JPS5819168A - インバ−タのパルス幅制御方法 - Google Patents

インバ−タのパルス幅制御方法

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JPS5819168A
JPS5819168A JP56114924A JP11492481A JPS5819168A JP S5819168 A JPS5819168 A JP S5819168A JP 56114924 A JP56114924 A JP 56114924A JP 11492481 A JP11492481 A JP 11492481A JP S5819168 A JPS5819168 A JP S5819168A
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JP
Japan
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time
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output
pulse width
inverter
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JP56114924A
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English (en)
Inventor
Katsu Maekawa
克 前川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電圧形インバータの制御装置におけるパルス
幅変調(以下、 ?1Mという、)Kよる制御方法に関
する。
PWM制御は、転RKよ、て得られる方形波パルスノ/
(ルス輻を変化させるととkよってインバータ出力電圧
の大きさを制御するととも虻、出力電圧に11優れる低
次高調波の除去(した途つて。
出力波形の改善)を行うことができる制御方式である。
従来、アWM制御は一定周波数の三角波とインバータ出
力電圧の基準信号とを比較し、この2つの信号の大小関
係に基づき出力パルスの幅を決定するという手法を用い
るのが一般的であった−しかしながら、三角波の周波数
と出力基準とのうなりの発生により、出力電圧値が時々
刻々と変化してしまう欠点があった。このりがすが発生
する連山は、パルス幅変調はある期間(変調周期)に対
する出力パルス幅のデユーティサイクルを費えることに
より変調周期間の平均的出力値を制御する本のであるが
、上記従来の方丈ではこの変調周期を時間で与えている
ために生じるものであった。
この従来方kを誘導電動機の制御KMい′た場合には、
三角波の周波数と出方基準との5なりkより。
出力電圧値が時々刻々と変化し、振動、騒音、電流ヒー
ト等を生じる欠点があった。
一方、最近ではリード・オンリ・メモリ(以下。
ROMという。)を用いてP W M @J@を行う方
式が発表されている@ 1tOMを用いることにより生
ずる利点は、複雑な関数も容易に得ることがてきるため
に回路構成を簡略化することができ、またディジタル化
により調整が容易になることである。
このFIOMを用いることによってパルスを出力基本波
の所定位相にて出力させることにより上記一定線波数の
三角波との比較の如くうなりが生じることはない。しか
しながら、従来のROMを用いた方式にはディジタル化
に伴って発生する欠点が目立ってしまうものが多いこと
もまた事実である・すなわち、従来のPOMを用いた方
式には種々のものがあるが、大別するとおよそ次の2つ
の方式に大別されろ。18ノの方式は出力周波数、出力
電圧によってパルスの立上り、立下りを予め設定されf
r、電気角により制御するものである。第コの方式は出
力周波数に比例した周波数の変調信号をもち、FIOM
Kは基準信号か記憶されており、その一つの信号の比較
によりパルスの立上り、立下りを定める方式である。こ
のうち、第1の方式は電気角をカウントするカウンタか
何ビットであるかKよって出力波形の電気角での精度が
定まる・そのため、出力周波数が低く欧ると、電気角の
lビットのカウント当りの時間が長くなり1時間的な精
度が落ちてしまう、また、出力電圧がをると。
同一のパルスであるにもかかわらず、電気角としては異
なった値となり、それらの情報を記憶しなければならな
いことから記憶容量の大きなFIOMが必要と々るlコ
の方式の場合は、出力電圧基準が小さい場合に出力電圧
基準そのものが低次高調波を含んでしまうことが生じる
本発明は、これら従来において問題となるディジタル化
に伴う欠点が生じないPWM制御方法を樟供することを
目的とする。
以下1本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。
〈原理構成〉 免1図に本発明によるPWM制御方法を実行するための
PWMfIIll#li置の原理的な構成を示す。
第一図はその各部の出力波形を示す、第1図において、
出力周波数は出力設定tF/により設定される。すなわ
ち、出力周波数設定値は電圧信号Aで与えられ、/Fコ
ンバーターに入力される。
V7.コンパ−タコは入力された電圧信号ムに比例した
周波数のパルス列(以下、 saga始償号Bという、
)を発生する(I8−図(a)参M)、この変−開始信
号Bはn進カウンタ亭に与えられる。
n進カウンタ亭は変lll!開始信号1が入力される毎
にそのカウント価Cを1つインクリメントする。
ここに、nは出力したいパルス数により定まる数である
。カウント値Cは!IOM、!tに封子るアドレス指定
信号として与えられる。
ROM jKは一定電気角Δθ毎の正弦波関数値sin
θのデータDが予め書込まれている(第−融(b) ’
)、そして、FIOMjはn進カウンタ亭より与えられ
るカウント値0で指定されるアドレスのデータDを順次
出力してプリセッタブルタイマ4に送る。したがって、
このデータDはプリセッタブルタイ!4のプリセット値
として与えられる。
プリセッタブルタイマ6は、変1mk−始信号1が与え
られる毎に出力をクリアして10#とし、プリセット値
(データD)をロードする。そして、りpツクジ、ネレ
ータ3から送られるクロックパルスl1t($J図(C
))をカウントし、そのカウント値νが所定の数MK達
すると(第1図(句、)、出力信号G’/’としたのち
カウント動作を停止する(第1図(11))。
タイ−f7には同Sに変調開始信号Bが入力され。
この変調開始信号Bか4見られると出力信号をO#とじ
、カウント動作を開始する。fcだし、カウントは% 
0#から開始する。カウント動作に用いられるクロック
パルス■はり田ツクジ、ネレータJからのクロックパル
ス!と、このクロックパルスlを7リツプフ寥ツブtK
より′ルの周波数に分周されたパルス列工とがスイッチ
IKより切換えて与えられる。このスイッチtはブリセ
ッタプルタイマルの出力信号GKより制御され、出力信
号Gが10#の間はクロックパルスlをタイマツに与え
、出力信号Gが17#になるとパルス列工に切換えて併
給する。タイマクにおけるカウント値Jが所定数Iff
達すると(第一図(f) )、タイマ出力信号に4t%
l#とじ、カウント動作を停止する(IJ−図(g))
このようにして得られるプリセッタブルタイマ出力竜角
Gとタイマ出力信号Xは排他的論理和回路(以下、1f
fiX−ORゲートという、)towc入力される。こ
の1riX−ORゲートIOは出力信号GおよびKの排
他的論理和をとり、その結果なPWM信号りとして出力
する(第1図伽))。
ここで1以上の構成により得られるPWM信号りとPW
Mインバータの出力電圧との関係について述べる。いt
、ROMkからの出力データDがN sinθ であるとする、ブリセッタプルカクンタ番では所定ff
1Nまでクロックパルス罵をカウントするから。
クロックパルス1のパルス周期をテCとすると。
変−開始信号Bか与えられた時点から Tag(/−5in#) だけの時間が経過したII点で、プリセッタブルカウン
タ出力信号Gは91となる。一方、タイマ7はOから菫
までカウントし、プリセッタブルカウンタ出力信号Gが
11#になってからのクロックパルス■は1からXK切
換えられるのでそのパルス間隔は一倍の値、すなわち−
テCとなり、したがって変調開始信号Bが与えられてか
ら テo  M(/−5in#)+Jテロ M ginθだ
けの時間が経過した時点でタイマ出力信号Xは1/#と
なる。結局、’EX−Owl’−トtoの出力が%11
1になるまでの時間を テaM(/−5in#) たけ遅らせているから、変1m1ga始信号からPWM
出力信号乙の中心までの時間は。
Tc N (/ −5in it ) +ニーmTc 
1!コ となり、パルス輻が変化したとしても一定である。
また、PWM出力信号乙の中心間の間隔も、f調開始信
号Bが一定期間Tm毎に与えられ、かつ。
それぞれの変調周期において生じるPWM出力信号乙の
中心が変調開始信号Bから一定時間テoMだけ遅れるか
ら、テmと等間隔になる。すなわち。
変wI8周波数は4.となり、出力周波数に比例して変
る。これに対し、 PWM出力信号乙のパルス幅はRO
MBの出力データpの内容 N5in# に比例した時間 1テo N sin # であり、出゛力周波数には左右されない、このため。
め力筒波数なム倍すると、変調周期Tmが/4 ecな
るのに対し、コTam−111#  は−足であるから
変1IllJI1期テm間の出力平均値はム倍となる。
く作用〉 その結果、上述の1’WM制御方法により71Mインバ
ータを運転した場合1周波数を変化させると出力電圧も
自動的に比例して変化する。シ良がって、従来方式のよ
うに電圧の過不足を生じることがなく、完全にリニアに
出力電圧の大きさを変化させることができる。
本発明の作用を183図を用いてさらに詳述する。
183図は第1図の回路動作を等価な三角波Vtを用い
て表わし良ものであるaIIJ図参)において。
三角波Wtの高さはMWC相めし1士名。の傾きを有す
る。し友がうて1時間!amで最大値から最小値に違し
、Q間テoNで傘小値から最大値に奄どる・ただし蟻本
発明ではこの三角波が変調開始信号!IKようてトリガ
されてから、1周期だけしか発生しないという点が従来
方式と異なる。l87rI!J(a)かられかるよ5に
、三角波Vtの周期と変調開始信号1の4見られる間隔
とが一致し光1!ま連続して三角波Wtを形成している
0階段波WsはROMBが発生する関数(データD)k
和尚し。
データフの内容。
Nl1n# が所定の電気角j#(−丁m)毎に発生する。したがっ
て、第3図(a)において三角波Vtと階段波W1が交
わるのはlR1m1開始信号Bが与えられてから・ M @in # −N −//Te曇Jによつて定まる
時間t3と。
N ・1n# ■ −N + うイ讐。・ を霊によっ
て定まる時間1.である、ここで1時間t1st雪を求
めると。
tl −To w (/−5in# )↑雪−Tc M
(/+ein#) となり、 (tl−t、)s−JTa  )isln#となる。こ
の(tm−tm)の期間だけ出力信号を′/#としてI
JJ囚(ロ)に示すアWM出力信号りが得られる。なお
、変調開始信号Bから、パルスの立上り、立下りオでの
時間関係はIJ1図の回路で得られるものと同じである
第J m(0) 、 @)は(IL) 、 (fi)に
示す場合より周波数が低い場合を示したものである0周
波数が変っても出力波形の対称性が保たれていることが
わかる。
これはROMkが出力する関数(出力データD)か変調
周期テmの間一定の値を保っているととにより生ずる効
果であり、もし連続し喪正弦波である場合には却って非
対称になってしt5こととなる・ く実際の71Mインバータへの適用) 第参図に本発明の制御方法を電圧形インバータに実際に
適用する場合の構成例を示す、なお、第4図においてW
A/WJと同一の部分#ICは同一の符号を付して説明
は省略する。
第参図において、//a、//bは第7図におけるit
で示す回路忙対応し、ti*は!’IOMjに格納され
た関数デー−Dの内容が−in (# +Joつ、ii
bはco−#の場合をブロクつて示したものである。
V、6コンバーターからの変調開始信号1はカウンタ/
、7に入力され、カウンタ/Jは変調開始信号1をカウ
ントしてV変分カウントする毎にワンショットハル:x
p o 1に出力する。このワンショットパルスPoは
6遂りングヵウンタ/lに入力される。
論理回路lSは6進リングカウン#l亭の出力カウント
値M1回路/l亀の1’WM出力信号La、および回路
//11のPWM出力信号L1を入力とし・これらの論
理合成を行なって得られた各PWM出力信号番ランうス
タインバータ(111図)の各トランジスI U p 
、 ”I P m W Fおよびtr、、v、。
W、にベースドライブ回路(図示せず、)を介して供給
する。
く質形例) 以上の説明では、運転周波数を固定して説明したが、4
比を変える場合には、第参図に示すクロックジェネレー
タJを2コンバータとし9周波数により74コンバータ
に4える電圧を変ることKより容易に行うことができる
PWMの方法として上述の方法の他に、基準が零である
ときPWM出力信号のデユーティサイクルがSQ憾にな
るような方法があり、一般によく用いられている。この
方決忙対しても本発明の適用は可訃である。その場合に
は、*aaに示すように変調開始信号Bからテo M 
(/−5in9 )だけ時間が経過した時点で出力論理
レベルを10′から11#とし1次回の変調開始信号T
aM(/+5in−)だけ時間が経過した時点ヤ出力論
理レベルを′l#から′O#に反転するようにすればよ
い、この例でも1周波数の変化に伴なって変111F+
始信号Bからコ!ONだけ時間が経過し死後の時間が変
化するだけであるから V、4−一定のPWM出カ信号
を得ることができる。
く効果さ 以上の通り1本発明によれば1次のような効果を奏する
の 本発明のFWM制御方法により誘導電動機を駆動し
た場合1周波数に完全に比例して出方電圧が変るのでy
sm的な’/pHJl[lを行うことができる。
■ 電圧の過不足が生じないのて電1動機に振動。
電流ビート等を生じない。
■ パルス幅は時間で決壕るので、零周波数から始動す
ることができ、従来のようKIH属程度までしか出力で
きない方式の如く起動時に発生する大電流を抑制するこ
とができる。
■ I’lOMK書込まれるデータは7つのパルスに対
して1つであり、出力周波数が変わって奄同じデータ化
て自動的に電圧が変化するから1tOMの記憶容量が小
さくて済む。
【図面の簡単な説明】
第11itは本発明によるI’WM制御方法を具体化す
るための制御装置の構成を示すブロック図、s1図に)
〜伽)はその動作を説明するための各部動作波形図、第
、71C(&)〜(A)は本発明作用・効果を説明する
ための波形図、第4I図は本発明を電圧形インバータに
実際に適用する九めの制御装置の1$1成を示すプaツ
ク図、第3図は電圧形インバータの回路図、11%6図
(&)〜(a)は他の実施例を説明するための波形図で
ある。 ハ・・出力周波数設定器、コ・・・)コンバータ。 J・・・クロックジェネレータ、ダ・・・n進カクンタ
。 S・・・ROM、轟・・・プリセッタブルタイ!、り・
・・タイi、t・・・スイッチ回路、!・・・フリップ
フロップ。 10−RX −ORゲー) 、 //・iil路*//
a*//’b・・・回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、インバータの出力周波数指令値に比例した周波数の
    簀調開始信号、および所定周波数の時間基準信号を入力
    信号として、前記変調開始信号に基づくIイlyダにお
    いて電気角−のll#!1ν(−)の値を所定電気角ノ
    #だけ進んだ電気角(#+)#)#Cおけゐ関数値1(
    #十ΔI)K便更して発生する装置と。 前記時間基準信号な計数して時間を測定する装置とを有
    するパルス幅側anticおいて。 ある値夏と前記関数値?(#十)−)K基づき、前記変
    調開始信号が入力された時点から舅−1(e十)#)K
    比例した時間が経過した時点で制御出力信号の論理レベ
    ルを反転し。 この論理レベルを反転した時点を基準とするタイ2ング
    から11(#+j#)K比例した時間が経過した時点で
    再度制御出方論理レベルを反転させるととkより制御パ
    ルスを発生させることを善像とするインバータのパルス
    幅制御方法・ J、  IP!!許請求のfllillllt項記歌の
    方法において。 前記関数ν(#)の値を関数値1(#十)#)[変更す
    るタイ建ングは、蜜Wa−始信号が与えられる毎のタイ
    2ン夕であることを特徴とするインバーIのパルス幅制
    御方法。 、y、  @許請求の範囲第1)jl記載の方法におい
    て。 前記a数1(−)の値を関数値ν(−+ノー)K変更す
    るIイζングはml”調開始信号が与えられる毎、tた
    は変調開始信号が一回与えられる毎のタイセンダである
    ことを特徴とするインバータのパルス幅制御方法。 L  41許請求の範N第1項、第J項!たは第3項記
    載の方法#Cおいて、論履しベル釦反転した時点を基準
    とするIイtyダは、前記論理レベルを反転した時点そ
    のものであることを譬像とするインバーIのパルス−1
    114御方味。 !、特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載の
    方法において、論理レベルを反転した時点を基準とする
    タイ5ンダは1次回の変調開始信号が入力された時点で
    あることを特徴とするインバータのパルス幅m御方法。 A、  !許請求の範i!!IJ/項、第−項、第J項
    、第参項または第1項記載の方法において1時間基珈信
    号の所定周波数の範囲では9時間基準信勺を一定周波数
    で与えることを411g1Iとするインバータのパルス
    幅制御方法。 74I許請求の範1!gJ&/項、第一項、第3項、第
    q項、第S項または第6項記載の方法において。 出力周波数指令値の関数として時間基準信号の周波数を
    変えることを特徴とするインバータのパルス幅制御方法
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59198875A (ja) * 1983-04-20 1984-11-10 Sanyo Electric Co Ltd パルス幅変調インバ−タの制御方法
JPS6096179A (ja) * 1983-10-28 1985-05-29 Hitachi Ltd パルス幅変調インバ−タの制御装置
JPS60152270A (ja) * 1984-01-20 1985-08-10 Hitachi Ltd インバータ装置及びその制御方法
JPS61109493A (ja) * 1984-10-30 1986-05-27 Eiji Ishii 誘導電動機駆動装置
JPS61150674A (ja) * 1984-12-24 1986-07-09 Fuji Electric Co Ltd 3相インバータの制御方法

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