JPH0614590A - Pwmインバータ - Google Patents

Pwmインバータ

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JPH0614590A
JPH0614590A JP4188749A JP18874992A JPH0614590A JP H0614590 A JPH0614590 A JP H0614590A JP 4188749 A JP4188749 A JP 4188749A JP 18874992 A JP18874992 A JP 18874992A JP H0614590 A JPH0614590 A JP H0614590A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
voltage
switching
electrode side
switching element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4188749A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Imai
信幸 今井
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力逆変換器を構成するスイッチング素子の
スイッチング損失を低減させることのできるPWMイン
バータを提供する。 【構成】 負荷へ供給すべき3相の交流電圧のうち1相
の電圧が他の相の電圧より低い(高い)電圧となる期間
は、その相に対応する負極側のスイッチング素子を導通
(非導通)状態に、正極側のスイッチング素子を非導通
(導通)状態に保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、PWM変調信号に基
づいて3相ブリッジ接続された6個のスイッチング素子
の導通・非導通を制御し、直流電源から負荷へ3相の交
流電圧を供給するPWMインバータに係り、特に特定の
期間は特定のスイッチング素子のスイッチング動作を禁
止することでスイッチング損失を低減するようにしたP
WMインバータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のPWMインバータは3相交流電圧
の全周期に亘ってスイッチング動作を行う構成である。
また、正弦波変調方式のPWMインバータの最大相間電
圧は、直流電源電圧の約87%しか得られない。「イン
バータ しくみと使い方のコツ」(常広 譲,松本圭二
共著 1989年5月25日発行 電気書院)の8章3
節 インバータのPWM制御法(80頁〜81頁)に、
各相の信号波すべてに−1/6・Cos3ωtの項を加
算することで、相間電圧を直流電源電圧と略等しくする
技術が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のPWMインバー
タでは、3相交流電圧の全周期に亘ってスイッチング動
作を行う構成であるから、スイッチング損失が継続的に
発生している。また、3倍の高調波成分を加算して3相
交流電圧の相間電圧を大きくする方式では、Cos3ω
tの計算をしなければならず、演算部の構成が複雑とな
る。
【0004】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、請求項1および2に係る発明は、スイ
ッチング損失を低減させることのできるPWMインバー
タを提供することを目的とする。請求項3および4に係
る発明は、スイッチング損失を低減させるとともに、相
間電圧を大きくすることのできるPWMインバータを提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
請求項1に係るPWMインバータは、各相の電圧のうち
最も低い相に対応する負極側のスイッチング素子を導通
状態へ、正極側のスイッチング素子を非導通状態へそれ
ぞれ保持する構成としたことを特徴とする。
【0006】請求項2に係るPWMインバータは、各相
の電圧のうち最も高い相に対応する正極側のスイッチン
グ素子を導通状態に保持へ、負極側のスイッチング素子
を非導通状態へそれぞれ保持する構成としたことを特徴
とする。
【0007】請求項3に係るPWMインバータは、1相
の出力電圧が数3の関係を略満足し、他の2相は前記1
相に対して電気角でそれぞれ120度づつ位相をづらし
た出力電圧となるよう正および負側のスイッチング素子
をパルス幅変調信号に基づいてスイッチングさせる構成
としたことを特徴とする。
【0008】
【数3】
【0009】請求項4に係るPWMインバータは、1相
の出力電圧が数4の関係を略満足し、他の2相は前記1
相に対して電気角でそれぞれ120度づつ位相をづらし
た出力電圧となるよう正および負側のスイッチング素子
をパルス幅変調信号に基づいてスイッチングさせる構成
としたことを特徴とする。
【0010】
【数4】
【0011】
【作用】請求項1および2に係るPWMインバータは、
負荷へ供給する3相交流電圧のうち1相の電圧が他の2
相の電圧よりも低くもしくは高くなる期間は、その相に
対応する正極側および負極側のPWMスイッチング動作
を停止する構成としたので、この期間はスイッチング動
作に伴なう損失が発生しない。よって、負荷へ3相正弦
波電圧を供給するよう全周期に亘ってスイッチング動作
を行う場合と比較すると、スイッチング損失を約30パ
ーセント低減することができる。特に、負荷が3相電動
機の場合、特定の期間PWMスイッチングを停止して
も、3相電動機を支障なく運転することができる。
【0012】請求項3および4に係るPWMインバータ
は、特定の期間特定の相へ正極または負極側の電位を供
給するとともに、本来供給すべき電位と固定した電位と
の差分を他の相の出力電圧側で補正するよう構成したの
で、特定の相のPWMスイッチング動作が停止されて
も、負荷には指令電圧に応じた線間電圧が供給される。
【0013】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1はこの発明に係るPWMインバータの
ブロック構成図である。このPWMインバータ1は、直
流電源2と電力逆変換器3と、波形制御部4と、制御部
5とからなる。MはこのPWMインバータ1を用いて運
転される3相電動機、Eは電動機Mの回転位置を検出す
るためのエンコーダ、DETは電動機Mへの供給電流も
しくは供給電圧を検出する電流/電圧検出器である。
【0014】図2は電力逆変換器の一具体例を示す回路
図である。電力逆変換器3は、U,V,W相に対応する
正極側および負極側のスイッチング素子QU,QV,Q
W,QX,QY,QZを備える。波形制御部4から出力
されるスイッチング制御信号4U〜4Zに基づいて対応
するスイッチング素子QU〜QZがオン・オフ制御され
る。各スイッチング素子QU〜QZには、環流用のダイ
オードDU〜DZが逆極性で並列に接続されている。な
お、図2では各スイッチング素子QU〜QZにパワート
ランジスタを用いた回路構成を示したが、各スイッチン
グ素子QU〜QZはパワーMOSFETやGTO等を用
いてもよい。
【0015】図1に示すように、制御部5は、速度指
令,電圧または電流指令等の制御要素Sと、回転位置検
出出力EOとを比較し、また、電圧もしくは電流指令と
電流/電圧検出器DETの検出出力ID/VDとを比較
し、波形制御指令4W〜4Zを出力する。そして、波形
制御部4は、波形制御指令5aに基づいてPWM変調し
たスイッチング制御信号4U〜4Zを生成するよう構成
している。
【0016】通常のPWMインバータにおいて波形制御
部は、3相交流の全周期に亘ってPWM変調を行なう
が、本発明に係る波形制御部5は、各相について約12
0度の期間はPWM変調を行なわずに、正極側もしくは
負極側のスイッチング素子QU〜QZをオン状態に保持
するよう構成している。
【0017】なお、制御部5は、回転位置検出出力EO
に基づいて予め設定した演算式または変換テーブル等を
参照して各相へ供給する電圧を逐次算出するとともに、
算出した各相の電圧から他相よりも低い(高い)電圧と
なる相を判断して、その相に対応する正極側のスイッチ
ング素子を非導通(導通)状態へ、負極側のスイッチン
グ素子を導通(非導通)状態へ保持するとともに、本来
供給すべき電圧と固定した電圧との差電圧を逐次求め、
その差電圧分を他の相の出力電圧側で補正するよう他の
相をパルス幅変調することで、各相間の電圧が本来印加
すべき電圧を同じになるよう制御してもよい。
【0018】図3は請求項1および3に係るPWMイン
バータのスイッチング制御信号および最大出力電圧発生
時の電動機Mへの供給電圧を示す波形図である。請求項
1および3に係るPWMインバータ1の波形制御部4
は、電気角で210度〜330度の間はU相に相等する
スイッチング制御信号4XをHレベルに、スイッチング
制御信号4UをLレベルにそれぞれ保持し、負極側のス
イッチング素子QXを導通状態に正極側のスイッチング
素子QUを非導通状態にそれぞれ駆動するよう構成して
いる。他の期間は予め設定した微小期間毎の出力電圧が
先に示した数3の関係を満足するようにパルス幅変調し
たスイッチング制御信号4W〜4Zを生成するよう構成
している。
【0019】そして、V相およびW相のスイッチング制
御信号4V,4Y,4W,4Zは、U相のそれに対し
て、120度づつ位相をずらしている。このようなスイ
ッチング制御信号4U〜4Zを用いることで、1周期の
うちの1/3の期間はズイッチングを停止しているか
ら、スイッチングに伴う損失が発生しない。
【0020】また、スイッチングを行なう他の期間は、
出力電圧が数3の関係を満足するようスイッチングして
いるので、図3(g)に示すように最大相間電圧EMは
直流電源電圧と略等しくなる。
【0021】図4は請求項2および4に係るPWMイン
バータのスイッチング制御信号および最大出力電圧発生
時の電動機Mへの供給電圧を示す波形図である。請求項
2および4に係るPWMインバータ1の波形制御部4
は、電気角で30度〜150度の間はU相に相等するス
イッチング制御信号4UをHレベルに、スイッチング制
御信号4XをLレベルにそれぞれ保持し、正極側のスイ
ッチング素子QUを導通状態に負極側のスイッチング素
子QXを非導通状態にそれぞれ駆動するよう構成してい
る。他の期間は予め設定した微小期間毎の出力電圧が先
に示した数4の関係を満足するようにパルス幅変調した
スイッチング制御信号4W〜4Zを生成するよう構成し
ている。
【0022】そして、V相およびW相のスイッチング制
御信号4V,4Y,4W,4Zは、U相のそれに対し
て、120度づつ位相をずらしている。このようなスイ
ッチング制御信号4U〜4Zを用いることで、1周期の
うちの1/3の期間はズイッチングを停止しているか
ら、スイッチングに伴う損失が発生しない。
【0023】また、スイッチングを行なう他の期間は、
出力電圧が数4の関係を満足するようスイッチングして
いるので、図4(g)に示すように最大相間電圧EMは
直流電源電圧と略等しくなる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように請求項1および2に
係るPWMインバータは、正弦波3相交流電圧出力を想
定し、その3相の中で電圧が最も低くもしくは高くなる
相に対応する相の負極側もしくは正極側のスイッチング
素子を導通状態に保持する構成としたので、PWM変調
信号に基づいて電力逆変換器を構成するスイッチング素
子を全周期に亘ってスイッチング制御する従来のものと
比較して、スイッチング素子のスイッチング損失を略1
/3低減することができる。
【0025】請求項3および4に係るPWMインバータ
は、例えばU相の出力の90度〜210度の期間は負極
側もしくは正極側のスイッチング素子を導通状態に保持
し、他の期間は前述の数3もしくは数4の関係を満足す
るようPWM信号に基づいてスイッチング制御し、V,
W相はU相に対して位相を120度ずつずらせる構成と
したので、スイッチング素子のスイッチング損失を低減
することができるとともに、相間電圧を直流電源電圧ま
で大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るPWMインバータのブロック構
成図
【図2】電力逆変換器の一具体例を示す回路図
【図3】請求項1および3に係るPWMインバータのス
イッチング制御信号および最大出力電圧発生時の電動機
Mへの供給電圧を示す波形図
【図4】請求項2および4に係るPWMインバータのス
イッチング制御信号および最大出力電圧発生時の電動機
Mへの供給電圧を示す波形図
【符号の説明】
1 PWMインバータ 2 直流電源 3 電力変換器 4 波形制御部 4W〜4Z スイッチング制御信号 5 制御部 M 電動機

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3相ブリッジ接続された6個のスイッチ
    ング素子の導通・非導通をPWM変調信号に基づいて制
    御し、直流電源から負荷へ3相の交流電圧を供給するP
    WMインバータにおいて、負荷へ供給すべき3相の交流
    電圧のうち1相の電圧が他の相の電圧より低い電圧とな
    る期間は、その相に対応する負極側のスイッチング素子
    を導通状態に、その相に対応する正極側のスイッチング
    素子を非導通状態へ保持するよう構成したことを特徴と
    するPWMインバータ。
  2. 【請求項2】 3相ブリッジ接続された6個のスイッチ
    ング素子の導通・非導通をPWM変調信号に基づいて制
    御し、直流電源から負荷へ3相の交流電圧を供給するP
    WMインバータにおいて、負荷へ供給すべき3相の交流
    電圧のうち1相の電圧が他の相の電圧より高い電圧とな
    る期間は、その相に対応する正極側のスイッチング素子
    を導通状態に、その相に対応する負極側のスイッチング
    素子を非導通状態へ保持するよう構成したことを特徴と
    するPWMインバータ。
  3. 【請求項3】 3相ブリッジ接続された6個のスイッチ
    ング素子の導通・非導通をPWM変調信号に基づいて制
    御し、直流電源から負荷へ3相の交流電圧を供給するP
    WMインバータにおいて、1相の出力電圧が数1の関係
    を略満足するよう、また他の2相は前記1相に対して電
    気角でそれぞれ120度づつ位相をづらした出力電圧と
    なるよう正および負極側のスイッチング素子をパルス幅
    変調信号に基づいてスイッチングさせるよう構成したこ
    とを特徴とするPWMインバータ。 【数1】
  4. 【請求項4】 3相ブリッジ接続された6個のスイッチ
    ング素子の導通・非導通をPWM変調信号に基づいて制
    御し、直流電源から負荷へ3相の交流電圧を供給するP
    WMインバータにおいて、1相の出力電圧が数2の関係
    を略満足するよう、また他の2相は前記1相に対して電
    気角でそれぞれ120度づつ位相をづらした出力電圧と
    なるよう正および負極側のスイッチング素子をパルス幅
    変調信号に基づいてスイッチングさせるよう構成したこ
    とを特徴とするPWMインバータ。 【数2】
JP4188749A 1992-06-23 1992-06-23 Pwmインバータ Withdrawn JPH0614590A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5699240A (en) * 1995-06-08 1997-12-16 Nippondenso Co., Ltd. PWM inverter control apparatus
US6643150B2 (en) 2001-03-13 2003-11-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Control device for power converter
JP2008062738A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Kayaba Ind Co Ltd 電磁サスペンション装置
US8882621B2 (en) 2008-10-23 2014-11-11 Bando Chemical Industries, Ltd. Friction drive belt

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990831