は、時刻ＴV においてＶ相パルスモー
ド切り替え指令を、Ｗ相パルスモード切り替え指令発生
手段89は、時刻ＴW においてＷ相パルスモード切り替え
指令を出力する。

【００３６】上述したように、パルスモード切り換えに
おいて、インバータ出力電圧Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれ
のＰＷＭ信号を、切り替え時のインバータ出力電流の過
渡変動が最も小さくなる切り替え位相角において各相独
立に切り替えられるため、切り替え時の電動機のトルク
ショックをなくすことができる。

【００３７】なお、本実施例では５パルスモードと３パ
ルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合の
例を示したが、他のパルスモードを有する場合、および
パルスモードを３種類以上有する場合でも、パルスモー
ドの切り替え動作は本実施例と同様に行うことができ
る。

【００３８】図９は請求項１に記載の発明の第２の実施
例を示すインバータの構成図である。インバータの主回
路は直流電源Ｅ、直流電圧分圧コンデンサＣ1 ，Ｃ2 、
導通制御端子を有するスイッチング素子、例えばゲート
ターンオフサイリスタＳU1，ＳU2，ＳU3，ＳU4，ＳV1，
ＳV2，ＳV3，ＳV4，ＳW1，ＳW2，ＳW3，ＳW4、各スイッ
チング素子に並列接続されたダイオードＤU1，ＤU2，Ｄ
U3，ＤU4，ＤV1，ＤV2，ＤV3，ＤV4，ＤW1，ＤW2，ＤW
3，ＤW4、および直流電圧中性点クランプダイオードＤC
U1 ，ＤCU2 ，ＤCV1 ，ＤCV2 ，ＤCW1 ，ＤCW2 で構成
される。

【００３９】Ｕ相相電圧は、ＳU1とＳU2がＯＮ，ＳU3と
ＳU4がＯＦＦのとき＋ＶDC／２となり、ＳU2とＳU3がＯ
Ｎ，ＳU1とＳU4がＯＦＦのとき０、またはＳU1とＳU2が
ＯＦＦ，ＳU3とＳU4がＯＮのとき−ＶDC／２となる。同
様にＶ相相電圧，Ｗ相相電圧も＋ＶDC／２，０，−ＶDC
／２の３レベルの電圧が出力される。

【００４０】制御装置は、第１の実施例と同様に図２に
示される構成であり、インバータ出力電圧振幅指令発生
手段１，インバータ出力周波数指令値発生手段２，イン
バータ出力電圧位相角発生手段３、パルスモード指令発
生手段４、５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５，３パ
ルスモードＰＷＭ信号発生手段６，切り替え位相角発生
手段７，パルスモード相別切り替え指令発生手段８，Ｕ
相切り替え手段９，Ｖ相切り替え手段10，Ｗ相切り替え
手段11で構成されている。

【００４１】５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５は、
インバータ出力電圧振幅指令値発生手段１より出力され
たインバータ出力電圧振幅指令値VmRef およびインバー
タ出力電圧位相角指令値発生手段３より出力されたイン
バータ出力電圧位相角指令値θRef を入力として、例え
ば図10（ｂ）に示すインバータ出力電圧の半周期あたり
５つのパルスがある５パルスモードのＵ相，Ｖ相，Ｗ相
のＰＷＭ信号を出力する。

【００４２】３パルスモードＰＷＭ信号発生手段６は、
インバータ出力電圧振幅指令値発生手段１より出力され
たインバータ出力電圧振幅指令値VmRef およびインバー
タ出力電圧位相角指令値発生手段３より出力されたイン
バータ出力電圧位相角指令値θRef を入力として、例え
ば図10（ａ）に示すインバータ出力電圧の半周期あたり
３つのパルスがある３パルスモードのＵ相，Ｖ相，Ｗ相
のＰＷＭ信号を出力する。

【００４３】３レベル出力の３パルスモードＰＷＭ波形
は、１つの相電圧において図10（ａ）に示すように、イ
ンバータ出力電圧の半周期に３つのパルスがある波形
で、例として示した図10（ａ）の波形では、インバータ
出力電圧基本波Ｖs は、

【００４４】

【数５】 で表され、スイッチング位相角θa 〜θc を変えてＰＷ
Ｍ制御を行うことにより、インバータ出力電圧基本波の
振幅を制御する。

【００４５】また３レベル出力の５パルスモードＰＷＭ
波形は、１つの相電圧において図10（ｂ）に示すよう
に、インバータ出力電圧の半周期に５つのパルスがある
波形である。例として示した図10（ｂ）の波形におい
て、インバータ出力電圧基本波Ｖs は、

