JPH0662580A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】インバータのスイッチ素子の短絡を防止するデ
ッドタイムによる電圧歪みを出力電流指令値に基づいた
補償電圧によって補償する際に、電流指令値が零付近で
は補償電圧を零あるいは零に近い値にする期間を設けた
パターンを用いることにより、電動機のトルクリプルを
抑制する。 【構成】制御装置１００は、インバータの出力電流指令
信号を出力する目標指令器１と、該電流指令信号を取り
込み、この電流指令信号に応じて電圧指令信号を生成し
て出力する電圧指令演算部２と、電流指令信号を取り込
み、インバータのスイッチ素子の短絡を防止するデッド
タイムによる電圧降下を補償するための補償電圧信号を
生成して、この補償電圧信号を電圧指令信号に加算し
て、ＰＷＭ制御回路９に送るデッドタイム補償器８とを
備える。デッドタイム補償器８は、交流電流が零付近と
なる位相期間には該相の補償電圧を実質的に零にする波
形を有する補償電圧信号を生成する補償電圧演算部７を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ装置に係
り、特に、パルス幅変調インバータ（ＰＷＭインバー
タ）の、出力電圧の波形歪みを補償したインバータ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＷＭインバータにおいては、インバー
タを構成する正側および負側スイッチング素子を交互に
導通制御して、出力電圧をＰＷＭ制御する。しかし、ス
イッチング素子にはターンオフ時間によるスイッチング
の遅れがあるため、正側および負側が同時に導通しない
ように短絡防止期間（以下デッドタイムと呼ぶ）を設け
ている。このため、デッドタイムの影響によりインバー
タの出力電圧に波形歪みが生じるという問題があった。

【０００３】従来、この対策法として、特開昭６４−６
０２６４号公報に記載のように、インバータの出力電流
指令の極性信号に基づいて、デッドタイムの影響による
インバータの出力電圧降下に相当する補償電圧を加え
て、波形歪みを補償する補償手段を設ける方法が知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、出力電流の極性に応じて補償電圧を決めていた
が、出力電流の零付近では、補償電圧が歪み電圧に一致
せず、波形歪み補償が正しく行われない。このため、出
力電圧波形が正弦波とならず、電動機にトルクリプルが
発生するという問題があった。

【０００５】また、上記従来技術では、補償電圧のパタ
ーンが一定であったために、インバータの出力電流の周
波数や大きさが変化すると、波形歪み補償が正しく行わ
れずに出力電圧波形が正弦波とならず、電動機にトルク
リプルが発生するという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、ＰＷＭインバータの出力
電圧波形歪みの補償電圧を実際の歪み電圧に近づけるこ
とにより、出力電圧波形を正弦波にし、電動機に発生す
るトルクリプルを抑制することにある。

【０００７】さらに本発明の目的は、ＰＷＭインバータ
の出力電圧波形歪みの補償電圧を出力電流の周波数や振
幅に応じても変化させ、実際の歪み電圧に近づけること
により、出力電圧波形を正弦波にし、電動機に発生する
トルクリプルを抑制することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的は、交流出力電
流が零付近の期間には、該相の補償電圧を零あるいは零
に近い値にすることにより達成できる。

【０００９】また前記目的は、補償電圧を零にする期間
および位相を、電流指令の周波数および振幅に応じて調
整する手段を備えることにより達成できる。

【００１０】すなわち、本発明の一態様によれば、制御
信号に応じてオン、オフが制御されるスイッチング素子
を有するインバータと、前記インバータの出力電圧を制
御するＰＷＭ制御回路と、電圧指令信号を生成して、前
記ＰＷＭ制御回路に送る制御装置とを備えて構成される
インバータ装置において、制御装置は、前記インバータ
の出力電流指令信号を出力する目標指令器と、該電流指
令信号を取り込み、この電流指令信号に応じて電圧指令
信号を生成して出力する電圧指令演算部と、前記電流指
令信号を取り込み、前記インバータのスイッチ素子の短
絡を防止するデッドタイムによる電圧降下を補償するた
めの補償電圧信号を生成して、この補償電圧信号を前記
電圧指令信号に加算して、ＰＷＭ制御回路に送るデッド
タイム補償器とを備え、前記デッドタイム補償器は、交
流電流が零付近となる位相期間（不感帯）には該相の補
償電圧を実質的に零にする波形を有する補償電圧信号を
生成する補償電圧演算部を有することを特徴とするイン
バータ装置が提供される。

