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特開2024-127547バンドパスフィルタ、共振点検出器、制御装置、及び制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024127547
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】バンドパスフィルタ、共振点検出器、制御装置、及び制御方法
(51)【国際特許分類】
H03H 17/02 20060101AFI20240912BHJP
G05B 11/36 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
H03H17/02 635Z
G05B11/36 501E
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023036763
(22)【出願日】2023-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100146592
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 浩
(74)【代理人】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】菊池 亮介
【テーマコード（参考）】
5H004
【Ｆターム（参考）】
5H004GA30
5H004GB06
5H004HA14
5H004HB14
5H004KB01
5H004LA12
5H004LA13
5H004MA14
(57)【要約】
【課題】周波数特性を変更可能なバンドパスフィルタ、より簡単な構成で共振周波数を検出できる共振点検出器、共振周波数が不明である場合にも制御対象の共振の影響をより簡単な構成で抑制できる制御装置、及びその制御方法を提供する。
【解決手段】入力信号の入力を受ける第１入力端子と、中心周波数に関する情報の入力を受ける第２入力端子と、出力信号を出力する出力端子と、入力信号に対し、入力信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、入力信号に含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、出力信号を生成し、生成した出力信号を前記出力端子に出力するとともに、信号処理を行う際に、第２入力端子に入力された中心周波数に関する情報に応じて所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、を備えたバンドパスフィルタが提供される。
【選択図】図１
【解決手段】入力信号の入力を受ける第１入力端子と、中心周波数に関する情報の入力を受ける第２入力端子と、出力信号を出力する出力端子と、入力信号に対し、入力信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、入力信号に含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、出力信号を生成し、生成した出力信号を前記出力端子に出力するとともに、信号処理を行う際に、第２入力端子に入力された中心周波数に関する情報に応じて所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、を備えたバンドパスフィルタが提供される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力信号の入力を受けるための第１入力端子と、
中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、
前記入力信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、
前記第１入力端子に入力された前記入力信号に対し、前記入力信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記入力信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、
を備えたバンドパスフィルタ。
中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、
前記入力信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、
前記第１入力端子に入力された前記入力信号に対し、前記入力信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記入力信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、
を備えたバンドパスフィルタ。
【請求項2】
前記信号処理部は、
所定のゲインをＫｓとし、
前記第２入力端子に入力された前記情報の表す前記中心周波数の中心角周波数をω０とし、
前記所定の周波数帯域の帯域幅を表す減衰係数を２ζとし、
ラプラス演算子をｓとする時に、
以下の数１の伝達関数に基づいて前記信号処理を行うことにより、前記第２入力端子に入力された前記情報に応じて、前記所定の周波数帯域の前記中心周波数を変更する請求項１記載のバンドパスフィルタ。
所定のゲインをＫｓとし、
前記第２入力端子に入力された前記情報の表す前記中心周波数の中心角周波数をω０とし、
前記所定の周波数帯域の帯域幅を表す減衰係数を２ζとし、
ラプラス演算子をｓとする時に、
以下の数１の伝達関数に基づいて前記信号処理を行うことにより、前記第２入力端子に入力された前記情報に応じて、前記所定の周波数帯域の前記中心周波数を変更する請求項１記載のバンドパスフィルタ。
【数1】
【請求項3】
前記入力信号は、所定のサンプリング周期で取得され、
前記信号処理部は、前記入力信号に前記サンプリング周期を乗算することで面積を演算し、前記面積の演算結果に前記面積の演算結果の前回値を加算することにより、離散的に取得される前記入力信号の積分を行う積分器を有する請求項２記載のバンドパスフィルタ。
前記信号処理部は、前記入力信号に前記サンプリング周期を乗算することで面積を演算し、前記面積の演算結果に前記面積の演算結果の前回値を加算することにより、離散的に取得される前記入力信号の積分を行う積分器を有する請求項２記載のバンドパスフィルタ。
【請求項4】
入力信号が入力されるとともに、前記入力信号の基本波周波数の情報が入力され、前記入力信号に含まれる前記基本波周波数の成分を減衰させ、前記基本波周波数以外の成分を通過させる信号処理を行うバンドリジェクトフィルタと、
バンドパスフィルタであって、
前記バンドリジェクトフィルタからの信号の入力を受けるための第１入力端子と、
中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、
前記バンドリジェクトフィルタからの前記信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、
前記第１入力端子に入力された前記信号に対し、前記信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、
を有するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタから入力された信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する比較器と、
