JPH08242587A - Pwmインバータの制御方法 - Google Patents

Pwmインバータの制御方法

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JPH08242587A
JPH08242587A JP7041916A JP4191695A JPH08242587A JP H08242587 A JPH08242587 A JP H08242587A JP 7041916 A JP7041916 A JP 7041916A JP 4191695 A JP4191695 A JP 4191695A JP H08242587 A JPH08242587 A JP H08242587A
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JP
Japan
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phase
inverter
phases
carrier
control method
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JP7041916A
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Inventor
Yoshiaki Tamura
吉章 田村
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication of JPH08242587A publication Critical patent/JPH08242587A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】キャリア周波数に起因する騒音を少なくしたP
WMインバータの制御方法を提供すること。 【構成】多相モータの電機子電流を各相のインバータに
よってパルス巾変調して制御するPWMインバータの制
御方法において、インバータのキャリア信号の周波数を
fとしたとき、各相のキャリア信号の位相を相毎に1/
(相×f)だけずらすことにより、全インバータ出力電
力の脈動を小さくすることができる。これによって、コ
ンデンサとモータのインダクタンスの間でやり取りする
エネルギーを小さくし、その結果、PWM制御に基づく
騒音を小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多相モータの電機子電
流を各相のインバータによってパルス巾変調(以下PW
Mと略す)して制御する際に発生する騒音を小さくする
PWMインバータの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多相モータの動作を図6を参照し
て説明する。同図において、直流電源7によってコンデ
ンサ5の電圧は一定に制御されている。また図示しない
回転子はその位置に応じて各相の電機子コイル11の電
流を制御することによって回転する。各相のインバータ
9はその電流指令に追随するように各相の電圧をPWM
制御する。
【0003】図6の速度制御のブロック構成図を図7に
示す。同図において、ロータリーエンコーダ(RE)4
の位置信号P1 は速度検出器1により得られた速度信号
1と、速度指令v2 は速度制御器2で比較され、その
偏差に応じて電流制御器61〜6N により電流振幅値を
制御し、所定の速度で多相モータ3を回転する。
【0004】ここで、電流制御器61 による制御を図8
のブロック構成図(一相のみ)について説明する。速度
制御器2からの電流振幅指令iW0は、回転子と同期した
各相の電流パターンiPA(正弦波または矩形波)と乗算
器12で算定され、電流指令i0 を出力する。電流制御
器15は電流検出器14で検出された実際の電流信号i
1 が電流指令i0 と一致するように、その偏差に応じて
インバータの電圧指令v0 を与える。PWM用キャリア
発生器10によって与えられるキャリア信号c0 と、電
圧指令v0 との比較によりPWM制御装置16は、イン
バータの出力電圧が電圧指令v0 になるようにインバー
タ9の各素子(T1〜T4)に点弧回路17を介して点
弧信号を与える。この出力電圧により電機子コイルに電
流が流れ、電流値指令i0 に等しくなるように制御され
る。
【0005】図9および図10はPWM制御装置16の
動作を説明するための波形図である。電圧指令v0 とキ
ャリア信号c0 からインバータ9の各素子(T1〜T
4)への点弧信号を得る方法を示している。すなわち、
図9では、全て同一のキャリア信号c0 を使用してお
り、図10では、正側に接続された素子(T1,T2)
のキャリア信号の反転信号を負側に接続された素子(T
2,T3)のキャリア信号c0 として与えることによ
り、出力側から見るとキャリア周波数が2倍になったと
同じ効果が得られ、電圧のレベルが3レベルとなる。
【0006】このように、図9または図10の制御方法
において、PWM制御を行うとその出力電圧はパルスと
なり、従ってインバータの出力電力も同様にパルスとな
る(図9(e),図10(g))。
【0007】この図9(e)又は図10(g)に示すよ
うに、平均電力との差であるAの面積とBの面積が等し
くなっており、これは出力側のインダクタンスとコンデ
ンサ5の間で、エネルギーのやり取りが行われているこ
とを示すものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来は、多相モータの
各相のキャリア信号として共通の信号を用いているた
め、パルス電圧タイミングは各相すべて同期しており、
各相で巾が異なる電圧となり、全相の合計も同様にパル
ス状となる。この全相の合計の電力と平均電力の差分が
コンデンサとやり取りするエネルギーとなる。全電力の
瞬時値がパルス状であるとそれだけコンデンサとの間で
やり取りされるエネルギーも大きくなり、騒音の原因と
なっている。
【0009】また、このやり取りされるエネルギーの量
がコンデンサ電圧の変動となるため、変動を抑えるため
のコンデンサ容量が大きくなっている。さらに、PWM
インバータによって駆動されるモータは、そのキャリア
周波数に起因する騒音を発生するという問題があった。
【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、キャリア周波数に起因する騒音を少な
くし、またDCリンクコンデンサの容量を小さくできる
PWMインバータの制御方法を提供することによる。ま
た本発明の他の目的は、騒音が少なく、コンデンサ容量
を小さくできるPWMインバータの制御方法を提供する
ことにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1は、多相モータの電機子電流を各
相のインバータによってパルス巾変調して制御するPW
Mインバータの制御方法において、前記インバータのキ
ャリア信号の周波数をfとしたとき、各相のキャリア信
号の位相を相毎に1/(相×f)だけずらすことを特徴
とする。
【0012】本発明の請求項2は、多相モータの電機子
電流を各相のインバータによってパルス巾変調して制御
するPWMインバータの制御方法において、前記各相イ
ンバータの正側と負側のキャリア信号の位相を180°
ずらし、さらに前記各相のキャリア信号の位相を相毎に
1/(2×相数×f)だけずらすことを特徴とする。
【0013】本発明の請求項3は、多相モータの電機子
電流を各相のインバータによってパルス巾変調して制御
するPWMインバータの制御方法において、相数の約数
をMとするとき、互いに1/(M×f)だけ位相のずれ
たキャリア信号を作り、各相に配分して制御することを
特徴とする。
【0014】本発明の請求項4は、多相モータの電機子
電流を各相のインバータによってパルス巾変調して制御
するPWMインバータの制御方法において、前記各相イ
ンバータの正側と負側のキャリア信号の位相を180°
ずらし、さらに相数の約数をMとするとき、互いに1/
(2×M×f)だけ位相のずれたキャリア信号を作り、
各相に配分して制御することを特徴とする。
【0015】
【作用】まずPWM制御を行ったときの挙動を図3に示
す。すなわち図3は、電圧指令、キャリア信号、出力電
圧の波形を示したものである。出力電圧パルスは、電圧
指令とキャリア信号によって求められるので、キャリア
信号の周期T(=1/f)の間に巾Wで現れる。電圧指
令の大きさに応じてWの巾が変化する。したがって、キ
ャリア信号が各相全て同じあると、すべての相の電圧パ
ルスは同期して現れる。その結果、各相の出力電力の合
計もパルス状となる。
【0016】これに対して本発明(請求項1〜請求項4
対応)では、各相のキャリア信号の位相をずらすことに
よって、各相の電力はパルス状ではあるが位相がずれて
いるため、その合計は脈動の少ないものとなる。図4
は、既に説明した図9のPWM制御方法で4相モータの
キャリア信号を互いにキャリア周期Tの4分の1ずつず
らした場合の各相の出力電力と全相の合計の出力電力を
示したものである。すなわち、図4の最下部の全インバ
ータ出力電力の合計を示す波形図において、Aは従来例
であるキヤリア信号を全相同じにした場合の波形図であ
り、Bは本発明を適用してキャリア信号を前述のように
ずらした場合の波形図である。Aはパルス状の波形であ
るが、Bは連続した波の小さい波形であることが分か
る。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例(請求項1〜請求項4対
応)に係わるPWM制御方法を適用した多相モータの構
成図である。なお、多相モータ及びPWM制御の動作に
ついては既に作用の所で述べてあるので、本発明に関係
する部分のみを説明する。
【0018】今、キャリア周波数をf、モータの相数を
Nとすると、キャリア発生器10によって互いに1/
(f・N)secだけ位相のずれたキャリア(c1 ,c
2 ,・・・cN )が発生する。その各々のキャリア(c
1 ,c2 ,・・・cN )を各相の電流制御器(61 ,6
2 ,・・・6N )に送り、個別に電流が制御される。こ
の結果として各相の出力電圧パルスは位相の異なるもの
となり、インバータの合計の出力電力は脈動の少ない波
形となる。
【0019】図2は図1のキャリア発生器の構成図であ
る。同図において、発振器18のパルスによってカウン
タ19をたたき、そのカウント値のアドレスのメモリ
(ROM1〜ROMN)201 ,202 ,203 ,・・
・20N を読み出すことによってそれに対応するキャリ
ア信号c1 ,・・・,cN が得られる。それぞれのメモ
リ(ROM1〜ROMN)にはあらかじめ互いに1/
(f・N)だけ位相のずれた信号を書き込んであるの
で、その出力のキャリア信号も互いに位相のずれた信号
となる。そこで、第1相のキャリア信号c1から1/
(f・N)だけ遅れた信号をc2 、さらに1/(f・
N)だけ遅れた信号をc3 、さらに1/(f・N)だけ
遅れた信号をc4 とすると、c1 ,c2 ,c3 ,・・・
