JP4788603B2 - Inverter device - Google Patents

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Description

本発明は、PWM変調を行うインバータ装置の相電流検出方法に関するものである。   The present invention relates to a phase current detection method for an inverter device that performs PWM modulation.

従来、この種の相電流検出方法として、直流電源ラインの電流から検出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。これは電流センサが一つのみであり、回路簡素化、省部品化に有効である。   Conventionally, as this type of phase current detection method, a method of detecting from a current of a DC power supply line is known (see, for example, Patent Document 1). This is only one current sensor, which is effective for circuit simplification and component saving.

この回路について以下説明する。図39に電気回路図を示す。インバータ装置23の制御回路12は、回転数指令信号(図示せず)等に基づき、接続線18を介しスイッチング素子2を制御してバッテリー1の電力を直流交流変換する。これにより、モータ11の固定子巻線4へ交流電流が供給され、磁石回転子5が駆動される。ダイオード3は、固定子巻線4に流れる電流の循環ルートとなる。スイッチング素子2について、上アームスイッチング素子をU、V、W、下アームスイッチング素子をX、Y、Zと定義する。電流センサ6による検出電流値は、制御回路12へ送られ、磁石回転子5の位置検出に用いられる。更に、消費電力算出、スイッチング素子2保護等にも用いられる。   This circuit will be described below. FIG. 39 shows an electric circuit diagram. The control circuit 12 of the inverter device 23 controls the switching element 2 via the connection line 18 based on a rotation speed command signal (not shown) and the like, and converts the electric power of the battery 1 into direct current alternating current. Thereby, an alternating current is supplied to the stator winding 4 of the motor 11 and the magnet rotor 5 is driven. The diode 3 serves as a circulation route for the current flowing through the stator winding 4. For the switching element 2, the upper arm switching element is defined as U, V, W, and the lower arm switching element is defined as X, Y, Z. The value detected by the current sensor 6 is sent to the control circuit 12 and used for detecting the position of the magnet rotor 5. Furthermore, it is used for power consumption calculation, switching element 2 protection, and the like.

図40に、U相端子電圧41、V相端子電圧42、W相端子電圧43、中性点電圧29に関し、最大変調50%のDutyとなる正弦波3相変調の波形を示す。   FIG. 40 shows sinusoidal three-phase modulation waveforms with a maximum modulation of 50% for U phase terminal voltage 41, V phase terminal voltage 42, W phase terminal voltage 43, and neutral point voltage 29.

図41は、1キャリア内(キャリア周期)での上アームスイッチング素子U、V、W、下アームスイッチング素子X、Y、Zの通電の一例であり、制御回路12から各スイッチング素子2を制御するONOFF信号を示す。この場合、図40においてα表示した位相前後での通電である。上アームスイッチング素子のON時間が最大の相を最大通電相(この場合U相)、中間の相を中間通電相(この場合V相)、最小の相を最小通電相(この場合W相)と定義する。尚、中間通電相は、上アームスイッチング素子のON時間が2番目の相でもある。   FIG. 41 is an example of energization of the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z within one carrier (carrier cycle), and each switching element 2 is controlled from the control circuit 12. Indicates an ONOFF signal. In this case, energization is performed before and after the phase indicated by α in FIG. The phase with the maximum ON time of the upper arm switching element is the maximum energized phase (U phase in this case), the intermediate phase is the intermediate energized phase (in this case V phase), and the minimum phase is the minimum energized phase (in this case W phase) Define. The intermediate energized phase is also the second phase when the upper arm switching element is on.

通電期間として、(a)、(b)、(c)、(d)の4種類がある。詳細は割愛するが、上アームスイッチング素子U、V、WのON、OFF状態で電流センサ6により検出できる相電流が特定される。即ち、1相のみON時はその相の電流、2相ON時は残りの相の電流が直流電源ラインに流れ電流センサ6により検出可能となる。一方、3相ともON時及び3相ともOFF時は、電流が直流電源ラインに流れず、検出不可となる。そのため、上アームスイッチング素子U、V、WのONを確認することで、検出可能な相電流を知る事ができる。2相分の相電流を検出すれば、残りの相の相電流は、固定子巻線4の中性点においてキルヒホッフの電流の法則を適用し、当該2個の電流値から演算できる。   There are four types of energization periods: (a), (b), (c), and (d). Although details are omitted, the phase current that can be detected by the current sensor 6 in the ON and OFF states of the upper arm switching elements U, V, and W is specified. That is, when only one phase is ON, the current of the phase flows, and when the two phases are ON, the current of the remaining phase flows through the DC power supply line and can be detected by the current sensor 6. On the other hand, when all three phases are ON and when all three phases are OFF, current does not flow to the DC power supply line, and detection is impossible. Therefore, the detectable phase current can be known by confirming that the upper arm switching elements U, V, and W are ON. If phase currents for two phases are detected, the phase currents of the remaining phases can be calculated from the two current values by applying Kirchoff's current law at the neutral point of the stator winding 4.

図42に、図41における直流電源ラインに流れる電流即ち直流電流の変化を示す。通電期間(b)においては、上アームスイッチング素子UのみがONであるため、U相の電流iUが直流電流となり、電流センサ6により検出できる。通電期間(c)においては、上アームスイッチング素子U及びVがONであるため、W相の電流iWが直流電流となり、電流センサ6により検出できる。   FIG. 42 shows changes in the current flowing through the DC power supply line in FIG. In the energization period (b), since only the upper arm switching element U is ON, the U-phase current iU becomes a direct current and can be detected by the current sensor 6. In the energization period (c), since the upper arm switching elements U and V are ON, the W-phase current iW becomes a direct current and can be detected by the current sensor 6.

電流センサ6により電流を検出するタイミングとしては、電流が変化した時点で検出している。即ち、図43に示すように、U相の電流iUは白三角で示したタイミングで、W相の電流iWは黒三角で示したタイミングで検出している。尚、図43の上側は、図42のキャリア周期前半の電流を、図43の下側は、図42のキャリア周期後半の電流をそれぞれ示している。
特開2003−189670号公報(第14頁、第1図)
The timing at which the current is detected by the current sensor 6 is detected when the current changes. That is, as shown in FIG. 43, the U-phase current iU is detected at a timing indicated by a white triangle, and the W-phase current iW is detected at a timing indicated by a black triangle. 43 shows the current in the first half of the carrier cycle in FIG. 42, and the lower side in FIG. 43 shows the current in the second half of the carrier cycle in FIG.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-189670 (page 14, FIG. 1)

上記のように、電流センサが一つのみの相電流検出方法においては、異なるタイミングで2相分の相電流を検出し、残りの相の相電流は当該2個の電流値から演算することができる。   As described above, in the phase current detection method with only one current sensor, the phase currents for two phases are detected at different timings, and the phase currents of the remaining phases can be calculated from the two current values. it can.

然しながら、小さいながらもキャリア周期内で電流は変化しているため(図面においては便宜上変化がないように示している)、異なるタイミングで2相分の相電流を検出すると、キルヒホッフの電流の法則が正確には適用できず、残りの相の相電流を求める演算が不正確になる。また、磁石回転子5の位置検出に用いる場合においても、演算式が正確には適用できず、位置検出誤差が大きくなる。変調が大きい程、異なる検出タイミング間が広くなる。一方、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が近過ぎると、正確に相電流を検出できなくなる。   However, since the current changes within the carrier period even though it is small (in the drawing, it is shown for the sake of convenience), if phase currents for two phases are detected at different timings, Kirchoff's current law is It cannot be applied accurately, and the calculation for obtaining the phase current of the remaining phases becomes inaccurate. Also, when used for detecting the position of the magnet rotor 5, the arithmetic expression cannot be applied accurately, and the position detection error increases. The greater the modulation, the wider between the different detection timings. On the other hand, if the detection timings for detecting the phase currents for two phases are too close, the phase currents cannot be detected accurately.

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、直流電源ラインの電流センサにより相電流を検出するインバータ装置において、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間を必要最小限にできるインバータ装置の提供を目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and in an inverter device that detects a phase current by a current sensor of a DC power supply line, a minimum necessary interval between different detection timings for detecting a phase current for two phases is required. The purpose is to provide an inverter device that can be limited.

上記課題を解決するために、本発明のインバータ装置は、直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、直流電源とインバータ回路間の電流を検出する電流センサと、インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させるとともに、電流センサにより相電流を検出する制御回路とを備え、制御回路は、ON時間が2番目となる上アームスイッチング素子へのON信号もしくはOFF信号を基準とし、その基準前後のタイミングにて電流センサにより2相分の相電流を検出するものである。   In order to solve the above problems, an inverter device according to the present invention includes an inverter circuit including an upper arm switching element connected to the plus side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the minus side, a DC power source and an inverter. The control circuit includes a current sensor that detects a current between the circuits, and a control circuit that outputs an alternating current to the motor by applying PWM modulation to the inverter circuit and detects a phase current using the current sensor. On the basis of the ON signal or OFF signal to the upper arm switching element as the reference, the phase current for two phases is detected by the current sensor at the timing before and after the reference.

上記構成により、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間を必要最小限にできる。従って、相電流、磁石回転子の位置を正確に検出できる。   With the above configuration, it is possible to minimize the interval between different detection timings for detecting phase currents for two phases. Therefore, the phase current and the position of the magnet rotor can be accurately detected.

本発明のインバータ装置は、直流電源ラインの電流センサによる相電流検出において、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が必要最小限となり、相電流、磁石回転子の位置を正確に検出することができる。   In the inverter device of the present invention, in the phase current detection by the current sensor of the DC power supply line, the interval between the different detection timings for detecting the phase current for two phases is minimized, and the phase current and the position of the magnet rotor are accurately determined. Can be detected.

第1の発明は、直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、直流電源とインバータ回路間の電流を検出する電流センサと、インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させるとともに、電流センサにより相電流を検出する制御回路とを備えたインバータ装置において、制御回路は、ON時間が2番目となる上アームスイッチング素子へのON信号もしくはOFF信号を基準とし、その基準前後のタイミングにて電流センサにより2相分の相電流を検出するものである。上記構成により、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間を必要最小限にできる。従って、相電流、磁石回転子の位置を正確に検出できる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit having an upper arm switching element connected to the plus side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the minus side, and a current sensor for detecting a current between the DC power source and the inverter circuit And a control circuit that outputs an alternating current to the motor by applying PWM modulation to the inverter circuit and detects a phase current by a current sensor, the control circuit has an upper arm whose ON time is second. With reference to the ON signal or OFF signal to the switching element, the phase current for two phases is detected by the current sensor at the timing before and after the reference. With the above configuration, it is possible to minimize the interval between different detection timings for detecting phase currents for two phases. Therefore, the phase current and the position of the magnet rotor can be accurately detected.

第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、基準前後のタイミングは、インバータ回路とモータ間の電流の向きにより異なるものである。即ち、インバータ回路とモータ間の電流がプラスかマイナスかで異なるタイミングが採用される。これにより、更に、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間を必要最小限にできる。   According to a second aspect, in the inverter device according to the first aspect, the timing before and after the reference differs depending on the direction of the current between the inverter circuit and the motor. That is, different timings are adopted depending on whether the current between the inverter circuit and the motor is positive or negative. This further minimizes the interval between different detection timings for detecting phase currents for two phases.

第3の発明は、第2の発明のインバータ装置において、電流の向きは、モータへの電流の位相により判定するものである。制御回路は演算により電流の位相を把握できる。これにより、特段の検出器などを設けることなく、電流の向きを容易に判定できる。   According to a third aspect, in the inverter device according to the second aspect, the direction of the current is determined by the phase of the current to the motor. The control circuit can grasp the phase of the current by calculation. Thereby, the direction of the current can be easily determined without providing a special detector or the like.

第4の発明は、第2の発明のインバータ装置において、電流の向きは、モータへの印加電圧の位相により判定するものである。電流の位相と印加電圧の位相との間には相関関係があり、制御回路は演算により把握できる。また、簡易的に両者の位相は等しいと仮定しても大きな差異は生じない。これにより、電流の向きを容易に判定できる。   According to a fourth invention, in the inverter device of the second invention, the direction of the current is determined by the phase of the voltage applied to the motor. There is a correlation between the phase of the current and the phase of the applied voltage, and the control circuit can grasp it by calculation. Further, even if it is simply assumed that the phases of both are equal, there is no significant difference. Thereby, the direction of the current can be easily determined.

第5の発明は、第1乃至第4の発明のインバータ装置において、基準前後のタイミングは、ON信号を基準とする場合とOFF信号を基準とする場合とで異なるものである。即ち、キャリア周期内の前半と後半とで異なるタイミングが採用される。これにより、更に、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間を必要最小限にできる。   According to a fifth invention, in the inverter devices of the first to fourth inventions, the timing before and after the reference is different between when the ON signal is used as a reference and when the OFF signal is used as a reference. That is, different timings are adopted for the first half and the second half in the carrier cycle. This further minimizes the interval between different detection timings for detecting phase currents for two phases.

第6の発明は、第1乃至第5の発明のインバータ装置において、モータの回転数が高い場合に、当該電流センサによる相電流検出を行うものである。モータの回転数が高いと回転周期が短くなる。このため、1回転周期内のキャリア周期が少なくなり、2相分の相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔が1回転周期に対して相対的に大きくなる。即ち、検出タイミング間の間隔の、位置検出に及ぼす影響が大きくなる。そのため、本発明の効果が大きい。   According to a sixth aspect of the present invention, in the inverter device according to the first to fifth aspects of the present invention, when the rotational speed of the motor is high, the phase current is detected by the current sensor. When the rotation speed of the motor is high, the rotation cycle is shortened. For this reason, the carrier period within one rotation period decreases, and the interval between different detection timings in phase current detection for two phases becomes relatively large with respect to one rotation period. That is, the influence of the interval between detection timings on the position detection is increased. Therefore, the effect of the present invention is great.

第7の発明は、第1乃至第6の発明のインバータ装置において、PWM変調の変調が高い場合に、当該電流センサによる相電流検出を行うものである。変調が高い程、2相分の相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔が広くなる。即ち、検出タイミング間の間隔の、位置検出、電流検出に及ぼす影響が大きくなる。そのため、本発明の効果が大きい。   According to a seventh invention, in the inverter device of the first to sixth inventions, when the PWM modulation is high, the phase current is detected by the current sensor. The higher the modulation, the wider the interval between different detection timings in phase current detection for two phases. That is, the influence of the interval between detection timings on the position detection and current detection increases. Therefore, the effect of the present invention is great.

第8の発明は、第1乃至第7の発明のインバータ装置において、当該電流センサによる相電流検出を、キャリア周期の前半及び後半において行い、それらの平均を演算するものである。キャリア周期内における電流検出のタイミングは、位相により変化する。このとき、キャリア周期の前半と後半とでは、逆方向に変化する。そのため、相電流検出をキャリア周期の前半及び後半において行い、それらの平均を演算することで、キャリア周期中央での相電流検出に相当する値を得られる。即ち、常にキャリア周期中央で相電流値を検出する(相当する)ことになり、位置検出、電流検出の精度を向上できる。   According to an eighth invention, in the inverter devices of the first to seventh inventions, the phase current detection by the current sensor is performed in the first half and the second half of the carrier cycle, and the average is calculated. The timing of current detection within the carrier period varies depending on the phase. At this time, the first half and the second half of the carrier cycle change in opposite directions. Therefore, the phase current detection is performed in the first half and the second half of the carrier cycle, and the average of these is calculated to obtain a value corresponding to the phase current detection at the center of the carrier cycle. That is, the phase current value is always detected (corresponding) at the center of the carrier period, and the accuracy of position detection and current detection can be improved.

第9の発明は、第1乃至第8の発明のインバータ装置において、電動圧縮機のモータを駆動するものである。これにより、冷媒の吐出側と吸入側との圧力差が大きい状態での起動においても、磁石回転子の位置を正確に検出できるため、安定して起動することができる。   A ninth invention drives the motor of the electric compressor in the inverter device of the first to eighth inventions. As a result, even when the pressure difference between the refrigerant discharge side and the suction side is large, the position of the magnet rotor can be accurately detected, so that stable startup can be achieved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiment.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置20とその周辺の電気回路である。インバータ装置20の制御回路7は、電源ラインに設けられた電流センサ6からの電圧により、相電流を検出する。2相分の相電流を検出すれば、残りの相の相電流は、当該2個の電流値から演算できる(固定子巻線4の中性点において、キルヒホッフの電流の法則を適用する)。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an inverter device 20 according to Embodiment 1 of the present invention and an electric circuit around it. The control circuit 7 of the inverter device 20 detects the phase current based on the voltage from the current sensor 6 provided on the power supply line. If phase currents for two phases are detected, the phase currents for the remaining phases can be calculated from the two current values (Kirchhoff's current law is applied at the neutral point of the stator winding 4).

これら3相分の電流値に基づき、制御回路7は、センサレスDCブラシレスモータ11(以降モータ11と称す)を構成する磁石回転子5による固定子巻線4の誘起電圧を演算し、磁石回転子5の位置検出を行う。そして、この位置検出、回転数指令信号(図示せず)等に基づき、インバータ回路10を構成するスイッチング素子2を制御し、バッテリー1からの直流電圧をPWM変調でスイッチングすることにより、正弦波状の交流電流をモータ11を構成する固定子巻線4へ出力する。インバータ回路10を構成するダイオード3は、固定子巻線4に流れる電流の循環ルートとなる。スイッチング素子2について、上アームスイッチング素子をU、V、W、下アームスイッチング素子をX、Y、Zと定義し、また、各スイッチング素子U、V、W、X、Y、Zに対応するダイオードを、3U、3V、3W、3X、3Y、3Zと定義する。   Based on these three-phase current values, the control circuit 7 calculates the induced voltage of the stator winding 4 by the magnet rotor 5 constituting the sensorless DC brushless motor 11 (hereinafter referred to as the motor 11), and the magnet rotor. 5 position detection is performed. Then, based on this position detection, rotation speed command signal (not shown), etc., the switching element 2 constituting the inverter circuit 10 is controlled, and the DC voltage from the battery 1 is switched by PWM modulation. An alternating current is output to the stator winding 4 constituting the motor 11. The diode 3 constituting the inverter circuit 10 serves as a circulation route for the current flowing through the stator winding 4. For the switching element 2, upper arm switching elements are defined as U, V, W, and lower arm switching elements are defined as X, Y, Z, and diodes corresponding to the switching elements U, V, W, X, Y, Z Is defined as 3U, 3V, 3W, 3X, 3Y, 3Z.

電流センサ6は、ホール素子を用いた電流センサ、シャント抵抗など、瞬時ピーク電流が検出できるものであれば良い。また、電源ラインのプラス側に設けても良い。シャント抵抗ならば、小型化耐振性向上が実現し易い。   The current sensor 6 may be any sensor that can detect an instantaneous peak current, such as a current sensor using a Hall element or a shunt resistor. Further, it may be provided on the positive side of the power supply line. If it is a shunt resistor, it is easy to realize miniaturization and improvement of vibration resistance.

制御回路7は、上アームスイッチング素子U、V、W、下アームスイッチング素子X、Y、Zと、ドライブ回路などを介して接続線18により接続されており、各スイッチング素子を制御している。スイッチング素子2がIGBT、パワーMOSFETの場合はゲート電圧を、パワートランジスタの場合はベース電流を制御する。次に、電流センサ6にて、相電流を検出する方法について述べる。   The control circuit 7 is connected to the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z by a connection line 18 via a drive circuit or the like, and controls each switching element. When the switching element 2 is an IGBT or a power MOSFET, the gate voltage is controlled. When the switching element 2 is a power transistor, the base current is controlled. Next, a method for detecting the phase current with the current sensor 6 will be described.

図2に、最大変調50%の3相変調の波形を、U相端子電圧41、V相端子電圧42、W相端子電圧43、中性点電圧29に関し示す。このモータ端子電圧はモータへの印加電圧に等しい。3相変調においては、変調度が上がるにつれDuty50%を中心に0%と100%の両方向に伸びる。これらの端子電圧はPWM変調にて縦軸に示すDuty(%)で実現される。中性点電圧29は、各相の端子電圧の和を求め3で除した値である。また、相電圧は、端子電圧から中性点電圧を引いた値であり、正弦波になる。   FIG. 2 shows three-phase modulation waveforms with a maximum modulation of 50% with respect to the U-phase terminal voltage 41, the V-phase terminal voltage 42, the W-phase terminal voltage 43, and the neutral point voltage 29. This motor terminal voltage is equal to the voltage applied to the motor. In the three-phase modulation, as the degree of modulation increases, it extends in both directions of 0% and 100% centering on Duty 50%. These terminal voltages are realized by duty (%) indicated on the vertical axis by PWM modulation. The neutral point voltage 29 is a value obtained by calculating the sum of the terminal voltages of each phase and dividing by 3. The phase voltage is a value obtained by subtracting the neutral point voltage from the terminal voltage, and is a sine wave.

一方、相電流の位相は端子電圧の位相とほぼ等しいと仮定すると、図2における−表示した位相においては、中間通電相V相の電流は、モータ11から流れ出る。モータ11から流れ出る電流の向きを−方向と定義する。+表示した位相においては、中間通電相V相の電流は、モータ11へ流れこむ。モータ11へ流れこむ電流の向きを+方向と定義する。−表示した位相、+表示した位相双方において、最大通電相であるU相は+電流、最小通電相であるW相は−電流である。   On the other hand, assuming that the phase of the phase current is substantially equal to the phase of the terminal voltage, the current of the intermediate energized phase V flows out of the motor 11 in the phase indicated by-in FIG. The direction of the current flowing out of the motor 11 is defined as a negative direction. In the phase indicated by +, the current of the intermediate energized phase V phase flows into the motor 11. The direction of the current flowing into the motor 11 is defined as the + direction. In both the indicated phase and the indicated phase, the U phase that is the maximum energized phase is + current, and the W phase that is the minimum energized phase is -current.

図3は、1キャリア内(キャリア周期)での上アームスイッチング素子U、V、W、下アームスイッチング素子X、Y、Zの通電の一例であり、制御回路7から各スイッチング素子を制御するONOFF信号を示す。この場合、図2において位相120度前後の、−表示した位相、+表示した位相での通電である。通電期間として、(a)、(b)、(c)、(d)の4種類がある。但し、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との短絡防止のためデッドタイム期間は省略している。   FIG. 3 shows an example of energization of the upper arm switching elements U, V, W and the lower arm switching elements X, Y, Z within one carrier (carrier cycle). ON / OFF for controlling each switching element from the control circuit 7 Signals are shown. In this case, the energization is performed at the phase indicated by − and the phase indicated by +, which is around 120 degrees in FIG. 2. There are four types of energization periods: (a), (b), (c), and (d). However, the dead time period is omitted to prevent a short circuit between the upper arm switching element and the lower arm switching element.

最初に、図2において−表示した位相において考察する。中間通電相V相の電流は、−方向である。U相の電流iUが最大電流になる。通電期間(a)においては、上アームスイッチング素子U、V、W全てがOFF、下アームスイッチング素子X、Y、Z全てがONである。図4に、このときの電流の流れを示す。U相電流iUは、下アームスイッチング素子Xと並列のダイオードから固定子巻線4へ流れ、V相電流iV及びW相電流iWがそれぞれ、固定子巻線4から下アームスイッチング素子Y及びZへ流れ出ている。よって、電流センサ6に電流は流れない。   First, consider the phase indicated in FIG. The intermediate energized phase V phase current is in the negative direction. The U-phase current iU becomes the maximum current. In the energization period (a), the upper arm switching elements U, V, W are all OFF, and the lower arm switching elements X, Y, Z are all ON. FIG. 4 shows the current flow at this time. U-phase current iU flows from a diode in parallel with lower arm switching element X to stator winding 4, and V-phase current iV and W-phase current iW respectively from stator winding 4 to lower arm switching elements Y and Z. It is flowing out. Therefore, no current flows through the current sensor 6.

通電期間(b)においては、上アームスイッチング素子UがON、下アームスイッチング素子Y、ZがONである。図5に、このときの電流の流れを示す。U相電流iUは、上アームスイッチング素子Uから固定子巻線4へ流れ、V相電流iV及びW相電流iWがそれぞれ、固定子巻線4から下アームスイッチング素子Y及びZへ流れ出ている。よって、電流センサ6には、U相の電流iUが流れ検出可能となる。   In the energization period (b), the upper arm switching element U is ON and the lower arm switching elements Y and Z are ON. FIG. 5 shows the current flow at this time. U-phase current iU flows from upper arm switching element U to stator winding 4, and V-phase current iV and W-phase current iW flow from stator winding 4 to lower arm switching elements Y and Z, respectively. Therefore, a U-phase current iU flows through the current sensor 6 and can be detected.

通電期間(c)においては、上アームスイッチング素子U、VがON、下アームスイッチング素子ZがONである。図6に、このときの電流の流れを示す。U相電流iUは上アームスイッチング素子Uから固定子巻線4へ流れ、V相電流iVは固定子巻線4から上アームスイッチング素子Vと並列のダイオードへ流れ出ている。W相電流iWは固定子巻線4から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。よって、電流センサ6には、W相の電流iWが流れ検出可能となる。   In the energization period (c), the upper arm switching elements U and V are ON, and the lower arm switching element Z is ON. FIG. 6 shows the current flow at this time. U-phase current iU flows from upper arm switching element U to stator winding 4, and V-phase current iV flows from stator winding 4 to a diode in parallel with upper arm switching element V. The W-phase current iW flows from the stator winding 4 to the lower arm switching element Z. Therefore, a W-phase current iW flows through the current sensor 6 and can be detected.

通電期間(d)においては、上アームスイッチング素子U、V、W全てがON、下アームスイッチング素子X、Y、Z全てがOFFである。図7に、このときの電流の流れを示す。U相電流iUは上アームスイッチング素子Uから固定子巻線4へ流れ、V相電流iV、W相電流iWはそれぞれ、固定子巻線4から上アームスイッチング素子V、Wと並列のダイオードに流れ出ている。よって、電流センサ6に電流は流れない。   In the energization period (d), all the upper arm switching elements U, V, W are ON, and all the lower arm switching elements X, Y, Z are OFF. FIG. 7 shows the current flow at this time. U-phase current iU flows from upper arm switching element U to stator winding 4, and V-phase current iV and W-phase current iW flow from stator winding 4 to diodes in parallel with upper arm switching elements V and W, respectively. ing. Therefore, no current flows through the current sensor 6.

図8に、上記図4〜図7に基づき、図2上−表示した位相における直流電流の変化を示す。通電期間(b)においては最大電流であるU相の電流iUが、通電期間(c)においてはW相の電流iWが、電流センサ6により検出可能である。   FIG. 8 shows a change in the direct current in the phase indicated in FIG. 2 based on FIGS. The current sensor 6 can detect the U-phase current iU that is the maximum current during the energization period (b) and the W-phase current iW during the energization period (c).

次に、図2において+表示した位相において考察する。中間通電相V相の電流は、+方向である。W相の電流iWが最大電流になる。通電期間(a)においては、上アームスイッチング素子U、V、W全てがOFF、下アームスイッチング素子X、Y、Z全てがONである。図9に、このときの電流の流れを示す。U相電流iU、V相電流iVがそれぞれ、下アームスイッチング素子X、Yと並列のダイオードから固定子巻線4へ流れ、W相電流iWは固定子巻線4から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。よって、電流センサ6に電流は流れない。   Next, the phase indicated by + in FIG. The intermediate energized phase V phase current is in the + direction. The W-phase current iW becomes the maximum current. In the energization period (a), the upper arm switching elements U, V, W are all OFF, and the lower arm switching elements X, Y, Z are all ON. FIG. 9 shows the current flow at this time. U-phase current iU and V-phase current iV flow from the diodes in parallel with lower arm switching elements X and Y to stator winding 4, respectively, and W-phase current iW flows from stator winding 4 to lower arm switching element Z. ing. Therefore, no current flows through the current sensor 6.

通電期間(b)においては、上アームスイッチング素子UがON、下アームスイッチング素子Y、ZがONである。図10に、このときの電流の流れを示す。U相電流iUは、上アームスイッチング素子Uから固定子巻線4へ流れ、V相電流iVは下アームスイッチング素子Yと並列のダイオードから固定子巻線4へ流れ、W相電流iWは固定子巻線4から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。よって、電流センサ6には、U相の電流iUが流れ検出可能となる。   In the energization period (b), the upper arm switching element U is ON and the lower arm switching elements Y and Z are ON. FIG. 10 shows the current flow at this time. U-phase current iU flows from upper arm switching element U to stator winding 4, V-phase current iV flows from a diode in parallel with lower arm switching element Y to stator winding 4, and W-phase current iW is stator. It flows from the winding 4 to the lower arm switching element Z. Therefore, a U-phase current iU flows through the current sensor 6 and can be detected.

通電期間(c)においては、上アームスイッチング素子U、VがON、下アームスイッチング素子ZがONである。図11に、このときの電流の流れを示す。U相電流iU、V相電流iVは、それぞれ、上アームスイッチング素子U、Vから固定子巻線4へ流れ、W相電流iWは固定子巻線4から下アームスイッチング素子Zへ流れ出ている。よって、電流センサ6には、W相の電流iWが流れ検出可能となる。   In the energization period (c), the upper arm switching elements U and V are ON, and the lower arm switching element Z is ON. FIG. 11 shows the current flow at this time. U-phase current iU and V-phase current iV flow from upper arm switching elements U and V to stator winding 4, respectively, and W-phase current iW flows from stator winding 4 to lower arm switching element Z. Therefore, a W-phase current iW flows through the current sensor 6 and can be detected.

通電期間(d)においては、上アームスイッチング素子U、V、W全てがON、下アームスイッチング素子X、Y、Z全てがOFFである。図12に、このときの電流の流れを示す。U相電流iU、V相電流iVは、それぞれ、上アームスイッチング素子U、Vから固定子巻線4へ流れ、W相電流iWは固定子巻線4から上アームスイッチング素子Wと並列のダイオードに流れ出ている。よって、電流センサ6に電流は流れない。   In the energization period (d), all the upper arm switching elements U, V, W are ON, and all the lower arm switching elements X, Y, Z are OFF. FIG. 12 shows the current flow at this time. U-phase current iU and V-phase current iV flow from upper arm switching elements U and V to stator winding 4, respectively, and W-phase current iW passes from stator winding 4 to a diode in parallel with upper arm switching element W. It is flowing out. Therefore, no current flows through the current sensor 6.

図13に、上記図9〜図12に基づき、図2上+表示した位相における直流電流の変化を示す。通電期間(b)においてはU相の電流iUが、通電期間(c)においては、最大電流であるW相の電流iWが電流センサ6により検出可能である。通電期間(b)においてはU相の電流iU、通電期間(c)においてはW相の電流iWが検出されることは、図8と同じである。   FIG. 13 shows changes in DC current at the phase indicated by + in FIG. 2 based on FIG. 9 to FIG. The current sensor 6 can detect the U-phase current iU during the energization period (b), and the W-phase current iW that is the maximum current during the energization period (c). The U-phase current iU is detected during the energization period (b) and the W-phase current iW is detected during the energization period (c), as in FIG.

上記図4〜図13の考察により、上アームスイッチング素子U、V、WのON、OFF状態で電流センサ6により検出できる相電流が特定されることが分かる。即ち、1相のみON時はその相の電流、2相ON時は残りの相の電流が検出可能であり、3相ON時及び3相OFF時は検出不可となる。従って、制御回路7からの各スイッチング素子を制御するONOFF信号と各スイッチング素子のONOFFは、進み遅れなく一致している場合、制御回路7は、各スイッチング素子を制御するONOFF信号に基づき、電流センサ6からの電流信号がどの相電流かを特定でき検出できる。   4 to 13, the phase current that can be detected by the current sensor 6 when the upper arm switching elements U, V, and W are turned on and off is identified. That is, when only one phase is ON, the current of that phase can be detected, and when the two phases are ON, the current of the remaining phases can be detected, and when the three phases are ON and when the three phases are OFF, they cannot be detected. Therefore, when the ONOFF signal for controlling each switching element from the control circuit 7 and the ONOFF of each switching element coincide with each other without advance and delay, the control circuit 7 determines the current sensor based on the ONOFF signal for controlling each switching element. It is possible to identify and detect which phase current the current signal from 6 has.

然しながら、実際には、制御回路7からの各スイッチング素子を制御するONOFF信号と各スイッチング素子のONOFFは、回路特性などにより、一致しない。また、素子の立上がり立下り特性、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との間のデッドタイムなどがある。そのため、制御回路7が、各スイッチング素子を制御するONOFF信号に基づき、電流検出するタイミングの設定、どの相電流かの判定をするにおいて、これらを考慮する必要がある。   However, actually, the ONOFF signal for controlling each switching element from the control circuit 7 does not match the ONOFF of each switching element due to circuit characteristics or the like. Further, there are rise and fall characteristics of the element, dead time between the upper arm switching element and the lower arm switching element, and the like. For this reason, the control circuit 7 needs to consider these when setting the current detection timing and determining which phase current based on the ON / OFF signal for controlling each switching element.

以下、これらについて説明する。図3の通電タイミングチャートにデッドタイムを盛り込んだものを、図14に示す。このタイミングチャートにスイッチング素子のON時間tn、OFF時間tfも考慮し、図8、図13に示す直流電流の変化を詳細に考察する。   Hereinafter, these will be described. FIG. 14 shows a dead time incorporated in the energization timing chart of FIG. Considering the ON time tn and OFF time tf of the switching element in this timing chart, the change of the direct current shown in FIGS. 8 and 13 will be considered in detail.

最初に、図2において−表示した位相において即ち図8に示す直流電流について考察する。中間通電相V相の電流iVは、−方向である。図15に、U相電流iUの下アームから上アームへの移行を示す。上側にスイッチングの時間関係を、下側にその時間関係における回路素子に流れる電流を示す。下アームスイッチング素子XへのOFF信号以前は、図4の状態にある。下アームスイッチング素子XへOFF信号が出された時点で、U相電流iUは下アームスイッチング素子Xと並列のダイオード3Xから固定子巻線4へ流れている。回路図において、上アーム側は機能していないので、省略している。下アームスイッチング素子XのOFF時間tf後においても、上アームスイッチング素子UはOFFであるため、U相電流iUはダイオード3Xから固定子巻線4へ流れている。この時点で、下アームスイッチング素子Xは機能しないので、回路図上省略している。   First, consider the direct current shown in FIG. The current iV of the intermediate energized phase V phase is in the negative direction. FIG. 15 shows the transition from the lower arm to the upper arm of U-phase current iU. The time relationship of switching is shown on the upper side, and the current flowing through the circuit elements in the time relationship is shown on the lower side. Before the OFF signal to the lower arm switching element X, it is in the state of FIG. When an OFF signal is output to the lower arm switching element X, the U-phase current iU flows from the diode 3X in parallel with the lower arm switching element X to the stator winding 4. In the circuit diagram, the upper arm side does not function and is omitted. Even after the OFF time tf of the lower arm switching element X, the U arm current iU flows from the diode 3X to the stator winding 4 because the upper arm switching element U is OFF. At this point, the lower arm switching element X does not function and is omitted from the circuit diagram.

下アームスイッチング素子XへのOFF信号から、デッドタイムtd後に、上アームスイッチング素子UへON信号が出される。ダイオード3Xに流れるU相電流iUは、上アームスイッチング素子Uへ移行を始め、上アームスイッチング素子UのON時間tn後に移行完了する。この時点において図5の状態となる。従って、U相電流iUの検出は、上アームスイッチング素子UへのON信号からtn以降に行う必要がある。   An ON signal is output from the OFF signal to the lower arm switching element X to the upper arm switching element U after the dead time td. The U-phase current iU flowing through the diode 3X starts to shift to the upper arm switching element U, and the transition is completed after the ON time tn of the upper arm switching element U. At this point, the state shown in FIG. 5 is obtained. Therefore, the U-phase current iU must be detected after tn from the ON signal to the upper arm switching element U.

図16に、V相電流iVの下アームから上アームへの移行を示す。下アームスイッチング素子YへOFF信号が出された時点で、V相電流iVは、固定子巻線4から下アームスイッチング素子Yへ流れている。V相電流iVは、上アームスイッチング素子Vと並列のダイオード3Vへ移行を始め、下アームスイッチング素子YのOFF時間tf後に移行完了する。この時点において図6の状態となる。従って、上アームスイッチング素子VへのON信号時点(下アームスイッチング素子YへのOFF信号からデッドタイムtd後)よりtd−tf前でW相電流iWの検出が可能である。   FIG. 16 shows the transition from the lower arm to the upper arm of the V-phase current iV. When an OFF signal is output to the lower arm switching element Y, the V-phase current iV flows from the stator winding 4 to the lower arm switching element Y. The V-phase current iV starts to shift to the diode 3V in parallel with the upper arm switching element V, and the transition is completed after the OFF time tf of the lower arm switching element Y. At this point, the state shown in FIG. Therefore, it is possible to detect the W-phase current iW before td-tf from the time when the ON signal is supplied to the upper arm switching element V (after the dead time td from the OFF signal to the lower arm switching element Y).

図17に、W相電流iWの下アームから上アームへの移行を示す。図16のV相電流iVの場合と同様であり、上アームスイッチング素子WへのON信号時点(下アームスイッチング素子ZへのOFF信号からデッドタイムtd後)よりtd−tf前には移行完了している。この時点において図7の状態となる。   FIG. 17 shows the transition from the lower arm to the upper arm of W-phase current iW. As in the case of the V-phase current iV in FIG. 16, the transition is completed td-tf before the ON signal time to the upper arm switching element W (after the dead time td from the OFF signal to the lower arm switching element Z). ing. At this point, the state shown in FIG.

図18に、W相電流iWの上アームから下アームへの移行を示す。上アームスイッチング素子WへのOFF信号以前は、図7の状態にある。上アームスイッチング素子WへOFF信号が出された時点で、W相電流iWは固定子巻線4から上アームスイッチング素子Wと並列のダイオード3Wへ流れ出ている。回路図において、下アーム側は機能していないので、省略している。上アームスイッチング素子WのOFF時間tf後においても、下アームスイッチング素子ZはOFFであるため、W相電流iWは固定子巻線4からダイオード3Wへ流れ出ている。この時点で、上アームスイッチング素子Wは機能していないので、回路図上省略している。   FIG. 18 shows the transition from the upper arm to the lower arm of W-phase current iW. Before the OFF signal to the upper arm switching element W, it is in the state of FIG. When the OFF signal is output to the upper arm switching element W, the W-phase current iW flows from the stator winding 4 to the diode 3W in parallel with the upper arm switching element W. In the circuit diagram, the lower arm side is not functioning and is omitted. Even after the OFF time tf of the upper arm switching element W, since the lower arm switching element Z is OFF, the W-phase current iW flows out from the stator winding 4 to the diode 3W. At this point, the upper arm switching element W is not functioning, and is therefore omitted from the circuit diagram.

上アームスイッチング素子WへのOFF信号から、デッドタイムtd後に、下アームスイッチング素子ZへON信号が出される。ダイオード3Wに流れるW相電流iWは、下アームスイッチング素子Zへ移行を始め、下アームスイッチング素子ZのON時間tn後に移行完了する。この時点において図6の状態となる。従って、W相電流iWの検出は、上アームスイッチング素子WへのOFF信号からtd+tn以降に行う必要がある。   An ON signal is output to the lower arm switching element Z after the dead time td from the OFF signal to the upper arm switching element W. The W-phase current iW flowing through the diode 3W starts to shift to the lower arm switching element Z, and the transition is completed after the ON time tn of the lower arm switching element Z. At this point, the state shown in FIG. Therefore, it is necessary to detect the W-phase current iW after td + tn from the OFF signal to the upper arm switching element W.

図19に、V相電流iVの上アームから下アームへの移行を示す。図18のW相電流iWの場合と同様であり、下アームスイッチング素子YのON時間tn後に移行完了する。この時点において図5の状態となる。従って、U相電流iUの検出は、上アームスイッチング素子VへのOFF信号からtd+tn以降に行う必要がある。   FIG. 19 shows the transition from the upper arm to the lower arm of V-phase current iV. As in the case of the W-phase current iW in FIG. 18, the transition is completed after the ON time tn of the lower arm switching element Y. At this point, the state shown in FIG. 5 is obtained. Therefore, the U-phase current iU needs to be detected after td + tn from the OFF signal to the upper arm switching element V.

図20に、U相電流iUの上アームから下アームへの移行を示す。上アームスイッチング素子UへOFF信号が出された時点で、U相電流iUは、上アームスイッチング素子Uから固定子巻線4へ流れている。U相電流iUは、下アームスイッチング素子Xと並列のダイオード3Xへ移行を始め、上アームスイッチング素子UへのOFF信号からOFF時間tf後に移行完了する。この時点において図4の状態となる。   FIG. 20 shows the transition from the upper arm to the lower arm of U-phase current iU. When the OFF signal is output to the upper arm switching element U, the U-phase current iU flows from the upper arm switching element U to the stator winding 4. The U-phase current iU starts to shift to the diode 3X in parallel with the lower arm switching element X, and the transition is completed after the OFF time tf from the OFF signal to the upper arm switching element U. At this point, the state shown in FIG.

次に、図2において+表示した位相において即ち図13に示す直流電流について考察する。中間通電相V相の電流iVは、+方向である。図21に、U相電流iUの下アームから上アームへの移行を示す。図15と比較し、U相電流iUの電流の大きさは異なるが、電流の向きは同じであるため、タイミング関係は図15と同じである。下アームスイッチング素子XへのOFF信号以前は、図9の状態にある。また、上アームスイッチング素子UのON時間tn後に移行完了する。この時点において図10の状態となる。従って、U相電流iUの検出は、上アームスイッチング素子UへのON信号からtn以降に行う必要がある。   Next, the direct current shown in FIG. 13 at the phase indicated by + in FIG. The current iV of the intermediate energized phase V phase is in the + direction. FIG. 21 shows the transition from the lower arm to the upper arm of U-phase current iU. Compared to FIG. 15, the magnitude of the current of the U-phase current iU is different, but the current direction is the same, so the timing relationship is the same as FIG. Before the OFF signal to the lower arm switching element X, it is in the state of FIG. Further, the transition is completed after the ON time tn of the upper arm switching element U. At this point, the state shown in FIG. 10 is obtained. Therefore, the U-phase current iU must be detected after tn from the ON signal to the upper arm switching element U.

図22に、V相電流iVの下アームから上アームへの移行を示す。この場合、図16と比較し、V相電流iVの向きが逆になるため、図16とはタイミング関係が異なる。タイミング関係は、相及び電流の大きさは異なるが、電流の向きが同じであるため、図21、図15と同じである。上アームスイッチング素子VのON時間tn後に移行完了する。この時点において図11の状態となる。従って、W相電流iWの検出は、上アームスイッチング素子VへのON信号からtn以降に行う必要がある。   FIG. 22 shows the transition from the lower arm to the upper arm of V-phase current iV. In this case, since the direction of the V-phase current iV is reversed compared to FIG. 16, the timing relationship is different from FIG. The timing relationship is the same as FIG. 21 and FIG. 15 because the current direction is the same although the phase and current magnitude are different. The transition is completed after the ON time tn of the upper arm switching element V. At this point, the state shown in FIG. 11 is obtained. Therefore, detection of the W-phase current iW must be performed after tn from the ON signal to the upper arm switching element V.

図23に、W相電流iWの下アームから上アームへの移行を示す。電流の大きさは異なるが、電流の向きが同じであるため、タイミング関係は図17と同じである。従って、上アームスイッチング素子WへのON信号時点(下アームスイッチング素子ZへのOFF信号からデッドタイムtd後)よりtd−tf前には移行完了している。この時点において図12の状態となる。   FIG. 23 shows the transition from the lower arm to the upper arm of W-phase current iW. Although the magnitude of the current is different, the current relationship is the same as in FIG. 17 because the current direction is the same. Therefore, the transition is completed before td-tf from the time of the ON signal to the upper arm switching element W (after the dead time td from the OFF signal to the lower arm switching element Z). At this point, the state shown in FIG.

図24に、W相電流iWの上アームから下アームへの移行を示す。電流の大きさは異なるが、電流の向きが同じであるため、タイミング関係は図18と同じである。下アームスイッチング素子ZのON時間tn後に移行完了する。この時点において図11の状態となる。従って、W相電流iWの検出は、上アームスイッチング素子WへのOFF信号からtd+tn以降に行う必要がある。   FIG. 24 shows the transition from the upper arm to the lower arm of the W-phase current iW. Although the magnitude of the current is different, the current relationship is the same as in FIG. 18 because the current direction is the same. The transition is completed after the ON time tn of the lower arm switching element Z. At this point, the state shown in FIG. 11 is obtained. Therefore, it is necessary to detect the W-phase current iW after td + tn from the OFF signal to the upper arm switching element W.

図25に、V相電流iVの上アームから下アームへの移行を示す。V相電流iVの向きが逆になるため、図19とはタイミング関係が異なる。タイミング関係は、相及び電流の大きさは異なるが、電流の向きが同じであるため、図20と同じである。上アームスイッチング素子VのOFF時間tf後に移行完了する。この時点において図10の状態となる。従って、上アームスイッチング素子VへのOFF信号からOFF時間tf時点でU相電流iUの検出が可能である。   FIG. 25 shows the transition from the upper arm to the lower arm of V-phase current iV. Since the direction of the V-phase current iV is reversed, the timing relationship is different from that in FIG. The timing relationship is the same as in FIG. 20 because the phase and current magnitude are different, but the current direction is the same. The transition is completed after the OFF time tf of the upper arm switching element V. At this point, the state shown in FIG. 10 is obtained. Therefore, it is possible to detect the U-phase current iU at an OFF time tf from the OFF signal to the upper arm switching element V.

図26に、U相電流iUの上アームから下アームへの移行を示す。電流の大きさは異なるが、電流の向きが同じであるため、タイミング関係は図20と同じである。上アームスイッチング素子UへのOFF信号からOFF時間tf後に移行完了する。この時点において図9の状態となる。   FIG. 26 shows the transition from the upper arm to the lower arm of U-phase current iU. Although the current magnitude is different, the current relationship is the same as in FIG. 20 because the current direction is the same. The transition is completed after the OFF time tf from the OFF signal to the upper arm switching element U. At this time, the state shown in FIG. 9 is obtained.

上記図15、図16、図17により、図8におけるキャリア周期内直流電流変化の前半詳細を、図27に示す。制御回路7の各スイッチング素子を制御するONOFF信号と直流電流の関係である。上アームスイッチング素子UへのON信号から暫くの間直流電流(U相電流iU)に変化がないが、これは制御回路7からスイッチング素子Uまでのフィルタ回路、ドライブ回路などによる遅延に起因している。下アームスイッチング素子Y、ZへのOFF信号から暫くの間直流電流に変化がないのも同様である。この遅延時間も含めて立ち上がり時間、立ち下り時間をスイッチング素子のON時間tn、OFF時間tfとしている。   FIG. 27 shows the details of the first half of the DC current change in the carrier period in FIG. 8 according to FIGS. 15, 16, and 17. This is a relationship between an ONOFF signal for controlling each switching element of the control circuit 7 and a direct current. There is no change in the direct current (U-phase current iU) for a while after the ON signal to the upper arm switching element U, but this is due to the delay by the filter circuit, drive circuit, etc. from the control circuit 7 to the switching element U. Yes. It is the same that there is no change in the direct current for a while from the OFF signal to the lower arm switching elements Y and Z. The rise time and fall time including this delay time are the ON time tn and OFF time tf of the switching element.

図27に示す如く、中間通電相(上アームスイッチング素子のON時間が中間の相即ちON時間が2番目の相)であるV相へのON信号を基準とし、その基準前後のタイミングにて電流センサ6により2相分の相電流を検出することができる。ここで、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が必要最小限となる条件を検討する。電流センサ6で電流が検出され、制御回路7に取り込まれるのに要する時間をtkとする。   As shown in FIG. 27, with reference to the ON signal to the V phase, which is the intermediate energized phase (the upper arm switching element has an intermediate ON time, that is, the ON time is the second phase), the current flows at the timing before and after the reference. The sensor 6 can detect phase currents for two phases. Here, the conditions under which the difference between different detection timings for detecting the phase currents for two phases is the minimum necessary will be examined. The time required for the current to be detected by the current sensor 6 and taken into the control circuit 7 is defined as tk.

図15より、U相電流iUの検出は、上アームスイッチング素子UへのON信号からtn以降に行う必要がある。W相電流iWの検出タイミングとの間を小さくするには、U相電流iUの検出タイミングを、時間tkを確保して右方向に設定する必要がある。そのため、U相電流iUの検出タイミングは白三角で示したポイントになる。詳細には、下アームスイッチング素子YへのOFF信号からの遅延時間分右方向に設定できるが小さいため割愛する。図16より上アームスイッチング素子VへのON信号時点よりtd−tf前でW相電流iWの検出が可能である。そのため、W相電流iWの検出タイミングは、黒三角で示したポイントになる。従って、上アームスイッチング素子VへのON信号を基準とした白三角の時間をtNUとすると、tNU=−td−tkとなる。黒三角の時間をtNWとすると、tNW=−td+tfとなる。   From FIG. 15, it is necessary to detect the U-phase current iU after tn from the ON signal to the upper arm switching element U. In order to reduce the interval from the detection timing of the W-phase current iW, it is necessary to set the detection timing of the U-phase current iU in the right direction while securing the time tk. Therefore, the detection timing of the U-phase current iU is a point indicated by a white triangle. Specifically, although it can be set in the right direction by the delay time from the OFF signal to the lower arm switching element Y, it is omitted because it is small. From FIG. 16, it is possible to detect the W-phase current iW before td-tf from the time of the ON signal to the upper arm switching element V. Therefore, the detection timing of the W-phase current iW is a point indicated by a black triangle. Accordingly, if the white triangle time with reference to the ON signal to the upper arm switching element V is tNU, tNU = −td−tk. If the time of the black triangle is tNW, tNW = −td + tf.

図18、図19、図20により、図8におけるキャリア周期内直流電流変化の後半詳細を、図28に示す。同様に、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が必要最小限となる条件を検討する。図18より、W相電流iWの検出は、上アームスイッチング素子WへのOFF信号からtd+tn以降に行う必要がある。U相電流iUの検出タイミングとの間を小さくするには、W相電流iWの検出タイミングを、時間tkを確保して右方向に設定する必要がある。そのため、W相電流iWの検出タイミングは黒三角で示したポイントになる。詳細には、下アームスイッチング素子YへのON信号からの遅延時間分右方向に設定できるが小さいため割愛する。   FIG. 28 shows details of the latter half of the DC current change in the carrier period in FIG. 8 according to FIG. 18, FIG. 19, and FIG. Similarly, the conditions under which the difference between the different detection timings for detecting the phase current for two phases is the minimum necessary will be examined. From FIG. 18, it is necessary to detect the W-phase current iW after td + tn from the OFF signal to the upper arm switching element W. In order to reduce the interval between the detection timing of the U-phase current iU, it is necessary to set the detection timing of the W-phase current iW in the right direction while securing the time tk. Therefore, the detection timing of the W-phase current iW is a point indicated by a black triangle. Specifically, although it can be set in the right direction by the delay time from the ON signal to the lower arm switching element Y, it is omitted because it is small.

図19より、U相電流iUの検出は、上アームスイッチング素子VへのOFF信号からtd+tn以降に行う必要がある。そのため、U相電流iUの検出タイミングは、白三角で示したポイントになる。従って、上アームスイッチング素子VへのOFF信号を基準とした白三角の時間をtFUとすると、tFU=td+tnとなる。黒三角の時間をtFWとすると、tFW=td−tkとなる。   From FIG. 19, it is necessary to detect the U-phase current iU after td + tn from the OFF signal to the upper arm switching element V. Therefore, the detection timing of the U-phase current iU is a point indicated by a white triangle. Therefore, if the time of the white triangle based on the OFF signal to the upper arm switching element V is tFU, tFU = td + tn. If the time of the black triangle is tFW, tFW = td−tk.

次に、図21、図22、図23により、図13におけるキャリア周期内直流電流変化の前半詳細を、図29に示す。同様に、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が必要最小限となる条件を検討する。図21より、U相電流iUの検出は、上アームスイッチング素子UへのON信号からtn以降に行う必要がある。W相電流iWの検出タイミングとの間を小さくするには、U相電流iUの検出タイミングを、時間tkを確保して右方向に設定する必要がある。そのため、U相電流iUの検出タイミングは白三角で示したポイントになる。詳細には、上アームスイッチング素子VへのON信号からの遅延時間分右方向に設定できるが小さいため割愛する。   Next, FIG. 29 shows details of the first half of the DC current change within the carrier period in FIG. 13 according to FIG. 21, FIG. 22, and FIG. Similarly, the conditions under which the difference between the different detection timings for detecting the phase current for two phases is the minimum necessary will be examined. From FIG. 21, it is necessary to detect the U-phase current iU after tn from the ON signal to the upper arm switching element U. In order to reduce the interval from the detection timing of the W-phase current iW, it is necessary to set the detection timing of the U-phase current iU in the right direction while securing the time tk. Therefore, the detection timing of the U-phase current iU is a point indicated by a white triangle. Specifically, although it can be set to the right by the delay time from the ON signal to the upper arm switching element V, it is omitted because it is small.

図22より、W相電流iWの検出は、上アームスイッチング素子VへのON信号からtn以降に行う必要がある。そのため、W相電流iWの検出タイミングは、黒三角で示したポイントになる。従って、上アームスイッチング素子VへのON信号を基準とした白三角の時間をtNUとすると、tNU=−tkとなる。黒三角の時間をtNWとすると、tNW=tnとなる。   From FIG. 22, it is necessary to detect the W-phase current iW after tn from the ON signal to the upper arm switching element V. Therefore, the detection timing of the W-phase current iW is a point indicated by a black triangle. Therefore, if the white triangle time with reference to the ON signal to the upper arm switching element V is tNU, tNU = −tk. If the black triangle time is tNW, tNW = tn.

図24、図25、図26により、図13におけるキャリア周期内直流電流変化の後半詳細を、図30に示す。同様に、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が必要最小限となる条件を検討する。図24より、W相電流iWの検出は、上アームスイッチング素子WへのOFF信号からtd+tn以降に行う必要がある。U相電流iUの検出タイミングとの間を小さくするには、W相電流iWの検出タイミングを、時間tkを確保して右方向に設定する必要がある。そのため、W相電流iWの検出タイミングは黒三角で示したポイントになる。詳細には、上アームスイッチング素子VへのOFF信号からの遅延時間分右方向に設定できるが小さいため割愛する。   FIG. 30 shows details of the latter half of the DC current change within the carrier period in FIG. 13 with reference to FIGS. 24, 25, and 26. FIG. Similarly, the conditions under which the difference between the different detection timings for detecting the phase current for two phases is the minimum necessary will be examined. From FIG. 24, it is necessary to detect the W-phase current iW after td + tn from the OFF signal to the upper arm switching element W. In order to reduce the interval between the detection timing of the U-phase current iU, it is necessary to set the detection timing of the W-phase current iW in the right direction while securing the time tk. Therefore, the detection timing of the W-phase current iW is a point indicated by a black triangle. Specifically, although it can be set to the right by the delay time from the OFF signal to the upper arm switching element V, it is omitted because it is small.

図25より、上アームスイッチング素子VへのOFF信号からOFF時間tf時点でU相電流iUの検出が可能である。そのため、U相電流iUの検出タイミングは、白三角で示したポイントになる。従って、上アームスイッチング素子VへのOFF信号を基準とした白三角の時間をtFUとすると、tFU=tfとなる。黒三角の時間をtFWとすると、tFW=−tkとなる。   From FIG. 25, it is possible to detect the U-phase current iU at an OFF time tf from the OFF signal to the upper arm switching element V. Therefore, the detection timing of the U-phase current iU is a point indicated by a white triangle. Therefore, if the time of the white triangle with reference to the OFF signal to the upper arm switching element V is tFU, tFU = tf. If the black triangle time is tFW, then tFW = −tk.

上記により、2相分の相電流(この場合、U相電流iUとW相電流iW)を検出するための異なる検出タイミング間(この場合、白三角と黒三角で表示)は最小になる。図27と図30においてはtf+tk、図28と図29においてはtn+tkとなる。これらは、変調が10%、50%、100%など変化しても、またキャリア周期が変更されても、影響されず一定である。そのため、制御回路7のソフトプログラムにおける電流検出タイミングの設定が容易になる。また、ソフトプログラムにおける各種作業の時間割り振りを整え易くなる。上記において、ON時もしくはOFF時を基準とするための中間通電相(上アームスイッチング素子のON時間が中間の相即ちON時間が2番目の相)は、V相である。   As described above, the interval between different detection timings (in this case, indicated by white triangles and black triangles) for detecting phase currents for two phases (in this case, U-phase current iU and W-phase current iW) is minimized. 27 and 30, tf + tk, and in FIGS. 28 and 29, tn + tk. These are constant without being affected even if the modulation changes by 10%, 50%, 100%, etc., or the carrier period is changed. Therefore, it becomes easy to set the current detection timing in the software program of the control circuit 7. Moreover, it becomes easy to arrange time allocation of various operations in the software program. In the above description, the intermediate energized phase (the phase in which the upper arm switching element is ON in the middle, that is, the second phase in which the ON time is ON) for reference when ON or OFF is the V phase.

尚、上記実施の形態において、相電流の位相は端子電圧の位相とほぼ等しいと仮定したが、等しくない場合は図27〜図30におけるU相電流iU、W相電流iWの流れる時間が変化するのみであり、モータ電流の向き、ON基準かOFF基準かによって定まる上記電流検出タイミングは変化しない。   In the above embodiment, it is assumed that the phase of the phase current is substantially equal to the phase of the terminal voltage. However, when the phase current is not equal, the flow time of the U-phase current iU and the W-phase current iW in FIGS. The current detection timing determined by the direction of the motor current and whether it is the ON reference or the OFF reference does not change.

(実施の形態2)
上記図27、図29での考察に基づく、キャリア周期内の前半における電流検出タイミング選択フローチャートを図31に示す。中間通電相であるV相の電流の向きにより、上アームスイッチング素子VへのON信号を基準にした検出タイミングを選択する。ステップ10にて、中間通電相は−電流かどうか即ち電流の向きがモータから流れ出る電流かどうか判定する。−電流であれば(Y)、ステップ11にて、図27におけるtNU、tNWを選択する。−電流でなければ(N)、ステップ12にて、図29におけるtNU、tNWを選択する。
(Embodiment 2)
FIG. 31 shows a current detection timing selection flowchart in the first half of the carrier cycle based on the consideration in FIG. 27 and FIG. The detection timing based on the ON signal to the upper arm switching element V is selected according to the direction of the V-phase current that is the intermediate energized phase. In step 10, it is determined whether the intermediate energized phase is -current, that is, whether the current direction is a current flowing out of the motor. If it is current (Y), tNU and tNW in FIG. If not current (N), tNU and tNW in FIG. 29 are selected in step 12.

中間通電相は−電流かどうか即ち電流の向きがモータから流れ出る電流かどうかは、相電流の位相で判定する。例としてV相電流は、図2を相電流の波形とした場合、位相0度〜120度及び300度〜360度においては−電流であり、位相120度〜300度においては+電流である。制御回路7は、回転数、印加電圧、負荷などにより、これを演算する。図2の端子電圧即ち印加電圧の位相と相電流の位相とは、ほぼ等しいと仮定し、印加電圧の位相を用いても良い。また、電流がスイッチング素子に流れているか、並列のダイオードに流れているかにより判定することもできる。   Whether the intermediate energized phase is -current, that is, whether the direction of the current flows out of the motor, is determined by the phase of the phase current. As an example, when the phase current waveform of FIG. 2 is used, the V-phase current is a negative current at a phase of 0 ° to 120 ° and 300 ° to 360 °, and a positive current at a phase of 120 ° to 300 °. The control circuit 7 calculates this according to the rotation speed, applied voltage, load, and the like. Assuming that the phase of the terminal voltage, that is, the applied voltage and the phase of the phase current in FIG. 2 are substantially equal, the phase of the applied voltage may be used. It can also be determined by whether a current is flowing through the switching element or a parallel diode.

(実施の形態3)
上記図31と同様に、図28、図30での考察に基づく、キャリア周期内の後半における電流検出タイミング選択フローチャートを図32に示す。中間通電相であるV相の電流の向きにより、上アームスイッチング素子VへのOFF信号を基準にした検出タイミングを選択する。ステップ20にて、中間通電相は−電流かどうか即ち電流の向きがモータから流れ出る電流かどうか判定する。−電流であれば(Y)、ステップ21にて、図28におけるtFU、tFWを選択する。−電流でなければ(N)、ステップ22にて、図30におけるtFU、tFWを選択する。
(Embodiment 3)
Similarly to FIG. 31, FIG. 32 shows a current detection timing selection flowchart in the latter half of the carrier period based on the consideration in FIGS. The detection timing based on the OFF signal to the upper arm switching element V is selected according to the direction of the V-phase current that is the intermediate energized phase. In step 20, it is determined whether the intermediate energized phase is -current, that is, whether the current direction is current flowing out of the motor. -If current (Y), in step 21, tFU and tFW in FIG. 28 are selected. If not current (N), tFU and tFW in FIG. 30 are selected in step 22.

尚、キャリア周期内の前半においては、上アームスイッチング素子はONするので上アームスイッチング素子へのON信号が基準となり、キャリア周期内の後半においては、上アームスイッチング素子はOFFするので上アームスイッチング素子へのOFF信号が基準となる。   In the first half of the carrier cycle, the upper arm switching element is turned on, so the ON signal to the upper arm switching element is a reference, and in the second half of the carrier cycle, the upper arm switching element is turned off, so the upper arm switching element. The OFF signal to is the reference.

(実施の形態4)
上記フローチャート図31、図32に、ON信号を基準とするかOFF信号を基準とするかの選択も追加し図33に示す。
(Embodiment 4)
FIG. 33 shows the selection of whether the ON signal is used as a reference or the OFF signal as a reference in the flowcharts 31 and 32 described above.

ステップ30にて、中間通電相は−電流かどうか即ち電流の向きがモータから流れ出る電流かどうか判定する。−電流であれば(Y)、ステップ31にて、上アームスイッチング素子へのON信号が基準かどうかの選択をする。ON基準であれば(Y)、ステップ32にて、図27におけるtNU、tNWを選択する。ON基準でなければ(N)、ステップ33にて、図28におけるtFU、tFWを選択する。ステップ30にて、−電流でなければ(N)、ステップ34にて、上アームスイッチング素子へのON信号が基準かどうかの選択をする。ON基準であれば(Y)、ステップ35にて、図29におけるtNU、tNWを選択する。ON基準でなければ(N)、ステップ36にて、図30におけるtFU、tFWを選択する。   In step 30, it is determined whether the intermediate energized phase is -current, that is, whether the current direction is current flowing out of the motor. If it is current (Y), in step 31, it is selected whether or not the ON signal to the upper arm switching element is a reference. If it is ON standard (Y), tNU and tNW in FIG. If it is not the ON standard (N), tFU and tFW in FIG. If it is not -current (N) at step 30, whether or not the ON signal to the upper arm switching element is a reference is selected at step 34. If it is ON reference (Y), tNU and tNW in FIG. 29 are selected in step 35. If it is not the ON reference (N), tFU and tFW in FIG.

(実施の形態5)
当該実施の形態は、上記各実施の形態において、モータの回転数が高い場合に、電流センサ6による相電流検出を行うものである。モータの回転数が高いと回転周期が短くなる。このため、1回転周期内のキャリア周期が少なくなり、2相分の相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔が1回転周期に対して相対的に大きくなる。即ち、検出タイミング間の間隔の、位置検出に及ぼす影響が大きくなる。
(Embodiment 5)
In this embodiment, the phase current is detected by the current sensor 6 when the rotational speed of the motor is high in each of the above embodiments. When the rotation speed of the motor is high, the rotation cycle becomes short. For this reason, the carrier period within one rotation period decreases, and the interval between different detection timings in phase current detection for two phases becomes relatively large with respect to one rotation period. That is, the influence of the interval between detection timings on the position detection is increased.

例として、キャリア周期が0.1mS(10kHz)、2極モータとする。回転数が低く回転周期が100mS(10Hz)の場合、1回転周期内のキャリア周期は1000個となる。そして、1キャリア周期は、回転角度凡そ0.36度に相当する。一方、回転数が高く回転周期が6.7mS(150Hz)の場合、1回転周期内のキャリア周期は67個となる。そして、1キャリア周期は、回転角度凡そ5.4度に相当する。   As an example, it is assumed that the carrier period is 0.1 mS (10 kHz) and a two-pole motor. When the rotation speed is low and the rotation cycle is 100 mS (10 Hz), the carrier cycle within one rotation cycle is 1000. One carrier cycle corresponds to a rotation angle of about 0.36 degrees. On the other hand, when the rotation speed is high and the rotation period is 6.7 mS (150 Hz), the carrier period within one rotation period is 67. One carrier period corresponds to a rotation angle of about 5.4 degrees.

即ち、回転周期が6.7mS(150Hz)の場合、回転周期が100mS(10Hz)の場合に比較し、1キャリア周期相当の回転角度が15倍になる。そのため、1キャリア周期内における、2相分の相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔が、位置検出に及ぼす影響も15倍に大きくなる。そのため、相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔を小さくできる本発明は、モータの回転数が高い場合において特にその効果が大きい。   That is, when the rotation period is 6.7 mS (150 Hz), the rotation angle corresponding to one carrier period is 15 times as compared with the case where the rotation period is 100 mS (10 Hz). For this reason, the influence between the different detection timings in the phase current detection for two phases within one carrier cycle also has a 15-fold effect on the position detection. Therefore, the present invention that can reduce the interval between the different detection timings in the phase current detection is particularly effective when the rotational speed of the motor is high.

(実施の形態6)
図34に、図2に破線で示した位相30度〜90度における1キャリア周期内での上アームスイッチング素子U,V,WのON期間(Duty)を中央から左右対称に表示している。U相の上アームスイッチング素子UのON期間を細実線で表わし、V相の上アームスイッチング素子VのON期間を中実線で表わし、W相の上アームスイッチング素子WのON期間を太実線で表わしている。これは、一般的に、マイコンのタイマ機能により具現化される。電流センサ6による電流検出が可能となる期間を検出期間として、実線矢印で表示し、実線矢印近傍に検出される電流がどの相の電流かを示す。この場合、U相の相電流の検出期間をU、V相の相電流の検出期間をVと表示している。同様に、図35に、最大変調100%の場合を示す。
(Embodiment 6)
In FIG. 34, the ON periods (Duty) of the upper arm switching elements U, V, and W within one carrier period in the phase of 30 to 90 degrees indicated by the broken line in FIG. 2 are displayed symmetrically from the center. The ON period of the U-phase upper arm switching element U is represented by a thin solid line, the ON period of the V-phase upper arm switching element V is represented by a solid solid line, and the ON period of the W-phase upper arm switching element W is represented by a thick solid line. ing. This is generally realized by the timer function of the microcomputer. A period in which current detection by the current sensor 6 can be performed is set as a detection period, and is indicated by a solid line arrow, and indicates a phase of the current detected in the vicinity of the solid line arrow. In this case, the detection period of the U-phase current is indicated as U, and the detection period of the V-phase current is indicated as V. Similarly, FIG. 35 shows a case where the maximum modulation is 100%.

位相60度において、U相の相電流検出の従来のタイミングを縦の白矢印で、V相の相電流検出の従来のタイミングを縦の横線矢印で示している。この場合、従来のタイミングとは、検出期間左端での相電流検出を例にしている。図34と図35を比較すると、図35の最大変調100%の場合は、図34の最大変調50%の場合より、相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔(縦の白矢印と縦の横線矢印との間隔)が大きい。そのため、相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔を小さくできる本発明は、変調が高い場合において特にその効果が大きい。この場合、W相が中間通電相となる。   At the phase of 60 degrees, the conventional timing of U-phase phase current detection is indicated by a vertical white arrow, and the conventional timing of V-phase phase current detection is indicated by a vertical horizontal arrow. In this case, the conventional timing is an example of phase current detection at the left end of the detection period. Comparing FIG. 34 and FIG. 35, in the case of the maximum modulation of 100% in FIG. 35, the interval between the different detection timings (vertical white arrow and vertical horizontal line) in the case of the maximum modulation of 50% in FIG. The distance between the arrows is large. Therefore, the present invention that can reduce the interval between different detection timings in phase current detection is particularly effective when the modulation is high. In this case, the W phase is an intermediate energized phase.

図36に、最大変調50%の2相変調の波形を、U相端子電圧41、V相端子電圧42、W相端子電圧43、中性点電圧29に関し示す。このモータ端子電圧はモータへの印加電圧に等しい。2相変調においては、変調度が上がるにつれ100%の方向に伸びる。図37に、図36に破線で示した位相90度〜150度における1キャリア周期内での上アームスイッチング素子U,V,WのON期間(Duty)を中央から左右対称に表示している。表記事項は図34、図35と同様である。図38に、最大変調100%の場合を示す。   FIG. 36 shows two-phase modulation waveforms with a maximum modulation of 50% with respect to the U-phase terminal voltage 41, the V-phase terminal voltage 42, the W-phase terminal voltage 43, and the neutral point voltage 29. This motor terminal voltage is equal to the voltage applied to the motor. In the two-phase modulation, it increases in the direction of 100% as the modulation degree increases. In FIG. 37, the ON periods (Duty) of the upper arm switching elements U, V, and W within one carrier period in the phase of 90 to 150 degrees indicated by the broken line in FIG. 36 are displayed symmetrically from the center. The notation items are the same as those in FIGS. FIG. 38 shows a case where the maximum modulation is 100%.

位相120度において、U相の相電流検出の従来のタイミングを縦の白矢印で、W相の相電流検出の従来のタイミングを縦の黒矢印で示している。図38の最大変調100%の場合は、図37の最大変調50%の場合より、相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔(縦の白矢印と縦の黒矢印との間隔)が大きい。そのため、相電流検出における異なる検出タイミング間の間隔を小さくできる本発明は、変調が高い場合において特にその効果が大きい。これは、上記3相変調の場合と同じである。尚、上記2相変調において、0%であるW相(固定相)が最小通電相となり、V相が中間通電相となる。   At the phase of 120 degrees, the conventional timing for detecting the U-phase current is indicated by a vertical white arrow, and the conventional timing for detecting the W-phase current is indicated by a vertical black arrow. In the case of the maximum modulation of 100% in FIG. 38, the interval between the different detection timings in the phase current detection (the interval between the vertical white arrow and the vertical black arrow) is larger than in the case of the maximum modulation of 50% in FIG. Therefore, the present invention that can reduce the interval between different detection timings in phase current detection is particularly effective when the modulation is high. This is the same as in the case of the three-phase modulation. In the two-phase modulation, the W phase (stationary phase) of 0% is the minimum energized phase, and the V phase is the intermediate energized phase.

(実施の形態7)
当該実施の形態は、上記各実施の形態において、電流センサ6による相電流検出を、キャリア周期の前半及び後半において行い、それらの平均を演算するものである。キャリア周期内における当該電流検出のタイミングは、位相により変化する。このとき、キャリア周期の前半と後半とでは、逆方向に変化する。図34、図35、図37、図38において、キャリア周期前半の電流検出タイミングを白菱形で、同後半の電流検出タイミングを黒菱形で示している。上記の如く、電流検出のタイミングが変化するのがわかる。
(Embodiment 7)
In this embodiment, the phase current detection by the current sensor 6 is performed in the first half and the second half of the carrier cycle in each of the above embodiments, and the average is calculated. The current detection timing within the carrier period varies depending on the phase. At this time, the first half and the second half of the carrier cycle change in opposite directions. 34, 35, 37, and 38, the current detection timing in the first half of the carrier cycle is indicated by a white rhombus, and the current detection timing in the second half is indicated by a black rhombus. It can be seen that the current detection timing changes as described above.

このため、位相により、キャリア周期内における電流検出のタイミングが異なることとなり、位置検出、電流検出の精度が低下してしまう。位相と、検出位置、検出電流値が正確に一致しない。このことへの対応として、相電流検出をキャリア周期の前半(白菱形)及び後半(黒菱形)において行い、それらの平均を演算する。これにより、キャリア周期中央での相電流検出に相当する値を得られる。即ち、常に、キャリア周期中央における(相当する)相電流値を得られることになり、位置検出、電流検出の精度を向上できる。   For this reason, the timing of current detection in the carrier cycle differs depending on the phase, and the accuracy of position detection and current detection is reduced. The phase, detection position, and detection current value do not match exactly. In response to this, phase current detection is performed in the first half (white rhombus) and the second half (black rhombus) of the carrier period, and the average is calculated. As a result, a value corresponding to the phase current detection at the center of the carrier period can be obtained. That is, the phase current value (corresponding) at the center of the carrier period can always be obtained, and the accuracy of position detection and current detection can be improved.

尚、上記各実施の形態において、直流電源をバッテリーとしたが、これに限るものではなく、商用交流電源を整流した直流電源などでもよい。モータ11をセンサレスDCブラシレスモータとしたが、リラクタンスモータ、誘導モータ等にも適用できる。正弦波駆動以外にも適用できる。また、2相変調においても、上記の如く、固定相を最小通電相とし、キャリア周期内の前半と後半の電流が連続している場合として、適用できる。また、100%の固定相を最大通電相としても良い。   In each of the above embodiments, the DC power source is a battery. However, the present invention is not limited to this, and a DC power source rectified from a commercial AC power source may be used. Although the motor 11 is a sensorless DC brushless motor, it can also be applied to a reluctance motor, an induction motor, or the like. It can be applied to other than sine wave drive. Also, the two-phase modulation can be applied when the stationary phase is the minimum energized phase and the current in the first half and the second half in the carrier cycle are continuous as described above. Further, a 100% stationary phase may be the maximum energized phase.

以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、2相分の相電流を検出するための異なる検出タイミング間が必要最小限となり、相電流、磁石回転子の位置を正確に検出することができるので、各種民生用製品、各種産業用機器に適用できる。負荷としてモータ以外の交流機器にも適用可能である。   As described above, the inverter device according to the present invention can minimize the interval between different detection timings for detecting phase currents for two phases, and can accurately detect the phase current and the position of the magnet rotor. Therefore, it can be applied to various consumer products and various industrial equipment. The load can be applied to AC devices other than motors.

本発明の実施の形態1に係るインバータ装置とその周辺の電気回路図The inverter apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention, and its surrounding electric circuit diagram 3相変調の最大変調50%における各相の変調を示す波形図Waveform diagram showing modulation of each phase at maximum modulation 50% of three-phase modulation キャリア周期における通電タイミングチャートEnergization timing chart in carrier cycle 中間通電相が−電流の場合における通電期間(a)の電流経路を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing current path of energization period (a) when intermediate energization phase is -current 同通電期間(b)の電流経路を示す電気回路図Electric circuit diagram showing current path in same energization period (b) 同通電期間(c)の電流経路を示す電気回路図Electric circuit diagram showing current path in same energization period (c) 同通電期間(d)の電流経路を示す電気回路図Electric circuit diagram showing current path in same energization period (d) 同キャリア周期内で直流電源ラインに流れる直流電流波形図DC current waveform diagram flowing in the DC power line within the same carrier cycle 中間通電相が+電流の場合における通電期間(a)の電流経路を示す電気回路図Electrical circuit diagram showing current path in energization period (a) when intermediate energization phase is + current 同通電期間(b)の電流経路を示す電気回路図Electric circuit diagram showing current path in same energization period (b) 同通電期間(c)の電流経路を示す電気回路図Electric circuit diagram showing current path in same energization period (c) 同通電期間(d)の電流経路を示す電気回路図Electric circuit diagram showing current path in same energization period (d) 同キャリア周期内で直流電源ラインに流れる直流電流波形図DC current waveform diagram flowing in the DC power line within the same carrier cycle デッドタイムを含む通電タイミングチャートEnergization timing chart including dead time 中間通電相が−電流の場合におけるU相電流の下アームから上アームへの移行状態図Transition diagram of the U-phase current from the lower arm to the upper arm when the intermediate energized phase is -current 同V相電流の下アームから上アームへの移行状態図Transition diagram of the V-phase current from the lower arm to the upper arm 同W相電流の下アームから上アームへの移行状態図Transition state diagram from lower arm to upper arm of W phase current 同W相電流の上アームから下アームへの移行状態図Transition state diagram from upper arm to lower arm of W phase current 同V相電流の上アームから下アームへの移行状態図Transition state diagram of the V-phase current from the upper arm to the lower arm 同U相電流の上アームから下アームへの移行状態図Transition diagram of the U-phase current from the upper arm to the lower arm 中間通電相が+電流の場合におけるU相電流の下アームから上アームへの移行状態図Transition diagram of the U-phase current from the lower arm to the upper arm when the intermediate energized phase is + current 同V相電流の下アームから上アームへの移行状態図Transition diagram of the V-phase current from the lower arm to the upper arm 同W相電流の下アームから上アームへの移行状態図Transition state diagram from lower arm to upper arm of W phase current 同W相電流の上アームから下アームへの移行状態図Transition state diagram from upper arm to lower arm of W phase current 同V相電流の上アームから下アームへの移行状態図Transition state diagram of the V-phase current from the upper arm to the lower arm 同U相電流の上アームから下アームへの移行状態図Transition diagram of the U-phase current from the upper arm to the lower arm 中間通電相が−電流の場合におけるキャリア周期内前半での直流電流検出タイミング説明図DC current detection timing explanatory diagram in the first half of the carrier cycle when the intermediate energized phase is -current 同キャリア周期内後半での直流電流検出タイミング説明図DC current detection timing explanatory diagram in the latter half of the same carrier cycle 中間通電相が+電流の場合におけるキャリア周期内前半での直流電流検出タイミング説明図DC current detection timing explanatory diagram in the first half of the carrier cycle when the intermediate energized phase is + current 同キャリア周期内後半での直流電流検出タイミング説明図DC current detection timing explanatory diagram in the latter half of the same carrier cycle 本発明の実施の形態2に係る、直流電流検出タイミングを中間通電相の電流の向きにより選択するフローチャートThe flowchart which selects the direct current detection timing based on the direction of the electric current of an intermediate energization phase based on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る、直流電流検出タイミングを中間通電相の電流の向きにより選択するフローチャートThe flowchart which selects the direct current detection timing based on the direction of the electric current of an intermediate energization phase based on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る、直流電流検出タイミングを中間通電相の電流の向き、基準がONかOFFかにより選択するフローチャートThe flowchart which selects the direct current detection timing based on the direction of the electric current of an intermediate | middle energized phase, and a reference | standard is ON or OFF based on Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態6乃至7に係る、最大変調50%3相変調における説明図Explanatory drawing in the maximum modulation 50% three-phase modulation according to Embodiments 6 to 7 of the present invention 本発明の実施の形態6乃至7に係る、最大変調100%3相変調における説明図Explanatory drawing in the maximum modulation 100% three-phase modulation according to Embodiments 6 to 7 of the present invention 2相変調の最大変調50%における各相の変調を示す波形図Waveform diagram showing modulation of each phase at maximum modulation 50% of two-phase modulation 本発明の実施の形態6乃至7に係る、最大変調50%2相変調における説明図Explanatory drawing in the maximum modulation 50% two-phase modulation according to Embodiments 6 to 7 of the present invention 本発明の実施の形態6乃至7に係る、最大変調100%2相変調における説明図Explanatory drawing in the maximum modulation 100% two-phase modulation according to Embodiments 6 to 7 of the present invention 電源ラインの電流センサで相電流を検出するインバータ装置とその周辺の電気回路図Inverter device that detects phase current with current sensor of power line and electrical circuit diagram around it 3相変調の最大変調50%における各相の変調を示す波形図Waveform diagram showing modulation of each phase at maximum modulation 50% of three-phase modulation キャリア周期における通電タイミングチャートEnergization timing chart in carrier cycle キャリア周期内で直流電源ラインに流れる直流電流波形図DC current waveform diagram flowing in the DC power supply line within the carrier cycle 2相分の相電流を検出するタイミングの説明図Explanatory drawing of timing to detect phase current for two phases

符号の説明Explanation of symbols

1 バッテリー
2 スイッチング素子
3 ダイオード
4 固定子巻線
5 磁石回転子
6 電流センサ
7 制御回路
10 インバータ回路
11 センサレスDCブラシレスモータ
20 インバータ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery 2 Switching element 3 Diode 4 Stator winding 5 Magnet rotor 6 Current sensor 7 Control circuit 10 Inverter circuit 11 Sensorless DC brushless motor 20 Inverter device

Claims (7)

直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路間の電流を検出する電流センサと、前記インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させる制御回路とを備え、前記制御回路は、ON時間が2番目となる上アームスイッチング素子へのON信号もしくはOFF信号を基準とし、その基準前後のタイミングにて前記電流センサにより2相分の相電流を検出するインバータ装置において、前記基準前後のタイミングを、前記インバータ回路と前記モータ間の電流の向きがモータから流れ出る場合はモータへ流れこむ場合に比較し、
前記基準前後のタイミングが、ON信号を基準とする場合には進め、OFF信号を基準とする場合には遅らすことを特徴とするインバータ装置。
An inverter circuit comprising an upper arm switching element connected to the positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to the negative side; a current sensor for detecting a current between the DC power source and the inverter circuit; and the inverter The circuit includes a control circuit that outputs an alternating current to the motor by energizing PWM modulation, and the control circuit is based on the ON signal or OFF signal to the upper arm switching element whose ON time is second, before and after the reference In the inverter device that detects the phase currents for two phases by the current sensor at the timing of, when the current direction between the inverter circuit and the motor flows out from the motor, the timing before and after the reference flows into the motor Compared to
An inverter device characterized in that the timing before and after the reference is advanced when an ON signal is used as a reference, and is delayed when an OFF signal is used as a reference .
前記電流の向きは、モータへの電流の位相により判定する請求項1に記載のインバータ装置。 The inverter device according to claim 1 , wherein the direction of the current is determined by a phase of a current to the motor. 前記電流の向きは、モータへの印加電圧の位相により判定する請求項1に記載のインバータ装置。 The inverter device according to claim 1 , wherein the direction of the current is determined by a phase of a voltage applied to the motor. 前記制御回路は、モータの回転数が高い場合に、前記電流センサによる相電流検出を行う請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。 The said control circuit is an inverter apparatus as described in any one of Claims 1-3 which performs a phase current detection by the said current sensor, when the rotation speed of a motor is high. 前記制御回路は、PWM変調の変調が高い場合に、前記電流センサによる相電流検出を行う請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。 The inverter device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the control circuit performs phase current detection by the current sensor when PWM modulation is high. 前記制御回路は、前記電流センサによる相電流検出を、キャリア周期の前半及び後半において行い、それらの平均を演算する請求項1から請求項5のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。 6. The inverter device according to claim 1 , wherein the control circuit performs phase current detection by the current sensor in a first half and a second half of a carrier cycle and calculates an average thereof. 電動圧縮機のモータを駆動する請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
The inverter apparatus as described in any one of Claims 1-6 which drives the motor of an electric compressor.
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