JPH0614559A - Error compensation circuit for power converter - Google Patents

Error compensation circuit for power converter

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JPH0614559A
JPH0614559A JP4168127A JP16812792A JPH0614559A JP H0614559 A JPH0614559 A JP H0614559A JP 4168127 A JP4168127 A JP 4168127A JP 16812792 A JP16812792 A JP 16812792A JP H0614559 A JPH0614559 A JP H0614559A
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JP
Japan
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voltage
signal
output
error
circuit
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JP4168127A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Yamamoto
康弘 山本
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To achieve positive operation without complicating the circuitry while detecting an error voltage accurately including the intermediate voltage of the output voltage from a power converter. CONSTITUTION:An integrator 23 integrates the difference between an ON/OFF control signal Vs and an ON/OFF output voltage Vg on the main circuit 11 side. Output from the integrator 23 is detected as a 1 bit digital error through upper and lower limit detectors 24, 25 and the error detection signals are quantized through flip-flops 26, 27 on the control circuit 12 side thus producing an error compensation feedback signal to the integrator 23.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、PWMインバータ等の
電力変換器の出力電圧の誤差補償回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output voltage error compensation circuit for a power converter such as a PWM inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】PWMインバータは、図12に電圧形イ
ンバータの主回路を示すように、半導体スイッチング素
子(トランジスタ,IGBT,GTO等)のブリッジ回
路を具え、上下アームのスイッチング素子をPWM波形
に従ってオン・オフ制御することで負荷に正弦波近似等
の交流電力を供給する。
2. Description of the Related Art A PWM inverter has a bridge circuit of semiconductor switching elements (transistors, IGBTs, GTOs, etc.) as shown in the main circuit of a voltage type inverter in FIG.・ By controlling OFF, AC power such as sine wave approximation is supplied to the load.

【0003】PWM波形に従ったスイッチング素子のオ
ン・オフ制御において、素子自体のスイッチング遅れや
上下アームの素子が同時にオンしないようにするための
デッドタイム付加、さらにはドライブ回路の時間遅れな
どの要因が存在し、これら時間遅れは負荷電流や素子温
度、経年変化によって変動する。このため、PWMイン
バータの出力にはPWM指令になるPWM波形どおりの
出力電圧が得られない問題がある。
Factors such as switching delay of the element itself, addition of dead time for preventing the elements of the upper and lower arms from being turned on at the same time, and time delay of the drive circuit in the on / off control of the switching element according to the PWM waveform. Exist, and these time delays vary depending on the load current, element temperature, and aging. Therefore, there is a problem in that the output voltage of the PWM inverter does not have the output voltage according to the PWM waveform that is the PWM command.

【0004】このための出力電圧誤差補償には、従来か
らPWMスイッチング時の誤差電圧を計測し、フィード
バックによってPWM波形を修正する誤差電圧フィード
バック方式が提案されている。この従来方式は以下の二
種類に大別される。
For the output voltage error compensation for this purpose, an error voltage feedback system has been conventionally proposed in which an error voltage during PWM switching is measured and the PWM waveform is corrected by feedback. This conventional method is roughly classified into the following two types.

【0005】(1)半周期毎に補正する方式(1アンプ方
式) この方式は、図13に示すように、主回路1のPWM波
形のスイッチタイミングをヒステリシスコンパレータ2
で検出し、この検出信号Voをフォトカプラ3で絶縁し
て制御回路に取込み、制御回路4側でPWM波形信号V
sとの位相差を誤差電圧としてアナログ式積分器5で遅
れ、進み補償をし、ヒステリシスコンパレータ6で波形
整形したPWM波形によってデッドタイム回路(ドライ
ブ回路も含む)7を介してスイッチ素子Tu,Txの出力
幅を制御する。
(1) Method of correcting every half cycle (1 amplifier method) In this method, as shown in FIG. 13, the switch timing of the PWM waveform of the main circuit 1 is compared with the hysteresis comparator 2.
And the detection signal V o is insulated by the photocoupler 3 and taken into the control circuit, and the PWM waveform signal V is obtained on the control circuit 4 side.
The phase difference from s is used as an error voltage to delay and advance compensation in the analog integrator 5, and the PWM waveform waveform-shaped in the hysteresis comparator 6 is used to switch the switching element T u via the dead time circuit (including the drive circuit) 7. Control the output width of T x .

【0006】図14は同じ1アンプ方式をディジタル式
で構成するもので、信号Vsと検出信号Voとの位相差を
ゲートロジック8で検出し、この位相差をアップダウン
カウンタ9のアップカウント指令とダウンカウント指令
とすることで該カウンタ9に誤差電圧に相当する遅れを
得、そのキャリー信号Cとボロー信号Bでラッチ回路1
0のセット,リセットタイミングを補償し、ラッチ回路
10の出力に出力誤差補償したPWM波形を得る。
In FIG. 14, the same one-amplifier system is digitally constructed. The gate logic 8 detects the phase difference between the signal V s and the detection signal V o, and the up-down counter 9 counts up the phase difference. By issuing a command and a down-count command, a delay corresponding to the error voltage is obtained in the counter 9, and the latch signal 1 is generated by the carry signal C and borrow signal B.
A PWM waveform is obtained by compensating the set and reset timings of 0 and the output error of the output of the latch circuit 10.

【0007】上述までの1アンプ方式は補償アンプが積
分器5又はカウンタ9の1つであり、出力電圧の誤差補
償はできるが、PWM指令に対するスイッチ素子のスイ
ッチング遅れ時間については制御できない。つまり、P
WM指令のスイッチング時刻と実際に出力されるスイッ
チング時刻との遅れ時間は不確実になる。
In the above-described one-amplifier system, the compensating amplifier is one of the integrator 5 or the counter 9 and the output voltage error can be compensated, but the switching delay time of the switch element with respect to the PWM command cannot be controlled. That is, P
The delay time between the switching time of the WM command and the switching time actually output becomes uncertain.

