JPH0469068A - 正弦波近似パルス幅変調信号発生装置 - 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］ 本発明は正弦波近似パルス幅変調信号発生装置に関する
もので、特に、空気調和装置の圧縮機モータの駆動を行
なうインバータ等に利用できる正弦波近似パルス幅変調
（以下、単にｒＰＷＭＪという）信号の発生装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来のこの種の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置として、
特開昭６３−３１４７７号公報に掲載の技術を挙げるこ
とができる。

第７図は前記公報に記載されている従来の正弦波近似Ｐ
ＷＭ信号発生装置を示すブロック図である。

図において、（１）はマイクロコンピュータの中央演算
処理装置であるＣＰＵ、（２）はタイマ、（３）は波形
データが格納される読み書き可能なＲＡＭ、（４）は基
準正弦波データ等が格納されている読み出し専用のＲＯ
Ｍ、（５）は波形発生データテーブル内の波形発生デー
タアドレスを示すアドレスポインタ、（６）はＰＷＭ信
号を発生するポートである。なお、ＲＡＭ　（３）内に
は２つの波形発生データテーブル領域が確保されている
。また、図中、実線はＰＷＭ信号発生のための割込処理
の流れを示し、点線は波形発生データ作成のためのメイ
ン処理の流れを示している。

つぎに、上記構成の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置の動
作について、第８図から第１０図のフローチャートを用
いて説明する。

第８図は従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置における
ＰＷＭ信号の割込処理動作を示すフローチャート、第９
図は従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけるメイ
ン処理動作を示すフローチャート、第１０図は第９図の
メイン処理動作中のデータ作成ルーチンを示すフローチ
ャートである。

まず、ＰＷＭ信号の発生動作を第８図のフローチャート
で説明する。タイマ（２）による割込要求で、タイマ割
込動作が開始されると、ステップＳ１でアドレスポイン
タ（５）がインクリメントされ、ステップＳ２でＲＡＭ
　（３）のテーブルが終りであるか否かの判断がなされ
る。なお、このテーブルは後述するメイン処理によって
ＲＡＭ（３）上に作成されたものである。テーブルが終
りである場合は、ステップＳ３でテーブルを切換える必
要があるか否かを判断し、切換える必要がある場合（即
ち、出力周波数或いは出力電力を変更する場合）は、ス
テップＳ４でテーブルを切換える。その後、ステップＳ
５でアドレスポインタ（５）を初期化する。ステップＳ
２でテーブルが終りでなければ、ステップ＄３乃至ステ
ップＳ５の動作は行なわれない。続いて、ステップＳ６
でアドレスポインタ（５）で示されるＲＡＭ　（３）上
にあるテーブルの内容がＣＰＵ　（１）に読み込まれ、
ポート出力データがポート（６）に出力され、ステップ
Ｓ７で時間データがタイマ（２）にセットされて割込処
理が終了する。以後、波形発生データの中の時間データ
に従った所定のタイミングで割込処理に入り、ＰＷＭ信
号を発生する。

次に、波形発生データをＲＡＭ　（３）上に作成する動
作を、第９図及び第１０図のフローチャートで説明する
。

第９図において、ステップＳｌｌで周波数、電圧に変更
があるか否かが判断され、変更がある場合には、ステッ
プＳ１２でデータ作成プログラムが呼出され、データ作
成動作が実行された後、メインルーチンに戻る。しかし
、ステップＳｌｌで周波数、電圧に変更がない場合には
、データ作成プログラムは呼び出されず、そのまま、メ
インルーチンに戻る。このステップＳ１２のデータ作成
プログラムによるデータ作成動作は第１０図のような手
順で実行される。

第１０図において、まず、ステップＳ２１でタイマ割込
みで使用されていない方のテーブルが選択される。次に
、ステップＳ２２で周波数データ、電圧データ、キャリ
ア周波数データ及びＲＯＭ（４）内にある基準正弦波デ
ータから三角波比較方式に−より３０度分の波形発生デ
ータが作成される。そして、ステップ３２３でこれを６
０度分のデータに展開し、更に、ステップＳ２４でマイ
クロコンピュータが処理しきれない時間的に短いデータ
がカットされる。このデータの作成が終了したら、ステ
ップＳ２５でテーブルの切換えが可能であることを示す
フラグを立て、その後、再び、メインルーチンに戻る。

このような割込処理が発生するタイミングとＰＷＭ信号
とは第１１図に示したような関係にある。

第１１図は従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけ
る割込処理発生タイミングを示す波形図である。

第１１図において、矢印は上記の説明のようにして発生
する割込処理のタイミングを示している。

この図では、１キャリア周期の間に４回の割込みが発生
している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置では
、キャリア周波数はキャリア周波数データとして固定（
出力周波数に対して１対１対応）であり、波形データ作
成時に１回転（３６０度）に含まれるキャリア周波数に
よって定まっていた。

また、１キャリア周期の間に割込処理が４回入り、レジ
スタ等の退避など、波形データの演算以外の処理も多い
ために、キャリア周波数を増大させることができなかっ
た。

また、従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置では、ＲＡ
Ｍ　（３）内に大きな波形発生テーブルを二つ所有して
いた。しかし、通常、ＲＯＭ　（４）の容量に対してＲ
ＡＭ　（３）の容量はそれ程多くないので、他のプログ
ラムが共存する場合には、大きな制約を受はソフトウェ
アの負担となっていた。

そこで、この発明はＲＡＭ上の波形発生データテーブル
が不要になるとともに、キャリア周波数の変更ができる
正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置の提供を課題とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明にかかる正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置は、三角
波キャリアの最上点を含む近傍、最下点を含む近傍、最
上点及び最下点を含む近傍のうちのいずれかの時点で発
生する割込処理に応じて、前記割込処理が発生する時の
各相の出力変化のタイミングを演算する出力変化タイミ
ング演算手段と、前記演算により得られた出力変化のタ
イミングを前記割込処理が発生する毎に設定する出力変
化タイミング設定手段と、前記出力変化のタイミングを
記憶し、この出力変化のタイミングに応じて三角波比較
方式より生成されるＰＷＭ信号の出力を制御する出力制
御手段と、前記出力変化のタイミングの演算に必要な予
め用意された所定のパラメータをキャリア周波数に対応
して読出し設定するキャリア周波数変更手段とを備えて
いる。

［作用コ 本発明においては、三角波キャリアの最上点を含む近傍
、最下点を含む近傍、或いは、最上点及び最下点を含む
近傍のいずれかの時点において割込処理が発生し、この
割込処理の発生に応じてキャリア周期を設定し、そのキ
ャリア周期を基にして、順次出力変化のタイミングを演
算し、割込処理の発生毎に出力変化のタイミングを設定
することで、各相の出力変化のタイミングに応じてＰＷ
Ｍ信号を出力することができるとともに、キャリア周波
数を変更することができる。

［実施例コ 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例である正弦波近似ＰＷＭ信
号発生装置を示すブロック図である。

図において、（１１）は演算手段及びタイミング設定手
段としての機能を有するＣＰＵ、（１２）はタイマ、（
１３）は電圧倍率、実行するキャリア周期データ、キャ
リア周期分のアドレスポインタの変化量及び演算結果を
格納するＲＡＭ、（１４）は基準正弦波データ、標準出
力電圧データ、各キャリア周波数に対応したキャリア周
期データ等が格納されているＲＯＭ、（１５）はＲＯＭ
（１４）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、（１６）はＲＯＭ（１４）内
のキャリア周期データ、キャリア倍率データ、キャリア
周期分のアドレスポインタの変化量をアクセスするアド
レスを示すアドレスポインタ、（１７）はＰＷＭ信号を
出力するポート、（１８）はＰＷＭの出力変化タイミン
グや割込タイミングを記憶するレジスタを有し、そのタ
イミングでポート（１７）に出力したり、ＣＰＵ　（１
１）に割込要求を出す出力制御手段、（１９）は外部機
器やセンサ等との情報の入出力を行なうＩｌｏである。

ここで、上記各用語の説明をする。「基準正弦波データ
」は、正弦波データと三角波キャリアとを比較して各相
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）を得る所謂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、出力周波数に対して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、実際の圧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。

この実施例では、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。

第２図は第１図の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけ
る正弦波ＰＷＭ波形の出力タイミングを演算する割込処
理の発生タイミングを示す波形図である。

図において、（２１）は三角波キャリアであり、（２２
）及び（２３）は出力すべき正弦波の一部である。また
、矢印は割込処理の発生タイミングを示しており、この
図では、三角波キャリア（２１）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込が発生
している場合を示している。

つぎに、上記構成の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置の動
作について説明する。まず、割込処理動作の全体の流れ
について述べる。第３図はこの発明の一実施例である正
弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけるＰＷＭ信号の割込
処理動作を示すフローチャートである。

第３図において、割込要求が発生し、割込処理に入ると
、ステップＳ３１でキャリアが上昇中か下降中かの判断
がされ、上昇中の場合には、ステップＳ３２でキャリア
周波数変更の処理が行なわれる。続いて、ステップ８３
３で上記ステップＳ３２で設定されたキャリア周期デー
タがタイマ（１２）に設定される。以後、この設定され
たタイマ周期で割込処理が繰返される。そして、割込処
理が行なわれる毎に、ステップＳ３４で出力変化タイミ
ングの演算の処理が行なわれ、ステップＳ３５で前記演
算結果が設定される。

ここで、上記第３図の主要なステップの動作について、
第４図から第６図のフローチャートを用いて説明する。

第４図は第３図のステップＳ３２で実行されるキャリア
周波数変更動作の処理ルーチンを示すフローチャートで
あり、この動作はキャリア周波数変更手段によってなさ
れる。

第４図において、まず、ステップＳ４１で、マイクロコ
ンピュータの外部若くは内部処理によって、キャリア周
波数を変更する旨のキャリア周波数のアドレスポインタ
が設定されたか否かが判断され、キャリア周波数を変更
する場合は、ステップＳ４２でアドレスポインタ（１６
）に従ってキャリア周期データを読込み、このデータを
ステップＳ４３でＲＡＭ（１３）上に記憶する。続いて
、ステップＳ４４で同じくアドレスポインタ（１６）に
従ってキャリア倍率データを読み込み、このデータをス
テップＳ４５でＲＡＭ　（１３）上に記憶する。同様に
して、ステップＳ４５てアドレスポインタ（１６）に従
ってキャリア周期分のアドレスポインタ（１６）の変化
量を読出し、ステップＳ４７でＲＡＭ　（１３）上に記
憶する。一方、ステップＳ４１でキャリア周波数を変更
しない場合は、上記のステップ５４２からステップＳ５
７の各動作は行なわれない。このような一連の動作によ
り、キャリア周波数の変更処理がなされる。

第５図は第３図のステップＳ３４で実行される演算動作
の処理ルーチンを示すフローチャートであり、この動作
は出力変化タイミング演算手段によってなされる。

第５図において、まず、ステップＳ５１でアドレスポイ
ンタ（１５）が示すアドレスから所定の基準正弦波デー
タが読み込まれる。ステップＳ５２では、上記ステップ
５５１で読み込まれた基準正弦波データにキャリア周期
倍率データが乗算され、実行するキャリア周波数に対応
する基準正弦波データが演算される。ステップ３５３で
、更に、ＲＯＭ　（１４）内に格納されメイン処理によ
ってＲＡＭ（１３）内に移された標準出力電圧データと
ＲＡＭ　（１３）内に格納された電圧倍率データが乗算
され、これと三角波キャリアに基づく割込みタイミング
間のうちのキャリア上昇中における出力変化のタイミン
グが演算され、この演算結果がステップＳ５４でＲＡＭ
（１３）に記憶される。

次に、キャリア下降中の出力変化のタイミングを演算す
るために、ステップＳ５５で、上記ステップ８３３で得
られた出力変化のタイミングデータがＲＡＭ（１３）内
のキャリア周期データから減算され、その減算結果がス
テップＳ５６でＲＡＭ（１３）に記憶される。次に、他
の相の出力変化のタイミンクを演算するために、ステッ
プＳ５７でアドレスポインタ（１５）が位相差に相当す
る値だけ進められ、ステップ８５８でアドレスポインタ
（１５）が示すアドレスから基準正弦波データが読み込
まれ、ステップＳ５９でキャリア周期倍率データが乗算
され、実行するキャリアに対応した基準正弦波データが
演算される。そして、ステップＳ６０で基準正弦波デー
タ、標準出力データ、電圧倍率データが乗算され、これ
らの乗算結果がステップＳ６１で記憶される。続いて、
キャリア下降中の出力変化のタイミングを演算するため
、ステップＳ６２で、上記ステップＳ６０で得られた結
果がＲＡＭ　（１３）内のキャリア周期データから減算
され、その結果がステップ５６３で記憶される。次に、
ステップＳ６４でキャリア周期分のアドレスポインタの
変化量がＲＡＭ（１３）から読出されアドレスポインタ
（１５）に加算され、ステップＳ６５てアドレスか正弦
波データテーブルの範囲を越えた場合は、ステップＳ６
６でアドレスポインタが初期化される。このような−連
の動作により、出力変化タイミングの演算処理がなされ
る。

第６図は第３図のステップＳ３５で実行されるタイミン
ク設定動作の処理ルーチンを示すフローチャートであり
、この動作は出力変化タイミング設定手段によってなさ
れる。

第６図において、まず、ステップＳ７１てキャリアが上
昇中のタイミングを設定するのか、或いは、下降中のタ
イミングを設定するのかの判断がなされ、上昇中のタイ
ミングを設定する場合は、ステップＳ７２に進み、上記
第５図のステツー７’Ｓ５４で記憶した出力変化のタイ
ミングが出力制御手段（１８）にセットされ、ステップ
８７３で、上記第５図のステップＳ６１て記憶した出力
変化のタイミングが出力制御手段（１８）にセットされ
る。一方、キャリアが下降中のタイミングを設定する場
合はステップＳ７４に進み、上記第５図のステップＳ５
６で記憶した出力変化のタイミングが出力制御手段（１
８）にセットされ、ステップＳ７５で、上記第５図のス
テップ３６３で記憶した出力変化のタイミングが出力制
御手段（１８）にセットされる。このような一連の動作
により、出力変化のタイミングの設定処理がなされる。

上記のように、この実施例の正弦波近似ＰＷＭ信号発生
装置は、メイン処理の途中に行なわれる三角波キャリア
の最上点を含む近傍、最下点を含む近傍、最上点及び最
下点を含む近傍のうちのいずれかの時点で発生する割込
処理に応じて、前記割込処理が発生する時の各相の出力
変化のタイミングを演算する上記第５図のフローチャー
トで示したような出力変化タイミング演算手段と、前記
演算により得られた出力変化のタイミングを前記割込処
理が発生する毎に設定する上記第６図のフローチャート
で示したような出力変化タイミング設定手段と、前記出
力変化のタイミングを記憶し、この出力変化のタイミン
グに応じて三角波比較方式より生成されるＰＷＭ信号の
出力を制御する出力制御手段（１８）と、前記出力変化
のタイミングの演算に必要な予め用意された所定のパラ
メータをキャリア周波数に対応して読出し設定する上記
第４図のフローチャート・で示したようなキャリア周波
数変更手段とを備えている。

そして、三角波キャリアの最上点を含む近傍、最下点を
含む近傍、或いは、最上点及び最下点を含む近傍のいず
れかの時点において割込処理が発生し、この割込処理の
発生に応じてキャリア周期を設定し、そのキャリア周期
を基にして、順次出力変化のタイミングを演算し、割込
処理の発生毎に出力変化のタイミンクを設定することで
、各相の出力変化のタイミングに応じてＰＷＭ信号を出
力することができる。

したがって、この実施例では従来のようにキャリア周波
数はキャリア周波数データとして固定されるものではな
く、キャリア周波数を変更することができる。また、従
来のように、ＲＡＭ内に大きな波形発生テーブルを二つ
所有する必要はなく、しかも、従来のように１キャリア
周期の間に割込処理が４同人るようなことがなく、１キ
ャリア周期に発生する割込処理の回数が減るので、他の
プログラムが共存する場合にも、大きな制約を受けず、
結果的に、ソフトウェアの負担を軽減することができる
。

なお、上記実施例の出力変化タイミング演算手段、出力
変化タイミング設定手段、出力制御手段、及びキャリア
周波数変更手段は、全て１チツプのマイクロコンピュー
タのハードウェア及びソフトウェアによって構成しても
よいし、マイクロコンピュータの外部機構として構成し
てもよい。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置
は、割込処理が発生する時の各相の出力変化のタイミン
グを演算する出力変化タイミング演算手段と、前記出力
変化のタイミングを前記割込処理が発生する毎に設定す
る出力変化タイミング設定手段と、前記出力変化のタイ
ミングに応じて三角波比較方式より生成されるＰＷＭ信
号の出力を制御する出力制御手段と、前記予定のパラメ
ータをキャリア周波数に対応して読出し設定するキャリ
ア周波数変更手段とを備えており、三角波キャリアの最
上点を含む近傍、最下点を含む近傍、或いは、最上点及
び最下点を含む近傍のいずれかの時点において割込処理
が発生し、この割込処理の発生に応じてキャリア周期を
設定し、そのキャリア周期を基にして、順次出力変化の
タイミングを演算し、割込処理の発生毎に出力変化のタ
イミングを設定することで、各相の出力変化のタイミン
グに応じてＰＷＭ信号を出力することができるから、キ
ャリア周波数を変更することができ、しかも、１キャリ
ア周期に発生する割込処理の回数が減り、ＲＡＭ上の波
形発生データテーブルが不要になるから、ソフトウェア
の負担を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である正弦波近似ＰＷＭ信
号発生装置を示すブロック図、第２図は第１図の正弦波
近似ＰＷＭ信号発生装置における割込処理発生タイミン
グを示す波形図、第３図はこの発明の一実施例である正
弦波近似ＰＷＭ信号発生装置における割込処理動作を示
すフローチャート、第４図は第３図の割込処理動作中の
キャリア周波数変更動作の処理ルーチンを示すフローチ
ャート、第５図は同じく第３図の割込処理動作中の演算
動作の処理ルーチンを示すフローチャート、第６図は同
じく第３図の割込処理動作中のタイミング設定動作の処
理ルーチンを示すフローチャート、第７図は従来の正弦
波近似ＰＷＭ信号発生装置を示すブロック図、第８図は
従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけるＰＷＭ信
号の割込処理動作を示すフローチャート、第９図は従来
の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけるメイン処理動
作を示すフローチャート、第１０図は第９図のメイン処
理動作中のデータ作成ルーチンを示すフローチャート、
第１１図は従来の正弦波近似ＰＷＭ信号発生装置におけ
る割込処理発生タイミングを示す波形図である。 図において、 １１：ＣＰＵ　　　　　１２：タイマ １３：ＲＡＭ　　　　　１４：ＲＯＭ １５．１６：アドレスポインタ １７：ポート　　　　１８：出力制御手段１９：Ｉｌｏ である。 なお、図中、同−符号及び同一記号は同一または相当部
分を示すものである。 代理人　弁理士　大岩　増雄　外２名 第２図 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 第６図 第３図 第９図 第１１図 ｔｉｔ １甘１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 三角波キャリアの最上点を含む近傍、最下点を含む近傍
   、最上点及び最下点を含む近傍のうちのいずれかの時点
   で発生する割込処理に応じて、前記割込処理が発生する
   時の各相の出力変化のタイミングを演算する出力変化タ
   イミング演算手段と、前記演算により得られた出力変化
   のタイミングを前記割込処理が発生する毎に設定する出
   力変化タイミング設定手段と、 前記出力変化のタイミングを記憶し、この出力変化のタ
   イミングに応じて三角波比較方式より生成されるパルス
   幅変調信号の出力を制御する出力制御手段と、 前記出力変化のタイミングの演算に必要な予め用意され
   た所定のパラメータをキャリア周波数に対応して読出し
   設定するキャリア周波数変更手段