JPH0956165A - Ｐｗｍ制御装置 - Google Patents
Ｐｗｍ制御装置Info
- Publication number
- JPH0956165A JPH0956165A JP7210427A JP21042795A JPH0956165A JP H0956165 A JPH0956165 A JP H0956165A JP 7210427 A JP7210427 A JP 7210427A JP 21042795 A JP21042795 A JP 21042795A JP H0956165 A JPH0956165 A JP H0956165A
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- Japan
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- wave
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Abstract
(57)【要約】
【目的】搬送波−変調波比較方式ＰＷＭ制御において、
出力電圧の高調波低減を図る。 【構成】変調波の位相を得る手段と、変調波の位相に応
じて特定の期間のみ搬送波又は変調波をバイアスする手
段を設ける。 【効果】変換器出力電圧に含まれる高調波電圧が低減さ
れ、変換器外部の高調波フィルタを容量を小さくすると
共に、変換器の直流電圧に対する利用率を高くする。
出力電圧の高調波低減を図る。 【構成】変調波の位相を得る手段と、変調波の位相に応
じて特定の期間のみ搬送波又は変調波をバイアスする手
段を設ける。 【効果】変換器出力電圧に含まれる高調波電圧が低減さ
れ、変換器外部の高調波フィルタを容量を小さくすると
共に、変換器の直流電圧に対する利用率を高くする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力変換器、特に使用す
る半導体スイッチング素子の動作周波数が１００〜２０
０Ｈｚ程度の低い動作周波数の大容量自励式変換器のパ
ルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御装
置に関する。
る半導体スイッチング素子の動作周波数が１００〜２０
０Ｈｚ程度の低い動作周波数の大容量自励式変換器のパ
ルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１０に示すような３相の電力変換器で
は、半導体スイッチｓｗ１からｓｗ６をＰＷＭ信号ＰＵ
ｐ，ＰＵｎ，ＰＶｐ，ＰＶｎ，ＰＷｐ，ＰＷｎによって
スイッチングする。図１１に従来のＰＷＭ信号の作成方
法を、２パルスの場合を例として示す。電圧指令値であ
る変調波は振幅が０から１まで変化する正弦波であり、
変調波の振幅を変調度とする。指令電圧の大きさによっ
て変調度は変化する。また、位相θはθ＝ωｔ（ω；変
調波の角周波数、ｔ；時間）で決まる変数である。搬送
波は、最小値が０，最大値が１の三角波であり、周波数
は変調波の３倍である。変調波と搬送波の大小を比較
し、（搬送波）≦（変調波）の場合はＰＷＭ信号ＰＵ
ｐ，ＰＶｐ，ＰＷｐは“ＯＮ”出力、（搬送波）＞（変
調波）の場合は“ＯＦＦ”出力となる。ＰＵｎ，ＰＶ
ｎ，ＰＷｎはそれぞれＰＵｐ，ＰＶｐ，ＰＷｐは“Ｏ
Ｎ”，“ＯＦＦ”を反転した信号とする。
は、半導体スイッチｓｗ１からｓｗ６をＰＷＭ信号ＰＵ
ｐ，ＰＵｎ，ＰＶｐ，ＰＶｎ，ＰＷｐ，ＰＷｎによって
スイッチングする。図１１に従来のＰＷＭ信号の作成方
法を、２パルスの場合を例として示す。電圧指令値であ
る変調波は振幅が０から１まで変化する正弦波であり、
変調波の振幅を変調度とする。指令電圧の大きさによっ
て変調度は変化する。また、位相θはθ＝ωｔ（ω；変
調波の角周波数、ｔ；時間）で決まる変数である。搬送
波は、最小値が０，最大値が１の三角波であり、周波数
は変調波の３倍である。変調波と搬送波の大小を比較
し、（搬送波）≦（変調波）の場合はＰＷＭ信号ＰＵ
ｐ，ＰＶｐ，ＰＷｐは“ＯＮ”出力、（搬送波）＞（変
調波）の場合は“ＯＦＦ”出力となる。ＰＵｎ，ＰＶ
ｎ，ＰＷｎはそれぞれＰＵｐ，ＰＶｐ，ＰＷｐは“Ｏ
Ｎ”，“ＯＦＦ”を反転した信号とする。
【０００３】また、各相電圧は、それぞれＰＵｐ，ＰＶ
ｐ，ＰＷｐが“ＯＮ”レベルの時にはＥＤ／２［Ｖ］，
“ＯＦＦ”レベルの時には−ＥＤ／２［Ｖ］となる。た
だし、ＥＤは直流電圧である。
ｐ，ＰＷｐが“ＯＮ”レベルの時にはＥＤ／２［Ｖ］，
“ＯＦＦ”レベルの時には−ＥＤ／２［Ｖ］となる。た
だし、ＥＤは直流電圧である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上で述べた従来の搬送
波変調波比較方式のＰＷＭ制御では、例えば電気学会半
導体電力変換方式調査専門委員会編「半導体電力変換回
路」６章３節に記載されるように、搬送波の周波数の整
数倍の周波数付近に高調波が多く発生することが一般的
に知られている。そして、この高調波をいかにして低減
するかが課題となる。
波変調波比較方式のＰＷＭ制御では、例えば電気学会半
導体電力変換方式調査専門委員会編「半導体電力変換回
路」６章３節に記載されるように、搬送波の周波数の整
数倍の周波数付近に高調波が多く発生することが一般的
に知られている。そして、この高調波をいかにして低減
するかが課題となる。
【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、高調波を低減したＰＷＭ制御装置を提供するこ
とにある。
解決し、高調波を低減したＰＷＭ制御装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、出力電
圧高調波の低減をするため、変調波位相に応じ、変調波
あるいは搬送波を部分的にバイアスする手段を備えたこ
とにある。
圧高調波の低減をするため、変調波位相に応じ、変調波
あるいは搬送波を部分的にバイアスする手段を備えたこ
とにある。
【０００７】
【作用】変調波と部分的にバイアスした搬送波、または
部分的にバイアスした変調波と搬送波の瞬時値の大小比
較により得られたＰＷＭ信号を用いて制御することによ
り、変換器出力電圧に含まれる高調波電圧が低減され
る。
部分的にバイアスした変調波と搬送波の瞬時値の大小比
較により得られたＰＷＭ信号を用いて制御することによ
り、変換器出力電圧に含まれる高調波電圧が低減され
る。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図
１は、第１の実施例を示す図である。ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ
はそれぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値で変調度ｍが
０＜ｍ＜１の変調波である。θは位相指令値で、θ＝ω
ｔ（ω；指令電圧の角周波数，ｔ；時間）で決まる変数
である。ＣＲは搬送波であり、最小値０，最大値１で周
波数が変調波の３倍の三角波である。１は位相指令θを
入力とする３相のバイアス信号ＶＢｕ,ＶＢｖ,ＶＢｗの
出力手段であり、例えばθに応じテーブルからバイアス
値を読み出して出力する。２は入力した搬送波に対し負
極性にＶＢｕ，ＶＢｖ，ＶＢｗを重畳する手段である。
２によってバイアスされた３相個別の搬送波ＣＲｕ,Ｃ
Ｒｖ,ＣＲｗを得る。３はバイアスされた搬送波ＣＲ
ｕ，ＣＲｖ，ＣＲｗと変調波ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを各相毎
に比較してＰＷＭパルスを出力する手段である。
１は、第１の実施例を示す図である。ｖｕ，ｖｖ，ｖｗ
はそれぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値で変調度ｍが
０＜ｍ＜１の変調波である。θは位相指令値で、θ＝ω
ｔ（ω；指令電圧の角周波数，ｔ；時間）で決まる変数
である。ＣＲは搬送波であり、最小値０，最大値１で周
波数が変調波の３倍の三角波である。１は位相指令θを
入力とする３相のバイアス信号ＶＢｕ,ＶＢｖ,ＶＢｗの
出力手段であり、例えばθに応じテーブルからバイアス
値を読み出して出力する。２は入力した搬送波に対し負
極性にＶＢｕ，ＶＢｖ，ＶＢｗを重畳する手段である。
２によってバイアスされた３相個別の搬送波ＣＲｕ,Ｃ
Ｒｖ,ＣＲｗを得る。３はバイアスされた搬送波ＣＲ
ｕ，ＣＲｖ，ＣＲｗと変調波ｖｕ，ｖｖ，ｖｗを各相毎
に比較してＰＷＭパルスを出力する手段である。
【０００９】バイアステーブルから値を読み出すための
動作を説明する。まず、図２に示すように変調波の位相
θを６つの期間に区分けする。π／６≦θ＜π／２を期
間Ｉ，π／２≦θ＜５π／６を期間II，５π／６≦θ＜
７π／６ を期間III，７π／６≦θ＜３π／２を期間I
V，３π／２≦θ＜１１π／６を期間Ｖ，１１π／６≦
θ＜２π，０≦θ＜π／６を期間VIとする。
動作を説明する。まず、図２に示すように変調波の位相
θを６つの期間に区分けする。π／６≦θ＜π／２を期
間Ｉ，π／２≦θ＜５π／６を期間II，５π／６≦θ＜
７π／６ を期間III，７π／６≦θ＜３π／２を期間I
V，３π／２≦θ＜１１π／６を期間Ｖ，１１π／６≦
θ＜２π，０≦θ＜π／６を期間VIとする。
【００１０】表１はバイアス値を０および０.２５ とし
た場合のバイアステーブルである。変調波の位相θの期
間によって分けられ、それぞれの期間ごとに各相のバイ
アス値が読み出される。各相ごとのバイアス値は図３に
示すような波形となる。搬送波は３相がそれぞれ異なっ
た期間にバイアスされ、図４の様な波形となる。
た場合のバイアステーブルである。変調波の位相θの期
間によって分けられ、それぞれの期間ごとに各相のバイ
アス値が読み出される。各相ごとのバイアス値は図３に
示すような波形となる。搬送波は３相がそれぞれ異なっ
た期間にバイアスされ、図４の様な波形となる。
【００１１】
【表１】
【００１２】従来の２パルスＰＷＭ制御と本発明による
バイアス方式ＰＷＭ制御とを比較する。図５は横軸に変
調度を取った時の基本波出力電圧を示している。出力電
圧は直流電圧を１.０ とした場合の値である。基本波出
力電圧の最大値は従来の０.６０９ に比べて本方式では
０.６２５と約２.６％ 向上している。
バイアス方式ＰＷＭ制御とを比較する。図５は横軸に変
調度を取った時の基本波出力電圧を示している。出力電
圧は直流電圧を１.０ とした場合の値である。基本波出
力電圧の最大値は従来の０.６０９ に比べて本方式では
０.６２５と約２.６％ 向上している。
【００１３】図６，図７は基本波電圧に対する高調波電
圧である。図６は第１１次高調波電圧を示す。第１１次
