JPH037071A - インバータ出力電圧誤差の補正装置 - Google Patents
インバータ出力電圧誤差の補正装置Info
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- JPH037071A JPH037071A JP1140805A JP14080589A JPH037071A JP H037071 A JPH037071 A JP H037071A JP 1140805 A JP1140805 A JP 1140805A JP 14080589 A JP14080589 A JP 14080589A JP H037071 A JPH037071 A JP H037071A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
- H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明はインバータ出力電圧の短絡防止期間による出
力電圧誤差を検出し、これを小さくするように補正を施
すインバータ出力電圧誤差の補正装置に関するものであ
る。
力電圧誤差を検出し、これを小さくするように補正を施
すインバータ出力電圧誤差の補正装置に関するものであ
る。
第5図は例えばインテレツク(Intclec ) 8
3(oct 18〜21 、 Tokyo )論文集、
P、205〜212、七キノ、ほか「インバータアウト
プット ボルテージウェーブフオーム クローズトルー
プ コントロールテクニーク(Inverter 0u
tput Voltage WaveforIIICl
osed Loop ControlTechniqu
e)に示された従来のインバータ制御回路を書き改めた
プロ゛ツク接続図であり、図においてlはインバータ主
回路、2,3は交流フィルタを構成するりアクドルおよ
びコンデンサ、4は直流電源、5は負荷、7はインバー
タ主回路1用のドライブ回路、8は正弦波の基準電圧を
発生する交流基準電圧発生回路、9は増幅器、10はP
WM変調回路で、これが比較回路10aおよび搬送波発
生回路10bとから構成される装置 また、第2図はインバータ主回路1の一般的な構成図を
示したもので、17.18,19.20はトランジスタ
、17a、18a、19a。 20aは帰還ダイオード、5は負荷、2は交流フィルタ
のりアクドル、3はコンデンサ、14は直流電源電圧V
、である。 次に動作について説明する。 まず、コンデンサ3の端子間には、PWM変調変調回路
l側御出力に応じた正弦波状の出力電圧が得られる。一
方、交流基準電圧発生回路8の正弦波基準と出力電圧と
が一致するように、増幅器9とPWM変調回路10とが
インバータ主回路lのスイッチングを制御する。 また、PWM変調回路10は三角波状の搬送波発生回路
10bと比較回路10aとから構成されており、増幅器
9からの電圧偏差を増幅したほぼ正弦波状の信号にもと
づき、PWMのスイッチング時点を決定している。実際
には、増幅器9は安定性の点から有限のゲインしか有し
ていないため、交流基準電圧発生回路8に対して、イン
バータの出力電圧は若干の偏差を持った状態でインバー
タの出力電圧が、上記基準電圧を追従するように動作す
る。 また、第3図の波形は第2図における直流電源VDの中
点をグランド電位としたときに負荷5の一@a点に印加
される電位の理想値(実線)と実際値(破線)を示し、
また正弦波は負荷電流をそれぞれ示している。 第3図において、期間21ではトランジスタ17と20
がo r、 しているので、負荷5のa点には+VD/
2が印加される。このときb点には−VD/2が印加さ
れるので負荷5には結局+■oが印加される。ここで、
実際にはa、b点における電位はりアクドル2およびコ
ンデンサ3の影響も含んでいる。また、期間23ではト
ランジスタ19と18がonLでいるので、負荷5のa
点には一■、/2が印加される。このときb点には+■
。 /2が印加されるので負荷には結局−V、が印加される
。 第3図の実線矩形波は上記2つの状態が遷移時間0で交
互に繰り返されたときのa点の波形である。 実際には、各トランジスタのon、off遅れによるト
ランジスタの過電流破壊(たとえば、トランジスタ17
と20がon、18と19がoffの状態からトランジ
スタ17と20がoff、1Bと19がOnに状態遷移
する過程でトランジスタ17や20のoffがトランジ
スタ18や19のonよりも遅れると、その遅れ期間に
トランジスタ17と18あるいは19と20が同時にO
nとなり、その間直流電源4を短絡することになりトラ
ンジスタに過電流が流れ破壊に至る。)を避けるために
遷移時に短絡防止期間T4が設けられる。短絡防止期間
T4は、offからonに遷移するトランジスタのon
を遅らせることによって、直流電源4の+側に接続され
ているトランジスタ17.19と一側に接続されている
トランジスタ18.20が共にonする瞬間が無いよう
に選ばれる。 第3図破線で示した矩形波は、短絡防止期間T4を設け
た場合にa点に印加される実際の電圧である。 遷移22の時点ではトランジスタ17と20がonから
offに遷移しそれからTa後に18と19がoffか
らonになる。この短絡防止期間T4にはすべてのトラ
ンジスタがoffになっているが、フィルタ用のりアク
ドル2や負荷5のインダクタンスによって負荷電流Iは
a点からb点へ流れ続ける。その経路は矢印で示すよう
に直流型B4の一側→ダイオード18a→負荷5−ダイ
オード19a→直流電源4の+側となる。その結果a点
の電位は−V0/2にb点は+V、/2になる。したが
って遷移22の時点では短絡防止期間T4による影響は
なく理想値とおなし電圧波形になる。 期間24では、トランジスタ18と19がOnからof
fに遷移しそれから短絡防止期間T4後にトランジスタ
17と20がoffからOnになる。この短絡防止期間
T4の期間にもすべてのトランジスタがoffになって
おり電流の方向が上記と同一のためa点の電位も上記と
同じ< V。 /2となる。短絡防止期間T、の期間後はトランジスタ
17と20がOnになるのでa点の電位は十VD/2と
なる。その結果a点の電位は理想値よりも短絡防止期間
T4だけ遅れる。この遅れによる誤差電圧は負荷電流I
が上記と同じ方向に流れている限りマイナスの値であり
、矩形波の毎サイクル発生する。この値を平均化したも
のが誤差平均電圧(Vyo)26の前半の波形である。 なお負荷電流rが上記と逆方向に流れている場合は、こ
の誤差電圧は、トランジスタ17.20がOnからof
fに遷移しそれから短絡防止期間T4後にトランジスタ
18.19がonする期間に発生しその値はプラスであ
る。この誤差電圧は負荷電流rが逆方向に流れている限
りプラスの値であり矩形波の毎サイクル発生する。この
値を平均化したものが誤差平均電圧(V?D)26の後
半の波形である。
3(oct 18〜21 、 Tokyo )論文集、
P、205〜212、七キノ、ほか「インバータアウト
プット ボルテージウェーブフオーム クローズトルー
プ コントロールテクニーク(Inverter 0u
tput Voltage WaveforIIICl
osed Loop ControlTechniqu
e)に示された従来のインバータ制御回路を書き改めた
プロ゛ツク接続図であり、図においてlはインバータ主
回路、2,3は交流フィルタを構成するりアクドルおよ
びコンデンサ、4は直流電源、5は負荷、7はインバー
タ主回路1用のドライブ回路、8は正弦波の基準電圧を
発生する交流基準電圧発生回路、9は増幅器、10はP
WM変調回路で、これが比較回路10aおよび搬送波発
生回路10bとから構成される装置 また、第2図はインバータ主回路1の一般的な構成図を
示したもので、17.18,19.20はトランジスタ
、17a、18a、19a。 20aは帰還ダイオード、5は負荷、2は交流フィルタ
のりアクドル、3はコンデンサ、14は直流電源電圧V
、である。 次に動作について説明する。 まず、コンデンサ3の端子間には、PWM変調変調回路
l側御出力に応じた正弦波状の出力電圧が得られる。一
方、交流基準電圧発生回路8の正弦波基準と出力電圧と
が一致するように、増幅器9とPWM変調回路10とが
インバータ主回路lのスイッチングを制御する。 また、PWM変調回路10は三角波状の搬送波発生回路
10bと比較回路10aとから構成されており、増幅器
9からの電圧偏差を増幅したほぼ正弦波状の信号にもと
づき、PWMのスイッチング時点を決定している。実際
には、増幅器9は安定性の点から有限のゲインしか有し
ていないため、交流基準電圧発生回路8に対して、イン
バータの出力電圧は若干の偏差を持った状態でインバー
タの出力電圧が、上記基準電圧を追従するように動作す
る。 また、第3図の波形は第2図における直流電源VDの中
点をグランド電位としたときに負荷5の一@a点に印加
される電位の理想値(実線)と実際値(破線)を示し、
また正弦波は負荷電流をそれぞれ示している。 第3図において、期間21ではトランジスタ17と20
がo r、 しているので、負荷5のa点には+VD/
2が印加される。このときb点には−VD/2が印加さ
れるので負荷5には結局+■oが印加される。ここで、
実際にはa、b点における電位はりアクドル2およびコ
ンデンサ3の影響も含んでいる。また、期間23ではト
