JP2005269768A - Three-phase inverter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三相インバータの直流入力電流検出値を用いてインバータの負荷電流ベクトル成分を間接的に検出し、この負荷電流ベクトル成分をインバータの制御に用いるようにした三相インバータ装置に関する。 The present invention relates to a three-phase inverter device that indirectly detects a load current vector component of an inverter using a DC input current detection value of the three-phase inverter and uses the load current vector component for controlling the inverter.
図5は第1の従来技術を示す構成図であり、三相インバータ及びその制御装置の基本的な構成を示している。
図5において、10は半導体スイッチング素子11〜16を備えた三相インバータであり、周知のように直列接続されたスイッチング素子11,14からなるu相アーム部と、同じく12,15からなるv相アーム部と、同じく13,16からなるw相アーム部とが、図示されていない直流電圧部に並列に接続されており、スイッチング素子11,14同士の接続部、同12,15同士の接続部、同13,16同士の接続部である出力端子に負荷が接続されている。
FIG. 5 is a block diagram showing the first prior art, showing the basic configuration of a three-phase inverter and its control device.
In FIG. 5,
上記インバータ10の三相出力のうち二相(例えばu相、w相)分の負荷電流は電流検出手段21,22により検出され、これらの検出電流iu det,iw detが座標変換手段23に入力されている。
座標変換手段23では、電圧指令ベクトルの位相に同期した位相角θを用いて、三相負荷電流を二軸回転座標上の成分に変換し、有効電流振幅iδ及び無効電流振幅iγを導出する。なお、座標変換手段23では、電流検出手段21,22により検出されない他の一相(v相)の電流を、三相電流の総和がゼロになることを利用して導出している。
Among the three-phase outputs of the
The coordinate conversion means 23 uses the phase angle θ synchronized with the phase of the voltage command vector to convert the three-phase load current into a component on the biaxial rotation coordinate, and derives the effective current amplitude i δ and the reactive current amplitude i γ . To do. The coordinate conversion means 23 derives another one-phase (v-phase) current that is not detected by the current detection means 21 and 22 by utilizing the fact that the sum of the three-phase currents becomes zero.
ここで、有効電流振幅iδ及び無効電流振幅iγを求める場合、位相角θは電圧指令ベクトルの位相に他ならないが、例えば、負荷として同期電動機を用いる場合等には、回転子の磁極位置に従った座標変換、すなわち無負荷誘起電圧と同相の成分であるq軸成分iq、及び、これと直交するd軸成分idに分解する必要がある。その場合には、θとして磁極位置を表す位相角を用いればよい。 Here, when the active current amplitude i δ and the reactive current amplitude i γ are obtained, the phase angle θ is nothing but the phase of the voltage command vector. For example, when using a synchronous motor as a load, the magnetic pole position of the rotor coordinate transformation in accordance with, i.e. q-axis component i q is the component of the no-load induced voltage in phase, and, it is necessary to disassemble the d-axis component i d perpendicular thereto. In that case, a phase angle representing the magnetic pole position may be used as θ.
電圧指令演算手段24は、導出された二軸電流iδ,iγを基に、電圧指令ベクトルの振幅V及び位相角θを決定する。このためには、例えば電流指令値と2軸電流iδ,iγとの偏差を計算し、これを最小化するような電圧指令の振幅V及び位相角θを出力する調節手段、代表的には比例積分調節器が用いられる。
指令パルス発生手段25は、電圧指令の振幅V及び位相角θに基づいて、三相インバータ10の各スイッチング素子11〜16に与えるオン、オフ信号を生成する。
三相インバータ10は、各スイッチング素子11〜16が所定の規則に従ってオン、オフを繰り返すことにより、電圧指令に比例した電圧が出力されて負荷に印加されることになる。
The voltage
The command pulse generating means 25 generates on / off signals to be given to the
In the three-
次に、図6は第2の従来技術を示す構成図であり、低コスト化を目的として図5の負荷電流検出手段21,22を除去し、代わりにインバータ10の直流入力電流を検出して有効電流振幅iδ及び無効電流振幅iγを導出するものである。
インバータ10の直流入力電流idcは、スイッチング素子11〜16のオン、オフ状態に依存して三相のうち何れかの相の負荷電流に必ず一致する。また、インバータ10の全上アームのスイッチング素子11〜13のみがオンし、または、全下アームのスイッチング素子14〜16のみがオンする場合、負荷電流はオン状態のスイッチング素子を環流するため、idcはゼロとなる。
Next, FIG. 6 is a block diagram showing the second prior art, in which the load current detecting means 21 and 22 of FIG. 5 are removed for the purpose of cost reduction, and instead the DC input current of the
The DC input current i dc of the
従って、あるスイッチング素子の状態においてidcをサンプル・ホールドして制御系に取り込めば、スイッチング素子の状態からそのidcがどの相の負荷電流に相当しているかを判定することができ、この動作を三相のうち二相分についてごく短期間(ほぼ同時と見なせる期間)に行うことにより、ほぼ同時刻の二相の負荷電流を得ることができる。 Therefore, if i dc is sampled and held in the state of a certain switching element and taken into the control system, it can be determined from the state of the switching element which phase the load current corresponds to i dc. Is performed in a very short period (a period that can be regarded as almost simultaneous) for two phases of the three phases, a two-phase load current at substantially the same time can be obtained.
図6の従来技術は上記原理に基づくものであり、直流入力電流検出手段26により検出した直流入力電流idcをサンプル・ホールド回路27によりごく短期間に二相分、サンプル・ホールドして電流変換手段28に取り込み、二相分の検出電流相当値iu ’,iw ’として座標変換手段23に入力している。以後の動作は図5の従来技術と同様である。
なお、図6において、29は電圧指令演算手段24の出力に基づいてサンプル・ホールド信号aを発生するサンプル・ホールド信号発生手段である。
この従来技術によれば、単一の安価な直流入力電流検出手段26によってインバータ10の負荷電流を検出し、インバータ10を制御できるため、装置の低コスト化が可能になる。
The prior art of FIG. 6 is based on the above principle, and the DC input current i dc detected by the DC input current detecting means 26 is sampled and held by a sample and hold
In FIG. 6,
According to this prior art, the load current of the
なお、後述する特許文献1には、
a.前記図6と同様に、直流入力電流から負荷電流を導出する原理
b.三相電圧指令値で規定される電圧ベクトルを定義し、その位相角60°ごとに出力される瞬時電圧ベクトル(すなわちスイッチングモード)が2種類に決まり、従って直流入力電流と一致する負荷電流も2種類に決まり、これが電圧ベクトルが当該60°の位相領域に依存する場合に検出可能な電流となること
c.検出した直流入力電流がどの相の負荷電流に相当するかを判定し、二相の負荷電流から三相分の負荷電流を求めること
が開示されている。
また、特許文献2には、上記aとほぼ同様の技術が開示され、特許文献3には、上記a,bとほぼ同様の技術が開示されている。
In
a. Similar to FIG. 6, the principle of deriving the load current from the DC input current b. The voltage vector defined by the three-phase voltage command value is defined, and the instantaneous voltage vector (that is, the switching mode) output at every 60 ° of the phase angle is determined in two types. Therefore, the load current that matches the DC input current is also 2 Determined by the type, this being a detectable current if the voltage vector depends on the 60 ° phase region c. It is disclosed to determine which phase load current corresponds to the detected DC input current, and to obtain the load current for three phases from the two-phase load current.
