JPH0667215B2 - 正弦波ｐｗｍ制御のトランジスタインバ−タ - Google Patents
正弦波ｐｗｍ制御のトランジスタインバ−タInfo
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- JPH0667215B2 JPH0667215B2 JP58243506A JP24350683A JPH0667215B2 JP H0667215 B2 JPH0667215 B2 JP H0667215B2 JP 58243506 A JP58243506 A JP 58243506A JP 24350683 A JP24350683 A JP 24350683A JP H0667215 B2 JPH0667215 B2 JP H0667215B2
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- inverter
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
- H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 この発明は正弦波PWM制御のトランジスタインバータに
関する。交流電動機の可変速駆動を行う場合、電動機電
流を略正弦波とする正弦波PWM制御のトランジスタイン
バータがしばしば用いられる。第１図にトランジスタイ
ンバータ１相分のブロック図を示すが、正弦波の電流指
令と検出の電動機電流を比較し正弦波の偏差を得、この
正弦波の制御電圧（偏差）をキャリヤ三角波と比較し上
下トランジスタのゲートパルス信号を得る。すなわち、
先の電流指令に対応して電動機電流を供給するべく、イ
ンバータ出力電圧の平均値が正弦波となるようトランジ
スタをON、OFF制御する。以下、第１図により説明す
る。
関する。交流電動機の可変速駆動を行う場合、電動機電
流を略正弦波とする正弦波PWM制御のトランジスタイン
バータがしばしば用いられる。第１図にトランジスタイ
ンバータ１相分のブロック図を示すが、正弦波の電流指
令と検出の電動機電流を比較し正弦波の偏差を得、この
正弦波の制御電圧（偏差）をキャリヤ三角波と比較し上
下トランジスタのゲートパルス信号を得る。すなわち、
先の電流指令に対応して電動機電流を供給するべく、イ
ンバータ出力電圧の平均値が正弦波となるようトランジ
スタをON、OFF制御する。以下、第１図により説明す
る。
電流制御調節器（１）を介して増幅された正弦波電圧は
比較器（２）にてキヤリア三角波と比較され、電流指令
に対応する幅を持つパルス波形が生成され、一方のトラ
ンジスタ（３）のベース入力として、かつその反転信号
が他方トランジスタ（４）のベース入力としてそれぞれ
使用される。なお、この上下トランジスタ（３）、
（４）のベース入力は、これらトランジスタ（３）、
（４）の双方がともに導通し電源短絡となるのを防ぐべ
く、OFFからONの立上りのタイミングをずらし若干のタ
イムラグを設けており（波形整形回路（５）、（６）に
よる）、トランジスタの一方が導通状態になるタイミン
グは、他方のトランジスタが必らず不導通の状態に切替
ってから後になるように設定されている。第１図におい
て、（７）はキャリヤ三角波を供給する発振器、（８）
は反転パルス波形を形成の符号変換器、（９）、（10）
はベースドライブ回路、（11）、（12）はトランジスタ
（３）、（４）に逆並列接続のダイオード、（13）は電
流検出器、（14）は電動機負荷の一相分、（15）、（1
6）は直流電源である。第２図のタイムチャートは、キ
ャリヤ三角波ａと、電流調節器（１）出力の正弦波制御
電圧波形ｂ、比較器（２）出力の、第１のトラジスタ
（３）ベース入力信号のパルス波形C1とその反転波形で
ある、第２のトランジスタ（４）ベース入力信号波形
C2、をそれぞれ表わす。第３図のタイムチャートは、波
形整形回路（５）、（６）の入力パルス波形と出力パル
ス波形の関係を示すもので、出力側のパルス波形の立上
りは入力側のパルス波形より若干のタイムラグを有して
おり、この結果、双方のトランジスタ（３）、（４）の
導通・不導通の切替わり時には必らずデッドタイムを有
し両方ともOFFになる期間を備える。
比較器（２）にてキヤリア三角波と比較され、電流指令
に対応する幅を持つパルス波形が生成され、一方のトラ
ンジスタ（３）のベース入力として、かつその反転信号
が他方トランジスタ（４）のベース入力としてそれぞれ
使用される。なお、この上下トランジスタ（３）、
（４）のベース入力は、これらトランジスタ（３）、
（４）の双方がともに導通し電源短絡となるのを防ぐべ
く、OFFからONの立上りのタイミングをずらし若干のタ
イムラグを設けており（波形整形回路（５）、（６）に
よる）、トランジスタの一方が導通状態になるタイミン
グは、他方のトランジスタが必らず不導通の状態に切替
ってから後になるように設定されている。第１図におい
て、（７）はキャリヤ三角波を供給する発振器、（８）
は反転パルス波形を形成の符号変換器、（９）、（10）
はベースドライブ回路、（11）、（12）はトランジスタ
（３）、（４）に逆並列接続のダイオード、（13）は電
流検出器、（14）は電動機負荷の一相分、（15）、（1
6）は直流電源である。第２図のタイムチャートは、キ
ャリヤ三角波ａと、電流調節器（１）出力の正弦波制御
電圧波形ｂ、比較器（２）出力の、第１のトラジスタ
（３）ベース入力信号のパルス波形C1とその反転波形で
ある、第２のトランジスタ（４）ベース入力信号波形
C2、をそれぞれ表わす。第３図のタイムチャートは、波
形整形回路（５）、（６）の入力パルス波形と出力パル
ス波形の関係を示すもので、出力側のパルス波形の立上
りは入力側のパルス波形より若干のタイムラグを有して
おり、この結果、双方のトランジスタ（３）、（４）の
導通・不導通の切替わり時には必らずデッドタイムを有
し両方ともOFFになる期間を備える。
このように、正弦波PWM制御のトランジスタインバータ
にあっては、電源短絡の危険を防ぐべく、上下トラジス
タの切替わり時双方共OFFとなるデッドタイムを設ける
ことが不可欠であり、このことは、電動機電流の減少し
インバータ出力電圧平均値が低下するにつれデッドタイ
ム期間の占める割合が増大し、制御不能領域の拡大とな
って現われる。すなわち、この種インバータにあっては
指令の正弦波制御電圧とインバータ出力電圧平均値が、
上記デッドタイムのため1:1に対応しなく、通常の運転
状態では問題にならないが、電流の少く微少電流域にあ
って影響を生じ、制御性能の低下を招くことになる。
にあっては、電源短絡の危険を防ぐべく、上下トラジス
タの切替わり時双方共OFFとなるデッドタイムを設ける
ことが不可欠であり、このことは、電動機電流の減少し
インバータ出力電圧平均値が低下するにつれデッドタイ
ム期間の占める割合が増大し、制御不能領域の拡大とな
って現われる。すなわち、この種インバータにあっては
指令の正弦波制御電圧とインバータ出力電圧平均値が、
上記デッドタイムのため1:1に対応しなく、通常の運転
状態では問題にならないが、電流の少く微少電流域にあ
って影響を生じ、制御性能の低下を招くことになる。
この発明は、上記に鑑み、微少電流域においても通常の
運転領域と同様の制御を可能とする正弦波PWM制御のト
ランジスタインバータの提供を目的とするもので、以下
図面に基づき具体的に説明する。
運転領域と同様の制御を可能とする正弦波PWM制御のト
ランジスタインバータの提供を目的とするもので、以下
図面に基づき具体的に説明する。
第４図は正弦波PWM制御トランジスタインバータの電流
制御ループ等価回路を示すが、先の正弦波制御電圧指令
とパルス波形のインバータ出力電圧の関係は、ブロック
（20）のように表わすことができ、したがって、このブ
ロック（20）の入出力特性に見合った電流制御調節器
（21）を構成し、不感帯を補償し微少電流域でも線形性
を保つようにしたことを特徴とする。すなわち、電源短
絡を防止するべくタイムラグを設けたことは、インバー
タ入出力特性図（20）に示すように電圧指令Ｖ＊が微少
値の場合、インバータ出力電圧は、その出力パルスにタ
イムラグ期間の占める割合が増大し、遂には平均値が零
となるのであり、電圧指令Ｖ＊とインバータ出力電圧Ｖ
の関係は、指令Ｖ＊が微少値で出力電圧Ｖが零となる不
感帯Vdを生成することになる。
制御ループ等価回路を示すが、先の正弦波制御電圧指令
とパルス波形のインバータ出力電圧の関係は、ブロック
（20）のように表わすことができ、したがって、このブ
ロック（20）の入出力特性に見合った電流制御調節器
（21）を構成し、不感帯を補償し微少電流域でも線形性
を保つようにしたことを特徴とする。すなわち、電源短
絡を防止するべくタイムラグを設けたことは、インバー
タ入出力特性図（20）に示すように電圧指令Ｖ＊が微少
値の場合、インバータ出力電圧は、その出力パルスにタ
イムラグ期間の占める割合が増大し、遂には平均値が零
となるのであり、電圧指令Ｖ＊とインバータ出力電圧Ｖ
の関係は、指令Ｖ＊が微少値で出力電圧Ｖが零となる不
感帯Vdを生成することになる。
不感帯Vdの値は、キヤリヤ三角波形の周波数及び先のタ
イムラグの期間で決定され、キヤリヤ波形の周波数が高
く、タイムラグ期間の長い程大となる。
イムラグの期間で決定され、キヤリヤ波形の周波数が高
く、タイムラグ期間の長い程大となる。
すなわち、電圧指令Ｖ＊が不感帯Vdの領域内に入るよう
な微少電流の指令が与えられた場合、インバータ出力電
圧Ｖは零で電機子巻線には電流が流れず、電流制御調節
器（１）の積分器は誤差を積算し電圧指令Ｖ＊が不感帯
Vdの１／２以上に達したときに始めて電流が流れる。す
なわち、この間の積算時間はむだ時間となり、微少電流
指令に対する追従性はなく、制御は不能である。
な微少電流の指令が与えられた場合、インバータ出力電
圧Ｖは零で電機子巻線には電流が流れず、電流制御調節
器（１）の積分器は誤差を積算し電圧指令Ｖ＊が不感帯
Vdの１／２以上に達したときに始めて電流が流れる。す
なわち、この間の積算時間はむだ時間となり、微少電流
指令に対する追従性はなく、制御は不能である。
この発明は、電圧指令Ｖ＊−インバータ出力電圧Ｖの特
性図（20）の不感帯Vdを補償し微少電流指令でも電動機
電流を追従させるようにしたもので、電流制御調節器
（21）を、従来からのPI調整器（22）と、このPI調節器
出力の電圧指令に、インバータ出力電圧の不感帯Vdに対
応するバイアス信号Ｖ＊ｄを上乗せして出力するよう、
図示特性の増幅器（23）を新たに備えたことを特徴とす
る。すなわち、PI調節器（22）のPI出力が正方向の零の
とき、出力の電圧指令Ｖ＊は、不感帯Vdに一致したＶ＊
ｄの１／２の値となり、ブロック回路（20）の特性図の
動作点αにあり、このαを出発点として、PI出力の増大
に比例して電圧指令Ｖ＊即ちインバータ出力電圧Ｖが得
られ、逆に負方向の零の場合は、動作点βを出発点とし
てPI出力の負方向への増大に比例したインバータ出力電
圧Ｖが得られる。この結果不感帯に関係なく電流指令の
正負方向切替えの際にも連続してインバータ出力電圧Ｖ
は電流指令に対応することになり、電動機はスムーズな
駆動、制動運転が行なえる。
性図（20）の不感帯Vdを補償し微少電流指令でも電動機
電流を追従させるようにしたもので、電流制御調節器
（21）を、従来からのPI調整器（22）と、このPI調節器
出力の電圧指令に、インバータ出力電圧の不感帯Vdに対
応するバイアス信号Ｖ＊ｄを上乗せして出力するよう、
図示特性の増幅器（23）を新たに備えたことを特徴とす
る。すなわち、PI調節器（22）のPI出力が正方向の零の
とき、出力の電圧指令Ｖ＊は、不感帯Vdに一致したＶ＊
ｄの１／２の値となり、ブロック回路（20）の特性図の
動作点αにあり、このαを出発点として、PI出力の増大
に比例して電圧指令Ｖ＊即ちインバータ出力電圧Ｖが得
られ、逆に負方向の零の場合は、動作点βを出発点とし
てPI出力の負方向への増大に比例したインバータ出力電
圧Ｖが得られる。この結果不感帯に関係なく電流指令の
正負方向切替えの際にも連続してインバータ出力電圧Ｖ
は電流指令に対応することになり、電動機はスムーズな
駆動、制動運転が行なえる。
なお、第４図で一次遅れ回路（24）は電機子巻線の抵抗
Ｒ、インダクタンスＬを表わし、その平均値が正弦波形
となるインバータ出力電圧（パルス波形）Ｖを電動機に
加えた場合、電動機に流れる電流は、インダクタンスＬ
により高調波分が除去されほぼ正弦波電流となる。
Ｒ、インダクタンスＬを表わし、その平均値が正弦波形
となるインバータ出力電圧（パルス波形）Ｖを電動機に
加えた場合、電動機に流れる電流は、インダクタンスＬ
により高調波分が除去されほぼ正弦波電流となる。
第５図に、電流調節器（21）の不感帯除去入出力特性増
幅器（23）の具体的回路の一例を示す。すなわち、演算
増幅器OP1と抵抗Ｒ、コンデンサＣよりなるPI調節器（2
2）出力側に、演算増幅器OP2と抵抗R1からなるバッファ
・アンプに、正負のバイアス電源±Vc、抵抗R2、R3、更
にダイオードＤ、を追加したものであり、PI調節器（2
2）出力が零でも、バッファ・アンプ出力側は、 の電圧が生じており、この入力零のときの出力電圧 の値を、不感帯Vdに対応する電圧指令Ｖ＊ｄの１／２の
大きさになるよう、抵抗R2、R3、バイアス電源Vcを調整
すればよく、図示するような増幅器（23）の入出力特性
が得られる。
幅器（23）の具体的回路の一例を示す。すなわち、演算
増幅器OP1と抵抗Ｒ、コンデンサＣよりなるPI調節器（2
2）出力側に、演算増幅器OP2と抵抗R1からなるバッファ
・アンプに、正負のバイアス電源±Vc、抵抗R2、R3、更
にダイオードＤ、を追加したものであり、PI調節器（2
2）出力が零でも、バッファ・アンプ出力側は、 の電圧が生じており、この入力零のときの出力電圧 の値を、不感帯Vdに対応する電圧指令Ｖ＊ｄの１／２の
大きさになるよう、抵抗R2、R3、バイアス電源Vcを調整
すればよく、図示するような増幅器（23）の入出力特性
が得られる。
以上説明のように、この発明は、正弦波PWM制御トラン
ジスタインバータにあって、電源短絡防止のために、上
下トランジスタをともにOFFとする休止期間を必要と
し、このことは、微少電流の領域でインバータ出力電圧
が零となり、電動機電流は追従しなく制御性能の低下を
来たすのであるが、この微少電流領域におけるインバー
タ出力電圧零の不感帯を、電流制御調節器の増幅器に非
線形の格別の入出力特性を持たせ、即ち不感帯に対応す
るバイアス信号を上乗せして出力せしめ、相殺するよう
にしたこと、を特長とするもので、この結果、低速無負
荷運転における速度制御性能の向上、位置決め停止の際
の精度向上が見込まれることとなる。
ジスタインバータにあって、電源短絡防止のために、上
下トランジスタをともにOFFとする休止期間を必要と
し、このことは、微少電流の領域でインバータ出力電圧
が零となり、電動機電流は追従しなく制御性能の低下を
来たすのであるが、この微少電流領域におけるインバー
タ出力電圧零の不感帯を、電流制御調節器の増幅器に非
線形の格別の入出力特性を持たせ、即ち不感帯に対応す
るバイアス信号を上乗せして出力せしめ、相殺するよう
にしたこと、を特長とするもので、この結果、低速無負
荷運転における速度制御性能の向上、位置決め停止の際
の精度向上が見込まれることとなる。
図面は、第１図が正弦波PWM制御トランジスタインバー
タブロック図、第２図、第３図が動作説明のためのタイ
ムチャート、第４図、第５図がこの発明に係る実施例ブ
ロック図である。 （20）……インバータ入出力特性図 （21）……電流制御調節器 （22）……PI調節器 （23）……増幅器 （24）……電動機負荷等価の一次遅れ回路
タブロック図、第２図、第３図が動作説明のためのタイ
ムチャート、第４図、第５図がこの発明に係る実施例ブ
ロック図である。 （20）……インバータ入出力特性図 （21）……電流制御調節器 （22）……PI調節器 （23）……増幅器 （24）……電動機負荷等価の一次遅れ回路
Claims (1)
- 【請求項１】電流制御ループを有し正弦波電流を調整し
て速度制御、トルク制御を行う正弦波PWM制御のトラン
ジスタインバータであって、上下トランジスタの同時導
通による電源短絡を回避するべく各トランジスタのベー
ス信号立上りタイミングを遅らせたものにおいて、上記
電流制御ループの電流制御調節器を、PI調節器と、この
PI調節器の電圧指令に、インバータ出力電圧の不咸帯に
対応するバイアス信号を上乗せして出力する増幅器、と
により構成したことを特徴とする正弦波PWM制御のトラ
ンジスタインバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243506A JPH0667215B2 (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 正弦波ｐｗｍ制御のトランジスタインバ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58243506A JPH0667215B2 (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 正弦波ｐｗｍ制御のトランジスタインバ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60134780A JPS60134780A (ja) | 1985-07-18 |
| JPH0667215B2 true JPH0667215B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=17104911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58243506A Expired - Fee Related JPH0667215B2 (ja) | 1983-12-22 | 1983-12-22 | 正弦波ｐｗｍ制御のトランジスタインバ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0667215B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59123478A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Toshiba Corp | 電圧形インバ−タの制御装置 |
-
1983
- 1983-12-22 JP JP58243506A patent/JPH0667215B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59123478A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-17 | Toshiba Corp | 電圧形インバ−タの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60134780A (ja) | 1985-07-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |