JP2000245163A - 電圧型３相用インバータ装置 - Google Patents
電圧型３相用インバータ装置Info
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- JP2000245163A JP2000245163A JP11046373A JP4637399A JP2000245163A JP 2000245163 A JP2000245163 A JP 2000245163A JP 11046373 A JP11046373 A JP 11046373A JP 4637399 A JP4637399 A JP 4637399A JP 2000245163 A JP2000245163 A JP 2000245163A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゼロクロス点の検出に基づかないデッドタイ
ム補償を行うことにより、デッドタイム補償の補償精度
を向上させること。 【解決手段】 インバータ回路の出力電流検出値を入力
した後（ステップ１）、磁束電流成分ｉd及びトルク電
流成分ｉqを演算し（ステップ２）、静止座標系におけ
る電流ベクトルの位相角θを演算する（ステップ３）。
演算したθの領域を判別して（ステップ４〜９）補償電
圧ベクトルを求め、この補償電圧ベクトルに基づき補償
電圧信号を出力する（ステップ１０）。
ム補償を行うことにより、デッドタイム補償の補償精度
を向上させること。 【解決手段】 インバータ回路の出力電流検出値を入力
した後（ステップ１）、磁束電流成分ｉd及びトルク電
流成分ｉqを演算し（ステップ２）、静止座標系におけ
る電流ベクトルの位相角θを演算する（ステップ３）。
演算したθの領域を判別して（ステップ４〜９）補償電
圧ベクトルを求め、この補償電圧ベクトルに基づき補償
電圧信号を出力する（ステップ１０）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧型３相用インバ
ータ装置に関し、より詳しくは、このインバータ装置の
デッドタイム補償を精度良く行う技術に関するものであ
る。
ータ装置に関し、より詳しくは、このインバータ装置の
デッドタイム補償を精度良く行う技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】インバータ装置のインバータ回路は、複
数のスイッチング素子を有する正側アーム及び負側アー
ムにより構成されているが、正側アームのスイッチング
素子と負側アームのスイッチング素子とが同時に導通し
た状態となるのを防止するため、デッドタイムと呼ばれ
る短絡防止期間がスイッチング制御期間中に設けられて
いる。このデッドタイムにつき簡単に説明する。
数のスイッチング素子を有する正側アーム及び負側アー
ムにより構成されているが、正側アームのスイッチング
素子と負側アームのスイッチング素子とが同時に導通し
た状態となるのを防止するため、デッドタイムと呼ばれ
る短絡防止期間がスイッチング制御期間中に設けられて
いる。このデッドタイムにつき簡単に説明する。
【０００３】図１０は、電圧型３相用インバータ装置の
インバータ回路の構成図である。このインバータ回路
は、直流電圧Ｅdが印加され、スター結線された３相交
流モータに３相交流電力を供給するものであって、６つ
のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｇ1〜Ｇ6により
構成されるものである。このインバータ回路では、スイ
ッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ５が正側アームを構成し、ス
イッチング素子Ｇ4，Ｇ6，Ｇ2が負側アームを構成して
いる。
インバータ回路の構成図である。このインバータ回路
は、直流電圧Ｅdが印加され、スター結線された３相交
流モータに３相交流電力を供給するものであって、６つ
のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｇ1〜Ｇ6により
構成されるものである。このインバータ回路では、スイ
ッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ５が正側アームを構成し、ス
イッチング素子Ｇ4，Ｇ6，Ｇ2が負側アームを構成して
いる。
【０００４】図１１は、デッドタイム補償を説明するた
めの波形図であり、図１０における正側アーム及び負側
アームを構成する一対のスイッチング素子Ｇ1，Ｇ4の電
圧信号を取り出して図示したものである。スイッチング
素子Ｇ1，Ｇ4のスイッチング動作は、本来的には図１１
（ａ）に示すように、オンオフが互いに逆で且つオンオ
フの重複期間がないように設定することが好ましい。し
かし、スイッチング素子Ｇ1，Ｇ4は、ターンオフ時間に
起因するスイッチング動作の遅れを有するものであるた
め、図１１（ａ）のようにオンオフ期間の双方に重複期
間を設けない設定を行ったのでは、スイッチング素子Ｇ
1，Ｇ4の双方がオンになってしまう期間が生じ、過大電
流によって素子が破壊されてしまうことになる。そのた
め、図１１（ｂ）に示すように、デッドタイムｔdを設
けてオフ期間を重複させることにより両素子が同時にオ
ン状態になる期間が生じるのを防止している。しかし、
このようなデッドタイムを設けることにより、スイッチ
ング素子Ｇ1，Ｇ4の実際の電圧は本来の理想的な電圧に
対して図１１（ｃ）に示すような誤差を有することにな
る。このような誤差によるインバータ出力波形の歪み
は、インバータの出力周波数が低い場合（１０Hz程度以
下の場合）やキャリヤ周波数が高い場合（１０KHz程度
以上の場合）に特に顕著になり、モータのトルク特性に
悪影響を及ぼし回転中に振動が発生するなどの事態を生
じさせる結果となっていた。
めの波形図であり、図１０における正側アーム及び負側
アームを構成する一対のスイッチング素子Ｇ1，Ｇ4の電
圧信号を取り出して図示したものである。スイッチング
素子Ｇ1，Ｇ4のスイッチング動作は、本来的には図１１
（ａ）に示すように、オンオフが互いに逆で且つオンオ
フの重複期間がないように設定することが好ましい。し
かし、スイッチング素子Ｇ1，Ｇ4は、ターンオフ時間に
起因するスイッチング動作の遅れを有するものであるた
め、図１１（ａ）のようにオンオフ期間の双方に重複期
間を設けない設定を行ったのでは、スイッチング素子Ｇ
1，Ｇ4の双方がオンになってしまう期間が生じ、過大電
流によって素子が破壊されてしまうことになる。そのた
め、図１１（ｂ）に示すように、デッドタイムｔdを設
けてオフ期間を重複させることにより両素子が同時にオ
ン状態になる期間が生じるのを防止している。しかし、
このようなデッドタイムを設けることにより、スイッチ
ング素子Ｇ1，Ｇ4の実際の電圧は本来の理想的な電圧に
対して図１１（ｃ）に示すような誤差を有することにな
る。このような誤差によるインバータ出力波形の歪み
は、インバータの出力周波数が低い場合（１０Hz程度以
下の場合）やキャリヤ周波数が高い場合（１０KHz程度
以上の場合）に特に顕著になり、モータのトルク特性に
悪影響を及ぼし回転中に振動が発生するなどの事態を生
じさせる結果となっていた。
【０００５】そこで、このようなデッドタイムに起因す
る誤差を補償するためには、図１１（ｃ）に示したパル
スと逆極性の図１１（ｄ）のパルスを付加してやればよ
いことになる。従来、一般的に行われていたデッドタイ
ム補償は、上記のように、デッドタイムに起因する誤差
と逆極性のパルスを補償電圧信号としてスイッチング素
子Ｇ1，Ｇ4の電圧信号に適当なタイミングで付加するこ
とにより行われていた。
る誤差を補償するためには、図１１（ｃ）に示したパル
スと逆極性の図１１（ｄ）のパルスを付加してやればよ
いことになる。従来、一般的に行われていたデッドタイ
ム補償は、上記のように、デッドタイムに起因する誤差
と逆極性のパルスを補償電圧信号としてスイッチング素
子Ｇ1，Ｇ4の電圧信号に適当なタイミングで付加するこ
とにより行われていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のデッド
タイム補償では、補償電圧信号を付加するタイミング
を、インバータの出力電流又は出力電圧のゼロクロス点
を検出することに基づき行っていたが、このゼロクロス
点の検出が困難であるという問題を有している。すなわ
ち、図１２はインバータ出力電流の波形図であるが、本
来の波形は破線で示すような理想的な正弦波であり、デ
ッドタイムに起因する誤差のためにゼロクロス点付近の
波形が平坦状になっている。そのため、このゼロクロス
点の位置を正確に検出することが困難となり、正側の補
償電圧信号を付加すべきなのに負側の補償電圧信号を付
加してしまう事態が生じたり、あるいはその逆の事態が
生じたりし、正しい極性の補償電圧信号を正確に付加す
ることができず、デッドタイム補償の補償精度を一定以
上向上させることができなかった。
タイム補償では、補償電圧信号を付加するタイミング
を、インバータの出力電流又は出力電圧のゼロクロス点
を検出することに基づき行っていたが、このゼロクロス
点の検出が困難であるという問題を有している。すなわ
ち、図１２はインバータ出力電流の波形図であるが、本
来の波形は破線で示すような理想的な正弦波であり、デ
ッドタイムに起因する誤差のためにゼロクロス点付近の
波形が平坦状になっている。そのため、このゼロクロス
点の位置を正確に検出することが困難となり、正側の補
償電圧信号を付加すべきなのに負側の補償電圧信号を付
加してしまう事態が生じたり、あるいはその逆の事態が
生じたりし、正しい極性の補償電圧信号を正確に付加す
ることができず、デッドタイム補償の補償精度を一定以
上向上させることができなかった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、ゼロクロス点の検出に基づかないデッドタイム補
償を行うことにより、デッドタイム補償の補償精度を向
上させることが可能な電圧型３相用インバータ装置を提
供することを目的としている。
あり、ゼロクロス点の検出に基づかないデッドタイム補
償を行うことにより、デッドタイム補償の補償精度を向
上させることが可能な電圧型３相用インバータ装置を提
供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、ベクトル制御演
算に基づくインバータ電圧指令信号を出力する電圧指令
演算回路、及び前記インバータ電圧指令信号に基づきＰ
ＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路を有するインバータ制御
回路と、前記ＰＷＭ信号に基づき複数のスイッチング素
子をスイッチング動作させ、これにより交流電力を出力
するインバータ回路と、を備えた電圧型３相用インバー
タ装置において、前記インバータ制御回路は、前記イン
バータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標系におけ
る電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベクトル位
相角θに応じ予め設定されているデッドタイム補償電圧
信号を生成する補償電圧演算回路を有し、このデッドタ
イム補償電圧信号を前記インバータ電圧指令信号に加算
することにより、前記スイッチング素子がスイッチング
動作する際のデッドタイム補償を行うものである、こと
を特徴とする。
の手段として、請求項１記載の発明は、ベクトル制御演
算に基づくインバータ電圧指令信号を出力する電圧指令
演算回路、及び前記インバータ電圧指令信号に基づきＰ
ＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路を有するインバータ制御
回路と、前記ＰＷＭ信号に基づき複数のスイッチング素
子をスイッチング動作させ、これにより交流電力を出力
するインバータ回路と、を備えた電圧型３相用インバー
タ装置において、前記インバータ制御回路は、前記イン
バータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標系におけ
る電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベクトル位
相角θに応じ予め設定されているデッドタイム補償電圧
信号を生成する補償電圧演算回路を有し、このデッドタ
イム補償電圧信号を前記インバータ電圧指令信号に加算
することにより、前記スイッチング素子がスイッチング
動作する際のデッドタイム補償を行うものである、こと
を特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、前記静止座標系に
おける電流ベクトル位相角θの演算は、前記インバータ
回路の出力電流検出値を用いて回転座標系における磁束
電流成分及びトルク電流成分を求め、これら両成分から
回転座標系における電流ベクトル位相角θ1を求め、こ
の電流ベクトル位相角θ1に、静止座標系に対する回転
座標系の回転角θ0を加えることにより、行うものであ
る、ことを特徴とする。
おける電流ベクトル位相角θの演算は、前記インバータ
回路の出力電流検出値を用いて回転座標系における磁束
電流成分及びトルク電流成分を求め、これら両成分から
回転座標系における電流ベクトル位相角θ1を求め、こ
の電流ベクトル位相角θ1に、静止座標系に対する回転
座標系の回転角θ0を加えることにより、行うものであ
る、ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づき説明する。図１は、この実施形態に係る電圧型３相
用インバータ装置の構成を示すブロック図である。図１
において、インバータ制御回路１は、制御指令の入力に
基づき電圧指令信号を出力する電圧指令演算回路２と、
デッドタイムに起因する誤差を補償するための補償電圧
信号を出力する補償電圧演算回路３と、電圧指令演算回
路２からの電圧指令信号と補償電圧演算回路３からの補
償電圧信号との加算を行う加算器４と、加算器４からの
信号の入力に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路５
とを有している。なお、インバータ制御回路１は、ベク
トル制御演算を行うものであるが、図面の簡単化のため
静止／回転座標変換回路及び回転／静止座標変換回路等
の図示を省略している。
づき説明する。図１は、この実施形態に係る電圧型３相
用インバータ装置の構成を示すブロック図である。図１
において、インバータ制御回路１は、制御指令の入力に
基づき電圧指令信号を出力する電圧指令演算回路２と、
デッドタイムに起因する誤差を補償するための補償電圧
信号を出力する補償電圧演算回路３と、電圧指令演算回
路２からの電圧指令信号と補償電圧演算回路３からの補
償電圧信号との加算を行う加算器４と、加算器４からの
信号の入力に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路５
とを有している。なお、インバータ制御回路１は、ベク
トル制御演算を行うものであるが、図面の簡単化のため
静止／回転座標変換回路及び回転／静止座標変換回路等
の図示を省略している。
【００１１】ＰＷＭ回路５からのＰＷＭ信号は、図１０
と同様の構成を有するインバータ回路６に出力され、イ
ンバータ回路６は、このＰＷＭ信号の入力に基づきモー
タ７に３相交流電力を供給している。インバータ回路６
からモータ７に対して出力される３相電流のうちいずれ
