JP5069882B2 - Three-phase converter / inverter device and module - Google Patents
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Description
本発明は、交流を直流に変換するコンバータ装置と、直流を交流に変換するインバータ装置及びモジュールに関する。 The present invention relates to a converter device that converts alternating current to direct current, and an inverter device and module that convert direct current to alternating current.
交流から直流に変換するための電力変換器から発生する高調波電流を非常に小さくできる電力変換器として正弦波PWMコンバータ装置が広く普及している。 A sine wave PWM converter device is widely used as a power converter capable of extremely reducing a harmonic current generated from a power converter for converting from alternating current to direct current.
PWMコンバータ装置は入力側の交流電源との間にリアクトルを接続し、出力側の直流端子間に平滑コンデンサと負荷が接続されている。そこで、電源側から負荷側へ電力供給する場合、電源電圧と同位相で正弦波状の入力電流が流れるようにPWMコンバータを制御する。また、負荷側から電源側に電力を回生する場合、電源電圧と逆位相で正弦波状の入力電流が流れるようにPWMコンバータを制御する。 In the PWM converter device, a reactor is connected to an AC power supply on the input side, and a smoothing capacitor and a load are connected between DC terminals on the output side. Therefore, when power is supplied from the power supply side to the load side, the PWM converter is controlled so that a sinusoidal input current flows in the same phase as the power supply voltage. Further, when power is regenerated from the load side to the power source side, the PWM converter is controlled so that a sinusoidal input current flows in a phase opposite to the power source voltage.
具体的には、平滑コンデンサの直流電圧が所定値になるように入力電流の振幅指令を与え、電源電圧位相に同期した電流指令値として、この指令値に入力電流検出値が一致するようにPWMコンバータの交流入力電圧を制御している。 Specifically, an amplitude command of the input current is given so that the DC voltage of the smoothing capacitor becomes a predetermined value, and the PWM command is performed so that the input current detection value matches the command value as a current command value synchronized with the power supply voltage phase. Controls the AC input voltage of the converter.
このようにPWMコンバータを制御するには、電源電圧位相及びコンバータへの入力電流の検出が不可欠である。 In order to control the PWM converter in this way, detection of the power supply voltage phase and the input current to the converter is indispensable.
上記正弦波PWMコンバータの開発は古くから行われており、多数の方式が提案されている。 The sine wave PWM converter has been developed for a long time, and many methods have been proposed.
ここで、電源電圧センサを用いないで、電源電圧位相を検出する方式として、平成6年電気学会論文誌D部門114巻12号記載の「電源電圧センサレス三相PWMコンバータの一方式」が提案されている。本方式は、電源電圧位相を検出することなく電源電圧位相に同期した正弦波電流を流すことが可能である。 Here, as a method of detecting the power supply voltage phase without using the power supply voltage sensor, “One Method of Power Supply Voltage Sensorless Three-Phase PWM Converter” described in the 1994 Journal of the Institute of Electrical Engineers, D Volume 114, No. 12 has been proposed. ing. In this method, it is possible to flow a sine wave current synchronized with the power supply voltage phase without detecting the power supply voltage phase.
一方、モータ駆動用インバータ装置には、モータが空転状態中に発生する誘起電圧よりモータ回転子位置を推定する手段として、特開2006−25587号公報や平成17年度電気学会産業応用部門大会論文集記載の「相電流および直流母線電流検出方式に適用可能なセンサレスPMモータ駆動システムのフリーラン起動法」がある。特開2006−
25587号公報は多相交流電動機の空転時において、多相のうちの一部の相の巻線を短絡して流れる電流に基づいて回転子の位置を推定する手段が記載されており、平成17年度電気学会産業応用部門大会論文集記載の「相電流および直流母線電流検出方式に適用可能なセンサレスPMモータ駆動システムのフリーラン起動法」はインバータ回路の一つスイッチング素子をオン・オフ動作させて、その時に1相電流或いは母線直流電流の通流状況から誘起電圧位相を推定する方式が述べられている。
On the other hand, in the motor drive inverter device, as a means for estimating the motor rotor position from the induced voltage generated while the motor is idling, JP 2006-25587A and 2005 IEEJ Industrial Application Division Conference Proceedings There is a “free-run start-up method of a sensorless PM motor drive system applicable to a phase current and DC bus current detection method”. JP 2006
Japanese Patent No. 25587 discloses means for estimating the position of the rotor based on the current flowing by short-circuiting the windings of some of the phases during the idling of the multiphase AC motor. “The free-run start-up method of the sensorless PM motor drive system applicable to the phase current and DC bus current detection method” described in the annual meeting of the Institute of Electrical Engineers of the Institute of Electrical Engineers of Japan is to turn on / off one switching element of the inverter circuit. At that time, a method is described in which the induced voltage phase is estimated from the flow state of one-phase current or bus DC current.
上記のように背景技術では様々な方式が提案されているが、平成6年電気学会論文誌D部門114巻12号記載の「電源電圧センサレス三相PWMコンバータの一方式」は、
PWMコンバータ起動時の電源電圧初期位相の検出にはPWMコンバータを適当な位相でスイッチング動作を行い、そこで得られる電圧,電流情報を用いて電源電圧位相を推定する必要がある。
As described above, various methods have been proposed in the background art, but “One Method of Power Supply Voltage Sensorless Three-Phase PWM Converter” described in the 1994 Journal of Electrical Engineering, D Department, Volume 114,
In order to detect the initial phase of the power supply voltage when starting the PWM converter, it is necessary to perform a switching operation of the PWM converter at an appropriate phase and to estimate the power supply voltage phase using the voltage and current information obtained there.
このため、上記スイッチング動作時に過電流にならないような配慮が必要であり、使用する用途(製品)によっては、上記方法が適用できない場合が有る。 For this reason, it is necessary to consider not to cause overcurrent during the switching operation, and the above method may not be applied depending on the application (product) used.
また、上記電流情報の検出と処理をするためには、少なくても二つの高性能電流センサと高性能デジタル制御器が必要であり、コスト高になる。 In addition, in order to detect and process the current information, at least two high-performance current sensors and a high-performance digital controller are required, which increases the cost.
さらに、PWMコンバータを起動する時、負荷がある場合、ダイオード整流モードからPWM制御モードへ切り替えることが必要であるが、ダイオード整流電圧が電源電圧のピーク値までしか充電できないので、起動時コンバータの入力電圧指令が大きい場合、過変調になり、小さい場合、交流リアクトルへの印加電圧差が大きくなって、過電流になる現象が発生する。 Furthermore, when starting the PWM converter, if there is a load, it is necessary to switch from the diode rectification mode to the PWM control mode. However, since the diode rectification voltage can only be charged up to the peak value of the power supply voltage, When the voltage command is large, overmodulation occurs, and when the voltage command is small, the difference in the voltage applied to the AC reactor increases, resulting in an overcurrent phenomenon.
従来の対策として、別電源により昇圧電圧まで初充電する方式や起動時の直流電圧指令をダイオード整流電圧から昇圧電圧まで徐々に上げる方式があるが、直流側に負荷がある場合、原理的にダイオード整流電圧が低い状態のため、コンバータの出力できる電圧が小さいので、突入電流を抑制する効果が薄いと考えられる。 As conventional measures, there are a method of initially charging to a boosted voltage with a separate power supply and a method of gradually increasing the DC voltage command at start-up from the diode rectified voltage to the boosted voltage, but if there is a load on the DC side, in principle a diode Since the rectified voltage is low, the voltage that can be output from the converter is small, so the effect of suppressing the inrush current is considered to be small.
一方、電動機空転時に回転子位置を推定する手段として、特開2006−25587号公報に多相交流電動機の空転時回転子の位置を推定する手段を開示しているが、母線直流電流検出方式に対しての考慮がない。 On the other hand, as means for estimating the rotor position during idling of the motor, Japanese Patent Laid-Open No. 2006-25587 discloses means for estimating the position of the idling rotor of the multiphase AC motor. There is no consideration for it.
平成17年度電気学会産業応用部門大会論文集記載の「相電流および直流母線電流検出方式に適用可能なセンサレスPMモータ駆動システムのフリーラン起動法」は母線直流電流検出方式に適用可能であるが、モータ定数や回転速度の影響で検出誤差が大きくなること、回生運転モード及びコンバータ装置への適用に対しての考慮がない。 “The free-run start-up method of the sensorless PM motor drive system applicable to the phase current and DC bus current detection method” described in the 2005 Annual Meeting of the Institute of Electrical Engineers of Japan, can be applied to the bus DC current detection method. There is no consideration for the detection error being increased due to the influence of the motor constant or the rotational speed, the application to the regenerative operation mode and the converter device.
本発明に目的は、上記課題を解決し、電圧位相センサや相電流センサを用いずに、交流電源電圧もしくは永久磁石同期モータの空転時に発生する誘起電圧の位相,周波数,相順をスイッチング動作時に流れる母線直流電流により推定し、安定した起動が出来るコンバータ装置,インバータ装置及びモジュールを提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and without using a voltage phase sensor or a phase current sensor, the phase, frequency, and phase sequence of the induced voltage generated when the AC power supply voltage or the permanent magnet synchronous motor is idling are switched during the switching operation. An object of the present invention is to provide a converter device, an inverter device, and a module that can be estimated by a flowing busbar direct current and can be stably started.
上記目的を達成するためには、コンバータ回路を構成するスイッチング素子群の複数のスイッチング素子にオン・オフ信号制御信号を順番に与え、その時流れる母線直流電流とオン・オフ制御信号の関係を用いて前記交流電源の電圧位相,周波数及び、相順の少なくとも一つを検出することである。 In order to achieve the above object, an on / off signal control signal is sequentially given to a plurality of switching elements of a switching element group constituting a converter circuit, and the relationship between the bus DC current flowing at that time and the on / off control signal is used. Detecting at least one of the voltage phase, frequency, and phase sequence of the AC power supply.
本発明を用いることにより、電圧位相センサや相電流センサが不要となり、コンバータ装置,インバータ装置及びモジュールの小型化,低コスト化が図れる。 By using the present invention, a voltage phase sensor and a phase current sensor become unnecessary, and the converter device, the inverter device, and the module can be reduced in size and cost.
以下図面を用いて実施例を説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.
以下、本発明の第1の実施例を図1から図12を用いて説明する。図1は本発明の実施例のPWMコンバータ装置である。本発明のPWMコンバータ装置の最終的な利用形態の一例を示している。 Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a PWM converter device according to an embodiment of the present invention. An example of the final utilization form of the PWM converter apparatus of this invention is shown.
図1に示す通り、PWMコンバータ装置は、三相の交流電源1にリップルフィルタ2とリアクトル3を介して接続されたコンバータ回路4と、前記コンバータ回路4の直流出力端子に接続された平滑コンデンサ5および負荷9と、前記コンバータ回路4を制御するコンバータ制御部6と、母線直流電流を検出する電流検出回路7と直流電圧検出回路8から構成されている。尚、コンバータ制御部6はマイクロコンピュータもしくはDSP(デジタルシグナルプロセッサ)等の半導体演算素子を用いている。
As shown in FIG. 1, the PWM converter device includes a
以下の説明にあたっては、コンバータ回路4が3相ブリッジ結線であって、上アーム側のスイッチング素子をQr,Qs,Qt、下アーム側のスイッチング素子をQx,Qy,Qz、それぞれのスイッチング素子に逆並列ダイオードをDr,Ds,Dt,Dx,Dy,Dzの記号で表す。
In the following description, the
図2に前記コンバータ装置の起動シーケンスを示す。本実施例のコンバータ装置の起動シーケンスは、(1)負荷推定,(2)昇圧動作,(3)位相検出を行いセンサレス制御に切り替わる。以下、この起動シーケンスの詳細を説明する。 FIG. 2 shows a startup sequence of the converter device. The start-up sequence of the converter device of this embodiment is switched to sensorless control by performing (1) load estimation, (2) boosting operation, and (3) phase detection. The details of this activation sequence will be described below.
(1)負荷推定:前記母線電流検出回路7により、ダイオード整流動作時の直流側電流を検出し、前記コンバータ制御部6内の演算処理(図示はしていない)によるLow Passフィルタ、もしくは一定時間の平均処理することにより直流成分を取り出す。この直流成分が設定値より大きい場合、コンバータを起動させる。
(1) Load estimation: The bus
(2)昇圧動作:図3に示す制御信号12を各スイッチング素子に与えて、直流電圧を昇圧する。例えば、スイッチング素子Qxがオンの状態からオフに転換する時、Qxに流れる電流がDrを通じて、平滑コンデンサ5に充電され、直流電圧を昇圧する。直流電圧を昇圧することにより、センサレス制御切り換え時の過電流抑制が可能である。
(2) Boosting operation: The
また、スイッチング素子に与える通流率(オン時間率)を調整することにより直流電圧の調整が可能である。過電圧や過電流を避けるために、各オン・オフ制御信号のパルス幅は0から徐々に広げた方がよい。これらのオン・オフ制御信号は、図4に示すように三角波のキャリア14と指令値13の比較により得られる。三相のオン・オフ制御信号PQx,PQy,PQzは各相指令値をキャリア1周期分ずらすことにより得られる。また、以下説明する位相検出の精度を確保するために、キャリア周波数は電源周波数より数十〜数百倍に設定した方が良い。
In addition, the DC voltage can be adjusted by adjusting the conduction ratio (ON time ratio) applied to the switching element. In order to avoid overvoltage and overcurrent, the pulse width of each on / off control signal should be gradually increased from zero. These on / off control signals are obtained by comparing the
制御信号のパルス幅を広げると同時に、直流電圧検出回路8を用いて、直流電圧を検出する。検出した直流電圧が設定値以上になると、前記制御信号のパルス幅を固定し、位相検出処理へ行く。
While increasing the pulse width of the control signal, the DC voltage is detected using the DC
(3)位相検出:前記制御信号のパルス幅を保持して、スイッチング素子がオンの状態で、前記母線電流検出回路7により電流を検出し、以下説明する位相検出を行う。
(3) Phase detection: A current is detected by the bus
図5に電源1周期の三相電圧波形を示す。各相電圧の大小関係により、I〜VIの六つ領域を表記している。各相電圧の大小関係により、検出される電流信号が異なる。 FIG. 5 shows a three-phase voltage waveform for one cycle of the power source. The six regions I to VI are shown depending on the magnitude relationship of the phase voltages. The detected current signal differs depending on the magnitude relationship between the phase voltages.
例えば、スイッチング素子Qxがオンの状態で、電源位相領域IとIIの場合、図6に示すように、U相電圧がV相或いはW相より高いので、スイッチング素子QxとDy或いはDzが通流する。この時、母線直流電流は検出されない。 For example, when the switching element Qx is on and in the power supply phase regions I and II, the U-phase voltage is higher than the V-phase or W-phase, as shown in FIG. 6, so that the switching elements Qx and Dy or Dz flow. To do. At this time, the bus DC current is not detected.
反対に、電源位相領域IVとVの場合、図7に示すように、U相電圧がV相或いはW相より低いので、スイッチング素子Qxがオンの状態になっても、DxとDs或いはDtが通流する。この時、母線直流電流は検出される。 On the other hand, in the case of the power supply phase regions IV and V, as shown in FIG. 7, since the U-phase voltage is lower than the V-phase or W-phase, even if the switching element Qx is turned on, Dx and Ds or Dt Circulate. At this time, the bus DC current is detected.
同様に、電源位相領域III とVIの場合、V相或いはW相電圧が最大値或いは最小値なので、Qxがオンの状態になっても、図8と図9に示すように、DyとDt或いはDzと
Dsが通電するため、母線直流電流が検出される。
Similarly, in the power supply phase regions III and VI, since the V-phase or W-phase voltage is the maximum value or the minimum value, even if Qx is turned on, as shown in FIGS. 8 and 9, Dy and Dt or Since Dz and Ds are energized, the bus DC current is detected.
以上説明したように、電源位相領域IとIIのみ、スイッチング素子Qxがオンの状態で、検出電流が0になる特徴がある。同様に、スイッチング素子Qyがオンの状態では、電源位相領域III とIVにおいて、検出電流が0になり、スイッチング素子Qzがオンの状態では、電源位相領域VとVIにおいて、検出電流が0になる。 As described above, only the power supply phase regions I and II have a feature that the detection current becomes 0 when the switching element Qx is on. Similarly, when the switching element Qy is on, the detection current is 0 in the power supply phase regions III and IV, and when the switching element Qz is on, the detection current is 0 in the power supply phase regions V and VI. .
このように、スイッチング素子がオンの状態で、検出した母線直流電流信号をオンの状態の相に従って分解すると。言い換えると、Qxがオンの状態で検出した電流をU相電流とする;Qyがオンの状態で検出した電流をV相電流とする;Qzがオンの状態で検出した電流をW相電流とする。 As described above, when the detected bus DC current signal is disassembled according to the phase of the on state when the switching element is on. In other words, the current detected with Qx on is the U-phase current; the current detected with Qy on is the V-phase current; the current detected with Qz on is the W-phase current. .
図10は、以上のように検出電流を分解した波形を示す。図10に示す通り、電源電圧位相の固定値と検出電流が0になる区間の起点と終点がほぼ一致していることから、電源電圧位相を推定することができる。また、各検出波形の0区間の起点と終点の順番から、電源の相順を判断することができる。さらに、各波形の時間差から、電源周波数を演算することもできる。 FIG. 10 shows a waveform obtained by decomposing the detected current as described above. As shown in FIG. 10, the power supply voltage phase can be estimated because the fixed value of the power supply voltage phase and the start point and end point of the section where the detected current is 0 substantially match. Further, the phase order of the power supply can be determined from the order of the start point and end point of the 0 section of each detected waveform. Further, the power supply frequency can be calculated from the time difference between the waveforms.
例えば、U相に対応する検出電流波形16に、電流が正から0になる時点の時刻がt1とすると、その時点(起点)に対応の電源電圧位相は約30°、電流が0から正になる時点の時刻がt2とすると、その時点(終点)に対応の電源電圧位相は約150°である。以上の対応関係により、図11に示す検出電流波形から電源電圧位相の推定ができる。但し、電源インダクタンスや負荷の大小の影響で、上記起点や終点は多少ずれることがあるので、起点と終点の中点を使用すれば、検出精度が向上する。
For example, in the detected
以下、コンバータ制御部6内部で行われる位相推定の具体的な演算アルゴリズムについて図11を用いて説明する。
Hereinafter, a specific calculation algorithm for phase estimation performed in the
図11には、位相検出動作開始時(時刻t0)にクリアされ、その後キャリア周期毎にアップカウントされるカウンタ値19と図10で示したU相に対応する検出電流波形16を示す。ここでは説明のためU相のみで説明する。
FIG. 11 shows a
時刻t0以降、コンバータ制御部6では、検出電流値の前回値と今回値及び0値の比較を行い、下記条件となるポイントを周期的に探索する。
After time t0,
条件1:前回値より今回値が小さく、今回値が0値
条件2:前回値より今回値が大きく、前回値が0値
ここで、0値とは検出電流値が0の値(理想値)を示しているが、実際には、A/D変換器の変換精度やノイズの影響で完全には0にならないので、所定の設定値以下を0値とする必要がある。
Condition 1: The current value is smaller than the previous value and the current value is 0. Condition 2: The current value is larger than the previous value and the previous value is 0. Here, the 0 value is a value where the detected current value is 0 (ideal value). However, in reality, the value does not become completely zero due to the conversion accuracy of the A / D converter and the influence of noise, and therefore it is necessary to set the value below a predetermined set value to zero.
図11では、点Aが条件1、点Bが条件2のポイントとなり、条件1の時のカウンタ値をN1u、条件2の時のカウンタ値をN2uとして保存する。
In FIG. 11, the point A is a
上記により、電源電圧位相約30°時点のカウンタ値(時刻t1)N1uと、電源電圧位相は約150°時点のカウンタ値N2u(時刻t2)が検出できる。 As described above, it is possible to detect the counter value (time t1) N 1u when the power supply voltage phase is about 30 ° and the counter value N 2u (time t2) when the power supply voltage phase is about 150 °.
以上のデータより下式を用いて、現時点(時刻t3)の電源電圧位相θdcを求める。 From the above data, the power supply voltage phase θ dc at the present time (time t3) is obtained using the following equation.
θdc=(N−(N2U+N1U)/2)×Δθ+90°
ここで、N:現時点(時刻t3)のカウンタ値、Δθ:キャリア1周期の位相増分量
(Δθ=360°×電源周波数/キャリア周波数)である。
θ dc = (N− (N 2U + N 1U ) / 2) × Δθ + 90 °
Here, N is a counter value at the present time (time t3), and Δθ is a phase increment of one carrier cycle (Δθ = 360 ° × power supply frequency / carrier frequency).
上式からも解る通り、本実施例では、条件1と条件2の2点より平均値の位相(90°)を求め、そこを基準位相として現時点の位相を算出しているが、条件1ないし条件2を検出後、その位相を基準位相として現時点の位相を算出してもかまわない。
As can be seen from the above equation, in this embodiment, the average phase (90 °) is obtained from two points of
上記の通り、検出電流値から現時点の電源電圧位相が検出可能となる。 As described above, the current power supply voltage phase can be detected from the detected current value.
また、以上の説明は、電源電圧の相順が正順(U,V,Wの順)と仮定した。仮に、電源電圧の相順が不明の場合、先に電源の相順の判定が必要である。 In the above description, it is assumed that the phase order of the power supply voltage is the normal order (U, V, W order). If the phase order of the power supply voltage is unknown, it is necessary to determine the phase order of the power supply first.
次に、電源電圧相順の判定方法について説明する。 Next, a method for determining the power supply voltage phase order will be described.
相順を判定するには、各相において上記検出を行う必要がある。詳細は記述しないが、各相の条件に対応したカウンタ値(N1u,N1v,N1w,N2u,N2v,N2w)の大小関係から相順を判定できる。 In order to determine the phase order, it is necessary to perform the above detection in each phase. Although details are not described, the phase order can be determined from the magnitude relationship of the counter values (N 1u , N 1v , N 1w , N 2u , N 2v , N 2w ) corresponding to the conditions of each phase.
例えば、
N1u<N1v<N1w或いはN1w<N1u<N1v或いはN1v<N1w<N1uの場合、電源電圧はU,V,Wの順(正順)に対応する。
For example,
When N1u < N1v < N1w or N1w < N1u < N1v or N1v < N1w < N1u , the power supply voltage corresponds to the order of U, V, and W (normal order).
N1u<N1w<N1v或いはN1w<N1v<N1u或いはN1v<N1u<N1wの場合、電源電圧はU,W,Vの順(逆順)に対応する。 For N 1u <N 1w <N 1v, or N 1w <N 1v <N 1u or N 1v <N 1u <N 1w , the supply voltage corresponds to the U, W, the order of V (reverse order).
次に電源周波数の検出方法について簡単に説明する。これも上記同様、各相の条件に対応したカウンタ値(N1u,N1v,N1w,N2u,N2v,N2w)を用いて演算できる。簡単な方法としては、ある相の条件1のカウンタ値(例えばN1u)と条件2のカウンタ値(例えばN2u)の差から求める方法や、同じ条件の1周期の前後のカウンタ値の差から求める方法がある。
Next, a method for detecting the power supply frequency will be briefly described. Similarly to the above, this can be calculated using counter values (N 1u , N 1v , N 1w , N 2u , N 2v , N 2w ) corresponding to the conditions of each phase. As a simple method, a method of obtaining from a difference between a counter value (for example, N 1u ) of
本実施例では、隣り合う相の条件1のカウンタ値と条件2のカウンタ値の差を利用する方法を示す。但し、本演算法は上記相順の判定後に行う必要がある。
In this embodiment, a method of using the difference between the counter value of
一例として、N1u<N1v<N1w或いはN1w<N1u<N1vの場合について記載する。この例の場合の周波数の演算式は下式となる。 As an example, the case of N 1u <N 1v <N 1w or N 1w <N 1u <N 1v will be described. In this example, the frequency calculation formula is as follows.
fs=120×fc/(360×|N1v−N1u|)
=fc/(3×|N1v−N1u|)
ここで、fs:電源周波数、fc:キャリア周波数、N1u:U相電流起点のカウンタ値、N1v:V相電流終点のカウンタ値。
fs = 120 × fc / (360 × | N 1v −N 1u |)
= Fc / (3 × | N 1v −N 1u |)
Here, fs: power supply frequency, fc: carrier frequency, N 1u : counter value of U-phase current start point, N 1v : counter value of V-phase current end point.
上記の通り、位相,周波数,相順の検出が行った後、センサレス制御へ切り換える。 As described above, after detecting the phase, frequency, and phase order, switching to sensorless control is performed.
図12に、コンバータ装置の起動までの制御フローを示す。 FIG. 12 shows a control flow until the converter device is activated.
本実施例では、上述したように、コンバータ装置の負荷が一定値以上ないと動作させない設定としているため、母線直流電流を検出し負荷を推定している。このため、F2,
F3にて、母線直流電流を検出し起動条件になるのを監視している。起動条件をクリアすると、F4,F5において、前述した直流電圧の昇圧処理を行う。
In the present embodiment, as described above, since the setting is made such that the converter device is not operated unless the load of the converter device exceeds a certain value, the bus DC current is detected and the load is estimated. For this reason, F2,
At F3, the bus DC current is detected and monitored for starting conditions. When the start condition is cleared, the DC voltage boosting process described above is performed in F4 and F5.
直流電圧昇圧後、スイッチング素子のパルス幅を固定(F6)して、上述した位相,相順,周波数検出方法により電源電圧位相と相順及び電源周波数を検出し制御系にセット
(F7〜F9)し、センサレス制御へ移行する(F10)。
After DC voltage boosting, the pulse width of the switching element is fixed (F6), and the power supply voltage phase, phase order, and power supply frequency are detected by the above-described phase, phase order, and frequency detection method and set in the control system (F7 to F9). Then, the process proceeds to sensorless control (F10).
本発明の第2の実施例を図13から図15を用いて説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施例は、第1の実施例の位相検出時、検出電流にノイズ成分がある場合の対策を示している。図1は本発明の実施例のPWMコンバータ装置である。 The present embodiment shows a countermeasure when there is a noise component in the detected current during the phase detection of the first embodiment. FIG. 1 shows a PWM converter device according to an embodiment of the present invention.
図1の構成は第1の実施例で説明したものである。 The configuration shown in FIG. 1 has been described in the first embodiment.
本実施例の各スイッチング素子のオン・オフ制御信号と起動シーケンスは、第1の実施例で述べたものと同様である。 The on / off control signal and the startup sequence of each switching element of the present embodiment are the same as those described in the first embodiment.
上述した第1の実施例の位相検出方法では、検出電流波形のゼロクロス時点(即ち、検出電流がある区間から検出電流がない区間への切替時点、或いは検出電流がない区間から検出電流がある区間への切替時点)を利用して、電源位相を推定している。しかし、検出電流にノイズ成分がある場合、前記ゼロクロス時点の位置ズレや判定エラーが発生し、位相推定結果に誤差が大きくなる。 In the phase detection method of the first embodiment described above, the zero-crossing point of the detected current waveform (that is, the point of time when the detected current is switched to the zone where there is no detected current, or the zone where the detected current is present from the zone where there is no detected current) The power supply phase is estimated using the time point of switching to (1). However, if there is a noise component in the detected current, a positional deviation or a determination error occurs at the time of the zero crossing, and the error becomes large in the phase estimation result.
また、上記ゼロクロス時点を検出するために、検出電流と0の比較が必要である。実際には、A/D変換器の変換精度やノイズの影響で、所定の比較値が0より大きく設定する必要がある。ノイズ成分が大きい場合、この比較値も大きく設定しなければならない。 Further, in order to detect the zero crossing time point, it is necessary to compare the detected current with zero. Actually, the predetermined comparison value needs to be set larger than 0 due to the conversion accuracy of the A / D converter and the influence of noise. If the noise component is large, this comparison value must also be set large.
上記ノイズの影響を低減するために、検出電流の移動平均処理を行う。特に、図10に示す電流波形は、電源の1/3周期の間に検出電流がない特徴があるので、図10に示す電流波形に対して、移動平均処理の平均区間の長さを電源周期の1/3に設定すれば、平均処理の出力に周期的な0に近い最小値が得られる。 In order to reduce the influence of the noise, a moving average process of the detection current is performed. In particular, the current waveform shown in FIG. 10 has a feature that there is no detection current during the 1/3 cycle of the power supply. Therefore, the length of the average section of the moving average process is set to the power supply cycle with respect to the current waveform shown in FIG. If it is set to 1/3, a minimum value close to 0 is obtained periodically in the average processing output.
図13に、U相検出電流波形16と移動平均処理後のU相電流波形20を示す。移動平均処理後のU相電流波形の最小値に対応する時点は、U相検出電流のゼロクロス時点(検出電流がない区間から検出電流がある区間への切替時点)に対応している。即ち、移動平均処理後のU相電流波形の最小値に対応する時点を利用して、従来の位相演算方法と同様に、電源位相を推定することができる。
FIG. 13 shows the U-phase detected
以下相順,周波数及び電源位相の具体的な演算アルゴリズムについて、図14と図15を用いて説明する。 Hereinafter, a specific algorithm for calculating the phase order, frequency, and power supply phase will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
図14には、移動平均処理後の三相検出電流波形20a,20b,20c及び位相検出動作開始時(時刻t0)にクリアされ、その後キャリア周期毎にアップカウントされるマイコン内部カウンタ値19を示す。
FIG. 14 shows three-phase detection
時刻t0以降t4までの間に、下記条件となるポイントを探索する(同じ相の検出電流値の最小値に対応するカウンタ値を探す)。 During time t0 to t4, a point that satisfies the following condition is searched (a counter value corresponding to the minimum value of the detected current value of the same phase is searched).
カウンタ値更新条件:移動平均処理後の電流値が電流最小値より小さく或いは等しい。 Counter value update condition: The current value after moving average processing is smaller than or equal to the minimum current value.
動作:電流最小値を今回の移動平均処理後の電流検出値に変更し、カウンタ値をNx
(x=u,v,w)に保存する。
Operation: Change the current minimum value to the current detection value after this moving average processing, and change the counter value to N x
(X = u, v, w).
1電源周期の間に、移動平均処理後の三相検出電流最小値を確実に検出するため、探索時間Tdet は、電源周期の1〜4/3倍に設定する必要がある。電源周波数が50Hz或いは60Hzであるので、探索時間は下記のように設定したほうが良い。 In order to reliably detect the minimum value of the three-phase detection current after the moving average process during one power cycle, the search time T det needs to be set to 1 to 4/3 times the power cycle. Since the power supply frequency is 50 Hz or 60 Hz, the search time should be set as follows.
この値は、50Hzの電源周期の1倍と、60Hzの電源周期の4/3倍の平均値である。 This value is an average value of 1 times the power cycle of 50 Hz and 4/3 times the power cycle of 60 Hz.
上記最小値探索が終了後(時刻t4)、各相の電流最小値に対応のカウンタ値Nu,
Nv,Nwを利用して、以下のように相順判定,周波数算出,位相演算処理を行う。
(1)相順判定処理
電流最小値に対応のカウンタ値Nu,Nv,Nw を用いて、図15(表1)に示す大きさ関係により、相順とθ0 及びΔNを決める。ここで、Δθdcは、入力リアクトルの電流位相遅延及びA/D変換値の取り込み遅延である。
(2)電源周波数の演算
図15のΔNに対応の位相は240°なので、次式により、電源周波数fsを求められる。
After the minimum value search is completed (time t4), the counter value N u , corresponding to the minimum current value of each phase,
Using N v and N w , phase order determination, frequency calculation, and phase calculation processing are performed as follows.
(1) Phase order determination process Using the counter values N u , N v , and N w corresponding to the minimum current value, the phase order and θ 0 and ΔN are determined according to the magnitude relationship shown in FIG. 15 (Table 1). Here, Δθ dc is a current phase delay of the input reactor and an A / D conversion value capturing delay.
(2) Calculation of power supply frequency Since the phase corresponding to ΔN in FIG. 15 is 240 °, the power supply frequency fs can be obtained by the following equation.
fs=240°×fc/(360°×ΔN)[Hz]
ここで、fs:電源周波数,fc:キャリア周波数。
fs = 240 ° × fc / (360 ° × ΔN) [Hz]
Here, fs: power supply frequency, fc: carrier frequency.
実際の電源周波数は50Hzと60Hzしかないので,ΔNの大きさから、直接に電源周波数を判定することもできる。
(3)電源位相演算
電源位相演算は、相順によって、下式のように求められる。正順の場合:
θdc=θ0 +(N−(Nu+Nv+Nw)/3)×Δθ[°]
逆順の場合:
θdc=θ0 −(N−(Nu+Nv+Nw)/3)×Δθ[°]
ここで、N:現時点(時刻t4)のカウンタ値、Δθ:キャリア1周期の位相増分量
(Δθ=360°×電源周波数/キャリア周波数)である。
Since the actual power supply frequency is only 50 Hz and 60 Hz, the power supply frequency can be determined directly from the magnitude of ΔN.
(3) Power supply phase calculation The power supply phase calculation is obtained by the following formula according to the phase order. In normal order:
θ dc = θ 0 + (N− (N u + N v + N w ) / 3) × Δθ [°]
In reverse order:
θ dc = θ 0 − (N− (N u + N v + N w ) / 3) × Δθ [°]
Here, N is the counter value at the present time (time t4), Δθ is the phase increment of one carrier cycle (Δθ = 360 ° × power supply frequency / carrier frequency).
相順判定,周波数算出,位相演算処理が完成した後、第1の実施例と同様に、制御系にセットし、センサレス制御へ移行する。 After the completion of the phase order determination, frequency calculation, and phase calculation processing, as in the first embodiment, it is set in the control system and shifts to sensorless control.
本発明の第2の実施例を図16から図20を用いて説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図16は本発明のモータ駆動用PWMインバータ装置への応用を示している。 FIG. 16 shows the application of the present invention to a motor drive PWM inverter device.
前記図1と同一符号は同一動作をするものである。図1と異なる部分はコンバータ制御部6が、インバータ制御部22に、直流負荷9が直流電源23に、交流電源1がモータ
21に変更されたことである。
The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same operations. The difference from FIG. 1 is that the
モータ21が空転状態で、モータに位置や速度センサが付けない場合、モータの誘起電圧を検出して、検出電圧の位相から、回転子の位置を推定することが可能であるが、一般的には誘起電圧の検出は専用回路が必要である。
When the
そこで、第1の実施例と同じように、専用回路が不要な誘起位相の検出手段を説明する。 Thus, as in the first embodiment, an induced phase detection means that does not require a dedicated circuit will be described.