N はそれぞれ第1相、第2相、第3相、・・・、第N
相の順に対応する必要はなく、適宜配分してもその効果
は変わらない。
【0020】以上の説明は、各インバータの正側、負側
が同じキャリア信号によって動作するPWM制御法に適
用した場合(図9参照)について述べたものである。図
10のPWM制御法、すなわち正側のキャリア信号の反
転信号を負側のキャリア信号とした場合には、出力電圧
パルスの周期が前者の半分になる事からキャリア信号の
位相ずれを互いに1/(2・f・N)にすればよいこと
は明らかである。
【0021】また、全ての相のキャリア信号の位相を変
えなくても、いくつかのグループに分けて配分すること
によっても上記実施例と同様の効果がある。例えば、モ
ータ相数の約数をMとすると、それぞれキャリア周波数
の周期Tの1/Mずつの位相差をもったM種類のキャリ
アを作り、それぞれを同じ数の相に適宜分配すればよ
い。一例として図5に示すようにモータ相数を9相と
し、その約数である3種類のキャリア(それぞれ1/3
・Tだけ位相差をもつ)を作り、これを9相の電流制御
器の分配する場合を図5(a)または(b)に示した。
この場合にも図10のPWM制御法、すなわち正側のキ
ャリア信号の反転信号を負側のキャリア信号とした場合
には位相差をT/(2・M)とすればよいことは明らか
である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイン
バータのPWM制御方法は、全インバータ出力電力の脈
動を小さくすることによって、コンデンサとモータのイ
ンダクタンスの間でやり取りするエネルギーを小さく
し、その結果、PWM制御に基づく騒音を小さくするこ
とができ、同時にコンデンサ容量が小さくすむインバー
タを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るPWM制御方法を適用
した多相モータの構成図。
【図2】図1のキャリア発生器の構成図。
【図3】PWM制御したときのキャリアと出力電圧の位
相関係を説明するための波形図。
【図4】本発明を適用した場合と従来例との出力電力を
比較した波形図。
【図5】本発明の他の実施例におけるキャリア信号の配
分例を示す構成図。
【図6】従来の多相モータの構成図。
【図7】図6の多相モータの速度制御のブロック構成
図。
【図8】図7の多相モータの1相分の電流制御装置のブ
ロック構成図。
【図9】従来のPWM制御装置の動作を説明するための
波形図。
【図10】従来の他のPWM制御方法を適用したPWM
制御装置の動作を説明するための波形図。
【符号の説明】
1…速度検出器、2…速度制御器、3…多相モータ、4
…ロータリーエンコーダ、5…DCリンクコンデンサ、
1 ,62 ,63 ,6N …第1、第2、第3、第N相の
電流制御器、7…コンバータまたはバッテリ、81 ,8
2 ,83 ,8N…第1、第2、第3、第N相の(インバ
ータ+コイル)、9…インバータ、10…PWM用キャ
リア発生器、11…多相モータ電機子コイル、12…乗
算器、13…電流パターン、14…電流検出器、15…
電流制御器、16…PWM装置、17…インバータ点弧
回路、18…発振器、19…カウンタ、201 …第1相
読みだし専用メモリ、202 …第2相読みだし専用メモ
リ、203 …第3相読みだし専用メモリ、20N …第n
相読みだし専用メモリ、v0 …速度指令、v1 …速度信
号、iW0…電流振幅指令、p1 …位置信号、c0 …PW
M用キャリア信号、c1 …第1相キャリア信号、c2
2相キャリア信号、c3 第3相キャリア信号、cN 第N
相キャリア信号、i0 …電流指令、iPA…電流パター
ン、i1 …電流信号、v0 …電圧指令。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多相モータの電機子電流を各相のインバ
    ータによってパルス巾変調して制御するPWMインバー
    タの制御方法において、前記インバータのキャリア信号
    の周波数をfとしたとき、各相のキャリア信号の位相を
    相毎に1/(相×f)だけずらすことを特徴とするPW
    Mインバータの制御方法。
  2. 【請求項2】 多相モータの電機子電流を各相のインバ
    ータによってパルス巾変調して制御するPWMインバー
    タの制御方法において、前記各相インバータの正側と負
    側のキャリア信号の位相を180°ずらし、さらに前記
    各相のキャリア信号の位相を相毎に1/(2×相数×
    f)だけずらすことを特徴とするPWMインバータの制
    御方法。
  3. 【請求項3】 多相モータの電機子電流を各相のインバ
    ータによってパルス巾変調して制御するPWMインバー
    タの制御方法において、相数の約数をMとするとき、互
    いに1/(M×f)だけ位相のずれたキャリア信号を作
    り、各相に配分して制御することを特徴とするPWMイ
    ンバータの制御方法。
  4. 【請求項4】 多相モータの電機子電流を各相のインバ
    ータによってパルス巾変調して制御するPWMインバー
    タの制御方法において、前記各相インバータの正側と負
    側のキャリア信号の位相を180°ずらし、さらに相数
    の約数をMとするとき、互いに1/(2×M×f)だけ
    位相のずれたキャリア信号を作り、各相に配分して制御
    することを特徴とするPWMインバータの制御方法。
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