JP2013059233A - インバータ制御装置、インバータ装置、及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2アーム変調方式を採用し、正弦波状の基準電圧指令信号を補正して第1電圧指令信号を生成する第1信号生成部21と、正弦波状の基準電圧指令信号にその第3次高調波成分を重畳させた波形の振幅の最大値が搬送波の振幅以上になるような過変調方式による第2電圧指令信号を生成する第2信号生成部22と、第1信号生成部21の基準電圧指令信号の振幅が、該基準電圧指令信号の最大振幅値に設定された第1閾値未満の場合に第1電圧指令信号を選択し、該基準電圧指令信号の振幅が該第1閾値と等しい場合に第2電圧指令信号を選択する選択部23と、選択部23によって選択された電圧指令信号と搬送波とを比較することによりパルス幅変調信号を生成するPWM信号生成部とを備えるインバータ制御装置を提供する。
【選択図】図4
Description
本発明は、2アーム変調方式を採用し、正弦波状の基準電圧指令信号を補正して第1電圧指令信号を生成する第1信号生成手段と、正弦波状の基準電圧指令信号にその第3次高調波成分を重畳させた波形の振幅の最大値が搬送波の振幅以上になるような過変調方式による第2電圧指令信号を生成する第2信号生成手段と、前記第1信号生成手段の前記基準電圧指令信号の振幅が、該基準電圧指令信号の最大振幅値に設定された第1閾値未満の場合に前記第1電圧指令信号を選択し、該基準電圧指令信号の振幅が該第1閾値と等しい場合に前記第2電圧指令信号を選択する選択手段と、前記選択手段によって選択された電圧指令信号と搬送波とを比較することによりパルス幅変調信号を生成するPWM信号生成手段とを備えるインバータ制御装置を提供する。
ここで、2アーム変調方式による第1電圧指令信号の最大振幅は、搬送波の振幅を超える値に設定されないため、モータ回転数がある回転数以上となる領域では、それ以上のインバータ出力電圧を得ることができない。このため、2アーム変調方式によってはインバータ出力電圧を増加させることのできない領域においては、第2信号生成手段による過変調方式のPWM制御を行うことにより、高回転数領域における出力増加を実現することが可能となる。また、前記過変調方式によるPWM制御では効率が低下する回転数領域においては第1信号生成手段による2アーム変調方式のPWM制御が選択されることにより、効率低減を抑制することができる。更に、第1電圧指令信号の振幅が第1閾値と等しい領域では、第1信号生成手段において用いられる基準電圧指令信号の振幅と第2信号生成手段において用いられる基準電圧指令信号の振幅とが等しくなる。この基準電圧指令信号は、相電圧を意味するため、インバータ出力の線間電圧を切替前後において等しくすることができる。これにより、制御方式の切替時におけるインバータ出力の線間電圧の変動や、出力電流の歪みを低減させることができ、円滑に制御方式を切り替えることが可能となる。
上記インバータ制御装置において、前記選択手段は、モータ回転数に応じて第1電圧指令信号と第2電圧指令信号とを切り替えることとしてもよい。この場合、切替時のモータ回転数は、例えば、インバータ出力電圧がある一定の電圧値に達し、2アーム変調方式のPWM制御ではそれ以上増加させることのできない回転数或いはその回転数から所定のパーセント範囲内の値に設定されている。
上記起動領域は、例えば、15Hzから20Hz以下に設定されるとよい。
本発明は、家庭用または業務用に適し、上記インバータ装置を備える空気調和機を提供する。
電流センサ6により検出された直流電流Idcはインバータ制御装置3に出力される。ここで、電流センサ6の一例としては、シャント抵抗が挙げられる。なお、図1では、電流センサ6を直流電源5の負極側に設けているが、正極側に設けることとしてもよい。
上記のように、第1信号生成部21において用いられる基準電圧指令信号の振幅が最大値であるか否かによって、換言すると、モータ回転数が回転数ω1未満か以上かによって制御方式の切替を行うことで、各信号生成部の長所を活かすことができ、効率を高めることが可能となる。
圧縮機モータ4の起動指令が出されると、電流センサ6により直流電流の検出が開始され、検出された直流電流が相電流検出部11に出力される。相電流検出部11は、直流電流の検出値を用いて各相電流Iu,Iv,Iwを検出し、電圧指令演算部12に出力する。なお、電流検出が不可能な場合には、相電流検出部11は、前回値を出力する。
PWM信号生成部13は、入力された電圧指令信号Vu*,Vv*,Vw*と搬送波とを比較して、各相に対応するPWM信号Su,Sv,Swを生成し、これをインバータ2に出力する。
また、第2電圧指令信号が選択されている場合において、基準電圧指令信号の振幅が第1閾値よりも小さくなると、第2電圧指令信号から第1電圧指令信号に切り替えられる。この場合においても、切替時におけるインバータ出力電圧は、同じ値を取ることとなるので、線間電圧の変動を低減させることができる。
2 インバータ
2a,2b,2c,2d,2e,2f スイッチング素子
3 インバータ制御装置
4 圧縮機モータ
5 直流電源
11 相電流検出部
12 電圧指令演算部
13 PWM信号生成部
21 第1信号生成部
22 第2信号生成部
23 選択部
Claims (6)
- 直流電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換してモータに出力するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
2アーム変調方式を採用し、正弦波状の基準電圧指令信号を補正して第1電圧指令信号を生成する第1信号生成手段と、
正弦波状の基準電圧指令信号にその第3次高調波成分を重畳させた波形の振幅の最大値が搬送波の振幅以上になるような過変調方式による第2電圧指令信号を生成する第2信号生成手段と、
前記第1信号生成手段の前記基準電圧指令信号の振幅が、該基準電圧指令信号の最大振幅値に設定された第1閾値未満の場合に前記第1電圧指令信号を選択し、該基準電圧指令信号の振幅が該第1閾値と等しい場合に前記第2電圧指令信号を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された電圧指令信号と搬送波とを比較することによりパルス幅変調信号を生成するPWM信号生成手段と
を備えるインバータ制御装置。 - 3アーム変調方式による第3電圧指令信号を生成する第3信号生成手段を備え、
前記選択手段は、起動領域において、前記第3電圧指令信号を選択する請求項1に記載のインバータ制御装置。 - 前記直流電源と前記インバータとの間の直流母線を流れる直流電流の検出値と前記パルス幅変調信号とを用いて、各相電流を検出する相電流検出手段を備え、
前記相電流算出手段は、3相全てのパルス幅変調信号がオンまたはオフになる期間については、相電流として前回値を出力する請求項1または請求項2に記載のインバータ制御装置。 - 前記直流電源と前記インバータとの間の直流母線を流れる直流電流の検出値と前記パルス幅変調信号とを用いて、各相電流を検出する相電流検出手段を備え、
前記相電流検出手段は、3相のうちいずれか1相のみのパルス幅変調信号がオンまたはオフとされている電流検出期間が、該相電流検出手段の電流検出能力に応じて設定された所定の時間よりも短い場合に、当該相電流として前回値を出力する請求項1または請求項2に記載のインバータ制御装置。 - 直流電源からの直流電圧を三相交流電圧に変換してモータに出力するインバータと、
前記インバータを制御するインバータ制御装置と
を備え、
前記インバータ制御装置は、
2アーム変調方式を採用し、正弦波状の基準電圧指令信号を補正して第1電圧指令信号を生成する第1信号生成手段と、
正弦波状の基準電圧指令信号にその第3次高調波成分を重畳させた波形の振幅の最大値が搬送波の振幅以上になるような過変調方式による第2電圧指令信号を生成する第2信号生成手段と、
前記第1信号生成手段の前記基準電圧指令信号の振幅が、該基準電圧指令信号の最大振幅値に設定された第1閾値未満の場合に前記第1電圧指令信号を選択し、該基準電圧指令信号の振幅が該第1閾値と等しい場合に前記第2電圧指令信号を選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された電圧指令信号と搬送波とを比較することによりパルス幅変調信号を生成するPWM信号生成手段と
を備えるインバータ装置。 - 家庭用または業務用に適し、請求項5に記載のインバータ装置を搭載する空気調和機。
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