図5と図6とを比較すれば明らかなように、図6の構成では電流検出手段が簡略化されるものの、直流入力電流がどの相の負荷電流に相当するかを判定する処理が必要である。この処理をマイクロプロセッサによりソフトウェアにて実現する場合、処理時間が増加してしまい、電圧指令演算等の制御装置本来の性能が犠牲になることがある。また、上記判定処理をハードウェアによって実現する場合には、コストの上昇やハードウェアの実装面積の増大を伴う等の不都合が予想される。これらの問題点は、特許文献1〜3の従来技術にも共通するものである。
As apparent from a comparison between FIG. 5 and FIG. 6, the current detection means is simplified in the configuration of FIG. 6, but it is necessary to determine which phase load current the DC input current corresponds to. is there. When this processing is realized by software using a microprocessor, the processing time increases, and the inherent performance of the control device such as voltage command calculation may be sacrificed. Further, when the determination process is realized by hardware, inconveniences such as an increase in cost and an increase in hardware mounting area are expected. These problems are common to the prior arts of
なお、特許文献3の請求項10、及びこれに対応する実施の形態([0027],[0028])には、直流入力電流から直接的に有効電流及び無効電流を導出する旨記載されているが、実際には電圧指令ベクトルの60°領域ごとに両電流を求める計算式が変更されていることから、実質的には、図6の従来技術のように、電圧ベクトルの領域ごとに負荷電流を検出可能な二相を判定しているのと変わらず、演算処理の煩雑さや処理時間は余り改善されていない。
Note that claim 10 of
そこで本発明の解決課題は、直流入力電流と負荷電流との関係や電圧指令ベクトルの帰属領域の判定を不要にして、簡単な処理によりインバータの制御に必要な負荷電流ベクトル成分を導出可能とした三相インバータ装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that it is not necessary to determine the relationship between the DC input current and the load current and the attribute region of the voltage command vector, and the load current vector component necessary for inverter control can be derived by simple processing. The object is to provide a three-phase inverter device.
上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、少なくとも2個の半導体スイッチング素子を直列に接続してなるアーム部が直流電圧部に3個並列接続され、これらの3個のアーム部における半導体スイッチング素子同士の接続部に負荷が接続された三相インバータと、このインバータを制御するための制御装置とを備えた三相インバータ装置において、
前記制御装置は、
3個のアーム部のうち1個のアーム部のみにおいて前記負荷の端子が前記直流電圧部の正極と実質的に導通状態となる3種類のモード(スイッチングモード)、または、1個のアーム部のみにおいて前記負荷の端子が前記直流電圧部の負極と実質的に導通状態となる3種類のモードのうち、前記三相インバータの電圧指令ベクトルの所定位相周期ごとに特定される2種類の前記モードにおいて、前記アーム部を介して前記直流電圧部と前記負荷との間を流れる直流入力電流をサンプル・ホールドする手段と、
前記電圧指令ベクトルがとり得る位相角を前記所定位相周期により分割した各領域について、前記手段により2種類の前記モードにおいてそれぞれサンプル・ホールドした二つの直流入力電流値と、前記電圧指令ベクトルの位相角情報とを用いて負荷電流ベクトルの成分を求める手段と、
を備えたものである。
なお、前記2種類のモードとは、言い換えれば、電圧指令ベクトルが存在する領域を決定する二つの電圧ベクトルを出力するためのスイッチングモードに他ならない。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
The control device includes:
Three types of modes (switching mode) in which the terminal of the load is in a substantially conductive state with the positive electrode of the DC voltage unit in only one arm unit among the three arm units, or only one arm unit In the three types of modes specified for each predetermined phase period of the voltage command vector of the three-phase inverter, among the three types of modes in which the terminal of the load is substantially conductive with the negative electrode of the DC voltage unit Means for sampling and holding a DC input current flowing between the DC voltage unit and the load via the arm unit;
For each region obtained by dividing the phase angle that the voltage command vector can take by the predetermined phase period, two DC input current values sampled and held in the two types of modes by the means, and the phase angle of the voltage command vector Means for determining the component of the load current vector using the information,
It is equipped with.
In other words, the two types of modes are none other than switching modes for outputting two voltage vectors that determine the region where the voltage command vector exists.