【００４６】

【数６】 で表され、スイッチング位相角θd 〜θh を変えてＰＷ
Ｍ制御を行うことにより、インバータ出力電圧基本波の
振幅を制御する。

【００４７】この例は３相出力のインバータであるの
で、インバータ出力電圧波形は図10（ａ）または図10
（ｂ）の波形がＵ相，Ｖ相，Ｗ相で位相角が相互に２π
／３ずれて出力される。

【００４８】更に５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５
は、切り替え位相角発生手段７に対して、５パルスモー
ドＰＷＭ波形の波形パターンを表す値として、例えばス
イッチング位相角θh を出力し、３パルスモードＰＷＭ
信号発生手段６は切り替え位相角発生手段７に対して、
３パルスモードＰＷＭ波形パターンを表す値として、例
えばスイッチング位相角θc を出力する。

【００４９】切り替え位相角発生手段７は、切り替えよ
うとする２つのパルスモード（この場合は５パルスモー
ドと３パルスモード）の波形パターンを表す値であるス
イッチング位相角θc ，θh を入力し、切り替え時のイ
ンバータ出力電流の過渡変動を最も小さくできる切り替
え位相角θCHG （切り替え可能なθの上限・下限値）を
求め、出力するものである。

【００５０】切り替え位相角θCHG は例えば図11に示す
ようにして求められる。現在のインバータ出力電圧振幅
指令値VmRef に対応する５パルスモード，３パルスモー
ドそれぞれのＰＷＭ波形から、図11の場合、切り替え位
相角θCHG はθ1Lからθ1H，およびθ2Lからθ2Hの間、
つまり切り替え時に余分なスイッチングが発生せず、か
つＰＷＭ波形を切り替えてもインバータ出力電圧基本波
Ｖs が変化しない期間となっている。

【００５１】その他の構成，動作については第１の実施
例と同様である。上述した第２の実施例の構成によるパ
ルスモード切り替え時のインバータ出力電圧波形の例を
図12に示す。パルスモード指令が時刻Ｔ1 において５パ
ルスモードから３パルスモードへ変化すると、Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相はそれぞれの位相角θU，θV ，θW が切り替
え位相角θCHG のとき（時刻ＴU ，時刻ＴV ，時刻ＴW
）にインバータ出力電圧波形を切り替えている。

【００５２】この構成により、パルスモード切り換えに
おいて、インバータ出力電圧のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞ
れのＰＷＭ信号を、切り替え時のインバータ出力電流の
過渡変動が最も小さくなる切り替え位相角において各相
独立に切り替えられるため、切り替え時の電動機のトル
クショックをなくすことができる。

【００５３】なお、本実施例では５パルスモードと３パ
ルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合の
例を示したが、第１の実施例と同様に、他のパルスモー
ドを有する場合、およびパルスモードを３種類以上有す
る場合でも、パルスモードの切り替え動作は本実施例と
同様に行うことができる。

【００５４】図13、図14は請求項２に記載の発明の一実
施例を示す図で、図13は図１に示した主回路の制御装置
の構成図、図14は切り替え位相角発生手段71の構成図で
ある。

【００５５】本実施例の図２に示した第１の実施例の構
成と異なる点は、切り替え位相角発生手段71にインバー
タ出力電圧振幅指令値発生手段１から出力されるインバ
ータ出力振幅指令値VmRef が直接入力されることにあ
る。

【００５６】切り替え位相角発生手段71はパルスモード
のＰＷＭ波形スイッチング位相角演算手段711 ，３パル
スモードＰＷＭ波形スイッチング位相角演算手段712 ，
パルスモード切り替え可能位相角演算手段713 で構成さ
れる。５パルスモードＰＷＭ波形スイッチング位相角演
算手段711 は、インバータ出力電圧振幅指令値VmRefを
入力とし、（４）式で定まるスイッチング位相角θβを
演算して出力する。３パルスモードＰＷＭスイッチング
位相角演算手段712 は、インバータ出力電圧振幅指令値
VmRef を入力とし、（２）式で定まるスイッチング位相
角θαを演算して出力する。パルスモード切り替え可能
位相角演算手段713 は、スイッチング位相角θα，θβ
を入力とし、切り替えようとする２つのＰＷＭ波形（こ
の場合は５パルスモードと３パルスモード）の切り替え
時の過渡変動を最も小さくできる切り替え位相角θCHG
（切り替え可能なθの上限・下限値）を演算し、それを
出力するものである。各パルスモードのＰＷＭ波形とイ
ンバータ出力電圧振幅指令値VmRef との関係が明かな場
合はこの構成によって切り替え位相角θCHG を求めるこ
とが可能である。