【0008】(2)1周期毎に補償する方式(2アンプ方
式) この方式は1アンプ方式におけるスイッチング時刻の不
確定を無くすため、例えば特開平2−189467号公
報で提案するように、PWM波形の立上り時のスイッチ
ング遅れを検出して次回の立上りタイミングを補正する
第1制御器と、立下り時のスイッチング遅れを検出して
次回の立下りタイミングを補正する第2制御器を設け
る。
(2) Method of compensating every one cycle (two-amplifier method) This method eliminates uncertainties of switching time in the one-amplifier method. Therefore, for example, as proposed in JP-A-2-189467, a PWM waveform is proposed. A first controller that detects a switching delay at the time of rising and corrects the next rising timing, and a second controller that detects a switching delay at the time of falling and corrects the next falling timing are provided.

【0009】この方式では出力電圧の誤差補償と共にP
WM波形のスイッチング遅れ時間を一定にすることがで
きる。
In this method, the output voltage error is compensated and P
The switching delay time of the WM waveform can be made constant.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の誤差電圧フィー
ドバック方式は、出力電圧検出にはコンパレータによっ
てハイレベルとローレベルの2値に量子化している。こ
のため、出力電圧が中間電位となる期間についてもハイ
レベルかローレベルのどちらかにしてしまい、電圧検出
の振幅成分に誤差が発生する。
In the conventional error voltage feedback system, a comparator is used to quantize the output voltage into two values, a high level and a low level. For this reason, the output voltage is set to either the high level or the low level during the period when the output voltage is at the intermediate potential, and an error occurs in the amplitude component of the voltage detection.

【0011】例えば、誘導電動機を負荷とするPWMイ
ンバータではデッドタイム中に出力電流が零になると、
インバータ出力端電圧は直流電源電圧Vdc又は零(基準
電位)以外の負荷の誘起電圧が表われる。この中間電圧
では従来方式でのディジタル量への変換がなされないた
め、出力電圧誤差を完全に無くすことができず、結果的
に電流リップルの発生や誘導電動機の不安定運転の原因
となる。
For example, in a PWM inverter using an induction motor as a load, if the output current becomes zero during the dead time,
The induced voltage of the load other than the DC power supply voltage V dc or zero (reference potential) appears as the inverter output terminal voltage. Since this intermediate voltage is not converted into a digital value in the conventional method, the output voltage error cannot be completely eliminated, resulting in the generation of current ripple and unstable operation of the induction motor.

【0012】上述の問題を解決するには、出力電圧の検
出をディジタル量に変換することなくフィードバックす
るようアナログアンプを使用することが考えられるが、
主回路と制御回路間はノイズ等の問題から絶縁する必要
があるためアナログ絶縁アンプを必要とし、高価なアン
プになると共にPWM周波数成分までの広帯域に応答性
を得るのを難しくする。
In order to solve the above problem, it is conceivable to use an analog amplifier so as to feed back the detection of the output voltage without converting it into a digital quantity.
Since it is necessary to insulate between the main circuit and the control circuit from the problem of noise and the like, an analog isolation amplifier is required, which becomes an expensive amplifier and makes it difficult to obtain responsiveness in a wide band up to the PWM frequency component.

【0013】本発明の目的は、出力の中間電圧も含めて
誤差電圧を正確に検出しながら回路を複雑にすることな
く確実な動作を得る誤差補償回路を提供することにあ
る。
It is an object of the present invention to provide an error compensating circuit which can detect the error voltage including the intermediate voltage of the output accurately and obtain a reliable operation without complicating the circuit.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、スイッチング素子をブリッジ接続した主
回路を有し、制御回路側からの前記スイッチング素子の
オン・オフ制御によって主回路の出力電圧を制御する電
力変換器において、前記主回路は、前記スイッチング素
子のオン・オフ制御信号のレベルを正規化電圧信号に変
換する電圧変換器と、この変換出力と主回路のオン・オ
フ出力の正規化電圧信号との差を積分する積分器と、こ
の積分器の出力を誤差電圧検出信号として1ビットのデ
ィジタル値に変換するコンパレータとを備え、前記制御
回路は、前記コンパレータのオン・オフ出力を量子化の
基準クロック単位で検出するラッチ回路と、このラッチ
出力と前記オン・オフ制御信号から前記積分器への誤差
補償フィードバック信号をオン・オフ信号として得る誤
差補償信号発生手段とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has a main circuit in which switching elements are bridge-connected, and the main circuit is controlled by the on / off control of the switching elements from the control circuit side. In the power converter for controlling the output voltage, the main circuit includes a voltage converter for converting the level of the on / off control signal of the switching element into a normalized voltage signal, the converted output and the on / off output of the main circuit. And a comparator that converts the output of the integrator into a 1-bit digital value as an error voltage detection signal, and the control circuit turns on / off the comparator. A latch circuit for detecting the output in units of a reference clock for quantization, and an error compensation feedback circuit from the latch output and the on / off control signal to the integrator. Characterized in that a error compensation signal generating means for obtaining a signal as an on-off signal.

【0015】[0015]

【作用】主回路のオン・オフ制御信号をオン・オフ出力
電圧との誤差を主回路側で検出し、この検出信号を1ビ
ットのディジタル値に変換して制御回路側に取出し、制
御回路側で検出信号の量子化を行い、この信号を主回路
のオン・オフ制御信号から積分器への誤差フィードバッ
ク信号をオン・オフ信号として得る。
Operation: The main circuit side detects an error between the on / off control signal of the main circuit and the on / off output voltage, converts this detection signal into a 1-bit digital value, and outputs it to the control circuit side. The detection signal is quantized by and the error feedback signal from the on / off control signal of the main circuit to the integrator is obtained as the on / off signal.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。主回路11と制御回路12の絶縁結合にはフォトカ
プラ13〜18によってディジタル信号のみを授受する
構成にされ、誤差電圧の検出は主回路11側でアナログ
演算によって行うことで中間電圧を含めたフィードバッ
ク制御を可能にする。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. The main circuit 11 and the control circuit 12 are insulated and coupled so that only digital signals are transmitted and received by the photocouplers 13 to 18, and the error voltage is detected by analog operation on the main circuit 11 side, and feedback including the intermediate voltage is performed. Allow control.

【0017】PWM波形の電圧指令Vsはフォトカプラ
14により絶縁されて主回路11側に取込まれ、主回路
11側の正規化電圧変換器19によってアナログ電圧信
号に変換される。この電圧変換はPWM信号の“1”,
“0”を主回路電流電圧Vdc,Oに対応する信号として
取出すもので、例えば電圧変換器19には乗算器を使用
して電圧Vdcのアナログ信号を被乗数とする構成で実現
される。また、電圧Vdcを印加する2つの直列スイッチ
を入力“1”,“0”に応じて一方をオンすることでス
イッチ接続点にVdc,Oの信号を得ることができる。
The voltage command V s of the PWM waveform is insulated by the photocoupler 14 and taken into the main circuit 11 side, and converted into an analog voltage signal by the normalized voltage converter 19 on the main circuit 11 side. This voltage conversion is based on the PWM signal “1”,
“0” is taken out as a signal corresponding to the main circuit current voltage V dc , O. For example, a multiplier is used for the voltage converter 19 and the analog signal of the voltage V dc is used as the multiplicand. Further, by turning on one of the two series switches for applying the voltage V dc according to the inputs “1” and “0”, it is possible to obtain the signals V dc and O at the switch connection point.

【0018】主回路11の出力電圧は、トランジスタT
u,Txの接続点の電圧を正規化電圧変換器20によって
電圧Vdcに対応するアナログ信号として取出す。このア
ナログ信号には前述のように中間電圧も含まれることか
ら該中間電圧も検出される。この変換器20は例えば抵
抗分圧回路や直列抵抗による電圧−電流変換回路で実現
される。
The output voltage of the main circuit 11 is the transistor T
The voltage at the connection point of u and T x is taken out by the normalized voltage converter 20 as an analog signal corresponding to the voltage V dc . Since the analog signal also includes the intermediate voltage as described above, the intermediate voltage is also detected. The converter 20 is realized by, for example, a resistance voltage dividing circuit or a voltage-current conversion circuit using a series resistor.

【0019】電圧変換器19及び20で検出される電圧
sとVdは比較器21によって差電圧△Vとして取出さ
れ、平衡フィードバック用の加算器22を通して積分器
23に入力され、積分器23において誤差電圧のアナロ
グ積分がなされる。この部分の構成は例えば図15に示
す構成にされる。
The voltages V s and V d detected by the voltage converters 19 and 20 are taken out as a difference voltage ΔV by the comparator 21, input to the integrator 23 through the adder 22 for balanced feedback, and then the integrator 23. At, the analog integration of the error voltage is done. The structure of this portion is, for example, the structure shown in FIG.

【0020】積分器23の出力△φは上限検出器24と
下限検出器25の入力にされる。上限検出器24は信号
△φが設定上限値(正極性)より高くなるときに信号S
Aに“1”のディジタル量を得、それよりも低いときに
信号SAに“0”のディジタル量を得る。逆に、下限検
出器25は信号△φが下限設定値(負極性)より低くな
るときに信号SBに“1”のディジタル量を得、それよ
りも高いときに信号SBに“0”のディジタル量を得
る。
The output Δφ of the integrator 23 is input to the upper limit detector 24 and the lower limit detector 25. The upper limit detector 24 outputs the signal S when the signal Δφ becomes higher than the set upper limit value (positive polarity).
A digital quantity of "1" is obtained for A, and a digital quantity of "0" is obtained for the signal S A when the digital quantity is lower than that. On the contrary, the lower limit detector 25 obtains a digital amount of "1" in the signal S B when the signal Δφ becomes lower than the lower limit set value (negative polarity), and "0" in the signal S B when the signal Δφ is higher than that. Obtain the digital quantity of.

【0021】信号SAとSBはフォトカプラ17,18を
通して制御回路12側に取込まれ、平衡形誤差電圧検出
回路の入力にされる。この検出回路は、積分器23の出
力△φが零になるよう該積分器23の入力に信号△VA
(負)又は△VB(正)を加算するもので、信号SA又は
Bが“1”になると△φが零から離れた値にあるとし
て信号△VA,△VBによるフィードバック電圧を発生す
る。
The signals S A and S B are taken into the control circuit 12 side through the photocouplers 17 and 18 and are input to the balanced type error voltage detection circuit. This detection circuit inputs a signal ΔV A to the input of the integrator 23 so that the output Δφ of the integrator 23 becomes zero.
(Negative) or ΔV B (positive) is added, and when the signal S A or S B becomes “1”, it is assumed that Δφ is a value apart from zero and the feedback voltage by the signals ΔV A and ΔV B To occur.

【0022】ここで、フィードバック電圧はその振幅と
時間幅を適当に選ぶことによりフィードバックゲインを
調整する。このため、信号SA,SBはフォトカプラ1
7,18を通してD型フリップフロップ26,27のデ
ータ入力とし、そのクロックを基準クロックCLKから
与えることで1クロック幅を1単位とする時間幅を信号
A,QBとして得る。また、信号QA,QBをフォトカプ
ラ15,16を通して主回路側の電圧変換器28,29
の入力とし、該電圧変換器28,29によって入力
“1”,“0”を電圧△VA,O又は△VB,Oに対応づ
けて取出し、フィードバック電圧の振幅を電圧変換係数
として設定する。本実施例では電圧振幅を△VA=−V
dc,△VB=Vdcに設定している。
Here, the feedback gain is adjusted by appropriately selecting the amplitude and time width of the feedback voltage. Therefore, the signals S A and S B are transmitted to the photocoupler 1
By inputting the data to the D-type flip-flops 26 and 27 through 7 and 18, and applying the clock from the reference clock CLK, the time width with one clock width as one unit is obtained as the signals Q A and Q B. Further, the signals Q A and Q B are passed through the photocouplers 15 and 16 to the voltage converters 28 and 29 on the main circuit side.
The inputs "1" and "0" are taken out by the voltage converters 28 and 29 in association with the voltages ΔV A , O or ΔV B , O, and the amplitude of the feedback voltage is set as the voltage conversion coefficient. . In this embodiment, the voltage amplitude is ΔV A = −V
dc and ΔV B = V dc are set.

【0023】アップダウンカウンタ30は、信号QA
アップイネーブル信号とし、信号QBをダウンイネーブ
ル信号とし、クロックCLKを計数加算又は減算するこ
とにより誤差電圧の積分値相当の計数値を得る。そし
て、計数値が最大値に達したときのキャリー信号Cと最
小値に達したときのボロー信号BによってR−S型フリ
ップフロップ31のセット,リセット信号とし、フリッ
プフロップ31の出力にはPWM波形の信号を得てフォ
トカプラ13を通して主回路11のデッドタイム回路3
2へのPWM制御信号とする。
The up / down counter 30 uses the signal Q A as an up enable signal, the signal Q B as a down enable signal, and adds or subtracts the clock CLK to obtain a count value corresponding to the integrated value of the error voltage. The carry signal C when the count value reaches the maximum value and the borrow signal B when the count value reaches the minimum value are used as the set and reset signals of the RS flip-flop 31, and the PWM waveform is output to the flip-flop 31. Of the dead time circuit 3 of the main circuit 11 through the photo coupler 13
2 to the PWM control signal.

【0024】本実施例の動作を図2を参照して詳細に説
明する。
The operation of this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

【0025】PWM波形の指令信号Vsに対しインバー
タの出力電圧Vdが図示の状態にあり、また電圧Vdに中
間電圧が存在するとき、時刻t1までは比較器21の両
入力Vs,Vd共にVdcに対応するレベルにあり、また積
分器23の出力△φ=0の初期値が上下限内にあってフ
ィードバック電圧△VA,△VBが共に零にある。
When the output voltage V d of the inverter is in the state shown in the figure with respect to the command signal V s of the PWM waveform and an intermediate voltage exists in the voltage V d , both inputs V s of the comparator 21 until time t 1. , V d are both at a level corresponding to V dc , the initial value of the output Δφ = 0 of the integrator 23 is within the upper and lower limits, and the feedback voltages ΔV A and ΔV B are both zero.

【0026】時刻t1では電圧Vdが中間電圧Vdc/2と
なり、比較器21の出力△V=Vdc/2となって積分器
23の出力△φが正側へ増加を開始する。そして、△φ
が時刻t2で上限値に達したときに信号SAが“1”にな
り、次のクロックCLKの立上りエッジt2′でフリッ
プフロップ26の出力QAが“1”に変化し、これを次
のクロックの立上り時刻t3′まで保持する。
At time t 1 , the voltage V d becomes the intermediate voltage V dc / 2, the output of the comparator 21 becomes ΔV = V dc / 2, and the output Δφ of the integrator 23 starts to increase to the positive side. And △ φ
Reaches the upper limit value at time t 2 , the signal S A becomes “1”, and the output Q A of the flip-flop 26 changes to “1” at the next rising edge t 2 ′ of the clock CLK. Hold until the next clock rise time t 3 ′.

【0027】この時刻t2′−t3′間の信号QA
“1”により、加算器22には信号△VA(=−Vdc
が加算される。この結果、積分器23の入力信号は△V
と△VAの合成値−Vdc/2が入力され、出力△φが減
少する。そして、時刻t3′に達すると、出力△φが上
限値より低いためクロックCLKによって信号QA
“0”になっており、信号△VAが零に戻る。この時刻
3′からは積分器23の出力△φは再び増加を始め、
時刻t4で上限値に達すると次のクロックt4′で信号△
Aが−Vdcになる。
The signal Q A = at this time t 2 ′ -t 3
Due to "1", the adder 22 outputs a signal ΔV A (= -V dc ).
Is added. As a result, the input signal of the integrator 23 is ΔV
And the combined value of ΔV A and −V dc / 2 are input, and the output Δφ decreases. When the time t 3 ′ is reached, the output Δφ is lower than the upper limit value, so that the signal Q A =
It has become “0”, and the signal ΔV A returns to zero. From this time t 3 ′, the output Δφ of the integrator 23 starts increasing again,
When the upper limit value is reached at time t 4 , a signal Δ is generated at the next clock t 4 ′.
V A becomes −V dc .

