JP4942569B2 - Power converter - Google Patents
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Description
この発明は、電流検出用抵抗素子としてのシャント抵抗を備えた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a shunt resistor as a current detection resistor element.
三相インバータの電流検出装置として、三相インバータの各相の下アーム素子と直流電源負極側との間に設けられるシャント抵抗の電圧降下に基づいて各相の電流値を検出するシャント電流検出方式が、構成が簡単で低コストの方式として知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a current detector for a three-phase inverter, a shunt current detection system that detects the current value of each phase based on the voltage drop of a shunt resistor provided between the lower arm element of each phase of the three-phase inverter and the DC power supply negative electrode side However, it is known as a low-cost system with a simple configuration (see, for example, Patent Document 1).
従来のパルス幅変調方式の三相インバータでは、各相の下アーム素子と直流電源負極側との間に設けられる電流検出用抵抗素子としてのシャント抵抗に無視できない電力損失が発生するという問題点があった。また、スイッチング素子のスイッチング頻度が高いとスイッチング損失が大きくなることは避けられないという問題点もあった。この発明は、上記のような問題点を解決されたものであり、電流検出用抵抗素子やスイッチング素子による電力損失を低減できる電力変換装置を得ることを目的とする。 In the conventional pulse width modulation type three-phase inverter, there is a problem that a power loss that cannot be ignored occurs in a shunt resistor as a current detecting resistance element provided between the lower arm element of each phase and the DC power source negative electrode side. there were. Further, when the switching frequency of the switching element is high, the switching loss is inevitably increased. The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a power conversion device that can reduce power loss due to a current detecting resistance element and a switching element.
この発明に係る電力変換装置においては、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とが直列接続され上記上アームのスイッチング素子が上記直流電源の正極側に接続されるとともに上記下アームのスイッチング素子が上記直流電源の負極側に接続される三相分のアーム回路、上記三相分のアーム回路のうちの少なくとも二相分の上記下アームのスイッチング素子にそれぞれ直列に挿入され上記下アームのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出用抵抗素子、及び上記電流に基づいて生成された三相の電圧指令波信号と搬送波とを比較してパルス幅変調により上記上アーム及び下アームのスイッチング素子をオンオフ制御するものであって上記三相の電圧指令波信号を正の方向に等しくシフトする制御装置を備えたものである。 In the power converter according to the present invention, the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm are connected in series, the switching element of the upper arm is connected to the positive electrode side of the DC power supply, and the switching element of the lower arm Is connected in series to the switching element of the lower arm for at least two phases of the arm circuit for three phases connected to the negative electrode side of the DC power source and the arm circuit for the three phases, respectively. A current detection resistor element for detecting a current flowing through the element, and a switching element for the upper arm and the lower arm by pulse width modulation by comparing a three-phase voltage command wave signal generated based on the current and a carrier wave. Provided with a control device for on / off control and shifting the three-phase voltage command wave signal equally in the positive direction It is intended.
また、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とが直列接続され上記上アームのスイッチング素子が上記直流電源の正極側に接続されるとともに上記下アームのスイッチング素子が上記直流電源の負極側に接続される三相分のアーム回路、上記三相分のアーム回路のうちの少なくとも二相分の上記下アームのスイッチング素子にそれぞれ直列に挿入され上記下アームのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出用抵抗素子、及び上記電流に基づいて生成された三相の電圧指令波信号と搬送波とを比較してパルス幅変調により上記上アーム及び下アームのスイッチング素子をオンオフ制御するものであって各瞬間において上記三相の電圧指令波信号のうちの最大のものが上記搬送波の山の大きさと等しくなるように上記三相の電圧指令波信号を正の方向に等しくシフトする場合の上記各スイッチング素子のスイッチング損失と上記電流検出用抵抗素子の電力損失との総和と、上記三相の電圧指令波信号のうちの最小のものが上記搬送波の谷の大きさと等しくなるように上記三相の電圧指令波信号を負の方向に等しくシフトする場合の上記各スイッチング素子のスイッチング損失と上記電流検出用抵抗素子の電力損失との総和とを比較して、上記総和が小さくなる方を選択して上記三相の電圧指令波信号を等しくシフトするシフト方向選択制御装置を備えたものである。 Further, the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm are connected in series, the switching element of the upper arm is connected to the positive side of the DC power supply, and the switching element of the lower arm is connected to the negative side of the DC power supply. A current for detecting a current flowing through the lower arm switching element inserted in series in the lower arm switching element for at least two phases of the three phase arm circuit to be connected A resistance element for detection, and a three-phase voltage command wave signal generated based on the current and a carrier wave are compared, and the switching elements of the upper arm and the lower arm are controlled on and off by pulse width modulation. The maximum of the three-phase voltage command wave signals at the moment is equal to the peak of the carrier wave When the three-phase voltage command wave signal is shifted equally in the positive direction, the sum of the switching loss of each switching element and the power loss of the current detection resistor element, and the three-phase voltage command wave signal Switching loss of each switching element and power of the current detecting resistor element when the three-phase voltage command wave signal is shifted in the negative direction so that the minimum of the carrier wave is equal to the size of the valley of the carrier wave A shift direction selection control device is provided that compares the total sum with loss and selects the one with the smaller total sum to shift the three-phase voltage command wave signals equally.
