JPS62152392A - Pwm inverter current control unit - Google Patents

Pwm inverter current control unit

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Publication number
JPS62152392A
JPS62152392A JP60290253A JP29025385A JPS62152392A JP S62152392 A JPS62152392 A JP S62152392A JP 60290253 A JP60290253 A JP 60290253A JP 29025385 A JP29025385 A JP 29025385A JP S62152392 A JPS62152392 A JP S62152392A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
triangular wave
pulse width
wave carrier
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP60290253A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kai
徹 甲斐
Tomoaki Tanimoto
谷本 智昭
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP60290253A priority Critical patent/JPS62152392A/en
Publication of JPS62152392A publication Critical patent/JPS62152392A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To compensate distortion in and around a current zero zone caused by dead time by forming a comparison level voltage into rectangular waves synchronized with the triangular wave carrier frequency. CONSTITUTION:The output ec is outputted from a triangular wave carrier frequency oscillator 23, an operational amplifier 24 and a capacitor 25. A frequency demultiplier 26 divides by one half the voltage comparator output frequency of the triangular wave carrier frequency oscillator. A variable resistance 27 varies the output of the frequency demultiplier 26 to meet the length of the dead time of the power transistor base signal and outputs the comparison level voltage 2. The current can therefore be controlled in the large PWM modulation width even in and around the current zero zone. Consequently, except in the region where the PWM modulation width is small and apt to be affected by the on-delay due to the dead time, the current can be so controlled that the distortion of waveform in and around the zero zone of the motor current can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動機を駆動するためのPWM (パルス幅
変調)インバータの電流制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a current control device for a PWM (Pulse Width Modulation) inverter for driving an electric motor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

AC(交流)サーボモータ、DC(直流)サーボモータ
を駆動するインバータ装置は、一般に交流または直流電
流指令とフィードバック電流との偏差を電流アンプにて
増幅し、この増幅された電流偏差を三角波キャリア信号
によりパルス幅変調を行ない、キャリア信号のオンオフ
の周期に変換する。
Inverter devices that drive AC (alternating current) servo motors and DC (direct current) servo motors generally amplify the deviation between an AC or DC current command and a feedback current using a current amplifier, and convert this amplified current deviation into a triangular wave carrier signal. performs pulse width modulation and converts it to the on/off period of the carrier signal.

このオンオフ信号は、例えば第3図に表わす本発明が適
用されるPWMインバータにおけるパワー1〜ランジス
タの駆動信号となる。
This on/off signal becomes, for example, a drive signal for power 1 to transistors in the PWM inverter shown in FIG. 3 to which the present invention is applied.

パワートランジスタには蓄積時間やターンオフ時間があ
り、駆動信号をオフしても一定期間だけ電流が流れ続け
る。
Power transistors have an accumulation time and a turn-off time, and even if the drive signal is turned off, current continues to flow for a certain period of time.

したがって、前述のようなパワー1〜ランジスタの構成
では、上下アームの短絡が生じることがある。この対策
として、一般にパワートランジスタの駆動信号に、それ
ぞれ立上り時間を遅らせるオンディレィを設けている。
Therefore, in the configuration of power 1 to transistor as described above, a short circuit between the upper and lower arms may occur. As a countermeasure against this problem, an on-delay is generally provided for each power transistor drive signal to delay the rise time.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このオンディレィのために、パルス幅変調制御されたモ
ータ電流のゼロ付近で波形歪が生じる。
This on-delay causes waveform distortion near zero of the pulse width modulation controlled motor current.

このため、ドルクリ、ラブルや電流の不感帯が生じ、高
精度のモータ制御ができなかった。
As a result, drizzle, rubs, and current dead zones occur, making it impossible to control the motor with high precision.

このデッドタイムによる電流の歪を防ぐために、インバ
ータの出力電圧をフィードバックして、電流ループに加
えて電圧ループを付加する方法がある。これは、インバ
ータの出力電圧をフィードバックするため、フィードバ
ック電圧を絶縁する必要があり、絶縁のための回路構成
が複雑となっている。
In order to prevent current distortion due to this dead time, there is a method of feeding back the output voltage of the inverter and adding a voltage loop in addition to the current loop. This is because the output voltage of the inverter is fed back, so it is necessary to insulate the feedback voltage, and the circuit configuration for insulation is complicated.

電流歪を改善する前述のような補償法は、回路構成が複
雑であったり、バラトランジスタの素子のバラツキや温
度による調整が必要であるという欠点があった。
The above-described compensation method for improving current distortion has disadvantages in that the circuit configuration is complicated and adjustment is required depending on variations in the elements of the discrete transistors and temperature.