第1の実施例と同じように、図3に示すオン・オフ制御信号を各スイッチング素子に与える。また、誘起電圧は図5に示す三相電圧波形と同じように各相電圧の大小関係により、I〜VIの六つ領域に分かれる。 As in the first embodiment, the on / off control signal shown in FIG. 3 is applied to each switching element. In addition, the induced voltage is divided into six regions I to VI depending on the magnitude relationship of the phase voltages as in the three-phase voltage waveform shown in FIG.
一般的に、直流電源電圧がモータ誘起電圧の相間電圧振幅値より大きい場合、ダイオード整流電流がないので、第1の実施例のようなスイッチング素子がオン状態で、母線直流電流を検出すると、検出電流が全ての領域で検出できなくなる。これに対して、母線直流電流を検出するタイミングをスイッチング素子がオンの状態からオフに転換直後に変更すれば対応できる。 Generally, when the DC power supply voltage is larger than the phase voltage amplitude value of the motor induced voltage, there is no diode rectified current. Therefore, when the bus DC current is detected with the switching element as in the first embodiment turned on, Current cannot be detected in all areas. This can be dealt with by changing the timing of detecting the bus DC current immediately after switching the switching element from the on state to the off state.
図17にモータ空転状態の等価回路を示す。スイッチング素子Qxがオンの状態で、誘起電圧位相領域I〜III とVIにおいて、U相電圧がV相或いはW相より高いので、スイッチング素子QxとDy或いはDzが通流する。Qxがオンの状態からオフに転換直後に、図18に示すように、Qxに流れる電流がDrを通じて、コンデンサに充電される。この時、充電電流が母線直流電流検出回路7で検出できる。
FIG. 17 shows an equivalent circuit in the idling state of the motor. Since the U-phase voltage is higher than the V-phase or W-phase in the induced voltage phase regions I to III and VI while the switching element Qx is on, the switching elements Qx and Dy or Dz flow. Immediately after Qx switches from the on state to the off state, as shown in FIG. 18, the current flowing through Qx is charged to the capacitor through Dr. At this time, the charging current can be detected by the bus DC
反対に、電源位相領域IVとVにおいて、図19に示すように、U相電圧がV相或いはW相より低いので、スイッチング素子Qxがオンの状態になっても、Qxには通流しない。従って、Qxがオンの状態からオフに転換直後にも、母線直流電流は流れない。 On the contrary, in the power supply phase regions IV and V, as shown in FIG. 19, since the U-phase voltage is lower than the V-phase or W-phase, even if the switching element Qx is turned on, it does not flow through Qx. Accordingly, no bus DC current flows immediately after Qx is switched from on to off.
以上説明したように、誘起電圧位相の領域IVとVにおいて、スイッチング素子Qxがオンからオフに転換直後に、母線直流電流検出回路7の検出電流が0となる特徴がある。
As described above, in the induced voltage phase regions IV and V, the detection current of the bus DC
同様に、スイッチング素子Qyがオンからオフに転換直後に、誘起電圧位相の領域IとVIにおいて検出電流が0、スイッチング素子Qzがオンからオフに転換直後に、誘起電圧位相の領域VとVIにおいて検出電流が0となる。 Similarly, immediately after the switching element Qy is switched from on to off, the detected current is 0 in the induced voltage phase regions I and VI, and immediately after the switching element Qz is switched from on to off, in the induced voltage phase regions V and VI. The detection current becomes zero.
このように、各スイッチング素子がオンからオフに転換直後に検出した母線直流電流信号を、オンの状態の相に従って分解すると、図20に示す波形になる。 As described above, when the bus DC current signal detected immediately after each switching element is switched from on to off is decomposed according to the phase of the on state, the waveform shown in FIG. 20 is obtained.
これらの波形から、第1の実施例及び第2の実施例で説明した同じアルゴリズムを利用して、モータ誘起電圧の位相,周波数及び回転方向を推定することができる。 From these waveforms, the phase, frequency and rotation direction of the motor induced voltage can be estimated using the same algorithm described in the first embodiment and the second embodiment.
前記モータ誘起電圧が低い場合、母線直流電流が過小になり、検出できない現象がある。これに対して、以下の2つ対策で対応する。 When the motor induced voltage is low, the bus direct current becomes excessively small and cannot be detected. This is addressed by the following two measures.
<対策1>オン・オフ制御信号の幅を大きくする。
<
<対策2>オン・オフ制御信号の幅が最大値になっても、検出電流が所定値にならない場合、キャリア周波数を最高設定値から徐々に下げて行き、前記母線直流電流値が所定値になるように調整する。
<
本実施例ではモータ空転状態の誘起電圧を利用して、回転子位置を推定手段を説明した。しかし、制御対象がモータではなく、発電機器等交流電源設備を使用する場合にも適用できる。 In the present embodiment, the rotor position estimating means has been described using the induced voltage in the idling state of the motor. However, the present invention can also be applied when the control target is not a motor but an AC power supply facility such as a power generator.
本発明の第4の実施例を図21を用いて説明する。 A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
前記第1の実施例の図1および第3の実施例の図16と同一符号は同一動作をするものである。 The same reference numerals as those in FIG. 1 of the first embodiment and FIG. 16 of the third embodiment perform the same operation.
この実施例は本発明の第3の実施例のPWMインバータ装置の直流電源(太陽電池や燃料電池など)から交流電源へ変換の利用形態の一例を示している。言い換えると、本実施例は第1の実施例の電力変換方向が逆になるケースである。 This embodiment shows an example of a utilization form of conversion from a DC power source (solar cell, fuel cell, etc.) to an AC power source of the PWM inverter device of the third embodiment of the present invention. In other words, the present embodiment is a case where the power conversion direction of the first embodiment is reversed.
電圧センサがなく、かつ母線直流電流により三相電流再現方法を使用する場合、インバータ装置が起動前に、第1の実施例及び第2の実施例と同じように、電圧位相推定処理を行うことにより、電源(系統)電圧の位相を検出することが可能である。 When there is no voltage sensor and the three-phase current reproduction method is used by the bus DC current, the voltage phase estimation processing should be performed in the same manner as in the first and second embodiments before the inverter device is started. Thus, it is possible to detect the phase of the power supply (system) voltage.
各スイッチング素子のオン・オフ制御信号の発生方法,電流検出方法と位相検出処理は、前記第1の実施例及び第2の実施例と同じである。 The on / off control signal generation method, current detection method, and phase detection processing of each switching element are the same as those in the first and second embodiments.
本発明の第5の実施例を図22を用いて説明する。本実施例は、第1実施例及び第2実施例の三相コンバータ装置と第3の実施例のモータ駆動用インバータ装置をモジュール化したものである。 A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the three-phase converter device of the first and second embodiments and the motor drive inverter device of the third embodiment are modularized.