か２相の電流（例えば、Ｕ相及びＶ相の電流ｉu，ｉv）
は電流検出器８，９により検出され、その検出信号が補
償電圧演算回路３に出力されるようになっている。補償
電圧演算回路３は、この検出信号の入力に基づき、ベク
トル制御における補償電圧信号の方向を演算している。
と同様の構成を有するインバータ回路６に出力され、イ
ンバータ回路６は、このＰＷＭ信号の入力に基づきモー
タ７に３相交流電力を供給している。インバータ回路６
からモータ７に対して出力される３相電流のうちいずれ
か２相の電流（例えば、Ｕ相及びＶ相の電流ｉu，ｉv）
は電流検出器８，９により検出され、その検出信号が補
償電圧演算回路３に出力されるようになっている。補償
電圧演算回路３は、この検出信号の入力に基づき、ベク
トル制御における補償電圧信号の方向を演算している。
【００１２】次に、補償電圧演算回路３の演算に用いる
基本原理につき説明する。図２は、ベクトル座標中に位
相が６０°ずつずれた６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6を示
したものであり、これら６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6に
より６つの電圧ベクトル領域Ｉ〜VIが形成されている。
そして、これらの各電圧ベクトル領域に対して３０°ず
つ位相がずれた領域が電流ベクトル領域Ｉ〜VIとなって
いる。
基本原理につき説明する。図２は、ベクトル座標中に位
相が６０°ずつずれた６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6を示
したものであり、これら６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6に
より６つの電圧ベクトル領域Ｉ〜VIが形成されている。
そして、これらの各電圧ベクトル領域に対して３０°ず
つ位相がずれた領域が電流ベクトル領域Ｉ〜VIとなって
いる。
【００１３】図２における各電圧ベクトルは括弧内の数
値により表されるパターンを有している。これら括弧内
の数値は具体的には、インバータ回路６中の正負いずれ
か一方のアームを構成する３つのスイッチング素子、例
えば図１０におけるスイッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5に
ついてのオン状態又はオフ状態を示している。
値により表されるパターンを有している。これら括弧内
の数値は具体的には、インバータ回路６中の正負いずれ
か一方のアームを構成する３つのスイッチング素子、例
えば図１０におけるスイッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5に
ついてのオン状態又はオフ状態を示している。
【００１４】すなわち、電圧ベクトルＶ1（１００）
は、Ｇ1がオン、Ｇ3，Ｇ5がオフのパターンであること
を示しており、電圧ベクトルＶ3（１１０）は、Ｇ1，Ｇ
3がオン、Ｇ5がオフのパターンであることを示してい
る。他の電圧ベクトルＶ2，Ｖ4，Ｖ6，Ｖ5も同様の内容
を示している。なお、負側アームを構成するスイッチン
グ素子Ｇ4，Ｇ6，Ｇ2のオンオフ状態は、正側アームを
構成するスイッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5とちょうど逆
の状態となる。
は、Ｇ1がオン、Ｇ3，Ｇ5がオフのパターンであること
を示しており、電圧ベクトルＶ3（１１０）は、Ｇ1，Ｇ
3がオン、Ｇ5がオフのパターンであることを示してい
る。他の電圧ベクトルＶ2，Ｖ4，Ｖ6，Ｖ5も同様の内容
を示している。なお、負側アームを構成するスイッチン
グ素子Ｇ4，Ｇ6，Ｇ2のオンオフ状態は、正側アームを
構成するスイッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5とちょうど逆
の状態となる。
【００１５】図３は、インバータ回路６のｕ，ｖ，ｗの
各相の出力電流ｉu，ｉv，ｉwについての波形図であ
る。この図において、例えば、領域Iでは電流ｉuの極性
はプラス、電流ｉv，ｉwの極性はマイナスであり、ま
た、領域IIでは電流ｉu，ｉvの極性はプラス、電流ｉw
の極性はマイナスとなっている。
各相の出力電流ｉu，ｉv，ｉwについての波形図であ
る。この図において、例えば、領域Iでは電流ｉuの極性
はプラス、電流ｉv，ｉwの極性はマイナスであり、ま
た、領域IIでは電流ｉu，ｉvの極性はプラス、電流ｉw
の極性はマイナスとなっている。
【００１６】図４は、各電流ベクトル領域Ｉ〜VIに対応
する出力電流ｉu，ｉv，ｉwの極性、デッドタイムによ
る各相の電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwの極性及びその値、
この電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwを合成した電圧誤差ベク
トル△Ｖiを示した図表である。電圧誤差△Uu，△Uv，
△Uwの極性は、出力電流ｉu，ｉv，ｉwの極性と反対と
なっており、また、これらの電圧誤差△Uの値は、デッ
