JPS58144575A - Pwm変換器電源装置の制御回路 - Google Patents

Pwm変換器電源装置の制御回路

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JPS58144575A
JPS58144575A JP57024450A JP2445082A JPS58144575A JP S58144575 A JPS58144575 A JP S58144575A JP 57024450 A JP57024450 A JP 57024450A JP 2445082 A JP2445082 A JP 2445082A JP S58144575 A JPS58144575 A JP S58144575A
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pwm
frequency
circuit
signal
hysteresis width
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JP57024450A
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Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
Yuzuru Kubota
久保田 譲
Hiroshi Nagase
博 長瀬
Koji Miki
孝司 三木
Shin Suzuki
伸 鈴木
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はPWM&換器電源装置主回路の主スイッチング
素子’kPWMスインチング駆動する制御回路に係り、
特に比較回路のヒステリシス幅金利用して上記PWMス
イッチング駆動を行なうためのPWl’t4制御信号′
fr、侍る制御回路に関する。
この柚の制御回路では、PWM変換器電源装置の主回路
から負荷に供給される電圧、電流のフィードバック信号
がPWM指令と共に比較回路に供給され、PWM指令信
号に対するフィードバック信号の指令偏差が求められる
。この比較回路においては、該指令偏差がそのヒステリ
シス幅を横切るときにその出力が反転し、この比較回路
の出力にPWM制御信号が得られる。この様にして得ら
れたPWM制御信号によってPWM変換器電源装置の主
回路に設けられた主スイツチング素子、例えはトランジ
スタ、GTOなど、がPWMスイッチング駆動され、負
荷にPWMの電圧又は電流が供給される。
以上の様にして比較回路のヒステリシス幅を利用してP
WM制御信号を得る制御回路によれば、その回路構成を
簡素化することができ、従ってその部品点数音大幅に削
減することができる。
然しなから従来の制御回路では、第1図に示さrLる様
に前記比較回路から出力されるPWM制御信号100の
PWM周波数FpvtyがPWM変換器電源装置の主回
路周波数Fyが増大すると共に減少するという傾向が認
められる。
上記傾向は次式によシ理解される。
なお上記第(1)式においてVT)I  は前記比較回
路のヒステリシス幅、LはPWM変換器亀詠装置の” 
  負性とされた交流電動機の一次側からみた各相のイ
ンダクタンスである。
すなわち従来のこの楢の制御回路においては上記ヒステ
リシス幅VTRが一定でインダクタンスLが一次電流の
基本周波数が向くなると減少するので、PWM変換器電
源装置の主回路周波数FMが変化すると第1図に示され
る様にPWM制御信号100のPWM周波数FPWMが
変化する。
以上説明した様にこの種の制御回路においては、主回路
周波数FMが変動するとPWM周波数F IIWMの変
動するので、PVV’M周波数へFPWMの上昇により
主回路のスイッチング素子の損失が増大してその過熱ケ
招き、従ってそれを防止するための初期調整が必要とな
シ、またPWM周波数F PWMが震動すると主回路の
^調波電流によシ共振減少が発生して磁気騒音が増大す
るという問題があった。
さらにこの梅の装置では、交流を動機の低速(10Hz
程度の1次周波数)で運転されている場合と^速(50
Hz程度の1次周波数)で運転されている場合とでPW
M周波数100t−比較すると低速におけるPWM周波
数F’ pwMO方が30パーセントから40パーセン
トたけ高く、従ってPWM変換器電源装置の発生する最
大出力はPWM周波数FPWMが尚くスイッチング素子
の損失が大きい低速域で決定されるので、従来の制御回
路にはPWM変換器電源装置が出力可能な容量を十分に
引き出すことができないという問題があった。
本発明は上記従来の課題に鑑みて為されたものでろり、
その目的は、主回路周波数FMの変動に係わらすPWM
