JPS631835B2 - - Google Patents

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JPS631835B2
JPS631835B2 JP55081778A JP8177880A JPS631835B2 JP S631835 B2 JPS631835 B2 JP S631835B2 JP 55081778 A JP55081778 A JP 55081778A JP 8177880 A JP8177880 A JP 8177880A JP S631835 B2 JPS631835 B2 JP S631835B2
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Application number
JP55081778A
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English (en)
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JPS579267A (en
Inventor
Kenichi Ootsuka
Katsu Maekawa
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP8177880A priority Critical patent/JPS579267A/ja
Publication of JPS579267A publication Critical patent/JPS579267A/ja
Publication of JPS631835B2 publication Critical patent/JPS631835B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/084Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system
    • H02M1/0845Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system digitally controlled (or with digital control)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧形インバータの制御装置に係
り、特にその出力電圧の制御装置に関する。
電圧形インバータの出力電圧に含まれる高調波
成分を減少させる手法として、パルス幅変調(以
下PWMという)方式がある。その際、各相電圧
を第1図aに示す波形のように制御することがあ
る。第2図に示す構成のトランジスタインバータ
を用いた例でいえば、第1図aにおける○イの区間
はV相のトランジスタVNを電気角で60度間オン
させ、U相はこのV相電位に対してα・Ed・Sin
(θ+30)なる電位差を生じさせるようPWMを
おこない、トランジスタUP,UNを交互にオン
させる。(但し、αは0≦α≦1の係数である。)
また、W相は、V相電位に対してα・Ed・cosθ
なる電位差を生じさせる様にPWMを行ない、ト
ランジスタWP,WNを交互にオンさせる。次の
○ロの区間ではトランジスタUPをオンさせておき、
V相、W相はこのU相電位に対し、α・Ed・cos
(θ+180),α・Ed・sin(θ+120)なる電位差
を生じさせる様にPWMをおこなう。更に次の○ハ
〜○ヘの区間も、相を変えて同様なことをおこな
う。
これにより、各相電圧は第1図aの波形となる
様に制御されるが線間電圧は常に正弦波となる。
この方式の長所は、α=1の場合に第1図bに示
すように線間電圧波高値がEdとなること、すな
わちインバータ直流電圧Edを最大に利用できる
ことにある。この手法を回路にて実現する場合に
従来行なわれているのは、各素子の60度のオン期
間をつくるためのリングカウンタと、α・Ed・
sin(θ+30),α・Ed・cosθの2つのPWM回路
とを用い、それらの出力を論理回路にて連続した
ドライブ信号とするものである。
このPWM回路を第3図に示す。第3図におい
て、4は関数発生器で、電気角指令値θ(θは0
度〜60度)を入力とし、sin(θ+30)を出力す
る。第4図aにこの関数値を示す。カウンタ5の
内容と関数発生器4の出力とが比較器6にて比較
され、この比較器6は関数発生器4の出力の方が
大であれば“1”、他の場合“0”を出力する。
この比較器6の出力はラツチ回路7に与えられ、
ラツチ回路7は周波数cのクロツクパルス(第4
図b)が来る毎に、比較器6の出力を読み込んで
保持する。このラツチ回路7の出力が“1”であ
ればアンドゲート9が開き、ノツト回路8を介し
て入力する周波数cのクロツクパルスをカウンタ
5が計数する。したがつてカウンタ5の内容は、
関数発生器4の出力に追従する。またラツチ回路
7の出力は、関数発生器4の出力に対して時間遅
れをもつて追従するカウンタ6の出力と関数発生
器4の出力との差であるから、関数発生器4の出
力を時間微分したものがPWM波形となる。そし
て、関数発生器4の出力がsin(θ+30)であるか
ら、ラツチ回路7の出力はdθ/dt・cos(θ+30)の PWM波形となる。出力周波数をoとすると、
2πo・cos(θ+30)となつて、波高値は周波数
に比例することになり、V/F制御に適したパル
ス幅変調手法といえる。第3図の回路は第1図に
おけるU相の○ハの部分、○ヘの部分の波形形成回路
に相当する。以前の60度オンの部分をつづけて書
くと、ラツチ回路7の出力は第4図dの波形とな
る。第4図cはカウンタ5の内容を示す。ここ
で、出力周波数が高くなると、60度間のクロツク
パルスの数が少なくなり、第4図eの様になる。
カウンタ5は、クロツクパルス毎にしか計数しな
いから、この時にはカウンタ5の内容は第4図
の波形となる。またこの場合のラツチ回路7の出
力波形はgとなる。dに比べgは、オンパルスが
全体的に後ろにずれていることがわかる。
すなわち、関数発生器4に対し、カウンタ5は
平均的に一定の遅れ時間をもつて追従するから、
出力周波数が高くなると、位相に関してこの遅れ
時間が大きく作用するようになる。全体的に位相
遅れを生じるならかまわないが、リングカウンタ
によりつくられる60度毎のオン信号には位相遅れ
はない。このため、出力周波数が高くなると出力
電圧が第1図a,bの波形からずれてきて、線間
電圧を正弦波に保てなくなつてしまう。
本発明は以上のような点に鑑みたもので、線間
電圧がすべて正弦波に制御されるようにした電圧
形インバータ制御装置を提供せんとするものであ
る。
第5図に本発明の一実施例の回路構成図を示
す。この第5図に示す回路は、概略的には第3図
に示す回路を3ケ用いて360度の全区間PWMを
おこなうものである。これによりリングカウンタ
や、リングカウンタ出力をPWM信号に組み合わ
せるための論理回路は不用となる。第5図におい
て、1は出力周波数指令器、2はVF変換器で、
このVF変換器2は出力周波数指令器1の出力電
圧をインバータの出力周波数oのm(mは正の整
数)倍の周波数moのパルス列に変換する。3は
m進カウンタでVF変換器2の出力をカウントし
て、ROM(リード・オンリ・メモリ)4a,4
b,4cのアドレスを指示する。mカウント毎に
同じアドレスとなる。すなわち1カウントが電気
角で360/m度に相当する。ROM4a,4b,4c には、m/3づつアドレスをずらして同じデータが 書き込まれている。ROM4aに書き込まれてい
る関数を第6図aに示す。すなわちROM4aに
は電気角θが0度〜60度間は“0”、60度〜180度
間は{1−cos(θ−60)}、180度〜300度間には
{2−cos(θ−121)}、300度〜360度間には“3”
なるデータが書き込まれている。5a,5b,5
cはカウンタであり、6a,6b,6cはそれぞ
れROM4aとカウンタ5a、ROM4bとカウ
ンタ5b、ROM4cとカウンタ5cの出力の大
小を比較して、ROMの出力の方が大きいとき
“1”、他の場合“0”なる信号を発生する比較器
であり、9a,9b,9cはアンド回路であり、
10は発振器である。ROM4a、カウンタ5
a、比較器6a、ラツチ7a、ノツト回路8、ア
ンド回路9aは第3図と同じ回路を構成している
から、PWM原理は同じである。ただ、第3図に
おいては60度間のみであつたのに対し、本図では
360度全区間PWMをおこなう点が異なる。なお
PWM原理については説明を省略する。
ROM4aには第6図aの如き関数が書き込ま
れているから、ラツチ回路7aのQ出力は、θが
0度〜60度間はオフ、60度〜180度間はdθ/dt・sin (θ−60)のPWM信号、180度〜300度間はdθ/dt・ sin(θ−120)のPWM信号、300〜360度間はオフ
となる。またカウンタの積分量をクリアするた
め、θ=0のアドレスには、“0”なるデータの
他に、余つたビツト、例えば8ビツトのROMで
あれば関数データとしては7ビツトを用いること
にして、余つた最上位ビツトにクリア信号を書き
込んでおく。
ラツチ回路7aの出力は上記したような波形と
なり、波高値は出力周波数に比例したものとな
る。今、最高周波数にてdθ/dt=Edとなるように、 発振器10のクロツク周波数cを設定し、ラツチ
回路7aの出力Q,をインバータの対応するト
ランジスタUP,UNに与えると、インバータの
U相電位は、最高周波数では第6図bに示す波形
(のPWM波形)となる。ROM4b,4cには、
ROM4aに対してそれぞれ120度、240度分遅れ
たアドレスに同じデータが書き込まれているか
ら、ラツチ回路7b,7cの出力Q,をもイン
バータの対応するトランジスタVP,VN,WP,
WNに与えると、第7図aに示す様に各相電位が
制御される。すなわち、3相のうち1相は必ずイ
ンバータの負側電位となり、他の2相はインバー
タの負側電位に対し正弦波となるようにPWM変
調される。従つて、例えばU相が負側電位である
とき、U相−V相間電圧、W相−U相間電圧が正
弦波に制御されることはあきらかである。このと
きV相とW相は60度位相のずれた正弦波に制御さ
れているから、その差であるV相−W相間電圧も
正弦波となる。
これらをまとめると第7図bの様になり、線間
電圧はすべて正弦波に制御される。実際にインバ
ータから出力される電圧は、第8図のようにな
る。この第8図において、aはU相電圧、bはV
相電圧、cはU相−V相間電圧である。出力周波
数が高くなるとパルス数は減少し、出力周波数が
低くなるとパルス数は増加する。しかし、ROM
に書き込まれている関数の最大値“3”をカウン
ト数で何カウントに設定するかによつてパルス数
の最大値はきまる。非常に出力周波数が低くなる
と、ROMの出力の変化は非常に遅くなり、出力
が1カウント分変化すると、カウンタも1だけ計
数し、そのあとROM出力が変化するまでの間は
ラツチ回路のQ出力はオフ信号を出しつづける。
従つて低い周波数領域ではパルスの数は一定で、
そのパルスを出力する電気角をROMによつて指
示される。周波数が高くなつてくると、ROM出
力が1カウント分変化し、カウンタがこれに追従
するため、1だけ計数しても、次のラツチタイミ
ングにはROM出力がすでに1カウント分更に大
きくなる部分が、第6図aの関数において傾斜の
急な部分において生じ、パルスが連続しはじめ、
パルス幅変調波形になつてくる。
このとき、ROMの変化に対して、カウンタが
追従する時間遅れの、出力波形の位相への影響が
出力周波数とともに大きくなるのは、従来例と同
じであるが、本発明では、全範囲をこの方式によ
つておこなつているため、出力波形が全体的に遅
れるだけであり、3相とも同じ位相だけ遅れるか
ら、従来例のように線間電圧に悪影響を及ぼさな
い。また、1周期間に正側のトランジスタがオン
している期間の総和は、クロツクパルスの周期と
関数発生器が第6図aの“3”に相当する値とし
て出力するカウント数との積で与えられ、出力周
波数にかかわらず一定である。これは出力電圧の
周波数に対する比例定数であり、発振器10の発
振周波数を変えることによつて容易に変更できる
から、個々の装置に対するV/F比の調整を簡単
におこなうことができる。
以上、述べてきたように、本発明によれば簡単
な構成でPWMをおこなうことができ、またイン
バータ直流電圧Edまで線間電圧波高値を出力す
ることができ、出力電圧が出力周波数に比例する
等の特徴を持ち、誘導電動機等のV/F制御を行
なうための好適な電圧形インバータを実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図aは従来例の電圧形インバータの制御方
式によつて得られる各相平均電圧の波形図、bは
線間電圧の波形図、第2図は電圧形インバータの
一例の回路図、第3図は従来例のPWM手法の回
路図、第4図a〜gは従来例のPWM手法により
得られる波形図、第5図は本発明の一実施例の
PWM手法の回路図、第6図aは本発明に用いら
れる関数発生器4aにもたせる関数波形図、bは
aを微分して得られる波形図、第7図aは本発明
による各相電圧の波形図、bは線間電圧の波形
図、第8図a,bはインバータから出力される
PWMされた相電圧の波形図、cは線間電圧の波
形図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源から給電されて周波数oの3相交
    流を形成する相電圧形インバータと、 0〜60度間は0、60−180度間は1−cos(θ−
    60)、180−300度間は2−cos(θ−120)、300−
    360度間は3となる関数が記憶された3つの関数
    発生器と、 指令に応じて前記oのm倍(ただしmは正の
    整数)のパルスを形成し前記関数発生器の各々に
    角度アドレス信号として与える回路と、 クロツク信号発生器と、 この発生器からのクロツク信号をカウントして
    カウント値を出力するカウンタと、 前記角度アドレス信号に応じて関数発生器から
    読出された出力と前記カウンタの出力とを比較し
    てその大小を出力する比較器と、 この比較器の出力および前記クロツク信号発生
    器の出力に応じてラツチ動作し前記インバータの
    各相スイツチング素子にオンオフ制御信号を与え
    るラツチ回路とをそなえた電圧形インバータの制
    御装置。
JP8177880A 1980-06-17 1980-06-17 Controlling system for voltage type inverter Granted JPS579267A (en)

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