JP3748560B2 - Inverter control device - Google Patents

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Description

本発明は、直流電圧を可変周波数・可変電圧の交流電圧に変換して交流モータを可変速駆動するインバータの制御装置に関するものである。   The present invention relates to an inverter control device that converts a DC voltage into an AC voltage having a variable frequency and a variable voltage to drive an AC motor at a variable speed.

インバータ装置により交流モータを駆動する場合、インバータ部を駆動するPWM信号のデッドタイムによる印加電圧歪や交流モータのインピーダンスおよび慣性モーメントなどが複雑に絡み合って電流波形が周期的に振動するいわゆる乱調現象が発生する場合がある。これは特に交流モータが大型となり、また低負荷、低周波数域において頻繁に発生する現象である。   When an AC motor is driven by an inverter device, there is a so-called turbulence phenomenon in which an applied voltage distortion due to a dead time of a PWM signal that drives an inverter unit, an impedance of an AC motor, an inertia moment, etc. are intertwined in a complex manner and current waveforms periodically oscillate. May occur. This is a phenomenon that occurs frequently particularly in a low load and low frequency range because the AC motor becomes large in size.

この乱調の発生により交流モータそのものに振動が生じ、振動の度合によっては運転を継続するのが困難となる場合が生じる。このような乱調現象を抑制する方法として、乱調発生の要因の一つであるインバータPWM信号のデッドタイムによる出力電圧誤差を補正する方法がある。この一例として次の方法が知られている(たとえば非特許文献1)。   Occurrence of this turbulence causes vibration in the AC motor itself, and depending on the degree of vibration, it may be difficult to continue operation. As a method for suppressing such a turbulence phenomenon, there is a method for correcting an output voltage error due to a dead time of an inverter PWM signal, which is one of the causes of turbulence. As an example of this, the following method is known (for example, Non-Patent Document 1).

これは、交流モータの電流を検出する電流センサを設け、この電流センサより検出される交流モータの電流位相に応じてインバータPWM信号に補正を加えることにより印加電圧の歪を抑制するものである。これにより乱調の発生を抑制させて交流モータの振動を抑制させている。   In this method, a current sensor for detecting the current of the AC motor is provided, and the distortion of the applied voltage is suppressed by correcting the inverter PWM signal in accordance with the current phase of the AC motor detected by the current sensor. This suppresses the occurrence of turbulence and suppresses vibration of the AC motor.

また乱調の発生検出して抑制する方法として以下の方法が知られている(例えば特許文献1参照)。これは図12に示すようにインバータ装置のインバータ部101により駆動される圧縮機102に流れる電流値を検出する電流センサ103が設けられている。交流部乱調判定部104は、この電流センサ103より検出される電流の変動率により乱調の状態を判別するものである。交流部乱調発生部104が乱調状態であると判別した場合には出力電圧変更司令部105は電圧指令値を増加させるように働く。そして波形演算部106では出力電圧変更指令部105からの出力電圧値と出力周波数指令値より必要なPWMパルス幅を演算してインバータ部101を駆動させる。この構成により、圧縮機102の乱調および振動の発生を抑えている。 Further, the following method is known as a method for detecting and suppressing the occurrence of turbulence (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 12, a current sensor 103 for detecting a current value flowing in the compressor 102 driven by the inverter unit 101 of the inverter device is provided. The alternating-current unit turbulence determination unit 104 determines the state of turbulence based on the current fluctuation rate detected by the current sensor 103. When it is determined that the AC unit turbulence generating unit 104 is in a turbulent state, the output voltage change commanding unit 105 works to increase the voltage command value. The waveform calculation unit 106 calculates the necessary PWM pulse width from the output voltage value and the output frequency command value from the output voltage change command unit 105 to drive the inverter unit 101. With this configuration, the compressor 102 is restrained from turbulence and vibration.

日刊工業新聞社刊「インバータドライブハンドブック」512頁「デッドタイム補正方法」Nikkan Kogyo Shimbun “Inverter Drive Handbook”, page 512 “Dead Time Correction Method” 特開平10−23789号公報([0018]、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 10-23789 ([0018], FIG. 1)

しかしながら、上記非特許文献1では、デッドタイムによる電圧歪みを補正することにより乱調が抑制されるものの電流センサが必要でありインバータ装置が大型化するとともにコスト高になるという課題を有していた。   However, the above-mentioned Non-Patent Document 1 has a problem that although a turbulence is suppressed by correcting the voltage distortion due to dead time, a current sensor is required, and the inverter device is increased in size and cost.