【００５７】その他の構成および動作は第１の実施例と
同様である。この構成により第１の実施例と同様に、パ
ルスモード切り換えにおいて、インバータ出力電圧のＵ
相，Ｖ相，Ｗ相それぞれのＰＷＭ信号を、切り替え時の
インバータ出力電流の過渡変動が最も小さくなる切り替
え位相角において各相独立に切り替えられるため、切り
替え時の電動機のトルクショックをなくすことができ
る。

【００５８】なお、この実施例では５パルスモードと３
パルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合
の例を示したが、第１の実施例と同様に、他のパルスモ
ードを有する場合、およびパルスモードを３種類以上有
する場合でも、パルスモードの切り替えは同様に行うこ
とができる。

【００５９】図15は請求項３に記載の発明の一実施例を
示す図で、図13の切り替え位相角発生手段71の構成図で
ある。切り替え位相角記憶部714 は、切り替えようとす
る２つのパルスモードに対して、インバータ出力電圧振
幅指令値VmRef と各パルスモードのＰＷＭ波形の関係か
ら予め求めた切り替え位相角θCHG を記憶しインバータ
出力電圧振幅指令値VmRef を入力として、対応した切り
替え位相角θCHG を出力する。

【００６０】この構成により、パルスモード切り換えに
おいて、インバータ出力電圧のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞ
れのＰＷＭ信号を、切り替え時のインバータ出力電流の
過渡変動が最も小さくなる切り替え位相角において各相
独立に切り替えられるため、切り替え時の電動機のトル
クショックをなくすことができる。

【００６１】なお、本実施例では５パルスモードと３パ
ルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合の
例を示したが、他のパルスモードを有する場合、および
パルスモードを３種類以上有する場合でも、パルスモー
ドの切り替えは同様に行うことができる。

【００６２】図16は請求項４に記載の発明の一実施例を
示す図で、図１に示した主回路の制御装置の構成図であ
る。本実施例では、切り替え位相角θCHG は各パルスモ
ードのＰＷＭ波形から予め求めた一定値を用いる。これ
は例えば図５において切り替え位相角度θCHG をθ＝π
／２および３π／２の一定値とすれば、この構成による
パルスモード切り替え時のインバータ出力電圧波形は第
１の実施例と同様となる。

【００６３】その他の構成および動作は第１の実施例と
同様である。この構成により、パルスモード切り換えに
おいて第１の実施例と同様に、インバータ出力電圧のＵ
相，Ｖ相，Ｗ相それぞれのＰＷＭ信号を、切り替え時の
インバータ出力電流の過渡変動が最も小さくなる切り替
え位相角において各相独立に切り替えられるため、切り
替え時の電動機のトルクショックをなくすことができ
る。

【００６４】なお、本実施例では５パルスモードと３パ
ルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合の
例を示したが、第１の実施例と同様に、他のパルスモー
ドを有する場合、およびパルスモードを３種類以上有す
る場合でも、パルスモードの切り替えは同様に行うこと
ができる。

【００６５】図17は請求項５に記載の発明の一実施例を
示す図で、図１に示した主回路の制御装置の構成図であ
る。Ｕ相ＰＷＭ信号発生手段12は、例えば図18のよう
に、Ｕ相５パルスモードＰＷＭ信号発生手段121 ，Ｕ相
３パルスモードＰＷＭ信号発生手段122 ，Ｕ相切り替え
手段123 で構成されている。

【００６６】Ｕ相３パルスモードＰＷＭ信号発生手段12
2 は、インバータ出力電圧振幅指令値VmRef とインバー
タ出力電圧位相角指令値θRef とを入力し、対応する図
４（ａ）のような３パルスモードＰＷＭ波形のＵ相のＰ
ＷＭ信号を出力するものである。Ｕ相５パルスモードＰ
ＷＭ信号発生手段121 は、インバータ出力電圧振幅指令
値VmRef とインバータ出力電圧位相角指令値θRef とを
入力とし、対応する図４（ｂ）のような５パルスモード
ＰＷＭ波形のＵ相のＰＷＭ信号を出力するものである。
また、Ｕ相切り替え手段123 は、パルスモード相別切り
替え指令発生手段８から出力されるＵ相パルスモード切
り替え指令によって、インバータ出力電圧振幅指令値Vm
Ref とインバータ出力電圧位相角指令値θRef を、Ｕ相
５パルスモードＰＷＭ信号発生手段 121とＵ相３パルス
モードＰＷＭ信号発生手段 122のどちらか一方のみへ入
力するように切り替えるものである。これによって、Ｕ
相ＰＷＭ信号発生手段12からは、５パルスモードか３パ
ルスモードのどちらかのＵ相ＰＷＭ信号が出力される。

【００６７】同様にＶ相ＰＷＭ信号発生手段とＷ相ＰＷ
Ｍ信号発生手段も構成され、各相のパルスモード切り替
え指令に対応したどちらか一方のパルスモードのＶ相Ｐ
ＷＭ信号とＷ相ＰＷＭ信号が出力される。

【００６８】この構成により、パルスモード切り換えに
おいて、インバータ出力電圧のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞ
れのＰＷＭ信号を、切り替え時のインバータ出力電流の
過渡変動が最も小さくなる切り替え位相角において各相
独立に切り替えられるため、切り替え時の電動機のトル
クショックをなくすことができる。

【００６９】なお、本実施例では５パルスモードと３パ
ルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合の
例を示したが、他のバルスモードを有する場合、および
パルスモードを３種類以上有する場合でも、パルスモー
ドの切り替え動作は本実施例と同様に行うことができ
る。

【００７０】また、請求項６に対応する実施例は、切り
替え位相角発生手段７の内部を図15のように切り替え位
相角記憶部74のみで構成してもよい。切り替え位相角記
憶部74は、切り替えようとする２つのパルスモードに対
して、インバータ出力電圧振幅指令値VmRef と各パルス
モードのＰＷＭ波形の関係から予め求めた切り替え位相
角θCHG を記憶し入力されるインバータ出力電圧振幅指
令値VmRef に対応した切り替え位相角θCHG を出力す
る。

【００７１】この構成により、パルスモード切り換えに
おいて、インバータ出力電圧のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞ
れのＰＷＭ信号を、切り替え時のインバータ出力電圧過
渡変動が最も小さくなる切り替え位相角において各相独
立に切り替えられるため、切り替え時の電動機のトルク
ショックをなくすことができる。

【００７２】なお、この実施例では５パルスモードと３
パルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合
の例を示したが、他のバルスモードを有する場合、およ
びパルスモードを３種類以上有する場合でも、パルスモ
ードの切り替えは同様に行うことができる。

【００７３】図19は請求項７に記載の発明の一実施例を
示す図で、図11に示した主回路の制御装置の構成図であ
る。本実施例では、切り替え位相角θCHG は各パルスモ
ードのＰＷＭ波形から予め求めた一定値を用いる。

【００７４】この構成により、パルスモード切り換えに
おいて、インバータ出力電圧のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞ
れのＰＷＭ信号を、切り替え時のインバータ出力電流の
過渡変動が最も小さくなる切り替え位相角において各相
独立に切り替えられるため、切り替え時の電動機のトル
クショックをなくすことができる。

【００７５】なお、本実施例では５パルスモードと３パ
ルスモードの２種類のパルスモードを切り替える場合の
例を示したが、他のパルスモードを有する場合、および
パルスモードを３種類以上有する場合でも、パルスモー
ドの切り替えは同様に行うことができる。

【００７６】また、上述した図13乃至図19に示した実施
例において、主回路の構成を図９に示す３レベル出力の
インバータ主回路と置き換えた場合にも、第１の実施例
に対する第２の実施例のように、パルスモードの切り替
えを同様に行うことができる。

【００７７】従って、主回路の構成を図９に示す３レベ
ル出力のインバータ主回路と置き換えた場合にも、イン
バータ出力電圧のＵ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれのＰＷＭ信
号を、切り替え時のインバータ出力電流の過渡変動を最
も小さくできる切り替え位相角において各相独立に切り
替えられるため、切り替え時の電動機のトルクショック
をなくすことができる。

【００７８】

【発明の効果】請求項１乃至請求項７に記載の発明によ
れば、インバータ出力電流の過渡的な変動および電動機
トルクショックが起こらずに、パルスモード（インバー
タ出力電圧周期に同期した半周期あたりのパルス数）の
切り替えを行うことがきる電力変換装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の第１の実施例を示すイ
ンバータの主回路構成図である。

