JPS62181677A - インバ−タ装置 - 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、銹導電動機等を駆動するインノ＜−メ装置
（可変周波数電源装置ｉ￥）に関するものである０ 〔従来の技術〕 第５図はこの種の従来のインバータ装置を示す回路構成
図であり、この回路構成は例えば総合電子出版社発行「
ＡＣサーボモータとマイコン制御」（見城尚志監修）な
ど多くの文献に示されているものである。同図において
、ｌは入力された三相交流重力を直流電力に変換する整
流回路で、ダイオ゛−ドプリンジにより構成烙れている
。２はリアクタ及びコンデンサから成るフィルタ、３は
整流して得られた直流電力を再び交流電力に変換する電
力逆変換回路で、トランジスタ等のスイッチングｉ％３
ａ〜３ｆのブリッジにより構成づれている。４ｔｆ亀力
逆変換回路３を各スイッチング素子３ａ〜３ｆにスイッ
チング信号を与えて駆動する駆動回路、５は指令電圧及
び指令周波数に応じて上記スイッチング信号を変化妊せ
る出力制御回路である。

このような回路構成を有した従来のインバータ装置にお
いては、制御回路５から指令１を圧（設定電圧）及び指
令周波数（設定周波数）に応じた矩形波ＰＷＭ（パルス
幅変調）信号が出力でれ、その信号に対応して電力逆変
換部３の各スイッチング素子３ａ〜３ｆにそれぞれのス
イッチング信号が駆動回路４より出力される０これによ
り、整流回路１にて変換された直流が再び三相交流に変
換され、所定の電圧、周波数の交流電力が誘導電動機な
どの負荷へ供給きれる。

次に、上記矩形波ＰＷＭ信号によりスイッチング素子３
ａ〜３ｆを制御する動作について第６図、第７図のタイ
ミングチャートにより詳細に説明する。

電力変換部３の各スイッチング素子３ａ〜３ｆに与えら
れるスイッチング信号５ａ−３ｆの矩形渡分は第６図（
ａ）に示すようになり、このタイミングでパルスが与え
られると電力逆変換回路３の各相Ｒ１Ｓ、Ｔの出力端′
電圧ｖ「、■ｓ、ｖｔは第６し：（ｂ）に示すようにな
り、又糾問電圧Ｖｒ−ｓ。

Ｖｓ−ｔ、Ｖｔ−ｒは第６図（Ｃ）に示すようになる。

但し、図中Ｅｄ整流後の直流電圧（以下母線電圧という
）である。第６図（ｔｌからも明らかなように、出力電
圧は振幅２／３Ｅの波形を有した交流′電圧であり、そ
の実効値Ｖｅは となる。

又、出力周波数は第６図ｔａ）に示した矩形波の周波数
を変えることによって変化する。第７図（ａＪは、図中
細い線で表わした第６図（ａｊの矩形波の部分をチョッ
ピングした波形を示したものである０このようにして得
られた出力電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔは第７図（ｂｌに示す
ような波形となるが、これは第６図（ｂｌの波形と周波
数は同じでチョツビ／グ嘔れた波形となっている０この
チョッピングのデユーチーＬＪ−−工卸一 イ比Ｔｏｎ＋’ｌ”ｏｆｆ　ｆ−Ｔｏｎ＋　Ｔｏｆｆ　
＝Ｄ　　とするとゝチョッピングした場合の電圧実効値
はｖ’Ｕ・四Ｅとなる。即ち、駆動回路４はスイッチン
グ信号を電力逆変換部３に入力してその出力を制御する
が、その際上述したように矩形波によって出力周波数を
変化させることができ、又チョッピングのデユーティ比
によって出力電圧を変化嘔せることができる。このよう
に、制御回路５にて矩形波ＰＷＭ信号を制御し、各スイ
ッチング素子３ａ〜３ｆのスイッチング信号を変化させ
ることにより任意の出力電圧■及び出力周波数ＦのＶ−
Ｆパターンを得ることができ、誘導’ａｓ機等の負荷を
所定のＶ　−Ｆ”バター７で駆動することができる０こ
こで、上記矩形波ＰＷＭ信号のスイッチングパターンは
母線電圧Ｅが安定（一定）しているものとして制御嘔れ
ており、回路構成上あるいはマイクロコンピュータを使
用している場合にはソフトウェア上計算によって得られ
る固定されたスイッチングパターンの信号を発生するよ
うに構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のインバータ装ａＦｉ上記のように構成されており
、制御すべきＶ−Ｆパターンに応じて予め固定されたパ
ターンのスイッチング信号により駆動しているため、電
源変動、負荷変動が生じｆｃ場合、特に高周波運転時の
電流増加により母線電圧が低下したりリップル分が大き
くなった場合、出力電圧がその影響を受けて設定Ａりの
値に制御することができず、トルク変動などが発生する
という問題点かあつｆｒｏ又、母線′電圧の変動を抑制
するために大容量のコンデンサやインダクタンスの大き
なコイルを用いｆｃフィルタ２を使用しているので、装
置が大きく高価なものになってしまうという問題点があ
った。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、出力電圧が安定し、設定通りのＶ−１，’　
バター／を発生することができ、又大きなフィルタを使
用することなく安価なインバータ装置ｉｆを提供するこ
とを目的としている０〔問題点を解決するための手段〕 この発明のインバータ装置には、入力芒れた交流電力を
直流電力に変換する整流回路と、その直流電力を再ひ交
流電力に変換するスイッチング素子を有しｆｃ１力逆変
換回路と、この電力逆変換回路をスイッチング素子にス
イッチング信号を与えて駆動する駆動回路と、整流回路
によって整流された直流電圧の変動に応じて前記スイッ
チング信号を変化させる出力制御回路とが備えられてい
る○〔作用〕 駆動回路から出力てれるスイッチング信号によって電力
逆変換回路の各スイッチング素子が駆動され、所定の出
力電圧、出力周波数が得られる０その際、出力制御回路
は、母＃Ｊ電圧に変動が生じるとその変動に応じて上記
スイッチング信号を変化さく、出力電圧を安定６ぜる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例］を図面について説明する。

２Ａ１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図である
。、図に“しいて、１は整流回路、３はスイッチング素
子３ａ〜３ｆを有した電力逆変換回路、４はその駆動回
路で、これらの構成部分は従来の第５図の同一符号のも
のと陶様の部分である。６は駆ｄｌｌ＋回路５から出力
されるスイッチ７７１８号を変化させて指令電圧及び指
令周波数に出力を制御する出力制御回路で、母線電圧の
変ｎ１ＪＨに応じて上記スイッチング信号を変化６せる
０１は箱、圧指令に応じｆｃ１！圧と母、讃電圧とを加
減算して基準電圧を発生する加減算回路、８は三角波発
生回路、９はその三角波の′電圧と上記基準電圧とを比
較してＰＷＭ信号を生成するコノパレータ、１０は周波
数指令に応じた周期の矩形波信号を発生する矩形波発生
回路、１１はコンパレータ９からのｐｗＨ信号と矩形波
発生回路１０からの矩形波信号とのＡＮＤ（論理積）を
とって矩形波ＰＷＭ信号を生成するＡＮＤ回路で、駆動
回路４はその矩形波ＰＷＭ信号により各スイッチング素
子３ａ〜３ｆを駆動する。

次に動作について説明する。加減算回路１から出力妊れ
る基準電圧の波形は第２図ｔａｌの実線（イ）のように
直線であり、又三角波発生回路８の出力波形は（口１の
ように三角形である０そして、これらの出力ｌ圧を比較
してりｔられるコンパレータ９の出力は第２図（ｂｌの
実線Ｐ１に示すようになり、この出力信号と矩形波発生
回路１０の出力信号（第６図（ａｔ参照）とにより、駆
動回路４から出力嘔れるスイッチング信号が変化し、所
定の出力電圧、出力周波数がイｈられる。

ここで、指令電圧が一定で例えば母線電圧が低下したと
すると、力０減算回路ｌの出力電圧は第２図ｆａ）の破
ｉ＋＝ｔで示すように上昇する。その結果、コノパレー
タ９の出力は第２図（ｂｌの破線（由で示すように推移
し、デユーティ比が大きくなる。従って、このコノパレ
ータ９の出力と矩形波発生回路１０の出力とのＡＮＤを
とったＡＮＪ）回路１１の出力により駆動憾れるスイッ
チング素子３ａ〜３ｆの通電時間は長くなり、出力電圧
は上昇しようとする。この動作によって、母線電圧の低
下による出力電圧の低下が防止ちれる。又、母線電圧が
上昇した場合には、逆にスイッチング素子３ａ〜３ｆの
通電時間が短くなるような動作が行われ、出力電圧の上
昇が防止きれる。

第３図はこの発明の他の実施例を示す回路構成図である
。図中、１２は指令電圧に応じたパルス幅のＰＷＭ信号
を出力するＰＷＭ信号発生回路、１３は母線電圧の変化
と対応して変化する周波数で上記ＰＷＭ信号のトリガパ
ルスを発生するトリガパルス発生回路で、母線電圧に応
じてトリガパルスの周波数（パルス間隔）が変化する。

なお、その他の構成は上述した実施例（第１図参照）と
同様である。

次に、この実施例の動作を第４図のタイミングチャート
を用いて説明する。トリガパルス発生回路１３の出力は
第４図（ａｌに示す出力波形となり、又ＰＷＭ信号発生
回路１２の出力は第４し１ｔｂＪに示す出力波形となる
。即ち、トリガパルス発生回路１３は母線電圧に応′じ
た間隔（周波数）でトリガパルスを発生し、ＰＷＭ信号
発生回路１２はこのトリガパルスをトリガとして指令電
圧に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を発生する０そして、
指令電圧が上がった場合は上記ＰＷＭ信号のパルス幅を
大きくして出力電圧を上昇させ、逆に指令電圧が下がっ
た場合にはＰＷＭ信号のパルス幅を小さくして出力電圧
を低下嘔ぞる。

今、指令電圧が一定のまま母ｍ１１圧が何らかの原因で
低下した場合、トリガパルス発生回路１３の出力波形は
第４図（（Ｊに示すようになり、パルス間隔が短かくな
る。しかし、その出力パルスによってトリガされるＰＷ
Ｍ信号のパルス幅は、第４図（ｄＪに示すように、母線
電圧低下前のＰＷＭ信号（第４し・（ｄ）参照）のパル
ス幅と同じままであるため、結果としてデユーティ比が
大きくなる。このため、相対的に出力電圧は上昇しよう
とし、母線電圧の低下による出力電圧の低下が防止され
る。

又、母線電圧が上昇した場合には、上記の動作と逆の動
作が行われ、出力゛電圧の上昇が防止芒れるＯこのよう
ｖＣ１母軛電圧の変化に応じてデユーティ比が変化し、
出力電圧は安定しｋものとなるＯ又、指令電圧、周波数
に応じて任意のＶ　−Ｉ＋”　／＜メークの出力を得る
ことができ、従来のように大きな容量のフィルタを取り
付ける必璧もなく、フィルタを無くすことも可能である
０特に、この芙施例においては、母線電圧の変動による
出力変化と指令電圧の切換による出力変化を１−々に調
整することもでき、装置の製作、保守が容易である０〔
発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれは、１力逆変換回
路のスイッチング素子を駆動するスイッチング信号を、
母Ｓ電圧の変動に応じて変化させるようにしたため、設
定電圧一定のまま母線電圧が変動した場合でも、出力電
圧の変動あるいはトルク変−などを防止することができ
安定した出力が得られるという効果があり、又設定曲り
のＶ−１７’　パターンを発生することができ、大きな
フィルタを使用することもなく、安価なものとすること
ができるという効果がある０

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路構成図、第２図
はその動作を示すタイミングチャート、第３図はこの発
明の他の実施例を示す回路構成図、第４図はその動作を
示すタイミングチャート、第５図は従来のインバータ装
置の回路構成図、第６°　図及び第７図はその動作を説
明するためのタイミングチャートである。 １・・・・・・・・・整流回路 ３・・・・・・・・・電力逆変換回路 ３ａ〜３ｆ・・・・・・スイッチング素子４・・・・・
・・・・駆動回路 ６・・・・・・・・・出力制御回路 １・・・・・・・・・加減算回路 ８・・・・・・・・・三角波発生回路 ９・・・・・・・・・コンパレータ １０・・・・・・短片波発生回路 １１・・・・・・ＡＮＤ回路 １２・・・・・・ＰＷＭ信号発生回路 １３・・・・・・トリガパルス発生回路なお、図中−−
符号は同−又は相当部分を示す〇代理八大岩増雄 第　　２　　　Ｆｋつ ゛第Ｇ図 竿　７　図 手続補正力（Ｉ：１発） 昭和　　県　　８月　　５日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力された交流電力を直流電力に変換する整流回
   路と、その直流電力を再び交流電力に変換するスイッチ
   ング素子を有した電力逆変換回路と、この電力逆変換回
   路をスイッチング素子にスイッチング信号を与えて駆動
   する駆動回路と、整流回路によって整流された直流電圧
   の変動に応じて前記スイッチング信号を変化させる出力
   制御回路とを備えたことを特徴とするインバータ装置。
2. （２）出力制御回路は、指令周波数に応じた周期の矩形
   波信号を発生する矩形波発生回路を有し、その矩形波信
   号と指令電圧に応じたパルス幅変調信号に基づいてスイ
   ッチング信号を変化させるようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のインバータ装置。
3. （３）出力制御回路は、三角波信号を発生する三角波発
   生回路を有し、この三角波発生回路の出力電圧と指令電
   圧を比較してスイッチング信号を変化させるようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   のインバータ装置。
4. （４）出力制御回路は、整流された直流電圧の変化に対
   応して変化する周波数でパルス幅変調信号のトリガパル
   スを発生するトリガパルス発生回路を有していることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載のインバータ装置
   。