JPH044757A - パルス幅変調インバータの制御方式 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は誘導電動機を駆動するパルス幅変調インバータ
において、特に誘導電動機から発する振動、騒音の低減
に関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に従来のパルス幅変調インバータとしては特開昭６
０−２６１３６８号公報に記載されているようなものが
あった。この公報に記載されたものは、三角波による搬
送波を正弦波による変調波で変調して得られるスイッチ
ング信号をメモリーに格納した後、このスイッチング信
号を一定の周期でメモリーから読み出しスイッチング素
子に供給して、インバータ回路から擬似正弦波を得るも
のであった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 このように構成された従来のパルス幅変調インバータで
は、搬送波の周波数が常に一定なものであった。このた
めパルス幅変調インバータから出力悴れる擬似正弦波を
電動機に供給した際に搬送波の周波数の整数倍あたりの
周波数成分を多く有する振動、騒音が発生する問題点が
あった。

このような問題点に対して、本発明はこの振動、騒音を
低減させる制御方式を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は複数のスイッチング素子をブリッジ状に接続し
たインバータ回路の夫々のスイッチング素子へパルス幅
変調に基づくスイッチング信号をＰＷＭ波形発生回路か
ら供給して擬似正弦波を得るパルス幅変調インバータに
おいて、前記ＰＷＭ波形発生回路は前記スイッチング信
号を搬送波と変調波との変調から得るように成すと共に
搬送波の周波数を所定の周期で変えるものである。

（＊）作用 このように構成された制御方式では、スイッチング信号
を得るための搬送波の周波数を擬似正弦波の一周期毎に
変えるので、搬送波の周波数の整数倍の振動、騒音の成
分も変わるものである。すなわち、擬似正弦波を連続し
て出力した際に振動、騒音の周波数成分が分散し、特定
の周波数成分が強調されることがなくなり、利用者の不
快感を減らすことができる。

くべ〉実施例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１図
はパルス幅変調インバータの概略図である。図中１は整
流回路であり６個の整流ダイオードをブリッジ状に接続
して、端子Ｕ、Ｖ、Ｗに与えられる三相交流を全波整流
して平滑回路２へ与えるものである。平滑回路２はチョ
ークコイル３と平滑コンデンサ４とから構成されており
、整流回路１からの整流出力を直流電力に平滑するもの
である。５はインバータ回路であり６個のスイッチング
素子（トランジスタ、ＦＥＴなと）を三相ブリッジ状に
結線している。尚、夫々のスイッチング素子には回生ｉ
Ｅ流を処理するためのダイオードが接続されている。６
はＰＷＭ波形発生回路、７はインバータ回路５で成牛さ
れる擬似正弦波が供給される圧縮機であり、内部に駆動
用の三相誘導電動機を有している。

ＰＷＭ波形発生回路６は、搬送波を変調波で変調して得
られるスイッチング信号を出力するものであり、以下の
ように構成されている。第２図は搬送波と変調波とから
スイッチング信号を得る手順を示す説明図である。図中
８．９．１０は変調波として用いる正弦波であり、夫々
１２０°つつ位相がずれている。１１は搬送波として用
いる三角波である。正弦波８〜１０の周波数がインバー
タ回路５から圧縮機へ出力される擬似正弦波の周波数と
なり、三角波１１の周波数に応じてパルス幅変調による
この擬似正弦波の分解能が変化する。すなわち周波数を
高くすれば擬似正弦波の分解能が良くなるが、反面スイ
ッチング素子のスイッチング速度が追従できなくなる。

また、周波数を高くすれば擬似正弦波の分解能が悪くな
ると共にスイッチング素子への連続通電時間が長くなる
ため、電流容量の大きいスイッチング素子を必要とする
問題点が生じます、従って、三角波の周波数はスイッチ
ング素子の能力の範囲内で高く設定するのが望ましい、
さらに正弦波の一周期の時間と三角波の一周期を整数倍
した時間とを一致させることによって、正弦波の一周期
の終りをこの一周期の始めにつなげることができ連続し
た擬似正弦波が得られるものである。尚、第２図では説
明の簡略化のために三角波の周波数と正弦波の周波数と
の比を６：１と極めて低く設定している。

（通常の三角波の周波数は１〜２　ＫＨｚ　）１２〜１
４はインバータ回路５のブリ・ンジの上側のアームを構
成するスイ・メチング素子へ供給するスイッチング信号
の波形でありミ夫々正弦波８、正弦波９、正弦波１０に
対応している。１５は三角波１１の周期で正弦波８〜１
０を分割した際の位相角スケールを示している。三角波
１１の一周期内、例えば位相角スケール中のＯ°〜６０
°　、６０°〜１２０°の間には波形１２，１３．１４
の１パルスがある。すなわち三角波の一周期内にはスイ
ッチング素子をＯＮさせる／＜ルスが１パルスある。第
３図はこの１／くルスの拡大図、すなわち三角波の一周
期分の波形の拡大図である。この図において、スイ・ノ
チング信号がＯＦＦからＯＮに変わる時刻をＴ。Ｎ、Ｏ
ＮからＯＦＦに変わる時刻をＴ。ＦＦとするとスイ・メ
チング素子がＯＮを維持している時間はＴ。ｙｙ　　Ｔ
ｏｓ時間である。尚、Ｔ、は三角波の一周期の時間であ
り、正弦波の６０°の区間に相当する。従って、このＴ
、、、Ｔ、、、の時刻を変えながら６回連続して／くル
スを出力すると一周期分のスイ・ンチング信号ができる
。このＴ。Ｎ時刻、Ｔｏ□時刻は三角波と正弦波の振幅
と周波数（周期）が定まれば計算で求めることができる
ので、常時Ｔ。Ｎ時刻、Ｔ　ＯＦＦ時刻を計算して一周
期分のスイッチング信号を得るようにしても良いし、ま
たＴ。Ｎ時刻、Ｔｏ□時刻を予め計算してメモリー内に
格納しておき、順次三角波の周期に合わせて読み出して
一周期分のスイッチング信号を得るようにしてもよい。

このようなスイッチング信号の出力方式において、Ｔｃ
の時間（三角波の周期）を以上した条件を満しながら変
えたものが本発明の制御方式である。

第４図は時間Ｔｃのデータ及び時刻Ｔ。Ｎ　ｒ　Ｔｏ、
。

のデータを予め算出した場合の動作を示すフローチャー
トである。尚、第５図は時間Ｔｃ、時刻Ｔ。Ｎ。

Ｔ　’ｏ□と擬似正弦波の出力周波数との関係を示すデ
ータ図であり、第６図は出力周波数をｆＨｚとした時に
得られるスイッチング信号の波形図である。

第４図のフローチャートにおいて、まずステップＳ１で
Ｔ。Ｎ時刻を計時するタイマ、Ｔ　ＯＦＦ時刻を計時す
るタイマ、三角波の一周期（区間）の時間を計時するタ
イマの計時をスタートさせる。次にステップＳ２にて設
定周波数Ｘ（擬似正弦波の出力周波数）を入力する。続
いてステップＳ３で設定周波数Ｘと区間Ｙ（ＹはＡ−Ｆ
に変化する）に基づいて第５図からＴ。時間、ＴＯＮ時
刻、Ｔ　Ｏ，。

時刻を夫々のタイマーのタイムＵＰ時間を変更する。例
えばＸ＝ｆ、Ｙ＝Ａの時はＴ　ｃ　＝　Ｔ　ｃ　Ａ　、
Ｔ　ＯＮ＝　Ｔ　ＮＡ　、　Ｔ　０ＦＦ＝　Ｔ　ｔＡの
値が設定される。この後ステップＳ４でＴ。Ｎタイマが
タイムＵＰＩ、たか否かを判断し、タイムＵＰｔ、た後
はステ・ツブＳ５でスイッチング信号をＯＮ状態に変え
かつ維持する。次にステップＳ６でＴ。ＦＦタイマがタ
イムＵＰしたか否かを判断し、タイムＵＰｕた後はステ
ップＳ７でスイッチング信号をＯＦＦ状態に変えかつ維
持する。次にステップＳ８でＴｃタイマがタイムＵＰＬ
、たか否かを判断し、タイムＵＰした後はステップＳ９
で区間Ｘを次の区間に進める。現在区間がＡならばＢに
進め、ＢならばＣに進め・・・・・・ＦならばＡに進め
る（戻す）ものである。ステップＳ９を実行した後は再
びステップＳ１から実行するものである。このようにし
て区間をＡ＋Ｆ＋Ｃに進めて得たスイッチング信号が第
６図に示す波形図である。尚、他のスイッチング素子に
与えるスイッチング信号も同様にして求めることができ
るので、他のスイッチング信号については省略する。

第７図は前記した区間の数を増やして実際に用いる状態
に近づけた時のスイッチング信号の波形図である。波形
図（ａ）は区間Ｔ　ｅａ、　Ｔ　ｃｂ、　Ｔ　ｃｃ、　
Ｔ　ｃｄ・・・・・・の夫々の時間の違いが読み取れる
ようにした図である。尚、波形図（ｂ）は区間の時間が
全て同じ時間、すなわち従来技術による波形である。

このように二角波の周波数を変えることによって、三角
波（搬送波）の周波数に起因する振動、騒音の周波数成
分が散らばり、圧縮機（負荷）からの振動、騒音も特定
の周波数成分が突出することなく、利用者の不快感が減
少するものである。

尚、上記実施例では、搬送波の周波数をこの搬送波の一
周期毎に変えたが、この搬送波の周波数を変調波の一周
期毎に変えるようにしても同様の効果が得られるもので
ある。

（ト）発明の効果 以上のように本発明はパルス幅変調インバータの制御方
式において、ＰＷＭ波形発生回路は搬送波と変調波とか
らパルス幅変調されたスイッチング信号を得る際の搬送
波の周波数を所定の周期で変えるようにしたので、搬送
波の周波数に起因し、この周波数の整数倍付近の成分が
主となる振動、騒音が搬送波の周波数の変化と共に分散
し、振動、騒音の特定の周波数成分が突出することがな
くなる。すなわち、振動、騒音の周波数成分が分散し、
振動、騒音の突出が無くなる分利用者の不快感を抑制で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はパルス幅変調インバータの概略図、第２図は搬
送波と変調波とからスイッチング信号を得る手順を示す
説明図、第３図は第２図に示した１パルスの拡大図、第
４図はスイッチング信号を得る動作を示すフローチャー
ト、第５図は第４図（７）７０−チャートで用いるデー
タを示す図、第６図は第４図に示したフローチャートに
基づく動作で得られるスイッチング信号の波形図、第７
図は区間を増やした際のスイッチング信号を示す波形図
である。 ５・・・インバータ回路、　　６・・・ＰＷＭ波形発生
回路、　　７・・・圧縮機、　８，９．１０・・・正弦
波、１１・・・三角波、　　１２，１３，１４・・・ス
イッチング信号の波形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のスイッチング素子をブリッジ状に接続した
   インバータ回路の夫々のスイッチング素子へパルス幅変
   調に基づくスイッチング信号をＰＷＭ波形発生回路から
   供給して擬似正弦波を得るパルス幅変調インバータにお
   いて、前記ＰＷＭ波形発生回路は前記スイッチング信号
   を搬送波と変調波との変調から得るように成すと共に搬
   送波の周波数を所定の周期で変えることを特徴とするパ
   ルス幅変調インバータの制御方式。