JPH0481117A - Ｐｗｍ波形形成装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は主として電圧形インバータのＰＷＭ波形形成装
置に関する。

（従来の技術） 第５図に従来のＰＷＭ波形形成装置を示す。

この第５図において、積算器１は、乗算器２を介して与
えられるキャリア半周期Ｔ７と周波数指令値ω１との乗
算結果ωＩＩＴｎに基づいて位相指令値θ８を出力する
。ＰＷＭ波形生成回路３は、積算器１から与えられる位
相指令値θ１とキャリア半周期Ｔゎ及び電圧指令値ＶＩ
′に基づいて被変調波を算出してＰＷＭ波形を生成する
ようになっている。

上記構成において、いまキャリア周波数に対応したキャ
リア半周期がＴｏであるとすると、乗算器２は、与えら
れたキャリア半周期Ｔｏと周波数指令値ω８との乗算結
果ω＊Ｔｏを積算器１に与え、積算器１はこれを積算し
た結果として位相指令値θ８を出力していく。これによ
り、ＰＷＭ波形生成回路３は、第６図に示すように、正
弦波の基準波形ａに対して、与えられた位相指令値θ廊
に応じた位相でサンプリングを行ない（図中黒丸印）、
次のサンプリングを行なうまでそのサンプリング値を保
持するようにした階段状の被変調波ｂを出力する。そし
て、実際にモータ等の負荷に加わる平均電圧波形Ｃは、
階段状の被変調波すの各階段部分の中点を通る値として
得られるので、サンプリング点との位相差はω”　Ｔ　
ｏ　／　２として表わされる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述のような従来構成のものでは、キャ
リア周波数の変更がない場合は平均電圧波形Ｃの波形も
略正弦波状になるので問題ないが、キャリア周波数の変
更によりキャリア半周期Ｔ７が変化するときに、以下に
示すような不具合が発生する。

例えば、キャリア周波数の変更によりキャリア半周期が
Ｔ。からＴ１　（Ｔ＋　＞Ｔｏ）に変化する場合を考え
る。この場合には、第６図に示すように、サンプリング
周期がω５Ｔｏからω８Ｔ１（〉ω”Ｔｏ）に変化する
。これにより、上述同様にして被変調波すの階段部分の
中点をとると、平均電圧波形Ｃは、キャリア周波数の変
更点を境にしてサンプリング点からω”　Ｔ　＋　／　
２だけずれた点を通ることになる。従って、このキャリ
ア周波数変更点直後では、同図に示すように正弦波形が
歪むことになる。そして、この歪みは、負荷かモータで
ある場合には第７図に示すごとくトルクの変動となって
負荷の駆動に悪影響を与える不具合がある。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、その目的
は、キャリア周波数を変更した場合でも、負荷に加わる
平均電圧波形に歪みを生じさせることかないＰＷＭ波形
形成装置を提供するにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、キャリア半周期及び周波数指令値に基づいて
位相指令値を出力する積算手段と、この積算手段からの
位相指令値及び電圧指令値から算出する被変調波に基づ
いてＰＷＭ波形を生成するＰＷＭ波形生成手段と、前記
キャリア半周期を記憶する記憶手段、及びこの記憶手段
に記憶された前回のキャリア半周期と今回与えられたキ
ャリア半周期との平均値を演算する演算手段を設け、前
記ＰＷＭ波形生成手段を、前記演算手段から与えられる
キャリア半周期の平均値に基づいてＰＷＭ波形を生成す
るように構成したところに特徴を有する。

（作用） 本発明のＰＷＭ波形形成装置によれば、記憶手段はキャ
リア周波数に応じたキャリア半周期を記憶し、演算手段
は記憶手段に記憶された前回のキャリア半周期と今回与
えられたキャリア半周期との平均値を演算して出力する
。積算手段は、このキャリア半周期の平均値と周波数指
令値との掛は算を行なうと共にその乗算結果に基づいて
位相指令値を出力する。ＰＷＭ波形生成手段は、位相指
令値、キャリア半周期及び電圧指令値から被変調波を生
成し、さらにこの被変調波に基づいてＰＷＭ波形を生成
して出力する。いま、キャリア周波数に変更がない場合
にはキャリア半周期は一定であるので、演算手段から出
力される平均値はキャリア半周期に一致した値となり、
被変調波は基準波形に対して一定の位相差をもった正弦
波形状となる。

