JPH11220876A - 電力変換器の制御装置およびその制御方法 - Google Patents
電力変換器の制御装置およびその制御方法Info
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- JPH11220876A JPH11220876A JP10019031A JP1903198A JPH11220876A JP H11220876 A JPH11220876 A JP H11220876A JP 10019031 A JP10019031 A JP 10019031A JP 1903198 A JP1903198 A JP 1903198A JP H11220876 A JPH11220876 A JP H11220876A
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Abstract
PWM変調方式において、安価なマイクロコンピュータ
でも使用できる電力変換器の制御装置とその制御方法を
得る。 【解決手段】 所定キャリア周期における電圧印加タイ
ミングをキャリア周期における電圧オフ時間データと所
定時間変化データとの論理積にて演算されるよう、位相
変調情報発生手段13と演算手段18とを設けた。
Description
御(PWM制御)により出力電圧を制御する電力変換器
の制御装置に関するものである。
機器においては出力電圧にスイッチング周波数成分が存
在する。出力回路側にリアクトル要素がある場合、上記
スイッチング成分に起因する磁気吸引力が生じ、振動や
音を発生する。耳障りなPWM周波数(キャリア周波
数)の逓倍音を低減する試みとして、スイッチングのパ
ターンを変調し発生音をホワイトノイズ化する方法が提
案されている。
示された電力変換装置の制御装置の構成図であり、図1
2において1は電力変換器である降圧チョッパ回路、2
は電源電圧、25はスイッチング信号発生手段、14は
電圧指令信号発生手段、15はキャリア信号発生手段、
26はマイクロコンピュータである。電圧指令信号発生
手段14はV/Fパターンを記憶したROM14aとこ
のROMからのアナログ信号をデジタル信号に変換する
A/Dコンバータ14bからなる。また、キャリア信号
発生手段15は水晶発振器15aとこの水晶発振器の出
力信号を計数するカウンタ15bからなり、このカウン
タ15bの出力信号を直接キャリア信号aとクロック信
号として出力する。
て説明する。図13はマイクロコンピュータ18の内部
で演算する処理の流れを示すフローチャートである。図
12において直流電源2を直流電圧を降圧チョッパ回路
の入力端子9と10の間に印加し、電圧指令発生手段1
4は電圧指令信号V* を出力する。キャリア信号発生手
段15はキャリア周期Tのキャリア信号a(のこぎり
波)とキャリア信号の立ち下がりに同期したクロック信
号を出力する。
V* とクロック信号に基づいて図13に示すフローチャ
ートの演算を行ない、パルス幅変調制御に必要な制御信
号を出力する。まず、ステップST11ー1では、降圧
チョッパ回路1の入力電圧信号Vinと電圧指令信号V
* を取り込む。続いてステップST11ー2では電圧指
令信号V*と入力電圧信号Vinよりキャリア周期をT
としたときの、上記スイッチング素子3のオン時間To
nとオフ時間Toffを(1)式により求める。 Ton=V* /Vin×T Toff=T−Ton ……(1)
号発生手段15から出力されるキャリア信号a(のこぎ
り波)の立ち下がりに同期したクロック信号をカウント
する。そして、ステップST11ー4ではクロック信号
のカウント数をアドレスとして、あらかじめ用意されて
いるテーブルからタイミング信号に相当する係数bを読
み出す。この時テーブルに格納されている係数bは正弦
波、三角波やランダム等のパターン信号になっている。
期Tとオン時間Tonとオフ時間Toffおよび係数b
より、第1及び第2の制御信号S1とS2を演算する。
なお、制御信号S1とS2はその出力電圧がキャリア周
期Tにおけるスイッチング素子3のターンオンおよびタ
ーンオフのタイミングに対応する信号であり、S1の電
圧がスイッチング素子3のターンオンタイミングに、ま
た、S2の電圧がスイッチング素子3のターンオフタイ
ミングにそれぞれ対応している。制御信号S1とS2の
電圧VS1、VS2は(2)式の様に演算する。 VS1=b×Toff VS2=S1+Ton ……(2) ただし、上式の係数Bは(0≦b≦1)と制限すること
により第1および第2の制御信号の振幅が上記キャリア
信号の振幅を越えないようにしている。
び第2の制御信号S1およびS2がマイクロコンピュー
タ26からスイッチング信号発生手段25に出力され
る。
生手段11の動作について説明する。図14はスイッチ
ング信号発生手段の動作波形図であり、図14(a)は
キャリア信号と制御信号の波形図、図14(b)はスイ
ッチング信号PSswの波形図である。まず、図14
(a)に示すように第1および第2の制御信号S1およ
びS2とキャリア信号aをスイッチング信号発生手段1
1に入力し、比較器25a、25bで第1および第2の
制御信号S1およびS2とキャリア信号aの振幅とを比
較して制御信号がキャリア信号より大きいときはHig
hレベル、小さいときはLowレベルとなる2値信号P
1、P2を出力する。この2値信号P1、P2の排他的
論理和を排他的論理和手段21でとり、スイッチング素
子3を駆動するスイッチング信号PSWを、図14
(b)に示すように作成してスイッチング素子3に送出
する。その結果、降圧チョッパ回路1の出力端子7およ
び8の間には上記キャリア信号aの1周期Tの平均値と
して、(3)式により上記電圧指令信号V* に一致する
出力電圧が得られる。 Vout=Ton/T×Vin=V* ……(3)
り出力電圧のパルス列は図14(b)の如く、時間的に
不均一な間隔を持つようなパターンとなる。その結果リ
アクトルの発生する磁気音の周波数はキャリア周波数に
集中せず、分散したスペクトラムとなる。このためキャ
リア音が低減できる。
制御装置は、上記のように構成されているので、(2)
式に示した乗算処理を必要としていた。一般にマイクロ
コンピュータでは乗算演算は長い演算時間がかかるた
め、上記の処理を実現するためには多大な演算時間を要
し、結果としてキャリア周波数を所定以上上げられず、
所望のキャリア音低減効果が得られないという問題があ
った。また、所望のキャリア音低減効果を得るためには
高速な乗算処理機能を有するマイクロコンピュータが必
要となり、また、キャリア音低減効果を十分に得るため
には(2)式の乗算処理におけるデータの分解能がPW
Mの出力分解能よりも十分高くする必要があるなど結果
として装置が高価となってしまうという問題があった。
されたもので、安価なマイクロコンピュータにおいても
キャリア音を低減することができる電力変換器の制御装
置およびその方法を得ることを目的とする。
換器の制御装置は、PWM制御にて出力電圧を制御する
電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出力す
るキャリア信号発生手段と、電圧指令信号を出力する電
圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に基づいて時
間的に変化する位相変調情報を出力する位相変調情報発
生手段と、前記電圧指令信号に基づいて、前記キャリア
信号周期におけるON及びOFF時間カウント値を演算
するPWMデューティ演算部及び前記OFF時間カウン
ト値と前記位相変調情報との論理積を演算し、ON時間
開始タイミングのカウント値を求める論理積演算部とを
有する演算手段と、前記ON時間カウント値と前記ON
時間開始カウント値に基づいて前記電力変換器のスイッ
チング素子を駆動するスイッチング信号を出力するスイ
ッチング信号発生手段と、を備える。
電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出力す
るキャリア信号発生手段と、電圧指令信号を出力する電
圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に基づいて時
間的に変化する自然数の位相変調情報を出力する位相変
調情報発生手段と、前記電圧指令信号に基づいて、前記
キャリア信号周期におけるON時間カウント値とOFF
時間カウント値を演算するPWMデューティ演算部及び
前記OFF時間カウント値を、前記位相変調情報分だけ
右シフト演算しON時間開始タイミングのカウント値を
求める右シフト演算部とを有する演算手段と、前記ON
時間カウント値と前記ON時間開始カウント値に基づい
て前記電力変換器のスイッチング素子を駆動するスイッ
チング信号を出力するスイッチング信号発生手段と、を
備える。
する電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出
力するキャリア信号発生手段と、3相の電圧指令信号を
出力する電圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に
基づいて時間的に変化する位相変調情報を出力する位相
変調情報発生手段と、前記電圧指令信号に基づいて、前
記キャリア信号周期における各相の電圧ベクトル持続時
間カウント値を演算するPWMデューティ演算部及び前
記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベクトル持続時
間カウント値の和と前記位相変調情報との論理積を演算
し、ON時間開始カウント値を求める論理積演算部とを
有する演算手段と、前記電圧ベクトル持続時間カウント
値のうち零電圧ベクトル持続時間カウント値以外の電圧
ベクトル持続時間カウント値と前記ON時間開始カウン
ト値に基づいて前記電力変換器の各相のスイッチング素
子を駆動するスイッチング信号を出力するスイッチング
信号発生手段と、を備える。
する電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出
力するキャリア信号発生手段と、3相の電圧指令信号を
出力する電圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に
基づいて時間的に変化する自然数の位相変調情報を出力
する位相変調情報発生手段と、前記電圧指令信号に基づ
いて、前記キャリア信号周期における各相の電圧ベクト
ル持続時間カウント値を演算するPWMデューティ演算
部及び前記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベクト
ル持続時間カウント値の和を、前記位相変調情報分だけ
右シフト演算し、ON時間開始カウント値を求める右シ
フト演算部とを有する演算手段と、前記電圧ベクトル持
続時間カウント値のうち前記零電圧ベクトル持続時間カ
ウント値以外の電圧ベクトル持続時間カウント値と前記
ON時間開始カウント値に基づいて前記電力変換器の各
相のスイッチング素子を駆動するスイッチング信号を出
力するスイッチング信号発生手段と、を備える。
変換器の制御方法において、キャリア信号に基づいて時
間的に変化する位相変調情報を生成するステップと、電
圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期における
ON及びOFF時間カウント値を演算するステップと、
前記OFF時間カウント値と前記位相変調情報との論理
積を演算し、ON時間開始タイミングのカウント値を求
めるするステップと、前記ON時間カウント値と前記O
N時間開始カウント値に基づいて前記電力変換器のスイ
ッチング素子を駆動するスイッチング信号を出力するス
テップと、を備える。
変換器の制御方法において、キャリア信号に基づいて時
間的に変化する自然数の位相変調情報を生成するステッ
プと、電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期
におけるON及びOFF時間カウント値を演算するステ
ップと、前記OFF時間カウント値を、前記位相変調情
報分だけ右シフト演算し、ON時間開始タイミングのカ