また特許文献1についても同様に電流センサが必要であり装置の大型化およびコストの増大を招くこと、また電流センサとして抵抗を用いる場合もアンプ回路が必要であり部品点数が増加して装置が大型化すること、さらにこの構成では電源電圧の変動の影響を受けて精度の良い制御が困難になるという課題を有していた。   Similarly, Patent Document 1 also requires a current sensor, resulting in an increase in the size and cost of the device, and also when a resistor is used as the current sensor, an amplifier circuit is required, increasing the number of parts and increasing the size of the device. Furthermore, this configuration has a problem that accurate control is difficult due to the influence of fluctuations in the power supply voltage.

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、簡易な構成で乱調を検出することができるとともに、かつ確実に乱調を抑制することができるインバータ装置の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention solves such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an inverter device that can detect turbulence with a simple configuration and can reliably suppress turbulence. And

インバータ装置は、直流電圧を入力とし、負荷とする交流電動機に交流電力を供給する。そのインバータ装置の制御装置として、本発明では、可変周波数・可変電圧の交流電圧に変換するインバータ部に対する駆動信号を演算し出力する駆動信号演算手段とは別に、前記直流電圧を検出する電圧検出手段と、検出した直流電圧に含まれる脈動成分の大きさより前記交流電動機の乱調状態を検出する乱調状態検出手段とを備える。その乱調状態検出手段により、乱調状態が検出された時、前記インバータ部の出力電圧を上昇させるように、前記駆動信号演算手段が前記駆動信号を補正する。   The inverter device receives a DC voltage as input and supplies AC power to an AC motor serving as a load. As a control device for the inverter device, in the present invention, voltage detection means for detecting the DC voltage separately from the drive signal calculation means for calculating and outputting a drive signal for the inverter unit that converts to an AC voltage of variable frequency and variable voltage. And a turbulence state detection means for detecting the turbulence state of the AC motor from the magnitude of the pulsation component included in the detected DC voltage. When the turbulence state is detected by the turbulence state detection means, the drive signal calculation means corrects the drive signal so as to increase the output voltage of the inverter unit.

上記構成によって、乱調の発生を抑制させて交流電動機の振動を低減することが可能となり、簡単な構成と安価で信頼性の高い交流電動機の制御装置を提供することができる。   With the above-described configuration, it is possible to suppress the occurrence of turbulence and reduce the vibration of the AC motor, and it is possible to provide a control device for the AC motor that has a simple configuration and is inexpensive and highly reliable.

下記実施例から明らかになるように請求項1に記載の発明は、制御装置に、駆動信号演算手段とは別に、前記直流電圧を検出する電圧検出手段と、検出した直流電圧に含まれる脈動成分の大きさより前記交流電動機の乱調状態を検出する乱調状態検出手段とを備え、乱調状態が検出された時、前記インバータ部の出力電圧を上昇させて乱調を抑制するようにしたものであり、前記乱調状態検出手段は、所定の期間に、前記電圧検出手段で最大値Vppmaxおよび最小値Vppminを検出し、この検出をN回繰り返し、N個の最大値Vppmax中から更に求めた最大値Vppmax,maxと、最小値Vppmax,minとの差が所定値以上の時、あるいは前記N個の最小値Vppmin中から更に求めた最大値Vppmin,maxと、最小値Vppmin,minとの差が所定値以上の時に乱調状態を検出する。これにより、安価で構成が簡単でかつ信頼性の高い交流電動機の制御装置を提供することができるという効果を奏する。 As will be apparent from the following embodiments, the invention according to claim 1 is characterized in that, in addition to the drive signal calculation means, the control device includes a voltage detection means for detecting the DC voltage, and a pulsation component included in the detected DC voltage. of a hunting state detection means for detecting a hunting state of the AC motor from the magnitude, when the hunting state is detected, the output voltage is raised to the inverter is obtained by so as to suppress the hunting, the The turbulence state detection means detects the maximum value Vppmax and the minimum value Vppmin by the voltage detection means during a predetermined period, repeats this detection N times, and further determines the maximum value Vppmax, max obtained from the N maximum values Vppmax. And the difference between the minimum value Vppmax, min and the minimum value Vppmin, min, or the difference between the maximum value Vppmin, max further determined from the N minimum values Vppmin and the minimum value Vppmin, min A turbulent state is detected when the value is equal to or greater than a predetermined value. As a result, there is an effect that it is possible to provide an AC motor control device that is inexpensive, simple in configuration, and high in reliability.

請求項に記載の発明は、制御装置に、駆動信号演算手段とは別に、前記直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記交流電動機の乱調状態を抑制するために必要な出力電圧値を予め設定・記憶する出力電圧記憶手段とを備え、検出した直流電圧の値が変動した時、出力電圧記憶手段に予め設定・記憶した出力電圧値を出力するようにしたものであり、電圧変動に対して安定性が高く、安価で構成や制御が容易で、かつ外乱に強く信頼性の高い交流電動機の制御装置を提供することができるという効果を奏する。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the drive signal calculation means, the control device is preliminarily provided with a voltage detection means for detecting the DC voltage, and an output voltage value necessary for suppressing the turbulent state of the AC motor. Output voltage storage means for setting and storing, and when the detected DC voltage value fluctuates, the output voltage value preset and stored in the output voltage storage means is output. Therefore, it is possible to provide an AC motor control device that is highly stable, inexpensive, easy to configure and control, strong against disturbance, and highly reliable.

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係わる制御装置4を適用したインバータ装置のブロック構成図である。図1において、インバータ部1は、複数のスイッチング素子より構成され可変周波数・可変電圧の交流電圧を出力する。インバータ部1の出力で駆動される3相のモータ2として誘導電動機や同期電動機などが用いられる。直流電源3は前記インバータ部1に電源を供給し、ここでは単相交流電源3aをリアクタ3bを介してダイオードブリッジ3cにて全波整流して得られる脈流電圧を電解コンデンサ3dにて平滑することにより実現している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of an inverter device to which the control device 4 according to the first embodiment is applied. In FIG. 1, an inverter unit 1 is composed of a plurality of switching elements and outputs an alternating voltage of variable frequency and variable voltage. An induction motor or a synchronous motor is used as the three-phase motor 2 driven by the output of the inverter unit 1. The DC power supply 3 supplies power to the inverter unit 1, and here, the pulsating voltage obtained by full-wave rectification of the single-phase AC power supply 3a through the reactor 3b by the diode bridge 3c is smoothed by the electrolytic capacitor 3d. It is realized by doing.

制御装置4は、直流電源3の出力電圧をデジタルの信号に変換するA/D変換器41と、A/D変換器41よりの信号に含まれる脈動成分の大きさより交流電動機の乱調状態を検出する乱調状態検出部42と、インバータ部1を駆動するためのPWM信号を演算する駆動信号演算部43とから構成される。 The control device 4, an A / D converter 41 for converting the output voltage of the DC power source 3 into a digital signal, A / D converter of the pulsating component contained in the signal from the 41 magnitude than detecting a hunting state of the AC motor And a drive signal calculation unit 43 for calculating a PWM signal for driving the inverter unit 1.

その乱調状態検出部42が乱調を検出すると、駆動信号演算部43に対し、モータ2への印加電圧を1ステップ上昇させる信号を送出する。この乱調状態検出部42及び駆動信号演算部43はマイコンを用いて実現する。尚、PWM信号を作成する駆動信号演算部43は周知の構成なのでその詳しい説明は省略する。   When the turbulence state detection unit 42 detects turbulence, a signal for increasing the voltage applied to the motor 2 by one step is sent to the drive signal calculation unit 43. The turbulence state detection unit 42 and the drive signal calculation unit 43 are realized using a microcomputer. The drive signal calculation unit 43 that generates the PWM signal has a well-known configuration, and a detailed description thereof is omitted.

以下、図1のインバータ装置の動作を説明する。単相交流電源3aを全波整流して得られる直流電源3の出力電圧(電解コンデンサ3dの両端電圧)には、交流電源周波数の2倍の周波数成分の交流成分(以下、リップル電圧)が含まれる。モータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3dの両端電圧に含まれる脈流電圧波形を図2に示す。図2に示されるように、交流電源3aの周波数が50Hzの場合、電解コンデンサ3dの端子電圧には100Hzのリップル電圧が含まれる。   Hereinafter, the operation of the inverter device of FIG. 1 will be described. The output voltage of the DC power supply 3 (the voltage across the electrolytic capacitor 3d) obtained by full-wave rectification of the single-phase AC power supply 3a includes an AC component (hereinafter, ripple voltage) having a frequency component twice the AC power supply frequency. It is. FIG. 2 shows a waveform of a current flowing through the motor 2 and a pulsating voltage waveform included in the voltage across the electrolytic capacitor 3d. As shown in FIG. 2, when the frequency of the AC power supply 3a is 50 Hz, the terminal voltage of the electrolytic capacitor 3d includes a ripple voltage of 100 Hz.

図3は、モータ2に乱調が発生した場合にモータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3dの脈流電圧波形を示す図である。この図3でわかるように、乱調発生時の電解コンデンサ3dの両端電圧には、100Hzのリップル電圧に加えて、乱調により生じるモータ2の電流波形歪に起因する低周波の脈流成分が重畳された脈流電圧波形となる。   FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform of a current flowing through the motor 2 and a pulsating voltage waveform of the electrolytic capacitor 3d when turbulence occurs in the motor 2. As can be seen from FIG. 3, a low-frequency pulsating component caused by current waveform distortion of the motor 2 caused by the turbulence is superimposed on the voltage across the electrolytic capacitor 3d when the turbulence occurs in addition to the ripple voltage of 100 Hz. A pulsating voltage waveform is obtained.

従って、この電解コンデンサ3dの両端電圧に含まれる低周波の脈流電圧成分の有無を検出することにより、モータ2における乱調発生の有無を検出することができる。以下、乱調状態検出部42における乱調発生の検出および乱調抑制について図11のフローチャートを用いて詳しく述べる。   Therefore, the presence / absence of turbulence in the motor 2 can be detected by detecting the presence / absence of the low-frequency pulsating voltage component included in the voltage across the electrolytic capacitor 3d. Hereinafter, detection of turbulence and suppression of turbulence in the turbulence state detection unit 42 will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

まずステップS1にてnの値が0に初期化され、ステップS2では、A/D変換器41より得られた信号から10msの期間に対しデータを取得する。この10msは、100Hzのリップル電圧における1周期である(1000mS/100)。ステップS3では、これらの取得したデータの中から最大値(Vppmax)及び最小値(Vppmin)を検出して記憶する。   First, in step S1, the value of n is initialized to 0. In step S2, data is acquired for a period of 10 ms from the signal obtained from the A / D converter 41. This 10 ms is one period at a ripple voltage of 100 Hz (1000 mS / 100). In step S3, the maximum value (Vppmax) and the minimum value (Vppmin) are detected from these acquired data and stored.

ステップS4では、nの値が1インクリメントされ、ステップS5ではnの値が10になったかが判定され、nの値が10になるまでステップS2〜ステップS4のフローが繰り替えされる。nの値が10になったとき、即ち、ステップS2〜ステップS4のフローが10回繰り替えされ、100mS(10mS×10回)の期間に対してデータが検出されれば、10個検出した最大値Vppmaxの中から更に最大値Vppmax,max、と最小値Vppmax,minが選出される。同様に10個検出した最小値Vppminの中から更に最大値Vppmin,max、と最小値Vppmin,minが選出される。 In step S4, the value of n is incremented by 1, and in step S5, it is determined whether the value of n has become 10, and the flow of steps S2 to S4 is repeated until the value of n becomes 10. When the value of n reaches 10, that is, when the flow from step S2 to step S4 is repeated 10 times and data is detected for a period of 100 mS (10 mS × 10 times), the maximum value detected by 10 A maximum value Vppmax, max and a minimum value Vppmax, min are further selected from Vppmax. Similarly, a maximum value Vppmin, max and a minimum value Vppmin, min are further selected from the ten detected minimum values Vppmin .

乱調を判定するための期間として、乱調により発生する低周波の脈流周期以上として、例えば100mS(つまりnのカウント値を10)としたが、これに限定されない。   The period for determining the turbulence is set to, for example, 100 mS (that is, the count value of n is 10) as the low-frequency pulsating flow period or more generated by the turbulence, but is not limited thereto.

ステップS7では、Vppmaxの最大値と最小値との差(Vppmax,max −Vppmax,min)、またはVppminの最大値と最小値との差(Vppmin,max −Vppmin,min)が演算され、ステップS7ではそれらの差のいずれか一方が所定の値以上であるかが判定される。   In step S7, the difference between the maximum value and the minimum value of Vppmax (Vppmax, max−Vppmax, min) or the difference between the maximum value and the minimum value of Vppmin (Vppmin, max−Vppmin, min) is calculated. Then, it is determined whether one of these differences is a predetermined value or more.

それらの差が所定値未満の時は、乱調が発生していないと判断してステップS1に戻り、上述した動作を再び繰返す。一方、それらの差が所定値以上の時は乱調が発生していると判定して、駆動信号演算部43に、モータ2への印加電圧を1ステップ上げるための所定の制御信号が送出されることにより、ステップS8にて、駆動信号演算部43よりのPWM信号が補正され、インバータ部1から1ステップ上昇した電圧が出力される。   If the difference is less than the predetermined value, it is determined that no turbulence has occurred, the process returns to step S1, and the above-described operation is repeated. On the other hand, when the difference between them is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that a turbulence has occurred, and a predetermined control signal for increasing the voltage applied to the motor 2 by one step is sent to the drive signal calculation unit 43. As a result, in step S8, the PWM signal from the drive signal calculation unit 43 is corrected, and a voltage increased by one step from the inverter unit 1 is output.

この後はステップS1に戻り、上述したステップS1〜ステップS7の制御が繰り替えされ、その場合においても、ステップS7で乱調が判定されれば、ステップS8にて印加電圧が更に1ステップ上昇される。このような乱調が抑制されるまでステップS1〜ステップS8の制御が繰り替えされる。   Thereafter, the process returns to step S1, and the above-described control of steps S1 to S7 is repeated. Even in this case, if turbulence is determined in step S7, the applied voltage is further increased by one step in step S8. The control in steps S1 to S8 is repeated until such irregularity is suppressed.

この結果、モータ2の乱調が抑制されるとモータ2の電流波形および電解コンデンサの両端電圧波形は図2に示すような状態になり、この状態でモータ2の運転が継続される。   As a result, when the turbulence of the motor 2 is suppressed, the current waveform of the motor 2 and the voltage waveform across the electrolytic capacitor are as shown in FIG. 2, and the operation of the motor 2 is continued in this state.

以上のように本実施形態の交流電動機の制御装置によれば、乱調の発生を簡単な構成にて検出してこれを確実に抑制することができるので、モータ2の振動を低減することができる。従って、簡単な構成により確実にモータ2の振動を低減することができるので、装置の構成が簡易で信頼性の高い交流電動機の制御装置を提供することができる。   As described above, according to the control apparatus for an AC electric motor of the present embodiment, the occurrence of turbulence can be detected with a simple configuration and can be reliably suppressed, so that vibration of the motor 2 can be reduced. . Therefore, since the vibration of the motor 2 can be reliably reduced with a simple configuration, it is possible to provide an AC motor control device with a simple configuration and high reliability.

(実施の形態2)
図4は実施の形態2に係わる制御装置4を適用したインバータ装置のブロック構成図であり、図1と比較して、直流電源3を3相交流電源3eより得る構成となっている点で異なる。図4において、直流電源3は3相交流電源3eをダイオードブリッジ3gにより全波整流した脈流電圧をリアクタ3fおよび電解コンデンサ3hにより平滑して実現している。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block configuration diagram of an inverter device to which the control device 4 according to the second embodiment is applied, and is different from FIG. 1 in that the DC power source 3 is obtained from a three-phase AC power source 3e. . In FIG. 4, a DC power supply 3 is realized by smoothing a pulsating voltage obtained by full-wave rectification of a three-phase AC power supply 3e by a diode bridge 3g by a reactor 3f and an electrolytic capacitor 3h.

図5は乱調が発生していない時のモータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3hの両端電圧波形を示す図である。図2と比較してわかるように、電源が3相の場合、リアクタ3fを適当な値に選ぶことによりリップル電圧が殆ど発生していない。   FIG. 5 is a diagram showing a waveform of a current flowing through the motor 2 and a voltage waveform across the electrolytic capacitor 3h when no turbulence occurs. As can be seen from comparison with FIG. 2, when the power source is three-phase, almost no ripple voltage is generated by selecting the reactor 3f to an appropriate value.

図6は乱調が発生している時のモータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3hの両端電圧波形を示す図である。この場合も図3と同様に乱調により生じるモータ2の電流波形歪に起因する低周波の脈流成分が重畳された脈流電圧波形となる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform of a current flowing through the motor 2 and a voltage waveform across the electrolytic capacitor 3h when turbulence occurs. In this case as well, a pulsating voltage waveform in which a low-frequency pulsating component due to current waveform distortion of the motor 2 caused by turbulence is superimposed is obtained as in FIG.

図4のインバータ装置においても、実施の形態2に係わる制御装置4を採用することで、実施の形態1で述べたのと同様に、乱調が発生しているかを検出し、その乱調が検出されれば、モータ2への印加電圧を1ステップ上昇させる。   Also in the inverter apparatus of FIG. 4, by adopting the control apparatus 4 according to the second embodiment, it is detected whether or not the turbulence has occurred, and the turbulence is detected as described in the first embodiment. Then, the voltage applied to the motor 2 is increased by one step.

この図4の制御装置4は図1のものと基本的に同じものであるが、図4のインバータ装置では、図5に示されるように直流出力電圧にリップル電圧が含まれないため、直流電圧の検出周期をリップル周期に等しくする必要は無く、即ち、図11のステップS2にあるデータ取得期間を10mSに固定する必要はない。   The control device 4 of FIG. 4 is basically the same as that of FIG. 1, but the inverter device of FIG. 4 does not include a ripple voltage in the DC output voltage as shown in FIG. Is not required to be equal to the ripple period, that is, it is not necessary to fix the data acquisition period in step S2 of FIG. 11 to 10 mS.

このインバータ装置においても、実施の形態例1の場合と同様に乱調の発生を簡単な構成にて検出してこれを確実に抑制することができるので、モータ2の振動を低減することができる。   In this inverter device as well, in the same way as in the first embodiment, the occurrence of turbulence can be detected with a simple configuration and can be reliably suppressed, so that the vibration of the motor 2 can be reduced.

(実施の形態3)
図7は実施の形態3に係わる制御装置4を適用したインバータ装置のブロック構成図であり、図1における乱調状態検出部42に替えて出力電圧記憶部44を設け、そして、直流電圧検出信号はA/D変換器41を介して駆動信号演算部43に取り込まれる。出力電圧記憶部44はインバータ部1がモータ2の乱調状態を抑制するために必要なインバータ部1での出力電圧値を予め設定・記憶するものである。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a block diagram of an inverter device to which the control device 4 according to the third embodiment is applied. An output voltage storage unit 44 is provided in place of the turbulence state detection unit 42 in FIG. The signal is taken into the drive signal calculation unit 43 via the A / D converter 41. The output voltage storage unit 44 sets and stores in advance the output voltage value at the inverter unit 1 necessary for the inverter unit 1 to suppress the turbulent state of the motor 2.

以下、図7のインバータ装置の制御動作を述べる。駆動信号演算部43は、検出した直流電圧値と、出力電圧記憶部44に設定・記憶された出力電圧値よりインバータ部1へ出力するPWM信号を演算する。 Hereinafter, the control operation of the inverter device of FIG. 7 will be described. The drive signal calculation unit 43 calculates a PWM signal to be output to the inverter unit 1 from the detected DC voltage value and the output voltage value set / stored in the output voltage storage unit 44.

ここで、単相交流電源3aの電圧値が低下すると直流電源3の直流電圧値も低下する。インバータ部1が出力電圧記憶部44に設定の出力電圧値を常にモータ2に対して出力するように、駆動信号演算部43はPWM信号を補正してそのデューティを大きくする。また、逆に直流電源3の直流電圧値が上昇した場合には、インバータ部1が出力する電圧を出力電圧記憶部44の設定値になるよう、駆動信号演算部43はPWM信号を補正してデューティを小さくする。 Here, when the voltage value of the single-phase AC power supply 3a decreases, the DC voltage value of the DC power supply 3 also decreases. The drive signal calculation unit 43 corrects the PWM signal to increase its duty so that the inverter unit 1 always outputs the output voltage value set in the output voltage storage unit 44 to the motor 2. Conversely, when the DC voltage value of the DC power supply 3 increases, the drive signal calculation unit 43 corrects the PWM signal so that the voltage output from the inverter unit 1 becomes the set value of the output voltage storage unit 44. Reduce the duty.

この結果、モータ2には常に乱調が発生しない電圧が印加されるので直流電源3の変動の影響を受けることなく、常に乱調の発生を抑制することができる。   As a result, since a voltage that does not always cause turbulence is applied to the motor 2, the occurrence of turbulence can always be suppressed without being affected by fluctuations in the DC power supply 3.

図8のインバータ装置は、図4と同様に交流電源が三相である場合を示したブロック構成図であり、この場合も図7のインバータ装置と同様な制御によって乱調の発生を抑制することができる。   The inverter device of FIG. 8 is a block configuration diagram showing a case where the AC power supply has three phases as in FIG. 4. In this case as well, the occurrence of turbulence can be suppressed by the same control as the inverter device of FIG. it can.

以上のように実施の形態3の交流電動機の制御装置によれば、直流電圧の変動に関わらず、簡単な構成と制御によって乱調の発生を確実に抑制することができるので、モータ2の振動を低減することができる。従って、電源電圧変動時も簡単な構成と制御により確実にモータ2の振動を低減することができるので、装置の構成・制御が簡易で外乱に強く信頼性の高い交流電動機の制御装置を提供することができる。   As described above, according to the control device for an AC electric motor of Embodiment 3, the occurrence of turbulence can be reliably suppressed with a simple configuration and control regardless of the fluctuation of the DC voltage. Can be reduced. Therefore, since the vibration of the motor 2 can be reliably reduced by a simple configuration and control even when the power supply voltage fluctuates, the configuration and control of the device is simple, resistant to disturbance, and highly reliable AC motor control device. be able to.

(実施の形態4)
図9は実施の形態4に係わる制御装置4を適用したインバータ装置のブロック構成図であり、図7の構成と比較して、直流平均値演算部45を追加している。これは、所定のタイミングで直流電源3の直流電圧を検出し、それらの検出した最新M個の平均値を演算して、駆動信号演算部42に供給する。駆動信号演算部43での制御内容は、図9の場合と同じであるが、直流平均値演算部45を設けたことにより、次の利点が得られる。
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a block configuration diagram of an inverter device to which the control device 4 according to the fourth embodiment is applied. Compared with the configuration of FIG. 7, a DC average value calculation unit 45 is added. This detects a DC voltage of the DC power source 3 at a predetermined timing, calculates the detected M average values, and supplies them to the drive signal calculation unit 42. The control content in the drive signal calculation unit 43 is the same as that in FIG. 9, but the provision of the DC average value calculation unit 45 provides the following advantages.

乱調発生時には図3に示したように直流電源3の直流電圧値には、リップル電圧に加え、電流波形歪に起因する低周波の脈動電圧が重畳される。これに対し、直流平均値演算部45はこの乱調に起因する低周波周期よりも長い時間に複数回検出された直流電圧値の平均値を演算するようにする。つまり、直流電圧値の平均値演算周期を乱調に起因する低周波の脈動周期よりも長くする。   When turbulence occurs, a low-frequency pulsation voltage caused by current waveform distortion is superimposed on the DC voltage value of the DC power supply 3 in addition to the ripple voltage as shown in FIG. On the other hand, the DC average value calculation unit 45 calculates the average value of the DC voltage values detected a plurality of times in a time longer than the low frequency period caused by this irregularity. That is, the DC voltage value average value calculation cycle is made longer than the low-frequency pulsation cycle caused by the turbulence.

この結果、実施の形態1で示した最大値Vppmax,maxと最小値Vppmax,minとの差、または最大値Vppmin,maxと、最小値Vppmin,minとの差が所定の値以下であっても、即ち低周波脈動が若干残る場合であっても安定して直流電圧値を検出することができるので、より確実にインバータ1の出力電圧を出力電圧記憶部44に設定された値に補正することができ安定した動作を行うことができる。   As a result, even if the difference between the maximum value Vppmax, max and the minimum value Vppmax, min shown in the first embodiment, or the difference between the maximum value Vppmin, max and the minimum value Vppmin, min is equal to or less than a predetermined value. That is, even if a low-frequency pulsation remains, the DC voltage value can be detected stably, so that the output voltage of the inverter 1 can be more reliably corrected to the value set in the output voltage storage unit 44. And stable operation can be performed.

図10のインバータ装置は、図9において交流電源を三相としたブロック構成図であり、この場合も図9の場合と同じ制御によって安定して乱調を抑制することができる。   The inverter device of FIG. 10 is a block configuration diagram in which the AC power supply is three-phased in FIG. 9, and in this case as well, turbulence can be stably suppressed by the same control as in FIG.

以上のように実施の形態4によれば、直流電圧の変動に関わらず、簡単な構成と制御によって乱調の発生を確実に安定して抑制することができるので、モータ2の振動を低減することができる。従って、電源電圧変動時も簡単な構成と制御により確実に安定してモータ2の振動を低減することができるので、装置の構成・制御が簡易で外乱に強くより信頼性の高い交流電動機の制御装置を提供することができる。   As described above, according to the fourth embodiment, the occurrence of turbulence can be reliably and stably suppressed with a simple configuration and control regardless of fluctuations in the DC voltage, so that the vibration of the motor 2 can be reduced. Can do. Therefore, since the vibration of the motor 2 can be reliably and stably reduced by a simple configuration and control even when the power supply voltage fluctuates, the configuration and control of the apparatus is simple, strong against disturbance, and more reliable control of the AC motor. An apparatus can be provided.

本発明の実施の形態1による制御装置を適用した装置のブロック構成図Block configuration diagram of a device to which the control device according to the first embodiment of the present invention is applied. モータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3dの両端電圧波形を示す図The figure which shows the electric current waveform which flows into the motor 2, and the voltage waveform across the electrolytic capacitor 3d モータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3dの両端電圧波形を示す図The figure which shows the electric current waveform which flows into the motor 2, and the voltage waveform across the electrolytic capacitor 3d 本発明の実施の形態2による制御装置を適用した装置のブロック構成図The block block diagram of the apparatus to which the control apparatus by Embodiment 2 of this invention is applied. モータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3hの両端電圧波形を示す図The figure which shows the electric current waveform which flows into the motor 2, and the voltage waveform of both ends of the electrolytic capacitor 3h モータ2に流れる電流波形および電解コンデンサ3hの両端電圧波形を示す図The figure which shows the electric current waveform which flows into the motor 2, and the voltage waveform of both ends of the electrolytic capacitor 3h 本発明の実施の形態3による制御装置を適用した装置のブロック構成図The block block diagram of the apparatus to which the control apparatus by Embodiment 3 of this invention is applied. 実施の形態3における別の形態を示すブロック構成図The block block diagram which shows another form in Embodiment 3. FIG. 本発明の実施の形態4による制御装置を適用した装置のブロック構成図The block block diagram of the apparatus to which the control apparatus by Embodiment 4 of this invention is applied. 実施の形態4における別の形態を示すブロック構成図The block block diagram which shows another form in Embodiment 4. FIG. 図1の制御装置の動作を示したフローチャートThe flowchart which showed operation | movement of the control apparatus of FIG. 従来の交流電動機の制御装置を示すブロック構成図Block configuration diagram showing a conventional AC motor control device

符号の説明Explanation of symbols

1 インバータ部
2 モータ
3 直流電源
3a 単相交流電源
3b リアクタ
3c 単相ダイオードブリッジ
3d 電解コンデンサ
3e 三相交流電源
3f リアクタ
3g 三相ダイオードブリッジ
3h 電解コンデンサ
4 制御装置
41 A/D変換器
42 乱調状態検出部
43 駆動信号演算部
44 出力電圧記憶部
45 直流平均値演算部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter part 2 Motor 3 DC power source 3a Single phase AC power source 3b Reactor 3c Single phase diode bridge 3d Electrolytic capacitor 3e Three phase AC power source 3f Reactor 3g Three phase diode bridge 3h Electrolytic capacitor 4 Controller 41 A / D converter 42 Disturbance state Detection unit 43 Drive signal calculation unit 44 Output voltage storage unit 45 DC average value calculation unit

Claims (4)

直流電圧を入力とし、交流電動機を負荷とするインバータ装置の制御装置であって、
前記制御装置は、可変周波数・可変電圧の交流電圧に変換するインバータ部に対する駆動信号を演算し出力する駆動信号演算手段とは別に、前記直流電圧を検出する電圧検出手段と、検出した直流電圧に含まれる脈動成分の大きさより前記交流電動機の乱調状態を検出する乱調状態検出手段とを備え、
前記乱調状態検出手段は、所定の期間に、前記電圧検出手段で最大値Vppmaxおよび最小値Vppminを検出し、この検出をN回繰り返し、N個の最大値Vppmax中から更に求めた最大値Vppmax,maxと、最小値Vppmax,minとの差が所定値以上の時、あるいは前記N個の最小値Vppmin中から更に求めた最大値Vppmin,maxと、最小値Vppmin,minとの差が所定値以上の時に乱調状態を検出し、
乱調状態が検出された時、前記インバータ部の出力電圧を上昇させるように、前記駆動信号演算手段が前記駆動信号を補正することを特徴とするインバータ装置の制御装置。
A control device for an inverter device having a DC voltage as an input and an AC motor as a load,
In addition to the drive signal calculation means for calculating and outputting a drive signal for the inverter unit that converts to an AC voltage of variable frequency and variable voltage, the control device includes a voltage detection means for detecting the DC voltage, and a detected DC voltage. A turbulence state detecting means for detecting the turbulence state of the AC motor from the magnitude of the pulsation component included,
The turbulence state detecting means detects the maximum value Vppmax and the minimum value Vppmin by the voltage detecting means during a predetermined period, and repeats this detection N times, and further determines the maximum value Vppmax, When the difference between max and the minimum value Vppmax, min is greater than or equal to a predetermined value, or the difference between the maximum value Vppmin, max further determined from the N minimum values Vppmin and the minimum value Vppmin, min is greater than a predetermined value Detect a turbulent state at
The control device for an inverter device, wherein the drive signal calculation means corrects the drive signal so as to increase an output voltage of the inverter unit when a turbulent state is detected.
前記直流電圧を単相交流から得ている場合、前記所定の期間を、前記直流電圧に含まれるリップル電圧の1周期とした請求項記載のインバータ装置の制御装置。 When said DC voltage is obtained from the single-phase AC, the predetermined period, the control unit of the inverter apparatus according to claim 1, wherein the one cycle of the ripple voltage contained in the DC voltage. 直流電圧を入力とし、交流電動機を負荷とするインバータ装置の制御装置であって、
前記制御装置は、可変周波数・可変電圧の交流電圧に変換するインバータ部に対する駆動信号を演算し出力する駆動信号演算手段とは別に、前記直流電圧を検出する電圧検出手段と、前記交流電動機の乱調状態を抑制するために必要な出力電圧値を予め設定・記憶する出力電圧記憶手段とを備え、
検出した直流電圧の値が変動した時、出力電圧記憶手段に予め設定・記憶した出力電圧値を前記インバータ部が出力するように、前記駆動信号演算手段が前記駆動信号を補正することを特徴とするインバータ装置の制御装置。
A control device for an inverter device having a DC voltage as an input and an AC motor as a load,
The control device includes a voltage detection means for detecting the DC voltage, and a turbulence of the AC motor separately from a drive signal calculation means for calculating and outputting a drive signal for the inverter unit for converting to an AC voltage of variable frequency and variable voltage. Output voltage storage means for presetting and storing an output voltage value necessary for suppressing the state,
When the detected DC voltage value fluctuates, the drive signal calculation means corrects the drive signal so that the inverter unit outputs the output voltage value preset and stored in the output voltage storage means. Control device for inverter device.
前記電圧検出手段で検出した電圧を所定のタイミングで取り込み、取り込んだ最新M個の平均値を演算する直流平均値演算手段を更に備える請求項1〜のいずれかに記載のインバータ装置の制御装置。 Control device for an inverter device according to any one of claims 1 to 3, wherein the incorporation of the detected voltage at a predetermined timing by the voltage detecting means further comprises a DC average value calculating means for calculating the latest M pieces of average values taken .
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