前記比較器の比較結果が前記検出レベル未満である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を時間の経過に応じて変化させ、前記比較器の比較結果が前記検出レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数の変化を停止させることにより、前記検出レベル以上となった時の前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を共振周波数として検出し、前記入力信号に含まれる前記共振周波数の成分を前記出力信号として前記バンドパスフィルタに出力させる周波数設定回路と、
を備えた共振点検出器。
バンドパスフィルタであって、
前記バンドリジェクトフィルタからの信号の入力を受けるための第１入力端子と、
中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、
前記バンドリジェクトフィルタからの前記信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、
前記第１入力端子に入力された前記信号に対し、前記信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、
を有するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタから入力された信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する比較器と、
前記比較器の比較結果が前記検出レベル未満である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を時間の経過に応じて変化させ、前記比較器の比較結果が前記検出レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数の変化を停止させることにより、前記検出レベル以上となった時の前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を共振周波数として検出し、前記入力信号に含まれる前記共振周波数の成分を前記出力信号として前記バンドパスフィルタに出力させる周波数設定回路と、
を備えた共振点検出器。
【請求項5】
制御対象から取得した信号に含まれる共振周波数の成分を検出し、検出した前記共振周波数の成分を出力信号として出力する共振点検出器と、
前記制御対象の制御の目標値と、前記共振点検出器の前記出力信号と、を基に、前記制御対象の動作を制御することにより、前記制御対象から取得した前記信号に含まれる前記共振周波数の成分を抑制した制御を行う制御部と、
を備え、
前記共振点検出器は、
前記制御対象から取得した前記信号が入力信号として入力されるとともに、前記入力信号の基本波周波数の情報が入力され、前記入力信号に含まれる前記基本波周波数の成分を減衰させ、前記基本波周波数以外の成分を通過させる信号処理を行うバンドリジェクトフィルタと、
バンドパスフィルタであって、
前記バンドリジェクトフィルタからの信号の入力を受けるための第１入力端子と、
中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、
前記バンドリジェクトフィルタからの前記信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、
前記第１入力端子に入力された前記信号に対し、前記信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、
を有するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタから入力された信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する比較器と、
前記比較器の比較結果が前記検出レベル未満である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を時間の経過に応じて変化させ、前記比較器の比較結果が前記検出レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数の変化を停止させることにより、前記検出レベル以上となった時の前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を共振周波数として検出し、前記入力信号に含まれる前記共振周波数の成分を前記出力信号として前記バンドパスフィルタに出力させる周波数設定回路と、
を有する制御装置。
前記制御対象の制御の目標値と、前記共振点検出器の前記出力信号と、を基に、前記制御対象の動作を制御することにより、前記制御対象から取得した前記信号に含まれる前記共振周波数の成分を抑制した制御を行う制御部と、
を備え、
前記共振点検出器は、
前記制御対象から取得した前記信号が入力信号として入力されるとともに、前記入力信号の基本波周波数の情報が入力され、前記入力信号に含まれる前記基本波周波数の成分を減衰させ、前記基本波周波数以外の成分を通過させる信号処理を行うバンドリジェクトフィルタと、
バンドパスフィルタであって、
前記バンドリジェクトフィルタからの信号の入力を受けるための第１入力端子と、
中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、
前記バンドリジェクトフィルタからの前記信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、
前記第１入力端子に入力された前記信号に対し、前記信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、
を有するバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタから入力された信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する比較器と、
前記比較器の比較結果が前記検出レベル未満である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を時間の経過に応じて変化させ、前記比較器の比較結果が前記検出レベル以上である場合に、前記バンドパスフィルタに入力する前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数の変化を停止させることにより、前記検出レベル以上となった時の前記中心周波数に関する情報の前記中心周波数を共振周波数として検出し、前記入力信号に含まれる前記共振周波数の成分を前記出力信号として前記バンドパスフィルタに出力させる周波数設定回路と、
を有する制御装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記制御対象の制御の前記目標値から前記共振点検出器の前記出力信号を減算し、前記目標値を補正することにより、前記共振周波数の成分を抑制した制御を行う請求項５記載の制御装置。
【請求項7】
制御対象から取得した信号に含まれる基本波周波数の成分を減衰させ、基本波周波数以外の成分を通過させる第１信号処理を行う工程と、
前記第１信号処理後の信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記第１信号処理後の信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる第２信号処理を行うことにより、出力信号を生成する工程と、
前記出力信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する工程と、
比較結果が前記検出レベル未満である場合に、前記第２信号処理の前記所定の周波数帯域の中心周波数を時間の経過に応じて変化させる工程と、
比較結果が前記検出レベル以上である場合に、前記第２信号処理の前記所定の周波数帯域の前記中心周波数の変化を停止させることにより、前記検出レベル以上となった時の前記中心周波数を共振周波数として検出し、前記制御対象から取得した信号に含まれる前記共振周波数の成分を前記出力信号として出力する工程と、
前記制御対象の制御の目標値と、前記出力信号と、を基に、前記制御対象の動作を制御することにより、前記制御対象から取得した前記信号に含まれる前記共振周波数の成分を抑制した制御を行う工程と、
を備えた制御方法。
前記第１信号処理後の信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記第１信号処理後の信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる第２信号処理を行うことにより、出力信号を生成する工程と、
前記出力信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する工程と、
比較結果が前記検出レベル未満である場合に、前記第２信号処理の前記所定の周波数帯域の中心周波数を時間の経過に応じて変化させる工程と、
比較結果が前記検出レベル以上である場合に、前記第２信号処理の前記所定の周波数帯域の前記中心周波数の変化を停止させることにより、前記検出レベル以上となった時の前記中心周波数を共振周波数として検出し、前記制御対象から取得した信号に含まれる前記共振周波数の成分を前記出力信号として出力する工程と、
前記制御対象の制御の目標値と、前記出力信号と、を基に、前記制御対象の動作を制御することにより、前記制御対象から取得した前記信号に含まれる前記共振周波数の成分を抑制した制御を行う工程と、
を備えた制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、バンドパスフィルタ、共振点検出器、制御装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
制御対象から所定の周波数で振動する信号を取得し、取得した信号が目標値に追従するように、制御対象のフィードバック制御を行う制御装置がある。例えば、電力変換装置に用いられる制御装置では、制御装置が、制御対象である主回路部から所定の周波数で振動する交流電圧の電圧信号を取得し、取得した電圧信号が目標値に追従するように、主回路部による電力変換の動作をフィードバック制御する。
【0003】
こうした制御装置において、制御対象から取得する信号に制御対象の共振に起因する共振周波数の成分が重畳してしまう場合がある。このように、信号に共振周波数の成分が重畳すると、フィードバック制御を行った際にも、制御対象の信号を目標値に追従させることが難しくなってしまう可能性がある。これにより、例えば、制御対象の動作が不安定になってしまう可能性がある。
【0004】
このため、制御装置において、制御対象の共振周波数に対応するバンドパスフィルタを設け、制御対象から取得した信号に含まれる共振周波数の成分を抽出することにより、制御対象の共振の影響を抑制することが提案されている。これにより、制御対象において共振が発生した際にも、共振の影響を抑制し、より適切に制御対象の動作を制御することができる。
【0005】
また、制御対象によっては、共振周波数が不明である場合もある。この場合に、周波数特性の異なる複数のバンドパスフィルタを用いた共振点検出器を制御装置に設け、共振点検出器で共振周波数の検出を行うことが提案されている。制御装置は、共振点検出器によって検出された共振周波数を基に、共振の抑制を行う。これにより、共振周波数が不明である場合にも、制御対象の共振の影響を抑制することができる。
【0006】
しかしながら、このように、複数のバンドパスフィルタを設けた場合には、共振点検出器及び制御装置の構成が複雑化してしまう。例えば、共振点検出器及び制御装置の大型化や製造コストの増加などを招いてしまうことが懸念される。
【0007】
このため、制御対象から所定の周波数で振動する信号を取得し、取得した信号が目標値に追従するように、制御対象のフィードバック制御を行う制御装置においては、共振周波数が不明である場合にも、制御対象の共振の影響をより簡単な構成で抑制できるようにすることが望まれる。
【0008】
また、この制御装置に用いられる共振点検出器においては、より簡単な構成で共振周波数を検出できるようにすることが望まれる。そして、この共振点検出器において、より簡単な構成で共振周波数を検出できるようにするために、周波数特性を変更可能なバンドパスフィルタが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開２０２１－１４０２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の実施形態は、周波数特性を変更可能なバンドパスフィルタ、より簡単な構成で共振周波数を検出できる共振点検出器、共振周波数が不明である場合にも制御対象の共振の影響をより簡単な構成で抑制できる制御装置、及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の実施形態によれば、入力信号の入力を受けるための第１入力端子と、中心周波数に関する情報の入力を受けるための第２入力端子と、前記入力信号に対して信号処理を行った後の出力信号を外部に出力するための出力端子と、前記第１入力端子に入力された前記入力信号に対し、前記入力信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、前記入力信号に含まれる前記所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、前記出力信号を生成し、生成した前記出力信号を前記出力端子に出力するとともに、前記信号処理を行う際に、前記第２入力端子に入力された前記中心周波数に関する情報に応じて前記所定の周波数帯域の中心周波数を変更する信号処理部と、を備えたバンドパスフィルタが提供される。
【発明の効果】
【0012】
周波数特性を変更可能なバンドパスフィルタ、より簡単な構成で共振周波数を検出できる共振点検出器、共振周波数が不明である場合にも制御対象の共振の影響をより簡単な構成で抑制できる制御装置、及びその制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１の実施形態に係るバンドパスフィルタを模式的に表すブロック図である。
【図2】第１の実施形態に係るバンドパスフィルタの変形例を模式的に表すブロック図である。
【図4】第２の実施形態に係る共振点検出器を模式的に表すブロック図である。
【図6】第３の実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
【図7】第３の実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。
【図8】第３の実施形態に係る制御装置の制御方法の一例を模式的に表すフローチャートである。
【0014】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0015】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るバンドパスフィルタを模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、バンドパスフィルタ１０は、第１入力端子１１と、第２入力端子１２と、出力端子１３と、信号処理部１４と、を備える。
図１は、第１の実施形態に係るバンドパスフィルタを模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、バンドパスフィルタ１０は、第１入力端子１１と、第２入力端子１２と、出力端子１３と、信号処理部１４と、を備える。
【0016】
第１入力端子１１は、信号処理の対象となる入力信号ｕの入力を受けるための入力端子である。第２入力端子１２は、中心周波数ｆ０に関する情報の入力を受けるための入力端子である。この例では、中心周波数ｆ０に関する情報として、中心角周波数ω０の情報を入力している。中心角周波数ω０は、ω０＝２πｆ０で表すことができる。中心周波数ｆ０に関する情報は、例えば、中心周波数ｆ０そのものの情報でもよい。中心周波数ｆ０に関する情報は、上記に限ることなく、信号処理部１４において中心周波数ｆ０を適切に認識することが可能な任意の情報でよい。
【0017】
出力端子１３は、入力信号ｕに対して信号処理を行った後の出力信号ｙを外部に出力するための端子である。信号処理部１４は、第１入力端子１１に入力された入力信号ｕに対し、入力信号ｕに含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、入力信号ｕに含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、出力信号ｙを生成し、生成した出力信号ｙを出力端子１３に出力する。
【0018】
信号処理部１４は、上記の信号処理を行う際に、第２入力端子１２に入力された情報に応じて所定の周波数帯域の中心周波数ｆ０を変更する。換言すれば、信号処理部１４は、入力信号ｕに含まれる周波数成分のうち、第２入力端子１２に入力された情報に応じた中心周波数ｆ０の所定の周波数帯域の周波数成分のみを通過させる信号処理を行う。
【0019】
信号処理部１４は、例えば、演算器２０と、減算器２１と、積分器２２と、演算器２３と、乗算器２４と、加算器２５と、積分器２６と、乗算器２７、２８と、を有する。
【0020】
信号処理部１４は、第１入力端子１１から入力された入力信号ｕを演算器２０に入力する。演算器２０は、入力された入力信号ｕに対して所定のゲインＫｓを乗算する演算を行い、演算後の信号を減算器２１に入力する。
【0021】
減算器２１には、演算器２０の演算結果が入力されるとともに、加算器２５の加算結果が入力される。減算器２１は、演算器２０の演算結果から加算器２５の加算結果を減算し、減算後の信号を積分器２２に入力する。
【0022】
積分器２２は、減算器２１から入力された信号の積分演算を行い、積分演算後の信号を演算器２３及び積分器２６に入力する。
【0023】
演算器２３は、積分器２２から入力された信号に対して減衰係数２ζを乗算する演算を行い、演算後の信号を乗算器２４に入力する。減衰係数２ζは、周波数帯域の帯域幅を表す係数である。減衰係数２ζは、フィルタの鋭さを表すＱ値の逆数によって表される。すなわち、減衰係数２ζは、２ζ＝１／Ｑで表される。Ｑ値は、バンドパスフィルタ１０の抵抗成分をＲ、容量成分をＣ、誘導成分をＬとする時、Ｑ＝Ｒ√（Ｃ／Ｌ）で表される。減衰係数２ζは、換言すれば、バンドパスフィルタ１０（信号処理部１４）の抵抗成分Ｒ、容量成分Ｃ、及び誘導成分Ｌの関係を表す係数である。
【0024】
乗算器２４には、演算器２３の演算結果が入力されるとともに、第２入力端子１２から入力された中心角周波数ω０の情報が入力される。乗算器２４は、入力された演算器２３の演算結果に中心角周波数ω０を乗算することにより、出力信号ｙを演算し、出力信号ｙを出力端子１３に出力するとともに、出力信号ｙを加算器２５に入力する。
【0025】
積分器２６は、積分器２２から入力された信号の積分演算を行い、積分演算後の信号を乗算器２７に入力する。
【0026】
乗算器２８には、第２入力端子１２から入力された中心角周波数ω０の情報が入力される。乗算器２８には、換言すれば、第２入力端子１２に入力された情報の表す中心周波数ｆ０の中心角周波数ω０が入力される。乗算器２８は、入力された中心角周波数ω０の二乗ω０
２を演算し、演算した中心角周波数ω０の二乗ω０
２を乗算器２７に入力する。
【0027】
乗算器２７は、積分器２６から入力された信号に、乗算器２８から入力された中心角周波数ω０の二乗ω０
２を乗算し、乗算結果を加算器２５に入力する。
【0028】
加算器２５は、乗算器２４から入力された出力信号ｙに、乗算器２７の乗算結果を加算し、加算結果を減算器２１に入力する。
【0029】
これにより、信号処理部１４は、第２入力端子１２に入力された情報に応じて周波数帯域の中心周波数ｆ０を変更し、第１入力端子１１に入力された入力信号ｕに対し、入力信号ｕに含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、入力信号ｕに含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行う。
【0030】
上記の信号処理部１４の構成は、以下の（１）式の伝達関数で表すことができる。
換言すれば、信号処理部１４は、上記（１）式の伝達関数に基づいて、上記のように信号処理を行う。なお、（１）式において、ｓは、ラプラス演算子である。
【数1】
【0031】
このように、本実施形態に係るバンドパスフィルタ１０では、第２入力端子１２に入力された情報に応じて周波数帯域の中心周波数ｆ０を変更することができる。
【0032】
なお、信号処理部１４の構成は、上記に限定されるものではない。信号処理部１４の構成は、上記（１）式の伝達関数に基づいて、上記の信号処理を行うことが可能な任意の構成でよい。例えば、（１）式の伝達関数において、ゲインＫｓは、「１」に設定してもよい。この場合、演算器２０は、省略可能である。ゲインＫｓは、必要な出力信号ｙの大きさなどに応じて適宜設定すればよい。
【0033】
バンドパスフィルタ１０は、例えば、減衰係数２ζに関する情報の入力を受けることにより、周波数帯域を任意に変更できるようにしてもよい。バンドパスフィルタ１０は、例えば、減衰係数２ζに関する情報を入力するための第３入力端子をさらに有してもよい。
【0034】
図２は、第１の実施形態に係るバンドパスフィルタの変形例を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、バンドパスフィルタ１０ａでは、信号処理部１４ａにおいて、上記実施形態の積分器２２、２６をそれぞれ積分器２２ａ、２６ａに置き換えている。なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
