JP2006317425A - Alternating current voltage detection system for power conversion circuit - Google Patents

Alternating current voltage detection system for power conversion circuit Download PDF

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次郎 豊崎
Koji Maruyama
宏二 丸山
Hisae Kikuchi
寿江 菊池
Hidehiko Sugimoto
英彦 杉本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly detect output voltage within a single PWM carrier cycle. <P>SOLUTION: When voltage Vun occurs on a U-phase output terminal of a PWM-controlled inverter, integration of a detection signal proportional to the output voltage is started, and reference voltage of reverse polarity to that of the detection sinal is integrated when the output voltage becomes zero. Time t1 since the output voltage becomes zero until the integration value of the reference voltage becomes zero is measured. From the time t1, a carrier cycle T, the voltage value of the reference voltage or the like, voltage (average output voltage) in the single PWM carrier cycle is calculated by a predetermined calculation formula. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、交流を直流、または直流を交流に変換する電力変換回路の交流側電圧を検出する検出方式に関する。   The present invention relates to a detection method for detecting an AC side voltage of a power conversion circuit that converts alternating current into direct current or direct current into alternating current.

図6〜8に、例えば特許文献1に開示された従来方式を示す。   6 to 8 show a conventional method disclosed in Patent Document 1, for example.

図6において、1は3相の商用電源、2は3相全波整流回路、4はPWM(パルス幅変調)インバータ、5は誘導電動機(誘導機)であり、誘導機をインバータ回路にて可変速駆動する場合の一般的な主回路構成を示している。また、図6の符号6は速度指令値、7は誘導機の回転速度を検出するための速度検出器、8はベクトル制御回路、9は加算器、10は電流指令発生回路、11は電流制御回路、12はインバータ出力電流検出器、15は三角波発生回路、17は非ラップ回路であり、誘導機をベクトル制御にて駆動する一般的な制御回路構成を示している。   In FIG. 6, 1 is a three-phase commercial power supply, 2 is a three-phase full-wave rectifier circuit, 4 is a PWM (pulse width modulation) inverter, 5 is an induction motor (induction machine), and the induction machine can be an inverter circuit. A general main circuit configuration in the case of variable speed driving is shown. 6 is a speed command value, 7 is a speed detector for detecting the rotational speed of the induction machine, 8 is a vector control circuit, 9 is an adder, 10 is a current command generation circuit, and 11 is current control. A circuit, 12 is an inverter output current detector, 15 is a triangular wave generating circuit, 17 is a non-wrap circuit, and shows a general control circuit configuration for driving the induction machine by vector control.

これらの動作については、特に関係がないので説明を省略する。   Since these operations are not particularly related, description thereof will be omitted.

図6の符号18は、インバータ出力電圧検出回路である。このインバータ出力電圧検出回路18は、平滑コンデンサ3の出力を絶縁して得たインバータ入力電圧検出値VDCと、3相のゲート信号Gu,Gv,Gwと1次角周波数指令ω1*とを入力として、瞬時の相電圧Vu,Vv,Vwを出力する。この検出回路18は、これまで一般的に行なわれている計器用変成器を用いた電圧検出方式の課題(磁気飽和による検出ひずみ,ゼロクロス点の検出誤差)を解決するために提案されたもので、その詳細構成を図7に、各部の動作波形の一例を図8に示す。 Reference numeral 18 in FIG. 6 is an inverter output voltage detection circuit. This inverter output voltage detection circuit 18 inputs an inverter input voltage detection value V DC obtained by insulating the output of the smoothing capacitor 3, a three-phase gate signal Gu, Gv, Gw, and a primary angular frequency command ω1 *. As a result, instantaneous phase voltages Vu, Vv, and Vw are output. This detection circuit 18 has been proposed to solve the problems (detection distortion due to magnetic saturation, detection error of the zero cross point) of the voltage detection method using the instrument transformer generally performed so far. FIG. 7 shows the detailed configuration, and FIG. 8 shows an example of the operation waveform of each part.

図7のGu,Gv,GwはU相,V相,W相のPWMゲート信号で、例えば図8にGu,Gvが示されている。また、排他的論理和回路21a,21b,21cは、ゲート信号を入力としてインバータの線間電圧信号Suv,Svw,Swuを出力する。例えば、図8にはSuv信号が示されている。このSuv信号の高(ハイ)レベル区間は、誘導機のU相,V相巻線間に直流電圧VDCが印加されている区間を示す。 In FIG. 7, Gu, Gv, and Gw are U-phase, V-phase, and W-phase PWM gate signals. For example, Gu and Gv are shown in FIG. The exclusive OR circuits 21a, 21b, and 21c receive the gate signals and output the inverter line voltage signals Suv, Svw, and Swu. For example, FIG. 8 shows the Suv signal. The high (high) level section of the Suv signal indicates a section where the DC voltage V DC is applied between the U-phase and V-phase windings of the induction machine.

次に、論理積回路22P,22NにてGu信号とSuv信号の論理積信号Spと、Gv信号とSuv信号の論理積信号SNを出力する。Sp,SN信号は図8に示すような信号となり、Sp信号の高レベル区間は、U,V相巻線間に直流電圧VDCが印加されてU相巻線側が高電圧になる区間を、また、SN信号の高レベル区間は、U,V相巻線間に直流電圧VDCが印加されてV相巻線側が高電圧になる区間を、それぞれ示す。 Then, it outputs a logical product signal Sp AND circuit 22P, Gu signal and Suv signal at 22N, a logical product signal S N of the Gv signal and Suv signal. The Sp and SN signals are as shown in FIG. 8, and the high level section of the Sp signal is a section in which the DC voltage V DC is applied between the U and V phase windings and the U phase winding side becomes a high voltage. In addition, the high level section of the SN signal indicates a section in which the DC voltage V DC is applied between the U and V phase windings and the V phase winding side becomes a high voltage.

上記信号Sp,SNは、図7のアナログスイッチ式1次遅れ回路23P,23Nにそれぞれ入力される。アナログスイッチ式1次遅れ回路23Pは、信号Spの高(ハイ)レベルでアナログスイッチ26をオンし、Sp信号を反転回路29Pを介して得た信号のハイレベルでアナログスイッチ27をオンする。回路23P内の抵抗24の抵抗値をr1,抵抗25の抵抗値をr2,コンデンサ28の容量をC1とすると、Sp信号のハイレベルのときは、VDCを入力電圧としてC1・(r1+r2)の時定数を持つ1次遅れ回路でコンデンサ28を充電する。一方、Sp信号の低レベルのときは、C1・r2の時定数でコンデンサ28は放電される。C1・r2の時定数は、PWMスイッチング周期より大きい値に設定している。その結果、アナログスイッチ式1次遅れ回路の出力VUVPは図8に示す波形となる。 The signals Sp and SN are input to the analog switch type primary delay circuits 23P and 23N of FIG. The analog switch type first-order lag circuit 23P turns on the analog switch 26 when the signal Sp is high (high) level, and turns on the analog switch 27 at the high level of the signal obtained from the Sp signal via the inverting circuit 29P. Assuming that the resistance value of the resistor 24 in the circuit 23P is r1, the resistance value of the resistor 25 is r2, and the capacitance of the capacitor 28 is C1, when the Sp signal is at the high level, VDC is the input voltage and C1 · (r1 + r2) The capacitor 28 is charged by a first-order lag circuit having a time constant. On the other hand, when the Sp signal is at a low level, the capacitor 28 is discharged with a time constant of C1 · r2. The time constant of C1 · r2 is set to a value larger than the PWM switching period. As a result, the output V UVP of the analog switch type first-order lag circuit has the waveform shown in FIG.

