JP3244845B2 - Control method of PWM inverter and control device using the same - Google Patents

Control method of PWM inverter and control device using the same

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JP3244845B2
JP3244845B2 JP04838493A JP4838493A JP3244845B2 JP 3244845 B2 JP3244845 B2 JP 3244845B2 JP 04838493 A JP04838493 A JP 04838493A JP 4838493 A JP4838493 A JP 4838493A JP 3244845 B2 JP3244845 B2 JP 3244845B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えば電気車の誘導
電動機または同期電動機を駆動するための電圧形PWM
可変電圧可変周波数インバータのスイッチング動作を制
御するPWMインバータの制御方法およびそれを使用す
る制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage type PWM for driving an induction motor or a synchronous motor of an electric vehicle, for example.
The present invention relates to a PWM inverter control method for controlling a switching operation of a variable voltage variable frequency inverter and a control device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気車の誘導電動機を駆動するた
めの電圧形PWMインバータのスイッチング動作を制御
するためにスイッチング素子に与えるゲート信号を1パ
ルスから3パルスに切替え、あるいは3パルスから1パ
ルスに切替える制御方式は、図7および図8に示すよう
なものであった。すなわち、図8に示すように変調正弦
波Aと搬送三角波Bを比較して得られるゲート信号を、
図7に示すように60°の整数倍の角度に達した時点で
U,V,W各相同時に切替えるものである。ただし、図
8において角度αと変調率AL(=変調波Aの波高値/
搬送波Bの波高値)の間には次の関係がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gate signal applied to a switching element for controlling a switching operation of a voltage-type PWM inverter for driving an induction motor of an electric vehicle is switched from one pulse to three pulses, or from three pulses to one pulse. The control method for switching to is as shown in FIG. 7 and FIG. That is, the gate signal obtained by comparing the modulated sine wave A and the carrier triangular wave B as shown in FIG.
As shown in FIG. 7, when the angle reaches an integral multiple of 60 °, the U, V, and W phases are simultaneously switched. However, in FIG. 8, the angle α and the modulation rate AL (= peak value of modulated wave A /
The following relationship exists between the peak values of the carrier B).

【0003】[0003]

【数1】 α=60・(1−AL)(deg) … (1) そして、図7の波形図は3パルスから1パルスへの切替
えを電気角60°の時点で行なった場合の波形である。
Α = 60 · (1−AL) (deg) (1) The waveform diagram in FIG. 7 is a waveform when switching from three pulses to one pulse is performed at an electrical angle of 60 °. is there.

【0004】ところが、このような従来の変調方式およ
び切替え方式を用いた場合には、切替え角を中心として
その前後180°を含む1周期の切替え途中の波形(斜
線を施した部分)は、3パルス波形や1パルス波形と比
較してみると、U,V,W各相ともそれぞれ電圧面積が
異なる。
However, when such a conventional modulation method and switching method are used, a waveform (a shaded portion) in the middle of switching for one cycle including 180 ° before and after the switching angle is three times. Compared with the pulse waveform and the one-pulse waveform, the U, V, and W phases have different voltage areas.

【0005】この区間のU相分をそれぞれ3パルス、1
パルス、切替え途中の波形についてフーリエ級数に展開
してみると、その基本波成分は次の(2)〜(4)式の
ようになり、
The U phase in this section is divided into three pulses,
When the pulse and the waveform in the middle of switching are expanded into a Fourier series, the fundamental wave component is expressed by the following equations (2) to (4).

【数2】 ただし、ここでは、ゲート信号のオン電圧をEボルト、
オフ電圧を−Eボルトとしている。
(Equation 2) However, here, the ON voltage of the gate signal is E volt,
The off voltage is -E volts.

【0006】(4)式より、切替え途中の波形は直流成
分を含むことが分かる。これは、1パルスから3パルス
への切替えの場合も同様である。
From equation (4), it can be seen that the waveform during switching includes a DC component. This is the same in the case of switching from one pulse to three pulses.

【0007】そこで、図9のような変調方形波Cと搬送
逆台形波Dを用いた新たな変調方式が提案されるように
なり、現在使用されている。ただし、図9で角度αと変
調率ALの間の関係は(1)式と同様である。
Therefore, a new modulation method using a modulated square wave C and an inverted trapezoidal wave D as shown in FIG. 9 has been proposed and is currently used. However, the relationship between the angle α and the modulation factor AL in FIG. 9 is the same as in the expression (1).

【0008】ところが、この新しい変調方式によるゲー
ト信号を用いても、60°の整数倍でU,V,W各相同
時に切替える方式では、なお同様の問題が残っていた。
すなわち、図10に示すように60°で切替えた場合、
切替え点を中心とする前後180°を含む1周期を比較
すると、U相とV相は切替え途中と切替え前後の電圧面
積が等しいが、V相は電圧面積が異なる。すなわち、前
述と同様に上記の波形をフーリエ級数に展開してみる
と、U相分(W相も同じ)、V相分の基本波成分はそれ
ぞれ、次の(5)〜(7)式、(8)〜(10)式のよ
うになる。
However, even if a gate signal according to the new modulation method is used, the same problem still remains in a method in which the U, V, and W phases are simultaneously switched at an integral multiple of 60 °.
That is, as shown in FIG. 10, when switching is performed at 60 °,
Comparing one cycle including 180 ° before and after the switching point, the U-phase and the V-phase have the same voltage area before and after the switching, and the V-phase has a different voltage area. That is, when the above waveform is expanded into a Fourier series in the same manner as described above, the fundamental wave components for the U phase (the same applies to the W phase) and the V phase are expressed by the following equations (5) to (7), respectively. Equations (8) to (10) are obtained.

【0009】[0009]

【数3】 ただし、ここでもゲート信号のオン電圧をEボルト、オ
フ電圧を−Eボルトとしている。
(Equation 3) Here, however, the on voltage of the gate signal is set to E volts, and the off voltage is set to −E volts.

【0010】これから、U相、W相の切替え途中の波形
は直流成分を含まず、また切替え前後と比較して位相ず
れも起きていないが、V相では切替え途中の波形に直流
分が含まれ、また切替え前後と比較して位相ずれが起き
ていることが分かる。
From this, the waveform during the switching between the U-phase and the W-phase does not include a DC component, and there is no phase shift compared to before and after the switching, but in the V-phase, the waveform during the switching includes the DC component. It can be seen that a phase shift has occurred compared to before and after the switching.

【0011】なお、図10では60°切替えを例示した
が、60°の整数倍の角度で切替える場合はすべて、い
ずれか1相が上記のように切替え途中の電圧に直流成分
を含み、位相ずれが起こる。また、1パルスから3パル
スに切替える場合も同様である。
Although FIG. 10 illustrates switching at 60 °, in all cases where switching is performed at an angle that is an integral multiple of 60 °, any one of the phases includes a DC component in the voltage being switched as described above, and a phase shift occurs. Happens. The same applies when switching from one pulse to three pulses.

【0012】このように、従来のPWMインバータの制
御方法では、同期モードにおいてゲート信号の1パルス
から3パルスへの切替え、または3パルスから1パルス
への切替え時の出力電圧に直流成分が含まれ、正負の電
圧が不平衡となり、これが主変圧器の偏磁を引き起こ
し、過電流を発生する問題点があった。また、出力電圧
が位相ずれを起こす現象を生じる場合もあった。
As described above, in the conventional PWM inverter control method, the DC component is included in the output voltage when the gate signal is switched from one pulse to three pulses or from three pulses to one pulse in the synchronous mode. However, there is a problem that the positive and negative voltages become unbalanced, which causes the main transformer to be demagnetized and generates an overcurrent. In some cases, the output voltage may cause a phase shift.

【0013】また従来、電気車の誘導電動機または同期
電動機を駆動するための電圧形PWM可変電圧可変周波
数インバータの制御方法として、インバータのスイッチ
ング素子に与えるゲート信号を上記3パルスの同期モー
ドと非同期モードとの相互間で切替える方法も知られて
いる。
Conventionally, as a control method of a voltage-type PWM variable voltage variable frequency inverter for driving an induction motor or a synchronous motor of an electric vehicle, a gate signal applied to a switching element of the inverter is controlled by a synchronous mode of three pulses and an asynchronous mode. There is also known a method of switching between and.

【0014】このPWMインバータのスイッチング素子
に与えるゲート信号の同期モード、非同期モード切替え
を行なう制御方法においても、同期モード、非同期モー
ド相互間の切替えはU、V、W3相同時に電気角60°
(=π/3)の整数倍に達したタイミングで行なわれて
いた。図11はその代表的な例のゲート信号波形を示し
ている。この図11において各相の同期モードのゲート
信号の波形は前述の図9に示した3パルスモードの波形
であり、各相の非同期モードのゲート信号の波形は図1
2に示すPWMによって生成されたものである。すなわ
ち、図12(a)のように搬送波B´は1kHzの周波
数であり、変調波A´は90Hzの周波数であり、イン
バータの最小消弧期間を50μs、変調率ALを90%
に想定した場合、搬送波B´を変調波A´によってPW
Mすることにより同図(b)に示すような非同期モード
のゲート信号が得られるのである。
In the control method for switching between the synchronous mode and the asynchronous mode of the gate signal applied to the switching element of the PWM inverter, the switching between the synchronous mode and the asynchronous mode is performed simultaneously in the three phases U, V and W by an electrical angle of 60 °.
(= Π / 3). FIG. 11 shows a gate signal waveform of a typical example. In FIG. 11, the waveform of the gate signal in the synchronous mode of each phase is the waveform of the three-pulse mode shown in FIG. 9 described above, and the waveform of the gate signal in the asynchronous mode of each phase is FIG.
2 is generated by the PWM shown in FIG. That is, as shown in FIG. 12A, the carrier B 'has a frequency of 1 kHz, the modulation wave A' has a frequency of 90 Hz, the minimum arc extinguishing period of the inverter is 50 μs, and the modulation factor AL is 90%.
When the carrier wave B ′ is modulated by the modulated wave A ′,
By performing M, a gate signal in the asynchronous mode as shown in FIG.

【0015】そこで、ゲート信号の波形をf(x)と
し、このf(x)をフーリエ級数に展開した場合、定数
項、すなわち直流項Boは次の式(11)によって表わ
される。
Therefore, when the waveform of the gate signal is f (x) and this f (x) is expanded into a Fourier series, the constant term, that is, the DC term Bo is expressed by the following equation (11).

【0016】[0016]

【数4】 この式(11)は、その波形f(x)の面積を周期で割
ったものに等しいことを表わしている。すなわち、Bo
は波形f(x)の1サイクルにわたっての平均の高さに
等しい。そこで、搬送波B´と変調波A´とが図12
(a)に示すような位置関係にある場合、ニュートン法
を用いて搬送波と変調波の交点の座標を求めて、同図
(b)に示すゲート信号波形の各パルスの角度θ1〜θ
18を求めると、それぞれの値は次のようになる。
(Equation 4) This equation (11) indicates that it is equal to the area of the waveform f (x) divided by the period. That is, Bo
Is equal to the average height over one cycle of the waveform f (x). Therefore, the carrier wave B 'and the modulated wave A' are
In the case of the positional relationship as shown in (a), the coordinates of the intersection of the carrier wave and the modulated wave are obtained using Newton's method, and the angles θ1 to θ of the respective pulses of the gate signal waveform shown in FIG.
When 18 is obtained, the respective values are as follows.

【0017】[0017]

【数5】 θ1 =0.33(rad )θ2 =0.18 θ3 =0.45 θ4 =0.07 θ5 =1.08 θ6 =0.07 θ7 =0.45 θ8 =0.18 θ9 =0.33 θ10=0.33 θ11=0.18 θ12=0.45 θ13=0.07 θ14=1.08 θ15=0.07 θ16=0.45 θ17=0.18 θ18=0.33 前述の図9に示した同期モードのゲート信号の波形で
は、変調率ALと角度αとの関係は式(1)のようにな
るが、これをラジアン(rad )で表わすと、
Θ1 = 0.33 (rad) θ2 = 0.18 θ3 = 0.45 θ4 = 0.07 θ5 = 1.08 θ6 = 0.07 θ7 = 0.45 θ8 = 0.18 θ9 = 0 .33 θ10 = 0.33 θ11 = 0.18 θ12 = 0.45 θ13 = 0.07 θ14 = 1.08 θ15 = 0.07 θ16 = 0.45 θ17 = 0.18 θ18 = 0.33 FIG. In the waveform of the gate signal in the synchronous mode shown in FIG. 9, the relationship between the modulation factor AL and the angle α is as shown in Expression (1). When this is expressed in radians (rad),

【数6】 となる。そして、ここで変調率ALとして90%を想定
しているので、α=0.1(rad )である。
(Equation 6) Becomes Since the modulation rate AL is assumed to be 90%, α = 0.1 (rad).

【0018】そこで、これらの値を用いて図11におけ
る各波形の直流分Boを切替え点の前後180°(=
π)を含む1周期に関して求めると、次のようになる。
Therefore, using these values, the DC component Bo of each waveform in FIG.
(1), the following is obtained.

【0019】[0019]

【数7】 U相 非同期波形: BUa ≒0 同期波形: BUs =0 非同期−同期切替え波形:BUas ≒0 V相 非同期波形: BVa ≒0 同期波形: BVs =0 非同期−同期切替え波形:BVas ≒−0.55 W相 非同期波形: BWa ≒0 同期波形: BWs =0 非同期−同期切替え波形:BWas ≒0 以上の計算結果から、この場合、V相に負の直流分が重
畳されていることが分かる。このようにU、V、W各相
を同時に60°(=π/3)の整数倍の電気角で切替え
る場合、いずれか1相のゲート信号の正負がアンバラン
スとなり、これが主変圧器の偏磁を引き起こす問題点が
あった。
## EQU00007 ## U-phase asynchronous waveform: BUa ≒ 0 Synchronous waveform: BUs = 0 Asynchronous-synchronous switching waveform: BUas ≒ 0 V-phase asynchronous waveform: BVa ≒ 0 Synchronous waveform: BVs = 0 Asynchronous-synchronous switching waveform: BVas ≒- 0.55 W phase Asynchronous waveform: BWaa0 Synchronous waveform: BWs = 0 Asynchronous-synchronous switching waveform: BWas ≒ 0 From the above calculation results, it can be seen that a negative DC component is superimposed on the V phase in this case. . When the U, V, and W phases are simultaneously switched at an electrical angle that is an integral multiple of 60 ° (= π / 3), the polarity of the gate signal of any one phase becomes unbalanced, and this is the bias of the main transformer. There was a problem that caused magnetism.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のP
WMインバータの制御方法では、インバータのスイッチ
ング素子に与えるゲート信号を同期モードで1パルス、
3パルスモード相互に切替える際、また同期モード、非
同期モードで切替える際に、一定の電気角において全相
同時に切替えるようにしていたために、出力電圧に直流
分が含まれて正負の電圧が不平衡となり、主変圧器の偏
磁を引き起こし、過電流を発生するという問題点があ
り、また出力電圧が位相ずれを起こす現象を生じる場合
もあるという問題点があった。
As described above, the conventional P
In the control method of the WM inverter, a gate signal to be given to a switching element of the inverter is one pulse in a synchronous mode,
When switching between the three-pulse mode and when switching between the synchronous mode and the asynchronous mode, all phases are switched at the same time at a certain electrical angle, so that the output voltage includes a DC component and the positive and negative voltages become unbalanced. However, there has been a problem that the main transformer is demagnetized to generate an overcurrent, and a phenomenon that the output voltage causes a phase shift sometimes occurs.

【0021】この発明はこのような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、3パルスから1パルスへの切替え
時、また1パルスから3パルスへの切替え時にゲート信
号の基本波成分に直流成分を含まず、位相ずれを起こさ
ないように切替えることができるPWMインバータの制
御方法およびそれを使用する制御装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. When switching from three pulses to one pulse, or when switching from one pulse to three pulses, a DC component is added to the fundamental wave component of the gate signal. It is an object of the present invention to provide a PWM inverter control method capable of switching so as not to cause a phase shift and a control device using the same.

【0022】この発明はまた、同期モード、非同期モー
ドの相互間の切替え時にゲート信号に直流成分を含まな
いように切替えることができるPWMインバータの制御
方法及びそれを使用する制御装置を提供することを目的
とする。
Another object of the present invention is to provide a PWM inverter control method and a control apparatus using the same, which can switch the gate signal so as not to include a DC component when switching between the synchronous mode and the asynchronous mode. Aim.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明のPWM
インバータの制御方法は、PWMインバータのスイッチ
ング動作を制御するゲート信号を生成するに際して、半
周期内のパルス数が一定の同期モードにおいて、変調方
形波と搬送逆台形波を比較する変調方式、もしくはこれ
によって得られる信号と等価の電圧パターンを電圧と周
波数の指令により生成する変調方式を用いて、3パルス
から1パルスへの切替え、または1パルスから3パルス
への切替えをU,V,W各相個別にそれぞれの相の基本
波成分の最大値または最小値に達したタイミングで行な
うものである。
A PWM according to the first aspect of the present invention.
The inverter control method includes a modulation method for comparing a modulated square wave and a carrier inverted trapezoidal wave in a synchronous mode in which the number of pulses in a half cycle is constant when generating a gate signal for controlling a switching operation of a PWM inverter, or The switching from three pulses to one pulse or the switching from one pulse to three pulses is performed for each of the U, V, and W phases using a modulation method that generates a voltage pattern equivalent to the signal obtained by the pulse and the frequency command. This is performed individually at a timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase is reached.

【0024】請求項2の発明のPWMインバータの制御
装置は、3パルスゲート信号生成回路と、1パルスゲー
ト信号生成回路と、これらのゲート信号生成回路からの
ゲート信号を取り込み、1パルス/3パルス切替えの共
通指令とU、V、W各相の個別の切替え指令パルス信号
とのAND論理により、1パルスゲート信号と3パルス
ゲート信号とを各相の基本波成分の最大値または最小値
に達するタイミングに相互に切替えて出力するU,V,
W各相ごとの出力ゲート信号切替え回路とを備えたもの
である。
According to a second aspect of the present invention, a PWM inverter control device includes a three-pulse gate signal generation circuit, a one-pulse gate signal generation circuit, and a gate signal from these gate signal generation circuits. By the AND logic of the switching common command and the individual switching command pulse signals of the U, V, and W phases, the one-pulse gate signal and the three-pulse gate signal reach the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase. U, V, which are mutually switched at the timing and output
And an output gate signal switching circuit for each W phase.

【0025】請求項3の発明は、PWMインバータのス
イッチング動作を制御するゲート信号を同期モード、非
同期モードの相互間で切替えてスイッチング動作を制御
するPWMインバータの制御方法であって、U、V、W
各相共通の同期モード、非同期モードの切替え指令の入
力後、U、V、W各相個別にそれぞれの基本波成分の最
大値または最小値に達したタイミングで同期モードゲー
ト信号と非同期モードゲート信号を相互に切替えるもの
である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a PWM inverter control method for controlling a switching operation by switching a gate signal for controlling a switching operation of a PWM inverter between a synchronous mode and an asynchronous mode. W
Synchronous mode gate signal and asynchronous mode gate signal at the timing when the maximum value or minimum value of each fundamental wave component is reached for each phase of U, V, W individually after inputting the synchronous mode and asynchronous mode switching command common to each phase Are mutually switched.

【0026】請求項4の発明は、請求項3のPWMイン
バータの制御方法において、PWMインバータの最小消
弧期間以下のオンパルスをオフとし、最小消弧期間以下
のオフパルスをオンとする補正を行ない、モード切替え
点付近で所定の値を超える変調率に達したタイミングで
モード切替えを実行するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the PWM inverter control method according to the third aspect, wherein the on-pulse of the PWM inverter that is shorter than the minimum arc extinguishing period is turned off and the off-pulse that is shorter than the minimum arc extinguishing period is turned on. The mode switching is executed at a timing when a modulation rate exceeding a predetermined value is reached near the mode switching point.

【0027】請求項5の発明のPWMインバータの制御
装置は、ゲート信号の同期モード、非同期モードの切替
え信号とU、V、W各相個別の切替え角における切替え
信号のAND論理により、各相の基本波成分の最大値ま
たは最小値に達するタイミングに同期モード、非同期モ
ードの切替え信号を出力するU、V、W各相ごとの切替
え信号生成回路と、各相ごとの同期ゲート信号と非同期
ゲート信号を入力し、前記各相ごとの切替え信号生成回
路から切替え信号が入力されたときにそれまでの同期ゲ
ート信号または非同期ゲート信号から新たに非同期ゲー
ト信号または同期ゲート信号に切替えて出力するU、
V、W各相ごとの出力ゲート信号切替え回路とを備えた
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a PWM inverter control device, comprising: a gate signal switching signal in a synchronous mode and an asynchronous mode; and an AND logic of a switching signal at a switching angle for each of U, V, and W phases. A switching signal generation circuit for each of U, V, and W phases that outputs a switching signal of a synchronous mode and an asynchronous mode at a timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component is reached, and a synchronous gate signal and an asynchronous gate signal for each phase U, when a switching signal is inputted from the switching signal generating circuit for each phase, a synchronous gate signal or an asynchronous gate signal is switched to a new asynchronous gate signal or a synchronous gate signal and outputted.
And an output gate signal switching circuit for each of the V and W phases.

【0028】[0028]

【作用】請求項1の発明のPWMインバータの制御方法
では、U、V、W各相のゲート信号を一律の切替え角に
おいて1パルス、3パルス相互に切替えるのではなく、
各相個別に電圧面積が等しくなる点で切替えることによ
り、出力電圧の基本波成分中に直流成分を含まず、また
同じゲート信号の基本波の最大値または最小値の点で切
替えることにより位相ずれもないゲート信号を生成し、
これによってPWMインバータのゲート制御を行なうこ
とができる。
According to the PWM inverter control method of the present invention, the gate signals of the U, V, and W phases are not switched between one pulse and three pulses at a uniform switching angle.
By switching at each point where the voltage area is equal, the DC component is not included in the fundamental wave component of the output voltage, and the phase shift is achieved by switching at the point of the maximum or minimum value of the fundamental wave of the same gate signal. Generate no gate signal,
Thereby, the gate control of the PWM inverter can be performed.

【0029】請求項2の発明のPWMインバータの制御
装置では、U、V、W各相ごとの出力ゲート信号切替え
回路が、パルスゲート信号生成回路と1パルスゲート信
号生成回路それぞれからのゲート信号を取り込み、1パ
ルス/3パルス切替えの共通指令とU、V、W各相の個
別の切替え指令パルス信号とのAND論理によっ1パル
スゲート信号と3パルスのゲート信号を相互に切替えて
出力することにより、U,V,W各相個別にそれぞれの
相の基本波成分の最大値または最小値に達したタイミン
グで行なうことができる。
In the control device for a PWM inverter according to a second aspect of the present invention, the output gate signal switching circuit for each of the U, V, and W phases outputs the gate signal from each of the pulse gate signal generation circuit and the one-pulse gate signal generation circuit. The one-pulse gate signal and the three-pulse gate signal are mutually switched and output according to the AND logic of the common command of the one-pulse / 3-pulse switching and the individual switching command pulse signal of each of U, V and W phases. Thus, the U, V, and W phases can be individually performed at the timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase is reached.

【0030】請求項3の発明のPWMインバータの制御
方法では、PWMインバータのスイッチング動作を制御
するゲート信号を同期モード、非同期モード相互間で切
替える場合、U、V、W各相共通の同期モード、非同期
モードの切替え指令の入力後、U、V、W各相個別にそ
れぞれの基本波成分の最大値または最小値に達したタイ
ミングで同期モード、非同期モード相互の切替えを行な
うことにより、直流成分を含まず、また位相ずれもない
ゲート信号を生成し、これによってPWMインバータの
ゲート制御を行なうことができる。
According to the PWM inverter control method of the present invention, when the gate signal for controlling the switching operation of the PWM inverter is switched between the synchronous mode and the asynchronous mode, the synchronous mode common to the U, V, and W phases can be used. After the asynchronous mode switching command is input, the DC component is switched by switching between synchronous mode and asynchronous mode at the timing when the maximum value or the minimum value of each fundamental wave component is individually reached for each phase of U, V, and W. A gate signal that does not include and does not have a phase shift is generated, whereby gate control of the PWM inverter can be performed.

【0031】請求項4の発明のPWMインバータの制御
方法では、PWMインバータの最小消弧期間以下のオン
パルスをオフとし、最小消弧期間以下のオフパルスをオ
ンとする補正を行ない、モード切替え点付近で所定の値
を超える変調率に達したタイミングでモード切替えを実
行することにより、各相のゲート信号の半周期の中央付
近の指令値を最小値または最大値にすることができ、確
実に直流成分を含まず、位相ずれもないゲート信号を生
成してPWMインバータのゲート制御を行なうことがで
きる。
In the method of controlling a PWM inverter according to the fourth aspect of the present invention, a correction is made such that an ON pulse of the PWM inverter that is shorter than a minimum arc extinguishing period is turned off and an off pulse that is shorter than the minimum arc extinguishing period is turned on. By executing the mode switching at the timing when the modulation rate exceeds the predetermined value, the command value near the center of the half cycle of the gate signal of each phase can be set to the minimum value or the maximum value, and the DC component can be surely obtained. And a gate signal having no phase shift can be generated to control the gate of the PWM inverter.

【0032】請求項5の発明のPWMインバータの制御
装置では、U、V、W各相ごとの出力ゲート信号切替え
回路が、ゲート信号の同期モード、非同期モードの切替
え信号と各相個別の切替え角における切替え信号のAN
D論理によって同期モード、非同期モードの切替え信号
を出力するU、V、W各相ごとの切替え信号生成回路か
ら同期モード、非同期モードの切替え信号を取り込んだ
ときに、それまでの同期ゲート信号または非同期ゲート
信号から新たに非同期ゲート信号または同期ゲート信号
に切替えて出力することにより、U、V、W各相個別に
それぞれの基本波成分の最大値または最小値に達したタ
イミングで同期モード、非同期モード相互のゲート信号
の切替えを行なうことができる。
In the control device for a PWM inverter according to a fifth aspect of the present invention, the output gate signal switching circuit for each of the U, V, and W phases comprises a gate signal synchronous mode / asynchronous mode switching signal and an individual phase switching angle. Of the switching signal at
When a synchronous mode / asynchronous mode switching signal is fetched from a switching signal generating circuit for each phase of U, V, W which outputs a synchronous mode / asynchronous mode switching signal by D logic, the synchronous gate signal or asynchronous signal before that is taken. By switching from a gate signal to a new asynchronous gate signal or a synchronous gate signal and outputting the same, the synchronous mode and the asynchronous mode are performed at the timing when the maximum value or the minimum value of each fundamental wave component is individually reached for each of U, V, and W phases. Switching between the gate signals can be performed.

【0033】[0033]

【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説
する。図1および図2は、請求項1の発明のPWMイン
バータの制御方法を使用する請求項2の発明のPWMイ
ンバータの制御装置の一実施例の回路を示している。そ
してこの図1および図2の回路図では、図9に示したよ
うな変調方形波Cと搬送逆台形波Dを比較する変調方式
による場合と等価な出力信号が得られるように電圧と周
波数の指令に応じてゲート信号のパターンを生成するP
WMインバータの制御装置の全ディジタル回路のうち、
特にパルス数切替えを行なう部分の回路構成を示してい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 show a circuit of an embodiment of the PWM inverter control device according to the second aspect of the present invention, which uses the PWM inverter control method according to the first aspect. In the circuit diagrams of FIGS. 1 and 2, the voltage and the frequency are adjusted so that an output signal equivalent to that obtained by the modulation method of comparing the modulated square wave C and the carrier inverted trapezoidal wave D as shown in FIG. 9 is obtained. P that generates a gate signal pattern in response to a command
Of all the digital circuits of the control device of the WM inverter,
In particular, a circuit configuration of a portion for switching the number of pulses is shown.

【0034】この制御装置において、1,2はデータバ
ス、3は1パルスのパルス幅データを保存するラッチ、
4は3パルスのパルス幅を保存するラッチ、5,6はこ
れらのラッチのデータを伝送するデータバスであり、こ
のデータバス5,6によりラッチ3,4それぞれのデー
タがU相、V相、W相それぞれの切替え回路7u,7
v,7wに送られるようになっている。これらの切替え
回路7u,7v,7wそれぞれは各相の切替え角のタイ
ミングでデータの切替えを行なうもので、後述するよう
に図2の回路構成を備えている。
In this control device, 1 and 2 are data buses, 3 is a latch for storing one pulse width data,
Reference numeral 4 denotes a latch for storing the pulse width of three pulses, and reference numerals 5 and 6 denote data buses for transmitting the data of these latches. W-phase switching circuits 7u, 7
v, 7w. Each of these switching circuits 7u, 7v, 7w switches data at the timing of the switching angle of each phase, and has the circuit configuration of FIG. 2 as described later.

【0035】各切替え回路7u,7v,7wに切替えト
リガーを与えるタイミング信号8u,8v,8wそれぞ
れが入力されるようになっており、また1パルス/3パ
ルス切替え指令信号9が共通に入力されるようになって
いる。そこで、切替え回路7u,7v,7wそれぞれに
1パルス/3パルス切替え指令信号9が入力されている
ときに、U相のタイミング信号8uは30°または21
0°で、V相のタイミング信号8vは−30°または1
50°で、さらにW相のタイミング信号8wは270°
または90°でそれぞれトリガーしてパルス幅の切替え
を行ない、その後にパルス幅を計数してそれぞれU相、
V相、W相のゲート信号の立上りまたは立下り検出信号
10u,10v,10wを出力するようになっている。
Timing signals 8u, 8v, 8w for giving a switching trigger to each of the switching circuits 7u, 7v, 7w are inputted, and a 1-pulse / 3-pulse switching command signal 9 is commonly inputted. It has become. Therefore, when the 1-pulse / 3-pulse switching command signal 9 is input to each of the switching circuits 7u, 7v, and 7w, the U-phase timing signal 8u becomes 30 ° or 21 °.
At 0 °, the V-phase timing signal 8v is -30 ° or 1
50 °, and the W-phase timing signal 8w is 270 °
Alternatively, the pulse width is switched by triggering each at 90 °, and then the pulse width is counted, and the U-phase,
It outputs rising or falling detection signals 10u, 10v, and 10w of the V-phase and W-phase gate signals.

【0036】そして、切替え回路7u,7v,7wそれ
ぞれは共通して図2の構成であり、データバス71,7
2(図1におけるデータバス5,6に相当する)、各相
切替え角タイミング信号73(図1における信号8u,
8v,8wに相当する)、1パルス/3パルス切替え指
令信号74(図1における信号9に相当する)を入力と
し、1パルスのパルス幅データ用レジスタ75、3パル
スのパルス幅データ用レジスタ76、内部データバス7
7,78、マルチプレクサ79、データバス710、お
よびダウンカウンタ711を備え、このダウンカウンタ
711から各相ゲート信号の立上りまたは立下りを検出
する信号712(図1における出力信号10u,10
v,10wに相当する)が出力されるようになってい
る。
The switching circuits 7u, 7v and 7w have the same configuration as shown in FIG.
2 (corresponding to data buses 5 and 6 in FIG. 1), each phase switching angle timing signal 73 (signal 8u,
A 1-pulse / 3-pulse switching command signal 74 (corresponding to the signal 9 in FIG. 1) is input and a 1-pulse pulse width data register 75 and a 3-pulse pulse width data register 76 are input. , Internal data bus 7
7, 78, a multiplexer 79, a data bus 710, and a down counter 711. The down counter 711 detects a rise or fall of a gate signal of each phase from a signal 712 (output signals 10u, 10 in FIG. 1).
v, 10w) is output.

