JPH0570195U - 単相インバータの制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デッドタイムエラー補償回路を設けることな
く、指令波形に忠実な出力電流波形を得ることができる
単相インバータの制御回路を提供することを目的とす
る。 【構成】 制御信号をデッドタイム回路１２Ａ、１２Ｂ
を通してベースドライバ１１Ａ、１１Ｂに与えるＰＷＭ
方式単相インバータの制御回路において、出力電流のゼ
ロクロス領域では、上制御信号は上記デッドタイム回路
をバイパスすることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ＰＷＭ方式単相インバータにおいて、デッドタイムエラーに起因す る電流波形のひずみ低減に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は単相インバータを電力源とする装置の１例を示したものである。この装 置は、衝撃加振機であり、界磁コイル２を備えたフィールドヨーク１内に、アマ チュアコイル４を有するアマチュア３を直線移動可能に設け、アマチュア３と一 体に移動する供試台５に試験体Ｓを搭載する。

【０００３】 この装置は、アマチュアコイル４に電流を流して電磁力によりアマチュア３を 駆動することにより試験体Ｓに加速度を与えるが、加速度の制御はアマチュアコ イル４に供給する電流を制御して行なう。この制御は図５に示すような波形（ハ ーバーサインカーブ）の加速度指令（電流指令Ｉ^* ）を指令器６で発生させて当 該電流指令Ｉ^* をＰＷＭ方式の単相インバータ１０に与え、当該単相インバータ １０が出力する直流電力をアマチュアコイル４に供給する。Ｔ_r1〜Ｔ_t4はトラン ジスタであり、電流指令Ｉ^* が正の場合は、トランジスタＴ_r2とＴ_t3をＯＦＦに しはてトランジスタＴ_r1とＴ_t4をスイッチング動作させ、電流指令Ａが負の場合 は、トランジスタＴ_r1とＴ_t4をＯＦＦにしはてトランジスタＴ_r2とＴ_t3をスイッ チング動作させる。Ｄはダイオード、７は電流アンプ、８はＰＷＭ信号を発生す る比較器、９は三角波発生器、１１Ａ、１１Ｂはベースドライバ、１３はインバ ート、ＣＴは電流センサである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

試験体Ｓの従来のシュミレーションでは、正の電流または負の電流を与えて加 速度の制御を行なっていればよかったが、正負の電流を頻繁に切り換えるような バックラッシュを考慮したシュミレーションが要求されるようになった。

【０００５】 この要求は、単相インバータ１０を上記片肺運転ではなく、通常のインバータ 動作をさせることにより満たすことが可能であるが、図６に示すようにアーム短 絡防止のためにデッドタイム回路１２Ａと１２Ｂを設ける必要があるので、デッ ドタイムに起因する電流波形のひずみが生じる。

【０００６】 デッドタイム回路１２Ａと１２Ｂを設けると、図７に示すように、電流指令Ｉ ^* が正の場合は、印加電圧が上アームの状態により決定されデッドタイムＤＴ分 がエラーとなり、また、電流指令Ｉ^* が負の場合は、印加電圧が下アームの状態 により決定されデッドタイムＤＴ分がエラーとなる。

【０００７】 このため、負荷電流は電流マイナーループによって自動制御されているが、デ ッドタイムＤＴによる上記エラーが発生するため、電流が正から負へ、また負か ら正へ反転する時に電流アンプが応答しきれず、図８に示すように電流波形が歪 む。

【０００８】 衝撃加振機では、上記特殊波形に忠実に追随する波形の電流をアマチュアコイ ル４に供給する必要があるので、上記のような電流歪は試験結果の信頼性を低下 させることになる。

【０００９】 本考案はこの問題を解消するためになされたもので、デッドタイムエラー補償 回路を設けることなく、指令波形に忠実な出力電流波形を得ることができる単相 インバータの制御回路を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するため、 請求項１では、制御信号をデッドタイム回路を通してベースドライバに与える ＰＷＭ方式単相インバータの制御回路において、出力電流のゼロクロス領域では 、上制御信号は上記デッドタイム回路をバイパスする構成とした。

【００１１】 請求項２では、ＰＷＭ信号を第１のデッドタイム回路と第１のスイッチを介し てベースドライバに与える回路と、上記ＰＷＭ信号の反転信号を第２のデッドタ イム回路と第２のスイッチを介してベースドライバに与える回路と、上記第１の デッドタイム回路をバイパスする第１のバイパススイッチと、上記第２のデッド タイム回路をバイパスする第２のバイパススイッチと、上記第１のバイパススイ ッチと第２のスイッチを開閉制御する正の比較論理の第１の比較器と、上記第１ のバイパススイッチと第２のスイッチを開閉制御する負の比較論理の第２の比較 器とを備え、上記第１および第２の比較器は電流センサを介してインバータ出力 電流を取り込む構成とした。

【００１２】

【作用】

本考案では、出力電流の非ゼロクロス領域ではデッドタイム回路をバイパスす るので、ＰＷＭ信号がそのままベースドライバに供給され、また、出力電流のゼ ロクロス領域では、デッドタイム回路を活かし、通常のインバータ動作をさせる ので、デッドタイムエラーは発生せず、出力電流は指令波形に忠実な波形となる 。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の１実施例を図面を参照して説明する。

【００１４】 図１において、１４Ａ、１４Ｂは常開のバイパススイッチであって、それぞれ デッドタイム回路１２Ａ、１２Ｂに並列に設けられている。１５Ａ、１５Ｂは常 閉のスイッチ、１６Ａ、１６Ｂはそれぞれ図２に示す比較レベルＩ₀ 、−Ｉ₀ を 持つ比較器であって、電流センサＣＴが検出する負荷電流Ｉが供給される。比較 器１６Ａはプラス側へＩ₀ だけオフセットされた正論理の比較器で、その出力は バイパススイッチ１４Ａに対して閉指令として、スイッチ１５Ｂに対して開指令 とした与えられる。比較器１６Ｂはマイナス側へＩ₀ だけオフセットされた負論 理の比較器で、その出力はバイパススイッチ１４Ｂ対して閉指令として、スイッ チ１５Ａに対して開指令とした与えられる。

【００１５】 次に、この回路の動作について図３の波形図を参照して説明する。

【００１６】 電流指令Ｉ^* が正の場合、負荷電流Ｉを検出する電流センサＣＴの検出値がＩ ＞Ｉ₀ であると、比較器１６Ａが出力しこの出力はＯＮ指令としてバイパススイ ッチ１４Ａに、ＯＦＦ指令としてスイッチ１５Ｂに与えられるので、比較器８か らＰＷＭ信号はデッドタイム回路１２Ａをバイバスし、ベース信号はトランジス タＴ_r1とＴ_t4に与えられ、トランジスタＴ_r2とＴ_t3はスイッチング動作しない。 デッドタイム回路１２Ａがバイパスされない場合は、負荷電流Ｉは図３の（Ｅ ）に示すようにデッドタイムＤＴの影響で破線にように低下してしまう（実際に は電流マイナーループにより制御されている）が、デッドタイム回路１２Ａがバ イパスされると、図３の（Ｅ）に実線で示すようにエラーの無い波形となる。

【００１７】 電流指令Ｉ^* が負の場合、負荷電流Ｉを検出する電流センサＣＴの検出値が− Ｉ＞−Ｉ₀ であると、比較器１６Ｂが出力しこの出力はＯＮ指令としてバイパス スイッチ１４Ｂに、ＯＦＦ指令としてスイッチ１５Ａに与えられるので、比較器 ８からＰＷＭ信号はデッドタイム回路１２Ｂをバイバスし、ベース信号はトラン ジスタＴ_r2とＴ_t3に与えられ、トランジスタＴ_r1とＴ_t4。はスイッチング動作し ない。

【００１８】 負荷電流Ｉを検出する電流センサＣＴの検出値がゼロクロス領域−Ｉ₀ ＜Ｉ＜ Ｉになると、比較器１６Ａ、１６Ｂともに出力せず、バイパススイッチ１２Ａと １２Ｂは共にＯＦＦ、スイッチ１５Ａ、１５Ｂは共にＯＮとなり、単相インバー タ１０は通常のインバータ動作をし、負荷電流Ｉは正負交互に流れ、デッドタイ ムエラーは発生しない。

【００１９】 このょうに、本実施例では、電流極性が切り換わるゼロクロス領域では、デッ ドタイム回路を活かし、通常のインバータ動作をさせるので、前記して電流歪を 低減することができる。

【００２０】

【考案の効果】

本考案は以上説明した通り、出力電流のゼロクロス領域では、デッドタイム回 路を活かして通常のインバータ動作をさせ、非ゼロクロス領域ではデッドタイム 回路をバイパスするので、出力電流極性切り換わり時のデッドタイムエラーによ る電流歪を低減することができ、デッドタイムエラー補償手段を設けなくても、 指令波形に忠実な出力電流波形を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す回路図である。

【図２】上記実施例における比較器の比較レベルを示す
図である。

【図３】上記実施例の各部の波形図である。

【図４】衝撃加振機の概略構成図である。

【図５】衝撃加振機の制御装置を示す図である。

【図６】単相インバータの制御回路を示す図である。

【図７】上記単相インバータの制御回路の問題点を説明
するための波形図である。

【図８】デッドタイムエラーによる電流歪を説明すめた
めの波形図である。

【符号の説明】

１ フィールドヨーク ２ 界磁コイル ３ アマチュア ４ アマチュアコイル ５ 供試台 ６ 指令器 ７ 電流アンプ ８ 比較器 ９ 三角波発生器 １０ 単相インバータ １１Ａ、１１Ｂ ベースドライバ １２Ａ、１２Ｂ デッドタイム回路 １４Ａ、１４Ｂ バイパス回路 １５Ａ、１５Ｂ スイッチ １６Ａ、１６Ｂ 比較器 Ｔ_r1〜Ｔ_r4 トランジスタ ＣＴ 電流センサ

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御信号をデッドタイム回路を通してベ
   ースドライバに与えるＰＷＭ方式単相インバータの制御
   回路において、出力電流のゼロクロス領域では、上制御
   信号は上記デッドタイム回路をバイパスすることを特徴
   とする単相インバータの制御回路。
2. 【請求項２】 ＰＷＭ信号を第１のデッドタイム回路と
   第１のスイッチを介してベースドライバに与える回路
   と、上記ＰＷＭ信号の反転信号を第２のデッドタイム回
   路と第２のスイッチを介してベースドライバに与える回
   路と、上記第１のデッドタイム回路をバイパスする第１
   のバイパススイッチと、上記第２のデッドタイム回路を
   バイパスする第２のバイパススイッチと、上記第１のバ
   イパススイッチと第２のスイッチを開閉制御する正の比
   較論理の第１の比較器と、上記第１のバイパススイッチ
   と第２のスイッチを開閉制御する負の比較論理の第２の
   比較器とを備え、上記第１および第２の比較器は電流セ
   ンサを介してインバータ出力電流を取り込むことを特徴
   とする請求項１記載の単相インバータの制御回路。