JPS6277895A - パルス幅変調形インバ−タ装置 - Google Patents

パルス幅変調形インバ−タ装置

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JPS6277895A
JPS6277895A JP60216362A JP21636285A JPS6277895A JP S6277895 A JPS6277895 A JP S6277895A JP 60216362 A JP60216362 A JP 60216362A JP 21636285 A JP21636285 A JP 21636285A JP S6277895 A JPS6277895 A JP S6277895A
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JP
Japan
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voltage
pulse width
width modulation
circuit
power factor
Prior art date
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Pending
Application number
JP60216362A
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English (en)
Inventor
Masayuki Katsuto
甲藤 政之
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直流あるいは交流を可変周波数。
可変電圧の交流に変換するパルス幅変調形インバータ装
置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種装置とし1第3図に示すものがあった。図
は従来のパルス幅変調形インバータ装置(以下P W 
Mインバータ装置という)の構成を示すもので、図にお
いて、10は入力交流電源を可変周波数可変電圧の交流
に変換するインバータ装置の主回路部、11は前記主回
路部10において、直流を3相の交流に変換する逆変換
器、20は主回路部10により駆動される誘導′電動機
、30はインバータ出力周波数指令(以下fO指令とい
う)を受けて、予め定められた出力′電圧/出力周波数
比パターン(以下■/fパターンという)に則シインバ
ータ出力指令(以下■。指令という)を決定するV/f
パターン設定器、40はV。指令とfo指令よシ逆変換
器11の可制御素子のオン。
オフパターンを決定するパルス幅変調回路(以下PWM
回路という)、50は前記パルス幅変調回路40の出力
信号を受けて逆変換器可制御素子を駆動する駆動回路で
ある。
次に第3図と第4図を用い動作について説明する。第4
図は代表的パルス幅変調方式での3相の中の1相(U相
)のPWM動作について示している。まず、v/fパタ
ーン30設定器は入力よシvo指令を受けるとV。指令
が決定され出力される。パルス幅変調回路40は、fo
指令とV。指令を受けると、第4図の(atに示すよう
にfo指令vo指令に対応した基準電圧V。と、キャリ
ア波形VTとを比較し、オンオフパターンを決定する。
すなわち、U相の基準電圧がキャリアよυ犬なる区間は
オン″H”小なる区間はオフ″′L”としてU相の上側
可制御素子TupのオンオフパターンUp、を決定し、
その逆転信号をU相下側の可制御素子TUHのオンオフ
パターンUNOとする。Upo。
UNOは第4図(b)に示す。他のV相、W相について
も、前述のキャリアと、U相基準電圧波形voとはそれ
ぞれ120°、240°位相が遅れた基準電圧信号と比
較することによシ同様に求められる。
U相のオンオフパターンは以上のように求められるが、
駆動回路50に出力されるオンオフ信号Up 、UN 
(第4図(C1に示す)は、可制御素子のスイッチング
遅れになる。U相上下素子の短絡を防止するため短絡防
止期間Tdだけ上、下素子を共にオンする期間を設けた
、いわゆる、短絡防止処理されたものとなる。Tdは通
常駆動回路50町制御素子の遅れ等を見込み、十分大き
く設定される。■相、W相信号についても同様である。
駆動回路50はパルス幅変調回路40からのオンオフ信
号(U、 、 UN等)を受けて可制御素子を駆動する
。その結果、周波数fo指令、インバータ出力指令V。
のインバータ運転状態となる。
簡単化のため、駆動回路50及び、可制御素子の遅れを
無視すると短絡防止期間Tdの間は、上下両方の可制御
素子が共にオフする無制御期間故に出力端子電位は出力
電流の極性により還流ダイオードの働きで決定される。
すなわち、正の出力電流の場合は負の電位に、負の出力
電流の場合は正の電位となる。この様子を第5図(al
 、 (blに示す。
第5図においてはU相に関し逆変換器110入力の仮想
中性点に対する電位として表わしている。
従って、例えばU相の出力電圧波形はオンオフパターン
Up□ + UNOに従った理想的な正弦波とならず、
歪みを持つことになる。第4図(dl 、 telにこ
の様子を示す。(elは前述の短絡防止期間Tdの影響
が出力電流極性に従って出る様子を示している。
(dlに示す出力電圧は、結局、pWM信号UpOJU
NOから決定される理想的正弦波と、telに示すTd
の影響分電圧の合成となる。この様子を式で表わすと次
式の様になる。
V’Td”B    1 vUv=vIIACO3(ωt+φ)−−(cosωt
−Hcos5ωtTに こで、VUV : U −”量線間電圧、V;インバー
タ直流部電圧、A、B;電圧出力係数、φ;力率角、T
d;短絡防止期間、To ;PWMのキャリア周期、で
ある。上式において、第1項は本来制御しようとじ友電
圧成分を、第2項は短絡防止期間Tdの影響による直圧
成分を表わす。従って、  □短絡防止期間Tdの影響
として、負荷が増加し力  □率がよくなると、第1項
、第2項の位相が近づく  1ので、出力電圧は減少す
ることKなる。この様子  □を第6図に示す。通常T
d * T(+ V + A + Bはあらかじめ与え
られるから電圧減少の度合は前もって計算可能である。
(参考文献、857年度、電3学会東海支部連合大会1
51  rPWMインバータの上下アーム短絡防止期間
の波形への影響につ  :いて」) この短絡防止期間Tdの影響は、出力電圧の低  ;い
低周波数領域が特に顕著となる。
また、よく知られているように、出力電圧の低い低周波
数領域においては、1次インピーダンス  1電圧降下
、特に、11・R1による電圧降下の影響を無視できな
い。(第7図参照)。空隙出東を一定に保つべく  v
l/f1(Vl: 1次電圧αインノ(−タ出力電圧、
fl:1次局波数=インバータ出力周波数)を一定に制
御しても、励磁電圧E。はVlから略llR1だけ降下
するのが、電流が増加すればそれだけ空隙磁束は減少し
、トルクが出にくくなる。(i1+ R1については第
7図に示す)但し、第7図においてR1;1次抵抗、R
2;2次抵抗、11;1次漏れインダクタンス、22;
2次漏れインダクタンス、輸;励磁インダクタンス、S
;すべり、11;1次電流、12;2次電流、10;励
磁電流、Eo;励磁電圧、vl;1次電圧、である。
従って、前述した短絡防止期間Tdの影響も考慮する。
特に低周波数域において電流が増加し負荷力率が変化し
たときは短絡防止期間Tdの影響で出力電圧が減少し、
更に1次インピーダンスの影響で励磁分電圧が減少する
から、一層空隙磁束は減少しトルクが出にくくなる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のパルス幅変調形インバータ装置は以上のように構
成されているので、特に出力電圧の低い低周波数領域に
おいては、1次インピーダンスによる電圧降下と、短絡
防止時間Tdの影響による電圧降下の影響で、出力トル
クが著しく出にくくなるという問題点があった。そして
、このことを補うために、負荷時のトルク特性を満たす
べくあらかじめ電圧値を大きく設定した場合、無負荷時
に非常に過励磁となり、無負荷電流の増大、電動機の発
熱、振動、騒音増加等をまねき、上述の欠点をカバーす
るには限界がある等の問題点があった。
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
次もので、出力電圧の低い低周波数領域においても、負
荷電流が増大しても励磁電圧は降下することなく、空隙
磁束は一定に保たれ、出力トルク値も降下することなく
、モータのトルク特性を有効に発揮でき、かつ適正に駆
動するパルス幅変調形インバータ装置を得ることを目的
としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るパルス幅変調形インバータ装置は、イン
バータ出力電流を検出する電流検出器を設け、検出′電
流とPWM回路内基準電圧とから力率角φを求め、1次
インピーダンス電圧降下分と短絡防止期間Tdの影響に
よる電圧降下分を算出し、V/fパターン設定器から出
力される出力電圧指令に加算補正を施すようにしたもの
である。
〔作 用〕
この発明におけるパルス幅変調形インバータ装置は、負
荷の状態に応じてインバータ出力電圧が変化するように
し、常に空隙磁束を適正に保つようにする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第3、図と同一の部分は同一の符号をもって図示した
第1図において、60はインバータ出力電流を検出する
電流検出器、70は前記電流検出器60の出力を受けて
、あらかじめ設定しておいた誘導電動機1次インピーダ
ンス値から、1次インピーダンス降下分を算出する第1
の1圧補正回路、80は電流検出器60の出力とPWM
回路40の基準電圧波形とから負荷力率角φを算出する
力率検出器、90は力率検出器80の出力を受けて短絡
防止期間Tdの影響による降下分を算出する第2の電圧
補正回路である。PWM回路40のV。指令としてはv
/fパターン設定器30の出力と、第1及び第2の電圧
補正回路70.90の出力である電圧補正回路V1.△
v2との和が与えられる。v/fパターン設定器30は
、無負荷時適正な励磁となるように定められたものとす
る。
次に動作について説明する。
今、PWMイシバータ装置はfo指令を受けて、出力周
波数fo、出力電圧V。で誘導電動機を駆動していると
する。負荷は無負荷とし、電圧補正回路出力△Vl 、
△v2は零であるとする。この状態から負荷電流が増加
したとする。すると電流検出器60では負荷電流を検出
し、第1の電圧補正回路70では次のように電圧補正値
△V1を計算する。
(後述の様にもつと詳細計算法もあるが、代表例として
示す。) △y、==に・R1・い1−iITl)  ・・・・・
・・・・・・・ (2)ただし、im;励磁電流(無負
荷電流)R1:1次抵抗 K ;定数 又、力率検出器80では電流検出器60で検出され友負
荷電流波形とPWM回路40よシ入力される基準電圧波
形の位相比較(但し、両者は同出力相であること)をす
ることにより力率角φが求まる。第2の電圧補正回路9
0には、例えば、第8図に示す様にあらかじめ変調条件
から力率角φに対する電圧補正値△v2を計算し格納し
であるものとすると、力率検出器80より力率角φを入
力することによシ短絡防止期間Tdの影響による電圧降
下分補正値△v2が求まる。その結果、PWM回路40
に入力されるV。指令は、v/fパターン設定器30か
ら出力される電圧指令と、第1.第2の電圧補正回路7
0.90の電圧補正回路から出力される△Vl、Δv2
の和となる。故に電動機空隙磁束も負荷の増大の影響を
受けず適正値に保たれるから出力トルク値も確保される
次に重負荷の状態から軽負荷の状態に変化したときにつ
いて述べる。このときも、前述の負荷増大時と同様で、
電流検出器60の検出値に基づいて、第1.第2の電圧
補正回路70.70により電圧補正値、・ΔVl ff
yV2が求められる。それらの値はv/fパターン設定
器30の出力と加算されてP WM回路40に電圧指令
として入力される。
従って、負荷の状態如何に拘らず、電動機空隙磁束は常
に適正に保持され、出力トルク値も損うことのない運転
が可能となる。
なお上記実施例では1次インピーダンスによる電圧補正
値Δv1は1次抵抗分R1のみで求める方法について示
し友が、1次リアクタンス、あるいは力率角φを用いて
詳細に求めれば、一層精度よく効果を発渾できる。この
実施例の構成を第2図に示す。
又電流の検出器は少なくとも一相であればよい。
インバータ主回路構成は交流を任意の周波数と電圧の交
流に変換する例について示したが他の構成でもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、出力電流を検出し、
その検出結果とPWM基準電圧を比較することにより力
率を求め1次インピーダンス電圧降下分と、PWMにと
もなう短絡防止期間Tdの影響による電圧降下分を補正
するようにしたので、特に出力電圧検出器を付加するこ
となく、安価な装置で、負荷電流が増大してもトルク特
性を損うことなく適正な状態で電動機駆動ができる効果
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PWMインバータ装
置の構成図、第2図は本発明による他の実施例を示す構
成図、第3図は従来のPWMインバータ装置の構成図、
第4図はPWM方式と短絡防止期間Tdの影響を示す図
、第5図は短絡防止期間の出力電位を示す説明図、第6
図は力率角φと短絡防止期間Tdによる出力電圧変化を
示す特性図、第7図は標準モータの等価回路図、第8図
は第2の電圧補正回路の具体的説明図である。 図において、10はインバータ主回蕗部、11は逆変換
器、20は誘導電動機、30はv7/fパターン設定器
、40はPWM回路、50は駆動回路、60は電流検出
器、70は第1の電圧補正回路、80は力率検出器、9
0は第2の電圧補正回路である。 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1riB 20:詭+t′9tj桝こ 第4図 第 5 図 (a)             (b)第6 図 力率角φ → 手続補正書(自発)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)出力周波数指令及び出力電圧指令とに基いて逆変
    換器可制御素子のオン、オフパターンを決定するパルス
    幅変調回路を有し、該パルス幅変調回路に与える交流入
    力電源あるいは直流入力電源を可変周波数、可変電圧の
    交流に変換して誘導電動機を駆動するパルス幅変調形イ
    ンバータ装置において、前記インバータ装置の出力電流
    を検出する電流検出器と、前インバータ装置の負荷力率
    を検出する力率検出器とを設け、前記電流検出器と力率
    検出器の出力に応じて前記誘導電動機の1次インピーダ
    ンス及び逆変換器の可制御素子上下短絡防止期間に起因
    する電圧降下分を求め、前記出力電圧指令に加算補正制
    御を施すようにしたことを特徴とするパルス幅変調形イ
    ンバータ装置。
  2. (2)前記力率検出器はパルス幅変調基準電圧波形と電
    流検出器出力波形とを比較する比較器からなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のパルス幅変調形イ
    ンバータ装置。
JP60216362A 1985-09-30 1985-09-30 パルス幅変調形インバ−タ装置 Pending JPS6277895A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2286734B (en) * 1994-01-28 1997-12-10 Mitsubishi Electric Corp Inverter control method and apparatus
CN103762929A (zh) * 2013-10-30 2014-04-30 上海绿仁节能环保工程有限公司 负载跟踪节电控制系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2286734B (en) * 1994-01-28 1997-12-10 Mitsubishi Electric Corp Inverter control method and apparatus
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