JPH04261369A - パルス幅変調インバータの制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルス幅変調（以下、Ｐ
ＷＭという）インバータの制御装置に関するものであり
、特に、出力開始時の短絡防止時間の設定による電圧歪
を補正できるＰＷＭインバータの制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のＰＷＭインバータの制御
装置として、特開昭６０−１５６２８０号公報に掲載の
技術を挙げることができる。図３は上記公報に示された
従来のＰＷＭインバータの制御装置を示すブロック図で
ある。

【０００３】図において、１は直流電源、２は複数のパ
ワートランジスタ及び各パワートランジスタに並列接続
された還流用のダイオードで構成されているパワートラ
ンジスタモジュール、３はパワートランジスタモジュー
ル２のパワートランジスタをＰＷＭ信号によってスイッ
チング制御するベース駆動回路、４はベース駆動回路３
を介してパワートランジスタモジュール２を駆動するＰ
ＷＭ信号を発生するＰＷＭ信号発生手段であり、このＰ
ＷＭ信号発生手段４はマイクロコンピュータ等で構成さ
れている。５はパワートランジスタモジュール２から出
力される疑似正弦波交流電力によって駆動される交流電
動機、６は交流電動機５の相電流を検出して出力するカ
レントトランス（以下、ＣＴという）である。このＣＴ
６の一次側の一端はパワートランジスタモジュール２の
出力端に接続され、他端は交流電動機５の入力側に接続
されている。７はＣＴ６の二次側出力を入力とする電流
極性信号出力回路であり、８はＣＴ６と電流極性信号出
力回路７とで構成されている電流極性検出回路である。

【０００４】図４はＰＷＭインバータの制御装置の電流
極性信号出力回路を示す回路図であり、図３の電流極性
信号出力回路の一相分の具体例を示す回路図である。

【０００５】図において、８ａはコンデンサ７ａ〜７ｃ
と抵抗器７ｄ〜７ｈと演算増幅器７ｉとで構成されてい
るローパスフィルタであり、８ｂは比較器７ｊと抵抗器
７ｋ，７ｍで構成されている電流極性信号出力回路であ
る。

【０００６】次に、上記構成の従来のＰＷＭインバータ
の制御装置の動作について説明をする。

【０００７】マイクロコンピュータ等のＰＷＭ信号発生
手段４から発生されたＰＷＭ信号は、ベース駆動回路３
を介してパワートランジスタモジュール２の各トランジ
スタのベースに供給される。この信号に基づき各トラン
ジスタが直流電源１をスイッチングすることにより、パ
ワートランジスタモジュール２は疑似正弦波交流波形を
出力する。そして、この交流波形が交流電動機５に供給
されることにより、負荷電流が流れる。この負荷電流は
ＣＴ６の一次側を介して交流電動機５に流れることから
、ＣＴ６の二次側には前記負荷電流に対応した検出信号
が出力される。しかし、ＣＴ６からは疑似正弦波交流が
出力され、この出力波形には多くの高調波成分が含まれ
ている。そこで、この高調波成分をローパスフィルタ８
ａによって除去することにより、ほぼ基本周波数の正弦
波とすることができる。そして、高調波が除去された信
号を比較器７ｊで基準となる電位と比較して、電流の極
性に応じた方形波のパルス信号に変換する。したがって
、この方形波パルスが負荷電流の極性を表す出力電流極
性信号となる。

【０００８】ところで、通常、パワートランジスタモジ
ュール２を駆動する場合、各相の上下アームのパワート
ランジスタを両方共にオフするＴｄと呼ばれる上下短絡
防止時間を設けている。しかし、このような上下短絡防
止時間を設けることにより、出力電圧に誤差が生じる。

【０００９】ここで、相電流と誤差電圧との関係につい
て説明をする。

【００１０】図５は相電流と誤差電圧との関係を示す特
性図であり、（ａ）は特開平１−２２２６８３号公報に
示された相電流の極性及び大きさによって生じる誤差電
圧の大きさを示し、（ｂ）は実用上採用される相電流と
誤差電圧との関係を示している。

【００１１】図５の（ａ）のように、相電流の絶対値が
ある値｜ｉｃ｜より小さいとき、誤差電圧は電流値に比
例する。また、相電流の絶対値が｜ｉｃ｜以上のときは
、一定値（Ｖｆ，−Ｖｆ）になる。しかし、通常、｜ｉ
ｃ｜は小さい値であり、ｉｃに比例した電圧を計算する
時間的な余裕がないことも多い。そこで、実用上は図５
の（ｂ）のように、電流の極性に応じて誤差電圧を定め
ていることが多い。即ち、検出した電流が正であれば誤
差電圧Ｖｆとし、負であれば誤差電圧−Ｖｆとしている
。

【００１２】そして、マイクロコンピュータ等で構成さ
れたＰＷＭ信号発生手段４が、上記のように電流極性検
出回路８で検出した電流の極性に応じて誤差電圧を補正
した上で、ＰＷＭ信号を作成している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＰ
ＷＭインバータの制御装置では、インバータの出力を開
始し、交流電動機５を起動するときには電流は未だ流れ
ていなかった。

【００１４】したがって、図５の（ｂ）のように、検出
電流の極性に応じて誤差電圧を定めると、検出電流が零
のときの補正値はＶｆと−Ｖｆとの両方があるために、
実際の電流の立上がり方向と逆方向の補正をかけてしま
うことがあり、この場合には誤差電圧が２倍になってい
た。このため、早い応答を必要とするモータの起動特性
が悪化する要因となっていた。

【００１５】そこで、この発明はインバータの出力開始
時に電流値が零であっても、短絡防止時間の適当な補正
ができ、誤差電圧を小さくできるとともに、モータの起
動特性を改善できるＰＷＭインバータの制御装置の提供
を課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、ＰＷ
Ｍインバータの出力電流の極性を検出する出力電流極性
検出手段と、前記電流の極性に応じてパルス幅変調され
たスイッチング信号を補正し、所定の短絡防止遅延時間
を設けて出力電圧の歪を補正する第１の補正手段と、前
記ＰＷＭインバータの出力を開始して負荷の起動中か否
かを判定するインバータ出力開始判定手段と、前記イン
バータ出力開始判定手段により負荷の起動中と判定され
た期間は、出力する電圧の極性に応じてパルス幅変調さ
れたスイッチング信号を補正し、所定の短絡防止遅延時
間を設けて出力電圧の歪を補正する第２の補正手段とを
具備するものである。

【００１７】

【作用】この発明のＰＷＭインバータの制御装置におい
ては、ＰＷＭインバータの出力電流の極性を出力電流極
性検出手段で検出し、その電流の極性に応じてパルス幅
変調されたスイッチング信号を補正し、所定の短絡防止
遅延時間を設けて出力電圧の歪を第１の補正手段で補正
するとともに、負荷の起動中でＰＷＭインバータの出力
電流が零のときは、ＰＷＭインバータの出力を開始し、
負荷の起動中か否かをインバータ出力開始判定手段で判
定し、負荷の起動中と判定された期間は、出力する電圧
の極性に応じてパルス幅変調されたスイッチング信号を
補正し、所定の短絡防止遅延時間を設けて出力電圧の歪
を第２の補正手段で補正するものであるから、インバー
タの出力開始時に負荷電流の電流値が零であっても、短
絡防止時間の適当な補正が行なえ、誤差電圧を小さくで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明をする。

【００１９】図１はこの発明の一実施例であるＰＷＭイ
ンバータの制御装置を示すブロック回路図である。図中
、上記従来例と同一符号及び記号は上記従来例の構成部
分と同一または相当する構成部分を示す。

【００２０】図において、４ａはパルス幅変調されたス
イッチング信号を演算するＰＷＭ信号演算手段、４ｂは
その結果に対してＴｄ補正を行なうＴｄ補正手段であり
、この実施例においては、ＰＷＭ信号演算手段４ａ及び
Ｔｄ補正手段４ｂからなるＰＷＭ信号発生手段４がマイ
クロコンピュータで構成されている。９は出力制御指令
の状態からインバータの起動中か定常状態かを判定する
出力開始判定手段であり、１０は前記出力開始判定手段
９の出力によりＴｄ補正手段４ｂへの入力を検出した電
流極性と出力する電圧極性とを切換える入力切換手段で
ある。

【００２１】この実施例のＰＷＭインバータの制御装置
は上記のように構成されており、電流極性の検出動作は
従来例と同一である。そして、この実施例においても、
ＣＴ６によって検出された各相毎の負荷電流は、電流極
性信号出力回路７に入力され、電流の極性を表わす方形
波パルスとして出力される。

【００２２】次に、この実施例のＰＷＭインバータの制
御装置におけるＴｄ補正動作について説明をする。ここ
では、マイクロコンピュータ等のプログラムでＴｄ補正
動作を行なう場合について、図２のフローチャートを用
いて説明をする。

【００２３】図２はこの発明の一実施例であるＰＷＭイ
ンバータの制御装置によるＴｄ補正動作を示すフローチ
ャートである。

【００２４】図において、ステップＳ１で出力制御指令
の状態等により負荷の起動中であるか否かを判断し、負
荷の起動中であると判断した場合はステップＳ２に進み
、起動中でなく定常状態であると判断した場合はステッ
プＳ３に進む。この動作は、出力開始判定手段９及び入
力切換手段１０によって行なわれる。そして、ステップ
Ｓ２では、出力電圧が正か否かを判断し、正の場合はス
テップＳ４で補正電圧としてＶｆを選択し、負の場合は
ステップＳ５で補正電圧として−Ｖｆを選択する。一方
、ステップＳ３では、電流の極性を表わす方形波パルス
のレベルから電流極性を判定し、正の場合はステップＳ
４で補正電圧としてＶｆを選択し、負の場合はステップ
Ｓ５で補正電圧として−Ｖｆを選択する。ステップＳ４
またはステップＳ５のいずれかの補正電圧が選択された
後は、ステップＳ６で補正電圧に応じてスイッチング信
号を補正する。この補正電圧に応じて補正されたスイッ
チング信号はベース駆動回路３に出力される。なお、こ
の一連のＴｄ補正動作はＰＷＭインバータの制御動作の
プログラム中で実行される。

【００２５】そして、上記のスイッチング信号はベース
駆動回路３を介してパワートランジスタモジュール２に
与えられ、パワートランジスタモジュール２が直流電源
１をスイッチング制御することによって疑似正弦波交流
を出力する。

【００２６】このように、負荷の起動中において、出力
電圧の極性が正のときは補正電圧をＶｆとし、負のとき
は補正電圧を−Ｖｆとするのは次のような理由からであ
る。即ち、インバータの停止時は電圧が出力されていな
いので、与えられている電圧も零であるが、次に出力さ
れる電圧が正であれば電流は正極性に流れ、逆に、次に
出力される電圧が負であれば電流は負極性に流れる。し
たがって、電圧が正のときは電流が正のときと同じ補正
をし、電圧が負のときは電流が負のときと同じ補正をす
る。このような補正により、負荷である交流電動機を起
動するときに負荷電流が未だ流れていない零の場合に、
従来のように実際の電流の立上がり方向と逆方向の補正
をかけることがなくなり、常に、適正な補正をかけるこ
とができる。

【００２７】上記のように、この実施例のＰＷＭインバ
ータの制御装置は、ＰＷＭインバータの出力電流の極性
を検出するＣＴ６及び電流極性信号出力回路７からなる
電流極性検出回路８で行なわれる出力電流極性検出手段
と、前記電流の極性に応じてパルス幅変調されたスイッ
チング信号を補正し、所定の短絡防止遅延時間を設けて
出力電圧の歪を補正するＰＷＭ信号演算手段４ａ及びＴ
ｄ補正手段４ｂからなるマイクロコンピュータで構成さ
れたＰＷＭ信号発生手段４で実現される第１の補正手段
と、前記ＰＷＭインバータの出力を開始して負荷の起動
中か否かを判定する出力開始判定手段９及び入力切換手
段１０で行なわれるインバータ出力開始判定手段と、前
記インバータ出力開始判定手段により負荷の起動中と判
定された期間は、出力する電圧の極性に応じてパルス幅
変調されたスイッチング信号を補正し、所定の短絡防止
遅延時間を設けて出力電圧の歪を補正するＰＷＭ信号演
算手段４ａ及びＴｄ補正手段４ｂからなるマイクロコン
ピュータで構成されたＰＷＭ信号発生手段４で実現され
る第２の補正手段とを備えている。

【００２８】即ち、この実施例のＰＷＭインバータの制
御装置は、負荷が起動中でなく定常状態でＰＷＭインバ
ータの出力電流が零でないときは、ＰＷＭインバータの
出力電流の極性を検出し、その電流の極性に応じてパル
ス幅変調されたスイッチング信号を補正し、短絡防止遅
延時間を設けて出力電圧の歪を補正し、そして、負荷の
起動中でＰＷＭインバータの出力電流が零のときは、Ｐ
ＷＭインバータの出力を開始し、負荷の起動中か否かを
判定し、負荷の起動中と判定された期間は、出力する電
圧の極性に応じてパルス幅変調されたスイッチング信号
を補正するものである。

【００２９】そして、インバータの出力開始時に負荷電
流の電流値が零であっても、次に出力される電圧が正で
あれば電流は正極性に流れ、逆に、次に出力される電圧
が負であれば電流は負極性に流れることを利用して、電
圧が正のときは電流が正のときと同じ補正をし、電圧が
負のときは電流が負のときと同じ補正をする。したがっ
て、負荷である交流電動機を起動するときに電流が未だ
流れていない負荷電流が零の場合にも、実際の電流の立
上がり方向と同一の方向の補正をかけることができ、負
荷の起動中においても、定常状態のときと同様に、常に
、適正な補正をかけることができる。この結果、早い応
答を必要とするモータの起動特性を改善することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＰＷＭイ
ンバータの制御装置は、出力電流極性検出手段と、電流
の極性に基づく第１の補正手段と、インバータ出力開始
判定手段と、電圧の極性に基づく第２の補正手段とを備
え、ＰＷＭインバータの出力電流の極性を出力電流極性
検出手段で検出し、その電流の極性に応じてパルス幅変
調されたスイッチング信号を補正し、所定の短絡防止遅
延時間を設けて出力電圧の歪を第１の補正手段で補正す
るとともに、ＰＷＭインバータの出力電流が零のときは
、ＰＷＭインバータの出力を開始して負荷の起動中か否
かをインバータ出力開始判定手段で判定し、負荷の起動
中と判定された期間は、出力する電圧の極性に応じてパ
ルス幅変調されたスイッチング信号を補正し、所定の短
絡防止遅延時間を設けて出力電圧の歪を第２の補正手段
で補正するという簡易な構成により、インバータの出力
開始時に負荷電流の電流値が零であっても、短絡防止時
間の適当な補正が行なえ、誤差電圧を小さくできるので
、負荷であるモータ等の起動特性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例であるパルス幅変調
インバータの制御装置を示すブロック回路図である。

【図２】図２はこの発明の一実施例であるパルス幅変調
インバータの制御装置によるＴｄ補正動作を示すフロー
チャートである。

【図３】図３は従来のパルス幅変調インバータの制御装
置を示すブロック回路図である。

【図４】図４はパルス幅変調インバータの制御装置の電
流極性信号出力回路を示す回路図である。

【図５】図５は相電流と誤差電圧との関係を示す特性図
である。

【符号の説明】

１　　　　直流電源 ２　　　　パワートランジスタモジュール３　　　　ベ
ース駆動回路 ４　　　　ＰＷＭ信号発生手段 ４ａ　　ＰＷＭ信号演算手段 ４ｂ　　Ｔｄ補正手段 ５　　　　交流電動機 ６　　　　カレントトランス（ＣＴ） ７　　　　電流極性信号出力回路 ８　　　　電流極性検出回路 ９　　　　出力開始判定手段 １０　　　　入力切換手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パルス幅変調インバータの出力電流の
   極性を検出する出力電流極性検出手段と、前記電流の極
   性に応じてパルス幅変調されたスイッチング信号を補正
   し、所定の短絡防止遅延時間を設けて出力電圧の歪を補
   正する第１の補正手段と、前記パルス幅変調インバータ
   の出力を開始して負荷の起動中か否かを判定するインバ
   ータ出力開始判定手段と、前記インバータ出力開始判定
   手段により負荷の起動中と判定された期間は、出力する
   電圧の極性に応じてパルス幅変調されたスイッチング信
   号を補正し、所定の短絡防止遅延時間を設けて出力電圧
   の歪を補正する第２の補正手段とを具備することを特徴
   とするパルス幅変調インバータの制御装置。