JPH065989B2 - インバ−タのpwm信号発生装置 - Google Patents

インバ−タのpwm信号発生装置

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JPH065989B2
JPH065989B2 JP59008596A JP859684A JPH065989B2 JP H065989 B2 JPH065989 B2 JP H065989B2 JP 59008596 A JP59008596 A JP 59008596A JP 859684 A JP859684 A JP 859684A JP H065989 B2 JPH065989 B2 JP H065989B2
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inverter
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博夫 冨田
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Fuji Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、例えば、電動機駆動用として用いられる可
変電圧可変周波(VVVF)形パルス幅変調(PWM)
インバータのPWM信号発生装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
第1図は来方式におけるインバータの電圧と周波数との
関係を示す特性図である。
従来、VVVF形PWMインバータのPWM信号発生の
方法として、複数のPWM信号パターン(これは、イン
バータの出力電圧に対応する。)をあらかじめリードオ
ンメモリ(ROM)に記憶させておき、インバータ周波
数に対応して、そのパターンの中からどれか1つを選択
し、その内容をインバータの周波数に比例した速さで読
み出す方法がある。この場合、一般的にはROM容量の
制約から、ROMに記憶されるPWM信号パターンの数
は、インバータのとりうる周波数モードの数より少ない
ので、第1図の如くインバータの全周波数領域を電圧パ
ターン数Nを割って均等に分割し、その分割された各領
域に1つのPWMパターンを対応させるようにしてい
た。一方、電動機駆動用VVVF形インバータの場合、
電圧Vと周波数fとの間には比例関係をもたせる必要が
あるので、一定の周波数変化Δfnに対しては、電圧の変
化量ΔVnも一定である。しがって、インバ-タ周波数がある
領域から次の領域に移って、PWMパタ-ン、即ち電圧パタ-ンが切
りかわる場合、どの周波数領域においても電圧変化量の
絶対値が等しくなるため、低周波領域になるほど相対的
に電圧変化率ΔVn/Vnが大きくなり、大きな電流変動,
大きなトルク変動が発生していた。
〔発明の目的〕
この発明は、従来と同一のROM容量、即ちPWMパタ
ーン数(電圧パターン数)であっても、電圧パターンの
切りかえに際し、全周波数領域においてその電圧変化率
が一定となるように電圧パターンと周波数領域を対応さ
せることによって、全周波数領域にわたって電流の変化
量を一定にし、特に、低周波領域で大きな電流変動、ト
ルク変動を発生させないようにすることを目的とするも
のである。
〔発明の要点〕
この発明は、インバータの主回路を構成するスイッチン
グ素子のオン、オフ制御信号を、パルス幅変調(PW
M)パターン形式で、リードオンリメモリに、1,0の
論理パターンとして記憶させ、その記憶内容をインバー
タ出力周波数に関係づけられた速さで順次読み出して、
前記スイッチング素子の制御に用いるようにしたインバ
ータのPWM信号発生装置において、 前記PWMパターンをインバータ出力電圧に対応させて
複数個用意し、それらをインバータの所定の周波数領域
に割り当て、インバータの周波数の変化と共に、読み出
されるべきPWMパターンが順次切り換わっていくと
き、切り換わり時の出力電圧の変化率がどの周波数領域
においても同じになるように、PWMパターンの切り換
わり時の周波数によって出力電圧の変化量を異ならせる
形で、前記PWMパターンを読み出すものである。
すなわち、PWMパターン(これは、電圧パターンに対
応する。)の切りかえ時の相電圧変化量をΔVとする
と、その時の相電流変化量ΔIは ここで、Zは電動機1相のインピーダンス、lは電動機
1相のインダンクタンス、fはインバータの周波数であ
る。なお、電動機1相のインピーダンスのうち、抵抗分
は無視されている。従って、 ΔV/f=K(K1=一定) ……(2) にすると、ΔIは一定となる。但し、lは一定とする。
一方、電動機駆動用VVVFインバータでは、出力電圧
Vと周波数fは比例関係にあるように選ばれるので、 V=Kf(K2=一定) ……(3) (2),(3)式より、ΔV/f=ΔV/(V/K)=K
であるから、 ΔV/V=K/K=K(K=一定) ……(4) なる関係が成立する。即ち、電圧変化率ΔV/Vが一定
となるように電圧パターンを切りかえていけば、電圧パ
ターン切りかえ時の電流の変化量も一定となる。また、
これを達成するために、電圧パターンの総数をNとし、
そのうちの第M番目の電圧パターンがわりあてられるべ
き周波数領域の切りかえ周波数をFとすれば F=ARM-1 ……(5) となる。ここで、Aは最低周波数、Rは定数、Mは1,
2,3,……Nである。つまり、公比がRの等比級数と
して表わされ、これを図示したのが第2図である。な
お、第2図はこの発明によるインバータの電圧と周波数
との関係を示す特性図である。なお、ここでは電圧パタ
ーンの切りかわり時の電圧変化率が一定となる方法を中
心に説明しているが、実用的には必ずしも全域変化率一
定としなくても、出力電圧の変化量を低周波領域では小
さく、高周波領域では大きくなるように電圧パターンを
記憶させることで、充分に初期の目的を達成することが
できる。
〔発明の実施例〕
第3図はROMにおける電圧パターンの記憶方法を説明
するための説明図、第4図a,b,cは第3図における電
圧パターンの1つに対するデータ記憶方法の詳細を説明
するための説明図、第5図はこの発明の実施例を示す構
成図である。
第3図において、ROMの2Kバイトに図のようにV1
〜V16の16通りの電圧パターンを記憶させる。この場
合の電圧パターンは、第2図に例示される如くインバー
タ出力電圧V,Vn-1を満足するように記憶される。換言すれば、第2図に示
される如き関係にある電圧値V〜V16が0〜1023,
1024〜2047のアドレスに、“1”,“0”のパターンと
して、互いにそのビット位置を変えて記憶される。
第4図aには、第3図における1つの電圧パターンを例
にとった3相電圧パターンが示されている。ROMに記
憶するのは、実線で示すU相電圧パターンの360度相
当分であり、これをもとにして他のV相,W相の電圧パ
ターンを作り出す。例えば、3相0〜120度期間の電圧
パターンを例にとると、U相はU相の0〜120度(〜
)、V相はU相の240〜360度(〜)、W相はU相
の120〜240度(〜)から作ることができる。
第4図〔b〕にはROMの1つのビットポジション(第
3図参照)のアドレス0〜1023における或るビット位置
の記憶データが示されている。即ち、U相の電圧パター
ンの1周期360度を1024個の微小電気角区分に分割
し、その分解点0〜1023に対応する電気角において
算出されたPWMパターン(例えば、正弦波と三角波と
の比較によって作られる“1”,“0”信号。)を相順
に従って記憶させる。なお、第4図bにはPWM信号の
“1”,“0”を与える微小電気角区分の番号0,68
3,342……を示しているが、実際のROMデータは同図
に示した番号に対応する電気角におけPWMパターン、
即ち、“1“または“0”の論理パターンである。
第4図〔b〕のように記憶されたアドレス0のデータを
U相の電気角0に対応させ、以下ROMデータをバイナ
リカウンタで読み出し、第4図cの如く3アドレスごと
にU相に対応させていくと、ROMの最終アドレス1022
番地で3相共に同数の340番まで読み出され、ROM
の最終アドレス1023番地のデータはU相341番に対応
する(ここで、0〜120度が終了する。)。そして、次
のサイクルでは再びROMアドレス0のデータがよみ出
されるが、これは1回目の読み出しサイクルとは異な
り、U相の次、即ちV相の341番に対応することにな
り、次のU相に対応するデータとしてはROMアドレス
2のデータ、即ち342が読み出され、U相は120〜
240度のパターンに自動的に移行していく。2回目の
読み出しが終って3回目に入ると、U相に対応する最初
のデータはROMアドレス1のデータとなり、U相は2
40〜360度のパターンに移行する。かくて、ROM
の全アドレス0〜1023が3回読み出されると、U相デー
タはROMアドレス0のデータにもどり1周期が終了
し、以降、同様にくり返される。即ち、ROMのデータ
は1つの相に固定されたものではなく同一データがU,
V,Wのいづれにも利用される。上記はU相に着目して
説明したが、V相,W相についても同様である。なお、
このようにするのは、メモリの有効利用を図るためであ
る。以下、この発明による制御回路の具体例について
は、第5図を参照して説明する。同図において、1はマ
イクロコンピュータの如き演算制御装置(cpu)、2は
発振器、3はレートマルチプライヤ、4はカウンタ、5
はリードオンメモリ(ROM)、6はマルチプレクサ、
7は3進カンウンタ、8はラッチ回路、9は信号分配器
である。
cpu1は、周波数指令値を読込んだ後、所定の処理をし
てレートマルチプライヤ3にインバータ周波数に対応し
たレータ値Rをセットする。一方、発振器2からは、固
定周波数fのクロックがレートマルチプライヤ3に供
給されるので、レータマルチプライヤ3では、固定周波
数fとレート値R(R≦1)が掛け合わされてレート
マルチプライヤの出力信号の周波数はRfとなる。こ
の信号がインバータ周波数に比例した周波数をもつ信号
であり、この信号をバイナリカウンタ4でデコードして
ROM5のアドレス信号とすることによって、ROM5
のアドレスはインバータ周波数に比例した速さで順次変
化し、したがって、ROMのデータもアドレッシング周
波数に比例した速さで読み出されることになる。そし
て、このROM出力8ビットの中からマルチプレクサ6
によって電圧パターン選択信号(マルチプレクサのチャ
ンネルセレクト信号(3ビット))に対応した1つのビ
ットポジション(例えば、第4図bに示されるようなデ
ータ。)だけが選択され、3相ラッチ回路8にROM5
のアドレスの順番に並んだシリアル信号として入力され
る。このシリアル信号を、レートマルチプライヤ3の出
力で動作する3進カウンタ7で順次ラッチし、3相デー
タがそろったところで、3相PWM信号として信号分配
器9からインバータ各相のスイッチ素子に分配される。
ここで、ROMのバンク切換信号とマルチプレクサチャ
ンネル選択信号は、その時のインバータ周波数に対応し
てcpu1から与えられる。
第6図は周波数データから、それに対応した電圧パター
ンを選択するための選択信号(ROMバンク選択信号と
マルチプレクサのチャンネル選択信号)を発生するため
のcpuの処理フローチャートを示す。このプログラム
は、定周期割込信号によってスタートされる。まず、イ
ンバータ周波数設定を読みこみ(イ参照)、所定の加減
速時間指定値から今回出力すべき周波数を演算し(ロ参
照)、その結果得られた周波数に対応したプログラム番
地にプログラムの実行が移る。移行先のプログラムに
は、そのプログラムが実行された時出力すべき電圧パタ
ーン選択信号の出力プロウラム(サブルーチン)への移
行命令が掛かれている(ハ参照)。その命令によって指
定されたサブルーチンが実行されることによって電圧パ
ターン選択信号、即ち、ROMバンク選択信号とマルチ
プレクサのチャンネル選択信号が出力される(ニ参
照)。
〔発明の効果〕
この発明によれば、電圧パターンの変更に際し、どの周
波数領域において常に電圧変化率が一定となるような電
圧パターンの変更方法としたため、電圧パターンを変更
した時の電流急変量がどの周波数領域においても一定と
なる。これによって、従来方式で生じていた低周波域に
おける大きな電流急変または高周波域における小さな電
流急変を無くすことができ、しかも、必要とする電圧パ
ターン数(ROM容量)は従来と同一で良いという利点
がもたらされるものである。
【図面の簡単な説明】 第1図は従来方式によるインバータの電圧,周波数パタ
ーンを示す特性図、第2図はこの発明によるインバータ
の電圧,周波数パターンを示す特性図、第3図はこの発
明による電圧パターンの記憶方法例を説明するための説
明図、第4図はこの発明によるROMデータ例を説明す
るため説明図、第5図はこの発明の実施例を示す構成
図、第6図は第5図に対するマイクロコンピュータによ
る電圧パターン選択手順を説明するためのフローチャー
トである。 符号説明 1……演算制御装置(cpu)、2……発振器、3……レ
ートマルチプライヤ、4……カウンタ、5……リードオ
ンメモリ(ROM)、6……マルチプレクサ、7……3
進カウンタ、8……ラッチ回路、9……信号分配器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インバータの主回路を構成するスイッチン
    グ素子のオン、オフ制御信号を、パルス幅変調(PW
    M)パターン形式で、リードオンリメモリに、10の論
    理パターンとして記憶させ、その記憶内容をインバータ
    出力周波数に関係づけられた速さで順次読み出して、前
    記スイッチング素子の制御に用いるようにしたインバー
    タPWM信号発生装置において、 前記PWMパターンをインバータ出力電圧に対応させて
    複数個用意し、それらをインバータの所定の周波数領域
    に割り当て、インバータの周波数の変化と共に、読み出
    されるべきPWMパターンが順次切り換わっていくと
    き、切り換わり時の出力電圧の変化率がどの周波数領域
    においても同じになるように、PWMパターンの切り換
    わり時の周波数によって出力電圧の変化量を異ならせる
    形で、前記PWMパターンを読み出すことを特徴とする
    インバータのPWM信号発生装置。
JP59008596A 1984-01-23 1984-01-23 インバ−タのpwm信号発生装置 Expired - Lifetime JPH065989B2 (ja)

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JP2013048530A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Panasonic Corp モータ駆動装置及びこれを備えたポンプ

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