JP3546775B2 - インバータ発電装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機を電源として直流電圧を発生する電源部の出力をインバータ回路を用いて一定の周波数を有する交流電圧に変換するインバータ発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関等の原動機により駆動される交流発電機を電源とする電源装置として、交流発電機の出力を整流して得た直流電圧を、インバータ回路により所定の波高値と周波数とを有する交流電圧に変換するようにしたインバータ発電装置が多く用いられている。
【０００３】
この種の発電装置は、例えば、交流発電機の出力を整流する整流器と、オンオフ制御が可能なスイッチ素子を有して該スイッチ素子のスイッチングにより整流電源部の出力電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、該インバータ回路の出力から高調波成分を除去するフィルタと、フィルタの出力が印加された負荷接続端子と、負荷接続端子間の電圧を検出する負荷電圧検出回路と、負荷接続端子を通して流れる電流を検出する負荷電流検出回路と、負荷接続端子間に所望の波形の交流電圧を得るようにインバータ回路のスイッチ素子を制御するコントローラとを備えている。
【０００４】
インバータ回路としては、互いに直列に接続された上段のスイッチ素子と下段のスイッチ素子とからなるアームをスイッチ素子のブリッジ回路を構成するように複数個並列に接続した構成を有するブリッジ形の回路が用いられている。
【０００５】
またコントローラは通常ＣＰＵ（マイクロコンピュータ）を備えていて、基準電圧の波形をシミュレートするように該基準電圧をＰＷＭ変調した階段状波形の交流電圧をインバータ回路から出力させるように、インバータ回路のスイッチ素子を一定の周期でオンオフさせる。
【０００６】
ここで基準電圧とは、負荷接続端子（電源装置の出力端子）間に得ようとする交流出力の基準波形を与える電圧で、所望の交流出力の波形と同一または相似の波形を有する交流電圧である。
【０００７】
コントローラは、例えば、基準電圧をＰＷＭ変調した波形の交流電圧をインバータ回路から出力させるために必要なインバータ回路の各スイッチ素子のオンデューティ値を与える基準デューティ値信号を所定のＰＷＭ周期で出力する基準デューティ値出力手段と、各ＰＷＭ周期が開始される毎に負荷接続端子間に得られた出力電圧の瞬時値を読み込んで読み込んだ出力電圧の瞬時値を基準電圧の瞬時値に合わせるために基準デューティ値に加える必要がある補正値を演算する補正値演算手段と、基準デューティ値に補正値を加えることにより求めた実デューティ値に基づいて各ＰＷＭ周期におけるインバータ回路の各スイッチ素子のオン期間とオフ期間とを定めるＰＷＭ信号を各スイッチ素子に対して発生するＰＷＭ信号発生手段と、ＰＷＭ信号により定められるオン期間の間インバータ回路の各スイッチ手段をオン状態にする駆動信号を各スイッチ素子に与えるスイッチ素子駆動回路と、負荷電流が設定値を超えたことが検出されたときにインバータ回路への駆動信号の供給を停止してスイッチ素子を保護する過電流保護手段とにより構成される。
【０００８】
ＰＷＭ信号は、通常、一定の周期で第１の状態（例えば高レベルの状態）と第２の状態（例えば零レベルの状態）とを繰り返す矩形波信号からなっていて、インバータ回路のスイッチ素子をオン状態にする期間及びオフ状態にする期間それぞれ第１の状態及び第２の状態をとる。
【０００９】
本明細書では、このＰＷＭ信号の周期を「ＰＷＭ周期」と呼び、該ＰＷＭ信号の周波数をＰＷＭ周波数と呼ぶ。また各ＰＷＭ信号の１周期に対して、ＰＷＭ信号が第１の状態をとる時間の割合をＰＷＭ信号のオンデューティ値と呼ぶ。更に各ＰＷＭ周期において、スイッチ素子がオン状態になる時間が占める割合をスイッチ素子のオンデューティ値と呼ぶ。
【００１０】
またインバータ回路の各スイッチ素子をオン状態にするタイミング（ＰＷＭ周期が開始されるタイミング）をスイッチタイミングと呼ぶ。
【００１１】
ＣＰＵを用いてコントローラを構成する場合、一定の周期で発生するパルスをＰＷＭ周期計数用カウンタにより計数することによって各ＰＷＭ周期が検出され、各ＰＷＭ周期が開始されるタイミングがスイッチタイミング（スイッチ素子がオン状態になるタイミング）となる。
【００１２】
各スイッチタイミングで発生させられるＰＷＭ信号のデューティ値は、一連のスイッチタイミングと整流器の出力電圧と各スイッチタイミングにおけるＰＷＭ信号のデューティ値（スイッチ素子のデューティ）との間の関係を与えるデューティ演算用マップ（ＲＯＭに記憶されている。）から読み出すか、または演算式を用いて演算することにより求められる。
【００１３】
コントローラのＣＰＵは、ＰＷＭ周期ｔ毎に内部割込みをかけて、その内部割込み処理でマップから読み出す等の方法により求めたデューティに基づいてＰＷＭ信号発生用タイマにスイッチ素子のオン時間をセットし、該タイマがセットされたオン時間の計時を行っている間ＰＷＭ信号の出力ポートの電位を第１の状態（例えば高レベルの状態）にして、ＰＷＭ信号を発生させる。
【００１４】
スイッチ素子駆動回路は、ＰＷＭ信号が第１の状態にある期間対応するスイッチ素子に駆動信号（スイッチ素子をオン状態にするための信号）を与える。
【００１５】
ここで、周期ｔで発生するＰＷＭ信号の周波数（ＰＷＭ周波数）をｆp 、出力波形の周波数をｆo （周期Ｔ）とすると、出力波形の１サイクルの期間（Ｔ）にｎ＝ｆp ／ｆo 回内部割込みがかけられることになる。
【００１６】
図４は、基準電圧を正弦波形とする場合の内部割込みタイミング（スイッチ素子のスイッチタイミング）とＰＷＭ信号のデューティ値との関係を示したもので、同図においてａは基準電圧波形、ｔはＰＷＭ周期、ＶA は基準電圧の波高値、Ｖavは基準電圧の平均値、Ｔは基準電圧の周期（得ようとする交流電圧の周期）である。
【００１７】
ＰＷＭ信号のデューティは基準電圧の瞬時値の変化に伴って、時間ｔ毎に変化することになり、インバータ回路からは１サイクルの基準電圧波形をｎ個に分割して、階段状とした波形（基準電圧をＰＷＭ変調した波形）の交流電圧が出力される。この階段状の交流電圧波形をフィルタに通すことにより、高調波成分を除去して負荷接続端子間に滑らかな正弦波形の出力電圧を得る。
【００１８】
ＰＷＭ信号の周波数を高くすればする程交流電圧の１サイクルの間にかかる割込みの回数が多くなって、基準電圧の波形を細かくシミュレートすることができるため、出力電圧の波形を滑らかな波形とすることができる。しかしながら、スイッチ素子のターンオン時間やターンオフ時間等、コントローラがＰＷＭ信号を発生してからスイッチ素子が実際に動作するまでの遅延時間や、ＣＰＵの性能（内部処理時間等）を考慮してＰＷＭ信号の周波数を決定する必要があるため、ＰＷＭ信号の周波数を無限に高くすることはできない。通常ＰＷＭ信号の周波数は１０ＫＨｚ程度に設定され、このＰＷＭ信号の周波数に応じてフィルタのＬ（コイル）及びＣ（コンデンサ）の定数が決定される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、インバータ回路を用いて交流電圧を発生させる発電装置においては、インバータ回路のスイッチ素子のオン動作及びオフ動作の遅れや、フィルタ回路で生じる遅れにより、基準電圧の波形をシミュレートするようにＰＷＭ信号を発生させてから負荷接続端子間に電圧が現れるまでに遅れが生じるため、基準電圧と負荷接続端子間に得られる電圧との間に位相差が生じる。図５（Ａ），（Ｂ）は基準電圧の波形ａと、負荷接続端子間の電圧ｂとの位相関係を示したもので、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ部分を拡大して示したものである。負荷接続端子間の電圧は、基準電圧に対してΔｔ時間だけ遅れて発生する。
【００２０】
インバータ発電装置においては、各内部割込みがかかる毎に、負荷接続端子間の電圧波形をＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換してＣＰＵに読み込み、読み込んだ負荷接続端子間の電圧の瞬時値を基準電圧の瞬時値に合わせるように帰還演算を行ってＰＷＭ信号のオンデューティ値を補正する制御を行うが、上記のように、ＣＰＵは基準電圧に対して時間遅れΔｔをもって負荷接続端子間の電圧を取り込むため、ＣＰＵが取り込んだデータと基準電圧の波形データとの間に時間的な差が生じてしまう。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ値の補正値と基準電圧の瞬時値との整合がとれなくなって、ＰＷＭ信号のデューティ値の補正を適確に行うことができなくなり、出力電圧の波形の歪み率が大きくなるという問題があった。
【００２１】
本発明の目的は、インバータ回路のスイッチ素子のオン動作及びオフ動作の遅れや、フィルタ回路で生じる遅れを考慮してＰＷＭ信号のオンデューティ値の補正演算を行うことにより、負荷接続端子間に得られる出力電圧の歪みが大きくなるのを防止するようにしたインバータ発電装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明が対象とするインバータ発電装置は、発電機を電源として直流電圧を発生する電源部と、電源部が出力する直流電圧を、スイッチ素子のオンオフにより交流電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路から基準電圧と同じ波形を有する一定の周波数の交流電圧を出力させるようにインバータ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコントローラと、インバータ回路の出力から高調波成分を除去するフィルタと、フィルタの出力が印加される負荷接続端子とを備えたものである。
【００２３】
上記コントローラは、基準電圧をＰＷＭ変調した波形の交流電圧をインバータ回路から出力させるために必要なインバータ回路の各スイッチ素子のオンデューティ値を与える基準デューティ値を所定のＰＷＭ周期で演算する基準デューティ値演算手段と、各ＰＷＭ周期が開始される毎に負荷接続端子間に得られた出力電圧の瞬時値を読み込んで読み込んだ出力電圧の瞬時値を基準電圧の瞬時値に合わせるために基準デューティ値に加える必要がある補正値を演算する補正値演算手段と、基準デューティ値に補正値を加えることにより求めた実デューティ値に基づいて各ＰＷＭ周期におけるインバータ回路の各スイッチ素子のオン期間とオフ期間とを定めるＰＷＭ信号を各スイッチ素子に対して発生するＰＷＭ信号発生手段と、ＰＷＭ信号により定められるオン期間の間インバータ回路の各スイッチ手段をオン状態にする駆動信号を各スイッチ素子に与えるスイッチ素子駆動回路とを備えている。
【００２４】
本発明においては、上記補正値演算手段が、インバータ回路の各スイッチ素子に対して発生するＰＷＭ信号により定められるオン期間が開始される時刻と、該オン期間においてオン状態にされたスイッチ素子を通して出力された出力電圧の瞬時値がコントローラに読み込まれた時の時刻との間の時間を遅れ時間Δｔとして検出して、出力電圧の瞬時値を読み込んだ時の時刻よりも遅れ時間だけ前の時刻における基準電圧の瞬時値に今回読み込んだ出力電圧の瞬時値を合わせるように補正値を演算する。
【００２５】
上記遅れ時間Δｔとしては、例えば、基準電圧の零クロス点を与えるＰＷＭ信号が出力されてから、その零クロス点が負荷接続端子間で検出されるまでの時間を随時検出することにより求めたものを用いる。
上記のように構成すると、互いに対応する出力電圧の瞬時値と基準電圧の瞬時値とに対して補正値を演算してＰＷＭ信号のデューティ値を適確に補正することができる（ＰＷＭ信号のデューティ値の補正値と基準電圧の瞬時値との整合をとることができる）ため、出力電圧の波形の歪み率を小さくすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が対象とするインバータ発電装置１の構成例を示したもので、同図において、２は３相磁石式交流発電機、３は磁石発電機２を駆動する内燃機関である。
【００２７】
磁石式交流発電機２は、多極に構成されて内燃機関３のクランク軸に取り付けられた磁石回転子（図示せず。）と、３相結線された発電コイル２u 〜２w を有する固定子とからなっている。
【００２８】
４はダイオードＤｕ〜ＤｗとＤｘ〜Ｄｚとを３相ブリッジ接続した整流器で、整流器４の３相の交流入力端子４ｕ〜４ｗにそれぞれ発電機２の３相の出力端子が接続され、整流器４の直流出力端子４ａ，４ｂ間には平滑用コンデンサＣｄが接続されている。
【００２９】
５はスイッチ素子としてＭＯＳＦＥＴ Ｆu 及びＦv とＦx 及びＦy とを用いたブリッジ形のインバータ回路（電力変換回路）で、このインバータ回路においては、互いに直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ Ｆu 及びＦX からなる第１のアームと、同じく直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ Ｆv 及びＦy からなる第２のアームとを並列に接続することによりＨブリッジ回路を構成している。
【００３０】
ＭＯＳＦＥＴ Ｆu ，Ｆv 及びＦx ，Ｆy のドレインソース間にはそれぞれアノードがソース側に向いた寄生ダイオードＤfu，Ｄfv及びＤfx，Ｄfyが形成されている。インバータ回路５の対の入力端子５ａ及び５ｂは整流器４の出力端子４ａ及び４ｂに接続され、インバータ回路５の対の出力端子５ｕ及び５ｖはそれぞれインダクタンスＬ1 及びＬ2 とコンデンサＣ1 とからなる低域通過形のフィルタ回路６を通して対の負荷接続端子７ｕ及び７ｖに接続されている。負荷接続端子７ｕ及び７ｖにはコンセントとプラグとからなる周知のコネクタ８を通して負荷９が接続されている。
【００３１】
１１はインバータ回路５から負荷に供給される電流を検出する負荷電流検出回路、１２は演算増幅器ＯＰ1 と該演算増幅器の入力端子を負荷接続端子７ｕ及び７ｖに接続する抵抗Ｒｕ及びＲｖとからなる負荷電圧検出回路で、負荷電流検出回路１１の出力及び負荷電圧検出回路１２の出力は、インバータ回路５のスイッチ素子を制御するコントローラ１３に入力されている。
【００３２】
図示のコントローラ１３は、負荷電流検出回路１１の出力を基準信号と比較する比較器１３ａと、負荷電圧検出回路１２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３ｂと、ＲＯＭ，ＲＡＭ（図示せず。）及びＣＰＵを有するマイクロコンピュータ１３ｃと、ＣＰＵが発生するＰＷＭ信号に応じてＦＥＴ Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｘ及びＦｙのゲートにそれぞれ駆動信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｘ及びＧｙを与えるスイッチ素子駆動回路１３ｄと、整流器４の出力電圧の検出値をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３ｅとを備えている。
【００３３】
整流器４の出力端子間の電圧が抵抗Ｒａ及びＲｂを通して演算増幅器ＯＰ2 の入力端子に印加され、該演算増幅器ＯＰ2 の出力がコントローラ１３内のＡ／Ｄ変換器１３ｅに入力されている。
【００３４】
コントローラ１３は、整流器４から得られる直流電圧のデータ（大きさ）ＡＮ１を演算増幅器ＯＰ２とＡ／Ｄ変換器１３ｅとを通して読み込む。コントローラ１３はまた、負荷電圧検出回路１２とＡ／Ｄ変換器１３ｂとを通して負荷接続端子７ｕ，７ｖ間の電圧の瞬時値を示す瞬時データＡＮ０を読み込む。
【００３５】
コントローラ１３は、整流器４の出力電圧（ＡＮ１）と、ＰＷＭ周期ｔ毎に到来するスイッチタイミングにおける基準電圧の瞬時値とにより決まるデューティでインバータ回路の所定のスイッチ素子をオンオフさせることにより、負荷接続端子間から基準電圧と同じ波形を有する交流電圧を出力させる。
【００３６】
整流器４が出力する直流電圧ＶD は、出力電流ＩD に対して例えば図３に示す曲線のように変化する。図３において、負荷接続端子間に得る出力電圧の波高値をＶA とすると、その時の動作点はＰr となり、最大負荷電流ＩDmaxとなる。出力電圧の波高値を与える実際の動作点（ＶD ＝ＶB ，ＩD ＝Ｉd ）がＰ1 であるとすると、そのときの整流器の出力電圧ＶD （ＡＮ１）はＶB となり、電圧補正値Ｋv は次式で与えられる。
【００３７】
Ｋv ＝ＶA ／ＶB …（１）
上記電圧補正値を用いると、基準電圧をＰＷＭ変調した波形の交流電圧をインバータ回路５から出力させるために必要なインバータ回路５の各スイッチ素子のオンデューティ値を与える基準デューティ値Ｄは、基準電圧の波形が正弦の場合、次式により与えられる。
【００３８】
Ｄ＝Sin(２πｎｔ／Ｔ）×Ｋv …（２）
ここで、ｎはＰＷＭ周期が交流電圧波形の立ち上がりの零クロス点から何番目のＰＷＭ周期であるかを示す値で、コントローラ１３内に設けられて、所定のＰＷＭ周期で発生するクロックパルスを計数するＰＷＭ周期計数用カウンタの計数値により与えられる。またｔは図４に示したＰＷＭ周期、Ｔは出力させる交流電圧の１周期の時間である。
【００３９】
負荷接続端子７ｕ，７ｖ間には、使用者が任意の負荷を接続する可能性がある。使用者が接続する可能性がある負荷の中には、容量性の負荷もあれば誘導性の負荷もあり、また負荷接続端子を通して断続的に電流を流すように、スイッチング動作を行う負荷もある。負荷接続端子間に基準波形の交流電圧を得るようにインバータ回路５のスイッチ素子を制御していても、負荷によっては、出力波形が歪んでしまい、出力電圧波形の歪み率が大きくなることがある。
【００４０】
そこで、インバータ発電装置では、負荷電圧検出回路１２を通して検出された負荷接続端子７ｕ，７ｖ間の電圧の瞬時値の検出値を瞬時データＡＮ０としてＣＰＵに読み込んで、該瞬時データが基準電圧の瞬時値を与える基準データよりも小さいときにＰＷＭ信号のオンデューティ値を大きくし、瞬時データＡＮ０が基準データよりも大きいときにはＰＷＭ信号のオンデューティ値を小さくするようにオンデューティ値を補正して、負荷電圧検出回路１２により検出された電圧の瞬時値と基準電圧の瞬時値との間の偏差を零に近付ける制御を行うようにしている。
【００４１】
上記のような補正を行う場合のオンデューティ値の補正値Ｄａは、下記の式により与えられる。
【００４２】
Ｄａ＝Ｇ×（ＡＮＳ−ＡＮ０）×Ｋc …（３）
