JP2007053895A - Inverter device - Google Patents

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Naomi Goto
尚美 後藤
Yasufumi Kurahashi
康文 倉橋
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small inverter device capable of detecting an actual value of a current or a value having correspondence relation with the actual value. <P>SOLUTION: The device is provided with a current detector (shunt resistance 15) between a lower arm switching element X and a negative side connection point 2b of a DC current source. The device is also provided with a control device 7 for calculating a product between a time when only one lower arm switching element is in an ON state and a value obtained by squaring the time by a current value to be detected by a current detector of this phase, and a product between a time when only two lower arm switching elements are in an ON state and a value obtained by squaring the time by the sum of current values to be detected by this two-phase current detector. Thus, a value having correspondence relation with the actual value current can be calculated only by a control software without adding a current circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、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 current or a value correlated with the effective value.

従来、インバータ装置の電流検出に関しては、下アームスイッチング素子とアース間にシャント抵抗を設け、制御に必要となる相電流の瞬時値を検出することが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, regarding current detection of an inverter device, it is known to provide a shunt resistor between the lower arm switching element and the ground to detect an instantaneous value of a phase current required for control (for example, refer to Patent Document 1). .

図12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122のインバータ回路37のスイッチング素子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。上アームスイッチング素子U,V,Wは直流電源1の正側接続点2aに接続され、下アームスイッチング素子X,Y,Zは直流電源1の負側接続点2bに接続され、それぞれの上下アームのスイッチング素子が中央接続点2cで直列接続されている。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。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。   FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional inverter device and its periphery. Regarding the switching element 2 of the inverter circuit 37 of the inverter device 122, the upper arm switching element is defined as U, V, W, and the lower arm switching element is defined as X, Y, Z. The upper arm switching elements U, V, W are connected to the positive connection point 2a of the DC power supply 1, and the lower arm switching elements X, Y, Z are connected to the negative connection point 2b of the DC power supply 1, respectively. Are connected in series at the central connection point 2c. 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.

U相下アームスイッチング素子Xとアース間にシャント抵抗15、V相下アームスイッチング素子Yとアース間にシャント抵抗16、W相下アームスイッチング素子Zとアース間にシャント抵抗17がそれぞれ設けられている。   A shunt resistor 15 is provided between the U-phase lower arm switching element X and the ground, a shunt resistor 16 is provided between the V-phase lower arm switching element Y and the ground, and a shunt resistor 17 is provided between the W-phase lower arm switching element Z and the ground. .

インバータ装置122の制御回路107は、これら各シャント抵抗からの電圧に基づき、各相の相電流の瞬時値(以降、下アーム電流と称す)を演算する。制御回路107は、この演算された相電流値、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。
特開2003−209976号公報(第21頁、第14図)
The control circuit 107 of the inverter device 122 calculates an instantaneous value of the phase current of each phase (hereinafter referred to as a lower arm current) based on the voltage from each shunt resistor. The control circuit 107 controls the switching element 2 constituting the inverter circuit 37 based on the calculated phase current value, rotation speed command signal (not shown), etc., and switches the DC voltage from the battery 1 by PWM modulation. As a result, an alternating current is output to the stator winding 28 constituting the motor 30. Then, the rotor 29 is driven.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-209976 (page 21, FIG. 14)

上記の下アームスイッチング素子とアース間に電流センサとしてシャント抵抗を設けた場合においては、相電流の瞬時値は演算しているが、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、電流センサとして設けられているシャント抵抗などの電流検出器の電力損失、発熱を検出することができない。更には、直流電源からの直流電源ラインの電流(以降、直流電流と称す)の実効値電流もしくは実効値と相関のある電流も検出できない。従って、直流電源の内部抵抗による電力損失、発熱も検出することができない。   When a shunt resistor is provided as a current sensor between the lower arm switching element and the ground, the instantaneous value of the phase current is calculated, but the effective value current or a current correlated with the effective value is not detected. . Therefore, it is impossible to detect power loss and heat generation of a current detector such as a shunt resistor provided as a current sensor. Furthermore, it is impossible to detect the effective value current of the current of the DC power supply line from the DC power supply (hereinafter referred to as DC current) or a current correlated with the effective value. Therefore, power loss and heat generation due to the internal resistance of the DC power supply cannot be detected.

また、電流の瞬時値を実効値に変換する電気回路の追加、直流電源ラインへの電流センサ追加などは、インバータ装置を大型化してしまう。   Moreover, the addition of an electric circuit that converts the instantaneous value of current into an effective value, the addition of a current sensor to the DC power supply line, and the like increase the size of the inverter device.

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、下アーム電流及び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。   The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an inverter device that is small and can detect the effective values of the lower arm current and the direct current or values correlated with the effective values.

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源の正側接続点に接続される上アームスイッチング素子と負側接続点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相もしくは3相備え、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を接続した中央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、少なくとも1相の前記中央接続点と負側接続点との間に電流検出器と、電流検出器を備えた相の下アームスイッチング素子が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乗した値との積を演算する制御装置とを備えたものである。   In order to solve the above problems, an inverter device of the present invention includes a circuit in which an upper arm switching element connected to a positive connection point of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative connection point are connected in series. An inverter circuit comprising two or three phases, connecting a central connection point connecting the upper arm switching element and the lower arm switching element to the load, and switching the DC voltage of the DC power supply to output an AC current to the load; Detected by the current detector at a time when the current arm and the lower arm switching element of the phase including the current detector are ON between the central connection point and the negative connection point of at least one phase. And a control device for calculating a product of the squared current value.

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、電流検出器を備えた相の下アーム電流の実効値と相関のある値の算出が可能となる。そして、算出対象時間で除して平方根演算を行うことにより、実効値そのものを算出することができる。   With the above configuration, it is possible to calculate a value having a correlation with the effective value of the lower arm current of the phase including the current detector with only the control software without adding an electric circuit. Then, the effective value itself can be calculated by performing the square root operation by dividing by the calculation target time.

また、3相インバータ回路の場合、少なくとも2相の中央接続点と負側接続点との間に電流検出器を備え、電流検出器を備えた相のうち1相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該相の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、電流検出器を備えた相のうち2相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該2相の電流検出器により検出される電流値の和を2乗した値との積とを演算する制御装置とを備えたものである。   In the case of a three-phase inverter circuit, a current detector is provided between the central connection point and the negative connection point of at least two phases, and the lower arm switching element of only one phase is turned on among the phases having the current detector. Product of the current time and the value obtained by squaring the current value detected by the current detector of the phase at the time, and the lower arm switching element of only two phases of the phases equipped with the current detector is ON And a control device that calculates the product of the current time and the value obtained by squaring the sum of the current values detected by the two-phase 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、インバータ回路と直流電源との間の直流電流の実効値と相関のある値の算出が可能となる。そして、算出対象時間で除して平方根演算を行うことにより、実効値そのものを算出することができる。   With the configuration described above, it is possible to calculate a value having a correlation with the effective value of the direct current between the inverter circuit and the direct-current power source with only control software without adding an electric circuit. Then, the effective value itself can be calculated by performing the square root operation by dividing by the calculation target time.

従って、小型で、下アーム電流及び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することができる。   Therefore, it is possible to realize an inverter device that is small and can detect the effective value of the lower arm current and the 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、下アームスイッチング素子とアース間の電流瞬時値から、下アーム電流及び直流電源ラインの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、電流検出器や直流電源の電力損失及び発熱を検出することができる。   The inverter device of the present invention is small without adding a special circuit, and is correlated with the effective value or effective value of the lower arm current and the current of the DC power supply line from the instantaneous current value between the lower arm switching element and the ground. The value can be detected, and the power loss and heat generation of the current detector and the DC power source can be detected.

第1の発明は、直流電源の正側接続点に接続される上アームスイッチング素子と負側接続点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相もしくは3相備え、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を接続した中央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、少なくとも1相の前記中央接続点と負側接続点との間に電流検出器と、電流検出器を備えた相の下アームスイッチング素子が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乗した値との積を演算する制御装置とを備えたものである。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a circuit in which an upper arm switching element connected to a positive connection point of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative connection point are connected in series with two or three phases. An inverter circuit that outputs an alternating current to the load by switching a direct current voltage of a direct current power source by connecting a central connection point connecting the switching element and the lower arm switching element to the load; and at least one phase of the central connection point; A current detector, a time when the lower arm switching element of the phase including the current detector is ON, and a value obtained by squaring the current value detected by the current detector at that time And a control device for calculating the product of

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、下アーム電流の実効値と相関のある値の算出が可能となり、特段の回路を追加することなく小型で、下アーム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することができる。   With the above configuration, it is possible to calculate the value that correlates with the effective value of the lower arm current with only control software without adding an electric circuit, and it is compact without adding a special circuit and effective for the lower arm current. An inverter device capable of detecting a value correlated with the value can be realized.

第2の発明は、第1の発明のインバータ装置における演算結果に基づいて、さらに下アーム電流の実効値を演算するものである。これにより、小型で、下アーム電流の実効値を
検出できるインバータ装置を実現することができる。
The second invention further calculates the effective value of the lower arm current based on the calculation result in the inverter device of the first invention. Thereby, it is possible to realize a small-sized inverter device that can detect the effective value of the lower arm current.

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、電流検出器をシャント抵抗とするものである。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当該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 third invention, in the inverter device of the first or second invention, the current detector is a shunt resistor. As a result, it becomes possible to detect power loss and heat generation of the shunt resistor through 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、演算は1相のみについて行うものである。2相の場合、それぞれの相に、同じ波形の半波の電流が流れる。そのため、2相とも同じ演算結果となるので、1相のみについて演算すれば良い。3相の場合、3相は平衡しているため、それぞれ位相が120度異なるが、同じ波形の電流が流れる。そのため、3相ともに同じ演算結果となるので、1相のみについて演算すれば良い。これにより、演算の負担を削減できる。   According to a fourth invention, in the inverter device according to the first to third inventions, the calculation is performed only for one phase. In the case of two phases, a half-wave current having the same waveform flows in each phase. Therefore, since the same calculation result is obtained for both phases, it is sufficient to calculate only for one phase. In the case of three phases, since the three phases are balanced, the phases differ by 120 degrees, but currents of the same waveform flow. Therefore, since the same calculation result is obtained for all three phases, only one phase needs to be calculated. Thereby, the calculation burden can be reduced.

第5の発明は、直流電源の正側接続点に接続される上アームスイッチング素子と負側接続点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3相備え、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を接続した中央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、少なくとも2相の中央接続点と負側接続点との間に電流検出器と、電流検出器を備えた相のうち1相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該相の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、電流検出器を備えた相のうち2相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該2相の電流検出器により検出される電流値の和を2乗した値との積とを演算する制御装置とを備えたものである。   A fifth invention comprises a three-phase circuit in which an upper arm switching element connected to a positive connection point of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative connection point are connected in series, An inverter circuit that outputs an alternating current to the load by switching the DC voltage of the DC power supply by connecting the central connection point connecting the lower arm switching element to the load, and at least a two-phase central connection point and a negative connection point Between the current detector and the time during which the lower arm switching element of only one of the phases equipped with the current detector is ON, and the current value detected by the current detector of the phase at that time is 2 The product of the squared value and the time when the lower arm switching element of only two phases among the phases equipped with the current detector is ON, and the current detector of the two phases at that time. It is obtained by a control device for calculating the product of the squared value of the sum of the current value.

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、直流電源ラインの電流である直流電流の実効値と相関のある値の算出が可能となる。従って、直流電源ラインに電流センサなど特段の回路を追加することなく小型で、直流電流の実効値と相関のある値を検出できるインバータ装置を実現することができる。   With the configuration described above, it is possible to calculate a value having a correlation with the effective value of the direct current that is the current of the direct current power supply line by using only the control software without adding an electric circuit. Therefore, it is possible to realize an inverter device that is small and can detect a value correlated with the effective value of the DC current without adding a special circuit such as a current sensor to the DC power supply line.

第6の発明は、第5の発明のインバータ装置における演算結果に基づいて、さらにインバータ回路と直流電源との間に流れる直流電流の実効値を演算する。これにより、直流電源ラインに電流センサなど特段の回路を追加することなく小型で、直流電流の実効値を検出できるインバータ装置を実現することができる。   In a sixth aspect of the present invention, an effective value of a direct current flowing between the inverter circuit and the direct current power source is further calculated based on a calculation result in the inverter device of the fifth aspect of the invention. Thereby, it is possible to realize an inverter device that is small and can detect the effective value of the DC current without adding a special circuit such as a current sensor to the DC power supply line.

第7の発明は、第5または6の発明のインバータ装置において、電流検出器による電流検出は、下アームスイッチング素子全てがONしている時間に行われる。これにより、若干の誤差が生じるが、電流検出するための時間の確保が容易となる。   According to a seventh aspect, in the inverter device according to the fifth or sixth aspect, the current detection by the current detector is performed at a time when all the lower arm switching elements are ON. As a result, a slight error occurs, but it is easy to secure time for current detection.

第8の発明は、第5から7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 an eighth aspect of the invention, in the inverter device of the fifth to seventh aspects of the invention, 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9の発明は、第5から7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 ninth aspect, in the inverter device according to the fifth to seventh aspects, the calculation is performed 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10の発明は、第5から7の発明のインバータ装置において、電流検出器は2つの相のみに設けられるものである。電流の実効値を求める場合、位相範囲を特定すれば、3相
各相ともに設けずとも、2つの相のみに設けることで可能となる。これにより、電流検出器を削減できる。
A tenth aspect of the invention is the inverter device of the fifth to seventh aspects of the invention, wherein the current detector is provided only in two phases. When the effective value of the current is obtained, if the phase range is specified, it is possible to provide only two phases without providing each of the three phases. Thereby, a current detector can be reduced.

第11の発明は、第10の発明のインバータ装置において、特定の位相における位相幅120度に渡り演算を実行するものである。電流の実効値は、この範囲で求めることができる。これにより、演算の負担を削減できる。   According to an eleventh aspect of the invention, in the inverter device of the tenth aspect of the invention, the calculation is performed over a phase width of 120 degrees in a specific phase. The effective value of the current can be obtained within this range. Thereby, the calculation burden can be reduced.

第12の発明は、第1から11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。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 twelfth aspect of the invention is the inverter device according to the first to eleventh aspects of the invention, which is mounted on a vehicle. Since it is small and can detect the effective value of the direct current or a value correlated with the effective value, it can contribute to a 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12との違いは、制御回路107が制御回路7に、インバータ装置122がインバータ装置22となっている点である。同一箇所には、同一符号を用いている。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。上アームスイッチング素子U,V,Wは直流電源1の正側接続点2aに接続され、下アームスイッチング素子X,Y,Zは直流電源1の負側接続点2bに接続され、それぞれの上下アームのスイッチング素子が中央接続点2cで直列接続されている。
(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. 12, which is an electric circuit diagram of a conventional inverter device, is that the control circuit 107 is the control circuit 7 and the inverter device 122 is the inverter device 22. The same reference numerals are used for the same portions. 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. The upper arm switching elements U, V, W are connected to the positive connection point 2a of the DC power supply 1, and the lower arm switching elements X, Y, Z are connected to the negative connection point 2b of the DC power supply 1, respectively. Are connected in series at the central connection point 2c.

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またはパワー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 is connected to the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z by connection lines 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.

U相下アームスイッチング素子Xとアース間にシャント抵抗15、V相下アームスイッチング素子Yとアース間にシャント抵抗16、W相下アームスイッチング素子Zとアース間にシャント抵抗17がそれぞれ設けられている。制御回路7は、これら各シャント抵抗からの電圧により、各相の相電流の瞬時値を演算する。この演算された相電流、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。   A shunt resistor 15 is provided between the U-phase lower arm switching element X and the ground, a shunt resistor 16 is provided between the V-phase lower arm switching element Y and the ground, and a shunt resistor 17 is provided between the W-phase lower arm switching element Z and the ground. . The control circuit 7 calculates the instantaneous value of the phase current of each phase based on the voltage from each shunt resistor. Based on the calculated phase current, rotation speed command signal (not shown), etc., the switching element 2 constituting the inverter circuit 37 is controlled, and the DC voltage from the battery 1 is switched by PWM modulation, whereby the AC current Is output to the stator winding 28 constituting the motor 30.

また、制御回路7は、上記スイッチング及び相電流の瞬時値に基づいて、下アーム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。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。   The control circuit 7 calculates the effective value of the lower arm current or a value correlated with the effective value based on the instantaneous values of the switching and phase currents. This will be described below using a case where a sinusoidal alternating current is output as an example.

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。   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iU、V相電流iV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iW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。即ち、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 iU and V-phase current iV 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 the W-phase current iW flows from the stator winding 28 to the lower arm switching element. It flows out to Z. 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iU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iV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iW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. U-phase current iU flows from upper arm switching element U to stator winding 28, V-phase current iV flows from diode 3Y in parallel with lower arm switching element Y to stator winding 28, and W-phase current iW is fixed. It flows from the child 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. 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iU、V相電流iV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iW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. U-phase current iU and V-phase current iV flow from upper arm switching elements U and V to stator winding 28, respectively, and W-phase current iW flows from stator winding 28 to 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iU、V相電流iV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iW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。即ち、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 iU and V-phase current iV flow from upper arm switching elements U and V to stator winding 28, respectively, and W-phase current iW flows from stator winding 28 to diode 3W in parallel with upper arm switching element W. Is flowing into. 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、上記スイッチングによる下アーム電流を示す。プラス側は、固定子巻線28から流れ出る電流を、マイナス側は、固定子巻線28へ流れ込む電流を示している。   FIG. 8 shows the lower arm current due to the above switching. The positive side indicates the current that flows out of the stator winding 28, and the negative side indicates the current that flows into the stator winding 28.

下アームスイッチング素子Xは、期間(a)のみにおいてONであり、このとき、下アームスイッチング素子XにはU相電流iUが固定子巻線28へ流れる。   The lower arm switching element X is ON only in the period (a). At this time, the U-phase current iU flows to the stator winding 28 in the lower arm switching element X.

下アームスイッチング素子Yは、期間(a)及び期間(b)においてONであり、このとき、下アームスイッチング素子YにはV相電流iVが固定子巻線28へ流れる。   The lower arm switching element Y is ON in the periods (a) and (b). At this time, the V-phase current iV flows to the stator winding 28 in the lower arm switching element Y.

下アームスイッチング素子Zは、期間(a)、期間(b)及び期間(c)においてONであり、このとき、下アームスイッチング素子ZにはW相電流iWが固定子巻線28から流れる。   The lower arm switching element Z is ON in the period (a), the period (b), and the period (c). At this time, the W-phase current iW flows from the stator winding 28 to the lower arm switching element Z.

ここで、当該下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間にシャント抵抗により検出される電流値を2乗した値との積を、キャリア周期内の前半と後半で演算し、
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、下アーム電流の実効値と相関のある値を求めることができる。また、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。
Here, the product of the time during which the lower arm switching element is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the shunt resistor at the time is calculated in the first half and the second half in the carrier period,
By dividing the sum by the time of the carrier cycle, a value correlated with the effective value of the lower arm current in the carrier cycle can be obtained. Alternatively, 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.

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、この電流の流れるシャント抵抗の抵抗値に掛けることにより、このシャント抵抗の消費電力を演算できる。また、この消費電力とシャント抵抗の特性より発熱を推定することができる。   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 shunt resistor can be calculated by multiplying this value by the resistance value of the shunt resistor through which this current flows. Further, heat generation can be estimated from the characteristics of the power consumption and the shunt resistance.

U相電流iU、V相電流iV、W相電流iWは、シャント抵抗15、シャント抵抗16、シャント抵抗17によりそれぞれ検出できるが、それぞれの下アームスイッチング素子がONしている時間を測定するとなれば、通常は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。そのため、制御回路7は、それぞれの下アームスイッチング素子がONしている時間、キャリア周期を測定する必要はない。   The U-phase current iU, the V-phase current iV, and the W-phase current iW can be detected by the shunt resistor 15, the shunt resistor 16, and the shunt resistor 17, respectively. If the time during which each lower arm switching element is ON is measured. Usually, 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. For this reason, the control circuit 7 does not need to measure the carrier period during which each lower arm switching element is ON.

従って、制御回路7は、下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間にシャント抵抗により検出される電流値を2乗した値との積を、電気回路を追加することなく、容易に演算できる。そして、下アーム電流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即ち実効値と相関のある値を得られる。また、上記演算値を1/2乗、即ち平方根を求めることにより、実効値そのものを得られる。   Therefore, the control circuit 7 can easily calculate the product of the time when the lower arm switching element is ON and the value obtained by squaring the current value detected by the shunt resistor at that time without adding an electric circuit. it can. Then, the value correlated with the effective value of the lower arm current is calculated over the period to be calculated, the sum of them is obtained, and the effective value is squared, that is, the effective value by dividing by the time of the period. Can be obtained. Also, the effective value itself can be obtained by calculating the above-mentioned calculated value to the 1/2 power, that is, the square root.

従って、小型で、下アーム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。そして、これらの下アーム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、シャント抵抗の発熱を抑制し信頼性の向上を図ることができる。また、インバータ回路の電流は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、シャント抵抗の電力損失、発熱は大きい。そのため、本方法を有効に活用できる。シャント抵抗に限らず、当該電流の流れる経路に設けられている、各種素子、部品に関しても適用できる。   Therefore, it is possible to obtain an inverter device that is small and can detect the effective value of the lower arm current or a value correlated with the effective value. Then, using the effective value of the lower arm current or a value correlated with the effective value, output adjustment such as output limitation or stop can be performed to suppress heat generation of the shunt resistor and improve reliability. Further, since the current of the inverter circuit is a rectangular wave current having a large peak value, the effective value is large, and the power loss and heat generation of the shunt resistor are large. Therefore, this method can be used effectively. The present invention can be applied not only to the shunt resistor but also to various elements and components provided in the current flow path.

尚、上記実施の形態においては、直流電源の正側接続点に接続される上アームスイッチング素子と負側接続点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、3相備えた場合について説明した。2相備えた場合については、例えば、上アームスイッチング素子W、ダイオード3W、下アームスイッチング素子Z、ダイオード3Z、シャント抵抗17、固定子巻線28のWを削除した形態の回路が考えられる。この場合、単相交流が固定子巻線28に流れる。また、負荷としては、トランス、単相モータなどが考えられる。そして、図2に相当する波形としては、U相端子電圧41、V相端子電圧42、W相端子電圧43のうちの、いずれか1つのみの波形になる。   In the above embodiment, when a three-phase circuit is provided in which an upper arm switching element connected to the positive connection point of the DC power source and a lower arm switching element connected to the negative connection point are connected in series. Explained. In the case where two phases are provided, for example, a circuit in a form in which W of the upper arm switching element W, the diode 3W, the lower arm switching element Z, the diode 3Z, the shunt resistor 17, and the stator winding 28 is eliminated can be considered. In this case, single-phase alternating current flows through the stator winding 28. Moreover, as a load, a transformer, a single phase motor, etc. can be considered. The waveform corresponding to FIG. 2 is only one of the U-phase terminal voltage 41, the V-phase terminal voltage 42, and the W-phase terminal voltage 43.

2相の場合、それぞれの相に同じ波形の半波の電流が流れる。そのため、2相とも同じ演算結果となるので、1相のみについて演算すれば良い。3相の場合、3相は平衡しているためそれぞれ位相が120度異なるが、同じ波形の電流が流れる。そのため、3相ともに同じ演算結果となるので、1相のみについて演算すれば良い。これにより、演算の負担を削減できる。   In the case of two phases, a half-wave current having the same waveform flows in each phase. Therefore, since the same calculation result is obtained for both phases, it is sufficient to calculate only for one phase. In the case of three phases, since the three phases are balanced, the phases are 120 degrees different from each other, but the same waveform current flows. Therefore, since the same calculation result is obtained for all three phases, only one phase needs to be calculated. Thereby, the calculation burden can be reduced.

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。シャント抵抗からの電流の瞬時値が、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。
In the above embodiment, the motor is not specified, but 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,
The present invention can also be applied to a 120-degree conduction method, PAM modulation, and the like. Although an example in which the instantaneous value of the current from the shunt resistor is directly input to the control circuit 7 is shown, an operational amplifier that performs signal amplification, voltage shift, and the like may be provided between the shunt resistor and the control circuit 7.

また、電流検出器としてはこれらシャント抵抗に限らず、例えばホール素子を用いたもの、またはダイオードの順方向電圧を用いたものなど、他の電流センサでも良い。また、電流検出器はインバータ回路内に組み込まれても良いし、さらに、中央接続点と下アームスイッチング素子との間に設けられても良い。   Further, the current detector is not limited to these shunt resistors, and other current sensors such as those using a Hall element or using a forward voltage of a diode may be used. In addition, the current detector may be incorporated in the inverter circuit, or may be provided between the central connection point and the lower arm switching element.

(実施の形態2)
下アームのスイッチング及び下アーム電流に基づいて、バッテリー1とインバータ装置22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方法について説明する。
(Embodiment 2)
A method of calculating the effective value of the direct current flowing between the battery 1 and the inverter device 22 or a value correlated with the effective value based on the switching of the lower arm and the lower arm current will be described.

図9に、実施の形態1で示した例のキャリア周期内における直流電流の例を示す。期間(a)においては、下アームとモータ30間で電流が循環するため流れない。期間(b)ではU相電流iUが流れ、期間(c)ではW相電流iWが流れる。期間(d)においては、上アームとモータ30間で電流が循環するため流れない。   FIG. 9 shows an example of a direct current in the carrier cycle of the example shown in the first embodiment. In the period (a), current does not flow because the current circulates between the lower arm and the motor 30. In the period (b), the U-phase current iU flows, and in the period (c), the W-phase current iW flows. In the period (d), current does not flow because the current circulates between the upper arm and the motor 30.

これは、図8において、プラス側電流とマイナス側電流との和を求めたものと同じになっている。期間(a)においては、3相各電流の和であり0になる。期間(b)では、図5にも示すように、下アームスイッチング素子YとZがONで、W相電流iWとV相電流iVとの和となり、U相電流iUになる。期間(c)では、図6にも示すように、下アームスイッチング素子ZのみがONで、W相電流iWが流れる。   This is the same as the result of obtaining the sum of the plus current and minus current in FIG. In the period (a), the sum of the currents of the three phases is zero. In the period (b), as shown in FIG. 5, the lower arm switching elements Y and Z are ON, and the sum of the W-phase current iW and the V-phase current iV becomes the U-phase current iU. In the period (c), as shown in FIG. 6, only the lower arm switching element Z is ON, and the W-phase current iW flows.

図10に、図9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。例えば、バッテリー1の内部抵抗による電力損失、発熱も演算することができる。 FIG. 10 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 direct current in the carrier period. Can be requested. 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. For example, power loss and heat generation due to the internal resistance of the battery 1 can be calculated.

iV,iWは、シャント抵抗16、シャント抵抗17により検出できるが、t1〜t2の時間τ1、t2〜t3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。   iV and iW can be detected by the shunt resistor 16 and the shunt resistor 17, but if the time τ1 from t1 to t2, the time τ2 from t2 to t3, the time τ2 from t4 to t5, and the time τ1 from t5 to t6 are measured, A separate electric circuit is required.

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。即ち、下アームスイッチング素子Y及びZの同時ON時間であるところのτ1、下アームスイッチング素子ZのON時間であるところのτ2、及びキャリア周期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。   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, τ1, which is the simultaneous ON time of the lower arm switching elements Y and Z, τ2, which is the ON time of the lower arm switching element Z, and the carrier period τ are already known. 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、下アームスイッチング素子1つのみがONしている時間と当該時間に当該相のシャント抵抗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2つのみがONしている時間と当該時間に当該相のシャント抵抗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。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、即ち実効値と相関のある値を得られる。また、上記演算値を1/2乗する、即ち平方根を求めることにより、実効値そのものを得られる。
Therefore, the control circuit 7 calculates the product of the time during which only one lower arm switching element is ON and the square of the current value detected by the shunt resistance of the phase at that time, and only two lower arm switching elements. Can be easily calculated without adding an electric circuit, and the product of the time during which the signal is ON and the square of the current value detected by the shunt resistance of the phase at that time. 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. That is, a value having a correlation with the effective value can be obtained. Further, the effective value itself can be obtained by multiplying the calculated value by the power of 1/2, that is, by obtaining the square root.

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。そして、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の内部抵抗による発熱抑制や保護、直流電源ラインと直列に設けられている抵抗の発熱抑制や保護、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や保護などがある。   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. Then, using the effective value of these DC currents or a value correlated with the effective value, output adjustment such as output limitation and stop can be performed to improve reliability. Targets include suppression and protection of heat generation due to the internal resistance of the battery 1, suppression and protection of resistance generated in series with the DC power supply line, and when a current smoothing capacitor is provided in parallel with the battery 1, the smoothing capacitor There are heat suppression and protection.

尚、上記実施の形態においては、期間(b)、期間(c)において電流検出器により電流値を検出している。即ち、2相のみの下アームスイッチング素子YとZがONしている当該時間である期間(b)に当該2相の電流検出器により電流値を検出する。また、1相のみの下アームスイッチング素子ZがONしている当該時間である期間(c)に当該相の電流検出器により電流値を検出する。   In the above embodiment, the current value is detected by the current detector in the period (b) and the period (c). That is, the current value is detected by the current detector of the two phases during the period (b) during which the lower arm switching elements Y and Z of only the two phases are ON. Further, the current value is detected by the current detector for the phase during the period (c) during which the lower arm switching element Z for only one phase is ON.

然しながら、時間の短い期間(b)、期間(c)において電流検出器により電流値を検出するのは困難な場合がある。そこで、短時間のキャリア周期内においては、各相電流の変化は小さいため、図8に示す期間(a)、即ち下アームスイッチング素子全てがONしている時間に、電流検出器により電流値を検出することが考えられる。これにより、若干の誤差が生じるが、電流検出するための時間の確保が容易となる
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。シャント抵抗からの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。
However, it may be difficult to detect the current value by the current detector in the periods (b) and (c) where the time is short. Therefore, since the change in each phase current is small within a short carrier period, the current value is set by the current detector during the period (a) shown in FIG. 8, that is, when all the lower arm switching elements are ON. It is conceivable to detect. As a result, a slight error occurs, but it is easy to secure time for current detection. In the above embodiment, the motor is not specified, but any of an induction motor, a sensorless DC brushless motor, and 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 current from the shunt resistor is directly input to the control circuit 7 is shown, an operational amplifier that performs signal amplification, voltage shift, and the like may be provided between the shunt resistor and the control circuit 7. Further, the current sensor is not limited to the shunt resistor.

以上、3相ともにシャント抵抗を設ける場合について説明したが、上記の例においてV相電流iVとW相電流iWが検出できれば良いように、2相の電流が検出できれば良い。但し、この場合、検出できる期間が限られる。回路としては、シャント抵抗15を削除した形態の回路が考えられる。   As described above, the case where the shunt resistors are provided for the three phases has been described. However, as long as the V-phase current iV and the W-phase current iW can be detected in the above example, it is sufficient that the two-phase current can be detected. In this case, however, the detectable period is limited. As the circuit, a circuit in which the shunt resistor 15 is omitted can be considered.

(実施の形態3)
図11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9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、正確な値を得られる。 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。
(Embodiment 3)
FIG. 11 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 the 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 etc. is made a round, and an accurate value is obtained. It is done. 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、磁石回転子即ちモータの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, an accurate DC current including current fluctuation due to torque fluctuation over one rotation of the motor is obtained. The effective value of or the value correlated with the effective value can be obtained.

実施の形態2に記載した、2相のみの電流、即ちV相電流iVとW相電流iWが検出できるように、シャント抵抗15を削除した形態の回路において、検出できる期間を考察する。この回路により、実施の形態2と同様に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範囲は、図2において、時間αの前後になる。即ち、W相端子電圧43とV相端子電圧42との交点から、U相端子電圧41とV相端子電圧42との交点までである。   Consider a detectable period in the circuit in which the shunt resistor 15 is omitted so that only two-phase currents described in the second embodiment, that is, the V-phase current iV and the W-phase current iW can be detected. The range in which this circuit can detect the effective value of the direct current or a value correlated with the effective value is the same as that in the second embodiment, and is around time α in FIG. That is, from the intersection of the W-phase terminal voltage 43 and the V-phase terminal voltage 42 to the intersection of the U-phase terminal voltage 41 and the V-phase terminal voltage 42.

実施の形態2とは異なり、直流電流として、U相電流iU、V相電流iVが流れる場合は、上記より左側の、U相端子電圧41とW相端子電圧43との交点から、W相端子電圧43とV相端子電圧42との交点までである。これら両者の期間は等しく、位相においては60度となる。直流電流は、この特定された位相範囲の120度における電流パターンの繰り返しになる。これにより、演算の負担を削減できる。   Unlike the second embodiment, when a U-phase current iU and a V-phase current iV flow as direct currents, from the intersection of the U-phase terminal voltage 41 and the W-phase terminal voltage 43 on the left side of the above, the W-phase terminal Up to the intersection of the voltage 43 and the V-phase terminal voltage 42. Both of these periods are equal, and the phase is 60 degrees. The direct current is a repetition of the current pattern at 120 degrees in this specified phase range. Thereby, the calculation burden can be reduced.

尚、図11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、これは作図の便宜上であり、一致するとは限らない。   The phase current of each phase in FIG. 11 is in phase with the terminal voltage of each phase in FIG. 2, but this is for convenience of drawing and does not always match.

(実施の形態4)
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適用して搭載することは有効に作用する。
(Embodiment 4)
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 apply and mount the inverter device of the present invention on 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、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 current or a value correlated with the effective value, it can be applied to various consumer products, various industrial devices, and various mobile devices. it can. 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) 本発明の実施の形態1に係る下アーム電流演算の説明図Explanatory diagram of lower arm current calculation according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態2に係るキャリア周期内における直流電流図DC current diagram in carrier cycle according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2に係る直流電流演算の説明図Explanatory drawing of DC current calculation concerning Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態3に係る位相と各相電流波形の特性説明図Characteristics explanatory diagram of phase and each phase current waveform according to Embodiment 3 of the present invention 従来の下アームに電流検出器を備えたインバータ装置の電気回路図Electric circuit diagram of conventional inverter device with current detector on lower arm

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリー
2 スイッチング素子
2a 正側接続点
2b 負側接続点
2c 中央接続点
3 ダイオード
7 制御装置
15 U相下アームの電流検出用シャント抵抗
16 V相下アームの電流検出用シャント抵抗
17 W相下アームの電流検出用シャント抵抗
22 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 2a Positive side connection point 2b Negative side connection point 2c Center connection point 3 Diode 7 Controller 15 Current detection shunt resistance of U phase lower arm 16 Current detection shunt resistance of V phase lower arm 17 W phase lower Shunt resistor for arm current detection 22 Inverter device 30 Motor 37 Inverter circuit U, V, W Upper arm switching element X, Y, Z Lower arm switching element

Claims (12)

直流電源の正側接続点に接続される上アームスイッチング素子と負側接続点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相もしくは3相備え、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を接続した中央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、少なくとも1相の前記中央接続点と前記負側接続点との間に電流検出器と、前記電流検出器を備えた相の下アームスイッチング素子が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 an upper arm switching element connected to a positive connection point of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative connection point are connected in series is provided in two or three phases, and the upper arm switching element and the lower arm An inverter circuit that outputs an alternating current to the load by switching a direct current voltage of the direct current power source by connecting a central connection point connecting the arm switching elements to the load, at least one phase of the central connection point and the negative connection point A value obtained by squaring the current detector and the time when the lower arm switching element of the phase including the current detector is ON between the side connection point and the current value detected by the current detector at that time An inverter device comprising: a control device that calculates a product of 制御装置は、電流検出器を備えた相の下アームスイッチング素子が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乗した値との積の演算結果に基づいて、さらに電流検出器に流れる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 is based on a calculation result of a product of a time when the lower arm switching element of the phase including the current detector is ON and a value obtained by squaring the current value detected by the current detector at the time. Furthermore, the inverter apparatus of Claim 1 which calculates the effective value of the electric current which flows into a current detector. 電流検出器はシャント抵抗である請求項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 current detector is a shunt resistor. 演算は1相のみについて行う請求項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 device according to any one of claims 1 to 3, wherein the calculation is performed for only one phase. 直流電源の正側接続点に接続される上アームスイッチング素子と負側接続点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3相備え、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を接続した中央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、少なくとも2相の前記中央接続点と前記負側接続点との間に電流検出器と、前記電流検出器を備えた相のうち1相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該相の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、前記電流検出器を備えた相のうち2相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該2相の前記電流検出器により検出される電流値の和を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 three-phase circuit comprising a series connection of an upper arm switching element connected to a positive connection point of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative connection point, the upper arm switching element and the lower arm switching element And an inverter circuit that outputs an alternating current to the load by switching a DC voltage of the DC power supply, and at least two phases of the central connection point and the negative connection point. Between the current detector and the time when the lower arm switching element of only one of the phases including the current detector is ON, and the current value detected by the current detector of the phase at that time And the time when the lower arm switching element of only two phases among the phases equipped with the current detector is ON and the time before the two phases Inverter apparatus characterized by comprising a control device for calculating the product of the squared value of the sum of the current value detected by the current detector. 制御装置は、電流検出器を備えた相のうち1相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該相の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、前記電流検出器を備えた相のうち2相のみの下アームスイッチング素子がONしている時間と当該時間に当該2相の前記電流検出器により検出される電流値の和を2乗した値との積との演算結果に基づいて、インバータ回路と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5に記載のインバータ装置。 The control device includes a time when the lower arm switching element of only one phase is turned on among the phases including the current detector and a value obtained by squaring the current value detected by the current detector of the phase at the time. And the sum of the current value detected by the current detector of the two phases at the time when the lower arm switching element of only two phases of the phases equipped with the current detector is ON The inverter device according to claim 5, wherein an effective value of a direct current flowing between the inverter circuit and the direct current power source is calculated based on a calculation result of a product of the squared value. 前記当該時間を前記下アームスイッチング素子全てがONしている時間に置き換える請求項5または請求項6に記載のインバータ装置。 The inverter device according to claim 5, wherein the time is replaced with a time during which all the lower arm switching elements are ON. 位相幅120度に渡り演算を実行する請求項5から請求項7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 5 to 7, wherein the operation 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5から請求項7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 5 to 7, wherein the calculation is performed over one rotation of the motor when the load is a motor. 前記電流検出器は2つの相のみに設けられる請求項5から請求項7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 claim 5, wherein the current detector is provided only in two phases. 特定の位相における位相幅120度に渡り演算を実行する請求項10に記載のインバータ装置。 The inverter device according to claim 10, wherein the calculation is performed over a phase width of 120 degrees in a specific phase. 車両に搭載される請求項1から請求項11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 1-11 mounted in a vehicle.
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