【0037】次に、上記構成のPWMインバータの制御
装置によるPWMインバータの制御方法について説明す
る。
Next, a method of controlling the PWM inverter by the PWM inverter control device having the above configuration will be described.

【0038】データバス1から送られてくる1パルスの
パルス幅データをラッチ3で保存し、データバス2から
送られてくる3パルスのパルス幅データをラッチ4で保
存し、これらをデータバス5,6により各相の切替え回
路7u,7v,7wへ送り込む。各相の切替え回路7
u,7v,7wには1パルス/3パルス切替え指令信号
9、切替えタイミング信号8u(U相の基本波で最大値
または最小値となる角度である30°または210
°),8v(V相の同様の角度である−30°または1
50°),8w(W相の同様の角度である90°または
270°)が与えられるようになっている。
The pulse width data of one pulse sent from the data bus 1 is stored in the latch 3, the pulse width data of three pulses sent from the data bus 2 is stored in the latch 4, and these are stored in the data bus 5. , 6 to the switching circuits 7u, 7v, 7w for each phase. Switching circuit 7 for each phase
u, 7v, and 7w include a 1-pulse / 3-pulse switching command signal 9 and a switching timing signal 8u (30 ° or 210, which is the maximum or minimum angle of the U-phase fundamental wave).
°), 8v (-30 ° or 1 which is the same angle of V phase)
50 °) and 8w (similar angles of the W phase, 90 ° or 270 °).

【0039】この切替え回路7u,7v,7wそれぞれ
の動作について図2を参照して説明すると、各相切替え
タイミング信号73によりレジスタ75に1パルスのパ
ルス幅データがデータバス71を経由してロードされ、
レジスタ76に3パルスのパルス幅データがデータバス
72を経由してロードされる。
The operation of each of the switching circuits 7u, 7v and 7w will be described with reference to FIG. 2. One pulse width data is loaded into the register 75 via the data bus 71 by each phase switching timing signal 73. ,
The register 76 is loaded with pulse width data of three pulses via the data bus 72.

【0040】そしてこれらのレジスタ75,76にロー
ドされたパルス幅データは、データバス77,78を通
してマルチプレクサ79に送られ、1パルス/3パルス
切替え指令信号74に応じていずれかのデータがデータ
バス710を経由してダウンカウンタ711にロードさ
れる。
The pulse width data loaded into these registers 75 and 76 is sent to a multiplexer 79 through data buses 77 and 78, and any one of the data is transferred to the data bus in response to a 1-pulse / 3-pulse switching command signal 74. The data is loaded into the down counter 711 via 710.

【0041】このダウンカウンタ711では、ロードさ
れるパルス幅データをカウントダウンし、カウント値が
ゼロになったタイミングでボロー信号712を出力す
る。この信号712が、図1におけるU,V,W各相の
ゲート信号の立上りまたは立下りを検出する信号(ゲー
ト信号の基本波成分の最大値で切替えが起こった場合は
パルスの立下りの検出信号、最小値で切替えが起こった
場合はパルスの立上り検出信号)10u,10v,10
wとなる。
The down counter 711 counts down the pulse width data to be loaded, and outputs a borrow signal 712 when the count value becomes zero. This signal 712 is a signal for detecting the rise or fall of the gate signal of each phase of U, V, and W in FIG. 1 (when switching occurs at the maximum value of the fundamental wave component of the gate signal, the fall of the pulse is detected. Signal, when the switching occurs at the minimum value, a pulse rising detection signal) 10u, 10v, 10
w.

【0042】上記のPWMインバータの制御装置を用い
て行なう1パルス/3パルスの切替え処理では、図4に
示すようにU相、V相、W相それぞれが30°、−30
°、90°を切替え角として3パルスから1パルスへ切
替えられ、このときの各切替え角を中心としたその前後
180°を含む1周期の切替え途中の部分(斜線を施し
た部分)を3パルス波形、1パルス波形、途中で切替え
た波形の3つについて比較してみれば、電圧面積がすべ
て等しくなっていることが分かる。
In the one-pulse / 3-pulse switching process performed by using the PWM inverter control device, as shown in FIG. 4, the U-phase, V-phase and W-phase are respectively at 30 ° and -30 °.
The angle is switched from 3 pulses to 1 pulse with a switching angle of 90 ° and 90 °, and a portion in the middle of the switching of one cycle including the 180 ° before and after each switching angle at this time (shaded portion) is 3 pulses Comparing the three waveforms, the waveform, the pulse waveform, and the waveform switched in the middle, shows that the voltage areas are all equal.

【0043】このことをU相を例にとって説明すれば、
これら3種類の波形の上記1周期分をフーリエ級数に展
開してみると、その基本波成分はすべて(5)〜(7)
式と同じになり、切替え途中、切替え前、切替え後のい
ずれの波形にも出力電圧の基本波成分に直流成分が含ま
れることはなく、また位相ずれもないことが分かる。
This will be described taking the U phase as an example.
When one cycle of these three types of waveforms is expanded into a Fourier series, the fundamental wave components are all (5) to (7).
The formula is the same as that of the above, and it can be seen that the DC component is not included in the fundamental wave component of the output voltage in any waveform during switching, before switching, and after switching, and that there is no phase shift.

【0044】なお、上記実施例では3パルスから1パル
スへの切替え方法について説明したが、逆に3パルスか
ら1パルスへの切替えの場合も同様である。
In the above embodiment, the method of switching from three pulses to one pulse has been described. However, the same applies to the case of switching from three pulses to one pulse.

【0045】請求項3および4の発明のPWMインバー
タの制御方法の一実施例について説明する。図5はこの
発明の一実施例の非同期モードのゲート信号波形、同期
モードのゲート信号波形、非同期−同期切替え途中のゲ
ート信号波形をU、V、W各相について示したものであ
る。各相の非同期波形は図12(a)で示したように、
この実施例では1kHzの搬送波B′を90Hzの変調
波A′によってPWMした結果得られた同図(b)に示
すような波形である。さらにこの場合、PWMインバー
タの最小消弧期間である約50μs以下のオフパルスγ
1をオンとし、また最小消弧期間以下のオンパルスγ2
をオフとする補正を行なうことによって、基本波の半周
期の中央付近の指令値を最大値または最小値にするよう
にしている。
An embodiment of the control method of the PWM inverter according to the third and fourth aspects of the present invention will be described. FIG. 5 shows the gate signal waveform in the asynchronous mode, the gate signal waveform in the synchronous mode, and the gate signal waveform during the asynchronous-synchronous switching of the U, V, and W phases according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12A, the asynchronous waveform of each phase is as follows.
In this embodiment, the waveform shown in FIG. 2B is obtained as a result of performing PWM on a carrier wave B 'of 1 kHz by a modulated wave A' of 90 Hz. Further, in this case, the off pulse γ of about 50 μs or less, which is the minimum arc extinguishing period of the PWM inverter,
1 and the on-pulse γ2 which is shorter than the minimum arc extinguishing period.
Is corrected so that the command value near the center of the half cycle of the fundamental wave becomes the maximum value or the minimum value.

【0046】同期波形は図9に示したように方形搬送波
Cを逆台形変調波DによってPWMして得られたもので
ある。
As shown in FIG. 9, the synchronous waveform is obtained by performing PWM on the square carrier C using the inverted trapezoidal modulated wave D.

【0047】そこでこの実施例では、U、V、W全相に
対する非同期モード−同期モード切替え指令が電気角0
(rad )において入力され、これに対してU相では、基
本波が最大値または最小値をとるタイミングとして角度
π/6(rad )(この場合には最小値をとる)で実際の
切替えが実行される。またV相では、基本波の最大値ま
たは最小値をとるタイミングとして角度5π/6(rad
)(この場合には最小値をとる)で実際の切替えが実
行され、W相では角度π(rad )(この場合には最大値
をとる)で実際の切替えが実行される。
Therefore, in this embodiment, the asynchronous mode-synchronous mode switching command for all phases U, V, and W is
(Rad), whereas in the U phase, the actual switching is performed at an angle π / 6 (rad) (in this case, the minimum value) as the timing at which the fundamental wave takes the maximum value or the minimum value. Is done. In the V phase, an angle of 5π / 6 (rad) is used as a timing at which the maximum value or the minimum value of the fundamental wave is obtained.
) (In this case, the minimum value is taken), the actual switching is performed, and in the W phase, the actual switching is carried out at the angle π (rad) (in this case, the maximum value is taken).

【0048】このようにして非同期モード−同期モード
相互間のゲート信号の切替えタイミングを設定すると、
切替波形に直流成分が含まれず、主変圧器の偏磁の原因
となるような直流分が含まれなくなる。この理由につい
て説明すると、前述の(11)式よりゲート波形が対称
であるとき、すなわち負の半波の面積が正の半波の面積
に等しい場合には平均の面積も0に等しくなり、定数
項、したがって直流分も0となる。ゲート波形は方形波
であるから、この(11)式より1周期におけるゲート
波形のオンパルスの角度の合計とオフパルスの角度の合
計が等しく、それぞれπラジアンであれば、直流分は含
まれないことになる。
When the switching timing of the gate signal between the asynchronous mode and the synchronous mode is set in this way,
The switching waveform does not include a DC component, and does not include a DC component that causes the main transformer to be demagnetized. The reason is as follows. When the gate waveform is symmetric according to the above equation (11), that is, when the area of the negative half-wave is equal to the area of the positive half-wave, the average area is also equal to 0, and the constant The term, and therefore the DC component, is also zero. Since the gate waveform is a square wave, from this equation (11), if the total of the on-pulse angle and the total of the off-pulse angle of the gate waveform in one cycle are equal, and if each is π radian, the DC component is not included. Become.

【0049】そして上記の実施例の場合、U、V、W各
相の基本波の最大値または最小値を中心として左右対称
であるから左右の面積は等しい。そして非同期モード、
同期モードのいずれのゲート波形にも直流分が含まれな
いので、切替波形にも直流分が含まれない。したがっ
て、この切替波形によってスイッチング制御がなされる
PWMインバータの主変圧回路に偏磁が引き起こされる
ことはない。
In the case of the above embodiment, the left and right areas are equal because they are symmetrical about the maximum or minimum value of the fundamental wave of each phase of U, V and W. And asynchronous mode,
Since no DC component is included in any of the gate waveforms in the synchronous mode, no DC component is included in the switching waveform. Therefore, the switching waveform does not cause a magnetic bias in the main transformer circuit of the PWM inverter for which the switching control is performed.

【0050】さらに、各相の基本波の最大値または最小
値は半波の中央付近であり、ここには微小時間のオンパ
ルスγ2またはオフパルスγ1が出るが、インバータの
最小消弧時間の約50μs以下のオンパルスまたはオフ
パルスは消すことによって半周期の中央付近の指令値を
最大値または最小値にすることができる。
Further, the maximum value or the minimum value of the fundamental wave of each phase is near the center of the half-wave, where the on-pulse γ2 or the off-pulse γ1 for a very short time appears, but about 50 μs or less of the minimum extinction time of the inverter. By turning off the on-pulse or off-pulse, the command value near the center of the half cycle can be set to the maximum value or the minimum value.

【0051】図6は上記実施例のPWMインバータの制
御方法を使用する請求項5の発明の制御装置の一実施例
の回路ブロック図を示している。この制御装置では、各
相に共通に与えられるモード切替え信号11をD入力と
し、各相個別の電気角度でモード切替え信号12u,1
2v,12wがクロック入力として与えられ、これらの
両入力によって“H”信号を出力するフリップフロップ
回路13u,13v,13wを備えている。またフリッ
プフロップ回路13u,13v,13wそれぞれの出力
をS入力とし、図5に示した各相ごとの同期モードのゲ
ート信号14u,14v,14wをA入力、また各相ご
との非同期モードのゲート信号15u,15v,15w
をB入力とし、S入力に“H”信号が入力するたびにA
入力、B入力を相互に切替えてゲート信号16u,16
v,16wとして出力するマルチプレクサ17u,17
v,17wを備えている。
FIG. 6 is a circuit block diagram of one embodiment of the control device according to the fifth aspect of the present invention which uses the PWM inverter control method of the above embodiment. In this control device, a mode switching signal 11 commonly applied to each phase is used as a D input, and a mode switching signal 12u, 1
2v, 12w are provided as clock inputs, and flip-flop circuits 13u, 13v, 13w are provided which output an "H" signal by both inputs. The outputs of the flip-flop circuits 13u, 13v, 13w are S inputs, the synchronous mode gate signals 14u, 14v, 14w for each phase shown in FIG. 5 are A inputs, and the asynchronous mode gate signals for each phase. 15u, 15v, 15w
Is a B input, and every time an “H” signal is input to the S input, A
The input and B inputs are switched to each other, and the gate signals 16u, 16
multiplexers 17u and 17 for outputting as v and 16w
v, 17w.

【0052】上記構成のPWMインバータの制御装置で
は、いま各フリップフロップ回路13u,13v,13
wに共通に電気角0に非同期−同期モード切替え信号が
入力される。また各相ごとに基本波成分の最大値または
最小値でオンとなるパルス波形12u,12v,12w
がクロック入力として与えられる。そしてこの場合、U
相の波形12uはπ/6(=30°)または7π/6
(=210°)、V相の波形12vは5π/6(=15
0°)または11π/6(=330°)、W相の波形1
2wは3π/2(=270°)またはπ/2(=90
°)でそれぞれ“H”となる。
In the control device for a PWM inverter having the above configuration, each of the flip-flop circuits 13u, 13v, 13
Asynchronous-synchronous mode switching signal is input to electrical angle 0 common to w. Pulse waveforms 12u, 12v, and 12w that are turned on at the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component for each phase.
Is provided as a clock input. And in this case, U
The phase waveform 12u is π / 6 (= 30 °) or 7π / 6
(= 210 °), the V-phase waveform 12v is 5π / 6 (= 15
0 °) or 11π / 6 (= 330 °), W-phase waveform 1
2w is 3π / 2 (= 270 °) or π / 2 (= 90 °).
°) respectively.

【0053】そこで、共通のモード切替え信号11が入
力され、各フリップフロップ回路13u,13v,13
wごとに上記のパルス波形12u,12v,12wが入
力されれば、各波形の最大値または最小値のタイミング
でフリップフロップ回路13u,13v,13wそれぞ
れから“H”信号が各マルチプレクサ17u,17v,
17wそれぞれのS入力に与えられる。
Then, the common mode switching signal 11 is input, and the flip-flop circuits 13u, 13v, 13
If the pulse waveforms 12u, 12v, and 12w are input for each w, the "H" signal is output from each of the flip-flop circuits 13u, 13v, and 13w at the timing of the maximum value or the minimum value of each of the multiplexers 17u, 17v, and 17w.
17w is provided to each S input.

【0054】この結果、各マルチプレクサ17u,17
v,17wから上記のタイミング、つまり図5に示した
ように、U相ではπ/6(=30°)または7π/6
(=210°)、V相では5π/6(=150°)また
は11π/6(=330°)、W相では3π/2(=2
70°)またはπ/2(=90°)で非同期−同期モー
ドが切替えられたゲート信号16u,16v,16wが
出力されることになる。そしてこれらの各相のゲート信
号には直流成分が含まれず、主変圧器の偏磁の原因とな
るような直流分が含まれなくなる。
As a result, each of the multiplexers 17u, 17
v, 17w, the above timing, that is, as shown in FIG. 5, in the U phase, π / 6 (= 30 °) or 7π / 6
(= 210 °), 5π / 6 (= 150 °) or 11π / 6 (= 330 °) in the V phase, and 3π / 2 (= 2
The gate signals 16u, 16v, and 16w whose asynchronous-synchronous modes have been switched at 70 °) or π / 2 (= 90 °) are output. The gate signal of each of these phases does not include a DC component, and does not include a DC component that causes the main transformer to be polarized.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように請求項1の発明によれば、
変調方形波と搬送逆台形波を比較する変調方式、もしく
はこれによって得られる信号と等価の電圧パターンを電
圧と周波数の指令により生成する変調方式を用いて、3
パルスから1パルスへの切替え、または1パルスから3
パルスへの切替えをU,V,W各相個別にそれぞれの相
の基本波成分の最大値または最小値に達したタイミング
で行なうようにしているので、各相でパルス切替え前、
切替え途中、切替え後で電圧面積の変動がなく、ゲート
信号の基本波成分に直流成分を含まず、位相ずれを起こ
さない切替えができ、従来のように正負の電圧が不平衡
となり、これが主変圧器の偏磁を引き起こして過電流を
発生するという現象を防止し、安定したゲート制御がで
きる。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
Using a modulation method that compares a modulated square wave with a carrier inverted trapezoidal wave, or a modulation method that generates a voltage pattern equivalent to a signal obtained by a voltage and frequency command,
Switching from pulse to 1 pulse or from 1 pulse to 3
The switching to the pulse is performed at the timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase is individually reached for each of the U, V, and W phases.
During switching, there is no change in the voltage area after switching, the DC component is not included in the fundamental wave component of the gate signal, and switching can be performed without causing a phase shift, and the positive and negative voltages become unbalanced as in the past, which is the main transformer. The phenomenon that overcurrent is generated by causing the magnetism of the device is prevented, and stable gate control can be performed.

【0056】請求項2の発明によれば、U、V、W各相
ごとの出力ゲート信号切替え回路が、パルスゲート信号
生成回路と1パルスゲート信号生成回路それぞれからの
ゲート信号を取り込み、1パルス/3パルス切替えの共
通指令とU、V、W各相の個別の切替え指令パルス信号
とのAND論理によって1パルスゲート信号と3パルス
のゲート信号を相互に切替えて出力するようにしている
ので、U,V,W各相個別にそれぞれの相の基本波成分
の最大値または最小値に達したタイミングで行なうこと
ができ、ゲート信号の基本波成分に直流成分を含まず、
位相ずれを起こさない切替えができる。
According to the second aspect of the present invention, the output gate signal switching circuit for each of the U, V, and W phases takes in the gate signals from the pulse gate signal generation circuit and the one-pulse gate signal generation circuit, and outputs one pulse. Since the one-pulse gate signal and the three-pulse gate signal are mutually switched and output by the AND logic of the common command of the / 3 pulse switching and the individual switching command pulse signals of the U, V, and W phases, The U, V, and W phases can be performed individually at the timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase is reached. The DC component is not included in the fundamental wave component of the gate signal.
Switching without causing a phase shift can be performed.

【0057】請求項3の発明によれば、PWMインバー
タのスイッチング動作を制御するゲート信号を同期モー
ド、非同期モード相互間で切替える場合、U、V、W各
相共通の同期モード、非同期モードの切替え指令の入力
後、U、V、W各相個別にそれぞれの基本波成分の最大
値または最小値に達したタイミングで同期モード、非同
期モード相互の切替えを行なうので、ゲート信号のモー
ドを切替えても直流成分を含まないゲート信号を生成す
ることができ、従来のように正負の電圧が不平衡とな
り、これが主変圧器の偏磁を引き起こして過電流を発生
するという現象を防止し、安定したゲート制御ができ
る。
According to the third aspect of the invention, when the gate signal for controlling the switching operation of the PWM inverter is switched between the synchronous mode and the asynchronous mode, switching between the synchronous mode and the asynchronous mode common to the U, V, and W phases is performed. After the input of the command, the synchronous mode and the asynchronous mode are switched at the timing when the maximum value or the minimum value of each fundamental wave component is individually reached for each phase of U, V, and W. Therefore, even if the mode of the gate signal is switched, A gate signal that does not include a DC component can be generated, and the positive and negative voltages become unbalanced as in the past, which prevents the phenomenon that the main transformer is demagnetized and an overcurrent is generated, and a stable gate is prevented. Can control.

【0058】請求項4の発明によれば、PWMインバー
タの最小消弧期間以下のオンパルスをオフとし、最小消
弧期間以下のオフパルスをオンとする補正を行ない、モ
ード切替え点付近で所定の値を超える変調率に達したタ
イミングでモード切替えを実行するので、各相のゲート
信号の半周期の中央付近の指令値を最小値または最大値
にすることができ、ゲート信号のモードを切替えても確
実に直流成分を含まないゲート信号を生成することがで
き、主変圧器の偏磁を引き起こして過電流を発生すると
いう従来の現象を確実に防止することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the on-pulse of the PWM inverter that is shorter than the minimum arc extinguishing period is turned off and the off-pulse that is shorter than the minimum arc extinguishing period is turned on, and a predetermined value is set near the mode switching point. Mode switching is performed when the modulation rate exceeds the maximum, so that the command value near the center of the half cycle of the gate signal of each phase can be set to the minimum or maximum value, and even if the mode of the gate signal is switched, A gate signal that does not include a DC component can be generated, and the conventional phenomenon of causing an overcurrent by causing the main transformer to be deflected can be reliably prevented.

【0059】請求項5の発明によれば、U、V、W各相
ごとの出力ゲート信号切替え回路が、ゲート信号の同期
モード、非同期モードの切替え信号と各相個別の切替え
角における切替え信号のAND論理によって同期モー
ド、非同期モードの切替え信号を出力するU、V、W各
相ごとの切替え信号生成回路から同期モード、非同期モ
ードの切替信号を取り込んだときに、それまでの同期ゲ
ート信号または非同期ゲート信号から新たに非同期ゲー
ト信号または同期ゲート信号に切替えて出力するように
しているので、U、V、W各相個別にそれぞれの基本波
成分の最大値または最小値に達したタイミングで同期モ
ード、非同期モード相互のゲート信号の切替えを行なう
ことができ、ゲート信号のモードを切替えても直流成分
を含まないゲート信号を生成することができ、従来のよ
うに正負の電圧が不平衡となり、これが主変圧器の偏磁
を引き起こして過電流を発生するという現象を防止する
ことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the output gate signal switching circuit for each of the U, V, and W phases is used to switch the synchronous mode and the asynchronous mode of the gate signal and the switching signal at the individual switching angle of each phase. When a synchronous mode / asynchronous mode switching signal is fetched from a switching signal generating circuit for each phase of U, V, and W which outputs a synchronous mode / asynchronous mode switching signal by AND logic, a synchronous gate signal or asynchronous signal is output. Since the gate signal is newly switched to an asynchronous gate signal or a synchronous gate signal to be output, the synchronous mode is set at the timing when the maximum value or the minimum value of each fundamental wave component is reached for each of U, V, and W phases individually. The gate signal can be switched between the asynchronous mode and the gate signal which does not include the DC component even when the mode of the gate signal is switched. Can generate positive and negative voltage is unbalanced as in the prior art, it is possible to prevent a phenomenon that generates an overcurrent causing biased magnetization of the main transformer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項2の発明の一実施例の回路ブロック図。FIG. 1 is a circuit block diagram according to an embodiment of the present invention;

【図2】上記制御装置における切替え回路の詳しい内部
構成を示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a detailed internal configuration of a switching circuit in the control device.

【図3】請求項1の発明の制御方法の原理を示す波形
図。
FIG. 3 is a waveform chart showing the principle of the control method according to the first embodiment.

【図4】請求項1の発明の一実施例を示すタイミングチ
ャート。
FIG. 4 is a timing chart showing one embodiment of the invention of claim 1;

【図5】請求項3および4の発明の一実施例を示すタイ
ミングチャート。
FIG. 5 is a timing chart showing one embodiment of the invention according to claims 3 and 4;

【図6】請求項5の発明の一実施例の回路ブロック図。FIG. 6 is a circuit block diagram of one embodiment of the invention of claim 5;

【図7】従来例を説明するタイミングチャート。FIG. 7 is a timing chart illustrating a conventional example.

【図8】従来例の変調正弦波と搬送三角波を比較する変
調方式を説明する波形図。
FIG. 8 is a waveform diagram illustrating a modulation method for comparing a modulated sine wave and a carrier triangular wave according to a conventional example.

【図9】従来例の変調方形波と搬送逆台形波を比較する
変調方式を説明する波形図。
FIG. 9 is a waveform diagram illustrating a modulation method for comparing a modulated square wave and a carrier inverted trapezoidal wave according to a conventional example.

【図10】他の従来例を説明するタイミングチャート。FIG. 10 is a timing chart illustrating another conventional example.

【図11】他の従来例を説明するタイミングチャート。FIG. 11 is a timing chart illustrating another conventional example.

【図12】他の従来例の非同期モードのゲート信号を生
成す原理を説明する波形図。
FIG. 12 is a waveform chart for explaining the principle of generating a gate signal in an asynchronous mode according to another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 データバス 3,4 ラッチ 5,6 データバス 7u,7v,7w 切替え回路 8u,8v,8w 切替え角タイミング信号 9 切替え指令信号 10u,10v,10w ゲート信号の立上りまたは立
下りの検出信号 71,72 データバス 73 切替え角タイミング信号 74 切替え指令信号 75,76 レジスタ 77,78 データバス 79 マルチプレクサ 710 データバス 711 ダウンカウンタ 712 出力信号 11 切替え指令信号 12u,12v,12w 切替え角タイミング信号 13u,13v,13w フリップフロップ回路 14u,14v,14w 同期ゲート信号 15u,15v,15w 非同期ゲート信号 16u,16v,16w ゲート信号 17u,17v,17w マルチプレクサ
1, 2 Data bus 3, 4 Latch 5, 6 Data bus 7u, 7v, 7w Switching circuit 8u, 8v, 8w Switching angle timing signal 9 Switching command signal 10u, 10v, 10w Gate signal rising or falling detection signal 71 , 72 Data bus 73 Switching angle timing signal 74 Switching command signal 75, 76 Register 77, 78 Data bus 79 Multiplexer 710 Data bus 711 Down counter 712 Output signal 11 Switching command signal 12u, 12v, 12w Switching angle timing signal 13u, 13v, 13w flip-flop circuit 14u, 14v, 14w Synchronous gate signal 15u, 15v, 15w Asynchronous gate signal 16u, 16v, 16w Gate signal 17u, 17v, 17w Multiplexer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 氏家 昭彦 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 平4−125070(JP,A) 特開 昭62−77064(JP,A) 特開 平2−311197(JP,A) 特開 平2−42815(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 B60L 9/16 H02P 7/63 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihiko Ujiie 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Inside the Fuchu factory, Toshiba Corporation (56) References JP-A-4-125070 (JP, A) JP-A-62- 77064 (JP, A) JP-A-2-311197 (JP, A) JP-A-2-42815 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/48 B60L 9 / 16 H02P 7/63

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 PWMインバータのスイッチング動作を
制御するゲート信号を生成するに際して、半周期内のパ
ルス数が一定の同期モードにおいて、変調方形波と搬送
逆台形波を比較する変調方式、もしくはこれによって得
られる信号と等価の電圧パターンを電圧と周波数の指令
により生成する変調方式を用いて、3パルスから1パル
スへの切替え、または1パルスから3パルスへの切替え
をU,V,W各相個別にそれぞれの相の基本波成分の最
大値または最小値に達したタイミングで行なうことを特
徴とするPWMインバータの制御方法。
When generating a gate signal for controlling a switching operation of a PWM inverter, in a synchronous mode in which the number of pulses within a half cycle is constant, a modulation method for comparing a modulated square wave with a carrier inverted trapezoidal wave, or by this, Switching from three pulses to one pulse or switching from one pulse to three pulses is performed individually for each phase of U, V, and W using a modulation method that generates a voltage pattern equivalent to the obtained signal by a command of voltage and frequency. A PWM inverter control method which is performed at a timing when the maximum value or the minimum value of the fundamental wave component of each phase is reached.
【請求項2】 3パルスゲート信号生成回路と、1パル
スゲート信号生成回路と、これらのゲート信号生成回路
からのゲート信号を取り込み、1パルス/3パルス切替
えの共通指令とU、V、W各相の個別の切替え指令パル
ス信号とのAND論理により、1パルスゲート信号と3
パルスゲート信号とを各相の基本波成分の最大値または
最小値に達するタイミングに相互に切替えて出力する
U,V,W各相ごとの出力ゲート信号切替え回路とを備
えて成るPWMインバータ制御装置。
2. A three-pulse gate signal generation circuit, a one-pulse gate signal generation circuit, fetching gate signals from these gate signal generation circuits, a common command for one-pulse / 3-pulse switching, and U, V, W more aND logic of a separate switch command pulse signal phase, 1 pulse gate signal and 3
The maximum value of the fundamental wave component of each phase
Control apparatus for a PWM inverter comprising comprising U, V, and an output gate signal switching circuit for each W-phase that outputs another changeover timing to reach the minimum value.
【請求項3】 PWMインバータのスイッチング動作を
制御するゲート信号を同期モード、非同期モードの相互
間で切替えてスイッチング動作を制御するPWMインバ
ータの制御方法であって、U、V、W各相共通の同期モ
ード、非同期モードの切替え指令の入力後、U、V、W
各相個別にそれぞれの基本波成分の最大値または最小値
に達したタイミングで同期モードゲート信号と非同期モ
ードゲート信号を相互に切替えることを特徴とするPW
Mインバータの制御方法。
3. A PWM inverter control method for controlling a switching operation by switching a gate signal for controlling a switching operation of a PWM inverter between a synchronous mode and an asynchronous mode, wherein the method is common to U, V, and W phases. U, V, W after input of switching command of synchronous mode and asynchronous mode
A PW characterized in that a synchronous mode gate signal and an asynchronous mode gate signal are mutually switched at a timing when a maximum value or a minimum value of a fundamental wave component is reached for each phase individually.
Control method of M inverter.
【請求項4】 請求項3に記載のPWMインバータの制
御方法において、前記PWMインバータの最小消弧期間
以下のオンパルスをオフとし、前記最小消弧期間以下の
オフパルスをオンとする補正を行ない、モード切替え点
付近で所定の値を超える変調率に達したタイミングでモ
ード切替えを実行することを特徴とするPWMインバー
タの制御方法。
4. The method of controlling a PWM inverter according to claim 3, wherein the on-pulse of the PWM inverter that is shorter than a minimum arc extinguishing period is turned off, and the off-pulse that is shorter than the minimum arc extinguishing period is turned on. A method for controlling a PWM inverter, comprising: performing mode switching at a timing when a modulation rate exceeding a predetermined value is reached near a switching point.
【請求項5】 ゲート信号の同期モード、非同期モード
の切替え信号とU、V、W各相個別の切替え角における
切替え信号のAND論理により、各相の基本波成分の最
大値または最小値に達するタイミングに同期モード、非
同期モードの切替え信号を出力するU、V、W各相ごと
の切替え信号生成回路と、各相ごとの同期ゲート信号と
非同期ゲート信号を入力し、前記各相ごとの切替え信号
生成回路から切替え信号が入力されたときにそれまでの
同期ゲート信号または非同期ゲート信号から新たに非同
期ゲート信号または同期ゲート信号に切替えて出力する
U、V、W各相ごとの出力ゲート信号切替え回路とを備
えて成るPWMインバータの制御装置。
Synchronous mode wherein a gate signal, Ri by switching signal and U asynchronous mode, V, to the AND logic of the switching signal in the W-phase individual switching angle, the phase of the fundamental wave component top
A switching signal generation circuit for each phase of U, V, W which outputs a switching signal of a synchronous mode and an asynchronous mode at a timing when the maximum value or the minimum value is reached, and a synchronous gate signal and an asynchronous gate signal for each phase are inputted; When a switching signal is input from the switching signal generating circuit for each phase, the U, V, and W phases which are switched from a synchronous gate signal or an asynchronous gate signal to a new asynchronous gate signal or a synchronous gate signal and output. And an output gate signal switching circuit for each of the PWM inverters.
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