JPH06233546A - 電圧形インバータのpwm制御方法 - Google Patents

電圧形インバータのpwm制御方法

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JPH06233546A
JPH06233546A JP5015029A JP1502993A JPH06233546A JP H06233546 A JPH06233546 A JP H06233546A JP 5015029 A JP5015029 A JP 5015029A JP 1502993 A JP1502993 A JP 1502993A JP H06233546 A JPH06233546 A JP H06233546A
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JP
Japan
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voltage
phase
inverter
pwm
saturation
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JP5015029A
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English (en)
Inventor
Yasushi Kondo
靖 近藤
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】2アーム変調方式の三相電圧形PWM制御イン
バータに関し、その負荷力率の変化に伴う変換部損失低
減効果の減少を効果的に抑制する。 【構成】力率角検出部3において、変流器CTにより検
出されたインバータの出力電流の基本波成分とその出力
電圧を指定するPWM演算用電圧制御信号の基本波成分
s とを入力として負荷力率角φを検出し、制御部4に
おいて所定の演算式に従い前記力率角φに応じて前記電
圧制御信号vs をその正弦波状態から補正して新たな各
相電圧制御信号vus,vvs,vwsとなし、該各相電圧制
御信号と所定搬送波との比較をなすPWM演算を行うこ
とにより2アーム変調制御における各相各飽和区間を前
記力率角φに応じて移動修正し、前記インバータの各相
出力電流の大なる位相区間と前記各飽和区間との可能最
大限の重複を図り、前記力率角φの増大に伴う変換部2
における変換損失の増大を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は負荷力率に応じその変換
部損失を最小となす如く制御する三相電圧形インバータ
の2アーム変調方式のPWM制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にそのDC/AC変換部を三相ブリ
ッジとなす三相電圧形のインバータに対する2アーム変
調方式のPWM制御方法は、前記インバータの各相出力
電圧の1周期中にそれぞれ設定した複数の飽和区間にお
いて、前記ブリッジの3相中の1相におけるスイッチン
グ素子の動作をオン又はオフ状態に固定し該動作固定相
のアーム出力電圧を前記変換部へ印加される直流電源電
圧の正負何れかの電圧にて飽和させると共に,他の2相
におけるスイッチング素子に関しては何れも所定のPW
M変調動作を行わせ、各相アーム出力電圧間の差電圧と
して得られる前記インバータの出力線間電圧を正弦波と
なす如く制御するものであり、前記各飽和区間では前記
ブリッジの3相中の1相におけるスイッチング素子の動
作を固定してPWM変調動作を停止させるため、その全
域において3相全相に対するPWM変調動作を行わす通
常の3アーム変調方式のPWM制御時に比して前記変換
部の変換損失の低減を可能とするものである。
【0003】従来のこの種インバータにおける2アーム
変調方式のPWM制御方法としては、下記各式(1)〜
(5)により規定され図5の動作波形図の如くなる各相
電圧制御信号と所定の搬送波とによるPWM変調がなさ
れるものがその代表例として知られている。なお下記 E
d は前記インバータのDC/AC変換部の電源をなす直
流中間回路の電圧であり、vus,vvs,vwsは各々前記
インバータの各相出力電圧を指定するPWM演算用の電
圧制御信号であり、λは該各電圧制御信号の正弦波状変
化項の振幅の搬送波振幅に対する比であり、飽和区間は
前記の如きスイッチング動作の固定を指定する区間を示
すものである。即ち;
【0004】
【数1】
【0005】
【数2】
【0006】
【数3】
【0007】
【数4】
【0008】
【数5】
【0009】また図5の動作波形図は、λ=1.0 の状態
において上記各式に従う前記各信号vus, vvs, vws,
η( ωt ) と搬送波信号vc それぞれの変化模様を示す
ものある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】前記の如く三相電圧形
インバータに関する2アーム変調方式のPWM制御方法
によれば、その動作域の全域において3相全相のPWM
スイッチング動作を行う3アーム変調方式のPWM制御
時に比しそのDC/AC変換部の変換損失は小となる
が、該変換損失の低減効果は前記インバータの各相出力
電流がそれぞれ大である位相区間と前記各相に設定され
た各飽和区間との重複具合に依存するものであり、また
該各飽和区間が前記インバータの各相出力電圧の位相を
基準に決定されるために前記変換損失の低減効果は前記
インバータの負荷力率に依存するものとなり、該力率が
1の時を最大としてその減少と共に前記低減効果もまた
減少するものとなる。
【0011】しかしながら前記従来の2アーム変調方式
のPWM制御方法においては、負荷力率の変化に伴う前
記の如き変換損失低減効果の減少に対する補償対策がな
されてはいなかった。これに鑑み本発明は、三相電圧形
インバータに関しその負荷力率の変化に伴う前記の変換
損失低減効果の減少を効果的に抑制し得る2アーム変調
方式のPWM制御方法の提供を目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電圧形インバータのPWM制御方法は、そ
のDC/AC変換部を三相ブリッジとなす電圧形PWM
インバータに関し、該インバータの各相出力電圧の1周
期中にそれぞれ設定した複数の飽和区間において、前記
ブリッジの3相中の1相におけるスイッチング素子の動
作をオン或いはオフ状態に固定し該動作固定相のアーム
出力電圧を前記変換部へ印加される直流電源電圧の正負
何れかの電圧にて飽和させると共に他の2相における各
スイッチング素子に関して何れも所定のPWM変調動作
を行わせ、前記インバータの出力線間電圧を正弦波とな
す2アーム変調方式のPWM制御方法において、前記の
如き各相アーム出力電圧の飽和を指定する各飽和区間を
前記インバータの出力電圧と出力電流とのなす力率角に
応じてそれぞれ同一角度移動修正するものとし、或いは
また前記力率角の決定に関し、前記インバータ出力電圧
に代え該出力電圧を指定するPWM演算用の正弦波電圧
制御信号を用いるものとする。
【0013】
【作用】三相電圧形インバータのDC/AC変換部の変
換損失は、該変換部を構成する三相ブリッジの各相アー
ムスイッチング素子のスイッチング損失がその殆どを占
めるものであり、該スイッチング損失は前記各素子のス
イッチング時点における該素子の主電極間印加電圧と通
電電流との積として決定されるものである。
【0014】ここに前記素子の主電極間印加電圧は前記
変換部へ給電する直流電源の電圧であり一定値となるた
め、前記変換損失は前記素子通電電流に大きく依存し該
通電電流の最大時において最大損失が発生することにな
る。一方、前記三相インバータにおける2アーム変調方
式のPWM制御方法は、該インバータの各相出力電圧の
1周期中にそれぞれ設定した複数の飽和区間において、
前記ブリッジの3相中の1相におけるスイッチング素子
の動作をオン或いはオフ状態に固定して搬送波によるP
WM変調用のスイッチング動作を停止させ、該動作固定
相のアーム出力電圧を前記変換部に印加される直流電源
電圧の正負何れかの電圧にて飽和させると共に,他の2
相におけるスイッチング素子に関しては何れも所定のP
WM変調動作を行わすものである。
【0015】従って前記変換損失を最小となすために
は、前記の各飽和区間が前記素子通電電流の大である位
相区間と,前記インバータの負荷力率の如何にかかわら
ず,最も効果的に重複する如く前記各飽和区間の設定を
行う必要がある。本発明は、上記に従い前記素子通電電
流の大となる位相区間を前記インバータの出力電圧と出
力電流とのなす力率角に従って移動修正し、前記変換部
における変換損失の最小化を図るものである。
【0016】なお、前記力率角検出用としてのインバー
タ出力電圧に代えてPWM演算用の正弦波電圧制御信号
を用いることも可能となる。
【0017】
【実施例】以下本発明の実施例を図1の回路図と、前記
の各飽和区間を規定する諸演算式と、該各演算式に従っ
て修正されたPWM演算用の各電圧制御信号の波形を示
す図2乃至図4の各動作波形図に従って説明する。図1
の回路図は、負荷力率角検出用としてのインバータ出力
電圧に代えPWM演算用の正弦波電圧制御信号を用いる
場合の実施例を示すものであり、1は交流電源電圧の整
流部、Cf は整流電圧平滑用のコンデンサ、2はコンデ
ンサCf の端子電圧 Ed を受けてこれを所要の三相交流
電圧に変換する三相ブリッジ構成のDC/AC変換部
(インバータ部)であり、逆並列された転流タイオード
を有するトランジスタを前記ブリッジ構成における各相
アームのスイッチング素子とするものである。
【0018】また3は力率角検出部であり、その出力各
相に挿入された変流器CTによって検出された前記イン
バータの各相出力電流の基本波成分と該インバータ各相
出力電圧を指定するPWM演算用電圧制御信号の基本波
成分vs とを入力として前記の負荷力率角φを検出する
ものである。また4は制御部であり、前記の各電圧制御
信号の基本波信号vs と負荷力率角φとにより所要の諸
演算を行い、該力率角φにより補正されたPWM演算用
電圧制御信号vus,vvs,vwsの決定と共に該各相電圧
制御信号と搬送波との比較を行って前記DC/AC変換
部の各スイッチング素子に対する2アーム変調方式のP
WM制御信号を出力するものである。更に5は前記の制
御部4と力率角検出部3等を総合して構成されたインバ
ータ制御回路である。
【0019】以下、制御部4においてなされる前記電圧
制御信号vus,vvs,vwsに関する補正演算式の例を記
載する。なお各式中のλと Ed に関しては前記の式
(1)〜(5)におけるものと同様に定義される。 1) 0°≦φ<30°の場合
【0020】
【数6】
【0021】
【数7】
【0022】
【数8】
【0023】
【数9】
【0024】
【数10】
【0025】
【数11】
【0026】2)30°≦φ<60°の場合
【0027】
【数12】
【0028】
【数13】
【0029】
【数14】
【0030】
【数15】
【0031】
【数16】
【0032】
【数17】
【0033】3)60°≦φ<90°の場合
【0034】
【数18】
【0035】
【数19】
【0036】
【数20】
【0037】
【数21】
【0038】
【数22】
【0039】
【数23】
【0040】
【数24】
【0041】次に図2〜図4の各動作波形図は、前記関
数η( ωt ) によって正弦波関数から修正されたPWM
演算用の各電圧制御信号の波形を示すものであり、図2
は式(6)〜(11)により,図3は式(12)〜(1
7)により,更にまた図4は式(18)〜(24)によ
りそれぞれ修正された場合を示すものである。なお図4
の場合、前記の各飽和区間はそれぞれ2個所に分かれて
発生し該両者の角度和は図2又は図4における場合と同
一となる。
【0042】図示の如く前記各補正演算式に従えば、力
率角φの増大と共に前記各飽和区間と前記素子通電電流
の大である電流位相区間との効果的な重複性は悪くなる
が、前記力率角φは通常30°前後より小であり図2に示
す如く良好な重複性を示し、前記変換損失の効果的な低
減を維持することが可能となる。
【0043】
【発明の効果】本発明によればそのDC/AC変換部を
三相ブリッジとなす電圧形PWMインバータにおける2
アーム変調方式のPWM制御方法に関し、前記ブリッジ
の3相中の1相におけるアーム出力電圧の飽和を指定す
る飽和区間を前記インバータの出力電圧或いは該出力電
圧を指定するPWM演算用電圧制御信号と該インバータ
の出力電流とのなす力率角に応じてそれぞれ同一角度移
動させ、前記飽和区間が前記ブリッジの各アームスイッ
チング素子における通電電流が最大となる位相点近辺を
最も効果的に覆う如く補正して該スイッチング素子にお
ける搬送波によるPWM変調用スイッチング動作を停止
させることにより、負荷力率の悪化に伴う前記DC/A
C変換部における変換損失低減効果の減少を効果的に抑
制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図
【図2】0°≦φ<30°の場合の各電圧制御信号の動作
波形図
【図3】30°≦φ<60°の場合の各電圧制御信号の動作
波形図
【図4】60°≦φ<90°の場合の各電圧制御信号の動作
波形図
【図5】従来方法による場合の各電圧制御信号の動作波
形図
【符号の説明】
1 整流回路 2 DC/AC変換部(インバータ部) 3 力率角検出部 4 制御部 5 インバータ制御回路 Cf 整流電圧平滑用のコンデンサ CT 変流器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】そのDC/AC変換部を三相ブリッジとな
    す電圧形PWMインバータに関し、該インバータの各相
    出力電圧の1周期中にそれぞれ設定した複数の飽和区間
    において、前記ブリッジの3相中の1相におけるスイッ
    チング素子の動作をオン又はオフ状態に固定し該動作固
    定相のアーム出力電圧を前記変換部へ印加される直流電
    源電圧の正負何れかの電圧にて飽和させると共に他の2
    相における各スイッチング素子に関しては何れも所定の
    PWM変調動作を行わせ、前記インバータの出力線間電
    圧を正弦波となす2アーム変調方式のPWM制御方法に
    おいて、前記の如き各相アーム出力電圧の飽和を指定す
    る各飽和区間を前記インバータの出力電圧と出力電流と
    のなす力率角に応じてそれぞれ同一角度移動修正するこ
    とを特徴とする電圧形インバータのPWM制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の電圧形インバータのPWM
    制御方法において、前記力率角の決定に関し、前記イン
    バータ出力電圧に代え該出力電圧を指定するPWM演算
    用の正弦波電圧制御信号を用いることを特徴とする電圧
    形インバータのPWM制御方法。
JP5015029A 1993-02-02 1993-02-02 電圧形インバータのpwm制御方法 Pending JPH06233546A (ja)

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