ここで、インバータ直流電流検出回路7a,コンバータ直流電流検出回路7,直流電圧検出回路8,コンバータ/インバータ制御部6aは1チップマイコンの一部として構成されている。また、1チップマイコン,コンバータ回路4とインバータ回路4aは、同一基板上で構成され、1つのモジュール内に納められている形態となっている。
Here, the inverter DC
モジュール化により、制御部の部品低減(例えば、マイコン、電源回路、直流電圧検出回路の共用)が可能である。また、インバータとコンバータの制御情報を共有により、制御のレスポンスも速くできる。 By modularization, it is possible to reduce the parts of the control unit (for example, sharing of a microcomputer, a power supply circuit, and a DC voltage detection circuit). In addition, the control response can be made faster by sharing the control information of the inverter and the converter.
図22に、モジュール24を構成する部分を破線で示している。ここでいうモジュールとは「規格化された構成単位」という意味であり、分離可能なハードウエア/ソフトウエアの部品から構成されているものである。尚、製造上、同一基板上で構成されていることが好ましいが、同一基板に限定はされない。これより、同一筐体に内蔵された複数の回路基板上に構成されても良い。なお、他の実施例においても同様の形態構成をとることができる。
In FIG. 22, the part which comprises the
本発明が利用すれば、上記モジュールのインバータ側とコンバータ側ともに、交流電圧センサと交流電流センサが省略するので、制御基板の小型化とコストの低減ができる。 If the present invention is used, the AC voltage sensor and the AC current sensor are omitted on both the inverter side and the converter side of the above module, so that the control board can be reduced in size and cost.
以上のように、本発明によると、全て交流電圧センサと電流センサを使用せず、安価な回路構成のPWMコンバータ装置とモータ駆動用インバータ装置において、短時間でスムーズな(過電圧,過電流現象なし)起動できるPWMコンバータ・インバータモジュールを提供することができる。 As described above, according to the present invention, an AC voltage sensor and a current sensor are not used at all, and the PWM converter device and the motor drive inverter device having an inexpensive circuit configuration are smooth in a short time (no overvoltage and overcurrent phenomenon). ) A PWM converter / inverter module that can be started can be provided.
1…交流電源、2…リップルフィルタ、3…リアクトル、4…コンバータ回路、5…平滑コンデンサ、6…コンバータ制御部、7…母線直流電流検出回路、8…直流電圧検出回路、9…負荷、10…直流電圧、11…U相電流、12…オン・オフ制御信号、13…U相指令値、14…キャリア、15…Qxの制御信号、16…分解した電流波形(U相に対応)、17…分解した電流波形(V相に対応)、18…分解した電流波形(W相に対応)、19…マイコン内部カウンタ値、20…移動平均処理後のU相電流波形、21…モータ、22…インバータ制御部、23…直流電源、24…モジュール。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記コンバータ回路の直流側の母線直流電流を検出する母線直流電流検出回路と、
前記母線直流電流検出値を用いて前記コンバータを制御する制御手段を備えたコンバータ装置において、
前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流を用いて前記交流電源の電圧位相、周波数及び、相順の少なくとも一つを算出することを特徴とするコンバータ装置。 A converter circuit in which an input side is connected to an AC power supply via a reactor, a smoothing capacitor is connected between DC terminals on the output side, and AC is converted to DC;
A bus DC current detection circuit for detecting a bus DC current on the DC side of the converter circuit;
In a converter device comprising control means for controlling the converter using the bus DC current detection value,
It flows by sequentially turning on a plurality of switching elements of the switching element group of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm among the switching element groups constituting the converter circuit one by one. The bus DC current is detected by the bus DC current detection circuit,
A converter device, wherein at least one of a voltage phase, a frequency, and a phase sequence of the AC power supply is calculated using the detected bus direct current.
インバータ回路に接続されたモータが空転時に、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流を用いて前記モータの誘起電圧位相、周波数及び、相順の少なくとも一つを検出することを特徴とするインバータ装置。 An inverter device comprising: an inverter circuit that converts direct current to alternating current; a bus direct current detection circuit that detects a bus direct current on the direct current side of the inverter circuit; and a control unit that controls the inverter using the bus direct current detection value In
When the motor connected to the inverter circuit is idle, a plurality of switching elements of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm among the switching element groups constituting the inverter circuit The bus DC current that flows by turning on each of them in turn is detected by the bus DC current detection circuit,
An inverter device, wherein at least one of an induced voltage phase, a frequency, and a phase sequence of the motor is detected using the detected bus direct current.
前記インバータ回路に接続されたリアクトルと、
前記インバータ回路の直流側の母線直流電流を検出する母線直流電流検出回路と、
前記母線直流電流検出値を用いて前記インバータを制御する制御手段を備えたインバータ装置において、
前記インバータ装置が起動前に、前記インバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流を用いて前記交流電源の電圧位相、周波数及び、相順を検出することを特徴とするインバータ装置。 An inverter circuit for converting the direct current into alternating current, with the output side connected to an alternating current power source via a reactor, a direct current power source connected between the direct current terminals on the input side,
A reactor connected to the inverter circuit;
A bus DC current detection circuit for detecting a bus DC current on the DC side of the inverter circuit;
In an inverter device comprising control means for controlling the inverter using the bus DC current detection value,
Before starting the inverter device, among the switching element groups constituting the inverter circuit, one switching element group of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm The bus DC current that flows by turning on one by one is detected by the bus DC current detection circuit,
An inverter device that detects a voltage phase, a frequency, and a phase sequence of the AC power supply using the detected bus DC current.
前記交流電源の電源電圧位相を検出する電源電圧センサを備えていないことを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
A converter device comprising no power supply voltage sensor for detecting a power supply voltage phase of the AC power supply.
前記交流電源の電源電圧位相を検出する電源電圧センサを備えていないことを特徴とするインバータ装置。 In claim 2,
An inverter device comprising no power supply voltage sensor for detecting a power supply voltage phase of the AC power supply.
前記交流電源の電源電圧位相を検出する電源電圧センサを備えていないことを特徴とするインバータ装置。 In claim 3,
An inverter device comprising no power supply voltage sensor for detecting a power supply voltage phase of the AC power supply.
前記コンバータ装置が停止状態で、前記母線直流電流検出回路から検出した母線直流電流信号より前記コンバータ装置の直流負荷状態を推定し、該推定した直流負荷状態が設定値より大きい場合、前記コンバータ装置を起動し、該推定した直流負荷状態が設定値より小さい場合、前記コンバータ装置を停止したままとすることを特徴とするコンバータ装置。 Oite to claim 1,
When the converter device is in a stopped state, a DC load state of the converter device is estimated from a bus DC current signal detected from the bus DC current detection circuit, and when the estimated DC load state is larger than a set value, the converter device is A converter device, which is activated and keeps the converter device stopped when the estimated DC load state is smaller than a set value.
前記コンバータ装置の直流負荷状態は、前記母線直流電流信号をLow Passフィルタ、もしくは一定時間の平均処理すること又は双方により推定することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 7,
The converter device is characterized in that the DC load state of the converter device is estimated by subjecting the bus DC current signal to a low pass filter, averaging for a certain time, or both.
スイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる前記母線直流電流が流れない区間を検出し、その区間から前記電圧位相を検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
A converter device characterized by detecting a section where the bus DC current does not flow by turning on a plurality of switching elements of the switching element group one by one in order, and detecting the voltage phase from the section.
スイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる前記母線直流電流が流れない区間を検出し、その区間の中心から前記電圧位相を検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
A converter device characterized by detecting a section in which the bus DC current that flows by turning on a plurality of switching elements of a switching element group one by one in order and detecting the voltage phase from the center of the section.
スイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる前記母線直流電流が流れなくなる時間又は所定値未満となる時間、もしくは、当該前記母線直流電流が流れ出す時間又は所定値以上となる時間を検出し、その時間から前記電圧位相を検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
When the plurality of switching elements of the switching element group are turned on one by one in sequence, the time when the bus DC current flowing does not flow, or the time when the bus DC current flows less than a predetermined value, or the time when the bus DC current flows out or more than a predetermined value And a voltage phase is detected based on the detected time.
前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流の検出信号を各相毎に分解し、分解した各相の電流信号の電流値が所定値未満となる時間、或いは電流値が所定値以上となる時間、或いは前記所定値未満となる時間と前記所定値以上となる時間の平均値時間の各相の時間差から前記交流電源の電圧位相、周波数及び、相順の少なくとも一つを検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
It flows by sequentially turning on a plurality of switching elements of the switching element group of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm among the switching element groups constituting the converter circuit one by one. The bus DC current is detected by the bus DC current detection circuit,
The detection signal of the detected bus DC current is decomposed for each phase, and the time when the current value of the decomposed current signal of each phase is less than a predetermined value, or the time when the current value exceeds a predetermined value, or the predetermined value A converter device, wherein at least one of a voltage phase, a frequency, and a phase sequence of the AC power supply is detected from a time difference between phases of a time that is less than a predetermined time and an average value time that is equal to or greater than the predetermined value.
前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流の検出信号を各相毎に分解し、分解した相のうちの1相の電流信号の電流値が所定値未満となる時間、或いは電流値が所定値以上となる時間、或いは前記所定値未満となる時間と前記所定値以上となる時間の平均値時間を少なくとも2点検出し、その時間差から前記交流電源の電圧位相、周波数及び、相順の少なくとも一つを検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
It flows by sequentially turning on a plurality of switching elements of the switching element group of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm among the switching element groups constituting the converter circuit one by one. The bus DC current is detected by the bus DC current detection circuit,
The detection signal of the detected bus direct current is decomposed for each phase, and the time when the current value of the current signal of one phase among the decomposed phases is less than a predetermined value, or the time when the current value becomes a predetermined value or more, Alternatively, at least two average values of the time that is less than the predetermined value and the time that is greater than or equal to the predetermined value are checked, and at least one of the voltage phase, frequency, and phase order of the AC power supply is detected from the time difference. The converter device characterized.
前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流の検出信号を各相毎に分解し、分解した相のうちの2相の電流信号の電流値が所定値未満となる時間、或いは電流値が所定値以上となる時間、或いは前記所定値未満となる時間と前記所定値以上となる時間の平均値時間を検出し、その時間差から前記交流電源の周波数を検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
It flows by sequentially turning on a plurality of switching elements of the switching element group of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm among the switching element groups constituting the converter circuit one by one. The bus DC current is detected by the bus DC current detection circuit,
The detection signal of the detected bus direct current is decomposed for each phase, and the time when the current value of the current signal of the two phases of the decomposed phases becomes less than a predetermined value, or the time when the current value becomes a predetermined value or more, Alternatively, the converter device is characterized by detecting an average value time between a time when the time is less than the predetermined value and a time when the time is equal to or greater than the predetermined value, and detecting the frequency of the AC power supply from the time difference.
前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群の何れか一方のみのスイッチング素子群の複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオンさせることにより流れる母線直流電流を前記母線直流電流検出回路により検出し、
該検出した母線直流電流を用いて、前記母線直流電流の検出信号を各相毎に分解し、
分解した相のうちの1相の電流信号を移動平均処理し、移動平均処理後の信号の最小値を利用して前記交流電源の電圧位相,周波数及び、相順の少なくとも一つを検出することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
It flows by sequentially turning on a plurality of switching elements of the switching element group of only one of the switching element group of the upper arm or the switching element group of the lower arm among the switching element groups constituting the converter circuit one by one. The bus DC current is detected by the bus DC current detection circuit,
Using the detected bus DC current, the bus DC current detection signal is decomposed for each phase,
A moving average process is performed on a current signal of one of the decomposed phases, and at least one of the voltage phase, frequency, and phase sequence of the AC power supply is detected using the minimum value of the signal after the moving average process. The converter apparatus characterized by this.
複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオン又はオフさせるために該複数のスイッチング素子に送るオン・オフ制御信号は、前記スイッチング素子を動作させるスイッチング周期の整数倍の周期分ずらして順番に出力することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
The on / off control signal sent to the plurality of switching elements to turn on or off the plurality of switching elements one by one is output in order shifted by an integer multiple of the switching period for operating the switching elements. The converter apparatus characterized by the above-mentioned.
複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオン又はオフさせるために該複数のスイッチング素子に送るオン・オフ制御信号のパルス幅は、前記直流端子間の直流電圧値が所定値になるように調整することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
The pulse width of the on / off control signal sent to the plurality of switching elements in order to turn on or off the plurality of switching elements one by one is adjusted so that the DC voltage value between the DC terminals becomes a predetermined value. The converter apparatus characterized by the above-mentioned.
前記コンバータ装置が起動前に、前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子群のうち、上アームのスイッチング素子群もしくは下アームのスイッチング素子群にオン・オフ制御信号を順番に与え、前記オン・オフ制御信号の幅を調整することにより、前記平滑コンデンサの直流電圧を所定値まで昇圧することを特徴とするコンバータ装置。 In claim 1,
Before the converter device is activated, among the switching element groups constituting the converter circuit, an on / off control signal is sequentially given to an upper arm switching element group or a lower arm switching element group, and the on / off control signal By adjusting the width of the converter, the DC voltage of the smoothing capacitor is boosted to a predetermined value.
複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオン又はオフさせるために該複数のスイッチング素子に送るオン・オフ制御信号のパルス幅又は周波数は、前記母線直流電流値が所定値になるように調整することを特徴とするインバータ装置。 In claim 2,
The pulse width or frequency of the on / off control signal sent to the plurality of switching elements in order to turn on or off the plurality of switching elements one by one is adjusted so that the bus DC current value becomes a predetermined value. An inverter device characterized by.
複数のスイッチング素子を一つずつ順番にオン又はオフさせるために該複数のスイッチング素子に送るオン・オフ制御信号の周波数は、最高設定値から徐々に下げて行き、前記母線直流電流値が所定値になるように調整することを特徴とするインバータ装置。 In claim 2,
The frequency of the on / off control signal sent to the plurality of switching elements to turn on or off the plurality of switching elements one by one is gradually lowered from the maximum set value, and the bus DC current value is a predetermined value. An inverter device characterized by being adjusted to be
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