JP2002084760A - Output current detector for pwm inverter - Google Patents

Output current detector for pwm inverter

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JP2002084760A
JP2002084760A JP2000272214A JP2000272214A JP2002084760A JP 2002084760 A JP2002084760 A JP 2002084760A JP 2000272214 A JP2000272214 A JP 2000272214A JP 2000272214 A JP2000272214 A JP 2000272214A JP 2002084760 A JP2002084760 A JP 2002084760A
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phase
bus
pwm
voltage
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JP2000272214A
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Japanese (ja)
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Yasuhiko Kitajima
康彦 北島
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an output current detector for a PWM inverter capable of contributing to reduction in the frequency of detecting DC bus-bar current. SOLUTION: A current detecting section 25 detects the current of a DC bus-bar in a PWM inverter. A PWM generating section 17 detects a three-phase voltage status indicating the switching timing of a switching element in the PWM inverter. A phase current computing section 27 determines the timing for fetching the detected current value of the DC bus-bar based on the three- phase voltage status, and computes phase current based on the fact that inner product of a phase current vector and a phase voltage vector is a DC bus-bar current value from the DC bus-bar current value and the three-phase voltage status.

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、PWMインバータ
の出力電流検出装置に関する。
The present invention relates to an output current detecting device for a PWM inverter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、PWMインバータの出力電流検出
装置としては、特開平8−19263号公報に記載され
たものが報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an output current detecting device of a PWM inverter, a device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-19263 has been reported.

【0003】この装置は、図5に示すように、PWMイ
ンバータの主回路の直流側の電流(直流母線電流)を検
出する1つの電流センサと、主回路の各相スイッチング
素子のスイッチング直前と直後の前記電流センサの検出
電流からその変化分を求める電流変化分演算部と、前記
各相スイッチング素子のスイッチングタイミングに応じ
て前記検出電流の変化分を各相別に分配して相別の検出
電流を得る分配部とを備えている。
This device, as shown in FIG. 5, comprises one current sensor for detecting a current (DC bus current) on the DC side of a main circuit of a PWM inverter, and immediately before and after switching of each phase switching element of the main circuit. A current change calculating unit for obtaining the change from the detection current of the current sensor, and distributing the change of the detection current for each phase according to the switching timing of each phase switching element to obtain a detection current for each phase. And a distribution unit for obtaining the same.

【0004】ここで、図6に示すタイミングチャートを
参照して、従来のPWMインバータの出力電流検出装置
の動作を簡単に説明する。
Here, the operation of a conventional output current detecting device for a PWM inverter will be briefly described with reference to a timing chart shown in FIG.

【0005】一般に、モータに印加する相電圧は、1P
WM周期において全ての相状態がHigh→Low→H
ighと変化をする。また、それぞれの相の電圧状態が
High→Lowに変化する時には、直流母線に流れる
電流は電圧状態が変化相の相電流の分だけ減少し、逆に
Low→Highに変化する時には直流母線に流れる電
流が対応する相の電流の分だけ増加する。
Generally, the phase voltage applied to the motor is 1P
All phase states are High → Low → H in the WM cycle
It changes with igh. When the voltage state of each phase changes from High to Low, the current flowing through the DC bus decreases by the phase current of the changing phase, and conversely, flows through the DC bus when the voltage state changes from Low to High. The current increases by the current of the corresponding phase.

【0006】これらのことに着目して、従来技術は、相
電圧状態が変化する前後の直流母線電流を検出し、その
差を求めて相電流を演算するものである。
Focusing on these points, the prior art detects the DC bus current before and after the phase voltage state changes, and calculates the phase current by obtaining the difference.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のP
WMインバータの出力電流検出装置は、相電圧状態が変
化するタイミングで変化する直流母線電流の大きさが対
応する相電流値となることを利用したものである。
As described above, the conventional P
The output current detection device of the WM inverter utilizes that the magnitude of the DC bus current that changes at the timing when the phase voltage state changes becomes a corresponding phase current value.

【0008】このため、従来のPWMインバータの出力
電流検出装置にあっては、以下のような2つの問題点が
あった。
For this reason, the conventional output current detecting device for a PWM inverter has the following two problems.

【0009】(1)3相全ての相電流を演算するには、
図6に示すように1PWM周期において直流母線電流を
最低でも4回検出する必要がある。
(1) To calculate all three phase currents,
As shown in FIG. 6, it is necessary to detect the DC bus current at least four times in one PWM cycle.