一方、電流ゼロ付近の電流ループゲインを高くとる方策
がある。例えば°電流アンプフィードバック抵抗に直列
にダイオードを挿入し、ダイオード順方向ドロップ(シ
リコンダイオードでは約0.6V)以下でダイオードが
非導通であることを利用し、この間ではオペアンプ(演
算増幅2!t)のフィードバック抵抗が等価的に高抵抗
となり、電流アンプのゲインが高くなる。
On the other hand, there is a measure to increase the current loop gain near zero current. For example, by inserting a diode in series with the current amplifier feedback resistor, and utilizing the fact that the diode is non-conducting below the forward drop of the diode (approximately 0.6 V for silicon diodes), during this time an operational amplifier (operational amplifier 2!t) is used. The feedback resistance becomes equivalently high resistance, and the gain of the current amplifier becomes high.

また、PWMの三角波キャリア周波数のぜ口付近を非線
形化して、等価的に電流ゼロ付近の電流アンプゲインを
高くとるという手法がある。
There is also a method of nonlinearizing the edge of the PWM triangular wave carrier frequency to equivalently increase the current amplifier gain near zero current.

前者はダイオード非導通のアンプゲインをコントロール
することができるため、電流制御系の安定性が悪くなる
。また、後者は非線形部の傾斜を小さくしていくと、コ
ンパレータが発振してしまい、ゲインを高くとれない領
域があるという不具合があった。
In the former case, since the amplifier gain can be controlled when the diode is not conducting, the stability of the current control system deteriorates. In addition, the latter has a problem in that when the slope of the nonlinear portion is reduced, the comparator oscillates, and there is a region in which it is impossible to obtain a high gain.

すなわち、前述のような電流波形歪を補償する方式では
、 ■ 回路構成が複雑である。
That is, in the above-mentioned method of compensating for current waveform distortion, (1) the circuit configuration is complicated;

■ 素子のバラツキや温度により、最適な値が変わる。■ The optimum value changes depending on element variations and temperature.

■ 系の不安定な領域が生じる。■ An unstable region of the system occurs.

などの問題点があった。There were problems such as:

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、回路構
成が簡単で安定した制御系をなすPWMインバータ電流
制御装置を提供することを、その目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a PWM inverter current control device that overcomes the drawbacks of the conventional example and has a simple circuit configuration and a stable control system.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、電流指令とフィードバック電流の偏差を増幅
する電流増幅器と、その偏差信号をパルス幅変調するキ
レリア信号発生手段およびコンパレータと、トランジス
タの上下アーム間の短絡防止のために設けたオンディレ
ィ回路と、パルス幅変調された信号をパワー増幅するト
ランジスタおよび駆動回路とを有し、交流または直流電
流をパルス幅変調してモータ電流を制御するPWMイン
バータ電流制御装置において、 キャリア周波数に同期して、正負に変化する矩形波をバ
イアス電圧として印加することである。
The present invention includes a current amplifier that amplifies the deviation between the current command and the feedback current, a chirelia signal generating means and a comparator that pulse width modulates the deviation signal, and an on-delay circuit provided to prevent short circuit between the upper and lower arms of the transistor. , a PWM inverter current control device that has a transistor and a drive circuit that power amplifies a pulse width modulated signal, and controls a motor current by pulse width modulating an alternating current or direct current. The method is to apply a rectangular wave that changes as a bias voltage.

〔作 用〕[For production]

オンディレィ時間による電流ゼロ付近の電流波形歪を補
償する。
Compensates for current waveform distortion around zero current due to on-delay time.

〔実施例〕〔Example〕

本発明が適用される第3図はPWM電流制御インバータ
であり、直流モータ制御の例を示した回路構成のブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a PWM current control inverter to which the present invention is applied, and is a block diagram of a circuit configuration showing an example of DC motor control.

通常、直流モータは図示していない速度検出器。DC motors usually have a speed detector (not shown).

速度アンプと第3図の電流制御インバータにより、速度
制御される。
The speed is controlled by the speed amplifier and the current control inverter shown in FIG.

