JPH0424790Y2 - - Google Patents

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JPH0424790Y2
JPH0424790Y2 JP1983059899U JP5989983U JPH0424790Y2 JP H0424790 Y2 JPH0424790 Y2 JP H0424790Y2 JP 1983059899 U JP1983059899 U JP 1983059899U JP 5989983 U JP5989983 U JP 5989983U JP H0424790 Y2 JPH0424790 Y2 JP H0424790Y2
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pulse
load
switching
switching element
output
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

この考案は、スイツチングパルスにより2対の
スイツチング素子をスイツチングさせて直流電力
を交流電力に変換するパルス幅変調インバータに
関し、出力電圧に含まれる奇数高調波成分を除去
することを目的とする。 一般に、スイツチングパルスにもとづく2対の
スイツチング素子のたとえば数KHzのスイツチン
グにより、直流電力をたとえば60Hzの交流電力に
変換するパルス幅変調インバータは、たとえば第
1図に示すように構成されている。同図におい
て、1は直流電源、2はコレクタが電源1の正出
力端子に接続されたNPN型の第1トランジスタ、
3はコレクタ、エミツタが第1トランジスタ2の
エミツタおよび電源1の負出力端子にそれぞれ接
続されたNPN型の第2トランジスタ、4はコレ
クタが第1トランジスタ2のコレクタに接続され
たNPN型の第3トランジスタ、5はコレクタ、
エミツタが第3トランジスタ4のエミツタおよび
第2トランジスタ3のエミツタにそれぞれ接続さ
れたNPN型の第4トランジスタ、6,7,8,
9は各トランジスタ2〜5に逆並列に接続された
第1〜第4ダイオード、10は両端が第1トラン
ジスタ2のエミツタおよび第4トランジスタ5の
コレクタに接続された負荷であり、図示されてい
ないが、パルス出力部からのスイツチングパルス
により、各トランジスタ2〜5がスイツチング
し、負荷10に交流電力が供給される。 そして、前記パルス出力部から、第2図a〜d
にそれぞれ示すようなスイツチングパルスが各ト
ランジスタ2〜5のベースに出力され、第1,第
4トランジスタ2,5の動作により同図a中の斜
線を施した数KHzのパルス列が出力される正の半
サイクルと、第2,第3トランジスタ3,4の動
作により同図b中の斜線を施した数KHzのパルス
列が出力される負の半サイクルとが交互に繰り返
えされて電源1の直流が交流に変換され、同図e
中の実線に示すような正弦波状のたとえば60Hzの
交流電圧が負荷10に印加されて負荷10が作動
する。このとき、前記スイツチングパルスのパル
ス幅を制御することにより、負荷10に引加され
る電圧すなわちインバータ出力電圧の実効値を制
御することができる。 また、第1トランジスタ2と第2トランジスタ
3、または第3トランジスタ4と第4トランジス
タ5とが同時にオンする期間が生じて所謂電源短
絡が発生することを防止するため、従来、第2図
a,bに示した第1,第2トランジスタ2,3へ
の両スイツチングパルス間、および第2図c,d
に示した第3,第4トランジスタ4,5の両スイ
ツチングパルス間にデツドタイムを設けることが
行なわれており、第3図に示すように、たとえば
第1トランジスタ2へのスイツチングパルスPと
第2トランジスタ3へのスイツチングパルスQと
の間にΔtのデツドタイムを設け、第1,第2ト
ランジスタ2,3へのスイツチングパルスが重複
しないようにし、前記と同様に、第3,第4トラ
ンジスタ4,5への両スイツチングパルス間にデ
ツドタイムを設け、前記両スイツチングパルスが
重複しないようにして電源短絡の発生を防止して
いる。 ところで、負荷10が純抵抗負荷である場合、
負荷6に引加される電圧の位相と負荷10を流れ
る電流の位相とが一致するため、第3図中のスイ
ツチングパルスPのハイレベル期間tには、第4
トランジスタ5にもハイレベルのスイツングパル
スが出力され、第4図中の矢印に示すように、電
源1、第1トランジスタ2、負荷10および第4
トランジスタ5の直列回路に電流が流れ、第3図
中の期間t、およびΔtには、第4トランジスタ
5にはハイレベルのスイツチングパルスが出力さ
れているが、第1トランジスタ2へのスイツチン
グパルスがローレベルであるため、第1トランジ
スタ2がオフして負荷10への電流が遮断される
ことになり、インバータ出力電圧が前記デツドタ
イムΔtの影響を受けることはない。 一方、負荷10が純抵抗負荷ではなく、容量性
または誘導性負荷である場合、負荷10に印加さ
れる電圧の位相と負荷10を流れる電流の位相と
が一致しないため、第3図中のスイツチングパル
スPのハイレベル期間tには、第5図a中の矢印
に示すように、第1、第4トランジスタ2,5が
オンしていても、第4ダイオード9、負荷10、
第1ダイオード6および電源1の直列回路に遅れ
位相または進み位相の電流が流れ、第3図中の期
間t′には、第3図中のスイツチングパルスQによ
り第2トランジスタ3がオンし、第5図b中の矢
印に示すように、第4ダイオード9、負荷10お
よび第2トランジスタ3の直列回路に遅れ位相ま
たは進み位相の電流が流れ、さらに第3図中のデ
ツドタイムである期間Δtには、第5図b示すよ
うに、オンしていた第2トランジスタ3がオフし
て第5図a中の矢印に示す前記期間tの場合と同
様の電流が流れることになり、負荷10に印加さ
れる電圧と電気電流との極性が異なる範囲内のパ
ルスのパルス幅が実質的に第3図中のデツドタイ
ムΔt分だけ広がり、たとえば第2図e中の破線
に示すように、負荷6を流れる電流が同図e中の
実線に示す電圧に対して位相が遅れているとする
と、前記電圧と電流との極性が異なる範囲にある
パルスP1,P2,P3,P4のパルス幅が広が
り、インバータ出力電圧波形の正側または負側の
それぞれの半波の立上りの部分、立下りの部分が
歪んだ波形になつて前記出力電圧波形の正の半波
および負の半波がそれぞれ左,右非対称となり、
前記出力電圧に奇数高調波成分が含まれてしまう
ため、正弦波近似されたスイツチングパルスを各
トランジスタ2〜5に出力しても前記出力電圧の
奇数高調波成分を除去することができないという
欠点がある。 本考案は、前記の点に留意してなされたもので
あり、直流電源に直列接続された第1スイツチン
グ素子、及び第2スイツチング素子からなる1対
のスイツチング素子と、前記直流電源に直列接続
された第3スイツチング素子、及び第4スイツチ
ング素子からなる1対のスイツチング素子と、か
らなる2対のスイツチング素子を備え、負荷の一
端を前記第1スイツチング素子と第2スイツチン
グ素子との間に接続し、該負荷の他端を前記第3
スイツチング素子と第4スイツチング素子との間
に接続して、スイツチングパルスにより前記2対
のスイツチング素子をそれぞれスイツチングし、
前記直流電源からの直流電力を時系列の出力パル
スを合成した交流電力に変換して前記負荷に供給
するパルス幅変調インバータにおいて、前記スイ
ツチングパルスのパルス幅を定める複数個のパル
スパターンデータを記憶した記憶部と、該記憶部
から所望のパルスパターンデータを読み出す制御
部と、該制御部から読み出されたデータがプリセ
ツトされる複数個のプリセツトカウンタと、前記
各カウンタにプリセツトされたデータに基づくパ
ルス幅のパルス信号を前記スイツチングパルスと
して出力する出力部と、前記負荷に印加される電
圧の極性および前記負荷を流れる電流の極性を検
出する検出部と、検出された前記両極性が異なる