この発明に係る電力変換装置においては、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とが直列接続され上記上アームのスイッチング素子が上記直流電源の正極側に接続されるとともに上記下アームのスイッチング素子が上記直流電源の負極側に接続される三相分のアーム回路、上記三相分のアーム回路のうちの少なくとも二相分の上記下アームのスイッチング素子にそれぞれ直列に挿入され上記下アームのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出用抵抗素子、及び上記電流に基づいて生成された三相の電圧指令波信号と搬送波とを比較してパルス幅変調により上記上アーム及び下アームのスイッチング素子をオンオフ制御するものであって上記三相の電圧指令波信号を正の方向に等しくシフトする制御装置を備えたものであるので、三相の電圧指令波信号を正の方向に等しくシフトすることにより、三相の線間電圧を保ったまま、下アームのスイッチング素子の通流期間すなわち電流検出用抵抗素子の通流期間を短くできるので、電流検出用抵抗素子の電力損失を低減できる。 In the power converter according to the present invention, the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm are connected in series, the switching element of the upper arm is connected to the positive electrode side of the DC power supply, and the switching element of the lower arm Is connected in series to the switching element of the lower arm for at least two phases of the arm circuit for three phases connected to the negative electrode side of the DC power source and the arm circuit for the three phases, respectively. A current detection resistor element for detecting a current flowing through the element, and a switching element for the upper arm and the lower arm by pulse width modulation by comparing a three-phase voltage command wave signal generated based on the current and a carrier wave. Provided with a control device for on / off control and shifting the three-phase voltage command wave signal equally in the positive direction Therefore, by shifting the three-phase voltage command wave signal equally in the positive direction, while maintaining the three-phase line voltage, the conduction period of the lower arm switching element, that is, the current detection resistor element Since the current passing period can be shortened, the power loss of the current detection resistor element can be reduced.
また、上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子とが直列接続され上記上アームのスイッチング素子が上記直流電源の正極側に接続されるとともに上記下アームのスイッチング素子が上記直流電源の負極側に接続される三相分のアーム回路、上記三相分のアーム回路のうちの少なくとも二相分の上記下アームのスイッチング素子にそれぞれ直列に挿入され上記下アームのスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出用抵抗素子、及び上記電流に基づいて生成された三相の電圧指令波信号と搬送波とを比較してパルス幅変調により上記上アーム及び下アームのスイッチング素子をオンオフ制御するものであって各瞬間において上記三相の電圧指令波信号のうちの最大のものが上記搬送波の山の大きさと等しくなるように上記三相の電圧指令波信号を正の方向に等しくシフトする場合の上記各スイッチング素子のスイッチング損失と上記電流検出用抵抗素子の電力損失との総和と、上記三相の電圧指令波信号のうちの最小のものが上記搬送波の谷の大きさと等しくなるように上記三相の電圧指令波信号を負の方向に等しくシフトする場合の上記各スイッチング素子のスイッチング損失と上記電流検出用抵抗素子の電力損失との総和とを比較して、上記総和が小さくなる方を選択して上記三相の電圧指令波信号を等しくシフトするシフト方向選択制御装置を備えたものであるので、両者のうち損失の小さい方を選択することにより、電力変換装置の電力損失をより小さくできる。 Further, the switching element of the upper arm and the switching element of the lower arm are connected in series, the switching element of the upper arm is connected to the positive side of the DC power supply, and the switching element of the lower arm is connected to the negative side of the DC power supply. A current for detecting a current flowing through the lower arm switching element inserted in series in the lower arm switching element for at least two phases of the three phase arm circuit to be connected A resistance element for detection, and a three-phase voltage command wave signal generated based on the current and a carrier wave are compared, and the switching elements of the upper arm and the lower arm are controlled on and off by pulse width modulation. The maximum of the three-phase voltage command wave signals at the moment is equal to the peak of the carrier wave When the three-phase voltage command wave signal is shifted equally in the positive direction, the sum of the switching loss of each switching element and the power loss of the current detection resistor element, and the three-phase voltage command wave signal Switching loss of each switching element and power of the current detecting resistor element when the three-phase voltage command wave signal is shifted in the negative direction so that the minimum of the carrier wave is equal to the size of the valley of the carrier wave Compared with the total loss, the shift direction selection control device that selects the smaller total sum and shifts the three-phase voltage command wave signal equally is used. By selecting the smaller one, the power loss of the power converter can be further reduced.
実施の形態1.
図1〜図6は、この発明の実施の形態1を示すものであり、図1は電力変換装置の構成図、図2はPWM制御部の構成図、図3は電圧補正部の動作を示すフローチャート、図4は電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図、図5は従来の電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図、図6はU相のシャント抵抗の電圧波形をこの実施の形態の電力変換装置と従来の電力変換装置とを比較して示す比較波形図である。
1 to 6 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of a power converter, FIG. 2 is a configuration diagram of a PWM control unit, and FIG. 3 is an operation of a voltage correction unit. FIG. 4 is a waveform diagram showing the operation waveform of each part of the power converter, FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation waveform of each part of the conventional power converter, and FIG. 6 shows the voltage waveform of the U-phase shunt resistor. It is a comparison waveform diagram which compares and shows the power converter device of the form of this, and the conventional power converter device.
図1において、直流電源1に電力変換装置11を介してモータ3が接続されている。電力変換装置11は、平滑コンデンサ2、電流検出用抵抗素子であるシャント抵抗4,5,6、PWM制御部7、電流検出部8、モータ制御部9、電圧指令補正部10、上アームのスイッチング素子Qu,Qv,Qw、下アームのスイッチング素子Qx,Qy,Qzを有する。上アームのスイッチング素子Quと下アームのスイッチング素子Qxとが直列に接続され、上アームのスイッチング素子Qvと下アームのスイッチング素子Qyzとが直列に接続され、上アームのスイッチング素子Qwと下アームのスイッチング素子Qzとが直列に接続され、この発明における3相分のアーム回路を構成している。スイッチング素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy,Qzは、例えば電界効果トランジスタが用いられる。なお、PWM制御部7、モータ制御部9、電圧指令補正部10がこの発明における制御装置である。平滑コンデンサ2は直流電源1に接続され、直流電力は電力変換装置11においてスイッチング素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy,Qzをスイッチングすることにより交流電力に変換され、モータ3に供給される。
In FIG. 1, a motor 3 is connected to a
電流検出部8は、シャント抵抗4,5,6に生じる電圧vRu,vRv,vRwと、シャント抵抗の抵抗値と、PWM制御部7が出力するゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy及びGzとに基づいて、U相〜W相のモータ電流iu,iv,iwを検出する。モータ制御部9は、検出したモータ電流iu,iv,iwと外部から与えられる速度指令f*に基づき、U相の交流電圧指令波信号eu、V相の交流電圧指令波信号ev、及びW相の交流電圧指令波信号ewを出力する。電圧指令補正部10では、モータ制御部9の出力であるU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewに対して所定の補正を行い、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwを出力する。
The current detection unit 8 includes voltages vRu, vRv, and vRw generated in the
PWM制御部7は、図2に示すように搬送波発生部101、U相比較部102、V相比較部103、W相比較部104、及び反転部105,106,107を有する。搬送波発生部101は、搬送波周波数指令に基づいて、周波数fcの三角波である搬送波Cを出力する。ゲート信号Guを出力するU相比較部102は、補正後電圧指令波信号ehuと搬送波Cを比較して、補正後電圧指令波信号ehuが大きい時はHレベルを出力し、小さい時はLレベルを出力する。また、ゲート信号Gxを出力する反転部105は、ゲート信号GuがLレベルのときHレベルを出力し、ゲート信号GuがHレベルのときLレベルを出力する。
The
同様に、ゲート信号Gvを出力するV相比較部103は、補正後電圧指令波信号ehvと搬送波Cを比較して、補正後電圧指令波信号ehvが大きいときはHレベルを出力し、小さい時はLレベルを出力する。また、ゲート信号Gyを出力する反転部106は、ゲート信号GvがLレベルのときHレベルを出力し、ゲート信号GvがHレベルのときLレベルを出力する。さらに、ゲート信号Gwを出力するW相比較部104は、補正後電圧指令波信号ehwと搬送波Cを比較して、補正後電圧指令波信号ehwが大きいときはHレベルを出力し、小さいときはLレベルを出力する。また、ゲート信号Gzを出力する反転部107は、ゲート信号GwがLレベルのときHレベルを出力し、ゲート信号GwがHレベルのときLレベルを出力する。
PWM制御部7は以上のようなゲート信号Gu,Gv,Gw,Gx,Gy、及びGzを出力し、スイッチング素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy、及びQzのスイッチングを制御する。
Similarly, the V-
The
ここで、電圧指令補正部10の動作を、図3のフローチャートにより説明する。まず、オフセットEoffsetを正の所定の電圧E0に設定する(ステップS11)。次に、U相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewに等しく一定値である正のオフセットEoffset(=E0)を加えて、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwを出力する(ステップS12)。
Here, the operation of the voltage
次に、PWM制御部7の動作を説明する。図4は電力変換装置の各部の波形を時間を横軸にして示している。各波形を、図4の上から順に説明する。図4(a)はU相〜W相の交流電圧指令波信号eu、ev、ew及び交流電圧指令波信号をパルス幅変調するための搬送波C及び補正後電圧指令波信号ehu〜ehw他の波形である。図4(b)は、ゲート信号Guの波形であり、U相の補正後電圧指令波信号ehuと搬送波Cを比較して補正後電圧指令波信号ehuが大きい時はHレベル、小さい時はLレベルにすることにより得られる。図4(c)はゲート信号Gxの波形であり、ゲート信号GuがHレベルのときLレベルであり、ゲート信号GuがLレベルのとき、Hレベルとなる。ゲート信号GuがHレベルの時、スイッチング素子Quがオン、スイッチング素子Qxがオフとなる。一方、ゲート信号GuがLレベルの時、スイッチング素子Quがオフ、スイッチング素子Qxがオンとなる。
Next, the operation of the
図4(d)は、ゲート信号Gvの波形であり、V相の補正後電圧指令波信号ehvと搬送波Cの比較からゲート信号Guと同様にして得られる。図4(e)はゲート信号Gyの波形である。ゲート信号Gvに対するゲート信号Gy、スイッチング素子Qv、Qyの動作は、ゲート信号Guに対するゲート信号Gx、スイッチング素子Qu、Qxの動作とそれぞれ同様である。図4(f)は、ゲート信号Gwの波形であり、W相の補正後電圧指令波信号ehwと搬送波Cの比較からゲート信号Guと同様にして得られる。図4(g)はゲート信号Gzの波形である。ゲート信号Gwに対するゲート信号Gz、スイッチング素子Qw、Qzの動作は、ゲート信号Guに対するゲート信号Gx、スイッチング素子Qu、Qxの動作とそれぞれ同様である。図4(h)は電力変換装置11からモータ3へ流れるモータ電流の波形であり、U相〜W相のモータ電流iu、iv,iwはスイッチング素子Quが接続されているU相、スイッチング素子Qvが接続されているV相、及びスイッチング素子Qwが接続されているW相にそれぞれ対応する。
FIG. 4D shows the waveform of the gate signal Gv, which is obtained in the same manner as the gate signal Gu from a comparison between the V-phase corrected voltage command wave signal ehv and the carrier wave C. FIG. 4E shows the waveform of the gate signal Gy. The operations of the gate signal Gy and the switching elements Qv and Qy with respect to the gate signal Gv are the same as the operations of the gate signal Gx and the switching elements Qu and Qx with respect to the gate signal Gu. FIG. 4F shows the waveform of the gate signal Gw, which is obtained in the same manner as the gate signal Gu from the comparison between the W-phase corrected voltage command wave signal ehw and the carrier wave C. FIG. 4G shows the waveform of the gate signal Gz. The operations of the gate signal Gz and the switching elements Qw and Qz with respect to the gate signal Gw are the same as the operations of the gate signal Gx and the switching elements Qu and Qx with respect to the gate signal Gu. FIG. 4H is a waveform of the motor current flowing from the
図4(i)は、U相のシャント抵抗4の電圧vRuの波形である。ゲート信号GxがHの時にスイッチング素子QxがオンとなりU相のシャント抵抗4にU相のモータ電流iuが流れ、U相のシャント抵抗4の抵抗値とU相のモータ電流iuの大きさの積に相当する電圧vRuが発生する。図4(j)は、V相のシャント抵抗5の電圧vRvの波形である。ゲート信号GyがHの時にスイッチング素子QyがオンとなりV相のシャント抵抗5にV相のモータ電流ivが流れ、V相のシャント抵抗5の抵抗値とV相のモータ電流ivの大きさの積に相当する電圧vRvが発生する。図4(k)は、W相のシャント抵抗6の電圧vRwの波形である。ゲート信号GzがHの時にスイッチング素子QzがオンとなりW相のシャント抵抗6にW相のモータ電流iwが流れ、W相のシャント抵抗6の抵抗値とW相のモータ電流iwの大きさの積に相当する電圧vRwが発生する。
FIG. 4I shows a waveform of the voltage vRu of the
電流検出部8では、ゲート信号に同期して電流を検出する。例えば、ゲート信号GxがHレベルとなりスイッチング素子Qxがオンの時に、シャント抵抗4が通電するので、この時にシャント抵抗4の電圧をサンプリングしてその抵抗値で除算し符号を反転させることによりU相電流Iuを検出する。V相電流Ivはゲート信号GyがHレベルとなりスイッチング素子Qyがオンしてシャント抵抗5に通電している時、W相電流Iwは、ゲート信号GzがHレベルとなりスイッチング素子Qzがオンしてシャント抵抗6に通電している時に検出する。なお、交流電圧指令波信号eu,ev,ewが等しく正の方向にシフトされても、三相電圧は出力電圧の差であるのでモータ3が直流励磁されることはない。
The current detector 8 detects a current in synchronization with the gate signal. For example, the
この実施の形態においては、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwは、モータ制御部9の出力であるU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewに等しい正のオフセットEoffsetが加えられている。これにより、ゲート信号Gu,Gv及びGwがHレベルとなる期間すなわち上アーム素子であるスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が長く、ゲート信号Gx,Gy及びGzがHレベルとなる期間すなわち下アーム素子であるスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が短くなる。その結果、図4においてシャント抵抗4,5及び6に電圧がかかる時間すなわちシャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなり、シャント抵抗の電力損失が低減される。
In this embodiment, the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, ehw are positive offsets Eoffset equal to the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, ew, which are the outputs of the
ここで、従来の電力変換装置に比して、シャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなっている状況を詳細に説明する。図5は従来のU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewに基づいて各スイッチング素子を制御する場合の各部の波形を示すものであり、図5(a)〜(k)は、図4(a)〜(k)に対応する波形図であり、図5(a)は搬送波C及び補正後電圧指令波信号ehu〜ehw他、図5(b)はゲート信号Gu、図5(c)はゲート信号Gx、図5(d)はゲート信号Gv、図5(e)はゲート信号Gy、図5(f)はゲート信号Gw、図5(g)はゲート信号Gz、図5(h)は電力変換装置からモータへ流れるU相モータ電流iu、V相モータ電流iv、及びW相モータ電流iw、図5(i)〜(k)は、U相〜W相のシャント抵抗4〜6の電圧vRu,vRv,vRwの波形である。図6は、図4(i)のU相のシャント抵抗4の電圧vRuの波形A(通電幅分をハッチングして示している)と、従来の図5(i)のU相のシャント抵抗4の電圧vRuの波形Bとを、重ねて図示したものである。図6から明らかなように、波形Bに比べ波形Aの通電時間が短くなっている。
Here, the situation where the flow time of the
実施の形態2.
図7及び図8は、実施の形態2を示すものであり、図7は電圧指令補正部の動作を示すフローチャート、図8は電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図である。この実施の形態で、実施の形態1と異なるところは、電圧指令補正部(図1参照)で行う処理である。以下、電圧指令補正部で行う処理について説明する。図7に示すように、電圧指令補正部では、各瞬間においてU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうちの最大値をEmaxとおく(ステップS21)。次に、最大値Emaxが所定の正の電圧E1と等しくなるように最大値Emaxに加えるべき値であるオフセットEoffsetを計算し(Eoffsetは時間により変化する)(ステップS22),U相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewに加えて補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwを出力する(ステップS23)。
Embodiment 2. FIG.
7 and 8 show the second embodiment, FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the voltage command correction unit, and FIG. 8 is a waveform diagram showing the operation waveforms of each unit of the power converter. In this embodiment, what is different from the first embodiment is processing performed by the voltage command correction unit (see FIG. 1). Hereinafter, processing performed by the voltage command correction unit will be described. As shown in FIG. 7, the voltage command correction unit sets the maximum value of the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, ew at each moment as Emax (step S21). Next, an offset Eoffset, which is a value to be added to the maximum value Emax, is calculated so that the maximum value Emax becomes equal to a predetermined positive voltage E1 (Eoffset varies with time) (step S22), and the U phase to the W phase In addition to the AC voltage command wave signals eu, ev, and ew, the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw are output (step S23).
ここで、図8について各部の動作波形を説明する。図8において、図8(a)は搬送波C及び補正後電圧指令波信号ehu〜ehw他、図8(b)はゲート信号Gu、図8(c)はゲート信号Gx、図8(d)はゲート信号Gv、図8(e)はゲート信号Gy、図8(f)はゲート信号Gw、図8(g)はゲート信号Gz、図8(h)は電力変換装置からモータへ流れるU相モータ電流iu、V相モータ電流iv、及びW相モータ電流iw、図8(i)〜(k)は、U相〜W相のシャント抵抗4〜6の電圧vRu,vRv,vRwの波形である。 Here, the operation waveform of each part will be described with reference to FIG. 8A, FIG. 8A shows the carrier C and the corrected voltage command wave signals ehu to ehw, etc. FIG. 8B shows the gate signal Gu, FIG. 8C shows the gate signal Gx, and FIG. The gate signal Gv, FIG. 8 (e) is the gate signal Gy, FIG. 8 (f) is the gate signal Gw, FIG. 8 (g) is the gate signal Gz, and FIG. 8 (h) is the U-phase motor that flows from the power converter to the motor. The current iu, the V-phase motor current iv, and the W-phase motor current iw, FIGS. 8 (i) to 8 (k) are waveforms of the voltages vRu, vRv, and vRw of the U-phase to W-phase shunt resistors 4-6.
図8(a)に示すように補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwは、モータ制御部9の出力であるU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうちの最大値EmaxがE1と等しくなるように等しくシフトされている。例えば、図8(a)の区間t1,t2,t3にあっては、交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうちで交流電圧指令波信号eu,ev,ewがそれぞれ最大値(最も大きい値)Emaxとなるので、各区間t1,t2,t3において、ehu,ehv,ehwがそれぞれE1となるようにシフトされている。これにより、図8(b),(d),(f)のゲート信号Gu,Gv及びGwがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が長く、図8(c),(e),(g)のゲート信号Gx,Gy及びGzがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が短くなる。その結果、図8(i)〜(k)のようにシャント抵抗4,5及び6に電圧がかかる時間すなわちシャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなり、シャント抵抗の電力損失が低減される。
As shown in FIG. 8A, the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw are the maximum of the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, and ew that are output from the
実施の形態3.
図9は、実施の形態3である電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図である。この実施の形態は、実施の形態2における所定の電圧E1を搬送波Cの最大値Ecに設定した例で、三相のU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewを、その線間電圧を保ったまま、最も大きく正の方向にシフトできる、すなわちシャント抵抗の電力損失を最も大きく低減できる例である。さらに、U相の交流電圧指令波信号euが搬送波Cの最大値Ecと等しい場合、ゲート信号GuはHレベルからLレベルへあるいはLレベルからHレベルへ切り替わらない、すなわちスイッチング素子QuとQxがスイッチングしないので、スイッチング素子QuとQxのスイッチング損失が無くなる。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 9 is a waveform diagram showing operation waveforms of respective parts of the power conversion device according to the third embodiment. This embodiment is an example in which the predetermined voltage E1 in the second embodiment is set to the maximum value Ec of the carrier C, and three-phase U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, ew are This is an example in which the line voltage can be maintained and the maximum shift in the positive direction is possible, that is, the power loss of the shunt resistor can be reduced most. Further, when the U-phase AC voltage command wave signal eu is equal to the maximum value Ec of the carrier wave C, the gate signal Gu is not switched from the H level to the L level or from the L level to the H level, that is, the switching elements Qu and Qx are switched. Therefore, the switching loss of the switching elements Qu and Qx is eliminated.
同様に、V相の交流電圧指令波信号evが搬送波Cの最大値Ecと等しい場合はスイッチング素子QvとQyのスイッチング損失が無くなり、W相の交流電圧指令波信号ewが搬送波Cの最大値Ecと等しい場合はスイッチング素子QwとQzのスイッチング損失が無くなる。 Similarly, when the V-phase AC voltage command wave signal ev is equal to the maximum value Ec of the carrier wave C, there is no switching loss between the switching elements Qv and Qy, and the W-phase AC voltage command wave signal ew is the maximum value Ec of the carrier wave C. , The switching loss of the switching elements Qw and Qz is eliminated.
なお、各部の動作波形を図9に示す。図9において、図9(a)は搬送波C及び補正後電圧指令波信号ehu〜ehw他、図9(b)はゲート信号Gu、図9(c)はゲート信号Gx、図9(d)はゲート信号Gv、図9(e)はゲート信号Gy、図9(f)はゲート信号Gw、図9(g)はゲート信号Gz、図9(h)は電力変換装置からモータへ流れるU相モータ電流iu、V相モータ電流iv、及びW相モータ電流iw、図9(i)〜(k)は、U相〜W相のシャント抵抗4〜6の電圧vRu,vRv,vRwの波形である。
In addition, the operation waveform of each part is shown in FIG. 9, FIG. 9 (a) shows the carrier wave C and corrected voltage command wave signals ehu to ehw, etc. FIG. 9 (b) shows the gate signal Gu, FIG. 9 (c) shows the gate signal Gx, and FIG. The gate signal Gv, FIG. 9 (e) is the gate signal Gy, FIG. 9 (f) is the gate signal Gw, FIG. 9 (g) is the gate signal Gz, and FIG. 9 (h) is the U-phase motor that flows from the power converter to the motor. The current iu, the V-phase motor current iv, and the W-phase motor current iw, FIGS. 9I to 9K are waveforms of the voltages vRu, vRv, and vRw of the U-phase to W-
図9(a)に示すように補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwは、各瞬間においてモータ制御部9の出力であるU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうちの最大値Emaxが搬送波Cの最大値Ecと等しくなるように等しくシフトされている。これにより、図9(b),(d),(f)のゲート信号Gu,Gv及びGwがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が長く、図9(c),(e),(g)のゲート信号Gx,Gy及びGzがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が短くなる。その結果、図9(i)〜(k)のようにシャント抵抗4,5及び6に電圧がかかる時間すなわちシャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなり、シャント抵抗の電力損失が低減される。さらに、電圧指令が搬送波Cの最大値Ecと等しくなるように等しくシフトされた相は、当該期間スイッチングされないので(図9(b)〜(g)参照)、スイッチング損失が無くなる。
As shown in FIG. 9A, the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw are the outputs of the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, and ew that are outputs of the
実施の形態4.
図10及び図11は、実施の形態4を示すものであり、図10はシャント抵抗による電流検出の可否を説明する説明図、図11は電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図である。例えば、先に示した図4において、図4(a)に示される補正後電圧指令波信号ehuが搬送波Cより電圧が低いときに図4(c)に示されるゲート信号GxがHレベルとなり、この期間スイッチング素子Qxがオンとなる。図10にこの関係を示すが、補正後電圧指令波信号ehuを正の方向にシフトさせていくと、搬送波C>=補正後電圧指令波信号ehuの期間Tが次第に小さくなっていき、補正後電圧指令波信号ehuがある電圧Elimになったとき所定の時間幅Tminとなる。スイッチング素子Qxのオン時間すなわちシャント抵抗の導通期間がTminを下回ると、当該U相はシャント電流の検出が不可能となる可能性がある。他のV,W相について同様である。
10 and 11 show the fourth embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining whether or not current detection by a shunt resistor is possible. FIG. 11 is a waveform diagram showing operation waveforms of each part of the power converter. . For example, in FIG. 4 described above, when the corrected voltage command wave signal ehu shown in FIG. 4A is lower in voltage than the carrier C, the gate signal Gx shown in FIG. During this period, the switching element Qx is turned on. FIG. 10 shows this relationship. As the corrected voltage command wave signal ehu is shifted in the positive direction, the period T of the carrier wave C> = corrected voltage command wave signal ehu gradually decreases, and after correction. When the voltage command wave signal ehu reaches a certain voltage Elim, a predetermined time width Tmin is obtained. If the ON time of the switching element Qx, that is, the conduction period of the shunt resistor is less than Tmin, the U phase may not be able to detect the shunt current. The same applies to the other V and W phases.
