JP2010268551A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御方式切換器11によりV/f制御回路21が選択されてインバータ装置がV/f制御方式により駆動される場合には、電流制限回路80は電流制限値iLIM2が選
択されるとともに、キャリア周波数発生回路30はキャリア周波数信号fC2が選択される。また、制御方式切換器11によりベクトル制御回路22が選択されてインバータ装置がベクトル制御方式により駆動される場合には、電流制限回路80は電流制限値iLIM1が選
択されるとともに、キャリア周波数発生回路30はキャリア周波数信号fC1が選択される。
【選択図】図1
Description
図3は、V/f制御方式のインバータ装置の従来例を示すものであり、1は商用電源等の交流電源、2はインバータ装置により駆動される電動機、3は交流電源1からの交流電圧を整流するダイオードよりなる3相ブリッジ構成のコンバータ部、4は直流母線間に接続されてコンバータ部3の出力を平滑する平滑コンデンサ、5は平滑コンデンサ4の両端の平滑された直流電圧を入力として所望の周波数と電圧とをもつ交流電圧に変換するインバータ部であり、IGBT等の半導体スイッチング素子と還流用ダイオードとの逆並列回路を3相ブリッジ接続したものである。
率が予め定めた所定の値になるような3相の交流信号を生成するV/f制御回路、30は例えば三角波状のキャリア周波数信号を発生するキャリア周波数発生回路、40はV/f制御回路21が出力する3相の交流信号とキャリア周波数発生回路30が出力するキャリア周波数信号とを比較演算してパルス幅変調(PWM)したパルス信号を出力するPWM制御回路、50はPWM制御回路40のパルス信号からインバータ部5を構成する各半導体スイッチング素子への駆動信号を生成する駆動回路である。
このような回路において、V/f制御回路21では、周波数設定器10からの周波数指令値に基づいて出力電圧Vと出力周波数fとが一定の比率になる3相の交流信号を生成す
る。この交流信号はPWM制御回路40に入力され、キャリア周波数発生回路30が出力するキャリア周波数信号と比較されて各相の上下アームの半導体スイッチング素子に対するパルス信号が生成される。このパルス信号に従ってインバータ部5を構成する各半導体スイッチング素子が駆動回路50を介してオン・オフ制御されることにより、インバータ装置の出力電圧がその指令値に一致するような制御が行われる。
このような回路において、ベクトル制御回路22では、周波数設定器10からの周波数指令値と速度検出器7からの電動機2の速度信号との偏差に基づく速度調節演算を行い、この調節演算結果と位相検出値と電流検出器6からの電流検出値とに基づくベクトル制御演算を行い、このベクトル制御演算結果としての3相の交流信号をPWM制御回路40へ送出している。この演算内容の詳細については周知の技術であるのでここでの説明は省略する。そして、PWM制御回路40および駆動回路50を介してインバータ部5を構成する各半導体スイッチング素子がオン・オフ制御されることにより、インバータ装置の出力電圧がその指令値に一致するような制御が行われる。
一方、インバータ部を構成する半導体スイッチング素子は低速領域、すなわち出力周波数が低い領域では、温度リプルが大きくなりジャンクション温度が高くなって半導体スイッチング素子が損傷する危険があるので、半導体スイッチング素子の過熱保護を図る必要がある。この低速領域において半導体スイッチング素子の過熱保護を図る方法として、インバータ装置の動作周波数が数Hz程度の低周波数領域になるときに、その最大電流値を制限する電流制限値を熱破損に至らない範囲に下げることが行われている(例えば、特許文献2)。
そこで、特許文献3には、インバータ装置の運転周波数が低周波数になるときに、半導体スイッチング素子の動作周波数を決めるキャリア周波数を熱破損に至らない範囲まで下げることにより、半導体スイッチング素子の過熱保護を図ることが開示されている。
本発明は、少なくともV/f制御方式とベクトル制御方式との2種類の制御方式を備えたインバータ装置において、出力周波数が低い領域における半導体スイッチング素子の過熱保護をその制御方式の切り換えに応じて適切に行うことができるインバータ装置を提供することを目的とする。
上記において、前記V/f制御方式では出力周波数が基準値よりも低いときに前記キャリア周波数を一定に維持しつつ前記電流制限値を低下させ、前記ベクトル制御方式では出力周波数が基準値よりも低いときに前記電流制限値を一定に維持しつつ前記キャリア周波数を低下させるものとする。
具体的には、低速領域の出力電流をあまり問題としないV/f制御方式では、低速領域でもキャリア周波数は低下させずに騒音の発生を防止し、運転周波数が基準値よりも低いときに電流制限値を低下させることによって、低速領域の半導体スイッチング素子の温度上昇を抑制して半導体スイッチング素子の過熱保護を図る。
また、低速領域においてもトルクおよび速度の高応答,高精度な制御を必要とするベクトル制御方式では、低速領域でも電流制限値を低下させずに電流を確保できるようにし、運転周波数が基準値よりも低いときにキャリア周波数を低下させることによって、騒音を犠牲にしても半導体スイッチング素子の温度上昇を抑制し、低速領域の半導体スイッチング素子の過熱保護を図る。
図において、20は制御回路であり、周波数設定器10の周波数指令値に基づいて出力電圧Vと出力周波数fとの比率が予め定めた所定の値になるような3相の交流信号を生成
するV/f制御回路21と、周波数設定器10の周波数指令値に基づいてベクトル制御演算を行って3相の交流信号を生成するベクトル制御回路22とを備えている。なお、この実施の形態のベクトル制御方式は、速度検出器を省略した速度センサレスベクトル制御を行うようにしているが、図4に示すような速度検出器7を備えるものであってもよい。また、11はインバータ装置の制御方式を切り換える制御方式切換器であり、V/f制御回路21とベクトル制御回路22とのいずれかを選択するものである。60は電流検出器6で検出した出力電流検出値に基づいてインバータ装置の出力電流を制限する電流制限回路であり、出力電流検出値と出力電流制限値との偏差をPWM制御回路40へ送出している。
一定で、かつ出力周波数fが予め定めた基準値fLよりも低いときに制限レベルを連続的あるいは段階的に低下させる電流制限値iLIM2とを備え、選択された制御方式に応じて電
流制限値を切り換えるものである。また、半導体スイッチング素子の動作周波数を決めるキャリア周波数発生回路30は、出力周波数fが予め定めた基準値fL以上のときはキャリア周波数が一定で、かつ出力周波数fが基準値fLよりも低いときにキャリア周波数を連続的あるいは段階的に低下させるキャリア周波数信号fC1と、出力周波数fに関係なく一定の周波数のキャリア周波数信号fC2とを備え、選択された制御方式に応じてキャリア周波数信号を切り換えるものである。さらに詳細に説明すると、制御方式切換器11によりV/f制御回路21が選択されてインバータ装置がV/f制御方式により駆動される場合には、V/f制御方式を選択した信号が電流制限回路60に入力されて電流制限値iLI
M2が選択されるとともに、V/f制御方式を選択した信号がキャリア周波数発生回路30に入力されてキャリア周波数信号fC2が選択される。一方、制御方式切換器11によりベクトル制御回路22が選択されてインバータ装置がベクトル制御方式により駆動される場合には、ベクトル制御方式を選択した信号が電流制限回路60に入力されて電流制限値i
LIM1が選択されるとともに、ベクトル制御方式を選択した信号がキャリア周波数発生回路30に入力されてキャリア周波数信号fC1が選択される。
開始指令が入力されると、V/f制御回路21は周波数設定器10により設定された周波数指令値に基づいて出力電圧Vと出力周波数fとが一定の比率になる3相の交流信号を生
成する。この交流信号はPWM制御回路40に入力され、キャリア周波数発生回路30が出力するキャリア周波数信号と比較されて各相の上下アームの半導体スイッチング素子に対するよりパルス信号が生成される。このパルス信号に従ってインバータ部5を構成する各半導体スイッチング素子が駆動回路50を介してオン・オフ制御されることにより、インバータ装置の出力電圧がその指令値に一致するような制御が行われる。
LIM2を超える偏差分が検出される。この偏差分はPWM制御回路40に入力され、V/f制御回路21で生成された交流信号が前記偏差分により補正されて出力電流を減少させる方向に制御が働いてインバータ装置の出力電流が制限される。
このとき、V/f制御方式では、低速領域の出力電流をあまり問題としないので、インバータ装置の出力周波数が基準値fLよりも低いときに電流制限値を低下させることにより、低速領域の半導体スイッチング素子の温度上昇を抑制して半導体スイッチング素子の過熱保護を図ることができる。また、V/f制御方式の場合、キャリア周波数発生回路30が出力するキャリア周波数信号は、出力周波数fに関係なく一定の周波数のキャリア周波数信号fC2であるので、低速領域でも騒音が問題になることはない。
と、ベクトル制御回路22は周波数設定器10により設定された周波数指令値に基づいてベクトル制御演算を行って3相の交流信号を生成する。この交流信号はPWM制御回路40に入力され、キャリア周波数発生回路30が出力するキャリア周波数信号と比較されて各相の上下アームの半導体スイッチング素子に対するよりパルス信号が生成される。このパルス信号に従ってインバータ部5を構成する各半導体スイッチング素子が駆動回路50を介してオン・オフ制御されることにより、インバータ装置の出力電圧がその指令値に一致するような制御が行われる。
域においても高応答,高精度な制御が可能になる。また、キャリア周波数発生回路30が出力するキャリア周波数信号は、出力周波数fが基準値fLよりも低いときにキャリア周波数を低下させるキャリア周波数信号fC1とすることにより、低速領域の半導体スイッチング素子の温度上昇を抑制して半導体スイッチング素子の過熱保護を図ることができる。
Claims (3)
- 半導体スイッチング素子により構成され、少なくともV/f制御方式とベクトル制御方式の2種類の制御方式を備え、制御方式を切り換えて運転を行うことができるインバータ装置において、前記制御方式の切り換えに応じて出力周波数の低い領域においては前記半導体スイッチング素子の動作周波数を決めるキャリア周波数を低下、若しくは最大電流値を制限する電流制限値を低下させて前記半導体スイッチング素子の温度上昇を抑制することを特徴とするインバータ装置。
- 請求項1に記載のインバータ装置において、前記V/f制御方式では出力周波数が基準値よりも低いときに前記キャリア周波数を一定に維持しつつ前記電流制限値を低下させることを特徴とするインバータ装置。
- 請求項1に記載のインバータ装置において、前記ベクトル制御方式では出力周波数が基準値よりも低いときに前記電流制限値を一定に維持しつつ前記キャリア周波数を低下させることを特徴とするインバータ装置。
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