ときに前記制御部により前記記憶部から読み出す
データを前記出力パルスのパルス幅が短くなるよ
うに変更させる変更指令部と、を備えたパルス幅
変調インバータを提供するものである。 したがつて、この考案のパルス幅変調インバー
タによると、2対のスイツチング素子のスイツチ
ング動作(例えば数KHz)で形成された時系列の
出力パルスを合成して直流電源の電力を例えば60
Hzの交流電力に変換して負荷に供給する際、誘導
性負荷等により交流電力の電圧と電流の位相がず
れてデツドタイムが短くなるように電圧波形が歪
むと、この歪みの生じた部分が、検出部の電圧と
電流の検出極性の不一致に基づき、位相差検出等
の複雑な検出を行なうことなく、簡便な手法によ
り実際の波形のずれから正確に検出される。 さらに、電圧波形の歪みの検出結果に基づき、
スイツチングパルスが前記出力パルスのパルス幅
が短くなるように補正される出力電圧の波形歪み
の精度のよい補正が行われる。 そのため、簡単な検出により出力電圧の波形歪
みの精度のよい補正が行え、負荷が容量性または
誘導性であつても、各スイツチング素子へのスイ
ツチングパルスのパルス幅を制御してインバータ
出力電圧の正、負の半波の波形を対称にして前記
インバータの出力電圧に含まれる奇数高調波成分
を除去することができる。 つぎに、この考案を、その1実施例を示した第
6図以下の図面とともに詳細に説明する。 まず、第6図において、11は直流電源、12
はトランジスタ等の正側および負側の2対のスイ
ツチング素子からなり電源とともにパルス幅変調
インバータ13を構成するスイツチング素子部、
14は素子部12に接続された負荷、15は素子
部12と負荷14との接続ラインに設けられ負荷
14を流れる負荷電流を取り出す変流器、16は
変流器15に接続され変流器15により取り出さ
れた前記負荷電流の極性を検出し極性が正のとき
および負のときにそれぞれ論理“1”,“0”の検
出信号を出力する第1検出部、17は負荷14に
引加される負荷電圧の極性を検出し極性が正のと
きおよび負のときにそれぞれ論理“1”,“0”の
検出信号を出力する第2検出部、18はパルス出
力部であり、両検出部16,17からの検出信号
により所定のパルス幅のスイツチングパルスを素
子部12の各スイツチング素子に出力する。 つぎに、パルス出力部18の構成を示す第7図
について説明する。 同図において、19は動作クロツクとしての周
波数φ1の基準パルス信号を出力する基準パルス
発振器、20は前記パルス信号を分周してたとえ
ば数KHzの搬送周波数φ2の分周パルス信号を出
力する第1分周器、21は前記分周パルス信号を
さらに分周してたとえば60Hzの基本周波数φ3の
基本周波パルス信号を出力する第2分周器、22
は前記分周パルス信号により割込み信号を出力す
る単安定マルチバイブレータ、23は素子部12
のスイツチング素子へのスイツチングパルスのパ
ルス幅を定める複数個のパルスパターンデータを
予め記憶した記憶部であるROM、24は中央演
算処理部(以下CPUという)であり、前記割込
み信号によりアドレスバス25を介してROM2
3に所定のアドレスデータを出力し、データバス
26を介して前記アドレスデータに対応するアド
レスに記憶された所望のパルスパターンデータを
読み出す。 27はアドレスバス25およびデータバス26
を介したCPU24からのアドレスデータおよび
パルスパターンデータが入力されるとともに後述
の変更指令部からの指令信号をCPU24に転送
するインターフエイス回路、28,29,30,
31はインターフエイス回路27を介したパルス
パターンデータがプリセツトされる第1〜第4プ
リセツトカウンタ(以下プリセツトカウンタをカ
ウンタという)であり、各計数入力端子および搬
送入力端子に前記基準パルス信号および前記分周
パルス信号がそれぞれ入力され、前記割込み信号
毎にCPU24からの各パルスパターンデータが
プリセツトされて計数する。32,33はそれぞ
れセツト端子Sに第1,第3カウンタ28,30
からのカウンタ信号が入力されリセツト端子Rに
第2,第4カウンタ29,31からのカウンタ信
号が入力される第1,第2セツトリセツトフリツ
プフロツプ(以下セツトリセツトフリツプフロツ
プをFFという)、34は第2分周器21からの基
本周波パルス信号を反転して反転パルス信号を出
力する反転回路、35は両検出部16,17から
の両検出信号が入力されインターフエイス回路2
7を介してCPU24に指令信号を出力する変更
指令部であるエクスクルーシブオアゲート、36
は出力部であり、両FF32,33からの出力信
号、第2分周器21からの基本周波パルス信号お
よび反転回路34からの反転パルス信号が入力さ
れ、前記素子部12の各スイツチング素子にそれ
ぞれ所定パルス幅のスイツチングパルスを出力す
るようになつており、第6図中の1点鎖線で囲ま
れた回路により、パルス出力部18が構成されて
いる。 そして、CPU24により、バイブレータ22
からの割込み信号ごとにROM23に記憶された
前記各パルスパターンデータのうち、素子部12
の正側のスイツチング素子の一方、たとえば第1
図のトランジスタ2へのスイツチングパルスの立
上り時間および立下り時間を定めるそれぞれ複数
個の第1、第2のデータ、および素子部12の負
側のスイツチング素子の一方、たとえば第1図の
トランジスタ3へのスイツチングパルスの立下り
時間および立上り時間を定めるそれぞれ複数個の
第3、第4のデータが読み出され、読み出された
前記各データがインターフエイス回路27を介し
て各カウンタ28〜31に伝送され、プリセツト
された各データが基準パルス信号によりカウント
される。 つぎに、各カウンタ28〜31による各データ
のカウントが終了すると、各カウンタ28〜31
のカウンタ信号がそれぞれ第1FF32のセツト端
子S,リセツト端子Rおよび第2FF33のセツト
端子S,リセツト端子Rに順次出力されるととも
に、両FF32,33から出力部36に信号S1,
S2が出力されるとともに、第2分周器21から
の前記基本周波パルス信号および反転回路34か
らの前記反転パルス信号が信号S3,S4として出
力部36に出力され、出力部36の各出力端子か
ら表1に示す真理値表に従つて信号S5,S6,S7,
S8が出力される。なお、信号S7,
This invention relates to a pulse width modulation inverter that converts DC power into AC power by switching two pairs of switching elements using a switching pulse, and aims to remove odd harmonic components contained in the output voltage. In general, a pulse width modulation inverter that converts DC power into AC power of, for example, 60 Hz by switching two pairs of switching elements at, for example, several KHz based on a switching pulse, is configured as shown in FIG. 1, for example. In the figure, 1 is a DC power supply, 2 is a first NPN transistor whose collector is connected to the positive output terminal of the power supply 1,