この現象は、スイッチング素子Qxのデューティ比が小さくなると、シャント抵抗4による電圧検出のサンプリングのタイミングによっては、電流が流れているときにサンプリングできず、電流検出ができないケースが発生する。シャント抵抗5,6についても同様である。このシャント抵抗による電流検出が可能な最小通電時間Tminになるときの電圧Elimを制限電圧と定義することにする。なお、上記制限電圧がこの発明における所定の制限値、上記最小通電時間Tminがこの発明における下限値である。
This phenomenon occurs when the duty ratio of the switching element Qx is small, depending on the voltage detection sampling timing by the
そこで、補正後電圧指令波信号ehu〜ehwが制限電圧Elimを越えないようにする、すなわち実施の形態2においてE1をElimとすれば、搬送波の毎周期において、すべての三相電流をシャント抵抗にて検出することができる。このときの各部の動作波形を図11に示す。図11において、図11(a)は搬送波C及び補正後電圧指令波信号ehu〜ehw他、図11(b)はゲート信号Gu、図11(c)はゲート信号Gx、図11(d)はゲート信号Gv、図11(e)はゲート信号Gy、図11(f)はゲート信号Gw、図11(g)はゲート信号Gz、図11(h)は電力変換装置からモータへ流れるU相モータ電流iu、V相モータ電流iv、及びW相モータ電流iw、図11(i)〜(k)は、U相〜W相のシャント抵抗4〜6の電圧vRu,vRv,vRwの波形である。 Therefore, if the corrected voltage command wave signals ehu to ehw do not exceed the limit voltage Elim, that is, if E1 is Elim in the second embodiment, all three-phase currents are converted into shunt resistors in each cycle of the carrier wave. Can be detected. The operation waveform of each part at this time is shown in FIG. 11, FIG. 11A shows the carrier wave C and the corrected voltage command wave signals ehu to ehw, etc. FIG. 11B shows the gate signal Gu, FIG. 11C shows the gate signal Gx, and FIG. 11 (e) is the gate signal Gy, FIG. 11 (f) is the gate signal Gw, FIG. 11 (g) is the gate signal Gz, and FIG. 11 (h) is the U-phase motor that flows from the power converter to the motor. The current iu, the V-phase motor current iv, and the W-phase motor current iw, FIGS. 11 (i) to 11 (k) are waveforms of the voltages vRu, vRv, and vRw of the U-phase to W-phase shunt resistors 4-6.
図11(a)に示すように、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwは、モータ制御部9の出力であるU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうちの最大値の電圧指令が、制限電圧Elimを越えないように等しくシフトされている。これにより、図11(b),(d),(f)のゲート信号Gu,Gv及びGwがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が長く、図11(c),(e),(g)のゲート信号Gx,Gy及びGzがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が短くなる。その結果、図11(i)〜(k)のようにシャント抵抗4,5及び6に電圧がかかる時間すなわちシャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなり、シャント抵抗の電力損失が低減される。
As shown in FIG. 11A, the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw are among the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, and ew that are output from the
しかしながら、必ずしも補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwが3相とも制限電圧Elimを超えないように制限する必要はない。シャント抵抗を3相のスイッチング素子Qu,Qv及びQwのすべてに備え、ある1相の補正後電圧指令波信号だけがシャント電流検出に必要なシャント抵抗の導通期間Tminによって決定される制限電圧Elimを越えて、導通期間がTminを下回りシャント電流による検出が不可能となるおそれがある場合は、3相の電流の和がゼロであることを利用して他の2相の電流から演算することができる。例えば、U相のモータ電流iuが検出できない場合はiu=−iv−iwのように演算できる。すなわち、少なくとも2相の補正後電圧指令波信号が、制限電圧Elimを越えなければ、三相のモータ電流iu〜iwを検出することができる。その結果、搬送波Cの毎周期において三相のモータ電流を検出できる範囲で、上記実施の形態第4の場合よりも大きくU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewを正の方向にシフトでき、シャント抵抗の電力損失をその分低減できることになる。 However, it is not always necessary to limit the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw so that the three phases do not exceed the limit voltage Elim. A shunt resistor is provided in all of the three-phase switching elements Qu, Qv, and Qw, and only a corrected voltage command wave signal of a certain one phase has a limit voltage Elim that is determined by a conduction period Tmin of the shunt resistor that is necessary for shunt current detection. If the conduction period is less than Tmin and detection by the shunt current may not be possible, it is possible to calculate from the other two-phase currents using the fact that the sum of the three-phase currents is zero. it can. For example, when the U-phase motor current iu cannot be detected, the calculation can be performed as iu = −iv−iw. That is, three-phase motor currents iu to iw can be detected as long as at least the two-phase corrected voltage command wave signal does not exceed the limit voltage Elim. As a result, the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, and ew are positive in the range in which the three-phase motor current can be detected in each cycle of the carrier wave C, as compared with the fourth embodiment. The power loss of the shunt resistor can be reduced accordingly.
実施の形態5.
図12及び図13は、実施の形態5を示すものであり、図12は電圧指令補正部の動作を示すフローチャート、図13は電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図である。この実施の形態で、実施の形態1と異なるところは、電圧指令補正部(図1参照)で行う処理である。以下、電圧指令補正部で行う処理について説明する。図12のフローチャートに示すように、電圧指令補正部は、各瞬間において三相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうちの最大値Emax及び2番目に大きい電圧値Esecを抽出する(ステップS51)。次に、最も大きい電圧値Emaxが搬送波Cの最大値Ecと等しくなるように加えるべき値であるオフセットEoffsetを演算する、すなわちEoffset=Ec−Emaxを求める(ステップS52)。
Embodiment 5 FIG.
12 and 13 show the fifth embodiment, FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the voltage command correction unit, and FIG. 13 is a waveform diagram showing the operation waveforms of the respective units of the power conversion device. In this embodiment, what is different from the first embodiment is processing performed by the voltage command correction unit (see FIG. 1). Hereinafter, processing performed by the voltage command correction unit will be described. As shown in the flowchart of FIG. 12, the voltage command correction unit extracts the maximum value Emax and the second largest voltage value Esec among the three-phase AC voltage command wave signals eu, ev, and ew at each moment (step) S51). Next, an offset Eoffset that is a value to be added so that the largest voltage value Emax is equal to the maximum value Ec of the carrier wave C is calculated, that is, Eoffset = Ec−Emax is obtained (step S52).
そして、2番目に大きい電圧値EsecにオフセットEoffsetを加えた値(Esec+Eoffset)が制限電圧Elimを越えるか否か判断し(ステップS53)、制限電圧Elimを越える場合すなわち2相がシャント電流による検出が不可能となるおそれのある場合は、2番目に大きい電圧指令Esecが制限電圧Elimと等しくなるようにオフセットEoffset(=Elim−Esec)を演算する(ステップS54)。U相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewにオフセットEoffsetをそれぞれ加えて、補正後電圧指令波信号ehu、ehv、ehwを得る(ステップS55)。 Then, it is determined whether or not the value (Esec + Eoffset) obtained by adding the offset Eoffset to the second largest voltage value Esec exceeds the limit voltage Elim (step S53). If there is a possibility that it will be impossible, the offset Eoffset (= Elim−Esec) is calculated so that the second largest voltage command Esec becomes equal to the limit voltage Elim (step S54). The offset Eoffset is added to the U-phase to W-phase AC voltage command wave signals eu, ev, and ew, respectively, to obtain corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw (step S55).
この場合の電力変換装置の各部の動作波形を図13に示す。図13(a)に示すように補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwは、基本的には最大値Emaxが搬送波Cの最大値Ecと等しくなるように等しくシフトされているが、2相が制限電圧Elimを越えてシャントによる電流検出が不可能となるおそれのある場合は、2番目に大きい電圧指令をEsecが制限電圧Elimと等しくなるように三相電圧指令が等しくシフトされている。これにより、搬送波Cの毎周期において三相のU相〜W相のモータ電流を検出できる範囲で、実施の形態4の場合よりもゲート信号Gu,Gv及びGwがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間がずっと長く、ゲート信号Gx,Gy及びGzがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間がうんと短くなる。その結果、図13(i)〜(k)のようにシャント抵抗4,5及び6に電圧がかかる時間すなわちシャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなり、シャント抵抗の電力損失が低減される。
The operation waveform of each part of the power converter in this case is shown in FIG. As shown in FIG. 13 (a), the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw are basically shifted so that the maximum value Emax is equal to the maximum value Ec of the carrier wave C. Exceeds the limit voltage Elim, the current detection by the shunt may be impossible, and the three-phase voltage command is shifted equally so that Esec is equal to the limit voltage Elim. As a result, in the range in which the three-phase U-phase to W-phase motor currents can be detected in each cycle of the carrier wave C, the period during which the gate signals Gu, Gv, and Gw are at the H level compared to the case of the fourth embodiment, that is, the switching element The time during which Qu, Qv, and Qw are turned on is much longer, and the time during which the gate signals Gx, Gy, and Gz are at the H level, that is, the time during which the switching elements Qu, Qv, and Qw are turned on becomes much shorter. As a result, as shown in FIGS. 13 (i) to 13 (k), the time during which voltage is applied to the
この実施の形態において、U相〜W相の交流圧指令波信号eu,ev,ewの振幅が大きくなった場合、各相の交流電圧指令波信号の線間電圧を保ったまま正の方向にシフトできる量が小さくなる。このとき、三相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewを等しく正の方向にシフトすることによりシャント抵抗損失を低減するよりも、交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小のものを搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくなるように等しくシフトして、交流電圧指令波信号を搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくした相のスイッチング損失を無くしたほうが電力変換装置全体として損失を小さくできる場合がある。 In this embodiment, when the amplitude of the U-phase to W-phase AC pressure command wave signals eu, ev, and ew increases, the line voltage of each phase AC voltage command wave signal is maintained in the positive direction. The amount that can be shifted is reduced. At this time, the minimum of the AC voltage command wave signals eu, ev, ew is less than reducing the shunt resistance loss by shifting the three-phase AC voltage command wave signals eu, ev, ew equally in the positive direction. Is shifted to be equal to the minimum value (−Ec) of the carrier wave C, and the switching loss of the phase in which the AC voltage command wave signal is made equal to the minimum value (−Ec) of the carrier wave C is eliminated. In some cases, loss can be reduced.
実施の形態6.
図14及び図15は、実施の形態6を示すものであり、図14は電圧指令補正部の動作を示すフローチャート、図15は電力変換装置の各部の動作波形を示す波形図である。この実施の形態で、実施の形態1と異なるところは、電圧指令補正部(図1参照)で行う処理である。なお、図示を省略しているが図1におけるPWM制御部7、モータ制御部9、この実施の形態における電圧指令補正部がこの発明におけるシフト方向選択制御装置である。以下、電圧指令補正部で行う処理について説明する。図14において、ステップS51〜S55は、実施の形態5における電圧指令補正部の処理と同様の処理である。ステップS55の後、実施の形態5の電力変換装置11の損失PE1を演算する(ステップS61)。次に、U相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小値Eminを検出し(ステップS62)、このEminを搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくシフトするためのオフセットEoffsetを求め(ステップS63)、交流電圧指令波信号eu,ev,ewに加えた補正後電圧指令波信号ehu2,ehv2,ehw2を出力する(ステップS64)。
Embodiment 6 FIG.
14 and 15 show the sixth embodiment, FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the voltage command correction unit, and FIG. 15 is a waveform diagram showing the operation waveforms of each unit of the power converter. In this embodiment, what is different from the first embodiment is processing performed by the voltage command correction unit (see FIG. 1). Although not shown, the
次に、交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小のものを搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくなるように等しくシフトした場合の電力変換装置11の損失PE2を演算する(ステップS65)。実施の形態5の場合の電力変換装置11の損失PE1とこの実施の形態における交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小のものを搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくなるように等しくシフトした場合の電力変換装置11の損失PE2を比較し(ステップS66)、前者PE1の方が小さい場合は、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwとして実施の形態5の場合の補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwを採用する(ステップS67)。ステップS65において、後者PE2の方が小さい場合は、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwとして交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小のものを搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくなるように等しくシフトした補正後電圧指令波信号ehu2,ehv2,ehw2を採用する(ステップS68)。
Next, the loss PE2 of the
従って、基本的には実施の形態5と同様に、各瞬間における補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwの最大値Emaxが搬送波Cの最大値Ecと等しくなるように交流電圧指令波信号eu,ev,ewが等しくシフトされ、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwのうちの2相がシャント電流検出に必要なシャント抵抗の導通期間Tminによって決定される制限電圧Elimを越えてシャント電流検出不可能となる場合は、2番目に大きい電圧値Esecがシャント電流検出に必要なシャント抵抗の導通期間Tminによって決定される制限電圧Elimと等しくなるようにU相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewが等しくシフトされる。しかし、U相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小のものを搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくなるように等しくシフトした方が電力変換装置11の損失がより低減できる場合は、U相〜W相の交流電圧指令波信号eu,ev,ewのうち最小のものが搬送波Cの最小値(−Ec)と等しくなるように等しくシフトされる。
Therefore, basically, as in the fifth embodiment, the AC voltage command wave signal eu is set so that the maximum value Emax of the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, ehw at each moment is equal to the maximum value Ec of the carrier C. , Ev, ew are shifted equally, and the two phases of the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, ehw exceed the limit voltage Elim determined by the conduction period Tmin of the shunt resistor necessary for detecting the shunt current. When detection is impossible, the U-phase to W-phase AC voltage command wave is set so that the second largest voltage value Esec is equal to the limit voltage Elim determined by the conduction period Tmin of the shunt resistor necessary for detecting the shunt current. The signals eu, ev, ew are shifted equally. However, the loss of the
この場合の電力変換装置の各部の動作波形を図15に示す。図15において、図15(a)は搬送波C及び補正後電圧指令波信号ehu〜ehw他、図15(b)はゲート信号Gu、図15(c)はゲート信号Gx、図15(d)はゲート信号Gv、図15(e)はゲート信号Gy、図15(f)はゲート信号Gw、図15(g)はゲート信号Gz、図15(h)は電力変換装置からモータへ流れるU相モータ電流iu、V相モータ電流iv、及びW相モータ電流iw、図15(i)〜(k)は、U相〜W相のシャント抵抗4〜6の電圧vRu,vRv,vRwの波形である。 The operation waveform of each part of the power converter in this case is shown in FIG. 15, FIG. 15 (a) shows the carrier wave C and corrected voltage command wave signals ehu to ehw, etc. FIG. 15 (b) shows the gate signal Gu, FIG. 15 (c) shows the gate signal Gx, and FIG. FIG. 15E shows the gate signal Gy, FIG. 15F shows the gate signal Gw, FIG. 15G shows the gate signal Gz, and FIG. 15H shows the U-phase motor flowing from the power converter to the motor. The current iu, the V-phase motor current iv, and the W-phase motor current iw, FIGS. 15 (i) to 15 (k) are waveforms of the voltages vRu, vRv, and vRw of the U-phase to W-phase shunt resistors 4-6.
図15(a)に示すように、補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwは、各瞬間における補正後電圧指令波信号ehu,ehv,ehwのうち2番目に大きい電圧値Esecが、制限電圧Elimを越えないように(すなわち等しくなるように)、等しくシフトされている。これにより、図15(b),(d),(f)のゲート信号Gu,Gv及びGwがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が長く、図15(c),(e),(g)のゲート信号Gx,Gy及びGzがHレベルとなる期間すなわちスイッチング素子Qu,Qv及びQwがオンする時間が短くなる。その結果、図15(i)〜(k)のようにシャント抵抗4,5及び6に電圧がかかる時間すなわちシャント抵抗4,5及び6の通流時間が短くなり、シャント抵抗の電力損失が低減される。
As shown in FIG. 15 (a), the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw have the second largest voltage value Esec among the corrected voltage command wave signals ehu, ehv, and ehw at each moment. It is shifted equally so as not to exceed Elim (ie, to be equal). Accordingly, a period during which the gate signals Gu, Gv, and Gw in FIGS. 15B, 15D, and 15F are at the H level, that is, a time during which the switching elements Qu, Qv, and Qw are turned on is long, and FIG. , (E) and (g), the period when the gate signals Gx, Gy and Gz are at the H level, that is, the time during which the switching elements Qu, Qv and Qw are turned on is shortened. As a result, as shown in FIGS. 15 (i) to 15 (k), the time during which voltage is applied to the
これにより、実施の形態5に比し、シャント抵抗4,5及び6とスイッチング素子Qu,Qv,Qw,Qx,Qy及びQzの損失を含めた電力変換装置11の損失をより低減できる。
Thereby, compared with Embodiment 5, the loss of the
1 直流電源、3 モータ、4〜6 シャント抵抗、7 PWM制御部、
8 電流検出部、9 モータ制御部、10 電圧指令補正部、
Qu〜Qw 上アームのスイッチング素子、Qx〜Qz 下アームのスイッチング素子、11 電力変換装置、101 搬送波発生部、102 U相比較部、
103 V相比較部、104 W相比較部、105〜107 反転部。
1 DC power supply, 3 motor, 4-6 shunt resistor, 7 PWM controller,
8 current detection unit, 9 motor control unit, 10 voltage command correction unit,
Qu to Qw Upper arm switching element, Qx to Qz Lower arm switching element, 11 Power converter, 101 Carrier wave generation unit, 102 U phase comparison unit,
103 V phase comparison unit, 104 W phase comparison unit, 105-107 inversion unit.
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