JPH044759A - インバータ制御回路 - Google Patents

インバータ制御回路

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JPH044759A
JPH044759A JP2105325A JP10532590A JPH044759A JP H044759 A JPH044759 A JP H044759A JP 2105325 A JP2105325 A JP 2105325A JP 10532590 A JP10532590 A JP 10532590A JP H044759 A JPH044759 A JP H044759A
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Ryuji Yamada
隆二 山田
Toshihisa Shimizu
敏久 清水
Kazuo Kuroki
一男 黒木
Junichi Shinohara
篠原 潤一
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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、インバータの出力端に接続された変圧器の
偏励磁防止を行なうようにしたインバータ制御回路に関
する。
〔従来の技術〕
第5図はインバータ制御回路の従来例を示す構成図であ
る。
同図において、1はインバータ主回路、2は変圧器、3
は負荷、4は制御回路である。インバータ主回路1は同
図に示すように、直流電源Eの正負間に半導体スイッチ
(以下、単にスイッチという)TlとT2を直列接続し
、同様にスイッチT3とT4を直列接続して構成される
。各スイッチは1個または複数個の半導体素子により構
成され、順方向電流の導通、遮断を制御端子を介して制
御でき、かつ逆方向電流は制御端子とは無関係に導通さ
せる機能を持つものを用いる。スイッチT1とT2の接
続点およびT3とT4との接続点をそれぞれインバータ
出力端子a、bとすると、端子a、bには変圧器2の入
力端を、また変圧器2の出力端には負荷3を接続する。
制御回路4は整流器41.フィルタ42.電圧設定器4
3.PI調節器44.正弦波発生器45゜掛算器46.
加減算器47.コンパレータ48およびキャリア発生器
49等より構成され、低周波の交流信号(パルス幅指令
ともいう)を出力する。
すなわち、整流器41はインバータ出力電圧を整流し、
フィルタ42はそれを平滑化する。PI調節器44はそ
のフィルタ42からの直流出力を、電圧設定器43に設
定された指令電圧に一致させるよう調節演算をする。掛
算器46はPI調節器44の出力と正弦波発生器45か
らの出力とを乗算し、電圧設定器43に設定された指令
電圧に比例する大きさの正弦波信号(パルス幅指令)を
出力する。その出力は加減算器47に与えられるが、こ
こにはインバータの検出出力電圧も導かれ、これにより
波形整形が行なわれる。したがって、特に必要がなけれ
ば加減算器47は省略することができる。加減算器47
の出力はコンパレータ48においてキャリア発生回路4
9からのキャリアCと比較され、その大小関係に応じ図
示されない駆動回路を介してスイッチT1〜T4のオン
、オフ制御が行なわれる。
すなわち、第5図の如き構成では、スイッチT1とT4
がオンでスイッチT2とT3がオフの状態では正の電圧
パルス(以下、単に正パルスという)が、またスイッチ
T2とT3がオンでスイッチT1とT4がオフの状態で
は負の電圧パルス(以下、単に負パルスという)が出力
され、さらにスイッチTIとT3がオンでスイッチT2
とT4がオフの状態、またはスイッチT2とT4がオン
でスイッチT1とT3がオフの状態では出力電圧は零ボ
ルトとなる。つまり、インバータ出力電圧パルスの幅が
パルス幅指令の絶対値に比例し、かつU/D信号(キャ
リアCの立上り、立下りに応じてキャリア発生回路49
から発生される信号:以下キャリア極性信号ともいう)
の極性とパルス幅指令の極性と一致するときは出力電圧
パルスが正極性となり、U/D信号の極性とパルス幅指
令の極性とが一致しないときは出力電圧パルスが負極性
となるように、スイッチT1〜T4のオン。
オフが制御される。
第6図は第5図の動作を説明するための波形図で、同図
(a)はU/D信号、(b)はパルス幅指令、(c)は
インバータ出力電圧、(d)および(e)は変圧器磁束
の各波形をそれぞれ示している。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上の説明からも明らかなように、第5図の如きインバ
ータでは、負荷3に入力される電圧の周波数はU/D信
号によって決定され、その実効値はパルス幅指令によっ
て制御されることになる。
そして、原理的には正パルスの電圧時間積と負パルスの
それとは等しいため、インバータ出力電圧には出力周波
数よりも低い周波数成分は含まれないが、実際には制御
回路4の誤差やスイッチT1〜T4の特性のばらつきに
よって正負電圧時間積にしばしば不均等が生じ、インバ
ータ出力電圧に直流成分や低周波成分が発生する。その
結果、第6図(e)に示すような偏励磁が発生し、これ
が甚だしい場合には磁気飽和が生じ、変圧器が正常な電
圧を出力しなくなるだけでなく、インバータ出力電流が
過大になるという問題が生じる。なお、第6図(d)は
正常時の変圧器磁束を示している。
したがって、この発明の目的はインバータ出力電圧に含
まれる直流成分または低周波成分、若しくはその双方を
