JPH0345009A - 近似正弦波のｐｗｍ波形出力方法 - 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］ この発明はインバータ制御等に用いられる近似正弦波の
ＰＩＩＭ波形出力方法に係り、更に詳しくは目標正弦波
の周波数を種々変えることができる近似正弦波のＰｖＭ
波形出力方法に関するものである。

［従　来　例］ 従来、この種の近似正弦波のＰＶＭｆｉ形算出において
は、正弦波波形と三角波の基本波（キャリア波）を重畳
し、その正弦波波形とキャリア波との大小関係に基づい
てＰＩＩＭ波形データを得るようにしている。第８図を
例にして説明すると、そのＰｗＨ波形データは、正弦波
１がキャリア波２より大きい部分を“１７１とし、小さ
い部分を“０”とするデータ（スイッチデータ）と、そ
れら正弦波１がキャリア波２と交差する点から次の交差
する点での間隔データ（タイムデータ）とであり、これ
らスイッチデータ３ａおよびタイムデータ３ｂが正弦波
１の周波数に応じて種々メモリ３（第９図に示す）に１
１８波形データとして記憶される。

ここで、第９図に示されるように、例えば目標周波数の
指令が出されると、制御部（マイクロコンピュータ）４
にてその目標周波数に対応するスイッチデータ３ａおよ
びタイムデータ３ｂがメモリ３から順次読み出され、こ
れらデータに応じたパルス列（ＰＷＮ波形）の信号がＩ
／Ｏボートから出力される。すなわち、そのパルス列の
信号が上記目標周波数の近似正弦波のＰＷＭ波形という
ことになる。

したがって、例えばそれぞれ１２０度ずつ位相をずらし
た三相の正弦波とキャリアとにより、上述同様にスイッ
チデータおよびタイムデータを得る。

そして、これら波形データにより、例えば圧縮機を駆動
するスイッチング・トラジスタをＯＮ　、　ＯＦＦする
と、圧縮機には上記正弦波に近似した電流波形が流れる
ため、その圧縮機の運転周波数はそれら波形データによ
り目標値とされる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記ＰＶＭ波形データの算出において、近似
正弦波の周波数毎にＰＶＭ波形データ（スイッチデータ
３ａ、タイムデータ３ｂ）を得るため、メモリ３として
は周波数の数Ｘ　ＰＷＭ１Ｍ波形データ記憶する容量を
必要としていた。しかも、その近似正弦波の周波数の数
が多くなる糧、そのメモリ３の容量を大きくしなければ
ならないという問題点があった。

この発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その
目的は、ＰＩＩＭ波形出力の目標周波数の数を多くした
場合、メモリの容量が少なく済ませられる１ｗＭ波形デ
ータを得ることができるようにした近似正弦波のＰＷＭ
波形出力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に、この発明は、正弦波を等分
割し、この分割個所における正弦波の高さの値を波形デ
ータとして第１のメモリに記憶するとともに、上記正弦
波に重畳するキャリア波の山あるいは谷の点から上記高
さの値に対応するキャリア波の所定位置までの間隔をタ
イムデータとして第２のメモリに記憶し、かつ、目標波
形の周波数に応じて第１のメモリの波形データを読み出
すステップデータを第３のメモリに記憶し、上記目標波
形の周波数に対応するステップデータに基づいて上記波
形データを読み出すとともに、この波形データに対応す
るタイムデータをマイクロコンピュータのリアルタイマ
に上記キャリア波の半周期のサイクルで設定し、そのマ
イクロコンピュータのリアルタムＩ／Ｏポートの出力を
近似正弦波のＰ％ＩＭ波形出力としたことを要旨とする
。

［作　　用］ 上記方法としたので、目標周波数のＰＩＩＭ波形出力に
際し、その目標周波数に対応するステップデータが上記
第３のメモリから読み出されるとともに、そのステップ
データに基づいて波形データ第１のメモリから読み出さ
れる。さらに、その波形データに対応するタイムデータ
が第２のメモリから読み出されるとともに、そのタイム
データが制御部のマイクロコンピュータのリアルタイマ
に設定される。しかも、上記ステップデータの読み出し
は、上記キャリア波の半周期のタイミングで行われるた
め、そのリアルタイマにはそのスイッチデータによるタ
イムデータがキャリア波の半周期のタイミングで設定さ
れる。すると、上記マイクロコンピュータのリアルタイ
ムＩ／Ｏポートの出力がその半周期のタイミングで設定
されるタイムデ−タ経過後に反転制御（“Ｉｌｌレベル
であれば″し”レベルに、“し”レベルであればＩＩ　
Ｈ１１レベルに）され、その反転制御により上記目標周
波数の近似正弦波のＰＩＩＭ波形が得られる。したがっ
て、目標周波数に対応して近似正弦波のＰＶＭ波形デー
タがなくとも、その目標周波数に応じたステップデータ
を上記第３のメモリから読み出せば、上記マイクロコン
ピュータのリアルタイムに設定するタイムデータを変更
することができ１種々周波数の近似正弦波のＰＶＮ波形
出力を得ることができる。

［実　施　例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。な
お、第１図乃至第３図中、第７図および第８図と同一あ
るいは相当部分には同一符号を付し重複説明を省略する
。

第１図乃至第３図においては、近似正弦波のＰｗＨ波形
を出力する制御回路は、リアルタイムＩ／Ｏポートを備
えた制御部（マイクロコンピュータ）５と。

正弦波１を等分割し、この分割個所における正弦波１の
高さの値を正弦波データとして記憶する第１のメモリ６
ａ、その正弦波ｌに重畳するキャリア波２の谷あるいは
山の点からその高さの値に対応するキャリア波２の所定
位置までの間隔をタイムデータとして記憶する第２のメ
モリ６ｂおよび目標波形の周波数に応じて第１のメモリ
の正弦波データおよび第２のメモリのタイムデータを読
み出すステップ数のデータを記憶する第３のメモリ６ｃ
を有するメモリのＲＯＭ６とにより構成されている。な
お、上記正弦波データは、正弦波１を等分割した際、そ
の分割の両端の何れか一方の高さの値、あるいはその分
割間隔における平均した高さの値である。

次に、第３図乃至第５図を参照して、第１のメモリ６ａ
に記憶される正弦波データ、第２のメモリ６ｂに記憶さ
れるタイムデータの算出方法を説明する。

まず、正弦波１の１８０度（π）を任意にｍ等分割し、
この等分割における正弦波の高さの値を得るとともに、
この高さの値を正弦波データとする。

すると、正弦波データはＨｓｉｎ（ｎπ／麿）の式によ
り算出され、第３図に示されるように、正弦波ｌの波高
値がＨである場合、上記正弦波データである高さの値と
キャリア波２の立上り波形とが交差する所定位置１ａを
求め、キャリア波２の谷からその位置までの間隔（時間
：　ｔ　ａ）をタイムデータとして得る。なお、正弦波
１の正側について説明したが、負側の場合には等分割に
おける正弦波１の高さの値とキャリア波ｌの立ち下がり
波形とが交差する所定位置を求め、キャリア波１の山か
らその位置までの間隔をタイムデータにすればよい、ま
た、上記正弦波１は、例えば電気角６０度乃至１２０度
で一定とした歪波形でもよく、また電気角９０度の位置
を電気角６０度で同レベルに落とした歪波形であっても
よい、ここで、例えばキャリア波２の周波数ｆｃを３．
３ｋＨｚとし、Ｈ＝　２５５とし、ｍ　＝　２５６とす
ると、上記算出方法により第４図に示す正弦波データお
よびタイムデータＩ、■が得られる。

なお、タイムデータＩはキャリア波２の傾きが正の場合
のものであり、タイムデータ■はキャリア波２の傾きが
負の場合のものである。

また、第５図に示されるように、近似正弦波のＰＩＩＭ
波形を出力するに際し、その近似正弦波の目標周波数に
応じ、上記正弦波データおよびタイムデータを選択する
ためのステップ数のデータが決定され、これらステップ
数のデータが第３のメモリに記憶される。すなわち、例
えば目標周波数２０止の場合には、「１」、「２」、「
２」のステップデータの繰り返しとなり、正弦波データ
ｒ４　Ｊ、ｒ１３Ｊ、ｒ１９Ｊｒ２２Ｊ、ｒ２９Ｊ、ｒ
３５Ｊ、ｒ３８Ｊ、ｒ・・・」が対応し、また目標周波
数６０止の場合には、「４」、「５」、「５」、「５」
のステップデータとなり、正弦波データｒ１６Ｊ、ｒ３
２Ｊ。

「・・・」、「・・・」が対応することになる。

このように、第１、第２および第３のメモリ６ａ、　６
　ｂ、　６　ｃに記憶される波形データは正弦波１と所
定キャリア波２とによる正弦波データ、タイムデータお
よびステップ数のデータだけでよく、例えば近似正弦波
の目標周波数毎に得る必要がない。

次に、上記ＲＯＭ６のデータに基づいたＰｖＭ波形出力
の動作を第６図のフローチャート図および第７図のタイ
ムチャート図に基づいて説明する。

なお、第１乃至第３のメモリ６　ａ、　６　ｂ、　６　
ｅにはキャリア周波数ｆｃを３．３ｋＨｚして得たデー
タ（正弦波データ、タイムデータ■、タイムデータ■、
ステップ数のデータ）が記憶されている。

まず、近似正弦波のＰＩＩＭ波形の周波数指令（例えば
２０胞）が出されると、制御部５にてその指令周波数に
応じたステップ数のデータＳ　（ｒ　Ｉ　Ｊ）が第３の
メモリ６ｃから読み出される（ステップ５ＴＩ）。

続いて、制御部４の内部タイマ（２／ｆｃ＝１５２μｓ
）が作動され（ステップ５Ｔ２）、その内部タイマがタ
イムアツプしたか否かが判断される（ステップ５Ｔ３）
、その１５２μｓの内部タイマがタイムアツプしていな
いときには、上記周波数指令が変化したか否かが判断さ
れ、る（ステップ５Ｔ４）、周波数指令に変化がないと
きにはステップＳＴ３に戻り、上記内部タイマがタイム
アツプするまで、上記ステップＳＴ３、Ｓｒ１が繰り返
される。そして、その内部タイマのタイムアツプにより
１割込みが発生され、上記読み出したステップ数のデー
タに基づいて第Ｉのメモリ６ａの正弦波データを読み出
すステップ数Ｒが算出される（ステップ５Ｔ５）、この
場合、最初のステップ数のデータＳが「１」であるため
、Ｒ＝Ｒ＋Ｓ＝Ｏ＋１（なお、初期状態においては、Ｒ
＝Ｏとする）よりステップ数Ｒ＝１が得られ、このステ
ップ数Ｒに基づいてその正弦波データの読み出しアドレ
スＡｃｃ＝Ａｃｃ＋Ｒが算出される（ステップ５Ｔ６）
、すなわち、正弦波データの読み出しアドレスＡｃｃは
最初のアドレスＡ、（＝Ｏ）から１つ後になり、第１の
メモリ６ａから読み出される正弦波データは「４」とい
うことになる。続いて、Ａｃｃ＝Ａｃｃ＋Ｒの演算処理
によりキャリーフラグが”１”になっているかの判断が
行われる（Ｓｒ７）、この場合、Ａｅｃ＞２５５である
ため、上述したように読み出される正弦波データは「４
」となる（Ｓｒ８）６続いて、キャリア波２の傾きＫＣ
が＋１インクリメントされ（ＳＴＩＯ）、このＫＣのＬ
ＳＢが１１１　ＩＩであるか否かの判断が行われる（Ｓ
ＴＩＩ）。すなわち、ＬＳＢが゛１″の場合にはキャリ
ア波２の傾きが負と判断され、ＬＳＢがｌ（Ｏｎの場合
にはキャリア波２の傾きが正と判断される。この場合、
初期値０ということで、ＫＣ＝１になるため、タイムデ
ータ■の「７３」の読み出しが行われる（ＳＴ１２）。