【００１１】補償電圧演算部は、電流指令信号から電流
位相角を求める手段と、電流位相角に応じて、補償電圧
信号を出力する補償電圧パターンを発生する補償電圧パ
ターン発生器とを有することができる。ここで、補償電
圧パターン発生器は、補償電圧振幅がＶfで、補償電圧
を実質的に零にする位相期間δを有するパルス波形を生
成するものとすることができる。

【００１２】また、補償電圧演算部は、電流指令信号の
交流電流信号に基づいて補償電圧信号を出力する補償電
圧パターンを発生する補償電圧パターン発生器を有する
ものとすることができる。

【００１３】目標指令器は、１次角周波数指令信号をさ
らに出力するものであることができる。

【００１４】補償電圧演算部は、補償電圧を実質的に零
にする位相期間を、前記出力電流指令の周波数および振
幅に応じて調整する手段を備えることができる。

【００１５】また、電圧指令演算部は、１次角周波数指
令信号に基づいて、出力電流指令の位相信号の位相基準
を求める手段をさらに有するものであることができる。

【００１６】補償電圧演算部は、前記出力電流指令の位
相信号の位相基準を、前記出力電流指令の周波数あるい
は振幅に応じて調整するものとすることができる。

【００１７】

【作用】インバータのスイッチ素子の短絡を防止するデ
ッドタイムによる歪み電圧は、出力電流の極性により決
まる。出力電流が正のときは該相の歪み電圧は正に、出
力電流が負のときは該相の歪み電圧は負になり、歪み電
圧の絶対値は出力電流の大きさによらず、ほぼ一定であ
る。

【００１８】しかし、インバータの出力電流には、ＰＷ
Ｍ制御による電流リプルが含まれるため、出力電流が零
付近の期間には、出力電流の極性が正負に変化するた
め、平均的な歪み電圧は、零あるいは零に近い値、すな
わち、実質的に零になる。

【００１９】そこで、電流指令から補償電圧を演算する
際に、交流出力電流指令が零付近になる所定の期間を不
感帯として、補償電圧を零あるいは零に近い値にするこ
とにより、補償電圧を歪み電圧に近づけ、出力電圧波形
を正弦波にし、電動機に発生するトルクリプルを抑制す
ることができる。

【００２０】また、上記歪み電圧が零になる期間の長さ
と位相は電流の周波数と振幅により変化するので、電流
指令から補償電圧を演算する際に、補償電圧を零にする
期間の長さ（不感帯）と位相を電流指令の周波数と振幅
により調整することにより、電流の周波数や振幅の条件
が変化しても補償電圧を歪み電圧に近づけ、出力電圧波
形を正弦波にし、電動機に発生するトルクリプルを抑制
することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。

【００２２】図１は、本発明のインバータ装置の第１の
実施例の概要を示すブロック図であり、図２は、その詳
細な構成を示すブロック図である。

【００２３】図１において、本実施例のインバータ装置
は、制御信号に応じてオン、オフが制御されるスイッチ
ング素子を有する電圧形ＰＷＭインバータ（以下、単に
インバータと称する）３０と、前記インバータ３０の出
力電圧を制御するＰＷＭ制御回路９と、電圧指令信号を
生成して、前記ＰＷＭ制御回路９に送る制御装置１００
とを備えて構成される。負荷として、該インバータ３０
の各相Ｕ，Ｖ，Ｗの交流出力端には、誘導電動機４０が
負荷として接続されている。

【００２４】制御装置１００は、前記インバータ３０の
出力電流指令信号および１次角周波数指令信号を生成し
て出力する目標指令器１と、該電流指令信号を取り込
み、この電流指令信号に応じて電圧指令信号を生成して
出力する電圧指令演算部２と、前記電流指令信号を取り
込み、前記インバータのスイッチ素子の短絡を防止する
デッドタイムによる電圧降下を補償するための補償電圧
信号を、前記電流指令に基づいて生成して、この補償電
圧信号を前記電圧指令信号に加算して、ＰＷＭ制御回路
９に送るデッドタイム補償器８とを備える。

【００２５】制御装置１００は、例えば、マイクロコン
ピュータ等のコンピュータシステムによって構成され
る。この制御装置１００に用いられるコンピュータシス
テムとしては、例えば、図１７に示すように、中央処理
装置（ＣＰＵ）１０１と、その動作プログラム、後述す
る補償電圧パターンデータを含む各種データ等を記憶す
るメモリ１０２，１０３と、インタフェース１０４と、
起動、停止等の各種指示を入力するための入力装置１０
５等とを有するものが用いられる。

