JPH0793823B2 - 電圧形インバータのｐｗｍ制御装置 - Google Patents
電圧形インバータのｐｗｍ制御装置Info
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- JPH0793823B2 JPH0793823B2 JP63019690A JP1969088A JPH0793823B2 JP H0793823 B2 JPH0793823 B2 JP H0793823B2 JP 63019690 A JP63019690 A JP 63019690A JP 1969088 A JP1969088 A JP 1969088A JP H0793823 B2 JPH0793823 B2 JP H0793823B2
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- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、PWM制御方式の電圧形インバータに係り、特
にマイクロコンピュータを用いてソフト的にPWM制御を
行なうのに好適な電圧形インバータのPWM制御装置に関
する。
にマイクロコンピュータを用いてソフト的にPWM制御を
行なうのに好適な電圧形インバータのPWM制御装置に関
する。
電圧形インバータのPWM制御装置としては、従来から、
アナログ回路を用いる方式のものと、デジタル回路を用
いる方式の双方が知られている。
アナログ回路を用いる方式のものと、デジタル回路を用
いる方式の双方が知られている。
このうち、前者は、例えば、電気書院発行、「ニユード
ライブ エレクトロニクス」、p.92、に開示されている
ように、電流指令とインバータの出力電流との偏差とし
て与えられる電圧指令（変調波信号）と、三角波として
与えられる搬送波信号とをアナログ回路で比較すること
によりPWM制御パルスパターンを作成する方法である。
なお、変調波信号と搬送波信号とをデジタル的に比較す
る方法も、変形例として存在するが、これも、ここでは
前者に分類して考えている。
ライブ エレクトロニクス」、p.92、に開示されている
ように、電流指令とインバータの出力電流との偏差とし
て与えられる電圧指令（変調波信号）と、三角波として
与えられる搬送波信号とをアナログ回路で比較すること
によりPWM制御パルスパターンを作成する方法である。
なお、変調波信号と搬送波信号とをデジタル的に比較す
る方法も、変形例として存在するが、これも、ここでは
前者に分類して考えている。
また、後者のデジタル回路方式のものとしては、例えば
特公昭55−49509号広報に開示されているものがあり、
この方式では、二相を交互にON・OFFし、かつ、そのパ
ルス幅を漸増減させることにより方形波出力を改善する
試みが提案されている。
特公昭55−49509号広報に開示されているものがあり、
この方式では、二相を交互にON・OFFし、かつ、そのパ
ルス幅を漸増減させることにより方形波出力を改善する
試みが提案されている。
一方、これらとは別に、電流形インバータを対象として
はいるが、特開昭62−163577号公報では、正弦波の瞬時
値をパルス幅に変換することによつて正弦波出力を得る
方式が提案されている。
はいるが、特開昭62−163577号公報では、正弦波の瞬時
値をパルス幅に変換することによつて正弦波出力を得る
方式が提案されている。
上記従来技術は、電圧形インバータに対するソフトウエ
ア化PWM制御装置の適用に関しては、特に配慮がされて
おらず、出力波形の充分な正弦波化や、装置の小型化な
どの点で問題があつた。
ア化PWM制御装置の適用に関しては、特に配慮がされて
おらず、出力波形の充分な正弦波化や、装置の小型化な
どの点で問題があつた。
すなわち、まず、アナログ回路方式のものでは、オペア
ンプを中心とした比較器が複数組必要であり、調整の手
間、及び回路規模が増大化してしまうという不具合があ
り、次にデジタル回路方式のものでは、二相のみをON・
OFFしているため、理想的な正弦波化の実現は困難であ
り、やはり回路規模の簡単化という観点からは改善の余
地がかなりあつた。
ンプを中心とした比較器が複数組必要であり、調整の手
間、及び回路規模が増大化してしまうという不具合があ
り、次にデジタル回路方式のものでは、二相のみをON・
OFFしているため、理想的な正弦波化の実現は困難であ
り、やはり回路規模の簡単化という観点からは改善の余
地がかなりあつた。
他方、特開昭62−163577号公報のものは、出力波形の正
弦波化や、回路構成の単純化の面では満足できるもの
の、その適用対象が電流形インバータに限定されている
ため、そのままでは、電圧形インバータには適用できな
いのである。
弦波化や、回路構成の単純化の面では満足できるもの
の、その適用対象が電流形インバータに限定されている
ため、そのままでは、電圧形インバータには適用できな
いのである。
以上の従来技術は、充分に精度の高い正弦波PWMパルス
を得るためには、いずれもスイッチング周波数が高くな
り、使用する素子の高速スイッチング特性とスイッチン
グロスの面で問題があった。
を得るためには、いずれもスイッチング周波数が高くな
り、使用する素子の高速スイッチング特性とスイッチン
グロスの面で問題があった。
本発明の目的は、電圧形インバータに適用して充分な出
力波形の正弦波化が可能で、かつ、スイッチングロスを
小さくでき、装置の小型化が容易なPWM制御装置を提供
することにある。
力波形の正弦波化が可能で、かつ、スイッチングロスを
小さくでき、装置の小型化が容易なPWM制御装置を提供
することにある。
本発明の特徴とするところは、直流電力を多相交流電力
に変換する電圧形インバータの主スイッチング素子に供
給すべきPWM制御パルスを発生するためのPWM制御装置に
おいて、上記多相交流電力の各相電圧のそれぞれに対応
した複数の変調波信号を発生する変調波発生手段と、上
記変調波信号の正側の波高値より所定値だけレベルが上
の第１の基準値と、負側の波高値より所定値だけレベル
が下の第２の基準値とを設定する基準値設定手段と、所
定の第１の瞬時ごとに、上記第１の基準値から上記変調
波信号のそれぞれの瞬時値を減算した値の比を表す第１
の信号群を検出する第１の信号検出手段と、上記第１の
信号群に応じて、上記所定の第１の瞬時からの所定の期
間を按分することにより算出される第１のパルス群を発
生する第１のパルス演算手段と、所定の第２の瞬時ごと
に、上記第２の基準値から上記変調波信号のそれぞれの
瞬時値を減算した値の比を表す第２の信号群を検出する
第２の信号検出手段と、上記第２の信号群に応じて、上
記所定の第２の瞬時からの所定の期間を按分することに
より算出される第２のパルス群を発生する第２のパルス
演算手段とを設け、これら第１と第２のパルス群により
交互に上記PWM制御パルスを発生させるように構成し、
しかして隣接する２つの周期に対応してそれぞれ固有に
決定された幅の２パルスが互いに連続して１パルスとな
り、前記短い周期の２周期当りに１つのパルスを発生す
るように構成したことである。
に変換する電圧形インバータの主スイッチング素子に供
給すべきPWM制御パルスを発生するためのPWM制御装置に
おいて、上記多相交流電力の各相電圧のそれぞれに対応
した複数の変調波信号を発生する変調波発生手段と、上
記変調波信号の正側の波高値より所定値だけレベルが上
の第１の基準値と、負側の波高値より所定値だけレベル
が下の第２の基準値とを設定する基準値設定手段と、所
定の第１の瞬時ごとに、上記第１の基準値から上記変調
波信号のそれぞれの瞬時値を減算した値の比を表す第１
の信号群を検出する第１の信号検出手段と、上記第１の
信号群に応じて、上記所定の第１の瞬時からの所定の期
間を按分することにより算出される第１のパルス群を発
生する第１のパルス演算手段と、所定の第２の瞬時ごと
に、上記第２の基準値から上記変調波信号のそれぞれの
瞬時値を減算した値の比を表す第２の信号群を検出する
第２の信号検出手段と、上記第２の信号群に応じて、上
記所定の第２の瞬時からの所定の期間を按分することに
より算出される第２のパルス群を発生する第２のパルス
演算手段とを設け、これら第１と第２のパルス群により
交互に上記PWM制御パルスを発生させるように構成し、
しかして隣接する２つの周期に対応してそれぞれ固有に
決定された幅の２パルスが互いに連続して１パルスとな
り、前記短い周期の２周期当りに１つのパルスを発生す
るように構成したことである。
まず、必要に応じた正弦波精度に基づき、交流の半周期
よりも十分に短い所定の周期Δt1決定し、この十分に短
い所定の周期Δt1毎に、その存在する交流位相θＴに応
じて、当該周期Δt1内に発生させる前記スイッチング素
子に与えるべきパルスの幅を決定する。すなわち、第１
の基準値から変調波信号のそれぞれの瞬時値を減算した
値の比に応じて、所定の第１の瞬時からの所定の期間を
按分することにより、第１のパルス群を発生し、精度を
確保する。
よりも十分に短い所定の周期Δt1決定し、この十分に短
い所定の周期Δt1毎に、その存在する交流位相θＴに応
じて、当該周期Δt1内に発生させる前記スイッチング素
子に与えるべきパルスの幅を決定する。すなわち、第１
の基準値から変調波信号のそれぞれの瞬時値を減算した
値の比に応じて、所定の第１の瞬時からの所定の期間を
按分することにより、第１のパルス群を発生し、精度を
確保する。
次の周期では、第２の基準値から変調波信号のそれぞれ
の瞬時値を減算した値の比に応じて、所定の第２の瞬時
からの所定の期間を按分することにより、第２のパルス
群を発生する。
の瞬時値を減算した値の比に応じて、所定の第２の瞬時
からの所定の期間を按分することにより、第２のパルス
群を発生する。
このようにして、パルスを当該周期Δt1の先端と後端の
うち前回の周期とは異なる側の端部に寄せて発生させ
る。
うち前回の周期とは異なる側の端部に寄せて発生させ
る。
しかして、隣接する２つの周期に対応してそれぞれ固有
に決定された幅の２パルスが互いに連続して１パルスと
なり、前記短い周期の２周期当りに１つのパルスを発生
するように構成したことにより、前回の周期と同じ側の
端部に寄せて発生させるものに比べ、スイッチング回数
を半分に減らす。
に決定された幅の２パルスが互いに連続して１パルスと
なり、前記短い周期の２周期当りに１つのパルスを発生
するように構成したことにより、前回の周期と同じ側の
端部に寄せて発生させるものに比べ、スイッチング回数
を半分に減らす。
従って、十分に短い所定の周期Δt1毎に決定されたパル
ス幅を、毎回の周期Δt1毎に反映させることができ、十
分な正弦波化の精度を確保しつつ、スイッチングロスを
半減させることができる電圧形インバータのPWM制御装
置が得られる。
ス幅を、毎回の周期Δt1毎に反映させることができ、十
分な正弦波化の精度を確保しつつ、スイッチングロスを
半減させることができる電圧形インバータのPWM制御装
置が得られる。
以下、本発明による電圧形インバータのPWM制御装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例で、図において、１は直流電
圧源、２は周波数指令ω１ ＊の入力端子、３は位相指令
θ＊の入力端子、４は変調率指令γ＊の入力端子、５は
主スイツチング回路、51〜56はスイツチング用の半導体
素子となるトランジスタ（なお、この図では逆導通ダイ
オードは省略してある）、６は騒音防止用のACアクト
ル、７はインバータの負荷となる誘導電動機、８はPWM
制御パルスの信号線、10は制御用のワンチップマイクロ
コンピユータ（以下、単にマイコンという）である。
圧源、２は周波数指令ω１ ＊の入力端子、３は位相指令
θ＊の入力端子、４は変調率指令γ＊の入力端子、５は
主スイツチング回路、51〜56はスイツチング用の半導体
素子となるトランジスタ（なお、この図では逆導通ダイ
オードは省略してある）、６は騒音防止用のACアクト
ル、７はインバータの負荷となる誘導電動機、８はPWM
制御パルスの信号線、10は制御用のワンチップマイクロ
コンピユータ（以下、単にマイコンという）である。
また、マイコン10は、制御用の各種指令を取り込むため
の入力ポート101、内部バス102、プログラムやパルス幅
データテーブル等を格納するROM103、一時記憶やレジス
タとして用いられるRAM104、演算等を実行するALU（マ
イクロプロセツサ）105、出力ポート106に所定のパルス
パターン（事象）を出力するために必要な事象の設定を
行う事象設定レジスタ107、この事象をいつイネーブル
にするかの時刻設定を行う時刻設定レジスタ108、これ
ら両設定レジスタ107,108の内容を連結し保持する保持
レジスタ109、この保持レジスタ109に設定されたいく組
かの設定データが順次、サイクリツクに格納される連想
メモリ110、実際の時刻を出力するタイマ111、このタイ
マ111による時刻と連想メモリ110内の設定時刻内容とを
比較し、これらが一致したときに出力を発生する比較部
112、この比較部112からのトリガを受け設定された事象
を出力ポート106に出力制御する実行コントローラ113な
どで構成される。
の入力ポート101、内部バス102、プログラムやパルス幅
データテーブル等を格納するROM103、一時記憶やレジス
タとして用いられるRAM104、演算等を実行するALU（マ
イクロプロセツサ）105、出力ポート106に所定のパルス
パターン（事象）を出力するために必要な事象の設定を
行う事象設定レジスタ107、この事象をいつイネーブル
にするかの時刻設定を行う時刻設定レジスタ108、これ
ら両設定レジスタ107,108の内容を連結し保持する保持
レジスタ109、この保持レジスタ109に設定されたいく組
かの設定データが順次、サイクリツクに格納される連想
メモリ110、実際の時刻を出力するタイマ111、このタイ
マ111による時刻と連想メモリ110内の設定時刻内容とを
比較し、これらが一致したときに出力を発生する比較部
112、この比較部112からのトリガを受け設定された事象
を出力ポート106に出力制御する実行コントローラ113な
どで構成される。
次にこの実施例の動作について説明する。
第２図は出力ポート106に発生させる事象、つまりパル
スパターンを求める事象算出処理プログラムF1000の概
略フローチヤートである。まずF1100で周波数指令ω１
＊、位相指令θ＊を入力ポート101から読み取る。勿論
このω１ ＊とθ＊もワンチップマイコン10の内部で計算
する場合には、このF1100でのポート読み取りは不要と
なる。次にこの周波数指令ω１ ＊を一定時間Δt1ごとに
積分し、位相指令θ＊と加算して総合位相θＴを処理F1
200で求める。次に電気角360゜を60゜ごとに分けた６つ
のモードのうち、今回求めた総合位置θＴではどのモー
ドでのパルスパターンを出力すればよいか、つまり総合
位相θＴに応じて出力事象をF1300の処理で求める。
スパターンを求める事象算出処理プログラムF1000の概
略フローチヤートである。まずF1100で周波数指令ω１
＊、位相指令θ＊を入力ポート101から読み取る。勿論
このω１ ＊とθ＊もワンチップマイコン10の内部で計算
する場合には、このF1100でのポート読み取りは不要と
なる。次にこの周波数指令ω１ ＊を一定時間Δt1ごとに
積分し、位相指令θ＊と加算して総合位相θＴを処理F1
200で求める。次に電気角360゜を60゜ごとに分けた６つ
のモードのうち、今回求めた総合位置θＴではどのモー
ドでのパルスパターンを出力すればよいか、つまり総合
位相θＴに応じて出力事象をF1300の処理で求める。
次に第３図を用いて処理F1300のパルスパターンの決定
について説明する。
について説明する。
この実施例におけるインバータ制御の場合には、電気角
60゜ごとにパルスパターンを変化させ、360゜で一巡す
る６組のモードを繰り返すようにしている。そこで60゜
を区間とする６組のモードM1〜M6を総合位相θＴで選択
するようにした。そのフローチヤートが第３図である。
なお、位相θＴが０゜〜360゜以外の領域に出た場合に
は360゜を加減算して領域内にθＴを引きもどす領域チ
エツクをF1300の先頭で行つておく。
60゜ごとにパルスパターンを変化させ、360゜で一巡す
る６組のモードを繰り返すようにしている。そこで60゜
を区間とする６組のモードM1〜M6を総合位相θＴで選択
するようにした。そのフローチヤートが第３図である。
なお、位相θＴが０゜〜360゜以外の領域に出た場合に
は360゜を加減算して領域内にθＴを引きもどす領域チ
エツクをF1300の先頭で行つておく。
こうして総合位相θＴの大きさに応じてモードが選択さ
れると、このモードが決まつたことにより、次に具体的
にON・OFFすべきトランジスタの種類とその消点弧の順
番が決定される。
れると、このモードが決まつたことにより、次に具体的
にON・OFFすべきトランジスタの種類とその消点弧の順
番が決定される。
次に、各モードでの具体的な動作について説明する。
この実施例では、各モードでの動作を前半部と後半部に
２分割し、ステツプ１とステツプ２の処理として実行す
るようになつており、まず、第４図はモード１、すなわ
ち、総合位相θＴが電気角０゜から60゜の領域に入つて
いる状態での動作を示したもので、パルスの変化点まで
の時間t1,t2,t3,t4,t5,t6の算出方式については後述す
るので、ここでは省略するが、この時間t1〜t6が決まつ
ているとすると、このモード１では、まずステツプ１
で、初めにONするトランジスタは負側のアームつまりト
ランジスタ54,55,56である。それ以外の正側のアームの
トランジスタ51,52,53はすべてOFFしている。次に時間t
3経過後に56がOFFして正側の53がONし、時間t1経過後に
54がOFFして正側の51がONし、時間t2経過後に55がOFF
し、正側の52がONするようにトランジスタのON,OFF動作
順が決まることになる。さらに、時間Δt1後に、データ
t4,t5,t6をもとにして同図に示すように、所定のトラン
ジスタをON・OFFするように、それぞれのトランジスタ
を選択するのがモード１におけるパルスパターン（事
象）の決定例である。ただし、時間t1,t2,t3の値は総合
位相θＴの大きさで変化するので、ここではトランジス
タ53のOFF,54のOFF,55のOFFの順が示されているが、
（総合位相θＴが０゜に近い状態を例として示してあ
る）、この順番は変化することがありうる。
２分割し、ステツプ１とステツプ２の処理として実行す
るようになつており、まず、第４図はモード１、すなわ
ち、総合位相θＴが電気角０゜から60゜の領域に入つて
いる状態での動作を示したもので、パルスの変化点まで
の時間t1,t2,t3,t4,t5,t6の算出方式については後述す
るので、ここでは省略するが、この時間t1〜t6が決まつ
ているとすると、このモード１では、まずステツプ１
で、初めにONするトランジスタは負側のアームつまりト
ランジスタ54,55,56である。それ以外の正側のアームの
トランジスタ51,52,53はすべてOFFしている。次に時間t
3経過後に56がOFFして正側の53がONし、時間t1経過後に
54がOFFして正側の51がONし、時間t2経過後に55がOFF
し、正側の52がONするようにトランジスタのON,OFF動作
順が決まることになる。さらに、時間Δt1後に、データ
t4,t5,t6をもとにして同図に示すように、所定のトラン
ジスタをON・OFFするように、それぞれのトランジスタ
を選択するのがモード１におけるパルスパターン（事
象）の決定例である。ただし、時間t1,t2,t3の値は総合
位相θＴの大きさで変化するので、ここではトランジス
タ53のOFF,54のOFF,55のOFFの順が示されているが、
（総合位相θＴが０゜に近い状態を例として示してあ
る）、この順番は変化することがありうる。
さらに、モード２からモード６に対応したパルスパター
ンの決定例を順に第５図から第９図に示した。なお、こ
れらのモード２ないしモード６の内容は、対象トランジ
スタが異なるだけで、モード１と同じであるから、説明
は省略する。
ンの決定例を順に第５図から第９図に示した。なお、こ
れらのモード２ないしモード６の内容は、対象トランジ
スタが異なるだけで、モード１と同じであるから、説明
は省略する。
最後に割込みインターバルとなる時間Δt1間にパルスパ
ターンを変化させるまでの時間t1〜t3およびt4〜t6を総
合位相θＴによつて求めておく処理をF1400で行う。
ターンを変化させるまでの時間t1〜t3およびt4〜t6を総
合位相θＴによつて求めておく処理をF1400で行う。
このF1400での処理を第10図により説明する。
この実施例では、インバータの交流出力の各相に対応し
た、120゜位相の異なる変調波信号sinθ,sin（θ−2/3
π）,sin（θ−4/3π）に対して、その正側の波高値よ
りレベルが上の第１の基準値Ｘと、負側の波高値よりレ
ベルが下の第２の基準値Ｙの２種の基準値を設定し、こ
れらによつて時間t1〜t3,t4〜t6を演算するようになつ
ている。
た、120゜位相の異なる変調波信号sinθ,sin（θ−2/3
π）,sin（θ−4/3π）に対して、その正側の波高値よ
りレベルが上の第１の基準値Ｘと、負側の波高値よりレ
ベルが下の第２の基準値Ｙの２種の基準値を設定し、こ
れらによつて時間t1〜t3,t4〜t6を演算するようになつ
ている。
まず第10図（ａ）に示すように、総合位相θＴが与えら
れたら、その位相値での第１の基準値Ｘから各変調波信
号の瞬時値までの値をそれぞれ時間t1,t2,t3として求め
る。
れたら、その位相値での第１の基準値Ｘから各変調波信
号の瞬時値までの値をそれぞれ時間t1,t2,t3として求め
る。
次に第10図（ｂ）に示すように、次の総合位相θＴ＋Δ
θが与えられたら、その位相値での第２の基準値Ｙから
各変調波信号の瞬時値までの値をそれぞれ時間t4,t5,t6
として算出するのである。
θが与えられたら、その位相値での第２の基準値Ｙから
各変調波信号の瞬時値までの値をそれぞれ時間t4,t5,t6
として算出するのである。
これで、第４図ないし第９図における、それぞれの時間
t1〜t6が与えられたことになり、各モード、各ステツプ
ごとのパルスパターンを定めることができる。
t1〜t6が与えられたことになり、各モード、各ステツプ
ごとのパルスパターンを定めることができる。
このとき、変調率γ＊を調節する必要がある場合には、
この値γ＊を各時間t1〜t6に乗算しておくなどの加工処
理を行うようにすればよい。
この値γ＊を各時間t1〜t6に乗算しておくなどの加工処
理を行うようにすればよい。
ところで、第10図（ｂ）における総合位相θＴ＋Δθと
は、同図（ａ）における総合位相θＴを求めた時点（第
１の瞬時）から所定の一定時間Δt1経過後の時点（第２
図の瞬時）で算出される位相のことであり、そして、こ
の値Δθの中には、周波数指令ω１ ＊の積分項と位相指
令θ＊の変動項が含まれている。なお、この一定時間Δ
t1とは、パルス幅演算間隔のことであるが、これが充分
に短い場合には、第２の基準値Ｙから瞬時値までの値を
求める際に、前回用いた総合位相（第１の基準値Ｘから
瞬時値までの値を求めるときでの総合位相）をそのまま
用いても、ほとんど問題は生じない。
は、同図（ａ）における総合位相θＴを求めた時点（第
１の瞬時）から所定の一定時間Δt1経過後の時点（第２
図の瞬時）で算出される位相のことであり、そして、こ
の値Δθの中には、周波数指令ω１ ＊の積分項と位相指
令θ＊の変動項が含まれている。なお、この一定時間Δ
t1とは、パルス幅演算間隔のことであるが、これが充分
に短い場合には、第２の基準値Ｙから瞬時値までの値を
求める際に、前回用いた総合位相（第１の基準値Ｘから
瞬時値までの値を求めるときでの総合位相）をそのまま
用いても、ほとんど問題は生じない。
以上、この第10図ではモード１、つまり総合位相θＴが
０゜〜60゜の場合について、第４図との関連で説明した
が、他のモードでも同じなので、詳しい説明は省略す
る。
０゜〜60゜の場合について、第４図との関連で説明した
が、他のモードでも同じなので、詳しい説明は省略す
る。
以上述べた処理によつて、２個のレジスタ107,108に設
定すべき事象内容と事象変化時刻の２項目が求まつたこ
とになる。
定すべき事象内容と事象変化時刻の２項目が求まつたこ
とになる。
次に、このようにして求めておいた２項目の出力ポート
制御用の連想メモリ110に設定する処理F2000について、
第11図により説明する。
制御用の連想メモリ110に設定する処理F2000について、
第11図により説明する。
まずF2100で６個のトランジスタに必要な事象設定と時
間設定が完了したかを判断し、NoであればF2200で該当
する事象設定を行い、F2300で事象変化の時間設定を行
い処理を終る。
間設定が完了したかを判断し、NoであればF2200で該当
する事象設定を行い、F2300で事象変化の時間設定を行
い処理を終る。
ところで、この第11図では概略説明のためループ構成で
説明したが、実際には第12図に示すように直列的に流れ
る処理となつており、従つて、以下、この第12図によ
り、事象設定処理F2000について詳細に説明する。
説明したが、実際には第12図に示すように直列的に流れ
る処理となつており、従つて、以下、この第12図によ
り、事象設定処理F2000について詳細に説明する。
この第12図のフローチヤートは、第４図の時刻ｔ＝t0か
らΔt1＋t0のステツプ１と、時刻ｔ＝Δt1＋t0から２・
Δt1＋t0のステツプ２（総合位相が０゜〜60゜に入つて
いるモード１を例にとつた）を含んだもので、まず処理
F2001で今回の処理がステツプでのものかステツプ２で
のものかを判定する。この判定および処理F2006,F2010
での指示によつて、原則的にステツプ１とステツプ２が
交互に繰り返すように処理が行われる。そこで、いま、
例えば判定がYesの場合、次に処理F2002が実行され、ト
ランジスタ54,55,56がすぐONし、トランジスタ51,52,53
はすぐOFFするようなスケジユールが立てられる。次に
処理F2003で、時間t3経過後にトランジスタ53をONし、5
6をOFFするスケジユールを立て、処理F2004で、時間t1
後にトランジスタ51をONし、54をOFFするスケジユール
を立て、処理F2005では時間t2経過後にトランジスタ52
をONし、55をOFFするスケジユールが立てられ、その
後、次回（Δt1経過後）はステツプ２側のスケジユール
が実行されるべき指示を処理F2006で行う。
らΔt1＋t0のステツプ１と、時刻ｔ＝Δt1＋t0から２・
Δt1＋t0のステツプ２（総合位相が０゜〜60゜に入つて
いるモード１を例にとつた）を含んだもので、まず処理
F2001で今回の処理がステツプでのものかステツプ２で
のものかを判定する。この判定および処理F2006,F2010
での指示によつて、原則的にステツプ１とステツプ２が
交互に繰り返すように処理が行われる。そこで、いま、
例えば判定がYesの場合、次に処理F2002が実行され、ト
ランジスタ54,55,56がすぐONし、トランジスタ51,52,53
はすぐOFFするようなスケジユールが立てられる。次に
処理F2003で、時間t3経過後にトランジスタ53をONし、5
6をOFFするスケジユールを立て、処理F2004で、時間t1
後にトランジスタ51をONし、54をOFFするスケジユール
を立て、処理F2005では時間t2経過後にトランジスタ52
をONし、55をOFFするスケジユールが立てられ、その
後、次回（Δt1経過後）はステツプ２側のスケジユール
が実行されるべき指示を処理F2006で行う。
一方、判定F2001でNoの場合には、まず処理F2007でトラ
ンジスタ51,52,53をすぐにONし、54,55,56をすぐにOFF
するスケジユールを立て、処理F2008でt5経過後にトラ
ンジスタ55をONし、52をOFFするスケジユールを立て、
処理F2009でt4経過後にトランジスタ54をONし、51をOFF
するスケジユールを立て、処理F2010でt6経過後にトラ
ンジスタ56をONし、53をOFFするスケジユールを立て
る。そして、最後に次回はステツプ１側の処理を実行す
べき旨の指示を、処理F2011で行い、処理を終るのであ
る。
ンジスタ51,52,53をすぐにONし、54,55,56をすぐにOFF
するスケジユールを立て、処理F2008でt5経過後にトラ
ンジスタ55をONし、52をOFFするスケジユールを立て、
処理F2009でt4経過後にトランジスタ54をONし、51をOFF
するスケジユールを立て、処理F2010でt6経過後にトラ
ンジスタ56をONし、53をOFFするスケジユールを立て
る。そして、最後に次回はステツプ１側の処理を実行す
べき旨の指示を、処理F2011で行い、処理を終るのであ
る。
なお、この第12図ではモード１での動作を例にして説明
したが、モードが変わつた場合には、第13図に示すよう
に、処理F2002〜F2005,F2007〜F2010の中での対応する
トランジスタが変わる。従つて、第12図で説明した処理
が、各モードごとに、第13図に示すように、トランジス
タを入れ替えて６種類、サイクリツクに実行されること
になる。
したが、モードが変わつた場合には、第13図に示すよう
に、処理F2002〜F2005,F2007〜F2010の中での対応する
トランジスタが変わる。従つて、第12図で説明した処理
が、各モードごとに、第13図に示すように、トランジス
タを入れ替えて６種類、サイクリツクに実行されること
になる。
第14図は、このようにして得られたPWM制御パルスパタ
ーンの一例を示したもので、この図から明らかなよう
に、この実施例によれば、充分な正弦変化が得られてい
ることが判る。
ーンの一例を示したもので、この図から明らかなよう
に、この実施例によれば、充分な正弦変化が得られてい
ることが判る。
このように、以上の実施例では、総合位相θＴの算出、
この位相θＴに基づいて消点弧すべきトランジスタを決
定し、さらにこの位相θＴによつて消点弧する時間を決
定し、最後に消点弧すべきトランジスタとその時刻を対
にしてスケジユールを組むという処理を所定時間Δt1ご
とに行うようにしており、従つて、この一連の処理によ
り、従来の搬送波と変調波との比較による方式と比べ、
マイクロプロセツサ（ALU）が常時比較処理のために拘
束されるというような不具合がなくなるばかりか、出力
波形の正弦波化という制御上の効果をも発生させること
ができた。
この位相θＴに基づいて消点弧すべきトランジスタを決
定し、さらにこの位相θＴによつて消点弧する時間を決
定し、最後に消点弧すべきトランジスタとその時刻を対
にしてスケジユールを組むという処理を所定時間Δt1ご
とに行うようにしており、従つて、この一連の処理によ
り、従来の搬送波と変調波との比較による方式と比べ、
マイクロプロセツサ（ALU）が常時比較処理のために拘
束されるというような不具合がなくなるばかりか、出力
波形の正弦波化という制御上の効果をも発生させること
ができた。
なお、以上の説明では、電動機のベクトル制御を考慮し
て周波数指令ω１ ＊と位相指令θ＊を用いて総合位相θ
Ｔを算出した実施例について示したが、単にインバータ
周波数指令ω１ ＊のみを与えるだけでよいような場合に
は、位相指令θ＊を省略し、総合位相θＴは θＴ＝Σω１ ＊Δｔ より算出したものを用いて実施しても、本発明の本質は
損なわれない。
て周波数指令ω１ ＊と位相指令θ＊を用いて総合位相θ
Ｔを算出した実施例について示したが、単にインバータ
周波数指令ω１ ＊のみを与えるだけでよいような場合に
は、位相指令θ＊を省略し、総合位相θＴは θＴ＝Σω１ ＊Δｔ より算出したものを用いて実施しても、本発明の本質は
損なわれない。
また、事象設定処理F2000内のスケジユール処理に第１
図ではワンチップマイコン内のプログラマブルI/O機能
を利用したが、ポートが不足する場合、あるいはポート
出力信号のチエツク等でワンチップマイコン内のプログ
ラマブルI/Oが用いられない場合には、同等の機能を有
する外付け周辺I/Oを用いても同等の効果が得られるの
は言うまでもない。
図ではワンチップマイコン内のプログラマブルI/O機能
を利用したが、ポートが不足する場合、あるいはポート
出力信号のチエツク等でワンチップマイコン内のプログ
ラマブルI/Oが用いられない場合には、同等の機能を有
する外付け周辺I/Oを用いても同等の効果が得られるの
は言うまでもない。
なお、ここではタイマ割込み間隔となる時間Δt1の変化
については詳細に述べなかつたが、素子の温度上昇など
の外部要因によつてスイツチング周波数を変化させる必
要がある用途に対しては、それらの変化に比例してパル
ス幅を変化させるようなルーチンを追加するだけで、充
分に時間Δt1の可変操作に対応することができる。
については詳細に述べなかつたが、素子の温度上昇など
の外部要因によつてスイツチング周波数を変化させる必
要がある用途に対しては、それらの変化に比例してパル
ス幅を変化させるようなルーチンを追加するだけで、充
分に時間Δt1の可変操作に対応することができる。
また、以上では、出力交流波形として正弦波を得る場合
を想定し、これに対応して変調波信号として正弦波形の
ものを用い、その瞬時値の比に所定区間（時間）を按分
するようにした実施例により本発明について説明した
が、インバータに使用する主スイツチング素子（上記実
施例ではトランジスタ）によつては、短絡防止に必要な
期間、いわゆるデツドタイムとして比較的長い時間を要
する場合には、変調波信号として正弦波形のものを用い
ることが、必ずしも最善の結果をもたらすことにはなら
ない。
を想定し、これに対応して変調波信号として正弦波形の
ものを用い、その瞬時値の比に所定区間（時間）を按分
するようにした実施例により本発明について説明した
が、インバータに使用する主スイツチング素子（上記実
施例ではトランジスタ）によつては、短絡防止に必要な
期間、いわゆるデツドタイムとして比較的長い時間を要
する場合には、変調波信号として正弦波形のものを用い
ることが、必ずしも最善の結果をもたらすことにはなら
ない。
そこで、このような場合には、結果として出力交流波形
が正弦波となるように、例えば正弦波信号に対して電気
角180゜ごとに正負のバイアスを加えて変形させた正弦
波信号や、あるいは正弦波を検索した後でバイアス成分
を加減算して得た変形正弦波信号を変調波信号として用
いるようにしてもよい。
が正弦波となるように、例えば正弦波信号に対して電気
角180゜ごとに正負のバイアスを加えて変形させた正弦
波信号や、あるいは正弦波を検索した後でバイアス成分
を加減算して得た変形正弦波信号を変調波信号として用
いるようにしてもよい。
本実施例によれば、電圧形インバータのPWM制御装置
を、従来の搬送波と変調波の比較による方式とは全く異
なった方式でソフトウエア化することが可能になるの
で、回路の小型化、高信頼性化、高精度化などを改善す
ることができる。
を、従来の搬送波と変調波の比較による方式とは全く異
なった方式でソフトウエア化することが可能になるの
で、回路の小型化、高信頼性化、高精度化などを改善す
ることができる。
本発明によれば、十分な正弦波化の精度を確保しつつ、
スイッチングロスを半減させることができる電圧形イン
バータのPWM制御装置を得ることができる。
スイッチングロスを半減させることができる電圧形イン
バータのPWM制御装置を得ることができる。
第１図は本発明による電圧形インバータのPWM制御装置
の一実施例を示すブロツク図、第２図及び第３図は動作
説明用のフローチヤート、第４図，第５図，第６図，第
７図，第８図及び第９図は動作説明用のタイミングチヤ
ート、第10図はパルス作成処理の説明図、第11図及び第
12図は動作説明用のフローチヤート、第13図はスイツチ
イング素子の指定順序の説明図、第14図はPWMパルスの
一例を示す波形図である。 １……直流電圧源、２……周波数指令ω１ ＊の入力端
子、３……位相指令θ＊の入力端子、４……変調率指令
γ＊の入力端子、５……主スイツチング回路。
の一実施例を示すブロツク図、第２図及び第３図は動作
説明用のフローチヤート、第４図，第５図，第６図，第
７図，第８図及び第９図は動作説明用のタイミングチヤ
ート、第10図はパルス作成処理の説明図、第11図及び第
12図は動作説明用のフローチヤート、第13図はスイツチ
イング素子の指定順序の説明図、第14図はPWMパルスの
一例を示す波形図である。 １……直流電圧源、２……周波数指令ω１ ＊の入力端
子、３……位相指令θ＊の入力端子、４……変調率指令
γ＊の入力端子、５……主スイツチング回路。
フロントページの続き (72)発明者 木村 彰 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 保苅 定夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 大内 尚之 茨城県日立市幸町３丁目２番１号 日立エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−39470（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−41492（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】直流電力を多相交流電力に変換する電圧形
インバータの主スイッチング素子に供給すべきPWM制御
パルスを発生するためのPWM制御装置において、 上記多相交流電力の各相電圧のそれぞれに対応した複数
の変調波信号を発生する変調波発生手段と、 上記変調波信号の正側の波高値より所定値だけレベルが
上の第１の基準値と、負側の波高値より所定値だけレベ
ルが下の第２の基準値とを設定する基準値設定手段と、 所定の第１の瞬時ごとに、上記第１の基準値から上記変
調波信号のそれぞれの瞬時値を減算した値の比を表す第
１の信号群を検出する第１の信号検出手段と、 上記第１の信号群に応じて、上記所定の第１の瞬時から
の所定の期間を按分することにより算出される第１のパ
ルス群を発生する第１のパルス演算手段と、 所定の第２の瞬時ごとに、上記第２の基準値から上記変
調波信号のそれぞれの瞬時値を減算した値の比を表す第
２の信号群を検出する第２の信号検出手段と、 上記第２の信号群に応じて、上記所定の第２の瞬時から
の所定の期間を按分することにより算出される第２のパ
ルス群を発生する第２のパルス演算手段と を設け、これら第１と第２のパルス群により交互に上記
PWM制御パルスを発生させるように構成したことを特徴
とする電圧形インバータのPWM制御装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019690A JPH0793823B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 電圧形インバータのｐｗｍ制御装置 |
| US07/298,962 US4924373A (en) | 1988-02-01 | 1989-01-19 | Apparatus and method for controlling switching elements in a PWN-controlled voltage source inverter |
| SG1995904124A SG30560G (en) | 1988-02-01 | 1989-01-20 | Apparatus and method for controlling PWM-controlled voltage type inverter |
| GB8901295A GB2215147B (en) | 1988-02-01 | 1989-01-20 | Apparatus and method for controlling pwm-controlled voltage type inverter |
| CN89100664A CN1009698B (zh) | 1988-02-01 | 1989-01-31 | 控制脉宽调制(pwm)控制的电压型变换器的方法和装置 |
| KR1019890001157A KR970004505B1 (ko) | 1988-02-01 | 1989-02-01 | Pwm제어전압형 인버터의 제어장치 및 제어방법 |
