JPH02285992A - 同期式ｐｗｍ信号発生方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はいわゆるＶ／Ｆ一定制御を行うようにした同期
式ＰＷＭ信号発生方法に関する。

（従来の技術） 電動機を例えばインバータ装置によって駆動する場合、
そのインバータ装置は電動機を定トルクで運転するため
に、一般にＶ／Ｆ一定制御が採用される。この種の制御
を行うための同期式ＰＷＭ信号発生方法としては、例え
ば正弦波−三角波比較方式がある。

これは、１相分のみを示すと第５図（Ａ）の波形図で原
理が説明される。同図中、三角波ｅは変調用キャリア信
号、正弦波Ｅは制御信号、パルス信号Ｓはパルス幅変調
された１柑分のスイッチング信号である。このスイッチ
ング信号Ｓは、例えばコンパレータにて制御信号Ｅとキ
ャリア信号ｅとを比較して得られ、制御信号Ｅがキャリ
ア信号ｅよりもレベルが高くなる時期においてハイレベ
ルとなる。この構成において、インバータ装置の出力周
波数を決定するのはキャリア信号ｅのキャリア周波数（
変調周波数）であるから、その周波数は周波数指令値ｆ
８に応じて変化される。−ノＪ゛、出力電圧を決定して
いるのが制御信号Ｅの振幅であるから、その振幅は電圧
指令値　ｇｌに応じて変化される。この場合、Ｖ／Ｆ一
定制御を採用したときには、ＰＷＭ信号発生回路に与え
られる周波数指令値ｆ８が変化したときには、キャリア
信号ｅの周波数がそれに応じて変化するが、これと同時
に周波数指令値ｆ８に応じて電圧指令値ｖ８も調整され
て制御信号Ｅの振幅が変化し、結局、Ｖ／Ｆが一定値に
維持される。

ところで、電動機の負荷が冷凍サイクルのコンプレッサ
等である場合、コンプレッサは圧縮行程において負荷が
増大するから、負荷トルクは第４図（Ａ）に示すような
周期的な変動を生ずる。このため、電動機をインバータ
装置にて定トルク運転すると、電動機の回転速度は同図
（Ｂ）に示すように脈動することになり、大きな振動が
発生する。

そこで、これに対処すべく、負荷トルクの周期的変動に
併せて、インバータ装置の出力電圧も周期的に増減させ
、もって回転速度の変動を極力抑制しようとすることが
考えられている。このためには、ＰＷＭ信号発生回路に
負荷トノＣりの変動パターンに対応した電圧指令値■８
を与え、負荷トルクが増大するときに出力電圧も上昇す
るように補正するのである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記構成とすると、Ｖ／Ｆ−定制御下の
もとでは電圧指令値ｖ１を変化させることは周波数指令
値ｆ１も変化させることになるから、次のような問題を
生ずる。第５図（Ａ）には、ある電圧指令値ｖ、′に応
じた制御信号Ｅと、その電圧指令値ｖ　、　ｔに対応す
る周波数指令値ｆ％に応じたキャリア信号ｅとを示して
いる。

また同図（Ｂ）には、上記電圧指令値ｖ８よりし高い値
の電圧指令値■２１に応じた制御信号Ｅ２と、その電圧
指令値ｖ２′に対応する周波数指令ｆ１　（２”に応じ
たキャリア信号ｅ２とを示している。従って、例えば同
図（Ｃ）に示すように、電気角のπ／４付近で電圧指令
値がｖ　、　ＩＩからｖ２′に変更されたとすると、そ
の時点でキャリア信号もｅからｅ２に変更される。これ
により、電圧指令値の変更時点でキャリア信号の不連続
部分が生じ、制御信号との大小関係に異常が生ずるため
、スイッチング信号Ｓは本来破線で示すようにローレベ
ルに立ち下がるところ、実線で示すようにハイレベルを
維持してしまう。このことは、ＰＷＭ信号が正弦波から
大き（歪むことを意味するから、低次高調波によって電
動機効率の低下や振動の増大等の招くことになる。