ウント値を求めるするステップと、前記ON時間カウン
ト値と前記ON時間開始カウント値に基づいて前記電力
変換器のスイッチング素子を駆動するスイッチング信号
を出力するステップと、を備える。
する電力変換器の制御方法において、キャリア信号に基
づいて時間的に変化する位相変調情報を生成するステッ
プと、電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期
における電圧ベクトル持続時間カウント値を演算するス
テップと、前記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベ
クトル持続時間カウント値の和と前記位相変調情報との
論理積を演算し、ON時間開始カウント値を求めるステ
ップと、前記電圧ベクトル持続時間カウント値のうち前
記零電圧ベクトル持続時間カウント値以外の電圧ベクト
ル持続時間カウント値と前記ON時間開始カウント値に
基づいて前記電力変換器の各相のスイッチング素子を駆
動するスイッチング信号を出力するステップと、を備え
る。
に変化する自然数の位相変調情報を生成するステップ
と、電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期に
おける各相の電圧ベクトル持続時間カウント値を演算す
るステップと、前記電圧持続時間カウント値のうちの零
電圧ベクトル持続時間カウント値の和を、前記位相変調
情報分だけ右シフト演算し、ON時間開始カウント値を
求めるステップと、前記電圧ベクトル持続時間カウント
値のうち前記零電圧ベクトル持続時間カウント値以外の
電圧ベクトル持続時間カウント値と前記ON時間開始カ
ウント値に基づいて前記電力変換器の各相のスイッチン
グ素子を駆動するスイッチング信号を出力するステップ
と、を備える。
実施の形態を1である電力変換器の制御装置の構成図、
図2は演算手段および位相変調情報発生手段のフローチ
ャート、図3は論理積演算の例を示す図、図4はスイッ
チング信号発生手段の動作を示す動作波形図である。
チョッパ回路、2は電源電圧、11はスイッチング信号
発生手段、14は出力電圧の指令信号を発生する電圧指
令発生手段、15は水晶発振器15aに同期して出力を
カウントアップし、あらかじめ定められたキャリア周期
で出力が0クリアされるようなキャリア信号TCを出力
するキャリア信号発生手段、13は15のキャリア信号
TCを入力し、そのキャリア周期に同期して位相変調情
報pmを出力する位相変調情報発生手段であり、キャリ
ア信号TCの立ち下がりをカウントするカウンタ16と
あらかじめ定められ、連続したアドレスに位相変調情報
である2進数の原データを記憶するROM17からな
る。
と電源電圧情報Vinに基づいて、キャリア1周期Tc
a内でのスイッチング素子のON時間であり、PWMの
ONデューティに相当するON時間カウント値TCon
とOFF時間カウント値TCoffを演算するPWMデ
ューティ演算部18aとOFF時間カウント値TCof
fと位相変調情報pmとの論理積演算を行い、ON時間
の開始タイミングのカウント値を演算する論理積演算部
18bからなる。
15aの1ないし逓倍のクロック信号clkを入力して
スイッチング素子3の制御信号を作成するスイッチング
信号発生手段である。
段18、スイッチング信号発生手段は例えばマイクロコ
ンピュータなどで実現される。
作について図1、図2を用いて説明する。まず、直流電
源2を直流電圧を降圧チョッパ回路の入力端子9と10
の間に印加し、電圧指令発生手段14は電圧指令信号V
* を出力する。キャリア信号発生手段15はキャリア周
期Tのキャリア信号TC(のこぎり波)とキャリア信号
の立ち下がりに同期したクロック信号clkを出力す
る。
相変調情報発生手段13の動作を説明する。ステップS
T2ー1では、演算手段18のPWMデューテイ演算部
18aは降圧チョッパ回路1の入力電圧信号Vinと電
圧指令信号V* を取り込む。続いてステップST2ー2
ではPWMデューテイ演算部18aにおいて、持続時間
カウント値であり、PWMのONデューティに相当する
ON時間カウント値TConとOFF時間カウント値T
Coffを(5)式に基づき演算する。 TCon= V* /Vin* TCca TCoff=TCca−TCon …(4)
報発生手段13がキャリア信号TCが立ち下がり毎にカ
ウンタ16をインクリメントする。そして、ステップS
T2ー4で、ROM17にあらかじめ記憶されているテ
ーブルからカウンタ値のアドレスにより2進数データb
を抽出し位相変調情報pmとして演算手段18の論理積
演算部18bに出力する。
周期Tclkを時間単位としたデジタルの2進数データ
である。位相変調情報pmの変化範囲は0からTCca
(キャリア周期Tcaに対するカウント値をTCca)
を含むあらかじめ定められた範囲をとる(TCcaが2
55ならばビット長は8以下)。このTCcaは降圧チ
ョッパ回路1の最大出力電圧に相当し、例えば、キャリ
ア周期Tcaが5μsの場合、これを1000(最大)
とし、この範囲のカウント値を設定する。
ム、ないし正弦波などの関数に基づき作成されたもので
ある。
8bがOFF時間カウント値TCoffと位相変調情報
pmであるbとの論理積演算(2つの2進数の各桁毎の
積演算)を(6)式に基づいて行い、ON時間の開始タ
イミングのカウント値ΔTConを求める。 ΔTCon=b〓Toff …(5)
り、図3(a)は各ビット毎の論理演算の説明図、図3
(b)は論理演算例の説明図である。図3(a)に示す
ように論理積演算は、2つの入力データA、Bを各ビッ
ト毎に比較し、所定ビット(桁)のデータがいずれも1
であった場合に出力データのそのビット(桁)を1と
し、また、所定ビット(桁)のデータのうちいずれか1
つでも0であった場合に出力データのそのビット(桁)
を0とするように演算される。よって、出力データA〓
Bは演算前の値A、Bと同じかあるいは小さくなる。図
3(b)ではOFF時間カウント値TCoffを0xD
5、bを0xB3とした例であり、各々を2進数110
10101B、10110011Bに変換して論理積演
算を行い、10000001B(0x81)を得たもの
である。演算結果は演算前の値より小さい値となってい
る。
演算命令のうち演算負荷の少ない命令の1種であるため
この部分の処理は高速に実施される。
算結果をΔTCon(ON時間の開始タイミングのカウ
ント値)として、TCon(スイッチング素子ON時間
カウント値)とともにスイッチング信号発生手段11に
出力する。
15aのクロック信号clkの周期Tclkを時間単位
としたデジタルの2進数データであり、実際の時間To
n、ΔTonとの間に次の(4)式の関係がある。 Ton=TCon×Tclk ΔTon=ΔTCon×Tclk …(6)
作を図4を用いて説明する。図4はスイッチング信号発
生手段11の動作波形図であり、図4(a)はキャリア
信号TCの波形、ΔTCon及びTConのカウント数
を示す図、図4(b)はスイッチング素子制御信号Sの
波形図である。スイッチング信号発生手段11は、クロ
ック周期Tclk毎にキャリア信号TCを取り込み、図
4(a)に示すようにキャリア信号TCがΔTCon以
上で、かつ、ΔTCon+TCon以下であれば、図4
(b)に示すようにスイッチング素子制御信号SにHi
ghを出力し、そうでなければLowを出力する。この
動作を繰り返すことにより、スイッチング素子制御信号
Sは図4(b)に示すように、出力電圧のパルス幅To
nが一定であってもパルスの発生タイミングが逐次変化
し、リアクトルからの磁気音のスペクトルが分散し、耳
障りなキャリア音が低減される。
Conは少なくともOFF時間カウント値TCoffと
同じかそれ以下となることから、ΔTCon+TCon
はTCca(キャリア周期Tcaに対するカウント値)
以下となり、電圧パルスはキャリア周期内で正常に出力
されることは明らかである
子制御信号Sによりスイッチング素子3が駆動され、降
圧チョッパ回路1の出力端子7および8の間には上記キ
ャリア信号TCの1周期Tの平均値として、電圧指令信
号V* に一致する出力電圧Voutが得られる。
とすることにより、演算にかかる時間が数μs〜数十μ
sと短くてすることができ(従来の時間の1/3〜1/
30)、安価なマイコンを使用することができ、また、
演算負荷が小さくてすむので、従来よりキャリア周波数
を上げることができ、騒音をより低減することが可能で
ある。
態2である電力変換器の制御装置の構成図、図2は演算
手段および位相変調情報発生手段のフローチャートであ
る。
一または相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略す
る。図1において、19は演算手段であり、PWMデュ
ーティ演算部19aとOFF時間カウント値TCoff
を位相変調情報pm分だけ右シフトして演算する右シフ
ト演算部19bからなる。位相変調情報pmは時間的に
変化する自然数である。ROM17には位相変調情報p
mの原データが連続し、あらかじめ定められたドレスに
記憶されている。
る。図においてステップST5−5が実施の形態1の図
2のステップST2−5の論理積演算から、右シフト演
算に変更している点で異なるので、このステップST5
−5について説明する。
19bが、(6)式に基づいてOFF時間カウント値T
Coffを、位相変調情報pmであるC分だけ右シフト
演算してON時間の開始タイミングのカウント値ΔTC
onを求める。 ΔTCon=Toff>>C …(7) (>>は右シフト演算を示す) ここでの右シフト演算とは、2進データTCoffを回
数C(Cビット)だけ右側にシフトするものである。一
例について説明すると、TCoff=0xC5の場合、
2進数11000101に変換し、C=1ならば右シフ
トすると01100010Bとなり、16進数に変換す
るとΔTon=0x62となる。C=2ならば、右シフ
トを2回して00110001Bとなり、16進数に変
換するとΔTon=0x31となる。このように、演算
結果は演算前の値より小さい値となっている。なお、右
シフト演算は実施の形態1と同様コンピュータの演算命
令のうち演算負荷の少ない命令の1種である。
せることにより、スイッチング素子のON時間開始タイ
ミングをキャリア周期内で時間的に変化させることがで
き、容易にリアクトルの発生するキャリア音を低減でき
る。
回路は電車などに適用される降圧チョッパ回路で説明し
たがこれに限るものではなく、昇圧チョッパ回路(図示
せず)などの1石型の電力変換回路にも適用可能であ
る。さらに主回路の素子数が1石の方式に限るものでは
ではなく、3相インバータ回路等でも実現可能である。
器を3相インバータ回路としたものである。図7はこの
発明の実施の形態3である3相交流電圧を出力する電力
変換器の制御装置の構成図であり、電力変換器には三相
誘導電動機を接続したものである。図8は電圧ベクトル
の選択方法を示す図、図9は動作modeの説明図、図
10はmodeとスイッチングタイミング情報の説明
図、図11はスイッチングタイミング情報とインバータ
の制御信号のタイミングチャートである。
と同一または相当部分には、同じ符号を付し、説明を省
略する。20は三相誘導電動機21を駆動する電力変換
器である3相のインバータ回路、22はインバータ20
で出力すべき電圧指令ベクトル|V* |と位相θを逐次
発生する電圧指令発生手段である。23は演算手段であ
り、出力電圧指令ベクトル|V* |、位相θ及びn及び
入力電圧Vinを入力し、PWMデューティ情報とし
て、PWMのONデューティに相当するON時間である
第1および第2の電圧ベクトルに相当する電圧ベクトル
持続時間カウント値TC1、TC2、電圧ベクトルの選
択情報mode及びOFF時間カウント値TCoffを
演算するPWMデューティ演算部23aと零電圧ベクト
ル持続時間の和に相当する零電圧ベクトルカウント値で
あるOFF時間カウント値TCoffと位相変調情報p
mとの論理積演算を行い、ON時間の開始タイミングの
カウント値ΔTConを演算する論理積演算部23bか
らなる。24はΔTCon、TC1、TC2、mode
およびクロック信号clkを入力してインバータ回路2
0のスイッチング素子を駆動する信号UP、UN、V
P、VN、WP、WNを主を出力するスイッチング信号
発生手段である。
に、公知であるインバータ回路20の出力電圧ベクトル
とパルス幅変調について説明する。インバータ回路20
から出力される各相U、V、Wの電圧Vu、Vvおよび
Vwがそれぞれ正、0の2値を取り得ることから、8個
の電圧ベクトルを出力できる。これらの電圧ベクトルは
図8に示すように、正六角形の各頂点が出力可能な各相
の電圧ベクトルV1、V2、V3、V4、V5、V6で
あり、中心部の2つのベクトルV0、V7は線間電圧が
零となるの−で、零電圧ベクトルと呼ぶ。
調は、次のように行われる。電圧指令ベクトルV* が2
つの電圧ベクトルV4、V6と2つの零電圧ベクトルV
0、V7を頂点とする正三角形の内側にある場合は、
(これらの電圧ベクトルを選択することにより、出力電
圧の制御が行われる。)零電圧ベクトルV0とV7の持
続時間の和をta、電圧ベクトルV4、V6の持続時間
を各々 tb、tcとすると(8)式で示される。 ta=T{1ーk・sin(60°+θ)} tb=T・k・sin(60°−θ) tc=T・k・sinθ …(8) ただし、Tはキャリア周期、kは振幅である。
が0〜60°の範囲にある場合について説明したが、位
相θが60°ずつ変化する毎に選択する2つの電圧ベク
トルを変化させれば、位相θが60°から360°の範
囲でも同様に制御できる。このように、電圧指令ベクト
ルに応じてパルス幅変調された3相の交流出力電圧を得
ることができる。
クトルの選択順序は、例えば、図8に示すように、電圧
指令ベクトルV* の位相θが0〜60°の範囲にある場
合は、キャリア周期Tの間に、V0→V4→V6→V7
→V6→V4→V0の準に選択し、電圧指令ベクトルV
* の位相θが60°〜120°では、キャリア周期Tの
間にV0→V2→V6→V7→V6→V2→V0の順に
選択する。このような選択順序で電圧ベクトルを選択す
ると、電圧指令ベクトルV* の位相θが60°境にして
変化しても電圧ベクトルV4とV2が入れ替わるだけ
で、残りの電圧ベクトルおよび2つの零電圧ベクトルは
変化しない。
弦波交流電圧を供給する場合、負荷への電圧はインバー
タの出力線間電圧として与えられるため、インバータの
各相の出力電圧がすべて0の状態(V0)およびインバ
ータの各相の出力電圧がすべてVinの状態(V7)の
2通りの状態は事実上出力電圧オフ(実施の形態1、2
のToff)に相当している。実施の形態3は、これら
の時間比率を逐次変化させることでキャリア音を変化さ
せるものである。
る。まず、電圧指令発生手段22は三相平衡の正弦波電
圧の指令値を極座標データ(|V* |とθ)で逐次出力
する。演算手段23のPWMデューティ演算部23aは
|V* |、θおよび入力電圧Vinより、図9に示す位
相θ範囲毎に定めたmodeに対応したPWMデューテ
ィ情報TCoff、TC1、TC2を(9)式に基づき
演算する。 TCoff={1ー|V* |/Vin×sin(θ+60°)}×TCca TC1={|V* |/Vin×sin(60°−θ)}×TCca TC2=(|V* |/Vin×sinθ)×TCca ……(9) なお、TCoffは(9)式の零電圧ベクトル(ゼロベ
クトル)taの持続時間に相当するベクトルカウント値
であり持続時間比率を表す。TC1、TC2はtb、t
cの持続時間に相当するベクトルカウント値であり持続
時間比率を表す。
TCoffと位相変調情報発生手段の出力pmとの論理
積を演算し、電圧出力開始タイミングΔTConを演算
する。この時ΔTConは0からTCoffの間の値と
なる。次に、ΔTCon、TC1、TC2、modeを
スイッチング信号発生手段24に出力する。
n、TC1、TC2、modeを入力し、図9の電圧ベ
クトル選択情報modeに応じ、図10に示すスイッチ
ングタイミング情報(制御信号)の演算順序に従って、
インバータ20のU、V、W各相スイッチング素子のス
イッチングタイミング情報Sa、Sa’、Sb、S
b’、Sc、Sc’を作成する。なお、図10のスイッ
チングタイミング情報はインバータの各相のスイッチ状
態を切り替えるべきカウンタ値を意味する。
ング情報とキャリア信号TCより図11のごとく各相の
スイッチの上アーム駆動信号UP、VP、WPを作成す
る。また、同時に下アームの駆動信号UN、VN、WN
を各相の上アーム駆動信号の反転出力にて作成する。
と、それに応じてTCoffが変化し、スイッチング素
子制御信号の零電圧ベクトルV0、V7の時間比率が変
化するが、その他の零電圧ベクトル以外の電圧ベクトル
V1〜V6の持続時間比率は変化しない。すなわち、出
力電圧を指令通りに出力しつつスイッチングタイミング
を変化させることができ、モータからの発生するキャリ
ア音の低減が可能となる。
いてもキャリア音を抑制することができる。
算アルゴリズムとして論理積演算を使用した例を示した
が、これは実施の形態2に示したような右シフト演算方
式でも同様の効果が得られる。
ば、PWM制御にて出力電圧を制御する電力変換器の制
御装置において、キャリア信号を出力するキャリア信号
発生手段と、電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生
手段と、前記キャリア信号に基づいて時間的に変化する
位相変調情報を出力する位相変調情報発生手段と、前記
電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期におけ
るON及びOFF時間カウント値を演算するPWMデュ
ーティ演算部及び前記OFF時間カウント値と前記位相
変調情報との論理積を演算し、ON時間開始タイミング
のカウント値を求める論理積演算部とを有する演算手段
と、前記ON時間カウント値と前記ON時間開始カウン
ト値に基づいて前記電力変換器のスイッチング素子を駆
動するスイッチング信号を出力するスイッチング信号発
生手段と、を備えたので、高速な乗算処理機能を持たな
い安価なマイコン等を用いてキャリア音を低減すること
ができ、また、演算負荷が小さくてすむため、従来より
キャリア周波数を上げることができ、騒音をより低減す