請求項2に記載した発明は、請求項1において、
前記所定位相周期を60°に設定して、前記電圧指令ベクトルがとり得る位相角の領域を6個に分割したものである。
The invention described in
The predetermined phase period is set to 60 °, and the phase angle region that the voltage command vector can take is divided into six.
請求項3に記載した発明は、請求項2において、
電圧指令ベクトルの位相角情報が、120°間隔で分布する三相基準軸を中心とした−60°〜60°の値であることを特徴とする。
The invention described in
The phase angle information of the voltage command vector is a value between −60 ° and 60 ° centered on a three-phase reference axis distributed at 120 ° intervals.
請求項4に記載した発明は、請求項3において、
2種類の前記モードにおける直流入力電流値、電圧指令ベクトルの位相角情報及び係数を用いた四則演算と、電圧指令ベクトルの位相角の極性判定のみにより負荷電流ベクトルの成分を求めるものである。
The invention described in claim 4 is, in
The component of the load current vector is obtained only by the four arithmetic operations using the DC input current value, the voltage command vector phase angle information and the coefficient in the two types of modes, and the polarity determination of the phase angle of the voltage command vector.
請求項5に記載した発明は、請求項1〜4の何れか1項において、
負荷電流ベクトルの回転座標上の二軸成分(有効電流成分、無効電流成分)を求めるものである。
The invention described in claim 5 is any one of
The biaxial component (effective current component, reactive current component) on the rotation coordinate of the load current vector is obtained.
本発明によれば、従来の直流入力電流検出に基づくインバータ制御において不可避であった、直流入力電流と各相負荷電流との関係や電圧ベクトルの帰属領域の判定を不要にし、簡単な処理によりインバータの制御に必要な負荷電流ベクトルの回転座標上の成分(二軸成分または一軸成分)を導出することができる。これにより、ソフトウェア及びハードウェアの負担を軽減して処理時間を短縮し、低コスト化や高性能化を同時に満足するインバータ装置を提供することが可能になる。 According to the present invention, there is no need to determine the relationship between the DC input current and each phase load current and the voltage vector attribution area, which is unavoidable in conventional inverter control based on DC input current detection, and the inverter can be easily processed. It is possible to derive a component (biaxial component or uniaxial component) on the rotational coordinate of the load current vector necessary for controlling the current. As a result, it is possible to provide an inverter device that reduces the burden on software and hardware, shortens the processing time, and satisfies both low cost and high performance.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、実施形態にかかる三相インバータ装置の構成を示したものであり、図6と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。この実施形態は、直流入力電流がどの相の負荷電流に相当するかという判定処理を行わずに、負荷電流ベクトルの回転座標上の成分(以下、単に二軸電流ともいう)を導出可能としたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a three-phase inverter device according to the embodiment, and the same reference numerals are given to the same components as those in FIG. In this embodiment, it is possible to derive a component on the rotational coordinate of the load current vector (hereinafter also simply referred to as a biaxial current) without performing a process of determining which phase of the load current the DC input current corresponds to. Is.
図1において、主に図6との相違点を説明すると、サンプル・ホールド信号発生手段29は、電圧指令演算手段24から出力される電圧ベクトルの振幅V及び位相角θの情報を用い、インバータ10が所定の電圧ベクトルを出力している2種類のモードでサンプル・ホールド手段27がそれぞれ直流入力電流idcを取り込むようにサンプル・ホールド信号aを発生する。
In FIG. 1, the difference from FIG. 6 will be mainly described. The sample and hold signal generation means 29 uses the information on the amplitude V and the phase angle θ of the voltage vector output from the voltage command calculation means 24, and the
このサンプル・ホールド信号aは、図1に示した構成以外にも、例えば指令パルス生成手段25からインバータ10に出力される指令パルスによってどの電圧ベクトルが選択されているかが判明するため、上記パルスに基づいて出力させても良く、あるいは、上記指令パルスが出力されるタイミングを事前に決めておき、丁度所定の指令パルスが発生して直流入力電流idcの検出が可能となるタイミングでサンプル・ホールドするようにタイマ処理によって出力してもよい。
また、サンプル・ホールド信号aは、電圧指令ベクトルが存在する60°の領域ごとに、検出可能な二相分の直流入力電流idcが、ほぼ同時刻と見なせるごく短時間にサンプル・ホールド手段27に取り込まれるように出力される。
In addition to the configuration shown in FIG. 1, the sample-and-hold signal a can be used to determine which voltage vector is selected by the command pulse output from the command pulse generation means 25 to the
In addition, the sample and hold signal a is obtained from the sample and hold means 27 in such a short time that the DC input current i dc for two phases that can be detected can be regarded as almost the same time for each 60 ° region where the voltage command vector exists. Is output so that it can be captured.
電流変換手段30は、得られた二つの直流入力電流検出値idc detがどの相の負荷電流に相当するかの判定を行わずに、負荷電流ベクトルの回転座標上の二軸成分(有効電流振幅iδ及び無効電流振幅iγ)を直接、導出する。これによって、制御装置の演算処理量が減るため、マイクロプロセッサ等の本来の性能を損なうことがない。
以下、上記の内容を詳述する。
The
The above contents will be described in detail below.
図2の上段は、三相インバータ10の電圧指令ベクトルv、インバータ10が出力可能な6種類の、電圧基準軸に沿った電圧ベクトル(U,U’,V,V’,W,W’)、遅れ位相の電流ベクトルi、この電流ベクトルiを構成する三相電流ベクトルiu,iv,iw、電圧指令ベクトルvの位相角θ、及び、前記6種類の電圧ベクトルによって区分される領域<I>〜<VI>を示している。
なお、電圧ベクトルの記号に併記した(0,1,0),(1,0,0)等は、(u相,v相,w相)のスイッチング素子のオン、オフ状態を示しており、“1”は上アームのスイッチング素子がオン、“0”は下アームのスイッチング素子がオンの状態を表す。例えば、(0,1,0)は、図1のインバータ10におけるu相の下アームスイッチング素子14がオン、v相の上アームスイッチング素子12がオン、w相の下アームスイッチング素子16がオンの状態である。(0,0,0),(1,1,1)は何れもゼロ電圧ベクトルを示す。
また、ベクトル図の下には、電圧指令ベクトルがとり得る位相角θ(0〜360°)に応じた各相電圧指令の変化、及び、位相角θのときに電圧指令ベクトルvが存在する6種類の領域<I>〜<VI>(ベクトル図の領域に対応する)を波形で示している。
2 shows the voltage command vector v of the three-
In addition, (0, 1, 0), (1, 0, 0), etc. written together with the symbol of the voltage vector indicate the on / off states of the (u-phase, v-phase, w-phase) switching elements, “1” indicates that the upper arm switching element is ON, and “0” indicates that the lower arm switching element is ON. For example, (0, 1, 0) indicates that the u-phase lower
Also, below the vector diagram, there is a change in each phase voltage command according to the phase angle θ (0 to 360 °) that the voltage command vector can take, and the voltage command vector v exists at the phase angle θ 6 The types of areas <I> to <VI> (corresponding to the areas of the vector diagram) are shown as waveforms.
まず、電流ベクトルiを、複素ベクトルを用いて数式1のように表す。
First, the current vector i is expressed as
数式1の関係は、三相交流では一般に成り立つ。また、三相電流には数式2に示す関係が成り立つものとする。
The relationship of
さて、電圧指令ベクトルvが図2における領域<I>にあるとき、インバータ10は電圧ベクトルU(1,0,0),W’(1,1,0)、及びゼロ電圧ベクトルの3通りを時間的に分割して出力するので、図1の直流入力電流idcにより検出できる負荷電流はu相のiuとw相の−iwである。同様にして、電圧指令ベクトルvが領域<II>にあるときには、v相のivとw相の−iwとを検出することができる。
ここで、検出できる二つの相の負荷電流のうち、極性が正である相の電流をis1とし、負である相の電流をis2として検出し、更に、極性が正である相を電流ベクトル基準相として数式2に従って電流ベクトルを定義するものとする。このときの電圧指令ベクトルvの存在領域、is1,is2、電流ベクトル基準相の関係を整理すると、表1のようになる。
Now, when the voltage command vector v is in the region <I> in FIG. 2, the
Here, among the load current of the two phases can be detected, the current of the phase polarity is positive and i s1, detects the phase of the current is negative as i s2, further, the phase current polarity is positive Assume that the current vector is defined according to
<I>〜<VI>の各領域について、表1に示す、負荷電流を検出可能な相の情報を用いて数式1,数式2の関係を整理すると、数式3〜数式8のようになる。
For each region of <I> to <VI>,
以上のように、各領域において電流ベクトルの計算式の実部Xと虚部jYとは共通になり、虚部jYの符号のみ交互に入れ替わることがわかる。
ここで更に、電圧指令ベクトルvの位相角θも、電圧指令ベクトルvが存在する領域ごとに表1に示す電流ベクトル基準相を基準として定義するものとし、その位相角を新たにθvとすれば、数式9,数式10の関係が成り立つ。
As described above, it can be seen that the real part X and the imaginary part jY of the current vector calculation formula are common in each region, and only the sign of the imaginary part jY is alternately replaced.
Here, the phase angle θ of the voltage command vector v is also defined with reference to the current vector reference phase shown in Table 1 for each region where the voltage command vector v exists, and the phase angle is newly set to θ v. For example, the relationship of Equation 9 and
以上の検討より、直流入力電流検出値idc detに基づく電流ベクトルiの有効分iδ及び無効分iγの導出は、図3に示す演算ブロックによって、二つの時点の直流入力電流値、電圧指令ベクトルvの位相角情報及び係数を用いた四則演算と、上記位相角の極性判定のみにより実現できることがわかる。
図3において、31は電流検出値属性判定手段、32,34,36は係数乗算手段、33は60°マスク処理手段、35は加算手段、37は符号判定関数、38は乗算手段、39は位相角関数行列である。
図3の構成により、係数乗算手段34からXが出力されると共に、係数乗算手段36からYが出力され、このYは前記数式9により乗算手段38にてYsに変換される。これらのX,Ysと行列39との演算により、電流ベクトルiの有効分(有効電流振幅)iδ及び無効分(無効電流振幅)iγが求められる。
From the above discussion, the effective component i δ and the invalid component i γ of the current vector i based on the DC input current detection value i dc det are derived from the DC input current value and voltage at two points of time by the calculation block shown in FIG. It can be seen that this can be realized only by the four arithmetic operations using the phase angle information and coefficient of the command vector v and the polarity determination of the phase angle.
In FIG. 3, 31 is a current detection value attribute determining means, 32, 34 and 36 are coefficient multiplying means, 33 is a 60 ° mask processing means, 35 is an adding means, 37 is a sign determining function, 38 is a multiplying means, and 39 is a phase. It is an angular function matrix.
The configuration of FIG. 3, the X is output from the
なお、電流検出値属性判定手段31は、表1に示したように正極性の電流is1としてiu,iv,iwの何れかを出力可能であり、負極性の電流is1として−iu,−iv,−iwの何れかを出力可能である。
また、60°マスク処理手段33は、θからθvへの変換をソフトウェア処理で実現する場合を想定しており、符号付き2進数で表したθがθ=60°で桁上がりするようにし、符号ビットより上位の桁についてマスク処理を行うことによって実質的に処理の追加なしで実現可能である。これに関連して、θvの符号判定関数sign(θv)は、θvを符号付き2進数で表した場合に符号ビットの参照のみで実現可能であるため、ソフトウェア処理時間はごく小さく、全体に与える影響は無視することができる。
The current detection value
Further, the 60 ° mask processing means 33 assumes a case where conversion from θ to θ v is realized by software processing, so that θ expressed in a signed binary number is carried at θ = 60 °, By performing mask processing for the digits higher than the sign bit, it can be realized without any additional processing. In this connection, theta v code determination function sign (θ v) is, theta v since can be realized only by a reference sign bit when expressed in a signed binary number, the software processing time is very small, The effect on the whole can be ignored.
