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JPH0832183B2 - Inverter pulse width modulation controller - Google Patents
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JPH0832183B2 - Inverter pulse width modulation controller - Google Patents

Inverter pulse width modulation controller

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JPH0832183B2
JPH0832183B2 JP63127948A JP12794888A JPH0832183B2 JP H0832183 B2 JPH0832183 B2 JP H0832183B2 JP 63127948 A JP63127948 A JP 63127948A JP 12794888 A JP12794888 A JP 12794888A JP H0832183 B2 JPH0832183 B2 JP H0832183B2
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和伸 大山
広之 山井
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はインバータのパルス幅変調制御装置に関し、
特にキャリア周波数を高めて精密な波形制御を行うもの
の改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulse width modulation control device for an inverter,
In particular, the present invention relates to an improvement of a device for performing precise waveform control by increasing a carrier frequency.

(従来の技術) 近年、高速スイッチング・デバイスとしてMOSFET(金
属酸化膜ゲート電界効果形トランジスタ)等の素子が現
われ、これをインバータのパルス幅変調に採用すれば、
精密な波形制御が可能になって、電磁騒音の低減や、モ
ータ効率の上昇等の効果を得ることが可能になってき
た。
(Prior Art) In recent years, elements such as MOSFETs (metal oxide gate field effect transistors) have appeared as high-speed switching devices, and if these are used for pulse width modulation of inverters,
Precise waveform control has become possible, and it has become possible to obtain effects such as reduction of electromagnetic noise and increase of motor efficiency.

そこで、従来、アナログ制御回路を設けたり、又はデ
ィジタル回路の専用ハードウエアやDSP等の高速演算器
を用いて、高いキャリア周波数(例えば20KHz)による
パルス幅変調を可能として、上記の電磁騒音等の低減効
果を確保するものが知られている。(例えば昭和62年電
気学会産業応用部門全国大会の予稿集の「高周波スイッ
チングの汎用インバータへの適用」、発表者,岡土千
尋、等を参照)。
Therefore, conventionally, by providing an analog control circuit or using a dedicated hardware of a digital circuit or a high-speed arithmetic unit such as DSP, it is possible to perform pulse width modulation at a high carrier frequency (for example, 20 KHz) and It is known to secure a reduction effect. (For example, see "Application of high-frequency switching to general-purpose inverters", Proceedings of the National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, 1987, Presenter, Chihiro Okado, etc.).

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来のものでは、回路が複雑であ
ると共に、各種の調整が繁雑であり、また高価格につく
等の欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned conventional ones have drawbacks that the circuit is complicated, various adjustments are complicated, and the cost is high.

そこで、安価で回路構成の簡易な1チップのマイクロ
コンピュータ(以下、マイコンと略称する)を採用する
ことが考えられるが、この考えでは、パルス幅変調パタ
ーンの発生に必要な一連の処理に対してマイコンの演算
時間が長くて例えば200μS程度の時間を要し、キャリ
ア周波数にして最大でも5KHz程度に留まる。このため、
高周波(2OKHz以上)のキャリア周波数によるパルス幅
変調は一般に困難である。
Therefore, it is conceivable to adopt a one-chip microcomputer (hereinafter, abbreviated as a microcomputer) that is inexpensive and has a simple circuit configuration. In this idea, a series of processes necessary for generating a pulse width modulation pattern is performed. The calculation time of the microcomputer is long and requires, for example, about 200 μS, and the carrier frequency remains at about 5 KHz at the maximum. For this reason,
Pulse width modulation with a high frequency (2 OKHz or more) carrier frequency is generally difficult.

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的は、見掛け上、キャリア周波数を高めたに等しい状
況とすることにより、1チップマイコンを採用しなが
ら、低価格で簡易な回路構成でもって等価的に高いキャ
リア周波数でのパルス幅変調を可能にして、精密な波形
制御による電磁騒音の低減、モータ効率の上昇等の効果
を得ることにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to make a situation that a carrier frequency is apparently raised to be equal to that of a single-chip microcomputer, and at the same time, a low-cost and simple circuit configuration is adopted. Therefore, it is possible to equivalently enable pulse width modulation at a high carrier frequency, and obtain effects such as reduction of electromagnetic noise and increase of motor efficiency by precise waveform control.

その場合、パルス幅変調パターンの形成については、
出力電圧の時間積分の軌跡を円軌跡に近づけるようパル
ス幅変調パターンを決定して行うときには、パルス幅変
調パターンを比較的容易に形成することができるから、
これを利用することが望ましい。今、これを詳述する
に、先ず、インバータの出力端子の電位をva,vb,vc、三
相巻線の中性点の電位をvnとし、また次式で定義される
出力電圧ベクトル 及び該電圧ベクトル の時間積分 を考える。
In that case, regarding the formation of the pulse width modulation pattern,
When the pulse width modulation pattern is determined so that the locus of time integration of the output voltage approaches the circular locus, the pulse width modulation pattern can be formed relatively easily.
It is desirable to utilize this. Now, to explain this in detail, first, let va, vb, vc be the output terminal potential of the inverter, vn be the neutral point potential of the three-phase winding, and the output voltage vector defined by the following equation. And the voltage vector Time integral of think of.

今、誘導電動機の三相巻線に角周波数ωの平衡三相電
が加わる時の電圧ベクトル 及びその時間積分 は、複素平面上で円軌跡を描く。
Now, the balanced three-phase voltage of angular frequency ω is applied to the three-phase winding of the induction motor. Voltage vector when voltage is applied And its time integration Draws a circular locus on the complex plane.

一方、電圧形インバータでは、各相アーム中の何れか
一方のトランジスタは必ずON状態にあるから、便宜上、
+側のON状態を「1」、−側のON状態を「0」で表わ
し、a相、b相、c相の順に「101」、「011」等と表記
すると、インバータ(3)の状態は8通り存在する。こ
の各状態の電圧ベクトル (P=0〜7)は、大きさが (Vdは直流電圧)であり、その方向は、第3図に示す方
向となる。ここに、 で零ベクトルである。上記電圧ベクトルの時間積分 であるから、インバータの駆動時の時間積分 は、電圧ベクトル の速度で動く(但し、零ベクトルの場合は停止する)。
On the other hand, in the voltage source inverter, one of the transistors in each phase arm is always in the ON state, so for convenience,
When the + side ON state is represented by "1" and the-side ON state is represented by "0", and the a phase, b phase, c phase are written as "101", "011", etc., the state of the inverter (3) There are 8 types. Voltage vector for each state (P = 0 to 7) has a size (Vd is a DC voltage), and its direction is as shown in FIG. here, Is And is a zero vector. Time integration of the above voltage vector Therefore, the time integration when driving the inverter Is the voltage vector It moves at the speed of (However, it stops when the vector is zero).

