JP2938772B2 - Ｐｗｍインバータ装置 - Google Patents
Ｐｗｍインバータ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はインバータ装置によるモ
ータ回転数制御に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のＰＷＭインバータ装置の使用例を
図３〜図８に示し説明する。図３はＰＷＭインバータ装
置の基本構成図、図４〜図８はＰＷＭインバータ装置に
よる波形の一例である。 【０００３】図３で、１はインバータ装置の出力電圧の
周波数を設定する周波数設定部、２は前記周波数設定部
１の信号を受け、各相ベース駆動部へ信号を出力する制
御回路部、３はインバータ装置の最終出力波であるＤＣ
／ＡＤ変換を行なう相駆動部である。そして、相駆動部
３は第１パワートランジスタ４、第１ベース駆動部５、
第２パワートランジスタ６、第２ベース駆動部７により
構成される。８は各相駆動部３の両端と接続する直流電
源部、９は各相駆動部３の中点ｘ，ｙ，ｚに接続し、こ
れらの出力電圧により運転されるモータである。 【０００４】以上の構成によれば、周波数設定部１で周
波数を設定すれば、制御回路部２では、前記設定信号を
受け、電気角１２０°の位相間隔の設定周波数正弦波を
図４の通り、１相の設定周波数正弦波ａと約２ＫＨｚの
三角波ｂとして比較し各相毎に図５に示すＰＷＭ信号を
発生させる。前記ＰＷＭ信号は、各相駆動部３の第１ペ
ース駆動部５へ、また前記ＰＷＭ信号の反転信号は第２
ペース駆動部７へ印加され、第１、第２パワートランジ
スタ４，６を交互にＯＮ−ＯＦＦし、各相駆動部３の中
点ｘ，ｙ，ｚ間には、図６に示すパルス状の電圧から構
成される設定周波数の出力電圧を発生し、モータ９へ印
加する。また、図６に示す出力電圧を構成するパルス状
電圧のパルス数はキャリア周波数と呼ばれ、制御回路部
２の比較三角波の周波数と等しくなる。前記印加された
ＰＷＭ信号の電圧はモータ９のインダクタンスにより、
図７に示す高調波分を含む正弦波電流となり、モータ９
を運転するが、一般に高調波電流がモータに流れれば、
モータの１次巻線により固定鉄芯に図８に示す高調波分
を含む設定周波数の２倍の周波数の電磁力が発生し、さ
らに固定鉄芯は、過電流損を最小にすべく絶縁被層付け
い素鋼板を積層して用いていることから、前記電磁力に
よりステータの積層板等が振動しキャリア周波数の２倍
の周波数の異常音が発生することが知られている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような従来のＰＷ
Ｍインバータ装置では、スイッチング素子としてパワー
トランジスタを使用しており、構造上、キャリア周波数
の上限は２ＫＨｚにしかできず、したがってモータから
は可聴周波数域の４ＫＨｚ程度の異常音が発生し、不快
感が感じられるという問題があった。 【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、ＰＷ
Ｍインバータ装置によるモータ駆動において、モータか
らの可聴域での異常音を防止した不快感のないＰＷＭイ
ンバータ装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明のＰＷＭインバー
タ装置は上記目的を達成するために、出力周波数を設定
する出力周波数設定部と、前記出力周波数設定部よりの
信号を受け、各相の第１および第２ゲート駆動部へ信号
を発生する制御回路部と、２個直列に接続される第１お
よび第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴと、前記第１および第２
パワーＭＯＳ・ＦＥＴを前記制御回路部の信号により交
互にＯＮ−ＯＦＦさせる第１および第２ゲート駆動部よ
りなる相駆動部と、前記相駆動部の２個直列に接続され
るパワーＭＯＳ・ＦＥＴの両端に接続する直流電源部よ
り構成され、発生する出力電圧を設定した周波数にする
ために前記制御回路で正弦波波形をＰＷＭ波形に変調す
るキャリア周波数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとする構成と
したものである。 【０００８】 【作用】本発明は上記した手段の構成により、モータか
ら発生する音響エネルギーの周波数範囲は１６ＫＨｚか
ら３２ＫＨｚとなり、キャリア周波数自体は可聴周波数
領域にありながら、異常音の音響エネルギーが１６ＫＨ
ｚ以上の可聴周波数領域外に存在することになり、した
がって、人間には異常音が聞こえないことになる。 【０００９】 【実施例】本発明に関する実施例を図１および図２を参
照しながら説明する。図１は、本発明のＰＷＭインバー
タ装置の一実施例であり、図２は、ＰＷＭインバータ装
置の特性データ図である。 【００１０】従来例の図３と同じ箇所には同じ番号をつ
け、重複の説明は省略する。図１で、１０は第１パワー
ＭＯＳ・ＦＥＴ、１１は第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴであ
る。一般にパワーＭＯＳ・ＦＥＴは、パワートランジス
タと本質的に構造が異なり、４０ＫＨｚ程度のキャリア
周波数の出力が可能であることが知られており、前述の
モータから発生する異常音を１６ＫＨｚ以上にすること
が可能となる。また、モータから発生する異常音は、理
論的にはＰＷＭインバータ装置のキャリア周波数の２倍
の周波数になるはずである。そこで、人間の可聴域が２
０Ｈｚ〜１６ＫＨｚの範囲であることを考え併せＰＷＭ
インバータ装置でのキャリア周波数、あるいは、比較三
角波周波数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとすればモータから
発生する音響エネルギーの周波数範囲は１６ＫＨｚ〜３
２ＫＨｚとなり、キャリア周波数自体は可聴周波数領域
にありながら異常音の音響エネルギーが１６ＫＨｚ以上
の可聴周波数領域外に存在することになるので、モータ
から発生する音響エネルギーを人間は音として感知でき
ず、したがって異常音は発生していないことになる。ま
た、図２のデータから明らかなように８ＫＨｚから騒音
が低くなり、１６ＫＨｚ付近以上では、それ以上にキャ
リア周波数を上げても騒音値の低下はほとんど見られな
いことがわかる。また、入力電力値が、キャリア周波数
を上げることで増大しているが、８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚ
では入力電力値の増加が数Ｗ程度となっていて効率の低
下が比較的少なくなっていることがわかる。 【００１１】なお、実際にはＰＷＭインバータ装置のス
イッチング素子の特性の違い、外雑音などによりモータ
からはキャリア周波数と同一の異常音も発生している
が、もちろん、その雑音レベルはファンなどのモータ負
荷からの騒音と比較すると、かなり低くて聞こえにくい
水準である。 【００１２】以上のように本実施例によれば、スイッチ
ング素子にパワーＭＯＳ・ＦＥＴを用い、キャリア周波
数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとすることで、モータへの電
流が歪んだ場合でも、モータからの異常音を１６ＫＨｚ
〜３２ＫＨｚという可聴周波数域外に限定し、モータか
らの異常音が聞こえにくいＰＷＭインバータ装置の運転
が可能となる。 【００１３】 【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明はスイッチング素子にパワーＭＯＳ・ＦＥＴを用
い、キャリア周波数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとしたもの
で、モータの可変速制御を行なう上で、異常音が聞こえ
にくいＰＷＭインバータ装置の実現をもたらすものであ
る。 【００１４】なお、本発明の説明では、スイッチング素
子としてＭＯＳ・ＦＥＴを用いているが、他のスイッチ
ング素子を用いてもキャリア周波数が同一の場合は同様
の理由でモータ騒音の制御効果が得られることは自明で
ある。
ータ回転数制御に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来のＰＷＭインバータ装置の使用例を
図３〜図８に示し説明する。図３はＰＷＭインバータ装
置の基本構成図、図４〜図８はＰＷＭインバータ装置に
よる波形の一例である。 【０００３】図３で、１はインバータ装置の出力電圧の
周波数を設定する周波数設定部、２は前記周波数設定部
１の信号を受け、各相ベース駆動部へ信号を出力する制
御回路部、３はインバータ装置の最終出力波であるＤＣ
／ＡＤ変換を行なう相駆動部である。そして、相駆動部
３は第１パワートランジスタ４、第１ベース駆動部５、
第２パワートランジスタ６、第２ベース駆動部７により
構成される。８は各相駆動部３の両端と接続する直流電
源部、９は各相駆動部３の中点ｘ，ｙ，ｚに接続し、こ
れらの出力電圧により運転されるモータである。 【０００４】以上の構成によれば、周波数設定部１で周
波数を設定すれば、制御回路部２では、前記設定信号を
受け、電気角１２０°の位相間隔の設定周波数正弦波を
図４の通り、１相の設定周波数正弦波ａと約２ＫＨｚの
三角波ｂとして比較し各相毎に図５に示すＰＷＭ信号を
発生させる。前記ＰＷＭ信号は、各相駆動部３の第１ペ
ース駆動部５へ、また前記ＰＷＭ信号の反転信号は第２
ペース駆動部７へ印加され、第１、第２パワートランジ
スタ４，６を交互にＯＮ−ＯＦＦし、各相駆動部３の中
点ｘ，ｙ，ｚ間には、図６に示すパルス状の電圧から構
成される設定周波数の出力電圧を発生し、モータ９へ印
加する。また、図６に示す出力電圧を構成するパルス状
電圧のパルス数はキャリア周波数と呼ばれ、制御回路部
２の比較三角波の周波数と等しくなる。前記印加された
ＰＷＭ信号の電圧はモータ９のインダクタンスにより、
図７に示す高調波分を含む正弦波電流となり、モータ９
を運転するが、一般に高調波電流がモータに流れれば、
モータの１次巻線により固定鉄芯に図８に示す高調波分
を含む設定周波数の２倍の周波数の電磁力が発生し、さ
らに固定鉄芯は、過電流損を最小にすべく絶縁被層付け
い素鋼板を積層して用いていることから、前記電磁力に
よりステータの積層板等が振動しキャリア周波数の２倍
の周波数の異常音が発生することが知られている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような従来のＰＷ
Ｍインバータ装置では、スイッチング素子としてパワー
トランジスタを使用しており、構造上、キャリア周波数
の上限は２ＫＨｚにしかできず、したがってモータから
は可聴周波数域の４ＫＨｚ程度の異常音が発生し、不快
感が感じられるという問題があった。 【０００６】本発明は上記課題を解決するもので、ＰＷ
Ｍインバータ装置によるモータ駆動において、モータか
らの可聴域での異常音を防止した不快感のないＰＷＭイ
ンバータ装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明のＰＷＭインバー
タ装置は上記目的を達成するために、出力周波数を設定
する出力周波数設定部と、前記出力周波数設定部よりの
信号を受け、各相の第１および第２ゲート駆動部へ信号
を発生する制御回路部と、２個直列に接続される第１お
よび第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴと、前記第１および第２
パワーＭＯＳ・ＦＥＴを前記制御回路部の信号により交
互にＯＮ−ＯＦＦさせる第１および第２ゲート駆動部よ