【0010】しかしながら、より少ない回数の電流検出
で済む場合に対して、モータ制御を行うコントローラの
演算時間は長時間(少なくとも1周期分)かかってい
た。
However, the operation time of the controller for controlling the motor takes a long time (at least one cycle) in comparison with the case where a smaller number of current detections are required.

【0011】(2)図7に示すように、電圧指令値が出
力可能な最大電圧よりも大きく、出力電圧が飽和してい
る場合、図6に示すような電圧飽和しない場合と異な
り、相電圧状態が変化しない(High→Low、Lo
w→Highとならない)相電圧が現れる。
(2) As shown in FIG. 7, when the voltage command value is larger than the maximum outputtable voltage and the output voltage is saturated, unlike the case where the voltage is not saturated as shown in FIG. The state does not change (High → Low, Lo
w → High) phase voltage appears.

【0012】このため、従来のPWMインバータの出力
電流検出装置では、相電流を演算することができなかっ
た。
For this reason, the output current detecting device of the conventional PWM inverter cannot calculate the phase current.

【0013】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、直流母線電流の検出回数の低減に寄
与することができるPWMインバータの出力電流検出装
置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above,
An object of the present invention is to provide an output current detection device for a PWM inverter that can contribute to a reduction in the number of times a DC bus current is detected.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記課題を解決するため、モータの相電流の値を用いて
モータを制御するPWMインバータであって、PWMイ
ンバータの直流母線の電流を検出する電流検出手段と、
PWMインバータのスイッチング素子のスイッチングタ
イミングを表す3相電圧状態を検出するスイッチングタ
イミング検出手段と、スイッチングタイミング検出手段
からの3相電圧状態に基づいて、前記電流検出手段から
電流値を取り込むタイミングを決定する電流検出タイミ
ング決定手段と、その電流検出タイミングにおける直流
母線電流値と3相電圧状態とから、相電流ベクトルと相
電圧ベクトルの内積が直流母線電流になっていることに
基づいて、相電流を演算する相電流演算手段とを備える
ことを要旨とする。
According to the first aspect of the present invention,
In order to solve the above-mentioned problem, a PWM inverter that controls a motor using a value of a phase current of the motor is provided, and a current detection unit that detects a current of a DC bus of the PWM inverter;
A switching timing detecting means for detecting a three-phase voltage state indicating a switching timing of a switching element of the PWM inverter; and a timing for taking in a current value from the current detecting means based on the three-phase voltage state from the switching timing detecting means. A phase current is calculated from the current detection timing determining means and the DC bus current value and the three-phase voltage state at the current detection timing, based on the fact that the inner product of the phase current vector and the phase voltage vector is the DC bus current. And a phase current calculating means.

【0015】請求項2記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記電流検出タイミング決定手段は、1PWM
周期に3相電圧状態が非零電圧ベクトルとなるタイミン
グを2つ決定し、前記相電流演算手段は、この2つのタ
イミングでの3相電圧状態と直流母線電流に基づいて、
3相電流を演算することを要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the current detection timing determining means includes one PWM.
In the cycle, two timings at which the three-phase voltage state becomes a non-zero voltage vector are determined, and the phase current calculating means determines the three-phase voltage state and the DC bus current at the two timings,
The gist is to calculate the three-phase current.

【0016】請求項3記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記相電流演算手段は、PWM周期前半の2種
類の非零電圧ベクトル出力時の直流母線電流から求めた
相電流と、PWM周期後半の2種類の非零電圧ベクトル
出力時の直流母線電流から求めた相電流との平均値を最
終的な相電流値とすることを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the phase current calculating means includes a phase current obtained from a DC bus current at the time of outputting two types of non-zero voltage vectors in the first half of a PWM cycle; The gist is that the average value of the phase current obtained from the DC bus current at the time of outputting the two types of non-zero voltage vectors in the latter half of the cycle is the final phase current value.

【0017】[0017]

【発明の効果】請求項1記載の本発明によれば、PWM
インバータの直流母線の電流を検出し、PWMインバー
タのスイッチング素子のスイッチングタイミングを表す
3相電圧状態を検出し、この3相電圧状態に基づいて、
検出された直流母線電流値を取り込むタイミングを決定
し、その電流検出タイミングにおける直流母線電流値と
3相電圧状態とから、相電流ベクトルと相電圧ベクトル
の内積が直流母線電流になっていることに基づいて、相
電流を演算することで、PWM電圧の指令値が非零電圧
ベクトルである場合の直流母線の電流値から、相電流を
求めることができる。
According to the first aspect of the present invention, PWM is provided.
The current of the DC bus of the inverter is detected, the three-phase voltage state indicating the switching timing of the switching element of the PWM inverter is detected, and based on the three-phase voltage state,
Determine the timing of taking in the detected DC bus current value, and determine from the DC bus current value and the three-phase voltage state at the current detection timing that the inner product of the phase current vector and the phase voltage vector is the DC bus current. By calculating the phase current based on this, the phase current can be obtained from the current value of the DC bus when the PWM voltage command value is a non-zero voltage vector.

