DE10142053A1 - Pulsbreitenmodulationsverfahren, Pulsbreitenmodulator und Leistungswandler - Google Patents
Pulsbreitenmodulationsverfahren, Pulsbreitenmodulator und LeistungswandlerInfo
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Abstract
Bei der Erfassung des Ausgangsstroms eines Leistungswandlers auf der Grundlage eines Gleichstroms Idc des Leistungswandlers wird die Impulsbreite des Gleichstroms Idc schmaler, wenn die Impulsbreite einer Leitungsspannung schmaler ist, so daß die Erfassung schwierig wird. Eine erfindungsgemäße Spannungsbefehl-Korrektureinheit 9 korrigiert Spannungsbefehle so, daß die Impulsbreite einer Leitungsspannung Null wird, wenn die Impulsbreite der Leitungsspannung kleiner als die minimale Impulsbreite ist, so daß kein Leitungsimpuls ausgegeben wird, und ein entstehender Fehler wird integriert. Dieser integrierte Fehler wird beim nächsten Mal zur Leitungsspannung addiert, und die integrierte Impulsbreite der Leitungsspannung wird ausgegeben, wenn die Impulsbreite größer als oder gleich der minimalen Impulsbreite wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pulsbreitenmodulationssystem und
insbesondere ein Pulsbreitenmodulationssystem zur Steuerung eines Leistungs
wandlers.
Fig. 18 zeigt ein Beispiel eines Leistungswandlers, für den ein Pulsbreiten
modulationssystem verwendet wird. In Fig. 18 bezeichnen die Bezugszeichen 1 eine
Wechselstromzufuhr, 2 eine Gleichrichterschaltung, 3 einen Glättungskondensator,
4 einen Motor, 5 einen Stromdetektor, 6 eine Einheit zur Steuerung der Pulsbrei
tenmodulation, 7 eine Stromerfassungseinheit, 8 eine Motorsteuereinheit, Qu, Qv,
Qw, Qx, Qy und Qz Schaltelemente und 10 den Leistungswandler. Eine von der
Wechselstromzufuhr 1 zugeführte Spannung wird von der Gleichrichterschaltung 2
gleichgerichtet und weiter von dem Glättungskondensator 3 geglättet, um in eine
Gleichspannung umgewandelt zu werden. Durch Umschalten der Schaltelemente
Qu, Qv, Qw, Qx, Qy und Qz wird die Gleichspannung in eine mit dem Motor 4
verbundene U-Phasen-Spannung, V-Phasen-Spannung und W-Phasen-Spannung
umgewandelt.
Ferner erfaßt der Stromdetektor 5 einen Gleichstrom Idc, der von den
Schaltelementen Qx, Qy, Qz zum Glättungskondensator 3 fließt. Die Stromerfas
sungseinheit 7 erfaßt auf der Grundlage des von dem Stromdetektor 5 erfaßten
Gleichstroms und anhand der von der Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmo
dulation ausgegebenen Gate-Signale Gu, Gv, Gw, Gx, Gy und Gz Idc einen U-
Phasen-Motorstrom Iu, einen V-Phasen-Motorstrom Iv und einen W-Phasen-
Motorstrom Iw.
Auf der Grundlage der erfaßten Motorströme Iu, Iv und Iw und eines von
außen vorgegebenen Drehzahlbefehls Fr* gibt die Motorsteuereinheit 8 einen U-
Phasen-Wechselspannungsbefehl Eu, einen V-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ev
und einen W-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ew aus. Auf der Grundlage der
Wechselspannungsbefehle Eu, Ev und Ew gibt die Einheit 6 zur Steuerung der
Pulsbreitenmodulation die Gate-Signale Gu, Gv, Gw, Gx, Gy und Gz auf, die die
jeweiligen Schaltelemente Qu, Qv, Qw, Qx, Qy und Qz ansteuern. Hier umfaßt der
Leistungswandler 10 die Gleichrichterschaltung 2, den Glättungskondensator 3, den
Stromdetektor 5, die Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation, die
Stromerfassungseinheit 7, die Motorsteuereinheit 8 und die Schaltelemente Qu, Qv,
Qw, Qx, QY und Qz.
Fig. 19 zeigt den Aufbau der Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmodu
lation. Die Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation umfaßt eine Trä
gererzeugungseinheit 601, eine U-Phasen-Vergleichseinheit 602, eine V-Phasen-
Vergleichseinheit 603, eine W-Phasen-Vergleichseinheit 604 und Umkehreinheiten
605, 606 und 607. Die Trägererzeugungseinheit 601 gibt auf der Grundlage eines
Trägerfrequenzbefehls Fc eine Dreieckswelle mit einer Frequenz Fc als Träger C
aus. Die U-Phasen-Vergleichseinheit 602, die das Gate-Signal Gu ausgibt, ver
gleicht den U-Phasen-Wechselspannungsbefehl Eu mit dem Träger C und gibt einen
hohen Pegel bzw. H-Pegel aus, wenn der U-Phasen-Wechselspannungsbefehl größer
ist, und einen niedrigen Pegel bzw. L-Pegel, wenn er kleiner ist. Ferner gibt die
Umkehreinheit 605, die das Gate-Signal Gx ausgibt, den H-Pegel aus, wenn das
Gate-Signal Gu den L-Pegel aufweist, und den H-Pegel, wenn das Gate-Signal Gu
den H-Pegel aufweist. Ähnlich vergleicht die V-Phasen-Vergleichseinheit 603, die
das Gate-Signal Gv ausgibt, den V-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ev mit dem
Träger C und gibt den H-Pegel aus, wenn der V-Phasen-Wechselspannungsbefehl
Ev größer ist, und den L-Pegel, wenn er kleiner ist. Ferner gibt die Umkehreinheit
606, die das Gate-Signal Gy ausgibt, den H-Pegel aus, wenn das Gate-Signal Gv
den L-Pegel aufweist, und den L-Pegel, wenn das Gate-Signal Gv den H-Pegel auf
weist. Ferner vergleicht die W-Phasen-Vergleichseinheit 604, die das Gate-Signal
Gw ausgibt, den W-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ew mit dem Träger C und gibt
den H-Pegel aus, wenn der W-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ew größer ist, und
den L-Pegel, wenn er kleiner ist. Ferner gibt die Umkehreinheit 607, die das Gate-
Signal Gz ausgibt, den H-Pegel aus, wenn das Gate-Signal Gw den L-Pegel auf
weist, und den L-Pegel, wenn das Gate-Signal Gw den H-Pegel aufweist.
Als nächstes wird die Funktionsweise der Einheit 6 zur Steuerung der Puls
breitenmodulation beschrieben. Fig. 20 ist eine Schwingungsformübersicht für ver
schiedene Teile einschließlich der Einheit zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation,
und ihre horizontale Achse ist eine Zeitachse. Jede der Schwingungsformen wird
von oben nacheinander beschrieben. In Fig. 20 zeigt (a) die Schwingungsformen der
Wechselspannungsbefehle Eu, Ev und Ew und die Schwingungsform des Trägers C
für die Pulsbreitenmodulation der Wechselspannungsbefehle Eu, Ev und Ew.
In Fig. 20 zeigt (b) die Schwingungsform des durch Vergleichen des U-
Phasen-Wechselspannungsbefehls Eu mit dem Träger C erhaltenen Gate-Signals
Gu. Die Schwingungsform nimmt den H-Pegel an, wenn der U-Phasen-
Wechselspannungsbefehl Eu größer als der Träger C ist, und den L-Pegel, wenn der
U-Phasen-Wechselspannungsbefehl Eu kleiner als der Träger C ist. Wenn das
Gate-Signal Gu den H-Pegel aufweist, nimmt das Gate-Signal Gx den L-Pegel ein, und zu
diesem Zeitpunkt wird das Schaltelement Qu eingeschaltet, und das Schaltelement
Qx wird ausgeschaltet. Weist das Gate-Signal Gu andererseits den L-Pegel auf,
nimmt das Gate-Signal Gx den H-Pegel an, und zu diesem Zeitpunkt wird das
Schaltelement Qu ausgeschaltet, und das Schaltelement Qx wird eingeschaltet.
In Fig. 20 zeigt (c) eine Schwingungsform des durch den Vergleich des V-
Phasen-Wechselspannungsbefehls Ev mit dem Träger C erhaltenen Gate-Signals
Gv. Die Schwingungsform nimmt den H-Pegel an, wenn der V-Phasen-
Wechselspannungsbefehl Ev größer als der Träger C ist, und den L-Pegel, wenn der
V-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ev kleiner als der Träger C ist. Eine Beziehung
zwischen den Gate-Signalen Gv und Gy und die Arbeitsweise der Schaltelemente
Qv und Qy ähneln jeweils der Beziehung zwischen den Gate-Signalen Gu und Gx
und der Arbeitsweise der Schaltelemente Qu und Qx.
In Fig. 20 zeigt (d) eine Schwingungsform des durch den Vergleich des W-
Phasen-Wechselspannungsbefehls Ew mit dem Träger C erhaltenen Gate-Signals
Gw. Die Schwingungsform nimmt den H-Pegel an, wenn der W-Phasen-
Wechselspannungsbefehl Ew größer als der Träger C ist, und den L-Pegel, wenn der
W-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ew kleiner als der Träger C ist. Die Beziehung
zwischen den Gate-Signalen Gw und Gz und die Arbeitsweise der Schaltelemente
Qw und Qz ähneln jeweils der Beziehung zwischen den Gate-Signalen Gu und Gx
und der Arbeitsweise der Schaltelemente Qu und Qx.
In Fig. 20 zeigt (e) eine Schwingungsform einer Leitungsspannung Vuv
zwischen einem U-Phasen-Ausgang, an den das Schaltelement Qv angeschlossen
ist, unter den Leitungsspannungen als Ausgängen des Leistungswandlers.
In Fig. 20 zeigt (f) Schwingungsformen von Strömen, die von dem Lei
stungswandler 10 zu dem Motor 4 fließen. Hierbei bezeichnen das Bezugszeichen
Iu den U-Phasen-Motorstrom, Iv den V-Phasen-Motorstrom und Iw den W-Phasen-
Motorstrom. Der U-Phasen-Motorstrom Iu, der V-Phasen-Motorstrom Iv und der
W-Phasen-Motorstrom Iw entsprechen jeweils dem U-Phasen-Ausgang, mit dem
das Schaltelement Qu verbunden ist, dem V-Phasen-Ausgang, mit dem das Schalte
lement Qv verbunden ist, und den W-Phasen-Ausgang, mit dem das Schaltelement
Qw verbunden ist.
In Fig. 20 zeigt (g) eine Schwingungsform des Gleichstroms Idc. Durch Ein-
und Ausschalten der Schaltelemente auf der Grundlage der Gate-Signale weisen die
Ausgänge des Leistungswandlers, d. h. die U-Phasen-Spannung, die V-Phasen-
Spannung und die W-Phasen-Spannung, in bezug auf den unteren Anschluß (die
Kathode) des Glättungskondensators 3 Schwingungsformen auf, die jeweils den
Gate-Signalen Gu, Gv und Gw ähneln. Dadurch nimmt die Leitungsspannung Vuv
des Motors die in der Figur gezeigte Spannung an. Wie vorstehend beschrieben, gibt
die Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation jeweils durch Vergleichen
des Trägers C mit den Wechselspannungsbefehlen Eu, Ev und Ew die Gate-Signale
Gu, Gv und Gw aus.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 21 ein Verfahren zur Erfas
sung der Motorströme Iu, Iv und Iw durch die Stromerfassungseinheit 7 beschrie
ben.
Fig. 21 zeigt Einzelheiten der Periode T1 gemäß Fig. 20. In Fig. 21 zeigt die
horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse zeigt von oben nacheinander das
Gate-Signal Gu, das Gate-Signal Gv, das Gate-Signal Gw, die Leitungsspannung
Vuf, eine Leitungsspannung Vvw zwischen dem V-Phasen-Ausgang und dem W-
Phasen-Ausgang, eine Leitungsspannung Vwu zwischen dem W-Phasen-Ausgang
und dem V-Phasen-Ausgang und den Gleichstrom Idc. Wie in Fig. 20 gezeigt, ist
das Vorzeichen des V-Phasen-Motorstroms Iv positiv, und die Vorzeichen des U-
Phasen-Motorstroms Iu und des W-Phasen-Motorstroms Iw sind negativ.
In der Periode Ta weisen sämtliche Gate-Signale Gu, Gv und Gw den L-
Pegel auf, und daher sind die Schaltelemente Qu, Qv und Qw aus- und die Schalte
lemente Qx, Qy und Qz eingeschaltet. Dementsprechend fließt der zum Motor 4
fließende Stroms vom Schaltelement Qy durch den V-Phasen-Ausgang zum Motor 4
und vom Motor 4 durch den U-Phasen-Ausgang und den W-Phasen-Ausgang je
weils zu den Schaltelementen Qx und Qz, um zum Schaltelement Qy zurückzukeh
ren. Daher fließt kein Strom zum Stromdetektor 5, und Idc ist Null.
In der Periode Tb weisen das Gate-Signal Gv den H-Pegel und die Gate-
Signale Gu und Gw den L-Pegel auf, und daher sind die Schaltelemente Qx, Qv und
Qz ein- und die Schaltelemente Qu, Qy und Qw ausgeschaltet. Dementsprechend
fließt der zum Motor 4 fließende Strom vom oberen Anschluß (der Anode) des
Glättungskondensators 3 durch die Schaltelemente Qv und den V-Phasen-Ausgang
zum Motor 4 und vom Motor 4 durch den U-Phasen-Ausgang und den W-Phasen-
Ausgang jeweils zu den Schaltelementen Qx und Qz und zur Kathode des Glät
tungskondensators 3. Dementsprechend fließt Strom mit der gleichen Stärke und
dem gleichen Vorzeichen wie der Strom Iv zum Stromdetektor 5.
In der Periode Tc weisen die Gate-Signale Gv und Gw den H-Pegel und das
Gate-Signal Gu den L-Pegel auf, und daher sind die Schaltelemente Qx, Qv und Qw
ein- und die Schaltelemente Qu, Qy und Qz ausgeschaltet. Dementsprechend fließt
der Strom von der Anode des Glättungskondensators 3 über das Schaltelement Qv
und den V-Phasen-Ausgang zum Motor 4 und gleichzeitig über das Schaltelement
Qw und den W-Phasen-Ausgang zum Motor 4. Ferner fließt der zum Motor 4 ge
flossene Strom vom Motor 4 über den U-Phasen-Ausgang und das Schaltelement Qx
zur Kathode des Glättungskondensators 3. Dementsprechend fließt Strom mit der
gleichen Stärke und dem entgegengesetzten Vorzeichen wie der Strom Iu zum
Stromdetektor 5.
In der Periode Td weisen sämtliche Gate-Signale Gu, Gv und Gw den H-
Pegel auf, und daher sind die Schaltelemente Qu, Qv und Qw ein- und die Schalte
lemente Qx, Qy und Qz ausgeschaltet. Dementsprechend fließt der zum Motor 4
fließende Motor vom Schaltelement Qv durch den V-Phasen-Ausgang zum Motor 4
und vom Motor 4 durch den U-Phasen-Ausgang und den W-Phasen-Ausgang je
weils zu den Schaltelementen Qu und Qw, um zum Schaltelement Qv zurückzukeh
ren. Daher fließt kein Strom zum Stromdetektor 5, und Idc ist Null.
In der Periode Te ist der Zustand der Gate-Signale der gleiche wie in der
Periode Tc, und dementsprechend fließt Strom mit der gleichen Stärke und dem um
gekehrten Vorzeichen wie der Strom Iu zum Stromdetektor 5. In der Periode Tf ist
der Zustand der Gate-Signale der gleiche wie in der Periode Tb, und dementspre
chend fließt Strom mit der gleichen Stärke und dem gleichen Vorzeichen wie der
Strom Iv zum Stromdetektor 5. In der Periode Tg ist der Zustand der Gate-Signale
der gleiche wie in der Periode Ta, und dementsprechend fließt kein Strom zum
Stromdetektor 5.
Die Stromerfassungseinheit 7 erfaßt den Strom synchron mit den Gate-
Signalen. Die Arbeitsweise der Stromerfassungseinheit 7 ist in der Periode T1 bei
spielsweise wie folgt. In der Periode Tb oder Tf wird der Gleichstrom Idc als Aus
gang des Stromdetektors 5 nämlich abgetastet, um den V-Phasen-Motorstrom Iv zu
erfassen. In der Periode Tc oder Te wird durch Abtasten des Gleichstroms Idc als
Ausgang des Stromdetektors 5 und Umkehrung des Vorzeichens der U-Phasen-
Motorstrom Iu erfaßt. Da ferner die Gesamtsumme der vom Leistungswandler zum
Motor fließenden Ströme Null ist, wird der W-Phasen-Motorstrom Iw anhand der
folgenden Gleichung (1) ermittelt:
Iw = -(Iu + Iv) Gl. (1).
Obwohl sich die Arten von Strömen, die erfaßt werden können, abhängig
von der Kombination der Gate-Signale unterscheiden, können zwei der drei Motor
ströme erfaßt werden. Der übrige Strom kann leicht anhand der Tatsache ermittelt
werden, daß die Gesamtsumme der Ströme Null ist.
Als diese Art von Vorrichtung betreffende Technik sind beispielsweise die
ungeprüften japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 6-153526 du Nr. 4-236171
bekannt.
Unter den in Fig. 20 gezeigten Schwingungsformen sind die der Periode T2
in Fig. 22 vergrößert gezeigt. Die horizontale und vertikale Achse der in Fig. 22 ge
zeigten Schwingungsformen entsprechen den in Fig. 21 gezeigten. Hier sind die Pe
rioden Tj und Tl aufgezeichnet. In den Perioden Tj und Tl weisen die Gate-Signale
Gv und Gw den H-Pegel und das Gate-Signal Gu den L-Pegel auf. Daher sind die
Schaltelemente Qx, Qv und Qw ein- und die Schaltelemente Qu, Qy und Qz ausge
schaltet.
Strom fließt von der Anode des Glättungskondensators 3 durch das Schal
telement Qv und den V-Phasen-Ausgang zum Motor 4 und gleichzeitig durch das
Schaltelement Qw und den W-Phasen-Ausgang zum Motor 4. Der zum Motor 4 ge
flossene Strom fließt vom Motor 4 durch den U-Phasen-Ausgang und das Schalte
lement Qx zur Kathode des Glättungskondensators 3. Dementsprechend fließt Strom
mit der gleichen Stärke und dem entgegengesetzten Vorzeichen wie der Strom Iu
zum Stromdetektor 5. Daher kann, wenn vom Stromdetektor 7 in der Periode Tj
oder Tl der Gleichstrom Idc erfaßt wird, der Strom Iu erfaßt werden.
Obwohl Fig. 22 ideale Schwingungsformen zeigt, die sofort ansteigen, hat
der Strom tatsächlich eine Anstiegsverzögerungszeit. In einigen Fällen tritt ein
Überschwingen des Gleichstroms Idc auf. Dementsprechend ist die Abtastung kor
rekter Stromwerte bei einer kurzen Periode, wie den Perioden Tj und Tl, schwierig.
Wie aus Fig. 22 ersichtlich, wird eine Abtastperiode kurz, wenn die Impuls
breite einer Leitungsspannung schmal wird. Sind also eine Leitungsspannung nied
rig und die Frequenz des Trägers hoch, wird die Abtastung schwierig. Wenn die
Frequenz verringert wird, um eine ausreichende Abtastperiode sicherzustellen, wird
die Motorsteuerleistung verringert und die magnetischen Geräusche des Motors
nehmen zu.
Vorstehend wurde der allgemeinste dreiphasige Fall als Beispiel herangezo
gen. Das Gleiche gilt jedoch auch für den einphasigen Fall bzw. den mehrphasigen
Fall mit mehr als drei Phasen. Bei einer einzigen Phase gibt es vier Gate-Signale als
Ausgänge der Einheit zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation, und zwei stehen in
umgekehrter Beziehung zu den beiden anderen.
Fig. 23 zeigt Schwingungsformen von zwei Gate-Signalen und des Gleich
stroms. Zwei durch Umkehrung erhaltene Gate-Signale werden weggelassen. Ähn
lich wie in dem dreiphasigen Fall werden die Impulsbreite des Gleichstroms schmal
und seine Erfassung schwierig, wenn die Differenz zwischen den Signalen eine
schmale Breite aufweist.
Ferner beträgt bei einem mehrphasigen Fall mit mehr als drei Phasen, bei
spielsweise mit fünf Phasen, die Anzahl der Gate-Signale zehn, wobei fünf in um
gekehrter Beziehung zu den anderen fünf stehen. Fig. 24 zeigt Schwingungsformen
von fünf Gate-Signalen mit Ausnahme der durch Umkehrung erhaltenen anderen
fünf sowie des Gleichstroms. Auch in diesem Fall werden, ähnlich wie in dem drei
phasigen Fall, die Impulsbreite des Gleichstroms schmal und seine Erfassung
schwierig, wenn die Breite einer Differenz zwischen den Gate-Signalen schmal ist.
Gemäß dem Prinzip der Pulsbreitenmodulation wird, wie vorstehend, die
Breite der Differenz zwischen Gate-Signalen schmaler, wenn die Differenz zwi
schen Wechselspannungsbefehlen als modulierten Wellen kleiner wird, d. h. eine
Leitungsspannung niedriger ist.
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme wird durch die vorlie
gende Erfindung ein Verfahren zur Pulsbreitenmodulation mehrerer Signale ge
schaffen, bei dem die mehreren Signalen so korrigiert werden, daß die Breiten der
Impulse, die auf der Grundlage eines Signalunterschieds bzw. einer Signaldifferenz
von je zwei Signalen der mehreren Signale erzeugt werden, größer oder gleich ei
nem vorbestimmten und vorab gesetzten Wert werden.
Der Signalunterschied wird durch Addition eines integrierten Fehlers zu ei
ner Differenz zwischen den beiden Signalen ermittelt; und gleichzeitig wird, wenn
der Signalunterschied geringer als ein vorbestimmter und vorab gesetzter Wert ist,
zumindest eines der beiden Signale so korngiert, daß der Unterschied zwischen den
zwei Signalen Null oder geringer als der Signalunterschied wird, und wenn der Si
gnalunterschied gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, wird zumindest
eines der zwei Signale so korrigiert, daß der Unterschied zwischen den zwei Signa
len der Signalunterschied wird.
Dadurch wird der Signalunterschied so korrigiert, daß er größer oder gleich
dem vorgegebenen Wert ist, wenn der Signalunterschied kleiner als der vorgegebene
Wert ist. Daher wird durch Modulieren der korrigierten Signale sichergestellt, daß
die Impulsbreite als Ergebnis der Modulation größer oder gleich einem vorgegebe
nen Wert ist. Ferner wird, wenn bei der Ermittlung des integrierten Fehlers der Si
gnalunterschied kleiner als der vorgegebene Wert ist, der Signalunterschied Null,
und der integrierte Fehler nimmt zu. Der Signalunterschied nimmt zu, wenn der in
tegrierte Fehler zunimmt, und daher wird der Signalunterschied im Laufe der Zeit
größer oder gleich dem vorgegebenen Wert, und zu diesem Zeitpunkt wird die Puls
breitenmodulation ausgeführt.
Ferner wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Vorneh
men einer Pulsbreitenmodulation von mehreren Signalen geschaffen, wobei ein Trä
ger verwendet wird, wobei Signalunterschiede ermittelt werden, von denen jeder der
Unterschied zwischen zwei Signalen der mehreren Signale ist, und wenn zumindest
einer der Signalunterschiede in der Nähe von Null liegt, die Frequenz des Trägers
verringert wird.
Dadurch wird in einem Bereich, in dem die Impulsbreite einer Differenz
zwischen den Impulsen als Ergebnis der Modulation kleiner wird, wenn die vorlie
gende Erfindung nicht angewendet wird, die Trägerfrequenz niedriger. Wenn die
Trägerfrequenz niedriger wird, wird die Impulsbreite breiter, und die erforderliche
Impulsbreite kann sichergestellt werden.
Ferner wird durch die vorliegende Erfindung ein Leistungswandler geschaf
fen, auf den jedes der vorstehend beschriebenen Verfahren zum Ausführen der
Pulsbreitenmodulation angewendet wird, wobei Spannungsbefehle als Signale ein
gegeben werden und Ausgangsimpulse als Ausgangsspannungen dienen. Dadurch
ist es möglich, die erforderliche Impulsbreite der Leitungsspannung als Unterschied
zwischen den Ausgangsspannungen sicherzustellen.
Figur ist ein schematisches Diagramm, das einen Leistungswandler gemäß
einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise einer Spannungsbe
fehlkorrektureinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die auf der U-Phase basierende Verar
beitung als Teil der Arbeitsweise der Spannungsbefehlkorrektureinheit zeigt;
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die auf der V-Phase basierende Verar
beitung als Teil der Arbeitsweise der Spannungsbefehlkorrektureinheit zeigt;
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die auf der W-Phase basierende Verar
beitung als Teil der Arbeitsweise der Spannungsbefehlkorrektureinheit zeigt;
Fig. 6 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der genauen
Funktionsweise der Spannungsbefehlkorrektureinheit;
Fig. 7 ist ein Schwingungsformdiagramm zum Vergleichen der Leitungs
spannungen vor und nach der Korrektur;
Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das eine Einheit zur Steuerung der
Pulsbreitenmodulation gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung zeigt;
Fig. 9 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der Funktions
weise eines Leistungswandlers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung;
Fig. 10 ist ein schematisches Diagramm eines Leistungswandlers gemäß ei
ner dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ist ein schematisches Diagramm, das eine zweite Einheit zur Steue
rung der Pulsbreitenmodulation gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein schematisches Diagramm, das eine dritte Einheit zur Steue
rung der Pulsbreitenmodulation gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist ein schematisches Diagramm, das einen Pulsmodulator gemäß
einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist ein Schwingungsformdiagramm, das die Funktionsweise eines
Leistungswandlers gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 15 ist ein schematisches Diagramm, das einen Pulsmodulator bei einer
Erweiterung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf drei Si
gnale zeigt;
Fig. 16 ist ein schematisches Diagramm, das einen Pulsbreitenmodulator
gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist ein Schwingungsformdiagramm, das die Funktion eines Lei
stungswandlers gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 18 ist ein schematisches Diagramm, das einen gewöhnlichen Lei
stungswandler zeigt;
Fig. 19 ist ein schematisches Diagramm, das die in Fig. 18 gezeigte Einheit
zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation zeigt;
Fig. 20 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der Funktions
weise des Leistungswandlers gemäß Fig. 18;
Fig. 21 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der genauen
Funktionsweise des Leistungswandlers gemäß Fig. 18;
Fig. 22 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der genauen
Funktionsweise des Leistungswandlers gemäß Fig. 18;
Fig. 23 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der Probleme
des Leistungswandlers gemäß Fig. 18; und
Fig. 24 ist ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung der Probleme
des Leistungswandlers gemäß Fig. 18.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zunächst wird eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Leistungswandlers gemäß der ersten Ausfüh
rungsform. Hierbei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen in Fig. 1 und der vorste
hend beschriebenen Fig. 18 die gleichen Bauteile, und deren Erläuterung erübrigt
sich.
Gemäß Fig. 1 korrigiert eine Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 die von ei
ner Motorsteuereinheit 8 ausgegebenen Spannungsbefehle Eu, Ev und Ew und gibt
die Spannungsbefehle Eu', Ev' und Ew' nach der Korrektur aus. Auf der Grundlage
der Spannungsbefehle Eu', Ev' und Ew' nach der Korrektur gibt eine Einheit 6 zur
Steuerung der Pulsbreitenmodulation Gate-Signale Gu, Gv, Gw, Gx, Gy und Gz
aus. Die Verarbeitung der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 erfolgt in einem vor
gegebenen Zyklus.
Wenn eine Leitungsspannung, die eine Differenz zwischen Spannungsbe
fehlen als Eingängen der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 ist, kleiner als eine ei
ner vorgegebenen Mindestimpulsbreite entsprechende (nachstehend als Mindestim
pulsbreite bezeichnete) Spannung ist, gibt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
die Leitungsspannungsbefehle nach der Korrektur aus, so daß die Leitungsspannung
Null wird. Ferner wird ein durch die Korrektur verursachter Fehler zwischen den
Leitungsspannungen in den Eingängen und den Ausgängen der Spannungsbefehl
korrektureinheit 9 integriert. Der integrierte Leitungsspannungsfehler wird bei der
nächsten Verarbeitung zur Leitungsspannung der in die Spannungsbefehlkorrek
tureinheit 9 eingegebenen Spannungsbefehle addiert. Dadurch wird der integrierte
Fehler der Leitungsspannung nicht größer als die Mindestimpulsbreite.
Da der Motor 4 eine Induktionskomponente aufweist, wird ferner die har
monische Komponente entfernt. Daher tritt beim Antrieb des Motors 4 kein Problem
auf, wenn der integrierte Fehler der Leitungsspannung nahe Null gehalten wird.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2-5 die Funktions
weise der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 beschrieben, die ein charakteristischer
Teil der vorliegenden Ausführungsform ist. Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die
gesamte, von der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 ausgeführte Verarbeitung
zeigt.
Zunächst führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 die Verarbeitung 801
aus. In der Verarbeitung 801 vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 die
Spannungsbefehlen Eu und Ev. Daher führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
die Verarbeitung 901 aus, wenn der Spannungsbefehl Eu größer oder gleich dem
Spannungsbefehl Ev ist, und die Verarbeitung 807, wenn der Spannungsbefehl Eu
kleiner als der Spannungsbefehl Ev ist.
In der Verarbeitung 802 vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
die Spannungsbefehle Ev und Ew. Daher führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit
9 die Verarbeitung 803 aus, wenn der Spannungsbefehl Ev größer oder gleich dem
Spannungsbefehl Ew ist, und die Verarbeitung 804, wenn der Spannungsbefehl Ev
kleiner als der Spannungsbefehl Ew ist.
In der Verarbeitung 803 führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 die
nachstehend beschriebene, auf der V-Phase basierende Verarbeitung aus.
In der Verarbeitung 804 vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
die Spannungsbefehle Eu und Ew. Daher führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit
9 die Verarbeitung 805 aus, wenn der Spannungsbefehl Eu größer oder gleich dem
Spannungsbefehl Ew ist, und die Verarbeitung 806, wenn der Spannungsbefehl Eu
kleiner als der Spannungsbefehl Ew ist. In der Verarbeitung 805 führt die Span
nungsbefehlkorrektureinheit 9 die nachstehend beschriebene, auf der W-Phase ba
sierende Verarbeitung aus, und in der Verarbeitung 806 führt sie die nachstehend
beschriebene, auf der U-Phase basierende Verarbeitung aus.
Andererseits vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Verar
beitung 807 die Spannungsbefehle Eu und Ew. Als Ergebnis führt die Spannungsbe
fehlkorrektureinheit 9 die Verarbeitung 808 aus, wenn der Spannungsbefehl Eu grö
ßer als der oder gleich dem Spannungsbefehl Ew ist, und die Verarbeitung 809,
wenn der Spannungsbefehl Eu kleiner als der Spannungsbefehl Ew ist.
In der Verarbeitung 808 führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 die
nachstehend beschriebene, auf der U-Phase basierende Verarbeitung aus.
In der Verarbeitung 809 vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
die Spannungsbefehle Ev und Ew. Als Ergebnis wird die Verarbeitung 810 ausge
führt, wenn der Spannungsbefehl Ev größer als der oder gleich dem Spannungsbe
fehl Ew ist, und die Verarbeitung 811 wird ausgeführt, wenn der Spannungsbefehl
Ev kleiner als der Spannungsbefehl Ew ist. In der Verarbeitung 810 führt die Span
nungsbefehlkorrektureinheit 9 die nachstehend beschriebene, auf der W-Phase ba
sierende Verarbeitung aus, und in der Verarbeitung 811 führt sie die nachstehend
beschriebene, auf der V-Phase basierende Verarbeitung aus.
Die vorstehend beschriebene Verarbeitung führt zur nachstehend beschrie
benen, auf dem Spannungsbefehl mit dem mittleren Wert unter den Spannungsbe
fehlen basierenden Verarbeitung.
Im folgenden wird die auf der U-Phase basierende Verarbeitung beschrie
ben.
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die auf der U-Phase basierende Verar
beitung zeigt. Bei dieser auf der U-Phase basierenden Verarbeitung führt die Span
nungsbefehlkorrektureinheit 9 zunächst die Verarbeitung 901 aus. In der Verarbei
tung 901 subtrahiert die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 den Spannungsbefehl
Eu und den in der vorhergehenden Verarbeitung berechneten integrierten U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N-1) von dem Spannungsbefehl Ev, um den U-V-
Leitungsspannungsbefehl Evu' zu ermitteln. Hierbei wird der integrierte U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N-1) subtrahiert, da der U-V-
Leitungsspannungsbefehl Evu' eine auf der U-Phase basierende Größe ist, während
der integrierte U-V-Leitungsspannungsfehler Σuv(N-1) eine auf der V-Phase basie
rende Größe ist.
Als nächstes subtrahiert die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Ver
arbeitung 902 den Spannungsbefehl Eu von dem Spannungsbefehl Ew und addiert
ferner den in der vorhergehenden Verarbeitung berechneten, integrierten W-U-
Leitungsspannungsfehler Σwu(N-1), um zu den W-U-Leitungsspannungsbefehl
Ewu' erhalten.
Als nächstes vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Verar
beitung 903 den absoluten Wert des in der Verarbeitung 901 berechneten V-U-
Leitungsspannungsbefehls Evu' mit der vorgegebenen Mindestimpulsbreite. Als Er
gebnis führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 die Verarbeitung 904 aus, wenn
der absolute Wert des V-U-Leitungsspannungsbefehls Evu' größer als die oder
gleich der Mindestimpulsbreite ist. Andererseits führt sie die Verarbeitung 906 aus,
wenn der absolute Wert des V-U-Leitungsspannungsbefehls Evu kleiner als die
Mindestimpulsbreite ist.
In der Verarbeitung 904 speichert die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
Null als den bei der nächsten Verarbeitung verwendeten integrierten U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N). Anschließend setzt die Spannungsbefehlkorrek
tureinheit 9 in der Verarbeitung 905 den Spannungsbefehl Ev0 nach der Korrektur
auf den in der Verarbeitung 901 berechneten V-U-Leitungsspannungsbefehl Evu'
und führt die Verarbeitung 908 aus.
Andererseits kehrt das Spannungsbefehlkorrekturteil 9 in der Verarbeitung
906 das Vorzeichen des in der Verarbeitung 901 berechneten V-U-
Leitungsspannungsbefehls Evu' um und speichert den ermittelten Wert -Evu' als den
in der nächsten Verarbeitung verwendeten, integrierten U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N). Hierbei wird das Vorzeichen des V-U-
Leitungsspannungsbefehls Evu' umgekehrt, da der V-U-Leitungsspannungsbefehl
Evu' ein auf der U-Phase basierender Wert ist, während der integrierte U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N) ein auf der V-Phase basierender Wert ist. An
schließend setzt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Verarbeitung 907 den
Ev0 nach der Korrektur Spannungsbefehl auf Null und führt die Verarbeitung 908
aus.
In der Verarbeitung 908 vergleicht die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
den in der Verarbeitung 902 berechneten W-U-Leitungsspannungsbefehl Ewu' mit
der vorgegebenen Mindestimpulsbreite. Als Ergebnis führt die Spannungsbefehlkor
rektureinheit 9 die Verarbeitung 909 aus, wenn der absolute Wert des W-U-
Leitungsspannungsbefehls Ewu' größer als die oder gleich der Mindestimpulsbreite
ist, und die Verarbeitung 911, wenn der absolute Wert des W-U-
Leitungsspannungsbefehls Ewu' kleiner als die Mindestimpulsbreite ist.
In der Verarbeitung 909 speichert die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9
Null als in der nächsten Verarbeitung verwendeten, integrierten W-U-
Leitungsspannungsfehler Σwu(N). Danach setzt die Spannungsbefehlkorrekturein
heit 9 den Spannungsbefehl Ew0 nach der Korrektur in der Verarbeitung 910 auf
den absoluten Wert des W-U-Leitungsspannungsbefehls Ewu' und führt die Verar
beitung 913 aus.
Andererseits speichert die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Verar
beitung 911 den in der Verarbeitung 902 berechneten W-U-
Leitungsspannungsbefehl Ewu' als den in der nächsten Verarbeitung verwendeten
integrierten W-U-Leitungsspannungsfehler Σwu(N). Anschließend setzt die Span
nungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Verarbeitung 912 den Spannungsbefehl Ew0
nach der Korrektur auf Null und führt die Verarbeitung 913 aus.
In der Verarbeitung 913 setzt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 den
Spannungsbefehl Eu0 nach der Korrektur auf Null. Ferner ermittelt die Spannungs
befehlkorrektureinheit 9 in der Verarbeitung 914 die Summe des integrierten U-V-
Leitungsspannungsfehlers Σuv(N) und des integrierten W-U-
Leitungsspannungsfehlers Σwu(N), kehrt das Vorzeichen der Summe um und spei
chert das Ergebnis als den in der nächsten Verarbeitung verwendeten V-W-
Leitungsspannungsfehlers Σvw(N).
Dann führt die Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 zur Berechnung der Aus
gänge Eu', Ev' und Ew' der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 in der Verarbeitung
915 eine Leitungsmodulation an den in der vorstehend beschriebenen Verarbeitung
ermittelten Spannungsbefehlen Eu0, Ev0 und Ew0 der jeweiligen Phasen nach der
Korrektur aus. Im folgenden sind die tatsächlichen, für diese Leitungsmodulation
verwendeten Gleichungen (2), (3) und (4) gezeigt.
Eu' = Eu0 - {Max(Eu0, Ev0, Ew0) + Min(Eu0, Ev0, Ew0)} : 2 Gl. (2)
Ev' = Ev0 - {Max(Eu0, Ev0, Ew0) + Min(Eu0, Ev0, Ew0)} : 2 Gl. (3)
Ew' = Ew0 - {Max(Eu0, Ev0, Ew0) + Min(Eu0, Ev0, Ew0)} : 2 Gl. (4)
Hierbei ist die in den Gleichungen (2), (3) und (4) verwendete Funktion
Max eine Funktion, die den maximalen Wert unter den Werten in den Klammern
ergibt, und die Funktion Min ist eine Funktion, die den minimalen Wert unter den
Werten in den Klammern ergibt. Max(2, 5, -7) ergibt beispielsweise 5 und
Min(2, 5, -7)-7.
Dadurch wird eine Leitungsspannung größer als die oder gleich der mini
malen Impulsbreite, und im Durchschnitt ist jede Leitungsspannung vor und nach
der Korrektur gleich.
Als nächstes wird die auf der V-Phase basierende Verarbeitung beschrie
ben.
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das die auf der V-Phase basierende Verar
beitung zeigt. Bei der auf der V-Phase basierenden Verarbeitung werden U, V und
W bei der auf der P-Phase basierenden Verarbeitung jeweils durch V, W und U er
setzt. Genauer werden der Spannungsbefehl Ev anstelle des Spannungsbefehls Eu
bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung, der Spannungsbefehl Ev anstelle
des Spannungsbefehls Ev bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung, der
Spannungsbefehl Eu anstelle des Spannungsbefehls Ew bei der auf der U-Phase ba
sierenden Verarbeitung, der in der vorhergehenden Verarbeitung berechnete, inte
grierte V-W-Leitungsspannungsfehler Σvw(N-1) anstelle des in der vorhergehen
den Verarbeitung berechneten, integrierten U-V-Leitungsspannungsfehlers
Σuv(N-1) bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung, der in der vorhergehenden
Verarbeitung berechnete, integrierte U-V-Leitungsspannungsfehler Σuv(N-1) an
stelle des in der vorhergehenden Verarbeitung berechneten, in der auf der U-Phase
basierenden Verarbeitung verwendeten, integrierten W-U-Leitungsspannungsfehlers
Σwu(N-1), der W-V-Leitungsspannungsbefehl Ewv' anstelle des V-U-
Leitungsspannungsbefehls Evu' bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung,
der U-V-Leitungsspannungsbefehl Euv' anstelle des W-U-Leitungsspannungsbefehls
Ewu' bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung, der integrierte V-W-
Leitungsspannungsfehler Σvw(N) anstelle des integrierten U-V-
Leitungsspannungsfehlers Σuv(N) bei der auf der U-Phase basierenden Verarbei
tung, der integrierte U-V-Leitungsspannungsfehler Σuv(N) anstelle des integrierten
W-U-Leitungsspannungsfehlers Σwu(N) bei der auf der U-Phase basierenden Ver
arbeitung, der integrierte W-U-Leitungsspannungsfehler Σwu(N) anstelle des inte
grierten V-W-Leitungsspannungsfehlers Σvw(N) bei der auf der U-Phase basieren
den Verarbeitung, der Spannungsbefehl Ew0 nach der Korrektur anstelle des Span
nungsbefehls Ev0 nach der Korrektur bei der U-Phasen-Verarbeitung, der Span
nungsbefehl Eu0 nach der Korrektur anstelle des Spannungsbefehls Ew0 nach der
Korrektur bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung und der Spannungsbe
fehl Ev0 nach der Korrektur anstelle des Spannungsbefehls Eu0 nach der Korrektur
bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung verwendet.
Als nächstes wird die auf der W-Phase basierende Verarbeitung beschrei
ben.
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die auf der W-Phase basierende Verar
beitung zeigt. Bei der auf der W-Phase basierenden Verarbeitung werden U, V und
W bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung jeweils durch W, U und V
ersetzt. Genauer werden der Spannungsbefehl Ew anstelle des Spannungsbefehls Eu
bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung, der Spannungsbefehl Eu anstelle
des Spannungsbefehls Ev bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung, der
Spannungsbefehl Ev anstelle des Spannungsbefehls Ew bei der auf der U-Phase ba
sierenden Verarbeitung, der in der vorhergehenden Verarbeitung berechnete inte
grierte W-U-Leitungsspannungsfehler Σwu(N-1) anstelle des in der vorhergehen
den Verarbeitung berechneten und bei der auf der U-Phase basierenden Verarbei
tung verwendeten integrierten U-V-Leitungsspannungsfehlers Σuv(N-1), der in der
vorhergehenden Verarbeitung berechnete integrierte V-W-Leitungsspannungsfehler
Σvw(N-1) anstelle des in der vorhergehenden Verarbeitung berechneten und bei
der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung verwendeten integrierten W-U-
Leitungsspannungsfehlers Σwu(N-1), der U-W-Leitungsspannungsbefehl Euw'
anstelle des V-U-Leitungsspannungsbefehls Evu' bei der auf der U-Phase basieren
den Verarbeitung, der V-W-Leitungsspannungsbefehl Evw' anstelle des W-U-
Leitungsspannungsbefehls Ewu' bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung,
der integrierte W-U-Leitungsspannungsfehler Σwu(N) anstelle des integrierten U-V-
Leitungsspannungsfehlers Σuv(N) bei der auf der U-Phase basierenden Verarbei
tung, der integrierte V-W-Leitungsspannungsfehler Σvw(N) anstelle des integrierten
W-U-Leitungsspannungsfehlers Σwu(N) bei der auf der U-Phase basierenden Ver
arbeitung, der integrierte U-V-Leitungssparmungsfehler Σuv(N) anstelle des inte
grierten V-W-Leitungsspannungsfehlers Σvw(N) bei der auf der U-Phase basieren
den Verarbeitung, der Spannungsbefehl Eu0 nach der Korrektur anstelle des Span
nungsbefehls Ev0 nach der Korrektur bei der auf der U-Phase basierenden Verar
beitung, der Spannungsbefehl Ev0 nach der Korrektur anstelle des Spannungsbe
fehls Ew0 nach der Korrektur bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung
und der Spannungsbefehl Ew0 nach der Korrektur anstelle des Spannungsbefehls
Eu0 nach der Korrektur bei der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung verwen
det.
Als nächstes wird ein detailliertes Beispiel der Funktionsweise der Span
nungsbefehlkorrektureinheit 9 beschrieben. Fig. 6 zeigt jeweilige Werte der Varia
blen der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9, wobei die horizontale Achse die Zeit
anzeigt. Hierbei wird davon ausgegangen, daß die Schwingungsformen der von der
Motorsteuereinheit 8 ausgegebenen Spannungsbefehle Eu, Ev und Ew wie unter
gezeigt sind und die Mindestimpulsbreite 0,2 beträgt.
Dann werden zum Zeitpunkt T 1201 die Verarbeitung 801, die Verarbeitung
807 und die Verarbeitung 808 unter den in Fig. 2 gezeigten Verarbeitungen in der
angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Die Einzelheiten der Verarbeitung 808, die
die auf der U-Phase basierende Verarbeitung ist, sind wie in Fig. 3 gezeigt. Hier
wird die auf der U-Phase basierende Verarbeitung ausgeführt, da der Spannungsbe
fehl Eu den mittleren Wert unter den Spannungsbefehlen Eu, Ev und Ew (den
zweithöchsten Wert unter den drei Spannungsbefehlen Eu, Ev und Ew) aufweist.
Der absolute Wert der Leitungsspannung zwischen den Phasen mit Ausnahme der
mittleren Phase, d. h. die V-W-Leitungsspannung, ist größer als der oder gleich dem
absoluten Wert der V-U-Leitungsspannung und der W-U-Leitungsspannung, die die
auf der U-Phase basierenden Leitungsspannungen sind. Dementsprechend ist, wenn
die V-U- und die W-U-Impulsbreite auf Null oder nicht weniger als die minimale
Impulsbreite eingestellt werden, auch die V-W-Leitungsspannung Null oder nicht
kleiner als die minimale Impulsbreite.
Da Evu < 0,2 und Ewu < 0,2 gelten, sind daher sowohl der integrierte U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N) als auch der integrierte W-U-
Leitungsspannungsfehler Σwu(N) und der integrierte V-W-Leitungsspannungsfehler
Σvw(N) Null, wie unter gezeigt. Dies liegt daran, daß sämtliche Differenzen zwi
schen den nachstehend beschriebenen Leitungsspannungen nach der Korrektur und
den entsprechenden Eingangsleitungsspannungen Null sind. Ferner ist jede der
Schwingungsformen der Leitungsspannungsbefehle Evu' und Ewu', die jeweils den
integrierten Fehler der Leitungsspannung enthalten, größer als die oder gleich der
minimalen Impulsbreite 0,2, wie unter gezeigt.
Dementsprechend ist keine Korrektur erforderlich, und die Schwingungs
formen der Spannungsbefehle Eu0, Ev0 und Ew0 nach der Korrektur sind jeweils 0,
Evu' und Ewu', wie unter gezeigt, und die Leitungsspannungsbefehle stimmen
mit den Leitungsspannungen der Spannungsbefehle nach der Korrektur überein.
Ferner wird durch die Leitungsmodulation der gleiche Wert zu jeder Phase addiert,
und dementsprechend bleibt jede der Leitungsspannungen unverändert. Dadurch
sind die Schwingungsformen der Ausgänge Eu', Ev' und Ew' der Spannungsbefehl
korrektureinheit 9 wie die unter gezeigten, so daß die Leitungsspannungsbefehle
Eu, Ev und Ew mit der Leitungsspannung Eu', Ev' und Ew' der Ausgänge der Span
nungsbefehlkorrektureinheit 9 übereinstimmen.
Zum Zeitpunkt T1202 und zum Zeitpunkt 1203 wird die gleiche Verarbei
tung ausgeführt. Dementsprechend wird hier repräsentativ die zum Zeitpunkt T1203
ausgeführte Verarbeitung beschrieben. Bei der in Fig. 2 gezeigten Verarbeitung hat
der Spannungsbefehl Eu den mittleren Wert, und dementsprechend wird die gleiche
Verarbeitung wie zum Zeitpunkt T1201 ausgeführt. Daher wird die auf der U-Phase
basierende Verarbeitung, d. h. die in Fig. 3 gezeigte Verarbeitung, ausgeführt.
In der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung werden in der angegebe
nen Reihenfolge die Verarbeitung 901, die Verarbeitung 902, die Verarbeitung 903,
die Verarbeitung 904, die Verarbeitung 905, die Verarbeitung 908, die Verarbeitung
911, die Verarbeitung 912, die Verarbeitung 913, die Verarbeitung 914 und die
Verarbeitung 915 unter den in Fig. 3 gezeigten Verarbeitungen ausgeführt. Die Ver
arbeitung von 901 bis 905 ist die gleiche Verarbeitung wie zum Zeitpunkt T1201,
und auf eine Beschreibung wird verzichtet.
Zum Zeitpunkt T1203 wird eine Korrektur ausgeführt, da durch den Ver
gleich in der Verarbeitung 908 festgestellt wird, daß der absolute Wert des in der
Verarbeitung 902 berechneten Leitungsspannungsbefehls Ewu' kleiner als die Min
destimpulsbreite 0,2 ist. In der Verarbeitung 912 und der Verarbeitung 913 werden
der Spannungsbefehl Ew0 nach der Korrektur und der Spannungsbefehl Eu0 nach
der Korrektur auf Null gesetzt. Dadurch wird ein Fehler zwischen der W-U-
Leitungsspannung vor der Korrektur und der W-U-Leitungsspannung nach der Kor
rektur erzeugt.
Dementsprechend wird in der Verarbeitung 911 der diesem Fehler entspre
chende Leitungsspannungsbefehl Ewu' als integrierter W-U-Zeilenspannungsfehler
Σwu(N) gespeichert. Da die Gesamtsumme der U-V-Leitungsspannung, der V-W-
Leitungsspannung und der W-U-Leitungsspannung sowohl vor als auch nach der
Korrektur Null ist, sollte ferner die Gesamtsumme der integrierten Fehler der Zei
lenspannungen Null sein. Dementsprechend wird in der Verarbeitung 914 der inte
grierte V-W-Leitungsspannungsfehler Σvw(N) so aktualisiert, daß die Gesamtsum
me Null wird.
In der Verarbeitung 915 werden die Leitungsspannungen, wie vorstehend
beschrieben, nicht verändert, und dadurch wird die W-U-Leitungsspannung der
Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 Null, und die jeweiligen integrierten Leitungs
spannungsfehler werden als integrierter W-U-Leitungsspannungsfehler Σwu(N) und
integrierter V-W-Leitungsspannungsfehler Σvw(N) gespeichert.
Als nächstes wird die zum Zeitpunkt T1204 ausgeführte Verarbeitung be
schrieben. In der in Fig. 2 gezeigten Verarbeitung hat der Spannungsbefehl Eu den
mittleren Wert, und die gleiche Verarbeitung wie zum Zeitpunkt T1201 wird ausge
führt. Daher wird die auf der U-Phase basierende Verarbeitung, d. h. die in Fig. 3
gezeigte Verarbeitung, ausgeführt. In der auf der U-Phase basierenden Verarbeitung
werden in der angegebenen Reihenfolge die Verarbeitung 901, die Verarbeitung
902, die Verarbeitung 903, die Verarbeitung 904, die Verarbeitung 905, die Verar
beitung 908, die Verarbeitung 909, die Verarbeitung 910, die Verarbeitung 913, die
Verarbeitung 914 und die Verarbeitung 915 unter den in Fig. 3 gezeigten Verarbei
tungen ausgeführt. Hier wird lediglich die Verarbeitung beschrieben, die sich von
der zum Zeitpunkt 1201 unterscheidet. Zum Zeitpunkt T1202 und zum Zeitpunkt
1203 wird die als W-U-Leitungsspannung auszugebende Spannung so korrigiert,
daß sie Null wird, und die korrigierte Spannung wird als integrierter W-U-
Leitungsspannungsfehler Σwu(N-1) integriert. Die Summe dieses integrierten
Werts und einer Differenz zwischen dem Spannungsbefehl Ew und dem Span
nungsbefehl Eu wird erstmals größer als die oder gleich der Mindestimpulsbreite
0,2. Der in der Verarbeitung 902 berechnete Leitungsspannungsbefehl Ewu' wird
nämlich größer als die oder gleich der minimalen Impulsbreite 0,2, und in der Ver
arbeitung 908 werden die Verarbeitung 909 und die Verarbeitung 910 ausgewählt.
In der Verarbeitung 910 wird der Leitungsspannungsbefehl Ewu', d. h. die
durch Addieren des Spannungsbefehls zu dem durch die Korrektur erzeugen inte
grierten Fehler erhaltene Spannung, als Spannungsbefehl Ew0 nach der Korrektur
gesetzt. Ferner wird der Spannungsbefehl Eu0 nach der Korrektur in der Verarbei
tung 913 auf Null gesetzt. Dadurch wird der integrierte Fehler Null. Dementspre
chend wird in der Verarbeitung 909 der integrierte W-U-Leitungsspannungsfehler
Σwu(N) auf Null gesetzt. Ferner ist durch die Verarbeitung 904 der integrierte U-V-
Leitungsspannungsfehler Σuv(N) Null, und dementsprechend wird auch das Ergeb
nis der Berechnung in der Verarbeitung 914 Null. In der Verarbeitung 915 bleiben
die Leitungsspannungen, wie vorstehend beschrieben, unverändert, und dadurch
wird die W-U-Leitungsspannung der Spannungsbefehlkorrektureinheit 9 der Wert,
der den aktuellen integrierten Fehler enthält. Dadurch werden zu diesem Zeitpunkt
sämtliche integrierten Leitungsspannungsfehler Null.
Fig. 7 zeigt die Schwingungsform einer Leitungsspannung bei einer Puls
breitenmodulation mit den Spannungsbefehlen vor der Korrektur und die Schwin
gungsform einer Leitungsspannung bei einer Pulsbreitenmodulation mit den Span
nungsbefehlen nach der Korrektur, wobei die horizontale Achse die Zeit angibt. Der
obere Teil von Fig. 7 zeigt die Schwingungsform der U-W-Leitungsspannung bei
einer Pulsbreitenmodulation auf der Grundlage der Ausgänge der Motorsteuerein
heit 8, und der untere Teil von Fig. 7 zeigt die Schwingungsform der Leitungsspan
nung bei einer Pulsbreitenmodulation auf der Grundlage der Ausgänge der Span
nungskorrektureinheit 9. Durch Anwendung der ersten Ausführungsform wird näm
lich die U-V-Leitungsspannung erhalten, und die durch die gestrichelte Linie einge
schlossenen Impulse sind Impulse, die schmaler als die minimale Impulsbreite sind.
Bei der Schwingungsform im unteren Teil von Fig. 7 sind in dem von der
Punkt-Strich-Linie eingeschlossenen Teil Fehler nur integriert, und es wird kein Im
puls ausgegeben, während in dem durch die Zwei-Punkt-Strich-Linie eingeschlosse
nen Teil Impulse in Pauschalsummen ausgegeben werden. Dementsprechend ist die
durchschnittliche Impulsbreite auf beiden Seiten gleich, wogegen bei der Schwin
gungsform im unteren Teil von Fig. 7 die Mindestimpulsbreite bei den ausgegebe
nen Impulsen sichergestellt werden kann. Ferner enthält die Schwingungsform im
unteren Teil von Fig. 7 keinen Impuls, der schmaler als die Mindestimpulsbreite ist.
Wenn bei der vorliegenden Erfindungsform ein Leitungsspannungsbefehl
kleiner als die Mindestimpulsbreite ist, wird ferner der Spannungsbefehl nach der
Korrektur auf Null gesetzt. Wenn jedoch der Spannungsbefehl nach der Korrektur
kleiner als der Leitungsspannungsbefehl und größer als Null eingestellt ist, kann der
integrierte Leitungsspannungsfehler entsprechend kleiner eingestellt werden, und
der Leitungsspannungsfehler zum Zeitpunkt der Korrektur kann unterdrückt werden.
Ferner ist es möglich, den integrierten Leitungsspannungsfehler stets als
Null zu behandeln, und den Spannungsbefehl nach der Korrektur auf die Minde
stimpulsbreite zu setzen, wenn ein Leitungsspannungsbefehl kleiner als die Minde
stimpulsbreite ist. Dadurch kann die Menge der Berechnungen verringert werden,
obwohl ein Fehler der durchschnittlichen Leitungsspannung erzeugt wird. Ferner
kann stets die Mindestimpulsbreite sichergestellt werden.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich hinsichtlich des
Aufbaus der Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation von Fig. 18. Dem
entsprechend wird hier nur der Aufbau der Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreiten
modulation beschrieben.
Fig. 8 zeigt den Aufbau der Einheit 6 zur Steuerung der Pulsbreitenmodula
tion gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Im Vergleich zu Fig. 18 bezeichnen
die gleichen Bezugszeichen übereinstimmende Komponenten, und auf ihre Be
schreibung wird verzichtet. Gemäß Fig. 8 gibt eine Einheit 621 zur Erfassung des
minimalen Werts auf der Grundlage der Wechselspannungsbefehle Eu, Ev und Ew
den minimalen Wert Emin aus. Im Einzelnen ermittelt die Einheit 621 zur Erfas
sung des minimalen Werts eine Differenz zwischen Eu und Ev, eine Differenz zwi
schen Ev und Ew und eine Differenz zwischen Ew und Eu und gibt den kleinsten
absoluten Wert (den minimalen Wert Emin) unter den absoluten Werten dieser drei
Differenzen aus.
Eine Tabellenbezugseinheit 622 gibt auf der Grundlage des minimalen
Werts Emin und unter Bezugnahme auf eine vorab vorgegebene Tabelle einen in die
Trägererzeugungseinheit 601 einzugebenden Trägerfrequenzbefehl Fc aus. In der
Tabelle sind Entsprechungsinformationen bezüglich der Entsprechung zwischen
dem minimalen Wert Emin und dem Trägerfrequenzbefehl Fc gespeichert, so daß
der Trägerfrequenzbefehl um so kleiner ist, je kleiner der minimale Wert Emin ist,
und der Trägerfrequenzbefehl Fc umso größer ist, je größer der minimale Wert
Emin ist. Wenn nämlich mindestens eine der Differenzen zwischen mehreren Si
gnalen, d. h. den Wechselspannungssignalen Eu, Ev und Ew, klein ist, d. h. in der
Nähe von Null liegt, wird der Trägerfrequenzbefehl Fc kleiner eingestellt, um die
Frequenz des Trägers niedriger einzustellen.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Leistungswandlers gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 9 zeigt
Schwingungsformen, die die Arbeit des Leistungswandlers gemäß der zweiten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung ausdrücken. In Fig. 9 zeigt (a) die
Schwingungsformen der Ausgangsleitungsspannungsbefehle Euv, Evw und Ewu des
Leistungswandlers 10, die anhand der Differenzen zwischen den Spannungsbefeh
len Eu, Ev und Ew ermittelt werden. Fig. 9(b) zeigt Schwingungsformen der Wech
selspannungsbefehle Eu, Ev und Ew und eine Schwingungsform des Trägers C2 zur
Pulsbreitenmodulation der Wechselspannungsbefehle. Fig. 9(c) zeigt die Schwin
gungsform des Gate-Signals Gu, (d) zeigt die Schwingungsform des Gate-Signals
Gv, und (e) zeigt die Schwingungsform des Gate-Signals Gw. Fig. 9(f) zeigt die
Schwingungsform der Leitungsspannung Vuv zwischen dem U-Phasen-Ausgang
und dem V-Phasen-Ausgang, (g) zeigt Schwingungsformen der Ströme Iu, Iv und
Iw, und (h) zeigt die Schwingungsform des Gleichstroms Idc.
Fig. 9 unterscheidet sich dadurch von Fig. 20, daß die Frequenz des Trägers
in der Nähe von (durch die gestrichelten Linien gezeigten) Punkten niedriger wird,
an denen der Leitungsspannungsbefehl Euv, Evw oder Ewu Null ist. Dadurch wer
den die Pulsfrequenzen der Gate-Signale Gu, Gv und Gw niedriger, und auch die
Pulsfrequenz der Leitungsspannung Vuv wird niedriger. Dadurch werden an Teilen,
an denen das Tastverhältnis der Leitungsspannung Vuv kleiner wird, der Puls ver
größert, und die Perioden, in denen der Gleichstrom Idc abgetastet werden kann,
erweitert. Dadurch kann der Strom leicht erfaßt werden.
Obwohl bei Vorstehendem die Frequenz des Trägers in der Nähe von
Punkten verringert wird, an denen der Zeilenspannungsbefehl Null wird, ist dies
nicht erforderlich. Auch beim Erhalt der Schwingungsform durch Tiefpaßfiltern der
Leitungsspannung Vuv trifft ein Bereich, in dem sein Wert in der Nähe von Null
liegt, mit einem Bereich zusammen, in dem der Leitungsspannungsbefehl in der Nä
he von Null liegt. Dementsprechend kann die Trägerfrequenz in Bereichen verrin
gert werden, in denen die durch Tiefpaßfiltern der Leitungsspannung Vuv erhaltene
Schwingungsform in der Nähe von Null liegt. Im folgenden wird dieser Fall als eine
dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Fig. 10 zeigt den Aufbau eines Leistungswandlers gemäß der dritten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung. Hier bezeichnen im Vergleich zu den
Fig. 18 und 19 die gleichen Bezugszeichen die gleichen Bauteile, und auf ihre
Beschreibung wird verzichtet. Es werden hier nämlich nur die Teile beschrieben,
die sich von den Konfigurationen gemäß den Fig. 18 und 19 unterscheiden. Ge
mäß Fig. 10 sind eine zweite Einheit 6' zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation
und eine dritte Einheit 15 zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation Teile, die sich
von den Konfigurationen gemäß den Fig. 18 und 19 unterscheiden.
Fig. 11 zeigt den Aufbau der zweiten Einheit 6' zur Steuerung der Pulsbrei
tenmodulation. Fig. 11 unterscheidet sich dadurch von Fig. 19, daß die Umkehrein
heiten 605, 606 und 607 nicht vorgesehen sind. Dadurch enthalten die Ausgänge der
zweiten Einheit 6' zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation die Gate-Signale Gx,
Gy und Gz nicht.
Fig. 12 zeigt den Aufbau der dritten Einheit 15 zur Steuerung der Pulsbrei
tenmodulation. Als Eingänge empfängt die dritte Einheit 15 zur Steuerung der Puls
breitenmodulation die Gate-Signale Gu, Gv und Gw, d. h. die drei von der Einheit 6'
zur Steuerung der Pulsbreitenmodulation ausgegebenen Pulssignale, und gibt dritte
Gate-Signale Gu", Gv", Gw", Gx", Gy" und Gz" aus. In Fig. 12 bezeichnen die Be
zugszeichen 631, 632 und 633 Tiefpaßfilter (LPFs), 634 eine Einheit zur Erfassung
des minimalen Werts, 635 eine Tabellenbezugseinheit, 641 eine Trägererzeugungs
einheit, 642 eine U-Phasen-Vergleichseinheit, 643 eine V-Phasen-Vergleichseinheit,
644 eine W-Phasen-Vergleichseinheit und 645, 646 und 647 Umkehreinheiten.
Das Tiefpaßfilter 631 entfernt eine Hochfrequenzkomponente und gibt nur
eine niederfrequente Komponente als Spannungsbefehl Eul aus. Da der Spannungs
befehl Eul die niederfrequente Komponente des durch die Pulsbreitenmodulation
erhaltenen Impulssignals ist, wird die Schwingungsform des Spannungsbefehls Eul
ähnlich der Schwingungsform des Wechselspannungsbefehls Eu (siehe Fig. 10) als
modulierte Schwingung. Ähnlich empfangen die Tiefpaßfilter 632 und 633 die Ga
te-Signale Gv und Gw und geben jeweils Spannungsbefehle Evl und Ewl aus.
Die Einheit 634 zur Erfassung des minimalen Werts gibt auf der Grundlage
der Spannungsbefehle Eul, Evl und Ewl den minimalen Wert Emin aus. Die Einheit
634 zur Erfassung des minimalen Werts ermittelt die Differenz zwischen Eul und
Evl, die Differenz zwischen Evl und Ewl und die Differenz zwischen Ewl und Eul
und gibt den kleinsten absoluten Wert unter den absoluten Werten der drei Diffe
renzen als minimalen Wert Elmin aus.
Unter Bezugnahme auf die vorab vorgegebene Tabelle gibt die Tabellenbe
zugseinheit 635 einen dem von der Einheit 634 zur Erfassung des minimalen Werts
eingegebenen minimalen Wert Elmin zugeordneten Trägerfrequenzbefehl Fcl aus.
Dieser Trägerfrequenzbefehl Fcl wird ein Eingangssignal für die Trägererzeugungs
einheit 641. Hierbei sind in der Tabelle, auf die die Tabellenbezugseinheit 635 be
zug nimmt, die Entsprechung zwischen dem minimalen Wert Elmin und dem Trä
gerfrequenzbefehl Fc betreffende Entsprechungsinformationen gespeichert, so daß
der in die Trägererzeugungseinheit 641 einzugebende Trägerfrequenzbefehl Fcl um
so kleiner ist, je kleiner der minimale Wert Elmin von der Einheit 634 zur Erfassung
des minimalen Werts ist, und daß der in die Trägererzeugungseinheit 641 einzuge
bende Trägerfrequenzbefehl Fcl um so größer ist, je größer der minimale Wert El
min ist. Dadurch wird, wenn zumindest eine der Differenzen zwischen den Span
nungsbefehlen Eul, Evl und Ewl als niederfrequente Komponenten der Gate-Signale
Gul, Gvl und Gwl als Pulssignale klein ist (nämlich in der Nähe von Null liegt), der
Trägerfrequenzbefehl Fcl klein, und die Trägerfrequenz wird niedrig.
Auf der Grundlage des Trägerfrequenzbefehls Fcl gibt die Trägererzeu
gungseinheit 641 einen Träger C1, d. h. eine Dreieckswelle mit der Frequenz Fcl aus.
Die U-Phasen-Vergleichseinheit 643, die das Gate-Signal Gu" ausgibt, vergleicht
den Spannungsbefehl Eul mit dem Träger C1. Als Ergebnis gibt die U-Phasen-
Vergleichseinheit 642 den H-Pegel aus, wenn der Spannungsbefehl Eul größer oder
gleich ist, und den L-Pegel, wenn der Spannungsbefehl Eul kleiner ist. Ferner gibt
die Umkehreinheit 645, die das Gate-Signal Gx" ausgibt, den H-Pegel aus, wenn das
Gate-Signal Gu" den L-Pegel aufweist, und den L-Pegel, wenn das Gate-Signal Gu"
den H-Pegel aufweist.
Ähnlich vergleicht die V-Phasen-Vergleichseinheit 643, die das Gate-Signal
Gv" ausgibt, den V-Phasen-Wechselspannungsbefehl Evl mit dem Träger C1. Als
Ergebnis gibt die V-Phasen-Vergleichseinheit 643 den H-Pegel aus, wenn der V-
Phasen-Wechselspannungsbefehl Evl größer oder gleich ist, und den L-Pegel, wenn
der V-Phasen-Wechselspannungsbefehl Evl kleiner ist. Ferner gibt die Umkehrein
heit 646, die das Gate-Signal Gy" ausgibt, den H-Pegel aus, wenn das Gate-Signal
Gv" den L-Pegel aufweist, und den L-Pegel, wenn das Gate-Signal Gv" den H-Pegel
aufweist.
Ferner vergleicht die W-Phasen-Vergleichseinheit 644, die das Gate-Signal
Gw" ausgibt, den W-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ewl mit dem Träger C1. Als
Ergebnis gibt die W-Phasen-Vergleichseinheit 644 den H-Pegel aus, wenn der W-
Phasen-Wechselspannungsbefehl Ewl größer oder gleich ist, und den L-Pegel, wenn
der W-Phasen-Wechselspannungsbefehl Ewl kleiner ist. Ferner gibt die Umkehrein
heit 647, die das Gate-Signal Gz ausgibt, den H-Pegel aus, wenn das Gate-Signal
Gw" den L-Pegel aufweist, und den L-Pegel, wenn das Gate-Signal Gw" den H-
Pegel aufweist. Dadurch können die Impulsintervalle bei einer niedrigen Trägerfre
quenz verlängert werden.
Jedes Signal des Leistungswandlers gemäß der dritten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann durch Ersetzen des Trägers C2 und der Gate-Signale
Gu, Gv und Gw der in Fig. 9 gezeigten Schwingungsformen durch den Träger C1
und die Gate-Signale Gu", Gv" und Gw" erhalten werden. Wie vorstehend beschrie
ben, sind die Schwingungsformen der Spannungsbefehle Eul, Evl und Ewl jeweils
den Schwingungsformen der Wechselspannungsbefehle Eu, Ev und Ew ähnlich.
Dementsprechend kann eine ähnliche Wirkung wie bei der vorstehend beschriebe
nen zweiten Ausführungsform erzielt werden.
Vorstehend wurde ein Drei-Phasen-Leistungswandler als Beispiel herange
zogen, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wurde. Die vorliegende Er
findung kann jedoch auf ein Pulsbreitenmodulationssystem eines Mikrocomputers
angewendet werden. Im folgenden wird ein derartiges Pulsbreitenmodulationssy
stem als vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Fig. 13 zeigt den Aufbau eines Pulsbreitenmodulators gemäß der vierten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieser Pulsbreitenmodulator führt
eine Pulsbreitenmodulation an einem ersten und einem zweiten Signal aus und gibt
ein drittes und ein viertes Pulssignal aus.
In Fig. 13 bezeichnen das Bezugszeichen 301 eine erste Addierschaltung
301, die eine Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal zu einem inte
grierten Fehler addiert, um eine Signaldifferenz zu ermitteln; 302 eine erste Ver
gleichsschaltung zum Vergleichen der von der ersten Addierschaltung 301 ausgege
benen Signaldifferenz mit einem Bezugswert mit einem vorgegebenen Wert; 303
eine Schaltschaltung, die Null ausgibt, wenn für das Ergebnis des Vergleichs der
ersten Vergleichsschaltung 302 gilt, "der Ausgang der Addierschaltung 301 ist klei
ner als der Bezugswert", und das Ausgangssignal der ersten Addierschaltung 301,
wenn für das Vergleichsergebnis der ersten Vergleichsschaltung 302 gilt, "der Aus
gang der Addierschaltung 301 ist größer als der oder gleich dem Bezugswert"; 304
eine zweite Addierschaltung, die den Ausgang der Schaltschaltung 303 zu dem
zweiten Signal addiert; 305 eine erste Subtrahierschaltung, die das zweite Signal
vom Ausgang der zweiten Addierschaltung 304 subtrahiert; 306 eine zweite Subtra
hierschaltung, die den Ausgang der ersten Subtrahierschaltung 305 von der ersten
Addierschaltung 301 subtrahiert; 307 eine Einheit zum Speichern des integrierten
Fehlers, die den Ausgang der zweiten Subtrahierschaltung als integrierten Fehler
speichert, 308 eine zweite Vergleichsschaltung, die durch Vergleichen des Trägers
mit dem Ausgang der zweiten Addierschaltung 304 eine Pulsbreitenmodulation aus
führt; und 309 eine dritte Vergleichsschaltung, die durch Vergleichen des Trägers
mit dem zweiten Signal eine Pulsbreitenmodulation ausführt.
Die erste Addierschaltung 301 ist so aufgebaut, daß die Differenz zwischen
mehreren Signalen (hier zwei Signalen) zu einem integrierten Fehler addiert wird,
um eine Signaldifferenz zu ermitteln. Die erste Vergleichsschaltung 302, die Schalt
schaltung 303 und die zweite Addierschaltung 304 korrigieren das erwähnte Signal
so, daß die Differenz zwischen den beiden erwähnten Signalen Null (oder kleiner
als die erwähnte Signaldifferenz) wird, wenn die erwähnte Signaldifferenz kleiner
als der vorgegebene Wert ist, und die Differenz zwischen den beiden Signalen die
erwähnte Signaldifferenz wird, wenn die erwähnte Signaldifferenz größer als der
oder gleich dem vorgegebenen Wert ist. Die Subtrahierschaltungen 305 und 306 und
die Einheit 307 zum Speichern des integrierten Fehlers ermitteln den integrierten
Fehler anhand der korrigierten Differenz zwischen den beiden Signalen und der vor
stehend erwähnten Signaldifferenz.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 14 gezeigten Operati
onsschwingungsformen die Funktionsweise des in Fig. 13 gezeigten Pulsbreitenmo
dulators beschrieben. In Fig. 14 bezeichnen die Bezugszeichen 201 den Träger zum
Ausführen der Pulsbreitenmodulation; 202 das erste Signal als eines der mehreren
Signale; 203 das zweite Signal als eines der mehreren Signale; 204 ein erstes Puls
signal, das beispielsweise gemäß dem herkömmlichen System durch Ausführen der
Pulsbreitenmodulation an dem ersten Signal erhalten wird; 205 ein zweites Puls
signal, das durch Ausführen der Pulsbreitenmodulation an dem zweiten Signal ge
mäß dem herkömmlichen System erhalten wird; und 206 eine erste Pulssignaldiffe
renz, d. h. eine Differenz zwischen dem ersten Pulssignal und dem zweiten Puls
signal. Hierbei werden die Schwingungsformen 204, 205 und 206 zum Vergleichen
der Pulsbreitenmodulation gemäß der vorliegenden Ausführung und der herkömmli
chen Pulsbreitenmodulation addiert, und diese Signale erscheinen nicht in dem
schematischen Diagramm gemäß Fig. 13.
Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 207 den integrierten Fehler als Aus
gang der Einheit 307 zur Speicherung des integrierten Fehlers; 208 den Ausgang der
ersten Addierschaltung 301, d. h. die durch Addieren der Differenz zwischen dem
ersten und dem zweiten Signal zu dem integrierten Fehler ermittelte Signaldifferenz;
209 den Ausgang der zweiten Addierschaltung 304, d. h. das durch Korngieren des
ersten Signals 203 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhaltene dritte Signal;
210 das durch Korrigieren des zweiten Signals 203 gemäß der vorliegenden Ausfüh
rung erhaltene vierte Signal; 211 das dritte Impulssignal, das der Ausgang der
zweiten Vergleichseinheit 308 ist und durch Ausführen der Pulsbreitenmodulation
an dem dritten Signal 209 erhalten wird, 212 das vierte Impulssignal, das der Aus
gang der dritten Vergleichseinheit 309 ist und durch Ausführen der Pulsbreitenmo
dulation an den vierten Signal 210 erhalten wird; 213 eine zweite Pulssignaldiffe
renz, d. h. eine Differenz zwischen dem dritten und dem vierten Impulssignal; 214
einen ersten Zeitpunkt, der einen Punkt für die Verarbeitung zeigt; 215 einen zwei
ten Zeitpunkt, der einen weiteren Punkt für die Verarbeitung zeigt; und 216 einen
dritten Zeitpunkt, der einen weiteren Zeitpunkt für die Verarbeitung zeigt. Hierbei
wird die Schwingungsform 213 aus Zwecken der Verständlichkeit addiert und exi
stiert bei dem in Fig. 13 gezeigten Aufbau nicht.
Durch Vergleichen des ersten Signals 202 und des zweiten Signals 203 mit
dem Träger 201 werden jeweils das erste Impulssignal 204 und das zweite Impuls
signal 205 ermittelt. Eine Differenz zwischen dem ersten Impulssignal 204 und dem
zweiten Impulssignal 205 wird die erste Pulssignaldifferenz 206. Zu diesem Zeit
punkt wird die bei der ersten Pulssignaldifferenz 206 erhaltene Impulsbreite gele
gentlich schmaler als die erforderliche Impulsbreite. Im folgenden wird die Funkti
onsweise des Pulsmodulators gemäß der vorliegenden Ausführungsform in bezug
auf einen derartigen Fall beschrieben.
Zum ersten Zeitpunkt 214 ist der integrierte Fehler 207 vor der Verarbei
tung Null. Wenn der integrierte Fehler 207 vor der Verarbeitung zu einer Differenz
zwischen dem ersten Signal 202 und dem zweiten Signal 203 addiert wird, wird die
Signaldifferenz 208 ermittelt. Als nächstes werden das erste Signal 202 und das
zweite Signal 203 korrigiert, um jeweils das dritte Signal 209 und das vierte Signal
210 zu ermitteln. In diesem Fall ist die Signaldifferenz 208, wie durch die gestri
chelte Linie dargestellt, kleiner als der vorgegebene Wert (die Mindestimpulsbreite),
die Schaltschaltung 303 gibt Null aus, und die zweite Addierschaltung 304 gibt das
zweite Signal 203 als drittes Signal 209 aus.
Damit wird das erste Signal 202 so korrigiert, daß es das dritte Signal 209
wird, so daß die Differenz zwischen dem dritten Signal 209 und dem vierten Signal
210 Null wird. Hierbei wird die Korrektur auf der Grundlage des zweiten Signals
203 ausgeführt, und daher stimmt das vierte Signal 210 mit dem zweiten Signal 203
überein. Ferner werden durch den Vergleich der Größen des dritten Signals 209 und
des vierten Signals 210 mit dem Träger 201 jeweils das dritte Impulssignal 211 und
das vierte Impulssignal 212 ermittelt. Die Differenz zwischen dem dritten Impuls
signal 211 und dem vierten Impulssignal 212 wird die zweite Pulssignaldifferenz
213. Ferner wird der integrierte Fehler 207 so aktualisiert, daß er zur Signaldiffe
renz 208 wird.
Zum zweiten Zeitpunkt 215 ist der integrierte Fehler 207 vor der Verarbei
tung die Signaldifferenz 208 zum ersten Zeitpunkt 214. Ähnlich wie zum ersten
Zeitpunkt 214 wird die Signaldifferenz 208 erhalten. Als nächstes werden das erste
Signal 202 und das zweite Signal 203 korrigiert, um jeweils das dritte Signal 209
und das vierte Signal 210 zu erhalten. In diesem Fall wird die Signaldifferenz 208
größer als der oder gleich dem durch die gestrichelte Linie dargestellten vorgegebe
nen Wert, und dementsprechend gibt die Schaltschaltung 303 den Ausgang der er
sten Addierschaltung 301 aus, und die zweite Addierschaltung 304 addiert das
zweite Signal zum Ausgang der ersten Addierschaltung 301 und gibt die Summe als
drittes Signal 209 aus.
Daher wird das erste Signal 202 so korrigiert, daß es das dritte Signal 209
wird, so daß die Differenz zwischen dem dritten Signal 209 und dem vierten Signal
210 die Signaldifferenz 208 wird. Hierbei wird die Korrektur auf der Basis des
zweiten Signals 203 ausgeführt, und daher stimmt das vierte Signal 210 mit dem
zweiten Signal 203 überein. Ferner werden, ähnlich wie zum ersten Zeitpunkt 214,
das dritte Pulssignal 211, das vierte Pulssignal und die zweite Pulssignaldifferenz
213 ermittelt. Ferner wird der integrierte Fehler 207 so aktualisiert, daß er Null
wird.
Wenn die zweite Pulssignaldifferenz 213, die der Korrektur gemäß der vor
liegenden Ausführungsform unterzogen wurde, mit der ersten Pulssignaldifferenz
206 gemäß dem herkömmlichen System verglichen wird, ist ersichtlich, daß die
zwischen dem ersten Zeitpunkt 214 und dem zweiten Zeitpunkt 215 auszugebenden
Impulse gelöscht werden, die gelöschten Impulse zu den zwischen dem zweiten
Zeitpunkt 215 und dem dritten Zeitpunkt 216 auszugebenden Impulsen addiert wer
den und die resultierenden Impulse ausgegeben werden. Dadurch wird die Impuls
breite erweitert, wodurch die erforderliche Impulsbreite sichergestellt wird.
Ferner stimmen, wie aus Fig. 14 deutlich hervorgeht, der Zeitdurchschnitt
der zweiten Pulssignaldifferenz 213 und der Zeitdurchschnitt der ersten Pulssignal
differenz 206 zwischen dem Zeitpunkt 214 und den Zeitpunkt 216 überein.
Bei der vorliegenden vierten Ausführungsform wurde ein Fall als Beispiel
herangezogen, bei dem die Anzahl der Signale zwei beträgt. Wenn die Anzahl der
Signale drei oder mehr beträgt, können diese Signale in der Reihenfolge ihrer Größe
aufgelistet werden, und dann kann die vorstehend beschriebene Prozedur nachein
ander auf jedes aufeinander folgende Signalpaar angewendet werden.
Fig. 15 zeigt den Aufbau des Pulsbreitenmodulators bei drei Signalen. In
Fig. 15 bezeichnen die Bezugszeichen 2601 eine erste Neuanordnungseinrichtung
2601, die mehrere eingegebene Signale A, B und C als Eingang empfängt und die
eingegebenen Signale in der ansteigenden Reihe ihrer Größe neu anordnet, um die
neu angeordneten Signale als Signale D, E und F auszugeben, 2602 eine erste Kor
rektureinrichtung, die die Signale D und E als Eingänge empfängt und Signale G
und H ausgibt; 2603 eine zweite Korrektureinrichtung, die die Signale H und F als
Eingänge empfängt und die Signale I und J ausgibt, 2604 eine zweite Neuanord
nungseinrichtung, die die Signale G, I und J empfängt und die eingegebenen Signale
in umgekehrter Reihenfolge zu der Reihenfolge bei der ersten Neuanordnungsein
richtung 2601 neu anordnet, um die neu angeordneten Signale als Signale K, L und
M auszugeben, und 2605 eine Vergleichseinrichtung, die eine Pulsbreitenmodulati
on an den Signalen K, L und M ausführt, indem sie diese Signale mit dem Träger
vergleicht, um die modulierten Signale als N, O und P auszugeben.
Die erste Korrektureinrichtung 2602 ist so aufgebaut, daß der Träger, die
zweite Vergleichseinheit 308 und die dritte Vergleichsschaltung 309 aus dem Auf
bau gemäß Fig. 13 entfernt werden und der Ausgang der zweiten Addierschaltung
304 und das zweite Signal 203 ausgegeben werden. Das erste Signal 202 ist nämlich
das Signal E, und das zweite Signal 203 ist das Signal D. Ferner ist der Ausgang
(das dritte Signal) der zweiten Addierschaltung das Signal H, und das zweite Signal
203 wird als Signal G ausgegeben.
Die zweite Korrektureinrichtung 2603 unterscheidet sich dadurch von dem
Aufbau gemäß Fig. 13, daß der Träger, die zweite Vergleichsschaltung 308 und die
dritte Vergleichsschaltung 309 entfernt werden und der Ausgang (das dritte Signal)
der zweiten Addierschaltung 304 und das zweite Signal als Ausgänge der zweiten
Korrektureinrichtung 2603 als Ausgänge der zweiten Korrektureinrichtung 2603
ausgegeben werden. Das erste Signal 202 ist nämlich das Signal F, und das zweite
Signal 203 ist das Signal H. Der Ausgang der zweiten Addierschaltung 304 ist das
Signal J, und das zweite Signal wird als Signal I ausgegeben.
Bei der Verwendung des beschriebenen Aufbaus entsprechen das dritte und
das vierte Signal gemäß Fig. 13 jeweils den Signalen G und H. Dementsprechend
wird die Differenz zwischen dem Signal G und dem Signal H, ähnlich wie die Puls
signaldifferenz 213 gemäß Fig. 14, größer als der oder gleich dem Bezugswert. Das
Signal H und das Signal I sind gleich und werden nicht korrigiert, und daher wird
auch die Differenz zwischen dem Signal G und dem Signal I, ähnlich wie die Be
ziehung zwischen dem Signal G und dem Signal H, größer als der oder gleich dem
Bezugswert. Ferner wird auch die Differenz zwischen dem Signal I und dem Signal
J größer als der oder gleich dem Bezugswert.
Da die erste Neuanordnungseinrichtung 2601 die Signale in der aufsteigen
den Reihenfolge neu anordnet, wird die Differenz einer weiteren Kombination, d. h.
die Differenz zwischen dem Signal G und dem Signal J, größer als oder gleich dem
Bezugswert. Dann werden die Signale G, I und J durch die Neuanordnungseinrich
tung 2604 neu angeordnet, so daß das Signal B und das Signal C jeweils dem Signal
L und dem Signal M entsprechen. Ferner vergleicht die Vergleichseinrichtung 2605
die neu angeordneten Signale mit dem Träger und führt die Pulsbreitenmodulation
aus. Dadurch wird in bezug auf die drei durch die Pulsbreitenmodulation erhaltenen
Signale N, O und P sichergestellt, daß eine Differenz zwischen zwei beliebigen Si
gnalen Impulse aufweist, die jeweils eine Impulsbreite aufweisen, die größer als die
oder gleich der erforderlichen Impulsbreite ist.
Ferner können die in der ersten Korrektureinrichtung 2602 und der zweiten
Korrektureinrichtung 2603 enthaltenen integrierten Fehler für jede der Kombinatio
nen der Signale A und D, der Signale B und E, der Signale C und F, etc. unabhängig
vorgesehen sein. In bezug auf die Signale A und B ist es beispielsweise ausreichend,
eine Einrichtung zum Speichern von insgesamt sechs Beziehungen zwischen den
Signalen A und D, den Signalen B und E, den Signalen B und F, etc. vorzusehen.
Durch diese Anordnung wird selbst dann ein gleichmäßiges Schalten realisiert,
wenn die Reihenfolge der Größen der Signale A, B und C verändert wird.
Als nächstes wird eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
beschrieben. Fig. 16 zeigt den Aufbau eines Pulsbreitenmodulators gemäß der fünf
ten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden das erste und
das zweite Signal einer Pulsbreitenmodulation unterzogen, und das dritte und vierte
Pulssignal werden ausgegeben.
Wie in Fig. 16 gezeigt, umfaßt ein Pulsbreitenmodulator gemäß der vorlie
genden Ausführungsform eine Addierschaltung 401 zum Ermitteln einer Differenz
zwischen dem ersten und dem zweiten Signal; eine erste Vergleichsschaltung 402
zum Vergleichen eines vorgegebenen ersten Bezugswerts mit dem Ausgang (der
Signaldifferenz) der Addierschaltung 401; eine Schaltschaltung 403, die einen
zweiten Bezugswert ausgibt, der größer als der oder gleich dem ersten Bezugswert
ist, wenn für das Ergebnis des Vergleichs der ersten Vergleichsschaltung 402 gilt,
"der Ausgang der Addierschaltung 401 ist kleiner als der oder gleich dem Bezugs
wert", und das Ausgangssignal der Addierschaltung 401, wenn für das Vergleich
sergebnis der ersten Vergleichsschaltung 402 gilt, "der Ausgang der Addierschal
tung 401 ist größer als der Bezugswert"; eine zweite Addierschaltung 404 zum Ad
dieren des zweiten Signals zum Ausgang der Schaltschaltung 403; eine zweite Ver
gleichsschaltung 405 zum Ausführen der Pulsbreitenmodulation durch Vergleichen
des Trägers mit dem Ausgang der Addierschaltung 404; und eine dritte Vergleichs
schaltung 406 zum Ausführen der Pulsbreitenmodulation durch Vergleichen des
Trägers mit dem zweiten Signal.
Die Einrichtung zum Ermitteln der Differenz zwischen zwei Signalen wird
nämlich durch die Addierschaltung 401 implementiert, und durch die erste Ver
gleichsschaltung 402, die Schaltschaltung 403 und die zweite Addierschaltung 404
wird eine Einrichtung zur derartigen Korrektur der erwähnten Signale implemen
tiert, daß die Differenz zwischen den beiden erwähnten Signalen größer als ein oder
gleich einem vorgegebenen Wert wird, wenn die Signaldifferenz kleiner als der er
wähnte vorgegebene Wert ist.
Fig. 17 zeigt die Schwingungsformen der Signale in dem Pulsbreitenmodu
lator gemäß Fig. 16. In Fig. 17 bezeichnen die Bezugszeichen 501 den Träger zum
Ausführen der Pulsbreitenmodulation; 502 das erste Signal; 503 das zweite Signal;
504 ein durch Ausführen der Pulsbreitenmodulation gemäß der herkömmlichen
Technik an dem ersten Signal 502 erhaltenes erstes Pulssignal; 505 ein durch Aus
führen der Pulsbreitenmodulation gemäß der herkömmlichen Technik an dem zwei
ten Signal 503 erhaltenes zweites Pulssignal und 506 eine erste Pulsdifferenz, d. h.
eine Differenz zwischen dem ersten Pulssignal und dem zweiten Pulssignal. Hierbei
werden die Schwingungsformen 504, 505 und 506 zum Vergleichen des Pulsbrei
tenmodulationssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem her
kömmlichen Pulsbreitenmodulationssystem addiert, wobei diese Signale nicht in
dem Pulsbreitenmodulator gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthalten sind.
Ferner bezeichnen die Bezugszeichen 507 eine durch Addieren eines inte
grierten Fehlers zur Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal erhalte
ne Signaldifferenz als Ausgang der ersten Addierschaltung 401; 508 den Ausgang
der zweiten Addierschaltung 404, d. h. bei der vorliegenden Ausführungsform ein
durch Korrigieren des ersten Signals 502 erhaltenes drittes Signal; 509 ein bei der
vorliegenden Ausführungsform durch Korrigieren des zweiten Signals 503 erhalte
nes viertes Signal; 510 ein durch Ausführen der Pulsbreitenmodulation an dem drit
ten Signal als Ausgang der zweiten Vergleichseinheit 405 erhaltenes drittes Impuls
signal; 511 ein durch Pulsbreitenmodulation an dem vierten Signal als Ausgang der
dritten Vergleichsschaltung 406 erhaltenes viertes Pulssignal; 512 eine zweite Puls
signaldifferenz, d. h. eine Differenz zwischen dem dritten und dem vierten Puls
signal; 513 einen ersten Zeitpunkt, der einen Punkt zur Verarbeitung zeigt; 514 ei
nen zweiten Zeitpunkt, der einen weiteren Punkt für eine Verarbeitung zeigt; und
515 einen dritten Zeitpunkt, der einen weiteren Punkt für einen Verarbeitung zeigt.
Wenn die Größen des ersten Signals 502 und des zweiten Signals 503 mit
dem Träger 501 verglichen werden, werden bei dem herkömmlichen System jeweils
das erste Pulssignal 504 und das zweite Pulssignal 505 ermittelt. Die Differenz zwi
schen dem ersten Pulssignal 504 und dem zweiten Pulssignal 505 wird die erste
Pulssignaldifferenz 506. Daher wird bei dem in Fig. 17 gezeigten Beispiel in der
Periode zwischen dem ersten Zeitpunkt 513 und dem zweiten Zeitpunkt 514 eine
Pulsdifferenz mit schmaleren Pulsbreiten erhalten. Andererseits ist das Ergebnis der
vorliegenden Ausführungsform wie folgt.
In der Periode zwischen dem ersten Zeitpunkt 513 und dem zweiten Zeit
punkt 514 wird die Differenz zwischen dem ersten Signal 502 und dem zweiten Si
gnal 503 als Signaldifferenz 507 ermittelt. Als nächstes werden das erste und das
zweite Signal 502 und 503 korrigiert, um jeweils das dritte und das vierte Signal 508
und 509 zu erhalten. Da die Signaldifferenz 507 kleiner als der durch die gestri
chelte Linie gezeigte vorgegebene Wert ist, gibt die Schaltschaltung 403 den zwei
ten Bezugswert aus, und die zweite Addierschaltung 404 addiert den zweiten Be
zugswert zu dem zweiten Signal, um das Ergebnis auszugeben.
Daher wird das erste Signal 502 so korrigiert, daß es der zweite Bezugswert
wird, der größer als der oder gleich dem ersten Bezugswert ist, und die Differenz
zwischen dem dritten Signal 508 und dem vierten Signal 509 wird das dritte Signal
508. Hierbei wird die Korrektur auf der Grundlage des zweiten Signals 503 ausge
führt; das vierte Signal 509 stimmt mit dem zweiten Signal 503 überein. Ferner
werden durch den Vergleich der Größen des dritten Signals 508 und des vierten Si
gnals 509 mit dem Träger 501 jeweils das dritte Pulssignal 510 und das vierte Puls
signal 511 ermittelt. Die Differenz zwischen dem dritten Pulssignal 510 und dem
vierten Pulssignal 511 wird die zweite Pulssignaldifferenz 512.
Als nächstes wird die Periode zwischen dem zweiten Zeitpunkt 514 und
dem dritten Zeitpunkt 515 beschrieben. In dieser Periode wird das Ergebnis der
vorliegenden Ausführungsform wie folgt, obwohl die durch die erste Pulssignaldif
ferenz 506 ermittelte Impulsbreite selbst bei dem herkömmlichen System breiter als
die erforderliche Impulsbreite wird.
In dieser Periode ist die Signaldifferenz 507 größer als der oder gleich dem
durch die gestrichelte Linie gezeigten, vorgegebenen Wert. Dementsprechend gibt
die Schaltschaltung 403 den Ausgang der ersten Addierschaltung 401 aus. Die
zweite Addierschaltung 404 addiert den Ausgang der ersten Addierschaltung 401 zu
dem zweiten Signal und gibt das erste Signal 502 aus. Daher wird das erste Signal
502 unverändert zum dritten Signal 508. Ferner wird die Korrektur auf der Grundla
ge des zweiten Signals 503 ausgeführt, und das vierte Signal 509 stimmt mit dem
zweiten Signal 503 überein.
Durch den Vergleich der durch Ausführen der Korrektur gemäß der vorlie
genden Erfindung erhaltenen zweiten Pulsdifferenz 512 mit der durch das her
kömmliche System erhaltenen ersten Pulssignaldifferenz 506 ist ersichtlich, daß bei
der vorliegenden Ausführungsform die zwischen dem ersten Zeitpunkt 513 und dem
zweiten Zeitpunkt 514 ausgegebenen Impulse korngiert werden, um die erforderli
che Impulsbreite sicherzustellen. Ferner stimmt in bezug auf die zwischen dem
zweiten Zeitpunkt 514 und dem dritten Zeitpunkt 515 ausgegebenen Impulse, bei
denen keine Korrektur erforderlich ist, die zweite Pulssignaldifferenz 512 mit der
ersten Pulssignaldifferenz 506 überein.
Bei der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform wird ein Bei
spiel beschrieben, 05251 00070 552 001000280000000200012000285910514000040 0002010142053 00004 05132 bei dem die Anzahl der Signale zwei beträgt. Ähnlich wie bei der
vierten Ausführungsform ist es jedoch, wenn drei oder mehr Signale vorhanden
sind, möglich, diese Signale in der Reihenfolge ihrer Größe neu anzuordnen und die
vorstehend beschriebenen Einrichtungen nacheinander auf jedes aufeinander fol
gende Signalpaar anzuwenden. Wenn beispielsweise drei Signale existieren, können
die vorstehend beschriebenen Einrichtungen wie im Folgenden beschrieben auf die
erste Korrektureinrichtung 2602 und die zweite Korrektureinrichtung 2603 des in
Fig. 15 gezeigten Pulsbreitenmodulators angewendet werden.
Der Aufbau der ersten Korrektureinrichtung 2602 unterscheidet sich näm
lich dadurch von dem in Fig. 16 gezeigten Aufbau, daß auf den Träger, die zweite
Vergleichseinheit 405 und die dritte Vergleichseinheit 406 verzichtet wird und der
Ausgang der zweiten Addierschaltung 404 und das zweite Signal 503 ausgegebenen
werden. Das erste Signal 502 ist das Signal E, und das zweite Signal 503 ist das Si
gnal D. Der Ausgang der zweiten Addierschaltung 404 ist das Signal H, und als Si
gnal G wird das zweite Signal 503 ausgegeben.
Ferner unterscheidet sich der Aufbau der zweiten Korrektureinrichtung
2603 dadurch von dem in Fig. 16 gezeigten Aufbau, daß auf den Träger, die zweite
Vergleichsschaltung 405 und die dritte Vergleichsschaltung 406 verzichtet wird und
der Ausgang der zweiten Addierschaltung 404 und das zweite Signal 503 ausgege
ben werden. Das erste Signal 502 ist das Signal F, und das zweite Signal 503 ist das
Signal H. Der Ausgang der zweiten Addierschaltung 404 ist das Signal J, und als
Signal I wird das zweite Signal 503 ausgegeben.
Durch die Verwendung des vorstehend beschriebenen Aufbaus wird die
Differenz zwischen den Signalen G und H, wie vorstehend beschrieben, größer als
der oder gleich dem Bezugswert, die Signale H und I werden nicht korrigiert, und
dementsprechend wird die Differenz zwischen den Signalen G und I, wie vorste
hend beschrieben, größer als der oder gleich dem Bezugswert. Ferner wird auch die
Differenz zwischen den Signalen I und J größer als der oder gleich dem Bezugswert.
Da die erste Neuanordnungseinrichtung 2601 die Signale in aufsteigender Reihen
folge neu anordnet, wird auch die Differenz zwischen einer weiteren Signalkombi
nation, d. h. die Differenz zwischen den Signalen G und J, größer als der oder gleich
dem Bezugswert. Dann werden die Signale G, I und J durch die Neuanordnungsein
richtung 2604 derart neu angeordnet, daß das Signal A dem Signal K, das Signal B
dem Signal L und das Signal C dem Signal M entsprechen. Ferner vergleicht die
Vergleichseinheit 2605 die neu angeordneten Signale mit dem Träger und führt die
Pulsbreitenmodulation aus. Dadurch wird in bezug auf die durch die Pulsbreitenmo
dulation erhaltenen Signale N, O und P sichergestellt, daß die Differenz zwischen
zwei beliebigen Signalen Impulse aufweist, die jeder eine Impulsbreite aufweisen,
die größer als die oder gleich der erforderlichen Impulsbreite ist.
Ferner kann anstelle der in Fig. 2 gezeigten Einheit zur Steuerung der Puls
breitenmodulation der in Fig. 15 gezeigte Pulsbreitenmodulator für den in Fig. 12
gezeigten Leistungswandler angewendet werden. Bei einem Leistungswandler, für
den der in Fig. 15 gezeigte Pulsbreitenmodulator angewendet wird, werden die
Spannungsbefehle Eu, Ev und Ew jeweils als Signale A, B und C, d. h. als Eingänge
des Pulsbreitenmodulators eingegeben. Ferner werden seine Ausgänge, d. h. die Si
gnale N, O und P als Gate-Signale Gu, Gv und Gw ausgegeben, und die Signale N,
O und P werden umgekehrt und als Gate-Signale Gx, Gy und Gz ausgegeben.
Wenn gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorlie
genden Erfindung eine Pulsbreitenmodulation an mehreren Signalen ausgeführt
wird, wird eine Signaldifferenz zwischen den Signalen größer oder gleich der Min
destimpulsbreite, und dadurch kann die erforderliche Impulsbreite sichergestellt
werden. Ferner wird bei einer Signaldifferenz, die kleiner als die Mindestimpuls
breite ist, kein Ausgang erzeugt, und ein Fehler wird integriert. Daher bleibt die
durchschnittliche Breitendifferenz der ausgegebenen Impulse unverändert.
Ferner wird die Frequenz der Träger niedriger, wenn die Differenz der vor
stehend erwähnte Signale in der Nähe von Null liegt. Daher kann die erforderliche
Impulsbreite selbst in einem Bereich sichergestellt werden, in dem die Impulsbreite
schmaler wird.
Ferner ist es bei dem Leistungswandler, für den das vorstehend beschriebe
ne Pulsbreitenmodulationssystem angewendet wird, möglich, Perioden zur Abta
stung des Gleichstroms Idc sicherzustellen und gleichzeitig die Motorsteuerleistung
zu verbessern.
Claims (18)
1. Verfahren zur Pulsbreitenmodulation mehrerer Signale, bei dem die Signale
so korrigiert werden, daß die Breiten aller Impulse, die auf der Grundlage
eines Unterschieds von je zwei Signalen der mehreren Signale erzeugt wer
den, größer oder gleich einem vorbestimmten und vorab gesetzten Wert
werden.
2. Verfahren zur Pulsbreitenmodulation mehrerer Signale, bei dem ein Si
gnalunterschied ermittelt wird, indem ein integrierter Fehler zu einem Un
terschied zwischen zwei Signalen der mehreren Signale addiert wird; und
gleichzeitig,
wenn der Signalunterschied geringer als ein vorbestimmter und vorab ge setzter Wert ist, zumindest eines der zwei Signale so korrigiert wird, daß der Unterschied zwischen den zwei Signalen Null oder geringer als der Si gnalunterschied wird; und
wenn der Signalunterschied gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, zumindest eines der zwei Signale so korrigiert wird, daß der Unterschied zwischen den zwei Signalen der Signalunterschied wird.
wenn der Signalunterschied geringer als ein vorbestimmter und vorab ge setzter Wert ist, zumindest eines der zwei Signale so korrigiert wird, daß der Unterschied zwischen den zwei Signalen Null oder geringer als der Si gnalunterschied wird; und
wenn der Signalunterschied gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, zumindest eines der zwei Signale so korrigiert wird, daß der Unterschied zwischen den zwei Signalen der Signalunterschied wird.
3. Verfahren zum Vornehmen einer Pulsbreitenmodulation von mehreren Si
gnalen, wobei ein Träger verwendet wird, wobei:
Signalunterschiede ermittelt werden, von denen jeder der Unterschied zwi schen zwei Signalen der mehreren Signale ist; und wenn zumindest einer der Signalunterschiede in der Nähe von Null liegt, die Frequenz des Trägers verringert wird.
Signalunterschiede ermittelt werden, von denen jeder der Unterschied zwi schen zwei Signalen der mehreren Signale ist; und wenn zumindest einer der Signalunterschiede in der Nähe von Null liegt, die Frequenz des Trägers verringert wird.
4. Pulsbreitenmodulator zur Vornahme einer Pulsbreitenmodulation von meh
reren Signalen, mit:
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds, der der Unter schied zwischen zwei Signalen der mehreren Signale ist; und
einer Einrichtung zum Korngieren des Unterschieds zwischen den zwei Signalen größer als oder gleich einem vorbestimmten, vorab gegebenen Wert, wenn der Signalunterschied kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds, der der Unter schied zwischen zwei Signalen der mehreren Signale ist; und
einer Einrichtung zum Korngieren des Unterschieds zwischen den zwei Signalen größer als oder gleich einem vorbestimmten, vorab gegebenen Wert, wenn der Signalunterschied kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
5. Pulsbreitenmodulator zum Vornehmen einer Pulsbreitenmodulation mehre
rer Signale, mit:
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds durch Addieren eines integrierten Fehlers zu jedem Unterschied zwischen zwei Signalen der mehreren Signale; und
einer Korrektureinrichtung, die den Unterschied der zwei Signale so korn giert, daß er Null wird oder kleiner als der Signalunterschied, und die den integrierten Fehler aus dem korrigierten Unterschied zwischen zwei Signa len und dem Signalunterschied ermittelt, wenn der Signalunterschied kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und die den Unterschied der zwei Signale so korngiert, daß er der Signalunterschied wird, und die den integrierten Fehler so korngiert, daß er Null wird, wenn der Signalunterschied größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds durch Addieren eines integrierten Fehlers zu jedem Unterschied zwischen zwei Signalen der mehreren Signale; und
einer Korrektureinrichtung, die den Unterschied der zwei Signale so korn giert, daß er Null wird oder kleiner als der Signalunterschied, und die den integrierten Fehler aus dem korrigierten Unterschied zwischen zwei Signa len und dem Signalunterschied ermittelt, wenn der Signalunterschied kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und die den Unterschied der zwei Signale so korngiert, daß er der Signalunterschied wird, und die den integrierten Fehler so korngiert, daß er Null wird, wenn der Signalunterschied größer als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist.
6. Pulsbreitenmodulator zum Vornehmen einer Pulsbreitenmodulation von drei
Signalen, mit
einer Einrichtung zum Auswählen eines ersten Signals, dessen Betrag der mittlere der drei Signale ist;
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds, der der Unter schied zwischen dem ersten Signal und einem der anderen Signale ist;
einer Korrektureinrichtung zum Korngieren des ersten Signals oder des ei nen der anderen Signale, wenn der Signalunterschied geringer als ein vorbe stimmter, vorab gegebener Wert ist, so, daß der Unterschied zwischen dem einen der anderen Signale und dem ersten Signal größer oder gleich zum vorbestimmten Wert wird, um das erste Signal nach der Korrektur und das eine der anderen Signale nach der Korrektur zu ermitteln.
einer Einrichtung zum Auswählen eines ersten Signals, dessen Betrag der mittlere der drei Signale ist;
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds, der der Unter schied zwischen dem ersten Signal und einem der anderen Signale ist;
einer Korrektureinrichtung zum Korngieren des ersten Signals oder des ei nen der anderen Signale, wenn der Signalunterschied geringer als ein vorbe stimmter, vorab gegebener Wert ist, so, daß der Unterschied zwischen dem einen der anderen Signale und dem ersten Signal größer oder gleich zum vorbestimmten Wert wird, um das erste Signal nach der Korrektur und das eine der anderen Signale nach der Korrektur zu ermitteln.
7. Pulsbreitenmodulator zum Vornehmen einer Pulsbreitenmodulation von drei
Signalen, mit:
einer Einrichtung zum Auswählen eines ersten Signals, dessen Betrag der mittlere der drei Signale ist;
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds durch Addieren eines integrierten Fehlers zu einem Unterschied zwischen dem ersten Signal und einem der anderen Signale;
einer Einrichtung zum Ermitteln des ersten Signals nach Korrektur oder des einen der anderen Signale nach der Korrektur durch Korngieren des ersten Signals oder des einen der anderen Signale so, daß der Unterschied zwi schen dem ersten Signal und einem der anderen Signale Null wird oder niedriger als der Signalunterschied, wenn der Signalunterschied geringer ist als ein vorbestimmter, vorab gegebener Wert ist; und
einer Einrichtung zum Ermitteln des integrierten Fehlers auf der Grundlage des Unterschieds zwischen dem ersten Signal nach Korrektur und dem ei nen der anderen Signale nach Korrektur, und dem Signalunterschied.
einer Einrichtung zum Auswählen eines ersten Signals, dessen Betrag der mittlere der drei Signale ist;
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Signalunterschieds durch Addieren eines integrierten Fehlers zu einem Unterschied zwischen dem ersten Signal und einem der anderen Signale;
einer Einrichtung zum Ermitteln des ersten Signals nach Korrektur oder des einen der anderen Signale nach der Korrektur durch Korngieren des ersten Signals oder des einen der anderen Signale so, daß der Unterschied zwi schen dem ersten Signal und einem der anderen Signale Null wird oder niedriger als der Signalunterschied, wenn der Signalunterschied geringer ist als ein vorbestimmter, vorab gegebener Wert ist; und
einer Einrichtung zum Ermitteln des integrierten Fehlers auf der Grundlage des Unterschieds zwischen dem ersten Signal nach Korrektur und dem ei nen der anderen Signale nach Korrektur, und dem Signalunterschied.
8. Pulsbreitenmodulator zum Vornehmen einer Pulsbreitenmodulation von
mehreren Signalen, wobei ein Träger verwendet wird, mit:
einer Einrichtung zum Verlängern von Impulsintervallen des Trägers, wenn zumindest ein Unterschied einer niederfrequenten Komponente der mehre ren Signale in der Nähe von Null liegt.
einer Einrichtung zum Verlängern von Impulsintervallen des Trägers, wenn zumindest ein Unterschied einer niederfrequenten Komponente der mehre ren Signale in der Nähe von Null liegt.
9. Pulsbreitenmodulator nach Anspruch 8, mit:
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Unterschieds zwischen niedrigen Komponenten von zwei Signalen aus den mehreren Signalen.
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Unterschieds zwischen niedrigen Komponenten von zwei Signalen aus den mehreren Signalen.
10. Leistungswandler, der auf der Grundlage von Spannungsbefehlen Impuls
spannungen ausgibt, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 1 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 1 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
11. Leistungswandler zur Ausgabe von Impulsspannungen auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 2 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 2 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
12. Leistungswandler zur Ausgabe von Impulsspannungen auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 3 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 3 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
13. Leistungswandler zur Ausgabe von Impulsspannungen auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 4 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 4 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
14. Leistungswandler zur Ausgabe von Impulsspannungen auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 5 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 5 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei die mehreren Signale oder drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung verwendet wird.
15. Leistungswandler zur Ausgabe von Impulsspannungen auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 6 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung ver wendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 6 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung ver wendet wird.
16. Leistungswandler zur Ausgabe von Impulsspannungen auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, bei dem:
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 7 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung ver wendet wird.
das Verfahren der Pulsbreitenmodulation nach Anspruch 7 im Leistungs wandler angewendet wird, wobei drei der Signale als Spannungsbefehle verwendet werden und jeder Signalunterschied als Leitungsspannung ver wendet wird.
17. Leistungswandler zur Ausgabe einer Impulsspannung auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, mit dem Pulsbreitenmodulator nach Anspruch 8,
wobei
die Impulsspannung auf der Grundlage der Ausgabe des Pulsbreitenmodu lators ausgegeben wird.
die Impulsspannung auf der Grundlage der Ausgabe des Pulsbreitenmodu lators ausgegeben wird.
18. Leistungswandler zur Ausgabe einer Impulsspannung auf der Grundlage
von Spannungsbefehlen, mit dem Pulsbreitenmodulator nach Anspruch 9,
wobei
die Impulsspannung auf der Grundlage der Ausgabe des Pulsbreitenmodu lators ausgegeben wird.
die Impulsspannung auf der Grundlage der Ausgabe des Pulsbreitenmodu lators ausgegeben wird.
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