JPH08214555A - Method and apparatus for pulse-width-modulating three-phase voltage type inverter - Google Patents

Method and apparatus for pulse-width-modulating three-phase voltage type inverter

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JPH08214555A
JPH08214555A JP7074687A JP7468795A JPH08214555A JP H08214555 A JPH08214555 A JP H08214555A JP 7074687 A JP7074687 A JP 7074687A JP 7468795 A JP7468795 A JP 7468795A JP H08214555 A JPH08214555 A JP H08214555A
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Shinji Aranaka
新二 新中
Tounei Chiyou
東寧 張
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NIKKI DENSO SYST KENKYUSHO KK
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Abstract

PURPOSE: To reduce the switching loss by so linearly signal processing the command phase voltages of three phases at each control period as not to exceed the amplitude of a modulation carrier signal, and using the carrier signal as the obtained intermediate phase voltage signals of the three phases. CONSTITUTION: A PWM apparatus 4 has a front stage processor 8 of a controller 5 side and a rear stage processor 9 of an inverter 2 side. The processor 8 executes such as degrades and biases as predetermined linear signal processing the command phase voltage received from the controller 5 at each control period, and outputs intermediate phase voltage signals Vut, Vvt, Vwt to the processor 9. The processor 9 PWM-processes the intermediate phase voltage signal received from the processor 8 by using a carrier signal linearly varying a triangular wave with the amplitude between peaks as DC power source voltage value, generates a pulselike switching signal, and outputs it to the inverter 2.

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、3相電圧形インバータ
のためのPWM方法及び装置に関し、例えば3相交流モ
ータ等のように3相で負荷を運転する所謂3相負荷につ
いて使用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PWM method and apparatus for a three-phase voltage source inverter, and is used for a so-called three-phase load that operates a load in three phases, such as a three-phase AC motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ACサーボモータとして使用
される誘導モータ、同期モータ等の3相交流モータの駆
動を正確かつ高速で制御するために、インバータを用い
たPWM(パルス幅変調)方法が広く採用されている。
図15には、3相負荷の代表的な例として3相交流モー
タの駆動に使用される、3相電圧形インバータ及びその
主要な関連装置からなる典型的なPWM方法の構成が示
されている。電圧Eの直流電源1は、スイッチング素子
S1〜S6からなるインバータ2を介して、3相交流モ
ータ3に接続されている。PWM装置4は、外部制御器
等(図示せず)から制御周期毎に入力するU、V、W各
相の指令相電圧Vu、Vv、Vwに基づいて、インバー
タ2の各スイッチング素子にスイッチング信号up、u
n、vp、vn、wp、wnを出力する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a PWM (pulse width modulation) method using an inverter has been used in order to accurately and rapidly control the driving of a three-phase AC motor such as an induction motor or a synchronous motor used as an AC servo motor. Widely adopted.
FIG. 15 shows a typical PWM method configuration including a three-phase voltage source inverter used for driving a three-phase AC motor as a typical example of a three-phase load and its main related devices. . A DC power supply 1 of voltage E is connected to a three-phase AC motor 3 via an inverter 2 composed of switching elements S1 to S6. The PWM device 4 outputs a switching signal to each switching element of the inverter 2 based on command phase voltages Vu, Vv, Vw of U, V, W phases input from an external controller (not shown) in each control cycle. up, u
It outputs n, vp, vn, wp, wn.

【0003】前記指令相電圧は、一般に正弦波に限らな
い任意の波形をとることができ、これに鋸波、三角波等
の直線的に変化するキャリア信号を用いてPWM(パル
ス幅変調)することによって、パルス状のスイッチング
信号が得られる。例えば、図16は、PWM変調用のキ
ャリア信号として振幅−E/2〜E/2の三角波を用い
た場合に、入力する指令相電圧Vuに対してある区間t
=kTs〜(k+1)Tsの前後に亘る変調出力up、
unを示している。ここで、指令相電圧は制御周期Ts
毎に更新され、かつ制御周期内では一定とする。
The command phase voltage can generally take any waveform not limited to a sine wave, and PWM (pulse width modulation) is performed using a linearly changing carrier signal such as a sawtooth wave or a triangular wave. A pulsed switching signal is obtained by. For example, in FIG. 16, when a triangular wave having an amplitude of −E / 2 to E / 2 is used as a carrier signal for PWM modulation, a certain section t with respect to the input command phase voltage Vu.
= Modulated output up before and after = kTs to (k + 1) Ts,
indicates un. Here, the command phase voltage is the control cycle Ts.
It is updated every time and is constant within the control cycle.

【0004】同図から容易に理解されるように、変調出
力即ちインバータ2のスイッチング素子S1、S2への
スイッチング信号up、unは、入力信号とキャリア信
号との大小関係を比較することにより直ちに決定され
る。また、下段のスイッチング素子S2用の信号un
は、上段のスイッチング素子S1用の信号upの反転信
号である。実際には、各スイッチング素子のターンオ
ン、ターンオフ時間を考慮して、それらの同時短絡を防
止するために同時オフ期間をスイッチング信号に設定す
る。他の指令相電圧についても同様の処理が行われる。
このようにPWM方式は、指令相電圧Vu、Vv、Vw
からスイッチング信号を得る処理が極めて単純であると
いう特長を有することから、広く利用されている。
As easily understood from the figure, the modulation output, that is, the switching signals up and un to the switching elements S1 and S2 of the inverter 2 are immediately determined by comparing the magnitude relationship between the input signal and the carrier signal. To be done. In addition, the signal un for the lower switching element S2
Is an inverted signal of the signal up for the upper switching element S1. Actually, in consideration of the turn-on and turn-off times of each switching element, the simultaneous off period is set in the switching signal in order to prevent simultaneous short circuit between them. Similar processing is performed for other command phase voltages.
In this way, the PWM method uses the command phase voltages Vu, Vv, Vw.
It is widely used because it has a feature that the process of obtaining a switching signal from the device is extremely simple.

【0005】また、図16から分かるように、指令相電
圧Vi(i=u,v,w)は、キャリア信号で線形的に
変調してスイッチング信号を出力するために、次の式
(4)に示すようにキャリア信号の振幅−E/2〜E/
2の範囲内になければらない。
Further, as can be seen from FIG. 16, the command phase voltage Vi (i = u, v, w) is linearly modulated with a carrier signal to output a switching signal. Amplitude of carrier signal −E / 2 to E /
Must be within the range of 2.

【0006】[0006]

【数4】 [Equation 4]

【0007】しかしながら、実際には、指令相電圧が常
に上記式(4)を満足するとは限らない。かかる場合に
は、従来は、指令相電圧に対して次の式(5)で示す非
線形なリミッタ処理を行い、このリミッタ処理された指
令相電圧Vi*(i=u、v、w)に対して、上記PW
Mを実行することによってスイッチング信号を得てい
る。
However, in practice, the command phase voltage does not always satisfy the above equation (4). In such a case, conventionally, a non-linear limiter process shown in the following equation (5) is performed on the command phase voltage, and the command phase voltage Vi * (i = u, v, w) subjected to the limiter process is applied. The above PW
The switching signal is obtained by executing M.

【0008】[0008]

【数5】 (Equation 5)

【0009】また、このような従来のキャリア信号比較
形PWM方式では、平均的な電圧利用効率が、線形性が
維持される範囲において理論的に約86%であること
は、よく知られている。即ち、図15において、従来の
PWM方式で上記式(4)の関係を維持しつつ生成され
るスイッチング信号により得られる3相線間電圧の平均
最大値は、約0.86Eである。この電圧利用効率を改
善するために、各指令相電圧が一定の振幅及び角周波数
ωでかつ位相を互いに2π/3(rad)づつずらした
正弦波信号の場合には、これに3倍の角周波数3ω及び
1/6の振幅の正弦波を重畳する方法が一般に採用され
ている。即ち、次の式(6)で表されるような指令相電
圧が与えられた場合、これを式(7)で表される相電圧
に変換してPWM装置に入力する。
It is well known that in such a conventional carrier signal comparison type PWM system, the average voltage utilization efficiency is theoretically about 86% in the range where linearity is maintained. . That is, in FIG. 15, the average maximum value of the three-phase line voltage obtained by the switching signal generated while maintaining the relationship of the above equation (4) in the conventional PWM method is about 0.86E. In order to improve this voltage utilization efficiency, in the case of a sine wave signal in which each command phase voltage has a constant amplitude and angular frequency ω, and the phases are shifted by 2π / 3 (rad) from each other, the angle A method of superimposing a sine wave having a frequency of 3ω and an amplitude of 1/6 is generally adopted. That is, when a command phase voltage represented by the following equation (6) is given, this is converted into a phase voltage represented by the equation (7) and input to the PWM device.

【0010】[0010]

【数6】 (Equation 6)

【0011】[0011]

【数7】 (Equation 7)

【0012】しかしながら、この従来の方法では、各指
令相電圧が、角周波数を一定にしかつ位相を互いに2π
/3(rad)づつずらした同一振幅の正弦波状の信号
に限られるため、加減速時のモータ等に要求される任意
の形状の指令相電圧に対しては適用できないという問題
があった。仮に、指令相電圧が都合よく上記正弦波条件
を満足する場合にも、従来方法では、上記式(6)、
(7)に示すように、指令相電圧に基づいて1/6倍の
振幅と3倍の角周波数をもつ信号を正確に発生すること
が求められるから、これに応じた複雑な装置を付加する
必要があり、実際上実現が困難であった。
However, in this conventional method, each command phase voltage keeps the angular frequency constant and the phases are 2π relative to each other.
Since it is limited to sine wave signals of the same amplitude shifted by / 3 (rad), there is a problem that it cannot be applied to a command phase voltage of any shape required for a motor or the like during acceleration / deceleration. Even if the command phase voltage conveniently satisfies the sine wave condition, in the conventional method, the above equation (6),
As shown in (7), since it is required to accurately generate a signal having an amplitude of 1/6 times and an angular frequency of 3 times based on the command phase voltage, a complicated device corresponding to this is added. It was necessary and practically difficult to realize.

【0013】そこで、特公平6−81514号公報によ
れば、各相の瞬時電圧指令値Vu、Vv、Vwを比較し
て、その中の最大値と最小値の絶対値が常に等しくなる
ように、又はそれらの和が常に一定となるように、その
中間値の2分の1を元の各指令相電圧に加算し、これら
を変調信号として三角波のキャリア信号と比較すること
によって、電圧利用効率を改善するPWM方法が開示さ
れている。この方法では、例えば中間値をVvとする
と、次の式(8)で示される値が加算される。
Therefore, according to Japanese Patent Publication No. 6-81514, the instantaneous voltage command values Vu, Vv, Vw of each phase are compared so that the absolute values of the maximum value and the minimum value of them are always equal. , Or one half of the intermediate value is added to each original command phase voltage so that the sum of them is always constant, and these are compared as a modulation signal with a triangular wave carrier signal to obtain voltage utilization efficiency. A PWM method is disclosed to improve the. In this method, for example, when the intermediate value is Vv, the value expressed by the following equation (8) is added.

【0014】[0014]

【数8】 (Equation 8)

【0015】この方法は、各相の電圧指令に上述した同
じ値を加えて、電圧指令の絶対値が最大となる相の電圧
指令を小さくすることによって、3相の線間電圧を変化
させずに電圧指令のピーク値を小さくできるので、出力
電圧の高調波成分を増加させることなく出力電圧の基本
波成分を大きくすることができ、電動機を駆動する場合
には発生トルクの脈動を低減できるというものである。
According to this method, the same value as described above is added to the voltage command of each phase to reduce the voltage command of the phase in which the absolute value of the voltage command is maximum, so that the line voltage of the three phases is not changed. Since the peak value of the voltage command can be reduced, the fundamental wave component of the output voltage can be increased without increasing the harmonic component of the output voltage, and the pulsation of the generated torque can be reduced when driving the motor. It is a thing.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のPWM方式では、いずれの場合にも過大指令相
電圧への対応、電圧利用効率の改善等の実用上重要な問
題点がある。即ち、上記式(5)による従来のリミッタ
処理では、3相の指令相電圧の中にリミッタ処理される
ものとされないものが生じる。図17に例示される場合
では、U相の指令相電圧Vuが、E/2を超えるために
リミッタ処理されているのに対し、他のV、W相の指令
相電圧は、式(4)の条件を満足するのでリミッタ処理
を受けない。このリミッタ処理は非線形処理であるか
ら、非線形処理を受けた相電圧に対して、同様にキャリ
ア信号を用いて線形処理であるPWM処理を行っても、
3相負荷に最適なスイッチング信号を得ることができな
い。この結果、例えば3相負荷が3相交流モータの場合
には、脈動回転、異音の発生、モータの損傷等を引き起
こすという問題があった。従って、実際の使用上モータ
の出力を抑えなければならず、モータ本来の性能を十分
に発揮できないという問題があった。また、そのために
本来必要な出力よりも大きな出力のモータを使用しなけ
ればならず、モータ自体が大型化しかつコストが高くな
るという問題があった。
However, in any of the above-mentioned conventional PWM systems, there are practically important problems such as dealing with an excessive command phase voltage and improving voltage utilization efficiency. That is, in the conventional limiter processing by the above equation (5), some of the command phase voltages of the three phases are subjected to the limiter processing and other are not. In the case illustrated in FIG. 17, the command phase voltage Vu of the U phase is subjected to limiter processing because it exceeds E / 2, whereas the command phase voltages of the other V and W phases are expressed by the formula (4). Since the condition of is satisfied, the limiter process is not performed. Since this limiter processing is a non-linear processing, even if the PWM processing, which is a linear processing, is similarly performed using the carrier signal for the phase voltage subjected to the non-linear processing,
It is impossible to obtain the optimum switching signal for the three-phase load. As a result, for example, when the three-phase load is a three-phase AC motor, there are problems such as pulsating rotation, generation of abnormal noise, and damage to the motor. Therefore, the output of the motor has to be suppressed in actual use, and there is a problem that the original performance of the motor cannot be sufficiently exhibited. Further, for that reason, a motor having an output larger than the originally required output must be used, which causes a problem that the motor itself becomes large and the cost becomes high.

【0017】特公平6−81514号のPWM方法の場
合にも、各指令相電圧に加える値には、上記式(8)に
示すように、キャリア信号の振幅を決定する直流電圧値
Eまたはこれに関連する要素が含まれていないことか
ら、明らかに同様の問題点がある。即ち、線間電圧がキ
ャリア信号の振幅を超える指令相電圧に対しては、上述
した非線形のリミッタ処理が必要になる。例えば、急激
な加減速を伴う交流モータのサーボ駆動では、指令相電
圧が特公平6−81514号の場合のように正弦波では
なく、しかも線間電圧が直流電源電圧を超えるような場
合は容易に予想される。
Also in the case of the PWM method of Japanese Patent Publication No. 6-81514, the DC voltage value E for determining the amplitude of the carrier signal or this value is added to the value added to each command phase voltage as shown in the above equation (8). There is obviously the same problem because the element related to is not included. That is, the above-mentioned nonlinear limiter processing is required for the command phase voltage in which the line voltage exceeds the amplitude of the carrier signal. For example, in the servo drive of an AC motor with abrupt acceleration / deceleration, it is easy when the command phase voltage is not a sine wave as in Japanese Patent Publication No. 6-81514 and the line voltage exceeds the DC power supply voltage. Expected.

【0018】また、このような従来のPWM方法は、ス
イッチングロスが大きいという問題がある。例えば、図
18に示すように各指令相電圧Vu、Vv、Vwが全て
0の場合でも、各相のスイッチング信号up、un、v
p、vn、wp、wnは、キャリア信号の三角波の1周
期の間に2回変化するから、図15に於けるインバータ
2のスイッチング素子S1〜S6は、スイッチング動作
を必要としないにも拘らず、それぞれ2回動作すること
になる。この不必要なスイッチング動作は、モータ等を
負荷とする場合に、モータが停止指令に対してハンチン
グするという不都合な現象を誘発する原因の1つとなっ
ている。
Further, such a conventional PWM method has a problem that switching loss is large. For example, as shown in FIG. 18, even when the command phase voltages Vu, Vv, Vw are all 0, the switching signals up, un, v of each phase are
Since p, vn, wp, and wn change twice during one cycle of the triangular wave of the carrier signal, the switching elements S1 to S6 of the inverter 2 in FIG. , Will operate twice each. This unnecessary switching operation is one of the causes of the inconvenient phenomenon that the motor hunts for a stop command when the motor or the like is used as a load.

【0019】更に、本来インバータは、U、V、W相の
中の1組のスイッチング素子の状態を変化させるだけ
で、負荷に印加すべき電圧の状態を達成できるが、上述
した従来方法では、指令相電圧が0以外であっても常
に、各スイッチング素子に対して三角波の1周期の間に
2回のスイッチング動作が要求される。即ち、本来必要
としない全組のスイッチング動作を要求するために常に
スイッチングロスが生じ、指令相電圧に対して最適なス
イッチング信号を発生することは困難であるという問題
がある。特に、最近多用されている10kHz超の高ス
イッチングレート用インバータでは、スイッチンググロ
スを低減させることが極めて重要である。
Further, originally, the inverter can achieve the state of the voltage to be applied to the load only by changing the state of one set of the switching elements in the U, V and W phases. Even when the command phase voltage is other than 0, each switching element is always required to perform the switching operation twice during one cycle of the triangular wave. That is, there is a problem in that switching loss always occurs because all the switching operations that are not originally required are requested, and it is difficult to generate an optimum switching signal for the command phase voltage. In particular, it is extremely important to reduce switching gloss in an inverter for high switching rates of 10 kHz or more, which has been frequently used recently.

【0020】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
を解決するためになされたものであり、その目的は、従
来のキャリア信号を利用するPWM方法及び装置が有す
る簡単性という優れた特長を維持しつつ、指令相電圧に
比較的簡単な線形処理を実行することによって、指令相
電圧がキャリア信号のレベルを超える場合にも最適のス
イッチング信号を得ることができ、それによって3相交
流モータを駆動する場合には、脈動等の好ましくない挙
動や損傷を発生させる虞れがなく、しかも、例えばサー
ボ駆動時の交流モータ等の3相負荷に必要とされる任意
の波形の指令相電圧に対して同様に適用することができ
ると共に、電圧利用効率を向上させて、コストパーフォ
ーマンスの高い実用性に優れた3相電圧形インバータの
ためのPWM方法及び装置を提供することにある。
Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide an excellent feature of simplicity of a conventional PWM method and apparatus using a carrier signal. By performing a relatively simple linear process on the command phase voltage while maintaining it, an optimum switching signal can be obtained even when the command phase voltage exceeds the level of the carrier signal, thereby allowing the three-phase AC motor to operate. When driven, there is no risk of causing undesirable behavior such as pulsation or damage, and, for example, with respect to the command phase voltage of an arbitrary waveform required for a three-phase load such as an AC motor during servo drive. The PWM method for a three-phase voltage source inverter, which can be applied in the same manner as above, improves the voltage utilization efficiency, and has high cost performance and excellent practicality. And to provide a fine device.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上述
した目的を達成するためになされたものであり、請求項
1記載の3相電圧形インバータのためのPWM方法は、
3相電力を生成するための指令相電圧を変調用キャリア
信号との比較によって、直流電源を有する3相電圧形イ
ンバータのスイッチング用パルス信号に変換するPWM
(パルス幅変調)方法であって、制御周期毎にU、V、
W各相の指令相電圧Vu、Vv、Vwに対して、少なく
とも各制御周期間それぞれ一定の縮退率α(0<α≦
1)及びバイアス値βで表される次式(1)を用いて、
前記変調用キャリア信号の振幅を超えないように線形信
号処理を行い、その結果得られたU、V、W各相の中間
相電圧信号Vut、Vvt、Vwtに変調用キャリア信
号を用いることによって、スイッチング用パルス信号を
得るようにしたことを特徴とする。
The present invention has been made to achieve the above-mentioned object, and a PWM method for a three-phase voltage source inverter according to claim 1 is
PWM for converting a command phase voltage for generating three-phase power into a pulse signal for switching of a three-phase voltage source inverter having a DC power supply by comparing with a modulation carrier signal
(Pulse width modulation) method, in which U, V,
With respect to the command phase voltages Vu, Vv, and Vw of each W phase, the degeneration rate α (0 <α ≦) is constant at least during each control cycle.
1) and the following equation (1) represented by the bias value β,
By performing linear signal processing so as not to exceed the amplitude of the modulating carrier signal, and using the modulating carrier signal for the intermediate phase voltage signals Vut, Vvt, Vwt of the respective U, V, W phases obtained as a result, It is characterized in that a switching pulse signal is obtained.

【0022】[0022]

【数9】 [Equation 9]

【0023】このように本発明によれば、3相のいずれ
かの指令相電圧がキャリア信号のレベルを超える場合、
及び指令相電圧の最大線間電圧絶対値がキャリア信号の
振幅を超える場合にも、指令相電圧に対する上記式
(1)の信号処理により得られた各中間層電圧信号につ
いて、上記式(4)のようなレベル条件を満足させるこ
とができ、しかもこの信号処理が、PWM制御と同様に
線形処理であることから、スイッチング信号の生成を最
適に行うことができ、かつ、所定の制御周期毎に処理を
行う離散時間形のデジタル制御であることから、指令相
電圧が正弦波以外の任意の波形を有する場合にも、何等
支障なく適用することができる。
As described above, according to the present invention, when the command phase voltage of any of the three phases exceeds the level of the carrier signal,
Also, even when the maximum absolute value of the line voltage of the command phase voltage exceeds the amplitude of the carrier signal, for each intermediate layer voltage signal obtained by the signal processing of the above formula (1) for the command phase voltage, the above formula (4) It is possible to satisfy such a level condition as described above, and since this signal processing is linear processing similar to PWM control, it is possible to optimally generate a switching signal, and at every predetermined control cycle. Since it is a discrete-time digital control for processing, it can be applied without any trouble even when the command phase voltage has an arbitrary waveform other than a sine wave.

【0024】請求項2記載のPWM方法は、上述した請
求項1の特徴点に加え、制御周期毎に各指令相電圧V
u、Vv、Vwより3相線間電圧の最大絶対値を求め、
この線間電圧最大絶対値と前記直流電源の電圧値とを比
較して縮退率αを決定することを特徴とする。更に、請
求項3記載のPWM方法は、バイアス値をβ=0とし、
かつ制御周期毎に縮退率αを各指令相電圧に乗じて縮退
相電圧α・Vu、α・Vv、α・Vwを生成し、これら
縮退相電圧を中間相電圧信号として、これらに対してピ
ーク間の振幅を直流電源電圧値と等しくしたキャリア信
号を用いることによって、スイッチング用パルス信号を
得るようにしたことを特徴とする。
According to a second aspect of the PWM method, in addition to the characteristic features of the first aspect described above, each command phase voltage V is controlled every control cycle.
The maximum absolute value of the three-phase line voltage is calculated from u, Vv, and Vw,
The degeneration rate α is determined by comparing the maximum absolute value of the line voltage with the voltage value of the DC power supply. Furthermore, the PWM method according to claim 3 sets the bias value to β = 0,
In addition, the degeneration rate α is multiplied for each control cycle by each command phase voltage to generate the degeneration phase voltages α · Vu, α · Vv, α · Vw, and these degeneration phase voltages are used as the intermediate phase voltage signals to generate peaks for these. A switching pulse signal is obtained by using a carrier signal whose amplitude is equal to the DC power supply voltage value.

【0025】ここで、本発明の理解をより容易にするた
めに、空間ベクトルの概念を利用して説明すると、指令
相電圧Vu,Vv,Vwに線形的に対応する空間ベクト
ルXは、次式(9)のように計算される。ここに、Sは
次式(10)に示す線形変換行列である。
Here, in order to facilitate understanding of the present invention, the concept of the space vector will be described. The space vector X linearly corresponding to the command phase voltages Vu, Vv, Vw is expressed by the following equation. It is calculated as in (9). Here, S is a linear transformation matrix shown in the following equation (10).

【0026】[0026]

【数10】 [Equation 10]

【0027】[0027]

【数11】 [Equation 11]

【0028】一方、制御周期毎に、3相指令相電圧の線
間最大絶対値と直流電源電圧値とを比較して決定した縮
退率αを各指令相電圧に乗じて得られた縮退相電圧α・
Vu、α・Vv、α・Vwに対応した空間ベクトルXa
は、次式(11)のように計算される。
On the other hand, the degeneration phase voltage obtained by multiplying each command phase voltage by the degeneration rate α determined by comparing the maximum absolute value of the three-phase command phase voltage between lines and the DC power supply voltage value for each control cycle. α ・
Space vector Xa corresponding to Vu, α · Vv, α · Vw
Is calculated as in the following equation (11).

【0029】[0029]

【数12】 (Equation 12)

【0030】この式(11)が示すように、縮退相電圧
に対応する空間ベクトルXaは、縮退前の指令相電圧に
対応した空間ベクトルXに縮退率αを乗じたものであ
る。即ち、各指令相電圧に縮退率αを乗じて得た縮退相
電圧の空間ベクトルは、縮退前の空間ベクトルと同一方
向を向き、かつ上記縮退処理によれば、両ベクトルの間
には比例的線形関係が保存されることになる。
As shown in the equation (11), the space vector Xa corresponding to the degenerate phase voltage is obtained by multiplying the space vector X corresponding to the command phase voltage before degeneration by the degeneration rate α. That is, the space vector of the degenerate phase voltage obtained by multiplying each command phase voltage by the degeneracy rate α is oriented in the same direction as the space vector before the degeneracy, and according to the degeneration process, the two vectors are proportional to each other. The linear relationship will be preserved.

【0031】線形変換であるキャリア信号比較形のPW
M処理によりインバータのスイッチング信号を得る場合
には、上記式(4)のような入力信号とキャリア信号の
レベル条件が満足される限り、入力信号と出力信号との
間にも同じく線形性が保存される。従って、縮退相電圧
α・Vu、α・Vv、α・Vwをキャリア信号の振幅よ
り小さくなるように、即ち式(4)のようなPWM処理
におけるレベル条件を満足するように縮退率αを選定
し、かつそれにより得られる縮退相電圧に対してパルス
幅変調を行えば、縮退及び変調の各信号処理の終始にお
いて、線形性が保存されるという結果が得られる。この
処理を制御周期毎に繰り返し行うことによって、本発明
をモータの制御に応用した場合には、過大な任意の形状
の指令相電圧が与えられても、モータの駆動に不都合な
トルクを引き起こすスイッチング用パルス信号の発生が
なくなり、脈動回転、異音の発生、更にはモータの損傷
等を抑制することができる。
Carrier signal comparison type PW which is linear conversion
When the switching signal of the inverter is obtained by the M process, linearity is similarly preserved between the input signal and the output signal as long as the level condition of the input signal and the carrier signal as in the above formula (4) is satisfied. To be done. Therefore, the degeneracy rate α is selected so that the degenerate phase voltages α · Vu, α · Vv, and α · Vw are smaller than the amplitude of the carrier signal, that is, the level condition in the PWM processing as shown in Expression (4) is satisfied. If the pulse width modulation is performed on the degenerate phase voltage obtained thereby, linearity is preserved at the beginning and end of each signal processing of degeneration and modulation. By repeating this processing for each control cycle, when the present invention is applied to the control of the motor, even if an excessively large command phase voltage of an arbitrary shape is applied, switching that causes a torque unfavorable for driving the motor is performed. The generation of the pulse signal for use is eliminated, and pulsating rotation, generation of abnormal noise, and damage to the motor can be suppressed.