3 is a second NPN type transistor whose collector and emitter are respectively connected to the emitter of the first transistor 2 and the negative output terminal of the power source 1; 4 is a third NPN type transistor whose collector is connected to the collector of the first transistor 2; transistor, 5 is collector,
a fourth NPN transistor whose emitter is connected to the emitter of the third transistor 4 and the emitter of the second transistor 3, 6, 7, 8;
Reference numeral 9 indicates first to fourth diodes connected in antiparallel to each of the transistors 2 to 5, and reference numeral 10 indicates a load whose both ends are connected to the emitter of the first transistor 2 and the collector of the fourth transistor 5, not shown. However, each of the transistors 2 to 5 is switched by a switching pulse from the pulse output section, and AC power is supplied to the load 10. From the pulse output section, FIG. 2 a to d
Switching pulses as shown in FIG. The half-cycle of the power supply 1 is alternately repeated, and the negative half-cycle in which a pulse train of several kilohertz (shaded in the figure b) is output by the operation of the second and third transistors 3 and 4 Direct current is converted to alternating current, and
A sinusoidal AC voltage of, for example, 60 Hz as shown by the solid line inside is applied to the load 10, and the load 10 is operated. At this time, by controlling the pulse width of the switching pulse, the voltage applied to the load 10, that is, the effective value of the inverter output voltage can be controlled. Furthermore, in order to prevent a period in which the first transistor 2 and the second transistor 3 or the third transistor 4 and the fourth transistor 5 are turned on at the same time and a so-called power supply short circuit occurs, conventionally, as shown in FIG. Between both switching pulses to the first and second transistors 2 and 3 shown in Fig. 2c and d
A dead time is provided between the switching pulses of the third and fourth transistors 4 and 5 shown in FIG. A dead time of Δt is provided between the switching pulse Q to the first and second transistors 3 so that the switching pulses to the first and second transistors 2 and 3 do not overlap. A dead time is provided between both switching pulses to 4 and 5 to prevent the two switching pulses from overlapping, thereby preventing the occurrence of a short circuit in the power supply. By the way, when the load 10 is a pure resistance load,
Since the phase of the voltage applied to the load 6 and the phase of the current flowing through the load 10 match, during the high level period t of the switching pulse P in FIG.
A high-level switching pulse is also output to transistor 5, and as shown by the arrow in FIG.
Current flows through the series circuit of the transistors 5, and during periods t and Δt in FIG. Since the pulse is at a low level, the first transistor 2 is turned off and the current to the load 10 is cut off, so that the inverter output voltage is not affected by the dead time Δt. On the other hand, if the load 10 is not a pure resistive load but a capacitive or inductive load, the phase of the voltage applied to the load 10 and the phase of the current flowing through the load 10 will not match, so the switch in FIG. During the high level period t of the switching pulse P, even if the first and fourth transistors 2 and 5 are on, the fourth diode 9, load 10,