【0018】この結果、1PWM周期に必ず存在する2
種類の非零電圧ベクトルの出力時に全ての相電流を求め
ることができるので、直流母線電流の検出回数の低減に
寄与することができる。
As a result, 2 which always exists in one PWM cycle
Since all the phase currents can be obtained at the time of outputting different kinds of non-zero voltage vectors, it is possible to contribute to a reduction in the number of times of detecting the DC bus current.

【0019】また、請求項2記載の本発明によれば、1
PWM周期に3相電圧状態が非零電圧ベクトルとなるタ
イミングを2つ決定し、この2つのタイミングでの3相
電圧状態と直流母線電流に基づいて、3相電流を演算す
ることで、直流母線電流の検出回数の低減に寄与するこ
とができる。
According to the present invention described in claim 2, 1
By determining two timings at which the three-phase voltage state becomes a non-zero voltage vector in the PWM cycle, and calculating the three-phase current based on the three-phase voltage state and the DC bus current at these two timings, the DC bus This can contribute to a reduction in the number of times of current detection.

【0020】また、請求項3記載の本発明によれば、P
WM周期前半の2種類の非零電圧ベクトル出力時の直流
母線電流から求めた相電流と、PWM周期後半の2種類
の非零電圧ベクトル出力時の直流母線電流から求めた相
電流との平均値を最終的な相電流値とすることで、直流
母線電流の検出回数の低減に寄与することができる。
According to the third aspect of the present invention, P
Average value of the phase current obtained from the DC bus current when two types of non-zero voltage vectors are output in the first half of the WM cycle and the phase current obtained from the DC bus current when two types of non-zero voltage vectors are output in the second half of the PWM cycle Is the final phase current value, it is possible to contribute to a reduction in the number of times of detection of the DC bus current.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態に係るPWMインバータ11の出力電流
検出装置が適用されるシステム構成を示す図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a system configuration to which an output current detecting device of a PWM inverter 11 according to a first embodiment of the present invention is applied.

【0023】電流制御部15は、外部から与えられる電
流指令値と、モータ13の相電流の検出値とに基づい
て、電圧指令値(第1の電圧指令値)を演算してPWM
生成部17へ出力する。
The current control unit 15 calculates a voltage command value (first voltage command value) based on a current command value given from the outside and a detected value of a phase current of the motor 13 to perform PWM.
Output to the generation unit 17.

【0024】PWM生成部17は、電流制御部15から
の電圧指令値からPWMパルスを生成して3相ブリッジ
回路19へ出力する。
The PWM generator 17 generates a PWM pulse from the voltage command value from the current controller 15 and outputs the PWM pulse to the three-phase bridge circuit 19.

【0025】バッテリ21は、3相ブリッジ回路19の
両電源端子に直流電力を供給するバッテリであり、この
バッテリ21と並列に直流電圧を安定化するコンデンサ
23が接続されている。3相ブリッジ回路19は、PW
M生成部17からのON/OFF信号で表されるPWM
パルスに基づいてパワー素子のスイッチングを行なう。
The battery 21 supplies DC power to both power supply terminals of the three-phase bridge circuit 19, and a capacitor 23 for stabilizing the DC voltage is connected in parallel with the battery 21. The three-phase bridge circuit 19 has a PW
PWM represented by ON / OFF signal from M generation unit 17
The power element is switched based on the pulse.

【0026】電流検出部25は、バッテリ21の正極端
子と3相ブリッジ回路19の正極端子との間に接続さ
れ、直流母線の電流を検出する。
The current detector 25 is connected between the positive terminal of the battery 21 and the positive terminal of the three-phase bridge circuit 19, and detects the current of the DC bus.

【0027】相電流演算部27は、PWM生成部17か
らのPWM信号の3相電圧状態に基づいて、検出された
直流母線の電流値を取り込むタイミングを決定し、この
電流検出タイミングにおける直流母線電流値と3相電圧
状態とから、相電流ベクトルと相電圧ベクトルの内積が
直流母線電流になっていることに基づいて、相電流を演
算する。
The phase current calculation unit 27 determines the timing for taking in the detected DC bus current value based on the three-phase voltage state of the PWM signal from the PWM generation unit 17, and determines the DC bus current at the current detection timing. From the value and the three-phase voltage state, the phase current is calculated based on the fact that the inner product of the phase current vector and the phase voltage vector is the DC bus current.

【0028】次に、図2を参照して、電圧ベクトルと直
流母線電流の値の関係について説明する。
Next, the relationship between the voltage vector and the value of the DC bus current will be described with reference to FIG.

【0029】3相のPWMインバータ11においては、
出力電圧は各相それぞれに対して0又は1の場合がある
ので、合計2=8通りの組み合わせがある。この全8
通りの出力電圧の組み合わせとその時の直流母線電流I
dcの関係は、図2に示すようになる。
In the three-phase PWM inverter 11,
Since the output voltage may be 0 or 1 for each phase, there are a total of 2 3 = 8 combinations. All this 8
Output voltage combinations and the DC bus current I at that time
The relationship of dc is as shown in FIG.

【0030】一般に、零電圧ベクトルと呼ばれている状
態である2通りの電圧ベクトル、V0電圧ベクトルとV
7電圧ベクトルでは、直流母線電流が0になるので、こ
の状態の時には直流母線電流に相電流の情報が現れな
い。
Generally, two types of voltage vectors, V0 voltage vector and V
In the case of the seven-voltage vector, the DC bus current becomes 0, so that information on the phase current does not appear in the DC bus current in this state.

【0031】しかし、残りの6通りの電圧ベクトルの時
には、直流母線電流に相電流の情報が含まれている。例
えばV1ベクトルのように、U相電圧が1で、他の相の
電圧が0である場合には、直流母線電流にはU相電流i
u と等しい電流が流れている。他の電圧ベクトルの場合
は、図2に示す通りである。
However, in the case of the remaining six voltage vectors, the DC bus current contains information on the phase current. For example, when the U-phase voltage is 1 and the voltages of the other phases are 0 as in the V1 vector, the DC bus current is the U-phase current i.
A current equal to u is flowing. The case of another voltage vector is as shown in FIG.

【0032】次に、図3に示すタイミングチャートを参
照して、1PWM周期における出力電圧ベクトルについ
て説明する。なお、図3に示すタイミングチャートは、
1PWM周期におけるPWMパルスと直流母線電流の関
係を示している。
Next, an output voltage vector in one PWM cycle will be described with reference to a timing chart shown in FIG. The timing chart shown in FIG.
The relationship between the PWM pulse and the DC bus current in one PWM cycle is shown.

【0033】図3に示すタイミングチャートでは、出力
される電圧ベクトルはV7→V2→V1→V0→V1→
V2→V7の順に現れる。そこで、1PWM周期におけ
る出力電圧ベクトルの出力パターンの代表例を列挙する
と以下の通りとなる。
In the timing chart shown in FIG. 3, the output voltage vector is V7 → V2 → V1 → V0 → V1 →
Appears in the order of V2 → V7. Therefore, typical examples of output patterns of the output voltage vector in one PWM cycle are listed below.

【0034】[0034]

【数1】 場合1…V7→V2→V1→V0→V1→V2→V7 場合2…V7→V4→V3→V0→V3→V4→V7 上記の例のように、いずれの場合であっても1PWM周
期には零電圧ベクトルではない2種類の電圧ベクトル
(以下、非零電圧ベクトルという)が出力されることが
わかる。
## EQU00001 ## Case 1: V7.fwdarw.V2.fwdarw.V1.fwdarw.V0.fwdarw.V2.fwdarw.V7 Case 2: V7.fwdarw.V4.fwdarw.V3.fwdarw.V0.fwdarw.V3.fwdarw.V4.fwdarw.V7 It can be seen that two types of voltage vectors that are not zero voltage vectors (hereinafter referred to as non-zero voltage vectors) are output in one PWM cycle.

【0035】上記の例は、出力電圧が飽和していない場
合の例であるが、出力電圧が飽和した場合であっても零
電圧ベクトルであるV0またはV7が出力されなくなる
だけであり、1PWM周期において必ず2種類の非零電
圧ベクトルが出力される。
The above example is a case where the output voltage is not saturated. However, even when the output voltage is saturated, only the zero voltage vector V0 or V7 is not output, and one PWM cycle is not performed. Always output two types of non-zero voltage vectors.

【0036】上記の2つの出力パターンの代表例に対応
させて、それぞれの場合の非零電圧ベクトルを出力した
時に直流母線電流Idcに現れる電流値を図2を参照して
示すと、
Corresponding to the representative examples of the above two output patterns, the current values appearing in the DC bus current Idc when outputting the non-zero voltage vector in each case are shown with reference to FIG.

【数2】場合1…iu,iu+iv 場合2…iv,iv+iw となる。## EQU2 ## Case 1 ... iu, iu + iv Case 2 ... iv, iv + iw

【0037】なお、3相の電流の和は、iu+iv+iw
=0の関係がある。
The sum of the three phase currents is iu + iv + iw
= 0.

【0038】従って、全ての場合において、1PWM周
期における非零電圧ベクトルの出力時の直流母線電流か
ら3相全ての相電流が演算可能であることがわかる。
Accordingly, in all cases, it can be seen that all three phase currents can be calculated from the DC bus current at the time of outputting the non-zero voltage vector in one PWM cycle.

【0039】次に、出力している電圧と直流母線電流と
を用いて相電流を数式で表すと、
Next, the phase current is expressed by an equation using the output voltage and the DC bus current.

【数3】 Idc=Vu*iu+Vv*iv+Vw*iw (1) となる。図2に示す電圧ベクトルと直流母線電流の値の
関係は、(1)式で表されることがわかる。
Idc = Vu * iu + Vv * iv + Vw * iw (1) It can be seen that the relationship between the voltage vector and the value of the DC bus current shown in FIG. 2 is expressed by equation (1).

【0040】次に、図3に示すタイミングチャートを参
照して、図1に示す相電流演算部の動作を説明する。
Next, the operation of the phase current calculator shown in FIG. 1 will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

【0041】電流検出タイミングは、3相の電圧状態が
全てHigh状態、又は、Low状態である場合(零電
圧ベクトル)以外の状態(非零電圧ベクトル)となった
時である。また、相電流演算部27は、非零電圧ベクト
ルとなったタイミングでの3相の電圧状態と直流母線電
流とに基づいて、3相電流iu,iv,iwを演算する。
The current detection timing is when the three-phase voltage state is a High state or a state (non-zero voltage vector) other than the low state (zero voltage vector). Further, the phase current calculation unit 27 calculates the three-phase currents iu, iv, and iw based on the three-phase voltage state and the DC bus current at the timing when the non-zero voltage vector is reached.

【0042】[0042]

【数4】 ただし、Vu,Vv,Vwは、それぞれモータ13のU,
V,W相の電圧状態を表し、Highならば1、Low
ならば0とする。また、iu,iv,iwは、求めるべき
モータ13のU,V,W相の電流を表す。さらに、Idc
は、直流母線の電流検出値である。また、各記号の括弧
内に示すt1,t2は、1PWM周期内に存在する2種類
の非零電圧ベクトルが出力されているある時間を表す。
(Equation 4) Here, Vu, Vv, and Vw are U,
Indicates the voltage state of the V and W phases, and 1 if High and Low
Then, it is set to 0. Further, iu, iv, and iw represent U, V, and W phase currents of the motor 13 to be obtained. In addition, Idc
Is the current detection value of the DC bus. Further, t1 and t2 shown in parentheses of each symbol represent a certain time during which two types of non-zero voltage vectors existing in one PWM cycle are output.

【0043】ここで、出力電圧は、時間t1において零
電圧ベクトルV7から1種類目の非零電圧ベクトルV2
に変化する。非零電圧ベクトルV2に変化した後に、相
電流演算部27は、電流検出部25から直流母線電流
(Idc1とする)を読み込む。次に、時間t2にて出力電
圧は1種類目の非零電圧ベクトルV2から2種類目の非
零電圧ベクトルV1に変化する。非零電圧ベクトルV1
に変化した後に、相電流演算部27は、電流検出部25
から直流母線電流(Idc2とする)を読み込む。
Here, the output voltage is changed from the zero voltage vector V7 at time t1 to the first kind of non-zero voltage vector V2.
Changes to After changing to the non-zero voltage vector V2, the phase current calculation unit 27 reads the DC bus current (Idc1) from the current detection unit 25. Next, at time t2, the output voltage changes from the first non-zero voltage vector V2 to the second non-zero voltage vector V1. Non-zero voltage vector V1
After that, the phase current calculation unit 27
From the DC bus current (Idc2).

【0044】以上の電圧ベクトルと、その時に検出した
直流電圧とから、(1)式に基づいて、 Idc1=iu+iv Idc2=iu となるから、相電流iu,ivは、 iu=Idc2 iv=Idc1−Idc2 となり、iw は、 iw=−iu−iv から、 iw=−Idc1 となる。
From the above voltage vector and the DC voltage detected at that time, Idc1 = iu + iv Idc2 = iu based on equation (1). Idc2, and iw becomes iw = -Idc1 from iw = -iu-iv.

