JPS611294A - インバ−タの制御装置 - Google Patents

インバ−タの制御装置

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JPS611294A
JPS611294A JP59118359A JP11835984A JPS611294A JP S611294 A JPS611294 A JP S611294A JP 59118359 A JP59118359 A JP 59118359A JP 11835984 A JP11835984 A JP 11835984A JP S611294 A JPS611294 A JP S611294A
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英彦 杉本
Shinzo Tamai
伸三 玉井
Nobuzane Nishiuchi
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Isao Kamiyama
功 神山
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
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  • Power Engineering (AREA)
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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〕 この発明は、正弦波を基本波とするパルス幅変調PWM
インバータの制御装置に関し、特に最大出力を所定の電
源電圧内で太きくするようにインバータを制御する制御
装置に関するものである。
〔従来技術〕
一般に、PWMインバータにおいて搬送波信号と比較さ
れる変調信号は、正弦波信号が良く用いられている。第
1図は正弦波信号とパルス幅変調されたPWM信号との
関係を示す波形図である。
第1図において、イは搬送波信号、口は搬送波信号イを
変調すべき変調信号、ノ・はパルス幅変調されたPWM
信号である。また二はPWM信号信号例含まれる基本波
成分である。
この場合、比較器により搬送波信号イと変調信号口とを
比較器によって比較し、その出力端からPWM信号ハが
出力される。このPWM信号信号例よってインバータの
スイッチング素子をオン又はオフさせか、その平均瞬時
出力は基本波成分二のものとなる。
ここで、正弦波信号の代わ9に、振幅aをもつ正弦波信
号に振幅5の第3次高調波信号を加えると、これによっ
て得られるひずみ波の振幅は、第2図に示すように正弦
波信号の振幅の、4n倍になる。従って、このひずみ波
を変調信号として使用したPWMインバータは、正弦波
信号を用いたものよりも出力をβ倍大きくとることがで
きる。しかも、第3次高調波信号は3相交流回路では容
易に相殺可能なため、第3次高調波信号の存在による悪
影響はない。
しかし、このような低次高調波を含む信号を用いたPW
Mインバータにより電動機を駆動した時に生ずるトルク
リップル、銅損等に対する重要な問題は考慮されていな
い。
〔発明の概要〕
この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、基本波成分の定数倍の振幅を有
し、その基本波成分に奇数次かつ複数の高調波成分を重
畳した変調信号をデータとして記憶したメモリと、この
メモリから読み出されたデータのゲインを制御する乗算
器と、上記乗算器の出力と上記搬送波信号とを比較して
パルス幅変調されたパルス列信号を発生する比較器とを
備え、このパルス列信号によりインバータを制御し、こ
のインバータの出力により電動を駆動させることにより
、所定の電源電圧内で電動機のトルクを高めることがで
きると共に、そのトルクリップル及び高調波銅損を低く
保つことができるインバータの制御装置を挾供すること
を目的とする。
ここで、この発明をよく理解するために、この発明で用
いる変調波信号の波形解析の説明を説明しておく。
第3図は正弦波を基本波成分とi〜、(6n−3)次高
調波成分のみを含む信号の波形図である。こにπくθく
2πの期間はOくθくπ期間の上記各波形の符号を反転
しまた波形から々る。この変調信号をフーリエ級数展開
すると、 sin (6n−3)ωt となり、(6n−3)次高調波成分しか持っていないこ
とが示される。
ただし、aは基本波成分の振幅、 ωは基本波成分の角周波数、 nは1以上の正の整数である。
第4図及び第5図は、第2図及び第3図に示す信号をそ
れぞれ三角波の搬送波を用いて変調した゛信号に含まれ
る各高調波成分を示すスペクトル図である。図において
、ωtは搬送波の角周波数、ωは信号波の基本波成分の
角周波数である。
高調波成分として電動機のトルクリップルや銅損に大き
く影響するものは、エネルギの大きな、即ち比較的振幅
の大きな低次の高調波成分ωt−20フ、ωt−4ω 
である。これらの高調波成分は角速度ωt−3ωを中心
として互いに逆に進行する波であるから、それらの成分
の振幅が等しいように選択すれば互いに打ち消し合うも
のとなる。即ち、で示されるパラメータαが小さくなる
程トルクリップルは小さくなる。ここで、電圧成分の振
幅a(II t −411+1 aill t −21
+1を角速度ωt−4ω、ωt−20で割っているのは
、トルクとなる電流成分で比較するため、リアクタ7ス
にかかる角速度が現われることによる。また、高調波の
銅損は、 で示されるパラメータβが小さいほど小さくkる。
これ島α、βの値をそれぞれトルクリップル、高調波銅
損を示すパラメータとして考えて比べると、次に示す表
に示す通りになる。表より、α、βの値は第3図の波形
の方が小さくなるので、信号波をこの様に変形すること
によりトルクリップル及び高調波銅損を小さくすること
がわかる。
表 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第8図はこの発明によるインバータの制御装置のブロッ
ク図である。図において、1は第3図に示され、a−1
とした変調器・号がデータとして記憶されているメモI
JROMである。2〜4はメモリ1か自の変調信号に振
幅aをかける乗算器、5は三角波かrうなる搬送波信号
を発生する搬送波発生器、6〜8は乗算器2〜4の出力
と搬送波信号と比較してPWM信号を出力する変調器、
9はPWM信号を入ハノ:シだ三相のインバータ、1゜
はインバータ9の負荷である三相の電動機である。
次に動作ICついて説明する。位相信号θをアトl/ス
としてメモリーから最大振幅への変調信号を読み出し、
三相分発生する。乗算器2〜4は変調信号と、変調信号
のゲインを制御する電圧指令Aとを乗算し、振幅QaK
制限された変調信号を得る。−ノ1、搬送波発生器5は
変調信号の周波数の(3+6 ++ )倍の周波数(例
えば27倍)の周波数で変調信号に同期した三角波の搬
送波信号を発生している。搬送波信号と変調信号とは通
常の手段により同期可能なので特に図示はしていない。
比較器6〜8はこの搬送波信号と変調信号とを比較する
ことにより、3相のPWM信号を発生し、これによりイ
ンバータ9を動作させる。インバータ9 );t P 
W M (、g号により制御された駆動電流を電動機1
.(’1に供給する。この駆動電流は前述のように低次
高調波成分を含むが、電動機10に大きなトルクを発生
させ、しかもトルクリップルや高調波の銅損は低く保つ
ことができる。
なお、上記実施例の他lでも第(6n−3)次席調波成
分のみを含む変調信号は無数j/(ある。第6図は振幅
が基本波の4で、第(6n −3)次高調波成分のみを
含む変調信号の波形を示す波形図である。第(6n−3
)次席調波成分は基本波成分の周期の二の周期を持一つ
対称奇関数波である。
n−3 従って、高調波中の最大周期を持つ第3法高調波の周期
の7の期間、即ち基ぺ仮周期のπ期間を考えれば艮い。
第6図において、斜線部分が求める変調信号の□周期の
波形が存在する範囲である。
これらの変調信号の中で、最もひずみの少ない変調信号
は、禮の波形がり狂で一定になるもので、その時の変調
信号は第7図の様になる。この変調信号は位相θが0く
θ〈二の期間は(2sin(θ十三)−1)a、、<θ
< 、 πの期間はalか−)、π(θくπの期間は(
’l 5in(θ−引−1)3の波形であり、更にπ〈
θく≧πの期間は前記oくθくπ期間の←記名波形の符
号を反転した波形である。
また、最もひずみの大きな変調信号は、vvの波形が−
(jaで一定になるもので、その時の変調信号は上記実
施例に示した第3図の波形となる。
この様に、第(6n−3)次席調波成分のみを持つ変調
信号は無数にあり、当然第2図の波形もこの中に入って
いる。
とttら数多くの波形の中には、トルクリップルのみの
効果について考えれば、上記実施例よりもさらに効果的
な波形を得ることが可能である。即チ、トルクリップル
に対応するパラメータαをOにできる波形が存在する。
また、変調信号の波形を第7図の様にすれば、波形形態
が非常に簡単であるため、変調信号を生成する回路の複
雑さが軽減される。
〔発明の効果〕
高調波を複数個人れた波形にしたため、所定電圧の範囲
内で電動機のトルクを、トルクリップルや、高調波銅損
を大きくすること々く、高めることができる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の制御装置の動作の波ノ杉図、第2図及び
第3図は高調波成分を含む変調信号の波形図、第4図及
び第5図は第2図及び第3図に示す変調信号の周波数ス
ペクトル図、第6図をま高調波成分を含む変調信号を解
析する波3杉図、第7図シま変調信号の波形図、第8−
はこの発明の一実施gA1による制御装置のブロック図
である。 1・・・メモ’J、2+  3+  4・・・乗算器、
5・・・搬送波発生器、6,7.8・・・比較器、9・
・インノく一タ、10・・電動機。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)搬送波信号と変調波信号との比較によりパルス幅
    変調されたパルス列信号を発生し、このパルス列信号に
    よりインバータの動作を制御し、負荷に上記変調波信号
    に対応した駆動電流を供給するように制御するインバー
    タの制御装置において、基本波成分の定数倍の振幅を有
    し、その基本波成分に奇数次かつ複数の高調波成分を重
    畳した信号のデータを上記変調信号として記憶するメモ
    リと、このメモリから読み出されたデータのゲインを制
    御する乗算器と、上記乗算器の出力と上記搬送波信号と
    を比較して上記パルス列信号を発生する比較とを備えた
    ことを特徴とするインバータの制御装置。
  2. (2)基本波成分の定数倍の振幅√3/2であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のインバータの制
    御装置。
  3. (3)奇数次の高調波成分は(6n−3)(ただし、n
    =1,2………)の高調成分であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のインバータの制御装置。
  4. (4)変調信号は位相θが0≦θ≦π/6の期間は{√
    3/2+sinθ+sin(θ−π/3)}a,π/6
    <θ≦π/3の期間は√3a/2,π/3<θ≦π/2
    の期間は{−√3/2+sinθ+sin(θ+π/3
    )}a,π/2<θ≦2π/3の期間は{−√3/2+
    sinθ+sin(θ−π/3)}a,2π/3<θ≦
    5π/6の期間は√3a/2,かつ5π/6<θ≦πの
    期間は{√3/2+sinθ+sin(θ+π/3)}
    aの波形であり、更にπ<θ≦2πの期間は0≦θ≦π
    期間の上記各波形の符号を反転した波形からなることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のインバータの制
    御装置。
  5. (5)変調信号は位相θが0≦θ≦π/3の期間は{2
    sin(θ+π/6)−1}a,π/3<θ≦πの期間
    はa,かつ2π/3<θ≦πの期間は{2sin(θ−
    π/6)−1}aの波形であり、更にπ<θ≦2πの期
    間は前記0≦θ≦π期間の上記各波形の符号を反転した
    波形であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のインバータの制御装置。
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