JPS5886874A - パルス幅変調インバ−タの制御装置 - Google Patents

パルス幅変調インバ−タの制御装置

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Publication number
JPS5886874A
JPS5886874A JP56184822A JP18482281A JPS5886874A JP S5886874 A JPS5886874 A JP S5886874A JP 56184822 A JP56184822 A JP 56184822A JP 18482281 A JP18482281 A JP 18482281A JP S5886874 A JPS5886874 A JP S5886874A
Authority
JP
Japan
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voltage
output
inverter
width modulation
data
Prior art date
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Pending
Application number
JP56184822A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Kunisada
秀明 国貞
Yasuhiro Yamazaki
泰広 山崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP56184822A priority Critical patent/JPS5886874A/ja
Publication of JPS5886874A publication Critical patent/JPS5886874A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/084Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system
    • H02M1/0845Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system digitally controlled (or with digital control)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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】 本発明はパルス幅変調インバータの制御装置に係り、特
にインバータの基本波出力電圧を大きくとれるように構
成したパルス幅変調インバータの制御装置に関する。
直流電力を交流電力に変換するイン・く−夕装置の一例
として、第1図にブリツジインノく一夕を示す。図にお
いてX、X、Y、Yはそれぞれ半導体スイッチを模型化
したスイッチであり、Zは負荷、Eは直流電源% ex
、eyFiそれぞれのアームの中点電位である。第2図
はこの回路の動作を説明するための信号波形で、信号X
、、X、、Yg。
Ylがそれ゛ぞれ与えられると、それに対応するスイッ
チx、x、y、yがオンし、信号がないときにはスイッ
チがオフ状態となる。信号XgとXiおよび¥8とYl
はそれぞれ相補や関係にあム信号が同時に存在すること
はない。信号X8とYlまたはXlとY5が同時に与え
られる期間は負荷Zに直流電源Eの電圧が印加される。
ここで、信号X1とYlが与えられた時、負荷Zに印加
される電圧を正方向としておく。このようにしたものに
おいて、信号X1とYl、あるいはX2とY5とが同時
に与えられる期間θを変えることによって交流電圧eの
芙効値の調整ができる。
一般にインバータ出力電圧は正弦波に近いことが要求さ
れ、そのためにインバータ出力に交流フィルタを設け、
:インバータの矩形波出力を正弦波化している。ここで
、矩形波に含まれる高調波成分が小さいほど、交流フィ
ルタが小形化できることはよく知られている。矩形波に
含まれる高調波成分を小さくするため、種々の制御方式
が発表されているが、最も代表的な方式として、第3図
に示すような角波を搬送波とするパルス幅変調(PWM
I制御がある。搬送波信号StとX相アーム変調波SX
を比較し、SXくStの時Xfが出力し、Sx>Stの
時X、が出力する。Y相アームについても同様でする。
さらに、Y相アーム変調波S、をX相アーム変調波8x
より120”遅れとすれば、アーム電圧eX、eYに3
の倍数調波が含まれていても、出力電圧(ez  ey
)には含まれない。ゆえに、アーム電圧ex、efに含
まれる高調波の内、3の倍数調波を除く成分が小さけれ
ば、出力電圧(ex  ey)の高調波電圧が小さい。
本方式においては、良く知られているように 変調度に一変調波波高値/搬送波波高値とアーム電圧e
Xの高調波電圧波高値は、搬送波周波数を基本波周波数
のm倍とすると最低次高調波は(m−2J次で6C1基
本波(1次]mに9とした場合の最低次高調波(7次)
関係は第4図に示すとおりとなる(ただし、3の倍数高
調波は省略した)。しかし、変調度に=1の時に基本波
電圧は最大となるが、その波高値は直流電圧Eの1/2
をEdとして最大Ed″″Cあり、第2図に示す波形で
は、  Eaであるので、取り出し得る電π 圧は−に減少する。これはスイッチング素子の電流を同
一とすると、敗り出し得る電圧が−に減少するので実質
的に出力容量が低下する。また、同一出力容量を得るた
めにはスイッチング素子の電流容量を上げなければなら
ない欠点がある。
本発明の目的は、パルス幅変調インバータの基本波出力
電圧を大きくしうる制御装置を提供することにある。
一般に、低次の高調波成分を除去するには、基本波の半
サイクルの中心90″ に対し対称なパルス幅をもち、
中心部はど幅を広くする。半廿イクル中の転流回数をm
回とすると、−サイクル中に[(m−13/2回の電圧
極性の変化する点があり、これを電気角度0° を基準
と1で制御角αと呼び、この制御角αを適当に選定すれ
ば、基本波出力電圧を大きく、高調波電圧を減少できる
本発明の一実施例を第5図に示し、第6図に動作タイム
チャートを示す。本例におけるインバータ回路2は第1
図の単相ブ・リッジ≧ンパータを前提に説明するが、本
発明はこれに限らず、3相インバータにも通用できるこ
とはもちろんである。
このインバータ回路2は点弧回路26〜29の信号x 
t 、x g = y t 、 y tによりスイッチ
ング動作を行なう。、発振器11出力はカウンタ17゜
18、分周器12に与えられる。分局器12は1サイク
ル中の転流回数に応じた周波数でCLOCKIを出力し
、マイクロプロセッサ−(MPU ) 13に割込信号
を与える。MPU13は、データバス(DATA BU
SJによってRAMI4,11’LOM15、カウンタ
17,18、マルチプレクサ20、バッファ23に接続
される。一方、MPU13はアドレスバス(AD HU
S)でデコーダーx6KJIMされる。デコーダー16
はマルチプレクサ20.サンプルホールド21、A/D
変換器22、バッファ23、カウンタ17,18に接続
される。ノリツブフロップ19のセット端子Sにはカウ
ンタ17が接続され、リセット端子Rにはカウンタ18
が接続される。さらにフリップ70、ツブ19のQ出力
は点弧回路26で増幅され、前述のX1信号としてイン
バータ回路2に与えられ、Q出力は点弧回路27で増幅
され、前述のX1信号としてインバータ回路2に与えら
れる。また、Y、信号はノリツブフロップ県9のQ出力
を移相器241で位相を変化させ、点弧回路28で増幅
して形成を移相器24で位相を変化させ、点弧回路29
で増幅して形成する。出力電圧はマルチプレクサ20に
取り込まれる。
出、力電圧をマルチプレクサ20で取り込み、サンプル
ホールド回路21でラッチし、A/D変換器22でディ
ジタル変換し、バッファ23を介して、MPU13に取
り込み、MP U 13にて出力電圧を制御する演算を
行ない、制御角αを決定するため、カラ/り17,18
にセットするデータを算出する。データはあらかじめR
OM15に記憶させておき、演算結果により、ROM1
5のデータを読み取り、CLOCKI  に同期して、
デコーダー16を通して、必要なデータをカウンタにセ
ットする。カウンタはCLOCK2  により、セット
されたデータを減少するように動作し出力データが零と
なると、パルスを出力する。移相器24゜25は位相を
12゛0°遅らせ、3倍調波が出力電圧に含まれないよ
うにする。
m=11について、第6図を用い説明する。
CLOCKIに20° ごとに出力される。0@のCL
OCKI  でカウンタ17にデータD−,がセットさ
れ、カウンタ18にデータD2がセットされる。
さらに、カウンタ18は位相O″ でリセットパルスを
MPU13よりの指令で出力する。したがって、0° 
ではXlが与えられ、XがONする。カウンタ17,1
8の出力データはCLOCKI により、減少し、電気
角α1で、カウンタ17の出力データが苓となるので、
セントパルスが出力され、フリップ刀ロップ19が反転
し、Xgが与えられ、X相アーム電圧は極性が反転する
。カウンタ18の出力データが零にならない間に、次の
CLO(Xiでカウンタ17にデータD3をセットする
。電気角α2でカウンタ18の出力データが零となるの
で、リセットパルスが出力され、スリップフロップ19
が反転し%X、が祢えられ、X相アーム電圧は極性が反
転する。電気角α3でカウンタ17の出力データが零と
なり%X、が与えられる。
40@ で再びカウンタ17にデータD5% カウンタ
18にデータD、がセットされる。電気角α4で、カウ
ンタ18はリセットパルスを出し、Xgが与えられ、α
、でカウンタ17はセットパルス金山し、Xtが与えら
れる。120°でデータD7 。
D6をセットし、電気角α6.α、を得て、140゜で
データD、、D、iセットし、電気角α8.α。
を傅て、160’  でデータD、。をセットし電気角
α、0を得る。次に、180″ でカウンタ17にデー
タD、□がセットされ、カウンタ1.8にデータD、1
がセットされる。さらに、カウンタ17は位相0°で、
セットパルスをMPUI 3よりの指令で出力する。こ
こで、D1ミDlle D2 =DI2とすれば、α2
=α12 180’、α2=α12 180°である。
以後、Dl−D1o+1.(i=1〜10jとすれば、
αi−α+o++  isooとなシ、電圧eXは位相
180°に対し点対称となる。さらに、90” −αa
 −J−αa +1−90°、(J−1〜5)とし、電
圧elの0° 〜180°180°位相90°に対し線
対称となる。
また、Y相アーム電圧eYはX相アーム電圧eXに対し
120°遅れとなり、出力電圧(ex−eylは第6図
に示す波形となる。
ここで、電圧ezの高調波を減少させるため、電気角α
をどう選定すれば良いか考察する。まず第6図に示す電
圧eXの波形について、フーリエ級数に展開し、第7次
の轍圧成分波高値e8□を求めると、 偶数次高調波は零であり、3倍調波は含まれていても問
題ないので、問題とな不高調波次数は5次、7次、・1
1次、13次、19次つまり、(6の倍数±1]次の周
波数となる。ここで、電気内分が制御できる。これには
、基本渡分も含まれる個の高調波成分を零にできる。
この時、基本波電圧波高値は次のようになる。
M=基本波電圧波高値/ E a m=11の場合について、電気角α1〜α6、およびM
を求め、第7図、第8図に示す。Mの最大値は1.16
最低次高調波は17次、19次となる。データD、〜D
、は、Dl−α1.D2−α、、D3−αm−20’、
D4=α4 40’、Da”α5−4o6  として、
セットすれば良く、これらデータをROM15にあらか
じめ格納しておく。
次にm=15の場合について、電気角α1〜α。
およびMを求め、第9図、第10図に示す。Mの最大値
は1.16、最低次高調波は23次、25次となる。こ
の時CLOCKI は15″間隔で出力さnる。
本発明は従来の三角波と正弦波によるPWM制御方式と
比べて、基本波電圧が大きくとれ、高調波次数が高くな
り、それを除去する交流フィルタは小さくてすむ。半サ
イクル中の転流回数が15回の場合について、本発明と
従来方式を比較するこのように本発明によれば、基本波
電圧が大きくとれるのでスイッチング素子の転流責務を
軽減でき、また最低次高調波が高いので、交流フィルタ
の責務も軽減でき、小形にして軽量しかも電気的過渡応
答も向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はブリッジインバータを説明する回路図を第2図
は第1図の負荷乙に印加される電圧と信号X、、X、、
Y、、Y、の関係を示す図、第3図は従来のPWM制御
の説明図、第4図は従来のPWM制御のf調度と高調波
波高値の関係を説明する図、第5図は本発明の一実施例
回路図、第6図は第5図の動作を説明するタイムチャー
ト図・第7図14m=11の場合の制御角と(基本波電
圧波高値/ E a )の関係を示す図、第8図はm=
11の場曾の(基本波電圧波高値/E、+)と基本波成
分に対する高調波成分の割合を示す図、第9図はm=1
5の場合の制御角と(基本波電圧波高値/Ea)の関係
を示す図、第10図はm−15の場合の(基本波電圧波
高値) E a rと基本波成分に、対する高調波成分
の割合を示す図である。 1、・・・直流電源、2・・・インバータ回路、3、・
・・負荷、11・・・発振器、16・・・デコーダー、
17.18・・・カウンタ、19・・・フリップ70ツ
ブ、26〜29第 1口 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、°インバータを構成する各スイッチにパルス幅変調
    信号を与えて制御するパルス幅変調インバータの制御装
    置においで、下記インバータ出力電圧をフーリエ級数に
    展開して得られる高調波成分のうち、所定次数の高調波
    成分を零とするように選定された制御信号を出力する手
    段を備え、この制御信号に基づいて上記パルス幅変調信
    号を作成することを特徴とするパルス幅変調インバータ
    の制御装置。
JP56184822A 1981-11-18 1981-11-18 パルス幅変調インバ−タの制御装置 Pending JPS5886874A (ja)

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JP56184822A JPS5886874A (ja) 1981-11-18 1981-11-18 パルス幅変調インバ−タの制御装置

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JPS5886874A true JPS5886874A (ja) 1983-05-24

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ID=16159894

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JP56184822A Pending JPS5886874A (ja) 1981-11-18 1981-11-18 パルス幅変調インバ−タの制御装置

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JP (1) JPS5886874A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6110967A (ja) * 1984-06-26 1986-01-18 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 3相電圧形インバ−タのパルス幅変調方法
US9647575B2 (en) 2013-04-23 2017-05-09 Mitsubishi Electric Corporation Power converter
WO2021130911A1 (ja) 2019-12-25 2021-07-01 三菱電機株式会社 電力変換装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6110967A (ja) * 1984-06-26 1986-01-18 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 3相電圧形インバ−タのパルス幅変調方法
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