JPH1127958A - インバータ制御装置 - Google Patents

インバータ制御装置

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JPH1127958A
JPH1127958A JP9174388A JP17438897A JPH1127958A JP H1127958 A JPH1127958 A JP H1127958A JP 9174388 A JP9174388 A JP 9174388A JP 17438897 A JP17438897 A JP 17438897A JP H1127958 A JPH1127958 A JP H1127958A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、インバータに発生する高調波や放
射雑音を低減することを目的とする。 【解決手段】 電圧基準VUVから、その極性に応じて複
数のスイッチング素子のうち対となって動作する一方の
スイッチング素子をオン固定するオンパルスを生成する
オンパルス生成回路19,23,24,25と、電圧基
準VUVをPWM変調して対となって動作する他方のスイ
ッチング素子をオン・オフするPWMパルスに変換する
変換回路14,15,26,27とを有することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータに発生
する高調波や放射雑音の低減を可能としたインバータ制
御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のインバータ制御装置を、電圧型イ
ンバータの制御装置を例にとり図12乃至図15を用い
て説明する。まず、図12を用いて、電圧型インバータ
の主回路構成を説明する。同図(a)は単相インバータ
であり、1は3相の商用電源、2は3相のダイオード整
流器、3は平滑コンデンサ、4は自己消孤型のスイッチ
ング素子5a,5b,5d,5eで構成された単相イン
バータ、7は単相負荷、9は第1の電流検出器である。
同図(b)は3相インバータであり、6は自己消孤型の
スイッチング素子5a,5b,5c,5d,5e,5f
で構成された3相インバータ、8は3相負荷、10,1
1,12は第2〜第4の電流検出器である。図13は、
インバータ制御装置を示しており、13は増幅器、14
は3角波発生器、15は比較変調回路である。
【0003】ここでは、図12(a)の単相インバータ
を例にとってインバータ制御装置による制御方法を説明
する。図12(b)の3相インバータについても原理的
には、同じで展開できる。3相の商用電源1からの3相
交流をダイオード整流器2で整流し、平滑コンデンサ3
で平滑することにより直流電圧を生成する。各スイッチ
ング素子5a,5b,5d,5eを任意のタイミングで
スイッチングすることにより、通常、負荷5に対して任
意の正弦波電流を流すように印加電圧を制御する。図1
4に、その制御波形を示す。いま、負荷7に流したい電
流基準波形をIURとし、実際に流れている電流を第1の
電流検出器9で検出した波形をIUFとする。このIUR
UFの差をとり、これを増幅器13で増幅する。この増
幅出力が負荷7に印加すべき電圧基準VUVとなる。これ
を実際のスイッチング波形に変換するため、3角波発生
器14からの3角波と電圧基準VUVとを比較変調回路1
5で比較して変調をかけ、PWM(パルス幅変調)波形
とする。図14は、この波形を示しており、3角波と基
準電圧VUVとの交点からそれぞれスイッチング素子5
a,5b,5d,5eのスイッチング信号U,V,X,
Yを生成している。ここで、UとX、VとYはそれぞれ
反転の関係にあり、実際のスイッチング動作では、スイ
ッチング素子5aと5d、5bと5eのオフ時間を考慮
して、短絡の状態が発生しないようにインターロック時
間を設けるが、ここでは動作の説明に重点をおき省略し
ている。図15は、この場合のインバータ4へ流れる電
流モードを示している。通常、負荷7はインダクタンス
負荷のため、印加電圧に対し、電流が遅れる。図14で
は、30゜の遅れの場合を示している。したがって、こ
の印加電圧に対する電流の遅れのため、負荷5に流れる
電流方向により、〜のモードにわかれ、各モードに
て、スイッチング素子がオンの場合とオフの場合の8つ
の流れ方がある。図15では、回路を、スイッチング素
子を理想的なスイッチで表現し、電流が流れるダイオー
ドのみを記述し、各モードにおけるスイッチング素子の
オン時とオフ時の電流経路を別々に示してある。またイ
ンダクタンス負荷5両端の電圧極性を表示した回路図内
で実線はスイッチングオン時、点線はスイッチングオフ
時の電流方向を示し、インダクタンス負荷5両端の電圧
極性で○内はスイッチングオフ時の極性を示している。
図15(a)のモードは、対となって動作するスイッ
チング素子5a,5eが同時にオンからオフに転じたと
き、同図(b)のモードは、スイッチング素子5a,
5eがオフしてスイッチング素子5b,5dが同時にオ
ンに転じたとき、同図(c)のモードは、スイッチン
グ素子5b,5dが同時にオンからオフに転じたとき、
同図(d)のモードは、スイッチング素子5b,5d
がオフしてスイッチング素子5a,5eが同時にオンに
転じたときの電流の流れをそれぞれ示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ制御
装置では、インバータを構成する複数のスイッチング素
子のうち、対となって動作する両スイッチング素子を何
れもPWM制御するようになっていたため、インバータ
内の電流経路及びインダクタンス負荷両端の電圧極性は
目まぐるしく変化する。通常、スイッチングは数kHz
オーダーで行われており、スイッチング素子の高速化や
装置の小型化、静音化、高性能化等により、このスイッ
チング周波数は高くなる傾向にある。しかし、逆に、こ
のスイッチング周波数が高くなることにより漏洩電流の
増加による機器誤動作や誘導ノイズによる影響、ラジオ
ノイズによる雑音等の不具合が発生してきている。
【0005】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
インバータに発生する高調波や放射雑音を低減すること
ができるとともにインバータの効率を向上させることが
できるインバータ制御装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、複数のスイッチング素子に
よりブリッジ構成されたインバータを制御するインバー
タ制御装置であって、電圧基準から、当該電圧基準の極
性に応じて前記複数のスイッチング素子のうち対となっ
て動作する一方のスイッチング素子をオン固定するオン
パルスを生成するオンパルス生成回路と、前記電圧基準
をPWM変調して前記対となって動作する他方のスイッ
チング素子をオン・オフするPWMパルスに変換する変
換回路とを有することを要旨とする。この構成により、
ブリッジを構成する複数のスイッチング素子のうち対と
なって動作する一方のスイッチング素子がオン固定さ
れ、他方のスイッチング素子のみがPWMパルスでオン
・オフされてインバータ負荷への印加電圧が可変され
る。また、他方のスイッチング素子オフ時の還流モード
では、循環電流がブリッジ内の相間を流れて、ブリッジ
前段の平滑コンデンサ等まで流れ出ることがない。
【0007】請求項2記載の発明は、複数のスイッチン
グ素子によりブリッジ構成されたインバータを制御する
インバータ制御装置であって、前記インバータの負荷に
並列接続され、前記スイッチング素子がオフに転じた還
流モード時に前記負荷を短絡して循環電流を当該負荷に
還流させる還流回路を有することを要旨とする。この構
成により、スイッチング素子がオフに転じた還流モード
で、循環電流が負荷と、この負荷に近接した還流回路の
間を流れる。
【0008】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
のインバータ制御装置において、前記インバータの負荷
に並列接続され、前記PWMパルスでオン・オフされる
前記他方のスイッチング素子がオフに転じた還流モード
時に前記負荷を短絡して循環電流を当該負荷に還流させ
る還流回路を有することを要旨とする。この構成によ
り、ブリッジを構成する複数のスイッチング素子のうち
対となって動作する一方のスイッチング素子がオン固定
され、他方のスイッチング素子のみがPWMパルスでオ
ン・オフされてインバータ負荷への印加電圧が可変され
る。また、他方のスイッチング素子オフ時の還流モード
では、循環電流が負荷と、この負荷に近接した還流回路
の間を流れる。
【0009】請求項4記載の発明は、上記請求項1記載
のインバータ制御装置において、前記インバータは、単
相ブリッジで構成された単相インバータであり、前記電
圧基準が正極性のときは前記単相ブリッジの一方の相で
対となって動作する一方のスイッチング素子をオン固定
して他方のスイッチング素子をPWMパルスでオン・オ
フ制御し、前記電圧基準が負極性のときは前記単相ブリ
ッジの他方の相で対となって動作する一方のスイッチン
グ素子をオン固定して他方のスイッチング素子をPWM
パルスでオン・オフ制御することにより、前記単相イン
バータの負荷に印加する電圧を可変することを要旨とす
る。この構成により、単相インバータの場合、単相ブリ
ッジにおける一方の相及び他方の相の各一方のスイッチ
ング素子がオン固定され、各他方のスイッチング素子の
みがPWMパルスでオン・オフされて単相インバータ負
荷への印加電圧が可変される。また、各他方のスイッチ
ング素子オフ時の還流モードでは、循環電流が単相ブリ
ッジ内の相間を流れて、単相ブリッジ前段の平滑コンデ
ンサ等まで流れ出ることがない。
【0010】請求項5記載の発明は、上記請求項2記載
のインバータ制御装置において、前記インバータは、単
相ブリッジで構成された単相インバータであり、ダイオ
ードとスイッチング素子を組み合わせた第1の還流回路
と、前記ダイオードとは逆向きのダイオードとスイッチ
ング素子を組み合わせた第2の還流回路とを前記負荷に
それぞれ並列接続し、前記負荷に流れる電流方向に応じ
て前記第1の還流回路と前記第2の還流回路とを切換え
て作動させることを要旨とする。この構成により、単相
インバータの場合、単相ブリッジにおける一方の相及び
他方の相の各他方のスイッチング素子がオフに転じた還
流モードで、循環電流が負荷に流れる電流方向に応じ
て、負荷と第1の還流回路の間、又は負荷と第2の還流
回路の間を流れる。
【0011】請求項6記載の発明は、上記請求項1記載
のインバータ制御装置において、前記インバータは、単
相ブリッジで構成された単相インバータであり、前記電
圧基準が正極性のときは前記単相ブリッジの一方の相で
対となって動作する一方のスイッチング素子をオン固定
して他方のスイッチング素子をPWMパルスでオン・オ
フ制御し、前記電圧基準が負極性のときは前記単相ブリ
ッジの他方の相で対となって動作する一方のスイッチン
グ素子をオン固定して他方のスイッチング素子をPWM
パルスでオン・オフ制御し、前記単相インバータの負荷
には、ダイオードとスイッチング素子を組み合わせた第
1の還流回路と、前記ダイオードとは逆向きのダイオー
ドとスイッチング素子を組み合わせた第2の還流回路と
をそれぞれ並列接続し、前記一方及び他方の相における
前記他方のスイッチング素子がオフに転じた還流モード
時に前記負荷に流れる電流方向に応じて前記第1の還流
回路と前記第2の還流回路とを切換え作動させて前記負
荷を短絡し、循環電流を当該負荷に還流させることを要
旨とする。この構成により、単相インバータの場合、単
相ブリッジにおける一方の相及び他方の相の各一方のス
イッチング素子がオン固定され、各他方のスイッチング
素子のみがPWMパルスでオン・オフされて単相インバ
ータ負荷への印加電圧が可変される。また、各他方のス
イッチング素子がオフに転じた還流モードでは、循環電
流が負荷に流れる電流方向に応じて、負荷と第1の還流
回路の間、又は負荷と第2の還流回路の間を流れる。
【0012】請求項7記載の発明は、複数のスイッチン
グ素子により3相ブリッジに構成された3相インバータ
を制御するインバータ制御装置であって、前記3相ブリ
ッジにおける各相の電圧基準から最も点孤角の大きくな
るスイッチング素子の相を選別し、前記点孤角の大きい
間、当該スイッチング素子をオン固定するオンパルスを
生成するオンパルス生成回路と、前記電圧基準をPWM
変調して前記点孤角の大きくなるスイッチング素子の相
以外の相のスイッチング素子をオン・オフするPWMパ
ルスに変換する変換回路とを有することを要旨とする。
この構成により、3相インバータの場合、3相ブリッジ
における各相のスイッチング素子のうち最も点孤角の大
きくなるスイッチング素子がオン固定され、他の相のス
イッチング素子のみがPWMパルスでオン・オフされて
3相インバータ負荷への印加電圧が可変される。また、
他の相のスイッチング素子オフ時の還流モードでは、循
環電流が3相ブリッジ内の相間を流れて、3相ブリッジ
前段の平滑コンデンサ等まで流れ出ることがない。
【0013】請求項8記載の発明は、上記請求項2記載
のインバータ制御装置において、前記インバータは、3
相ブリッジ構成された3相インバータであり、ダイオー
ドとスイッチング素子を組み合わせた第1の還流回路
と、前記ダイオードとは逆向きのダイオードとスイッチ
ング素子を組み合わせた第2の還流回路とを、前記3相
インバータの3相負荷におけるU−V相間、V−W相間
及びW−U相間にそれぞれ並列接続し、前記U−V相
間、V−W相間又はW−U相間に流れる電流方向に応じ
て前記第1の還流回路と前記第2の還流回路とをそれぞ
れ切換えて作動させることを要旨とする。この構成によ
り、3相インバータの場合、他の相のスイッチング素子
がオフに転じた還流モードで、循環電流が3相負荷にお
けるU−V相間、V−W相間又はW−U相間に流れる電
流方向に応じて、負荷と第1の還流回路の間、又は負荷
と第2の還流回路の間を流れる。
【0014】請求項9記載の発明は、上記請求項7記載
のインバータ制御装置において、ダイオードとスイッチ
ング素子を組み合わせた第1の還流回路と、前記ダイオ
ードとは逆向きのダイオードとスイッチング素子を組み
合わせた第2の還流回路とを、前記3相インバータの3
相負荷におけるU−V相間、V−W相間及びW−U相間
にそれぞれ並列接続し、前記点孤角の大きくなるスイッ
チング素子の相以外の相のスイッチング素子がオフに転
じた還流モード時に前記U−V相間、V−W相間又はW
−U相間に流れる電流方向に応じて前記第1の還流回路
と前記第2の還流回路とをそれぞれ切換え作動させて前
記U−V相間、V−W相間又はW−U相間を短絡し、循
環電流を当該各相間に還流させることを要旨とする。こ
の構成により、3相インバータの場合、3相ブリッジに
おける各相のスイッチング素子のうち最も点孤角の大き
くなるスイッチング素子がオン固定され、他の相のスイ
ッチング素子のみがPWMパルスでオン・オフされて3
相インバータ負荷への印加電圧が可変される。また、他
の相のスイッチング素子がオフに転じた還流モードで
は、循環電流が3相負荷におけるU−V相間、V−W相
間又はW−U相間に流れる電流方向に応じて、負荷と第
1の還流回路の間、又は負荷と第2の還流回路の間を流
れる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0016】図1乃至図3は、本発明の第1の実施の形
態を示す図である。本実施の形態は、前記図12(a)
と同様の構成の単相インバータに適用したものである。
まず、図1を用いて、本実施の形態のインバータ制御装
置の構成を説明する。なお、図1、後述の第2の実施の
形態における図4及び第4の実施の形態における図11
において、前記図12、図13における回路機器及び素
子等と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以っ
て示し、重複した説明を省略する。図1において、抵抗
器16、ダイオード17及びオペアンプ18により負値
のみ出力するコンパレータ19が構成され、抵抗器2
0,21及びオペアンプ22により反転回路23が構成
されている。24は正転ロジックであり、そのままの値
を出力する。25は反転ロジックであり、反転した値を
出力する。上記のコンパレータ19及び反転回路23と
正転ロジック24又は反転ロジック25とで後述のオン
パルスを生成するオンパルス生成回路が構成されてい
る。26,27はANDロジックであり、3角波発生器
14及び比較変調回路15とANDロジック26又は2
7とで電圧基準VUVをPWMパルスに変換する変換回路
が構成されている。
【0017】次に、図2、図3を用いて、上述のように
構成されたインバータ制御装置の作用を説明する。電圧
基準VUVをコンパレータ19に入力し、電圧基準VUV
正値の時のみ負値を出力させる。この負値出力を反転回
路23に入力し電圧基準VUVが正値の時のみ正値を出力
する信号を得る。この信号を正転ロジック24を介して
U信号(オンパルス)を得る。また反転ロジック25を
介してV信号(オンパルス)を得る。また、3角波発生
器14と比較変調回路15で電圧基準VUVをPWM変調
した波形とU信号とのAND条件をANDロジック26
でとってPWMパルスを作り、これをY信号とし、同様
に電圧基準VUVをPWM変調した波形とV信号とのAN
D条件をANDロジック27でとってPWMパルスを作
り、これをX信号とする。これらの処理により、図2に
示すように、電圧基準VUVが正値の時は、単相ブリッジ
におけるスイッチング素子5aがオン固定(U信号)で
これと対となって動作するスイッチング素子5eのみを
PWM制御(Y信号)して負荷に印加する電圧を調整す
る。電圧基準VUVが負値の時は、スイッチング素子5b
がオン固定(V信号)でこれと対となって動作するスイ
ッチング素子5dのみをPWM制御(X信号)して負荷
に印加する電圧を調整する。このように、本実施の形態
では、スイッチング素子5a、スイッチング素子5bの
スイッチングがU信号、V信号でオン固定となるので、
従来の対となる両素子5aと5e(U信号とY信号)又
は5bと5d(V信号とX信号)がPWM制御される場
合(図2の(b),(c))と比較して明らかにスイッ
チング回数が減少する。
【0018】図3の表記方法は、前記図14、図15と
同様である。図3(a)のモードは、スイッチング素
子5aがオン固定され、PWM制御される5eがオンか
らオフに転じたとき、同図(b)のモードは、スイッ
チング素子5a,5eがオフしてスイッチング素子5b
がオン固定され、PWM制御される5dがオンに転じた
とき、同図(c)のモードは、スイッチング素子5b
がオン固定され、PWM制御される5dがオンからオフ
に転じたとき、同図(d)のモードは、スイッチング
素子5b,5dがオフしてスイッチング素子5aがオン
固定され、PWM制御される5eがオンに転じたときの
電流の流れをそれぞれ示している。図3と前記図15を
比較すると、スイッチングオン時の電流経路は同じであ
るがスイッチングオフ時のダイオード還流モードでは、
電流が平滑コンデンサまで戻らずに単相ブリッジスタッ
ク内の相間のダイオードループに還流する。したがっ
て、これらのことからスイッチングによる高調波や放射
雑音が低減して他の機器等への悪影響が軽減されるとと
もにスイッチング回数が減ることにより、スイッチング
損失が減少して効率の向上がもたらされる。
【0019】図4乃至図6には、本発明の第2の実施の
形態を示す。図4において、自己消孤型スイッチング素
子28及びダイオード29で構成された第1の還流回路
30と、自己消孤型スイッチング素子31及び上記とは
逆向きのダイオード32で構成された第2の還流回路3
3とが負荷7にそれぞれ並列接続されている。図5は、
第1の還流回路30及び第2の還流回路33の制御回路
を示しており、抵抗器34、ダイオード35及びオペア
ンプ36によりコンパレータが構成され、抵抗器37,
38及びオペアンプ39により反転回路が構成されてい
る。40は正転ロジック、41は反転ロジックである。
【0020】次に作用を説明する。図5におけるコンパ
レータ、反転回路、正転ロジック40及び反転ロジック
41が、前記図1における同様の構成の回路部分と略同
様に作用して、第1の電流検出器9によって検出された
負荷に流れる電流が正方向の場合には、IUFが正値にな
り、正転ロジック40からのVUの信号がオンになっ
て、第1の還流回路30のスイッチング素子28が導通
する。また、IUFが負値になると反転ロジック41から
のUVの信号がオンになって、第2の還流回路33のス
イッチング素子31が導通する。この場合の前記図3に
対応した各電流の流れれる経路を図6に示す。この制御
により、PWM制御されるスイッチング素子がオフに転
じた各還流モードでは、循環電流が負荷7に並列に接続
した第1の還流回路30又は第2の還流回路33を流れ
る。一般的に負荷7とインバータ装置間はある一定の距
離があり、この間を電線ケーブルにより接続する。した
がって、この間での電流、電圧の急峻な変化は、漏れ電
流やノイズの発生に大きく影響する。この場合におい
て、本実施の形態では、ダイオードの還流モードについ
ては、循環電流が負荷7に近接したループで回ることに
なり、外部への悪影響を軽減することができる。
【0021】図7乃至図10には、本発明の第3の実施
の形態を示す。本実施の形態は、前記図12(b)と同
様の構成の3相インバータに適用したものである。図7
を用いて、本実施の形態のインバータ制御装置の構成を
説明する。24a〜24cは正転ロジック、25a〜2
5cは反転ロジックであり、コンパレータ19及び反転
回路23と正転ロジック24a又は反転ロジック25a
とでオンパルス生成回路が構成されている。42〜47
はANDロジック、48,49,50は3角波変調回
路、51〜56はANDロジック、57〜62はORロ
ジックであり、3角波変調回路48とANDロジック5
1又は52とで電圧基準VUVをPWMパルスに変換する
変換回路が構成されている。その他、V,W相分の増幅
器、コンパレータ及び反転回路を含む回路系は図示省略
してある。
【0022】次に、図8乃至図10を用いて作用を説明
する。U相、V相、W相のそれぞれの電流基準IUR,I
VR,IWRからそれぞれの相の電流検出器出力IUF
VF,IWFを引き、各相の電圧基準VU ,VV ,VW
得られる。それを基に単相インバータの場合と同様に各
電圧基準VU ,VV ,VW が正値と負値の信号U* ,U
-*,V* ,V-*,W* ,W-*を作り、さらに各相で他の
2相より電圧が高い区間U**,V**,W**及び逆に他の
2相より電圧の低い区間X**,Y**,Z**をANDロジ
ック42〜47のAND条件で生成し、その電圧の高い
区間及び低い区間の間、即ち点孤角の大きい間、その点
孤角の大きくなるスイッチング素子をオンパルスでオン
に固定する。そのオン固定しているスイッチング素子の
相以外の相のスイッチング素子に印加する信号部分はP
WMパルスとし、そのオンパルス及びPWMパルスの合
成を図8に示すようなU,X,V,Y,W,Zのスイッ
チング信号として各スイッチング素子5a〜5fに供給
する。
【0023】図10に各モードの電流経路を示す。ここ
では説明を簡略化するため、電圧、電流の位相差なしで
説明するが、位相遅れが発生しても電流の経路としては
図8の6モードとなり、図10に示すように、ダイオー
ドに還流する還流モードでは3相ブリッジスタック内の
各ダイオードを介して循環し、平滑コンデンサを介さな
いことから、電流の経路を短くすることができ、またス
イッチング回数もオン固定により軽減することができ
る。
【0024】図11には、本発明の第4の実施の形態を
示す。本実施の形態は、上記と同様の3相インバータに
適用した場合において、還流モード時に循環電流を3相
負荷に近隣した回路にてダイオード還流させるようにし
たものである。図11において、自己消孤型スイッチン
グ素子28a及びダイオード29aで構成された第1の
還流回路30aと、自己消孤型スイッチング素子31a
及び上記とは逆向きのダイオード32aで構成された第
2の還流回路33aとが3相負荷8におけるU−V相間
にそれぞれ並列接続されている。自己消孤型スイッチン
グ素子28b及びダイオード29bで構成された第1の
還流回路30bと、自己消孤型スイッチング素子31b
及び上記とは逆向きのダイオード32bで構成された第
2の還流回路33bとがV−W相間にそれぞれ並列接続
されている。また、自己消孤型スイッチング素子28c
及びダイオード29cで構成された第1の還流回路30
cと、自己消孤型スイッチング素子31c及び上記とは
逆向きのダイオード32cで構成された第2の還流回路
33cとがW−U相間にそれぞれ並列接続されている。
【0025】作用を説明する。前記図8、図10に示す
電流モードにおいて、モードのとき、U−V相間のス
イッチング素子31aとV−W相間のスイッチング素子
28bがオンになる。モードのとき、U−V相間のス
イッチング素子31aとW−U相間のスイッチング素子
28cがオンになる。モードのとき、W−U相間のス
イッチング素子28cとV−W相間のスイッチング素子
31bがオンになる。モードのとき、U−V相間のス
イッチング素子28aとV−W相間のスイッチング素子
31bがオンになる。モードのとき、U−V相間のス
イッチング素子28aとW−U相間のスイッチング素子
31cがオンになる。モードのとき、W−U相間のス
イッチング素子31cとV−W相間のスイッチング素子
28bがオンになる。このようにダイオード還流モード
のときには、電流モードに応じて各相間の第1の還流回
路30a,30b,30cと第2の還流回路33a,3
3b,33cとを切換え作動させることにより、循環電
流が負荷8に近接したスイッチング素子とダイオードを
介して流れる。この結果、循環電流の経路が非常に短く
なり、外部への悪影響を軽減できる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、電圧基準から、当該電圧基準の極性に応じ
て複数のスイッチング素子のうち対となって動作する一
方のスイッチング素子をオン固定するオンパルスを生成
するオンパルス生成回路と、前記電圧基準をPWM変調
して前記対となって動作する他方のスイッチング素子を
オン・オフするPWMパルスに変換する変換回路とを具
備させたため、インバータのスイッチング回数が減り、
また還流モードでは、循環電流がブリッジ内を流れて、
インバータに発生する高調波や放射雑音を低減すること
ができるとともにインバータのスイッチング損失が減少
して効率を向上させることができる。
【0027】請求項2記載の発明によれば、インバータ
の負荷に並列接続され、スイッチング素子がオフに転じ
た還流モード時に前記負荷を短絡して循環電流を当該負
荷に還流させる還流回路を具備させたため、還流モード
時に循環電流が負荷に近接したループを流れて、還流モ
ードにおける放射雑音等の外部への影響を一層低減する
ことができる。
【0028】請求項3記載の発明によれば、前記インバ
ータの負荷に並列接続され、前記PWMパルスでオン・
オフされる前記他方のスイッチング素子がオフに転じた
還流モード時に前記負荷を短絡して循環電流を当該負荷
に還流させる還流回路を具備させたため、上記請求項1
記載の発明と請求項2記載の発明の両構成を合わせ有す
ることで、インバータのスイッチング回数が減り、また
還流モードでは循環電流が負荷に近接したループを流れ
て、インバータに発生する高調波や放射雑音を一層低減
することができる。
【0029】請求項4記載の発明によれば、前記インバ
ータは、単相ブリッジで構成された単相インバータであ
り、前記電圧基準が正極性のときは前記単相ブリッジの
一方の相で対となって動作する一方のスイッチング素子
をオン固定して他方のスイッチング素子をPWMパルス
でオン・オフ制御し、前記電圧基準が負極性のときは前
記単相ブリッジの他方の相で対となって動作する一方の
スイッチング素子をオン固定して他方のスイッチング素
子をPWMパルスでオン・オフ制御することにより、前
記単相インバータの負荷に印加する電圧を可変するよう
にしたため、単相インバータの場合、負荷への印加電圧
の正、負に応じて単相ブリッジにおける一方の相及び他
方の相の各一方のスイッチング素子がオン固定されて、
確実にスイッチング回数が減り、また還流モードでは、
循環電流が単相ブリッジ内を流れて、単相インバータに
発生する高調波や放射雑音を低減することができるとと
もに単相インバータのスイッチング損失が減少して効率
を向上させることができる。
【0030】請求項5記載の発明によれば、前記インバ
ータは、単相ブリッジで構成された単相インバータであ
り、ダイオードとスイッチング素子を組み合わせた第1
の還流回路と、前記ダイオードとは逆向きのダイオード
とスイッチング素子を組み合わせた第2の還流回路とを
前記負荷にそれぞれ並列接続し、前記負荷に流れる電流
方向に応じて前記第1の還流回路と前記第2の還流回路
とを切換えて作動させるようにしたため、単相インバー
タの場合、還流モード時に、負荷に流れる電流方向にか
かわらず、循環電流が確実に負荷に近接したループを流
れて、単相インバータに発生する高調波や放射雑音を一
層低減することができる。
【0031】請求項6記載の発明によれば、前記インバ
ータは、単相ブリッジで構成された単相インバータであ
り、前記電圧基準が正極性のときは前記単相ブリッジの
一方の相で対となって動作する一方のスイッチング素子
をオン固定して他方のスイッチング素子をPWMパルス
でオン・オフ制御し、前記電圧基準が負極性のときは前
記単相ブリッジの他方の相で対となって動作する一方の
スイッチング素子をオン固定して他方のスイッチング素
子をPWMパルスでオン・オフ制御し、前記単相インバ
ータの負荷には、ダイオードとスイッチング素子を組み
合わせた第1の還流回路と、前記ダイオードとは逆向き
のダイオードとスイッチング素子を組み合わせた第2の
還流回路とをそれぞれ並列接続し、前記一方及び他方の
相における前記他方のスイッチング素子がオフに転じた
還流モード時に前記負荷に流れる電流方向に応じて前記
第1の還流回路と前記第2の還流回路とを切換え作動さ
せて前記負荷を短絡し、循環電流を当該負荷に還流させ
るようにしたため、上記請求項4記載の発明と請求項5
記載の発明の両構成を合わせ有することで、単相インバ
ータの場合に、確実にスイッチング回数が減り、また還
流モード時には、負荷に流れる電流方向にかかわらず、
循環電流が確実に負荷に近接したループを流れて、単相
インバータに発生する高調波や放射雑音を一層低減する
ことができ、さらには単相インバータのスイッチング損
失が減少して効率を向上させることができる。
【0032】請求項7記載の発明によれば、複数のスイ
ッチング素子により3相ブリッジに構成された3相イン
バータを制御するインバータ制御装置であって、前記3
相ブリッジにおける各相の電圧基準から最も点孤角の大
きくなるスイッチング素子の相を選別し、前記点孤角の
大きい間、当該スイッチング素子をオン固定するオンパ
ルスを生成するオンパルス生成回路と、前記電圧基準を
PWM変調して前記点孤角の大きくなるスイッチング素
子の相以外の相のスイッチング素子をオン・オフするP
WMパルスに変換する変換回路とを具備させたため、3
相インバータの場合に、スイッチング回数が減り、また
還流モードでは、循環電流が3相ブリッジ内の相間を流
れて、3相インバータに発生する高調波や放射雑音を低
減することができるとともに3相インバータのスイッチ
ング損失が減少して効率を向上させることができる。
【0033】請求項8記載の発明によれば、前記インバ
ータは、3相ブリッジ構成された3相インバータであ
り、ダイオードとスイッチング素子を組み合わせた第1
の還流回路と、前記ダイオードとは逆向きのダイオード
とスイッチング素子を組み合わせた第2の還流回路と
を、前記3相インバータの3相負荷におけるU−V相
間、V−W相間及びW−U相間にそれぞれ並列接続し、
前記U−V相間、V−W相間又はW−U相間に流れる電
流方向に応じて前記第1の還流回路と前記第2の還流回
路とをそれぞれ切換えて作動させるようにしたため、3
相インバータの場合、還流モード時に、負荷におけるU
−V相間、V−W相間又はW−U相間に流れる電流方向
にかかわらず、循環電流が確実に3相負荷に近接したル
ープを流れて、3相インバータに発生する高調波や放射
雑音を一層低減することができる。
【0034】請求項9記載の発明によれば、ダイオード
とスイッチング素子を組み合わせた第1の還流回路と、
前記ダイオードとは逆向きのダイオードとスイッチング
素子を組み合わせた第2の還流回路とを、前記3相イン
バータの3相負荷におけるU−V相間、V−W相間及び
W−U相間にそれぞれ並列接続し、前記点孤角の大きく
なるスイッチング素子の相以外の相のスイッチング素子
がオフに転じた還流モード時に前記U−V相間、V−W
相間又はW−U相間に流れる電流方向に応じて前記第1
の還流回路と前記第2の還流回路とをそれぞれ切換え作
動させて前記U−V相間、V−W相間又はW−U相間を
短絡し、循環電流を当該各相間に還流させるようにした
ため、上記請求項7記載の発明と請求項8記載の発明の
両構成を合わせ有することで、3相インバータの場合
に、スイッチング回数が減り、また還流モード時には、
負荷におけるU−V相間、V−W相間又はW−U相間に
流れる電流方向にかかわらず、循環電流が確実に3相負
荷に近接したループを流れて、3相インバータに発生す
る高調波や放射雑音を一層低減することができ、さらに
は3相インバータのスイッチング損失が減少して効率を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインバータ制御装置の第1の実施
の形態を示すブロック図である。
【図2】上記第1の実施の形態における電圧基準及び制
御信号波形を比較例とともに示す図である。
【図3】上記第1の実施の形態における各電流モードを
示す図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示す回路図であ
る。
【図5】上記第2の実施の形態における制御回路を示す
ブロック図である。
【図6】上記第2の実施の形態における各電流モードを
示す図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態を示すブロック図で
ある。
【図8】上記第3の実施の形態における電圧基準及び制
御信号波形を示す図である。
【図9】上記第3の実施の形態における各部の信号波形
を示す図である。
【図10】上記第3の実施の形態における各電流モード
を示す図である。
【図11】本発明の第4の実施の形態を示す回路図であ
る。
【図12】従来のインバータの回路構成を示す図であ
る。
【図13】上記従来のインバータの制御装置を示すブロ
ック図である。
【図14】上記従来のインバータ制御装置における電圧
基準及び制御信号波形を示す図である。
【図15】上記従来のインバータ制御装置における各電
流モードを示す図である。
【符号の説明】
4 単相インバータ 5a〜5f,28,31 スイッチング素子 6 3相インバータ 7 単相負荷 8 3相負荷 14 3角波発生器 15 3角波発生器及びANDロジックとともに変換回
路を構成する比較変調回路 19 コンパレータ 23 コンパレータと正転ロジック又は反転ロジックと
ともにオンパルス生成回路を構成する反転回路 24 正転ロジック 25 反転ロジック 26,27,51〜56 ANDロジック 29,32 ダイオード 30,30a,30b,30c 第1の還流回路 33,33a,33b,33c 第2の還流回路 48,49,50 ANDロジックとともに変換回路を
構成する3角波変調回路

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のスイッチング素子によりブリッジ
    構成されたインバータを制御するインバータ制御装置で
    あって、電圧基準から、当該電圧基準の極性に応じて前
    記複数のスイッチング素子のうち対となって動作する一
    方のスイッチング素子をオン固定するオンパルスを生成
    するオンパルス生成回路と、前記電圧基準をPWM変調
    して前記対となって動作する他方のスイッチング素子を
    オン・オフするPWMパルスに変換する変換回路とを有
    することを特徴とするインバータ制御装置。
  2. 【請求項2】 複数のスイッチング素子によりブリッジ
    構成されたインバータを制御するインバータ制御装置で
    あって、前記インバータの負荷に並列接続され、前記ス
    イッチング素子がオフに転じた還流モード時に前記負荷
    を短絡して循環電流を当該負荷に還流させる還流回路を
    有することを特徴とするインバータ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記インバータの負荷に並列接続され、
    前記PWMパルスでオン・オフされる前記他方のスイッ
    チング素子がオフに転じた還流モード時に前記負荷を短
    絡して循環電流を当該負荷に還流させる還流回路を有す
    ることを特徴とする請求項1記載のインバータ制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記インバータは、単相ブリッジで構成
    された単相インバータであり、前記電圧基準が正極性の
    ときは前記単相ブリッジの一方の相で対となって動作す
    る一方のスイッチング素子をオン固定して他方のスイッ
    チング素子をPWMパルスでオン・オフ制御し、前記電
    圧基準が負極性のときは前記単相ブリッジの他方の相で
    対となって動作する一方のスイッチング素子をオン固定
    して他方のスイッチング素子をPWMパルスでオン・オ
    フ制御することにより、前記単相インバータの負荷に印
    加する電圧を可変することを特徴とする請求項1記載の
    インバータ制御装置。
  5. 【請求項5】 前記インバータは、単相ブリッジで構成
    された単相インバータであり、ダイオードとスイッチン
    グ素子を組み合わせた第1の還流回路と、前記ダイオー
    ドとは逆向きのダイオードとスイッチング素子を組み合
    わせた第2の還流回路とを前記負荷にそれぞれ並列接続
    し、前記負荷に流れる電流方向に応じて前記第1の還流
    回路と前記第2の還流回路とを切換えて作動させること
    を特徴とする請求項2記載のインバータ制御装置。
  6. 【請求項6】 前記インバータは、単相ブリッジで構成
    された単相インバータであり、前記電圧基準が正極性の
    ときは前記単相ブリッジの一方の相で対となって動作す
    る一方のスイッチング素子をオン固定して他方のスイッ
    チング素子をPWMパルスでオン・オフ制御し、前記電
    圧基準が負極性のときは前記単相ブリッジの他方の相で
    対となって動作する一方のスイッチング素子をオン固定
    して他方のスイッチング素子をPWMパルスでオン・オ
    フ制御し、前記単相インバータの負荷には、ダイオード
    とスイッチング素子を組み合わせた第1の還流回路と、
    前記ダイオードとは逆向きのダイオードとスイッチング
    素子を組み合わせた第2の還流回路とをそれぞれ並列接
    続し、前記一方及び他方の相における前記他方のスイッ
    チング素子がオフに転じた還流モード時に前記負荷に流
    れる電流方向に応じて前記第1の還流回路と前記第2の
    還流回路とを切換え作動させて前記負荷を短絡し、循環
    電流を当該負荷に還流させることを特徴とする請求項1
    記載のインバータ制御装置。
  7. 【請求項7】 複数のスイッチング素子により3相ブリ
    ッジに構成された3相インバータを制御するインバータ
    制御装置であって、前記3相ブリッジにおける各相の電
    圧基準から最も点孤角の大きくなるスイッチング素子の
    相を選別し、前記点孤角の大きい間、当該スイッチング
    素子をオン固定するオンパルスを生成するオンパルス生
    成回路と、前記電圧基準をPWM変調して前記点孤角の
    大きくなるスイッチング素子の相以外の相のスイッチン
    グ素子をオン・オフするPWMパルスに変換する変換回
    路とを有することを特徴とするインバータ制御装置。
  8. 【請求項8】 前記インバータは、3相ブリッジ構成さ
    れた3相インバータであり、ダイオードとスイッチング
    素子を組み合わせた第1の還流回路と、前記ダイオード
    とは逆向きのダイオードとスイッチング素子を組み合わ
    せた第2の還流回路とを、前記3相インバータの3相負
    荷におけるU−V相間、V−W相間及びW−U相間にそ
    れぞれ並列接続し、前記U−V相間、V−W相間又はW
    −U相間に流れる電流方向に応じて前記第1の還流回路
    と前記第2の還流回路とをそれぞれ切換えて作動させる
    ことを特徴とする請求項2記載のインバータ制御装置。
  9. 【請求項9】 ダイオードとスイッチング素子を組み合
    わせた第1の還流回路と、前記ダイオードとは逆向きの
    ダイオードとスイッチング素子を組み合わせた第2の還
    流回路とを、前記3相インバータの3相負荷におけるU
    −V相間、V−W相間及びW−U相間にそれぞれ並列接
    続し、前記点孤角の大きくなるスイッチング素子の相以
    外の相のスイッチング素子がオフに転じた還流モード時
    に前記U−V相間、V−W相間又はW−U相間に流れる
    電流方向に応じて前記第1の還流回路と前記第2の還流
    回路とをそれぞれ切換え作動させて前記U−V相間、V
    −W相間又はW−U相間を短絡し、循環電流を当該各相
    間に還流させることを特徴とする請求項7記載のインバ
    ータ制御装置。
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