JPH104690A - Pwm方式電流制御形インバータの制御装置 - Google Patents
Pwm方式電流制御形インバータの制御装置Info
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- JPH104690A JPH104690A JP8172842A JP17284296A JPH104690A JP H104690 A JPH104690 A JP H104690A JP 8172842 A JP8172842 A JP 8172842A JP 17284296 A JP17284296 A JP 17284296A JP H104690 A JPH104690 A JP H104690A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 負荷電流の瞬時値の大きさに影響されずに、
常に、良好な指令通りの負荷電流が得られるPWM方式
電流制御形インバータの制御装置を提供する。 【解決手段】 インバータの電力スイッチング機能素子
2up、2un、2vp、2vn、2wp、2wnの短
絡防止期間を設定するデッドタイム作成機能9up、9
un、9vp、9vn、9wp、9wnにより発生する
出力電圧偏差を補償する電圧補償機能11を備えたPW
M方式インバータで、電流検出機能3u、3wの検出す
る電流値又は電流指令信号ius、ivs、iwsの振
幅値がゼロから所定値までは、電流検出機能の検出する
電流値又は電流指令信号の極性に対応し正又は負で所定
特性の増加関数に従って増加し、電流検出機能の検出す
る電流値又は電流指令信号の振幅値が所定値に到達する
と一定の所定値になる補償信号ΔVue、ΔVve、Δ
Vweを作成し、この補償信号を電圧基準値Vus、V
vs、Vwsに加算するようにした。
常に、良好な指令通りの負荷電流が得られるPWM方式
電流制御形インバータの制御装置を提供する。 【解決手段】 インバータの電力スイッチング機能素子
2up、2un、2vp、2vn、2wp、2wnの短
絡防止期間を設定するデッドタイム作成機能9up、9
un、9vp、9vn、9wp、9wnにより発生する
出力電圧偏差を補償する電圧補償機能11を備えたPW
M方式インバータで、電流検出機能3u、3wの検出す
る電流値又は電流指令信号ius、ivs、iwsの振
幅値がゼロから所定値までは、電流検出機能の検出する
電流値又は電流指令信号の極性に対応し正又は負で所定
特性の増加関数に従って増加し、電流検出機能の検出す
る電流値又は電流指令信号の振幅値が所定値に到達する
と一定の所定値になる補償信号ΔVue、ΔVve、Δ
Vweを作成し、この補償信号を電圧基準値Vus、V
vs、Vwsに加算するようにした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はPWM方式電流制御
形インバータの制御装置に係り、特に、交流負荷電流値
が小さく、又、ゼロクロス点を通過するタイミングのよ
うに、小さい電流レベルの条件においても、デッドタイ
ムによる出力電圧値の誤差を精度良く抑えることができ
るPWM方式電流制御形インバータの制御装置に関す
る。
形インバータの制御装置に係り、特に、交流負荷電流値
が小さく、又、ゼロクロス点を通過するタイミングのよ
うに、小さい電流レベルの条件においても、デッドタイ
ムによる出力電圧値の誤差を精度良く抑えることができ
るPWM方式電流制御形インバータの制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】PWM方式インバータの直流/交流変換
部においては、図4に示すように交流の各相ごとに、直
流電源Eに並列に直列に接続した各一対の電力用スイッ
チング機能素子PUとPNの接続点から負荷Rの対応相
の端子回路に接続し、負荷Rに電力を供給する場合に
は、その交流周波数の位相関係に対応して所定相の電力
用スイッチング機能素子PU又はPNをスイッチングし
ている。なお、インバータの電力用スイッチング機能素
子にはサイリスタ、IGBT等各種の半導体素子が目的
とするインバータの特性等に対応して選択使用される
が、図4では便宜上電力用(半導体)スイッチング機能
素子をトランジスタで記している。また、以降の本願明
細書の説明では、電力用スイッチング機能素子を実施の
形態の説明用図をも含めてトランジスタで記し、スイッ
チング素子と略称して記す。図4に示す回路条件の場
合、スイッチング素子PU及びPNを同時にオンしない
ように図5に示すように、スイッチング信号にデッドタ
イムを設けている。図5において、Spuはスイッチン
グ素子PUをオンさせるスイッチング信号波形、Spn
はスイッチング素子PNをオンさせるスイッチング信号
波形を示し、Sdはスイッチング信号SpuとSpnの
間にデッドタイムΔtを挿入するデッドタイム信号を示
している。上記の機能を設けた従来のPWM方式電流制
御形インバータの制御装置例を図6と図7によって説明
する。
部においては、図4に示すように交流の各相ごとに、直
流電源Eに並列に直列に接続した各一対の電力用スイッ
チング機能素子PUとPNの接続点から負荷Rの対応相
の端子回路に接続し、負荷Rに電力を供給する場合に
は、その交流周波数の位相関係に対応して所定相の電力
用スイッチング機能素子PU又はPNをスイッチングし
ている。なお、インバータの電力用スイッチング機能素
子にはサイリスタ、IGBT等各種の半導体素子が目的
とするインバータの特性等に対応して選択使用される
が、図4では便宜上電力用(半導体)スイッチング機能
素子をトランジスタで記している。また、以降の本願明
細書の説明では、電力用スイッチング機能素子を実施の
形態の説明用図をも含めてトランジスタで記し、スイッ
チング素子と略称して記す。図4に示す回路条件の場
合、スイッチング素子PU及びPNを同時にオンしない
