JPH09117152A - 電圧型pwmインバータの電流制御装置 - Google Patents
電圧型pwmインバータの電流制御装置Info
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- JPH09117152A JPH09117152A JP7293611A JP29361195A JPH09117152A JP H09117152 A JPH09117152 A JP H09117152A JP 7293611 A JP7293611 A JP 7293611A JP 29361195 A JP29361195 A JP 29361195A JP H09117152 A JPH09117152 A JP H09117152A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インバータの運転中に搬送波信号の周波数を
インバータの運転条件によって変化させた場合でも、電
流制御を搬送波信号に容易に同期させ、安定かつ高精度
な電流制御を達成するに好適な電圧型PWMインバータ
の電流制御装置を提供することにある。 【解決手段】 所定の電流制御周期毎にPWMインバー
タの出力電流を検出し、その検出値から演算して得られ
る瞬時電圧指令値と搬送波信号とを比較してPWM信号
を出力する電圧型PWMインバータの電流制御装置にお
いて、電流制御周期を計測する計測手段9と、電流制御
周期の必要最小値を設定する手段14と、前記計測手段
のカウント値が前記必要最小値を超えた時点後の搬送波
信号の最大振幅時点にて信号を出力する手段12、1
0、15を設け、前記信号に同期して電流検出および電
流制御処理を実行することを特徴とする。
インバータの運転条件によって変化させた場合でも、電
流制御を搬送波信号に容易に同期させ、安定かつ高精度
な電流制御を達成するに好適な電圧型PWMインバータ
の電流制御装置を提供することにある。 【解決手段】 所定の電流制御周期毎にPWMインバー
タの出力電流を検出し、その検出値から演算して得られ
る瞬時電圧指令値と搬送波信号とを比較してPWM信号
を出力する電圧型PWMインバータの電流制御装置にお
いて、電流制御周期を計測する計測手段9と、電流制御
周期の必要最小値を設定する手段14と、前記計測手段
のカウント値が前記必要最小値を超えた時点後の搬送波
信号の最大振幅時点にて信号を出力する手段12、1
0、15を設け、前記信号に同期して電流検出および電
流制御処理を実行することを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する分野】本発明は、PWM信号によって制
御される電圧型PWMインバータの制御装置に関する。
御される電圧型PWMインバータの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】変調波信号と搬送波信号に基づいて得ら
れるパルス幅変調信号(PWM)によってPWM制御さ
れる電圧型PWMインバータの出力電流は、パワー素子
のスイッチングに対応して基本波成分に脈動成分が重畳
した電流波形となる。マイコンを用いてこのような出力
電流からできるだけ基本波成分を検出する方法として、
例えば、特公平4−47554号公報に記載されている
技術が知られている。この方法は、搬送波信号の最大振
幅時点において電流検出を行う方法、すなわち、搬送波
信号に同期して出力電流を検出し、制御する方法であ
り、これによりインバータの出力電流の基本波成分を検
出することができる。ここで、搬送波信号の周波数は、
パワー素子のIGBT化などにより、10数kHz程度
まで高くして動作できるようになってきている。搬送波
信号の周波数を高くすることにより、パワー素子のスイ
ッチングによる電流リプルを低減でき、電流リプルによ
る電磁騒音も小さくできる。一方、搬送波信号の高周波
数化により、スイッチング損失の増大やスイッチング時
のノイズ増加などの問題点がある。そこで、インバータ
運転条件によって搬送波信号の周波数を変化させ、低損
失が必要な条件では搬送波信号の周波数を低くして運転
することなどが求められている。
れるパルス幅変調信号(PWM)によってPWM制御さ
れる電圧型PWMインバータの出力電流は、パワー素子
のスイッチングに対応して基本波成分に脈動成分が重畳
した電流波形となる。マイコンを用いてこのような出力
電流からできるだけ基本波成分を検出する方法として、
例えば、特公平4−47554号公報に記載されている
技術が知られている。この方法は、搬送波信号の最大振
幅時点において電流検出を行う方法、すなわち、搬送波
信号に同期して出力電流を検出し、制御する方法であ
り、これによりインバータの出力電流の基本波成分を検
出することができる。ここで、搬送波信号の周波数は、
パワー素子のIGBT化などにより、10数kHz程度
まで高くして動作できるようになってきている。搬送波
信号の周波数を高くすることにより、パワー素子のスイ
ッチングによる電流リプルを低減でき、電流リプルによ
る電磁騒音も小さくできる。一方、搬送波信号の高周波
数化により、スイッチング損失の増大やスイッチング時
のノイズ増加などの問題点がある。そこで、インバータ
運転条件によって搬送波信号の周波数を変化させ、低損
失が必要な条件では搬送波信号の周波数を低くして運転
することなどが求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のよう
に、搬送波信号に同期して出力電流を検出し、制御する
方法では、搬送波信号の周波数の変化に伴い、電流制御
周期が変化する。特に、搬送波信号の周波数が高くなる
と、電流制御周期を短くする必要があり、そのために
は、さらに高速のマイコンやA/D変換器が必要とな
る。その上、電流制御周期は、必要とされる電流制御応