りなる相駆動部と、前記相駆動部の２個直列に接続され
るパワーＭＯＳ・ＦＥＴの両端に接続する直流電源部よ
り構成され、発生する出力電圧を設定した周波数にする
ために前記制御回路で正弦波波形をＰＷＭ波形に変調す
るキャリア周波数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとする構成と
したものである。 【０００８】 【作用】本発明は上記した手段の構成により、モータか
ら発生する音響エネルギーの周波数範囲は１６ＫＨｚか
ら３２ＫＨｚとなり、キャリア周波数自体は可聴周波数
領域にありながら、異常音の音響エネルギーが１６ＫＨ
ｚ以上の可聴周波数領域外に存在することになり、した
がって、人間には異常音が聞こえないことになる。 【０００９】 【実施例】本発明に関する実施例を図１および図２を参
照しながら説明する。図１は、本発明のＰＷＭインバー
タ装置の一実施例であり、図２は、ＰＷＭインバータ装
置の特性データ図である。 【００１０】従来例の図３と同じ箇所には同じ番号をつ
け、重複の説明は省略する。図１で、１０は第１パワー
ＭＯＳ・ＦＥＴ、１１は第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴであ
る。一般にパワーＭＯＳ・ＦＥＴは、パワートランジス
タと本質的に構造が異なり、４０ＫＨｚ程度のキャリア
周波数の出力が可能であることが知られており、前述の
モータから発生する異常音を１６ＫＨｚ以上にすること
が可能となる。また、モータから発生する異常音は、理
論的にはＰＷＭインバータ装置のキャリア周波数の２倍
の周波数になるはずである。そこで、人間の可聴域が２
０Ｈｚ〜１６ＫＨｚの範囲であることを考え併せＰＷＭ
インバータ装置でのキャリア周波数、あるいは、比較三
角波周波数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとすればモータから
発生する音響エネルギーの周波数範囲は１６ＫＨｚ〜３
２ＫＨｚとなり、キャリア周波数自体は可聴周波数領域
にありながら異常音の音響エネルギーが１６ＫＨｚ以上
の可聴周波数領域外に存在することになるので、モータ
から発生する音響エネルギーを人間は音として感知でき
ず、したがって異常音は発生していないことになる。ま
た、図２のデータから明らかなように８ＫＨｚから騒音
が低くなり、１６ＫＨｚ付近以上では、それ以上にキャ
リア周波数を上げても騒音値の低下はほとんど見られな
いことがわかる。また、入力電力値が、キャリア周波数
を上げることで増大しているが、８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚ
では入力電力値の増加が数Ｗ程度となっていて効率の低
下が比較的少なくなっていることがわかる。 【００１１】なお、実際にはＰＷＭインバータ装置のス
イッチング素子の特性の違い、外雑音などによりモータ
からはキャリア周波数と同一の異常音も発生している
が、もちろん、その雑音レベルはファンなどのモータ負
荷からの騒音と比較すると、かなり低くて聞こえにくい
水準である。 【００１２】以上のように本実施例によれば、スイッチ
ング素子にパワーＭＯＳ・ＦＥＴを用い、キャリア周波
数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとすることで、モータへの電
流が歪んだ場合でも、モータからの異常音を１６ＫＨｚ
〜３２ＫＨｚという可聴周波数域外に限定し、モータか
らの異常音が聞こえにくいＰＷＭインバータ装置の運転
が可能となる。 【００１３】 【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明はスイッチング素子にパワーＭＯＳ・ＦＥＴを用
い、キャリア周波数を８ＫＨｚ〜１６ＫＨｚとしたもの
で、モータの可変速制御を行なう上で、異常音が聞こえ
にくいＰＷＭインバータ装置の実現をもたらすものであ
る。 【００１４】なお、本発明の説明では、スイッチング素
子としてＭＯＳ・ＦＥＴを用いているが、他のスイッチ
ング素子を用いてもキャリア周波数が同一の場合は同様
の理由でモータ騒音の制御効果が得られることは自明で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるＰＷＭインバータ装
置の基本ブロック図 【図２】同特性データ図 【図３】従来のＰＷＭインバータ装置の基本ブロック図 【図４】同波形図 【図５】同波形図 【図６】同波形図 【図７】同波形図 【図８】同波形図 【符号の説明】 １ 周波数設定部 ２ 制御回路部 ３ 相駆動部 ５，７ 第１および第２ゲート駆動部 ８ 直流電源部 １０，１１ 第１および第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴ
置の基本ブロック図 【図２】同特性データ図 【図３】従来のＰＷＭインバータ装置の基本ブロック図 【図４】同波形図 【図５】同波形図 【図６】同波形図 【図７】同波形図 【図８】同波形図 【符号の説明】 １ 周波数設定部 ２ 制御回路部 ３ 相駆動部 ５，７ 第１および第２ゲート駆動部 ８ 直流電源部 １０，１１ 第１および第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 山根 茂樹
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 坂本 京也
大阪府大阪市城東区今福西６丁目２番61
号 松下精工株式会社内
(56)参考文献 特開 昭57−46678（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−12593（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−132795（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−149666（ＪＰ，Ｕ)
