JPH01274669A - 三相電圧形インバータのpwm制御方法 - Google Patents

三相電圧形インバータのpwm制御方法

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JPH01274669A
JPH01274669A JP63102591A JP10259188A JPH01274669A JP H01274669 A JPH01274669 A JP H01274669A JP 63102591 A JP63102591 A JP 63102591A JP 10259188 A JP10259188 A JP 10259188A JP H01274669 A JPH01274669 A JP H01274669A
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arm modulation
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柳瀬 孝雄
Masaru Yamazoe
山添 勝
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、三相電圧形インバータのpwMN[。
方法に関するものである。
〔従来の技術〕
三相誘導電動機の可変速駆動等の際に用いられる三相電
圧形インバータ(以下、三相という言葉を省略して単に
電圧形インバータということがある)のPWM (パル
ス幅変調)制御法として、従来から3アーム変調方式が
多用されてきた。
以下、この3アーム変調方式の説明を行う。
第2図は、周知の三相PWM電圧形インバータの基本回
路を飛す回路図である。同図に示す変調回路Mの詳細を
第3図に示す。また第4図は第3図における各部の信号
波形図である。
第3図に示した変調回路で作成された変調信号Pu、P
v、P@とそれらの各反転信号とにより、第2図の各ア
ームを構成するトランジスタQ1〜Q6をオン、オフ制
御して負荷りに供給される負荷電圧(インバータ出力電
圧)を制御するものであることは述べるまでもないであ
ろう。
第3図において、1は搬送波(三角波)発生器、2は3
アーム変調制御信号発生器、2a〜2bはそれぞれ位相
が互いに120”ずれた正弦波Su。
Sv、S−を発生する正弦波発生器、3a〜3bはそれ
ぞれ比較器、である。
搬送波(三角波)と各正弦波Su 、Sv r  Sw
の比較器3a〜3bにおける比較の態様、及びその結果
得られるPWM信号Pu、Pv、P−の波形は第4図に
示す通りである。
即ち3アーム変調方式では、1搬送波周期内で3アーム
(Ql、Q4とQ3.Q6とQ5. Q2)のそれぞれ
が上アームと下アームの1回ずつ、合計2回スイッチン
グすることにより、つまり三相の3アームとも常に変調
を行うことにより所望の出力電圧を得ている。
かかる3アーム変調方式によって得られる電圧形インバ
ータの出力線間電圧の周波数スペクトルは、変調比(制
御信号の振幅/搬送波信号の振幅、であり電圧指令値に
相当する)が小さいときは、搬送波周波数の2倍の高調
波成分が支配的であるが、変調比が大きくなるにつれて
搬送波周波数の1倍の高調波成分が支配的になることが
知られている。そして、このことは、変調比が大きい領
域、つまり出力電圧の高い領域では、誘導機の電流リプ
ルやトルク脈動の面で問題が起きることを示しており、
3アーム変調方式の欠点とされている。
他方、2アーム変調方式と呼ばれるPWM制御法が近年
提案されるに至っている。
第5図は、2アーム変調方式をとる場合の変調回路の詳
細を示す回路図である。また第6図は第5図における各
部の信号波形図である。
第5図において、4は2アーム変調制御信号発生器、4
a〜4cは各相毎の2アーム変調制御信号発生器、1は
搬送波(三角波)発生器、3a〜3cはそれぞれ比較器
、である。
これらの図に見られるように、2アーム変調方式では、
制御信号の1周期を6等分して、その各区間で電圧形イ
ンバータの3アームのうちのどれかlアームを、直流電
源のいずれか一方の極性に固定するような制御信号を2
アーム変調制御信号発生器4から発生させ、これを搬送
波(三角波)と比較することによりPWM制御信号を得
るものである。即ち1!ti送波周期内で、3アームの
中のどれかlアームを直流電源のいずれが一方の極性に
固定し、他の2アームがそれぞれ上アームと下アームの
1回ずつ、合計2回スイッチングすることにより所望の
出力電圧を得るものである。
即ち2アーム変調方式というのは、要約すると、1周期
のうちの特定期間(例えば60”の間)は、lアームの
電圧を固定(飽和)させ、他の2アームのみを変調する
。つまり各相の電位を歪ませながら線間電圧が望みの波
形になるように制御する方式であると言える。
かかる2アーム変調方式は、搬送波周波数を同じにした
とき、3アーム変調方式に比べ、スイッチング回数が2
/3倍に低減するという特性を持つ。従って逆にスイッ
チング回数を同じとすれば、搬送波周波数を1.5倍に
増加できる。そして周波数スペクトルは、変調比全般に
わたって搬送波周波数の1倍の高調波成分が支配的であ
ることが知られており、変調比が小さい領域、即ち出力
電圧が低い領域において、同一スイッチング回数の3ア
ーム変調方式に比較して、支配的な高調波成分の周波数
が低いため、誘導機の電流リプルやトルク脈動が大きく
なるという面があり、これが欠点であった。
なお、2アーム変調方式については、1987年3月・
社団法人電気学会発行の書物「半導体電力変換回路」の
第110,111.125頁等に解説が述べられている
〔発明が解決しようとする課題〕
以上説明したように、従来の3アーム変調方式では、変
調比が大きい領域、つまり出力電圧の高い領域では、誘
導機の電流リプルやトルク脈動の面で問題があり、2ア
ーム変調方式では、変調比が小さい領域、即ち出力電圧
が低い領域において、同一スイッチング回数の3アーム
変調方式に比較して、誘導機の電流リプルやトルク脈動
が大きくなるという問題があった。
本発明の目的は、出力電圧の全範囲にわたって誘導機の
電流リプルやトルク脈動を小さくすることのできる三相
電圧形インバータのPWM制御方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的達成のため、本発明では、三相電圧形インバー
タにおいて、変調比(電圧指令値)が小さい、即ち出力
電圧が小さいときには前記インバータを3アーム変調方
式に従ってPWM制御し、その変調比(電圧指令値)が
大きい、即ち出カ電圧が大きいときには前記インバータ
を2アーム変調方式に従ってPWM制御することとした
〔作用〕
本発明では、3アーム変調方式と2アーム変調方式とで
スイッチング回数を等しくした場合、3アーム変調時の
搬送波周波数をfcとすると、支配的な高調波成分は、 3アーム変調時において、出力電圧(変調比)が小なら
ばZfcs大ならばfc。
2アーム変調時において、出力電圧(変調比)が小なら
ば1.5fc、大でも1,5fc、となる点に着目し、
変調比が小さいときには3アーム変調方式、大きいとき
には2アーム変調方式を採用することにより、変調比の
全範囲にわたり、それぞれの各変調方式を単独で使用す
る場合よりも、誘導機の電流リプルやトルク脈動を小さ
くすることを可能にしている。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す回路図である。
同図において、lは搬送波(三角波)発生器、2は3ア
ーム変調制御信号発生器、3a〜3Cはそれぞれ比較器
、4は2アーム変調制御信号発生器、5は関数発生器、
6は切換スイッチ、7は比較器、である。
回路動作を説明する。関数発生器5は、周波数指令fa
+*を入力されて電圧指令λを出力する。
周波数指令fs+*と電圧指令λは、ともに3アーム変
調制御信号発生器2と2アーム変調制御信号発生器4に
入力され、それぞれの変調制御信号発生器は所要の制御
信号を出力する。
また電圧指令λは、比較器7にも入力され、予め設定さ
れている電圧指令レベルλrと比較される。比較器7の
出力によって切換スイッチ6を切り換え、3アーム変調
制御l信号発生器2と2アーム変調制御信号発生器4の
何れかからの出力信号を搬送波(三角波)発生器1から
の三角波と比較器3a〜3Cにおいて比較してPWM*
I?al信号を得る。
ここで切換スイッチ6における切り換えは、λ≦λrな
らば、3アーム変調側、 λ〉λrならば、2アーム変調側、 とすることにより、変調比の全範囲、即ち出力電圧の全
範囲で誘導機の電流リプルやトルク脈動を低減すること
ができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、そのときの変調比(出力電圧)に対し
て、高調波成分の周波数の高い方を用いるように、3ア
ーム変調方式と2アーム変調方式を切り換えて使い分け
るので、出力電圧の全範囲にわたって、各アーム変調方
式を単独で用いる場合に比較して、誘導機の電流リプル
やトルク脈動を低減できるという利点がある。その結果
、誘導電動機等のトルク脈動の少ない円滑な可変速運転
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す回路図、第2図は周知
の三相PWM電圧形インバータの基本回路を示す回路図
、第3図は第2図における変調回路の詳細を示す回路図
、第4図は第3図における各部の信号波形図、第5図は
2アーム変調方式をとる場合の変調回路の詳細を示す回
路図、第6図は第5図における各部の信号波形図、であ
る。 符号の説明 l・・・搬送波(三角波)発生器、2・・・3アーム変
調制御信号発生器、3a〜3C・・・比較器、4・・・
2アーム変調制御信号発生器、5・・・関数発生器、6
・・・切換スイッチ、7・・・比較器 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎   清 第1図 嘴 211 !J3 図 s A 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)三相電圧形インバータにおいて、その出力電圧指令
    値が小さいときには前記インバータを3アーム変調方式
    に従ってPWM制御し、その出力電圧指令値が大きいと
    きには前記インバータを2アーム変調方式に従ってPW
    M制御することを特徴とする三相電圧形インバータのP
    WM制御方法。
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