JPH03150087A - Pwm変換器の電流検出方法 - Google Patents
Pwm変換器の電流検出方法Info
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- JPH03150087A JPH03150087A JP1288172A JP28817289A JPH03150087A JP H03150087 A JPH03150087 A JP H03150087A JP 1288172 A JP1288172 A JP 1288172A JP 28817289 A JP28817289 A JP 28817289A JP H03150087 A JPH03150087 A JP H03150087A
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- Japan
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- current
- wave signal
- magnetizing
- torque current
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
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。
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)
本発明はPWM変換器の電流検出方法に関し。
詳しくは、誘導電動機のいわゆるベクトル制御に用いら
れるPWM(パルス幅変調)変換器において。
れるPWM(パルス幅変調)変換器において。
誘導電動機に流れる一次電流を磁束軸と平行な成分とし
ての磁化電流と垂直な成分としてのトルク電流とに分解
してこれらを検出するための電流検出方法に関する。
ての磁化電流と垂直な成分としてのトルク電流とに分解
してこれらを検出するための電流検出方法に関する。
(従来の技術)
誘導電動機の電流を制御するために、誘導電動機に流れ
る三相交流電流11111 l bg l Cを磁束軸
と同期して回転する座標上において、上記磁化電流とト
ルク電流とに分解することがある(例えば。
る三相交流電流11111 l bg l Cを磁束軸
と同期して回転する座標上において、上記磁化電流とト
ルク電流とに分解することがある(例えば。
富士時報vo1.53 No、91980年 「交流機
のベクトル制御1参照)、そして−このようにして分解
した磁化電流及びトルク電流から各電流値を検出する方
法として、以下のようなものが従来から知られている。
のベクトル制御1参照)、そして−このようにして分解
した磁化電流及びトルク電流から各電流値を検出する方
法として、以下のようなものが従来から知られている。
始めに、第10図(、)は第1従来例を示している。
同図において+ PWM変換器から供給されて誘導電動
機(何れも図示せず)に流れる三相交流電流i。、 i
b、 i cを、ベクトル回転器21により二次磁束
ベクトルφと平行な成分と垂直な成分とに分解し。
機(何れも図示せず)に流れる三相交流電流i。、 i
b、 i cを、ベクトル回転器21により二次磁束
ベクトルφと平行な成分と垂直な成分とに分解し。
それぞれ磁化電流検出値z ad I トルク電流検出
値iTdとする。
値iTdとする。
また、第10図(b)は第2従来例を示している。
同図において、誘導電動機に流れる三相交流電流l a
、 l be 10を、ベクトル回転器21により二次
磁束ベクトルφと平行な成分と垂直な成分とに分解して
磁化電流in、トルク電流i丁を求め、これらをフィル
タ22.23にそれぞれ通して磁化電流検出値iMd、
トルク電流検出値i丁dとする。
、 l be 10を、ベクトル回転器21により二次
磁束ベクトルφと平行な成分と垂直な成分とに分解して
磁化電流in、トルク電流i丁を求め、これらをフィル
タ22.23にそれぞれ通して磁化電流検出値iMd、
トルク電流検出値i丁dとする。
更に、第10図(c)は第3従来例としての、特開昭5
8−198165号に示された電流検出方法を示してい
る。同図において、誘導電動機に流れる三相交流電流i
at i b、 i cを、サンプルホールド回路2
4において搬送波信号である三角波のピーク点Pでサン
プリングし、その値i a 、 i b 、 i aを
ベクトル回転器21に加えて二次磁束ベクトルφと平行
な成分と垂直な成分とに分解し、それぞれ磁化電流検出
値i+vd、トルク電流検出値irdとしている。
8−198165号に示された電流検出方法を示してい
る。同図において、誘導電動機に流れる三相交流電流i
at i b、 i cを、サンプルホールド回路2
4において搬送波信号である三角波のピーク点Pでサン
プリングし、その値i a 、 i b 、 i aを
ベクトル回転器21に加えて二次磁束ベクトルφと平行
な成分と垂直な成分とに分解し、それぞれ磁化電流検出
値i+vd、トルク電流検出値irdとしている。
(発明が解決しようとする課題)
一般に、周波数及び振幅が出力電圧の基本波成分に比例
した変調波信号(信号波)と、三角波の搬送波信号とを
比較して得られるパルス信号によって点弧制御されるP
WM変換器においては、出力電圧に高調波分を含むため
、誘導電動機の電流にも高調波分が含まれるものである
。
した変調波信号(信号波)と、三角波の搬送波信号とを
比較して得られるパルス信号によって点弧制御されるP
WM変換器においては、出力電圧に高調波分を含むため
、誘導電動機の電流にも高調波分が含まれるものである
。
前述した第1従来例では、誘導電動機の電流に含まれる
上記高調波分により、後述する第3図(d)、(e)に
示すように磁化電流iMdの検出値とトルク電流ird
の検出値とにリプルが存在し、これらのりプルが電流制
御系に対する外乱となって安定な制御ができなくなると
いう欠点を持つ。
上記高調波分により、後述する第3図(d)、(e)に
示すように磁化電流iMdの検出値とトルク電流ird
の検出値とにリプルが存在し、これらのりプルが電流制
御系に対する外乱となって安定な制御ができなくなると
いう欠点を持つ。
また。第2従来例では、フィルタ22.23により磁化
電流in、)−ルク電流itのりプルは除去することが
できるが、位相遅れが発生して過渡応答性が低下すると
いう欠点がある。一般に、搬送波信号の周波数が高いほ
どリプルが小さくなって制御性能が向上するため−m送
波信号の周波数はできる限り高く設定することが好まし
い、しかるに。
電流in、)−ルク電流itのりプルは除去することが
できるが、位相遅れが発生して過渡応答性が低下すると
いう欠点がある。一般に、搬送波信号の周波数が高いほ
どリプルが小さくなって制御性能が向上するため−m送
波信号の周波数はできる限り高く設定することが好まし
い、しかるに。
PWM変換器を構成する電力変換素子のスイッチング損
失の点からこれらをON、OFFできる周波数に上限が
あるため、搬送波信号の周波数をそれほど高くできない
場合には磁化電流in、トルク電流i丁のりプルが大き
くなり、これらを除去するために時定数の大きなフィル
タが必要になって大きな位相遅れが発生してしまう。
失の点からこれらをON、OFFできる周波数に上限が
あるため、搬送波信号の周波数をそれほど高くできない
場合には磁化電流in、トルク電流i丁のりプルが大き
くなり、これらを除去するために時定数の大きなフィル
タが必要になって大きな位相遅れが発生してしまう。
一方、第3従来例では上記位相遅れが発生するおそれは
ない、しかしながら、この第3従来例において、誘導電
動機に流れる三相交流電流を三角波の搬送波信号のピー
ク点Pでサンプリングした値は、電流の基本波成分(第
3図(C)に点腺で示す波形)に近似した値になるが必
ずしも基本波成分に一致するとは限らないため、高精度
な電流検出ができないという欠点がある。
ない、しかしながら、この第3従来例において、誘導電
動機に流れる三相交流電流を三角波の搬送波信号のピー
ク点Pでサンプリングした値は、電流の基本波成分(第
3図(C)に点腺で示す波形)に近似した値になるが必
ずしも基本波成分に一致するとは限らないため、高精度
な電流検出ができないという欠点がある。
本発明は上述した各従来例の欠点を解消するために提案
されたもので、その目的とするところは、誘導電動機の
電流に含まれる高調波成分によるリプルを低減し、しか
もフィルタを不要にして過渡応答性を高めると共に高精
度な電流検出を可能にしたPWM変換器の電流検出方法
を提供することにある。
されたもので、その目的とするところは、誘導電動機の
電流に含まれる高調波成分によるリプルを低減し、しか
もフィルタを不要にして過渡応答性を高めると共に高精
度な電流検出を可能にしたPWM変換器の電流検出方法
を提供することにある。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため、磁化電流及びトルク電流を検
出するのに、第1の発明では、誘導電動機の一次電流を
一旦磁化電流とトルク電流とに分解した後、搬送波信号
に同期した期間の磁化電流とトルク電流との平均値をそ
れぞれ求め、それらの平均値を磁化電流検出値、トルク
電流検出値とするものである。
出するのに、第1の発明では、誘導電動機の一次電流を
一旦磁化電流とトルク電流とに分解した後、搬送波信号
に同期した期間の磁化電流とトルク電流との平均値をそ
れぞれ求め、それらの平均値を磁化電流検出値、トルク
電流検出値とするものである。
また。第2の発明では、まず、第1の発明と同様に搬送
波信号に同期した期間の磁化電流とトルク電流との平均
値を求め、これらの平均値をメモリに格納する。そして
、a化電流、トルク電流それぞれについて、変調比によ
って決まる個数だけ前記平均値を取り出して更にそれら
の平均値を演算し、その結果をそれぞれ磁化電流検出値
、トルク電流検出値とするものである。
波信号に同期した期間の磁化電流とトルク電流との平均
値を求め、これらの平均値をメモリに格納する。そして
、a化電流、トルク電流それぞれについて、変調比によ
って決まる個数だけ前記平均値を取り出して更にそれら
の平均値を演算し、その結果をそれぞれ磁化電流検出値
、トルク電流検出値とするものである。