| HK75395A HK75395A (en) | 1988-02-01 | 1995-05-18 | Apparatus and method for controlling PWM-controlled voltage type inverter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63019690A JPH0793823B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 電圧形インバータのｐｗｍ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198279A JPH01198279A (ja) | 1989-08-09 |
| JPH0793823B2 true JPH0793823B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12006240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63019690A Expired - Lifetime JPH0793823B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 電圧形インバータのｐｗｍ制御装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4924373A (ja) |
| JP (1) | JPH0793823B2 (ja) |
| KR (1) | KR970004505B1 (ja) |
| CN (1) | CN1009698B (ja) |
| GB (1) | GB2215147B (ja) |
| HK (1) | HK75395A (ja) |
| SG (1) | SG30560G (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0787698B2 (ja) * | 1989-03-13 | 1995-09-20 | 株式会社日立製作所 | 電力変換器の制御装置及びエレベーター装置 |
| DE69130809T2 (de) * | 1990-07-20 | 1999-09-16 | Toshiba Kawasaki Kk | Vorrichtung zur Erzeugung eines dreiphasigen PWM-Signals für Wechselrichter |
| US4994950A (en) * | 1990-07-31 | 1991-02-19 | Eaton Corporation | Waveform generator for inverter control |
| US5414615A (en) * | 1990-11-27 | 1995-05-09 | General Electric Company | Pattern generation control for inverter drives |
| US5168439A (en) * | 1990-11-27 | 1992-12-01 | General Electric Company | Inverter control method and apparatus |
| US5844397A (en) * | 1994-04-29 | 1998-12-01 | Reda Pump | Downhole pumping system with variable speed pulse width modulated inverter coupled to electrical motor via non-gap transformer |
| DE19535676C2 (de) * | 1994-10-14 | 1997-10-23 | Telefunken Microelectron | Verfahren zur Leistungssteuerung eines Induktionsmotors |
| US5617058A (en) * | 1995-11-13 | 1997-04-01 | Apogee Technology, Inc. | Digital signal processing for linearization of small input signals to a tri-state power switch |
| US6208121B1 (en) | 1998-01-20 | 2001-03-27 | Iap Research, Inc. | Switching power supply with AC waveform capability |
| DE10112818A1 (de) * | 2001-03-16 | 2002-10-02 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Reduzierung der Schaltfrequenz bei verkoppelten Maschinenwindungen elektrischer Drehfeldmaschinen |
| JP3841282B2 (ja) * | 2002-03-20 | 2006-11-01 | 株式会社安川電機 | Ｐｗｍインバータ装置 |
| US20040021437A1 (en) * | 2002-07-31 | 2004-02-05 | Maslov Boris A. | Adaptive electric motors and generators providing improved performance and efficiency |
| KR101122511B1 (ko) * | 2002-10-28 | 2012-03-15 | 쌘디스크 코포레이션 | 비휘발성 저장 시스템들에서 자동 웨어 레벨링 |
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