JPH02228294A - 電圧ｐｗｍインバータの制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流電動機の可変速運転を行う電圧形ＰＷＭ
インバータの出力回路に関する。

〔従来の技術〕

電圧形ＰＷＭインバータは、その出力電圧波形が方形波
のパルス列であることから、ｄｖ／ｄｔが大きく、使用
条件によっては交流電動機に悪影響を与えることがある
。そのため、その出力回路にＬＣフィルタを挿入し、波
形の改善を行っている。

ところが、この方式は、 （１）　Ｌ　Ｃフィルタの入出力特性のため、負荷変動
により出力電圧が変動する（第４図、第５図参照）。

（２）電流制御を基本とするインバータでは、フィルタ
入出力電流の違い（第６図、第７図参照）から、軽負荷
、高速運転時に乱調し易くなる。

などの問題がある。

第４図〜第７図は、負荷をパラメータとし、縦軸に、フ
ィルタ入力端に対するフィルタ出力側の電圧比、電圧の
位相差、電流比、電流の位相差をとり、横軸に出力周波
数をとったフィルタ入出力特性を示したものである。こ
れらの図では、負荷をＲ＝Ｒ，／Ｓで示している。Ｒ＝
３９Ωは無負荷、Ｒ＝２．６９０は定格負荷、そしてＲ
＝０．０７０は起動時を示している。通常、インバータ
が発生する出力周波数は３００七以下が多いので、この
範囲で考えると、第４図では、負荷が重いほど、また出
力周波数が高いほど、フィルタ出力電圧比は小さくなっ
ていることがわかる。第５図では、負荷が軽いところで
は電圧位相差は周波数が高いほど大きくなるが、負荷が
重くなると、位相差にピークが現れる。したがって、負
荷変動による電圧位相差の傾向は単純には表現できない
。第６図では、軽負荷になるほどフィルタ出力電圧比は
大きくなり、２５〇七では２．３倍にも速する。第７図
では、軽負荷になるほど、また周波数が高くなるほど、
電流の位相差が大きくなることを示している。

以上のような問題に対処するため、従来においては、フ
ィルタの出力側に電圧又は電流検出器を設け、電圧の安
定化や電流制御精度の向上を行っている。

たとえば特開昭６０−３９３７５号公報には、インバー
タの出力を平滑するＬＣフィルタの出力側に変流器を設
けてインバータの出力電流を検出し、検出された電流を
高調波フィルタに与えて各次数側高調波電流を取り出し
、取り出された高調波電流にインバータの出力インピー
ダンスを乗算し、これら各乗算値を合成して、この合成
値にインバータの出力電圧を重畳させるインバータの出
力波形改善方法が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この公報に記載された方法においては、
検出器をフィルタの出力側に設けているため、インバー
タに検出器を内蔵できない。そのため、取付上の問題や
配線が長（なることに起因して、ノイズの影響を受は易
くなる。また、インバータ出力での短絡の場合、電流は
フィルタ出力側に現れないので、主回路素子の保護がで
きないなどの問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
り、取付上の問題、ノイズの問題の軽減や、主回路保護
を図ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の電圧形ＰＷＭインバ
ータの制御方式は、電圧形ＰＷＭインバータと、このイ
ンバータで駆動される交流電動機との間に、ＬＣフィル
タを設けて電圧波形の正弦波化及び電流リップルの低減
を行う回路において、前記フィルタの入力側に電圧又は
電流検出器を設置し、前記フィルタの入出力間の電圧電
流の関係式で求めた差分て補正を行うことを特徴とする
。

〔作用〕

第３図はフィルタを含む交流電動澱の一相分の等価回路
を示したものである。これから、Ｖ、、Ｖ、。

１＋、Ｉ＊　は、 Ｑ、＝亡 ｖｔ＝［（−ω”（ＬＩＬｔ、＋Ｌ２Ｌ、）＋Ｒ，Ｒ杓
ω（ＲＬ、＋Ｒ＋Ｌｂ）　）／　ＣＰ＋ｊ　Ｏ）　］−
止 ｆｌ＝［：［−ω２Ｃ（ＲＬ、＋Ｒ，Ｌ、）＋Ｒ−ｊω
　（ω’Ｃ（Ｌ、１．＋Ｌ２Ｌ、）−Ｌｂ−ＣＲ，Ｒ）
　］／（Ｐ＋ｊＯ）　］・ｔ ｉ　　２＝　　（（Ｒ＋ｊ　　ωＬＪ／　（Ｐ＋Ｊ口）
）　・　止但し、Ｌ０＝Ｌ＋Ｌ、、　　Ｌ、　＝Ｌ、＋
Ｌ３．　　Ｌｂ＝Ｌａ＋ＬａＰ＝ω’ＣＬ（Ｌ、Ｌ、＋
Ｌ２Ｌ、） −ω２（ＣＲＲ，Ｌ＋Ｌ、Ｌｂ＋Ｌ、Ｌ、）＋ＲＲ。

口＝ω’Ｃ（ＲＬＬ、＋Ｒ、ｔ、ｔｂ）＋ω　（Ｒ（Ｌ
＋Ｌ−）＋Ｒ＋Ｌｂ）したがって、フィルタ入出力電圧
及び電流の振幅比ＡＶ、Ａ＋　　と位相差（ｐ７．ψＳ
　は、＾ｖ＝Ｉｖａ／つ、ｌ＝［［（−ω’（Ｌ、Ｌｂ
＋Ｌ２し−）＋Ｒ０Ｒ）　”＋ω”　（ＲＬ−＋Ｒ１Ｌ
ｂ）’］／（Ｐ’＋Ω２）］　　ｌ／２Ａ＋＝　ｌ　　
Ｌ／　Ｉｌｌ　＝　（（Ｒ２＋ω２Ｌｂ２）／［（−ω
”Ｃ（ＲＬ、＋Ｒ，Ｌｂ）＋Ｒ）　”＋ω２　（ω２Ｃ
（Ｌ、Ｌｂ＋Ｌ、Ｌ、）−Ｌｂ−ＣＲＩＲ）　２］）　
ｌ／２９’、−？ｖ、−ψｖ＋＝ｔａｎ−’　　［Ｐａ
Ｊ（ＲＬａ＋ＲＩＬｂ）−〇　（Ｒ，Ｒ−ω”（Ｌ、Ｌ
、＋ＬＩＬ−）　　］／［Ｐ　（Ｒ，Ｒ−ω”（ＬｌＬ
ｂ＋ＬＪｊ＋Ｑω（ＲＬ、＋Ｒ，Ｌｂ）　］ψ　＋　　
＝　　９’　Ｉ＊　　　　９’　＋＋　　＝ｔａｎ−’
［ωＲ（ａ＋”ｃ（Ｌ、Ｌｂ＋１．Ｌ、）−Ｌｂ−ＣＲ
、Ｒ）＋ω’ＣＬｂ（ＲＬａ＋Ｒ１ＬＪ−ωＲＬｂ］／
［−ω２ＣＲ（ＲＬ、＋Ｒ，Ｌ　　ｂ）＋Ｒ”ω”Ｌ、
（ω２［：（Ｌ、Ｌｂ＋Ｌ２Ｌ、）−Ｌｂ−（Ｒ１１１
）］となる。また、Ｌ、　Ｃ，Ｌ　＋＋　Ｌ　２．　Ｌ
−１Ｒ＋　　は定数であるから、これらは周波数ｆとす
ベリＳの関数となる。

このＡｙ、　Ａｔ、　５ｌ）ｖ、　’ｆ’ｓ　を用いて
補正を行う方法として、次の２つが考えられる。

（１）検出値そのものに補正を施す（直接法）。

検出したフィルタ入力側電圧または電流の瞬時値をａｖ
、ａ、その電気角をθ１．θ１　とすると、フィルタ出
力側の電圧Ｖａ、電流Ｉ０　は、Ｖｏ　＝（Ａｙ　ａｖ
ｓ＋ｎ（θ、＋ψ、）／ｓｉｎθ、）Ｉｏ＝　（Ａｔａ
＋５ｉｎ（Ｌ＋Ｓ’ｔ）／ｓ＋ｎＬ＋）で求められるの
で、この値をフィルタ出力側の電圧または電流として各
指令値にフィードバックする。

（２）　指令値に補正をかける（間接法）。

電圧または電流の指令値を、 Ｖ、　＝　Ｖｓｉｎθ Ｌ＝Ｉｓｉｎθ としたとき、これらの指令値を、 Ｖｒ’　＝　（Ｖ／　Ａｙ＞　−５ｉｎ（θ＋Ｓ＋’、
）Ｌ　＝（１／Ａｔ）　・５ｉｎ（θ＋９’、）のよう
に振幅と位相を変換して補正を施す。

これによって、前記フィルタの出力側で検出したと同等
の精度を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図であり、
（ａ）は電圧制御の場合、（ハ）は電流制御の場合を示
している。

この実施例では、第１図（ａ）の場合、フィルタ入力端
で電圧検出器ＰＴで検出したフィルタ入力電圧Ｖｉ　と
インバータ周波数ｆ及びすべりＳから計算されたＡ、、
９’、からフィルタ出力電圧Ｖ、を計算し、これを電圧
指令Ｖ　ｒ　＠　ｒ　にフィードバックする。同図中に
、は電圧ループゲイン、ＩＭは誘導電動機、Ｌ、Ｃはフ
ィルタを構成するりアクドル及びコンデンサを示してい
る。

また第１図ら）の例では、フィルタ入力側で電流検出器
ＣＴにより検出したフィルタ入力電流Ｉ。

とインバータ周波数ｆ及びすべりＳから計算されたＡ＋
、？’ｔ　からフィルタ出力電流■。を計算し、これを
電流指令１　ｒｓｆ　にフィードバックする。

第２図は本発明の第２実施例を示すブロック図であり、
（ａ）は電圧制御の場合、（ハ）は電流制御の場合を示
している。

この実施例では、第２図（ａ）の場合、インバータ周波
数ｆとずべりＳから計算されたΔ１．ψ、によって電圧
指令Ｖ　ｒ　＠　ｆ　に移相器ＰＳ及び割算器を用いて
位相及び振幅の補正を施し、その結果に、フィルタ入力
端で検出したｖＩ　をフィードバックする。図中Ｋ　ｖ
　ｔは電圧フィードバックゲインを示している。

また第２図（ハ）の例では、インバータ周波数ｆとすべ
りＳから計算されたＡ＋、９’＋　によって、電流指令
■２．．に移相器ＰＳ及び割算器を用いて位相及び振幅
の補正を施し、その結果に、フィルタ入力側で検出した
■１をフィードバックする。図中に、ｆは電流フィード
バックゲインを示している。

以上の実施例のようにフィルタの入力側で電圧。

電流を検出する場合、これらの波形は高調波を含んでい
るので、ＰＴやＣＴでこれらの電圧、電流を検出した後
に、第１図、９ＸＳ２図に示すようにフィルタＬＰＦを
設けて高調波を除去している。このフィルタＬＰＦは、
人力パワーが小さいため、ごく小形のものでよい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明においては、フィルタ入力
端で電圧または電流を検出し、その検出値に補正をかけ
ることとしている。これにより、フィルタ出力側で検出
した場合と同等の電圧、電流を求めることができる。こ
れにより、ＬＣフィルタの入出力特性に起因する出力電
圧変動を防止することができ、したがって、検出器設置
上の問題の解消、ノイズによる悪影響の緩和、主回路保
護などが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図、第２図
は本発明の第２実施例を示すブロック図、第３図は交流
電動機にフィルタを接続したときの１相分の等価回路、
第４図はフィルタ入出力比の負荷変動特性、第５図はフ
ィルタ入出力電圧位相差の負荷変動特性、第６図はフィ
ルタ入出力電圧比の負荷変動特性、第７図はフィルタ入
出力電流位相差の負荷変動特性を示す。 特許出願人　　　株式会社　安用電機製作所代　理　人
　　　小　堀　　益（ばか２名）第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電圧形ＰＷＭインバータと、このインバータで駆動
   される交流電動機との間に、ＬＣフィルタを設けて電圧
   波形の正弦波化及び電流リップルの低減を行う回路にお
   いて、前記フィルタの入力側に電圧又は電流検出器を設
   置し、前記フィルタの入出力間の電圧電流の関係式で求
   めた差分で補正を行うことを特徴とする電圧形ＰＷＭイ
   ンバータの制御方式。