JP3261998B2 - インバータ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス幅変調制御
により直流を交流に変換するインバータ制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術のインバータ制御装置を図９
〜図１６を用いて説明する。図９はインバータ制御装置
を示す構成図である。図１０はＰＷＭ波形の生成の説明
図である。図１１はデッドタイムの説明図である。図１
２はデッドタイムを付加した場合と付加しない場合の出
力電流の比較を示す説明図である。図１３は他のインバ
ータ制御装置の構成図である。図１４はデッドタイムの
補償を考慮した指令電圧値の説明図である。図１５はデ
ッドタイムの補償をした場合としない場合との出力電流
の比較を示す説明図である。図１６はデッドタイムの補
償により出力電流が０付近で歪むことの説明図である。
なお、図１０、図１４は、見やすくするために三角波の
周期を実際より極めて大きなものとして表示している。

【０００３】図９において、インバータ制御装置は、ブ
リッジ接続されてインバータブリッジを形成するスイッ
チ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を有するブリッジ回路部
１と、ブリッジ回路部１の出力端１ａ，１ａに接続され
るフィルタ部に相当するローパスフィルタ２と、パルス
幅変調制御回路部５（以下、ＰＷＭ制御回路部５と記
す）と、を有して構成される。そして、インバータ制御
装置の入力側には直流電圧源３が接続されており、また
コンデンサ４がブリッジ回路部１と並列に設けてある。
一方、インバータ制御装置の出力側には負荷６が接続し
てある。

【０００４】ブリッジ回路部１のインバータブリッジ
は、その入力端１ｂ，１ｂに直流電圧が入力され、高周
波を含む交流電流を出力端１ａ，１ａから出力するもの
である。

【０００５】ブリッジ回路部１のスイッチ素子Ｑ１，Ｑ
２，Ｑ３，Ｑ４のエミッタ、コレクタ間には、ダイオー
ドＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が各々のエミッタ側がアノー
ドでコレクタ側がカソードになるように接続される。該
ブリッジ接続されたスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ４は、
例えばＩＧＢＴ素子（絶縁型ゲートバイポーラトランジ
スタ）で構成されており、ＰＷＭ制御回路部５から出力
される制御信号Ｓ１にてスイッチング制御される。ま
た、ブリッジ接続されたスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３も、例
えばＩＧＢＴ素子で構成されており、ＰＷＭ制御回路部
５から出力される制御信号Ｓ２にてスイッチング制御さ
れる。

【０００６】スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４は同じタイミング
で同時に同じ状態にスイッチングされ、またスイッチ素
子Ｑ２，Ｑ３も同じタイミングで同時に同じ状態にスイ
ッチングされる。

【０００７】そして、制御信号Ｓ１によってスイッチ素
子Ｑ１，Ｑ４がオン状態にされ、制御信号Ｓ２によって
スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオフ状態にされると、図９中
の矢線Ｙ１の方向、即ち、直流電圧源３−スイッチ素子
Ｑ１−チョークコイルＬ１−負荷６−チョークコイルＬ
２−スイッチ素子Ｑ４−直流電圧源３の経路の方向に向
けて電流が流れようとする。従って、現時点で矢線Ｙ１
方向に電流が流れている場合には電流が増加し、矢線Ｙ
２方向に電流が流れている場合には該方向の電流は減少
する。

【０００８】一方、制御信号Ｓ１によってスイッチ素子
Ｑ１，Ｑ４がオフ状態にされ、制御信号Ｓ２によってス
イッチ素子Ｑ２，Ｑ３がオン状態にされると、図９中の
矢線Ｙ２の方向、即ち、直流電圧源３−スイッチ素子Ｑ
３−チョークコイルＬ２−負荷６−チョークコイルＬ１
−スイッチ素子Ｑ２−直流電圧源３の経路の方向に向け
て電流が流れようとする。従って、現時点で矢線Ｙ２方
向に電流が流れている場合には電流が増加し、矢線Ｙ１
方向に電流が流れている場合には該方向の電流は減少す
る。

【０００９】従って、制御信号Ｓ１，Ｓ２にてスイッチ
素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をスイッチング制御するこ
とにより、出力端１ａから出力する出力電流の方向を制
御することができる。

【００１０】ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、各
スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオフした瞬時に
エミッタとコレクタ間に発生する逆方向の起電力の電圧
により、各スイッチ素子のコレクタ、エミッタ間の絶縁
が破壊されるのを防止するものである。

【００１１】ローパスフィルタ２は、チョークコイルＬ
１、Ｌ２とコンデンサＣ１とから構成されており、前段
のブリッジ回路部１のインバータブリッジから高周波を
含む交流電流が入力されると、高周波成分を除去して平
滑化して出力するものである。

【００１２】直流電圧源３は、直流電圧を平滑用のコン
デンサ４に供給するもので、例えば太陽電池と太陽電池
の出力を昇圧する昇圧チョッパ回路等で構成されてい
る。

【００１３】コンデンサ４は、例えばアルミ電解コンデ
ンサで、直流電圧源３の直流出力や昇圧チョッパ回路で
昇圧された直流電圧が入力されると蓄電し、平滑して大
略安定した直流電圧に変換して出力する。

【００１４】ＰＷＭ制御回路部５は、指令電圧算出部５
ａと、ＰＷＭ波形を出力するＰＷＭ生成部５ｂと、デッ
ドタイム生成部５ｃとを有して構成されている。具体的
には、ＰＷＭ制御回路部５は、マイコン等を用いたり、
ＩＣ等によりロジックで実現している。

【００１５】指令電圧算出部５ａは、与えられた条件か
ら指令電圧値Ｃｖ１を算出して、該指令電圧値Ｃｖ１を
ＰＷＭ生成部５ｂに出力するものである。指令電圧値Ｃ
ｖ１とは、最終的に負荷６に供給する電流の大きさと方
向とを指示するものであり、時間と共に変化する値であ
る。従って時系列に並べた指令電圧値Ｃｖ１は、出力す
る電流の波形を表すものである。インバータ制御装置は
負荷６に交流電流を供給するものであるから、指令電圧
値Ｃｖ１の波形は図１０に示すように正弦波となる。

【００１６】指令電圧値Ｃｖ１の算出は、例えば、外部
から周波数とピーク値とが与えられると、該周波数によ
って振幅１の正弦波を算出し、ピーク値と前記算出した
正弦波とを乗算することにより行う。

【００１７】ＰＷＭ生成部５ｂは、予め図１０に示すよ
うな三角波の搬送波Ｃｖ２を生成し、前記指令電圧値Ｃ
ｖ１と該搬送波Ｃｖ２とを比較してＰＷＭ波形Ｃｖ３，
Ｃｖ４を生成しデッドタイム生成部５ｃに出力するもの
である。搬送波は三角波でなくのこぎり波、台形波等で
あってもよい。

【００１８】以下にＰＷＭ生成部５ｂが指令電圧値Ｃｖ
１と搬送波である搬送波Ｃｖ２とを比較して、ＰＷＭ波
形を出力する方法を説明する。

【００１９】まず、搬送波Ｃｖ２の振幅の中心に指令電
圧値Ｃｖ１の零点が位置するようにする。そして、ＰＷ
Ｍ生成部５ｂは、図１０に示すように指令電圧値Ｃｖ１
と搬送波Ｃｖ２とを比較して指令電圧値Ｃｖ１の方が大
きい区間はオン、指令電圧値Ｃｖ１の方が小さい区間は
オフとなる矩形波であるＰＷＭ波形Ｃｖ３を生成する。
また、ＰＷＭ生成部５ｂは、指令電圧値Ｃｖ１と搬送波
Ｃｖ２とを比較して指令電圧値Ｃｖ１の方が大きい区間
はオフ、指令電圧値Ｃｖ１の方が小さい区間はオンとな
る矩形波であるＰＷＭ波形Ｃｖ４を生成する。該ＰＷＭ
波形Ｃｖ３，Ｃｖ４は、指令電圧値Ｃｖ１がピーク値に
近づくほどオンの区間とオフの区間との比率が異なるも
のとなり、指令電圧値Ｃｖ１が０に近づくほど両者の比
率は１対１に近づく。

【００２０】そして、仮にＰＷＭ波形Ｃｖ３の電圧の制
御信号Ｓ１をスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４に出力し、ＰＷＭ
波形Ｃｖ４の電圧の制御信号Ｓ２をスイッチ素子Ｑ２，
Ｑ３に出力したとすると、該制御信号Ｓ１，Ｓ２の矩形
波に従ってスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が高速
にスイッチングされる。そして、該制御信号Ｓ１，Ｓ２
のパルス幅の比率に応じて、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４の
オン状態とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン状態との比率
が定まり、結果として出力端１ａ，１ａから出力される
出力電流の方向と大きさが決定される。即ち、１回のオ
ン状態と１回のオフ状態とからなる制御信号Ｓ１，Ｓ２
の一周期のうち、制御信号Ｓ１のオン期間がオフ期間よ
り長く、制御信号Ｓ２のオン期間がオフ期間より短けれ
ば出力電流は図９中の矢線Ｙ１で示す方向に流れ、制御
信号Ｓ１のオン期間がオフ期間より短く、制御信号Ｓ２
のオン期間がオフ期間より長ければ出力電流は図９中の
矢線Ｙ２で示す方向に流れる。

【００２１】デッドタイム生成部５ｃは、デッドタイム
Ｔｄを生成して前記ＰＷＭ波形Ｃｖ３，Ｃｖ４に付加す
るものである。ブリッジ回路部１において、スイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ４のオン・オフ反転と、スイッチング素
子Ｑ２，Ｑ３のオフ・オン反転とを同時に行うと、スイ
ッチング素子のターンオンは瞬時に行われるのに対して
ターンオフは徐々に行われるという特性により、各スイ
ッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４が全てオン状態と
なる期間がある。そして、該全てのスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４がオン状態となる期間は、電源が
短絡した状態となる。そこで、この電源短絡を防止する
ために、他方のスイッチング素子がターンオンする僅か
に前から早い目に一方のスイッチング素子をターンオフ
させる必要がある。このずらした時間がいわゆるデッド
タイムＴｄである。従って、デッドタイムＴｄを付加し
たＰＷＭ波形Ｃｖ３，Ｃｖ４の制御信号Ｓ１，Ｓ２をブ
リッジ回路部１に出力すると、電源短絡状態を生じるこ
となくスイッチング制御できる。

【００２２】詳しくは、図１０の一部分を拡大した図で
ある図１１に示すように、ＰＷＭ波形Ｃｖ３、Ｃｖ４は
本来は破線Ｃｗの位置でオフとなる矩形波であるが、デ
ッドタイムＴｄを考慮してデッドタイムＴｄだけ早い実
線Ｃｘの位置でオフする矩形波としている。このため、
オフされるスイッチング素子は、常にオンされる他のス
イッチング素子がオンされるよりもデッドタイムＴｄ時
間だけ早めにオフされる。

【００２３】しかしその結果、制御信号Ｓ１，Ｓ２がス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のベースに印加
される時間はデッドタイムＴｄ分だけ少ないものとな
り、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のオン状
態の時間もデッドタイムＴｄの分だけ少ないものとな
る。よって、ブリッジ回路部１の出力電流Ｃｖ７は、図
１２に示すように、デッドタイムＴｄを付加しない場合
の出力電流Ｃｖ８に較べて歪んで小さいものとなる。

【００２４】そこで従来のインバータ制御装置において
は、このデッドタイムＴｄによる出力電流の歪みを補償
するために、図１３に示すように、補償部５ｄと電流検
出部７とが付加されたものがある。

【００２５】即ち、デッドタイムＴｄはスイッチング素
子の特性によって決定されるものであり、電源電圧が一
定であるとするならば、デッドタイムＴｄを設けた事に
よって減少する出力電流は予め求めることができる。従
って、補償部５ｄが、デッドタイムＴｄを見込んて、予
め指令電圧値Ｃｖ１に補償値Ｈを加減することにより補
償を行う。

【００２６】補償部５ｄが該補償値Ｈを加えるか減ずる
かは、電流検出部７の検出する電流の正負によって決定
される。補償部５ｄは該電流が正であれば指令電圧値Ｃ
ｖ１に補償値Ｈを加算し、電流が負であれば指令電圧値
Ｃｖ１から補償値Ｈを減算する。補償部５ｄは該操作を
前記ＰＷＭ波形Ｃｖ３，Ｃｖ４の一周期毎に行なう。こ
のようにして補償部５ｄが補償値Ｈを加減してＰＷＭ生
成部５ｂに入力される指令電圧値Ｃｖ１’の波形は図１
４に実線で示す形状になる。そして、該指令電圧値Ｃｖ
１’による出力電流Ｃｖ９は、図１５に示すように、単
にデッドタイムＴｄを付加した場合の出力電流Ｃｖ７に
較べて、より原形であるデッドタイムＴｄを付加してい
ない場合の出力電流に近い波形となる。

【００２７】以上のようにして構成されたインバータ制
御装置の動作の概略を説明する。まず、指令電圧算出部
５ａにより、図１０に示すように指令電圧値Ｃｖ１を算
出して、補償部５ｄが図１４に示すように指令電圧値Ｃ
ｖ１’に補償して、ＰＷＭ生成部５ｂに出力する。ＰＭ
Ｗ生成部５ｂは該指令電圧値Ｃｖ１’と搬送波Ｃｖ２と
を比較して図１４に示すＰＷＭ波形Ｃｖ３，Ｃｖ４を生
成し、デッドタイム生成部５ｃに出力する。デッドタイ
ム生成部５ｃは図１１に示すように、ＰＷＭ波形Ｃｖ
３，Ｃｖ４にデッドタイムＴｄを付加して、該波形の制
御信号Ｓ１，Ｓ２をスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ
４に出力する。

【００２８】スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は、
該制御信号Ｓ１，Ｓ２によって高速に切り替えられて、
図１６に示すように出力する電流Ｃｖ５の方向を高速に
切り替える。そして、該電流Ｃｖ５はローパスフィルタ
２で平滑化され、滑らかに変化する交流電流Ｃｖ６とな
って負荷６に出力される。なお、図１６においては、図
１４の正弦波で表される指令電圧値Ｃｖ１’の微少区間
を拡大して示したものであり、出力される電流Ｃｖ５が
徐々に正方向に増加している様子を示している。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１３に示すようなインバータ制御装置にあっては、図
１５に示すように、デッドタイムの補償を行った場合の
出力電流は、零点を中心とした両側近傍で歪みが生じる
という問題点があった。

【００３０】指令電圧値Ｃｖ１に付加する補償値Ｈの加
減は、前述のように出力電流の方向により決定するが、
該出力電流の方向の検出は、コンデンサＣ１より負荷側
の位置に設けてある電流検出部７により、制御信号Ｓ
１，Ｓ２の一周期中にＴ１時とＴ２時との２回行ってい
る。Ｔ１時とＴ２時とは、制御信号Ｓ１，Ｓ２の何れか
がオンからオフに変わる瞬間の時間を示している。該電
流検出部７には図１６に示すように平滑化された出力電
流Ｃｖ６が入力されているため、該一周期の中でＴ１時
とＴ２時とにおける電流の方向を検出、即ち正負を検出
すると、図中Ｂ１，Ｂ２に示すようにいずれも正の値が
検出される。従って、デッドタイム生成部５ｃは該期間
においては指令電圧値Ｃｖ１に補償値Ｈを加える操作を
２回行う。

【００３１】ところが、ブリッジ回路部１から実際に出
力されている電流は、高周波成分を含む出力電流Ｃｖ５
であり、出力電流Ｃｖ５についてＴ１時とＴ２時とに電
流の方向を検出すれば、図１６中のＢ３、Ｂ４で示すよ
うに一方は正であるが他方は負である。従って、該期間
において指令電圧値Ｃｖ１を補償するとすれば、指令電
圧値Ｃｖ１に補償値Ｈを加え、補償値Ｈを減ずることに
なり、結果として何も補償しなくてよいことになる。図
１２において補償をせずに単にデッドタイムＴｄを付加
した出力電流の波形とデッドタイムＴｄを付加していな
い出力電流の波形とが、零点付近では歪んでいないの
は、このようにデッドタイムによる影響が正負に均等に
現れて互いにキャンセルするからである。

【００３２】従って、零点近傍においては本来は何ら補
償をしなくともよいところを、平滑化した出力電流の方
向によってデッドタイムの補償をしたことにより、指令
電圧値Ｃｖ１に補償値Ｈが余計に付加されることとな
り、零点を中心とした両側近傍で出力電流に歪みが生じ
るのである。なお、例えば、Ｔ３時とＴ４時とを含む周
期のように、平滑化された電流のいずれも正であり（Ｂ
５，Ｂ６）、またブリッジ回路部１の出力もいずれもが
正の場合（Ｂ７，Ｂ８）には、指令電圧値Ｃｖ１に補償
値Ｈを加えることは、前述の場合とは異なって悪影響を
与えることなくデッドタイムの補償が有効に働く。

【００３３】本発明は、上記問題点を改善するために成
されたもので、その目的とするところは、デッドタイム
の補償をした場合に、出力電流の零点近傍においても出
力波形が歪むことなく電流を出力することができるイン
バータ制御装置を提供することにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題を解
決するために、請求項１記載の発明にあっては、スイッ
チング素子をブリッジ接続したブリッジ回路部と、指令
電圧値を生成する指令電圧算出部と、該指令電圧と搬送
波とからＰＷＭ波形を算出するＰＷＭ生成部と、該ＰＷ
Ｍ波形にデッドタイムを付加して制御信号を生成しブリ
ッジ回路部に出力するデッドタイム生成部と、デッドタ
イムを補償する補償部とを有するパルス幅変調制御回路
部と、ブリッジ回路部の出力電流の高周波成分を平滑化
するフィルタ部と、前記ブリッジ回路部と前記フィルタ
部との間の電流を検出する電流検出部とを有し、パルス
幅変調制御により直流電圧源からの直流を交流に変換し
て負荷に供給するインバータ制御装置において、前記電
流検出部は、ブリッジ回路部とフィルタ部との間の電流
の最大値及び最小値を検出し、前記補償部は、電流の最
大値及び最小値の平均値を求め、該平均値と所定の無補
償電流範囲とを比較して、該平均値が無補償電流範囲内
であればデッドタイム補償を行わず、平均値が無補償電
流範囲外であればデッドタイム補償を行うことを特徴と
するものである。

【００３５】請求項２記載の発明にあっては、スイッチ
ング素子をブリッジ接続したブリッジ回路部と、指令電
圧値を生成する指令電圧算出部と、該指令電圧と搬送波
とからＰＷＭ波形を算出するＰＷＭ生成部と、該ＰＷＭ
波形にデッドタイムを付加して制御信号を生成しブリッ
ジ回路部に出力するデッドタイム生成部と、デッドタイ
ムを補償する補償部とを有するパルス幅変調制御回路部
と、ブリッジ回路部の出力電流の高周波成分を平滑化す
るフィルタ部と、前記ブリッジ回路部と前記フィルタ部
との間の電流を検出する電流検出部とを有し、パルス幅
変調制御により直流電圧源からの直流を交流に変換して
負荷に供給するインバータ制御装置において、前記電流
検出部は、ブリッジ回路部とフィルタ部との間の電流の
最大値及び最小値を検出し、前記補償部は、最大値と最
小値との正負符号に基づいてデッドタイム補償を行うこ
とを特徴とするものである。

【００３６】請求項３記載の発明にあっては、スイッチ
ング素子をブリッジ接続したブリッジ回路部と、指令電
圧値を生成する指令電圧算出部と、該指令電圧と搬送波
とからＰＷＭ波形を算出するＰＷＭ生成部と、該ＰＷＭ
波形にデッドタイムを付加して制御信号を生成しブリッ
ジ回路部に出力するデッドタイム生成部と、デッドタイ
ムを補償する補償部とを有するパルス幅変調制御回路部
と、ブリッジ回路部の出力電流の高周波成分を平滑化す
るフィルタ部と、前記ブリッジ回路部と前記フィルタ部
との間の電流を検出する電流検出部とを有し、パルス幅
変調制御により直流電圧源からの直流を交流に変換して
負荷に供給するインバータ制御装置において、前記電流
検出部は電流の最小値の検出を行い、前記補償部は該最
小値とパルス幅変調制御における前記制御信号のオン期
間とオフ期間の比率とに基づき電流の最大値を算出し、
その最大値及び前記最小値に基づいてデッドタイム補償
を行うことを特徴とするものである。

【００３７】請求項４記載の発明にあっては、スイッチ
ング素子をブリッジ接続したブリッジ回路部と、指令電
圧値を生成する指令電圧算出部と、該指令電圧と搬送波
とからＰＷＭ波形を算出するＰＷＭ生成部と、該ＰＷＭ
波形にデッドタイムを付加して制御信号を生成しブリッ
ジ回路部に出力するデッドタイム生成部と、デッドタイ
ムを補償する補償部とを有するパルス幅変調制御回路部
と、ブリッジ回路部の出力電流の高周波成分を平滑化す
るフィルタ部と、前記ブリッジ回路部と前記フィルタ部
との間の電流を検出する電流検出部とを有し、パルス幅
変調制御により直流電圧源からの直流を交流に変換して
負荷に供給するインバータ制御装置において、前記電流
検出部は電流の最大値の検出を行い、前記補償部は該最
大値とパルス幅変調制御における前記制御信号のオン期
間とオフ期間の比率とに基づき電流の最小値を算出し、
その最小値及び前記最大値に基づいてデッドタイム補償
を行うことを特徴とするものである。

【００３８】

【発明の実施の形態】本発明にかかるインバータ制御装
置の基本となる形態を図１、図２、図１２に基づいて、
基本となる別形態を図３に基づいて、第一実施の形態を
図４、図５に基づいて、第二実施の形態を図６に基づい
て、第三実施の形態を図７に基づいて説明する。

【００３９】〔基本となる形態〕 図１はインバータ制御装置を示す構成図である。図２は
デッドタイム補償を行った指令電圧値の説明図である。
なお、図１においては前述の従来の技術で説明したとこ
ろのインバータ制御装置と同等の箇所には同じ符号を付
してあるので、同等の箇所の詳細な説明は省略する。

【００４０】図１に示す基本となる形態のインバータ制
御装置が、前述の従来の技術で説明したところのインバ
ータ制御装置と異なり特徴となるのは次の構成である。

【００４１】即ち、電流の方向を検出する電流検出部を
設けず、補償部５ｅは予め定めた無補償範囲の指令電圧
値Ｃｖ１に対しては補償を行わず、該範囲以外において
は補償を行うようにした構成である。

【００４２】図１２に示すように、従来より零点から所
定の大きさ＋Ｉ１〜−Ｉ１の出力電流を出力する場合に
あっては、デッドタイムＴｄの補償をしなくても出力電
流は歪みを生じなかった。出力電流に歪みが生じるの
は、出力電流が＋Ｉ１以上、又は−Ｉ１以下の場合であ
る。そこで、出力電流が＋Ｉ１〜−Ｉ１の範囲を無補償
範囲として、該無補償範囲内に指令電圧値Ｃｖ１がある
場合には、デッドタイムＴｄの補償を行わず、無補償範
囲外の場合にのみデッドタイムの補償を行うようにす
る。ところで、指令電圧値Ｃｖ１の値と最終的に出力さ
れる出力電流の値とは対応関係にあるので、出力電流の
値＋Ｉ１、−Ｉ１と対応する指令電圧値Ｃｖ１の値Ｃｃ
１，Ｃｃ２は予め求めることができる。そして、出力電
流の値＋Ｉ１、−Ｉ１で表す無補償範囲は、指令電圧値
Ｃｖ１の値Ｃｃ１，Ｃｃ２によって表すこともできる。

【００４３】従って、まず補償部５ｅは指令電圧算出部
５ａから入力される指令電圧値Ｃｖ１の値が、Ｃｃ１〜
Ｃｃ２の範囲内であるか否かを判断する。そして、補償
部５ｅは該範囲内であればデッドタイムＴｄの補償を行
わずに指令電圧値Ｃｖ１をデッドタイム生成部５ｂに出
力する。一方、指令電圧算出部５ａから入力される指令
電圧値Ｃｖ１の値が、Ｃｃ１〜Ｃｃ２の範囲外であれ
ば、補償部５ｅはデッドタイム補償を行う。即ち、補償
部５ｅは、指令電圧値Ｃｖ１が正の値であれは補償値Ｈ
を加え、負の値であれば補償値Ｈを減じる。そして、補
償部５ｅは該デッドタイム補償を行った指令電圧値Ｃｖ
１をデッドタイム生成部５ｂに出力する。

【００４４】以上のようにして補償部５ｅから出力され
る指令電圧値Ｃｖ１は、図２に示すように所定範囲だけ
補償されたものとなり、該指令電圧値Ｃｖ１によって最
終的に出力される出力電流は図１２に示すデッドタイム
Ｔｄがない場合の出力電流Ｃｖ８に極めて近いものとな
る。

【００４５】従って、以上のようにして構成したインバ
ータ制御装置は、零点付近であっても歪みを生ずること
がなく、出力電流を出力することができる。

【００４６】〔基本となる別形態〕 図３はインバータ制御装置を示す構成図である。なお、
図３においては前述の基本となる形態で説明したところ
のインバータ制御装置と同等の箇所には同じ符号を付し
てあるので、同等の箇所の詳細な説明は省略する。

【００４７】図３に示す基本となる別形態のインバータ
制御装置が、前述の基本となる形態で説明したところの
インバータ制御装置と異なり特徴となるのは次の構成で
ある。

【００４８】即ち、負荷６とチョークコイルＬ１との間
に出力電流のピーク値を検出する電流検出部８を設け、
補償部５ｆは前述の基本となる形態で説明した動作に加
えて、電流検出部８の検出したピーク値から、無補償範
囲を示す値Ｃｃ１，Ｃｃ２を算出するようにした構成で
ある。

【００４９】補償部５ｆにおける値Ｃｃ１，Ｃｃ２と電
流検出部８の検出したピーク値との間には一定の関係が
あるので、予め実験等により該関係を導出しておき、補
償部５ｆが該関係によって値Ｃｃ１，Ｃｃ２を算出する
ようにしてある。

【００５０】以上のようにしてインバータ制御装置を構
成したので、電流検出部８の検出するピーク値により、
無補償範囲を示す値Ｃｃ１，Ｃｃ２を動的に決定するこ
とができ、よって、負荷６が変動して該負荷６に流れる
電流が変化したとしても、零点付近において歪みを生ず
ることがなく、出力電流を出力することができる。

【００５１】〔第一実施の形態〕 図４はインバータ制御装置を示す構成図である。図５は
出力電流の説明図である。なお、図４においては前述の
従来の技術で説明したところのインバータ制御装置と同
等の箇所には同じ符号を付してあるので、同等の箇所の
詳細な説明は省略する。

【００５２】図４に示す本実施の形態のインバータ制御
装置が、前述の従来の技術で説明したところのインバー
タ制御装置と異なり特徴となるのは次の構成である。

【００５３】即ち、ブリッジ回路部１とチョークコイル
Ｌ１との間にブリッジ回路部１の出力電流の制御信号Ｓ
１，Ｓ２の一周期内における最大値Ｉｍと最小値Ｉｎと
を検出する電流検出部９を設け、補償部５ｇは該最大値
Ｉｍと最小値Ｉｎとの平均値Ｉａが予め定めた所定の範
囲である無補償電流範囲内であればデッドタイムの補償
を行わないようにした構成である。

【００５４】詳しくは、電流検出部９は、制御信号Ｓ
１，Ｓ２のＰＷＭ波形Ｃｖ３，Ｃｖ４のオンからオフに
なるタイミングと同期して、ブリッジ回路部１の出力電
流を検出し、ＰＷＭ波形Ｃｖ３，Ｃｖ４における一周期
内において２回出力電流を検出する。そして、該２回の
検出した出力電流は、当該一周期内における出力電流の
最大値Ｉｍと最小値Ｉｎに相当するから、補償部５ｇは
該最大値Ｉｍと最小値Ｉｎとの平均値Ｉａを算出する。
無補償電流範囲＋Ｉ２〜−Ｉ２は予め求めておくもので
あり、その値＋Ｉ２は、例えば最小値Ｉｎが０であると
きの最大値Ｉｍと最小値Ｉｎとの平均の値であり、値−
Ｉ２は、最大値Ｉｍが０であるときの最大値Ｉｍと最小
値Ｉｎとの平均の値である。

【００５５】そして、補償部５ｇは平均値Ｉａと無補償
電流範囲とを比較し、平均値Ｉａが該範囲より大きけれ
ば指令電圧値Ｃｖ１に補償値Ｈを加える補償を行い、平
均値Ｉａが該範囲より小さければ指令電圧値Ｃｖ１から
補償値Ｈを減ずる補償を行う。そして、平均値Ｉａが無
補償電流範囲内であれば、補償部５ｇは補償を行わな
い。以上のようにした後、補償部５ｇは指令電圧値Ｃｖ
１をＰＷＭ生成部５ｂに出力する。

【００５６】以上のように構成したインバータ制御装置
にあっては、平滑化する前の出力電流を用いて補償の要
否を判断しているので、補償の要否を誤って判断するこ
となく、また出力電流が零点付近の場合にあっては補償
を行わないので、零点付近であっても歪みを生ずること
がなく、出力電流を出力することができる。

【００５７】〔第二実施の形態〕 図６はインバータ制御装置を示す構成図である。なお、
図６においては前述の第一実施の形態で説明したところ
のインバータ制御装置と同等の箇所には同じ符号を付し
てあるので、同等の箇所の詳細な説明は省略する。

【００５８】図６に示す本実施の形態のインバータ制御
装置が、前述の第一実施の形態で説明したところのイン
バータ制御装置と異なり特徴となるのは次の構成であ
る。

【００５９】即ち、補償部５ｈは、最大値Ｉｍと最小値
Ｉｎとの正負符号により補償の要否の判断をするように
した構成である。

【００６０】詳しくは、補償部５ｈは、最大値Ｉｍと最
小値Ｉｎとがいずれも正の場合には指令電圧値Ｃｖ１に
補償値Ｈを加える補償を行い、最大値Ｉｍと最小値Ｉｎ
とがいずれも負の場合には指令電圧値Ｃｖ１から補償値
Ｈを減ずる補償を行う。そして、補償部５ｈは、最大値
Ｉｍと最小値Ｉｎとの正負符号が異なれば補償を行わな
い。

【００６１】以上のように構成したインバータ制御装置
にあっては、平滑化する前の出力電流を用いて補償の要
否を判断しているので、補償の要否を誤って判断するこ
となく、また出力電流が零点付近の場合にあっては補償
を行わないので、零点付近であっても歪みを生ずること
がなく、出力電流を出力することができる。

【００６２】また、補償部５ｈは、符号のみを用いて補
償の要否を判断しているので、演算時間を短いものとす
ることができ、ＰＷＭ制御回路部５の動作速度を向上さ
せることができる。

【００６３】〔第三実施の形態〕 図７はインバータ制御装置を示す構成図である。図８は
出力電流の説明図である。なお、図７においては前述の
第一実施の形態で説明したところのインバータ制御装置
と同等の箇所には同じ符号を付してあるので、同等の箇
所の詳細な説明は省略する。

【００６４】図７に示す本実施の形態のインバータ制御
装置が、前述の第一実施の形態で説明したところのイン
バータ制御装置と異なり特徴となるのは次の構成であ
る。

【００６５】即ち、電流検出部１０は、最小値Ｉｎのみ
を検出して補償部５ｉに出力し、補償部５ｉは、最小値
Ｉｎ及び制御信号Ｓ１又は制御信号Ｓ２のオン期間とオ
フ期間との比率から最大値Ｉｍを算出し、該算出した最
大値Ｉｍと最小値Ｉｎとを用いてデッドタイムの補償を
行うようにした構成である。

【００６６】図８に示すように、出力電流の時間当たり
の増加量は一定であるため、制御信号Ｓ１又は制御信号
Ｓ２のオン期間Ｔ５とオフ期間Ｔ６との比率から、最小
値Ｉｎを与えると最大値Ｉｍを決定することができる。
そこで、補償部５ｉは最小値Ｉｎ及び制御信号Ｓ１又は
制御信号Ｓ２のオン期間Ｔ５とオフ期間Ｔ６から、最大
値Ｉｍを算出する。

【００６７】その他の補償部５ｉの動作は第一実施の形
態で説明したところの補償部５ｇと同等であるので説明
を省略する。

【００６８】以上のように構成したインバータ制御装置
にあっては、電流を検出する回数を半分にすることがで
きるので、電流検出部１０にかかる負担を小さくするこ
とができる。

【００６９】なお、第三実施の形態においては、最小値
Ｉｎから最大値Ｉｍを求めているが、最大値Ｉｍから最
小値Ｉｎを求めるようにしてもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明のインバータ制御装置は上述のよ
うに構成してあるから、請求項１記載の発明にあって
は、補償部は、電流の最大値及び最小値の平均値を求
め、該平均値と所定の無補償範囲とを比較して、該平均
値が無補償範囲内であればデッドタイム補償を行わず、
平均値が無補償範囲外であればデッドタイム補償を行う
ので、補償の要否を誤って判断することなく、よって零
点付近であっても歪みを生ずることがなく、出力電流を
出力することができるインバータ制御装置を提供できる
という効果を奏する。

【００７１】請求項２記載の発明にあっては、補償部
は、最大値と最小値との正負符号に基づいてデッドタイ
ム補償を行うので、補償の要否を誤って判断することが
なく、また、演算時間を短いものとすることができ、Ｐ
ＷＭ制御回路部の動作速度を向上させることのできるイ
ンバータ制御装置を提供できるという効果を奏する。

【００７２】請求項３記載の発明にあっては、電流検出
部は電流の最小値の検出を行い、補償部は該最小値とパ
ルス幅変調制御における前記制御信号のオン期間とオフ
期間の比率とに基づき電流の最大値を算出し、その最大
値及び前記最小値に基づいてデッドタイム補償を行うの
で、補償の要否を誤って判断することがなく、また、電
流検出部が電流を検出する回数を半分にすることがで
き、電流検出部にかかる負担を小さくすることができる
インバータ制御装置を提供できるという効果を奏する。

【００７３】請求項４記載の発明にあっては、電流検出
部は電流の最大値の検出を行い、補償部は該最大値とパ
ルス幅変調制御における前記制御信号のオン期間とオフ
期間の比率とに基づき電流の最小値を算出し、その最小
値及び前記最大値に基づいてデッドタイム補償を行うの
で、補償の要否を誤って判断することがなく、また、電
流検出部が電流を検出する回数を半分にすることがで
き、電流検出部にかかる負担を小さくすることができる
インバータ制御装置を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本となる形態のインバータ制御装置
を示す構成図である。

【図２】デッドタイム補償を行った指令電圧値の説明図
である。

【図３】本発明の基本となる別形態のインバータ制御装
置を示す構成図である。

【図４】本発明の第一実施の形態のインバータ制御装置
を示す構成図である。

【図５】出力電流の説明図である。

【図６】本発明の第二実施の形態のインバータ制御装置
を示す構成図である。

【図７】本発明の第三実施の形態のインバータ制御装置
を示す構成図である。

【図８】出力電流の説明図である。

【図９】従来の技術のインバータ制御装置を示す構成図
である。

【図１０】ＰＷＭ波形の生成の説明図である。

【図１１】デッドタイムを付加した場合と付加しない場
合の出力電流の比較を示す説明図である。

【図１２】デッドタイムの説明図である。

【図１３】他のインバータ制御装置の構成図である。

【図１４】デッドタイムの補償を考慮した指令電圧値の
説明図である。

【図１５】デッドタイムの補償をした場合としない場合
との出力電流の比較を示す説明図である。

【図１６】デッドタイムの補償により出力電流が０付近
で歪むことの説明図である。

【符号の説明】

１ ブリッジ回路部 ２ フィルタ部 ３ 直流電圧源 ５ パルス幅変調制御回路部 ５ａ 指令電圧算出部 ５ｂ ＰＷＭ生成部 ５ｃ デッドタイム生成部 ５ｅ 補償部 ５ｆ 補償部 ５ｇ 補償部 ５ｈ 補償部 ５ｉ 補償部 ６ 負荷 ８ 電流検出部 ９ 電流検出部 Ｑ１ スイッチング素子 Ｑ２ スイッチング素子 Ｑ３ スイッチング素子 Ｑ４ スイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 宏之 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 臼井 久視 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−244775（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−95174（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−62580（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126335（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−205547（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−182347（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/537 H02M 7/48 H02M 7/5387

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング素子をブリッジ接続したブ
   リッジ回路部と、指令電圧値を生成する指令電圧算出部
   と、該指令電圧と搬送波とからＰＷＭ波形を算出するＰ
   ＷＭ生成部と、該ＰＷＭ波形にデッドタイムを付加して
   制御信号を生成しブリッジ回路部に出力するデッドタイ
   ム生成部と、デッドタイムを補償する補償部とを有する
   パルス幅変調制御回路部と、ブリッジ回路部の出力電流
   の高周波成分を平滑化するフィルタ部と、前記ブリッジ
   回路部と前記フィルタ部との間の電流を検出する電流検
   出部とを有し、パルス幅変調制御により直流電圧源から
   の直流を交流に変換して負荷に供給するインバータ制御
   装置において、 前記電流検出部は、ブリッジ回路部とフィルタ部との間
   の電流の最大値及び最小値を検出し、前記補償部は、電
   流の最大値及び最小値の平均値を求め、該平均値と所定
   の無補償電流範囲とを比較して、該平均値が無補償電流
   範囲内であればデッドタイム補償を行わず、平均値が無
   補償電流範囲外であればデッドタイム補償を行うことを
   特徴とするインバータ制御装置。
2. 【請求項２】 スイッチング素子をブリッジ接続したブ
   リッジ回路部と、指令電圧値を生成する指令電圧算出部
   と、該指令電圧と搬送波とからＰＷＭ波形を算出するＰ
   ＷＭ生成部と、該ＰＷＭ波形にデッドタイムを付加して
   制御信号を生成しブリッジ回路部に出力するデッドタイ
   ム生成部と、デッドタイムを補償する補償部とを有する
   パルス幅変調制御回路部と、ブリッジ回路部の出力電流
   の高周波成分を平滑化するフィルタ部と、前記ブリッジ
   回路部と前記フィルタ部との間の電流を検出する電流検
   出部とを有し、パルス幅変調制御により直流電圧源から
   の直流を交流に変換して負荷に供給するインバータ制御
   装置において、 前記電流検出部は、ブリッジ回路部とフィルタ部との間
   の電流の最大値及び最小値を検出し、前記補償部は、最
   大値と最小値との正負符号に基づいてデッドタイム補償
   を行うことを特徴とするインバータ制御装置。
3. 【請求項３】 スイッチング素子をブリッジ接続したブ
   リッジ回路部と、指令電圧値を生成する指令電圧算出部
   と、該指令電圧と搬送波とからＰＷＭ波形を算出するＰ
   ＷＭ生成部と、該ＰＷＭ波形にデッドタイムを付加して
   制御信号を生成しブリッジ回路部に出力するデッドタイ
   ム生成部と、デッドタイムを補償する補償部とを有する
   パルス幅変調制御回路部と、ブリッジ回路部の出力電流
   の高周波成分を平滑化するフィルタ部と、前記ブリッジ
   回路部と前記フィルタ部との間の電流を検出する電流検
   出部とを有し、パルス幅変調制御により直流電圧源から
   の直流を交流に変換して負荷に供給するインバータ制御
   装置において、 前記電流検出部は電流の最小値の検出を行い、前記補償
   部は該最小値とパルス幅変調制御における前記制御信号
   のオン期間とオフ期間の比率とに基づき電流の最大値を
   算出し、その最大値及び前記最小値に基づいてデッドタ
   イム補償を行うことを特徴とすることを特徴とするイン
   バータ制御装置。
4. 【請求項４】 スイッチング素子をブリッジ接続したブ
   リッジ回路部と、指令電圧値を生成する指令電圧算出部
   と、該指令電圧と搬送波とからＰＷＭ波形を算出するＰ
   ＷＭ生成部と、該ＰＷＭ波形にデッドタイムを付加して
   制御信号を生成しブリッジ回路部に出力するデッドタイ
   ム生成部と、デッドタイムを補償する補償部とを有する
   パルス幅変調制御回路部と、ブリッジ回路部の出力電流
   の高周波成分を平滑化するフィルタ部と、前記ブリッジ
   回路部と前記フィルタ部との間の電流を検出する電流検
   出部とを有し、パルス幅変調制御により直流電圧源から
   の直流を交流に変換して負荷に供給するインバータ制御
   装置において、 前記電流検出部は電流の最大値の検出を行い、前記補償
   部は該最大値とパルス幅変調制御における前記制御信号
   のオン期間とオフ期間の比率とに基づき電流の最小値を
   算出し、その最小値及び前記最大値に基づいてデッドタ
   イム補償を行うことを特徴とすることを特徴とするイン
   バータ制御装置。