そこで、本発明の目的は、負荷トルクの周期的変動に応
じて電圧指令値を周期的に変動させるものでありながら
、ＰＷＭ信号が正弦波に対して歪みを含むことを極力防
止できる同期式ＰＷＭ信号発生方法を提供するにある。

［発明のｌ＋Ｉ”ｉ成］ （課題を解決するための手段） 本発明のＰＷＭ信号発生方法は、電動機の巻線に供給す
る交流電力の周波数及び電圧を双方の比が所定値を維持
するように制御し、且つ、変調周波数を出力周波数に同
期させて変化させる同期式としたものにおいて、電動機
の負荷トルクの周期的変動に応じて出力電圧を補正すべ
く電圧指令値を周期的に変動させるようになすと共に、
変調周波数はその電圧指令値の変動にかかわらず一定に
維持させるところに特徴を有する。

（作用） 上記手段によれば、電圧指令値を周期的に変動させるか
ら、電動機に供給される電圧はそれに応じて変動し、こ
れにて負荷トルクの周期的変動に対処して定速化ひいて
は低振動化が達成できる。

また、電圧指令値の変動にかかわらず変１週周波数を一
定に維持させるようにしているから、第５図（Ｃ）に示
すようなキャリア信号の不連続部分が発生せず、スイッ
チング信号の異常が抑えられる。

（実施例） 次に、本発明をインバータ装置に適用した一実施例につ
いて図面を参照して説明する。

インバータ主回路１は６個のトランジスタ２を３相ブリ
ツジ形に組み合わせた周知構成で、商用電源３からの交
流電力をコンバータ４により直流化し、これを交流化し
て３相の誘導電動機５に供給する。この誘導電動機５は
、例えばニアコンディショナや冷蔵庫の冷凍サイクルを
駆動するためのコンプレッサを運転するもので、従って
コンプレッサの特性上、その負荷トルクは第２図（Ａ）
に示すように周期的に変動する性質を有する。

一方、ＰＷＭ信号発生回路６は正弦波状にパルス幅変調
されたＰＷＭ信号を出力し、ベースドライブ回路７はこ
れを受けてトランジスタ２群のスイッチングを制御する
。本実施例の場合、ＰＷＭｔ、を号発生回路６はパルス
パターンをテーブル化して記憶させたＲＯＭを備え、こ
のＲＯＭから所定の変調周波数の下でデータを読み出し
てＰＷＭ信号を生成するいわゆるデジタルＰＷＭ方式で
、変１週周波数はインバータ主回路１の出力周波数に同
期して変化させる同期式である。従って、このＰＷＭ信
号発生回路６に与えられる周波数指令値ｆ８に応じて変
調周波数が変化し、周波数指令値ｆ１が一定のときは変
調周波数は一定となる。また、このＰＷＭ信号発生回路
６では、Ｖ／Ｆ一定制御を採用しているので、ＰＷＭ信
号発生回路６に与えられる周波数指令値ｆ”が変化した
ときには変、要周波数が変化すると共に、それに併せて
電圧指令値ｖ１も変化してＰＷＭ信号のパルス幅も、２
！Ｊ整され、結局、インバータ主回路１から誘導電動機
５に出力される出力周波数と出力電圧との比であるＶ／
Ｆが一定値に維持される。

さて、本実施例では、第２図（Ａ）に示したような電動
機の負荷トルクの周期的変動に応じてインバータ装置の
出力電圧を補正すべく、ＰＷＭ信号発生回路６に電圧補
正指令ｖ　、　ｔを与え、これによりＰＷＭ信号発生回
路６における電圧指令値ｖ８を周期的に変動させる。負
荷トルクの変動パターンはコンプレッサの種類によって
予め判明しているから、それが第２図（Ａ）に示したパ
ターンを描くとすれば、これに応じたトルクを出力でき
るように、電圧指令値ｖ１を同図（Ｂ）に示すように変
化させる。このための負４ｉ７１−ルクの変動に応じた
電圧指令値ｖ　Ｘのパターンに関するデータはＲＯＭ８
に予め記憶され、演算手段９がそのデータを読み出して
電圧補正指令Ｖ、　としてＰＷＭ信号発生回路６に与え
る。この場合、負荷トルクの変動パターンと屯圧補１１
−指令ｖ１　とは同期していることが必要であるから、
誘導電動機５には回転位相を検出するための加速度セン
サー１０が設けられ、この加速度センサー１０からの信
号に基づきＲＯＭ８からの読み出しタイミングが；ｌｊ
ｌ　ｉｌされる。そして、このような出力電圧の補正を
行う場合には、Ｖ／Ｆ一定制御のもとて電圧指令値ｖ１
を変動させるにもかかわらず、変、２１周波敗は変化さ
せない。

本実施例によれば、電動機の負荷トルクの周期的変動に
応じてインバータ装置の出力電圧を補正し、コンプレッ
サの圧縮行程においてトルクが増大するようになるから
、振動の低減化が可能になる。また、このように出力電
圧を常時変動させるものでありながら、灸調周波数を変
化させないから、インバータ装置の出力電圧波形に含ま
れる低次高調波成分を抑制でき、電動機効率の低下や振
動発生を効果的に抑制することができる。この間の・１
ｒ情は、第３図（Ａ）ないしくＢ）に示される通りで、
ｒＩｉ１図（Ａ）は出力電圧の補正時における電圧指令
値ｖ　、　Ｈに応じた制御信号Ｅ、と、キャリア信号ｅ
とを示し、同図（Ｂ）は、上記電圧指令値ｖ、′よりも
高い値の電圧指令値ｖ　２ｔに応じた制御信号Ｅ２と、
キャリア信号ｅとを示している。そして、同図（Ｃ）は
負荷トルクの周期的変動に対処して７ベ気角のπ／４付
近で電圧指令値がｖ　、　１１からｖ　２１１に変更さ
れた場合を示すが、キャリア信号ｅの周波数は一定であ
って連続的に変化していることが示されている。このた
め、スイッチング信号Ｓは第５図（Ｃ）に示したような
歪を含んだ波形にはならず、第３図（Ｃ）に示すように
基本正弦波に最も近いＰＷＭ信号を発生させることがで
きる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
電圧だけではなく周波数も併せて変化させるベクトル制
御に関してもその電圧発生部として利用でき、また誘導
電動機駆動用のインバータ装置に、限らず、ブラシレス
ＤＣモータ駆動用の主回路のためのＰＷＭ信号発生回路
に適用しても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に
示す実施例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更して実施できるものである。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように、電圧指令値を周期的に変動
させるから、電動機に供給される電圧はそれに応じて変
動し、これにて負荷トルクの周期的変動に対処して定速
化ひいては低振動化が達成できる。しかも、この様に負
６１１トルクの周期的変動に応じて電圧指令値を周期的
に変動させるものでありながら、電圧指令値の変動にか
かわらず変調周波数を一定に維持させるようにしている
から、キャリア信号の不連続部分が発生せず、ＰＷＭ信
号が正弦波に対して歪みを含むことを極力防止できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３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図は負荷トルク及び電圧指令
値の変化を示すグラフ、第３図は制御信号とキャリア信
号との関係を示す波形図、第４図は負荷トルク変動と従
来のＰＷＭ信号発生方法によった場合の電動機の速度変
動との関係を示すグラフ、第５図は従来のＰＷＭ信号発
生方法における第２図相当図である。 図面中、１はインバータ主回路、５は誘導電動機、６は
ＰＷＭ信号発生回路、８はＲＯ〜１．９は演算手段、１
０は加速度センサーである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電動機の巻線に供給する交流電力の周波数及び電圧
   を双方の比が所定値を維持するように制御し、且つ、変
   調周波数を出力周波数に同期させて変化させる同期式の
   ものにおいて、前記電動機の負荷トルクの周期的変動に
   応じて前記出力電圧を補正すべく電圧指令値を周期的に
   変動させるようになすと共に、前記変調周波数はその電
   圧指令値の変動にかかわらず一定に維持させることを特
   徴とする同期式ＰＷＭ信号発生方法。