JPS6325909Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はインバータ出力周波数の位相調節を行
う移相回路装置に関するものである。

近年誘導電動機のインバータ駆動方式において
は、従来のＶ／Ｆ比一定制御やすべり周波数制御
の方法のほか、直流電動機駆動と同等の制御性能
が得られるベクトル制御の方法が使用されるよう
になつてきた。この制御方法は従来制御方法にお
いてインバータ出力の電力の大きさと周波数に着
目して制御対象としてきたのに対してそれらの他
に合わせ電力の位相をも制御するものである。こ
の結果過渡時における電動機磁束の不必要な振動
を除去でき安定で応答の早いトルク制御が可能と
なつた。

本考案は前記ベクトル制御が行われるインバー
タ装置のうち特にパルス巾制御インバータ（以下
PWMインバータと称する）の出力周波数位相を
調整するに最適な移相回路装置を提供することに
ある。このPWMインバータの制御回路について
はよく知られているので詳細な説明を避けるが、
インバータ出力周波数と同一の周波数をもつ信号
のほか、インバータ出力電圧を調整するためのこ
れと同期し整数倍の周波数をもつ三角波信号が必
要である。これらの信号を作るために通常必要な
インバータ出力周波数のＮ倍の周波数をもつ原発
振器が用いられ、この原発振器の信号出力から
１／Ｍ（Ｍ＜Ｎ）に分周して三角波信号を、また
１／Ｎの分周してインバータ出力周波数信号をそ
れぞれ得ている。したがつて従来のインバータ出
力周波数と位相の制御も原発振器部分で行わなけ
ればならなかつた。しかして周波数の方は単に原
発振器出力を１／Ｎに分周することで所要のもの
が得られるが、位相の方は原発振器部分で最大
2π（rad）移相しても１／Ｎ分周後のインバータ
出力周波数側では単に2π／Ｎ（rad）移相するに
すぎない。そのＮが一般に100以上の値を必要と
することと考えあわせるにこの移相量は極めて小
さな値となり、ベクトル制御に所望される好適な
移相量が得られなかつた。

本考案は上述したような点に鑑みて、原発振器
出力2π（rad）以上移相可能として必要かつ充分
な移相量を得んとするものである。さらにその周
期関数を2π（rad）以上移相することは2π（rad）
以下の移相信号と重なつてしまい何ら差異が見い
だせないものになるものを、2π（rad）の移相毎
に計数回路が作用されて全体の移相量を明らかに
してなるものである。

第１図は本考案の一実施例を示すもので、１は
基準信号_iとインバータ出力周波数信号_pとの位
相差指令信号を出力する位相差設定器、２は基準
信号_iをＮ倍に逓倍し信号N_iを出力する逓倍器、
３は上昇入力端子Ｕと下降入力端子Ｄをもつ双方
向計数回路、４は双方向計数回路３の内容をアナ
ログ量に変換するDA変換器、５は位相差設定器
１出力とDA変換器４との差をとる減算器、６は
減算器５出力を得て原発振器となる電圧制御発振
器７を制御する位相制御増巾器、８は電圧制御発
振器７出力の信号N_pを１／Ｎに分周する分周器
である。

さて基準信号_iは逓倍器２にて逓倍され信号
N_iとして双方向計数回路３の上昇入力端子Ｕに
加えられている。この基準信号_iはPWMインバ
ータの出力周波数基準となるものであつて、例え
ばすべり制御の場合電動機軸に連結された電動機
回転周波数検出器（図示せず）の出力周波数と必
要とするすべり周波数とを加算した周波数をもつ
信号が使われる。なお前記の電動機回転周波数検
出器出力周波数が実際の電動機回転周波数のＮ倍
となるものを使用し、これに加算する信号周波数
を必要すべり周波数のＮ倍にしておけば逓倍器２
を要しなく、このような方法を用いるのが通常で
ある。

また双方向計数回路３の下降入力端子Ｄには信
号N_pが加えられる。これら信号N_i，N_pの周波
数が定常的には等しくなり、双方向計数回路３の
内容は一定値を保つている。減算器５にて双方向
計数回路３の内容従つてDA変換器４出力と位相
差設定器１出力つまり位相差設定信号との偏差が
得られ、この偏差量が零になるように位相制御増
巾器６は電圧制御発振器７を制御する。電圧制御
発振器７出力の信号N_pが双方向計数回路３に与
えられるのは前述した通りであり、また分周器８
からインバータ出力周波数信号_pとして発生され
る。さらには信号N_pはまた図示しない分周器に
より１／Ｎに分周されて三角波信号となる。

いま位相差設定器１出力が上昇した場合を考え
ると、減算器５および位相制御増巾器６の出力が
下降して信号N_pを減少させ、この結果双方向計
数回路３の内容が上昇する。DA変換器４出力が
位相差設定器１の上昇分に見合うだけ上昇すると
信号N_pは再び信号N_iと等しくなり、双方向計
数回路３の内容上昇は停止し新たな一定値とな
る。この間の双方向計数回路３の内容上昇がＰカ
ウントだつたとすると、信号N_iに対する信号
N_pの移相量は2πPとなり、したがつて基準信号
_iに対するインバータ出力周波数信号_pの移相量
は2πP／Ｎとなる。そのＰを適当な値になるよう
に選定しておくことによつてインバータ出力周波
数信号_pの位相を任意に変えることができる。ま
た移相差設定器１出力が下降した場合も同様の動
作によりインバータ出力周波数信号_pが移相して
基準信号_iとの位相差を縮める。これらの関係は
第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄのように示される。すなわ
ち第２図は実際100以上であるＮを解り易くする
ためＮ＝５の場合を示し、_iと_pの位相差θは
N_pにて２カウント分ある。したがつて双方向計
数回路３の内容は２になつている。実際には
N_i，N_pの入力のたびに１カウントだけ上下す
るが平均値にみて２になつているとみてさしつか
えなく、したがつてN_iとN_pの位相差は2π×２
＝4π（rad），_iと_pの位相差は4π／５＝0.8π（ra
d）
となつている。なおN_iとN_pが同期していない
ことによる位相差がこれに加わることになるが、
その位相差はＮの値が大きいため微少となる。こ
のように示される定常時に対してさらに過渡時の
波形を示すと第３図のようになる。

すなわち第３図は時刻t₀にて位相差設定器１出
力が上昇した場合を示している。第３図は双方
向計数回路３の内容従つてDA変換器４の出力で
あり、一点鎖線は平均値で表わしている。

時刻t₀において位相差設定器１出力が上昇する
と、電圧制御発振器７出力の信号N_pが一時的に
下降してこの間双方向計数回路３の内容が上昇す
る。DA変換器４出力が位相差設定器１出力の上
昇と同じだけ上昇した時点で電圧制御発振器７出
力の信号N_pは時刻t₀以前の周波数と同一となり、
双方向計数回路３の内容上昇は停止して一定値と
なる。この電圧制御発振器７出力が一時的に下降
したことにより、例示の如く位相差設定器１出力
が変化する前に位相差θ₁であつたものが時刻t₀以
降位相差θ₂に増加されたものとなつている。

なお、すべり制御形のベクトル制御において
は、トルク電流指令（Iq）と磁束電流指令（Iφ）
より電流振巾指令（I₁〓＝√²＋²）を作成し
てインバータ電流を制御するとともに、すべり周
波数_sを（_s＝KIq／Iφ）により算出して電動機
回転周波数_nに加え、インバータ周波数_iを作成
するが、実際のインバータ周波数信号N_pは_iに
対して、（θ＝K′Iq）だけ位相を遅らせる必要が
ある。そこで、位相差設定器１出力を位相差信号
（θ＝K′Iq）に代えることにより、容易にこのよ
うなベクトル制御に使用することができる。

このようにしてなる実施例のものはPWMイン
バータの出力周波数信号および変調に用いられる
三角波信号を容易に作成するとともに、基準信号
に対する出力周波数信号の位相を任意に設定し得
るものであり、かかる移相回路装置はPWMイン
バータ制御装置にあつてベクトル制御を行う上で
回路構成を簡単化させかつ極めて有効に作用でき
る格別の機能を発揮するものである。

以上説明したように本考案によれば、PWMイ
ンバータ装置の出力周波数位相を最適に調整でき
る装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す系統図、第２
図，第３図は第１図を説明するために示した定常
時、過渡時の各部波形を示す図である。 １……位相差設定器、３……双方向計数回路、
５……減算器、６……位相制御増巾器、７……電
圧制御発振器、８……分周器、_i……基準信号、
_p……インバータ出力周波数信号、θ，θ₁，θ₂…
…位相差。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. インバータ装置出力の周波数位相を調整する移
   相回路装置において、双方向計数回路と、該双方
   向計数回路の内容をアナログ信号に変換するDA
   変換器と、該DA変換器出力と位相差指令信号と
   の差を作成する減算器と、該減算器出力を増巾す
   る位相制御増巾器と、該位相制御増巾器出力によ
   り周波数を制御される電圧制御発振器とを設け、
   位相基準となるパルス信号を前記双方向計数回路
   の一方に、かつ前記電圧制御発振器の出力パルス
   を双方向計数回路の他方に加えるよう構成したこ
   とを特徴とする移相回路装置。