JPH0232794A - Ｐｗｍインバータのゲート信号発生方法および装置、ｐｗｍインバータ装置 - Google Patents

Ｐｗｍインバータのゲート信号発生方法および装置、ｐｗｍインバータ装置

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JPH0232794A
JPH0232794A JP63179763A JP17976388A JPH0232794A JP H0232794 A JPH0232794 A JP H0232794A JP 63179763 A JP63179763 A JP 63179763A JP 17976388 A JP17976388 A JP 17976388A JP H0232794 A JPH0232794 A JP H0232794A
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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、ＰＷＭ　（パルス幅変調）インバータのゲー
ト信号発生方法および装置に係り、特に交流電動機の回
転磁束制御に好適なＰＷＭインバータのゲート信号発生
方法および装置に関する。
〔従来の技術〕
３相インバータをＰＷＭ制御するにあたって、負荷の回
転磁束又は回転磁束指令に基づいてｐｗＭゲート信号を
生成することが知れらている。
例えば、負荷の誘導電動機の回転磁束を検出し、この検
出回転磁束と基準回転磁束の偏差を零にするように、イ
ンバータの出力電圧ベクトルを制御する方法が特開昭５
９−２５５９２号公報に記載されている。
また、基準回転磁束ベクトルに対して仮想回転磁束を設
定し、それらの偏差ベクトルを零にするようにインバー
タの出力電圧ベクトルを制御する方法が特開昭６１−２
２７６９６号公報や特開昭６２−１６０９２号公報に記
載されている。
なお、インバータの出力電圧ベクトルの制御は、３相ブ
リッジ構成のインバータスイッチ素子のオン・オフ状態
の組合せにより定まる６つの電圧単位ベクトルＶおよび
２つの零ベクトルＶ。に基づき、それらの電圧ベクトル
を任意に組合せて用いることにより行なうことが、上記
公報および特開昭５８−３９２７９号公報に記載されて
いる。
〔発明が解決しようとする課題〕 上記の公知技術にあって、検出回転磁束との偏差に基づ
くものによれば、回転磁束を検出するための磁束検出器
が必要となり構成が複雑となる。
また、検出回転磁束と基準回転磁束との偏差に基づくも
の、および仮想回転磁界ベクトルと基準回転磁束ベクト
ルとの偏差に基づくものによれば。
その偏差を求めるためのデータサンプリングから電圧ベ
クトルを制御するまでの処理を同一時点。
すなわち実質的に瞬時に行なわなければ、制御精度が低
下する。したがって、回転磁束に対して高精度で追従制
御しようとすれば高速処理手段が必要となる。逆に言え
ば、処理速度によって制御精度が制約されるという問題
がある。また、ＰＷＭのスイッチング周波数が上記処理
時間に制限され、高くすることができないという問題が
ある。
しかも、瞬時々々の偏差を許容範囲内に収めるべく、電
圧ベクトルが選択され、これに基づいてインバータスイ
ッチ素子がオン・オフされるため、インバータスイッチ
素子のスイッチングモードが不定に変化することになる
。したがって、インバータスイッチ素子の単位時間当た
りのスイッチング頻度を把握又は管理することができな
いという問題がある。この問題はインバータスイッチ素
子の熱耐量との関係で定めるスイッチング耐量の選定に
大きな影響を及ぼすものである。
本発明の目的は、ゲート信号の発生にかかる処理時間高
速化の制約を受けずに回転磁束指令に高精度で追従させ
てゲート信号を発生することができる。ＰＷＭインバー
タのゲート信号発生方法および装置を提供することにあ
る。
また、本発明の目的は、スイッチング周波数を管理する
ことができるＰＷＭインバータのゲート信号発生方法お
よび装置を提供することにある。
また１本発明の他の目的は、ゲート信号の周波数を高く
することにより、インバータ出の電圧電流リップルを低
減するとともに、負荷の騒音を軽減することができるゲ
ート信号発生方法および装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明のＰＷＭインバータ
のゲート信号発生方法および装置は、サンプリング周期
ごとに交流電動機の回転磁束ベクトルの大きさを表わす
磁束指令値と速度指令値とを取込み、この取込まれた速
度指令値とサンプリング周期とから指令に係る磁束ベク
トルの回転角度を求め、この求めた回転角度と前記磁束
指令値とから今回サンプリング時の指令磁束ベクトルを
求め、次に前回サンプリング時に求めた指令磁束ベクト
ルに対する今回の指令磁束ベクトルの差ベクトルを求め
、この差ベクトルを複数の電圧単位ベクトルを用いて合
成し、この合成により得られた合成電圧ベクトルに従っ
てインバータスイッチ素子のゲート信号を生成するよう
にしたことにある。
また、前記電圧単位ベクトルは３相ブリッジ構成のイン
バータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せにより定
まる６つの電圧単位ベクトルおよび２つの零ベクトルを
含んでなり、前記差ベクトルの合成はその差ベクトルｅ
と方向が最も近い２つの電圧単位ベクトルＶｌ、ＶＪを
用い、かつそれらの電圧単位ベクトルの保持時間α、β
が式８式％ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
るように設定することができる。
また、前記電圧単位ベクトルは３相ブリッジ構成のイン
バータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せにより定
まる６つの電圧単位ベクトルおよび２つの零ベクトルを
含んでなり、前記差ベクトルの合成はその差ベクトルｅ
と方向が最も近い２つの電圧単位ベクトルＶｔ１Ｖ□お
よび零ベクトルｖｏを用い、かつそれらの電圧単位ベク
トルの保持機関α、β、Ｔｏが式 ％式％ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
るように設定することができる。
また、前記保持時間α、β、Ｔｏを自然数ｍ区間に分割
し、各αｍ、βｍ　、　Ｔｏｍ　（ｍ　＝ｌ、７，３−
、＠）が式 ％式％） （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
るようにすることができる。
また、前記零ベクトルｖｏは２つの電圧単位ベクトルＶ
ＩＩｖｊの始点又は終点に配置され、前記Ｖｌ、又はｖ
Ｊに遷移する際に、１つのベクトル成分のみが変化する
零ベクトルを用いるようにすることが望ましい。
〔作用〕
本発明にかかるゲート信号発生方法および装置は、与え
られる磁束指令値（スカラ量）と速度指令値の変化から
、指令にかかる磁束ベクトル（以下、指令磁束ベクトル
