JP2010051142A - Inverter controller for motor drive and air conditioner - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small, light and low-cost inverter controller for induction motor drive. <P>SOLUTION: The inverter controller derives an input voltage correction coefficient by dividing an input voltage reference value by an input voltage detected value, and multiplying a motor voltage command value, which is obtained from a motor voltage command maker 14, by an input voltage correction coefficient, which is the output value of an input voltage corrector 16, thereby correcting the voltage of the motor voltage command so as to make a motor voltage command correction. The inverter controller has a first mode, in which 1 is set to the input voltage correction coefficient in case that the detected input voltage is over the input voltage reference value in the derivation of the input voltage correction coefficient, and a second mode, in which a value of having divided the input voltage reference value by the input voltage detected value is set to it. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はモータ駆動用のインバータ制御装置および空気調和機に関する。   The present invention relates to an inverter control device for driving a motor and an air conditioner.

汎用インバータなどで用いられている一般的なインダクションモータ駆動用インバータ制御装置として、図18に示すようなV/F制御方式のインダクションモータ駆動用インバータ制御装置がよく知られている(例えば、非特許文献1の第661〜711頁参照)。   As a general induction motor drive inverter control device used in a general-purpose inverter or the like, a V / F control type induction motor drive inverter control device as shown in FIG. 18 is well known (for example, non-patent). (Refer to pages 661 to 711 of Document 1).

図18において、主回路は直流電源装置113と、インバータ3とインダクションモータ4とから構成されており、直流電源装置113については、交流電源1と、整流回路2と、インバータ3の直流電圧源のために電気エネルギを蓄積する平滑コンデンサ112と、交流電源1の力率改善用リアクタ111から構成されている。   In FIG. 18, the main circuit is composed of a DC power supply device 113, an inverter 3 and an induction motor 4, and the DC power supply device 113 is connected to the AC power supply 1, the rectifier circuit 2, and the DC voltage source of the inverter 3. For this purpose, a smoothing capacitor 112 that stores electrical energy and a power factor improving reactor 111 of the AC power source 1 are included.

一方、制御回路では、外部から与えられたインダクションモータ4の速度指令ωに基づいてインダクションモータ4に印加するモータ電圧値を決定するV/F制御パターン部13と、V/F制御パターン部13から決定されるモータ電圧値に基づいてインダクションモータ4の各相電圧指令値を作成するモータ電圧指令作成部14と、モータ電圧指令作成部14から作成された各相電圧指令値に基づいてインバータ3のPWM信号を生成するPWM制御部18から構成されている。 On the other hand, in the control circuit, a V / F control pattern unit 13 for determining a motor voltage value to be applied to the induction motor 4 based on a speed command ω * of the induction motor 4 given from the outside, and a V / F control pattern unit 13 A motor voltage command generator 14 that generates each phase voltage command value of the induction motor 4 based on the motor voltage value determined from the inverter 3 and an inverter 3 based on each phase voltage command value generated from the motor voltage command generator 14 It is comprised from the PWM control part 18 which produces | generates this PWM signal.

なお、一般的なV/F制御パターン部13の一例を図19に示す。   An example of a general V / F control pattern unit 13 is shown in FIG.

図19に示すように速度指令ωに対してインダクションモータ4に印加するモータ電圧値が一義的に決定するような構成となっている。一般的には、速度指令ωとモータ電圧値の値をテーブル値としてマイコン等の演算装置のメモリに記憶させ、テーブル値以外の速度指令ωに対してはテーブル値から線形補間することでモータ電圧値を導出している。 As shown in FIG. 19, the motor voltage value applied to the induction motor 4 is uniquely determined with respect to the speed command ω * . Generally, the speed command ω * and the motor voltage value are stored as table values in the memory of an arithmetic unit such as a microcomputer, and for speed commands ω * other than the table values, linear interpolation is performed from the table values. The motor voltage value is derived.

ここで、交流電源1が220V(交流電源周波数50Hz)、インバータ3の入力が1.5kW、平滑コンデンサ112が1500μFのとき、力率改善用リアクタ111が5mHおよび20mHの場合における交流電源電流の高調波成分と交流電源周波数に対する次数との関係を図20に示す。図20はIEC(国際電気標準会議)規格と併せて示したもので、力率改善用リアクタ111が5mHの場合には特に第3高調波成分がIEC規格のそれを大きく上回っているが、20mHの場合には40次までの高調波成分においてIEC規格をクリアしていることがわかる。   Here, when the AC power supply 1 is 220 V (AC power supply frequency 50 Hz), the input of the inverter 3 is 1.5 kW, and the smoothing capacitor 112 is 1500 μF, the harmonics of the AC power supply current when the power factor improving reactor 111 is 5 mH and 20 mH. The relationship between the wave component and the order with respect to the AC power supply frequency is shown in FIG. FIG. 20 is shown together with the IEC (International Electrotechnical Commission) standard. When the power factor improving reactor 111 is 5 mH, the third harmonic component is much higher than that of the IEC standard. In the case of, it is understood that the IEC standard is cleared in the harmonic components up to the 40th order.

そのため特に高負荷時においてもIEC規格をクリアするためには力率改善用リアクタ111のインダクタンス値をさらに大きくするなどの対策を取る必要があり、インバータ装置の大型化や重量増加、さらにはコストUPを招くという不都合があった。   For this reason, it is necessary to take measures such as further increasing the inductance value of the power factor improving reactor 111 in order to clear the IEC standard even when the load is high, increasing the size and weight of the inverter device, and further increasing the cost. There was an inconvenience of inviting.

そこで、力率改善用リアクタ111のインダクタンス値の増加を抑え、電源高調波成分の低減と高力率化を達成する直流電源装置として、例えば図21に示すような直流電源装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, for example, a DC power supply device as shown in FIG. 21 has been proposed as a DC power supply device that suppresses an increase in the inductance value of the power factor improving reactor 111 and achieves a reduction in power harmonic components and an increase in power factor. (For example, refer to Patent Document 1).

図21において、交流電源1の交流電源電圧を、ダイオードD1〜D4をブリッジ接続してなる全波整流回路の交流入力端子に印加し、その出力を、リアクトルLinを介して
中間コンデンサCに充電し、この中間コンデンサCの電荷を平滑コンデンサCDに放電して、負荷抵抗RLに直流電圧を供給する。この場合、リアクトルLinの負荷側、及び中間コンデンサCを接続する正負の直流電流経路にトランジスタQ1を接続し、このトランジスタQ1をベース駆動回路G1で駆動する構成となっている。
In FIG. 21, the AC power supply voltage of the AC power supply 1 is applied to the AC input terminal of the full-wave rectifier circuit formed by bridge-connecting the diodes D1 to D4, and the output is charged to the intermediate capacitor C via the reactor Lin. The electric charge of the intermediate capacitor C is discharged to the smoothing capacitor CD, and a DC voltage is supplied to the load resistor RL. In this case, the transistor Q1 is connected to the load side of the reactor Lin and the positive / negative direct current path connecting the intermediate capacitor C, and the transistor Q1 is driven by the base drive circuit G1.

また、直流電源装置は、ベース駆動回路G1にパルス電圧を印加するパルス発生回路I1、I2と、ダミー抵抗Rdmとをさらに備えている。パルス発生回路I1、I2は、それぞれ交流電源電圧のゼロクロス点を検出する回路と、ゼロクロス点の検出から交流電源電圧の瞬時値が中間コンデンサCの両端電圧と等しくなるまでダミー抵抗Rdmにパルス電流を流すパルス電流回路とで構成されている。   The DC power supply device further includes pulse generation circuits I1 and I2 that apply a pulse voltage to the base drive circuit G1, and a dummy resistor Rdm. Each of the pulse generation circuits I1 and I2 detects a zero cross point of the AC power supply voltage, and applies a pulse current to the dummy resistor Rdm until the instantaneous value of the AC power supply voltage becomes equal to the voltage across the intermediate capacitor C from the detection of the zero cross point. It consists of a pulse current circuit to flow.