ドタイムをＴd、１サンプリング周期をＴsw、直流電圧
をＥd（図１０参照）とすれば下式（１）により表され
る。
する出力電流ｉu，ｉv，ｉwの極性、デッドタイムによ
る各相の電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwの極性及びその値、
この電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwを合成した電圧誤差ベク
トル△Ｖiを示した図表である。電圧誤差△Uu，△Uv，
△Uwの極性は、出力電流ｉu，ｉv，ｉwの極性と反対と
なっており、また、これらの電圧誤差△Uの値は、デッ
ドタイムをＴd、１サンプリング周期をＴsw、直流電圧
をＥd（図１０参照）とすれば下式（１）により表され
る。
【００１７】 △U＝（Ｔd／Ｔsw）・Ｅd … （１） 図５は、図４の図表における電圧誤差ベクトル△Ｖ4，
△Ｖ6，△Ｖ5，△Ｖ1，△Ｖ3，△Ｖ2のベクトル座標に
おける方向を示した説明図である。これらの誤差ベクト
ルの方向は図２における電圧基本ベクトルと同一方向で
あり、また、その振幅は図４の図表から明らかなよう
に、２×△Uである。
△Ｖ6，△Ｖ5，△Ｖ1，△Ｖ3，△Ｖ2のベクトル座標に
おける方向を示した説明図である。これらの誤差ベクト
ルの方向は図２における電圧基本ベクトルと同一方向で
あり、また、その振幅は図４の図表から明らかなよう
に、２×△Uである。
【００１８】図４の△Ｖiの欄に示したような各領域に
おける誤差ベクトルが判明したとすると、デッドタイム
による電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwを補償するためには、
この誤差ベクトルと同一の振幅を有する逆方向のベクト
ル（補償電圧ベクトルと呼ぶことにする）を加えてやれ
ばよいことになる。図６は、このような補償電圧ベクト
ル△Ｖを各領域毎に示した図表である。但し、この図６
では、領域Ｉ〜VIを電流ベクトルの位相角θにより表し
ている。例えば、図６における−３０°〜３０°の領域
の△Ｖ1、及び３０°〜９０°の領域の△Ｖ3は、それぞ
れ図４における領域Iの△Ｖ4、及び領域IIの△Ｖ6に対
して逆方向となるベクトルであることが図５を参照すれ
ば明らかである。
おける誤差ベクトルが判明したとすると、デッドタイム
による電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwを補償するためには、
この誤差ベクトルと同一の振幅を有する逆方向のベクト
ル（補償電圧ベクトルと呼ぶことにする）を加えてやれ
ばよいことになる。図６は、このような補償電圧ベクト
ル△Ｖを各領域毎に示した図表である。但し、この図６
では、領域Ｉ〜VIを電流ベクトルの位相角θにより表し
ている。例えば、図６における−３０°〜３０°の領域
の△Ｖ1、及び３０°〜９０°の領域の△Ｖ3は、それぞ
れ図４における領域Iの△Ｖ4、及び領域IIの△Ｖ6に対
して逆方向となるベクトルであることが図５を参照すれ
ば明らかである。
【００１９】したがって、電流ベクトルの位相角θの値
を演算により求めることができれば、この位相角θに対
応する補償電圧ベクトル△Ｖを図６の図表から直ちに求
めることができる。そして、この補償電圧ベクトル△Ｖ
に基づき補償電圧演算回路３が演算した補償電圧信号
を、電圧指令演算回路２からの電圧指令信号に加えてや
れば、デッドタイム補償を精度良く行うことができるは
ずである。
を演算により求めることができれば、この位相角θに対
応する補償電圧ベクトル△Ｖを図６の図表から直ちに求
めることができる。そして、この補償電圧ベクトル△Ｖ
に基づき補償電圧演算回路３が演算した補償電圧信号
を、電圧指令演算回路２からの電圧指令信号に加えてや
れば、デッドタイム補償を精度良く行うことができるは
ずである。
【００２０】図７は、任意瞬間における電流ベクトルｉ
1の静止座標系（α−β平面）における位相角θの求め
方についての説明図である。静止座標系に対する回転座
標系（ｄ−ｑ平面）の回転角をθ0、回転座標系におけ
る電流ベクトルｉ1の位相角をθ1とすると、位相角θは
下式（２）により求めることができる。
1の静止座標系（α−β平面）における位相角θの求め
方についての説明図である。静止座標系に対する回転座
標系（ｄ−ｑ平面）の回転角をθ0、回転座標系におけ
る電流ベクトルｉ1の位相角をθ1とすると、位相角θは
下式（２）により求めることができる。
【００２１】θ＝θ0＋θ1 … （２） ここで、θ0は、インバータ回路６の出力周波数をω1と
すれば、下式（３）により求めることができる。また、
θ1は、磁束電流成分をｉd、トルク電流成分をｉqとす
れば、ｉqの正負に応じて下式（４）又は（５）のいず
れかにより求めることができる。そして、いずれか２相
の出力電流検出値をｉu，ｉvとすれば、磁束電流成分ｉ
d及びトルク電流成分ｉqは下式（６）により求めること
ができる。
すれば、下式（３）により求めることができる。また、
θ1は、磁束電流成分をｉd、トルク電流成分をｉqとす
れば、ｉqの正負に応じて下式（４）又は（５）のいず
れかにより求めることができる。そして、いずれか２相