答から決定されるものであり、必要以上に短くしても制
御精度の劣化を招くだけで制御性能を向上できない。ま
た、制御処理をタイマによる一定周期ごとの信号によっ
て実行する場合、搬送波信号と制御周期とを同期させる
ためには、搬送波信号の周波数が変化すると、それに応
じてタイマの出力する信号の周期をマイコンが変更する
必要がある。これはマイコンにとって大きな負担とな
る。
に、搬送波信号に同期して出力電流を検出し、制御する
方法では、搬送波信号の周波数の変化に伴い、電流制御
周期が変化する。特に、搬送波信号の周波数が高くなる
と、電流制御周期を短くする必要があり、そのために
は、さらに高速のマイコンやA/D変換器が必要とな
る。その上、電流制御周期は、必要とされる電流制御応
答から決定されるものであり、必要以上に短くしても制
御精度の劣化を招くだけで制御性能を向上できない。ま
た、制御処理をタイマによる一定周期ごとの信号によっ
て実行する場合、搬送波信号と制御周期とを同期させる
ためには、搬送波信号の周波数が変化すると、それに応
じてタイマの出力する信号の周期をマイコンが変更する
必要がある。これはマイコンにとって大きな負担とな
る。
【0004】本発明の課題は、インバータの運転中に搬
送波信号の周波数をインバータの運転条件によって変化
させた場合に、電流制御を搬送波信号に容易に同期さ
せ、安定かつ高精度な電流制御を達成するに好適な電圧
型PWMインバータの電流制御装置を提供することにあ
る。
送波信号の周波数をインバータの運転条件によって変化
させた場合に、電流制御を搬送波信号に容易に同期さ
せ、安定かつ高精度な電流制御を達成するに好適な電圧
型PWMインバータの電流制御装置を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、電流制
御周期を計測する計測手段と、電流制御周期の必要最小
値を設定する手段と、搬送波信号の最大振幅時点を検出
する手段と、フラグを立てる手段を設け、搬送波信号の
最大振幅時点にて電流検出および電流制御処理を実行す
ると同時に、前記計測手段はカウントを開始し、次いで
このカウント値が前記必要最小値に等しくなると、フラ
グを立て、続いて前記計測手段は引き続きカウントを行
い、前記フラグが立った後の搬送波信号の最初の最大振
幅時点にて次の電流検出および電流制御処理を開始する
ことによって、達成される。ここで、前記搬送波信号の
最初の最大振幅時点にて前記計測手段のカウント値を読
み出した後、カウント値の初期化を行い、前記フラグを
クリアする。また、電流制御周期を実測する手段を設
け、前記フラグが立った時点における電流制御周期を計
測する計測手段のカウント値を読み出し、前回の電流制
御周期の演算を行い、今回の制御で用いられる時定数等
の制御系の定数を修正することによって、達成される。
御周期を計測する計測手段と、電流制御周期の必要最小
値を設定する手段と、搬送波信号の最大振幅時点を検出
する手段と、フラグを立てる手段を設け、搬送波信号の
最大振幅時点にて電流検出および電流制御処理を実行す
ると同時に、前記計測手段はカウントを開始し、次いで
このカウント値が前記必要最小値に等しくなると、フラ
グを立て、続いて前記計測手段は引き続きカウントを行
い、前記フラグが立った後の搬送波信号の最初の最大振
幅時点にて次の電流検出および電流制御処理を開始する
ことによって、達成される。ここで、前記搬送波信号の
最初の最大振幅時点にて前記計測手段のカウント値を読
み出した後、カウント値の初期化を行い、前記フラグを
クリアする。また、電流制御周期を実測する手段を設
け、前記フラグが立った時点における電流制御周期を計
測する計測手段のカウント値を読み出し、前回の電流制
御周期の演算を行い、今回の制御で用いられる時定数等
の制御系の定数を修正することによって、達成される。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態を示す電
圧型PWMインバータの電流制御装置とそれを用いた電
力変換装置である。図1において、電力変換装置は、P
WMインバータ1、順変換器3、コンデンサ4からな
り、交流電源2の交流電圧を順変換器3で直流に変換
し、コンデンサ4で平滑した直流電圧をPWMインバー
タ1に入力し、PWMインバータ1では直流電圧をパル
ス幅変調して3相の交流電圧に変換し、誘導電動機5に
加える。また、電圧型PWMインバータの電流制御装置
は、電流検出器6、A/D変換器7、マイコン8、カウ
ンタ9、フリップフロップ10、速度指令回路11、搬
送波信号発生回路12、比較器13、最小値判別回路1
4、アンド回路15、ラッチ回路16からなる。
用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態を示す電
圧型PWMインバータの電流制御装置とそれを用いた電
力変換装置である。図1において、電力変換装置は、P
WMインバータ1、順変換器3、コンデンサ4からな
り、交流電源2の交流電圧を順変換器3で直流に変換
し、コンデンサ4で平滑した直流電圧をPWMインバー
タ1に入力し、PWMインバータ1では直流電圧をパル
ス幅変調して3相の交流電圧に変換し、誘導電動機5に
加える。また、電圧型PWMインバータの電流制御装置
は、電流検出器6、A/D変換器7、マイコン8、カウ
ンタ9、フリップフロップ10、速度指令回路11、搬
送波信号発生回路12、比較器13、最小値判別回路1
4、アンド回路15、ラッチ回路16からなる。
【0007】この電流制御装置の動作を図2に示すタイ
ムスケジュールを用いて説明する。図2において、
(1)は周波数10kHzの搬送波信号、(2)は
(1)の搬送波信号が最大振幅地点の時に搬送波信号発
生回路12から出力される信号f、(3)はカウンタ9
の動作、(4)は最小値判別回路14の出力信号e、
