JP2010288370A - Controller for inverter and method for controlling inverter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for an inverter reducing a ripple. <P>SOLUTION: The controller 300 includes an f-V converter 302, a voltage limiter 304, an electrical-angle computing element 306, a sine-wave data table 308, a three-phase sine-wave voltage computer 310, a low-pass filter 312, a PWM preparation part 314, and a memory 318. The memory 318 stores a frequency preset as a frequency easily causing a DC power supply to the inverter 350 to pulsate with respect to the frequency of the object to be driven (such as a compressor) of an AC motor 360. The voltage limiter 304 corrects a voltage command value for controlling the inverter 350 to be a value smaller than the voltage command value computed on the basis of the frequency imparted as a command when the frequency imparted as the command to the object to be driven is close to the preset frequency and the modulation rate of the inverter 350 is close to an output limit. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、インバータの制御に関し、特に、電圧型PWM(Pulse Width Modulation)インバータの制御に関する。   The present invention relates to control of an inverter, and more particularly to control of a voltage type PWM (Pulse Width Modulation) inverter.

空気調和機や冷蔵庫などの商品に搭載されている圧縮機などにおいて、ロータ及びステータコイルによって構成されるモータが使用される。モータは、モータ駆動装置によって制御された相電流をステータコイルに供給することによって駆動される。このとき、モータの駆動を制御するためのシステムは、相電流検出器、パルス変調(PWM)発生装置、三角波発生器などを有する。そして、ロータの位置に対応させてU相、V相及びW相からなる三相の正弦波状に変化するパルス幅変調信号を発生させ、ドライブ回路に対して出力する。   In a compressor or the like mounted on a product such as an air conditioner or a refrigerator, a motor including a rotor and a stator coil is used. The motor is driven by supplying a phase current controlled by a motor driving device to the stator coil. At this time, the system for controlling the driving of the motor includes a phase current detector, a pulse modulation (PWM) generator, a triangular wave generator, and the like. Then, a pulse width modulation signal that changes in a three-phase sine wave shape including a U phase, a V phase, and a W phase is generated in correspondence with the position of the rotor, and is output to the drive circuit.

ドライブ回路は、そのパルス幅変調信号に対応させてトランジスタ駆動信号をインバータ回路へ出力し、インバータ内の6つのトランジスタをONに又はOFFにする。これにより、三相の相電流が発生し、ステータコイルに電流が供給される。   The drive circuit outputs a transistor drive signal to the inverter circuit in correspondence with the pulse width modulation signal, and turns on or off the six transistors in the inverter. As a result, a three-phase current is generated, and current is supplied to the stator coil.

一般に、インバータにおいて、三相の相電流を発生させるために、上段および下段のトランジスタを直列に接続した対のトランジスタが3組配置されている。上段のトランジスタをONに、下段のトランジスタをOFFにすることにより、各ステータ端子に正の極性のDC(Direct Current)電圧を供給することができ、逆に、上段のトランジスタをOFFに、下段のトランジスタをONにすることにより、各ステータ端子に0V(GND電位)電圧を供給することができるようになっている。   Generally, in an inverter, three pairs of transistors in which upper and lower transistors are connected in series are arranged in order to generate a three-phase current. By turning on the upper transistor and turning off the lower transistor, a positive polarity DC (Direct Current) voltage can be supplied to each stator terminal. Conversely, the upper transistor is turned off and the lower transistor is turned off. By turning on the transistor, a voltage of 0 V (GND potential) can be supplied to each stator terminal.

上記の場合、変調率を決めるために、一般的には、たとえば、f−V一定制御が用いられ、周波数によって印加される電圧が決定される。そして、変調パルスの周期毎に、その指令電圧値に対するDC(Direct Current)電源の大きさを除算したものが、パルスのON幅DUTY比として出力される。   In the above case, in order to determine the modulation rate, generally, for example, fV constant control is used, and the voltage to be applied is determined by the frequency. Then, for each period of the modulation pulse, a value obtained by dividing the magnitude of the DC (Direct Current) power supply with respect to the command voltage value is output as the ON width DUTY ratio of the pulse.

DC電源のリップルに対し相電流が脈動するビート現象が発生することが知られている。ビート現象の影響により、電流が跳ね上がり、または、脱調などにより、モータの運転が不可能に陥る場合があった。   It is known that a beat phenomenon in which a phase current pulsates with respect to a ripple of a DC power supply occurs. Due to the influence of the beat phenomenon, the motor may not be able to operate due to the current jumping up or out of step.

図1は、DC電源のリップルがある場合において、相電圧一定制御時のPWMパルスのOnDutyおよび実際の出力電圧の波形である。DC電圧の平均値280V、リップル振幅70V、相電圧実効値指令50Vの場合、平均変調率は約50%である。このレベルであれば、DC電源のリップルによりDC電圧が急激に高くなったらDutyをその分小さくし、逆に、DC電圧が低くなったらその分Dutyを大きくすることにより、出力電圧を理想的な正弦波状にすることができ、DC電源のリップルの影響が吸収されていることがわかる。   FIG. 1 shows the PWM pulse OnDuty and actual output voltage waveforms during constant phase voltage control when there is a ripple of the DC power supply. In the case of an average DC voltage value of 280 V, a ripple amplitude of 70 V, and a phase voltage effective value command of 50 V, the average modulation rate is about 50%. At this level, when the DC voltage suddenly increases due to the ripple of the DC power supply, the duty is decreased by that amount, and conversely, when the DC voltage decreases, the duty is increased by that amount. A sinusoidal wave can be obtained, and it can be seen that the influence of the ripple of the DC power supply is absorbed.

図2は、DC電源リプルがある場合の相電圧一定制御時のPWMパルスOnDutyおよび実際の出力電圧波形(平均変調率約100%の場合)を表わす図である。図2に示すように、DC電源の条件が同じ場合であっても、相電圧実効値指令100Vの場合、平均変調率はほぼ100%となり、DC電圧が低くなったらその分Dutyを大きくしようとしても、Dutyは、100%を超えて出力することはできない。そのため、出力電圧について理想的な正弦波を保持することができず、DC電源のリップルの影響を吸収しきれないことがわかる。   FIG. 2 is a diagram showing a PWM pulse OnDuty and an actual output voltage waveform (when the average modulation rate is about 100%) during constant phase voltage control when there is a DC power supply ripple. As shown in FIG. 2, even if the conditions of the DC power source are the same, when the phase voltage effective value command is 100 V, the average modulation rate is almost 100%, and when the DC voltage decreases, an attempt is made to increase the duty accordingly. However, Duty cannot output more than 100%. Therefore, it can be seen that an ideal sine wave cannot be maintained for the output voltage, and the influence of the ripple of the DC power supply cannot be absorbed.

これを低減するために、DC電源のリップルを低減することが必要であるが、これを実現するためには、直流平滑回路の平滑コンデンサの容量を大きくしたり、DCラインに大きなリアクトルを挿入する必要がある。しかしながら、このようにすると、機器が大型化し、またコストが上昇するという問題がある。   In order to reduce this, it is necessary to reduce the ripple of the DC power supply. In order to realize this, the capacity of the smoothing capacitor of the DC smoothing circuit is increased, or a large reactor is inserted into the DC line. There is a need. However, if it does in this way, there will be a problem that an apparatus will enlarge and cost will rise.

そこで、制御によりこれを低減する方法として、たとえば、特開2004−104898号公報(特許文献1)は、その脈動する相電流を検出し、その補償電圧成分を算出し印可する電圧指令値へ負帰還することにより、リップルを低減するための技術を開示している。また、特開2006−115576号公報(特許文献2)は、脈動成分を直流電流の脈動から検出し、その脈動成分に基づいてモータの周波数を補正する方法を開示している。   Therefore, as a method for reducing this by control, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-104898 (Patent Document 1) detects the pulsating phase current, calculates its compensation voltage component, and negatively affects the voltage command value to be applied. A technique for reducing ripples by feedback is disclosed. Japanese Patent Laying-Open No. 2006-115576 (Patent Document 2) discloses a method for detecting a pulsation component from a pulsation of a direct current and correcting the frequency of the motor based on the pulsation component.