以上から、電圧形インバータのパルス幅変調パターン
は、電圧ベクトルの時間積分 の複素平面上でのベクトル軌跡が指定半径Rの円周に沿
って角速度ωで動くよう電圧ベクトル を適宜選定して決定する。(指定半径Rは、基本波電圧
の線電圧の実効値をV1、角周波数をωとすると、R=V1
/ωである。) つまり、例えば第4図に示す如く、角度φが0≦φ≦
π/3の範囲では、電圧ベクトル 及び零ベクトル(例えば )を用い、点P0にて時間τ0だけ留まり(この状態を記
号°で示す)、その後、 を時間τ4だけ取って点q1に達し、更に を時間τ6だけ取って点P1に到達する場合を考える。こ
の場合、ΔP0q1P1において、 であり、またτ0+τ4+τ6=T0であるから、上式を解
いて、期間T0内での電圧ベクトル を取る時間τ4,τ6,τ0が得られる。
From the above, the pulse width modulation pattern of the voltage source inverter is the time integration of the voltage vector. Voltage vector so that the vector locus on the complex plane of moves along the circumference of specified radius R at angular velocity ω Is appropriately selected and determined. (The designated radius R is R = V 1 where V 1 is the effective value of the line voltage of the fundamental wave voltage and ω is the angular frequency.
/ Ω. ) That is, for example, as shown in FIG. 4, the angle φ is 0 ≦ φ ≦
In the range of π / 3, the voltage vector And the zero vector (eg ), Stay at point P 0 for time τ 0 (this state is indicated by the symbol °), and then For time τ 4 to reach point q 1 Let us consider the case of taking time τ 6 to reach point P 1 . In this case, at ΔP 0 q 1 P 1 , And τ 0 + τ 4 + τ 6 = T 0 , the above equation is solved to obtain the voltage vector within the period T 0 . , Τ 4 , τ 6 , and τ 0 are obtained.

τ4/T0=kS・Sin(π/3−φ0) τ6/T0=kS・Sinφ0 τ0/T0=1−kS・Sin(φ0+π/3) ……(3) ただし、kSは電圧制御率であって、 である。 τ 4 / T 0 = k S · Sin (π / 3-φ 0) τ 6 / T 0 = k S · Sinφ 0 τ 0 / T 0 = 1-k S · Sin (φ 0 + π / 3) ...... (3) where k S is the voltage control rate, Is.

上記の(3)式は角度φが0≦φ≦π/3の範囲での関
係式だが、他の区間では、インバータが対称三相の動作
を行うことから、次頁に示す第1表の如く各記号を置換
して、0≦φ≦2πの範囲での関係式が得られる。
The above expression (3) is a relational expression in the range where the angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3, but in other sections, the inverter performs symmetrical three-phase operation. By replacing each symbol as described above, a relational expression in the range of 0 ≦ φ ≦ 2π can be obtained.

次に、上記(3)式の電圧ベクトルの時間τに基いて
各トランジスタのON/OFFパターン(パルス幅変調パター
ン)を求める。この場合、電圧ベクトルの時間τとパル
ス幅変調パターンとの関係は、電圧ベクトルを取る順序
に応じて変化するから、今、制御装置を簡単にするた
め、各期間T0では同一パターンを繰返すと共に、各期間
T0内でのトランジスタのON/OFF切換えは1度のみという
制約条件を加えると、パルス幅変調パターンは、第5図
(イ)〜(ニ)に示す4パターンに代表されるが図中、
τ+は+側のトランジスタのON時間を、τ-は−側のトラ
ンジスタのON時間を各々示す、上記4つのPWM制御パタ
ーンのうち、基本波出力電圧振幅が若干大きい同図
(イ)又は同図(ロ)のパルス幅変調パターンを採用す
ることが好ましい。
Next, the ON / OFF pattern (pulse width modulation pattern) of each transistor is obtained based on the time τ of the voltage vector of the above formula (3). In this case, the relationship between the time τ of the voltage vector and the pulse width modulation pattern changes according to the order in which the voltage vector is taken. Therefore, in order to simplify the control device, the same pattern is repeated during each period T 0. , Each period
When the constraint condition that the ON / OFF switching of the transistor within T 0 is performed only once, the pulse width modulation pattern is represented by the four patterns shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d).
τ + indicates the ON time of the + side transistor, and τ indicates the ON time of the − side transistor. Of the four PWM control patterns above, the fundamental wave output voltage amplitude is slightly larger. It is preferable to adopt the pulse width modulation pattern shown in FIG.

インバータでは、パルス幅変調パターンは、期間T0
最初にONするトランジスタの名称と、これがOFFに転じ
る時間が分れば一意的に決定されるから、上記(3)式
及び第5図(イ)及び(ロ)を参照して、PWM制御パタ
ーンは角度φが0≦φ≦π/3の範囲では各々下記式で決
定される。
In the inverter, the pulse width modulation pattern is uniquely determined by knowing the name of the transistor that is turned on at the beginning of the period T 0 and the time when it turns off. Therefore, the above equation (3) and FIG. ) And (b), the PWM control pattern is determined by the following equations when the angle φ is in the range of 0 ≦ φ ≦ π / 3.

(方式イ) (方式ロ) つまり、上記第5図(イ)に示すパターンでは、電圧
ベクトル の時間がτ0であり、電圧ベクトル の時間がτ4であり、電圧ベクトル の時間がτ6であるので、この第5図(イ)から、−側
のa相のトランジスタのON時間τa -は、電圧ベクトル の時間τ0に対応し、上記(3)式の第3式から(4)
式の第1式が導出される。
(Method a) (Method B) That is, in the pattern shown in FIG. Time is τ 0 and the voltage vector Time is τ 4 and the voltage vector Since time is tau 6, from the 5 (b), - ON time of the transistor side of a phase tau a - is the voltage vector (4) from the third equation of the above equation (3) corresponding to the time τ 0 of
A first expression of the expressions is derived.

同様に−側のb相のトランジスタのON時間τb -は、電
圧ベクトル の時間τ4との和であるので(τb -=τ0+τ4)、上記
(3)式の第1式と第3式とを加算して(4)式の第2
式が導出される。
Similarly - ON time of the transistor side of the b-phase tau b - is the voltage vector Since the sum of the time tau 4 of (τ b - = τ 0 + τ 4), (3) by adding the first equation and the third equation of equations (4) of the second
The formula is derived.

また、−側のc相のトランジスタのON時間τc -は、電
圧ベクトル の時間τ4と電圧ベクトル の時間τ6との和であるので(τc -=τ0+τ4+τ6)、
上記(3)式の第1式と第2式と第3式とを加算して
(4)式の第3式が導出される。
Also, - ON time of the transistor side of the c-phase tau c - is the voltage vector Time τ 4 and voltage vector Since the sum of the time tau 6 of (τ c - = τ 0 + τ 4 + τ 6),
The third equation of the equation (4) is derived by adding the first equation, the second equation, and the third equation of the above equation (3).

更にまた、上記(5)式の第1式〜第3式も同様であ
り、第5図(ロ)に示すパターンであって、この場合、
電圧ベクトル は、第3図に示すように、電圧ベクトル と同じであるので、電圧ベクトル の時間τ7に、上記(3)式の第3式を適用して上述と
同様に+側のa相のトランジスタのON時間τa +、−側の
b相のトランジスタのON時間τb -及び−側のc相のトラ
ンジスタのON時間τc -が導出されている。
Furthermore, the same applies to the first to third expressions of the above expression (5), which is the pattern shown in FIG. 5 (b).
Voltage vector Is a voltage vector as shown in FIG. Is the same as, so the voltage vector To the time τ 7 of (3), the ON time τ a + of the + side a phase transistor and the ON time τ b − of the − side b phase transistor are applied in the same manner as described above. The ON time τ c of the c-phase transistor on the − and − sides is derived.