(5)はフリップフロップ10の出力、(6)はアンド
回路15の出力信号g、そして(7)は電流制御の実行
状況を示す。いま、PWMインバータ1から誘導電動機
5に3相電流が流れ、この3相の電流のうち2相分を電
流検出器6により検出し、また、A/D変換器7がマイ
コン8から電流検出信号aを受けると、A/D変換器7
は電流検出器6により検出された電流値をからデジタル
量に変換し、マイコン8に入力する。マイコン8は、P
WMインバータ1の電流を検出した後、この誘導電動機
5に流れる電流値を後述するようにして得られる電流指
令値に応答するように制御処理を行う(図2(7))。
この制御処理は、PWMインバータ1への電圧指令値を
演算し、この電圧指令値に応じて正弦波形の3相分の瞬
時電圧信号(変調波信号)cを出力する。PWMインバ
ータ1を制御するためのPWM信号は、この変調波信号
cと搬送波信号発生回路12から出力される三角波状の
搬送波信号d(図2(1))とを比較器13で比較して
得る。このPWM信号をPWMインバータ1に印加し、
誘導電動機5を速度指令回路11から与えられる速度指
令値に制御する。このような制御系において、搬送波信
号発生回路12は、自ら発生する搬送波信号d(図2
(1))の最大振幅地点の信号f(図2(2))をアン
ド回路15に入力する。一方、上述した電流検出と制御
処理の実行中、カウンタ9はアップカウントを継続す
る。最小値判別回路14には電流制御に必要な時間に相
当するカウント値を予め設定しておく。例えば、A/D
変換器7が検出する必要がある電流値(2相分の電流
値)を全てデジタル量に変換してマイコン8にその変換
値を出力するのに30μsかかり、その後に実行される
制御処理に170μsかかるとすると、電流検出から制
御処理が終了するまで少なくとも200μs必要とな
る。そこで、余裕をみて、電流制御周期の必要最小時間
を260μsとする。ここで、電流制御に必要な時間を
余裕をみて多めに見積るのは、マイコン8が制御処理以
外に速度指令回路11から入力された速度指令値の処理
を一定の周期毎に、本実施形態では例えば5ms毎に行
うので、そのための時間が必要となるからである。カウ
ンタ9が例えば1μs毎にアップカウントする場合、最
小値判別回路14には260μs分のカウント値260
を設定する。制御処理終了後、カウンタ9のカウント値
が最小値判別回路14の設定値260と等しくなると
(電流検出開始から260μs後)、最小値判別回路1
4はコンペアマッチ信号eをフリップフロップ10に出
力する(図2(4))。フリップフロップ10はコンペ
アマッチ信号eが入力されると、アンド回路15への出
力を「0」レベルから「1」レベルにする(フラグを立
てる)(図2(5))。カウンタ9は引き続きアップカ
ウントを続ける。搬送波信号発生回路12は搬送波信号
dが最大振幅地点の時に信号fをアンド回路15に出力
しているが(図2(2))、このとき、アンド回路15
にフリップフロップ10からの出力「1」が入力されて
いると、アンド回路15はマイコン8に電流制御開始信
号gを出力する(図2(6) 本実施形態では300μ
s後)。マイコン8は、電流制御開始信号gを受け取る
と、A/D変換器7に電流検出信号aを出力し、A/D
変換が終了すると、その値を電流検出値として取り込
み、次の電流制御を開始する(図2(7))。また、マ
イコン8は、A/D変換器7に電流検出信号aを出力す
ると同時に、カウンタ9とフリップフロップ10にリセ
ット信号bを出力し、カウンタ9のカウント値を初期化
し、フリップフロップ10の出力を「0」レベルにす
る。カウンタ9は、リセット信号b入力後、アップカウ
ントを行う(図2(3))。また、アンド回路15の出
力の電流制御開始信号gはラッチ回路16にも出力され
る。ラッチ回路16は、電流制御開始信号gが入力され
ると、そのときのカウンタ9のカウント値(300μ
s)を検出し、保持する。以上が1回の電流制御周期内
に実行される動作である。このときの制御周期は搬送波
信号の3周期分(300μs)となる。
ムスケジュールを用いて説明する。図2において、
(1)は周波数10kHzの搬送波信号、(2)は
(1)の搬送波信号が最大振幅地点の時に搬送波信号発
生回路12から出力される信号f、(3)はカウンタ9
の動作、(4)は最小値判別回路14の出力信号e、
(5)はフリップフロップ10の出力、(6)はアンド
回路15の出力信号g、そして(7)は電流制御の実行
状況を示す。いま、PWMインバータ1から誘導電動機
5に3相電流が流れ、この3相の電流のうち2相分を電
流検出器6により検出し、また、A/D変換器7がマイ
コン8から電流検出信号aを受けると、A/D変換器7
は電流検出器6により検出された電流値をからデジタル
量に変換し、マイコン8に入力する。マイコン8は、P
WMインバータ1の電流を検出した後、この誘導電動機
5に流れる電流値を後述するようにして得られる電流指
令値に応答するように制御処理を行う(図2(7))。
この制御処理は、PWMインバータ1への電圧指令値を
演算し、この電圧指令値に応じて正弦波形の3相分の瞬
時電圧信号(変調波信号)cを出力する。PWMインバ
ータ1を制御するためのPWM信号は、この変調波信号
cと搬送波信号発生回路12から出力される三角波状の
搬送波信号d(図2(1))とを比較器13で比較して
得る。このPWM信号をPWMインバータ1に印加し、
誘導電動機5を速度指令回路11から与えられる速度指
令値に制御する。このような制御系において、搬送波信
号発生回路12は、自ら発生する搬送波信号d(図2
(1))の最大振幅地点の信号f(図2(2))をアン
ド回路15に入力する。一方、上述した電流検出と制御
処理の実行中、カウンタ9はアップカウントを継続す
る。最小値判別回路14には電流制御に必要な時間に相
当するカウント値を予め設定しておく。例えば、A/D
変換器7が検出する必要がある電流値(2相分の電流
値)を全てデジタル量に変換してマイコン8にその変換
値を出力するのに30μsかかり、その後に実行される
制御処理に170μsかかるとすると、電流検出から制
御処理が終了するまで少なくとも200μs必要とな
る。そこで、余裕をみて、電流制御周期の必要最小時間
を260μsとする。ここで、電流制御に必要な時間を
余裕をみて多めに見積るのは、マイコン8が制御処理以
外に速度指令回路11から入力された速度指令値の処理
を一定の周期毎に、本実施形態では例えば5ms毎に行
うので、そのための時間が必要となるからである。カウ
ンタ9が例えば1μs毎にアップカウントする場合、最
小値判別回路14には260μs分のカウント値260
を設定する。制御処理終了後、カウンタ9のカウント値
が最小値判別回路14の設定値260と等しくなると
(電流検出開始から260μs後)、最小値判別回路1
4はコンペアマッチ信号eをフリップフロップ10に出
力する(図2(4))。フリップフロップ10はコンペ
アマッチ信号eが入力されると、アンド回路15への出
力を「0」レベルから「1」レベルにする(フラグを立
てる)(図2(5))。カウンタ9は引き続きアップカ
ウントを続ける。搬送波信号発生回路12は搬送波信号
dが最大振幅地点の時に信号fをアンド回路15に出力
しているが(図2(2))、このとき、アンド回路15
にフリップフロップ10からの出力「1」が入力されて
いると、アンド回路15はマイコン8に電流制御開始信
号gを出力する(図2(6) 本実施形態では300μ
s後)。マイコン8は、電流制御開始信号gを受け取る
と、A/D変換器7に電流検出信号aを出力し、A/D
変換が終了すると、その値を電流検出値として取り込
み、次の電流制御を開始する(図2(7))。また、マ
イコン8は、A/D変換器7に電流検出信号aを出力す
ると同時に、カウンタ9とフリップフロップ10にリセ
ット信号bを出力し、カウンタ9のカウント値を初期化
し、フリップフロップ10の出力を「0」レベルにす
る。カウンタ9は、リセット信号b入力後、アップカウ
ントを行う(図2(3))。また、アンド回路15の出
力の電流制御開始信号gはラッチ回路16にも出力され
る。ラッチ回路16は、電流制御開始信号gが入力され
ると、そのときのカウンタ9のカウント値(300μ
s)を検出し、保持する。以上が1回の電流制御周期内
に実行される動作である。このときの制御周期は搬送波
信号の3周期分(300μs)となる。
【0008】次に、前述した電流制御開始信号gにより
マイコン8がA/D変換器7に電流検出信号aを出力し
た瞬間に、インバータの運転条件により搬送波信号の周
波数が例えば10kHzから8kHzに変化したとす
る。このときの動作を図3に示すタイムスケジュールを
用いて説明する。図3において、(1)は搬送波信号、
(2)はカウンタ9の動作、(3)は電流制御の実行状
況を示す。搬送波信号の周波数が10kHzのとき、制
御周期は搬送波信号の3周期分(300μs)であり、
図2において説明したように、マイコン8は、カウンタ
9のカウンタ値と搬送波信号dの最大振幅地点の信号f
とのアンド条件(回路15)から電流制御開始信号g
(300μs後)を受け取ると、A/D変換器7に電流
検出信号aを出力し、次の電流制御を開始する。ここで
搬送波信号の周波数が8kHzに変化したとする。この
場合も図2と同様に、カウンタ9は、アップカウントを
行い、カウント値が最小値判別回路14の設定値260
と等しくなると、最小値判別回路14はコンペアマッチ
信号eをフリップフロップ10に出力し、それによりフ
リップフロップ10はアンド回路15へ「1」を出力す
る。その後、搬送波信号発生回路12から搬送波信号の
最大振幅地点を表す信号fがアンド回路15に入力され
ると、アンド回路15は電流制御開始信号g(312.
5μs後)をマイコン8に出力し、マイコン8はさらに
次の電流制御を開始すると同時に、ラッチ回路16はそ
の時のカウンタ9のカウント値を検出し、保持する。こ
のときの制御周期は搬送波信号の2.5周期分(31
2.5μs)となる。これは、インバータの運転中に搬
送波信号の周波数を変化させても、電流制御は搬送波信
号に同期することを意味する。このように、本実施形態
は、インバータの運転中に搬送波信号の周波数をインバ
ータの運転条件によって変化させた場合に、特に、搬送
波信号の周波数を高周波数化し、かつ、インバータの運
転条件により低い周波数に変化させた場合でも、電流制
御を搬送波信号に同期させることを容易に行うことがで
きる。
マイコン8がA/D変換器7に電流検出信号aを出力し
た瞬間に、インバータの運転条件により搬送波信号の周
波数が例えば10kHzから8kHzに変化したとす
る。このときの動作を図3に示すタイムスケジュールを
用いて説明する。図3において、(1)は搬送波信号、
(2)はカウンタ9の動作、(3)は電流制御の実行状
況を示す。搬送波信号の周波数が10kHzのとき、制
御周期は搬送波信号の3周期分(300μs)であり、
図2において説明したように、マイコン8は、カウンタ
9のカウンタ値と搬送波信号dの最大振幅地点の信号f
とのアンド条件(回路15)から電流制御開始信号g
(300μs後)を受け取ると、A/D変換器7に電流
検出信号aを出力し、次の電流制御を開始する。ここで
搬送波信号の周波数が8kHzに変化したとする。この
場合も図2と同様に、カウンタ9は、アップカウントを
行い、カウント値が最小値判別回路14の設定値260
と等しくなると、最小値判別回路14はコンペアマッチ
信号eをフリップフロップ10に出力し、それによりフ
リップフロップ10はアンド回路15へ「1」を出力す
る。その後、搬送波信号発生回路12から搬送波信号の
最大振幅地点を表す信号fがアンド回路15に入力され
ると、アンド回路15は電流制御開始信号g(312.
