JPS63148894A - Ｐｗｍインバ−タの制御装置 - 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］ この発明はパルス幅変調（ＰＷＭ）によるインバータの
制御装置に関するものであり、特に、電動機等の運転時
の騒音低下に利用できるものでおる。

［従来の技術］ 第５図は従来のＰＷＭインバータの制御装置を示す略回
路図、第６図は従来のＰＷＭインバータの制ｗＪ装置に
おける電圧パワースペクトル図、第７図は電動機の音響
インピーダンスを示す図である。

図において、（１）は誘導電動機、（２）はトランジス
タ等の自己消弧素子（Ｔｒｌ）　、　　（Ｔｒ２）とこ
れらの各自己消弧素子（Ｔｒｌ）　、　　（Ｔｒ２）に
、各々逆並列接続された帰還ダイオード（ＤｉからＤ６
　’）とからなる三相ブリッジ構成のインバータでおり
、このインバータ（２）の各相Ｕ、Ｖ、Ｗの交流出力端
子に誘導電動機（１）が接続されている。（３）は整流
後のリップル電圧を吸収する平滑コンデンサ、（４）は
商用交流電源ＡＣから加えられた交流電圧を直流電圧に
変換するダイオード整流回路である。（５）はインバー
タ（２）のベースドライブ回路、（６ａ＞、（６ｂ）。

（６Ｃ）は各々コンパレータで必り、（７ａ＞。

Ｂｂ）、（７ｃ）は各々否定論理回路であり、（８ａ）
、（８ｂ）、（８ｃ）は各々Ｄ／ＡＤンバータで必る。

（９）は速度変化情報に応じて三相データ（ＶＵ、ＶＶ
、ＶＷ＞を読み出すＲＯＭ。

（１０）はラッチ回路、（１１）はカウンタ回路、（１
２〉はＶ／Ｆコンバータ、（１３）は加減速制限回路で
あり、（１４）は誘導電動機（１〉の運転速度を目標速
度に設定するための速度指令器、（１５）は電圧パター
ン回路、（１６）は、例えば、三角波信号等の搬送信号
を発生させる信号発生器でおる。また、（Ａ１）から（
Ａ３）は乗算器でおる。

従来のＰＷＭインバータの制御装置は上記のように構成
されていた。この制御装置の動作について以下に説明す
る。

速度指令器（１４）の電圧信号は、加減速制限回路（１
３）で速度指令器（１４）の電圧信号に対応する電圧を
出力する。また、速度指令器（１４）の電圧信号はＶ／
Ｆコンバータ（１２）を介して周波数信号に変換され、
更に、カウンタ回路（１１）の出力を所定のタイミング
でラッチ回路（１０〉によりラッチをかけ、そのラッチ
信号により、ＲＯＭ（９）からディジタル信号の三相デ
ータを読み出す。このＲＯＭ（９）からの三相データは
Ｄ／、Ａｊンバータ（８ａ）、（８ｂ）。

（８Ｃ）によりアナログ信号に変換され、これに前記加
減速制限回路（１３〉及び電圧パターン回路（１５）か
らの電圧指令が乗算器（ＡＩ）。

（Ａ２＞、（Ａ３）で乗算され、鋸彼等の変調波信号と
なる。

この変調波信号は信号発生器（１６）からの正弦波また
は鋸彼等の一定の周波数を有する搬送波信号とコンパレ
ータ（６ａ）、（６ｂ）、（６ｃ）で比較され、例えば
、変調波信号が搬送波信号より「大」であれば１゛′、
「小」であれば“Ｏ１１なる論理値を出力し、直接及び
否定論理回路（７ａ＞、（７ｂ）、（７ｃ）を介してベ
ースドライブ回路（５）に入力される。そして、このベ
ースドライブ回路（５）からの信号によりインバータ（
２）が制御される。また、通常、信号発生器（１６）は
信号周波数を任意に切換えることができるようになって
いる。

このインバータ（２）の出力量電圧は、第６図の電圧パ
ワースペクトル図に示す。なお、この誘導電動機（１）
は第７図のような音響インピーダンスを有しており、数
多くの騒音の共振点を有するとともに、その共娠の鋭さ
、即ち、Ｑは非常に高いものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来のＰＷＭインバータの制御装置では、
誘導電動機（１）を駆動した場合に、インバータ（２）
の出力電圧の高調波による電磁的な加振力が、音響イン
ピーダンスの非常に大きなところと一致すると、異常に
大きな騒音を発生していた。このような電磁的な騒音と
は、誘導電動機（１）の固定子、回転子間に働く周期的
な加振力が固定子鉄心、フレーム及びそのイ也の構造部
分に影響を与え、娠動音を発生するものである。また、
インバータは静かな環境で使用されるようになってきて
おり、この騒音は人間の耳に不快感を与える等の問題と
共に、環境に与える影響力が重要な問題でめった。

しかし、この種の電磁的な騒音を抑制するためには、各
々の誘導電動機（１）に応じて、個別に騒音の共振点と
一致しないように搬送波信号の周波数の変更を必要とす
るため、その調整等の取扱いが極めて煩わしいという問
題点があった。また、誘導電動機（１）によっては、騒
音の共振点が極めて多数存在する場合があり、搬送波信
号の周波数切換えだけでは対処できない場合がおる等の
問題点もあった。

そこで、この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたものであり、搬送波信号の周波数ににかかわらず、
誘導電動機の電磁的な騒音を低減できるＰＷＭインバー
タの制御装置を得ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明にがかるＰＷＭインバータの制御装置は、ＰＷ
Ｍインバータの制御が平均値制御方式である制御Ｉ装置
において、搬送波信号の発生器を周波数変調信号発生器
としたものである。

［作用］ この発明においては、搬送波信号の発生器を周波数変調
信号発生器とすることにより、ＰＷＭインバータの出力
電圧の高調波には多数の側波帯が発生し、そのピーク値
が減少するので、誘導電動数の電磁的な騒音を低下させ
ることができる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例であるＰＷＭインバータの
制御ｌ装置を示す略回路図、第２図はこの発明の実施例
のＰＷＭインバータの制御装置の周波数変調信号発生器
を示す回路図、第３図はこの発明の実施例と従来のＰＷ
Ｍインバータの制ｍ装置における電圧パワースペクトル
の比較図、第４図はこの発明の実施例の高周波電圧と騒
音の関係を示す特性図でおる。なお、図中、（１）から
（１５）は上記従来例の構成部分と同一または相当する
構成部分でおる。

第１図において、（１７）は、例えば、三角波等の関数
波形を、更に、周波数変調した信号を発生させる周波数
変調信号発生器でおる。

第２図はこの周波数変調信号発生器（１７）の具体的な
回路例であり、（１８）はヒステリシスコンパレータ、
（１９）は積分器、（２０）は脈流発生器、（ＡＯ＞は
乗算器である。これは周知の三角波発生回路であるヒス
テリシスコンパレータ（１８）の出力に、乗算器（ＡＯ
＞で脈流発生器（２０）からの脈流を乗算して、これを
積分器（１９）に入力するものである。即ち、正弦波等
の脈流の瞬時値に応じて、三角波の周波数を変化させて
変調を行なうものである。

上記のように構成された、この実施例のＰＷＭインバー
タの制御装置は、従来のＰＷＭインバータの制御１ｉＩ
Ｉ装置の信号発生器（１６）が周波数変調信号発生器（
１７〉となったものであり、他の構成部分は全く同一な
ので、この実施例のＰＷＭインバータの制御装置全体の
動作については、ここでは説明を省略する。

上記のように構成されたＰＷＭインバータの制御Ｉ！表
装置よる出力電圧の高調波スペクトルには、側波帯が多
数発生し、そのピーク値は従来の装置によるピーク値に
比較してｄＶｌ、ΔＶ２だけ減少する（第３図参照）。

誘導電動機（１）の電磁的な騒音と印加される高周波電
圧との関係は、実験により第４図に示すような関係とな
っている。即ち、電圧の減少に比例して騒音も減少する
。

したがって、この種の実施例によるＰＷＭインバータの
制御装置によれば、従来の装置に比較して、出力電圧の
高調波のピーク値が減少するために、騒音も同様に比例
して減少することになる。

このため、搬送波信号の周波数を変更する必要もなく、
誘導電動ａ（１）の電磁的な騒音を低下させることがで
きる。しかも、側波帯として多数の騒音スペクトルが近
接して発生するために、従来のＰＷＭインバータの制御
装置か有する人間の耳に不快感をもたらすがん高い音か
ら、低い音にシフトし、不快感が抑制される。

この騒音の減少について、更に、式を用いて詳述する。

例えば、いま、ａ　＝　Ａ　ｓｉｎθ 但し、（１／２π）・（ｄθ／ｄｉ）＝Ｆなる高周波を
考える。これを、変調周波数μ、最大周波数偏移ｄＦの
変調信号 （１／２π）・（ｄθ／ｄｔ） ＝Ｆ−＋１Ｆｃｏｓ２πμｔ で周波数変調をすれば、その信号の周波数スペクトルは
周知のように、 ａ＝Ａｓｉｎ　　（２πＦｔ ＋（ｄＦ／μ）ｓｉｎ２ｙｒｔｔｔ＋θ０）＝Ａ（ＪＯ
（ΔＦ／μ）ｓｉｎ　　（２ｙｒＦｔ＋θＯ）＋Ｊ１　
（ΔＦ／μ）ｓｉｎ　（２７ｒ　（Ｆ十μ）　を十θ０
） −Ｊ１　（ΔＦ／μ）ｓｉｎ　　（２π（Ｆ−μ）　ｔ
＋θＯ） ＋Ｊ２　（ΔＦ／μ）ｓｉｎ　　（：２ｙｒ　（Ｆ＋：
２μ＞ｔ＋θ０） −Ｊ２　　（、ＪＦ／μ）Ｓｉｎ　　（２７ｒ　（Ｆ−
２μ）を十θＯ） ＋・・・・・・ を１ｑる。

なお、Ｊｎ　　（Ｘ）はＢｅ５ｓｅ　ｌ関数である。

故に、出力電圧のピークが最小となるように１、ＪＦ／
μを選択すれば、騒音を最小にすることができる。

なあ、上記実施例では搬送波信号の発生器を周波数変調
信号発生器において、正弦波信号による周波数変調を考
えたが、三角波或いはその他の関数信号の波形で周波数
変調をしてもよい。

また、上記実施例では速度指令器（１４）に応じて誘導
電動機（１）の運転を制御するオープンルーズの制りＤ
について説明したが、これを誘導電動機（１）の速度検
出回路等を付加してクローズトループ制御とした装置に
利用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、この発明のＰＷＭインバータの制
御装置は、ＰＷＭインバータの制御が平均値制御方式で
おる制御装置において、インバータをオン・オフ制御す
る搬送波信号の発生器を周波数変調信号発生器としたも
のであるから、ＰＷＭインバータの出力電圧の高調波に
は多数の側波帯が発生し、そのピーク値が減少するので
、搬送波信号の周波数を変更することなく、誘導電動機
の電磁的な騒音を低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例であるＰＷＭインバータの
制御装置を示す略回路図、第２図はこの発明の実施例の
ＰＷＭインバータの制御装置の周波数変調信号発生器を
示す回路図、第３図はこの発明の実施例と従来のＰＷＭ
インバータの制御装置における電圧パワースペクトルの
比較図、第４図はこの発明の実施例の高周波電圧と騒音
の関係を示す特性図、第５図は従来のＰＷＭインバータ
の制御装置を示す回路図、第６図は従来のＰＷＭインバ
ータの制御装置における電圧パワースペクトル図、第７
図は電動機の音響インピーダンスを示す図でおる。 図において、 １：誘導電動機、 ２：インバータ、 ６ａ、６ｂ、６ｃ　：＋ンパレータ、 １７：周波数変調信号発生器、 １８：ヒステリシスコンパレータ、 １９：積分器、 ２０：脈流発生器、 である。 なあ、図中、同−符号及び同一記号は、同一または相当
部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＰＷＭインバータの制御が平均値制御方式である電動機
   の制御装置において、 インバータをオン・オフ制御する搬送波信号の発生器を
   周波数変調信号発生器としたことを特徴とするＰＷＭイ
   ンバータの制御装置。