そして、上記0≦φ≦π/3の範囲でのパルス幅変調パ
ターンの関係式(4)は、上記と同様にして次頁の第2
表の如く各記号を置換すれば0≦φ≦2πの範囲での関
係式となる。上記(4)式又は(5)式の演算式に基い
て各スイッチング素子のON時間を演算すれば、演算時間
を比較的短く短縮できると共に、何れか1つは常時ON制
御できて、2組のタイマのみでPWM制御パターンを演算
でき、1組のタイマを不要にできる。尚、上記(4),
(5)式の使い分けは次のようにすればよい。ハードウ
ェアの制約から零ベクトルを期間T0の最初に配置する必
要がある場合は(4)式、最後に配置する必要がある場
合は(5)式を用いる。
Further, the relational expression (4) of the pulse width modulation pattern in the range of 0 ≦ φ ≦ π / 3 is the same as the above, and
By replacing each symbol as shown in the table, a relational expression in the range of 0 ≦ φ ≦ 2π is obtained. If the ON time of each switching element is calculated based on the formula (4) or (5), the calculation time can be shortened to a relatively short time, and one of them can be constantly ON-controlled, and two sets can be set. The PWM control pattern can be calculated using only the timer of, and a set of timers can be eliminated. In addition, the above (4),
The expression (5) may be used properly as follows. Equation (4) is used when it is necessary to arrange the zero vector at the beginning of the period T 0 due to hardware restrictions, and equation (5) is used when it is necessary to arrange it at the end.

(課題を解決するための手段) 以上のことから、本発明では、パルス幅変調パターン
(インバータに備える複数個のスイッチング素子のON時
間)の発生アルゴリズムを変更して、パルス幅変調パタ
ーンの演算時間(演算周期)が長くても、その演算され
た各ON時間を複数個のパルスに分割して、等価的にキャ
リア周波数を上昇させるようにしている。また、スイッ
チング素子のON時間の算出には、上記第(4)式又は
(5)式の演算式を用いて演算して、この演算したON時
間を取るべきトランジスタを上記第2表の如き置換テー
ブルに基いて特定することにより、各トランジスタのON
時間の算出を比較的短時間で済ませるようにしている。
(Means for Solving the Problem) From the above, according to the present invention, the calculation algorithm of the pulse width modulation pattern is changed by changing the generation algorithm of the pulse width modulation pattern (ON time of a plurality of switching elements provided in the inverter). Even if the (calculation cycle) is long, each calculated ON time is divided into a plurality of pulses to raise the carrier frequency equivalently. Further, the ON time of the switching element is calculated by using the arithmetic expression of the above formula (4) or (5), and the transistor which should take the calculated ON time is replaced as shown in Table 2 above. ON by turning on each transistor by specifying it based on the table
The time is calculated in a relatively short time.

その具体的な解決手段は、第1図及び第2図に示す如
く三相巻線(2)に接続され、複数個のスイッチング素
子(Tra)〜(Trc′)を有するブリッジ回路(4)を備
え、該ブリッジ回路(4)の各スイッチング素子(Tr
a)〜(Trc′)のON/OFF動作により直流をパルス幅変調
して上記三相巻線(2)に三相交流電圧を印加するよう
にしたインバータのパルス幅変調制御装置を前提とす
る。そして、第6図及び第7図に示す如く、キャリア周
波数に応じた演算周期で上記各スイッチング素子(Tr
a)〜(Trc′)のON時間を、位相φの0〜π/3の範囲で
の演算式 または に基いて演算すると共に、位相φ0のπ/3〜2πの範囲
において上記演算式に基いて演算されるON時間を取るべ
きスイッチング素子(Tra)〜(Trc′)を予め位相φ0
に応じて設定したスイッチング素子(Tra)〜(Trc′)
の置換テーブルに基いて特定する演算手段(10)と、該
演算手段(10)で演算された各スイッチング素子(Tr
a)〜(Trc′)のON時間を複数個のパルスに分割する分
割手段(11)と、該分割手段(11)で分割された複数個
のパルスで上記各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)
をON制御する制御手段(12)とを設ける構成としたもの
である。
As a concrete solution, a bridge circuit (4) connected to a three-phase winding (2) and having a plurality of switching elements (Tra) to (Trc ') is provided as shown in FIGS. The bridge circuit (4) is provided with each switching element (Tr
a) It is premised on a pulse width modulation control device for an inverter in which a DC pulse width modulation is performed by ON / OFF operations of (Trc ') and a three phase AC voltage is applied to the three phase winding (2). . Then, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, each of the switching elements (Tr
a) ~ (Trc ') ON time is calculated in the range of 0 to π / 3 of phase φ Or And the switching elements (Tra) to (Trc ′) that should have ON times calculated based on the above-described calculation formula in the range of π / 3 to 2π of the phase φ 0 are calculated in advance based on the phase φ 0.
Switching elements (Tra) to (Trc ') set according to
Of the switching element (Tr) calculated by the calculating means (10) and specified based on the replacement table of
a) to (Trc ') ON time is divided into a plurality of pulses, and the switching elements (Tra) to (Trc) are divided by the plurality of pulses divided by the dividing means (11). ′)
And a control means (12) for controlling ON.

また、請求項(2)に係る発明では、演算手段(10)
の構成を特定し、位相φ0の0〜π/3の範囲での各スイ
ッチング素子(Tra)〜(Trc′)のON時間を上記演算式
に基いて予め演算して記憶したON時間テーブルを備えて
おき、該ON時間テーブルからON時間を求める構成として
いる。
In the invention according to claim (2), the calculation means (10)
Of the switching element (Tra) to (Trc ′) in the range of 0 to π / 3 of the phase φ 0 , the ON time table stored in advance is calculated based on the above equation. In advance, the ON time is obtained from the ON time table.

(作用) 以上の構成により、請求項(1)に係る発明では、キ
ャリア周波数が通常値(例えば5KHz程度)の場合にも、
各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)のON時間(パル
ス幅変調パターン)は、演算手段(10)でこのキャリア
周波数に応じた演算周期毎に繰返し算出されるが、この
各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)のON時間が分割
手段(11)で複数個(例えば4個)のパルスに分割され
るので、この分割数だけキャリア周波数が増倍されて、
等価的に高いキャリア周波数(例えば20KHz程度)でパ
ルス幅変調が行われたと同様に状況になる。その結果、
この分割された各パルスでもって各スイッチング素子
(Tra)〜(Trc′)が制御手段(12)でON制御される
と、精密で正弦波に近い出力波形が得られて、電磁騒音
が有効に低減されると共に、モータ効率が効果的に上昇
することになる。
(Operation) With the above configuration, in the invention according to claim (1), even when the carrier frequency is a normal value (for example, about 5 KHz),
The ON time (pulse width modulation pattern) of each of the switching elements (Tra) to (Trc ′) is repeatedly calculated by the calculating means (10) at each calculation cycle corresponding to the carrier frequency. ) To (Trc ') ON time is divided into a plurality of (for example, four) pulses by the dividing means (11), so that the carrier frequency is multiplied by this number of divisions,
The situation is similar to when pulse width modulation is performed at an equivalently high carrier frequency (for example, about 20 KHz). as a result,
When each of the switching elements (Tra) to (Trc ') is controlled to be ON by the control means (12) with each of the divided pulses, a precise and nearly sinusoidal output waveform is obtained, and the electromagnetic noise is effectively reduced. As well as being reduced, the motor efficiency is effectively increased.

ここに、パルス幅変調のキャリア周波数は通常値(5K
Hz程度)であって、演算時間の長い1チップマイコンで
も十分にパルス幅変調パターンを演算できるので、高い
キャリア周波数によるPWM変調が低価格で簡易な回路構
成でもって行うことができる。
Here, the carrier frequency of pulse width modulation is the normal value (5K
Since the pulse width modulation pattern can be sufficiently calculated even with a 1-chip microcomputer having a long calculation time (about Hz), PWM modulation with a high carrier frequency can be performed with a low cost and a simple circuit configuration.

しかも、各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)のON
時間の演算は、加算,減算回数の比較的少ない演算式 または に基いて行われるので、そのON時間の演算時間を短縮で
きると共に、所定の1つのスイッチング素子は常時ON制
御できて2組のタイマのみでもってON時間の演算が行わ
れる。
Moreover, each switching element (Tra) to (Trc ') is turned on.
Calculation of time is an arithmetic expression with relatively few additions and subtractions Or Since it is performed based on the above, the ON time calculation time can be shortened, and one predetermined switching element can always be ON-controlled, and the ON time calculation can be performed using only two sets of timers.

さらに、各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)のON
時間の演算は、位相φの全範囲(0≦φ≦2π)で同一
の演算式(演算式(4)又は(5))で行われ、そのON
時間を取るべきスイッチング素子(Tra)〜(Trc′)の
特定は置換テーブルに基いて行われるので、そのON時間
の演算時間の短縮がより一層効果的になる。
Furthermore, each switching element (Tra) to (Trc ') is turned on.
The calculation of time is performed by the same calculation formula (calculation formula (4) or (5)) in the entire range of the phase φ (0 ≦ φ ≦ 2π), and its ON
Since the switching elements (Tra) to (Trc ') that should take time are specified based on the replacement table, the calculation time of the ON time can be more effectively shortened.

また、請求項(2)に係る発明では、演算手段(10)
に予め備えるON時間テーブルに基いて各スイッチング素
子(Tra)〜(Trc′)のON時間が演算,算出されるの
で、このON時間の算出が一層短時間で行えると共に、こ
のON時間テーブルは位相φの0〜π/3の範囲でON時間を
記憶するので、記憶容量は小さい。
In the invention according to claim (2), the calculation means (10)
Since the ON time of each switching element (Tra) to (Trc ') is calculated and calculated based on the ON time table provided in advance, this ON time can be calculated in a shorter time and the ON time table Since the ON time is stored in the range of 0 to π / 3 of φ, the storage capacity is small.

(発明の効果) 以上説明したように、請求項(1)に係る発明のイン
バータのパルス幅変調制御装置によれば、キャリア周波
数に応じた演算周期でもってスイッチング素子のON時間
を位相φの0〜π/3の範囲での演算式 等に基いて演算すると共に、この演算したON時間を取る
べきスイッチング素子を予め位相φに応じて設定した置
換テーブルに基いて特定して、上記演算されたスイッチ
ング素子のON時間を複数個のパルスに分割して、この分
割パルスでもって各スイッチング素子をON制御したの
で、位相φの全範囲(0≦φ≦2π)で同一の演算を行
って、スイッチング素子のON時間の演算時間を短縮しな
がら、キャリア周波数を等価的に顕著に高くできて、低
価格で回路構成の簡易な1チップマイコンを使用し且つ
2組のタイマのみを用いながらも三相交流波形を精密に
波形制御できて、電磁騒音の低減、モータ効率の上昇を
図ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the pulse width modulation control device for an inverter of the invention according to claim (1), the ON time of the switching element is set to 0 of the phase φ with an operation cycle corresponding to the carrier frequency. Calculation formula in the range of up to π / 3 Etc., and based on the substitution table set beforehand according to the phase φ, the switching element that should take this calculated ON time is specified, and the calculated ON time of the switching element is calculated as a plurality of pulses. Since each switching element is ON-controlled by this divided pulse with the divided pulse, the same calculation is performed in the entire range of the phase φ (0 ≦ φ ≦ 2π) to reduce the calculation time of the ON time of the switching element. However, the carrier frequency can be increased remarkably equivalently, and the three-phase AC waveform can be precisely controlled by using a low-priced one-chip microcomputer with a simple circuit configuration and using only two sets of timers. It is possible to reduce electromagnetic noise and increase motor efficiency.

特に、請求項(2)に係る発明のように、演算手段に
予めON時間テーブルを備えておけば、各スイッチング素
子(Tra)〜(Trc′)のON時間の演算算出が一層短時間
で行えると共に、このON時間テーブルは位相φの0〜π
/3の範囲で足りるので、記憶容量を小さくできる。
In particular, if the calculation means is provided with the ON time table in advance as in the invention according to claim (2), the calculation calculation of the ON time of each of the switching elements (Tra) to (Trc ′) can be performed in a shorter time. Together with this ON time table, the phase φ is 0 to π
Since the range of / 3 is sufficient, the storage capacity can be reduced.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described based on drawing.

第1図及び第2図は本発明に係るインバータのパルス
幅変調制御装置を示す。各図において、(1)は3つの
巻線(2a),(2b),(2c)をY接続した三相巻線
(2)を有する誘導電動機、(3)は該誘導電動機
(1)に接続された電圧形のインバータであって、該イ
ンバータ(3)には、上記誘導電動機(1)の三相巻線
(2)に接続されたトランジスタ・ブリッジ回路(4)
が備えられ、該ブリッジ回路(4)は、各々還流ダイオ
ード(Da)〜(Dc′)を有する複数個(6個)のMOSFET
等のトランジスタ(スイッチング素子)(Tra),(Tr
a′),(Trb),(Trb′),(Trc),(Trc′)を有
する。而して、該インバータ(3)には、三相電源
(5)の三相交流を整流する整流器(6)から直流電圧
が印加されている。
1 and 2 show a pulse width modulation controller for an inverter according to the present invention. In each figure, (1) is an induction motor having a three-phase winding (2) in which three windings (2a), (2b), (2c) are Y-connected, and (3) is the induction motor (1). A connected voltage type inverter, wherein the inverter (3) has a transistor bridge circuit (4) connected to the three-phase winding (2) of the induction motor (1).
The bridge circuit (4) is provided with a plurality of (6) MOSFETs each having free wheeling diodes (Da) to (Dc ′).
Etc. Transistors (switching elements) (Tra), (Tr
a ′), (Trb), (Trb ′), (Trc), (Trc ′). A DC voltage is applied to the inverter (3) from the rectifier (6) that rectifies the three-phase AC of the three-phase power supply (5).

また、(8)は上記ブリッジ回路(4)の6個のトラ
ンジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間、つまりパルス幅
変調パターンを形成する1チップのマイコンであって、
該マイコン(8)には、上記各トランジスタ(Tra)〜
(Trc′)をON/OFF作動させるベースドライバ(8a)が
備えられており、該マイコン(8)によるトランジスタ
(Tra)〜(Trc′)のON/OFF制御により、直流をパルス
幅変調するようにしている。また、該マイコン(8)に
は、上記第2表の如く位相φの区間N(N=0〜5)に
応じて特定すべきトランジスタ(Tra)〜(Trc′)の種
類を設定した置換テーブルが予め記憶されている。
Further, (8) is a one-chip microcomputer that forms the ON time of the six transistors (Tra) to (Trc ') of the bridge circuit (4), that is, a pulse width modulation pattern,
The microcomputer (8) has the above-mentioned transistors (Tra) to
A base driver (8a) for turning ON / OFF (Trc ′) is provided, and pulse width modulation of DC is performed by ON / OFF control of the transistors (Tra) to (Trc ′) by the microcomputer (8). I have to. Further, in the microcomputer (8), a replacement table in which the types of transistors (Tra) to (Trc ') to be specified are set according to the section N (N = 0 to 5) of the phase φ as shown in Table 2 above. Is stored in advance.

次に、1チップマイコン(8)の動作を第6図及び第
7図の制御フローに基いて第8図を参照しつつ説明す
る。第6図の制御フローは、各トランジスタ(Tra)〜
(Trc′)のON時間(パルス幅変調パターン)の演算フ
ローであって、該各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)の
ON時間の演算は、出力電圧の時間積分の軌跡を円軌跡に
近付けるようにパルス幅変調パターンを決定して行われ
るものであり、その演算式は、例えば上記演算式(4) に基いて行われる。また、第7図の制御フローは実際に
各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)をON制御するフロー
である。先ず第6図の制御フローから説明するに、キャ
リア周波数(例えば5KHz)に応じた演算周期T0(例えば
200μS)毎に繰返し行われ、ステップSA1で出力電圧の
位相ωt及び出力電圧の振幅V1を入力した後、ステップ
SA2で上記PWM制御パターンの関係式(4)及び置換テー
ブル第2表に基いて各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)
のON時間τ(n+1)を演算する。
Next, the operation of the one-chip microcomputer (8) will be described with reference to FIG. 8 based on the control flows of FIGS. 6 and 7. The control flow of FIG. 6 is for each transistor (Tra)
It is a calculation flow of ON time (pulse width modulation pattern) of (Trc ′), in which each of the transistors (Tra) to (Trc ′)
The calculation of the ON time is performed by determining the pulse width modulation pattern so that the locus of time integration of the output voltage approaches the circular locus, and the calculation formula is, for example, the above calculation formula (4). It is based on. Further, the control flow of FIG. 7 is a flow for actually turning on each of the transistors (Tra) to (Trc ′). First, as will be described from the control flow of FIG. 6, the calculation cycle T 0 (for example, 5 KHz) according to the carrier frequency (for example, 5 KHz)
Every 200 μS), and after inputting the phase ωt of the output voltage and the amplitude V 1 of the output voltage in step S A1 ,
Each transistor (Tra) to (Trc ') is based on the relational expression (4) of the PWM control pattern and the second table of the substitution table in S A2.
ON time τ (n + 1) of is calculated.

しかる後、続いてステップSA3で上記で演算されたト
ランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間τ(n+1)を
予め設定した数値N(例えば4)で除して、この各ON時
間τ(n+1)を複数個N(4個)のパルスτ′(n+
1)(τ′(n+1)=τ(n+1)/4)に分割する。
そして、ステップSA4でこの分割したパルスτ′(n+
1)を各相1個(電圧型インバータでは、各相アーム中
の何れか一方のトランジスタは必ずON状態にあるので、
各相1個でよい)のスイッチング時間レジスタに格納し
て、リターンする。
Then, subsequently, the ON time τ (n + 1) of the transistors (Tra) to (Trc ′) calculated above in step S A3 is divided by a preset numerical value N (for example, 4) to obtain each ON time τ. A plurality of (n + 1) N (4) pulses τ ′ (n +
1) Divide into (τ '(n + 1) = τ (n + 1) / 4).
Then, in step S A4 , this divided pulse τ ′ (n +
1) for each phase (In the voltage type inverter, one of the transistors in each phase arm is always in the ON state,
Store in the switching time register for each phase) and return.

また、第7図の制御フローは、その繰返し周期T0′は
上記第6図の演算周期T0よりも早く、上記ON時間τ(n
+1)の分割数N(4個)に応じて、T0′=T0/Nに設定
されている(尚、分割数Nは、除算がシフトのみで実行
できるN=2m(m=1,2…)に選定するのが好まし
い)。而して、上記第6図の制御フローにて分割パルス
τ′(n+1)が各相のスイッチング時間レジスタに格
納された後は、第8図に示す如く、次の演算周期T0
で、ステップSB1でスイッチング時間レジスタの内容を
入力し、ステップSB2でその分割パルスτ′(n+1)
でON制御すべきトランジスタ(Tra)〜(Trc′)を、上
記の分割パルスτ′(n+1)でもってON制御して、リ
ターンする。
Further, in the control flow of FIG. 7, the repetition cycle T 0 ′ is earlier than the calculation cycle T 0 of FIG. 6 and the ON time τ (n
According to the number of divisions N (4) of +1), T 0 ′ = T 0 / N is set (note that the number of divisions N is N = 2 m (m = 1 where division can be executed only by shifting). , 2 ...) is preferable). And Thus, in the sixth divided in control flow diagram pulse τ '(n + 1) after it is stored in each phase of the switching time register, as shown in FIG. 8, in the next calculation cycle T 0, The contents of the switching time register are input in step S B1 , and the divided pulse τ ′ (n + 1) is input in step S B2.
Then, the transistors (Tra) to (Trc ') to be ON-controlled by ON are controlled by the divided pulse τ' (n + 1), and the process returns.

よって、第6図の制御フローにおいて、ステップ
SA1,SA2により、キャリア周波数(5KHz)に応じた演算
周期でもって上記パルス幅変調パターンの関係式(4)
に基いて各トランジスタ(スイッチング素子)(Tra)
〜(Trc′)のON時間τ(n+1)を演算し、この演算
したON時間τ(n+1)を取るべきトランジスタ(Tr
a)〜(Trc′)を第2表の置換テーブルに基いて特定す
るようにした演算手段(10)を構成している。
Therefore, in the control flow of FIG.
With S A1 and S A2 , the relational expression (4) of the above pulse width modulation pattern is obtained with the calculation cycle corresponding to the carrier frequency (5 KHz).
Based on each transistor (switching element) (Tra)
~ (Trc ′) ON time τ (n + 1) is calculated, and the calculated ON time τ (n + 1) should be taken into the transistor (Tr
The arithmetic means (10) is configured to identify a) to (Trc ') based on the substitution table in Table 2.

また、ステップSA3により、上記演算手段(10)で演
算された各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間τ
(n+1)を複数個N(N=4)のパルスτ′(n+
1)に分割するようにした分割手段(11)を構成してい
る。さらに、第7図の制御フローにより、上記分割手段
(11)で分割された複数個N(N=1)のパルスτ′
(n+1)でもって上記各トランジスタ(Tra)〜(Tr
c′)をON制御するようにした制御手段(12)を構成し
ている。
Further, in step S A3 , the ON time τ of each of the transistors (Tra) to (Trc ′) calculated by the calculating means (10) is
A plurality of (n + 1) N (N = 4) pulses τ ′ (n +
The dividing means (11) is configured to divide into 1). Further, according to the control flow of FIG. 7, a plurality of N (N = 1) pulses τ ′ divided by the dividing means (11).
With (n + 1), the above transistors (Tra) to (Tr)
The control means (12) is configured to control ON of c ').

したがって、上記実施例においては、第8図及び第9
図に示す如く、パルス幅変調パターンの演算フロー(第
6図)でパルス幅変調パターンの関係式(4)に基いて
各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間τ(n+
1)が演算され、且つそのON時間でON制御すべきトラン
ジスタ(Tra)〜(Trc′)が置換テーブル(第2表)に
基いて演算手段(10)により特定された後、この各ON時
間τ(n+1)が分割手段(11)で複数個N(4個)の
パルスτ′(n+1)(τ′(n+1)=τ(n+1)
/4)に分割されると、この分割パルスτ′(n+1)が
a,b,c各相のスイッチング時間レジスタに格納される。
Therefore, in the above embodiment, FIG. 8 and FIG.
As shown in the figure, the ON time τ (n +) of each of the transistors (Tra) to (Trc ′) is calculated based on the relational expression (4) of the pulse width modulation pattern in the pulse width modulation pattern calculation flow (FIG. 6).
1) is calculated, and the transistors (Tra) to (Trc ') to be ON-controlled by the ON time are specified by the calculating means (10) based on the substitution table (Table 2), and then each ON time is calculated. τ (n + 1) is divided into a plurality of N (4) pulses τ ′ (n + 1) (τ ′ (n + 1) = τ (n + 1) by the dividing means (11).
/ 4), this divided pulse τ '(n + 1)
It is stored in the switching time register of each phase a, b, c.

