JP3057656B2 - Inverter control device - Google Patents

Inverter control device

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JP3057656B2
JP3057656B2 JP6293324A JP29332494A JP3057656B2 JP 3057656 B2 JP3057656 B2 JP 3057656B2 JP 6293324 A JP6293324 A JP 6293324A JP 29332494 A JP29332494 A JP 29332494A JP 3057656 B2 JP3057656 B2 JP 3057656B2
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包晴 吉岡
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルによって
冷房/暖房を行う空気調和装置の誘導モータ等、その駆
動周波数を可変することにより、可変速で回転させるこ
とができるインバータ制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter control device, such as an induction motor for an air conditioner which performs cooling / heating by a refrigerating cycle, which can be rotated at a variable speed by changing its driving frequency. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、家庭用あるいは店舗や事務所な
どの空気調和装置用の圧縮機は、コストや堅ろう性等の
点で、誘導モータによって駆動されているものが多い。
誘導モータは、負荷により駆動周波数と回転周波数との
ずれである「すべり」周波数が変動し、また、効率も変
化してしまう。
2. Description of the Related Art Generally, compressors for air conditioners for home use, stores, offices, etc. are driven by an induction motor in terms of cost and robustness.
In the induction motor, the “slip” frequency, which is the difference between the drive frequency and the rotation frequency, varies depending on the load, and the efficiency also changes.

【0003】このため、従来用いられていた、運動周波
数指令に比例した運転電圧による、いわゆる「V/F制
御」に代わって、モータ電流から負荷状態を演算し、高
効率でモータを運転できる方法として、ベクトル制御を
応用した方法が提案されている。
For this reason, instead of the so-called “V / F control” using an operation voltage proportional to a motion frequency command, a method of calculating a load state from a motor current and operating the motor with high efficiency is conventionally used. As a method, a method using vector control has been proposed.

【0004】図6はベクトル制御技術を高効率制御に応
用した例であり、冷凍誌1992年6月号50頁〜57
頁記載の「インバータスクロールパッケージエアコンの
静音化技術」より引用したものである。圧縮機を駆動す
るための誘導モータ1に対して、交流電源6をダイオー
ドブリッジ5および平滑コンデンサ4にて直流に変換し
たのち、三相PWMインバータ回路2により、電圧・周
波数を可変して誘導モータ1の回転数を変化させてい
る。空気調和装置用の圧縮機には回転検出センサを取り
付けることが困難な場合が多く、回転を検出して高効率
でモータを駆動するには、モータ1に対して少なくとも
2つの電流を検出して、モータ1の定数を用いて回転数
などを算出してやる必要があるとされている。この技術
の基本内容については特公昭63−34718などに記
載されているので省略する。
FIG. 6 shows an example in which the vector control technique is applied to high-efficiency control.
This is quoted from "Inverter scroll package air conditioner noise reduction technology" on the page. For the induction motor 1 for driving the compressor, the AC power supply 6 is converted into DC by the diode bridge 5 and the smoothing capacitor 4, and then the voltage and frequency are varied by the three-phase PWM inverter circuit 2 to change the induction motor. 1 is changed. It is often difficult to attach a rotation detection sensor to a compressor for an air conditioner. To detect rotation and drive the motor with high efficiency, it is necessary to detect at least two currents to the motor 1. , It is necessary to calculate the number of revolutions using the constant of the motor 1. The basic contents of this technology are described in JP-B-63-34718 and the like, and a description thereof will be omitted.

【0005】図6においても、電流センサ3u、3vに
よりモータ電流Iu、Ivを検出して、励磁電流および
トルク電流演算手段101において、誘導モータ1にお
ける励磁電流I1d、トルク電流I1qを求めている。検出
したトルク電流I1qは、すべり周波数に略比例している
ので、トルク電流I1qとモータ定数を用いてすべり周波
数fsを算出することができる。このすべり周波数fs
を補償するように周波数指令を可変することにより、一
定回転数の制御が実現できる。
In FIG. 6, motor currents Iu and Iv are detected by current sensors 3u and 3v, and excitation current and torque current calculation means 101 calculates excitation current I1d and torque current I1q of induction motor 1. Since the detected torque current I1q is substantially proportional to the slip frequency, the slip frequency fs can be calculated using the torque current I1q and the motor constant. This slip frequency fs
By varying the frequency command so as to compensate for, the control of a constant rotational speed can be realized.

