JP2011188624A - Ｐｗｍインバータ装置のデッドタイム補償装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デッドタイム補償遅れ時間が変化する各相の正弦波電流の零クロス部分の電圧誤差成分を補償できる。
【解決手段】デッドタイム補償回路３は、基本的には、ＰＷＭパルス指令とインバータの出力電圧検出とが不一致であった期間だけ２つのカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２でカウント動作し、これらのカウント値が目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙに一致または超えたタイミングで補正ＰＷＭパルス信号を出力する。ＰＷＭ指令変化検出部３ＡはＰＷＭ指令のｏｎエッジとｏｆｆエッジを検出し、差分演算部３Ｂはカウンタの前回のカウント値と今回のカウント値との差分を遅延時間差分として求め、補償演算部３Ｃは遅延時間差分で目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙを補正し、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２とフリップフロップＦＦは補正した目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙとカウンタ値とから補正ＰＷＭパルス信号を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、トランジスタやＩＧＢＴなどの電力用スイッチング素子を用いて、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により直流と交流の電圧変換を行うインバータ装置に係り、特にスイッチング素子のドライブ信号にデッドタイム（短絡防止期間）を挿入するデッドタイム補償装置におけるスイッチング遅れの補償制御に関する。

スイッチング素子をＰＷＭ制御して直流電圧と交流電圧を相互に変換するインバータ装置のうち、電圧形インバータでは、通常は直流電源（主回路電源）に対して２つのスイッチング素子（直流リンク電圧のＰ側アームとＮ側アーム）を直列に接続し、これらの２つのスイッチング素子を交互にＯＮ（閉路）させる制御を行っている。この際、スイッチング指令に対し実際のスイッチング動作には時間遅れがあり、Ｐ側アームがＯＮしたときにＮ側アームが未だＯＮ状態にあると、両スイッチング素子を通して主回路直流リンク部の電源のＰ側とＮ側が短絡状態になってしまい、スイッチング素子の破損を起こすおそれがある。

この短絡発生を回避するため、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御信号（ドライブ信号）にデッドタイム（短絡防止期間）を挿入するデッドタイム補償回路が設けられる。このデッドタイム期間中は直列接続された２個のスイッチング素子を両方ともＯＦＦさせる。これにより、スイッチング素子のスイッチング動作に時間遅れが存在しても、電源短絡を防止できる。

しかし、図５に示すように、スイッチング素子のスイッチング動作遅れは、デッドタイム期間の出力に電圧誤差を発生させる。同図において、ＰＷＭ指令に一致する幅をもつパルスＰ１〜Ｐ６でスイッチング素子をドライブすると、ＰＷＭ出力電圧（≒電圧検出器で検出されるパルス電圧）にはそれぞれスイッチング素子でのＯＮ遅延とＯＦＦ遅延が発生し、これらＯＮ遅延とＯＦＦ遅延が共に同じ遅延時間であればＰＷＭ出力電圧は指令値の幅に一致する（電圧誤差０）。しかし、同図のパルス電圧Ｐ１やＰ２に示すように、ＯＮ遅延時間がＯＦＦ遅延時間に比べて短い場合は、ＰＷＭ出力電圧に斜線部で示したような各遅延時間の差分成分により電圧誤差が発生する。

つまり、電流極性によりデッドタイムＴｄに起因してＰＷＭ出力電圧の遅延時間が変化する現象が生じ、ＰＷＭ指令に対する電圧誤差も電流極性により変化する。図５では、パルスＰ３のＯＮタイミングとＯＦＦタイミングの間に電流極性が反転するために、遅延時間の発生量、つまり電圧誤差極性が反転し、ＯＮ時もＯＦＦ時も遅延時間が短くなるため、前後で極性が反転する。その後、パルスＰ４以降では電流極性は正に維持されるので、この平均電圧誤差は定常誤差になる。

電流極性により誤差電圧が反転する現象は、通常、“デッドタイムによる電圧誤差成分”と呼ばれており、これを補償する方式も関連技術者にとっては公知のものである。この電流極性の切り替わり時点での電圧誤差を解消する手法として、ＰＷＭ指令のＰＷＭ波形と実際に検出される出力電圧（パルス波形）との遅延時間を計測して、次回のスイッチング時間に誤差電圧成分を補正する回路を提案している（例えば、特許文献１参照）。これにより、ＰＷＭ波形の１パルス程度の補償遅れが存在するものの、高速なデッドタイム補償を実現できる。