しかして、キャリア周波数が変更された直後には次のよ
うに動作する。例えば、キャリア周波数の変更によりキ
ャリア半周期がＴ。からＴ、　　（Ｔ＞Ｔｏ）に変化し
た場合を考える。演算手段は、新たに与えられたキャリ
ア半周期Ｔ、と記憶手段から与えられるキャリア周波数
変更前のキャリア半周期Ｔ。との平均値（＝　（Ｔｏ　
＋Ｔ＋　）／２）を演算して積算手段に与える。これに
より、積算手段からはキャリア周波数の変更点から上述
の平均値に周波数指令値ω８を掛は算した値たけ進めた
位相の位相指令値θ１をＰＷＭ波形生成手段に与える。

つまり、ＰＷＭ波形生成手段においては、ＰＷＭ波形生
成のサンプリング周期がこのときに限って今与えられた
平均値（−ω”　　（Ｔ’ｏ　＋Ｔ　１）／２）となる
。ＰＷＭ波形生成手段は、この位相指令値に基づいて基
準波形に対してサンプリングを行なうが、そのときのホ
ールド開始位相はサンプリング点からずれた値となる。

このずれは、いま与えられているキャリア半周期Ｔ、に
基づいて、丁度ωｇ７．から上述の平均値を差し引いた
大きさとしたΔθ”　　（”＝ω”　　ｌ　Ｔｏ　　Ｔ
１１　／２）となる。つまり、キャリア周波数の変更前
にはサンプリング点が開始点となっていたのが、変更後
にはサンプリング点よりもΔθ１だけ早くなる。この後
は、演算手段から出力される平均値が変更後のキャリア
半周期Ｔ１になるので、サンプリング点とホールド開始
位相がずれた状態で被変調波が生成される。この結果、
生成される被変調波の階段部分の中点を結んで得られる
出力の平均的電圧は、基準波形に対してキャリア周波数
変更前後におけるずれが常に一定の値を保持した正弦波
形状となる。従って、負荷としてモータを用いた場合で
もトルク変動が発生するといった不具合かなくなる。

（実施例） 以下、本発明をモータを負荷とした電圧形インバータに
適用した場合の第１の実施例について第１図乃至第３図
を参照しながら説明する。

全体のブロック構成を示す第１図において、記憶手段た
る記憶回路１１は、順次与えられるキャリア半周期Ｔ。

に対して前回与えられて記憶していたキャリア半周期Ｔ
　、、−１を加算器１２に与える。

加算器１２は、上述の記憶回路１１からキャリア半周期
Ｔ７−１が与えられると共にキャリア半周期Ｔ。が与え
られ、これらを加算して除算器１３に出力する。除算器
１３は入力された値を２で除算するもので、これら加算
器１２及び除算器１３によりキャリア半周期Ｔ６とＩ−
ｔとの平均値（−（Ｔ、−＋　十Ｔ、）／２）を演算す
る演算手段１４を構成する。乗算器１５は、除算器１３
から上述した平均値が与えられると共に周波数指令値ω
１が与えられるようになっており、これらの積を演算し
て積算回路１６に与える。積算回路１６は、乗算器１５
からの出力を積算して位相指令値θ８を出力するもので
、乗算器１５と共に積算手段１７を構成する。ＰＷＭ波
形生成手段たる波形生成回路１８は、積算回路１６から
位相指令値θ８が与えられると共に、キャリア半周期Ｔ
ｌ１ｌ電圧指令値ｖｌＩが与えられ、これらに基づいて
後述するようにして被変調波を生成し、さらにこの被変
調波に応じたＰＷＭ波形を生成して出力する。

次に、本実施例の作用について第２図及び第３図をも参
照しながら説明するに、キャリア周波数が変更されてそ
のときのキャリア半周期がＴ。からＴｌ　　（”ｒ＋　
＞”ｒｏ）に変化する前後における以下の３つの状態に
分けて述べる。即ち、（１）キャリア半周期がＴ。のと
きの動作状態、（■）キャリア半周期がＴｏからＴＩに
変化した直後の動作状態及び（ｍ）キャリア半周期がＴ
１のときの動作状態である。そして、第２図には、これ
らの動作状態に対応してキャリア周波数変更前後の各種
波形を示している。

（Ｉ）キャリア半周期がＴ。のときの動作状態キャリア
半周期Ｔ。が継続的に与えられるときには、除算器１３
からの出力は同じキャリア半周期Ｔ。同志の平均値であ
ることからＴｏである。

従って、ＰＷＭ波形形成回路１８は、第２図に示すよう
に、位相指令値θ３に従って、位相角ω３Ｔｏの間隔で
正弦波形状をなす基準波形ｇに対するサンプリングを行
ない（図中黒丸点）、そのときの値を電圧指令値Ｖ８に
基づいてホールド電圧としてω８Ｔｏの角度の間保持す
る。これを繰り返すことにより、階段状の被変調波ｍが
形成される。そして、ＰＷＭ波形生成回路１８は、この
被変調波ｍに基づいてＰＷＭ波形を生成して出力する。

これにより、負荷としてのモータに加わる平均電圧波形
は、同図に破線ｎで示すように被変調波の各平坦部分の
中点を結んだ形状となる。平均電圧波形ｎは基準波形ｇ
に対してω”　Ｔ　ｏ　／　２だけ位相がずれた位置で
基準波形ｇと同じ正弦波形状をなしている。

（ＩＩ）キャリア周波数が変化した直後の動作状態この
場合には、キャリア半周期がＴｏからＴ１に変化するの
に伴なって、加算器１２には現在のキャリア半周期Ｔ１
と記憶回路１１からの前回のキャリア半周期Ｔ。が与え
られる。従って、除算器１３からはこれらのキャリア半
周期Ｔ。及びＴの平均値が出力される。これにより、積
算器１６からは位相指令値θ８として前回の位相指令値
からΔθ”　　（＝ω”　　（Ｔｏ　＋Ｔ＋　）／２）
だけ位相が進んだサンプリング点が指定される（第２図
参照）。ＰＷＭ波形生成回路１８は、この位相指令値θ
１に基づいて基準波形ｐに対するサンプリングを行ない
、電圧指令値Ｖ１１に基づいてホールド電圧を決める。

一方、このときのホールド電圧の開始位相は、いま与え
られているキャリア半周期Ｔ１に基づいてサンプリング
周期として与えられた平均値Δθ６との差θＤ　（−ω
’（Ｔ、−Ｔ）／２）を演算し、その値がマイナスの値
になったときには第２図中で示すサンプリング点よりも
差の分だけ早く開始する。このときの保持位相は次に示
すように、ω”Ｔ、である。つまり、キャリア半周期が
変化したことにより、サンプリング点とホールド電圧の
開始位相がずれるのである。

しかし、このときの被変調波ｍの平坦部分の中点即ち平
均電圧波形ｎを形成する点は前のキャリア半周期Ｔ。の
ときと同じω”　Ｔ　ｏ　／　２となり、波形に歪みが
生ずることがない。

（ｍ）キャリア半周期がＴ、のときの動作状態さて、上
述のようにして移行した後は、除算器１３からはＴ１か
出力されるようになるので、以後のサンプリング点はω
”ＴＩの周期で位相が進む位相指令値θ８が与えられる
。これにより、（１）と同様にしてサンプリング周期が
キャリア半周期Ｔ１に応じて出力され、ホールド位相は
ωＴ１だけ保持されるが、その開始位相たけサンプリン
グ点から上述同様にずれた値となる。この結果、被変調
波ｍは同図に示すようになり、平均電圧波形ｎはキャリ
ア周波数の変更前後で、常に基準波形ｇに対して一定の
位相ω”　Ｔｏ　／２だけずれた波形となる。この結果
、負荷としてのモータに加わる平均電圧波形に歪がなく
なることにより、トルクの変動率もキャリア周波数の変
更直後でも第３図に示すように極力低減される。

このような本実施例によれば、記憶回路１１及び演算手
段１４により、前回と今回とのキャリア半周期の平均値
に基づいて位相指令値θ１を出力するようにしたので、
キャリア周波数が変更になったときに、その直後の］回
だけはキャリア半周期の平均値として中間の値をもった
サンプリング周期となり、同時にホールド開始位相がず
らされるので、結果として被変調波の平坦部分の中点を
結んで得られる平均電圧波形は常に基準波形に対して等
間隔だけずれたものとなる。つまり、従来と異なり、負
荷にかかる平均電圧波形としては歪が発生することがな
くなるので、トルク変動率を極力低減させることができ
る。

尚、上記実施例においては、キャリア半周期Ｔ。からそ
れよりも大きな値のキャリア半周期Ｔ。

に変化する場合について述べたが、この逆の場合には、
前述したθＤがプラスとなることにより、サンプリング
点よりもθＤだけ遅れた位相で開始するように制御すれ
ば良い。

第４図は本発明の第２の実施例を示し、以下節１の実施
例と異なる部分について説明する。

即ち、周波数指令値ω８は、クロック信号ｆＣＫと共に
レートマルチプライヤ１９に入力され、これに対応した
周波数のパルス列としてカウンタ回路２０に与えられる
。カウンタ回路２ｏはレートマルチプライヤ１９からの
パルスをカウントしてラッチ回路２１のデータ端子りに
入力している。

除算器１３から出力されるキャリア半周期の平均値は、
プリセッタブルダウンカウンタ２２のＤＡＴＡ端子に入
力される。プリセッタブルダウンカウンタ２２は、クロ
ック端子ＣＫに与えられるクロック信号ｆ　ＣＫ２に基
づいてＤＡＴＡ端子に入力されている平均値をカウント
ダウンし、そのカウント値がゼロになると出力端子ＣＹ
からラッチ回路２１のクロック端子ＣＫにパルスを出力
する。

このとき、このパルスは同時にプリセッタブルダウンカ
ウンタ２２自身のＬＯＡＤ端子に与えてプリセット状態
にするようになっている。ラッチ回路２１は、クロック
端子ＣＫにパルスが与えられるとデータ端子りに入力さ
れているカウント値を出力端子ＱからＰＷＭ波形生成回
路１８に入力する。そして、レートマルチプライヤ１９
．カウンタ回路２０．プリセッタブルダウンカウンタ２
１及びラッチ回路２２により積算手段２３が構成される
。

二のような構成によれば、プリセッタブルダウンカウン
タ２１からは除算器１３から与えられる平均値に応じた
時間間隔毎にパルスが出力され、ラッチ回路２２により
、そのときカウンタ回路２０から与えられているカウン
ト値が位相指令値θ８としてＰＷＭ波形生成回路１３に
与えられるのである。以下、第１の実施例と略同様にし
て動作することにより、同様の作用効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のＰＷＭ波形形成装置によ
れば、前回と今回とのキャリア半周期の平均値を演算し
、この平均値に基づいてＰＷＭ波形生成手段によりＰＷ
Ｍ波形を生成させるようにしたので、従来と異なり、キ
ャリア周波数の変更があったときでも負荷に加わる平均
電圧波形に歪が生ずることかなくなる。従って、例えば
負荷としてモータ等が接続されている場合でも、そのト
ルク変動の発生を極力低減できるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は概略的なブロック構成図、第２図はＰＷＭ波形と平
均電圧波形を示す作用説明図、第３図はモータのトルク
変動を示す作用説明図であり、第４図は本発明の第２の
実施例を示す第１図相当図である。第５図乃至第７図は
従来例を示す第１図乃至第３図相当図である。 図面中、１１は記憶回路（記憶手段）、１２は加算器、
１３は除算器、１４は演算手段、１５は乗算器、１６は
積算回路、１７は積算手段、１８はＰＷＭ波形生成回路
（ＰＷＭ波形生成手段）、１９はレートマルチプライヤ
、２０はカウンタ回路、２１はプリセッタブルダウンカ
ウンタ、２２はラッチ回路、２３は積算手段である。 代理人　弁理士　　則　近　　憲　佑 ｎ？釣電圧：Ｊ！Ｌ形 第 図 トルク変動 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．キャリア半周期及び周波数指令値に基づいて位相指
   令値を出力する積算手段と、この積算手段からの位相指
   令値及び電圧指令値から算出する被変調波に基づいてＰ
   ＷＭ波形を生成するＰＷＭ波形生成手段と、前記キャリ
   ア半周期を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶さ
   れた前回のキャリア半周期と今回与えられたキャリア半
   周期との平均値を演算する演算手段とを具備し、前記Ｐ
   ＷＭ波形生成手段は、前記演算手段から与えられるキャ
   リア半周期の平均値に基づいてＰＷＭ波形を生成するこ
   とを特徴とするＰＷＭ波形形成装置。