5μs後)をマイコン8に出力し、マイコン8はさらに
次の電流制御を開始すると同時に、ラッチ回路16はそ
の時のカウンタ9のカウント値を検出し、保持する。こ
のときの制御周期は搬送波信号の2.5周期分(31
2.5μs)となる。これは、インバータの運転中に搬
送波信号の周波数を変化させても、電流制御は搬送波信
号に同期することを意味する。このように、本実施形態
は、インバータの運転中に搬送波信号の周波数をインバ
ータの運転条件によって変化させた場合に、特に、搬送
波信号の周波数を高周波数化し、かつ、インバータの運
転条件により低い周波数に変化させた場合でも、電流制
御を搬送波信号に同期させることを容易に行うことがで
きる。
【0009】次に、マイコン8は、A/D変換器7に電
流検出信号aを出力した後、ラッチ回路16が保持して
いる値(300μs)を読み出し、前回の電流制御周期
の演算を行い(300×1μs=300μs)、その演
算結果より今回の制御処理に用いられる時定数等の制御
系の定数の修正を行う。制御処理は、予め制御周期が分
かっているとして行われるが、本実施形態では、搬送波
信号の周波数の変化に伴い、制御周期が変化するため、
予め制御周期を知ることができない。そのため、前回の
制御周期をもとに時定数などの制御系の定数の修正を行
い、制御処理を実行する。この例の場合、今回の制御周
期は312.5μsであるが、この値は今回の制御処理
の実行時には知ることができない。そこで、前回の制御
周期である300μsをもとに時定数などの制御系の定
数の修正を行い、制御処理を実行する。このようにする
と、これらの定数には、今回と前回の制御周期の差であ
る12.5μs分の誤差を含むことになるが、実際にP
WMインバータを運転する際には、搬送波信号の周波数
をこの例のように急激に変化させることはない。したが
って、搬送波信号の周波数をインバータの運転条件によ
って変化させた場合でも、連続する電流制御の周期差は
小さく、制御系への影響はないと言える。
流検出信号aを出力した後、ラッチ回路16が保持して
いる値(300μs)を読み出し、前回の電流制御周期
の演算を行い(300×1μs=300μs)、その演
算結果より今回の制御処理に用いられる時定数等の制御
系の定数の修正を行う。制御処理は、予め制御周期が分
かっているとして行われるが、本実施形態では、搬送波
信号の周波数の変化に伴い、制御周期が変化するため、
予め制御周期を知ることができない。そのため、前回の
制御周期をもとに時定数などの制御系の定数の修正を行
い、制御処理を実行する。この例の場合、今回の制御周
期は312.5μsであるが、この値は今回の制御処理
の実行時には知ることができない。そこで、前回の制御
周期である300μsをもとに時定数などの制御系の定
数の修正を行い、制御処理を実行する。このようにする
と、これらの定数には、今回と前回の制御周期の差であ
る12.5μs分の誤差を含むことになるが、実際にP
WMインバータを運転する際には、搬送波信号の周波数
をこの例のように急激に変化させることはない。したが
って、搬送波信号の周波数をインバータの運転条件によ
って変化させた場合でも、連続する電流制御の周期差は
小さく、制御系への影響はないと言える。
【0010】図4は、搬送波信号発生回路12の構成を
示す。クロックパルス発生器24から出力されるクロッ
クパルスhはアップダウンカウンタ25でカウントされ
る。カウンタ25のカウント値は、最大値判別回路27
で設定最大値(搬送波信号の正の最大振幅値に相当す
る)と比較され、カウント値が設定最大値と等しくなる
とオーバフロー信号iを出力する。信号iはオア回路2
9を通ってフリップフロップ30に加えられる。フリッ
プフロップ30はその出力を「1」レベルから「0」レ
ベルにする。カウンタ25はフリップフロップ30の出
力状態に応じてアップカウントとダウンカウントとの切
替を行い、カウンタ25のカウント値が最大値になる
と、ダウンカウントに切り替わる。同様に、カウント値
が最小値(搬送波信号の負の最大振幅値に相当する)に
等しくなると、最小値判別回路28よりアンダーフロー
パルスjが出力される。カウンタ25はアンダーフロー
パルスjが入力すると、ダウンカウントからアップカウ
ントに切り替わる。カウンタ25は、このような動作を
繰返し行い、最大値と最小値の間を変化する三角波状の
カウント値を出力する。このカウント値をD/A変換器
26でアナログ量に変換し、搬送波信号dを得る。一
方、オア回路29の出力信号fは搬送波信号の正負の最
大振幅値の時に発生し、図1のアンド回路25に出力さ
れる。また、クロックパルス発生器24の出力周波数を
変えると、カウンタ25の計数速度が変わり、搬送波信
号dの周波数を変えることができる。
示す。クロックパルス発生器24から出力されるクロッ
クパルスhはアップダウンカウンタ25でカウントされ
る。カウンタ25のカウント値は、最大値判別回路27
で設定最大値(搬送波信号の正の最大振幅値に相当す
る)と比較され、カウント値が設定最大値と等しくなる
とオーバフロー信号iを出力する。信号iはオア回路2
9を通ってフリップフロップ30に加えられる。フリッ
プフロップ30はその出力を「1」レベルから「0」レ
ベルにする。カウンタ25はフリップフロップ30の出
力状態に応じてアップカウントとダウンカウントとの切
替を行い、カウンタ25のカウント値が最大値になる
と、ダウンカウントに切り替わる。同様に、カウント値
が最小値(搬送波信号の負の最大振幅値に相当する)に
等しくなると、最小値判別回路28よりアンダーフロー
パルスjが出力される。カウンタ25はアンダーフロー
パルスjが入力すると、ダウンカウントからアップカウ
ントに切り替わる。カウンタ25は、このような動作を
繰返し行い、最大値と最小値の間を変化する三角波状の
カウント値を出力する。このカウント値をD/A変換器
26でアナログ量に変換し、搬送波信号dを得る。一
方、オア回路29の出力信号fは搬送波信号の正負の最
大振幅値の時に発生し、図1のアンド回路25に出力さ
れる。また、クロックパルス発生器24の出力周波数を
変えると、カウンタ25の計数速度が変わり、搬送波信
号dの周波数を変えることができる。
【0011】次に、図5は、マイコン8の制御処理内容
を示す。図1の実施形態は、誘導電動機5に流れる電流
を誘導電動機5の回転磁束に平行な成分(励磁電流成
分)とそれに直行する成分(トルク電流成分)とに分解
し、各成分を独立に制御することにより、直流機なみの