このように、第２のメモリ６ｂから読み出されたタイム
データ「７３」が制御部５のリアルタイマに設定される
（ステップ５Ｔ１３）。

また、そのリアルタイマが設定されると、制御部５のリ
アルタイムＩ／Ｏポート出力の制御が行なわれるととも
に、ステップＳＴ３に戻される。この場合、第３のメモ
リ６ｃからは次のステップ数のデータ「２」が読み出さ
れ、再度上記内部タイマが動作される。さらに、上記ス
テップ数のデータｒｌＪの場合と同様に、１５２μｓの
内部タイマがタイムアツプすると、割込みが発生し、そ
のステップ数のデータ「２」に基づいて正弦波データを
読み出すアドレスＡｃｅが得られる。すなわち、ステッ
プ数Ｒ＝Ｒ＋Ｓは１＋２となり、アドレスＡｃｅがＡ、
十Ｒ＝３となるため、第１のメモリ６ａから読み出され
る正弦波データは「１３」となる（Ｓｒ９）、続いて、
ＫＣ＝ＫＣ＋　１　＝（０００１）、＋１　＝（００／
Ｏ）、の演算処理が行われ（ＳＴＩＯ）、このＬＳＢが
“Ｏ”となるため（ＳＴ１１）、第２のメモリ６ｂから
読み出されるタイムデータはＴ８２」となる（ＳＴ１４
）、このタイムデータ「８２」が制御部５のリアルタイ
マに設定されると（ＳＴ１３）、制御部５のリアルタイ
ムＩ／Ｏポート出力の制御が行なわれるとともに、ステ
ップＳＴＩに戻される。すると、上述同様に、第３のメ
モリ６ｃからは次のステップ数のデータ「２」が読み出
され、このデータ「２」に基づいてステップ数Ｒ＝３＋
２＝５が得られるとともに、正弦波データを読み出すア
ドレスＡｃｃ＝Ａｃｃ＋Ｒが５とされる。

続いて、そのアドレスＡｃｅにより、正弦波データ「１
９」が読み出され、さらに、ＫＣ＝ＫＣ＋１＝（００／
Ｏ）２＋　１　＝　（００１１）、の演算処理によりＬ
ＳＢがパ１″′となるため、その正弦波データ「１９」
に対応するタイムデータ■の「６７」が読み出され、こ
のタイムデータ「６７」が制御部５のリアルタイムに設
定される。

さらに、そのリアルタイムが設定されると、制御部５の
リアルタイムＩ／Ｏポート出力の制御が行なわれるとと
もに、ステップＳＴ３に戻される。この場合、ステップ
数のデータが「ｌ」、「２」、「２」であるために、そ
のデータが順次繰り返し読み出されるが、このデータの
読み出しはステップＳＴ４において１周波数指令が変化
するまで繰り返される。

また、周波数指令に変更があると、この変更周波数に対
するステップデータが読み出され（ＳＴ１５）、上述同
様の処理が行われる。

一方、制御部５のリアルタイムが設定されると、その設
定タイムデータの経過毎にリアルタイムＩ／Ｏ出力が反
転制御される。したがって、第７図に示されるように、
上述の場合にはリアルタイムに設定されたタイムデータ
「７３」の時間が経過すると、リアルタイムＩ／Ｏポー
トの出力が反転制御され、例えば“ＨＩ＋レベルであれ
ば、ｕ　Ｌ　ｊ″レベル反転される。さらに、そのタイ
ムデータの設定と同時に、スタートする内部タイマによ
り１次の１５２μｓの時間に、上記タイムデータ「８２
」の時間が経過すると、リアルタイムＩ／Ｏポートの出
力がＩｔ　Ｌ　７１レベルからｔｔ　Ｈｔｐレベルに反
転制御される。さらにまた、次の１５２μｓの時間に、
上記タイムデータ「６７」の時間が経過すると、リアル
タイムＩ／Ｏポートの出力がＩＩ　ＨＩ＋レベルから“
Ｌ”レベルに反転制御される。また。

上記実施例ではＡｃｃをバイト（８ビツト）データとし
ており、Ａｃｃ＞２５５を越えた場合、つまり演算結果
がキャリーフラグがＩｔ　Ｉ　ＩＩとなった場合、正弦
波半周期分が出力済みと判断し、正弦波を反転しなけれ
ばならない。そこで、上記ステップＳＴ７において、キ
ャリーフラグが“工”と判断された場合、キャリア波傾
きＫＣ＝ＫＣ＋１の演算処理が行われ（Ｓｒ１）、上記
正弦波の反転が可能となる。なお、Ａｃｃはバイトデー
タであるため、　Ａｃｃ＝　Ａｃｅ　−２５６の値が入
っていることになる。