上記の特許文献１におけるデッドタイム補償回路の例を図６に示す。同図においては、電圧指令入力に相当するＰＷＭ電圧をモータ（負荷）に出力する例で示している。ここで、実際には交流出力は三相であることが多いが、模擬的に１相分だけを示した単線図に示すように模式的に表している。

図６において、ＰＷＭ信号発生部１は、電圧指令Ｖｕｖｗ^*とキャリア信号Ｃｒｙとの大小関係をコンパレータで比較して、ＰＷＭ指令を出力する。この図では一般的な「三角波比較方式」と呼ばれる構成で示している。

デッドタイム発生部２は、デッドタイム補償回路３でＯＮ／ＯＦＦタイミングが補正されたＰＷＭ信号に、短絡防止期間Ｔｄを追加して、直列接続された２個のスイッチング素子への２本のｏｎ／ｏｆｆ信号Ｇｕ、Ｇｘに変換して出力する。

インバータ主回路部４は、直流電源と１相当たり２個のスイッチング素子を直列接続した回路を、必要な相数だけ構成し、信号Ｇｕ、Ｇｘと同様に各相の電圧指令に基づいたスイッチング動作によって電力増幅したＰＷＭ出力を得、このＰＷＭ出力で負荷となるモータ５を駆動する。

電圧検出部６は、上記のインバータ主回路が出力する電圧を直流電源のＰ側かＮ側のどちらの電位であるかを検出してＰＷＭ指令のｏｎ／ｏｆｆに相当する信号に変換する回路であり、１相あたり２値レベルを有する１本の信号を出力する。実際には検出回路や絶縁回路の遅延時間が存在するが、その値は小さいものと見なして無視し、以降では（ＰＷＭ出力電圧≒電圧検出）として取り扱う。

デッドタイム補償回路３は、ＰＷＭ指令と出力電圧（パルス）検出信号を入力とし、ＰＷＭ指令に対するＰＷＭ電圧のｏｎ遅延時間計測用とｏｆｆ遅延時間計測用の２つのカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２を有しており、それぞれのカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２はＰＷＭ電圧指令と出力電圧検出が不一致であった期間だけカウント動作する。このカウンタ値が目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙに達したことを２個のコンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２によりそれぞれ検出し、この検出信号をＲ−ＳフリップフロップのＲ、Ｓトリガ信号とし、補正後のＰＷＭ信号を変化させると同時に、カウンタ値を零にリセットする。この動作をｏｎ側とｏｆｆ側のカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２が交互に行なうことにより、補償動作を実現している。

この回路の特徴は、図５にタイムチャートで動作例を示すように、１個のカウンタにデッドタイム補償回路の補償出力信号からＰＷＭ出力電圧までの遅延時間を計測する機能（図６の６）と、ＰＷＭ指令からＰＷＭ出力電圧までの時間が設定したＴｄｌｙになるように補正する機能（図６の３）の両方を有していることである。そのため、簡単な回路でデッドタイムなどに起因するスイッチング遅延時間の補償が可能となっている。

このデッドタイム補償回路の動作説明として、インバータの出力電流極性が負から正に変化した場合における各信号変化を図７で説明する。まず、ＰＷＭ指令がｏｆｆからｏｎに変化するときのカウンタの動作を説明すると、時刻ｔ０は補償出力（ＰＷＭパルス）がＯＮに変化した瞬間であり、同時にカウンタの値が零にリセットされる。ＰＷＭ指令はｏｎであるが出力電圧検出はまだｏｆｆであるのでカウンタイネーブル状態にあるためカウントアップを行い、時刻ｔ１において出力電圧検出がｏｎに変化してカウンタのイネーブル入力信号がディスエーブル状態となるまでカウントを継続する。ちょうどこのｔ６からｔ１の期間が遅延時間の補正動作に相当する。