高応答制御を実現するものである。図5の破線内がマイ
コン8が行う処理内容である。マイコン8は、前述した
ように搬送波信号dの最大振幅地点のタイミングで電流
検出を行なった後、制御処理を行う。以下、その処理に
ついて、図6のフローチャートを用いて説明する。ま
ず、変換処理7によってA/D変換器7のA/D変換を
開始し、電流成分分解処理35によって検出した2相分
の電流値を誘導電動機5の回転磁束と平行である励磁電
流成分とそれに直行するトルク電流成分とに分解する。
分解後の2つの成分の電流値を励磁電流、トルク電流と
呼び、それぞれId、Iqと表す。トルク電流Iqから
速度演算処理31によって速度検出値Wrを計算する。
速度検出値Wrと図1の速度指令設定回路11から読み
出した速度指令値f*との差を計算し、速度制御処理3
2を実行する。これによりトルク電流成分の電流指令値
Iq*が求まる。さらにトルク電流指令値Iq*とトルク
電流Iqとの差を計算し、トルク電流制御処理33を実
行し、誘導電動機5に印加する電圧の周波数f1を求め
る。次に予め与えられている励磁電流指令値Id*と励
磁電流Idの差を計算し、励磁電流制御処理34を実行
し、励磁電流成分の電流指令値Idcomを求める。そ
して、励磁電流成分指令値Idcom、トルク電流I
q、周波数f1と誘導電動機5の内部抵抗等の定数を用
い、電圧指令値演算処理36により3相の電圧指令値を
求める。この電圧指令値に応じて正弦波形の3相分の瞬
時電圧信号(変調波信号)cを出力する。これで1回の
電流制御が終了し、制御処理の結果は、瞬時電圧信号
(変調波信号)cとして出力される。そして、次の電流
検出後に再び同様な処理を行う。
を示す。図1の実施形態は、誘導電動機5に流れる電流
を誘導電動機5の回転磁束に平行な成分(励磁電流成
分)とそれに直行する成分(トルク電流成分)とに分解
し、各成分を独立に制御することにより、直流機なみの
高応答制御を実現するものである。図5の破線内がマイ
コン8が行う処理内容である。マイコン8は、前述した
ように搬送波信号dの最大振幅地点のタイミングで電流
検出を行なった後、制御処理を行う。以下、その処理に
ついて、図6のフローチャートを用いて説明する。ま
ず、変換処理7によってA/D変換器7のA/D変換を
開始し、電流成分分解処理35によって検出した2相分
の電流値を誘導電動機5の回転磁束と平行である励磁電
流成分とそれに直行するトルク電流成分とに分解する。
分解後の2つの成分の電流値を励磁電流、トルク電流と
呼び、それぞれId、Iqと表す。トルク電流Iqから
速度演算処理31によって速度検出値Wrを計算する。
速度検出値Wrと図1の速度指令設定回路11から読み
出した速度指令値f*との差を計算し、速度制御処理3
2を実行する。これによりトルク電流成分の電流指令値
Iq*が求まる。さらにトルク電流指令値Iq*とトルク
電流Iqとの差を計算し、トルク電流制御処理33を実
行し、誘導電動機5に印加する電圧の周波数f1を求め
る。次に予め与えられている励磁電流指令値Id*と励
磁電流Idの差を計算し、励磁電流制御処理34を実行
し、励磁電流成分の電流指令値Idcomを求める。そ
して、励磁電流成分指令値Idcom、トルク電流I
q、周波数f1と誘導電動機5の内部抵抗等の定数を用
い、電圧指令値演算処理36により3相の電圧指令値を
求める。この電圧指令値に応じて正弦波形の3相分の瞬
時電圧信号(変調波信号)cを出力する。これで1回の
電流制御が終了し、制御処理の結果は、瞬時電圧信号
(変調波信号)cとして出力される。そして、次の電流
検出後に再び同様な処理を行う。
【0012】次に、実測した電流制御周期を用いて制御
処理に用いられる時定数等の制御系の定数を修正する例
について説明する。マイコン8の制御処理内容のうち図
6の励磁電流制御処理34をブロック線図で表すと、図
7のようになる。予め与えられている励磁電流指令値I
d*と検出した電流の励磁電流Idの差を計算し、PI
制御を行い、励磁電流成分指令値Idcomを出力す
る。このうち、I(積分)制御だけを取り出すと、図8
になる。これをサンプリング周期(電流制御周期)tで
z変換を行うと、図9のように表される。これにより積
分定数yは、次式のようにして求められる。 y=t×Ki この電流制御周期tは、マイコン8がラッチ回路16が
保持している値を読み出すことにより得られる(以下、
同様である。)。フィルター処理は、図6の電流成分分
解処理35などで検出した電流のノイズを除去するため
などに用いられ、時定数をTとしたとき、図10のブロ
ック線図で表される。これをサンプリング周期(電流制
御周期)tでz変換を行うと、図11のように表され
る。これによりフィルター処理定数yは、次式のように
して求められる。 y=t/(t+T) また、図6の電圧指令値演算処理36は、正弦波形の瞬
時電圧信号cを出力するため、位相の演算を行う。この
とき用いられる位相演算定数をy、電流制御周期をt、
PWMインバータ1の出力周波数をfとおくと、位相演
算定数yは、次式のようにして求められる。 y=2π×t×f このように、制御処理で用いられる制御系の様々な定数
のうち、積分定数、フィルター処理定数、位相演算定数
は電流制御周期tから求められるものである。本実施形
態では、前述したように毎回の電流制御周期tを測定す
るので、制御処理毎に測定した電流制御周期を上式にあ
てはめて、それぞれの定数を演算し、その結果を制御処
理に用いることで、インバータ運転中に搬送波信号の周
波数が変化し、電流制御周期が変化しても、制御精度を
劣化させることなく、高度な電流制御を実行する。
処理に用いられる時定数等の制御系の定数を修正する例
について説明する。マイコン8の制御処理内容のうち図
6の励磁電流制御処理34をブロック線図で表すと、図
7のようになる。予め与えられている励磁電流指令値I
d*と検出した電流の励磁電流Idの差を計算し、PI
制御を行い、励磁電流成分指令値Idcomを出力す
る。このうち、I(積分)制御だけを取り出すと、図8
になる。これをサンプリング周期(電流制御周期)tで
z変換を行うと、図9のように表される。これにより積
分定数yは、次式のようにして求められる。 y=t×Ki この電流制御周期tは、マイコン8がラッチ回路16が
保持している値を読み出すことにより得られる(以下、
同様である。)。フィルター処理は、図6の電流成分分
解処理35などで検出した電流のノイズを除去するため
などに用いられ、時定数をTとしたとき、図10のブロ