【0045】このように、1PWM周期に必ず存在する
2種類の非零電圧ベクトルの出力時の直流母線電流に基
づいて、全ての相電流を求めることができる。従って、
直流母線電流の検出も1PWM周期で2回行なうだけで
良い。また、電圧が飽和した場合でも問題無く相電流を
求めることが可能である。
As described above, all phase currents can be obtained based on the DC bus currents at the time of output of two types of non-zero voltage vectors that always exist in one PWM cycle. Therefore,
The DC bus current need only be detected twice in one PWM cycle. Further, even when the voltage is saturated, the phase current can be obtained without any problem.

【0046】また、PWMインバータの直流母線の電流
を検出し、PWMインバータのスイッチング素子のスイ
ッチングタイミングを表す3相電圧状態を検出し、この
3相電圧状態に基づいて、検出された直流母線電流値を
取り込むタイミングを決定し、その電流検出タイミング
における直流母線電流値と3相電圧状態とから、相電流
ベクトルと相電圧ベクトルの内積が直流母線電流になっ
ていることに基づいて、相電流を演算することで、PW
M電圧の指令値が非零電圧ベクトルである場合の直流母
線の電流値から、相電流を求めることができる。
Further, the current of the DC bus of the PWM inverter is detected, a three-phase voltage state indicating the switching timing of the switching element of the PWM inverter is detected, and the detected DC bus current value is determined based on the three-phase voltage state. The phase current is calculated from the DC bus current value and the three-phase voltage state at the current detection timing based on the fact that the inner product of the phase current vector and the phase voltage vector is the DC bus current. By doing, PW
The phase current can be obtained from the current value of the DC bus when the command value of the M voltage is a non-zero voltage vector.

【0047】また、相電流演算部37は、PWM電圧が
1PWM周期内で存在する4種類の相電圧状態の中で全
ての相電圧がHigh状態もしくはLow状態である場
合(零電圧ベクトル)以外の状態(1PWM周期に2種
類存在する非零電圧ベクトル)における電流検出値Idc
(t1),Idc(t2)を検出し、
Further, the phase current calculation unit 37 determines whether or not all the phase voltages are in the High state or the Low state (zero voltage vector) among the four types of phase voltage states in which the PWM voltage exists within one PWM cycle. Current detection value Idc in state (two non-zero voltage vectors existing in one PWM cycle)
(T1) and Idc (t2) are detected,

【数5】 (2)式に基づいて、3相電流iu 、iv 、iw を演算
することにしたので、1PWM周期において2回(t1,
t2)だけ直流母線電流を検出するだけで、全ての相電圧
を求めることができる。
(Equation 5) Since the three-phase currents iu, iv, and iw are calculated based on the equation (2), twice (t1,
All phase voltages can be obtained only by detecting the DC bus current for t2).

【0048】すなわち、3相の電圧状態と直流母線電流
に現れる相電流の大きさを対応関係に基づき、相電流の
情報が現れる3相の電圧状態とその時の直流母線電流か
ら相電流を演算するようにしたので、第1および第2の
実施の形態において各相の電圧状態変化と直流母線電流
の変化量から求める方法に比べ、電流検出の回数を減ら
すことが可能となる。
That is, based on the correspondence between the three-phase voltage state and the magnitude of the phase current appearing in the DC bus current, the phase current is calculated from the three-phase voltage state in which the information on the phase current appears and the DC bus current at that time. As a result, it is possible to reduce the number of times of current detection as compared with the method of obtaining the voltage state change of each phase and the change amount of the DC bus current in the first and second embodiments.

【0049】(第2の実施の形態)図4は、本発明の第
2の実施の形態に係るPWMインバータ31の出力電流
検出装置が適用されるシステム構成を示す図である。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a system configuration to which an output current detection device for a PWM inverter 31 according to a second embodiment of the present invention is applied.

【0050】第1の実施の形態では、PWM生成部17
から出力されたPWM信号から相電圧状態を求める構成
であった。これに対し、本実施の形態では、3相ブリッ
ジ回路19からモータ13に出力されている実際の相電
圧を検出する電圧検出部35を設け、電圧検出部35で
検出した相電圧の検出値と直流母線電流の検出値を相電
流演算部37に入力する構成とした。
In the first embodiment, the PWM generator 17
The configuration is such that the phase voltage state is obtained from the PWM signal output from the. On the other hand, in the present embodiment, the voltage detection unit 35 that detects the actual phase voltage output from the three-phase bridge circuit 19 to the motor 13 is provided, and the detected value of the phase voltage detected by the voltage detection unit 35 The detection value of the DC bus current is input to the phase current calculation unit 37.