ランジスタ19と18がonLでいるので、負荷5のa
点には一■、/2が印加される。このときb点には+■
。 /2が印加されるので負荷には結局−V、が印加される
。 第3図の実線矩形波は上記2つの状態が遷移時間0で交
互に繰り返されたときのa点の波形である。 実際には、各トランジスタのon、off遅れによるト
ランジスタの過電流破壊(たとえば、トランジスタ17
と20がon、18と19がoffの状態からトランジ
スタ17と20がoff、1Bと19がOnに状態遷移
する過程でトランジスタ17や20のoffがトランジ
スタ18や19のonよりも遅れると、その遅れ期間に
トランジスタ17と18あるいは19と20が同時にO
nとなり、その間直流電源4を短絡することになりトラ
ンジスタに過電流が流れ破壊に至る。)を避けるために
遷移時に短絡防止期間T4が設けられる。短絡防止期間
T4は、offからonに遷移するトランジスタのon
を遅らせることによって、直流電源4の+側に接続され
ているトランジスタ17.19と一側に接続されている
トランジスタ18.20が共にonする瞬間が無いよう
に選ばれる。 第3図破線で示した矩形波は、短絡防止期間T4を設け
た場合にa点に印加される実際の電圧である。 遷移22の時点ではトランジスタ17と20がonから
offに遷移しそれからTa後に18と19がoffか
らonになる。この短絡防止期間T4にはすべてのトラ
ンジスタがoffになっているが、フィルタ用のりアク
ドル2や負荷5のインダクタンスによって負荷電流Iは
a点からb点へ流れ続ける。その経路は矢印で示すよう
に直流型B4の一側→ダイオード18a→負荷5−ダイ
オード19a→直流電源4の+側となる。その結果a点
の電位は−V0/2にb点は+V、/2になる。したが
って遷移22の時点では短絡防止期間T4による影響は
なく理想値とおなし電圧波形になる。 期間24では、トランジスタ18と19がOnからof
fに遷移しそれから短絡防止期間T4後にトランジスタ
17と20がoffからOnになる。この短絡防止期間
T4の期間にもすべてのトランジスタがoffになって
おり電流の方向が上記と同一のためa点の電位も上記と
同じ< V。 /2となる。短絡防止期間T、の期間後はトランジスタ
17と20がOnになるのでa点の電位は十VD/2と
なる。その結果a点の電位は理想値よりも短絡防止期間
T4だけ遅れる。この遅れによる誤差電圧は負荷電流I
が上記と同じ方向に流れている限りマイナスの値であり
、矩形波の毎サイクル発生する。この値を平均化したも
のが誤差平均電圧(Vyo)26の前半の波形である。 なお負荷電流rが上記と逆方向に流れている場合は、こ
の誤差電圧は、トランジスタ17.20がOnからof
fに遷移しそれから短絡防止期間T4後にトランジスタ
18.19がonする期間に発生しその値はプラスであ
る。この誤差電圧は負荷電流rが逆方向に流れている限
りプラスの値であり矩形波の毎サイクル発生する。この
値を平均化したものが誤差平均電圧(V?D)26の後
半の波形である。
従来のインバータ出力電圧誤差の補正装置は以上のよう
に構成されているので、トランジスタ転流時のアーム短
絡を防止するために、各アームの両極のトランジスタを
一定の短絡防止期間(T、)だけ全てオフにしてインバ
ータ出力電圧を休止するようにしていたため結果として
該出力電圧に点線で示した実際のインバータ電圧値と実
線で示した理想のインバータ電圧値の差に相当する誤差
が発生するなどの課題があった。 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、短絡防止期間T4によるインバータ出力電圧の
誤差を補正できるインバータ出力電圧誤差の補正装置を
得ることを目的とする。
に構成されているので、トランジスタ転流時のアーム短
絡を防止するために、各アームの両極のトランジスタを
一定の短絡防止期間(T、)だけ全てオフにしてインバ
ータ出力電圧を休止するようにしていたため結果として
該出力電圧に点線で示した実際のインバータ電圧値と実
線で示した理想のインバータ電圧値の差に相当する誤差
が発生するなどの課題があった。 この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、短絡防止期間T4によるインバータ出力電圧の
誤差を補正できるインバータ出力電圧誤差の補正装置を
得ることを目的とする。
この発明に係るインバータ出力電圧誤差の補正装置はイ
ンバータの出力に直列に電流センサを接続し、該電流セ
ンサによって検出された電流の極性を極性判定手段によ
って判別するとともに、直流電圧センサで、入力直流電
圧に応じた値を求め、該極性判定手段から出力された判
別結果に応じて上記値を極性反転した信号を極性反転回
路で作成し、この信号をインバータのPWM変調回路に
補正信号として与え出力電圧誤差の補正を行うようにし
たものである。
ンバータの出力に直列に電流センサを接続し、該電流セ
ンサによって検出された電流の極性を極性判定手段によ
って判別するとともに、直流電圧センサで、入力直流電
圧に応じた値を求め、該極性判定手段から出力された判
別結果に応じて上記値を極性反転した信号を極性反転回
路で作成し、この信号をインバータのPWM変調回路に
補正信号として与え出力電圧誤差の補正を行うようにし
たものである。
この発明におけるインバータ出力電圧誤差の補正装置は
インバータ出力電流を電流センサで検出し、その検出電
流の極性を掻性判定回路で判定した反転指令、及び直流
電源の電圧レベルとからインバータ出力電圧の誤差補正
に必要な補正電圧を生成し、該補正電圧をインバータの
PWM変調回路に入力して出力電圧誤差を補正する。
インバータ出力電流を電流センサで検出し、その検出電
流の極性を掻性判定回路で判定した反転指令、及び直流
電源の電圧レベルとからインバータ出力電圧の誤差補正
に必要な補正電圧を生成し、該補正電圧をインバータの
PWM変調回路に入力して出力電圧誤差を補正する。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
図中、第5図と同一の部分は同一の符号をもって図示し
た第1図において、6はインバータ出力回路に直列に接
続された電流センサとしてのCT(変流器)、11は前
記CT6により検出された出力電流の極性を判定する極
性判定手段としての比較回路、12は直流電源4の電圧
レベルを検出する直流電圧センサ、13は前記比較回路
11の出力状態に応じて直流電圧センサ12の出力を極
性反転する極性反転回路である。また、第4図は前記極
性反転回路13の一実施例で、51は演算増幅器、52
〜54は固定抵抗器、55はアナログスイッチである。 次に動作について説明する。まず第3図に示すように短
絡防止期間T425による誤差平均電圧V?D26はイ
ンバータ出力電流116と同相逆極性となるので比較回
路11で電流極性を判別する。 前記誤差平均電圧Vyo26は実際のインバータ電圧波
形Vui+28の面積と理想のインバータ電圧波形Vu
+27の面積の差を時間平均したものに相当し、 Vum=Vat+V?D で表わされる。 但し、VLlli実際のインバータ電圧波形28VLI
I;理想のインバータ電圧波形27V?De誤差平均電
圧 換言すると、前記両波形間の差であるハツチング部Gの
総面積と誤差平均電圧V?D26のハフチング部の面積
は等しい。また、誤差平均電圧VT+126は直流電源
電圧■。14に比例することになるので直流電圧センサ
12で直流電源4の電圧レベルを検出して極性反転回路
13に与えると検出された直流の入力電圧eiは比較回
路11の出力に応じて極性反転される。次に極性反転回
路13は第4図に示すように直流の入力電圧ei、出力
電圧eo、反転指令CHGとすると、反転指令CHGが
比較回路11より与えられるとアナログスイッチ55が
onするので極性反転回路13は反転器となりeo=−
eiとなる0反転指令が与えられない場合はアナログス
イッチ55はoffとなり極性反転回路13は非反転回
路となってeo=eiとなる。すなわち、前記比較回路
11の出力信号である電流極性が正の場合には正極性を
出力し、電゛流極性が負の場合には負極性を出力する。 この結果、極性反転回路13の出力には誤差平均電圧V
7!126の逆極性となる信号が得られる。 なお、上記実施例では、インバータ主回路1として、単
相回路を採用した例について示したが、多相回路として
もよい。また、スイ・ノチング素子として、トランジス
タ17.18,19.20を用いた例について説明した
が、他の自己消去形素子(FET、BIMO3等)を用
いても上記実施例と同様の効果を奏する。
た第1図において、6はインバータ出力回路に直列に接
続された電流センサとしてのCT(変流器)、11は前
記CT6により検出された出力電流の極性を判定する極
性判定手段としての比較回路、12は直流電源4の電圧
レベルを検出する直流電圧センサ、13は前記比較回路
11の出力状態に応じて直流電圧センサ12の出力を極
性反転する極性反転回路である。また、第4図は前記極
性反転回路13の一実施例で、51は演算増幅器、52
〜54は固定抵抗器、55はアナログスイッチである。 次に動作について説明する。まず第3図に示すように短
絡防止期間T425による誤差平均電圧V?D26はイ
ンバータ出力電流116と同相逆極性となるので比較回
路11で電流極性を判別する。 前記誤差平均電圧Vyo26は実際のインバータ電圧波
形Vui+28の面積と理想のインバータ電圧波形Vu
+27の面積の差を時間平均したものに相当し、 Vum=Vat+V?D で表わされる。 但し、VLlli実際のインバータ電圧波形28VLI
I;理想のインバータ電圧波形27V?De誤差平均電
圧 換言すると、前記両波形間の差であるハツチング部Gの
総面積と誤差平均電圧V?D26のハフチング部の面積
は等しい。また、誤差平均電圧VT+126は直流電源
電圧■。14に比例することになるので直流電圧センサ
12で直流電源4の電圧レベルを検出して極性反転回路
13に与えると検出された直流の入力電圧eiは比較回
路11の出力に応じて極性反転される。次に極性反転回
路13は第4図に示すように直流の入力電圧ei、出力
電圧eo、反転指令CHGとすると、反転指令CHGが
比較回路11より与えられるとアナログスイッチ55が
onするので極性反転回路13は反転器となりeo=−
eiとなる0反転指令が与えられない場合はアナログス
イッチ55はoffとなり極性反転回路13は非反転回
路となってeo=eiとなる。すなわち、前記比較回路
11の出力信号である電流極性が正の場合には正極性を
出力し、電゛流極性が負の場合には負極性を出力する。 この結果、極性反転回路13の出力には誤差平均電圧V
7!126の逆極性となる信号が得られる。 なお、上記実施例では、インバータ主回路1として、単
相回路を採用した例について示したが、多相回路として
もよい。また、スイ・ノチング素子として、トランジス
タ17.18,19.20を用いた例について説明した
が、他の自己消去形素子(FET、BIMO3等)を用
いても上記実施例と同様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば、インバータ出力側に
直列に電流センサを接続し、前記電流センサを流れる電
流の極性を比較回路で判別し、その判別した極性と直流
電圧センサにより検出された直流電源の電圧レベルとに
よって極性反転回路を経てインバータのPWM変調回路
に補正信号を与えるように構成したので、インバータ出
力電圧誤差を自動的に補正することが可能となり、高効
率のインバータ出力電圧を得ることができる効果がある
。
直列に電流センサを接続し、前記電流センサを流れる電
流の極性を比較回路で判別し、その判別した極性と直流
電圧センサにより検出された直流電源の電圧レベルとに
よって極性反転回路を経てインバータのPWM変調回路
に補正信号を与えるように構成したので、インバータ出
力電圧誤差を自動的に補正することが可能となり、高効
率のインバータ出力電圧を得ることができる効果がある
。
第1図はこの発明の一実施例によるインバータ制御回路
のブロック図、第2図はインバータ主回路の詳細回路図
、第3図は説明のための要部波形図、第4図は極性反転
回路の説明用回路図、第5図は従来のインバータ制御回
路のブロック図である。 図において、 4:直流電源 6:CT(電流センサ) 10 : PWM変調回路 11:比較回路(極性判定手段) 12:直流電圧センサ 13:極性反転回路 である。なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示
す。 第 2 図 第 図 d
のブロック図、第2図はインバータ主回路の詳細回路図
、第3図は説明のための要部波形図、第4図は極性反転
回路の説明用回路図、第5図は従来のインバータ制御回
路のブロック図である。 図において、 4:直流電源 6:CT(電流センサ) 10 : PWM変調回路 11:比較回路(極性判定手段) 12:直流電圧センサ 13:極性反転回路 である。なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示
す。 第 2 図 第 図 d
Claims (1)
- 直流電圧を交流電圧に変換するインバータの出力電圧の
短絡防止期間に起因する出力電圧誤差を制御するインバ
ータ出力電圧誤差の補正装置において、前記インバータ
の出力電流を検出するための電流センサと、前記電流セ
ンサにより検出されたインバータ出力電流の極性を判別
する極性判定手段と、前記インバータの直流電圧を検出
する直流電圧センサと、前記極性判定手段の出力と直流
電圧センサの出力とを取込み、該極性判定手段の出力状
態に応じて該直流電圧センサの出力を極性反転した信号
を前記インバータのPWM変調回路に補正信号として与
える極性反転回路とを備えたことを特徴とするインバー
タ出力電圧誤差の補正装置。
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