JPH1169836A - パルス幅変調型インバータ装置およびパルス幅変調型インバータ装置の制御方法 - Google Patents

パルス幅変調型インバータ装置およびパルス幅変調型インバータ装置の制御方法

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JPH1169836A
JPH1169836A JP9226610A JP22661097A JPH1169836A JP H1169836 A JPH1169836 A JP H1169836A JP 9226610 A JP9226610 A JP 9226610A JP 22661097 A JP22661097 A JP 22661097A JP H1169836 A JPH1169836 A JP H1169836A
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JP
Japan
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temperature
pulse width
width modulation
modulation type
carrier frequency
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JP9226610A
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Inventor
Kazunori Matsuo
和典 松尾
Tomohiro Yoshida
朋弘 吉田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス幅変調型インバータ装置において、イ
ンバータ出力に影響を与えることなく、またインバータ
部の温度保証をインバータ部の温度に応じて定量的に最
適に行うこと。 【解決手段】 交流入力を直流に変換するコンバータ部
1と、コンバータ部1の出力側に接続された平滑コンデ
ンサ3と、半導体スイッチング素子5を有しコンバータ
部1が出力する直流を可変電圧、可変周波数の交流に逆
変換するインバータ部7と、指令信号と搬送波信号との
比較によりパルス幅変調のスイッチング指令信号をイン
バータ部へ出力するPWM作成回路9とを有するパルス
幅変調型インバータ装置において、インバータ部7の温
度を検出するサーミスタ17と、サーミスタ17により
検出される温度に応じて前記搬送波信号の周波数を可変
設定する搬送波周波数可変設定部15とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パルス幅変調型
インバータ装置およびパルス幅変調型インバータ装置の
制御方法に関し、特にパルス幅変調型インバータ装置に
おける温度保証に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電圧型のインバータ装置として、交流入
力を直流に変換するコンバータ部と、前記コンバータ部
の出力側に接続された平滑コンデンサと、半導体スイッ
チング素子を有し前記コンバータ部が出力する直流を可
変電圧、可変周波数の交流に逆変換するインバータ部
と、指令信号と搬送波信号との比較によりパルス幅変調
のスイッチング指令信号を前記インバータ部へ出力する
PWM作成回路とを有しているパルス幅変調方式のイン
バータ装置がよく知られている。
【0003】インバータ装置では、負荷電流が増加する
と、インバータ部の半導体スイッチング素子の温度が上
昇し、高熱によって半導体スイッチング素子が破壊もし
くは劣化する虞れがある。
【0004】このことに対して、特開平5−25885
3号公報には、スイッチング素子の温度をモニタし、ス
イッチング素子の温度が所定値に達すれば、インバータ
出力を停止もしくは低減する技術が示されている。
【0005】また、実開平2−14297号公報には、
3相PWMインバータにおいて、インバータ負荷が所定
値に達すれば、通常の3アーム制御から2アーム制御に
切り換える技術が示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−25885
3号公報に示されている技術は、所期の目的を達成し、
半導体スイッチング素子が高熱によって破壊もしくは劣
化することを防止することができるが、しかし、インバ
ータ出力を停止もしくは低減するため、加熱調理器のよ
うなものでは問題にならないが、モータ制御などを行う
インバータ装置では、スイッチング素子の温度が所定値
に達したことによってインバータ出力が停止されたり、
低減されると、モータ運転上、支障を来すことがあり、
この温度保証技術は汎用インバータには不向きである。
【0007】また、実開平2−14297号公報に示さ
れている技術も、所期の目的を達成し、半導体スイッチ
ング素子が高熱によって破壊もしくは劣化することを防
止することができるが、低速域では、2アーム制御に切
り換えるとインバータ出力から安定した電圧を出力する
のは難しく、安定したモータ制御が困難である。また、
3アーム制御と2アーム制御との2段階の切換制御しか
行うことができず、インバータ特性が急激に変化すると
いう欠点がある。
【0008】この発明は、上述の如き問題点を解消する
ためになされたもので、インバータ出力に影響を与える
ことなく、またインバータ部の温度保証をインバータ部
の温度に応じて定量的に最適に行うことができるパルス
幅変調型インバータ装置およびパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法を得ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明によるパルス幅変調型インバータ装置
は、交流入力を直流に変換するコンバータ部と、前記コ
ンバータ部の出力側に接続された平滑コンデンサと、半
導体スイッチング素子を有し前記コンバータ部が出力す
る直流を可変電圧、可変周波数の交流に逆変換するイン
バータ部と、指令信号と搬送波信号との比較によりパル
ス幅変調のスイッチング指令信号を前記インバータ部へ
出力するPWM作成回路とを有するパルス幅変調型イン
バータ装置において、前記インバータ部の温度を検出す
る温度検出器と、前記温度検出器により検出される温度
に応じて前記搬送波信号の周波数を可変設定する搬送波
周波数可変設定手段を有しているものである。
【0010】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置は、上述の発明によるパルス幅変調型インバータ
装置において、前記搬送波周波数可変設定手段は前記温
度検出器により検出される温度が所定値以上になれば、
その温度に対して所定比率をもって搬送波周波数を低減
するものである。
【0011】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置は、上述の発明によるパルス幅変調型インバータ
装置において、前記搬送波周波数可変設定手段は搬送波
周波数の低減を開始する温度を外部より可変設定できる
ものである。
【0012】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置は、上述の発明によるパルス幅変調型インバータ
装置において、前記搬送波周波数可変設定手段は温度に
対する搬送波周波数の低減率を外部より可変設定できる
ものである。
【0013】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置は、上述の発明によるパルス幅変調型インバータ
装置において、前記搬送波周波数可変設定手段は搬送波
周波数の低減を開始する温度に対して所定のヒステリシ
スを与えるものである。
【0014】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置は、上述の発明によるパルス幅変調型インバータ
装置において、前記搬送波周波数可変設定手段は前記温
度検出器により検出される温度が所定値以上になれば、
搬送波周波数を所定量低減するものである。
【0015】また、上述の目的を達成するために、この
発明によるパルス幅変調型インバータ装置の制御方法
は、交流入力を直流に変換するコンバータ部と、前記コ
ンバータ部の出力側に接続された平滑コンデンサと、半
導体スイッチング素子を有し前記コンバータ部が出力す
る直流を可変電圧、可変周波数の交流に逆変換するイン
バータ部と、指令信号と搬送波信号との比較によりパル
ス幅変調のスイッチング指令信号を前記インバータ部へ
出力するPWM作成回路とを有するパルス幅変調型イン
バータ装置の制御方法において、前記インバータ部の温
度を温度検出器により検出し、当該温度検出器により検
出される温度に応じて前記搬送波信号の周波数を可変設
定するものである。
【0016】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法は、上述の発明によるパルス幅変調型
インバータ装置の制御方法において、前記温度検出器に
より検出される温度が所定値以上になれば、その温度に
対して所定比率をもって搬送波周波数を低減するもので
ある。
【0017】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法は、上述の発明によるパルス幅変調型
インバータ装置の制御方法において、搬送波周波数の低
減を開始する温度を外部より可変設定するものである。
【0018】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法は、上述の発明によるパルス幅変調型
インバータ装置の制御方法において、温度に対する搬送
波周波数の低減率を外部より可変設定するものである。
【0019】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法は、上述の発明によるパルス幅変調型
インバータ装置の制御方法において、搬送波周波数の低
減を開始する温度に対して所定のヒステリシスを与える
ものである。
【0020】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法は、上述の発明によるパルス幅変調型
インバータ装置の制御方法において、前記温度検出器に
より検出される温度が所定値以上になれば、搬送波周波
数を所定量低減するものである。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、この
発明に係るパルス幅変調型インバータ装置およびパルス
幅変調型インバータ装置の制御方法の実施の形態を詳細
に説明する。
【0022】(実施の形態1)図1はこの発明によるパ
ルス幅変調型インバータ装置の実施の形態1を示してい
る。パルス幅変調型インバータ装置は、交流入力を直流
に変換するコンバータ部1と、コンバータ部1の出力側
に接続された平滑コンデンサ3と、半導体スイッチング
素子5を有しコンバータ部1が出力する直流を可変電
圧、可変周波数の交流に逆変換するインバータ部7と、
指令信号と搬送波信号との比較によりパルス幅変調のス
イッチング指令信号をインバータ部7へ出力するPWM
作成回路9とを有しており、インバータ部7の出力端子
にモータ11が接続されている。搬送波信号は、搬送波
信号発生部13によって生成され、搬送波周波数可変設
定部15により、搬送波周波数(キャリア周波数)を可
変設定される。
【0023】搬送波周波数可変設定部15は、インバー
タ部7の温度を検出するサーミスタ17より温度検出信
号を入力し、インバータ部7の温度Tが所定値(判定温
度)Tset以上になれば、その温度Tに対して所定比
率α(0<α<1)をもって搬送波周波数fを低減す
る。この場合の温度Tに対する搬送波周波数特性は図2
に示されているようになる。
【0024】判定温度Tsetは、半導体スイッチング
素子5の熱保護の観点から、半導体スイッチング素子5
のジャンクション温度に応じて安全率を見込んで設定さ
れればよい。
【0025】つぎに、図3に示されているフローチャー
トを参照して実施の形態1によるパルス幅変調型インバ
ータ装置の作用について説明する。まず、通常運転時の
搬送波周波数fを設定する(ステップS10)。なお、
この搬送波周波数fは運転中でも変更可能である。つぎ
に、運転指令の有無を判定する(ステップS20)。運
転指令がない場合にはインバータの駆動を停止し(ステ
ップS30)、ステップS20に戻る。
【0026】運転指令がある場合には、サーミスタ17
によって検出されるインバータ部7の温度Tを読み込み
(ステップS40)、この温度Tが予め設定されている
判定温度Tset以上であるか否かの判定を行う(ステ
ップS50)。温度Tが判定温度Tset以上でない場
合には、現在の搬送波周波数fを維持する(ステップS
60)。これに対し、温度Tが判定温度Tset以上で
ある場合には、搬送波周波数可変設定部15によって、
予め設定されるている低減率αと、温度Tと判定温度T
setとの差とに応じて搬送波周波数fを低下させる
(ステップS70)。
【0027】つぎに、搬送波周波数fと指令信号とによ
りPWMによるスイッチング指令信号をPWM作成回路
9にて作成し(ステップS80)、これをインバータ部
7に与えることにより、インバータを駆動する(ステッ
プS90)。
【0028】上述のように、インバータ部7の温度Tが
予め設定されている判定温度Tset以上になると、低
減率αと、温度Tと判定温度Tsetとの差とに応じて
搬送波周波数fが図2に示されているような特性をもっ
て低下するから、高温時には、半導体スイッチング素子
5のスイッチング回数が搬送波周波数fの低下に応じて
低減し、半導体スイッチング素子5の温度上昇が抑制さ
れる。
【0029】なお、図4に示されているように、搬送波
周波数制御のハンチングを防止するために、温度上昇時
の判定温度Tset1 と温度低下時の判定温度Tset
2 とに差を設け、搬送波周波数の低減を開始する温度に
対して所定のヒステリシスを与えることもできる。
【0030】(実施の形態2)図5はこの発明によるパ
ルス幅変調型インバータ装置の実施の形態2を示してい
る。なお、図5において、図1に対応する部分は、図1
に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略す
る。
【0031】この実施の形態では、オペレータより操作
され、判定温度Tset、低減率αを入力するパラメー
タ入力部19が設けられている。これにより、判定温度
Tsetと低減率αが各々、外部より自由に可変設定さ
れ、判定温度Tsetと低減率αをインバータの使用状
況や環境に応じて最適値に設定することができる。
【0032】図6は判定温度Tsetを変化させた場合
の搬送波周波数特性を、図7は低減率αを変化させた場
合の搬送波周波数特性を各々示している。
【0033】なお、ハンチング防止のために、温度上昇
時の判定温度Tset1 と温度低下時の判定温度Tse
2 とに差を設ける場合には、判定温度Tset1 と判
定温度Tset2 も、換言すれば、ヒステリシス幅も、
パラメータ入力部19によるパラメータ入力により可変
設定することができる。
【0034】つぎに、図8に示されているフローチャー
トを参照して実施の形態2によるパルス幅変調型インバ
ータ装置の作用について説明する。この実施の形態で
は、通常運転時の搬送波周波数fの設定(ステップS1
0)に続いて、パラメータ入力部19によって判定温度
Tsetと低減率αの設定を行う(ステップS12,ス
テップS14)。これにより、判定温度Tsetと低減
率αが各々、外部(オペレータ)より自由に可変設定さ
れ、判定温度Tsetと低減率αがインバータの使用状
況や環境に応じて最適値に設定される。なお、判定温度
Tset、低減率αも運転中でも変更可能である。
【0035】これより以降のステップS20〜ステップ
S90は、実施の形態1における場合と同じである。
【0036】(実施の形態3)図9はこの発明によるパ
ルス幅変調型インバータ装置の実施の形態3を示してい
る。なお、図9においても、図1に対応する部分は、図
1に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略
する。
【0037】この実施の形態では、比較器21が設けら
れ、比較器21によってサーミスタ17が検出するイン