このように、制御部５のリアルタイムＩ／Ｏポートから
は第８図に示す信号と同様の“Ｈ”、′Ｌ”レベルの信
号が出力され、しかもその信号は近似正弦波のＰＩＩＭ
波形となる。したがって、第１のメモリ６ａの波形デー
タの組合せによって、種々異なる目標周波数の近似正弦
波のＰＩＩＭ波形を得ることができるため、目標周波数
が増える度に、メモリの容量が増加することもない。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明の近似正弦波のＰＷＭ波
形出力方法によれば、正弦波を任意の区間に等分割し、
各分割における正弦波の高さの値を正弦波データとし、
それら高さの値とキャリア波とが交差する位置を求める
とともに、そのキャリア波の谷あるいは山からその位置
までの間隔によりタイムデータを得、かつ、近似正弦波
のＰす８波形出力の目標周波数に応じて上記正弦波デー
タおよびタイムデータを選択するステップデータを得、
そのステップデータに基づいたタイムデータをそのキャ
リア波の半周期のサイクルでマイクロコンピュータのリ
アルタイマに設定し、そのマイクロコンピュータのリア
ルタイムＩ／Ｏポートからの出力波形を近似正弦波のＰ
ＷＭ波形としたので、ステップデータにより近似正弦波
のＰＶＭ波形出力の目標周波数を変えることができ、し
かも波形データ（正弦波データ、タイムデータおよびス
テップデータ）が少なく済ませられるため、メモリの容
量が小さくとも１種々異なる目標周波数の正弦波のＰＶ
Ｍ波形出力を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示し、近似正弦波のＰＩ
ＩＩＭ波形が適用される制御回路の概略的ブロン・り図
、第２図および第３図は上記近似正弦波のＰＷＭ波形デ
ータの算出を説明するための図、第４図および第５図は
第２図および第３図に示す方法により算出したデータを
説明するための図、第６図および第７図は上記近似正弦
波のＰｖＭ波形の出力動作を説明するためのフローチャ
ート図およびタイムチャート図、第８図は従来の近似正
弦波のＰＷＭ波形データを算出する方法を説明するため
の図、第９図は第８図に示す従来の方法が適用される制
御回路の概略的ブロック図である。 図中、ｌは正弦波、２はキャリア波（三角波）、５は制
御部（マイクロコンピュータ）、６はＲＯＭ（メモリ）
、６日は第工のメモリ（正弦波データ用）、６ｂは第２
のメモリ（タイムデータ）、６ｃは第３のメモリ（ステ
ップ数のデータ用）である。 第 １ 図 第２図 第５ 図 タイムデータ の設定 タイムデータ の設定 タイムデータ の設定 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）正弦波を等分割し、この分割個所における正弦波
   の高さの値を波形データとして第１のメモリに記憶する
   とともに、前記正弦波に重畳するキャリア波の山あるい
   は谷の点から前記高さの値に対応するキャリア波の所定
   位置までの間隔をタイムデータとして第２のメモリに記
   憶し、かつ、目標波形の周波数に応じて第１のメモリの
   波形データを読み出すステップデータを第３のメモリに
   記憶し、前記目標波形の周波数に対応するステップデー
   タに基づいて前記波形データを読み出すとともに、この
   波形データに対応するタイムデータをマイクロコンピュ
   ータのリアルタイマに前記キャリア波の半周期のサイク
   ルで設定し、そのマイクロコンピュータのリアルタムＩ
   ／Ｏポートの出力を近似正弦波のＰＷＭ波形出力とした
   ことを特徴とする近似正弦波のＰＷＭ波形出力方法。
2. （２）前記第１のメモリに記憶する波形データは前記等
   分割の区間の中心あるいはその区間の端部における前記
   正弦波の高さの値若しくはその区間における前記正弦波
   の平均した高さの値である請求項（１）記載の近似正弦
   波のＰＷＭ波形出力方法。
3. （３）前記正弦波は電気角６０度乃至１２０度で歪波を
   有しており、この歪波を有する近似正弦波により前記第
   １のメモリに記憶する波形データを得た請求項（１）ま
   たは（２）記載の近似正弦波のＰＷＭ波形出力方法。
4. （４）前記正弦波は電気角９０度における高さの値を電
   気角６０度における高さの値と同じ程度のレベルとした
   歪波を有しており、この歪波を有する近似正弦波により
   前記第１のメモリに記憶する波形データを得るようにし
   た請求項（１）または（２）記載の近似正弦波のＰＷＭ
   波形出力方法。