JPS6084973A - 電圧形インバ−タの電流制御方法 - Google Patents

電圧形インバ−タの電流制御方法

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JPS6084973A
JPS6084973A JP58190801A JP19080183A JPS6084973A JP S6084973 A JPS6084973 A JP S6084973A JP 58190801 A JP58190801 A JP 58190801A JP 19080183 A JP19080183 A JP 19080183A JP S6084973 A JPS6084973 A JP S6084973A
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JP
Japan
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inverter
current
microcomputer
current control
interrupt
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Pending
Application number
JP58190801A
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English (en)
Inventor
Kenji Kubo
謙二 久保
Tsutomu Omae
大前 力
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6084973A publication Critical patent/JPS6084973A/ja
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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
    • 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

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電圧形インバータの電流制御方法に係り、特に
・電圧形インバータの出力電流を応答性よく制御するの
に好適な電流制御方式に関する。
〔発明の背景〕
従来、電圧形インバータの電流制御は、電流指令値と電
流検出値とから電流制御処理を行ない、その結果を三角
波形の搬送波信号と比較してPWM制御を行なう方式や
、電流指令値と検出値とをヒ゛ステリシス比較器で比較
した結果で電圧形インバータを制御する方式などが知ら
れている。第1図に前者の制御方式の構成を一相分1/
mついて示す。
インバータ1の出力に負荷である誘導電動機2が接続さ
れており、電流検出器4によってインバ−などから構成
される電流制御回路5では電流指令値irと電流検出値
1dとから電流制御が行なわれ、その結果と搬送波信号
発生回路7からの出力とを比較器6で比較することによ
り、PWM波形をしたインバータ1の制御信号が得られ
る。この制御信号は、パルス分配回路8により・(返件
の反転した二相信号に変換され・これにより、インバー
タ1を構成する一相分のスイッチング素子がON、OF
Fされる。この結果、インバータ1の出力電流が電流指
令値に一致するように制御される。
このような、電流制御方式では 1ifL流λIJ御回
路5のゲインを高く選ぶことにより、インバータの出力
電流を応答性よく制御することができる。しかし、この
ような電圧形インバータのPWM判御方式では、インバ
ータのスイッチング動作により出力電流に脈動成分が含
まれる。電流tlilJ御を行なう上では、このような
電流検出値に含まれる脈動成分は電流制御系に対する外
乱として働くので、本質的に電流制御回路のゲインを高
くすることができず、その結果、高応答な電流制御を実
現しにくい欠点があった。これに対して、低域通過フィ
ルタを用いて電流検出値に含まれる脈動成分を取り除く
ことが考えられるが、フィルタ特性によって電流検出値
に位相遅れが生じ、このため、応答のよら電流制御を実
現するのが難しいという欠点がある。図中、3はバッテ
リである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、インバータ出力電流に含まれる脈動成
分の影響を受けずに、インバータ電流を応答性よく制御
する電圧形インバータの電流制御方法を提供するにある
〔発明の概要〕
本発明は、インバータのスイッチング時点を避けたタイ
ミングでインバータの出力電流を離散的に検出し、その
検出値と電流指令値とを用いて。
次に・インバータをスイッチングするまでの時間を演算
し、その結果に基づきインバータをスイッチングするこ
とにより、電流検出値に含まれる脈動成分の影響を受け
ずに高応答な電流制御を行なうようにしたものである。
〔発明の実施例〕
本発明の1実施例を第2図以下を用いて説明する。第2
図に本発明の1実施例の構成図を示す。
1は3相電圧形インバータ・2は誘導電動機・12はイ
ンバータ1の電流制御を行なうためのマイクロコンピュ
ータ(以下、マイコン)をそれぞれ示す。又、401,
402,403はインバータの三相出力電流を検出する
だめの電流検出器。
18はマルチプレクサ、19!d電流検出[直をマイコ
ン12に取込むためのA/D変換器である。更に、15
1,152,153は、マイコン12とのインターフェ
ースが可能でマイコン12の処理毎にデータが設定され
るプログラマブルタイマ(以下、タイマと略称する)−
161,162゜163はタイマの出力からPWM信号
を得るためのフリツプフロツプ回路、171,172.
173は・PWM信号からインバータのゲートパルス信
号を得るためのパルス分配回路であり、それぞれ三相分
が用0される。
10はクロックパルス発振器で、それから出力されるク
ロックパルスを分周カウンタ11で分周することにより
、マイコン12に対する割込ノ(ルス信号32を得る。
13は別のマイコンを表わしており、制御処理の結果、
三相分の時々刻々の電流指令値を共通メモリ14に書込
む。マイコン12は共通メモリ14からデータを読出す
ことにより三相分の電流指令値を取込む。
次に、本実施例の動作を説明する。第3図に、電流制御
処理を行なうマイコン12の処理フロー図を、第4図に
その動作タイミングを示す。
マイコン12は割込パルス32毎に、第3図に示す処理
を実行する。これらの処理アルゴリズムはマイコン12
に備えられたROMにプログラムとして11°込一致れ
ている。マイコン12の割込処理では、まず、ブロック
20で割込パルスの受付は回数に2計数する。この計数
はマイコン12が備えたRAM(ランダム・アクセス・
メモリ)の決められたアドレスの内容を、ソフトウェア
処理によって1づつ増加させていくことにより行なわれ
る。次にブロック21の処理でA/D変換器19を起動
し、インバータ1の出力に取付けられた電流検出器の電
流検出信号?アナログからディジタルに変換してその値
を取込む。この処理はU相。
■相、W相三相分について、順次行なう。マイコン12
はこれらの検出値iud、 jvd、 ivd をRA
MVC格納しておく。次に、ブロック22でマイコン1
2は共通メモリ14から三相分電流指令値i ur、 
Ivr、 Iwrを順次読出し、それらの値を同様にR
AMに格納する。
次に、マイコン12はブロック23,24゜25におい
てU相、■相、W相の電流制御処理をそれぞれ行なう。
各相における電流制御は同じアルゴリズムで行なわれる
。そのブロック線図の概略を第5図に、マイコン12の
処理フローを第6図に、それぞれ示す。本実施例では電
流制御アルゴリズムとして比例積分補償を用いた。第5
図で38が比例項、39が積分項をそれぞれ表わす。
マイコン12け、第6図のブロック4oで電流指令値i
rをメモリから読出し、次にブロック410ツク42に
示した計算式に基づき!r、!dの値を用いて比例積分
補償を行ない、その結果、amを電流制御処理の結果と
してメモリに格納する。
このような処理をU相、■相、W相と順次行なう。
次に、マイコン12はブロック26で割込受付は回数に
の値全判別し、その値が偶数か奇数かによって以後の処
理を切換える。ここで、偶数、奇数の判別は割込受付は
回数にの最下位ピットがOか1かで判別する。まず、k
が偶数の場合には、ブロック27において、各相のフリ
ップフロップ回路161,162,163の出力をI、
ow”レベルにリセットする。これは、第2図の構成図
で、マイコン12がディジタル出力ポートに信号を送り
、それに接続されたフリップフロップ回路161.16
2,163のリセット端子のP側を”LOW“レベル・
C側を”)(igh”レベルにスルことにより行なわれ
る。次に、マイコン12はブロック28において、電流
制御処理の結果amu。
arnv、amvを用いて各相タイマへの設定値ΔNu
ΔNV、ΔNWを計算する。便宜上、これを処理Oとす
る。一方、kが全数の場合には、まず、ブロック29の
処理でフリップフロップ回路161゜162.163の
出力をHigh”レベルにリセットする。kが偶数の場
合と同様な手順で各相フリップフロップ回路のリセット
端子のP側を1H1ghルベル、C側を”LOW”レベ
ルにすることにより行なわれる。次にマイコン12はブ
ロック30で各相タイマへの設定値ΔNu、ΔNV。
ΔNWe計算する。これを処理1とする。このようなブ
ロック28.30の処理については後で詳しく説明する
。この処理の後・マイコン12はブロック31において
、計算したΔNu、ΔNV。
iNWを各相毎のタイマ151,152,153VC順
次設定する。以上で、マイコン12の割込処理は終了す
る。
このような処理を行なうマイコンとタイマおよびフリッ
プフロップ回路の動作波形を第4図に示す。原4図にお
いて、33はマイコンの処理状態を表わして訃り・’L
ow”レベルが割込待ちの状態・“)(igh“レベル
が割込処理中の状態をそれぞれ示す。割込パルス32の
立上がりで、マイコンの割込処理が起動し、割込受付は
回数kを計数する。この結果、にの最下位ビットは34
に示すように変化する。マイコンの処理が終了する直前
で・フリップフロップ回路のリセットおよびタイマへの
カウント値の設定を行なう。各相毎に設けられたタイマ
151,152,153はクロックパルスを計数し、マ
イコンが設定したデータ数だけクロックパルスを計数後
、アンダーフローパルス36を出す・このパルスはフリ
ップフロップ回路の入力となり、フリップフロップ回路
の出力37はパルス36毎に゛LOW’レベルカラ”H
1gh’レベルへ、あるいは+ ”Higb +レベル
から”I、ow”レベルへと切換わる。このフリップフ
ロップ回路の出力370レベルに応じて、インバータ1
の各相スイッチング素子をON。
OFFすることにより、インバータの電流制御を実行す
る。ここで、マイコン12によるフリップフロップ回路
161.i6z、163のリセット処理は、フリツプフ
ロツプ回路の初期設定および動作中の誤動作防止のため
に行なう。
次に、電流制御処理の結果からタイマへの設定値を計算
する手順の詳、細を第7図、第8図に示す。
第7図は、処理0および処理1のマイコンのフローチャ
ートを、第8図はその処理の動作原理をそれぞれ表わす
インバータのゲートパルスのパルス幅は、電流制御の結
果と三角波波形の搬送波信号とを比較した場合と等価に
なるように決定した。第8図の動作原理図で1割込パル
ス毎に電流制御処理の結果、a m(1、” m、1 
r・・・が得られる。ここで、am(1は、割込受付は
回数kが偶数の場合、arnlはkが奇数の場合にそれ
ぞれ相当しているとする。いま、第8図に示すように、
kが1^数の場合f:搬送波塔号の大きさが最大となる
時点、kが奇数の場合を搬送波信号の大きさが最小とな
る時点にそれぞれ対応伺けたとする。l(が偶数のとき
、電流制御処理の結果と搬送波信号の大きさとが一致す
るまでの時刻Δtoと、kが奇数°の場合の時刻Δt1
とは、第8図の関係からそれぞれ次式のように計算され
る。
ここで、Tcは見かけ上の搬送波信号の周期、Acはそ
の振幅である。第8図の関係から割込パルスの周期はT
c/2に相当する。いま、この実施例では、夕/マが計
数するクロックパルスとして割込パルスを作るだめのク
ロックパルスを用いている。このため、クロックパルス
の周波数f CLKは・ の関係を満す。従って、ΔtOnΔt1に対応した各タ
イマへの設定値ΔNo 、ΔNtは・次のように計算さ
れる。
ΔNo =fCLKΔto=Ac+amo・・・・・・
 (4)ΔN1 = ’ cLKΔ’1 =Ac + 
aml −・・・・・ (5)第7図に・この原理に基
づくタイマへの設定値計3i−のフローチャートを示す
。ここで・処理0は割込受付は回数が部数の場合に、処
理1は奇数の場合に、それぞれ相当する。このような処
理により1.[流flilj御の結果から各相のタイマ
への設定値が計算される。なお、ここで、マイコンによ
って実行される電流1IilJ御処理の結果amは。
Ac < am < Ac ・・・・・・・・・ (6
)の関係を満足するよう数値処理しておく。
このような、マイコンの割込パルス毎の処理により、”
五〇:を脈動の影−Jを受けず高応答な電流制御が実行
できる原理全第9図を用いて説明する・ここで・eu、
ev、ewはインバータ各相の相電圧。
Vunは負荷側U相電圧、1uはU相出力電流の波形全
それぞれ表わす。本実施例ではすでVC説明したように
、511込パルス毎に、次にスイッチング′するまでの
時刻と決定するので1割込パルスのタイミングはインバ
ータのスイッチング時点+mけ、しかも・スイッチング
のほぼ中点に相当したタイミングになっている。従って
、この割込パルス毎にマイコンが取込むインバータ出力
電流は、脈動の影響を受けず、その包格線はインバータ
出力電流の基本波成分を表わす波形となる。第9図のi
 ud Vr−TJ相電流の取込み値の変化の様子を示
す。
このような関係から2割込パルス毎に脈動成分の影響の
少ない電流検出値を取込み電流制御するので・インバー
タのスイッチングに伴う電流脈動の影響を受けずに高応
答なインバータの電流制御が実現できる。
さて、この方式では第4図に示した動作波形から明らか
なように、マイコンが割込パルスを受付けてから処理を
終了するまでの時間が、インノ(−夕電流制御系のむだ
時間となる。従って、マイコンの処理は次の割込みパル
スが来るまでに終了する必要がある。第3図に示したよ
うな処理をマイコンで実行したとすると、高速のマイコ
ンを用いれば100μs以下で実行できる。インバータ
のスイッチング周波数t=2KH2とすると割込)くル
スの周期は250μsとなるので、この程度のスイッチ
ング周波数であれば十分実行可能である。
このように本実施例によれば、マイコンと七の標準的な
周辺回路であるカウンタ及びフリップフロップ回路など
を中心とした簡単な回路構成でインバータの電流制御が
行なえるので、制御回路を小型化できる。
しかも、本実施例は全ディジタルな回路構成であるため
温度ドリフト々どの補償の必要がなく、メンテナンスが
容易である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、インバータのスイッチングによって生
ずる電流脈動の影響を受けずに、応答のよい電流制御が
実現できる・
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の構成図、第2図は本発明の一実施例の
構成図、第3図はマイコンの処理を示すフローチャート
、箱4図はマイコン及び周辺回路の動作波形図、第5図
は電流制御のブロック線図、第6図は第5図の処理をマ
イコンで実行するときのフローチャート、第7図は第3
図の1部分の詳細フローチャート、第8図は第7図の処
理の原理を示す動作波形図、第9図は割込パルスと脈動
するインバータ電流との関係を説明するための動作波形
図である。 1・・・電圧形インバータ、2・・・誘導電動機、40
1゜402.403・・・電流検出器、1o・・・クロ
ックパルス発生?s、12・・・マイクロコンピュータ
、 151゜152.153・・・タイマ、161,1
62,163・・・フリップフロップ回路、171,1
72,173・・・パルス分配回路、k・・・割込パル
ス受付回数。 am・・・電流制御処理結果、ΔN・・・タイマへの設
定値。 招t4−図 第 5の 2 摺6囚 第q閃 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電圧形インバータの出力電流の指令値を取込む手段
    と、前記電圧形インバータの出力電流を検出する手段と
    、それらの値を用いて電流制御演算を行なうマイクロコ
    ンピュータと、クロックパルスを計数することにより時
    間を計測するタイマとを備えたものにおいて。 前記電圧形インバータのスイッチング周波数に比例した
    周波数の割込パルス毎に・前記マイクロコンピュータが
    前記電圧形インバータの出力電流と電流指令値とを取込
    んで電流制御処理を行ない、その結果から前記電圧形イ
    ンバータのゲートパルス信号’kONする1での時間を
    計算してその値を前記タイマに設定することにより設定
    時間経過後前記ゲートパルス信号をON VcL、次の
    割込パルスでは同様に電流制御処理を行々い、その結果
    から、前記ゲートパルス信号をOFFするまでの時ゲー
    トパルス信号をOli” Fにして、これらの処理を前
    記割込パルス毎に繰返すことにより前記インバータの出
    力電流を制御することを特徴とする電圧形インバータの
    電流制御方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6295976A (ja) * 1985-10-23 1987-05-02 Fuji Electric Co Ltd デイジタル位相制御装置
JPS62126867A (ja) * 1985-11-26 1987-06-09 Shinko Electric Co Ltd インバ−タ装置の電流制御方法
JP2015070702A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 株式会社日立産機システム 電力変換装置および制御方法
JP6099004B1 (ja) * 2015-09-18 2017-03-22 株式会社安川電機 インバータ装置及びインバータ装置の製造方法
WO2017046964A1 (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 株式会社安川電機 インバータ装置及びインバータ装置の制御方法

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