【0051】本実施の形態では、第1の実施の形態と同
様に、1PWM周期に必ず存在する2種類の非零電圧ベ
クトル出力時の直流母線電流から、全ての相電流を求め
ることができる。
In this embodiment, as in the first embodiment, all the phase currents can be obtained from the DC bus currents at the time of outputting two types of non-zero voltage vectors that always exist in one PWM cycle.

【0052】この結果、第1の実施の形態に対し、3相
ブリッジ回路19からモータ13に出力されている実際
の相電圧を電圧検出部35で検出するので、3相の相電
圧状態の切り替わりのタイミングを正確に検出すること
ができ、さらに、直流母線電流から相電流をより正確に
求めることができる。
As a result, as compared with the first embodiment, the actual phase voltage output from the three-phase bridge circuit 19 to the motor 13 is detected by the voltage detector 35, so that the three-phase voltage state is switched. Can be accurately detected, and the phase current can be more accurately obtained from the DC bus current.

【0053】このように、PWMインバータの直流母線
の電流を検出し、PWMインバータのスイッチング素子
のスイッチングタイミングを表す3相電圧状態をモータ
の入力端子から直接に検出し、この3相電圧状態に基づ
いて、検出された直流母線電流値を取り込むタイミング
を決定し、その電流検出タイミングにおける直流母線電
流値と3相電圧状態とから、相電流ベクトルと相電圧ベ
クトルの内積が直流母線電流になっていることに基づい
て、相電流を演算することで、PWM電圧の指令値が非
零電圧ベクトルである場合の直流母線の電流値から、相
電流を求めることができる。
As described above, the current of the DC bus of the PWM inverter is detected, the three-phase voltage state indicating the switching timing of the switching element of the PWM inverter is directly detected from the input terminal of the motor, and based on the three-phase voltage state. Then, the timing for taking in the detected DC bus current value is determined, and from the DC bus current value and the three-phase voltage state at the current detection timing, the inner product of the phase current vector and the phase voltage vector is the DC bus current. By calculating the phase current based on the above, the phase current can be obtained from the current value of the DC bus when the PWM voltage command value is a non-zero voltage vector.

【0054】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態に係るPWMインバータの出力電流検出装置は、
図1又は図4に示すシステム構成に適用に可能である。
(Third Embodiment) An output current detecting device for a PWM inverter according to a third embodiment of the present invention
It is applicable to the system configuration shown in FIG. 1 or FIG.

【0055】本実施の形態の特徴は、相電流演算部2
7,37は、PWM周期の前半の2種類の非零電圧ベク
トル出力時の直流母線電流から求めた相電流Idc(t1)
と、PWM周期後半の2種類の非零電圧ベクトル出力時
の直流母線電流から求めた相電流Idc(t2)との平均値
を最終的な相電流値として電流制御部15に出力するこ
とにある。
The feature of this embodiment is that the phase current calculation unit 2
7, 37 are phase currents Idc (t1) obtained from the DC bus currents at the time of outputting two types of non-zero voltage vectors in the first half of the PWM cycle.
And outputting the average value of the phase current Idc (t2) obtained from the DC bus current at the time of outputting the two types of non-zero voltage vectors in the latter half of the PWM cycle to the current control unit 15 as the final phase current value. .

【0056】すなわち、相電流演算部27,37では、
相電流Idc(t1)と、相電流Idc(t2)に基づいて、相
電流値の平均値Iadcを、
That is, in the phase current calculation units 27 and 37,
Based on the phase current Idc (t1) and the phase current Idc (t2), the average value Iadc of the phase current values is

【数6】Iadc={Idc(t1)+Idc(t2)}/2 から求める。そして、この相電流値の平均値Iadc を電
流制御部15に出力する。
## EQU6 ## It is obtained from Iadc = {Idc (t1) + Idc (t2)} / 2. Then, the average value Iadc of the phase current value is output to the current control unit 15.

【0057】このように、PWM周期の前半の2種類の
非零電圧ベクトル出力時の直流母線電流から求めた相電
流Idc(t1)と、PWM周期後半の2種類の非零電圧ベ
クトル出力時の直流母線電流から求めた相電流Idc(t
2)との平均値を最終的な相電流値として電流制御部1
5に出力することで、直流母線電流の検出回数の低減に
寄与することができる。
As described above, the phase current Idc (t1) obtained from the DC bus current when two types of non-zero voltage vectors are output in the first half of the PWM cycle, and the phase current Idc (t1) when two types of non-zero voltage vectors are output in the latter half of the PWM cycle. The phase current Idc (t
2) as the final phase current value and the current control unit 1
5 can contribute to a reduction in the number of times the DC bus current is detected.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るPWMインバ
ータ11の出力電流検出装置が適用されるシステム構成
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a system configuration to which an output current detection device of a PWM inverter 11 according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】電圧ベクトルと直流母線電流の値の関係を表す
表である。
FIG. 2 is a table showing a relationship between a voltage vector and a value of a DC bus current.

【図3】PWMインバータの動作を説明するためのタイ
ミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart for explaining an operation of the PWM inverter.

【図4】本発明の第2の実施の形態に係るPWMインバ
ータ31の出力電流検出装置が適用されるシステム構成
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a system configuration to which an output current detection device of a PWM inverter 31 according to a second embodiment of the present invention is applied.

【図5】従来のPWMインバータを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional PWM inverter.

【図6】従来のPWMインバータの正常時の動作を説明
するためのタイミングチャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining a normal operation of a conventional PWM inverter.

【図7】従来のPWMインバータの飽和時の動作を説明
するためのタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart for explaining an operation of a conventional PWM inverter at the time of saturation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

13 モータ 15 電流制御部 17 PWM生成部 19 3相ブリッジ回路 21 バッテリ 23 コンデンサ 25 電流検出部 27 相電流演算部 13 Motor 15 Current control unit 17 PWM generation unit 19 Three-phase bridge circuit 21 Battery 23 Capacitor 25 Current detection unit 27 Phase current calculation unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータの相電流の値を用いてモータを制
御するPWMインバータであって、 PWMインバータの直流母線の電流を検出する電流検出
手段と、 PWMインバータのスイッチング素子のスイッチングタ
イミングを表す3相電圧状態を検出するスイッチングタ
イミング検出手段と、 スイッチングタイミング検出手段からの3相電圧状態に
基づいて、前記電流検出手段から電流値を取り込むタイ
ミングを決定する電流検出タイミング決定手段と、 その電流検出タイミングにおける直流母線電流値と3相
電圧状態とから、相電流ベクトルと相電圧ベクトルの内
積が直流母線電流になっていることに基づいて、相電流
を演算する相電流演算手段とを備えることを特徴とする
PWMインバータの出力電流検出装置。
1. A PWM inverter for controlling a motor by using a value of a phase current of the motor, wherein the current detecting means detects a current of a DC bus of the PWM inverter; and 3 represents a switching timing of a switching element of the PWM inverter. Switching timing detecting means for detecting a phase voltage state; current detecting timing determining means for determining a timing for taking in a current value from the current detecting means based on the three-phase voltage state from the switching timing detecting means; And a phase current calculating means for calculating a phase current based on the DC bus current value and the three-phase voltage state based on the fact that the inner product of the phase current vector and the phase voltage vector is the DC bus current. An output current detection device for a PWM inverter.
【請求項2】 前記電流検出タイミング決定手段は、 1PWM周期に3相電圧状態が非零電圧ベクトルとなる
タイミングを2つ決定し、 前記相電流演算手段は、 この2つのタイミングでの3相電圧状態と直流母線電流
に基づいて、3相電流を演算することを特徴とする請求
項1記載のPWMインバータの出力電流検出装置。
2. The current detection timing determination means determines two timings at which a three-phase voltage state becomes a non-zero voltage vector in one PWM cycle, and the phase current calculation means determines a three-phase voltage at these two timings. The output current detection device for a PWM inverter according to claim 1, wherein a three-phase current is calculated based on the state and the DC bus current.
【請求項3】 前記相電流演算手段は、 PWM周期前半の2種類の非零電圧ベクトル出力時の直
流母線電流から求めた相電流と、PWM周期後半の2種
類の非零電圧ベクトル出力時の直流母線電流から求めた
相電流との平均値を最終的な相電流値とすることを特徴
とする請求項1又は2項に記載のPWMインバータの出
力電流検出装置。
3. The phase current calculating means includes: a phase current obtained from a DC bus current when two types of non-zero voltage vectors are output in the first half of a PWM cycle; and a phase current when two types of non-zero voltage vectors are output in the second half of a PWM cycle. 3. The output current detection device for a PWM inverter according to claim 1, wherein an average value of the phase current obtained from the DC bus current and a phase current is used as a final phase current value.
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