ニュードライブエレクトロニクス（電
気書院昭57．７．25発行）Ｐ．43〜52
Ｐ．67〜76，Ｐ．95〜101
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．出力周波数を設定する出力周波数設定部と、前記出
力周波数設定部よりの信号を受け、各相の第１および第
２ゲート駆動部へ信号を発生する制御回路部と、２個直
列に接続される第１および第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴ
と、前記第１および第２パワーＭＯＳ・ＦＥＴを前記制
御回路部の信号により交互にＯＮ−ＯＦＦさせる第１お
よび第２ゲート駆動部によりなる相駆動部と、前記相駆
動部の２個直列に接続されるパワーＭＯＳ・ＦＥＴの両
端に接続する直流電源部より構成され、発生する出力電
圧を設定した周波数にするために前記制御回路部で正弦
波波形をＰＷＭ波形に変調するキャリア周波数を８ＫＨ
ｚ〜１６ＫＨｚとするＰＷＭインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6314490A JP2938772B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6314490A JP2938772B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58223664A Division JPS60118062A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | Ｐｗｍインバ−タ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07170752A JPH07170752A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2938772B2 true JP2938772B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=18053932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6314490A Expired - Lifetime JP2938772B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | Ｐｗｍインバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938772B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110611462A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-24 | 江苏科技大学 | 无刷直流电机三段转速指示装置及指示方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100440223B1 (ko) * | 2002-05-27 | 2004-07-15 | (주)우선제어 | 전력변환기 드라이브 회로 |
| DE60230755D1 (de) * | 2002-09-30 | 2009-02-26 | Siemens Ag | Antriebssteuereinrichtung |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5746678A (en) * | 1980-09-03 | 1982-03-17 | Mitsubishi Electric Corp | Pwm inverter |
| JPS57132795A (en) * | 1981-02-09 | 1982-08-17 | Nissan Motor Co Ltd | Speed control device for automotive motor |
| JPS57149666U (ja) * | 1981-03-16 | 1982-09-20 | ||
| JPS5812593A (ja) * | 1981-07-11 | 1983-01-24 | Usac Electronics Ind Co Ltd | パルスモ−タのホ−ルド電流発生回路 |
-
1994
- 1994-12-19 JP JP6314490A patent/JP2938772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ニュードライブエレクトロニクス（電気書院昭５７．７．２５発行）Ｐ．４３〜５２ Ｐ．６７〜７６，Ｐ．９５〜１０１ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110611462A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-24 | 江苏科技大学 | 无刷直流电机三段转速指示装置及指示方法 |
| CN110611462B (zh) * | 2019-10-17 | 2021-01-15 | 江苏科技大学 | 无刷直流电机三段转速指示装置及指示方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07170752A (ja) | 1995-07-04 |
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