ように図5に示すように、スイッチング信号にデッドタ
イムを設けている。図5において、Spuはスイッチン
グ素子PUをオンさせるスイッチング信号波形、Spn
はスイッチング素子PNをオンさせるスイッチング信号
波形を示し、Sdはスイッチング信号SpuとSpnの
間にデッドタイムΔtを挿入するデッドタイム信号を示
している。上記の機能を設けた従来のPWM方式電流制
御形インバータの制御装置例を図6と図7によって説明
する。
【0003】図6において、1は直流電源、2はインバ
ータの主回路、3u、3wは夫々3相交流負荷4に供給
されるU相とW相の電流値を検出する電流検出機能、5
はインバータの制御機能である。本従来例の場合、V相
の電流値は後述するように、U相とW相の電流値から算
出している。V相の電流値をU相、W相同様に電流検出
機能によって直接得る手段が使用される装置もある。イ
ンバータの主回路2は、直流電源1に並列に接続した各
1対のスイッチング素子2upと2unを直列に接続し
2vpと2vnを直列に接続し2wpと2wnを直列に
接続して、夫々の接続点を3相負荷4に接続している。
同図においては、負荷をスター接続したように記してい
るが、負荷条件によってデルタ接続も採用される。即
ち、上述したインバータの主回路はブリッジ回路を構成
しており、各スイッチング素子には帰還ダイオードDが
逆並列に接続されている。
ータの主回路、3u、3wは夫々3相交流負荷4に供給
されるU相とW相の電流値を検出する電流検出機能、5
はインバータの制御機能である。本従来例の場合、V相
の電流値は後述するように、U相とW相の電流値から算
出している。V相の電流値をU相、W相同様に電流検出
機能によって直接得る手段が使用される装置もある。イ
ンバータの主回路2は、直流電源1に並列に接続した各
1対のスイッチング素子2upと2unを直列に接続し
2vpと2vnを直列に接続し2wpと2wnを直列に
接続して、夫々の接続点を3相負荷4に接続している。
同図においては、負荷をスター接続したように記してい
るが、負荷条件によってデルタ接続も採用される。即
ち、上述したインバータの主回路はブリッジ回路を構成
しており、各スイッチング素子には帰還ダイオードDが
逆並列に接続されている。
【0004】インバータの制御機能5には、このインバ
ータの上位制御機能で作成される負荷の各相の電流瞬時
値を指令する電流指令信号ius、ivs、iwsが入
力し、U相の電流指令信号iusはU相の電流検出機能
3uによって検出される電流値iuと減算機能6udで
比較して得られる偏差値を制御増幅機能6uで増幅して
U相の電圧基準Vusが作成される。同様に、W相の電
流指令信号iwsはW相の電流検出機能3wによって検
出される電流値iwと減算機能6wdで比較して得られ
る偏差値を制御増幅機能6wで増幅してW相の電圧基準
Vwsが作成される。V相の電流指令信号ivsはU相
の電流検出機能3uによって検出される電流値iuとW
相の電流検出機能3wによって検出される電流値iwと
を加算機能3Avで加算して得られる電流値ivを減算
機能6vdで比較して得られる偏差値を制御増幅機能6
vで増幅してV相の電圧基準Vvsが作成される。
ータの上位制御機能で作成される負荷の各相の電流瞬時
値を指令する電流指令信号ius、ivs、iwsが入
力し、U相の電流指令信号iusはU相の電流検出機能
3uによって検出される電流値iuと減算機能6udで
比較して得られる偏差値を制御増幅機能6uで増幅して
U相の電圧基準Vusが作成される。同様に、W相の電
流指令信号iwsはW相の電流検出機能3wによって検
出される電流値iwと減算機能6wdで比較して得られ
る偏差値を制御増幅機能6wで増幅してW相の電圧基準
Vwsが作成される。V相の電流指令信号ivsはU相
の電流検出機能3uによって検出される電流値iuとW
相の電流検出機能3wによって検出される電流値iwと
を加算機能3Avで加算して得られる電流値ivを減算
機能6vdで比較して得られる偏差値を制御増幅機能6
vで増幅してV相の電圧基準Vvsが作成される。
【0005】U相の電圧基準VusはU相の加算機能1
1auで、電圧補償信号作成機能11Aで作成された補
償信号ΔVueが加算されて比較機能8uに入力する。
比較機能8uには、PWMパタン信号作成機能7で作成
された、例えば連続した三角波を形成したPWMパタン
基準信号Vcが入力していて、入力する両信号が比較さ
れ、両信号の偏差極性に従ってU相のPWM信号を作成
して送出する。同様に、V相の電圧基準VvsはV相の
加算機能11avで、電圧補償信号作成機能11Aで作
成された補償信号ΔVveが加算されて比較機能8vに
入力し、比較機能8vでPWMパタン基準信号Vcと比
較され、両信号の偏差極性に従ってV相のPWM信号を
作成して送出する。又、W相の電圧基準VwsはW相の
加算機能11awで、電圧補償信号作成機能11Aで作
成された補償信号ΔVweが加算されて比較機能8wに
入力し、比較機能8wでPWMパタン基準信号Vcと比
較され、両信号の偏差極性に従ってW相のPWM信号を
作成して送出する。
1auで、電圧補償信号作成機能11Aで作成された補
償信号ΔVueが加算されて比較機能8uに入力する。
比較機能8uには、PWMパタン信号作成機能7で作成
された、例えば連続した三角波を形成したPWMパタン
基準信号Vcが入力していて、入力する両信号が比較さ
れ、両信号の偏差極性に従ってU相のPWM信号を作成
して送出する。同様に、V相の電圧基準VvsはV相の
加算機能11avで、電圧補償信号作成機能11Aで作
成された補償信号ΔVveが加算されて比較機能8vに
入力し、比較機能8vでPWMパタン基準信号Vcと比
較され、両信号の偏差極性に従ってV相のPWM信号を
作成して送出する。又、W相の電圧基準VwsはW相の
加算機能11awで、電圧補償信号作成機能11Aで作
成された補償信号ΔVweが加算されて比較機能8wに