防止することにある。
〔課題を解決するための手段〕
正負の直流電源間に自己消孤形のスイッチング素子を複
数個直列接続し、各素子のオン、オフ動作により直流入
力電圧をその極性が交互に正または負となる交流出力電
圧パルス列に変換するインバータと、その出力端に接続
された変圧器と、前記スイッチング素子のオン、オフを
制御する制御回路とからなり、前記交流出力電圧パルス
の幅を前記制御回路内部のパルス幅指令の絶対値に比例
して変化させるとともに、前記交流出力電圧パルスの極
性を前記制御回路内部のパルス幅指令の周波数に対して
充分周波数の高いキャリア極性信号によって反転させる
インバータ制御回路において、前記キャリア極性信号と
同周波数かつ同位相の直流偏励磁補正信号を前記パルス
幅指令に加算する直流偏励磁補正回路と、前記キャリア
極性信号と同周波数かつ同位相の直流偏励磁補正信号を
直接または極性反転をした後に前記パルス幅指令に加算
する操作を、前記パルス幅指令の極性に応じ選択して実
行する低周波偏励磁補正回路との少なくとも一方を設け
る。
〔作用〕
パルス幅指令に対し直流偏励磁補正信号、低周波偏励磁
補正信号の少なくとも一方を加算することにより、イン
バータ出力電圧の直流成分、低周波成分の少なくとも一
方を低減する。
〔実施例〕
第1図にこの発明の実施例を、第2.第3図にその動作
波形例を示す。
第1図からも明らかなように、この実施例は第5図に示
す従来例に対し、直流分調整回路51商用周波分(低周
波分)調整回路52および加算器53を設けた点が特徴
である。
すなわち、変圧器2の磁束に第2図(a)に示すような
正の直流成分が含まれている場合は、同図(b)に示す
U/D信号に対して逆極性の同図(d)に示す如き負の
直流補正信号を、同図(c)に示すパルス幅指令値に加
算する。その結果、パルス幅指令値が正極性のときには
、正パルス出力時にパルス幅指令値の絶対値が減少する
ため、正パルスの幅が減少する。また、パルス幅指令値
が負極性のときには、負パルス出力時にパルス幅指令値
の絶対値が増加するため、負パルスの幅が増加する。以
上により、パルス幅指令値の全周期にわたり、インバー
タ出力電圧の負の時間積が相対的に増加するため、正の
直流偏励磁成分が減少することになる。
一方、変圧器2の磁束に第3図(a)に示すような低周
波偏励磁成分が含まれている場合は、同図(d)に示す
ようにパルス幅指令値の正の半周期にはU/D信号に対
して逆極性の低周波補正信号を、またパルス幅指令値の
負の半周期にはU/D信号に対して同極性の低周波補正
信号をパルス幅指令値に加算する。その結果、パルス幅
指令値が正極性のときには、正パルス出力時にパルス幅
指令値の絶対値が減少するため、正パルスの幅が減少す
る。また、パルス幅指令値が負極性のときには、負パル
ス出力時にパルス幅指令値の絶対値が減少するため、負
パルスの幅が減少する。以上により、パルス幅指令値の
正の半周期には負の電圧時間積が相対的に増加し、負の
半周期には正の電圧時間積が相対的に増加するため、低
周波偏励磁成分は減少する。
第4図に直流分調整回路51および商用周波分調整回路
52の具体例を示す。
同図において、51A、52Aは設定器、51B、52
B〜52Dはアナログスイッチ、52Eはコンパレータ
、52Fは論理反転回路、52Gは反転アンプ、52H
,53は加算器である。
すなわち、直流分調整回路51では設定器51Aにより
、直流偏励磁補正値を出力する。設定器51Aの調整は
、偏磁状態をオシロスコープ等で観測しながら、直流偏
励磁成分が最小となるよう手動にて行なう。この直流偏
励磁補正値をアナログスイッチ51Bに入力し、そのオ
ン、オフをU/D信号にて行なうことにより、第2図(
d)の如き直流偏励磁補正信号を得、これを加算器53
にてパルス幅指令値に加算する。補正後のパルス幅指令
を第2図(e)に、またインバータ出力電圧の各波形を
同図(f)にそれぞれ示す。
これに対し、商用周波分調整回路52では設定器52A
により、低周波偏励磁補正値を出力する。
設定器52Aの調整は設定器51Aの場合と同様に行な
われる。設定器52Aからの補正値をアナログスイッチ
52Bに入力し、その出力をアナログスイッチ52Cに
はゲイン1の反転アンプ52Gを介して、またアナログ
スイッチ52Dには直接入力する。一方、パルス幅指令
値または正弦波発生器45からの極性信号(正弦波極性
信号)をゼロクロスコンパレータ52Eに入力し、その
出力をスイッチ52Cのオン/オフ制御端子には論理反
転回路52Fを介して、またスイッチ52Dのオン/オ
フ制御端子には直接入力する。スイッチ52Cはパルス
幅指令値が負極性のときには補正信号を極性反転して出
力し、スイッチ52Dはパルス幅指令値が正極性のとき
には補正信号を直接出力する。これらスイッチ52C,
52Dの出力を加算器52Hに入力し、第3図(d)に
示すような低周波偏励磁補正信号を得、直流偏励磁補正
信号と同様に加算器53によりパルス幅指令値に加算す
る。補正後のパルス幅指令を第3図(e)に、またイン
バータ出力電圧の各波形を同図(f)にそれぞれ示す。
以上では、直流分調整回路51および商用周波分調整回
路52の双方を設けるようにしたが、いずれか一方のみ
設けることができるのは云うまでもない。
〔発明の効果〕
この発明によれば、インバータ出力電圧時間積が正負均
等化されるので、変圧器の磁気飽和による装置の動作異
常や破壊のおそれがなくなる、という利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を示す全体構成図、第2図お
よび第3図はいずれも第1図の動作を説明するための波
形図、第4図は商用周波分調整回路および直流分調整回
路の具体例を示す回路図、第5図はインバータ制御回路
の従来例を示す全体構成図、第6図はその動作を説明す
るための波形図である。 符号説明 1・・・インバータ主回路、2・・・変圧器、3・・・
負荷、4・・・制御回路、41・・・整流器、42・・
・フィルタ、43.51A、52A・・・設定器、44
・・・PI調節器、45・・・正弦波発生器、46・・
・掛算器、47・・・加減算器、48.52E・・・コ
ンパレータ、49・・・キャリア発生器、52H,53
・・・加算器、51・・・直流分調整回路、52・・・
商用周波分調整回路、51 B 52B〜5 2D・・・アナログスイッチ、 F・・・論理反転回路、 2G・・・反転アンプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)正負の直流電源間に自己消孤形のスイッチング素子
    を複数個直列接続し、各素子のオン、オフ動作により直
    流入力電圧をその極性が交互に正または負となる交流出
    力電圧パルス列に変換するインバータと、その出力端に
    接続された変圧器と、前記スイッチング素子のオン、オ
    フを制御する制御回路とからなり、前記交流出力電圧パ
    ルスの幅を前記制御回路内部のパルス幅指令の絶対値に
    比例して変化させるとともに、前記交流出力電圧パルス
    の極性を前記制御回路内部のパルス幅指令の周波数に対
    して充分周波数の高いキャリア極性信号によって反転さ
    せるインバータ制御回路において、 前記キャリア極性信号と同周波数かつ同位相の直流偏励
    磁補正信号を前記パルス幅指令に加算する直流偏励磁補
    正回路と、 前記キャリア極性信号と同周波数かつ同位相の直流偏励
    磁補正信号を直接または極性反転をした後に前記パルス
    幅指令に加算する操作を、前記パルス幅指令の極性に応
    じ選択して実行する低周波偏励磁補正回路と、 を設けてなることを特徴とするインバータ制御回路。 2)正負の直流電源間に自己消孤形のスイッチング素子
    を複数個直列接続し、各素子のオン、オフ動作により直
    流入力電圧をその極性が交互に正または負となる交流出
    力電圧パルス列に変換するインバータと、その出力端に
    接続された変圧器と、前記スイッチング素子のオン、オ
    フを制御する制御回路とからなり、前記交流出力電圧パ
    ルスの幅を前記制御回路内部のパルス幅指令の絶対値に
    比例して変化させるとともに、前記交流出力電圧パルス
    の極性を前記制御回路内部のパルス幅指令の周波数に対
    して充分周波数の高いキャリア極性信号によって反転さ
    せるインバータ制御回路において、 前記キャリア極性信号と同周波数かつ同位相の直流偏励
    磁補正信号を前記パルス幅指令に加算する直流偏励磁補
    正回路を設けてなることを特徴とするインバータ制御回
    路。 3)正負の直流電源間に自己消孤形のスイッチング素子
    を複数個直列接続し、各素子のオン、オフ動作により直
    流入力電圧をその極性が交互に正または負となる交流出
    力電圧パルス列に変換するインバータと、その出力端に
    接続された変圧器と、前記スイッチング素子のオン、オ
    フを制御する制御回路とからなり、前記交流出力電圧パ
    ルスの幅を前記制御回路内部のパルス幅指令の絶対値に
    比例して変化させるとともに、前記交流出力電圧パルス
    の極性を前記制御回路内部のパルス幅指令の周波数に対
    して充分周波数の高いキャリア極性信号によって反転さ
    せるインバータ制御回路において、 前記キャリア極性信号と同周波数かつ同位相の直流偏励
    磁補正信号を直接または極性反転をした後に前記パルス
    幅指令に加算する操作を、前記パルス幅指令の極性に応
    じ選択して実行する低周波偏励磁補正回路を設けてなる
    ことを特徴とするインバータ制御回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015004994A1 (ja) * 2013-07-09 2015-01-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置および電動車両

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WO2015004994A1 (ja) * 2013-07-09 2015-01-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置および電動車両
JP2015019458A (ja) * 2013-07-09 2015-01-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ装置および電動車両
US9819299B2 (en) 2013-07-09 2017-11-14 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Inverter device and electric vehicle

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