【0032】請求項4記載のPWM方法は、縮退率αを
各指令相電圧に乗じて縮退相電圧α・Vu、α・Vv、
α・Vwを生成し、少なくとも各制御周期間一定のバイ
アス値Vbを各縮退相電圧に加算して縮退バイアス相電
圧Vuab、Vvab、Vwabを生成し、これらを中間相電
圧信号として、ピーク間の振幅を直流電源電圧値とする
キャリア信号を用いることによって、スイッチング用パ
ルス信号を得るようにしたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the PWM method, each command phase voltage is multiplied by the degeneracy rate α, and the degenerate phase voltages α · Vu, α · Vv,
.alpha..Vw is generated, and a constant bias value Vb is added to each degenerate phase voltage at least during each control period to generate degenerate bias phase voltages Vuab, Vvab, and Vwab. A switching pulse signal is obtained by using a carrier signal whose amplitude is a DC power supply voltage value.

【0033】このように制御周期毎に線形な縮退処理に
線形なバイアス処理を組み合わせることについて、同様
に空間ベクトルの概念を利用して以下に簡明に説明す
る。上記式(1)の関係を満足する縮退バイアス相電圧
に線形対応する空間ベクトルXabは、次式(12)のよ
うに計算される。
The combination of the linear degeneracy process and the linear bias process for each control cycle in this manner will be briefly described below by utilizing the concept of the space vector. The space vector Xab that linearly corresponds to the degenerate bias phase voltage that satisfies the relationship of the above expression (1) is calculated as in the following expression (12).

【0034】[0034]

【数13】 (Equation 13)

【0035】上式は、縮退バイアス相電圧の空間ベクト
ルXabが、バイアス処理前の縮退相電圧の空間ベクトル
Xa(または縮退処理前の相電圧の空間ベクトルX)と
同一であること、換言すれば、バイアス処理によっては
空間ベクトルが何ら影響を受けないことを示している。
空間ベクトルとスイッチング用パルス信号の線形対応性
を考えるならば、これは、バイアス処理前後における相
電圧が、同一のパルス幅をもつパルス信号に対応するこ
とを示している。
In the above equation, the space vector Xab of the degenerate bias phase voltage is the same as the space vector Xa of the degenerate phase voltage before the bias process (or the space vector X of the phase voltage before the degenerate process), in other words, , Shows that the space vector is not affected by the bias processing.
Considering the linear correspondence between the space vector and the switching pulse signal, this indicates that the phase voltages before and after the bias processing correspond to pulse signals having the same pulse width.

【0036】従来のキャリア信号比較形PWM方式にお
ける電圧利用効率が最大約86%に止まる原因は、指令
相電圧に対する非線形なリミッタ処理を避けるべく、線
間電圧がE以下の指令相電圧に対して更に式(4)のレ
ベル条件を満足させる必要があったからである。これに
対して本発明によるPWM方法は、指令相電圧の如何に
関わり無く、上記線間条件を満足する縮退バイアス相電
圧に対してPWM処理を行うことによって、スイッチン
グ用パルス信号を得ようとするものである。従って、指
令相電圧が過大な場合にも、制御周期毎の線形な縮退処
理によって、縮退相電圧が形成する線間電圧の最大絶対
値が、直流電源電圧値のレベルに納まるようにし、かつ
縮退後は、制御周期毎に実施される線形なバイアス処理
により縮退バイアス相電圧が、レベル条件であるキャリ
ア信号の振幅−E/2〜E/2の範囲内に納まるように
して、PWM処理を行うことにより、線形性を維持しな
がら直流電源電圧の利用効率を100%に高めることが
できると同時に、スイッチングロスを少なくすることが
できる。
The reason why the voltage utilization efficiency in the conventional carrier signal comparison type PWM system remains at a maximum of about 86% is that the line voltage is E or less for the command phase voltage in order to avoid nonlinear limiter processing for the command phase voltage. This is because it is necessary to further satisfy the level condition of Expression (4). On the other hand, the PWM method according to the present invention attempts to obtain the switching pulse signal by performing the PWM processing on the degenerate bias phase voltage that satisfies the above line condition regardless of the command phase voltage. It is a thing. Therefore, even if the command phase voltage is excessive, the maximum absolute value of the line voltage formed by the degenerate phase voltage is kept within the level of the DC power supply voltage by the linear degeneration process for each control cycle, and the degeneration is performed. After that, the PWM processing is performed so that the degenerate bias phase voltage falls within the range of the carrier signal amplitude −E / 2 to E / 2, which is the level condition, by the linear bias processing performed in each control cycle. As a result, the utilization efficiency of the DC power supply voltage can be increased to 100% while maintaining the linearity, and at the same time, the switching loss can be reduced.

【0037】請求項5記載のPWM方法は、上記請求項
4記載の特徴点に加え、バイアス値Vbを縮退相電圧に
基づいて決定することを特徴とする。更に、請求項6記
載のPWM方法は、バイアス値Vbを、縮退相電圧の最
大値Vmaxまたは最小値Vminと直流電源電圧値E
とにより表わされる次式(2)または(3)に基づいて
決定することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the PWM method, in addition to the characteristic points of the fourth aspect, the bias value Vb is determined based on the degenerate phase voltage. Further, in the PWM method according to claim 6, the bias value Vb is set to the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the degenerate phase voltage and the DC power supply voltage value E.
It is characterized in that it is determined based on the following equation (2) or (3) represented by

【0038】[0038]

【数14】 [Equation 14]

【0039】U、V、W相の縮退相電圧の例えば相対的
関係等の状態を取り入れて、特に上記式(2)または
(3)に基づいてバイアス値Vbを決定することによっ
て、縮退バイアス相電圧により電圧利用効率の向上とス
イッチングロスの最小化を同時に達成する最適のスイッ
チング信号が生成される。例えば、式(2)を用いてV
bを決定する場合、全ての指令相電圧を0(Vu=Vv
=Vw=0)としたときの縮退バイアス相電圧は、上記
式(1)、(2)から次の式(13)となる。
The degenerate bias phase is determined by taking the states of the degenerate phase voltages of the U, V and W phases, such as the relative relationship, into account, and particularly by determining the bias value Vb based on the above equation (2) or (3). The voltage produces an optimal switching signal that simultaneously achieves improved voltage utilization efficiency and minimized switching loss. For example, using equation (2), V
When determining b, all command phase voltages are set to 0 (Vu = Vv
= Vw = 0), the degenerate bias phase voltage is given by the following equation (13) from the above equations (1) and (2).

【0040】[0040]

【数15】 (Equation 15)

【0041】これを変調信号として振幅−E/2〜E/
2のキャリア信号で変調した状態を図1に示す。同図よ
り明らかなように、スイッチング信号up、vp、wp
はオフ(off)状態を維持し、これらの反転信号であ
るスイッチング信号un、vn、wnはオン(on)状
態を維持し続ける。即ち、上述した従来技術のPWMの
場合と異なり、インバータのスイッチング素子S1〜S
6は一切動作されないので、指令相電圧の0指令に対し
て最適のスイッチング信号が得られることが分かる。
Amplitudes -E / 2 to E / are used as modulation signals.
FIG. 1 shows a state in which the carrier signal of No. 2 is modulated. As is clear from the figure, the switching signals up, vp, wp
Keeps the off state, and the switching signals un, vn, and wn, which are their inverted signals, keep the on state. That is, unlike the case of the conventional PWM described above, the switching elements S1 to S of the inverter are
Since 6 is not operated at all, it can be seen that the optimum switching signal can be obtained for the 0 command of the command phase voltage.

【0042】請求項7記載のPWM方法は、制御周期毎
に、少なくとも各制御周期間一定のバイアス値Vbを各
指令相電圧に加算してバイアス相電圧Vub、Vvb、
Vwbを生成し、各指令相電圧または各バイアス相電圧
より3相線間電圧の最大絶対値を求め、この線間電圧最
大絶対値と直流電源の電圧値とを比較して縮退率αを決
定し、各バイアス相電圧に縮退率αを乗じて縮退バイア
ス相電圧Vuab、Vvab、Vwabを生成し、これらを中
間相電圧信号として、ピーク間の振幅を直流電源電圧値
とするキャリア信号を用いることによって、スイッチン
グ用パルス信号を得るようにしたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the PWM method, the bias phase voltages Vub, Vvb, Vbb, and Vbb are added by adding a constant bias value Vb to each command phase voltage at least during each control cycle.
Vwb is generated, the maximum absolute value of the three-phase line voltage is obtained from each command phase voltage or each bias phase voltage, and the maximum absolute value of the line voltage is compared with the voltage value of the DC power supply to determine the degeneration rate α. Then, each bias phase voltage is multiplied by the degeneracy rate α to generate the degenerate bias phase voltages Vuab, Vvab, Vwab, and these are used as intermediate phase voltage signals, and a carrier signal having a peak-to-peak amplitude as a DC power supply voltage value is used. It is characterized in that the switching pulse signal is obtained in accordance with.

【0043】請求項4記載のPWM方法とは逆に、制御
周期毎に先ず線形なバイアス処理を行い、生成されたバ
イアス相電圧に縮退処理を行うことにより、最終的に所
望の縮退バイアス相電圧を得ようとするものであるが、
それと同様に、指令相電圧が過大な場合にも最適な形で
線形性を維持し、電源電圧の利用効率100%及び最小
のスイッチングロスを達成し得る最適のスイッチング用
パルス信号を生成することができる。これは、上記式
(1)が次の式(14)、(15)のように書き直しで
きることから明らかである。
Contrary to the PWM method according to the fourth aspect, a linear bias process is first performed in each control cycle, and the generated bias phase voltage is subjected to the degeneration process to finally obtain a desired degenerate bias phase voltage. I'm trying to get
Similarly, even if the command phase voltage is excessively large, it is possible to maintain the linearity in an optimum form and generate an optimum switching pulse signal capable of achieving 100% utilization efficiency of the power supply voltage and minimum switching loss. it can. This is apparent from the fact that the above equation (1) can be rewritten as the following equations (14) and (15).

【0044】[0044]

【数16】 [Equation 16]

【0045】請求項8記載のPWM方法は、制御周期毎
に前記キャリア信号の形状を制御することを特徴とす
る。
The PWM method according to claim 8 is characterized in that the shape of the carrier signal is controlled for each control cycle.

【0046】PWM処理に最適なスイッチング信号とし
ては、次の3つの条件を満足することが望ましい。 (a)入力である指令相電圧と出力であるインバータ発
生電圧とは、その対応する空間ベクトルが制御周期の時
間平均において同一である。また、指令相電圧の線間電
圧値がインバータの直流電圧値を超える場合には、出力
側に対応した空間ベクトルは、発生限界を達成すると共
に、その方向は入力側の空間ベクトルと制御周期の時間
平均において同一である。 (b)制御周期の始点及び終点のスイッチング状態は、
共にゼロ状態であり、かつこれらの状態の滞留時間は同
一である。 (c)スイッチング状態の遷移は、最小のスイッチング
回数で実行する。 先の説明から分かるように、請求項1乃至請求項7に記
載されるPWM方法は、(a)、(b)の条件を完全に
満足しており、同時にスイッチング回数の低減を図るも
のであるが、スイッチング回数は最小ではない。(c)
の条件を満足するためには、更にキャリア信号の制御が
必要になる。
The optimum switching signal for PWM processing should satisfy the following three conditions. (A) The command phase voltage that is the input and the inverter generated voltage that is the output have the same corresponding space vectors in the time average of the control cycle. Further, when the line voltage value of the command phase voltage exceeds the DC voltage value of the inverter, the space vector corresponding to the output side achieves the generation limit, and its direction is the same as the space vector on the input side and the control cycle. They are the same in time average. (B) The switching states of the start point and the end point of the control cycle are
Both are in the zero state, and the residence times in these states are the same. (C) The transition of the switching state is executed with the minimum number of times of switching. As can be seen from the above description, the PWM method described in claims 1 to 7 completely satisfies the conditions (a) and (b), and at the same time aims to reduce the number of times of switching. However, the number of switching times is not the minimum. (C)
In order to satisfy the above condition, it is necessary to further control the carrier signal.

【0047】U、V、W各相のスイッチング状態を三次
元空間ベクトルで説明した場合、各スイッチング信号の
オン状態を1、オフ状態を0とすると、端子間電圧を0
にするゼロ状態は、[up,vp,wp]=[0,0,
0]または[up,vp,wp]=[1,1,1]の2
つの形で表現される。残りのスイッチング信号un、v
n,wnは、up,vp,wpを反転したものである。
ゼロ状態からスイッチング動作によって[up,vp,
wp]=[1,0,0]の状態へ遷移する場合に、その
始点となるゼロ状態は、U相だけの1回のスイッチング
で済む[0,0,0]が最適である。また、ゼロ状態か
らスイッチング動作によって[up,vp,wp]=
[1,1,0]の状態へ遷移する場合には、その始点と
なるゼロ状態は、W相だけの1回のスイッチングで済む
[1,1,1]が最適である。
When the switching state of each phase of U, V and W is described with a three-dimensional space vector, if the ON state of each switching signal is 1 and the OFF state is 0, the terminal voltage is 0.
The zero state to be set is [up, vp, wp] = [0, 0,
0] or [up, vp, wp] = [1, 1, 1] 2
It is expressed in one form. The remaining switching signals un, v
n and wn are the inversions of up, vp, and wp.
The switching operation from the zero state [up, vp,
When transitioning to the state of wp] = [1,0,0], the zero state that is the starting point is optimally [0,0,0], which requires only one switching of the U phase. In addition, the switching operation from the zero state [up, vp, wp] =
When transitioning to the [1,1,0] state, the zero state that is the starting point is optimally [1,1,1], which requires only one switching of the W phase.

【0048】この例から分かるように、最小回数のスイ
ッチング動作を得るためには、始点のゼロ状態を制御し
なければならず、これはキャリア信号の形状を制御する
ことにより達成される。図2は、中間相電圧信号Vitに
応じて、始点のゼロ状態を、キャリア信号の形状を制御
することにより変更している様子の1例を示したもので
ある。即ち、或周期kTs〜(k+1)Tsでは、最小
値を−E/2とした中間相電圧信号に対し、下向き凸の
三角波をキャリア信号に用い、ゼロ状態を[up,v
p,wp]=[0,0,0]で達成している。次の周期
(k+1)Ts〜(k+2)Tsでは、最大絶対値を最
小とするような中間相電圧信号に対し、下降型の鋸波信
号をキャリア信号として用い、始点のゼロ状態は[u
p,vp,wp]=[0,0,0]で、終点のゼロ状態
は[up,vp,wp]=[1,1,1]で達成してい
る。更に周期(k+2)Ts〜(k+3)Tsでは、最
大値をE/2とした中間相電圧信号に対し、上向き凸の
三角波信号を用い、ゼロ状態を[up,vp,wp]=
[1,1,1]で達成している。即ち、時刻kTsを始
点とする制御周期と時刻(k+2)Tsを始点とする制
御周期とでは、ゼロ状態の変更が効率的に達成されてい
る。このように形状を制御されるキャリア信号には、三
角波、鋸波等の直線状に変化する波形の信号を基本信号
とし、制御周期、中間相電圧信号等の条件に合わせて、
この周波数、位相を制御して使用される。
As can be seen from this example, in order to obtain the minimum number of switching operations, the zero state of the starting point must be controlled, which is achieved by controlling the shape of the carrier signal. FIG. 2 shows an example of a state in which the zero state at the starting point is changed according to the intermediate phase voltage signal Vit by controlling the shape of the carrier signal. That is, in a certain cycle kTs to (k + 1) Ts, a downwardly convex triangular wave is used as a carrier signal for an intermediate phase voltage signal whose minimum value is −E / 2, and the zero state is [up, v
p, wp] = [0,0,0]. In the next cycle (k + 1) Ts to (k + 2) Ts, the descending sawtooth signal is used as the carrier signal for the intermediate phase voltage signal that minimizes the maximum absolute value, and the zero state at the starting point is [u
When p, vp, wp] = [0,0,0], the zero state at the end point is achieved by [up, vp, wp] = [1,1,1]. Further, in the cycles (k + 2) Ts to (k + 3) Ts, an upward convex triangular wave signal is used for the intermediate phase voltage signal whose maximum value is E / 2, and the zero state is [up, vp, wp] =
Achieved in [1,1,1]. That is, the change of the zero state is efficiently achieved between the control cycle starting at time kTs and the control cycle starting at time (k + 2) Ts. In the carrier signal whose shape is controlled in this way, a signal having a waveform that linearly changes, such as a triangular wave or a sawtooth wave, is used as a basic signal, and according to conditions such as a control period and an intermediate phase voltage signal,
The frequency and phase are controlled and used.

【0049】このように、制御周期毎にキャリア信号の
形状を制御することによって、入力側と出力側との間で
所望の空間ベクトルを維持しながら、電圧利用効率の向
上等に加えてスイッチングロスの最小化に最適のスイッ
チング信号を生成させることができる。
As described above, by controlling the shape of the carrier signal for each control cycle, while maintaining a desired space vector between the input side and the output side, in addition to the improvement of the voltage utilization efficiency, the switching loss is increased. It is possible to generate a switching signal that is optimum for minimizing.

【0050】請求項9記載の3相電圧形インバータのた
めのPWM装置は、外部から入力する指令相電圧を変調
用キャリア信号と比較することにより、3相電力を生成
するためのスイッチング用パルス信号に変換して、直流
電源を有する3相電圧形インバータに出力するものであ
って、制御周期毎にU、V、W各相の指令相電圧Vu、
Vv、Vwに対して、少なくとも各制御周期間それぞれ
一定の縮退率α(0<α≦1)及びバイアス値βで表さ
れる次式(1)を用いて、変調用キャリア信号の振幅を
超えないように線形信号処理を行なう手段と、該手段か
ら得られたU、V、W各相の中間相電圧信号Vut、V
vt、Vwtに変調用キャリア信号を用いることによっ
て、スイッチング用パルス信号を生成するPWM処理手
段とからなることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a PWM device for a three-phase voltage source inverter, wherein a switching pulse signal for generating three-phase power by comparing a command phase voltage input from the outside with a modulation carrier signal. Which is output to a three-phase voltage source inverter having a DC power supply, and the command phase voltage Vu of each phase of U, V, W for each control cycle.
With respect to Vv and Vw, the amplitude of the modulation carrier signal is exceeded by using the following formula (1) represented by a constant degeneration rate α (0 <α ≦ 1) and a bias value β at least during each control cycle. Means for performing linear signal processing so as not to exist, and intermediate phase voltage signals Vut, V of U, V, W phases obtained from the means.
It is characterized by comprising a PWM processing means for generating a switching pulse signal by using a modulating carrier signal for vt and Vwt.

【0051】[0051]

【数17】 [Equation 17]

【0052】これにより、過大な指令相電圧が与えられ
た場合にも、これをPWM処理する前に線形信号処理手
段により線形処理することによって、請求項1記載の本
発明による離散時間形のPWM方法を比較的簡単に実現
することができる。
As a result, even when an excessive command phase voltage is applied, the linear signal processing means linearly processes the command phase voltage before performing the PWM process, whereby the discrete time PWM according to the present invention according to claim 1. The method can be implemented relatively easily.

【0053】請求項10記載のPWM装置は、上述した
請求項9の特徴点に加え、線形信号処理手段が、制御周
期毎に各指令相電圧Vu、Vv、Vwより3相線間電圧
の最大絶対値を求める手段と、該手段により求められた
線間電圧最大絶対値と直流電源の電圧値とを比較して縮
退率αを決定する手段と、縮退率αを各指令相電圧に乗
じてU、V、W各相の縮退相電圧を生成する手段とから
なり、各縮退相電圧を中間相電圧信号としてPWM処理
手段に出力することを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the characteristic features of the ninth aspect of the invention, the linear signal processing means causes the maximum of the three-phase line voltage from each command phase voltage Vu, Vv, Vw for each control cycle. Means for obtaining the absolute value, means for determining the degeneration rate α by comparing the maximum absolute value of the line voltage obtained by the means and the voltage value of the DC power supply, and multiplying the degeneration rate α by each command phase voltage. The degenerate phase voltage of each phase of U, V and W is generated, and each degenerate phase voltage is output to the PWM processing means as an intermediate phase voltage signal.

【0054】これにより、過大な指令相電圧が与えられ
た場合にも、縮退と変調の信号処理の終始において線形
性が保存されることになる。この結果、モータ駆動に使
用される場合には、モータにとって好ましくないスイッ
チング用パルス信号の発生がなくなり、脈動回転、異音
の発生、更にはモータの損傷等が抑制することができ
る。
As a result, even if an excessive command phase voltage is applied, the linearity is preserved at the beginning and end of the signal processing of degeneration and modulation. As a result, when it is used for driving a motor, generation of a switching pulse signal which is not preferable for the motor is eliminated, and pulsating rotation, generation of abnormal noise, and damage to the motor can be suppressed.

【0055】請求項11記載のPWM装置は、線形信号
処理手段が制御周期毎にバイアス値βを決定するための
手段を更に有することを特徴とする。更に、請求項12
記載のPWM装置は、このバイアス値決定手段が、制御
周期毎に各縮退相電圧に対し加算すべき一定のバイアス
値を決定する手段からなり、線形信号処理手段が、この
バイアス値を各縮退相電圧に加算して縮退バイアス相電
圧を生成する手段を更に有し、その各縮退バイアス相電
圧を中間相電圧信号としてPWM処理手段に出力するこ
とを特徴とする。
According to the eleventh aspect of the PWM apparatus, the linear signal processing means further comprises means for determining the bias value β for each control cycle. Further, claim 12
In the described PWM device, the bias value determining means comprises means for determining a constant bias value to be added to each degenerate phase voltage for each control cycle, and the linear signal processing means uses the bias value for each degenerate phase voltage. It further comprises means for adding to the voltage to generate the degenerate bias phase voltage, and outputs each degenerate bias phase voltage to the PWM processing means as an intermediate phase voltage signal.

【0056】また、請求項13記載のPWM装置は、線
形信号処理手段が、制御周期毎に各指令相電圧に対し加
算すべき一定のバイアス値を決定する手段と、これによ
り決定されたバイアス値を各指令相電圧に加算してバイ
アス相電圧を生成する手段と、制御周期毎に各指令相電
圧または各バイアス相電圧より3相線間電圧の最大絶対
値を求める手段と、これにより求められた線間電圧最大
絶対値と直流電源の電圧値を比較して縮退率αを決定す
る手段と、この縮退率αを各バイアス相電圧に乗じて
U、V、W各相の縮退バイアス相電圧を生成する手段と
からなり、各縮退バイアス相電圧を中間相電圧信号とし
てPWM処理手段に出力することを特徴とする。
Further, in the PWM apparatus according to the thirteenth aspect, the linear signal processing means determines a constant bias value to be added to each command phase voltage for each control cycle, and the bias value thus determined. Is added to each command phase voltage to generate a bias phase voltage, and a means for calculating the maximum absolute value of the three-phase line voltage from each command phase voltage or each bias phase voltage for each control cycle, Means for determining the degeneration rate α by comparing the maximum absolute value of the line voltage with the voltage value of the DC power supply; and the degenerate bias phase voltage of each phase of U, V and W by multiplying each degenerate rate α by each bias phase voltage. And outputting each degenerate bias phase voltage as an intermediate phase voltage signal to the PWM processing means.

【0057】これら請求項11乃至請求項13のように
構成することによって、制御周期毎に線形な縮退処理と
線形なバイアス処理とを適当に組み合わせて実行するこ
とができ、これにより指令相電圧が過大な場合にも、線
形性を維持しつつ電源電圧利用効率100%を達成し、
かつスイッチングロスの少ない最適のスイッチング用パ
ルス信号を生成することができる。
According to the eleventh to thirteenth aspects, the linear degeneration process and the linear bias process can be appropriately combined and executed for each control cycle, whereby the command phase voltage is changed. Achieve 100% power supply voltage utilization efficiency while maintaining linearity
In addition, it is possible to generate an optimum switching pulse signal with less switching loss.

【0058】請求項14記載のPWM装置は、上述した
各請求項のPWM装置において、制御周期毎にキャリア
信号の形状を制御する手段を有することを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided the PWM device according to each of the above-mentioned aspects, further comprising means for controlling the shape of the carrier signal for each control cycle.

【0059】これにより、指令相電圧の状態に応じて適
当に周波数、位相を制御した三角波、鋸波等の直線状に
変化する波形の信号をキャリア信号に用いることがで
き、スイッチング状態の遷移に必要なスイッチング回数
を最小にすることができる。
As a result, a linearly changing waveform signal such as a triangular wave or a sawtooth wave whose frequency and phase are appropriately controlled according to the state of the command phase voltage can be used as the carrier signal, and the transition of the switching state can be achieved. The required number of switching times can be minimized.

【0060】また、請求項15記載のPWM装置は、上
述した各請求項のPWM装置において、少なくとも線形
信号処理手段をIC化したことを特徴とする。
Further, a PWM device according to a fifteenth aspect is characterized in that, in the PWM device according to the above-mentioned respective claims, at least the linear signal processing means is integrated.

【0061】これにより、PWM装置をシステムにコン
パクト、かつ容易に、更には高い信頼性を付与した形で
組み込めるという作用が得られる。
As a result, it is possible to obtain the effect that the PWM device can be easily incorporated into the system in a compact and highly reliable manner.

【0062】更に、請求項16記載のPWM装置は、外
部から入力する情報に従って各指令相電圧を生成し、線
形信号処理手段に出力する制御部を一体的にIC化した
ことを特徴とする。
Further, a PWM device according to a sixteenth aspect is characterized in that a control section for generating each command phase voltage according to information input from the outside and outputting it to the linear signal processing means is integrated into an IC.

【0063】これにより、本発明によるPWM装置を用
いた離散時間形のPWM制御システムのソフトウェア化
を図ることができ、より一層コンパクトかつ安価でコス
トパフォーマンスに優れた信頼性の高いシステムを構築
することができる。
As a result, the discrete time type PWM control system using the PWM device according to the present invention can be implemented as software, and a more compact and inexpensive system with excellent cost performance and high reliability can be constructed. You can

【0064】[0064]

【実施例】以下に本発明の好適な実施例について添付図
面を参照しつつ詳細に説明する。尚、添付図面におい
て、同一または類似の構成要素については同じ参照符号
を付して表すものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the attached drawings, the same or similar components are designated by the same reference numerals.

【0065】図3は、3相負荷として誘導モータの駆動
を制御するための本発明によるPWM制御システムの構
成を概略的に示している。本実施例において、直流電源
1は商用交流電源をコンバータで整流したものを使用
し、インバータ2を介して誘導モータである3相交流モ
ータ3に接続されている。インバータ2には、図15に
関連して説明した従来のPWM制御システムと同様に、
インバータ2へのスイッチング信号を生成するPWM装
置4が接続され、かつPWM装置4には、誘導モータの
駆動制御用の制御器5が接続されている。本実施例で
は、誘導モータをベクトル制御によりトルク制御するも
のとし、制御指令として励磁電流指令とトルク電流指令
とを制御器5に入力する。誘導モータのベクトル制御で
は、モータの回転速度情報及び電流情報が必要とされる
が、これらはモータ3に取り付けた速度センサ6、電流
計7等の各センサを介して制御器5に入力される。制御
器5は、これらの指令及び情報に基づいて3相の指令相
電圧をPWM装置4へ出力する。また、PWM装置4に
は、直流電源1から電圧情報が入力される。
FIG. 3 schematically shows the construction of a PWM control system according to the invention for controlling the drive of an induction motor as a three-phase load. In this embodiment, the DC power supply 1 uses a commercial AC power supply rectified by a converter, and is connected via an inverter 2 to a three-phase AC motor 3 which is an induction motor. In the inverter 2, as in the conventional PWM control system described with reference to FIG. 15,
A PWM device 4 for generating a switching signal to the inverter 2 is connected, and the PWM device 4 is connected to a controller 5 for controlling the drive of the induction motor. In this embodiment, the induction motor is torque-controlled by vector control, and an excitation current command and a torque current command are input to the controller 5 as control commands. In the vector control of the induction motor, motor rotation speed information and current information are required, and these are input to the controller 5 via each sensor such as the speed sensor 6 and the ammeter 7 attached to the motor 3. . The controller 5 outputs command phase voltages of three phases to the PWM device 4 based on these commands and information. Further, voltage information is input to the PWM device 4 from the DC power supply 1.

【0066】図4は、本発明によるPWM装置4の好適
な実施例の構成を示しており、制御器5側の前段処理部
8とインバータ2側の後段処理部9とから構成される。
前段処理部8は、制御器5から受け取った指令相電圧に
対し、その制御周期毎に本発明による縮退、バイアスと
いう所要の線形信号処理を実行し、中間相電圧信号Vu
t、Vvt、Vwtとして後段処理部9に出力する。後
段処理部9は、前段処理部8から受け取った前記中間相
電圧信号に対して、ピーク間の振幅を直流電源電圧値と
する三角波等の直線的に変化するキャリア信号を用いて
PWM処理を行い、パルス状のスイッチング信号を生成
してインバータ2へ出力する。
FIG. 4 shows the configuration of a preferred embodiment of the PWM device 4 according to the present invention, which comprises a pre-stage processing unit 8 on the controller 5 side and a post-stage processing unit 9 on the inverter 2 side.
The pre-stage processing unit 8 performs the required linear signal processing such as degeneration and bias according to the present invention on the command phase voltage received from the controller 5 for each control cycle, and outputs the intermediate phase voltage signal Vu.
It is output to the subsequent processing unit 9 as t, Vvt, and Vwt. The latter-stage processing unit 9 performs PWM processing on the intermediate-phase voltage signal received from the former-stage processing unit 8 by using a linearly changing carrier signal such as a triangular wave having a peak-to-peak amplitude as a DC power supply voltage value. , Pulse-shaped switching signal is generated and output to the inverter 2.

【0067】図5は、前段処理部8において本発明によ
る縮退処理を実行する場合の過程をフロー図で示してい
る。先ず、ステップFa1では、制御器5から制御周期
毎に指令相電圧Vu,Vv,Vwを受け取り、次の式
(16)を満足する3相線間電圧の最大絶対値Emax
を求める。
FIG. 5 is a flow chart showing a process when the degeneration process according to the present invention is executed in the pre-stage processing unit 8. First, in step Fa1, the command phase voltages Vu, Vv, and Vw are received from the controller 5 for each control cycle, and the maximum absolute value Emax of the three-phase line voltage that satisfies the following expression (16) is obtained.
Ask for.

【0068】[0068]

【数18】 (Equation 18)

【0069】次にステップFa2では、インバータ2の
直流電圧値Eと線間電圧最大絶対値Emaxを比較し
て、縮退率αを決定する。縮退率αは、例えば次の式
(17)の条件に従って決定することができる。
Next, in step Fa2, the degeneration rate α is determined by comparing the DC voltage value E of the inverter 2 with the maximum absolute value Emax of the line voltage. The degeneration rate α can be determined, for example, according to the condition of the following Expression (17).

【0070】[0070]

【数19】 [Formula 19]

【0071】ステップFa3では、各指令相電圧にステ
ップFa2で決定した縮退率αを乗じて、縮退相電圧α
Vu、αVv、αVwを生成する。各縮退相電圧は、前
記中間相電圧信号として後段処理部9へ送られる。これ
らの処理は制御周期毎に繰り返し行われる。
In step Fa3, each command phase voltage is multiplied by the degeneracy rate α determined in step Fa2 to obtain the degenerate phase voltage α.
Vu, αVv, and αVw are generated. Each degenerate phase voltage is sent to the post-stage processing unit 9 as the intermediate phase voltage signal. These processes are repeated every control cycle.

【0072】図6は、図5に示した縮退処理を実現する
ための前段処理部8の構成を具体的に示すブロック図で
ある。前段処理部8は、制御周期毎に制御器5から指令
相電圧を受け取り、3相線間電圧の最大絶対値Emax
を決定する手段10と、手段10から入力するEmax
に加えて直流電源1の電圧情報Eを受け取り、例えば式
(17)に従って縮退率αを決定する手段11と、制御
器5からの各指令相電圧に手段11から入力する縮退率
を乗じて縮退相電圧を発生する乗算手段12とを有す
る。
FIG. 6 is a block diagram specifically showing the structure of the pre-stage processing unit 8 for realizing the degeneration process shown in FIG. The pre-stage processing unit 8 receives the command phase voltage from the controller 5 for each control cycle, and the maximum absolute value Emax of the three-phase line voltage.
Means 10 for determining and Emax input from means 10
In addition to receiving the voltage information E of the DC power supply 1, for example, the means 11 for determining the degeneration rate α according to the equation (17), and the degeneration rate by multiplying each command phase voltage from the controller 5 by the degeneration rate input from the means 11. And a multiplication means 12 for generating a phase voltage.

【0073】このように前段処理部8に於いて各指令相
電圧に縮退処理を行ない、それにより得られた縮退相電
圧を新たな指令電圧とすることにより常に線形性が維持
されるので、PWMにより3相交流モータ3を駆動する
際に最適のスイッチング信号が得られる。従って、過大
な指令相電圧に対しても、モータ3の脈動回転や異音の
発生、損傷等を防止することができる。
As described above, since the degeneration process is performed on each command phase voltage in the pre-stage processing unit 8 and the degenerate phase voltage obtained thereby is used as a new command voltage, linearity is always maintained. Thus, an optimum switching signal can be obtained when driving the three-phase AC motor 3. Therefore, it is possible to prevent the pulsating rotation of the motor 3, the generation of abnormal noise, the damage, and the like even with respect to an excessive command phase voltage.

【0074】本発明によれば、上述した縮退処理に加え
て、各指令相電圧に同一の値を加えるバイアス処理を組
み合わせることによって、電圧利用効率の向上を図り、
スイッチングロスを少なくすることができる。図7は、
前段処理部8の別の実施例により、このような縮退及び
バイアス両処理を実行する場合の過程をフロー図で示し
ている。
According to the present invention, in addition to the above-mentioned degeneration process, a bias process for adding the same value to each command phase voltage is combined to improve the voltage utilization efficiency.
Switching loss can be reduced. FIG.
A process for executing both the degeneracy and bias processes by another embodiment of the pre-processing unit 8 is shown in a flowchart.

【0075】本実施例では、図5の実施例と同様に、最
初に式(16)を満足するように3相線間電圧の最大絶
対値Emaxを決定し(ステップFb1)、次にこれと
インバータの直流電圧Eとを比較して縮退率αを決定す
る(ステップFb2)。本実施例では、縮退率αは、バ
イアス処理が付加されることを考慮して、例えば次式の
条件に従って決定すればよい。
In this embodiment, similarly to the embodiment of FIG. 5, first, the maximum absolute value Emax of the three-phase line voltage is determined so as to satisfy the equation (16) (step Fb1), and then this is determined. The degeneration rate α is determined by comparing with the DC voltage E of the inverter (step Fb2). In the present embodiment, the degeneracy rate α may be determined in accordance with the condition of the following equation in consideration of the addition of the bias processing.

【0076】[0076]

【数20】 (Equation 20)

【0077】次のステップFb3では、各指令相電圧に
ステップFb2で決定した縮退率αを乗じ、縮退相電圧
αVu、αVv、αVwを生成する。ステップFb4で
は、前記縮退相電圧に基づいて、それに加えるべきバイ
アス値Vbを決定する。バイアス値Vbの決定には、例
えば前記縮退相電圧の最小値と直流電圧値Eとを利用し
た式(2)を、または前記縮退相電圧の最大値と直流電
圧値Eを利用した式(3)を用いることができる。ま
た、縮退相電圧の中間値Vamidを利用した次式によ
りバイアス値Vbを決定することもできる。
In the next step Fb3, each command phase voltage is multiplied by the degeneracy rate α determined in step Fb2 to generate degenerate phase voltages αVu, αVv, αVw. In step Fb4, the bias value Vb to be added to the degenerate phase voltage is determined based on the degenerate phase voltage. To determine the bias value Vb, for example, the equation (2) using the minimum value of the degenerate phase voltage and the DC voltage value E, or the equation (3) using the maximum value of the degenerate phase voltage and the DC voltage value E is used. ) Can be used. Further, the bias value Vb can be determined by the following equation using the intermediate value Vamid of the degenerate phase voltage.

【0078】[0078]

【数21】 [Equation 21]

【0079】最後にステップFb5において、ステップ
Fb3で生成した前記各縮退相電圧にステップFb4で
決定したバイアス値Vbを加算して、縮退バイアス相電
圧Vuab、Vvab、Vwabを生成し、後段処理部
9へ出力する。これらの処理は、上記各実施例と同様に
制御周期毎に繰り返し実行する。
Finally, in step Fb5, the bias value Vb determined in step Fb4 is added to each of the degenerate phase voltages generated in step Fb3 to generate the degenerate bias phase voltages Vuab, Vvab, Vwab, and the post-stage processing unit 9 Output to. These processes are repeatedly executed in each control cycle as in each of the above embodiments.

【0080】図8は、図7に示した縮退及びバイアス両
処理を実行する前段処理部8を実現するための構成を示
すブロック図である。本実施例の前段処理部8は、図6
の実施例と同様にEmax決定手段10と縮退率決定手
段11とを有し、縮退率決定手段11から出力された縮
退率αは、縮退バイアス相電圧生成手段16へ送られ
る。縮退バイアス相電圧生成手段16には、乗算手段1
2と加算手段14とが接続されている。乗算手段12
は、縮退率αを各指令相電圧に乗じて縮退相電圧を生成
し、これらを加算手段14及びバイアス決定手段17に
出力する。バイアス決定手段17は、乗算手段12から
受け取った各縮退相電圧に一様に加算すべき一定のバイ
アス値Vbを、例えば上記式(2)または式(3)に従
って生成する。バイアス値Vbは、加算手段14に出力
され、そこで乗算手段12からの各縮退相電圧に加算さ
れて、縮退バイアス相電圧Vuab、Vvab、Vwabとし
て出力される。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration for realizing the pre-stage processing unit 8 which executes both the degeneracy and bias processing shown in FIG. The pre-stage processing unit 8 of this embodiment is similar to that of FIG.
Similar to the embodiment described above, it has Emax determining means 10 and degeneracy rate determining means 11, and the degeneracy rate α output from the degeneracy rate determining means 11 is sent to the degenerate bias phase voltage generating means 16. The degenerate bias phase voltage generation means 16 includes a multiplication means 1
2 and the adding means 14 are connected. Multiplication means 12
Multiplies each command phase voltage by the degeneracy rate α to generate a degenerate phase voltage, and outputs these to the adding means 14 and the bias determining means 17. The bias determining means 17 generates a constant bias value Vb to be uniformly added to each degenerate phase voltage received from the multiplying means 12, for example, according to the above formula (2) or formula (3). The bias value Vb is output to the adding means 14 where it is added to each degenerate phase voltage from the multiplying means 12 and output as the degenerate bias phase voltages Vuab, Vvab, Vwab.

【0081】図9(a)(b)は、それぞれ前段処理部
8の更に別の実施例であって、本発明による縮退及びバ
イアスの両処理を実行する場合の過程をそれぞれフロー
図で示している。図9(a)の実施例では、図5の実施
例と同様にステップFc1において、制御周期毎に制御
器5から指令相電圧Vu,Vv,Vwを受け取り、3相
線間電圧の最大絶対値Emaxを求める。次にステップ
Fc2では、インバータ2の直流電圧Eと前記線間電圧
最大絶対値Emaxとを比較して、縮退率αを決定す
る。
FIGS. 9 (a) and 9 (b) are still another embodiments of the pre-stage processing section 8, respectively, and are flowcharts showing the steps for executing both the degeneracy and bias processing according to the present invention. There is. In the embodiment of FIG. 9A, the command phase voltages Vu, Vv, Vw are received from the controller 5 for each control cycle in step Fc1 as in the embodiment of FIG. 5, and the maximum absolute value of the three-phase line voltage is received. Find Emax. Next, at step Fc2, the DC voltage E of the inverter 2 is compared with the maximum absolute value Emax of the line voltage to determine the degeneration rate α.

【0082】ステップFc3では、一定のバイアス値V
bを決定する。バイアス値Vbの決定は、前記指令相電
圧に基づいて行なう。例えば、前記指令相電圧の最大値
または最小値と直流電圧値Eとを利用した次の式(2
0)、または(21)を用いて行えばよい。また、前記
指令相電圧の中間値を利用することもできる。
At step Fc3, a constant bias value V
Determine b. The bias value Vb is determined based on the command phase voltage. For example, the following equation (2) using the maximum value or the minimum value of the command phase voltage and the DC voltage value E is used.
0) or (21) may be used. It is also possible to use the intermediate value of the command phase voltage.

【0083】[0083]

【数22】 [Equation 22]

【0084】次のステップFc4では、式(15)に従
って、ステップFc3で決定したバイアス値Vbを各指
令相電圧に加算し、バイアス相電圧Vub,Vvb,V
wbを生成する。更にステップFc5では、ステップF
c4で生成したバイアス相電圧にステップFc2で決定
した縮退率αを式(14)に従って乗じることにより、
縮退バイアス相電圧Vuab,Vvab,Vwabを生
成する。生成した縮退バイアス相電圧は、前記中間相電
圧信号として後段処理部9に送られて処理される。これ
ら一連の処理は繰り返し実行される。
In the next step Fc4, the bias value Vb determined in step Fc3 is added to each command phase voltage in accordance with the equation (15), and the bias phase voltages Vub, Vvb, V are added.
Generate wb. Further, in step Fc5, step F
By multiplying the bias phase voltage generated in c4 by the degeneration rate α determined in step Fc2 according to equation (14),
The degenerate bias phase voltages Vuab, Vvab, Vwab are generated. The generated degenerate bias phase voltage is sent to the post-stage processing unit 9 as the intermediate phase voltage signal and processed. These series of processes are repeatedly executed.

【0085】図9(b)の実施例は、図9(a)の実施
例と同様に、前段処理部8において制御周期毎に縮退及
びバイアスの両処理を実行するが、処理手順が僅かに相
違する。この変形実施例では、図9(b)のフロー図か
ら分かるように、ステップFd1でバイアス値Vbを決
定し、ステップFd2でバイアス相電圧を生成した後
に、ステップFd3で線間電圧最大絶対値Emaxを決
定し、次に縮退率αを決定し(ステップFd4)、これ
を前記バイアス相電圧に乗算することによって、縮退バ
イアス相電圧を生成する(ステップFd5)。縮退率α
は、図9(a)の実施例と同様に、指令相電圧Vu,V
v,Vwから3相線間電圧の最大絶対値Emaxを求
め、これとインバータ2の直流電圧Eとの比較により決
定することができ、また前記各バイアス相電圧から3相
線間電圧の最大絶対値Emaxを求めてインバータ2の
直流電圧Eと比較しても、同じ値を得ることができる。
In the embodiment shown in FIG. 9B, as in the embodiment shown in FIG. 9A, the degeneration process and the bias process are executed in each control cycle in the pre-stage processing unit 8, but the processing procedure is slightly different. Be different. In this modified example, as can be seen from the flowchart of FIG. 9B, the bias value Vb is determined in step Fd1, the bias phase voltage is generated in step Fd2, and then the maximum absolute value Emax of the line voltage is calculated in step Fd3. Then, the degeneration rate α is determined (step Fd4), and the degenerate bias phase voltage is generated by multiplying this by the bias phase voltage (step Fd5). Degeneration rate α
Is the command phase voltage Vu, V as in the embodiment of FIG.
The maximum absolute value Emax of the three-phase line voltage can be obtained from v and Vw, and can be determined by comparing this with the DC voltage E of the inverter 2, and the maximum absolute value of the three-phase line voltage can be determined from the bias phase voltages. Even if the value Emax is obtained and compared with the DC voltage E of the inverter 2, the same value can be obtained.

【0086】図10は、図9に示した縮退及びバイアス
両処理を実行する前段処理部8を実現するための構成を
示すブロック図である。本実施例の前段処理部8は、図
6及び図8の実施例と同様に制御周期毎に制御器5から
指令相電圧を受け取り、かつ3相線間電圧の最大絶対値
Emaxを求める手段10と、手段10からの前記線間
電圧最大絶対値及び直流電源1の電圧情報を受け取り、
かつ縮退率αを決定する手段11とを有する。縮退率α
は、例えば式(18)に従って決定される。更に前段処
理部8には、図8の実施例と同様に、制御周期毎に制御
器5から指令相電圧を受け取りかつ縮退率決定手段11
から縮退率αを入力し、加算すべき一定のバイアス値V
bを生成する手段13が配設されている。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration for realizing the pre-stage processing unit 8 which executes both the degeneracy and bias processing shown in FIG. The pre-processing unit 8 of the present embodiment receives the command phase voltage from the controller 5 for each control cycle and determines the maximum absolute value Emax of the three-phase line voltage, as in the embodiments of FIGS. 6 and 8. And receiving the maximum absolute value of the line voltage and the voltage information of the DC power source 1 from the means 10,
And means 11 for determining the degeneracy rate α. Degeneration rate α
Is determined, for example, according to the equation (18). Further, as in the embodiment shown in FIG. 8, the pre-stage processing unit 8 receives the command phase voltage from the controller 5 for each control cycle and determines the degeneration ratio 11.
Input a degeneracy rate α from, and add a constant bias value V
Means 13 for generating b are provided.

【0087】バイアス値Vbは、同様に例えば式(2
0)または(21)に従って決定される。縮退率決定手
段11及びバイアス生成手段13は、図8と同様の加算
手段14と乗算手段12とで構成され、かつ縮退バイア
ス相電圧を生成する手段15にそれぞれ接続されてい
る。加算手段14は、元の指令相電圧にバイアス生成手
段13で決定したバイアス値を加算してバイアス相電圧
を発生し、乗算手段12は、縮退率決定手段11で決定
した縮退率をバイアス相電圧に乗じ、生成された縮退バ
イアス相電圧を後段処理部9へ出力する。
Similarly, the bias value Vb can be calculated by, for example, the equation (2)
0) or (21). The degeneration rate determining means 11 and the bias generating means 13 are composed of an adding means 14 and a multiplying means 12 similar to those in FIG. 8, and are connected to a means 15 for generating a degenerate bias phase voltage. The adding means 14 adds the bias value determined by the bias generating means 13 to the original command phase voltage to generate a bias phase voltage, and the multiplying means 12 calculates the degeneration rate determined by the degeneration rate determining means 11 by the bias phase voltage. And outputs the generated degenerate bias phase voltage to the post-stage processing unit 9.

【0088】上記各実施例から分かるように、本発明の
PWM装置4の前段処理部8における指令相電圧に対す
る線形信号処理は、次の式によって一般的な形で表すこ
とができる。そして本発明によれば、上述したように制
御周期毎に縮退処理とバイアス処理とを組み合わせて実
行することによって、指令相電圧が最大な場合には、線
形性を維持しつつ縮退相電圧の線間電圧の最大絶対値が
直流電源電圧Eの範囲内に納まるようにし、100%の
電圧利用効率を達成しながら、同時に、スイッチングロ
スを解消することができる。
As can be seen from the above embodiments, the linear signal processing for the command phase voltage in the pre-processing unit 8 of the PWM device 4 of the present invention can be expressed in a general form by the following equation. According to the present invention, the degeneration process and the bias process are performed in combination for each control cycle as described above, so that when the command phase voltage is maximum, the line of the degeneration phase voltage is maintained while maintaining the linearity. The maximum absolute value of the inter-voltage is kept within the range of the DC power supply voltage E, and it is possible to eliminate the switching loss while achieving a voltage utilization efficiency of 100%.

【0089】[0089]

【数23】 (Equation 23)

【0090】図11は、PWM装置4における後段処理
部9の好適実施例の構成を示している。上述したように
様々な形で前段処理部8から入力する中間相電圧信号V
ut、Vvt、Vwtは、信号正規化部18において、
直流電源電圧値Eで除算され、かつ正規化されて、パル
ス信号生成部19に送られる。このように正規化処理す
ることによって、パルス信号生成部19における後の処
理が直流電源電圧の変動に対応し易くなる。キャリア信
号生成部20は、外部からキャリア信号の周波数や信号
正規部18から相信号等の情報を受け取り、ピーク間の
振幅が1に正規化された三角波、鋸波等の直線的に変化
するキャリア信号を生成し、パルス信号生成部19へ出
力する。パルス信号生成部19は、信号正規化部18か
ら入力した3つの相信号とキャリア信号生成部からのキ
ャリア信号とを比較し、スイッチング用のパルス信号u
p、un、vp、vn、wp、wnを生成する。前記相
信号とキャリア信号とは、共に同一の直流電源電圧値E
で正規化されているので、正規化処理をしない場合と同
一のパルス信号を得ることができる。
FIG. 11 shows the configuration of a preferred embodiment of the post-stage processing section 9 in the PWM device 4. As described above, the intermediate phase voltage signal V input from the pre-processing unit 8 in various forms
ut, Vvt, and Vwt are calculated by the signal normalization unit 18,
It is divided by the DC power supply voltage value E, normalized, and sent to the pulse signal generation unit 19. By performing the normalization processing in this way, the subsequent processing in the pulse signal generation unit 19 can easily cope with the fluctuation of the DC power supply voltage. The carrier signal generation unit 20 receives information such as the frequency of the carrier signal from the outside and the phase signal from the signal normalization unit 18, and a carrier whose amplitude between peaks is normalized to 1, such as a triangular wave or a sawtooth wave, changes linearly. A signal is generated and output to the pulse signal generation unit 19. The pulse signal generation unit 19 compares the three phase signals input from the signal normalization unit 18 with the carrier signal from the carrier signal generation unit, and the switching pulse signal u
Generate p, un, vp, vn, wp, wn. Both the phase signal and the carrier signal have the same DC power supply voltage value E.
Since it has been normalized by, it is possible to obtain the same pulse signal as in the case where normalization processing is not performed.

【0091】このように本実施例では、キャリア信号生
成部20が、信号正規化部18から入力する相電圧信号
に基づいてキャリア信号の基本形状を、例えば三角波ま
たは鋸波のように決定し、かつ後段処理部9外部からの
情報に基づいてキャリア信号の周波数を決定する。更に
キャリア信号の位相を、例えば三角波であれば制御周期
毎に上向き凸または下向き凸としたり、鋸波であれば下
降形または上昇形を選択することができる。このよう
に、制御周期毎に変調信号に応じてキャリア信号の形状
を制御することによって、最適のパルス信号が得られ、
100%の電圧利用効率を達成しながらスイッチングロ
スを最小化した高度なPWM処理を実現することができ
る。
As described above, in the present embodiment, the carrier signal generation unit 20 determines the basic shape of the carrier signal based on the phase voltage signal input from the signal normalization unit 18, such as a triangular wave or a sawtooth wave, In addition, the frequency of the carrier signal is determined based on the information from the outside of the post-stage processing unit 9. Further, the phase of the carrier signal can be selected to be upwardly convex or downwardly convex for each control cycle if it is a triangular wave, or can be selected to be a descending type or an ascending type if it is a sawtooth wave. In this way, by controlling the shape of the carrier signal according to the modulation signal for each control cycle, the optimum pulse signal is obtained,
It is possible to realize high-level PWM processing that minimizes switching loss while achieving 100% voltage utilization efficiency.

【0092】また、別の実施例では、キャリア信号生成
部20が、上述したキャリア信号の生成に必要な全ての
情報を外部から受け取るようにすることができ、その場
合にも同様の作用効果が得られる。更に、キャリア信号
として三角波信号のみを使用する場合には、最終的に得
られるパルス信号の最適性は多少損われるが、キャリア
信号生成部の構成を簡単にすることができ、コストを低
減できる利点がある。この場合にも、上述した本発明の
本質的な作用効果に何ら影響を与えないことは、言うま
でもない。
Further, in another embodiment, the carrier signal generator 20 can be made to receive all the information necessary for generating the above-mentioned carrier signal from the outside, and in that case, the same effect can be obtained. can get. Further, when only the triangular wave signal is used as the carrier signal, the optimality of the pulse signal finally obtained is somewhat impaired, but the structure of the carrier signal generation unit can be simplified and the cost can be reduced. There is. Needless to say, even in this case, there is no influence on the above-described essential function and effect of the present invention.

【0093】一般に、前記パルス信号には、インバータ
2の各スイッチング素子のターンオン、ターンオフ特性
を考慮して短絡防止期間が設定される。これには公知の
様々な方法を用いることができ、例えば図9では、参考
までに破線で示すベクトル信号線21によって、かかる
処理に必要な信号をパルス信号生成部19に入力させて
いる。
Generally, a short-circuit prevention period is set in the pulse signal in consideration of turn-on and turn-off characteristics of each switching element of the inverter 2. Various known methods can be used for this. For example, in FIG. 9, a signal required for such processing is input to the pulse signal generation unit 19 by a vector signal line 21 shown by a broken line for reference.

【0094】上記各実施例では、図11に示すような信
号正規化部18を後段処理部9側に配置したが、別の実
施例では、信号正規化部を前段処理部8側に配置するこ
とができる。即ち、前段処理部8は、縮退処理と正規化
処理を同時に実行することが可能であり、それによって
処理効率を向上させることができる。この場合、例えば
図5、図6の実施例に関しては、縮退率αを次の式のよ
うに選定すればよい。
In each of the above-described embodiments, the signal normalization section 18 as shown in FIG. 11 is arranged on the post-processing section 9 side, but in another embodiment, the signal normalization section is arranged on the pre-processing section 8 side. be able to. That is, the pre-stage processing unit 8 can execute the degeneracy process and the normalization process at the same time, thereby improving the processing efficiency. In this case, for example, with respect to the embodiments of FIGS. 5 and 6, the degeneration rate α may be selected as in the following equation.

【0095】[0095]

【数24】 [Equation 24]

【0096】また、図7乃至図10の実施例に関して
は、縮退率αを次の式のように選定することができる。
Further, regarding the embodiments of FIGS. 7 to 10, the degeneration rate α can be selected as in the following equation.

【0097】[0097]

【数25】 (Equation 25)

【0098】上述したPWM装置4は、それ全体を1個
のICで実現することができる。図12には、このよう
なICの好適な実施例の構成が概略的に示されている。
同図において、IC22は、前記PWM装置に対応する
PWM部23と、そのインタフェース部24とから構成
される。インタフェース部24は、PWM装置のIC化
に伴ってPWM部23に必要な信号を送信するために付
加されたものであり、外部とのインタフェース25と、
該インタフェースを介して入力する前記信号を一時的に
保存するためのレジスタ26、27とを有する。レジス
タ26は、指令相電圧Vu、Vv、Vwを、レジスタ2
7は、前記指令相電圧以外の直流電圧値等の情報を保存
する。これらの信号はPWM部23に出力され、PWM
部23は6個のスイッチング用パルス信号としてインバ
ータ2に出力する。
The entire PWM device 4 described above can be realized by a single IC. The structure of a preferred embodiment of such an IC is schematically shown in FIG.
In the figure, the IC 22 includes a PWM unit 23 corresponding to the PWM device and an interface unit 24 thereof. The interface unit 24 is added to transmit necessary signals to the PWM unit 23 when the PWM device is integrated into an IC, and has an interface 25 with the outside.
And registers 26 and 27 for temporarily storing the signal input via the interface. The register 26 stores the command phase voltages Vu, Vv, and Vw in the register 2
7 stores information such as a DC voltage value other than the command phase voltage. These signals are output to the PWM unit 23, and the PWM
The section 23 outputs six switching pulse signals to the inverter 2.

【0099】別の実施例では、例えば図3のPWM装置
4とインバータ2とを1個のICで実現することができ
る。このようなICの好適な実施例が、図13に概略的
に示されている。本実施例のIC28は、図12の実施
例と同様にPWM装置4に対応するPWM部23と、そ
のインタフェース部24と、インバータ2を部分的にI
C化したインバータ部29とを有する。インバータ部2
9は、PWM部23とのインターフェース部30と、ベ
ースアンプ部31と、パワートランジスタ部32とから
構成される。
In another embodiment, for example, the PWM device 4 and the inverter 2 shown in FIG. 3 can be realized by one IC. A preferred embodiment of such an IC is shown schematically in FIG. In the IC 28 of this embodiment, as in the embodiment of FIG. 12, the PWM unit 23 corresponding to the PWM device 4, its interface unit 24, and the inverter 2 are partially I.
It has a C-shaped inverter unit 29. Inverter part 2
9 includes an interface unit 30 with the PWM unit 23, a base amplifier unit 31, and a power transistor unit 32.

【0100】PWM部23から出力される6個のスイッ
チング信号は、高耐圧インターフェース部30を経てベ
ースアンプ部31に入力され、パワートランジスタ部3
2を構成するIGBT、MOSFET等のパワートラン
ジスタを駆動するに足りるレベルに増幅された後、パワ
ートランジスタ部32に出力される。パワートランジス
タ部32は、前記ベースアンプ部から入力する信号に応
じてスイッチング動作を行い、直流電源1から供給され
る直流電力を交流電力に変換して、3相負荷33に供給
する。
The six switching signals output from the PWM unit 23 are input to the base amplifier unit 31 via the high breakdown voltage interface unit 30, and the power transistor unit 3
After being amplified to a level sufficient to drive the power transistors such as the IGBT and the MOSFET that form the circuit 2, the power is output to the power transistor unit 32. The power transistor unit 32 performs a switching operation according to a signal input from the base amplifier unit, converts DC power supplied from the DC power supply 1 into AC power, and supplies the AC power to the three-phase load 33.

【0101】図14は、本発明のPWM装置を1個のI
Cで実現した更に別の実施例を示している。本実施例の
IC34には、例えば図3のPWM装置4に対応するP
WM部23と、同じく制御器5に対応する制御部35と
が搭載されている。更にIC34には、PWM装置のI
C化に対応して、外部から必要な各種情報を入力して前
記PWM部及び制御部に供給すると共に、制御部35か
ら前記情報の一部を外部へ出力するために、インターフ
ェース部36が設けられている。
FIG. 14 shows a PWM device according to the present invention with one I.sub.2.
9 shows still another embodiment realized in C. The IC 34 of the present embodiment includes, for example, a P corresponding to the PWM device 4 of FIG.
A WM unit 23 and a control unit 35 corresponding to the controller 5 are mounted. Further, the IC 34 has an I of PWM device.
Corresponding to the conversion to C, various necessary information is input from the outside to be supplied to the PWM unit and the control unit, and an interface unit 36 is provided to output a part of the information from the control unit 35 to the outside. Has been.

【0102】以上、本発明のPWM制御方法及び装置に
ついて、好適な実施例を用いて詳細に説明したが、当業
者に明らかなように、本発明は上記実施例に限定される
ものでなく、その技術的範囲内において様々に変形・変
更を加えて実施することができる。
Although the PWM control method and device of the present invention have been described in detail with reference to the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, as will be apparent to those skilled in the art. Various modifications and changes can be made and implemented within the technical scope.

【0103】[0103]

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載するような顕著な効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following remarkable effects.

【0104】本発明の3相電圧形インバータのためのP
WM方法によれば、インバータへのスイッチング用パル
ス信号を生成するべく指令相電圧をPWM処理する前
に、制御周期毎に所定の離散時間形の線形信号処理を行
うことによって、直線的に変化する三角波、鋸波等のキ
ャリア信号を利用する従来のPWM方法の簡単性という
優れた特長を活かしながら、指令相電圧がキャリア信号
のレベルを超える場合にも、線形性を損なうことなく無
理のないPWM処理を行うことができる。特にモータ駆
動等に利用される場合には、モータに不都合な挙動をさ
せたり損傷を生じる虞がなく、しかも、サーボ駆動モー
タ等の3相負荷に必要とされる任意の形状の指令相電圧
にも支障なく適用できると共に、電圧利用効率が理論的
に100%でかつスイッチングロスの少ない最適のスイ
ッチング信号を発生することができる。即ち、本発明に
よれば、上述した従来技術の様々な問題点を解消し、処
理が極めて簡単で実用性・信頼性の高い3相電圧形イン
バータのためのPWM方法を実現することができる。
P for the three-phase voltage source inverter of the present invention
According to the WM method, linear change occurs by performing predetermined discrete-time linear signal processing for each control cycle before PWM processing of the command phase voltage to generate a switching pulse signal to the inverter. Even if the command phase voltage exceeds the level of the carrier signal, the PWM can be used reasonably without compromising the linearity, while taking advantage of the superiority of the conventional PWM method that uses a carrier signal such as a triangular wave or sawtooth wave. Processing can be performed. Especially when it is used for driving a motor or the like, there is no risk of causing inconvenient behavior or damage to the motor, and the command phase voltage of any shape required for a three-phase load such as a servo drive motor is applied. The present invention can be applied without any problem, and an optimal switching signal with theoretical voltage utilization efficiency of 100% and less switching loss can be generated. That is, according to the present invention, it is possible to solve the above-mentioned various problems of the conventional technique and realize a PWM method for a three-phase voltage source inverter which is extremely simple in processing and has high practicability and reliability.

【0105】また、本発明のPWM装置によれば、複雑
な機器や設備を必要とすることなく比較的簡単な構成に
より、従来のPWM装置に僅かな変更を加えるだけで、
上述した本発明の離散時間形のPWM方法を実現するこ
とができ、既存の様々なシステムにも容易に組み込んで
使用することができる。特に本発明のPWM装置は、I
C化に適しており、それによりより高い信頼性を確保す
ることができ、かつより一層コンパクト化、低コスト化
を図ることができる。
Further, according to the PWM device of the present invention, it is possible to make a slight modification to the conventional PWM device with a relatively simple structure without requiring complicated equipment and facilities.
The discrete-time PWM method of the present invention described above can be realized, and can be easily incorporated and used in various existing systems. In particular, the PWM device of the present invention is
It is suitable for C conversion, whereby higher reliability can be secured, and further downsizing and cost reduction can be achieved.

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

【図1】本発明によるPWM処理において、各指令相電
圧が0の場合に生成されるスイッチング信号の1例を示
す波形図である。
FIG. 1 is a waveform diagram showing an example of a switching signal generated when each command phase voltage is 0 in PWM processing according to the present invention.

【図2】本発明によるPWM処理において、制御周期毎
にキャリア信号の形状を制御する様子の1例を示す波形
図である。
FIG. 2 is a waveform diagram showing an example of how the shape of a carrier signal is controlled for each control cycle in the PWM processing according to the present invention.

【図3】本発明による離散時間形のPWM装置を用い
て、3相負荷として誘導モータを駆動制御するサーボ系
の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a servo system for driving and controlling an induction motor as a three-phase load using the discrete-time PWM device according to the present invention.

【図4】図3のPWM装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the PWM device of FIG.

【図5】PWM装置の第1実施例による前段処理部にお
ける信号処理過程を示すフロー図である。
FIG. 5 is a flowchart showing a signal processing process in a pre-stage processing unit according to the first embodiment of the PWM device.

【図6】図5の第1実施例によるPWM装置の前段処理
部の構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a pre-stage processing unit of the PWM device according to the first embodiment of FIG.

【図7】PWM装置の第2実施例による前段処理部にお
ける信号処理過程を示すフロー図である。
FIG. 7 is a flowchart showing a signal processing process in a pre-stage processing unit according to the second embodiment of the PWM device.

【図8】図7の第2実施例によるPWM装置の前段処理
部の構成を示すブロック図である。
8 is a block diagram showing a configuration of a pre-stage processing unit of the PWM device according to the second embodiment of FIG.

【図9】図(a)、(b)は、PWM装置の第3実施例
による前段処理部における信号処理過程をそれぞれ示す
フロー図である。
9A and 9B are flow charts showing a signal processing process in a pre-stage processing unit according to the third embodiment of the PWM device.

【図10】図9の第3実施例によるPWM装置の前段処
理部の構成を示すブロック図である。
10 is a block diagram showing a configuration of a pre-stage processing unit of the PWM device according to the third embodiment of FIG.

【図11】PWM装置の後段処理部の構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a post-processing unit of the PWM device.

【図12】PWM装置を搭載したICの構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an IC equipped with a PWM device.

【図13】PWM装置及びインバータを搭載したICの
構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of an IC equipped with a PWM device and an inverter.

【図14】PWM装置及び制御器を搭載したICの構成
を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of an IC equipped with a PWM device and a controller.

【図15】3相交流モータを駆動制御するための従来技
術による3相電圧形インバータ及びPWM装置からなる
システムの構成を示す回路図である。
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a system including a conventional three-phase voltage source inverter and a PWM device for driving and controlling a three-phase AC motor.

【図16】従来技術を用いてキャリア信号として三角波
信号との比較により、指令相電圧からスイッチング信号
を生成する様子を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a state in which a switching signal is generated from a command phase voltage by comparison with a triangular wave signal as a carrier signal using a conventional technique.

【図17】従来技術により3相の指令相電圧をリミッタ
処理する場合を示す波形図である。
FIG. 17 is a waveform diagram showing a case where the command phase voltages of three phases are limiter-processed by the conventional technique.

【図18】従来の三角波比較形PWMにおいて、各指令
相電圧が0の場合のスイッチング信号の生成を示す波形
図である。
FIG. 18 is a waveform diagram showing generation of a switching signal when each command phase voltage is 0 in the conventional triangular wave comparison type PWM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 2 インバータ 3 3相交流モータ 4 PWM装置 5 制御器 6 速度センサ 7 電流計 8 前段処理部 9 後段処理部 10 Emax決定手段 11 縮退率決定手段 12 乗算手段 13 バイアス生成手段 14 加算手段 15 縮退バイアス相電圧生成手段 16 縮退バイアス相電圧生成手段 17 バイアス決定手段 18 信号正規化部 19 パルス信号生成部 20 キャリア信号生成部 21 ベクトル信号線 22 IC 23 PWM部 24 インタフェース部 25 インタフェース 26、27 レジスタ 28 IC 29 インバータ部 30 インターフェース部 31 ベースアンプ部 32 パワートランジスタ部 33 3相負荷 34 IC 35 制御部 36 インターフェース部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Inverter 3 3-phase AC motor 4 PWM device 5 Controller 6 Speed sensor 7 Ammeter 8 Pre-stage processing section 9 Post-stage processing section 10 Emax determining means 11 Degeneration rate determining means 12 Multiplication means 13 Bias generating means 14 Addition means 15 Degenerate bias phase voltage generating means 16 Degenerate bias phase voltage generating means 17 Bias determining means 18 Signal normalizing section 19 Pulse signal generating section 20 Carrier signal generating section 21 Vector signal line 22 IC 23 PWM section 24 Interface section 25 Interface 26, 27 registers 28 IC 29 Inverter section 30 Interface section 31 Base amplifier section 32 Power transistor section 33 Three-phase load 34 IC 35 Control section 36 Interface section

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3相電力を生成するために、指令相電圧
を変調用キャリア信号との比較により、直流電源を有す
る3相電圧形インバータのスイッチング用パルス信号に
変換するPWM(パルス幅変調)方法であって、 制御周期毎にU、V、W各相の指令相電圧Vu、Vv、
Vwに対して、少なくとも各制御周期間それぞれ一定の
縮退率α(0<α≦1)及びバイアス値βで表される次
式(1)を用いて、前記変調用キャリア信号の振幅を超
えないように線形信号処理を行い、その結果得られた
U、V、W各相の中間相電圧信号Vut、Vvt、Vw
tに前記変調用キャリア信号を用いることによって、前
記スイッチング用パルス信号を得るようにしたことを特
徴とする3相電圧形インバータのためのPWM方法。 【数1】
1. A PWM (pulse width modulation) for converting a command phase voltage into a pulse signal for switching of a three-phase voltage source inverter having a DC power supply by comparing a command phase voltage with a carrier signal for modulation in order to generate three-phase power. And a command phase voltage Vu, Vv of each phase of U, V, W for each control cycle.
The amplitude of the modulation carrier signal is not exceeded with respect to Vw by using the following equation (1) represented by a constant degeneration rate α (0 <α ≦ 1) and a bias value β at least during each control cycle. The linear signal processing is performed as described above, and the intermediate phase voltage signals Vut, Vvt, and Vw of the U, V, and W phases obtained as a result are obtained.
A PWM method for a three-phase voltage source inverter, wherein the pulse signal for switching is obtained by using the carrier signal for modulation for t. [Equation 1]
【請求項2】 制御周期毎に前記各指令相電圧Vu、V
v、Vwより3相線間電圧の最大絶対値を求め、この線
間電圧最大絶対値と前記直流電源の電圧値とを比較して
前記縮退率αを決定することを特徴とする請求項1記載
の3相電圧形インバータのためのPWM方法。
2. The command phase voltages Vu, V for each control cycle
2. The degeneration rate α is determined by obtaining the maximum absolute value of the three-phase line voltage from v and Vw and comparing the maximum absolute value of the line voltage with the voltage value of the DC power supply. A PWM method for a described three-phase voltage source inverter.
【請求項3】 前記バイアス値をβ=0とし、かつ制御
周期毎に前記縮退率αを前記各指令相電圧に乗じて縮退
相電圧α・Vu、α・Vv、α・Vwを生成し、これら
縮退相電圧を前記中間相電圧信号としてこれらに対して
ピーク間の振幅を前記直流電源電圧値と等しくした前記
キャリア信号を用いることによって、前記スイッチング
用パルス信号を得るようにしたことを特徴とする請求項
2記載の3相電圧形インバータのためのPWM方法。
3. The degenerate phase voltage α · Vu, α · Vv, α · Vw is generated by setting the bias value β = 0, and multiplying each of the command phase voltages by the degeneration rate α for each control cycle. The degeneration phase voltage is used as the intermediate phase voltage signal, and the switching pulse signal is obtained by using the carrier signal in which the peak-to-peak amplitude is equal to the DC power supply voltage value. A PWM method for a three-phase voltage source inverter according to claim 2.
【請求項4】 前記縮退率αを前記各指令相電圧に乗じ
て縮退相電圧α・Vu、α・Vv、α・Vwを生成し、
少なくとも各制御周期間一定のバイアス値Vbを前記各
縮退相電圧に加算して縮退バイアス相電圧Vuab、Vv
ab、Vwabを生成し、これらを前記中間相電圧信号とし
て、ピーク間の振幅を前記直流電源電圧値とする前記キ
ャリア信号を用いることによって、前記スイッチング用
パルス信号を得るようにしたことを特徴とする請求項1
または請求項2記載の3相電圧形インバータのためのP
WM方法。
4. A degenerate phase voltage α · Vu, α · Vv, α · Vw is generated by multiplying each of the command phase voltages by the degeneration rate α.
A degenerate bias phase voltage Vuab, Vv is obtained by adding a constant bias value Vb to each degenerate phase voltage at least during each control period.
ab and Vwab are generated, and the switching pulse signal is obtained by using the carrier signal having the peak-to-peak amplitude as the DC power supply voltage value using these as the intermediate-phase voltage signals. Claim 1
Or P for the three-phase voltage source inverter according to claim 2
WM method.
【請求項5】 前記バイアス値Vbを前記縮退相電圧に
基づいて決定することを特徴とする請求項4記載の3相
電圧形インバータのためのPWM方法。
5. The PWM method for a three-phase voltage source inverter according to claim 4, wherein the bias value Vb is determined based on the degenerate phase voltage.
【請求項6】 前記バイアス値Vbを、前記縮退相電圧
の最大値Vmaxまたは最小値Vminと前記直流電源
電圧値Eとにより表わされる次式(2)または(3)に
基づいて決定することを特徴とする請求項4または請求
項5記載の3相電圧形インバータのためのPWM方法。 【数2】
6. The bias value Vb is determined based on the following equation (2) or (3) represented by the maximum value Vmax or the minimum value Vmin of the degenerate phase voltage and the DC power supply voltage value E. 6. A PWM method for a three-phase voltage source inverter according to claim 4 or claim 5. [Equation 2]
【請求項7】 制御周期毎に、少なくとも各制御周期間
一定のバイアス値Vbを前記各指令相電圧に加算してバ
イアス相電圧Vub、Vvb、Vwbを生成し、前記各
指令相電圧または前記各バイアス相電圧より3相線間電
圧の最大絶対値を求め、この線間電圧最大絶対値と前記
直流電源の電圧値とを比較して前記縮退率αを決定し、
前記各バイアス相電圧に前記縮退率αを乗じて縮退バイ
アス相電圧Vuab、Vvab、Vwabを生成し、これらを
前記中間相電圧信号として、ピーク間の振幅を前記直流
電源電圧値とする前記キャリア信号を用いることによっ
て、前記スイッチング用パルス信号を得るようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の3相電圧形インバータの
ためのPWM方法。
7. A bias value Vb, which is constant during at least each control cycle, is added to each command phase voltage for each control cycle to generate bias phase voltages Vub, Vvb, Vwb, and each command phase voltage or each command phase voltage is generated. The maximum absolute value of the three-phase line voltage is obtained from the bias phase voltage, and the maximum absolute value of the line voltage is compared with the voltage value of the DC power supply to determine the degeneration rate α,
The degenerate bias phase voltages Vuab, Vvab, and Vwab are generated by multiplying the bias phase voltages by the degeneration rate α, and the carrier signals having the peak-to-peak amplitude as the DC power supply voltage value are generated as the intermediate phase voltage signals. 2. The PWM method for a three-phase voltage source inverter according to claim 1, wherein the switching pulse signal is obtained by using the.
【請求項8】 制御周期毎に前記キャリア信号の形状を
制御することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいず
れか記載の3相電圧形インバータのためのPWM方法。
8. The PWM method for a three-phase voltage source inverter according to claim 1, wherein the shape of the carrier signal is controlled every control cycle.
【請求項9】 3相電力を生成するために、外部から入
力する指令相電圧を変調用キャリア信号との比較により
スイッチング用パルス信号に変換して、直流電源を有す
る3相電圧形インバータに出力するPWM(パルス幅変
調)装置であって、 制御周期毎にU、V、W各相の指令相電圧Vu、Vv、
Vwに対して、少なくとも各制御周期間それぞれ一定の
縮退率α(0<α≦1)及びバイアス値βで表される次
式(1)を用いて、前記変調用キャリア信号の振幅を超
えないように線形信号処理を行なう手段と、 前記手段から得られたU、V、W各相の中間相電圧信号
Vut、Vvt、Vwtに前記変調用キャリア信号を用
いることによって、前記スイッチング用パルス信号を生
成するPWM処理手段とからなることを特徴とする3相
電圧形インバータのためのPWM装置。 【数3】
9. In order to generate three-phase electric power, a command phase voltage input from the outside is converted into a switching pulse signal by comparison with a modulation carrier signal and output to a three-phase voltage source inverter having a DC power supply. A PWM (pulse width modulation) device for controlling the command phase voltages Vu, Vv of U, V, W phases for each control cycle.
The amplitude of the modulation carrier signal is not exceeded with respect to Vw by using the following equation (1) represented by a constant degeneration rate α (0 <α ≦ 1) and a bias value β at least during each control cycle. Means for performing linear signal processing, and by using the modulating carrier signal for the intermediate phase voltage signals Vut, Vvt, Vwt of the U, V, W phases obtained from the means, the switching pulse signal is A PWM device for a three-phase voltage source inverter, comprising: a PWM processing means for generating. (Equation 3)
【請求項10】 前記線形信号処理手段が、制御周期毎
に前記各指令相電圧Vu、Vv、Vwより3相線間電圧
の最大絶対値を求める手段と、前記手段により求められ
た線間電圧最大絶対値と前記直流電源の電圧値とを比較
して前記縮退率αを決定する手段と、前記縮退率αを前
記各指令相電圧に乗じてU、V、W各相の縮退相電圧を
生成する手段とからなり、前記各縮退相電圧を前記中間
相電圧信号として前記PWM処理手段に出力することを
特徴とする請求項9記載の3相電圧形インバータのため
のPWM装置。
10. The linear signal processing means obtains the maximum absolute value of the three-phase line voltage from the command phase voltages Vu, Vv, Vw for each control cycle, and the line voltage obtained by the means. Means for comparing the maximum absolute value and the voltage value of the DC power supply to determine the degeneration rate α, and multiplying the degeneration rate α by each command phase voltage to obtain the degeneration phase voltage of each of U, V and W phases. 10. The PWM device for a three-phase voltage source inverter according to claim 9, further comprising: means for generating, and outputting each of the degenerate phase voltages as the intermediate phase voltage signal to the PWM processing means.
【請求項11】 前記線形信号処理手段が、制御周期毎
に前記バイアス値βを決定するための手段を更に有する
ことを特徴とする請求項10記載の3相電圧形インバー
タのためのPWM装置。
11. The PWM device for a three-phase voltage source inverter according to claim 10, wherein the linear signal processing means further includes means for determining the bias value β for each control cycle.
【請求項12】 前記バイアス値決定手段が、制御周期
毎に前記各縮退相電圧に対し加算すべき一定のバイアス
値を決定する手段からなり、前記線形信号処理手段が更
に、決定された前記バイアス値を前記各縮退相電圧に加
算して縮退バイアス相電圧を生成する手段からなり、前
記各縮退バイアス相電圧を前記中間相電圧信号として前
記PWM処理手段に出力することを特徴とする請求項1
1記載の3相電圧形インバータのためのPWM装置。
12. The bias value determining means comprises means for determining a constant bias value to be added to each of the degenerate phase voltages in each control cycle, and the linear signal processing means further includes the determined bias value. 2. A means for adding a value to each of the degenerate phase voltages to generate a degenerate bias phase voltage, and outputting each of the degenerate bias phase voltages as the intermediate phase voltage signal to the PWM processing means.
A PWM device for the three-phase voltage source inverter according to 1.
【請求項13】 前記線形信号処理手段が、制御周期毎
に前記各指令相電圧に対し加算すべき一定のバイアス値
を決定する手段と、これにより決定された前記バイアス
値を前記各指令相電圧に加算してバイアス相電圧を生成
する手段と、制御周期毎に前記各指令相電圧または前記
各バイアス相電圧より3相線間電圧の最大絶対値を求め
る手段と、これにより求められた線間電圧最大絶対値と
前記直流電源の電圧値を比較して前記縮退率αを決定す
る手段と、前記縮退率αを前記各バイアス相電圧に乗じ
てU、V、W各相の縮退バイアス相電圧を生成する手段
とからなり、前記各縮退バイアス相電圧を前記中間相電
圧信号として前記PWM処理手段に出力することを特徴
とする請求項9記載の3相電圧形インバータのためのP
WM装置。
13. The linear signal processing means determines a constant bias value to be added to each command phase voltage for each control cycle, and the bias value thus determined is used as each command phase voltage. To generate a bias phase voltage, a means for obtaining the maximum absolute value of the three-phase line voltage from the command phase voltage or the bias phase voltage for each control cycle, and the line spacing thus obtained. Means for determining the degeneration rate α by comparing the maximum voltage absolute value with the voltage value of the DC power supply; and degenerate bias phase voltage for each phase of U, V and W by multiplying each bias phase voltage by the degeneration rate α. 10. The P for a three-phase voltage source inverter according to claim 9, wherein the degenerate bias phase voltage is output to the PWM processing means as the intermediate phase voltage signal.
WM device.
【請求項14】 前記PWM処理手段が、制御周期毎に
前記キャリア信号の形状を制御する手段を有することを
特徴とする請求項9乃至請求項13のいずれか記載の3
相電圧形インバータのためのPWM装置。
14. The PWM processing means includes means for controlling the shape of the carrier signal for each control cycle, as claimed in claim 9.
PWM device for phase voltage source inverter.
【請求項15】 少なくとも前記線形信号処理手段をI
C化したことを特徴とする請求項9乃至請求項14のい
ずれか記載の3相電圧形インバータのためのPWM装
置。
15. At least the linear signal processing means I
The PWM device for a three-phase voltage source inverter according to any one of claims 9 to 14, wherein the PWM device is C-type.
【請求項16】 外部から入力する情報に従って前記各
指令相電圧を生成し、前記線形信号処理手段に出力する
制御部を一体的にIC化したことを特徴とする請求項1
5記載の3相電圧形インバータのためのPWM装置。
16. The control unit for generating each command phase voltage according to information input from the outside and outputting the command phase voltage to the linear signal processing means is integrated into an IC.
A PWM device for the three-phase voltage source inverter according to claim 5.
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