1はPWMのパワー回路であり、3〜6のパワートラン
ジスタ、2の直流モータ、7のコンデンサー、17の電
流検出器等により構成される。また、8〜16の部材か
ら成る手段は電流制御回路であり、8〜12は抵抗、1
3は演算増幅器、14は電圧比較器、15は三角波キャ
リア発振器、16はベースドライブ信号回路である。
Reference numeral 1 designates a PWM power circuit, which includes power transistors 3 to 6, a DC motor 2, a capacitor 7, a current detector 17, and the like. Further, the means consisting of members 8 to 16 is a current control circuit, 8 to 12 are resistors, and 1 is a current control circuit.
3 is an operational amplifier, 14 is a voltage comparator, 15 is a triangular wave carrier oscillator, and 16 is a base drive signal circuit.

しかして、従来は電圧比較器14の比較レベル電圧eは
常に零であったが、本発明はこの比較レベル電圧eを三
角波キャリア周波数e。に同期した矩形波とすることに
より、デッドタイムによる電流ゼロ付近の歪を補償する
手段である。
Conventionally, the comparison level voltage e of the voltage comparator 14 was always zero, but in the present invention, the comparison level voltage e is set to the triangular wave carrier frequency e. This is a means of compensating for distortion near zero current due to dead time by creating a rectangular wave synchronized with the current.

本発明の一実施例における要部の回路構成を表わすブロ
ック図を第1図に示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the main circuit configuration of an embodiment of the present invention.

すべての図面において、同一符号は同一もしくは相当部
分を表わす。
In all drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

15は三角波キャリア周波数発振器出力e。の発生手段
は従来と同じで、19〜22は抵抗、23は電圧比較器
(演算増幅器)であり、24は演算増幅器で25のコン
デンサとで積分器を形成する。
15 is a triangular wave carrier frequency oscillator output e. The means for generating is the same as the conventional one, 19 to 22 are resistors, 23 is a voltage comparator (operational amplifier), 24 is an operational amplifier, and 25 forms an integrator.

本発明は、26の分周器、27の可変抵抗およびその出
力eで構成する。
The present invention consists of 26 frequency dividers, 27 variable resistors and their output e.

分周器26はゲート回路によるフリップ70ツブあるい
はトランジスタによる双安定回路で構成してもよい。
The frequency divider 26 may be constructed of a flip 70 circuit using a gate circuit or a bistable circuit using a transistor.

この分周器26は三角波キャリア周波数発振器の電圧比
較器出力周波数を1ノ2分周する。
This frequency divider 26 divides the voltage comparator output frequency of the triangular wave carrier frequency oscillator by 1/2.

また、可変抵抗27は分周器26出力をパワートランジ
スタペース信号のデッドタイムの大きさに合わせて可変
する。なお、この値は後述するように正確な値は必要で
なく、デッドタイムより大きければよい。
Further, the variable resistor 27 varies the output of the frequency divider 26 according to the size of the dead time of the power transistor pace signal. Note that this value does not need to be accurate, as will be described later, and only needs to be larger than the dead time.

第2図は、本発明の各部における電圧波形のタイムチャ
ートである。
FIG. 2 is a time chart of voltage waveforms at various parts of the present invention.

(a)は三角波キャリア周波数で、電圧比較器14の比
較電圧として電流偏差出力電圧r。および補償比較電圧
eを表わす。
(a) shows the triangular wave carrier frequency, and the current deviation output voltage r is used as the comparison voltage of the voltage comparator 14. and compensation comparison voltage e.

(b)は電圧比較器23の出力電圧である。(b) is the output voltage of the voltage comparator 23.

(C)は分周器26の出力電圧を示す。(C) shows the output voltage of the frequency divider 26.

(d)は電圧比較器14の出力である。(d) is the output of the voltage comparator 14.

電圧比較器14の比較電圧が(a)の18゜ecで、e
の電圧が零とすると、ベースドライブ信号としては(d
)に示す比較器14の実線となり、ベース信号のオン時
間はτとなる。
The comparison voltage of the voltage comparator 14 is 18°ec in (a), and e
If the voltage of is zero, the base drive signal is (d
) is the solid line of the comparator 14, and the on time of the base signal is τ.

ところで、デッドタイムによるオンディレィ時間がΔτ
dであり、Ie−0の場合でもベースドライブ信号はτ
となる。
By the way, the on-delay time due to dead time is Δτ
d, and even in the case of Ie-0, the base drive signal is τ
becomes.

したがって、被変調信号、つまりこの場合はIoが小さ
くなり、変調幅がオンディレィよりも小さくなると、電
流の制御かできない。
Therefore, when the modulated signal, that is, Io in this case, becomes small and the modulation width becomes smaller than the on-delay, only the current can be controlled.

ここで、補償電圧eを付加した場合を考える。Here, consider the case where a compensation voltage e is added.

(a>において、比較器14の比較電圧I。。(a>, the comparison voltage I of the comparator 14.

e、 e  の関係を等価的に点線で示す(Ie+e)
とecの電圧を比較する。
The relationship between e and e is equivalently shown by a dotted line (Ie+e)
Compare the voltages of and ec.

ベースドライブ信号としては(d)に表わす点線となる
The base drive signal is a dotted line shown in (d).

ベースドライブ信号のオン時間は、11間ではτ−2Δ
tとなり、t2間りはτ+2Δτとなる。
The on time of the base drive signal is τ−2Δ between 11
t, and τ+2Δτ between t2.

したがって、1. +12間ではベースドライブ信号の
オン時間の平均値τ。は ン = τ となり、補(El圧eによるベースドライブ信号のオン
時間の変化は相殺される。
Therefore, 1. +12 is the average value τ of the on time of the base drive signal. h = τ, and the change in the on-time of the base drive signal due to the El pressure e is canceled out.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

かくして本発明によれば、補償電圧を付加することで、
モータ電流のゼロ付近の領域でも、PWM変調幅が大き
いところで制御することができる。
Thus, according to the present invention, by adding a compensation voltage,
Even in a region where the motor current is near zero, control can be achieved where the PWM modulation width is large.

したがって、PWM変調幅が小さく、デッドタイムによ
るオンディレィの影響を受けやすい領域を除いて制御す
ることができるので、モータ電流のゼロ付近の波形歪を
改善することが可能となり、当該分野に寄与するところ
多い。
Therefore, since the PWM modulation width is small and it is possible to control the area excluding the area susceptible to on-delay due to dead time, it is possible to improve the waveform distortion near zero of the motor current, which contributes to this field. many.

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

第1図は本発明の一実施例における要部の回路構成を表
わすブロック図、第2図はその各部の電圧波形のタイム
チャート、第3図は本発明が適用されるPWMインバー
タによるモータ駆動回路図である。 1・・−PWM電流制御インバータ 2・・・直流モータ 3〜6・・・パワートランジスタ 7.25・・・コンデンザ ′8〜12.19〜22・・・抵抗 13・・・演算増幅器 14.23・・・比較器 15・・・三角波キャリア発振器 16・・・ベースドライブ信号回路 17・・・電流検出器 24・・・積分器 27・・・可変抵抗。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第1図 第3区
FIG. 1 is a block diagram showing the circuit configuration of the main parts in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart of voltage waveforms of each part, and FIG. 3 is a motor drive circuit using a PWM inverter to which the present invention is applied. It is a diagram. 1... -PWM current control inverter 2... DC motor 3-6... Power transistor 7.25... Capacitor '8-12. 19-22... Resistor 13... Operational amplifier 14.23 ... Comparator 15 ... Triangular wave carrier oscillator 16 ... Base drive signal circuit 17 ... Current detector 24 ... Integrator 27 ... Variable resistor. Applicant's agent Mr. Sato, Figure 1, Ward 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電流指令とフィードバック電流の偏差を増幅する電
流増幅器と、 その偏差信号をパルス幅変調する三角波キャリア発生手
段およびコンパレータと、 トランジスタブリッジのトランジスタの上下アーム間の
短絡防止のために設けたオンディレイ回路と、 パルス幅変調された信号をパワー増幅するトランジスタ
および駆動回路と を有し、 交流または直流電流をパルス幅変調してモータ電流を制
御するPWMインバータのパルス幅制御手段において、 キャリア周波数に同期して正負に変化する矩形波をバイ
アス電圧として印加する手段を 具備することを特徴とするPWMインバータ電流制御装
置。
[Claims] 1. A current amplifier that amplifies the deviation between the current command and the feedback current, a triangular wave carrier generating means and a comparator that pulse width modulates the deviation signal, and a device for preventing short circuit between the upper and lower arms of the transistor of the transistor bridge. A pulse width control means for a PWM inverter that has an on-delay circuit provided for the purpose of the invention, a transistor and a drive circuit that power amplifies a pulse width modulated signal, and controls a motor current by pulse width modulating an alternating current or a direct current. A PWM inverter current control device according to the present invention, comprising means for applying a rectangular wave that changes in positive and negative directions in synchronization with a carrier frequency as a bias voltage.
JP60290253A 1985-12-23 1985-12-23 Pwm inverter current control unit Pending JPS62152392A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107769654A (en) * 2017-11-28 2018-03-06 株洲易力达机电有限公司 A kind of EPS brushless electric machines PWM ripple dead-zone compensation methods

Cited By (2)

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