JPH05168244A - Pwm control device - Google Patents
Pwm control deviceInfo
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- JPH05168244A JPH05168244A JP3325928A JP32592891A JPH05168244A JP H05168244 A JPH05168244 A JP H05168244A JP 3325928 A JP3325928 A JP 3325928A JP 32592891 A JP32592891 A JP 32592891A JP H05168244 A JPH05168244 A JP H05168244A
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電圧形PWMインバー
タのパルス幅制御装置に関し、特にそれに接続された電
動機の磁気騒音を低減する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse width control device for a voltage type PWM inverter, and more particularly to a technique for reducing magnetic noise of an electric motor connected thereto.
【0002】[0002]
【従来の技術】図2により従来技術を説明する。3相P
WMインバータ1によって交流電動機2を駆動するシス
テムにおいて、3相PWMインバータの3つのスイッチ
ング素子のオンオフ信号Su ,Sv ,Sw は、3相の電
圧指令に比例する変調率と三角波キャリアとを比較する
ことによって得られる。つまり変調率発生器3の変調率
Vu ,Vv ,Vw とキャリア発生器4の出力の三角波C
a とを比較器5に入力して、比較器5においてVu >C
a ならばSu =1,Vu <Ca ならばSu =0となるス
イッチング信号Su を出力する。Vv , Vw の場合も同
様なスイッチング信号Sv ,Sw を出力する。3相PW
Mインバータはそれらを入力し、Su =1ならばU相の
スイッチをインバータ1の直流電源11の正側に接続する
ことを意味し、Su =0ならばU相のスイッチをインバ
ータ1の直流電源11の負側に接続することを意味する。
V相,W相のスイッチも同様である。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to FIG. Three-phase P
In the system in which the AC motor 2 is driven by the WM inverter 1, the ON / OFF signals Su, Sv, Sw of the three switching elements of the three-phase PWM inverter are compared with the modulation factor proportional to the three-phase voltage command and the triangular wave carrier. Obtained by That is, the modulation rates Vu, Vv, Vw of the modulation rate generator 3 and the triangular wave C of the output of the carrier generator 4
a and are input to the comparator 5, and Vu> C in the comparator 5.
If a, then Su = 1 and if Vu <Ca, output a switching signal Su such that Su = 0. Similar switching signals Sv and Sw are output in the case of Vv and Vw. 3-phase PW
The M inverter inputs them, and if Su = 1 means connecting the U-phase switch to the positive side of the DC power supply 11 of the inverter 1, and if Su = 0, switches the U-phase switch to the DC power supply of the inverter 1. Means to connect to the negative side of 11.
The same applies to the V-phase and W-phase switches.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】3相PWMインバータ
の出力線間電圧波形は矩形波であり高調波が存在する。
よって出力に電動機を接続した場合、その高調波に起因
する磁気騒音が該電動機より発生する。前記従来技術に
よる高調波の主なものは三角波の周波数の1倍の側帯波
であるfc ±2f,fc ±4f(以上fc 成分)や、2
倍の側帯波である2fc ±f,2fc ±5f(以上2f
c 成分)である。ここでfc は三角波の周波数であり、
fは電圧指令の周波数である。前記問題の磁気騒音を低
減するためには、騒音の周波数を人の可聴周波数以上に
すればよい。よって三角波の周波数fc を可聴周波数以
上にすればよいが、スイッチング素子のスイッチング周
波数と三角波の周波数は等しいのでスイッチング損失が
増大する問題が残る。本発明は、この問題点を解決する
ものであり、加えて上記fc 成分か2fc 成分のどちら
かの騒音を低減したい場合や、それらの片方の成分によ
る機械系との共振を避ける場合にも有効に適応できる。The voltage waveform between the output lines of the three-phase PWM inverter is a rectangular wave and has harmonics.
