JPH03151713A

JPH03151713A - Ｐｗｍパルス発生方法

Info

Publication number: JPH03151713A
Application number: JP1289910A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hashii; 眞橋井; Shigeru Kamiya; 茂神谷; Takayuki Toda; 孝之戸田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1991-06-27
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2679307B2

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〕この発明は、例えば電圧形インバータを制御するための
パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生するＰＷＭパルス発
生方法に関する。

Ｃ従来の技術〕従来、ＰＷＭパルス発生方式としては、電圧指令（基準
信号）および３角波信号（変調信号）ともにアナログ信
号を用い、その大小比較をアナログコンパレータによっ
て実現しているものが多い。

第４図にかかる従来例を示す。なお、同図において、１
はプロセッサ（ＣＰＵ）　、２はデータバス、３，３Ａ
はラッチ回路、４はカウンタ、５は関数発生器（ＦＲＯ
Ｍ）　、６，６Ａはディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コ
ンバータ、７は３角波発振器、８はコンパレータである
。

ＣＰＵＩからデータバス２へ電圧の大きさ■と周波数指
令ｆが出力され、それぞれラッチ回路３゜３Ａにラッチ
される。周波数指令ｆはインバータ周波数ｆ１に比例し
た値であり、これはカウンタ４により積分されて電圧ベ
クトルの位相信号θとなる。このθはＦＲＯＭ　（プロ
グラマブルＲＯＭ）などに代表される関数発生器５によ
り、大きさが可変の電圧指令Ｖ９となる。一方、３角波
は通常の発振器７により生成し、これと電圧指令ｖ″と
がコンパレータ８により比較され、その出力がパルス幅
変調信号となる。

第５図にその動作波形例を示す。同図（イ）はコンパレ
ータ８にて比較される電圧指令ｖ９と３角波信号とを示
し、同図（ロ）はその比較結果であるＰＷＭ信号を示す
。

このような方式は原理が簡単なため実用的ではあるが、
最終出力がパルス（ディジタル量）であるにもかかわら
ず、−旦アナログ量に変換しアナログコンパレータにて
パルスに変換するようにしているため、コスト増や演算
精度の低下などの問題が生じる。

そこで、出願人は以下の如きＰＷＭパルス発生装置を提
案している（特願昭６１−１６５０５３号二以下提案済
み装置とも云う）。

第６図はかかる捉案済み装置を示すブロック図である。

データバス２には、プロセッサ（ＣＰ　Ｕ）１、周波数
指令をランチするランチ回路１１Ａ、この周波数指令か
ら位相θを演算するカウンタ１２Ａ、位相をラッチする
ラッチ回路１１Ｂ、３角波位相Ｏ度、１８０度のタイミ
ング信号を出力するカウンタ１２Ｂ、この信号を入力と
してＣＰＵ１に割り込みを掛ける割込回路１３、出力パ
ルスを演算するカウンタ１２Ｃ１３角波位相の９０度。

２７０度のタイミングで信号を出力するカウンタ１２Ｄ
、カウンタ１２Ｃの出力パルスを入力として出力がトグ
ル状態に変化するフリップフロップ１４等が接続されて
いる。

以下、第７図も参照して動作を説明する。

カウンタ１２Ｂは第７図（イ）の如く動作し、３角波の
０度、１８０度毎にＣＰＵＩに割り込みが掛かるため（
第７図（ロ）参照）、ＣＰ、Ｕｌは第７図（ハ）の如く
所定のパルス演算を行ない、この値をカウンタ１２Ｇに
第７図（ニ）の如く設定する。パルス演算については後
述する。これにより、カウンタ１２ｃは第７図（す）の
如く示されるカウンタ１２Ｄの出力により第７図（ホ）
の如く動作を開始し、設定された時間ｔｃ後に第７図（
へ）の如＜パルスを出力するので、フリップフロップ１
４の状態が第７図（ト）の如く変化する。

次に、パルス演算について第８図を参照して説明する。

なお、第８図はＣＰＵの動作を説明するためのフローチ
ャートである。

先ず、割り込みが掛かると、ＣＰＵＩはカウンタ１２Ａ
の後段にあるランチ回路１１Ｂに、電圧ベクトルの位相
θを読みに行く　（■参照）。ラッチ回路１１Ｂは割り
込み信号をトリガとしてカウンタ１２Ａの出力をラッチ
しているため、ＣＰＵ１は割り込み時点の電圧位相θ、
を知ることができる。ＣＰＵＩは電圧の大きさＶ、イン
バータ周波数指令ω（＝２πｆ）をソフト的に演算する
とともに、このＶ、ωを用いて次の（１）式により３相
電圧指令ｖｍ＋　　ｖＩ＋＋　　ｖｃを演算する（■参
照）。

ｖｌＩ＝Ｖｃｏｓ　　（θ、十ωΔｔ）ｖｂ−Ｖｃｏｓ
　　（θ、十ωΔ【−２π／３）ｖｃ＝Ｖｃｏｓ（θ１
＋ωΔｔ＋２π／３）・・・（１）ここに、Δｔは３角波の１／４周期の時間であり、第７
図にも示されている。なお、（１）式の３角関数値は、
テーブル参照方式により容易に求めることができる。ま
た、３角波は９０度〜２７０度、２７０度〜９０度区間
では位相に対して大きさが比例関係となっていて、（１
）式の電圧指令とカウンタ１２Ｃへの設定値とは第９図
のような関係になるので、ここではかかる関係を利用し
てカウンタ１２Ｃへの設定値を求めることとする（■参
照）。このとき、動作を確実にするため、第９図の如く
正側、負側の最大値近傍にリミット値を設けるようにす
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記提案済み装置では、第７図からも明
らかなように、１／４周期後の電圧値と実際に３角波と
が交叉する時点の電圧値との間には誤差が生じる。この
誤差は電圧指令値の変化率が小さい動作点、例えば低速
で負荷が一定のときは大きくならないが、高速で負荷が
変動するときは非常に大きくなる。また、３角波の周波
数が低い場合も電圧指令値の変化率が大きい場合と等価
なので、誤差が大きくなる。このため、正しい電圧を出
力出来ないという問題が生じる。

したがって、この発明の課題はより正しい電圧が出力さ
れるような電圧演算アルゴリズムを有するＰＷＭ発生方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

プロセッサと、変調信号である３角波の位相の０度、１
８０度のタイミングでそれぞれパルスを発生する第１の
カウンタと、同じく３角波の位相の９０度、２７０度の
タイミングでそれぞれパルスを発生する第２のカウンタ
と、パルス幅をカウントする第３のカウンタとを有し、
前記プロセッサにより第１カウンタから割り込み信号を
受ける毎にその時点の電圧ベクトルの位相を読み取って
電圧の大きさ３周波数指令を演算する一方、該電圧の大
きさ２周波数指令から３角波の１／４周期後の電圧瞬時
値を初期値として電圧の大きさと３角波の大きさとが略
一致する点の電圧の大きさを演算するとともに、その値
に相当するパルス幅を演算して前記第３カウンタに設定
し、前記第２カウンタからの出力をトリガとして該第３
カウンタを動作させてパルス幅を演算する。

〔作用〕

上記手段にて電圧値を演算し、この値からパルス幅を求
めこれをカウンタに設定してディジタルでパルス幅変調
を行なうことにより、精度良くＰＷＭパルスを発生し得
るようにする。

（実施例〕第１図はこの発明の実施例を示すフローチャート、第２
図はこの発明による方法を説明するための各部波形図で
ある。なお、ハード構成は第６図と同じなので、説明は
省略する。

最初に３角波のθ度、１８０度の位相でプロセッサに割
り込みが入ると、下記（２）式から３角波の１／４周期
後の電圧Ｖ、。ｒ　　ｖｂ。、　　Ｖｃｌｌが求まる。

なお、このとき（２）式のｔｃｐ＋は“Ｏ”とされる。

Ｖｍｎ＝Ｖｃｏｓ　　（θ１＋ωΔｔ＋ωｔｃ１１）ｖ
、、＝Ｖｃｏｓ（θ、＋ωΔｔ＋ωｔｃ、ｌ−２π／３
）ｖｃｌｌ＝Ｖｃｏｓ（θ、＋ωΔを十ωｔｃ、ｌ＋２
π／３）・・・（２）ここに、Δｔは上記と同じく３角波の１／４周期の時間
であり、ｔ’ｃｎは電圧値ｖ８１１１　ｖｂ、、、　　
ｖｃｌｌに対する３角波の９０度、２７０度の位相から
の時間である。なお、（２）式の３角関数値は提案済み
装置の場合と同じくテーブル参照方式により、容易に求
めることができる。また、３角波は９０度〜２７０度、
２７０度〜９０度の各区間では位相に対して大きさが比
例関係となっていて、（２）式の電圧値と時間ｔｅａと
は第３図の如き関係にあるので、ここではかかる関係を
利用してｔｃｎを求めることとする。

（２）式で求めた電圧値ｖａ　Ｏ＋　　ｖｂ　Ｏ＋　　
ｖＣ１１を初期値として３角波の９０度、２７０度の位
相からの時間ｔｃ＋を求め、次にｔｃ＋を用いて（２）
式より電圧値ｖｉｆ　　ｖｂｌ＋　Ｖ　ｃｔを求める。

以上の計算を順次繰り返すと（■−１〜■−３参照）、
３角波と交叉する時点の電圧値Ｖ　＠、、、　　Ｖ　１
．．１．　　Ｖ　（ｈが第２図の如く求まり（■参照）
、先の第９図の関係にてカウンタ１２Ｃを設定すれば、
より正しい電圧値を出力することができる。なお、上記
の計算を何回繰り返すかは、使用しているＣＰＵ等の処
理時間と出力させたい電圧の制御精度などによって決ま
ることになる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、ＰＷＭパルスの演算をディジタル処
理だけで行なうようにしたので、演算精度が向上し、ハ
ード構成も簡単でコストが低減するだけでなく、提案済
み装置よりも精度の高いＰＷＭパルスを得ることが可能
となる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すフローチャート、第２
図はこの発明による方法を説明するための各部波形図、
第３図は電圧指令と時間との関係０例を示すグラフ、第４図はＰＷＭパルス発生方式の従来
例を示すブロック図、第５図はその動作を説明するため
の波形図、第６図は提案済み装置を示すブロック図、第
７図はその動作を説明するための波形図、第８図はＣＰ
Ｕの動作を説明するためのフローチャート、第９図は電
圧指令とカウンタ設定値との関係例を示すグラフである
。符号説明１・・・プロセッサ（ＣＰＵ）　、２・・・データバス
、３．３Ａ、ＩＩＡ、ＩＩＢ・・・ラソヂ回路、４，１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄ・・・カウンタ、５・・
・関数発生器、６．６Ａ・・・Ｄ／Ａコンバータ、７・
・・３角波発振器、８・・・コンパレータ、１３・・・
割込回路、１４・・・フリップフロップ。

Claims

【特許請求の範囲】１）プロセッサと、変調信号である３角波の位相の０度、１８０度のタイミ
ングでそれぞれパルスを発生する第１のカウンタと、同じく３角波の位相の９０度、２７０度のタイミングで
それぞれパルスを発生する第２のカウンタと、パルス幅をカウントする第３のカウンタと、を有し、前
記プロセッサにより第１カウンタから割り込み信号を受
ける毎にその時点の電圧ベクトルの位相を読み取って電
圧の大きさ、周波数指令を演算する一方、該電圧の大き
さ、周波数指令から３角波の１／４周期後の電圧瞬時値
を初期値として電圧の大きさと３角波の大きさとが略一
致する点の電圧の大きさを演算するとともに、その値に
相当するパルス幅を演算して前記第３カウンタに設定し
、前記第２カウンタからの出力をトリガとして該第３カ
ウンタを動作させてパルス幅を演算することを特徴とす
るＰＷＭパルス発生方法。