JPH04372584A - インバータのｐｗｍ発生方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はインバータのＰＷＭ発
生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インバータの電圧制御法としてはＰＷＭ
制御が広く行われている。このＰＷＭ制御は従来、ハー
ドウェアで正弦波と三角波を比較してＰＷＭ波形を生成
する手段を用いていたが、近年、高機能ワンチップマイ
コンを使用して、ＰＷＭ波形をデジタル演算で直接発生
させる方式が開発された。インバータは図４に示すよう
に、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚの６つのスイッチング素子
で構成されるので、スイッチングパターンの組み合わせ
は８通りとなる。

【０００３】このため、図５に示すようなＶ０〜Ｖ７の
８種類の電圧ベクトルが得られる。ここで、Ｖ１（１，
０，０）はＵ相がオン、Ｖ，Ｗ相がオフであることを示
す。また、Ｖ０（０，０，０）とＶ７（１，１，１）は
インバータの下アームまた上アームのスイッチがすべて
オンしており、出力電圧は零となるので零ベクトルと呼
ばれている。誘導電動機ＩＭの一次磁束は上記電圧ベク
トルを積分したものであるため、選択された電圧ベクト
ルの方向に変化する。この電圧ベクトルを組み合わせて
、一次磁束の少ない三相ＰＷＭ波形が得られる。

【０００４】次に、前述したワンチップマイコンで直接
ＰＷＭ波形を発生する方法について述べる。図５に示す
ように円を等分割（各６０°ごとに６分割する）して、
それらをモード０〜モード５とする。その一部分のパル
スパターンを図６に示す。ここで、零ベクトルの中心か
ら次の零ベクトルの中心までを出力周波数で決定される
時間Ｔ３とする。この時間を出力電圧に相当するデータ
となるようにＴ０，Ｔ１，Ｔ２に分割する。ワンチップ
マイコンのＰＷＭ発生回路にＴ０〜Ｔ３のカウントデー
タとパルスデータをセットすることにより、ＰＷＭ波形
がマイコンから直接出力される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示した電圧ベク
トルのモードの中をさらに奇数倍に分割する。分割され
た最小期間を一単位区間と呼ぶことにする。この一単位
区間に選択する電圧ベクトルは最も円軌道に接するもの
を、６つのベクトルＶ１〜Ｖ６から選ぶ。そして、電圧
を制御するために、一単位区間の初めと終わりに零ベク
トルＶ０またはＶ７を挿入する。このような零を図７に
示す。このときの各ベクトルの出力時間ｔ０，ｔλ，ｔ
μは次の（１）式〜（３）式から求める。

【０００６】（１）モード０，２，４のオンベクトルと
モード１，３，５のオフベクトル、

【０００７】

【数１】

【０００８】（２）モード０，２，４のオフベクトルと
モード１，３，５のオンベクトル、上記ベクトルは上述
の（１）と同一の計算を行い、ＨＳＯ割込み処理のセッ
ト時にｔλ，ｔμを逆にする。ワンチップマイコンでＰ
ＷＭ方式を実行するには、一単位区間ごとに割込みを発
生させ、その単位期間内に次の一単位区間に出力すべき
ｔ０，ｔλ，ｔμの時間を（１）式〜（３）式より演算
し、ＰＷＭ発生タイマーにそのデータをセットするよう
な処理となる。一単位区間の時間は次の（４）式から、
出力周波数ｆに反比例していることが分かる。

【０００９】

【数２】

【００１０】（４）式から周波数が高くなると一単位区
間ΔＴが短くなる。そのため、ワンチップマイコンによ
るＰＷＭ発生ソフトウェア処理時間よりΔＴは大きくす
る必要がある。また、インバータのスイッチング周波数
の制限も存在するため、図８に示すように周波数により
、インバータのパルス数を減少させて行く必要がある。 しかし、高周波領域でパルス数が減少すると、出力電圧
の低次高調波（特に第３，第５調波）が増加し、トルク
リップルやモータ損失増大の原因となる問題がある。

