JP6236941B2 - モータの可変速駆動装置 - Google Patents
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Description
電圧形PWMインバータは、IGBT等の半導体パワースイッチング素子を用いて、直流電圧を高速スイッチングすることにより、出力端子にパルス状の電圧を連続して出力する。
従来のPWMインバータの回路構成例を図12に示す。電圧指令演算部Aは、3相出力電圧指令を演算する。キャリア生成器Bは、三角波キャリア波形を生成する。PWM演算器Cは、3相出力電圧指令とキャリア波形を入力し、電圧指令とキャリア波形の大小関係を比較することによって3相PWM波形を出力する。デッドタイム生成器Dは、IGBT等のスイッチング素子の上下アーム短絡を防止するために、各相のPWM波形にデッドタイムを付加した、上下アームのON/OFF指令パルスを出力する。ゲート制御回路Eは、デッドタイム生成器Dより上下アームのON/OFF指令を入力し、絶縁や電圧増幅を行ってインバータ主回路Fのスイッチング素子のゲートをコントロールする。以上の回路により、各相のスイッチング素子は直流電圧EdをスイッチングしたPWMパルス電圧をモータGへ出力する。
PWM変調は電圧指令値と、通常は三角波形のキャリアとを比較して、擬似正弦波状のパルス波形を出力する。通常のPWM制御ではインバータの制御率が高い場合(電圧指令が0またはEd近傍の場合)に、例えば図13に示すようにパルス幅が極めて短い電圧を出力する。
インバータから出力するパルス電圧の伝播時間Tは、ケーブルのインダクタンスと静電容量から決まる。図14はインバータ端子電圧(太線)とモータ端子電圧(太線)の波形例である。図14において、
(a)インバータの端子電圧がEdから0に変化した場合(点線)
前述の反射の結果、時間2T後にモータ端子に−Edの電圧がかかる(点線)。
さらに、時間2T後(時刻4T)に2×Edの電圧がモータ端子にかかる(一点鎖線)。
最初の(a)の効果によりモータ端子電圧が−Edの状態の時に、(b)のようにインバータ出力が+Edになると、モータ端子にはあたかも−Edから+Ed(電位差+2Ed)のステップ電圧が入力されたものと等価になる。そのため、反射の影響に+2Ed分だけ発生するため、モータの端子に最大3×Edの電圧が発生する。
上記のようなサージ電圧を抑制するため、相電圧の波高値近傍で出力電圧のパルス幅が狭くなる期間では、パルス幅がより広くなるように制限し、さらにこの制限したパルス幅においても出力電圧の変化を従来とほぼ同じにするために当該相の上アームまたは下アームをPWM演算の1周期の間オンさせる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
正弦波の電圧指令と三角波キャリア信号とを比較してPWM波形のPWM指令を発生するPWM演算器と、このPWM演算器のPWM指令に従ってゲート制御されるインバータ主回路とを備え、このインバータ主回路のPWM出力でモータを可変速駆動する装置において、
前記PWM演算器のPWM指令のパルス幅が最小パルス幅の設定値よりも短いときに該パルスの幅を延長させ、前記インバータ主回路のPWM出力の最小パルス幅を制限する最小パルス幅制限回路と、
PWMのスイッチング動作が前記電圧指令の1周期の1/6程度の期間休止する状態を示す、インバータ制御器から得られるスイッチング休止期間信号が、休止期間ではない状態に変化したことを検出するオフ状態検出回路と、
前記スイッチング休止期間信号が示すスイッチング休止期間において、前記最小パルス幅制限回路でパルス幅を延長したときの前記PWM指令に対するPWM出力のパルス遅延量を計測し、前記オフ状態検出回路によって、スイッチング休止期間ではない状態に変化したことが検出されたときに、前記計測されたパルス遅延量を、PWM指令信号のハイレベル又はローレベルに応じて設定された零以外の設定量にリセットする機能を有したパルス遅延補正カウンタと、
三角波キャリア信号のキャリア頂点を示すキャリア頂点信号を入力し、前記スイッチング休止期間中の1番目に入力されるキャリア頂点のタイミングで、装置によってPWM指令に対してPWM出力が遅れる遅延クロック数の1/2に設定したキャリア遅延量を、前記パルス遅延補正カウンタの計数値に加算して、パルス遅延幅を示す遅延補正量データを演算する遅延補正量データ演算回路と、
前記スイッチング休止期間中の2番目に入力されるキャリア頂点のタイミングで、前記演算された遅延補正量データを前記電圧指令にフィードバックして、他相の電圧指令を補正する電圧指令補正回路と、を備える。
LD:Dのデータを内部レジスタにロードするタイミングを指令する入力端子
en:カウントダウンイネーブル入力端子
Qb=0:内部カウンタ=0の時に1を出力するレジスタ出力端子
ck:クロック入力
このカウンタ1は、以降、最小パルス幅カウンタと称することもある。
t2:D型フリップフロップ2により出力が変化
t3:PWM出力変化をEXOR5により検出、カウンタ1の内部レジスタにD入力を初期設定する。
t8:パルス幅の狭いパルスの最初の変化が入力
t9:t2と同様にPWM出力が変化
t10:t3と同様にPWM出力変化をEXOR5により検出、カウンタ1の内部レジスタにD入力を初期設定する。
PWM入力=L&PWM出力=Hの時:カウントDown
それ以外の状態:カウント値を保持。
2、12、31…D型フリップフロップ
3、21…レジスタ
4…セレクタ
33…スイッチ
101…インバータ主回路
102…モータ
103…電圧指令演算部
104…キャリア生成器
105…PWM演算器
106…最小パルス幅制御部
107…デッドタイム生成器
108…ゲート制御回路
109…パルス幅休止期間検出器
110…電圧指令補正部
Claims (1)
- 正弦波の電圧指令と三角波キャリア信号とを比較してPWM波形のPWM指令を発生するPWM演算器と、このPWM演算器のPWM指令に従ってゲート制御されるインバータ主回路とを備え、このインバータ主回路のPWM出力でモータを可変速駆動する装置において、
前記PWM演算器のPWM指令のパルス幅が最小パルス幅の設定値よりも短いときに該パルスの幅を延長させ、前記インバータ主回路のPWM出力の最小パルス幅を制限する最小パルス幅制限回路と、
PWMのスイッチング動作が前記電圧指令の1周期の1/6程度の期間休止する状態を示す、インバータ制御器から得られるスイッチング休止期間信号が、休止期間ではない状態に変化したことを検出するオフ状態検出回路と、
前記スイッチング休止期間信号が示すスイッチング休止期間において、前記最小パルス幅制限回路でパルス幅を延長したときの前記PWM指令に対するPWM出力のパルス遅延量を計測し、前記オフ状態検出回路によって、スイッチング休止期間ではない状態に変化したことが検出されたときに、前記計測されたパルス遅延量を、PWM指令信号のハイレベル又はローレベルに応じて設定された零以外の設定量にリセットする機能を有したパルス遅延補正カウンタと、
三角波キャリア信号のキャリア頂点を示すキャリア頂点信号を入力し、前記スイッチング休止期間中の1番目に入力されるキャリア頂点のタイミングで、装置によってPWM指令に対してPWM出力が遅れる遅延クロック数の1/2に設定したキャリア遅延量を、前記パルス遅延補正カウンタの計数値に加算して、パルス遅延幅を示す遅延補正量データを演算する遅延補正量データ演算回路と、
前記スイッチング休止期間中の2番目に入力されるキャリア頂点のタイミングで、前記演算された遅延補正量データを前記電圧指令にフィードバックして、他相の電圧指令を補正する電圧指令補正回路と、
を備えたことを特徴とするモータの可変速駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013144096A JP6236941B2 (ja) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | モータの可変速駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2013144096A JP6236941B2 (ja) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | モータの可変速駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015019475A JP2015019475A (ja) | 2015-01-29 |
JP6236941B2 true JP6236941B2 (ja) | 2017-11-29 |
Family
ID=52439983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013144096A Active JP6236941B2 (ja) | 2013-07-10 | 2013-07-10 | モータの可変速駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JPH09149660A (ja) * | 1995-11-27 | 1997-06-06 | Toshiba Corp | Pwm制御インバータの制御装置 |
JP2007295649A (ja) * | 2006-04-21 | 2007-11-08 | Meidensha Corp | モータの可変速駆動装置 |
US7888905B2 (en) * | 2008-01-11 | 2011-02-15 | GM Global Technology Operations LLC | Method and system for controlling a power inverter in electric drives |
JP5618197B2 (ja) * | 2010-09-16 | 2014-11-05 | 株式会社リコー | モータ駆動装置 |
-
2013
- 2013-07-10 JP JP2013144096A patent/JP6236941B2/ja active Active
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