(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧源をパルス幅変調して負荷に電力を供給するＰＷＭインバータ、該ＰＷＭインバータにスイッチング信号を出力するＰＷＭインバータ制御装置において，前記ＰＷＭインバータの出力電流の位相を求める電流位相検出器と、該電流位相検出器の出力の電流位相に応じて前もって記憶しておいた電圧補正値を選択して出力する電圧補正値記憶器と、前記スイッチング信号のデューティ比と前記直流電圧源の電圧との積より前記ＰＷＭインバータの出力電圧相当を求める電圧推定器と、該電圧推定器の出力から前記電圧補正値記憶器出力の電圧補正値を引いて前記ＰＷＭインバータの出力電圧を求める電圧補正器を具備するＰＷＭインバータ制御装置であって、
前記ＰＷＭインバータの負荷を抵抗とインダクタンスの直列接続に等価な状態として，前記負荷のインダクタンスにかかる電圧が無視できる程度の低い周波数で所定の大きさの交流電流を前記負荷に流すようなスイッチング信号を前記ＰＷＭインバータに出力する電流制御器と、前記電圧推定器の出力から前記負荷の抵抗分の電圧降下を引いたオフセット電圧を演算するオフセット電圧演算器と、前記ＰＷＭインバータが前記電流制御器の出力のスイッチング信号を使用している時に、前記電流位相検出器から出力される前記交流電流の位相に応じて前記オフセット電圧演算器の出力のオフセット電圧を記憶する機能を併せ持つ前記電圧補正値記憶器を具備することを特徴とするＰＷＭインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＷＭインバータの出力電圧を正確に推定する技術に関するもので、この技術によって例えばＰＷＭインバータの負荷として接続された誘導電動機の低速度域での速度やトルクの制御特性を向上させることができる。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＷＭインバータの出力電圧を推定する方法の従来の技術の１例を図２に示し、以下に図２に基づいて説明する。
ＰＷＭインバータ１は、通常ＰＷＭ信号発生器５の出力のスイッチング信号Ｓに基づいて動作し、負荷である誘導電動機２に電力を供給する。通常ＰＷＭ信号発生器５は、電圧補正器８の出力である推定されたＰＷＭインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを用いて誘導電動機２が所定の速度で回転したり所定のトルクを出力するようなスイッチング信号Ｓを出力する。
電圧補正器８は、電圧推定器９の出力のＶｅから電圧補正値演算器１３の出力の電圧補正値Ｖｈ’を引くことでＰＷＭインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを推定して出力する。
【０００３】
電圧推定器９は、スイッチング信号Ｓのデューティ比と直流電圧源１０の電圧との積よりＰＷＭインバータ１の出力電圧相当Ｖｅを求めて出力する。
電圧補正値演算器１３は、電流極性判別器１２の出力の電流極性に応じて電圧補正値Ｖｈ’を求めて出力する。
例えば電流極性が正ならばＶｈ’＝Ｖｃとし、電流極性が負ならばＶｈ’＝−Ｖｃとする。ここでＶｃは、ＰＷＭインバータ１の構成要素であるスイッチング素子のスイッチング時の短絡防止時間であるデッドタイムや前記スイッチング素子の順方向電圧降下に相当する電圧であり、一定値である。電流極性判別器１２は、ＰＷＭインバータ１の出力電流の極性を判別してその結果を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の電圧補正値演算器１３の出力Ｖｈ’は、上述したように電流極性に応じて符号が異なる一定値Ｖｃである。このＶｃは上述したようにＰＷＭインバータ１のデッドタイムや順方向電圧降下に相当する電圧であるが、前記デッドタイムや順方向電圧降下は電流の位相によって微妙に変化する。また、電流の極性によって符号が異なるだけでなくその絶対値も実際は異なる。また、３相ＰＷＭインバータの場合では、従来はどの相においても同じ値のＶｃを用いていたが、実際は各相異なっている。
【０００５】
つまり、ＰＷＭインバータ１のデッドタイムや順方向電圧降下に相当する電圧は、相や電流極性や電流位相で変化するものであるが、従来はそれを一定値と近似してしまったために、正確な電圧補正ができず、電圧補正器８の出力である推定されたＰＷＭインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔが不正確となり、それを用いる通常ＰＷＭ信号発生器５は、誘導電動機２の速度やトルクを高精度に制御するスイッチング信号Ｓを出力することができなくなる。
【０００６】
［課題を解決するための手段］上記問題点を解決するために本発明では、請求項１に示すごとく直流電圧源をパルス幅変調して負荷に電力を供給するＰＷＭインバータ、該ＰＷＭインバータにスイッチング信号を出力するＰＷＭインバータ制御装置において，前記ＰＷＭインバータの出力電流の位相を求める電流位相検出器と、該電流位相検出器の出力の電流位相に応じて前もって記憶しておいた電圧補正値を選択して出力する電圧補正値記憶器と、前記スイッチング信号のデューティ比と前記直流電圧源の電圧との積より前記ＰＷＭインバータの出力電圧相当を求める電圧推定器と、該電圧推定器の出力から前記電圧補正値記憶器出力の電圧補正値を引いて前記ＰＷＭインバータの出力電圧を求める電圧補正器を具備するＰＷＭインバータ制御装置であって、
前記ＰＷＭインバータの負荷を抵抗とインダクタンスの直列接続に等価な状態として，前記負荷のインダクタンスにかかる電圧が無視できる程度の低い周波数で所定の大きさの交流電流を前記負荷に流すようなスイッチング信号を前記ＰＷＭインバータに出力する電流制御器と、前記電圧推定器の出力から前記負荷の抵抗分の電圧降下を引いたオフセット電圧を演算するオフセット電圧演算器と、前記ＰＷＭインバータが前記電流制御器の出力のスイッチング信号を使用している時に、前記電流位相検出器から出力される前記交流電流の位相に応じて前記オフセット電圧演算器の出力のオフセット電圧を記憶する機能を併せ持つ前記電圧補正値記憶器を備えて成る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の１実施例を示し、この図に基づいて本発明を詳細に説明する。
通常運転時において、切替器１１は通常ＰＷＭ信号発生器５を選択する。ＰＷＭインバータ１は、通常ＰＷＭ信号発生器５の出力のスイッチング信号Ｓに基づいて動作し、負荷である誘導電動機２に電力を供給する。通常ＰＷＭ信号発生器５は、電圧補正器８の出力である推定されたＰＷＭインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを用いて誘導電動機２が所定の速度で回転したり所定のトルクを出力するようなスイッチング信号Ｓを出力する。
【０００９】
電圧補正器８は、電圧推定器９の出力のＶｅから電圧補正値記憶器４の出力の電圧補正値Ｖｈを引くことでＰＷＭインバータ１の出力電圧Ｖｏｕｔを推定して出力する。電圧推定器９は、スイッチング信号Ｓのデューティ比と直流電圧源１０の電圧との積よりＰＷＭインバータ１の出力電圧相当Ｖｅを求めて出力する。電圧補正値記憶器４は、電流位相検出器３の出力の電流位相θｉに応じて記憶して置いた電圧補正値Ｖｈを選択して出力する。電流位相検出器３は、ＰＷＭインバータ１の出力電流Ｉの位相を求めて出力する。
【００１０】
例えばＰＷＭインバータ１を製造した直後には、電圧補正値記憶器４には正しい電圧補正値が記憶されていないのでそれを記憶させる必要がある。その場合は、切替器１１は電流制御器６の出力を選択してＰＷＭインバータ１に出力する。その時の負荷は抵抗とインダクタンスとを直列につないだものと等価な状態とする必要があり、例えば停止している誘導電動機２で代用できる。
電流制御器６は、前記負荷のインダクタンスにかかる電圧が無視できる程度の低い周波数で所定の大きさの交流電流を前記負荷に流すようなスイッチング信号Ｓを切替器１１を介してＰＷＭインバータ１に出力する。つまり、負荷の抵抗分の電圧降下がＰＷＭインバータ１の出力電圧と等しいとできるような低い周波数の電流を流すのである。オフセット電圧演算器７は、電圧推定器９の出力Ｖｅから前記負荷の抵抗分の電圧降下を引いたオフセット電圧Ｖｏを演算して出力する。電圧補正値記憶器４は、電流位相検出器３から出力される交流電流の位相θｉに応じてオフセット電圧演算器７の出力のオフセット電圧Ｖｏを記憶する。
【００１１】
【発明の効果】
ＰＷＭインバータのデッドタイムや順方向電圧降下に相当する電圧Ｖｈは、相や電流極性や電流位相で変化するものであるが、本発明の電圧補正値記憶器４は、電流位相に応じてＶｈを記憶しているので、その出力を用いて電圧補正をすることで、高精度にＰＷＭインバータの出力電圧Ｖｏｕｔを求めることが可能となり、それを用いる通常ＰＷＭ信号発生器５は、誘導電動機２の速度やトルクを高精度に制御するスイッチング信号Ｓを出力することができるようになる。
また、本発明により容易に電圧補正値記憶器４に正確な電圧補正値を記憶させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を表したブロック図である。
【図２】従来技術の１例を表したブロック図である。
【符号の説明】
１     PWMインバータ
２     誘導電動機
３     電流位相検出器
４     電圧補正値記憶器
５     通常PWM信号発生器
６     電流制御器
７     オフセット電圧演算器
８     電圧補正器
９     電圧推定器
１０   直流電圧源
１１   切替器
１２   電流極性判別器
１３   電圧補正値演算器
【図１】
0004475713.tif 000002
【図２】
0004475713.tif 000003