(作用)
第1の発明によれば、三角波等の搬送波信号に同期した
期間の磁化電流とトルク電流との平均値を求めることに
より、磁化電流とトルク電流とに含まれる、搬送波信号
の周波数に比例した高調波成分が除去される。
期間の磁化電流とトルク電流との平均値を求めることに
より、磁化電流とトルク電流とに含まれる、搬送波信号
の周波数に比例した高調波成分が除去される。
また。第2の発明によれば、上記作用に加えて。
上記平均値を変調比によって決まる個数だけ取り出し、
更にその平均値を求めて磁化電流検出値、トルク電流検
出値とすることにより、PWM変換器の出力電圧の基本
波周波数に対する高次高調波成分が除去される。
更にその平均値を求めて磁化電流検出値、トルク電流検
出値とすることにより、PWM変換器の出力電圧の基本
波周波数に対する高次高調波成分が除去される。
(実施例)
以下、図に沿って各発明の実施例を説明する。
まず、第1図は、第1の発明の実施例が適用される誘導
電動機の駆動システムの主同g楕成を示すもので、同図
において1は直流電源であり、この直流電源1には、例
えばGTOサイリスタ及びダイオードからなるPWM変
換II2が接続されている。このPWM変換器2は誘導
電動機3に可変電圧、可変周波数の交流電圧を供給し、
これによって誘導電動機3の速度や電流等を制御可能と
なっている。また。誘導電動機3の一次側各相には電流
検出器4がそれぞれ接続されており、これらによって誘
導電動機3の一次電流i a、 i b、 i 0を検
出するように構成されている。ここで、例えばa相の一
次電流i、の波形は第3図(c)に示すとおりである。
電動機の駆動システムの主同g楕成を示すもので、同図
において1は直流電源であり、この直流電源1には、例
えばGTOサイリスタ及びダイオードからなるPWM変
換II2が接続されている。このPWM変換器2は誘導
電動機3に可変電圧、可変周波数の交流電圧を供給し、
これによって誘導電動機3の速度や電流等を制御可能と
なっている。また。誘導電動機3の一次側各相には電流
検出器4がそれぞれ接続されており、これらによって誘
導電動機3の一次電流i a、 i b、 i 0を検
出するように構成されている。ここで、例えばa相の一
次電流i、の波形は第3図(c)に示すとおりである。
次に、第2図は上記PWM変換器2の制御回路の概略を
示すものである。同図において、5は上記各相の一次電
流i aj i bg i Oが入力されるベクトル回
転器であり、このベクトル回転器5は、一次電流1 s
、 i by i Oを磁束軸φと同期して回転する座
標上に分解し、磁束軸φに平行な成分としての磁化電流
inと垂直な成分としてのトルク電流I工とを出力する
ものである。ここで、これらの電流I轄、irの波形は
、例えば第3図(d)、(e)に示すとおりである。
示すものである。同図において、5は上記各相の一次電
流i aj i bg i Oが入力されるベクトル回
転器であり、このベクトル回転器5は、一次電流1 s
、 i by i Oを磁束軸φと同期して回転する座
標上に分解し、磁束軸φに平行な成分としての磁化電流
inと垂直な成分としてのトルク電流I工とを出力する
ものである。ここで、これらの電流I轄、irの波形は
、例えば第3図(d)、(e)に示すとおりである。
また。第2図において6はタイミング発生回路。
71搬送波信号発生回路であり、タイミング発生回路6
は、搬送波信号発生回路7からの第3図(a)、第4図
(a)、第5図(a)に示すような搬送波信号SCを入
力してその正負のピーク(最大値)時点で第4図(b)
、第5図(b)に示すごときパルス状のタイミング信号
Stを生成し、この信号Stを平均値検出回路8N、8
Tに出力するようになっている。
は、搬送波信号発生回路7からの第3図(a)、第4図
(a)、第5図(a)に示すような搬送波信号SCを入
力してその正負のピーク(最大値)時点で第4図(b)
、第5図(b)に示すごときパルス状のタイミング信号
Stを生成し、この信号Stを平均値検出回路8N、8
Tに出力するようになっている。
これらの平均値検出回路8 m、 8 Tは、タイミン
グ信号Stと、磁化電流inまたはトルク電流irをそ
れぞれ人力し、タイミング信号Stが発生した時点で、
前回のタイミング信号Stが発生してから今回のタイミ
ング信号Stが発生するまでの間の磁化電流inの平均
値i11m(第4図(d)参照)とトルク電流irの平
均値its(第5図(d)参照)とを算出してそれぞれ
出力する。また、9はマイクロコンピュータ(以下、マ
イコンという)であり、このマイコン9は上記磁化電流
平均値iNaとトルク電流平均値iTaとを入力して電
流調節演算を行い、電圧指令VW”e Vt−直流量)
を求めて磁束軸φと同期して回転する座標から静止座標
への変換を行い、一次電圧指令v1′(交流量)を出力
する。
グ信号Stと、磁化電流inまたはトルク電流irをそ
れぞれ人力し、タイミング信号Stが発生した時点で、
前回のタイミング信号Stが発生してから今回のタイミ
ング信号Stが発生するまでの間の磁化電流inの平均
値i11m(第4図(d)参照)とトルク電流irの平
