JP2007028836A - Inverter device - Google Patents

Inverter device Download PDF

Info

Publication number
JP2007028836A
JP2007028836A JP2005209739A JP2005209739A JP2007028836A JP 2007028836 A JP2007028836 A JP 2007028836A JP 2005209739 A JP2005209739 A JP 2005209739A JP 2005209739 A JP2005209739 A JP 2005209739A JP 2007028836 A JP2007028836 A JP 2007028836A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
value
arm switching
time
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005209739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4631575B2 (en
Inventor
Naomi Goto
尚美 後藤
Yasufumi Kurahashi
康文 倉橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2005209739A priority Critical patent/JP4631575B2/en
Publication of JP2007028836A publication Critical patent/JP2007028836A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4631575B2 publication Critical patent/JP4631575B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized inverter device that can detect an effective value of a direct current or a value correlated with the effective value. <P>SOLUTION: As shown in Fig.1, the inverter device comprises a current detector (shunt resistor 10) between an inverter circuit and a DC power supply, and also comprises a control circuit 7 that operates a product of a time when only one of upper arm switching elements (U, V, and W) is turned on and a value obtained by multiplying a current value detected by the current detector, and a product of the time when the one switching element is turned on and the value obtained by multiplying the current value detected by the current detector. By this, the value correlated with a current of the effective value can be calculated by using only control software. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流電源からの直流電流の実効値もしくはその実効値と相関のある値を検出するインバータ装置に関するものである。   The present invention relates to an inverter device that detects an effective value of a DC current from a DC power source or a value correlated with the effective value.

従来、直流電源からの直流電流の検出に関しては、直流電源からインバータ装置への電源ラインに電流センサを設け、直流電流のピーク値を、また、抵抗とコンデンサの積分により平均値を検出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, with regard to detection of direct current from a direct current power supply, there is a method in which a current sensor is provided in the power supply line from the direct current power supply to the inverter device to detect the peak value of direct current and the average value by integration of a resistor and a capacitor. It is known (see, for example, Patent Document 1).

図11は、従来のインバータ装置とその周辺の電気回路図である。インバータ装置121の制御回路108は、回転数指令信号(図示せず)等に基づき、インバータ回路37を構成するスイッチング素子2を制御し、バッテリー1からの直流電圧をPWM変調でスイッチングすることにより、交流電流をモータ30を構成する固定子巻線28へ出力する。そして、回転子29が駆動される。バッテリー1とインバータ回路37との間には電流センサ6が設けられている。   FIG. 11 is a circuit diagram of a conventional inverter device and its periphery. The control circuit 108 of the inverter device 121 controls the switching element 2 constituting the inverter circuit 37 based on a rotation speed command signal (not shown) and the like, and switches the DC voltage from the battery 1 by PWM modulation. An alternating current is output to the stator winding 28 constituting the motor 30. Then, the rotor 29 is driven. A current sensor 6 is provided between the battery 1 and the inverter circuit 37.

スイッチング素子2について、上アームスイッチング素子をU,V,W、下アームスイッチング素子をX,Y,Zと定義する。スイッチング素子2としては、トランジスタ、IGBT等が用いられる。また、インバータ回路37を構成するダイオード3は、固定子巻線28に流れる電流の還流ルートとなる。   For the switching element 2, the upper arm switching element is defined as U, V, W, and the lower arm switching element is defined as X, Y, Z. As the switching element 2, a transistor, an IGBT, or the like is used. The diode 3 constituting the inverter circuit 37 serves as a return route for the current flowing through the stator winding 28.

電流センサ6により検出される直流電流の瞬時値は、オペアンプ、抵抗とコンデンサによる積分回路などで構成される平均電流検出回路11により平均電流に変換されて、制御回路108へ伝達される。そして、バッテリー1の電圧と平均電流との積から、インバータ装置121の消費電力が算出される。消費電力算出は、直流電源であるバッテリー1の許容値を超えないように、インバータ装置121の消費電力制限を行う上で不可欠である。   The instantaneous value of the direct current detected by the current sensor 6 is converted into an average current by an average current detection circuit 11 configured by an operational amplifier, an integration circuit including a resistor and a capacitor, and the like, and is transmitted to the control circuit 108. Then, the power consumption of the inverter device 121 is calculated from the product of the voltage of the battery 1 and the average current. The power consumption calculation is indispensable for limiting the power consumption of the inverter device 121 so as not to exceed the allowable value of the battery 1 that is a DC power supply.

