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JP3062900B2 - Inverter control device - Google Patents

Inverter control device

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Publication number
JP3062900B2
JP3062900B2 JP4109292A JP10929292A JP3062900B2 JP 3062900 B2 JP3062900 B2 JP 3062900B2 JP 4109292 A JP4109292 A JP 4109292A JP 10929292 A JP10929292 A JP 10929292A JP 3062900 B2 JP3062900 B2 JP 3062900B2
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JP
Japan
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dead time
circuit
control device
current
signal
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JP4109292A
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JPH05292758A (en
Inventor
浩二 江場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はモータ駆動に使用するイ
ンバータ制御装置に関し、特に、誘導モータを高いPW
M周波数で駆動する用途に適する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter control device used for driving a motor, and more particularly, to an induction motor having a high PW.
Suitable for driving at M frequency.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来のインバータ制御装置の一例
を示すブロック図であり、電流制御回路17は、上位制
御回路からの電流指令iu,iv,iwと、電流
検出器14,15によって検出されるモータ16の相電
流iu,ivに基づいてモータ各相の電流偏差を求め、
これを比例及び積分増幅することで、モータ各相に印加
すべき電圧指令vu,vv,vwを作成してPW
M信号発生回路18へ送出する。電圧指令vu,vv
,vwはPWM信号発生回路18によって、指令値
に比例したon/offデューティを持つPWM信号S
IGU,SIGV,SIGWに変換され、デッドタイム
発生回路b20へ送出される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional inverter control device. A current control circuit 17 includes current commands iu * , iv * , iw * from a higher-level control circuit and current detectors 14 and 14. 15 to determine the current deviation of each phase of the motor based on the phase currents iu and iv of the motor 16 detected by
The voltage commands vu * , vv * , vw * to be applied to each phase of the motor are created by proportionally and integrally amplifying this, and PW
The signal is sent to the M signal generation circuit 18. Voltage commands vu * , vv
* , Vw * are PWM signals S having an on / off duty proportional to the command value by the PWM signal generation circuit 18.
It is converted into IGU, SIGV, and SIGW, and sent to the dead time generation circuit b20.

【0003】デッドタイム発生回路b20はPWM信号
SIGU,SIGV,SIGWを後述する方法を用い
て、インバータのパワー素子2〜7に対するon/of
f指令信号G1〜G6に変換し、各パワー素子2〜7の
ゲート回路8〜13に入力する。ゲート回路8〜13は
on/off指令信号G1〜G6に従い各パワー素子2
〜7をon/offすることにより、コンバータ1によ
って整流された直流電圧を、電圧指令vu,vv
vwに比例したデューティでモータ16の各相に印加
する。このようにしてモータ各相の相電流は、電流指令
に一致するように制御される。
The dead time generating circuit b20 converts the PWM signals SIGU, SIGV, and SIGW into on / off signals for the power elements 2 to 7 of the inverter by using a method described later.
The signals are converted into f command signals G1 to G6 and input to the gate circuits 8 to 13 of the power elements 2 to 7, respectively. The gate circuits 8 to 13 are connected to the respective power elements 2 according to the on / off command signals G1 to G6.
7 are turned on / off, the DC voltage rectified by the converter 1 is converted into voltage commands vu * , vv * ,
It is applied to each phase of the motor 16 with a duty proportional to vw * . In this way, the phase current of each phase of the motor is controlled to match the current command.

【0004】以下にデッドタイム発生回路の動作例につ
いて説明する。図4は図3のデッドタイム発生回路b2
0の構成のうちU相に関する部分のみを示すブロック図
であり、V相についても同様のブロックが含まれる。こ
こでは、各相のブロックは対象なためU相のみを取り上
げて説明する。図6(a)に示すようなPWM信号SI
GUの変化は、エッジ検出回路21によって検出され、
図6(b)のようなワンショット回路25のトリガ信号
TRUとなる。ワンショット回路25は、トリガ信号T
RUの立ち上がりエッジごとに、時間幅tdの図6
(c)のようなパルス信号DTUを発生して論理回路b
26へ送出する。論理回路b26は、パルス信号DTU
とPWM信号SIGUとから、数1,数2の論理式を使
用して、デッドタイム幅tdの図6(d),(e)に示
すようなゲート信号G1,G2を発生する。
[0004] An operation example of the dead time generation circuit will be described below. FIG. 4 shows the dead time generation circuit b2 of FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing only a portion related to the U phase in the configuration of 0, and similar blocks are included for the V phase. Here, since the blocks of each phase are targets, only the U phase will be described. PWM signal SI as shown in FIG.
The change in GU is detected by the edge detection circuit 21,
The trigger signal TRU of the one-shot circuit 25 as shown in FIG. The one-shot circuit 25 receives the trigger signal T
FIG. 6 shows the time width td for each rising edge of the RU.
The logic circuit b generates the pulse signal DTU as shown in FIG.
26. The logic circuit b26 outputs the pulse signal DTU
And PWM signal SIGU, gate signals G1 and G2 having dead time width td as shown in FIGS. 6 (d) and 6 (e) are generated using the logical expressions of equations (1) and (2).

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のインバータ制御
装置の各部の信号波形を図5の(a)〜(f)に示す。
(a)は三角波比較方式を用いたPWM信号発生回路1
8における三角波VTと指令電圧Vuの関係を示した
図であり、両信号を大小比較して、(b)のPWM信号
SIGUが得られる。この際の信号のオフ幅はTとな
る。一方、ゲート信号G1,G2は、上下のパワー素子
が同時にオンするのを防ぐためデッドタイムtdが付加
されて(c),(d)の波形となり、実際のU相印加電
圧は、(e),(f)のようになる(U相電流の極性で
異なる)。ここで、U相電圧がロ一側になる時間幅T
n+,Tn−は、パワー素子のオン時間オフ時間をそれ
ぞれton,toffとすれば、以下の数3,数4のよ
うになる。
FIGS. 5A to 5F show signal waveforms at various parts of the conventional inverter control device.
(A) is a PWM signal generation circuit 1 using a triangular wave comparison method
8 is a diagram showing the relationship between the triangular wave VT and the command voltage Vu * in FIG. 8, and comparing the two signals to obtain the PWM signal SIGU of FIG. The off width of the signal at this time is T * . On the other hand, the gate signals G1 and G2 have the waveforms of (c) and (d) with a dead time td added to prevent the upper and lower power elements from being simultaneously turned on, and the actual U-phase applied voltage is (e). , (F) (depending on the polarity of the U-phase current). Here, the time width T during which the U-phase voltage is on the lower side
The n + and Tn- are as shown in the following equations (3) and (4), where the on time and the off time of the power element are ton and toff, respectively.

【数3】Tn+=T+td+(ton−toff)## EQU3 ## T n + = T * + td + (ton-toff)

【数4】Tn−=T−td+(ton−toff)## EQU4 ## T n− = T * −td + (ton-toff)

【0006】したがって、電流の極性が変化する前後に
おいて、U相の印加電圧は2・tdだけ変化してしま
い、この影響でU相電流波形が0付近で歪んでしまう。
このように従来のインバータ制御装置では、デッドタイ
ムによって実際の印加電圧が指令と異なり電流波形が0
付近で歪んでしまうという問題があった。本発明は、上
記の問題に鑑みて成されたものであり、本発明の目的
は、CPUでの演算を行なうことなく、デッドタイムに
よる電流の歪みを防止できるインバータ制御装置を提供
することにある。
Therefore, before and after the polarity of the current changes, the applied voltage of the U-phase changes by 2 · td, and the U-phase current waveform is distorted near 0 due to this effect.
As described above, in the conventional inverter control device, the actual applied voltage differs from the command due to the dead time, and the current waveform is 0.
There was a problem of distortion near. The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an inverter control device capable of preventing current distortion due to dead time without performing calculations in a CPU. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、インバータの
出力電圧指令に比例したデューティ比のPWM信号を発
生するPWM信号発生回路と、前記PWM信号に対し短
絡防止のデッドタイムを設けてインバータアームの上下
のパワー素子へのオンオフ指令信号とするデッドタイム
発生回路とを有する、モータの相電流を制御するインバ
ータ制御装置に関するものであり、本発明の上記目的
は、前記デッドタイム発生回路に、前記上下のパワー素
子へのそれぞれのオンオフ指令信号に付加するデッドタ
イム時間及びタイミングを、上位の制御回路からの電流
指令の極性に応じて切替える切替手段を備えることによ
り達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a PWM signal generating circuit for generating a PWM signal having a duty ratio proportional to an output voltage command of an inverter, and an inverter arm provided with a dead time for preventing a short circuit for the PWM signal. A dead time generation circuit for turning on and off command signals to the upper and lower power elements of the inverter control device for controlling the phase current of the motor, the above object of the present invention, the dead time generation circuit, This is achieved by providing switching means for switching the dead time and the timing to be added to the respective on / off command signals to the upper and lower power elements in accordance with the polarity of the current command from the upper control circuit.

【0008】[0008]

【作用】本発明のインバータ制御装置にあっては、電流
の極性に関係なく、実際に印加される電圧が指令電圧に
一致するように制御するので、電流波形が0付近で歪む
ことを防止できる。したがって、駆動するモータにトル
クリップルが発生しない。
In the inverter control device according to the present invention, the control is performed so that the actually applied voltage matches the command voltage regardless of the polarity of the current, so that the current waveform can be prevented from being distorted near zero. . Therefore, torque ripple does not occur in the driven motor.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明のインバータ制御装置の一例
を図3に対応させて示すブロック図であり、同一機能の
箇所は同符号を付して説明を省略する。本実施例では従
来のインバータ制御装置に対して、電流制御回路17か
らデッドタイム発生回路a19に送られる電流指令極性
信号pu,pv,pwが付加されている。また、デッド
タイム発生回路a19の内部ブロックは、図2のデッド
タイム発生回路の一例に示すようにワンショット回路が
2組(ワンショット回路A22,ワンショット回路B2
3)に増加するとともに、論理回路a24の論理式が従
来と異なっている。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of an inverter control device according to the present invention in correspondence with FIG. 3, and portions having the same functions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. In this embodiment, current command polarity signals pu, pv, pw sent from the current control circuit 17 to the dead time generation circuit a19 are added to the conventional inverter control device. The internal block of the dead time generation circuit a19 has two sets of one shot circuits (one shot circuit A22 and one shot circuit B2) as shown in an example of the dead time generation circuit in FIG.
As the number increases to 3), the logical expression of the logical circuit a24 is different from the conventional one.

【0010】以下に、図2と図6を用いてデッドタイム
発生回路の動作例を説明する。図6(a)に示すような
PWM信号SIGUの変化は、エッジ検出回路21によ
って検出され、図6(b)のようなワンショット回路A
22,B23のトリガ信号TRUとなる。ワンショット
回路A22及びワンショット回路B23は、それぞれト
リガ信号TRUの立ち上がりエッジごとに時間幅td及
びtcl(2・td)の図6(f)及び(g)のような
パルス信号DTAU,DTBUを発生して論理回路a2
4へ送出する。倫理回路a24は、パルス信号DTA
U,DTBU,PWM信号SIGU及び図6(h)のよ
うな電流指令極性puとから、数5,数6の論理式を使
用して、図6の(i)及び(j)のようなゲート信号G
1,G2を発生する。ここで、従来のゲート信号G1,
G2(図5(c),(d))と比較すると相電流iu>
0のときはゲート信号G1,G2が図5(g),(h)
のようになり、相電流iu<0のときはそれぞれ図5
(j),(k)のようになる。
An example of the operation of the dead time generating circuit will be described below with reference to FIGS. A change in the PWM signal SIGU as shown in FIG. 6A is detected by the edge detection circuit 21, and a one-shot circuit A as shown in FIG.
22 and B23. The one-shot circuit A22 and the one-shot circuit B23 generate pulse signals DTAU and DTBU as shown in FIGS. And the logic circuit a2
4 The ethics circuit a24 outputs the pulse signal DTA
From the U, DTBU, PWM signal SIGU and the current command polarity pu as shown in FIG. 6H, the gates as shown in FIGS. Signal G
1, G2. Here, the conventional gate signal G1,
G2 (FIGS. 5 (c) and 5 (d)), the phase current iu>
When it is 0, the gate signals G1 and G2 are as shown in FIGS.
, And when the phase current iu <0, FIG.
(J) and (k).

【0011】[0011]

【数5】 (Equation 5)

【数6】 これにより実際に印加されるU相電圧は、図5の(i)
及び(l)のようになり、電流が“+”の際のロ一側電
圧の時間幅Tc+および電流が“−”の際のロ一側電圧
の時間幅Tc−は、それぞれ以下の数7,数8で示され
る。
(Equation 6) Thereby, the U-phase voltage actually applied becomes (i) of FIG.
And (l), the time width T c + of the primary voltage when the current is “+” and the time width T c− of the primary voltage when the current is “−” are as follows: Expressions 7 and 8 show.

【数7】Tc+=T+td+(ton−toff)## EQU7 ## T c + = T * + td + (ton-toff)

【数8】 Tc−=T+td+(ton−toff)=Tc+ 即ち、電流の極性にかかわらず同一時間幅となる。Equation 8] T c- = T * + td + (ton-toff) = T c + that is, the same time width regardless of the polarity of the current.

【0012】[0012]

【発明の効果】本発明のインバータ制御装置によれば、
インバータの各相の出力電圧は相電流の極性にかかわら
ずPWM信号の幅に一致するため、歪みの少ない良好な
出力電流波形が得られる。また補正に伴う演算が不要と
いうメリットがあるため、本発明は、電流制御をアナロ
グ回路で高速に演算する制御装置に対しても適用するこ
とができる。さらに、従来考えられている瞬時ベクトル
選択法を用いたデッドタイムの補正方式に対して、補正
に伴う演算が不要というメリットがある他に、PWM信
号発生回路とデッドタイム発生回路間をPWM信号と電
流極性信号のみで接続できるため、インバータブリッジ
と制御回路が離れた場所にあってもインバータブリッジ
側にデッドタイム発生回路を実装することで、ゲート信
号に対するノイズの影響や、信号線間の遅延時間のばら
つきによるアーム短絡を防ぐことが可能となる。
According to the inverter control device of the present invention,
Since the output voltage of each phase of the inverter matches the width of the PWM signal regardless of the polarity of the phase current, a good output current waveform with little distortion can be obtained. In addition, since there is a merit that the calculation accompanying the correction is unnecessary, the present invention can be applied to a control device that performs a current control at a high speed by an analog circuit. Furthermore, in contrast to the conventionally considered dead time correction method using the instantaneous vector selection method, there is an advantage that an operation associated with the correction is not required, and a PWM signal is generated between the PWM signal generation circuit and the dead time generation circuit. Since the connection can be made only with the current polarity signal, even if the inverter bridge and the control circuit are far apart, mounting the dead time generation circuit on the inverter bridge side will affect the noise on the gate signal and the delay time between signal lines. Can be prevented from being short-circuited due to variations in the arm length.

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

【図1】本発明のインバータ制御装置の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of an inverter control device according to the present invention.

【図2】図1のデッドタイム発生回路の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a dead time generation circuit of FIG. 1;

【図3】従来のインバータ制御装置の一例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a conventional inverter control device.

【図4】図3のデッドタイム発生回路の一例を示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a dead time generation circuit of FIG. 3;

【図5】本発明装置及び従来装置の各部信号波形の一例
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a signal waveform of each unit of the device of the present invention and the conventional device.

【図6】図2及び図4のデッドタイム発生回路の各部信
号波形の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a signal waveform of each part of the dead time generation circuit of FIGS. 2 and 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

19 デッドタイム発生回路 22,23 ワンショット回路 24 論理回路 19 Dead time generation circuit 22, 23 One shot circuit 24 Logic circuit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 インバータの出力電圧指令に比例したデ
ューティ比のPWM信号を発生するPWM信号発生回路
と、前記PWM信号に対し短絡防止のデッドタイムを設
けてインバータアームの上下のパワー素子へのオンオフ
指令信号とするデッドタイム発生回路とを有する、モー
タの相電流を制御するインバータ制御装置において、前
記デッドタイム発生回路に、前記上下のパワー素子への
それぞれのオンオフ指令信号に付加するデッドタイム時
間及びタイミングを、上位の制御回路からの電流指令の
極性に応じて切替える切替手段を備えたことを特徴とす
るインバータ制御装置。
1. A PWM signal generating circuit for generating a PWM signal having a duty ratio proportional to an output voltage command of an inverter, and a dead time for preventing a short circuit for the PWM signal to turn on and off power elements above and below an inverter arm. A dead time generating circuit as a command signal, the inverter control device controlling the phase current of the motor, the dead time generating circuit, dead time time added to the on and off command signal to each of the upper and lower power elements, and An inverter control device comprising switching means for switching timing according to the polarity of a current command from a higher-level control circuit.
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