【図２】図１の制御装置の構成を示す図である。

【図３】図２のインバータ出力電圧位相角指令値発生手
段の構成を示す図である。

【図４】ＰＷＭ波形を示す図である。

【図５】パルスモード切り替え位相角の求め方を説明す
る図である。

【図６】図２のパルスモード相別切り替え指令発生手段
の構成を示す図である。

【図７】図２の切り替え手段の構成を示す図である。

【図８】５パルスモードから３パルスモードへの切り替
え時のインバータ出力電圧波形の例を示す図である。

【図９】請求項１に記載の発明の第２の実施例を示すイ
ンバータの主回路構成図である。

【図１０】ＰＷＭ波形を示す図である。

【図１１】パルスモード切り替え位相角の求め方を説明
する図である。

【図１２】５パルスモードから３パルスモードへの切り
替え時のインバータ出力電圧波形の例を示す図である。

【図１３】請求項２に記載の発明の制御装置の構成を示
す図である。

【図１４】図13の切り替え位相角発生手段の構成を示す
図である。

【図１５】請求項３に記載の発明の切り替え位相角発生
手段の構成を示す図である。

【図１６】請求項４に記載の発明の制御装置の構成を示
す図である。

【図１７】請求項５に記載の発明の制御装置の構成を示
す図である。

【図１８】図１７のＵ相ＰＷＭ信号発生手段の構成を示
す図である。

【図１９】請求項７に記載の発明の制御装置の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１…インバータ出力電圧振幅指令値発生手段、２…イン
バータ出力電圧周波数指令値発生手段、３…インバータ
出力電圧位相角指令値発生手段、４…パルスモード指令
発生手段、５…５パルスモードＰＷＭ信号発生手段、６
…３パルスモードＰＷＭ信号発生手段、７，71…切り替
え位相角発生手段、８…パルスモード相別切り替え発生
手段、９…Ｕ相切り替え手段、10…Ｖ相切り替え手段、
11…Ｗ相切り替え手段、12…Ｕ相ＰＷＭ信号発生手段、
13…Ｖ相ＰＷＭ信号発生手段、14…Ｗ相ＰＷＭ信号発生
手段、 711…５パルスモードＰＷＭ波形スイッチング位
相角演算手段、 712…３パルスモードＰＷＭ波形スイッ
チング位相角演算手段、 713…パルスモード切り替え可
能位相角演算手段、 714…切り替え位相角記憶手段、81
…Ｕ相位相角変換手段、82…Ｖ相位相角変換手段、83…
Ｗ相位相角変換手段、84…Ｕ相切り替え位相角条件判断
手段、85…Ｖ相切り替え位相角条件判断手段、86…Ｗ相
切り替え位相角条件判断手段、87…Ｕ相パルスモード切
り替え指令発生手段、88…Ｖ相パルスモード切り替え指
令発生手段、89…Ｗ相パルスモード切り替え指令発生手
段、 121…Ｕ相５パルスモードＰＷＭ信号発生手段、 1
22…Ｕ相３パルスモードＰＷＭ信号発生手段、 123…Ｕ
相切り替え手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】ＰＷＭ制御により直流電力を交流電力に変
換する電力変換装置（以下、インバータという。）は、
出力電圧の周期に同期して１周期あたりｎ個（ｎは任意
の正の整数で、例えばｎ＝１，３，５…）のパルス数で
動作するように制御される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】パルス数５の動作モード（以下、５パルス
モードという。）では、直流電圧を相電圧が正負２レベ
ルの交流電圧に変換する２レベル出力のインバータの相
電圧のレベルは、出力電圧１周期あたり10回変化するた
め、インバータを構成するスイッチング素子は出力電圧
１周期あたり10回のＯＮ／ＯＦＦ切替動作（スイッチン
グ）を行う。又直流電圧を相電圧が正負３レベルの交流
電圧に変換する３レベル出力のインバータの相電圧のレ
ベルは正のパルス数５、負のパルス数５となり、出力電
圧１周期あたり20回変化するが、インバータを構成する
スイッチング素子各々をみると、出力電圧１周期あたり
10回のスイッチングを行っている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項１に記載の発明は、複数のスイッチング
素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振幅指令値
に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段と、この
変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した１周期あ
たりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令発生
手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値と振幅指
令値から、交流電圧の周期に同期した１周期あたり任意
の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれぞれ出力
する複数のパルス幅変調信号発生手段と、これらパルス
幅変調信号発生手段が出力するそれぞれのパルス幅変調
信号を入力し、交流電圧の周期に同期した１周期あたり
のパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変動
が小さい切り替え位相角を求めて出力する切り替え位相
角発生手段と、位相角指令値と切り替え位相角とを比較
し、各相独自にパルスモード指令発生手段から出力され
るパルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出
力するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、複数
のパルス幅変調信号発生手段のうち、パルスモード切り
替え指令に対応する１つが出力するパルス幅変調信号に
基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート信号を各
相ごとに出力するパルスモード切り替え手段とを有して
なる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】また請求項２に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
１周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値
と振幅指令値から、交流電圧の周期に同期した１周期あ
たり任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれ
ぞれ出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、振幅
指令値を入力し、交流電圧の周期に同期した１周期あた
りのパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変
動が小さい切り替え位相角を求めて出力する切り替え位
相角発生手段と、位相角指令値と切り替え位相角とを比
較し、各相独自に前記パルスモード指令発生手段から出
力されるパルス数に切り替えるパルスモード切り替え指
令を出力するパルスモード相別切り替え指令発生手段
と、複数のパルス幅変調信号発生手段のうち、パルスモ
ード切り替え指令に対応する１つが出力するパルス幅変
調信号に基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート
信号を各相ごとに出力するパルスモード切り替え手段と
を有してなる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また請求項３に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
１周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値
と振幅指令値から、交流電圧の周期に同期した１周期あ
たり任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれ
ぞれ出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、交流
電圧の周期に同期した１周期あたりのパルス数を変更し
た際に、変換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位
相角を記憶し、振幅指令値に応じて切り替え位相角を出
力する切り替え位相角発生手段と、位相角指令値と切り
替え位相角とを比較し、各相独自にパルスモード指令発