そして、次の演算周期T0では、第8図に示す如く、こ
の期間T0で再び上記の如く各トランジスタ(Tra)〜(T
rc′)のON時間τ(n+2)の演算と、その分割が行わ
れると共に、この今回の期間T0で、そのT0/N(=T0′)
の周期毎に、前の期間T0で求められたa,b,c各相のスイ
ッチング時間レジスタ内の分割パルスτ′(n+1)で
もって上記特定したトランジスタ(Tra)〜(Trc′)が
制御手段(12)によりON制御されるので、第16図に示す
如き従来のもの(ON時間を複数個のパルスに分割しない
もの)に比べて、高周波成分の周波数を高くでき、等価
的にキャリア周波数をON時間の分割数N(N=4)倍だ
け増倍でき、元々のキャリア周波数(5KHz)を高いキャ
リア周波数(20KHz)にすることができる。尚、第8図
及び第16図には、各相の+側のトランジスタのON時間を
演算する場合について記してある。
Then, in the next calculation cycle T 0, as shown in FIG. 8, each transistor as again described above in this period T 0 (Tra) ~ (T
The ON time τ (n + 2) of rc ′) is calculated and divided, and at the time T 0 of this time, the T 0 / N (= T 0 ′)
In each cycle, the transistors (Tra) to (Trc ') specified above are controlled by the divided pulse τ' (n + 1) in the switching time register of each phase of a, b, c obtained in the previous period T 0. Since it is ON-controlled by the means (12), the frequency of the high-frequency component can be made higher than that of the conventional one (where the ON time is not divided into a plurality of pulses) as shown in FIG. Can be multiplied by the number of ON times divided by N (N = 4), and the original carrier frequency (5 KHz) can be made a high carrier frequency (20 KHz). Incidentally, FIGS. 8 and 16 show the case where the ON time of the + side transistor of each phase is calculated.

ここに、元々のキャリア周波数(5KHz)、つまりON時
間の演算周期T0(200μS)は、1チップマイコン
(8)でも十分にパルス幅変調パターンを演算し得るの
に十分な期間であるので、1チップマイコン(8)を使
用しながら、高いキャリア周波数(20KHz程度)でのパ
ルス幅変調を可能として、低価格でかつ回路構成を簡易
にしつつ、MOSFET等の高速スイッチング素子の能力を生
かして誘導電動機(1)への三相交流波形を精密に波形
制御することができ、電磁騒音の低減、モータ効率の上
昇を図ることができる。
Here, the original carrier frequency (5 KHz), that is, the ON time calculation cycle T 0 (200 μS) is a sufficient period for the 1-chip microcomputer (8) to sufficiently calculate the pulse width modulation pattern. Using a 1-chip microcomputer (8), pulse width modulation at a high carrier frequency (about 20 KHz) is possible, and at the same time it is possible to use the high-speed switching elements such as MOSFETs at a low price while simplifying the circuit configuration. The three-phase AC waveform to the electric motor (1) can be precisely controlled, and electromagnetic noise can be reduced and motor efficiency can be increased.

また、従来と同程度のキャリア周波数(5KHz)で足り
る場合には、1チップマイコン(8)の演算時間を短縮
でき、パルス幅変調以外の処理能力の増強を図ることが
できる。
Further, when a carrier frequency (5 KHz) similar to the conventional one is sufficient, the calculation time of the one-chip microcomputer (8) can be shortened and the processing capacity other than pulse width modulation can be enhanced.

しかも、各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間
τ(n+1)の演算は、上記演算式(4)に基いて加
算,減算回数少なく行われるので、その演算時間の短縮
化を図ることができると共に、1つのトランジスタは常
時ON制御できて、タイマは他の二相に対応する2組のみ
でよく、その分、回路構成を簡易にできる。
Moreover, the calculation of the ON time τ (n + 1) of each of the transistors (Tra) to (Trc ′) is performed based on the calculation formula (4) with a small number of additions and subtractions, so that the calculation time can be shortened. At the same time, one transistor can be always ON-controlled, and the timer only needs to be two sets corresponding to the other two phases, and the circuit configuration can be simplified accordingly.

加えて、演算式(4)に基いて演算されたON時間を取
るべきトランジスタは、予め内蔵する置換テーブル(第
2表)に基いて特定されて、ON時間の演算としては位相
φの全範囲(0≦φ≦π)で演算式(4)で同一に行い
得るので、各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間
τの演算時間を一層短縮でき、より高いキャリア周波数
でのパルス幅変調を行い得る。
In addition, the transistor that should take the ON time calculated based on the calculation formula (4) is specified based on the substitution table (Table 2) built in advance, and the total range of the phase φ is calculated as the calculation of the ON time. (0 ≦ φ ≦ π) can be performed in the same manner with the equation (4), so that the calculation time of the ON time τ of each transistor (Tra) to (Trc ′) can be further shortened, and the pulse width at a higher carrier frequency can be obtained. Modulation can be performed.

尚、上記実施例では、各トランジスタ(Tra)〜(Tr
c′)のON時間をパルス幅変調パターンの関係式(4)
に基いて演算した後、これを複数個N(N=4)に分割
したが、上記関係式(4)を予め設定数値N(N=4)
で除した式にしておき、直接に分割パルスτ′(n+
1)を算出してもよい。
In the above embodiment, each of the transistors (Tra) to (Tr
The ON time of c ′) is expressed by the relational expression (4) of the pulse width modulation pattern.
After calculating based on the above, this was divided into a plurality of N (N = 4).
The divided pulse τ '(n +
1) may be calculated.

また、上記第6図の制御フローにおけるステップSA2
での各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間τ(n
+1)の演算に代えて、その演算結果を予め位相φ0
0〜π/3の範囲で記憶するON時間テーブルを用意してお
けば、各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間τ
(n+1)の演算,算出が一層容易になると共に、その
ON時間の記憶範囲が位相φ0の0〜π/3の範囲であるの
で、記憶容量も小さくできる。
In addition, step S A2 in the control flow shown in FIG.
ON time τ (n) of each transistor (Tra) to (Trc ′) at
If an ON time table that stores the operation result in the range of 0 to π / 3 of the phase φ 0 is prepared in advance instead of the +1) operation, the ON time of each transistor (Tra) to (Trc ′) τ
The calculation and calculation of (n + 1) becomes easier and
Since the storage range of the ON time is the range of 0 to π / 3 of the phase φ 0 , the storage capacity can be reduced.

さらに、各相のスイッチングレジスタの内容をパルス
幅に変換する部分は、外付けのパルス幅変調IC等による
ハードウェアで処理してもよい。さらに、第9図のよう
な構成にしておけば、スイッチング素子の変更によりキ
ャリア周波数が変わるときでも、分割手段(11)及び制
御手段(12)のみを変更すれば足りる。また、スイッチ
ング時間レジスタをパルス幅制御部(ステップSB2)の
レジスタと共用すれば、第7図のステップSB1の処理は
省略できる。
Further, the portion for converting the content of the switching register of each phase into a pulse width may be processed by hardware such as an external pulse width modulation IC. Further, with the configuration shown in FIG. 9, even when the carrier frequency changes due to the change of the switching element, it is sufficient to change only the dividing means (11) and the control means (12). Further, if the switching time register is shared with the register of the pulse width control unit (step S B2 ), the process of step S B1 in FIG. 7 can be omitted.

加えて、PWM制御パターンの演算フローでの演算周期T
0は、実際にPWM制御パターンを演算するのに要する時間
で一意的に決定されるが、第7図の制御フローのトラン
ジスタのON制御の周期T0′は、望まれるキャリア周波数
に応じて決定され、このために各トランジスタのON時間
の分割数N(T0/T0′)の値を適宜値に設定すればよ
い。
In addition, the calculation cycle T in the calculation flow of the PWM control pattern
0 is uniquely determined by the time required to actually calculate the PWM control pattern, but the period T 0 ′ of ON control of the transistor in the control flow of FIG. 7 is determined according to the desired carrier frequency. Therefore, for this purpose, the value of the number N (T 0 / T 0 ′) of division of the ON time of each transistor may be set to an appropriate value.

また、第10図ないし第14図は本発明の変形例を示し、
上記実施例では、複数個N(同様にN=4の場合を取
り、以下説明する)のパルスに分割する場合に各パルス
を等幅としたのに代え、不等幅に分割したものである。
つまり、期間T0でのトランジスタのON時間τ(n)と、
その次の期間T0でのON時間τ(n+1)との間を線形補
間(直線補間)したものである。
Further, FIGS. 10 to 14 show a modification of the present invention,
In the above embodiment, when the pulse is divided into a plurality of N pulses (which will be described below when N = 4 similarly), each pulse is divided into equal widths instead of equal widths. .
That is, the ON time τ (n) of the transistor in the period T 0 ,
This is a result of performing linear interpolation (linear interpolation) with the ON time τ (n + 1) in the next period T 0 .

上記変形例を詳述する。第10図の制御フローは、期間
T0周期で演算処理され、ステップSC1で出力電圧の位相
ωt及び振幅V1を入力すると共に、ステップSC2で前回
の各トランジスタ(Tra)〜(Trc′)のON時間τ′(n
−1)(4分割された分割パルス)の演算結果を入力す
る。
The above modification will be described in detail. The control flow in Fig. 10 is the period
Is the arithmetic processing in T 0 period, and inputs the phase ωt and amplitude V 1 of the output voltage in step S C1, 'ON time τ of (n each transistor in step S C2 of the previous (Tra) ~ (Trc)'
-1) Input the calculation result of (divided pulse divided into 4).

しかる後、ステップSC3でパルス幅変調パターンの関
係式(4)に基いて今回の各トランジスタ(Tra)〜(T
rc′)のON時間τ(n)を演算し、このON時間τ(n)
から複数個N(4個)に分割された分割パルスτ′
(n)を算出し、その後、ステップSC4で各トランジス
タ(Tra)〜(Trc′)の分割パルスτ′の前回と今回と
の差に応じて、前回の分割パルスτ′(n−1)の補間
値Δτn-1を下記式に基いて算出する。
Then, based on the relational expression (4) of the pulse width modulation pattern in step S C3 , each transistor (Tra) to (T
rc ') ON time τ (n) is calculated, and this ON time τ (n)
Divided pulse τ ′ into a plurality of N (4)
(N) is calculated, and then, in step S C4 , the previous divided pulse τ ′ (n−1) is calculated according to the difference between the divided pulse τ ′ of the transistors (Tra) to (Trc ′) and the divided pulse τ ′ of the previous time. The interpolated value Δτ n-1 of is calculated based on the following formula.

Δτn-1={τ′(n)−τ′(n−1)}/N N;分割数 そして、前回の4個の分割パルスτ′(n−1)をこ
の補間値Δτn-1で漸次補間するよう、ステップSC5で各
分割パルスτ′(n−1)に2番目のものから順次Δτ
n-1、2・Δτn-1、3・Δτn-1を加算し、ステップSC6
でこの各分割パルスを各相毎に複数個N(N=4)のス
イッチング時間レジスタに各々格納して、ステップSC7
この各分割パルスτ′(n−1)を記憶して、リターン
する。
Δτ n-1 = {τ ′ (n) −τ ′ (n−1)} / NN; the number of divisions Then, the previous four divided pulses τ ′ (n−1) are calculated with this interpolation value Δτ n−1 . In order to interpolate gradually, each divided pulse τ ′ (n−1) is sequentially divided by Δτ in step S C5.
n−1 , 2 · Δτ n-1 , 3 · Δτ n-1 are added, and step S C6
Then, each of these divided pulses is stored in a plurality of N (N = 4) switching time registers for each phase, and step S C7
The divided pulses τ ′ (n−1) are stored and the process returns.

また、第11図の制御フローは、第12図に示す如く分割
パルスτ′を演算,記憶した期間T0から2期間T0目にこ
の各分割パルスτ′で各トランジスタ(Tra)〜(Tr
c′)をON制御するものであり、その制御周期T0′は、
第11図の制御フローの演算周期T0の1/N(Nは分割数)
である。
The control flow of FIG. 11, the first 12 divided pulse tau as shown in FIG. 'Calculates, stores the period T 0 to 2 periods T 0 eyes to the each divided pulse tau' each transistor (Tra) ~ (Tr
c ′) is ON-controlled, and its control cycle T 0 ′ is
1 / N of the calculation cycle T 0 of the control flow in FIG. 11 (N is the number of divisions)
Is.

該制御フローでは、ステップSD1で第13図に示す如く
第1番目のスイッチング時間レジスタに格納した各相毎
の分割パルスτ′を読込んだ後、ステップSD2でスイッ
チング時間レジスタをシフトして、ステップSD3でその
読込んだ分割パルスτ′(n−1)で対応するトランジ
スタ(Tra)〜(Trc′)をON制御してリターンし、以
下、同様にして制御周期T0′毎に順次第2番目、第3番
目、第4番目のスイッチング時間レジスタに格納した各
相毎の分割パルスを読込んで、各トランジスタ(Tra)
〜(Trc′)をON制御することを繰返す。
In the control flow, the divided pulse τ ′ for each phase stored in the first switching time register is read in step S D1 as shown in FIG. 13, and then the switching time register is shifted in step S D2. , In step S D3 , the corresponding divided pulses τ ′ (n−1) are turned on to control the corresponding transistors (Tra) to (Trc ′) to return, and thereafter, similarly, every control cycle T 0 ′. The divided pulse for each phase stored in the 2nd, 3rd, and 4th switching time registers is sequentially read, and each transistor (Tra) is read.
Repeat ON control of ~ (Trc ').

したがって、上記変形例では、第12図に示す如く、例
えば真中の期間T0では、トランジスタのON時間τ(n)
を4分割した分割パルスτ′(n)が最初の周期T′0
で出力されると、次の周期T′0ではこの分割パルスよ
りも補間値Δτn-1だけ大きい分割パルスが出力される
ことが制御周期T′0で繰返されるので、第14図に示す
如く、等価的なキャリア周波数に対応する制御周期T′
0での出力電圧の平均値に対して、波形の再現性を良
好にできる。
Therefore, in the above modification, as shown in FIG. 12, for example, in the middle period T 0 , the ON time τ (n) of the transistor is
The divided pulse τ ′ (n), which is obtained by dividing 4 into four, is the first period T ′ 0.
Is output in the control cycle T ′ 0 , the division pulse larger in interpolation value Δτ n−1 than the division pulse is output in the next cycle T ′ 0. Therefore, as shown in FIG. , A control period T ′ corresponding to an equivalent carrier frequency
The reproducibility of the waveform can be improved with respect to the average value of the output voltage at 0 .

さらに、第15図は他の変形例を示し、各トランジスタ
(Tra)〜(Trc′)のON時間の分割を等幅パルスで行う
か、不等幅パルスで行うかを、そのON時間の変化の度合
や信号波の位相に応じて適宜選択して行ったものであ
る。
Further, FIG. 15 shows another modification, in which the ON time of each of the transistors (Tra) to (Trc ') is divided by a uniform width pulse or a non-uniform width pulse. Is appropriately selected according to the degree of the signal and the phase of the signal wave.

つまり、同図では、信号波(図中破線で示す)の位相
の傾きの大きい範囲では、ON時間の分割を不等幅パルス
で行い、傾きの小さい範囲では、ON時間の分割を等幅パ
ルスで行うようにしている。この変形例では、傾きの大
きい位相範囲では、等幅パルスで分割する場合に比べて
波形の再現性の向上を図ることができると共に、傾きの
小さい位相範囲では、位相の再現性を良好に確保しなが
ら、不等幅パルスで分割する場合に比べて、補間値の演
算を不要にして演算,処理時間を節約することができる
効果を有する。
In other words, in the figure, ON time division is performed with unequal width pulses in the range where the phase slope of the signal wave (indicated by the dashed line in the figure) is large, and ON time division is performed in the range where the phase slope is small with equal width pulses. I am going to do it. In this modified example, the reproducibility of the waveform can be improved in the phase range with a large inclination as compared with the case of dividing with a constant-width pulse, and the reproducibility of the phase can be excellently secured in the phase range with a small inclination. However, as compared with the case of division with unequal width pulses, there is an effect that the calculation of the interpolation value becomes unnecessary and the calculation and processing time can be saved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図ないし第15図は本発明の実施例を示し、第1図は
全体概略構成図、第2図は電気回路図、第3図は電圧形
インバータの各種状態を8種の電圧ベクトルで表示した
説明図、第4図は電圧ベクトルの時間積分の複素平面上
での軌跡を円軌跡に近付けるための電圧ベクトル制御の
説明図、第5図は位相φの0≦φ≦π/3の範囲内で取り
得るPWM制御パターンの種類の説明図、第6図及び第7
図は各々1チップマイコンによる各トランジスタのON/O
FF制御を示すフローチャート図、第8図はキャリア周波
数が等価的に高くなった説明図、第9図は作動説明図で
ある。第10図ないし第14図は変形例を示し、第10図及び
第11図は各トランジスタのON/OFF制御を示すフローチャ
ート図、第12図は分割パルスの補間の様子の説明図、第
13図は作動説明図、第14図は波形の再現性の様子の説明
図である。また、第15図は他の変形例を示す等幅パルス
での分割と不等幅での分割とを選択する信号波の位相範
囲を示す説明図である。さらに、第16図は従来例を示す
説明図である。 (2)……三相巻線、(3)……電圧形インバータ、
(4)……ブリッジ回路、(Tra)〜(Trc′)……トラ
ンジスタ、(8)……1チップマイコン、(10)……演
算手段、(11)……分割手段、(12)……制御手段。
1 to 15 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram, FIG. 2 is an electric circuit diagram, and FIG. 3 shows various states of a voltage source inverter by eight kinds of voltage vectors. The displayed explanatory diagram, FIG. 4 is an explanatory diagram of the voltage vector control for making the locus on the complex plane of the time integration of the voltage vector close to the circular locus, and FIG. 5 shows the phase φ of 0 ≦ φ ≦ π / 3 Explanatory diagrams of types of PWM control patterns that can be taken within the range, FIGS. 6 and 7
The figure shows each transistor ON / O by 1-chip microcomputer
FIG. 8 is a flowchart showing the FF control, FIG. 8 is an explanatory diagram in which the carrier frequency is equivalently increased, and FIG. 9 is an operation explanatory diagram. FIGS. 10 to 14 show a modified example, FIGS. 10 and 11 are flow charts showing ON / OFF control of each transistor, FIG. 12 is an explanatory view of the interpolation of divided pulses, FIG.
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation, and FIG. 14 is a diagram for explaining the reproducibility of the waveform. Further, FIG. 15 is an explanatory view showing a phase range of a signal wave for selecting division with a constant width pulse and division with a non-uniform width, showing another modification. Further, FIG. 16 is an explanatory view showing a conventional example. (2) …… Three-phase winding, (3) …… Voltage type inverter,
(4) …… Bridge circuit, (Tra) to (Trc ′) …… Transistor, (8) …… One-chip microcomputer, (10) …… Computing means, (11) …… Division means, (12) …… Control means.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】三相巻線(2)に接続され、複数個のスイ
ッチング素子(Tra)〜(Trc′)を有するブリッジ回路
(4)を備え、該ブリッジ回路(4)の各スイッチング
素子(Tra)〜(Trc′)のON/OFF動作により直流をパル
ス幅変調して上記三相巻線(2)に三相交流電圧を印加
するようにしたインバータのパルス幅変調制御装置であ
って、キャリア周波数に応じた演算周期で上記各スイッ
チング素子(Tra)〜(Trc′)のON時間を、位相φ0
0〜π/3の範囲での演算式 τc-/T0=1 または τa+/T0=1 (τa-,τa+,τb-,τc-は各々+側及び−側のa相、
b相及びc相のスイッチング素子のON時間、T0は周期、
V1は基本波電圧の実効値、Vdは印加される直流電圧) に基いて演算すると共に、位相φ0のπ/3〜2πの範囲
において上記演算式に基いて演算されるON時間を取るべ
きスイッチング素子(Tra)〜(Trc′)を予め位相φ0
に応じて設定したスイッチング素子(Tra)〜(Trc′)
の置換テーブルに基いて特定する演算手段(10)と、該
演算手段(10)で演算された各スイッチング素子(Tr
a)〜(Trc′)のON時間を複数個のパルスに分割する分
割手段(11)と、該分割手段(11)で分割された複数個
のパルスで上記各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)
をON制御する制御手段(12)とを備えたことを特徴とす
るインバータのパルス幅変調制御装置。
1. A bridge circuit (4) which is connected to a three-phase winding (2) and has a plurality of switching elements (Tra) to (Trc '), and each switching element () of the bridge circuit (4). Tra) to (Trc ′) ON / OFF operation for pulse width modulation of DC to apply a three-phase AC voltage to the three-phase winding (2). An arithmetic expression in which the ON time of each of the switching elements (Tra) to (Trc ′) is calculated in the range of 0 to π / 3 of the phase φ 0 at the calculation cycle corresponding to the carrier frequency. τc - / T 0 = 1 or τa + / T 0 = 1 (.Tau.a -, .tau.a +, .tau.b -, .tau.c - each + side and - side of a phase,
ON time of b-phase and c-phase switching elements, T 0 is a cycle,
V 1 is the effective value of the fundamental wave voltage, and Vd is the DC voltage that is applied.), And the ON time calculated based on the above formula in the range of π / 3 to 2π of phase φ 0. Power switching elements (Tra) to (Trc ′) in advance with phase φ 0
Switching elements (Tra) to (Trc ') set according to
Of the switching element (Tr) calculated by the calculating means (10) and specified based on the replacement table of
a) to (Trc ') ON time is divided into a plurality of pulses, and the switching elements (Tra) to (Trc) are divided by the plurality of pulses divided by the dividing means (11). ′)
A pulse width modulation control device for an inverter, comprising:
【請求項2】演算手段(10)は、位相φ0の0〜π/3の
範囲での各スイッチング素子(Tra)〜(Trc′)のON時
間を演算式に基いて予め演算して記憶したON時間テーブ
ルを有し、該ON時間テーブルからON時間を求めるもので
ある請求項(1)記載のインバータのパルス幅変調制御
装置。
2. An arithmetic means (10) preliminarily calculates and stores an ON time of each switching element (Tra) to (Trc ') in a range of 0 to π / 3 of a phase φ 0 based on an arithmetic expression. 2. The pulse width modulation control device for an inverter according to claim 1, further comprising: an ON time table for obtaining the ON time from the ON time table.
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