JPH0452080B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多相交流負荷に接続された多相イン
バータの制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

交流モータに周波数及び電圧可変インバータを
接続することは公知である。また、このインバー
タをPWM（パルス幅変調）制御することも公知
である。ところで、多相インバータをPWM制御
で駆動し、近似正弦波を得る場合に、各相毎に変
調すると、他の相の影響を受け易く、最適な出力
を得ることが出来ない。即ち、インバータの出力
の線間電圧は、各相電位の差によつて決まるた
め、各線間電圧を同時に正弦波に近似させること
は実質上不可能である。

上述の如き欠点を解決するための方法として、
モータの回転磁界を検出し、この検出した回転磁
界と基準回転磁界との差を求め、検出回転磁界を
基準回転磁界に一致させる様にインバータを制御
する方法が例えば特開昭59−25592号公報に開示
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記方法によれば、基準回転磁界に近似する磁
界をモータに発生させることが可能になるが、モ
ータの回転磁界を検出しなければならないので、
構成が複雑になる。そこで、本発明の目的は、所
望回転磁界を簡単に得ることが出来るインバータ
の制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明は、多相イン
バータに接続された多相交流負荷で所望回転磁界
が得られ、且つ前記多相インバータの出力電圧が
所望値になるように多相インバータの複数の制御
スイツチを制御するインバータの制御方法におい
て、クロツクパルス毎に、前記所望回転磁界に対
応する基準回転磁界ベクトルφ_sを示すデータを発
生させるステツプと、前記多相インバータの起動
時に前記基準回転磁界ベクトルφ_sのデータと同一
値の仮想回転磁界ベクトルφを示すデータを得る
ステツプと、クロツクパルス毎に、前記多相イン
バータの複数の制御スイツチのオン・オフ状態に
対応するように予め決定された複数の電圧ベクト
ルＶ１〜Ｖ８に対応する複数の単位ベクトルＶ
１′〜Ｖ８′から選択され且つこれを１つ前のクロ
ツクパルスに基づく仮想回転磁界ベクトルφに加
算することによつて前記基準回転磁界ベクトルφ_s
に近い仮想回転磁界ベクトルφが得られるように
選択された１つの単位ベクトルを示すデータを得
て、この単位ベクトルのデータを１つ前のクロツ
クパルスに基づく仮想回転磁界ベクトルφを示す
データに加算して新しい仮想回転磁界ベクトルφ
を示すデータを得るステツプと、クロツクパルス
毎に、前記基準回転磁界ベクトルφ_sを示すデータ
と前記仮想回転磁界ベクトルφを示すデータとに
基づいて前記基準回転磁界ベクトルφ_sと前記仮想
回転磁界ベクトルφとの誤差ベクトル（φ_s−φ＝
φ_e）を示すデータを求めるステツプと、クロツ
クパルス毎に、前記誤差ベクトルφ_eがベクトル
の方向性において前記複数の電圧ベクトルＶ１〜
Ｖ８の内のいずれと同一又は近似かを判定し、前
記誤差ベクトルφ_eと同一又は近似の前記電圧ベ
クトルを得ることが出来るスイツチ制御信号Ａ，
Ｂ，Ｃを前記誤差ベクトルφ_eのデータに基づい
て決定し、このスイツチ制御信号を前記インバー
タの各制御スイツチに供給するステツプと、前記
多相インバータの出力電圧を変える時に前記単位
レベルを示すデータ又は前記基準回転磁界ベクト
ルφ_sを示すデータを変えるステツプとを備えてい
ることを特徴とするインバータの制御方法に係わ
るものである。

〔作用〕

基準回転磁界（磁束）ベクトルφ_sと仮想回転磁
界（磁束）ベクトルφが与えられると、両者の誤
差ベクトルφ_eを求めることが出来る。誤差ベク
トルφ_eが決定すると、誤差ベクトルφ_eを小さく
するようなインバータの制御信号を決定される。
仮想回転磁界ベクトルφは、電圧ベクトルV₁〜
V₈に対応する単位ベクトルV′₁〜V′₈に基づいて
発生され、且つ基準回転磁界ベクトルφ_sに近似し
たベクトルであるので、この仮想回転磁界ベクト
ルφと基準回転磁界ベクトルφ_sとの誤差ベクトル
φ_eを小さくするように制御すれば、必然的にイ
ンバータの負荷に所望回転磁界を得ることが出来
る。また、各相制御でなく、全相一括制御である
ので、所望のインバータ出力を良好に得ることが
出来る。

〔実施例〕

次に、図面を参照して本発明の実施例に係わる
インバータ装置及びその制御方法について説明す
る。

（インバータ装置の構成） 第１図は三相インバータ装置を示すものであ
る。この第１図において、１は直流電源、A₁，
A₂，B₁，B₂，C₁，C₂はトランジスタから成る制
御スイツチであり、ブリツジ接続されている。２
は負荷としての三相交流モータであり、インバー
タのＡ，Ｂ，Ｃ相出力ラインに接続されている。
３はマイクロコンピユータ（以下マイコンと呼
ぶ）であり、インバータの制御信号発生回路とし
て機能するものである。このマイコン３の中に
は、リード・オンリ・メモリ（ROM）が設けら
れており、このROMは、制御スイツチA₁〜C₂を
制御するためのデータV₁〜V₈が予め書き込まれ
ているメモリM₁、sinθのデータが予め書き込ま
れているメモリM₂、cosθのデータが予め書き込
まれているメモリM₃、基準回転磁界ベクトルφ_s
と仮想回転磁界ベクトルφとの誤差ベクトルφ_s−
φ＝φ_eの角度位置を判定するために必要なデー
タｆ（φ_eQ）が予め書き込まれているメモリM₄と、
単位ベクトルV′₁〜V′₈を決定するために使用され
る演算式が予め書き込まれているメモリM₅とを
有する。

マイコン３は、上記ROMの他に、CPU、及び
RAM（図示せず）等も勿論含んでいる。このマ
イコン３には電圧指令信号と周波数指令信号とが
入力し、指令された電圧及び周波数のインバータ
出力を得るための制御信号が発生する。マイコン
３からは制御信号として、三相のＡ，Ｂ，Ｃ相に
対応して第１、第２，第３の制御信号Ａ，Ｂ，Ｃ
が発生し、制御スイツチA₁，B₁，C₁に供給され
る。また、NOT回路４，５，６によつてＡ，Ｂ，
Ｃの反転信号が形成され、制御スイツチA₂，B₂，
C₂に供給される。下側の制御スイツチA₂，B₂，
C₂は上側の制御スイツチA₁，B₁，C₁と逆に動作
するので、制御スイツチA₁，B₁，C₁の動作を特
定すれば、インバータ全体の動作が特定される。
従つて、以下においては、第１、第２、及び第３
の信号Ａ，Ｂ，Ｃにより、インバータの制御状態
を特定する。なお、制御信号Ａ，Ｂ，Ｃが高レベ
ル即ち論理の１の時に制御スイツチA₁，B₁，C₁
がオンに制御され、低レベル即ち論理の０の時に
制御スイツチA₁，B₁，C₁がオフに制御される。

（原理説明） 第２図は、本方式の基本思想をＤ−Ｑ直角座標
で表わすものである。この図のａはモータ２が要
求する理想的な回転磁界に対応する基準回転磁界
ベクトルφ_sの終点の軌跡を示し、φは本発明に従
つて導入された仮想回転磁界ベクトルを示す。仮
想回転磁界ベクトルφは、基準回転磁界ベクトル
φ_sの角度位置の変化に追従して変えられる。即
ち、基準回転磁界ベクトルφ_sと仮想回転磁界ベク
トルφとの誤差ベクトルφ_eに基づいて、加算す
べき単位ベクトルＶが決定され、この単位ベクト
ルＶが仮想回転磁界ベクトルφに合成され、点線
で示す新しい仮想回転磁界ベクトルφが決定され
る。順次に決定される仮想回転磁界ベクトルφ
は、円軌跡ａに沿うように決定される。また、単
位ベクトルＶには、予め特定されたベクトルが使
用される。即ち、この単位ベクトルＶは、インバ
ータの制御スイツチA₁〜C₂のオン・オフ動作で
発生し得るベクトルとされている。

円軌跡ａを得るための基準回転磁界ベクトルφ_s
を示す直角座標データは、マイコン３内のメモリ
M₂のsinθとメモリM₃のcosθとによつて順次に発
生される。仮想回転磁界ベクトルφの決定は、こ
れが直角座標中のどこに位置するかをメモリM₄
のｆ（φ_eQ）に基づいて判定し、この位置に適合す
る単位ベクトルＶを選択し、これを現在の仮想回
転磁界ベクトルφに加算することによつて行う。
基準回転磁界ベクトルφ_sの座標データと、仮想回
転磁界ベクトルφの座標データとが得られると、
このデータに基づく演算処理によつて、誤差ベク
トルφ_eのデータが得られ、これに基づき次の仮
想回転磁界ベクトルφ及び制御信号Ａ，Ｂ，Ｃが
決定される。

（電圧ベクトルの説明） 第３図は、インバータの制御スイツチA₁，B₁，
C₁の状態と電圧ベクトルの関係を示すものであ
る。三相インバータの制御スイツチA₁，B₁，C₁
のとりうる状態は、（100）（110）（010）（011）
（001）（101）（111）（000）の８種類であり、この
各状態における電圧ベクトルは、第３図に示す如
く60度間隔の６つの空間ベクトルV₁〜V₆と２つ
の零ベクトルV₇，V₈で表わすことが出来る。上
記８種類のスイツチングモード（８つの電圧ベク
トル）を組み合せれば、モータ２に任意の回転磁
界を発生させることが出来る。１周期（2π）中
に第３図に示す如く６つのスイツチングモードを
配置するのみでは、高調波成分が多くて実用上好
ましくない。そこで、本発明では、この電圧ベク
トルV₁〜V₈に対応する単位ベクトルを利用して
仮想回転磁界ベクトルφを得、この仮想回転磁界
ベクトルφと基準回転磁界ベクトルφ_sとを回転磁
界の１周期中に多数個発生するクロツクパルス
（以下、単にクロツクと呼ぶ）毎に比較し、制御
信号を決定する。

（仮想回転磁界ベクトルの原理） 仮想回転磁界ベクトルφの決定は、第４図に示
す如く、基準回転磁界ベクトルφ_sの円軌跡ａの１
周期（2π）を６分割し、区間(1)(2)(3)(4)(5)(6)を設
定し、区間毎に行う。今、区間(1)の中心をθ＝0°
とすれば、区間(1)は−30°から＋30°の範囲に対応
している。この第４図における電圧ベクトルV₂，
V₃は第３図の電圧ベクトルV₂，V₃と同一であ
る。区間(1)で仮想回転磁回ベクトルを決定する時
には、電圧ベクトルV₂に平行な単位ベクトル
V′₂、及び電圧ベクトルV₃に平行な単位ベクトル
V′₃を仮想回転磁界ベクトルφに加える。仮想回
転磁界ベクトルφは演算で決定するものであるか
ら、基準回転磁界に一致するように発生させるこ
とが可能である。しかし、この仮想回転磁界ベク
トルφはインバータの制御スイツチの制御信号の
決定に利用されるので、制御スイツチA₁〜C₂の
オン・オフによつて決定される第３図の電圧ベク
トルV₁〜V₈を使用して決定する。このため、φ
とφ_sは完全に一致しない。