高調波の最大値は従来の０.１１３ に比べ、本方式では
０.０６６と従来の５８.４％に低減している。図７は第
１３次高調波電圧を示す。第１３次高調波の最大値は従
来の０.０９４に比べ、本方式では０.０７９と従来の８
４.０％ に低減している。
圧である。図６は第１１次高調波電圧を示す。第１１次
高調波の最大値は従来の０.１１３ に比べ、本方式では
０.０６６と従来の５８.４％に低減している。図７は第
１３次高調波電圧を示す。第１３次高調波の最大値は従
来の０.０９４に比べ、本方式では０.０７９と従来の８
４.０％ に低減している。
【００１４】本実施例によれば、変調波の位相に応じて
特定の期間のみ搬送波をバイアスすることで、ＰＷＭパ
ルスの幅を調整し、高調波電圧を低減できる。また基本
波電圧の最大値も増大し、変換器の直流電圧に対する利
用率が向上する。
特定の期間のみ搬送波をバイアスすることで、ＰＷＭパ
ルスの幅を調整し、高調波電圧を低減できる。また基本
波電圧の最大値も増大し、変換器の直流電圧に対する利
用率が向上する。
【００１５】次に、本発明の第２の実施例を説明する。
図８は、第２の実施例を示した図である。ｖｕ，ｖｖ，
ｖｗはそれぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値で変調度
ｍが０＜ｍ＜１の変調波である。θは位相指令値でθ＝
ωｔ（ω；指令電圧の角周波数，ｔ；時間）で決まる変
数である。ＣＲは搬送波であり、最小値０，最大値１で
周波数が変調波の３倍の三角波である。１は第１の実施
例と同様に３相のバイアス信号ＶＢｕ，ＶＢｖ，ＶＢｗ
の出力手段である。２は入力した変調波に対し正極性に
ＶＢｕ，ＶＢｖ，ＶＢｗを重畳する手段である。２によ
ってバイアスされた変調波ｖｕ′，ｖｖ′，ｖｗ′を得
る。３は搬送波ＣＲとバイアスされた変調波ｖｕ′，ｖ
ｖ′，ｖｗ′を各相毎に比較してＰＷＭパルスを出力す
る手段である。本実施例は第１の実施例で搬送波に重畳
したバイアス信号を逆極性で変調波にバイアスする所が
第１の実施例とは異なるが、バイアステーブルからバイ
アス値を読み出す動作は第１の実施例と同様である。本
実施例では、変調波は図９に示す波形となる。また第１
の実施例と同様に、高調波が低減し、変換器の直流電圧
に対する利用率が向上する効果がある。
図８は、第２の実施例を示した図である。ｖｕ，ｖｖ，
ｖｗはそれぞれＵ相，Ｖ相，Ｗ相の電圧指令値で変調度
ｍが０＜ｍ＜１の変調波である。θは位相指令値でθ＝
ωｔ（ω；指令電圧の角周波数，ｔ；時間）で決まる変
数である。ＣＲは搬送波であり、最小値０，最大値１で
周波数が変調波の３倍の三角波である。１は第１の実施
例と同様に３相のバイアス信号ＶＢｕ，ＶＢｖ，ＶＢｗ
の出力手段である。２は入力した変調波に対し正極性に
ＶＢｕ，ＶＢｖ，ＶＢｗを重畳する手段である。２によ
ってバイアスされた変調波ｖｕ′，ｖｖ′，ｖｗ′を得
る。３は搬送波ＣＲとバイアスされた変調波ｖｕ′，ｖ
ｖ′，ｖｗ′を各相毎に比較してＰＷＭパルスを出力す
る手段である。本実施例は第１の実施例で搬送波に重畳
したバイアス信号を逆極性で変調波にバイアスする所が
第１の実施例とは異なるが、バイアステーブルからバイ
アス値を読み出す動作は第１の実施例と同様である。本
実施例では、変調波は図９に示す波形となる。また第１
の実施例と同様に、高調波が低減し、変換器の直流電圧
に対する利用率が向上する効果がある。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、変換器出力電圧に含ま
れる高調波成分を大幅に低減できるため、高調波を低減
するために取付けられる高調波フィルタの容量を小さく
することができる。またパルス幅を広げるため基本波成
分が大きくなり、変換器の直流電圧に対する利用率が向
上する。
れる高調波成分を大幅に低減できるため、高調波を低減
するために取付けられる高調波フィルタの容量を小さく
することができる。またパルス幅を広げるため基本波成
分が大きくなり、変換器の直流電圧に対する利用率が向
上する。
【図１】第１の実施例を示す図。
【図２】第１の実施例におけるバイアステーブルの動作
を示す図。
を示す図。
【図３】第１の実施例におけるバイアスする値を示す
図。
図。
【図４】第１の実施例における搬送波を示す図。
【図５】第１の実施例の効果を示す図。
【図６】第１の実施例の効果を示す図。
【図７】第１の実施例の効果を示す図。
【図８】第２の実施例を示す図。
【図９】第２の実施例における変調波を示す図。
【図１０】３相電力変換器の簡略図。
【図１１】従来例を示す図。
１…バイアス信号を発生する手段、２…バイアス信号を
重畳する手段、３…変調波と搬送波を比較してＰＷＭパ
ルスを出力する手段。
重畳する手段、３…変調波と搬送波を比較してＰＷＭパ
ルスを出力する手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古関 庄一郎 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 鈴木 宏和 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 鈴木 健一 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 矢島 正士 神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】出力電圧の１周期当りの動作回数が２回あ
るいは３回である半導体スイッチング素子を使用した電
力変換器のＰＷＭ制御装置において、正弦波状の電圧指
令値、該電圧指令値の位相および三角波状の搬送波を入
力信号とし、前記電圧指令値の位相に応じて特定の期間
のみ信号を出力するバイアス信号出力手段と、該バイア
ス信号を前記搬送波に重畳する手段と、前記電圧指令値
とバイアス信号が重畳された搬送波の瞬時値の大小比較
によりパルス幅変調信号を出力する手段とを備えたこと
を特徴とする電力変換器のＰＷＭ制御装置。 - 【請求項２】出力電圧の１周期当りの動作回数が２回あ
るいは３回である半導体スイッチング素子を使用した電
力変換器のＰＷＭ制御装置において、正弦波状の電圧指
令値、該電圧指令値の位相および三角波状の搬送波を入
力信号とし、前記電圧指令値の位相に応じて特定の期間
のみ信号を出力するバイアス信号出力手段と、該バイア
ス信号を前記電圧指令値に重畳する手段と、前記バイア
ス信号が重畳された電圧指令値と搬送波の瞬時値の大小
比較によりパルス幅変調信号を出力する手段とを備えた
ことを特徴とする電力変換器のＰＷＭ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7210427A JPH0956165A (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | Ｐｗｍ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7210427A JPH0956165A (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | Ｐｗｍ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0956165A true JPH0956165A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16589141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7210427A Pending JPH0956165A (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | Ｐｗｍ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0956165A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0886369A2 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of and device for controlling pulse width modulation inverter |
| EP2587664A1 (en) * | 2010-06-25 | 2013-05-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor drive apparatus and vehicle mounted with same |
-
1995
- 1995-08-18 JP JP7210427A patent/JPH0956165A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0886369A2 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of and device for controlling pulse width modulation inverter |
| EP0886369A3 (en) * | 1997-06-17 | 1999-10-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of and device for controlling pulse width modulation inverter |
| EP2587664A1 (en) * | 2010-06-25 | 2013-05-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor drive apparatus and vehicle mounted with same |
| EP2587664A4 (en) * | 2010-06-25 | 2015-04-22 | Toyota Motor Co Ltd | ENGINE DRIVE DEVICE AND VEHICLE THEREFOR |
| US9054613B2 (en) | 2010-06-25 | 2015-06-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Motor drive apparatus and vehicle with the same mounted thereon |
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