JPWO2007113972A1 - Pwmインバータ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図7において、3はコンパレータである。また、aは信号波、bは搬送波、PWMはPWM信号である。
従来のPWMインバータ装置におけるPWM信号生成部は、図7のように信号波aと搬送波bとをコンパレータ3で比較し、振幅の大小によって出力の状態を決定している(例えば、特許文献1参照)。
また、図8は、第1従来技術のPWM信号生成部におけるPWM信号波形である。図8において、aは信号波、bは搬送波、tは時間、Tは搬送波bの周期、PWMはPWM信号である。
以下、図8を用いて、第1従来技術におけるPWM信号波形について説明する。
例えば、信号波aが搬送波bよりも大きい時にPWM信号を1、それ以外のときを0とすると、PWM波形は図8のようになる。この時、搬送波bの振幅を1とすると搬送波bの1周期Tにおける信号波aとPWM信号の平均値がおおよそ等しいことになる。
また、図10は、第2従来技術のPWM信号生成部におけるPWM信号波形である。図10において、a、a1は信号波、bは搬送波、t、t1、t2は時間、Tは搬送波bの周期、PWMはPWM信号である。
以下、図9、10を用いて第2従来技術のPWMインバータ装置におけるPWM信号生成部の動作について説明する。
信号波aは、PWMインバータ装置のデジタル制御化により、例えばベクトル制御などを用いる場合、通常振幅Aと位相θという2つのデータから三角関数を用いて生成することが多くなってきている。この場合の信号波a1の式は(1)のようになる。
前記信号波を生成する制御周波数が搬送波周波数の特定倍数であるときには搬送波周波数に対する制御周波数の比率で制御周期の半分を除算した分に相当する位相を前記信号波に加えて前記信号波の位相を進ませるものであることを特徴とするものである。
2 PWM信号生成部
3 コンパレータ
4 三角関数演算部
5 直流入力
6 交流出力
11 位相調整部
12 搬送波周波数変更部
13 搬送波生成部
a、a1、a2 信号波
a3 所望の信号波
a4 位相の進んだ信号波
b、b1、b2 搬送波
A 振幅
θ、φ 位相
T、T1、T2 周期
B1、B2 搬送波周波数に対する制御周波数の比率
t 時間
PWM PWM信号
図1において、1は直交流変換部、2はPWM信号生成部、3は信号波と搬送波を比較するコンパレータ、4は三角関数演算部、5は直流入力、6は交流出力、11は位相調整部である。また、Aは所望の振幅、θは所望の位相、φは信号波を進めるための位相、a2は信号波、bは搬送波、PWMはPWM信号である。
本実施例が第2従来技術を示す図9と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例のPWMインバータ装置は、PWM信号の信号波に対するデジタル制御化に伴う位相遅れ分φを信号波に加えて位相を進ませる位相調整部11をPWM信号生成部2に備えるようにしている点である。
信号波a1は、振幅Aと位相θという2つのデータから三角関数演算部4にて三角関数を用いてデジタル制御により生成されるが、その周期は搬送波bの周波数と同期して実行される。
前述の式(1)を用いて位相θを角周波数ωと時間tで表すと式(3)のようになる。
第1実施例を示す図1では搬送波bとして三角波の場合を図示したが、本実施例である図2に示すようなのこぎり波の搬送波b1であっても同様のPWM波形遅れは発生するので、図2の信号波a1のように波形の更新周期が搬送波周波数と同期している場合、前述した式(4)で示したように信号波の位相を進めることでPWM波形生成の際の位相誤差をなくすことが出来る。
第1実施例で述べた式(4)の説明では信号波a1を生成する制御周期を搬送波周期の等倍としたが、図3のようにこの制御周波数が搬送波周波数の2倍、3倍と逓倍してもまたは1/2倍、1/3倍としても同様な方法でPWM波形生成の際の位相誤差をなくすことが出来る。制御周波数が搬送波周波数の2倍とするとPWM波形の位相遅れは1/2倍となる。搬送波周波数に対する制御周波数の比率をBとすると、信号波a2は式(5)のように表せる。
本実施例が第1実施例を示す図1と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、本実施例は、図1に示した構成に加え、搬送波の周波数を変更する搬送波周波数変更部12と、変更された周波数に合わせて搬送波を生成する搬送波生成部13とを備え、位相調整部11は、搬送波の周波数の変更に同期して制御周期の比率に合わせた位相分を所望の位相に加えるようにしている点である。
図5に示すように搬送波周波数が切り替わった時刻t1時点から信号波の位相を進めるための位相φを搬送波周波数に対する制御周波数の比率に合わせて変更し、信号波a2を生成する。ただし、搬送波周波数の切り替えは制御周期と搬送波周期の一致しているタイミングで三角波波形の搬送波でいえば山もしくは谷で行わなければならない。
以下、図6を用いて本実施例におけるPWM信号生成処理について順を追って説明する。
はじめに、ステップST1で、搬送波周波数変更部12による搬送波bの周波数変更の確認を行い、変更の場合には、ステップST2にて、位相更新部13は所望の信号波を進めるための位相φを搬送波周波数に対する制御周波数の比率に合わせて更新する。次に、ステップST3で、三角関数演算部4は式(5)を用いて信号波a2を求める。次に、ステップST4にて、信号波a2と搬送波bの振幅の大小をコンパレータ3により比較してPWM信号を生成する。
Claims (4)
- 直流電圧を交流電圧に変換する直交流変換部と、
搬送波と指令である所望の信号波とを比較してPWM信号を発生するPWM信号生成部と、を備え、
前記PWM信号により前記交流電圧を制御するPWMインバータ装置において、
前記PWM信号生成部は、
デジタル制御化に伴う前記PWM信号の前記信号波に対する位相遅れ分を前記信号波に加えて位相を進ませる位相調整部を備えたことを特徴とするPWMインバータ装置。 - 前記搬送波は、前記信号波を生成する制御周期と同期した三角波またはのこぎり波などの周期性波形であることを特徴とする請求項1に記載のPWMインバータ装置。
- 前記位相調整部は、
前記信号波を生成する制御周波数が搬送波周波数の特定倍数であるときには搬送波周波数に対する制御周波数の比率で制御周期の半分を除算した分に相当する位相を前記信号波に加えて前記信号波の位相を進ませるものであることを特徴とする請求項1に記載のPWMインバータ装置。 - 前記PWM信号生成部は、
前記搬送波の周波数を変更する搬送波周波数変更部と、
変更された周波数に合わせて搬送波を生成する搬送波生成部と、を備え、
前記位相調整部は、前記搬送波の周波数の変更に同期して前記搬送波周波数と前記制御周期の比率に合わせた位相分を所望の位相に加えることを特徴とする請求項1に記載のPWMインバータ装置。
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