(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動制御するための電圧指令とキャリア周波数を演算する指令値演算回路と、前記指令値演算回路からの前記電圧指令と前記キャリア周波数のデータを保持する設定値保持回路と、前記設定値保持回路の前記データを設定された取り込みタイミングで取り込むロードタイミング回路と、前記ロードタイミング回路で取り込んだ前記データを取得して当該データからＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成回路とを備えたＰＷＭインバータ装置において、
前記指令値演算回路は、前記ロードタイミング回路での前記取り込みタイミングを決定する設定値を、変更される前記キャリア周波数に応じた値で出力し、
前記設定値保持回路は、前記指令値演算回路からの前記設定値のデータを保持し、
前記ロードタイミング回路は、前記設定値保持回路の前記電圧指令と前記キャリア周波数のデータが変更されると、変更前のキャリアの山と谷の数が前回取り込んだ前記設定値となったタイミングで前記設定値保持回路の前記データを取り込むことによって、前記電圧指令と前記キャリア周波数を同時に変更することを特徴とするＰＷＭインバータ装置。
【請求項２】
前記ロードタイミング回路は、前記キャリアの山と谷の数が前記設定値となったタイミングに同期してキャリア同期信号を生成する山谷カウンタと、前記設定値保持回路のライト信号と前記キャリア同期信号によりロード信号を生成するロード信号生成部と、前記ロード信号によって旧データを更新する更新レジスタとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のＰＷＭインバータ装置。
【請求項３】
前記ロード信号生成部は、前記ライト信号の信号レベルを保持する保持回路と、前記保持回路で保持される前記ライト信号の信号レベルと前記キャリア同期信号との論理積を前記ロード信号として出力することを特徴とする請求項２に記載のＰＷＭインバータ装置
【請求項４】
前記更新レジスタは、前記キャリア周波数のデータを更新する第１のレジスタと、前記電圧指令のデータを更新する第２のレジスタと、前記設定値のデータを更新する第３のレジスタとを備えることを特徴とする請求項２または３に記載のＰＷＭインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機を可変速駆動制御するＰＷＭインバータ装置のキャリア発生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＰＷＭインバータ装置は、一定のＰＷＭキャリア周波数とせず、出力周波数に合わせてキャリア周波数を変化させることで出力電圧精度を保つのが一般的である。
運転中にキャリア周波数と電圧指令を同期して変更する手段として、発生中のキャリア信号を生成するキャリアカウンタと、変更するキャリア信号を生成するキャリアカウンタをそれぞれ備え、変更するキャリア周波数に応じた電圧指令演算が完了した時点で、キャリア周波数と電圧指令を同期して更新させる手法がある。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４において、１は変更するキャリア信号を生成する変更キャリアカウンタ、２は発生中のキャリア信号を生成する発生中キャリアカウンタ、３は設定値保持回路、４は指令値演算回路、５はロードタイミング回路である。発生中のキャリア信号２ｃはキャリア周波数設定値３ｂに基づいて発生中キャリアカウンタ２で生成されている。またキャリア周波数に応じた電圧指令４ｂは指令値演算回路４で演算されている。キャリア周波数設定値３ｂを変更する場合は、変更するキャリア周波数設定値と、変更するキャリア周波数に応じたキャリア周波数補正データ３aが設定値保持回路３に設定される。またデータが更新されるとデータセット信号３ｄによりロードタイミング回路５に通知される。
次に発生中のキャリア信号２ｃの谷タイミングで、変更キャリアカウンタ１が設定値保持回路３に設定されたキャリア保持値３１ｂをロードしカウントアップを開始し、同時に更新開始信号１aによりロードタイミング回路５へ通知する。ロードタイミング回路５はカウントアップ開始を検知するとラッチ信号５ｂを指令値演算回路４へ出力する。ラッチ信号５ｂにより指令値演算回路４は補正保持値３１ａをロードし、電圧指令演算を開始する。電圧指令演算が完了すると電圧指令４ｂを出力し、電圧指令演算完了信号４aによりロードタイミング回路５へ演算完了を通知する。ロードタイミング回路５は演算完了を検知すると切り替え信号５aを発生中キャリアカウンタ２に通知する。そして発生中キャリアカウンタ２は更新キャリアに切り替る。
【０００４】
なお、キャリア周波数設定から指令演算が完了するまでタイムラグがあるため、キャリア設定から演算完了までの期間は書き込み許可信号５ｃにより、新たなキャリア周波数設定値の変更はできない。
このように、発生中のキャリア信号を生成する発生中キャリアカウンタ２と、変更するキャリア信号を生成する変更キャリアカウンタ１と、ロードタイミング回路５により、運転中にキャリア周波数を変更しても、キャリア周波数と電圧指令を同期して更新するのである。
【特許文献１】特開２０００-１５２６４２号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５は、従来のＰＷＭインバータ装置のキャリア発生回路部の動作を示すタイミング図である。図５を用いて、従来例の問題点を説明する。電圧指令演算完了４aがキャリアの谷を跨ぐ場合は、キャリアカウンタのアップもしくはダウン中にキャリア周波数と電圧指令が更新される。図５ではキャリアカウンタアップ中にＴ０のタイミングでキャリア周波数と電圧指令が更新されている。このとき、更新時のキャリア１周期中のＰＷＭ信号は電圧指令と異なるためにモータに印加する電圧に歪みを生じ、指令演算がキャリアの山で完了した場合が最も大きな歪みを生じるという問題がある。また、キャリア信号用のカウンタとは別に変更用のカウンタと、キャリア周波数変更時の許可信号を監視するための監視回路が必要となるため、その分、コスト高となり、さらに消費電力も大きくなるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、運転中のキャリア周波数変更において、キャリア周波数と電圧指令を同じタイミングで同期して変更できるＰＷＭインバータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、本発明は、電動機を駆動制御するための電圧指令とキャリア周波数を演算する指令値演算回路と、前記指令値演算回路からの前記電圧指令と前記キャリア周波数のデータを保持する設定値保持回路と、前記設定値保持回路の前記データを設定された取り込みタイミングで取り込むロードタイミング回路と、前記ロードタイミング回路で取り込んだ前記データを取得して当該データからＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成回路とを備えたＰＷＭインバータ装置において、前記指令値演算回路は、前記ロードタイミング回路での前記取り込みタイミングを決定する設定値を、変更される前記キャリア周波数に応じた値で出力し、前記設定値保持回路は、前記指令値演算回路からの前記設定値のデータを保持し、前記ロードタイミング回路は、前記設定値保持回路の前記電圧指令と前記キャリア周波数のデータが変更されると、変更前のキャリアの山と谷の数が前回取り込んだ前記設定値となったタイミングで前記設定値保持回路の前記データを取り込むことによって、前記電圧指令と前記キャリア周波数を同時に変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明により、運転中にキャリア周波数と電圧指令を変更する際、変更タイミングによらずにキャリアに同期してキャリア周波数と電圧指令を同時に変更することができ、ＰＷＭ信号の歪みが発生しない。すなわち、必ずキャリアに対応した電圧指令を出力することができるので、意図しない電圧波形を出力することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について本発明内容に係わる部分を抜き出して、図１及び図２を参照して説明する。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明におけるＰＷＭインバータ装置のキャリア発生回路部のブロック図である。図１において、４４は指令値演算回路、３３は設定値保持回路、５５はロードタイミング回路、７０はＰＷＭ生成回路である。指令値演算回路４４は電圧指令を演算し、キャリア周波数と、キャリア１サイクル中のＵ，Ｖ，Ｗ相ＰＷＭ信号のＨレベル，Ｌレベルのパターンを表わすＰＷＭパターン値と、電圧または電流振幅の瞬時値に対応するキャリア比較値を生成する。
設定値保持回路３３はキャリア設定レジスタ３３１と、山谷設定レジスタ３３２と、ＰＷＭパターン設定レジスタ３３３と、キャリア比較設定レジスタ３３４から構成されており、指令値演算回路４４のデータは共有バス４４ａと、キャリア設定レジスタ３３１のライト信号４４ｂと、山谷設定レジスタ３３２のライト信号４４ｃと、ＰＷＭパターン設定レジスタ３３３のライト信号４４ｄと、キャリア比較設定レジスタ３３４のライト信号４４ｅにより、各レジスタに書き込まれる。但し、必ずキャリア比較設定レジスタ３３４の値を最後に書き込む。
キャリア設定レジスタ３３１にはキャリア周波数に応じたキャリアカウンタ値が設定される。山谷設定レジスタ３３２にはキャリア出力の山と谷のカウンタ値が設定される。ＰＷＭパターン設定レジスタ３３３はキャリア１サイクル中のＵ，Ｖ，Ｗ相ＰＷＭ信号のＨレベル，Ｌレベルのパターンを表わすＰＷＭパターン値が設定される。キャリア比較設定レジスタ３３４は電圧または電流振幅の瞬時値に対応するキャリア比較値が設定される。
ＰＷＭ生成回路７０はキャリアカウンタ７１、ＰＷＭ比較器７２、ＰＷＭ出力回路７３から構成されており、ロードタイミング回路５５の更新レジスタ５６に基づいてキャリアカウンタ値７１ａとキャリア比較値５５ｃがＰＷＭ比較器７２で比較され、ＰＷＭ比較器７２は、ＰＷＭパターン値５５ｂに従って、キャリアカウンタ値７１ａがキャリア比較値５５ｃ以上になったときにＨレベル、もしくはＬレベル信号を出力する。ＰＷＭ出力回路７３はＰＷＭ信号７ａ、７ｂ、７ｃにデッドタイムと最小パルス幅の補正を行い、ＰＷＭ信号を生成してパワー素子へと出力する。
【００１０】
本発明が従来技術と異なる部分は、ロードタイミング回路５５の構成を変更していることである。次にロードタイミング回路５５について説明する。
ロードタイミング回路５５はキャリアレジスタ５５１、山谷レジスタ５５２、ＰＷＭパターンレジスタ５５３、キャリア比較レジスタ５５４から成る更新レジスタ５６と、山谷カウンタ５５８と、キャリア比較設定レジスタ３３４のライト信号４４eの信号レベルをある期間保持するためのライト保持回路５５７と、ＡＮＤ回路５５５と、ＯＲ回路５５６から構成されている。
山谷カウンタ５５８はキャリアカウンタ７１からのキャリアの山タイミングの山信号７１ｂと、谷タイミングの谷信号７１ｃがＯＲ回路５５６により入力されるとカウントアップし、山谷レジスタ値５５２と一致するとキャリア同期信号５５８aを出力して、山谷カウンタ５５８をリセットする。但しカウントアップは必ず谷信号７１ｃにより開始する。
山谷設定レジスタ３３２の設定値とキャリア同期信号５５８ａとの対応を図３に示す。同図に示すように、山谷設定レジスタ３３２の設定内容に従い、キャリア同期信号の発生タイミングは４通りの設定が可能である。
ライト保持回路５５７にはキャリア比較設定レジスタ３３４のライト信号４４ｅが入力され、キャリア同期信号５５８ａが入力されるまでライト信号４４ｅの信号レベルを保持する。
【００１１】
ＡＮＤ回路５５５にはキャリア同期信号５５８ａとライト保持回路５５７から出力されたライト保持信号５５７ａが入力され、ロード信号５５５ａが生成される。ロード信号５５５ａにより、山谷設定レジスタ３３２で設定されたキャリアの山もしくは谷で、ロードタイミング回路５５の更新レジスタ５５を構成しているキャリアレジスタ５５１と、山谷レジスタ５５２と、ＰＷＭパターン設定レジスタ５５３とキャリア比較レジスタ５５４の設定更新が同時に行われる。
【００１２】
図２は、本発明の実施例の動作を示すタイミング図である。図２を用いて、キャリア周波数と電圧指令の更新タイミングを説明する。最初は、デフォルト値として山谷設定レジスタ３３２の値は１に設定されており、山谷レジスタ５５２の値が１となるため、図３に従いキャリア同期信号５５８ａは山を飛ばした谷１のタイミングで出力される。
Ｔ１１のタイミングでキャリア設定レジスタ３３１のＣデータ（キャリア周波数のデータ）を０から１に変更し、Ｔ１２のタイミングで山谷設定レジスタ３３２のＹＴデータをデフォルト値の１から３に変更し、Ｔ１３のタイミングでＰＷＭパターン設定レジスタのＰデータ（ＰＷＭパターンのデータ）を０から１に変更し、最後にＴ１４のキャリアの谷１を跨いだタイミングでキャリア比較設定レジスタ３３４のＰＴデータ（キャリア比較値のデータ）を０から１に変更する。
ＰＴデータ１書き込み時のライト信号４４ｅがライト保持回路５５７に入力されると、ライト保持信号５５７ａが生成され、キャリア同期信号５５８ａとのＡＮＤにより生成されたロード信号５５５ａにより、キャリアの谷２のタイミングでキャリア周波数Ｃデータ１とＰＷＭパターンＰデータ１とキャリアの山谷ＹＴデータ３とキャリア比較値ＰＴ１データが更新レジスタ５６へ同時に書き込まれ更新される。
同様にＴ２１のタイミングでキャリア設定レジスタ３３１のＣデータを１から２に変更し、Ｔ２３のタイミングでＰＷＭパターン設定レジスタ３３３のＰデータを１から２に変更し、Ｔ２４のタイミングでキャリア比較設定レジスタ３３４のＰＴデータを１から２に変更する。山谷レジスタ５５２がキャリアの谷２で既にＹＴデータ＝３に更新されているため、この場合、キャリア同期信号５５８ａは山、谷、山を飛ばした谷４のタイミングで出力される（図３を参照）。
キャリア比較設定レジスタ３３４のＰＴデータ２書き込み時に生成されたライト保持信号５５７ａとキャリア同期信号５５８ａにより生成されたロード信号５５５ａにより谷４のタイミングでキャリア周波数Ｃデータ２とＰＷＭパターンＰデータ２とキャリア比較値ＰＴデータ２が更新レジスタ５６へ同時に更新される。
【００１３】
なお、キャリア周波数と電圧指令はキャリア同期信号５５８ａがＨレベルになったタイミングを起点に演算と演算結果の設定が実施される。このため、山谷設定レジスタ３３２の設定値は演算周期より長くする必要があり、演算周期に合わせて設定される。
このようにキャリア周波数と電圧指令は必ずキャリアに同期して同時に更新されるため、変更時のキャリア１周期中のＰＷＭ信号は歪みを生じることはない。また、電圧指令とキャリア周波数の設定が同時に更新されるため、キャリア設定と電圧指令設定のタイムラグがなく、書き込み許可を監視する監視回路を外部に設ける必要はない。さらに、キャリアカウンタは１個でよく変更用のキャリアカウンタを別に設ける必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のＰＷＭインバータ装置のキャリア発生回路部のブロック図
【図２】本発明のキャリア発生回路部の動作を示すタイミング図
【図３】本発明の山谷設定レジスタの設定値とキャリア同期信号の発生タイミングの対応.図
【図４】従来のＰＷＭインバータ装置のキャリア発生回路部のブロック図
【図５】従来のキャリア発生回路部の動作を示すタイミング図
【符号の説明】
【００１５】
１  変更キャリアカウンタ
２  発生中キャリアカウンタ
３  設定値保持回路
４  指令値演算回路
５  ロードタイミング回路
１ａ  更新開始
２ｃ  キャリア信号
３ａ  キャリア周波数補正データ
３ｂ  キャリア周波数設定値
３ｃ  出力電圧指令
３ｄ  データセット信号
３１ａ  補正保持値
３１ｂ  キャリア保持値
４ａ  電圧指令演算完了
４ｂ  電圧指令
４ｃ  キャリア信号
５ａ  切り替え
５ｂ  ラッチ
５ｃ  書き込み許可
Ｔ０  更新タイミング
３３  設定値保持回路
４４  指令値演算回路
５５  ロードタイミング回路
５６  更新レジスタ
３３１  キャリア設定レジスタ
３３２  山谷設定レジスタ
３３３  ＰＷＭパターン設定レジスタ
３３４  キャリア比較設定レジスタ
４４ａ  共有バス
４４ｂ  キャリア設定レジスタのライト信号
４４ｃ  山谷設定レジスタのライト信号
４４ｄ  ＰＷＭパターン設定レジスタのライト信号
４４ｅ  キャリア比較設定レジスタのライト信号
５５１  キャリアレジスタ
５５２  山谷レジスタ
５５３  ＰＷＭパターンレジスタ
５５４  キャリア比較レジスタ
５５８  山谷カウンタ
５５５  ＡＮＤ回路
５５６  ＯＲ回路
５５７  ライト保持回路
５５ｂ  ＰＷＭパターン値
５５ｃ  キャリア比較値
５５８ａ  キャリア同期信号
５５５ａ  ロード信号
５５７ａ  ライト保持信号
７０  ＰＷＭ生成回路
７１  キャリアカウンタ
７２  ＰＷＭ比較器
７３  ＰＷＭ出力回路
７１ａ  キャリアカウンタ値
７１ｂ  山信号
７１ｃ  谷信号
７ａ  Ｕ相ＰＷＭ信号
７ｂ  Ｖ相ＰＷＭ信号
７ｃ  Ｗ相ＰＷＭ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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