JPS60156272A - Pwmインバータの制御方法 - Google Patents
Pwmインバータの制御方法Info
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- JPS60156272A JPS60156272A JP59009882A JP988284A JPS60156272A JP S60156272 A JPS60156272 A JP S60156272A JP 59009882 A JP59009882 A JP 59009882A JP 988284 A JP988284 A JP 988284A JP S60156272 A JPS60156272 A JP S60156272A
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- JP
- Japan
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- switching frequency
- command value
- pwm inverter
- neutral point
- hysteresis
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[技術分野]
本発明は、インバータの出力電流を検出してフィ″−ド
パツクし、指令値に追従させる電流制御形PWM (p
ulae width modulation)インバ
ータの制御方式に関する。
パツクし、指令値に追従させる電流制御形PWM (p
ulae width modulation)インバ
ータの制御方式に関する。
[背景技術]
従来の電流制御形PWMインバータの制御方式は、第1
図および第2図に示す2種類の方式に大別できる。
図および第2図に示す2種類の方式に大別できる。
第1図の方式は、電流の指令値itと検出値iとの差を
PI制御器11を用いて−H電圧指令値v本に変換した
後、コンパレータ12においテ三角波のキャリアと比較
してパワートランジスタ(或いはGTOサイリスタ)の
スイッチングを決定−する、公知の方式である。従って
、パワートランジスタのスイッチング周波数は三角波の
キャリア周波数と等しくなる。
PI制御器11を用いて−H電圧指令値v本に変換した
後、コンパレータ12においテ三角波のキャリアと比較
してパワートランジスタ(或いはGTOサイリスタ)の
スイッチングを決定−する、公知の方式である。従って
、パワートランジスタのスイッチング周波数は三角波の
キャリア周波数と等しくなる。
しかし、この方式では、PI制御器11の設計が難しく
、電流の指令値itが交流量(インバータでは必ず交流
量となる)の場合には定常偏差を生じる、等の欠点があ
る。
、電流の指令値itが交流量(インバータでは必ず交流
量となる)の場合には定常偏差を生じる、等の欠点があ
る。
第2図の方式は、電流の指令値 1xと検出値iとをヒ
ステリシス幅をもって比較するヒステリシ゛スコンパレ
ータ21を利用しているため、第1図の方式に比べて原
理的に電流制御特性が優れ、かつ上述のような定常偏差
を生じない利点がある。
ステリシス幅をもって比較するヒステリシ゛スコンパレ
ータ21を利用しているため、第1図の方式に比べて原
理的に電流制御特性が優れ、かつ上述のような定常偏差
を生じない利点がある。
しかし、電流の指令値 1本や電流の検出値iにドリフ
トが生じると、ヒステリシスコンパレータ21は等測的
にゲインの非常に大きいアンプと考えられるので、その
ドリフト分が増幅される。その結果、単相回路ではイン
バータの出力電流に直流分が現れる。従って、この方式
を三相回路に適用すると、負荷の中性点(Δ接続では仮
想的な中性点)の電位が変動するため、 ■オペアンプのドリフトを調整して零にする。
トが生じると、ヒステリシスコンパレータ21は等測的
にゲインの非常に大きいアンプと考えられるので、その
ドリフト分が増幅される。その結果、単相回路ではイン
バータの出力電流に直流分が現れる。従って、この方式
を三相回路に適用すると、負荷の中性点(Δ接続では仮
想的な中性点)の電位が変動するため、 ■オペアンプのドリフトを調整して零にする。
(り負荷、インバータ、電源の中性点を互いに接続する
。
。
等の対策が必要となる。
しかし、■の点については、素子の経年変化によりドリ
フトを常に零に調整することは難しい。
フトを常に零に調整することは難しい。
また、■の点については、電源に中性点を設けるために
三相変圧器を必要とし、更に中性点のない負荷゛(Δ接
続負荷)には適用できない等の欠点がある。しかも、第
2図の方式では、パワートランジスタのスイッチング周
波数が負荷のインダクタンス等により大きく変化し、こ
のため最適なスイッチング周波数となるように負荷に応
じてヒステリシスの幅を調整しなければならないという
欠点もある。
三相変圧器を必要とし、更に中性点のない負荷゛(Δ接
続負荷)には適用できない等の欠点がある。しかも、第
2図の方式では、パワートランジスタのスイッチング周
波数が負荷のインダクタンス等により大きく変化し、こ
のため最適なスイッチング周波数となるように負荷に応
じてヒステリシスの幅を調整しなければならないという
欠点もある。
[発明の目的]
ここにおいて、本発明の目的は、第2図の方式における
上述の欠点を除去し、オペアンプのドリフトの影響をま
ったく受けず、しかも負荷に応じてヒステリシスの幅を
調整する必要のない新しい電流制御形PWMインバータ
の制御方式を提供することにある。
上述の欠点を除去し、オペアンプのドリフトの影響をま
ったく受けず、しかも負荷に応じてヒステリシスの幅を
調整する必要のない新しい電流制御形PWMインバータ
の制御方式を提供することにある。
[発明の構成]
そのため、本発明の構成は、インバータの出力電流を検
出し、この検出値と電流の指令値とをヒx 7 !J
v X :17 ′< L/ −I T )J□″L、
C’(D e X? IJ 、。
出し、この検出値と電流の指令値とをヒx 7 !J
v X :17 ′< L/ −I T )J□″L、
C’(D e X? IJ 、。
シスコンパレータの出力によりスイッチング素子 □を
動作させるPWMインバータの制御方式において、負荷
の中性点電位をめ、この中性点電位を前記指令値に負帰
還させる一方、スイッチング素子の平均スイッチング周
波数を検出し、その平均スイッチング周波数がスイッチ
ング周波数指令値と一致するようにヒステリシスコンパ
レータのヒ′ステリシス幅を制御することを特徴として
いる。
動作させるPWMインバータの制御方式において、負荷
の中性点電位をめ、この中性点電位を前記指令値に負帰
還させる一方、スイッチング素子の平均スイッチング周
波数を検出し、その平均スイッチング周波数がスイッチ
ング周波数指令値と一致するようにヒステリシスコンパ
レータのヒ′ステリシス幅を制御することを特徴として
いる。
[実施例]
第3図は本発明の一実施例を示している。同実施例では
、第2図の方式に図中破線で囲まれた中性点電位フィー
ドバック制御回路31およびスイッチング周波数フィー
ドバック制御回路41が新たに付加されている。
、第2図の方式に図中破線で囲まれた中性点電位フィー
ドバック制御回路31およびスイッチング周波数フィー
ドバック制御回路41が新たに付加されている。
まず、中性点電位フィードバック制御回路31の動作に
ついて説明する。例えば、第4図に示す三相PWMイン
バータでは、パワートランジスタのベース信号から中性
点電位を演算することができる。いま、図中Pグループ
のパワートランジスタT rup、 T rvp、 T
rwpのうちノ<ワートランジスタT rup、 T
rapのベース信号Bup、BvpおよびN”グルー
プのパワートランジスタTrun、Trvn、Trwn
のうちパワートランジスタTrwnのベース信号Bun
がそれぞれオン状態であれば、負荷R+ 、R2、R3
の中性点電位はインIく一タの出力電流にまったく無関
係にE/3となる。
ついて説明する。例えば、第4図に示す三相PWMイン
バータでは、パワートランジスタのベース信号から中性
点電位を演算することができる。いま、図中Pグループ
のパワートランジスタT rup、 T rvp、 T
rwpのうちノ<ワートランジスタT rup、 T
rapのベース信号Bup、BvpおよびN”グルー
プのパワートランジスタTrun、Trvn、Trwn
のうちパワートランジスタTrwnのベース信号Bun
がそれぞれオン状態であれば、負荷R+ 、R2、R3
の中性点電位はインIく一タの出力電流にまったく無関
係にE/3となる。
そこで、本実施例の中性点電位フィードツクツク回路3
1では、第3図のようにPグループのノくワートランジ
スタT rup、 T rvp、 T rwpのベース
信号B up、 B vp、 B wpのオン時間と、
NグループのパワートランジスタT run、 T r
vn、 T rwnのベース信号B un、 B vn
、 B wnのオン時間との差を積分器32で積分し、
その出力を帰還値enとして前記指令値 1本にフィー
ドバックする負帰還回路を構成している。このようにす
ると、ドリフトの影響を完全に補償することができる。
1では、第3図のようにPグループのノくワートランジ
スタT rup、 T rvp、 T rwpのベース
信号B up、 B vp、 B wpのオン時間と、
NグループのパワートランジスタT run、 T r
vn、 T rwnのベース信号B un、 B vn
、 B wnのオン時間との差を積分器32で積分し、
その出力を帰還値enとして前記指令値 1本にフィー
ドバックする負帰還回路を構成している。このようにす
ると、ドリフトの影響を完全に補償することができる。
ここで、電流の指令値 1本や検出値iにドリフトがな
い場合には帰還値enは零となる。
い場合には帰還値enは零となる。
次に、前記スイッチング周波数フィートノくツク回路4
1の動作について説明する。第4図の三相PWMインバ
ータにおいて、最大スイッチング周波数はパワートラン
ジスタのターンオフタイムやストレージタイム等の半導
体素子の特性により制限される。例えば、450V、5
0Aのパワートランジスタでは最大スイッチング周波数
はl0KHz程度である。しかし、常に最大スイッチン
グ周波数でスイッチングを行なえば良好な電流制御が可
能であるが、スイッチング損失が増加するため、実用的
な平均スイッチング周波数は通常1〜2KHz (45
0V、50Aパ7−トランジスタの場合)程度に抑えら
れる。
1の動作について説明する。第4図の三相PWMインバ
ータにおいて、最大スイッチング周波数はパワートラン
ジスタのターンオフタイムやストレージタイム等の半導
体素子の特性により制限される。例えば、450V、5
0Aのパワートランジスタでは最大スイッチング周波数
はl0KHz程度である。しかし、常に最大スイッチン
グ周波数でスイッチングを行なえば良好な電流制御が可
能であるが、スイッチング損失が増加するため、実用的
な平均スイッチング周波数は通常1〜2KHz (45
0V、50Aパ7−トランジスタの場合)程度に抑えら
れる。
従来の制御方式では、最大スイッチング周波数の上限値
を決定し、平均スイッチング周波数が実用的な値となる
ように負荷に応じてヒステリシスコンパレータ21のヒ
ステリシス幅を調整しているため、極めて面倒であった
。
を決定し、平均スイッチング周波数が実用的な値となる
ように負荷に応じてヒステリシスコンパレータ21のヒ
ステリシス幅を調整しているため、極めて面倒であった
。
これに対して、本実旅例のスイッチング周波数フィード
バック回路41では、PWMインバータのスイッチング
素子の平均スイッチング周波数を検出してフィードバッ
クし、これが平均スイッチング周波数の指令値に一致す
るようにヒステリシスコンパレータ21のヒステリシス
幅Δi tt自動的に制御するようにしている。具体的
には、スイッチング素子の平均スイッチング周波数を検
出し、その平均スイッチング周波数と平均スイッチング
周波数指令値との差を積分器42で積分し、その出力に
オフセット値を加え、その結果に対応するヒステリシス
幅Δiに自動的に制御するようにしている。従って、平
均スイッチング周波数指令値を設定すれば、負荷に応じ
てヒステリシス幅を調整する必要がない利点がある。な
お、最大スイッチング周波数を1OKHz程度に制限す
ることは容易に行なうことができる。
バック回路41では、PWMインバータのスイッチング
素子の平均スイッチング周波数を検出してフィードバッ
クし、これが平均スイッチング周波数の指令値に一致す
るようにヒステリシスコンパレータ21のヒステリシス
幅Δi tt自動的に制御するようにしている。具体的
には、スイッチング素子の平均スイッチング周波数を検
出し、その平均スイッチング周波数と平均スイッチング
周波数指令値との差を積分器42で積分し、その出力に
オフセット値を加え、その結果に対応するヒステリシス
幅Δiに自動的に制御するようにしている。従って、平
均スイッチング周波数指令値を設定すれば、負荷に応じ
てヒステリシス幅を調整する必要がない利点がある。な
お、最大スイッチング周波数を1OKHz程度に制限す
ることは容易に行なうことができる。
第5図は本発明の制御方式を第4図に示す三相PWMイ
ンバータに適用した具体的実施例を示している。同図に
おいて、中性点電位フィードバック回路31では、発振
回路301からのクロックパルスが差分回路302を通
じて積分カウンタ303でカウントされるようになって
いる。積分力つ7)) 303は・差分回路302″N
グループパ1ワートランジスタT run、 T rv
n、 T rwnc7)オン指令U n 、 V n
、 W nが与えられているときアップカウンタとして
働き、一方前記オン指令Un。
ンバータに適用した具体的実施例を示している。同図に
おいて、中性点電位フィードバック回路31では、発振
回路301からのクロックパルスが差分回路302を通
じて積分カウンタ303でカウントされるようになって
いる。積分力つ7)) 303は・差分回路302″N
グループパ1ワートランジスタT run、 T rv
n、 T rwnc7)オン指令U n 、 V n
、 W nが与えられているときアップカウンタとして
働き、一方前記オン指令Un。
V n 、 W nが与えられていないときダウンカウ
ンタとして働く。従って、積分カウンタ303において
、PグループパワートランジスタTrup・Trvp、
Trwpへのオン指令時間とNグループノぐワートラン
ジスタT run、 T rvn、 T rwnへのオ
ン指令時間との差が積分される。積分カウンタ303の
出力は、マルチプライヤD/A 304において、アナ
ログ量に変換された後、積分定数に1と乗算される。マ
ルチプライヤD/A 304からの出力つまり中性点電
位は帰還値enとして各相の電流指令値 1本(u)、
i*(マ)、己(賀)にフィードバックされる。
ンタとして働く。従って、積分カウンタ303において
、PグループパワートランジスタTrup・Trvp、
Trwpへのオン指令時間とNグループノぐワートラン
ジスタT run、 T rvn、 T rwnへのオ
ン指令時間との差が積分される。積分カウンタ303の
出力は、マルチプライヤD/A 304において、アナ
ログ量に変換された後、積分定数に1と乗算される。マ
ルチプライヤD/A 304からの出力つまり中性点電
位は帰還値enとして各相の電流指令値 1本(u)、
i*(マ)、己(賀)にフィードバックされる。
中性点電位と各相の電流指令値 −(U)。
1享(v)、 i” (w)との差は、スイッチング周
波数フィードバック回路41によってヒステリシス幅Δ
i 力制御されるヒステリシスコンパレータ21U、2
1V、21Wへそれぞれ人力される。前記スイッチング
周波数フィードバック回路41では、゛発振回路401
から予め平均スイッチング周波数指令値に対応した周期
で出されるクロック、<ルスおよびNグループパワート
ランジスタT run、 T rvn、 T rwnの
オン指令Un、Vn。
波数フィードバック回路41によってヒステリシス幅Δ
i 力制御されるヒステリシスコンパレータ21U、2
1V、21Wへそれぞれ人力される。前記スイッチング
周波数フィードバック回路41では、゛発振回路401
から予め平均スイッチング周波数指令値に対応した周期
で出されるクロック、<ルスおよびNグループパワート
ランジスタT run、 T rvn、 T rwnの
オン指令Un、Vn。
Wnが差分回路402を通じて積分カウンタ403でカ
ウントされるようになっている。積分カウンタ403は
、発振回路401からのクロックツくルスによりカウン
トアツプされ、一方前記オン指令U n 、 V n
、 W nによりカウントダウンされる。従って、積分
カウンタ403において、ノぐワートランジスタの平均
スイッチング周波数と平均スイッチング周波数指令値と
の差が積分される。積分カウンタ403の出力は、マル
チプライヤD/A 404において、アナログ量に変換
された後、積分定数に2と乗算される。マルチプライヤ
D/A404からの出力は、リミッタ回路405へ入力
され、ヒステリシス幅Δiの上下限値が制限される。
ウントされるようになっている。積分カウンタ403は
、発振回路401からのクロックツくルスによりカウン
トアツプされ、一方前記オン指令U n 、 V n
、 W nによりカウントダウンされる。従って、積分
カウンタ403において、ノぐワートランジスタの平均
スイッチング周波数と平均スイッチング周波数指令値と
の差が積分される。積分カウンタ403の出力は、マル
チプライヤD/A 404において、アナログ量に変換
された後、積分定数に2と乗算される。マルチプライヤ
D/A404からの出力は、リミッタ回路405へ入力
され、ヒステリシス幅Δiの上下限値が制限される。
その結果、ヒステリシス幅Δ■をもつ各ヒステリシスコ
ンパレータ21U、21V、21Wにおいて、中性点電
位enと各相の電流指令偵i” (u)、’i本(v)
、 i本(W)との差と各相の電流検出値 1(u)、
i(マ)、 i(w)とが比較されPグループパワー
トランジスタT rup、 T rvp、 T rwp
へのオン指令およびNグループパワートランジスタT
run、 T rvn、 T rwnへのオン指令が出
力される。
ンパレータ21U、21V、21Wにおいて、中性点電
位enと各相の電流指令偵i” (u)、’i本(v)
、 i本(W)との差と各相の電流検出値 1(u)、
i(マ)、 i(w)とが比較されPグループパワー
トランジスタT rup、 T rvp、 T rwp
へのオン指令およびNグループパワートランジスタT
run、 T rvn、 T rwnへのオン指令が出
力される。
従って、これにより中性点のない負荷に対しても適用で
きるとともに、ドリフトの影響が補償され、かつ負荷に
応じてヒステリシス幅を調整する必要がない。
きるとともに、ドリフトの影響が補償され、かつ負荷に
応じてヒステリシス幅を調整する必要がない。
[発明の効果]
以上の通り、本発明によれば、定常偏差がなく、かつ過
渡特性の優れた第2図の方式を、中性点のない負荷に対
しても適用でき、しかも平均スイッチング周波数指令値
を設定するのみで、他の調整が不要なPWMインバータ
の制御方式を提供できる。
渡特性の優れた第2図の方式を、中性点のない負荷に対
しても適用でき、しかも平均スイッチング周波数指令値
を設定するのみで、他の調整が不要なPWMインバータ
の制御方式を提供できる。
第1図および第2図はそれぞれ従来のPWMインバータ
の制御方式を示すブロック図、第3図は本発明の制御方
式の一実施例を示すブロック図、第4図は三相PWMイ
ンバータを示す回路図、第5図は本発明の制御方式を三
相PWMインバータに適用した実施例を示すブロック図
である。 21.21U、21V、21W・・・ヒステ!Jシスコ
ンパレータ、31・・・中性点電位フィードバック回路
、41・・・スイッチング周波数フィードバック回路、
T rup、 T rvp、 T rwp、 T ru
n。 T r vn、 Tr wn”・スイッチング素子とし
てのパワートランジスタ。 代理人 弁理士 木下 実三(ほか1名)第1図 2 第3図 り、、、、 −’J
の制御方式を示すブロック図、第3図は本発明の制御方
式の一実施例を示すブロック図、第4図は三相PWMイ
ンバータを示す回路図、第5図は本発明の制御方式を三
相PWMインバータに適用した実施例を示すブロック図
である。 21.21U、21V、21W・・・ヒステ!Jシスコ
ンパレータ、31・・・中性点電位フィードバック回路
、41・・・スイッチング周波数フィードバック回路、
T rup、 T rvp、 T rwp、 T ru
n。 T r vn、 Tr wn”・スイッチング素子とし
てのパワートランジスタ。 代理人 弁理士 木下 実三(ほか1名)第1図 2 第3図 り、、、、 −’J
Claims (1)
- (1)インバータの出力電流を検出し、この検出値と電
流の指令値とをヒステリシスコンパレータで比較し、こ
のヒステリシスコンパレータの出力によりスイッチング
素子を動作させるPWMインバータの制御方式において
、負荷の中性点電位をめ、この中性点電位を前記指令値
に負帰還させる一方、スイッチング素子の平均スイッチ
ング周波数を検出し、その平均スイッチング周波数がス
イッチング周波数指令値と一致するようにヒステリシス
コンパレータのヒステリシス幅を制御することを特徴と
するPWMインバータの制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59009882A JPH065990B2 (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | Pwmインバータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59009882A JPH065990B2 (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | Pwmインバータの制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60156272A true JPS60156272A (ja) | 1985-08-16 |
JPH065990B2 JPH065990B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=11732522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59009882A Expired - Fee Related JPH065990B2 (ja) | 1984-01-23 | 1984-01-23 | Pwmインバータの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH065990B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03107377A (ja) * | 1989-09-20 | 1991-05-07 | Juki Corp | インバータ |
US5258904A (en) * | 1992-04-23 | 1993-11-02 | Ford Motor Company | Dither control method of PWM inverter to improve low level motor torque control |
JP2007020262A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電力変換装置 |
GB2452790A (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-18 | Motorola Inc | Power supply controller circuitry |
JP2011078252A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toshiba Corp | 電圧形インバータの制御装置 |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
JPS58144575A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-27 | Hitachi Ltd | Pwm変換器電源装置の制御回路 |
-
1984
- 1984-01-23 JP JP59009882A patent/JPH065990B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58144575A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-27 | Hitachi Ltd | Pwm変換器電源装置の制御回路 |
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JP2011078252A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Toshiba Corp | 電圧形インバータの制御装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH065990B2 (ja) | 1994-01-19 |
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