【0006】すなわち、すべり周波数制御手段7によ
り、すべり周波数が計算され、冷凍サイクル制御手段か
らの回転周波数指令fref に等しくモータ1が回転でき
るように周波数の補正が行われる。図6においては、加
算手段8により、冷凍サイクル制御手段からの指令fre
f と補正周波数の値が加算され、三相PWMインバータ
回路2に対しての実際の周波数指令f1が得られる。
That is, the slip frequency is calculated by the slip frequency control means 7, and the frequency is corrected so that the motor 1 can rotate at the same frequency as the rotation frequency command fref from the refrigeration cycle control means. In FIG. 6, a command fre from the refrigeration cycle control means is controlled by the addition means 8.
f and the value of the correction frequency are added to obtain an actual frequency command f1 for the three-phase PWM inverter circuit 2.

【0007】一方、電流最小加制御手段103により求
められた励磁電流指令I1*d と検出された励磁電流I1d
との違いに基づいてモータ定数のひとつである一次抵抗
の同定が一次抵抗同定手段102にて実施され、より正
確な一次抵抗値を得る。ここで得られた一次抵抗値、励
磁電流指令I1*d 、トルク電流I1qおよび実際の周波数
指令に基づいて、一次電圧補正手段104にて実際の一
次電圧が決定され、三相PWMインバータ回路2に送ら
れる。このようにして、冷凍サイクル制御手段からの周
波数指令fref に基づいて、モータ1の回転数を指令通
りに保ったまま、電流が最小になるような制御が実現す
る。引用例によると、電流を最小化することにより、モ
ータトルク1.1kgm において効率が約10%上昇し、
また、他のトルクでも改善効果が認められている。
On the other hand, the excitation current command I1 * d determined by the current minimum addition control means 103 and the detected excitation current I1d
The primary resistance, which is one of the motor constants, is identified by the primary resistance identifying means 102 based on the difference from the above, and a more accurate primary resistance value is obtained. Based on the obtained primary resistance value, the exciting current command I1 * d, the torque current I1q and the actual frequency command, an actual primary voltage is determined by the primary voltage correcting means 104, and the three-phase PWM inverter circuit 2 Sent. In this way, based on the frequency command fref from the refrigeration cycle control means, control is performed such that the current is minimized while the rotation speed of the motor 1 is maintained as specified. According to the cited example, minimizing the current increases the efficiency by approximately 10% at a motor torque of 1.1 kgm,
In addition, an improvement effect has been recognized with other torques.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、モータ
電流を最小化することはモータの効率を最大に保つこと
とは必ずしも一致しない。すなわち、図2に示すように
モータの印加電圧V1を増加していくと、消費電力が最
小になる点V1(Pmin)がまず現れ、続いてモータ電流が
最小になる点V1(Imin)が出現するからである。なぜな
らば、モータの効率が殆ど変化しないとすると、電力は
電圧と電流の積にほぼ比例すると考えられ、効率最大点
よりも電圧を上げると、電流は多少下がるからである。
However, minimizing the motor current does not always correspond to keeping the motor at maximum efficiency. That is, as shown in FIG. 2, when the applied voltage V1 of the motor is increased, a point V1 (Pmin) where the power consumption becomes minimum appears first, and then a point V1 (Imin) where the motor current becomes minimum appears. Because you do. Why
If the efficiency of the motor is almost unchanged,
It is considered to be almost proportional to the product of voltage and current,
If the voltage is higher than the current, the current is slightly lowered.

【0009】[0009]

【0010】そこで、本発明は、比較的例外的な使用条
件であっても、必要とする出力を低下させることなく、
使用半導体素子の保護を実現することができるインバー
タ制御装置の提供を目的とする。上述のやや例外的な条
件としての具体例は、例えば空調用では、環境温度が高
いにもかかわらず暖房を行う時があげられる。環境温度
が高いと、冷媒の圧力が上がり、圧縮機のモータの負荷
トルクが大きくなってしまうからである。
Accordingly, the present invention provides a method for reducing the required output even under relatively exceptional use conditions.
An object of the present invention is to provide an inverter control device capable of realizing protection of a used semiconductor element. The slightly exceptional article mentioned above
As a specific example of the matter, for example, for air conditioning, heating may be performed despite the high environmental temperature. If the ambient temperature is high, the pressure of the refrigerant increases, and the load torque of the motor of the compressor increases.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のインバータ制御装置は、下記の構成を有する
ことにより特徴づけられる。
An inverter control device according to the present invention for solving the above problems is characterized by having the following configuration.

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】本発明は、指令電圧および指令周波数を可
変できるインバータにより駆動される誘導モータのイン
バータ制御装置であって、前記モータに流れる電流を検
出する電流検出手段による検出信号と前記インバータ出
力電圧との位相差に基づき、前記誘導モータの励磁電流
とトルク電流を算出する電流変換手段と、変換された電
流値およびモータの時定数よりすべり周波数を算出する
すべり周波数算出手段と算出されたすべり周波数をイン
バータの指令周波数に対して加えて駆動周波数とする手
段を有し、前記モータに流れる電流を検出する電流検出
手段と、インバータ出力波形と前記検出電流との積和に
より前記モータで消費される電力を算出する手段と、前
記インバータの出力電圧を調整することにより前記算出
電力を最小化せしめる電力最小化制御手段と、前記イン
バータの出力電圧を調整することにより前記検出電流を
最小化せしめる電流最小化制御手段とを備え、前記検出
電流が予め設定した一定値以下のときには、前記電力最
小化制御手段にもとづきインバータの出力電圧を調整
し、前記検出電流が前記一定値以上のときには、前記電
流最小化制御手段により、インバータの出力電圧を調整
する。
The present invention is an inverter control device for an induction motor driven by an inverter capable of changing a command voltage and a command frequency, and detects a current flowing through the motor.
The detection signal by the current detection means for output and the inverter output
Excitation current of the induction motor based on the phase difference from the force voltage
Current conversion means for calculating torque and torque current;
Calculate slip frequency from flow value and motor time constant
Input the slip frequency calculation means and the calculated slip frequency.
A method of setting the drive frequency in addition to the inverter command frequency
Has a step, adjusting a current detection means for detecting a current flowing through the motor, means for calculating the power consumed by the motor by the product-sum of an inverter output waveform and the detection current, the output voltage of the inverter Power minimizing control means for minimizing the calculated power, and current minimizing control means for minimizing the detection current by adjusting the output voltage of the inverter, wherein the detection current is preset. When the detected current is equal to or less than the predetermined value, the output voltage of the inverter is adjusted based on the power minimizing control means. When the detected current is equal to or larger than the predetermined value, the output voltage of the inverter is adjusted by the current minimizing control means.

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【作用】本発明では、モータ電流が一定値以下の時には
電力最小化制御による高効率運転制御が実現され、モー
タ電流が一定値以上になると電流最小制御が動作し、優
先的に電流を下げるように制御され、電力制御素子の過
負荷状態を回避することができる。
According to the present invention, when the motor current is below a certain value,
High-efficiency operation control by power minimization control is realized,
When the current exceeds a certain value, the minimum current control operates and
It is controlled to lower the current first, and the power control element
Load conditions can be avoided.

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明の実施例の機能的構成を示
すブロック図である。冷房/暖房を行う空気調和装置に
おいて、冷媒を圧縮するためのコンプレッサを駆動する
誘導モータ1の駆動電力系は、交流電源6をダイオード
ブリッジ5および平滑コンデンサ4により構成される整
流回路で一旦直流に変換した後、三相PWMインバータ
回路2で三相の交流に変換して、モータ1を任意の回転
数で駆動する。三相PWMインバータ回路2はIGBT
(Insulated Gate Bipolar Transistor )などにより構
成されるトランジスタ型インバータであって、指令電圧
V1 と指令周波数f1 を可変してモータ1に供給する駆
動電圧と駆動周波数を制御することができる。
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of the present invention . In an air conditioner that performs cooling / heating, a drive power system of an induction motor 1 that drives a compressor for compressing a refrigerant converts an AC power supply 6 to DC once by a rectifier circuit including a diode bridge 5 and a smoothing capacitor 4. After the conversion, the three-phase PWM inverter circuit 2 converts the alternating current into three-phase alternating current, and drives the motor 1 at an arbitrary rotation speed. The three-phase PWM inverter circuit 2 is an IGBT
(Insulated Gate Bipolar Transistor) and the like, which can control the drive voltage and the drive frequency supplied to the motor 1 by varying the command voltage V1 and the command frequency f1.

【0023】このインバータ2を制御する制御系は、目
標値となる周波数fref と電流センサ3が入力され、上
記した指令電圧V1 と指令周波数f1 を出力する。これ
を説明すると、三相誘導モータ1の一つの駆動線に設け
られた電流センサ3の検出情報は、積和演算手段16お
よびゼロクロスタイミング検出手段13、振幅検出手段
12に入力される。振幅検出手段12は正弦波である入
力情報からその振幅を検出する。
The control system for controlling the inverter 2 receives the frequency fref as a target value and the current sensor 3, and outputs the above-described command voltage V1 and command frequency f1. Explaining this, the detection information of the current sensor 3 provided on one drive line of the three-phase induction motor 1 is input to the product-sum operation unit 16, the zero-cross timing detection unit 13, and the amplitude detection unit 12. The amplitude detecting means 12 detects the amplitude from input information which is a sine wave.

【0024】ゼロクロスタイミング検出手段13では交
流である電流センサ情報4がゼロを交差したタイミング
を検出する。ゼロクロスのタイミング検出は比較回路な
どによる検出回路を計時回路に入力するハードウェアシ
ステムで実現できるが、コンピュータのソフトウェアに
よって、読みとった入力信号が前回の値に対して符号反
転しているかどうかでも判定できる。ゼロクロスタイミ
ング検出手段13の出力結果は位相比較手段22に送ら
れる。位相比較手段22には比較対象として一次周波数
情報f1の位相情報が同様にゼロクロスタイミングとし
て入力され、2つのタイミング情報の時間差により位相
比較を行う。位相比較結果θは関数発生手段18、19
に送られる。関数発生手段18、19ではそれぞれ「si
n(θ)」「cos(θ)」の演算を行い、かけ算手段20、2
1へ結果を送る。かけ算手段20、21ではそれぞれ振
幅検出手段12の出力とのかけ算をおこないその結果I
τ、Imをすべり周波数制御手段7へ送る。この部分の
作用については後述する。
The zero-cross timing detecting means 13 detects the timing at which the current sensor information 4, which is AC, crosses zero. Zero-cross timing detection can be realized by a hardware system that inputs a detection circuit such as a comparison circuit to the timing circuit, but it can also be determined by computer software whether the read input signal is sign-inverted from the previous value. . The output result of the zero-cross timing detecting means 13 is sent to the phase comparing means 22. Similarly, the phase information of the primary frequency information f1 is input to the phase comparison unit 22 as a zero-cross timing as a comparison target, and the phase comparison is performed based on the time difference between the two pieces of timing information. The phase comparison result θ is calculated by the function generators 18 and 19
Sent to In the function generating means 18 and 19, “si
n (θ) ”and“ cos (θ) ”.
Send the result to 1. The multiplying means 20 and 21 respectively multiply with the output of the amplitude detecting means 12, and as a result I
τ and Im are sent to the slip frequency control means 7. The operation of this part will be described later.

【0025】すべり周波数制御手段7では、目標となる
周波数fref と等しくなるように補正する周波数値fs
が算出され、加算手段8を経て、三相PWMインバータ
回路2に周波数指令f1が送られる。
The slip frequency control means 7 corrects the frequency value fs to be equal to the target frequency fref.
Is calculated, and the frequency command f1 is sent to the three-phase PWM inverter circuit 2 via the adding means 8.

【0026】一方、振幅検出手段12の出力のうちのひ
とつは、電圧降下補正手段15に送られ、印加電圧情報
V1からIGBTの電圧降下分を演算し、実際の印加電
圧の推定値を算出する。補正された印加電圧は積和演算
手段16に送られ、電流センサ3の出力との積和すなわ
ち電力値が演算される。
On the other hand, one of the outputs of the amplitude detecting means 12 is sent to the voltage drop correcting means 15, and the voltage drop of the IGBT is calculated from the applied voltage information V1 to calculate the estimated value of the actual applied voltage. . The corrected applied voltage is sent to the sum-of-products calculating means 16 to calculate the sum of products with the output of the current sensor 3, that is, the power value.

【0027】積和演算手段16で求められた電力値およ
び振幅検出手段12で求められた電流値は切り換え手段
17に入力されて、どちらか一方が最小化制御手段11
に入力される。切り換え手段17における切り換えの制
御はモータ電流の振幅値を用いる。すなわち電流振幅値
が小さいときには電力情報が選択され、電流振幅が大き
いときには電流振幅値が選択される。
The power value obtained by the sum-of-products calculating means 16 and the current value obtained by the amplitude detecting means 12 are input to the switching means 17, and one of them is supplied to the minimizing control means 11.
Is input to The switching control by the switching means 17 uses the amplitude value of the motor current. That is, when the current amplitude value is small, the power information is selected, and when the current amplitude is large, the current amplitude value is selected.

【0028】最小化制御手段11では、電流センサ3の
電流量の振幅もしくは電流と電圧の積和により求められ
た電力が最小となるように、モータ1への印加電圧V1
を調整する。最小化制御手段11の動作手順は後述す
る。
The minimizing control means 11 applies the voltage V1 to the motor 1 so that the power obtained by the amplitude of the current amount of the current sensor 3 or the product sum of the current and the voltage is minimized.
To adjust. The operation procedure of the minimization control means 11 will be described later.

【0029】以上により、モータ1の回転数を目標値f
ref に保ち、同じ出力を維持したまま、モータ1の電流
あるいは電力を最小化する制御が実現する。
As described above, the rotation speed of the motor 1 is set to the target value f.
Control that minimizes the current or power of the motor 1 while maintaining the output at ref and maintaining the same output is realized.

【0030】上記した、すべり周波数制御手段7および
加算手段8が指令周波数制御手段を構成している。ま
た、最小化制御手段11が指令電圧制御手段を構成して
いる。この指令周波数制御手段、指令電圧制御手段、お
よびインバータ回路2のうちトランジスタ制御回路部分
を、マイクロコンピュータにより構成することができ
る。
The above-described slip frequency control means 7 and addition means 8 constitute command frequency control means. Further, the minimization control means 11 constitutes a command voltage control means. The transistor control circuit portion of the command frequency control means, the command voltage control means, and the inverter circuit 2 can be constituted by a microcomputer.

【0031】図5に、本発明に実施されるマイクロコン
ピュータの構成を示す。算術および論理演算を行う中央
処理ユニット(CPU)301、CPUを制御するため
の命令やデータを記憶している読み出し専用メモリ(R
OM)302、演算結果などを記憶する読み書きメモリ
(RAM)303、外部パルスの周期測定や一定間隔ご
とにCPUに割り込み処理を要求することができるタイ
マユニット304、外部のアナログ信号を入力するため
のA/D変換器305、三相PWMインバータ制御ユニ
ット306、およびこれらを時分割で接続するためのデ
ータバス307により構成されている。三相PWMイン
バータ制御ユニットはインバータの電力スイッチング制
御素子であるパワートランジスタあるいはIGBTなど
のスイッチング制御するタイミングパルス(図5では、
U、V、Wおよびその反転出力)を発生するものであ
る。
FIG. 5 shows a configuration of a microcomputer implemented in the present invention. A central processing unit (CPU) 301 for performing arithmetic and logical operations; a read-only memory (R) storing instructions and data for controlling the CPU;
OM) 302, a read / write memory (RAM) 303 for storing calculation results and the like, a timer unit 304 capable of measuring an external pulse cycle and requesting an interrupt process to the CPU at regular intervals, and an external analog signal input It comprises an A / D converter 305, a three-phase PWM inverter control unit 306, and a data bus 307 for connecting these in a time-division manner. The three-phase PWM inverter control unit is a timing pulse for performing switching control of a power transistor or an IGBT which is a power switching control element of the inverter (in FIG. 5,
U, V, W and their inverted outputs).

【0032】以下に、部分的に詳細の動作原理について
説明する。まず、モータ電流と印加電圧の位相差に基づ
くすべり周波数検出部分について説明する。前述の特公
昭63−34718によると、三相誘導モータを駆動す
る3本の線の電流(Iu、Iv、Iw)からトルク電流成
分Iτと励磁電流成分Imは以下のように算出される。
In the following, a partially detailed operation principle will be described. First, a description will be given of a slip frequency detection portion based on the phase difference between the motor current and the applied voltage. According to the above-mentioned JP-B-63-34718, the torque current component Iτ and the exciting current component Im are calculated as follows from the currents (Iu, Iv, Iw) of the three lines driving the three-phase induction motor.

【0033】[0033]

【数1】 (Equation 1)

【0034】a,bは三相/二相変換した印加電圧軸に
座標変換する係数である。
A and b are the applied voltage axes after the three-phase / two-phase conversion.
This is a coefficient for coordinate conversion.

【0035】kは比例定数。したがって、周波数が一定
であれば、Iu、Iv、Iw はそれぞれ位相が(2/3)π
ずれた同じ信号であるので、1つの電流情報だけから他
の電流を算出することが可能である。この結果、トルク
電流Iτと励磁電流Im は一次電流の振幅Iと以下の関
係になる。
K is a proportional constant. Therefore, if the frequency is constant, Iu, Iv, and Iw each have a phase of (2/3) π
Since the signals are shifted and the same, another current can be calculated from only one current information. As a result, the torque current Iτ and the exciting current Im have the following relationship with the amplitude I of the primary current.

【0036】[0036]

【数2】(Equation 2)

【0037】Im =I・sin(θ) Iτ=I・cos(θ) ここでθは、二相変換したときの電圧と電流の位相差で
あるが、この位相差は三相での電圧と電流の位相差と同
じである。したがって、電流と電圧の位相差を求めるこ
とにより、励磁電流Im とトルク電流Iτを求めること
ができる。この励磁電流Im とトルク電流Iτを用い
て、すべり周波数を求めることができる。同様に特公昭
63−34718によると、すべり周波数fs は以下の
式で算出される。
Im = I · sin (θ) Iτ = I · cos (θ) Here, θ is the phase difference between the voltage and the current when the two-phase conversion is performed. It is the same as the phase difference of the current. Therefore, the excitation current Im and the torque current Iτ can be obtained by obtaining the phase difference between the current and the voltage. The slip frequency can be determined using the exciting current Im and the torque current Iτ. Similarly, according to JP-B-63-34718, the slip frequency fs is calculated by the following equation.

【0038】[0038]

【数3】 (Equation 3)

【0039】ここで、Pは微分演算子であり、T2はモ
ータの二次側時定数である。しかしながら、周波数が変
化していないときには微分演算子の影響は無視できるの
で、すべり周波数fs は、トルク電流Iτを励磁電流I
mと二次時定数T2と2πの積で割れば算出できることに
なる。
Here, P is a differential operator, and T2 is a secondary time constant of the motor. However, when the frequency is not changing, the influence of the differential operator can be neglected, so that the slip frequency fs is determined by the torque current Iτ and the exciting current Iτ.
It can be calculated by dividing m by the product of the secondary time constant T2 and 2π.

【0040】次に最小化制御部分の動作について説明す
る。図4は最小化制御手段11の動作原理を示す制御フ
ローチャートである。図4において、指令周波数fref
の変化してないとき、最小化制御がスタートするものと
する。最小化制御は、まず、ステップ201において前
回の出力電圧VOLD から微小電圧△Vを減じた電圧をイ
ンバータの出力電圧として出力する。ステップ202に
おいてこの出力電圧によるすべり周波数補償制御が安定
する時間を待つ。すべり補償制御が安定したかどうかの
判断は、インバータ出力周波数とトルク電流Iτなどに
より算出されたすべり周波数との差で求まる実回転周波
数とがほぼ一致したかどうかで判断できる。あるいはあ
らかじめすべり補償制御が安定するまでの時間を実験的
に求めておき、求めた時間より少し長い期間時間待ちを
することでも可能である。すべり周波数補償制御が安定
したら、ステップ203においてモータ1に供給してい
る電流iもしくは電力値を読み込み、変数Aに格納す
る。次に判断204において変数Aの今回の値と前回の
値AOLD との大きさを比較し、今回の値が小さければ、
ステップ206へ直接進み、大きければ、ステップ20
5において微小電圧△Vの極性を反転させてからステッ
プ206へと進む。ステップ206では、今回の電圧V
と変数Aを前回の値として転送して次回に備える。ステ
ップ206を終えると再びステップ201へと進む。こ
のような処理を行うことにより、微小電圧△Vに相当す
る電流もしくは電力変動を残すだけの最も少ない電流あ
るいは電力でモータ1を駆動することができる。また、
この手法により到達した最小電流や最小電力に対応する
電圧をその周波数における最適値として記憶しておくこ
とにより、指令周波数fref が一旦ちがう周波数を経由
した後にも、直ちにその周波数における最適な電圧に到
達することができる。なお、最小化制御手段11で用い
る電流情報は、交流であるため、振幅値あるいは、実効
値などを用いる。このような値を用いるための手段とし
ては図1の振幅検出手段12が対応している。
Next, the operation of the minimization control section will be described. FIG. 4 is a control flowchart showing the operation principle of the minimization control means 11. In FIG. 4, the command frequency fref
Is not changed, the minimization control starts. In the minimization control, first, in step 201, a voltage obtained by subtracting the minute voltage ΔV from the previous output voltage VOLD is output as the output voltage of the inverter. In step 202, a time until the slip frequency compensation control based on the output voltage is stabilized is waited. Whether the slip compensation control is stable or not depends on the inverter output frequency and the torque current Iτ.
Actual rotation frequency obtained from the difference from the slip frequency calculated
It can be determined whether the numbers almost match . Alternatively, it is also possible to experimentally obtain the time until the slip compensation control is stabilized, and wait for a time slightly longer than the obtained time. When the slip frequency compensation control is stabilized, the current i or the power value supplied to the motor 1 is read in step 203 and stored in the variable A. Next, in the judgment 204, the magnitude of the current value of the variable A and the previous value AOLD are compared, and if the current value is small,
Proceed directly to step 206, if larger, step 20
In step 5, the polarity of the minute voltage ΔV is inverted, and the process proceeds to step 206. In step 206, the current voltage V
And the variable A are transferred as the previous value to prepare for the next time. When step 206 is completed, the process proceeds to step 201 again. By performing such processing, it is possible to drive the motor 1 with the current corresponding to the minute voltage ΔV or the minimum current or power that leaves a power fluctuation. Also,
By storing the voltage corresponding to the minimum current or the minimum power reached by this method as the optimum value at that frequency, even after the command frequency fref passes through a different frequency, the optimum voltage at that frequency is immediately reached. can do. Since the current information used in the minimization control means 11 is an alternating current, an amplitude value or an effective value is used. The means for using such a value corresponds to the amplitude detecting means 12 in FIG.

【0041】次に、電圧降下補正手段15の動作につい
て説明する。図3は、電力制御素子IGBTがONした
ときの電流と電圧特性を示すものであり、高梨ほか「第
三世代インテリジェントパワーモジュール」三菱電機技
報Vol.67,No.9,1993,pp71の図11より引用したもので
ある。すなわち、コレクタ電流Icが10A以上になる
とほぼ直線状にON電圧であるVce(sat)が増加してい
ることがわかる。従って、コレクタ電流Icが決まると
Vce(sat)も決まる。一方、コレクタ電流Icはモータ電
流I1に対応しているため、モータ電流I1がわかればV
ce(sat)がわかることになる。この対応関係は環境によ
り変化するものでなく、IGBTおよびPWM変調周波
数が決まれば固定できるので、事前に調べた結果をマイ
クロコンピュータに記憶しておくことで容易に実現でき
る。
Next, the operation of the voltage drop correction means 15 will be described. Fig. 3 shows the current and voltage characteristics when the power control element IGBT is turned on. Takanashi et al. "3rd Generation Intelligent Power Module" Mitsubishi Electric Technical Report Vol. 67, No. 9, 1993, pp71 This is quoted from No. 11. That is, it can be seen that when the collector current Ic becomes 10 A or more, the ON voltage Vce (sat) increases substantially linearly. Therefore, when the collector current Ic is determined, Vce (sat) is also determined. On the other hand, since the collector current Ic corresponds to the motor current I1, if the motor current I1 is known, V
You will know ce (sat). This correspondence does not change depending on the environment, and can be fixed once the IGBT and PWM modulation frequencies are determined. Therefore, it can be easily realized by storing the result of the check in advance in the microcomputer.

【0042】なお、本発明は、空気調和装置に限らず、
圧縮空気をつくるエアコンプレッサや、その他の動力機
械など、指令周波数f1 と指令電圧V1 が入力されるイ
ンバータを装備した装置に広く適用することができる。
The present invention is not limited to an air conditioner,
The present invention can be widely applied to devices equipped with an inverter to which the command frequency f1 and the command voltage V1 are input, such as an air compressor for producing compressed air and other power machines.

【0043】以上述べたことから明らかなように、本発
明によれば、従来のように電流検出手段を2つも必要と
せず、三相モータであっても唯1個の電流検出手段を設
けるだけで、設置環境条件に対応して常に消費電力を最
小に保つ、高精度で高効率のインバータ制御を実現し、
電流最小化制御の併用により、電力制御素子の最大容量
を小さくすることができ、装置の小型化も可能になる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, no two current detecting means are required unlike the related art, and only a single current detecting means is provided even in a three-phase motor. In accordance with the installation environment conditions, high-precision and high-efficiency inverter control that always keeps power consumption to a minimum ,
The maximum capacity of the power control element can be
Can be reduced, and the device can be downsized.

【0044】なお、上記実施例では、すべり周波数の検
出には、モータのパラメータを使用する方法を用いてい
るが、モータの回転数が直接検出できる場合には、回転
数情報を用いて滑り補償制御を行なうことができること
はいうまでもない。
In the above embodiment, the slip frequency is detected.
The method using the motor parameters.
However, if the motor speed can be directly detected,
Ability to perform slip compensation control using numerical information
Needless to say.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】モータ印加電圧と消費電力およびモータ電流の
関連を示す特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a motor applied voltage, power consumption, and a motor current.

【図3】電力制御素子のON時の電流−電圧特性図FIG. 3 is a current-voltage characteristic diagram when the power control element is ON.

【図4】図5に示す実施例のコンピュータプログラムを
示すフローチャート
FIG. 4 is a flowchart showing a computer program of the embodiment shown in FIG. 5;

【図5】本発明の制御系をコンピュータにより実施する
実施例のブロック図
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment in which the control system of the present invention is implemented by a computer.

【図6】従来例の構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・誘導モータ 2・・・・インバータ 3・・・・電流センサ V1 ・・・・指令電圧 f1 ・・・・指令周波数 1 Induction motor 2 Inverter 3 Current sensor V1 Command voltage f1 Command frequency

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 義照 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 吉岡 包晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小方 秀夫 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5 号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 吉田 泉 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5 号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 渡壁 周作 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5 号 松下冷機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−170092(JP,A) 特開 昭62−31393(JP,A) 特開 昭64−69960(JP,A) 特開 平1−231687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Yoshiteru Ito 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Kazuharu Yoshioka 1006 Odaka Kazama Kadoma, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Inside the company (72) Inventor Hideo Ogata 4-5-2-5 Takaidahondori, Higashiosaka-shi, Osaka Matsushita Refrigerating Machinery Co., Ltd. (72) Izumi Yoshida 4-5-2-5 Takaidahondori, Higashiosaka-shi, Osaka Matsushita Refrigerating Machinery Co., Ltd. (72) Inventor Shusaku Watanabe 4-5-2-5 Takaida Hondori, Higashiosaka City, Osaka Matsushita Refrigerating Machinery Co., Ltd. (56) References JP-A-57-170092 (JP, A) JP-A-62-31393 (JP, A) JP-A-64-69960 (JP, A) JP-A-1-231687 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02P 5 / 408-5/412 H02P 7/628-7/632 H02P 2 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 指令電圧および指令周波数を可変できる
インバータにより駆動される誘導モータのインバータ制
御装置であって、 前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段による
検出信号と前記インバータ出力電圧との位相差に基づ
き、前記誘導モータの励磁電流とトルク電流を算出する
電流変換手段と、 変換された電流値およびモータの時定数よりすべり周波
数を算出するすべり周波数算出手段と、 算出されたすべり周波数をインバータの指令周波数に対
して加えて駆動周波数とする手段と、 前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、 インバータ出力波形と前記検出電流との積和により前記
モータで消費される電力を算出する手段と、 前記インバータの出力電圧を調整することにより前記算
出電力を最小化せしめる電力最小化制御手段と、 前記インバータの出力電圧を調整することにより前記検
出電流を最小化せしめる電流最小化制御手段とを備え、 前記検出電流が予め設定した一定値以下のときには、 前記電力最小化制御手段にもとづきインバータの出力電
圧を調整し、 前記検出電流が前記一定値以上のときには、前記電流最
小化制御手段により、 インバータの出力電圧を調整することを特徴とするイン
バータ制御装置。
1. A inverter control device of an induction motor driven by an inverter capable of changing the command voltage and command frequency, according to the current detecting means for detecting a current flowing through the motor
Based on the phase difference between the detection signal and the inverter output voltage
Calculating the exciting current and the torque current of the induction motor.
The current conversion means and the slip frequency based on the converted current value and the time constant of the motor.
Frequency calculating means for calculating the slip frequency, and comparing the calculated slip frequency with the command frequency of the inverter.
Means for additionally setting a drive frequency; current detecting means for detecting a current flowing through the motor; means for calculating electric power consumed by the motor based on a product sum of an inverter output waveform and the detected current; Power minimizing control means for minimizing the calculated power by adjusting the output voltage of the inverter; and current minimizing control means for minimizing the detection current by adjusting the output voltage of the inverter; When the detected current is equal to or less than a predetermined value, the output voltage of the inverter is adjusted based on the power minimizing control means. When the detected current is equal to or more than the predetermined value, the output of the inverter is controlled by the current minimizing control means. An inverter control device for adjusting a voltage.
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