【0028】このような繰り返しにより、信号QAは1
クロック毎に“1”と“0”を繰り返し、カウンタ30
はQAが“1”のときのみ計数値を+1して2クロック
に1回カウントアップする。このことから、中間電圧期
間(t1−t5)には信号QAが1クロックおきに“1”
と“0”を繰り返し、積分器23の出力を上限内に動作
させ、カウンタ30のカウント値は2クロック毎にカウ
ントアップする。従って、中間電圧期間カウンタ30は
クロックをそのまま積分する場合に比べて1/2の傾き
を持って上昇し、誤差電圧△V(=Vs−Vd)を比例し
た積分値を得る。
As a result of such repetition, the signal Q A becomes 1
Repeats "1" and "0" for each clock,
Only increments the count value when Q A is "1" and counts up once every two clocks. From this, the signal Q A is “1” every other clock during the intermediate voltage period (t 1 −t 5 ).
And "0" are repeated to operate the output of the integrator 23 within the upper limit, and the count value of the counter 30 is counted up every two clocks. Therefore, the intermediate voltage period counter 30 rises with a slope of 1/2 as compared with the case of integrating the clock as it is, and obtains an integral value proportional to the error voltage ΔV (= V s −V d ).

【0029】次に、時刻t5では検出電圧信号Vdが零に
なり、誤差電圧△V=Vdcとなる。この結果、時刻t5
以降では積分の傾きは2倍に変化し、積分器23の出力
が上限値に達したときの信号SA=“1”でクロックに
同期して信号QAが“1”になる。
Next, at time t 5 , the detection voltage signal V d becomes zero and the error voltage ΔV = V dc . As a result, time t 5
After that, the slope of integration doubles, and the signal Q A becomes “1” in synchronization with the clock at the signal S A = “1” when the output of the integrator 23 reaches the upper limit value.

【0030】このときには、△V=Vdc,△VA=−V
dcであり、積分器23への入力信号は丁度零になり、積
分器23の出力△φは上限を越えた一定値に保持され
る。また、信号SA,QAは△V≠Vdcとなるまで“1”
の値をとりつづけ、カウンタ30は1クロック毎にカウ
ントアップする。
At this time, ΔV = V dc , ΔV A = −V
dc , the input signal to the integrator 23 becomes just zero, and the output Δφ of the integrator 23 is held at a constant value exceeding the upper limit. The signals S A and Q A are “1” until ΔV ≠ V dc.
, And the counter 30 counts up every clock.

【0031】そして、Vs=“0”,△V=0となる時
刻t6では信号QAによる△VA=−V dcのみが積分さ
れ、△φは上限値から零に向かって減少し始める。
And VsWhen = “0” and ΔV = 0
Tick t6Then signal QADue to ΔVA= -V dcOnly integrated
Therefore, Δφ starts decreasing from the upper limit value toward zero.

【0032】同様に、電圧誤差△Vが負になる時刻t7
以降では積分器23の出力△φが下限レベルに達し、中
間電圧期間では信号QBが1クロックおきに“1”と
“0”を繰り返し、カウンタ30は2クロックに+1カ
ウントし、時刻t8以降では1クロック毎に+1カウン
トする。
Similarly, time t 7 when the voltage error ΔV becomes negative.
After that, the output Δφ of the integrator 23 reaches the lower limit level, the signal Q B repeats “1” and “0” every other clock in the intermediate voltage period, the counter 30 counts +1 in 2 clocks, and the time t 8 After that, +1 is counted every clock.

【0033】以上までの動作から明らかなように、信号
A,QBは誤差電圧△Vの振幅を時間積分した値と等し
いパルス数を出力しており、Vdc/2の中間電圧ではパ
ルス数も1/2に間引かれることから、中間電位も含め
た正確な誤差電圧をディジタル量に量子化することがで
きる。このときの量子化の単位は、振幅Vdcで時間幅が
1クロック分となる。
As is apparent from the above operation, the signals Q A and Q B output the same number of pulses as the value obtained by time-integrating the amplitude of the error voltage ΔV, and at the intermediate voltage of V dc / 2, the pulses are output. Since the number is also thinned to 1/2, an accurate error voltage including the intermediate potential can be quantized into a digital quantity. The unit of quantization at this time is the amplitude V dc and the time width is one clock.

【0034】この信号QA,QBはカウンタ30のカウン
トアップとカウントダウンとすることにより、誤差電圧
の積分値を得て主回路のPWM波形をフリップフロップ
31に得ることができる。この回路部分は図14のカウ
ンタ9とフリップフロップ10に相当するが、本実施例
では誤差電圧検出に中間電圧も含めた検出になって正確
なデッドタイム補償ができる。
The signals Q A and Q B can be counted up and down by the counter 30 to obtain the integrated value of the error voltage and obtain the PWM waveform of the main circuit in the flip-flop 31. This circuit portion corresponds to the counter 9 and the flip-flop 10 in FIG. 14, but in the present embodiment, the detection including the intermediate voltage in the error voltage detection enables accurate dead time compensation.

【0035】また、本実施例ではフリップフロップ2
6,27を制御回路12側に設置することができ、主回
路11側に設ける場合に比べてノイズによる誤動作を防
止できる。
Further, in this embodiment, the flip-flop 2
6 and 27 can be installed on the control circuit 12 side, and malfunctions due to noise can be prevented compared to the case where they are installed on the main circuit 11 side.

【0036】また、本実施例では制御側のPWM指令を
主回路側にフォトカプラで転送し、主回路側で誤差電圧
を検出するため、高価なアナログ絶縁アンプを不要にし
てフォトカプラのみによる結合に構成できる。
Further, in this embodiment, since the PWM command on the control side is transferred to the main circuit side by the photocoupler and the error voltage is detected on the main circuit side, the expensive analog isolation amplifier is not required and the coupling is performed only by the photocoupler. Can be configured to.

【0037】図3は本発明の他の実施例を示す要部回路
図である。同図が図1と異なる部分はフリップフロップ
26,27に代えてロジック回路33を設けた点にあ
る。ロジック回路33は、信号QA,QBを得るのに指令
信号Vsとの関係からデータ入力を制限し、誤動作防止
を一層確実にする。
FIG. 3 is a circuit diagram of essential parts showing another embodiment of the present invention. 1 is different from FIG. 1 in that a logic circuit 33 is provided in place of the flip-flops 26 and 27. The logic circuit 33 limits the data input in order to obtain the signals Q A and Q B due to the relationship with the command signal V s, and further prevents malfunction.

【0038】図3において、D型フリップフロップ3
4,35は図1のフリップフロップ26,27に対応
し、これらデータ入力Dには信号Vsの“1”と“0”
によって一方のデータ入力にのみ信号SA又はSBを与え
るようアンドゲート36,37と反転ゲート38が設け
られ、また信号QA,QBを信号Vsに同期させるための
D型フリップフロップ39が設けられる。
In FIG. 3, the D-type flip-flop 3
Reference numerals 4 and 35 correspond to the flip-flops 26 and 27 shown in FIG. 1, and the data input D has "1" and "0" of the signal V s.
Is provided with AND gates 36 and 37 and an inverting gate 38 so as to give the signal S A or S B to only one data input, and a D-type flip-flop 39 for synchronizing the signals Q A and Q B with the signal V s. Is provided.

【0039】本実施例の動作を説明する。まず、図1の
構成において、指令Vsは“1”又は“0”の2値で与
えられ、検出電圧VdはトランジスタTu,Txに逆並列
のダイオードDu,Dxによって零から電圧Vdcの範囲に
クランプされる。
The operation of this embodiment will be described. First, in the configuration of FIG. 1, the command V s is given as a binary value of “1” or “0”, and the detection voltage V d is changed from zero by the diodes D u and D x antiparallel to the transistors T u and T x. It is clamped in the range of voltage V dc .

【0040】このため、比較器21の出力になる差電圧
△Vの値はVs=“0”のときは以下のようになる。
Therefore, the value of the differential voltage ΔV output from the comparator 21 is as follows when V s = “0”.

【0041】[0041]

【数1】Vd=0のとき △V=Vs−Vd=0## EQU1 ## When V d = 0, ΔV = V s −V d = 0

【0042】[0042]

【数2】Vd=Vdcのとき △V=Vs−Vd=−Vdc 即ち、△Vは−Vdc〜0の負の値しか取り得ないことか
ら、積分器23に対しては負の方向にのみ変化させる。
## EQU2 ## When V d = V dc , ΔV = V s −V d = −V dc, that is, ΔV can take only a negative value from −V dc to 0. Change only in the negative direction.

【0043】一方、Vs=“1”のときはOn the other hand, when V s = “1”,

【0044】[0044]

【数3】Vd=0のとき △V=Vdc (3) When V d = 0 ΔV = V dc

【0045】[0045]

【数4】V=Vdcのとき △V=0 即ち、△Vは0〜Vdcの正の値しか取り得ないことか
ら、積分器23に対しては正の方向にのみ変化させる。
Equation 4] when V d = V dc △ V = 0 That is, △ V from the inability to take only positive values of 0 to V dc, varying only in the positive direction with respect to the integrator 23.

【0046】従って、Vs=“0”では平衡のための負
のフィードバック信号QAが発生し得ないこと、Vs
“1”では正のフィードバック信号QBが発生し得ない
ことになり、信号QA,QBについて信号Vsの“1”と
“0”によってアンドゲート36,37によるゲートを
かけ、フリップフロップ34,35が誤動作するのを防
止する。このためには信号Vsとの関係が条件となるこ
とからフリップフロップ39によってクロックCLKに
よる同期がとられる。
Therefore, when V s = “0”, the negative feedback signal Q A for balancing cannot be generated, and V s =
At "1", the positive feedback signal Q B cannot be generated, and the signals Q A and Q B are gated by the AND gates 36 and 37 by the "1" and "0" of the signal V s , and the flip-flop It prevents the 34 and 35 from malfunctioning. For this purpose, the relationship with the signal V s is a condition, so that the flip-flop 39 synchronizes with the clock CLK.

【0047】図4は本発明の他の実施例を示す要部回路
図である。同図が図3と異なる部分は、積分器23の上
下限検出にヒステリシスコンパレータ40に置換した点
にある。
FIG. 4 is a circuit diagram of essential parts showing another embodiment of the present invention. 3 is different from FIG. 3 in that a hysteresis comparator 40 is used for detecting the upper and lower limits of the integrator 23.

【0048】本実施例において、ヒステリシスコンパレ
ータ40の出力Sxは上限の検出信号SAは同相になるが
下限の検出信号SBとは逆相になることから、ゲートロ
ジック回路37への信号SBの入力として信号Sxの反転
入力を印加する。
In the present embodiment, the output S x of the hysteresis comparator 40 has the upper limit detection signal S A in the same phase, but has the opposite phase to the lower limit detection signal S B , so the signal S to the gate logic circuit 37 is generated. The inverted input of the signal S x is applied as the input of B.

【0049】本実施例では上下限検出に1つのヒステリ
シスコンパレータを使用することで2つのフォトカプラ
17,18に代えて1つのフォトカプラ41で済むよう
になる。
In this embodiment, by using one hysteresis comparator for detecting the upper and lower limits, one photocoupler 41 can replace the two photocouplers 17 and 18.

【0050】本実施例のタイムチャートを図5に示す。
同図において、時刻t1までの誤差電圧△Vと時刻t1
らt2までの誤差電圧△Vとは量子化すると15クロッ
ク分であるが、カウンタ30の誤差カウント値は16カ
ウントとなる。これは、2つのコンパレータ24,25
に代えて1つのヒステリシスコンパレータに代えたとき
に△φがヒステリシス幅の移動に1クロックで移動する
よう設定したためのもので、ヒステリシス幅を十分小さ
くすることで誤差カウント値の差発生はほぼ零にできる
ものである。なお、正の誤差と負の誤差は互いに逆カウ
ントされるためカウンタ30の積算値に誤差は発生しな
い。
The time chart of this embodiment is shown in FIG.
In the figure, the error voltage ΔV up to time t 1 and the error voltage ΔV from time t 1 to t 2 are quantized for 15 clocks, but the error count value of the counter 30 is 16 counts. It has two comparators 24, 25
This is because Δφ is set to move in one clock to move the hysteresis width when one hysteresis comparator is used instead of. It is possible. It should be noted that since the positive error and the negative error are inversely counted, no error occurs in the integrated value of the counter 30.

【0051】図6は本発明の他の実施例を示す要部回路
図である。同図が図4と異なる部分は、加算器22を比
較器21の前段に移動し、かつ正規化電圧変換を加算器
22の加算結果で行う点にある。
FIG. 6 is a circuit diagram of essential parts showing another embodiment of the present invention. 4 is different from FIG. 4 in that the adder 22 is moved to the preceding stage of the comparator 21, and the normalized voltage conversion is performed by the addition result of the adder 22.

【0052】このため、フォトカプラ14,15,16
の各出力別に設けた電圧変換器19,28,29を1つ
の電圧変換器42と反転ゲート43に簡略化できる。
Therefore, the photocouplers 14, 15, 16
The voltage converters 19, 28, 29 provided for the respective outputs can be simplified to one voltage converter 42 and the inverting gate 43.

【0053】図7は図6の実施例を一層簡略化した実施
例である。図6では加算器22も含む入力回路構成が全
て論理信号になることから、信号VsとSxに対する加算
結果の真理値表は下記のようになる。
FIG. 7 shows an embodiment in which the embodiment of FIG. 6 is further simplified. Since the input circuit configuration including the adder 22 is all logical signals in FIG. 6, the truth table of the addition result for the signals V s and S x is as follows.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】但し、QA,QB,△V′はフリップフロッ
プ34,35のラッチ後の値である。
However, Q A , Q B and ΔV 'are values after the flip-flops 34 and 35 are latched.

【0056】上記表から、加算出力△V′には、図7に
示す排他的論理和回路(Ex−OR)43による信号Vs
とSxの入力を与え、その出力をフリップフロップ44
でクロックCLKでラッチし、このラッチ出力を1つの
フォトカプラ45で主回路側に取込む構成で済む。
[0056] From the above table, the addition output △ V ', the signal V s by the exclusive OR circuit (E x -OR) 43 shown in FIG. 7
And the input of S x , and the output of the flip-flop 44
It is sufficient to latch with the clock CLK and to take in this latched output to the main circuit side with one photocoupler 45.

【0057】本実施例では信号VsがクロックCLKに
同期しているため、その同期化に誤差が発生する。この
誤差は信号Vsの発生に際し、ディジタル化回路として
そのクロックをクロックCLKに利用することで無くす
ことができる。また、クロックCLKを十分に高い周波
数とすることで誤差を極めて小さいものとすることがで
きる。
In this embodiment, since the signal V s is synchronized with the clock CLK, an error occurs in the synchronization. This error can be eliminated by using the clock as the clock CLK as a digitizing circuit when the signal V s is generated. Further, the error can be made extremely small by setting the clock CLK to a sufficiently high frequency.

【0058】図8は図7に示す平衡形誤差電圧量子化回
路を図14に示す1アンプ方式に適用した場合を示す。
FIG. 8 shows a case where the balanced type error voltage quantization circuit shown in FIG. 7 is applied to the one-amplifier system shown in FIG.

【0059】また、図9は図8のアップダウンカウンタ
9にアップ/ダウンの切換入力とカウントイネーブル入
力タイプのカウンタ46に置換した場合の実施例を示
す。
FIG. 9 shows an embodiment in which the up / down counter 9 of FIG. 8 is replaced with a counter 46 of up / down switching input and count enable input type.

【0060】さらに、図10は図7に示す平衡形誤差電
圧量子化回路を2アンプ方式に適用した場合を示す。同
図中、アップカウンタ47,48はイネーブル入力
“1”でカウントアップし、イネーブル入力“0”でホ
ールドするもので、夫々のカウンタ47,48のキァリ
出力でフリップフロップ10をセット,リセットする。
Further, FIG. 10 shows a case where the balanced type error voltage quantization circuit shown in FIG. 7 is applied to the two-amplifier system. In the figure, the up counters 47 and 48 count up by the enable input "1" and hold by the enable input "0", and the flip-flop 10 is set and reset by the key output of the respective counters 47 and 48.

【0061】以上までの実施例(図8,図9,図10)
はデッドタイム等による出力電圧の誤差を自動的に補正
するフィードバック制御を構成するが、本発明はこれに
限定されるものでなく、誤差電圧の検出手段としても利
用できる。
Embodiments up to the above (FIGS. 8, 9 and 10)
Constitutes a feedback control for automatically correcting an error in the output voltage due to a dead time or the like, but the present invention is not limited to this and can be used as a means for detecting an error voltage.

【0062】図11は誤差電圧検出手段とする実施例を
示す。PWM波形の指令Vsはそのまま主回路の制御信
号とし、指令Vsと検出電圧Vdの誤差を求める構成にさ
れる。図中、誤差電圧によってカウンタ49がカウント
動作を行い、このカウンタ49の出力をオーバーフロー
前にレジスタ50にラッチして直後にカウンタ49をク
リアするCPU51と制御ゲート52を設ける。この誤
差データはCPU51によりディジタル的に生成する指
令Vsの次回のパルスの補正量とすることにより、デッ
ドタイム補償が可能となる。
FIG. 11 shows an embodiment in which the error voltage detecting means is used. The command V s of the PWM waveform is used as it is as a control signal of the main circuit, and an error between the command V s and the detection voltage V d is obtained. In the figure, a counter 51 performs a counting operation according to an error voltage, and a CPU 51 and a control gate 52 are provided which latch the output of the counter 49 in a register 50 before overflow and clear the counter 49 immediately after. By using this error data as the correction amount of the next pulse of the command V s digitally generated by the CPU 51, dead time compensation becomes possible.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、主回路
側で誤差電圧を1ビットのディジタル値として検出し、
この信号を制御回路側で検出信号の量子化を行い、この
信号と主回路のオン・オフ制御信号から積分器への誤差
フィードバック信号をオン・オフ信号として得るように
したため、中間電圧も含めた誤差電圧を正確に検出しな
がら主回路と制御回路との信号授受にディジタル信号の
みとしてフォトカプラによる結合で済み、またラッチ回
路等を制御回路側にして誤動作防止を確実にする効果が
ある。
As described above, according to the present invention, the error voltage is detected as a 1-bit digital value on the main circuit side,
The control circuit side quantizes this signal, and the error feedback signal to the integrator from this signal and the on / off control signal of the main circuit is obtained as an on / off signal. While accurately detecting the error voltage, only the digital signals need to be coupled by the photocoupler to exchange signals between the main circuit and the control circuit, and the latch circuit or the like is provided on the control circuit side to ensure the prevention of malfunction.

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

【図1】本発明の一実施例を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1のタイムチャート。FIG. 2 is a time chart of FIG.

【図3】他の実施例の要部回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a main part of another embodiment.

【図4】他の実施例の要部回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a main part of another embodiment.

【図5】図4のタイムチャート。5 is a time chart of FIG.

【図6】他の実施例の要部回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a main part of another embodiment.

【図7】他の実施例の要部回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a main part of another embodiment.

【図8】他の実施例の回路図。FIG. 8 is a circuit diagram of another embodiment.

【図9】他の実施例の回路図。FIG. 9 is a circuit diagram of another embodiment.

【図10】他の実施例の回路図。FIG. 10 is a circuit diagram of another embodiment.

【図11】他の実施例の回路図。FIG. 11 is a circuit diagram of another embodiment.

【図12】PWMインバータの主回路図。FIG. 12 is a main circuit diagram of a PWM inverter.

【図13】従来の1アンプ方式回路図。FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional 1-amplifier system.

【図14】従来の1アンプ方式回路図。FIG. 14 is a circuit diagram of a conventional 1-amplifier system.

【図15】実施例における誤差検出回路部分構成図。FIG. 15 is a partial configuration diagram of an error detection circuit in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…主回路 12…制御回路 13,18…フォトカプラ 23…積分器 24…上限検出器 25…下限検出器 26,27…フリップフロップ 30…アップダウンカウンタ 40…ヒステリシスコンパレータ 11 ... Main circuit 12 ... Control circuit 13,18 ... Photo coupler 23 ... Integrator 24 ... Upper limit detector 25 ... Lower limit detector 26,27 ... Flip-flop 30 ... Up-down counter 40 ... Hysteresis comparator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子をブリッジ接続した主
回路を有し、制御回路側からの前記スイッチング素子の
オン・オフ制御によって主回路の出力電圧を制御する電
力変換器において、 前記主回路は、前記スイッチング素子のオン・オフ制御
信号のレベルを正規化電圧信号に変換する電圧変換器
と、この変換出力と主回路のオン・オフ出力の正規化電
圧信号との差を積分する積分器と、この積分器の出力を
誤差電圧検出信号として1ビットのディジタル値に変換
するコンパレータとを備え、 前記制御回路は、前記コンパレータのオン・オフ出力を
量子化の基準クロック単位で検出するラッチ回路と、こ
のラッチ出力と前記オン・オフ制御信号から前記積分器
への誤差補償フィードバック信号をオン・オフ信号とし
て得る誤差補償信号発生手段とを備えたことを特徴とす
る電力変換器の誤差補償回路。
1. A power converter that has a main circuit in which switching elements are bridge-connected, and controls the output voltage of the main circuit by on / off control of the switching elements from a control circuit side, wherein the main circuit comprises: A voltage converter that converts the level of the on / off control signal of the switching element into a normalized voltage signal, an integrator that integrates the difference between this converted output and the normalized voltage signal of the on / off output of the main circuit, and A comparator for converting the output of the integrator into a 1-bit digital value as an error voltage detection signal; and the control circuit for detecting an on / off output of the comparator in units of a reference clock for quantization; An error compensation signal generator for obtaining an error compensation feedback signal from the latch output and the on / off control signal to the integrator as an on / off signal. Error compensation circuit for a power converter characterized by comprising and.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008252858A (en) * 2007-03-07 2008-10-16 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd Output voltage detection circuit for power conversion apparatus

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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