特許 6441879 ＰＷＭ信号の生成方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6441879

(24)【登録日】2018年11月30日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】ＰＷＭ信号の生成方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20181210BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 F

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-217606(P2016-217606)

(22)【出願日】2016年11月7日

(65)【公開番号】特開2017-147925(P2017-147925A)

(43)【公開日】2017年8月24日

【審査請求日】2016年11月7日

(31)【優先権主張番号】10-2016-0019374

(32)【優先日】2016年2月18日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ジン−キュー・ヤン

【審査官】 坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】 韓国公開特許第２００１−００７３６３８（ＫＲ，Ａ）

【文献】 米国特許第５７０６１８６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 Hee-Jung Kim,Dae-Woong Jung, Seung-Ki Sul，A New Discontinuous PWM Strategy of Neutral-Point Clamped Inverter，2000 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS SOCIETY ANNUAL MEETING，米国，IEEE，２０００年 １月 １日，vol.3，2017-2023，ISSN:0197-2618

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＷＭ電圧指令信号の生成方法にであって、
三相の電圧指令から指令値を算出する指令値算出ステップと、
ランダム変数を生成するランダム変数生成ステップと、
前記指令値に対して前記電圧指令の毎周期ごとに、前記ランダム変数が前記指令値の最大値と最小値との間の範囲内に位置するように調整された補償値を印加することでＰＷＭ電圧指令を生成する電圧指令生成ステップと、を含み、
前記算出された指令値は、演算部が三相の電圧指令に対してＭｉｎＭａｘ演算を行って調整された指令値であり、前記算出された指令値は電動機の指令速度情報（Ｗ^*）を表す、ＰＷＭ信号の生成方法。

【請求項2】

前記補償値と前記指令値との合算値が、指令値の制限最大値および制限最小値の範囲内に位置するように前記ランダム変数をスケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）するスケーリングステップをさらに含む、請求項１に記載のＰＷＭ信号の生成方法。

【請求項3】

前記スケーリングステップにより前記ランダム変数をスケーリングするために用いられる前記指令値の最大値および最小値は、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を行って得られることを特徴とする、請求項２に記載のＰＷＭ信号の生成方法。

【請求項4】

前記ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算は、下記の数式により行われることを特徴とする、請求項３に記載のＰＷＭ信号の生成方法。

【数1】

【請求項5】

前記スケーリングステップは、前記ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算により得られる指令値の最大値および最小値のいずれか一つと、これにそれぞれ対応する三角波の最大値および最小値のいずれか一つとの合算値が、それぞれ前記指令値の制限最大値および制限最小値を超えないように前記ランダム変数をスケーリングすることを特徴とする、請求項４に記載のＰＷＭ信号の生成方法。

【請求項6】

前記ランダム変数生成ステップは、前記電圧指令の周期に対応するように前記ランダム変数を生成することを特徴とする、請求項１に記載のＰＷＭ信号の生成方法。

【請求項7】

ＰＷＭ電圧指令信号の生成装置であって、
演算部が三相の電圧指令に対してＭｉｎＭａｘ演算を行って調整された指令値を算出して提供する電圧指令提供部と、
ランダム変数を生成するランダム変数生成部と、
前記電圧指令提供部から供給される現在の電圧指令に対してＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を行って調整指令値を算出する演算部と、
前記演算部により算出された調整指令値の最大値または最小値のいずれか一つと、これに対応する指令値の制限最大値および制限最小値のいずれか一つから設定された範囲により前記ランダム変数をスケーリングすることで補償値を生成するスケーリング部と、
前記指令値に対して前記電圧指令の毎周期ごとに、前記ランダム変数が前記指令値の最大値と最小値との間の範囲内に位置するように調整された補償値を印加することでＰＷＭ電圧指令を生成する信号結合部と、を含む、ＰＷＭ信号の生成装置。

【請求項8】

前記ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算は、下記の数式により行われることを特徴とする、請求項７に記載のＰＷＭ信号の生成装置。

【数2】

【請求項9】

前記スケーリング部は、前記ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算により得られる指令値の最大値および最小値のいずれか一つと、これにそれぞれ対応する三角波の最大値および最小値のいずれか一つとの合算値が、それぞれ前記指令値の制限最大値および制限最小値を超えないように前記ランダム変数をスケーリングすることを特徴とする、請求項８に記載のＰＷＭ信号の生成装置。

【請求項10】

前記ランダム変数生成部は、前記電圧指令の周期に対応するように前記ランダム変数を生成することを特徴とする、請求項７に記載のＰＷＭ信号の生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＰＷＭ信号の生成方法および装置に関し、より詳細には、インバータ駆動用ＰＷＭ電圧指令信号の生成において、スイッチング周波数を可変する効果を示すために有効ベクトルの位置を変更するＲＰＰＷＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ＰＷＭ）をより簡単な方式で生成できるようにするランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

固定した周波数を有するＰＷＭ信号によりインバータを駆動する場合、電圧および電流が、当該スイッチング周波数の逓倍周波数に集まることから、特定の周波数のノイズを発生させる問題があった。

【0003】

かかる問題を解決するために、スイッチング周波数を可変させるランダム（Ｒａｎｄｏｍ）ＰＷＭ方式が提案されている。また、かかるランダムＰＷＭを具現するための方式としては、三角波の周波数自体を変化させる方式（ＲＦＰＷＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＰＷＭ）、有効ベクトルの位置を変化させる方式（ＲＰＰＷＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ＰＷＭ）、ランダム数に該当するパルスを出す方式（ＲＳＰＷＭ、Ｒａｎｄｏｍ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ＰＷＭ）などが知られている。

【0004】

このうち、例えば、ＲＦＰＷＭ方式は、三角波の周波数自体をランダムに変化させる方法である。

【0005】

汎用インバータは、電流を測定するときに三角波のピーク（ｐｅａｋ）や０でサンプリングを行うことから、三角波の周波数が変化すると周期ごとに電流サンプリング時点が変動する。

【0006】

座標変換のときに必要な各演算過程において、固定スイッチング周波数は、三角波の周期が一定であり、それぞれの計算過程がＰＷＭ周期ごとに計算されなくてもそれほど問題はない。しかし、ＲＦＰＷＭ方式のように、三角波の周波数自体が変化する場合には、各計算周期が、三角波の周波数に応じて毎周期ごとに変動しなければならないため、ＰＷＭ信号の各周期ごとに演算を改めて行わなければならない。そのため、プログラムの具現の際に考慮すべきことが多くなり、演算時間も増加するなどの問題点がある。

【0007】

したがって、本発明では、簡単な方式でＲＰＰＷＭを具現することにより、商用インバータに幅広く適用できるだけでなく、インバータの電磁ノイズを効果的に減少できるようにするための新たな方法を提案する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】韓国公開特許公報２００１‐００７３６３８号（発明の名称：ランダムＰＷＭを用いた圧縮機のノイズ低減装置およびその制御方法）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上述の問題点を解決するために導き出されたものであり、インバータ駆動用ＰＷＭ電圧指令信号の生成において、スイッチング周波数を可変する効果を示すために有効ベクトルの位置を変更するＲＰＰＷＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ＰＷＭ）信号をより簡単な方式で生成できるようにするランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法および装置を提供することを目的とする。

【0010】

本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない本発明の他の目的および利点は、下記の説明により理解され、本発明の実施例によってより明らかに理解される。また、本発明の目的および利点は、特許請求の範囲に示された手段およびその組み合わせにより実現可能であることを容易に分かることができる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述の目的を達成するための本発明は、インバータ駆動用ＰＷＭ電圧指令信号の生成方法にであって、三相の電圧指令から指令値を算出して提供する指令値提供ステップと、前記電圧指令の周期に対応するようにランダム変数を生成するランダム変数生成ステップと、前記指令値に対して前記電圧指令の毎周期ごとに前記ランダム変数を用いて生成されたオフセット（ｏｆｆｓｅｔ）値を印加することでランダムＰＷＭ電圧指令を生成する電圧指令生成ステップと、を含むランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法を提供することができる。

