JP2712470B2 - インバータ装置の電流検出装置 - Google Patents
インバータ装置の電流検出装置Info
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- JP2712470B2 JP2712470B2 JP1013822A JP1382289A JP2712470B2 JP 2712470 B2 JP2712470 B2 JP 2712470B2 JP 1013822 A JP1013822 A JP 1013822A JP 1382289 A JP1382289 A JP 1382289A JP 2712470 B2 JP2712470 B2 JP 2712470B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は直流を交流に変換するインバータ装置の電流
検出装置に関するものである。
検出装置に関するものである。
従来の技術 直流電圧を交流に変換するインバータ装置はモータの
速度制御を中心に大きく発展している。そのうち数十ｗ
以上の出力のインバータは逆変換器の損失低減の為、ほ
とんどがパルス幅変調制御（以下PWM制御と略す）方式
を採用している。この従来の方法を第２図で説明する
と、出力したい電圧（図中点線で示す）をパルス状の電
圧（図中実線で示す）に変えモータへ印加する制御方式
である。第２図は３相のうちの１相をモデル化したもの
であり、３相の場合は他の２相を各々120゜ずつずらし
て出力する。
速度制御を中心に大きく発展している。そのうち数十ｗ
以上の出力のインバータは逆変換器の損失低減の為、ほ
とんどがパルス幅変調制御（以下PWM制御と略す）方式
を採用している。この従来の方法を第２図で説明する
と、出力したい電圧（図中点線で示す）をパルス状の電
圧（図中実線で示す）に変えモータへ印加する制御方式
である。第２図は３相のうちの１相をモデル化したもの
であり、３相の場合は他の２相を各々120゜ずつずらし
て出力する。
ところで、誘導電動機の速度制御用インバータは、モ
ータへ周期数と電圧を印加しているが、モータの負荷の
状態を監視し、過負荷時は警報を示したりトリップする
機能や、過電流によりパワスイッチング素子が破壊され
ない様に警報したりトリップさせる機能を有している。
ータへ周期数と電圧を印加しているが、モータの負荷の
状態を監視し、過負荷時は警報を示したりトリップする
機能や、過電流によりパワスイッチング素子が破壊され
ない様に警報したりトリップさせる機能を有している。
これらはモータへ流れる電流やインバータ装置の直流
回路の電流を検出して行われている。
回路の電流を検出して行われている。
これらを第３図の回路構成図で示すと、１は交流電
源、２は順変換部（以下コンバータ部と呼ぶ）でダイオ
ードとコンデンサから成り、交流電圧を直流電圧に整流
・平滑する。３は逆変換部で、パワートランジスタ・パ
ワーMOSFET等のスイッチング素子より構成される。４は
モータである。５は周波数指令であり、６は制御回路部
で出力する周波数や電圧をPWM制御信号に変換してゲー
ト回路部７へ信号を出力する。ゲート回路部７はパワー
スイッチング素子へベース電流又はゲート電圧を供給す
る。８は直流回路の電流検出部であり、９はモータ電流
の検出部である。いずれも検出した信号を制御回路部６
へ伝達する。
源、２は順変換部（以下コンバータ部と呼ぶ）でダイオ
ードとコンデンサから成り、交流電圧を直流電圧に整流
・平滑する。３は逆変換部で、パワートランジスタ・パ
ワーMOSFET等のスイッチング素子より構成される。４は
モータである。５は周波数指令であり、６は制御回路部
で出力する周波数や電圧をPWM制御信号に変換してゲー
ト回路部７へ信号を出力する。ゲート回路部７はパワー
スイッチング素子へベース電流又はゲート電圧を供給す
る。８は直流回路の電流検出部であり、９はモータ電流
の検出部である。いずれも検出した信号を制御回路部６
へ伝達する。
上記構成における電流検出する方法について、以下述
べる。
べる。
まず、従来の直流回路の電流検出部８はDC−CTを使用
する方法と、シャント抵抗を設け、その両端の電圧を検
出することで、直流回路へ流れる電流を検出する方法の
２種類に大別できる。いずれの場合もモータ電流として
検出せず、パワースイッチング素子の過電流保護として
利用するにすぎなかった。
する方法と、シャント抵抗を設け、その両端の電圧を検
出することで、直流回路へ流れる電流を検出する方法の
２種類に大別できる。いずれの場合もモータ電流として
検出せず、パワースイッチング素子の過電流保護として
利用するにすぎなかった。
また、モータ電流の検出部９はホール素子を利用した
DC−CTやCT（変換器）を用いる方法に大別できる。CTを
用いる方法は、回路構成が簡単な長所はあるが、低周波
数出力時はCTの磁気回路の飽和があり、その為容積の大
きなCTを使用せねばならない欠点や、モータ４に直流電
圧を印加しモータを停止させる時はモータ４に流れる電
流が直流であるため、交流電流を検出するCTでは検出で
きない欠点を有している。DC−CTを用いる方法は、上記
低周波時や直流の電流も検出できる長所があるが、ホー
ル素子・ホールicの検出電圧が低いため、オペアンプ等
の増幅器で検出電流を増幅する必要があり、オフセット
やドリフトの問題があり、高価な検出器となっていた。
DC−CTやCT（変換器）を用いる方法に大別できる。CTを
用いる方法は、回路構成が簡単な長所はあるが、低周波
数出力時はCTの磁気回路の飽和があり、その為容積の大
きなCTを使用せねばならない欠点や、モータ４に直流電
圧を印加しモータを停止させる時はモータ４に流れる電
流が直流であるため、交流電流を検出するCTでは検出で
きない欠点を有している。DC−CTを用いる方法は、上記
低周波時や直流の電流も検出できる長所があるが、ホー
ル素子・ホールicの検出電圧が低いため、オペアンプ等
の増幅器で検出電流を増幅する必要があり、オフセット
やドリフトの問題があり、高価な検出器となっていた。
発明が解決しようとする課題 以上述べた如く、従来の技術では、大きなCTが必要で
あったり、高価なDC−CTを使用しなければならない欠点
があった。
あったり、高価なDC−CTを使用しなければならない欠点
があった。
課題を解決するための手段 本発明は、モータ電流の検出を直流回路部に設けたシ
ャント抵抗等の電圧検出手段の検出電圧を利用し、その
検出電圧をモータへ出力される電圧の組み合わせ信号を
発生する論理回路の信号でサンプルホールドし、モータ
電流の検出を行うものである。
ャント抵抗等の電圧検出手段の検出電圧を利用し、その
検出電圧をモータへ出力される電圧の組み合わせ信号を
発生する論理回路の信号でサンプルホールドし、モータ
電流の検出を行うものである。
作用 以上の構成によれば、直流回路部の電流iDCと出力電
圧の端子のロジック信号の組み合わせで、各相の電流を
検出する。
圧の端子のロジック信号の組み合わせで、各相の電流を
検出する。
実施例 本発明の実施例について第１図で説明する。
１は交流電源、２はダイオード・コンデンサより構成
されるコンバータ部、３はパワースイッチング素子より
構成される逆変換部、４はモータ、６は制御回路部、７
は逆変換部３のスイッチング素子のゲートドライブ回路
部、９は電流検出用シャント抵抗、10はオペアンプで抵
抗２ヶと共に信号反転器として作用している。11−ａ〜
11−ｆはアナログスイッチであり、12−ａ〜12−ｆは３
入力ANDロジックic、13a,13c,13eはコンデンサであり、
アナログスイッチ11−ａ〜11−ｆとでサンプルホールド
回路を構成している。
されるコンバータ部、３はパワースイッチング素子より
構成される逆変換部、４はモータ、６は制御回路部、７
は逆変換部３のスイッチング素子のゲートドライブ回路
部、９は電流検出用シャント抵抗、10はオペアンプで抵
抗２ヶと共に信号反転器として作用している。11−ａ〜
11−ｆはアナログスイッチであり、12−ａ〜12−ｆは３
入力ANDロジックic、13a,13c,13eはコンデンサであり、
アナログスイッチ11−ａ〜11−ｆとでサンプルホールド
回路を構成している。
一般に逆変換部は、３相の場合、第３図に示す如く６
個のスイッチング素子で構成されているが、モータ４に
接続され、モータへ電圧や周波数を印加する端子をｕ端
子,v端子,w端子，とすると、ｕ端子を別にするなら、第
３図のスイッチング素子Q1がONし、Q2がOFFしている場
合は、コンバータ部２の直流電圧の正電圧がモータに印
加される。この状態を「Ｈ」とする。一方Q1がOFFし、Q
2がONしている場合は、直流電圧の負電圧をモータに印
加する。この状態を「Ｌ」とする。
個のスイッチング素子で構成されているが、モータ４に
接続され、モータへ電圧や周波数を印加する端子をｕ端
子,v端子,w端子，とすると、ｕ端子を別にするなら、第
３図のスイッチング素子Q1がONし、Q2がOFFしている場
合は、コンバータ部２の直流電圧の正電圧がモータに印
加される。この状態を「Ｈ」とする。一方Q1がOFFし、Q
2がONしている場合は、直流電圧の負電圧をモータに印
加する。この状態を「Ｌ」とする。
モータを運転している場合はいかなる場合でも、
「Ｈ」又は「Ｌ」であり、これが三相の場合にはモータ
への端子電圧は 23＝８ より８通りの組合わせとなる。つまり、ｕ端子,v端子,w
端子の電圧の組み合わせを［（ｕ相端子電圧），（ｖ相
端子電圧），（ｗ相端子電圧）］とすると［Ｌ・Ｌ・
Ｌ］，［Ｌ・Ｌ・Ｈ］，［Ｌ・Ｈ・Ｌ］，［Ｌ・Ｈ・
Ｈ］，［Ｈ・Ｌ・Ｌ］，［Ｈ・Ｌ・Ｈ］，［Ｈ・Ｈ・
Ｌ］，［Ｈ・Ｈ・Ｈ］となる。各々についてその内部を
考察する。まず、インバータ側からモータ側へ流れる電
流の向きを「＋」，逆にモータ側からインバータ側へ流
れる電流の向きを「−」とし、ｕ相の電流をiu,v相の電
流をiv,w相の電流をiwとすると、公知の様に iu＋iv＋iw＝０ が成立する。そこである瞬時の電流値が、 iu＝＋5A iv＝−3A iw＝−2A とすると、 iu＋iv＋iw＝＋５−３−２＝０ が成立している。この時の端子電圧をｕ相に着目する
と、［Ｈ・Ｌ・Ｌ］と［Ｌ・Ｌ・Ｌ］時は、ｖ相,w相は
第３図のスイッチング素子で、Q3,Q5はOFF、Q4,Q6がON
している時でｕ相のQ1がON、Q2がOFFしている時が［Ｈ
・Ｌ・Ｌ］であり、Q1がOFF、Q2がONしている時が［Ｌ
・Ｌ・Ｌ］である。まず、［Ｈ・Ｌ・Ｌ］の場合、第４
図（ａ）よりQ1に5A,Q4に3A,Q6に2Aが流れ、直流回路は
＋5Aが流れている。（コンバータ部からインバータ部へ
電流が流れる向きを直流回路の「＋」とした。）次に
［Ｌ・Ｌ・Ｌ］の場合、第４図（ｂ）よりQ2のフライホ
イールダイオードに5A,Q4に3A,Q6に2Aが流れ、直流回路
には電流が流れていない。
「Ｈ」又は「Ｌ」であり、これが三相の場合にはモータ
への端子電圧は 23＝８ より８通りの組合わせとなる。つまり、ｕ端子,v端子,w
端子の電圧の組み合わせを［（ｕ相端子電圧），（ｖ相
端子電圧），（ｗ相端子電圧）］とすると［Ｌ・Ｌ・
Ｌ］，［Ｌ・Ｌ・Ｈ］，［Ｌ・Ｈ・Ｌ］，［Ｌ・Ｈ・
Ｈ］，［Ｈ・Ｌ・Ｌ］，［Ｈ・Ｌ・Ｈ］，［Ｈ・Ｈ・
Ｌ］，［Ｈ・Ｈ・Ｈ］となる。各々についてその内部を
考察する。まず、インバータ側からモータ側へ流れる電
流の向きを「＋」，逆にモータ側からインバータ側へ流
れる電流の向きを「−」とし、ｕ相の電流をiu,v相の電
流をiv,w相の電流をiwとすると、公知の様に iu＋iv＋iw＝０ が成立する。そこである瞬時の電流値が、 iu＝＋5A iv＝−3A iw＝−2A とすると、 iu＋iv＋iw＝＋５−３−２＝０ が成立している。この時の端子電圧をｕ相に着目する
と、［Ｈ・Ｌ・Ｌ］と［Ｌ・Ｌ・Ｌ］時は、ｖ相,w相は
第３図のスイッチング素子で、Q3,Q5はOFF、Q4,Q6がON
している時でｕ相のQ1がON、Q2がOFFしている時が［Ｈ
・Ｌ・Ｌ］であり、Q1がOFF、Q2がONしている時が［Ｌ
・Ｌ・Ｌ］である。まず、［Ｈ・Ｌ・Ｌ］の場合、第４
図（ａ）よりQ1に5A,Q4に3A,Q6に2Aが流れ、直流回路は
＋5Aが流れている。（コンバータ部からインバータ部へ
電流が流れる向きを直流回路の「＋」とした。）次に
［Ｌ・Ｌ・Ｌ］の場合、第４図（ｂ）よりQ2のフライホ
イールダイオードに5A,Q4に3A,Q6に2Aが流れ、直流回路
には電流が流れていない。
同様［Ｈ・Ｈ・Ｌ］と［Ｌ・Ｈ・Ｌ］の時は、v,w端
子が第３図のQ3,Q6がONで、Q4,Q5がOFFであり、［Ｈ・
Ｈ・Ｌ］の時はQ1がON、Q2がOFF、［Ｌ・Ｈ・Ｌ］の時
はQ1がOFF、Q2がONしている。［Ｈ・Ｈ・Ｌ］の時は第
４図（ｃ）よりQ1に5A,Q3のフライホイールダイオード
に3A、Q6に2Aが流れており、直流回路は2Aが流れている
ことになる。次に［Ｌ・Ｈ・Ｌ］の時は第４図（ｄ）よ
りQ2のフライホイールダイオードに5A、Q3のフライホイ
ールダイオードに3A、Q6に2A流れており、直流回路は−
3A、つまりインバータ側からコンバータ部へ3A逆流して
いることがわかる。
子が第３図のQ3,Q6がONで、Q4,Q5がOFFであり、［Ｈ・
Ｈ・Ｌ］の時はQ1がON、Q2がOFF、［Ｌ・Ｈ・Ｌ］の時
はQ1がOFF、Q2がONしている。［Ｈ・Ｈ・Ｌ］の時は第
４図（ｃ）よりQ1に5A,Q3のフライホイールダイオード
に3A、Q6に2Aが流れており、直流回路は2Aが流れている
ことになる。次に［Ｌ・Ｈ・Ｌ］の時は第４図（ｄ）よ
りQ2のフライホイールダイオードに5A、Q3のフライホイ
ールダイオードに3A、Q6に2A流れており、直流回路は−
3A、つまりインバータ側からコンバータ部へ3A逆流して
いることがわかる。
同様、第４図（ｅ），第４図（ｆ），第４図（ｇ），
第４図（ｈ）にそれぞれ［Ｈ・Ｌ・Ｈ］，［Ｌ・Ｌ・
Ｈ］，［Ｈ・Ｈ・Ｈ］，［Ｌ・Ｈ・Ｈ］の場合を図示し
てあり、直流回路の電流はそれぞれ＋3A,−2A−0A,−5A
となることがわかる。以上８通りの３相の端子電圧の組
み合わせとその時の直流回路の電流（iDCと表示し、コ
ンバータ部からインバータ部へ流れ込む方向を「＋」と
し、その逆を「−」とする。）を表にすると、下表とな
る。
第４図（ｈ）にそれぞれ［Ｈ・Ｌ・Ｈ］，［Ｌ・Ｌ・
Ｈ］，［Ｈ・Ｈ・Ｈ］，［Ｌ・Ｈ・Ｈ］の場合を図示し
てあり、直流回路の電流はそれぞれ＋3A,−2A−0A,−5A
となることがわかる。以上８通りの３相の端子電圧の組
み合わせとその時の直流回路の電流（iDCと表示し、コ
ンバータ部からインバータ部へ流れ込む方向を「＋」と
し、その逆を「−」とする。）を表にすると、下表とな
る。
この表の右端は、結果として、直流回路に流れる電流
と３相の電流との関係をまとめたものであり、これらを
まとめて表現すると次のとおりである。1.3相の端子電
圧が全て同じ時（全て「Ｈ」又は「Ｌ」）直流回路には
モータ電流が流れない。2.3相の端子電圧の中で、他の
２相と異なる電圧の相の電流が直流回路に流れ、且つそ
の異なる相の電圧が「Ｈ」の時はその相の電流の向きが
直流回路の電流の向きと一致し、「Ｌ」の時は符号が逆
となる。
と３相の電流との関係をまとめたものであり、これらを
まとめて表現すると次のとおりである。1.3相の端子電
圧が全て同じ時（全て「Ｈ」又は「Ｌ」）直流回路には
モータ電流が流れない。2.3相の端子電圧の中で、他の
２相と異なる電圧の相の電流が直流回路に流れ、且つそ
の異なる相の電圧が「Ｈ」の時はその相の電流の向きが
直流回路の電流の向きと一致し、「Ｌ」の時は符号が逆
となる。
本発明は上記のモータ電流と直流回路部の電流iDCと
の関係を利用したもので、第１図の構成において、AND
ロジックicのうち、12−ａはｕ相が「Ｌ」、ｖ相が
「Ｈ」,w相が「Ｈ」の時のみ出力が「Ｈ」となり、アナ
ログスイッチ11−ａをONさせ、iDCをシャント抵抗との
積の電圧を反転させた信号をコンデンサ13−ａにサンプ
ルホールドする。以下、６ヶの組み合わせは前記作用で
詳細に説明したとおりである。この様な回路構成で、コ
ンデンサ13−ａにはiuに比例した電圧が検出され、同様
13−ｃにはivに、13−ｅにはiwに比例した電圧が検出さ
れる。
の関係を利用したもので、第１図の構成において、AND
ロジックicのうち、12−ａはｕ相が「Ｌ」、ｖ相が
「Ｈ」,w相が「Ｈ」の時のみ出力が「Ｈ」となり、アナ
ログスイッチ11−ａをONさせ、iDCをシャント抵抗との
積の電圧を反転させた信号をコンデンサ13−ａにサンプ
ルホールドする。以下、６ヶの組み合わせは前記作用で
詳細に説明したとおりである。この様な回路構成で、コ
ンデンサ13−ａにはiuに比例した電圧が検出され、同様
13−ｃにはivに、13−ｅにはiwに比例した電圧が検出さ
れる。
なお、最近のインバータは端子電圧の決定をマイクロ
コンピュータで演算している場合が多く、ANDロジックi
cがマイクロコンピュータの中で構成されてもかまわな
い。また、シャント抵抗の代わりにDC−CTを使っても同
様の働きをする。
コンピュータで演算している場合が多く、ANDロジックi
cがマイクロコンピュータの中で構成されてもかまわな
い。また、シャント抵抗の代わりにDC−CTを使っても同
様の働きをする。
発明の効果 以上説明した如く、本発明を使用すれば、安価な回路
構成でモータ電流が検出でき、安価で信頼性の高いイン
バータを提供することができる。
構成でモータ電流が検出でき、安価で信頼性の高いイン
バータを提供することができる。
第１図は本発明の一実施例の電気回路図、第２図はイン
バータのPWM波形図、第３図は従来のインバータの回路
構成図、第４図はPWM制御の電流値の詳細説明図であ
る。 ２……順変換部、３……逆変換部、４……モータ、９…
…シャント抵抗（電流検出手段）、11−ａ〜11−ｆ……
アナログスイッチ、12−ａ〜12−ｆ……ANDロジックi
c、13−a,13−c,13−ｅ……コンデンサ。
バータのPWM波形図、第３図は従来のインバータの回路
構成図、第４図はPWM制御の電流値の詳細説明図であ
る。 ２……順変換部、３……逆変換部、４……モータ、９…
…シャント抵抗（電流検出手段）、11−ａ〜11−ｆ……
アナログスイッチ、12−ａ〜12−ｆ……ANDロジックi
c、13−a,13−c,13−ｅ……コンデンサ。
Claims (1)
- 【請求項１】インバータ装置の順変換部と逆変換部間に
電流検出手段を備え、この電流検出手段で発生する電圧
を、モータに印加する各相の端子電圧の組み合わせ信号
を発生する論理回路の信号で、サンプルホールドし、モ
ータ電流の検出をするインバータ装置の電流検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013822A JP2712470B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | インバータ装置の電流検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1013822A JP2712470B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | インバータ装置の電流検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02197295A JPH02197295A (ja) | 1990-08-03 |
| JP2712470B2 true JP2712470B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=11843970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1013822A Expired - Fee Related JP2712470B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | インバータ装置の電流検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2712470B2 (ja) |
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| JP2008199842A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Sanyo Electric Co Ltd | モータ制御装置 |
| EP1981164A2 (en) | 2007-04-13 | 2008-10-15 | SANYO Electric Techno Create Co., Ltd. | Motor control device |
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Families Citing this family (12)
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| JP3984775B2 (ja) * | 2000-04-27 | 2007-10-03 | 株式会社日立製作所 | インバータ装置 |
| JP4880828B2 (ja) | 2001-06-19 | 2012-02-22 | 株式会社東芝 | インバータ装置 |
| JP5124899B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2013-01-23 | ダイキン工業株式会社 | モータ制御方法およびその装置 |
| JP2004282969A (ja) | 2003-03-19 | 2004-10-07 | Hitachi Ltd | 交流電動機の制御装置及び制御方法 |
| JP2005318775A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Nippon Yusoki Co Ltd | インバータ制御装置およびインバータ制御方法 |
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| JP5417051B2 (ja) * | 2009-06-11 | 2014-02-12 | 日立アプライアンス株式会社 | インバータの制御装置、及び、それを用いた空調機，洗濯機 |
| DE102009035944A1 (de) | 2009-06-18 | 2010-12-23 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur ereignisgestützten Reduktion des Zeit-Frequenz-Bereichs eines Signals |
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-
1989
- 1989-01-23 JP JP1013822A patent/JP2712470B2/ja not_active Expired - Fee Related
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