JPH05199796A - 可変速駆動装置の電流制御方式 - Google Patents

可変速駆動装置の電流制御方式

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JPH05199796A
JPH05199796A JP4006152A JP615292A JPH05199796A JP H05199796 A JPH05199796 A JP H05199796A JP 4006152 A JP4006152 A JP 4006152A JP 615292 A JP615292 A JP 615292A JP H05199796 A JPH05199796 A JP H05199796A
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康弘 山本
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ３アーム変調方式のＰＷＭインバータ装置に
おいて、電圧飽和近くで２アーム変調方式に切換えて０
ベクトル抜けのない電流制御を行うこと。 【構成】 ＰＷＭパターン演算部３１からの電圧ベクト
ル時間Ｔλ,Ｔμ,Ｔ0から３アーム変調用の時刻データ
を作る時刻データ作成部３２と、この時刻データを各相
時刻に切換える時刻切換スイッチ３３を備えた３アーム
変調方式のＰＷＭインバータ装置において、電圧ベクト
ル時間から２アーム変調用の時刻データを作成する時刻
データ作成部４１を設け、ヒステリシスを有する比較回
路４５で０ベクトル時間Ｔ0とデッドタイム補償設定値
Ｋ・Ｔdeyとを比較し、０ベクトル時間が小さくなる
と、変調切換スイッチ４７により時刻データ作成部４１
のデータをＰＷＭパターンが２アーム変調方式となるよ
うに時刻切換スイッチ３３に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電圧形ＰＷＭインバー
タの電流制御系の電圧飽和近くでの電流制御特性を向上
させる可変速駆動装置の電流制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に電圧形ＰＷＭインバータを用いた
可変速駆動装置（特願平２−７９８３号）を示す。図１
において、１は速度又はトルク指令及び速度検出等のデ
ータを用いたベクトル制御部、２はベクトル制御部の電
流指令により電流制御演算を行うＡＣＲ（電流）制御
部、３はＡＣＲ制御部の電圧空間ベクトルの電圧振幅と
位相指令から３相ＰＷＭパターンを演算し、ＰＷＭパタ
ーンに基づきＰＷＭ指令を発するＰＷＭパターン発生
器、４はデッドタイム補償回路、５はゲート信号回路、
６はドライブ回路、７はインバータ主回路、８は誘導電
動機である。
【０００３】なお、図１中９は電圧検出器、１０は電流
検出器、１１は速度検出器、１２はＰＷＭパターン発生
器よりの０ベクトルの中間サンプルホールド信号と同期
してその時の出力電流をＡ／Ｄ変換終了時まで保持する
サンプルホールド回路、１３はＡ／Ｄ変換器、２２は速
度検出器１１からの回転子速度ωｒと滑り角速度ωｓよ
り電源速度ω0を得る加算器を示す。
【０００４】図５はＰＷＭパターン発生器３のブロック
回路を示すもので、３１はＡＣＲ制御部１からのベクト
ル電圧指令Ｖと、出力電圧位相指令θｖから６０°間に
限定された出力電圧位相φ及び直流電源電圧Ｖdc，ＰＷ
Ｍ搬送波周期（ＰＷＭ時間）ＴｃからＰＷＭパターンを
円近似法で計算し、６０°位相を異にする電圧ベクトル
時間Ｔλ，Ｔμ及び０ベクトル時間Ｔ0を出力するＰＷ
Ｍパターン演算部。
【０００５】３２は図６に示すように半ＰＷＭ時間Ｔ0
／２に０ベクトル時間Ｔ0を電圧ベクトル時間Ｔλ，Ｔ
μの両側に２等分した時間データを作り、時刻データＴ
1，Ｔ2，Ｔ3を出力する３アーム変調用時刻データ作成
部。
【０００６】３３は時刻データＴ1，Ｔ2，Ｔ3を各相電
圧時刻Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに変換する時刻切換スイッチ、
３４は時刻Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗをスイッチングして各相電
圧信号Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ（ＰＷＭパターン）を出力する
ＯＮ／ＯＦＦ切換回路である。
【０００７】なお、図５中、３５はＡＣＲ制御部からの
出力電圧位相θｖの６０°毎モード選択回路、３６は６
０°毎モード選択回路出力が入力し６０°毎の基準位相
ψλを出力する基準位相出力テーブル、３７は出力電圧
位相θｖから６０°毎の基準位相ψλを引いて６０°間
に限定された出力電圧位相φをＰＷＭパターン演算部３
１に出力する減算器、３８は６０°毎のモード選択回路
３５の出力により時刻切換スイッチ３３を制御するスイ
ッチ選択テーブル、３９はＯＮ／ＯＦＦ切換回路をＰＷ
Ｍ時間Ｔｃで制御すると共に電流をサンプリングするス
イッチングＯＮ／ＯＦＦコントロール回路を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記ＰＷＭパターンを
円近似法で計算し、０ベクトル時間Ｔ0を時間Ｔλ，Ｔ
μの両側に２等分して出力し、電流はＰＷＭパターンの
区切り点でカップリングする方式（以下３アーム変調方
式という）は、出力電圧が高くなると、０ベクトルの幅
が狭くなる。
【０００９】０ベクトルの幅が狭くなると、デッドタイ
ム補償により０ベクトル欠けが発生する。このとき電流
ベクトル軌跡は半径の大きな方向に移動する。
【００１０】図７（イ），（ロ）に０ベクトル欠け発生
前，後のベクトルを示す。図７において、（ロ）に示す
ようにデッドタイム補償によりＢ点の０ベクトル期間が
Ｄ点に移動し、Ｂ点で０ベクトルが欠け、Ｄ点では０ベ
クトルが早く現れた場合、電流ベクトルの軌跡は図８の
ようになる。
【００１１】この場合、電流ベクトルの軌跡は、
「１」，「２」までは同じだが「３」の期間が長くな
る。このため電流ベクトルは大きく移動する。「４」，
「５」，「６」は元のままなので、０ベクトルが欠けて
いない図７（イ）の場合の電流ベクトル軌跡（図示省
略）に比べ、「３」の期間が長くなった分だけ平行移動
した位置に存在する。「７」のベクトル期間は０ベクト
ルが増えた分だけ短くなり、「８」の０ベクトル期間は
「３」の期間中にあるべきであった０ベクトルの分も長
くなり、結果として「９」の終りは「１」の始めの点と
一致する。
【００１２】つまり、０ベクトル欠けが生じると、電流
ベクトル最終軌跡の点は０ベクトルの無い部分と等しく
なるが、その期間中の軌跡は電流半径の大きな方へ平行
移動する。そのため、この期間中の電流の積分値は０ベ
クトルに欠けのない電流より大きくなってしまう。この
ため、同じ電圧成分のＰＷＭパターンであるが０ベクト
ルの挿入場所により電流が異なることになる。
【００１３】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、ＡＣ
Ｒ制御系はそのままとして電圧飽和近くでＰＷＭパター
ンを３アーム変調方式から２アーム変調方式に切換える
ことにより、電圧飽和近くでのＡＣＲ制御特性が向上す
るようにした可変速駆動装置の電流制御方式を提供する
ことにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変速駆動装置の電流制御方式は、電流制
御部の電圧指令と出力電圧位相から３相ＰＷＭパターン
を演算するＰＷＭパターン演算部と、この演算部で演算
された０ベクトル時間を含む電圧ベクトル時間から３ア
ーム変調用の時刻データを作成する３アーム変調用時刻
データ作成部と、この時刻データを各相時刻切換える時
刻切換スイッチを備えたＰＷＭインバータ装置におい
て、前記電圧ベクトル時間から２アーム変調方式の時刻
データを作成する２アーム変調用時刻データ作成部と、