バータ部7の温度と比較値との比較を行い、インバータ
部7の検出温度が比較値以上なれば、比較器21が搬送
波周波数可変設定部15へオン信号を出力するようにな
っている。
【0038】搬送波周波数可変設定部15は比較器21
よりオン信号を入力することにより、搬送波周波数を通
常運転時のものより、予め決められている所定量だけ画
一的に低減する。この場合には、搬送波周波数は2段階
にしか切り換えられないが、実施の形態1や実施の形態
2における場合よりも、制御が容易になり、構成が簡素
化される。
【0039】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明によるパルス幅変調型インバータ装置によれば、温度
検出器により検出されるインバータ部の温度に応じて搬
送波周波数可変設定手段がパルス幅変調の搬送波周波数
を可変設定するから、インバータ出力に影響を与えるこ
となく、インバータ部の温度保証をインバータ部の温度
に応じて定量的に最適に行うことができ、高熱による半
導体スイッチング素子の破壊、劣化を確実に回避でき
る。
【0040】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置によれば、温度検出器により検出されるインバー
タ部の温度が所定値以上になれば、搬送波周波数可変設
定手段がその温度に対して所定比率をもって搬送波周波
数を低減するから、インバータ出力に影響を与えること
なく、インバータ部の温度保証をインバータ部の温度に
応じて定量的に最適に行うことができ、高熱による半導
体スイッチング素子の破壊、劣化を確実に回避できる。
【0041】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置によれば、搬送波周波数可変設定手段が搬送波周
波数の低減を開始する温度を外部より可変設定できるか
ら、この温度をインバータの使用状況や環境に応じて最
適値に設定することができる。
【0042】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置によれば、搬送波周波数可変設定手段の温度に対
する搬送波周波数の低減率を外部より可変設定できるか
ら、この低減率をインバータの使用状況や環境に応じて
最適値に設定することができる。
【0043】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置によれば、搬送波周波数可変設定手段が搬送波周
波数の低減を開始する温度に対して所定のヒステリシス
を与えるから、ハンチングが防止される。
【0044】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置によれば、温度検出器により検出されるインバー
タ部の温度が所定値以上になると、搬送波周波数可変設
定手段によって搬送波周波数を所定量低減するから、イ
ンバータ出力に影響を与えることなく、インバータ部の
温度保証を行うことができ、高熱による半導体スイッチ
ング素子の破壊、劣化を回避できる。
【0045】また、この発明によるパルス幅変調型イン
バータ装置の制御方法によれば、温度検出器により検出
されるインバータ部の温度に応じてパルス幅変調の搬送
波周波数を可変設定するから、インバータ出力に影響を
与えることなく、インバータ部の温度保証をインバータ
部の温度に応じて定量的に最適に行うことができ、高熱
による半導体スイッチング素子の破壊、劣化を確実に回
避できる。
【0046】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法によれば、温度検出器により検出され
るインバータ部の温度が所定値以上になれば、その温度
に対して所定比率をもって搬送波周波数を低減するか
ら、インバータ出力に影響を与えることなく、インバー
タ部の温度保証をインバータ部の温度に応じて定量的に
最適に行うことができ、高熱による半導体スイッチング
素子の破壊、劣化を確実に回避できる。
【0047】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法によれば、搬送波周波数の低減を開始
する温度を外部より可変設定できるから、この温度をイ
ンバータの使用状況や環境に応じて最適値に設定するこ
とができる。
【0048】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法によれば、温度に対する搬送波周波数
の低減率を外部より可変設定できるから、この低減率を
をインバータの使用状況や環境に応じて最適値に設定す
ることができる。
【0049】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法によれば、搬送波周波数の低減を開始
する温度に対して所定のヒステリシスを与えるから、ハ
ンチングが防止される。
【0050】つぎの発明によるパルス幅変調型インバー
タ装置の制御方法によれば、温度検出器により検出され
るインバータ部の温度が所定値以上になると、搬送波周
波数を所定量低減するから、インバータ出力に影響を与
えることなく、インバータ部の温度保証を行うことがで
き、高熱による半導体スイッチング素子の破壊、劣化を
回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明によるパルス幅変調型インバータ装
置の実施の形態1を示すブロック線図である。
【図2】 実施の形態1のパルス幅変調型インバータ装
置における搬送波周波数特性を示すグラフである。
【図3】 実施の形態1のパルス幅変調型インバータ装
置の作用を示すフローチャートである。
【図4】 実施の形態1のパルス幅変調型インバータ装
置における搬送波周波数特性の他の例を示すグラフであ
る。
【図5】 この発明によるパルス幅変調型インバータ装
置の実施の形態2を示すブロック線図である。
【図6】 実施の形態2のパルス幅変調型インバータ装
置において判定温度を変化させた場合の搬送波周波数特
性を示すグラフである。
【図7】 実施の形態2のパルス幅変調型インバータ装
置において低減率を変化させた場合の搬送波周波数特性
を示すグラフである。
【図8】 実施の形態2のパルス幅変調型インバータ装
置の作用を示すフローチャートである。
【図9】 この発明によるパルス幅変調型インバータ装
置の実施の形態3を示すブロック線図である。
【符号の説明】
1 コンバータ部,3 平滑コンデンサ,5 半導体ス
イッチング素子,7インバータ部,9 PWM作成回
路,11 モータ,13 搬送波信号発生部,15 搬
送波周波数可変設定部,17 サーミスタ,19 パラ
メータ入力部,21 比較器。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力を直流に変換するコンバータ部
    と、前記コンバータ部の出力側に接続された平滑コンデ
    ンサと、半導体スイッチング素子を有し前記コンバータ
    部が出力する直流を可変電圧、可変周波数の交流に逆変
    換するインバータ部と、指令信号と搬送波信号との比較
    によりパルス幅変調のスイッチング指令信号を前記イン
    バータ部へ出力するPWM作成回路とを有するパルス幅
    変調型インバータ装置において、 前記インバータ部の温度を検出する温度検出器と、 前記温度検出器により検出される温度に応じて前記搬送
    波信号の周波数を可変設定する搬送波周波数可変設定手
    段と、 を有していることを特徴とするパルス幅変調型インバー
    タ装置。
  2. 【請求項2】 前記搬送波周波数可変設定手段は前記温
    度検出器により検出される温度が所定値以上になれば、
    その温度に対して所定比率をもって搬送波周波数を低減
    することを特徴とする請求項1に記載のパルス幅変調型
    インバータ装置。
  3. 【請求項3】 前記搬送波周波数可変設定手段は搬送波
    周波数の低減を開始する温度を外部より可変設定できる
    ことを特徴とする請求項2に記載のパルス幅変調型イン
    バータ装置。
  4. 【請求項4】 前記搬送波周波数可変設定手段は温度に
    対する搬送波周波数の低減率を外部より可変設定できる
    ことを特徴とする請求項2または3に記載のパルス幅変
    調型インバータ装置。
  5. 【請求項5】 前記搬送波周波数可変設定手段は搬送波
    周波数の低減を開始する温度に対して所定のヒステリシ
    スを与えることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一
    つに記載のパルス幅変調型インバータ装置。
  6. 【請求項6】 前記搬送波周波数可変設定手段は前記温
    度検出器により検出される温度が所定値以上になれば、
    搬送波周波数を所定量低減することを特徴とする請求項
    1に記載のパルス幅変調型インバータ装置。
  7. 【請求項7】 交流入力を直流に変換するコンバータ部
    と、前記コンバータ部の出力側に接続された平滑コンデ
    ンサと、半導体スイッチング素子を有し前記コンバータ
    部が出力する直流を可変電圧、可変周波数の交流に逆変
    換するインバータ部と、指令信号と搬送波信号との比較
    によりパルス幅変調のスイッチング指令信号を前記イン
    バータ部へ出力するPWM作成回路とを有するパルス幅
    変調型インバータ装置の制御方法において、 前記インバータ部の温度を温度検出器により検出し、当
    該温度検出器により検出される温度に応じて前記搬送波
    信号の周波数を可変設定することを特徴とするパルス幅
    変調型インバータ装置の制御方法。
  8. 【請求項8】 前記温度検出器により検出される温度が
    所定値以上になれば、その温度に対して所定比率をもっ
    て搬送波周波数を低減することを特徴とする請求項7に
    記載のパルス幅変調型インバータ装置の制御方法。
  9. 【請求項9】 搬送波周波数の低減を開始する温度を外
    部より可変設定することを特徴とする請求項8に記載の
    パルス幅変調型インバータ装置の制御方法。
  10. 【請求項10】 温度に対する搬送波周波数の低減率を
    外部より可変設定することを特徴とする請求項8または
    9に記載のパルス幅変調型インバータ装置の制御方法。
  11. 【請求項11】 搬送波周波数の低減を開始する温度に
    対して所定のヒステリシスを与えることを特徴とする請
    求項8〜10のいずれか一つに記載のパルス幅変調型イ
    ンバータ装置の制御方法。
  12. 【請求項12】 前記温度検出器により検出される温度
    が所定値以上になれば、搬送波周波数を所定量低減する
    ことを特徴とする請求項7に記載のパルス幅変調型イン
    バータ装置の制御方法。
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