生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモー
ド切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指
令発生手段と、複数のパルス幅変調信号発生手段のう
ち、パルスモード切り替え指令に対応する１つが出力す
るパルス幅変調信号に基づいて、複数のスイッチング素
子へのゲート信号を各相ごとに出力するパルスモード切
り替え手段とを有してなる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】また請求項４に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
１周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、周波数指令値から定まる位相角指令値
と振幅指令値から、交流電圧の周期に同期した１周期あ
たり任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれ
ぞれ出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、交流
電圧の周期に同期した１周期あたりのパルス数を変更し
た際に、変換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位
相角と位相角指令値とを比較し、各相独自にパルスモー
ド指令発生手段から出力されるパルス数に切り替えるパ
ルスモード切り替え指令を出力するパルスモード相別切
り替え指令発生手段と、複数のパルス幅変調信号発生手
段のうち、パルスモード切り替え指令に対応する１つが
出力するパルス幅変調信号に基づいて、複数のスイッチ
ング素子へのゲート信号を各相ごとに出力するパルスモ
ード切り替え手段とを有してなる。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】また請求項５に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
１周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、振幅指令値を入力し、交流電圧の周期
に同期した１周期あたりのパルス数を変更した際に、変
換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位相角を求め
て出力する切り替え位相角発生手段と、周波数指令値か
ら定まる位相角指令値と前記切り替え位相角とを比較
し、各相独自にパルスモード指令発生手段から出力され
るパルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出
力するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、位相
角指令値と振幅指令値とを入力し、交流電圧の周期に同
期した１周期あたりパルスモード切り替え指令に対応し
た数のパルスを有するパルス幅変調信号に基づいて、複
数のスイッチング素子へのゲート信号を各相ごとに出力
するパルス幅変調信号発生手段とを有してなる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】また請求項６に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
１周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、交流電圧の周期に同期した１周期あた
りのパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変
動が小さい切り替え位相角を記憶し、振幅指令値に応じ
て切り替え位相角を出力する切り替え位相角発生手段
と、周波数指令値から定まる位相角指令値と切り替え位
相角とを比較し、各相独自に前記パルスモード指令発生
手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモード
切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指令
発生手段と、位相角指令値と振幅指令値とを入力し、交
流電圧の周期に同期した１周期あたりパルスモード切り
替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変調信
号に基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート信号
を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手段とを有
してなる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また請求項７に記載の発明は、複数のスイ
ッチング素子で構成され、直流電圧を周波数指令値と振
幅指令値に基づいて多相の交流電圧に変換する変換手段
と、この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した
１周期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード
指令発生手段と、交流電圧の周期に同期した１周期あた
りのパルス数を変更した際に、変換手段の出力の過渡変
動が小さい切り替え位相角と周波数指令値から定まる位
相角指令値とを比較し、各相独自にパルスモード指令発
生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモー
ド切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指
令発生手段と、位相角指令値と振幅指令値とを入力し、
交流電圧の周期に同期した１周期あたりパルスモード切
り替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変調
信号に基づいて、複数のスイッチング素子へのゲート信
号を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手段とを
有してなる。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】インバータ出力電圧振幅指令発生手段１
は、インバータ出力電圧振幅指令値VmRef を出力する。
インバータ出力電圧周波数指令値発生手段２は、インバ
ータ出力電圧周波数指令値FoRef を出力する。インバー
タ出力電圧位相角指令値発生手段３は、インバータ出力
電圧周波数指令値発生手段２から出力されるインバータ
出力電圧周波数指令値FoRef を入力とし、インバータ出
力電圧位相角指令値θRef を出力する。インバータ出力
電圧位相角指令値発生手段３は、例えば図３に示す構成
であり、インバータ出力電圧周波数指令値FoRef を積分
することによって、インバータ出力電圧位相角θRef
（０〜２π）を求めて出力する。パルスモード指令発生
手段４は、インバータ出力電圧周波数指令値発生手段２
から出力されるインバータ出力電圧周波数指令値FoRef
を入力とし、インバータ出力電圧の１周期あたりのパル
ス数を設定する。５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５
は、インバータ出力電圧振幅指令値発生手段１より出力
されたインバータ出力電圧振幅指令値VmRef およびイン
バータ出力電圧位相角指令値発生手段３より出力された
インバータ出力電圧位相角指令値θRef を入力として、
例えば図４（ｂ）に示すインバータ出力電圧の１周期あ
たり５つのパルスがある５パルスモードのＵ相，Ｖ相，
Ｗ相のＰＷＭ信号を出力する。３パルスモードＰＷＭ信
号発生手段６は、インバータ出力電圧振幅指令値発生手
段１より出力されたインバータ出力電圧振幅指令値VmRe
f およびインバータ出力電圧位相角指令値発生手段３よ
り出力されたインバータ出力電圧位相角指令値θRef を
入力として、例えば図４（ａ）に示すインバータ出力電
圧の１周期あたり３つのパルスがある３パルスモードの
Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のＰＷＭ信号を出力する。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】３パルスモードＰＷＭ波形は、１つの相電
圧において図４（ａ）に示すように、インバータ出力電
圧周期に同期して１周期あたり３つのパルスがある波形
で、例として示した図４（ａ）の波形では、インバータ
出力電圧基本波Ｖs は、

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】また５パルスモードＰＷＭ波形は、１つの
相電圧において図４（ｂ）に示すように、インバータ出
力電圧１周期に同期して５つのパルスがある波形であ
る。例として示した図４（ｂ）の波形では、インバータ
出力電圧基本波Ｖs は、

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】５パルスモードＰＷＭ信号発生手段５は、
インバータ出力電圧振幅指令値発生手段１より出力され
たインバータ出力電圧振幅指令値VmRef およびインバー
タ出力電圧位相角指令値発生手段３より出力されたイン
バータ出力電圧位相角指令値θRef を入力として、例え
ば図10（ｂ）に示すインバータ出力電圧の１周期あたり
正のパルスが５つ、負のパルスが５つある５パルスモー
ドのＵ相，Ｖ相，Ｗ相のＰＷＭ信号を出力する。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】３パルスモードＰＷＭ信号発生手段６は、
インバータ出力電圧振幅指令値発生手段１より出力され
たインバータ出力電圧振幅指令値VmRef およびインバー
タ出力電圧位相角指令値発生手段３より出力されたイン
バータ出力電圧位相角指令値θRef を入力として、例え
ば図10（ａ）に示すインバータ出力電圧の１周期あたり
正のパルスが３つ、負のパルスが３つある３パルスモー
ドのＵ相，Ｖ相，Ｗ相のＰＷＭ信号を出力する。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】３レベル出力の３パルスモードＰＷＭ波形
は、１つの相電圧において図10（ａ）に示すように、イ
ンバータ出力電圧の１周期に正のパルスが３つ、負のパ
ルスが３つある波形で、例として示した図10（ａ）の波
形では、インバータ出力電圧基本波Ｖs は、

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】また３レベル出力の５パルスモードＰＷＭ
波形は、１つの相電圧において図10（ｂ）に示すよう
に、インバータ出力電圧の１周期に正のパルスが５つ、
負のパルスが５つある波形である。例として示した図10
（ｂ）の波形において、インバータ出力電圧基本波Ｖs
は、

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７８】

【発明の効果】請求項１乃至請求項７に記載の発明によ
れば、インバータ出力電流の過渡的な変動および電動機
トルクショックが起こらずに、パルスモード（インバー
タ出力電圧周期に同期した１周期あたりのパルス数）の
切り替えを行うことがきる電力変換装置を提供すること
ができる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記周波数指令値から定まる位相角指令値と前記振幅指
   令値から、前記交流電圧の周期に同期した半周期あたり
   任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれぞれ
   出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、 これらパルス幅変調信号発生手段が出力するそれぞれの
   前記パルス幅変調信号を入力し、前記交流電圧の周期に
   同期した半周期あたりのパルス数を変更した際に、前記
   変換手段の出力の過渡変動が小さい切り替え位相角を求
   めて出力する切り替え位相角発生手段と、 前記位相角指令値と前記切り替え位相角とを比較し、各
   相独自に前記パルスモード指令発生手段から出力される
   パルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出力
   するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、 前記複数のパルス幅変調信号発生手段のうち、前記パル
   スモード切り替え指令に対応する１つが出力するパルス
   幅変調信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子へ
   のゲート信号を各相ごとに出力するパルスモード切り替
   え手段とを有する電力変換装置。
2. 【請求項２】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記周波数指令値から定まる位相角指令値と前記振幅指
   令値から、前記交流電圧の周期に同期した半周期あたり
   任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれぞれ
   出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、 前記振幅指令値を入力し、前記交流電圧の周期に同期し
   た半周期あたりのパルス数を変更した際に、前記変換手
   段の出力の過渡変動が小さい切り替え位相角を求めて出
   力する切り替え位相角発生手段と、 前記位相角指令値と前記切り替え位相角とを比較し、各
   相独自に前記パルスモード指令発生手段から出力される
   パルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出力
   するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、 各相ごとに、前記複数のパルス幅変調信号発生手段のう
   ち、前記パルスモード切り替え指令に対応する１つが出
   力するパルス幅変調信号に基づいて、前記複数のスイッ
   チング素子へのゲート信号を出力するパルスモード切り
   替え手段とを有する電力変換装置。
3. 【請求項３】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記周波数指令値から定まる位相角指令値と前記振幅指
   令値から、前記交流電圧の周期に同期した半周期あたり
   任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれぞれ
   出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、 前記交流電圧の周期に同期した半周期あたりのパルス数
   を変更した際に、前記変換手段の出力の過渡変動が小さ
   い切り替え位相角を記憶し、前記振幅指令値に応じて前
   記切り替え位相角を出力する切り替え位相角発生手段
   と、 前記位相角指令値と前記切り替え位相角とを比較し、各
   相独自に前記パルスモード指令発生手段から出力される
   パルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出力
   するパルスモード相別切り替え指令発生手段と、 前記複数のパルス幅変調信号発生手段のうち、前記パル
   スモード切り替え指令に対応する１つが出力するパルス
   幅変調信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子へ
   のゲート信号を各相ごとに出力するパルスモード切り替
   え手段とを有する電力変換装置。
4. 【請求項４】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記周波数指令値から定まる位相角指令値と前記振幅指
   令値から、前記交流電圧の周期に同期した半周期あたり
   任意の数のパルスを有するパルス幅変調信号をそれぞれ
   出力する複数のパルス幅変調信号発生手段と、 前記交流電圧の周期に同期した半周期あたりのパルス数
   を変更した際に、前記変換手段の出力の過渡変動が小さ
   い切り替え位相角と前記位相角指令値とを比較し、各相
   独自に前記パルスモード指令発生手段から出力されるパ
   ルス数に切り替えるパルスモード切り替え指令を出力す
   るパルスモード相別切り替え指令発生手段と、 前記複数のパルス幅変調信号発生手段のうち、前記パル
   スモード切り替え指令に対応する１つが出力するパルス
   幅変調信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子へ
   のゲート信号を各相ごとに出力するパルスモード切り替
   え手段とを有する電力変換装置。
5. 【請求項５】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記振幅指令値を入力し、前記交流電圧の周期に同期し
   た半周期あたりのパルス数を変更した際に、前記変換手
   段の出力の過渡変動が小さい切り替え位相角を求めて出
   力する切り替え位相角発生手段と、 前記周波数指令値から定まる位相角指令値と前記切り替
   え位相角とを比較し、各相独自に前記パルスモード指令
   発生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモ
   ード切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え
   指令発生手段と、 前記位相角指令値と前記振幅指令値とを入力し、前記交
   流電圧の周期に同期した半周期あたり前記パルスモード
   切り替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変
   調信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子へのゲ
   ート信号を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手
   段とを有する電力変換装置。
6. 【請求項６】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記交流電圧の周期に同期した半周期あたりのパルス数
   を変更した際に、前記変換手段の出力の過渡変動が小さ
   い切り替え位相角を記憶し、前記振幅指令値に応じて前
   記切り替え位相角を出力する切り替え位相角発生手段
   と、 前記周波数指令値から定まる位相角指令値と前記切り替
   え位相角とを比較し、各相独自に前記パルスモード指令
   発生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモ
   ード切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え
   指令発生手段と、 前記位相角指令値と前記振幅指令値とを入力し、前記交
   流電圧の周期に同期した半周期あたり前記パルスモード
   切り替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変
   調信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子へのゲ
   ート信号を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手
   段とを有する電力変換装置。
7. 【請求項７】 複数のスイッチング素子で構成され、直
   流電圧を周波数指令値と振幅指令値に基づいて多相の交
   流電圧に変換する変換手段と、 この変換手段が出力する交流電圧の周期に同期した半周
   期あたりのパルス数を設定し出力するパルスモード指令
   発生手段と、 前記交流電圧の周期に同期した半周期あたりのパルス数
   を変更した際に、前記変換手段の出力の過渡変動が小さ
   い切り替え位相角と前記周波数指令値から定まる位相角
   指令値とを比較し、各相独自に前記パルスモード指令発
   生手段から出力されるパルス数に切り替えるパルスモー
   ド切り替え指令を出力するパルスモード相別切り替え指
   令発生手段と、 前記位相角指令値と前記振幅指令値とを入力し、前記交
   流電圧の周期に同期した半周期あたり前記パルスモード
   切り替え指令に対応した数のパルスを有するパルス幅変
   調信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子へのゲ
   ート信号を各相ごとに出力するパルス幅変調信号発生手
   段とを有する電力変換装置。