次のＰＷＭ指令がｏｆｆからｏｎに変化する時刻ｔ２からカウンタは再びカウントイネーブル状態となってカウントを再開するが、設定したカウント値Ｔｄｌｙに達する時刻ｔ３において補正出力を発生すると同時にカウント値を零にリセットする。この時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間が遅延時間の補正動作に相当する。この補正出力後から出力電圧検出の変化までが前回の時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間と同じ遅延時間であった場合には、元のＰＷＭ指令入力から見て出力電圧検出まではＴｄｌｙ時間だけ遅れることになる。つまり、スイッチング時間の量に係わらず、遅延時間を一定にできる。ＰＷＭ指令がｏｎからｏｆｆ側に変化する場合についても、時刻ｔ４からｔ５および時刻ｔ６からｔ７のように同様の動作になり、遅延時間を一定に補償できる。

上記の２個のカウンタにより常にｏｎとｏｆｆの遅延時間をＴｄｌｙ時間だけ一定になるように補償すれば、結局出力電圧はＰＷＭ指令よりＴｄｌｙ時間だけ時間軸を平行移動した波形となるため、ＰＷＭ指令とＰＷＭ出力の間には時間差は存在するものの、ｏｎ時間幅とｏｆｆ時間幅の比についてはＰＷＭ指令と等しくなるため、正確な電圧出力を得ることができる。つまり、デッドタイムなどに起因する遅延時間を正確に補償することが可能になる。これが文献１の原理である。

なお、デッドタイム補償手法として２台以上の複数のインバータを並列接続した場合に拡張するものを提案しており（例えば、特許文献２参照）、他の手法として出力電圧（トランジスタの場合はＶｃｅ電圧）検出回路が故障した場合でも運転を継続するための保護方法を提案している（例えば、特許文献３参照）。

このような電圧検出を使用しない方式もある。現在のインバータ装置では、高速動作が可能なスイッチング素子が開発されたため、ＰＷＭ制御のスイッチング周波数（キャリア周波数）も高く設定できるようになっている。これにより、ＰＷＭ制御を適用しても出力電流のキャリア周波数に起因するリプル成分の振幅が小さくなるとともに出力電流が正確に検出できるようになったため、電圧検出を使用せず電流検出を利用したデッドタイム補償方式が適用されている例もある。

しかし、高速回転するモータなどでは周波数が高いため、この電圧誤差が変化する影響が大きくなる。一般的には電流制御を適用すれば比例積分（ＰＩ）制御により電流指令に実出力電流を追従させることができるが、積分補償成分の時定数には応答限界が存在しているため、高い運転周波数で電流極性が頻繁に変化する場合には電流制御が追従できない。また、電流検出を用いた補償法も高周波電流の極性を高速にかつ瞬時に精度よく検出することは困難である。

この点、ＰＷＭ出力電圧検出を利用したデッドタイム補償方式は電圧を直接検出してから計測した遅れ時間と同じ時間単位で電圧を補償するため、電流検出方式のような外乱が影響せずかつ高速な応答が可能である。

特許２７８２７８０号（特開平０１−１２７３９０） 特許３４９６９４３号（特開平５−３０７５１） 特許３４８００８５号（特開平８−１４０３６２）

特許文献１によるデッドタイム補償回路は、厳密には実際のスイッチング遅れ時間を計測した後、次回の電圧成分にて補正を行なうという補正遅れがある。そのため、電流極性の変化にともないスイッチングの遅延時間が変化した場合には、この遅れ時間の変化量（前回との差分）に相当する電圧誤差成分が補償しきれずに残ってしまう問題がある。この電圧誤差は電流の極性により変化が生じやすい特性があるため、電流の零クロス付近において電流の波形ひずみを発生させていた。

特に、高周波数かつ高速電流制御を行うインバータ装置においては、電圧検出から出力電圧を補償するまでに１パルス分の補償遅れが問題になってくる。このターンオン・ターンオフの遅延時間の変化の影響によるＰＷＭ電圧誤差の発生原理をタイムチャートで示したものが図７の「ＰＷＭ電圧誤差の波形」である。ここでは電流極性が負から正に変化する例を示しており、ｏｎからｏｆｆへの遅延時間がだんだん短くなり、逆にｏｆｆからｏｎへの遅延時間が電流値に応じてだんだん長くなる場合を示している。