また補正後のＰＷＭ信号のオンデューティ値である実デューティ値Ｄ´は下記の式に与えられる。
【００４３】
Ｄ´＝Ｄ＋Ｄａ
＝Ｄ＋Ｇ×（ＡＮＳ−ＡＮ０）×Ｋc …（４）
ここで、ＡＮＳは基準データで、この基準データは、基準電圧（基準デューティ値Ｄでスイッチ素子をオンオフさせた場合に得られる電圧）の瞬時値である。Ｇは基準データＡＮＳとＡＮ０との差に対する補正量の割合を決めるゲインである。ゲインＧは、通常は１以下の値に設定される。
【００４４】
また係数Ｋc は、負荷接続端子間の電圧の瞬時データの補正量［Ｇ×（ＡＮＳ−ＡＮ０）］をその時のデューティ値の補正値に変換するために補正量［Ｇ×（ＡＮＳ−ＡＮ０）］に乗じる係数で、Ｋv により決まる数値である。
【００４５】
前述のように、ＣＰＵは基準電圧に対して時間遅れΔｔをもって負荷接続端子７ｕ，７ｖ間の電圧を取り込むため、ＣＰＵ１３ｃが取り込んだデータと基準電圧の波形データとの間に時間的な差が生じる。そのため、各ＰＷＭ周期において取り込んだ出力電圧の瞬時値ＡＮ０と、そのＰＷＭ周期で出力される基準電圧の瞬時値を与える基準データＡＮＳとを用いて上記補正値を演算すると、ＰＷＭ信号のデューティ値の補正値Ｄａと基準電圧の瞬時値ＡＮＳとの整合がとれなくなって、ＰＷＭ信号のデューティ値の補正を適確に行うことができなくなり、出力電圧の波形の歪み率が大きくなってしまう。
【００４６】
そこで本発明においては、インバータ回路の各スイッチ素子に対して発生するＰＷＭ信号により定められるオン期間が開始される時刻と、該オン期間においてオン状態にされたスイッチ素子を通して出力された出力電圧の瞬時値ＡＮ０がコントローラ１３に読み込まれた時の時刻との間の時間を遅れ時間Δｔとして、出力電圧の瞬時値ＡＮ０を読み込んだ時の時刻よりも遅れ時間Δｔだけ前の時刻における基準電圧の瞬時値を与える基準データＡＮＳとを用いて、（３）式により補正値Ｄａを演算する。
【００４７】
即ち、本発明においては、出力電圧の瞬時値を読み込んだ時の時刻よりも遅れ時間Δｔだけ前の時刻における基準電圧の瞬時値に今回読み込んだ出力電圧の瞬時値を合わせるように補正値Ｄａを演算する。
【００４８】
図１に示したインバータ発電装置において、ＣＰＵ１３ｃは、上記カウンタによりＰＷＭ周期が検出される毎に、カウンタの計数値ｎと、読み込んだ整流器の出力電圧のデータＡＮ１とを用いて（１）式により演算した電圧補正値Ｋv と、該電圧補正値Ｋv を用いて演算した係数Ｋc と上記（２）式とを用いて基準デューティ値Ｄを求めるか、または予めＲＯＭに記憶させたデューティ演算用マップから読み出すことにより基準デューティ値Ｄを求める。ここで用いるデューティ演算用マップは、例えば、カウンタの計数値ｎと整流器の出力電圧のデータＡＮ１と基準デューティ値Ｄとの間の関係を与える３次元マップである。
【００４９】
上記基準デューティ値を演算する過程により、基準電圧をＰＷＭ変調した波形の交流電圧をインバータ回路から出力させるために必要なインバータ回路の各スイッチ素子のオンデューティ値を与える基準デューティ値Ｄの演算を各ＰＷＭ周期が検出される毎に行なう基準デューティ値演算手段が実現される。
【００５０】
ＣＰＵ１３ｃはまた、ＰＷＭ周期計数用カウンタによりＰＷＭ周期が検出される毎に、今回ＣＰＵに読み込まれた出力電圧の瞬時値のデータＡＮ０と、今回のＰＷＭ周期が検出された時刻よりもΔｔだけ前の時刻における基準電圧の瞬時値を与える基準データＡＮＳとを用いて、上記（３）式によりＰＷＭ信号のデューティ値の補正値Ｄａを演算し、該補正値Ｄａを基準デューティ値Ｄに加算することにより実デューティ値Ｄ´を演算する。
【００５１】
負荷電圧検出回路１２を通して検出された電圧をＣＰＵに読み込む過程から上記（３）式を用いて補正値Ｄａを演算するまでの過程により、各ＰＷＭ周期が検出される毎に負荷接続端子間に得られた出力電圧の瞬時値を読み込んで、読み込んだ出力電圧の瞬時値を基準電圧の瞬時値に合わせるために基準デューティ値に加える必要がある補正値を演算する補正値演算手段が実現される。
【００５２】
前述のように、ＣＰＵ１３ｃは一定のＰＷＭ周期ｔで発生するクロックパルスを計数するＰＷＭ周期計数用カウンタを備えていて、該カウンタの計数値ｎにより、ＰＷＭ周期ｔ毎に到来するスイッチタイミングを検出する。そして、各スイッチタイミングが検出される毎に内部割込みをかけて、各スイッチタイミングにおけるスイッチ素子の基準デューティ値Ｄを演算するとともに、補正値Ｄａを演算し、該補正値Ｄａを基準デューティ値Ｄに加えるこにより、実デューティ値Ｄ´を演算する。ＣＰＵは、この実デューティ値Ｄ´に基づいてタイマにスイッチ素子のオン時間をセットする。タイマがセットされたオン時間の計時を行っている間ＰＷＭ信号を高レベルの状態にし、タイマの計時動作が終了した時にＰＷＭ信号を零レベルにする。
【００５３】
スイッチ素子駆動回路１３ｄは、ＣＰＵが発生するＰＷＭ信号に応じて、インバータ回路のスイッチ素子に駆動信号を与える。
【００５４】
図１に示したインバータ回路５のスイッチ素子（図示の例ではＦＥＴ）Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｘ及びＦｙは、例えば図２に示すようなスイッチングパターンでオンオフ制御される。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれＰＷＭ制御信号に応じてスイッチＦｕ，Ｆｙ，Ｆｘ及びＦｖに与えられる駆動信号Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｘ及びＧｖを示したもので、スイッチＦｕ，Ｆｙ，Ｆｘ及びＦｖはそれぞれ、駆動信号Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｘ及びＧｖがＨレベルにあるときにオン状態になる。駆動信号Ｇｕ，Ｇｙ，Ｇｘ及びＧｖがＬレベルにあるときにそれぞれスイッチＦｕ，Ｆｙ，Ｆｘ及びＦｖがオフ状態に保持される。
【００５５】
また図２（Ｅ）及び（Ｆ）は対角位置にある対のスイッチ（Ｆｕ，Ｆｙ）及び（Ｆｘ，Ｆｖ）が同時にオン状態になるタイミングを示し、図２（Ｇ）及び（Ｈ）はそれぞれブリッジ回路の上辺を構成する２つのスイッチ（Ｆｕ，Ｆｖ）が同時にオン状態になるタイミング及び下辺を構成する２つのスイッチ（Ｆｘ，Ｆｙ）が同時にオン状態になるタイミングを示している。
【００５６】
図１の電源装置においてはまた、負荷接続端子７ｕ，７ｖを通して設定値を超える過電流が流れたときには、インバータ回路５のスイッチ素子Ｆｕ，Ｆｖ，Ｆｘ及びＦｙへの駆動信号の供給を停止して、過電流を遮断するための制御を行う過電流保護手段を設けている。
【００５７】
上記遅れ時間Δｔの検出は、出力電圧波形の立上がりの零クロス点を与える時刻と基準電圧の立上がりの零クロス点を与える時刻（カウンタの計数値から検出できる）との間の時間差を検出することにより行ってもよいし、出力電圧波形の立ち下がりの零クロス点を与える時刻と基準電圧の立ち下がりの零クロス点を与える時刻との間の時間差を検出することにより行ってもよい。また出力電圧が最大値をとる時の時刻と基準電圧が最大値をとる時の時刻との時間差を位相差Δｔとして検出してもよいし、出力電圧が最小値をとる時の時刻と基準電圧が最小値をとる時の時刻との時間差を位相差Δｔとして検出するようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＰＷＭ信号により定められるオン期間が開始される時刻と、該オン期間においてオン状態にされたスイッチ素子を通して出力された出力電圧の瞬時値がコントローラに読み込まれた時の時刻との間の時間を遅れ時間として検出して、出力電圧の瞬時値を読み込んだ時の時刻よりも遅れ時間だけ前の時刻における基準電圧の瞬時値に今回読み込んだ出力電圧の瞬時値を合わせるようにオンデューティ値の補正値を演算するようにしたので、常に互いに対応する出力電圧の瞬時値と基準電圧の瞬時値とに対して補正値を演算することができる。そのため、ＰＷＭ信号のデューティ値を適確に補正して、出力電圧の波形の歪み率を小さくすることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるインバータ発電装置の構成例を示した回路図である。
【図２】図１の電源装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】図１に示した発電装置の整流器の直流電圧対出力電流特性の一例を示した線図である。
【図４】本発明が対象とする発電装置において、基準電圧を正弦波形とする場合の内部割込みタイミングとＰＷＭ信号のデューティとの関係を示した波形図である。
【図５】（Ａ）は本発明が対象とする発電装置から出力させる電圧の基準波形を与える基準電圧の波形と、負荷接続端子間の電圧との位相関係を示した波形図である。（Ｂ）は（Ａ）のＢ部を拡大して示した波形図である。
【符号の説明】
１…インバータ発電装置、、２…３相磁石式交流発電機、３…内燃機関、４…整流器、５…インバータ回路、６…フィルタ、７ｕ，７ｖ…負荷接続端子、９…負荷、１３…コントローラ。

Claims (1)

1. 発電機を電源として直流電圧を発生する電源部と、スイッチ素子のオンオフにより前記電源部が出力する直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路から基準電圧と同じ波形を有する一定の周波数の交流電圧を出力させるように前記インバータ回路のスイッチ素子をオンオフ制御するコントローラと、前記インバータ回路の出力から高調波成分を除去するフィルタと、前記フィルタの出力が印加される負荷接続端子とを備え、
   前記コントローラは、前記基準電圧をＰＷＭ変調した波形の交流電圧を前記インバータ回路から出力させるために必要な前記インバータ回路の各スイッチ素子のオンデューティ値を与える基準デューティ値を所定のＰＷＭ周期で演算する基準デューティ値演算手段と、各ＰＷＭ周期が開始される毎に前記負荷接続端子間に得られた出力電圧の瞬時値を読み込んで読み込んだ出力電圧の瞬時値を前記基準電圧の瞬時値に合わせるために前記基準デューティ値に加える必要がある補正値を演算する補正値演算手段と、前記基準デューティ値に前記補正値を加えることにより求めた実デューティ値に基づいて各ＰＷＭ周期における前記インバータ回路の各スイッチ素子のオン期間とオフ期間とを定めるＰＷＭ信号を各スイッチ素子に対して発生するＰＷＭ信号発生手段と、前記ＰＷＭ信号により定められるオン期間の間前記インバータ回路の各スイッチ手段をオン状態にする駆動信号を各スイッチ素子に与えるスイッチ素子駆動回路とを備えているインバータ発電装置において、
   前記補正値演算手段は、前記インバータ回路の各スイッチ素子に対して発生するＰＷＭ信号により定められるオン期間が開始される時刻と、該オン期間においてオン状態にされたスイッチ素子を通して出力された出力電圧の瞬時値が前記コントローラに読み込まれた時の時刻との間の時間を遅れ時間として検出して、前記出力電圧の瞬時値を読み込んだ時の時刻よりも前記遅れ時間だけ前の時刻における前記基準電圧の瞬時値に今回読み込んだ出力電圧の瞬時値を合わせるように前記補正値を演算することを特徴とするインバータ発電装置。

Images