JPS6332034B2 - - Google Patents

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JPS6332034B2
JPS6332034B2 JP55129883A JP12988380A JPS6332034B2 JP S6332034 B2 JPS6332034 B2 JP S6332034B2 JP 55129883 A JP55129883 A JP 55129883A JP 12988380 A JP12988380 A JP 12988380A JP S6332034 B2 JPS6332034 B2 JP S6332034B2
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signal
output
voltage
inverter
circuit
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JP55129883A
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JPS5755775A (en
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Katsu Maekawa
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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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関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a control device for a voltage source inverter.

電圧形インバータの出力電圧波形は、インバー
タの構成上、必然的に高調波成分を含むことにな
るが、この高調波成分を極力減少させることが好
ましい。
Although the output voltage waveform of a voltage source inverter inevitably includes harmonic components due to the configuration of the inverter, it is preferable to reduce these harmonic components as much as possible.

インバータ自身の制御により出力電圧波形を改
善する方法としては、半周期の間に多数回の転流
を行わせ、これによつて得られる複数個の方形パ
ルスのパルス幅を変調する方式、いわゆるパルス
幅変調(以下、PWMという)方式が一般的であ
る。
A method of improving the output voltage waveform by controlling the inverter itself is to perform commutation many times during a half cycle and modulate the pulse width of multiple rectangular pulses obtained by this, so-called pulse A width modulation (hereinafter referred to as PWM) method is common.

かかるPWM方式のなかでも、従来よく用いら
れるPWM手法としては、インバータ出力電圧の
基準信号と三角波の搬送波とをレベル比較し、い
ずれかの信号の大小関係に基づいてインバータの
スイツチング素子のオン・オフ(以下、ON,
OFFと記す)をPWM制御するものがある。この
手法によれば、任意の波形をパルス変調すること
ができる。
Among such PWM methods, the PWM method commonly used in the past compares the levels of the reference signal of the inverter output voltage with a triangular carrier wave, and turns on/off the switching elements of the inverter based on the magnitude relationship of either signal. (hereinafter referred to as ON,
There are some that perform PWM control (denoted as OFF). According to this method, any waveform can be pulse modulated.

一方、出力電圧の位相が連続的に変化するのみ
でよいインバータの場合、所定の周波数および所
定の振幅の電圧を出力するのに同一のPWM制御
信号波形を繰返し出力することで足りる。このこ
とに着目し、リードオンリメモリ(以下、ROM
という)を用いることにより正弦波のPWM波形
を得る手法がある。この手法によれば、制御装置
の回路構成を非常に簡単にすることができる。こ
の手法に基づく制御系の基本的回路例を第1図に
示す。
On the other hand, in the case of an inverter that only requires the phase of the output voltage to change continuously, it is sufficient to repeatedly output the same PWM control signal waveform in order to output a voltage with a predetermined frequency and a predetermined amplitude. Focusing on this, read-only memory (hereinafter referred to as ROM)
There is a method to obtain a sine wave PWM waveform by using According to this method, the circuit configuration of the control device can be extremely simplified. A basic circuit example of a control system based on this method is shown in FIG.

第1図において、トランジスタ・インバータ4
の交流出力電圧の周波数を指示するためのパルス
列からなる周波数指令信号(出力電圧の周波数
に比例した値)がカウンタ1に入力され、そのカ
ウント値がインバータ4の出力パルスのスイツチ
ング電気角指令信号(以下、単に電気角指令信号
という)θとして出力される。この電気角指令信
号θはROM2に入力される。一方、ROM2に
はインバータ4の交流出力電圧の振幅を指示する
ための振幅指令信号vがデイジタル値にて入力さ
れる。
In FIG. 1, transistor inverter 4
A frequency command signal (a value proportional to the frequency of the output voltage) consisting of a pulse train for instructing the frequency of the AC output voltage of the inverter 4 is input to the counter 1, and the count value is used as the switching electrical angle command signal (of the output pulses of the inverter 4). Hereinafter, it is output as θ (simply referred to as an electrical angle command signal). This electrical angle command signal θ is input to the ROM2. On the other hand, an amplitude command signal v for instructing the amplitude of the AC output voltage of the inverter 4 is input to the ROM 2 as a digital value.

ROM2には、インバータ4から所望の出力周
波数を得るに最適なインバータ4のスイツチング
素子のON,OFFパターン(以下、スイツチング
パターンという)が書込まれている。ROM2の
上位アドレスは振幅指令信号vにより指定され、
下位アドレスは電気角指令信号θにより指定され
る。いま、振幅指令信号v、周波数指令信号を
一定とすると、ROM2の上位アドレスは一定で
あり下位アドレスのみ変化する。つまり、カウン
タ1が周波数指令信号のパルス列をカウントす
る毎に電気角指令信号θの値が増加するからであ
る。
In the ROM 2, an ON/OFF pattern (hereinafter referred to as a switching pattern) of the switching elements of the inverter 4 that is optimal for obtaining a desired output frequency from the inverter 4 is written. The upper address of ROM2 is specified by the amplitude command signal v,
The lower address is specified by the electrical angle command signal θ. Now, assuming that the amplitude command signal v and the frequency command signal are constant, the upper address of the ROM 2 is constant and only the lower address changes. That is, this is because the value of the electrical angle command signal θ increases each time the counter 1 counts the pulse train of the frequency command signal.

ここで、ROM2の出力データの0ビツトは、
第2図に示すインバータ4のスイツチング素子
UPのスイツチング信号であり、この信号が論理
“0”でスイツチング素子UPがOFFとなり、論
理“1”ならばONとなる。以下同様に、1ビツ
トはWN、2ビツトはVP、3ビツトはUN、4
ビツトはWP、5ビツトはVNに対するスイツチ
ング信号である。
Here, the 0 bit of the output data of ROM2 is
Switching elements of inverter 4 shown in Fig. 2
This is a switching signal for UP, and when this signal is logic "0", the switching element UP is turned off, and when it is logic "1", it is turned on. Similarly, 1 bit is WN, 2 bits are VP, 3 bits are UN, 4 bits are WN, 2 bits are VP, 3 bits are UN, 4 bits are
The bit is a switching signal for WP and the 5th bit is a switching signal for VN.

電気角指令信号θが変化すると、ROM2は第
2図に示すように各スイツチング素子UP〜WP,
UN〜WNに対する上述のスイツチング信号(0
〜5ビツト)を出力する。これらのスイツチング
信号は、ベースドライブ回路3を経てインバータ
4に与えられる。振幅指令信号vが変化した場合
には、第2図のパターンとはデユーテイサイクル
において若干異なるパターンのスイツチング信号
がROM2の上位アドレスによつて選択される。
When the electrical angle command signal θ changes, the ROM2 changes each switching element UP to WP, as shown in Figure 2.
The above switching signal (0
~5 bits). These switching signals are applied to an inverter 4 via a base drive circuit 3. When the amplitude command signal v changes, a switching signal having a pattern slightly different in duty cycle from the pattern shown in FIG. 2 is selected by the upper address of the ROM 2.

このようにして、ROM2にスイツチングパタ
ーンを記憶させておくことにより制御回路を非常
に簡単にすることができる。
By storing switching patterns in the ROM 2 in this way, the control circuit can be made very simple.

しかしその反面、第1図の構成によれば、高精
度で電気角、振幅を制御するためにはROM2の
記憶容量を非常に大きくする必要がある。例え
ば、8ビツト×2048ワードのROMにおいてアド
レス11ビツトのうち上位5ビツトを振幅指令信号
v、下位6ビツトに電気角指令信号θを割当てた
とすると、電圧の振幅は1/32(=3.12%)毎にし
か出力できないし、1ビツト当りの電気角は360
度/64(=5.63度)ごとになる。電気角、電圧振
幅の精度をそれぞれ2倍にしたい場合、ROMの
記憶容量は4倍必要となる。このようなことか
ら、電気角、電圧振幅共に充分な精度を得るため
には、装置が非常に高価なものとなる。
However, according to the configuration shown in FIG. 1, the storage capacity of the ROM 2 needs to be extremely large in order to control the electrical angle and amplitude with high precision. For example, if we assign the upper 5 bits of the 11 address bits to the amplitude command signal v and the lower 6 bits to the electrical angle command signal θ in an 8-bit x 2048 word ROM, the voltage amplitude will be 1/32 (=3.12%). The electrical angle per bit is 360.
Every degree/64 (= 5.63 degrees). If you want to double the accuracy of electrical angle and voltage amplitude, you will need four times the storage capacity of the ROM. For this reason, in order to obtain sufficient precision in both electrical angle and voltage amplitude, the device becomes extremely expensive.

なお、インバータにおいては、主回路の同じ相
の正側と負側のスイツチング素子が常にONであ
れば、他方はOFFとなるように制御されること、
また60度間のスイツチングパターンが得られれば
6進リングカウンタの出力を論理回路によつて全
ての相の360度期間を制御する信号が得られるこ
と等、を利用すれば、多少の改善は望めるが、や
はり限度があり、本質的な改善とはなり得ない。
In addition, in an inverter, if the positive side and negative side switching elements of the same phase of the main circuit are always ON, the other is controlled so that it is OFF.
Also, if a switching pattern of 60 degrees is obtained, a signal can be obtained to control the 360 degree period of all phases using the output of the hexadecimal ring counter using a logic circuit. Although this can be hoped for, there are still limits and it cannot be a substantial improvement.

そこで、本発明はROMを用いたスイツチング
パターンによるPWM制御方式の利点を生かしつ
つ、ROMの記憶容量を増大させることなく高精
度で制御することができる制御装置を提供するこ
とを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a control device that can perform highly accurate control without increasing the storage capacity of the ROM while taking advantage of the PWM control method using a switching pattern using a ROM.

本発明の主な特徴は、直流電源から所望の振幅
の正弦波形を得るに際して、ROMにスイツチン
グ素子に対するスイツチングパターンそのものを
書込むのではなく、出力パルスにおけるスイツチ
ングすべき電気角に対応するアドレスにそれぞれ
PWM出力として得られるインバータ出力電圧の
等価正弦波の基本波振幅値データを書込み、この
書込まれたデータを電気角指令信号によつて読出
し、この読出された振幅値とインバータ出力電圧
の大きさに応じたレベルとを比較し、その比較結
果をPWM制御信号としてインバータを制御する
ようにした点にある。
The main feature of the present invention is that when obtaining a sine waveform of a desired amplitude from a DC power supply, the switching pattern itself for the switching element is not written in the ROM, but the address corresponding to the electrical angle to be switched in the output pulse is written. Each
Write fundamental wave amplitude value data of the equivalent sine wave of the inverter output voltage obtained as PWM output, read this written data using the electrical angle command signal, and compare the read amplitude value and the magnitude of the inverter output voltage. The difference is that the inverter is controlled using the comparison result as a PWM control signal.

以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述す
る。
The present invention will be described in detail below based on illustrated embodiments.

〔本発明の基本原理〕[Basic principle of the present invention]

本発明による制御装置の基本原理を第4図に示
す。ただし、説明を簡単にするため3相インバー
タの1相分についてのみ図示してある。第5図は
その動作説明図である。
The basic principle of the control device according to the invention is shown in FIG. However, in order to simplify the explanation, only one phase of the three-phase inverter is illustrated. FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation.

第4図において、関数発生器となるROM(以
下、単にROMという)5には電気角指令信号θ
が最上位ビツトθMSBを除いて入力される。入力さ
れた電気角指令信号θに基づいて、ROM5は第
5図aに示す出力信号VR(実線)を出力する。す
なわち、ROM5には電気角指令信号θの各値に
対応するアドレスにインバータ出力電圧(正弦
波)の振幅となるべき電圧値がそれぞれ書込まれ
ている。例えば、第5図aに示すROM5に書込
まれる値は具体的一例として第6図aに3種の振
幅値の場合について例示するように、PWM出力
として得られる電圧の等価正弦波交流電圧の基本
波、即ち、基本波振幅値Eの交流出力電圧e1、基
本波振幅値E2/3の交流出力電圧e2、あるいは
基本波振幅値E/3の交流出力電圧e3と搬送波
(三角波)とから決定することができる。
In Fig. 4, a ROM (hereinafter simply referred to as ROM) 5 serving as a function generator receives an electrical angle command signal θ.
is input excluding the most significant bit θ MSB . Based on the input electrical angle command signal θ, the ROM 5 outputs an output signal V R (solid line) shown in FIG. 5a. That is, in the ROM 5, voltage values that should be the amplitude of the inverter output voltage (sine wave) are written at addresses corresponding to each value of the electrical angle command signal θ. For example, the value written to the ROM 5 shown in FIG. 5a is the equivalent sine wave AC voltage of the voltage obtained as the PWM output, as shown in FIG. 6a for three types of amplitude values as a specific example. Fundamental wave, that is, AC output voltage e 1 with fundamental wave amplitude value E, AC output voltage e 2 with fundamental wave amplitude value E2/3, or AC output voltage e 3 with fundamental wave amplitude value E/3 and carrier wave (triangular wave). It can be determined from.

即ち、第6図においてインバータの基本波電圧
の振幅値がEの場合は、スイツチングすべき電気
角は〇印を付したタイミングとなる。また、振幅
値が2E/3の場合は△印を付した電気角となり、
さらに振幅値がE/3の場合は□印を付した電気
角の位置がスイツチングすべきタイミングとな
る。
That is, in FIG. 6, when the amplitude value of the fundamental wave voltage of the inverter is E, the electrical angle to be switched is at the timing marked with a circle. Also, if the amplitude value is 2E/3, the electrical angle will be marked with △,
Further, when the amplitude value is E/3, the electrical angle position marked with a □ is the timing at which switching should be performed.

したがつて、〇印の電気角に対応するアドレス
には振幅値Eに対応するデータが書込まれ、△印
を付した電気角に対応するアドレスには振幅値
2E/3に応じたデータが書込まれ、□印を付し
た電気角に対応するアドレスには振幅値E/3に
応じたデータが書込まれる。
Therefore, the data corresponding to the amplitude value E is written to the address corresponding to the electrical angle marked with ○, and the amplitude value is written to the address corresponding to the electrical angle marked with △.
Data corresponding to 2E/3 is written, and data corresponding to the amplitude value E/3 is written to the address corresponding to the electrical angle marked □.

このように、各振幅値に対応してスイツチング
すべき電気角に対応するアドレスに基本波電圧
(正弦波)の振幅値に応じた値を書込むことによ
り、第5図aと同様の第6図bが得られることに
なる。
In this way, by writing a value corresponding to the amplitude value of the fundamental wave voltage (sine wave) to the address corresponding to the electrical angle to be switched corresponding to each amplitude value, the sixth Figure b will be obtained.

なお、ROM5に書込まれるデータは、第6図
の波形に限定されるものではなく、搬送波として
は他の適宜な波形を用いることができる。
Note that the data written to the ROM 5 is not limited to the waveform shown in FIG. 6, and other appropriate waveforms can be used as the carrier wave.

このようにして出力信号vRは各電気角指令信号
θに対応する値で出力される。この出力信号vR
比較器6の一方の入力端に与えられる。
In this way, the output signal v R is output at a value corresponding to each electrical angle command signal θ. This output signal v R is applied to one input terminal of the comparator 6.

比較器6の他方の入力端には別に与えられるイ
ンバータ出力電圧(正弦波)の振幅指令信号vが
入力される。振幅指令信号vは、第5図aに示す
ように、0〜vMの範囲の値をとる。振幅指令信
号vを高レベルの信号vH(一点鎖線)とすれば、
インバータの出力電圧は高くなり、振幅指令信号
vを低レベルの信号vL(一点鎖線)にすれば、イ
ンバータの出力電圧は低くなる。即ち、比較器6
はROM5の出力信号vRと振幅指令信号vとを比
較し、 vR≧vのとき論理“0” を出力し、 vR<vのとき論理“1” を出力する。ここで、比較器6の出力波形を第5
図aにおける出力信号vRと振幅指令信号vとの比
較に対応させて第5図c,eにそれぞれ示す。第
5図cは振幅指令信号が高レベルの信号vHである
場合の比較出力信号波形を示したものである。第
5図eは低レベル振幅指令信号vLの場合の波形を
示している。
The other input terminal of the comparator 6 receives an amplitude command signal v of the inverter output voltage (sine wave) which is provided separately. The amplitude command signal v takes a value in the range of 0 to vM , as shown in FIG. 5a. If the amplitude command signal v is a high level signal v H (dotted chain line),
The output voltage of the inverter becomes high, and if the amplitude command signal v is set to a low level signal v L (dotted chain line), the output voltage of the inverter becomes low. That is, comparator 6
compares the output signal v R of the ROM 5 and the amplitude command signal v, and outputs logic "0" when v R ≧v, and outputs logic "1" when v R <v. Here, the output waveform of comparator 6 is
The comparison between the output signal v R and the amplitude command signal v in FIG. 5a is shown in FIGS. 5c and 5e, respectively. FIG. 5c shows the comparison output signal waveform when the amplitude command signal is a high level signal vH . FIG. 5e shows the waveform for the low level amplitude command signal vL .

