JPH0311979A - インバータの変調方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば誘導電動機を駆動制御する３相イン
バータ等のインバータの変調方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図ないし第４図は、例えば昭和５３年電気四学会連
合大会論文７３「車両用誘導電動機のインバータ制御に
ついて（その２）」に記載されたこの種従来のインバー
タの変調方法を説明するもので、第２図はインバータの
主回路構成を示す回路図、第３図はその制御回路構成を
示すブロック図、第４図はその動作波形を示すタイムチ
ャートである。

図において、（１）は直流電源、（２１は主回路を入切
する開閉器、（３）および（４）は逆り形フィルタ回路
を構成するそれぞれフィルタリアクトルおよびフィルタ
コンデンサ、（５Ｕ）〜（５Ｚ）は３相ブリツジに接続
されてインバータを構成するスイッチング素子としての
サイリスタ等の半導体スイッチ、（６）は誘導電動機、
（７）は誘導電動１ａｆ６１の電流を検出する電流検出
器、（８）は誘導電動機（６）の回転周波数を検出する
パルス発生器である。

（９）は制御の入力条件となる運転指令、００）は運転
指令（９）からの指令に基づき電流指令１ｐを発生する
電流指令発生部、（１１）は同じく運転指令（９）から
の指令に基づきすべり周波数指令ｆｓｐを発生ずる周波
数指令発生部、（１２）は電流指令発生部α０）の出力
と電流検出器（７）で検出した誘導電動ｆｉ　（６１の
電流ＩＭの信号とからインバータの出力電圧Ｖを演算す
る電流制御部、（１３）は周波数指令発生部（１１）の
出力と電流ＩＭの信号とから誘導電動機（６）のすべり
周波数ｆｓを演算するすべり制御部、（１４）はパルス
発生器（８）からの回転周波数ｆＭとすべり制御部（１
３）からのすべり周波数ｆｓとからインバータの出力周
波数Ｆを演算する加算器、（１５）は出力電圧Ｖと出力
周波数Ｆとを目標に各半導体スイッチ（５Ｕ）等へゲー
ト信号を送出する変調回路である。

次に動作について説明する。運転指令（９）からの指令
で電流指令発生部００１で発生された電流指令１ｐは電
流制御部（１２）で電流信号ＩＭと比較増幅され、誘導
電動機（６）に印加すべきインバータの出力電圧■とな
って変調回路（１５）に入力される。また、運転指令（
９）からの指令で周波数指令発生部（１１）で発生され
たすべり周波数指令ｆｓｐはすべり制御部（１３）で電
流信号ＩＭと比較増幅され、誘導電動機（６）のすべり
周波数ｆｓとなって加算器（１４）に入力される。加算
器（１４）は、このすべり周波数ｆｓとパルス発生器（
８）からの回転周波数ｆＭとを入力し、下式により、誘
導電動ｆｉ　（６）の加速時には加算、回生時には減算
してインバータの出力周波数Ｆを変調回路（１５）へ送
出する。

Ｆ＝ｆＭ±ｆｓ　　　　・・・・・・・・・（１）変調
回路（１５）は指令された出力周波数Ｆおよび出力電圧
Ｖに基づき、予め定められたモードによる正弦波状のＵ
相変調波（１６）と三角波状の搬送波（１７）とを、例
えば第４図に示すように設定する。

そして、Ｕ相変調波（１６）と搬送波（１７）との両波
形を比較しその交点で反転するＵ相変調信号（１８）を
得る。このＵ相変調信号（１８）の出力レベルに応じて
第２図で示す半導体スイッチ（５Ｕ）および（５Ｘ）の
オン、オフのタイミングを決定する。

同様にして、Ｕ相から１２０°遅れた図示しない■相変
調波と搬送波（１７）とからＶ相変調信号（１９）を得
、この■相変調信号（１９）の出力レベルに応じて半導
体スイッチ（５ｖ）および（５Ｙ）のオン、オフのタイ
ミングを決定する。Ｕ相変調信号（１８）および■相変
調信号（１９）に基づく半導体スイッチの点弧動作から
インバータの出力電圧として、例えばＵＶ相間出力電圧
（２０）が得られる訳である。

ところで、誘導電動機（６）の加速が進み出力周波数Ｆ
が上昇していくと、これに応じてインバータを構成する
半導体スイッチのスイッチング周波数も増大させる必要
がある。しかし、半導体スイッチにはそのスイッチング
性能や使用条件等からそのスイッチング周波数に上限が
存在し、このため、出力周波数Ｆの上昇に伴ってインバ
ータの出力電圧波形に含まれる出力パルスの数を階段状
に低減していく方法が一般的に採用されている。例えば
、昭和６２年６月発行電気学会技術報告■部２５１号「
電気車の交流電動機駆動・インバータ制御方式」Ｐ、３
８〜３９には、非同期→２１パルス→１５パルス→９パ
ルス→５パルス→３パルス→１パルスの各モードで出力
パルスを切換える方法が紹介されている。

第５図は上記パルスモードの切換えのうち、特に５パル
スから３パルスのモードに切換える場合の各波形を示し
たものである。図において、搬送波（１７）はＡに示す
時点で不連続的にその波形を変化させている。即ち、時
点Ａまでの搬送波（１７）の波形は、図に示すような双
頭の三角波となっており、この結果、ＵＶ相間出力電圧
（２０）の波形はその半周期中に５パルスを分配させた
第１のモードとなっている。そして、時点Ａ以降の搬送
波（１７）の波形は、図に示すような単頭の三角波に変
わり、この結果、ＵＶ相間出力電圧（２０）の波形はそ
の半周期中に３パルスを分配させた第２のモードとなる
。なお、第５図の（２１）は正弦波状の■相変調波であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のインバータの変調方法では、以上のように、出力
電圧の半周期に５パルスを分布させた第１のモードから
、３パルスを分布させた第２のモ−ドヘ直接ｌ；７７換
えるためパルス配置の大きな変動が発生し、誘導電動機
（６）の電流や出力トルクが急変して乗心地等が悪化す
るという問題点があった。

この発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、特に５パルスと３パルスとの変調モードの切
換えをスムーズに行い、パルス配置の変動を小さくして
電動機電流や出力トルクの急変を防止することができる
インバータの変調方法を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段および作用〕この発明に係
るインバータの変調方法は、第１のモードと第２のモー
ドとの間に以下の過渡モードを設定したものである。

即ち、第１のモードにおける搬送波の双頭の各頂点間の
時間幅をスイッチング素子のスイッチング性能から定ま
る所定の最小時間幅まで順次低減する。この過渡モード
が完了した後、第２のモードに切換える。第２のモード
から第１のモード△戻るときは上記した順序と逆の動作
を行う。

〔実　施　例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は従来の第５図に対応してこの実施例における各波形
を示したもので、図中、各波形には従来と同一の符号を
付けている。図において、時点Ａ以前は５パルスの第１
のモードで、従来の第５図の時点Ａ以前と同一の動作で
ある。時点Ｂ以降は３パルスの第２のモードで、従来の
第５図の時点Ａ以降と同一の動作である。但し、従来の
場合と比較すると、ＵＶ相間出力電圧（２０）で半周期
分ずれた位相から始まっている。そして、時点Ａから時
点Ｂに至る部分が、今回新たに挿入した過渡モードで、
図示を簡単にするため第１図では半周期の期間で終了し
ているが、実際は更に長い期間をとり徐々に変化させる
ようにする。

次に、この過渡モードにおける変調回路（１５）の具体
的な動作を第１図に従って説明する。出力周波数Ｆが５
パルスモードの上限値に達するとく時点Ａ）、変調回路
（１５）はこれを検出して過渡モードに移行するべく、
搬送波（１７）の波形を順次変形していく。即ち、搬送
波（１７）の双頭の部分の各頂点（例えば同図に（１７
ａ）および（１７ｂ）で示す）の間の時間幅ＴＷを徐々
に減らしていくように搬送波（１７）の波形分変形して
いく。

以上の搬送波（１７）の波形操作により、ＵＶ相間出力
電圧（２０）の位相６０°および＋２０°における出力
パルス幅は徐々に低減していく。上記時間幅ＴＷが更に
低減し、搬送波（１７）とＵ相変調波（１６）等との交
点から求まるスイッチングの時間幅が半導体スイッチ（
５Ｕ）等のスイッチング性能等から定まる所定の最小時
間幅に達した時点で過渡モードは終了し、つづいて３パ
ルスモードに移行する。逆に、３パルスモードから５パ
ルスモードへ切換える場合は上記と逆の操作を行えばよ
い。

この過渡モードの周期数を適当に設定することにより、
５パルスの第１モードと３パルスの第２のモードとの間
の切換えを連続的にスムーズに行うことができ、電動ａ
ｔ流や出力トルクの急変を防止することができる。

なお、上記で説明した搬送波（１７）の波形の操作は、
例えば、変調回路（Ｉ５）に内蔵するＲＯＭに必要な波
形データを記憶させておき、必要に応じて取出すように
すればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明では、５パルスの第１のモード
と３パルスの第２のモードとの間に所定の過渡モードを
設定して変調するようにしたので、第１と第２とのモー
ド切換えによるパルス配置の変動が小さくなり、インバ
ータ出力の急変が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による変調動作を説明する
ための各波形のタイムチャー１・、第２図はインバータ
の主回路構成を示す回路図、第３図はその制御回路構成
を示すブロック図、第４図はその基本動作を説明するた
めのタイムチャーｌ〜、第５図は従来の変調動作を説明
するための夕・イムチャートである。 図において、（５Ｕ）〜（５Ｚ）はスイッチング素子と
しての半導体スイッチ、（１５〉は変調回路、（１６）
はＵ相変調波、（１７）は搬送波、（１７ａ）　（１７
ｂ）は搬送波（１７）の双頭の頂点、（２０）はＵ■相
間出力電圧、（２１）はＶ相変調波である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定のモードで変調波と搬送波とを設定し、上記両波の
   比較から得られるゲート信号でインバータのスイッチン
   グ素子をオンオフ制御して可変電圧・可変周波数の出力
   電圧を得るインバータの変調方法であって、上記搬送波
   を双頭の三角波として上記出力電圧の半周期に５パルス
   を分配させる第１のモードから上記搬送波を単頭の三角
   波として上記出力電圧の半周期に３パルスを分配させる
   第２のモードへ切換える場合において、 上記第１のモードにおける搬送波の双頭の各頂点間の時
   間幅を上記スイッチング素子のスイッチング性能から定
   まる所定の最小時間幅まで順次低減する過渡モードを、
   上記第１のモードと第２のモードとの間に設定したこと
   を特徴とするインバータの変調方法。