【００１１】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、高周波領域でもパルス数を大きく保つことが可能
となって、高調波低減を行い、以てモータのトルクリッ
プルの低減やモータ温度の上昇を抑制することができる
ようにしたインバータ用のＰＷＭ発生方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】この発明は上
記の目的を達するために、８通りの電圧ベクトルを用い
て一次磁束を円軌道に近付けるようなインバータのＰＷ
Ｍ発生方法において、パルス幅算出処理を低速割込み処
理にて行うとともに、高速割込み処理であるＰＷＭ発生
割込み処理で電圧ベクトルの一単位区間のカウント値の
みを演算処理し、その後、高速および低速割込み処理出
力をＰＷＭ発生演算処理して、高周波領域でＰＷＭパル
スパターンを発生させるようにしたことを特徴とするも
のである。

【００１３】

【実施例】以下この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は６０°区間が３等分（９パルス）となっ
た場合の電圧データ説明図、図２は同じく５等分（１５
パルス）となった場合の電圧データ説明図である。図１
，図２のように３等分および５等分のときにはインター
バルタイマー処理（５ｍｓあるいは１０ｍＳＶ／ｆ処理
に合す）にて予め電圧ベクトルデータを求めておき、Ｐ
ＷＭ割込み処理の負担を軽くする。

【００１４】次に図３により実施例の構成について述べ
る。まず、低速割込み処理部１１（インターバル割込み
処理）で予め（１）式〜（３）式を用いて図１に示した
等分数０〜２のｔλ，ｔμ，２ｔ０（なお、図２では等
分数３，４を等分数２，０のデータを使用して求める）
を求める。一方、ＰＷＭ発生割込み処理部１２（高速割
込み処理）では電圧ベクトルの一単位区間のタイマー値
ＴＮ（ΔＴ間のカウント値）のみを演算して、ＰＷＭ発
生タイマーへカウント値をセットする。その後、高速お
よび低速処理部１１，１２の出力はＰＷＭ発生演算処理
部１３に供給されて演算処理される。演算処理された値
はＰＷＭパルスパターン発生部１４に供給され、ここで
９パルス，１５パルス等のようなＰＷＭ波形が発生され
る。

【００１５】上記のように高速処理部１２を設けること
により、周波数精度を高くすることができる。これは電
圧精度がｔλ，ｔμ，２ｔ０で決定されて周波数精度の
ように高精度を要求されないので、インターバル割込み
処理で演算しても問題はないからである。

【００１６】上述したように高周波領域ではＰＷＭ発生
に要する演算をインターバル割込み処理（５ｍ〜１０ｍ
Ｓ程度の低速処理）に分担させるため、９パルス（３等
分）および１５パルス（５等分）のようなＰＷＭ波形を
発生させることができる。これによって高調波低減が可
能となる。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば高
周波領域でもパルス数を大きく保持することが可能とな
って高調波の低減を行うことができ、以てモータのトル
クリップルの低減，高調波損失の低減によるモータ温度
の上昇を抑制することができる。また、ワンチップマイ
コンでも割込み処理を分担することにより、高調波の少
ないソフトウェア化によるＰＷＭ発生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を述べるための３等分時の
電圧データ説明図。

【図２】５等分時の電圧データ説明図。

【図３】実施例の構成を示すフローチャート。

【図４】インバータの構成説明図。

【図５】電圧ベクトル説明図。

【図６】パルスパターン説明図。

【図７】一単位区間の電圧ベクトル説明図。

【図８】インバータ周波数対スイッチング周波数の関係
を示す特性図。

【符号の説明】

１１…低速割込み処理部、１２…高速割込み処理部、１
３…ＰＷＭ発生演算処理部、１４…ＰＷＭパルスパター
ン発生部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　８通りの電圧ベクトルを用いて一次磁
   束を円軌道に近付けるようなインバータのＰＷＭ発生方
   法において、パルス幅算出処理を低速割込処理にて行う
   とともに、高速割込み処理であるＰＷＭ発生割込み処理
   で電圧ベクトルの一単位区間のカウント値のみを演算処
   理し、その後、高速および低速割込み処理出力をＰＷＭ
   発生演算処理して、高周波領域でＰＷＭパルスパターン
   を発生させるようにしたことを特徴とするインバータの
   ＰＷＭ発生方法。