JPH03178568A - 正弦波ｐｗｍ信号発生装置 - 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〕 この発明は、インバータ等で用いる正弦波Ｐ　Ｗ　Ｍ　
（Ｐｕ１ｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信
号発生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１１図は、例えば特開昭６３−３１４７７号公報に示
される正弦波ＰＷＭ信号発生装置（マイコン使用）のブ
ロック図である。第１２図は、そのＰＷＭ信号発生の割
り込み処理のフローチャート、第１３図は、メイン処理
のフローチャート、第１４図は、データ作成のフローチ
ャートである。

第１１図において、１０１はＣＰ　Ｕ　（ｃｅｎｔｒａ
ｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ）、１０２はタイマ
、１０３は波形発生データを格納するＲ　Ａ　Ｍ　（ｒ
ａｍｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓｍｅａ＋ｏｒｙ）　、　　１
０４は基準正弦波データなどを格納しであるＲＯＭ　（
ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ　ｍｅｍｏｒｙ）　、　　１０５は
波形発生データテーブル内の波形発生データのアドレス
を示すアドレスポインタ、１０６はＰＷＭ信号を発生す
るボートである。ＲＡＭ１０３内には二つの波形発生デ
ータテーブル領域が確保されている。

同図中、実線でかかれている部分はＰＷＭ信号発生のた
めの割り込み処理の流れを示し、点線の部分は波形発生
データ作成のためのメイン処理の流れを示す。

次に、動作について第１１図ないし第１４図を用いて説
明する。

ＰＷＭ信号の発生動作を、第１２図のフローチャートで
説明する。タイマ１０２による割り込み要求で、タイマ
割り込みにはいると、ステップ１でアドレスポインタ１
０５をインクリメントし、ステップ２でテーブルが終わ
りであるかどうかを判別する。このテーブルは、後に説
明するメイン処理によってＲＡＭ　１０３上に作成され
るものである。テーブルが終わりであった場合はステッ
プ３でテーブルを切り換える必要があるかどうか判定し
、必要な場合（すなわち、出力周波数あるいは出力電圧
を変更する場合）はステップ４でテーブルを切り換える
。その後、ステップ５でアドレスポインタ１０５を初期
化する。ステップ２でテーブルが終わりでなければ、ス
テップ３ないし５の動作は行わない。

続いて、ステップ６でアドレスポインタ１０５で示され
るＲＡＭ１０３上にあるテーブルの内容をＣＰＵｌ０Ｉ
に読み込み、ボート出力データをボート１０６に出力し
、ステップ７で時間データをタイマ１０２にセットして
割り込み処理を終了する。以後、波形発生データの中の
時間データに従ったタイミングで割り込み処理に入り、
ＰＷＭ信号を発生する。

次に、波形発生データをＲＡＭ１０３上に作成する動作
を、第１３図、第１４図のフローチャートで説明する。

第１３図のフローチャートにおし）て、ステップ１１で
周波数、電圧に変更があるかどうか判定し、変更がある
場合はステップ１２でデータ作成プログラムを呼び出す
。

第１４図において、データ作成プログラムは、ステップ
２３でタイマ割り込みで使用されていない方のテーブル
を選択する。次に、ステップ２４で周波数データ、電圧
データ、キャリア周波数データ及びＲＯＭ１０４内にあ
る基準正弦波データより、三角波比較方式により３０°
分の波形発生データを作成する。ステップ２５でこれを
６０°分のデータに展開し、さらにステップ２６でマイ
コンが処理しきれない時間的に短いデータをカットする
。データ作成が終了したら、ステップ２７でテーブル切
り換えが可能であることを示すフラグを立て、メインル
ープに戻る。

第１５図は、以上説明した動作のもとで、タイマ割り込
み処理が発生するタイミングを矢印で示している。１キ
ャリア周期の間に４回の割り込みが発生していることが
分かる。

（発明が解決しようとする課題） 従来の正弦波ＰＷＭ信号発生装置は以上のように構成さ
れていたので、１キャリア周期の１用に丼［り込み処理
が４回天ることになり、ソフトウェアの負担が大きい。

ボートへの出力もソフトウェアで行っているので、出力
タイミングの精度も得難い。

またＲＡＭ内に大きな波形発生テーブルを二つ持つこと
になるが、通常ＲＯＭ容量に対してＲＡＭ容量は余り多
くないので、化プログラムが共存する場合、大きな制約
を受ける。さらに、出力周波数の周期、例えば５０Ｈ２
の場合２０ｍ５間隔で、電圧９周波数を変えることは出
来るが、ベクトル制御など細かくモータを制御したい場
合に、必要な周期例えば数百μｓで周波数、電圧を変化
させることは出来ない。