均値its(第5図(d)参照)とを算出してそれぞれ
出力する。また、9はマイクロコンピュータ(以下、マ
イコンという)であり、このマイコン9は上記磁化電流
平均値iNaとトルク電流平均値iTaとを入力して電
流調節演算を行い、電圧指令VW”e Vt−直流量)
を求めて磁束軸φと同期して回転する座標から静止座標
への変換を行い、一次電圧指令v1′(交流量)を出力
する。
そして、この一次電圧指令V□5は搬送波信号SCと共
に比較器IOに入力され、比較器1Gでは、両信号を比
較してPWM変換器2の電力変換素子に対するパルス信
号(点彊信号)Ssを生成して出方する。これにより、
PWM変換112の出方電圧■□の波形は第3図(b)
に示すようになる。
に比較器IOに入力され、比較器1Gでは、両信号を比
較してPWM変換器2の電力変換素子に対するパルス信
号(点彊信号)Ssを生成して出方する。これにより、
PWM変換112の出方電圧■□の波形は第3図(b)
に示すようになる。
なお、上記実施例(以下、便宜的に第1実施例という)
においてはトルク電流平均値i11a及びトルク電流平
均値ITaを算出するためのタイミング信号Stを、搬
送波信号Scの正負のピーク(最大値)時点で生成する
こととしたが、タイミング信号Stを搬送波信号Scの
正の最大値(または負の最大値)の時点で発生させる(
以下、これを第2実施例という)か、あるいは、タイミ
ング信号Stを搬送波信号Scの位相がO、90” 、
100” 、 270,360@の時点で発生させる
(以下、これを第3実施例という)ようにしてもよい。
においてはトルク電流平均値i11a及びトルク電流平
均値ITaを算出するためのタイミング信号Stを、搬
送波信号Scの正負のピーク(最大値)時点で生成する
こととしたが、タイミング信号Stを搬送波信号Scの
正の最大値(または負の最大値)の時点で発生させる(
以下、これを第2実施例という)か、あるいは、タイミ
ング信号Stを搬送波信号Scの位相がO、90” 、
100” 、 270,360@の時点で発生させる
(以下、これを第3実施例という)ようにしてもよい。
ここで、上記各実施例のように搬送波信号に同期した期
間の磁化電流平均値及びトルク電流平均値を求めること
は、磁化電流及びトルク電流に含まれる、周波数が搬送
波信号に比例した高調波成分を除去することを意味して
おり、これによってリプルが極めて少ない磁化電流検出
値及びトルク電流検出値を得ることができる。
間の磁化電流平均値及びトルク電流平均値を求めること
は、磁化電流及びトルク電流に含まれる、周波数が搬送
波信号に比例した高調波成分を除去することを意味して
おり、これによってリプルが極めて少ない磁化電流検出
値及びトルク電流検出値を得ることができる。
例えば第5図に示す第1実施例の動作波形において、第
5図(e)に示したトルク電流irの波形のピークto
ピーク値は直流分に対して60%であるが。
5図(e)に示したトルク電流irの波形のピークto
ピーク値は直流分に対して60%であるが。
搬送波信号に同期させて平均値を求めた第5図(d)に
示すトルク電流検出値i丁1の波形のピークtoピーク
値は、直流分に対してlO%に低減されている。
示すトルク電流検出値i丁1の波形のピークtoピーク
値は、直流分に対してlO%に低減されている。
また。Wi流検出の遅れに関して、検出の無駄時間σ□
は次の(1)式で与えられる。
は次の(1)式で与えられる。
但し、(1)式において、
fc:搬送波信号の周波数
N:′搬送波信号−周期の間に検出される平均値の個数
である。また、検出電流から取り除くことができる搬送
波信号に比例した高調波分の周波数は、次の(2)式で
表わされる。
波信号に比例した高調波分の周波数は、次の(2)式で
表わされる。
f cX N X M =−=(2)但し、
(2)式において、Mは正の整数である。
(2)式において、Mは正の整数である。
例えば、上記第1ないし第3実施例において。
Nはそれぞれ2.l、4であるため、検出の焦肱時間σ
1はそれぞれ次式で与えられる。
1はそれぞれ次式で与えられる。
・−・−・・(1)−〇
cX4
■
・−・・・・(l)−〇
cX2
■
・・−・・・(1)−■
cX8
これらの(1)−〇〜(1)−■式から明らかなように
、Nが大きくなるほど検出の無駄時間σ、は短くなる。
、Nが大きくなるほど検出の無駄時間σ、は短くなる。
逆に、Nが小さいほどタイミング発生回路6の構成が簡
単になり、また(2)式から明らかなごとく、より低次
の高調波を取り除くことが可能になる。
単になり、また(2)式から明らかなごとく、より低次
の高調波を取り除くことが可能になる。
一方、先の第2従来例のようにリプルを除去するために
フィルタを用いた場合、取り除きたい高周波成分を17
6に減衰させるとして、フィルタの時定数σ2は以下の
式で表わされる。
フィルタを用いた場合、取り除きたい高周波成分を17
6に減衰させるとして、フィルタの時定数σ2は以下の
式で表わされる。
但し、この(3)式において。
f;検出電流から取り除きたい高周波分の周波数(f以
上の周波数の成分が減衰する)である。
上の周波数の成分が減衰する)である。
一般的に、検出電流には搬送波信号の周波数fCの偶数
倍の周波数成分が含まれるので、前記(2)式より、(
1)式にN=2を代入して(1)−の式を。
倍の周波数成分が含まれるので、前記(2)式より、(
1)式にN=2を代入して(1)−の式を。
また、(3)式にf=fcX2を代入して(3)−〇式
を得る。
を得る。
ここで、検出の無肱時間σ□は時定数σ□のフィルタに
近似できるので、(1)−〇式と(3)−の式とにより
σ1とσ3とを比較し、次の(4)式を得る。
近似できるので、(1)−〇式と(3)−の式とにより
σ1とσ3とを比較し、次の(4)式を得る。
すなりち、この実施例では、フィルタを用いたときに比
べて検出の遅れ時間が約2分の1になるという利点があ
る。
べて検出の遅れ時間が約2分の1になるという利点があ
る。
さて、上述の第1の発明では、フィルタを用いる場合に
比較して遅れ時間が短く、電流を高精度に検出できると
いう利点を有する。しかるに、一般的に変調波信号と搬
送波信号との周波数が近い場合(例えば、発明が解決し
ようとする課題として第2従来例に関連して述べたよう
に、搬送波信号の周波数をあまり高くできない時に誘導
電動機を高速で回転させる。つまり、変調波信号の周波
数を高くするような場合である。一般にこのようなとき
は、変調波信号周波数と搬送波信号周波数との相互干渉
による電流ビートの発生を防止するため、変調波信号と
搬送波信号とを同期させ、また、電圧利用率を向上させ
るために変調波信号波形を台形波や矩形波にしている。
比較して遅れ時間が短く、電流を高精度に検出できると
いう利点を有する。しかるに、一般的に変調波信号と搬
送波信号との周波数が近い場合(例えば、発明が解決し
ようとする課題として第2従来例に関連して述べたよう
に、搬送波信号の周波数をあまり高くできない時に誘導
電動機を高速で回転させる。つまり、変調波信号の周波
数を高くするような場合である。一般にこのようなとき
は、変調波信号周波数と搬送波信号周波数との相互干渉
による電流ビートの発生を防止するため、変調波信号と
搬送波信号とを同期させ、また、電圧利用率を向上させ
るために変調波信号波形を台形波や矩形波にしている。
この場合、PWM変換器の出力電圧には基本波周波数の
(6n±1)倍(n=1.2,3.・・・)の高調波電
圧が多く含まれ、これが原因となって磁化電流、トルク
電流に基本波周波数の6倍の高調波分が出現する、)。
(6n±1)倍(n=1.2,3.・・・)の高調波電
圧が多く含まれ、これが原因となって磁化電流、トルク
電流に基本波周波数の6倍の高調波分が出現する、)。
検出電流に含まれる、出力電圧の基本波周波数の6倍や
12倍の高調波の含有率が大きくなり、これによるリプ
ルが電流制御系に対する外乱となって安定な制御ができ
なくなるという新たな問題を生じることになる。
12倍の高調波の含有率が大きくなり、これによるリプ
ルが電流制御系に対する外乱となって安定な制御ができ
なくなるという新たな問題を生じることになる。
そこで、第2の発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
である。
である。
すなわち、第6図はこの第2の発明の一実施例を示すも
のであり、同図において、第2図と同一の構成要素には
同一の符号を付して詳述を省略し。
のであり、同図において、第2図と同一の構成要素には
同一の符号を付して詳述を省略し。
以下、異なる部分を中心に説明する。
第6図において、マイコン9にはRAM等のメモり11
が接続されており、このメモり11には、マイコン9に
入力された磁化電流平均値iNa、トルク電流平均値i
Taが格納されるようになっている。
が接続されており、このメモり11には、マイコン9に
入力された磁化電流平均値iNa、トルク電流平均値i
Taが格納されるようになっている。
また。タイミング発生回路6では、第7図(a)、第8
図(a)、第9図(a)に示すような三角波の搬送波信
号Scの位相がO”、90”、 100”、270”、
360−の時点で、第8図(b)、第9図(b)に示す
ごときタイミング信号Stを発生し、この信号Stを平
均値検出回路3fi、8Tに出力するものである。
図(a)、第9図(a)に示すような三角波の搬送波信
号Scの位相がO”、90”、 100”、270”、
360−の時点で、第8図(b)、第9図(b)に示す
ごときタイミング信号Stを発生し、この信号Stを平
均値検出回路3fi、8Tに出力するものである。
平均値検出回路8N、BTでは、第1の発明と同様に磁
化電流iw(第7図(d)参照)、トルク電流i丁(第
7図(e)参照)及びタイミング信号Stをそれぞれ入
力し、タイミング信号Stが発生した時点で、前回のタ
イミング信号Stが発生してから今回のタイミング信号
Stが発生するまでの間の磁化電流iIlの平均値iw
a(第8図(d)参照)とトルク電流itの平均値ir
a(第9図(d)参照)とを算出してそれぞれ出力する
。
化電流iw(第7図(d)参照)、トルク電流i丁(第
7図(e)参照)及びタイミング信号Stをそれぞれ入
力し、タイミング信号Stが発生した時点で、前回のタ
イミング信号Stが発生してから今回のタイミング信号
Stが発生するまでの間の磁化電流iIlの平均値iw
a(第8図(d)参照)とトルク電流itの平均値ir
a(第9図(d)参照)とを算出してそれぞれ出力する
。
そしてマイコン9は、上記磁化電流平均値iNaとトル
ク電流平均値iTaとを入力してこれらをメモりllに
格納すると共に、メモり11に保存しであるデータを、
その時の搬送波信号と変調波信号との周波数の比(変調
比:この実施例では6)に応じた個数(第8図(e)、
第9図(e)では4)だけ取り出して更に平均値演算を
行い、その結果を第8図(e)、第9図(a)に示すご
とく磁化電流検出値iHa。
ク電流平均値iTaとを入力してこれらをメモりllに
格納すると共に、メモり11に保存しであるデータを、
その時の搬送波信号と変調波信号との周波数の比(変調
比:この実施例では6)に応じた個数(第8図(e)、
第9図(e)では4)だけ取り出して更に平均値演算を
行い、その結果を第8図(e)、第9図(a)に示すご
とく磁化電流検出値iHa。
トルク電流検出値i Ta とする。
更に、マイコン9は電流調節演算を行い、電圧指令VW
”、Vy”(直流量)を求めて磁束軸φと同期して回転
する座標から静止座標への変換を行い、第7図(a)に
示すような一次電圧指令v、”(交流量)を出力する。
”、Vy”(直流量)を求めて磁束軸φと同期して回転
する座標から静止座標への変換を行い、第7図(a)に
示すような一次電圧指令v、”(交流量)を出力する。
そして、比較器IOは、この一次電圧指令vl′″と搬
送波信号発生回路7からの搬送波信号Scとを比較し−
PWM変換器2(第1図参照)の電力変換素子に対する
パルス信号Ssを生成して出力する。これにより、PW
M変換器2の出力電圧V□の波形は第7図(b)に示す
ようになる。
送波信号発生回路7からの搬送波信号Scとを比較し−
PWM変換器2(第1図参照)の電力変換素子に対する
パルス信号Ssを生成して出力する。これにより、PW
M変換器2の出力電圧V□の波形は第7図(b)に示す
ようになる。
なお、上記実施例(以下、便宜的に第1実施例という)
以外にトルク電流平均値iNa及びトルク電流平均値i
Taを算出するためのタイミング信号Stを、搬送波信
号Scの正負のピーク(最大値)時点で発生させる(以
下、これを第2実施例という)か、あるいは、タイミン
グ信号Stを搬送波信号Seの正の最大値(または負の
最大値)の時点で発生させる(以下、これを第3実施例
という)ようにしてもよい。
以外にトルク電流平均値iNa及びトルク電流平均値i
Taを算出するためのタイミング信号Stを、搬送波信
号Scの正負のピーク(最大値)時点で発生させる(以
下、これを第2実施例という)か、あるいは、タイミン
グ信号Stを搬送波信号Seの正の最大値(または負の
最大値)の時点で発生させる(以下、これを第3実施例
という)ようにしてもよい。
以上のように、マイコン9によって求めた磁化電流平均
値its及びトルク電流平均値iTaをメモり11に蓄
えておき、変調比によって決まる個数だけ、蓄えたデー
タの平均を演算することで、PWM変換器2の出力電圧
の基本波周波数の(6XM)倍(Mは正の整数)の高調
波分を低減することができる。
値its及びトルク電流平均値iTaをメモり11に蓄
えておき、変調比によって決まる個数だけ、蓄えたデー
タの平均を演算することで、PWM変換器2の出力電圧
の基本波周波数の(6XM)倍(Mは正の整数)の高調
波分を低減することができる。
ここで、上記変調比によって決まる個数Iは。
次の(5)式によって得ることができる。
なお、上式において。
J:搬送波信号の−周期の間に、搬送波信号に同期して
検出される平均値の個数 NN:変調比 JXNN:出力電圧の−周期の間に搬送波信号に同期し
て検出される平均値の個数 6:電流から取り除きたい高調波分の、PWM変換器2
の出力電圧の基本波に対する次数(これは、一般的にト
ルク電流、磁化電流共に6である、) 上記(5)式により求められるIは、基本波の6倍の高
調波−周期の間に、搬送波信号に同期して検出される平
均値の個数を表している。従って、メモり11に#積し
たl個のデータの平均値を求めれば+ PWM変換器2
の出力電圧の基本波周波数の(6XM)倍の高調波分は
取り除かれることになる。
検出される平均値の個数 NN:変調比 JXNN:出力電圧の−周期の間に搬送波信号に同期し
て検出される平均値の個数 6:電流から取り除きたい高調波分の、PWM変換器2
の出力電圧の基本波に対する次数(これは、一般的にト
ルク電流、磁化電流共に6である、) 上記(5)式により求められるIは、基本波の6倍の高
調波−周期の間に、搬送波信号に同期して検出される平
均値の個数を表している。従って、メモり11に#積し
たl個のデータの平均値を求めれば+ PWM変換器2
の出力電圧の基本波周波数の(6XM)倍の高調波分は
取り除かれることになる。
このように本実施例では、搬送波信号に同期してトルク
電流平均値及び磁化電流平均値を求め、これらをメモり
11に一旦格納すると共に、メモり11に格納された所
定数のデータの平均値を演算してその結果をトルク電流
検出値及び磁化電流検出値とするため、仮りに変調比が
