JPH06296372A - Calculating method for output voltage of pwm inverter - Google Patents

Calculating method for output voltage of pwm inverter

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JPH06296372A
JPH06296372A JP5079923A JP7992393A JPH06296372A JP H06296372 A JPH06296372 A JP H06296372A JP 5079923 A JP5079923 A JP 5079923A JP 7992393 A JP7992393 A JP 7992393A JP H06296372 A JPH06296372 A JP H06296372A
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JP
Japan
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voltage
pwm inverter
output
output voltage
inverter
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Application number
JP5079923A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Takahashi
薫 高橋
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPH06296372A publication Critical patent/JPH06296372A/en
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Abstract

PURPOSE:To economically compute an output voltage without using an insulated amplifier by computing an error voltage from a waste time, PWM carrier frequency and an DC voltage of a DC power to be supplied to a voltage type PWM inverter and correcting a conduction ratio using the error voltage as a correction amount after the error voltage is caused to change in proportion to a power factor of the output. CONSTITUTION:In a vector controlled PWM inverter, a power factor is obtained in arithmetic circuits 1, 2 from a torque current command Ij and an excitation current command IM and an amount of compensation is obtained by multiplying the power factor with an error voltage reference amounmt Verr in the arithmetic circuit 3. Here, the error voltage reference amount Verr has a duration of the waste time and an amplitude of the DC voltage and should be equal to the value obtained by averaging the error voltage generated for each switching with the carrier frequency. Next, the amount of compensation is subtracted from the conduction ratio lambda* of the inverter in the arithmetic circuit 4, the lambda-V conversion is carried out in the arithmetic circuit 5 and the result is added with the DC voltage VDC to output an output voltage Vist.

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、電圧形PWMインバー
タの出力電圧を演算によって算出するPWMインバータ
の出力電圧算出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PWM inverter output voltage calculation method for calculating the output voltage of a voltage source PWM inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電圧形PWMインバータの出力電
圧の検出には、図3の如く、電圧形PWMインバータ2
0の出力を整流器21によって直流に変換し、絶縁アン
プ22を用いて電圧を図示していない制御装置に導き検
出していた。しかしながら、例えばベクトル制御の電圧
形PWMインバータ等は電流を制御要素としており、制
御上は出力電圧を検出する必要がない。ここで、付加機
能として出力電圧を検出しようとすると、上述の整流
器,絶縁アンプ等の機器を新たに追加しなければなら
ず、殊に絶縁アンプが高価であるため、付加機能を追加
したためにコストが大幅に上昇してしまう。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 3, a voltage type PWM inverter 2 is used to detect the output voltage of a voltage type PWM inverter.
The output of 0 was converted into direct current by the rectifier 21, and the voltage was guided to the control device (not shown) and detected by using the insulating amplifier 22. However, for example, a vector-controlled voltage-type PWM inverter uses current as a control element, and it is not necessary to detect the output voltage for control purposes. Here, if the output voltage is to be detected as an additional function, the above-mentioned rectifier, isolation amplifier, and other devices must be newly added. In particular, since the isolation amplifier is expensive, the cost is increased because the additional function is added. Will rise significantly.

【0003】このような場合、絶縁アンプを用いずに次
の方法で電圧形PWMインバータの出力電圧を算出する
ことができる。電圧形PWMインバータでは、PWM変
調を行うための制御変数として通流率λ* という量が制
御装置内部に存在する。通流率λ* は、出力電圧指令波
のピーク値とPWM搬送波のピーク値とを比較すること
により定まる値であって、この通流率λ* に基づいて半
導体スイッチング素子のオン・オフ動作を司るパルス列
のパルス幅が演算され、制御上の出力電圧波形が決定さ
れる。通流率λ* より導出される出力電圧波形から制御
上の出力電圧基本波実効値が算出される。
In such a case, the output voltage of the voltage-type PWM inverter can be calculated by the following method without using the isolation amplifier. In the voltage-type PWM inverter, the amount of conduction ratio λ * exists inside the control device as a control variable for performing PWM modulation. Conduction ratio lambda * is a value determined by comparing the peak value of the output voltage command wave and the peak value of the PWM carrier wave, an on-off operation of the semiconductor switching element based on the duty ratio lambda * The pulse width of the controlled pulse train is calculated, and the output voltage waveform for control is determined. The effective value of the output voltage fundamental wave for control is calculated from the output voltage waveform derived from the conduction ratio λ * .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、絶縁
アンプを用いて電圧形PWMインバータの出力電圧を直
接検出するためには、電圧形PWMインバータの主回路
と制御装置との間を絶縁することのできる高耐圧な絶縁
アンプを用いることで可能となる。しかしながらこのよ
うな条件を満たす絶縁アンプは高価であるため、付加機
能の追加として電圧形PWMインバータ出力電圧の検出
を行おうとするとコストの上昇を招くという問題があ
る。
As described above, in order to directly detect the output voltage of the voltage type PWM inverter by using the isolation amplifier, the main circuit of the voltage type PWM inverter is insulated from the control device. This can be achieved by using a high-voltage isolation amplifier that can handle this. However, since an isolation amplifier satisfying such a condition is expensive, there is a problem in that cost is increased if an attempt is made to detect a voltage type PWM inverter output voltage as an additional function.

【0005】また、前記絶縁アンプ等を用いずに制御上
の量から出力電圧基本波実効値が算出可能であることは
上述のとおりである。しかしながら、実際の出力電圧に
は、アーム短絡防止のための待ち時間内のむだ時間(電
圧形PWMインバータの主回路を構成するスイッチング
素子のターンオフ動作終了後、次のスイッチング素子が
ターンオンするまでの時間)に発生する誤差電圧が含ま
れているため、上述の方法で算出した出力電圧基本波実
効値と実際の出力電圧との間に無視できない大きな誤差
が生じるという問題がある。
As described above, the output voltage fundamental wave effective value can be calculated from the control amount without using the isolation amplifier or the like. However, the actual output voltage has a dead time within the waiting time for preventing arm short circuit (the time until the next switching element turns on after the completion of the turn-off operation of the switching element that constitutes the main circuit of the voltage-type PWM inverter). Since the error voltage generated in () is included, there is a problem that a large error that cannot be ignored is generated between the output voltage fundamental wave effective value calculated by the above method and the actual output voltage.

【0006】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、絶縁アンプを用いることなく、安
価に電圧形PWMインバータの出力電圧を算出する方法
の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method for inexpensively calculating the output voltage of a voltage type PWM inverter without using an isolation amplifier.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、むだ時間と、PWM搬送波周波
数と、前記電圧形PWMインバータに供給される直流電
力の直流電圧より、誤差電圧を算出し、該誤差電圧を出
力力率に比例させて補正量として用いて通流率を補正す
る。
To achieve the above object, in the present invention, an error voltage is calculated from the dead time, the PWM carrier frequency, and the DC voltage of the DC power supplied to the voltage type PWM inverter. Then, the conduction ratio is corrected by making the error voltage proportional to the output power factor and using it as a correction amount.

【0008】[0008]

【作用】通流率に誤差電圧をパラメータとする補正量を
用いて補正を加えることにより、正確な出力電圧基本波
実効値が算出される。
The correct output voltage fundamental wave effective value is calculated by applying a correction to the conduction ratio using a correction amount using the error voltage as a parameter.

【0009】[0009]

【実施例】まず、正弦波−三角波のPWM変調を例にと
り、図2を用いて本発明の基本原理を説明する。図2は
本発明の原理を説明するための波形比較図であり、
(a)はそれぞれ出力電圧指令正弦波30,搬送三角波
31の波形図である。出力電圧指令正弦波30と搬送三
角波31とを比較することにより図2(b)に示すPW
Mパルス波形が導出され、電圧形PWMインバータは前
記PWMパルス波形に従ってスイッチングを行い直流電
力が交流電力へ変換される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the basic principle of the present invention will be described with reference to FIG. 2 by taking PWM modulation of sine wave-triangle wave as an example. FIG. 2 is a waveform comparison diagram for explaining the principle of the present invention.
(A) is a waveform diagram of an output voltage command sine wave 30 and a carrier triangular wave 31, respectively. By comparing the output voltage command sine wave 30 and the carrier triangular wave 31, the PW shown in FIG.
The M pulse waveform is derived, and the voltage-type PWM inverter performs switching according to the PWM pulse waveform to convert DC power into AC power.

【0010】次に、電圧形PWMインバータから図2
(c)に示す出力電流が流れたとすると、スイッチング
毎に出力電流の極性とは逆極性の誤差電圧が、図2
(d)の如くむだ時間(待ち時間からスイッチング素子
のターンオフ時間を差し引いた時間)の幅で発生する。
誤差電圧は、図2(d)の如く出力電流とは逆極性に搬
送波周期と同じ周期で発生することから、スイッチング
周期で平均化すれば、図2(e)に示す誤差電圧平均波
形に近似することができる。
Next, referring to FIG.
Assuming that the output current shown in (c) flows, an error voltage having a polarity opposite to the polarity of the output current at each switching is shown in FIG.
As shown in (d), the dead time is generated (the waiting time minus the turn-off time of the switching element).
Since the error voltage is generated in the same polarity as the carrier wave period in the opposite polarity to the output current as shown in FIG. 2 (d), if averaged in the switching period, it will approximate to the error voltage average waveform shown in FIG. 2 (e). can do.

【0011】一般に電圧形PWMインバータに供給され
る直流電圧および前記むだ時間は固定値として設定され
るため、図2(e)に示した誤差電圧平均波形の大きさ
は、それぞれ比例関係にあるむだ時間,スイッチング回
数,直流電圧によって決定される。また、直流電圧およ
びむだ時間が固定値であることからスイッチング回数
は、搬送波周波数が一定の場合、通流率λ* がλ* ≦1
のとき搬送波周波数に等しく、λ* >1の過変調領域で
はスイッチング回数が減る。スイッチング回数が減る
と、スイッチングに伴って発生する誤差電圧も小さくな
るが、このスイッチング回数の減少に伴う誤差電圧の減
少は、通流率λ* の減少に伴う出力電圧の減少と同じ割
合であるため、通流率λ* を誤差電圧によって補正した
後に出力電圧に変換することにより、出力電圧のスイッ
チング回数に対する考慮は不要になる。
Since the DC voltage supplied to the voltage type PWM inverter and the dead time are generally set as fixed values, the magnitude of the error voltage average waveform shown in FIG. 2E is proportional to each other. It is determined by time, switching frequency and DC voltage. Further, since the DC voltage and the dead time are fixed values, the number of times of switching is such that when the carrier frequency is constant, the conduction ratio λ * is λ * ≦ 1.
At the same time, the number of switchings decreases in the overmodulation region where λ * > 1. When the number of times of switching decreases, the error voltage generated due to switching also decreases, but the decrease of the error voltage due to the decrease of the number of switching is at the same rate as the decrease of the output voltage due to the decrease of the conduction ratio λ *. Therefore, by correcting the conduction ratio λ * with the error voltage and then converting it into the output voltage, it is not necessary to consider the number of times the output voltage is switched.

【0012】搬送波周波数が可変である場合は、誤差電
圧による補正量をさらに搬送波周波数に比例させた上で
前述の通流率λ* から出力電圧への変換を行う。先に述
べたように、本発明は電圧形PWMインバータのうち、
例えば、ベクトル制御PWMインバータ等の出力電圧を
直接主回路の制御要素としないインバータに用いられる
ものである。
When the carrier frequency is variable, the correction amount by the error voltage is further proportional to the carrier frequency, and then the above-mentioned conduction ratio λ * is converted into the output voltage. As described above, the present invention provides a voltage-source PWM inverter
For example, it is used for an inverter that does not directly use the output voltage of a vector control PWM inverter or the like as a control element of the main circuit.

【0013】そこで、本発明による実施例を図1,図2
を用いて説明する。ベクトル制御PWMインバータは、
出力電圧を主回路の制御要素としていないため電圧検出
手段を持たない。該ベクトル制御PWMインバータにベ
クトルオートチューニング等の機能を追加するためには
出力電圧値が要求されるが、電圧検出のために絶縁アン
プ等を用いるとコスト高を招くことは前述のとおりであ
る。
Therefore, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
Will be explained. Vector control PWM inverter
Since the output voltage is not used as a control element of the main circuit, it has no voltage detecting means. Although an output voltage value is required to add a function such as vector auto-tuning to the vector control PWM inverter, it is as described above that using an isolation amplifier or the like for voltage detection causes a cost increase.

【0014】図1に示す回路は、出力電圧を算出するた
めの構成を示したものである。前記ベクトル制御を行う
PWMインバータには、トルク電流指令IT および励磁
電流指令IM がPWMインバータの制御要素として与え
られるため、図1の演算回路1,2において(1)式の
演算を行うことにより力率cosφを求めることができ
る。また、この力率角φを図示すると図2(e)のよう
になる。
The circuit shown in FIG. 1 shows a configuration for calculating an output voltage. Since the torque current command I T and the exciting current command I M are given to the PWM inverter that performs the vector control as control elements of the PWM inverter, the calculation circuits 1 and 2 in FIG. The power factor cosφ can be calculated by The power factor angle φ is shown in FIG. 2 (e).

【0015】[0015]

【数1】 [Equation 1]

【0016】搬送波周波数が固定されている場合、演算
回路3において上記(1)式で求めたcosφに誤差電
圧基準量Verr を乗じて補正量を得る。ここで誤差電圧
基準量Verr は、図示していない演算回路において、む
だ時間の幅および直流電圧の大きさを持ち、スイッチン
グ毎に発生する誤差電圧を搬送波周期で平均化すること
により演算される値である。また、搬送波周波数が可変
の場合には、前記誤差電圧基準量に搬送波周波数を乗じ
て補正量とする。
When the carrier frequency is fixed, the correction amount is obtained by multiplying the error voltage reference amount V err in the arithmetic circuit 3 by cos φ obtained by the above equation (1). Here, the error voltage reference amount V err has a width of dead time and a magnitude of the DC voltage in an arithmetic circuit (not shown), and is calculated by averaging the error voltage generated at each switching in the carrier wave period. It is a value. When the carrier frequency is variable, the correction amount is obtained by multiplying the error voltage reference amount by the carrier frequency.

【0017】そして、演算回路4においてインバータの
通流率λ* より前記補正量を減じ、演算回路5において
λ−V変換する。演算回路5において行われるλ−V変
換は、通流率λとλの値によって定まるインバータ出力
の基本波電圧との関係をあらかじめ求めたλ−V変換関
数に沿って行われるものである。演算回路6において、
直流電圧VDCと積算することにより出力電圧Vist が出
力される。
Then, the arithmetic circuit 4 subtracts the correction amount from the inverter duty ratio λ * , and the arithmetic circuit 5 performs λ-V conversion. The λ-V conversion performed in the arithmetic circuit 5 is performed according to the λ-V conversion function that has previously obtained the relationship between the conduction ratio λ and the fundamental wave voltage of the inverter output determined by the value of λ. In the arithmetic circuit 6,
The output voltage V ist is output by integrating with the DC voltage V DC .

【0018】また、本発明は絶縁アンプ等のハードウェ
アを追加することなく制御装置内のパラメータを用いて
ソフトウェアにより実施可能であることは勿論である。
Of course, the present invention can be implemented by software using parameters in the control device without adding hardware such as an isolation amplifier.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、むだ時間,搬送波周波
数,直流電圧により誤差電圧基準量を定め、出力力率c
osφに比例させて得た補正量を、通流率指令値λ*
ら減算した後に出力電圧へ変換することにより、制御装
置の内部パラメータのみから、出力電圧を算出すること
ができる。
According to the present invention, the error voltage reference amount is determined by the dead time, the carrier frequency, and the DC voltage, and the output power factor c
The output voltage can be calculated only from the internal parameters of the control device by converting the correction amount obtained in proportion to osφ into the output voltage after subtracting it from the flow rate command value λ * .

【0020】さらに、本発明においては、制御装置の内
部パラメータのみによって演算を行うので、絶縁アンプ
等新たなハードウェアを追加する必要がなく、安価に出
力電圧を算出することができる。
Furthermore, in the present invention, since the calculation is performed only by the internal parameters of the control device, it is not necessary to add new hardware such as an insulation amplifier, and the output voltage can be calculated at low cost.

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

【図1】本発明の実施例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の原理を説明するための波形比較図FIG. 2 is a waveform comparison diagram for explaining the principle of the present invention.

【図3】従来例を示す図FIG. 3 is a diagram showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 PWMインバータ 21 整流器 22 絶縁アンプ 30 出力電圧指令正弦波 31 搬送三角波 20 PWM inverter 21 Rectifier 22 Insulation amplifier 30 Output voltage command sine wave 31 Carrier triangle wave

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電力を交流電力に変換する電圧形PW
Mインバータの出力電圧を算出する方法において、 前記電圧形PWMインバータを構成する複数の半導体ス
イッチング素子のうちある半導体スイッチング素子のタ
ーンオフ動作が終了してから別の半導体スイッチング素
子のターンオン動作が開始されるまでのむだ時間と、前
記電圧形PWMインバータのスイッチング周波数を決定
するPWM搬送波の周波数と、前記電圧形PWMインバ
ータに印加する直流電力の直流電圧とから、前記電圧形
PWMインバータの出力力率に比例した値を持つ補正量
を演算し、 前記電圧形PWMインバータの出力電圧波形を指令する
出力電圧指令波のピーク値とPWM搬送波のピーク値と
の比率である通流率から前記補正量を減じた値を用い
て、前記電圧形PWMインバータから出力される電圧の
基本波実効値を算出することを特徴とするPWMインバ
ータの出力電圧算出方法。
1. A voltage source PW for converting DC power into AC power.
In the method of calculating the output voltage of the M inverter, the turn-off operation of one semiconductor switching element of the plurality of semiconductor switching elements forming the voltage-type PWM inverter is completed and then the turn-on operation of another semiconductor switching element is started. Proportional to the output power factor of the voltage-source PWM inverter from the dead time, the frequency of the PWM carrier wave that determines the switching frequency of the voltage-source PWM inverter, and the DC voltage of the DC power applied to the voltage-source PWM inverter. The correction amount having the above value is calculated, and the correction amount is subtracted from the conduction ratio, which is the ratio of the peak value of the output voltage command wave commanding the output voltage waveform of the voltage-type PWM inverter and the peak value of the PWM carrier wave. Value, the fundamental wave effective of the voltage output from the voltage source PWM inverter Output voltage calculation method of a PWM inverter and calculates a.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104737433A (en) * 2012-10-23 2015-06-24 三菱电机株式会社 Power conversion device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104737433A (en) * 2012-10-23 2015-06-24 三菱电机株式会社 Power conversion device

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