第４図の区間(1)においては、円軌跡ａに仮想回
転磁界ベクトルを最も良く追従させることが出来
る２つの電圧ベクトルV₂，V₃に対応する単位ベ
クトルV′₂，V′₃が使用されている。なお、仮想回
転磁界ベクトルを得るために後述で明らかになる
が、２つのベクトルV₂，V₃の他に、零ベクトル
V₇又はV₈を使用し、円軌跡ａに対する仮想回転
磁界ベクトルの追従性を高めている。零ベクトル
を仮想回転磁界ベクトルに加算するということ
は、仮想回転磁界ベクトルをその角度位置に止め
ることを意味する。使用する零ベクトルは、V₇
とV₈のいずれでも原理的には差支えないが、本
実施例では、第４図に示す如く、60°間隔で交互
に使用されている。例えば、−60°〜0°、60°〜120°
でV₇が使用され、0°〜60°でV₈が使用されている。
この様にV₇とV₈の使用を特定した理由は、イン
バータにおけるスイツチング回数を減らすためで
ある。例えば、0°〜60°の区間では電圧ベクトル
V₃（010）に平行な単位ベクトルV′₃を発生させる
回数が多いためV₈（000）の零ベクトルが選択さ
れている。これにより、V₃（010）のスイツチン
グモードとV₈（000）のスイツチングモードとが
隣接している時には、スイツチB₁，B₂のオン・
オフを切り換えるのみでよく、スイツチング回数
が少なくなる。一方、例えば、−60°〜0°区間で
は、V₂（110）のスイツチングモードが多くなる
ので、零ベクトルV₇（111）が選択され、同様に
60°〜120°区間ではV₄（011）のスイツチングモー
ドが多くなるため零ベクトルV₇（111）が選択さ
れる。

（誤差ベクトルの説明） 第５図は円軌跡ａが得られる基準回転磁界ベク
トルφ_sと仮想回転磁界ベクトルφとの誤差ベクト
ル（φ_s−φ＝φ_e）を示す。マイコン３において、
基準回転磁界ベクトルφ_sの終点の座標データ
（φ_sQ，φ_sD）と、仮想回転磁界ベクトルφの終点
の座標データ（φ_Q，φ_D）とが与えられると、誤
差ベクトルφ_eを示す座標データ（φ_eD，φ_eQ）が得
られる。なお、誤差ベクトルの縦軸成分φ_eDはφ_sD
−φ_D＝φ_eQの式で得られ、横軸成分φ_eDはφ_sQ−φ_Q
＝φ_eQの式で得られる。第５図に示す誤差ベクト
ルφ_eのデータが得られると、これに基づいて制
御すべきインバータの制御スイツチを決定するこ
とが出来る。インバータのオンすべき制御スイツ
チとして、誤差ベクトルφ_eに近似したベクトル
を発生させることが出来るものが選択される。

第６図は第５図の誤差ベクトルφ_eに近似した
単位ベクトルの決定及びスイツチ制御信号の決定
を説明するものである。第６図の誤差ベクトル
φ_eは第５図の誤差ベクトルφ_eを区間(2)内に移動
したものである。第６図の区間(2)のV₂、区間(3)
のV₃は、第３図及び第４図のV₂，V₃と同一のも
のである。第４図において、区間(1)の仮想回転磁
界ベクトルφをV₂，V₃を使用して形成したこと
から明らかな様に、区間(1)において得られる誤差
ベクトルφ_eのほとんどは区間(2)(3)内に平行移動
させることが出来る。誤差ベクトルφ_eの向きが
第６図に示す区間(2)に含まれる場合には、区間(2)
の中間の電圧ベクトルV₂が得られるように制御
スイツチA₁〜C₂を制御する。即ち、マイコン３
から制御信号ABCとして（110）を発生させ、制
御スイツチA₁，B₁をオン、C₁をオフに制御し、
制御スイツチA₂，B₂，C₂はA₁，B₁，C₁の反対に
動作させる。

あるクロツクにおける誤差ベクトルφ_eが区間
(2)に属するか否かはマイコン３で判定され、区間
(2)に属することが判明すれば、メモリM₁のV₂
（110）が書き込まれているアドレスが指定され、
V₂（110）が読み出され、ABCに対応して（110）
が出力される。

区間(1)におけるφ_s−φ＝φ_eの演算で得られる
誤差ベクトルφ_eの向きが区間(3)に入る場合には、
V₃（010）をマイコン３から出力する。区間(1)に
おける誤差ベクトルφ_eの方向が区間(2)(3)のいず
れにも入らない場合には、零ベクトルV₇又はV₈
をマイコン３から出力させる。

区間(1)において、上述の如くφ_s−φ＝φ_eの演
算を行い、これによつて得られる誤差ベクトル
φ_eに一致又は近似した電圧ベクトルを得ること
が出来るデータV₂（110），V₃（010）及び零データ
V₈（000），V₇（111）を出力させ、これに対応する
ようにインバータの制御スイツチを制御すると、
基準回転磁界ベクトルφ_sに近似した回転磁界をモ
ータ２に発生させることが出来る。