比較器6の出力信号は排他的論理和回路(以
下、EX−OR回路という)7の一方の入力端に
与えられる。EX−OR回路7の他方の入力端に
は電気角指令信号θの最上位ビツト信号θMSBが入
力される。この最上位ビツト信号θMSBは、第5図
bに示すように電気角指令信号θを0〜180度期
間のとき論理“0”であり、180〜360度期間では
論理“1”となる。そして、EX−OR回路7の
出力信号はPWM制御信号としてそのままベー
ス・ドライブ回路8を介してインバータの正側の
スイツチング素子UP−WP(第2図)に与えら
れ、一方、NOT回路9により反転されベース・
ドライブ回路8を介して負側のング素子UN〜
WN(第2図)に与えられる。
The output signal of the comparator 6 is applied to one input terminal of an exclusive OR circuit (hereinafter referred to as an EX-OR circuit) 7. The other input terminal of the EX-OR circuit 7 receives the most significant bit signal θ MSB of the electrical angle command signal θ. As shown in FIG. 5B, this most significant bit signal θ MSB is logic "0" when the electrical angle command signal θ is in the period from 0 to 180 degrees, and becomes logic "1" in the period from 180 to 360 degrees. The output signal of the EX-OR circuit 7 is applied as a PWM control signal to the switching element UP-WP (Fig. 2) on the positive side of the inverter via the base drive circuit 8, while it is inverted by the NOT circuit 9. Based on
Through the drive circuit 8, the negative side driving element UN~
given to WN (Figure 2).

その結果、インバータの出力電圧(パルス)は
第5図dまたはに示すような波形となる。すな
わち、第5図dは高レベル高圧振幅指令信号vH
ときのインバータ出力電圧(パルス)波形を示し
ている。第5図は低レベル電圧振幅指令信号vL
のときのインバータ出力電圧(パルス)波形を示
している。図中、破線で示す波形はPWM出力電
圧の等価正弦波交流電圧の基本波を示している。
図からもわかるように、指令信号vHのときに比べ
てvLのときは、デユーテイサイクルが約50%とな
つて振幅が小さくなつている様子がわかる。
As a result, the output voltage (pulse) of the inverter has a waveform as shown in FIG. That is, FIG. 5d shows the inverter output voltage (pulse) waveform when the high level, high voltage amplitude command signal vH is present. Figure 5 shows the low level voltage amplitude command signal v L
It shows the inverter output voltage (pulse) waveform when . In the figure, the waveform indicated by the broken line indicates the fundamental wave of the equivalent sine wave AC voltage of the PWM output voltage.
As can be seen from the figure, the duty cycle is approximately 50% and the amplitude is smaller when the command signal is v L than when the command signal is v H.

このような構成によつて得られる効果は次の通
りである。すなわち、ROM5として8ビツト×
2048ワードのものを用いた場合、振幅制御は最大
振幅の1/256ステツプで行なうことができ、電気
角も1ビツト当り180/2048度(≒0.088度)とな
つてきわめて高い精度が得られる。
The effects obtained by such a configuration are as follows. In other words, 8 bits x
When using 2048 words, amplitude control can be performed in steps of 1/256 of the maximum amplitude, and the electrical angle is 180/2048 degrees (≈0.088 degrees) per bit, resulting in extremely high precision.

また、従来の構成では電圧の調整精度を倍にす
るのにROMの記憶容量も倍必要となるのに対
し、本発明によれば(N+1)/N倍(N…
ROMのデータビツト数)の記憶容量でよいこと
になる。
In addition, in the conventional configuration, doubling the voltage adjustment accuracy requires doubling the ROM storage capacity, but according to the present invention, (N+1)/N times (N...
The storage capacity of the ROM (number of data bits) is sufficient.

このようにして、ROMを用いたスイツチング
制御利点を保持しつつ、完全に同期式であるこ
と、スイツチングのON時間、OFF時間の最少間
隔を予め考慮したパターンにできること、かつこ
れらを簡単な回路構成にて行うことなどの利点を
確保することができる。
In this way, while retaining the advantages of switching control using ROM, it is completely synchronous, the minimum interval of switching ON time and OFF time can be created in a pattern that takes into consideration the minimum interval, and these can be combined in a simple circuit configuration. It is possible to secure advantages such as being carried out at

〔第1実施例〕 この実施例は、本発明をCVCF(Constant−
Voltage Constant−Frequency:定電圧定周波
数)インバータの制御装置に適用したものであ
る。その制御装置の構成を第7図に示す。
[First Example] This example describes the present invention in a CVCF (Constant-
Voltage Constant-Frequency (constant voltage constant frequency) is applied to inverter control equipment. The configuration of the control device is shown in FIG.

まず、CVCFは電子計算機などの電源装置とし
て用いられ、常に一定の電圧を一定の周波数で供
給する装置である。したがつて、CVCFの制御装
置に対する電圧振幅指令は、負荷に印加される電
圧の検出値のフイードバツク信号により修正され
る。
First, CVCF is used as a power supply device for computers, etc., and is a device that always supplies a constant voltage at a constant frequency. Therefore, the voltage amplitude command to the control device of the CVCF is modified by the feedback signal of the detected value of the voltage applied to the load.

次に内容を説明するが、ここで説明の便宜上第
7図において破線で示すブロツク10を振幅指令
信号発生回路といい、同ブロツク11を電気角指
令信号発生回路という。
Next, the contents will be explained.For convenience of explanation, the block 10 indicated by a broken line in FIG. 7 is called an amplitude command signal generation circuit, and the same block 11 is called an electrical angle command signal generation circuit.

振幅指令信号発生回路10は、インバータが出
力すべき電圧(正弦波)を指示する電圧指令器1
2によつて与えられる電圧基準信号にインバータ
の負荷から検出したフイードバツク信号によつて
修正を加えたのち振幅指令信号vを出力するもの
である。すなわち、検出された負荷相電圧Vu
Vv,Vw(フイードバツク信号)は電圧検出回路
13に入力される。なお負荷電圧はインバータ出
力のパルス電圧からフイルタによつて高調波成分
が除去された正弦波電圧であることはいうまでも
ない。
The amplitude command signal generation circuit 10 includes a voltage command device 1 that instructs the voltage (sine wave) that the inverter should output.
After the voltage reference signal given by 2 is corrected by a feedback signal detected from the load of the inverter, an amplitude command signal v is output. That is, the detected load phase voltage V u ,
V v and V w (feedback signals) are input to the voltage detection circuit 13. It goes without saying that the load voltage is a sine wave voltage obtained by removing harmonic components from the pulse voltage of the inverter output by a filter.

電圧検出回路13は、負荷電圧の3相分をベク
トル的に加算して負荷に印加される電圧のベクト
ル長を演算して実負荷電圧信号を出力する。この
実負荷信号は減算回路14において電圧指令器1
2からの電圧基準信号と減算される。この電圧基
準信号はインバータの出力すべき電圧のベクトル
長を指示するものである。したがつて減算回路1
4の出力信号は負荷電圧のベクトル長の偏差を表
わす。このベクトル長の偏差信号は制御装置15
にて増幅されたのち加算器16に入力される。加
算回路16では再び電圧基準信号と偏差信号とが
加算される。加算回路16の出力信号はA/D変
換器17においてデイジタル信号に変換される。
その結果、変換されたデイジタル信号が振幅指令
信号vとして比較器に入力されるのである。な
お、電圧基準信号のベクトル長と各相の負荷電圧
の振幅は比例関係にあるので、デイジタル化され
た振幅指令信号vを各相電圧の共通な振幅指令信
号とすることができる。
The voltage detection circuit 13 adds three phases of the load voltage vectorwise, calculates the vector length of the voltage applied to the load, and outputs an actual load voltage signal. This actual load signal is sent to the voltage command unit 1 in the subtraction circuit 14.
The voltage reference signal from 2 is subtracted. This voltage reference signal indicates the vector length of the voltage to be output from the inverter. Therefore, subtraction circuit 1
The output signal at 4 represents the vector length deviation of the load voltage. This vector length deviation signal is transmitted to the control device 15.
After being amplified at , the signal is input to an adder 16 . In the adder circuit 16, the voltage reference signal and the deviation signal are added again. The output signal of the adder circuit 16 is converted into a digital signal by an A/D converter 17.
As a result, the converted digital signal is input to the comparator as the amplitude command signal v. Note that since the vector length of the voltage reference signal and the amplitude of the load voltage of each phase are in a proportional relationship, the digitized amplitude command signal v can be used as a common amplitude command signal for each phase voltage.

次に、電気角指令信号発生回路11において、
発振器18からの出力周波数3は分周回路19に
て1/3に分周される。分周回路19の出力は周波
数のパルス信号であり、カウンタ20にてカウ
ントされる。そのカウント値が電気角指令信号θ
の基準信号となつて加算回路21の一方の入力端
に入力される。
Next, in the electrical angle command signal generation circuit 11,
The output frequency 3 from the oscillator 18 is divided into 1/3 by the frequency dividing circuit 19. The output of the frequency dividing circuit 19 is a frequency pulse signal, which is counted by a counter 20. The count value is the electrical angle command signal θ
The reference signal is input to one input terminal of the adder circuit 21.

一方、加算回路21の他方の入力端には位相シ
フト回路22が接続されており、この位相シフト
回路22から電気角指令信号θをインバータの3
相各相に対応させて2/3・π〔ラジアン〕ずつ位相
をシフトさせるシフト信号が入力される。すなわ
ち、位相シフト回路22はスイツチ回路であり、
入力端にはそれぞれシフト値設定器23U,23
,23Wからのシフト値0〔rad〕,2/3・π
〔rad〕,4/3・π〔rad〕が入力されている。そし
て、位相シフト回路22は発振器18からの発振
パルス信号に同期したタイミングでシフト値の切
換を順次行う。したがつて、加算回路21から出
力される電気角指令信号θは、(θ)→(θ+2/
3・π)→(θ+4/3・π)→(θ)というよう
に、順次2/3・π〔rad〕ずつ位相がシフトされ最
上位ビツトθMSBが除かれた状態でROM25に入
力され、インバータのU相、V相、W相の位相差
に対応したアドレスを指定する。
On the other hand, a phase shift circuit 22 is connected to the other input terminal of the adder circuit 21, and the electrical angle command signal θ is sent from the phase shift circuit 22 to the three input terminals of the inverter.
A shift signal is input that shifts the phase by 2/3·π (radian) in correspondence to each phase. That is, the phase shift circuit 22 is a switch circuit,
Shift value setters 23 U and 23 are provided at the input terminals, respectively.
V , 23 Shift value from W 0 [rad], 2/3・π
[rad], 4/3・π [rad] are input. Then, the phase shift circuit 22 sequentially switches the shift value at a timing synchronized with the oscillation pulse signal from the oscillator 18. Therefore, the electrical angle command signal θ output from the adder circuit 21 is (θ)→(θ+2/
3・π)→(θ+4/3・π)→(θ), the phase is sequentially shifted by 2/3・π [rad], and the most significant bit θ is input to the ROM 25 with the MSB removed. Specify the address corresponding to the phase difference between the U phase, V phase, and W phase of the inverter.

次に、ROM25はこのようにして得られた電
気角指令信号θに基づき、その指示内容に対応す
るアドレスに書込まれた値の出力信号vR(第5図
a)を出力する。
Next, based on the electrical angle command signal θ obtained in this manner, the ROM 25 outputs an output signal v R (FIG. 5a) having a value written in the address corresponding to the instruction content.

そして、振幅指令信号発生回路10から出力さ
れる振幅指令信号vと、ROM25から出力され
る出力信号vRとはそれぞれ比較器26に入力され
る。比較器26では振幅指令信号vの値と出力信
号vRの値とを比較し、 vR≧vのとき論理“0” を出力し、 vR<vのとき論理“1” を出力する。
The amplitude command signal v outputted from the amplitude command signal generation circuit 10 and the output signal v R outputted from the ROM 25 are respectively input to the comparator 26. The comparator 26 compares the value of the amplitude command signal v and the value of the output signal v R , and outputs logic "0" when v R ≧v, and outputs logic "1" when v R <v.

比較器6の出力信号はEX−OR回路27の一
方の入力端に入力され、他方の入力端には電気角
指令信号θの最上位ビツト信号θMSB(第5図b参
照)が入力される。EX−OR回路27の出力信
号はラツチ回路28U,28V,28Wにそれぞれ
与えられる。
The output signal of the comparator 6 is input to one input terminal of the EX-OR circuit 27, and the most significant bit signal θ MSB (see FIG. 5b) of the electrical angle command signal θ is input to the other input terminal. . The output signals of the EX-OR circuit 27 are applied to latch circuits 28 U , 28 V , and 28 W , respectively.

ラツチ回路28U,28V,28Wは、EX−OR
回路27から出力される信号をシフト回路22に
よる位相シフトに同期させてインバータの各相に
与えるためのものである。すなわち、ラツチ回路
28U,28V,28Wはスイツチ回路24からの
ラツチ指令信号により、順次2/3・π〔rad〕ごと
にEX−OR回路27の出力信号をラツチする。
このラツチ指令信号は、発振器18からの出力パ
ルス(周波数3)をNOT回路30によつて反転
させた信号が用いられる。スイツチ回路24は位
相シフト回路22と同期して連動し、順次2/3・
π〔rad〕ごとにラツチ指令信号を切換えて各ラ
ツチ回路28U,28V,28Wをラツチ動作させ
る。したがつて、位相シフト回路22が0〔rad〕
を選択しているときはスイツチ回路24によりラ
ツチ回路28Uが、2/3・π〔rad〕のときは28V
が、4/3・π〔rad〕のときは28Wが……という
ように、順次サイクリツクに各ラツチ回路は走査
される。ラツチ回路の書換えは、位相シフト回路
22、スイツチ回路24が周波数3のパルスにて
ある相を選択してから周波数3を半周期後、スイ
ツチ回路24を介していずれかのラツチ回路にラ
ツチ指令が与えられることで行われる。
The latch circuits 28 U , 28 V , 28 W are EX-OR
This is for synchronizing the signal output from the circuit 27 with the phase shift by the shift circuit 22 and applying it to each phase of the inverter. That is, the latch circuits 28 U , 28 V , and 28 W sequentially latch the output signal of the EX-OR circuit 27 every 2/3·π [rad] in response to a latch command signal from the switch circuit 24 .
As this latch command signal, a signal obtained by inverting the output pulse (frequency 3) from the oscillator 18 by the NOT circuit 30 is used. The switch circuit 24 operates in synchronization with the phase shift circuit 22, and sequentially operates 2/3, 2/3,
The latch command signal is switched every π [rad] to latch each of the latch circuits 28 U , 28 V , and 28 W. Therefore, the phase shift circuit 22 is 0 [rad]
is selected, the latch circuit 28 U is set by the switch circuit 24, and when 2/3・π [rad] is selected, the latch circuit 28 U is set to 28 V.
However, when the power is 4/3·π [rad], the power is 28 W , and so on, each latch circuit is sequentially scanned cyclically. To rewrite the latch circuit, the phase shift circuit 22 and the switch circuit 24 select a certain phase with a pulse of frequency 3, and after half a cycle of frequency 3, a latch command is sent to one of the latch circuits via the switch circuit 24. It is done by being given.

このようにして得られた各ラツチ回路28U
28V,28Wの出力信号がインバータ各相の
PWM制御信号としてベースドライブ回路(図示
せず)に出力される。ラツチ回路出力信号はその
ままPWM制御信号としてベースドライブ回路を
介してインバータの正側のスイツチング素子Up
Vp,Wpに与えられる。一方、NOT回路29U
29V,29Wを介して反転され、ベースドライブ
回路を介して反転され、ベースドライブ回路を介
して負側のスイツチング素子UN,VN,WNにそれ
ぞれ与えられる。
Each latch circuit 28 U obtained in this way,
28 V , 28 W output signals are output from each phase of the inverter.
It is output as a PWM control signal to a base drive circuit (not shown). The latch circuit output signal is directly passed through the base drive circuit as a PWM control signal to the switching element U p on the positive side of the inverter.
given to V p and W p . On the other hand, NOT circuit 29 U ,
29 V and 29 W , is inverted via a base drive circuit, and is applied to negative side switching elements U N , V N , and W N via the base drive circuit, respectively.

かくして、電源電圧が変動しても、その変動に
起因して負荷電圧が変動したとしても自動的に修
正され、常に電圧指令器12にて与えられる電圧
基準に等しくなるよう制御される。
In this way, even if the power supply voltage fluctuates, even if the load voltage fluctuates due to the fluctuation, it is automatically corrected and controlled to always be equal to the voltage reference given by the voltage command unit 12.

〔第2実施例〕 この実施例は、本発明を誘導電動機のV/F制
御に適用したものである。その制御装置の構成を
第8図に示す。なお、第8図において第7図と同
一の部分には同一の符号19〜24,27〜30
を付し説明は省略する。
[Second Embodiment] In this embodiment, the present invention is applied to V/F control of an induction motor. The configuration of the control device is shown in FIG. In addition, in FIG. 8, the same parts as in FIG.
The explanation will be omitted.

この実施例の特徴は、誘導電動機が低速運転に
入つたとき内部磁束が減少することを補償し、低
速域まで使用できるようにした点にある。この実
施例において、第7図との対比の上で異なるとこ
ろは電圧基準(第7図、振幅指令信号発生回路1
0参照)の与え方である。以下詳述する。
The feature of this embodiment is that it compensates for the decrease in internal magnetic flux when the induction motor starts to operate at low speed, so that it can be used up to a low speed range. In this embodiment, the difference from FIG. 7 is that the voltage reference (FIG. 7, amplitude command signal generation circuit 1
0) is given. The details will be explained below.

第8図において、31はインバータの出力周波
数指令器を示している。出力周波数信号はV/F
変換器32により出力周波数信号の電圧に比例し
た周波数のパルス信号に変換される。変換された
出力周波数指令パルス信号は分周回路19に入力
され、以下、第7図と同様の動作にて電気角指令
信号θがROM−A37に入力される。
In FIG. 8, 31 indicates an output frequency command device of the inverter. Output frequency signal is V/F
The converter 32 converts the output frequency signal into a pulse signal with a frequency proportional to the voltage. The converted output frequency command pulse signal is input to the frequency dividing circuit 19, and thereafter, the electrical angle command signal θ is input to the ROM-A 37 in the same operation as shown in FIG.

一方、発振器33は一定時間毎に極く狭い幅の
パルスを発生し、このパルスはカウンタ34およ
びラツチ回路35にタイミングパルス信号として
与えられる。すなわち、このタイミングパルス信
号の立上りにより、その時点でラツチ回路35を
セツトする。このとき、カウンタ34はV/F変
換器32からの出力周波数指令パルス信号を刻々
とカウントしており、したがつてラツチ回路35
にはタイミングパルス信号相互間に相当する一定
期間にカウントされた出力周波数指令パルス信号
のカウント値がセツトされる。また、タイミング
パルス信号の立下りによりカウンタ34はNOT
回路36を介してリセツトされ、再び出力周波数
指令パルス信号のカウントを開始する。
On the other hand, the oscillator 33 generates pulses of extremely narrow width at regular intervals, and these pulses are given to the counter 34 and latch circuit 35 as timing pulse signals. That is, the latch circuit 35 is set at that point in time by the rise of this timing pulse signal. At this time, the counter 34 is constantly counting the output frequency command pulse signal from the V/F converter 32, and therefore the latch circuit 35
A count value of the output frequency command pulse signal counted during a certain period corresponding to the interval between timing pulse signals is set in . Furthermore, the counter 34 is set to NOT by the falling edge of the timing pulse signal.
It is reset via the circuit 36 and starts counting the output frequency command pulse signal again.

ラツチ回路35にセツトされた値はそのうち上
位数ビツト除かれてROM−B39に入力され
る。このROM−B39には誘導電動機のV/F
関数が書込まれており、ラツチ回路にセツトされ
た値に基づいて振幅指令信号vを出力する。この
信号vは比較器40の一方の入力端から入力され
る。
The value set in the latch circuit 35 is inputted to the ROM-B 39 with the upper few bits removed. This ROM-B39 has V/F of the induction motor.
A function is written therein, and an amplitude command signal v is output based on the value set in the latch circuit. This signal v is inputted from one input terminal of the comparator 40.

一方、ラツチ回路35の出力信号のうち上位数
ビツトの信号はパターン切換信号としてパターン
切換回路38を介してROM−A37に入力され
る。ここで、ROM−A37にはインバータ出力
電圧の一周期におけるパルス数がそれぞれ異なる
いくつかのパターンに分けて書込まれている。こ
れは、インバータの出力周波数指令が低くなるに
つれてインバータの出力パルスの数(一周期で
の)を増加させる必要があるからであり、指令周
波数に対応したパルスをインバータから発生させ
るためである。したがつて、ROM−A37はパ
ターン切換回路38を介して、ラツチ回路出力の
上位数ビツトにより指定される出力周波数に対応
したパルス数のパターン信号θpを出力し、比較器
40に入力する。なお、このパルス数パターンは
数種類でよく、ROM−A37の出力とROM−
B39の出力を比較器40において比較すること
によりインバータ出力電圧を出力周波数に応じて
きめこまかく調節することができる。
On the other hand, the signals of the higher order bits of the output signal of the latch circuit 35 are inputted to the ROM-A 37 via the pattern switching circuit 38 as a pattern switching signal. Here, the number of pulses in one cycle of the inverter output voltage is written in the ROM-A 37 divided into several patterns, each having a different number of pulses. This is because as the output frequency command of the inverter becomes lower, the number of output pulses of the inverter (in one cycle) needs to be increased, and the inverter generates pulses corresponding to the command frequency. Therefore, the ROM-A 37 outputs a pattern signal θ p of the number of pulses corresponding to the output frequency specified by the upper few bits of the latch circuit output via the pattern switching circuit 38, and inputs it to the comparator 40. Note that this pulse number pattern may be of several types, and the output of ROM-A37 and the ROM-
By comparing the output of B39 in comparator 40, the inverter output voltage can be finely adjusted according to the output frequency.

なおまた、パターン切換回路38がゲート論理
であつた場合、パターンの切換点に相当する周波
数において動作が不安定になるのでフリツプフロ
ツプを用いることによりヒステリシス特性をもた
せることが望ましい。
Furthermore, if the pattern switching circuit 38 is gate logic, the operation will become unstable at frequencies corresponding to pattern switching points, so it is desirable to provide hysteresis characteristics by using a flip-flop.

このようにして、比較器40で比較された結
果、以下、第7図と同様の動作にてインバータは
制御される。そして、ROM−B39には入力が
小さくなるにつれて、徐々に出力が入力より大き
くなるようなV/F関数が書込まれているので、
誘導電動機が低速であつても内部磁束が高速時に
おける磁束と等しくなるようにインピーダンスに
よる電圧降下分を補償するものである。したがつ
て、誘導電動機を低速域まで使用することができ
る。
As a result of the comparison by the comparator 40, the inverter is thereafter controlled in the same manner as in FIG. A V/F function is written in ROM-B39 so that as the input becomes smaller, the output gradually becomes larger than the input.
This compensates for the voltage drop due to impedance so that even when the induction motor is running at low speed, the internal magnetic flux is equal to the magnetic flux at high speed. Therefore, the induction motor can be used up to a low speed range.

以上の通り、本発明によれば、ROMを用いた
スイツチングパターンによるPWM制御方式の利
点を生かしつつ、しかもROMの記憶容量を増大
させることなくインバータを高精度で制御するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, an inverter can be controlled with high precision while taking advantage of the PWM control method using a switching pattern using a ROM, and without increasing the storage capacity of the ROM.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のROMを用いた電圧形インバー
タ制御装置を示すブロツク図、第2図はその動作
を説明するためのタイミングチヤート、第3図は
電圧形トランジスタインバータの回路図、第4図
は本発明による制御装置の基本原理を示すブロツ
ク図、第5図はその動作説明のためのタイミング
チヤート、第6図はROMに書込む内容の一具体
例を説明するためのタイミングチヤート、第7図
は本発明をCFCVインバータの制御装置に適用し
た実施例を示すブロツク図、第8図は本発明を誘
導電動機のV/F制御装置に適用した実施例を示
すブロツク図である。 θ……電気角指令信号、vR……関数信号、v…
…振幅指令信号、4……電圧形インバータ、5…
…ROM(関数発生器)、6……比較器、7……
EX−OR、8……ベースドライブ回路、10…
…振幅指令信号発生回路、11……電気角指令信
号発生回路、25……ROM(関数発生器)、26
……比較器、37……ROM−A、39……
ROM−B、40……比較器。
Fig. 1 is a block diagram showing a conventional voltage source inverter control device using ROM, Fig. 2 is a timing chart for explaining its operation, Fig. 3 is a circuit diagram of a voltage source transistor inverter, and Fig. 4 is a block diagram showing a voltage source inverter control device using a conventional ROM. A block diagram showing the basic principle of the control device according to the present invention, FIG. 5 is a timing chart for explaining its operation, FIG. 6 is a timing chart for explaining a specific example of the content written to the ROM, and FIG. 7 8 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a control device for a CFCV inverter, and FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a V/F control device for an induction motor. θ...Electrical angle command signal, v R ...Function signal, v...
...Amplitude command signal, 4...Voltage type inverter, 5...
...ROM (function generator), 6...Comparator, 7...
EX-OR, 8...Base drive circuit, 10...
... Amplitude command signal generation circuit, 11 ... Electrical angle command signal generation circuit, 25 ... ROM (function generator), 26
...Comparator, 37...ROM-A, 39...
ROM-B, 40... Comparator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電圧形インバータをパルス幅変調により制御
する電圧形インバータの制御装置において、パル
ス幅変調制御してインバータの交流出力電圧を変
化させる場合、基本波振幅値がそれぞれ異なる交
流出力電圧に応じたスイツチング電気角のそれぞ
れに対応するアドレスのデータ領域に前記基本波
振幅値が書込まれたROMと、電気角指令信号に
応じて読出される前記ROMの値と前記インバー
タの交流出力電圧の大きさに対応する所望レベル
とを比較して、前記電圧形インバータに対するパ
ルス幅変調制御信号を出力する比較手段とを備え
たことを特徴とする電圧形インバータの制御装
置。
1. In a control device for a voltage source inverter that controls a voltage source inverter using pulse width modulation, when changing the AC output voltage of the inverter using pulse width modulation control, switching electricity according to the AC output voltage with different fundamental wave amplitude values is used. A ROM in which the fundamental wave amplitude value is written in a data area at an address corresponding to each corner, and a value of the ROM read in response to an electrical angle command signal corresponds to the magnitude of the AC output voltage of the inverter. A control device for a voltage source inverter, comprising: comparison means for comparing the pulse width modulation control signal with a desired level to output a pulse width modulation control signal for the voltage source inverter.
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