JPS619169A - 三相pwm制御インバータ装置 - Google Patents

三相pwm制御インバータ装置

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JPS619169A
JPS619169A JP59125267A JP12526784A JPS619169A JP S619169 A JPS619169 A JP S619169A JP 59125267 A JP59125267 A JP 59125267A JP 12526784 A JP12526784 A JP 12526784A JP S619169 A JPS619169 A JP S619169A
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switching mode
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inverter
pwm signal
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JP59125267A
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Keijiro Sakai
慶次郎 酒井
Nobuyoshi Muto
信義 武藤
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Hitachi Ltd
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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〕 本発明は交流電動機を可変速するインバータのゲート信
号をディジタル的に作るPWM信号発生方法に係り、特
に、搬送波と変調波が同期した同期方式のPWM信号発
生方法に関する。
〔発明の背景] 従来、交流電動機を変速するインバータの線間電圧合成
ベクトルの軌跡が位相θを回転角として円を描くように
制御するPWM発生方法はIPHC−Tokyo (1
983)におけるMURAIによるImproved 
PINMethod  for  Induction
  Motor  Drive  Inverters
P407〜P417の文献で論じられている。これは位
相θとインバータ電圧指令に応じたスイッチングパター
ンをROMに記憶しておき順次出力していくもので高速
処理ができキャリア周波数を大きくできると言う利点が
ある。その反面位相や電圧指令の分解能が大きくなると
スイッチングパターンのROM容量が大きくなり、制御
回路の価格が高くなる。又、キャリア周波数が一定のた
め、誘導電動機の騒音や振動が最小となる周波数に応じ
た最適なキャリア周波数に設定できないと言う問題があ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は安価なディジタル制御回路を用いてPW
M信号を作り、誘導電動機を駆動した場合、振動、騒音
を小さくし、インバータ出力電圧を大きくできるPWM
信号発生方法を提供するに1       ある。
〔発明の概要〕
本発明は安価なマイコンとプログラムタイマとROMを
使用してPWM信号を作るようにしたもので位相θに対
応して線間電圧合成ベクトルの軌跡が円を描くような二
つのスイッチングモードに分は通流時間を制御すること
でインバータ出力電圧を大きくすると共に周波数に応じ
てインバータの線間電圧が位相で90°及び180°で
対称波形となり、誘導電動機の振動、騒音が小さくでき
る位相幅θ。を設定し、θ。ごとにスイッチングさせる
PWM信号を作ることで誘導電動機の振動。
騒音を低減させるものである。
〔発明の実施例〕
本発明について以下説明する。第8図(a)に示すよう
に直流電源1を三相インバータ2で交流に変換し、誘導
電動機3を駆動する場合、第8図(C)に示すように誘
導電動機の一次巻線に印加する電圧ベクトルは6+2=
8個となる。なお、第8図(C)のスイッチングモード
は上アームの院 トランジスタをオンするゲート信号を1とし、オ   
  アフするゲート信号を0で表わしている。
そこで、本方式は第8図(b)に示すように位相θに対
応した円の接線ベクトルを二つのスイッチングモードベ
クトルVA−Vl に分け−VA  1v3の長さの比
率で電圧を通電する。
本発明の一実施例回路図を第1図に示し、マイコンのソ
フト処理を第2図に示す。周波数設定器4の出力をV/
F変換器5によりパルス例に変換し、プリセットカウン
タ6により位相θ。まで計数するたびにマイコン7に割
込み信号IRQを発生させるものである。又、位相θ。
間の時間T6はカウンタ8によりマイコンの内部クロッ
ク信号を計数することで求める。一方1周波数指令f。
はA/D変換器9を介して入力し、キャリア半周期の位
相幅に対応したθ。は周波数範囲に対応して記憶された
ROMl0から求める。又、この位相幅θ。は式(1)
で示される値が記憶されており、90°及び180°で
線間電圧が対称となる。
又、ROMIIは第8図(b)で示した60°区間のス
イッチングモードの通流比率が記憶されたものである。
更に、ROM12は位相で60°区間のスイッチングモ
ードが360’区間記憶されたROMである。又、マイ
コンで計算されたスイッチングモードの通流時間TA又
はT□とT A+B  をプログラムタイマ13に設定
することで時間に対応したパルス幅信号が出力され、デ
コーダ14を介してスリーステートバッファ15a、1
5b、15cを切替えている。又、ROM12に記憶さ
れたスイッチングモードは出力ポート16を介して3ス
テートバツフアの入力信号となる。
次に、本発明のPWM信号発生方法について第2図のマ
イコンのソフト処理を用いて動作を説明する。プリセッ
トカウンタ6の計数値がθ。になると割込み信号IRQ
が発生しIRQ処理では。
まず、プリセットカウンタをθ。に再設定すると共に割
込み周期T、をカウンタ8から入力後カウンタ8をリセ
ットする。又、周波数指令f、をA/D変換器9から入
力する。次に、前回の位相θ、−1にθ。を加えて今回
の位相値θ、とする。
θ、が60″より大きい場合はθ。=θc/2にイニシ
ャライズする。
又、606区間ごとにNO30nを1ずつ加算し、NO
6O1,が6になったら0にイニシャライズする。この
部分の動作を、例えば、180°区間9パルスの場合で
360°区間示すと第3図のようになる。
次に、f、に対応したθ。をROMl0から求めでおく
。ROMl0の内容θ。は(1)式で与えられるもので
、第4図に示すように任意の周波数範囲に応じて記憶さ
れている。又、キャリア周波数fcnは位相θ。間の時
間をT8とすると、fCR”□       ・・・・
・・(2)Ts 高速領域に比べて、低速領域の方がキャリア周波数f 
CRが小さくなるようにθ。を設定している。
次に、位相θ。に対応した通流比率δ8又は青 δ3と、δA++1 をROMIIから入力する。この
通流比率は第8図(b)に示す二つのスイッチングベク
トルVA、Vn  の長さの比率を表わすもので1位相
θに対応した円の接線ベクトル(長さQh)を二つのス
イッチングベクトルVA、V。
に分けiの長さ@Q、、Q□とし、60°区間示すと、 ら=πQ、X5inθ    ・・・(3)a 、 =
    n ncoscθ十x / 3)    −(
4)t2.B = Q A+ Q 、 = j−”−Q
 、5in(θ+π/3)・・・・・・(5) そこで、t□1が最大となるθ=30’の値を比率1と
するとQAt Ω□g  tAaBの比率δ8゜6つ、
tAaBは、 δ、 =gin θ           ・・・(6
)δカ=cos(θ+π/6)        ・・・
(7)2人+11 =gin(θ十% / 3)   
     −(8)となる。(第5図)       
              1次にスイッチングモー
ドの通流時間TA、TB及びTA+Bをマイコン7で計
算する。周波数にほぼ比例した電圧の振幅比率をKHと
すると、TA=T、XKHXδ4       ・・・
(9)T、1l=T8×KH×6.      ・・・
(10)T A+ l = Tg X K HXδ、ヤ
お    ・・・(11)これを図で描くと第6図のよ
うになる。例えば、K H= −位相が09の場合、(
U、V、W)=(0,1,1)モードをTA時時間流し
、(0゜0.1)モードを11時間通流し、(0,0,
0)モードをT s  T A+B時間通流する。又、
次の割込み時は(0,0,1)モード→(0,1,1)
−T−−ト→(1,1,1)モードのように必ず1相ず
つスイッチングモードが変化するように通流していく。
次に、位相3606のうち60°区間番号を表わすNO
2O。に対応したVA、V、、V。の三つのスイッチン
グモード7 bitを出力ポート16に設定後、TAj
TB及びTA+llをプログラムタイマ13へ設定する
このようなソフト処理を含めたタイムチャートを示すと
第7図となる。割込み処理時間を常に一定とすることで
ソフト処理時間、経過後PWM信号が出力される。
本発明の実施例によれば、ROM、A/D変換器及びカ
ウンタ内蔵の安価な1チツプマイコンとプログラムタイ
マを用いて制御回路が構成でき安価な制御回路となる。
又、インバータの線間電圧合成ベクトルが位相θを回転
角として円を描くようにPWM信号を制御することによ
り、インバータの出力電圧が大きくとれる。又、位相幅
θ。=チングを出力し、必ず、−相ずつスイッチングモ
ードが変化するように制御することで、線間電圧が90
゛及び180°で対称波形となり、低周波領域でキャリ
ア周波数を比較的小さくでき、誘導電動機を駆動した場
合、低騒音、低振動になる最適なキャリア周波数に位相
幅θ。を自由に設定することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば1チツプマイコンなどで制御回路を構成
でき、安価なインバータ制御回路を提供できる。
又、本制御方式を用いることで、PWMインバータの線
間電圧を大きくとれ、90″及び180”で対称な波形
となる。更に、周波数範囲に応じて最適なキャリア局波
数に設定できるので誘導電動機を駆動した場合、低騒音
、低振動の状態を選んで運転できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す制御回路図、第2@は
第1図に示すマイコンのソフト処理フローチャート、第
3図は本発明の詳細な説明図、第4図は本発明の周波数
範囲に応じた位相幅θ。 の内容説明図、第5図は本発明に適用したスイッチング
モード通流比率パターン説明図、第6図は位相に応じた
スイッチングモードとインバータ電圧制御の説明図、第
7図は、第1@に示す回路の動作タイムチャート、第8
図は三相インバータによ菰スイッチングモードベクトル
の説明図である。 6・・・プリセットカウンタ、7・・・マイコン、8・
・・カウンタ、10・・・位相幅θ。記憶用ROM、1
1・・・通流比率記憶用ROM、12・・・スイッチン
グモード記憶用ROM、13・・・プログラムタイマ、
14・・・デコーダ、15a、15b、15c・・・3
ステ一南1図 躬2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1.  1.交流電動機を変速するインバータの線間電圧合成
    ベクトルの軌跡が位相を回転角として円を描くように制
    御するPWM信号発生方法において、周波数範囲に応じ
    て位相幅が記憶されたROMと、60°区間の位相に対
    応した三相スイツチングモードの通流比率が記憶された
    ROMと、前記三相スイツチングモードの通流時間を演
    算するマイコンを具備し、前記位相幅ごとに、前記マイ
    コンへ割込み信号を発生させこの割込み信号間の時間と
    前記通流比率と前記周波数に応じた電圧と振幅比の積か
    ら前記三相スイツチングモードの前記通流時間を計算し
    、プログラムタイムへ設定し、三相スイツチングモード
    を出力ポートに設定することで前記PWM信号を発生さ
    せることを特徴とするインバータのPWM信号発生方法
  2.  2.特許請求の範囲第1項において割込み周期ごとの
    前記三相スイツチングモードの設定をおいて三相のうち
    一相のみ変化するように設定することを特徴とするイン
    バータのPWM信号発生方法。
  3.  3.特許請求範囲第1項において、前記周波数範囲に
    応じた前記の位相幅の値として60/2n−1(度)(
    n=整数)をとり、前記位相巾の間の割込み周期が高周
    波領域より低周波領域の方が大きくなるように前記位相
    幅を設定することを特徴とするインバータのPWM信号
    発生方法。
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