JP2013121272A - Power conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device capable of estimating a line current with improved estimation accuracy.SOLUTION: A line current detecting unit 3 detects instantaneous values of line currents of at least two phases that flows through an alternate-current line, successively for at least n times at a timing of each period calculated by dividing m-times of a cycle of an alternate-current voltage by n. Direct-current component extracting units 512, 513 calculate an average value of a series of n instantaneous values of two line currents obtained by converting an instantaneous value of a line current of at least two phases from a three-phase fixed coordinate system into a two-phase fixed coordinate system, or a series of n instantaneous values of two currents as instantaneous values of the line currents of least two phases, as direct-current components of two currents, respectively. An estimation unit 53 calculates instantaneous values of alternate-current components of two currents at one timing while excluding direct-current components from instantaneous values of two currents at the one timing, and estimates instantaneous values of alternate-current components at a predetermined time point on the basis of the instantaneous values of the alternate-current component and an equation of a waveform as to basic wave components of two currents.

Description

本発明は、電力変換装置に関し、特に直流電圧と交流電圧との間の変換を行う電力変換装置において線電流を推定する技術に関する。   The present invention relates to a power converter, and more particularly to a technique for estimating a line current in a power converter that performs conversion between a DC voltage and an AC voltage.

特許文献1には三相インバータが記載されている。かかる三相インバータは、入力された直流電圧を交流電圧に変換する。かかる変換はインバータが有するスイッチング素子の導通/非導通を適宜に切り替えることで実現される。   Patent Document 1 describes a three-phase inverter. Such a three-phase inverter converts an input DC voltage into an AC voltage. Such conversion is realized by appropriately switching conduction / non-conduction of the switching element of the inverter.

また特許文献1では三相インバータの入力側を流れる直流電流を用いて、三相インバータの出力側を流れる電流、即ち3相の線電流を検出する。かかる検出は、インバータのスイッチングパターンに基づいて直流電流と線電流とを対応させることで行われる。例えば所定周期において、互いに異なる2つのスイッチングパターンが採用される期間に直流電流を検出し、これらを当該2つのスイッチングパターンに基づいて決定される2相の線電流として検出する。そして、3相の線電流の総和が零であるという関係に基づいて残りの1相の線電流を算出している。   In Patent Document 1, a current flowing on the output side of the three-phase inverter, that is, a three-phase line current is detected using a direct current flowing on the input side of the three-phase inverter. Such detection is performed by matching a direct current and a line current based on the switching pattern of the inverter. For example, in a predetermined cycle, a direct current is detected during a period in which two different switching patterns are employed, and these are detected as two-phase line currents determined based on the two switching patterns. The remaining one-phase line current is calculated based on the relationship that the sum of the three-phase line currents is zero.

なお本発明に関連する技術が特許文献2〜11に開示されている。   In addition, the technique relevant to this invention is disclosed by patent documents 2-11.

特開2004−304925号公報JP 2004-304925 A 特開2003−189670号公報JP 2003-189670 A 特開2002−119062号公報JP 2002-119062 A 特開平10−155278号公報JP-A-10-155278 特開平3−230767号公報JP-A-3-230767 特開2004−64903号公報JP 2004-64903 A 特開2005−45848号公報JP 2005-45848 A 特開2004−3368760号公報JP 2004-3368760 A 特開2003−259659号公報JP 2003-259659 A 特開2004−48868号公報JP 2004-48868 A 特開2005−269768号公報JP 2005-269768 A

例えば特許文献1において、スイッチングパターンが採用される期間が短いことに起因して、その期間において直流電流を検出することができない場合、その期間を増大する補正が行われる。   For example, in Patent Document 1, if a DC current cannot be detected in a period due to a short period in which the switching pattern is adopted, correction for increasing the period is performed.

しかしながら、このような期間の増大は交流電圧の歪みを招くという観点では、好ましくない。そこで、本願の発明者は、スイッチングパターンが採用される期間が短いときに、他の期間において既に検出あるいは推定された線電流の値を用いてその期間における線電流を推定することに着想した。この処理では、その期間を増大させる必要がないので、線間電圧の歪みの抑制に資することができる。   However, such an increase in the period is not preferable from the viewpoint of causing distortion of the AC voltage. Therefore, the inventors of the present application have conceived that when the period in which the switching pattern is employed is short, the line current in that period is estimated using the value of the line current that has already been detected or estimated in another period. In this process, since it is not necessary to increase the period, it can contribute to suppression of distortion of the line voltage.

ただし、本発明は直流電流に基づいて線電流を検出する電力変換装置に限定されず、むしろ線電流、特にその基本波成分の推定に際して高い推定精度が求められる場合を指向する。   However, the present invention is not limited to a power converter that detects a line current based on a direct current, but rather is directed to a case where high estimation accuracy is required in estimating a line current, particularly its fundamental component.

そこで、本発明では、所定の時点における線電流を推定するに際して、その基本波成分の推定精度を高めることができる電力変換装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a power conversion device that can improve the estimation accuracy of the fundamental wave component when estimating a line current at a predetermined time.

本発明にかかる電力変換装置の第1の態様は、三相の交流電圧が印加される3つの交流線(Pu,Pv,Pw)と、前記交流線に接続される電力変換回路(2)と、前記交流電圧の一周期のm(mは自然数)倍をn(nは2以上の整数、ただし、m/nは整数ではない)で除算した期間毎のタイミングで、前記交流線に流れる少なくとも二相の線電流(iu,iv,iw)の瞬時値を少なくともn回連続して検出する線電流検出部(3)と、前記少なくとも二相の線電流の瞬時値を三相の固定座標系から二相の固定座標系に変換して得られる二つの線電流の瞬時値又は前記少なくとも二相の線電流の瞬時値である二つの電流の瞬時値(iα[1]〜iα[p],iβ[1]〜iβ[n])の、一連のn個の平均を、それぞれ前記二つの電流の直流成分(iα0,iβ0)として求める直流成分抽出部(512,513)と、一の前記タイミングにおける前記二つの電流の瞬時値(iα[p],iβ[p])からそれぞれ前記直流成分を除いて前記一の前記タイミングにおける前記二つの電流の交流成分の瞬時値たる交流成分算出値(iα2[p],iβ2[p])を求め、前記交流成分算出値と、前記二つの電流の基本波成分についての波形の式とに基づいて、所定の時点における前記交流成分の瞬時値たる交流成分推定値(iα2[q],iβ2[q])を推定する推定部(53)とを備える。   A first aspect of a power conversion device according to the present invention includes three AC lines (Pu, Pv, Pw) to which a three-phase AC voltage is applied, and a power conversion circuit (2) connected to the AC line. , At least a current flowing in the AC line at a timing for each period obtained by dividing m (m is a natural number) times one cycle of the AC voltage by n (n is an integer of 2 or more, where m / n is not an integer). A line current detector (3) for detecting an instantaneous value of two-phase line currents (iu, iv, iw) at least n times continuously; and a three-phase fixed coordinate system for detecting the instantaneous value of the at least two-phase line currents. To the two-phase fixed coordinate system, or the two current instantaneous values (iα [1] to iα [p], which are the instantaneous values of the at least two-phase line currents, DC component extraction unit (512, 513) for obtaining a series of n averages of iβ [1] to iβ [n]) as DC components (iα0, iβ0) of the two currents, respectively, AC component calculation values (instantaneous values of the AC components of the two currents at the one timing described above by excluding the DC components from the instantaneous values (iα [p], iβ [p]) of the two currents in iα2 [p], iβ2 [p]), and based on the AC component calculation value and the waveform equation for the fundamental component of the two currents, the AC that is the instantaneous value of the AC component at a predetermined time point An estimation unit (53) for estimating the component estimation values (iα2 [q], iβ2 [q]).

本発明にかかる電力変換装置の第2の態様は、第1の態様にかかる電力変換装置であって、前記推定部(53)は、前記交流成分推定値(iα2[q],iβ2[q])に、それぞれ前記直流成分(iα0,iβ0)を加えて前記所定の時点における前記二つの電流の瞬時値を算出する。   A second aspect of the power conversion device according to the present invention is the power conversion device according to the first aspect, wherein the estimation unit (53) includes the alternating-current component estimated values (iα2 [q], iβ2 [q] ) And the DC components (iα0, iβ0), respectively, to calculate instantaneous values of the two currents at the predetermined time point.

本発明にかかる電力変換装置の第3の態様は、第1又は第2の態様にかかる電力変換装置であって、前記交流電圧の電圧位相(φ,φ[p],φ[q])を取得する電圧位相取得部(61)を備え、前記推定部(53)は、前記交流成分算出値(iα2[p],iβ2[p])に基づいて前記二つの電流についての電流振幅(IM)を算出する電流振幅算出部(514,516)と、前記交流成分算出値に基づいて前記二つの電流についての電流位相の前記タイミングにおける値(ψ[p])を算出し、当該値と前記タイミングにおける前記電圧位相(φ[p])との差たる位相角(θ)を算出する位相角算出部(515〜517)と、前記所定の時点における前記電圧位相(φ[q])に前記位相角を加えて前記電流位相の前記所定の時点における値(ψ[q])を算出し、当該値と前記電流振幅と前記波形の式とを用いて前記交流成分推定値(iα2[q],iβ2[q])を算出する線電流算出部(52)とを有する。   A third aspect of the power conversion device according to the present invention is the power conversion device according to the first or second aspect, in which the voltage phase (φ, φ [p], φ [q]) of the AC voltage is changed. A voltage phase acquisition unit (61) for acquiring, the estimation unit (53), the current amplitude (IM) for the two currents based on the AC component calculated value (iα2 [p], iβ2 [p]) A current amplitude calculation unit (514, 516) that calculates the current component based on the AC component calculation value, and calculates a value (ψ [p]) of the current phase for the two currents at the timing, and the value and the timing at the timing A phase angle calculator (515 to 517) that calculates a phase angle (θ) that is different from the voltage phase (φ [p]), and the phase angle is set to the voltage phase (φ [q]) at the predetermined time point. In addition, a value (ψ [q]) of the current phase at the predetermined time is calculated, and the AC component estimated values (iα2 [q], iβ2 [ q]) A line current calculation section for calculating the (52).

本発明にかかる電力変換装置の第4の態様は、第1から第3の何れか一つの態様にかかる電力変換装置であって、前記電力変換回路(2)は、一対の直流線(LH,LL)の間で相互に直列に接続される第1及び第2のスイッチング素子(S1〜S6)を三相分有し、前記第1及び前記第2のスイッチング素子を接続する接続点がそれぞれ前記3の交流線(Pu,Pv,Pw)に接続され、前記電力変換装置(1)は、所定の周期(T)の各々において、前記3つの交流線の一つが前記一対の直流線の一方に接続され、前記3つの交流線の他の2つが前記一対の直流線の他方に接続される6つのスイッチングパターンのうち、互いに異なる第1及び第2のスイッチングパターンと、前記3つの交流線の全てが前記一対の直流線の一方又は他方に接続される第3のスイッチングパターンとを、それぞれ第1から第3の期間に渡って採用して、前記電力変換回路に前記変換を行わせるスイッチング制御部(6)と、前記所定の周期のうち前記タイミングを含む周期の各々において、前記第1及び前記第2の期間(ti,tj)の少なくとも何れか一方が基準期間よりも小さいときに、その前記周期において前記第1及び前記第2の期間の両方が前記基準期間以上となるように前記第1及び前記第2の期間の少なくとも何れか一方を補正する補正部(63)とを更に備え、前記線電流検出部(3)は、前記一対の直流線を流れる直流電流(Idc)を検出する直流電流検出部(31)と、前記基準期間以上の前記第1の期間において検出された前記直流電流を、前記第1スイッチングパターンによって決定される第1相の前記線電流の瞬時値とみなし、前記基準期間以上の前記第2の期間において検出された前記直流電流を、前記第2スイッチングパターンによって決定される第2相の前記線電流の瞬時値とみなす直流電流/線電流対応部(32)とを有する。   A fourth aspect of the power conversion device according to the present invention is the power conversion device according to any one of the first to third aspects, wherein the power conversion circuit (2) includes a pair of direct current lines (LH, LL) are connected to each other in series with each other in three phases, and connection points for connecting the first and second switching elements are respectively connected to the first and second switching elements (S1 to S6). Connected to three AC lines (Pu, Pv, Pw), and the power converter (1) is configured such that one of the three AC lines is connected to one of the pair of DC lines in each predetermined cycle (T). Of the six switching patterns that are connected and the other two of the three AC lines are connected to the other of the pair of DC lines, the first and second switching patterns different from each other, and all of the three AC lines A third switching pattern connected to one or the other of the pair of DC lines In each of the switching control unit (6) that is employed over the first to third periods and causes the power conversion circuit to perform the conversion, and each of the predetermined periods including the timing, the first When at least one of 1 and the second period (ti, tj) is smaller than a reference period, both the first and second periods are equal to or greater than the reference period in the cycle A correction unit (63) that corrects at least one of the first period and the second period, and the line current detection unit (3) generates a direct current (Idc) flowing through the pair of direct current lines. A direct current detection unit (31) for detecting, and the direct current detected in the first period equal to or greater than the reference period, the instantaneous value of the line current of the first phase determined by the first switching pattern; Deemed before the reference period The said detected DC current in the second period, and a momentary value and considered a direct current / line current corresponding portion of the second phase of the line current as determined by said second switching pattern (32).

本発明にかかる電力変換装置の第5の態様は、第4の態様にかかる電力変換装置であって、前記所定の時点は前記基準期間よりも短い前記第1又は前記第2の期間を有する前記周期の一つに含まれる。   A fifth aspect of the power conversion device according to the present invention is the power conversion device according to the fourth aspect, wherein the predetermined time point has the first or second period shorter than the reference period. Included in one of the cycles.

本発明にかかる電力変換装置の第1の態様によれば、推定部は、基本波成分の波形の式を用いて所定の時点における交流成分の瞬時値を推定するところ、検出のタイミングにおける線電流の瞬時値から直流成分を除いて得られる、当該検出のタイミングにおける交流成分の瞬時値を用いて推定している。直流成分は基本波の波形の式を満足しないので、これを除いた交流成分を用いて推定することで、交流成分のうち基本波成分の推定値の算出精度を向上することができる。   According to the first aspect of the power conversion device of the present invention, the estimation unit estimates the instantaneous value of the AC component at a predetermined time point using the waveform expression of the fundamental wave component. It is estimated using the instantaneous value of the AC component at the detection timing obtained by removing the DC component from the instantaneous value. Since the direct current component does not satisfy the equation of the waveform of the fundamental wave, it is possible to improve the calculation accuracy of the estimated value of the fundamental wave component of the alternating current component by estimating using the alternating current component excluding this.

本発明にかかる電力変換装置の第2の態様によれば、線電流にオフセットが生じていたとしても、そのオフセット量が直流成分として抽出される。そして推定した所定の時点における交流成分に当該直流成分(オフセット量)が加えられるので、線電流のオフセットをも考慮した線電流を推定できる。   According to the 2nd aspect of the power converter device concerning this invention, even if the offset has arisen in the line current, the offset amount is extracted as a direct-current component. Since the direct current component (offset amount) is added to the estimated alternating current component at a predetermined time point, it is possible to estimate the line current in consideration of the offset of the line current.

本発明にかかる電力変換装置の第3の態様によれば、位相角と所定の時点における電圧位相とに基づいて所定の時点における電流位相を算出している。   According to the third aspect of the power conversion device of the present invention, the current phase at the predetermined time point is calculated based on the phase angle and the voltage phase at the predetermined time point.

本発明にかかる電力変換装置の第4の態様によれば、直流電流に基づいて線電流を検出できる。   According to the 4th aspect of the power converter device concerning this invention, a line current is detectable based on a direct current.

本発明にかかる電力変換装置の第5の態様によれば、基準期間よりも短い第1又は第2の期間を有する所定周期であっても、線電流の交流成分を得るために、第1又は第2の期間を基準期間以上に補正する必要がない。なぜなら、所定の時点における交流成分が推定されるからである。第1又は第2の期間の補正を行えば交流電圧の歪みを招くところ、補正を要しないことは交流電圧の歪みの低減に資する。   According to the fifth aspect of the power conversion device of the present invention, in order to obtain the AC component of the line current, even if the predetermined period has the first or second period shorter than the reference period, There is no need to correct the second period beyond the reference period. This is because the AC component at a predetermined time is estimated. If the correction in the first period or the second period is performed, the distortion of the AC voltage is caused, but the fact that the correction is not required contributes to the reduction of the distortion of the AC voltage.

電力変換装置の概念的な構成の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of a notional structure of a power converter. 線電流推定部の概念的な構成の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of a notional structure of a line current estimation part. 電流検出のタイミングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the timing of an electric current detection. 電流検出のタイミングを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the timing of an electric current detection. 線電流推定部の一部の概念的な構成の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of some conceptual composition of a line current estimating part. 線電流推定部の一部の概念的な構成の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of some conceptual composition of a line current estimating part. 制御部の動作の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of operation | movement of a control part. 線電流推定部の一部の概念的な構成の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of some conceptual composition of a line current estimating part. 電圧ベクトル図の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of a voltage vector diagram. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. インバータを流れる電流を示す図である。It is a figure which shows the electric current which flows through an inverter. スイッチング素子の導通/非導通と、直流電流との模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of conduction / non-conduction of a switching element, and a direct current. スイッチング素子の導通/非導通と、直流電流との模式的な一例を示す図である。It is a figure which shows a typical example of conduction / non-conduction of a switching element, and a direct current. 電圧ベクトル図の一例を例示する図である。It is a figure which illustrates an example of a voltage vector diagram.

第1の実施の形態.
<構成>
図1に示すように、本電力変換装置1は電力変換回路2と直流線LH,LLと交流線Pu,Pv,Pwと制御部7とを備えている。電力変換回路2は直流線LH,LLの組と交流線Pu,Pv,Pwの組との間に設けられる。電力変換回路2は、直流線LH,LLの間に印加される直流電圧と、交流線Pu,Pv,Pwに印加される交流電圧との間の変換を実行する。例えば電力変換回路2はインバータであって、直流線LH,LLの間に印加される直流電圧を交流電圧に変換して、当該交流電圧を交流線Pu,Pv,Pwへと出力する。ここでは直流線LLに印加される電位は直流線LHに印加される電位よりも低い。また電力変換回路2は例えばコンバータであってもよい。この場合、交流線Pu,Pv,Pwには交流電源が接続され、電力変換回路2が交流線Pu,Pv,Pwに印加される交流電圧を直流電圧に変換する。或いは電力変換回路2は入力された交流電圧を直流電圧に変換することなく直接に任意の交流電圧に変換するマトリクスコンバータであってもよい。以下では、電力変換回路2として代表的にインバータを例に挙げて説明する。
First embodiment.
<Configuration>
As shown in FIG. 1, the power conversion apparatus 1 includes a power conversion circuit 2, DC lines LH and LL, AC lines Pu, Pv and Pw, and a control unit 7. The power conversion circuit 2 is provided between a set of DC lines LH and LL and a set of AC lines Pu, Pv and Pw. The power conversion circuit 2 performs conversion between a DC voltage applied between the DC lines LH and LL and an AC voltage applied to the AC lines Pu, Pv and Pw. For example, the power conversion circuit 2 is an inverter, converts a DC voltage applied between the DC lines LH and LL into an AC voltage, and outputs the AC voltage to the AC lines Pu, Pv and Pw. Here, the potential applied to the DC line LL is lower than the potential applied to the DC line LH. The power conversion circuit 2 may be a converter, for example. In this case, an AC power source is connected to the AC lines Pu, Pv, and Pw, and the power conversion circuit 2 converts the AC voltage applied to the AC lines Pu, Pv, and Pw into a DC voltage. Alternatively, the power conversion circuit 2 may be a matrix converter that directly converts an input AC voltage into an arbitrary AC voltage without converting it into a DC voltage. Hereinafter, an inverter will be typically described as an example of the power conversion circuit 2.

インバータ2はスイッチング素子S1〜S6とダイオードD1〜D6とを備えている。スイッチング素子S1〜S6は例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタなどである。スイッチング素子S1〜S3は交流線Pu,Pv,Pwの各々と直流線LHとの間に設けられる。以下では、各スイッチング素子S1〜S3を上側のスイッチング素子とも呼び、スイッチング素子S1〜S3を纏めて上側のスイッチング素子群とも呼ぶ。ダイオードD1〜D3のアノードはそれぞれ交流線Pu,Pv,Pwに接続され、ダイオードD1〜D3はそれぞれスイッチング素子S1〜S3と並列に接続される。   The inverter 2 includes switching elements S1 to S6 and diodes D1 to D6. The switching elements S1 to S6 are, for example, insulated gate bipolar transistors or field effect transistors. Switching elements S1 to S3 are provided between each of AC lines Pu, Pv, and Pw and DC line LH. Below, each switching element S1-S3 is also called an upper switching element, and switching element S1-S3 is collectively called an upper switching element group. The anodes of the diodes D1 to D3 are connected to the AC lines Pu, Pv and Pw, respectively, and the diodes D1 to D3 are connected in parallel to the switching elements S1 to S3, respectively.

各スイッチング素子S4〜S6は交流線Pu,Pv,Pwの各々と直流線LLとの間に設けられている。以下では各スイッチング素子S4〜S6を下側のスイッチング素子とも呼び、スイッチング素子S4〜S6を纏めて下側のスイッチング素子群とも呼ぶ。ダイオードD4〜D6のアノードは直流線LLに接続され、ダイオードD4〜D6はそれぞれスイッチング素子S4〜S6と並列に接続される。なお、スイッチング素子S1〜S6が寄生ダイオードを含む構造を有している場合、ダイオードD1〜D6は当該寄生ダイオードであってもよい。   Each of the switching elements S4 to S6 is provided between each of the AC lines Pu, Pv, Pw and the DC line LL. Hereinafter, each of the switching elements S4 to S6 is also referred to as a lower switching element, and the switching elements S4 to S6 are collectively referred to as a lower switching element group. The anodes of the diodes D4 to D6 are connected to the DC line LL, and the diodes D4 to D6 are connected in parallel with the switching elements S4 to S6, respectively. When the switching elements S1 to S6 have a structure including a parasitic diode, the diodes D1 to D6 may be the parasitic diode.

これらのスイッチング素子S1〜S6には制御部7からそれぞれスイッチング信号Sが与えられる。かかるスイッチング信号Sにより各スイッチング素子S1〜S6が導通する。制御部7が適切なタイミングでスイッチング素子S1〜S6へとそれぞれスイッチング信号Sを与えることにより、インバータ2は直流電圧を交流電圧に変換する。インバータ2の制御については後に詳述する。   A switching signal S is given to the switching elements S1 to S6 from the control unit 7, respectively. The switching elements S1 to S6 are turned on by the switching signal S. When the control unit 7 provides the switching signals S to the switching elements S1 to S6 at appropriate timings, the inverter 2 converts the DC voltage into an AC voltage. The control of the inverter 2 will be described in detail later.

なお図1の例示では、直流線LH,LLの間に平滑コンデンサC1が設けられている。これによって直流線LH,LLの間の直流電圧を平滑することができる。ただし、直流電圧の脈動が許容される場合、平滑コンデンサC1は必ずしも必要ではない。   In the illustration of FIG. 1, a smoothing capacitor C1 is provided between the DC lines LH and LL. As a result, the DC voltage between the DC lines LH and LL can be smoothed. However, when the pulsation of the DC voltage is allowed, the smoothing capacitor C1 is not always necessary.

インバータ2は例えば誘導性負荷8を駆動することができる。誘導性負荷8は交流線Pu,Pv,Pwに接続される。誘導性負荷8は例えばモータである。インバータ2によって誘導性負荷8に交流電圧が印加されれば、誘導性負荷8に略正弦波状の交流電流が流れる。理想的には交流線Pu,Pv,Pwにはそれぞれ正弦波状の線電流iu,iv,iwが流れる。これによって誘導性負荷8が駆動される。ここでは、インバータ2から誘導性負荷8へと流れる線電流の方向を正、誘導性負荷8からインバータ2へと流れる線電流の方向を負とそれぞれ定義する。   The inverter 2 can drive an inductive load 8, for example. Inductive load 8 is connected to AC lines Pu, Pv, Pw. The inductive load 8 is, for example, a motor. If an AC voltage is applied to the inductive load 8 by the inverter 2, a substantially sinusoidal AC current flows through the inductive load 8. Ideally, sinusoidal line currents iu, iv, and iw flow through the AC lines Pu, Pv, and Pw, respectively. As a result, the inductive load 8 is driven. Here, the direction of the line current flowing from the inverter 2 to the inductive load 8 is defined as positive, and the direction of the line current flowing from the inductive load 8 to the inverter 2 is defined as negative.

この線電流は所定のタイミング毎に線電流検出部3によって検出される。なお、三相の線電流の値を得るためには三相の線電流の全てを検出しなくても良く、二相の線電流を検出すればよい。なぜなら、三相の線電流の総和が零であるという関係を用いて、二相の線電流に基づいて残りの1相の線電流を算出できるからである。よって線電流検出部3は三相の線電流iu,iv,iwの少なくともいずれか二相の線電流を検出すればよい。   This line current is detected by the line current detector 3 at predetermined timings. In order to obtain the value of the three-phase line current, it is not necessary to detect all of the three-phase line currents, and it is only necessary to detect the two-phase line currents. This is because the remaining one-phase line current can be calculated based on the two-phase line current using the relationship that the sum of the three-phase line currents is zero. Therefore, the line current detection unit 3 may detect at least one of the three-phase line currents iu, iv, and iw.

また図1の例示では、線電流検出部3は直流電流検出部31と直流電流/線電流対応部32とを有している。これらは協働して、直流線LH,LLを流れる直流電流Idcから線電流を検出するものの、本願の最上位概念においてはこの検出方法に限らない。線電流検出部3は線電流を交流線から直接に検出してもよい。したがって、直流電流Idcから線電流を検出する方法については第3の実施の形態で述べ、ここでは線電流の検出方法については不問とする。またこれに伴って、直流電流Idcから線電流を検出する技術と関連する補正部63についても第3の実施の形態で述べる。   In the illustration of FIG. 1, the line current detection unit 3 includes a DC current detection unit 31 and a DC current / line current corresponding unit 32. These cooperate to detect the line current from the DC current Idc flowing through the DC lines LH and LL, but the detection method is not limited to this detection method in the highest concept of the present application. The line current detection unit 3 may detect the line current directly from the AC line. Therefore, the method for detecting the line current from the DC current Idc will be described in the third embodiment, and the method for detecting the line current is not questioned here. Along with this, the correction unit 63 related to the technique of detecting the line current from the direct current Idc will also be described in the third embodiment.

制御部7は線電流推定部5とスイッチング信号生成部6とを備えている。線電流推定部5は、線電流検出部3によって検出された少なくとも二相の線電流に基づいて所定の時点における線電流を推定する。この点については後に詳述する。   The control unit 7 includes a line current estimation unit 5 and a switching signal generation unit 6. The line current estimation unit 5 estimates a line current at a predetermined time point based on at least two-phase line currents detected by the line current detection unit 3. This point will be described in detail later.

スイッチング信号生成部6はスイッチング信号Sを生成する。かかるスイッチング信号Sは例えば次のように生成される。即ち、例えば外部から入力される角速度指令値ω*と線電流推定部5によって算出された線電流iu,iv,iwとに基づいて交流線Pu,Pv,Pwにそれぞれ印加する相電圧Vu,Vv,Vwについての相電圧指令値を生成し、かかる相電圧指令値とキャリア波形との比較によってスイッチング信号Sを生成する。このようなスイッチング信号Sの生成は公知技術であるので詳細な説明は省略する。   The switching signal generator 6 generates a switching signal S. The switching signal S is generated as follows, for example. That is, for example, the phase voltages Vu, Vv applied to the AC lines Pu, Pv, Pw based on the angular velocity command value ω * input from the outside and the line currents iu, iv, iw calculated by the line current estimation unit 5, respectively. , Vw, and a switching signal S is generated by comparing the phase voltage command value with the carrier waveform. Since the generation of the switching signal S is a known technique, a detailed description thereof is omitted.