A current with a delayed phase or an advanced phase flows through the series circuit of the first diode 6 and the power supply 1, and during period t' in FIG. 3, the second transistor 3 is turned on by the switching pulse Q in FIG. As shown by the arrow in FIG. 5b, a current with a delayed phase or an advanced phase flows through the series circuit of the fourth diode 9, the load 10, and the second transistor 3, and furthermore, during the period Δt, which is the dead time in FIG. As shown in FIG. 5b, the second transistor 3 which was on is turned off and the same current flows as in the case of the period t shown by the arrow in FIG. The pulse width of the pulse within the range where the polarity of the applied voltage and the electric current are different is substantially widened by the dead time Δt in FIG. Assuming that the phase of the current is delayed with respect to the voltage shown by the solid line in the figure e, the pulse widths of pulses P1, P2, P3, and P4 in which the polarities of the voltage and current are different are widened, and the inverter output The rising and falling parts of each positive or negative half-wave of the voltage waveform become distorted waveforms, and the positive and negative half-waves of the output voltage waveform become asymmetrical to the left and right, respectively. ,
Since the output voltage includes odd harmonic components, the odd harmonic components of the output voltage cannot be removed even if a switching pulse approximated to a sine wave is output to each transistor 2 to 5. There is. The present invention has been made with the above points in mind, and includes a pair of switching elements consisting of a first switching element and a second switching element connected in series to a DC power supply, and a switching element connected in series to the DC power supply. a third switching element and a fourth switching element, and one end of the load is connected between the first switching element and the second switching element. , the other end of the load is connected to the third
connected between the switching element and the fourth switching element, respectively switching the two pairs of switching elements with a switching pulse;
A pulse width modulation inverter that converts DC power from the DC power supply into AC power that is a combination of time-series output pulses and supplies the converted AC power to the load, stores a plurality of pulse pattern data that determines the pulse width of the switching pulse. a control section for reading desired pulse pattern data from the storage section; a plurality of preset counters to which data read from the control section is preset; and a control section for reading out desired pulse pattern data from the storage section; an output section that outputs a pulse signal having a pulse width based on the switching pulse as the switching pulse, and a detection section that detects the polarity of the voltage applied to the load and the polarity of the current flowing through the load, and the detected polarities are different. The present invention provides a pulse width modulation inverter comprising: a change command section that changes data read from the storage section by the control section so that the pulse width of the output pulse is shortened. Therefore, according to the pulse width modulation inverter of this invention, the power of the DC power source can be increased by combining the time-series output pulses formed by the switching operations (for example, several KHz) of two pairs of switching elements.
When converting to Hz AC power and supplying it to a load, if the voltage waveform is distorted so that the voltage and current of the AC power are out of phase due to an inductive load etc. and the dead time is shortened, the part where this distortion occurs will be Based on the mismatch between the detection polarities of the voltage and current of the detection unit, the actual waveform shift can be accurately detected using a simple method without performing complex detection such as phase difference detection. Furthermore, based on the detection results of voltage waveform distortion,
The switching pulse is corrected so that the pulse width of the output pulse is shortened, and the waveform distortion of the output voltage is accurately corrected. Therefore, it is possible to accurately correct waveform distortion of the output voltage with simple detection, and even if the load is capacitive or inductive, the pulse width of the switching pulse to each switching element can be controlled to adjust the inverter output voltage. Odd harmonic components included in the output voltage of the inverter can be removed by making the positive and negative half-wave waveforms symmetrical. Next, this invention will be explained in detail with reference to the drawings from FIG. 6 showing one embodiment thereof. First, in Fig. 6, 11 is a DC power supply, 12
is a switching element section which is composed of two pairs of switching elements such as transistors on the positive side and negative side, and constitutes the pulse width modulation inverter 13 together with the power supply;
14 is a load connected to the element section 12; 15 is a current transformer provided in the connection line between the element section 12 and the load 14 to take out the load current flowing through the load 14; and 16 is a current transformer connected to the current transformer 15. A first detection unit detects the polarity of the load current taken out by 15 and outputs a detection signal of logic “1” and “0” when the polarity is positive and negative, respectively; 17 is connected to the load 14; 18 is a pulse output section, which detects the polarity of the load voltage and outputs a detection signal of logic "1" and "0" when the polarity is positive and negative, respectively. A switching pulse having a predetermined pulse width is outputted to each switching element of the element section 12 based on the detection signals from the elements 16 and 17. Next, FIG. 7 showing the configuration of the pulse output section 18 will be explained. In the figure, 19 is a reference pulse oscillator that outputs a reference pulse signal with a frequency φ1 as an operating clock, and 20 is a first pulse oscillator that divides the frequency of the pulse signal and outputs a divided pulse signal with a carrier frequency φ2 of several KHz. A frequency divider 21 further divides the frequency of the frequency-divided pulse signal and outputs a fundamental frequency pulse signal having a fundamental frequency φ3 of 60 Hz, for example, a second frequency divider 22
23 is a monostable multivibrator that outputs an interrupt signal based on the frequency-divided pulse signal; 23 is an element section 12;
24 is a central processing unit (hereinafter referred to as CPU), which is a storage unit that stores in advance a plurality of pulse pattern data that determines the pulse width of the switching pulse to the switching element. via ROM2
3, and reads desired pulse pattern data stored at an address corresponding to the address data via the data bus 26. 27 is an address bus 25 and a data bus 26
interface circuits 28, 29, 30, which receive address data and pulse pattern data from the CPU 24 via the CPU 24, and transfer command signals from a change command unit (described later) to the CPU 24;
Reference numeral 31 designates first to fourth preset counters (hereinafter referred to as "counters") to which pulse pattern data via the interface circuit 27 is preset, and the reference pulse signal and the reference pulse signal are input to each counting input terminal and transport input terminal. The frequency-divided pulse signals are respectively input, and each pulse pattern data from the CPU 24 is preset and counted for each interrupt signal. 32 and 33 connect the first and third counters 28 and 30 to the set terminal S, respectively.
