JPH06133558A - Pwm制御方式 - Google Patents

Pwm制御方式

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JPH06133558A
JPH06133558A JP4301527A JP30152792A JPH06133558A JP H06133558 A JPH06133558 A JP H06133558A JP 4301527 A JP4301527 A JP 4301527A JP 30152792 A JP30152792 A JP 30152792A JP H06133558 A JPH06133558 A JP H06133558A
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JP
Japan
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pwm
phase
command
commands
pwmu
Prior art date
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Pending
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JP4301527A
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English (en)
Inventor
Shinichi Kono
新一 河野
Junichi Tezuka
淳一 手塚
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電流ループを有するモータ制御におけるPW
M制御方式。 【構成】 電流ループ処理で求められたU,V,W相の
PWM指令PWMu ,PWMv ,PWMw の最大値と最
小値の中間値を求める。この中間値を各PWM指令PW
Mu ,PWMv ,PWMw から減じて補正されたPWM
指令PWMu',PWMv',PWMw'を求め、この補正さ
れたPWM指令でPWM処理を行う。VVVF方式にお
ける基本波に3次の高調波を重畳したとき得られる効果
と同様に、電圧利用率を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、3相PWM(パルス幅
変調)インバータによる交流電動機の電流制御方式に関
する。
【0002】
【従来の技術】3相交流電動機における、三相正弦波電
圧指令と搬送波である三角波を比較してPWM信号を得
る三角波比較PWM制御方式では、インバータの直流電
圧(主電圧)を有効に利用するために、基本正弦波にそ
の第3次の高周波を重畳して、各3相指令電圧を作成す
る方法がある。この方法は、交流電動機のロータの電気
角、すなわち位相θを検出して、該位相θに基づいて、
3相の各PWM指令(電圧指令)を作成するVVVF
(可変電圧・可変周波数)制御方式である場合にだけ可
能である。すなわち、VVVF制御方式では、検出され
たロータの位相θより、U,V,W相のPWM指令(電
圧指令)PWMu ,PWMv ,PWMw を次のように計
算する。
【0003】 PWMu =V・sinθ PWMv =V・sin(θ−2π/3) PWMw =V・sin(θ+2π/3) そして、上記基本波で構成されたPWM指令PWMu ,
PWMv ,PWMw に、この基本波の第3次の整数倍の
高周波を重畳して、インバータの直流電圧(主電圧)を
有効に利用するPWM信号を得るようにしている。
【0004】図5は、各相のPWM指令に第3次の高周
波ksin3θを重畳して補正したときの補正されたP
WM指令PWMu'、PWMv'、PWMw'、の説明図で、
U相のPWM指令PWMu に第3次の高周波ksin3
θを加算すると、図5にPWMu'として示す波形とな
る。同様にV相,W相のPWM指令に第3次の高周波k
sin3θを加算すると、図に示すようなV,W相のP
WM指令PWMv'、PWMw'を得ることができ、電圧利
用率を向上させることができることが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】3次の高周波を基本波
に重畳して得られるPWM指令は、主電圧を有効に利用
し、電圧利用率を向上させることができるが、この3次
の高周波重畳方式は、検出されたロータの回転位置、す
なわち、検出位相θから各相のPWM指令を直接作成す
るものであるから、位相θが既知であるため、3次の高
周波成分も計算することができる。このため、3次の高
周波成分を重畳したPWM指令を計算することができ
る。しかし、電流ループを持った制御回路では、位相θ
によって直接PWM指令を求めないため、この3次の高
周波成分を重畳する方式を採用することができない。電
流ループ制御回路を持った方式では、まず、位相θから
2π/3位相のずれた各相電流指令Iuc,Ivc,Iwcを
次のように求める。
【0006】 Iuc=Isinθ …(1) Ivc=Isin(θ−2π/3) …(2) Iwc=Isin(θ+2π/3) …(3) こうして求められた各電流指令から各電流フィードバッ
ク値(検出各相電流)iu ,iv ,iw を減じて、その
電流偏差にゲインKを乗じて各相のPWM指令を作成す
る。
【0007】 PWMu =K・(Iuc−iu ) …(4) PWMv =K・(Ivc−iv ) …(5) PWMw =K・(Iwc−iw ) …(6) 以上のようにして各相のPWM指令が作成されるため、
電流フィードバック値iu ,iv ,iw はどのような値
か不明であることから、各PWM指令PWMu,PWMv
,PWMw の位相はわからない。そのため、3次の高
周波成分を重畳することもできないので、上述した3次
の高周波を重畳させて電圧利用率を向上させる方式を採
用することができない。
【0008】そこで、本発明の目的は、電流ループ制御
回路を有するPWM方式において、電圧利用率を向上さ
せることができるPWM方式を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、電流ループ処
理によって得られた各相のPWM指令の最大値と最小値
の中間値を求め、該中間値を各相のPWM指令から減じ
て補正された各相のPWM指令を求め、この補正された
PWM指令と三角波と比較してPWM信号を作成する。
【0010】
【作用】電流ループ処理によって得られた各相のPWM
指令の最大値と最小値の中間値を求めると、この中間値
は、電流ループ処理によって得られたPWM指令の3倍
の周波数を持つ信号となる。この中間値を各相のPWM
指令から減じて補正された各相のPWM指令としてPW
M処理を実行すれば、モータの相間電圧の歪み(電圧指
令の飽和)を回避しながらモータへの印加電圧を高く制
御することができる。
【0011】
【実施例】図1は本発明の一実施例のブロック図であ
る。従来の電流ループを持つPWM制御回路と比較し、
PWM指令補正処理2が新たに付加された点において従
来のPWM制御方法と異なるのみである。
【0012】トルク指令(電流指令)とモータのロータ
位置、すなわちロータの電気角位置である位相θに基づ
いてU,V,W相の電流指令Iuc、Ivc、Iwcを作成し
(すなわち、トルク指令Iより上記1〜3式の演算を行
って各相の電流指令を求める)、該各電流指令から、モ
ータの各相巻線に流れる電流を検出してA/D変換器5
によってデジタル信号に変換された各相実電流値iu ,
iv ,iw を減じてその電流偏差を差動増幅器1u ,1
v ,1w で増幅し各相のPWM指令PWMu ,PWMv
,PWMw を求める(上記4〜6式の演算を行ってP
WM指令を求める)。この各相のPWM指令PWMu ,
PWMv ,PWMw を求めるまでは、従来と同様であ
る。従来はこの求められたPWM指令と三角波と比較し
て、インバータのスイッチング素子をスイッチングさせ
るPWM信号を作成するPWM処理3を実行するように
していたが、本発明では、このPWM信号に対してPW
M指令補正処理2を行って補正されたPWM信号PWM
u',PWMv',PWMw'を作成しこの補正されたPWM
信号によって上記PWM処理3を実行する点が異なるの
みである。
【0013】このPWM指令補正処理2は、U,V,W
相のPWM指令PWMu ,PWMv,PWMw の最大値
と最小値を求め、この最大値と最小値の中間値を各PW
M指令PWMu ,PWMv ,PWMw から減じて、U,
V,W相の補正されたPWM指令PWMu',PWMv',
PWMw'とする。そして、この補正されたPWM指令に
よってPWM処理3を行って、PWM信号を求め、この
PWM信号でインバータの各相のスイッチング素子をス
イッチングしてモータを駆動する。
【0014】図3、及び図4はPWM指令補正処理の説
明図である。図3は補正前の各相PWM指令PWMu ,
PWMv ,PWMw と、これら信号の内、最大値と最小
値の中間値Aを表したものである。U,V,W相のPW
M指令はロータの位置(位相θ)に応じて2π/3位相
のずれた正弦波のPWMu ,PWMv ,PWMw で示さ
れ、これを次の式で表せるとする。
【0015】 PWMu =Bsinθ PWMv =Bsin(θ−2π/3) PWMw =Bsin(θ+2π/3) これら信号の内の最大値と最小値の中間値は図3に符号
Aとして示す信号が得られる。すなわち、中間値Aは、
次のようになる。
【0016】 θ=0〜π/6のとき A=(PWMw +PWMv )/2 ={Bsin(θ+2π/3)+Bsin(θ−2π/3)}/2 =−(B/2)sinθ θ=0で A=0 θ=π/6で A=−(B/2)sin(π/6)=−B/4 θ=π/6〜π/2のとき A=(PWMu +PWMv )/2 ={Bsinθ+Bsin(θ−2π/3)}/2 =(B/2)sin(θ−π/3) θ=π/6で A=(B/2)sin(−π/6)=−B/4 θ=π/2で A=(B/2)sin(π/6)=B/4 θ=π/2〜5π/6 A=(PWMu +PWMw )/2 ={Bsinθ+Bsin(θ+2π/3)}/2 =(B/2)sin(θ+π/3) θ=π/2で A=(B/2)sin(5π/6)=B/4 θ=5π/6で A=(B/2)sin(5π/6)=−B/4 θ=5π/6〜7π/6 A=(PWMv +PWMw )/2=−(B/2)sinθ θ=5π/6で A=−(B/2)sin(5π/6)=−B/4 θ=7π/6で A=−(B/2)sin(7π/6)=B/4 θ=7π/6〜9π/6 A=(PWMu +PWMv )/2=(B/2)sin(θ−π/3) θ=7π/6で A=(B/2)sin(5π/6)=B/4 θ=9π/6で A=(B/2)sin(7π/6)=−B/4 θ=9π/6〜11π/6 A=(PWMu +PWMw )/2=(B/2)sin(θ+π/3) θ=9π/6で A=(B/2)sin(11π/6)=−B/4 θ=11π/6で A=(B/2)sin(13π/6)=B/4 θ=11π/6〜12π/6 A=(PWMv +PWMw )/2=−(B/2)sinθ θ=11π/6で A=−(B/2)sin(11π/6)=B/4 θ=12π/6=2πで A=−(B/2)sin2π=0 となり、図3に示すようにこの中間値信号Aは各相のP
WM指令の正弦波と比べ、3倍の周波数を有するもの
で、(1/4)の振幅を有するものとなる。
【0017】そして、この中間値Aを各相のPWM指令
PWMu ,PWMv ,PWMw から減じて補正すると、
この補正されたU,V,W相のPWM指令PWMu',P
WMv',PWMw'は図4に示すような波形となる。この
波形は、図5に示すVVVF制御方式における基本波で
構成されたPWM指令PWMu ,PWMv ,PWMw
に、この基本波の第3次の整数倍の高周波を重畳したと
きに得られた波形と同様な波形が得られ、電圧利用率を
向上させることができることを示している。
【0018】図2は、モータを制御するプロセッサが実
行するPWM指令補正処理のフローチャートである。プ
ロセッサはこの処理を電流ループ処理周期毎実施し、補
正されたPWM指令PWMu',PWMv',PWMw'を求
める。従来と同様の電流ループ処理を実行し求められた
U,V,W相のPWM指令PWMu ,PWMv ,PWM
w より、最大のPWM指令と最小のPWM指令をステッ
プS1〜ステップS5の処理で求める。
【0019】PWMu ≧PWMv ≧PWMw のときは
(ステップS1,S2)、ステップS6に進み、最大値
であるU相のPWM指令PWMu と最小値であるW相の
PWM指令PWMw の中間値Aを求める。PWMu ≧P
WMw >PWMv のときは(ステップS1,S2,S
4)、ステップS7に進み、最大値であるU相のPWM
指令PWMu と最小値であるV相ののPWM指令PWM
v の中間値Aを求める。
【0020】PWMw >PWMu ≧PWMv のときは
(ステップS1,S2,S4)、ステップS8に進み、
最大値であるW相のPWM指令PWMw と最小値である
V相ののPWM指令PWMv の中間値Aを求める。
【0021】PWMw ≧PWMv >PWMu のときは
(ステップS1,S3)、ステップS6に進み、最大値
であるW相のPWM指令PWMw と最小値であるU相の
のPWM指令PWMu の中間値Aを求める。PWMv >
PWMu ≧PWMw のときは(ステップS1,S3、S
5)、ステップS8に進み、最大値であるV相のPWM
指令PWMv と最小値であるW相ののPWM指令PWM
w の中間値Aを求める。
【0022】PWMv >PWMw >PWMu のときは
(ステップS1,S3、S5)、ステップS7に進み、
最大値であるV相のPWM指令PWMv と最小値である
U相ののPWM指令PWMu の中間値Aを求める。
【0023】こうして求められた中間値Aを各PWM指
令PWMu 、PWMv 、PWMw から減じて補正された
PWM指令PWMu'、PWMv'、PWMw'を求る(ステ
ップS9)。そして、この補正されたPWM指令に基づ
いて三角波と比較しPWM信号を作成することになる。
【0024】
【発明の効果】VVVF制御方式における3倍の高調波
を重畳させてインバータの出力電圧を有効に利用する方
式と同様な効果を、本発明は、電流ループを有するモー
タの制御回路においても得ることができる。これによ
り、電圧指令の飽和を回避し、モータ相間の歪みをなく
しモータ印加電圧を高く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図である。
【図2】同実施例におけるモータ制御を行うプロセッサ
が実施するPWM指令の補正処理のフローチャートであ
る。
【図3】同実施例における補正前のPWM指令と中間値
の説明図である。
【図4】同実施例における補正後のPWM指令の説明図
である。
【図5】従来のVVVF方式における基本波に3倍の高
調波を重畳させてPWM指令とする方式の説明図であ
る。
【符号の説明】
1u ,1v ,1w 差動増幅器 2 PWM指令補正処理 3 PWM処理 4 モータ 5 A/D変換器 PWMu U相の補正前のPWM指令 PWMv V相の補正前のPWM指令 PWMw W相の補正前のPWM指令 PWMu' U相の補正後のPWM指令 PWMv' V相の補正後のPWM指令 PWMw' W相の補正後のPWM指令

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流ループ処理によって得られた各相の
    PWM指令の最大値と最小値の中間値を求め、該中間値
    を各相のPWM指令から減じて補正された各相のPWM
    指令を求め、この補正されたPWM指令と三角波と比較
    してPWM信号を作成するようにしたPWM制御方式。
JP4301527A 1992-10-15 1992-10-15 Pwm制御方式 Pending JPH06133558A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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