JPH0810994B2 - インバ−タ装置 - Google Patents
インバ−タ装置Info
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- JPH0810994B2 JPH0810994B2 JP61031822A JP3182286A JPH0810994B2 JP H0810994 B2 JPH0810994 B2 JP H0810994B2 JP 61031822 A JP61031822 A JP 61031822A JP 3182286 A JP3182286 A JP 3182286A JP H0810994 B2 JPH0810994 B2 JP H0810994B2
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- Japan
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- inverter device
- waveform
- modulation method
- pattern
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- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/292—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
-
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- 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
- H02M7/53871—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 with automatic control of output voltage or current
- H02M7/53873—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 with automatic control of output voltage or current with digital control
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
- H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、交流電動機を可変速駆動するパルス巾変調
方式のインバータ装置に関する。
方式のインバータ装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、交流電動機を駆動するパルス巾変調方式(PWM
方式)のインバータ装置は、第3図に示すように交流電
源端子R、T、Sからの交流入力をダイオードD1〜D6か
らなる整流回路で整流し、この整流後の直流電圧をコン
デンサで平滑し、複数のスイッチング素子Q1〜Q6を、あ
らかじめ決められたパターンに従って、ON、OFF制御す
ることによって交流電動機MにPWM波形を供給するよう
になっている。そして、インバータ装置は複数のスイッ
チング素子Q1〜Q6のON、OFFパターンを変えることによ
って交流電動機Mに供給する周波数が変化する。このよ
うなインバータ装置の出力波形はスイッチング素子Q1〜
Q6のON−OFFパターンによって決まるが、ON−OFFパター
ンは、正弦波三角波比較変調方式によって定められる。
方式)のインバータ装置は、第3図に示すように交流電
源端子R、T、Sからの交流入力をダイオードD1〜D6か
らなる整流回路で整流し、この整流後の直流電圧をコン
デンサで平滑し、複数のスイッチング素子Q1〜Q6を、あ
らかじめ決められたパターンに従って、ON、OFF制御す
ることによって交流電動機MにPWM波形を供給するよう
になっている。そして、インバータ装置は複数のスイッ
チング素子Q1〜Q6のON、OFFパターンを変えることによ
って交流電動機Mに供給する周波数が変化する。このよ
うなインバータ装置の出力波形はスイッチング素子Q1〜
Q6のON−OFFパターンによって決まるが、ON−OFFパター
ンは、正弦波三角波比較変調方式によって定められる。
この正弦波三角波比較変調方式は第4図に示すように
目標とする周波数の正弦波aとキャリヤとなる三角波b
の大小比較によりスイッチング素子Q1〜Q6のON−OFFパ
ターンcを求める方式である。この方式によればキャリ
ヤ周波数に応じて一周期中に数多くのパルスを含むパタ
ーンが求められる。
目標とする周波数の正弦波aとキャリヤとなる三角波b
の大小比較によりスイッチング素子Q1〜Q6のON−OFFパ
ターンcを求める方式である。この方式によればキャリ
ヤ周波数に応じて一周期中に数多くのパルスを含むパタ
ーンが求められる。
この正弦波三角波比較変調方式による波形成形では、
上述のように一周期中に数多くのパルスを含むため、交
流電動機に供給されるインバータ装置出力は正弦波に近
い形となり、電動機は円滑に駆動される。
上述のように一周期中に数多くのパルスを含むため、交
流電動機に供給されるインバータ装置出力は正弦波に近
い形となり、電動機は円滑に駆動される。
しかしながら、この正弦波三角波比較変調方式による
波形成形によるインバータ装置出力で、負荷変動の大き
い、例えば空気調和機の圧縮機等を駆動した場合、特定
周波数(主に30〜40Hz付近)で、三角波であるキャリヤ
の周波数と共振が発生し、交流電動機の振動、騒音の原
因となっていた。
波形成形によるインバータ装置出力で、負荷変動の大き
い、例えば空気調和機の圧縮機等を駆動した場合、特定
周波数(主に30〜40Hz付近)で、三角波であるキャリヤ
の周波数と共振が発生し、交流電動機の振動、騒音の原
因となっていた。
また、正弦波三角波比較変調方式以外の波形成形方法
として、高調波除去パターン変調方式がある。
として、高調波除去パターン変調方式がある。
この高調波除去パターン変調方式による波形成形方法
は、昭和59年電気学会全国大会において発表された、長
岡技術科学大学の餅川 宏氏、高橋 勲氏の論文「回転
機の損失に注目して最適PWM波形制御法(第3報)(第
4報)」に基づくものである。
は、昭和59年電気学会全国大会において発表された、長
岡技術科学大学の餅川 宏氏、高橋 勲氏の論文「回転
機の損失に注目して最適PWM波形制御法(第3報)(第
4報)」に基づくものである。
すなわち、誘導電動機をPWMインバータで駆動するこ
とにより高調波損失が発生するが、その大部分は、高調
波銅損による損失である。すなわち高調波銅損による損
失を最小化にするPWM電圧パターンをインバータ装置か
ら出力することにより、モータ効率の向上、高調波電磁
騒音の低下を達成することができる。
とにより高調波損失が発生するが、その大部分は、高調
波銅損による損失である。すなわち高調波銅損による損
失を最小化にするPWM電圧パターンをインバータ装置か
ら出力することにより、モータ効率の向上、高調波電磁
騒音の低下を達成することができる。
この高調波除去パターン変調方式による波形成形方法
は、この高調波銅損による損失を最小化することのでき
る制御手段である。
は、この高調波銅損による損失を最小化することのでき
る制御手段である。
この制御手段とは、誘導電動機の高調波成分の回路を
解析すると、高調波成分の等価回路は純リアクタンスと
見なされるため、リアクタンス回路は、基本波成分e
fと、高調波成分ehの合計からなるPMW電圧ePWMと一次、
二次漏れリアクタンスl1+l2との直列回路として取扱う
ことができ、この実行電流値は、次式となる。
解析すると、高調波成分の等価回路は純リアクタンスと
見なされるため、リアクタンス回路は、基本波成分e
fと、高調波成分ehの合計からなるPMW電圧ePWMと一次、
二次漏れリアクタンスl1+l2との直列回路として取扱う
ことができ、この実行電流値は、次式となる。
ここで、基本波電圧efと、基本波電流Ifを一定に保
ったままで、I′が最小となるスイッチングパターンを
見つけると、高調波電流Ihも最小値となる。
ったままで、I′が最小となるスイッチングパターンを
見つけると、高調波電流Ihも最小値となる。
したがって、基本は電圧を順次変えていき、その時の
I′が最小となるパターンを求めていけば、基本は電圧
をパラメータとする、高調波除去パターンを求めること
ができる。
I′が最小となるパターンを求めていけば、基本は電圧
をパラメータとする、高調波除去パターンを求めること
ができる。
第5図は、この方式に基づいて計算され作成されたス
イッチング角度パターンの1つである。この角度パター
ンは、数パルスから40数パルス程度まで、パルス単位に
計算してそれぞれ、スイッチ角度パターンが求められ
る。
イッチング角度パターンの1つである。この角度パター
ンは、数パルスから40数パルス程度まで、パルス単位に
計算してそれぞれ、スイッチ角度パターンが求められ
る。
第5図中縦軸は相対的な電圧を示し、横軸は、スイッ
チング角度を示している。網かけ部分はスイッチOFF、
空白部分は、スイッチON状態の部分を示し、この値が0.
8の場合のスイッチング角度を横断してみると、α1はO
FF状態部分で0゜〜4゜、α2はON状態部分で4゜〜14
゜、α3はOFF状態部分で14゜〜24゜となる。したがっ
て、相対電圧0.8の場合のインバータ装置出力波形は第
6図に示すようになる。
チング角度を示している。網かけ部分はスイッチOFF、
空白部分は、スイッチON状態の部分を示し、この値が0.
8の場合のスイッチング角度を横断してみると、α1はO
FF状態部分で0゜〜4゜、α2はON状態部分で4゜〜14
゜、α3はOFF状態部分で14゜〜24゜となる。したがっ
て、相対電圧0.8の場合のインバータ装置出力波形は第
6図に示すようになる。
この場合、交流波形の半周期に含まれるパルス数は3
個(90゜〜180゜は90゜を中心として0゜〜90゜を線対
称に配して形成される)であるが、この方式では、交流
波形一周期中に含まれるパルス数を増加させるに応じて
計算が複雑になり、パルス数を増加させることが困難で
40数個程度までが限界である。
個(90゜〜180゜は90゜を中心として0゜〜90゜を線対
称に配して形成される)であるが、この方式では、交流
波形一周期中に含まれるパルス数を増加させるに応じて
計算が複雑になり、パルス数を増加させることが困難で
40数個程度までが限界である。
この高調波除去パターン変調方式の波形成形法におい
ては、高調波損失を考慮した波形形成ができるため、正
弦波三角波比較変調方式に比べ、高調波損失が改善さ
れ、効率向上を図ることができるが、上記の如く、パル
ス数を増加させることが出来ないため、起動時等の低周
波数域において、正弦波形成形のためパルス数を多く必
要とする状態では、インバータ装置出力波形が正弦波形
から外れ、交流電動機の起動や低周波数での運転が円滑
に行なわれず、起動不良の発生を招くという問題があっ
た。
ては、高調波損失を考慮した波形形成ができるため、正
弦波三角波比較変調方式に比べ、高調波損失が改善さ
れ、効率向上を図ることができるが、上記の如く、パル
ス数を増加させることが出来ないため、起動時等の低周
波数域において、正弦波形成形のためパルス数を多く必
要とする状態では、インバータ装置出力波形が正弦波形
から外れ、交流電動機の起動や低周波数での運転が円滑
に行なわれず、起動不良の発生を招くという問題があっ
た。
本発明は、交流電動機を起動から高周波数に至るまで
円滑に駆動できるインバータ装置を提供することを目的
とする。
円滑に駆動できるインバータ装置を提供することを目的
とする。
本発明は、出力周波数の低い領域では正弦波三角波比
較変調方式により前記インバータ装置の出力波形を形成
するとともに、出力周波数の高い領域では前記インバー
タ装置出力の相対電圧に応じて高周波除去用に1周期中
のスイッチング素子のON−OFF動作を設定した高周波除
去パターン変調方式により前記インバータ装置の出力波
形を形成する制御回路を備えたインバータ装置である。
較変調方式により前記インバータ装置の出力波形を形成
するとともに、出力周波数の高い領域では前記インバー
タ装置出力の相対電圧に応じて高周波除去用に1周期中
のスイッチング素子のON−OFF動作を設定した高周波除
去パターン変調方式により前記インバータ装置の出力波
形を形成する制御回路を備えたインバータ装置である。
本発明の一実施例を第1図、第2図に基づいて説明す
る。
る。
三相交流電源1からの三相交流は整流回路2で整流さ
れ、コンデンサ3で平滑化される。この平滑化された直
流電圧は6ケのトランジスタからなるインバータ主回路
4に供給される。
れ、コンデンサ3で平滑化される。この平滑化された直
流電圧は6ケのトランジスタからなるインバータ主回路
4に供給される。
一方、外部からインバータ装置出力周波数を指令する
周波数指令信号は波形選択回路5に入力され波形選択回
路5は、この周波数指令信号により指令される周波数が
所定周波数f1より大か小かを判定する。
周波数指令信号は波形選択回路5に入力され波形選択回
路5は、この周波数指令信号により指令される周波数が
所定周波数f1より大か小かを判定する。
そして大なる場合、記憶手段B6へと出力を送り、小で
あれば記憶手段A7へと信号を送る。記憶手段B6にはf1以
上の周波数における高調波除去パターン変調方式のトラ
ンジスタON−OFF動作が角度に応じて記憶され、記憶手
段A7にはf1以下の周波数における正弦波三角波比較変調
方式のトランジスタのON−OFF動作が角度に応じて記憶
されている。
あれば記憶手段A7へと信号を送る。記憶手段B6にはf1以
上の周波数における高調波除去パターン変調方式のトラ
ンジスタON−OFF動作が角度に応じて記憶され、記憶手
段A7にはf1以下の周波数における正弦波三角波比較変調
方式のトランジスタのON−OFF動作が角度に応じて記憶
されている。
なお、具体的には、記憶回路A7、B6はともにROM8で構
成でき、波形選択回路5はこのROMに読み出しアドレス
を指令する回路である。
成でき、波形選択回路5はこのROMに読み出しアドレス
を指令する回路である。
即ち、記憶回路B6には、高調波除去パターン変調方式
の周波数に対応するパルス毎に相対電圧に対するスイッ
チング角度パターンが記憶されている。
の周波数に対応するパルス毎に相対電圧に対するスイッ
チング角度パターンが記憶されている。
そして、記憶回路A7又はB6から読み出されたトランジ
スタのON−OFFに関するデータは、波形成形回路9に送
られ、波形成形回路9はこのデータを6ケのトランジス
タ駆動用の波形へと変換し、ベースドライブ回路10へと
供給する。
スタのON−OFFに関するデータは、波形成形回路9に送
られ、波形成形回路9はこのデータを6ケのトランジス
タ駆動用の波形へと変換し、ベースドライブ回路10へと
供給する。
ベースドライブ回路10は波形成形回路9からの信号に
応じて6個トランジスタをON−OFF駆動する。そして、
トランジスタの動作により交流電動機11は駆動される。
応じて6個トランジスタをON−OFF駆動する。そして、
トランジスタの動作により交流電動機11は駆動される。
以上の動作により、インバータ装置は第2図に示すよ
うに、起動周波数f0から所定周波数f1までは正弦波三角
波比較変調方式により形成されるパルス数の大飯インバ
ータ装置出力で交流電動機を駆動し、f1より大なる周波
数では高調波除去パターン変調方式のパルス出力により
交流電動機を低騒音、低振動で駆動する。
うに、起動周波数f0から所定周波数f1までは正弦波三角
波比較変調方式により形成されるパルス数の大飯インバ
ータ装置出力で交流電動機を駆動し、f1より大なる周波
数では高調波除去パターン変調方式のパルス出力により
交流電動機を低騒音、低振動で駆動する。
なお、本実施例によれば、起動から所定周波数f1まで
の低周波数域を正弦波三角波比較変調方式により駆動し
たが、起動時のみ正弦波三角波比較変調方式とし、起動
後は、すべて高調波除去パターン変調方式によりインバ
ータ装置出力を形成してもよい。
の低周波数域を正弦波三角波比較変調方式により駆動し
たが、起動時のみ正弦波三角波比較変調方式とし、起動
後は、すべて高調波除去パターン変調方式によりインバ
ータ装置出力を形成してもよい。
本発明によれば、出力周波数の低い領域では正弦波三
角波比較変調方式に、高い領域においては、高調波除去
パターン変調方式によりインバータ装置の出力波形を形
成する制御回路を備えたため、交流電動機を円滑に起動
できるとともに、高調波による騒音、振動の少ない運転
が可能である。
角波比較変調方式に、高い領域においては、高調波除去
パターン変調方式によりインバータ装置の出力波形を形
成する制御回路を備えたため、交流電動機を円滑に起動
できるとともに、高調波による騒音、振動の少ない運転
が可能である。
第1図は本発明の一実施例に係るインバータ装置の回路
ブロック図、第2図は同実施例のV/fパターンを示すグ
ラフ、第3図は一般的なインバータ装置の回路図、第4
図は正弦波三角波比較変調方式により形成されるパルス
波形の説明図、第5図は高調波除去パターン変調方式に
より形成されるパルス波形の説明図、第6図は第5図の
高調波除去パターン変調方式により求められるパルス波
形の一例を示す波形図である。 4……インバータ主回路、5……波形選択回路、6……
記憶手段B 7……記憶手段A、8……ROM、9……波形成形回路 10……ベースドライブ回路
ブロック図、第2図は同実施例のV/fパターンを示すグ
ラフ、第3図は一般的なインバータ装置の回路図、第4
図は正弦波三角波比較変調方式により形成されるパルス
波形の説明図、第5図は高調波除去パターン変調方式に
より形成されるパルス波形の説明図、第6図は第5図の
高調波除去パターン変調方式により求められるパルス波
形の一例を示す波形図である。 4……インバータ主回路、5……波形選択回路、6……
記憶手段B 7……記憶手段A、8……ROM、9……波形成形回路 10……ベースドライブ回路
Claims (1)
- 【請求項1】交流電動機を可変速制御するパルス巾変調
方式のインバータ装置において、出力周波数の低い領域
では正弦波三角波比較変調方式により前記インバータ装
置の出力波形を形成するとともに、出力周波数の高い領
域では前記インバータ装置出力の相対電圧に応じて高調
波除去用に1周期中のスイッチング素子のON−OFF動作
を設定した高調波除去パターン変調方式により前記イン
バータ装置の出力波形を形成する制御回路を備えたこと
を特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61031822A JPH0810994B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | インバ−タ装置 |
US07/010,337 US4758938A (en) | 1986-02-18 | 1987-02-03 | PWM inverter controller for starting and driving an AC motor |
KR1019870001308A KR910000101B1 (ko) | 1986-02-18 | 1987-02-18 | 인버어터장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61031822A JPH0810994B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | インバ−タ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62193596A JPS62193596A (ja) | 1987-08-25 |
JPH0810994B2 true JPH0810994B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=12341775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61031822A Expired - Lifetime JPH0810994B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | インバ−タ装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4758938A (ja) |
JP (1) | JPH0810994B2 (ja) |
KR (1) | KR910000101B1 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5123080A (en) * | 1987-03-20 | 1992-06-16 | Ranco Incorporated Of Delaware | Compressor drive system |
JPH01126170A (ja) * | 1987-11-10 | 1989-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 多相多重電圧形インバータの制御方式 |
JPH01152969A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-15 | Toshiba Corp | インバータ制御装置 |
US5126642A (en) * | 1991-01-31 | 1992-06-30 | Ranco Incorporated Of Delaware | Variable speed motor control |
US5262704A (en) * | 1991-03-05 | 1993-11-16 | Tecumseh Products Company | Protection circuit in inverter for refrigerators |
GB9206022D0 (en) * | 1992-03-19 | 1992-04-29 | Astec Int Ltd | Push-pull inverter |
KR100187211B1 (ko) * | 1992-10-22 | 1999-05-15 | 윤종용 | 단상 유도전동기의 속도 조절장치 |
ES2222667T3 (es) * | 1999-09-01 | 2005-02-01 | Ramachandran Ramarathnam | Controlador de motor multivelocidad. |
US7075268B2 (en) * | 2004-02-27 | 2006-07-11 | York International Corporation | System and method for increasing output horsepower and efficiency in a motor |
US20060268975A1 (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-30 | Bors Douglas A | Pulse width modulation (PWM) utilizing a randomly generated pattern subsequently modified to create desired control characteristics |
JP4904534B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2012-03-28 | オーチス エレベータ カンパニー | マトリックスコンバータのパルス幅変調制御 |
JP4424421B2 (ja) * | 2008-01-17 | 2010-03-03 | トヨタ自動車株式会社 | 電動車両の制御装置およびそれを備えた電動車両、ならびに電動車両の制御方法およびその制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体 |
US8890457B2 (en) * | 2008-09-19 | 2014-11-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Systems and methods for controlling motors |
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