前述のように、図６で示す遅延時間計測用カウンタは、前回の遅延時間を計測し、次のスイッチング時も同じ遅延時間であると仮定して補正しているが、実際の遅延時間が電流極性により変化する。この電流極性による遅延時間の変化と、図６の回路での１パルス分の補償遅れが組合わされて図７にＰＷＭ電圧誤差の波形で示すような電圧補償しきれない電圧誤差成分が発生する。この補償しきれない電圧誤差成分は、補償遅れ時間が変化する各相の正弦波電流が正負を交差するときに発生するため、正弦波電流の零クロス部分に波形歪が生じてしまう。

この波形歪みは、高周波数でない場合には電流のＰＩ（比例積分）制御によって出力電流が制御されるため、基本波成分に対して比較的小さいが、高速モータのように電流制御応答に近い高い運転周波数の場合には電流歪が基本波成分に対して相対的に大きくなり無視できなくなる。

本発明の目的は、デッドタイム補償遅れ時間が変化する各相の正弦波電流の零クロス部分の電圧誤差成分まで補償できるＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置を提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、デッドタイム補償遅れ時間が変化するＰＷＭ各相の正弦波電流の零クロス部分で発生する電圧誤差成分の補償を、目標遅れ時間設定値の補正、または遅延時間計測用カウンタのカウント値の補正で行うようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）ＰＷＭ変調を用いた電圧型インバータと、
前記インバータの出力電圧のスイッチング状態を検出する出力電圧検出回路と
ＰＷＭパルス指令と前記インバータの出力電圧検出とが不一致の条件の場合のみスイッチング素子のｏｎ遅延時間計測用とｏｆｆ遅延時間計測用の２つのカウンタでカウント動作し、これら２つのカウンタのカウント値が目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙに一致または超えたタイミングをｏｎタイミングとｏｆｆタイミングとする補正ＰＷＭパルス信号を出力するデッドタイム補償回路と、
前記補正ＰＷＭパルス信号にデッドタイムを挿入してインバータのＰＷＭ制御信号を発生するデッドタイム発生回路と、
を備えたＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置において、
前記ＰＷＭ指令のＯＮとＯＦＦの変化タイミングを、ｏｎエッジとｏｆｆエッジとして検出するＰＷＭ指令変化検出部と、
前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで前記２つのカウンタのカウント値を前回のカウント値として記憶し、これら前回のカウント値と該２つのカウンタの今回のカウント値との差分を遅延時間差分としてそれぞれ求める２つの差分演算部と、
前記遅延時間差分で前記目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙをそれぞれ補正し、前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジに同期して更新する補償演算部を備え、
インバータ装置の主回路スイッチング素子のスイッチング遅延時間の変化などに起因して、ＰＷＭ各相の正弦波電流の零クロス部分で発生する電圧誤差成分を、ＰＷＭ指令パルスで１パルス遅れた次回の補正量に上乗せして補償することを特徴とする。

（２）ＰＷＭ変調を用いた電圧型インバータと、
前記インバータの出力電圧のスイッチング状態を検出する出力電圧検出回路と
ＰＷＭパルス指令と前記インバータの出力電圧検出とが不一致の条件の場合のみスイッチング素子のｏｎ遅延時間計測用とｏｆｆ遅延時間計測用の２つのカウンタでカウント動作し、これら２つのカウンタのカウント値が目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙに一致または超えたタイミングをｏｎタイミングとｏｆｆタイミングとする補正ＰＷＭパルス信号を出力するデッドタイム補償回路と、
前記補正ＰＷＭパルス信号にデッドタイムを挿入してインバータのＰＷＭ制御信号を発生するデッドタイム発生回路と、
を備えたＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置において、
前記ＰＷＭ指令のＯＮとＯＦＦの変化タイミングを、ｏｎエッジとｏｆｆエッジとして検出するＰＷＭ指令変化検出部と、
前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで前記２つのカウンタのカウント値を前回のカウント値として記憶し、これら前回のカウント値と該２つのカウンタの今回のカウント値との差分を遅延時間差分としてそれぞれ求める２つの差分演算部と、
前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで、前記遅延時間差分から該遅延時間差分を１カウントアップした値にそれぞれ切り替え、これら１カウントアップの代わりに前記２つのカウンタのカウント値をそれぞれ加算補正するカウンタ値補正演算部を備え、
インバータ装置の主回路スイッチング素子のスイッチング遅延時間の変化などに起因して、ＰＷＭ各相の正弦波電流の零クロス部分で発生する電圧誤差成分を、ＰＷＭ指令パルスで１パルス遅れた次回の補正量に上乗せして補償することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、デッドタイム補償遅れ時間が変化するＰＷＭ各相の正弦波電流の零クロス部分で発生する電圧誤差成分の補償を、目標遅れ時間設定値の補正、または遅延時間計測用カウンタのカウント値の補正で行うようにしたため、従来のデッドタイム補償方式では補償しきれなかった零クロス付近の電圧誤差の変化成分についても補償でき、ＰＷＭ指令に対してより正確な電圧が出力できると共に、電流波形の零クロス部分の歪も抑制することができる。

