JPS592574A - 電力変換装置の電流指令値演算方式 - Google Patents

電力変換装置の電流指令値演算方式

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JPS592574A
JPS592574A JP57109530A JP10953082A JPS592574A JP S592574 A JPS592574 A JP S592574A JP 57109530 A JP57109530 A JP 57109530A JP 10953082 A JP10953082 A JP 10953082A JP S592574 A JPS592574 A JP S592574A
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JP
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JP57109530A
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English (en)
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Toshiaki Kudo
工藤 俊明
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F1/02Digital function generators
    • G06F1/03Digital function generators working, at least partly, by table look-up
    • G06F1/035Reduction of table size
    • G06F1/0353Reduction of table size by using symmetrical properties of the function, e.g. using most significant bits for quadrant control
    • 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
    • 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
    • H02M7/53Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
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    • H02M7/5387Conversion 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 triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明はインバータ等の電力変換装置の出力電流の指令
値をディジタル量として演算する電力変換装置の電流指
令値演算方式に関する。
〔発明の技術的背景〕
近年、再現性の良さ、信頼性の高さ、あるいはマイクロ
プロセッサによる処理との適合性などから、制御回路は
ディジタル化されつつある。
電力変換装置の制御回路においても例外ではなく、第1
図に3相同期電動機を電力変換装置で駆動するだめの制
御を一部ディジタル化した回路を一例として示す。
第1図において、1は3相同期電動機、2は同期電動機
1に電機子電流1u r iv 、 iw を供給する
電力変換装置、3は同期電動機10回転子に直結され、
定められた角度だけ回転する毎にパルスを出力する・や
ルス発振器、4は・ギルス発振器3の出力・母ルスPの
周波数に比例した大きさの電圧を出力する周波数/、電
圧(F/’V)変換器、5は速度指令り“とF/V変換
器4の出力Wとの大きさを比較する比較器、6は比較器
5の比較結果に応じて同期電動機1に供給すべき電機子
電流の振幅を出力する速度制御回路である。
7はノぐルス発振器3の出力ノクルスPをカウントする
カウンタ、8U、8v、8Wはそれぞれ120°位相の
異なった正弦波データが書き込まれているリードオンリ
メモリ(ROM) 、9 U 。
9V、9WはROM 8 U 、 8 V 、 8 W
から出力される単位正弦波のディジタル信号と速度制御
回路6から出力される電流振幅指令1 との乗算機能を
有するディジタル/アナログ(D/A’)変換器であり
、これらD/A変換器9U、9V、9W(D出力1u”
+ iv*、 Lw”が同期電動機1の各相の電機子電
流指令値として電力変換装置2に与えられる。
電力変換装置2は3相の電流指令値lu r iviw
 に追従した各相の電機子電流1u 、 iv +iw
を同期電動機1に供給するもので、例えばトランジスタ
インバータとその瞬時電流制御回路等とで構成されるが
、公知であるからその詳細説明は省略する。
第1図において、/4’ルス発振器3とF/V変換器4
とで同期電動機1の速度Wを検出し、・クルス発振器3
とカウンタ7とで回転位置θを検出している。検出され
た。速度Vはその指令値♂と比較器5で比較され、その
比較結果に応じて速度制御回路6から必要な電機子電流
の振幅積* 令I が出力される。他方カウンタ7の出力である同期
電動機1の回転子位置θに応じて3個のROM 8 u
 、  v 、 8 wから120°ずつ位相の異なる
単位正弦波が出力され、D/A変換器90゜9V、9W
で振幅指令I と乗算されて、アナログの電流指令値1
u 、 iv 、 iwが得ちれる。すなわち、ROM
 8 U 、 8 V 、 8 Wは同期電動機1の回
転子磁極位置(θ)と常に同期した正弦波信号を出力す
るので、同期電動機1は速度制御回路6の出力である電
流の振幅指令I に比例したトルクを出力する。
〔背景技戸の問題点〕
第1図のように一部であってもディジタル化すると、デ
ィジタル信号のビット数で定まる分解能の問題が生じる
。第1図の場合には、同期電動機1が電気角で360°
回転する間に/’Pルス発振器3の出力するパルス数と
、それに合わせて最大カウント値が定められるカウンタ
7のビット数によって、電機子電流指令値1u”、 i
v*。
iw*の位相角分解能が定められる。
−例として、同期電動機1の電気角3600当υのノヤ
ルス発振器3の出力パルス数を16とし、カウンタ7の
出力およびROM 8U 、 8 V 、 8Wの入力
ビット数を4としたときのROM8Uの出力波形を第2
図に示す。カウンタ7は16個のパルスをカウントする
毎にオーパフローシ、出力は0になるので同期電動機1
0回転と同期した周期的な出力が得られる。第2図の波
形の位相角分解能、すなわち電機子電流iu+iv+i
wの取シ得る最小の位相変化幅は360’/16である
。この位相変化幅が大きくなるほど同期電動機1に供給
される電機子電流はステップ的になり、そのために同期
電動機1は回転むらを起こす。特に、低周波運転時はど
ステップ間の周期が長くなり、回転むらが起にυやすい
このような問題を避けるためには、パルス発振器30回
転角度当シのノクルス数を多くし、カウンタ7の出力ビ
ツト数を多くすれば良いが、そのだめにはROMの入力
ビット数すなわち容量の大きなROMが必要となる。ま
た、ビット数を多くして最小の位相変化幅を小さくして
も、ROMの出力ビツト数が少なければ問題は解決され
ない。
第3図は正側だけで出力ビツト数が3のときのROM出
力波形例である。カウンタ7のビット数およびROMの
入力ビット数をいくら多くしても、ROMの出力ビツト
数が少ない限り、第3図の波形よシも改善されない。
このことから、電機子電流の位相分解能を向上させるた
めには、カウンタ7の出力キット数を多くすると同時に
ROM8U、8V、8W+7)出カビット数をも多くす
る必要があることが分かる。このようにROMの出力ビ
ツト数を多くすることは、ROMの数が多くなるのみで
なく%D/A変換器!9U、!9V、!9Wもそのビッ
ト数に見合った分解能および精度のものが要求される。
以上のように、位相角指令値の分解能を向上させるため
にROMの入力ビット数を多くすることは、大容量のR
OMと高分解能、高精度のD/A変換器を必要とし、制
御回路が高価なものとなる。
〔発明の目的〕
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、電力変換
装置の出力電流に対する位相角指令値が比較的多いビッ
ト数のディジタル量として与えられた場合に、その位相
分解能を低下させることなく位相指令のビット数を少な
くシ、その位相指令値を用いて電流指令値を演算するこ
とによって制御回路を小形で安価にすることのできる電
力変換装置の電流指令値演算方式を提供することを目的
としている。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために本発明では、先づ比較的多い
ビット数Nの位相角指令値θを少ないビット数Mの上位
位相角θHと残りのN−Mビットの下位位相角θLとに
分離する。そして、上位位相角θHの分解能(360°
/2 )に対する下位位相角θLの割合に応じた時比率
で「0」と「1」とを交互にくり返すような変調を行な
い、その変調された信号を上位位相角θHに加算する。
この加算されたMビットの信号を位相角指令値として電
流指令値を演舞し、それに基づいて電力変換装置の出力
電流を制御することによって実用上高分解能の電流が負
荷に供給されるもので明する。
第4図は本発明の一実施例を示す構成図で、第1図と同
一符号のものは同一機能を有するものであるから説明を
省略する。第4図において10はカウンタの下位位相角
θLが与えらて変調信号を出力する変調回路、11はカ
ウンタの上位位相角θHと変調回路10の変調信号とを
加算する加算回路である。カウンタ7から出力されるN
ビットの位相角指令θは上位のMビットの位相角θHと
、下位のN−Mビットの位相角θLとに分離され、N−
Mビットの下位位相角θLは変調回路10を介して変調
された1ビツトの信号に変換される。この変調信号は加
算回路11でMビットの上位位相角θHと加算され、加
算回路1ノからMビットの位相角指令値θ′が出力され
る。変調回路10の出力信号を最下位ビットとし、残り
の上位ビットは全てOとして、加算回路11で上位位相
角θHとの加算が行なわれる。理解を容易にするために
、第5図に示す構成例を参照しながら変調回路10をよ
り詳しく説明する。
第5図において、10ノは一定周波数の/fルスを出力
する発振回路、102は発振回路101の出力i4ルス
をカウントするカウンタ、103はカウンタ102のカ
ウンタ値θ丁と第1図におけるカウンタ7から出力され
る下位位相角θLとの大小関係を比較する比較回路であ
る。第6図は下位位相角θLのビット数を4、カウンタ
102も4ビツトカウンタとしたときの第5図の回路の
動作波形であり、(a)はカウンタ102の出力θT%
(b)は下位位相角θL、(c)は比較回路103から
出力される変調信号の波形である。
カウンタ102は発振回路101から出力される一定周
波数のパルスをカウントするので第6図(、)のように
一定周期の三角波の信号0丁を出力する。この三角波信
号θTは(b)の下位位相角θLと比較回路103で比
較され、比較回路103は(、)のθTよシも(b)の
θLが大きい期間だけ「1」゛で、他の期間は「0」と
なる(c)のような信号を出力する。
第6図(c)のように比較回路103の出力はカウンタ
102の出力0丁の周期毎に「1」と「0」とをくり返
し、その「1」の期間の時間幅は下位の位相角θLの大
きさに比例する。従って、0丁 の周期毎における比較
回路103の出力信号の平均値は下位位相角θLの大き
さと等しくなる。このようにして変調回路10の出力と
して、下位位相角θLの大きさに応じた時比率で、パル
ス幅変調された信号が得られる。
第5図および第6図のように変調された信号を上位位相
角θHに加算して得られる加算回路11の出力位相角θ
′をROM8U、IIIV、8WK礼えることによって
、ROMからは第7図のように変調された正弦波信号が
出力される。第7図はROM、!IU、8V、8Wへの
入力ビツト数が第2図と同じ場合であり、変調された波
形の平均値は点線で図示されるように良く正弦波と一致
する。
D/A変換器y U l 9V # 9Wを介して電力
変換装置に与えられる電流指令値1u 、 iv 、 
1wも第7図の波形に比例した信号となり、このような
波形の電機子電流1u 、 lv 、 iwを供給され
る同期電動機1は、変調周期を充分に短かくすれば回転
むらを起こすことはない。
以上の説明で第4図における変調回路10の構成の一例
として第5図のものを示したが、本発明はこの構成に限
られるものではなく、従来から行なわれているパルス幅
変調方式をそのまま適用することができる。
また、電力変換装置の負荷が3相同期電動機の場合につ
いて説明したが、誘導電動機あるいは静止器が負荷の場
合であっても同様の効果を持ち、特に電力変換装置も3
相に限るものではない。誘導電動機を負荷とする場合に
はすべりを与える必要があるため、回転子の回転角度に
すべり角度を加算し、必要に応じて力率を補正するだめ
の位相角が更に加算されて電流の位相角が定められる。
この電流の位相角に対して第4図の場合と同様の処置を
することによって本発明の目的を達成することができる
また、機械的に検出された回転位置を用いて電流位相を
定めるものの他にも、電圧や磁束の位相に基づいて電流
位相を定めるものにも本発明は適用することができる。
以上のように、本発明は電流位相の演算方式に係わらず
適用できるもので、その適用範囲は非常に広い。
第5図あるいは第6図はハード部品による回路構成とし
て本発明を説明しだが、同様の機能はマイクロコンビー
ータのソフト処理によっても達成し得ることは言うまで
もない。
以上説明のように、本発明によれば容量の小さなROM
8U、8V、8Wと入力ビツト数の少ない低価格のD/
A変撲器9U、9V、9Wを用いることができ、カウン
タ7から出力される位相角指令値θと同等の位相分解能
を持つ電流を電力変換装置から供給することができる。
従って、高性能な制御を小形で安価な回路で実現するこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はディジタル化された電力変換回路の制御回路の
一例を示す構成図、第2図および第3図は本発明の詳細
な説明するために用いた第1図の電流波形図、第4図は
本発明の一実施例を示す構成図、第5図は第4図におけ
る変調回路の実施例を示す詳細構成図、第6図は第5図
の変調回路の動作波形図、第7図は本発明による電流波
形例を示す図である。 1・・・同期電動様、2・・・電力変換装置、3・・・
/Jルス発振器、4・・・周波敷/電圧(F/’V)変
換器、5・・・比較回路、6・・・速度制御回路、7・
・・カウンタ、8U、8V、8W・・・リードオンリメ
モリ(ROM)、9U 、9V 、yW−・・ディジタ
ル/アナログ(D/A )変換器、10・・・変調回路
、11・・・加算回路。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第11!l 第2図 第3図 第4図 第53 股 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 交流負荷に電力を供給する電力変換装置の出力電流瞬時
    値の位相角指令値がNピッ)(Nは正の整数)分解能の
    ディジタル量で与えられるものにおいて、前記Nビット
    の位相角指令値を上位Mピッ) (M<N )のディジ
    タル量と残シの下位N−Mビットのディジタル量とに分
    ケ、上位Mビットによる位相角分解能(360’/2 
    ”)に対する下位N−Mビットのディジタル量の割合に
    応じた時比率でrOJと「1」とを交互にくり返す変調
    手段を有し、この度調手段で変調された信号を前記位相
    角指令値の上位Mビットのディジタル量に加算した量を
    電流の位相角指令値として用いることを特徴とする電力
    変換装置の電流指令値演算方式。
JP57109530A 1982-06-25 1982-06-25 電力変換装置の電流指令値演算方式 Pending JPS592574A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0316006A2 (en) * 1987-11-12 1989-05-17 Kabushiki Kaisha Toshiba PWM controller
EP0360210A2 (en) * 1988-09-20 1990-03-28 Hitachi, Ltd. Control apparatus and method for controlling an inverter for driving AC motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0316006A2 (en) * 1987-11-12 1989-05-17 Kabushiki Kaisha Toshiba PWM controller
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