JP3549312B2 - インバータ装置 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等の冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機の直流電動機を負荷とするインバータ装置において漏洩電流を低減できる制御方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流電動機の駆動用インバータ装置の制御法の代表的な一例を示す。図６にインバータ回路、図７に半導体スイッチのＯＮ−ＯＦＦ波形を示す。
【０００３】
図６において、１は交流電源である。２は交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換する倍電圧整流回路である。
【０００４】
３はインバータ回路であり、半導体スイッチ（トランジスタ）３ａ〜３ｆが３相ブリッジ接続されており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイオードが接続されている。
【０００５】
４は直流電動機であり、インバータ回路３の出力により駆動される。５は前記直流電動機４の位置検出信号を発生する位置検出回路であり、前記直流電動機４の逆起電圧から位置を検出する。
【０００６】
６は前記位置検出回路５の出力から前記インバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆを転流させる転流パルスを作り出す転流回路である。
【０００７】
７は回転数指令手段であり、前記直流電動機４の回転数指令信号を出力する。８は回転数検出手段であり、前記位置検出回路５の位置検出信号を一定期間カウントしたり、位置検出信号のパルス間隔を測定することにより回転速度を検出する。
【０００８】
９は比較器であり、回転数指令手段８の目標回転数と、回転数検出手段９で検出された実際の回転数の差から、両者が一致するように比較しデューティ値の増減を出力する。
【０００９】
１０はデューティ制御手段であり、比較器の出力よりＯＮデューティ比を設定しチョッピング信号を出力する。
【００１０】
１１はドライブ回路であり、転流回路からの転流パルスと前記デューティ制御手段の出力のチョッピング信号とを合成し、インバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆをオン／オフさせる。
【００１１】
図６中のＴｕ＋は上アームのＵ相半導体スイッチを、Ｔｕ−は下アームのＵ相半導体スイッチを意味する。Ｔｖ＋、Ｔｖ−等も同様である。また図７のスイッチングパターンの波形ではＨＩレベルを半導体スイッチＯＮとしている。
【００１２】
図７に示すとおり、下アーム（３ｄ〜３ｆのスイッチ）は１２０度通電制御、上アーム（３ａ〜３ｃスイッチ）は、通常の１２０度通電制御に等幅ＰＷＭ制御（ＯＮデューティ０〜１００％）である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
直流電動機をインバータ装置にて駆動すると、高周波電流成分が直流電動機の巻線と電動機シェル間に形成される浮遊容量を介してシェルに洩れるが、この電流のことを漏洩電流と呼ぶ。
【００１４】
このインバータ装置においては、漏洩電流はシェルをアースしていれば問題ないが、図８に漏洩電流特性を示すが、この特性によれば、デューティ比が５０％のとき漏洩電流値が最大となる。
【００１５】
従って、デューティ５０％付近では、漏洩電流の設計に対してあまり裕度が得られていなかった。
【００１６】
漏洩電流を減少させるための方法は、電動機の電気子巻線−シェル間の浮遊容量を低減させればよい。従って、電動機の巻線数や銅量を減らすことで漏洩電流を低減する提案があった。
【００１７】
しかしながら、電動機の効率低下を伴い、電動機の駆動面から察すると適した改善法であるとはいい難い。
【００１８】
本発明は、上記ような従来技術の欠点を除き、インバータ装置の漏洩電流を比較的簡単に低減できるインバータ装置を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のインバータ装置は、デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を組み合わせるように構成したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の回転数を制御するための前記半導体スイッチのデューティ比を設定するデューティ制御手段と、前記デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあるか否かを判定し、４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を組み合わせるデューティ演算器とを備えたものであり、ＯＮデューティ比を４０％から６０％の間で使用しないよう制御するため、漏洩電流を低減できる。
【００２５】
請求項２記載の発明は、複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の１回転中の負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段の出力を基に負荷トルク変動による振動を低減できるように前記直流電動機の回転数を制御するための前記半導体スイッチのデューティ比を設定するデューティ制御手段と、前記デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあるか否かを判定し、４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を前記直流電動機の１回転以内で組み合わせるデューティ演算器とを備えたものであり、漏洩電流を低減できると共に、負荷脈動を低減でき圧縮機等の振動を低減できる。
【００２６】
図１において１２はデューティ演算器であり、デューティ制御手段１０により得られたデューティ値を数種類のデューティ比に区分し平均としてデューティ値を等しくし、ドライブ回路１１にチョピング信号を出力するものである。
【００２７】
図２にデューティ５０％時のＵ相上アームのスイッチング波形の一例を示す。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
図中ａは、１０％と９０％に区分した例、ｂ、ｃは２０％，３０％と７０％，８０％に区分した例である。また、デューティ４０％時の例も図３に示す。
【００２８】
なお、０％、１００％の設定をした場合は、チョピング周波数（キャリア周波数）を１／２にした場合と同じである。
【００２９】
以上のように、本実施例は、ＯＮデューティ比を漏洩電流の少ない０〜４０％、６０〜１００％間で設定しているため、漏洩電流を低減でき、設計に対して裕度を大きくすることができる。
（実施の形態２）
次に、本発明による第２の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図４は本発明の第２実施例を示すインバータ装置の構成図。図５は直流電動機の１回転中の負荷変動とデューティ比の特性を表している。
【００３１】
図４において、１３は電流母線より直流電動機１回転中のトルクを検出するトルク検出回路である。１４はデューティ制御手段であり、トルク検出回路１３の出力と、目標回転数と実回転数との差から得られた信号を合成しデューティ演算器へ出力する。デューティ制御手段の出力を図５中に波線で、デューティ演算器での出力を実線で示す。
【００３２】
デューティ演算器では、デューティ制御手段からの出力を１回転中で配分しなおし、４０〜６０％のデューティ比で使用しないようにする。図５のようにすることにより、漏洩電流を低減できるとともに、負荷トルク変動による振動も低減できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明のインバータ装置は、漏洩電流を低減でき、漏洩電流に対する設計の裕度を大きくとることができ、また、負荷トルク変動による振動も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のインバータ装置の全体構成図
【図２】本発明の実施例１のデューティ５０％時のＵ相のチョッピング信号を示すタイムチャート
【図３】本発明の実施例１のデューティ４０％時のチョピング信号を示すタイムチャート
【図４】本発明の実施例２のインバータ装置の全体構成図
【図５】本発明の実施例２の負荷トルクとデューティの関係を示した特性図
【図６】従来のインバータ装置の全体構成図
【図７】従来の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ波形を示す特性図
【図８】従来のインバータ装置の漏洩電流特性図
【符号の説明】
３ インバータ回路
４ 直流電動機
１０，１４ デューティ制御手段
１２ デューティ演算器
１３ トルク検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等の冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機の直流電動機を負荷とするインバータ装置において漏洩電流を低減できる制御方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の直流電動機の駆動用インバータ装置の制御法の代表的な一例を示す。図６にインバータ回路、図７に半導体スイッチのＯＮ−ＯＦＦ波形を示す。
【０００３】
図６において、１は交流電源である。２は交流電源１の交流電圧を直流電圧に変換する倍電圧整流回路である。
【０００４】
３はインバータ回路であり、半導体スイッチ（トランジスタ）３ａ〜３ｆが３相ブリッジ接続されており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイオードが接続されている。
【０００５】
４は直流電動機であり、インバータ回路３の出力により駆動される。５は前記直流電動機４の位置検出信号を発生する位置検出回路であり、前記直流電動機４の逆起電圧から位置を検出する。
【０００６】
６は前記位置検出回路５の出力から前記インバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆを転流させる転流パルスを作り出す転流回路である。
【０００７】
７は回転数指令手段であり、前記直流電動機４の回転数指令信号を出力する。８は回転数検出手段であり、前記位置検出回路５の位置検出信号を一定期間カウントしたり、位置検出信号のパルス間隔を測定することにより回転速度を検出する。
【０００８】
９は比較器であり、回転数指令手段８の目標回転数と、回転数検出手段９で検出された実際の回転数の差から、両者が一致するように比較しデューティ値の増減を出力する。
【０００９】
１０はデューティ制御手段であり、比較器の出力よりＯＮデューティ比を設定しチョッピング信号を出力する。
【００１０】
１１はドライブ回路であり、転流回路からの転流パルスと前記デューティ制御手段の出力のチョッピング信号とを合成し、インバータ回路３の半導体スイッチ３ａ〜３ｆをオン／オフさせる。
【００１１】
図６中のＴｕ＋は上アームのＵ相半導体スイッチを、Ｔｕ−は下アームのＵ相半導体スイッチを意味する。Ｔｖ＋、Ｔｖ−等も同様である。また図７のスイッチングパターンの波形ではＨＩレベルを半導体スイッチＯＮとしている。
【００１２】
図７に示すとおり、下アーム（３ｄ〜３ｆのスイッチ）は１２０度通電制御、上アーム（３ａ〜３ｃスイッチ）は、通常の１２０度通電制御に等幅ＰＷＭ制御（ＯＮデューティ０〜１００％）である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
直流電動機をインバータ装置にて駆動すると、高周波電流成分が直流電動機の巻線と電動機シェル間に形成される浮遊容量を介してシェルに洩れるが、この電流のことを漏洩電流と呼ぶ。
【００１４】
このインバータ装置においては、漏洩電流はシェルをアースしていれば問題ないが、図８に漏洩電流特性を示すが、この特性によれば、デューティ比が５０％のとき漏洩電流値が最大となる。
【００１５】
従って、デューティ５０％付近では、漏洩電流の設計に対してあまり裕度が得られていなかった。
【００１６】
漏洩電流を減少させるための方法は、電動機の電気子巻線−シェル間の浮遊容量を低減させればよい。従って、電動機の巻線数や銅量を減らすことで漏洩電流を低減する提案があった。
【００１７】
しかしながら、電動機の効率低下を伴い、電動機の駆動面から察すると適した改善法であるとはいい難い。
【００１８】
本発明は、上記ような従来技術の欠点を除き、インバータ装置の漏洩電流を比較的簡単に低減できるインバータ装置を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のインバータ装置は、デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を組み合わせるように構成したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の回転数を制御するための前記半導体スイッチのデューティ比を設定するデューティ制御手段と、前記デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあるか否かを判定し、４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を組み合わせるデューティ演算器とを備えたものであり、ＯＮデューティ比を４０％から６０％の間で使用しないよう制御するため、漏洩電流を低減できる。
【００２５】
請求項２記載の発明は、複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の１回転中の負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段の出力を基に負荷トルク変動による振動を低減できるように前記直流電動機の回転数を制御するための前記半導体スイッチのデューティ比を設定するデューティ制御手段と、前記デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあるか否かを判定し、４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を前記直流電動機の１回転以内で組み合わせるデューティ演算器とを備えたものであり、漏洩電流を低減できると共に、負荷脈動を低減でき圧縮機等の振動を低減できる。
【００２６】
図１において１２はデューティ演算器であり、デューティ制御手段１０により得られたデューティ値を数種類のデューティ比に区分し平均としてデューティ値を等しくし、ドライブ回路１１にチョピング信号を出力するものである。
【００２７】
図２にデューティ５０％時のＵ相上アームのスイッチング波形の一例を示す。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
図中ａは、１０％と９０％に区分した例、ｂ、ｃは２０％，３０％と７０％，８０％に区分した例である。また、デューティ４０％時の例も図３に示す。
【００２８】
なお、０％、１００％の設定をした場合は、チョピング周波数（キャリア周波数）を１／２にした場合と同じである。
【００２９】
以上のように、本実施例は、ＯＮデューティ比を漏洩電流の少ない０〜４０％、６０〜１００％間で設定しているため、漏洩電流を低減でき、設計に対して裕度を大きくすることができる。
（実施の形態２）
次に、本発明による第２の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図４は本発明の第２実施例を示すインバータ装置の構成図。図５は直流電動機の１回転中の負荷変動とデューティ比の特性を表している。
【００３１】
図４において、１３は電流母線より直流電動機１回転中のトルクを検出するトルク検出回路である。１４はデューティ制御手段であり、トルク検出回路１３の出力と、目標回転数と実回転数との差から得られた信号を合成しデューティ演算器へ出力する。デューティ制御手段の出力を図５中に波線で、デューティ演算器での出力を実線で示す。
【００３２】
デューティ演算器では、デューティ制御手段からの出力を１回転中で配分しなおし、４０〜６０％のデューティ比で使用しないようにする。図５のようにすることにより、漏洩電流を低減できるとともに、負荷トルク変動による振動も低減できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明のインバータ装置は、漏洩電流を低減でき、漏洩電流に対する設計の裕度を大きくとることができ、また、負荷トルク変動による振動も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のインバータ装置の全体構成図
【図２】本発明の実施例１のデューティ５０％時のＵ相のチョッピング信号を示すタイムチャート
【図３】本発明の実施例１のデューティ４０％時のチョピング信号を示すタイムチャート
【図４】本発明の実施例２のインバータ装置の全体構成図
【図５】本発明の実施例２の負荷トルクとデューティの関係を示した特性図
【図６】従来のインバータ装置の全体構成図
【図７】従来の半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦ波形を示す特性図
【図８】従来のインバータ装置の漏洩電流特性図
【符号の説明】
３ インバータ回路
４ 直流電動機
１０，１４ デューティ制御手段
１２ デューティ演算器
１３ トルク検出器
Claims (2)
- 複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の回転数を制御するための前記半導体スイッチのデューティ比を設定するデューティ制御手段と、前記デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあるか否かを判定し、４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を組み合わせるデューティ演算器とを備えたインバータ装置。
- 複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作する直流電動機と、前記直流電動機の１回転中の負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段の出力を基に負荷トルク変動による振動を低減できるように前記直流電動機の回転数を制御するための前記半導体スイッチのデューティ比を設定するデューティ制御手段と、前記デューティ制御手段により設定された所望のデューティ値が４０％から６０％の間にあるか否かを判定し、４０％から６０％の間にあれば所望のデューティ値に対し平均値が等しくなるよう４０％から６０％の間を除いた複数種類のデューティ比を前記直流電動機の１回転以内で組み合わせるデューティ演算器とを備えたインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31418395A JP3549312B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31418395A JP3549312B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | インバータ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09163784A JPH09163784A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3549312B2 true JP3549312B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=18050263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31418395A Expired - Fee Related JP3549312B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3549312B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4511682B2 (ja) * | 2000-04-12 | 2010-07-28 | 三菱重工業株式会社 | 圧縮機用モータの制御装置 |
| KR101250625B1 (ko) * | 2011-10-25 | 2013-04-09 | 삼성전기주식회사 | 모터 구동 장치 |
| JP6150694B2 (ja) * | 2013-09-17 | 2017-06-21 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ブラシレスモータの駆動装置 |
| KR102523253B1 (ko) * | 2018-03-21 | 2023-04-20 | 현대자동차주식회사 | 전기 자동차의 충전 장치 |
-
1995
- 1995-12-01 JP JP31418395A patent/JP3549312B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09163784A (ja) | 1997-06-20 |
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