実施形態１のデッドタイム補償回路図。 実施形態１におけるデッドタイム補償タイムチャート。 実施形態２のデッドタイム補償回路図。 実施形態２におけるデッドタイム補償タイムチャート。 デッドタイム補償が無い場合の電圧誤差発生のタイムチャート。 従来のデッドタイム補償回路図。 スイッチング遅延時間変化による電圧誤差発生のタイムチャート。

（実施形態１）
本実施形態は、スイッチング時間の差分補償機能をカウンタの目標値に補正する。

図１は、本実施形態のデッドタイム補償回路図を示し、スイッチング素子のターンオン・ターンオフのスイッチング遅れ時間が変化したことにより生ずる図６の回路における補正誤差電圧成分をさらに補正する構成としている。また、このときの動作タイムチャートを図２示す。

図１は、従来の図６回路に対し、次の３つの回路を追加したものである。

（１）ＰＷＭ指令変化検出部３Ａは、ＰＷＭ指令のＯＮとＯＦＦの変化タイミングをｏｎエッジとｏｆｆエッジとして検出するもので、Ｄ型フリップフロップによるＰＷＭパルスの１クロック遅延回路と、その入出力ＰＷＭパルスの一方を反転させて論理積をとることでｏｎエッジとｏｆｆエッジを検出するＡＮＤ回路で構成される。これらｏｎエッジ信号とｏｆｆエッジ信号は、遅延時間の記憶や、補正演算のタイミングに使用する。

（２）差分演算部３Ｂは、上記のｏｎエッジ信号とｏｆｆエッジ信号のタイミングでカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２のカウント値を前回のカウント値として記憶する２つのメモリと、これらメモリで記憶する前回のカウント値と、今回（最新）のカウント値との差分を遅延時間差分としてそれぞれ求める２つの差分演算回路で構成される。

（３）補償演算部３Ｃは、上記の差分演算回路の出力である前回と最新の遅延時間の差分時間を用いて、目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙをそれぞれ補正する２つの加減算回路と、これら補正した目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙを前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジに同期して更新して、コンパレータＣＭＰ１，ＣＭＰ２の比較入力とする２つのレジスタで構成される。

これらの回路３Ａ，３Ｂ，３Ｃを追加することにより、図２に示す動作タイムチャートのように、スイッチング遅れ時間の変化による差分時間に相当する補正しきれない電圧誤差成分についても、１パルス遅れた次回の補正量にこの変化分も上乗せすることにより、電圧誤差成分をさらに補正する。この動作の詳細を以下に説明する。

（作用・動作の説明）
図２に示すタイムチャートにおいて、電圧誤差ｅ１のように、ｏｆｆ時の遅延時間（ターンオフ時間Ｔｏｆｆ）が短くなった場合を考える。この場合には従来の図６の回路だけでは、ＰＷＭ電圧誤差パルスのように負の補正遅れによる誤差電圧成分ｅ１が発生する。そこで、ＰＷＭ指令変化検出部３Ａおよび差分演算部３Ｂにより、前回の検出電圧のｏｆｆエッジ発生時Ｔ１とこの短くなった最新の遅延時間の差分（Ｔ２−Ｔ１）を計算しておき、これを補償演算部３ＣでＴｄｌｙ（ｏｆｆ側カウンタ）の目標値に修正を加え、（Ｔ２−Ｔ１）だけ小さくする。そうするとＰＷＭ電圧誤差において電圧誤差ｅ１’のパルスのように正の補正誤差電圧ｅ１’が正しい電圧ｅ１成分を補正する効果が得られる。

この誤差電圧の補償動作は、電圧誤差ｅ２からｅ２’のように順繰りに継続して補正されていく。また、電圧誤差ｅ３，ｅ４のように電流極性が変化してｏｎ側の遅延時間（ターンオン時間Ｔｏｎ）が長くなった場合にも、同様に負の誤差電圧であれば次回のｏｎ側のデッドタイム補正時に正の電圧補正を行う。

ここでは、電流が負から正の場合を示したが、電流極性が正から負に変化する場合には、正の補正誤差電圧をキャンセルするように負の電圧補正を追加するようにカウンタの目標値が増加する。

したがって、本実施形態では、電圧補正誤差の変化により補償できなかった成分についても補償でき、これによりＰＷＭ指令に対してより正確な電圧が出力できると共に、電流波形の零クロス部分の歪も抑制することができる。

なお、本実施形態では、カウンタの目標値を変更するため、アップカウンタで実現する場合に好適となる。

（実施形態２）
本実施形態は、スイッチング時間の差分補償機能をカウン値に対し補正する。

図３は、本実施形態のデッドタイム補償回路図を示し、スイッチング素子のスイッチング遅れ時間の変化時の補正遅れを補正する構成としている。また、このときの動作タイムチャートを図４に示す。

図３は、従来の図６の回路に対し、次の３つの回路を追加したものである。

（１）ＰＷＭ指令変化検出部３Ａは、実施形態１と同様に、ＰＷＭ指令のＯＮとＯＦＦの変化タイミングを、ｏｎエッジとｏｆｆエッジとして検出するもので、Ｄ型フリップフロップによるＰＷＭパルスの１クロック遅延回路と、その入出力ＰＷＭパルスの一方を反転させて論理積をとることでｏｎエッジとｏｆｆエッジを検出するＡＮＤ回路で構成される。これらｏｎエッジ信号とｏｆｆエッジ信号は、遅延時間の記憶や、補正演算のタイミングに使用する。

（２）差分演算部３Ｂは、実施形態１と同様に、上記のｏｎエッジ信号とｏｆｆエッジ信号のタイミングでカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２のカウント値を前回のカウント値として記憶する２つのレジスタと、これらレジスタで記憶する前回のカウント値と、今回（最新）のカウント値との差分を遅延時間差分としてそれぞれ求める２つの差分演算回路で構成される。

（３）カウンタ値補正演算部３Ｄは、上記の差分演算回路の出力である前回と最新の遅延時間の差分時間に値１をそれぞれ加算（１カウントアップ）する２つの加算回路と、上記のｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで加算回路の加算出力（１カウントアップした値）を上記の差分時間から切り替える２つのマルチプレクサと、これらマルチプレクサの出力でカウンタＣＮＴ１，ＣＮＴ２のカウント値をそれぞれ加算補正する２つの加減算回路で構成される。

本実施形態によるデッドタイム補償動作は、実施形態１における図２の動作タイムチャートとは異なり、デッドタイム補償の目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙは一定に固定したままである。

すなわち、図４に示す動作タイムチャートのように、遅れ時間の変化による差分時間に相当する補正しきれない電圧誤差成分をカウンタ値として、１パルス遅れた次回の補正量側にこの変化分も上乗せすることにより、電圧誤差成分をさらに補正する。この動作の詳細を以下に説明する。

（作用・動作の説明）
図４に示すタイムチャートにおいて、電圧誤差ｅ１のように、ｏｆｆ時の遅延時間が短くなった場合を考える。この場合には従来の図６の回路だけでは、ＰＷＭ電圧誤差パルスのように負の補正誤差電圧が発生する。そこで、ＰＷＭ指令変化検出部３Ａおよび差分演算部３Ｂにより、前回の検出電圧のｏｆｆエッジ発生時とこの短くなった最新の遅延時間の差分を計算しておく。そして、通常はカウンタ値を１カウントずつカウントアップ動作させるが、ＰＷＭ指令のエッジが発生したときだけ、カウンタ値補正演算部３Ｄにより差分演算部３Ｂの補正量だけ加算してカウンタ値を修正する。そのかわり、この方式では目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙは変更せず一定に固定したとしておく。