特開2004−104898号公報JP 2004-104898 A 特開2006−115576号公報JP 2006-115576 A

特許文献1または2に開示された技術のように、相電流の脈動成分を検出するためには、高価な電流センサが必要となり、あるいは、シャント抵抗などを利用するために高速なA/D(Analog to Digital)変換機能を持ったCPU(Central Processing Unit)その他のプロセッサが必要になるという問題がある。   As in the technique disclosed in Patent Document 1 or 2, an expensive current sensor is required to detect the pulsation component of the phase current, or a high-speed A / D ( There is a problem that a CPU (Central Processing Unit) or other processor having an analog to digital conversion function is required.

また、変調率が既に出力限界である領域(たとえば、入力変調率と出力電圧との間の特性に比例的な関係(リニアリティ)が確保できない領域、飽和領域、等)においては、特許文献1に記載された方法のように補償電圧を加えることが出来ない場合も考えられる。   In a region where the modulation factor is already at the output limit (for example, a region in which a proportional relationship (linearity) cannot be ensured with characteristics between the input modulation factor and the output voltage, a saturation region, etc.) There may be a case where the compensation voltage cannot be applied as in the method described.

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、コストを増加させることなくリップルが低減されるインバータの制御装置を提供することである。他の目的は、変調率の出力限界の制約を受けることなくリップルが低減される制御装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an inverter control device in which ripple is reduced without increasing cost. Another object is to provide a control device in which ripple is reduced without being restricted by the output limit of the modulation rate.

他の目的は、コストを増加させることなくリップルが低減されるようにインバータを制御するための方法を提供することである。他の目的は、変調率の出力限界の制約を受けることなくリップルが低減されようにインバータを制御するための方法を提供することである。   Another object is to provide a method for controlling an inverter such that ripple is reduced without increasing cost. Another object is to provide a method for controlling the inverter so that the ripple is reduced without being constrained by the output limit of the modulation rate.

ある実施の形態に従うと、同期モータに接続されるインバータの制御装置が提供される。この制御装置は、同期モータの駆動対象の周波数のうち直流電源が脈動しやすい周波数として予め設定された周波数を格納する記憶装置と、駆動対象に対する指令として与えられる周波数が予め設定された周波数の近傍であって、かつ、インバータの変調率が出力限界の近傍である場合に、インバータの制御に使用する電圧指令値を、指令として与えられる周波数に基づいて算出される電圧指令値よりも小さな値に補正するための補正手段とを備える。   According to one embodiment, a control device for an inverter connected to a synchronous motor is provided. This control device includes a storage device that stores a preset frequency as a frequency at which a DC power source is likely to pulsate among frequencies to be driven by a synchronous motor, and a frequency that is given as a command to the drive target in the vicinity of the preset frequency. When the inverter modulation rate is near the output limit, the voltage command value used for inverter control is set to a value smaller than the voltage command value calculated based on the frequency given as the command. Correction means for correcting.

好ましくは、補正手段は、直流電流の変動を吸収するために駆動対象に応じて予め定められた電圧指令値を算出するように構成されている。   Preferably, the correction means is configured to calculate a voltage command value that is determined in advance according to the drive target in order to absorb fluctuations in the direct current.

好ましくは、インバータはコンバータに接続されている。コンバータは直流平滑回路を含む。直流平滑回路は、コンデンサを含む。補正手段は、変調率の補正量を、コンデンサの容量に応じて変化させるように構成されている。   Preferably, the inverter is connected to the converter. The converter includes a DC smoothing circuit. The DC smoothing circuit includes a capacitor. The correction means is configured to change the correction amount of the modulation factor according to the capacitance of the capacitor.

好ましくは、インバータはコンバータに接続されている。コンバータはリアクトルを含む。補正手段は、変調率の補正量を、リアクトルの容量に応じて変化させるように構成されている。   Preferably, the inverter is connected to the converter. The converter includes a reactor. The correction means is configured to change the correction amount of the modulation factor according to the capacity of the reactor.

好ましくは、インバータの制御装置は、駆動対象に対する指令として与えられる周波数が、予め設定された周波数に近づくにつれて、変調率が既定値に収束するように補正量を調整するスムージング手段をさらに備える。   Preferably, the control device for the inverter further includes smoothing means for adjusting the correction amount so that the modulation rate converges to a predetermined value as the frequency given as a command to the drive target approaches a preset frequency.

他の実施の形態に従うと、同期モータに接続されるインバータを制御するための方法が提供される。この方法は、同期モータの駆動対象の周波数のうち直流電源が脈動しやすい周波数として予め設定された周波数をロードするステップと、駆動対象に対する指令として与えられる周波数が予め設定された周波数の近傍であって、かつ、インバータの変調率が出力限界の近傍である場合に、インバータの制御に使用する電圧指令値を、指令として与えられる周波数に基づいて算出される電圧指令値よりも小さな値に補正するステップとを備える。   According to another embodiment, a method for controlling an inverter connected to a synchronous motor is provided. This method includes a step of loading a frequency set in advance as a frequency at which the DC power source is likely to pulsate among frequencies to be driven by the synchronous motor, and a frequency given as a command to the drive target is in the vicinity of the preset frequency. When the inverter modulation rate is close to the output limit, the voltage command value used for inverter control is corrected to a value smaller than the voltage command value calculated based on the frequency given as the command. Steps.

ある実施の形態に従う制御装置によると、コストを増加させることなくリップルが低減される。また、他の実施の形態に従うと、変調率の出力限界の制約を受けることなくリップルが低減される。   According to the control device according to an embodiment, the ripple is reduced without increasing the cost. Further, according to another embodiment, the ripple is reduced without being restricted by the output limit of the modulation rate.

この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。   The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.

DC電源リップルがある場合において相電圧一定制御時のPWMパルスOnDutyおよび実際の出力電圧波形(平均変調率約50%の場合)を表わす図である。It is a figure showing PWM pulse OnDuty at the time of phase voltage constant control in the case where there is a DC power supply ripple, and an actual output voltage waveform (in the case of an average modulation rate of about 50%). DC電源リプルがある場合の相電圧一定制御時のPWMパルスOnDutyおよび実際の出力電圧波形(平均変調率約100%の場合)を表わす図である。It is a figure showing PWM pulse OnDuty at the time of phase voltage constant control in case there is DC power supply ripple, and an actual output voltage waveform (in the case of an average modulation rate of about 100%). 一実施の形態に係る制御装置300の構成を表わす図である。It is a figure showing the structure of the control apparatus 300 which concerns on one Embodiment. 一本実施の形態の変形例に係る制御装置400を表わす図である。It is a figure showing the control apparatus 400 which concerns on the modification of this one Embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図3は、本実施の形態に係る制御装置300の構成を表わす図である。制御装置300は、たとえば、エアコン、冷蔵庫、冷凍庫その他の装置を駆動する三相の交流モータ360を制御する。本実施の形態では、交流モータ360の駆動対象は、たとえば圧縮機であるが、駆動対象は圧縮機に限られない。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of control device 300 according to the present embodiment. The control device 300 controls, for example, a three-phase AC motor 360 that drives an air conditioner, a refrigerator, a freezer, and other devices. In the present embodiment, the drive target of AC motor 360 is a compressor, for example, but the drive target is not limited to the compressor.

制御装置300は、たとえば、マイクロコンピュータとして実現される。この場合、制御装置300が実行する演算処理、補正処理は、マイクロコンピュータが命令を実行することにより各処理ステップとして実現される。他の局面において、制御装置300は、各処理を実現する回路素子の組み合わせのようなワイヤー結線された装置としても実現され得る。   The control device 300 is realized as a microcomputer, for example. In this case, the arithmetic processing and the correction processing executed by the control device 300 are realized as each processing step by the microcomputer executing instructions. In another aspect, the control device 300 can also be realized as a wire-connected device such as a combination of circuit elements that realize each process.

制御装置300は、インバータ350に電気的に接続されている。インバータ350には、コンバータ回路330と、DC電圧検出部340と、交流モータ360とが電気的に接続されている。コンバータ回路330は、交流電源320に接続されている。コンバータ回路330は、直流平滑回路332と、リアクトル334とを含む。   The control device 300 is electrically connected to the inverter 350. A converter circuit 330, a DC voltage detection unit 340, and an AC motor 360 are electrically connected to the inverter 350. Converter circuit 330 is connected to AC power supply 320. Converter circuit 330 includes a DC smoothing circuit 332 and a reactor 334.

制御装置300は、f−V変換部302と、電圧制限器304と、電気角演算器306と、正弦波データテーブル308と、三相正弦波電圧算出部310と、ローパスフィルタ312と、PWM作成部314と、メモリ318とを備える。制御装置300は、たとえばマイクロコンピュータとして実現される。この場合、マイクロコンピュータは、制御装置300を構成する各部の処理を実行するためのプログラムを実行することにより、制御装置300として機能する。   The control device 300 includes an fV conversion unit 302, a voltage limiter 304, an electrical angle calculator 306, a sine wave data table 308, a three-phase sine wave voltage calculation unit 310, a low-pass filter 312, and a PWM generator. A unit 314 and a memory 318. The control device 300 is realized as a microcomputer, for example. In this case, the microcomputer functions as the control device 300 by executing a program for executing processing of each unit constituting the control device 300.

ある局面において、メモリ318は、交流モータ360の駆動対象(たとえば圧縮機)の周波数のうち、インバータ350に対する直流電源が脈動しやすい周波数として予め設定された周波数を格納している。電圧制限器304は、当該駆動対象に対する指令として与えられる周波数が予め設定された周波数の近傍であって、かつ、インバータ350の変調率が出力限界の近傍である場合に、インバータ350の制御に使用する電圧指令値を、当該指令として与えられる周波数に基づいて算出される電圧指令値よりも小さな値に補正する。ここで、予め設定された周波数の近傍とは、たとえば、当該周波数の値を含む一定範囲の値であって、たとえば、当該周波数の前後数パーセントのように規定される。また、出力限界の近傍とは、たとえば、上限値そのものに限られず、上限値よりも数パーセント小さな値として規定される。   In one aspect, the memory 318 stores a frequency set in advance as a frequency at which the DC power supply to the inverter 350 is likely to pulsate among the frequencies of the drive target (for example, the compressor) of the AC motor 360. The voltage limiter 304 is used for controlling the inverter 350 when the frequency given as a command for the drive target is in the vicinity of a preset frequency and the modulation rate of the inverter 350 is in the vicinity of the output limit. The voltage command value to be corrected is corrected to a value smaller than the voltage command value calculated based on the frequency given as the command. Here, the vicinity of the preset frequency is a value in a certain range including the value of the frequency, for example, and is defined as, for example, several percent before and after the frequency. The vicinity of the output limit is not limited to the upper limit value itself, but is defined as a value that is several percent smaller than the upper limit value.

他の局面において、電圧制限器304は、当該直流電流の変動を吸収するために駆動対象に応じて予め定められた電圧指令値を算出するように構成されている。他の局面において、電圧制限器304は、直流平滑回路332が含むコンデンサ(図示しない)の容量に応じて、当該変調率の補正量を変化するように構成されてもよい。他の局面において、電圧制限器304は、リアクトル334の容量に応じて、当該変調率の補正量を調整するように構成されてもよい。   In another aspect, the voltage limiter 304 is configured to calculate a voltage command value that is predetermined according to the drive target in order to absorb the fluctuation of the direct current. In another aspect, the voltage limiter 304 may be configured to change the correction amount of the modulation factor according to the capacitance of a capacitor (not shown) included in the DC smoothing circuit 332. In another aspect, the voltage limiter 304 may be configured to adjust the correction amount of the modulation factor according to the capacity of the reactor 334.

より詳しくは、交流電源320は、たとえば、家屋に敷設された電灯線に設けられたコンセントから供給される。コンバータ回路330は、交流電源320からの交流を直流に変換して、インバータ350に供給する。DC電圧検出部340は、コンバータ回路330から出力される電流の電圧値を検出する。たとえば、DC電圧検出部340は、PWM制御の周期毎にマイクロコンピュータのA/D機能などに基づき、DC電圧値Vdcを検出する。インバータ350は、直流を交流に変換する。   More specifically, AC power supply 320 is supplied from an outlet provided on a power line laid in a house, for example. Converter circuit 330 converts alternating current from alternating current power supply 320 into direct current, and supplies it to inverter 350. DC voltage detector 340 detects the voltage value of the current output from converter circuit 330. For example, the DC voltage detection unit 340 detects the DC voltage value Vdc based on the A / D function of a microcomputer for each PWM control cycle. The inverter 350 converts direct current into alternating current.

正弦波データテーブル308は、予め準備された1つ以上の正弦波データを格納している。正弦波テーブル308は、たとえば、制御装置300を実現するマイクロコンピュータが備える不揮発メモリとして実現される。なお、他の局面において、正弦波テーブル308に正弦波データを予め保持する態様に代えて、正弦波データが演算によって算出されてもよい。   The sine wave data table 308 stores one or more sine wave data prepared in advance. The sine wave table 308 is realized as, for example, a nonvolatile memory included in a microcomputer that implements the control device 300. In another aspect, the sine wave data may be calculated by calculation instead of a mode in which the sine wave table 308 holds the sine wave data in advance.

周波数指令値ω*が制御装置300に入力されると、f−V変換部302は、周波数に比例した電圧実効値の指令値V*を算出する。電気角演算部306は、周波数指令値ω*を積分して電気角θを算出する。   When the frequency command value ω * is input to the control device 300, the fV conversion unit 302 calculates a command value V * of a voltage effective value proportional to the frequency. The electrical angle calculation unit 306 integrates the frequency command value ω * to calculate the electrical angle θ.

ローパスフィルタ312は、DC電圧検出部340によって検出された電圧値に基づいて、上記ビート現象の影響を受けないように、高周波数帯をカットしたDC電圧値(Vdc_lowpass)を算出する。ローパスフィルタ312の出力は、電圧制限器304に入力される。   The low pass filter 312 calculates a DC voltage value (Vdc_lowpass) obtained by cutting the high frequency band based on the voltage value detected by the DC voltage detection unit 340 so as not to be affected by the beat phenomenon. The output of the low pass filter 312 is input to the voltage limiter 304.

周波数指令値ω*は、電圧制限器304にも入力される。電圧制限器304は、以下の計算式を用いて変調率Mrateを算出する。   The frequency command value ω * is also input to the voltage limiter 304. The voltage limiter 304 calculates the modulation rate Mrate using the following calculation formula.

Figure 2010288370
Figure 2010288370

変調率Mrateが、予め設定された閾値Mrate_th(本実施の形態の一例として、仮に、90%、つまり変調率の補正量を10%とする)以上で、かつ、DC電源が脈動しやすい周波数として予め設定されて記憶されている周波数fb(値fbに限られず、ある程度の周波数の範囲があってもよい。)である場合、電圧制限器304は、f−V変換部302によって導出された指令値V*を、以下の式を用いて補正する。   The modulation rate Mrate is equal to or higher than a preset threshold Mrate_th (as an example of this embodiment, suppose that 90%, that is, the modulation amount correction amount is 10%), and the frequency at which the DC power source is likely to pulsate. When the frequency fb is preset and stored (not limited to the value fb but may have a certain range of frequencies), the voltage limiter 304 is a command derived by the fV conversion unit 302. The value V * is corrected using the following formula:

Figure 2010288370
Figure 2010288370

電圧制限器304が補正した電圧実効値補正値V*は、三相正弦波電圧算出部310に入力される。三相正弦波電圧算出部310は、PWM周期毎に、電圧制限器304によって補正された電圧実効値指令値V*と、正弦波テーブルデータ308に保持されている正弦波データと、電気角演算器306によって算出された電気角θとを用いて、以下の式により、U,V,W相の各電圧指令値Vu,Vv,Vw*を算出する。   The voltage effective value correction value V * corrected by the voltage limiter 304 is input to the three-phase sine wave voltage calculation unit 310. The three-phase sine wave voltage calculator 310 calculates the voltage effective value command value V * corrected by the voltage limiter 304, the sine wave data held in the sine wave table data 308, and the electrical angle calculation for each PWM cycle. The voltage command values Vu, Vv, and Vw * for the U, V, and W phases are calculated by the following formula using the electrical angle θ calculated by the device 306.

Figure 2010288370
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三相正弦波電圧算出部310の算出結果は、PWM作成部314に入力される。PWM作成部314は、各相電圧指令値Vu,Vv、Vw、およびDC電圧値Vdcに基づいて、U,V,W各相のONパルス幅OnDutyU,OnDutyV,OnDutyWを次式を用いて算出する。   The calculation result of the three-phase sine wave voltage calculation unit 310 is input to the PWM creation unit 314. The PWM creation unit 314 calculates the ON pulse widths OnDutyU, OnDutyV, OnDutyW of the U, V, and W phases based on the phase voltage command values Vu, Vv, Vw, and the DC voltage value Vdc using the following equations. .

Figure 2010288370
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算出された各値は、インバータ350に対してPWM信号として入力される。インバータ350は、各信号に基づいて、交流モータ360を駆動する。 Each calculated value is input to the inverter 350 as a PWM signal. Inverter 350 drives AC motor 360 based on each signal.

図4は、本実施の形態の変形例に係る制御装置400を表わす図である。本変形例に係る制御装置400は、駆動対象に対する指令として与えられる周波数が、予め設定された周波数に近づくにつれて、変調率が既定値に収束するように当該補正量を調整するスムージング機能を有する点で異なる。   FIG. 4 is a diagram illustrating a control device 400 according to a modification of the present embodiment. The control device 400 according to the present modification has a smoothing function that adjusts the correction amount so that the modulation rate converges to a predetermined value as the frequency given as a command to the drive target approaches a preset frequency. It is different.

すなわち、本変形例に係る制御装置400において、電圧制限器304は、スムージング回路410を含む。スムージング回路410は、駆動対象に対する指令として与えられる周波数ω*が、当該予め設定された周波数に近づくにつれて、変調率が既定値に収束するように補正量を調整する。たとえば、収束の態様は、一定の変化率に従って変調率が変化するようにマップ情報としてメモリ318に予め格納されている。また、既定値も、メモリ318に予め格納されている。なお、他の局面において、マップ情報に代えて、電圧制限器304が、収束のために予め準備された関数を用いて演算してもよい。本変形例に係る構成によると、補正値の調整がスムーズに行なわれるため、相電流の脈動の防止をスムーズに実現することができる。   That is, in the control device 400 according to this modification, the voltage limiter 304 includes the smoothing circuit 410. The smoothing circuit 410 adjusts the correction amount so that the modulation rate converges to a predetermined value as the frequency ω * given as a command to the drive target approaches the preset frequency. For example, the convergence mode is stored in advance in the memory 318 as map information so that the modulation rate changes according to a constant change rate. The default value is also stored in the memory 318 in advance. In another aspect, instead of the map information, the voltage limiter 304 may perform calculation using a function prepared in advance for convergence. According to the configuration according to the present modification, the correction value is adjusted smoothly, so that prevention of phase current pulsation can be realized smoothly.

以上のようにして、本発明の実施の形態に係る制御装置300、あるいは変形例に係る制御装置400によると、DC電圧のリップルによる相電流脈動(ビート現象)に関し、経験的に起こりやすい周波数が予めメモリ318に格納されている。そして、電圧制限器304は、メモリ318に格納されている周波数を参照しつつ、DC電圧のリップルの影響を吸収しにくい過変調領域にかぎり、その周波数付近では、指令電圧値を故意に下げるように補正する。このようにすると、高価な電流センサを使うことなく相電流の脈動を防ぐことができる。その結果、コストの増加を抑制しつつ又制御を複雑にすることなく、さらには、低電圧の出力による効率の低下を最小限に抑制しつつ、交流モータ360の駆動を制御することができる。   As described above, according to the control device 300 according to the embodiment of the present invention or the control device 400 according to the modification, the frequency that is likely to occur empirically is related to the phase current pulsation (beat phenomenon) due to the ripple of the DC voltage. Stored in the memory 318 in advance. Then, the voltage limiter 304 refers to the frequency stored in the memory 318 and deliberately lowers the command voltage value in the vicinity of the overmodulation region where it is difficult to absorb the influence of the DC voltage ripple. To correct. In this way, pulsation of the phase current can be prevented without using an expensive current sensor. As a result, it is possible to control the driving of the AC motor 360 while suppressing an increase in cost and without complicating the control and further suppressing a decrease in efficiency due to a low voltage output.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

300 制御装置、302 f−V変換部、304 電圧制限器、306 電気角演算器、308 正弦波データテーブル、310 三相正弦波電圧算出部、312 ローパスフィルタ、314 PWM作成部、318 メモリ、320 交流電源、330 コンバータ回路、332 直流平滑回路、334 リアクトル、340 DC電圧検出部、350 インバータ、360 交流モータ、400 制御装置、410 スムージング回路。   300 controller, 302 f-V conversion unit, 304 voltage limiter, 306 electrical angle calculator, 308 sine wave data table, 310 three-phase sine wave voltage calculation unit, 312 low-pass filter, 314 PWM creation unit, 318 memory, 320 AC power supply, 330 converter circuit, 332 DC smoothing circuit, 334 reactor, 340 DC voltage detection unit, 350 inverter, 360 AC motor, 400 controller, 410 smoothing circuit.

Claims (6)

同期モータに接続されるインバータの制御装置であって、
前記同期モータの駆動対象の周波数のうち直流電源が脈動しやすい周波数として予め設定された周波数を格納する記憶装置と、
前記駆動対象に対する指令として与えられる周波数が前記予め設定された周波数の近傍であって、かつ、前記インバータの変調率が出力限界の近傍である場合に、前記インバータの制御に使用する電圧指令値を、前記指令として与えられる周波数に基づいて算出される電圧指令値よりも小さな値に補正するための補正手段とを備える、インバータの制御装置。
A control device for an inverter connected to a synchronous motor,
A storage device for storing a frequency set in advance as a frequency at which the DC power source is likely to pulsate among the frequencies to be driven of the synchronous motor;
When a frequency given as a command for the drive target is in the vicinity of the preset frequency and the modulation rate of the inverter is in the vicinity of an output limit, a voltage command value used for controlling the inverter is And a correction means for correcting the value to a value smaller than a voltage command value calculated based on the frequency given as the command.
前記補正手段は、前記直流電流の変動を吸収するために前記駆動対象に応じて予め定められた電圧指令値を算出するように構成されている、請求項1に記載のインバータの制御装置。   The inverter control device according to claim 1, wherein the correction unit is configured to calculate a voltage command value determined in advance according to the drive target in order to absorb the fluctuation of the direct current. 前記インバータはコンバータに接続されており、前記コンバータは直流平滑回路を含み、前記直流平滑回路は、コンデンサを含み、
前記補正手段は、前記変調率の補正量を、前記コンデンサの容量に応じて変化させるように構成されている、請求項1または2に記載のインバータの制御装置。
The inverter is connected to a converter, the converter includes a DC smoothing circuit, the DC smoothing circuit includes a capacitor,
The inverter control device according to claim 1, wherein the correction unit is configured to change a correction amount of the modulation factor according to a capacitance of the capacitor.
前記インバータはコンバータに接続されており、前記コンバータはリアクトルを含み、
前記補正手段は、前記変調率の補正量を、前記リアクトルの容量に応じて変化させるように構成されている、請求項1または2に記載のインバータの制御装置。
The inverter is connected to a converter, the converter including a reactor;
The inverter control device according to claim 1, wherein the correction unit is configured to change a correction amount of the modulation factor according to a capacity of the reactor.
前記駆動対象に対する指令として与えられる前記周波数が、前記予め設定された周波数に近づくにつれて、前記変調率が既定値に収束するように前記補正量を調整するスムージング手段をさらに備える、請求項1から4のいずれかに記載のインバータの制御装置。   5. The smoothing device according to claim 1, further comprising a smoothing unit that adjusts the correction amount so that the modulation factor converges to a predetermined value as the frequency given as a command to the drive target approaches the preset frequency. The control apparatus of the inverter in any one of. 同期モータに接続されるインバータを制御するための方法であって、
前記同期モータの駆動対象の周波数のうち直流電源が脈動しやすい周波数として予め設定された周波数をロードするステップと、
前記駆動対象に対する指令として与えられる周波数が前記予め設定された周波数の近傍であって、かつ、前記インバータの変調率が出力限界の近傍である場合に、前記インバータの制御に使用する電圧指令値を、前記指令として与えられる周波数に基づいて算出される電圧指令値よりも小さな値に補正するステップとを備える、インバータを制御するための方法。
A method for controlling an inverter connected to a synchronous motor,
Loading a frequency set in advance as a frequency at which the DC power source is likely to pulsate among the frequencies to be driven of the synchronous motor;
When a frequency given as a command for the drive target is in the vicinity of the preset frequency and the modulation rate of the inverter is in the vicinity of an output limit, a voltage command value used for controlling the inverter is And a step of correcting to a value smaller than a voltage command value calculated based on a frequency given as the command.
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