また、電流センサ6により検出される直流電流の瞬時値は、オペアンプなどで構成されるピーク電流検出回路12により許容値を超えた場合には、ローレベルとなる信号に変換されて制御回路108へ伝達される。そして、信号がローレベルとなった場合、スイッチング素子2の動作を停止させて、スイッチング素子2の破損が防止される。
特開平7−67248号公報(第5頁、第1図、第2図)
The instantaneous value of the direct current detected by the current sensor 6 is converted to a low level signal when the peak current detection circuit 12 configured by an operational amplifier or the like exceeds an allowable value, and is sent to the control circuit 108. Communicated. When the signal becomes a low level, the operation of the switching element 2 is stopped and the switching element 2 is prevented from being damaged.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-67248 (5th page, FIGS. 1 and 2)

上記従来の直流電源からの直流電流を検出する方法においては、平均電流及びピーク電流が検出される。然しながら、実効値電流もしくは実効値と相関のある電流は検出していない。そのため、直流電源の内部抵抗による電力損失、発熱は検出することができない。また、電流センサをシャント抵抗で構成した場合の、シャント抵抗の電力損失、発熱も検出することができない。さらに、直流電流の瞬時値を実効値に変換できる電気回路を追加すると、インバータ装置が大型化してしまう。   In the conventional method of detecting a direct current from a direct current power source, an average current and a peak current are detected. However, the effective value current or the current correlated with the effective value is not detected. Therefore, power loss and heat generation due to the internal resistance of the DC power source cannot be detected. In addition, when the current sensor is composed of a shunt resistor, the power loss and heat generation of the shunt resistor cannot be detected. Furthermore, if an electric circuit capable of converting an instantaneous value of a direct current into an effective value is added, the inverter device becomes large.

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型で、直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を検出できるインバータ装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to provide an inverter device that is small in size and can detect an effective value of a direct current or a value correlated with an effective value.

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源との間に電流検出器を備え、上アームスイッチング素子一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積、及び、下アームスイッチング素子一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積とを演算する制御装置を備えたものである。   In order to solve the above-mentioned problem, the inverter device of the present invention includes a current detector between the DC power source and the time when only one upper arm switching element is ON and is detected by the current detector at that time. And the product of the time when only one lower arm switching element is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time. It is provided with a control device for calculating.

上記構成により、電気回路を追加することなく、制御ソフトのみで実効値電流と相関のある値の算出が可能となる。そして、更には、平方根演算を行うことにより、実効値そのものを算出できる。従って、小型で、直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を検出できるインバータ装置を実現できる。   With the above configuration, it is possible to calculate a value having a correlation with the effective current only with the control software without adding an electric circuit. Further, the effective value itself can be calculated by performing a square root operation. Therefore, it is possible to realize an inverter device that is small and can detect an effective value of a direct current or a value correlated with the effective value.

本発明のインバータ装置は、特段の回路を追加することなく小型で、直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を検出できる。   The inverter device of the present invention is small in size without adding a special circuit, and can detect an effective value of a direct current or a value correlated with an effective value.

第1の発明は、直流電源の正側に接続される上アームスイッチング素子と負側に接続される下アームスイッチング素子とを直列接続した回路を2相以上備え、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との接続点を負荷に接続し、直流電源の直流電圧をスイッチングすることにより交流電流を負荷へ出力するインバータ回路と、直流電源とインバータ回路との間に電流検出器と、複数の上アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積、及び、複数の下アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積とを演算する制御装置を備えたものである。   The first invention comprises two or more phases of a circuit in which an upper arm switching element connected to the positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the negative side are connected in series, and the upper arm switching element and the lower arm switching An inverter circuit that outputs an alternating current to the load by switching the DC voltage of the DC power supply by connecting the connection point with the element to the load, a current detector between the DC power supply and the inverter circuit, and a plurality of upper arms The product of the time when only one of the switching elements is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time, and only one of the plurality of lower arm switching elements is ON And a control device that calculates the product of the current time and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time.

上記構成により、電気回路を追加することなく、制御ソフトのみで実効値電流と相関のある値の算出が可能となり、小型で、直流電流の実効値と相関のある値を検出できるインバータ装置を実現できる。   With the above configuration, it is possible to calculate a value that correlates with the rms current with only control software without adding an electric circuit, and a compact inverter device that can detect a value that correlates with the rms value of the DC current is realized. it can.

第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、上アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積、及び、下アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積との演算結果に基づいて、さらに直流電源との間に流れる直流電流の実効値を演算する制御装置を備えたものである。これにより、小型で、直流電流の実効値を検出できるインバータ装置を実現できる。   According to a second invention, in the inverter device of the first invention, a time when only one of the upper arm switching elements is ON and a value obtained by squaring the current value detected by the current detector at the time. Based on the product and the calculation result of the product of the time when only one of the lower arm switching elements is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time, further DC A control device for calculating an effective value of a direct current flowing between the power source and the power source is provided. As a result, a small-sized inverter device that can detect the effective value of the direct current can be realized.

第3の発明は、第1または2の発明のインバータ装置において、位相幅120度に渡り演算を実行する。位相幅120度において、トルク変動等に起因して位相により異なる電流変化の位相幅360度一巡の傾向を凡そ把握できるため、これにより、迅速に演算を実行できる。   According to a third aspect, in the inverter device according to the first or second aspect, the calculation is performed over a phase width of 120 degrees. At a phase width of 120 degrees, it is possible to grasp the tendency of a round of the phase width of 360 degrees of the current change that varies depending on the phase due to torque fluctuations, etc., so that the calculation can be performed quickly.

