JP2007082355A - Control unit for inverter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control unit for an inverter, capable of a reliable and stable drive without restriction of a voltage zero vector in generating PWM (Pulse Width Modulation) signal on the basis of direct current flowing through a bus bar of an inverter main circuit, and also without a restriction of detecting momentary current information in a first half period of one carrier period of the PWM signal and detecting the remaining momentary current information in a second half period of the one carrier period. <P>SOLUTION: An inverter control portion 7A includes: a device 14 for determining to or not to provide the PWM signal to the inverter main circuit 2 after shifting the PWM signal from a PWM signal generator 13A every carrier period, a device 15 for shifting the PWM signal, which was determined to be shifted, so as to increase a number of phase current information obtained from direct current which is detected by a direct current detector Q in one carrier period, and a device 16 for creating a timing to detect the phase current information from the direct current based on the PWM signal which is eventually transmitted to the inverter main circuit 2. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、複数の半導体スイッチング素子を用いて直流電力を三相の交流電力に変換するインバータ制御装置に関し、特に前記複数の半導体スイッチング素子のスイッチング状態を規定する三相のPWM(パルス幅変調)信号の生成をインバータ主回路の母線に流れる直流電流を検出して行うインバータ制御装置に関するものである。   The present invention relates to an inverter control device that converts a DC power into a three-phase AC power using a plurality of semiconductor switching elements, and more particularly, a three-phase PWM (pulse width modulation) that defines a switching state of the plurality of semiconductor switching elements. The present invention relates to an inverter control device that generates a signal by detecting a direct current flowing in a bus of an inverter main circuit.

インバータ制御装置は、一般に、直流電源の正極端に接続される母線と負極端に接続される母線との間に直列接続した2つの半導体スイッチング素子の3組を並列に配置し、各組の直列接続端から三相モータへの駆動信号を出力するインバータ主回路と、前記インバータ主回路が三相モータに供給する3相分の電流値を求め、それに基づきベクトル長を有しない2つの電圧ゼロベクトルとベクトル長を有する6つの電圧ベクトルとの組み合わせからなる三相のPWM信号を各キャリア周期において生成し、前記複数の半導体スイッチング素子をオン・オフ駆動するインバータ制御部とで構成される。この発明は、インバータ制御部の改良に関する。   In general, an inverter control device arranges three sets of two semiconductor switching elements connected in series between a bus connected to a positive electrode end and a bus connected to a negative electrode end of a DC power supply in parallel. An inverter main circuit that outputs a drive signal from the connection end to the three-phase motor, and a current value for three phases that the inverter main circuit supplies to the three-phase motor, and two voltage zero vectors having no vector length based thereon And an inverter controller that generates a three-phase PWM signal composed of a combination of six voltage vectors having a vector length in each carrier cycle and drives the plurality of semiconductor switching elements on and off. The present invention relates to an improvement of an inverter control unit.

ところで、前記インバータ主回路が生成する3相分の電流値を求めるための電流検出手段の構成簡素化等を図るため、三相モータへの実際の駆動電流を検出するのではなく、前記インバータ主回路の正極側または負極側の母線に流れる直流電流を検出する場合、1キャリア周期中に直流電流から2相分の相電流情報を検出できないことが起こる。   By the way, in order to simplify the configuration of the current detection means for obtaining the current values for the three phases generated by the inverter main circuit, the inverter main circuit is not detected but the actual drive current to the three-phase motor is detected. When detecting a direct current flowing in the bus on the positive or negative side of the circuit, phase current information for two phases cannot be detected from the direct current during one carrier cycle.

そこで、例えば特許文献1では、前記直流電源と前記インバータ主回路との間に接続され、1つの瞬時電流情報を前記PWM信号の1キャリア周期の前半で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半で検出する1つの電流検出手段と、前記PWM信号の1キャリア周期中における2つの電圧ゼロベクトルのうちのどちらか一方を1キャリア周期の前半で発生させ、残りの電圧ゼロベクトルを1キャリア周期の後半で発生させる電圧ベクトル発生手段とを備え、前記瞬時電流検出後に電圧ゼロベクトルを発生させるか、または前記瞬時電流検出前に電圧ゼロベクトルを発生させるようにして、前記瞬時電流検出時には電圧ゼロベクトルが発生しないようにしたインバータ制御装置が開示されている。   Therefore, for example, in Patent Document 1, it is connected between the DC power supply and the inverter main circuit, one instantaneous current information is detected in the first half of one carrier cycle of the PWM signal, and the remaining instantaneous current information is detected by one carrier. One current detection means for detecting in the second half of the cycle and one of two voltage zero vectors in one carrier cycle of the PWM signal are generated in the first half of one carrier cycle, and the remaining voltage zero vector is set to 1 Voltage vector generating means for generating in the second half of the carrier cycle, and generating the voltage zero vector after the instantaneous current detection or generating the voltage zero vector before the instantaneous current detection. An inverter control device is disclosed in which no voltage zero vector is generated.

特許第3610897号公報Japanese Patent No. 3610897

しかしながら、上記従来のインバータ制御装置は、1キャリア周期中における2つの電圧ゼロベクトルのうちのどちらか一方を1キャリア周期の前半に発生させ、残りの電圧ゼロベクトルを1キャリア周期の後半周期で発生させるようにしているので、低回転領域のように電圧ゼロベクトルの占める割合が大きく、1つの電圧ゼロベクトルが半キャリア周期以上に跨る状態にある場合は想定通りの制御ができないという問題がある。   However, the above conventional inverter control device generates one of two voltage zero vectors in one carrier cycle in the first half of one carrier cycle, and generates the remaining voltage zero vector in the second half of one carrier cycle. Therefore, when the voltage zero vector occupies a large ratio as in the low-rotation region, there is a problem that the control as expected cannot be performed when one voltage zero vector is in a state over a half carrier period or more.

また、1つの瞬時電流情報をPWM信号の1キャリア周期の前半周期で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半周期で検出するようにしているので、2つの瞬時電流検出タイミングの時間差が大きくなり、特に高回転領域ではこの検出タイミングの差による影響で制御性が悪化する可能性がある。   Also, since one instantaneous current information is detected in the first half cycle of one carrier cycle of the PWM signal and the remaining instantaneous current information is detected in the second half cycle of one carrier cycle, the time difference between the two instantaneous current detection timings There is a possibility that the controllability is deteriorated due to the influence of the difference in detection timing, particularly in the high rotation region.

加えて、PWM信号を生成するには、常に2つの電圧ゼロベクトルを必要とするので、電圧ゼロベクトルを1つしか含まない二相変調方式には対応できないという問題もある。   In addition, since two voltage zero vectors are always required to generate a PWM signal, there is also a problem that it is not possible to cope with a two-phase modulation method including only one voltage zero vector.

要するに、従来のインバータ制御装置では、インバータ主回路の母線に流れる直流電流に基づきPWM信号を生成する場合、電圧ゼロベクトルの制約を受け、また、1つの瞬時電流情報をPWM信号の1キャリア周期の前半周期で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半周期で検出するという制約を受けるので、信頼性のある安定した運転ができないという問題がある。   In short, in the conventional inverter control device, when generating a PWM signal based on the direct current flowing through the bus of the inverter main circuit, there is a restriction of the voltage zero vector, and one instantaneous current information is converted into one carrier cycle of the PWM signal. There is a problem that reliable and stable operation cannot be performed because the detection is performed in the first half cycle and the remaining instantaneous current information is detected in the second half cycle of one carrier cycle.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、インバータ主回路の母線に流れる直流電流に基づいてPWM信号を生成する場合に、電圧ゼロベクトルの制約を受けずに、また、1つの瞬時電流情報をPWM信号の1キャリア周期の前半周期で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半周期で検出するという制約を受けずに、信頼性のある安定した運転が実現できるインバータ制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above. When a PWM signal is generated based on a direct current flowing through a bus of an inverter main circuit, one instantaneous current can be obtained without being restricted by a voltage zero vector. Inverter control device capable of realizing reliable and stable operation without being restricted by detecting information in the first half of one carrier cycle of the PWM signal and detecting remaining instantaneous current information in the second half of one carrier cycle The purpose is to obtain.

上述した目的を達成するために、この発明は、直流電源の正極端と負極端とにそれぞれ接続される直流母線間に配置した複数の半導体スイッチング素子を用いて前記直流電源が供給する直流電力を三相交流電力に変換するインバータ主回路、前記インバータ主回路を制御するインバータ制御部とを備えるインバータ制御装置において、前記インバータ制御部は、前記直流母線の一方に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段と、前記直流電流検出手段にて検出された直流電流から得られる相電流情報に基づいて各相のタイマ値を演算するタイマ値演算手段と、前記タイマ値演算手段にて求められた各相のタイマ値に基づいて前記複数の半導体スイッチング素子をオン・オフ制御するためのPWM信号を生成するPMW信号生成手段と、1キャリア周期毎に前記PWM信号をシフトしてから前記インバータ主回路に供給するか否かを判定するPWM信号シフト判定手段と、前記PWM信号シフト判定手段が前記PWM信号をシフトしてから出力すると判定した場合に1キャリア周期内で前記直流電流から得られる相電流情報の数が増えるように前記PWM信号をシフトするPWM信号シフト手段と、最終的に前記インバータ主回路に供給する前記PWM信号に基づいて前記直流電流から前記相電流情報を検出するタイミングを生成する検出タイミング生成手段とを備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, the present invention provides DC power supplied by the DC power supply using a plurality of semiconductor switching elements disposed between DC buses connected to the positive electrode end and the negative electrode end of the DC power supply, respectively. An inverter control device comprising an inverter main circuit for converting into three-phase AC power and an inverter control unit for controlling the inverter main circuit, wherein the inverter control unit detects a DC current flowing in one of the DC buses. Means, timer value calculation means for calculating a timer value of each phase based on phase current information obtained from the DC current detected by the DC current detection means, and each phase obtained by the timer value calculation means PMW signal generating means for generating a PWM signal for on / off control of the plurality of semiconductor switching elements based on the timer value of PWM signal shift determining means for determining whether or not to supply the inverter main circuit after shifting the PWM signal for each carrier period, and determining that the PWM signal shift determining means shifts and outputs the PWM signal Based on the PWM signal shifting means for shifting the PWM signal so that the number of phase current information obtained from the DC current increases within one carrier period, and finally the PWM signal supplied to the inverter main circuit And a detection timing generation means for generating a timing for detecting the phase current information from the direct current.

この発明によれば、電圧ゼロベクトルによる制約を受けないインバータ制御装置を得ることができ、低回転領域のように電圧ゼロベクトルの占める割合が大きく、1つの電圧ゼロベクトルが半キャリア周期を超える状態にある場合においても制御が可能となる。また1つの瞬時電流情報をPWM信号の1キャリア周期の前半周期で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半周期で検出するという制御制約をなくすことができるので、2つの瞬時電流検出タイミングの時間差による制御性の悪化を極力抑えることができる。そして、インバータ主回路でのスイッチング損失を低減できる二相変調方式にも対応可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain an inverter control device that is not restricted by the voltage zero vector, and the ratio of the voltage zero vector is large as in the low rotation region, and one voltage zero vector exceeds a half carrier period. Control is possible even in the case of In addition, it is possible to eliminate the control restriction that one instantaneous current information is detected in the first half period of one carrier period of the PWM signal and the remaining instantaneous current information is detected in the second half period of one carrier period. The deterioration of controllability due to the timing difference can be suppressed as much as possible. And it can respond also to the two phase modulation system which can reduce the switching loss in an inverter main circuit.

この発明によれば、インバータ主回路の母線に流れる直流電流に基づいてPWM信号を生成する場合でも、信頼性のある安定した運転が実現できるインバータ制御装置が得られるという効果を奏する。   According to the present invention, even when a PWM signal is generated based on a direct current flowing through the bus of the inverter main circuit, there is an effect that an inverter control device that can realize reliable and stable operation is obtained.

以下に図面を参照して、この発明にかかるインバータ制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of an inverter control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。図1に示すインバータ制御装置は、直流電源1が入力端に接続され、三相モータ3が出力端に接続されるインバータ主回路2と、インバータ主回路2の動作状態に基づき当該インバータ主回路2を制御して三相モータ3を所望の運転状態に駆動するインバータ制御部7Aとで構成される。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a configuration of an inverter control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The inverter control device shown in FIG. 1 includes an inverter main circuit 2 in which a DC power source 1 is connected to an input terminal and a three-phase motor 3 is connected to an output terminal, and the inverter main circuit 2 based on the operating state of the inverter main circuit 2. And an inverter control unit 7A for driving the three-phase motor 3 to a desired operation state.

インバータ主回路2は、直流電源1の正極端に接続される直流母線Pと負極端に接続される直流母線Nとの間に直列接続した2つの半導体スイッチング素子の3組「SW1,SW4」「SW2,SW5」「SW3,SW6」を並列に設けたスイッチング回路と、図示してないが各半導体スイッチング素子をインバータ制御部7Aからの駆動信号であるPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」によってオン・オフ駆動する駆動回路とを備えている。各半導体スイッチング素子には、フライホイールダイオードD1〜D6が逆並列に接続されている。   The inverter main circuit 2 includes three sets of two semiconductor switching elements “SW1, SW4” and “DC” connected in series between a DC bus P connected to the positive terminal of the DC power source 1 and a DC bus N connected to the negative terminal. A switching circuit provided with SW2, SW5 and SW3, SW6 in parallel, and a PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, which is a drive signal from the inverter control unit 7A, although not shown, each semiconductor switching element. , WN "to drive on / off. Flywheel diodes D1 to D6 are connected in antiparallel to each semiconductor switching element.

3組の半導体スイッチング素子「SW1,SW4」「SW2,SW5」「SW3,SW6」の各直列接続端は、直流電源1の直流電力を三相擬似正弦波の交流電力に変換して出力する出力端を構成し、三相モータ3が接続される。なお、図1に示す例では、各半導体スイッチング素子は、絶縁ゲートを持つ電力スイッチング素子IGBTで構成されるとしている。また、インバータ主回路2は、例えば、IPM(Intelligent Power Module)によって構成されている。   The series connection ends of the three sets of semiconductor switching elements “SW1, SW4”, “SW2, SW5”, “SW3, SW6” convert the DC power of the DC power supply 1 into AC power of a three-phase pseudo sine wave and output it. The three-phase motor 3 is connected. In the example shown in FIG. 1, each semiconductor switching element is configured by a power switching element IGBT having an insulated gate. Moreover, the inverter main circuit 2 is comprised by IPM (Intelligent Power Module), for example.

三相モータ3は、U相、V相およびW相からなる三相Y形結線のステータ3aと、永久磁石ロータ3bとから構成される。   The three-phase motor 3 includes a three-phase Y-connected stator 3a composed of a U phase, a V phase, and a W phase, and a permanent magnet rotor 3b.

そして、インバータ主回路2の動作状態をインバータ制御部7Aに取り込む手段として図1では、負極側の直流母線Nに、直流電源1に向かって流れる直流電流を検出するための検出素子(図示例では抵抗器)4が介挿され、抵抗器4での降下電圧が入力される直流電流増幅回路5(図2参照)が設けられ、また、直流電源1の直流電圧(母線電圧)を検出する直流電圧検出回路6(図3参照)が設けられている。   As a means for taking in the operation state of the inverter main circuit 2 into the inverter control unit 7A, in FIG. 1, a detection element (in the illustrated example) for detecting a DC current flowing toward the DC power source 1 in the DC bus N on the negative electrode side. A DC current amplifier circuit 5 (see FIG. 2) to which a voltage drop at the resistor 4 is input, and a DC voltage (bus voltage) of the DC power supply 1 is detected. A voltage detection circuit 6 (see FIG. 3) is provided.

図2は、直流電流増幅回路5の構成例を示す回路図である。直流電流増幅回路5は、例えば図2に示すように、OPアンプ5aと抵抗素子5b,5cとからなる非反転増幅回路で構成され、抵抗器4での降下電圧を増幅した直流電流情報(母線電流)idcをインバータ制御部7A内のA/D変換回路8に与える。この抵抗器4と直流電流増幅回路5とは全体として直流電流検出手段Qを構成している。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the DC current amplifier circuit 5. For example, as shown in FIG. 2, the DC current amplifier circuit 5 is composed of a non-inverting amplifier circuit composed of an OP amplifier 5a and resistance elements 5b and 5c, and DC current information (bus line) obtained by amplifying the voltage drop at the resistor 4 (Current) idc is applied to the A / D conversion circuit 8 in the inverter control section 7A. The resistor 4 and the DC current amplifier circuit 5 constitute a DC current detecting means Q as a whole.

また、図3は、直流電圧検出回路6の構成例を示す回路図である。直流電圧検出回路6は、例えば図3に示すように、直流電源1の直流電圧(母線電圧)を直列接続した抵抗素子6a,6bにて分圧し、その分圧電圧をコンデンサ6cにて平滑化した直流電圧情報vdcをインバータ制御部7A内のA/D変換回路9に与えるようになっている。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the DC voltage detection circuit 6. For example, as shown in FIG. 3, the DC voltage detection circuit 6 divides the DC voltage (bus voltage) of the DC power supply 1 by resistance elements 6a and 6b connected in series, and smoothes the divided voltage by a capacitor 6c. The DC voltage information vdc thus obtained is supplied to the A / D conversion circuit 9 in the inverter control unit 7A.

インバータ制御部7Aは、外部から入力される周波数指令f*と、直流電流検出手段Qにて検出された直流電流情報idcと、直流電圧検出回路6にて検出された直流電圧情報vdcとに基づいてインバータ主回路2の半導体スイッチング素子SW1〜SW6をオン・オフ駆動するためのPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を生成する。なお、PWM信号「UP,VP,WP」は、インバータ主回路2の直流母線Pに接続される上アーム側の半導体スイッチング素子SW1,SW2,SW3を駆動する信号であり、PWM信号「UN,VN,WN」は、インバータ主回路2の直流母線Nに接続される下アーム側の半導体スイッチング素子SW4,SW5,SW6を駆動する信号である。   The inverter control unit 7A is based on the frequency command f * input from the outside, the DC current information idc detected by the DC current detection means Q, and the DC voltage information vdc detected by the DC voltage detection circuit 6. Thus, PWM signals “UP, UN, VP, VN, WP, WN” for driving on / off the semiconductor switching elements SW1 to SW6 of the inverter main circuit 2 are generated. The PWM signals “UP, VP, WP” are signals for driving the upper arm side semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3 connected to the DC bus P of the inverter main circuit 2, and the PWM signals “UN, VN”. , WN ”is a signal for driving the semiconductor switching elements SW4, SW5, SW6 on the lower arm side connected to the DC bus N of the inverter main circuit 2.

インバータ制御部7Aは、上記したA/D変換回路8,9、直流電流/相電流変換手段10、電圧指令値/位相指令値演算手段11A、タイマ値演算手段12、PWM信号生成手段13A、PWM信号シフト判定手段14、PWM信号シフト手段15、検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル情報保持手段17を備えている。これらの各手段は、例えばマイクロプロセッサにて実現することができる。   The inverter control unit 7A includes the A / D conversion circuits 8 and 9, the direct current / phase current conversion means 10, the voltage command value / phase command value calculation means 11A, the timer value calculation means 12, the PWM signal generation means 13A, PWM A signal shift determination unit 14, a PWM signal shift unit 15, a detection timing generation unit 16, and a voltage vector information holding unit 17 are provided. Each of these means can be realized by a microprocessor, for example.

検出タイミング生成手段16は、最終的にインバータ主回路2に供給されるPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」に基づいて、A/D変換回路8のA/D変換トリガタイミングを1キャリア周期内で2つ(Trg1,Trg2)生成する。   The detection timing generation means 16 is based on the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” that is finally supplied to the inverter main circuit 2, and the A / D conversion trigger timing of the A / D conversion circuit 8. Are generated in one carrier cycle (Trg1, Trg2).

A/D変換回路8は、直流電流検出手段Qが検出した直流電流情報idcを検出タイミング生成手段16にて生成されたトリガタイミングTrg1,Trg2においてディジタル変換し、トリガタイミングTrg1での直流電流情報Idc1と、トリガタイミングTrg2での直流電流情報Idc2とを直流電流/相電流変換手段10に与える。このように、直流電流検出手段Qにて検出された1つの直流電流情報idcから1キャリア周期中に2つの直流電流情報Idc1,Idc2が得られる。   The A / D conversion circuit 8 digitally converts the DC current information idc detected by the DC current detection means Q at the trigger timings Trg1 and Trg2 generated by the detection timing generation means 16, and the DC current information Idc1 at the trigger timing Trg1 And DC current information Idc2 at the trigger timing Trg2 are supplied to the DC current / phase current conversion means 10. In this way, two DC current information Idc1 and Idc2 are obtained in one carrier cycle from one DC current information idc detected by the DC current detecting means Q.

一方、A/D変換回路9は、A/D変換回路8の動作とは無関係に、直流電圧検出回路6にて検出された直流電圧情報vdcを常時ある時間間隔(例えば10μs)毎にディジタル変換し、その変換した直流電圧情報Vdcを電圧指令値/位相指令値演算手段11Aに与える。   On the other hand, the A / D conversion circuit 9 digitally converts the DC voltage information vdc detected by the DC voltage detection circuit 6 at every certain time interval (for example, 10 μs) regardless of the operation of the A / D conversion circuit 8. The converted DC voltage information Vdc is supplied to the voltage command value / phase command value calculation means 11A.

電圧ベクトル情報保持手段17は、最終的にインバータ主回路2に供給されるPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」に基づき、2つのリガタイミングTrg1,Trg2時の電圧ベクトル情報Va,Vbを保持する。   The voltage vector information holding means 17 is based on the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” that is finally supplied to the inverter main circuit 2, and the voltage vector information Va at the two rig timings Trg1, Trg2. , Vb.

直流電流/相電流変換手段10は、トリガタイミングTrg1,Trg2においてA/D変換された直流電流情報Idc1,Idc2を、電圧ベクトル情報保持手段17にて保持されたトリガタイミングTrg1,Trg2時の電圧ベクトル情報Va,Vbによって1キャリア周期毎に2相分の相電流情報に変換する。残りの一相分の相電流情報は検出した2相分の相電流情報から算出する。ここで、A/D変換には高速なものでも数μs程度の処理時間を有するので、直流電流情報から相電流情報に変換する際の制約の一要因となっている。そのため、この実施の形態では、直流電流専用に使用するA/D変換回路8と直流電圧専用に使用するA/D変換回路9とを設けている。   The DC current / phase current conversion means 10 is the voltage vector at the trigger timings Trg1 and Trg2 held by the voltage vector information holding means 17 with the DC current information Idc1 and Idc2 A / D converted at the trigger timings Trg1 and Trg2. The information Va, Vb is converted into phase current information for two phases every carrier period. The phase current information for the remaining one phase is calculated from the detected phase current information for the two phases. Here, even a high-speed A / D conversion has a processing time of about several μs, and this is one factor of restrictions when converting DC current information to phase current information. Therefore, in this embodiment, an A / D conversion circuit 8 used exclusively for DC current and an A / D conversion circuit 9 used exclusively for DC voltage are provided.

電圧指令値/位相指令値演算手段11Aは、例えば図4に示すように構成され、直流電流/相電流変換手段10にて変換された3相分の相電流情報Iu,Iv,Iwと、A/D変換回路9にて変換された直流電圧情報Vdcと、外部から入力される周波数指令f*とから、電圧指令値V*と位相指令値θ*とを演算し、タイマ値演算手段12に与える。   The voltage command value / phase command value calculating means 11A is configured, for example, as shown in FIG. 4, and the phase current information Iu, Iv, Iw for three phases converted by the DC current / phase current converting means 10 and A The voltage command value V * and the phase command value θ * are calculated from the DC voltage information Vdc converted by the / D conversion circuit 9 and the frequency command f * input from the outside. give.

図4は、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aの構成例を示すブロック図である。例えば図4に示すように、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aは、3相/2相座標変換手段11aと、周波数/位相推定手段11bと、周波数比較手段11cと、d軸電流指令値演算手段11dと、d軸電流比較手段11eと、q軸電流指令値演算手段11fと、q軸電流比較手段11gと、dq軸電圧指令値演算手段11hと、電圧指令値演算手段11iと、位相指令値演算手段11jと、dq変換用位相演算手段11kと、dq変換用位相保持手段11Lとを備えている。   FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the voltage command value / phase command value calculating means 11A. For example, as shown in FIG. 4, the voltage command value / phase command value calculation means 11A includes a three-phase / two-phase coordinate conversion means 11a, a frequency / phase estimation means 11b, a frequency comparison means 11c, a d-axis current command value. Calculation means 11d, d-axis current comparison means 11e, q-axis current command value calculation means 11f, q-axis current comparison means 11g, dq-axis voltage command value calculation means 11h, voltage command value calculation means 11i, phase A command value calculation unit 11j, a dq conversion phase calculation unit 11k, and a dq conversion phase holding unit 11L are provided.

図4において、3相/2相座標変換手段11aは、直流電流/相電流変換手段10が変換した3相分の相電流情報Iu,Iv,Iwを、dq変換用位相保持手段11Lが保持するdq変換用位相θdqに基づいてd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。変換されたd軸電流Idおよびq軸電流Iqは、周波数/位相推定手段11bに入力される。また、変換されたd軸電流Idは、d軸電流比較手段11eに入力される。一方、変換されたq軸電流Iqは、d軸電流指令値演算手段11dとq軸電流比較手段11gとに入力される。   In FIG. 4, the three-phase / two-phase coordinate conversion means 11a holds the phase current information Iu, Iv, Iw for three phases converted by the direct current / phase current conversion means 10 in the dq conversion phase holding means 11L. Conversion to d-axis current Id and q-axis current Iq is performed based on dq conversion phase θdq. The converted d-axis current Id and q-axis current Iq are input to the frequency / phase estimation means 11b. Also, the converted d-axis current Id is input to the d-axis current comparison unit 11e. On the other hand, the converted q-axis current Iq is input to the d-axis current command value calculation means 11d and the q-axis current comparison means 11g.

周波数/位相推定手段11bは、d軸電流Idおよびq軸電流Iqよって実行周波数fおよび永久磁石ロータ3bの磁極位置の位相θを推定する。推定された実行周波数fは、周波数比較手段11cと位相指令値演算手段11jとdq変換用位相演算手段11kとに入力される。また、推定された位相θは、位相指令値演算手段11jとdq変換用位相演算手段11kとに入力される。   The frequency / phase estimation unit 11b estimates the execution frequency f and the phase θ of the magnetic pole position of the permanent magnet rotor 3b from the d-axis current Id and the q-axis current Iq. The estimated execution frequency f is input to the frequency comparison unit 11c, the phase command value calculation unit 11j, and the dq conversion phase calculation unit 11k. The estimated phase θ is input to the phase command value calculation means 11j and the dq conversion phase calculation means 11k.

dq変換用位相演算手段11kは、実行周波数fと位相θとからdq変換用の位相θdqを求め、それをdq変換用位相保持手段11Lに与えて保持させる。   The dq conversion phase calculation means 11k obtains the dq conversion phase θdq from the execution frequency f and the phase θ, and gives and holds it to the dq conversion phase holding means 11L.

周波数比較手段11cは、外部から供給される周波数指令f*と推定された実行周波数fとの周波数誤差ferrを求め、それをq軸電流指令値演算手段11fに与える。q軸電流指令値演算手段11fは、周波数誤差ferrからq軸電流指令値Iq*を求め、それをq軸電流比較手段11gに与える。q軸電流比較手段11gは、q軸電流指令値Iq*とq軸電流Iqとのq軸電流誤差Iqerrを求め、それをdq軸電圧指令値演算手段11hに与える。   The frequency comparison unit 11c obtains a frequency error ferr between the frequency command f * supplied from the outside and the estimated execution frequency f, and supplies it to the q-axis current command value calculation unit 11f. The q-axis current command value calculation means 11f obtains the q-axis current command value Iq * from the frequency error ferr and gives it to the q-axis current comparison means 11g. The q-axis current comparison unit 11g obtains a q-axis current error Iqerr between the q-axis current command value Iq * and the q-axis current Iq, and gives it to the dq-axis voltage command value calculation unit 11h.

また、d軸電流指令値演算手段11dは、q軸電流Iqからd軸電流指令値Id*を求め、それをd軸電流比較手段11eに与える。d軸電流比較手段11eは、d軸電流指令値Id*とd軸電流Idとのd軸電流誤差Iderrを求め、それをdq軸電圧指令値演算手段11hに与える。   Further, the d-axis current command value calculation means 11d obtains a d-axis current command value Id * from the q-axis current Iq and gives it to the d-axis current comparison means 11e. The d-axis current comparison unit 11e obtains a d-axis current error Iderr between the d-axis current command value Id * and the d-axis current Id, and supplies it to the dq-axis voltage command value calculation unit 11h.

dq軸電圧指令値演算手段11hは、d軸電流誤差Iderrとq軸電流誤差Iqerrとからd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を求め、電圧指令値演算手段11iに与える。電圧指令値演算手段11iは、d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*とA/D変換回路9から入力される直流電圧情報Vdcとを次の式(1)に適用して正規化値からなる電圧指令値V*を求め、タイマ値演算手段12に与える。
電圧指令値V*=√2×√(Vd*2+Vq*2)/Vdc …(1)
The dq-axis voltage command value calculation means 11h obtains a d-axis voltage command value Vd * and a q-axis voltage command value Vq * from the d-axis current error Iderr and the q-axis current error Iqerr, and gives them to the voltage command value calculation means 11i. The voltage command value calculation means 11i applies the d-axis voltage command value Vd *, the q-axis voltage command value Vq *, and the DC voltage information Vdc input from the A / D conversion circuit 9 to the following equation (1). A voltage command value V * consisting of a normalized value is obtained and given to the timer value calculation means 12.
Voltage command value V * = √2 × √ (Vd * 2 + Vq * 2 ) / Vdc (1)

また、位相指令値演算手段11jは、実行周波数fと位相θとから実際のPWM信号が出力されるタイミングの位相を与える位相指令値θ*を求め、タイマ値演算手段12に与える。   Further, the phase command value calculation means 11 j obtains a phase command value θ * that gives the phase of the timing at which the actual PWM signal is output from the execution frequency f and the phase θ, and gives it to the timer value calculation means 12.

次に、図1において、タイマ値演算手段12は、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aにて演算された電圧指令値V*と位相指令値θ*とから、PWM信号のパルス幅を規定する各相のタイマ値(Tu,Tv,Tw)を演算し、PWM信号生成手段13Aに出力する。なお、TuはU相タイマ値であり、TvはV相タイマ値であり、TwはW相タイマ値である。ここで、タイマ値は、各相において相電圧基本波の最大値位相の前後30°の計60°となる区間と、相電圧基本波の最小値位相の前後30°の計60°となる区間とをスイッチングしないように制御する二相変調方式に基づいて演算される。   Next, in FIG. 1, the timer value calculation means 12 defines the pulse width of the PWM signal from the voltage command value V * and the phase command value θ * calculated by the voltage command value / phase command value calculation means 11A. The timer values (Tu, Tv, Tw) of each phase to be calculated are calculated and output to the PWM signal generating means 13A. Note that Tu is a U-phase timer value, Tv is a V-phase timer value, and Tw is a W-phase timer value. Here, the timer value is a section where the total phase is 30 ° before and after the maximum phase of the phase voltage fundamental wave in each phase is 60 °, and a section where the total phase is 30 ° before and after the minimum phase of the phase voltage fundamental wave is 60 °. Are calculated on the basis of a two-phase modulation method for controlling so as not to switch.

PWM信号生成手段13Aは、タイマ値演算手段12にて演算された各相のタイマ値(Tu,Tv,Tw)に基づき、インバータ主回路2の半導体スイッチング素子SW1〜SW6をオン・オフ駆動するためのPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を生成し、PWM信号シフト判定手段14に与える。   The PWM signal generation unit 13A drives the semiconductor switching elements SW1 to SW6 of the inverter main circuit 2 on and off based on the timer values (Tu, Tv, Tw) of each phase calculated by the timer value calculation unit 12. PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” is generated and applied to the PWM signal shift determination means 14.

PWM信号シフト判定手段14は、1キャリア周期毎に、PWM信号生成手段13にて生成された3相分のPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」のうち判定対象となる2相分のPWM信号のパルス幅およびパルス幅差に基づいてPWM信号をシフトするか否かを判定し、判定結果をPWM信号シフト手段15と検出タイミング生成手段16と電圧ベクトル情報保持手段17とに与え、その判定結果に応じて次の動作を行う。   The PWM signal shift determination means 14 is the target of determination among the three-phase PWM signals “UP, UN, VP, VN, WP, WN” generated by the PWM signal generation means 13 for each carrier period. It is determined whether or not to shift the PWM signal based on the pulse width and pulse width difference of the PWM signal for the phase, and the determination result is sent to the PWM signal shift means 15, the detection timing generation means 16, and the voltage vector information holding means 17. The following operation is performed according to the determination result.

すなわち、PWM信号シフト判定手段14は、シフトすると判定しない場合には、PWM信号生成手段13Aが生成したPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を直接検出タイミング生成手段16と電圧ベクトル情報保持手段17とに供給し、また直接インバータ主回路2に供給する。   That is, when the PWM signal shift determination means 14 does not determine that the shift is to occur, the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” generated by the PWM signal generation means 13A is directly compared with the voltage detected by the detection timing generation means 16. This is supplied to the vector information holding means 17 and directly to the inverter main circuit 2.

一方、PWM信号シフト判定手段14は、シフトすると判定した場合には、PWM信号生成手段13Aが生成したPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」をPWM信号シフト手段15に出力する。PWM信号シフト手段15は、PWM信号シフト判定手段14から入力するPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を1キャリア周期内で直流電流から得られる相電流情報の数が増えるようにシフトし、そのシフトしたPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を検出タイミング生成手段16と電圧ベクトル情報保持手段17とに出力し、またインバータ主回路2に供給する。   On the other hand, when the PWM signal shift determination means 14 determines to shift, the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” generated by the PWM signal generation means 13 A is output to the PWM signal shift means 15. . The PWM signal shift means 15 increases the number of phase current information obtained from the direct current within one carrier period for the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” input from the PWM signal shift determination means 14. The shifted PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” is output to the detection timing generation means 16 and the voltage vector information holding means 17 and supplied to the inverter main circuit 2.

つまり、検出タイミング生成手段16と電圧ベクトル情報保持手段17とには、最終的にインバータ主回路2に供給されるPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」が入力される。   That is, the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” finally supplied to the inverter main circuit 2 is input to the detection timing generation unit 16 and the voltage vector information holding unit 17.

次に、インバータ制御部7Aの動作について説明する。インバータ主回路2の半導体スイッチング素子SW1〜SW6は、上アーム側の半導体スイッチング素子SW1,SW2,SW3がオン動作するか、下アーム側の半導体スイッチング素子SW4,SW5,SW6がオン動作するかのどちらかであり、3相分あるので、全部で8種類のスイッチング状態が存在する。これが、三相モータ3への出力状態である。   Next, the operation of the inverter control unit 7A will be described. In the semiconductor switching elements SW1 to SW6 of the inverter main circuit 2, either the upper arm side semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3 are turned on or the lower arm side semiconductor switching elements SW4, SW5, SW6 are turned on. Since there are three phases, there are eight types of switching states in total. This is the output state to the three-phase motor 3.

図5は、基本電圧ベクトルと電圧指令値/位相指令値演算手段11Aが生成する電圧指令値V*及び位相指令値θ*との関係を説明するベクトル図である。図5において、V0〜V7は、インバータ主回路2の半導体スイッチング素子SW1〜SW6の上記した8通りのスイッチング状態を規定する基本電圧ベクトルである。そのうち、60°の間隔で配置される基本電圧ベクトルV1〜V6は、ベクトル長を持つ電圧ベクトルであり、原点位置に示される基本電圧ベクトルV0,V7は、ベクトル長を持たない電圧ゼロベクトルである。図5では、電圧ベクトルV4の方向を基準位相とし、位相の回転方向が時計回り方向(V4→V6→V2→V3→V1→V5→V4)であるとした場合に、電圧ベクトルV4から電圧ベクトルV6の方向に位相指令値θ*だけ回転した位置に電圧指令値V*が求められた状態が示されている。電圧ベクトルV4の大きさを1とすると、電圧指令値V*の大きさは0.5となっている。   FIG. 5 is a vector diagram for explaining the relationship between the basic voltage vector and the voltage command value V * and the phase command value θ * generated by the voltage command value / phase command value calculation means 11A. In FIG. 5, V0 to V7 are basic voltage vectors that define the above-described eight switching states of the semiconductor switching elements SW1 to SW6 of the inverter main circuit 2. Among them, basic voltage vectors V1 to V6 arranged at intervals of 60 ° are voltage vectors having a vector length, and basic voltage vectors V0 and V7 indicated at the origin position are voltage zero vectors having no vector length. . In FIG. 5, when the direction of the voltage vector V4 is a reference phase, and the rotation direction of the phase is a clockwise direction (V4 → V6 → V2 → V3 → V1 → V5 → V4), the voltage vector V4 to the voltage vector The state where the voltage command value V * is obtained at the position rotated by the phase command value θ * in the direction of V6 is shown. When the magnitude of the voltage vector V4 is 1, the magnitude of the voltage command value V * is 0.5.

図6は、8種類の基本電圧ベクトルと半導体スイッチング素子SW1〜SW6のスイッチング状態との関係をまとめて示した図である。図6に示すように、電圧ゼロベクトルV0のときは、上アーム側の半導体スイッチング素子SW1,SW2,SW3は共にOFF状態となり、下アーム側の半導体スイッチング素子SW4,SW5,SW6は共にON状態となる。逆に電圧ゼロベクトルV7のときは、上アーム側の半導体スイッチング素子SW1,SW2,SW3は共にON状態となり、下アーム側の半導体スイッチング素子SW4,SW5,SW6は共にOFF状態となる。そして、電圧ベクトルV1〜V6のときには、上アーム側の半導体スイッチング素子SW1,SW2,SW3の少なくとも1つと下アーム側の半導体スイッチング素子SW4,SW5,SW6の少なくとも1つとがON状態となる。例えば、電圧ベクトルV4のときは、半導体スイッチング素子SW1,SW5,SW6がON状態となり、半導体スイッチング素子SW2,SW3,SW4がOFF状態になる。   FIG. 6 is a diagram collectively showing the relationship between the eight types of basic voltage vectors and the switching states of the semiconductor switching elements SW1 to SW6. As shown in FIG. 6, when the voltage zero vector V0, the upper arm side semiconductor switching elements SW1, SW2, SW3 are all in the OFF state, and the lower arm side semiconductor switching elements SW4, SW5, SW6 are both in the ON state. Become. On the contrary, when the voltage is zero vector V7, the upper arm side semiconductor switching elements SW1, SW2, and SW3 are both turned on, and the lower arm side semiconductor switching elements SW4, SW5, and SW6 are both turned off. When the voltage vectors are V1 to V6, at least one of the upper arm side semiconductor switching elements SW1, SW2, and SW3 and at least one of the lower arm side semiconductor switching elements SW4, SW5, and SW6 are in the ON state. For example, when the voltage vector is V4, the semiconductor switching elements SW1, SW5, and SW6 are turned on, and the semiconductor switching elements SW2, SW3, and SW4 are turned off.

タイマ値演算手段12では、図7に示すようにしてタイマ値(Tu,Tv,Tw)を設定する。図7は、タイマ値演算手段12の動作を説明するタイムチャートである。図7では、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aから入力する電圧指令値V*の大きさが図5に示したように0.5である場合の、(a)位相指令値θ*と(b)ノードと(c)各相タイマ値(Tu,Tv,Tw)との関係が示されている。   The timer value calculation means 12 sets timer values (Tu, Tv, Tw) as shown in FIG. FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the timer value calculation means 12. In FIG. 7, when the magnitude of the voltage command value V * input from the voltage command value / phase command value calculating means 11A is 0.5 as shown in FIG. 5, (a) the phase command value θ * and The relationship between (b) nodes and (c) each phase timer value (Tu, Tv, Tw) is shown.

図7において、(a)位相指令値θ*は、図5にて説明したように、電圧指令値V*が電圧ベクトルV4の位置に在るときを基準位相(図示例では0°である)とし、時計回り方向に回転することを繰り返す。(b)ノードは、(a)位相指令値θ*が基準位相0°から1回転する360°の角度範囲を30°毎に区分した「ノード1」〜「ノード12」の12ノードで構成される。(c)各相タイマ値(Tu,Tv,Tw)は、この12ノードを用いて次のようにして設定される。なお、Tmaxは、タイマ値の最大値であり、最小値は0(ゼロ)としている。   In FIG. 7, (a) the phase command value θ * is a reference phase (0 ° in the illustrated example) when the voltage command value V * is at the position of the voltage vector V4 as described in FIG. And repeat rotating clockwise. (B) The node is composed of 12 nodes “node 1” to “node 12” in which an angle range of 360 ° in which the phase command value θ * rotates once from the reference phase 0 ° is divided every 30 °. The (C) Each phase timer value (Tu, Tv, Tw) is set as follows using these 12 nodes. Tmax is the maximum value of the timer value, and the minimum value is 0 (zero).

すなわち、位相指令値θ*が基準位相0°(電圧ベクトルV4の位置)のとき、U相電圧の電圧基本波が最大値となるので、この基準位相0°の前後30°の区間を規定するノード1,12のときにU相タイマ値Tu=Tmax固定とし、逆位相の180°(電圧ベクトルV3の位置)の前後30°の区間を規定するノード6,7のときにU相タイマ値Tu=0固定とする。また、位相指令値θ*が位相120°(電圧ベクトルV2の位置)のとき、V相電圧の電圧基本波が最大値となるので、位相120°の前後30°の区間を規定するノード4,5のときにV相タイマ値Tv=Tmax固定とし、逆位相の300°((電圧ベクトルV5の位置)の前後30°の区間を規定するノード10,11のときにV相タイマ値Tv=0固定とする。また、位相指令値θ*が位相240°(電圧ベクトルV1の位置)のとき、W相電圧の電圧基本波が最大値となるので、位相240°の前後30°の区間を規定するノード8,9のときにW相タイマ値Tw=Tmax固定とし、逆位相の60°(電圧ベクトルV6の位置)の前後30°の区間を規定するノード2,3のときにW相タイマ値Tw=0固定とする。各ノードでの残りのタイマ値は、二相変調方式に基づき線間電圧が正弦波となるように演算して設定するようにしている。   That is, when the phase command value θ * is the reference phase 0 ° (position of the voltage vector V4), the voltage fundamental wave of the U-phase voltage becomes the maximum value, and therefore, the interval of 30 ° before and after the reference phase 0 ° is defined. The U-phase timer value Tu = Tmax is fixed at the nodes 1 and 12, and the U-phase timer value Tu is set at the nodes 6 and 7 that define the interval of 30 ° before and after 180 ° (position of the voltage vector V3) of the opposite phase. = 0 is fixed. Further, when the phase command value θ * is the phase 120 ° (position of the voltage vector V2), the voltage fundamental wave of the V-phase voltage becomes the maximum value, so that the node 4 that defines the section of 30 ° before and after the phase 120 ° 4 5, the V-phase timer value Tv is fixed at Tmax, and the V-phase timer value Tv is set to 0 when the nodes 10 and 11 define an interval of 30 ° before and after 300 ° of the opposite phase (the position of the voltage vector V5). In addition, when the phase command value θ * is the phase 240 ° (position of the voltage vector V1), the voltage fundamental wave of the W-phase voltage becomes the maximum value, so the interval of 30 ° before and after the phase 240 ° is specified. W-phase timer value Tw = Tmax is fixed at nodes 8 and 9, and W-phase timer value is set at nodes 2 and 3 that define a section of 30 ° before and after 60 ° (position of voltage vector V6) of opposite phase. Tw is fixed to 0. The rest at each node Timer value, the voltage between the lines on the basis of the two-phase modulation scheme is to be set by calculating as a sine wave.

ここで、図8は、図7に示すように定めたノードとキャリアとの関係を説明する図である。図8に示すように、(b)キャリアは、(a)ノード「12,1」「2,3」「4,5」「6,7」「8,9」「10,11」毎に切り替えが行われる。そして、A/D変換回路8,9以外のインバータ制御部7Aでの処理は、ノードが「1,4,5,8,9,12」の場合にはキャリア谷タイミングを演算開始タイミングとして、ノードが「2,3,6,7,10,11」の場合にはキャリア山タイミングを演算開始タイミングとして行うようになっている。   Here, FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the node and the carrier determined as shown in FIG. As shown in FIG. 8, (b) the carrier is switched (a) every node "12,1" "2,3" "4,5" "6,7" "8,9" "10,11" Is done. The processing in the inverter control unit 7A other than the A / D conversion circuits 8 and 9 is performed when the node is “1, 4, 5, 8, 9, 12” and the carrier valley timing is used as the calculation start timing. Is "2, 3, 6, 7, 10, 11", the carrier peak timing is used as the calculation start timing.

次に、図9,図10を参照して、PWM信号生成手段13Aの動作について説明する。なお、図9では、ノード=1のときの1キャリア周期においてPWM信号生成手段13Aにおける動作と電圧ベクトル状態とが示されている。また、図10では、ノード=2のときの1キャリア周期においてPWM信号生成手段13Aにおける動作と電圧ベクトル状態とが示されている。   Next, the operation of the PWM signal generation unit 13A will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows the operation and voltage vector state in the PWM signal generation means 13A in one carrier cycle when the node = 1. FIG. 10 shows the operation and voltage vector state in the PWM signal generating means 13A in one carrier cycle when the node = 2.

図9において、(a)に示すキャリアと各相タイマ値との関係は次のようになる。1キャリア周期は、ノード=1の場合は、上記したように、キャリア20の山タイミングを基準に、前半分の最小値から最大値までの上昇区間と後半分の最大値から最小値までの下降区間とからなる。この場合には、U相タイマ値Tuは、Tmax固定であるので、キャリア20の最大値の位置にある。これに対し、W相タイマ値Twは、キャリア20の最小値と最大値との間の例えば中央位置にあり、V相タイマ値Tvは、W相タイマ値Twよりもキャリア20の最大値側に上がった位置となる関係で求められる。   In FIG. 9, the relationship between the carrier and each phase timer value shown in (a) is as follows. In the case of one carrier cycle, when node = 1, as described above, the rising interval from the minimum value of the first half to the maximum value and the falling value from the maximum value to the minimum value of the second half are based on the peak timing of the carrier 20 It consists of a section. In this case, since the U-phase timer value Tu is fixed at Tmax, it is at the position of the maximum value of the carrier 20. On the other hand, the W-phase timer value Tw is at, for example, the center position between the minimum value and the maximum value of the carrier 20, and the V-phase timer value Tv is closer to the maximum value side of the carrier 20 than the W-phase timer value Tw. It is required in relation to the raised position.

図9(b)に示すPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」は次のように生成される。PWM信号UPは、1キャリア周期の間“1”レベルを維持し、PWM信号UNは、1キャリア周期の間“0”レベルを維持するように生成される。これは、上アーム側半導体スイッチング素子SW1がON状態、下アーム側半導体スイッチング素子SW4がOFF状態になることを意味する。   The PWM signals “UP, UN, VP, VN, WP, WN” shown in FIG. 9B are generated as follows. The PWM signal UP is generated to maintain the “1” level for one carrier cycle, and the PWM signal UN is generated to maintain the “0” level for one carrier cycle. This means that the upper arm side semiconductor switching element SW1 is turned on and the lower arm side semiconductor switching element SW4 is turned off.

PWM信号VPは、キャリア20が最大値に向かって上昇する過程でタイマ値Tvに到達するまで“1”レベル、到達すると“0”レベルになりその後キャリア20が最小値に向かって下降する過程でタイマ値Tvに到達するまで“0”レベルを維持し、キャリア20がタイマ値Tv以下になると“1”レベルに変化するように生成される。これは、上アーム側半導体スイッチング素子SW2がON状態→OFF状態→ON状態と変化することを意味する。PWM信号VNは、PWM信号VPと逆の関係で生成されるので、下アーム側半導体スイッチング素子SW5は、OFF状態→ON状態→OFF状態と変化する。   The PWM signal VP is “1” level until the timer 20 reaches the timer value Tv in the process where the carrier 20 rises toward the maximum value, and becomes “0” level when reaching the timer value Tv, and then the carrier 20 falls toward the minimum value. The “0” level is maintained until the timer value Tv is reached, and the carrier 20 is generated so as to change to the “1” level when the carrier 20 falls below the timer value Tv. This means that the upper arm side semiconductor switching element SW2 changes from ON state → OFF state → ON state. Since the PWM signal VN is generated in the reverse relationship to the PWM signal VP, the lower arm side semiconductor switching element SW5 changes from OFF state → ON state → OFF state.

PWM信号WPは、キャリア20が最大値に向かって上昇する過程でタイマ値Twに到達するまで“1”レベル、到達すると“0”レベルとなりその後キャリア20が最小値に向かって下降する過程でタイマ値Twに到達するまで“0”レベルを維持し、キャリア20がタイマ値Tw以下になると“1”レベルに変化するように生成される。これは、上アーム側半導体スイッチング素子SW3がON状態→OFF状態→ON状態と変化することを意味する。PWM信号WNは、PWM信号WPと逆の関係で生成されるので、下アーム側半導体スイッチング素子SW6は、OFF状態→ON状態→OFF状態と変化する。   The PWM signal WP becomes “1” level until the carrier 20 reaches the timer value Tw in the process of rising toward the maximum value, and becomes “0” level when reaching the timer value Tw. The “0” level is maintained until the value Tw is reached, and the carrier 20 is generated so as to change to the “1” level when the carrier 20 falls below the timer value Tw. This means that the upper arm side semiconductor switching element SW3 changes from ON state → OFF state → ON state. Since the PWM signal WN is generated in a reverse relationship with the PWM signal WP, the lower arm side semiconductor switching element SW6 changes from OFF state → ON state → OFF state.

なお、PWM信号VNが“1”レベルである期間ton_aと、PWM信号WNが“1”レベルである期間ton_bとは、PWM信号シフト判定手段14が「ノード=1」においてPWM信号のシフト要否判定に用いるパルス幅である(図12参照)。上記したように、このパルス幅は、ton_a<ton_bの関係にある。   It should be noted that during the period ton_a in which the PWM signal VN is at “1” level and the period ton_b in which the PWM signal WN is at “1” level, the PWM signal shift determination means 14 needs to shift the PWM signal when “node = 1”. This is the pulse width used for determination (see FIG. 12). As described above, this pulse width has a relationship of ton_a <ton_b.

図9(d)に示すように、電圧ベクトル状態は、キャリア20が最小値から上昇しタイマ値Twに到達するまでがゼロ電圧ベクトルV7の状態、その後キャリア20がタイマ値Twからタイマ値Tvに上昇するまでが電圧ベクトルV6の状態、その後キャリア20が最大値から下降してタイマ値Tvに到達するまでが電圧ベクトルV4の状態、その後キャリア20がタイマ値Tvからタイマ値Twまで下降するまでが電圧ベクトルV6の状態、その後キャリア20が最小値に下降するまでがゼロ電圧ベクトルV7の状態となる。   As shown in FIG. 9D, the voltage vector state is the state of the zero voltage vector V7 until the carrier 20 rises from the minimum value and reaches the timer value Tw, and then the carrier 20 changes from the timer value Tw to the timer value Tv. Until it rises, it is in the state of the voltage vector V6, after that, until the carrier 20 falls from the maximum value and reaches the timer value Tv, it is in the state of the voltage vector V4, and then until the carrier 20 falls from the timer value Tv to the timer value Tw. The state of the voltage vector V6 and then the state of the zero voltage vector V7 until the carrier 20 falls to the minimum value.

また、図10において、(a)キャリアと各相タイマ値の関係は次のようになる。1キャリア周期は、ノード=2の場合は、上記したように、キャリア21の谷タイミングを基準に、前半分の最大値から最小値までの下降区間と後半分の最小値から最大値までの上昇区間とからなる。この場合は、W相タイマ値Twは、ゼロ固定であるので、キャリア21の最小値の位置にある。これに対し、U相タイマ値Tuは、キャリア21の最大値と最小値の間の例えば中央位置にあり、V相タイマ値Tvは、U相タイマ値Tuよりもキャリア21の最小値側に下がった位置となる関係で求められる。   In FIG. 10, (a) the relationship between the carrier and each phase timer value is as follows. In the case of one carrier cycle, when node = 2, as described above, the descending section from the maximum value to the minimum value in the first half and the increase from the minimum value to the maximum value in the second half with reference to the valley timing of the carrier 21 It consists of a section. In this case, since the W-phase timer value Tw is fixed to zero, it is at the position of the minimum value of the carrier 21. On the other hand, the U-phase timer value Tu is at, for example, the center position between the maximum value and the minimum value of the carrier 21, and the V-phase timer value Tv is lower than the U-phase timer value Tu to the minimum value side of the carrier 21. It is required in relation to the position.

図10(b)に示すPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を次のように生成される。PWM信号UPは、キャリア21が最小値に向かって下降する過程でタイマ値Tuに到達するまで“0”レベル、到達すると“1”となりその後キャリア21が最大値に向かって上昇する過程でタイマ値Tuに到達するまで“1”レベルを維持し、キャリア21がタイマ値Tuを超えると“0”レベルに変化するように生成される。これは、上アーム側半導体スイッチング素子SW1がOFF状態→ON状態→OFF状態と変化することを意味する。PWM信号UNは、PWM信号UPと逆の関係で生成されるので、下アーム側半導体スイッチング素子SW4は、ON状態→OFF状態→ON状態と変化する。   The PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” shown in FIG. 10B is generated as follows. The PWM signal UP becomes “0” level until the timer 21 reaches the timer value Tu in the process of the carrier 21 descending toward the minimum value, becomes “1” when it reaches the timer value Tu, and then the timer value in the process of the carrier 21 increasing toward the maximum value. It is generated so as to maintain the “1” level until reaching Tu, and to change to the “0” level when the carrier 21 exceeds the timer value Tu. This means that the upper arm side semiconductor switching element SW1 changes from OFF state → ON state → OFF state. Since the PWM signal UN is generated in the reverse relationship with the PWM signal UP, the lower arm side semiconductor switching element SW4 changes from the ON state to the OFF state to the ON state.

PWM信号VPは、キャリア21が最小値に向かって下降する過程でタイマ値Tvに到達するまで“0”レベル、到達すると“1”となりその後キャリア21が最大値に向かって上昇する過程でタイマ値Tvに到達するまで“1”レベルを維持し、キャリア21がタイマ値Tvを超えると“0”レベルに変化するように生成される。これは、上アーム側半導体スイッチング素子SW2がOFF状態→ON状態→OFF状態と変化することを意味する。PWM信号VNは、PWM信号VPと逆の関係で生成されるので、下アーム側半導体スイッチング素子SW5は、ON状態→OFF状態→ON状態と変化する。   The PWM signal VP becomes “0” level until the timer 21 reaches the timer value Tv while the carrier 21 is decreasing toward the minimum value, becomes “1” when the carrier 21 reaches the timer value Tv, and then reaches the timer value when the carrier 21 increases toward the maximum value. The “1” level is maintained until Tv is reached, and the carrier 21 is generated to change to the “0” level when the timer value Tv is exceeded. This means that the upper arm side semiconductor switching element SW2 changes from OFF state → ON state → OFF state. Since the PWM signal VN is generated in a reverse relationship with the PWM signal VP, the lower arm side semiconductor switching element SW5 changes from the ON state to the OFF state to the ON state.

PWM信号WPは、1キャリア周期の間“0”レベルを維持し、PWM信号WNは、1キャリア周期の間“1”レベルを維持するように生成される。これは、上アーム側半導体スイッチング素子SW3がOFF状態、下アーム側半導体スイッチング素子SW6がON状態になることを意味する。   The PWM signal WP is generated so as to maintain a “0” level during one carrier cycle, and the PWM signal WN is generated so as to maintain a “1” level during one carrier cycle. This means that the upper arm side semiconductor switching element SW3 is turned off and the lower arm side semiconductor switching element SW6 is turned on.

なお、PWM信号UPが“1”レベルである期間ton_bと、PWM信号VPが“1”レベルである期間ton_aとは、PWM信号シフト判定手段14が「ノード=2」においてPWM信号のシフト要否判定に用いるパルス幅である(図12参照)。上記したように、ton_a<ton_bの関係になる。   It should be noted that during the period ton_b in which the PWM signal UP is at “1” level and the period ton_a in which the PWM signal VP is at “1” level, whether or not the PWM signal shift determination unit 14 needs to shift the PWM signal at “node = 2” This is the pulse width used for determination (see FIG. 12). As described above, the relationship is ton_a <ton_b.

図10(d)に示すように、電圧ベクトル状態は、キャリア21が最大値から下降しタイマ値Tuに到達するまでがゼロ電圧ベクトルV0の状態、その後キャリア21がタイマ値Tuからタイマ値Tvに下降するまでが電圧ベクトルV4の状態、その後キャリア21が最小値から上昇してタイマ値Tvに到達するまでが電圧ベクトルV6の状態、その後キャリア21がタイマ値Tvからタイマ値Tuに上昇するまでが電圧ベクトルV4の状態、その後キャリア21が最大値に上昇するまでがゼロ電圧ベクトルV0の状態となる。   As shown in FIG. 10D, the voltage vector state is the state of the zero voltage vector V0 until the carrier 21 falls from the maximum value and reaches the timer value Tu, and then the carrier 21 changes from the timer value Tu to the timer value Tv. The voltage vector is in the state of the voltage vector V4 until it falls, the carrier 21 then rises from the minimum value until it reaches the timer value Tv, the state of the voltage vector V6, and then the carrier 21 rises from the timer value Tv to the timer value Tu. The state of the voltage vector V4, and then the state of the zero voltage vector V0 until the carrier 21 rises to the maximum value.

したがって、図9(c)と図10(c)に示す直流電流情報idcは、次のように求められる。電圧ベクトル状態がV6のときは、上アーム側半導体スイッチング素子ではU相とV相の上アーム側半導体スイッチング素子SW1,SW2がON状態となり、下アーム側半導体スイッチング素子ではW相の下アーム側半導体スイッチング素子SW6がON状態となる。これによって、直流電源1の正極側から半導体スイッチング素子SW1,SW2を介して、三相モータ3のU相巻線およびV相巻線を流れ、W相巻線を通り、半導体スイッチング素子SW6を介して抵抗器4を流れ、直流電源1の負極側に戻る電流路が形成される。したがって、三相モータ3に流れ込む電流方向を正とすると、電圧ベクトル状態がV6のときに直流電流検出手段Qにて検出される直流電流情報idcは、−Iw(−W相電流)となる。ここでは、力行動作時について説明しているが、回生動作時においても同様に直流電流情報から相電流情報が得られることは言うまでもない。   Accordingly, the DC current information idc shown in FIGS. 9C and 10C is obtained as follows. When the voltage vector state is V6, in the upper arm side semiconductor switching element, the U-phase and V-phase upper arm side semiconductor switching elements SW1 and SW2 are in the ON state, and in the lower arm side semiconductor switching element, the W-phase lower arm side semiconductor The switching element SW6 is turned on. As a result, the U-phase winding and the V-phase winding of the three-phase motor 3 flow from the positive electrode side of the DC power source 1 via the semiconductor switching elements SW1 and SW2, pass through the W-phase winding and pass through the semiconductor switching element SW6. Thus, a current path that flows through the resistor 4 and returns to the negative electrode side of the DC power source 1 is formed. Therefore, when the direction of the current flowing into the three-phase motor 3 is positive, the DC current information idc detected by the DC current detecting means Q when the voltage vector state is V6 is -Iw (-W phase current). Here, the description is made on the power running operation, but it goes without saying that the phase current information can be obtained from the DC current information in the regenerative operation as well.

また、電圧ベクトル状態がV4のときは、上アーム側半導体スイッチング素子ではU相の上アーム側半導体スイッチング素子SW1がON状態となり、下アーム側半導体スイッチング素子ではV相とW相の下アーム側半導体スイッチング素子SW5,SW6がON状態となる。これによって、直流電源1の正極側から半導体スイッチング素子SW1を介して、三相モータ3のU相巻線を流れ、V相およびW相巻線を通り、半導体スイッチング素子SW5,SW6を介して抵抗器4を流れ、直流電源1の負極側に戻る電流路が形成される。したがって、三相モータ3に流れ込む電流方向を正とすると、電圧ベクトル状態がV4のときに検出される直流電流情報idcは+Iu(+U相電流)となる。ここでは、力行動作時について説明しているが、回生動作時においても同様に直流電流情報から相電流情報が得られることは言うまでもない。   When the voltage vector state is V4, the U-phase upper arm side semiconductor switching element SW1 is turned ON in the upper arm side semiconductor switching element, and the V arm and the W phase lower arm side semiconductor are turned on in the lower arm side semiconductor switching element. The switching elements SW5 and SW6 are turned on. As a result, the U-phase winding of the three-phase motor 3 flows from the positive electrode side of the DC power source 1 through the semiconductor switching element SW1, passes through the V-phase and W-phase windings, and is resistance through the semiconductor switching elements SW5 and SW6. A current path that flows through the device 4 and returns to the negative electrode side of the DC power supply 1 is formed. Therefore, when the direction of current flowing into the three-phase motor 3 is positive, the DC current information idc detected when the voltage vector state is V4 is + Iu (+ U phase current). Here, the description is made on the power running operation, but it goes without saying that the phase current information can be obtained from the DC current information in the regenerative operation as well.

一方、電圧ベクトル状態がV7のときは、上アーム側半導体スイッチング素子SW1,SW2,SW3のみがON状態となる。また、電圧ベクトル状態がV0のときは、下アーム側半導体スイッチング素子SW4,SW5,SW6のみがON状態となる。これらの状態では、上記したような電流路は形成されないので、検出される直流電流情報idcから得られる相電流情報は不定となる。   On the other hand, when the voltage vector state is V7, only the upper arm side semiconductor switching elements SW1, SW2, and SW3 are turned on. When the voltage vector state is V0, only the lower arm side semiconductor switching elements SW4, SW5, SW6 are turned on. In these states, since the current path as described above is not formed, the phase current information obtained from the detected direct current information idc is indefinite.

図11は、電圧ベクトル状態と生成されるPWM信号と検出される直流電流情報から得られる相電流情報との関係をまとめて示した図である。なお、図11において、PWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」での「OFF」は“0”レベルを意味し、「ON」は“1”レベルを意味している。ゼロ電圧ベクトルV0,V7での相電流情報はそれぞれ不定となる。また、電圧ベクトルV1,V2,V3,V4,V5,V6での相電流情報は、この順に+Iw,+Iv,−Iu,+Iu,−Iv,−Iwとなることが示されている。   FIG. 11 is a diagram collectively showing the relationship between the voltage vector state, the generated PWM signal, and the phase current information obtained from the detected DC current information. In FIG. 11, “OFF” in the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” means “0” level, and “ON” means “1” level. The phase current information in the zero voltage vectors V0 and V7 is indefinite. Further, it is shown that the phase current information in the voltage vectors V1, V2, V3, V4, V5, and V6 is + Iw, + Iv, −Iu, + Iu, −Iv, and −Iw in this order.

次に、図12〜図16を参照して、PWM信号シフト判定手段14の動作について説明する。なお、図12は、PWM信号シフト判定手段14の動作を説明するフローチャートである。図13は、図7に示すノードとそのノードにおいてPWM信号シフト判定手段がシフト要否判定を行う場合に用いる2つのパルス幅の対象となる2つのPWM信号との関係をまとめて示した図である。図14は、PWM信号シフト判定手段が判定動作で用いる直流電流→相電流変換必要時間及び図1に示す検出タイミング生成手段の動作(ノード=1の場合)を説明する図である。図15は、図12においてシフト方法1でシフトすると判定するPWM信号の例を説明するタイムチャートである。図16は、図12においてシフト方法2でシフトすると判定するPWM信号の例を説明するタイムチャートである。   Next, the operation of the PWM signal shift determination unit 14 will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the PWM signal shift determination means 14. FIG. 13 is a diagram collectively showing the relationship between the node shown in FIG. 7 and two PWM signals that are targets of two pulse widths used when the PWM signal shift determination means determines whether or not the shift is necessary at the node. is there. FIG. 14 is a diagram for explaining the DC current → phase current conversion necessary time used in the determination operation by the PWM signal shift determination unit and the operation of the detection timing generation unit shown in FIG. 1 (when node = 1). FIG. 15 is a time chart for explaining an example of a PWM signal determined to be shifted by the shift method 1 in FIG. FIG. 16 is a time chart illustrating an example of a PWM signal that is determined to be shifted by the shift method 2 in FIG.

PWM信号シフト判定手段14でのシフト要否判定では、図12に示すように、図9と図10にて説明した「ton_a<ton_b」の関係にある2つのパルス幅ton_a,ton_bの他に、直流電流→相電流変換必要時間Tneed(図14参照)を判定時間幅として用いるので、まず、それらについて説明する。   In the determination of necessity of shift in the PWM signal shift determination means 14, as shown in FIG. 12, in addition to the two pulse widths ton_a and ton_b having the relationship of “ton_a <ton_b” described in FIG. 9 and FIG. Since the DC current → phase current conversion necessary time Tneed (see FIG. 14) is used as the determination time width, these will be described first.

図9と図10での説明から理解できるように、12のノード(図7参照)のそれぞれにおいて、3相のPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」のうち、二相のPWM信号は、1キャリア周期内で、“1”レベルと“0”レベルを維持せずに“1”レベルと“0”レベルの間で変化し、半導体スイッチング素子にON・OFFのスイッチング動作を行わせる。そして、PWM信号シフト判定手段14でのシフト要否判定で用いる2つのパルス幅ton_a,ton_bは、半導体スイッチング素子にON動作を行わせる時間幅であるので、その二相のPWM信号のうち“1”レベルのPWM信号が対象になる。   As can be understood from the description in FIG. 9 and FIG. 10, in each of the 12 nodes (see FIG. 7), of the three-phase PWM signals “UP, UN, VP, VN, WP, WN” The PWM signal changes between the “1” level and the “0” level without maintaining the “1” level and the “0” level within one carrier cycle, and the semiconductor switching element performs the ON / OFF switching operation. Let it be done. The two pulse widths ton_a and ton_b used for determining whether or not the shift is necessary in the PWM signal shift determining unit 14 are time widths for causing the semiconductor switching element to perform the ON operation. “Level PWM signal is targeted.

したがって、12のノードのそれぞれにおいて、PWM信号シフト判定手段14がシフト要否判定を行う場合に用いる2つのパルス幅ton_a,ton_bの対象となる2つのPWM信号との関係をまとめると図13に示すようになる。図13において、「ノード1」の場合は、図9にて説明したように、パルス幅ton_aはPWM信号VNのパルス幅であり、パルス幅ton_bはPWM信号WNのパルス幅である。また、「ノード2」の場合は、図10にて説明したように、パルス幅ton_aはPWM信号VPのパルス幅であり、パルス幅ton_bはPWM信号UPのパルス幅である。以降、ノード12まで2つのパルス幅ton_a,ton_bの対象となる2つのPWM信号が示されている。   Therefore, FIG. 13 summarizes the relationship between the two PWM signals that are the targets of the two pulse widths ton_a and ton_b used when the PWM signal shift determination unit 14 determines whether or not the shift is necessary at each of the 12 nodes. It becomes like this. In the case of “node 1” in FIG. 13, as described in FIG. 9, the pulse width ton_a is the pulse width of the PWM signal VN, and the pulse width ton_b is the pulse width of the PWM signal WN. In the case of “node 2”, as described in FIG. 10, the pulse width ton_a is the pulse width of the PWM signal VP, and the pulse width ton_b is the pulse width of the PWM signal UP. Hereinafter, two PWM signals to be subjected to two pulse widths ton_a and ton_b up to the node 12 are shown.

次に、図14を参照して直流電流→相電流変換必要時間Tneedについて説明する。図14は、検出タイミング生成手段16の動作を説明することを主目的としているので、それについては後述することとし、ここでは、直流電流→相電流変換必要時間Tneedに関わる内容について説明する。図14では、ノード1において電圧ベクトル状態がV4→V6(図9参照)と変化するタイミングにおいて直流電流情報から2相分の相電流情報を得る場合の、(a)直流電流情報から相電流情報を得るための検出タイミングと、(b)PWM信号VN,WNと、(c)直流電流検出手段Qにて検出された直流電流情報idcとが示されている。   Next, the DC current → phase current conversion necessary time Tneed will be described with reference to FIG. 14 mainly describes the operation of the detection timing generation means 16, and will be described later. Here, the contents related to the DC current → phase current conversion necessary time Tneed will be described. In FIG. 14, (a) phase current information from DC current information when phase current information for two phases is obtained from DC current information at the timing when the voltage vector state changes from V4 to V6 (see FIG. 9) at node 1. (B) PWM signals VN and WN, and (c) DC current information idc detected by the DC current detection means Q are shown.

図14において、A/D変換回路8に入力する1つ目のトリガタイミングTrg1は、PWM信号VNが“1”レベル(ON)→“0”レベル(OFF)に変化する時点からA/D変換時間24だけ進んだタイミングにて発生し、直流電流検出手段Qにて検出された直流電流情報idcがA/D変換回路8にてディジタル変換され、U相の相電流情報を求める直流電流情報Idc1となる。また、A/D変換回路8に入力する2つ目のトリガタイミングTrg2は、PWM信号VNが“1”レベル(ON)→“0”レベル(OFF)に変化する時点から半導体スイッチング素子SW5が実際にON→OFFに変化するまでにスイッチング遅延時間と直流電流検出手段Qでの検出時間遅れとを合わせた「スイッチング遅延時間+検出遅れ時間」25と直流電流に生じるリンギング時間26とを経過したタイミングにて発生し、直流電流検出手段Qにて検出された直流電流情報idcがA/D変換回路8にてディジタル変換され、W相の相電流情報を求める直流電流情報Idc2となる。   In FIG. 14, the first trigger timing Trg1 input to the A / D conversion circuit 8 is A / D conversion from the time when the PWM signal VN changes from “1” level (ON) to “0” level (OFF). DC current information Idc1 which is generated at a timing advanced by time 24 and detected by the DC current detecting means Q is digitally converted by the A / D conversion circuit 8 to obtain U-phase phase current information. It becomes. The second trigger timing Trg2 input to the A / D conversion circuit 8 is that the semiconductor switching element SW5 is actually started from the time when the PWM signal VN changes from “1” level (ON) to “0” level (OFF). The timing when “switching delay time + detection delay time” 25, which is a combination of the switching delay time and the detection time delay in the DC current detecting means Q, and the ringing time 26 generated in the DC current before the change from ON to OFF is reached. The DC current information idc generated by the DC current detection means Q is digitally converted by the A / D conversion circuit 8 and becomes DC current information Idc2 for obtaining W-phase phase current information.

直流電流→相電流変換必要時間Tneed22は、このように検出された直流電流から2相分の相電流情報が得られるか否かを判定するのに用いる判定時間幅である。図14の例で言えば、直流電流情報Idc1が得られるA/D変換時間24は、1つ目のトリガタイミングTrg1からPWM信号VNが“1”レベル(ON)→“0”レベル(OFF)に変化した時点までの期間である。直流電流情報Idc2が得られるA/D変換時間27は、2つ目のトリガタイミングTrg2からPWM信号WNが“1”レベル(ON)→“0”レベル(OFF)に変化する以前のある期間内での所定期間である。そして、A/D変換時間24とA/D変換時間27との間に、半導体スイッチング素子SW5が実際にON→OFFに変化するまでのスイッチング遅延時間と直流電流検出手段Qでの検出遅れ時間とを合わせた「スイッチング遅延時間+検出遅れ時間」25と、直流電流に生じるリンギング時間26とが存在する。   The DC current → phase current conversion required time Tneed22 is a determination time width used for determining whether or not phase current information for two phases can be obtained from the DC current detected in this way. In the example of FIG. 14, the A / D conversion time 24 in which the DC current information Idc1 is obtained is such that the PWM signal VN changes from “1” level (ON) to “0” level (OFF) from the first trigger timing Trg1. This is the period up to the point of change. The A / D conversion time 27 for obtaining the DC current information Idc2 is within a certain period before the PWM signal WN changes from the “1” level (ON) to the “0” level (OFF) from the second trigger timing Trg2. It is a predetermined period. Between the A / D conversion time 24 and the A / D conversion time 27, the switching delay time until the semiconductor switching element SW5 actually changes from ON to OFF and the detection delay time in the DC current detection means Q “Switching delay time + detection delay time” 25 and a ringing time 26 generated in the direct current.

したがって、直流電流→相電流変換必要時間Tneed22は、PWM信号VNが“1”レベル(ON)→“0”レベル(OFF)に変化した時点から「スイッチング遅延時間+検出遅れ時間」25とリンギング時間26とA/D変換時間27とを含めた時間を考慮した所定時間として設定され、A/D変換時間24,27を確保できない場合は、直流電流情報idcから相電流情報Idcは得られないと判定される。以降、直流電流→相電流変換必要時間Tneed22は、判定時間幅Tneedと略称する。   Therefore, the DC current → phase current conversion required time Tneed22 is the “switching delay time + detection delay time” 25 and the ringing time from when the PWM signal VN changes from “1” level (ON) to “0” level (OFF). 26 and A / D conversion time 27 is set as a predetermined time in consideration of the time, and when the A / D conversion times 24 and 27 cannot be secured, the phase current information Idc cannot be obtained from the DC current information idc. Determined. Hereinafter, the DC current → phase current conversion necessary time Tneed22 is abbreviated as a determination time width Tneed.

すなわち、図12において、PWM信号シフト判定手段14では、まず、短い方のパルス幅ton_aが判定時間幅Tneed未満か否かを判断する(ST1)。その結果、ton_a<Tneedである場合(ST1:Yes)は、PWM信号をシフトしても直流電流情報から2相分の相電流情報を得ることができないので、PMW信号をシフトしないと判定する(ST2)。この場合のPWM信号状態をPWMパターン1とする。この場合には、PWM信号シフト判定手段14は、PWM信号生成手段13Aの出力を直接インバータ主回路2、検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17に供給する。PWM信号シフト判定手段14は、同時に、判定結果「PWMパターン1」を検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17に通知する。   That is, in FIG. 12, the PWM signal shift determination means 14 first determines whether or not the shorter pulse width ton_a is less than the determination time width Tneed (ST1). As a result, when ton_a <Tneed (ST1: Yes), even if the PWM signal is shifted, phase current information for two phases cannot be obtained from the DC current information, so it is determined that the PMW signal is not shifted ( ST2). The PWM signal state in this case is assumed to be a PWM pattern 1. In this case, the PWM signal shift determination unit 14 directly supplies the output of the PWM signal generation unit 13A to the inverter main circuit 2, the detection timing generation unit 16, and the voltage vector holding unit 17. The PWM signal shift determination unit 14 simultaneously notifies the detection timing generation unit 16 and the voltage vector holding unit 17 of the determination result “PWM pattern 1”.

また、PWM信号シフト判定手段14は、ST1における判断結果がton_a≧Tneedである場合(ST1:No)は、次に、(ton_b−ton_a)の1/2がTneed以上か否かを判断する(ST3)。その結果、(ton_b−ton_a)/2≧Tneedである場合(ST3:Yes)は、PWM信号をシフトしなくても直流電流情報から2相分の相電流情報が得られるので、PMW信号をシフトしないと判定する(ST4)。この場合のPWM信号状態をPWMパターン2とする。この場合には、PWM信号シフト判定手段14は、PWM信号生成手段13Aの出力を直接インバータ主回路2、検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17に供給する。PWM信号シフト判定手段14は、同時に、判定結果「PWMパターン2」を検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17に通知する。   Further, when the determination result in ST1 is ton_a ≧ Tneed (ST1: No), the PWM signal shift determination unit 14 next determines whether or not 1/2 of (ton_b−ton_a) is equal to or greater than Tneed ( ST3). As a result, when (ton_b−ton_a) / 2 ≧ Tneed (ST3: Yes), phase current information for two phases can be obtained from DC current information without shifting the PWM signal, so the PMW signal is shifted. It is determined not to be performed (ST4). The PWM signal state in this case is assumed to be a PWM pattern 2. In this case, the PWM signal shift determination unit 14 directly supplies the output of the PWM signal generation unit 13A to the inverter main circuit 2, the detection timing generation unit 16, and the voltage vector holding unit 17. The PWM signal shift determination unit 14 simultaneously notifies the detection timing generation unit 16 and the voltage vector holding unit 17 of the determination result “PWM pattern 2”.

また、PWM信号シフト判定手段14は、ST3における判断結果が(ton_b−ton_a)/2<Tneedである場合(ST3:No)は、次に、長い方のパルス幅ton_bが(2×Tneed)よりも小さいか否かを判断する(ST5)。PWM信号が例えば図15に示すような場合には、ton_b<(2×Tneed)となるので(ST5:Yes)、シフト方法1でPWM信号をシフトすると判定する(ST6)。この場合のPWM信号シフト後のPWM信号状態をPWMパターン3とする。この場合には、PWM信号シフト判定手段14は、PWM信号生成手段13Aの出力をPWM信号シフト手段15に供給し、同時に、判定結果「シフト方法1」をPWM信号シフト手段15に通知する。また、PWM信号シフト判定手段14は、判定結果「PWMパターン3」を検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17に通知する。インバータ主回路2、検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17には、PWM信号シフト手段15からシフト方法1を適用してシフトしたPWMパターン3のPWM信号が供給される。   In addition, when the determination result in ST3 is (ton_b-ton_a) / 2 <Tneed (ST3: No), the PWM signal shift determination unit 14 next sets the longer pulse width ton_b from (2 × Tneed). It is also determined whether it is smaller (ST5). For example, when the PWM signal is as shown in FIG. 15, since ton_b <(2 × Tneed) is satisfied (ST5: Yes), it is determined that the PWM signal is shifted by the shift method 1 (ST6). In this case, the PWM signal state after the PWM signal shift is defined as a PWM pattern 3. In this case, the PWM signal shift determination unit 14 supplies the output of the PWM signal generation unit 13A to the PWM signal shift unit 15 and simultaneously notifies the PWM signal shift unit 15 of the determination result “shift method 1”. Further, the PWM signal shift determination means 14 notifies the detection timing generation means 16 and the voltage vector holding means 17 of the determination result “PWM pattern 3”. The inverter main circuit 2, the detection timing generation unit 16, and the voltage vector holding unit 17 are supplied with a PWM signal of the PWM pattern 3 shifted by applying the shift method 1 from the PWM signal shift unit 15.

そして、ST5における判断において、PWM信号が、例えば図16に示すような場合には、ton_b≧(2×Tneed)となるので(ST5:No)、シフト方法2でPWM信号をシフトすると判定する。この場合のPWM信号シフト後のPWM信号状態をPWMパターン4とする。この場合には、PWM信号シフト判定手段14は、PWM信号生成手段13Aの出力をPWM信号シフト手段15に供給し、同時に判定結果「シフト方法2」をPWM信号シフト手段15に通知する。また、PWM信号シフト判定手段14は、判定結果「PWMパターン4」を検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17に通知する。インバータ主回路2、検出タイミング生成手段16及び電圧ベクトル保持手段17には、PWM信号シフト手段15からシフト方法2を適用してシフトしたPWMパターン4のPWM信号が供給される。   In the determination in ST5, when the PWM signal is as shown in FIG. 16, for example, ton_b ≧ (2 × Tneed) (ST5: No), it is determined that the PWM signal is shifted by the shift method 2. In this case, the PWM signal state after the PWM signal shift is defined as a PWM pattern 4. In this case, the PWM signal shift determination unit 14 supplies the output of the PWM signal generation unit 13A to the PWM signal shift unit 15 and simultaneously notifies the PWM signal shift unit 15 of the determination result “shift method 2”. Further, the PWM signal shift determination unit 14 notifies the determination result “PWM pattern 4” to the detection timing generation unit 16 and the voltage vector holding unit 17. The inverter main circuit 2, the detection timing generation unit 16, and the voltage vector holding unit 17 are supplied with a PWM signal of the PWM pattern 4 shifted by applying the shift method 2 from the PWM signal shift unit 15.

次に、図15と図16では、ノード=1の場合における、(a)キャリアと各相タイマ値の関係と、(b)PWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」と、(c)直流電流検出手段Qが検出した直流電流情報idcと、(d)電圧ベクトル状態と、判定で用いるTneedの時間幅とが示されている。   Next, in FIGS. 15 and 16, in the case of node = 1, (a) the relationship between the carrier and each phase timer value, and (b) the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” (C) DC current information idc detected by the DC current detecting means Q, (d) a voltage vector state, and a Tneed time width used in the determination are shown.

ST5において、ton_b<(2×Tneed)と判断されるPWM信号は、例えば図15に示すように生成されたものである。図15(a)に示す例では、W相タイマ値Twは、キャリア20の最大値側にかなり近づいた位置にあり、V相タイマ値Tvは、W相タイマ値Twよりもキャリア20の最大値側にさらに近づいた位置となる関係になっている。この場合には、図15(b)に示すように、PWM信号WNが“1”レベルである時間幅ton_bは、Tneedの時間幅よりも少し大きくなる程度であるので、ton_b<(2×Tneed)となるPWM信号であると判断される。図15(d)に示すように電圧ベクトル状態は、図9と同様に、V7→V6→V4→V6→V7と変化するが、電圧ベクトルV6では時間幅が短いので、相電流情報は電圧ベクトルV4でのみ得られる。この場合には、シフト方法1でPWM信号をシフトすることにより、1キャリア周期中において直流電流情報から2相分の相電流情報が検出できるようになる(図17参照)。   In ST5, the PWM signal determined as ton_b <(2 × Tneed) is generated, for example, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 15A, the W-phase timer value Tw is at a position that is considerably closer to the maximum value side of the carrier 20, and the V-phase timer value Tv is the maximum value of the carrier 20 than the W-phase timer value Tw. The position is closer to the side. In this case, as shown in FIG. 15B, the time width ton_b where the PWM signal WN is at the “1” level is slightly larger than the time width of Tneed, so that ton_b <(2 × Tneed ) Is determined as the PWM signal. As shown in FIG. 15 (d), the voltage vector state changes from V7 → V6 → V4 → V6 → V7 as in FIG. 9, but the time width is short in the voltage vector V6, so the phase current information is the voltage vector. Only available at V4. In this case, by shifting the PWM signal by the shift method 1, phase current information for two phases can be detected from DC current information in one carrier cycle (see FIG. 17).

また、ST5において、ton_b≧(2×Tneed)と判断されるPWM信号は、例えば図16に示すように生成されたものである。図16(a)に示す例では、W相タイマ値Twは、キャリア20の最小値と最大値との間の中央位置から最大値側に少し上がった位置にあり、V相タイマ値Tvは、W相タイマ値Twよりもキャリア20の最大値側に上がった位置となる関係になっている。この場合には、図16(b)に示すようにPWM信号WNが“1”レベルである時間幅ton_bは、Tneedの時間幅よりも相当に大きくなるので、ton_b≧(2×Tneed)となるPWM信号であると判断される。図16(d)に示すように電圧ベクトル状態は、図9と同様に、V7→V6→V4→V6→V7と変化するが、電圧ベクトルV6では時間幅が短いので、相電流情報は電圧ベクトルV4でのみ得られる。この場合には、シフト方法2でPWM信号をシフトすることにより、1キャリア周期中において直流電流情報から2相分の相電流情報が検出できるようになる(図18参照)。   In ST5, the PWM signal determined as ton_b ≧ (2 × Tneed) is generated, for example, as shown in FIG. In the example shown in FIG. 16A, the W-phase timer value Tw is at a position slightly raised from the central position between the minimum value and the maximum value of the carrier 20 to the maximum value side, and the V-phase timer value Tv is The relationship is a position that is higher than the W-phase timer value Tw toward the maximum value of the carrier 20. In this case, as shown in FIG. 16B, the time width ton_b in which the PWM signal WN is at the “1” level is considerably larger than the time width of Tneed, so that ton_b ≧ (2 × Tneed). It is determined that the signal is a PWM signal. As shown in FIG. 16D, the voltage vector state changes from V7 → V6 → V4 → V6 → V7 as in FIG. 9, but since the time width is short in the voltage vector V6, the phase current information is the voltage vector. Only available at V4. In this case, phase current information for two phases can be detected from DC current information in one carrier period by shifting the PWM signal by the shift method 2 (see FIG. 18).

このように、PWMパターン1の場合以外は、直流電流情報から2相分の相電流情報を検出することが可能となる。そこで、直流電流情報から2相分の相電流情報を検出することができないPWMパターン1の場合は、電気角1周期の区間において、ST1での判断が否定(No)となるまで、つまりton_a≧Tneedの条件を満たすまでは、三相モータ3をオープンループにて加速して駆動し、ton_a≧Tneedの条件を満たした以降ではパルス幅にリミッタを設けて、定常時は、常時1キャリア周期中において直流電流情報から2相分の相電流情報が検出できるようにしている。   Thus, except for the case of PWM pattern 1, phase current information for two phases can be detected from DC current information. Therefore, in the case of the PWM pattern 1 in which the phase current information for two phases cannot be detected from the DC current information, until the determination in ST1 is negative (No) in the period of one electrical angle, that is, ton_a ≧ Until the condition of Tneed is satisfied, the three-phase motor 3 is accelerated and driven in an open loop, and after satisfying the condition of ton_a ≧ Tneed, a limiter is provided for the pulse width. The phase current information for two phases can be detected from the DC current information.

これによって、PWM信号シフト判定手段14は、PWM信号生成手段13Aにて生成されるPWM信号のパルス幅およびパルス幅の差に基づいてシフト要否の判定を行うことで、シフトしなくとも2相分の相電流情報が検出できるPWM信号と、シフトすれば2相分の相電流情報が検出できるPWM信号とを判定するだけでよくなる。   As a result, the PWM signal shift determination unit 14 determines whether or not the shift is necessary based on the pulse width of the PWM signal generated by the PWM signal generation unit 13A and the difference between the pulse widths, so that the two-phase is not required. It is only necessary to determine a PWM signal that can detect minute phase current information and a PWM signal that can detect phase current information for two phases if shifted.

なお、PWM信号シフト判定手段14は、PWM信号生成手段13Aにて生成されるPWM信号のパルス幅およびパルス幅の差に基づいてシフト要否の判定を行う場合を説明したが、タイマ値演算手段12にて演算されるタイマ値(Tu,Tv,Tw)を用いるようにしてもよい。これによっても同様に確実なシフト要否判定を行うことが可能である。   Note that the PWM signal shift determination unit 14 has been described with reference to the case where the shift value is determined based on the pulse width of the PWM signal generated by the PWM signal generation unit 13A and the difference between the pulse widths. The timer values (Tu, Tv, Tw) calculated at 12 may be used. In this way as well, it is possible to reliably determine whether or not shifting is necessary.

次に、図17と図18を参照して、PWM信号シフト手段15が実施するシフト方法1とシフト方法2について説明する。図17は、PWM信号シフト手段14がシフト方法1を実施してPWMパターン3のPWM信号を得る動作(ノード=1の場合)を説明するタイムチャートである。図17では、図15に示したPWM信号にシフト方法1を適用する場合が示されている。図18は、PWM信号シフト手段15がシフト方法2を実施してPWMパターン4のPWM信号を得る動作(ノード=1の場合)を説明するタイムチャートである。図18では、図16に示したPWM信号にシフト方法2を適用する場合が示されている。   Next, referring to FIGS. 17 and 18, the shift method 1 and the shift method 2 performed by the PWM signal shift means 15 will be described. FIG. 17 is a time chart for explaining the operation (when node = 1) in which the PWM signal shift means 14 performs the shift method 1 to obtain the PWM signal of the PWM pattern 3. FIG. 17 shows a case where the shift method 1 is applied to the PWM signal shown in FIG. FIG. 18 is a time chart for explaining the operation (when node = 1) in which the PWM signal shift means 15 performs the shift method 2 to obtain the PWM signal of the PWM pattern 4. FIG. 18 shows a case where the shift method 2 is applied to the PWM signal shown in FIG.

シフト方法1においては、1キャリア周期の前半周期においてキャリアの中心(ノード1、4、5、8、9、12の場合はキャリアの山タイミング、ノード2、3、6、7、10、11の場合はキャリアの谷タイミング)から判定時間幅Tneed進んだ位置を基準に短い方のパルス幅ton_aの対象となるPWM信号がパルス幅ton_aだけ“1”レベルとなり、1キャリア周期の後半周期においてキャリアの中心を基準に長い方のパルス幅ton_bの対象となるPWM信号がパルス幅ton_bだけ“1”レベルとなるように、対応するタイマ値を半キャリア毎に変更する。このシフト方法1によれば、1キャリア周期において、直流電流から2相分の相電流情報を得ることが可能となる。   In the shift method 1, the center of the carrier in the first half of one carrier period (in the case of the nodes 1, 4, 5, 8, 9, 12, the carrier peak timing, the nodes 2, 3, 6, 7, 10, 11 In this case, the PWM signal that is the target of the shorter pulse width ton_a becomes “1” level by the pulse width ton_a with reference to the position advanced by the determination time width Tneed from the carrier valley timing in the case of the carrier valley timing). The corresponding timer value is changed for each half carrier so that the PWM signal that is the target of the longer pulse width ton_b with respect to the center becomes the “1” level by the pulse width ton_b. According to this shift method 1, it is possible to obtain phase current information for two phases from a direct current in one carrier cycle.

図15に示す例では、ton_aの対象となるPWM信号はVNであり、ton_bの対象となるPWM信号はWNであるので、図17(a)に示すように、PWM信号VNに対応するタイマ値Tv及びPWM信号WNに対応するタイマ値Twを、キャリア20の中心(山タイミング)を基準に前半周期と後半周期とでクランク状に変化するように半キャリア毎に変更し、図17(b)に示すように、PWM信号WNが生成されるようにする。このようにPWM信号をシフトすることで、1キャリア周期において、電圧ベクトル状態は、図17(d)に示すように、V7→V5→V4→V6→V7と変化するので、電圧ベクトル状態がV5、V6のときに判定時間幅Tneed以上の時間を確保することができ、相電流情報を得ることが可能となる。   In the example illustrated in FIG. 15, the PWM signal that is the target of ton_a is VN, and the PWM signal that is the target of ton_b is WN. Therefore, as illustrated in FIG. 17A, the timer value corresponding to the PWM signal VN The timer value Tw corresponding to Tv and the PWM signal WN is changed for each half carrier so as to change in a crank shape between the first half cycle and the second half cycle with reference to the center (crest timing) of the carrier 20, and FIG. As shown in FIG. 4, the PWM signal WN is generated. By shifting the PWM signal in this way, in one carrier cycle, the voltage vector state changes from V7 → V5 → V4 → V6 → V7 as shown in FIG. , A time equal to or greater than the determination time width Tneed can be secured at V6, and phase current information can be obtained.

また、シフト方法2においては、ton_bの対象となるPWM信号はそのまま出力するので対応するタイマ値は変更せず、ton_aの対象となるPWM信号が、ton_bの対象となるPWM信号が“1”レベルから“0”レベルに変化する時点からキャリア中心に向かって判定時間幅Tneed進んだ位置を基準にキャリア中心を跨いでパルス幅ton_aだけ“1”レベルとなるように、対応するタイマ値を半キャリア毎に変更する。このシフト方法2によれば、シフト方法1と同様に、1キャリア周期において検出された直流電流情報から2相分の相電流情報を得ることが可能となる。   In the shift method 2, the PWM signal that is the target of ton_b is output as it is, so the corresponding timer value is not changed, the PWM signal that is the target of ton_a is the “1” level of the PWM signal that is the target of ton_b. The corresponding timer value is set to the half carrier so that the pulse width ton_a is set to “1” level across the carrier center with reference to the position advanced by the determination time width Tneed toward the carrier center from the time when the level changes from “0” to “0” level. Change every time. According to this shift method 2, similarly to the shift method 1, it is possible to obtain phase current information for two phases from DC current information detected in one carrier cycle.

図16に示す例では、ton_aの対象となるPWM信号はVNであり、ton_bの対象となるPWM信号はWNであるので、図18(a)に示すように、PWM信号WNに対応するタイマ値Twは変更しないが、PWM信号VNに対応するタイマ値Tvを、キャリア20の中心(山タイミング)を基準に前半周期と後半周期とでクランク状に変化するように半キャリア毎に変更し、図18(b)に示すように、PWM信号WNが“1”レベルから“0”レベルに変化する時点からキャリア中心に向かって判定時間幅Tneed進んだ位置を基準にキャリア中心を跨いでパルス幅ton_aだけ“1”レベルとなるPWM信号VNが生成されるようにする。このようにPWM信号をシフトすることで、1キャリア周期において、電圧ベクトル状態は、図18(d)に示すように、V7→V5→V4→V6→V7と変化するので、電圧ベクトル状態がV4、V6のときに判定時間幅Tneed以上の時間を確保することができ、相電流情報を得ることが可能となる。   In the example shown in FIG. 16, the PWM signal that is the target of ton_a is VN, and the PWM signal that is the target of ton_b is WN. Therefore, as shown in FIG. 18A, the timer value corresponding to the PWM signal WN Although Tw is not changed, the timer value Tv corresponding to the PWM signal VN is changed for each half carrier so as to change in a crank shape between the first half cycle and the second half cycle with reference to the center (crest timing) of the carrier 20. As shown in FIG. 18B, the pulse width ton_a straddling the carrier center with reference to the position advanced by the determination time width Tneed toward the carrier center from the time when the PWM signal WN changes from the “1” level to the “0” level. Only the PWM signal VN having the “1” level is generated. By shifting the PWM signal in this way, in one carrier cycle, the voltage vector state changes from V7 → V5 → V4 → V6 → V7 as shown in FIG. 18 (d), so that the voltage vector state is V4. , A time equal to or greater than the determination time width Tneed can be secured at V6, and phase current information can be obtained.

このように、PWM信号シフト手段15では、判定時間幅Tneedをシフト量として用いるので、PWM信号を最小限のシフト量でシフトすることで、1キャリア周期内で直流電流から得られる相電流情報の数を増やすことができる。これによって、回生電流の発生による効率低下などの影響を極力抑えることが可能となる。   In this way, the PWM signal shift means 15 uses the determination time width Tneed as a shift amount. Therefore, by shifting the PWM signal with the minimum shift amount, the phase current information obtained from the DC current within one carrier cycle can be obtained. You can increase the number. As a result, it is possible to suppress an influence such as a decrease in efficiency due to the generation of the regenerative current as much as possible.

また、シフト方法2では、2相分の相電流情報が1キャリア周期の後半周期で得られるようにPWM信号をシフトするので、インバータ制御部7Aでは演算タイミングに近いタイミングで2相分の相電流情報を検出することができ、より安定した制御が可能となる。   Further, in the shift method 2, since the PWM signal is shifted so that the phase current information for two phases can be obtained in the latter half of one carrier cycle, the inverter controller 7A has a phase current for two phases at a timing close to the calculation timing. Information can be detected, and more stable control is possible.

次に、検出タイミング生成手段16の動作について説明する。検出タイミング生成手段16は、PWM信号シフト判定手段14から通知される「PWMパターン1」「PWMパターン2」「PWMパターン3」「PWMパターン4」に従って次のように動作する。   Next, the operation of the detection timing generation unit 16 will be described. The detection timing generation unit 16 operates as follows according to “PWM pattern 1”, “PWM pattern 2”, “PWM pattern 3”, and “PWM pattern 4” notified from the PWM signal shift determination unit 14.

まず、図14を参照して、PWMパターン2およびPWMパターン4が通知されたときの検出タイミング生成方法について説明する。図14において、A/D変換回路8の1つ目のトリガタイミングTrg1は、ton_aの対象となるPWM信号VNが“1”レベル(ON)から“0”レベル(OFF)に変化する時点からA/D変換時間24だけ進んだタイミングにて生成する。A/D変換回路8の2つ目のトリガタイミングTrg2は、ton_aの対象となるPWM信号VNが“1”レベル(ON)から“0”レベル(OFF)に変化する時点から、半導体スイッチング素子SW5が実際にON→OFFに変化するまでのスイッチング遅延時間と直流電流検出手段Qでの検出遅れ時間とを合わせた「スイッチング遅延時間+検出遅れ時間」25と、直流電流に生じるリンギング時間26とを経過したタイミングにて生成する。   First, a detection timing generation method when the PWM pattern 2 and the PWM pattern 4 are notified will be described with reference to FIG. In FIG. 14, the first trigger timing Trg1 of the A / D conversion circuit 8 is A from the time when the PWM signal VN targeted for ton_a changes from “1” level (ON) to “0” level (OFF). / D conversion time is generated at a timing advanced by 24. The second trigger timing Trg2 of the A / D conversion circuit 8 starts from the point in time when the PWM signal VN targeted for ton_a changes from “1” level (ON) to “0” level (OFF). “Switching delay time + detection delay time” 25, which is a combination of the switching delay time until the actual change from ON to OFF and the detection delay time in the DC current detection means Q, and the ringing time 26 generated in the DC current Generated at the elapsed timing.

また、PWMパターン3が通知された場合は、A/D変換回路8の1つ目のトリガタイミングTrg1は、キャリアの中心からA/D変換時間24だけ前半周期側に進んだタイミングにて生成する。A/D変換回路8の2つ目のトリガタイミングTrg2は、上記のPWMパターン2およびPWMパターン4のときと同様の方法で生成する。そして、PWMパターン1が通知された場合は、直流電流から2相分の相電流情報を得ることができないので、トリガタイミングは生成しない。   When the PWM pattern 3 is notified, the first trigger timing Trg1 of the A / D conversion circuit 8 is generated at a timing advanced from the center of the carrier to the first half cycle side by the A / D conversion time 24. . The second trigger timing Trg2 of the A / D conversion circuit 8 is generated by the same method as that for the PWM pattern 2 and the PWM pattern 4 described above. When the PWM pattern 1 is notified, the trigger current is not generated because phase current information for two phases cannot be obtained from the direct current.

次に、電圧ベクトル情報保持手段17が保持する電圧ベクトル情報(Va,Vb)について説明する。ここで、Vaは、A/D変換回路8への1つ目のトリガタイミングTrg1での電圧ベクトル情報である。また、Vbは、A/D変換回路8への2つ目のトリガタイミングTrg2での電圧ベクトル情報である。電圧ベクトル情報保持手段17は、この電圧ベクトル情報(Va、Vb)を図19と図20に示すように保持している。   Next, voltage vector information (Va, Vb) held by the voltage vector information holding unit 17 will be described. Here, Va is voltage vector information at the first trigger timing Trg1 to the A / D conversion circuit 8. Vb is voltage vector information at the second trigger timing Trg2 to the A / D conversion circuit 8. The voltage vector information holding means 17 holds the voltage vector information (Va, Vb) as shown in FIGS.

図19は、電圧ベクトル情報保持手段17がPWMパターン2,4用に保持する電圧ベクトル情報(Va,Vb)とノードとの関係をまとめて記憶するテーブルである。図19に示すテーブルでは、電圧ベクトル情報(Va,Vb)として、例えばノード1では(V4,V6)が保持され、ノード2では(V6,V4)が保持される。   FIG. 19 is a table that collectively stores the relationship between voltage vector information (Va, Vb) held by the voltage vector information holding unit 17 for the PWM patterns 2 and 4 and the nodes. In the table shown in FIG. 19, as the voltage vector information (Va, Vb), for example, (V4, V6) is held in the node 1 and (V6, V4) is held in the node 2.

また、図20は、電圧ベクトル情報保持手段17がPWMパターン3用に保持する電圧ベクトル情報(Va,Vb)とノードとの関係をまとめて記憶するテーブルである。図20に示すテーブルでは、電圧ベクトル情報(Va,Vb)として、例えばノード1では(V5,V6)が保持され、ノード2では(V2,V4)が保持される。   FIG. 20 is a table that collectively stores the relationship between the voltage vector information (Va, Vb) held by the voltage vector information holding unit 17 for the PWM pattern 3 and the nodes. In the table shown in FIG. 20, as voltage vector information (Va, Vb), for example, (V5, V6) is held in node 1 and (V2, V4) is held in node 2.

電圧ベクトル情報保持手段17は、PWM信号シフト判定手段14から「PWMパターン2,4」の通知があると、そのときに入力されるPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」の論理状態(ノード)に基づき図19に示すテーブルよって対応する電圧ベクトル情報を保持する。また、電圧ベクトル情報保持手段17は、PWM信号シフト判定手段14から「PWMパターン3」の通知があると、そのときに入力されるPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」の論理状態(ノード)に基づき図20に示すテーブルによって対応する電圧ベクトル情報を保持する。   The voltage vector information holding means 17 receives the notification of the “PWM pattern 2, 4” from the PWM signal shift determination means 14 and the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” inputted at that time. Based on the logical state (node), the corresponding voltage vector information is held by the table shown in FIG. Further, the voltage vector information holding unit 17 receives the notification of the “PWM pattern 3” from the PWM signal shift determination unit 14 and the PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” input at that time. Based on the logical state (node), the corresponding voltage vector information is held by the table shown in FIG.

そして、直流電流/相電流変換手段10では、A/D変換回路8にてトリガタイミングTrg1,Trg2に基づきA/D変換された2相分の直流電流情報Idc1,Idc2を、電圧ベクトル情報保持手段17が保持しているトリガタイミングTrg1,Trg2時の電圧ベクトル情報(Va、Vb)に基づいて二相の相電流情報に変換する。残りの相電流情報は、変換できた二相の相電流情報を「Iu+Iv+Iw=0」の関係に適用して求める。例えば、PWMパターン2の場合、ノード1では、Va=V4であり、図11から+Iu=Idc1となる。また、Vb=V6であり、図11から−Iw=Idc2となる。残りの相電流情報はIvであり、Iv=−(Iu+Iw)として求められる。このように、残りの相電流情報は、変換できた相電流情報から推定して求めているので、可能な限りA/D検出回路8への2つのトリガタイミングTrg1,Trg2の間隔は狭くする必要がある。   In the DC current / phase current conversion means 10, the DC current information Idc 1 and Idc 2 for two phases A / D converted by the A / D conversion circuit 8 based on the trigger timings Trg 1 and Trg 2 are converted into voltage vector information holding means. 17 is converted into two-phase phase current information based on the voltage vector information (Va, Vb) at the trigger timings Trg1 and Trg2 held in FIG. The remaining phase current information is obtained by applying the converted two-phase phase current information to the relationship of “Iu + Iv + Iw = 0”. For example, in the case of the PWM pattern 2, at node 1, Va = V4, and + Iu = Idc1 from FIG. Further, Vb = V6, and −Iw = Idc2 from FIG. The remaining phase current information is Iv, and is obtained as Iv = − (Iu + Iw). Thus, since the remaining phase current information is obtained by estimation from the converted phase current information, the interval between the two trigger timings Trg1, Trg2 to the A / D detection circuit 8 needs to be as narrow as possible. There is.

次に、図4を参照して、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aの動作を説明する。まず、3相/2相変換手段11aでは、直流電流/相電流変換手段10にて変換された相電流情報Iu,Iv,Iwを、後述するようにdq変換用位相保持手段11Lに保持されたdq変換用位相θdqとを用いてd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。周波数/位相推定手段11bでは、d軸電流Idおよびq軸電流Iqから実行周波数fと永久磁石ロータ3bの磁極位置の位相θとを推定する。d軸電流指令値演算手段11dは、q軸電流Iqに基づき予め保持しているq軸電流Iq−d軸電流指令値Id*テーブルからd軸電流指令値Id*を求める。また、q軸電流指令値演算手段11fは、周波数比較手段11cにて得られる周波数指令f*と実行周波数fとの周波数誤差ferrを比例積分制御することによりq軸電流指令値Iq*を求める。   Next, the operation of the voltage command value / phase command value calculating means 11A will be described with reference to FIG. First, in the three-phase / two-phase conversion unit 11a, the phase current information Iu, Iv, Iw converted by the direct current / phase current conversion unit 10 is held in the dq conversion phase holding unit 11L as will be described later. It converts into d-axis current Id and q-axis current Iq using dq conversion phase θdq. The frequency / phase estimation means 11b estimates the execution frequency f and the phase θ of the magnetic pole position of the permanent magnet rotor 3b from the d-axis current Id and the q-axis current Iq. The d-axis current command value calculating means 11d obtains the d-axis current command value Id * from the q-axis current Iq-d-axis current command value Id * table that is held in advance based on the q-axis current Iq. Further, the q-axis current command value calculation means 11f obtains the q-axis current command value Iq * by performing proportional integral control of the frequency error ferr between the frequency command f * obtained by the frequency comparison means 11c and the execution frequency f.

dq軸電圧指令値演算手段11hは、d軸電流比較手段11eにて得られるd軸電流指令値Id*とd軸電流値Idとのd軸電流誤差Iderrを比例積分することによりd軸電圧指令値Vd*を求める。また、dq軸電圧指令値演算手段11hは、q軸電流比較手段11gにて得られるq軸電流指令値Iq*とq軸電流値Iqとのq軸電流誤差Iqerrを比例積分することによりq軸電圧指令値Vq*を求める。   The dq-axis voltage command value calculation means 11h performs a d-axis voltage command by proportionally integrating the d-axis current error Iderr between the d-axis current command value Id * and the d-axis current value Id obtained by the d-axis current comparison means 11e. The value Vd * is determined. Further, the dq-axis voltage command value calculation means 11h performs q-axis current error Iqerr between the q-axis current command value Iq * and the q-axis current value Iq obtained by the q-axis current comparison means 11g by proportional integration. A voltage command value Vq * is obtained.

電圧指令値演算手段11iは、d軸電圧指令値Vd*とq軸電圧指令値Vq*とA/D変換回路9から入力される直流電圧情報Vdcとを前述の式(1)に適用して電圧指令値V*を演算する。位相指令値演算手段11jは、実行周波数fと磁極位置位相θとから実際にPWM信号が出力される位相指令値θ*を求める。また、dq変換用位相演算手段11kは、実行周波数fと磁極位置位相θとからA/D変換回路8のトリガタイミング時における位相θdqを求め、dq変換用位相保持手段11Lの保持データを更新する。   The voltage command value calculation means 11i applies the d-axis voltage command value Vd *, the q-axis voltage command value Vq *, and the DC voltage information Vdc input from the A / D conversion circuit 9 to the above equation (1). The voltage command value V * is calculated. The phase command value calculating means 11j obtains a phase command value θ * at which a PWM signal is actually output from the execution frequency f and the magnetic pole position phase θ. Further, the dq conversion phase calculation means 11k obtains the phase θdq at the trigger timing of the A / D conversion circuit 8 from the execution frequency f and the magnetic pole position phase θ, and updates the held data of the dq conversion phase holding means 11L. .

図21は、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aでの各位相のタイミング関係を説明する図である。図21では、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aの演算開始タイミング29がキャリア20の谷タイミングであるときの各位相(θdq,θ,θ*)のタイミング関係が示されている。キャリア谷タイミングを基準とするノードは、図8にて説明したようにノード1,4,5,8,9,12である。なお、前記したように、演算開始タイミング29は、当該インバータ制御部7Aでの演算開始タイミングである。   FIG. 21 is a diagram for explaining the timing relationship of each phase in the voltage command value / phase command value calculating means 11A. In FIG. 21, the timing relationship of each phase (θdq, θ, θ *) when the calculation start timing 29 of the voltage command value / phase command value calculation means 11A is the valley timing of the carrier 20 is shown. Nodes based on the carrier valley timing are nodes 1, 4, 5, 8, 9, and 12 as described with reference to FIG. As described above, the calculation start timing 29 is a calculation start timing in the inverter control unit 7A.

図21において、演算開始タイミング29を含む1キャリア周期の前半周期に示されている位相θdq(1)は、dq変換用位相保持手段11Lに保持されたdq変換用位相である。周波数/位相推定手段11bでは、dq変換用位相保持手段11Lに保持されているdq変換用位相θdq(1)に基づいて3相/2相変換手段11aが変換したd軸電流値Idとq軸電流値Iqとから、実行周波数fと演算開始タイミング29での磁極位置位相θとが推定される。   In FIG. 21, the phase θdq (1) shown in the first half of one carrier period including the calculation start timing 29 is a dq conversion phase held in the dq conversion phase holding means 11L. In the frequency / phase estimation unit 11b, the d-axis current value Id and the q-axis converted by the three-phase / two-phase conversion unit 11a based on the dq conversion phase θdq (1) held in the dq conversion phase holding unit 11L. From the current value Iq, the execution frequency f and the magnetic pole position phase θ at the calculation start timing 29 are estimated.

演算開始タイミング29から1.5×Tc後に示す位相指令値θ*は、位相指令値演算手段11jにて、実行周波数fと磁極位置位相θとを式(2)に適用して求められる。なお、Tcはキャリア周期である。
位相指令値θ*=θ+2πf×(1.5×Tc) …(2)
The phase command value θ * shown 1.5 × Tc after the calculation start timing 29 is obtained by applying the execution frequency f and the magnetic pole position phase θ to the equation (2) in the phase command value calculation unit 11j. Tc is a carrier cycle.
Phase command value θ * = θ + 2πf × (1.5 × Tc) (2)

そして、位相θdq(2)は、次の演算開始タイミングで使用される3相/2相変換手段11aのdq変換用位相である。これは、演算開始タイミング29から期間t1経過後に発生するA/D変換回路8への1つ目のトリガタイミングTrg1と、演算開始タイミング29から期間t2(t2>t1)経過後に発生するA/D変換回路8への2つ目のトリガタイミングTrg2との間を2等分するタイミングの位相であり、dq変換用位相演算手段11kにて実行周波数fと磁極位置位相θとを式(3)に適用して求められる。dq変換用位相保持手段11Lの保持データはθdq(1)→θdq(2)と更新される。
dq変換用位相θdq(2)=θ+2πf×{(t1+t2)/2} …(3)
The phase θdq (2) is a dq conversion phase of the three-phase / two-phase conversion unit 11a used at the next calculation start timing. This is the first trigger timing Trg1 to the A / D conversion circuit 8 that occurs after the period t1 has elapsed from the calculation start timing 29, and the A / D that occurs after the period t2 (t2> t1) has elapsed from the calculation start timing 29. This is the phase of the timing that bisects the second trigger timing Trg2 to the conversion circuit 8, and the execution frequency f and the magnetic pole position phase θ in the dq conversion phase calculation means 11k are expressed by the equation (3). Required by application. The data held in the dq conversion phase holding means 11L is updated as θdq (1) → θdq (2).
dq conversion phase θdq (2) = θ + 2πf × {(t1 + t2) / 2} (3)

すなわち、3相/2相座標変換手段11aでは、直流電流から2相分の相電流情報を検出するタイミングの中間での位相に基づいて3相/2相座標変換処理が行われる。これによって、2相分の相電流情報を同時タイミングで検出できない影響を抑えることができ、演算処理負荷の低減が図れる。   That is, in the three-phase / two-phase coordinate conversion unit 11a, the three-phase / two-phase coordinate conversion process is performed based on the phase in the middle of the timing of detecting the phase current information for two phases from the direct current. As a result, the influence that phase current information for two phases cannot be detected at the same time can be suppressed, and the processing load can be reduced.

なお、以上説明した各位相(θdq,θ,θ*)は、インバータ制御部7Aの演算開始タイミングがキャリア山タイミング(ノード2、3、6、7、10、11)の場合も同様に求められる。   The respective phases (θdq, θ, θ *) described above are obtained in the same manner when the calculation start timing of the inverter control unit 7A is the carrier peak timing (nodes 2, 3, 6, 7, 10, 11). .

このように、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aにて求められた電圧指令値V*および位相指令値θ*を基に、前述したタイマ値演算手段12、PWM信号生成手段13A、PWM信号シフト判定手段14及びPWM信号シフト手段15にて、インバータ主回路2を制御するためのPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」が生成され、三相モータ3が所望の運転状態に回転駆動される。   Thus, based on the voltage command value V * and the phase command value θ * obtained by the voltage command value / phase command value calculation means 11A, the timer value calculation means 12, the PWM signal generation means 13A, the PWM signal described above. The shift determination means 14 and the PWM signal shift means 15 generate PWM signals “UP, UN, VP, VN, WP, WN” for controlling the inverter main circuit 2, and the three-phase motor 3 is in a desired operation state. Is driven to rotate.

なお、以上の説明では、インバータ主回路2の上下アーム半導体スイッチング素子が同時にON動作して短絡するのを防止するための上下短絡防止時間についての説明を省略しているが、通常は、上下短絡防止時間として3μs前後の時間を設定する必要がある。その場合には、上下短絡防止時間も考慮してA/D変換回路8の検出タイミング(Trg1,Trg2)を設定することになる。   In the above description, the description of the upper and lower short-circuit prevention time for preventing the upper and lower arm semiconductor switching elements of the inverter main circuit 2 from simultaneously turning ON and short-circuiting is omitted. It is necessary to set a time around 3 μs as the prevention time. In that case, the detection timing (Trg1, Trg2) of the A / D conversion circuit 8 is set in consideration of the upper and lower short-circuit prevention time.

また、電気角1周期の区間において、ton_a≧Tneedの条件を満たすまでは、三相モータ3をオープンループにて加速して駆動し、ton_a≧Tneedの条件を満たした以降はパルス幅にリミッタを設けることで、定常時は、常時1キャリア周期内で直流電流から2相分の相電流情報を検出できるようにしていると説明したが、パルス幅リミッタを行うことで相電流波形に歪が生ずる場合がある。   Further, in the section of one electrical angle cycle, the three-phase motor 3 is accelerated and driven in an open loop until the condition of ton_a ≧ Tneed is satisfied, and after the condition of ton_a ≧ Tneed is satisfied, a limiter is applied to the pulse width. Although it has been explained that the phase current information for two phases can be detected from the direct current within one carrier period at all times during normal operation, the phase current waveform is distorted by performing the pulse width limiter. There is a case.

その場合には、騒音、振動などが発生する可能性があるので、パルス幅リミッタを行わずに、1キャリア周期内で直流電流から2相分の相電流情報が得られないときは、3相/2相座標変換手段11aが前回算出したd軸電流値とq軸電流値とに基づいて制御するようにするとよい。これによって、安定した運転を実現することができる。   In that case, noise, vibration, etc. may occur. If the phase current information for two phases cannot be obtained from the direct current within one carrier period without performing the pulse width limiter, the three phases The two-phase coordinate conversion unit 11a may perform control based on the d-axis current value and the q-axis current value calculated last time. As a result, stable operation can be realized.

以上のように、実施の形態1によれば、インバータ制御部では、PMW信号生成手段が生成したPWM信号をシフトしてからインバータ主回路の半導体スイッチング素子に出力するか否かを1キャリア周期毎に判定し、PWM信号をシフトしてから出力すると判定した場合に1キャリア周期内で直流電流検出手段が検出した直流電流から得られる相電流情報の数が増えるように前記PWM信号をシフトし、最終的に前記インバータ主回路に供給するPWM信号に基づいて前記直流電流から相電流情報を検出するタイミングを生成するようにしている。   As described above, according to the first embodiment, the inverter control unit determines whether or not to output the PWM signal generated by the PMW signal generation means to the semiconductor switching element of the inverter main circuit for each carrier period. The PWM signal is shifted so that the number of phase current information obtained from the DC current detected by the DC current detecting means within one carrier period increases when the PWM signal is output after being shifted. The timing for detecting the phase current information from the DC current is generated based on the PWM signal finally supplied to the inverter main circuit.

したがって、電圧ゼロベクトルによる制約を受けないインバータ制御装置を得ることができ、低回転領域のように電圧ゼロベクトルの占める割合が大きく、1つの電圧ゼロベクトルが半キャリア周期を超える状態にある場合においても制御が可能となる。   Accordingly, an inverter control device that is not restricted by the voltage zero vector can be obtained, and the proportion of the voltage zero vector is large as in the low rotation region, and when one voltage zero vector exceeds the half carrier period, Can also be controlled.

また、1つの瞬時電流情報をPWM信号の1キャリア周期の前半周期で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半周期で検出するという制御制約をなくすことができるので、2つの瞬時電流検出タイミングの時間差による制御性の悪化を極力抑えることができる。そして、インバータ主回路でのスイッチング損失を低減できる二相変調方式にも対応可能となる。   In addition, the control restriction of detecting one instantaneous current information in the first half period of one carrier period of the PWM signal and detecting the remaining instantaneous current information in the second half period of one carrier period can be eliminated. Deterioration of controllability due to a time difference in detection timing can be suppressed as much as possible. And it can respond also to the two phase modulation system which can reduce the switching loss in an inverter main circuit.

加えて、PWM信号を生成する際に準拠するタイマ値を演算する手段では、各相において、相電圧基本波の最大値位相の前後30°の計60°となる区間と、相電圧基本波の最小値位相の前後30°の計60°となる区間とをスイッチングしないように制御する二相変調方式に基づいて各相タイマ値を生成するようにしたので、三相のPWM信号におけるシフト判定対象となる2相分のPWM信号のパルス幅を判定時間幅以上に確保することが容易になる。これによって、直流電流から2相分の相電流情報の得られる範囲を拡大することができ、安定して制御できる信頼性あるインバータ制御装置を得ることができる。   In addition, in the means for calculating a timer value that complies with the generation of the PWM signal, in each phase, a section of 30 ° before and after the maximum value phase of the phase voltage fundamental wave is 60 ° in total, and the phase voltage fundamental wave Since each phase timer value is generated on the basis of a two-phase modulation method for controlling so as not to switch between 30 ° before and after the minimum value phase and 60 °, a shift determination target in a three-phase PWM signal It becomes easy to secure the pulse width of the PWM signal for two phases to be equal to or greater than the determination time width. As a result, the range in which phase current information for two phases can be obtained from the direct current can be expanded, and a reliable inverter control device that can be stably controlled can be obtained.

また、PWM信号のシフト判定では、生成されるPWM信号のパルス幅及びそのパルス幅の差に基づいて、または、各相のタイマ値及びそのタイマ値の差に基づいて行うので、確実に、PWM信号のシフト判定を行うことができる。   In addition, since the shift determination of the PWM signal is performed based on the pulse width of the generated PWM signal and the difference between the pulse widths, or based on the timer value of each phase and the difference between the timer values, the PWM signal is reliably transmitted. Signal shift determination can be performed.

また、1キャリア周期内で直流電流から得られる相電流情報の数が増えるようにするPWM信号のシフト操作では、PWM信号のシフト量を最小限とするようにしたので、PWM信号をシフトしたことによる回生電流の発生による効率低下などの影響を極力抑えることが可能となる。   In addition, in the shift operation of the PWM signal that increases the number of phase current information obtained from the direct current within one carrier cycle, the shift amount of the PWM signal is minimized, so that the PWM signal is shifted. It is possible to suppress the influence such as the efficiency decrease due to the generation of the regenerative current due to.

また、PWM信号のシフト操作では、生成される各相のPWM信号のパルス幅がある値以上の場合に、検出された直流電流から得られる2相分の相電流情報がキャリアの後半周期で得られるようにPWM信号をシフトするようにしたので、インバータ制御装置の演算タイミングに近いタイミングで2相分の相電流情報を検出することが可能となり、より安定した制御が可能となる。   In addition, in the shift operation of the PWM signal, when the pulse width of the generated PWM signal of each phase is greater than a certain value, phase current information for two phases obtained from the detected DC current is obtained in the second half cycle of the carrier. Since the PWM signal is shifted as described above, phase current information for two phases can be detected at a timing close to the calculation timing of the inverter control device, and more stable control is possible.

また、インバータ制御部では、1キャリア周期内で前記直流電流から2相分の相電流情報が得られない場合は、前記2相分の相電流情報が得られるまで前記インバータ主回路をオープンループで制御し、その以降では、生成されるPWM信号のパルス幅にリミッタを設けるので、1キャリア周期内で直流電流から2相分の相電流情報を常時検出できるようになり、安定して制御できる信頼性あるインバータ制御装置を得ることができる。   Further, in the inverter control unit, when phase current information for two phases cannot be obtained from the DC current within one carrier cycle, the inverter main circuit is opened in an open loop until the phase current information for two phases is obtained. After that, since a limiter is provided for the pulse width of the generated PWM signal, phase current information for two phases can always be detected from the direct current within one carrier cycle, and the reliability can be controlled stably. A characteristic inverter control device can be obtained.

また、上述のようにすることで、インバータ制御部では、上下短絡防止時間を設けた場合に発生する上下短絡時間分の出力誤差を、推定電流を用いることなく実際に検出した相電流情報に基づいて補正することができるので、より安定した制御が可能となる。   In addition, with the above-described configuration, the inverter control unit, based on the phase current information actually detected without using the estimated current, the output error corresponding to the vertical short circuit time that occurs when the vertical short circuit prevention time is provided. Therefore, more stable control is possible.

また、インバータ制御部では、1キャリア周期内において直流電流から2相分の相電流情報を検出できない場合は、3相/2相座標変換手段が前回算出したd軸電流値とq軸電流値とに基づいて制御するようにすれば、演算処理負荷の小さい安定して制御できるインバータ制御装置を得ることができる。   Further, in the inverter control unit, when the phase current information for two phases cannot be detected from the direct current within one carrier cycle, the d-axis current value and the q-axis current value previously calculated by the three-phase / 2-phase coordinate conversion means If the control is performed based on the above, an inverter control device that can be stably controlled with a small processing load can be obtained.

加えて、前記3相/2相座標変換手段では、直流電流から2相分の相電流情報を検出するタイミングの中間での位相に基づいて変換処理を行うようにしたので、2相分の相電流情報を同時タイミングで検出できない影響を抑えつつ、演算処理負荷の小さい安定した制御が行えるインバータ制御装置を得ることができる。   In addition, in the three-phase / two-phase coordinate conversion means, the conversion process is performed based on the phase in the middle of the timing for detecting the phase current information for two phases from the direct current. It is possible to obtain an inverter control device capable of performing stable control with a small arithmetic processing load while suppressing the influence that current information cannot be detected at the same time.

実施の形態2.
図22は、この発明の実施の形態2によるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図22では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態2に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of an inverter control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 22, the same reference numerals are given to components that are the same as or equivalent to the components shown in FIG. 1 (Embodiment 1). Here, the description will be focused on the portion related to the second embodiment.

図22に示すように、実施の形態2によるインバータ制御装置でのインバータ制御部7Bでは、図1(実施の形態1)に示したインバータ制御部7Aにおいて、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aに代えた電圧指令値/位相指令値演算手段11Bと、PWM信号生成手段13Aに代えたPWM信号生成手段13Bとが設けられている。   As shown in FIG. 22, in inverter control unit 7B in the inverter control apparatus according to the second embodiment, voltage command value / phase command value calculating means 11A in inverter control unit 7A shown in FIG. A voltage command value / phase command value calculating means 11B instead of the PWM signal generating means 13B and a PWM signal generating means 13B instead of the PWM signal generating means 13A are provided.

図23は、電圧指令値/位相指令値演算手段11Bの構成例を示すブロック図である。図23に示すように、電圧指令値/位相指令値演算手段11Bでは、図4に示した電圧指令値/位相指令値演算手段11Aにおいて、キャリア周波数変更手段11mが追加され、位相指令値演算手段11jに代えた位相指令値演算手段11nが設けられている。   FIG. 23 is a block diagram showing a configuration example of the voltage command value / phase command value calculation means 11B. As shown in FIG. 23, in the voltage command value / phase command value calculating means 11B, a carrier frequency changing means 11m is added to the voltage command value / phase command value calculating means 11A shown in FIG. A phase command value calculation means 11n is provided instead of 11j.

電圧指令値/位相指令値演算手段11Bは、図23に示す構成によって、直流電流/相電流変換手段10にて変換された3相分の相電流情報(Iu、Iv、Iw)と、A/D変換回路9にてA/D変換された直流電圧情報Vdcと、外部から入力される周波数指令f*とから、電圧指令値V*及び位相指令値θ*の他に、キャリア周波数を指定するキャリア周波数指令値fc*を演算する。   The voltage command value / phase command value calculating means 11B has the configuration shown in FIG. 23, the phase current information (Iu, Iv, Iw) for three phases converted by the DC current / phase current converting means 10, and A / In addition to the voltage command value V * and the phase command value θ *, the carrier frequency is designated from the DC voltage information Vdc A / D converted by the D conversion circuit 9 and the frequency command f * input from the outside. The carrier frequency command value fc * is calculated.

図22では、キャリア発生手段は明示してないが、キャリア周波数を切り替えて発生できるように構成され、電圧指令値/位相指令値演算手段11Bがキャリア周波数指令値fc*を出力すると、キャリア周波数を次のインバータ制御部7Bの演算開始タイミングからキャリア周波数指令値fc*によるキャリア周波数に変更するようになっている。   In FIG. 22, the carrier generating means is not clearly shown, but the carrier frequency is configured to be generated by switching the carrier frequency. When the voltage command value / phase command value calculating means 11B outputs the carrier frequency command value fc *, the carrier frequency is changed. The calculation is changed from the calculation start timing of the next inverter control unit 7B to the carrier frequency by the carrier frequency command value fc *.

PWM信号生成手段13Bは、タイマ値演算手段12にて演算された各相のタイマ値(Tu,Tv,Tw)に基づき、インバータ主回路2の半導体スイッチング素子SW1〜SW6をオン・オフ駆動するためのPWM信号「UP,UN,VP,VN,WP,WN」を生成するが、この実施の形態2では、電圧指令値/位相指令値演算手段11Bから入力するキャリア周波数指令値fc*が指定するキャリア周波数によってPWM信号の生成を行うようになっている。   The PWM signal generation means 13B drives the semiconductor switching elements SW1 to SW6 of the inverter main circuit 2 on and off based on the timer values (Tu, Tv, Tw) of the respective phases calculated by the timer value calculation means 12. PWM signal “UP, UN, VP, VN, WP, WN” is generated. In the second embodiment, the carrier frequency command value fc * input from the voltage command value / phase command value calculation means 11B is designated. A PWM signal is generated according to the carrier frequency.

次に、図23〜図26を参照して、電圧指令値/位相指令値演算手段11Bにおけるこの実施の形態2に関わる構成と動作について説明する。なお、図24は、キャリア周波数変更手段11mの動作を説明するフローチャートである。図25と図26は、位相指令値演算手段11nがキャリア周波数変更手段11mからのキャリア周波数指令値fc*に基づき行う動作を説明する図である。   Next, the configuration and operation of the voltage command value / phase command value calculating means 11B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 24 is a flowchart for explaining the operation of the carrier frequency changing means 11m. FIG. 25 and FIG. 26 are diagrams for explaining the operation performed by the phase command value calculating unit 11n based on the carrier frequency command value fc * from the carrier frequency changing unit 11m.

図23において、キャリア周波数変更手段11mは、周波数/位相推定手段11bにて求められる実行周波数fに基づいてキャリア周波数の変更要否を判断し(図24参照)、変更するキャリア周波数を指定するキャリア周波数指令fc*を位相指令値演算手段11nとPWM信号生成手段13Bとに出力する。   In FIG. 23, the carrier frequency changing unit 11m determines whether or not the carrier frequency needs to be changed based on the execution frequency f obtained by the frequency / phase estimating unit 11b (see FIG. 24), and specifies the carrier frequency to be changed. The frequency command fc * is output to the phase command value calculation unit 11n and the PWM signal generation unit 13B.

位相指令値演算手段11nは、周波数/位相推定手段11bにて求められる実行周波数f及び位相θと、キャリア周波数変更手段11mから入力されるキャリア周波数指令fc*とに基づき、実際のPWM信号が出力されるタイミングの位相を示す位相指令値θ*を求める(図25、図26参照)。   The phase command value calculation means 11n outputs an actual PWM signal based on the execution frequency f and phase θ obtained by the frequency / phase estimation means 11b and the carrier frequency command fc * input from the carrier frequency change means 11m. A phase command value θ * indicating the phase of the timing is obtained (see FIGS. 25 and 26).

図24において、キャリア周波数変更手段11mは、周波数/位相推定手段11bが推定した実行周波数fが判断基準周波数A[Hz]未満か否かを判断する(ST8)。その結果、f<A[Hz]の場合(ST8:Yes)は、キャリア周波数指令値fc*をキャリア周波数fc1とし(ST9)、f≧A[Hz]の場合(ST8:No)は、実行周波数fがA[Hz]<B[Hz]である別の判断基準周波数B[Hz]を超えるか否かを判断する(ST10)。   In FIG. 24, the carrier frequency changing unit 11m determines whether or not the execution frequency f estimated by the frequency / phase estimating unit 11b is less than the determination reference frequency A [Hz] (ST8). As a result, when f <A [Hz] (ST8: Yes), the carrier frequency command value fc * is set to the carrier frequency fc1 (ST9), and when f ≧ A [Hz] (ST8: No), the execution frequency It is determined whether or not f exceeds another determination reference frequency B [Hz] where A [Hz] <B [Hz] (ST10).

ST10での判断結果、f>B[Hz]の場合(ST10:Yes)は、キャリア周波数指令値fc*をfc1<fc2であるキャリア周波数fc2とし(ST11)、A≦f≦B[Hz]の場合(ST10:No)は、キャリア周波数指令値fc*は変更しない(ST12)。   When the determination result in ST10 is f> B [Hz] (ST10: Yes), the carrier frequency command value fc * is set to the carrier frequency fc2 where fc1 <fc2 (ST11), and A ≦ f ≦ B [Hz] In the case (ST10: No), the carrier frequency command value fc * is not changed (ST12).

ここで、判断基準を与える周波数A[Hz],B[Hz]に関しては、適切なヒステリシスを設けるようにしている。例えば、B=A+10[Hz]とする。これによって、キャリア周波数が頻繁に切り替わるのを防ぐことができ、キャリア周波数が切り替わることによる騒音の発生を防止できる。   Here, with respect to the frequencies A [Hz] and B [Hz] that give judgment criteria, appropriate hysteresis is provided. For example, B = A + 10 [Hz]. As a result, frequent switching of the carrier frequency can be prevented, and generation of noise due to switching of the carrier frequency can be prevented.

図25と図26では、キャリア谷タイミングをインバータ制御部7Bの演算開始タイミングとするノード1,4,5,8,9,12での動作が示されているが、位相指令値演算手段11nは、キャリア周波数指令値fc*がキャリア周波数fc1からキャリア周波数fc2に切り替わる場合には図25に示す手順で位相指令値θ*を演算し、キャリア周波数指令値fc*がキャリア周波数fc2からキャリア周波数fc1に切り替わる場合には図26に示す手順で位相指令値θ*を演算する。なお、キャリア山タイミングをインバータ制御部7Bの演算開始タイミングとするノード2,3,6,7,10,11でも同様である。   25 and 26 show the operations at nodes 1, 4, 5, 8, 9, and 12 where the carrier valley timing is the calculation start timing of the inverter control unit 7B. The phase command value calculation means 11n When the carrier frequency command value fc * is switched from the carrier frequency fc1 to the carrier frequency fc2, the phase command value θ * is calculated according to the procedure shown in FIG. 25, and the carrier frequency command value fc * is changed from the carrier frequency fc2 to the carrier frequency fc1. In the case of switching, the phase command value θ * is calculated according to the procedure shown in FIG. The same applies to nodes 2, 3, 6, 7, 10, and 11 in which the carrier peak timing is the calculation start timing of the inverter control unit 7B.

図25において、キャリア31は、周波数がfc1であり、周期Tc1は1/fc1である。キャリア32は、周波数がfc2であり、周期Tc2は1/fc2である。キャリア周波数指令値fc*がキャリア周波数fc1からキャリア周波数fc2に切り替わる場合には、図25に示すように、キャリア周波数fc1のキャリア31の谷タイミング(演算開始タイミング30)から1キャリア周期Tc1後の谷タイミングが次のインバータ制御部7Bの演算開始タイミングであるが、このタイミングがキャリア周波数fc2のキャリア32の谷タイミングとなるように、キャリア31からキャリア32に切り替わる。   In FIG. 25, the carrier 31 has a frequency fc1 and a period Tc1 of 1 / fc1. The carrier 32 has a frequency of fc2 and a period Tc2 of 1 / fc2. When the carrier frequency command value fc * is switched from the carrier frequency fc1 to the carrier frequency fc2, as shown in FIG. 25, the valley after the carrier 31 at the carrier frequency fc1 (calculation start timing 30) is one valley after the carrier period Tc1 Although the timing is the calculation start timing of the next inverter control unit 7B, the carrier 31 is switched to the carrier 32 so that this timing becomes the valley timing of the carrier 32 of the carrier frequency fc2.

そこで、位相指令値演算手段11nは、演算開始タイミング30にて演算するキャリア周波数変更手段11mにより、キャリア周波数指令値fc*がfc1→fc2に変更される場合に、演算開始タイミング30にて推定された位相θに基づき、演算開始タイミング30から「Tc1+Tc2/2」だけ経過した位置に存するキャリア32の山タイミングで適用する位相指令値θ*を求める。   Therefore, the phase command value calculating means 11n is estimated at the calculation start timing 30 when the carrier frequency command value fc * is changed from fc1 to fc2 by the carrier frequency changing means 11m calculated at the calculation start timing 30. Based on the obtained phase θ, the phase command value θ * to be applied at the peak time of the carrier 32 existing at the position after “Tc1 + Tc2 / 2” from the calculation start timing 30 is obtained.

また、図26において、キャリア34は、周波数がfc2であり、周期Tc2は1/fc2である。キャリア35は、周波数がfc1であり、周期Tc1は1/fc1である。キャリア周波数指令値fc*がキャリア周波数fc2からキャリア周波数fc1に切り替わる場合には、図26に示すように、キャリア周波数fc2のキャリア34の谷タイミング(演算開始タイミング33)から1キャリア周期Tc2後の谷タイミングが次のインバータ制御部7Bの演算開始タイミングであるが、このタイミングがキャリア周波数fc1のキャリア35の谷タイミングとなるように、キャリア34からキャリア35に切り替わる。   In FIG. 26, the carrier 34 has a frequency fc2 and a period Tc2 of 1 / fc2. The carrier 35 has a frequency fc1 and a period Tc1 of 1 / fc1. When the carrier frequency command value fc * is switched from the carrier frequency fc2 to the carrier frequency fc1, as shown in FIG. 26, the valley after one carrier cycle Tc2 from the trough timing of the carrier 34 at the carrier frequency fc2 (calculation start timing 33). Although the timing is the calculation start timing of the next inverter control unit 7B, the carrier 34 is switched to the carrier 35 so that this timing becomes the valley timing of the carrier 35 of the carrier frequency fc1.

そこで、位相指令値演算手段11nは、演算開始タイミング33にて演算するキャリア周波数変更手段11mにより、キャリア周波数指令値fc*がfc2→fc1に変更される場合に、演算開始タイミング33にて推定された位相θに基づき、演算開始タイミング33から「Tc2+Tc1/2」だけ経過した位置に存するキャリア35の山タイミングで適用する位相指令値θ*を求める。   Therefore, the phase command value calculating means 11n is estimated at the calculation start timing 33 when the carrier frequency command value fc * is changed from fc2 to fc1 by the carrier frequency changing means 11m calculated at the calculation start timing 33. Based on the obtained phase θ, the phase command value θ * to be applied at the peak timing of the carrier 35 existing at the position after “Tc2 + Tc1 / 2” from the calculation start timing 33 is obtained.

以上のように、実施の形態2によれば、実行周波数が低い場合はキャリア周波数も低くするので、シフト判定の対象となるPWM信号のパルス幅を判定時間幅以上に確保することが容易となる。したがって、直流電流から2相分の相電流情報を得られる範囲を拡大できるので、安定して制御できる信頼性のあるインバータ制御装置を得ることができる。また、シフトしなくとも2相分の相電流情報が得られるPWMパターン2の割合が増えるので、PWM信号をシフトしたことによる回生電流の発生による効率低下などの影響を極力抑えることが可能となる。   As described above, according to the second embodiment, when the execution frequency is low, the carrier frequency is also lowered, so that it is easy to secure the pulse width of the PWM signal to be subjected to shift determination to be greater than the determination time width. . Therefore, since the range in which the phase current information for two phases can be obtained from the direct current can be expanded, a reliable inverter control device that can be stably controlled can be obtained. Further, since the ratio of the PWM pattern 2 from which phase current information for two phases can be obtained without shifting is increased, it is possible to suppress the influence of efficiency reduction due to generation of regenerative current due to shifting of the PWM signal as much as possible. .

なお、実施の形態2では、切り替えるキャリア周波数は、fc1,fc2の2通りである場合を示したが、もっと細かにキャリア周波数を切り替えるようにしてもよい。また、キャリア周波数の切り替え条件には、実行周波数fを用いたが、その他、同様の効果が得られるパラメータ(例えば、電圧指令値V*)を切り替え条件として用いてもよい。   In the second embodiment, there are two carrier frequencies to be switched, fc1 and fc2, but the carrier frequency may be switched more finely. Further, although the execution frequency f is used as the carrier frequency switching condition, other parameters (for example, the voltage command value V *) that can obtain the same effect may be used as the switching condition.

実施の形態3.
図27は、この発明の実施の形態3によるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図27では、図1(実施の形態1)に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態3に関わる部分を中心に説明する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of an inverter control apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 27, constituent elements that are the same as or equivalent to those shown in FIG. 1 (Embodiment 1) are given the same reference numerals. Here, the description will be focused on the portion related to the third embodiment.

図27に示すように、実施の形態3によるインバータ制御装置では、図1(実施の形態1)に示したインバータ制御装置において、直流電源1に代えてコンバータ回路39が設けられ、インバータ制御部7Aに代えてインバータ制御部7Cが設けられている。インバータ制御部7Cでは、図1(実施の形態1)に示したインバータ制御部7Aにおいて、電圧指令値/位相指令値演算手段11Aに代えて、例えば図28に示すように構成される電圧指令値/位相指令値演算手段11Cが設けられている。   As shown in FIG. 27, in the inverter control device according to the third embodiment, a converter circuit 39 is provided instead of DC power supply 1 in the inverter control device shown in FIG. 1 (first embodiment), and inverter control unit 7A Instead of this, an inverter control unit 7C is provided. In inverter control unit 7C, in place of voltage command value / phase command value calculating means 11A in inverter control unit 7A shown in FIG. 1 (Embodiment 1), for example, a voltage command value configured as shown in FIG. / Phase command value calculation means 11C is provided.

コンバータ回路39は、AC100Vの商用電源40を直流電源に変換する回路であり、リアクタ41,整流回路42,スイッチ43,倍電圧整流用のコンデンサ44,45及び平滑用のコンデンサ46を備えている。   The converter circuit 39 is a circuit that converts a commercial power supply 40 of AC 100 V into a DC power supply, and includes a reactor 41, a rectifying circuit 42, a switch 43, capacitors 44 and 45 for voltage doubler rectification, and a smoothing capacitor 46.

整流回路42は、直流母線Pと直流母線Nとの間に直列に接続したダイオードの2組「D7,D8」「D9,D10」からなるダイオードブリッジで構成される。一方の組のダイオードD9,D10の直列接続端が商用電源40の一方の電極端に直接接続され、他方の組のダイオードD7,D8の直列接続端がリアクタ19を介して商用電源40の他方の電極端に接続されている。このリアクタ19は、商用電源40のピーク電流を抑制し力率を改善するために設けてある。また、倍電圧整流用のコンデンサ44,45は直流母線Pと直流母線Nとの間に直列接続して配置され、平滑用のコンデンサ46も直流母線Pと直流母線Nとの間に配置されている。そして、電圧指令値/位相指令値演算手段11Cによって制御されるスイッチ43は、コンデンサ44,45の直列接続端とダイオードD9,D10の直列接続端との間に配置されている。   The rectifier circuit 42 is configured by a diode bridge including two sets of diodes “D7, D8” and “D9, D10” connected in series between the DC bus P and the DC bus N. The series connection end of one set of diodes D9 and D10 is directly connected to one electrode end of the commercial power supply 40, and the series connection end of the other set of diodes D7 and D8 is connected to the other end of the commercial power supply 40 via the reactor 19. It is connected to the electrode end. The reactor 19 is provided to suppress the peak current of the commercial power supply 40 and improve the power factor. Further, the voltage rectifying capacitors 44 and 45 are arranged in series between the DC bus P and the DC bus N, and the smoothing capacitor 46 is also arranged between the DC bus P and the DC bus N. Yes. The switch 43 controlled by the voltage command value / phase command value calculating means 11C is disposed between the series connection end of the capacitors 44 and 45 and the series connection end of the diodes D9 and D10.

図28は、電圧指令値/位相指令値演算手段11Cの構成例を示すブロック図である。図28に示すように、電圧指令値/位相指令値演算手段11Cでは、図4に示した電圧指令値/位相指令値演算手段11Aにおいて、スイッチ切替手段11pが追加されている。スイッチ切替手段11pは、周波数/位相推定手段11bにて求められる実行周波数fに基づいて、スイッチ43に閉路動作(オン動作)と開路動作(オフ動作)とを行わせる2値のレベル信号からなるスイッチ切替信号を出力する。   FIG. 28 is a block diagram showing a configuration example of the voltage command value / phase command value calculating means 11C. As shown in FIG. 28, in the voltage command value / phase command value calculating means 11C, a switch switching means 11p is added to the voltage command value / phase command value calculating means 11A shown in FIG. The switch switching unit 11p includes a binary level signal that causes the switch 43 to perform a closing operation (ON operation) and an opening operation (OFF operation) based on the execution frequency f obtained by the frequency / phase estimation unit 11b. Outputs a switch switching signal.

次に、図29を用いてこの実施の形態3に関わる構成による動作について説明する。図29は、スイッチ切替手段11pの動作を説明するフローチャートである。図29において、スイッチ切替手段11pは、周波数/位相推定手段11bが推定した実行周波数fが判断基準周波数C[Hz]未満か否かを判断する(ST13)。その結果、f<C[Hz]の場合(ST13:Yes)は、スイッチ43に開路動作(オフ動作)を行わせるスイッチ切替信号を出力する(ST14)。これによって、コンバータ回路39では全波整流動作が行われるので、直流母線P,Nには全波整流動作による直流電源が接続されることになる。   Next, the operation of the configuration according to the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 29 is a flowchart for explaining the operation of the switch switching means 11p. In FIG. 29, the switch switching unit 11p determines whether or not the execution frequency f estimated by the frequency / phase estimation unit 11b is less than the determination reference frequency C [Hz] (ST13). As a result, when f <C [Hz] (ST13: Yes), a switch switching signal for causing the switch 43 to perform an opening operation (off operation) is output (ST14). As a result, the converter circuit 39 performs a full-wave rectification operation, so that the DC buses P and N are connected to a DC power source by the full-wave rectification operation.

一方、ST13において、f≧C[Hz]の場合(ST13:No)は、実行周波数fがC[Hz]<D[Hz]である別の判断基準周波数D[Hz]を超えるか否かを判断し(ST15)、f>D[Hz]の場合(ST15:Yes)は、スイッチ43に閉路動作(オン動作)を行わせるスイッチ切替信号を出力する(ST16)。これによって、コンバータ回路39では倍電圧整流動作が行われるので、直流母線P,Nには全波整流動作時よりも高い直流電源が接続されることになる。   On the other hand, in ST13, when f ≧ C [Hz] (ST13: No), it is determined whether or not the execution frequency f exceeds another determination reference frequency D [Hz] where C [Hz] <D [Hz]. If it is determined (ST15) and f> D [Hz] (ST15: Yes), a switch switching signal for causing the switch 43 to perform a closing operation (ON operation) is output (ST16). As a result, the voltage doubler rectification operation is performed in the converter circuit 39, so that a higher DC power source is connected to the DC buses P and N than in the full-wave rectification operation.

そして、ST15において、C≦f≦D[Hz]の場合(ST15:No)は、スイッチ43の動作状態を変更しない。つまり、スイッチ43が例えば閉路動作(オン動作)を行っている場合は、スイッチ切替手段11pは、それを維持するスイッチ切替信号を出力する。   In ST15, when C ≦ f ≦ D [Hz] (ST15: No), the operation state of the switch 43 is not changed. That is, when the switch 43 performs, for example, a closing operation (ON operation), the switch switching unit 11p outputs a switch switching signal for maintaining it.

ここで、判断基準を与える周波数C[Hz],D[Hz]に関しては、適切なヒステリシスを設けるようにしている。例えば、D=C+10[Hz]とする。これによって、スイッチ43が頻繁に切り替わるのを防ぐことができ、スイッチ43でのノイズの発生などを防ぐことができる。   Here, with respect to the frequencies C [Hz] and D [Hz] that give judgment criteria, appropriate hysteresis is provided. For example, D = C + 10 [Hz]. Accordingly, it is possible to prevent the switch 43 from being frequently switched, and it is possible to prevent noise from being generated in the switch 43.

以上のように、実施の形態3によれば、固定の直流電源に代えて可変の直流電源であるコンバータ回路を設け、実行周波数が低い場合は電源電圧を低くするようにしたので、シフト判定の対象となるPWM信号のパルス幅を判定時間幅以上に確保することが容易となる。したがって、直流電流から2相分の相電流情報を得られる範囲を拡大できるので、安定して制御できる信頼性のあるインバータ制御装置を得ることができる。また、シフトしなくとも2相分の相電流情報が得られるPWMパターン2の割合が増えるので、PWM信号をシフトしたことによる回生電流の発生による効率低下などの影響を極力抑えることが可能となる。   As described above, according to the third embodiment, a converter circuit that is a variable DC power supply is provided instead of a fixed DC power supply, and the power supply voltage is lowered when the execution frequency is low. It becomes easy to ensure the pulse width of the target PWM signal to be equal to or greater than the determination time width. Therefore, since the range in which the phase current information for two phases can be obtained from the direct current can be expanded, a reliable inverter control device that can be stably controlled can be obtained. Further, since the ratio of the PWM pattern 2 from which phase current information for two phases can be obtained without shifting is increased, it is possible to suppress the influence of efficiency reduction due to generation of regenerative current due to shifting of the PWM signal as much as possible. .

なお、実施の形態3では、可変の直流電源として、全波整流によるものと倍電圧整流によるものとの2通りである場合を示したが、もっと細かに直流電圧を可変できる手段を用いてもよい。また、直流電圧を切り替える条件には、実行周波数fを用いたが、その他、同様の効果を得られるパラメータ(例えば、電圧指令値V*)を切り替え条件として用いてもよい。   In the third embodiment, there are two types of variable DC power supplies, one based on full-wave rectification and the other based on voltage doubler rectification. However, a means that can vary the DC voltage more finely is used. Good. Moreover, although the execution frequency f was used as the condition for switching the DC voltage, other parameters (for example, the voltage command value V *) that can obtain the same effect may be used as the switching condition.

また、実施の形態3では、実施の形態1への適用例を示したが、実施の形態2にも同様に適用することができる。これによれば、キャリア周波数変更手段と直流電圧を変更する手段とを組み合わせて使用することで、より細かな制御を実現することが可能となる効果が得られる。   In the third embodiment, the application example to the first embodiment has been described. However, the third embodiment can be similarly applied to the second embodiment. According to this, it is possible to obtain an effect that finer control can be realized by using the carrier frequency changing means and the means for changing the DC voltage in combination.

以上のように、この発明にかかるインバータ制御装置は、インバータ主回路の母線に流れる直流電流に基づいてPWM信号を生成する場合に、電圧ゼロベクトルの制約を受けずに、また、1つの瞬時電流情報をPWM信号の1キャリア周期の前半周期で検出し、残りの瞬時電流情報を1キャリア周期の後半周期で検出するという制約を受けずに、信頼性のある安定した運転を実現するのに有用である。   As described above, the inverter control device according to the present invention generates one instantaneous current without being restricted by the zero voltage vector when generating a PWM signal based on a direct current flowing in the bus of the inverter main circuit. Useful for realizing reliable and stable operation without the restriction that information is detected in the first half of one carrier cycle of PWM signal and the remaining instantaneous current information is detected in the second half of one carrier cycle. It is.

この発明の実施の形態1によるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the inverter control apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す直流電流増幅回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the direct current amplifier circuit shown in FIG. 図1に示す直流電圧検出回路の構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a DC voltage detection circuit illustrated in FIG. 1. 図1に示す電圧指令値/位相指令値演算手段の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the voltage command value / phase command value calculating means shown in FIG. 図1に示すインバータ主回路の半導体スイッチング素子のスイッチング状態を規定する基本電圧ベクトルと電圧指令値/位相指令値演算手段が生成する電圧指令値及び位相指令値との関係を説明するベクトル図である。FIG. 2 is a vector diagram for explaining a relationship between a basic voltage vector that defines a switching state of a semiconductor switching element of the inverter main circuit shown in FIG. 1, and a voltage command value and a phase command value generated by a voltage command value / phase command value calculation means. . 図5に示す8種類の基本電圧ベクトルと半導体スイッチング素子のスイッチング状態との関係をまとめて示した図である。It is the figure which showed collectively the relationship between eight types of basic voltage vectors shown in FIG. 5, and the switching state of a semiconductor switching element. 図1に示すタイマ値演算手段の動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of the timer value calculating means shown in FIG. 図7に示すノードとキャリアとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the node shown in FIG. 7, and a carrier. 図1に示すPWM信号生成手段の動作(ノード=1の場合)を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement (in the case of node = 1) of the PWM signal generation means shown in FIG. 図1に示すPWM信号生成手段の動作(ノード=2の場合)を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement (when node = 2) of the PWM signal generation means shown in FIG. 電圧ベクトル状態と生成されるPWM信号と検出される直流電流情報から得られる相電流情報との関係をまとめて示した図である。It is the figure which showed collectively the relationship between the voltage vector state, the generated PWM signal, and the phase current information obtained from the detected DC current information. 図1に示すPWM信号シフト判定手段の動作を説明するフローチャートである。3 is a flowchart for explaining the operation of a PWM signal shift determination unit shown in FIG. 図7に示すノードとそのノードにおいてPWM信号シフト判定手段がシフト要否判定を行う場合に用いる2つのパルス幅の対象となる2つのPWM信号との関係をまとめて示した図である。It is the figure which showed collectively the relationship between the node shown in FIG. 7, and two PWM signals used as the object of two pulse widths used when a PWM signal shift determination means performs the necessity determination of a shift in the node. PWM信号シフト判定手段が判定動作で用いる直流電流→相電流変換必要時間及び図1に示す検出タイミング生成手段の動作(ノード=1の場合)を説明する図である。It is a figure explaining the direct current-> phase current conversion required time which PWM signal shift determination means uses by determination operation | movement, and operation | movement (when node = 1) of the detection timing generation means shown in FIG. 図12においてシフト方法1でシフトすると判定するPWM信号の例を説明するタイムチャート(ノード=1の場合)である。13 is a time chart for explaining an example of a PWM signal determined to be shifted by the shift method 1 in FIG. 12 (when node = 1). 図12においてシフト方法2でシフトすると判定するPWM信号の例を説明するタイムチャート(ノード=1の場合)である。13 is a time chart for explaining an example of a PWM signal determined to be shifted by the shift method 2 in FIG. 12 (when node = 1). 図1に示すPWM信号シフト手段がシフト方法1を実施してPWMパターン3のPWM信号を得る動作(ノード=1の場合)を説明するタイムチャートである。2 is a time chart for explaining an operation (when node = 1) in which the PWM signal shift means shown in FIG. 1 performs a shift method 1 to obtain a PWM signal of a PWM pattern 3; 図1に示すPWM信号シフト手段がシフト方法2を実施してPWMパターン4のPWM信号を得る動作(ノード=1の場合)を説明するタイムチャートである。3 is a time chart for explaining an operation (when node = 1) in which the PWM signal shift means shown in FIG. 1 performs a shift method 2 to obtain a PWM signal of a PWM pattern 4; 図1に示す電圧ベクトル情報保持手段がPWMパターン2,4用に保持する電圧ベクトル情報とノードとの関係をまとめて示すテーブルである。3 is a table collectively showing the relationship between voltage vector information held by the voltage vector information holding means shown in FIG. 1 for PWM patterns 2 and 4 and nodes. 図1に示す電圧ベクトル情報保持手段がPWMパターン3用に保持する電圧ベクトル情報とノードとの関係をまとめて示すテーブルである。3 is a table collectively showing the relationship between voltage vector information held by the voltage vector information holding means shown in FIG. 1 for a PWM pattern 3 and nodes. 図4に示す電圧指令値/位相指令値演算手段での各位相のタイミング関係を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the timing relationship of each phase in the voltage command value / phase command value calculating means shown in FIG. 4. この発明の実施の形態2によるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the inverter control apparatus by Embodiment 2 of this invention. 図22に示す電圧指令値/位相指令値演算手段の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the voltage command value / phase command value calculating means shown in FIG. 図23に示すキャリア周波数変更手段の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the carrier frequency change means shown in FIG. 図23に示す位相指令値演算手段がキャリア周波数変更手段からのキャリア周波数指令値に基づき行う動作(その1)を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement (the 1) which a phase command value calculating means shown in FIG. 23 performs based on the carrier frequency command value from a carrier frequency change means. 図23に示す位相指令値演算手段がキャリア周波数変更手段からのキャリア周波数指令値に基づき行う動作(その2)を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement (the 2) which a phase command value calculating means shown in FIG. 23 performs based on the carrier frequency command value from a carrier frequency change means. この発明の実施の形態3によるインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the inverter control apparatus by Embodiment 3 of this invention. 図27に示す電圧指令値/位相指令値演算手段の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the voltage command value / phase command value calculating means shown in FIG. 図28に示すスイッチ切替手段の動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the switch switching means shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 直流電源
2 インバータ主回路
3 三相モータ
4 抵抗器
5 直流電流増幅回路
6 直流電圧検出回路
7A,7B,7C インバータ制御部
8,9 A/D変換器
10 直流電流/相電流変換手段
11A,11B,11C 電圧指令値/位相指令値演算手段
11a 3相/2相座標変換手段
11b 周波数/位相推定手段
11c 周波数比較手段
11d d軸電流指令値演算手段
11e d軸電流比較手段
11f q軸電流指令値演算手段
11g q軸電流比較手段
11h dq軸電圧指令値演算手段
11i 電圧指令値演算手段
11j,11n 位相指令値演算手段
11k dq変換用位相演算手段
11L dq変換用位相保持手段
11m キャリア周波数変更手段
11p スイッチ切替手段
12 タイマ値演算手段
13A,13B PWM信号生成手段
14 PWM信号シフト判定手段
15 PWM信号シフト手段
16 検出タイミング生成手段
17 電圧ベクトル情報保持手段
39 コンバータ回路
40 商用電源
41 リアクタ
42 整流回路
43 スイッチ
44,45 倍電圧整流用のコンデンサ
46 平滑用のコンデンサ
P 正極側の直流母線
N 負極側の直流母線
Q 直流電流検出手段

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Inverter main circuit 3 Three-phase motor 4 Resistor 5 DC current amplification circuit 6 DC voltage detection circuit 7A, 7B, 7C Inverter control part 8, 9 A / D converter 10 DC current / phase current conversion means 11A, 11B, 11C Voltage command value / phase command value calculation means 11a 3 phase / 2 phase coordinate conversion means 11b Frequency / phase estimation means 11c Frequency comparison means 11d d axis current command value calculation means 11e d axis current comparison means 11f q axis current command Value calculation means 11g q-axis current comparison means 11h dq-axis voltage command value calculation means 11i voltage command value calculation means 11j, 11n phase command value calculation means 11k dq conversion phase calculation means 11L dq conversion phase holding means 11m carrier frequency change means 11p switch switching means 12 timer value calculating means 13A, 13B PWM signal generating means 14 PWM signal shift determining means 15 PWM signal shifting means 16 Detection timing generating means 17 Voltage vector information holding means 39 Converter circuit 40 Commercial power supply 41 Reactor 42 Rectifier circuit 43 Switch 44, 45 Double voltage rectifier capacitor 46 Smoothing capacitor P DC bus on the positive side N DC bus on the negative side Q DC current detection means

Claims (10)

直流電源の正極端と負極端とにそれぞれ接続される直流母線間に配置した複数の半導体スイッチング素子を用いて前記直流電源が供給する直流電力を三相交流電力に変換するインバータ主回路と、前記インバータ主回路を制御するインバータ制御部とを備えるインバータ制御装置において、
前記インバータ制御部は、
前記直流母線の一方に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段と、
前記直流電流検出手段にて検出された直流電流から得られる相電流情報に基づいて各相のタイマ値を演算するタイマ値演算手段と、
前記タイマ値演算手段にて求められた各相のタイマ値に基づいて前記複数の半導体スイッチング素子をオン・オフ制御するためのPWM信号を生成するPMW信号生成手段と、
1キャリア周期毎に前記PWM信号をシフトしてから前記インバータ主回路に供給するか否かを判定するPWM信号シフト判定手段と、
前記PWM信号シフト判定手段が前記PWM信号をシフトしてから出力すると判定した場合に1キャリア周期内で前記直流電流から得られる相電流情報の数が増えるように前記PWM信号をシフトするPWM信号シフト手段と、
最終的に前記インバータ主回路に供給する前記PWM信号に基づいて前記直流電流から前記相電流情報を検出するタイミングを生成する検出タイミング生成手段と
を備えていることを特徴とするインバータ制御装置。
An inverter main circuit for converting DC power supplied by the DC power source into three-phase AC power using a plurality of semiconductor switching elements disposed between DC buses respectively connected to the positive electrode end and the negative electrode end of the DC power source; In an inverter control device comprising an inverter control unit for controlling an inverter main circuit,
The inverter control unit
DC current detection means for detecting a DC current flowing in one of the DC buses;
Timer value calculating means for calculating a timer value for each phase based on phase current information obtained from the DC current detected by the DC current detecting means;
PMW signal generation means for generating a PWM signal for on / off control of the plurality of semiconductor switching elements based on the timer value of each phase obtained by the timer value calculation means;
PWM signal shift determination means for determining whether or not to supply the inverter main circuit after shifting the PWM signal for each carrier period;
PWM signal shift for shifting the PWM signal so that the number of phase current information obtained from the DC current increases within one carrier period when the PWM signal shift determining means determines that the PWM signal is output after being shifted. Means,
An inverter control device comprising: detection timing generation means for generating timing for detecting the phase current information from the DC current based on the PWM signal that is finally supplied to the inverter main circuit.
前記タイマ値演算手段は、各相において、相電圧基本波の最大値位相の前後30°の計60°となる区間と、相電圧基本波の最小値位相の前後30°の計60°となる区間とをスイッチングしないように制御する二相変調方式に基づいて各相タイマ値を生成することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   In each phase, the timer value calculation means has a total of 60 °, 30 ° before and after the maximum phase of the phase voltage fundamental wave, and a total of 60 ° 30 ° before and after the minimum phase of the phase voltage fundamental wave. 2. The inverter control device according to claim 1, wherein each phase timer value is generated based on a two-phase modulation method for controlling so as not to switch between sections. 前記PWM信号シフト判定手段は、前記PWM信号生成手段にて生成されるPWM信号のパルス幅およびパルス幅の差に基づいて、または、前記タイマ値演算手段が求めたタイマ値およびタイマ値の差に基づいて、前記シフト要否を判定することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   The PWM signal shift determining means is based on the difference between the pulse width and the pulse width of the PWM signal generated by the PWM signal generating means, or the difference between the timer value and the timer value obtained by the timer value calculating means. The inverter control device according to claim 1, wherein the necessity of the shift is determined based on the determination. 前記PWM信号シフト手段は、1キャリア周期内で前記直流電流から得られる相電流情報の数が増えるようにするシフト操作を前記PWM信号のシフト量が最小限となるように実施することを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   The PWM signal shift means performs a shift operation to increase the number of phase current information obtained from the DC current within one carrier period so that the shift amount of the PWM signal is minimized. The inverter control device according to claim 1. 前記PWM信号シフト手段は、前記PWM信号生成手段にて生成されるPWM信号のパルス幅がある値以上の場合、前記直流電流から得られる2相分の相電流情報が1キャリア周期の後半周期で得られるように前記PWM信号をシフトすることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   When the pulse width of the PWM signal generated by the PWM signal generation means is greater than a certain value, the PWM signal shift means has the phase current information for two phases obtained from the DC current in the latter half of one carrier period. The inverter control device according to claim 1, wherein the PWM signal is shifted so as to be obtained. 前記インバータ制御部は、1キャリア周期内で前記直流電流から2相分の相電流情報が得られない場合は、前記2相分の相電流情報が得られるまで前記インバータ主回路をオープンループで制御し、その以降では、前記PWM信号生成手段から出力されるPWM信号のパルス幅にリミッタを設ける手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   If the phase control information for two phases cannot be obtained from the DC current within one carrier cycle, the inverter control unit controls the inverter main circuit in an open loop until the phase current information for the two phases is obtained. Thereafter, the inverter control apparatus according to claim 1, further comprising means for providing a limiter to a pulse width of the PWM signal output from the PWM signal generating means. 前記インバータ制御部は、前記直流電流から得られる各相の相電流情報に3相/2相座標変換処理を実施してd軸電流とq軸電流とを生成する3相/2相座標変換手段と、1キャリア周期内で前記直流電流から2相分の相電流情報が得られない場合は、前記3相/2相座標変換手段が前回算出したd軸電流値とq軸電流値とに基づいて前記インバータ主回路を制御する手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   The inverter control unit performs a three-phase / two-phase coordinate conversion process on phase current information of each phase obtained from the direct current to generate a d-axis current and a q-axis current, and generates a d-axis current and a q-axis current. And when phase current information for two phases cannot be obtained from the DC current within one carrier cycle, it is based on the d-axis current value and q-axis current value previously calculated by the three-phase / 2-phase coordinate conversion means. The inverter control device according to claim 1, further comprising a means for controlling the inverter main circuit. 前記3相/2相座標変換手段は、前記直流電流から得られる2相分の相電流情報の検出タイミングの中間での位相で3相/2相座標変換処理を実施することを特徴とする請求項7に記載のインバータ制御装置。   The three-phase / two-phase coordinate conversion means performs a three-phase / two-phase coordinate conversion process at a phase intermediate between detection timings of phase current information for two phases obtained from the DC current. Item 8. The inverter control device according to Item 7. 前記インバータ制御部は、実行周波数が低い場合は、または、電圧指令値が小さい場合はキャリア周波数を低くするようにキャリア周波数を切り替える手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。   2. The inverter according to claim 1, wherein the inverter control unit includes means for switching the carrier frequency so as to lower the carrier frequency when the execution frequency is low or when the voltage command value is small. Control device. 前記直流電源は、2以上の直流電圧を切り替えて出力できる可変の直流電源であり、
前記インバータ制御部は、実行周波数が低い場合または電圧指令値が小さい場合に低い直流電圧を出力するように前記可変の直流電源を切り替える手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載のインバータ制御装置。
The DC power supply is a variable DC power supply capable of switching and outputting two or more DC voltages,
The said inverter control part is provided with the means to switch the said variable DC power supply so that a low DC voltage may be output when an execution frequency is low or a voltage command value is small. Inverter control device.
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