JPH025675Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、パルス幅変調（PWM）方式インバ
ータのゲート信号発生回路に関する。

PWM方式インバータは、インバータ主回路の
スイツチング信号（ゲート信号）として出力周波
信号を搬送波（キヤリア）でスイツチングしたパ
ルス列信号（パルス幅変調信号）を使う。この
PWM信号発生には、キヤリア周波数をインバー
タ出力周波数に同期して変える同期式と、キヤリ
ア周波数をインバータ出力周波数に同期させない
非同期式があり、同期式、非同期式にも周波数比
率を段階的に切換えるものがあり、以下の４つの
方式に分けられる。

(1) インバータ出力周波数の変化に拘らずキヤリ
ア周波数を一定にする（非同期式）。

(2) インバータ出力周波数の変化に複数段でキヤ
リア周波数を切換える（非同期式）。

(3) インバータ出力周波数と同じ発振器から一定
比率で分周してキヤリア周波数を作り出す（同
期式）。

(4) インバータ出力周波数と同じ発振器から分周
してキヤリア周波数を作り出すが分周比をイン
バータ出力周波数によつて複数段に切換える
（同期式）。

これら方式は一長一短があるが、キヤリア周波
数をインバータ出力周波数に応じて切換えるもの
では切換点でインバータ出力に不連続変化を起
し、負荷として電動機を持つものでは該電動機に
トルクシヨツクを発生させる。そこで、トルク変
化を問題とするインバータには上記(1)又は(3)項の
方式を採用するが、これら方式にも次のような問
題が残る。

上記(1)項の方式では、騒音対策等を考慮してキ
ヤリア周波数を高い値に固定すると、低周波領域
では主回路スイツチング素子の動作スピードやゲ
ート信号発生回路中の伝達遅れ分がPWMパルス
幅の固定分としての作用が大きくなつて出力電流
の波形歪みが大きくなるし、場合によつては殆ん
ど流れなくなる。

また、(3)項の方式では低周波域で適当なキヤリ
ア周波数に選定すれば高周波数で出力周波数を制
限するし、逆に高周波域で適当なキヤリア周波数
に選定すると低周波域でパルス数が不足して電流
リツプルが増加するため下限周波数を制限する。
これにはキヤリア周波数と出力周波数比率を高い
桁範囲まで選定すれば良いが分周器桁数が極端に
大きくなつたり周波数検出手段の分解能で制限さ
れる。

本考案は上述までの事情に鑑みてなされたもの
で、インバータ出力周波数変化に対して連続的に
キヤリア周波数を変化させ、しかも低周波から高
周波まで適切なキヤリア周波数にしてPWM信号
を得ることができるゲート信号発生回路を提供す
ることを目的とする。

本考案は、インバータ出力周波数設定値に固定
バイアス分を加えてキヤリア周波数設定値を得る
構成とし、比較的簡単な回路構成にしてキヤリア
周波数が低周波域で極端に低くなることなく高周
波域で極端に高くなることのないようにしたこと
を特徴とする。

第１図は本考案の一実施例を示す全体構成図で
ある。インバータ出力設定器１はその設定電圧
V_Sを出力電圧及び出力周波数設定値として電圧
−周波数変換器（例えば電圧制御発振器）２の電
圧入力とされ、さらに乗算器３の一方の入力にし
て変換器２の出力周波数ωの入力と乗算される。
乗算器３は出力周波数ωの信号を設定電圧V_Sで
振幅制御することによつてインバータの出力周波
数と出力電圧に一定比率を持たせた出力周波数
（電圧）信号（例えば正弦波）ｖを得る。

一方、出力設定器１の設定値V_Sは固定バイア
ス設定器４のバイアス設定値V_Bと加算される。
この加算のための加算器５の出力はキヤリア信号
発生器６に周波数制御信号として印加される。信
号発生器６は周波数制御信号（＝V_S＋V_B）に対
して一定比率にした周波数を持つキヤリア信号ｆ
（例えば三角波信号）を発生する。

比較器７は出力周波数（電圧）信号ｖとキヤリ
ア信号ｆとのレベル比較によつてPWM信号を得
る。このPWM信号は論理ゲート回路８によつて
各相に分配増幅したゲートパルスにされ、インバ
ータ主回路９のスイツチング素子をオン・オフ制
御する。１０はインバータ負荷としての電動機、
１１は交流電源である。

このように、キヤリア周波数を出力周波数（電
圧）設定値V_Sに固定バイアス分V_Bを加えて設定
することにより、第２図に示すようにインバータ
出力周波数Ｆに対する出力電圧Ｖに一定比率を持
たせながらキヤリア周波数f_Cには出力周波数Ｆが
零で固定バイアス分f_Bを持ち周波数Ｆの上昇に比
例して高くなる線形特性を得ることができる。そ
して、キヤリア周波数f_Cはインバータ出力周波数
が低周波域では比較的高く、高周波域では比較的
低くした適切な周波数設定を低い比率（傾斜）で
可能にする。また、キヤリア周波数f_Cは低周波か
ら高周波まで連続的に変化させることができ、従
来の段階的切換えに較べて電動機１０にトルクの
不連続点（トルクシヨツク）を発生させることが
ない。

なお、キヤリア周波数f_Cの特性は第２図に実線
で示すように全域を直線的にするに限らず、第２
図に破線で示すf_C′のように低周波域のみ低くす
るバイアス設定にし、低周波領域の波形歪みを小
さくして騒音低減を図つた特性にすることもでき
る。

第３図は第１図における加算器５とキヤリア信
号発生器６の一実施例を示す回路図であり、第２
図中のキヤリア特性f_Cを得る場合である。加算器
５は設定値V_S及びV_Bを負極性で加算して正極性
出力を得る。キヤリア信号発生器６は６₁〜６₄か
ら成り、反転増幅器６₁は加算器５の出力を利得
１で反転増幅し、加算積分器６₂は反転増幅器６₁
の出力とアナログスイツチ６₃を通した加算器５
の出力とを２対１の割合で加算して積分する。コ
ンパレータ６₄は加算積分器６₂の出力をヒステリ
シス特性を持つて比較し、ヒステリシス幅は低抗
R₁，R₂で設定し、出力はアナログスイツチ６₃の
オン・オフ制御をする。図中Ａ１〜Ａ４は演算増
幅器である。

この構成における要部波形は、第４図に示すよ
うになる。アナログスイツチ６₃のオン期間
（T_ON）では加算器５の出力（正極性）に対して
加算積分器６₂の入力は正極性になり、その出力
は負の傾斜を持つて下降して行く。そして、加算
積分器６₂の出力がコンパレータ６₄の基準レベル
V_Lに達すると、コンパレータ６₄の出力が反転し
てアナログスイツチ６₃をオフ制御すると共に基
準レベルがV_LからV_Hに切換わる。アナログスイ
ツチ６₃のオフにより、そのオフ期間（T_OFF）に
は加算積分器６₂の入力が負極性になり、その出
力が基準レベルV_LからV_Hに向かつて上昇し、V_H
に達するとコンパレータ６₄の出力が復帰してア
ナログスイツチ６₃を再びオン制御する。この繰
り返しによつて加算積分器６₂の出力はキヤリア
信号としての三角波になり、その周波数は設定値
V_SとV_Bの加算値によつて決まる。

以上のとおり、本考案によれば、インバータ出
力周波数（電圧）設定値に固定バイアス値を加え
てキヤリア周波数を設定するため、キヤリア周波
数を低周波から高周波まで連続的に変化させなが
ら適切な周波数に設定できる効果がある。また、
構成的には固定バイアス設定器を出力周波数設定
値に加算する手段を追加する構成になり、非同期
式の特徴を損なうことなく出力周波数によつて段
階的にキヤリア周波数を切換えるものに較べて簡
単な構成にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す全体構成図、
第２図は本考案におけるキヤリア周波数特性を示
す図、第３図は第１図における加算器５とキヤリ
ア信号発生器６の一実施例を示す回路図、第４図
は第３図の要部波形図である。 １……出力設定器、２……電圧−周波数変換
器、３……乗算器、４……固定バイアス設定器、
５……加算器、６……キヤリア信号発生器、７…
…比較器、８……論理ゲート回路、９……インバ
ータ主回路、１０……電動機、６₃……アナログ
スイツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. インバータ出力周波数（電圧）信号とキヤリア
   信号とを比較してパルス幅変調したゲート信号を
   発生するPWM方式インバータのゲート信号発生
   回路において、上記インバータ出力周波数（電
   圧）信号にバイアス分を加算して上記キヤリア信
   号の周波数を設定する手段を備えたことを特徴と
   するインバータのゲート信号発生回路。