JPS607476B2 - インバ−タ−交流機駆動装置の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は全般的にインバーター機械駆動装置、更に特
定して云えば、インバーター機械駆動装置に対する制御
装置に関する。

いろいろな工業用の用途では、操作員の指令に応答して
、多相交流機の速度並びにトルクを変えることが望まし
い。

交流機の速度及びトルクは、交流機の固定子電流の周波
数並びに振幅に依存するから、交流機の固定子電流の周
波数及び振幅を条件づけることにより、即ち、変えるこ
とにより「交流機の速度及びトルクを制御することが出
来る。普通、交流機に供給される電流の条件づけは、可
変電圧源「普通は位相制御整流器に結合されたインバー
夕から交流機を付勢することによって行われる。

技術的には、ィンバータは交流機の相数と対応する数の
複数個の対の直列結合されたスイッチング装置で形成さ
れ、スイッチング装置の各対が位相制御整流器の出力の
両端に結合されると共に、スイッチング装置の間の接続
点が交流機の各相に結合される。いずれも大電流トラン
ジスタ又はサィリス夕で構成されたィンバータのスイッ
チング装置が予定の順序で導電状態にされ、周波数並び
に振幅が変化する交流電流を交流機に供給する。現在、
ィンバー夕の出力電圧を条件づける為に、ィンバータの
スイッチング装置の導電を制御する種々の方法がある。

最も普通の方法、そして最も有効な方法は、パルス幅変
調である。この方法では、各対の各々のスイッチング装
置は、ィンバータの出力電圧の各サイクルの間、２回よ
りも多い回数だけ導電状態にされ、各対のスイッチング
装置が順次導電状態にされる。上に述べた様にィンバー
タのスイッチング装置を導電状態にすると、ィンバータ
の出力電圧の各相成分は、一連の正及び負のパルスで構
成される。スイッチング装置の導電の周波数を変えるこ
とにより、パルスの数、従ってィンバータの出力電流の
周波数をそれに応じて変えることができる。パルス幅又
はパルスの持続時間、従ってィンバータの出力電圧の振
幅は、ィンバータのスイッチング装置の導電持続時間を
変えることによって制御される。パルス幅変調式のィン
バー夕動作は、３角波交差（ｍａｎ母ｅｉｎｔｅｒｃｅ
ｐｔｉｏｎ）方式によって行われるのが普通である。

ｎをインバータのスイッチング装置の対として、正弦波
の周波数並びに振幅が操作員の指令に従って一緒に変化
し、各々の正弦波が互いに３６０ｏ／ｎだけずれている
様なｎ個の正弦波の各々を、一定の振幅及び周波数を持
つ３角波形とを比較する。３角波形の周波数は典型的に
は、最低限、正弦波周波数の６又は９倍であ０る。

各々の正弦波が３角波形の振幅より大きい振幅を持つ期
間の間「ィンバータの各対のスイッチング装置の内の一
方のスイッチング装置を導電状態にする。逆に、各々の
正弦波の振幅が３角波形の振幅より４・さし、期間の間
、各対のスイッチングタ装置の内の他方のスイッチング
装置を導電状態にする。この様にィンバータのスイッチ
ング装置の導軍を制限すると、インバータの出力電圧の
各相成分の基本周波数が「正弦波周波数と大体同じ周波
数になることが保証される。正弦波の振幅を変えること
により、ィンバータの変調指数、即ち、正弦波の振幅と
３角波の振幅との比、従ってィンバータの出力電圧の振
幅をそれに応じて変えることができる。チョッパ比、即
ち、３角波形と正弦波形の周波数の比を６：１より大き
く保てば、ィンバータの出力電圧波形の高調波は比較的
高次になり、この為ィンバータの電圧波形は比較的高調
波歪みがない。パルス幅変調式ィンバータ動作はィンバ
ータの出力電圧のレベルが低く且つ交流機の速度が低い
時には望ましいが、ィンバータの最大出力電圧並びに交
流機の最高速度を得る為には、インバー夕の方形波動作
が要求される。

この場合、ィンバータの各々のスイッチング装置は、各
サイクル中に１回だけ、３６０ｏ／ｎの持続時間の間導
電状態にされる。３相ィンバータが方形波様式で動作す
る時「ィンバータの出力電圧波形は６段（ステップ）の
方形波の様になり、この形は当業者によく知られている
。

方形波動作の間、ィンバータの高調波電圧成分が、パル
ス幅変調様式の動作の場合より高くなるが、交流機の負
荷、並びに交流機の回転子自体が十分な慣性を持ってい
て、この動作状態の比較的高い速度では、脈動を平滑す
る。パルス幅変調式ィンバ−夕−機械駆動装置で起る１
つの難点は、パルス幅変調動作から方形波動作への滑ら
かな切換えが出来ないことである。パルス幅変調様式の
動作の際、正弦波の振幅を増加する時「正弦波が３角波
を切取る或る期間の間に、スイッチング・パルス幅、即
ち、正弦波の振幅が３角波形の振幅より大きくなる期間
が、その時導露しているインバータのスイッチング装置
を転流して次に予定されているスイッチング装置を導電
状態にするのに必要な最低時間より短くなることが避け
られない。幅の狭すぎるインバータのスイッチング・パ
ルスの望ましくない影響を避ける為、それを単に抜取る
方が望ましい。然し、こういうパルスの幅が最小である
為に、こういうスイッチング・パルスを唯抜いただけに
すると、ィンバータの出力電圧が急激に増加し、電動機
トルクがかなりジャンプする。パルス幅変調動作から方
形波動作へのィンバータの滑らかな切換えを行う様にイ
ンバーター機械駆動装置を制御する１っの装置が、米国
特許第４０４７０８３号に記載されている。この米国特
許の制御装置は、交流機が低速である期間の間、普通の
３角波交差方式に従って発生されたスイッチング・パル
スをィンバー外こ供給することにより、パルス幅変調動
作を行う。交流機が高速になる時、制御装置が、その大
きさが操作員によって指令された振幅信号に従って変化
する高い方のレベルに従って低いし、方のレベルが変え
られる様な２重直流レベル設定方式に従って発生された
スイッチング・パルスをインバータに供給する。この米
国特許に記載された制御装置は、パルス幅変調動作から
方形波動作へ円滑に切換えることが出来るが、その複雑
さの為に実施が難しい。これと対照的に、この発明は、
パルス幅変調動作から方形波動作へィンバータを滑らか
に切換える、パルス幅変調インバーター機械駆動装置に
対するそれ程複雑でない制御装置を提供する。

この発明の目的は、パルス幅変調インバーター機械駆動
装置に対する制御装置として、機械の周波数が低い期間
の間、パルス幅変調でィンバータを動作させ、機械の周
波数が高い期間の間、方形波動作を行わせ、パルス幅変
調から方形波へのィンバータの動作を滑らかに切換える
それ程複雑でない制御装置を提供することである。この
発明の別の目的は、パルス幅変調インバーター機械駆動
装置に対する制御装置として、機械の電圧に問題になる
程の急激な変化を生ぜず、或いはィンバータの電圧に大
きな高調波成分を生ずることなく、パルス幅変調から方
形波へのィンバータ動作の滑らかな切換えを行う制御装
置を提供することである。

簡単に云うと、この発明の好ましい実施例では、インバ
ータのスイッチング装置の導電を調整して機械のトルク
並びに速度を調整するように、インバータにたいしてス
イッチング信号を供給するための、インバーター機械駆
動装置用の改良された制御装置が、第１及び第２の信号
発生器を有する。

第１の信号発生器は４つの信号、即ち、ｎ相正弦波形信
号、ｎ相方形波形信号、ｎ相正弦波信号の周波数のｎ倍
の予定の倍数の周波数（すなわち、ｎ相正弦波信号の周
波数のｎ×２倍、ｎ×３倍のような予め選ばれた周波数
、例えば３相（ｎ＝３）の場合には３×２＝６倍、３×
３＝９倍のような予め選ばれた周波数）を持つ第１の基
準信号、並びにやはりｎ相正弦波信号の周波数のｎ倍の
予定の倍数の周波数を持つと共に第１の基準信号より９
０ｏ遅れた第２の基準信号を発生する。第１の信号発生
器は操作員によって変更される振幅指令信号に応答して
、ｎ相正弦波信号の振幅を変える。操作員によって変更
される周波数指令信号に応答して、第１の信号発生器が
ｎ相方形波形信号及びｎ相正弦波形信号の両方の周波数
をそれに応じて変える。第２の信号発生器は位相固定３
角波形信号を発生する。同期回路が第１及び第２の信号
発生器の両方に結合されていて、各々の３角波形信号が
ｎ相正弦波形信号と同相であると共に、各々が正弦波形
信号の周波数のｎ倍の予定の倍数の周波数を持つ様に保
証する。第１の信号発生器がｎ個の比較器の第１の入力
に結合され、夫々ｎ相正弦波形信号の各相成分を供給す
る。ｎ個の比較器の夫々の第２の入力が第２の信号発生
器に結合され、それから３角波形信号を受取る。ｎ個の
比較器の各々は、比較器の第１の入力に入る入力信号の
大きさが比較器の第２の入力に入る入力信号の大きさよ
り大きい期間の間、第１の論理レベルで、そして比較器
の第１の入力に入る入力信号の大きさが比較器の第２の
入力に入る入力信号の大きさより小さい期間の間、第２
の論理レベルで、出力信号パルスを発生する。ｎ個の比
較器の各々によって発生された出力信号パルスが、第１
の信号発生器によって発生されるｎ相方形波信号並びに
第１の信号発生器によって発生される第２の基準信号と
共にパルス抜取（ｐｕｌｓｅｄｒｏｐ）回路に供給され
る。パルス抜取回路はｎ個の比較器の各々によって発生
された出力信号パルスを修正して、第１の信号発生器か
ら来る第２の基準信号の予め設定した期間の間、ｎ個の
比較器の出力がパルス抜敬回路を通過しない様にするこ
とにより、比較器の出力信号パルスの内、予定の持続時
間より幅の狭い出力信号パルスを削除する。ｎ個の比較
器によって発生された全ての出力信号パルスが前記予定
の持続時間より幅が狭い時、パルス抜取回路は前記ｎ相
方形波信号をィンバー夕に結合する。第２の基準信号の
予め設定された期間の間、比較器の出力信号パルスの内
、予定の持続時間より幅の狭い出力信号パルスを順次削
除する様に比較器の出力信号パルスを修正することによ
り、パルス抜取回路はインバータがパルス幅変調動作か
ら方形波動作へ円滑に切換わることが出来る様にする。
更に、抜けたパルスに対して残りのパルスの幅を補償す
る様に正弦波発生器の振幅を修正する信号が結合され、
こうして機械の電圧の振幅を一定にする。この発明の新
規と考えられる特徴は、特許請求の範囲に具体的に記載
してあるが、この発明の構成並びに作用、及びその他の
目的並びに利点は、以下図面について説明する所から更
によく理解されよう。

第１図にパルス幅変調ィンバータ駆動装置１０を示す。

これは交流機１２を有し、この交流機は、直流電源１６
から直流を供給されるィンバータ１４から、可変周波数
で可変振幅の交流電流を供給される。直流電源１６は、
典型的にはダイオード整流器で構成される。インバータ
１４の構成は交流機１２の性格に関係する。好ましい実
施例に示す様に、交流機が３相機である時、インバータ
ー２は３相ブリッジ・インバータであって、３対のィン
バータ・スイッチング装置（図に示してない）で構成さ
れ、各対がダイオード整流器の出力の両端に結合され、
スイッチング装置の間の接続点の各々が交流機１２の３
相の内の対応する１相に結合される。ィンバータ・スイ
ッチング装置の導電順序及び持続時間が、制御装置２０
‘こよってィンバータＩ４に供Ｖ給されるスイッチング
信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３に応答して、ィンバータによって
調整される。

この制御装置は正弦波発生器２２（後で第２図について
詳しく説明する）を有する。正弦波発生器が、その各相
成分をＡｓ，Ｂｓ，Ｃｓと記す３相方形波信号、並びに
その各相成分をＡｓｉｎ（のｔ），Ａｓｉｎ（■ｔ＋１
２０ｏ）及びＡｓｉｎ（のｔ＋２４０ｏ）と夫々記す３
相正弦波信号を発生する。３相方形波信号及び３相正弦
波信号の周波数は、操作員によって変更される周波数指
令信号Ｆ＊に従って変化し、他方、操作員によって変更
される振幅指令信号Ａ＊に従って、３相正弦波信号の振
幅だけが変化する。

正弦波発生器２２は、３相方形波信号及び３相正弦波信
号を発生する他に、第１及び第２の方形波基準信号Ｒ，
Ｓを発生する。各々の基準信号は方形波信号及び正弦波
信号の周波数の６倍又は９倍の周波数である。正弦波発
生器からの正弦波信号の３相成分の各々が、比較器２４
ａ，２４ｂ，２４ｃの夫々対応する１つの非反転入力に
供給される。

各々の比較器の反転入力には３角波形発生器２６（後で
第３図について詳しく説明する）によって発生された一
定振幅の３角波形信号が供給される。３角波形発生器２
６によって発生される３角波形信号の周波数は、正弦波
発生器２２の基準信号Ｒと３角波形発生器２６の帰還信
号Ｐの間の位相差に従って、同期回路３０から供給され
る周波数同期信号ｆ＊に応答して変化する。

帰還信号Ｐの振幅は、３角波形発生器の出力信号の位相
に従って変化する。３角波形発生器の出力信号と正弦波
発生器の基準信号Ｒとの間の位相差に従って周波数指令
信号ｆ＊の振幅を変えることにより、同期回路３０は、
３角波形信号が正弦波発生器２２によって発生される正
弦波信号と同期するように保証する。

現在好ましいと考えられる実施例では、同期回路３０は
位相検出器３２を有する。位相検出器の第１及び第２の
入力に正弦波発生器２２からの基準信号Ｒ及び３角波形
発生器２６からの位相出力信号Ｐが夫々供給される。位
相検出器３２は、その第１及び第２の入力に供給された
信号の間の位相差に従って、増幅器３４に対して出力信
号を供給する。この増幅器は比較的高い利得を持つ様に
構成されており、位相検出器の出力信号に従って、周波
数制御信号ｆ＊を３角波形発生器２６に供給する。一般
的には、３角波形発生器２６によって発生される３角波
形信号を波形発生器２２によって発生される３相正弦波
信号と同期させることが望ましいが、正弦波発生器２２
に供給される振幅指令信号Ａ＊及び周波数指令信号Ｆ＊
が夫々基準振幅及び基準周波数の値より低い期間の間、
これらの信号を同期させるのは有用ではない。

これらの信号を同期させないことにより、低い周波数で
高周波が減少する。信号Ａ＊及びＦ＊が夫々所望の限界
より低い期間の間、正弦波発生器の正弦波信号を３角波
形発生器の３角波形信号と同期させるのを避ける為、１
対の比較器３６ａ，３６ｂの夫々の反転入力に、夫々基
準振幅及び基準周波数を表わす一定レベルの信号を供給
する。比較器３６ａ，３６ｂの夫々の非反転入力には夫
々信号Ａ＊及びＦ＊の対応する１つを供給する。各々の
比較器３６ａ，３６ｂの出力が、２入力アンド・ゲート
４０の内の別々の１つの入力に結合され、各々の比較器
の非反転入力に入る入力信号の大きさが反転入力の信号
の大きさを越える時、ァンド・ゲート４０が第１の論理
レベルの信号を位相検出器３２に供給することにより、
位相検出器３２が作用して同期回路３０が正弦波信号及
び３角波形信号を同期させることが出来る様にする。振
幅指令信号Ａ＊又は周波数指令信号Ｆ＊が基準振幅又は
基準周波数より大きさが４・さし、期間の間、アンド・
ゲート４０から位相検出器３２に供給される出力信号は
第２の論理レベルであって、位相検出器を不作動にし、
こうして正弦波信号及び３角波形信号の同期化を防止す
る。各々の比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、３角波形
発生器２６から反転入力に３角波信号が供給され且つ正
弦波発生器２２から正弦波信号の３相成分の内の夫々１
つを非反転入力に供給されると、夫々の非反転入力及び
反転入力に入る信号の間の振幅の差に従って第１及び第
２の論理レベルの間で振幅が変化する出力信号を発生し
て、それをパルス抜取回路４４（第４図について後で詳
しく説明する）に供給する。パルス抜取回路４４には正
弦波発生器の方形波信号の３相成分Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓ及
び基準信号Ｓ並びに振幅指令信号Ａ＊も供給される。機
械の周波数が低い期間の間、パルス抜取回路４４は別々
の１つの比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃによって発生さ
れた出力信号に応じたスイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ
３をィンバータ１４に供聯合して、パルス幅変調のィン
バー夕動作を行わせる。機械の周波数が高い時、パルス
抜取回路４４は正弦波発生器の方形波形信号の各相成分
Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓの内の別別の１つに応じたスイッチン
グ信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３をインバータ１４に供給する。
パルス幅変調と方形波のィンバータ動作の間の円滑な切
換えを達成する為、パルス抜取回路４４は、比較器２４
ａ，２４ｂ，２４ｃの内の別々の１つの出力信号に応じ
て発生され、且つインバータの出力電圧の問題になる程
の急激な変化が起らない様に保証する為に、予定の期間
より幅の狭いスイッチング・パルスを取除く様にパルス
抜取回路によって修正されたスイッチング信号Ｓ，，Ｓ
２，Ｓ３をィンバータに供給する。次に第２図について
説明すると、正弦波発生器２２が増数／減数計数器（可
逆計数器）５０を有する。

この計数器は、周波数指令信号Ｆ＊の大きさに従ってそ
の計数値の大きさが変化するカウントまで増数計数し又
はこのカウントから減数計数する。計数器５０がこのカ
ウントから増数計数するか減数計数するかは、機械の回
転が順方向又は逆方向のいずれに指示されているかに関
係する。計数器の出力信号は、その大きさが正弦波発生
器の各々の出力信号の位相（のｔ）を表わすディジタル
・ワードであるが、母線５２を介して復号器５４，５６
に夫々供給される。復号器５４は計数器の出力信号を復
号して基準信号Ｒ及びＳを発生する。信号Ｒは信号Ｓよ
り９００進んでおり（第５Ｃ図及び第５Ｄ図参照）、各
々の基準信号の振幅は計数器の出力信号のディジタル値
に従って第１のレベルから第２のレベルまで変化する。
復号器５６が計数器の出力信号を復号して正弦波発生器
の方形波形出力信号の３相成分Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓの振幅
は計数器の出力信号のディジタル値に従って第１のレベ
ルから第２のレベルまで変化する。ディジタル加算器５
８は、位相（のｔ）を表わす計数器の出力信号を計数器
５０から供給され、そしてクロツク６０からクロツク信
号Ｃ，，Ｃ２，Ｃ３の内の刻々の１つを受取った時、計
数器５０の出力信号に００，１２００及び２４００のデ
ィジタルの移相を行う。こうして得られたディジタル加
算器の出力信号が謙出専用記憶装置６４に供給される。
読出尊用記憶装置６４は複数個の正弦振幅の値を表の形
に配置して持っている。読出専用記憶装置６４に、量の
ｔ，のｔ＋１２００及びのｔ＋２４００の内の１つを表
わす信号がディジタル加算器５８から供給されると、そ
れに応答して謙出専用記憶装置６４は、量粉ｎ（のｔ）
，ｓｉｎ（ｗｔ＋１２０ｏ ）及びｓｉｎ（山ｔ＋２４
０ｏ）の内の１つに比例する出力信号をレジスタ６８ａ
，６８ｂ，６８ｃの内の別個の１つに供給する。各々の
レジスタは、クロック６０によって発生されるクロツク
信号Ｃ，，Ｃ２，Ｃ３の内の別個の１つを受取った時、
読出専用記憶装置６４から出力信号を受取って貯蔵する
様に作用する状態になる。クロック６０は、謙出専用記
憶装置がレジスタ６８ａ，６８ｂ，６８ｃの内の別々の
１つに正弦振幅の値を供給する度に、クロツク６０がク
ロツク信号Ｃ，，Ｃ２，Ｃ３の内の別々の１つを順次発
生する様に、読出専用記憶装置６４もこよって制御され
る。この為、ディジタル加算器５８が値のｔ，のｔ＋１
２０ｏ及びのｔ＋２４００を逐次的に発生すること、並
びに値ｓｉｎ（のｔ），ｓｉｎ（■ｔ＋１２０ｏ）及び
ｓｉｎ（ｗｔ十２４０ｏ）がレジス夕６８ａ，６８ｂ，
６８ｃの内の別々の１つに夫々貯蔵されることが保証さ
れる。各々のレジスタ６８ａ，６８ｂ，６８ｃの出力が
ディジタル・アナログ変換器７２ａ，７２ｂ，７２ｃの
別々の１つに夫々結合されている。各々のディジタル・
アナログ変換器７２ａ乃至７２ｃが、関連した１つのレ
ジスタ６８ａ乃至６８ｃに夫々貯蔵されているディジタ
ルの正弦値を変換して、その大きさが加算増幅器７５の
出力信号の大きさに従って変化する様なアナログの正弦
波出力信号を発生する。加算増幅器の第１及び第２の非
反転入力には振幅指令信号Ａ＊及びパルス抜取回路４４
からの振幅増強信号が供給される。各々のレジスタ６８
ａ，６８ｂ，６８ｃに貯蔵されている正弦波振幅の値が
「他の２つのレジス夕に貯蔵されている他の正弦波振幅
の値の各々から１２０ｏ位相がディジタル式に変化して
いるから、各々のＤ／Ａ変換器７２ａ乃至７２ｃによっ
て夫々発生される正弦波アナログ出力信号も、他の２つ
の正弦波アナログ信号の各々から１２０ｏずつ移相して
いる。正弦波発生器２２は次の様に動作する。その大き
さが周波数指令信号Ｆ＊の大きさに従って変化する値ま
で、計数器５０が増数計数するか、或いはこの値から減
数計数する時、計数器のカウンントが復号器５４，５６
に供給される。復号器５４がカウントを復号して、それ
に応じて基準信号Ｒ及びＳを発生する。復号器５６がカ
ウントを復号して正弦波発生器の方形波信号の各組成分
Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓを発生する。計数器５０のカウントが
、ディジタル加算器５８がクロック信号Ｃ，，Ｃ２，Ｃ
３の内の別々の１つを受取った時に、ディジタル加算器
５８によってｏｏ，１２００又は２４００ディジタル式
に移相されてから、謙出専用記憶装置６４に供給され、
この記憶装置がディジタル加算器の出力信号に比例する
ディジタルの正弦値をレジスタ６８ａ，６８ｂ，６８ｃ
の別々の１つに供給する。各々のレジスタは、ク。ック
信号Ｃ，，Ｃ２，Ｃ３の内の別々の１つを受取った時、
記憶装置６４からの正弦値を受取る様に作動される。各
々のレジスタ６８ａ乃至６８ｃに貯蔵されているディジ
タルの正弦値が、対応する１つのＤ／Ａ変換器７２ａ乃
至７２ｃによって夫々アナログ信号に変換される。３角
波形発生器２６の詳細が第３図に示されている。

３角波形発生器２６は１対のアナログ・スイッチ８０ａ
，８０ｂを有する。

スイッチ８０ａが第１図に示した同期回路３０の増幅器
３４の出力を積分器８２の入力に結合する。増幅器３４
が極性反転器８４及びスイッチ８０ｂを介し、積分器８
２の入力に結合される。各々のアナログ・スイッチ８０
ａ，８０ｂは、比較器８８ａ，８８ｂの別々の１つの出
力信号の大きさに従って制御される。

比較器８８ａの非反転入力に直流信号＋ＲＥＦが供給さ
れ、その大きさは３角波形の振幅の所望の上限に比例す
る。比較器８８ａの反転入力には積分器８２によって発
生された出力信号が供給される。比較器８８ｂの非反転
入力には積分器８２によって発生された出力信号が供給
され、その反転入力には直流電圧−ＲＥＦが供給される
。その大きさは３角波形の振幅の下限に比例する。Ｒ−
Ｓフリップフロップ９２のセット入力及びリセツト入力
が別々の比較器８８ａ，８８ｂの出力に夫々結合されて
いる。後で判るが、Ｒ−Ｓフリップフロップ９２は比較
器８８ａ，８８ｂの出力信号の振幅に従って夫々セット
及びリセットされ、積分器８２によって発生される３角
波形の位相を表わす出力信号を発生する。３角波形発生
器２６は次の様にして３角波形を発生する様に作用する
。最初、積分器８２の出力信号の振幅は０であって、比
較器８８ａが発生する出力信号の振幅は第１のレベル又
は論理１レベルである。スイッチ８０ａが閉じ、積分器
８２を第１図に示す増幅器３４に結合する。積分器８２
は、この時その入力に入る直流の周波数制御信号ｆ＊に
応答して、振幅が上昇する煩斜信号を発生し、これがい
ずれも第１図に示した各々の比較器２４ａ，２４ｂ，２
４ｃの反転入力に加えられる。積分器の出力信号の振幅
が夫々比較器８８ａ，８８ｂの非反転入力及び反転入力
に加わる電圧ＲＥＦの絶対値を越えると、比較器８８ａ
の出力信号の大きさが論理１レベルから論理０レベルに
変わり、強制的にスイッチ８０ａを開く。逆に、比較器
８８ｂの出力信号の振幅が論理０レベルから論理１レベ
ルに変わり、スイッチ８０ｂによって極性反転器８４を
積分器８２の入力に結合する。スイッチ８０ｂが閉じる
と、この時積分器の入力には、周波数制御信号ｆ＊とは
反対の樋性の直流信号が供給され、この為、積分器８２
が今度は各々の比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃに振幅の
低下する榎斜信号を供給する。この振幅の低下する傾斜
信号の大きさが比較器８８ａ，８８ｂの非反転の非反転
及び反転入力の電圧ＲＥＦの値を越えると、各々の比較
器の出力信号の振幅が変わり、スイッチ８０ａを再び閉
じると共にスイッチ８０ｂを開く。こうしてスイッチ８
０ａ，８０ｂが交代的に導露し、積分器の出力信号の振
幅を上昇並びに下降させ、こうして各々の比較器２４ａ
乃至２４ｃの反転入力に対して３角波形信号を加える。
比較器８８ａ，８８ｂの変化する出力がフリップフロッ
プ９２をセット及びリセットし、同期回路３川こ基準帰
還信号を供給する。第４図について説明すると、第１図
に示すィンバータ１４にスイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，
Ｓ３を供給するパルス抜取回路４４は、３極又は３つの
接触器１００ａ，１００ｂ，１００ｃを持つアナログ・
スイッチ１００を有する。

スイッチ１００の各々の接触器１００ａ，１００ｂ又は
１００ｃがＤ型フリツプフロツプ１０２ａ，１０２ｂ，
１０２ｃの別々の１つのＤ入力を、いずれも第１図に示
した比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃの別々の１つの出力
とやはり第１図に示した正弦波発生器２２の３つの方形
波信号出力の内の別々の１つとの間で切換える。典型的
には復号器として構成された制御装置１０４が、復号回
路１０８から制御装置に供給された信号×及びＹの振幅
に従って、スイッチ１００並びに各々のＤ形フリツプフ
ロツプ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを制御する。復号
回路１０８は比較器１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの３
個一組で構成され、各々の比較器の反転入力には振幅指
令信号Ａ＊が供給される。各々の比較器１１０ａ，１１
０ｂ，１１０ｃの非反転入力には電圧源（図に示してな
い）から予め設定された直流電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの別
々の１つが夫々供給される。各々の比較器１１０ａ，１
１０ｂ，１１０ｃの非反転入力及び出力の間に抵抗１１
２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの内の別々の１つが夫々交差
結合されている。比較器の出力信号の一部分を抵抗を介
して比較器の非反転入力に供給することにより、各々の
抵抗がヒステリシスを導入して、比較器の入力が基準レ
ベルの前後を変動した場合の不安定性を避ける。各々の
比較器１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの出力が復号器１
１４に結合され、これが制御回路１０４に信号Ｘ及びＹ
を供給する。制御回路１０４に供給される信号×及びＹ
の振幅は、表１に示す相互開係に従って、各々の比較器
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの出力信号の振幅の論理
レベルから、復号器によって決定される。・ 表１から判る様に、各々の信号Ｘ及びＹの振幅は、比較
器１１０ａ乃至１１０ｃの内の１つ又は更に多くの振幅
が第１の論理レベルから第２の論理レベルに変化する時
、第１のレベル又は論理０から第２のレベル又は論理１
レベルに変化する。

復号器１１４は、信号Ｘ及びＹを発生する他に、振幅増
強信号を発生し、これが第１図に示す正弦波発生器２２
に供給される。表１に示す様に、復号器１１４によって
発先される振幅増強信号が第１の論理レベルから第２の
論理レベルへ変化し、１つの比較器１１０ａ乃至１１０
ｃの出力信号の振幅も第１の論理レベルから第２の論理
レベルへ変化する。後で詳しく説明するが、振幅増強信
号が第２のレベル則ち論理１レベルを持つ期間の間、正
弦波発生器２２によって発生される３相正弦波信号の各
組成分船ｉｎ（のｔ），ぷｉｎ（のｔ＋１２０ｏ）及び
Ａｓｉｎ（のｔ＋２４００）の振幅が増加して、ィンバ
ータの出力電圧パルスが許容し得る最も幅の狭いパルス
より幅が狭い期間の間に抜取られたパルスを補償する。
正弦波発生器２２から基準信号Ｓが供給される計数器１
１６の出力が制御回路１０４に結合され、基準信号Ｓの
犠牲反転回数を表わすカウントを制御回路１０４‘こ供
給する。

各々の信号×及びＹが予定の振幅を持つ時、制御回路竃
０４は各々の○形フリツプフロツプ１０２ａ，ＩＱ２ｂ
９１０２ｃに供給されるクロック信号を計数器１１６の
カウントに従って変える。後でパルス抜取回路４４の動
作を説明する所から明らかになるが、制御回路１０４は
、計数器１１６のカウントに従ってＤ形フリツプフロツ
プ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの動作を制御すること
により、各々のスイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３を修
正する。すなわち、計数器１１６のカウントによって一
意的に限定された期間の間、予定の持続時間より幅の狭
いスイッチング信号パルスを削除する。次に第１図、第
４図及び第５図について、制御装置２０の動作を説明す
る。

説明の始めに、振幅指令信号Ａ＊が、別々の１つの比較
器１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの非反転入力に供給さ
れる各々の電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの大きさより小さい大
きさを持つとする。これに応じて各々の比較器１１０ａ
，１１０ｂ，１１０ｃが論理０の振幅を持つ電圧を復号
器１１４に供給し、復号器はいずれも論理０レベルの振
幅を持つ信号×及びＹを制御回路１０４に供給する。制
御回路１０４が各々の○形フリツプフロツプ１０２ａ，
１０２ｂ，１０２ｃにクロック信号を供給すると共に、
スイッチ１００を作動し、各々のフリップフロップのＤ
入力が別々の１つの比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ（第
１図に示す）の出力に結合される様にする。各々のＤ形
フリップフ。ップ１０２ａ，ＩＱ２ｂ，１０２ｃは、ク
ロツク動作をする時、即ち、制御回路１０４からのクロ
ック信号を供給された時、第１図に示すィンバータ１４
に、Ｄ入力の入力信号の振幅に従って、ィンバータ・ス
イッチング信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３の内の別個の１つを夫
々供給する。○形フリップフロツプは典型的にはＩＭＨ
Ｚでクロック動作をする。各々のＤ形フリップフロップ
１０２ａ，亀０２ｂ，１０２ｃの○入力を別々の１つの
比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃに夫々結合することによ
り、各々のィンバータ。スイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，
Ｓ３は「第亀図に示した３角波形発生器２６によって発
生される３角波形信号と、第亀図に示した正弦波発生器
２２によって発生される３相成分Ａｓｉｎ（のｔ），船
ｉｎ（のｔ＋１２０ｏ）及びＡｓｊｎ（■ｔ＋２４０ｏ
）の内の別個の１つとの間の大きさの差に従って変化す
る。第５Ａ図には、１つの比較器の非反転入力及び反転
入力に入る正弦波信号の相成分及び３角波形信号の波形
を示してあり、第５Ｂ図にはこの比較器の出力電圧波形
を示してあるが、これらの図から、３角波形信号が正弦
波信号の相成分より大きさが大きい期間の間「比較器か
らこの結果出る出力電圧は振幅が０であり、これに対し
て、３角波形信号の大きさが正弦波信号の相成分の大き
さより小さい期間の間、比較器の出力電圧は論理１レベ
ルの振幅であることが容易に判る。

当業者であれば、振幅指令信号Ａ＊の大きさが各々の電
圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃの大きさより小さい期間の間、パル
ス抜取回路４４からインバーター４に供給される各々の
ィンバータ・スイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３が２等
辺３角形決定方式（ｅｑｕｉｌａｔｅｒａｌｍａｎｇ山
ａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑ肥）に従って発生され、こう
してィンバータのパルス幅変調動作を保証することが判
る。振幅指令信号Ａ＊の大きさが、操作員の指令に応答
して増加して、ＶａくＡ＊くＶｂくＶｃになった時、制
御装置２０はィンバータ１４を移行時（Ｕａｍｉｔｉｏ
ｎａｌ）パルス幅変調様式で動作させ、この期間の間、
インバータ・スイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ３は、ど
のスイッチング信号も予定の持続時間より幅の狭いパル
スを持たない様に修正される。

これは次の様にして行われる。Ａ＊の大きさが、Ｖａ＜
Ａ＊＜Ｖｂ＜Ｖｃとなる様になっていると仮定すると、
表１に示す様に、復号器１１４が夫々論理０レベル及び
論理１レベルの振幅を持つ信号Ｘ及びＹを制御回路１１
４に供給する。従って、制御回路１０４は、各々のＤ形
フリツプフロツプ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの○入
力が別々の１つの比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃに結合
される様に、スイッチ１００を作動する。更に制御回路
１０４が計数器１１６のカウントに従って各々のＤ形フ
リップフロツプにクロック信号を供給し、この為、予定
の期間の間、制御回路から各々のフリップフロッブには
クロック信号が供給されず、予定の持続時間より幅の狭
いスイッチング信号パルスがィンバー外こ伝達されるこ
とを防止する。第５Ａ図及び第５Ｂ図を見れば、３相正
弦波信号の各相成分の振幅が３角波形の一定の振幅に対
して増加するにつれ、第５Ｂ図のパルス３，２及び１に
よって表わした、対応する各々の比較器によって発生さ
れる０又は論理０レベルの振幅の出力電圧は次第に幅が
狭くなり、最後には狭くなりすぎる、即ち、比較器の出
力電圧パルスの持続時間が各々のィンバータ・スイッチ
ング装置によって要求される最低転流時間より狭くなる
ことが判る。

幅の狭すぎるィンバータ・スイッチング信号パルスが望
ましくないことは前に述べた通りであるが、これを避け
る為、制御回路１０４は、計数器１１６のカウントによ
って決定された期間として、そのま）では幅の狭すぎる
パルスが発生する様な期間の間、各々のＤ形フリツプフ
ロツプ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに供給されるクロ
ック信号を中断する。第５Ｂ図及び第５Ｃ図について説
明すると、計数器１１６のカウントに従って決定される
期間の間、パルス１が抜取られる。

この期間は第５図に示した基準信号波形Ｓの期間Ｓ５に
対応する。振幅指令信号の大きさが増加して、Ｖａ＜Ｖ
ｂ＜Ａ＊＜Ｖｃになった時、復号器１１４が夫々論理１
レベル及び論理０レベルの信号×及びＹを制御回路１０
４に供給する。従って、制御回路１０４は、各々のフリ
ツプフロツプ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのＤ入力が
別々の１つの比較器２４ａ，２４ｂ，２４ｃの出力に夫
々結合されたま）になる様に、スイッチ１００を作動す
る。更に制御回路１０４が、各々のフリップフロップ１
０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃに供Ｖ給されるクロック信
号を中断して、夫々期間Ｓ３及びＳ５に対応する第１及
び第２の予定の期間の間、各々の比較器の振幅０のパル
ス１及び２が削除される様にする。表１に示す様に、信
号×及びＹのいずれかが論理１レベルの振幅である時、
復号器から正弦波発生器２２に供給される振幅増強信号
も論理１レベルの振幅である。振幅増強信号が論理１レ
ベルの振幅である時、正弦波発生器２２によって発生さ
れる正弦波信号の３相成分の各々の出力信号の振幅が増
加する。これによって１つ又は更に多くの幅の狭いイン
バータ’スイッチング信号パルスが抜取られた時、残り
の各々の信信号の長さ又は持続時間を増加して、ィンバ
ータの実効的な出力電圧を一定に保つことが保証される
。振幅指令信号Ａ＊の大きさが増加して、Ｖｃの大きさ
より大きくなった時、復号器１１４がいずれも論理１レ
ベルの振幅を持つ信号Ｘ及びＹを制御回路１０４に供給
する。

制御回路１０４は、これに応答して、各々のフリップフ
ロップ１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃのＤ入力に、正弦
波発生器の３相万形波信号の夫々別々の各相成分Ａｓ，
Ｂｓ，Ｃｓが供給される様に、スイッチ１００を作動す
る。各々のＤ形フリップフロップ１０２ａ，１０２ｂ，
１０２ｃにはこの時制御回路１０４から連続的なクロツ
ク信号が供給され、従って、各々のスイッチング信号Ｓ
，，Ｓ２，Ｓ３が正弦波発生器の方形波出力信号の別々
の１つの各相成分Ａｓ，Ｂｓ，Ｃｓに従って夫々変化す
る。方形波信号の各相成分Ａｓ，ＢＳ，Ｃｓに従って発
生されたィンバータ・スイッチング信号Ｓ，，Ｓ２，Ｓ
３が供給されると、ィンバータ１４は方形波動作を開始
する。第５図は正弦波の１／４サイクルに対する回路の
いろいろな波形を示す。

正弦波の１／４サイクルが奇の対称性を持ち且つ方形波
が対称性を持つ為、この装置の動作を例示するのに１／
４サイクルで十分である。基準信号Ｓは図示例では、正
弦波の完全な１サイクルに対して１乳固の部分を持ち、
３角波と正弦波との周波数比は９である。以上、周波数
が低い期間の間パルス幅変調のィンバータ動作をし、機
械の周波数が高い期間の間方形波動作をする様な、イン
バーター機械駆動装層に対する制御装置を説明した。

制御装置からインバータに供給されるスイッチング信号
を集成して、予定の持続時間より幅の狭いスイッチング
信号パルスを削除することにより、パルス幅変調と方形
波のィンバータ動作の間で滑らかな切換えが行われる。
例としてこの発明の或る好ましい特徴しか説明しなかっ
たが「当業者にはいるいるな変更が考えられよう。

従って、特許請求の範囲の記載は、この発明の範囲内に
含まれる全ての変更を包括するものと承知されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図はィンバータ誘導機駆動装置に結合されたこの発
明の制御回路のブロック図、第２図は第１図の制御装置
の第１の信号発生器のブロック図、第３図はこの発明の
３角波形発生器のブロック図、第４図はこの発明のパル
ス抜取回路のブロック図、第５Ａ図乃至第６Ｄ図は第１
図の制御装置の第１及び第２の信号発生器によって発生
される信号波形を示すグラフである。 主な符号の説明、１２：交流器、１４：ィンバータ、１
６：整流器「 ２２：正弦波発生器、２４ａ乃至２４ｃ
：比較器、２６：３角波形発生器、３０：同期回路、４
４：パルス抜取回路、Ａ＊：振幅指令信号、Ｆ＊：周波
数指令信号、Ａｓｉｎ（のｔ），松ｉｎ（のｔ＋１２０
０），Ａｓｉｎ（のｔ＋２４０ｏ）：正弦波信号、Ａｓ
，Ｂｓ，Ｃｓ：方形波信号、Ｒ，Ｓ：基準信号「Ｓ，，
Ｓ２，Ｓ３：スイッチング信号。 姉岸Ｚ ｒ塙白 布岸３ 一行壱ヲチ 行再，別 内房班 ｒ句岸Ｊク Ｇ岸印

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流電源と、ｎ相交流機と、前記直流電源及びｎ相
   交流機の間に結合されていて、ｎ対の直列接続されたス
   イツチング装置で構成され、該スイツチング装置の各対
   が前記直流電源の出力の両端に結合されると共に各対の
   直列のスイツチング装置の間の接続点が前記ｎ相交流機
   のｎ相の内の夫々１相に結合されているインバータとを
   含むインバーター交流機駆動装置に用いて、前記インバ
   ータにスイツチング信号を供給するための制御装置に於
   て、 振幅及び周波数指令に応じてｎ相正弦波形信号を
   発生すると共に、該ｎ相正弦波信号の周波数のｎ倍の予
   定倍数の周波数を持つ第１の基準波形信号、及び該第１
   の基準波形信号と同じ周波数を持つがそれに対して９０
   °位相がずれた第２の基準波形信号を発生する第１の波
   形発生器手段と、 前記第１の基準波形信号と同期して
   三角波形信号を発生する第２の波形発生器手段と、 前
   記ｎ相正弦波形信号の各々と前記三角波形信号を比較し
   てｎ個のパルス幅変調された信号列を発生する第１の比
   較手段と、 前記パルス幅変調された信号を受け取り、
   不作動にされていない時は該パルス幅変調された信号を
   前記インバータに接続する制御可能なゲート手段と、
   指令された振幅に於て、予定の幅よりも狭いパルスが生
   じるかどうかを決定し、前記第２の基準波形信号により
   測定されるどの期間の間に該予定の幅より狭いパルスが
   生じるかを同定する手段であって、前記振幅指令を複数
   の予定の値と比較する第２の比較手段、並びに該第２の
   比較手段の出力及び前記第２の基準波形信号を受け取っ
   て、該第２の比較手段により決定された期間の間、予定
   の幅より狭い幅を持つパルスを阻止する信号を前記制御
   可能なゲート手段に供給する手段を持つ前記手段と、を
   有する制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置に於て、前記
   決定する手段が、前記正弦波形の１周期の内の予定の一
   部分の間、予定の幅より狭い幅を持つパルスの数に応じ
   て前記ｎ相正弦波形の振幅を増加させるための振幅増強
   信号を発生する手段を含む、制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置に於て、前記
   第１の波形発生器手段が、またｎ相正弦波形と同じ周波
   数を持ち且つ互に対してｎ相正弦波形と同じだけ位相が
   ずれているｎ個の方形波を発生する、制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の制御装置に於て、前記
   パルス幅変調されたパルスの全てが予定の幅よりも狭い
   と決定されたとき前記ｎ個の方形波を前記インバータに
   結合する手段を有する制御装置。