入力し、比較機能8wでPWMパタン基準信号Vcと比
較され、両信号の偏差極性に従ってW相のPWM信号を
作成して送出する。
【0006】9up、9un、9vp、9vn、9w
p、9wnは夫々図5に示したように各相のPWM信号
にデッドタイム信号を付加するデッドタイム作成機能で
ある。デッドタイム作成機能9upでデッドタイム信号
を付加したU相のPWM信号は絶縁増幅機能10upを
経由してブリッジ接続するU相上部のスイッチング素子
2upの駆動信号Iupとなり、対象スイッチング素子
2upの駆動端子、スイッチング素子が、例えばトラン
ジスタで構成されている場合はそのベースに供給され
る。又、デッドタイム作成機能9unでデッドタイム信
号を付加したU相のPWM信号は、絶縁増幅機能10u
nを経由してブリッジ接続するU相下部のスイッチング
素子2unの駆動信号Iunとなり、対象スイッチング
素子2unの駆動端子に供給される。同様に、デッドタ
イム作成機能9vpでデッドタイム信号を付加したV相
のPWM信号は絶縁増幅機能10vpを経由してブリッ
ジ接続するV相上部のスイッチング素子2vpの駆動信
号Ivpとなり、対象スイッチング素子2vpの駆動端
子に供給される。デッドタイム作成機能9vnでデッド
タイム信号を付加したV相のPWM信号は、絶縁増幅機
能10vnを経由してブリッジ接続するV相下部のスイ
ッチング素子2vnの駆動信号Ivnとなり、対象スイ
ッチング素子2vnの駆動端子に供給される。又、デッ
ドタイム作成機能9wpでデッドタイムを付加したW相
のPWM信号は絶縁増幅機能10wpを経由してブリッ
ジ接続するW相上部のスイッチング素子2wpの駆動信
号Iwpとなり、対象スイッチング素子2wpの駆動端
子に供給される。デッドタイム作成機能9wnでデッド
タイムを付加したW相のPWM信号は又、絶縁増幅機能
10wnを経由してブリッジ接続するW相下部のスイッ
チング素子2wnの駆動信号Iwnとなり、対象スイッ
チング素子2wnの駆動端子に供給される。
p、9wnは夫々図5に示したように各相のPWM信号
にデッドタイム信号を付加するデッドタイム作成機能で
ある。デッドタイム作成機能9upでデッドタイム信号
を付加したU相のPWM信号は絶縁増幅機能10upを
経由してブリッジ接続するU相上部のスイッチング素子
2upの駆動信号Iupとなり、対象スイッチング素子
2upの駆動端子、スイッチング素子が、例えばトラン
ジスタで構成されている場合はそのベースに供給され
る。又、デッドタイム作成機能9unでデッドタイム信
号を付加したU相のPWM信号は、絶縁増幅機能10u
nを経由してブリッジ接続するU相下部のスイッチング
素子2unの駆動信号Iunとなり、対象スイッチング
素子2unの駆動端子に供給される。同様に、デッドタ
イム作成機能9vpでデッドタイム信号を付加したV相
のPWM信号は絶縁増幅機能10vpを経由してブリッ
ジ接続するV相上部のスイッチング素子2vpの駆動信
号Ivpとなり、対象スイッチング素子2vpの駆動端
子に供給される。デッドタイム作成機能9vnでデッド
タイム信号を付加したV相のPWM信号は、絶縁増幅機
能10vnを経由してブリッジ接続するV相下部のスイ
ッチング素子2vnの駆動信号Ivnとなり、対象スイ
ッチング素子2vnの駆動端子に供給される。又、デッ
ドタイム作成機能9wpでデッドタイムを付加したW相
のPWM信号は絶縁増幅機能10wpを経由してブリッ
ジ接続するW相上部のスイッチング素子2wpの駆動信
号Iwpとなり、対象スイッチング素子2wpの駆動端
子に供給される。デッドタイム作成機能9wnでデッド
タイムを付加したW相のPWM信号は又、絶縁増幅機能
10wnを経由してブリッジ接続するW相下部のスイッ
チング素子2wnの駆動信号Iwnとなり、対象スイッ
チング素子2wnの駆動端子に供給される。
【0007】次に、図7によって従来の電圧補償信号作
成機能11Aの構成と働きを説明する。図7において、
電圧補償信号作成機能11AはU相の電流検出機能3u
によって検出される電流値iuを入力してU相の補償信
号ΔVueを作成し出力するU相の電圧補償信号作成機
能11Au、V相の電流検出機能3vによって検出され
る電流値ivを入力してV相の補償信号ΔVveを作成
し出力するV相の電圧補償信号作成機能11Av、W相
の電流検出機能3wによって検出される電流値iwを入
力してW相の補償信号ΔVweを作成し出力するW相の
電圧補償信号作成機能11Awから構成されている。図
7に示すU相の電圧補償信号作成機能11Auには電圧
補償信号作成機能の特性を示している。即ち、電圧補償
信号作成機能11Auはプラス極性の電流値iuが入力
すると、補償信号ΔVueはプラスの所定値となり、マ
イナス極性の電流値iuが入力すると、補償信号ΔVu
eはマイナスの所定値となる。V相の電圧補償信号作成
機能11Av、W相の電圧補償信号作成機能11Awも
U相の電圧補償信号作成機能11Auと同一の特性を備
えた機能構成をしている。電圧補償信号作成機能11A
には、電流検出機能によって検出される各相の電流値が
入力するように説明したが、電流指令信号を入力するよ
うにした装置もある。インバータの制御機能が正常に機
能していると、電流検出機能によって検出される各相の
電流値と電流指令信号との間は誤差が極度に小さく、殆
ど同一値になるように構成されているので、上記の電圧
補償信号作成機能11Aの特性はいずれの電流値の入力
に対しても同様に機能する。
成機能11Aの構成と働きを説明する。図7において、
電圧補償信号作成機能11AはU相の電流検出機能3u
によって検出される電流値iuを入力してU相の補償信
号ΔVueを作成し出力するU相の電圧補償信号作成機
能11Au、V相の電流検出機能3vによって検出され
る電流値ivを入力してV相の補償信号ΔVveを作成
し出力するV相の電圧補償信号作成機能11Av、W相
の電流検出機能3wによって検出される電流値iwを入
力してW相の補償信号ΔVweを作成し出力するW相の
電圧補償信号作成機能11Awから構成されている。図
7に示すU相の電圧補償信号作成機能11Auには電圧
補償信号作成機能の特性を示している。即ち、電圧補償
信号作成機能11Auはプラス極性の電流値iuが入力
すると、補償信号ΔVueはプラスの所定値となり、マ
イナス極性の電流値iuが入力すると、補償信号ΔVu
eはマイナスの所定値となる。V相の電圧補償信号作成
機能11Av、W相の電圧補償信号作成機能11Awも
U相の電圧補償信号作成機能11Auと同一の特性を備
えた機能構成をしている。電圧補償信号作成機能11A
には、電流検出機能によって検出される各相の電流値が
入力するように説明したが、電流指令信号を入力するよ
うにした装置もある。インバータの制御機能が正常に機
能していると、電流検出機能によって検出される各相の
電流値と電流指令信号との間は誤差が極度に小さく、殆
ど同一値になるように構成されているので、上記の電圧
補償信号作成機能11Aの特性はいずれの電流値の入力
に対しても同様に機能する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにPWM方式のインバータにおけるデッドタイム期間
においては、負荷の端子は解放状態になるので、通電中
に負荷にチャージされたエネルギに対応した電圧(以下
誤差電圧と称す)が負荷の端子に現れるが、負荷電流が
小さい状態においては、当然誤差電圧が小さく、回路の
構成条件に対応して負荷電流が所定値以上になると一定
値になる。即ち、負荷電流が図8の(A)に示すように
iaであると、デッドタイム中に負荷の端子、即ち、イ
ンバータの出力端子に現れる誤差電圧は、同図(B)の
Viaに示すようになるが、負荷電流が同図(A)に示
すようにiaよりも小さくてibになると、デッドタイ
ム中に負荷の端子、即ち、インバータの出力端子に現れ
る誤差電圧は、同図(B)のVibに示すようになる。
なお、図8は正弦波の半サイクル分を示している。図9
は上記した電流ibのゼロクロスするタイミングの時間
軸を拡大して記し、同図(A)は電流ib、同図(B)
はPWM信号を示している。即ち、電流ibが小さいゼ
ロ近傍であると、PWM信号のオン期間が短くなるの
で、インバータから負荷に電圧を印加している時間が小
さくなり、デッドタイム時間の影響は大きくなる。とこ
ろで、図7に示したように、従来の電圧補償信号作成機
能11Aの特性を入力電流の極性だけに対応して一定値
を出すようにしていると、即ち、補償電圧が図8(B)
のVcに示すように出力されると、負荷電流値が小さい
範囲、特に、負荷電流のゼロクロス近傍においては、電
圧補償信号作成機能11Aの機能によって過補償してし
まうことになるために、負荷電流が過渡的に影響されて
電流波形に歪みを生じることになる。従って、PWMイ
ンバータのデッドタイム期間によって発生する出力電圧
誤差の補償を負荷電流値に影響させることなく、常に良
好な負荷電流が得られるようにすることが望まれてい
た。本発明は、上記の問題点を解決してPWM方式電流
制御形インバータにおいて、負荷電流の瞬時値の大きさ
に影響されることなく、常に、適切な出力電圧が得られ
ることにより、良好な指令通りの負荷電流を得ることが
できるPWM方式電流制御形インバータの制御装置を提
供することを目的とする。
うにPWM方式のインバータにおけるデッドタイム期間
においては、負荷の端子は解放状態になるので、通電中
に負荷にチャージされたエネルギに対応した電圧(以下
誤差電圧と称す)が負荷の端子に現れるが、負荷電流が
小さい状態においては、当然誤差電圧が小さく、回路の
構成条件に対応して負荷電流が所定値以上になると一定
値になる。即ち、負荷電流が図8の(A)に示すように
iaであると、デッドタイム中に負荷の端子、即ち、イ
ンバータの出力端子に現れる誤差電圧は、同図(B)の
Viaに示すようになるが、負荷電流が同図(A)に示
すようにiaよりも小さくてibになると、デッドタイ
ム中に負荷の端子、即ち、インバータの出力端子に現れ
る誤差電圧は、同図(B)のVibに示すようになる。
なお、図8は正弦波の半サイクル分を示している。図9
は上記した電流ibのゼロクロスするタイミングの時間
軸を拡大して記し、同図(A)は電流ib、同図(B)
はPWM信号を示している。即ち、電流ibが小さいゼ
ロ近傍であると、PWM信号のオン期間が短くなるの
で、インバータから負荷に電圧を印加している時間が小
さくなり、デッドタイム時間の影響は大きくなる。とこ
ろで、図7に示したように、従来の電圧補償信号作成機
能11Aの特性を入力電流の極性だけに対応して一定値
を出すようにしていると、即ち、補償電圧が図8(B)
のVcに示すように出力されると、負荷電流値が小さい
範囲、特に、負荷電流のゼロクロス近傍においては、電
圧補償信号作成機能11Aの機能によって過補償してし
まうことになるために、負荷電流が過渡的に影響されて
電流波形に歪みを生じることになる。従って、PWMイ
ンバータのデッドタイム期間によって発生する出力電圧
誤差の補償を負荷電流値に影響させることなく、常に良
好な負荷電流が得られるようにすることが望まれてい
た。本発明は、上記の問題点を解決してPWM方式電流
制御形インバータにおいて、負荷電流の瞬時値の大きさ
に影響されることなく、常に、適切な出力電圧が得られ
ることにより、良好な指令通りの負荷電流を得ることが
できるPWM方式電流制御形インバータの制御装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
のPWM方式電流制御形インバータの制御装置において
は、PWM方式インバータと、このインバータにより駆
動される負荷と、この負荷に供給される電流値を検出す
る電流検出機能と、この電流検出機能の検出する電流値
を電流指令信号と比較し、その偏差値に対応して電圧基
準を作成する電圧基準作成機能と、この電圧基準作成機
能出力の電圧基準値に対応してPWM制御信号を作成す
るPWM制御信号作成機能と、このPWM制御信号作成
機能が出力するPWM制御信号により制御されるインバ
ータの電力スイッチング機能素子の短絡防止期間を設定
するデッドタイム作成機能と、このデッドタイム作成機
能によって発生する出力電圧偏差を補償する電圧補償機
能とを備えたPWM方式インバータにおいて、上記の電
圧補償機能は、電流検出機能の検出する電流値又は電流
指令信号の振幅値がゼロから所定値までは、電流検出機
能の検出する電流値又は電流指令信号の極性に対応して
正又は負で所定特性の増加関数に従って増加し、電流検
出機能の検出する電流値又は電流指令信号の振幅値が所
定値に到達すると一定の所定値になる補正信号を作成
し、この補正信号を電圧基準値に加算するように構成し
た。このようにすると、負荷電流の瞬時値の大きさに影
響されることなく、常に、適切な出力電圧が得られる。
のPWM方式電流制御形インバータの制御装置において
は、PWM方式インバータと、このインバータにより駆
動される負荷と、この負荷に供給される電流値を検出す
る電流検出機能と、この電流検出機能の検出する電流値
を電流指令信号と比較し、その偏差値に対応して電圧基
準を作成する電圧基準作成機能と、この電圧基準作成機
能出力の電圧基準値に対応してPWM制御信号を作成す
るPWM制御信号作成機能と、このPWM制御信号作成
機能が出力するPWM制御信号により制御されるインバ
ータの電力スイッチング機能素子の短絡防止期間を設定
するデッドタイム作成機能と、このデッドタイム作成機
能によって発生する出力電圧偏差を補償する電圧補償機
能とを備えたPWM方式インバータにおいて、上記の電
圧補償機能は、電流検出機能の検出する電流値又は電流
指令信号の振幅値がゼロから所定値までは、電流検出機
能の検出する電流値又は電流指令信号の極性に対応して
正又は負で所定特性の増加関数に従って増加し、電流検
出機能の検出する電流値又は電流指令信号の振幅値が所
定値に到達すると一定の所定値になる補正信号を作成
し、この補正信号を電圧基準値に加算するように構成し
た。このようにすると、負荷電流の瞬時値の大きさに影
響されることなく、常に、適切な出力電圧が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に基づく実施の形態を図を
参照して詳細に説明する。 第1の実施の形態:図1は図6に示した電圧補償信号作
成機能11Aの機能を電圧補償信号作成機能11に置換
した以外は同一なので、電圧補償信号作成機能11の機
能を記した図3に示す構成のみについて説明する 。従
来のPWM方式電流制御形インバータの制御装置と同一
の要素機能は同一の符号を使用し詳細の説明は省略す
る。
参照して詳細に説明する。 第1の実施の形態:図1は図6に示した電圧補償信号作
成機能11Aの機能を電圧補償信号作成機能11に置換
した以外は同一なので、電圧補償信号作成機能11の機
能を記した図3に示す構成のみについて説明する 。従
来のPWM方式電流制御形インバータの制御装置と同一
の要素機能は同一の符号を使用し詳細の説明は省略す
る。
【0011】図3において、電圧補償信号作成機能11
は、U相の電流検出機能3uによって検出される電流値
iuを入力してU相の補償信号ΔVueを作成し出力す
るU相の電圧補償信号作成機能11u、V相の電流検出
機能3vによって検出される電流値ivを入力してV相
の補償信号ΔVveを作成し出力するV相の電圧補償信
号作成機能11v、W相の電流検出機能3wによって検
出される電流値iwを入力してW相の補償信号ΔVwe
を作成し出力するW相の電圧補償信号作成機能11wか
ら構成されている。図3に示すU相の電圧補償信号作成
機能11uには電圧補償信号作成機能の特性を示してい
る。即ち、電圧補償信号作成機能11uは、プラス極性
の電流値iuが入力すると、その入力レベルに対応した
所定関数によって得られるプラスの所定値であるU相の
補償信号ΔVueが出力し、マイナス極性の電流値iu
が入力すると、その入力レベルに対応した所定関数によ
って得られるマイナスの所定値であるU相の補償信号Δ
Vueが出力する。上述した所定関数は、図3には直線
状のランプ関数に従う入力レベル範囲と一定出力が出力
される定出力特性に従う入力レベル範囲が合成されてい
るように記したが、このインバータのデッドタイム時間
の影響を含むPWM特性及び出力電圧特性又は/及び電
流指令に対応する必要な出力電流精度に対応させて、適
切な関数特性を設けるようにすれば良いことは当然であ
る。又、電圧補償信号作成機能11には、電流検出機能
によって検出される各相の電流値が入力するように説明
したが、電流指令信号を入力するようにしても、インバ
ータの制御機能が正常に機能していると、電流検出機能
によって検出される各相の電流値と電流指令信号との間
は殆ど同一値になるように構成されているので、上記の
電圧補償信号作成機能11の特性は同様に使用される。
但し、電流検出機能がもつオフセット等が影響する測定
誤差、演算/処理時間に伴う遅れの影響等を除いて制御
精度を向上するためには、電流指令信号を使用した方が
適している。V相の電圧補償信号作成機能11v、W相
の電圧補償信号作成機能11wもU相の電圧補償信号作
成機能11uと同一の特性を備えた回路構成を備えてい
る。
は、U相の電流検出機能3uによって検出される電流値
iuを入力してU相の補償信号ΔVueを作成し出力す
るU相の電圧補償信号作成機能11u、V相の電流検出
機能3vによって検出される電流値ivを入力してV相
の補償信号ΔVveを作成し出力するV相の電圧補償信
号作成機能11v、W相の電流検出機能3wによって検
出される電流値iwを入力してW相の補償信号ΔVwe
を作成し出力するW相の電圧補償信号作成機能11wか
ら構成されている。図3に示すU相の電圧補償信号作成
機能11uには電圧補償信号作成機能の特性を示してい
る。即ち、電圧補償信号作成機能11uは、プラス極性
の電流値iuが入力すると、その入力レベルに対応した
所定関数によって得られるプラスの所定値であるU相の
補償信号ΔVueが出力し、マイナス極性の電流値iu
が入力すると、その入力レベルに対応した所定関数によ
って得られるマイナスの所定値であるU相の補償信号Δ
Vueが出力する。上述した所定関数は、図3には直線
状のランプ関数に従う入力レベル範囲と一定出力が出力
される定出力特性に従う入力レベル範囲が合成されてい
るように記したが、このインバータのデッドタイム時間
の影響を含むPWM特性及び出力電圧特性又は/及び電
流指令に対応する必要な出力電流精度に対応させて、適
切な関数特性を設けるようにすれば良いことは当然であ
る。又、電圧補償信号作成機能11には、電流検出機能
によって検出される各相の電流値が入力するように説明
したが、電流指令信号を入力するようにしても、インバ
ータの制御機能が正常に機能していると、電流検出機能
によって検出される各相の電流値と電流指令信号との間
は殆ど同一値になるように構成されているので、上記の
電圧補償信号作成機能11の特性は同様に使用される。
但し、電流検出機能がもつオフセット等が影響する測定
誤差、演算/処理時間に伴う遅れの影響等を除いて制御
精度を向上するためには、電流指令信号を使用した方が
適している。V相の電圧補償信号作成機能11v、W相
の電圧補償信号作成機能11wもU相の電圧補償信号作
成機能11uと同一の特性を備えた回路構成を備えてい
る。
【0012】第2の実施の形態:図2によって、本発明
の技術思想をインバータの出力を指定する電流指令をd
−q2相の座標系で構成したインバータ制御装置に適用
した例を説明する。図2は前述した図1にd−q2相の
座標系で表した数値とU/V/Wの3相の座標系で表し
た数値とを変換する座標変換機能を付加した以外は共通
で使用可能である。
の技術思想をインバータの出力を指定する電流指令をd
−q2相の座標系で構成したインバータ制御装置に適用
した例を説明する。図2は前述した図1にd−q2相の
座標系で表した数値とU/V/Wの3相の座標系で表し
た数値とを変換する座標変換機能を付加した以外は共通
で使用可能である。
【0013】図2に示すインバータの制御機能5dqに
は、このインバータの上位制御機能で作成される3相負
荷の各相の電流瞬時値をd−q2相の座標系で表して指
令する電流指令信号ids、iqsが入力する。一方、
U相の電流検出機能3uによって検出される電流値iu
とW相の電流検出機能3wによって検出される電流値i
wとは、3相/2相変換機能12によってd−q2相の
座標系に変換して測定値idとiqを得る。電流指令信
号idsと測定値idとが減算機能6ddで比較して得
られる偏差値を制御増幅機能6dで増幅してd相の電圧
基準Vdsが作成される。同様に、電流指令信号iqs
と測定値iqとが減算機能6qdで比較して得られる偏
差値を制御増幅機能6qで増幅してq相の電圧基準Vq
sが作成される。d相の電圧基準Vdsとq相の電圧基
準Vqsとは第1の2相/3相変換機能13によってU
相の電圧基準VusとV相の電圧基準Vvs及び、W相
の電圧基準Vwsに変換される。
は、このインバータの上位制御機能で作成される3相負
荷の各相の電流瞬時値をd−q2相の座標系で表して指
令する電流指令信号ids、iqsが入力する。一方、
U相の電流検出機能3uによって検出される電流値iu
とW相の電流検出機能3wによって検出される電流値i
wとは、3相/2相変換機能12によってd−q2相の
座標系に変換して測定値idとiqを得る。電流指令信
号idsと測定値idとが減算機能6ddで比較して得
られる偏差値を制御増幅機能6dで増幅してd相の電圧
基準Vdsが作成される。同様に、電流指令信号iqs
と測定値iqとが減算機能6qdで比較して得られる偏
差値を制御増幅機能6qで増幅してq相の電圧基準Vq
sが作成される。d相の電圧基準Vdsとq相の電圧基
準Vqsとは第1の2相/3相変換機能13によってU
相の電圧基準VusとV相の電圧基準Vvs及び、W相
の電圧基準Vwsに変換される。
【0014】又、d相の電流指令信号idsとq相の電
流指令信号iqsとは第2の2相/3相変換機能14に
よって3相の電流指令信号ius、ivs、iwsに変
換して前述した電圧補償信号作成機能11に入力する。
電圧補償信号作成機能11からは第1の実施の形態同
様、U相の補償信号ΔVue、V相の補償信号ΔVv
e、W相の補償信号ΔVweが得られる。U相の電圧基
準Vusと電圧補償信号作成機能11で作成されたU相
の補償信号ΔVueとはU相の加算機能11auで加算
され、V相の電圧基準Vvsと電圧補償信号作成機能1
1で作成されたV相の補償信号ΔVveとはV相の加算
機能11avで加算され、W相の電圧基準Vwsと電圧
補償信号作成機能11で作成されたW相の補償信号ΔV
weとはW相の加算機能11awで加算されるので、本
実施の形態も第1の実施の形態と同様に機能する。上述
した説明では、d相の電流指令信号idsとq相の電流
指令信号iqsとを第2の2相/3相変換機能14によ
って3相の電流指令信号に変換して電圧補償信号作成機
能11に入力するように説明したが、第1の実施の形態
で説明したように負荷各相の検出電流値を電圧補償信号
作成機能11に入力するようにしても良い。又、図2
は、U相とW相の電流のみを検出するように記している
が、3相交流の基本特性からU相とW相の電流を加算す
ることによってV相の電流も算出できるので、3相の各
負荷回路に電流検出機能を備えた場合と同様に使用でき
る。
流指令信号iqsとは第2の2相/3相変換機能14に
よって3相の電流指令信号ius、ivs、iwsに変
換して前述した電圧補償信号作成機能11に入力する。
電圧補償信号作成機能11からは第1の実施の形態同
様、U相の補償信号ΔVue、V相の補償信号ΔVv
e、W相の補償信号ΔVweが得られる。U相の電圧基
準Vusと電圧補償信号作成機能11で作成されたU相
の補償信号ΔVueとはU相の加算機能11auで加算
され、V相の電圧基準Vvsと電圧補償信号作成機能1
1で作成されたV相の補償信号ΔVveとはV相の加算
機能11avで加算され、W相の電圧基準Vwsと電圧
補償信号作成機能11で作成されたW相の補償信号ΔV
weとはW相の加算機能11awで加算されるので、本
実施の形態も第1の実施の形態と同様に機能する。上述
した説明では、d相の電流指令信号idsとq相の電流
指令信号iqsとを第2の2相/3相変換機能14によ
って3相の電流指令信号に変換して電圧補償信号作成機
能11に入力するように説明したが、第1の実施の形態
で説明したように負荷各相の検出電流値を電圧補償信号
作成機能11に入力するようにしても良い。又、図2
は、U相とW相の電流のみを検出するように記している
が、3相交流の基本特性からU相とW相の電流を加算す
ることによってV相の電流も算出できるので、3相の各
負荷回路に電流検出機能を備えた場合と同様に使用でき
る。
【0015】上述の図1、図2によって説明した制御装
置の構成は1例であって、本発明の技術思想を実現でき
るように、各機能要素をハードウエアで構成しても、イ
ンバータの主要機能と共にコンピュータのソフトウエア
によって構成するようにしても対象とする交流発電機と
その制御機能及び負荷条件に対応して適切に構成すれば
良いことは当然であり、そのために必要な要素機能もそ
の手段に対応して適切に構成すれば良いことも当然であ
る。
置の構成は1例であって、本発明の技術思想を実現でき
るように、各機能要素をハードウエアで構成しても、イ
ンバータの主要機能と共にコンピュータのソフトウエア
によって構成するようにしても対象とする交流発電機と
その制御機能及び負荷条件に対応して適切に構成すれば
良いことは当然であり、そのために必要な要素機能もそ
の手段に対応して適切に構成すれば良いことも当然であ
る。
【0016】
【発明の効果】本発明のPWM方式電流制御形インバー
タの制御装置は、上記のように構成したので、次のよう
な優れた効果を有する。 (1)負荷電流値の大きさに対応して補正レベルが変化さ
れるので、電流値の大きさにより変化するデッドタイム
のために生じる電圧誤差が、図3に示した補正特性に対
応してほぼ完全に補正される。 (2)従って、負荷電流値の大小に関係なく歪みの少ない
良好な電流制御が可能になる。
タの制御装置は、上記のように構成したので、次のよう
な優れた効果を有する。 (1)負荷電流値の大きさに対応して補正レベルが変化さ
れるので、電流値の大きさにより変化するデッドタイム
のために生じる電圧誤差が、図3に示した補正特性に対
応してほぼ完全に補正される。 (2)従って、負荷電流値の大小に関係なく歪みの少ない
良好な電流制御が可能になる。
【図1】本発明の第1の実施の形態に基づくPWM方式
電流制御形インバータの制御装置の基本機能の構成を説
明する概要ブロック図である。
電流制御形インバータの制御装置の基本機能の構成を説
明する概要ブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に基づくPWM方式
電流制御形インバータの制御装置の基本機能の構成を説
明する概要ブロック図である。
電流制御形インバータの制御装置の基本機能の構成を説
明する概要ブロック図である。
【図3】本発明に基づく電圧補償信号作成機能の働きを
説明する概要特性図である。
説明する概要特性図である。
【図4】PWM方式インバータのスイッチング部の構成
を説明する概要回路構成図である。
を説明する概要回路構成図である。
【図5】PWM方式インバータにおけるデッドタイムの
機能を説明する制御信号波形図である。
機能を説明する制御信号波形図である。
【図6】従来のPWM方式電流制御形インバータの制御
装置の基本機能の構成を説明する概要ブロック図であ
る。
装置の基本機能の構成を説明する概要ブロック図であ
る。
【図7】従来の電圧補償信号作成機能の働きを説明する
概要特性図である。
概要特性図である。
【図8】電圧補償信号作成機能の問題点を説明する正弦
波半サイクル分の基本的特性図であって、同図(A)は
正弦波半サイクル分の波形図、同図(B)は同図(A)
に示す正弦波レベルに対応するデッドタイム期間に発生
する電圧特性図である。
波半サイクル分の基本的特性図であって、同図(A)は
正弦波半サイクル分の波形図、同図(B)は同図(A)
に示す正弦波レベルに対応するデッドタイム期間に発生
する電圧特性図である。
【図9】正弦波のゼロクロス周辺におけるデッドタイム
の影響を説明する概要特性図であって、同図(A)はゼ
ロクロス近傍の正弦波形図、同図(B)は同図(A)に
示す正弦波レベルに対応するPWM制御信号図である。
の影響を説明する概要特性図であって、同図(A)はゼ
ロクロス近傍の正弦波形図、同図(B)は同図(A)に
示す正弦波レベルに対応するPWM制御信号図である。
1:直流電源 2:インバータの主回路 3u、3w:電流検出機能 4:3相交流負荷 5、5A、5dq:インバータの制御機能 6u、6v、6w:制御増幅機能 6dd、6qd、6ud、6vd、6wd:減算機能 7:PWMパタン信号作成機能 8u、8v、8w:比較機能 9up、9vp、9wp、9un、9vn、9wn:デ
ッドタイム作成機能 11、11A:電圧補償信号作成機能 11au、11av、11aw:加算機能 12:3相/2相変換機能 13、14:2相/3相変換機能
ッドタイム作成機能 11、11A:電圧補償信号作成機能 11au、11av、11aw:加算機能 12:3相/2相変換機能 13、14:2相/3相変換機能
Claims (1)
- 【請求項1】 PWM方式インバータ、このインバータ
により駆動される負荷、この負荷に供給される電流値を
検出する電流検出機能、この電流検出機能の検出する電
流値を電流指令信号と比較し、その偏差値に対応して電
圧基準を作成する電圧基準作成機能、この電圧基準作成
機能の出力の電圧基準値に対応してPWM制御信号を作
成するPWM制御信号作成機能、このPWM制御信号作
成機能が出力するPWM制御信号により制御されるイン
バータの電力スイッチング機能素子の短絡防止期間を設
定するデッドタイム作成機能、このデッドタイム作成機
能によって発生する出力電圧偏差を補償する電圧補償機
能を備えて成るPWM方式インバータにおいて、 上記電圧補償機能は、上記電流検出機能の検出する電流
値又は電流指令信号の振幅値がゼロから所定値までは、
該電流検出機能の検出する電流又は電流指令信号の極性
に対応して正又は負で所定特性の増加関数に従って増加
し、電流検出機能の検出する電流値又は電流指令信号の
振幅値が所定値に到達すると一定の所定値になる補正信
号を作成し、該補正信号を前記電圧基準値に加算するよ
うにしたことを特徴とするPWM方式電流制御形インバ
ータの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8172842A JPH104690A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Pwm方式電流制御形インバータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8172842A JPH104690A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Pwm方式電流制御形インバータの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH104690A true JPH104690A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15949347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8172842A Pending JPH104690A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | Pwm方式電流制御形インバータの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH104690A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002262578A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Yaskawa Electric Corp | 電力変換装置およびその制御方法 |
AT500546A1 (de) * | 2001-08-31 | 2006-01-15 | Kolar Johann W | Dreiphasiger hybrid-wechselspannungs- wechselspannungs-direktumrichter minimaler komplexität und hoher kommutierungssicherheit |
JP2006042480A (ja) * | 2004-07-26 | 2006-02-09 | Toshiba Elevator Co Ltd | インバータ制御装置 |
GB2417623A (en) * | 2004-08-28 | 2006-03-01 | Siemens Ag | Dead-time compensation in a voltage source inverter |
JP2006320122A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Nissan Motor Co Ltd | 電動機の制御装置 |
JP2008141937A (ja) * | 2006-11-07 | 2008-06-19 | Nissan Motor Co Ltd | 電力変換装置および電力変換方法 |
WO2022264916A1 (ja) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP8172842A patent/JPH104690A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002262578A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Yaskawa Electric Corp | 電力変換装置およびその制御方法 |
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JP4493432B2 (ja) * | 2004-07-26 | 2010-06-30 | 東芝エレベータ株式会社 | インバータ制御装置 |
GB2417623A (en) * | 2004-08-28 | 2006-03-01 | Siemens Ag | Dead-time compensation in a voltage source inverter |
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WO2022264916A1 (ja) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置および電力変換装置の制御方法 |
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