さらに、キャリア周波数を非可聴域（約１５ｋｌ＋□以
上）にしたい場合、今度はタイミングの演算時間が制約
となって限界が生じるという問題があった。

この発明は、これらの問題を解決するためになされたも
ので、ＲＡＭ上の波形発生データテーブルを不要にし、
また、出力電圧と周波数をＮ／２・キャリア周期毎（Ｎ
は２以上の整数）に変更することも可「ｊ匙な、正弦波
ＰＷＭ信号発生装置を得ることを目的とする。

（ａ題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明は、正弦波ＰＷＭ信
号発生装置を次の通りに構成するものである。

（１）正弦波に関するデータと三角波キャリアを比較し
て各相の出力変化タイミングを求め正弦波ＰＷＭ信号を
発生する正弦波ＰＷＭ信号発生装置であって、次のａ、
ｂ、ｃの手段を備えた正弦波ＰＷＭ信号発生装置。

ａ、前記三角波キャリアの最上点を含むその近傍の時点
または最下点を含むその近傍の時点、またはその両方の
時点において割り込み処理を発生して、Ｎ回（Ｎは２以
上の整数）の割り込み処理に分割して一連の演算を行い
各相の出力変化タイミングを演算する演算手段。

ｂ、前記演算手段によって得られた各相の出力変化タイ
ミングを、割り込み処理が発生するごとに出力制御手段
に設定するタイミング設定手段。

Ｃ１前記タイミング設定手段によって設定された出力変
化タイミングを記憶し、そのタイミングにおいて出力を
変化させる前記出力制御手段。

〔作用〕

前記（１）の構成により、各相の出力変化タイミングを
三角波キャリアの最上点を含むその近傍の時点または最
下点を含むその近傍の時点、またはその両方の時点にお
ける割り込み処理Ｎ回毎に、一連の出力変化タイミング
を演算し、割り込み処理毎に出力変化タイミングを設定
し、そのタイミングで出力制御手段の出力が変化する。

〔実施例〕

以下、この発明を実施例により詳しく説明する。

第１図は、この発明の一実施例である“正弦波ＰＷＭ信
号発生装置”のブロック図である。図において、１０１
はＣＰＵ　（演算手段及びタイミング設定手段）、１０
２はタイマ、１０３は電圧倍率及び演算結果を格納する
ＲＡＭ、１０４は基準正弦波データ、標準出力電圧デー
タなどを格納しであるＲＯＭ、１０５はＲＯＭ１０４内
の基準正弦波データをアクセスするアドレスを示すアド
レスポインタ、１０ＢはＰＷＭ信号を出力するボート、
１０７はＰＷＭの出力変化タイミングや割り込みタイミ
ングを記憶するレジスタ１０８を有し、そのタイミング
でボート１０６に出力したり、ＣＰＵｌ０Ｉに割り込み
要求を出す出力制御手段である。１０９は外部機器やセ
ンサなどと情報の人出力を行うＩｌｏである。

ここで、用語について説明する。前記「基準正弦波デー
タ」は、正弦波データと三角波キャリアを比較して各相
のスイッチング素子のオンまたはオフのタイミング（出
力変化タイミング）を得るいわゆる三角波比較方式にお
ける、正弦波データ作成の基準となるものであり、「標
準出力電圧データ」は、出力周波数に対しＶ／Ｆパター
ンで予め設定されている出力電圧のデータであり、「電
圧倍率」は、実際の出力電圧を前記標準出力電圧データ
より決める際の係数である。

本実施例では、このように電圧倍率を可変にして標準出
力電圧データを基にして出力電圧を変化させるようにし
ているか、その理由は、出力電圧を何らかのフィードバ
ック制御で変化させながら運転しているときに、万一制
御機構が故障しても予め設定されたＶ／Ｆパターンで応
急運転か出来るようにするためである。

次に動作について説明する。

第２図は、正弦波ＰＷＭ波形の出力変化タイミングを演
算する割り込み処理の発生タイミングを示す。図におい
て、２０１は三角波キャリアであり、２０２，２０３は
、出力すべき正弦波形の一部に相当するものである。三
角波キャリア２０１の最上点を含むその近傍及び最下点
を含むその近傍の両方の時点で割り込みが発生している
例である。

演算手段で行う処理のフローチャートを第３図に示す。

第３図において、ステップ３０１でデータポインタ１０
５か示すＲＯＭ１０４のアドレスから基準正弦波データ
をＣＰＵｌ０Ｉに読み込む。ステップ３０２で読み込ん
だ基準正弦波データに、ＲＯＭ１０４内に格納され、メ
イン処理によってＲＡＭ１０３内に移された標準出力電
圧データ、ＲＡＭ１０３内に格納された電圧倍率データ
を乗算し、これと三角波キャリアに基づいて、割り込み
タイミング間のうち、キャリア上昇中における出力変化
タイミングを演算し、ステップ３０３でその乗算結果を
ＲＡＭ１０３に記憶する。次にステップ３０４で、キャ
リア下降中の出力変化タイミングを演算するため、ステ
ップ３０２で得られた出力変化タイミングデータをキャ
リア周期から減算し、ステップ３０５でその減算結果を
ＲＡＭ１０３に記憶する。次に、他の相の出力変化タイ
ミングを演算するために、ステップ３０６でデータポイ
ンタ１０５を位相差に相当する値だけ進め、ステップ３
０７でデータポインタ１０５が示すアドレスから基準正
弦波データを読み込み、ステップ３０８で基準正弦波デ
ータ、標準出力データ、電圧倍率データを乗算し、出力
変化タイミングを演算し、得られた出力変化タイミング
をステップ３０９で記憶する。ステップ３１０で、キャ
リア下降中の出力変化タイミングを演算するため、ステ
ップ３０８で得られた結果をキャリア周期から減算し、
ステップ３１１でその結果を記憶する。以上で一つのキ
ャリア内のタイミングがすべて求まったので、ステップ
３１２でこれらの演算結果を有効とする。次にステップ
３１３で出力周波数に対応した量だけアドレスポインタ
１０５を進め、ステップ３１４でアドレスがテーブルの
範囲を越えた場合は、ステップ３１５でアドレスポイン
タを初期化する。

次にタイミング設定手段が行う動作を第４図について説
明する。ステップ４０１で、キャリアが上昇中のタイミ
ングを設定するのか、下降中のタイミングを設定するの
か判定し、上昇中の場合はステップ４０２へ進み、下降
中の場合はステップ４０４へ進む。

ステップ４０２では、ステップ３０３で記憶した出力変
化タイミングを、出力制御手段にセットし、ステップ４
０３では、ステップ３０９で記憶した出力変化タイミン
グをセットする。ステップ４０４では、ステップ３０５
で記憶した出力変化タイミングを、出力制御手段にセッ
トし、ステップ４０５では、ステップ３１１で記憶した
出力変化タイミングをセットする。

ただしこれらのデータはステップ３１２で有効とされた
後のデータを使用し、演算途中のものは使用しない。

次に、第５図を用いて前記演算手段と設定手段の処理が
、割り込み処理内でどの様に実行されるか説明する。割
り込み要求が発生し、割り込み処理にはいると、ステッ
プ５０１で割り込みカウンタをカウントアツプする。ス
テップ５０２で、カウンタの値に応じて分岐する。カウ
ンタの値が１の時は、ステップ５０３で演算手段の処理
の１７４を実行する。カウンタの値が２の時は、ステッ
プ５０４で演算手段の処理の２／４を実行する。

カウンタの値が３の時は、ステップ５０５で演算手段の
処理の３／４を実行する。カウンタの値が４の時は、ス
テップ５０６でカウンタの値を１に初期化し、ステップ
５０７で演算手段の処理の４／４を実行する。演算手段
の処理のいずれかが終われば、ステップ５０８でタイミ
ング設定手段の処理を実行し、割り込み処理を終了する
。ここで、演算手段の処理を４分割（Ｎ２２の場合）し
ているが、その分割の仕方は割り込み発生間隔の中でそ
れぞれの処理が終わるように分割する。

第６図は、それぞれの処理が実行される順序を表したタ
イミング図である。

出力制御手段１０７は、レジスタ１０８内に記憶された
タイミングデータと、タイマ１０２の値を比較し、両者
が一致した時点で所望の出力をボート１０６に対して行
い、または、ＣＰＵ１０１に割り込み要求を発生する。

第７図は、メイン処理のフローチャートである。メイン
処理では、Ｉｌｏ　　１０９を通じて外部条件やデータ
の取り込みを行い、出力周波数出力電圧に関するデータ
を演算する。

ステップ７０１でＩｌｏ　　１．０９を通じて外部条件
、データの取り込みを行う。ステップ７０２で、取り込
んだ条件、データから、出力周波数及び電圧倍率を演算
する。ステップ７０３で、決定した出力周波数から標準
出力電圧及びアドレスポインタ１０５の進め量をＲＯＭ
１０４から読みだし、または演算してＲＡＭ１０３に格
納しておく。

＋ｉｒＦ述のように、出力変化タイミングが、基準正づ
大波データと標準出力電圧データと電圧倍率データの乗
算に基づいて求まるのは、次の理由による。

即ち、本実施例では、標準出力電圧データを８ビツト、
電圧倍率データを８ビツト、基準正弦波データを９ビツ
トで扱っており、これらを乗算すると２４ビツト（以上
）のデータとなるようにしており、さらにその２４ビツ
ト（以上）のデータのうち下位１６ビツトデータを四捨
五入して８ビツト（以上）のデータに落とすと、マイコ
ン内部で出力変化タイミングを決めるタイマに設定する
値となるように各位の大きさを調整しであることによる
。

また、前述のように、キャリア下降中の出力変化タイミ
ングが、キャリア周期からキャリア上昇中の出力変化タ
イミングデータを減算して求められるのは、次の理由に
よる。

即ち、１キヤリア内の各波形は第８図に示すように対称
であるので、第２の出力変化タイミングを得るのに再度
乗算を行う必要はなく、キャリア周期Ｔｃから第１の出
力変化タイミングのデータ時間ａ　（Ｃ＝ａ）を引けば
よいということによる。

第９図、第１０図は基準正弦波データが保有されている
状態を表した図である。第９図において、−数的なデー
タの単位である８ビツトで基準正弦波データを保有する
場合、５ＩＮｘのＯを憶させると、その値は１２８〜２
５５までとなり、実質的には７ビツトの分解能しか得ら
れないさせれば８ビツトの分解能が得られる。このデー
タを演算に用いるときは９ビツト目を常に１とし、９ビ
ツトデータとして用いれば、ＲＯＭ上には８ビツトで保
有していても９ビツトデータが得られることになり、同
しメモリ容量であってもデータの精度を上げることが出
来る。

なお、前記実施例では、割り込みが１キャリア周期に２
回発生する例について説明したが、どちらか一方のタイ
ミングでのみ割り込みが発生するようにし、キャリア上
昇中と下降中で分けて行っていたタイミング設定処理を
１回で行ってもよい。

また、出力変化タイミングの演算を４回に分割して処理
する例について説明したが、Ｎ回（Ｎは２以上の整数）
に分割して処理してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、三角波キャリ
アの最上点近傍または最下点近傍またはそのｆ南方にお
いて割り込み処理を発生し、Ｎ回の別つ込み処理に分割
して一連の出力変化タイミングを演算し、タイミング設
定手段によって出力制御手段にこの出力変化タイミング
を設定し、出力制御手段によってそのタイミングにＰＷ
Ｍ信号を出力するように構成したので、割り込み処理の
回数が臓り、ソフトウェアの負担を減らすことができ、
また、出力電圧と出力周波数をＮ／２・キャリア周期毎
に独立に変化させることが出来、かつキャリアを高い周
波数にすることが出来る。

また、ＲＯＭ内に基準正弦波データと標準出力電圧デー
タを持つのみになり、ＲＡＭにテーブルを持たなくても
よいのでＲＡＭ容量を減らすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による正弦波ＰＷＭ信号発
生装置のブロック図、第２図は同実施例における割り込
み処理の発生タイミングを示す図、第３図ないし第５図
は割り込み処理のフローチャート、第６図は割り込み処
理か実行される順序を表したタイミング図、第７図はメ
イン処理のフローチャート、第８図は出力変化タイミン
グの演算法を説明する図、第９図、第１０図は基準正弦
波データの持ち方を示す図、第１１図は従来例のブロッ
ク図、第１２図、第１３図、第１４図は同従来例の動作
を説明するフローチャート、第１５図は同従来例の割り
込み処理の発生タイミングを示す図である。 図中、１０１はｃｐｕ　（演算手段及びタイミング設定
手段）、１０７は出力制御手段である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）正弦波に関するデータと三角波キャリアを比較し
   て各相の出力変化タイミングを求め正弦波ＰＷＭ信号を
   発生する正弦波ＰＷＭ信号発生装置であって、次のａ、
   ｂ、ｃの手段を備えたことを特徴とする正弦波ＰＷＭ信
   号発生装置。 ａ、前記三角波キャリアの最上点を含むその近傍の時点
   または最下点を含むその近傍の時点、またはその両方の
   時点において割り込み処理を発生して、Ｎ回（Ｎは２以
   上の整数）の割り込み処理に分割して一連の演算を行い
   各相の出力変化タイミングを演算する演算手段。 ｂ、前記演算手段によって得られた各相の出力変化タイ
   ミングを、割り込み処理が発生するごとに出力制御手段
   に設定するタイミング設定手段。 ｃ、前記タイミング設定手段によって設定された出力変
   化タイミングを記憶し、そのタイミングにおいて出力を
   変化させる前記出力制御手段。