JP2659365B2 - パルス幅変調制御インバータの制御方法 - Google Patents
パルス幅変調制御インバータの制御方法Info
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- JP2659365B2 JP2659365B2 JP62006744A JP674487A JP2659365B2 JP 2659365 B2 JP2659365 B2 JP 2659365B2 JP 62006744 A JP62006744 A JP 62006744A JP 674487 A JP674487 A JP 674487A JP 2659365 B2 JP2659365 B2 JP 2659365B2
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- Japan
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- motor
- pulse width
- width modulation
- inverter
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電流制御ループを有し、この電流制御ル
ープの出力をパルス幅変調して誘導電動機を可変速駆動
する電圧形のパルス幅変調制御インバータの制御方法に
関する。
ープの出力をパルス幅変調して誘導電動機を可変速駆動
する電圧形のパルス幅変調制御インバータの制御方法に
関する。
第３図は電流制御ループを有するパルス幅変調制御イ
ンバータの従来例を示す回路図である。
ンバータの従来例を示す回路図である。
この第３図において、交流電源２からの交流電力は、
整流器３により直流に変換されるのであるが、この直流
に含まれているリップル分は、平滑コンデンサ４で除去
される。このようにして平滑された直流をトランジスタ
で構成されているパルス幅変調制御インバータ（以下で
はPWMインバータと略記する）５へ入力させることによ
り、このPWMインバータ５からは、所望の電圧と周波数
の交流電力を取出せるので、この交流電力で誘導電動機
６を可変速駆動させることができるのであるが、このよ
うなPWMインバータ５の制御は次のように行われる。
整流器３により直流に変換されるのであるが、この直流
に含まれているリップル分は、平滑コンデンサ４で除去
される。このようにして平滑された直流をトランジスタ
で構成されているパルス幅変調制御インバータ（以下で
はPWMインバータと略記する）５へ入力させることによ
り、このPWMインバータ５からは、所望の電圧と周波数
の交流電力を取出せるので、この交流電力で誘導電動機
６を可変速駆動させることができるのであるが、このよ
うなPWMインバータ５の制御は次のように行われる。
速度設定器11から出力される速度指令値N*と、誘導電
動機６に結合されているパルスエンコーダ８から出力さ
れる速度実際値Ｎとの偏差を速度調節器12に入力させる
ことにより、速度調節器12はこの入力偏差を零にするト
ルク指令値T*をベクトル演算部13へ出力する。ベクトル
演算部13はこのトルク指令値T*と前述の速度実際値Ｎか
ら、ベクトル演算により電流指令値I*を創成出力し、変
流器７で検出されるPWMインバータ５の出力電流実際値
Ｉとこの電流指令値I*との偏差を電流調節器14へ入力さ
せる。電流調節器14は、この入力偏差を零にする制御信
号をコンパレータ16へ出力するのであるが、キヤリヤ発
生器15から出力される搬送波もコンパレータ16へ与えら
れるので、コンパレータ16は両入力の大小関係を比較す
ることで、ベース駆動回路17へ開閉のタイミングを示す
信号を出力し、ベース駆動回路17からは、PWMインバー
タ５を構成している各トランジスタへ順次開閉動作すべ
き信号を与えるので、速度指令値N*に対応した周波数と
電圧の交流がこのPWMインバータ５から出力されること
になる。
動機６に結合されているパルスエンコーダ８から出力さ
れる速度実際値Ｎとの偏差を速度調節器12に入力させる
ことにより、速度調節器12はこの入力偏差を零にするト
ルク指令値T*をベクトル演算部13へ出力する。ベクトル
演算部13はこのトルク指令値T*と前述の速度実際値Ｎか
ら、ベクトル演算により電流指令値I*を創成出力し、変
流器７で検出されるPWMインバータ５の出力電流実際値
Ｉとこの電流指令値I*との偏差を電流調節器14へ入力さ
せる。電流調節器14は、この入力偏差を零にする制御信
号をコンパレータ16へ出力するのであるが、キヤリヤ発
生器15から出力される搬送波もコンパレータ16へ与えら
れるので、コンパレータ16は両入力の大小関係を比較す
ることで、ベース駆動回路17へ開閉のタイミングを示す
信号を出力し、ベース駆動回路17からは、PWMインバー
タ５を構成している各トランジスタへ順次開閉動作すべ
き信号を与えるので、速度指令値N*に対応した周波数と
電圧の交流がこのPWMインバータ５から出力されること
になる。
上述したように、第３図に示すPWMインバータ５の制
御回路は、比例積分演算器で構成された速度調節器12を
含む速度制御ループを形成し、この速度制御ループの内
側に、同じく比例積分演算器で構成された電流調節器14
を含む電流制御ループが形成されている。
御回路は、比例積分演算器で構成された速度調節器12を
