JPS6027272B2 - Control method of pulse width modulation inverter - Google Patents

Control method of pulse width modulation inverter

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JPS6027272B2
JPS6027272B2 JP50089413A JP8941375A JPS6027272B2 JP S6027272 B2 JPS6027272 B2 JP S6027272B2 JP 50089413 A JP50089413 A JP 50089413A JP 8941375 A JP8941375 A JP 8941375A JP S6027272 B2 JPS6027272 B2 JP S6027272B2
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pulse width
control signal
signal
modulation
width modulation
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輝夫 井村
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は出力電圧波形が対称となるようにしたパルス幅
変調ィンバータの制御方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of controlling a pulse width modulation inverter so that the output voltage waveform is symmetrical.

第1図において、aは3相のパルス幅変調ィンバータの
主回路の原理的構成を示し、bはその具体的構成例を示
す。第1図aにおいてインバータの各相出力端子R,S
,Tはスイッチング素子UおよびX,VおよびY,Wお
よびZによってそれぞれにおいて交互に直流電源由dの
正端子と負端聡軍5要雛溝舵磯縦蚕敦こ員写裏手さま霜
湊夢事主をき、葬る豊基馬達成例を示しており、2つの
主サィリスタT,,T2と、各主サィリスタに逆並列接
続されたダイオードD,,D2と、両主サイリスタに共
通な転流コンデンサCおよび転流リアクトルLと、各主
サィリスタに付属した消弧用補助サィリスタL,T4と
から構成することができる。
In FIG. 1, a shows the principle structure of the main circuit of a three-phase pulse width modulation inverter, and b shows a specific example of the structure. In Figure 1a, each phase output terminal R, S of the inverter
, T are alternately connected to the positive terminal and negative terminal of the DC power source d by switching elements U and X, V and Y, W and Z, respectively. The figure shows an example of Toyukima's achievement of starting and killing the problem, and includes two main thyristors T,, T2, diodes D,, D2 connected in anti-parallel to each main thyristor, and a commutating capacitor C common to both main thyristors. It can be composed of a commutation reactor L, and arc-extinguishing auxiliary thyristors L and T4 attached to each main thyristor.

かかるパルス幅変調ィンバータにおけるパルス幅変調制
御は、一般に所望の出力電圧の大きさと周波数とを規定
する制御信号Vcと、出力電圧半周期の平均スイッチン
グ動作回数を規定する変調信号Vmとの大小比較によっ
て行なわれる。
Pulse width modulation control in such a pulse width modulation inverter is generally performed by comparing the control signal Vc, which defines the magnitude and frequency of the desired output voltage, with the modulation signal Vm, which defines the average number of switching operations per half cycle of the output voltage. It is done.

この場合に、たとえば、制御信号Vcとしては所望の出
力電圧の大きさと周波数とを有する正弦波信号を使用し
、変調信号Vmとしてはその正弦波信号よりも十分大き
な周波数を有する三角度信号を使用する。第2図には三
相の正弦波の制御信号Vc(R),Vc(S),Vc(
T)と三角波の変調信号Vmとの比較によって出力端子
R,S,Tに生じるパルス幅変調されたそれぞれの出力
電圧VPT(R),VPT(S),VPT(T)が図解
されている。
In this case, for example, a sine wave signal having a desired output voltage magnitude and frequency is used as the control signal Vc, and a triangular signal having a sufficiently larger frequency than the sine wave signal is used as the modulation signal Vm. do. Figure 2 shows three-phase sine wave control signals Vc(R), Vc(S), Vc(
The pulse width modulated output voltages VPT(R), VPT(S), and VPT(T) generated at the output terminals R, S, and T by comparing the triangular wave modulation signal Vm with the triangular wave modulation signal Vm are illustrated.

この出力電圧VPT(R),VFT(S),VPT(T
)は直流電圧源Edの中間点0を基準とする各相の出力
端子R,S,Tの電圧を表わす。第2図において三相の
正弦の制御信号Vc(R),Vc(S),Vc(T)と
変調信号Vmとのレベル一致点において第1図aにおけ
るスイッチング素子VおよびX,VおよびY,Wおよび
Z、または第1図bにおけるサィリスタT,およびLの
切操が行なわれる。このような切換制御により各相の出
力端子R,S,Tには第2図に示すようなパルス幅変調
された矩形成パルス幅の出力電圧VPT(R),VPT
(S),VPT(T)が生ずる。スイッチング素子ある
いはサィリスタの切換時点は第2図に示すように制御信
号Vcと変調信号Vmのレベル一致点にて行なわれるた
め、切換時点は制御信号Vcの振中によって変わる。
These output voltages VPT(R), VFT(S), VPT(T
) represents the voltage at the output terminals R, S, and T of each phase with reference to the midpoint 0 of the DC voltage source Ed. In FIG. 2, at a level matching point between the three-phase sinusoidal control signals Vc(R), Vc(S), Vc(T) and the modulation signal Vm, the switching elements V and X in FIG. 1a, V and Y, The switching of W and Z, or thyristors T and L in FIG. 1b, takes place. Through such switching control, the output terminals R, S, and T of each phase receive output voltages VPT(R) and VPT with a pulse width modulated rectangular pulse width as shown in Fig. 2.
(S) and VPT(T) are generated. Since the switching point of the switching element or thyristor is carried out at a point where the levels of the control signal Vc and the modulation signal Vm match, as shown in FIG. 2, the switching point changes depending on the amplitude of the control signal Vc.

従ってィンバータの出力電圧の調節は制御信号Vcの振
幅を変えることにより行なわれる。さらに、第1図aに
示すような3相出力のパルス幅変調ィンバータにおいて
は、3相出力を完全に平衡させるため、変調信号Vmの
周波数を制御信号Vcの周波数、即ちインバータの出力
周波数の3の整数倍にして同期をとっている。第2図は
それに基づき変調信号Vmの周波数を変調信号Vcの周
波数の6倍(以下周波数比と呼ぶ)とした実施例である
。しかし、このような従来のパルス幅変調ィンバータに
おいては、たとえば第2図に示すように周波数比が偶数
倍であるときは、その出力電圧VPT(R),VPT(
S),VPT(T)は矩形電圧となり、かつ、その一周
期の波形をみると、半周期の点を中心とした点対称、す
なわち奇関数として表わされる。
Therefore, the output voltage of the inverter is adjusted by changing the amplitude of the control signal Vc. Furthermore, in a pulse width modulation inverter with a three-phase output as shown in FIG. Synchronization is performed using an integer multiple of . Based on this, FIG. 2 shows an embodiment in which the frequency of the modulation signal Vm is set to six times the frequency of the modulation signal Vc (hereinafter referred to as frequency ratio). However, in such a conventional pulse width modulation inverter, when the frequency ratio is an even multiple as shown in FIG. 2, the output voltages VPT(R) and VPT(
S) and VPT(T) are rectangular voltages, and when looking at their one-cycle waveforms, they are point symmetrical about a half-cycle point, that is, they are expressed as odd functions.

したがって、このような出力電圧波形をフーリエ解析を
行なうと非常に低次の高調波成分を含んでいる。この高
調波成分が大きいと回転機等との結合においてトルク脈
動を引き起こし、巻縮の過熱を招くことになる。また計
測機器の中には交流電圧に高調波ひずみがあると誤差が
生じるものがある。このためィンバータの出力電圧は高
調波成分の少し、ことが望まれている。本発明は上記に
鑑み、周波数比が偶数倍の値にて運転されるィンバータ
の出力電圧に低次の高調波成分、特に偶数次の高調波成
分が存在しないようにした電圧制御方法を提供すること
を目的としている。
Therefore, when such an output voltage waveform is subjected to Fourier analysis, it contains extremely low-order harmonic components. If this harmonic component is large, it will cause torque pulsation when coupled to a rotating machine or the like, leading to overheating of the crimping. Additionally, some measuring instruments produce errors if there is harmonic distortion in the alternating current voltage. For this reason, it is desired that the output voltage of the inverter has little harmonic components. In view of the above, the present invention provides a voltage control method that prevents the presence of low-order harmonic components, particularly even-order harmonic components, in the output voltage of an inverter operated at an even number multiple of the frequency ratio. The purpose is to

本発明によればこの目的は制御信号の正の半周期と負の
半周期とにおいて位相が180o異なる変調信号を用い
て制御信号と比較することによって達成される。
According to the invention, this object is achieved by comparing the control signal with a modulation signal whose phase differs by 180 degrees in the positive and negative half periods of the control signal.

即ち上述の方法によれば、出力電圧波形は半周期ごとに
極性は異なるが同一の波形、すなわち、対称波形として
示される。このような出力電圧波形をフーリエ解析して
みると、一周期においては偶数次高調波の平均値は零と
なるのである。次に本発明を図に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。
That is, according to the above method, the output voltage waveform is shown as the same waveform, ie, a symmetrical waveform, although the polarity differs every half cycle. When such an output voltage waveform is subjected to Fourier analysis, the average value of even-numbered harmonics becomes zero in one cycle. Next, the present invention will be explained in detail based on embodiments shown in the drawings.

第3図は本発明による電圧制御方法による切換を図解し
たものであり、第2図と同様に制御信号Vc(R),V
c(S),Vc(T)、変調信号Vm、出力電圧VPT
(R),VPT(S),VPT(T)(T)が示され、
更に変調信号Vmと位相が180o異なる変調信号V′
mが示されている。
FIG. 3 illustrates switching by the voltage control method according to the present invention, and similarly to FIG. 2, the control signals Vc(R), V
c(S), Vc(T), modulation signal Vm, output voltage VPT
(R), VPT(S), VPT(T)(T) are shown,
Further, a modulating signal V' whose phase differs by 180 degrees from the modulating signal Vm is generated.
m is shown.

また変調信号Vmと制御信号Vc(R),Vc(S),
Vc(T)との周波数比は前述と同様に3の偶数倍の6
である。第3図において、本発明によれば制御信号Vc
(R),Vc(S),Vc(T)はその値が正において
は変調信号Vmと、負においては変調信号V′mと比較
する。
In addition, the modulation signal Vm and the control signals Vc(R), Vc(S),
The frequency ratio with Vc(T) is 6, which is an even multiple of 3, as described above.
It is. In FIG. 3, according to the invention, the control signal Vc
(R), Vc(S), and Vc(T) are compared with the modulation signal Vm when the value is positive, and with the modulation signal V'm when the value is negative.

従って本発明による切換制御においては出力電圧VPT
(R),VPT(S),V門(T)はそれぞれ半周期ご
とに正負の符号を除くと対称の波形として示される。第
3図において変調信号VmとV′mの切換点においては
スイッチング素子またはサィリスタの点弧、消弧を確実
に行なわせるためにタイマ等の遅延素子を用いて変調信
号Vm,V′mと制御信号Vcとの比較を行なうように
する。第4図は第3図に示す本発明による電圧制御方法
の具体的回路構成の一例を示したものである。
Therefore, in the switching control according to the present invention, the output voltage VPT
(R), VPT (S), and V gate (T) are shown as symmetrical waveforms when the positive and negative signs are removed for each half cycle. In Fig. 3, at the switching point of the modulation signals Vm and V'm, a delay element such as a timer is used to control the modulation signals Vm and V'm in order to ensure that the switching element or thyristor is turned on and off. A comparison is made with the signal Vc. FIG. 4 shows an example of a specific circuit configuration of the voltage control method according to the present invention shown in FIG.

図において1は単相正弦波の制御信号Vcを入力とし、
この制御信号Vcを三相正弦波の制御信号Vc(R),
Vc(S),Vc(T)に変換する単相−三相変換器2
は変調信号Vmを180o位相反転させ変調信号V′m
を得るための比較増中器、CP,は制御信号Vc(R)
の正負を判別する比較器、CP2は制御信号Vc(R)
と変調信号Vmとを比較する比較器、CP3は制御信号
Vc(R)と変調信号V′mとを比較する比較器、NR
はノア回路、Tsはタイマ、AND,,AND2はアン
ド回路、ORはオア回路を示している。制御信号Vc(
R),Vc(S),Vc(T)に対する動作は同じであ
るからここにおいては制御信号Vc(R)についてのみ
説明する。
In the figure, 1 inputs a single-phase sine wave control signal Vc,
This control signal Vc is a three-phase sine wave control signal Vc(R),
Single-phase to three-phase converter 2 converting to Vc(S), Vc(T)
is a 180° phase inversion of the modulation signal Vm to obtain a modulation signal V′m
The comparison intensifier, CP, for obtaining the control signal Vc(R)
CP2 is a control signal Vc(R).
CP3 is a comparator for comparing the control signal Vc(R) and the modulation signal V'm, and NR is a comparator for comparing the control signal Vc(R) and the modulation signal V'm.
indicates a NOR circuit, Ts indicates a timer, AND, , AND2 indicate an AND circuit, and OR indicates an OR circuit. Control signal Vc(
Since the operations for control signal Vc(R), Vc(S), and Vc(T) are the same, only the control signal Vc(R) will be described here.

まず単相−三相変換器1にて得られる制御信号Vc(R
)はそれぞれの比較器CP,〜CP3に加えられる。比
較器CP.においては制御信号Vc(R)は“0”位と
比較され、その正負が判別される。もし制御信号Vc(
R)が正であるならばアンド回路AND,には“1”が
、アンド回路AND2には“0”が加えられる。アンド
回路AND,には他の入力として比較器CP2の出力が
、アンド回路AND2には他の入力として比較器にP,
の出力がそれぞれ加えられている。従って制御信号Vc
(R)が正であるときには比較器CP3の出力、即ち制
御信号Vc(R)と変調信号Vmとの比較結果が、また
制御信号Vc(R)が負であるときには比較器CP3の
出力、即ち制御信号Vc(R)と変調信号V′mとの比
較結果がそれぞれオア回路PRの出力端子R′よりスイ
ッチング素子(サィリスタ)に制御パルス幅として加え
られる。ことにおいてアンド回路AND2の加えられる
比較器にP,の出力はノア回路NR、タイマTsを介す
るようにする。このようにすることにより制御信号Vc
(R)の極性が切換わる時点においてな、タイマTsに
て定められるスイッチング素子(サィリスタ)の点弧あ
るし・は消弧にため十分なオンオフ時間をもった制御パ
ルスが生じる。このことは第3図において制御信号Vc
(R)の極性が切換わる時点において、出力電圧VPT
(R)の以前の状態が一度切換わることによって示され
ている。制御信号Vc(S),Vc(T)についても回
路A,と同様の構成の回路#,A3によって行なわれる
。このように本発明によれば制御信号の正の半周期と負
の半周期において変調信号を180リ位相反転すること
により、周波数比が偶数倍においても出力電圧波形を対
称波形として偶数次の高調波成分を除去することができ
るためフィル夕の小形化を図ることができる。
First, the control signal Vc (R
) are added to the respective comparators CP, ~CP3. Comparator CP. In the control signal Vc(R), the control signal Vc(R) is compared with the "0" level to determine whether it is positive or negative. If the control signal Vc(
If R) is positive, "1" is added to the AND circuit AND, and "0" is added to the AND circuit AND2. The output of the comparator CP2 is input to the AND circuit AND, and the output of the comparator CP2 is input to the AND circuit AND2.
The output of each is added. Therefore, the control signal Vc
When (R) is positive, the output of the comparator CP3, that is, the comparison result between the control signal Vc(R) and the modulation signal Vm, and when the control signal Vc(R) is negative, the output of the comparator CP3, that is, The comparison results between the control signal Vc(R) and the modulation signal V'm are respectively applied to the switching element (thyristor) from the output terminal R' of the OR circuit PR as a control pulse width. In particular, the output of the comparator P, which is added to the AND circuit AND2, is passed through a NOR circuit NR and a timer Ts. By doing this, the control signal Vc
At the time when the polarity of (R) is switched, a control pulse with a sufficient on/off time is generated to turn on or off the switching element (thyristor) determined by the timer Ts. This means that the control signal Vc in FIG.
At the time when the polarity of (R) switches, the output voltage VPT
The previous state of (R) is shown by switching once. Control signals Vc(S) and Vc(T) are also controlled by circuits # and A3 having the same configuration as circuit A. As described above, according to the present invention, by inverting the modulation signal by 180 times in the positive half cycle and the negative half cycle of the control signal, even when the frequency ratio is an even number, the output voltage waveform is made into a symmetrical waveform, and even harmonics can be reproduced. Since wave components can be removed, the filter can be made smaller.

本発明の実施例の説明においては3相で周波数比が6の
場合について行なったが、3相の場合には周波数比が1
2,18,…・・・等の場合においても本発明による電
圧制御方法が適用できることは勿論である。
In the description of the embodiment of the present invention, the case was explained with three phases and a frequency ratio of 6, but in the case of three phases, the frequency ratio was 1.
Of course, the voltage control method according to the present invention can also be applied to cases such as 2, 18, . . . .

また2久上の説明において制御信号は正弦波、変調信号
は三角波が望ましいとしているが、他の波形、例えば矩
形波、銭歯状波等の波形でも本発明による対称変調方式
は適用できる。
Further, in the above explanation, it is preferable that the control signal is a sine wave and the modulation signal is a triangular wave, but the symmetrical modulation method according to the present invention can be applied to other waveforms, such as a rectangular wave or a square wave.

さらに単相のパルス幅変調ィンバータにおいても同様で
あり、周波数比を2つの整数倍とするときには、同機に
制御信号の正と負の半周期で変調信号を切換えることに
より出力電圧からの一部の高調波成分の除去が達成され
る。
Furthermore, the same applies to single-phase pulse width modulation inverters, and when the frequency ratio is set to an integer multiple of two, a part of the output voltage is removed by switching the modulation signal in the positive and negative half cycles of the control signal. Removal of harmonic components is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のパルス幅変調ィンバータの主回路構成例
と示す回路図、第2図は従来のパルス幅変調方法を示す
線図、第3図は本発明によるパルス幅変調ィンバータの
電圧制御方法を示す線図、第4図は本発明によるパルス
幅変調ィンバータの電圧制御方法を実施するための具体
的回路構成図を示している。 Vc(R),Vc(S),Vc(T)…制御信号、Vm
,V′m・・・変調信号、VM(R),VPT(S),
VP.(T)…ィンバータ出力電圧、1・・・単相一三
相変換器、2・・・比例増中器、CP,,CP2,CP
3・・・比較器、Ts・・・タイマ、NR…ノア回路、
AND,,AND2・・・アンド回路、OR・・・オア
回路。 第1図第2図 第3図 オ4図
Fig. 1 is a circuit diagram showing an example of the main circuit configuration of a conventional pulse width modulation inverter, Fig. 2 is a diagram showing a conventional pulse width modulation method, and Fig. 3 is a voltage control method for a pulse width modulation inverter according to the present invention. FIG. 4 shows a specific circuit configuration diagram for implementing the voltage control method for a pulse width modulation inverter according to the present invention. Vc (R), Vc (S), Vc (T)...control signal, Vm
, V′m...Modulation signal, VM(R), VPT(S),
V.P. (T)...Inverter output voltage, 1...Single-phase to three-phase converter, 2...Proportional multiplier, CP,, CP2, CP
3... Comparator, Ts... Timer, NR... NOR circuit,
AND,,AND2...AND circuit, OR...OR circuit. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure O 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 偶数倍の周波数比を有する制御信号と変調信号との
比較結果に基づき出力電圧のパルス幅を制御するように
したパルス幅変調インパータにおいて、前記制御信号の
正の半周期と負の半周期とでは比較される前記変調信号
として位相を180°反転させた異なるものを用いるよ
うにしたことを特徴とするパルス幅変調インバータの制
御方法。
1. In a pulse width modulation inverter that controls the pulse width of an output voltage based on a comparison result between a control signal and a modulation signal having a frequency ratio of an even number, a positive half period and a negative half period of the control signal are A method for controlling a pulse width modulation inverter, characterized in that, as the modulation signals to be compared, different signals whose phases are inverted by 180° are used.
JP50089413A 1975-07-22 1975-07-22 Control method of pulse width modulation inverter Expired JPS6027272B2 (en)

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