ック線図で表される。これをサンプリング周期(電流制
御周期)tでz変換を行うと、図11のように表され
る。これによりフィルター処理定数yは、次式のように
して求められる。 y=t/(t+T) また、図6の電圧指令値演算処理36は、正弦波形の瞬
時電圧信号cを出力するため、位相の演算を行う。この
とき用いられる位相演算定数をy、電流制御周期をt、
PWMインバータ1の出力周波数をfとおくと、位相演
算定数yは、次式のようにして求められる。 y=2π×t×f このように、制御処理で用いられる制御系の様々な定数
のうち、積分定数、フィルター処理定数、位相演算定数
は電流制御周期tから求められるものである。本実施形
態では、前述したように毎回の電流制御周期tを測定す
るので、制御処理毎に測定した電流制御周期を上式にあ
てはめて、それぞれの定数を演算し、その結果を制御処
理に用いることで、インバータ運転中に搬送波信号の周
波数が変化し、電流制御周期が変化しても、制御精度を
劣化させることなく、高度な電流制御を実行する。
【0013】なお、以上の実施形態では、PWM信号を
発生するための変調波信号と搬送波信号が非同期式の場
合について述べたが、本発明は、同期式に場合にも同じ
関係が成り立つので、適用できる。また、以上の実施形
態では、搬送波信号の最大振幅地点を搬送波信号の最大
値と最小値の両方としたが、最大値の時のみ、または、
最小値の時のみに搬送波信号の最大振幅地点の信号fを
アンド回路15に出力することにより、電流制御を搬送
波信号の最大値に同期して、もしくは、最小値に同期し
て行うことができる。
発生するための変調波信号と搬送波信号が非同期式の場
合について述べたが、本発明は、同期式に場合にも同じ
関係が成り立つので、適用できる。また、以上の実施形
態では、搬送波信号の最大振幅地点を搬送波信号の最大
値と最小値の両方としたが、最大値の時のみ、または、
最小値の時のみに搬送波信号の最大振幅地点の信号fを
アンド回路15に出力することにより、電流制御を搬送
波信号の最大値に同期して、もしくは、最小値に同期し
て行うことができる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インバータの運転中に搬送波信号の周波数をインバータ
の運転条件によって変化させた場合に、特に、搬送波信
号の周波数を高周波数化し、かつ、インバータの運転条
件により低い周波数に変化させた場合でも、電流制御を
搬送波信号に同期させることを容易に行うことができ、
高精度な電流制御が実現できる。また、本発明によれ
ば、毎回の電流制御周期を測定し、制御処理毎に測定し
た電流制御周期を用いて制御系のそれぞれの定数を演算
し、その結果を制御処理に利用できるので、インバータ
運転中に搬送波信号の周波数が変化し、電流制御周期が
変化しても、制御精度を劣化させることなく、高度な電
流制御を実行できる。
インバータの運転中に搬送波信号の周波数をインバータ
の運転条件によって変化させた場合に、特に、搬送波信
号の周波数を高周波数化し、かつ、インバータの運転条
件により低い周波数に変化させた場合でも、電流制御を
搬送波信号に同期させることを容易に行うことができ、
高精度な電流制御が実現できる。また、本発明によれ
ば、毎回の電流制御周期を測定し、制御処理毎に測定し
た電流制御周期を用いて制御系のそれぞれの定数を演算
し、その結果を制御処理に利用できるので、インバータ
運転中に搬送波信号の周波数が変化し、電流制御周期が
変化しても、制御精度を劣化させることなく、高度な電
流制御を実行できる。
【図1】本発明の一実施形態を示す電圧型PWMインバ
ータの電流制御装置とそれを用いた電力変換装置
ータの電流制御装置とそれを用いた電力変換装置
【図2】本発明の動作を示すタイムスケジュール
【図3】搬送波信号の周波数が異なる場合の本発明の動
作を示すタイムスケジュール
作を示すタイムスケジュール
【図4】搬送波信号発生回路の説明図
【図5】制御処理のブロック線図
【図6】制御処理のフローチャート
【図7】励磁電流制御処理をブロック線図
【図8】積分制御のブロック線図
【図9】積分制御のZ変換
【図10】フィルター処理のブロック線図
【図11】フィルター処理のZ変換
1 PWMインバータ 2 電源 3 順変換器 5 誘導電動機 6 電流検出器 7 A/D変換器 8 マイコン 9 カウンタ 10 フリップフロップ 11 速度指令回路 12 搬送波信号発生回路 13 比較器 14 最小値判別回路 15 アンド回路 16 ラッチ回路
Claims (5)
- 【請求項1】 所定の電流制御周期毎にPWMインバー
タの出力電流を検出し、その検出値から演算した瞬時電
圧指令値と搬送波信号とを比較して得られるPWM信号
により制御される電圧型PWMインバータの電流制御装
置において、電流制御周期を計測する計測手段と、電流
制御周期の必要最小値を設定する手段と、前記計測手段
のカウント値が前記必要最小値を超えた時点後の搬送波
信号の最大振幅時点にて信号を出力する手段を設け、前
記信号に同期して電流検出および電流制御処理を実行す
ることを特徴とする電圧型PWMインバータの電流制御
装置。 - 【請求項2】 所定の電流制御周期毎にPWMインバー
タの出力電流を検出し、その検出値から演算した瞬時電
圧指令値と搬送波信号とを比較してPWM信号により制
御される電圧型PWMインバータの電流制御装置におい
て、電流制御周期を計測する計測手段と、電流制御周期
の必要最小値を設定する手段と、搬送波信号の最大振幅
時点を検出する手段を設け、搬送波信号の最大振幅時点
にて電流検出および電流制御処理を実行すると同時に、
前記計測手段はカウントを開始し、次いでこのカウント
値が前記必要最小値に等しくなると、フラグを立て、続
いて前記計測手段は引き続きカウントを行い、前記フラ
グが立った後の搬送波信号の最初の最大振幅時点にて次
の電流検出および電流制御処理を開始することを特徴と
する電圧型PWMインバータの電流制御装置。 - 【請求項3】 請求項2において、搬送波信号の最大振
幅時点を検出する手段は、クロックパルス発生器と、ア
ップダウンカウンタと、最大値判別回路と、最小値判別
回路を備え、クロックパルスのアップまたはダウンのカ
ウント値と搬送波信号の正または負の最大振幅値に相当
する設定値を比較し、アップまたはダウンのカウント値
が正の設定値または負の設定値を超えたとき、搬送波信
号の最大振幅時点を検出することを特徴とする電圧型P
WMインバータの電流制御装置。 - 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかにおい
て、搬送波信号の最大振幅時点として、搬送波信号の最
大値と最小値の両時点、または、最大値の時点のみ、も
しくは、最小値の時点のみに設定することを特徴とする
電圧型PWMインバータの電流制御装置。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかにおい
て、電流制御周期を実測する手段を設け、実測した電流
制御周期を用いて電流制御処理に用いられる制御系の定
数を修正することを特徴とする電圧型PWMインバータ
の電流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7293611A JPH09117152A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 電圧型pwmインバータの電流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7293611A JPH09117152A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 電圧型pwmインバータの電流制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09117152A true JPH09117152A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17796962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7293611A Pending JPH09117152A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 電圧型pwmインバータの電流制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09117152A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000184729A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Meidensha Corp | Pwmインバータの変調方法 |
| JP2002260835A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-13 | Toshiba Corp | 誘導加熱調理器 |
| JP2007295688A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Nissan Motor Co Ltd | インバータ制御装置及びインバータ制御方法 |
| JP2008289251A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Jtekt Corp | ブラシレスモータの制御装置 |
| JP2009077513A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Meidensha Corp | 電圧型pwmインバータ装置の出力電流検出方法 |
| JP2010207023A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Asmo Co Ltd | モータ制御装置 |
| JP2010263776A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-18 | Denso Corp | 車載モータの駆動制御方法 |
| JP2013251983A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置 |
| JP2016103899A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インバータ制御装置、インバータ装置、およびインバータ制御方法 |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP7293611A patent/JPH09117152A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000184729A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Meidensha Corp | Pwmインバータの変調方法 |
| JP2002260835A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-13 | Toshiba Corp | 誘導加熱調理器 |
| JP2007295688A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Nissan Motor Co Ltd | インバータ制御装置及びインバータ制御方法 |
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| JP2009077513A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Meidensha Corp | 電圧型pwmインバータ装置の出力電流検出方法 |
| JP2010207023A (ja) * | 2009-03-05 | 2010-09-16 | Asmo Co Ltd | モータ制御装置 |
| JP2010263776A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-18 | Denso Corp | 車載モータの駆動制御方法 |
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| JP2016103899A (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インバータ制御装置、インバータ装置、およびインバータ制御方法 |
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