周波数FPWM’を常に一定に保持することができるP
WM変換器電源装置の制御回路を提供することにろる。
上記目的を達成するために本発明は、PWM指令信号に
対するフィードバック信号の指令値を求め該指令偏差が
ヒステリシス@全横切るときに出力を反転させる比較回
路を含み、該比較回路の出力によりPWM変換器電源装
置主回路の主スイッチング素子’iPWMスイッチング
駆動するPWM変換器電源の制御回路において、前記比
較回路の出力周波数に基づき前記ヒステリシス幅を変化
させてPWM変換器電源装置王回路周波数に係わらず前
記比較回路の出力周波数を一定に保持するPWM周波数
保持ループを形成したこと全特徴とする。
以下図面に基づいて本発明に係わるPWM変換器電源装
置の制御回路の好適な実施例を説明する。
第2図には本発明が適用さ扛た制御回路10゜そして制
御回路10により制御される主回路12を有するPWM
変換器電源装置が示され、本実施例ではこの主回路12
から出力される駆動電流102によって交流電動機14
が駆動される。
上i[2IJA′1lJJIlt流102は電流検出器
16にニジ検出され、その検出信号はフィードバック信
号104として制御回路10に供給されている。この制
御回路10にはPWM指令信号106が供給されており
、両信号104,106は比較回路18に供給芒れる。
前述した様にこの糧の制御回路10においてはこの比較
回路18のヒステリシス幅Vtu’r利用してPWM制
御信号100が作成される。すなわち第3図に示されて
いる様に比較回路18においては、上記フィードバック
信号104とPWM指令信号106は抵抗20.21−
介して比較され、この比較により得られ次指令信号10
6に対するフィードバック信号1040指令偏差108
が求められる。そしてこの指令偏差108は、抵抗26
.28によシヒステリシス幅VTRが決定されている演
算増幅器24の反転入力に供給される。
なお抵抗26は演算増幅器24の出力と比反転入力との
間に接続され、また抵抗28Fi演算増幅器24の比反
転入力を接地している。
この株にして構成された比較回路18のヒステリンス幅
VTRと指令偏差108の大小関係により演算増幅器2
4の出力すなわち比較回路18の出力が反転し、この槌
の制御回路10では該比較回路18の出力がPWM制御
信号100として用いられる。
上記比較回路18のPWM制御信号100はゲートアン
プ30Vc供給され、ゲートアンプ30はこのPWM制
御信号100に応じて主回路12の主スイッチング素子
ePWMスイッチング駆動することができる。
以上の制御回路10にニジ制御さnる主回路12は本実
施例では、交流電源から供給芒れた交流電流全直流電流
に変換するコンバータ32とコンバータ32から出力さ
れた直流電流を駆動電流10?へ変換するPWMインバ
ータ34とから構成嘔れており、コンバータ32はダイ
オード整流器36、平滑コンデンサ38から構成さ彊、
、PWMインバータ34はその主スイツチング素子とし
てプリンジ接続された6個のGTO40、各GTO40
に接続でれfc、N流ダイオード42から構成さfして
いる。
前記pwM制御信号100によりゲートアンプ30にて
得られたオンゲート信号110は上記PWMインバータ
34のP910GTO40P、N側GTO4ONに供給
され、G’I’040P、4ONはオンゲート信月11
0によりターンオンすることができる。この様にPWM
制御信号100によ#)GT040P、4ONへ供給さ
れるオンゲート信号110の供給比率が変化し、このと
きPWMインバータ34の出力電圧が正極性、負極性に
変化するので、交流電動機14に供給される電圧はパル
ス幅制御される。筐たP側GTO40Fの導通時には駆
動電流102が増大し、N側GT04 ONの導通時に
はこれが減少するので、駆動電流102を同様にパルス
幅制御することができる。
以上の様にこの種の制御回路10は比較回路18のヒス
テリシス幅Vtuk利用してPWM制御侶−@、100
を得、奢れ音用いて主回路12の主スイツチング素子(
本実施例ではGTO40)のPWMスイッチング駆動す
ることができる。
ここで前述した憶に本発明は、比較回路18の出力周波
数に基づきヒステリシス幅VTa’ii7変化させるこ
とができるPWM周波数保持ループを形成したことを特
徴としており、このため本実施例におけるこのPWM周
波数保持ループは以千の様に構成されている。
第2図、第3図において、前記PWM制御信号100は
単安定マルチバイブレータ44に供給される。この単安
定マルチバイブレータ44はPWM制御信号100のパ
ルス立上りに同期した一定時間幅のパルス112に出力
することができ、これによりPWM制御信号100の周
波数が検出される。
上記単安定マルチバイブレータ44から出力される周波
数検出パルス112は積分機能を有する増幅器46へ供
給逼れ、基準周波数指令回路48からこnに入力妊扛る
基準周波数指令114と逆極性で入力される。増幅器4
6は指令114に対する周波数検出パルス112の変化
を求めて極性が相異なる補正指令116a、116b’
e出力す(9) ることができる。
上記補正指令116a、116bは前記演算増幅器24
に接続されたヒステリシス幅補正回路50に供給される
。このヒステリシス幅補正回路50は演算増幅器24の
反転入力に逆並列接続さnたダイオード52.54及び
これらダイオード52.54とvt、:*: m幅器2
4の出力9111に接続サレ補正指令116a、116
bが供給される抵抗56.58から構成されており、補
正指令116に応じて抵抗26’li−介して演算増幅
器24の非反転入力へ供給されるフィードバックim’
t−変化させ、これにより前記ヒステリシス幅VTa’
!z変化させることができる。すなわち本実施例では、
周波数恢出パルス112が示すPWM周波数F PWM
が基準周波数指令114が示す基準周波数よシも低い場
合には演算増幅器24のヒステリシス幅VTRが補正回
路50により狭小補正され、筐たPWM周波数Fpwy
が基準周波数指令114の基準周波数よシも商い場合に
はヒステリシス幅Vru  が拡大補正さn、この結果
PWM周波数F pwyは基準(10) 周波数指令114が示す基準周波数と等しくなる様に制
御ちれる。
この様にPWM周波数保持ループは比較回路18のヒス
テリシス幅全補正してPWM周波数Fpwyk基準周波
数指令114に対し6する周波数に保持することができ
る。
本発明の好適な実施例は以上の構成から成り、以下上の
作用を説明する。
ゲートアンプ30のオンゲート信号110によりGTO
40がPWMスイッチング駆動され、PWMインバータ
34から交流電動機14へ駆動電流102が供給されて
交流電動機14が駆動される。
上記駆動電流102について電流検出器16で得られた
フィードバック信号104は第4図(A)に示される様
に短歯状波信号となシ、正弦波状のI)WM指令信号1
06と比較回路18において比#夕さfLる。この比較
によって得られた指令偏差108がヒステリシス幅V 
Tu’i横切ることに演算増幅器24の出力すなわち比
較回路18のPWM(11) 制御信号100が第4図(B)に示される様に反転し、
このPWM制御信号100により上記CITO40のP
WMスインチ/グ駆動が行なわれる。すなわち、PWM
制御信号100が正極性である場合にはGTO40Pが
導通して駆動電流102が櫂太し、指令偏差108がV
TIIを情勢ると演算増幅器24から出力6れるPWM
制御信号100が反転してGT04ONが導通し、駆動
電流102が減少する。筐たさらに指令偏差108がV
T)Iを横切るとPWM制御信号100が再製反転し、
同様の動作が繰り返される。
この保にPWM制御信号100の周波数はヒステリシス
幅VTHに反比例することが理解され、従って前記第(
1)式が成立することが確認される。
以上のPWM制御動作が行なわれている際にI)WM刊
御信号100の周波数が基準周波数指令114からはず
れた場合には、第4図(C)に示される様なPWM制御
信号1000周波数に比例した周波数検出パルス112
及び基準周波数指令114が供給さnる増幅器46から
補正指令(12) L16a’Eたは116bが出力される。この補正指令
116aまたは116bによりヒステリシス幅補正回路
50は、抵抗26を介して′rfL真増幅益24の比反
転入力に供給されるフィードバック量をこれらに応じて
変化させてPWM周波数Fpwmが基準値より低いとき
にはヒステリシス幅V T Hk狭小化しまたPWM周
波数が基準値よりも商い場合にはヒステリシス幅VTR
を拡大する株にと01補正する。この結果、主回路周波
数F M −PwmJm波数11”pw+4特性は第5
図に示される泳になる。
以上説明しへ様に本発明によれば、PWM周波数保狩ル
ープの作用によってPWM割御伯号の周波数音一定に保
持することができる。
なお上記実施例においてはPWMインバータにより交流
’m動機を駆動する場合について説明したが、上記PW
Mインバータか同様の構成であって交流を源に接続され
て交流/直流の変侠會行なうものこういても本発明に係
る制御回路會使用してPWM制御I (−H号の周波数
変動を防止することができる。
(13) ’Efc前記実施例でばPWM周波数FPWMを基準周
波数に1尾して制御していたが、本発明ではPWM周波
数F PWM k所定の許容範囲内で一定に保持するこ
とも可能である。
第6図には本発明の好適な第2実施例が示されており、
前述第1実施例と同一部材には同一符号を付してそれら
の説明は省略する。
本実施例におけるPWM周波数保持ループには、PWM
制御信号100が供給されるFV変換器60、F■変換
器60の出力が供給されるIJ ミンタ醒圧制御回路6
2そして演算増幅器24の反転入力と出力側に接続され
リミッタ電圧制御回路62により制御さnるリミッタ6
4が設けられている。
上記FV変候器60はPWM制御信号100の周波数を
゛電圧に変換することができ、リミッタ電圧制御回路6
2はFv変換器60にょシミ圧に変換されたPWM周波
数FPWMに応じてリミッタ64の制限電圧全制御する
ことができる。そしてリミッタ64はリミッタ電圧制御
回路62によル(14) 制御される制限電圧により比較回關18のヒステリシス
幅V THk変化させることができる。
第6図実施例は以上の構成から成るので、主回路周波数
FM(交流電流機14の一時周波数)が増加してPWM
Ji!it波数が減少しようとするときに、FV変換器
60の出力によってリミッタ電圧制御回路62がリミツ
タ64の制限電圧全変化させ、リミツタ64が演算増幅
器24のヒステリシス幅VTa’!il:補正してPW
M周波数FPWMの低下が防止される。この様に本実施
例によってもPWM周波数F PWM k一定に保持す
ることができる。
また上記リミッタ64會2個設けてPWM周波数FPW
Mの上限と下限を設定し、FPWM周波数の変動11m
’に所定範囲内に制限してこれを一定に保持することが
できる。
以上説明した様に本発明によれば、PWM周波数保持ル
ープにより比較IP!1Wfrのヒステリシス幅全主回
路の周波数に係わらず一定に保持することができるので
、主スイツチング素子の損失増大全防止してその加熱を
未然に押えることができる。
(15) また本発明によれば、PWM周波数が変動しないので駆
動電流の局調波分による共振現象を防ぐことができ、こ
のため共振現象による磁気騒音を最小限に抑制すること
ができる。
さらに本発明によれば、主回路周波数が高くなった場合
においてもPWM周波数を主回路周波数が低い場合のと
きと同様の値に保持することができるので、主スイツチ
ング素子として用いられるサイリスタ、GTOl トラ
ンジスタなどのスイッチング損失を一定とすることがで
き、この結果インバータの出力容菫全者しく増大させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来装置におけるPWM周波数と主回路周波数
との関係?示す特性図、第2図は本発明の好適な第1実
施例の構成図、第3図は同第1実施例の制御回路の具体
的構成図、第4図は第1実施例の動作を説明するための
各部波形図、第5図は第1実施例のPWM周波数と主回
路周波数との関係を示す特性図、第6図は本発明の好適
な第2(16) 実施例の構成図である。 10・・・制御回路、12・・・主回路、16・・・′
電流検出器、18・・・比較回路、20.22・・・抵
抗、24・・・演算増幅器、26.28・・・抵抗、4
4・・・単安定マルチバイブレーク、46・・・増幅器
、48・・・基準周波数指令回路、50・・・ヒステリ
シス幅補正回路、52.54・・・ダイオード、56.
58・・・抵抗、100・・・PWM制御信号、104
・・・フィードバック信号、106・・・P’WM指令
信号、108・・・指令1婦差、112・・・周波数検
出パルス、114・・・基準周波数指令、116a、1
16b・・・補止指令、VTH・・・ヒステリシス幅。 (17)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、PWM指令信号に対するフィードバック信号の指令
    偏差を求め該指令偏差がヒステリシス幅を横切るときに
    出力を反転させる比較回路を含み、該比較回路の出力に
    よりPWM変換器電源装置主回路の主スイッチング素子
    kPWMスイッチング駆動するPWM&換器電源の制御
    回路において、前記比較回路の出力周波数に基づき前記
    ヒステリシス幅を変化させてPWM変換器電源装置主回
    路周波数に係わらず前記比較回路の出力周波数1−一定
    に保持するPWM周波周波荷保持ループ全形成ことを特
    徴とするPWM変換器電源装置の制御回路。
JP57024450A 1982-02-19 1982-02-19 Pwm変換器電源装置の制御回路 Pending JPS58144575A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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