第4の発明は、第1から3の発明のインバータ装置において、モータの1回転に渡り演算を実行する。これにより、モータの1回転に渡るトルク変動等による電流変動も含めた正確な演算結果を得られる。   According to a fourth invention, in the inverter device according to the first to third inventions, the calculation is executed over one rotation of the motor. Thereby, an accurate calculation result including current fluctuation due to torque fluctuation over one rotation of the motor can be obtained.

第5の発明は、第1から4の発明のインバータ装置において、電流検出器を、シャント抵抗とする。これにより、ピークの高い矩形波状で実効値の大きい電流が流れるシャント抵抗の電力損失、発熱を検出することができるようになり、信頼性向上に寄与することができる。   According to a fifth invention, in the inverter device of the first to fourth inventions, the current detector is a shunt resistor. As a result, it becomes possible to detect power loss and heat generation of the shunt resistor in which a current having a large effective value in a rectangular wave shape with a high peak can be detected, which can contribute to improvement in reliability.

第6の発明は、第1から5の発明のインバータ装置において、車両に搭載されるものである。これにより、小型で、直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を検出できるため、車両搭載機器として重要な小型軽量化に寄与することができる。   A sixth invention is an inverter device according to the first to fifth inventions, which is mounted on a vehicle. Thereby, since it is small and can detect the effective value of DC current or a value correlated with the effective value, it can contribute to the reduction in size and weight that is important as a vehicle-mounted device.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1に、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置の電気回路図を示す。従来のインバータ装置の電気回路図である図11との違いは、平均電流検出回路11、ピーク電流検出回路12が削除され、制御回路108が制御回路7に、インバータ装置121がインバータ装置21となっている点である。また、電流センサ6が電流検出器としてのシャント抵抗10に置き換わり、直流電流の瞬時値が、制御回路7に直接入力される。他の同一箇所には、同一符号を用いている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an electric circuit diagram of the inverter device according to Embodiment 1 of the present invention. The difference from FIG. 11, which is an electrical circuit diagram of a conventional inverter device, is that the average current detection circuit 11 and the peak current detection circuit 12 are deleted, the control circuit 108 becomes the control circuit 7, and the inverter device 121 becomes the inverter device 21. It is a point. Further, the current sensor 6 is replaced with a shunt resistor 10 as a current detector, and an instantaneous value of the direct current is directly input to the control circuit 7. The same reference numerals are used for other identical portions.

また、上アームスイッチング素子U,V,W、下アームスイッチング素子X,Y,Zと並列に接続されている各ダイオードを、それぞれ、3U,3V,3W及び3X,3Y,3Zと定義する。   Also, the diodes connected in parallel with the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z are defined as 3U, 3V, 3W and 3X, 3Y, 3Z, respectively.

インバータ装置21の制御回路7は、回転数指令信号(図示せず)等に基づいてインバータ回路37を構成するスイッチング素子2を制御し、バッテリー1からの直流電圧をPWM変調でスイッチングすることにより、交流電流をモータ30を構成する固定子巻線28へ出力する。すなわち、制御回路7は、上アームスイッチング素子U,V,W、下アームスイッチング素子X,Y,Zと、接続線18により接続されており、各スイッチング素子を制御している。スイッチング素子がIGBT、パワーMOSFETの場合はゲート電圧を、パワートランジスタの場合はベース電流を制御する。   The control circuit 7 of the inverter device 21 controls the switching element 2 constituting the inverter circuit 37 based on a rotation speed command signal (not shown) and the like, and switches the DC voltage from the battery 1 by PWM modulation, An alternating current is output to the stator winding 28 constituting the motor 30. That is, the control circuit 7 is connected to the upper arm switching elements U, V, W, and the lower arm switching elements X, Y, Z by the connection line 18 and controls each switching element. When the switching element is an IGBT or a power MOSFET, the gate voltage is controlled. When the switching element is a power transistor, the base current is controlled.

シャント抵抗10により検出される直流電流の瞬時値は、制御回路7へ伝達され、スイッチング素子2等を保護するための判断に用いられる。また、制御回路7は、上記スイッチング及び直流電流の瞬時値に基づいて、バッテリー1とインバータ装置21との間に流れる直流電流の実効値もしくはその実効値と相関のある値を算出する。   The instantaneous value of the direct current detected by the shunt resistor 10 is transmitted to the control circuit 7 and used for determination for protecting the switching element 2 and the like. Further, the control circuit 7 calculates an effective value of the direct current flowing between the battery 1 and the inverter device 21 or a value correlated with the effective value based on the instantaneous values of the switching and the direct current.

これについて、正弦波状の交流電流を出力する場合を例に以下説明する。図2は、正弦波駆動用インバータ装置の各相出力のDuty特性図の一例であり、3相変調の場合を示している。この特性図で、U相端子電圧41、V相端子電圧42、W相端子電圧43を示している。これらの端子電圧はPWM変調にて縦軸に示すDuty(%)で実現される。   This will be described below using a case where a sinusoidal alternating current is output as an example. FIG. 2 is an example of a duty characteristic diagram of each phase output of the inverter device for sine wave drive, and shows a case of three-phase modulation. In this characteristic diagram, a U-phase terminal voltage 41, a V-phase terminal voltage 42, and a W-phase terminal voltage 43 are shown. These terminal voltages are realized by duty (%) indicated on the vertical axis by PWM modulation.

図3は、3相変調のキャリア周期内でのスイッチングのタイミングチャートであり、キャリア周期内での上アームスイッチング素子U,V,W、下アームスイッチング素子X,Y,ZのON/OFFの一例を示している。これは、一般的に、三角波とマイコンのタイマ機能により具現化される。但し、表示を簡明にするために、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との短絡防止用デッドタイムは割愛している。   FIG. 3 is a timing chart of switching within the carrier period of the three-phase modulation, and an example of ON / OFF of the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z within the carrier period. Is shown. This is generally realized by a triangular wave and a timer function of a microcomputer. However, in order to simplify the display, a dead time for preventing a short circuit between the upper arm switching element and the lower arm switching element is omitted.

図3の場合、図2において点α付近でのタイミングチャートである。図3に示す如く、各スイッチング素子のスイッチングには、(a),(b),(c),(d)の4モードの期間があり、各期間における電流経路説明の電気回路図を図4から図7に示す。   3 is a timing chart in the vicinity of the point α in FIG. As shown in FIG. 3, switching of each switching element has four mode periods (a), (b), (c), and (d), and an electric circuit diagram for explaining a current path in each period is shown in FIG. To FIG.

図4に示す期間(a)においては、上アームスイッチング素子U,V,W全てがOFF、下アームスイッチング素子X,Y,Z全てがONである。U相電流、V相電流がそれぞ
れ、下アームスイッチング素子X,Yと並列のダイオード3X,3Yから固定子巻線28へ流れ、W相電流は固定子巻線28から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。すなわち、下アームとモータ30間で電流が循環している。このため、バッテリー1からインバータ回路37へは電力供給されない非通電の状態にある。
In the period (a) shown in FIG. 4, all the upper arm switching elements U, V, W are OFF, and all the lower arm switching elements X, Y, Z are ON. U-phase current and V-phase current flow from the diodes 3X and 3Y in parallel with the lower arm switching elements X and Y to the stator winding 28, respectively, and W-phase current flows from the stator winding 28 to the lower arm switching element Z. ing. That is, current circulates between the lower arm and the motor 30. Therefore, power is not supplied from the battery 1 to the inverter circuit 37.

図5に示す期間(b)においては、上アームスイッチング素子UがON、下アームスイッチング素子Y,ZがONである。U相電流は、上アームスイッチング素子Uから固定子巻線28へ流れ、V相電流は下アームスイッチング素子Yと並列のダイオード3Yから固定子巻線28へ流れ、W相電流は固定子巻線28から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。このため、バッテリー1からインバータ回路37へ電力供給される通電状態にある。このとき、電源ラインには、U相の相電流が流れる。   In the period (b) shown in FIG. 5, the upper arm switching element U is ON, and the lower arm switching elements Y and Z are ON. The U-phase current flows from the upper arm switching element U to the stator winding 28, the V-phase current flows from the diode 3Y in parallel with the lower arm switching element Y to the stator winding 28, and the W-phase current flows to the stator winding. 28 flows out to the lower arm switching element Z. Therefore, the battery 1 is in an energized state in which power is supplied from the battery 1 to the inverter circuit 37. At this time, a U-phase current flows through the power supply line.

図6に示す期間(c)においては、上アームスイッチング素子U,VがON、下アームスイッチング素子ZがONである。U相電流、V相電流は、それぞれ、上アームスイッチング素子U,Vから固定子巻線28へ流れ、W相電流は固定子巻線28から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。このため、バッテリー1からインバータ回路37へ電力供給される通電状態にある。そして、電源ラインには、W相の相電流が流れる。   In the period (c) shown in FIG. 6, the upper arm switching elements U and V are ON, and the lower arm switching element Z is ON. The U-phase current and the V-phase current flow from the upper arm switching elements U and V to the stator winding 28, respectively, and the W-phase current flows from the stator winding 28 to the lower arm switching element Z. Therefore, the battery 1 is in an energized state in which power is supplied from the battery 1 to the inverter circuit 37. A W-phase current flows through the power supply line.

図7に示す期間(d)においては、上アームスイッチング素子U,V,W全てがON、下アームスイッチング素子X,Y,Z全てがOFFである。U相電流、V相電流は、それぞれ、上アームスイッチング素子U,Vから固定子巻線28へ流れ、W相電流は固定子巻線28から上アームスイッチング素子Wと並列のダイオード3Wへ流れ込んでいる。すなわち、上アームとモータ30間で電流が循環している。このため、バッテリー1からインバータ回路37へは電力供給されない非通電の状態にある。   In the period (d) shown in FIG. 7, all the upper arm switching elements U, V, W are ON, and all the lower arm switching elements X, Y, Z are OFF. U-phase current and V-phase current flow from upper arm switching elements U and V to stator winding 28, respectively, and W-phase current flows from stator winding 28 to diode 3W in parallel with upper arm switching element W. Yes. That is, current circulates between the upper arm and the motor 30. Therefore, power is not supplied from the battery 1 to the inverter circuit 37.

図8に、上記に係るキャリア周期内における直流電流の例を示す。期間(a)及び期間(d)では流れず、期間(b)ではU相の相電流iUが流れ、期間(c)ではW相の相電流iWが流れている。ピーク値が大きい矩形波状の電流であるため、実効値が大きく、シャント抵抗10の電力損失、発熱は大きい。   FIG. 8 shows an example of a direct current in the carrier cycle according to the above. In the period (a) and the period (d), the U-phase current iU flows in the period (b), and the W-phase current iW flows in the period (c). Since the current is a rectangular wave having a large peak value, the effective value is large, and the power loss and heat generation of the shunt resistor 10 are large.

図3から図7で示したように、上アームスイッチング素子U,V,WのON、OFFの状態で電源ライン電流、すなわち直流電流の有無、そして、その通電時間を知ることができる。上アームスイッチング素子のONする相が無い時は流れず(非通電)、1相のみON時はその相の電流が流れ(通電)、2相ON時は残りの相の電流が流れ(通電)、3相全てON時は流れない(非通電)。   As shown in FIGS. 3 to 7, the power line current, that is, the presence or absence of a direct current, and the energization time can be known when the upper arm switching elements U, V, W are turned on and off. When the upper arm switching element does not have an ON phase, it does not flow (not energized). When only one phase is ON, the current of that phase flows (energized). When the two phase is ON, the current of the remaining phase flows (energized). It does not flow when all three phases are ON (not energized).

ここで、上アームスイッチング素子2相がON時は、残りの相の下アームスイッチング素子がONしているので、次のように言い換えることができる。すなわち、複数相に備えた上アームスイッチング素子のうち1相のみON時は(当該相の)電流が流れ、複数相に備えた下アームスイッチング素子のうち1相のみON時は(当該相の)電流が流れる。   Here, when the upper arm switching element 2 phase is ON, since the lower arm switching elements of the remaining phases are ON, it can be rephrased as follows. That is, when only one phase is turned on among the upper arm switching elements provided for a plurality of phases, a current flows (of the relevant phase), and when only one phase is turned on among the lower arm switching elements provided for the plural phases (of the relevant phase). Current flows.

図9に、図8の時間軸を拡大した図を示す。ここで、τ1*iU+τ2*iWを、キャリア周期内の前半と後半で行い、その和をキャリア周期の時間で割ることにより、当該キャリア周期での、直流電流の実効値と相関のある値を求めることができる。キャリア周期内の前半もしくは後半のみで演算し、その値をキャリア周期の半分の時間で割っても良い。ここで、上記実効値と相関のある値とは、実効値を二乗した値である。そのため、この値を、この電流の流れる抵抗の抵抗値に掛けることにより、この抵抗の消費電力を演算できる。 FIG. 9 shows an enlarged view of the time axis of FIG. Here, τ1 * iU 2 + τ2 * iW 2 is performed in the first half and the second half in the carrier period, and the sum is divided by the time of the carrier period, thereby correlating with the effective value of the DC current in the carrier period. The value can be determined. The calculation may be performed only in the first half or the second half of the carrier period, and the value may be divided by the half of the carrier period. Here, the value having a correlation with the effective value is a value obtained by squaring the effective value. Therefore, the power consumption of this resistor can be calculated by multiplying this value by the resistance value of the resistor through which this current flows.

iU、iWはシャント抵抗10により検出できるが、t1〜t2の時間τ1、t2〜t
3の時間τ2、t4〜t5の時間τ2、t5〜t6の時間τ1を測定するとなれば、別途電気回路が必要になる。然しながら、制御回路7は、インバータ回路37を構成するスイッチング素子2を制御しているので、上アームスイッチング素子、下アームスイッチング素子のON/OFF状況、ON時間は把握済である。また、キャリア周期も把握済である。すなわち、上アームスイッチング素子UのON時間τ1、下アームスイッチング素子ZのON時間τ2、キャリア周期τを把握済である。そのため、制御回路7は、t1〜t2の時間τ1、t2〜t3の時間τ2、t4〜t5の時間τ2、t5〜t6の時間τ1、キャリア周期τを測定する必要はない。
Although iU and iW can be detected by the shunt resistor 10, the time τ1, t2 to t2 from t1 to t2
If a time τ2 of 3, a time τ2 of t4 to t5, and a time τ1 of t5 to t6 are measured, a separate electric circuit is required. However, since the control circuit 7 controls the switching element 2 constituting the inverter circuit 37, the ON / OFF status and the ON time of the upper arm switching element and the lower arm switching element are already known. In addition, the carrier cycle has been grasped. That is, the ON time τ1 of the upper arm switching element U, the ON time τ2 of the lower arm switching element Z, and the carrier period τ have been grasped. Therefore, the control circuit 7 does not need to measure the time τ1 from t1 to t2, the time τ2 from t2 to t3, the time τ2 from t4 to t5, the time τ1 from t5 to t6, and the carrier period τ.

従って、制御回路7は、上アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間にシャント抵抗10により検出される電流値の二乗との積、及び、下アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間にシャント抵抗10により検出される電流値の二乗との積を、電気回路を追加することなく、容易に演算できる。   Therefore, the control circuit 7 determines the product of the time during which only one of the upper arm switching elements is ON and the square of the current value detected by the shunt resistor 10 at that time, and one of the lower arm switching elements. The product of the time during which only one is ON and the square of the current value detected by the shunt resistor 10 at that time can be easily calculated without adding an electric circuit.

そして、直流電流の実効値もしくはその実効値と相関のある値を演算すべき期間に渡り、上記演算を行い、それらの和を求め、当該期間の時間で割ることにより、実効値を二乗した値、すなわ実効値と相関のある値を得られる。また、上記演算値の平方根を求めることにより、実効値そのものを得られる。   Then, over the period in which the effective value of DC current or a value correlated with the effective value is calculated, the above calculation is performed, the sum of them is obtained, and the effective value is squared by dividing by the time of the period. In other words, a value correlated with the effective value can be obtained. In addition, the effective value itself can be obtained by obtaining the square root of the calculated value.

従って、小型で、直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を検出できるインバータ装置が得られる。また、これらの直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を用いて、出力制限、停止など出力調節を行い、信頼性の向上を図ることができる。対象としては、バッテリー1の内部抵抗による電力損失、発熱、また、シャント抵抗10の電力損失、発熱抑制、保護がある。バッテリー1と並列に電流平滑コンデンサを設けた場合には、当該平滑コンデンサの発熱抑制、保護がある。   Therefore, it is possible to obtain an inverter device that is small and can detect an effective value of a direct current or a value correlated with the effective value. Further, by using the effective value of these direct currents or a value correlated with the effective value, output adjustment such as output limitation and stop can be performed to improve the reliability. Targets include power loss and heat generation due to the internal resistance of the battery 1, and power loss, heat generation suppression, and protection of the shunt resistor 10. In the case where a current smoothing capacitor is provided in parallel with the battery 1, heat generation of the smoothing capacitor is suppressed and protected.

尚、上記実施の形態において、モータを特定していないが、誘導モータ、センサレスDCブラシレスモータ等いずれでもよい。PWM変調は3相変調について説明したが、2相変調でも同様に適用できる。また、正弦波状の交流電流を出力する場合について説明したが、120度通電方式、PAM変調等にも適用できる。シャント抵抗10からの直流電流の瞬時値が、直接制御回路7に入力される例を示したが、シャント抵抗10と制御回路7の間に、信号増幅、電圧シフトなどを行うオペアンプを設けても良い。また、シャント抵抗に限らず、他の電流センサでも良い。   In the above embodiment, the motor is not specified, but any of an induction motor, a sensorless DC brushless motor, or the like may be used. Although PWM modulation has been described for three-phase modulation, two-phase modulation can be similarly applied. Moreover, although the case where a sinusoidal alternating current was output was demonstrated, it is applicable also to a 120 degree | times energization system, PAM modulation, etc. Although an example in which the instantaneous value of the direct current from the shunt resistor 10 is directly input to the control circuit 7 has been shown, an operational amplifier that performs signal amplification, voltage shift, etc. may be provided between the shunt resistor 10 and the control circuit 7. good. Further, the current sensor is not limited to the shunt resistor.

(実施の形態2)
図10に、位相とU相の相電流(iU)51、V相の相電流(iV)52、W相の相電流(iW)53との関連を示す。位相による電流変化が位相幅360度で一巡する。また、これらの相電流は、図8に示す如く、直流電流に現れる。そのため、位相幅360度毎に直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を演算することにより、トルク変動等に起因する位相に関連する実効値変化を一巡させて、正確な平均値を得られる。
(Embodiment 2)
FIG. 10 shows the relationship between the phase and the U-phase phase current (iU) 51, the V-phase phase current (iV) 52, and the W-phase phase current (iW) 53. The current change due to the phase makes a round with a phase width of 360 degrees. Further, these phase currents appear in a direct current as shown in FIG. Therefore, by calculating the effective value of DC current or a value correlated with the effective value for every 360 degrees of phase width, the effective value change related to the phase caused by torque fluctuation and the like is made a round, and an accurate average value is obtained. can get.

一方、位相幅120度は電流変化傾向の一つの区切りとして、位相幅360度において3回繰り返されている。トルク変動等に起因して位相により異なる電流変化の位相幅360度一巡の傾向を凡そ把握できる。そのため、位相幅120度毎に直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を演算することにより、迅速に演算を実行することができる。   On the other hand, the phase width of 120 degrees is repeated three times at a phase width of 360 degrees as one break of the current change tendency. It is possible to grasp the tendency of the phase width of 360 degrees of the current change that varies depending on the phase due to torque fluctuation or the like. Therefore, the calculation can be quickly performed by calculating the effective value of the direct current or a value correlated with the effective value for each phase width of 120 degrees.

センサレスDCブラシレスモータ等磁石回転子を有するモータにおいては、位相幅360度と磁石回転子の1回転とは、磁石回転子の極数により、必ずしも一致しない。そのため、磁石回転子すなわちモータの1回転に渡り直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を演算することにより、モータの1回転に渡るトルク変動等による電流変動も含め
た正確な直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を得られる。
In a motor having a magnet rotor, such as a sensorless DC brushless motor, the phase width of 360 degrees and one rotation of the magnet rotor do not necessarily match due to the number of poles of the magnet rotor. Therefore, by calculating the effective value of the DC current over one rotation of the magnet rotor, that is, the motor, or a value correlated with the effective value, the accurate DC current including the current fluctuation due to torque fluctuation over one rotation of the motor can be calculated. The effective value of or the value correlated with the effective value can be obtained.

尚、図10における各相の相電流は、図2における各相の端子電圧と、位相が一致しているが、これは一例であり、一致するとは限らない。   The phase current of each phase in FIG. 10 is in phase with the terminal voltage of each phase in FIG. 2, but this is an example and does not necessarily match.

(実施の形態3)
車両に搭載されるインバータ装置においては、小型軽量を求められる。また、駆動源として、バッテリーが用いられる。そして、高温の環境にさらされることもある。そのため、本発明のインバータ装置を車両に搭載して適用することは有効に作用する。
(Embodiment 3)
An inverter device mounted on a vehicle is required to be small and light. A battery is used as a drive source. And it may be exposed to high temperature environment. Therefore, it is effective to mount and apply the inverter device of the present invention to a vehicle.

以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、小型で、直流電流の実効値もしくは実効値と相関のある値を検出できるので、各種民生用製品、各種産業用機器、各種移動体用機器に適用できる。負荷としてモータ以外の交流機器にも適用可能である。   As described above, since the inverter device according to the present invention is small and can detect the effective value of DC current or a value correlated with the effective value, it can be applied to various consumer products, various industrial devices, and various mobile devices. Applicable. The load can be applied to AC devices other than motors.

本発明の実施の形態1に係るインバータ装置の電気回路図Electrical circuit diagram of inverter device according to Embodiment 1 of the present invention 正弦波駆動用インバータ装置の各相出力のDuty特性図Duty characteristic diagram of each phase output of inverter device for sine wave drive キャリア周期内におけるスイッチングのタイミングチャートSwitching timing chart within carrier cycle 期間(a)における電流経路を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing current path in period (a) 期間(b)における電流経路を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing current path in period (b) 期間(c)における電流経路を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing current path in period (c) 期間(d)における電流経路を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing current path in period (d) 正弦波駆動用インバータ装置のキャリア周期内における直流電流特性図DC current characteristics in the carrier cycle of the inverter device for sine wave drive 本発明の実施の形態1に係る電流演算の説明図Explanatory drawing of the current calculation which concerns on Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2に係る位相と各相電流波形の特性説明図Characteristic explanatory diagram of phase and each phase current waveform according to Embodiment 2 of the present invention 従来の直流電流検出器を備えたインバータ装置の電気回路図Electrical circuit diagram of an inverter device equipped with a conventional DC current detector

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリー
2 スイッチング素子
3 ダイオード
7 制御回路
10 シャント抵抗
21 インバータ装置
30 モータ
37 インバータ回路
U,V,W 上アームスイッチング素子
X,Y,Z 下アームスイッチング素子

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 2 Switching element 3 Diode 7 Control circuit 10 Shunt resistance 21 Inverter apparatus 30 Motor 37 Inverter circuit U, V, W Upper arm switching element X, Y, Z Lower arm switching element

Claims (6)

直流電源の正側に接続される上アームスイッチング素子と負側に接続される下アームスイッチング素子とを直列接続した回路を2相以上備え、前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子との接続点を負荷に接続し、前記直流電源の直流電圧をスイッチングすることにより交流電流を前記負荷へ出力するインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路との間に電流検出器と、複数の上アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に前記電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積、及び、複数の下アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に前記電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積とを演算する制御装置とを備えたことを特徴とするインバータ装置。 A circuit in which two or more phases of an upper arm switching element connected to the positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the negative side are connected in series is provided, and the connection between the upper arm switching element and the lower arm switching element An inverter circuit for connecting a point to a load and switching the DC voltage of the DC power supply to output an AC current to the load; a current detector between the DC power supply and the inverter circuit; and a plurality of upper arms The product of the time when only one of the switching elements is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time, and only one of the plurality of lower arm switching elements is And a control device that calculates a product of a time during which the current is ON and a value obtained by squaring the current value detected by the current detector at the time. Inverter device to be. 制御装置は、上アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積、及び、下アームスイッチング素子のうち一つのみがONしている時間と当該時間に前記電流検出器により検出される電流値を2乗した値との積との演算結果に基づいて、さらに直流電源との間に流れる直流電流の実効値を演算する請求項1に記載のインバータ装置。 The control device includes a product of a time during which only one of the upper arm switching elements is ON and a value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time, and one of the lower arm switching elements. Based on the calculation result of the product of the time when only one is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time, the effective DC current flowing between the DC power supply The inverter apparatus of Claim 1 which calculates a value. 位相幅120度に渡り演算を実行する請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。 The inverter device according to claim 1, wherein the calculation is performed over a phase width of 120 degrees. 負荷がモータの場合において、モータの1回転に渡り演算を実行する請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。 The inverter apparatus as described in any one of Claims 1-3 which performs a calculation over 1 rotation of a motor, when load is a motor. 電流検出器はシャント抵抗である請求項1から請求項4のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。 The inverter device according to any one of claims 1 to 4, wherein the current detector is a shunt resistor. 車両に搭載される請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。

The inverter apparatus as described in any one of Claims 1-5 mounted in a vehicle.

JP2005209739A 2005-07-20 2005-07-20 Inverter device Expired - Fee Related JP4631575B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005209739A JP4631575B2 (en) 2005-07-20 2005-07-20 Inverter device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005209739A JP4631575B2 (en) 2005-07-20 2005-07-20 Inverter device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007028836A true JP2007028836A (en) 2007-02-01
JP4631575B2 JP4631575B2 (en) 2011-02-16

Family

ID=37788854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005209739A Expired - Fee Related JP4631575B2 (en) 2005-07-20 2005-07-20 Inverter device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4631575B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009022086A (en) * 2007-07-11 2009-01-29 Panasonic Corp Inverter apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0317564A (en) * 1989-06-15 1991-01-25 Fuji Electric Co Ltd Inverter output current effective value detection circuit
JPH09215388A (en) * 1996-01-29 1997-08-15 Toyota Motor Corp Inverter apparatus
JPH1038929A (en) * 1996-07-25 1998-02-13 Daikin Ind Ltd Apparatus and method for detecting effective value of output current of inverter
JP2003204691A (en) * 2001-10-23 2003-07-18 Mitsubishi Electric Corp Motor controller, freezer air conditioner, and motor control method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0317564A (en) * 1989-06-15 1991-01-25 Fuji Electric Co Ltd Inverter output current effective value detection circuit
JPH09215388A (en) * 1996-01-29 1997-08-15 Toyota Motor Corp Inverter apparatus
JPH1038929A (en) * 1996-07-25 1998-02-13 Daikin Ind Ltd Apparatus and method for detecting effective value of output current of inverter
JP2003204691A (en) * 2001-10-23 2003-07-18 Mitsubishi Electric Corp Motor controller, freezer air conditioner, and motor control method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009022086A (en) * 2007-07-11 2009-01-29 Panasonic Corp Inverter apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP4631575B2 (en) 2011-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4696146B2 (en) Disconnection detection method and power conversion device
JP6067105B2 (en) Power conversion apparatus, motor drive apparatus including the same, blower including the same, compressor, air conditioner including them, refrigerator, and refrigerator
JP4894312B2 (en) Inverter device
CN101312335B (en) Motor drive apparatus and motor drive control method
US8604732B2 (en) Inverter unit
JP6217369B2 (en) Motor control device and motor control method
JP6217554B2 (en) Inverter device
WO2018051719A1 (en) Inverter apparatus and vehicle electric compressor provided with same
JP5635032B2 (en) Synchronous motor drive device and blower using the same
JP4578142B2 (en) Brushless DC motor drive device
JP2009077503A (en) Motor controller and controller for air conditioner
CN113364390A (en) Motor control device
JP2008154431A (en) Motor controller
JP6966233B2 (en) Drive device for three-phase motor and electronic equipment and transfer equipment using it
JP2005304143A (en) Power converter
JP3638265B2 (en) Power converter
JP2016123194A (en) Motor drive device, module for motor drive and freezing apparatus
JP2010268629A (en) Inverter device
JP2007053895A (en) Inverter device
JP4631575B2 (en) Inverter device
JP2006067747A (en) Inverter device
JP4788603B2 (en) Inverter device
JP2007028778A (en) Electric motor driver and air conditioner using the same
JP2007116817A (en) Inverter control circuit
JP2008160915A (en) Inverter controller for driving motor and apparatus employing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080110

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20091126

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101014

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101019

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101101

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4631575

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131126

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees