JP2943323B2 - Ｐｗｍインバータの出力電流検出方法 - Google Patents
Ｐｗｍインバータの出力電流検出方法Info
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- JP2943323B2 JP2943323B2 JP2339844A JP33984490A JP2943323B2 JP 2943323 B2 JP2943323 B2 JP 2943323B2 JP 2339844 A JP2339844 A JP 2339844A JP 33984490 A JP33984490 A JP 33984490A JP 2943323 B2 JP2943323 B2 JP 2943323B2
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、PWMインバータの制御装置に係り、特にイ
ンバータの出力電流検出方法に関する。
ンバータの出力電流検出方法に関する。
B.発明の概要 本発明は、各相出力を電圧ベクトルタイミング信号か
ら生成するPWMインバータにおいて、 搬送波の頂点タイミングになる零ベクトルの中心でイ
ンバータ出力電流をサンプリングするのに零ベクトルの
中心とインバータ出力電圧ベクトルの零ベクトルの中心
との差を検出して電流検出タイミングを補正することに
より、 インバータのデットタイムやスイッチング遅れによる
電流検出タイミングのずれを無くしたものである。
ら生成するPWMインバータにおいて、 搬送波の頂点タイミングになる零ベクトルの中心でイ
ンバータ出力電流をサンプリングするのに零ベクトルの
中心とインバータ出力電圧ベクトルの零ベクトルの中心
との差を検出して電流検出タイミングを補正することに
より、 インバータのデットタイムやスイッチング遅れによる
電流検出タイミングのずれを無くしたものである。
C.従来の技術 PWMインバータは、ベクトル制御のような交流電動機
の高性能速度制御等を可能にし、このベクトル制御を速
度センサレスとする場合の電動機の一次電圧と電流を使
った速度推定や、電流追従方式における三角波比較等の
ために電動機の電流検出を必要とする。
の高性能速度制御等を可能にし、このベクトル制御を速
度センサレスとする場合の電動機の一次電圧と電流を使
った速度推定や、電流追従方式における三角波比較等の
ために電動機の電流検出を必要とする。
PWMインバータの電流は、PWMのスイッチング周波数に
よる電流リップルと基本波電流が重畳しており、この電
流波形から基本波成分を検出するためにはローパスフィ
ルタによって高調波分を除去する方法が知られている。
よる電流リップルと基本波電流が重畳しており、この電
流波形から基本波成分を検出するためにはローパスフィ
ルタによって高調波分を除去する方法が知られている。
この方法では検出電流の位相遅れが大きくなり、ベク
トル制御等には高速応答性への影響が大きくなる。PWM
インバータの電流検出を高速に行う他の方法として、電
流波形からサンプリングを行い、このサンプリングタイ
ミングをPWM搬送波信号（三角波）が最大又は最小とな
る頂点（折れ点）とする方法がある（例えば日立評論、
VOL65、NO.4（1983−４）、マイクロプロセッサによる
インバータの直接ディジタル制御）。この方法ではPWM
インバータの主スイッチ素子のスイッチング動作点を避
け、スイッチング動作のほぼ中間点での電流サンプリン
グになって電流リップルの影響を少なくする。
トル制御等には高速応答性への影響が大きくなる。PWM
インバータの電流検出を高速に行う他の方法として、電
流波形からサンプリングを行い、このサンプリングタイ
ミングをPWM搬送波信号（三角波）が最大又は最小とな
る頂点（折れ点）とする方法がある（例えば日立評論、
VOL65、NO.4（1983−４）、マイクロプロセッサによる
インバータの直接ディジタル制御）。この方法ではPWM
インバータの主スイッチ素子のスイッチング動作点を避
け、スイッチング動作のほぼ中間点での電流サンプリン
グになって電流リップルの影響を少なくする。
D.発明が解決しようとする課題 三角波の頂点を電流検出タイミングとする従来の電流
検出方法は、三角波と基本波の比較によってPWM波形を
得る第４図のタイムチャートではＵ、Ｖ、Ｗ相共にオン
となる期間及び共にオフとなる期間に相当し、これは誘
導機固定子に複素座標をとるときの出力電圧ベクトル
（第５図）のうちの零ベクトル期間V0,V7の中心タイミ
ングとなる。従って、三角波比較方式によるPWM波形生
成又はPWMパターンデータからのPWM波形生成によるPWM
インバータでは零ベクトルV0,V7の中心タイミングで電
流サンプリングを行うことにより、リップル電流成分を
除去することができる。
検出方法は、三角波と基本波の比較によってPWM波形を
得る第４図のタイムチャートではＵ、Ｖ、Ｗ相共にオン
となる期間及び共にオフとなる期間に相当し、これは誘
導機固定子に複素座標をとるときの出力電圧ベクトル
（第５図）のうちの零ベクトル期間V0,V7の中心タイミ
ングとなる。従って、三角波比較方式によるPWM波形生
成又はPWMパターンデータからのPWM波形生成によるPWM
インバータでは零ベクトルV0,V7の中心タイミングで電
流サンプリングを行うことにより、リップル電流成分を
除去することができる。
ここで、インバータの主回路スイッチは高圧側アーム
と低圧側アームのオン・オフが同時に切換えられるとき
の同時オン（短絡）を防止するよう両者のオン・オフ制
御に少しの遅れを持たせるというデッドタイムが設けら
れる。
と低圧側アームのオン・オフが同時に切換えられるとき
の同時オン（短絡）を防止するよう両者のオン・オフ制
御に少しの遅れを持たせるというデッドタイムが設けら
れる。
上述のデッドタイムの遅延時間及びデッドタイム補償
回路の遅れさらにスイッチ素子自体のスイッチング遅れ
により、PWM波形生成回路の零ベクトル時刻と実際の出
力電圧の零ベクトル時刻にずれが生じ、電流検出にリッ
プル分が多く残ることがあり、速度推定等のために電流
検出を行うと検出電流の変動が速度検出精度を悪くする
問題があった。
回路の遅れさらにスイッチ素子自体のスイッチング遅れ
により、PWM波形生成回路の零ベクトル時刻と実際の出
力電圧の零ベクトル時刻にずれが生じ、電流検出にリッ
プル分が多く残ることがあり、速度推定等のために電流
検出を行うと検出電流の変動が速度検出精度を悪くする
問題があった。
本発明の目的は、デッドタイムやスイッチング遅れに
よる電流検出タイミングのずれを無くした電流検出方法
を提供することにある。
よる電流検出タイミングのずれを無くした電流検出方法
を提供することにある。
E.課題を解決するための手段と作用 本発明は、前記目的を達成するため、PWMインバータ
の各相出力を電圧ベクトルタイミング信号から生成する
PWMインバータにおいて、前記インバータの出力電圧か
ら零ベクトル期間のエッジタイミングを検出し、このタ
イミングと前記電圧ベクトルタイミング信号の零ベクト
ル期間の開始・終了タイミングとの差を検出し、この差
で前記電圧ベクトルタイミング信号のうちの零ベクトル
の中心のタイミング信号を補正し、この補正したタイミ
ングでインバータの出力電流をサンプリングして該電流
を検出するようにし、PWM波を生成するための零ベクト
ルタイミング信号の零ベクトル期間の開始・終了タイミ
ングとインバータの出力電圧ベクトルの零ベクトル期間
の開始・終了タイミングとの差をデッドタイムやスイッ
チング遅れとして検出し、この差で電流サンプリングタ
イミングを補正することで搬送波頂点における電流サン
プリングを行う。
の各相出力を電圧ベクトルタイミング信号から生成する
PWMインバータにおいて、前記インバータの出力電圧か
ら零ベクトル期間のエッジタイミングを検出し、このタ
イミングと前記電圧ベクトルタイミング信号の零ベクト
ル期間の開始・終了タイミングとの差を検出し、この差
で前記電圧ベクトルタイミング信号のうちの零ベクトル
の中心のタイミング信号を補正し、この補正したタイミ
ングでインバータの出力電流をサンプリングして該電流
を検出するようにし、PWM波を生成するための零ベクト
ルタイミング信号の零ベクトル期間の開始・終了タイミ
ングとインバータの出力電圧ベクトルの零ベクトル期間
の開始・終了タイミングとの差をデッドタイムやスイッ
チング遅れとして検出し、この差で電流サンプリングタ
イミングを補正することで搬送波頂点における電流サン
プリングを行う。
F.実施例 第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。マイ
クロコンピュータ１のPWM演算部２は周波数及び変調度
指令から各電圧ベクトル期間の開始と終了タイミングデ
ータT0、T1、T2を演算すると共に零ベクトル期間V0、V7
の中心になるタイミングデータT0-DETを求める。ゲート
信号発生部３はタイミングデータT0-DET、T0、T1、T2か
ら各電圧ベクトルV1〜V6の出力開始から終了までの幅を
持つゲート出力VU ＊、VV ＊、VW ＊を発生し、のときの相
順データを変調信号PWM_MODの位相を入力とする相順テ
ーブル４から得る。
クロコンピュータ１のPWM演算部２は周波数及び変調度
指令から各電圧ベクトル期間の開始と終了タイミングデ
ータT0、T1、T2を演算すると共に零ベクトル期間V0、V7
の中心になるタイミングデータT0-DETを求める。ゲート
信号発生部３はタイミングデータT0-DET、T0、T1、T2か
ら各電圧ベクトルV1〜V6の出力開始から終了までの幅を
持つゲート出力VU ＊、VV ＊、VW ＊を発生し、のときの相
順データを変調信号PWM_MODの位相を入力とする相順テ
ーブル４から得る。
ゲート出力VU ＊、VV ＊、VW ＊はインバータ５のゲート
信号にされ、該インバータからPWM波形の電圧出力を得
て誘導電動機６を駆動する。インバータ５の各相PWM波
出力電圧は電圧検出回路７によってオン・オフ期間とし
て検出し、論理回路８によって零ベクトルV0、V7期間の
幅とタイミングを持つパルスとして検出する。エッジ検
出回路91〜94は零ベクトルの開始と終了のタイミングを
夫々検出する。このタイミングは例えば第４図ではオン
モード期間には零ベクトルV0の終了タイミングを検出回
路91に検出し、零ベクトルV7の開始タイミングを検出回
路92に検出し、検出回路91の出力タイミングと検出回路
92の出力タイミングがベクトルV1とV6の両期間を挟むタ
イミングになる。
信号にされ、該インバータからPWM波形の電圧出力を得
て誘導電動機６を駆動する。インバータ５の各相PWM波
出力電圧は電圧検出回路７によってオン・オフ期間とし
て検出し、論理回路８によって零ベクトルV0、V7期間の
幅とタイミングを持つパルスとして検出する。エッジ検
出回路91〜94は零ベクトルの開始と終了のタイミングを
夫々検出する。このタイミングは例えば第４図ではオン
モード期間には零ベクトルV0の終了タイミングを検出回
路91に検出し、零ベクトルV7の開始タイミングを検出回
路92に検出し、検出回路91の出力タイミングと検出回路
92の出力タイミングがベクトルV1とV6の両期間を挟むタ
イミングになる。
遅れ時間検出部101〜104は、PWM演算部２の各電圧ベ
クトルV1〜V6の開始・終了タイミングT0、T1、T2のうち
のT0、T2を出力電圧ベクトル期間の開始・終了の基準タ
イミングとし、エッジ検出回路91〜94の検出タイミング
との差ΔＴを遅れ時間として検出する。例えば第４図の
オフモード期間では電圧ベクトルV6とV1を合わせた電圧
ベクトルはV6の立上がりタイミングT0とV1の立下がりタ
イミングT2から、検出部101ではT0に対する実際のオン
開始タイミングの差ΔTON-Sを検出し、検出部102ではT2
に対するオン終了タイミングの差ΔTON-Eを検出する。
クトルV1〜V6の開始・終了タイミングT0、T1、T2のうち
のT0、T2を出力電圧ベクトル期間の開始・終了の基準タ
イミングとし、エッジ検出回路91〜94の検出タイミング
との差ΔＴを遅れ時間として検出する。例えば第４図の
オフモード期間では電圧ベクトルV6とV1を合わせた電圧
ベクトルはV6の立上がりタイミングT0とV1の立下がりタ
イミングT2から、検出部101ではT0に対する実際のオン
開始タイミングの差ΔTON-Sを検出し、検出部102ではT2
に対するオン終了タイミングの差ΔTON-Eを検出する。
補正時間演算部111、112は遅れ時間検出部101〜104が
検出した遅れ時間ΔＴからオンモード及びオフモードで
の夫々の補正時間ΔTOFF-DET、ΔTON-DETを求める。こ
れら補正時間は第２図に示すフローチャートに示され
る。同図は４図のオンモード期間及びオフモード期間を
一般化して示し、出力電圧ベクトル指令になるタイミン
グT0、T1、T2が演算部２で求められ、夫々のベクトル期
間λ、μを持つようにゲート出力VU ＊、VV ＊、VW ＊がイ
ンバータ５に与えられることを示す。このときのインバ
ータ５からの実際の出力電圧ベクトルλ′、μ′がエッ
ジ検出回路91〜94でエッジタイミングとして検出され、
遅れ時間検出部101〜104によってオンモードでの遅れ時
間ΔTON-S、ΔTON-E及びオフモードでの遅れ時間ΔT
OFF-S、ΔTOFF-Eが夫々検出される。これら遅れ時間か
ら、補正時間演算部111、112の補正時間は電圧ベクトル
指令λ、μに対する実際の電圧ベクトル出力λ′、μ′
の開始時の遅れと終了時の遅れの平均値 として求める。
検出した遅れ時間ΔＴからオンモード及びオフモードで
の夫々の補正時間ΔTOFF-DET、ΔTON-DETを求める。こ
れら補正時間は第２図に示すフローチャートに示され
る。同図は４図のオンモード期間及びオフモード期間を
一般化して示し、出力電圧ベクトル指令になるタイミン
グT0、T1、T2が演算部２で求められ、夫々のベクトル期
間λ、μを持つようにゲート出力VU ＊、VV ＊、VW ＊がイ
ンバータ５に与えられることを示す。このときのインバ
ータ５からの実際の出力電圧ベクトルλ′、μ′がエッ
ジ検出回路91〜94でエッジタイミングとして検出され、
遅れ時間検出部101〜104によってオンモードでの遅れ時
間ΔTON-S、ΔTON-E及びオフモードでの遅れ時間ΔT
OFF-S、ΔTOFF-Eが夫々検出される。これら遅れ時間か
ら、補正時間演算部111、112の補正時間は電圧ベクトル
指令λ、μに対する実際の電圧ベクトル出力λ′、μ′
の開始時の遅れと終了時の遅れの平均値 として求める。
次に、タイミング補正部12は補正時間ΔTOFF-DET,ΔT
ON-DETを零ベクトルタイミングTO-DETに加減算補正す
る。この補正は、第２図に示すように、前回のオンモー
ド期間で検出される補正時間ΔTON-DETを次回の零ベク
トルタイミングの補正量とし、同様に前回とオンモード
期間で検出される補正時間ΔTOFF-DETを次回の零ベクト
ルタイミングの補正量とする。これら補正によって零ベ
クトルタイミングは実際の出力電圧ベクトルの零ベクト
ルの中心に補正、即ちインバータ５側でのデッドタイム
やスイッチング遅れによる補正がなされた零ベクトルタ
イミングに補正される。
ON-DETを零ベクトルタイミングTO-DETに加減算補正す
る。この補正は、第２図に示すように、前回のオンモー
ド期間で検出される補正時間ΔTON-DETを次回の零ベク
トルタイミングの補正量とし、同様に前回とオンモード
期間で検出される補正時間ΔTOFF-DETを次回の零ベクト
ルタイミングの補正量とする。これら補正によって零ベ
クトルタイミングは実際の出力電圧ベクトルの零ベクト
ルの中心に補正、即ちインバータ５側でのデッドタイム
やスイッチング遅れによる補正がなされた零ベクトルタ
イミングに補正される。
従って、電動機６の電流検出をサンプルホールド回路
131〜133及びA/D変換器141〜143でサンプリングするの
に、タイミング補正部12により補正した零ベクトルタイ
ミングでサンプリングすることにより、デッドタイム等
によるずれによる電流リップル発生を無くすことができ
る。
131〜133及びA/D変換器141〜143でサンプリングするの
に、タイミング補正部12により補正した零ベクトルタイ
ミングでサンプリングすることにより、デッドタイム等
によるずれによる電流リップル発生を無くすことができ
る。
上述までのマイクロコンピュータ１の各演算は第３図
に示すフローチャートで実現される。同図中、ステップ
S1〜S8はタイミングT1〜T3と零ベクトルの開始・終了タ
イミングから差ΔTON-S、ΔTON-E、ΔTOFF-S、ΔTOFF-E
を求め、ステップS9ではタイミングTO-DET、T0〜T2を演
算し、ステップS11ではオンモードでの補正したタイミ
ングTO-DETを求め、ステップS12ではオフモードでの補
正したタイミングTO-DETを求め、夫々ではステップS9で
求めたタイミングをTON-S等にセットする。また、ステ
ップS13では各タイミングデータを夫々ゲート制御指令
信号としてセットすると共に電流サンプリング信号とし
てセットする。
に示すフローチャートで実現される。同図中、ステップ
S1〜S8はタイミングT1〜T3と零ベクトルの開始・終了タ
イミングから差ΔTON-S、ΔTON-E、ΔTOFF-S、ΔTOFF-E
を求め、ステップS9ではタイミングTO-DET、T0〜T2を演
算し、ステップS11ではオンモードでの補正したタイミ
ングTO-DETを求め、ステップS12ではオフモードでの補
正したタイミングTO-DETを求め、夫々ではステップS9で
求めたタイミングをTON-S等にセットする。また、ステ
ップS13では各タイミングデータを夫々ゲート制御指令
信号としてセットすると共に電流サンプリング信号とし
てセットする。
G.発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、PWM波形を生成する
電圧ベクトルタイミング信号と出力電圧ベクトルの夫々
の零ベクトル期間の開始・終了タイミングのずれを検出
し、このずれによって電流サンプリングのための零ベク
トルの中心タイミングを補正するようにしたため、イン
バータの主スイッチに設定するデッドタイムやスイッチ
ング遅れによる零ベクトルの中心のずれを無くした電流
サンプリングを行うことができ、リップルを少なくした
電流検出ひいては速度推定等から高精度の速度制御を可
能にする。
電圧ベクトルタイミング信号と出力電圧ベクトルの夫々
の零ベクトル期間の開始・終了タイミングのずれを検出
し、このずれによって電流サンプリングのための零ベク
トルの中心タイミングを補正するようにしたため、イン
バータの主スイッチに設定するデッドタイムやスイッチ
ング遅れによる零ベクトルの中心のずれを無くした電流
サンプリングを行うことができ、リップルを少なくした
電流検出ひいては速度推定等から高精度の速度制御を可
能にする。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は実施
例における補正時間演算のタイムチャート、第３図は他
の実施例のフローチャート、第４図はPWMインバータに
おける三角波比較方式のタイムチャート、第５図は電圧
ベクトル図である。 ２……PWM演算部、３……ゲート信号発生部、４……相
順テーブル、91、94……エッジ検出回路、101、104……
遅れ時間検出部、111、112……補正時間演算部、12……
タイミング補正部。
例における補正時間演算のタイムチャート、第３図は他
の実施例のフローチャート、第４図はPWMインバータに
おける三角波比較方式のタイムチャート、第５図は電圧
ベクトル図である。 ２……PWM演算部、３……ゲート信号発生部、４……相
順テーブル、91、94……エッジ検出回路、101、104……
遅れ時間検出部、111、112……補正時間演算部、12……
タイミング補正部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−80774（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189467（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−262873（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−307070（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−65058（ＪＰ，Ａ) 小玉外３名，”ＰＷＭ同期形電流検出 方式”平成２年電気学会全国大会講演論 文集，Ｐ．５−118 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 7/42 - 7/98 ＪＩＣＳＴ（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】PWMインバータの各相出力を電圧ベクトル
タイミング信号から生成するPWMインバータにおいて、
前記インバータの出力電圧から零ベクトル期間のエッジ
タイミングを検出し、このタイミングと前記電圧ベクト
ルタイミング信号の零ベクトル期間の開始・終了タイミ
ングとの差を検出し、この差で前記電圧ベクトルタイミ
ング信号のうちの零ベクトルの中心のタイミング信号を
補正し、この補正したタイミングでインバータの出力電
流をサンプリングして該電流を検出することを特徴とす
るPWMインバータの電流検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339844A JP2943323B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Ｐｗｍインバータの出力電流検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339844A JP2943323B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Ｐｗｍインバータの出力電流検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04208076A JPH04208076A (ja) | 1992-07-29 |
| JP2943323B2 true JP2943323B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=18331353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339844A Expired - Lifetime JP2943323B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Ｐｗｍインバータの出力電流検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943323B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05292753A (ja) * | 1992-04-10 | 1993-11-05 | Meidensha Corp | Ｐｗｍインバータの電流検出方法 |
| JP3799324B2 (ja) * | 2002-12-02 | 2006-07-19 | 株式会社東芝 | 誘導加熱調理器 |
| EP2566043A1 (en) * | 2010-04-28 | 2013-03-06 | Hitachi, Ltd. | Power conversion device |
| JP6632518B2 (ja) * | 2016-01-08 | 2020-01-22 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 電流センサｉｃ、電流センシングシステムおよびモーター駆動システム |
| JP2018185149A (ja) * | 2017-04-24 | 2018-11-22 | 日置電機株式会社 | 三相電力測定装置 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339844A patent/JP2943323B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 小玉外３名，"ＰＷＭ同期形電流検出方式"平成２年電気学会全国大会講演論文集，Ｐ．５−１１８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04208076A (ja) | 1992-07-29 |
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