JPH0687677B2 - Ｐｗｍ信号発生器 - Google Patents
Ｐｗｍ信号発生器Info
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- JPH0687677B2 JPH0687677B2 JP62184147A JP18414787A JPH0687677B2 JP H0687677 B2 JPH0687677 B2 JP H0687677B2 JP 62184147 A JP62184147 A JP 62184147A JP 18414787 A JP18414787 A JP 18414787A JP H0687677 B2 JPH0687677 B2 JP H0687677B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、時間平均電圧ベクトル制御式PWM信号発生
器に関する。
器に関する。
この種の制御方式を用いるインバータ装置としては、従
来、特開昭61−12877号（特願昭59−251001号）公報に
記載されたものがある。第４図は、誘導電動機を負荷と
する三相インバータのスイツチング素子に与える点弧信
号を、インバータ給電電圧のベクトルに対する時間平均
電圧ベクトルが所望の瞬時電圧ベクトルと一致するよう
に制御する従来のPWM信号発生器の動作を説明するため
の電圧ベクトル図である。図において、 は三相パルス巾変調時に０〜60゜間隔で利用可能発生可
能）な出力電圧ベクトル、 は発生を希望する瞬時電圧ベクトル指令である。
来、特開昭61−12877号（特願昭59−251001号）公報に
記載されたものがある。第４図は、誘導電動機を負荷と
する三相インバータのスイツチング素子に与える点弧信
号を、インバータ給電電圧のベクトルに対する時間平均
電圧ベクトルが所望の瞬時電圧ベクトルと一致するよう
に制御する従来のPWM信号発生器の動作を説明するため
の電圧ベクトル図である。図において、 は三相パルス巾変調時に０〜60゜間隔で利用可能発生可
能）な出力電圧ベクトル、 は発生を希望する瞬時電圧ベクトル指令である。
（A1X、A1Y）は時間平均電圧ベクトルであつて、 と同一位相（ｘ軸からの位相θＰ）で、その絶対値がOC
（点ＣはAB上の点）なる電圧ベクトルである。第５図
は、三相インバータが発生可能な電圧ベクトル を示しており、図中、SU、SV、SWは三相インバータの上
下アームのスイツチング素子対を意味し、Vn（SU、SV、
SW）はスイツチング素子対のスイツチング状態を示し、
「１」は上側アームのスイツチング素子がオンで下側ア
ームのスイツチング素子がオフであること、「０」はそ
の逆であることを示している。第４図は、第５図の０〜
60゜の間を抜き取つて、ある電圧ベクトル をｘ軸−ｙ軸座標のｘ軸と一致させて示してある なお、 （インバータ直流リンク電圧）であり、 三相インバータの発生し得る電圧ベクトルは上記したよ
うに （但し、θＰ＝０〜60゜であるため、瞬時的に なる電圧ベクトルは発生し得ない。そこで、ある平均時
間Ts間に なる電圧ベクトルを順次発生（発生順序は問わない）
し、各ベクトルの発生時間をそれぞれT0、T1、T2とする
と、 を満足させるように各電圧ベクトルを発生して、時間Ts
間に平均的に があたかも発生しているかのようにスイツチング素子
SU、SV、SWを制御する。上記２つの式から各電圧ベクト
ルの発生時間を個別に求めると、 但し、Ed:インバータ入力直流リンク電圧 この式（３）〜（５）の関係を、 の場合について、第６図に示す。該第６図と上記式
（３）〜（５）から、 の比率で制御し、位相θＰを、 の比率で制御すれば良いことが理解される。
（点ＣはAB上の点）なる電圧ベクトルである。第５図
は、三相インバータが発生可能な電圧ベクトル を示しており、図中、SU、SV、SWは三相インバータの上
下アームのスイツチング素子対を意味し、Vn（SU、SV、
SW）はスイツチング素子対のスイツチング状態を示し、
「１」は上側アームのスイツチング素子がオンで下側ア
ームのスイツチング素子がオフであること、「０」はそ
の逆であることを示している。第４図は、第５図の０〜
60゜の間を抜き取つて、ある電圧ベクトル をｘ軸−ｙ軸座標のｘ軸と一致させて示してある なお、 （インバータ直流リンク電圧）であり、 三相インバータの発生し得る電圧ベクトルは上記したよ
うに （但し、θＰ＝０〜60゜であるため、瞬時的に なる電圧ベクトルは発生し得ない。そこで、ある平均時
間Ts間に なる電圧ベクトルを順次発生（発生順序は問わない）
し、各ベクトルの発生時間をそれぞれT0、T1、T2とする
と、 を満足させるように各電圧ベクトルを発生して、時間Ts
間に平均的に があたかも発生しているかのようにスイツチング素子
SU、SV、SWを制御する。上記２つの式から各電圧ベクト
ルの発生時間を個別に求めると、 但し、Ed:インバータ入力直流リンク電圧 この式（３）〜（５）の関係を、 の場合について、第６図に示す。該第６図と上記式
（３）〜（５）から、 の比率で制御し、位相θＰを、 の比率で制御すれば良いことが理解される。
ところが、従来のこの種の制御方式のPWM信号発生器を
使用する場合、第６図に示すように、０゜、π/3近傍に
なると、（T1/Ts）、（T2/Ts）が非常に小さくなるの
で、ゲートターンオフサイリスタ（GTO）のように、そ
のスイツチング動作に制約条件（臨界オン時間および臨
界オフ時間）があるスイツチング素子からなるインバー
タをPWM制御する場合には、PWM信号発生器の次段にパル
ス巾リミツタ等を設けるようにしているが、このように
すると、インバータ出力電圧波形が不必要に歪み、高周
波成分の増大、インバータ負荷が交流電動機である場合
には該交流電動機のトルクリツプルが増大するという問
題があつた。
使用する場合、第６図に示すように、０゜、π/3近傍に
なると、（T1/Ts）、（T2/Ts）が非常に小さくなるの
で、ゲートターンオフサイリスタ（GTO）のように、そ
のスイツチング動作に制約条件（臨界オン時間および臨
界オフ時間）があるスイツチング素子からなるインバー
タをPWM制御する場合には、PWM信号発生器の次段にパル
ス巾リミツタ等を設けるようにしているが、このように
すると、インバータ出力電圧波形が不必要に歪み、高周
波成分の増大、インバータ負荷が交流電動機である場合
には該交流電動機のトルクリツプルが増大するという問
題があつた。
この発明は上記問題点を解消するためになされたもの
で、インバータ出力電圧波形に不必要な歪みを与えるこ
となくパルス巾制限をかけることができるPWM信号発生
器を得ることを目的とする。
で、インバータ出力電圧波形に不必要な歪みを与えるこ
となくパルス巾制限をかけることができるPWM信号発生
器を得ることを目的とする。
この発明は上記目的を達成するため、交流電動機を負荷
とする多相インバータを、その給電電圧のベクトルに対
する時間平均電圧ベクトルが所望の瞬時電圧ベクトルと
一致するように、隣接する２種類の電圧ベクトルと零電
圧ベクトルの３種類の電圧ベクトルからなる電圧ベクト
ル群を用いて、パルス巾変調するPWM信号発生器におい
て、交流電動機の磁束方向をｄ軸とするｄ−ｑ直交２軸
座標上のｄ軸電圧ベクトル指令値及びｑ軸電圧ベクトル
指令値により決定される瞬時電圧ベクトル指令に従つて
上記パルス巾変調を行う場合に、次の時間平均周期に出
力すべき電圧ベクトル群の各発生時間のうち、少なくと
も一つが上記インバータを構成するスイツチング素子の
スイツチング制約条件にかかる場合に、上記インバータ
の出力歪を低減する向きに瞬時電圧ベクトル指令値もし
くはその位相を修正し、時間平均周期における上記電圧
ベクトル群の各発生時間を調整することで上記スイッチ
ング制約条件にかからないようにする構成としたもので
ある。
とする多相インバータを、その給電電圧のベクトルに対
する時間平均電圧ベクトルが所望の瞬時電圧ベクトルと
一致するように、隣接する２種類の電圧ベクトルと零電
圧ベクトルの３種類の電圧ベクトルからなる電圧ベクト
ル群を用いて、パルス巾変調するPWM信号発生器におい
て、交流電動機の磁束方向をｄ軸とするｄ−ｑ直交２軸
座標上のｄ軸電圧ベクトル指令値及びｑ軸電圧ベクトル
指令値により決定される瞬時電圧ベクトル指令に従つて
上記パルス巾変調を行う場合に、次の時間平均周期に出
力すべき電圧ベクトル群の各発生時間のうち、少なくと
も一つが上記インバータを構成するスイツチング素子の
スイツチング制約条件にかかる場合に、上記インバータ
の出力歪を低減する向きに瞬時電圧ベクトル指令値もし
くはその位相を修正し、時間平均周期における上記電圧
ベクトル群の各発生時間を調整することで上記スイッチ
ング制約条件にかからないようにする構成としたもので
ある。
この発明では、瞬時電圧ベクトル指令の値もしくは位相
を、出力電圧ベクトル群の発生時間が、スイツチング素
子の制約条件にかからないように修正し、修正後の値お
よび位相に基づき出力電圧ベクトル群とその発生時間か
らスイツチング素子に与える点弧信号を作成するので、