ここで、パルス発生回路I1は交流電源電圧の半サイクルの前半にてパルス電圧を発生させ、パルス発生I2は交流電源電圧の半サイクルの後半にてパルス電圧を発生させる。   Here, the pulse generation circuit I1 generates a pulse voltage in the first half of the half cycle of the AC power supply voltage, and the pulse generation I2 generates a pulse voltage in the second half of the half cycle of the AC power supply voltage.

なお、トランジスタQ1をオン状態にしてリアクトルLinに強制的に電流を流す場合、中間コンデンサCの電荷がトランジスタQ1を通して放電することのないように逆流防止用ダイオードD5が接続され、さらに、中間コンデンサCの電荷を平滑コンデンサCDに放電する経路に、逆流防止用ダイオードD6と、平滑効果を高めるリアクトルLdcが直列に接続されている。   When the transistor Q1 is turned on and a current is forced to flow through the reactor Lin, a backflow prevention diode D5 is connected so that the charge of the intermediate capacitor C is not discharged through the transistor Q1, and further, the intermediate capacitor C A backflow prevention diode D6 and a reactor Ldc for enhancing the smoothing effect are connected in series to a path for discharging the electric charge of the current to the smoothing capacitor CD.

上記の構成において、交流電源電圧の瞬時値が中間コンデンサCの両端電圧を超えない位相区間の一部または全部においてトランジスタQ1をオン状態にすることによって、装置の大型化を抑えたままで、高調波成分の低減と高力率化を達成することができる。
インバータドライブハンドブック(インバータドライブハンドブック編集委員会編、1995年初版、日刊工業新聞社刊) 特開平9−266674号公報
In the above configuration, by turning on the transistor Q1 in part or all of the phase interval in which the instantaneous value of the AC power supply voltage does not exceed the voltage across the intermediate capacitor C, the harmonics can be maintained while suppressing the increase in size of the device. Component reduction and higher power factor can be achieved.
Inverter Drive Handbook (Inverter Drive Handbook Editorial Committee, 1995 first edition, published by Nikkan Kogyo Shimbun) JP-A-9-266684

しかしながら、上記従来の構成では、容量の大きな平滑用コンデンサCDとリアクトルLin(特許文献1では1500μF、6.2mH時のシミュレーション結果について記載されている)とを依然として有したままであり、さらに中間コンデンサCとトランジスタQ1とベース駆動回路G1とパルス発生回路I1、I2とダミー抵抗Rdmと逆流防止用ダイオードD5、D6と平滑効果を高めるリアクトルLdcとを具備する必要があり、このため、装置の大型化や部品点数の増加に伴なうコスト増を招くという課題を有していた。   However, the above-described conventional configuration still has the smoothing capacitor CD having a large capacity and the reactor Lin (described in the simulation result at 1500 μF and 6.2 mH in Patent Document 1), and further the intermediate capacitor. C, transistor Q1, base drive circuit G1, pulse generation circuits I1 and I2, dummy resistor Rdm, backflow prevention diodes D5 and D6, and reactor Ldc that enhances the smoothing effect must be provided. In addition, there is a problem that the cost increases with the increase in the number of parts.

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、小型・軽量・低コストのモータ駆動用インバータ制御装置を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a motor drive inverter control device that is small, light, and low in cost.

本発明に係るモータ駆動用インバータ制御装置は、交流電源からの交流電力を所望の周波数、所望の電圧を持つ交流電力に変換しモータに供給する双方向スイッチを含むインバータ制御装置であって、交流入力側に接続される所定の小容量のリアクタと、交流入力線間に設けられて、前記モータの回生エネルギを吸収する所定の小容量のコンデンサとを備えたモータ駆動用のインバータ制御装置において、モータの速度指令値に基づき、前記モータの各相電圧指令値を作成するモータ電圧指令作成部と、前記インバータの入力電圧値を検出し、入力電圧検出値として出力する入力電圧検出部と、前記インバータの入力電圧基準値を決定する入力電圧基準値演算部と、前記入力電圧基準値を前記入力電圧検出値で除算することにより入力電圧補正係数を導出する入力電圧補正部と、前記モータ電圧指令
作成部から得られる各相電圧指令値と、前記入力電圧補正部の出力値である入力電圧補正係数とを乗算することにより各相電圧指令値の補正を行なうモータ電圧指令補正部とを備え、前記入力電圧補正部は、前記入力電圧値が前記入力電圧基準値以上の場合において使用されるモードであって前記入力電圧補正係数に1を設定する第1のモードと、前記入力電圧補正係数に、前記入力電圧基準値を前記入力電圧検出値で除算して得られた値をそのまま設定する第2のモードとを有する。
An inverter control apparatus for driving a motor according to the present invention is an inverter control apparatus including a bidirectional switch that converts AC power from an AC power source into AC power having a desired frequency and a desired voltage and supplies the AC power to the motor. In an inverter control device for driving a motor provided with a predetermined small-capacity reactor connected to the input side, and a predetermined small-capacitance capacitor that is provided between AC input lines and absorbs regenerative energy of the motor, Based on the speed command value of the motor, a motor voltage command creation unit that creates each phase voltage command value of the motor, an input voltage detection unit that detects an input voltage value of the inverter and outputs it as an input voltage detection value, An input voltage reference value calculation unit for determining an input voltage reference value of the inverter, and an input voltage compensation by dividing the input voltage reference value by the input voltage detection value. Each phase voltage command by multiplying an input voltage correction unit for deriving a coefficient, each phase voltage command value obtained from the motor voltage command creation unit, and an input voltage correction coefficient that is an output value of the input voltage correction unit A motor voltage command correction unit that corrects the value, and the input voltage correction unit is a mode that is used when the input voltage value is greater than or equal to the input voltage reference value, and the input voltage correction coefficient is set to 1. A first mode to be set; and a second mode in which a value obtained by dividing the input voltage reference value by the input voltage detection value is set as it is to the input voltage correction coefficient.

モータ電圧指令補正手段は、モータ電圧指令作成手段から得られる各相電圧指令値と、入力電圧補正手段の出力値である入力電圧補正係数とを乗算することにより各相電圧指令値の補正を行なう。   The motor voltage command correction means corrects each phase voltage command value by multiplying each phase voltage command value obtained from the motor voltage command creation means by an input voltage correction coefficient that is an output value of the input voltage correction means. .

上記の構成によって、小容量コンデンサと小容量リアクタが使用でき、さらに、双方向スイッチを用いることで整流回路が不要となるため、小型・軽量・低コストのモータ駆動用インバータ制御装置を実現でき、インバータ入力電圧が大幅に変動してモータの駆動が困難あるいは不可能となる場合でも、モータに印加する電圧がほぼ一定となるようにインバータを動作させ、モータの駆動を維持することが可能であり、さらに交流電源電流の変動を抑制し、交流電源力率の改善と交流電源電流の高調波成分を抑制することが可能となる。   With the above configuration, a small-capacity capacitor and a small-capacity reactor can be used. Further, since a rectifier circuit is not required by using a bidirectional switch, a small, lightweight, low-cost motor drive inverter control device can be realized. Even when the inverter input voltage fluctuates significantly and it becomes difficult or impossible to drive the motor, it is possible to operate the inverter so that the voltage applied to the motor is almost constant and maintain the motor drive. Furthermore, it is possible to further suppress fluctuations in the AC power supply current, improve the AC power supply power factor, and suppress harmonic components of the AC power supply current.