今、区間(1)について述べたが、基準回転磁界ベ
クトルφ_sが区間(2)に位置する場合には、誤差ベク
トルφ_eが区間(3)(4)のいずれに属するか、又は(3)
(4)から外れるかを判定し、区間(3)に属する時に
は、電圧ベクトルV₃に対応するデータV₃（010）
をマイコン３から出力し、区間(4)に属する時には
電圧ベクトルV₄に対応するデータV₄（011）をマ
イコン３から出力する。また、区間(3)(4)に属さな
い時には零ベクトルに対応するデータV₇（111）
又はV₈（000）を出力する。

区間(3)におけるφ_s−φ＝φ_eの演算時には、区
間(1)の場合の電圧ベクトルV₂，V₃の代りに、電
圧ベクトルV₄，V₅を使用する。

区間(4)におけるφ_s−φ＝φ_eの演算時には区間
(1)の場合の電圧ベクトルV₂，V₃の代りに、電圧
ベクトルV₅，V₆を使用する。

区間(5)におけるφ_s−φ＝φ_eの演算時には区間
(1)の場合の電圧ベクトルV₂，V₃の代りに電圧ベ
クトルV₆，V₁を使用する。

区間(6)におけるφ_s−φ＝φ_eの演算時には、区
間(1)の場合の電圧ベクトルV₂，V₃の代りに電圧
ベクトルV₁，V₂を使用する。

なお、各区間(1)〜(6)でφ_s−φ＝φ_eの演算を行
う場合において、各区間のスタート時点でφ_e＝
０になす。即ち、φ_s＝φに設定する。

（具体的説明） 次に、本発明に従う制御方法を具体的に説明す
る。

まず、基準回転磁界ベクトルφ_sのデータは、マ
イコン３に与えられる周波数（）指令信号に従
うクロツク（角度θデータ）に従つて得る。即
ち、メモリM₂，M₃に書き込まれているsinθ、
cosθにクロツクに対応した角度データθを与え、
第２図の円軌跡ａ上のＱ−Ｄ座標の横軸及び縦軸
データφ_sQ，φ_sDを次式で得る。

φ_sQ＝Acosθ φ_sD＝Asinθ 但し、Ａは円軌跡ａの半径である。これによ
り、第２図の円軌跡ａ上の各座標データが順次に
得られ、今、区間(1)のθ＝−30°〜0°の区間をア
ナログ的に示すと第８図の黒点で示す軌跡とな
る。

仮想回転磁界ベクトルφを示すＱ−Ｄ座標の横
軸及び縦軸データφ_Q，φ_Dは次の様にして決定す
る。まず、各区間のスタート時点で基準回転磁界
ベクトルのデータを読み込んでこれを初期値とす
る。今、区間(1)を例にとつて説明すると、回転磁
界ベクトルの初期値に区間(2)の電圧ベクトルV₂
に対応した単位ベクトルV′₂を加算する。次に、
単位ベクトルV′₃を加算する。この単位ベクトル
V′₂，V′₃をアナログ的に示すと第８図の×印間を
結ぶ矢印となる。第８図の×印は仮想回転磁界ベ
クトルφのデータをアナログ的に示す。

仮想回転磁界ベクトルφを得るために必要な単
位ベクトルV′₁〜V′₈は次の様に決定する。使用さ
れる単位ベクトルV′₁〜V′₈は、第３図に示した三
相の電圧ベクトルV₁〜V₈に対応している。三相
Ａ，Ｂ，Ｃの電圧ベクトルV₁〜V₈に対する制御
スイツチA₁〜C₁の制御データＡ，Ｂ，Ｃは、マ
イコン３のメモリM₁に書き込まれている。即ち、
V₁に対応して（100）、V₂に対応して（110）、V₃
に対応して（010）、V₄に対応して（011）、V₅に
対応して（001）、V₆に対応して（101）、V₇に対
応して（111）、V₈に対応して（000）が書き込ま
れている。なお、データの内容（100）等はマイ
コン３の出力ABCに対応する。従つて、V₁〜V₈
はＶ，Ａ，Ｂ，Ｃで表わすことが出来る。このデ
ータを使用して単位ベクトルV′₁〜V′₆を決定する
ことが出来れば都合が良い。データV₁（100）〜
V₆（101）に基づいて単位ベクトルV′₁〜V′₆のＱ
−Ｄ座標データV_Q，V_Dは次式で求めることが出
来る。

V_Q＝√３／２（Ｂ−Ｃ） ……(1) V_D＝Ａ−１／２Ｂ−１／２Ｃ ……(2) 但し、Ａ，Ｂ，Ｃは、データV₁（100）〜V₆
（101）の内容（100）〜（101）即ちＡ，Ｂ，Ｃに
対応し、データV₁（100）〜V₆（101）の内容が１
の場合にはそのままV_Q、V_Dの式に代入し、もし
内容が零の場合には−１としてV₁〜V₆の式に代
入する。これにより、円軌跡の場合の単位ベクト
ルの各座標データは次の通りになる。

V′₁（０，２） V′₂（√３，１） V′₃（√３，−１） V′₄（０，−２） V′₅（−√３，−１） V′₆（−√３，１） 第１１図はこの単位ベクトルV₁〜V₆と座標デ
ータを示す。上記式(1)(2)はマイコン３のメモリ
M₅に書き込まれているので、メモリM₁から読み
出したデータV₁（100）〜V₆（101）と上記式(1)(2)
との組合せによつて単位ベクトルV′₁〜V′₆を容易
に決定することが出来る。なお、式(1)の√３／２は この近似値を利用する。

次に、第７図及び第８図を参照して演算処理の
手順を説明する。第８図のt₀時点では、第７図の
ブロツク１１，１２の処理をなす。即ち、基準回
転磁界ベクトルφ_sに仮想回転磁界ベクトルφを一
致させる。

次に、ブロツク１３において第４図で示す区間
(1)〜(6)の終了を判定する。t₀時点では60度区間が
終了していないので、NO（以下単にＮと呼ぶ）
出力が得られ、次のブロツク１４でφ_sのアドレス
インクリメントされる。

次に、ブロツク１５でφ_s−φ＝φ_eの演算を行
う。

即ち、基準回転磁界ベクトルφ_sと仮想回転磁界
ベクトルφとの誤差ベクトルφ_eを求める。なお、
この誤差ベクトルφ_eのデータはＱ軸とＤ軸の座
標データ（φ_eQ＝φ_sQ−φ_Q）（φ_eD＝φ_sD−φ_D）で得
る。

次に、ブロツク１６でφ_eQ＞０を判定する。t₀
時点ではφ_eQ＝０であるので、出力はＮとなり、
零ベクトルが選択される。零ベクトルデータは
V₇（111）とV₈（000）の２種類があるので、ブロ
ツク１９において基準回転磁界ベクトルφ_sの角度
位置を判定し、これに基づいてV₇又はV₈を選択
する。このV₇，V₈の選択は第４図を参照して既
に説明した方法で行われる。第８図は区間(1)の例
であるので、t₀においてV₇が選択され、マイコン
３のメモリM₁のV₇のアドレス指定がなされ、マ
イコン出力Ａ，Ｂ，Ｃに（111）が出力される。
この結果、制御スイツチA₁，B₁，C₁がオン、
A₂，B₂，C₂がオフになり、各線間電圧Ａ−Ｂ，
Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ａが0Vとなる。

次に、ブロツク２８のタイマが周波数指令信号
で設定されたタイミングに従つて第８図のt₁時点
でクロツクパルスを発生すると、再び、ブロツク
１３で60°区間終了の判定され、出力がＮである
と、ブロツク１５で再びφ_s−φ＝φ_eの演算が行
われる。このt₁時点においては、t₁時点の基準回
転磁界ベクトルφ_s1とt₀時点で設定された仮想回
転磁界ベクトルφ₀との誤差ベクトルφ_s1−φ₀＝φ_e
が求められる。

次に、ブロツク１６でφ_eQ＞０の判定が行われ
る。t₁時点ではφ_s1＞φ₀であるので、YES（以下単
にＹと呼ぶ）の出力が得られる。従つて、ブロツ
ク１７でφ_eD＞０の判定が行われる。φ_eDはφ_eの縦
軸成分である。t₁時点は、第４図の−30°よりも
少し時計回り方向に進んだ時点であるので、誤差
ベクトルφ_eの向きは第４図の電圧ベクトルV₂に
ほぼ同一になる。従つて、ブロツク１７のφ_eD＞
０の出力はＹとなる。ブロツク１７からＹの出力
が得られると、ブロツク２０に従つてメモリM₄
の関数ｆ（φ_eQ）の読み込みが行われる。関数ｆ
（φ_eQ）は、各区間(1)〜(6)の境界線に相当するベク
トルの横軸（Ｑ軸）成分に対応する縦軸（Ｄ軸）
成分を求めるものである。従つて、第６図に示す
誤差ベクトルφ_eが求められると、この誤差ベク
トルφ_eの横軸成分φ_sQにおけるｆ（φ_eQ）が直ちに
得られる。ｆ（φ_eQ）の値は、第６図でφ_eQから垂
直に立上つた線がＤ＝ｆ（Ｑ）の直線に交差する
点の縦軸成分である。第６図から明らかな如く、
t₁時点ではｆ（φ_eQ）＞φ_eDであるので、ブロツク２
１からＹの出力が発生し、メモリM₁のV₂のアド
レス指定がなされ、V₂（110）が読み出される。
ブロツク２２においては、次の仮想回転磁界ベク
トルを求めるために、 φ_Qo＝φ_Q(o-1)＋√３ φ_Do＝φ_D(o-1)＋１ の演算を行う。

φ_Qoは新しい仮想回転磁界ベクトルφの横軸成
分、 φ_Q(o-1)は現在RAMに書き込まれている仮想回
転磁界ベクトルφの横軸成分、 φ_Doは新しい仮想回転磁界ベクトルφの縦軸成
分、 φ_D(o-1)は現在RAMに書き込まれている仮想回
転磁界ベクトルφの縦軸成分である。

第８図のt₁時点では、 φ_Qo＝φ_0Q＋√３＝φ_1Q φ_Do＝φ_0D＋１＝φ_1D が得られる。なお、φ_0Q，φ_0Dはφ₀のＱ成分とＤ成
分、φ_1Q，φ_1Dはφ₀のＱ成分とＤ成分である。要す
るに、第８図におけるt₀時点の仮想回転磁界ベク
トルφ₀に単位ベクトルＶを加算した新しい仮想
回転磁界ベクトルφ₁が求められる。そして、こ
のベクトルφ₁はブロツク１５における演算にお
いてφ＝φ₁として使用するために、RAM又はレ
ジスタに書き込まれる。

ブロツク２３においては、基準回転磁界φ_sが区
間(1)〜(6)のいずれに属しているか否かが判定さ
れ、V₂ベクトルと他のベクトルとの入れ替えが
必要か否かが決定される。t₁時点は区間(1)である
ので、メモリM₁のV₂を示すアドレスが指定さ
れ、V₂（110）が出力される。この結果、V₂（110）
に対応して制御スイツチA₁，B₁がオン、C₁がオ
フ、A₂，B₂がオフ、C₂がオンになり、Ａ−Ｂ，
Ｂ−Ｃ，Ｃ−Ａ線間に第８図に示す出力が得られ
る。

t₁時点の処理が終了すれば、ブロツク２８のタ
イマからt₂時点のクロツクが発生し、次の動作に
移る。即ち、このt₂時点においても、ブロツク１
５でφ_s−φ＝φ_eの演算が行われる。このt₂時点で
は新しい仮想回転磁界ベクトルφ₁が既に決定さ
れているので、これをRAMから読み出し、φ_s−
φ＝φ_s2−φ₁＝φ_eの演算を行う。第４図では説明
のために、単位ベクトルV′₂，V′₃を極めて大きく
書いたので、最初の単位ベクトルV′₂の次にこれ
とは方向の異なる単位ベクトルV′₃が書かれてい
るが、実際には、細かい角度間隔で処理されてい
るため、t₂時点における誤差ベクトルφ_s2−φ₁＝
φ_eはベクトルV₂とほぼ同一方向になり、ブロツ
ク１６からＹの出力が得られ、且つブロツク１７
からもＹの出力が得られ、更に、ブロツク２１で
もＹの出力が得られ、ベクトルV₂が選択される。
この結果、ブロツク２２で新しい仮想回転磁界ベ
クトルφ₂が決定される。即ち、φ₁＋V′₂＝φ₂のベ
クトルが決定される。一方、ベクトルV₂の選択
に応じてマイコン３からは出力Ａ，Ｂ，Ｃとして
（110）が得られ次のt₃時点において、ブロツク１
５でφ_s−φ＝φ_s3−φ₂＝φ_eを求めると、仮想回転
磁界ベクトルφ₂が基準回転磁界ベクトルφ_s3より
も進んでいるので、ブロツク１６において、Ｎの
出力が発生し、零ベクトルが選択される。そし
て、ブロツク１９において、零ベクトルとして
V₇（111）を出力するか、V₈（000）を出力するか
の決定がなされ、t₃時点ではベクトルV₇（111）が
選択され、マイコン出力Ａ，Ｂ，Ｃが（111）に
なる。この結果、制御スイツチA₁，B₁，C₁がオ
ンになり、制御スイツチA₂，B₂，C₂がオフにな
る。従つて、t₃時点では新しい仮想回転磁界ベク
トルの変更が行われない。

t₄時点では、ブロツク１５に従つて、φ_s4−φ₂
＝φ_eの演算が行われる。この場合は、ブロツク
１６の出力がＹになり、且つブロツク１７，２１
の出力もＹになり、V₂ベクトルが選択され、φ₂
＋V′₂＝φ₃によつて新しい仮想回転磁界ベクトル
φ₃が決定される。また、ベクトルV₂の選択に基
づき、マイコン出力Ａ，Ｂ，Ｃが（110）となる。

t₅時点では、ブロツク１５に従つてφ_s5−φ₃＝
φ_eの演算が行われ、この場合、φ₃がφ_s5よりも進
んでいるため、ブロツク１６の出力がＮになり、
再び零ベクトルV₇が選択され、マイコン出力Ａ，
Ｂ，Ｃが（111）になる。このt₄時点では新しい
仮想回転磁界ベクトルは決定されない。

t₆時点で、ブロツク１５に従つて、φ_s6−φ₃＝
φ_eの演算を行つて誤差ベクトルφ_eを求めると、
ブロツク１６からφ_eQ＞０を示すＹ出力が得られ、
次のブロツク１７からはＮ出力が得られる。即
ち、第８図でアナログ的に示すレベルにおいて、
φ_s6がφ₃のレベルよりも下になるので、φ₃からφ_s6
に向う誤差ベクトルが下向きになり、φ_eの縦軸
成分φ_eDが負になり、ブロツク１７の出力はＮに
なる。これは、誤差ベクトルφ_eが第６図の区間
(3)又は更に進んだ区間に属していることを示す。

ブロツク１８においては、区間(3)内に誤差ベク
トルが入つているか否かを、メモリM₄のｆ（φ_eQ）
を利用して判断するための準備として、φ_eの縦
軸成分φ_eDの極性変換φ_eD＝−φ_eDを実行する。

次に、ブロツク２４，２５において、ブロツク
２０，２１の場合と同様な方法で誤差ベクトル
φ_eが区間(3)内にあるか否かを判断する。この結
果、Ｙ出力が得られると、ベクトルV₃を選択す
る。

ブロツク２６においては、新しい仮想回転磁界
ベクトルφ₄を求めるための演算が行われる。即
ち、φ₃＋V′₃＝φ₄を求める。この座標成分は、ブ
ロツク２６内の式により、次にように決定され
る。

φ_eo＝φ_Q(o-1)＋√３ ＝φ_3Q＋√３＝φ_4Q φ_Qo＝φ_D(o-1)−１ ＝φ_3D−１＝φ_4D ブロツク２７においては、t₆時点が属する区間
の判定が行われ、この場合区間(1)であるので、選
択されたベクトルV₃に対応してマイコン出力Ａ，
Ｂ，Ｃとして（010）が送り出され、制御スイツ
チA₁がオフ、制御スイツチB₁がオン、制御スイ
ツチC₁がオフになる。

t₇時点では、ブロツク１５でφ_s−φ＝φ_s7−φ₄
＝φ_e演算が行われる。第８図のφ_s7とφ₄の位置関
係から明らかな如く、誤差ベクトルφ_eの向きは
下向きとなる。この結果、ブロツク１６の出力が
Ｙ、ブロツク１７の出力がＮとなる。更に、この
誤差ベクトルφ_eは、区間(3)よりも進んだ位置に
属する向きを有しているので、ブロツク２５の出
力がＮとなり、零ベクトルV₇（111）が選択され
る。

上述の如き動作をクロツク毎に繰返、区間(1)が
終了すれば、ブロツク１３からＹの出力が得ら
れ、再びφ＝φ_sが設定され、区間(2)の動作に入
る。区間(2)においては、区間(1)の場合の電圧ベク
トルV₂，V₃の代りに、電圧ベクトルV₃，V₄を使
用する。

更に区間(3)(4)(5)(6)の順に動作させると、１周期
分の回転磁界が得られる。

上述の説明から明らかな如く、本実施例の方式
では、仮想回転磁界ベクトルφを設定し、これを
基準回転ベクトルφ_sに追従する様に制御するの
で、インバータ出力段のモータ２に基準回転ベク
トルφ_sにほぼ対応する回転磁界を得ることが出来
る。

この方式において、インバータの出力電圧値を
変えたい時には、マイコン３に対する電圧指令信
号によつて単位ベクトルV′₁〜V′₆を求める式(1)(2)
に定数を乗算する。電圧を下げる場合には、例え
ば、 V_Q＝（√３／２（Ｂ−Ｃ））×２ V_D＝（Ａ−１／２Ｂ−１／２Ｃ）×２ を求める。これにより、第１１図のV′₁〜V′₆は、
V′₁（０，４）、V′₂（２√３，２）、V′₃（２√３，
−
１）、V′₄（０，−４）、V′₅（−２√３，−２）、V
′₆
（−２√３，２）に夫々変更される。

第９図はこの場合のθ＝−30°〜0°区間の状態
を第８図と同一の方法で示す。

インバータ出力電圧を調整するための別の方法
として、基準回転磁界ベクトルφ_sの大きさを変え
る方法がある。この方法では、マイコン３に対す
る電圧指令信号に基づいて、基準回転磁界ベクト
ルφ_sを求める時に定数を掛ける。即ち、第２図の
半径Ａを変化させる。インバータ出力電圧を下げ
るために、第８図の基準回転ベクトルφ_sの大きさ
を1/2にすれば、第１０図に示すように動作する。
（第１２図〜第１５図の説明） 第１２図〜第１５図は、演算を簡単に行うため
に、基準回転磁界ベクトルφ_sの終点軌跡を長円軌
跡とすると共に、単位ベクトルV′₁〜V′₆をこれに
適合するように決定した場合の動作を説明するも
のである。第１１図の円軌跡の場合には、単位ベ
クトルV′₂，V′₃，V′₅，V′₆に√３が含まれてい
る。そこで、この√３が含まれない長円軌跡に従
う単位ベクトルV′₁〜V′₆を第12図に示す如く設定
する。この単位ベクトルV′₁〜V′₆を得るために、
マイコン３のメモリM₂に２／√３sinθを予め書き込 んでおく。これにより、単位ベクトルV′₁〜V′₆の
横軸成分V_Q、及び縦軸成分V_Dは、 V_Q＝Ｂ−Ｃ V_D＝Ａ−１／２Ｂ−１／２Ｃ に基づいて決定することが出来る。この場合にお
いても、メモリM₁のデータＡ，Ｂ，Ｃの値が１
の場合にはそのまま代入し、０の場合には−１を
代入する。この結果、第１２図に示す単位ベクト
ルV′₁（０，２）、V′₂（２，１）、V′₃（２，−１）
、
V′₄（０，−２）、V′₅（−２，−１）、V′₆（−２，
１）
が得られる。

仮想回転磁界ベクトルφを決定するための単位
ベクトルV₁が上述の如く設定された点、及び基
準回転磁界ベクトルφ_sの軌跡が長円になる点を除
いては、円軌跡の場合と全く同様な制御がなされ
る。

第１３図は長円軌跡の場合の各部の状態を第８
図に対応させて示す。

第１４図はインバータ出力電圧を変えるために
は、単位ベクトルをV′₁（０，４）、V′₂（４，２）、
V′₃（４，−２）、V′₄（０，−４）、V′₅（−４，−
２）、
V′₆（−４，２）にした場合を、第９図に対応させ
て示すものである。

第１５図は長円軌跡の基準回転磁界ベクトルφ_s
の値を1/2にした場合を、第１０図に対応して示
すものである。

インバータ出力周波数の変更は、周波数指令信
号でクロツク周波数を変えることにより行う。

〔変形例〕

本発明は上述の実施例に限定されるものでばな
く、例えば、次の変形例が可能なものである。

(イ) 第４図における各区間(1)〜(6)において、仮想
回転磁界ベクトルの区間前半30°の領域と区間
後半30°の領域とが区間の中心角度を基準にし
て対称になるので、前半の30°の演算処理が終
つたら、折り返すようにしてもよい。第１６図
はこの制御を原理的に示すものであり、区間(1)
の前半30°の範囲で単位ベクトルV′₂，V′₃，
V′₂，V′₃，V′₂を順に使用したとすれば、折り
返し時にはV′₅，V′₆，V′₅，V′₆，V′₅を使用す
る。なお、折り返しの時には逆方向のベクトル
を使う。

(ロ) マイコン３におけるメモリの容量が大きい場
合には、インバータ電圧の変化に対応させて、
予め種々の単位ベクトルV′₁〜V′₆を書き込んで
おき、出力電圧に応じた単位ベクトルを読み出
して仮想回転磁界ベクトルを決定してもよい。

(ハ) 基準回転磁界ベクトルφ_sの座標データを演算
で求める代りに、メモリに座標データを順に書
き込んでおき、クロツクに従つて順次に読み出
して使用するようにしてもよい。

(ニ) 仮想回転磁界ベクトルφを演算によつて順次
に求める代りに、各角度位置（クロツク）で使
用する仮想回転磁界ベクトルφを座標データを
メモリに順に書き込んでおき、これをクロツク
毎に読み出すことによつて誤差ベクトルφ_eを
求めてもよい。

〔発明の効果〕

上述から明らかなように、本発明によれば、基
準回転磁界ベクトルを発生させ、インバータの起
動時には基準回転磁界ベクトルと同一の仮想回転
磁界ベクトルを決定し、その後はクロツクパルス
毎に、１つ前のクロツクパルスに基づく仮想回転
磁界ベクトルに対して予め決定された複数の単位
ベクトルから選択された１つを加算する処理を行
うことによつて新しい仮想回転磁界ベクトルを
得、この新しい仮想回転磁界ベクトルと基準回転
磁界ベクトルとの誤差ベクトルを求め、この誤差
ベクトルに基づいてスイツチ制御信号を決定する
ので、所望の回転磁界を容易に得ることができ
る。また、単位ベクトル又は基準回転磁界ベクト
ルを変えることによつてインバータの出力電圧が
変化するので、所望の回転磁界を維持しながら電
圧を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わるインバータ装
置を示すブロツク図、第２図は本発明の原理を説
明するためのベクトル図、第３図は三相インバー
タのスイツチ状態と回転磁界ベクトルとの関係を
示すベクトル図、第４図は区間(1)における仮想回
転磁界ベクトルの変化及び零ベクトルの選択範囲
を原理的に示すベクトル図、第５図は誤差ベクト
ルを示すベクトル図、第６図は誤差ベクトルに基
づいて選択されるベクトルを決定する方法を示す
ベクトル図、第７図は第１図の装置による制御の
手順の流れを示す図、第８図は第１図の各部の状
態を原理的に示す波形図、第９図は単位ベクトル
の大きさを変えた場合を第８図に対応させて示す
波形図、第１０図は基準回転磁界ベクトルの大き
さを変えた場合を第８図に対応させて示す波形
図、第１１図は円軌跡の場合の単位ベクトルを示
すベクトル図、第１２図は長円軌跡の場合の単位
ベクトルを示すベクトル図、第１３図、第１４
図、及び第１５図は長円軌跡の場合を第８図、第
９図、及び第１０図に対応して示す波形図、第１
６図は変形例の仮想回転磁界ベクトルを求める方
法を示すベクトル図である。 １……電源、２……モータ、３……マイコン、
φ……仮想回転磁界ベクトル、φ_s……基準回転磁
界ベクトル、V′₁〜V′₆……単位ベクトル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多相インバータに接続された多相交流負荷で
   所望回転磁界が得られ、且つ前記多相インバータ
   の出力電圧が所望値になるように多相インバータ
   の複数の制御スイツチを制御するインバータの制
   御方法において、 クロツクパルス毎に、前記所望回転磁界に対応
   する基準回転磁界ベクトルφ_sを示すデータを発生
   させるステツプと、 前記多相インバータの起動時に前記基準回転磁
   界ベクトルφ_sのデータと同一値の仮想回転磁界ベ
   クトルφを示すデータを得るステツプと、 クロツクパルス毎に、前記多相インバータの複
   数の制御スイツチのオン・オフ状態に対応するよ
   うに予め決定された複数の電圧ベクトルＶ１〜Ｖ
   ８に対応する複数の単位ベクトルＶ１′〜Ｖ８′か
   ら選択され且つこれを１つ前のクロツクパルスに
   基づく仮想回転磁界ベクトルφに加算することに
   よつて前記基準回転磁界ベクトルφ_sに近い仮想回
   転磁界ベクトルφが得られるように選択された１
   つの単位ベクトルを示すデータを得て、この単位
   ベクトルのデータを１つ前のクロツクパルスに基
   づく仮想回転磁界ベクトルφを示すデータに加算
   して新しい仮想回転磁界ベクトルφを示すデータ
   を得るステツプと、 クロツクパルス毎に、前記基準回転磁界ベクト
   ルφ_sを示すデータと前記仮想回転磁界ベクトルφ
   を示すデータとに基づいて前記基準回転磁界ベク
   トルφ_sと前記仮想回転磁界ベクトルφとの誤差ベ
   クトル（φ_s−φ＝φ_e）を示すデータを求めるス
   テツプと、 クロツクパルス毎に、前記誤差ベクトルφ_eが
   ベクトルの方向性において前記複数の電圧ベクト
   ルＶ１〜Ｖ８の内のいずれと同一又は近似かを判
   定し、前記誤差ベクトルφ_eと同一又は近似の前
   記電圧ベクトルを得ることが出来るスイツチ制御
   信号Ａ，Ｂ，Ｃを前記誤差ベクトルφ_eのデータ
   に基づいて決定し、このスイツチ制御信号を前記
   インバータの各制御スイツチに供給するステツプ
   と、 前記多相インバータの出力電圧を変える時に前
   記単位レベルを示すデータ又は前記基準回転磁界
   ベクトルφ_sを示すデータを変えるステツプと を備えていることを特徴とするインバータの制御
   方法。