なお、その振幅はインバータ入力電圧VDCに比例して変化するので、インバータ入力電圧の変動は自動的に補正される仕組みになっている。 Since the amplitude changes in proportion to the inverter input voltage VDC , the fluctuation of the inverter input voltage is automatically corrected.

アナログスイッチ式1次遅れ回路23N,23b,23cは回路23Pと同一構成であり、同様な動作を行なう。なお、29N,29b,29cは反転回路を示す。   Analog switch primary delay circuits 23N, 23b, and 23c have the same configuration as circuit 23P and perform the same operation. Reference numerals 29N, 29b, and 29c denote inverting circuits.

アナログスイッチ式1次遅れ回路23P,23Nの出力VUVP,VUVNは、減算器30で減算され、図8のようなU相,V相の線間電圧検出値SUVを出力する。1次遅れ回路23b,23cはV相,W相の線間電圧検出値SVWおよび、W相,U相の線間電圧検出値SWUでそれぞれ動作し、その出力波形は図8の|VVW|のようになる。加算器31はVUVP,VUVN,|VVW|,|VVU|を加算し、フィルタ32を通すことにより線間電圧の振幅とし、これを増幅器33で1/√3倍することで相電圧の振幅としている。 Analog switch type first-order delay circuit 23P, 23N of the output V UVP, V UVN is subtracted by the subtractor 30, and outputs the U-phase, the line voltage detection value S UV of the V phase as shown in Figure 8. The primary delay circuits 23b and 23c operate with the V-phase and W-phase line voltage detection values S VW and the W-phase and U-phase line voltage detection values S WU , respectively, and their output waveforms are | V in FIG. VW | The adder 31 adds V UVP , V UVN , | V VW |, | V VU |, and passes the filter 32 to obtain the amplitude of the line voltage, which is multiplied by 1 / √3 by the amplifier 33. The amplitude of the voltage.

また、U相,V相の線間電圧を表わす検出値VUVの信号から、コンパレータ35とワンショットマルチ回路を介して、図8に示すリセット信号RSを生成する。このリセット信号はVUVの信号の立上がり時のゼロクロス点でパルスが発生し、この信号でディジタル式積分回路37がリセットされる。積分回路37は、図6の加算器9の出力である1次角周波数指令ω1*をディジタル積分し、U相,V相の線間電圧位相θUVを出力する。関数テーブルROM38Vは、sin(θUV−5π/6)関数を記憶している。関数テーブルROM38Uは線間電圧の位相θUVをアドレス入力とし、30°位相の遅れた正弦波信号を出力し、相電圧の振幅指令を基準電圧とするD/A変換器34Uを介することで、U相の瞬時相電圧VUを出力する。 Further, the reset signal RS shown in FIG. 8 is generated from the detection value VUV signal representing the U-phase and V-phase line voltage via the comparator 35 and the one-shot multicircuit. This reset signal pulse is generated at the zero-crossing point when the rise of V UV signal, digital integrating circuit 37 is reset by this signal. The integrating circuit 37 digitally integrates the primary angular frequency command ω1 * , which is the output of the adder 9 in FIG. 6, and outputs a U-phase and V-phase line voltage phase θ UV . The function table ROM 38V stores a sin (θ UV -5π / 6) function. The function table ROM 38U receives the phase θ UV of the line voltage as an address input, outputs a sine wave signal delayed by 30 ° phase, and passes through a D / A converter 34U having the phase voltage amplitude command as a reference voltage. The U-phase instantaneous phase voltage V U is output.

同様に、関数テーブルROM38Vは線間電圧の位相θUVをアドレス入力とし、150°位相の遅れた正弦波信号を出力し、相電圧の振幅指令を基準電圧とするD/A変換器34Vを介することで、V相の瞬時相電圧VVを出力する。なお、W相電圧はU相電圧VUとV相電圧VVとから求められる。 Similarly, the function table ROM 38V receives the phase θ UV of the line voltage as an address input, outputs a sine wave signal delayed by 150 ° phase, and passes through a D / A converter 34V using the phase voltage amplitude command as a reference voltage. Thus, the V-phase instantaneous phase voltage V V is output. The W phase voltage is obtained from the U phase voltage V U and the V phase voltage V V.

以上のように、図7のような電圧検出方式とすることで、計測用変成器を用いずにインバータ出力電圧の検出が可能になり、磁気飽和による検出ひずみや、ゼロクロス点付近の検出誤差などの問題を解決できる。また、線間電圧を基準に相電圧を検出しているので、どのようなPWMゲート信号が与えられても正確に相電圧を検出できる。
特開昭62−185594号公報(第2−4頁、図1−3)
As described above, the voltage detection method as shown in FIG. 7 makes it possible to detect the inverter output voltage without using a measurement transformer, detection distortion due to magnetic saturation, detection error near the zero cross point, etc. Can solve the problem. Further, since the phase voltage is detected based on the line voltage, the phase voltage can be accurately detected regardless of what PWM gate signal is given.
JP 62-185594 A (page 2-4, Fig. 1-3)

上記の方式では上述のような利点を有する反面、以下のような問題がある。   The above method has the following advantages, but has the following problems.

(1)出力電圧の基本波成分は検出できるが、PWMキャリア1周期内の正確な出力電圧は検出できない。よって、高速応答に対応できる高速な制御には適さない。   (1) Although the fundamental component of the output voltage can be detected, an accurate output voltage within one PWM carrier cycle cannot be detected. Therefore, it is not suitable for high-speed control that can cope with high-speed response.

(2)インバータ回路の出力電圧を直接検出せずに、インバータ回路の入力電圧とPWMゲート信号を用いているため、半導体素子のオン抵抗による電圧降下分や過渡応答時の電圧変化分が考慮できていない。   (2) Since the output voltage of the inverter circuit and the PWM gate signal are used without directly detecting the output voltage of the inverter circuit, the voltage drop due to the on-resistance of the semiconductor element and the voltage change during the transient response can be considered. Not.

したがって、この発明の課題は、PWMキャリア1周期内の正確な出力電圧検出を可能とし、半導体素子のオン抵抗による電圧降下分や過渡応答時の電圧変化分を考慮した高精度な電圧検出を可能とすることにある。   Therefore, the object of the present invention is to enable accurate output voltage detection within one PWM carrier cycle, and to perform high-accuracy voltage detection in consideration of the voltage drop due to the ON resistance of the semiconductor element and the voltage change during transient response. It is to do.

このような課題を解決するため、請求項1の発明では、制御信号とキャリアとの比較結果に基き制御され、交流を直流または直流を交流に変換する電力変換回路の交流電圧検出方式において、
前記電力変換回路の交流側パルス出力電圧および基準電圧を積分する積分手段と、前記交流側パルス出力電圧の積分量を基準電圧にて積分するのに要する時間を測定する測定手段とを設け、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することを特徴とする。
In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, in the AC voltage detection system of the power conversion circuit controlled based on the comparison result between the control signal and the carrier and converting AC to DC or DC to AC,
An integrating means for integrating the AC side pulse output voltage and the reference voltage of the power conversion circuit; and a measuring means for measuring the time required to integrate the integration amount of the AC side pulse output voltage with the reference voltage. The AC side pulse output voltage within one cycle is detected.

また、請求項1の発明においては、前記キャリアの1周期内で交流パルス電圧が出力されている期間には、交流側パルス出力電圧に比例する第1信号を積分手段にて積分し、交流側パルス出力電圧がゼロになった時点から前記第1信号とは逆極性の基準電圧にて前記積分手段による積分値をさらに積分し、出力電圧がゼロになった時点から積分値がゼロになるまでの時間を計測し、その計測時間と、前記交流側パルス出力電圧と前記第1信号との比と、前記基準電圧の電圧値と、キャリア周期とから、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することができる(請求項2の発明)。   In the invention of claim 1, during the period in which the AC pulse voltage is output within one cycle of the carrier, the first signal proportional to the AC side pulse output voltage is integrated by the integrating means, and the AC side From the time when the pulse output voltage becomes zero, the integration value by the integration means is further integrated with a reference voltage having a polarity opposite to that of the first signal. From the time when the output voltage becomes zero, the integration value becomes zero. The AC side pulse output within one cycle of the carrier is calculated from the measurement time, the ratio of the AC side pulse output voltage to the first signal, the voltage value of the reference voltage, and the carrier cycle. The voltage can be detected (invention of claim 2).

また、請求項1の発明においては、前記電力変換回路の直流側の何れか一端を基準電位としてキャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することができる(請求項3の発明)。   In the first aspect of the invention, it is possible to detect the AC side pulse output voltage within one cycle of the carrier using either one of the DC sides of the power conversion circuit as a reference potential (the third aspect of the invention).

さらに、請求項1の発明においては、前記キャリアが対称三角波のときには、該キャリアの半周期内の間交流側パルス出力電圧に比例する第1信号を積分手段にて積分し、前記キャリアの半周期または該キャリアの1周期が終了した時点から前記第1信号とは逆極性の基準電圧にて前記積分手段による積分値をさらに積分し、前記基準電圧を入力してから積分値がゼロになるまでの時間を計測し、その計測時間と、前記交流側パルス出力電圧と前記第1信号との比と、前記基準電圧の電圧値と、キャリア周期とから、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することができる(請求項4の発明)。   Further, in the first aspect of the invention, when the carrier is a symmetrical triangular wave, the first signal proportional to the AC side pulse output voltage is integrated by the integrating means during the half cycle of the carrier, and the half cycle of the carrier is obtained. Alternatively, from the time when one cycle of the carrier ends, the integration value by the integration means is further integrated with a reference voltage having a polarity opposite to that of the first signal, and the integration value becomes zero after the reference voltage is input. The AC side pulse output within one cycle of the carrier is calculated from the measurement time, the ratio of the AC side pulse output voltage to the first signal, the voltage value of the reference voltage, and the carrier cycle. The voltage can be detected (invention of claim 4).

さらにまた、請求項1の発明においては、前記制御信号が所定の値以下のときには、前記キャリアの予め定める複数周期内の間交流側パルス出力電圧に比例する第1信号を積分手段にて積分し、該複数キャリア周期終了後前記第1信号とは逆極性の基準電圧にて前記積分手段による積分値をさらに積分し、前記基準電圧での積分を始めた時点から積分値がゼロになるまでの時間を計測し、その計測時間と、前記交流側パルス出力電圧と前記第1信号との比と、前記基準電圧の電圧値と、キャリア周期とから、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することができる(請求項5の発明)。   Furthermore, in the first aspect of the present invention, when the control signal is equal to or lower than a predetermined value, the first signal proportional to the AC side pulse output voltage is integrated by the integrating means during a plurality of predetermined cycles of the carrier. After the completion of the multiple carrier period, the integration value by the integrating means is further integrated with a reference voltage having a polarity opposite to that of the first signal, and the integration value becomes zero from the time when the integration with the reference voltage is started. AC time pulse output voltage within one cycle of the carrier is measured from the measured time, the ratio of the AC side pulse output voltage to the first signal, the voltage value of the reference voltage, and the carrier cycle. Can be detected (the invention of claim 5).

この発明によれば、電力変換回路のキャリア1周期内の交流側パルス出力電圧が、電圧の変動,半導体素子のオン抵抗による電圧降下分,過渡応答時の電圧変化も含めて高精度に検出できる。これにより、モータ駆動においては高応答,高性能な駆動が実現できるという利点が得られる。   According to the present invention, the AC side pulse output voltage within one carrier cycle of the power conversion circuit can be detected with high accuracy including voltage fluctuation, voltage drop due to on-resistance of the semiconductor element, and voltage change during transient response. . As a result, there is an advantage that high-response and high-performance driving can be realized in motor driving.

また、請求項3の発明によれば、交流側パルス出力電圧を検出する際のコモンモードノイズが抑制されるので、高精度の電圧検出が可能になる。   According to the invention of claim 3, since common mode noise when detecting the AC side pulse output voltage is suppressed, it is possible to detect the voltage with high accuracy.

さらに、請求項4の発明によれば、キャリアの半周期毎に交流側パルス出力電圧を検出することができるので、検出を高速応答にすることができる。   Furthermore, according to the invention of claim 4, since the AC side pulse output voltage can be detected every half cycle of the carrier, the detection can be made a high-speed response.

さらにまた、請求項5の発明によれば、モータ駆動において、その低速時により高精度の電圧検出が可能になる。   Furthermore, according to the fifth aspect of the present invention, it is possible to detect the voltage with higher accuracy when the motor is driven at a low speed.

図1はこの発明の第1の原理説明図である。図1のVunはインバータのU相出力端子と直流中間電圧のN電位との間の電圧を示し、Tはキャリア周期を示す。   FIG. 1 is a diagram illustrating a first principle of the present invention. Vun in FIG. 1 indicates a voltage between the U-phase output terminal of the inverter and the N potential of the DC intermediate voltage, and T indicates a carrier cycle.

ここでは、例えばU相出力端子に電圧が生じた場合、その出力電圧に比例した検出信号を積分する。そして、出力電圧がゼロになった時点で上記検出信号とは逆極性の基準電圧により、上記積分値をさらに積分する。このとき、基準電圧は検出信号とは逆極性であるので、積分値は減少する。そして、出力電圧がゼロになった時点から、積分値がゼロになるまでの時間t1を計測する。   Here, for example, when a voltage is generated at the U-phase output terminal, a detection signal proportional to the output voltage is integrated. Then, when the output voltage becomes zero, the integrated value is further integrated with a reference voltage having a polarity opposite to that of the detection signal. At this time, since the reference voltage has a polarity opposite to that of the detection signal, the integral value decreases. Then, a time t1 from when the output voltage becomes zero until the integral value becomes zero is measured.

このとき、積分値の到達点V1の値は、インバータのU相出力電圧の瞬時値に比例した検出信号の値をVun,積分時定数をτとして、数1の(1)式のように表わされる。   At this time, the value of the integration value arrival point V1 is expressed as in equation (1), where Vun is the value of the detection signal proportional to the instantaneous value of the U-phase output voltage of the inverter and τ is the integration time constant. It is.

Figure 2006317425
Figure 2006317425

(1)式より、キャリア1周期内でのU相出力電圧の総和に比例した値は、数2の(2)式のように表わされる。 From the equation (1), a value proportional to the total sum of the U-phase output voltages within one carrier cycle is expressed as the following equation (2).

Figure 2006317425
Figure 2006317425

(2)式の値をキャリア1周期Tで割ると、キャリア1周期内の平均出力電圧に比例する値が得られる。このキャリア1周期内の平均出力電圧に比例する値をVunaveとすると、これは数3の(3)式のように表わされる。   When the value of equation (2) is divided by one carrier period T, a value proportional to the average output voltage within one carrier period is obtained. If a value proportional to the average output voltage within one carrier cycle is Vunave, this is expressed as the following equation (3).

Figure 2006317425
Figure 2006317425

上記(3)式のV1は、放電時の動作より基準電圧をVref、放電時間をt1とすると、数4の(4)式のように表わされる。   V1 in the above equation (3) is expressed by the following equation (4) when the reference voltage is Vref and the discharge time is t1 from the operation at the time of discharge.

Figure 2006317425
Figure 2006317425

(4)式を(3)式に代入すると、数5の(5)式のようになる。   Substituting equation (4) into equation (3) yields equation (5) in equation (5).

Figure 2006317425
Figure 2006317425

上記(5)式より、キャリア1周期内の平均出力電圧Vunaveは、基準電圧Vref、放電時間t1およびキャリア周期Tが分かれば、算出できることが分かる。この電圧Vunaveは、キャリア1周期内の平均出力電圧に比例した値であり、実際の電圧値(Vunave(real)は、Vunaveに実際値との比(=k)を乗算した、次の(6)式のように表わされる。   From the above equation (5), it can be seen that the average output voltage Vunave within one carrier cycle can be calculated if the reference voltage Vref, the discharge time t1 and the carrier cycle T are known. This voltage Vunave is a value proportional to the average output voltage within one carrier cycle, and the actual voltage value (Vunave (real) is obtained by multiplying Vunave by the ratio (= k) to the actual value as follows (6 ).

Vunave(real)=k×Vunave…(6)
よって、実際の電圧値は、この(6)式のように表わされる値となる。
Vunave (real) = k × Vunave (6)
Therefore, the actual voltage value is a value represented as the equation (6).

図1では、出力電圧がゼロになった時点で積分器の放電動作を開始しているが、図2に示すように、キャリア1周期分の全電圧値を積分した後、次のキャリア周期の開始時点から放電を開始しても、同様にキャリア1周期内の平均出力電圧を算出できる。   In FIG. 1, the discharging operation of the integrator is started when the output voltage becomes zero. However, as shown in FIG. 2, after integrating all voltage values for one carrier cycle, the next carrier cycle Even if the discharge is started from the start time, the average output voltage within one carrier cycle can be calculated in the same manner.

図3には、線間電圧のキャリア1周期毎の平均電圧を積分型のAD(アナログ・デジタル)変換器を用いて求める場合の例を示す。線間電圧の場合は図3に示すように、キャリア1周期内に複数回(一般的には2回)発生する場合がある。そこで、図2にも示すように、キャリア周期において1回おきに、積分器の充電期間と放電期間を繰り返すようにする。図3の積分器の充電期間には、線間電圧に比例する検出信号Vuv1を積分器により充電する。そして、次のキャリア周期に移る時点(図3のtA時点)から、基準電圧にて積分器を放電する。後は、相電圧の場合と同様に、上記(5)式の各値を線間電圧時の値に置き換えることで、キャリア1周期内の線間電圧の平均値を算出することができる。   FIG. 3 shows an example in which an average voltage for each carrier cycle of the line voltage is obtained by using an integral AD (analog / digital) converter. In the case of a line voltage, as shown in FIG. 3, it may occur multiple times (generally twice) within one carrier period. Therefore, as shown in FIG. 2, the charging period and the discharging period of the integrator are repeated every other carrier period. During the charging period of the integrator shown in FIG. 3, the detection signal Vuv1 proportional to the line voltage is charged by the integrator. Then, the integrator is discharged with the reference voltage from the time when the next carrier cycle starts (time tA in FIG. 3). Thereafter, as in the case of the phase voltage, the average value of the line voltage within one cycle of the carrier can be calculated by substituting each value of the above equation (5) with the value at the time of the line voltage.

図4はキャリア1周期内の相電圧を検出する検出回路の構成例である。   FIG. 4 is a configuration example of a detection circuit that detects a phase voltage within one carrier cycle.

図4において、21はU相の出力電圧平均値を算出するために必要な信号を出力する回路であり、31,41は21と同様にV相,W相用の回路である。21,31,41の基本動作は同じであるので、ここでは回路21について以下に説明する。   In FIG. 4, reference numeral 21 denotes a circuit for outputting a signal necessary for calculating the U-phase output voltage average value, and 31 and 41 are V-phase and W-phase circuits as in the case of 21. Since the basic operations of 21, 21, and 41 are the same, the circuit 21 will be described below.

まず、分圧回路22にてU相の出力電圧と、直流中間のn電位との間の電圧に比例する信号(図1のVunに相当)を生成する。比較器26aは分圧回路22の出力値とゼロレベルとを比較し、分圧回路22の出力電圧が発生している状態の有無を表わす信号を生成する。比較器26aの出力信号に基き、演算処理装置50はアナログスイッチ24aのオンオフを制御する信号(cont24a)を生成する。このcont24aは具体的には、分圧回路22の出力電圧がある場合はオン信号を、分圧回路22の出力電圧がない場合はオフ信号をそれぞれ出力する。   First, the voltage dividing circuit 22 generates a signal (corresponding to Vun in FIG. 1) proportional to the voltage between the U-phase output voltage and the direct current n potential. The comparator 26a compares the output value of the voltage dividing circuit 22 with the zero level, and generates a signal indicating whether or not the output voltage of the voltage dividing circuit 22 is generated. Based on the output signal of the comparator 26a, the arithmetic processing unit 50 generates a signal (cont24a) for controlling on / off of the analog switch 24a. Specifically, the cont 24a outputs an on signal when there is an output voltage of the voltage dividing circuit 22, and outputs an off signal when there is no output voltage of the voltage dividing circuit 22.

一方、基準電圧生成回路23は、積分回路25の積分値を放電する際の基準電圧(上記Vrefに相当)を生成する。アナログスイッチ24bは制御信号(cont24b)でオンオフ制御される。cont24bとしてはcont24aの反転信号を用いる場合(図1に相当)や、三角波発生回路15の出力をもとにキャリア周期に同期した信号として生成したもの(図2に相当)を使用することができる。このように構成することで、分圧回路22の出力電圧がある場合はアナログスイッチ24aがオンし、積分回路25にて分圧回路22の出力であるVunが積分される(図1または図2の充電期間の動作)。   On the other hand, the reference voltage generation circuit 23 generates a reference voltage (corresponding to Vref) when discharging the integration value of the integration circuit 25. The analog switch 24b is ON / OFF controlled by a control signal (cont24b). As the cont 24b, an inversion signal of the cont 24a (corresponding to FIG. 1) or a signal generated as a signal synchronized with the carrier cycle based on the output of the triangular wave generation circuit 15 (corresponding to FIG. 2) can be used. . With this configuration, when there is an output voltage of the voltage dividing circuit 22, the analog switch 24a is turned on, and Vun, which is the output of the voltage dividing circuit 22, is integrated by the integrating circuit 25 (FIG. 1 or FIG. 2). Charging period operation).

次に、Vunがゼロになった場合、もしくは充電期間内のキャリアが終了した場合はアナログスイッチ24bがオンし、Vunとは逆極性の基準電圧(Vref)が積分回路25にて積分される。VrefはVunとは逆極性であるので、動作としては積分値が減少(放電)する動作となる。比較器26bは、積分回路25の出力値をゼロレベルと比較し、積分回路の出力がゼロになった場合に、出力信号を発生する。比較器26a,26bの信号と三角波発生回路15の信号とを用いて、積分回路の放電時間(図1のt1に相当)を演算処理装置50内の計測器51aにて計測する。これにより、上記(5)式に示すキャリア1周期内の相電圧の平均値(Vunave)を算出することができる。   Next, when Vun becomes zero, or when the carrier within the charging period ends, the analog switch 24b is turned on, and a reference voltage (Vref) having a polarity opposite to that of Vun is integrated by the integrating circuit 25. Since Vref is opposite in polarity to Vun, the operation is an operation in which the integral value decreases (discharges). The comparator 26b compares the output value of the integration circuit 25 with a zero level, and generates an output signal when the output of the integration circuit becomes zero. Using the signals of the comparators 26a and 26b and the signal of the triangular wave generating circuit 15, the discharge time (corresponding to t1 in FIG. 1) of the integrating circuit is measured by the measuring device 51a in the arithmetic processing unit 50. Thereby, the average value (Vunave) of the phase voltage within one carrier period shown in the above equation (5) can be calculated.

上記方式では、積分回路の放電時間の関係でキャリアの2周期で1度の検出値が算出できることになり、放電時間内のキャリア1周期分の電圧値は無視されることになるが、出力周波数に比べてキャリア周波数が高い場合はそれほど影響はなく、充分に実用に耐えるものと考えられる。   In the above method, the detection value can be calculated once every two carrier cycles due to the discharge time of the integration circuit, and the voltage value for one carrier cycle within the discharge time is ignored. When the carrier frequency is higher than that, the effect is not so much, and it is considered that the carrier frequency can be sufficiently used.

その対策として、図5のように同一の回路をそれぞれ2つ用意し、一方の積分回路が充電期間にはもう一方の積分回路を放電期間として、交互に検出値を算出することにより、キャリア1周期毎の平均出力電圧を各キャリア周期毎に算出することが可能となる。   As a countermeasure, two identical circuits are prepared as shown in FIG. 5, and one of the integration circuits calculates the detection value alternately by using the other integration circuit as the discharge period during the charging period. The average output voltage for each period can be calculated for each carrier period.

以上のように、インバータの出力電圧を検出することにより、キャリア変調方式を用いたインバータのキャリア1周期毎の平均出力電圧が、入力電圧の変動,半導体素子のオン抵抗による電圧降下分,過渡応答時の電圧変化等を含めて高精度に検出可能となる。その結果、モータ駆動においては高応答,高性能な駆動を実現できる。   As described above, by detecting the output voltage of the inverter, the average output voltage per carrier cycle of the inverter using the carrier modulation method is changed in the input voltage, the voltage drop due to the on-resistance of the semiconductor element, and the transient response. It becomes possible to detect with high accuracy including voltage change of time. As a result, high-response and high-performance driving can be realized in motor driving.

なお、この発明はインバータに限らず、コンバータの交流側電圧も同様にして検出することができる。   Note that the present invention is not limited to the inverter, and the AC side voltage of the converter can be detected in the same manner.

図9はこの発明の第2の実施の形態を示し、3相の線間電圧を検出する検出回路の構成例である。   FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention, which is a configuration example of a detection circuit for detecting a three-phase line voltage.

この電力変換回路および検出回路には3相の商用電源1と、3相全波整流回路2と、平滑コンデンサ3と、PWMインバータ4と、誘導電動機5と、ゲート信号発生手段45と、キャリア同期信号発生手段53と、U−V線間電圧検出回路70と、分圧回路61と、減算手段62と、V−W線間電圧伝出回路80と、W−U線間電圧検出回路90と、演算処理手段54とを備えている。   This power conversion circuit and detection circuit include a three-phase commercial power source 1, a three-phase full-wave rectifier circuit 2, a smoothing capacitor 3, a PWM inverter 4, an induction motor 5, a gate signal generating means 45, and carrier synchronization. Signal generating means 53, U-V line voltage detecting circuit 70, voltage dividing circuit 61, subtracting means 62, V-W line voltage transmitting circuit 80, W-U line voltage detecting circuit 90, And an arithmetic processing means 54.

このU−V線間電圧検出回路70には、基準電圧生成手段71と、アナログスイッチからなるスイッチ72a,72b,73a,73bと、積分回路74a,74bと、比較器75a,75bとを備えている。このように積分回路を2組備えているのは、図5の構成と同様に交互に電圧を検出するためである。なお、V−W線間電圧検出回路80およびW−U線間電圧検出回路90もU−V線間電圧検出回路70と同様の構成になっている。さらに、演算処理手段54にはその一部形成する計測器55を備えている。   The U-V line voltage detection circuit 70 includes reference voltage generation means 71, switches 72a, 72b, 73a, 73b made of analog switches, integration circuits 74a, 74b, and comparators 75a, 75b. Yes. The reason why two sets of integrating circuits are provided in this way is to detect voltages alternately as in the configuration of FIG. The V-W line voltage detection circuit 80 and the W-U line voltage detection circuit 90 have the same configuration as the U-V line voltage detection circuit 70. Further, the arithmetic processing means 54 is provided with a measuring instrument 55 which is partially formed.

以上の構成は、キャリア同期信号生成手段53を備えている点と、減算手段62を備えている点と、分圧回路22に直接接続されている図4に示した比較器26aが省略されている点と、基準電圧生成手段71が正負の基準電圧として、大きさが+Vrefと−Vrefの基準電圧を生成していること以外は、図4,図5の構成と同様である
比較器46と三角波キャリア発生手段47と電圧指令値生成手段48とからなるゲート信号発生手段45は、PWMインバータ4へのゲート信号を出力し、キャリア同期信号発生手段53にキャリア信号を供給している。また、キャリア同期信号発生手段53は三角波キャリア信号の開始時と中間時点に同期したパルス信号のキャリア周期開始信号とキャリア周期中間信号とを生成し、演算処理手段54に供給している。
In the above configuration, the point provided with the carrier synchronization signal generation unit 53, the point provided with the subtraction unit 62, and the comparator 26a shown in FIG. 4 directly connected to the voltage dividing circuit 22 are omitted. 4 and 5 except that the reference voltage generation means 71 generates reference voltages of + Vref and -Vref as positive and negative reference voltages. A gate signal generation unit 45 including a triangular wave carrier generation unit 47 and a voltage command value generation unit 48 outputs a gate signal to the PWM inverter 4 and supplies a carrier signal to the carrier synchronization signal generation unit 53. The carrier synchronization signal generating means 53 generates a carrier cycle start signal and a carrier cycle intermediate signal of the pulse signal synchronized with the start time and the intermediate time point of the triangular wave carrier signal, and supplies them to the arithmetic processing means 54.

このU−V線間電圧検出手段70の動作を、図10を参照しつつ、以下に説明する。   The operation of the U-V line voltage detecting means 70 will be described below with reference to FIG.

分圧回路61は、コンデンサ3の負側の電位を基準にしたPWMインバータ4のU,V,W相の出力電圧を分圧している。また、減算手段62aは、分圧回路61aから分圧回路61bの電圧を減じ、U−V相の線間電圧を分圧した電圧にして出力している。また、同様にして、減算手段62b,62cはそれぞれV−W線間電圧およびW−U線間電圧を分圧した値を出力する。   The voltage dividing circuit 61 divides the U, V, and W phase output voltages of the PWM inverter 4 based on the negative potential of the capacitor 3. Further, the subtracting means 62a subtracts the voltage of the voltage dividing circuit 61b from the voltage dividing circuit 61a, and outputs the voltage obtained by dividing the line voltage of the U-V phase. Similarly, the subtraction means 62b and 62c output values obtained by dividing the V-W line voltage and the W-U line voltage, respectively.

この第2の実施の形態回路での三角波キャリアは対称三角波キャリアとしているため、図10のU相電圧およびV相電圧波形に示すとおり、出力電圧はキャリア周期中間点に対して対称な波形となっている。W相電圧も同様である。従って、PWM制御におけるデューティー比が100%または0%以外の場合は、キャリアの中間点の時にPWMインバータのどの相もハイレベル電圧を出力する。そのため、各相の線間電圧は、図10の減算手段62aの出力電圧波形に示すようにキャリアの中間点では0Vとなっている。キャリア同期信号生成手段53は、三角波キャリアの山と谷に同期したタイミングで、それぞれ、パルス電圧信号を生成しており、図10に示すキャリア周期開始信号、キャリア周期中間信号となっている。演算処理手段54は、それぞれの前記信号のパルス電圧のハイレベル時にキャリア周期開始時とキャリア周期中間時点として認識する。   Since the triangular wave carrier in the circuit of the second embodiment is a symmetric triangular wave carrier, the output voltage has a symmetrical waveform with respect to the intermediate point of the carrier period as shown in the U phase voltage and V phase voltage waveforms in FIG. ing. The same applies to the W-phase voltage. Therefore, when the duty ratio in PWM control is other than 100% or 0%, any phase of the PWM inverter outputs a high level voltage at the middle point of the carrier. Therefore, the line voltage of each phase is 0 V at the intermediate point of the carrier as shown in the output voltage waveform of the subtracting means 62a in FIG. The carrier synchronization signal generation means 53 generates a pulse voltage signal at timings synchronized with the peaks and valleys of the triangular wave carrier, and is a carrier cycle start signal and a carrier cycle intermediate signal shown in FIG. The arithmetic processing unit 54 recognizes the carrier cycle start time and the carrier cycle intermediate time point when the pulse voltage of each of the signals is at a high level.

先ず、キャリア周期開始信号がハイレベルになったときのスイッチ72a,73aと、積分回路74aを含む回路の動作は次のとおりである。   First, the operation of the circuit including the switches 72a and 73a and the integrating circuit 74a when the carrier cycle start signal becomes high level is as follows.

演算処理手段54はスイッチ72a,73aを制御する信号を出力し、減算手段62aの出力を積分回路74aに接続する。この制御信号は、具体的には、線間電圧のレベルの大小にかかわらず、キャリア周期の開始からキャリアの中間点まで継続的にONとなっている。一方、スイッチ73aの出力はハイインピーダンスとなっている。このときの減算手段62aと、スイッチ72a,73aとを介した,積分回路72aの出力電圧波形を図10のキャリア半周期aの区間に示す。   The arithmetic processing means 54 outputs a signal for controlling the switches 72a and 73a, and connects the output of the subtracting means 62a to the integrating circuit 74a. Specifically, this control signal is continuously ON from the start of the carrier cycle to the middle point of the carrier regardless of the level of the line voltage. On the other hand, the output of the switch 73a has a high impedance. The output voltage waveform of the integrating circuit 72a through the subtracting means 62a and the switches 72a and 73a at this time is shown in the section of the carrier half cycle a in FIG.

次に、キャリア周期中間信号がハイレベルになったときのスイッチ72a,73aと、積分回路74aを含む回路の動作は次のとおりである。   Next, the operation of the circuit including the switches 72a and 73a and the integrating circuit 74a when the carrier cycle intermediate signal becomes high level is as follows.

この時点での比較器74aの出力により、演算処理手段54は、積分回路74aの出力が正電圧になっていれば、スイッチ73aを制御して基準電圧生成手段71からの負の基準電圧(−Vref)を積分回路74aに接続し、反対に、積分回路74aの出力が負電圧となっていれば、基準電圧生成手段71からの正の基準電圧(+Vref)を積分回路74aに接続し、積分回路74aの出力を0に近づけ、減算手段62aの出力電圧の積分を終了し、出力電圧とは逆極性の電圧での積分を開始する。   If the output of the comparator 74a at this time causes the output of the integrating circuit 74a to be a positive voltage, the arithmetic processing means 54 controls the switch 73a to control the negative reference voltage (− Vref) is connected to the integrating circuit 74a. Conversely, if the output of the integrating circuit 74a is a negative voltage, the positive reference voltage (+ Vref) from the reference voltage generating means 71 is connected to the integrating circuit 74a to integrate The output of the circuit 74a is brought close to 0, the integration of the output voltage of the subtracting means 62a is terminated, and the integration with a voltage having a polarity opposite to that of the output voltage is started.

また、演算処理手段54は計測器55のカウントアップを開始するとともに、比較器75aの出力を監視する。一方、スイッチ72aの出力はハイインピーダンスとする。このときの減算手段62aと、スイッチ72a,73aを介した,積分回路74aの出力電圧波形を図10のキャリア半周期bの区間に示す。   The arithmetic processing means 54 starts counting up the measuring instrument 55 and monitors the output of the comparator 75a. On the other hand, the output of the switch 72a is set to high impedance. The output voltage waveform of the integrating circuit 74a through the subtracting means 62a and the switches 72a and 73a at this time is shown in the section of the carrier half cycle b in FIG.

この時点でのスイッチ72b,73bと積分回路74bを含む回路の動作は次のとおりである。   The operation of the circuit including the switches 72b and 73b and the integrating circuit 74b at this time is as follows.

演算処理手段54は、スイッチ72bを制御する信号を出力し、減算手段62aの出力を積分回路74bに接続し、積分回路74bでの積分を開始する。スイッチ72bもキャリアの中間点からキャリアの終了時刻まで、半周期の間、継続的にONとなっている。   The arithmetic processing means 54 outputs a signal for controlling the switch 72b, connects the output of the subtracting means 62a to the integrating circuit 74b, and starts integration in the integrating circuit 74b. The switch 72b is also continuously turned ON for a half cycle from the intermediate point of the carrier to the end time of the carrier.

一方、この期間スイッチ73bはハイインピーダンスとなっている。同様にスイッチ72b,73bを介した積分回路74bの出力電圧波形を図10のキャリア半周期bの区間に示す。   On the other hand, the switch 73b has a high impedance during this period. Similarly, the output voltage waveform of the integrating circuit 74b via the switches 72b and 73b is shown in the section of the carrier half cycle b in FIG.

次に、積分回路74aでは、逆極性の基準電圧の積分により出力がゼロ電圧となり、比較器75aの出力の符号が切り替わると、演算処理手段54は、スイッチ73aを制御して、積分回路74aの入力にグランド電位を接続し、この積分回路の出力が0Vに保たれるようにする。同時に計測器55のカウントアップを停止し、カウントした値から先述の図4,図5に示した実施形態1と同様にしてキャリア周期の開始からキャリア周期の中間点までのU−V線間電圧の平均値を得る。   Next, in the integrating circuit 74a, when the output becomes zero voltage due to the integration of the reference voltage having the opposite polarity, and the sign of the output of the comparator 75a is switched, the arithmetic processing means 54 controls the switch 73a to control the integrating circuit 74a. A ground potential is connected to the input so that the output of this integrating circuit is kept at 0V. At the same time, the count-up of the measuring instrument 55 is stopped, and the voltage between the U and V lines from the start of the carrier cycle to the middle point of the carrier cycle is determined from the counted value in the same manner as in the first embodiment shown in FIGS. Get the average value of.

次に、キャリア周期開始信号がハイレベルとなったとき、スイッチ72a,73aと積分回路74aを含む回路の動作は既に説明した動作と同様の動作を行う。   Next, when the carrier cycle start signal becomes high level, the operation of the circuit including the switches 72a and 73a and the integration circuit 74a is the same as the operation already described.

一方、スイッチ72b,73bおよび積分回路74bでは、積分回路出力と逆極性の基準電圧による積分を開始し、積分回路が0電圧になるまでの時間を計測器55で計測し、第一の実施形態と同様にしてキャリア周期の中間点から終了までのキャリア半周期の線間電圧の平均値を得る。   On the other hand, in the switches 72b and 73b and the integration circuit 74b, the integration with the reference voltage having the opposite polarity to the output of the integration circuit is started, and the time until the integration circuit reaches 0 voltage is measured by the measuring device 55. In the same manner as described above, the average value of the line voltage of the carrier half cycle from the middle point to the end of the carrier cycle is obtained.

このように、線間電圧を積分することにより、分圧回路61aの出力がほぼ0Vの時に積分回路に入力する電圧を基準電圧に切り替えられるため、スイッチに電圧が加わっている状態で切り替えを行ったときに発生するノイズを抑えることができる。   In this way, by integrating the line voltage, the voltage input to the integrating circuit can be switched to the reference voltage when the output of the voltage dividing circuit 61a is approximately 0 V. Therefore, switching is performed with the voltage applied to the switch. Noise generated when the

また、PWMインバータ4への入力直流電圧である直流中間コンデンサ3の負側を基準にして計測した電圧を分圧回路61により調整後、減算手段62により線間電圧を生成しているので、直に線間電圧を計測するよりも検出回路70,80,90に加わるコモンモードノイズを低減することができる。   Since the voltage measured with reference to the negative side of the DC intermediate capacitor 3 that is the input DC voltage to the PWM inverter 4 is adjusted by the voltage dividing circuit 61, the line voltage is generated by the subtracting means 62. In addition, it is possible to reduce common mode noise applied to the detection circuits 70, 80, and 90 rather than measuring the line voltage.

従って、V−W線間電圧、W−U線間電圧に関しても、U−V線間電圧検出回路70と同様に構成されたV−W線間電圧検出回路80とW−U線間電圧検出回路90により、キャリア半周期単位でのPWMインバータ4の出力電圧の平均電圧が得られる。   Accordingly, with regard to the V-W line voltage and the W-U line voltage, the V-W line voltage detection circuit 80 and the W-U line voltage detection configured in the same manner as the U-V line voltage detection circuit 70 are used. The circuit 90 obtains an average voltage of the output voltage of the PWM inverter 4 in a carrier half cycle unit.

図11はこの発明の第3の実施の形態を示し、3相の線間電圧を検出する検出回路の構成例である。   FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention, which is a configuration example of a detection circuit for detecting a three-phase line voltage.

この電力変換回路および検出回路には3相の商用電源1と、3相全波整流回路2と、平滑コンデンサ3と、PWMインバータ4と、誘導電動機5と、ゲート信号発生手段45と、キャリア同期信号発生手段53と、U−V線間電圧検出回路70aと、分圧回路61と、減算手段62と、V−W線間電圧伝出回路80aと、W−V線間電圧検出回路90aと、演算処理手段58とを備えている。   This power conversion circuit and detection circuit include a three-phase commercial power source 1, a three-phase full-wave rectifier circuit 2, a smoothing capacitor 3, a PWM inverter 4, an induction motor 5, a gate signal generating means 45, and carrier synchronization. Signal generating means 53, U-V line voltage detecting circuit 70a, voltage dividing circuit 61, subtracting means 62, V-W line voltage transmitting circuit 80a, W-V line voltage detecting circuit 90a, And an arithmetic processing means 58.

ゲート信号発生手段45は、比較器46と、三角波キャリア発生手段47と、電圧指令値生成手段48からなる。また、演算処理手段58にはその一部として計測器59を備えている。   The gate signal generating unit 45 includes a comparator 46, a triangular wave carrier generating unit 47, and a voltage command value generating unit 48. The arithmetic processing means 58 is provided with a measuring instrument 59 as a part thereof.

図11の回路構成が図9の回路構成と異なっている点は、電圧指令値生成手段48が持っているPWMインバータ4の出力電圧の一次周波数の情報を演算処理手段58に入力している点である。   The circuit configuration of FIG. 11 is different from the circuit configuration of FIG. 9 in that information on the primary frequency of the output voltage of the PWM inverter 4 possessed by the voltage command value generation means 48 is input to the arithmetic processing means 58. It is.

次に図12を参照しつつ、U−V線間電圧検出回路70aの動作を説明する。   Next, the operation of the U-V line voltage detection circuit 70a will be described with reference to FIG.

キャリア周期開始信号がハイレベルになったときのスイッチ72a,73aと,積分回路74aを含む回路の動作は、図9に示した第2の実施の形態回路と同じなので、その説明を省略する。   Since the operation of the circuit including the switches 72a and 73a and the integrating circuit 74a when the carrier cycle start signal becomes high level is the same as the circuit of the second embodiment shown in FIG. 9, the description thereof is omitted.

演算処理手段58は、前記一次周波数が所定の周波数を下回っている場合に、積分回路74aでの積分期間を、上述の通常動作での半周期から、例えば図示の例として、キャリア2周期分に設定する。   When the primary frequency is lower than the predetermined frequency, the arithmetic processing means 58 changes the integration period in the integration circuit 74a from the half cycle in the normal operation described above to, for example, two carrier cycles as shown in the figure. Set.

図12の積分回路74aの出力波形を示す。演算処理手段58は、2キャリア周期経過後に、第2の実施の形態回路と同様に、減算手段62aからの積分を停止し、前記基準電圧での積分を開始し、計測器59のカウントアップを開始する。また、同時にスイッチ72b,73bを制御し、積分回路74bでの積分を開始する。このときの積分期間も2キャリア周期分とし、その動作も第2の実施形態と同じなので、説明を省略する。   The output waveform of the integrating circuit 74a of FIG. 12 is shown. The arithmetic processing means 58 stops the integration from the subtracting means 62a after the elapse of two carrier cycles, starts the integration at the reference voltage, and counts up the measuring instrument 59, similarly to the circuit of the second embodiment. Start. At the same time, the switches 72b and 73b are controlled to start integration in the integration circuit 74b. The integration period at this time is also set to two carrier cycles, and the operation thereof is the same as that of the second embodiment, and thus description thereof is omitted.

一方、積分回路74aで積分された電圧を基準電圧により積分し、ゼロ電圧になった場合のスイッチ72a,73aの動作も同様である。計測器59でのカウントされた値はキャリア2周期での出力電圧の積算値である。これより、先述の第1の実施の形態回路と同様にして、キャリア1周期分の線間電圧を得る。   On the other hand, the operation of the switches 72a and 73a when the voltage integrated by the integration circuit 74a is integrated with the reference voltage to become zero voltage is the same. The value counted by the measuring instrument 59 is an integrated value of the output voltage in two carrier cycles. Thus, the line voltage for one carrier cycle is obtained in the same manner as the circuit of the first embodiment.

一般的に、PWM制御を行う電力変換回路が電動機を駆動する場合においては、該電動機への一次周波数を低下させると、その出力電圧も低下し、従って、線間電圧を計測するための検出回路では、積分期間でのパルス幅が狭くなる。また、この検出回路に用いられているスイッチ72a,72b,73a,73bをONまたはOFFする時に信号にノイズが重畳されるために、S/N比も低下するが、図11に示した実施の形態回路では、その計測周期をキャリア周期の2サイクル間とすることで、出力電圧が低くなった場合の平均電圧を、ノイズの影響を避けつつ、より正確に得ることができる。   In general, when a power conversion circuit that performs PWM control drives an electric motor, if the primary frequency to the electric motor is reduced, the output voltage also decreases, and therefore a detection circuit for measuring the line voltage Then, the pulse width in the integration period becomes narrow. Further, since the noise is superimposed on the signal when the switches 72a, 72b, 73a, 73b used in the detection circuit are turned on or off, the S / N ratio is also lowered, but the implementation shown in FIG. In the form circuit, by setting the measurement cycle between two carrier cycles, the average voltage when the output voltage becomes low can be obtained more accurately while avoiding the influence of noise.

この発明の第1の原理説明図First principle explanatory diagram of the present invention 図1の変形例を説明する説明図Explanatory drawing explaining the modification of FIG. この発明の第2の原理説明図Second principle explanatory diagram of the present invention この発明の第1の実施の形態を示す構成図The block diagram which shows 1st Embodiment of this invention 図4の変形例を示す構成図The block diagram which shows the modification of FIG. 従来例を示す構成図Configuration diagram showing a conventional example 図6の電圧検出回路を示す詳細構成図Detailed configuration diagram showing the voltage detection circuit of FIG. 図7の動作を説明する各部波形図Waveform diagram of each part for explaining the operation of FIG. この発明の第2の実施の形態を示す構成図The block diagram which shows 2nd Embodiment of this invention 図9の動作を説明する各部波形図Each part waveform diagram explaining the operation of FIG. この発明の第3の実施の形態を示す構成図The block diagram which shows 3rd Embodiment of this invention 図11の動作を説明する各部波形図Waveform diagram of each part for explaining the operation of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…商用電源、2…3相全波整流回路、3…平滑コンデンサ、4…PWM(パルス幅変調)インバータ、5…誘導電動機、15…三角波発生回路、21,21a,21b…U相電圧検出用信号生成回路、22…分圧回路、23…基準電圧生成回路、24a,24b…アナログスイッチ、25…積分回路、26a,26b…比較器、31,31a,31b…V相電圧検出用信号生成回路、41,41a,41b…W相電圧検出用信号生成回路、45…ゲート信号生成手段、46…比較器、47…三角波キャリア発生手段、48…電圧指令値発生手段、50…演算処理装置、51a〜51c…計測器、53…キャリア同期信号発生手段、54,58…演算処理手段、55,59…計測器、61…分圧回路、62…減算手段、70,70a…U−V線間電圧検出回路、71…基準電圧生成手段、72a,72b,73a,73b…すいっち、74a,74b…積分回路、75a,75b…比較器、80,80a…V−W線間電圧検出回路、90,90a…W−U線間電圧検出回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Commercial power supply, 2 ... 3-phase full wave rectifier circuit, 3 ... Smoothing capacitor, 4 ... PWM (pulse width modulation) inverter, 5 ... Induction motor, 15 ... Triangular wave generation circuit, 21, 21a, 21b ... U-phase voltage detection Signal generation circuit, 22 ... Voltage division circuit, 23 ... Reference voltage generation circuit, 24a, 24b ... Analog switch, 25 ... Integration circuit, 26a, 26b ... Comparator, 31, 31a, 31b ... V-phase voltage detection signal generation Circuit, 41, 41a, 41b ... W-phase voltage detection signal generation circuit, 45 ... Gate signal generation means, 46 ... Comparator, 47 ... Triangular wave carrier generation means, 48 ... Voltage command value generation means, 50 ... Arithmetic processing device, 51a to 51c ... measuring instrument, 53 ... carrier synchronization signal generating means, 54, 58 ... arithmetic processing means, 55, 59 ... measuring instrument, 61 ... voltage dividing circuit, 62 ... subtracting means, 70, 70a ... U-V Inter-voltage detection circuit 71... Reference voltage generating means 72 a, 72 b, 73 a, 73 b..., 74 a, 74 b ... integration circuit, 75 a, 75 b ... comparator, 80, 80 a. 90, 90a ... W-U line voltage detection circuit.

Claims (5)

制御信号とキャリアとの比較結果に基き制御され、交流を直流または直流を交流に変換する電力変換回路の交流電圧検出方式において、
前記電力変換回路の交流側パルス出力電圧および基準電圧を積分する積分手段と、前記交流側パルス出力電圧の積分量を基準電圧にて積分するのに要する時間を測定する測定手段とを設け、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することを特徴とする電力変換回路の交流電圧検出方式。
In the AC voltage detection method of the power conversion circuit that is controlled based on the comparison result between the control signal and the carrier and converts AC to DC or DC to AC,
An integrating means for integrating the AC side pulse output voltage and the reference voltage of the power conversion circuit; and a measuring means for measuring the time required to integrate the integration amount of the AC side pulse output voltage with the reference voltage. An AC voltage detection method for a power conversion circuit, wherein an AC side pulse output voltage within one cycle is detected.
前記キャリアの1周期内で交流パルス電圧が出力されている期間には、交流側パルス出力電圧に比例する第1信号を積分手段にて積分し、交流側パルス出力電圧がゼロになった時点から前記第1信号とは逆極性の基準電圧にて前記積分手段による積分値をさらに積分し、出力電圧がゼロになった時点から積分値がゼロになるまでの時間を計測し、その計測時間と、前記交流側パルス出力電圧と前記第1信号との比と、前記基準電圧の電圧値と、キャリア周期とから、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路の交流電圧検出方式。   During the period in which the AC pulse voltage is output within one cycle of the carrier, the first signal proportional to the AC side pulse output voltage is integrated by the integrating means, and from the time when the AC side pulse output voltage becomes zero. The integration value by the integration means is further integrated with a reference voltage having a polarity opposite to that of the first signal, and the time from when the output voltage becomes zero until the integration value becomes zero is measured. The AC side pulse output voltage within one cycle of the carrier is detected from the ratio of the AC side pulse output voltage to the first signal, the voltage value of the reference voltage, and the carrier cycle. Item 2. An AC voltage detection method for a power conversion circuit according to Item 1. 前記電力変換回路の直流側の何れか一端を基準電位としたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路の交流電圧検出方式。   2. The AC voltage detection system for a power conversion circuit according to claim 1, wherein one end of the DC side of the power conversion circuit is set as a reference potential. 前記キャリアが対称三角波のときには、該キャリアの半周期内の間交流側パルス出力電圧に比例する第1信号を積分手段にて積分し、前記キャリアの半周期または該キャリアの1周期が終了した時点から前記第1信号とは逆極性の基準電圧にて前記積分手段による積分値をさらに積分し、前記基準電圧を入力してから積分値がゼロになるまでの時間を計測し、その計測時間と、前記交流側パルス出力電圧と前記第1信号との比と、前記基準電圧の電圧値と、キャリア周期とから、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路の交流電圧検出方式。   When the carrier is a symmetric triangular wave, a first signal proportional to the AC side pulse output voltage is integrated by an integrating means during the half cycle of the carrier, and when the half cycle of the carrier or one cycle of the carrier is completed The integration value by the integration means is further integrated with a reference voltage having a polarity opposite to that of the first signal, and the time from when the reference voltage is input until the integration value becomes zero is measured. The AC side pulse output voltage within one cycle of the carrier is detected from the ratio of the AC side pulse output voltage to the first signal, the voltage value of the reference voltage, and the carrier cycle. Item 2. An AC voltage detection method for a power conversion circuit according to Item 1. 前記制御信号が所定の値以下のときには、前記キャリアの予め定める複数周期内の間交流側パルス出力電圧に比例する第1信号を積分手段にて積分し、該複数キャリア周期終了後前記第1信号とは逆極性の基準電圧にて前記積分手段による積分値をさらに積分し、前記基準電圧での積分を始めた時点から積分値がゼロになるまでの時間を計測し、その計測時間と、前記交流側パルス出力電圧と前記第1信号との比と、前記基準電圧の電圧値と、キャリア周期とから、キャリアの1周期内の交流側パルス出力電圧を検出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換回路の交流電圧検出方式。

When the control signal is equal to or less than a predetermined value, the first signal proportional to the AC side pulse output voltage is integrated by integrating means during a plurality of predetermined periods of the carrier, and the first signal is integrated after the end of the plurality of carrier periods. And further integrating the integration value by the integration means with a reference voltage having a reverse polarity, and measuring the time from the start of integration with the reference voltage until the integration value becomes zero, the measurement time, 2. The AC-side pulse output voltage within one carrier cycle is detected from the ratio of the AC-side pulse output voltage to the first signal, the voltage value of the reference voltage, and the carrier cycle. AC voltage detection method for the power conversion circuit described in 1.

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