The counter signals from the second and fourth counters 29 and 31 are input to the reset terminal R of the first and second set reset flip-flops (hereinafter referred to as FF). ), 34 is an inversion circuit that inverts the fundamental frequency pulse signal from the second frequency divider 21 and outputs an inverted pulse signal, and 35 is an interface circuit 2 to which both detection signals from both detection sections 16 and 17 are input.
Exclusive or gate, 36, is a change command unit that outputs a command signal to the CPU 24 via 7.
is an output section, into which the output signals from both FFs 32 and 33, the fundamental frequency pulse signal from the second frequency divider 21, and the inverted pulse signal from the inverting circuit 34 are inputted, and are respectively applied to each switching element of the element section 12. A switching pulse having a predetermined pulse width is output, and the pulse output section 18 is constituted by a circuit surrounded by a chain line in FIG. Then, the vibrator 22 is activated by the CPU 24.
Of the pulse pattern data stored in the ROM 23 for each interrupt signal from the element section 12
one of the switching elements on the positive side of, for example, the first
A plurality of first and second data, respectively, which determine the rise time and fall time of the switching pulse to the transistor 2 in the figure, and one of the negative side switching elements of the element section 12, for example, the transistor 3 in FIG. A plurality of pieces of third and fourth data defining the fall time and rise time of the switching pulse are read out, and each of the read data is sent to each of the counters 28 to 31 via the interface circuit 27. Each preset data is counted by the reference pulse signal. Next, when each counter 28-31 finishes counting each data, each counter 28-31
The counter signals are sequentially outputted to the set terminal S and reset terminal R of the first FF 32 and the set terminal S and reset terminal R of the second FF 33, respectively, and the signals S1 and S1 are output from both FFs 32 and 33 to the output section 36, respectively.
S2 is output, and the fundamental frequency pulse signal from the second frequency divider 21 and the inverted pulse signal from the inversion circuit 34 are output as signals S3 and S4 to the output section 36, and each output terminal of the output section 36 According to the truth table shown in Table 1, the signals S5, S6, S7,
S8 is output. In addition, the signal S7,

【表】 S8は前記信号S4,S3にそれぞれ等しく、表1に
おいて、“0”は出力信号のローレベル、“1”は
ハイレベルを示している。 そして、前記の動作により、第1、第2カウン
タ28,29にプリセツトされたあるデータに基
づく前記信号S5のパルスは、たとえば第8図に
示すように、前記周期Φ2の範囲内で立上り時間
ta、立下り時間tb,パルス幅T(=tb−ta)のパ
ルスとなり、該パルスと同様に、第1、第2カウ
ンタ28,29にプリセツトされた各データに基
づく複数個のパルスからなる信号S5が素子部1
2のたとえば正側のスイツチング素子の一方に出
力されるとともに、前記信号S7が前記正側のス
イツチング素子の他方に出力され、前記と同様
に、第3、第4カウンタ30,31にプリセツト
された各データに基づく複数個のパルスからなる
信号S6が、素子部12の負側のスイツチング素
子の一方に出力されるとともに、前記信号S8が
前記負側のスイツチング素子の他方に出力され、
これらの動作が繰り返されて前記各スイツチング
素子に第2図a〜dに示したような正弦波近似さ
れた複数個のパルスからなるパルス信号が出力さ
れ、前記正側および負側のスイツチング素子がそ
れぞれ交互にスイツチングし、電源11の直流電
力が交流電力に変換されて負荷14に供給され
る。 つぎに、両検出部16,17により、負荷14
を流れる負荷電流の極性および負荷14に印加さ
れる負荷電圧の極性が検出され、負荷電圧の波形
に歪みがなく、両検出部16,17からの検出信
号がともに論理“1”または“0”であるとき、
すなわち前記両極性が同じであるときには、ゲー
ト35から出力される指令信号は論理“0”とな
り、CPU24によりROM23から読み出される
前記第1のデータおよび第3のデータは変更され
ず、出力部36から素子部12の各スイチツング
素子への正弦波近似されたスイツチングパルスの
パルス幅が変更されることもない。 一方、負荷電圧の波形が歪み、前記両極性が異
なつて両検出部16,17からの検出信号の論理
が異なるときには、ゲート35から出力される指
令信号は論理“1”となり、CPU24により
ROM23から読み出されるデータのうち前記両
極性が異なる範囲内にあるパルスのパルス幅を定
めるデータが、出力部36からの前記信号S5,
S6の各パルスのうち前記両極性が異なる範囲内
にあるパルスの立上りおよび立下り部分をデツド
タイム△t分だけそれぞれ短くするように変更さ
れ、第8図に示すように出力部36から出力され
る信号S5の各パルスのパルス幅がデツドタイム
2・Δt分だけ短くなるとともに、前記信号S6の
各パルスのパルス幅も前記デツドタイム2・Δt
だけ短くなり、前記負荷電流と前記負荷電圧との
極性が異なる範囲内にある前記信号S5,S6のパ
ルスのパルス幅が短く制御され、第1,第2トラ
ンジスタ2,3のスイツチング時間が制御されて
前記負荷電圧、すなわちインバータ13の出力電
圧の正、負の両半波がそれぞれ対称に補正され
る。 したがつて、前記実施例によると、負荷14に
引加される電圧の極性と負荷14に流れる電流の
極性を検出する検出部16,17を設け、前記両
極性が異なるときにCPU24によりROM23か
ら読み出すべきパルスパターンデータを、出力部
36からのスイツチングパルスのパルス幅が小さ
くなるように変更させるエクスクルーシブオアゲ
ード35を設けたことにより、負荷14が容量性
または誘導性であつても、各スイツチング素子へ
のスイツチングパルスのパルス幅を制御してイン
バータ出力電圧の正、負の半波の波形を精度よく
対称になるように補正して波形の歪みを補正する
ことができ、前記インバータ出力電圧に含まれる
奇数高調波成分を容易に除去することができる。
[Table] S8 is equal to the signals S4 and S3, respectively, and in Table 1, "0" indicates the low level of the output signal, and "1" indicates the high level of the output signal. By the above operation, the pulse of the signal S5 based on certain data preset in the first and second counters 28 and 29 has a rise time within the range of the period Φ2, as shown in FIG.
ta, fall time tb, pulse width T (=tb - ta), and like the above pulse, a signal consisting of a plurality of pulses based on each data preset in the first and second counters 28 and 29. S5 is element part 1
For example, the signal S7 is outputted to one of the positive side switching elements of 2, and the signal S7 is outputted to the other of the positive side switching elements, and is preset to the third and fourth counters 30 and 31 in the same manner as above. A signal S6 consisting of a plurality of pulses based on each data is outputted to one of the negative side switching elements of the element section 12, and the signal S8 is outputted to the other of the negative side switching elements,
These operations are repeated, and a pulse signal consisting of a plurality of pulses approximated to a sine wave as shown in FIGS. 2a to d is output to each of the switching elements, and the positive side and negative side switching elements The DC power of the power source 11 is converted into AC power and supplied to the load 14 by switching alternately. Next, both the detection units 16 and 17 detect the load 14
The polarity of the load current flowing through the load 14 and the polarity of the load voltage applied to the load 14 are detected, and there is no distortion in the waveform of the load voltage, and the detection signals from both detection units 16 and 17 are both logic "1" or "0". When
That is, when the polarities are the same, the command signal output from the gate 35 becomes logic "0", and the first data and third data read from the ROM 23 by the CPU 24 are not changed and are output from the output section 36. The pulse width of the switching pulse approximated to a sine wave to each switching element of the element section 12 is not changed. On the other hand, when the waveform of the load voltage is distorted and the polarity is different, and the logic of the detection signals from both detection sections 16 and 17 is different, the command signal output from the gate 35 becomes logic "1", and the CPU 24
Among the data read from the ROM 23, the data that determines the pulse width of the pulses whose polarities are within different ranges is outputted from the output section 36 by the signals S5,
Among the pulses of S6, the rising and falling portions of the pulses having different polarities are changed to be shortened by the dead time Δt, and are outputted from the output section 36 as shown in FIG. The pulse width of each pulse of the signal S5 is shortened by the dead time 2·Δt, and the pulse width of each pulse of the signal S6 is also shortened by the dead time 2·Δt.
, the pulse widths of the pulses of the signals S5 and S6 within a range in which the polarities of the load current and the load voltage are different are controlled to be short, and the switching times of the first and second transistors 2 and 3 are controlled. Both positive and negative half waves of the load voltage, that is, the output voltage of the inverter 13, are corrected symmetrically. Therefore, according to the embodiment, the detection units 16 and 17 are provided to detect the polarity of the voltage applied to the load 14 and the polarity of the current flowing through the load 14, and when the polarities are different, the CPU 24 detects the By providing the exclusive or gate 35 that changes the pulse pattern data to be read so that the pulse width of the switching pulse from the output section 36 becomes smaller, each switching By controlling the pulse width of the switching pulse to the element, it is possible to correct the positive and negative half-wave waveforms of the inverter output voltage so that they are accurately symmetrical, thereby correcting waveform distortion. Odd harmonic components contained in can be easily removed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のパルス幅変調インバータの基本
回路の結線図、第2図a〜eは第1図の動作説明
のタイミングチヤート、第3図はスイツチングパ
ルスの一部の波形図、第4図および第5図a,b
は第1図の動作説明図であり、第4図は第1図中
の負荷が純抵抗負荷である場合に前記負荷を流れ
る電流を示す図、第5図a,bは負荷が容量性ま
たは誘導性負荷である場合にそれぞれ異なる状態
において前記負荷に流れる電流を示す図、第6図
以下の図面はこの考案のパルス幅変調インバータ
の1実施例を示し、第6図はブロツク図、第7図
は第6図中のパルス出力部の結線図、第8図は第
7図中の出力部から出力されるスイツチングパル
スの一部の波形図である。 11……直流電源、12……スイツチング素子
部、13……パルス幅変調インバータ、14……
負荷、16,17……第1、第2検出部、23…
…ROM、24……CPU、28〜31……第1〜
第4カウンタ、35……エクスクルーシブオアゲ
ート、36……出力部。
Figure 1 is a wiring diagram of the basic circuit of a conventional pulse width modulation inverter, Figures 2 a to e are timing charts for explaining the operation of Figure 1, Figure 3 is a waveform diagram of part of the switching pulse, Figures and Figures 5a, b
is an explanatory diagram of the operation of FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing the current flowing through the load when the load in FIG. 1 is a purely resistive load, and FIGS. Figure 6 is a diagram showing the current flowing through the load in different states when the load is an inductive load.The following drawings show an embodiment of the pulse width modulation inverter of this invention. This figure is a connection diagram of the pulse output section in FIG. 6, and FIG. 8 is a waveform diagram of a part of the switching pulse outputted from the output section in FIG. 7. 11...DC power supply, 12...Switching element section, 13...Pulse width modulation inverter, 14...
Load, 16, 17...first, second detection section, 23...
...ROM, 24...CPU, 28-31...1st-
4th counter, 35...exclusive or gate, 36...output section.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 直流電源に直列接続された第1スイツング素
子、及び第2スイツチング素子からなる1対のス
イツチング素子と、 前記直流電源に直列接続された第3スイツチン
グ素子、及び第4スイツチング素子からなる1対
のスイツチング素子と、 からなる2対のスイツチング素子を備え、 負荷の一端を前記第1スイツチング素子と第2
スイツチング素子間に接続し、該負荷の他端を前
記第3スイツチング素子と第4スイツチング素子
間に接続し、スイツチングパルスにより前記2対
のスイツチング素子をそれぞれスイツチングして
前記直流電源からの直流電力を時系列の出力パル
スを合成した交流電力に変換して前記負荷に供給
するパルス幅変調インバータにおいて、 前記スイツチングパルスのパルス幅を定める複
数個のパルスパターンデータを記憶した記憶部
と、 該記憶部から所望のパルスパターンデータを読
み出す制御部と、該制御部から読み出されたデー
タがプリセツトされる複数個のプリセツトカウン
タと、 前記各カウンタにプリセツトされたデータに基
づくパルス幅のパルス信号を前記スイツチングパ
ルスとして出力する出力部と、 前記負荷に印加される電圧の極性および前記負
荷を流れる電流の極性を検出する検出部と、 検出された前記両極性が異なるときに前記制御
部により前記記憶部から読み出すデータを前記出
力パルスのパルス幅が短くなるように変更させる
変更指令部と、 を備えたパルス幅変調インバータ。
[Claims for Utility Model Registration] A pair of switching elements consisting of a first switching element and a second switching element connected in series to a DC power supply, a third switching element connected in series to the DC power supply, and a fourth switching element. a pair of switching elements consisting of a switching element; and two pairs of switching elements consisting of, one end of the load is connected to the first switching element and the second switching element.
The other end of the load is connected between the third switching element and the fourth switching element, and each of the two pairs of switching elements is switched by a switching pulse to generate DC power from the DC power supply. in a pulse width modulation inverter that converts the output pulses into alternating current power that is a combination of time-series output pulses and supplies the converted alternating current power to the load, the storage unit storing a plurality of pulse pattern data that determines the pulse width of the switching pulse; a control section for reading out desired pulse pattern data from the control section; a plurality of preset counters to which the data read from the control section are preset; and a pulse signal having a pulse width based on the data preset in each of the counters. an output section that outputs the switching pulse; a detection section that detects the polarity of the voltage applied to the load and the polarity of the current flowing through the load; and a detection section that detects the polarity of the voltage applied to the load and the polarity of the current flowing through the load; A pulse width modulation inverter comprising: a change command section that changes data read from a storage section so that the pulse width of the output pulse becomes shorter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57146326A (en) * 1981-03-06 1982-09-09 Kyosan Electric Mfg Co Ltd Switching regulator circuit

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