JP4814740B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
インバータ回路からの出力が各相すべてがHiの期間中に仮想中性点電圧(Hi)を検出し、さらに、インバータ回路からの出力が各相すべてがLoの期間中に仮想中性点電圧(Lo)を検出し、各相の出力デューティを次式に基づく演算により可変制御することを特徴とするものからなる。
出力デューティ=目標出力電圧/(検出仮想中性点電圧(Hi)−検出仮想中性点電圧(Lo))
ここで、出力Loの状態とは前記パルス列状の疑似交流電圧が最低電圧値を示している状態であり、出力Hiの状態とは前記パルス列状の疑似交流電圧が最高電圧値を示している状態である。
ここで、出力Hiの状態とは前記パルス列状の疑似交流電圧が最高電圧値を示している状態である。
出力デューティ=目標出力電圧/(検出仮想中性点電圧(Hi)−検出仮想中性点電圧(Lo))
ここで、出力Loの状態とは前記パルス列状の疑似交流電圧が最低電圧値を示している状態である。
図1は、本発明の一実施態様に係るインバータ装置を示しており、とくに電力供給先としての3相モータ(たとえば、車両用空調装置における圧縮機に内蔵される3相ブラシレスモータ)へパルス列状の疑似交流電圧を出力するモータ駆動電源回路として構成した場合を示している。図1において、1はインバータ装置を示しており、該インバータ装置1には、一対のスイッチング素子(2aおよび2b、2cおよび2d、2eおよび2f)を直列に接続した素子組を、直流電源3(たとえば、バッテリー)に対し、複数組(本実施態様では、3組)並列に接続して、直流電源3の直流電圧をパルス列状の疑似交流電圧に変換して出力するインバータ回路4が構成されている。インバータ回路4には、上記疑似交流電圧をパルス変調により調整可能なPWM発生器5を含む出力制御回路としてのモータ3相出力制御回路6が接続されている。インバータ回路4からの3相の各出力相U、V、Wは、モータ7(たとえば3相ブラシレスモータ、ただし、疑似交流電圧印加により駆動できる他のあらゆるモータも可能である。)の対応する極へと接続され、所定の電圧が印加されてモータ7が所定の回転数で駆動されるようになっている。モータ7へは、パルス列状の疑似交流電圧が出力され、このパルス列状の疑似交流電圧の平均電圧が、モータ7に印加される実効電圧となり、モータ7は、その実効電圧に対応する回転数で回転駆動される。
図2においては、仮想中性点電圧(Hi)が、インバータ回路4からの3相のU、V、W出力相すべてがHiの期間中に検出されるようになっている。また、図示例では、仮想中性点電圧(Lo)が、インバータ回路4からの3相のU、V、W出力相すべてがLoの期間中に検出されるようになっている。このようなタイミングで検出すると、次の(直後の)タイミングでの出力デューティの制御にフィードバックすることが可能になり、迅速かつ高精度の制御が可能になる。
3相がHiの状態における出力時には、各相の出力電圧Vu、Vv、Vwは、
Vu=Vcc-Vu'(IGBT, Di)、
Vv=Vcc-Vv'(IGBT, Di)、
Vw=Vcc-Vw'(IGBT, Di)、
で表され、3相がLoの状態における出力時には、各相の出力電圧Vu、Vv、Vwは、
Vu=-Vu'(IGBT,Di) 、
Vv=-Vv'(IGBT,Di)、
Vw=-Vw'(IGBT, Di) 、
で表される。ここで、
Vu' 、Vv' 、Vw' はスイッチング素子のダイオードやパワートランジスタの電圧降下成分を表しており、IGBTはパワートランジスタのドロップ電圧、Diはダイオードのドロップ電圧を表している。
3相Hi運転時に本発明における出力回路上に出力される電圧値は、
Vhi =1/3(Vu+Vv+Vw)
=Vcc-1/3[Vu'(IGBT, Di) +Vv'(IGBT, Di) +Vw'(IGBT, Di)]
となり、
3相Lo出力時に本発明における出力回路上に出力される電圧値は、
Vlo =1/3(Vu+Vv+Vw)
=-1/3[Vu'(IGBT, Di) +Vv'(IGBT, Di) +Vw'(IGBT, Di)]
となる。
そして、本発明における電圧検出回路8で仮想中性点電圧を検出することにより、パワートランジスタをオンさせたとき、オフさせたときのスイッチング素子による電圧降下を考慮した、モータ7に印加できる平均の電位差を求めることができるようになり、簡単な方法で、出力電圧を検出することができるようになる。
U相DUTY値=Vu(U相の印加したい電圧値)/Vcc 、
V相DUTY値=Vv(V相の印加したい電圧値)/Vcc 、
W相DUTY値=Vw(W相の印加したい電圧値)/Vcc 、
により、各相のDUTYを計算し、出力すれば、印加したい電圧を矩形パルス列にして、モータ7に目標の電圧を印加することができるようになる。
まず、図2に示したタイミングで仮想中性点電圧を検出するために、3相ともHi出力か否かが判断され、そうである場合には仮想中性点電圧を検出して仮想中性点電圧(Hi)を取得し、そうでない場合には仮想中性点電圧を検出して仮想中性点電圧(Lo)を取得する。そして、モータ電圧としての平均電圧値を、(仮想中性点電圧(Hi)−仮想中性点電圧(Lo))によって求め、そのモータ電圧を用いて、出力デューティ(U相)を目標印加電圧(U相)/モータ電圧で計算する。計算された出力デューティ(U相)をPWM発生器に出力し、U相の出力電圧が目標印加電圧となるように制御される。同様にV相とW相の出力電圧が目標印加電圧となるように制御され、モータ7への出力電圧(実効電圧)が目標値になるように精度よく制御される。このフローによる検出、演算が、実質的に常時繰り返し行われる。
2a、2b、2c、2d、2e、2f スイッチング素子
3 直流電源
4 インバータ回路
5 PWM発生器
6 モータ3相出力制御回路
7 電力供給先としてのモータ
8 電圧検出回路
9 仮想中性点
10 演算装置
Claims (4)
- 一対のスイッチング素子を直列に接続した素子組を、直流電源に対し、複数組並列に接続して、前記直流電源の直流電圧を、パルス列状の複数相の疑似交流電圧に変換して出力するインバータ回路を構成し、該インバータ回路に、各相の前記疑似交流電圧をパルス変調により調整可能なPWM発生器を含む出力制御回路を接続し、前記インバータ回路からの出力電圧を、電力供給先に印加するインバータ装置において、前記電力供給先への出力電圧の各相の平均電圧を、インバータ回路と電力供給先との間に設けた電圧検出回路における各相を接続した共通点での電圧を検出することにより、前記電力供給先における中性点電圧に対応する仮想中性点電圧として検出し、検出した仮想中性点電圧を、前記PWM発生器による各相の出力デューティの制御にフィードバックすることにより、前記インバータ回路からの各相の出力電圧が目標出力電圧となるように制御するにあたり、
インバータ回路からの出力が各相すべてがHiの期間中に仮想中性点電圧(Hi)を検出し、さらに、インバータ回路からの出力が各相すべてがLoの期間中に仮想中性点電圧(Lo)を検出し、各相の出力デューティを次式に基づく演算により可変制御することを特徴とするインバータ装置。
出力デューティ=目標出力電圧/(検出仮想中性点電圧(Hi)−検出仮想中性点電圧(Lo))
ここで、出力Loの状態とは前記パルス列状の疑似交流電圧が最低電圧値を示している状態であり、出力Hiの状態とは前記パルス列状の疑似交流電圧が最高電圧値を示している状態である。 - 前記電力供給先がモータである、請求項1に記載のインバータ装置。
- 前記モータが圧縮機駆動用モータである、請求項2に記載のインバータ装置。
- 前記モータが、車両用空調装置の冷媒回路中に設けられる圧縮機の駆動用モータである、請求項3に記載のインバータ装置。
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