の出力電流検出値をｉu，ｉvとすれば、磁束電流成分ｉ
d及びトルク電流成分ｉqは下式（６）により求めること
ができる。
【数１】
【００２２】次に、上記のような原理に基づく図１の動
作を、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。イ
ンバータ回路６からの出力電流の検出値ｉu，ｉvが電流
検出器８，９によって検出され、インバータ制御回路１
内の補償電圧演算回路３は、この検出信号を入力する
（ステップ１）。補償電圧演算回路３は、上記（６）式
を用いて磁束電流成分ｉd及びトルク電流成分ｉqを演算
し（ステップ２）、さらに、（３）式を用いて静止座標
系に対する回転座標系の回転角θ0を演算すると共に、
（４）式又は（５）式を用いて回転座標系における電流
ベクトルｉ1の位相角θ1を演算する。そして、上記
（２）式により、電流ベクトルｉ1の静止座標系（α−
β平面）における位相角θを求める（ステップ３）。
作を、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。イ
ンバータ回路６からの出力電流の検出値ｉu，ｉvが電流
検出器８，９によって検出され、インバータ制御回路１
内の補償電圧演算回路３は、この検出信号を入力する
（ステップ１）。補償電圧演算回路３は、上記（６）式
を用いて磁束電流成分ｉd及びトルク電流成分ｉqを演算
し（ステップ２）、さらに、（３）式を用いて静止座標
系に対する回転座標系の回転角θ0を演算すると共に、
（４）式又は（５）式を用いて回転座標系における電流
ベクトルｉ1の位相角θ1を演算する。そして、上記
（２）式により、電流ベクトルｉ1の静止座標系（α−
β平面）における位相角θを求める（ステップ３）。
【００２３】次いで、補償電圧演算回路３は、求めたθ
の値が−３０°≦θ＜３０°の領域内にあるか否かを判
別し（ステップ４）、この領域内になければ、３０°≦
θ＜９０°の領域内にあるか否かを判別する（ステップ
５）。以下、同様にして、２１０°≦θ＜２７０°の領
域までの判別を行う（ステップ６〜８）。そして、ステ
ップ８での判別もＮＯである場合は、この位相角θは必
ず残りの領域内に含まれているはずなので、位相角θが
２７０°≦θ＜３３０°の領域内にあると決定する（ス
テップ９）。このようにして、位相角θの属する領域を
決定した後、補償電圧演算回路３は、図６に示した図表
を参照して、この領域に対応する補償電圧ベクトル△Ｖ
を求め、この補償電圧ベクトル△Ｖに基づき補償電圧信
号を出力する（ステップ１０）。なお、ステップ４〜８
において、ＹＥＳと判別した場合には直ちにステップ１
０に移ることになる。
の値が−３０°≦θ＜３０°の領域内にあるか否かを判
別し（ステップ４）、この領域内になければ、３０°≦
θ＜９０°の領域内にあるか否かを判別する（ステップ
５）。以下、同様にして、２１０°≦θ＜２７０°の領
域までの判別を行う（ステップ６〜８）。そして、ステ
ップ８での判別もＮＯである場合は、この位相角θは必
ず残りの領域内に含まれているはずなので、位相角θが
２７０°≦θ＜３３０°の領域内にあると決定する（ス
テップ９）。このようにして、位相角θの属する領域を
決定した後、補償電圧演算回路３は、図６に示した図表
を参照して、この領域に対応する補償電圧ベクトル△Ｖ
を求め、この補償電圧ベクトル△Ｖに基づき補償電圧信
号を出力する（ステップ１０）。なお、ステップ４〜８
において、ＹＥＳと判別した場合には直ちにステップ１
０に移ることになる。
【００２４】補償電圧演算回路３からの補償電圧信号は
加算器４に出力され、加算器４は、電圧指令演算回路２
からの電圧指令信号にこの補償電圧信号を加算し、これ
をＰＷＭ回路５に出力する。ＰＷＭ回路５は、補償電圧
信号が加算された電圧指令信号の入力に基づきＰＷＭ信
号をインバータ回路６に出力する。このＰＷＭ信号はデ
ッドタイム補償がなされた信号であるが、このときのデ
ッドタイム補償は、従来のようにゼロクロス点の検出に
基づくことなく行われたものであるため補償電圧信号の
印加方向が正確なものであり、極めて精度の高いものと
なる。
加算器４に出力され、加算器４は、電圧指令演算回路２
からの電圧指令信号にこの補償電圧信号を加算し、これ
をＰＷＭ回路５に出力する。ＰＷＭ回路５は、補償電圧
信号が加算された電圧指令信号の入力に基づきＰＷＭ信
号をインバータ回路６に出力する。このＰＷＭ信号はデ
ッドタイム補償がなされた信号であるが、このときのデ
ッドタイム補償は、従来のようにゼロクロス点の検出に
基づくことなく行われたものであるため補償電圧信号の
印加方向が正確なものであり、極めて精度の高いものと
なる。
【００２５】図９は、従来のデッドタイム補償により得
られた電流波形と本発明のデッドタイム補償により得ら
れた電流波形とを、インバータの低周波数領域において
対比した説明図であり、(ａ)はインバータ周波数が１Hz
の場合、(ｂ)はインバータ周波数が３Hzの場合、(ｃ)は
インバータ周波数が５Hzの場合を示している。これらの
図が示すように、インバータ周波数が低くなるほど、本
発明のデッドタイム補償の効果が大きくなっている。
られた電流波形と本発明のデッドタイム補償により得ら
れた電流波形とを、インバータの低周波数領域において
対比した説明図であり、(ａ)はインバータ周波数が１Hz
の場合、(ｂ)はインバータ周波数が３Hzの場合、(ｃ)は
インバータ周波数が５Hzの場合を示している。これらの
図が示すように、インバータ周波数が低くなるほど、本
発明のデッドタイム補償の効果が大きくなっている。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インバ
ータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標系における
電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベクトル位相
角θに応じ予め設定されているデッドタイム補償電圧信
号を生成し、このデッドタイム補償電圧信号をインバー
タ電圧指令信号に加算することによりデッドタイム補償
を行うこととし、ゼロクロス点の検出に基づかないデッ
ドタイム補償を行う構成としたので、デッドタイム補償
の補償精度を従来よりも大幅に向上させることが可能に
なる。
ータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標系における
電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベクトル位相
角θに応じ予め設定されているデッドタイム補償電圧信
号を生成し、このデッドタイム補償電圧信号をインバー
タ電圧指令信号に加算することによりデッドタイム補償
を行うこととし、ゼロクロス点の検出に基づかないデッ
ドタイム補償を行う構成としたので、デッドタイム補償
の補償精度を従来よりも大幅に向上させることが可能に
なる。
【図１】本発明の実施形態に係る電圧型３相用インバー
タ装置の構成を示すブロック図。
タ装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の基本原理についての説明図であり、電
圧ベクトル領域と電流ベクトル領域との関係を示した
図。
圧ベクトル領域と電流ベクトル領域との関係を示した
図。
【図３】図１におけるインバータ回路６からの各相の出
力電流ｉu，ｉv，ｉwについての波形図。
力電流ｉu，ｉv，ｉwについての波形図。
【図４】各電流ベクトル領域に対応する出力電流の極
性、各相の電圧誤差の極性及びその値、電圧誤差ベクト
ルを示した図表。
性、各相の電圧誤差の極性及びその値、電圧誤差ベクト
ルを示した図表。
【図５】図４の図表における電圧誤差ベクトルのベクト
ル座標における方向を示した説明図。
ル座標における方向を示した説明図。
【図６】補償電圧ベクトルを各領域毎に示した図表。
【図７】任意瞬間における電流ベクトルの静止座標系に
おける位相角θの求め方についての説明図。
おける位相角θの求め方についての説明図。
【図８】図１の動作を説明するためのフローチャート。
【図９】従来のデッドタイム補償により得られた電流波
形と本発明のデッドタイム補償により得られた電流波形
とを対比した説明図。
形と本発明のデッドタイム補償により得られた電流波形
とを対比した説明図。
【図１０】電圧型３相用インバータ装置のインバータ回
路の構成図。
路の構成図。
【図１１】デッドタイム補償を説明するための波形図。
【図１２】従来技術の課題についての説明図であり、イ
ンバータ出力電流の波形図。
ンバータ出力電流の波形図。
１ インバータ制御回路 ２ 電圧指令演算回路 ３ 補償電圧演算回路 ４ 加算器 ５ ＰＷＭ回路 ６ インバータ回路 ７ モータ ８，９ 電流検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川 由紀夫 東京都三鷹市下連雀８丁目３番11号 春日 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H007 AA03 AA05 AA17 BB06 CA01 CB05 CC23 DB02 DB05 DB12 DC02 EA02 FA09
Claims (2)
- 【請求項１】ベクトル制御演算に基づくインバータ電圧
指令信号を出力する電圧指令演算回路、及び前記インバ
ータ電圧指令信号に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ
回路を有するインバータ制御回路と、 前記ＰＷＭ信号に基づき複数のスイッチング素子をスイ
ッチング動作させ、これにより交流電力を出力するイン
バータ回路と、 を備えた電圧型３相用インバータ装置において、 前記インバータ制御回路は、 前記インバータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標
系における電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベ
クトル位相角θに応じ予め設定されているデッドタイム
補償電圧信号を生成する補償電圧演算回路を有し、この
デッドタイム補償電圧信号を前記インバータ電圧指令信
号に加算することにより、前記スイッチング素子がスイ
ッチング動作する際のデッドタイム補償を行うものであ
る、 ことを特徴とする電圧型３相用インバータ装置。 - 【請求項２】前記静止座標系における電流ベクトル位相
角θの演算は、前記インバータ回路の出力電流検出値を
用いて回転座標系における磁束電流成分及びトルク電流
成分を求め、これら両成分から回転座標系における電流
ベクトル位相角θ1を求め、この電流ベクトル位相角θ1
に、静止座標系に対する回転座標系の回転角θ0を加え
ることにより、行うものである、 ことを特徴とする請求項１記載の電圧型３相用インバー
タ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04637399A JP3378209B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 電圧型３相用インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04637399A JP3378209B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 電圧型３相用インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000245163A true JP2000245163A (ja) | 2000-09-08 |
| JP3378209B2 JP3378209B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=12745354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04637399A Expired - Fee Related JP3378209B2 (ja) | 1999-02-24 | 1999-02-24 | 電圧型３相用インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3378209B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003079157A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Fuji Electric Co Ltd | インバータの出力電流検出方法 |
| JP2004120965A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | インバータシステム |
| JP2006320127A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Denso Corp | インバータの制御装置 |
| KR100942136B1 (ko) | 2007-12-28 | 2010-02-16 | 엘에스산전 주식회사 | 데드타임 보상 장치 및 방법 |
| JP2010252434A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
-
1999
- 1999-02-24 JP JP04637399A patent/JP3378209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003079157A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Fuji Electric Co Ltd | インバータの出力電流検出方法 |
| JP2004120965A (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-15 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | インバータシステム |
| JP2006320127A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Denso Corp | インバータの制御装置 |
| JP4569378B2 (ja) * | 2005-05-13 | 2010-10-27 | 株式会社デンソー | インバータの制御装置 |
| KR100942136B1 (ko) | 2007-12-28 | 2010-02-16 | 엘에스산전 주식회사 | 데드타임 보상 장치 및 방법 |
| JP2010252434A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Denso Corp | 回転機の制御装置 |
| US8278854B2 (en) | 2009-04-10 | 2012-10-02 | Denso Corporation | Control device for electric rotating machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3378209B2 (ja) | 2003-02-17 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |