JP3555357B2 - インバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ装置の直流ブレーキにおけ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ装置は図１に示すように順変換用のダイオードブリッジ２及び平滑コンデンサ３と、スイッチング素子にＩＧＢＴ素子又はバイポーラトランジスタを用いモータ６に出力する三相インバータ４及びその制御回路５等で構成されている。
【０００３】
インバータ装置における直流ブレーキ制動は、モータ停止直前（極低周波運転後）図６に示すように、インバータ４からモータ６にステップパルス状の直流電圧を印加し、モータの回転を停止する目的で使用する。この際、印加される電圧及び印加時間はユーザによりパラメータ変数としてユーザ変数入力回路９から制御回路５に与えられる（図１）。この印加される電圧の相は、インバータ停止時の相によって決められ、基本的にはランダムな相に直流ブレーキ電圧が印加される。これにより、モータ内の決まった巻線のみに電圧が印加されるのを防止している。
【０００４】
また、通常図１に示すように、インバータ装置の出力ラインには二相の電流検出器７，８が設置されており、ランダムに印加される出力電圧（電流）を監視し、モータの過負荷検出及びインバータ装置の過電流を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
低コスト型インバータ装置においては、出力電流検出器は一相のみ設置する場合が多い。この際の出力電流検出は、一相分の電流検出値から推定して他の二相電流値を求める方式をとっている。この方式において、電流検出器の設置されていない相に電圧が印加された場合には、正確な電流値が得られず、十分なモータ保護をとることができない。
【０００６】
また、この電流検出方式は、図７に示すように、６０°毎の０ベクトル位置での電流ｉ1〜ｉ6を、１週期分電流データとして取り込み、ｉ1，ｉ3，ｉ5を０°における三相分の電流値とし、同様に、ｉ2，ｉ4，ｉ6を０°における三相分の電流値として、（１）式を演算して実効値Ｉ1rmsを検出している。
【０００７】
【数１】
【０００８】
この電流検出方式は、極低周波領では電流検出周期が長くなり（０．５Ｈｚでは１データを得るのに約２ｓｅｃ必要となる。）、直流ブレーキ制動の際に応答の良い制御を行うことができない。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一相のみ電流検出器の設置されたインバータ装置において、直流ブレーキ時の電流を検出でき、またこれにより印加ブレーキ電圧制御が確実にできるインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に、前記電流検出器に流れる相電流が正又は負の最大となる時点でのみ印加直流電圧が出力するように直流ブレーキの直流電圧印加パターンを固定して直流ブレーキをかけて電流検出器で相電流の最大電流値を検出し、この電流値で直流ブレーキの印加直流電圧を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２は、三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に、前記電流検出器に流れる相電流が正又は負の最大となる時点でのみ印加直流電圧が出力するように直流ブレーキの直流電圧印加パターンを固定して直流ブレーキをかけて電流検出器で相電流の最大電流値を検出し、この電流値で直流ブレーキの印加直流電圧を制御すると共に、前記電流検出器による検出電流値と直流ブレーキ印加電圧 指令値と電流保護レベル設定値から最大印加可能電圧を求め、検出電流値が電流保護レベル設定値を超えた場合、直流ブレーキ印加電圧指令値を前記最大印加可能電圧で制限することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３は、三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に前記電流検出器から出力される６０°毎の１週期分の電流をインバータＰＷＭ制御用の搬送波信号の最大時点で同期サンプルし、この電流の瞬時値を検出電流値として直流ブレーキの印加直流電圧を制御すると共に、前記電流検出器による検出電流値と直流ブレーキ印加電圧指令値と電流保護レベル設定値から最大印加可能電圧を求め、検出電流値が電流保護レベル設定値を超えた場合、直流ブレーキ印加電圧指令値を前記最大印加可能電圧で制限することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１に示すように、一相のみ電流検出器が設置されているインバータ装置において、直流ブレーキ制動電圧を印加する相が、従来図２に示すａ〜ｆの６つのポイントでランダムに印加されていたのを、この発明では、電流検出器７が設置されたＵ相に必ず最大電流が流れるように図２のｂ又はｅのポイントのみで直流制動電圧を印加して電流検出器７でｂ又はｅのポイントに流れる最大電流を検出する。
【００１４】
この場合、インバータの直流電圧印加パターンを固定化することにより、確実に最大電流を検出することができる。また、この検出電流Ｉbrkを制御回路５にフィードバックすることで、印加ブレーキ電圧の制御が可能になりブレーキ時における過電流を抑制することができる。
【００１５】
図３に上記ｂ又はｅのポイントで直流ブレーキ制動を実施した場合のＵ相の電圧，電流波形を示す。
【００１６】
実施の形態２
図１のインバータ装置において、直流ブレーキ制動中、電流検出周期をキャリア周波数周期とし、電流検出器５から出力される６０°毎の１週分の電流を図４に示すようにキャリア周波数信号ｆのピーク点（点線で示す３角波の０印点）で同期サンプルし、検出周期を短くして瞬時値を出力電流として取り扱う。
【００１７】
この電流値はキャリア周波数周期のサンプル電流であるから、６０°毎１週期のサンプル電流に比し、低周波領域での電流検出が高速化され、応答の良い電流検出が得られる。
【００１８】
実施の形態３
上記実施の形態１又は２で検出した直流ブレーキ制動時の検出電流値とユーザ変数である直流ブレーキ印加電圧設定値とから、モータ内部直流抵抗分を推定し、最大印加可能電圧Ｖmaxを算出し、検出電流が保護上規定されたレベルＩLMTを超えた場合には直流ブレーキ印加電圧設定を最大印加可能電圧レベルに自動的に制限する。
【００１９】
この制御は制御回路５（図１）において図５のフローで行う。まず、１０１で制御電圧指令値Ｖbrkと検出電流値Ｉbrkを処理のためメモリに移し、１０２で電流保護レベル設定値ＩLMTと制御電圧指令値Ｖbrk及び検出電流値Ｉbrkから最大印加可能電圧Ｖmaxを求め、１０３でユーザ設定値ＶSで制動電圧指令値を設定し、１０４でＩbrk＞ＩLMTの判断を行い、その結果がＮであれば、１０３のユーザ設定値ＶSによる制動電圧指令値Ｖbrkで、Ｙであれば１０５でこの制動電圧指令値を最大印加可能電圧Ｖmaxで制限する。
【００２０】
この実施の形態によれば、電流検出値により直流ブレーキ印加電圧を過電流とならないように制御することができるので、過大な設定によるモータの過負荷，インバータの過電流トリップの発生を抑制できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、上述のように構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００２２】
（１）一相のみ電流検出器の設置されたインバータ装置において、直流電圧印加パターンを固定化することにより、確実に最大電流を検出することができる。
【００２３】
（２）６０°毎１週期サンプルの電流からキャリア周波数同期サンプルの電流とすることで、低周波領域での電流検出が高速化され、応答のよい電流検出ができる。
【００２４】
（３）電流検出値により直流ブレーキ印加電圧を制御することにより、過大な設定によるモータの過負荷，インバータの過電流トリップの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流ブレーキを備えたインバータ装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態１を説明するモータ停止直前の極低周波運転電流波図。
【図３】制動中の電流波形と電圧波形を示す波形図。
【図４】実施の形態２を説明する電流波形とキャリア周波数信号波形を示す波形図。
【図５】実施の形態３にかかる直流ブレーキ印加電圧設定を最大印加可能電圧レベルに自動制限する処理フロー図。
【図６】直流ブレーキ電圧と時間を示すグラフ。
【図７】従来例にかかる一相電流検出による実行値サンプルを説明する波形図。
【符号の説明】
４…インバータ
５…制御回路
６…モータ
７，８…電流検出器
９…ユーザ変数入力装置
Ｉbrk…電流検出値
ＩLMT…電流保護レベル設定値
ＶS…制動電圧設定値（ユーザ設定値）
Ｖbrk…制動電圧指令値
Ｖmax…最大印加可能電圧。
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ装置の直流ブレーキにおけ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ装置は図１に示すように順変換用のダイオードブリッジ２及び平滑コンデンサ３と、スイッチング素子にＩＧＢＴ素子又はバイポーラトランジスタを用いモータ６に出力する三相インバータ４及びその制御回路５等で構成されている。
【０００３】
インバータ装置における直流ブレーキ制動は、モータ停止直前（極低周波運転後）図６に示すように、インバータ４からモータ６にステップパルス状の直流電圧を印加し、モータの回転を停止する目的で使用する。この際、印加される電圧及び印加時間はユーザによりパラメータ変数としてユーザ変数入力回路９から制御回路５に与えられる（図１）。この印加される電圧の相は、インバータ停止時の相によって決められ、基本的にはランダムな相に直流ブレーキ電圧が印加される。これにより、モータ内の決まった巻線のみに電圧が印加されるのを防止している。
【０００４】
また、通常図１に示すように、インバータ装置の出力ラインには二相の電流検出器７，８が設置されており、ランダムに印加される出力電圧（電流）を監視し、モータの過負荷検出及びインバータ装置の過電流を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
低コスト型インバータ装置においては、出力電流検出器は一相のみ設置する場合が多い。この際の出力電流検出は、一相分の電流検出値から推定して他の二相電流値を求める方式をとっている。この方式において、電流検出器の設置されていない相に電圧が印加された場合には、正確な電流値が得られず、十分なモータ保護をとることができない。
【０００６】
また、この電流検出方式は、図７に示すように、６０°毎の０ベクトル位置での電流ｉ1〜ｉ6を、１週期分電流データとして取り込み、ｉ1，ｉ3，ｉ5を０°における三相分の電流値とし、同様に、ｉ2，ｉ4，ｉ6を０°における三相分の電流値として、（１）式を演算して実効値Ｉ1rmsを検出している。
【０００７】
【数１】
この電流検出方式は、極低周波領では電流検出周期が長くなり（０．５Ｈｚでは１データを得るのに約２ｓｅｃ必要となる。）、直流ブレーキ制動の際に応答の良い制御を行うことができない。
【０００９】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一相のみ電流検出器の設置されたインバータ装置において、直流ブレーキ時の電流を検出でき、またこれにより印加ブレーキ電圧制御が確実にできるインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１は、三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に、前記電流検出器に流れる相電流が正又は負の最大となる時点でのみ印加直流電圧が出力するように直流ブレーキの直流電圧印加パターンを固定して直流ブレーキをかけて電流検出器で相電流の最大電流値を検出し、この電流値で直流ブレーキの印加直流電圧を制御することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第２は、三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に、前記電流検出器に流れる相電流が正又は負の最大となる時点でのみ印加直流電圧が出力するように直流ブレーキの直流電圧印加パターンを固定して直流ブレーキをかけて電流検出器で相電流の最大電流値を検出し、この電流値で直流ブレーキの印加直流電圧を制御すると共に、前記電流検出器による検出電流値と直流ブレーキ印加電圧 指令値と電流保護レベル設定値から最大印加可能電圧を求め、検出電流値が電流保護レベル設定値を超えた場合、直流ブレーキ印加電圧指令値を前記最大印加可能電圧で制限することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の第３は、三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に前記電流検出器から出力される６０°毎の１週期分の電流をインバータＰＷＭ制御用の搬送波信号の最大時点で同期サンプルし、この電流の瞬時値を検出電流値として直流ブレーキの印加直流電圧を制御すると共に、前記電流検出器による検出電流値と直流ブレーキ印加電圧指令値と電流保護レベル設定値から最大印加可能電圧を求め、検出電流値が電流保護レベル設定値を超えた場合、直流ブレーキ印加電圧指令値を前記最大印加可能電圧で制限することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１に示すように、一相のみ電流検出器が設置されているインバータ装置において、直流ブレーキ制動電圧を印加する相が、従来図２に示すａ〜ｆの６つのポイントでランダムに印加されていたのを、この発明では、電流検出器７が設置されたＵ相に必ず最大電流が流れるように図２のｂ又はｅのポイントのみで直流制動電圧を印加して電流検出器７でｂ又はｅのポイントに流れる最大電流を検出する。
【００１４】
この場合、インバータの直流電圧印加パターンを固定化することにより、確実に最大電流を検出することができる。また、この検出電流Ｉbrkを制御回路５にフィードバックすることで、印加ブレーキ電圧の制御が可能になりブレーキ時における過電流を抑制することができる。
【００１５】
図３に上記ｂ又はｅのポイントで直流ブレーキ制動を実施した場合のＵ相の電圧，電流波形を示す。
【００１６】
実施の形態２
図１のインバータ装置において、直流ブレーキ制動中、電流検出周期をキャリア周波数周期とし、電流検出器５から出力される６０°毎の１週分の電流を図４に示すようにキャリア周波数信号ｆのピーク点（点線で示す３角波の０印点）で同期サンプルし、検出周期を短くして瞬時値を出力電流として取り扱う。
【００１７】
この電流値はキャリア周波数周期のサンプル電流であるから、６０°毎１週期のサンプル電流に比し、低周波領域での電流検出が高速化され、応答の良い電流検出が得られる。
【００１８】
実施の形態３
上記実施の形態１又は２で検出した直流ブレーキ制動時の検出電流値とユーザ変数である直流ブレーキ印加電圧設定値とから、モータ内部直流抵抗分を推定し、最大印加可能電圧Ｖmaxを算出し、検出電流が保護上規定されたレベルＩLMTを超えた場合には直流ブレーキ印加電圧設定を最大印加可能電圧レベルに自動的に制限する。
【００１９】
この制御は制御回路５（図１）において図５のフローで行う。まず、１０１で制御電圧指令値Ｖbrkと検出電流値Ｉbrkを処理のためメモリに移し、１０２で電流保護レベル設定値ＩLMTと制御電圧指令値Ｖbrk及び検出電流値Ｉbrkから最大印加可能電圧Ｖmaxを求め、１０３でユーザ設定値ＶSで制動電圧指令値を設定し、１０４でＩbrk＞ＩLMTの判断を行い、その結果がＮであれば、１０３のユーザ設定値ＶSによる制動電圧指令値Ｖbrkで、Ｙであれば１０５でこの制動電圧指令値を最大印加可能電圧Ｖmaxで制限する。
【００２０】
この実施の形態によれば、電流検出値により直流ブレーキ印加電圧を過電流とならないように制御することができるので、過大な設定によるモータの過負荷，インバータの過電流トリップの発生を抑制できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、上述のように構成されているので、次に記載する効果を奏する。
【００２２】
（１）一相のみ電流検出器の設置されたインバータ装置において、直流電圧印加パターンを固定化することにより、確実に最大電流を検出することができる。
【００２３】
（２）６０°毎１週期サンプルの電流からキャリア周波数同期サンプルの電流とすることで、低周波領域での電流検出が高速化され、応答のよい電流検出ができる。
【００２４】
（３）電流検出値により直流ブレーキ印加電圧を制御することにより、過大な設定によるモータの過負荷，インバータの過電流トリップの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直流ブレーキを備えたインバータ装置の構成を示すブロック図。
【図２】実施の形態１を説明するモータ停止直前の極低周波運転電流波図。
【図３】制動中の電流波形と電圧波形を示す波形図。
【図４】実施の形態２を説明する電流波形とキャリア周波数信号波形を示す波形図。
【図５】実施の形態３にかかる直流ブレーキ印加電圧設定を最大印加可能電圧レベルに自動制限する処理フロー図。
【図６】直流ブレーキ電圧と時間を示すグラフ。
【図７】従来例にかかる一相電流検出による実行値サンプルを説明する波形図。
【符号の説明】
４…インバータ
５…制御回路
６…モータ
７，８…電流検出器
９…ユーザ変数入力装置
Ｉbrk…電流検出値
ＩLMT…電流保護レベル設定値
ＶS…制動電圧設定値（ユーザ設定値）
Ｖbrk…制動電圧指令値
Ｖmax…最大印加可能電圧。
Claims (3)
- 三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に、前記電流検出器に流れる相電流が正又は負の最大となる時点でのみ印加直流電圧が出力するように直流ブレーキの直流電圧印加パターンを固定して直流ブレーキをかけて電流検出器で相電流の最大電流値を検出し、この電流値で直流ブレーキの印加直流電圧を制御することを特徴とするインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法。 - 三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に、前記電流検出器に流れる相電流が正又は負の最大となる時点でのみ印加直流電圧が出力するように直流ブレーキの直流電圧印加パターンを固定して直流ブレーキをかけて電流検出器で相電流の最大電流値を検出し、この電流値で直流ブレーキの印加直流電圧を制御すると共に、前記電流検出器による検出電流値と直流ブレーキ印加電圧指令値と電流保護レベル設定値から最大印加可能電圧を求め、検出電流値が電流保護レベル設定値を超えた場合、直流ブレーキ印加電圧指令値を前記最大印加可能電圧で制限することを特徴とするインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法。 - 三相インバータの出力側の一相のみに電流検出器を設け、この電流検出器による検出電流に基づいて交流のモータに直流電流を流すよう構成されたインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法であって、
直流ブレーキ時に前記電流検出器から出力される６０°毎の１週期分の電流をインバータＰＷＭ制御用の搬送波信号の最大時点で同期サンプルし、この電流の瞬時値を検出電流値として直流ブレーキの印加直流電圧を制御すると共に、前記電流検出器による検出電流値と直流ブレーキ印加電圧指令値と電流保護レベル設定値から最大印加可能電圧を求め、検出電流値が電流保護レベル設定値を超えた場合、直流ブレーキ印加電圧指令値を前記最大印加可能電圧で制限することを特徴とするインバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法。
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| JP28784396A JP3555357B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | インバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法 |
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| JP28784396A JP3555357B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | インバータ装置の直流ブレーキにおける制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10136676A JPH10136676A (ja) | 1998-05-22 |
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|---|---|---|---|---|
| DE102018123206A1 (de) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Steuerungseinrichtung für einen Wechselrichter, Wechselrichter für eine Asynchronmaschine, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Wechselrichters |
-
1996
- 1996-10-30 JP JP28784396A patent/JP3555357B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH10136676A (ja) | 1998-05-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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