という）の変化をサンプリング周期（Ｔｓ）間隔で求め
、前回（ｎ−１）今回（ｎ）の各サンプリング時の指令
磁束ベクトルφ（ｎ−１）とφ（ｎ）の差ベクトルｅ　
（ｎ）に対応する電圧ベクトルでインバータを制動ずれ
ば。
負荷の回転磁束を指令磁束ベクトルφ（ｎ）に追従させ
ることができることを原理とする。
すなわち、差ベクトルｅ　（ｎ）はサンプリング時点の
（ｎ−１）時点からｎ時点までの指令磁束ベクトルの変
化に相当するものであり、これはインバータ出力の電圧
ベクトルｖｉ、（ｎ）とサンプリング周期Ｔｓの積に等
しくなる。したがって、インバータを差ベクトルｅ　（
ｎ）に対応する電圧ベクトルＶ（ｎ）によりＴｓ時間駆
動することにより、負荷の回転磁束は差ベクトルｅ　（
ｎ）に相当する変化を受け、指令に応じた回転磁束ベク
トルが形成される。
ここで、インバータ出力の電圧ベクトルは、３相ブリッ
ジ構成のインバータの場合、正極側のスイッチ素子と負
極側のスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せにより定
まる。その組合せは８通りあり、π／３づつ角度がずれ
てなる６つの電圧単位ベクトルｖ　（ｖｌ、ｖ、、ｖ３
．Ｖ４．ｖ５．ｖ、）および零ベクトルＶｇ　（Ｖ７１
　Ｖ８）により表わされる。零ベクトルはインバータの
、出力線間電圧が零になる電圧単位ベクトルである。
したがって、差ベクトルに応じて任意の出力電圧ベクト
ルを得るには、上記の電圧単位ベクトルを組合せて差ベ
クトルを合成しなければならない。
そこで、差ベクトルｅ（ｎ）に方向（角度）が最も近い
隣り合う２つの電圧単位ベクトルｖｌ、ｖ−を用いて差
ベクトルｅ　（ｎ）に一致する電圧ベクトルを生成する
。それらのベクトルｖ、、ｖ４に係る大きさは、そのス
イッチ状態の保持時間α、βにより設定する。この保持
時間の和に（α＋β）とサンプリング周期Ｔｓとが等し
くない場合は、零ベクトルｖｏを加えて合成し、その保
持時間Ｔｏにより調整する。
このようにして得られた電圧ベクトルを構成する電圧単
位ベクトルＶｔ＋　Ｖｊ、ｖｏは、前述したようにイン
バータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せであるか
ら、スイッチ素子のオン状態を１１１　ＩＩとし、オフ
状態を１１０　ｔ）とするベクトル成分を用いて表わせ
ば、ゲート信号のパターンと同等になる。
したがって、電圧単位ベクトルｖｌ、　ＶＪ、　ｖｏの
ベクトル成分に合わせ、かつ保持時間α、β。
Ｔ、に合わせてゲート信号を形成し、このゲート信号に
従ってインバータスイッチ素子を駆動することにより、
指令にかかる回転磁束変化に追従させて、ＰＷＭインバ
ータの出力電圧ベクトルを制御することができる。
上述した指令値の取込みからゲート信号生成までの演算
処理等はサンプリング周期Ｔｓの間に完了すればよい。
したがって、演算処理手段の処理速度に応じてサンプリ
ング周期Ｔ　ｓを設定することができるから、格別高速
な演算処理手段が必要とされない。
また、サンプリング周期Ｔｓが既知で、かつその周期Ｔ
ｓの間に発生する電圧単位ベクトルの切り換え回数が明
らかで、また一定しているから、ＰＷＭスイッチング周
波数を予め把握することができるとともに、管理するこ
とができる。
一方、保持時間α、β、Ｔｏをｍ区間に分割して合成差
ベクトルを得るようにすれば、サンプリング周期Ｔｓが
一定であってもＰＷＭスイッチング周波数を高くするこ
とができる。したがって、ＰＷＭスイッチング周波数の
高周波化をすることにより、出力電圧のリップルを低減
できる。また、交流電動機の騒音を可聴周波数以上にす
ることができ、騒音低減が達成できる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて、説明する。
第１図に、本発明の一実施例のゲート信号発生装置を具
備してなるＰＷＭインバータ′ｇｔ置装構成図を示す。
同図に示すように、ＰＷＭインバータ１は電源２から供
給される直流電力を交流電力に交換し。
負荷としての３相の交流電動機（図示例では誘導電動機
）３の回転磁束を駆動するようになっている。交流電動
機３の回転運動を決める回転磁束指令は、図示していな
い速度制御手段やトルク制御手段から、ポテンショメー
タ４と５を介してそれぞれ回転磁束ベクトルの大きさを
表わす磁束指令値φＲと速度指令値ωＲとして与えられ
る。この指令値φＲとωＲはゲート信号発生装置６に入
力されている。
ゲート信号発生装置６は、機能面から大きく分けると、
前処理手段１０と電圧ベクトル合成手段２０とゲート信
号生成手段３０とを含んで構成されている。このゲート
信号発生装置６は、所定のサンプリング周期ごとに磁束
指令値φＲと速度指令値ωＲとを取込み、これらの指令
値に基づいて前回サンプリング時（ｎ−１）に対する今
回サンプリング時（ｎ）の指令磁束ベクトルの差ベクト
ルを求め、この差ベクトルを複数の電圧単位ベクトルを
合成し、この合成により得られた合成電圧ベクトルに従
ってインバータスイッチ素子Ｓｕｐ＋Ｓ　ｖｐ　、　Ｓ
　ｗｐ　、　Ｓ　ｕＮ、　Ｓ　ＶＮ　、　Ｓ　ＷＮのゲ
ー１−にそれぞれゲート信号Ｕｐ、　Ｖｐ＋　ＷＰＩ　
ＵＮＩ　ＶＮＩ　ＷＮを出力するようになっている。こ
こで、添字Ｕ、Ｖ。
Ｗは３相の各相を表わし、添字Ｐ、Ｎはそれぞれ正側ア
ームと負側アームを表わしている。なお、ゲート信号発
生装置６はワンチップ・マイクロコンピュータを用いて
形成することができる。
次に、第２図を用いゲート信号発生装置６の各部の詳細
な構成について動作とともに説明する。
豊丘監毛役上文 磁束指令値φＲはサンプリング周期ＴｓごとにＡ／Ｄ変
換器１１に取込まれ、ここでアナログ量からデジタル量
の磁束指令値φＳに変換される。
磁束指令保持手段１２はＡ／Ｄ変換器１１の出力を順次
取込み、前回サンプリング時（ｎ−１）と今回サンプリ
ング時（ｎ）の各磁束指令値φ５（ｎ−１）とφ５（ｎ
）を−旦保持するようになっている。
一方、速度指令ωＲはサンプリング周期ＴｓごとにＡ／
Ｄｉ換器１３に取込まれ、ここでアナログ量からデジタ
ル量の速度指令ω、に変換される。
この速度指令ω１は進み角度演算手段を形成する乗算器
１４に導びかれ、ここにおいてサンプリング信号発生手
数１５から出力される周期Ｔｓを乗算し、次式（１）に
示すように、前回サンプリング時に対する今回サンプリ
ング時の磁束ベクトルの回転角度の進み角度Δθ（ｎ）
が求められる。
Δθ（ｎ）：４）１（ｎ）　　・Ｔｓ　　　・＝−、（
１）この進み角度Δθ（ｎ）について次式（２）に示す
ように、ｎ＝１からｎ・まで積算すれば、サンプリング
指令にかかる磁束ベクトルの目標とする回転角度θ５（
ｎ）が求まる。
θ５（ｎ）＝ΣΔθ（ｎ−１）＋Δθ（ｎ）・・・・・
・（２）式（２）の演算は加算器１６とレジスタ１７に
より行われる。すなわち、レジスタ１７には前回サンプ
リング時（ｎ−１）の目標とする回転角度θ５（ｎ−１
）が格納されており、これに加算器１６において今回サ
ンプリング時（ｎ）の進み角度へ〇（ｎ）が加算される
。この加算結果は演算終了と同時にレジスタ１７に入力
され、その内容が書換えられる。
電圧ベクトル合Ｊ手段２０ まず、電圧ベクトルを合成する基本的な考え方について
説明する。ＰＷＭインバータの出力電圧ベクトルＶ（ｔ
）と交流電動機３の内部に発生する磁束ベクトルφＤ）
との間には次式（３）に示す関係がある。
Ｖ　（ｔ）　＝αφ　（ｔ）　／ｄ　ｔ　　　　・・・
・・・　　（３）式（３）で示す連続系の式をソフトウ
ェア処理を考慮して離散系の式に変形すると、次式（４
）となる。
Ｖ（ｎ）＝（φ（ｎ）−φ（ｎ−１））　／　Ｔ　ｓ　
　−−（４）式（４）をさらに変形すると次式（５）が
得られる。
φ（ｎ）−φ（ｎ−１）＝Ｔｓ−Ｖ（ｎ）　　・””’
　　（５）ここで、φ（ｎ）はベクトルであるから、そ
の大きさをφｓ（ｎ　）とし、方向すなわち回転角度を
０８（ｎ）とすると、次式（６）が得られる。
式（６）で与えられる磁束ベクトルの動きを第３図に模
式的に示す。いま、サンプリング時点の（ｎ−１）時に
おける指令磁束ベクトルφ（ｎ−１）に対しくｎ）時点
の指令磁束ベクトルφ（ｎ）が図示したように変化をし
たとすると、それらのベクトルの差（φ（ｎ）−φ（ｎ
−１））は図示Ａ点からＢ点に向かう差ベクトルｅ（ｎ
）に等しくなる。
したがって１式（５）から判るように、この差ベクトル
ｅ（ｎ）に相当する電圧ベクトルＶ　（ｎ）を発生させ
ることにより、磁束ベクトルをφ（ｎ−１）からφ（ｎ
）に変化させることができる。
ところで、ＰＷＭインバータ１が出力できる電圧ベクト
ルの方向は、３相ブリッジ構成のインバータスイッチ素
子のオン・オフ状態の組合せにより定められる。これを
単位ベクトルを用いて表わすと、第４図に示すように、
に／３ピッチずつ方向がずれた６つの離散的な電圧単位
ベクトルｖ１〜ｖ６と、零ベクトルＶ。（ｖ、又はｖ　
ａ　）により表わすことができる。また、各電圧単位に
ベクトルと零ベクトルは、正側アームのスイッチ素子Ｓ
ｕｐ＋Ｓ　ｖｐ　、　Ｓ　ｗｐのオン状態を“１”とし
、オフ状態を′０″とするベクトル成分として、例えば
Ｖ工（１，Ｏ，Ｏ）のごとく表わすことができる。なお
、負側アームのスイッチ素子は対応する相のアームと逆
の状態である。
したがって、前記差ベクトルｅ（、）に相当する電圧ベ
クトルＶ　（ｎ）を出力させるには、複数の電圧単位ベ
クトルｖ１〜ｖＧと零ベクトルｖｔｔｖ６を用いて合成
しなければならない。
そこで、最も好ましい方法としては、差ベクトルｅ（ｎ
）に方向が最も近い２つの隣合う電圧単位とＶ−の大き
さは保持時間のα、βを調整して次式（７）を満足させ
ることにより、差ベクトルｅ（ｎ）に相当する電圧ベク
トルＶ　（ｎ）を出力することができる。
ｅ　　　（ｎ）　　　＝　　α　Ｖｓ　　＋　β　Ｖ　
−・・・・・・　　　　（７）すなわち、第３図に示す
ように、Ａ点から電圧単位ベクトルＶｉをα時間出力し
た後、電圧単位ベクトルＶＪに切換えてβ時間出力する
と、磁束ベクトルの先端が目標点Ｂに到達することを意
味している。
しかし、式（５）は電圧ベクトルＶ（ｎ）がＴｓ待時間
いう大きさ（スカラ量）を持っていることを表わしてい
る。したがって、式（７）で与えられる差ベクトルｅ　
（ｎ）がＡ点から３点へ進むのに必要な時間（α＋β）
がサンプリング周期Ｔｓに、一致すれば、電圧ベクトル
Ｖ　（ｎ）は式（７）の右辺で表わされる。つまり、次
式（８）が満足されることを条件とする。
Ｔｓ＝α＋β　　　　　　　　　・・・・・・　（８）
ところで、（α＋β）の値は磁束ベクトルの進み角度Δ
θ（ｎ）や回転角度θｓ　（ｎ）によって変化するもの
であるから、式（７）と（８）により差ベクトルｅ（、
）を合成する場合は、（α＋β）の値の変化に合わせて
サンプリング周期Ｔｓを変化させてやらなければならず
、制御が複雑になる。
このような複雑な制御を回避するためには、大きさおよ
び方向を持たない零ベクトルｖｏを導入し、次式（９）
と（１０）を満足するように差ベクトルｓ　（ｎ）を合
成すればよい。
ｅ（ｎ）＝αｖｌ＋βＶ　Ｊ　＋　Ｔ　ｏ　ｖ　ｏ　”
・−Ｔｏ　＝　Ｔ　ｓ　−（α＋β）　　　　・・・・
・・すなわち、零ベクトルＶＯの保持時間Ｔｏを式（１
０）を満足するように選ぶことにより、（α＋β）の値
が変化してもサンプリング周期Ｔｓを一定にすることが
可能となる。
また１式（９）において、保持時間α、βＩＴＯをそれ
ぞれ任意の値に２分割し、がっα＝α１＋α２Ｉβ＝β
１＋β、　、　Ｔｏ＝　Ｔａｘ　＋　Ｔｏ２となるよう
に選定し、ａ１ｖ＋−＋Ｔｏ１ｖｏ→β、ｖＪ→α、Ｍ
ｌ→ＴＯ２ｖｏ→β２ｖ−のように切換えても合成する
ことができる。同様にｍ（自然数）分割して合成するこ
とも可能である。このようにすれば、インバータ周波数
を高周波化することができ、インバータ出力電圧のリッ
プルを低減できるとともに、交流電動機３の騒音低減に
効果がある。
上述したように、差ベクトルｅ　（ｎ）と電圧ベクトル
Ｔｓ−ｖ（ｎ）は一致したものとなり、保持時間α、β
、Ｔｏは時間の次元をもち、電圧単位ベクトルｖｌ、Ｖ
Ｊ、ＶＯは電圧の単位をもっことになる。
ここで、第２図実施例の電圧ベクトル合成手段２０につ
いて具体的に説明する。
（電圧単位ベクトル選択手段２１） 前述したように電圧単位ベクトルＶ＋、Ｖ４は差ベクト
ルｅ（ｎ）に方向が最も近い隣り合う関係のもの選択す
るのであるが、差ベクトルｅ　（ｎ）の方向と６つの電
圧単位ベクトルとを全部比較したのでは演算に時間がか
かる。ところで、通常、磁束ベクトルφ（ｎ）の大きさ
は余り変化せず、その先端は円軌跡を描くことが多いか
ら、差ベクトルｅ　（ｎ）の方向はその円軌跡に沿った
ものとなる。したがって、（ｎ）時点の指令磁束ベクト
ルφ（ｎ）の回転角度０ｓ（ｎ）又は（ｎ−１）時点の
指令磁束ベクトルφ（ｎ−１）の回転角度θ５（ｎ−１
）によって差ベクトルａ　（ｎ）の方向が略定まる。そ
こで、本実施例の電圧単位ベクトル選択手段２１は、第
４図に示すように各電圧単位ベクトルｖ１〜ｖｉ、によ
って区切られた６つの角度領域■〜■を設定し、この領
域にＩ〜■に対応させて、第１表に示すように、予め選
択すべき電圧単位ベクトルＶｔ＋　Ｖｊを設定してなる
ＲＯｌ１４等のテーブルを有する構成としている。
第　　１　　表 すなわち、電圧単位ベクトル選択手段２１は前処理手段
１０のレジスタ１７から（ｎ−１）時点の回転角度θｓ
（ｎ　　１）が入力されると、第１表に定められた電圧
単位ベクトルＶ１．ＶＪを選択して出力するようになっ
ている。なお、電圧単位ベクトル選択手段２１には零ベ
クトル■。を含む電圧単位ベクトルのベクトル成分デー
タが格納されており、選択された電圧単位ベクトルＶｌ
、ＶＪおよび零ベクトルＶｌ、Ｖ１１のベクトル成分デ
ータをベクトル配置決定手段２４に出力するようになっ
ている。
（差ベクトル演算手段２２） 差ベクトル演算手段２２は前処理手段１０の磁束指令保
持手段１２から磁束指令値φｓ（ｎ　　ｌ）とφ５（ｎ
）を取込むとともに、乗算器１４から出力される進み角
度Δθ（ｎ）を取込んで、差ベクトルｅ　（ｎ）ベクト
ル成分、すなわち大きさと方向を求めるようになってい
る。この演算処理において第５図を用いて説明する。
磁束指令値φ５（ｎ−１）とφ５（ｎ）が第５図に示す
関係にあるとすると、幾何学的な手法により、差ベクト
ルｅ（ｎ）の大きさｄと、差ベクトルｅ　（ｎ）が指令
磁束ベクトルφ（ｎ−１）となす角度δは、それぞれ次
式（１１）　　（１２）により求めることができる。
ｄ＝（φ５（ｎ−１）２＋φ５（ｎ）”　−２φ５（ｎ
−１）　・　φ５（ｎ）δ＝ｃｏｓ−’（（φ５（ｎ−
１）−φ５（ｎ）・ＣＯ５八〇へｎ））／ｄ）・・・・
・・　（１２） なお、サンプリング周期Ｔｓが短いときは、φｓ　（ｎ
−１）とφ５（ｎ）はほぼ等しいと近似でき、Δ０（ｎ
）も小さいので、式（１１）と（１２）は次式（１１’
　）と（１２’　）とすることもできる。
ｄ＝Δθ（ｎ）−φ５（ｎ）　　　　　　−・・・（１
１’　）δ＝１／２　　（π−八へ（ｎ））　　・・・
・・・（１２’　）（保持時間演算手段２３） 保持時間演算手段２３は、選択された電圧単位ベクトル
ｖ、、ｖ−の各保持時間α、βを第５図に示した幾何学
的方法によって求めるようになっている。
各保持時間α、βを求めるに際し、第１表により選択さ
れた電圧単位ベクトルｖｉ、と■４のなす角度内に差ベ
クトルｅ　（ｎ）が入っているか否かが問題となる。す
なわち、第７図に示すように指令磁束ベクトルφ（ｎ−
１）に対して指令磁束ベクトルφ（ｎ）の大きさが大幅
に変化し、φ′（ｎ）又はφ′（ｎ）になると、予め定
められているＶ。
とｖｊのなす角度内から外れてしまうことがある。
これは例外的な現象ではあるが、この場合にはそれら２
つのＶｌとＶＪを用いてｅ　（ｎ）を合成することがで
きない。
そこで、保持時間演算手段２３は差ベクトルｅ（ｎ）の
角度データδに基づいて、ｅ　（ｎ）がＶｉとｖｉ、の
なす角度内に入っているか否かを判断する。この判断が
肯定的な場合は第５図に従ってα、βを求める。一方、
否定判断のときは差ベクトルｅ　（ｎ）に方向が近い方
のＶｉ又はＶＪを選択する。そして、選択したｖｉ、又
はｖ４に対応する保持時間α又はβを求め差ベクトルｅ
　（ｎ）を合成するようにしている。この後者の電圧ベ
クトル合成手順については、便宜的にベクトル配置決定
手段２４と関連させて後で説明するものとし、ここでは
前者の場合、すなわち差ベクトルｅ（＝１）が■、とｖ
ｊのなす角度内に入る一般的な場合を次に説明する。
第５図において、α＝Ｗε、β＝■とすると、それぞれ
次式（１３）　　（１４）により求めることができる。
ここで、ｋｔは時間に変換するゲインである。
また、角度γは選択する電圧単位バク１−ルと回転角度
θ５（ｎ−１）によって定まり、第２表に示す関係にな
っている。
第２表 ここで、サンプリング周期Ｔｓが一定の場合には、前記
式（１０）に式（１３）と（１４）で求めたα。
βを代入して、零ベクトルｖｏの保持時間Ｔ０を求める
。
（ベクトル配置決定手段２４） 上述のようにして得られた保持時間α、β、Ｔ０と電圧
単位ベクトルｖｉ、ＶＪ、ｖｉ、を用いて、差ベクトル
ｅ　（ｎ）に相当する電圧ベレトルＶ　（ｎ）を合成す
ることができる。したがって、この合成電圧ベクトルＶ
　（ｎ）に従ってインバータスイッチ素子を駆動するこ
とにより、指令磁束ベクトルの変化φ（ｎ−１）→φ（
ｎ）に追従させて回転磁束を制御することができる。
ベクトル配置決定手段２４は合成電圧ベクトルの作成に
あたって、各電圧単位ベクトルＶｔ１ＶＪｐ■、の配置
を決定する。これらベクトルの配置は種々考えられるが
、電圧単位ベクトルのベクトル成分のうち、１組成分の
みが変化するようにすることが望ましい。すなわち、２
組成分が変化するとスイッチング損失が増大するととも
に電圧変動が大きくなるからである。
第４図において、隣り合う電圧単位ベクトルは、１相分
のベクトル成分が変化する関係になっている。したがっ
て、選定された２つの電圧単位ベクトルにＶｌ、ＶＪ間
の変化は問題ない。これに対し、零ベクトルＶ。とじて
ｖｊとｖ８のいずれを選択するか、またどこに配置する
かは、Ｖｌ、ＶＪとの関係で、ベクトル成分の変化が１
相分のものを選択、配置する。
ここで、第６図に示した具体例によりベクトル配置法に
ついて説明する。
スイッチングモードＩは電圧単位ベクトルＶｌ。
ＶＪ、’Ｖｌｌをｍ分割して合成するモードであり、図
示例は保持時間α、β、Ｔ０をそれぞれα＝α、＋α２
．β＝β１＋β２　、’ｒ、＝　’ｒｆ１１＋　’ｒｏ
ｚに分割した例である。零ベクトルは図中０印で示した
位置、すなわち分割された電圧ベクトル（α１Ｖｉ＋β
□ＶＪ）あるいは（α２ｖ、＋β、ＶＪ）の始点又は終
点に配置する。例えば、ｖＩとしてｖｉ（Ｏｙｌ＋○）
、ｖ、としてｖ４（０，１，１）が選択された場合、ス
イッチングモードエによれば、次のベクトル配置とする
。
ｖ、（０，０，０）＋ｖ、（０，１，０）→ｖ４（０，
１，１）→ｖｓ（ｉｔ１＋ｉ）→Ｖ４（Ｏｔｌ＋１）→
ｖ、（０，１，０）→（ｖｖ（０，０ｙＯ）） スイッチングモード■は電圧単位ベクトルを分割しない
場合のモードである。この場合も、上述の考え方に沿っ
て零ベクトルを選択して配置する。
例えば、Ｖｌとｖｉ、にそれぞれＶ３　（０，１−０）
とｖ４（０，１，１）が選択された場合のベクトル配置
は次のとおりになる。
ｖ、（０，０，０）→ｖ　、ｖ　（０−１、Ｏ）→Ｖ　
４　（０，１，１）→（ｖ、（１、１、１）） スイッチングモード■は電圧単位ベクトルを分割しない
場合のモードである。この場合も、上述の考え方に沿っ
て零ベクトルを選択して配置する。
例えば、ｖｌとｖＪにそれぞれｖｓ　（０、ｌ　、Ｏ）
Ｖ４（０，１，１）　達選択された場合のベクトル配置
は次のとおりになる。
ｖ、（０，０，０）→ｖ、（０，１，０）→ｖ４（０，
１，１）→〔ｖｌｌ（１，１，１）〕 スイッチングモード■は例外的な場合のスイッチングモ
ードである。電圧単位ベクトルＶｉとｖｉ、＋の選択基
準は差ベクトルｅ　（ｍ）に最も方向が近い隣り合う関
係にあるものとしているが、本実施例では演算処理の簡
略化のために、第１表に示したように指令磁束ベクトル
φ（ｎ−１）に対応させて予め設定している。したがっ
て、指令磁束ベクトルφ（ｎ）の大きさが、第７図に示
すφ′（ｎ）又はφ′（ｎ）のように大幅に変化すると
、予め定められている電圧単位バク１−ルｖＩとｖｊの
なす角度内から差ベクトルｅ　（ｎ）が外れてしまう。
このような状態の場合は２つのＶｌとｖｊを用いて差ベ
クトルｅ　（ｎ）を合成することができない。
そこで、第６図スイッチングモード■に示したように、
ｖｉ、ｖｊのうち差ベクトルｅ　（ｎ）に方向が最も近
い電圧単位ベクトルｖ、（又はｖ、）の−方のみで近似
する。なお、この場合にあっても次式（１５）（１６）
のように零ベクトルｖｏを適宜選択して始点又は終点に
配置する。
ｅ’　　（ｎ）４αｖｔ＋Ｔｏｖ、　　　　　　−−−
−・・ｅ“　（ｎ）岬βｖｓ＋ＴＩ、ｖｏ　　　　　　
−・−−−−したがって、本実施例では、差ベクトルｅ
（ｎ）の方向がｖｌとｖｊのなす角度内に入る場合はス
イッチングモード１又は■を選択し、入らない場合はス
イッチングモード■によることとしている。
また、スイッチングモードＩとＨの選択は、零ベクトル
の保持時間Ｔ、１．　Ｔｏ、がインバータスイッチ素子
固有の特性で決まる最小通流率時間（Ｔｏ）ｗｉｎ以下
の場合はモード■とする。つまり、インバータスイッチ
素子はターンオフ時間が必要なため、対アームのインバ
ータスイッチ素子の一方をオフするときは他方のインバ
ータスイッチ素子のオンを（Ｔｏ）　ｗｉｎだけ遅らせ
、これにより短絡を防止する必要がある（このようなイ
ンバータスイッチ状態をプツトタイムと称する）。した
がって、この時間（Ｔｏ）　＋ｕｉｎを零ベクトルｖｏ
の保持時間Ｔｏ又はＴ　Ｏｔｔ　Ｔｏ２内で吸収しよう
とするものである。
また、スイッチングモード■においてＴｏ＜（Ｔ、）ｍ
ｉｎとなる場合も、スイッチングモード■に切換える。
上述したスイッチングモードＩ、ＩＩ、ＩＩＩの選択基
準をまとめると、次のようになる。
■差ベクトルｅ　（ｎ）がｖｌとｖｊのなす角度内にあ
るか否か ａ）肯定の場合ニスイツチングモード■又は■ｂ）否定
の場合ニスイツチングモード■■保持時間Ｔ　ｏ　ｔ　
Ｔ　ｏ　ｔ　＋　Ｔ　Ｏ２と（Ｔｏ）ＩＩＩｉｎとの大
小関係 ａ　）　Ｔｏｘ＋　ＴＯ２＞　（ＴＯ）　ｗｉｎニスイ
ツチングモード１ ｂ）　Ｔｏ　＞　（ＴＯ）　ｙａｘｎ＞　ＴＱｉ　ｅ　
ＴＯ２ニスイツチングモード■ Ｃ）　Ｔｏｙ　Ｔａｔｖ　ＴＯ２＜　（Ｔｏ）　ｗｉｎ
；スイッチングモード■ このようにして、スイッチングモードが選択され、電圧
単位ベクトルｖｔ、ｖｉ、、ｖｏの配置が決定される。
そして、決定した配置順に従って各電圧単位ベクトル成
分、保持時間等からなるゲート信号を生成データがゲー
ト信号生成手段３ｏに出力される。なお、各ベクトルの
保持時間α、β。
Ｔｏ等は絶対時間軸ｔに変換されゲート信号生成手段３
０に出力される。このとき、前記（Ｔ　１ｌｌ）＋＋＋
ｉｎに相当する時間Ｔｄを有するデッドタイムゲート信
号を形成し、併わせで出力する。
以上説明した前処理手段１ｏと電圧ベクトル合成手段２
０における演算処理手順を、マイクロコンピュータで実
現した場合のフローチャートを第８図に示す。
第８図において、ステップ１０１で割込みＩＮＴを分析
する。ｌＮＴｌは上述の前処理手段１０と電圧ベクトル
合成手段２０に係る処理の割込み処理であり、ＩＮＴ２
は電圧ベクトル合成手段２０で合成した電圧ベクトルに
係るデータを、ゲート信号生成手段３０にセットする割
込み処理である。
ｌＮＴｌの場合はステップ１０２に進んで磁束指令値φ
Ｒと速度指令値ωＲを取込み、Ａ／Ｄ変換を行なう。次
に、ステップ１０３にて前記式（１）により進み角度Δ
θ（ｎ）を求めるとともに、前記式（２）により回転角
度（ｌｓ（ｎ）を求める。
ステップ１０４にて第１表に示すテーブルを検索し、前
回求めた回転角度θ５（ｎ−１）に基づいて予め設定さ
れている２つの電圧単位ベクトルｖＩ。
ＶＪを求める。次のステップ１０５では、前記式（１１
）と（１２）により差ベクトルｅ　（ｎ）のベクトルに
成分を演算し、差ベクトルｓ　（ｎ）がＶｌとｖ、のな
す角度内にあるか否かを判断する。
この判断が肯定のときはステップ１０６に進み、前記式
（１０）　　（１３）　　（１４）により、各電圧単位
ベクトルの保持時間α、β、Ｔｏを演算する。そして、
ステップ１０７，１０８にてスイッチングモード■、■
、■の選択を前記条件■に従って行なう。
スイッチングモードＩが選択されたときはステップ１１
０に進んで、第６図に示したように分割した合成電圧ベ
クトルに基づいたゲート信号生成データを作成する。ス
イッチングモード■が選択されたときはステップ１１１
に進んで、第６図に示した合成電圧ベクトルに基づいた
ゲート信号生成データを作成する。
スイッチングモード■が選択されたときは、ステップ１
２０に進む。このステップ１２０は前記ステップ１０５
の判断が否定の場合に移行するステップと同一である。
このステップではｖｌとｖｊのうちでｅ　（ｎ）に方向
が近い方の電圧単位ベクトルを選択する。次にステップ
１２１にて、選択されたＶｌ又はＶＪＩＶＯの保持時間
を求める。そして、ステップ１２２に進み、第６図に示
した合成電圧ベクトルに基づいたゲート信号生成データ
を作成する。
一方、ＩＮＴ２の場合は作成されたゲート信号生成デー
タをゲート信号生成手段３０にセットする。
第９図に上述したｌＮＴｌと２の処理タイミングのタイ
ムチャートを示す。図示例はスイッチングモードＩの例
であり、サンプリング周期ＴｓごとにｌＮＴｌは１回起
動され、ＩＮＴ２は２回起動される。そして、（ｎ−１
）時に処理されたゲート信号生成データは（ｎ）時のサ
ンプリング周期にゲート信号生成手段３０にセットされ
る。
ゲート（）　　−　　３０ ゲート信号生成手段３０は入力されるゲート信号生成デ
ータに従って各インバータスイッチ素子Ｓｕｐ、　Ｓｖ
ｐ、　Ｓｗｐ、　Ｓｕｎ、　Ｓｖｎ、　Ｓｕｎにゲート
信号を出力するもにである。
第１０図にゲート信号生成手段３０の詳細構成図を示す
。ベクトル配置決定手段２４により゛作成されたゲート
信号生成データは、ゲート信号発生装置６の内部バス２
５を介してレジスタ３１と４５にセットされるようにな
っている。レジスタ３１には保持時間α、β、Ｔｏ、Ｔ
ｄとベクトル配置に合わせて定められた電圧単位ベクト
ルの切換え時刻ｔｉ、ｔｚ＋　　ｔａ−・−・がセット
される。レジスタ４５には各電圧単位ベクトル等に対応
したゲート信号（ベクトル成分）がセットされる。した
がって、レジスタ４５は各インバータスイッチ素子に対
応させて６個の要素Ｂ　ｕｐ　、　Ｂ　ｖｐ　、　Ｂ　
ｗｐ　、　Ｂ　ｕｎ　＊Ｂ　ｖｎ　、　Ｂ　ｗｎを有し
てなり、かつ１サンプリング周期Ｔｓ分又は１／２Ｔｓ
分の電圧単位ベクトル等を配置順に格納する例えばＦＩ
ＦＯ構成のレジスタにより構成されている。
レジスタ３１の出力はレジスタ３２〜３７の入力端子に
接続され、これらレジスタ３２〜３７の出力端子はレジ
スタ３８の入力端子に接続されている。レジスタ３８出
力端子は比較器３９の一方の入力端子に接続されている
。比較器３９のもう一方の入力端子にはレジスタ４０の
出力端子が接続されている。レジスタ４０の入力端子は
タイマ４１の出力端子に接続されている。また、タイマ
４１のクロック端子はコントロール回路４２に接続され
ている。また、コントロール回路４２はレジスタ３２〜
３７およびレジスタ３８のコントロール端子に接続され
ている。
比較器３９の出力端子およびレジスタ４５の出力端子は
レジスタ４６の入力端子に接続されている。
このように構成されるゲート信号生成手段３０の動作に
ついて次に説明する。
レジスタ３１の時刻データはレジスタ３２〜３７のうち
いずれか１つが空になったとき、その空になったレジス
タに転送される。レジスタ３２〜３７の時刻データはコ
ントロール回路４２から出力される信号によって順次レ
ジスタ３８に転送される。一方、レジスタ４０はタイマ
４１の時刻データが転送され、時間の経過に合わせて書
き換えられる。比較ｒ！３９はレジスタ３０の時刻デー
タがレジスタ３８の内容に一致したタイミングに微分パ
ルスを発生する。この微分パルスによってレジスタ４５
の先頭の内容がレジスタ４６に転送されると同時に、レ
ジスタ３２〜３７のうちでレジスタ３８に転送したもの
の内容がリセットされる。
これによりレジスタ４６からゲート信号ＵＰ＋　ＶＰ＋
Ｗρ、ＵＮ、ＶＮ、ＷＮが対応する各インバータスイッ
チ素子のゲート回路に印加される。
第１１図にゲート信号生成手段３０の動作タイミングチ
ャートを示す。図示のようにゲート信号は（Ｕｐ＋　Ｖ
Ｐ＋　ｗｐｌ　ＵＮＩ　ＶＮＩ　ＷＮ）　ノ組合せで記
述する。このうち（Ｕ　Ｐ　＋　Ｖ　Ｐ　ｔ　Ｗ　Ｐ　
）は電圧単位ベクトルのベクトル成分表示と同一であり
、デッドタイムのゲート信号を除き、残りの（Ｕ　Ｎ　
。
ＶＮ、　ＷＮ）は反転した表示となっている。
第１１図において、時刻ｔ工具前では、レジスタ４６に
既に（０，０，０，１，１，１）のゲート信号が格納さ
れている。いま、レジスタ３５に仁２＝ｔ、＋　（Ｔｏ
Ｌ−Ｔｄ）が、レジスタ４５にデッドタイムゲート信号
（０，０，０，１，０，１）が格納されているとする。
このとき、タイマ４１の値がｔ２＝ｔ１＋　（Ｔｏｍ−
Ｔｄ）になったとすると、比較器３９から微分パルスが
出力される。これにより、レジスタ３５の内容がクリヤ
されると同時に、レジスタ４５に格納されたゲート信号
がレジスタ４６に転送される。この結果、時刻し２にお
いてインバータスイッチ素子のオンオフ状態は、（０，
０，０，１，１，１）から（０，０，０，１，０，１）
に変わる。
次に、コントロール回路４２の出力信号によってレジス
タ３４の内容がレジスタ３８に転送され、タイマ４１の
内容と比較される。この比較結果が一致の場合は上述し
た手順に従って、次のゲート信号（例えば、ｔ、におい
て（０，１，０，１，０，１））が出力される。一致し
ない場合はコントロール回路４２の出力信号によってレ
ジスタ３２〜３７の未比較のレジスタの内容がレジスタ
３８に転送され、タイマ４１の内容と比較される。この
とき、全てのレジスタ３２〜３７の内容とタイマ４１の
内容の比較が完了するまで、タイマ４１の内容はコント
ロール回路４２によってホールドされる。
比較が一巡したときにコントロール回路４２からの指令
によりタイマ４１の内容に＋１が加算される。この比較
−巡に必要な時間は極めて短時間であることから、タイ
マ４１の内容は第１１図に示すように直線的な変化で表
わすことができる。
このようにして、第１１図に示すように、ベクトル配置
決定手段２４から出力されるゲート信号を生成データに
従ったゲート信号が順次インバータスイッチ素子のゲー
トに印加され、磁束指令値φＲと速度指令値ωＲに従っ
た回転磁束を形成するようにＰＷＭインバータ１が駆動
される。
上述したように、本実施例によれば次の効果を奏するこ
とができる。
サンプリング周期Ｔｓごとに取込まれた指令磁束値と速
度指令値に基づいて、前回に対する今回サンプリング時
の指令磁束ベクトルの大きさの変化と進み角度を求め、
すなわち差ベクトルｅ　（ｎ）を求め、この差ベクトル
ｅ　（ｎ）を複数の電圧単位ベクトルＶを用いて合成し
、この合成により得られた合成電圧ベクトルＶ（ｎ）に
従ってインバータスイッチ素子のゲート信号を生成する
ようにしていることから、指令値取込みからゲート信号
生成に係る演算処理をサンプリング周期Ｔｓ内で行なえ
ばよい。したがって、磁束ベクトルの検出値と目標値等
の偏差ベクトルに基づいてゲート信号を生成するものと
比べて、ゲート信号生成に係る演算処理を高速に行なう
ことなく１回転磁束指令に高精度で追従させたゲート信
号を発生することができる。
また、差ベクトルｅ　（ｎ）の合成にあたり、差ベクト
ルｅ　（ｎ）に方向が最も近い２つの電圧単位ベクトル
ＶｌとＶＪを用いていることから、サンプリング周期Ｔ
ｓ内におけるインバータスイッチ素子のスイッチング回
数（頻度）を予め把握することが可能である。したがっ
て、スイッチング周波数を管理することができるので、
インバータスイッチ素子の熱損失を低減したり、熱耐量
の特性決定を合理的に行なうことができる。
また、零ベクトルＶ。を用いて合成電圧ベクトルＶ　（
ｎ）の大きさを調整してサンプリング周期Ｔｓに一致さ
せるようにしていることから、Ｔｓを一定にすることが
でき、サンプリング周期制御の構成が簡単になる。
また、スイッチングモードＩによれば、合成電圧ベクト
ルＶ　（ｎ）に係る電圧単位ベクトルｖ１゜ＶＪ、　Ｖ
ｇの保持時間α、β、Ｔｏを２つに分割して合成してい
ることから、サンプリング周期Ｔｓが一定の場合にあっ
ても、その分割した数に応じてスイッチング周波数が高
周波化される。したがって、ＰＷＭインバータの出力電
圧のリップルを低減できるとともに、交流電動機の騒音
を低減できる。
また、差ベクトルｅ　（ｎ）の合成に用いる２つの電圧
単位ベクトルＶ１．ＶＪを前回サンプリング時の磁束ベ
クトルの回転角度θ５（ｎ−１）に対応させて予め定め
てＲＯＭテーブルに格納しておき、このテーブルを検索
して電圧単位ベクトルＶｌ。
■、を選択するようにしていることから、電圧単位ベク
トル選択に要する処理時間を短くすることができる。な
お、実施例ではθ５（ｎ−１）に対応させて電圧単位ベ
クトルＶ１ｇＶＪを設定してものについて示したが、実
際には進み角度Δθ（ｎ）は小さいことから、θｓ　（
ｎ）に対応させて設定しても実質的に同一である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、サンプリング周
期ごとに取込まれた指令磁束値と速度指令値に基づいて
、前回に対する今回サンプリング時の指令磁束ベクトル
の大きさの変化と進み角度を求め、すなわち差ベクトル
を求め、この差ベクトルを複数の電圧単位ベクトルを用
いて合成し。
この合成により得られた合成電圧ベクトルに従ってイン
バータスイッチ素子のゲート信号を生成するようにして
いることから、指令値取込みからゲート信号生成に係る
演算処理をサンプリング周期内で行なえばよい。したが
って、磁束ベクトルの検出値と目標値等の偏差ベクトル
に基づいてゲート信号を生成するものと比べて、ゲート
信号生成に係る演算処理を高速に行なうことなく１回転
磁束指令に高精度で追従させたゲート信号を発生するこ
とができる。
また、差ベクトルの合成にあたり、差ベクトルに方向が
最も近い２つの電圧単位ベクトルＶ」とＶＪを用いてい
ることから、サンプリング周期内におけるインバータス
イッチ素子のスイッチング回数（頻度）を予め把握する
ことが可能である。
したがって、スイッチング周波数を管理することができ
るので、インバータスイッチ素子の熱損失を低減したり
、熱耐量の特性決定を合理的に行なうことができる。
また、零ベクトルｖｏを用いて合成電圧ベクトルの大き
さを調整してサンプリング周期に一致させるようにして
いるものによれば、サンプリング周期を一定にすること
ができ、サンプリング周期制御の構成が簡単になる。
また、合成電圧ベクトルに係る電圧単位ベクトルＶｌ、
ＶＪ、ｖ、の保持時間α、β、Ｔｏをｍ区間に分割して
合成しているものによれば、サンプリング周期が一定の
場合にあっても、その分割した数ｍに応じてスイッチン
グ周波数が高周波化される。したがって、ＰＷＭインバ
ータの出力電圧のリップルを低減できるとともに、交流
電動機の騒音を低減できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例のゲート信号発生装置を具備
してなるＰＷＭインバータ装置の全体構成図、第２図は
第１図実施例のゲート信号発生装置の詳細構成図、第３
図は指令磁束ベクトルの変化を説明する図、第４図は電
圧単位ベクトルの配列を説明する図、第５図は差ベクト
ルおよび保持時間の求め方を説明する図、第６図はベク
トル配置法を説明する図、第７図は差ベクトルが選択さ
れた２つの電圧単位ベクトルのなす角度範囲から外れる
状態を説明する図、第８図は電圧ベクトル合成に関する
演算処理手順を示すフローチャート、第９図は第８図処
理手順の全体的なタイミングチャート、第１０図は第２
図のゲート信号生成手段の詳細構成図、第１１図はゲー
ト信号生成手段の動作タイミングチャートである。 １・・・ＰＷＭインバータ、２・・・電源、３・・・交
流電動機、４，５・・・ポテンショメータ、６・・・ゲ
ート信号発生装置、１０・・・前処理手段、１２・・・
磁束指令保持手段、１４・・・乗算器、１５・・・サン
プリング信号発生手段、１６・・・レジスタ、２０・・
・電圧ベクトル合成手段、２１・・・電圧単位ベクトル
選択手段、２２・・・差ベクトル演算手段、２３・・・
保持時間演算手段、２４・・・ベクトル配置決定手段、
３０・・・ゲート信号生成手段、３１〜３８．４０・・
・レジスタ、３９・・・比較器、４１・・・タイマ、４
２・・・コントロール回路、４５．４６・・・レジスタ
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、サンプリング周期ごとに交流電動機の回転磁束ベク
    トルの大きさを表わす磁束指令値と速度指令値とを取込
    み、この取込まれた速度指令値とサンプリング周期とか
    ら指令に係る磁束ベクトルの回転角度を求め、この求め
    た回転角度と前記磁束指令値とから今回サンプリング時
    の指令磁束ベクトルを求め、次に前回サンプリング時に
    求めた指令磁束ベクトルに対する今回の指令磁束ベクト
    ルの差ベクトルを求め、この差ベクトルを複数の電圧単
    位ベクトルを用いて合成し、この合成により得られた合
    成電圧ベクトルに従ってインバータスイッチ素子のゲー
    ト信号を生成するようにしたＰＷＭインバータのゲート
    信号発生方法。 ２、前記電圧単位ベクトルは３相ブリッジ構成のインバ
    ータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せにより定ま
    る６つの電圧単位ベクトルおよび２つの零ベクトルを含
    んでなり、前記差ベクトルの合成はその差ベクトル■と
    方向が最も近い２つの電圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊ
    を用い、かつそれらの電圧単位ベクトルの保持時間α、
    βが式 ■＝α■＿ｉ＋β■＿ｊ Ｔｓ＝α＋β （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
    るように設定された請求項１記載のＰＷＭインバータの
    ゲート信号発生方法。 ３、前記電圧単位ベクトルは３相ブリッジ構成のインバ
    ータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せにより定ま
    る６つの電圧単位ベクトルおよび２つの零ベクトルを含
    んでなり、前記差ベクトルの合成はその差ベクトル■と
    方向が最も近い２つの電圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊ
    および零ベクトル■＿ｏを用い、かつそれらの電圧単位
    ベクトルの保持時間α、β、Ｔｏが式 ■＝α■＿ｉ＋β■＿ｊ＋Ｔｏ■＿ｏ Ｔｓ：α＋β＋Ｔｏ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
    るように設定された請求項１記載のＰＷＭインバータの
    ゲート信号発生方法。 ４、前記保持時間α、β、Ｔｏを自然数ｍ区間に分割し
    、各αｍ、βｍ、Ｔｏｍ（ｍ＝１、２、３・・・、ｍ）
    が式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
    るように設定された請求項３記載のＰＷＭインバータの
    ゲート信号発生方法。 ５、前記零ベクトルｖ＿ｏは２つの電圧単位ベクトルｖ
    ＿ｉ、ｖ＿ｊの始点又は終点に配置され、前記ｖ＿ｉ、
    又はｖ＿ｊに遷移する際に、１つのベクトル成分のみが
    変化する零ベクトルを用いるようにした請求項３と４い
    づれかに記載のＰＷＭインバータのゲート信号発生方法
    。 ６、交流電動機の回転磁束ベクトルの大きさを表わす磁
    束指令値をサンプリング周期ごとに取込み、前回サンプ
    リング時と、今回サンプリング時の各磁束指令値を一旦
    保持する磁束指令値保持手段と、 交流電動機の速度指令値をサンプリング周期ごとに取込
    み、該速度指令値にサンプリング周期を乗じて前回サン
    プリング時に対する今回サンプリング時の磁束ベクトル
    の進み角度を求める進み角度演算手段と、 該進み角度演算手段により求めた進み角度を積算して磁
    束ベクトルの回転角度を求める回転角度演算手段と、 前記磁束指令保持手段に保持されている前回と今回サン
    プリング時の磁束指令値と、前記進み角度演算手段から
    出力される磁束ベクトルの進み角度に基づいて、前回と
    今回サンプリング時の磁束ベクトルの差ベクトルを求め
    る差ベクトル演算手段と、 該差ベクトル演算手段により求められた差ベクトルをイ
    ンバータスイッチ素子のオン・オフ状態組合せにより定
    める複数の電圧単位ベクトルを用いて合成する電圧ベク
    トル合成手段と、該電圧ベクトル合成手段により合成さ
    れた電圧ベクトルに従ってインバータスイッチ素子のゲ
    ート信号を発生するゲート信号生成手段と、を含んでな
    るＰＷＭインバータのゲート信号発生装置。 ７、前記電圧ベクトル合成手段は３相ブリッジ構成のイ
    ンバータスイッチ素子のオン・オフ状態組合せにより定
    まる６つの電圧単位ベクトルの中から前記差ベクトル■
    に方向が近い２つの電圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊを
    選択する電圧単位ベクトル選択手段と、 該電圧単位ベクトル選択手段により選択された２つの電
    圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊを用い、式■＝α■＿ｉ
    ＋β■＿ｊ Ｔｓ＝α＋β （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
    る前記ベクトル■＿ｉ、■＿ｊの保持時間α、βを求め
    る保持時間演算手段と、を含んでなるものとし、 前記ゲート信号生成手段は、前記ベクトル ■＿ｉ、■＿ｊに対応するゲート信号をそれぞれ対応す
    る保持時間α、βに合わせて出力する構成とした請求項
    ６記載のＰＷＭインバータのゲート信号発生装置。 ８、前記電圧ベクトル合成手段は３相ブリッジ構成のイ
    ンバータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せにより
    定まる６つの電圧単位ベクトルの中から前記差ベクトル
    を■に方向が近い２つの電圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿
    ｊを選択する電圧単位ベクトル選択手段と、 該電圧単位ベクトル選択手段により選択された２つの電
    圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊと零ベクトルｖ＿ａを用
    い、式 ■＝α■＿ｉ＋β■＿ｊ＋Ｔｏ■＿ｏ Ｔｓ＝α＋β＋Ｔｏ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
    る前記ベクトル■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏの保持時間α、
    β、Ｔｏを求める保持時間演算手段と、を含んでなるも
    のとし、 前記ゲート信号生成手段は、前記ベクトル ■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏに対応するゲート信号をそれぞ
    れ対応する保持時間α、β、Ｔｏに合わせて出力する構
    成とした請求項６記載のＰＷＭインバータのゲート信号
    発生装置。 ９、前記電圧ベクトル合成手段は、３相ブリッジ構成の
    インバータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せによ
    り定まる方向を有する６つの電圧単位ベクトルの中から
    前記差ベクトルを■に方向が近い２つの電圧単位ベクト
    ル■＿ｉ、■＿ｊを選択する電圧単位ベクトル選択手段
    と、 該電圧単位ベクトル選択手段により選択された２つの電
    圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊと零ベクトルｖ＿ｏを用
    い、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期し、 ｍは自然数１、２、・・・ｍを表わす） を満足する前記ベクトル■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏのｍ分
    割保持時間αｍ、βｍ、Ｔｏｍを求める保持時間演算手
    段と、を含んでなるものとし、 前記ゲート信号生成手段は、前記ベクトル ■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏに対応するゲート信号をそれぞ
    れ対応する保持時間αｍ、βｍ、Ｔｏｍに合わせて出力
    する構成とした請求項６記載のＰＷＭインバータのゲー
    ト信号発生装置。 １０、前記電圧ベクトル合成手段は、３相ブリッジ構成
    のインバータスイッチ素子のオン・オフ状態の組合せに
    より定まる６つの電圧単位ベクトルの中から前記差ベク
    トル■に方向が近い２つの電圧単位ベクトル■＿ｉ、■
    ＿ｊを選択する電圧単位ベクトル選択手段と、 該電圧単位ベクトル選択手段により選択された２つの電
    圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊと零ベクトルｖ＿ｏを用
    い、式 ■＝α■＿ｉ＋β■＿ｊ＋Ｔｏ■＿ｏ Ｔｓ＝α＋β＋Ｔｏ （ここで、Ｔｓはサンプリング周期を表わす）を満足す
    る前記ベクトル■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏの保持時間α、
    β、Ｔｏを求める保持時間演算手段と、前記保持時間Ｔ
    ｏとこの保持時間Ｔｏを自然数ｍで除した値Ｔｏ／ｍと
    インバータスイッチ素子の最小通流時間（Ｔｏ）ｍｉｎ
    との大小関係が式Ｔｏ／ｍ＞（Ｔｏ）ｍｉｎ・・・・・
    ・（ａ）Ｔｏ＞（Ｔｏ）ｍｉｎ≧Ｔｏ／ｍ・・・・・・
    （ｂ）の式（ａ）を満足する場合は、前記保持時間α、
    β、Ｔｏをそれぞれｍ等分し、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ を満足するように電圧単位ベクトル■＿ｉ、■＿ｊ、■
    ＿ｏをｍ分割配置して合成電圧ベクトルを生成するとと
    もに、式（ｂ）を満足する場合は前式ｅ＝α■＿ｉ＋β
    ■＿ｊ＋Ｔｏ■＿ｏを満足するように電圧単位ベクトル
    ■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏを配置して合成電圧ベクトルを
    生成するベクトル配置決定手段と、を含んでなるものと
    し、 前記ゲート信号生成手段は、前記ベクトル ■＿ｉ、■＿ｊ、■＿ｏに対応するゲート信号をそれぞ
    れ対応する保持時間（α、β、Ｔｏ）または（αｍ、β
    ｍ、Ｔｏｍ）に合わせて出力する構成とした請求項６記
    載のＰＷＭインバータのゲート信号発生装置。 １１、前記零電圧ベクトルｖ＿ｏは２つの電圧単位ベク
    トルｖ＿ｉ、ｖ＿ｊの始点又は終点に配置され、前記ｖ
    ＿ｉ、またはｖ＿ｊ４に遷移する際に１つのベクトル成
    分のみが変化する零ベクトルを用いるようにした請求項
    ８乃至１０いづれかに記載のＰＷＭインバータのゲート
    信号発生装置。 １２、交流電動機を負荷とする３相ブリッジ接続された
    インバータスイッチ素子を含んでなるＰＷＭインバータ
    を備え、このインバータスイッチ素子が前記請求項６乃
    至１１のいずれかに記載のゲート信号発生装置から出力
    されるゲート信号により駆動される構成としたＰＷＭイ
    ンバータ装置。
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