本発明によれば、各相電圧指令値を好適に補正するため、小容量コンデンサおよび小容量リアクタの使用が可能となる。また、双方向スイッチを用いることで整流回路が不要となり、これらによって、小型・軽量・低コストのモータ駆動用インバータ制御装置を実現でき、インバータ入力電圧が大幅に変動してモータの駆動が困難あるいは不可能となる場合でも、モータに印加する電圧がほぼ一定となるようにインバータを動作させながら、モータのより安定した駆動の維持を図る運転領域と、交流電源電流の変動を抑制し、交流電源力率の改善と交流電源電流の高調波成分の特に3次成分を抑制する運転領域との選択が可能となる。   According to the present invention, it is possible to use a small-capacity capacitor and a small-capacity reactor in order to suitably correct each phase voltage command value. In addition, the use of a bidirectional switch eliminates the need for a rectifier circuit, which makes it possible to realize a small, lightweight, and low-cost inverter control device for driving a motor. Even if this is not possible, the inverter is operated so that the voltage applied to the motor is almost constant, while the operating area is designed to maintain a more stable drive of the motor, and fluctuations in the AC power supply current are suppressed. It is possible to select an operation region in which the power factor is improved and the harmonic component of the AC power supply current, in particular, the third order component is suppressed.

本発明に係るモータ駆動用インバータ制御装置は、交流電源からの交流電力を所望の周波数、所望の電圧を持つ交流電力に変換しモータに供給する双方向スイッチを含むインバータ制御装置であって、交流入力側に接続される所定の小容量のリアクタと、交流入力線間に設けられて、前記モータの回生エネルギを吸収する所定の小容量のコンデンサとを備えたモータ駆動用のインバータ制御装置において、モータの速度指令値に基づき、前記モータの各相電圧指令値を作成するモータ電圧指令作成部と、前記インバータの入力電圧値を検出し、入力電圧検出値として出力する入力電圧検出部と、前記インバータの入力電圧基準値を決定する入力電圧基準値演算部と、前記入力電圧基準値を前記入力電圧検出値で除算することにより入力電圧補正係数を導出する入力電圧補正部と、前記モータ電圧指令作成部から得られる各相電圧指令値と、前記入力電圧補正部の出力値である入力電圧補正係数とを乗算することにより各相電圧指令値の補正を行なうモータ電圧指令補正部とを備え、前記入力電圧補正部は、前記入力電圧値が前記入力電圧基準値以上の場合において使用されるモードであって前記入力電圧補正係数に1を設定する第1のモードと、前記入力電圧補正係数に、前記入力電圧基準値を前記入力電圧検出値で除算して得られた値をそのまま設定する第2のモードとを有する。   An inverter control apparatus for driving a motor according to the present invention is an inverter control apparatus including a bidirectional switch that converts AC power from an AC power source into AC power having a desired frequency and a desired voltage and supplies the AC power to the motor. In an inverter control device for driving a motor provided with a predetermined small-capacity reactor connected to the input side, and a predetermined small-capacitance capacitor that is provided between AC input lines and absorbs regenerative energy of the motor, Based on the speed command value of the motor, a motor voltage command creation unit that creates each phase voltage command value of the motor, an input voltage detection unit that detects an input voltage value of the inverter and outputs it as an input voltage detection value, An input voltage reference value calculation unit for determining an input voltage reference value of the inverter, and an input voltage compensation by dividing the input voltage reference value by the input voltage detection value. Each phase voltage command by multiplying an input voltage correction unit for deriving a coefficient, each phase voltage command value obtained from the motor voltage command creation unit, and an input voltage correction coefficient that is an output value of the input voltage correction unit A motor voltage command correction unit that corrects the value, and the input voltage correction unit is a mode that is used when the input voltage value is greater than or equal to the input voltage reference value, and the input voltage correction coefficient is set to 1. A first mode to be set; and a second mode in which a value obtained by dividing the input voltage reference value by the input voltage detection value is set as it is to the input voltage correction coefficient.

上記の構成によって、小容量コンデンサと小容量リアクタが使用でき、さらに、双方向スイッチを用いることで整流回路が不要となるため、小型・軽量・低コストのモータ駆動用インバータ制御装置を実現でき、インバータ入力電圧が大幅に変動してモータの駆動が困難あるいは不可能となる場合でも、モータに印加する電圧がほぼ一定となるようにイン
バータを動作させ、モータの駆動を維持することが可能であり、さらに交流電源電流の変動を抑制し、交流電源力率の改善と交流電源電流の高調波成分を抑制することが可能となる。
With the above configuration, a small-capacity capacitor and a small-capacity reactor can be used. Further, since a rectifier circuit is not required by using a bidirectional switch, a small, lightweight, low-cost motor drive inverter control device can be realized. Even when the inverter input voltage fluctuates significantly and it becomes difficult or impossible to drive the motor, it is possible to operate the inverter so that the voltage applied to the motor is almost constant and maintain the motor drive. Furthermore, it is possible to further suppress fluctuations in the AC power supply current, improve the AC power supply power factor, and suppress harmonic components of the AC power supply current.

また、上記モータ駆動用インバータ制御装置において、入力電圧基準値演算手段で決定される入力電圧基準値は、モータの速度指令値に応じて可変としてもよい。この構成によって、更なる交流電源電流の高調波成分抑制を図ることが可能となる。   In the motor drive inverter control device, the input voltage reference value determined by the input voltage reference value calculation means may be variable according to the speed command value of the motor. With this configuration, it is possible to further suppress harmonic components of the AC power supply current.

また、上記モータ駆動用インバータ制御装置において、交流電源周波数の偶数倍の周波数を持つ共振周波数を中心としてその前後に所定の周波数幅を持たせた周波数範囲内でインバータ運転周波数が定常的に固定されるのを回避するよう、インバータ運転周波数を制御してもよい。この構成によって、インバータ周波数と交流電源周波数との共振現象を回避することでモータの不安定動作を防止し、安定した駆動を実現することが可能となる。   In the motor drive inverter control device, the inverter operating frequency is steadily fixed within a frequency range having a predetermined frequency width around the resonance frequency having an even multiple of the AC power supply frequency. The inverter operating frequency may be controlled so as to avoid this. With this configuration, the unstable phenomenon of the motor can be prevented by avoiding the resonance phenomenon between the inverter frequency and the AC power supply frequency, and stable driving can be realized.

また、上記モータ駆動用インバータ制御装置において、小容量リアクタと小容量コンデンサとで定まる共振周波数を、交流電源周波数の40倍よりも大きくなるように小容量リアクタおよび小容量コンデンサの組み合わせを決定するものである。上記の構成によって、交流電源電流の高調波成分を抑制し、IEC規格をクリアすることが可能である。   In the motor drive inverter control device, the combination of the small capacity reactor and the small capacity capacitor is determined so that the resonance frequency determined by the small capacity reactor and the small capacity capacitor is larger than 40 times the AC power supply frequency. It is. With the above configuration, it is possible to suppress the harmonic component of the AC power supply current and clear the IEC standard.

また、上記モータ駆動用インバータ制御装置において、インバータが停止した際に上昇する入力電圧検出値の最大値が素子の耐圧よりも小さくなるように小容量コンデンサの容量を決定してもよい。インバータ入力電圧の最大値を各駆動素子の耐圧よりも小さくなるように小容量コンデンサの容量を決定することで周辺回路の破壊を防止することが可能となる。   In the motor drive inverter control device, the capacity of the small capacitor may be determined so that the maximum value of the input voltage detection value that rises when the inverter stops is smaller than the withstand voltage of the element. By determining the capacity of the small-capacitance capacitor so that the maximum value of the inverter input voltage is smaller than the withstand voltage of each driving element, it is possible to prevent the peripheral circuit from being destroyed.

また、上記モータ駆動用インバータ制御装置において、予め設定された交流電源力率値を満足するようにインバータのキャリア周波数を決定してもよい。この構成によって、予め設定された交流電源力率値を満足することが可能となり、必要最小限のキャリア周波数を設定することにより、インバータ損失を必要最小限に抑制することが可能となる。   In the motor drive inverter control device, the carrier frequency of the inverter may be determined so as to satisfy a preset AC power source power factor value. With this configuration, it is possible to satisfy a preset AC power source power factor value, and it is possible to suppress the inverter loss to the minimum necessary by setting the minimum necessary carrier frequency.

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

(実施の形態1)
本発明の第1の実施の形態を示すインダクションモータ駆動用インバータ制御装置のシステム構成図を図1に示す。図1において、インバータ制御装置の主回路は交流電源1と、2mH以下の小容量リアクタ11と、100μF以下の小容量コンデンサ12と、交流電力を可変電圧、可変周波数の交流電力に変換する双方向スイッチを含んだインバータ3と、インバータ3により変換された交流電力により駆動するインダクションモータ4から構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a system configuration diagram of an inverter control device for driving an induction motor showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the main circuit of the inverter control device is an AC power source 1, a small-capacity reactor 11 of 2 mH or less, a small-capacitance capacitor 12 of 100 μF or less, and a bidirectional that converts AC power into AC power of variable voltage and variable frequency. The inverter 3 includes a switch, and the induction motor 4 is driven by AC power converted by the inverter 3.

一方、インバータ制御装置の制御回路は、V/F制御パターン部13と、モータ電圧指令作成部14と、入力電圧検出部15と、入力電圧補正部16と、モータ電圧指令補正部17と、PWM制御部18と、入力電圧基準値演算部19とを含む。   On the other hand, the control circuit of the inverter control device includes a V / F control pattern unit 13, a motor voltage command creation unit 14, an input voltage detection unit 15, an input voltage correction unit 16, a motor voltage command correction unit 17, and a PWM. A control unit 18 and an input voltage reference value calculation unit 19 are included.

V/F制御パターン部13は、インダクションモータ4の速度指令ωに基づいてインダクションモータ4に印加するモータ電圧値を決定する。モータ電圧作成部14は、V/F制御パターン部13から決定されるモータ電圧値に基づいてインダクションモータ4の各相電圧指令値を作成する。入力電圧検出部15は、インバータ3の入力電圧値を検出する。入力電圧基準値演算部19はインバータ3の入力電圧基準値を決定する。入力電圧補
正部16は、入力電圧基準値演算部19で決定されたインバータ3の入力電圧基準値と、入力電圧検出部15から得られるインバータ3の入力電圧検出値とを比較し、その比較結果から入力電圧補正係数を導出する。モータ電圧指令補正部17は、モータ電圧指令作成部14から得られる各相電圧指令値と入力電圧補正部16の出力値である入力電圧補正係数とを乗算することにより各相電圧指令値の電圧補正を行ない、インダクションモータ4のモータ電圧指令補正値を作成する。PWM制御部18は、モータ電圧指令補正部17から作成されたモータ電圧指令補正値に基づいてインバータ3のPWM信号を生成する。
The V / F control pattern unit 13 determines a motor voltage value to be applied to the induction motor 4 based on the speed command ω * of the induction motor 4. The motor voltage creation unit 14 creates each phase voltage command value of the induction motor 4 based on the motor voltage value determined from the V / F control pattern unit 13. The input voltage detector 15 detects the input voltage value of the inverter 3. The input voltage reference value calculation unit 19 determines the input voltage reference value of the inverter 3. The input voltage correction unit 16 compares the input voltage reference value of the inverter 3 determined by the input voltage reference value calculation unit 19 with the input voltage detection value of the inverter 3 obtained from the input voltage detection unit 15, and the comparison result From the input voltage correction coefficient. The motor voltage command correction unit 17 multiplies each phase voltage command value obtained from the motor voltage command creation unit 14 by an input voltage correction coefficient that is an output value of the input voltage correction unit 16 to thereby increase the voltage of each phase voltage command value. Correction is performed to create a motor voltage command correction value for the induction motor 4. The PWM control unit 18 generates a PWM signal of the inverter 3 based on the motor voltage command correction value created from the motor voltage command correction unit 17.

なお、V/F制御パターン部13については、上述の従来の技術にて説明しているのでここでは説明を省略する(図18のV/F制御方式のインダクションモータ駆動用インバータ制御装置)。   Since the V / F control pattern unit 13 has been described in the above-described conventional technology, the description thereof will be omitted here (the inverter control device for driving the V / F control type induction motor in FIG. 18).

以下、本実施の形態のインバータ制御装置の具体的な動作について説明する。   Hereinafter, a specific operation of the inverter control device of the present embodiment will be described.

モータ電圧指令作成部14は、数(1)で表される演算により各相電圧指令値v 、v 、v を作成する。 The motor voltage command creation unit 14 creates each phase voltage command value v u * , v v * , v w * by the calculation represented by the number (1).

ここで、VはV/F制御パターン部13から決定されるモータ電圧値であり、θは数(2)で表されるように速度指令ωを時間積分することで導出する。 Here, V m is a motor voltage value determined from the V / F control pattern unit 13, and θ 1 is derived by time-integrating the speed command ω * as expressed by the equation (2).

入力電圧補正部16は2つの動作モードを有する。図2は入力電圧補正部16の第1のモードを示した図である。入力電圧補正部16は入力電圧基準値演算部19で決定されたインバータ3の入力電圧基準値Vpn0と、入力電圧検出部15から得られるインバータ3の入力電圧検出値vpnとを用いて数(3)のように入力電圧補正係数kpnを導出する。 The input voltage correction unit 16 has two operation modes. FIG. 2 is a diagram showing a first mode of the input voltage correction unit 16. The input voltage correction unit 16 uses the input voltage reference value V pn0 of the inverter 3 determined by the input voltage reference value calculation unit 19 and the input voltage detection value v pn of the inverter 3 obtained from the input voltage detection unit 15 to calculate a number. The input voltage correction coefficient k pn is derived as in (3).

ここで、kpn_maxは予め設定された入力電圧補正係数の最大値である。 Here, k pn — max is a maximum value of a preset input voltage correction coefficient.

また、図3は入力電圧補正部16の第2のモードを示した図で、数(4)のように入力電圧補正係数kpnを導出する。 FIG. 3 is a diagram showing the second mode of the input voltage correction unit 16, and the input voltage correction coefficient k pn is derived as shown in Equation (4).

また、モータ電圧指令補正部17では各相電圧指令値v 、v 、v と入力電圧補正係数kpnを用いて数(5)のようにモータ電圧指令補正値vuh 、vvh 、vwh を導出する。 In addition, the motor voltage command correction unit 17 uses each phase voltage command value v u * , v v * , v w * and the input voltage correction coefficient k pn and the motor voltage command correction value v uh * as shown in equation (5) . , V vh * , v wh * are derived.

以上のように、本実施の形態のインバータ制御装置は、入力電圧補正係数を用いて各相電圧指令値の補正を行うため、入力電圧の変動があってもほぼ一定のモータ電圧が印加されるようになり、大容量のコンデンサが不要となり、小容量のコンデンサの使用が可能となる。そして、小容量のコンデンサを使用することにより、入力電流は常にモータへ供給されることになり、入力電流の力率が向上するため、リアクタの小型化が実現できる。さらには、インバータを双方向スイッチで構成することで整流回路が不要となり、小型・軽量・低コストなインダクションモータ駆動用インバータ制御装置を実現でき、インバータ入力電圧が大幅に変動してインダクションモータの駆動が困難あるいは不可能となる場合でも、インダクションモータに印加する電圧がほぼ一定となるようにインバータを動作させ、インダクションモータの駆動を維持することが可能となる。   As described above, since the inverter control device of the present embodiment corrects each phase voltage command value using the input voltage correction coefficient, a substantially constant motor voltage is applied even if the input voltage varies. As a result, a large-capacity capacitor is not necessary, and a small-capacitance capacitor can be used. By using a small-capacitance capacitor, the input current is always supplied to the motor, and the power factor of the input current is improved, so that the reactor can be downsized. Furthermore, the inverter is composed of a bidirectional switch, eliminating the need for a rectifier circuit, and realizing a compact, lightweight, and low-cost inverter motor drive control device that drives the induction motor with a large fluctuation in the inverter input voltage. Even when this is difficult or impossible, it is possible to operate the inverter so that the voltage applied to the induction motor becomes substantially constant, and to maintain the drive of the induction motor.

ここで、入力電圧補正部16の第1のモードと第2のモードについてさらに詳しく説明する。   Here, the first mode and the second mode of the input voltage correction unit 16 will be described in more detail.

インダクションモータの出力トルクはモータ印加電圧の2乗に比例することが一般的に知られており(例えば、非特許文献1の33頁参照)、インダクションモータの限界負荷耐量不足を回避するにはモータ印加電圧の確保が必要となる。   It is generally known that the output torque of the induction motor is proportional to the square of the voltage applied to the motor (see, for example, page 33 of Non-Patent Document 1). It is necessary to secure the applied voltage.

よって、インダクションモータ4の安定した駆動の維持を図るために、入力電圧検出値vpnが入力電圧基準値Vpn0よりも大きい区間では入力電圧補正係数kpnを1に固定する入力電圧補正部16の第1のモードによって、モータ印加電圧の減少を防ぎ、出力トルクを確保する。 Therefore, in order to maintain the stable driving of the induction motor 4, the input voltage input voltage detection value v pn is a greater section than the input voltage reference value V PN0 fixing the input voltage correcting coefficient k pn 1 corrector 16 In the first mode, the motor applied voltage is prevented from decreasing and the output torque is secured.

図4は本発明のインダクションモータ駆動用インバータ制御装置において、速度指令ωが100Hz付近である時の動作結果である。図4の中の期間Aについて注目すると、この期間ではインバータ3の入力電圧Vpnが落ち込んだ結果、W相のモータ電流Iが本来破線で示すように正の方向でなければならないのに対し、負の方向に流れている。この時、図5に示すような回生方向の電流が流れ、交流電源電流Iacが流れない状態になり、この状態が続くと3次高調波成分が増大することになる。 FIG. 4 shows an operation result when the speed command ω * is around 100 Hz in the induction motor driving inverter control apparatus of the present invention. When attention is paid to the period A in FIG. 4, the input voltage V pn of the inverter 3 drops during this period, so that the W-phase motor current I W must be in a positive direction as originally indicated by a broken line. Is flowing in the negative direction. At this time, the current in the regeneration direction as shown in FIG. 5 flows and the AC power source current Iac does not flow. If this state continues, the third harmonic component increases.

この3次高調波成分の増大を防ぐべく、速度指令ωが100Hz付近である場合には入力電圧補正部16の第2のモードにて入力電圧補正係数kpnを求め、数(5)のようにモータ電圧指令補正値vuh 、vvh 、vwh を導出する。 In order to prevent the increase of the third harmonic component, when the speed command ω * is near 100 Hz, the input voltage correction coefficient k pn is obtained in the second mode of the input voltage correction unit 16, and the number (5) Thus, motor voltage command correction values v uh * , v vh * , v wh * are derived.

図6(a)、(b)は速度指令ωが100Hz付近において入力電圧補正部16の第1のモードと第2のモードの動作をそれぞれ模式的に示したものである。 FIGS. 6A and 6B schematically show the operations of the input voltage correction unit 16 in the first mode and the second mode when the speed command ω * is near 100 Hz.

図6(b)に示すように、第2のモードでは入力電圧補正係数kpnが1以下の場合が存在し、その時にはモータ電圧指令補正値vuh 、vvh 、vwh が抑制されることから交流電源電流Iacのピークも第1のモードに比べて抑制されることを示す。 As shown in FIG. 6B, there is a case where the input voltage correction coefficient k pn is 1 or less in the second mode, and at that time, the motor voltage command correction values v uh * , v vh * , and v wh * are suppressed. Therefore, it is shown that the peak of the AC power supply current Iac is also suppressed as compared with the first mode.

図7は速度指令ωが100Hz付近において入力電圧補正部16の第1のモードで動作させた結果を示した図であり、図8は第2のモードで動作させた結果を示した図である。 FIG. 7 is a diagram showing a result of operating the input voltage correction unit 16 in the first mode when the speed command ω * is near 100 Hz, and FIG. 8 is a diagram showing a result of operating in the second mode. is there.

実際に、入力電圧補正部16の第2のモードで動作させた時の交流電源電流Iacのピークが抑制され、交流電源電流の3次高調波成分を低減させることができている。 Actually, the peak of the AC power supply current Iac when the input voltage correction unit 16 is operated in the second mode is suppressed, and the third harmonic component of the AC power supply current can be reduced.

上述したように、入力電圧補正部16の第1のモードと第2のモードの併用によって、インダクションモータの安定した駆動の維持を図る運転領域と、交流電源電流の3次高調波成分の抑制を図る運転領域との選択が可能なインダクションモータ駆動用インバータ制御装置を実現できる。   As described above, the combined use of the first mode and the second mode of the input voltage correction unit 16 suppresses the operation region for maintaining stable driving of the induction motor and the third harmonic component of the AC power supply current. An inverter control device for driving an induction motor that can be selected with an operation region to be achieved can be realized.

なお、本発明は上述の実施例のようにV/F制御によるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置に限定されるものではなく、周知のベクトル制御によるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置においても本発明は適用可能である。   The present invention is not limited to the induction motor drive inverter control device by V / F control as in the above-described embodiment, and the present invention is also applied to the induction motor drive inverter control device by well-known vector control. Is possible.

なお、空気調和機における圧縮機駆動モータなどのようにパルスジェネレータ等の速度センサを使用することができない場合や、サーボドライブなどのように速度センサを具備することができる場合のどちらにおいても本発明は適用可能である。   It should be noted that the present invention is applicable both when a speed sensor such as a pulse generator cannot be used, such as a compressor drive motor in an air conditioner, or when a speed sensor can be provided, such as a servo drive. Is applicable.

(実施の形態2)
本実施の形態では、入力電圧基準値演算部19で導出される入力電圧基準値Vpn0を、インダクションモータ4の速度指令ωに応じて変化させる。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the input voltage reference value Vpn0 derived by the input voltage reference value calculation unit 19 is changed according to the speed command ω * of the induction motor 4.

図9は、入力電圧基準値演算部19で導出される入力電圧基準値Vpn0を、インダクションモータ4の速度指令ωに応じて変化させた一例を示したものである。 FIG. 9 shows an example in which the input voltage reference value Vpn0 derived by the input voltage reference value calculation unit 19 is changed according to the speed command ω * of the induction motor 4.

図10(a)、(b)は、図9に示した入力電圧基準値演算部19の特性において速度指令ωが80Hzの場合と100Hzの場合の動作をそれぞれ模式的に示したものである。 FIGS. 10A and 10B schematically show operations when the speed command ω * is 80 Hz and 100 Hz in the characteristics of the input voltage reference value calculation unit 19 shown in FIG. 9. .

図10(b)に示す100Hzの場合は、図10(a)に示す80Hzの場合に比べ、PN電圧補正係数kpnが全体的に下がることになり、モータ電圧指令補正値vuh 、vvh 、vwh も抑制されることになる。 In the case of 100 Hz shown in FIG. 10B, the PN voltage correction coefficient k pn generally decreases as compared with the case of 80 Hz shown in FIG. 10A, and the motor voltage command correction values v uh * , v vh * and vwh * are also suppressed.

その結果、インダクションモータ4はよりモータ印加電圧を要求する状態となり、図11に示すように、交流電源電流Iacが流れない状態の期間が短くなり、交流電源電流の3次高調波成分を低減させることができている。 As a result, the induction motor 4 is in a state requiring more motor applied voltage, and as shown in FIG. 11, the period during which the AC power supply current Iac does not flow is shortened, and the third harmonic component of the AC power supply current is reduced. Has been able to.

(実施の形態3)
本発明に係るインバータ運転周波数の設定に関する具体的な方法について以下に説明する。
(Embodiment 3)
A specific method for setting the inverter operating frequency according to the present invention will be described below.

本発明のインダクションモータ駆動用インバータ制御装置では小容量コンデンサを用いているため、図12のようにインバータ入力電圧は交流電源周波数fで大きく脈動する。 In the inverter control apparatus for driving an induction motor according to the present invention, since a small-capacitance capacitor is used, the inverter input voltage pulsates greatly at the AC power supply frequency f S as shown in FIG.

そのため、インバータ運転周波数fが交流電源周波数fの倍数となる周波数では、共振現象が生じてしまう。 Therefore, a resonance phenomenon occurs at a frequency at which the inverter operation frequency f 1 is a multiple of the AC power supply frequency f S.

図13はインバータ運転周波数fが交流電源周波数fの2倍となる場合の動作結果を示した図である。インバータ直流電圧が脈動する周波数と同期して共振現象が生じ、モータ電流においては負の直流成分が重畳されていることがわかる。そのため、インダクションモータにはブレーキトルクが発生し、出力トルクの減少やモータ損失が増加するといった悪影響が生じてしまう。なお、図13の場合の諸元は、小容量リアクタのインダクタンス値が0.5mH、小容量コンデンサの容量が10μF、交流電源が220V(50Hz)、インバータ運転周波数が100Hz(ここではモータの極数は2極のため、インバータ運転周波数とモータ速度指令値は等しい)、インバータキャリア周波数が5kHzである。また、図12および図13におけるマイナス方向のリアクタ電流は、反転表示したものである。 FIG. 13 is a diagram showing an operation result when the inverter operating frequency f 1 is twice the AC power source frequency f S. It can be seen that a resonance phenomenon occurs in synchronization with the frequency at which the inverter DC voltage pulsates, and a negative DC component is superimposed on the motor current. Therefore, brake torque is generated in the induction motor, and adverse effects such as a decrease in output torque and an increase in motor loss occur. The specifications in the case of FIG. 13 are as follows: the inductance value of the small capacity reactor is 0.5 mH, the capacity of the small capacity capacitor is 10 μF, the AC power source is 220 V (50 Hz), the inverter operating frequency is 100 Hz (here, the number of poles of the motor) Since the inverter has two poles, the inverter operating frequency is equal to the motor speed command value), and the inverter carrier frequency is 5 kHz. Further, the reactor current in the negative direction in FIGS. 12 and 13 is displayed in reverse video.

そこで、本実施の形態では、インバータ運転周波数fの設定において、インバータ運転周波数fが数(6)で与えられる周波数(周波数範囲)に定常的に固定されることを回避するように、インバータ運転周波数fを設定する。 Therefore, in the present embodiment, in setting the inverter operation frequency f 1, so as to avoid the inverter operation frequency f 1 it is constantly fixed to the frequency (frequency range) given by the number (6), the inverter to set the operating frequency f 1.

ここで、nは整数、△fは予め設定された周波数幅であり、周波数幅△fに関しては基本的には上述の共振現象の影響が少なくなるように設定しておく。   Here, n is an integer, Δf is a preset frequency width, and the frequency width Δf is basically set so that the influence of the resonance phenomenon described above is reduced.

また、インバータ運転周波数fが数(6)で求められる共振周波数を越える場合には、加速あるいは減速といった過渡状態で一気にインバータ運転周波数fを変更させて、インバータ運転周波数fが共振周波数に固定されることを回避する。 Further, when the inverter operating frequency f 1 exceeds the resonance frequency obtained by the number (6), the inverter operating frequency f 1 is changed at a stroke in a transient state such as acceleration or deceleration so that the inverter operating frequency f 1 becomes the resonance frequency. Avoid being fixed.

なお、周波数幅△fは必ずしも設定する必要はなく、運転状況(軽負荷時など)によっては設定しなくとも良い(この場合は△f=0とすれば良い)。   Note that the frequency width Δf does not necessarily need to be set, and may not be set depending on the driving condition (such as during light load) (in this case, Δf = 0 may be set).

以上のようにインバータ周波数と交流電源周波数との共振現象を回避することで、インダクションモータの不安定動作を防止し、安定した駆動を実現することが可能となる。   By avoiding the resonance phenomenon between the inverter frequency and the AC power supply frequency as described above, it is possible to prevent unstable operation of the induction motor and realize stable driving.

(実施の形態4)
本発明に係るインバータ制御装置において用いられる小容量コンデンサ12および小容量リアクタ11の仕様決定に関する具体的な方法について以下に説明する。
(Embodiment 4)
A specific method for determining the specifications of the small-capacitance capacitor 12 and the small-capacity reactor 11 used in the inverter control device according to the present invention will be described below.

本発明のインバータ制御装置では、交流電源電流の高調波成分を抑制してIEC規格をクリアするために、小容量コンデンサと小容量リアクタとにより定まる共振周波数fLC(LC共振周波数)が交流電源周波数fの40倍よりも大きくなるように、小容量コン
デンサ12と小容量リアクタ11の組み合わせを決定する。
In the inverter control device of the present invention, the resonance frequency f LC (LC resonance frequency) determined by the small-capacitance capacitor and the small-capacity reactor is set to the alternating-current power supply frequency in order to suppress the harmonic component of the alternating-current power supply current and clear the IEC standard. The combination of the small-capacitance capacitor 12 and the small-capacity reactor 11 is determined so as to be larger than 40 times f S.

ここで、小容量コンデンサ12の容量をC[F]、小容量リアクタ11のインダクタンス値をL[H]とすると、LC共振周波数fLCは数(7)のように表される。 Here, when the capacitance of the small-capacitance capacitor 12 is C [F] and the inductance value of the small-capacity reactor 11 is L [H], the LC resonance frequency f LC is expressed as shown in Equation (7).

即ち、fLC>40fを満たすように小容量コンデンサ12と小容量リアクタ11の組み合わせを決定するものである。これは、IEC規格では交流電源電流の高調波成分において第40次高調波まで規定されているからである。 That is, the combination of the small-capacitance capacitor 12 and the small-capacity reactor 11 is determined so as to satisfy f LC > 40 f S. This is because the IEC standard defines the 40th harmonic in the harmonic component of the AC power supply current.

以上の方法で小容量コンデンサ12および小容量リアクタ11の組み合わせを決定することで、交流電源電流の高調波成分を抑制して、IEC規格をクリアすることが可能となる。   By determining the combination of the small-capacitance capacitor 12 and the small-capacity reactor 11 by the above method, the harmonic component of the AC power supply current can be suppressed and the IEC standard can be cleared.

(実施の形態5)
本発明に係るインバータ3のキャリア周波数の設定に関する具体的な方法について以下に説明する。
(Embodiment 5)
A specific method for setting the carrier frequency of the inverter 3 according to the present invention will be described below.

本発明のインバータ制御装置では、小容量コンデンサ12に蓄えられる電気エネルギが小さい。電気エネルギが不足するような場合でもインダクションモータの駆動を維持するためには、小容量リアクタ11の磁気エネルギを併用するしかないため、リアクタ電流波形はインバータ3のキャリア周波数(チョッピング)の影響を大きく受けてしまう。   In the inverter control device of the present invention, the electrical energy stored in the small-capacitance capacitor 12 is small. In order to maintain the drive of the induction motor even when electric energy is insufficient, the magnetic energy of the small-capacity reactor 11 must be used together. Therefore, the reactor current waveform greatly affects the carrier frequency (chopping) of the inverter 3. I will receive it.

そのため、本発明のインバータ制御装置では、予め設定された交流電源力率値を満足するようにインバータ3のキャリア周波数を設定する。   Therefore, in the inverter control device of the present invention, the carrier frequency of the inverter 3 is set so as to satisfy a preset AC power source power factor value.

ここで、種々の条件下で本発明のインバータ制御装置を動作させた場合の結果を図14〜図16に示す。図14はキャリア周波数が3.3kHzの場合、図15は5kHzの場合、図16は7.5kHzの場合の動作結果であり、リアクタ電流波形を比較すれば、リアクタ電流(もしくは交流電源電流)はキャリア周波数による依存性が大きいことがわかる。なお、図14〜図16におけるマイナス方向のリアクタ電流は、反転表示したものである。   Here, the result at the time of operating the inverter control apparatus of this invention on various conditions is shown in FIGS. FIG. 14 shows the operation results when the carrier frequency is 3.3 kHz, FIG. 15 shows the case of 5 kHz, and FIG. 16 shows the operation result of 7.5 kHz. When the reactor current waveforms are compared, the reactor current (or AC power supply current) is It can be seen that the dependence on the carrier frequency is large. The reactor current in the negative direction in FIGS. 14 to 16 is displayed in reverse video.

また、それぞれの交流電源力率値をディジタルパワーメータにて測定したところ、図14のキャリア周波数が3.3kHzの時には0.878、図15の5kHzの時には0.956、図16の7.5kHzの時には0.962となった。   Further, when each AC power source power factor value was measured with a digital power meter, it was 0.878 when the carrier frequency in FIG. 14 was 3.3 kHz, 0.956 when 5 kHz in FIG. 15, and 7.5 kHz in FIG. At that time, it was 0.962.

なお、このときの諸元としては、小容量リアクタのインダクタンス値が0.5mH、小容量コンデンサの容量が10μF、交流電源が220V(50Hz)、インバータ運転周波数が57Hz(ここではモータの極数は2極のため、インバータ運転周波数とモータ速度指令値は等しい)、交流電源における入力電力が900Wである。   The specifications at this time are as follows: the inductance value of the small capacity reactor is 0.5 mH, the capacity of the small capacity capacitor is 10 μF, the AC power source is 220 V (50 Hz), the inverter operating frequency is 57 Hz (here, the number of poles of the motor is The inverter operating frequency and the motor speed command value are equal because of two poles), and the input power in the AC power supply is 900W.

ここで、例えば予め設定した交流電源力率値が0.9である場合には、キャリア周波数を3.3kHz〜5kHzの間に設定すれば良いことになり、最終的には予め設定した交流電源力率値(この場合は0.9)を満足しつつ、最もキャリア周波数が低くなるように決定する。   Here, for example, when the preset AC power factor value is 0.9, the carrier frequency may be set between 3.3 kHz and 5 kHz, and finally the preset AC power source is set. While satisfying the power factor value (0.9 in this case), the carrier frequency is determined to be the lowest.

以上により、予め設定された交流電源力率値を満足することが可能となり、必要最小限のキャリア周波数を設定することにより、インバータ損失を必要最小限に抑制することが可能となる。   As described above, the preset AC power source power factor value can be satisfied, and the inverter loss can be suppressed to the minimum necessary by setting the minimum necessary carrier frequency.

(実施の形態6)
図17に、上記のインバータ制御装置を利用した空気調和機の構成例を示す。同図に示すように、空気調和機は、上記のインバータ制御装置100を用いており、さらに、電動圧縮機82に加えて、室内ユニット92、室外ユニット95及び四方弁91からなる冷凍サイクルを備えている。室内ユニット92は室内送風機93と室内熱交換器94とから構成され、また室外ユニット95は室外熱交換器96、室外送風機97及び膨張弁98より構成される。
(Embodiment 6)
In FIG. 17, the structural example of the air conditioner using said inverter control apparatus is shown. As shown in the figure, the air conditioner uses the inverter control device 100 described above, and further includes a refrigeration cycle including an indoor unit 92, an outdoor unit 95, and a four-way valve 91 in addition to the electric compressor 82. ing. The indoor unit 92 includes an indoor fan 93 and an indoor heat exchanger 94, and the outdoor unit 95 includes an outdoor heat exchanger 96, an outdoor fan 97, and an expansion valve 98.

電動圧縮機82はインダクションモータ4により駆動され、インダクションモータ4はインバータ制御装置100により駆動される。冷凍サイクル中は熱媒体である冷媒が循環する。冷媒は電動圧縮機82により圧縮され、室外熱交換器96にて室外送風機97からの送風により室外の空気と熱交換され、また室内熱交換器94にて室内送風機93からの送風により室内の空気と熱交換される。   The electric compressor 82 is driven by the induction motor 4, and the induction motor 4 is driven by the inverter control device 100. During the refrigeration cycle, a refrigerant that is a heat medium circulates. The refrigerant is compressed by the electric compressor 82, and heat is exchanged with the outdoor air by blowing from the outdoor blower 97 in the outdoor heat exchanger 96, and indoor air is blown from the indoor blower 93 in the indoor heat exchanger 94. And heat exchange.

なお、上記の実施の形態ではインダクションモータについて説明を行なったが、本発明はその他のモータについても適用可能なものであることは言うまでもない。   Although the induction motor has been described in the above embodiment, it goes without saying that the present invention can also be applied to other motors.

本発明は、小型・軽量・低コストのモータ駆動用インバータ制御装置を提供し、空気調和機等に使用されるモータの制御装置として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a small, light, and low cost motor drive inverter control device, and is useful as a motor control device used in an air conditioner or the like.

本発明の実施の形態1を示すインダクションモータ駆動用インバータ制御装置のシステム構成図1 is a system configuration diagram of an inverter control device for driving an induction motor showing Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における入力電圧補正手段の第1のモードを示す図The figure which shows the 1st mode of the input voltage correction | amendment means in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における入力電圧補正手段の第2のモードを示す図The figure which shows the 2nd mode of the input voltage correction | amendment means in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における動作結果を示す図The figure which shows the operation result in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における動作時の電流方向を示す図The figure which shows the electric current direction at the time of operation | movement in Embodiment 1 of this invention. (a)本発明の実施の形態1における入力電圧補正手段の第1のモードの動作を示す図(b)本発明の実施の形態1における第2のモードの動作を示す図(A) The figure which shows operation | movement of the 1st mode of the input voltage correction | amendment means in Embodiment 1 of this invention (b) The figure which shows operation | movement of the 2nd mode in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における入力電圧補正手段の第1のモードの動作結果を示す図The figure which shows the operation result of the 1st mode of the input voltage correction | amendment means in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における入力電圧補正手段の第2のモードの動作結果を示す図The figure which shows the operation result of the 2nd mode of the input voltage correction | amendment means in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における入力電圧基準値の特性を示す図The figure which shows the characteristic of the input voltage reference value in Embodiment 2 of this invention (a)本発明の実施の形態2における動作を示す図(b)本発明の実施の形態2における動作を示す図(A) Diagram showing operation in the second embodiment of the present invention (b) Diagram showing operation in the second embodiment of the present invention 本発明の実施の形態2における動作結果を示す図The figure which shows the operation result in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3におけるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置の第1の動作結果を示す図The figure which shows the 1st operation result of the inverter control apparatus for induction motor drive in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態3におけるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置の第2の動作結果を示す図The figure which shows the 2nd operation result of the inverter control apparatus for induction motor drive in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態5におけるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置の第1の動作結果を示す図The figure which shows the 1st operation result of the inverter control apparatus for induction motor drive in Embodiment 5 of this invention 本発明の実施の形態5におけるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置の第2の動作結果を示す図The figure which shows the 2nd operation result of the inverter control apparatus for induction motor drive in Embodiment 5 of this invention 本発明の実施の形態5におけるインダクションモータ駆動用インバータ制御装置の第3の動作結果を示す図The figure which shows the 3rd operation result of the inverter control apparatus for induction motor drive in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6における空気調和機の一実施の形態を示す構成のブロック図The block diagram of the structure which shows one Embodiment of the air conditioner in Embodiment 6 of this invention 一般的なインダクションモータ駆動用インバータ制御装置のシステム構成図System configuration diagram of a general induction motor drive inverter controller 一般的なV/F制御パターンの一例を示す図The figure which shows an example of a general V / F control pattern 図18のインダクションモータ駆動用インバータ装置における交流電源電流の高調波成分と交流電源周波数に対する次数との関係を示した線図The diagram which showed the relationship between the harmonic component of alternating current power supply current in the inverter apparatus for induction motor drive of FIG. 18, and the order with respect to alternating current power supply frequency 従来の直流電源装置図Conventional DC power supply

符号の説明Explanation of symbols

1 交流電源
2 ダイオードブリッジ
3 インバータ
4 インダクションモータ
11 小容量リアクタ
12 小容量コンデンサ
13 V/F制御パターン
14 モータ電圧指令作成部
15 入力電圧検出部
16 入力電圧補正部
17 モータ電圧指令補正部
18 PWM制御部
19 入力電圧基準値演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 AC power supply 2 Diode bridge 3 Inverter 4 Induction motor 11 Small capacity reactor 12 Small capacity capacitor 13 V / F control pattern 14 Motor voltage command creation part 15 Input voltage detection part 16 Input voltage correction part 17 Motor voltage command correction part 18 PWM control Section 19 Input voltage reference value calculation section

Claims (7)

交流電源からの交流電力を所望の周波数、所望の電圧を持つ交流電力に変換しモータに供給する双方向スイッチを含むインバータ制御装置であって、交流入力側に接続される所定の小容量のリアクタと、交流入力線間に設けられて、前記モータの回生エネルギを吸収する所定の小容量のコンデンサとを備えたモータ駆動用のインバータ制御装置において、
モータの速度指令値に基づき、前記モータの各相電圧指令値を作成するモータ電圧指令作成部と、
前記インバータの入力電圧値を検出し、入力電圧検出値として出力する入力電圧検出部と、
前記インバータの入力電圧基準値を決定する入力電圧基準値演算部と、
前記入力電圧基準値を前記入力電圧検出値で除算することにより入力電圧補正係数を導出する入力電圧補正部と、
前記モータ電圧指令作成部から得られる各相電圧指令値と、前記入力電圧補正部の出力値である入力電圧補正係数とを乗算することにより各相電圧指令値の補正を行なうモータ電圧指令補正部とを備え、
前記入力電圧補正部は、前記入力電圧値が前記入力電圧基準値以上の場合において使用されるモードであって前記入力電圧補正係数に1を設定する第1のモードと、前記入力電圧補正係数に、前記入力電圧基準値を前記入力電圧検出値で除算して得られた値をそのまま設定する第2のモードとを有する、
ことを特徴とするモータ駆動用インバータ制御装置。
An inverter control device including a bidirectional switch for converting AC power from an AC power source into AC power having a desired frequency and a desired voltage and supplying the AC power to a motor, and having a predetermined small capacity reactor connected to the AC input side And an inverter control device for driving a motor provided with a predetermined small-capacitance capacitor provided between the AC input lines and absorbing the regenerative energy of the motor,
A motor voltage command generator for generating each phase voltage command value of the motor based on the motor speed command value;
An input voltage detection unit that detects an input voltage value of the inverter and outputs the input voltage detection value;
An input voltage reference value calculation unit for determining an input voltage reference value of the inverter;
An input voltage correction unit for deriving an input voltage correction coefficient by dividing the input voltage reference value by the input voltage detection value;
Motor voltage command correction unit that corrects each phase voltage command value by multiplying each phase voltage command value obtained from the motor voltage command creation unit by an input voltage correction coefficient that is an output value of the input voltage correction unit And
The input voltage correction unit is a mode used when the input voltage value is greater than or equal to the input voltage reference value and sets the input voltage correction coefficient to 1, and the input voltage correction coefficient A second mode in which a value obtained by dividing the input voltage reference value by the input voltage detection value is set as it is.
An inverter control device for driving a motor.
前記入力電圧基準値演算手段で決定される入力電圧基準値は、モータの速度指令値に応じて可変とすることを特徴とする、請求項1に記載のモータ駆動用インバータ制御装置。   2. The motor drive inverter control device according to claim 1, wherein the input voltage reference value determined by the input voltage reference value calculating means is variable in accordance with a motor speed command value. 3. 交流電源周波数の偶数倍の周波数を持つ共振周波数を中心としてその前後に所定の周波数幅を持たせた周波数範囲内にインバータ運転周波数が定常的に固定されるのを回避するように、前記インバータ運転周波数を設定することを特徴とする、請求項1または2記載のモータ駆動用インバータ制御装置。   The inverter operation is performed so that the inverter operation frequency is steadily fixed within a frequency range having a predetermined frequency width around the resonance frequency having an even multiple of the AC power supply frequency. The inverter control device for driving a motor according to claim 1 or 2, wherein a frequency is set. 前記小容量リアクタと前記小容量コンデンサとの共振周波数を交流電源周波数の40倍よりも大きくなるように前記小容量リアクタおよび前記小容量コンデンサの組み合わせを決定することを特徴とする、請求項1または2記載のモータ駆動用インバータ制御装置。   The combination of the small-capacity reactor and the small-capacitance capacitor is determined so that the resonance frequency of the small-capacity reactor and the small-capacitance capacitor is greater than 40 times the AC power supply frequency. The inverter control device for motor drive according to 2. 前記インバータが停止した際に上昇する前記入力電圧検出値の最大値が、前記インバータの周辺回路に含まれる電気素子の耐圧よりも小さくなるように前記小容量コンデンサの容量が決定されることを特徴とする、請求項1または2記載のモータ駆動用インバータ制御装置。   The capacity of the small-capacitance capacitor is determined so that the maximum value of the input voltage detection value that rises when the inverter is stopped is smaller than the withstand voltage of the electric element included in the peripheral circuit of the inverter. The motor drive inverter control device according to claim 1 or 2. 予め設定された交流電源力率値を満足するように前記インバータのキャリア周波数が決定されることを特徴とする、請求項1または2記載のモータ駆動用インバータ制御装置。   3. The motor drive inverter control device according to claim 1, wherein a carrier frequency of the inverter is determined so as to satisfy a preset AC power source power factor value. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機を駆動するためのモータと、
交流電源からの交流電力を可変電圧、可変周波数の交流電力に変換して前記モータに供給する請求項1または2記載のモータ駆動用インバータ制御装置と
を備えたことを特徴とする空気調和機。
A compressor for compressing the refrigerant;
A motor for driving the compressor;
An air conditioner comprising: the motor drive inverter control device according to claim 1, wherein AC power from an AC power source is converted into AC power of variable voltage and variable frequency and supplied to the motor.
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