JPH03107375A - 電力変換器の制御方法 - 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〕 本発明はパルス幅変調インバータ（以下ＰＷＭインバー
タと称する）の出力電圧を制御する方法及びＤ／Ａ変換
してアナログ出力を制御する方法に関する。

〔従来の技術〕

マイクロプロセッサを用いたディジタル信号処理システ
ムでま量子側雑音により、制御ループに振動が発生する
。そこで、従来では量子化雑音の影響が無視できるよう
に、マイクロプロセッサの語長（ビット数）を大きくす
ることが行なわれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、例えばＰＷＭインバータで出力電圧を制
御する場合には、マイクロプロセッサの内部の量子化雑
音はビット数を大きくすることで充分低減できるものの
、ＰＷＭインバータの出力電圧の分解能はＰＷＭパルス
幅の時間を管理するカウンタの動作クロック周期で決定
されるため、出力電圧指令と実際の出力電圧に差が生じ
て制御ループの制御遅れにより大きな振動を発生する問
題がある。

また、マイクロプロセッサの８力信号をＤ／Ａ変換器を
介してアナログ信号に変換するシステムでは、Ｄ／Ａ変
換器のビット数がマイクロプロセッサの語長（ビット数
）より小さい場合にも変換精度が低下し同様に、制御ル
ープに振動が発生する問題がある。

制御ループに振動が発生すると被制御量である物理量に
も振動が表われ充分な制御精度が得られない。

本発明の目的は、ＰＷＭインバータの出力電圧の分解能
が低い場合でも制御ループの振動を充分に抑制すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、ＰＷＭインバータの出力電圧の分解能から
出力電圧指令と実際の出力電圧との偏差を演算し、次の
サンプル周期にこの偏差を補償するように出力電圧指令
を修正することにより達成される。

〔作用〕

ＰＷＭインバータの出力電圧の分解能はパルス幅の時間
を管理するカウンタのクロック周期で決定されるため、
通常、マイクロプロセッサで演算された出力電圧指令の
語長（ビット数）に対してインバータの出力電圧分解能
が低くなる。

また、インバータの出力電圧は分解能の整数倍でしか出
力できないため、出力電圧指令と実際の出力電圧に偏差
が生じ、これによって制御ループの被制御量に振動を発
生する。したがって、制御ループの被制御量の振動の大
きさは、出力電圧指令と実際の出力電圧の偏差の大きさ
に応じて変化する。そこで、インバータの出力電圧の分
解能から出力電圧指令と実際の出力電圧との偏差を演算
し、次のサンプル周期にこの偏差を出力電圧指令に加算
することにより、インバータ出力電圧の分解能による誤
差を低減して制御ループの振動を抑制できる。

また、以上の動作は、ＰＷＭインバータの代りにＤ／Ａ
変換器を用いた場合についても同様である。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、電力変換器３は直流電圧を交流電圧に
変換し、交流電動機４に３相の交流電圧を供給する。マ
イクロプロセッサ１は電力変換器３の出力電圧指令ｖｕ
＊に基づいてＰＷＭパルス演算器９でオン、オフ期間を
演算し、その結果をドライバ回路２に出力する。出力電
圧演算器８はＰＷＭパルス演算器９の入力信号ｙ、＊傘
及び分解能ΔＶに基づいて電力変換器３の出力電圧を演
算し、加算器７に出力する。加算器７はＰＷＭパルス演
算器９の入力信号Ｖ−−と出力電圧演算器８の出力信号
の偏差を演算し、遅延器６に出力する。

遅延器６は１サンプル周期後に、加算器５に加算器７の
出力信号を出力し、加算器５は出力電圧指令Ｖ−と遅延
器６の出力信号を加算して修正された出力電圧指令ｖ−
傘をＰＷＭパルス演算器９に出力する。

次に動作を説明する。Ｕ相、■相、Ｗ相は位相が異なる
だけで同様に動作するので、Ｕ相について説明する。Ｐ
ＷＭパルス演算器の分解能の大きさΔＶはＰＷＭの搬送
波の周期をＴｃとし、ＰｌｄＭパルス幅の時間を管理す
るカウンタのタロツク周期ｔｃとすれば、次式で表わせ
る。

２　　　　Ｔｃ ｃ 二二に、Ｅ−ｃは電力変換器３の直流電源電圧である。

（２）式より、ΔＶはＰＷＭの搬送波周波数（１／’ｒ
ｅ）に比例し、ＰＷＭパルス幅の時間を管理するカウン
タのクロック周波数（１／ｌｃ）に比例する。また、Ｐ
ＷＭパルス演算器９から出力されるオン、オフ信号はΔ
Ｖに相当した時間刻みの整数倍でしか出力できないため
、ΔＶが大きくなるに従って、出力電圧指令Ｖ−電力変
換器３の実際の出力電圧の誤差が大きくなる。

そこで、本発明では、出力電圧指令Ｖｕ”（ｎ）をΔＶ
とＶｕ”（ｎ−１）から次式に示す関係で修正するよう
にしている。

ここに、（ｎ）、（ｎ−１）はｎサンプル周期、（ｎ−
１）サンプル周期における大きさを示し、〔〕は演算結
果の整数部のみを出力する演算子である。

その結果、（ｎ−１）サンプル周期でＰＷＭパルス演算
器９の分解能ΔＶのために出力できなかった大きさが、
次のサンプル周期以降で補充されるため１等価的にΔＶ
小さくすることができる。

第２図は本発明の他の実施例である。第１図と同一要素
には同じ符号を付しているので説明を省略する。第１図
の第１実施例と異なる所は、Ｄ／Ａ（ディジタル−アナ
ログ）変換器１０に対して適用したことである。本実施
例によれば、Ｄ／Ａ変換器のｂｉｔ数により決まる分解
能ΔＶに対して、出力電圧指令ｖ傘を修正するようにし
ているので、第１実施例と同様の効果が得られ、さらに
従来では変換精度を確保するために１２あるいは１６ｂ
ｉｔのＤ／Ａ変換器が必要なところを２〜４ｂｉｔ程度
下の１０あるいは１２ｂｉｔのＤ／Ａ変換器を用いるこ
とができる。

第３図は本発明の他の実施例である。第１図と同一要素
には同じ符号を付しているので説明を省略する。第１図
の第１実途例と異なる所は、出力電圧指令Ｖ拳（Ｖｕ”
＠　Ｖｖ”＋　ｙ、Ｊ　を交流電動機４の速度を検出す
る速度検出器１１と電動機電流を検出する電流検出器１
２の各々の検出信号に基づいて制御するループを設けて
いることである。

速度検出器１１の速度信号Ｗｒは加算器１３゜１８に入
力される。加算器１３では速度指令信号Ｗ−とＷ、の偏
差が演算されて速度調節器１４に入力され、トルク電流
指令信号工１１１が演算される。

Ｉｑ傘は加算器１７とすべり角周波数演算器１５に入力
される。すべり角周波数演算器１５の出力信号ｗｓ傘と
Ｗｒが加算器１８で加算されて一次角周波数指令信号ｗ
ｌ中が演算され、積分器２１に入力される積分器１２は
一次角周波数指令信号Ｗｌｌから座標変換器２２．２３
の座標基準信号ｗｔｔ　　を演算する。座標変換器２３
は電流検出器１２の電流信号ｉｕ、１ｗを回転磁界座標
系の電流信号Ｉｄ。

■、に変換して加算器１６．１７に出力する。加算器１
６では励磁電流指令信号ニーと１．の偏差が演算されて
電流調節器１９に入力され、ｄ軸電圧指令信号ｖｄＩが
演算され、Ｖａ”が座標変換器２２に出力される。加算
器１７ではトルク電流指令信号工ｑ傘とＩｑの偏差が演
算されて電流調節器２ｏに入力され、ｑ＠電圧指令信号
ｖ１・が演算され、ｖｑ傘が座標変換器２２に出力され
る。座標変換器２２はＶ　ａ　”　、　Ｖ　ｑ　”を固
定子座標系の出力電圧指令信号Ｖ　”（Ｖ　１１”　＃
　Ｖ　ｖ”　ｙ　Ｖ　ｗ”）に変換して加算器５に出力
する。

本実施例はＰＷＭインバータによるベクトル制御であり
、速度制御ループとその内側に電流測微ループを設けて
いる。従来では、ＰＷＭパルス演算器９の分解能Δ■に
より発生する出力電圧指令ｖ傘と実際の出力電圧の誤差
は、電流変動となり電流制御ループの応答を高くするこ
とにより補償することが試みられてきている。しかしな
がら、マイクロプロセッサ１を用いたデジタル制御では
。

サンプル周期を外側から内側ループに向って短くするこ
とによりプロセッサの負担の軽減が必要であり、通常Ｐ
ＷＭ演算周期に対して電流制御ループの演算周期は２〜
４倍程度長くなる。そのため、電流制御ループに演算遅
れが生じ、電流制御系の応答を上げることに限界があり
、さらに演算遅れによって逆に電流変動が増幅される問
題がある。

そこで１本発明はＰＷＭパルス演算器９の分解能ΔＶの
ために出力できなかった大きさを１次のＰＷＭパルス演
算周期に出力電圧指令ｖ串に加算することで補償するよ
うにしている。その“結果、出力電圧指令ｖｌ　と実際
の出力電圧の誤差が低減され、電流変動が小さくなり、
電流制御ループの応答を必要以上に高くする必要がなく
なり、交流電動機４のトルクリプル発生を防止すること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ディジタル制御による制御ループの量
子化雑音を低減することができるので、語長（ビット数
）の小さなマイクロプロセッサあるいはＤ／Ａ変換器を
用いて、高精度で安定なディジタル制御システムを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す構成図、第２図は第
２実施例を示す構成図、第３図は本発明をベクトル制御
システムに適用した場合を示す構成図である。 １・・・マイクロプロセッサ、２・・・ドライバ回路、
３・・・電力変換器、４・・・交流電動機、６・・・遅
延器、８・・・出力電圧演算器、９・・・ＰＷＭパルス
演算器、１０・・・Ｄ／Ａ変換器、１１・・・速度検出
器、１２・・・第 因 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電動機の交流電圧指令に基づいてパルス幅変調
   制御してインバータの出力電圧を制御する電力変換器に
   おいて、前記交流電圧指令と前記電力変換器の出力電圧
   の分解能とから前記交流電圧指令を修正するようにたこ
   とを特徴とする電力変換器の制御方法。 ２、マイクロプロセッサのディジタル出力信号Ｄ／Ａ変
   換器を介してアナログ信号に変換する装置において、前
   記ディジタル信号と前記Ｄ／Ａ変換器の分解能とから前
   記ディジタル出力信号を修正するようにしたことを特徴
   とする変換装置の制御方法。 ３、特許請求の範囲第１項において、前記交流電圧指令
   を前記電力変換器の出力電圧の分解能で除算した余りを
   記憶し、この大きさを次のサンプル周期の前記交流電圧
   指令に加算するようにしたことを特徴とする電力変換器
   の制御方法。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記ディジタル出
   力信号前記Ａ／Ｄ変換器の分解能で除算した余りを機憶
   し、この大きさを次のサンプル周期の前記ディジタル出
   力信号に加算するようにしたことを特徴とする変換装置
   の制御方法。