ることができる。
電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出力す
るキャリア信号発生手段と、電圧指令信号を出力する電
圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に基づいて時
間的に変化する自然数の位相変調情報を出力する位相変
調情報発生手段と、前記電圧指令信号に基づいて、前記
キャリア信号周期におけるON時間カウント値とOFF
時間カウント値を演算するPWMデューティ演算部及び
前記OFF時間カウント値を、前記位相変調情報分だけ
右シフト演算しON時間開始タイミングのカウント値を
求める右シフト演算部とを有する演算手段と、前記ON
時間カウント値と前記ON時間開始カウント値に基づい
て前記電力変換器のスイッチング素子を駆動するスイッ
チング信号を出力するスイッチング信号発生手段と、を
備えたので、高速な乗算処理機能を持たない安価なマイ
コン等を用いてキャリア音を低減することができる。
する電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出
力するキャリア信号発生手段と、3相の電圧指令信号を
出力する電圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に
基づいて時間的に変化する位相変調情報を出力する位相
変調情報発生手段と、前記電圧指令信号に基づいて、前
記キャリア信号周期における各相の電圧ベクトル持続時
間カウント値を演算するPWMデューティ演算部及び前
記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベクトル持続時
間カウント値の和と前記位相変調情報との論理積を演算
し、ON時間開始カウント値を求める論理積演算部とを
有する演算手段と、前記電圧ベクトル持続時間カウント
値のうち零電圧ベクトル持続時間カウント値以外の電圧
ベクトル持続時間カウント値と前記ON時間開始カウン
ト値に基づいて前記電力変換器の各相のスイッチング素
子を駆動するスイッチング信号を出力するスイッチング
信号発生手段と、を備えたので、3相PWMインバータ
においても安価なマイコンを用いてキャリア音を低減で
きる。
する電力変換器の制御装置において、キャリア信号を出
力するキャリア信号発生手段と、3相の電圧指令信号を
出力する電圧指令信号発生手段と、前記キャリア信号に
基づいて時間的に変化する自然数の位相変調情報を出力
する位相変調情報発生手段と、前記電圧指令信号に基づ
いて、前記キャリア信号周期における各相の電圧ベクト
ル持続時間カウント値を演算するPWMデューティ演算
部及び前記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベクト
ル持続時間カウント値の和を、前記位相変調情報分だけ
右シフト演算し、ON時間開始カウント値を求める右シ
フト演算部とを有する演算手段と、前記電圧ベクトル持
続時間カウント値のうち前記零電圧ベクトル持続時間カ
ウント値以外の電圧ベクトル持続時間カウント値と前記
ON時間開始カウント値に基づいて前記電力変換器の各
相のスイッチング素子を駆動するスイッチング信号を出
力するスイッチング信号発生手段と、を備えたので、3
相PWMインバータにおいても安価なマイコンを用いて
キャリア音を低減できる。
変換器の制御方法において、キャリア信号に基づいて時
間的に変化する位相変調情報を生成するステップと、電
圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期における
ON及びOFF時間カウント値を演算するステップと、
前記OFF時間カウント値と前記位相変調情報との論理
積を演算し、ON時間開始タイミングのカウント値を求
めるするステップと、前記ON時間カウント値と前記O
N時間開始カウント値に基づいて前記電力変換器のスイ
ッチング素子を駆動するスイッチング信号を出力するス
テップと、を備えたので、高速な乗算処理機能を持たな
い安価なマイコン等を用いてキャリア音を低減すること
ができ、また、演算負荷が小さくてすむため、従来より
キャリア周波数を上げることができ、騒音をより低減す
ることができる。
変換器の制御方法において、キャリア信号に基づいて時
間的に変化する自然数の位相変調情報を生成するステッ
プと、電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期
におけるON及びOFF時間カウント値を演算するステ
ップと、前記OFF時間カウント値を、前記位相変調情
報分だけ右シフト演算し、ON時間開始タイミングのカ
ウント値を求めるするステップと、前記ON時間カウン
ト値と前記ON時間開始カウント値に基づいて前記電力
変換器のスイッチング素子を駆動するスイッチング信号
を出力するステップと、を備えたので、高速な乗算処理
機能を持たない安価なマイコン等を用いてキャリア音を
低減することができ、また、演算負荷が小さくてすむた
め、従来よりキャリア周波数を上げることができ、騒音
をより低減することができる。
する電力変換器の制御方法において、キャリア信号に基
づいて時間的に変化する位相変調情報を生成するステッ
プと、電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期
における電圧ベクトル持続時間カウント値を演算するス
テップと、前記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベ
クトル持続時間カウント値の和と前記位相変調情報との
論理積を演算し、ON時間開始カウント値を求めるステ
ップと、前記電圧ベクトル持続時間カウント値のうち前
記零電圧ベクトル持続時間カウント値以外の電圧ベクト
ル持続時間カウント値と前記ON時間開始カウント値に
基づいて前記電力変換器の各相のスイッチング素子を駆
動するスイッチング信号を出力するステップと、を備え
たので、3相PWMインバータにおいても安価なマイコ
ンを用いてキャリア音を低減できる。
に変化する自然数の位相変調情報を生成するステップ
と、電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期に
おける各相の電圧ベクトル持続時間カウント値を演算す
るステップと、前記電圧持続時間カウント値のうちの零
電圧ベクトル持続時間カウント値の和を、前記位相変調
情報分だけ右シフト演算し、ON時間開始カウント値を
求めるステップと、前記電圧ベクトル持続時間カウント
値のうち前記零電圧ベクトル持続時間カウント値以外の
電圧ベクトル持続時間カウント値と前記ON時間開始カ
ウント値に基づいて前記電力変換器の各相のスイッチン
グ素子を駆動するスイッチング信号を出力するステップ
と、を備えたので、3相PWMインバータにおいても安
価なマイコンを用いてキャリア音を低減できる。
制御装置の構成図である。
制御装置の演算手段の演算シーケンスを示すフローチャ
ートである。
制御装置の演算手段の論理積演算の例を示す図である。
制御装置のスイッチング信号発生手段の動作を示すタイ
ミングチャートである。
制御装置の構成図である。
制御装置の演算手段の演算シーケンスを示すフローチャ
ートである。
制御装置の構成図である。
制御装置における電圧ベクトルの選択方法を示す図であ
る。
制御装置におけるmodeの説明図である。
の制御装置におけるmodeとスイッチングタイミング
情報の説明図である。
の制御装置におけるスイッチングタイミング情報とイン
バータの制御信号のタイミングチャートである。
ある。
の演算シーケンスを示すフローチャートである。
イッチング信号発生手段の動作波形を示すフローチャー
トである。
グ素子、11、24スイッチング信号発生手段、13
位相変調情報発生手段、14、22 電圧指令発生手
段、15 キャリア信号発生手段、15a…水晶発振
器、15b…カウンタ、16、17 ROM、18、1
9、23 演算手段、18a、19a、23a PWM
デューティ演算部、18b、23b 論理積演算部、1
9b 右シフト演算部。
Claims (8)
- 【請求項1】 PWM制御にて出力電圧を制御する電力
変換器の制御装置において、 キャリア信号を出力するキャリア信号発生手段と、 電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生手段と、 前記キャリア信号に基づいて時間的に変化する位相変調
情報を出力する位相変調情報発生手段と、 前記電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期に
おけるON及びOFF時間カウント値を演算するPWM
デューティ演算部及び前記OFF時間カウント値と前記
位相変調情報との論理積を演算し、ON時間開始タイミ
ングのカウント値を求める論理積演算部とを有する演算
手段と、 前記ON時間カウント値と前記ON時間開始カウント値
に基づいて前記電力変換器のスイッチング素子を駆動す
るスイッチング信号を出力するスイッチング信号発生手
段と、を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装
置。 - 【請求項2】 PWM制御にて出力電圧を制御する電力
変換器の制御装置において、 キャリア信号を出力するキャリア信号発生手段と、 電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生手段と、 前記キャリア信号に基づいて時間的に変化する自然数の
位相変調情報を出力する位相変調情報発生手段と、 前記電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期に
おけるON時間カウント値とOFF時間カウント値を演
算するPWMデューティ演算部及び前記OFF時間カウ
ント値を、前記位相変調情報分だけ右シフト演算しON
時間開始タイミングのカウント値を求める右シフト演算
部とを有する演算手段と、 前記ON時間カウント値と前記ON時間開始カウント値
に基づいて前記電力変換器のスイッチング素子を駆動す
るスイッチング信号を出力するスイッチング信号発生手
段と、を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装
置。 - 【請求項3】 PWM制御にて3相交流電圧を出力する
電力変換器の制御装置において、 キャリア信号を出力するキャリア信号発生手段と、 3相の電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生手段
と、 前記キャリア信号に基づいて時間的に変化する位相変調
情報を出力する位相変調情報発生手段と、 前記電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期に
おける各相の電圧ベクトル持続時間カウント値を演算す
るPWMデューティ演算部及び前記電圧持続時間カウン
ト値のうち零電圧ベクトル持続時間カウント値の和と前
記位相変調情報との論理積を演算し、ON時間開始カウ
ント値を求める論理積演算部とを有する演算手段と、 前記電圧ベクトル持続時間カウント値のうち零電圧ベク
トル持続時間カウント値以外の電圧ベクトル持続時間カ
ウント値と前記ON時間開始カウント値に基づいて前記
電力変換器の各相のスイッチング素子を駆動するスイッ
チング信号を出力するスイッチング信号発生手段と、を
備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装置。 - 【請求項4】 PWM制御にて3相交流電圧を出力する
電力変換器の制御装置において、 キャリア信号を出力するキャリア信号発生手段と、 3相の電圧指令信号を出力する電圧指令信号発生手段
と、 前記キャリア信号に基づいて時間的に変化する自然数の
位相変調情報を出力する位相変調情報発生手段と、 前記電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期に
おける各相の電圧ベクトル持続時間カウント値を演算す
るPWMデューティ演算部及び前記電圧持続時間カウン
ト値のうち零電圧ベクトル持続時間カウント値の和を、
前記位相変調情報分だけ右シフト演算し、ON時間開始
カウント値を求める右シフト演算部とを有する演算手段
と、 前記電圧ベクトル持続時間カウント値のうち前記零電圧
ベクトル持続時間カウント値以外の電圧ベクトル持続時
間カウント値と前記ON時間開始カウント値に基づいて
前記電力変換器の各相のスイッチング素子を駆動するス
イッチング信号を出力するスイッチング信号発生手段
と、を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装
置。 - 【請求項5】 PWM制御にて電圧を出力する電力変換
器の制御方法において、 キャリア信号に基づいて時間的に変化する位相変調情報
を生成するステップと、 電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期におけ
るON及びOFF時間カウント値を演算するステップ
と、 前記OFF時間カウント値と前記位相変調情報との論理
積を演算し、ON時間開始タイミングのカウント値を求
めるするステップと、 前記ON時間カウント値と前記ON時間開始カウント値
に基づいて前記電力変換器のスイッチング素子を駆動す
るスイッチング信号を出力するステップと、を備えたこ
とを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 【請求項6】 PWM制御にて電圧を出力する電力変換
器の制御方法において、 キャリア信号に基づいて時間的に変化する自然数の位相
変調情報を生成するステップと、 電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期におけ
るON及びOFF時間カウント値を演算するステップ
と、 前記OFF時間カウント値を、前記位相変調情報分だけ
右シフト演算し、ON時間開始タイミングのカウント値
を求めるするステップと、 前記ON時間カウント値と前記ON時間開始カウント値
に基づいて前記電力変換器のスイッチング素子を駆動す
るスイッチング信号を出力するステップと、を備えたこ
とを特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 【請求項7】 PWM制御にて3相交流電圧を出力する
電力変換器の制御方法において、 キャリア信号に基づいて時間的に変化する位相変調情報
を生成するステップと、 電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期におけ
る電圧ベクトル持続時間カウント値を演算するステップ
と、 前記電圧持続時間カウント値のうち零電圧ベクトル持続
時間カウント値の和と前記位相変調情報との論理積を演
算し、ON時間開始カウント値を求めるステップと、 前記電圧ベクトル持続時間カウント値のうち前記零電圧
ベクトル持続時間カウント値以外の電圧ベクトル持続時
間カウント値と前記ON時間開始カウント値に基づいて
前記電力変換器の各相のスイッチング素子を駆動するス
イッチング信号を出力するステップと、を備えたことを
特徴とする電力変換装置の制御方法。 - 【請求項8】 キャリア信号に基づいて時間的に変化す
る自然数の位相変調情報を生成するステップと、 電圧指令信号に基づいて、前記キャリア信号周期におけ
る各相の電圧ベクトル持続時間カウント値を演算するス
テップと、 前記電圧持続時間カウント値のうちの零電圧ベクトル持
続時間カウント値の和を、前記位相変調情報分だけ右シ
フト演算し、ON時間開始カウント値を求めるステップ
と、 前記電圧ベクトル持続時間カウント値のうち前記零電圧
ベクトル持続時間カウント値以外の電圧ベクトル持続時
間カウント値と前記ON時間開始カウント値に基づいて
前記電力変換器の各相のスイッチング素子を駆動するス
イッチング信号を出力するステップと、を備えたことを
特徴とする電力変換装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01903198A JP3277456B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 電力変換器の制御装置およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01903198A JP3277456B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 電力変換器の制御装置およびその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11220876A true JPH11220876A (ja) | 1999-08-10 |
JP3277456B2 JP3277456B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=11988091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01903198A Expired - Fee Related JP3277456B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 電力変換器の制御装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3277456B2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-01-30 JP JP01903198A patent/JP3277456B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPWO2015162704A1 (ja) * | 2014-04-22 | 2017-04-13 | 三菱電機株式会社 | ヒートポンプ装置およびヒートポンプシステム |
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