上記のように、本実施形態では従来技術のように直流入力電流検出値idc detがどの相の負荷電流に相当するかという判定処理を必要とせず、また、2軸電流計算方法の動的な切替も不要なシーケンシャルな処理によって負荷電流ベクトルの回転座標上の二軸成分iδ,iγを導出することができる。
上記電流成分iδ,iγを用いた三相インバータ10の制御動作は従来技術と同様であるため、ここでは説明を省略する。
As described above, according to the present embodiment, it is not necessary to determine which phase the load current of the DC input current detection value i dc deet corresponds to as in the conventional technique, and the dynamics of the biaxial current calculation method are not required. The biaxial components i δ and i γ on the rotational coordinates of the load current vector can be derived by sequential processing that does not require any switching.
Since the control operation of the three-
なお、図4は、電圧指令ベクトルvが領域<II>に存在し、電流ベクトルiが遅れ位相である場合(図2と同様のケース)の、X,Y,iδ,iγ,θvの関係を示したものである。ここでは、表1により電流ベクトル基準相がV相であるため、電圧指令ベクトルvの位相角θもこのV相を基準とした位相角θvとなる。 FIG. 4 shows X, Y, i δ , i γ , θ v when the voltage command vector v exists in the region <II> and the current vector i has a delayed phase (the same case as in FIG. 2). This shows the relationship. Here, the current vector reference phase for a V-phase, a phase angle theta v relative to the phase angle theta Again V-phase voltage command vector v according to Table 1.
以上のように、本発明は、電圧指令ベクトルの位相角60°ごとに分割した各領域において、負荷電流を検出可能な相と導出すべき電流ベクトルとの関係が同一になることが要旨であるため、前述した各数式の表現や定数の違いは本発明の範疇に含まれるものである。
また、領域<I>〜<VI>を循環させることも本願の範疇に含まれる。すなわち、図3,図4の例ではu相を基準にして領域<I>〜<VI>を決めているが、v相を基準にして領域<I>〜<VI>を決めてもよい。)
更に、電流ベクトルは二軸成分として得られるため、このうちの一軸成分(例:有効電流)のみが必要な場合には、不要な成分の導出演算をなくして演算処理を更に簡素化することができる。
As described above, the gist of the present invention is that the relationship between the phase in which the load current can be detected and the current vector to be derived is the same in each region divided by the phase angle of 60 ° of the voltage command vector. For this reason, the expression of each numerical formula and the difference in constants are included in the scope of the present invention.
Further, circulation of the regions <I> to <VI> is also included in the category of the present application. That is, in the example of FIGS. 3 and 4, the regions <I> to <VI> are determined based on the u phase, but the regions <I> to <VI> may be determined based on the v phase. )
Furthermore, since the current vector is obtained as a biaxial component, when only one of the uniaxial components (eg, effective current) is required, the calculation processing can be further simplified by eliminating the calculation of unnecessary components. it can.