Therefore, when an electric motor is connected to the output, magnetic noise caused by its harmonics is generated from the electric motor. The prior art f c ± 2f mainly of harmonics is sideband of 1 times the frequency of the triangular wave by, f c ± 4f (or f c component) and, 2
Double sidebands 2fc ± f, 2fc ± 5f (more than 2f
c component). Where fc is the frequency of the triangular wave,
f is the frequency of the voltage command. In order to reduce the magnetic noise of the above problem, the frequency of the noise should be higher than the human audible frequency. Therefore, the frequency fc of the triangular wave may be set higher than the audible frequency, but since the switching frequency of the switching element and the frequency of the triangular wave are equal, there remains a problem that switching loss increases. The present invention solves this problem and is also effective when it is desired to reduce the noise of either the fc component or the 2fc component, or when resonance of the mechanical system due to one of those components is avoided. Can adapt to.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに、請求項1に係る発明では、電圧指令に相当する変
調率Vu ,Vv ,Vw を出力する変調率発生手段と、そ
の出力を入力し該3相PWMインバータの出力線間電圧
波形に含まれる1つまたは複数の高調波成分を表す評価
関数を最小にするオフセット値Vo を出力するオフセッ
ト発生手段と、前記変調率Vu ,Vv ,Vw からオフセ
ット値Vo を引く Vu'=Vu −Vo ……〔1〕 Vv'=Vv −Vo ……〔2〕 Vw'=Vw −Vo ……〔3〕 の演算をする減算手段と、前記減算手段の出力のVu',
Vv',Vw'とキャリア発生手段の三角波とを入力しそれ
らの大小関係から該3相PWMインバータのスイッチン
グ信号Su ,Sv ,Sw を出力する比較手段を具備す
る。In order to solve the above problems, in the invention according to claim 1, the modulation factor generating means for outputting the modulation factors Vu, Vv, Vw corresponding to the voltage command and the output thereof are provided. Offset generating means for inputting and outputting an offset value Vo which minimizes an evaluation function representing one or a plurality of harmonic components contained in the output line voltage waveform of the three-phase PWM inverter, and the modulation factors Vu, Vv, Subtract offset value Vo from Vw Vu '= Vu-Vo ... [1] Vv' = Vv-Vo ... [2] Vw '= Vw-Vo ... [3] Subtracting means and the subtraction Vu 'of the output of the means,
Comparing means for inputting Vv ', Vw' and the triangular wave of the carrier generating means and outputting switching signals Su, Sv, Sw of the three-phase PWM inverter according to their magnitude relation is provided.
【0005】ここでオフセット発生手段の評価関数は、
以下のように決める。図3は、三角波の一周期と比較さ
れる減算手段の出力の電圧指令Vu',Vv',Vw'の波
形、そして比較手段の出力である比較結果のスイッチン
グ信号Su ,Sv ,Sw およびPWMインバータの出力
線間電圧波形と等価なSu −Sv ,Sv −Sw ,Sw −
Su の波形を示している。図のように三角波一周期を−
πラジアンからπラジアンに対応させ、変調率の変化よ
り三角波の周波数が非常に大きいとするとU相のスイッ
チング時点Pu1,Pu2は Pu1=−0.5(Vu'+1)π, Pu2=−Pu2 ……〔4〕 となる。他の相のスイッチング時点Pv1,Pv2,Pw1,
Pw2も同様である。例えばfc 成分の評価関数を求め
る。Su −Sv 波形の高調波の中で三角波と同じ周波数
fc の成分の大きさはHere, the evaluation function of the offset generating means is
Determine as follows. FIG. 3 shows the waveforms of the voltage commands Vu ', Vv', Vw 'of the output of the subtraction means, which are compared with one cycle of the triangular wave, and the switching signals Su, Sv, Sw of the comparison result which are the outputs of the comparison means, and the PWM inverter. Su-Sv, Sv-Sw, Sw- equivalent to the output line voltage waveform of
The waveform of Su is shown. As shown in the figure,
Corresponding from π radians to π radians, and assuming that the frequency of the triangular wave is very large due to the change in the modulation rate, the switching times P u1 and P u2 of the U phase are P u1 = −0.5 (Vu ′ + 1) π, P u2 = − P u2 ... [4] Switching times P v1 , P v2 , P w1 , of the other phases,
The same applies to P w2 . For example, the evaluation function of the fc component is obtained. Among the harmonics of the Su-Sv waveform, the magnitude of the component of the same frequency fc as the triangular wave is
【数1】 =(2/π){sin(Pv1) −sin(Pu1) } ……〔5〕 となる。Sv −Sw ,Sw −Su の波形のfc 成分も同
様に Av =(2/π){sin(Pw1) −sin(Pv1) } ……〔6〕 Aw =(2/π){sin(Pu1) −sin(Pw1) } ……〔7〕 である。これらの二乗値和の平方根を変調率の大きさV
で割ったもの[Equation 1] = (2 / π) {sin (P v1 ) −sin (P u1 )} ... [5]. Similarly, the fc components of the Sv-Sw and Sw-Su waveforms are also Av = (2 / π) {sin (P w1 ) -sin (P v1 )} ... [6] Aw = (2 / π) {sin ( P u1 ) -sin (P w1 )} ... [7]. The square root of the sum of these squared values is used as the magnitude V of the modulation factor.
Divided by
【数2】 をfc 成分の評価関数とする。ここでVは[Equation 2] Be the evaluation function of the fc component. Where V is
【数3】 である。[Equation 3] Is.
【0006】2fc 成分の評価関数も同様にThe evaluation function of the 2fc component is also the same.
【数4】 となる。ここで A2u=(1/π){ sin(2Pv1) − sin(2Pu1) } ……〔11〕 A2v=(1/π){ sin(2Pw1) − sin(2Pv1) } ……〔12〕 A2w=(1/π){ sin(2Pu1) − sin(2Pw1) } ……〔13〕 である。オフセット発生手段では、変調率Vu ,Vv ,
Vw より上記評価関数を最小とするVo を求め出力す
る。但しVo は、新しい変調率Vu',Vv',Vw'の値が
三角波の最大波高値を超えない範囲とする。[Equation 4] Becomes Here, A 2u = (1 / π) {sin (2P v1 ) −sin (2P u1 )} ... [11] A 2v = (1 / π) {sin (2P w1 ) −sin (2P v1 )} ... [12] A 2w = (1 / π) {sin (2P u1 ) -sin (2P w1 )} ... [13]. In the offset generating means, the modulation factors Vu, Vv,
Vo which minimizes the above evaluation function is obtained from Vw and output. However, Vo is set to a range in which the new modulation factors Vu ', Vv', and Vw 'do not exceed the maximum peak value of the triangular wave.
【0007】また請求項2に係る発明では、前記オフセ
ット発生手段からの評価関数値出力を入力し、その大き
さが大きいほど出力する三角波の周波数を高くするキャ
リア発生手段を具備する。The invention according to claim 2 further comprises carrier generating means for inputting the evaluation function value output from the offset generating means and increasing the frequency of the triangular wave to be output as the magnitude thereof increases.
【0008】[0008]
【作用】請求項1の発明は、従来技術において、3相の
変調率に3相とも同じ値を減算(または加算)してもP
WMインバータの出力線間電圧は変化しないことを利用
したものである。つまり Vu'−Vv'=Vu −Vv となり、出力線間電圧は変化しない。オフセット発生手
段でこの減算するオフセット値Vo をPWMインバータ
の出力線間電圧波形の高調波成分のうちfc 成分または
2fc 成分を表す評価関数の値を最小にするように求
め、そして減算手段で3相の電圧指令からそのオフセッ
ト値を減算し、それと三角波とを比較してスイッチング
信号を出力する。このようにするとPWMインバータの
出力線間電圧は変化せず、それに含まれる評価関数で表
された高調波成分のみ最小にすることができるため、三
角波の周波数を高くすることなく、つまりスイッチング
素子の損失を増加させることなく、上記の高調波に起因
する磁気騒音を低減することができる。According to the first aspect of the invention, in the prior art, even if the same value is subtracted (or added) for all three phases from the modulation rate of three phases, P
This is based on the fact that the output line voltage of the WM inverter does not change. That is, Vu'-Vv '= Vu-Vv, and the output line voltage does not change. The offset value Vo to be subtracted is obtained by the offset generating means so as to minimize the value of the evaluation function representing the fc component or the 2fc component of the harmonic components of the output line voltage waveform of the PWM inverter, and the subtracting means is used for the three-phase. The offset value is subtracted from the voltage command of, the triangular wave is compared with the offset value, and the switching signal is output. In this way, the voltage between the output lines of the PWM inverter does not change, and only the harmonic components represented by the evaluation function contained therein can be minimized, so that the frequency of the triangular wave is not increased, that is, the switching element The magnetic noise due to the above harmonics can be reduced without increasing the loss.
【0009】請求項2の発明では、前記評価関数が高調
波成分の大小を表すことから、評価関数の値が大きいと
きは三角波の周波数を高くし、評価関数の値が小さいと
きは三角波の周波数を低くする。つまり評価関数の値が
大きいときは磁気騒音が大きくなるので、それがあまり
大きくならないように、磁気騒音の周波数を高くするべ
く三角波の周波数を高くするのである。このようにする
ことによって三角波の平均周波数をあまり高くすること
なく、請求項1の発明よりさらに磁気騒音を低減するこ
とができる。According to the second aspect of the present invention, since the evaluation function represents the magnitude of the harmonic component, the frequency of the triangular wave is increased when the value of the evaluation function is large, and the frequency of the triangular wave is decreased when the value of the evaluation function is small. Lower. That is, when the value of the evaluation function is large, the magnetic noise becomes large. Therefore, the frequency of the triangular wave is increased so as to increase the frequency of the magnetic noise so that it does not become too large. By doing so, the magnetic noise can be further reduced as compared with the invention of claim 1 without raising the average frequency of the triangular wave so much.
【0010】[0010]
【実施例】図1において本発明の一実施例を説明する。
変調率発生器3の出力の3相の電圧指令に相当する変調
率Vu ,Vv ,Vw はオフセット発生器6に入力され
る。そこでは〔8〕式で表される評価関数を最小にする
オフセット値Vo とその時の評価関数値Ifc を求め
る。減算器71, 72, 73は〔1〕〔2〕〔3〕式の演算を
して、新たな変調率Vu',Vv',Vw'を出力する。キャ
リア発生器4では、オフセット発生器6の出力の評価関
数値Ifc を入力し、その値が大きいほど高い周波数の
三角波Ca を出力する。比較器5では減算器71, 72, 73
の出力とキャリア発生器4の出力との大小関係により、
従来方式と同様にスイッチング信号Su ,Sv ,Sw を
出力する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The modulation factors Vu, Vv, and Vw corresponding to the three-phase voltage commands output from the modulation factor generator 3 are input to the offset generator 6. There, an offset value Vo that minimizes the evaluation function represented by the equation [8] and an evaluation function value Ifc at that time are obtained. The subtracters 71, 72, 73 perform the operations [1], [2], and [3] to output new modulation rates Vu ', Vv', and Vw '. The carrier generator 4 inputs the evaluation function value Ifc of the output of the offset generator 6, and outputs a triangular wave Ca having a higher frequency as the value is larger. In the comparator 5, subtractors 71, 72, 73
Depending on the magnitude relationship between the output of the carrier generator 4 and the output of
The switching signals Su, Sv, Sw are output as in the conventional method.
【0011】[0011]
【発明の効果】本発明では、評価関数を用いた最適なオ
フセット値により3相の変調率を変形し、それを三角波
により変調するために、3相PWMインバータの出力線
間電圧波形に含まれる高調波のfc 成分を最小にするこ
とができ、三角波の周波数を高くすることなく、該3相
PWMインバータに接続された交流電動機からの磁気騒
音を低減できる。また評価関数の値が大きいときだけ三
角波の周波数を高くすることによって、三角波の平均周
波数をあまり高くすることなく電動機の磁気騒音を低減
することができる。According to the present invention, since the three-phase modulation rate is modified by the optimum offset value using the evaluation function and is modulated by the triangular wave, it is included in the output line voltage waveform of the three-phase PWM inverter. The fc component of the harmonic can be minimized, and the magnetic noise from the AC motor connected to the three-phase PWM inverter can be reduced without increasing the frequency of the triangular wave. Further, by increasing the frequency of the triangular wave only when the value of the evaluation function is large, it is possible to reduce the magnetic noise of the electric motor without increasing the average frequency of the triangular wave too much.
【図1】本発明のPWM制御装置の一実施例のブロック
線図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a PWM control device of the present invention.
【図2】従来方式のPWM制御装置のブロック線図であ
る。FIG. 2 is a block diagram of a conventional PWM control device.
【図3】三角波と変調率とスイッチング信号との関係図
である。FIG. 3 is a relationship diagram of a triangular wave, a modulation rate, and a switching signal.
1 3相PWMインバータ 2 交流電動機 3 変調率発生器 4 キャリア発生器 5 比較器 6 オフセット発生器 11 直流電源 71, 72, 73 減算器 1 3-phase PWM inverter 2 AC motor 3 Modulation rate generator 4 Carrier generator 5 Comparator 6 Offset generator 11 DC power supply 71, 72, 73 Subtractor
Claims (2)
する変調率発生手段と、1相の三角波を発生するキャリ
ア発生手段と、前記変調率発生手段の出力と前記キャリ
ア発生手段の出力とを入力しそれらの大小関係より3相
PWMインバータの直列接続された3組のスイッチング
素子のオンオフを制御する信号を出力する比較手段から
なるPWM制御装置において、前記変調率発生手段の出
力を入力し該3相PWMインバータの出力線間電圧波形
に含まれる1つまたは複数の周波数の高調波成分を表す
評価関数を最小にするオフセット値を発生するオフセッ
ト発生手段と、前記変調率発生手段の出力の3相の変調
率から前記オフセット発生手段の出力のオフセット値を
引く減算手段とを具備することを特徴とするPWM制御
装置。1. A modulation rate generation means for generating a modulation rate proportional to a three-phase voltage command, a carrier generation means for generating a one-phase triangular wave, an output of the modulation rate generation means and an output of the carrier generation means. In the PWM control device comprising a comparison means for inputting and, and outputting a signal for controlling ON / OFF of three sets of switching elements connected in series in the three-phase PWM inverter, the output of the modulation factor generating means is input. Offset generating means for generating an offset value that minimizes an evaluation function representing a harmonic component of one or more frequencies included in an output line voltage waveform of the three-phase PWM inverter; and an output of the modulation factor generating means. And a subtraction unit for subtracting the offset value of the output of the offset generation unit from the three-phase modulation factor.
値出力を入力し、その大きさに応じて三角波の周波数を
高くするキャリア発生手段を具備することを特徴とする
請求項1記載のPWM制御装置。2. The PWM control device according to claim 1, further comprising carrier generation means for inputting the evaluation function value output from the offset generation means and increasing the frequency of the triangular wave according to the magnitude thereof. ..
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3325928A JPH05168244A (en) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | Pwm control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3325928A JPH05168244A (en) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | Pwm control device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05168244A true JPH05168244A (en) | 1993-07-02 |
Family
ID=18182164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3325928A Pending JPH05168244A (en) | 1991-12-10 | 1991-12-10 | Pwm control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05168244A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007267477A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Inverter control device and motor control system using the same |
WO2022130480A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
-
1991
- 1991-12-10 JP JP3325928A patent/JPH05168244A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007267477A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Inverter control device and motor control system using the same |
WO2022130480A1 (en) * | 2020-12-15 | 2022-06-23 | 三菱電機株式会社 | Power conversion device |
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