図２に表したように、バンドパスフィルタ１０ａでは、信号処理部１４ａにおいて、上記実施形態の積分器２２、２６をそれぞれ積分器２２ａ、２６ａに置き換えている。なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【0035】
積分器２２ａは、演算器４０と、加算器４１と、演算器４２と、を有する。演算器４０は、減算器２１から入力された信号に対し、入力信号ｕのサンプリング周期Δｔを乗算し、乗算後の信号を加算器４１に入力する。加算器４１は、演算器４０から入力された信号に、演算器４２の演算結果を加算し、加算後の信号を演算器２３及び乗算器２７に入力するとともに、演算器４２に入力する。演算器４２は、加算器４１から入力された信号を前回値Ｚ－１として記憶保持し、前回値Ｚ－１を加算器４１に入力する。
【0036】
積分器２２ａは、入力信号ｕが所定のサンプリング周期Δｔで取得される場合に、減算器２１から入力された信号（入力信号ｕ）にΔｔを乗算することで面積を演算し、その演算結果に前回値Ｚ－１を順次加算することにより、離散的に取得される入力信号ｕの積分を行う。積分器２２ａは、換言すれば、デジタル積分を実現する。
【0037】
積分器２６ａは、演算器４４と、加算器４５と、演算器４６と、を有する。積分器２６ａの構成は、積分器２２ａの構成と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【0038】
このように、本実施形態に係るバンドパスフィルタ１０ａでは、１／ｓで表される上記実施形態の連続系の積分器２２、２６を離散系の積分器２２ａ、２６ａに置き換えている。これにより、例えば、連続的に取得される入力信号ｕに限ることなく、所定のサンプリング周期Δｔで離散的に取得される入力信号ｕに対しても、上記のバンドパスフィルタの信号処理を適切に行うことができる。
【0039】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係るバンドパスフィルタの特性の一例を模式的に表すグラフである。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２に表したバンドパスフィルタ１０ａの特性の一例を模式的に表す。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２に表したバンドパスフィルタ１０ａの特性の一例を模式的に表す。
【0040】
【0041】
【0042】
図３（ａ）に表したように、バンドパスフィルタ１０ａにおいて、中心周波数ｆ０を２００Ｈｚに設定した場合には、ゲイン線図ＧＤ１のピークが２００Ｈｚ付近にある。従って、バンドパスフィルタ１０ａでは、２００Ｈｚ付近における信号の減衰を抑制し、それ以外の周波数帯の信号を減衰させることができる。また、位相線図ＰＤ１は、２００Ｈｚにおいて約０度となっている。従って、バンドパスフィルタ１０ａでは、２００Ｈｚ付近における信号の位相のずれも抑制することができる。
【0043】
図３（ｂ）に表したように、バンドパスフィルタ１０ａにおいて、中心周波数ｆ０を１０００Ｈｚに設定した場合には、ゲイン線図ＧＤ２のピークが１０００Ｈｚ付近にシフトしている。従って、中心周波数ｆ０を１０００Ｈｚに設定した場合には、１０００Ｈｚ付近における信号の減衰を抑制し、それ以外の周波数帯の信号を減衰させることができる。また、位相線図ＰＤ２は、１０００Ｈｚにおいて約０度となっている。従って、中心周波数ｆ０を１０００Ｈｚに設定した場合には、１０００Ｈｚ付近における信号の位相のずれも抑制することができる。
【0044】
このように、バンドパスフィルタ１０ａでは、外部入力の中心角周波数ω０によって設定した中心周波数ｆ０の出力を通過させるバンドパスフィルタを実現することができる。
【0045】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る共振点検出器を模式的に表すブロック図である。
図４に表したように、共振点検出器６０は、上記第１の実施形態において説明したバンドパスフィルタ１０と、バンドリジェクトフィルタ６２と、演算器６４と、比較器６６と、周波数設定回路６８と、を備える。共振点検出器６０は、入力信号ｕに含まれる共振周波数の検出を行い、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を出力信号ｙとして出力する。なお、共振点検出器６０のバンドパスフィルタ１０は、バンドパスフィルタ１０ａに置き換えてもよい。
図４は、第２の実施形態に係る共振点検出器を模式的に表すブロック図である。
図４に表したように、共振点検出器６０は、上記第１の実施形態において説明したバンドパスフィルタ１０と、バンドリジェクトフィルタ６２と、演算器６４と、比較器６６と、周波数設定回路６８と、を備える。共振点検出器６０は、入力信号ｕに含まれる共振周波数の検出を行い、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を出力信号ｙとして出力する。なお、共振点検出器６０のバンドパスフィルタ１０は、バンドパスフィルタ１０ａに置き換えてもよい。
【0046】
バンドリジェクトフィルタ６２には、入力信号ｕが入力されるとともに、入力信号ｕの基本波周波数Ｆ０の情報が入力される。バンドリジェクトフィルタ６２は、入力信号ｕに含まれる基本波周波数Ｆ０の成分を減衰させ、基本波周波数Ｆ０以外の成分を通過させる信号処理を行う。換言すれば、バンドリジェクトフィルタ６２は、入力信号ｕに含まれる基本波周波数Ｆ０の成分を除去し、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を通過させる。これにより、バンドリジェクトフィルタ６２は、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を抽出する。
【0047】
バンドリジェクトフィルタ６２は、バンドパスフィルタの出力を入力値より減算することで実装することができる。バンドリジェクトフィルタ６２の伝達関数は、以下の（２）式で表すことができる。
【数2】
【0048】
このように、バンドパスフィルタの出力を入力値より減算することで、バンドリジェクトフィルタの特性を得ることができる。バンドリジェクトフィルタ６２には、例えば、上記第１の実施形態に関して説明したバンドパスフィルタ１０の構成が適用される。基本波周波数Ｆ０の情報は、バンドパスフィルタ１０の第２入力端子１２に入力される。これにより、入力する基本波周波数Ｆ０の情報に応じて、除去する基本波周波数Ｆ０の周波数を任意に変更することができる。但し、基本波周波数Ｆ０が固定である場合には、必ずしも基本波周波数Ｆ０を変更できるようにしなくてもよい。
【0049】
バンドリジェクトフィルタ６２は、入力信号ｕに含まれる基本波周波数Ｆ０の成分を減衰させ、基本波周波数Ｆ０以外の成分を通過させる信号処理を行った後の信号をバンドパスフィルタ１０に入力する。
【0050】
バンドパスフィルタ１０には、バンドリジェクトフィルタ６２からの信号が入力されるとともに、周波数設定回路６８からの中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐが入力される。バンドリジェクトフィルタ６２からの信号は、第１入力端子１１に入力される。中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐは、第２入力端子１２に入力される。
【0051】
バンドパスフィルタ１０は、周波数設定回路６８からの情報Ｆｓｗｅｅｐに応じて中心周波数ｆ０を設定し、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号に含まれる中心周波数ｆ０の所定の周波数帯域の成分を通過させ、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号に含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行う。バンドパスフィルタ１０は、信号処理後の信号を演算器６４及び比較器６６に入力する。
【0052】
演算器６４は、バンドパスフィルタ１０から入力された信号に対して所定のゲインＫを乗算する演算を行い、演算後の信号を出力信号ｙとして出力する。ゲインＫは、任意に設定可能である。ゲインＫは、例えば、「１」でもよい。この場合、演算器６４は、省略可能である。
【0053】
比較器６６は、バンドパスフィルタ１０から入力された信号の大きさが予め設定された検出レベルＸ以上か否かを比較し、比較結果を周波数設定回路６８に入力する。
【0054】
周波数設定回路６８は、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ未満である場合に、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて変化させる。これにより、周波数設定回路６８は、バンドパスフィルタ１０の周波数特性を時間の経過に応じて変化させる。
【0055】
周波数設定回路６８は、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ以上である場合には、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０の変化を停止させる。
【0056】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第２の実施形態に係る共振点検出器の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図５（ａ）は、周波数設定回路６８からバンドパスフィルタ１０に入力される中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの一例を模式的に表す。図５（ｂ）は、バンドパスフィルタ１０から出力される信号ＢＰＦｏｕｔの一例を模式的に表す。
図５（ａ）は、周波数設定回路６８からバンドパスフィルタ１０に入力される中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの一例を模式的に表す。図５（ｂ）は、バンドパスフィルタ１０から出力される信号ＢＰＦｏｕｔの一例を模式的に表す。
【0057】
図５（ａ）に表したように、周波数設定回路６８は、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ未満である場合に、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて変化させる。周波数設定回路６８は、例えば、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて徐々に増加させる。
【0058】
図５（ｂ）に表したように、情報Ｆｓｗｅｅｐによって設定された中心周波数ｆ０が、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号に含まれる共振周波数と異なる場合には、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号が、バンドパスフィルタ１０によって減衰されるため、バンドパスフィルタ１０から出力される信号ＢＰＦｏｕｔの大きさ（振幅）は、小さくなる。
【0059】
バンドパスフィルタ１０から出力される信号ＢＰＦｏｕｔの大きさは、情報Ｆｓｗｅｅｐによって設定された中心周波数ｆ０が、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号に含まれる共振周波数に近付くに従って大きくなる。比較器６６の検出レベルＸは、中心周波数ｆ０が、共振周波数と一致したと考えられる値に予め設定される。なお、検出レベルＸは、中心周波数ｆ０が共振周波数に十分に近付いたと考えられる任意の値に設定すればよい。
【0060】
周波数設定回路６８は、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ以上となった場合に、中心周波数ｆ０が、共振周波数と一致したと判断し、情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０の変化を停止させる。これにより、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を出力信号ｙとして共振点検出器６０から出力することができる。
【0061】
周波数設定回路６８は、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ以上である場合に、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０の変化を停止させることにより、検出レベルＸ以上となった時の中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を共振周波数として検出し、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を出力信号ｙとしてバンドパスフィルタ１０に出力させる。
【0062】
このように、本実施形態に係る共振点検出器６０によれば、予め設定した検出レベルＸ以上となった時の情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を共振周波数として検出することができる。共振点検出器６０では、入力信号ｕに含まれる共振周波数の成分を適切に抽出し、出力信号ｙとして出力することができる。本実施形態に係る共振点検出器６０では、例えば、周波数特性の異なる複数のバンドパスフィルタを用いる構成などと比べて、より簡単な構成で共振周波数を検出することができる。
【0063】
図５（ｂ）に表した例では、周波数設定回路６８は、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて徐々に増加させている。換言すれば、周波数設定回路６８は、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて段階的に増加させている。中心周波数ｆ０の時間的な変化は、これに限定されるものではない。周波数設定回路６８は、例えば、中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて連続的に増加させてもよい。また、周波数設定回路６８は、例えば、中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて減少させてもよい。
【0064】
周波数設定回路６８は、例えば、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ未満である場合に、１Ｈｚ～１００００Ｈｚなどの所定の範囲において、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて変化させる。
【0065】
共振点検出器６０は、中心周波数ｆ０を所定の範囲で変化させても比較器６６の比較結果が検出レベルＸ以上とならなかった場合には、例えば、入力信号ｕが共振周波数の成分を含まないと判断し、「０」を出力信号ｙとして出力してもよい。あるいは、中心周波数ｆ０を所定の範囲で変化させても比較器６６の比較結果が検出レベルＸ以上とならなかった場合には、例えば、所定の範囲の中で出力信号ｙの大きさの最も大きい周波数を共振周波数と判断し、その周波数を中心周波数ｆ０に設定してもよい。
【0066】
【0067】
主回路部１１０は、直流電源１０２と接続されるとともに、交流負荷１０４と接続される。主回路部１１０は、直流電源１０２から供給された直流電力を交流負荷１０４に応じた交流電力に変換し、変換後の交流電力を交流負荷１０４に供給する。
【0068】
主回路部１１０は、例えば、交流負荷１０４側の交流電力を直流電力に変換して直流電源１０２側に供給する機能をさらに有してもよい。但し、主回路部１１０の構成は、少なくとも直流電力から交流電力への変換が可能な任意の構成でよい。
【0069】
主回路部１１０は、電力変換器１１２と、フィルタ回路１１４と、電流検出器１１６と、電圧検出器１１８と、を有する。
【0070】
電力変換器１１２は、直流電源１０２から供給された直流電力から交流負荷１０４に応じた交流電力への変換を行う。電力変換器１１２は、例えば、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のスイッチングにより、直流電力から交流電力への変換を行う。
【0071】
フィルタ回路１１４は、電力変換器１１２から出力される交流電力に重畳する高調波成分を減衰させることにより、交流負荷１０４に供給する交流電力を正弦波に近付ける。フィルタ回路１１４は、例えば、リアクトル１１４ａと、コンデンサ１１４ｂと、を有する。リアクトル１１４ａは、電力変換器１１２の交流出力端子と交流負荷１０４の入力端子との間に設けられる。コンデンサ１１４ｂは、交流負荷１０４の一対の入力端子の間に設けられる。換言すれば、コンデンサ１１４ｂは、交流負荷１０４の入力側に対して並列に設けられる。フィルタ回路１１４は、例えば、ＬＣフィルタである。但し、フィルタ回路１１４の構成は、これに限ることなく、交流電力に重畳する高調波成分を抑制可能な任意の構成でよい。
【0072】
電流検出器１１６は、電力変換器１１２から交流負荷１０４に供給される交流電流の大きさを検出し、検出結果を制御装置１２０に入力する。
【0073】
電圧検出器１１８は、電力変換器１１２から交流負荷１０４に供給される交流電圧の大きさを検出し、検出結果を制御装置１２０に入力する。
【0074】
制御装置１２０は、主回路部１１０による電力の変換を制御する。制御装置１２０には、電流検出器１１６の検出結果及び電圧検出器１１８の検出結果が入力されるとともに、交流負荷１０４に供給する交流電圧の電圧目標値が入力される。この例では、主回路部１１０が、制御装置１２０の制御対象である。そして、電流検出器１１６の検出結果及び電圧検出器１１８の検出結果が、制御対象から取得した信号として制御装置１２０に入力される。
【0075】
電圧目標値は、例えば、図示を省略した上位のコントローラなどから制御装置１２０に入力される。電圧目標値は、例えば、操作部の操作に基づいて制御装置１２０に設定される構成などとしてもよい。制御装置１２０に電圧目標値を設定する方法は、制御装置１２０に対して電圧目標値を適切に設定可能な任意の方法でよい。
【0076】
制御装置１２０は、例えば、入力された電流検出器１１６の検出結果、電圧検出器１１８の検出結果、及び電圧目標値を基に、電圧目標値に応じた交流電圧が交流負荷１０４に供給されるように、主回路部１１０の動作を制御する。制御装置１２０は、例えば、電流検出器１１６の検出結果、電圧検出器１１８の検出結果、及び電圧目標値を基に、電力変換器１１２の複数のスイッチング素子のそれぞれに対応した複数の制御信号を生成し、生成した複数の制御信号を電力変換器１１２に入力することにより、主回路部１１０（電力変換器１１２）による電力の変換を制御する。
【0077】
【0078】
電力変換装置１００の制御装置１２０に用いられる共振点検出器６０では、制御対象である主回路部１１０の電流検出器１１６によって検出された電力変換器１１２の出力電流が、入力信号ｕとしてバンドリジェクトフィルタ６２に入力される。この場合、基本波周波数Ｆ０の情報は、交流負荷１０４に供給する交流電力の周波数に設定される。基本波周波数Ｆ０の情報は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚに設定される。
【0079】
これにより、共振点検出器６０は、電力変換器１１２の出力電流に含まれる共振周波数の成分を検出し、検出した共振周波数の成分を出力信号ｙとして出力する。
【0080】
制御部１３０は、交流負荷１０４に供給する交流電圧の電圧目標値（制御対象の制御の目標値）と、共振点検出器６０の出力信号ｙと、を基に、制御対象である主回路部１１０（電力変換器１１２）の動作を制御することにより、主回路部１１０から取得した電力変換器１１２の出力電流の信号に含まれる共振周波数の成分を抑制した制御を行う。
【0081】
制御部１３０は、例えば、減算器１３２と、減算器１３４と、演算器１３６、１３８と、を有する。共振点検出器６０は、出力信号ｙを減算器１３２に入力する。減算器１３２には、共振点検出器６０から出力信号ｙが入力されるとともに、設定された電圧目標値が入力される。減算器１３２は、電圧目標値から共振点検出器６０の出力信号ｙを減算する。換言すれば、減算器１３２は、電圧目標値から出力電流の共振周波数の成分を減算することにより、電圧目標値を補正する。制御部１３０は、電圧目標値から共振点検出器６０の出力信号ｙを減算し、電圧目標値を補正することにより、共振周波数の成分を抑制した制御を行う。
【0082】
この例では、共振成分に対して仮想的にインピーダンスを付与し、電力変換器１１２の出力から共振成分を減衰させることができる。この場合、共振点検出器６０の演算器６４に設定されたゲインＫが、仮想的に付与するインピーダンスの大きさとなる。出力電流の共振周波数の成分にゲインＫを乗算することにより、インピーダンスによる電圧降下分を演算する。この電圧降下分を電圧目標値から減算することで、インピーダンスを模擬する。
【0083】
減算器１３２は、補正後の電圧目標値を減算器１３４に入力する。減算器１３４には、補正後の電圧目標値が入力されるとともに、電圧検出器１１８によって検出された電力変換器１１２の出力電圧が入力される。減算器１３４は、補正後の電圧目標値から出力電圧を減算することにより、電圧目標値と出力電圧との差分を演算する。減算器１３４は、演算した差分を演算器１３６に入力する。
【0084】
演算器１３６は、入力された差分を基に、電力変換器１１２の出力電圧を電圧目標値に追従させるための電力変換器１１２の電圧指令値を演算する。演算器１３６は、例えば、ＰＩ制御によって、差分から電圧指令値を演算する。但し、電圧指令値の演算方法は、これに限ることなく、比例制御やＰＩＤ制御などでもよい。電圧指令値の演算方法は、電圧指令値を適切に演算することができる任意の演算方法でよい。演算器１３６は、演算した電圧指令値を演算器１３８に入力する。
【0085】
演算器１３８は、入力された電圧指令値を基に、電圧指令値に応じた電圧を電力変換器１１２に出力させるための制御信号を生成する。演算器１３８は、例えば、電圧指令値を基に、電力変換器１１２の複数のスイッチング素子のそれぞれに対応する複数の制御信号を生成する。演算器１３８は、例えば、ＰＷＭ演算により、複数の制御信号を生成する。但し、複数の制御信号の生成方法は、これに限ることなく、複数の制御信号を適切に生成可能な任意の方法でよい。
【0086】
演算器１３８は、生成した制御信号を電力変換器１１２に入力する。これにより、演算器１３６で演算した電圧指令値に応じた電圧を電力変換器１１２に出力させ、電力変換器１１２の出力電圧を電圧目標値に追従させることができる。これにより、電力変換装置１００において、電力変換器１１２の出力電流に含まれる共振周波数の成分を抑制した制御を実現することができる。例えば、電力変換装置１００において、フィルタ回路１１４に起因する共振現象を抑制し、交流負荷１０４に供給する交流電力の波形に歪みが生じてしまうことなどを抑制することができる。
【0087】
このように、電力変換装置１００の制御装置１２０では、共振周波数が不明な場合でも、出力電流の共振周波数を適切に検出し、制御対象の共振を抑制することができる。制御装置１２０では、共振周波数が不明な場合でも、周波数特性の異なる複数のバンドパスフィルタを用いる構成などと比べて、より簡単な構成で共振周波数を検出し、制御対象の共振の影響をより簡単な構成で抑制することができる。
【0088】
図８は、第３の実施形態に係る制御装置の制御方法の一例を模式的に表すフローチャートである。
図８に表したように、制御装置１２０の制御方法は、制御対象から取得した信号に含まれる基本波周波数の成分を減衰させ、基本波周波数以外の成分を通過させる第１信号処理を行う工程を有する（図８のステップＳ１０１）。第１信号処理を行う工程は、例えば、バンドリジェクトフィルタ６２によって、電力変換器１１２の出力電流に含まれる基本波周波数Ｆ０の成分を減衰させ、基本波周波数Ｆ０以外の成分を通過させる工程である。
図８に表したように、制御装置１２０の制御方法は、制御対象から取得した信号に含まれる基本波周波数の成分を減衰させ、基本波周波数以外の成分を通過させる第１信号処理を行う工程を有する（図８のステップＳ１０１）。第１信号処理を行う工程は、例えば、バンドリジェクトフィルタ６２によって、電力変換器１１２の出力電流に含まれる基本波周波数Ｆ０の成分を減衰させ、基本波周波数Ｆ０以外の成分を通過させる工程である。
【0089】
制御装置１２０の制御方法は、第１信号処理後の信号に含まれる所定の周波数帯域の周波数成分を通過させ、第１信号処理後の信号に含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる第２信号処理を行うことにより、出力信号を生成する工程を有する（図８のステップＳ１０２）。第２信号処理を行う工程は、例えば、バンドパスフィルタ１０によって、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号に含まれる中心周波数ｆ０の所定の周波数帯域の成分を通過させ、バンドリジェクトフィルタ６２から入力された信号に含まれる所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる信号処理を行うことにより、出力信号を生成する工程である。
【0090】
制御装置１２０の制御方法は、出力信号の大きさが予め設定された検出レベル以上か否かを比較する工程を有する（図８のステップＳ１０３）。検出レベル以上か否かを比較する工程は、例えば、比較器６６によって、バンドパスフィルタ１０から入力された信号の大きさが予め設定された検出レベルＸ以上か否かを比較する工程である。
【0091】
制御装置１２０の制御方法は、比較結果が検出レベル未満である場合に、第２信号処理の所定の周波数帯域の中心周波数を時間の経過に応じて変化させる工程を有する（図８のステップＳ１０４）。中心周波数を変化させる工程は、例えば、周波数設定回路６８が、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ未満である場合に、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０を時間の経過に応じて変化させる工程である。
【0092】
制御装置１２０の制御方法は、比較結果が検出レベル以上である場合に、第２信号処理の所定の周波数帯域の中心周波数の変化を停止させることにより、検出レベル以上となった時の中心周波数を共振周波数として検出し、制御対象から取得した信号に含まれる共振周波数の成分を出力信号として出力する工程を有する（図８のステップＳ１０５）。中心周波数の変化を停止させる工程は、例えば、周波数設定回路６８が、比較器６６の比較結果が検出レベルＸ以上である場合に、バンドパスフィルタ１０に入力する中心周波数ｆ０に関する情報Ｆｓｗｅｅｐの中心周波数ｆ０の変化を停止させる工程である。
【0093】
そして、制御装置１２０の制御方法は、制御対象の制御の目標値と、出力信号と、を基に、制御対象の動作を制御することにより、制御対象から取得した信号に含まれる共振周波数の成分を抑制した制御を行う工程を有する（図８のステップＳ１０６）。制御対象の動作を制御する工程は、例えば、制御部１３０が、交流負荷１０４に供給する交流電圧の電圧目標値と、共振点検出器６０の出力信号ｙと、を基に、制御対象である主回路部１１０の動作を制御することにより、主回路部１１０から取得した電力変換器１１２の出力電流の信号に含まれる共振周波数の成分を抑制した制御を行う工程である。
【0094】
これにより、本実施形態に係る制御方法では、共振周波数が不明な場合でも、周波数特性の異なる複数のバンドパスフィルタを用いる構成などと比べて、より簡単な構成で共振周波数を検出し、制御対象の共振の影響をより簡単な構成で抑制することができる。
【0095】
なお、上記実施形態では、制御装置の一例として、電力変換装置１００に用いられる制御装置１２０を表している。制御装置は、これに限ることなく、任意の制御対象の制御を行う任意の制御装置でよい。制御装置の制御対象は、主回路部１１０に限ることなく、任意の機器でよい。制御対象から取得する信号は、出力電流の信号に限ることなく、制御対象の制御に必要な任意の信号でよい。本実施形態に係る制御方法は、少なくとも上記の各工程を有する任意の制御方法でよい。
【0096】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0097】
１０、１０ａ…バンドパスフィルタ、 １１…第１入力端子、 １２…第２入力端子、 １３…出力端子、 １４、１４ａ…信号処理部、 ２０…演算器、 ２１…減算器、 ２２、２２ａ…積分器、 ２３…演算器、 ２４…乗算器、 ２５…加算器、 ２６、２６ａ…積分器、 ２７、２８…乗算器、 ４０…演算器、 ４１…加算器、 ４２…演算器、 ４４…演算器、 ４５…加算器、 ４６…演算器、 ６０…共振点検出器、 ６２…バンドリジェクトフィルタ、 ６４…演算器、 ６６…比較器、 ６８…周波数設定回路、 １００…電力変換装置、 １０２…直流電源、 １０４…交流負荷、 １１０…主回路部、 １１２…電力変換器、 １１４…フィルタ回路、 １１６…電流検出器、 １１８…電圧検出器、 １２０…制御装置、 １３０…制御部、 １３２…減算器、 １３４…減算器、 １３６、１３８…演算器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】