変わったとしても前述の個数Iを変えるだけで、容易に
出力電圧の基本波周波数の(6XM)倍の高調波分を取
り除くことができ、リプルの極めて少ない電流検出値を
得ることができる。
電流平均値及び磁化電流平均値を求め、これらをメモり
11に一旦格納すると共に、メモり11に格納された所
定数のデータの平均値を演算してその結果をトルク電流
検出値及び磁化電流検出値とするため、仮りに変調比が
変わったとしても前述の個数Iを変えるだけで、容易に
出力電圧の基本波周波数の(6XM)倍の高調波分を取
り除くことができ、リプルの極めて少ない電流検出値を
得ることができる。
例えば、第9図に示す動作波形では、同図(c)に示す
トルク電流itの波形のピークtoピークの値は、直流
分に対して106%であるが、本発明により検出した同
図(e)のトルク電流検出値i Ta の波形のピーク
toピーク値は、直流分に対して3%に低減されている
。
トルク電流itの波形のピークtoピークの値は、直流
分に対して106%であるが、本発明により検出した同
図(e)のトルク電流検出値i Ta の波形のピーク
toピーク値は、直流分に対して3%に低減されている
。
一方、電流検出の遅れに関して、平均値検出の無駄時間
σ1は次式で与えられる。
σ1は次式で与えられる。
tzxt□
但しく6)式において。
f□: PWM変換器2の出力電圧周波数fIXNN:
搬送波信号の周波数 であり、J及びNNについては先の(5)式の場合と同
様である。
搬送波信号の周波数 であり、J及びNNについては先の(5)式の場合と同
様である。
また、この(6)式において。
JXNN
は(5)式のIであり、平均値演算を行なうべき平均値
の個数を示している。
の個数を示している。
また。サンプリングによる無駄時間σ2は次の(7)式
で表される。
で表される。
(f、XNNJ J を
従って、検出の無肱時間σは+ (6)、(7)式より
次の(8)式で表わすことができる。
次の(8)式で表わすことができる。
σ=σ□+σ1
この(8)式から、Jが大きいほど検出の無駄時間σが
短くなることが明らかであり一逆にJが小さいほど、タ
イミング発生回路6の構成が簡単になる。
短くなることが明らかであり一逆にJが小さいほど、タ
イミング発生回路6の構成が簡単になる。
例えば、f、=50)h、NN=6(搬送波信号周波数
: 3GG翫)、J=4.2.1(第1実施例、第2実
施例、第3実施例にそれぞれ対応)の場合−無駐時間σ
は、各実施例についてそれぞれ2.1msec、 2゜
5膳see、 3.3醜seeとなる。一般的に、直流
電動機の電流制御の無肱時間は2.7■see程度(電
源周波数501k)であり、J=4あるいは2にすれば
、搬送波信号の周波数が3001にと低いにも関わらず
直流電動機と同程度の応答を得ることができる。
: 3GG翫)、J=4.2.1(第1実施例、第2実
施例、第3実施例にそれぞれ対応)の場合−無駐時間σ
は、各実施例についてそれぞれ2.1msec、 2゜
5膳see、 3.3醜seeとなる。一般的に、直流
電動機の電流制御の無肱時間は2.7■see程度(電
源周波数501k)であり、J=4あるいは2にすれば
、搬送波信号の周波数が3001にと低いにも関わらず
直流電動機と同程度の応答を得ることができる。
なお、上記各発明の実施例において、搬送波信号として
は鋸歯状波であってもよい。
は鋸歯状波であってもよい。
(発明の効果)
以上述べたように第1の発明によれば、従来の種々の電
流検出方法に比べ、リプルの極めて少ない磁化電流検出
値及びトルク電流検出値を得ることができる。また。フ
ィルタを用いた場合に比べて検出の無駄時間を大幅に低
減させることができるため応答性能が向上し、しかも高
精度の検出が可能である。
流検出方法に比べ、リプルの極めて少ない磁化電流検出
値及びトルク電流検出値を得ることができる。また。フ
ィルタを用いた場合に比べて検出の無駄時間を大幅に低
減させることができるため応答性能が向上し、しかも高
精度の検出が可能である。
また、第2の発明によれば、上記効果に加えて。
変調波信号と搬送波信号との周波数が近い場合において
、検出電流中に含まれる+ PWM変換器出力電圧の基
本波周波数に対する高次高調波成分が除去され、これに
よるリプルを小さくして安定した制御を行なわせること
ができる。
、検出電流中に含まれる+ PWM変換器出力電圧の基
本波周波数に対する高次高調波成分が除去され、これに
よるリプルを小さくして安定した制御を行なわせること
ができる。
第1図ないし第5図は第1の発明の一実施例を示すもの
で、第1図は誘導電動機の駆動システムの主回路構成図
、第2図はこの実施例が適用されるPWM変換器の制御
回路のブロック図、第3図ないし第5図は電流検出動作
を示す波形図、第6図ないし第9図は第2の発明の一実
施例を示すもので、第6図はこの実施例が適用されるP
WM変換器の制御回路のブロック図、第7図ないし第9
図は電流検出動作を示す波形図、第1O図(a) 、
(b) 。 (0)は従来の技術を説明するための電流検出回路のブ
ロック図である。 1・、・直流電M 2・−PWM変換器3・−誘
導電動機 4・・・電流検出器5−・−ベクトル回
転器 6・・・タイミング発生回路フー・・搬送波信号
発生回路 8 m、 8 t・−平均値検出回路 9−・・マイクロコンピュータ
で、第1図は誘導電動機の駆動システムの主回路構成図
、第2図はこの実施例が適用されるPWM変換器の制御
回路のブロック図、第3図ないし第5図は電流検出動作
を示す波形図、第6図ないし第9図は第2の発明の一実
施例を示すもので、第6図はこの実施例が適用されるP
WM変換器の制御回路のブロック図、第7図ないし第9
図は電流検出動作を示す波形図、第1O図(a) 、
(b) 。 (0)は従来の技術を説明するための電流検出回路のブ
ロック図である。 1・、・直流電M 2・−PWM変換器3・−誘
導電動機 4・・・電流検出器5−・−ベクトル回
転器 6・・・タイミング発生回路フー・・搬送波信号
発生回路 8 m、 8 t・−平均値検出回路 9−・・マイクロコンピュータ
Claims (2)
- (1)周波数及び振幅が出力電圧の基本波成分に比例し
た変調波信号と、搬送波信号とを比較して得られるパル
ス信号により点弧制御されるPWM変換器にて駆動され
る誘導電動機の電流を制御するために、前記誘導電動機
の一次電流を磁束軸と同期して回転する座標上に分解し
、前記磁束軸と平行な成分としての磁化電流と垂直な成
分としてのトルク電流とを検出するPWM変換器の電流
検出方法において、 前記搬送波信号に同期して前記磁化電流及びトルク電流
の平均値を演算し、これらの演算結果を磁化電流検出値
及びトルク電流検出値とすることを特徴とするPWM変
換器の電流検出方法。 - (2)周波数及び振幅が出力電圧の基本波成分に比例し
た変調波信号と、搬送波信号とを比較して得られるパル
ス信号により点弧制御されるPWM変換器にて駆動され
る誘導電動機の電流を制御するために、前記誘導電動機
の一次電流を磁束軸と同期して回転する座標上に分解し
、前記磁束軸と平行な成分としての磁化電流と垂直な成
分としてのトルク電流とを検出するPWM変換器の電流
検出方法において、 前記搬送波信号に同期して前記磁化電流及びトルク電流
の平均値を検出して記憶し、前記磁化電流及びトルク電
流のそれぞれについて、前記搬送波信号及び変調波信号
の周波数の比に基づく変調比に応じた個数だけ前記平均
値の平均を演算し、これらの演算結果を磁化電流検出値
及びトルク電流検出値とすることを特徴とするPWM変
換器の電流検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288172A JPH03150087A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | Pwm変換器の電流検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1288172A JPH03150087A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | Pwm変換器の電流検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03150087A true JPH03150087A (ja) | 1991-06-26 |
Family
ID=17726745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1288172A Pending JPH03150087A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | Pwm変換器の電流検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03150087A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002247895A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-08-30 | Toyota Motor Corp | 動力出力装置とその異常検出装置および方法 |
| JP2006174532A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Pwmインバータ |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP1288172A patent/JPH03150087A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002247895A (ja) * | 2001-02-22 | 2002-08-30 | Toyota Motor Corp | 動力出力装置とその異常検出装置および方法 |
| JP2006174532A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Pwmインバータ |
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