またスイッチング信号生成部6は後に詳述するように線電流検出部3による線電流の検出タイミングを決定することができる。図1の例示では、スイッチング信号生成部6が電流検出タイミング信号SHを線電流検出部3へと与えることで、これを示している。例えば線電流検出部3の検出タイミングは交流電圧の電圧位相60度毎のタイミングである。   The switching signal generator 6 can determine the detection timing of the line current by the line current detector 3 as will be described in detail later. In the illustration of FIG. 1, this is shown by the switching signal generation unit 6 giving the current detection timing signal SH to the line current detection unit 3. For example, the detection timing of the line current detector 3 is a timing for every 60 degrees of the voltage phase of the AC voltage.

またここでは、制御部7はマイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ(換言すれば手順)を実行する。上記記憶装置は、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ(EPROM(Erasable Programmable ROM)等)、ハードディスク装置などの各種記憶装置の1つ又は複数で構成可能である。当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御部7はこれに限らず、制御部7によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段又は各種機能の一部又は全部をハードウェアで実現しても構わない。   Here, the control unit 7 includes a microcomputer and a storage device. The microcomputer executes each processing step (in other words, a procedure) described in the program. The storage device is composed of one or more of various storage devices such as a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a rewritable nonvolatile memory (EPROM (Erasable Programmable ROM), etc.), and a hard disk device, for example. Is possible. The storage device stores various information, data, and the like, stores a program executed by the microcomputer, and provides a work area for executing the program. It can be understood that the microcomputer functions as various means corresponding to each processing step described in the program, or can realize that various functions corresponding to each processing step are realized. Further, the control unit 7 is not limited to this, and various procedures executed by the control unit 7 or various means or various functions implemented may be realized by hardware.

<線電流の交流成分の推定の概要>
線電流推定部5は、図2に例示するように、三相/二相変換部511と、直流成分抽出部512,513と推定部53とを備えている。
<Overview of estimation of AC component of line current>
As illustrated in FIG. 2, the line current estimation unit 5 includes a three-phase / two-phase conversion unit 511, DC component extraction units 512 and 513, and an estimation unit 53.

三相/二相変換部511は線電流検出部3によって検出された線電流を三相の固定座標系から二相の固定座標系へと変換する。図2の例示では、三相/二相変換部511は線電流検出部3から二相の線電流ix,iyの瞬時値を受け取る。線電流ix,iyは線電流iu,iv,iwのうちのいずれか二相の線電流である。勿論、線電流検出部3が三相の線電流iu,iv,iwの全てを検出する場合には、三相の線電流iu,iv,iwの瞬時値を受け取っても良い。三相/二相変換部511は線電流ix,iyに対して例えば公知の座標変換を適用し、二相の固定座標系のα軸及びβ軸の線電流iα,iβを算出し、これらをそれぞれ直流成分抽出部512,513に出力する。   The three-phase / two-phase conversion unit 511 converts the line current detected by the line current detection unit 3 from a three-phase fixed coordinate system to a two-phase fixed coordinate system. In the example of FIG. 2, the three-phase / two-phase converter 511 receives the instantaneous values of the two-phase line currents ix and iy from the line current detector 3. The line currents ix and iy are two-phase line currents among the line currents iu, iv and iw. Of course, when the line current detector 3 detects all of the three-phase line currents iu, iv, iw, the instantaneous values of the three-phase line currents iu, iv, iw may be received. The three-phase / two-phase converter 511 applies, for example, a known coordinate transformation to the line currents ix, iy, calculates the α-axis and β-axis line currents iα, iβ of the two-phase fixed coordinate system, These are output to the DC component extraction units 512 and 513, respectively.

直流成分抽出部512は線電流iαの直流成分iα0を抽出する。より詳細には図3も参照して、直流成分抽出部512は線電流iαの瞬時値iα[k−n+1],・・・,iα[k](kは自然数)の一連のn(nは2以上の整数)個の平均を、直流成分iα0として求める。瞬時値iα[k−n+1],・・・,iα[k]は交流電圧のm(mは自然数であって、m/nは整数ではない)周期をn分割した期間(以下、算出期間と呼ぶ)毎のタイミングで検出される。図3の例示では、交流電圧の1周期を6分割した算出期間(電圧位相60度)が示されている。即ち図3の例示ではm=1,n=6である。また図4の例示ではm=3,n=8である。直流成分抽出部512は例えば当該平均を演算により求めても良く、例えば移動平均やローパスフィルタ等により求めても良い。具体的な内部構成の一例は後に詳述する。なお、nを無限大と把握すれば、線電流iαの瞬時値の一連のn個の平均は線電流iαのm周期の積分を交流電圧のm周期で除算した値とも把握できる。   The DC component extraction unit 512 extracts the DC component iα0 of the line current iα. More specifically, referring also to FIG. 3, the DC component extraction unit 512 includes a series of n (n is a natural number) of instantaneous values iα [k−n + 1],..., Iα [k] of the line current iα. The average of 2) is determined as the DC component iα0. Instantaneous values iα [k−n + 1],..., Iα [k] are AC voltage m periods (where m is a natural number and m / n is not an integer) divided into n periods (hereinafter referred to as calculation periods). It is detected at each timing. In the illustration of FIG. 3, a calculation period (voltage phase 60 degrees) obtained by dividing one cycle of the AC voltage into 6 is shown. That is, in the illustration of FIG. 3, m = 1 and n = 6. In the illustration of FIG. 4, m = 3 and n = 8. The DC component extraction unit 512 may obtain the average by calculation, for example, or may obtain it by a moving average or a low-pass filter, for example. An example of a specific internal configuration will be described in detail later. If n is infinite, the average of a series of n instantaneous values of the line current iα can be understood as a value obtained by dividing the integral of the m period of the line current iα by the m period of the AC voltage.

直流成分抽出部513は、直流成分抽出部512と同様にして線電流iβの直流成分iβ0を抽出するので、繰り返しの説明を省略する。   Since the DC component extraction unit 513 extracts the DC component iβ0 of the line current iβ in the same manner as the DC component extraction unit 512, repeated description is omitted.

なお、直流成分抽出部512,513へと上述のn個の線電流の瞬時値を与えるべく、線電流検出部3は交流電圧のm周期をn分割した算出期間毎のタイミングで線電流の瞬時値を検出する。   In order to give the above-mentioned n line current instantaneous values to the DC component extraction units 512 and 513, the line current detection unit 3 instantaneously generates the line current instantaneously at the timing of each calculation period obtained by dividing the m period of the AC voltage into n. Detect value.

推定部53は、線電流iα,iβの瞬時値iα[p],iβ[p](pは自然数)から直流成分iα0,iβ0を除いた交流成分の瞬時値iα2[p],iβ2[p]と、基本波成分についての波形の式とに基づいて、所定の時点における交流成分の瞬時値iα2[q],iβ2[q](qは自然数)を推定する。線電流iα,iβの基本波成分iα1,iβ1についての波形の式は次式で表される。   The estimation unit 53 obtains the instantaneous values iα2 [p] and iβ2 [p] of the AC components obtained by removing the DC components iα0 and iβ0 from the instantaneous values iα [p] and iβ [p] (p is a natural number) of the line currents iα and iβ. And the instantaneous values iα2 [q] and iβ2 [q] (q is a natural number) of the AC component at a predetermined time point are estimated based on the waveform equation for the fundamental wave component. The waveform equation for the fundamental wave components iα1 and iβ1 of the line currents iα and iβ is expressed by the following equation.

iα1=IM・sinψ ・・・(1)
iβ1=IM・cosψ ・・・(2)
ここで、IMは電流振幅を表し、ψは電流位相を表す。
iα1 = IM · sinψ (1)
iβ1 = IM · cos ψ (2)
Here, IM represents the current amplitude, and ψ represents the current phase.

推定部53は、交流成分の瞬時値iα2[p],iβ2[p]を基本波成分iα1,iβ1の瞬時値と見なし、式(1)と式(2)とを用いて、所定の時点における交流成分の瞬時値iα2[q],iβ2[q]を算出する。   The estimation unit 53 regards the instantaneous values iα2 [p] and iβ2 [p] of the alternating current components as the instantaneous values of the fundamental wave components iα1 and iβ1, and uses Formula (1) and Formula (2) at a predetermined time point. The instantaneous values iα2 [q] and iβ2 [q] of the AC component are calculated.

ここで比較のために、本実施の形態とは異なって、直流成分iα0,iβ0を含んだ瞬時値iα[p],iβ[p]に基づいて、式(1)と式(2)とを用いて、所定の時点における線電流の瞬時値を推定することを、考察する。直流成分iα0,iβ0はほぼ一定値であって、それぞれ式(1)及び式(2)を満足しない。よって、この推定方法の結果には直流成分iα0,iβ0による誤差が含まれる。   Here, for comparison, unlike the present embodiment, based on the instantaneous values iα [p] and iβ [p] including the DC components iα0 and iβ0, the equations (1) and (2) are Let us consider using it to estimate the instantaneous value of the line current at a given time. The DC components iα0 and iβ0 are substantially constant values and do not satisfy the expressions (1) and (2), respectively. Therefore, the result of this estimation method includes an error due to the DC components iα0 and iβ0.

一方、本実施の形態によれば、瞬時値iα[p],iβ[p]から直流成分iα0,iβ0を除いた交流成分の瞬時値iα2[p],iβ2[p]を用いている。したがって、直流成分iα0,iβ0による誤差を回避して、交流成分の瞬時値iα2[q],iβ2[q]を算出することができる。換言すれば交流成分の瞬時値iα2[q],iβ2[q]の推定精度を向上することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the instantaneous values iα2 [p] and iβ2 [p] of AC components obtained by removing the DC components iα0 and iβ0 from the instantaneous values iα [p] and iβ [p] are used. Therefore, it is possible to calculate the instantaneous values iα2 [q] and iβ2 [q] of the AC components while avoiding errors due to the DC components iα0 and iβ0. In other words, the estimation accuracy of the instantaneous values iα2 [q] and iβ2 [q] of the AC component can be improved.

なお、直流成分抽出部512,513は、交流電圧のm周期をnで除算した算出期間毎のn個の瞬時値を平均してそれぞれ直流成分iα0,iβ0を算出する。よって、その平均値(直流成分iα0,iβ0)はn/m次の高調波成分を含む。このn/m次の高調波成分も式(1)及び式(2)を満足しない。したがって、本推定方法によれば、n/m次の高調波成分による誤差も回避することができる。   The DC component extraction units 512 and 513 calculate the DC components iα0 and iβ0, respectively, by averaging n instantaneous values for each calculation period obtained by dividing the m period of the AC voltage by n. Therefore, the average value (DC components iα0, iβ0) includes n / m-order harmonic components. This n / m-order harmonic component also does not satisfy the equations (1) and (2). Therefore, according to this estimation method, errors due to n / m-order harmonic components can also be avoided.

<線電流の交流成分の推定の具体例>
図5に例示するように、直流成分抽出部512は(n−1)(図5の例示ではnは6)個のメモリ5a〜5fと加算部5gと除算部5hとローパスフィルタ5iとを備えている。(n−1)個のメモリ5a〜5fは入力された線電流iαをそれぞれ、算出周期(例えば電圧位相60度)で1周期,・・・,(n−1)周期保持した上で、加算部5gへと出力する。よって加算部5gには線電流iαのn個の瞬時値iα[p],・・・,iα[p−n+1]が入力される。加算部5gは瞬時値iα[p],・・・,iα[p−n+1]の和を除算部5hへと出力する。除算部5hは当該和をnで除算して得られた平均をローパスフィルタ5iへと出力する。ローパスフィルタ5iは当該平均をさらに平滑して出力する。
<Specific example of estimation of AC component of line current>
As illustrated in FIG. 5, the DC component extraction unit 512 includes (n−1) (n is 6 in the illustration of FIG. 5) memories 5 a to 5 f, an addition unit 5 g, a division unit 5 h, and a low-pass filter 5 i. ing. The (n−1) memories 5a to 5f hold the input line current iα for one period,..., (N−1) periods in the calculation period (eg, voltage phase 60 degrees), and then add To 5g. Therefore, n instantaneous values iα [p],..., Iα [p−n + 1] of the line current iα are input to the adding unit 5g. Adder 5g outputs the sum of instantaneous values iα [p],..., Iα [p−n + 1] to divider 5h. The division unit 5h outputs the average obtained by dividing the sum by n to the low-pass filter 5i. The low-pass filter 5i further smoothes and outputs the average.

なおメモリの個数は(n−1)個に限らない。例えば算出周期毎に入力される瞬時値iαを順次に加算して得られる加算値を記録するメモリが1個あればよい。そして、m周期分の瞬時値iαの加算値をnで除算することで直流成分iα0を算出する。これによって、交流電圧のm周期毎に直流成分iα0を算出できる。また、このメモリが2個あればさらに細かい周期毎に直流成分iα0を算出できる。例えばm=1,n=6の場合について説明する。第1メモリは電圧位相180度のタイミングで6個の瞬時値iαの加算値を出力する。そしてそのタイミングで直流成分iα0が算出される。また、第1メモリは加算値を出力した後にこれをクリアし、次の電圧位相180度までの電圧位相60度毎に瞬時値iαを順次に加算する。一方、第2メモリは電圧位相360度のタイミングで6個の瞬時値iαの加算値を出力する。そしてそのタイミングで直流成分iα0が算出される。第2メモリは加算値を出力した後にこれをクリアし、次の電圧位相360度までの電圧位相60度毎に瞬時値iαを順次に加算する。これによって、電圧位相180度毎(交流電圧の1/2周期毎)に直流成分iα0を算出できる。メモリの個数を更に増やせば、さらに細かい周期毎に直流成分iα0を算出することができる。   The number of memories is not limited to (n−1). For example, it suffices if there is only one memory that records the addition value obtained by sequentially adding the instantaneous value iα input every calculation cycle. Then, the DC component iα0 is calculated by dividing the added value of the instantaneous value iα for m periods by n. Thus, the DC component iα0 can be calculated every m cycles of the AC voltage. Further, if there are two memories, the DC component iα0 can be calculated for each finer period. For example, a case where m = 1 and n = 6 will be described. The first memory outputs an added value of six instantaneous values iα at a timing of a voltage phase of 180 degrees. At that timing, the DC component iα0 is calculated. In addition, the first memory outputs the added value and then clears it, and sequentially adds the instantaneous value iα every voltage phase 60 degrees up to the next voltage phase 180 degrees. On the other hand, the second memory outputs an addition value of the six instantaneous values iα at the timing of the voltage phase of 360 degrees. At that timing, the DC component iα0 is calculated. The second memory clears the added value after outputting it, and sequentially adds the instantaneous value iα every voltage phase 60 degrees up to the next voltage phase 360 degrees. Thus, the DC component iα0 can be calculated every voltage phase 180 degrees (every 1/2 cycle of the AC voltage). If the number of memories is further increased, the DC component iα0 can be calculated for each finer period.

なお、直流成分抽出部512は、例えばメモリ5a〜5fと加算部5gと除算部5hとからなる演算部のみを有していても良く、また例えばローパスフィルタ5iのみを有していても良い。また直流成分抽出部513の内部構成の一例は直流成分抽出部512のそれと同様であるので繰り返しの説明を避ける。   Note that the DC component extraction unit 512 may include only a calculation unit including, for example, the memories 5a to 5f, the addition unit 5g, and the division unit 5h, or may include only the low-pass filter 5i, for example. An example of the internal configuration of the DC component extraction unit 513 is the same as that of the DC component extraction unit 512, and therefore, repeated description is avoided.

再び図2を参照して、推定部53は、ある検出タイミングでの線電流iα,iβの瞬時値iα[p],iβ[p]を用いて、線電流iα,iβの交流成分の所定の時点における瞬時値を推定する。より詳細には、推定部53は、例えば減算部516,517と、電流振幅算出部514と、力率角算出部515と、電流位相算出部521と、推定部522,523とを備えている。   Referring to FIG. 2 again, the estimation unit 53 uses the instantaneous values iα [p] and iβ [p] of the line currents iα and iβ at a certain detection timing to determine predetermined AC components of the line currents iα and iβ. Estimate the instantaneous value at the time. More specifically, the estimation unit 53 includes subtraction units 516 and 517, a current amplitude calculation unit 514, a power factor angle calculation unit 515, a current phase calculation unit 521, and estimation units 522 and 523, for example. .

減算部516は瞬時値iα[p]から直流成分iα0を減算し、これを交流成分の瞬時値iα2[p]として電流振幅算出部514および力率角算出部515へと出力する。減算部517は瞬時値iβ[p]から直流成分iβ0を減算し、これを交流成分の瞬時値iβ2[p]として電流振幅算出部514および力率角算出部515へと出力する。   The subtraction unit 516 subtracts the DC component iα0 from the instantaneous value iα [p], and outputs this to the current amplitude calculation unit 514 and the power factor angle calculation unit 515 as the AC component instantaneous value iα2 [p]. The subtraction unit 517 subtracts the DC component iβ0 from the instantaneous value iβ [p], and outputs this to the current amplitude calculation unit 514 and the power factor angle calculation unit 515 as the AC component instantaneous value iβ2 [p].

電流振幅算出部514は瞬時値iα2[p],iβ2[p]に基づいて次式を用いて電流振幅IMを算出し、これを推定部522,523に出力する。   The current amplitude calculation unit 514 calculates the current amplitude IM using the following formula based on the instantaneous values iα2 [p] and iβ2 [p], and outputs this to the estimation units 522 and 523.

IM=sqrt(Iα2[p]^2+Iβ2[p]^2) ・・・(3)   IM = sqrt (Iα2 [p] ^ 2 + Iβ2 [p] ^ 2) (3)

ここで、sqrtは括弧内の値の平方根を示し、A^BはAのB乗を示す。図5の例示では、電流振幅算出部514に属して式(3)の演算を実行する機能ブロックとして、RMS部5kが示されている。また図5の例示では式(3)で算出された電流振幅IMは、電流振幅算出部514に属する平均部5pを経て出力される。平均部5pは例えばローパスフィルタであって、電流振幅IMを平均する。これにより、外乱ノイズ等の影響を抑制することができる。なお平均部5pは必須要件ではない。   Here, sqrt indicates the square root of the value in parentheses, and A ^ B indicates A to the Bth power. In the illustration of FIG. 5, the RMS unit 5k is shown as a functional block that belongs to the current amplitude calculation unit 514 and executes the calculation of Expression (3). In the example of FIG. 5, the current amplitude IM calculated by Expression (3) is output through the averaging unit 5p belonging to the current amplitude calculation unit 514. The averaging unit 5p is a low-pass filter, for example, and averages the current amplitude IM. Thereby, the influence of disturbance noise etc. can be suppressed. The average part 5p is not an essential requirement.

力率角算出部515はまず瞬時値iα2[p],iβ2[p]に基づいて次式を用いて電流位相ψ[p]を算出する。   First, the power factor angle calculation unit 515 calculates the current phase ψ [p] based on the instantaneous values iα2 [p] and iβ2 [p] using the following equation.

ψ[p]=arctan(Iβ2[p]/Iα2[p]) ・・・(4)   ψ [p] = arctan (Iβ2 [p] / Iα2 [p]) (4)

ここで、arctanは括弧内の値の逆正接値を示す。図5の例示では、力率角算出部515に属して式(4)の演算を実行する機能ブロックとして、演算部5jが示されている。   Here, arctan indicates an arctangent value of a value in parentheses. In the illustration of FIG. 5, the calculation unit 5 j is shown as a functional block that belongs to the power factor angle calculation unit 515 and executes the calculation of Expression (4).

また力率角算出部515には、瞬時値iα2[p],iβ2[p]と実質的に同じ時点での交流電圧の電圧位相φ[p]が入力される。   The power factor angle calculator 515 receives the voltage phase φ [p] of the AC voltage at substantially the same time as the instantaneous values iα2 [p] and iβ2 [p].

図1も参照して、交流電圧についての電圧位相φは例えば電圧位相取得部61によって取得される。例えば電圧位相取得部61は相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づいて電圧位相φを算出する。例えば相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に公知の座標変換を適用して二相の固定座標系のα軸およびβ軸の相電圧指令値Vα*,Vβ*を算出し、式(4)と同様に、これらの比の逆正接値を電圧位相φとして算出する。或いは、電圧位相指令値φ*に基づいて相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を導出する場合、電圧位相指令φ*を電圧位相φとして用いることができる。或いは、交流線Pu,Pv,Pwに印加される交流電圧を検出して、これに基づいて電圧位相φを算出しても良い。   Referring also to FIG. 1, the voltage phase φ for the AC voltage is acquired by, for example, the voltage phase acquisition unit 61. For example, the voltage phase acquisition unit 61 calculates the voltage phase φ based on the phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw *. For example, a known coordinate transformation is applied to the phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw * to calculate the α-axis and β-axis phase voltage command values Vα *, Vβ * of the two-phase fixed coordinate system, and the formula ( Similar to 4), the arc tangent value of these ratios is calculated as the voltage phase φ. Alternatively, when the phase voltage command values Vu *, Vv *, and Vw * are derived based on the voltage phase command value φ *, the voltage phase command φ * can be used as the voltage phase φ. Alternatively, the AC voltage applied to the AC lines Pu, Pv, and Pw may be detected, and the voltage phase φ may be calculated based on the AC voltage.

力率角算出部515は電流位相ψ[p]と電圧位相φ[p]とに基づいて次式を用いて力率角θを算出する。   The power factor angle calculation unit 515 calculates the power factor angle θ using the following equation based on the current phase ψ [p] and the voltage phase φ [p].

θ=ψ[p]−φ[p] ・・・(5)   θ = ψ [p] −φ [p] (5)

図5の例示では、力率角算出部515に属して式(5)の演算を実行する機能ブロックとして、減算部5mが示されている。また図5の例示では式(5)で算出された力率角θは、力率角算出部515に属する平均部5nを経て出力される。平均部5nは例えばローパスフィルタであって、力率角θを平均する。これにより、外乱ノイズ等の影響を抑制できる。なお平均部5nは必須要件ではない。   In the illustration of FIG. 5, the subtraction unit 5m is shown as a functional block that belongs to the power factor angle calculation unit 515 and executes the calculation of Expression (5). In the illustration of FIG. 5, the power factor angle θ calculated by the equation (5) is output through the average unit 5 n belonging to the power factor angle calculator 515. The average unit 5n is, for example, a low-pass filter, and averages the power factor angle θ. Thereby, the influence of disturbance noise or the like can be suppressed. The average part 5n is not an essential requirement.

再び図2を参照して、電流位相算出部521は力率角θと所定の時点における電圧位相φ[q]とに基づいて、次式を用いて所定の時点における電流位相ψ[q]を算出する。   Referring again to FIG. 2, current phase calculation unit 521 calculates current phase ψ [q] at a predetermined time point using the following equation based on power factor angle θ and voltage phase φ [q] at a predetermined time point. calculate.

ψ[q]=θ+φ[q] ・・・(6)   ψ [q] = θ + φ [q] (6)

図6の例示では、電流位相算出部521に属して式(6)の演算を実行する機能ブロックとして、加算部5rが示されている。   In the example of FIG. 6, an adder 5 r is shown as a functional block that belongs to the current phase calculator 521 and executes the calculation of Expression (6).

推定部522は電流振幅IMと電流位相ψ[q]とに基づいて次式を用いて瞬時値iα2[q]を算出する。   Based on the current amplitude IM and the current phase ψ [q], the estimation unit 522 calculates an instantaneous value iα2 [q] using the following equation.

iα2[q]=IM・sinψ[q] ・・・(7)   iα2 [q] = IM · sinψ [q] (7)

図6の例示では、推定部522に属して電流位相ψ[q]の正弦値を求める機能ブロックとして、演算部5sが示され、推定部522に属して当該正弦値と電流振幅IMとの乗算を実行する機能ブロックとして、乗算部5tが示されている。   In the example of FIG. 6, the calculation unit 5 s is shown as a functional block that belongs to the estimation unit 522 and obtains the sine value of the current phase ψ [q], and belongs to the estimation unit 522 to multiply the sine value and the current amplitude IM. A multiplication unit 5t is shown as a functional block for executing.

推定部523は電流振幅IMと電流位相ψ[q]とに基づいて次式を用いて瞬時値iβ2[q]を算出する。   The estimation unit 523 calculates an instantaneous value iβ2 [q] using the following equation based on the current amplitude IM and the current phase ψ [q].

iβ2[q]=IM・cosψ[q] ・・・(8)   iβ2 [q] = IM · cos ψ [q] (8)

図6の例示では、推定部523に属して電流位相ψ[q]の余弦値を求める機能ブロックとして、演算部5uが示され、推定部523に属して当該余弦値と電流振幅IMとの乗算を実行する機能ブロックとして、乗算部5vが示されている。   In the illustration of FIG. 6, the calculation unit 5 u is shown as a functional block that belongs to the estimation unit 523 and obtains the cosine value of the current phase ψ [q], and belongs to the estimation unit 523 to multiply the cosine value and the current amplitude IM. A multiplication unit 5v is shown as a functional block for executing.

式(7)(8)は式(1)(2)から理解できる通り、基本波成分についての波形の式である。   As can be understood from the equations (1) and (2), the equations (7) and (8) are equations of the waveform for the fundamental wave component.

なお図2の例示では、推定部522,523には直流成分iα0,iβ0が入力されているものの、本実施の形態では必ずしも必要ではなく、推定部522,523には直流成分iα0,iβ0が入力されていなくても良い(図6も参照)。直流成分iα0,iβ0が推定部522,523に入力される場合については第2の実施の形態で述べる。   In the example of FIG. 2, the DC components iα0 and iβ0 are input to the estimation units 522 and 523, but are not necessarily required in the present embodiment, and the DC components iα0 and iβ0 are input to the estimation units 522 and 523. It may not be done (see also FIG. 6). The case where the DC components iα0 and iβ0 are input to the estimation units 522 and 523 will be described in the second embodiment.

また所定の時点における電流位相ψ[q]の算出は必ずしも上述の態様に限らない。例えば電圧位相φ[p],φ[q]の差Δφ(=φ[q]−φ[p])を、電流位相ψ[p]に加算して電流位相ψ[q](=ψ[p]+Δφ)を算出しても良い。或いは、例えば電流位相ψまたは電圧位相φから角速度ωを求め、電流位相ψ[p]の時点と電流位相ψ[p]の時点との間の時間Δtと、角速度ωとの乗算値(=ω・Δt)を、電流位相ψ[p]に加算して電流位相ψ[q](=ψ[p]+ω・Δt)を算出しても良い。なお誘導性負荷8がモータの場合、角速度ωはモータの回転速度からも求めることができる。   The calculation of the current phase ψ [q] at a predetermined time is not necessarily limited to the above-described mode. For example, the difference Δφ (= φ [q] −φ [p]) between the voltage phases φ [p] and φ [q] is added to the current phase ψ [p], and the current phase ψ [q] (= ψ [p] ] + Δφ) may be calculated. Alternatively, for example, the angular velocity ω is obtained from the current phase ψ or the voltage phase φ, and the product of the time Δt between the time of the current phase ψ [p] and the time of the current phase ψ [p] and the angular velocity ω (= ω Δt) may be added to the current phase ψ [p] to calculate the current phase ψ [q] (= ψ [p] + ω · Δt). When the inductive load 8 is a motor, the angular speed ω can be obtained from the rotational speed of the motor.

なお、上述の例では二相の固定座標系において線電流を推定した。しかしながら、これに限らず、三相の固定座標系において線電流を推定しても良い。この場合、三相/二相変換部511は必須要件ではない。   In the above example, the line current is estimated in a two-phase fixed coordinate system. However, the present invention is not limited thereto, and the line current may be estimated in a three-phase fixed coordinate system. In this case, the three-phase / two-phase converter 511 is not an essential requirement.

三相の固定座標系で線電流を取り扱う場合は、基本波成分の波形の式として例えば次式を採用する。   When a line current is handled in a three-phase fixed coordinate system, for example, the following equation is adopted as a waveform equation of the fundamental wave component.

iu=sqrt(2/3)・IM・sinψ ・・・(9)
iv=sqrt(2/3)・IM・sin(ψ−2/3π) ・・・(10)
iw=sqrt(2/3)・IM・sin(ψ+2/3π) ・・・(11)
iu = sqrt (2/3) · IM · sinψ (9)
iv = sqrt (2/3) · IM · sin (ψ-2 / 3π) (10)
iw = sqrt (2/3) · IM · sin (ψ + 2 / 3π) (11)

図2に即して述べると、線電流検出部3は二相の線電流ix,iyを検出し、直流成分抽出部512,513によって線電流ix,iyの直流成分ix0,iy0が抽出され、減算部516,517によって線電流ix,iyの瞬時値ix[p],iy[p]から直流成分ix0,iy0を除いた交流成分の瞬時値ix2[p],iy2[p]が算出される。   Referring to FIG. 2, the line current detection unit 3 detects two-phase line currents ix and iy, and the DC component extraction units 512 and 513 extract the DC components ix0 and iy0 of the line currents ix and iy, The subtraction units 516 and 517 calculate the instantaneous values ix2 [p] and iy2 [p] of the alternating current components obtained by removing the direct current components ix0 and iy0 from the instantaneous values ix [p] and iy [p] of the line currents ix and iy. .

式(9)〜式(11)のうちx相、y相についての2つの式において、左辺のix,iyとしてix2,iy2が採用される。よって、これらの2つの式において、未知数は電流振幅IMと電流位相ψ[p]との2つである。独立した式が2つで未知数が2つであるので、当該2つの式を用いてこれらの未知数を求めることができる。つまり、電流振幅算出部514は電流振幅IMを求めることができ、力率角算出部515は電流位相ψ[p]を求めることができる。ただし、線電流ix,iyを二相の固定座標系に変換すれば、より簡易な式(3)(4)により電流振幅IMと電流位相ψ[p]とを求めることができる。   In the two expressions for the x phase and the y phase among the expressions (9) to (11), ix2 and iy2 are adopted as ix and iy on the left side. Therefore, in these two equations, there are two unknowns: current amplitude IM and current phase ψ [p]. Since there are two independent formulas and two unknowns, these two formulas can be used to find these unknowns. That is, the current amplitude calculator 514 can determine the current amplitude IM, and the power factor angle calculator 515 can determine the current phase ψ [p]. However, if the line currents ix and iy are converted into a two-phase fixed coordinate system, the current amplitude IM and the current phase ψ [p] can be obtained by simpler equations (3) and (4).

そして、力率角算出部515が式(5)により力率角θを算出し、電流位相算出部521が例えば式(6)を用いて電流位相ψ[q]を算出する。推定部522,523は電流振幅IMと電流位相ψ[q]とに基づいて上記2つの式を用いて交流成分の瞬時値ix2[q],iy2[q]を算出する。   Then, the power factor angle calculation unit 515 calculates the power factor angle θ using equation (5), and the current phase calculation unit 521 calculates the current phase ψ [q] using equation (6), for example. Based on the current amplitude IM and the current phase ψ [q], the estimation units 522 and 523 calculate the instantaneous values ix2 [q] and iy2 [q] of the AC components using the above two formulas.

また線電流検出部3が三相の線電流iu,iv,iwを検出する場合には、線電流iu,iv,iwからそれぞれの直流成分を除いた交流成分と、式(9)〜(11)を用いて上述したのと同様にして所定の時点における三相の瞬時値を推定してもよい。   When the line current detector 3 detects the three-phase line currents iu, iv, iw, the AC components obtained by removing the respective DC components from the line currents iu, iv, iw, and the equations (9) to (11) ) May be used to estimate the three-phase instantaneous value at a predetermined time in the same manner as described above.

なお、線電流検出部3が検出する少なくとも二相の線電流ix,iyと、二相の線電流iα,iβを纏めて二つの電流と表現すると、直流成分抽出部および推定部35は次のように表現できる。即ち、直流成分抽出部は二つの電流の瞬時値の一連のn個の平均をそれぞれ二つの電流の直流成分として求め、推定部35は一のタイミングにおける二つの電流の瞬時値からそれぞれ直流成分を除いて一のタイミングにおける二つの電流の交流成分の瞬時値を求め、交流成分の瞬時値と、二つの電流の基本波成分についての波形の式とに基づいて、所定の時点における交流成分の瞬時値を推定する。   If the at least two-phase line currents ix and iy detected by the line current detection unit 3 and the two-phase line currents iα and iβ are collectively expressed as two currents, the DC component extraction unit and the estimation unit 35 It can be expressed as follows. That is, the DC component extraction unit obtains a series of n averages of the instantaneous values of the two currents as the DC components of the two currents, respectively, and the estimation unit 35 calculates the DC components from the instantaneous values of the two currents at one timing. Except for the instantaneous value of the AC component of the two currents at one timing, and based on the instantaneous value of the AC component and the waveform equation for the fundamental component of the two currents, Estimate the value.

<線電流の交流成分の推定のフローチャートの具体例>
図7のフローチャートは所定周期(以下、制御周期とも呼ぶ)毎に繰り返し実行される。まずステップST1にて、線電流検出部3は線電流ix,iyを検出する電流検出フラグがセットされているかどうかを判断する。なお電流検出フラグは例えば図1の電流検出タイミング信号SHと同じ機能を有しており、以下では電流検出フラグSHと呼ぶ。この電流検出フラグSHがどのようにしてセットされるのかは後述する。ステップST1において肯定的な判断がなされれば、ステップST2にて線電流検出部3は線電流ix,iyを検出する。
<Specific Example of Flowchart for Estimating AC Component of Line Current>
The flowchart of FIG. 7 is repeatedly executed every predetermined period (hereinafter also referred to as a control period). First, in step ST1, the line current detector 3 determines whether or not a current detection flag for detecting the line currents ix and iy is set. The current detection flag has the same function as, for example, the current detection timing signal SH in FIG. 1, and is hereinafter referred to as a current detection flag SH. How the current detection flag SH is set will be described later. If an affirmative determination is made in step ST1, the line current detector 3 detects the line currents ix and iy in step ST2.

次にステップST3にて、直流成分抽出部512,513は線電流の直流成分を抽出する。なお図中のオフセット量は直流成分と同義である。次に、ステップST4にて、電流振幅算出部514が電流振幅IMを算出し、力率角算出部515が力率角θを算出する。なお図7ではステップST3,ST4の処理を纏めて符号51を付すとともに、図2ではこの処理に相当する機能ブロックとして電流振幅・位相角推定部51を示している。   Next, in step ST3, the DC component extraction units 512 and 513 extract the DC component of the line current. The offset amount in the figure is synonymous with the DC component. Next, in step ST4, the current amplitude calculation unit 514 calculates the current amplitude IM, and the power factor angle calculation unit 515 calculates the power factor angle θ. In FIG. 7, the processes of steps ST3 and ST4 are collectively denoted by reference numeral 51, and in FIG. 2, the current amplitude / phase angle estimation unit 51 is shown as a functional block corresponding to this process.

ステップST1にて否定的な判断がなされた場合又はステップST4を実行した後に、ステップST5,ST6からなる一連の第1処理と、ステップST7〜ST10からなる一連の第2処理とが実行される。第1処理及び第2処理は、そのいずれが先に実行されてもよく、あるいは例えば時分割処理などにより互いに並行して実行されてもよい。   When a negative determination is made in step ST1, or after executing step ST4, a series of first processes consisting of steps ST5 and ST6 and a series of second processes consisting of steps ST7 to ST10 are executed. Either of the first process and the second process may be executed first, or may be executed in parallel with each other by, for example, a time division process.

ここでは、先に第2処理について説明する。第2処理はステップST2〜ST4の実行の契機となる電流検出フラグSHをセット/クリアするための処理であり、例えば制御部7に属する電流検出タイミング決定部62によって実行される。   Here, the second process will be described first. The second process is a process for setting / clearing the current detection flag SH that triggers the execution of steps ST2 to ST4, and is executed by the current detection timing determination unit 62 belonging to the control unit 7, for example.

ステップST7にて、電流検出タイミング決定部62は次の制御周期における電圧位相φを算出する。より詳細には、例えば電流検出タイミング決定部62は、次の制御周期で採用される相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に基づいて電圧位相φを算出する。   In step ST7, the current detection timing determination unit 62 calculates the voltage phase φ in the next control cycle. More specifically, for example, the current detection timing determination unit 62 calculates the voltage phase φ based on the phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw * employed in the next control cycle.

次にステップST8にて、電流検出タイミング決定部62はステップST7にて算出した電圧位相φが電流検出をすべき電圧位相かどうかを判断する。なお電流検出をすべきタイミングは、上述の通り、交流電圧の周期のm倍をnで除算した算出期間毎のタイミングであり、例えば予め定められている。例えばm,nとしてそれぞれ1,6を採用し、電流を検出すべきタイミングの一つとして、電圧位相φが30度となるタイミングを採用する。このとき、電流を検出すべきタイミングは電圧位相φが30度、90度、150度、210度、270度又は330度となるタイミングである。そして、電流検出タイミング決定部62はステップST7にて算出した電圧位相φが実質的に上述の角度に相当するかどうかを判断する。例えば電圧位相φ[p]と上述の角度との偏差が最も小さい制御周期において、電圧位相φが実質的に上述の角度に相当すると判断する。   Next, in step ST8, the current detection timing determination unit 62 determines whether or not the voltage phase φ calculated in step ST7 is a voltage phase for current detection. As described above, the timing at which the current should be detected is a timing for each calculation period obtained by dividing m times the period of the AC voltage by n, and is predetermined, for example. For example, 1 and 6 are employed as m and n, respectively, and a timing at which the voltage phase φ is 30 degrees is employed as one of timings at which a current should be detected. At this time, the timing for detecting the current is the timing at which the voltage phase φ is 30 degrees, 90 degrees, 150 degrees, 210 degrees, 270 degrees, or 330 degrees. Then, the current detection timing determination unit 62 determines whether or not the voltage phase φ calculated in step ST7 substantially corresponds to the above-described angle. For example, it is determined that the voltage phase φ substantially corresponds to the above angle in the control cycle in which the deviation between the voltage phase φ [p] and the above angle is the smallest.

ステップST8にて肯定的な判断がなされれば、ステップST9にて電流検出タイミング決定部62は電流検出フラグSHをセットする。ステップST8にて否定的な判断がなされれば、ステップST10にて電流検出タイミング決定部62は電流検出フラグSHをクリアする。   If an affirmative determination is made in step ST8, the current detection timing determination unit 62 sets the current detection flag SH in step ST9. If a negative determination is made in step ST8, the current detection timing determination unit 62 clears the current detection flag SH in step ST10.

次に、第1処理について説明する。第1処理は、今回又は前の制御周期でのステップST3,ST4で求められた電流振幅IMと力率角θとに基づいて、今回の制御周期における線電流の交流成分の瞬時値を求めるための処理である。なお、図7例示では、第1処理は、ステップST1において肯定的な判断がなされた場合にも実行されている。しかしながら、ステップST1にて肯定的な判断がなされれば、ステップST2において線電流の検出が行われるので、必ずしもその制御周期における線電流を推定する必要がない。よって、第1処理はステップST1にて否定的な判断がなされたときのみ実行されてもよい。ここでは図7の例示に沿って説明する。   Next, the first process will be described. In the first process, the instantaneous value of the AC component of the line current in the current control cycle is obtained based on the current amplitude IM and the power factor angle θ obtained in steps ST3 and ST4 in the current or previous control cycle. It is processing of. In the example of FIG. 7, the first process is also executed when a positive determination is made in step ST1. However, if a positive determination is made in step ST1, the line current is detected in step ST2, so it is not always necessary to estimate the line current in that control cycle. Therefore, the first process may be executed only when a negative determination is made in step ST1. Here, it demonstrates along the illustration of FIG.

ステップST5にて、電流位相算出部521は電圧位相φと力率角θとに基づいて電流位相ψを算出する。なお、ステップST1にて肯定的な判断がなされれば、理想的にはステップST5にて算出される電流位相ψはステップST4で算出される電流位相ψと同じ値を採り得る。一方で、例えば力率角θがローパスフィルタなどで平均化されれば、ステップST4,ST5において電流位相ψは異なり得る。   In step ST5, the current phase calculation unit 521 calculates the current phase ψ based on the voltage phase φ and the power factor angle θ. If a positive determination is made in step ST1, ideally, the current phase ψ calculated in step ST5 can take the same value as the current phase ψ calculated in step ST4. On the other hand, for example, if the power factor angle θ is averaged by a low-pass filter or the like, the current phase ψ may be different in steps ST4 and ST5.

次にステップST6にて、推定部522,523は電流振幅IMと電流位相ψとを用いて線電流の交流成分の瞬時値を算出する。なお、図7ではステップST5,ST6の処理を纏めて符号52を付すと共に、図3にはこの処理に相当する機能ブロックとして電流推定部52が示されている。   Next, in step ST6, the estimation parts 522 and 523 calculate the instantaneous value of the AC component of the line current using the current amplitude IM and the current phase ψ. In FIG. 7, the processes of steps ST5 and ST6 are collectively denoted by reference numeral 52, and FIG. 3 shows a current estimation unit 52 as a functional block corresponding to this process.

以上の動作によって、制御周期毎に交流電流の瞬時値を推定することができる。   With the above operation, the instantaneous value of the alternating current can be estimated for each control period.

第2の実施の形態.
第1の実施の形態では、検出した線電流の瞬時値を用いて所定の時点における交流成分の瞬時値を推定した。第2の実施の形態では、線電流のオフセットも考慮して所定時点における線電流を推定することを企図する。
Second embodiment.
In the first embodiment, the instantaneous value of the AC component at a predetermined time point is estimated using the detected instantaneous value of the line current. In the second embodiment, the line current at a predetermined time point is estimated in consideration of the offset of the line current.

第2の実施の形態にかかる電力変換装置1の概念的な構成の一例は図1のそれと同様である。第2の実施の形態では、図8に例示するように、推定部522,523には直流成分iα0,iβ0が入力される。推定部522,523は、第1の実施の形態で説明したように、所定の時点における交流成分の瞬時値を算出する。第2の実施の形態では、推定部522,523は算出した交流成分の瞬時値にそれぞれ直流成分iα0,iβ0を加算して、所定の時点における線電流の瞬時値を算出する。   An example of a conceptual configuration of the power conversion device 1 according to the second embodiment is the same as that of FIG. In the second embodiment, as illustrated in FIG. 8, DC components iα0 and iβ0 are input to the estimation units 522 and 523. As described in the first embodiment, the estimation units 522 and 523 calculate the instantaneous value of the AC component at a predetermined time. In the second embodiment, the estimation units 522 and 523 add the DC components iα0 and iβ0 to the calculated instantaneous values of the AC components, respectively, to calculate the instantaneous value of the line current at a predetermined time point.

図8の例示では、推定部522,523に属して交流成分の瞬時値iα2[q],iβ2[q]にそれぞれ直流成分iα0,iβ0を加える機能ブロックとして、加算部5w,5xがそれぞれ示されている。   In the example of FIG. 8, addition units 5w and 5x are shown as function blocks belonging to the estimation units 522 and 523 and adding the DC components iα0 and iβ0 to the instantaneous values iα2 [q] and iβ2 [q] of the AC components, respectively. ing.

これにより、線電流の直流成分(いわゆるオフセット量)も考慮に入れて、所定時点における線電流の瞬時値を推定することができる。   Thus, the instantaneous value of the line current at a predetermined time can be estimated in consideration of the direct current component (so-called offset amount) of the line current.

そして例えばスイッチング生成部6が、上述のようにして推定した線電流と線電流指令値との偏差に基づいて当該偏差が小さくなるようにスイッチング信号を生成する場合には、線電流のオフセットが低減される。線電流のオフセットは損失増加や電力の脈動の原因となる。また誘導性負荷がモータである場合、トルク脈動・回転速度の脈動を招き、その脈動が高ければ脱調を招き得る。よって、このようなオフセットの低減は有効である。   For example, when the switching generator 6 generates the switching signal so that the deviation becomes small based on the deviation between the line current estimated as described above and the line current command value, the offset of the line current is reduced. Is done. Line current offset causes increased loss and power pulsation. Further, when the inductive load is a motor, torque pulsation / rotation speed pulsation is caused, and if the pulsation is high, step-out can be caused. Therefore, such offset reduction is effective.

なお、推定部522,523は直流成分をそのまま交流成分の瞬時値に加算するのではなく、直流成分になんらかの補正を行って交流成分の瞬時値に加算しても良い。例えば線電流検出部3の装置として生じる検出誤差を考慮して、直流成分を補正しても良い。また第1の実施の形態では、直流成分を補正してこれを0として、この値を交流成分の瞬時値に加算している、と把握することもできる。   Note that the estimation units 522 and 523 may not add the direct current component to the instantaneous value of the alternating current component as it is, but may perform some correction on the direct current component and add it to the instantaneous value of the alternating current component. For example, the DC component may be corrected in consideration of a detection error that occurs as a device of the line current detection unit 3. In the first embodiment, it can also be understood that the DC component is corrected and set to 0, and this value is added to the instantaneous value of the AC component.

第3の実施の形態.
第2の実施の形態にかかる電力変換装置1の概念的な構成の一例は図1のそれと同様である。第3の実施の形態では、線電流検出部3の検出方法と、その関連について述べる。
Third embodiment.
An example of a conceptual configuration of the power conversion device 1 according to the second embodiment is the same as that of FIG. In the third embodiment, a detection method of the line current detection unit 3 and its relation will be described.

線電流検出部3は直流電流検出部31と直流電流/線電流対応部32とを備えている。直流電流検出部31は直流線LH,LLを流れる直流電流Idcを検出する。図1の例示では直流電流検出部31は直流線LLに設けられているものの、直流線LHに設けられていても良い。直流電流/線電流対応部32は直流電流検出部31から直流電流Idcを受け取り、スイッチング信号生成部6からスイッチング信号Sを受け取る。直流電流/線電流対応部32はスイッチング信号Sに基づいてスイッチング素子S1〜S6のスイッチングパターンを認識し、直流電流検出部31によって検出された直流電流Idcを、このスイッチングパターンに基づいた所定の相の線電流とみなす。以下、この点について詳述する。まずインバータ2の制御について説明することでスイッチングパターンについて説明し、当該スイッチングパターンと、線電流との関係について説明する。   The line current detection unit 3 includes a DC current detection unit 31 and a DC current / line current corresponding unit 32. The direct current detector 31 detects a direct current Idc flowing through the direct current lines LH and LL. In the illustration of FIG. 1, the DC current detection unit 31 is provided on the DC line LL, but may be provided on the DC line LH. The direct current / line current correspondence unit 32 receives the direct current Idc from the direct current detection unit 31 and the switching signal S from the switching signal generation unit 6. The direct current / line current correspondence unit 32 recognizes the switching pattern of the switching elements S1 to S6 based on the switching signal S, and converts the direct current Idc detected by the direct current detection unit 31 into a predetermined phase based on the switching pattern. Is regarded as the line current. Hereinafter, this point will be described in detail. First, the switching pattern will be described by describing the control of the inverter 2, and the relationship between the switching pattern and the line current will be described.

<インバータ2の制御>
インバータ2はスイッチング信号Sによって以下で述べるように制御される。まず、同じ交流線に接続される上側のスイッチング素子および下側のスイッチング素子は相互に排他的に導通する。即ち、スイッチング素子S1,S4は相互に排他的に導通し、スイッチング素子S2,S5は相互に排他的に導通し、スイッチング素子S3,S6は相互に排他的に導通する。これは、直流線LH,LLが短絡して各スイッチング素子S1〜S6に大電流が流れることを防止するためである。
<Control of inverter 2>
The inverter 2 is controlled by the switching signal S as described below. First, the upper switching element and the lower switching element connected to the same AC line are electrically connected to each other exclusively. That is, the switching elements S1 and S4 conduct exclusively with each other, the switching elements S2 and S5 conduct exclusively with each other, and the switching elements S3 and S6 conduct exclusively with each other. This is to prevent the DC lines LH and LL from being short-circuited and a large current from flowing through the switching elements S1 to S6.

したがって、スイッチング素子S1〜S6のスイッチングパターンとして8種類のパターンが存在する。上側および下側のスイッチング素子が導通することをそれぞれ「1」「0」で示し、各相のスイッチングパターンを並べて表すと、スイッチング素子S1〜S6のスイッチングパターンは次の8種類である。即ち、スイッチングパターンは、(000)(001)(010)(011)(100)(101)(110)(111)である。例えば下側のスイッチング素子S4,S5が導通し、上側のスイッチング素子S3が導通するときにはスイッチングパターン(001)が採用される。   Accordingly, there are eight types of patterns as the switching patterns of the switching elements S1 to S6. When “1” and “0” indicate that the upper and lower switching elements are conductive, and the switching patterns of the respective phases are shown side by side, the switching patterns of the switching elements S1 to S6 are the following eight types. That is, the switching pattern is (000) (001) (010) (011) (100) (101) (110) (111). For example, the switching pattern (001) is employed when the lower switching elements S4 and S5 are conductive and the upper switching element S3 is conductive.

また、これらのスイッチングパターンが採用されるときにインバータ2が出力する電圧(交流線Pu,Pv,Pwに印加される相電圧)についてのベクトルを、上記数字の並びを2進数の数字と把握し、これを10進数で表して、それぞれ電圧ベクトルV0〜V7と表す。例えばスイッチングパターン(100)が採用されるときには電圧ベクトルV4が採用される。   In addition, when these switching patterns are adopted, the vector of the voltage output by the inverter 2 (phase voltage applied to the AC lines Pu, Pv, Pw) is grasped as a binary number. These are represented by decimal numbers and are represented as voltage vectors V0 to V7, respectively. For example, when the switching pattern (100) is employed, the voltage vector V4 is employed.

図9は電圧ベクトルV0〜V7の位置関係を示す電圧ベクトル図である。各電圧ベクトルV1〜V6はこれらの始点を中心点に一致させそれらの終点を放射状に外側に向けて配置される。各電圧ベクトルV1〜V6の終点同士を結ぶと正六角形を構成する。電圧ベクトルV0,V7に対応するスイッチングパターンでは交流線Pu,Pv,Pwが互いに短絡されるので、電圧ベクトルV0,V7は大きさを有さない。よって電圧ベクトルV0,V7は中心点に配置される。以下では電圧ベクトルV0,V7を零電圧ベクトルとも呼び、電圧ベクトルV1〜V6を非零電圧ベクトルとも呼ぶ。なお、上述の説明から理解できるように、非零電圧ベクトルV1〜V6においては、交流線Pu,Pv,Pwのうち、直流線LH,LLの一方が1つの交流線と導通し、他方が2つの交流線と導通する。また零電圧ベクトルV0,V7においては、交流線Pu,Pv,Pwの全てが直流線LHまたは直流線LLと導通する。以下では、図9に例示するように、非零電圧ベクトルのうち周方向で隣り合う二者の間の領域を領域R1〜R6と呼ぶ。   FIG. 9 is a voltage vector diagram showing the positional relationship between the voltage vectors V0 to V7. The voltage vectors V1 to V6 are arranged such that their start points coincide with the center point and their end points are radially directed outward. When the end points of the voltage vectors V1 to V6 are connected, a regular hexagon is formed. In the switching pattern corresponding to the voltage vectors V0 and V7, the AC lines Pu, Pv and Pw are short-circuited with each other, so that the voltage vectors V0 and V7 have no magnitude. Therefore, the voltage vectors V0 and V7 are arranged at the center point. Hereinafter, the voltage vectors V0 and V7 are also called zero voltage vectors, and the voltage vectors V1 to V6 are also called non-zero voltage vectors. As can be understood from the above description, in the non-zero voltage vectors V1 to V6, of the AC lines Pu, Pv, and Pw, one of the DC lines LH and LL is electrically connected to one AC line and the other is 2 Conduction with two AC lines. In the zero voltage vectors V0 and V7, all of the AC lines Pu, Pv and Pw are electrically connected to the DC line LH or the DC line LL. Hereinafter, as illustrated in FIG. 9, regions between two adjacent non-zero voltage vectors in the circumferential direction are referred to as regions R <b> 1 to R <b> 6.

さて制御部7は、各領域R1〜R6を構成する2つの非零電圧ベクトルVi,Vj(i,j=1〜6,i≠j)と零電圧ベクトルV0(或いは零電圧ベクトルV7)とを所定周期Tにおいて適宜に採用する。換言すれば、6つのスイッチングパターン(001)(010)(011)(100)(101)(110)のうち互いに異なる2つのスイッチングパターンと、スイッチングパターン(000)(或いはスイッチングパターン(111))が所定周期において採用される。所定周期Tにおける平均的な電圧ベクトルVは各電圧ベクトルの合成で表される。よって以下では電圧ベクトルVを合成電圧ベクトルと呼ぶ。例えば所定周期Tにおいて領域R1を構成する電圧ベクトルV0,V4,V6がそれぞれ期間t0,t4,t6(t0,t4,t6≧0,T=t0+t4+t6)に渡って採用される。言い換えれば、期間t0,t4,t6においてそれぞれスイッチングパターン(000)(100)(110)が採用される。このときの合成電圧ベクトルVは次式で表される。   Now, the control unit 7 generates two non-zero voltage vectors Vi and Vj (i, j = 1 to 6, i ≠ j) and a zero voltage vector V0 (or zero voltage vector V7) that constitute each of the regions R1 to R6. It adopts suitably in the predetermined period T. In other words, two different switching patterns among the six switching patterns (001) (010) (011) (100) (101) (110) and the switching pattern (000) (or the switching pattern (111)). It is adopted in a predetermined cycle. An average voltage vector V in the predetermined period T is expressed by a combination of the voltage vectors. Therefore, the voltage vector V is hereinafter referred to as a combined voltage vector. For example, the voltage vectors V0, V4, V6 constituting the region R1 in the predetermined period T are employed over the periods t0, t4, t6 (t0, t4, t6 ≧ 0, T = t0 + t4 + t6), respectively. In other words, switching patterns (000), (100), and (110) are employed in the periods t0, t4, and t6, respectively. The combined voltage vector V at this time is expressed by the following equation.

V=(t0・V0+t4・V4+t6・V6)/T ・・・(12)   V = (t0 · V0 + t4 · V4 + t6 · V6) / T (12)

制御部7は所定周期T毎に期間t0,t4,t6を適宜に調整して電圧ベクトルV0,V4,V6を採用することで、電圧ベクトルVをその大きさを一定に保ちつつも、領域R1内において中心点を中心として電圧ベクトルVの方向を回転させることができる。同様にして、制御部7が領域R2内において電圧ベクトルV0(V7),V2,V6を適宜に採用する。領域R3〜R6内においても同様である。これによって合成電圧ベクトルVを、その大きさを一定に保ちつつも、その方向を回転させることができる。よって交流線Pu,Pv,Pwには三相交流電圧が出力されることになる。なお、合成電圧ベクトルVの大きさが交流線Pu,Pv,Pwから出力される三相交流電圧の振幅に相当し、角速度の逆数が三相交流電圧の周期に相当する。よって大きさも角速度も一定であれば当該三相交流電圧は対称三相交流電圧となる。   The control unit 7 appropriately adjusts the periods t0, t4, and t6 for each predetermined period T and adopts the voltage vectors V0, V4, and V6, so that the magnitude of the voltage vector V is kept constant while the region R1 is maintained. The direction of the voltage vector V can be rotated around the center point. Similarly, the control unit 7 appropriately employs voltage vectors V0 (V7), V2, and V6 in the region R2. The same applies to the regions R3 to R6. As a result, the direction of the synthesized voltage vector V can be rotated while keeping the magnitude constant. Therefore, a three-phase AC voltage is output to the AC lines Pu, Pv, and Pw. The magnitude of the combined voltage vector V corresponds to the amplitude of the three-phase AC voltage output from the AC lines Pu, Pv, Pw, and the reciprocal of the angular velocity corresponds to the period of the three-phase AC voltage. Therefore, if the magnitude and the angular velocity are constant, the three-phase AC voltage is a symmetric three-phase AC voltage.

以上のように、制御部7は所定周期T毎に互いに異なる非零電圧ベクトルVi,Vjと零電圧ベクトルとをそれぞれ期間ti(≧0),tj(≧0),t0(或いはt7、或いはt0+t7)に渡って採用する。言い換えれば、上側および下側のスイッチング素子群の一方に属するスイッチング素子の2つと他方に属するスイッチング素子の一つとが導通するスイッチングパターン(001)(010)(011)(100)(101)(110)のうち、互いに異なる2つのスイッチングパターンがそれぞれ期間ti,tjに渡って採用され、上側および下側のスイッチング素子群の一方のみに属する3つのスイッチング素子を導通させるスイッチパターン(000)(111)のうち少なくともいずれか一つがそれぞれ少なくとも期間t0,t7に渡って採用される。   As described above, the control unit 7 sets the non-zero voltage vectors Vi and Vj and the zero voltage vector which are different from each other for each predetermined period T to the periods ti (≧ 0), tj (≧ 0), t0 (or t7, or t0 + t7). ). In other words, switching patterns (001) (010) (011) (100) (101) (110) in which two switching elements belonging to one of the upper and lower switching element groups and one of the switching elements belonging to the other conduct. ), Two different switching patterns are employed over the periods ti and tj, respectively, and switch patterns (000) and (111) for conducting three switching elements belonging to only one of the upper and lower switching element groups. At least one of them is employed over at least the periods t0 and t7.

<線電流検出>
上述の各スイッチングパターンが採用されているときにインバータ2に流れる電流について考察する。なお上述の通りスイッチングパターンは電圧ベクトルと対応するので、以下では電圧ベクトルを用いて説明する。図10〜図17はそれぞれ電圧ベクトルV0〜V7が採用されたときのインバータ2に流れる電流を示している。図10,17に示すように零電圧ベクトルV0,V7が採用されている場合は、交流線Pu,Pv,Pwが互いに短絡するので、直流線LH,LLには直流電流Idcが流れない。
<Line current detection>
Consider the current flowing through the inverter 2 when each of the switching patterns described above is employed. Since the switching pattern corresponds to the voltage vector as described above, the following description will be made using the voltage vector. 10 to 17 show currents flowing through the inverter 2 when the voltage vectors V0 to V7 are employed, respectively. When zero voltage vectors V0 and V7 are employed as shown in FIGS. 10 and 17, the AC lines Pu, Pv and Pw are short-circuited with each other, so that no DC current Idc flows through the DC lines LH and LL.

図11に示すように非零電圧ベクトルV1が採用されるときには上側のスイッチング素子S3と下側のスイッチング素子S4,S5とが導通する。したがって直流線LHを流れる直流電流Idcはスイッチング素子S3を経由して線電流iwとして交流線Pwを正の方向に流れる。かかる線電流iwは誘導性負荷8において分岐する。分岐された2つの電流は線電流iu,ivとしてそれぞれ交流線Pu,Pvを負の方向に流れる。線電流iu,ivはそれぞれスイッチング素子S4,S5を経由して直流線LLにおいて合流し、直流電流Idcとして流れる。したがって、非零電圧ベクトルV1が採用されているときには直流電流Idcは線電流iwと等しい。   As shown in FIG. 11, when the non-zero voltage vector V1 is employed, the upper switching element S3 and the lower switching elements S4 and S5 are brought into conduction. Therefore, the DC current Idc flowing through the DC line LH flows through the AC line Pw in the positive direction as the line current iw via the switching element S3. The line current iw branches at the inductive load 8. The two branched currents flow in the negative direction through the AC lines Pu and Pv as line currents iu and iv, respectively. The line currents iu and iv are merged in the DC line LL via the switching elements S4 and S5, respectively, and flow as a DC current Idc. Therefore, when the non-zero voltage vector V1 is adopted, the direct current Idc is equal to the line current iw.

また図13に示すように非零電圧ベクトルV3が採用されるときには、上側のスイッチング素子S2,S3と下側のスイッチング素子S4とが導通する。したがって直流線LHを流れる直流電流Idcは分岐してそれぞれスイッチング素子S2,S3を経由して線電流iv,iwとして交流線Pv,Pwを正の方向に流れる。かかる線電流iv,iwは誘導性負荷8において合流して線電流iuとして交流線Puを負の方向に流れる。線電流iuはスイッチング素子S4を経由して直流電流Idcとして直流線LLを流れる。したがって、非零電圧ベクトルV3が採用されているときには直流電流Idcは、負の値を有する線電流iuと対応する。以下では、線電流が負であることを表現すべく、その符号にマイナスを付与する。   As shown in FIG. 13, when the non-zero voltage vector V3 is employed, the upper switching elements S2 and S3 and the lower switching element S4 are brought into conduction. Therefore, the DC current Idc flowing through the DC line LH branches and flows through the AC lines Pv and Pw in the positive direction as line currents iv and iw via the switching elements S2 and S3, respectively. The line currents iv and iw are combined at the inductive load 8 and flow in the negative direction through the AC line Pu as the line current iu. The line current iu flows through the DC line LL as the DC current Idc via the switching element S4. Therefore, when non-zero voltage vector V3 is employed, DC current Idc corresponds to line current iu having a negative value. In the following, in order to express that the line current is negative, a minus sign is given to the sign.

図12、図15〜図16に示すように、他の非零電圧ベクトルV2,V4〜V6が採用されるときにも直流電流Idcと線電流とが対応付けられる。図9には各非零電圧ベクトルに対応する線電流が付記されている。   As shown in FIGS. 12 and 15 to 16, the direct current Idc and the line current are also associated when the other non-zero voltage vectors V 2 and V 4 to V 6 are employed. In FIG. 9, the line current corresponding to each non-zero voltage vector is added.

図9に示されるように、非零電圧ベクトルV1〜V6が採用されているときには直流電流Idcは線電流iu,iv,iwのいずれかと対応する。したがって、直流電流Idcを、非零電圧ベクトルに基づいて決定される相の線電流として推定することができる。例えば非零電圧ベクトルV4が採用される期間において直流電流Idcを線電流iuとして検出する(図15も参照)。   As shown in FIG. 9, when the non-zero voltage vectors V1 to V6 are adopted, the direct current Idc corresponds to one of the line currents iu, iv, and iw. Therefore, the direct current Idc can be estimated as a line current of a phase determined based on the non-zero voltage vector. For example, the DC current Idc is detected as the line current iu during the period in which the non-zero voltage vector V4 is employed (see also FIG. 15).

またインバータ2の制御について上述したように、所定周期T毎に非零電圧ベクトルVi,Vjがそれぞれ期間ti,tjに渡って採用される。しかも図9から理解できるように、各領域R1〜R6で採用される非零電圧ベクトルVi,Vjについて、直流電流Idcと一致する線電流の相は互いに異なる。例えば領域R1で採用される非零電圧ベクトルV4,V6について考慮すると、非零電圧ベクトルV4が採用される期間t4では直流電流Idcはu相の線電流と対応し、非零電圧ベクトルV6が採用される期間t6直流電流Idcはw相の線電流−iwと対応する。したがって所定周期T内の期間ti,tjにおいて直流電流Idcをそれぞれ異なる2相の線電流として検出することができる。3相の線電流iu,iv,iwの総和は零であるので、検出した2相の線電流から残りの1相の線電流を算出することもできる。よってこの場合には所定周期T毎に3相の線電流が算出される。   Further, as described above for the control of the inverter 2, the non-zero voltage vectors Vi and Vj are adopted over the periods ti and tj, respectively, for each predetermined period T. Moreover, as can be understood from FIG. 9, the phase of the line current that matches the direct current Idc is different for the non-zero voltage vectors Vi and Vj employed in the regions R1 to R6. For example, considering the non-zero voltage vectors V4 and V6 employed in the region R1, the DC current Idc corresponds to the u-phase line current in the period t4 when the non-zero voltage vector V4 is employed, and the non-zero voltage vector V6 is employed. Period t6 direct current Idc corresponds to w-phase line current -iw. Therefore, the DC current Idc can be detected as two different phase currents in the periods ti and tj within the predetermined period T. Since the sum of the three-phase line currents iu, iv, and iw is zero, the remaining one-phase line current can be calculated from the detected two-phase line current. Therefore, in this case, a three-phase line current is calculated every predetermined period T.

<期間の補正>
しかしながら実際には期間ti,tjの少なくともいずれか一方が直流電流Idcを検出するために必要な期間よりも短い場合が生じ、その期間において適切に直流電流Idcを検出できない。この点について以下に説明する。
<Period correction>
However, in reality, at least one of the periods ti and tj may be shorter than the period necessary for detecting the DC current Idc, and the DC current Idc cannot be detected appropriately during that period. This will be described below.

図18は所定周期Tにおけるスイッチング素子S1〜S3の導通/非導通と直流電流Idcの一例を示している。図18の例示では、期間t0,t4,t6,t7に渡ってそれぞれ電圧ベクトルV0,V4,V6,V7が採用されている。即ち、図18は領域R1における一例を示している。さて図18の例示では所定周期Tの始期においてスイッチング素子S1〜S3は非導通である。そして、所定周期Tの始期から期間t0が経過したときにスイッチング素子S1が導通し、スイッチング素子S1が導通を開始した時点から期間t4が経過したときにスイッチング素子S2が導通し、スイッチング素子S2が導通を開始した時点から期間t6が経過したときにスイッチング素子S3が導通している。   FIG. 18 shows an example of conduction / non-conduction of the switching elements S1 to S3 and the direct current Idc in the predetermined period T. In the illustration of FIG. 18, the voltage vectors V0, V4, V6, and V7 are employed over the periods t0, t4, t6, and t7, respectively. That is, FIG. 18 shows an example in the region R1. In the illustration of FIG. 18, the switching elements S <b> 1 to S <b> 3 are non-conductive at the beginning of the predetermined period T. Then, the switching element S1 is turned on when the period t0 has elapsed from the start of the predetermined period T, the switching element S2 is turned on when the period t4 has elapsed from the time when the switching element S1 starts to be turned on, and the switching element S2 is turned on. When the period t6 has elapsed since the start of conduction, the switching element S3 is conducting.

そして図18に例示するように、直流電流Idcはスイッチング素子S1〜S3の導通/非導通の切り替えによって過渡的には脈動する。かかる過渡的な脈動は期間の経過と共に低減して直流電流Idcは安定する。なお図18の例示では脈動から安定までの期間が期間t11で表されている。一般的には、このような期間t11を避けて直流電流Idcが検出される。   Then, as illustrated in FIG. 18, the direct current Idc pulsates transiently by switching between conduction / non-conduction of the switching elements S <b> 1 to S <b> 3. Such transient pulsation decreases with the passage of time, and the DC current Idc becomes stable. In the example of FIG. 18, the period from pulsation to stability is represented by a period t11. In general, the direct current Idc is detected while avoiding such a period t11.

しかしながら図19に例示するように期間t6が期間t11よりも短ければ、適切な精度で期間t6における直流電流Idcを検出できない。   However, as illustrated in FIG. 19, if the period t6 is shorter than the period t11, the DC current Idc in the period t6 cannot be detected with appropriate accuracy.

また線電流検出部3が直流電流Idcの値をアナログからデジタルに変換する場合であれば、かかる変換にも期間t13を要する。したがって、たとえ過渡的な脈動が非常に小さく期間t11が無視できる程度に小さいとしても、期間t6が期間t13よりも短いときにはその期間t6において直流電流Idcを検出できない。   Further, if the line current detection unit 3 converts the value of the direct current Idc from analog to digital, such conversion also requires a period t13. Therefore, even if the transient pulsation is very small and the period t11 is negligibly small, the DC current Idc cannot be detected in the period t6 when the period t6 is shorter than the period t13.

図19の例示では、期間t4は直流電流Idcの検出に必要な期間tref(図19の例示では期間t11,t13の和)よりも長い。よって、期間t4のうち最初の期間t11と最後の期間t13を除いた期間t12において直流電流Idcの検出することで、適切な精度で直流電流Idcを検出できる。一方、期間t6は期間trefよりも短い。よって期間t6において直流電流Idcを適切な精度で検出できない。したがって、図19の例示では、所定周期Tにおいて1相の線電流iuの値を取得することができるものの、他の2相の線電流iv,iwを適切な精度で取得できない。また例えば所定周期Tにおいて期間ti,tjの両方が期間trefよりも短いときには、所定周期Tにおいて1相の線電流すら適切な精度で検出できない。   In the example of FIG. 19, the period t4 is longer than the period tref necessary for detecting the DC current Idc (in the example of FIG. 19, the sum of the periods t11 and t13). Therefore, by detecting the DC current Idc in the period t12 excluding the first period t11 and the last period t13 in the period t4, the DC current Idc can be detected with appropriate accuracy. On the other hand, the period t6 is shorter than the period tref. Therefore, the DC current Idc cannot be detected with appropriate accuracy during the period t6. Accordingly, in the example of FIG. 19, although the value of the one-phase line current iu can be acquired in the predetermined period T, the other two-phase line currents iv and iw cannot be acquired with appropriate accuracy. For example, when both the periods ti and tj are shorter than the period tref in the predetermined period T, even a one-phase line current cannot be detected with appropriate accuracy in the predetermined period T.

さて期間ti,tjが期間trefよりも短いという事象は、例えば合成電圧ベクトルVが各非零電圧ベクトルV1〜V6の近傍に位置する、若しくは零電圧ベクトルV0,V7の近傍に位置するときに生じる。例えば図20を参照して、合成電圧ベクトルVが領域R1に位置して非零電圧ベクトルV4の近傍に位置する場合、期間t6が期間trefよりも短い。図20では、期間ti,tjのいずれか一方のみが期間trefよりも短い領域を斜線のハッチングで示し、期間ti,tjの両方が期間trefよりも短い領域を砂地のハッチングで示している。   The event that the periods ti and tj are shorter than the period tref occurs, for example, when the combined voltage vector V is located in the vicinity of the non-zero voltage vectors V1 to V6 or in the vicinity of the zero voltage vectors V0 and V7. . For example, referring to FIG. 20, when combined voltage vector V is located in region R1 and in the vicinity of non-zero voltage vector V4, period t6 is shorter than period tref. In FIG. 20, a region where only one of the periods ti and tj is shorter than the period tref is indicated by hatching, and a region where both the periods ti and tj are shorter than the period tref is indicated by hatching of sand.

第3の実施の形態では、これらの領域においても線電流検出を可能にすべく、図1に例示するように、電力変換装置1は補正部63を有している。補正部63は、線電流検出部3によって線電流を検出すべきタイミングを含む所定周期Tの各々において、期間ti,tjの少なくとも何れか一方が期間trefよりも短いときに、その所定周期Tにおいて期間ti,tjの両方が期間tref以上となるように補正を行う。   In the third embodiment, the power conversion device 1 includes a correction unit 63 as illustrated in FIG. 1 so as to enable line current detection in these regions. In each of the predetermined periods T including the timing at which the line current detection unit 3 should detect the line current, the correction unit 63 performs at the predetermined period T when at least one of the periods ti and tj is shorter than the period tref. Correction is performed so that both the periods ti and tj are equal to or longer than the period tref.

図18,19から理解できるように、期間ti,tjの調整はスイッチング素子S1〜S3の導通/非導通のタイミングを調整することで実行することができる。よって、補正部63はスイッチング信号Sを調整することで期間ti,tjの補正を行う。これはたとえばスイッチング信号Sを生成するための相電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*などを調整することでも実現できる。   As can be understood from FIGS. 18 and 19, the adjustment of the periods ti and tj can be performed by adjusting the conduction / non-conduction timing of the switching elements S1 to S3. Therefore, the correction unit 63 corrects the periods ti and tj by adjusting the switching signal S. This can be realized, for example, by adjusting the phase voltage command values Vu *, Vv *, Vw * and the like for generating the switching signal S.

この補正部63の補正によって、電流検出すべきタイミング、即ち交流電圧のm周期をnで除算した期間毎(例えば電圧位相60度毎)のタイミングが、所定周期Tに含まれている場合、その所定周期Tにおいて期間ti,tjの両方が期間tref以上となる。したがって、線電流検出部3はこの期間ti,ijにおいて適切に線電流ix,iyを検出することができる。   If the predetermined period T includes the timing at which the current is detected by the correction of the correction unit 63, that is, the timing of every period (for example, every 60 degrees of voltage phase) obtained by dividing the m period of the AC voltage by n, In the predetermined period T, both the periods ti and tj are longer than the period tref. Therefore, the line current detection unit 3 can appropriately detect the line currents ix and iy during the periods ti and ij.

このような電力変換装置において、第1又は第2の実施の形態と同様に、推定部35は所定の時点における交流成分の瞬時値を推定するところ、当該所定の時点は期間ti,tjの少なくとも何れか一方が期間trefよりも小さい所定周期Tに含まれる。換言すれば、合成電圧ベクトルVが斜線または砂地のハッチングの領域内に位置するタイミングでの交流成分の瞬時値が推定される。   In such a power conversion device, as in the first or second embodiment, the estimation unit 35 estimates the instantaneous value of the alternating current component at a predetermined time, and the predetermined time is at least in the periods ti and tj. Either one is included in a predetermined cycle T that is smaller than the period tref. In other words, the instantaneous value of the AC component at the timing when the combined voltage vector V is located within the hatched area or the hatched area of the sand is estimated.

交流成分を推定するためには、期間ti,tjが期間tref以上であることを必要としないので、補正部63は所定の時点を含む所定周期Tにおける期間ti,tjを補正する必要はない。一方で、期間ti,tjを補正すれば、本来出力すべき交流電圧とは異なる波形の交流電圧が出力されてその波形が歪むところ、第3の実施の形態では期間ti,tjを補正する必要性を低減できるので、当該歪みの低減に資することができる。   In order to estimate the alternating current component, the periods ti and tj do not need to be equal to or longer than the period tref, and therefore the correction unit 63 does not need to correct the periods ti and tj in the predetermined cycle T including a predetermined time point. On the other hand, if the periods ti and tj are corrected, an AC voltage having a waveform different from the AC voltage to be originally output is output and the waveform is distorted. In the third embodiment, the periods ti and tj need to be corrected. Therefore, the distortion can be reduced.

なお、期間ti,tjの両方が期間tref以上である所定周期Tに含まれる所定の時点での、交流成分の瞬時値を推定してもよいことは当然である。   Of course, the instantaneous value of the alternating current component may be estimated at a predetermined time point included in the predetermined period T in which both the periods ti and tj are equal to or longer than the period tref.

また例えば、合成電圧ベクトルVの軌跡が図20の砂地のハッチングを付与された領域で円を描くとき、従来であれば、線電流の瞬時値を検出するたびに期間ti,tjの補正が必要であった。一方、第3の実施の形態によれば、交流電圧の一周期(合成電圧ベクトルVの1回転)において、線電流の瞬時値を検出するn/m回(例えば6回)だけ期間ti,tjの補正を行えばよい。これにより、交流電圧の歪みを抑制できる。   Further, for example, when a circle is drawn in the area where the locus of the composite voltage vector V is hatched in the sandy area of FIG. 20, it is necessary to correct the periods ti and tj each time an instantaneous value of the line current is detected. Met. On the other hand, according to the third embodiment, in one cycle of the AC voltage (one rotation of the combined voltage vector V), the periods ti, tj are detected n / m times (for example, 6 times) for detecting the instantaneous value of the line current. May be corrected. Thereby, distortion of an alternating voltage can be suppressed.

また電流を検出すべきタイミングは、期間ti,tjの両方が期間tref以上である所定周期Tに含まれることが望ましい。換言すれば、合成電圧ベクトルVが図20の白抜きの領域に位置するタイミングで、電流検出を行うことが望ましい。これを満足しやすくするように、電流検出タイミングは電圧位相φが実質的に30度、90度、150度、210度、270度及び330度を採るタイミングであることが望ましい。なぜなら、合成電圧ベクトルVの大きさが小さい場合であっても、他のタイミングに比べて、合成電圧ベクトルVが白抜きの領域に位置しやすいからである。   Further, it is desirable that the timing for detecting the current be included in a predetermined cycle T in which both the periods ti and tj are equal to or longer than the period tref. In other words, it is desirable to perform current detection at the timing when the combined voltage vector V is located in the white area in FIG. In order to easily satisfy this, it is desirable that the current detection timing is a timing at which the voltage phase φ takes substantially 30 degrees, 90 degrees, 150 degrees, 210 degrees, 270 degrees, and 330 degrees. This is because, even when the magnitude of the synthesized voltage vector V is small, the synthesized voltage vector V is more likely to be located in a white area than at other timings.

2 インバータ
3 線電流検出部
31 直流電流検出部
32 直流電流/線電流対応部
53 推定部
61 電圧位相取得部
63 補正部
512,513 直流成分抽出部
514 電流振幅算出部
515 力率角算出部
521 電流位相算出部
2 Inverter 3 Line Current Detection Unit 31 DC Current Detection Unit 32 DC Current / Line Current Corresponding Unit 53 Estimation Unit 61 Voltage Phase Acquisition Unit 63 Correction Unit 512, 513 DC Component Extraction Unit 514 Current Amplitude Calculation Unit 515 Power Factor Angle Calculation Unit 521 Current phase calculator

Claims (5)

三相の交流電圧が印加される3つの交流線(Pu,Pv,Pw)と、
前記交流線に接続される電力変換回路(2)と、
前記交流電圧の一周期のm(mは自然数)倍をn(nは2以上の整数、ただし、m/nは整数ではない)で除算した期間毎のタイミングで、前記交流線に流れる少なくとも二相の線電流(iu,iv,iw)の瞬時値を少なくともn回連続して検出する線電流検出部(3)と、
前記少なくとも二相の線電流の瞬時値を三相の固定座標系から二相の固定座標系に変換して得られる二つの線電流の瞬時値又は前記少なくとも二相の線電流の瞬時値である二つの電流の瞬時値(iα[1]〜iα[n],iβ[1]〜iβ[n])の、一連のn個の平均を、それぞれ前記二つの電流の直流成分(iα0,iβ0)として求める直流成分抽出部(512,513)と、
一の前記タイミングにおける前記二つの電流の瞬時値(iα[p],iβ[p])からそれぞれ前記直流成分を除いて前記一の前記タイミングにおける前記二つの電流の交流成分の瞬時値たる交流成分算出値(iα2[p],iβ2[p])を求め、前記交流成分算出値と、前記二つの電流の基本波成分についての波形の式とに基づいて、所定の時点における前記交流成分の瞬時値たる交流成分推定値(iα2[q],iβ2[q])を推定する推定部(53)と
を備える、電力変換装置。
Three AC lines (Pu, Pv, Pw) to which three-phase AC voltage is applied;
A power conversion circuit (2) connected to the AC line;
At least two currents flowing in the AC line at the timing of each period obtained by dividing m (m is a natural number) times one cycle of the AC voltage by n (n is an integer of 2 or more, where m / n is not an integer). A line current detector (3) for continuously detecting an instantaneous value of the phase line current (iu, iv, iw) at least n times;
The instantaneous value of two line currents obtained by converting the instantaneous value of the line current of at least two phases from a fixed coordinate system of three phases to a fixed coordinate system of two phases, or the instantaneous value of the line currents of at least two phases A series of n averages of instantaneous values (iα [1] to iα [n], iβ [1] to iβ [n]) of two currents are respectively obtained as DC components (iα0, iβ0) of the two currents. DC component extraction unit (512,513) to be obtained as
AC component that is an instantaneous value of the AC component of the two currents at the one timing excluding the DC component from the instantaneous value (iα [p], iβ [p]) of the two currents at the one timing Calculated values (iα2 [p], iβ2 [p]) are obtained, and based on the calculated AC component values and the waveform equations for the fundamental wave components of the two currents, the AC component instantaneously at a predetermined time point A power converter comprising: an estimation unit (53) that estimates an AC component estimated value (iα2 [q], iβ2 [q]).
前記推定部(53)は、前記交流成分推定値(iα2[q],iβ2[q])に、それぞれ前記直流成分(iα0,iβ0)を加えて前記所定の時点における前記二つの電流の瞬時値を算出する、請求項1に記載の電力変換装置。   The estimation unit (53) adds the DC components (iα0, iβ0) to the AC component estimated values (iα2 [q], iβ2 [q]), respectively, and instantaneous values of the two currents at the predetermined time point The power converter according to claim 1 which computes. 前記交流電圧の電圧位相(φ,φ[p],φ[q])を取得する電圧位相取得部(61)を備え、
前記推定部(53)は、
前記交流成分算出値(iα2[p],iβ2[p])に基づいて前記二つの電流についての電流振幅(IM)を算出する電流振幅算出部(514)と、
前記交流成分算出値に基づいて前記二つの電流についての電流位相の前記タイミングにおける値(ψ[p])を算出し、当該値と前記タイミングにおける前記電圧位相(φ[p])との差たる位相角(θ)を算出する位相角算出部(515)と、
前記所定の時点における前記電圧位相(φ[q])に前記位相角を加えて前記電流位相の前記所定の時点における値(ψ[q])を算出し、当該値と前記電流振幅と前記波形の式とを用いて前記交流成分推定値(iα2[q],iβ2[q])を算出する交流成分推定部(522,523)と
を有する、請求項1又は2に記載の電力変換装置。
A voltage phase acquisition unit (61) for acquiring a voltage phase (φ, φ [p], φ [q]) of the AC voltage;
The estimation unit (53)
A current amplitude calculator (514) that calculates a current amplitude (IM) for the two currents based on the AC component calculated values (iα2 [p], iβ2 [p]);
Based on the AC component calculated value, a value (ψ [p]) of the current phase for the two currents at the timing is calculated, and a difference between the value and the voltage phase (φ [p]) at the timing. A phase angle calculator (515) for calculating the phase angle (θ);
A value (ψ [q]) of the current phase at the predetermined time is calculated by adding the phase angle to the voltage phase (φ [q]) at the predetermined time, and the value, the current amplitude, and the waveform The power conversion device according to claim 1, further comprising: an AC component estimation unit (522, 523) that calculates the AC component estimated value (iα2 [q], iβ2 [q]) using the following equation.
前記電力変換回路(2)は、一対の直流線(LH,LL)の間で相互に直列に接続される第1及び第2のスイッチング素子(S1〜S6)を三相分有し、前記第1及び前記第2のスイッチング素子を接続する接続点がそれぞれ前記3つの交流線(Pu,Pv,Pw)に接続され、
前記電力変換装置(1)は、
所定の周期(T)の各々において、前記3つの交流線の一つが前記一対の直流線の一方に接続され、前記3つの交流線の他の2つが前記一対の直流線の他方に接続される6つのスイッチングパターンのうち、互いに異なる第1及び第2のスイッチングパターンと、前記3つの交流線の全てが前記一対の直流線の一方又は他方に接続される第3のスイッチングパターンとを、それぞれ第1から第3の期間に渡って採用して、前記電力変換回路に前記変換を行わせるスイッチング制御部(6)と、
前記所定の周期のうち前記タイミングを含む周期の各々において、前記第1及び前記第2の期間(ti,tj)の少なくとも何れか一方が基準期間よりも小さいときに、その前記周期において前記第1及び前記第2の期間の両方が前記基準期間以上となるように前記第1及び前記第2の期間の少なくとも何れか一方を補正する補正部(63)と
を更に備え、
前記線電流検出部(3)は、
前記一対の直流線を流れる直流電流(Idc)を検出する直流電流検出部(31)と、
前記基準期間以上の前記第1の期間において検出された前記直流電流を、前記第1スイッチングパターンによって決定される第1相の前記線電流の瞬時値とみなし、前記基準期間以上の前記第2の期間において検出された前記直流電流を、前記第2スイッチングパターンによって決定される第2相の前記線電流の瞬時値とみなす直流電流/線電流対応部(32)と
を有する、請求項1から3の何れか一つに記載の電力変換装置。
The power conversion circuit (2) includes first and second switching elements (S1 to S6) connected in series between a pair of DC lines (LH, LL) for three phases, and the first Connection points connecting 1 and the second switching element are respectively connected to the three AC lines (Pu, Pv, Pw),
The power converter (1)
In each of the predetermined periods (T), one of the three AC lines is connected to one of the pair of DC lines, and the other two of the three AC lines are connected to the other of the pair of DC lines. Among the six switching patterns, first and second switching patterns different from each other, and a third switching pattern in which all of the three AC lines are connected to one or the other of the pair of DC lines, respectively, A switching control unit (6) that is adopted over the first to third periods and causes the power conversion circuit to perform the conversion;
In each of the periods including the timing among the predetermined periods, when at least one of the first period and the second period (ti, tj) is smaller than a reference period, the first period in the period And a correction unit (63) that corrects at least one of the first period and the second period such that both the second period is equal to or greater than the reference period,
The line current detector (3)
A direct current detector (31) for detecting a direct current (Idc) flowing through the pair of direct current lines;
The direct current detected in the first period equal to or greater than the reference period is regarded as an instantaneous value of the line current of the first phase determined by the first switching pattern, and the second current equal to or greater than the reference period. The direct current / line current corresponding part (32) which regards the direct current detected in a period as an instantaneous value of the line current of the second phase determined by the second switching pattern. The power converter device as described in any one of these.
前記所定の時点は前記基準期間よりも短い前記第1又は前記第2の期間を有する前記周期の一つに含まれる、請求項4に記載の電力変換装置。   The power conversion device according to claim 4, wherein the predetermined time point is included in one of the periods having the first or second period shorter than the reference period.
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