【0012】

ここで、本発明は、前記ランダム変数生成ステップにより生成されたランダム変数に対して、前記オフセット値と指令値との合算が、指令値の制限最大値および制限最小値の範囲内に位置するようにスケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）するスケーリングステップをさらに含むことができる。

【0013】

この際、前記スケーリングステップは、前記指令値の最大値と前記指令値の制限最大値との間の範囲、または前記指令値の最小値と前記指令値の制限最小値との間の範囲に前記オフセット値が位置するように前記ランダム変数をスケーリングするように構成されることが好ましい。

【0014】

また、前記スケーリングステップにより前記ランダム変数をスケーリングするために用いられる前記指令値の最大値および最小値は、下記の数式を用いて得ることができる。

【数1】

【発明の効果】

【0015】

本発明は、電圧利用率を極大化するための変調方式であるＭｉｎＭａｘＰＷＭ方式を用いて、簡単にランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成を可能にすることにより、商用インバータなどに幅広く適用できるだけでなく、インバータの電磁ノイズを効果的に減少できるようにするなどの様々な利点を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】従来技術によるランダムＰＷＭ信号生成装置が備えられた圧縮機の構成を示す説明図である。

【図2】本発明の実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法を説明するための概念図である。

【図3】本発明の実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法を説明するための概念図である。

【図4】本発明の一実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号生成装置を概念的に示す説明図である。

【図5】本発明の一実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

上述の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して詳細に後述しており、これにより、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施することができる。本発明を説明するにあたり、本発明に関連する公知技術に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断した場合には、詳細な説明を省略する。

【0018】

以下、添付の図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明する。図面において、同一の参照符号は、同一または類似の構成要素を指すものとして使用される。

【0019】

図１は従来技術によるランダムＰＷＭ信号生成装置が備えられた圧縮機の構成を示す説明図である。

【0020】

図１を参照すると、従来技術によるランダムＰＷＭ信号生成装置は、電源部１０、インバータ部２０、回転子の位置および速度検出部３０、比例積分制御器４０、ＰＷＭパルス生成部５０、ゲート信号発生部６０、ランダム変数発生部７０、ＰＷＭ周波数決定部８０およびＰＷＭ比較信号発生部９０などを備えることを確認することができる。

【0021】

電源部１０は、交流電源の入力の際に所定の電圧を必要な各構成要素に提供し、インバータ部２０は、電源部１０から電圧の印加を受け、入力される制御信号に応じてＢＬＤＣモータ（ＢＬＤＣ Ｍｏｔｏｒ）を駆動する。

【0022】

回転子の位置および速度検出部３０は、ＢＬＤＣモータ（ＢＬＤＣ Ｍｏｔｏｒ）の回転子の位置を検出し、それによる速度を計算し出力する。一方、比例積分制御器４０は、指令値Ｗ^*と検出部３０で検出した回転速度ωとの減算値に対して比例積分を行ってＰＷＭのデューティ（ｄｕｔｙ）比を調節する。

【0023】

ランダム変数発生部７０は、ランダムＰＷＭの生成のためのランダム変数を発生させ、ＰＷＭ周波数決定部８０は、ランダム変数発生部７０で発生するランダム変数によりＰＷＭ周波数を決定し出力する。

【0024】

ＰＷＭ比較信号発生部９０は、比例積分制御器４０とＰＷＭ周波数決定部８０からそれぞれデューティ比とＰＷＭ周波数を受信し、ＰＷＭ周波数の周期と導通時間（Ｏｎ ｔｉｍｅ）を決定し出力する。ＰＷＭパルス生成部５０は、ＰＷＭ比較信号発生部９０で発生したＰＷＭ周波数の周期と導通時間を用いてＰＷＭパルスを生成し出力する。

【0025】

また、ゲート信号発生部６０は、ＰＷＭパルス生成部５０で生成されるＰＷＭパルスによりインバータ部２０のスイッチング素子にオンまたはオフさせるためのゲート信号を発生させる。

