JP2001238457A - Ｐｗｍインバータ装置およびその制御方法 - Google Patents
Ｐｗｍインバータ装置およびその制御方法Info
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- JP2001238457A JP2001238457A JP2000049863A JP2000049863A JP2001238457A JP 2001238457 A JP2001238457 A JP 2001238457A JP 2000049863 A JP2000049863 A JP 2000049863A JP 2000049863 A JP2000049863 A JP 2000049863A JP 2001238457 A JP2001238457 A JP 2001238457A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数のＰＷＭモードの組合せにより出力電圧
０から電圧利用率最大となる出力電圧領域までを連続制
御するＰＷＭインバータ装置において、全運転領域で出
力電流に定常的な脈流を発生させず、高速での再力行時
などの過渡時にも出力電流を乱さない手段を備えたＰＷ
Ｍインバータ装置を提供する。 【解決手段】 高出力電圧領域を制御するＰＷＭモード
として、非同期ＰＷＭモードの一種である非同期過変調
モード１と同期ＰＷＭモード２の２種類を備え、出力電
圧の基本周波数と出力電圧指令とに応じて一方のパルス
パターンを選択する手段３を備える。基本周波数が所定
値より低いときは、同期ＰＷＭモードのパルスパターン
Ｓ2を選択し、通常加速減速時の出力電圧を安定させ
る。基本周波数が所定値より高いときは、非同期過変調
モードのパルスパターンＳ1を選択し、ＰＷＭモードの
切り換えを無くし、出力電流に跳ねが発生することを防
止する。
０から電圧利用率最大となる出力電圧領域までを連続制
御するＰＷＭインバータ装置において、全運転領域で出
力電流に定常的な脈流を発生させず、高速での再力行時
などの過渡時にも出力電流を乱さない手段を備えたＰＷ
Ｍインバータ装置を提供する。 【解決手段】 高出力電圧領域を制御するＰＷＭモード
として、非同期ＰＷＭモードの一種である非同期過変調
モード１と同期ＰＷＭモード２の２種類を備え、出力電
圧の基本周波数と出力電圧指令とに応じて一方のパルス
パターンを選択する手段３を備える。基本周波数が所定
値より低いときは、同期ＰＷＭモードのパルスパターン
Ｓ2を選択し、通常加速減速時の出力電圧を安定させ
る。基本周波数が所定値より高いときは、非同期過変調
モードのパルスパターンＳ1を選択し、ＰＷＭモードの
切り換えを無くし、出力電流に跳ねが発生することを防
止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調(Ｐ
ＷＭ)により直流電圧を交流電圧に変換するＰＷＭイン
バータ装置に係り、特に、高速での再力行時などの過渡
時にも出力電流の乱れを無くする手段に関する。
ＷＭ)により直流電圧を交流電圧に変換するＰＷＭイン
バータ装置に係り、特に、高速での再力行時などの過渡
時にも出力電流の乱れを無くする手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平7-227085号公報には、非同期バイ
ポーラ変調モードと非同期過変調モードとの組合せによ
り出力電圧を制御するＰＷＭインバータ装置が記載され
ている。
ポーラ変調モードと非同期過変調モードとの組合せによ
り出力電圧を制御するＰＷＭインバータ装置が記載され
ている。
【０００３】特開平9-261966号公報には、非同期ＰＷＭ
モードと同期ＰＷＭモードとの組合せにより出力電圧を
制御するＰＷＭインバータ装置が記載されている。
モードと同期ＰＷＭモードとの組合せにより出力電圧を
制御するＰＷＭインバータ装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】車両の駆動に用いられ
るＰＷＭインバータ装置においては、加速中または減速
中にモータが発生するトルクを一定とするため、図２に
示すように、出力電圧の基本波周波数Ｆinvと出力電圧
指令Ｖcとの比を一定に保つ制御が、一般的である。制
御する出力電圧の範囲は、０から電圧利用率最大となる
電圧までの全範囲であり、この制御を実現するために、
複数のＰＷＭモードを組合せて制御する。このような制
御方法の例として上記従来技術がある。
るＰＷＭインバータ装置においては、加速中または減速
中にモータが発生するトルクを一定とするため、図２に
示すように、出力電圧の基本波周波数Ｆinvと出力電圧
指令Ｖcとの比を一定に保つ制御が、一般的である。制
御する出力電圧の範囲は、０から電圧利用率最大となる
電圧までの全範囲であり、この制御を実現するために、
複数のＰＷＭモードを組合せて制御する。このような制
御方法の例として上記従来技術がある。
【０００５】低出力電圧領域では、出力電圧０まで連続
に制御可能とするために、電圧パルスの出力タイミング
が出力電圧基本波の位相に依存しない非同期ＰＷＭモー
ドを用い、また電圧利用率最大となる運転領域では、出
力電圧パルス波形を基本波と同じ極性の１８０°通電に
する１パルスモードにより制御している。
に制御可能とするために、電圧パルスの出力タイミング
が出力電圧基本波の位相に依存しない非同期ＰＷＭモー
ドを用い、また電圧利用率最大となる運転領域では、出
力電圧パルス波形を基本波と同じ極性の１８０°通電に
する１パルスモードにより制御している。
【０００６】特開平7-227085号では、１パルスモードを
除き、全て非同期ＰＷＭモードによる制御を実行してい
る。この方式では、電圧パルスの出力周期が出力電圧基
本波の周期に比べて充分短い場合、すなわち、出力電圧
基本波の一周期あたりに含まれる電圧パルスの数が充分
多い場合には、インバータの出力電流の乱れが少ない安
定した制御を実行できる。
除き、全て非同期ＰＷＭモードによる制御を実行してい
る。この方式では、電圧パルスの出力周期が出力電圧基
本波の周期に比べて充分短い場合、すなわち、出力電圧
基本波の一周期あたりに含まれる電圧パルスの数が充分
多い場合には、インバータの出力電流の乱れが少ない安
定した制御を実行できる。
【０００７】しかし、出力電圧指令が大きく出力電圧基
本波の周波数が高い高出力電圧領域では、出力電圧基本
波の一周期あたりに含まれる電圧パルスの数が少なくな
り、このとき電圧パルスの出力タイミングと出力電圧基
本波の位相とが非同期なので、インバータの出力電圧に
低周波の脈動が定常的に発生し、安定した制御ができな
くなる。
本波の周波数が高い高出力電圧領域では、出力電圧基本
波の一周期あたりに含まれる電圧パルスの数が少なくな
り、このとき電圧パルスの出力タイミングと出力電圧基
本波の位相とが非同期なので、インバータの出力電圧に
低周波の脈動が定常的に発生し、安定した制御ができな
くなる。
【０００８】特開平9-261966号では、高出力電圧領域に
おいて同期ＰＷＭ制御を導入しているため、インバータ
の出力電流に定常的には脈動が入らず安定するが、低出
力電圧領域を制御する非同期ＰＷＭモードと高出力電圧
領域を制御する同期ＰＷＭモードの間を遷移させなけれ
ばならない。遷移期間においては、非同期ＰＷＭモード
の電圧パルス波形と同期ＰＷＭモードの電圧パルス波形
とが混在するため、遷移の瞬間にインバータの出力電流
波形が多少乱れる。この乱れは、通常の加速中または減
速中には問題ないレベルであるが、高速で再力行する場
合など短時間に遷移期間を通過する場合に、電流が大き
く跳ね、ときには過電流に至ることがある。
おいて同期ＰＷＭ制御を導入しているため、インバータ
の出力電流に定常的には脈動が入らず安定するが、低出
力電圧領域を制御する非同期ＰＷＭモードと高出力電圧
領域を制御する同期ＰＷＭモードの間を遷移させなけれ
ばならない。遷移期間においては、非同期ＰＷＭモード
の電圧パルス波形と同期ＰＷＭモードの電圧パルス波形
とが混在するため、遷移の瞬間にインバータの出力電流
波形が多少乱れる。この乱れは、通常の加速中または減
速中には問題ないレベルであるが、高速で再力行する場
合など短時間に遷移期間を通過する場合に、電流が大き
く跳ね、ときには過電流に至ることがある。
【０００９】本発明の目的は、全運転領域で出力電流に
定常的な脈動を発生させず、高速での再力行時などの過
渡時にも出力電流を乱さない手段を備えたＰＷＭインバ
ータ装置およびその制御方法を提供することである。
定常的な脈動を発生させず、高速での再力行時などの過
渡時にも出力電流を乱さない手段を備えたＰＷＭインバ
ータ装置およびその制御方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、パルス幅変調により直流電圧を交流電圧
に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷＭインバータ装
置において、低出力電圧領域では両極性パルスにより電
圧を制御する非同期バイポーラ変調モードとなり高出力
電圧領域では出力電圧基本波のピーク近傍で基本波と同
じ極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧パルスに比べ幅の
広い電圧パルスパターンを出力する非同期過変調モード
となる非同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、
高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定の位相で出力電
圧のパルスパターンを変化させる同期ＰＷＭモードとな
る同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、所定の
出力電圧指令の範囲における出力電圧基本波の周波数と
出力電圧指令とに応じて非同期バイポーラ変調モードと
同期ＰＷＭモードまたは非同期過変調モードとのいずれ
かのパルスパターンを選択しＰＷＭインバータを遷移さ
せるパルスパターン選択手段とを備えたＰＷＭインバー
タ装置を提案する。
成するために、パルス幅変調により直流電圧を交流電圧
に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷＭインバータ装
置において、低出力電圧領域では両極性パルスにより電
圧を制御する非同期バイポーラ変調モードとなり高出力
電圧領域では出力電圧基本波のピーク近傍で基本波と同
じ極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧パルスに比べ幅の
広い電圧パルスパターンを出力する非同期過変調モード
となる非同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、
高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定の位相で出力電
圧のパルスパターンを変化させる同期ＰＷＭモードとな
る同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、所定の
出力電圧指令の範囲における出力電圧基本波の周波数と
出力電圧指令とに応じて非同期バイポーラ変調モードと
同期ＰＷＭモードまたは非同期過変調モードとのいずれ
かのパルスパターンを選択しＰＷＭインバータを遷移さ
せるパルスパターン選択手段とを備えたＰＷＭインバー
タ装置を提案する。
【００１１】本発明は、また、パルス幅変調により直流
電圧を交流電圧に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷ
Ｍインバータ装置において、低出力電圧領域では両極性
パルスにより電圧を制御する非同期バイポーラ変調モー
ドとなり高出力電圧領域では出力電圧基本波のピーク近
傍で基本波と同じ極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧パ
ルスに比べ幅の広い電圧パルスパターンを出力する非同
期過変調モードとなる非同期ＰＷＭモードパルスパター
ン発生手段と、高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定
の位相で出力電圧のパルスパターンを変化させる同期Ｐ
ＷＭモードとなる同期ＰＷＭモードパルスパターン発生
手段と、電圧利用率最大となる運転領域で出力電圧パル
ス波形を基本波と同じ極性の１８０°通電にする１パル
スモードパルスパターン発生手段と、所定の出力電圧指
令の範囲における出力電圧基本波の周波数と出力電圧指
令とに応じて非同期バイポーラ変調モードまたは１パル
スモードと同期ＰＷＭモードまたは非同期過変調モード
とのいずれかのパルスパターンを選択しＰＷＭインバー
タを遷移させるパルスパターン選択手段とを備えたＰＷ
Ｍインバータ装置を提案する。
電圧を交流電圧に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷ
Ｍインバータ装置において、低出力電圧領域では両極性
パルスにより電圧を制御する非同期バイポーラ変調モー
ドとなり高出力電圧領域では出力電圧基本波のピーク近
傍で基本波と同じ極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧パ
ルスに比べ幅の広い電圧パルスパターンを出力する非同
期過変調モードとなる非同期ＰＷＭモードパルスパター
ン発生手段と、高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定
の位相で出力電圧のパルスパターンを変化させる同期Ｐ
ＷＭモードとなる同期ＰＷＭモードパルスパターン発生
手段と、電圧利用率最大となる運転領域で出力電圧パル
ス波形を基本波と同じ極性の１８０°通電にする１パル
スモードパルスパターン発生手段と、所定の出力電圧指
令の範囲における出力電圧基本波の周波数と出力電圧指
令とに応じて非同期バイポーラ変調モードまたは１パル
スモードと同期ＰＷＭモードまたは非同期過変調モード
とのいずれかのパルスパターンを選択しＰＷＭインバー
タを遷移させるパルスパターン選択手段とを備えたＰＷ
Ｍインバータ装置を提案する。
【００１２】本発明は、さらに、パルス幅変調により直
流電圧を交流電圧に変換するＰＷＭインバータを含むＰ
ＷＭインバータ装置の制御方法において、出力電圧を制
御するためのＰＷＭモードとして、出力電圧のパルスパ
ターンが変化するタイミングを出力電圧の基本波位相と
は独立に設定し、低出力電圧領域で両極性パルスにより
電圧を制御する非同期バイポーラ変調モードと、高出力
電圧領域で出力電圧基本波のピーク近傍で基本波と同じ
極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧パルスに比べて幅の
広い電圧パルスパターンを出力する非同期過変調モード
と、高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定の位相で出
力電圧のパルスパターンを変化させる同期ＰＷＭモード
とを備え、所定の高出力電圧指令の範囲における出力電
圧基本波の周波数と出力電圧指令とに応じて非同期バイ
ポーラ変調モードから同期ＰＷＭモードおよび非同期過
変調モードのいずれかのパルスパターンを選択しＰＷＭ
インバータを遷移させるＰＷＭインバータ装置の制御方
法を提案する。
流電圧を交流電圧に変換するＰＷＭインバータを含むＰ
ＷＭインバータ装置の制御方法において、出力電圧を制
御するためのＰＷＭモードとして、出力電圧のパルスパ
ターンが変化するタイミングを出力電圧の基本波位相と
は独立に設定し、低出力電圧領域で両極性パルスにより
電圧を制御する非同期バイポーラ変調モードと、高出力
電圧領域で出力電圧基本波のピーク近傍で基本波と同じ
極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧パルスに比べて幅の
広い電圧パルスパターンを出力する非同期過変調モード
と、高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定の位相で出
力電圧のパルスパターンを変化させる同期ＰＷＭモード
とを備え、所定の高出力電圧指令の範囲における出力電
圧基本波の周波数と出力電圧指令とに応じて非同期バイ
ポーラ変調モードから同期ＰＷＭモードおよび非同期過
変調モードのいずれかのパルスパターンを選択しＰＷＭ
インバータを遷移させるＰＷＭインバータ装置の制御方
法を提案する。
【００１３】本発明においては、高出力電圧領域を制御
するＰＷＭモードとして、同期ＰＷＭモードと非同期Ｐ
ＷＭモードの一種である非同期過変調モードとの二種類
を備え、出力電圧の基本波周波数と出力電圧指令とに応
じて一方のパルスパターンを選択する手段を備える。基
本波周波数が所定値よりも低いときは、低出力電圧領域
の非同期バイポーラ変調モードまたは電圧利用率最大と
なる運転領域の１パルスモードのパルスパターンから同
期ＰＷＭモードのパルスパターンに遷移する方式を選択
し、通常加減速時の出力電流を安定させる。一方、基本
波周波数が所定値よりも大きいときは、低出力電圧領域
の非同期バイポーラ変調モードまたは電圧利用率最大と
なる運転領域の１パルスモードのパルスパターンから非
同期過変調モードに遷移する方式を選択し、ＰＷＭモー
ドの切り換えを無くし、出力電流に跳ねが発生すること
を防止する。
するＰＷＭモードとして、同期ＰＷＭモードと非同期Ｐ
ＷＭモードの一種である非同期過変調モードとの二種類
を備え、出力電圧の基本波周波数と出力電圧指令とに応
じて一方のパルスパターンを選択する手段を備える。基
本波周波数が所定値よりも低いときは、低出力電圧領域
の非同期バイポーラ変調モードまたは電圧利用率最大と
なる運転領域の１パルスモードのパルスパターンから同
期ＰＷＭモードのパルスパターンに遷移する方式を選択
し、通常加減速時の出力電流を安定させる。一方、基本
波周波数が所定値よりも大きいときは、低出力電圧領域
の非同期バイポーラ変調モードまたは電圧利用率最大と
なる運転領域の１パルスモードのパルスパターンから非
同期過変調モードに遷移する方式を選択し、ＰＷＭモー
ドの切り換えを無くし、出力電流に跳ねが発生すること
を防止する。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、図１ないし図８を参照し
て、本発明によるＰＷＭインバータ装置の実施形態を説
明する。
て、本発明によるＰＷＭインバータ装置の実施形態を説
明する。
【００１５】
【実施形態１】図１は本発明によるＰＷＭインバータ装
置の実施形態１の系統構成を示すブロック図である。非
同期ＰＷＭモードのパルスパターン発生手段１と同期Ｐ
ＷＭモードのパルスパターン発生手段２とは、出力電圧
の基本波周波数Ｆinvと出力電圧指令Ｖcに応じて、パル
スパターンＳ1とパルスパターンＳ2とを発生する。パル
スパターン選択手段３は、出力電圧の基本波周波数Ｆin
vに応じて、パルスパターンＳ1とパルスパターンＳ2の
うち一方を選択して、スイッチングパターンＳとする。
インバータ４は、スイッチングパターンＳに従った電圧
パルスで誘導電動機５を駆動する。
置の実施形態１の系統構成を示すブロック図である。非
同期ＰＷＭモードのパルスパターン発生手段１と同期Ｐ
ＷＭモードのパルスパターン発生手段２とは、出力電圧
の基本波周波数Ｆinvと出力電圧指令Ｖcに応じて、パル
スパターンＳ1とパルスパターンＳ2とを発生する。パル
スパターン選択手段３は、出力電圧の基本波周波数Ｆin
vに応じて、パルスパターンＳ1とパルスパターンＳ2の
うち一方を選択して、スイッチングパターンＳとする。
インバータ４は、スイッチングパターンＳに従った電圧
パルスで誘導電動機５を駆動する。
【００１６】インバータ装置の応用のひとつとして誘導
電動機と組合せて車両の駆動に用いる場合、加速中また
は減速中に誘導電動機が発生するトルクを一定に保つた
め、一般的に図２に示すように、出力電圧の基本波周波
数Ｆinvと出力電圧指令Ｖcとの比がほぼ一定になるよう
に制御する。制御する出力電圧の範囲は、０から電圧利
用率最大となる電圧までの全範囲であり、これを実現す
るために、複数のＰＷＭモードを組合せる。低出力電圧
領域では出力電圧０まで連続制御可能とするために、電
圧パルスの出力タイミングが出力電圧基本波の位相に依
存しない非同期ＰＷＭモードの一種で、両極性パルスに
より電圧を制御する非同期バイポーラ変調モードを用
い、また電圧利用率最大となる運転領域では出力電圧パ
ルス波形を基本波と同じ極性の１８０°通電にする１パ
ルスモードを用いる制御が従来からなされている。非同
期バイポーラ変調モードと１パルスモードとの間には、
非同期過変調モードを用いる方法や５パルスモード,３
パルスモードなどの同期ＰＷＭモードを用いる方法が公
知である。
電動機と組合せて車両の駆動に用いる場合、加速中また
は減速中に誘導電動機が発生するトルクを一定に保つた
め、一般的に図２に示すように、出力電圧の基本波周波
数Ｆinvと出力電圧指令Ｖcとの比がほぼ一定になるよう
に制御する。制御する出力電圧の範囲は、０から電圧利
用率最大となる電圧までの全範囲であり、これを実現す
るために、複数のＰＷＭモードを組合せる。低出力電圧
領域では出力電圧０まで連続制御可能とするために、電
圧パルスの出力タイミングが出力電圧基本波の位相に依
存しない非同期ＰＷＭモードの一種で、両極性パルスに
より電圧を制御する非同期バイポーラ変調モードを用
い、また電圧利用率最大となる運転領域では出力電圧パ
ルス波形を基本波と同じ極性の１８０°通電にする１パ
ルスモードを用いる制御が従来からなされている。非同
期バイポーラ変調モードと１パルスモードとの間には、
非同期過変調モードを用いる方法や５パルスモード,３
パルスモードなどの同期ＰＷＭモードを用いる方法が公
知である。
【００１７】従来技術の項に挙げた特開平7-227085号で
は、非同期バイポーラ変調モードと１パルスモードの間
に非同期過変調モードを介在させる方法が述べられてい
る。非同期過変調モードとは、図３に三角波比較ＰＷＭ
により過変調モードのパルスパターンを発生する場合の
一相分について示すように、出力電圧基本波のピーク近
傍を、基本波と同じ極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧
パルスに比べ幅の広い電圧パルスパターンとしたＰＷＭ
モードであり、非同期ＰＷＭモードの一種である。非同
期バイポーラ変調のパルスパターンから基本波のピーク
に当たる部分のパルスを間引いた形のパルスパターンで
あるため、非同期バイポーラ変調モードから非同期過変
調モードには連続的に遷移できる。
は、非同期バイポーラ変調モードと１パルスモードの間
に非同期過変調モードを介在させる方法が述べられてい
る。非同期過変調モードとは、図３に三角波比較ＰＷＭ
により過変調モードのパルスパターンを発生する場合の
一相分について示すように、出力電圧基本波のピーク近
傍を、基本波と同じ極性で基本波ゼロクロス近傍の電圧
パルスに比べ幅の広い電圧パルスパターンとしたＰＷＭ
モードであり、非同期ＰＷＭモードの一種である。非同
期バイポーラ変調のパルスパターンから基本波のピーク
に当たる部分のパルスを間引いた形のパルスパターンで
あるため、非同期バイポーラ変調モードから非同期過変
調モードには連続的に遷移できる。
【００１８】この方式では、電圧パルスの出力周期が出
力電圧基本波の周期に比べて充分短い場合、すなわち、
出力電圧基本波の一周期あたりに含まれる電圧パルスの
数が充分多い場合には、インバータの出力電流の乱れが
少ない安定した制御を実行できる。 しかし、出力電圧
指令が大きく出力電圧基本波の周波数が高い高出力電圧
領域のように、出力電圧基本波の一周期あたりに含まれ
る電圧パルスの数が少なくなる運転条件下では、電圧パ
ルスの出力タイミングと出力電圧基本波の位相とが非同
期であるため、インバータの出力電圧に低周波の脈動が
定常的に発生し、安定した制御ができなくなる。
力電圧基本波の周期に比べて充分短い場合、すなわち、
出力電圧基本波の一周期あたりに含まれる電圧パルスの
数が充分多い場合には、インバータの出力電流の乱れが
少ない安定した制御を実行できる。 しかし、出力電圧
指令が大きく出力電圧基本波の周波数が高い高出力電圧
領域のように、出力電圧基本波の一周期あたりに含まれ
る電圧パルスの数が少なくなる運転条件下では、電圧パ
ルスの出力タイミングと出力電圧基本波の位相とが非同
期であるため、インバータの出力電圧に低周波の脈動が
定常的に発生し、安定した制御ができなくなる。
【００１９】一方、特開平9-261966号では、高出力電圧
領域を制御するために、同期ＰＷＭモードを用いてい
る。同期ＰＷＭモードは、パルスパターンと出力電圧基
本波の位相とが同期したパルスパターン発生方法であ
る。同期ＰＷＭモードのパルスパターンの一例を図４に
示す。同期ＰＷＭモードでは、定常的に脈動のない安定
した電流が得られるが、低出力電圧領域を制御する非同
期バイポーラ変調モードとは、パルスパターンが大きく
異なるため、非同期バイポーラ変調と同期ＰＷＭモード
との間には、必ず遷移期間が存在する。
領域を制御するために、同期ＰＷＭモードを用いてい
る。同期ＰＷＭモードは、パルスパターンと出力電圧基
本波の位相とが同期したパルスパターン発生方法であ
る。同期ＰＷＭモードのパルスパターンの一例を図４に
示す。同期ＰＷＭモードでは、定常的に脈動のない安定
した電流が得られるが、低出力電圧領域を制御する非同
期バイポーラ変調モードとは、パルスパターンが大きく
異なるため、非同期バイポーラ変調と同期ＰＷＭモード
との間には、必ず遷移期間が存在する。
【００２０】遷移期間においては、図５に示すように、
非同期ＰＷＭモードおよび同期ＰＷＭモードの電圧パル
ス波形が混在するため、遷移の瞬間にインバータの出力
電流波形が多少乱れる。この乱れは、通常の加速中また
は減速中にはそれほど大きくないが、高速で再力行する
場合など短時間に遷移期間を通過する場合には、大きく
電流が跳ね、ときには過電流に至ることがある。
非同期ＰＷＭモードおよび同期ＰＷＭモードの電圧パル
ス波形が混在するため、遷移の瞬間にインバータの出力
電流波形が多少乱れる。この乱れは、通常の加速中また
は減速中にはそれほど大きくないが、高速で再力行する
場合など短時間に遷移期間を通過する場合には、大きく
電流が跳ね、ときには過電流に至ることがある。
【００２１】図１の実施形態１は、低出力電圧領域を制
御する非同期バイポーラ変調モードに対して、非同期過
変調モードと同期ＰＷＭモードの双方を備え、出力電圧
指令Ｖcが所定の範囲にある場合に出力電圧の基本波周
波数を参照して一方を選択する。実施形態１において、
出力電圧の基本波周波数Ｆinvが境界値Ｆmより小さい場
合は、定常的に安定した電流を得るために同期ＰＷＭモ
ードのパルスパターンＳ2を選択する。一方、再力行時
などＦinvがＦmより大きい場合には、過変調モードのパ
ルスパターンＳ1を選択することにより、ＰＷＭモード
切り換えを無くし、電流の跳ねのない起動を実現でき
る。
御する非同期バイポーラ変調モードに対して、非同期過
変調モードと同期ＰＷＭモードの双方を備え、出力電圧
指令Ｖcが所定の範囲にある場合に出力電圧の基本波周
波数を参照して一方を選択する。実施形態１において、
出力電圧の基本波周波数Ｆinvが境界値Ｆmより小さい場
合は、定常的に安定した電流を得るために同期ＰＷＭモ
ードのパルスパターンＳ2を選択する。一方、再力行時
などＦinvがＦmより大きい場合には、過変調モードのパ
ルスパターンＳ1を選択することにより、ＰＷＭモード
切り換えを無くし、電流の跳ねのない起動を実現でき
る。
【００２２】
【実施形態２】図６は、非同期バイポーラ変調モードの
パルスパターン発生手段と１パルスモードのパルスパタ
ーン発生手段とを含む実施形態２の系統構成を示すブロ
ック図である。非同期ＰＷＭモードパルスパターン発生
手段６は、非同期バイポーラ変調モードと非同期過変調
モードとに共通のパルスパターン発生手段であり、出力
電圧指令Ｖcが低いときは非同期バイポーラ変調モード
のパルスパターンを発生し、高いときは非同期過変調モ
ードのパルスパターンを発生する。パルスパターン選択
手段３では、図７に示すマッピングに従い、運転状態に
応じたＰＷＭモードを選択する。図７ではＰＷＭモード
の境界電圧Ｖc1,Ｖc2を一定値としているが、出力電圧
の基本波周波数Ｆinvに応じて、これらを可変にしても
よい。また、同期ＰＷＭモードの低電圧領域の一部に非
同期過変調モードで制御する領域を入れてもよい。
パルスパターン発生手段と１パルスモードのパルスパタ
ーン発生手段とを含む実施形態２の系統構成を示すブロ
ック図である。非同期ＰＷＭモードパルスパターン発生
手段６は、非同期バイポーラ変調モードと非同期過変調
モードとに共通のパルスパターン発生手段であり、出力
電圧指令Ｖcが低いときは非同期バイポーラ変調モード
のパルスパターンを発生し、高いときは非同期過変調モ
ードのパルスパターンを発生する。パルスパターン選択
手段３では、図７に示すマッピングに従い、運転状態に
応じたＰＷＭモードを選択する。図７ではＰＷＭモード
の境界電圧Ｖc1,Ｖc2を一定値としているが、出力電圧
の基本波周波数Ｆinvに応じて、これらを可変にしても
よい。また、同期ＰＷＭモードの低電圧領域の一部に非
同期過変調モードで制御する領域を入れてもよい。
【００２３】ここで、出力電圧の基本波周波数Ｆinvが
境界値Ｆm近傍にある場合、非同期過変調モードと同期
ＰＷＭモードとの間を行ったり来たりすることが起こり
得る。このような状態では、両モードのパルスパターン
が混在することになり、脈動のない安定した電流は得ら
れない。
境界値Ｆm近傍にある場合、非同期過変調モードと同期
ＰＷＭモードとの間を行ったり来たりすることが起こり
得る。このような状態では、両モードのパルスパターン
が混在することになり、脈動のない安定した電流は得ら
れない。
【００２４】そこで、図６のパルスパターン選択手段３
は、非同期過変調モードと同期ＰＷＭモードとの間で相
互に遷移することを禁止し、Ｖc＜Ｖc1またはＶc＞Ｖc2
の状態では、非同期バイポーラ変調モードまたは１パル
スモードを通ってのみ非同期過変調モードと同期ＰＷＭ
モードとの間を遷移できるようにする。
は、非同期過変調モードと同期ＰＷＭモードとの間で相
互に遷移することを禁止し、Ｖc＜Ｖc1またはＶc＞Ｖc2
の状態では、非同期バイポーラ変調モードまたは１パル
スモードを通ってのみ非同期過変調モードと同期ＰＷＭ
モードとの間を遷移できるようにする。
【００２５】図８は、図６のパルスパターン選択手段３
をソフトウェアで実現する場合のアルゴリズムの一例を
示すＰＡＤ(Problem Analysis Diagram)である。一定時
間経過毎に図８の処理を実行し、前回選択したＰＷＭモ
ードに応じて場合分けする。
をソフトウェアで実現する場合のアルゴリズムの一例を
示すＰＡＤ(Problem Analysis Diagram)である。一定時
間経過毎に図８の処理を実行し、前回選択したＰＷＭモ
ードに応じて場合分けする。
【００２６】前回非同期バイポーラ変調モードまたは１
パルスモードを選択した場合は、出力電圧指令Ｖcを参
照して、Ｖc1≦Ｖc≦Ｖc2の範囲に入ったときには、出
力電圧の基本波周波数Ｆinvと境界周波数Ｆmとを比較し
て、非同期過変調モードと同期ＰＷＭモードのいずれを
選択すべきかを決める。前回非同期過変調モードまたは
同期ＰＷＭモードを選択した場合は、出力電圧指令Ｖc
とＶc1およびＶc2とを比較し、非同期バイポーラ変調モ
ードまたは１パルスモードへの遷移の可否を判定する。
遷移しない場合、すなわち、Ｖc1≦Ｖc≦Ｖc2であると
きは、前回のＰＷＭモードをそのまま選択する。
パルスモードを選択した場合は、出力電圧指令Ｖcを参
照して、Ｖc1≦Ｖc≦Ｖc2の範囲に入ったときには、出
力電圧の基本波周波数Ｆinvと境界周波数Ｆmとを比較し
て、非同期過変調モードと同期ＰＷＭモードのいずれを
選択すべきかを決める。前回非同期過変調モードまたは
同期ＰＷＭモードを選択した場合は、出力電圧指令Ｖc
とＶc1およびＶc2とを比較し、非同期バイポーラ変調モ
ードまたは１パルスモードへの遷移の可否を判定する。
遷移しない場合、すなわち、Ｖc1≦Ｖc≦Ｖc2であると
きは、前回のＰＷＭモードをそのまま選択する。
【００２７】本実施形態２によれば、複数のＰＷＭモー
ドの組合せにより出力電圧０から電圧利用率最大となる
出力電圧領域までを連続制御する機能を持つＰＷＭイン
バータ装置において、全運転領域で出力電流に定常的な
脈動を発生させず、高速での再力行時などの過渡時にも
出力電流が乱れないＰＷＭインバータ装置の制御を実現
できる。
ドの組合せにより出力電圧０から電圧利用率最大となる
出力電圧領域までを連続制御する機能を持つＰＷＭイン
バータ装置において、全運転領域で出力電流に定常的な
脈動を発生させず、高速での再力行時などの過渡時にも
出力電流が乱れないＰＷＭインバータ装置の制御を実現
できる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、複数のＰＷＭモードの
組合せにより出力電圧０から電圧利用率最大となる出力
電圧領域までを連続制御する機能を持つＰＷＭインバー
タ装置において、基本波周波数が所定値よりも低いとき
は、低出力電圧領域の非同期バイポーラ変調モードのパ
ルスパターンから同期ＰＷＭモードのパルスパターンに
遷移する方式を選択し、通常加減速時の出力電流を安定
させる一方、基本波周波数が所定値よりも大きいとき
は、低出力電圧領域の非同期バイポーラ変調モードのパ
ルスパターンから非同期過変調モードに遷移する方式を
選択するので、全運転領域で出力電流に定常的な脈動を
発生させず、高速での再力行時などの過渡時にも出力電
流が乱れないＰＷＭインバータ装置の制御を実現でき
る。
組合せにより出力電圧０から電圧利用率最大となる出力
電圧領域までを連続制御する機能を持つＰＷＭインバー
タ装置において、基本波周波数が所定値よりも低いとき
は、低出力電圧領域の非同期バイポーラ変調モードのパ
ルスパターンから同期ＰＷＭモードのパルスパターンに
遷移する方式を選択し、通常加減速時の出力電流を安定
させる一方、基本波周波数が所定値よりも大きいとき
は、低出力電圧領域の非同期バイポーラ変調モードのパ
ルスパターンから非同期過変調モードに遷移する方式を
選択するので、全運転領域で出力電流に定常的な脈動を
発生させず、高速での再力行時などの過渡時にも出力電
流が乱れないＰＷＭインバータ装置の制御を実現でき
る。
【図１】本発明によるＰＷＭインバータ装置の実施形態
１の構成を示す図である。
１の構成を示す図である。
【図２】ＰＷＭインバータ装置における出力電圧の基本
波周波数と出力電圧指令との関係の一例を示す図であ
る。
波周波数と出力電圧指令との関係の一例を示す図であ
る。
【図３】非同期過変調モードのパルスパターンの一例を
示す図である。
示す図である。
【図４】同期ＰＷＭモードのパルスパターンの一例を示
す図である。
す図である。
【図５】非同期過変調モードと同期ＰＷＭモードのパル
スパターンが混在する一例を示す図である。
スパターンが混在する一例を示す図である。
【図６】本発明によるＰＷＭインバータ装置の実施形態
２の構成を示す図である。
２の構成を示す図である。
【図７】運転状態に応じて選択すべきＰＷＭモードを示
す図である。
す図である。
【図８】パルスパターン選択手段をソフトウェアにより
実現する場合のアルゴリズムの一例を示すＰＡＤ(Probl
em Analysis Diagram)である。
実現する場合のアルゴリズムの一例を示すＰＡＤ(Probl
em Analysis Diagram)である。
１ 非同期過変調モードパルスパターン発生手段 ２ 同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段 ３ パルスパターン選択手段 ４ ＰＷＭインバータ ５ 誘導電動機 ６ 非同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段 ７ １パルスモードパルスパターン発生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 優人 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸事業所内 Ｆターム(参考） 5H007 AA04 BB06 DA06 DB01 DB05 DB12 EA03 EA16
Claims (3)
- 【請求項１】 パルス幅変調により直流電圧を交流電圧
に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷＭインバータ装
置において、 低出力電圧領域では両極性パルスにより電圧を制御する
非同期バイポーラ変調モードとなり高出力電圧領域では
出力電圧基本波のピーク近傍で基本波と同じ極性で基本
波ゼロクロス近傍の電圧パルスに比べ幅の広い電圧パル
スパターンを出力する非同期過変調モードとなる非同期
ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、 高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定の位相で出力電
圧のパルスパターンを変化させる同期ＰＷＭモードとな
る同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、 所定の出力電圧指令の範囲における出力電圧基本波の周
波数と出力電圧指令とに応じて前記非同期バイポーラ変
調モードと前記同期ＰＷＭモードまたは前記非同期過変
調モードとのいずれかのパルスパターンを選択し前記Ｐ
ＷＭインバータを遷移させるパルスパターン選択手段と
を備えたことを特徴とするＰＷＭインバータ装置。 - 【請求項２】 パルス幅変調により直流電圧を交流電圧
に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷＭインバータ装
置において、 低出力電圧領域では両極性パルスにより電圧を制御する
非同期バイポーラ変調モードとなり高出力電圧領域では
出力電圧基本波のピーク近傍で基本波と同じ極性で基本
波ゼロクロス近傍の電圧パルスに比べ幅の広い電圧パル
スパターンを出力する非同期過変調モードとなる非同期
ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、 高出力電圧領域で出力電圧基本波の所定の位相で出力電
圧のパルスパターンを変化させる同期ＰＷＭモードとな
る同期ＰＷＭモードパルスパターン発生手段と、 電圧利用率最大となる運転領域で出力電圧パルス波形を
基本波と同じ極性の１８０°通電にする１パルスモード
パルスパターン発生手段と、 所定の出力電圧指令の範囲における出力電圧基本波の周
波数と出力電圧指令とに応じて前記非同期バイポーラ変
調モードまたは前記１パルスモードと前記同期ＰＷＭモ
ードまたは前記非同期過変調モードとのいずれかのパル
スパターンを選択し前記ＰＷＭインバータを遷移させる
パルスパターン選択手段とを備えたことを特徴とするＰ
ＷＭインバータ装置。 - 【請求項３】 パルス幅変調により直流電圧を交流電圧
に変換するＰＷＭインバータを含むＰＷＭインバータ装
置の制御方法において、 出力電圧を制御するためのＰＷＭモードとして、出力電
圧のパルスパターンが変化するタイミングを出力電圧の
基本波位相とは独立に設定し、 低出力電圧領域で両極性パルスにより電圧を制御する非
同期バイポーラ変調モードと、高出力電圧領域で出力電
圧基本波のピーク近傍で基本波と同じ極性で基本波ゼロ
クロス近傍の電圧パルスに比べて幅の広い電圧パルスパ
ターンを出力する非同期過変調モードと、高出力電圧領
域で出力電圧基本波の所定の位相で出力電圧のパルスパ
ターンを変化させる同期ＰＷＭモードとを備え、 所定の高出力電圧指令の範囲における出力電圧基本波の
周波数と出力電圧指令とに応じて前記非同期バイポーラ
変調モードから前記同期ＰＷＭモードおよび前記非同期
過変調モードのいずれかのパルスパターンを選択し前記
ＰＷＭインバータを遷移させることを特徴とするＰＷＭ
インバータ装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000049863A JP3699975B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000049863A JP3699975B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005033785A Division JP4220481B2 (ja) | 2005-02-10 | 2005-02-10 | Ｐｗｍインバータ装置およびその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001238457A true JP2001238457A (ja) | 2001-08-31 |
| JP3699975B2 JP3699975B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=18571732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000049863A Expired - Lifetime JP3699975B2 (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3699975B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013037321A1 (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 联正电子(深圳)有限公司 | 用于支持有源功率因数校正负载的控制方法及系统 |
| US10033300B2 (en) | 2014-08-28 | 2018-07-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device and vehicle drive system |
-
2000
- 2000-02-25 JP JP2000049863A patent/JP3699975B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013037321A1 (zh) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 联正电子(深圳)有限公司 | 用于支持有源功率因数校正负载的控制方法及系统 |
| US10033300B2 (en) | 2014-08-28 | 2018-07-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion device and vehicle drive system |
| DE112014006912B4 (de) | 2014-08-28 | 2024-09-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Leistungswandlungsvorrichtung und Fahrzeugantriebssystem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3699975B2 (ja) | 2005-09-28 |
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