【００２６】目標指令器１は、励磁電流指令信号Ｉd*、
トルク電流指令信号Ｉq*および１次角周波数指令信号ω
1*を出力する。

【００２７】電圧指令演算部２は、励磁電流指令信号Ｉ
d*に応じて誘導電動機４０の電圧指令信号Ｖd*を出力す
る電圧演算回路３と、トルク電流指令信号Ｉq*に応じて
誘導電動機４０の電圧指令信号Ｖq*を出力する電圧演算
回路４と、誘導電動機４０の１次角周波数指令信号ω1*
から位相基準ωｔを生成するための積分回路５と、電圧
指令信号Ｖd*、Ｖq*を積分回路５からの位相基準ωｔに
基づいて回転磁界座標から固定子座標の電圧指令信号ｖ
u*、ｖv*、ｖw*に変換する座標変換器６とを備える。

【００２８】デッドタイム補償器８は、励磁電流指令信
号Ｉd*、トルク電流指令信号Ｉq*および位相基準ωｔに
基づいて、インバータのデッドタイムによる出力電圧歪
みを補償するための補償電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfwを生
成して、出力する補償電圧演算部７、および、固定子座
標の電圧指令信号ｖu*、ｖv*、ｖw*と補償電圧信号ｖf
u，ｖfv，ｖfwとを加算する加算器８１，８２，８３を
有する。

【００２９】ＰＷＭ制御回路９は、加算器８１、８２、
８３の出力信号ｖu*＋ｖfu、ｖv*＋ｖfv、ｖw*＋ｖfw
と、パルス幅変調のための搬送波信号とを比較し、イン
バータ３０を構成するスイッチング素子をオン、オフす
るためのＰＷＭ信号Ｐu，Ｐv，Ｐwを発生する。

【００３０】次に、補償電圧演算部７の構成を説明す
る。補償電圧演算部７は、トルク電流指令信号Ｉq*を励
磁電流指令信号Ｉd*で割った商を求める除算回路１１
と、除算回路１１で求めた商より回転磁界座標系での電
流位相角θを求める逆正接回路１２と、位相基準ωｔと
回転磁界座標系での電流位相角θを加算し、Ｕ相電流位
相角θiuを出力する加算器１３と、Ｕ相電流位相角θiu
に対して２π／３遅れたＶ相電流位相角θivを出力する
加算器１４と、Ｕ相電流位相角θiuに対して４π／３遅
れたＷ相電流位相角θiwを出力する加算器１５と、各相
の電流位相角θiu、θiv、θiwに基づいて補償電圧信号
ｖfu，ｖfv，ｖfwを出力する補償電圧パターン発生器１
８、１９、２０とを有する。加算器１４は、Ｕ相電流位
相角θiuに対して２π／３の位相遅れを設定する設定器
１６を有し、加算器１５は、Ｕ相電流位相角θiuに対し
て４π／３の位相遅れを設定する設定器１７を有する。

【００３１】補償電圧パターン発生器１８、１９、２０
は、各相の電流位相角θiu、θiv、θiwに対応する補償
電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfwを、予め算出したものを記憶
したテーブルで構成することができる。すなわち、各相
の電流位相角θiu、θiv、θiwをアドレスに対応させ、
これらを指定することにより、テーブルから補償電圧信
号ｖfu，ｖfv，ｖfwを読みだせるように構成される。な
お、勿論、その都度、計算する構成とすることもでき
る。補償電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfwは、その振幅および
波形（位相）が、後述するように求められる。

【００３２】この実施例の基本動作は、以下のとおりで
ある。

【００３３】周知のように、この制御方式は、ＰＷＭイ
ンバータによるベクトル制御と呼ばれる誘導電動機４０
の制御方式である。この制御方式は、目標指令器１にお
いて、回転磁界座標系の励磁電流指令信号Ｉd*とトルク
電流指令信号Ｉq*と、１次角周波数指令信号ω1*とが生
成されて、出力される。これらの信号は、電流指令演算
部２に入力される。また、励磁電流指令信号Ｉd*とトル
ク電流指令信号Ｉq*は、それぞれ補償電圧演算部７に入
力される。

【００３４】電流指令演算部２において、電圧演算回路
３、４は、励磁電流指令信号Ｉd*とトルク電流指令信号
Ｉq*から誘導電動機４０の電圧指令Ｖd*、Ｖq*を演算す
る。一方、積分器５は、１次角周波数指令信号ω1*を積
分して、位相基準ωtを算出する。座標変換器６は、電
圧指令Ｖd*、Ｖq*を、積分器５からの位相基準ωtに基
づいて、回転磁界座標系から固定子座標系に変換して、
正弦波の電圧指令ｖu*、ｖv*、ｖw*を得て、出力する。

【００３５】補償電圧演算部７において、除算回路１１
は、トルク電流指令信号Ｉq*を励磁電流指令信号Ｉd*で
割った商を求める。逆正接回路１２は、除算回路１１で
求めた商より回転磁界座標系での電流位相角θを求め
る。加算器１３は、上記位相基準ωｔと回転磁界座標系
での電流位相角θを加算し、Ｕ相電流位相角θiuを出力
する。Ｕ相電流位相角θiuは、補償電圧パターン発生器
１８に送られると共に、加算器１４，１５にも送られ
る。加算器１４は、Ｕ相電流位相角θiuに対して２π／
３遅れたＶ相電流位相角θivを生成して、この信号を、
補償電圧パターン発生器１９に送る。また、加算器１５
は、Ｕ相電流位相角θiuに対して４π／３遅れたＷ相電
流位相角θiwを生成して、この信号を、補償電圧パター
ン発生器２０に送る。補償電圧パターン発生器１８、１
９、２０は、各相の電流位相角θiu、θiv、θiwを受け
て、これらに対応する補償電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfwを
出力する。

【００３６】補償電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfwは、加算器
８１，８２，８３において、それぞれ対応する電圧指令
信号ｖu*、ｖv*、ｖw*に加算され、補正された電圧指令
信号ｖu*＋ｖfu、ｖv*＋ｖfv、ｖw*＋ｖfwとなる。この
補正された電圧指令信号ｖu*＋ｖfu、ｖv*＋ｖfv、ｖw*
＋ｖfwは、ＰＷＭ制御回路９に送られる。ＰＷＭ制御回
路９は、補正された電圧指令信号ｖu*＋ｖfu、ｖv*＋ｖ
fv、ｖw*＋ｖfwと、パルス幅変調のための搬送波信号と
を比較し、インバータ３０を構成するスイッチング素子
をオン、オフするためのＰＷＭ信号Ｐu，Ｐv，Ｐwを発
生し、これをインバータ３０に送る。

【００３７】インバータ３０は、このＰＷＭ信号Ｐu，
Ｐv，Ｐwに従って、各相の出力電圧を制御して、誘導電
動機４０を駆動する。この際、インバータ３０のデッド
タイムによる電圧降下は、補償電圧演算部７からの補償
電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfwによって、フィードフォワー
ド補償される。

【００３８】次に、本発明に係るデッドタイムによる電
圧降下の補償法を説明する。

【００３９】ＰＷＭインバータの出力電流に対するデッ
ドタイムによる出力電圧降下の大きさは、出力電流にリ
プルを含まないときは、図７の破線で示すように、ほぼ
一定で、出力電流の極性に応じて変化する。しかし、Ｐ
ＷＭインバータの出力電流にはＰＷＭ電圧に起因する電
流リプルが含まれるので、出力電流が零に近いときは出
力電流の極性が正負に変化し、このときの平均電圧降下
は、図７の実線のように、零または零に近い値になる。
従来のデッドタイム補償法は、デッドタイムによる電圧
降下が、図７の破線のようなパターンであると仮定して
いたが、本発明のデッドタイム補償法は、デッドタイム
による電圧降下が図７の実線のようなパターンであると
して補償を行う。なお、この現象については、“4th Eu
ropean conference on Power Electronics and Applica
tions，Firenze September 3-6，1991，pp.2-058−2-06
3”に関連する記述がある。

【００４０】図８の（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各相の
出力電流とデッドタイム補償電圧の波形である。本実施
例では、デッドタイム補償電圧信号ｖfu，ｖfv，ｖfw
は、各相の電流位相角θiu、θiv、θiwに基づいて、補
償電圧パターン発生器１８〜２０より、図８の（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す破線のように、発生させるように
している。

【００４１】図３は、パターン発生器１８〜２０の入出
力特性を示したものである。図３(a)または(b)のよう
に、電流位相角θi＝０付近およびθi＝π付近では、補
償電圧信号ｖfを零あるいは零に近い値にすることによ
り、補償電圧を歪み電圧に近づけている。

【００４２】以上のように、本実施例では、デッドタイ
ムによる出力電圧降下を補償する電圧のパターンを、出
力電流指令の位相信号に基づいて出力し、出力電流が零
付近では、実質的に零（零または零に近い値）になる期
間（不感帯）を設けるように設定する。これにより、補
償電圧の波形が出力電圧降下の波形に近くなるので、出
力電圧波形を正弦波にし、電動機に発生するトルクリプ
ルを抑制することができる。

【００４３】次に、補償電圧パターン発生について、図
１２および図１３を参照して、詳細に説明する。

【００４４】補償電圧パターンは、基本的には、次の原
理に基づいて作成する。 （１）補償電圧の極性は、次のように決定する。 ａ．出力電流が正のときは、正の補償電圧を電圧指令に
加算する。 ｂ．出力電流が断続しているときは、実質的に０の補償
電圧を電圧指令に加算する。 ｃ．出力電流が負のときは、負の補償電圧を電圧指令に
加算する。 （２）補償電圧のデッドバンド位相は、電流指令の位相
に基づいて決める。 （３）補償電圧の振幅Ｖfは、次式により決める。

【００４５】

【数１】Ｖf＝（Ｔd−Ｔoff）×Ｖdc×ｆsw ここで、Ｔd ：スイッチング休止期間（デッドタイ
ム） Ｔoff：スイッチング素子のターンオフタイム Ｖdc ：インバータ直流電圧 ｆsw ：ＰＷＭスイッチング周波数（キャリヤ周波数） 次に、電流指令から補償電圧パターンを作成する方法に
ついて説明する。

【００４６】出力電流が大電流指令に追従している場
合、出力電流の極性は、指令の極性と一致する。従っ
て、補償電圧の極性は、基本原理に示すとおりに決定す
ればよい。

【００４７】次に、補償電圧パターンの波形を決定す
る。まず、図１３（Ａ）に示す、電流リプルの大きさ
（近似値）ΔＩripを次式によって求める。

【００４８】

【数２】

【００４９】また、図１３（Ｂ）に示す、出力電流の零
クロス付近での変化率ｄｉ1／ｄｔを、次式により求め
る。

【００５０】

【数３】

【００５１】上記電流リプルの大きさΔＩripと、出力
電流の零クロス付近での変化率ｄｉ1／ｄｔとを用い
て、図１３（Ｃ）に示す、出力電流断続期間ΔＴrip
を、次式により求める。

【００５２】

【数４】

【００５３】この出力電流断続期間ΔＴripから、電流
断続期位相（補償デッドバンド位相）δを、次式により
求める。

【００５４】

【数５】

【００５５】なお、上記数式において、 “Ｉ1＝√（Ｉd²＋Ｉq²） （Ｉdは一定、Ｉqはトルク
により可変）” “ΔＩripは、運転周波数により変化する。”であるた
め、δは、トルク電流指令信号Ｉq*と１次角周波数指令
信号ω1*とにより、図５に示すように変化させる。

【００５６】出力電流と補償電圧とは、図１２に示すよ
うな関係を持つ。波形は、上述したように決められる。
一方、補償電圧信号の振幅Ｖfは、上述した（数式１）
により決定する。

【００５７】次に、本発明の第２の実施例について、図
面を参照して説明する。

【００５８】図４は、本発明の第２の実施例の構成図で
ある。本実施例において、図１および図２に示す実施例
と同一要素には同じ符号を付し、重複した説明を省略す
る。本実施例は、その基本的構成は、図１に示すものと
同じである。本実施例において、第１の実施例と異なる
ところは、図４に示すように、デッドタイム補償電圧を
零にする位相期間δを記憶する補償電圧零期間パターン
発生器２１と、デッドタイム補償用電流位相の補正位相
Δθを記憶する補正位相パターン発生器とを有すること
にある。

【００５９】補償電圧零期間パターン発生器２１は、１
次角周波数指令信号ω1*およびトルク電流指令信号Ｉq*
に基づいた補償電圧零期間δを出力するパターン発生器
で、ω1*およびＩq*の条件を変化させたときに出力電圧
歪みが小さくなるようなδのパターンを記憶しておき、
条件に応じたδを発生する。補正位相パターン発生器２
２は、１次角周波数指令信号ω1*およびトルク電流指令
信号Ｉq*に基づいた補正位相Δθを出力するパターン発
生器で、ω1*およびＩq*の条件を変化させたときに、出
力電圧歪みが小さくなるようなΔθのパターンを記憶し
ておき、条件に応じたΔθを出力する。

【００６０】パターン発生器２１および２２で出力する
補償電圧零期間δおよび補正位相Δθは、１次角周波数
指令信号ω1*およびトルク電流指令信号Ｉq*の条件を変
化させたときに出力電圧歪みが小さくなるように、予め
計算により求めても良いし、あるいは実際に装置を運転
して調整により設定しても良い。１次角周波数指令信号
ω1*およびトルク電流指令信号Ｉq*に対する、補償電圧
零期間δおよび補正位相Δθのパターンは、概ね図５お
よび図６のようにすると電圧歪みが小さくなる。

【００６１】なお、Δθは、図１４に示すように、断続
の中心と零クロス点との差の位相を示すものである。

【００６２】本実施例では、補償電圧零期間δおよび補
正位相Δθを１次角周波数指令信号ω1*およびトルク電
流指令信号Ｉq*により調整しているが、１次角周波数指
令信号ω1*のかわりに電動機の回転速度等を、トルク電
流指令信号Ｉq*のかわりに１次電流の振幅指令等を用い
ても同様の効果が得られる。

【００６３】また、電圧歪みに対する精度がそれほど必
要ない場合には、補償電圧零期間δおよび補正位相Δθ
のうち、少なくとも一方を固定値とすることもできる。

【００６４】以上のように、本実施例では、第１の実施
例と比べて、電流指令から補償電圧を演算する際に、補
償電圧を零にする期間の長さと位相を、電流指令の周波
数と振幅により調整することにより、電流の周波数や振
幅の条件が変化しても補償電圧を歪み電圧に近づけ、出
力電圧波形を正弦波にし、電動機に発生するトルクリプ
ルを抑制することができる。

【００６５】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。

【００６６】図９は、本発明の第３の実施例の構成図で
ある。本実施例は、図４に示す第２実施例と同一要素に
は同じ符号を付して、重複した説明を省略する。図４に
示す実施例と異なるところは、補償電圧演算部７の構成
において、交流電流指令信号に基づいてデッドタイム補
償電圧を出力するようにしたことである。そのため、補
償電圧演算部７は、基準電流値パターン発生器２１’、
座標変換器２３、加算器２４および補償電圧パターン発
生器１８'、１９'、２０'をさらに有する構成となって
いる。一方、図４において設けられていた除算回路１１
と、逆正接回路１２と、加算器１３と、加算器１４と、
加算器１５と、補償電圧パターン発生器１８、１９、２
０と、設定器１６と、設定器１７と、補償電圧零期間パ
ターン発生器２１は、除かれる。

【００６７】図９において、加算器２４は、積分回路５
からの位相基準ωｔと、補正位相パターン発生器２２か
らの補正位相Δθとを加算して、デッドタイム補償基準
位相θ0を生成して、出力する。座標変換器２３は、電
流指令信号Ｉd*、Ｉq*を、加算器２４からの補償基準位
相θ0に基づいて、回転磁界座標から固定子座標の交流
電流指令ｉu*、ｉv*、ｉw*に変換する。補償電圧パター
ン発生器１８'、１９'、２０'は、各相の交流電流指令
ｉu*、ｉv*、ｉw*に基づいて、補償電圧信号ｖfu，ｖf
v，ｖfwを出力する。

【００６８】図１０に、補償電圧パターン発生器１
８'、１９'、２０'の入出力特性を示す。絶対値が基準
電流値ｉδより小さい交流電流指令に対しては、該相の
補償電圧を零あるいは零に近い値とする。

【００６９】基準電流値パターン発生器２１'は、１次
角周波数指令信号ω1*およびトルク電流指令信号Ｉq*に
基づいて基準電流値ｉδを出力するパターン発生器であ
り、ω1*およびＩq*の条件を変化させたときに出力電圧
歪みが小さくなるようなｉδのパターンを記憶してお
き、条件に応じたｉδを発生する。

【００７０】補正位相パターン発生器２２は、上記図４
に示すものと同じであり、１次角周波数指令信号ω1*お
よびトルク電流指令信号Ｉq*に基づいた補正位相Δθを
出力するパターン発生器で、ω1*およびＩq*の条件を変
化させたときに出力電圧歪みが小さくなるようなΔθの
パターンを記憶しておき、条件に応じたΔθを出力す
る。

【００７１】パターン発生器２１'および２２で出力す
る補償電圧零期間δおよび補正位相Δθは、１次角周波
数指令信号ω1*およびトルク電流指令信号Ｉq*の条件を
変化させたときに出力電圧歪みが小さくなるように、予
め計算により求めても良いし、あるいは実際に装置を運
転して調整により設定しても良い。１次角周波数指令信
号ω1*およびトルク電流指令信号Ｉq*に対する基準電流
値ｉδのパターンは、概ね図１１のようにすると、電圧
歪みが小さくなる。

【００７２】本実施例では、基準電流値ｉδおよび補正
位相Δθを１次角周波数指令信号ω1*およびトルク電流
指令信号Ｉq*により調整しているが、１次角周波数指令
信号ω1*のかわりに電動機の回転速度等を、トルク電流
指令信号Ｉq*のかわりに１次電流の振幅指令等を用いて
も、同様の効果が得られる。

【００７３】また、電圧歪みに対する精度がそれほど必
要ない場合には、基準電流値ｉδおよび補正位相Δθの
うち、少なくとも一方を固定値とすることもできる。

【００７４】以上のように、本実施例ではデッドタイム
による出力電圧降下を補償する電圧のパターンを、交流
電流指令信号に基づいて出力し、出力電流が零付近では
零または零に近い値になる期間を設けるように設定す
る。これにより、補償電圧の波形が出力電圧降下の波形
に近くなるので、出力電圧波形を正弦波にし、電動機に
発生するトルクリプルを抑制することができる。

【００７５】また、本実施例では、電流指令から補償電
圧を演算する際に、補償電圧を零または零に近い値にす
る期間の長さと位相とを、電流指令の周波数と振幅とに
より調整することによって、電流の周波数や振幅の条件
が変化しても、補償電圧を歪み電圧に近づけ、出力電圧
波形を正弦波にし、電動機に発生するトルクリプルを抑
制することができる。

【００７６】次に、本発明の第４実施例について、図１
５を参照して説明する。

【００７７】図１５に示す実施例は、図１に示す基本構
成に、電流フィードバック系を付加して構成されるもの
である。ここでは、図２に示す第１実施例にフィードバ
ック系を付加した例を示すが、第２実施例および第３実
施例に付加することもできることは、いうまでもない。

【００７８】本実施例において、新に付加された要素
は、誘導電動機の電流を検出する電流検出器５１，５
２，５３と、検出された電流値ｉu，ｉv，ｉwを、固定
子座標から回転磁界座標のＩdFB，ＩqFBに変換する座標
変換器６０とを備える。また、電圧演算回路３および４
に、ＩdFB，ＩqFBと、対応する励磁電流指令信号Ｉd*、
トルク電流指令信号Ｉq*との偏差をとって、この偏差を
考慮して、電圧指令信号Ｖd*と、トルク電流指令信号Ｉ
q*とを算出する機能がさらに設けられる。

【００７９】本実施例によれば、フィードフォワードに
よる補正が電圧指令にたいして行われると共に、実際の
誘導電流の駆動電流に基づいて、駆動状態を制御するこ
とができる。

【００８０】上記各実施例は、誘導電動機の駆動に用い
られているが、本発明は、他の負荷にも適用することが
できることは勿論である。例えば、電力変換器、周波数
変換器、無停電電源装置等にも適用することができる。

【００８１】次に、本発明の第５の実施例について、図
面を参照して説明する。

【００８２】本実施例は、図１６に示すように、本発明
を電力変換器に適用した例を示す。この場合、本発明の
インバータ装置２００と、同様に構成されるコンバータ
装置３００とが組み合わされて構成される。インバータ
装置２００は、インバータ２０１と、ＰＷＭパルス発生
器２０２と、制御装置２０３とを有する。一方、コンバ
ータ装置３００は、コンバータ３０１と、ＰＷＭパルス
発生器３０２と、制御装置３０３とを有する。制御装置
２０３および３０３は、基本的には、上述した各実施例
の制御装置と同様に構成される。

【００８３】なお、コンバータ３００とインバータ２０
０との間に、バッテリと、電源断を検出すると、コンバ
ータ３００の接続を外して、インバータ２００にバッテ
リから給電する回路とを接続することにより、無停電電
源装置が構成できる。

【００８４】なお、上記各実施例においては、制御装置
１００を、コンピュータシステムで構成する例を示した
が、本発明は、これに限定されない。制御装置の全部ま
たは一部を専用ハードウエア回路、アナログ回路等で構
成してもよい。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、デッドタイムによる出
力電圧降下を補償する電圧のパターンを、出力電流が零
付近では零または零に近い値になる期間を設けるように
設定することにより、補償電圧の波形が出力電圧降下の
波形に近くなるので、出力電圧波形を正弦波にし、負荷
に発生するトルクリプルを抑制することができる。

【００８６】また、本発明によれば、電流指令から補償
電圧を演算する際に、補償電圧を零にする期間の長さと
位相を電流指令の周波数と振幅により調整することによ
り、電流の周波数や振幅の条件が変化しても補償電圧を
歪み電圧に近づけ、出力電圧波形を正弦波にし、負荷に
発生するトルクリプルを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインバータ装置の実施例の基本構成の
概要を示すブロック図。

【図２】本発明のインバータ装置の第１実施例の構成を
示すブロック図。

【図３】本発明の第１、第２実施例でのデッドタイム補
償電圧パターン発生器の入出力特性図。

【図４】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図。

【図５】デッドタイム補償電圧期間δのパターン発生器
の特性図。

【図６】デッドタイム補償補正位相Δθのパターン発生
器の特性図。

【図７】ＰＷＭインバータの出力電流とデッドタイム電
圧降下の特性図。

【図８】本発明の作用を示す波形図。

【図９】本発明の第３実施例の構成を示すブロック図。

【図１０】本発明の第３実施例でのデッドタイム補償電
圧パターン発生器の入出力特性図。

【図１１】デッドタイム補償基準電流値ｉδのパターン
発生器の特性図。

【図１２】補償電圧パターンにおける出力電流と補償電
圧の波形および振幅の関係を示す波形図。

【図１３】電流が断続する期間を求める際の各量と波形
との関係を示す波形図であり、（Ａ）電流のリプルの大
きさΔＩripを示す波形図，（Ｂ）出力電流零クロス付
近での変化率ｄｉ1/ｄｔを示す波形図，（Ｃ）出力電流
断続期間ΔＴripを示す波形図。

【図１４】補正位相Δθを示す波形図。

【図１５】本発明の第４実施例の構成を示すブロック
図。

【図１６】本発明の第５実施例の構成の概要を示すブロ
ック図。

【図１７】本発明を構成する制御装置として用いること
ができるコンピュータシステムの構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１…目標指令器、２…電圧指令演算部、６…座標変換
器、７…補償電圧演算部、８…デッドタイム補償器、９
…ＰＷＭパルス発生回路、３０…電圧形ＰＷＭインバー
タ、４０…誘導電動機、１００…制御装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】制御信号に応じてオン、オフが制御される
   スイッチング素子を有するインバータと、前記インバー
   タの出力電圧を制御するＰＷＭ制御回路と、電圧指令信
   号を生成して、前記ＰＷＭ制御回路に送る制御装置とを
   備えて構成されるインバータ装置において、 制御装置は、 前記インバータの出力電流指令信号を出力する目標指令
   器と、 該電流指令信号を取り込み、この電流指令信号に応じて
   電圧指令信号を生成して出力する電圧指令演算部と、 前記電流指令信号を取り込み、前記インバータのスイッ
   チ素子の短絡を防止するデッドタイムによる電圧降下を
   補償するための補償電圧信号を生成して、この補償電圧
   信号を前記電圧指令信号に加算して、ＰＷＭ制御回路に
   送るデッドタイム補償器とを備え、 前記デッドタイム補償器は、交流電流が零付近となる位
   相期間には該相の補償電圧を実質的に零にする波形を有
   する補償電圧信号を生成する補償電圧演算部を有するこ
   とを特徴とするインバータ装置。
2. 【請求項２】請求項１において、補償電圧演算部は、電
   流指令信号から電流位相角を求める手段と、電流位相角
   に応じて、補償電圧信号を出力する補償電圧パターンを
   発生する補償電圧パターン発生器とを有するものである
   インバータ装置。
3. 【請求項３】請求項２において、補償電圧パターン発生
   器は、補償電圧振幅がＶfで、補償電圧を実質的に零に
   する位相期間δを有するパルス波形を生成するものであ
   るインバータ装置。
4. 【請求項４】請求項１において、補償電圧演算部は、電
   流指令信号の交流電流信号に基づいて補償電圧信号を出
   力する補償電圧パターンを発生する補償電圧パターン発
   生器を有するものであるインバータ装置。
5. 【請求項５】請求項２または４において、 目標指令器は、１次角周波数指令信号をさらに出力する
   ものであり、 補償電圧演算部は、補償電圧を実質的に零にする位相期
   間を、前記出力電流指令の周波数および振幅に応じて調
   整する手段を備えるインバータ装置。
6. 【請求項６】請求項２または４において、 目標指令器は、１次角周波数指令信号をさらに出力する
   ものであり、 電圧指令演算部は、１次角周波数指令信号に基づいて、
   出力電流指令の位相信号の位相基準を求める手段をさら
   に有するものであるインバータ装置。
7. 【請求項７】請求項６において、補償電圧演算部は、前
   記出力電流指令の位相信号の位相基準を、前記出力電流
   指令の周波数あるいは振幅に応じて調整するインバータ
   装置。