【0026】

一般的な固定スイッチング周波数インバータは、ランダム変数発生部７０およびＰＷＭ周波数決定部８０を備えず、ＡＣ交流電源を電源部１０から受信し、インバータ部２０で要する所定の電圧に形成し供給する。これにより、インバータ部２０の６個のスイッチング素子が導通または遮断されることで生成される三相電圧がモータ側に供給される。モータが回転するに伴い、位置および速度検出部３０は速度を検出し、比例積分制御器４０は、指令速度Ｗ^*とモータの現在速度ωとを比例積分してＰＷＭのデューティ比を求めた後、ＰＷＭ比較信号発生部９０に供給する。

【0027】

ランダムスイッチング周波数インバータの場合には、ランダム変数発生部７０でランダム変数を発生させる。これにより、ＰＷＭ周波数決定部８０が、予め選定された最大周波数と最小周波数との間でＰＷＭスイッチング周波数の周期Ｔを決定し、これをＰＷＭ比較信号発生部９０に出力する。

【0028】

ＰＷＭ比較信号発生部９０は、比例積分制御器４０から提供を受けたＰＷＭのデューティ比と、ＰＷＭ周波数決定部８０から提供を受けたＰＷＭスイッチング周波数の周期を比較し、ＰＷＭスイッチング周波数の周期と導通時間を決定する。次に、ＰＷＭ比較信号発生部９０は、これをＰＷＭパルス生成部５０に提供する。

【0029】

ＰＷＭパルス生成部５０は、ＰＷＭスイッチング周波数とその周期および導通時間を用いて、インバータ部２０のスイッチ素子を制御するＰＷＭパルスを生成し、ゲート信号発生部６０に供給する。ゲート信号発生部６０は、ＰＷＭパルス生成部５０が供給するＰＷＭパルスの提供を受けてインバータ部２０のスイッチ素子を導通または遮断させることにより、三相電圧をモータ側に供給する機能を果たす。

【0030】

しかし、上述のように、かかるＲＦＰＷＭ方式の場合、三角波の周波数自体が変化することから、各計算周期が、三角波の周波数に応じて毎周期ごとに変動しなければならないため、ＰＷＭ信号の各周期ごとに演算を改めて行わなければならない。そのため、プログラムの具現の際に考慮すべきことが多くなり、演算時間も増加するなどの問題点を有する。

【0031】

したがって、本発明では、前記ＰＷＭパルス生成部５０の構成および機能の改良により、より簡単且つ便利にランダムＰＷＭ信号を生成できるようにするための新たな方法を提案する。

【0032】

図２および図３は本発明の実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法を説明するための概念図である。

【0033】

上述のように、本発明は、ＲＰＰＷＭ方式でランダムＰＷＭを具現するための方法に関するものであり、ＲＰＰＷＭを具現する方法において、従来使用されていた方法とは異なり、スイッチング周波数をランダムに変動するように構成される。すなわち、ＲＰＰＷＭ方式は、固定スイッチング周波数を使用することから、図１のようなＲＦＰＷＭ方式に要する三角波演算と各演算の同期化過程を必要としない。特に、本発明は、通常のＭｉｎＭａｘＰＷＭアルゴリズムに、ランダムに生成された補償値を追加する簡単な構成だけで新たなＲＰＰＷＭ方式を提供することができる。

【0034】

先ず、図２を参照すると、時間ｔ軸を基準として所定の周波数に生成される三角波（ｔｒｉａｎｇｌｅ ｗａｖｅ）と三相電圧のうち、Ｕ、Ｖ相の指令電圧およびこれらの減算値よりなる線間電圧Ｕ‐Ｖなどを確認することができる。

【0035】

指令電圧とは、電動機の速度情報や電流情報などのフィードバック値を用いてインバータの出力電圧を制御するための電圧信号である。例えば、図１を参照すると、電動機の速度情報Ｗ^*を用いて、比例積分制御器４０が指令電圧を出力するようにする構成を確認することができる。本明細書において、指令電圧、電圧指令、指令信号および電圧指令信号などの用語は、別の限定がない限り、同一の意味で使用される。

【0036】

ここで、電動機に引き込まれる電流は、線間電圧により決定されるため、結局、物理的な意味を有するものは、線間電圧Ｕ‐Ｖである。

【0037】

三角波の毎周期ごとに線間電圧、すなわち、Ｕ相電圧とＶ相電圧との減算値は同一に維持されるが、Ｕ、Ｖに加算される補償値であるオフセット（ＯＦＦＳＥＴ）値は、ランダムに変化する。これにより、線間電圧は、図２のように、毎周期ごとにパルスの位置が変化することを確認することができる。換言すれば、オフセット値が大きくなると、線間電圧パルスは、ＰＷＭ周期の中央に集まり、小さくなると、周期の外側に向かう。

【0038】

したがって、毎周期ごとにオフセット値を変化させると、それぞれの三角波ごとに線間電圧パルスの位置は変動し、結果として、スイッチング周波数が変化することと同じ効果を得ることができる。すなわち、ランダム変数を生成した後、前記ランダム変数をオフセット値として用いると、三角波の毎周期ごとに線間電圧パルスの位置をランダムに変化させることができる。

【0039】

しかし、この場合、印加された指令値とオフセット値とを合算した出力値が、指令値の制限最大値（三角波のピーク値）を超える状況が生じ得る。このときには、指令値の制限最大値のみ出力され続け、ランダムスイッチング効果が発生しないこともあるという問題点を有する。

【0040】

したがって、指令値とオフセット値との合算値である出力値が、指令値の制限最大値および制限最小値の範囲の間に位置するようにオフセット値をスケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）する必要がある。すなわち、指令値の制限最大値および制限最小値は固定されているが、指令値自体は周期ごとに変化可能な値である。そのため、オフセット値として用いるランダム変数もスケーリングによりこれと対応するように変化したときに、指令値とオフセット値との合算よりなる前記出力値の適正範囲を維持することができる。

【0041】

図面に示されているように、最大指令値と三角波のピーク点（制限最大値）との距離、最小指令値と三角波の底辺（制限最小値）との距離は、毎周期ごとに異なる。したがって、毎周期ごとにこの二つの距離をそれぞれ計算したときに、パルスの位置が変動可能な範囲を計算することができる。

【0042】

しかし、毎周期ごとに三角波の最大値、最小値を基準としてランダムオフセットの範囲を計算することは、それに対応する複雑な演算過程を要するため、演算時間を増加させるなどの問題を誘発する。

【0043】

したがって、図３のような方法を用いることができる。

【0044】

図３を参照すると、比例積分制御器などから出力される指令値 V_bs*, V_as*, V_cs*が決定された後（ａ）、これに対してＭｉｎＭａｘＰＷＭを行うと、最大指令値および最小指令値の平均値（V_bs*＋V_cs*）／２が三角波の中央に位置する（ｂ）。詳述すると、三相電圧指令のうち最大指令値であるV^*_maxと最小指令値であるV^*_minの絶対値が同一であると、三角波と比較して発生するスイッチング状態による有効電圧ベクトルは、電圧変調周期内の真中に位置することになる。この原理を用いると、従来の対称空間ベクトル電圧変調方式をより簡単に具現することができる（「ジョン・デウン、「オフセット電圧による三相電圧型インバータＰＷＭ方法の一般的な解釈」ソウル大学校工学博士学位論文、２０００年２月」参照）。

【0045】

すなわち、ＭｉｎＭａｘＰＷＭを行うことにより、最大指令値V_bs*と最小指令値V_cs*が三角波の中央から同一の距離に位置する調整指令値 V_bs**, V_as**, V_cs**を得ることができる。かかる調整指令値を用いる場合、より簡単に電圧変調方式を具現できることを確認することができる。

【0046】

ＭｉｎＭａｘＰＷＭは、以下の＜数２＞のように表され得る。

【0047】

【数2】

【0048】

すなわち、最大指令値であるV^*_maxと最小指令値であるV^*_minに、同一の任意の値ｖ_snをそれぞれ加算する場合、これらの絶対値が同一になるように任意の値ｖ_snを決定することができる。この際、このように決定された前記任意の値ｖ_snが、最大指令値と最小指令値の平均値（V^*_max＋V^*_min）／２であることを前記＜数２＞により確認することができる。

【0049】

これにより、最大指令値と最小指令値の平均値が、三角波の中央に位置することから、最大指令値および最小指令値は、三角波の中央から同一の距離に位置することになり、したがって、この二つの間には、 V^*_max= -V^*_min の関係が成立する。

【0050】

換言すれば、ＭｉｎＭａｘＰＷＭを行うことにより、最大指令値および最小指令値と、指令値の制限最大値および制限最小値である三角波の最大値および最小値とのそれぞれの距離は、同一になる。したがって、最大指令値と三角波の最大値との間、または最小指令値と三角波の最小値との間に該当する変動範囲のいずれか一つのみ計算してオフセット値を決定した後、これを＋／−に変換すると、それぞれ指令値の制限最大値および制限最小値を超えない範囲内でランダムに生成される出力値を得ることができる。

【0051】

任意のオフセット値が印加された指令値 V_bs***, V_as***, V_cs***から得られた線間電圧Ｖ‐Ｕが、前記オフセット値の影響によって前の線間電圧と相違することＴ_OFFを図面を参照して確認することができる（ｃ）。

【0052】

参考までに、図３および前記＜数２＞において、 V_bs*, V_as*, V_cs*は、印加される三相の電圧指令から算出された指令値を示し、 V_bs**, V_as**, V_cs**は、前記三相の指令値に対してＭｉｎＭａｘＰＷＭを行って得られた調整指令値を示す。また、 V_bs***, V_as***, V_cs***は、前記調整指令値に対してオフセット値を印加して得られた出力値を示す。

【0053】

図４は本発明の一実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号生成装置を概念的に示す説明図である。

【0054】

図４を参照すると、本発明の一実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号生成装置は、電圧指令提供部４１０、ランダム変数生成部４２０、演算部４３０、スケーリング部４４０および信号結合部４５０などで構成されることを確認することができる。

【0055】

電圧指令提供部４１０は、通常の三相電圧指令を提供する機能を行い、ランダム変数生成部４２０は、電圧指令の毎周期ごとにオフセット値として適用されるランダム変数を生成する機能を行う。参考までに、ランダム変数生成部４２０は、電圧指令の周期の自然数の倍数の周期ごとにランダム変数を生成することも可能である。この場合、電圧指令の周期と対応する周期に生成されたランダム変数を選択的に用いるようにするなどの方式が適用され得る。

【0056】

この際、ランダム変数生成部４２０に適用されるランダム変数生成方式として、平方採中法（Ｍｉｄ‐Ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ）、線形合同法（Ｌｉｎｅａｒ ｃｏｎｇｒｕｅｎｔｉａｌ ｍｅｔｈｏｄ）を含む通常の如何なる方式が用いられてもよいことは言うまでもない。

【0057】

演算部４３０は、電圧指令提供部４１０から供給される現在の電圧指令を用いて、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を行う。また、スケーリング部４４０は、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算により算出された調整指令値の最大値または最小値のいずれか一つと、これに対応する三角波の最大値または最小値のいずれか一つから設定された範囲によって前記ランダム変数をスケーリングすることでオフセット値を生成する。

【0058】

例を挙げて説明すると、ランダム変数が所定の範囲（例えば、１から１００）内の数字形態に生成され、三角波の３周期の間に調整指令値の最大値と三角波の最大値により設定される範囲がそれぞれ８、１０、１５である状況を仮定する。三角波の第一の周期でランダム変数が８０であると、これに対するスケーリングは、８＊（８０／１００）の形態で行われ得、これによりオフセット値は、約６になる。

【0059】

次いで、第二の周期でランダム変数が５０であると、スケーリングは、１０＊（５０／１００）の形態で行われ、オフセット値は５となり、第三の周期でランダム変数が２５であると、オフセット値は、約４になる。

【0060】

すなわち、ランダム変数生成部４２０により生成されたランダム変数は、スケーリング部４４０により前記設定された範囲内に位置するオフセット値として生成される。また、信号結合部４５０によりオフセット値と調整指令値を結合することにより、ランダムＰＷＭ電圧指令を生成することができる。

【0061】

換言すれば、電圧指令提供部４１０により提供される電圧指令に対して、演算部４３０が、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を行って得られた調整指令値は、それぞれスケーリング部４４０および信号結合部４５０に伝達される。次に、スケーリング部４４０に伝達された調整指令値は、ランダム変数生成部４２０により生成されるランダム変数のスケーリングのために使用される。次に、ランダム変数のスケーリングにより生成されたオフセット値が、信号結合部４５０により調整指令値と結合することで、毎周期ごとに変化するランダムＰＷＭ電圧指令信号が生成され得る。

【0062】

すなわち、上述のように、電圧指令提供部４１０により提供される電圧指令に対して、演算部４３０が、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を行い、三角波の中央から最大指令値および最小指令値の距離を同一に設定することができる。これにより、かかる最大指令値および最小指令値と、三角波の最大値および最小値との間が、有効ベクトルが印加され得る区間となる。したがって、ランダム変数生成部４２０により生成されたランダム変数がこの区間内に位置するようにスケーリング部４４０がスケーリングを行うことで、スケーリングの結果生成されたオフセット値が、演算部４３０から提供される調整指令値に印加され、ランダムＰＷＭ指令信号を生成する。

【0063】

この際、スケーリング部４４０がオフセット値を生成するために、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算の結果値のうち最大指令値を用いる場合には、三角波の最大値を用いるように構成されることが好適であり得る。一方、最小指令値を用いる場合、三角波の最小値を用いるように構成されることが好適であり得ることは言うまでもない。

【0064】

ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算が、前記＜数２＞により行われることについては上述している。

【0065】

図５は本発明の一実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法を説明するためのフローチャートである。

【0066】

図５を参照すると、本発明の一実施例によるランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成方法は、指令値提供ステップ（Ｓ５１０）と、ランダム変数生成ステップ（Ｓ５２０）と、スケーリングステップ（Ｓ５３０）と、信号結合ステップ（Ｓ５４０）などを含んでなることを確認することができる。

【0067】

指令値提供ステップ（Ｓ５１０）は、所定の周波数を有する三相の電圧指令が提供されるステップであり、ランダム変数生成ステップ（Ｓ５２０）は、電圧指令の周期に対応するようにランダム変数が生成され提供されるステップを意味する。

【0068】

スケーリングステップ（Ｓ５３０）は、指令値提供ステップ（Ｓ５１０）により提供される電圧指令に対してＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を行って調整指令値を算出（Ｓ５３２）する過程を含む。また、調整指令値の最大指令値または最小指令値と、三角波の最大値または最小値との減算値により形成される範囲内に前記ランダム変数をスケーリングしてオフセット値を生成（Ｓ５３４）する過程を含む。

【0069】

すなわち、スケーリングステップ（Ｓ５３０）により、指令値とオフセット値の結合による出力値が、指令値の制限最大値および最小値である三角波の最大値および最小値の範囲内に位置し得るようにランダム変数をスケーリングしたオフセット値が生成され得る。

【0070】

また、このように生成されたオフセット値は、信号結合ステップ（Ｓ５４０）により、調整指令値と結合することで、リアルタイムランダムＰＷＭ電圧指令信号を生成することができる。

【0071】

以上で説明したように、本発明は、三角波演算や各演算間の同期化過程を必要としないＲＰＰＷＭ方式でランダムＰＷＭを具現する方法に関するものであり、特に、ＭｉｎＭａｘＰＷＭ演算を用いて生成されたランダムオフセット値を追加する簡単な工程だけで効率的なランダムＰＷＭ指令信号の生成が可能であるという利点を提供することについては上述している。

【0072】

また、本発明は、電圧利用率を極大化するための変調方式であるＭｉｎＭａｘＰＷＭ方式を用いて、簡単にランダムＰＷＭ電圧指令信号の生成を可能にすることにより、商用インバータなどに幅広く適用できるだけでなく、インバータの電磁ノイズを効果的に減少できるようにするなどの様々な利点を提供することができる。

【0073】

上述のように、本発明は、本発明が属する技術分野における通常の技術者にとって本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形および変更が可能であるため、上述の実施例および添付の図面により限定されるものではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】