JPH02184292A - パルス幅変調形インバータ装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はスイッチング素子をパルス幅変調信号（以下Ｐ
ＷＭ信号という）によりスイッチングするようにしたパ
ルス幅変調形インバータ装置に関する。

（従来の技術） この柱のインバータ装置の基本的構成を第３図に示す。

インバータ主回路１のトランジスタ群はＰＷＭ信号発生
回路２からのＰＷＭ信号によりベースドライブ回路３を
介してオンオフ制御される。ここで、ＰＷＭ信号発生回
路２は、種々の方式があるが三角波−正弦波比較方式を
例にとって述べると、次のような原理に基づき構成され
ている。

まず、インバータ装置が出力すべき周波数・電圧に対応
した周波数指令ｆ１及び電圧指令ｖ　ＩがＰＷＭ信号発
生回路２に入力され、第４図（Ａ）に示すように、これ
に応じた周波数・振幅の信号波ａ（正弦波）が生成され
る。そして、この信号波ａが所定の変調周波数の変調波
ｂ（三角波）と大小比較され、これにて例えばＵ相分の
スイッチング信号Ｕ　ＦＯ＋　Ｕ　ＰＮが同図（Ｂ）に
示すように生成される。このうちスイッチング信号υｐ
ｏはインバータ主回路１のスイッチング素子群のうちト
ランジスタＴｕＰのためのもので、スイッチング信号Ｕ
ＰＳはトランジスタＴＵＮのためのものである。これら
の２つのトランジスタＴ　ＵＰ＋　Ｔ　ＵＮは主回路母
線間に直列に配置されているから、トランジスタのスイ
ッチング遅れのために双方が同時にオン状態になって電
源短絡が発生しないようにする必要がある。そこで、Ｐ
ＷＭ信号発生回路２から実際に出力されるＰＷＭ信号Ｕ
Ｐ、ＵＮには、同図（Ｃ）に示すように両トランジスタ
を共にオフ状態にするいわゆるデッドタイムＴ４が設け
られる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この場合のＵ相電圧波形は同図（Ｄ）に示す
ように、デッドタイムＴ４が存在する分、理想的な正弦
波ではなくなる。これはインバータ装置の出力電圧波形
が歪むことを意味し、このために特に負荷である電動機
の低速域において特性が不安定となっていわゆる不安定
現象が生じてしまう。不安定領域の例は第５図に示す。

そこで、本発明の目的は、デッドタイムＴ１を確保しな
がら負荷の不安定現象を極力防止できるパルス幅変調形
インバータ装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のパルス幅変調形インバータ装置は、負荷電流を
検出する電流検出手段と、この電流検出手段により検出
された負荷電流の電流波形を基に負荷の運転状態を判別
する判別手段とを設け、更に、この判別手段からの出力
信号に応じＰＷＭ信号の変調周波数を調整する変調周波
数調整手段を設けたところに特徴を有する。

（作用） パルス幅変調形インバータ装置からの出力電圧波形の歪
の程度は、デッドタイムＴ、の影響性のみを取り出して
示す第４図（Ｅ）から明らかなように、デッドタイムＴ
、が長い程また信号波の１周期中のデッドタイムＴ、の
数が多い程、大きくなる。ここで、デッドタイムＴ、は
一般に一定値であり、信号波の１周期中のデッドタイム
Ｔ４の数は変調周波数により定まるから、結局、出力電
圧波形の歪は変調周波数が高い程大きくなる。

従って、ＰＷＭ信号の変調周波数を低くする程、デッド
タイムＴ、の悪影響が排除され、負荷が不安定状態に陥
ることを極力回避できることになる。

しかし、反面、ＰＷＭ信号の変調周波数を低くすればす
る程、今度は負荷騒音が大きくなるという問題を生ずる
。

これに対し、本発明によれば、出力電圧波形の歪によっ
て負荷電流のピーク値に差が生ずると、負荷の運転状態
が不安定であると判別し、その差（比率）に応じ変調周
波数５！！整手段により変調周波数を調整する。すなわ
ち、通常時には変調周波数が高くできるので負荷騒音は
十分に低く抑えることができ、また、負荷の駆動状態が
不安定傾向を呈すると変調周波数が低くされるので、不
安定現象を回避することができるようになり、結局、不
安定現象の回避と騒音抑制との両立が可能になる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して説
明する。

インバータ装置の主回路部分は周知構成で、整流回路１
１、平滑コンデンサ１２及びスイッチング素子群たるト
ランジスタ群１３を備え、トランジスタ群１３が所定の
スイッチングモードでスイッチングされることにより負
荷としての誘導電動機１４に交流電力が供給される。

上記スイッチングトランジスタ群１３はＰＷＭ信号発生
回路１５からのＰＷＭ信号に基づきベースドライブ回路
１６を介してオンオフ制御される。

ここでＰＷＭ信号発生回路１５は例えば周知の三角波−
正弦波比較方式にて構成され、インバータ装置が出力す
べき周波数・電圧にχＩ応した周波数指令ｆ”及び電圧
指令ｖ　＋１が与えられると、これに応じたＰＷＭ信号
がベースドライブ回路１６に出力される。このＰＷＭ信
号には、スイッチングトランジスタ群１３のうちの主回
路母線間に直列接続された２つのトランジスタが同時に
オン状態になることがないように、第４図に示すように
、一定の長さのデッドタイムＴ、が設けられてる。

一方、誘導電動機１４への電力ラインには電流検出素子
１７が設けられると共に、この出力信号を受ける電流検
出回路１８が設けられていて、双方で電流検出手段１９
が形成されている。この電流検出手段１９からの信号は
判別手段２０に与えられる。その判別手段２０は、電流
検出手段１９からの信号に基づき負荷電流の各周期のピ
ーク値を検出するピーク値検出回路２１と、各周期のピ
ーク値を交互に記憶する２つのピーク値記憶回路２２．
２３と、これらに記憶された２つのピーク値を比較する
比較回路２４とからなり、比較回路２４は両ピーク値の
比が所定値を越えると歪検出信号を出力するようになっ
ている。従って、負荷電流の電流波形に歪が発生すると
、隣り合うピーク値に比較的大きな差異が発生すること
から比較回路２４から歪検出信号が出力され、結局、こ
の判別手段２０は電流波形の歪を検出する機能を発揮す
ることになる。この判別手段２０からの歪検出信号は変
調周波数調整手段２５に与えられる。

変調周波数調整手段２５は、前記ＰＷＭ信号発生回路１
５における変調波の変調周波数を調整するもので、判別
手段２０から歪検出信号を受けないときには変調周波数
を所定値ずつ上昇させ、また歪検出信号を受けたときに
は変調周波数を歪検出信号が出力されなくなるまで所定
値ずつ低下させる機能を有する。

さて、上記構成において、ＰＷＭ信号発生回路１５にお
いては、インバータ装置が出力すべき周波数・電圧に対
応した周波数指令ｆ”及び電圧指令ｖ　１１に基づき３
相分のスイッチング信号がまず生成される。そして、従
来と同様にこのスイッチング信号に対し電源短絡の防止
のために処理がなされ、デッドタイムＴ、を設けた３相
分のＰＷＭ信号がベースドライブ回路１６に与えられ、
これにてトランジスタ群１３がオンオフ制御され、誘導
電動機１４に交流電力が供給される。

このようなインバータ装置の動作中、誘導電動機１４が
安定状態で運転されていると、電流検出手段１９により
検出される負６：Ｉ電流は第２図（Ａ）に示すように各
周期毎の電流ピーク値に差のない安定した正弦波となる
。従って、判別手段２０から歪検出信号は出力されず、
この結果、変調周波数調整手段２５は歪検出信号が出力
されない範囲内で変調周波数を上昇させ、もって誘導電
動機１４の低騒音運転が行われる。

一方、誘導電動機１４が不安定状態に陥ると、電流検出
手段１９により検出される負荷電流は第２図（Ｂ）に示
すように各周期毎の電流ピーク値に比較的大きな差があ
る振幅が不揃いの波形となる。すると、同図の期間Ｉの
ピーク値１１が判別手段２０のピーク値記憶回路２２に
記憶され、期間Ｈのビーク値１．がピーク値記憶回路２
３に記憶されるから、両ピーク値の比ｉ　ｌ／　ｉ　ｓ
が所定値を越えたときに比較回路２４から歪検出信号が
出力される。この結果、変調周波数調整手段２５は、Ｐ
ＷＭ信号発生回路１５における変調周波数を所定値だけ
低下させ、これを歪検出信号が出力されなくなるまで繰
り返す。これにより、変調周波数が低下して信号波の１
周期中のデッドタイムＴｄの数が少なくなるから、デッ
ドタイムＴ、の影響による出力電圧歪が軽減され、もっ
て誘導電動機１４が安定状態に引き戻される。これにて
、デッドタイムＴ、を確保してスイッチングトランジス
タ１３による電源短絡を確実に防止できることは勿論、
誘導電動機１４を安定状態で運転でき、しかもそれでい
ながら、電動機騒音を極力低減させることができるよう
になる。

尚、上記実施例では、ＰＷＭ信号発生回路として三角波
−正弦波比較方式を採用した場合を示したが、本発明は
これに限られず、ＲＯＭテーブルに記憶させた波形パタ
ーンに基づきＣＰＵにていわゆるソフトウェア的にＰＷ
Ｍ信号を発生させるデジタル方式であっても同様に採用
することができる。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、負荷電流を基に負荷の運転
状態を判別し、それに応じて変調周波数を調整するよう
にしたから、負荷の不安定現象を防止できながら、しか
も負荷の運転騒音を低く抑えることができるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
全体のブロック図、第２図は負荷電流の各部の電圧波形
図、第５図は電動機の不安定領域の存在位置を示すグラ
フである。 図面中、１１はトランジスタ群（スイッチング素子群）
、１４は誘導電動機、１５はＰＷＭ信号発生回路、１９
は電流検出手段、２０は判別手段、２５は変調周波数調
整手段である。 出願人　　株式会社　　東　　芝 ｘ 第 図 第 図 周東￥８．ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、インバータ主回路のスイッチング素子群をパルス幅
   変調信号によりスイッチングするようにしたものにおい
   て、負荷電流を検出する電流検出手段と、この電流検出
   手段により検出された負荷電流の電流波形を基に負荷の
   運転状態を判別する判別手段と、この判別手段からの出
   力信号に応じ前記パルス幅変調信号の変調周波数を調整
   する変調周波数調整手段とを設けたことを特徴とするパ
   ルス幅変調形インバータ装置。