含む速度制御ループを形成し、この速度制御ループの内
側に、同じく比例積分演算器で構成された電流調節器14
を含む電流制御ループが形成されている。
ところで、上記のように電流制御ループを有する電圧
形のPWMインバータでは、電動機速度に対応して、この
電流制御系のゲインが変化するという問題を有してい
る。
形のPWMインバータでは、電動機速度に対応して、この
電流制御系のゲインが変化するという問題を有してい
る。
第４図は電動機速度に対応した電動機端子電圧の波形
をあらわした波形図であって、E1は電動機速度がN1のと
きの電動機端子電圧を、またE2は電動機速度がN2のとき
の電動機端子電圧をあらわしているが、この第４図から
もあきらかなように、N1＞N2であり、かつ電動機の基底
速度N0との関係はN2＜N0である。ここでEdは平滑コンデ
ンサ４が接続されている直流中間回路の電圧である。
をあらわした波形図であって、E1は電動機速度がN1のと
きの電動機端子電圧を、またE2は電動機速度がN2のとき
の電動機端子電圧をあらわしているが、この第４図から
もあきらかなように、N1＞N2であり、かつ電動機の基底
速度N0との関係はN2＜N0である。ここでEdは平滑コンデ
ンサ４が接続されている直流中間回路の電圧である。
電動機電流は、直流中間回路電圧Edと、電動機端子電
圧との電圧差で定まることから、この第４図においては
下記の（１）式が成立する。
圧との電圧差で定まることから、この第４図においては
下記の（１）式が成立する。
Ed−E1＜Ed−E2 ……（１） すなわち、平均的に見て、電動機速度が基底速度N0よ
りも低いN2なる値のとき、電流制御系のゲインは、基底
速度N0より高速のN1なる速度のときのゲインよりも大と
なる。これに対して電流制御系における比例・積分制御
のパラメータは固定であるため、この制御系が不安定に
なる欠点を有する。
りも低いN2なる値のとき、電流制御系のゲインは、基底
速度N0より高速のN1なる速度のときのゲインよりも大と
なる。これに対して電流制御系における比例・積分制御
のパラメータは固定であるため、この制御系が不安定に
なる欠点を有する。
そこで本発明の目的は、電動機速度またはこれと等価
な電動機端子電圧を検出して、これにより電流制御系を
可変ゲイン制御することにより、全速度範囲における当
該電流制御系を安定させることにある。
な電動機端子電圧を検出して、これにより電流制御系を
可変ゲイン制御することにより、全速度範囲における当
該電流制御系を安定させることにある。
上記の目的を達成するために、この発明によるPWMイ
ンバータの制御方法は、速度制御ループの内側に電流制
御ループを備え、この電流制御ループの出力を搬送波で
パルス幅変調して得られる信号を用いることで、所望の
電圧と周波数の交流を出力して交流電動機を可変速駆動
するパルス幅変調制御インバータにおいて、前記交流電
動機の速度が基底速度よりも低い時は前記搬送波の振幅
を速度が低下するにつれて増大させ、前記交流電動機の
速度が基底速度よりも高い時は前記搬送波の振幅を一定
にさせるものとする。
ンバータの制御方法は、速度制御ループの内側に電流制
御ループを備え、この電流制御ループの出力を搬送波で
パルス幅変調して得られる信号を用いることで、所望の
電圧と周波数の交流を出力して交流電動機を可変速駆動
するパルス幅変調制御インバータにおいて、前記交流電
動機の速度が基底速度よりも低い時は前記搬送波の振幅
を速度が低下するにつれて増大させ、前記交流電動機の
速度が基底速度よりも高い時は前記搬送波の振幅を一定
にさせるものとする。
この発明においては、PWMインバータで駆動される交
流電動機の速度、あるいはこの速度と等価である交流電
動機端子電圧を検出し、この検出信号により、電流制御
系のゲインを可変させようとするもので、具体的には、
パルス幅変調のための搬送波の振幅を、上記検出信号に
対応して変化させることでゲインを可変にし、電流制御
系の安定度を向上させるものである。
流電動機の速度、あるいはこの速度と等価である交流電
動機端子電圧を検出し、この検出信号により、電流制御
系のゲインを可変させようとするもので、具体的には、
パルス幅変調のための搬送波の振幅を、上記検出信号に
対応して変化させることでゲインを可変にし、電流制御
系の安定度を向上させるものである。
第１図は本発明の実施例を示す回路図である。この第
１図において、交流電源２からの交流電力を整流器３で
直流に変換し、平滑コンデンサ４を介してPWMインバー
タ５へ入力させ、このPWMインバータ５からの出力交流
で誘導電動機６を可変速運転させるのであるが、このと
き比例積分演算器で構成された速度調節器12へは、速度
設定器11からの速度指令値N*とパルスエンコーダ８から
の速度実際値Ｎとの偏差を入力させて、この入力偏差を
零にするトルク指令値T*を出力させるようにしている速
度制御系により、誘導電動機６の速度は速度指令値N*と
一致するように制御される。
１図において、交流電源２からの交流電力を整流器３で
直流に変換し、平滑コンデンサ４を介してPWMインバー
タ５へ入力させ、このPWMインバータ５からの出力交流
で誘導電動機６を可変速運転させるのであるが、このと
き比例積分演算器で構成された速度調節器12へは、速度
設定器11からの速度指令値N*とパルスエンコーダ８から
の速度実際値Ｎとの偏差を入力させて、この入力偏差を
零にするトルク指令値T*を出力させるようにしている速
度制御系により、誘導電動機６の速度は速度指令値N*と
一致するように制御される。
速度調節器12からのトルク指令値T*と、電動機速度実
際値Ｎとにより、ベクトル演算部13は電動機の電流指令
値I*を出力する。さらに、比例積分演算器で構成された
電流調節器14へは、この速度指令値I*と変流器７からの
電流実際値Ｉとの偏差を入力させ、この入力偏差を零に
する制御信号を出力させるようにしている電流制御系を
備えていることは、第３図に示す従来例回路の場合と同
じである。
際値Ｎとにより、ベクトル演算部13は電動機の電流指令
値I*を出力する。さらに、比例積分演算器で構成された
電流調節器14へは、この速度指令値I*と変流器７からの
電流実際値Ｉとの偏差を入力させ、この入力偏差を零に
する制御信号を出力させるようにしている電流制御系を
備えていることは、第３図に示す従来例回路の場合と同
じである。
この電流調節器14の出力と、キヤリヤ発生器15からの
搬送波とをコンパレータ16で比較することにより、ベー
ス駆動回路17へ開閉のタイミングを示す信号を出力する
のであるが、本発明においては、電動機の速度実際値Ｎ
に対応して、これと所定の関数関係にある値を出力する
関数発生器21を設け、この関数発生器21の出力を乗算器
22へ導き、この乗算器22によりキヤリヤ発生器15からの
搬送波の振幅を変化させるようにする。
搬送波とをコンパレータ16で比較することにより、ベー
ス駆動回路17へ開閉のタイミングを示す信号を出力する
のであるが、本発明においては、電動機の速度実際値Ｎ
に対応して、これと所定の関数関係にある値を出力する
関数発生器21を設け、この関数発生器21の出力を乗算器
22へ導き、この乗算器22によりキヤリヤ発生器15からの
搬送波の振幅を変化させるようにする。
第２図は第１図に示す実施例回路における関数発生器
の出力特性をあらわしたグラフであって、横軸は電動機
速度実際値Ｎを、縦軸は搬送波電圧係数をあらわしてい
る。なお、N0は誘導電動機６の基底速度である。
の出力特性をあらわしたグラフであって、横軸は電動機
速度実際値Ｎを、縦軸は搬送波電圧係数をあらわしてい
る。なお、N0は誘導電動機６の基底速度である。
第２図に示す特性の関数発生器21を使用することで、
誘導電動機６の速度が基底速度N0よりも低いときは、速
度が低下するにつれて搬送波の振幅が増大、したがって
電流制御系のゲインが低下するようになり、基底速度N0
より高速の範囲では、搬送波振幅を一定にするようにし
ている。
誘導電動機６の速度が基底速度N0よりも低いときは、速
度が低下するにつれて搬送波の振幅が増大、したがって
電流制御系のゲインが低下するようになり、基底速度N0
より高速の範囲では、搬送波振幅を一定にするようにし
ている。
なお関数発生器21は速度実際値Ｎに対応した搬送波電
圧係数を出力しているが、速度の代りに、この速度に対
応した電動機端子電圧を用いてもよいことは勿論であ
る。
圧係数を出力しているが、速度の代りに、この速度に対
応した電動機端子電圧を用いてもよいことは勿論であ
る。
この発明によれば、電流制御ループを備えたパルス幅
変調制御インバータでは、このPWMインバータで可変速
駆動される交流電動機の速度（またはこの速度に対応し
ている当該交流電動機の端子電圧）に対応して搬送波の
振幅を変化させる信号を出力する関数発生器を設けるこ
とにより、前述した不具合が解消される効果が得られる
ので、電動機の全速度範囲で、電流制御系をより安定に
動作させることができる。さらに基底速度未満の速度領
域でゲインを低下させた分だけ、基底速度以上の速度領
域でのゲインを上昇できるので、パルス幅変調用の搬送
波周波数を下げても、電流制御系の動作を安定にでき
る。この搬送波周波数の低下は、当該PWMインバータを
構成している半導体スイッチ素子の動作頻度を減少させ
ることになり、その発生損失が減少することから、スイ
ッチ素子の適用ランクを変更でき、あるいは冷却体を小
形にできるなど、装置の小形化とコストの低下、さらに
は効率の向上などの効果も合わせて発揮できる。
変調制御インバータでは、このPWMインバータで可変速
駆動される交流電動機の速度（またはこの速度に対応し
ている当該交流電動機の端子電圧）に対応して搬送波の
振幅を変化させる信号を出力する関数発生器を設けるこ
とにより、前述した不具合が解消される効果が得られる
ので、電動機の全速度範囲で、電流制御系をより安定に
動作させることができる。さらに基底速度未満の速度領
域でゲインを低下させた分だけ、基底速度以上の速度領
域でのゲインを上昇できるので、パルス幅変調用の搬送
波周波数を下げても、電流制御系の動作を安定にでき
る。この搬送波周波数の低下は、当該PWMインバータを
構成している半導体スイッチ素子の動作頻度を減少させ
ることになり、その発生損失が減少することから、スイ
ッチ素子の適用ランクを変更でき、あるいは冷却体を小
形にできるなど、装置の小形化とコストの低下、さらに
は効率の向上などの効果も合わせて発揮できる。
第１図は本発明の実施例を示す回路図であり、第２図は
第１図に示す実施例回路における関数発生器の出力特性
をあらわしたグラフである。第３図は電流制御ループを
有するパルス幅変調制御インバータの従来例を示す回路
図、第４図は電動機速度に対応した電動機端子電圧の変
化をあらわした波形図である。 ２……交流電源、３……整流器、４……平滑コンデン
サ、５……PWMインバータ、６……誘導電動機、７……
変流器、８……パルスエンコーダ、11……速度設定器、
12……速度調節器、13……ベクトル演算部、14……電流
調節器、15……キヤリヤ発生器、16……コンパレータ、
17……ベース駆動回路、21……関数発生器、22……乗算
器。
第１図に示す実施例回路における関数発生器の出力特性
をあらわしたグラフである。第３図は電流制御ループを
有するパルス幅変調制御インバータの従来例を示す回路
図、第４図は電動機速度に対応した電動機端子電圧の変
化をあらわした波形図である。 ２……交流電源、３……整流器、４……平滑コンデン
サ、５……PWMインバータ、６……誘導電動機、７……
変流器、８……パルスエンコーダ、11……速度設定器、
12……速度調節器、13……ベクトル演算部、14……電流
調節器、15……キヤリヤ発生器、16……コンパレータ、
17……ベース駆動回路、21……関数発生器、22……乗算
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−187284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−187286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−187285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−190185（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】速度制御ループの内側に電流制御ループを
備え、この電流制御ループの出力を搬送波でパルス幅変
調して得られる信号を用いることで、所望の電圧と周波
数の交流を出力して交流電動機を可変速駆動するパルス
幅変調制御インバータにおいて、前記交流電動機の速度
が基底速度よりも低い時は前記搬送波の振幅を速度が低
下するにつれて増大させ、前記交流電動機の速度が基底
速度よりも高い時は前記搬送波の振幅を一定にさせるこ
とを特徴とするパルス幅変調制御インバータの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006744A JP2659365B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | パルス幅変調制御インバータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62006744A JP2659365B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | パルス幅変調制御インバータの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63178790A JPS63178790A (ja) | 1988-07-22 |
| JP2659365B2 true JP2659365B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=11646714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62006744A Expired - Lifetime JP2659365B2 (ja) | 1987-01-14 | 1987-01-14 | パルス幅変調制御インバータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2659365B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3271478B2 (ja) * | 1995-07-19 | 2002-04-02 | 松下電器産業株式会社 | 電流指令型ｐｗｍインバータ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187285A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | インバ−タ制御装置 |
| JPS60187284A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の電流制御装置 |
| JPS60187286A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | インバ−タ制御装置 |
| JPS60190185A (ja) * | 1984-03-10 | 1985-09-27 | Hitachi Ltd | Ｐｗｍインバ−タの制御方法 |
-
1987
- 1987-01-14 JP JP62006744A patent/JP2659365B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63178790A (ja) | 1988-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |