JP2019122120A - Inverter device, booster circuit control method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータ装置、昇圧回路制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an inverter device, a booster circuit control method, and a program.
モータへの電力供給に関連して、特許文献1に記載のモータ制御装置は、全波整流と、全波整流で得られる電圧の二倍の電圧を生成してモータに供給する倍電圧整流とを切り替えてモータに電圧を供給する。また、特許文献1に記載のモータ制御装置は、モータ電圧が所定値を上回ると弱め界磁制御を行い、弱め界磁制御の電流値に基づいて全波整流と倍電圧整流との切替を行う。一方、特許文献1に記載のモータ制御装置は、動作が不安定となる領域では弱め界磁制御を行わず、モータ入力に必要な電圧と平滑コンデンサの電圧との関係を示す変調率に基づいて全波整流と倍電圧整流との切替を行う。
In relation to power supply to the motor, the motor control device described in
特許文献1に記載のモータ制御装置では、脱調等の異常停止を避けるために、動作が不安定となる領域で弱め界磁制御を行わずに全波整流と倍電圧整流との切替を行うことで、弱め界磁制御時に切替を行うことを回避する。
これに対し、弱め界磁制御を行っていない場合についても、全波整流と倍電圧整流との切替時の脱調の可能性を低減させられることが好ましい。
In the motor control device described in
On the other hand, even in the case where field weakening control is not performed, it is preferable that the possibility of step-out at the time of switching between full wave rectification and voltage doubler rectification can be reduced.
本発明は、弱め界磁制御を行っていない場合についても、全波整流と倍電圧整流との切替時の脱調の可能性を低減させることができるインバータ装置、昇圧回路制御方法及びプログラムを提供する。 The present invention provides an inverter device, a booster circuit control method, and a program capable of reducing the possibility of step-out at the time of switching between full-wave rectification and voltage doubler rectification even when field weakening control is not performed.
本発明の第1の態様によれば、インバータ装置は、モータに電力を供給するインバータ回路に対し、一倍圧直流電圧と、前記一倍圧直流電圧の2倍に相当する二倍圧直流電圧と、前記一倍圧直流電圧と二倍圧直流電圧との中間の電圧である中間電圧とのうち何れかの直流電圧を供給する昇圧回路と、前記昇圧回路が、前記一倍圧直流電圧を前記インバータ回路に供給する状態から、前記中間電圧を供給した後、前記二倍圧直流電圧を供給するよう、前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, the inverter device is a doubled DC voltage equivalent to a single-voltage DC voltage and a doubled DC voltage with respect to the inverter circuit for supplying power to the motor. And a booster circuit for supplying a DC voltage of any one of an intermediate voltage which is an intermediate voltage between the first and second DC voltages and the booster circuit includes the first DC voltage. And a booster circuit control unit configured to control the booster circuit so as to supply the doubled DC voltage after supplying the intermediate voltage from the state of supplying the inverter circuit.
前記昇圧回路制御部は、前記昇圧回路が、前記二倍圧直流電圧を前記インバータ回路に供給する状態から、前記中間電圧を供給した後、前記一倍圧直流電圧を供給するよう、前記昇圧回路を制御するようにしてもよい。 The booster circuit control unit is configured to supply the intermediate voltage from the state where the booster circuit supplies the doubled DC voltage to the inverter circuit, and then supply the one-fold DC voltage. May be controlled.
前記昇圧回路は、前記インバータと直列に接続された正極側コンデンサおよび負極側コンデンサと、自らがオンとなることで電圧供給元である整流回路の両端と前記負極側コンデンサの両端とを接続する回路を形成する正極側スイッチング素子と、自らがオンとなることで前記整流回路の両端と前記正極側コンデンサの両端とを接続する回路を形成する負極側スイッチング素子と、を備え、前記昇圧回路制御部は、前記正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子のうち何れか一方のスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返し、もう一方のスイッチング素子をオフにすることで、前記昇圧回路が前記中間電圧を供給するように制御し、前記正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子のうち何れか一方のスイッチがオンとなりもう一方のスイッチング素子がオフとなるように、これらスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返すことで、前記昇圧回路が前記二倍圧直流電圧を供給するよう制御するようにしてもよい。 The booster circuit is a circuit that connects a positive electrode side capacitor and a negative electrode side capacitor connected in series with the inverter, and both ends of a rectifier circuit that is a voltage supply source to both ends of the negative electrode side capacitor by being turned on by itself. And a negative side switching element forming a circuit connecting both ends of the rectifier circuit and both ends of the positive electrode side capacitor by being turned on by itself; The booster circuit supplies the intermediate voltage by repeating switching on / off of any one of the positive side switching element and the negative side switching element and turning off the other switching element. Control, and any one switch of the positive side switching element and the negative side switching element On a result other switching elements so is turned off, by repeating the switching of the on / off switching elements, the booster circuit may be controlled to provide the double 圧直 current voltage.
本発明の第2の態様によれば、昇圧回路制御方法は、モータに電力を供給するインバータ回路に対し、一倍圧直流電圧と、前記一倍圧直流電圧の2倍に相当する二倍圧直流電圧と、前記一倍圧直流電圧と二倍圧直流電圧との中間の電圧である中間電圧とのうち何れかの直流電圧を供給する昇圧回路が、前記一倍圧直流電圧を前記インバータ回路に供給する状態から、前記中間電圧を供給した後、前記二倍圧直流電圧を供給するよう、前記昇圧回路を制御することを含む。 According to the second aspect of the present invention, the step-up circuit control method is a doubled voltage corresponding to a single-folded DC voltage and twice the single-folded DC voltage with respect to an inverter circuit for supplying power to a motor. A booster circuit for supplying any one of a DC voltage and an intermediate voltage which is an intermediate voltage between the first and second DC voltages and the inverter circuit is configured to supply the first DC voltage to the inverter circuit. Controlling the booster circuit to supply the doubled DC voltage after supplying the intermediate voltage.
本発明の第3の態様によれば、プログラムは、モータに電力を供給するインバータ回路に対し、一倍圧直流電圧と、前記一倍圧直流電圧の2倍に相当する二倍圧直流電圧と、前記一倍圧直流電圧と二倍圧直流電圧との中間の電圧である中間電圧とのうち何れかの直流電圧を供給する昇圧回路を制御するコンピュータに、前記一倍圧直流電圧を前記インバータ回路に供給する状態から、前記中間電圧を供給した後、前記二倍圧直流電圧を供給するよう、前記昇圧回路を制御させるためのプログラムである。 According to the third aspect of the present invention, the program includes, for an inverter circuit for supplying electric power to the motor, a single-voltage DC voltage and a double-voltage DC voltage corresponding to twice the single-voltage DC voltage. A computer for controlling a boosting circuit for supplying a DC voltage of any one of an intermediate voltage which is an intermediate voltage between the DC doubled voltage and the DC doubled DC voltage, the inverter The program is for controlling the booster circuit so as to supply the doubled DC voltage after supplying the intermediate voltage from the state of supplying to the circuit.
上記したインバータ装置、昇圧回路制御方法及びプログラムによれば、弱め界磁制御を行っていない場合についても、全波整流と倍電圧整流との切替時の脱調の可能性を低減させることができる。 According to the above-described inverter device, step-up circuit control method, and program, even when field weakening control is not performed, the possibility of step-out at the time of switching between full-wave rectification and voltage doubler rectification can be reduced.
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, although the embodiment of the present invention is described, the following embodiment does not limit the invention concerning a claim. Moreover, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution of the invention.
(インバータ装置の回路構成)
図1は、本実施形態に係るインバータ装置の回路構成を示す図である。
インバータ装置1は、空気調和機(空調機)90の室外機に搭載される。インバータ装置1は、上記室外機の圧縮機を駆動するための三相交流モータ(モータ4)に対し、別途入力された回転数指令に応じた負荷駆動用交流電圧(三相交流電圧)を出力する。インバータ装置1は、この負荷駆動用交流電圧に基づいて、負荷である三相交流モータ(モータ4)を所望の回転数で回転駆動させる。
なお、インバータ装置1は、商用電源である三相交流電源3から供給される三相交流電圧を、上記負荷駆動用交流電圧に変換して出力する。ここで、三相交流電源3は、例えば、AC200V(実効値200V)で周波数が50Hz(若しくは60Hz)の交流電圧であって、位相が互いに120°異なるR相、S相、T相からなる三相の交流電圧を出力する。以下、三相交流電源3が出力する各相の交流電圧を、それぞれ、「R相交流電圧」、「S相交流電圧」、「T相交流電圧」とも記載する。
(Circuit configuration of inverter device)
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of the inverter device according to the present embodiment.
The
The
図1に示すように、インバータ装置1は、三相倍電圧整流回路1Aと、インバータ回路20と、インバータ回路制御部21と、回転数検出部13とを備える。
As shown in FIG. 1, the
三相倍電圧整流回路1Aは、三相交流電源3から供給される三相の交流電圧を整流して、「直流電圧Vdc」を出力する。三相倍電圧整流回路1Aの出力電圧である直流電圧Vdcは、図1に示す正極側出力端子Qaと負極側出力端子Qbとの間に出力される。
本実施形態に係る三相倍電圧整流回路1Aは、後述するように、入力される三相の交流電圧の最大値の倍電圧を出力する倍電圧整流回路としての機能を有する。
The three-phase voltage
The three-phase voltage
インバータ回路20は、三相倍電圧整流回路1Aから出力された直流電圧Vdcを、モータ4を回転駆動させるための負荷駆動用交流電圧に変換する。インバータ回路20は、正極側出力端子Qaと負極側出力端子Qbとの間に直列に接続された2つのスイッチング素子の対を3対有する。ここで、スイッチング素子とは、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)等のパワートランジスタである。上記直列接続されたスイッチング素子の各対は、三相交流モータ(モータ4)を回転駆動させるための3つの相のそれぞれに対応して設けられる。
インバータ回路20は、モータ電流検出部22をさらに備える。
モータ電流検出部22は、三相倍電圧整流回路1Aへ戻る電流(モータ電流)を検出する。モータ電流検出部22は、検出したモータ電流の検出結果を、検出信号として、インバータ回路制御部21へ出力する。
The
The
The motor
インバータ回路制御部21は、インバータ回路20を構成する各スイッチング素子のオン/オフを制御する制御用IC(いわゆるマイコン等)である。
インバータ回路制御部21には、上位装置から回転数指令を入力される。インバータ回路制御部21は、モータ電流検出部22からモータ電流の検出信号を受け付ける。
インバータ回路制御部21は、上記モータ電流を監視しながら、モータ4の回転数が、当該回転数指令に示される回転数となるようにインバータ回路20を駆動させる。ここで、インバータ回路制御部21は、一般に良く知られているPWM(Pulse Width Modulation)制御に基づいてインバータ回路20を制御する。
The inverter
The rotation number command is input to the inverter
While monitoring the motor current, the inverter
(三相倍電圧整流回路の構成)
三相倍電圧整流回路1Aの回路構成について詳しく説明する。
図1に示すように、三相倍電圧整流回路1Aは、整流回路10と、昇圧回路11と、昇圧回路制御部12と、リアクタLと、を有している。
(Configuration of three-phase voltage doubler circuit)
The circuit configuration of the three-phase voltage
As shown in FIG. 1, the three-phase voltage
整流回路10は、三相交流電源3から供給される三相の交流電圧を整流し、整流電圧Vacとして出力する。
昇圧回路11は、昇圧回路制御部12の制御によって、三相交流電源3から入力される三相の交流電圧の最大値の2倍の電圧を、直流電圧Vdcとして出力することができる。
昇圧回路制御部12は、昇圧回路11を制御する制御用ICである。昇圧回路制御部12の具体的な機能構成については後述する。
整流回路10及び昇圧回路11は、互いに正極側同士がリアクタLを介して正極出力線αで接続されている。整流回路10及び昇圧回路11は、互いに負極側同士が負極出力線βで接続されている。
The
Under control of the
The booster
The
リアクタLは、正極出力線αに流れる電流を平滑化する。
以下の説明において、正極出力線αは、リアクタLを介して、第1正極出力線α1と、第2正極出力線α2とが直列接続された線である。
したがって、整流回路10は、整流電圧Vacを、第1正極出力線α1と負極出力線βとの間に出力する。
The reactor L smoothes the current flowing to the positive electrode output line α.
In the following description, the positive electrode output line α is a line in which the first positive electrode output line α1 and the second positive electrode output line α2 are connected in series via the reactor L.
Therefore, the
(整流回路の構成)
整流回路10について詳しく説明する。
整流回路10は、三相交流電源3から供給される三相の交流電圧(R相交流電圧、S相交流電圧及びT相交流電圧)を、各相に対応する3つの入力端子(R相入力端子QR、S相入力端子QS及びT相入力端子QT)の各々から入力して整流する。
(Rectification circuit configuration)
The
The
R相交流電圧、S相交流電圧及びT相交流電圧の各々は、互いに120°の位相でずれながらそれぞれ周期Tcで振動している。
整流回路10は、6つの整流ダイオード(正極側R相整流ダイオード10Ra、負極側R相整流ダイオード10Rb、正極側S相整流ダイオード10Sa、負極側S相整流ダイオード10Sb、正極側T相整流ダイオード10Ta及び負極側T相整流ダイオード10Tb)で構成される。
Each of the R-phase AC voltage, the S-phase AC voltage, and the T-phase AC voltage oscillates with a period Tc while being out of phase with each other by 120 °.
The rectifying
整流回路10の正極側R相整流ダイオード10Ra及び負極側R相整流ダイオード10Rbは、三相交流電源3からR相入力端子QRを通じて入力されたR相交流電圧を整流する。具体的には、正極側R相整流ダイオード10Raは、R相入力端子QRから第1正極出力線α1にかけて順方向接続されている。また、負極側R相整流ダイオード10Rbは、負極出力線βからR相入力端子QRにかけて順方向接続されている。
The positive side R-phase rectifier diode 10Ra and the negative side R-phase rectifier diode 10Rb of the
整流回路10の正極側S相整流ダイオード10Sa及び負極側S相整流ダイオード10Sbは、三相交流電源3からS相入力端子QSを通じて入力されたS相交流電圧を整流する。具体的には、正極側S相整流ダイオード10Saは、S相入力端子QSから第1正極出力線α1にかけて順方向接続されている。また、負極側S相整流ダイオード10Sbは、負極出力線βからS相入力端子QSにかけて順方向接続されている。
The positive side S-phase rectifier diode 10Sa and the negative side S-phase rectifier diode 10Sb of the
整流回路10の正極側T相整流ダイオード10Ta及び負極側T相整流ダイオード10Tbは、三相交流電源3からT相入力端子QTを通じて入力されたT相交流電圧を整流する。具体的には、正極側T相整流ダイオード10Taは、T相入力端子QTから第1正極出力線α1にかけて順方向接続されている。また、負極側T相整流ダイオード10Tbは、負極出力線βからT相入力端子QTにかけて順方向接続されている。
The positive side T-phase rectifier diode 10Ta and the negative side T-phase rectifier diode 10Tb of the
(昇圧回路)
昇圧回路11について詳しく説明する。
昇圧回路11は、三相倍電圧整流回路1Aの出力電圧である直流電圧Vdcとして、三相交流電源3から入力される三相の交流電圧の最大値の2倍の電圧を出力することができる。
ここで、以下の説明において、三相の交流電圧の振幅相当の直流電圧Vdcを「一倍圧直流電圧Vdc1」と記載し、三相の交流電圧の振幅の2倍相当の直流電圧Vdcを「二倍圧直流電圧Vdc2」と記載して区別する(Vdc1=1/2・Vdc2)。例えば、三相交流電源3がAC200Vの交流電圧を出力する場合、一倍圧直流電圧Vdc1は、200√2Vとなり、二倍圧直流電圧Vdc2は、400√2Vとなる。さらに、一倍圧直流電圧Vdc1と二倍圧直流電圧Vdc2との中間の電圧を「中間電圧Vdc3」と記載する。Vdc1<Vdc3<Vdc2である。
一倍圧直流電圧Vdc1は、昇圧される前の電圧である基準電圧の例に該当する。
(Boost circuit)
The
The
Here, in the following description, the DC voltage Vdc corresponding to the amplitude of the three-phase AC voltage is described as “single-voltage DC voltage Vdc1”, and the DC voltage Vdc corresponding to twice the amplitude of the three-phase AC voltage Described as “double voltage DC voltage Vdc2” to distinguish (Vdc1 = 1⁄2 · Vdc2). For example, when the three-phase AC power supply 3 outputs an AC voltage of 200 V AC, the single-voltage DC voltage Vdc1 is 200√2 V, and the double DC voltage Vdc2 is 400√2 V. Further, a voltage intermediate between the first-doubled DC voltage Vdc1 and the second-doubled DC voltage Vdc2 will be referred to as "intermediate voltage Vdc3". It is Vdc1 <Vdc3 <Vdc2.
The single-voltage DC voltage Vdc1 corresponds to an example of a reference voltage which is a voltage before being boosted.
昇圧回路11は、正極側主ダイオードDaと、負極側主ダイオードDbと、正極側スイッチング素子11aと、負極側スイッチング素子11bと、2つのコンデンサ(正極側コンデンサCa及び負極側コンデンサCb)と、を備える。
The
2つのコンデンサ(正極側コンデンサCa及び負極側コンデンサCb)は、昇圧回路11の出力側に、出力の間において直列に接続されている。
具体的には、正極側コンデンサCaは、正極側主ダイオードDaのカソードと接続点Nとの間に接続されている。負極側コンデンサCbは、負極側主ダイオードDbのアノードと接続点Nとの間に接続されている。
なお、正極側コンデンサCa及び負極側コンデンサCbは同じ容量値である。したがって、接続点Nは、正極出力線αと負極出力線βとの電位差の中間電位点である。
The two capacitors (positive electrode side capacitor Ca and negative electrode side capacitor Cb) are connected in series between the output and the output side of the
Specifically, the positive electrode side capacitor Ca is connected between the cathode of the positive electrode side main diode Da and the connection point N. The negative electrode side capacitor Cb is connected between the anode of the negative electrode side main diode Db and the connection point N.
The positive electrode side capacitor Ca and the negative electrode side capacitor Cb have the same capacitance value. Therefore, the connection point N is an intermediate potential point of the potential difference between the positive electrode output line α and the negative electrode output line β.
正極側主ダイオードDaは、整流回路10の正極出力線αから正極側コンデンサCaにかけて順方向に接続される。具体的には、正極側主ダイオードDaのアノードが、第2正極出力線α2に接続され、正極側主ダイオードDaのカソードが、正極側コンデンサCaに接続されている。
負極側主ダイオードDbは、負極側コンデンサCbから整流回路10の負極出力線βにかけて順方向に接続される。具体的には、負極側主ダイオードDbのアノードが、負極側コンデンサCbに接続されて、負極側主ダイオードDbのカソードが、負極出力線βに接続されている。
The positive main diode Da is connected in the forward direction from the positive output line α of the
The negative main electrode Db is connected in the forward direction from the negative capacitor Cb to the negative output line β of the
正極側スイッチング素子11a及び負極側スイッチング素子11bは、それぞれパワートランジスタである。
正極側スイッチング素子11aは、正極出力線α(第2正極出力線α2)と接続点Nとの間に接続されている。負極側スイッチング素子11bは、負極出力線βと接続点Nとの間に接続されている。
正極側スイッチング素子11a及び負極側スイッチング素子11bは、後述する昇圧回路制御部12から出力されるスイッチング制御信号によりオン/オフ制御される。
The positive electrode
The positive electrode
The positive
本実施形態の場合、正極側スイッチング素子11a及び負極側スイッチング素子11bは、それぞれIGBTである。
この場合、正極側スイッチング素子11aのコレクタが、第2正極出力線α2に接続され、正極側スイッチング素子11aのエミッタが、接続点Nに接続されている。さらに、負極側スイッチング素子11bのエミッタが、負極出力線βに接続され、負極側スイッチング素子11bのコレクタが、接続点Nに接続されている。
後述する昇圧回路制御部12から正極側スイッチング素子11aのゲートに、スイッチング制御信号が印加されることによって、正極側スイッチング素子11aはオン/オフ制御される。
同様に昇圧回路制御部12から負極側スイッチング素子11bのゲートに、スイッチング制御信号が印可されることによって、負極側スイッチング素子11bはオン/オフ制御される。
In the case of this embodiment, the positive electrode
In this case, the collector of the positive electrode
The switching control signal is applied to the gate of the positive electrode
Similarly, the switching control signal is applied from the booster
(昇圧回路制御部)
昇圧回路制御部12について詳しく説明する。
図2は、昇圧回路制御部12の機能構成を示す概略ブロック図である。
図2に示すように、昇圧回路制御部12は、モード決定部12dと、スイッチング素子制御部12gと、を備える。
モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを一倍圧モード、中間電圧モード、二倍圧モードの何れかに決定する。
スイッチング素子制御部12gは、モード決定部12dが決定したモードに従って、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのオン/オフを制御する。
(Boost circuit controller)
The booster
FIG. 2 is a schematic block diagram showing a functional configuration of the booster
As shown in FIG. 2, the booster
The
The switching
次に、図3〜図7を参照して、インバータ装置1の動作について説明する。
図3は、一倍圧モードにおける正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのオン/オフの例を示す図である。図3における横軸は時刻を示す。
一倍圧モードでは、スイッチング素子制御部12gは、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのいずれもオフ状態のままにする。
一倍圧モードで、回転数検出部13が検出するモータ4の回転数が所定の閾値より大きくなると、モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを中間電圧モードに切り替える。
Next, operation of the
FIG. 3 is a diagram showing an example of on / off of the positive electrode
In the single voltage doubling mode, the switching
When the rotational speed of the
図4は、中間電圧モードにおける正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのオン/オフの例を示す図である。図4における横軸は時刻を示す。
中間電圧モードでは、スイッチング素子制御部12gは、正極側スイッチング素子11aのオン/オフの切替を繰り返し、負極側スイッチング素子11bをオフ状態のままにする。あるいは、スイッチング素子制御部12gが、正極側スイッチング素子11aをオフ状態のままにし、負極側スイッチング素子11bのオン/オフの切替を繰り返すようにしてもよい。
一倍圧モードから中間電圧モードに切り替わってから所定時間が経過すると、スイッチング素子制御部12gは、中間電圧モードから二倍圧モードに切り替える。
FIG. 4 is a diagram showing an example of on / off of the positive electrode
In the intermediate voltage mode, the switching
When a predetermined time elapses after switching from the first voltage boosting mode to the intermediate voltage mode, the switching
図5は、二倍圧モードにおける正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのオン/オフの例を示す図である。図5における横軸は時刻を示す。
二倍圧モードでは、スイッチング素子制御部12gは、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのいずれか一方がオンになり、もう一方がオフになるようにオン/オフを交互に切り替える。スイッチング素子制御部12gは、このオン/オフの切替を繰り返す。
FIG. 5 is a diagram showing an example of on / off of the positive electrode
In the double pressure mode, the switching
二倍圧モードで、回転数検出部13が検出するモータ4の回転数が所定の閾値以下になると、モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを中間電圧モードに切り替える。二倍圧モードから中間電圧モードに切り替わってから所定時間が経過すると、スイッチング素子制御部12gは、中間電圧モードから一倍圧モードに切り替える。
When the rotational speed of the
インバータ回路制御部21は、一倍圧モード、中間電圧モード、二倍圧モードの切替に応じてインバータ回路20に対する制御を切り替える。例えば、インバータ回路制御部21は、PWM制御におけるパルス幅の算出基準を切り替える。二倍圧モードでは一倍圧モードの場合の半分のパルス幅に算出する基準を用い、中間電圧モードでは、一倍圧モードの場合と二倍圧モードの場合との中間のパルス幅に算出する基準を用いる。
The inverter
このように、インバータ回路制御部21が、モードに応じてPWM制御におけるパルス幅を切り替えることで、昇圧回路制御部12が、パルス幅が比較的広くなるようにモードの切替を行うことができ、この点で、モータ4への電力供給の効率を比較的高くすることができる。
また、インバータ回路制御部21は、PWM制御におけるパルス幅を3段階に切り替えるという比較的簡単な処理で、モードの切替に対応してインバータ回路20の制御を行うことができる。
Thus, by switching the pulse width in PWM control according to the mode, the inverter
Further, the inverter
図6は、一倍圧モードから中間電圧モードおよび二倍圧モードに切り替わる場合の、直流電圧Vdcの値の例を示す図である。図6のグラフの横軸は時刻を示し、縦軸は直流電圧Vdcを示す。図6の例で、モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを一倍圧モード、中間電圧モード、二倍圧モードの順に切り替えている。
上記のように、一倍圧モードで、回転数検出部13が検出するモータ4の回転数が所定の閾値より大きくなると、モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを中間電圧モードに切り替える。一倍圧モードから中間電圧モードに切り替わってから所定時間が経過すると、スイッチング素子制御部12gは、中間電圧モードから二倍圧モードに切り替える。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the value of the DC voltage Vdc when switching from the voltage doubling mode to the intermediate voltage mode and the voltage doubling mode. The horizontal axis of the graph of FIG. 6 indicates time, and the vertical axis indicates DC voltage Vdc. In the example of FIG. 6, the
As described above, when the number of rotations of the
一倍圧モードでは、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bの何れもオフとなり、直流電圧Vdcは、三相の交流電圧の振幅に相当する一倍圧直流電圧Vdc1となる。
中間電圧モードでは、スイッチング素子制御部12gが、正極側スイッチング素子11aのオン/オフを切り替える。正極側スイッチング素子11aがオンになることで、整流回路10の両端と負極側コンデンサCbの両端とを接続する回路が形成され、負極側コンデンサCbの電圧が一倍圧直流電圧Vdc1に相当する電圧になるように、負極側コンデンサCbに蓄電が行われる。これにより、直流電圧Vdcは、一倍圧直流電圧Vdc1よりも高い中間電圧Vdc3になる。
In the single voltage boosting mode, both the positive electrode
In the intermediate voltage mode, the switching
二倍圧モードでは、スイッチング素子制御部12gは、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのいずれか一方がオンになり、もう一方がオフになるようにオン/オフを交互に切り替える。
正極側スイッチング素子11aがオンになることで、整流回路10の両端と負極側コンデンサCbの両端とを接続する回路が形成され、負極側コンデンサCbの電圧が一倍圧直流電圧Vdc1に相当する電圧になるように、負極側コンデンサCbに蓄電が行われる。また、負極側スイッチング素子11bがオンになることで、整流回路10の両端と正極側コンデンサCaの両端とを接続する回路が形成され、正極側コンデンサCaの電圧が一倍圧直流電圧Vdc1に相当する電圧になるように、正極側コンデンサCaに蓄電が行われる。
これにより、直流電圧Vdcは、中間電圧Vdc3よりもさらに高く一倍圧直流電圧Vdc1の2倍の二倍圧直流電圧Vdc2になる。
In the double pressure mode, the switching
When the positive electrode
As a result, the DC voltage Vdc becomes higher than the intermediate voltage Vdc3 and becomes a double DC voltage Vdc2 which is twice as high as the single-voltage DC voltage Vdc1.
直流電圧Vdcが一倍圧直流電圧Vdc1から中間電圧Vdc3に切り替わった後、二倍圧直流電圧Vdc2に切り替わることで、一倍圧直流電圧Vdc1から直接、二倍圧直流電圧Vdc2に切り替わる場合と比較して、モータ4に供給される電圧の急変を抑制できる。これにより、モータ4が脱調する可能性を低減させることができる。
Compared with the case of switching from the double voltage DC voltage Vdc1 directly to the double voltage DC voltage Vdc2 by switching the double voltage DC voltage Vdc2 after switching the DC voltage Vdc from the single voltage DC voltage Vdc1 to the intermediate voltage Vdc3. Thus, sudden changes in the voltage supplied to the
図7は、二倍圧モードから中間電圧モードおよび一倍圧モードに切り替わる場合の、直流電圧Vdcの値の例を示す図である。図7のグラフの横軸は時刻を示し、縦軸は直流電圧Vdcを示す。図7の例で、モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを二倍圧モード、中間電圧モード、一倍圧モードの順に切り替えている。
上記のように、二倍圧モードで、回転数検出部13が検出するモータ4の回転数が所定の閾値以下になると、モード決定部12dは、昇圧回路11の制御モードを中間電圧モードに切り替える。二倍圧モードから中間電圧モードに切り替わってから所定時間が経過すると、スイッチング素子制御部12gは、中間電圧モードから一倍圧モードに切り替える。
直流電圧Vdcが二倍圧直流電圧Vdc2から中間電圧Vdc3に切り替わった後、一倍圧直流電圧Vdc1に切り替わることで、二倍圧直流電圧Vdc2から直接、一倍圧直流電圧Vdc1に切り替わる場合と比較して、モータ4に供給される電圧の急変を抑制できる。これにより、モータ4が脱調する可能性を低減させることができる。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the value of the DC voltage Vdc when switching from the double voltage mode to the intermediate voltage mode and the single voltage mode. The horizontal axis of the graph of FIG. 7 indicates time, and the vertical axis indicates DC voltage Vdc. In the example of FIG. 7, the
As described above, when the rotational speed of the
Compared with the case where the double voltage DC voltage Vdc2 is switched directly to the single voltage DC voltage Vdc1 by switching the DC voltage Vdc from the double voltage DC voltage Vdc2 to the intermediate voltage Vdc3 and then switching to the single voltage DC voltage Vdc1. Thus, sudden changes in the voltage supplied to the
以上のように、昇圧回路11は、モータ4に電力を供給するインバータ回路20に対し、一倍圧直流電圧Vdc1と、一倍圧直流電圧Vdc1の2倍に相当する二倍圧直流電圧Vdc2と、一倍圧直流電圧Vdc1と二倍圧直流電圧Vdc2との中間の電圧である中間電圧Vdc3とのうち何れかの直流電圧を供給する。昇圧回路制御部12は、昇圧回路11が、一倍圧直流電圧Vdc1をインバータ回路20に供給する状態から、中間電圧Vdc3を供給した後、二倍圧直流電圧Vdc2を供給するよう、昇圧回路11を制御する。
直流電圧Vdcが一倍圧直流電圧Vdc1から中間電圧Vdc3に切り替わった後、二倍圧直流電圧Vdc2に切り替わることで、一倍圧直流電圧Vdc1から直接、二倍圧直流電圧Vdc2に切り替わる場合と比較して、モータ4に供給される電圧の急変を抑制できる。これにより、モータ4が脱調する可能性を低減させることができる。特に、弱め界磁制御の有無にかかわらず、モータ4が脱調する可能性を低減させることができる。
As described above, with respect to the
Compared with the case of switching from the double voltage DC voltage Vdc1 directly to the double voltage DC voltage Vdc2 by switching to the double voltage DC voltage Vdc2 after switching the DC voltage Vdc from the single voltage DC voltage Vdc1 to the intermediate voltage Vdc3. Thus, sudden changes in the voltage supplied to the
また、昇圧回路制御部12は、昇圧回路11が、二倍圧直流電圧Vdc2をインバータ回路20に供給する状態から、中間電圧Vdc3を供給した後、一倍圧直流電圧Vdc1を供給するよう、昇圧回路11を制御する。
直流電圧Vdcが二倍圧直流電圧Vdc2から中間電圧Vdc3に切り替わった後、一倍圧直流電圧Vdc1に切り替わることで、二倍圧直流電圧Vdc2から直接、一倍圧直流電圧Vdc1に切り替わる場合と比較して、モータ4に供給される電圧の急変を抑制できる。これにより、モータ4が脱調する可能性を低減させることができる。特に、弱め界磁制御の有無にかかわらず、モータ4が脱調する可能性を低減させることができる。
Further, after the
Compared with the case where the double voltage DC voltage Vdc2 is switched directly to the single voltage DC voltage Vdc1 by switching the DC voltage Vdc from the double voltage DC voltage Vdc2 to the intermediate voltage Vdc3 and then switching to the single voltage DC voltage Vdc1. Thus, sudden changes in the voltage supplied to the
また、正極側コンデンサCaおよび負極側コンデンサCbは、インバータ回路20と直列に接続されている。正極側スイッチング素子11aは、自らがオンとなることで電圧供給元である整流回路10の両端と負極側コンデンサCbの両端とを接続する回路を形成する。負極側スイッチング素子11bは、自らがオンとなることで整流回路10の両端と正極側コンデンサCaの両端を接続する回路を形成する。昇圧回路制御部12は、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのうち何れか一方のスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返し、もう一方のスイッチング素子をオフにすることで、昇圧回路11が中間電圧を供給するように制御する。また、昇圧回路制御部12は、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのうち何れか一方のスイッチがオンとなりもう一方のスイッチング素子がオフとなるように、これらスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返すことで、昇圧回路11が二倍圧直流電圧を供給するよう制御する。
Further, the positive side capacitor Ca and the negative side capacitor Cb are connected in series to the
これにより、昇圧回路11は、二倍圧直流電圧を供給するための素子(特に、正極側スイッチング素子11a、負極側スイッチング素子11b、正極側コンデンサCa、および、負極側コンデンサCb)を用いて中間電圧の供給を行うことができる。昇圧回路11は、中間電圧の供給するためにさらに素子を備える必要がなく、この点で、昇圧回路11の複雑化を回避することができる。
また、昇圧回路制御部12は、正極側スイッチング素子11aおよび負極側スイッチング素子11bのうち何れか一方のスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返し、もう一方のスイッチング素子をオフにするという比較的簡単な制御で、昇圧回路11が中間電圧を供給するように制御することができる。
Thus, the
Further, the booster
なお、昇圧回路制御部12の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
Note that a program for realizing all or part of functions of the booster
The "computer system" also includes a homepage providing environment (or display environment) if the WWW system is used.
The term "computer-readable recording medium" refers to a storage medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a hard disk built in a computer system. The program may be for realizing a part of the functions described above, or may be realized in combination with the program already recorded in the computer system.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes and the like within the scope of the present invention are also included.
1 インバータ装置
1A 三相倍電圧整流回路
4 モータ
10 整流回路
11 昇圧回路
11a 正極側スイッチング素子
11b 負極側スイッチング素子
Ca 正極側コンデンサ
Cb 負極側コンデンサ
12 昇圧回路制御部
12d モード決定部
12g スイッチング素子制御部
13 回転数検出部
20 インバータ回路
21 インバータ回路制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記昇圧回路が、前記一倍圧直流電圧を前記インバータ回路に供給する状態から、前記中間電圧を供給した後、前記二倍圧直流電圧を供給するよう、前記昇圧回路を制御する昇圧回路制御部と、
を備えるインバータ装置。 For an inverter circuit for supplying electric power to a motor, a single boosting DC voltage, a double boosting DC voltage corresponding to twice the single boosting DC voltage, the single boosting DC voltage and a double boosting DC voltage A booster circuit for supplying any DC voltage out of an intermediate voltage which is an intermediate voltage of
A booster circuit control unit that controls the booster circuit to supply the intermediate voltage after supplying the intermediate voltage from the state where the booster circuit supplies the single-voltage DC voltage to the inverter circuit. When,
An inverter device comprising:
請求項1に記載のインバータ装置。 The booster circuit control unit is configured to supply the intermediate voltage from the state where the booster circuit supplies the doubled DC voltage to the inverter circuit, and then supply the one-fold DC voltage. Control the
The inverter device according to claim 1.
前記インバータ回路と直列に接続された正極側コンデンサおよび負極側コンデンサと、
自らがオンとなることで電圧供給元である整流回路の両端と前記負極側コンデンサの両端とを接続する回路を形成する正極側スイッチング素子と、
自らがオンとなることで前記整流回路の両端と前記正極側コンデンサの両端とを接続する回路を形成する負極側スイッチング素子と、
を備え、
前記昇圧回路制御部は、前記正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子のうち何れか一方のスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返し、もう一方のスイッチング素子をオフにすることで、前記昇圧回路が前記中間電圧を供給するように制御し、前記正極側スイッチング素子および負極側スイッチング素子のうち何れか一方のスイッチがオンとなりもう一方のスイッチング素子がオフとなるように、これらスイッチング素子のオン/オフの切替を繰り返すことで、前記昇圧回路が前記二倍圧直流電圧を供給するよう制御する、
請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。 The booster circuit is
A positive side capacitor and a negative side capacitor connected in series with the inverter circuit;
A positive electrode side switching element forming a circuit which connects both ends of a rectifier circuit which is a voltage supply source and both ends of the negative electrode side capacitor by being turned on by itself;
A negative electrode side switching element forming a circuit which connects both ends of the rectifier circuit and both ends of the positive electrode side capacitor by turning on itself.
Equipped with
The step-up circuit control unit repeats switching on / off of any one of the positive-side switching element and the negative-side switching element, and turns off the other switching element, whereby the step-up circuit Control is performed to supply the intermediate voltage, and one of the positive and negative switching elements is turned on and the other switching element is turned off. Controlling the booster circuit to supply the doubled DC voltage by repeating the switching of
The inverter apparatus of Claim 1 or Claim 2.
ことを含む昇圧回路制御方法。 For an inverter circuit for supplying electric power to a motor, a single boosting DC voltage, a double boosting DC voltage corresponding to twice the single boosting DC voltage, the single boosting DC voltage and a double boosting DC voltage The booster circuit for supplying any one of the DC voltages among the intermediate voltages which are intermediate voltages of the voltage supply circuit supplies the intermediate voltage from the state where the single-voltage DC voltage is supplied to the inverter circuit. A control method of a booster circuit, comprising: controlling the booster circuit to supply a pressure DC voltage.
前記一倍圧直流電圧を前記インバータ回路に供給する状態から、前記中間電圧を供給した後、前記二倍圧直流電圧を供給するよう、前記昇圧回路を制御させる
ためのプログラム。 For an inverter circuit for supplying electric power to a motor, a single boosting DC voltage, a double boosting DC voltage corresponding to twice the single boosting DC voltage, the single boosting DC voltage and a double boosting DC voltage A computer for controlling a booster circuit that supplies any DC voltage out of an intermediate voltage which is an intermediate voltage of
A program for controlling the step-up circuit to supply the intermediate voltage after supplying the intermediate voltage from the state where the single-voltage DC voltage is supplied to the inverter circuit.
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