前記０ベクトル時間とデッドタイム補償設定値とを比較
して０ベクトル時間が小さくなると３アーム／２アーム
変調切換信号を出力する比較回路と、この比較回路の切
換信号により前記３アーム変調用時刻データと２アーム
変調用時刻データを切換えて前記時刻切換スイッチに出
力する変調切換スイッチを設けてなるものである。
【００１５】比較回路にはヒステリシス特性をもたせる
とよい。
【００１６】比較回路は０ベクトル時間とデッドタイム
補償設定値に比例した時間とを比較しうるようにすると
よい。
【００１７】
【作用】出力電圧が高くなり０ベクトルの幅が狭くなる
と３アーム変調方式のＰＷＭパターンに０ベクトル欠け
が発生する。比較回路はＰＷＭパターン演算部よりの０
ベクトル時間をデッドタイム補償設定値と比較して０ベ
クトル欠けが発生する前に切換信号を変調切換スイッチ
に出力する。変調切換手段は３アーム変調方式の時刻デ
ータを２アーム変調方式の時刻データに切換えて、時刻
切換スイッチに出力し、２アーム変調方式のＰＷＭパタ
ーンによる電流制御に切換える。
【００１８】２アーム変調方式は３アーム変調方式に比
し電流リップルが約２倍となる欠点があるが、０ベクト
ル期間の幅が２倍となっているので、出力電圧が高くな
っても０ベクトル欠けのない電流制御を行うことができ
る。
【００１９】比較回路にヒステリシス特性を持たせれば
電圧飽和近くで、３アーム変調と２アーム変調間を頻繁
に行き来することがなくなる。
【００２０】また、比較回路で０ベクトル時間と比較す
る時間をデッドタイム補償値に比率を掛けた値とすれ
ば、比率を変更することにより電圧指令に対する３アー
ム変調と２アーム変調の切換時期を調整することができ
る。
【００２１】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図２はＰＷＭパターン発生器を示す。なお、前記従来図
５に示したものと同一構成部分は、同一符号を付してそ
の重複する説明を省略する。
【００２２】図２において、３２は３アーム変調用時刻
データ作成部、４１は４２，４３からなる２アーム変調
用時刻データ作成部で、４２はＰＷＭパターン演算部か
らの電圧ベクトル時間Ｔλ，Ｔμ及び０ベクトル時間Ｔ
0が入力し、０ベクトル時間Ｔ0を時間Ｔλ，Ｔμの後ろ
に集中させ時刻データＴ1，Ｔ2，Ｔ3を出力する時刻デ
ータ作成部、４３は同じく時間Ｔλ，Ｔμ，Ｔ0が入力
し、０ベクトル時間Ｔ0を時間Ｔλ，Ｔμの前に集中さ
せ時刻データＴ1，Ｔ2，Ｔ3を出力する時刻データ作成
部。
【００２３】４５はＰＷＭパターン演算部３１の０ベク
トル期間Ｔ0とデッドタイム補償設定値Ｔdlyに比率回路
４４で係数Ｋを掛けた値Ｋ・Ｔdlyが入力し、Ｔ0＜ＫＴ
dlyで３アーム／２アーム変調切換信号を出力するヒス
テリシスコンパレータからなる比較回路である。
【００２４】４６は３アーム／２アーム変調切換信号回
路４５の出力と６０°毎のモード選択回路の出力及びス
イッチングＯＮ／ＯＦＦコントロール回路３９の出力が
入力し、３アーム／２アーム変調切換データを出力する
スイッチ選択テーブル。
【００２５】４７はスイッチ選択テーブル４６のデータ
で制御される変調切換スイッチで、３アーム変調時は、
時刻データ作成部３２の時刻データＴ1，Ｔ2，Ｔ3をそ
のままＴ1′，Ｔ2′，Ｔ3′として出力し、ＯＮ／ＯＦ
Ｆ切換回路３４から３アーム変調方式のＰＷＭパターン
を出力させる。
【００２６】また、２アーム変調時は、時刻データ作成
部４２，４３の時刻データＴ1，Ｔ2，Ｔ3を、図３のよ
うに従来ＰＷＭ半週期間の０ベクトル時間Ｔ0を２等分
して電圧ベクトル時間Ｔλ，Ｔμの両側に配分していた
ものを変更する。即ち、（１）半ＰＷＭ期間の０ベクト
ル時間をそのまま時間Ｔλ側又はＴμ側の端に設定す
る、（２）半ＰＷＭ期間を次の半ＰＷＭ期間の０ベクト
ル時間が連続するように時間Ｔλ，Ｔμ側のどちらかに
するか決める、（３）更に対象性の点より火力電圧位相
６０°区間毎に０ベクトル時間Ｔ0を集める点を変更す
る、等にスイッチ選択テーブル４６のデータにより切換
えられ、時刻データＴ1′，Ｔ2′，Ｔ3′を出力し、Ｏ
Ｎ／ＯＦＦ切換回路３４から２アーム変調方式のＰＷＭ
パターン（電学論Ｄ．１０９巻１１号平成元年Ｐ８０
９．の２アーム変調に相当）を出力させる。
【００２７】このとき電流サンプルは従来通りＰＷＭ半
週期毎に行えばよく、図４のような電流軌跡の１ＰＷＭ
周期間の重心をサンプルすることになる。従って従来図
１（特願昭２−７９８３号）のＡＣＲ制御系がそのまま
適用可能となる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。
【００２９】（１）ＰＷＭパターンが３アーム変調方式
のインバータ装置を、電圧飽和近くで２アーム変調方式
に切換えて０ベクトル期間の幅を２倍にしているので、
電圧飽和近くで０ベクトル欠けがおこることがなくな
り、電流制御特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】可変速駆動装置を示すブロック回路図。
【図２】本発明の実施例にかかるＰＷＭパターン発生器
を示す機能ブロック回路図。
【図３】実施例の０ベクトル配置説明図。
【図４】実施例の電流ベクトルの軌跡説明図。
【図５】従来ＰＷＭパターン発生器を示す機能ブロック
回路図。
【図６】３アーム変調における時間データ及び時刻デー
タ説明図。
【図７】０ベクトル移動説明図。
【図８】０ベクトル移動の電流ベクトル軌跡説明図。
【符号の説明】
１…ベクトル制御部、２…電流制御部、３…ＰＷＭパタ
ーン発生器、４…デッドタイム補償回路、５…ゲート信
号回路、６…ドライブ回路、７…インバータ主回路、８
…誘導電動機、１１…速度検出器、１２…サンプルホー
ルド回路、３１…ＰＷＭパターン演算部、３２…３アー
ム変調用時刻データ作成部、３３…時刻切換スイッチ、
３４…ＯＮ／ＯＦＦ切換回路、３５…６０°毎モード選
択回路、３６…６０°毎基準位相出力テーブル、３８…
スイッチ選択テーブル、３９…スイッチングＯＮ／ＯＦ
Ｆコントロール回路、４１…２アーム変調用時刻データ
作成部、４４…比率回路、４５…比較回路、４６…スイ
ッチ選択テーブル、４７…変調切換スイッチ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電流制御部の電圧指令と出力電圧位相か
    ら３相ＰＷＭパターンを演算するＰＷＭパターン演算部
    と、この演算部で演算された０ベクトル時間を含む電圧
    ベクトル時間から３アーム変調用の時刻データを作成す
    る３アーム変調用時刻データ作成部と、この時刻データ
    を各相時刻切換える時刻切換スイッチを備えたＰＷＭイ
    ンバータ装置において、 前記電圧ベクトル時間から２アーム変調方式の時刻デー
    タを作成する２アーム変調用時刻データ作成部と、 前記０ベクトル時間とデッドタイム補償設定値とを比較
    して０ベクトル時間が小さくなると３アーム／２アーム
    変調切換信号を出力する比較回路と、 この比較回路の切換信号により前記３アーム変調用時刻
    データと２アーム変調用時刻データを切換えて前記時刻
    切換スイッチに出力する変調切換スイッチを設け、前記
    電圧指令の大きさにより３アーム，２アーム変調方式が
    切換るようにしたことを特徴とした可変速駆動装置の電
    流制御方式。
  2. 【請求項２】 比較回路がヒステリシス特性を有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の可変速駆動装置の電流制
    御方式。
  3. 【請求項３】 比較回路で０ベクトル時間と比較する時
    間をデッドタイム補償設定値に比率を掛けた値としたこ
    とを特徴とした請求項１又は２記載の可変速駆動装置の
    電流制御方式。
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