インバータ出力電圧波形の歪を従来に比して低減するこ
とができる。
を、出力電圧ベクトル群の発生時間が、スイツチング素
子の制約条件にかからないように修正し、修正後の値お
よび位相に基づき出力電圧ベクトル群とその発生時間か
らスイツチング素子に与える点弧信号を作成するので、
インバータ出力電圧波形の歪を従来に比して低減するこ
とができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図において、１は極座標変換器であつて、三相イン
バータの負荷である図示しない誘導電動機の磁束方向を
ｄ軸とするｄ−ｑ直交２軸座標上の電圧指令（信号） ｄ軸位相θ＊から、極座標系の瞬時電圧ベクトル指令 間の位相θ′を作成する。２はPWM演算器であつて、θ
＝θ′＋θ＊と電圧ベクトル指令 とが入力され、３相インバータで出力し得る電圧ベクト
ル（第５図に示した電圧ベクトル）の、どの領域に式
（１）で求めた瞬時電圧ベクトル指令 が存在し、どの電圧ベクトル群（図では、 で時間平均電圧ベクトル制御のパルス巾変調を実施する
かの決定と、各電圧ベクトル の発生時間Ｔ＊ 1(m+1)、Ｔ＊ 2(m+1)、Ｔ＊ 0(m+1)、を式
（３）〜（５）に従つて演算する。３は入力クロツクf
CLOCKを分周して時間平均周期Tsを求める分周器、４は
パルス巾リミツタであつて、これについては後述する。
５はPWM信号出力装置であつて、パルス巾制限された後
の次の時間平均期間Ts(m+1)に、パルス巾制限されたTs
間分の電圧ベクトル群を、各発生時間（Ｔ＊ 1(m+1)、Ｔ
＊ 2(m+1)、Ｔ＊ 0(m+1)分だけ出力する、PWM信号出力装
置５の実際の出力は、スイツチング状態Vn（SU、SV、
SW）を与える点弧信号Sum、Svm、Swmである。
バータの負荷である図示しない誘導電動機の磁束方向を
ｄ軸とするｄ−ｑ直交２軸座標上の電圧指令（信号） ｄ軸位相θ＊から、極座標系の瞬時電圧ベクトル指令 間の位相θ′を作成する。２はPWM演算器であつて、θ
＝θ′＋θ＊と電圧ベクトル指令 とが入力され、３相インバータで出力し得る電圧ベクト
ル（第５図に示した電圧ベクトル）の、どの領域に式
（１）で求めた瞬時電圧ベクトル指令 が存在し、どの電圧ベクトル群（図では、 で時間平均電圧ベクトル制御のパルス巾変調を実施する
かの決定と、各電圧ベクトル の発生時間Ｔ＊ 1(m+1)、Ｔ＊ 2(m+1)、Ｔ＊ 0(m+1)、を式
（３）〜（５）に従つて演算する。３は入力クロツクf
CLOCKを分周して時間平均周期Tsを求める分周器、４は
パルス巾リミツタであつて、これについては後述する。
５はPWM信号出力装置であつて、パルス巾制限された後
の次の時間平均期間Ts(m+1)に、パルス巾制限されたTs
間分の電圧ベクトル群を、各発生時間（Ｔ＊ 1(m+1)、Ｔ
＊ 2(m+1)、Ｔ＊ 0(m+1)分だけ出力する、PWM信号出力装
置５の実際の出力は、スイツチング状態Vn（SU、SV、
SW）を与える点弧信号Sum、Svm、Swmである。
上記パルス巾リミツタ４は、上記PWM演算器２で得た電
圧ベクトル群と各電圧ベクトルの発生時間から、パルス
巾が前記した三相インバータの各相スイツチング素子の
制約条件（臨界オン時間Tonminiもしくは臨界オフ時間T
offmini）にかかるか否かを判定し、制約条件にかから
ない場合は、PWM演算器２の出力をそのままPWM信号出力
装置５に送出し、第３図に０印で示す如く上記制約条件
にかかる場合は、例えば、隣接する２種類の電圧ベクト
ル と零電圧ベクトル の３種類の電圧ベクトルからなる電圧ベクトル群の間
で、パルス巾変調すると仮定した場合、発生時間T1がTo
nmini/2あるいはToffmini/2未満か、もしくは以上かに
より、未満の場合はT1m＝０、以上の場合はT1m＝Tonmin
iまたはToffminiとして、前記（２）式を満足するよう
に前記式（３）〜（５）により、瞬時電圧ベクトル指令 と位相θＰとを逆算して、瞬時電圧ベクトル 位相θＰを、第３図に黒塗り丸印で示す に修正する。このようにすると、非常に短い相パルスが
パルス巾制限分だけ拡大される場合に比し、誤差電圧ベ
クトルを 小さくすることができる。上記逆算時に、例えば、第２
図及び第３図に示すように、極座標変換器１が送出する
位相θ′が、θ′＜45゜の時は θＰ′＝θＰ＋Δθとすると、誤差電圧ベクトルのｑ軸
方向成分 ｄ軸方向成分 を満足する。θ′＞45゜の時は、θＰ′＝θＰ とすると、この場合も、 を満足する。このようにして得た瞬時電圧ベクトル指令 とのその位相θＰ′を発生するための、各電圧ベクトル
とその発生時間Ｔ＊′1(m+1)、Ｔ＊′2(m+1)、Ｔ＊′0(
m+1)をPWM信号出力装置５に出力することにより、各相
のスイツチング素子に対してパルス巾制限をかける。
圧ベクトル群と各電圧ベクトルの発生時間から、パルス
巾が前記した三相インバータの各相スイツチング素子の
制約条件（臨界オン時間Tonminiもしくは臨界オフ時間T
offmini）にかかるか否かを判定し、制約条件にかから
ない場合は、PWM演算器２の出力をそのままPWM信号出力
装置５に送出し、第３図に０印で示す如く上記制約条件
にかかる場合は、例えば、隣接する２種類の電圧ベクト
ル と零電圧ベクトル の３種類の電圧ベクトルからなる電圧ベクトル群の間
で、パルス巾変調すると仮定した場合、発生時間T1がTo
nmini/2あるいはToffmini/2未満か、もしくは以上かに
より、未満の場合はT1m＝０、以上の場合はT1m＝Tonmin
iまたはToffminiとして、前記（２）式を満足するよう
に前記式（３）〜（５）により、瞬時電圧ベクトル指令 と位相θＰとを逆算して、瞬時電圧ベクトル 位相θＰを、第３図に黒塗り丸印で示す に修正する。このようにすると、非常に短い相パルスが
パルス巾制限分だけ拡大される場合に比し、誤差電圧ベ
クトルを 小さくすることができる。上記逆算時に、例えば、第２
図及び第３図に示すように、極座標変換器１が送出する
位相θ′が、θ′＜45゜の時は θＰ′＝θＰ＋Δθとすると、誤差電圧ベクトルのｑ軸
方向成分 ｄ軸方向成分 を満足する。θ′＞45゜の時は、θＰ′＝θＰ とすると、この場合も、 を満足する。このようにして得た瞬時電圧ベクトル指令 とのその位相θＰ′を発生するための、各電圧ベクトル
とその発生時間Ｔ＊′1(m+1)、Ｔ＊′2(m+1)、Ｔ＊′0(
m+1)をPWM信号出力装置５に出力することにより、各相
のスイツチング素子に対してパルス巾制限をかける。
上記実施例では、 とするので、誘導電動機の２次鎖交磁束とｑ軸電流の積
に比例するトルクの該ｑ軸電流が抑制されるので、誘導
電動機の２次磁束は、ｄ軸電流の変化の一次遅れで変化
し、それも比較的長い時定数を有する。このため、誘導
電動機のトリクリツプは大幅に低減される。
に比例するトルクの該ｑ軸電流が抑制されるので、誘導
電動機の２次磁束は、ｄ軸電流の変化の一次遅れで変化
し、それも比較的長い時定数を有する。このため、誘導
電動機のトリクリツプは大幅に低減される。
なお、上記実施例では、極座標変換器１とパルス巾リミ
ツタ４とは別体として図示しているが、機能的に重複す
る部分は単一のものとしてよい。また、上記実施例で
は、極座標変換器１、PWM演算器２及びパルス巾リミツ
タ４が演算機能を有するものとして説明したが、あらか
じめ計算されたテーブル情報を参照もしくは照合するよ
うに構成してもよく、ソフトウエア処理で行つてもよ
い。
ツタ４とは別体として図示しているが、機能的に重複す
る部分は単一のものとしてよい。また、上記実施例で
は、極座標変換器１、PWM演算器２及びパルス巾リミツ
タ４が演算機能を有するものとして説明したが、あらか
じめ計算されたテーブル情報を参照もしくは照合するよ
うに構成してもよく、ソフトウエア処理で行つてもよ
い。
また、極座標変換器１は、電圧ベクトル指令Ｖ＊と位相
θを極座標型で与える場合は不要である。
θを極座標型で与える場合は不要である。
この発明は以上説明した通り、パルス巾リミツトをかけ
ることの影響を評価し、パルス巾リミツトをかける場合
には、電圧ベクトル指令とその発生位相を誤差ベクトル
が小さくなうように修正するので、インバータ出力電圧
の歪み従来に比して低減することができる。
ることの影響を評価し、パルス巾リミツトをかける場合
には、電圧ベクトル指令とその発生位相を誤差ベクトル
が小さくなうように修正するので、インバータ出力電圧
の歪み従来に比して低減することができる。
第１図はこの発明の実施例を示すブロツク図、第２図は
上記実施例におけるｄ−q2軸直交座標上での電圧ベクト
ル指令と出力電圧ベクトルの関係を示す図、第３図は上
記実施例における電圧ベクトル指令の発生時間比を示す
図、第４図は時間平均電圧ベクトル制御方式PWM信号発
生器の原理を説明するための位相０゜〜60゜間の電圧ベ
クトルを示す図、第５図は三相インバータが出力し得る
瞬時電圧ベクトルを説明するための図、第６図は第４図
において時間平均される電圧ベクトルの発生時間比を示
す図である。 １……極座標変換器、２……PWM演算器、３……分周
器、４……パルス巾リミツタ、５……PWM信号出力装
置。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
上記実施例におけるｄ−q2軸直交座標上での電圧ベクト
ル指令と出力電圧ベクトルの関係を示す図、第３図は上
記実施例における電圧ベクトル指令の発生時間比を示す
図、第４図は時間平均電圧ベクトル制御方式PWM信号発
生器の原理を説明するための位相０゜〜60゜間の電圧ベ
クトルを示す図、第５図は三相インバータが出力し得る
瞬時電圧ベクトルを説明するための図、第６図は第４図
において時間平均される電圧ベクトルの発生時間比を示
す図である。 １……極座標変換器、２……PWM演算器、３……分周
器、４……パルス巾リミツタ、５……PWM信号出力装
置。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】交流電動機を負荷とする多相インバータ
を、その給電電圧のベクトルに対する時間平均電圧ベク
トルが所望の瞬時電圧ベクトルと一致するように、隣接
する２種類の電圧ベクトルと零電圧ベクトルの３種類の
電圧ベクトルからなる電圧ベクトル群を用いて、パルス
巾変調するPWM信号発生器において、上記交流電動機の
磁束方向をｄ軸とするｄ−ｑ直交２軸座標上のｄ軸電圧
指令値及びｑ軸電圧指令値により決定される瞬時電圧ベ
クトル指令に従って上記パルス巾変調を行う場合に、次
の時間平均周期に出力すべき電圧ベクトル群の各発生時
間のうち、少なくとも一つが上記インバータを構成する
スイッチング素子のスイッチング制約条件にかかる場合
に、上記インバータの出力歪を低減する向きに瞬時電圧
ベクトル指令値もしくはその位相を修正し、時間平均周
期における上記電圧ベクトル群の各発生時間を調整する
ことで上記スイッチング制約条件にかからないようにす
ることを特徴とするRWM信号発生器。 - 【請求項２】瞬時電圧ベクトル指令とこれを修正した瞬
時電圧ベクトル指令とのｄ軸方向誤差成分がｑ軸方向誤
差成分より大となるようにパルス巾制限をかけることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のPWM信号発生
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62184147A JPH0687677B2 (ja) | 1987-07-22 | 1987-07-22 | Ｐｗｍ信号発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62184147A JPH0687677B2 (ja) | 1987-07-22 | 1987-07-22 | Ｐｗｍ信号発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6430496A JPS6430496A (en) | 1989-02-01 |
| JPH0687677B2 true JPH0687677B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=16148189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62184147A Expired - Fee Related JPH0687677B2 (ja) | 1987-07-22 | 1987-07-22 | Ｐｗｍ信号発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687677B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2688370B2 (ja) * | 1989-06-16 | 1997-12-10 | 東洋電機製造株式会社 | インバータ制御装置 |
| JPH0535924A (ja) * | 1991-07-31 | 1993-02-12 | Yamaha Corp | 楽譜自動認識装置 |
-
1987
- 1987-07-22 JP JP62184147A patent/JPH0687677B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6430496A (en) | 1989-02-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |