JP2000166247A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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Publication number
JP2000166247A
JP2000166247A JP10341311A JP34131198A JP2000166247A JP 2000166247 A JP2000166247 A JP 2000166247A JP 10341311 A JP10341311 A JP 10341311A JP 34131198 A JP34131198 A JP 34131198A JP 2000166247 A JP2000166247 A JP 2000166247A
Authority
JP
Japan
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current
phase
amplifier
voltage
bus
Prior art date
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Pending
Application number
JP10341311A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sumio Kobayashi
澄男 小林
Masato Takase
真人 高瀬
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.)
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten current detection sampling period for high-speed response by forming a current detector which obtains a load current detection signal with a resistor inserted between a reversed parallel connection circuit consisting of switching elements and diodes and positive and negative DC bus-bars and with the voltage across the resistor amplified and added. SOLUTION: A plurality of switching elements 31 to 36, and a plurality of diodes 7 to 12 are connected in reversed parallel so that the direction of current passing through the switching elements and the diodes may be opposite to form an upper arm and a lower arm of the U phase, V phase, and W phase of a main circuit in an inverter. Respective resistors SH11, SH12 and SH21, SH22 are inserted respectively between the reversed parallel connection circuit consisting of the switching elements 31 to 36 and the diodes 7 to 12, and a positive DC bus-bar 19 and a negative DC bus-bar 20. The voltage across the respective resistors SH11, SH12 and SH21, SH22 are amplified and added to form a current detector which obtains a load current detection signal.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はモートルを駆動する
インバータ装置に係り、特に電流を検出してモートルの
位置、速度、トルク等を制御するに好適なインバータ装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter device for driving a motor, and more particularly to an inverter device suitable for controlling the position, speed, torque and the like of a motor by detecting a current.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般産業機械の可変速運転を行う動力源
として、誘導電動機をインバータで駆動する速度センサ
ーレスベクトル制御、速度センサー付きベクトル制御な
どが使われている。また、半導体製造装置、マウンタ、
ロボット等の位置、速度センサを内蔵したACサーボモ
ートルが、自動化、省力化の要求により盛んに使われる
様になってきた。これらの基本制御は速度、トルクまた
は位置制御で有り、最近のライン速度の高速化、タクト
タイムの高速化の要求により、誘導電動機の電流をトル
クに比例するトルク分電流と、このトルク分電流に直交
する磁束分電流に分離して制御するベクトル制御が行わ
れている。またACサーボモートルの場合は、回転子に
永久磁石を用いた回転界磁形同期電動機を、磁極位置検
出器で永久磁石の位置を検出して高速の電流制御を行な
っており、いづれの場合も電流の瞬時値を制御してい
る。
2. Description of the Related Art A speed sensorless vector control for driving an induction motor by an inverter, a vector control with a speed sensor, and the like are used as power sources for performing variable speed operation of general industrial machines. Also, semiconductor manufacturing equipment, mounters,
AC servo motors with built-in position and speed sensors for robots and the like have come into wide use due to demands for automation and labor saving. These basic controls are speed, torque or position control.In response to recent demands for faster line speeds and faster tact times, the current of the induction motor is increased by a torque component current proportional to the torque and a torque component current Vector control is performed in which current is separated into orthogonal magnetic flux components and controlled. In the case of an AC servo motor, a rotating field type synchronous motor using a permanent magnet for the rotor performs high-speed current control by detecting the position of the permanent magnet with a magnetic pole position detector. It controls the instantaneous value of the current.

【0003】特開昭63−178790号公報には、速
度制御ループの内側に電流制御ループを備えたパルス幅
変調制御インバータが示されており、負荷である3相誘
導電動機の2相の電流をインバータ主回路と絶縁して検
出する変流器が示されている。一般に3相誘導電動機の
電流は、速度が零から高速まで変化するため、検出用変
流器は直流電流から交流電流まで広い周波数帯域で検出
する必要がある。このため現在最も普及されている電流
検出器は、電線を鉄心に巻き付けてインバータ出力電流
を流し、この鉄心の磁気回路途中のギャップに配置され
たホール素子で出力電流に比例した磁束を検出すること
により、主回路部から絶縁された電流検出信号として得
るものを採用している。三相誘導電動機やACサーボモ
ートルでは少なくとも2個の電流検出器が必要となり、
コストも高く、寸法的にも鉄心を含むため、かなりのス
ペースを要していた。このため、インバータの小形化に
は限界があった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 63-178790 discloses a pulse width modulation control inverter having a current control loop inside a speed control loop. The inverter controls a two-phase current of a three-phase induction motor as a load. A current transformer for detecting insulated from an inverter main circuit is shown. Generally, the current of a three-phase induction motor changes in speed from zero to high speed, so that the current transformer for detection needs to detect DC current to AC current in a wide frequency band. For this reason, the current most widely used current detector is to wind an electric wire around an iron core, flow the inverter output current, and detect a magnetic flux proportional to the output current with a Hall element arranged in a gap in the magnetic circuit of the iron core. Thus, a signal obtained as a current detection signal insulated from the main circuit is adopted. Three-phase induction motors and AC servo motors require at least two current detectors,
The cost was high and the dimensions involved an iron core, which required considerable space. For this reason, there was a limit to downsizing the inverter.

【0004】特開平8−149853号公報に開示され
た従来技術は、電流センス端子を持つスイッチング素子
を用いて、センス電流より検出したアナログ出力をフォ
トカプラを介して絶縁し、パワーモジュールの電流を検
出していた。この従来技術では、センスエミッタ付スイ
ッチング素子のセンスエミッタ端子に接続した抵抗によ
る電流検出方式であり、小形、軽量化、コストに対して
は解決されている。しかし以下に述べるように、検出さ
れる電流信号が断続的になり、高速に電流をサンプリン
グするには難点があった。
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-149853, a switching element having a current sense terminal is used to insulate an analog output detected from a sense current through a photocoupler, thereby controlling the power module current. Had been detected. In this prior art, a current detection method using a resistor connected to a sense emitter terminal of a switching element with a sense emitter is used, which has solved the problem of small size, light weight, and cost. However, as described below, the detected current signal is intermittent, and there is a problem in sampling the current at high speed.

【0005】図4に従来技術の3相インバータ主回路の
負荷電流検出器と、動作タイミングチャートを図5、図
6に示す。図4において1〜6はセンスエミッタ付スイ
ッチング素子、7〜12はダイオードでセンスエミッタ
付スイッチング素子1〜6と逆方向に並列接続されてい
る。13〜18は負荷電流を検出するための抵抗で、セ
ンスエミッタ付スイッチング素子1〜6のセンスエミッ
タ端子に接続され、コレクタ電流に比例した電流が抵抗
に流れ、その両端電圧より負荷電流を検出する。19は
直流母線正側端子、20は直流母線負側端子で、両端子
間に平滑コンデンサ21が取り付けられ、図示しない外
部の直流電源より平滑コンデンサ21に電荷が充電され
ている。22、23、24はU相、V相、W相インバー
タ出力端子で、負荷であるモートル25が接続されてい
る。
FIG. 4 shows a load current detector of a conventional three-phase inverter main circuit, and FIGS. 5 and 6 show operation timing charts. 4, reference numerals 1 to 6 denote switching elements with sense emitters, and reference numerals 7 to 12 denote diodes, which are connected in parallel in the opposite direction to the switching elements with sense emitters 1 to 6. Reference numerals 13 to 18 denote resistors for detecting a load current. The resistors 13 to 18 are connected to the sense emitter terminals of the switching elements 1 to 6 with a sense emitter. A current proportional to the collector current flows through the resistor. . Reference numeral 19 denotes a positive terminal of the DC bus, and reference numeral 20 denotes a negative terminal of the DC bus. A smoothing capacitor 21 is attached between both terminals, and the smoothing capacitor 21 is charged with an electric charge from an external DC power supply (not shown). Reference numerals 22, 23 and 24 denote U-phase, V-phase and W-phase inverter output terminals to which a motor 25 as a load is connected.

【0006】図4の動作を図5のタイムチャートで説明
する。
The operation of FIG. 4 will be described with reference to a time chart of FIG.

【0007】図5のa)はインバータのスイッチング周
波数を決定する搬送波(通常三角波あるいはキャリヤと
呼ばれている)とU相、V相、W相の相電圧指令の関係
を示した図である。図5のb)、c)はU相アームのセ
ンスエミッタ付スイッチング素子1と4のオン、オフの
タイミングを示した図である。図5のd)はその時の負
荷に流れる電流IuすなわちU相の負荷電流を示してい
る。1と4のセンスエミッタ付スイッチング素子は交互
にオン、オフを繰り返しており、図5のa)のA−B間
ではセンスエミッタ付スイッチング素子1がオンし、4
はオフとなり、B−C間ではその逆にセンスエミッタ付
スイッチング素子1はオフ、4がオンとなるようにゲー
ト信号GUまたはGXを入力している。なお上下のセン
スエミッタ付スイッチング素子1、4が同時にオンしな
いように、指令信号上でオンするタイミングの時、ある
一定の時間(非ラップ時間)だけ遅らせてセンスエミッ
タ付スイッチング素子をオンさせている。負荷電流はイ
ンバータから負荷側に流れる方向を正とすると、図5の
a)の正の電流のD−E間ではセンスエミッタ付スイッ
チング素子1から負荷25へ電流が供給され、E−F間
ではダイオード10より負荷25へ電流が供給される
(電流は負荷25を通って還流する)。次に図5のa)
の負の電流G−H間では負荷25からダイオード7へ還
流し、H−I間では負荷25からセンスエミッタ付スイ
ッチング素子4に流れる。したがって、負荷電流は正方
向ではセンスエミッタ付スイッチング素子1、ダイオー
ド10、負方向ではセンスエミッタ付スイッチング素子
4、ダイオード7で交互に繰り返して流れる。
FIG. 5A is a diagram showing a relationship between a carrier (usually called a triangular wave or a carrier) for determining the switching frequency of the inverter and U-phase, V-phase and W-phase voltage commands. FIGS. 5 (b) and 5 (c) show ON and OFF timings of the switching elements 1 and 4 with sense emitters of the U-phase arm. FIG. 5D shows the current Iu flowing to the load at that time, that is, the U-phase load current. The switching elements with sense emitters 1 and 4 are alternately turned on and off alternately. The switching element with sense emitter 1 is turned on between A and B in FIG.
Is turned off, and conversely, between B and C, the gate signal GU or GX is input so that the switching element with sense emitter 1 is turned off and 4 is turned on. In order to prevent the upper and lower switching elements with sense emitters 1 and 4 from turning on at the same time, the switching elements with sensing emitters are turned on with a delay of a certain time (non-lap time) at the timing of turning on the command signal. . Assuming that the direction in which the load current flows from the inverter to the load side is positive, a current is supplied from the switching element with sense emitter 1 to the load 25 during the positive current D to E in FIG. A current is supplied from the diode 10 to the load 25 (the current flows back through the load 25). Next, FIG.
The current flows back from the load 25 to the diode 7 during the negative current GH, and flows from the load 25 to the switching element 4 with the sense emitter between HI. Therefore, the load current flows alternately and repeatedly through the switching element 1 with the sense emitter and the diode 10 in the positive direction and the switching element 4 and the diode 7 with the sense emitter in the negative direction.

【0008】図6は図4において負荷25であるモート
ルに流れるU相電流を、センスエミッタ端子に接続され
た抵抗13、16の両端電圧を示したものである。図6
のa)はU相電流Iuを示したものである。センスエミッ
タ付スイッチング素子1から負荷25へ正の電流が流れ
ている半サイクルでは、センスエミッタ付スイッチング
素子1がオンしている場合のみU相電流が検出でき、セ
ンスエミッタ付スイッチング素子4がオンするタイミン
グでは、センスエミッタ付スイッチング素子4には電流
は流れず、逆並列に接続されているダイオード10に電
流が流れるが、ダイオードには抵抗がないためU相電流
は検出できない。この様子を示したのが図6のb)であ
り、抵抗13の両端電圧はインバータのU相出力端子2
2側を基準電位にしてセンスエミッタ付スイッチング素
子1のセンスエミッタ端子を測定している。図6のb)
に示すように抵抗13の両端電圧として断続的な波形が
得られる。負荷電流の方向により上下アームのセンスエ
ミッタ付スイッチング素子1,4は交互にオン、オフを
繰り返しているが、どちらか一方のセンスエミッタ付ス
イッチング素子(ここでは1)がオンした時だけ負荷電
流が検出できる。すなわち電流が検出できる単位時間当
たりの回数は、キャリヤ周波数(搬送波周波数)に比例
している。これは図5のa)とb)で、センスエミッタ
付きスイッチング素子1がオンしている回数と、搬送波
である三角波の負側の頂点の回数が同一になっている事
で容易に理解できる。次に図6のa)で、負荷25から
センスエミッタ付スイッチング素子4へ電流が流れてい
る負の半サイクルでは、センスエミッタ付スイッチング
素子4がオンしている場合のみU相電流が検出でき、セ
ンスエミッタ付スイッチング素子1がオンするタイミン
グでは、センスエミッタ付スイッチング素子1には電流
は流れず、逆並列に接続されているダイオード7に電流
が流れるが、ダイオードには抵抗がなくU相電流は検出
できない。抵抗16の両端電圧は負側直流母線20を基
準電位にしてセンスエミッタ付スイッチング素子4のセ
ンスエミッタ端子を測定すると、図6のc)のようにな
る。図6のc)のように抵抗16の両端電圧として断続
的な波形が得られている。上下アームのセンスエミッタ
付スイッチング素子は交互にオン、オフを繰り返してい
るが、どちらか一方のセンスエミッタ付スイッチング素
子(ここでは4)がオンした時だけ負荷電流が検出でき
る。上述した内容と同様に、電流が検出できる単位時間
当たりの回数は、キャリヤ周波数に比例している。これ
は図5のa)とc)で、センスエミッタ付きスイッチン
グ素子4がオンしている回数と、搬送波である三角波の
正側の頂点の回数が同一になっている事で容易に理解で
きる。
FIG. 6 shows the U-phase current flowing in the motor as the load 25 in FIG. 4 and the voltage across the resistors 13 and 16 connected to the sense emitter terminals. FIG.
A) shows the U-phase current Iu. In a half cycle in which a positive current flows from the switching element with sense emitter 1 to the load 25, the U-phase current can be detected only when the switching element with sense emitter 1 is on, and the switching element with sense emitter 4 turns on. At the timing, no current flows through the switching element 4 with the sense emitter, and a current flows through the diode 10 connected in anti-parallel. However, since the diode has no resistance, the U-phase current cannot be detected. This situation is shown in FIG. 6B, in which the voltage across the resistor 13 is equal to the U-phase output terminal 2 of the inverter.
The sense emitter terminal of the switching element with sense emitter 1 is measured with the reference potential on the two sides. FIG. 6 b)
As shown in FIG. 7, an intermittent waveform is obtained as the voltage across the resistor 13. The switching elements 1 and 4 with sense emitters of the upper and lower arms are alternately turned on and off alternately depending on the direction of the load current. However, the load current is increased only when one of the switching elements with sense emitters (here, 1) is turned on. Can be detected. That is, the number of times that current can be detected per unit time is proportional to the carrier frequency (carrier frequency). This can be easily understood in FIGS. 5A and 5B because the number of times the switching element 1 with the sense emitter is turned on is the same as the number of vertices on the negative side of the triangular wave as the carrier wave. Next, in a) of FIG. 6, in the negative half cycle in which the current flows from the load 25 to the switching element 4 with the sense emitter, the U-phase current can be detected only when the switching element 4 with the sense emitter is on. At the timing when the switching element with sense emitter 1 is turned on, no current flows through the switching element with sense emitter 1 and a current flows through the diode 7 connected in anti-parallel, but the diode has no resistance and the U-phase current is Not detectable. The voltage across the resistor 16 is as shown in FIG. 6C when the sense emitter terminal of the switching element with sense emitter 4 is measured with the negative DC bus 20 as a reference potential. As shown in FIG. 6C), an intermittent waveform is obtained as the voltage across the resistor 16. The switching elements with sense emitters of the upper and lower arms are alternately turned on and off alternately, but the load current can be detected only when one of the switching elements with sense emitters (here, 4) is turned on. As described above, the number of times that current can be detected per unit time is proportional to the carrier frequency. This can be easily understood in FIGS. 5A and 5C because the number of times that the switching element 4 with the sense emitter is turned on is the same as the number of vertices on the positive side of the triangular wave that is the carrier wave.

【0009】図6のa)の正の半サイクルではセンスエ
ミッタ付スイッチング素子1がオンするごとに検出で
き、負の半サイクルではセンスエミッタ付スイッチング
素子4がオンするごとに検出できていたが、その電流検
出できる周波数、すなわち単位時間当たりの検出回数
は、キャリヤ周波数と同一であり、センスエミッタ付ス
イッチング素子のセンスエミッタ端子に取り付けた抵抗
では連続的な電流波形は得られない。このように、従来
技術は、モートル25のU相に流れている図5のd)に
示した連続的な電流波形が断続的な波形としてしか得ら
れなかった。
In the positive half cycle shown in FIG. 6A, it can be detected every time the switching element 1 with the sense emitter is turned on, and in the negative half cycle, it can be detected every time the switching element 4 with the sense emitter is turned on. The frequency at which the current can be detected, that is, the number of detections per unit time, is the same as the carrier frequency, and a continuous current waveform cannot be obtained with the resistor attached to the sense emitter terminal of the switching element with the sense emitter. As described above, according to the conventional technique, the continuous current waveform shown in FIG. 5D flowing in the U-phase of the motor 25 can be obtained only as an intermittent waveform.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、負荷側
の電流を変流器で検出する従来技術では特開昭63−1
78790号公報に開示のように、インバータの出力側
で負荷電流を検知しており、鉄心とホール素子を使用し
た方式が一般的となっている。この従来技術では電流検
出器の小形、軽量化が困難であり、コストも下げること
が難しい。これに対し、特開平8−149853号公報
に開示の従来技術では、センスエミッタ付スイッチング
素子のセンスエミッタ端子に接続した抵抗による電流検
出方式で小形、軽量化、コストに対しては解決されてい
るが、負荷電流が断続波形となっておりダイオード側に
流れる電流が検出できていない。ACサーボモートルの
ように高速応答を求められる場合には、電流制御ループ
の応答性を高める必要があり、電流検出サンプリング周
期をさらに早くする必要がある。ところが上記のように
負荷電流が断続波形となっておりダイオード側に流れる
電流が検出できないので、ダイオード側に流れる電流の
サンプリングが行えず、電流検出サンプリング周期を短
くして高速応答を得るためには問題があった。電流検出
サンプリング周期を短くするため、図5のa)の搬送波
の周波数を上げる事も考えられるが、センスエミッタ付
スイッチング素子やダイオードのスイッチング損失が逆
に大きくなり、温度上昇が大きくなり限界がある。
As described above, the prior art in which the current on the load side is detected by a current transformer is disclosed in JP-A-63-1.
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 78790, a load current is detected on the output side of an inverter, and a system using an iron core and a Hall element is generally used. In this conventional technique, it is difficult to reduce the size and weight of the current detector, and it is also difficult to reduce the cost. On the other hand, in the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-149853, a current detection method using a resistor connected to a sense emitter terminal of a switching element with a sense emitter is solved with respect to miniaturization, weight reduction, and cost. However, the load current has an intermittent waveform, and the current flowing to the diode side cannot be detected. When a high-speed response is required as in the case of an AC servo motor, the response of the current control loop needs to be improved, and the current detection sampling period needs to be further shortened. However, as described above, the load current has an intermittent waveform, and the current flowing to the diode cannot be detected.Therefore, sampling of the current flowing to the diode cannot be performed. There was a problem. In order to shorten the current detection sampling period, it is conceivable to increase the frequency of the carrier wave shown in FIG. 5A. However, the switching loss of the switching element with the sense emitter and the diode becomes large, and the temperature rise becomes large, and there is a limit. .

【0011】そこで本発明の目的は、搬送波の周波数を
上げることなしに、電流検出サンプリング周期をさらに
短くして、高速応答性を確保することにある。
An object of the present invention is to secure a high-speed response by further shortening the current detection sampling period without increasing the carrier frequency.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、スイッチング素子及びダイオードの逆並列
接続回路と正側直流母線間に抵抗を挿入し、また、スイ
ッチング素子およびダイオードの逆並列回路と負側直流
母線間に抵抗を挿入し、これらの抵抗の両端電圧を増
幅、加算して、負荷電流検出信号を得る電流検出器を構
成するようにしたものである
According to the present invention, a resistor is inserted between an anti-parallel connection circuit of a switching element and a diode and a positive DC bus, and an anti-parallel connection of the switching element and a diode. A resistor is inserted between the circuit and the negative DC bus, and the voltage between both ends of the resistor is amplified and added to constitute a current detector for obtaining a load current detection signal.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明による電流検出器内
蔵インバータ装置について、図示の実施形態により詳細
に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an inverter device with a built-in current detector according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

【0014】図1は本発明の第一の実施形態で、31〜
36はスイッチング素子、7〜12はダイオードであ
る。なおこの実施形態ではスイッチング素子としては、
図示のようにIGBT(Insulated Gate Bipolar Trans
istor)が用いられている。スイッチング素子31〜3
6とダイオード7〜12は、図示のようにスイッチング
素子とダイオードに流れる電流の方向が逆方向になるよ
うに逆並列接続されて、インバータの主回路のU相、V
相、W相の上アーム、下アームを構成している。この逆
並列接続されたIGBTとダイオードは一体の素子とし
て構成してもよく、また別個の素子として構成しワイヤ
ボンデングなどで接続しても良い。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
36 is a switching element and 7 to 12 are diodes. In this embodiment, as the switching element,
As shown, IGBT (Insulated Gate Bipolar Transformer)
istor). Switching elements 31 to 3
6 and the diodes 7 to 12 are connected in anti-parallel so that the directions of the currents flowing through the switching element and the diode are opposite to each other, as shown in FIG.
Phase, the upper arm and the lower arm of the W phase. The IGBT and the diode connected in antiparallel may be configured as an integrated element, or may be configured as separate elements and connected by wire bonding or the like.

【0015】SH11、SH12はU相、W相の上アー
ムの第一の電流検出抵抗で、これら抵抗の一方の端子が
19の正側直流母線に、これら抵抗の他方の端子がスイ
ッチング素子31、33とダイオード7、9の逆並列回
路に図示のように接続されている。
SH11 and SH12 are first current detecting resistors of the upper arm of the U-phase and W-phase, one terminal of which is connected to the positive DC bus 19 and the other terminal of which is the switching element 31, It is connected to an anti-parallel circuit of 33 and diodes 7 and 9 as shown.

【0016】またSH21、SH22はU相、W相の下
アームの第二の電流検出抵抗で、これら抵抗の一方の端
子が負側直流母線20に、これら抵抗の他方の端子がス
イッチング素子34、36とダイオード10、12の逆
並列回路に図示のように接続されている。
SH21 and SH22 are the second current detecting resistors of the lower arm of the U-phase and W-phase. One terminal of these resistors is connected to the negative DC bus 20, and the other terminal of these resistors is connected to the switching element 34. It is connected to an anti-parallel circuit of 36 and diodes 10 and 12 as shown.

【0017】そして、21は平滑コンデンサである。2
2、23、24はU相、V相、W相のインバータ出力端
子で、負荷であるモートル25に接続されている。正側
直流母線19、負側直流母線20には、図示しないコン
バータ装置などの直流電源が接続される。これにより、
平滑コンデンサ21は、図示の極性で充電され、上アー
ムと下アームの間に直流電圧が印加されることになる。
Reference numeral 21 denotes a smoothing capacitor. 2
2, 23 and 24 are U-phase, V-phase and W-phase inverter output terminals, which are connected to a motor 25 as a load. A DC power supply such as a converter device (not shown) is connected to the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20. This allows
The smoothing capacitor 21 is charged with the polarity shown, and a DC voltage is applied between the upper arm and the lower arm.

【0018】この実施例では、U相とW相の上アームと
下アームに第一の電流検出抵抗と第二の電流検出抵抗が
設けられており、V相電流の検出を必要としない構成と
なっているが、その理由は以下の通りである。
In this embodiment, a first current detection resistor and a second current detection resistor are provided on the upper arm and the lower arm of the U-phase and the W-phase, respectively. The reason is as follows.

【0019】つまり、3相交流では、各相電流の総和が
零なので、V相電流については、次のようにして、U相
電流とW相電流から求めることができるからである。
That is, in the three-phase alternating current, since the sum of the respective phase currents is zero, the V-phase current can be obtained from the U-phase current and the W-phase current as follows.

【0020】V相電流=−(U相電流+W相電流) なお、周知のように中性点経路を持たない多相交流回路
系では、相数をmとした場合、最小限(m−1)個の電
流検出器ですべての電流を検出することができる。
V-phase current =-(U-phase current + W-phase current) As is well known, in a polyphase AC circuit system having no neutral point path, if the number of phases is m, the minimum (m-1) ) All currents can be detected by the current detectors.

【0021】つぎに負荷であるモートル電流を第一の電
流検出抵抗と第二の電流検出抵抗により検出する検出回
路について述べる。37、38はU相、W相の第一の電
流検出抵抗SH11、SH12の両端電圧を反転増幅す
る第一の増幅器で、39、40はU相、W相の第二の電
流検出抵抗SH21、SH22の両端電圧を反転増幅す
る第二の増幅器である。上アームの第一の増幅器37、
38の基準電圧は正側直流母線19を基準に置き、下ア
ームの第二の増幅器39、40の基準電圧は負側直流母
線20を基準に置き、電流検出抵抗の両端電圧を概略1
0〜50倍の電圧に増幅し、その出力電圧を約±5V以
下程度にする。第一の増幅器37、38を動作させるた
めの正負電源V1+、V1-および、第二の増幅器39、4
0を動作させるための正負電源V2+、V2-は外部から与
え、第一の増幅器の場合、電源のコモンは正側直流母線
19とし、第二の増幅器の場合、電源のコモンは負側直
流母線20とする。また、別の方法として、直流母線間
電圧を利用して、それぞれの正負電源V1+、V1-、V2
+、V2-を作り出して構成してもよい。
Next, a detection circuit for detecting a motor current as a load by the first current detection resistor and the second current detection resistor will be described. 37 and 38 are first amplifiers for inverting and amplifying the voltage between both ends of the U-phase and W-phase first current detection resistors SH11 and SH12, and 39 and 40 are U-phase and W-phase second current detection resistors SH21 and SH21, respectively. This is a second amplifier that inverts and amplifies the voltage across SH22. The upper amplifier first amplifier 37,
The reference voltage 38 is based on the positive DC bus 19, the reference voltage of the second lower amplifiers 39 and 40 is based on the negative DC bus 20, and the voltage across the current detection resistor is approximately 1
The voltage is amplified to 0 to 50 times, and the output voltage is reduced to about ± 5 V or less. Positive and negative power supplies V1 +, V1- for operating the first amplifiers 37, 38 and the second amplifiers 39, 4
The positive and negative power supplies V2 + and V2- for operating 0 are externally supplied. In the case of the first amplifier, the common of the power supply is the positive DC bus 19, and in the case of the second amplifier, the common of the power supply is the negative DC bus. 20. As another method, the positive and negative power supplies V1 +, V1-, V2
+ And V2- may be created and configured.

【0022】ここで、U相を例にとって詳細説明する
(W相も同様である)。インバータから負荷であるモー
トル25に電流が流れる方向を正として、モートルに正
の電流Iuが、図中矢印のように流れている場合、上アー
ムのスイッチング素子31がオンし、下アームスイッチ
ング素子34がオフしている場合は、図示しない直流電
源から正側直流母線19から第一の電流検出器SH11
を通ってスイッチング素子31、U相インバータ出力端
子22、モートル25に電流が流れる。この時U相上ア
ーム第一の電流検出抵抗SH11の両端電圧をVs1uと
して、電流の方向を正側直流母線19からスイッチング
素子31の方向に図示矢印のようにとる。この場合正側
直流母線19を基準電位にとると、両端電圧Vs1uは電
圧が降下する方向のため負電圧となる。また、上アーム
のスイッチング素子31がオフし下アームスイッチング
素子34がオンしている場合は、図示しない直流電源か
ら負側直流母線20から第二の電流検出器SH21を通
ってダイオード10、U相インバータ出力端子22、モ
ートル25に電流が流れる。この時U相下アーム第二の
電流検出抵抗SH21の両端電圧をVs2uとして、電流
の方向を負側直流母線20からダイオード10の方向に
図示矢印のようにとる。この場合負側直流母線20を基
準電位にとると、両端電圧Vs2uは電圧が降下する方向
のため負電圧となる。
Here, the U phase will be described as an example (the same applies to the W phase). When the direction in which the current flows from the inverter to the motor 25, which is a load, is positive, and a positive current Iu flows through the motor as shown by the arrow in the figure, the upper-arm switching element 31 is turned on and the lower-arm switching element 34 is turned on. Is turned off, the first current detector SH11 is supplied from a DC power supply (not shown) to the positive DC bus 19.
A current flows through the switching element 31, the U-phase inverter output terminal 22, and the motor 25 through the switch. At this time, the voltage across the U-phase upper arm first current detection resistor SH11 is set to Vs1u, and the direction of the current is taken from the positive DC bus 19 to the switching element 31 as shown by the arrow in the figure. In this case, when the positive DC bus 19 is set to the reference potential, the voltage Vs1u between both ends becomes a negative voltage because the voltage decreases. When the switching element 31 of the upper arm is turned off and the switching element 34 of the lower arm is turned on, the diode 10, the U-phase from the DC power supply (not shown) passes through the second current detector SH21 from the negative DC bus 20. A current flows through the inverter output terminal 22 and the motor 25. At this time, the voltage across the U-phase lower arm second current detection resistor SH21 is set to Vs2u, and the direction of the current is from the negative DC bus 20 to the diode 10 as shown by the arrow in the figure. In this case, when the negative DC bus 20 is set to the reference potential, the voltage Vs2u between both ends becomes a negative voltage because the voltage decreases.

【0023】つぎにモートルに負の電流Iuが、図中矢印
の逆方向に流れている場合、上アームのスイッチング素
子31がオフし下アームスイッチング素子34がオンし
ている場合は、モートル電流はモートル25からU相イ
ンバータ出力端子22、下アームスイッチング素子3
4、U相下アーム第二の電流検出抵抗SH21から負側
直流母線20を通って図示しない直流電源に流れる。ま
た、上アームのスイッチング素子31がオンし下アーム
スイッチング素子34がオフしている場合は、モートル
電流はモートル25からU相インバータ出力端子22、
ダイオード7、U相上アーム第一の電流検出抵抗SH1
1から正側直流母線19を通って図示しない直流電源に
流れる。
Next, when a negative current Iu flows in the motor in the direction opposite to the arrow in the figure, when the switching element 31 of the upper arm is off and the switching element 34 of the lower arm is on, the motor current becomes Motor 25 to U-phase inverter output terminal 22, lower arm switching element 3
4. The current flows from the U-phase lower arm second current detection resistor SH21 to the DC power supply (not shown) through the negative DC bus 20. When the upper-arm switching element 31 is on and the lower-arm switching element 34 is off, the motor current flows from the motor 25 to the U-phase inverter output terminal 22,
Diode 7, U-phase upper arm first current detection resistor SH1
1 flows through a positive DC bus 19 to a DC power supply (not shown).

【0024】U相上アーム第一の電流検出抵抗SH11
で検出した両端電圧はU相上アーム第一の増幅器37で
反転増幅される。この増幅器の増幅度をK1とすると、
U相上アーム第一の増幅器37の出力電圧をVspu(p)と
すると次のようになる。
U-phase upper arm first current detection resistor SH11
Are inverted and amplified by the U-phase upper arm first amplifier 37. Assuming that the amplification of this amplifier is K1,
Assuming that the output voltage of the U-phase upper arm first amplifier 37 is Vspu (p), the following is obtained.

【0025】 Vspu(p)=−K1・Vs1u ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) 同様に、U相下アーム第二の電流検出抵抗SH21で検
出した両端電圧はU相下アーム第二の増幅器39で反転
増幅される。この増幅器の増幅度をK1とすると、U相
下アーム第二の増幅器39の出力電圧をVsnu(n)とする
と次のようになる。
Vspu (p) = − K1 · Vs1u (1) Similarly, the U-phase lower arm second The voltage across the terminals detected by the current detection resistor SH21 is inverted and amplified by the U-phase lower arm second amplifier 39. Assuming that the amplification degree of this amplifier is K1, the output voltage of the U-phase lower arm second amplifier 39 is Vsnu (n), as follows.

【0026】 Vsnu(n)=−K1・Vs2u ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) なお、U相上アーム第一の増幅器37の出力電圧Vspu
(p)の基準電圧は正側の直流母線19であり、またU相
下アーム第二の増幅器39の出力電圧Vsnu(n)の基準電
圧は負側の直流母線20である。基準電圧がそれぞれ、
正側の直流母線19、負側の直流母線20から見ている
ため、後から出てくるVMを基準電位とした電圧Vspu、
Vsnuと区別するために、Vspu(p)、Vsnu(n)と後ろに
(p),(n)を付けている。
Vsnu (n) = − K1 · Vs2u (2) U-phase upper arm first amplifier 37 output voltage Vspu
The reference voltage of (p) is the DC bus 19 on the positive side, and the reference voltage of the output voltage Vsnu (n) of the U-phase lower arm second amplifier 39 is the DC bus 20 on the negative side. The reference voltage is
Since the voltage is viewed from the DC bus 19 on the positive side and the DC bus 20 on the negative side, a voltage Vspu, which uses VM that comes out later as a reference potential,
To distinguish it from Vsnu, add Vspu (p), Vsnu (n) and
(p) and (n) are attached.

【0027】つぎに、41はU相上アーム第一の増幅器
37の出力とU相下アーム第二の増幅器39の出力を反
転して加算するU相第三の増幅器である。同様に42は
W相上アーム第一の増幅器38の出力とW相下アーム第
二の増幅器40の出力を反転して加算するW相第三の増
幅器である。U相、W相の第三の増幅器の基準電圧は正
側直流母線19と負側直流母線20の中間電位とする。
図1では正側直流母線19と負側直流母線20の間に抵
抗46、47を直列に接続して正側直流母線19と負側
直流母線20の両端電圧を1/2に分圧して基準点VM
を定めている。正側直流母線19と負側直流母線20の
両端電圧をVpnとする。正側直流母線19の電位Vpと
負側直流母線20の電位Vnは、基準点VMを基準電位
(すなわち零電位)とするとつぎのようになる。
Reference numeral 41 denotes a U-phase third amplifier for inverting and adding the output of the U-phase upper arm first amplifier 37 and the output of the U-phase lower arm second amplifier 39. Similarly, reference numeral 42 denotes a W-phase third amplifier for inverting and adding the output of the W-phase upper arm first amplifier 38 and the output of the W-phase lower arm second amplifier 40. The reference voltage of the U-phase and W-phase third amplifiers is an intermediate potential between the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20.
In FIG. 1, resistors 46 and 47 are connected in series between the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20 to divide the voltage between both ends of the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20 by half, and Point VM
Has been established. The voltage across the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20 is Vpn. The potential Vp of the positive DC bus 19 and the potential Vn of the negative DC bus 20 are determined by setting the reference point VM to the reference potential.
(Ie, zero potential)

【0028】 Vp=+Vpn/2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) Vn=−Vpn/2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) 基準点VMからみたU相上アーム第一の増幅器37の出
力電圧Vspu、基準点VMからみたU相下アーム第二の増
幅器39の出力電圧Vsnuは、(1)、(2)式Vspu
(p)、Vsnu(n)の基準点をずらすことにより下記
(5)、(6)式のように得ることができる。
Vp = + Vpn / 2 (3) Vn = −Vpn / 2 (4) U-phase upper arm viewed from reference point VM The output voltage Vspu of one amplifier 37 and the output voltage Vsnu of the U-phase lower arm second amplifier 39 as viewed from the reference point VM are expressed by the following equations (1) and (2).
By shifting the reference points of (p) and Vsnu (n), the following equations (5) and (6) can be obtained.

【0029】 Vspu=Vp+Vspu(p) =+(Vpn/2)−K1・Vs1u ・・・・・・・・・・・・・・・(5) Vsnu=Vn+Vsnu(n) =−(Vpn/2)−K1・Vs2u ・・・・・・・・・・・・・・・(6) 第三の増幅器の増幅度を1倍とすれば、第三の増幅器の
出力Vuは、上記(5)、(6)で示される電圧Vspu、
Vsnuが加算反転されるので(7)式のようになる。
Vspu = Vp + Vspu (p) = + (Vpn / 2) −K1 · Vs1u (5) Vsnu = Vn + Vsnu (n) = − (Vpn / 2 ) −K1 · Vs2u (6) If the amplification of the third amplifier is set to one, the output Vu of the third amplifier becomes the above (5). , (6), the voltage Vspu,
Since Vsnu is added and inverted, equation (7) is obtained.

【0030】 Vu=−(Vspu+Vsnu) =K1(Vs1u+Vs2u) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(7) 上記(5)〜(7)式で示されるように、正側直流母線
19と負側直流母線20の両端電圧Vpnが基準点VMを
基準電位とすることで打ち消され、第三の増幅器の出力
Vuは、第一の電流検出抵抗SH11の両端電圧Vs1u
と、第二の電流検出抵抗SH21の両端電圧Vs2uの和
に、第一、第二の増幅器の増幅度K1を掛けた値とな
る。このことは、モートルが回生状態になり、モートル
からインバータの直流電源にエネルギーが回生され、正
負の直流母線間電圧が上昇した時でも、基準点VMは正
側直流母線19と負側直流母線20の間に抵抗46、4
7を直列に接続して、正側直流母線19と負側直流母線
20の両端電圧を1/2に分圧しているため、この関係
は変わらない。この様子を図2のタイムチャートに示
す。
Vu = − (Vspu + Vsnu) = K1 (Vs1u + Vs2u) (7) The above (5) to (7) As shown by the equation, the voltage Vpn across the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20 is canceled by using the reference point VM as the reference potential, and the output Vu of the third amplifier is detected by the first current detection. The voltage Vs1u between both ends of the resistor SH11
And the sum of the voltages Vs2u across the second current detection resistor SH21 and the amplification K1 of the first and second amplifiers. This means that even when the motor enters a regenerative state, energy is regenerated from the motor to the DC power supply of the inverter, and the voltage between the positive and negative DC buses increases, the reference point VM remains at the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20. Resistance 46,4 between
7 are connected in series to divide the voltage between both ends of the positive DC bus 19 and the negative DC bus 20 by half, so that this relationship does not change. This situation is shown in the time chart of FIG.

【0031】a)はU相モートル電流Iuを示しており、
b)はU相上アーム第一の電流検出抵抗SH11の両端
電圧を示している。U相モートル電流Iuが正の半サイク
ルでは、スイッチング素子31がオンしている時の電流
が検出されている。また、a)が負の半サイクルでは、
ダイオード7を通って電流が流れている。c)はa)の
U相モートル電流Iuが正の半サイクルではダイオード1
0を通して電流が流れ、負の半サイクルではスイッチン
グ素子34がオンしている時の電流が検出されている。
d)はU相第3の増幅器41の出力電圧VUである。図
から解るように従来の電流検出波形、図6のb)、c)
の断続電流とは異なり、図2のd)では、連続した電流
となる。第3の増幅器41、42の出力電圧VU、VW
はA/Dコンバータ43、44で、同一タイミングで読
み込んで、アナログ電圧からデジタル信号に変換され、
マイクロプロセッサCPU45へ送られる。同一タイミ
ングで読み込むことにより、電流検出の相間の時間的な
検出ずれを防ぐことができる。なお、A/Dコンバータ
43、44、マイクロプロセッサCPU45の基準電圧
は第3の増幅器41、42と同様にVMを基準としてい
る。しかし、マイクロプロセッサCPU45は、VMを
基準としなくても、A/Dコンバータ43、44との通
信ラインにフォトカプラ等の絶縁手段を入れれば負荷側
直流母線20の電位にすることも可能となり、アナログ
伝送で問題となる温度ドリフトや経年変化の発生を防止
できる。
A) shows the U-phase motor current Iu,
b) shows the voltage across the U-phase upper arm first current detection resistor SH11. In the positive half cycle of the U-phase motor current Iu, the current when the switching element 31 is on is detected. In a half cycle where a) is negative,
Current flows through the diode 7. c) shows a diode 1 in the half cycle in which the U-phase motor current Iu in a) is positive.
Current flows through 0, and in the negative half cycle, the current when the switching element 34 is on is detected.
d) is the output voltage VU of the U-phase third amplifier 41. As can be seen from the figure, the conventional current detection waveform, b) and c) in FIG.
Unlike the intermittent current shown in FIG. 2, in d) of FIG. 2, the current becomes a continuous current. Output voltages VU, VW of the third amplifiers 41, 42
Are read at the same timing by A / D converters 43 and 44, and are converted from analog voltage to digital signal.
It is sent to the microprocessor CPU45. By reading at the same timing, it is possible to prevent a temporal shift in detection between phases of current detection. The reference voltages of the A / D converters 43 and 44 and the microprocessor CPU 45 are based on VM similarly to the third amplifiers 41 and 42. However, the microprocessor CPU 45 can set the potential of the load side DC bus 20 by inserting an insulating means such as a photocoupler in the communication line with the A / D converters 43 and 44 without using VM as a reference. It is possible to prevent the occurrence of temperature drift and aging which are problems in analog transmission.

【0032】電源48はA/Dコンバータ43、44お
よびマイクロプロセッサCPU45の+5V電源であ
り、50は第三の増幅器の正電源、49は第三の増幅器
の負電源である。
The power supply 48 is a + 5V power supply for the A / D converters 43 and 44 and the microprocessor CPU 45, 50 is a positive power supply for the third amplifier, and 49 is a negative power supply for the third amplifier.

【0033】第一の増幅器37、38、第二の増幅器3
9、40は同一回路で構成されており、図1に詳細回路
が示されている。R1、R2、R3は抵抗、OP1、O
P2は演算増幅器であり反転増幅器を構成しているが、
必ずしも反転増幅器に限らなくとも、非反転増幅器、差
動増幅器であっても良い。第三の増幅器41、42は同
一回路で構成されており、R4、R5、R6、R7は抵
抗でOP3は演算増幅器であり、反転加算器を構成して
いる。これについても、反転増幅器に限らなくとも、非
反転の加算器であってもよい。上記では第三の増幅器の
増幅度を1倍としたが、これに限ることはない。また、
図1では負荷電流検出相がU相と、W相としているが、
U相、V相またはV相、W相であっても問題はない。ま
た、図は3相インバータであるが、多相(m相)インバ
ータで(m―1)相より負荷電流検出する場合も、同様
の構成で実現できる。
First amplifier 37, 38, second amplifier 3
9 and 40 are constituted by the same circuit, and the detailed circuit is shown in FIG. R1, R2, R3 are resistors, OP1, O
P2 is an operational amplifier and constitutes an inverting amplifier.
It is not necessarily limited to the inverting amplifier, but may be a non-inverting amplifier or a differential amplifier. The third amplifiers 41 and 42 are formed of the same circuit, R4, R5, R6, and R7 are resistors, and OP3 is an operational amplifier, forming an inverting adder. This is not limited to the inverting amplifier, but may be a non-inverting adder. Although the amplification degree of the third amplifier is set to 1 in the above description, the invention is not limited to this. Also,
In FIG. 1, the load current detection phase is a U phase and a W phase.
There is no problem even if the phase is U-phase, V-phase or V-phase or W-phase. Although the figure shows a three-phase inverter, a multi-phase (m-phase) inverter can also realize a load current detection from the (m-1) phase with a similar configuration.

【0034】また、検出されたモートル電流信号が断続
波形ではなく、図2のd)のように連続波形で検出でき
るので、搬送波のキャリヤ周波数を上げる事無しに、電
流検出サンプリング回数を2倍にできる。このため、高
速電流制御応答が実現できる。すなわち、上下のスイッ
チング素子は交互にオン、オフしており、従来の図6の
b)、c)に示されている電流検出できなかった部分で
も、電流検出可能となるので、小刻みに電流検出できる
ことになり、その分、応答性を上げる事ができる。ま
た、電流検出抵抗でそれぞれ検出した電圧を絶縁して合
成することがないので、フォトカプラ等の温度ドリフ
ト、経年変化等の影響を受けることがなく、リニヤリテ
ィの良い精度の高い電流検出が得られる。
Further, since the detected motor current signal can be detected not as an intermittent waveform but as a continuous waveform as shown in FIG. 2D, the number of times of current detection sampling can be doubled without increasing the carrier frequency of the carrier wave. it can. Therefore, a high-speed current control response can be realized. That is, the upper and lower switching elements are turned on and off alternately, and the current can be detected even in the portion where the current cannot be detected as shown in FIGS. It is possible to do so, and the responsiveness can be improved accordingly. Also, since the voltages detected by the current detection resistors are not insulated and combined, there is no influence of temperature drift of the photocoupler or the like, aging, etc., and highly accurate current detection with good linearity can be obtained. .

【0035】つぎに、図3は、本発明によるインバータ
装置用インバータモジュールの一実施形態を示したもの
である。この実施形態によるモジュール53は、スイッ
チング素子とダイオードからなるインバータ主回路にお
いて、第一の電流検出抵抗、第二の電流検出抵抗を内蔵
してモジュール化したものである。
FIG. 3 shows an embodiment of an inverter module for an inverter device according to the present invention. The module 53 according to this embodiment is a module that incorporates a first current detection resistor and a second current detection resistor in an inverter main circuit including a switching element and a diode.

【0036】そして、この図3のインバータ装置用イン
バータモジュール53はインバータ主回路、電流検出抵
抗SH11、SH12、SH21、SH22を含み、さ
らに電流検出回路として図1の第一、第二の増幅器3
7、38、39、40および第3の増幅器41、42
と、第3の増幅器41、42の基準電圧を得るための抵
抗46、47と、A/Dコンバータ43、44、マイク
ロプロセッサCPU45も含んだ形でモジュール化した
ものである。なお、マイクロプロセッサCPU45はモ
ジュール内に実装せず、外部におくことも可能である。
ここで平滑コンデンサ21はモジュール外部に配置され
ており、インバータ装置内に取り付けられるようになっ
ている。また、第一、第二の増幅器37、38、39、
40の制御電源は、正負の直流母線間電圧を利用してモ
ジュール53の内部で作り出している。
The inverter module 53 for the inverter device shown in FIG. 3 includes an inverter main circuit, current detection resistors SH11, SH12, SH21, and SH22, and further includes a first and second amplifier 3 shown in FIG.
7, 38, 39, 40 and third amplifiers 41, 42
And resistors 46 and 47 for obtaining reference voltages of the third amplifiers 41 and 42, A / D converters 43 and 44, and a microprocessor CPU45. Note that the microprocessor CPU 45 can be provided externally without being mounted in the module.
Here, the smoothing capacitor 21 is arranged outside the module and is mounted in the inverter device. Also, the first and second amplifiers 37, 38, 39,
The control power supply 40 is generated inside the module 53 using positive and negative DC bus voltages.

【0037】具体的には、モジュール53は、放熱を兼
ねた金属ベース51を用い、その上に図示していない絶
縁層を形成してから、さらにその上にスイッチング素子
とダイオードからなるインバータ主回路および電流検出
抵抗、増幅回路を実装し、モールド樹脂または相当品で
絶縁封止したものである。この図3は、図1の実施形態
の回路をモジュール化した場合について例示したもの
で、モールド樹脂上に出ている端子には、この回路に付
されている符号と同じ符号が付してある。そして、この
モジュール53は、金属ベース51に設けてある取り付
け孔52により、インバータ装置の放熱部材等に取り付
けられて使用される。したがって、この図3に示すイン
バータ用インバータモジュール53によれば、インバー
タ主回路回りと、負荷電流検出回りの配線も含めてモジ
ュール化されているので、別途、電流検出器を設ける必
要がない事も含めて、インバータ装置の構成を大幅に簡
略化する事ができ、小形化を十分に図る事ができる。
More specifically, the module 53 uses a metal base 51 also serving as a heat radiator, forms an insulating layer (not shown) on the metal base 51, and further forms an inverter main circuit including a switching element and a diode thereon. In addition, a current detection resistor and an amplifier circuit are mounted and insulated and sealed with a mold resin or equivalent. FIG. 3 illustrates a case where the circuit of the embodiment of FIG. 1 is modularized. Terminals on the mold resin are denoted by the same reference numerals as those assigned to the circuit. . The module 53 is used by being attached to a heat radiating member or the like of the inverter device through an attachment hole 52 provided in the metal base 51. Therefore, according to the inverter module 53 for the inverter shown in FIG. 3, since the modules including the wiring around the inverter main circuit and the wiring around the load current detection are modularized, there is no need to separately provide a current detector. In addition, the configuration of the inverter device can be greatly simplified, and the size can be sufficiently reduced.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電流
検出サンプリング周期をさらに早くできるので、高速応
答が実現できる。
As described above, according to the present invention, since the current detection sampling period can be further shortened, a high-speed response can be realized.

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

【図1】本発明による一実施形態の主回路および検出回
路構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main circuit and a detection circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明による一実施形態を説明するためのタイ
ムチャート。
FIG. 2 is a time chart for explaining an embodiment according to the present invention.

【図3】本発明による一実施形態のインバータモジュー
ル外観。
FIG. 3 is an external view of an inverter module according to an embodiment of the present invention.

【図4】従来の主回路構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional main circuit.

【図5】従来の主回路動作を説明するためのタイムチャ
ート。
FIG. 5 is a time chart for explaining the operation of a conventional main circuit.

【図6】従来の電流検出を説明するためのタイムチャー
ト。
FIG. 6 is a time chart for explaining conventional current detection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜6…センスエミッタ付きスイッチング素子、7〜1
2…ダイオード、13〜18…抵抗、19…直流母線正
側端子、20…直流母線負側端子、21…平滑コンデン
サ、22…U相インバータ出力端子、23…V相インバ
ータ出力端子、24…W相インバータ出力端子、25…
負荷(モートルまたは誘導電動機)、31〜36…スイ
ッチング素子、SH11…U相上アーム第一の電流検出
抵抗、SH12…W相上アーム第一の電流検出抵抗、S
H21…U相下アーム第二の電流検出抵抗、SH22…
W相下アーム第二の電流検出抵抗、37…U相上アーム
第一の増幅器、38…W相上アーム第一の増幅器、39
…U相下アーム第二の増幅器、40…W相下アーム第二
の増幅器、41…U相第3の増幅器、42…W相第3の
増幅器、43〜44…A/Dコンバータ、45…マイク
ロプロセッサCPU、46〜47…抵抗、R1〜R3…
抵抗、R4〜R7…抵抗、OP1〜OP3…演算増幅
器、48…A/Dコンバータ用直流電源、49…第3の
増幅器の負電源、50…第3の増幅器の正電源、51…
金属ベース、52…取り付け孔、53…インバータモジ
ュール。
1-6: Switching element with sense emitter, 7-1
2 Diode, 13 to 18 Resistance, 19 DC bus positive terminal, 20 DC bus negative terminal, 21 Smoothing capacitor, 22 U-phase inverter output terminal, 23 V-phase inverter output terminal, 24 W Phase inverter output terminals, 25 ...
Load (motor or induction motor), 31 to 36: switching element, SH11: U-phase upper arm first current detection resistor, SH12: W-phase upper arm first current detection resistor, S
H21: U-phase lower arm second current detection resistor, SH22:
W-phase lower arm second current detection resistor, 37 ... U-phase upper arm first amplifier, 38 ... W-phase upper arm first amplifier, 39
... U-phase lower arm second amplifier, 40 ... W-phase lower arm second amplifier, 41 ... U-phase third amplifier, 42 ... W-phase third amplifier, 43-44 ... A / D converter, 45 ... Microprocessor CPU, 46-47 ... resistance, R1-R3 ...
Resistors, R4 to R7: resistors, OP1 to OP3: operational amplifiers, 48: DC power supply for A / D converter, 49: negative power supply of third amplifier, 50: positive power supply of third amplifier, 51 ...
Metal base, 52 mounting holes, 53 inverter module.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高瀬 真人 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号株 式会社日立製作所産業機器事業部内 Fターム(参考) 5H007 AA04 AA06 AA12 BB06 CA01 CB05 DA05 DB12 DC02 EA13 HA04  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Masato Takase 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino-shi, Chiba F-term in the Industrial Equipment Division, Hitachi, Ltd. 5H007 AA04 AA06 AA12 BB06 CA01 CB05 DA05 DB12 DC02 EA13 HA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第一スイッチング素子と第一ダイオードを
逆方向に並列接続した第一逆並列回路と、第二スイッチ
ング素子と第二ダイオードを逆方向に並列接続した第二
逆並列回路と、これら第一逆並列回路と第二逆並列回路
とを前記第一、第二のスイッチング素子が順方向になる
ように直列に接続して直流母線間に接続した第一アーム
と、前記第一アーム及び該アームと同一構成の複数個の
アームを並列に接続し、各アームの第一逆並列回路と第
二逆並列回路の中間点を負荷に接続したインバータ装置
において、前記直流母線の正側と前記第一の逆並列回路
の間に接続された第一の電流検出抵抗と、前記直流母線
の負側と前記第二の逆並列回路の間に接続された第二の
電流検出抵抗と、前記第一の電流検出抵抗の両端電圧を
増幅する第一の増幅器と、前記第二の電流検出抵抗の両
端電圧を増幅する第二の増幅器と、前記直流母線の正負
間電圧を等分に分圧して得られる電位を基準電位とし
て、前記第一の増幅器と前記第二の増幅器を加算する第
三の増幅器とを備えたことを特徴としたインバータ装
置。
A first antiparallel circuit in which a first switching element and a first diode are connected in parallel in a reverse direction; a second antiparallel circuit in which a second switching element and a second diode are connected in parallel in a reverse direction; A first arm connected in series between the first antiparallel circuit and the second antiparallel circuit and the first and second switching elements such that the second switching element is in the forward direction and connected between the DC buses, and the first arm and In the inverter device, in which a plurality of arms having the same configuration as the arm are connected in parallel and an intermediate point between the first anti-parallel circuit and the second anti-parallel circuit of each arm is connected to a load, the positive side of the DC bus and the A first current detection resistor connected between a first anti-parallel circuit, a second current detection resistor connected between the negative side of the DC bus and the second anti-parallel circuit, A first amplifier that amplifies the voltage across one current sensing resistor A device, a second amplifier for amplifying the voltage across the second current detection resistor, and a potential obtained by equally dividing the positive / negative voltage of the DC bus as a reference potential, the first amplifier and An inverter device comprising: a third amplifier for adding the second amplifier.
【請求項2】前記第三の増幅器の出力電圧を、前記第三
の増幅器の基準電位と同一の基準電位としてアナログ値
をデジタル値に変換するA/Dコンバータを備えたこと
を特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
2. An A / D converter for converting an analog value into a digital value using the output voltage of the third amplifier as the same reference potential as the reference potential of the third amplifier. Item 3. The inverter device according to Item 1.
【請求項3】前記第一、第二の電流検出抵抗と、前記第
一、第二、第三の増幅器と前記A/Dコンバータと、前
記第一の逆並列回路と前記第二の逆並列回路で構成され
たインバータ主回路がインバータモジュール内に実装さ
れていることを特徴とした請求項2記載のインバータ装
置。
3. The first and second current detection resistors, the first, second, and third amplifiers, the A / D converter, the first antiparallel circuit, and the second antiparallel. 3. The inverter device according to claim 2, wherein the inverter main circuit formed of a circuit is mounted in the inverter module.
【請求項4】スイッチング素子とダイオードを逆方向に
並列接続した逆並列回路を設け、該逆並列回路を前記ス
イッチング素子が順方向になるように2個直列接続した
直列体とし、該直列体を直流電源間に複数個並列接続
し、前記各直列体内の逆並列回路同志が接続された接続
点を負荷に接続するように構成したインバータ装置にお
いて、前記直列体の直流電源に接続された正側と負側の
接続点にそれぞれ挿入された電流検出手段と、前記正側
の電流検出手段と前記負側の電流検出手段の両端の電圧
をそれぞれ増幅する増幅手段と、前記直流母線の正負間
電圧を等分に分圧して得られる電位を基準電位として、
前記正側と負側の増幅された電圧を加算する電圧加算手
段を備えたことを特徴としたインバータ装置。
4. An anti-parallel circuit in which a switching element and a diode are connected in parallel in a reverse direction is provided, and the anti-parallel circuit is a series body in which two switching elements are connected in series such that the switching element is in a forward direction. In the inverter device, a plurality of DC power supplies are connected in parallel, and a connection point between the anti-parallel circuits in each of the series bodies is connected to a load. Current detecting means respectively inserted at the connection points on the negative and positive sides, amplifying means for amplifying the voltages at both ends of the positive current detecting means and the negative current detecting means, respectively, and the positive / negative voltage of the DC bus. The potential obtained by equally dividing the voltage
An inverter device comprising voltage adding means for adding the positive side and negative side amplified voltages.
【請求項5】前記直列体、前記電流検出手段、前記増幅
手段、および前記電圧加算手段を一体のモジュールとし
て構成したことを特徴とした請求項4記載のインバータ
装置。
5. The inverter device according to claim 4, wherein said series body, said current detecting means, said amplifying means, and said voltage adding means are constituted as an integrated module.
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EP1471617A3 (en) * 2003-04-24 2009-12-09 Leopold Kostal GmbH & Co. KG Electric circuit

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