JPS62181675A - インバ−タの波形生成回路 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、インバータの波形生成回路、特に直流電源
あるいは交流を整流した直流電源からの直流により、可
変周波数、可変電圧の交流を作り出すインバータのスイ
ッチング素子のオン・オフパルスを、出力目標とする基
準波形とに調波の波高値の比較により決定するインバー
タの波形生成回路に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来のインバータの波形生成回路を示すもので
あり、第３図において、１は一定周波数のパルスを発生
する基準発振器、２は基準発振器１のパルスとインバー
タの出力周波数を決定する指令とを掛算し、出力周波数
に比例したパルスを作り出す比率掛算器、３は比率掛算
器２の出力を積分して基準波形の位相を作り出す位相出
力器、４は比率掛算器２と同様の比率掛算器であるが、
ここでは基準波形−周期中の変調波数と上記比率掛算器
２の出力を掛算している。１１は比率掛算器４のパルス
を積分し変調波である三角波を発生する三角波発生器、
１２，１３．１４は位相出力器３の出力と出力電圧を決
定する指令を受けて、出力目標とするＵ相、■相、Ｗ相
の各相の基準波形を作り出す基準波形発生器、１５．１
６．１７は基準波形と変調波である三角波の波高値の大
小を比較し、各相の出力パルスを作り出す振幅比較器で
ある。

次に動作について説明する。変調波を作り出すパルスに
比率掛算器２の出力周波数に比例したパルスを用い、比
率掛算器４によりパルス数を調整して、三角波発生器１
１により三角波の変調波を出力している。従って、基準
波形の周波数ｆと変調波の周波数ｆｃとは比例関係かつ
同期となシ、第４図のようになる。そして、比較器１５
〜１７においては、基準波形発生器１２〜１４で作成さ
れた基準波形と該基準波形の周波数に同期した変調波を
比較して、第５図に示すようにスイッチングパルス（図
示例は１相分のみを示す）を作成することになる。

また、上記第４図において、出力周波数ｆの上昇に伴っ
てｆ　ｃ　／　ｆの比率を段階的に変えているのは、回
路構成素子の動作に上限があるためであり、変調波周波
数ｆｃを所定値以下にするために、基準波形の一周期中
にはいる変調波の個数を切換えている。

第６図は従来のインバータの波形生成回路の他の例を示
すもので、前記第３図における比率掛算器４に代えて基
準発振器１の出力を入力とする分局器５を用い、他は該
第３図の構成と同じである。

この第６図の波形生成回路では、変調波である三角波を
作成するクロックを、インバータの出力周波数を示す周
波数指令とは独立に基準発振器１よυ分周器５を介して
三角波発生器１１に直接入力している。従って、変調波
の周波数ｆｃは常に一定で、インバータ出力周波数ｆと
は非同期となシ第７図のようになる。

上記クロックによって、三角波発生器１１で作成された
変調波の三角波と基準波形発生器１２〜１４で作成され
た基準波形である正弦波から比較器１５〜１７によって
、第８図に示すようにスイッチングパルス（図示例は１
相分のみを示す）が決定される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のインバータの波形生成回路は以上のように構成さ
れているので、まず、第３図の回路構成では、変調波を
出力周波数に同期させる場合、出力周波数の変化に伴い
変調波周波数が変化し、変調波に伴う高調波電流が負荷
（例えばモータ）の各部の機械的共振点と出力周波数の
複数箇所で一致し、出力周波数全域において振動・騒音
の増大を助長する問題点を有する。また、出力周波数の
きわめて低い領域において、変調波周波数を高くとるこ
とができないため、電流のリップルが大きくなる問題点
も内在している。

一方、第６図の回路構成では、変調波が一定かつ非同期
の場合、出力周波数の高い領域において、変調波周波数
ｆｃと出力周波数ｆの比率（＝ｆｃ／ｆ）が小さくなり
、基準波形の一周期中にはいるパルス数が減少する。そ
して、出力周波数ｆと変調波周波数ｆｃが非同期である
ため、基準波形の各周期において、出力パルス形状が大
きく異なる。これによシ、各周期の電流波形が大きく変
化し、例えばインバータに負荷としてモータを接続した
ときには振動を生じる。また、同じ理由から出力電圧の
調整が細かくできないため、矩形波出力領域（ＰＷＭ無
し）まで滑らかに上昇できないという問題点もある。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、出力周波数が高い領域での変調波一定非同
期方式に伴うｔｇ波形の改善、出力電圧不足の改善、低
い周波数領域での電流リップルの改善、変調波に伴う高
調波電流と負荷との共振による振動・騒音の増大を解消
することのできるインバータの波形生成回路を得ること
を目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕 この発明に係るインバータの波形生成回路は、変調波と
して、一定周波数を有する変調波と出力周波数に同期し
た変調波を備え、出力周波数に応じて選択回路により適
宜選択するようにしたものである。

〔作　用〕

この発明におけるインバータの波形生成回路は、インバ
ータ出力周波数が所定値以下のときには、変調波として
一定周波数の非同期変調波を選択し、電流リップルを小
さくすると共忙変調波が一定周波数である点を利用して
、負荷の共振点をはずしておくことによ）、高調波電流
と負荷の共振をなくするようにする。また、インバータ
の出力周波数が所定値以上のときには、インバータ出力
周波数に同期の変調波を選択し、変調波周波数／出力周
波数の比率が小さいときにも、電流波形がみだれないよ
うにし、あわせて出力電圧を滑らかに矩形波まで上昇さ
せ、出力電圧不足を解消する。この結果、インバータ出
力周波数の全域にわたって負荷の良好な運転が行なえる
。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を前記第３図、第６図と同一
部分に同一符号を付した第１図について説明する。第１
図において、６は選択回路で、この選択回路６は周波数
指令に応じて、出力周波数に比例しない一定周波数の非
同期変調波と出力周波数に比例した同期変調波とを選択
し、三角波発生器１１に対し基準となるクロックを適宜
選択して入力する。

次に動作′ｆ：説明する。基準発掘器１のパルスを第１
のクロック発生手段としての分周器５によって分周した
一定周波数のクロックと、第２のクロック発生手段とし
ての比率掛算器２から出力された出力周波数に比例した
パルスをゼするタロツクを準備しておく。

まず、出力周波数が所定値ｆＯより低いときには、その
情報を周波数指令より得て、選択回路６によシ分周器５
より出力される一定周波数のクロックを選択し、変調波
発生手段としての三角波発生器１１に入力する。一方、
出力周波数が所定値ｆｏよシ高いときには、比率掛算器
４より出力される出力周波数に比例したクロックを選択
し、三角波発生器１１に入力する。

以上の動作により、所定値ｆＯより低い周波数では一定
周波数の非同期変調波となり、所定値ｆ。

よシ高い周波数では出力周波数に同期した変調波となる
。

第２図は上記の動作をしたときの出力周波数ｆと変調波
周波数ｆｃの関係を示すもので、実線にて示すように、
所定値ｆｏ以下では変調波周波数ｆｃ一定、所定値１０
以上では変調波周波数ｆｃ＝ｋｆとなっている。但し、
変調波周波数ｆｃの上限値が回路上存在するので、変調
波周波数ｆｃが所定値に達した点で定数にの大きさを小
さい値に切換えている。

以上のような動作を行なうことによシ、出力周波数が所
定値ｆＯよ）低い部分では変調波周波数が一定となるの
で、この周波数を負荷の共振周波数を避けて設定するこ
とにより、負荷の発する振動・騒音を小さくできる。ま
た、極低周波域においても同期変調波に比べ、周波数を
高くとれる利点もある。

一方、撮動・騒音が比較的問題り外ら方い出力周波数の
高い領域では、変調波と出力周波数を同期させることＫ
より、変調波周波数ｆｃ／出力周波数ｆの値の減少から
生じる不具合を除去し、負荷の運転特性が安定でかつ出
力電圧も大きくとれる利点がある。

上記実施例の回路は、回路動作をビジプルにするために
、単一の機能を有する素子により構成したが、マイクロ
プロセッサに前記第１図の回路と同一機能を果たす演算
を行なわせてもよい。つまシ、インバータの出力周波数
が低い領域においては出力周波数に独立な一定周波数タ
イミングを基準にスイッチングパルスを演算し、高い領
域においては出力周波数に従属な周波数タイミングを基
準にスイッチングパルスを演ｇｆる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、低い周波数の時は変
調波が一定周波数であるので、高調波が負荷の共振点に
一致しないようにすることにより振動・騒音を防止でき
る。また、高い周波数の時には基準波形と変調波形を同
期させ、電流波形も−定で、出力電圧を高くすることが
でき、負荷であるモータの回転安定性を改善できるなど
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるインバータの波形生
成回路を示すブロック図、第２図はこの実施例の波形生
成回路による出力周波数ｆと変調波周波数ｆｃの関係を
示す説明図、第３図は従来のインバータの波形生成回路
を示すブロック図、第４図は第３図における基準波形の
周波数と変調波の周波数の関係を示す説明図、第５図は
第３図の回路における１相分の出力パルス列を表わした
説明図、第６図は従来のインバータの波形生成回路の他
の例を示すブロック図、第７図は第６図における基準波
形の周波数と変調波の周波数の関係を示す説明図、第８
図は第６図の波形生成回路における１相分の出力パルス
列を表わした説明図である。 ４は第２のクロック発生手段（比率掛算器）、５は第１
のクロック発生手段（分周器）、６は選択回路、１１は
変調波発生手段（三角波発生器）。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を“示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 代理人　弁理士　　１）澤　博　昭 （外２名） 第１図 第２図 撃　： ボ刀１月ｉｓ欠　ｆ−− 第３図 第４図 ○ 土刀頂ｌ皮饗父ｆ− 第５図 第６図 第７図 第８図 手続補正書（自発） １□１□６１−・ノ　ヨ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源あるいは交流を整流した直流電源からの直流に
   より、可変周波数、可変電圧の交流を作り出すインバー
   タのスイッチング素子のオン・オフパルスを、出力目標
   とする基準波形と変調波の波高値の比較により決定する
   インバータの波形生成回路において、前記インバータの
   出力周波数に独立な一定周波数のクロックを発生する第
   １のクロック発生手段と、前記出力周波数に比例した周
   波数のクロックを発生する第２のクロック発生手段と、
   前記出力周波数が低い領域においては前記第１のクロッ
   クを選択し該出力周波数が高い領域においては前記第２
   のクロックを選択する選択回路と、前記選択回路の出力
   を受けて前記基準波形と比較する変調波を出力する変調
   波発生手段とを有したことを特徴とするインバータの波
   形生成回路。