したがって、本実施形態においても、実施形態１と同様に、誤差電圧の変化により補償しきれなかった成分までさらに補正でき、これによりＰＷＭ指令に対してより正確な電圧が出力できると共に、電流波形の零クロス部分の歪も抑制することができる。

なお、本実施形態では目標値を固定してカウント値の方を補正するので、零を目標値として固定したダウンカウンタで実現する場合に好適となる。

１ ＰＷＭ信号発生部
２ デッドタイム発生回路
３ デッドタイム補償回路
４ インバータ主回路部
５ モータ（負荷）
６ 電圧検出部
ＣＮＴ１，ＣＮＴ２ カウンタ
ＣＭＰ１，ＣＭＰ２ コンパレータ

Claims (2)

1. ＰＷＭ変調を用いた電圧型インバータと、
   前記インバータの出力電圧のスイッチング状態を検出する出力電圧検出回路と
   ＰＷＭパルス指令と前記インバータの出力電圧検出とが不一致の条件の場合のみスイッチング素子のｏｎ遅延時間計測用とｏｆｆ遅延時間計測用の２つのカウンタでカウント動作し、これら２つのカウンタのカウント値が目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙに一致または超えたタイミングをｏｎタイミングとｏｆｆタイミングとする補正ＰＷＭパルス信号を出力するデッドタイム補償回路と、
   前記補正ＰＷＭパルス信号にデッドタイムを挿入してインバータのＰＷＭ制御信号を発生するデッドタイム発生回路と、
   を備えたＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置において、
   前記ＰＷＭ指令のＯＮとＯＦＦの変化タイミングを、ｏｎエッジとｏｆｆエッジとして検出するＰＷＭ指令変化検出部と、
   前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで前記２つのカウンタのカウント値を前回のカウント値として記憶し、これら前回のカウント値と該２つのカウンタの今回のカウント値との差分を遅延時間差分としてそれぞれ求める２つの差分演算部と、
   前記遅延時間差分で前記目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙをそれぞれ補正し、前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジに同期して更新する補償演算部を備え、
   インバータ装置の主回路スイッチング素子のスイッチング遅延時間の変化などに起因して、ＰＷＭ各相の正弦波電流の零クロス部分で発生する電圧誤差成分を、ＰＷＭ指令パルスで１パルス遅れた次回の補正量に上乗せして補償することを特徴とするＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置。
2. ＰＷＭ変調を用いた電圧型インバータと、
   前記インバータの出力電圧のスイッチング状態を検出する出力電圧検出回路と
   ＰＷＭパルス指令と前記インバータの出力電圧検出とが不一致の条件の場合のみスイッチング素子のｏｎ遅延時間計測用とｏｆｆ遅延時間計測用の２つのカウンタでカウント動作し、これら２つのカウンタのカウント値が目標遅れ時間設定値Ｔｄｌｙに一致または超えたタイミングをｏｎタイミングとｏｆｆタイミングとする補正ＰＷＭパルス信号を出力するデッドタイム補償回路と、
   前記補正ＰＷＭパルス信号にデッドタイムを挿入してインバータのＰＷＭ制御信号を発生するデッドタイム発生回路と、
   を備えたＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置において、
   前記ＰＷＭ指令のＯＮとＯＦＦの変化タイミングを、ｏｎエッジとｏｆｆエッジとして検出するＰＷＭ指令変化検出部と、
   前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで前記２つのカウンタのカウント値を前回のカウント値として記憶し、これら前回のカウント値と該２つのカウンタの今回のカウント値との差分を遅延時間差分としてそれぞれ求める２つの差分演算部と、
   前記ｏｎエッジとｏｆｆエッジのタイミングで、前記遅延時間差分から該遅延時間差分を１カウントアップした値にそれぞれ切り替え、これら１カウントアップの代わりに前記２つのカウンタのカウント値をそれぞれ加算補正するカウンタ値補正演算部を備え、
   インバータ装置の主回路スイッチング素子のスイッチング遅延時間の変化などに起因して、ＰＷＭ各相の正弦波電流の零クロス部分で発生する電圧誤差成分を、ＰＷＭ指令パルスで１パルス遅れた次回の補正量に上乗せして補償することを特徴とするＰＷＭインバータ装置のデッドタイム補償装置。

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