10:三相インバータ
11〜16:半導体スイッチング素子
24:電圧指令演算手段
25:指令パルス発生手段
26:直流入力電流検出手段
27:サンプル・ホールド手段
29:サンプル・ホールド信号発生手段
30:電流変換手段
31:電流検出値属性判定手段
32,34,36:係数乗算手段
33:60°マスク処理手段
35:加算手段
37:符号判定関数
38:乗算手段
39:位相角関数行列
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Three-phase inverter 11-16: Semiconductor switching element 24: Voltage command calculating means 25: Command pulse generation means 26: DC input current detection means 27: Sample hold means 29: Sample hold signal generation means 30: Current conversion means 31: Current detection value attribute determination means 32, 34, 36: Coefficient multiplication means 33: 60 ° mask processing means 35: Addition means 37: Sign determination function 38: Multiplication means 39: Phase angle function matrix
Claims (5)
前記制御装置は、
3個のアーム部のうち1個のアーム部のみにおいて前記負荷の端子が前記直流電圧部の正極と実質的に導通状態となる3種類のモード、または、1個のアーム部のみにおいて前記負荷の端子が前記直流電圧部の負極と実質的に導通状態となる3種類のモードのうち、前記三相インバータの電圧指令ベクトルの所定位相周期ごとに特定される2種類の前記モードにおいて、前記アーム部を介して前記直流電圧部と前記負荷との間を流れる直流入力電流をサンプル・ホールドする手段と、
前記電圧指令ベクトルがとり得る位相角を前記所定位相周期により分割した各領域について、前記手段により2種類の前記モードにおいてそれぞれサンプル・ホールドした二つの直流入力電流値と、前記電圧指令ベクトルの位相角情報とを用いて負荷電流ベクトルの成分を求める手段と、
を備えたことを特徴とする三相インバータ装置。 Three-phase in which at least two semiconductor switching elements are connected in series with three arm parts connected in parallel to the DC voltage part, and a load is connected to the connection part between the semiconductor switching elements in these three arm parts In a three-phase inverter device comprising an inverter and a control device for controlling the inverter,
The control device includes:
Three types of modes in which the terminal of the load is substantially in conduction with the positive electrode of the DC voltage unit in only one arm unit among the three arm units, or the load terminal in only one arm unit. Of the three types of modes in which the terminal is substantially in a conductive state with the negative electrode of the DC voltage unit, in the two types of modes specified for each predetermined phase period of the voltage command vector of the three-phase inverter, the arm unit Means for sampling and holding a DC input current flowing between the DC voltage section and the load via
For each region obtained by dividing the phase angle that the voltage command vector can take by the predetermined phase period, two DC input current values sampled and held in the two types of modes by the means, and the phase angle of the voltage command vector Means for determining the component of the load current vector using the information,
A three-phase inverter device comprising:
前記所定位相周期を60°に設定して、前記電圧指令ベクトルがとり得る位相角の領域を6個に分割したことを特徴とする三相インバータ装置。 In the three-phase inverter device according to claim 1,
A three-phase inverter device, wherein the predetermined phase period is set to 60 °, and a region of a phase angle that can be taken by the voltage command vector is divided into six.
電圧指令ベクトルの位相角情報が、120°間隔で分布する三相基準軸を中心とした−60°〜60°の値であることを特徴とする三相インバータ装置。 In the three-phase inverter device according to claim 2,
The three-phase inverter device, wherein the phase angle information of the voltage command vector is a value of -60 ° to 60 ° centered on a three-phase reference axis distributed at 120 ° intervals.
2種類の前記モードにおける直流入力電流値、電圧指令ベクトルの位相角情報及び係数を用いた四則演算と、電圧指令ベクトルの位相角の極性判定のみにより負荷電流ベクトルの成分を求めることを特徴とする三相インバータ装置。 In the three-phase inverter device according to claim 3,
The load current vector component is obtained only by four arithmetic operations using the DC input current value, the voltage command vector phase angle information and the coefficient in the two types of modes, and the polarity determination of the phase angle of the voltage command vector. Three-phase inverter device.
負荷電流ベクトルの回転座標上の二軸成分を求めることを特徴とする三相インバータ装置。 In the three-phase inverter device according to any one of claims 1 to 4,
A three-phase inverter device characterized by obtaining a biaxial component on a rotation coordinate of a load current vector.
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