JP5200569B2 - Inverter device - Google Patents

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Description

本発明は、直流電源との間に設けられた電流センサにより、相電流を検出するインバータ装置に関する。特に、運転前における磁石回転子の位置決めにおいて、低騒音化を図るものである。   The present invention relates to an inverter device that detects a phase current by a current sensor provided between a DC power source. In particular, it is intended to reduce noise in positioning of the magnet rotor before operation.

従来より、直流電源との間に設けた電流センサにより相電流を検出するインバータ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。これについて、モータの運転時について以下説明する。モータが駆動され回転子が回転している状態を運転と定義する。図14にインバータ装置とその周辺の電気回路を示す。インバータ装置21の制御回路12は、シャント抵抗6からの電圧により2相分の相電流を検出する。当該2個の電流値から残り1相分の相電流を演算する(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)。   Conventionally, an inverter device that detects a phase current with a current sensor provided between a DC power supply and the like has been proposed (for example, see Patent Document 1). This will be described below when the motor is in operation. The state where the motor is driven and the rotor is rotating is defined as operation. FIG. 14 shows an inverter device and its surrounding electric circuit. The control circuit 12 of the inverter device 21 detects the phase current for two phases based on the voltage from the shunt resistor 6. The phase current for the remaining one phase is calculated from the two current values (Kirchhoff's current law is applied at the neutral point of the stator winding 4).

これらの電流値に基づき、センサレスDCブラシレスモータ11(以降モータと称す)を構成する磁石回転子5による誘起電圧を演算し、その位置検出を行う。そして、この位置検出、通信による回転数指令信号(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(IGBT、FET,トランジスタ等が用いられる)を、接続線18を介して制御する。これにより、バッテリー1からの直流電圧がPWM変調でスイッチングされ、正弦波状の交流電流がモータ11を構成する固定子巻線4へ出力される。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 current values, an induced voltage by the magnet rotor 5 constituting the sensorless DC brushless motor 11 (hereinafter referred to as a motor) is calculated, and its position is detected. Then, based on the position detection and communication speed command signal (not shown), the switching element 2 (IGBT, FET, transistor, etc.) constituting the inverter circuit 10 is controlled via the connection line 18. To do. As a result, the DC voltage from the battery 1 is switched by PWM modulation, and a sinusoidal AC 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.

図15に、3相変調の50%変調における波形の特性図を示す。U相端子電圧41、V相端子電圧42、W相端子電圧43及び中性点電圧29を示している。3相変調においては、変調が上がるにつれ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. 15 shows a waveform characteristic chart in 50% modulation of three-phase modulation. A U-phase terminal voltage 41, a V-phase terminal voltage 42, a W-phase terminal voltage 43, and a neutral point voltage 29 are shown. In the three-phase modulation, the modulation increases in both directions of 0% and 100% centering on Duty 50% as the modulation increases. 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.

図16に、図15に破線で示した位相270度〜330度における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。同一相の上アームスイッチング素子がONならば下アームスイッチング素子はOFF、上アームスイッチング素子がOFFならば下アームスイッチング素子はONの関係にある。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が設けられる。   In FIG. 16, the ON periods (Duty) of the upper arm switching elements U, V, and W within one carrier (carrier cycle) in the phase of 270 to 330 degrees indicated by the broken line in FIG. 15 are displayed symmetrically from the center. ing. 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. If the upper arm switching element of the same phase is ON, the lower arm switching element is OFF, and if the upper arm switching element is OFF, the lower arm switching element is ON. However, a dead time period is provided to prevent a short circuit between the upper arm switching element and the lower arm switching element.

シャント抵抗6による相電流検出の詳細は割愛するが、上アームスイッチング素子U,V,WのON、OFF状態で電源ライン(シャント抵抗6)に流れる相電流を知ることができる。上アームスイッチング素子のONする相が無い時は流れず(非通電、下循環)、1相のみON時はその相の電流が流れ(通電)、2相ON時は残りの相の電流が流れ(通電)、3相全てON時は流れない(非通電、上循環)。従って、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。但し、シャント抵抗6による電流検出において、上記ON時間が、電流検出するために必要な最低限の所定時間以上あることが条件になる(この所定時間をδと定義する)。   Although details of phase current detection by the shunt resistor 6 are omitted, it is possible to know the phase current flowing through the power supply line (shunt resistor 6) when the upper arm switching elements U, V, W are turned on and off. It does not flow when the upper arm switching element does not have an ON phase (de-energized, lower circulation). When only one phase is ON, the current of that phase flows (energized). When the two-phase is ON, the current of the remaining phase flows. (Energized) Does not flow when all three phases are ON (non-energized, upper circulation). Therefore, the detectable phase current can be known by confirming that the upper arm switching elements U, V, and W are ON. However, in the current detection by the shunt resistor 6, the ON time is required to be longer than the minimum predetermined time necessary for current detection (this predetermined time is defined as δ).

ここで、通電とは、バッテリー1からインバータ回路10(モータ11)へ電力供給される状態のことであり、非通電とは、バッテリー1からインバータ回路10(モータ11)へ電力供給されない状態のことと定義する。また、非通電における、下循環とは下アームスイッチング素子X,Y,Z全てがONとなり、下アームとモータ11間で電流が循環している状態のことであり、上循環とは上アームスイッチング素子U,V,W全てがONとなり、上アームとモータ11間で電流が循環している状態のことと定義する。   Here, energization refers to a state in which power is supplied from the battery 1 to the inverter circuit 10 (motor 11), and non-energization refers to a state in which power is not supplied from the battery 1 to the inverter circuit 10 (motor 11). It is defined as In the non-energized state, the lower circulation is a state in which all of the lower arm switching elements X, Y, and Z are turned on and current is circulated between the lower arm and the motor 11, and the upper circulation is the upper arm switching. It is defined as a state in which all of the elements U, V, W are turned on and current is circulating between the upper arm and the motor 11.

図16において、シャント抵抗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、W相の相電流の検出期間をWと表示している。   In FIG. 16, a period in which current detection by the shunt resistor 6 is possible is set as a detection period, and is indicated by a solid line arrow, and indicates the 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 W-phase current is indicated as W.

位相270度においては、U相の相電流しか検出できない。また、位相330度においては、W相の相電流しか検出できない。この1相分の相電流しか検出できないことへの対応の一例を図17に示す。図17(A)は、図16における位相330度の場合をそのまま示している。図17(B)は、図17(A)における上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)に所定値δを追加し、V相の相電流も検出できるようにしたものである。また、図17(C)は、図17(A)における上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)を所定値δだけ削減し、U相の相電流も検出できるようにしたものである。このように、PWM本来のON期間(Duty)に追加もしくは削減を行い、相電流を検出できるようにすることを通電補正と定義する。また、この追加もしくは削減される値を通電補正量と定義する。これらにより、2相分の相電流が検出できるようになる。図17(B)と図17(C)の双方を実行することで、上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)の所定値δの追加または削減がキャンセルされる。即ち、図17(B)と図17(C)の双方を実行することで、図17(A)の2回実行と同等になる。   At the phase of 270 degrees, only the U-phase current can be detected. Further, at the phase of 330 degrees, only the W-phase phase current can be detected. An example of a response to the fact that only the phase current for one phase can be detected is shown in FIG. FIG. 17A shows the case of the phase of 330 degrees in FIG. 16 as it is. In FIG. 17B, a predetermined value δ is added to the ON period (Duty) of the upper arm switching element U in FIG. 17A so that the phase current of the V phase can also be detected. FIG. 17C shows a case where the ON period (Duty) of the upper arm switching element U in FIG. 17A is reduced by a predetermined value δ so that the U-phase phase current can also be detected. In this way, the addition or reduction to the original PWM ON period (Duty) so that the phase current can be detected is defined as energization correction. Further, the value to be added or reduced is defined as an energization correction amount. As a result, phase currents for two phases can be detected. By executing both FIG. 17B and FIG. 17C, the addition or reduction of the predetermined value δ of the ON period (Duty) of the upper arm switching element U is cancelled. That is, executing both FIG. 17B and FIG. 17C is equivalent to executing twice in FIG. 17A.

次に、モータの運転前における磁石回転子の位置決めについて以下説明する。磁石回転子5の回転を始動させるためには、運転前に磁石回転子5の位置決めをしておく必要がある(例えば、特許文献2参照)。これについて、一例を以下説明する。図18(A)は、4極の場合において、固定子巻線4のU相とV相をS極に、W相をN極にして、磁石回転子5を位置決めする場合を示している。固定子巻線4のS極には磁石回転子5のN極が、固定子巻線4のN極には磁石回転子5のS極が、それぞれ対向して停止することにより、位置決めされる。このとき、図18(B)に示す如く、固定子巻線4のW相からU相及びV相へ電流が流される。   Next, the positioning of the magnet rotor before the operation of the motor will be described below. In order to start the rotation of the magnet rotor 5, it is necessary to position the magnet rotor 5 before operation (see, for example, Patent Document 2). An example will be described below. FIG. 18A shows a case where the magnet rotor 5 is positioned with the U phase and V phase of the stator winding 4 as the S pole and the W phase as the N pole in the case of 4 poles. The N pole of the magnet rotor 5 is positioned on the S pole of the stator winding 4 and the S pole of the magnet rotor 5 is positioned on the N pole of the stator winding 4 so as to be opposed to each other. . At this time, as shown in FIG. 18B, current flows from the W phase to the U phase and the V phase of the stator winding 4.

図19((B)及び(C))、図20((B)及び(C))に、上記、位置決めにおける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のON期間(Duty)を、図16、図17と同様に表示している。そして、位置決めから運転に渡るW相の相電流を図21に示す。   19 ((B) and (C)) and FIG. 20 ((B) and (C)), the ON period of the upper arm switching elements U, V and W within one carrier (carrier cycle) in the above-described positioning. (Duty) is displayed in the same manner as in FIGS. FIG. 21 shows the W-phase current from the positioning to the operation.

図19(A)は、図21に示す位置決め初期において、電流を徐々に増加させるため、通電期間を小さく設定した場合である。位置決めスタートから電流が立ち上がりきるまでの期間を位置決め初期と定義する。位置決め初期において、この通電期間は徐々に大きくされる。この状態では、シャント抵抗6による電流検出はできない。そのための対応例が、図19(B)、図19(C)である。   FIG. 19A shows a case where the energization period is set small in order to gradually increase the current at the initial stage of positioning shown in FIG. The period from the start of positioning until the current rises is defined as the initial positioning. In the initial stage of positioning, this energization period is gradually increased. In this state, current detection by the shunt resistor 6 cannot be performed. The correspondence example for that is FIG. 19 (B) and FIG. 19 (C).

図19(B)は、図19(A)における上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)のキャリア周期後半(右側)に、所定値δ以上を追加しU相の相電流を検出できるように、また、図19(A)における上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)のキャリア周期前半(左側)に、所定値δ以上を追加しW相の相電流を検出できるようにしたものである。これにより、2相分の相電流が検出できるようになる。   In FIG. 19B, a predetermined value δ or more is added to the latter half (right side) of the ON period (Duty) of the upper arm switching element U in FIG. 19A so that the phase current of the U phase can be detected. Further, a predetermined value δ or more is added to the first half (left side) of the carrier period in the ON period (Duty) of the upper arm switching element W in FIG. 19A so that the phase current of the W phase can be detected. . Thereby, the phase current for two phases can be detected.

図19(C)は、図19(A)における上アームスイッチング素子U、上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)を所定値δ以上削減し、U相の相電流及びW相の相電流を検出できるようにしたものである。これにより、2相分の相電流が検出できるようになる。上記ON期間(Duty)の所定値δ以上削減は、図19(B)におけるON期間(Duty)の所定値δ以上追加を、キャンセルするようになされる。即ち、図19(B)と図19(C)の双方を実行することで、PWM変調結果は、図19(A)の2回実行と同等になる。   In FIG. 19C, the ON period (Duty) of the upper arm switching element U and the upper arm switching element W in FIG. 19A is reduced by a predetermined value δ or more, and the U-phase phase current and the W-phase phase current are reduced. It can be detected. Thereby, the phase current for two phases can be detected. The reduction of the ON period (Duty) by a predetermined value δ or more cancels the addition of the ON period (Duty) by a predetermined value δ or more in FIG. That is, by executing both FIG. 19B and FIG. 19C, the PWM modulation result becomes equivalent to the two executions of FIG. 19A.

図19(B)、図19(C)を実行することで、2相分の相電流を検出しつつ、位置決め初期の電流を増加させることができる。そして、位置決め初期は、おおよそ50mS実行される。キャリア周波数10kHz、キャリア周期100μSの場合、キャリア周期500回分となる。   By executing FIG. 19B and FIG. 19C, it is possible to increase the current in the initial positioning while detecting the phase currents for two phases. Then, at the initial stage of positioning, approximately 50 mS is executed. When the carrier frequency is 10 kHz and the carrier cycle is 100 μS, the carrier cycle is 500 times.

図20(A)は、図21に示す位置決め定常期において、所定の一定電流が流れるように、通電期間を設定した場合である。置決め初期の電流立ち上り後において、一定電流となる期間を位置決め定常期と定義する。運転時の図17(A)と比べ、通電期間が短いが、これは磁石回転子5が停止しており固定子巻線4には誘起電圧が発生せず、同じ電流を流すためには通電期間が短くてよいからである。この状態では、シャント抵抗6による電流検出は、W相の相電流しか検出できない。そのための対応例が、図20(B)、図20(C)である。その方法は、基本的に運転時における図17と同じである。   FIG. 20A shows the case where the energization period is set so that a predetermined constant current flows in the stationary positioning period shown in FIG. A period in which the current is constant after the current rising at the initial stage of the placement is defined as a stationary positioning period. Compared to FIG. 17A during operation, the energization period is short, but this is because the magnet rotor 5 is stopped and no induced voltage is generated in the stator winding 4, and energization is performed to allow the same current to flow. This is because the period may be short. In this state, the current detection by the shunt resistor 6 can detect only the W-phase current. The correspondence example for that is FIG. 20 (B) and FIG. 20 (C). The method is basically the same as FIG. 17 during operation.

図20(B)は、図20(A)における上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)に所定値δ追加し、V相の相電流も検出できるようにしたものである。また、図20(C)は、図20(A)における上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)を所定値δ削減し、U相の相電流も検出できるようにしたものである。これにより、2相分の相電流が検出できるようになる。図20(B)と図20(C)の双方を実行することで、上アームスイッチング素子UのON期間(Duty)への所定値δ追加または削減がキャンセルされる。   In FIG. 20B, a predetermined value δ is added to the ON period (Duty) of the upper arm switching element U in FIG. 20A so that the phase current of the V phase can also be detected. Further, FIG. 20C shows a case where the ON period (Duty) of the upper arm switching element U in FIG. 20A is reduced by a predetermined value δ so that the U-phase phase current can also be detected. Thereby, the phase current for two phases can be detected. By executing both FIG. 20B and FIG. 20C, the addition or reduction of the predetermined value δ to the ON period (Duty) of the upper arm switching element U is cancelled.

図20(B)、図20(C)を実行することで、2相分の相電流を検出しつつ、位置決め定常期の一定電流を流すことができる。そして、おおよそ100mS実行される。キャリア周波数10kHz、キャリア周期100μSの場合、キャリア周期1000回分となる。   By executing FIG. 20B and FIG. 20C, a constant current in the stationary stationary phase can be passed while detecting the phase currents for two phases. Then, approximately 100 ms is executed. When the carrier frequency is 10 kHz and the carrier cycle is 100 μS, the carrier cycle is 1000 times.

図21に、位置決めから運転に渡るW相の相電流を示す。位置決めには、電流が徐々に増加する初期と、電流が一定となる定常期がある。この定常期の電流に連続して、運転時の正弦波交流電流が流れる。図15の波形を正弦波交流電流に置き換えてみると(41をU相の電流、42をV相の電流、43をW相の電流)、位相330度が位置決め定常期の電流即ち運転スタートの電流に相当する。位置決め定常期の電流に連続させるのは、安定して起動させるためである。位置決め電流を一旦OFFにすると、位置決めされた磁石回転子5の位置が動きかねないからでもある。磁石回転子5が回転を始めると、磁石回転子5により固定子巻線4に誘起電圧が発生するため、また、誘起電圧の位相に対する電流の位相が適切に制御されるため、正弦波交流電流の電流値は小さくなってゆく。
特開2003−189670号公報(第14頁、第1図、第16頁、第14図) 特開平11−356088号公報(第7頁、第6図)
FIG. 21 shows the W-phase phase current from positioning to operation. Positioning includes an initial stage in which the current gradually increases and a stationary period in which the current is constant. A sine wave alternating current during operation flows following the steady-state current. When the waveform of FIG. 15 is replaced with a sinusoidal alternating current (41 is a U-phase current, 42 is a V-phase current, 43 is a W-phase current), a phase of 330 degrees is a steady-state positioning current, that is, an operation start. Corresponds to current. The reason why the current in the stationary stationary phase is continued is to start up stably. This is because once the positioning current is turned off, the position of the positioned magnet rotor 5 may move. When the magnet rotor 5 starts rotating, an induced voltage is generated in the stator winding 4 by the magnet rotor 5 and the phase of the current with respect to the phase of the induced voltage is appropriately controlled. The current value of becomes smaller.
JP 2003-189670 (page 14, FIG. 1, page 16, FIG. 14) Japanese Patent Laid-Open No. 11-356088 (page 7, FIG. 6)

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、電流センサを2個乃至3個用い各相の相電流を直接検出する方式に比べ、構成部品が少ないため、小型化が図れるとともに、耐振などの信頼性を向上することができるなどの利点がある。   As described above, in the phase current detection method with only one current sensor, the number of components is small compared to the method of directly detecting the phase current of each phase using two to three current sensors, so that the size can be reduced. There are advantages such as being able to improve the reliability of vibration resistance and the like.

然しながら、2相分の相電流を検出できない場合には、一部の相において上アームスイッチング素子のON期間を増加もしくは減少させる(通電補正)必要がある。この通電補正により、PWM変調本来の電流に比較し、リップル電流が発生することとなる。このリップル電流は電磁力となり、モータの固定子巻線、メカ、ハウジングなどに作用し、騒音(振動)を発生させることとなる。ON期間の追加削減はキャンセルされPWM変調結果は変わらないが、キャリア周期内においてリップル電流が発生する。   However, when the phase current for two phases cannot be detected, it is necessary to increase or decrease the ON period of the upper arm switching element in some phases (energization correction). By this energization correction, a ripple current is generated as compared with the original PWM modulation current. This ripple current becomes an electromagnetic force, which acts on the stator winding, the mechanism, the housing, etc. of the motor, and generates noise (vibration). The additional reduction in the ON period is canceled and the PWM modulation result does not change, but a ripple current is generated within the carrier period.

特に、運転前の位置決め時においては、通電補正による影響が大きい。一つには、磁石回転子は回転していないため作動音が無く、リップル電流に起因する騒音が目立ちやすいためである。二つには、通電期間が短く(磁石回転子が停止しており固定子巻線には誘起電圧が発生せず、同じ電流を流すために通電期間が短くてよいため)、通電補正量が相対的に大きくなる(PWM変調本来の通電期間に対し、追加もしくは削減される電流検出するために必要な最低限の所定時間δが相対的に大きくなる)ためである。特に位置決め初期は、位置決め定常期に比べ、通電期間が短く影響が大きい。三つには、通電補正しない場合、特定の相(W相)のみが直流電源のプラス側に接続されるのに対し、通電補正する場合、他の相(U相、V相)も直流電源のプラス側に接続される瞬間があり、3相間の電流比率が瞬間変化する。即ち、固定子巻線のU相、V相、W相による合成磁界の方向角度が瞬間変化する。これにより、磁石回転子の位置が瞬間変動し騒音(振動)を発生させるためである。   In particular, at the time of positioning before the operation, the influence by the energization correction is large. For one thing, the magnet rotor does not rotate, so there is no operating noise, and noise caused by ripple current is easily noticeable. Secondly, the energization period is short (because the magnet rotor is stopped and no induced voltage is generated in the stator winding, and the energization period may be short to allow the same current to flow), and the energization correction amount is This is because it becomes relatively large (the minimum predetermined time δ necessary for detecting the current to be added or reduced relative to the original energization period of PWM modulation becomes relatively large). Especially in the initial stage of positioning, the energization period is shorter and the influence is larger than in the stationary positioning period. Third, when energization correction is not performed, only a specific phase (W phase) is connected to the positive side of the DC power supply, whereas when energization correction is performed, the other phases (U phase, V phase) are also DC power supplies. There is a moment when it is connected to the positive side, and the current ratio between the three phases changes momentarily. That is, the direction angle of the combined magnetic field due to the U phase, V phase, and W phase of the stator winding changes instantaneously. This is because the position of the magnet rotor fluctuates instantaneously to generate noise (vibration).

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、直流電源との間に配置される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、位置決め時の騒音(振動)を低減することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to reduce noise (vibration) at the time of positioning in an inverter device that detects a phase current by a current sensor arranged between a DC power source. And

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と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変調により駆動電流をセンサレスDCブラシレスモータへ出力させる制御回路とを備え、制御回路は、モータの運転前における磁石回転子の位置決め期間において、通電時に直流電源のプラス側が印加される相を固定した状態にて通電に補正を行い、電流センサにより1相分の相電流を検出する制御を行うものである。この構成により、固定子巻線U相、V相、W相による合成磁界の方向角度が変動することなく固定される。これにより、磁石回転子の振動騒音が防止される。即ち、通電補正の影響が大きい位置決め時の騒音を抑制することができる。また、U相、V相、W相の各相電流の比率が固定されるので、1相の相電流のみの検出で、他の相の相電流が算出できる。   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 supply and a lower arm switching element connected to the minus side, a DC power supply, A current sensor for detecting a current between the inverter circuits; and a control circuit for causing the inverter circuit to output a drive current to the sensorless DC brushless motor by PWM modulation. The control circuit is arranged in a magnet rotor positioning period before the motor is operated. In the state where the phase to which the positive side of the DC power source is applied is fixed during energization, the energization is corrected, and control is performed to detect the phase current for one phase by the current sensor. With this configuration, the direction angle of the combined magnetic field by the stator windings U phase, V phase, and W phase is fixed without fluctuation. Thereby, the vibration noise of a magnet rotor is prevented. That is, it is possible to suppress noise during positioning that is greatly affected by the energization correction. In addition, since the ratio of each phase current of the U phase, V phase, and W phase is fixed, the phase current of the other phase can be calculated by detecting only the phase current of one phase.

本発明のインバータ装置は、通電補正による位置決め時の騒音を抑制しつつ、単一の電流センサによる相電流の検出が可能であり、安定した起動を行うことができる。   The inverter device of the present invention can detect a phase current by a single current sensor while suppressing noise during positioning by energization correction, and can perform stable start-up.

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と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変調により駆動電流をセンサレスDCブラシレスモータへ出力させる制御回路とを備え、制御回路は、モータの運転前における磁石回転子の位置決め期間において、通電時に直流電源のプラス側が印加される相を固定した状態にて通電に補正を行い、電流センサにより1相分の相電流を検出する制御を行うものである。この構成により、固定子巻線U相、V相、W相による合成磁界の方向角度が変動することなく固定される。これにより、磁石回転子の振動騒音が防止される。即ち、通電補正の影響が大きい位置決め時の騒音を抑制することができる。また、U相、V相、W相の各相電流の比率が固定されるので、1相の相電流のみの検出で、他の相の相電流も算出できる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit including an upper arm switching element connected to a positive side of a DC power source and a lower arm switching element connected to a negative side, and a current for detecting a current between the DC power source and the inverter circuit A sensor and a control circuit that outputs drive current to the sensorless DC brushless motor by PWM modulation in the inverter circuit are provided. The control circuit is applied with the positive side of the DC power supply during energization during the positioning period of the magnet rotor before the motor is operated. The current is corrected in a state where the phase to be fixed is fixed, and control for detecting the phase current for one phase is performed by the current sensor. With this configuration, the direction angle of the combined magnetic field by the stator windings U phase, V phase, and W phase is fixed without fluctuation. Thereby, the vibration noise of a magnet rotor is prevented. That is, it is possible to suppress noise during positioning that is greatly affected by the energization correction. Further, since the ratio of each phase current of the U phase, V phase, and W phase is fixed, the phase currents of the other phases can be calculated by detecting only the phase current of one phase.

第2の発明は、第1の発明のインバータ装置において、通電補正を行わない期間を設けるとともに、相電流の検出を運転時のPWM変調に反映する期間では、通電補正により相電流を検出するものである。通電補正を行わない期間を設けることで位置決め時の騒音を抑制することができる。また、制御回路のソフトを簡素化できる。そして、相電流の検出を運転時のPWM変調に反映できる期間では、通電補正により相電流を検出することで、電流と位相が位置決めから連続し、安定した起動を行うことができる。   According to a second aspect of the present invention, in the inverter device of the first aspect of the present invention, a period during which the energization correction is not performed is provided, and the phase current is detected by the energization correction during the period in which the detection of the phase current is reflected in the PWM modulation during operation. It is. By providing a period during which the energization correction is not performed, noise during positioning can be suppressed. In addition, the control circuit software can be simplified. In the period in which the detection of the phase current can be reflected in the PWM modulation during operation, the current and the phase are continuously detected from the positioning by detecting the phase current by the energization correction, and stable start-up can be performed.

第3の発明は、第2の発明のインバータ装置において、通電補正を行わない期間においては、当該PWM変調をモータの温度に基づいて補正するものである。これにより、電流検出に基づく電流調節のできない通電補正を行わない期間においても、モータに流れる電流をモータの温度に係わらず所定の値にすることができる。そのため、確実な位置決めを行うことができる。   According to a third invention, in the inverter device of the second invention, the PWM modulation is corrected based on the temperature of the motor during a period in which the energization correction is not performed. As a result, even during a period in which the current correction based on the current detection cannot be performed, the current flowing through the motor can be set to a predetermined value regardless of the motor temperature. Therefore, reliable positioning can be performed.

第4の発明は、第1乃至第3の発明のインバータ装置において、PWM変調を3相変調とするものである。2相変調に比較し、3相変調においては、電流波形が滑らかで低騒音であるため、通電補正時のリップル電流に起因する騒音が目立ち易く、本発明の効果が大きい。   According to a fourth aspect of the present invention, in the inverter device according to the first to third aspects of the invention, the PWM modulation is three-phase modulation. Compared to the two-phase modulation, the three-phase modulation has a smooth current waveform and low noise, so that noise caused by the ripple current at the time of current correction is conspicuous and the effect of the present invention is great.

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、電動圧縮機のモータを駆動するものである。電動圧縮機はルームエアコン、カーエアコンなどに使用されるため、その騒音が認識されやすい。そのため、低騒音化できる本発明の効果が大きい。また、電動圧縮機においては、モータ、冷凍サイクル保護のために、温度センサをモータ近傍、冷媒吐出口近傍に備える場合が多い。モータ温度と冷媒吐出温度とは近い値であり、モータ温度に代わり冷媒吐出温度を用いることができる。そのため、通電補正を行わない期間におけるモータ温度に基づくPWM変調補正において、モータ温度センサなどを新たに設ける必要がない。   According to a fifth aspect of the invention, in the inverter device according to the first to fourth aspects of the invention, the motor of the electric compressor is driven. Since electric compressors are used in room air conditioners, car air conditioners, etc., their noise is easily recognized. Therefore, the effect of the present invention that can reduce noise is great. Moreover, in an electric compressor, in order to protect a motor and a refrigerating cycle, a temperature sensor is often provided near the motor and near the refrigerant discharge port. The motor temperature and the refrigerant discharge temperature are close to each other, and the refrigerant discharge temperature can be used instead of the motor temperature. Therefore, it is not necessary to newly provide a motor temperature sensor or the like in the PWM modulation correction based on the motor temperature during a period in which the energization correction is not performed.

第6の発明は、第5の発明のインバータ装置において、電動圧縮機を高圧型とするものである。高圧型の電動圧縮機においては、圧縮された高温高圧の冷媒により、モータが冷却される。そのため、モータの温度は高温になる。従って、通電補正を行わない期間におけるモータの温度に基づくPWM変調補正の効果が大きい。   According to a sixth invention, in the inverter device of the fifth invention, the electric compressor is a high pressure type. In the high-pressure electric compressor, the motor is cooled by the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant. Therefore, the temperature of the motor becomes high. Therefore, the effect of the PWM modulation correction based on the motor temperature during the period in which the energization correction is not performed is great.

第7の発明は、第5または第6の発明のインバータ装置において、モータの温度は、電動圧縮機に搭載されるインバータ装置の温度で代用されるものである。インバータ装置一体型電動圧縮機では、起動時温度が平衡しておれば、モータの温度とインバータ装置の温度は近い値となっている。インバータ装置においては、スイッチング素子などの保護のために、温度センサを備える場合が多い。そのため、通電補正を行わない期間におけるモータ温度に基づくPWM変調補正において、新たにモータ温度センサなどを設ける必要がない。電動圧縮機が低圧型ならば、モータとインバータ装置ともに低圧冷媒により冷却されるため、モータの温度とインバータ装置の温度は近い値となり、インバータ装置の温度で代用し易い。   According to a seventh invention, in the inverter device of the fifth or sixth invention, the temperature of the motor is substituted by the temperature of the inverter device mounted on the electric compressor. In the inverter-integrated electric compressor, the temperature of the motor and the temperature of the inverter device are close to each other if the startup temperature is balanced. In many cases, an inverter device is provided with a temperature sensor for protection of a switching element or the like. Therefore, it is not necessary to newly provide a motor temperature sensor or the like in the PWM modulation correction based on the motor temperature during the period in which the energization correction is not performed. If the electric compressor is of a low pressure type, both the motor and the inverter device are cooled by the low-pressure refrigerant. Therefore, the temperature of the motor and the temperature of the inverter device are close to each other, and the temperature of the inverter device is easy to substitute.

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、車両に搭載されるものである。車両用においては、搭載スペースに制約があり小型化が必要で、走行振動に対する耐振性も必要なため、シャント抵抗など1個の電流センサにより電流検出する本インバータ装置は有用である。搭載スペース、重量などの制約により防音箱などの装置を用いる事は困難であり、また、その騒音が認識されやすいため、低騒音化できる本発明の効果が大きい。   An eighth invention is an inverter device according to the first to seventh inventions, which is mounted on a vehicle. In the case of a vehicle, since the mounting space is limited, downsizing is required, and vibration resistance against running vibration is also required, this inverter device that detects current with a single current sensor such as a shunt resistor is useful. It is difficult to use a device such as a soundproof box due to restrictions such as mounting space and weight, and since the noise is easily recognized, the effect of the present invention that can reduce noise is great.

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22とその周辺の電気回路である。インバータ装置22の制御回路7は、シャント抵抗6からの電圧により、相電流を検出する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an inverter device 22 according to Embodiment 1 of the present invention and an electric circuit around it. The control circuit 7 of the inverter device 22 detects the phase current based on the voltage from the shunt resistor 6.

運転時においては、制御回路7が、検出された相電流値に基づき、モータ11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の固定子巻線4へ出力する。   During operation, the control circuit 7 calculates the induced voltage of the stator winding 4 by the magnet rotor 5 constituting the motor 11 based on the detected phase current value, and detects the position of the magnet rotor 5. . 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 of the motor 11.

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。   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.

電流センサとしては、シャント抵抗6に限らず、ホール素子を用いた電流センサ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。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。   The current sensor is not limited to the shunt resistor 6 and may be any sensor that can detect an instantaneous peak current, such as a current sensor using a Hall element. 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. 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.

モータ11の運転前における磁石回転子5の位置決め時における通電について以下説明する。モータ11の磁石回転子5が回転している運転時の通電については、背景技術と同様である。図2(A)は、4極の場合において、固定子巻線4のU相とV相をS極に、W相をN極にして、磁石回転子5を位置決めする場合を示している。固定子巻線4のS極には磁石回転子5のN極が、固定子巻線4のN極には磁石回転子5のS極が、それぞれ対向して停止することにより、位置決めされる。このとき、制御回路7は、図2(B)に示す如く、固定子巻線4のW相からU相及びV相へ電流が流れるように、スイッチング素子2を制御する。   The energization at the time of positioning of the magnet rotor 5 before the operation of the motor 11 will be described below. About the electricity supply at the time of the driving | operation which the magnet rotor 5 of the motor 11 is rotating, it is the same as that of background art. FIG. 2A shows a case where the magnet rotor 5 is positioned with the U phase and V phase of the stator winding 4 set to the S pole and the W phase set to the N pole in the case of four poles. The N pole of the magnet rotor 5 is positioned on the S pole of the stator winding 4 and the S pole of the magnet rotor 5 is positioned on the N pole of the stator winding 4 so as to be opposed to each other. . At this time, as shown in FIG. 2B, the control circuit 7 controls the switching element 2 so that current flows from the W phase to the U phase and the V phase of the stator winding 4.

本実施の形態においては、通電時にバッテリー1のプラス側が印加される相をW相に固定する。これにより、U相、V相、W相の各相電流の比率が固定される。この場合、U相の相電流:V相の相電流:W相の相電流=1:1:2となる。そして、固定子巻線4のU相、V相、W相による合成磁界の方向角度が変動することなく固定される。これにより、磁石回転子5は振動することなく騒音が防止される。また、U相、V相、W相の各相電流の比率が固定されるので、W相の相電流のみ検出すれば、U相の相電流、V相の相電流も算出できる。   In the present embodiment, the phase to which the positive side of battery 1 is applied when energized is fixed to the W phase. Thereby, the ratio of each phase current of U phase, V phase, and W phase is fixed. In this case, the phase current of U phase: phase current of V phase: phase current of W phase = 1: 1: 2. And the direction angle of the synthetic magnetic field by the U-phase, V-phase, and W-phase of the stator winding 4 is fixed without fluctuation. Thereby, noise is prevented without magnet rotor 5 vibrating. Further, since the ratio of each phase current of the U phase, the V phase, and the W phase is fixed, the U phase current and the V phase current can be calculated by detecting only the W phase current.

図3(A)は、位置決め初期における通電例である。図3(B)は、図3(A)における上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)を増加させ(上アームスイッチング素子U及びVのON期間を減少させてもよい)、同スイッチング素子のON期間をスライドしキャリア周期の後半(右側)で他のスイッチング素子のON期間と一致させたものである。これにより、通電期間を所定値δ以上確保し、W相の相電流が検出できるようにしている。図3(C)は、図3(A)において、図3(B)にて増加させた上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)分を減少させたものである。この場合、結果として、スイッチング素子のON期間が3相ともに一致する。   FIG. 3A shows an example of energization at the initial stage of positioning. 3B increases the ON period (Duty) of the upper arm switching element W in FIG. 3A (the ON periods of the upper arm switching elements U and V may be decreased). The ON period is slid to coincide with the ON periods of the other switching elements in the second half (right side) of the carrier cycle. As a result, the energization period is ensured by a predetermined value δ or more so that the W-phase current can be detected. FIG. 3 (C) shows a case in which the ON period (Duty) of the upper arm switching element W increased in FIG. 3 (B) in FIG. 3 (A) is decreased. In this case, as a result, the ON periods of the switching elements coincide with each other for the three phases.

図3(B)と図3(C)の双方を実行することで、上アームスイッチング素子WにおけるON期間(Duty)の増加減少がキャンセルされる。但し、図3(C)においては、相電流を検出できないので、図3(B)における検出値で代用する。また、上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)分を減少させることにより、スイッチング素子WのON期間が他の2相より小さくなる場合、小さくならないように、数キャリア周期に分けて減少させる。これにより、通電時にスイッチング素子U,VがONするのを防止する。   By executing both FIG. 3B and FIG. 3C, the increase and decrease of the ON period (Duty) in the upper arm switching element W are cancelled. However, since the phase current cannot be detected in FIG. 3C, the detected value in FIG. 3B is used instead. Further, by reducing the ON period (Duty) of the upper arm switching element W, when the ON period of the switching element W becomes smaller than the other two phases, the switching time is divided into several carrier periods so as not to become smaller. This prevents the switching elements U and V from being turned on when energized.

通電時にスイッチング素子がONするのは(バッテリー1のプラス側が印加されるのは)、W相だけである。これにより、U相、V相、W相の各相電流の比率が固定される。U相、V相、W相の各相電流の比率が固定されているので(U相の相電流:V相の相電流:W相の相電流=1:1:2)、W相の相電流のみ検出すれば、U相の相電流(W相の相電流の1/2)、V相の相電流(W相の相電流の1/2)も算出できる。そして、固定子巻線4のU相、V相、W相による合成磁界の方向角度が変動することなく固定される。これにより、磁石回転子5は振動することなく騒音が防止される。   The switching element is turned on when energized (the positive side of the battery 1 is applied) only in the W phase. Thereby, the ratio of each phase current of U phase, V phase, and W phase is fixed. Since the ratio of each phase current of U phase, V phase, and W phase is fixed (phase current of U phase: phase current of V phase: phase current of W phase = 1: 1: 2), the phase of W phase If only the current is detected, the U-phase current (1/2 of the W-phase current) and the V-phase current (1/2 of the W-phase current) can also be calculated. And the direction angle of the synthetic magnetic field by the U-phase, V-phase, and W-phase of the stator winding 4 is fixed without fluctuation. Thereby, noise is prevented without magnet rotor 5 vibrating.

図4(A)は、位置決め初期における他の通電例である。図3(A)に比べ、通電期間が若干長くなっている。図4(B)は、図4(A)における上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)をスライドしキャリア周期の後半(右側)で他のスイッチング素子のON期間と一致させたものである。これにより、W相の相電流が検出できるようにしている。通電時にスイッチング素子がONするのは、W相だけであるので、作用効果は、上記と同様である。   FIG. 4A shows another energization example in the initial stage of positioning. Compared to FIG. 3A, the energization period is slightly longer. In FIG. 4B, the ON period (Duty) of the upper arm switching element W in FIG. 4A is slid to coincide with the ON periods of the other switching elements in the second half (right side) of the carrier cycle. Thereby, the phase current of the W phase can be detected. Since the switching element is turned on only during the energization only in the W phase, the operational effects are the same as described above.

図5(A)は、位置決め初期における他の通電例である。図4(A)に比べ、通電期間が若干長くなっている。図5(B)は、図5(A)における上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)をスライドし、キャリア周期の前半(左側)で、W相の相電流が検出できるようにしたものである。通電時にスイッチング素子がONするのは、キャリア周期の前半(左側)、後半(右側)ともに、W相だけであるので、作用効果は、上記と同様である。   FIG. 5A shows another energization example in the initial stage of positioning. Compared to FIG. 4A, the energization period is slightly longer. FIG. 5B slides the ON period (Duty) of the upper arm switching element W in FIG. 5A so that the W-phase current can be detected in the first half (left side) of the carrier cycle. is there. Since the switching element is turned on during energization only in the W phase in both the first half (left side) and the second half (right side) of the carrier cycle, the operational effects are the same as described above.

上記図3(B)と図3(C)、図4(B)、図5(B)において、共通しているのは、通電時にスイッチング素子U乃至VがONしないようにしている点である。位置決め初期は、一例として、上記通電例の単独、または、組み合わせて、おおよそ50mS実行される。   In FIG. 3B, FIG. 3C, FIG. 4B, and FIG. 5B, what is common is that the switching elements U to V are not turned ON when energized. . In the initial stage of positioning, as an example, approximately 50 mS is executed alone or in combination with the above energization examples.

図6(A)は、位置決め定常期における通電例である。所定の一定電流が流れるように、通電期間を設定している。この状態では、シャント抵抗6による相電流検出ができない。そのための対応例が、図6(B)、図6(C)である。即ち、位置決め定常期は図6(B)、図6(C)により構成される。   FIG. 6A shows an example of energization in the stationary stationary phase. The energization period is set so that a predetermined constant current flows. In this state, the phase current cannot be detected by the shunt resistor 6. Corresponding examples for this are shown in FIGS. 6B and 6C. That is, the positioning stationary period is constituted by FIG. 6 (B) and FIG. 6 (C).

図6(B)は、図6(A)における上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)を増加させ、W相の相電流が検出できるようにしたものである。図6(C)は、図6(A)において、図6(B)にて増加させた上アームスイッチング素子WのON期間(Duty)分を減少させている。そして、同スイッチング素子のON期間をスライドし、キャリア周期の前半(左側)で、W相の相電流が検出できるようにしている。結果として、キャリア周期の後半(右側)で他のスイッチング素子のON期間と一致している。   FIG. 6B increases the ON period (Duty) of the upper arm switching element W in FIG. 6A so that the W-phase current can be detected. In FIG. 6C, the ON period (Duty) of the upper arm switching element W increased in FIG. 6B in FIG. 6A is decreased. Then, the ON period of the switching element is slid so that the W-phase current can be detected in the first half (left side) of the carrier cycle. As a result, the ON period of other switching elements coincides with the second half (right side) of the carrier cycle.

図6(B)と図6(C)の双方を実行することで、上アームスイッチング素子WにおけるON期間(Duty)の増加減少がキャンセルされる。そして、図6(B)と図6(C)の双方を繰り返し実行することで、相電流を検出しつつ、位置決め定常期の一定電流を流すことができる。   By executing both FIG. 6B and FIG. 6C, the increase / decrease in the ON period (Duty) in the upper arm switching element W is cancelled. Then, by repeatedly executing both FIG. 6B and FIG. 6C, it is possible to flow a constant current in the stationary stationary phase while detecting the phase current.

また、前述の位置決め初期と同様であるが、通電時にスイッチング素子がONしているのは、W相だけである。これにより、U相、V相、W相の各相電流の比率が固定される。U相、V相、W相の各相電流の比率が固定されているので(U相の相電流:V相の相電流:W相の相電流=1:1:2)、W相の相電流のみ検出すれば、U相の相電流(W相の相電流の1/2)、V相の相電流(W相の相電流の1/2)も算出できる。そして、固定子巻線4のU相、V相、W相による合成磁界の方向角度が変動することなく固定される。これにより、磁石回転子5は振動することなく騒音が防止される。   Moreover, although it is the same as that of the above-mentioned initial stage of positioning, it is only the W phase that the switching element is ON when energized. Thereby, the ratio of each phase current of U phase, V phase, and W phase is fixed. Since the ratio of each phase current of U phase, V phase, and W phase is fixed (phase current of U phase: phase current of V phase: phase current of W phase = 1: 1: 2), the phase of W phase If only the current is detected, the U-phase current (1/2 of the W-phase current) and the V-phase current (1/2 of the W-phase current) can also be calculated. And the direction angle of the synthetic magnetic field by the U-phase, V-phase, and W-phase of the stator winding 4 is fixed without fluctuation. Thereby, noise is prevented without magnet rotor 5 vibrating.

尚、上記実施の形態において、通電時にバッテリー1のプラス側が印加される相をW相に固定したが、U相でもV相でもよい。このとき、前述の位置決め時の位相は、それぞれ、330度(W相)、90度(U相)、210度(V相)となる。また、U相とV相、V相とW相、W相とU相の2相でもよい。この場合、検出される相電流は、それぞれ、W相の相電流、U相の相電流、V相の相電流となる。そして、前述の位置決め時の位相は、それぞれ、150度、270度、30度となる。   In the above embodiment, the phase to which the positive side of the battery 1 is applied when energized is fixed to the W phase, but it may be the U phase or the V phase. At this time, the above-described positioning phases are 330 degrees (W phase), 90 degrees (U phase), and 210 degrees (V phase), respectively. Further, it may be two phases of U phase and V phase, V phase and W phase, W phase and U phase. In this case, the detected phase currents are a W-phase current, a U-phase current, and a V-phase current, respectively. And the phase at the time of the above-mentioned positioning will be 150 degree | times, 270 degree | times, and 30 degree | times, respectively.

図2に例示した、固定子巻線4のS極N極の相は任意であり、2極、6極等にも適用できる。位置決め定常期の相電流検出方法として、図6(B)、図6(C)を示したが、図5(B)の方法でもよい。相電流を検出するための通電補正は上記に限らず、通電時にバッテリー1のプラス側が印加される相を固定すれば、任意である。PWM変調本来の通電期間は、バッテリー1の直流電圧を検出し、基準電圧に対する比率により、調整(比率の逆数を掛ける)し電流精度をUPしても良い。   The phase of the S pole N pole of the stator winding 4 illustrated in FIG. 2 is arbitrary and can be applied to two poles, six poles, and the like. Although FIG. 6B and FIG. 6C are shown as the phase current detection method in the stationary stationary phase, the method of FIG. 5B may be used. The energization correction for detecting the phase current is not limited to the above, and is arbitrary as long as the phase to which the positive side of the battery 1 is applied during energization is fixed. During the original energization period of the PWM modulation, the DC voltage of the battery 1 may be detected, and the current accuracy may be increased by adjusting (multiplying the reciprocal of the ratio) according to the ratio to the reference voltage.

また、磁石回転子の位置決め期間において、通電時に直流電源のプラス側が印加される相をW相に固定したが、磁石回転子の位置決め期間内において、例えばU相に固定した後V相に固定する2段階位置決めなど、位置決め精度向上のために複数回で位置決めしても良い。   Also, during the magnet rotor positioning period, the phase to which the positive side of the DC power supply is applied when energized is fixed to the W phase. However, within the magnet rotor positioning period, for example, the phase is fixed to the U phase and then fixed to the V phase. Positioning may be performed multiple times to improve positioning accuracy, such as two-step positioning.

(実施の形態2)
実施の形態1においては、磁石回転子の振動が防止され、騒音が抑制される。一方、通電補正による電流リップルは、電流検出が1相分のみのため小さいが、発生する。そのため、本実施の形態においては、必要な場合を除き、電流検出のための通電補正を行わないようにする。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, vibration of the magnet rotor is prevented and noise is suppressed. On the other hand, the current ripple due to the energization correction is small because the current detection is only for one phase but occurs. For this reason, in this embodiment, unless necessary, current correction for current detection is not performed.

位置決め初期の1例として、通電期間は、図7(A)、図7(B)、図7(C)に示すように、徐々に大きくされる。ここでは、電流が立ち上がりきるまでの時間(位置決め初期)は、50mSである。この期間では、定常期よりも通電期間が小さく設定されているため、通電補正をする場合、尚一層騒音への影響が大きい。そのため、この位置決め初期の電流立ち上り期間を、通電補正を行わない期間とする。これにより、制御回路のソフト簡素化もできる。   As an example of the initial stage of positioning, the energization period is gradually increased as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C. Here, the time until the current has risen (initial positioning) is 50 mS. In this period, since the energization period is set to be shorter than that in the stationary period, the effect on noise is even greater when the energization correction is performed. For this reason, the current rising period at the initial stage of positioning is set as a period during which no energization correction is performed. Thereby, the software of the control circuit can be simplified.

数値例として、バッテリー1の直流電圧をDC300V、固定子巻線4の各相の抵抗値を1Ω、キャリア周波数10kHz(キャリア周期100μS)とする。ここで、位置決め定常期におけるW相の相電流値を18Aとするためには、固定子巻線4の等価抵抗値が1.5Ωとなるので(図2B参照)、DC27V相当を印加する必要がある。DC27Vは、DC300Vの9%である。従って、通電期間のDutyを9%(9μS)にすればよい。   As a numerical example, the DC voltage of the battery 1 is DC 300 V, the resistance value of each phase of the stator winding 4 is 1Ω, and the carrier frequency is 10 kHz (carrier cycle 100 μS). Here, in order to set the phase current value of the W-phase in the stationary positioning period to 18 A, the equivalent resistance value of the stator winding 4 is 1.5Ω (see FIG. 2B), so it is necessary to apply a DC 27V equivalent. is there. DC27V is 9% of DC300V. Therefore, the duty of the energization period may be 9% (9 μS).

そのため、位置決め初期においては、通電期間のDutyを0%より徐々に10%近くまで増加させる。図7(A)においては、2.5%(2.5μS)、図7(B)においては、5%(5μS)、図7(C)においては、7.5%(7.5μS)としている。通電期間は、キャリア周期の前半(左側)と後半(右側)に2分されている(3相変調であるため)ので、各通電期間は、図7(A)においては、1.25μS、図7(B)においては、2.5μS、図7(C)においては、3.75μSとなる。   Therefore, at the initial stage of positioning, the duty of the energization period is gradually increased from 0% to nearly 10%. 7A is 2.5% (2.5 μS), FIG. 7B is 5% (5 μS), and FIG. 7C is 7.5% (7.5 μS). Yes. Since the energization period is divided into the first half (left side) and the second half (right side) of the carrier cycle (because of three-phase modulation), each energization period is 1.25 μS in FIG. In FIG. 7B, it becomes 2.5 μS, and in FIG. 7C, it becomes 3.75 μS.

ここで、電流検出するために必要な最低限の所定時間δを5μSとすると、シャント抵抗6による電流検出はできない。そこで、通電補正すると仮定すると(通電補正量を5μSとして)、通電補正量のPWM変調本来の通電期間に対する比率は、図7(A)においては、4倍(5μS/1.25μS、図7(B)においては、2倍(5μS/2.5μS)、図7(C)においては、1.3倍(5μS/3.75μS)となる。   Here, if the minimum predetermined time δ necessary for current detection is 5 μS, current detection by the shunt resistor 6 cannot be performed. Therefore, assuming that energization correction is performed (assuming that the energization correction amount is 5 μS), the ratio of the energization correction amount to the original energization period of PWM modulation is four times (5 μS / 1.25 μS, FIG. In B), it is doubled (5 μS / 2.5 μS), and in FIG. 7C, it is 1.3 times (5 μS / 3.75 μS).

一方、位置決め定常期のDutyは、4.5%(4.5μS)であるため、1.1倍(5μS/4.5μS)と小さい。従って、位置決め初期は、本来のPWM変調による電流に、大きなリップル電流が加わることになる。   On the other hand, since the duty in the stationary positioning period is 4.5% (4.5 μS), it is as small as 1.1 times (5 μS / 4.5 μS). Accordingly, at the initial stage of positioning, a large ripple current is added to the current due to the original PWM modulation.

一方、位置決め定常期においては、相電流検出を行う。図8に、位置決めから運転に渡るW相の相電流を示す。図15の波形を正弦波交流電流に置き換えてみると(41をU相の電流、42をV相の電流、43をW相の電流)、位相330度が位置決め定常期終端の電流即ち運転スタートの電流に相当する。定常期には、通電補正により(通電補正が不要な場合もある)相電流を検出し、更に上記位相を加味し、運転時のPWM変調を演算する(運転時のPWM変調に反映する)。これにより、位置決め定常期の電流に連続して(位相330度から位相が増加する方向に)、運転時の正弦波交流電流が流れる。従って、電流と位相が位置決めから連続し、安定した起動を行うことができる。   On the other hand, phase current detection is performed in the stationary positioning period. FIG. 8 shows the W-phase current from positioning to operation. When the waveform of FIG. 15 is replaced with a sinusoidal alternating current (41 is a U-phase current, 42 is a V-phase current, 43 is a W-phase current), the phase 330 degrees is the current at the end of the stationary phase, that is, the operation start Is equivalent to In the steady period, phase current is detected by energization correction (in some cases, energization correction is not necessary), and further, the above phase is taken into account, and PWM modulation during operation is calculated (reflected in PWM modulation during operation). Thereby, the sine wave alternating current at the time of operation flows continuously from the current in the stationary positioning period (in the direction in which the phase increases from 330 degrees). Therefore, the current and phase are continuous from the positioning, and stable start-up can be performed.

上記位置決め定常期における相電流検出を、必要な期間のみに限定することが考えられる。図9(A)は、図6(A)と同じであり、位置決め定常期において、所定の一定電流が流れるように、通電期間を設定した場合である。位置決め定常期100mSのうち99mSこれを実施する。この期間は、通電補正を行わない期間である。   It can be considered that the phase current detection in the stationary positioning period is limited to a necessary period. FIG. 9A is the same as FIG. 6A and shows a case where the energization period is set so that a predetermined constant current flows in the stationary positioning period. This is performed for 99 mS out of 100 mS in the stationary stationary phase. This period is a period during which energization correction is not performed.

図9(B)、図9(C)は、図6(B)、図6(C)と同じであるが、実施時間は1mSである。キャリア周波数10kHz、キャリア周期100μSの場合、キャリア周期10回分となる。そのため、位置決め定常期に検出される相電流から、運転時のPWM変調を演算するのに充分な時間を確保できる。即ち、相電流の検出を運転時のPWM変調に反映できる。以上により、位置決め定常期は図9(A)、図9(B)、図9(C)により構成される。通電補正を行わない期間は、位置決め150mS(初期50mS、定常期100mS)のうち149mS(初期50mS、定常期99mS)となる。   9B and 9C are the same as FIG. 6B and FIG. 6C, but the implementation time is 1 mS. When the carrier frequency is 10 kHz and the carrier cycle is 100 μS, the carrier cycle is 10 times. Therefore, it is possible to secure a sufficient time to calculate the PWM modulation during operation from the phase current detected in the stationary positioning period. That is, the detection of the phase current can be reflected in the PWM modulation during operation. As described above, the stationary positioning period is configured by FIGS. 9A, 9B, and 9C. The period during which the energization correction is not performed is 149 mS (initial 50 mS, stationary period 99 mS) out of the positioning 150 mS (initial 50 mS, stationary period 100 mS).

図10に、位置決めから運転に渡るW相の相電流を示す。図8に比較し、電流検出が位置決め定常期の終端から始まっている。位置決めのうち位置決め定常期の終端以外では、通電補正を行わない期間即ち相電流検出を行わない期間である。   FIG. 10 shows the W-phase current from positioning to operation. Compared to FIG. 8, current detection starts from the end of the stationary stationary phase. In the positioning, the period other than the end of the stationary stationary period is a period in which the energization correction is not performed, that is, the phase current detection is not performed.

更に、通電補正を行う期間の時間を短縮する。即ち、図9(A)の99mSを99.8mS、図9(B)及び図9(C)の1mSを0.2mSにしたものである。位置決め定常期の終端の通電補正は0.2mSのみである。キャリア周波数10kHz、キャリア周期100μSの場合、2キャリア周期のみである。図9(B)及び図9(C)がそれぞれ1キャリア周期となる。   Furthermore, the time period for performing the energization correction is shortened. That is, 99 mS in FIG. 9A is 99.8 mS, and 1 mS in FIGS. 9B and 9C is 0.2 mS. The energization correction at the end of the stationary positioning period is only 0.2 mS. In the case of a carrier frequency of 10 kHz and a carrier cycle of 100 μS, there are only two carrier cycles. Each of FIG. 9B and FIG. 9C is one carrier cycle.

これについて、図11により説明する。位置決め定常期終端の2キャリア周期を、p1499、p1500とし、運転スタート当初のキャリア周期を、m1として、横軸は時間であり連続させて示す。キャリア周波数10kHz、キャリア周期100μSの場合、位置決め150mSは、1500キャリア周期に相当するため、位置決め(定常期の)最終端のキャリア周期をp1500としている。   This will be described with reference to FIG. The two carrier cycles at the end of the stationary stationary phase are p1499 and p1500, the carrier cycle at the beginning of operation is m1, and the horizontal axis is time and is shown continuously. In the case of a carrier frequency of 10 kHz and a carrier cycle of 100 μS, positioning 150 mS corresponds to 1500 carrier cycles, so the carrier cycle at the final end of the positioning (stationary phase) is p1500.

図の上から、PWM出力のタイミング、PWM演算のタイミング、電流検出のタイミングを示す。キャリア周期p1499において検出された相電流は、位相情報(この場合、330度)とともに、キャリア周期m1におけるPWM出力の演算のために、キャリア周期p1500の期間において使用される。即ち、位置決めにおけるキャリア周期p1499において検出される相電流は、運転時のキャリア周期m1に反映される。また、位置決めにおけるキャリア周期p1500において検出される相電流は、運転時のキャリア周期m1に続くキャリア周期m2に反映される。   From the top of the figure, PWM output timing, PWM calculation timing, and current detection timing are shown. The phase current detected in the carrier cycle p1499 is used in the period of the carrier cycle p1500 for the calculation of the PWM output in the carrier cycle m1 together with the phase information (in this case, 330 degrees). That is, the phase current detected in the carrier cycle p1499 in positioning is reflected in the carrier cycle m1 during operation. Further, the phase current detected in the carrier cycle p1500 in positioning is reflected in the carrier cycle m2 following the carrier cycle m1 during operation.

通電補正を行わない期間は、位置決め150mS(初期50mS、定常期100mS)のうち149.8mS(初期50mS、定常期99.8mS)即ち、99.9%である。   The period during which the energization correction is not performed is 149.8 mS (initial 50 mS, stationary period 99.8 mS) of positioning 150 mS (initial 50 mS, stationary period 100 mS), that is, 99.9%.

図10に適用すると、電流検出は位置決め定常期終端の2キャリア周期から始まることになる。位置決め定常期の終端2キャリア周期においては通電補正により相電流を検出し、更に前述の位相を加味し、運転時のPWM変調を演算する(反映する)。これにより、位置決め定常期の電流に連続して、運転時の正弦波交流電流が流れる。従って、電流と位相が位置決めから連続し、安定した起動を行うことができる。   When applied to FIG. 10, the current detection starts from the two carrier period at the end of the stationary stationary phase. In the last two carrier cycles in the stationary stationary period, the phase current is detected by energization correction, and the above-described phase is added to calculate (reflect) the PWM modulation during operation. Thereby, the sine wave alternating current at the time of operation flows following the current in the stationary stationary phase. Therefore, the current and phase are continuous from the positioning, and stable start-up can be performed.

尚、上記実施の形態において、キャリア周期p1499において検出される相電流が、運転時のキャリア周期m1に反映される場合を示したが、制御回路(マイコン等)などの性能により、演算速度が速くキャリア周期p1500で反映できる場合もあり、また、演算速度が遅くキャリア周期p1498・・でなければ反映できない場合もある。   In the above embodiment, the case where the phase current detected in the carrier cycle p1499 is reflected in the carrier cycle m1 during operation has been described. However, the calculation speed is high due to the performance of the control circuit (such as a microcomputer). In some cases, it can be reflected by the carrier cycle p1500, and in some cases, the calculation speed can be reflected only when the carrier cycle is p1498.

(実施の形態3)
本実施の形態は、図3〜図7、図9に示すように、PWM変調を3相変調とするものである。前述の如く、3相変調においては、通電期間がキャリア周期の前半(左側)と後半(右側)に2分されている。これにより、PWM変調即ち電流変化がキャリア周期の前半(左側)と後半(右側)に2分される。そのため、電流変化が2分されない2相変調に比較し、3相変調においては電流波形が滑らかとなる。その結果として、低騒音となるため、通電補正時のリップル電流に起因する騒音が目立ち易く、本発明の効果が大きくなる。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 to 7 and 9, PWM modulation is three-phase modulation. As described above, in the three-phase modulation, the energization period is divided into the first half (left side) and the second half (right side) of the carrier cycle. As a result, the PWM modulation, that is, the current change is divided into two in the first half (left side) and the second half (right side) of the carrier period. Therefore, the current waveform is smooth in the three-phase modulation as compared with the two-phase modulation in which the current change is not divided into two. As a result, since noise is reduced, noise caused by ripple current at the time of current correction is easily noticeable, and the effect of the present invention is enhanced.

(実施の形態4)
図12に、電動圧縮機40の右側にインバータ装置22を密着させて取り付けた図を示す。金属製筐体32の中に圧縮機構部28、モータ11等が設置されている。冷媒は、吸入口33から吸入され、圧縮機構部28(この例ではスクロール)がモータ11で駆動されることにより、圧縮される。この圧縮された冷媒は、モータ11を通過する際にモータ11を冷却し、吐出口34より吐出される。
(Embodiment 4)
FIG. 12 shows a diagram in which the inverter device 22 is attached in close contact with the right side of the electric compressor 40. The compression mechanism 28, the motor 11, and the like are installed in the metal casing 32. The refrigerant is sucked from the suction port 33 and compressed by the compression mechanism 28 (scroll in this example) being driven by the motor 11. The compressed refrigerant cools the motor 11 when passing through the motor 11 and is discharged from the discharge port 34.

インバータ装置22は電動圧縮機40に取り付けられるように、ケース30を使用している。発熱源となるインバータ回路部10は、低圧配管38を介して低圧冷媒で冷却される。電動圧縮機40の内部でモータ11の固定子巻線4に接続されているターミナル39は、インバータ回路部10の出力部に接続される。保持部35でインバータ装置22に固定される接続線36には、バッテリー1への電源線と回転数信号を送信するエアコンコントローラ(図示せず)との信号線がある。   The inverter device 22 uses a case 30 so as to be attached to the electric compressor 40. The inverter circuit unit 10 serving as a heat source is cooled by the low-pressure refrigerant through the low-pressure pipe 38. A terminal 39 connected to the stator winding 4 of the motor 11 inside the electric compressor 40 is connected to the output section of the inverter circuit section 10. The connection line 36 fixed to the inverter device 22 by the holding unit 35 includes a power line to the battery 1 and a signal line to an air conditioner controller (not shown) that transmits a rotation speed signal.

電動圧縮機はルームエアコン、カーエアコンなどに使用されるため、ユーザにその騒音が認識されやすい。そのため、低騒音化できる本発明の効果が大きい。また、上記のようなインバータ装置一体型電動圧縮機では、インバータ装置22が小さいこと、振動に強いことが必要になる。そのため、シャント抵抗など1個の電流センサにより電流検出し、低騒音を実現する本発明の実施の形態として好適である。   Since the electric compressor is used for a room air conditioner, a car air conditioner, etc., the noise is easily recognized by the user. Therefore, the effect of the present invention that can reduce noise is great. Moreover, in the inverter apparatus integrated electric compressor as described above, the inverter apparatus 22 needs to be small and resistant to vibration. Therefore, it is suitable as an embodiment of the present invention in which current is detected by a single current sensor such as a shunt resistor to realize low noise.

尚、上記実施の形態において、電動圧縮機の圧縮機構部をスクロールとしたが、これに限るものではない。また、圧縮された冷媒がモータを冷却する高圧型について示したが、低圧型でもよい。   In the above embodiment, the compression mechanism of the electric compressor is a scroll. However, the present invention is not limited to this. Moreover, although the compressed refrigerant showed about the high voltage | pressure type which cools a motor, a low voltage | pressure type may be sufficient.

(実施の形態5)
図12のインバータ装置一体型電動圧縮機には、モータの温度を検出するモータ温度センサ8が固定子巻線4近傍に取り付けられている。また、インバータの温度を検出するインバータ温度センサ9がインバータ回路10近傍に取り付けられている。起動時、温度が平衡している状態では、モータ温度センサ8が検出するモータの温度とインバータ温度センサ9が検出するインバータ装置の温度とは、ほぼ等しい値となる。そのため、モータ温度センサ8が無い場合、インバータ温度センサ9で代用できる。
(Embodiment 5)
In the electric compressor integrated with an inverter device of FIG. 12, a motor temperature sensor 8 for detecting the temperature of the motor is attached in the vicinity of the stator winding 4. An inverter temperature sensor 9 for detecting the temperature of the inverter is attached in the vicinity of the inverter circuit 10. When the temperature is balanced at the time of startup, the temperature of the motor detected by the motor temperature sensor 8 and the temperature of the inverter device detected by the inverter temperature sensor 9 are substantially equal. Therefore, when there is no motor temperature sensor 8, the inverter temperature sensor 9 can be substituted.

実施の形態1において例として前述の通電期間Duty10%(10μS)は、モータ温度が20℃の場合とし、固定子巻線の抵抗の温度係数が0.4%/℃とする。モータ温度センサ8もしくはインバータ温度センサ9により検出される温度が70℃ならば、20℃から50℃の上昇となる。固定子巻線の抵抗値は、50℃*0.4%/℃=20%大きくなる。そのため、電流値20Aを維持するためには、通電期間Dutyを20%大きくする必要がある。即ち、通電期間Duty12%(12μS)とすれば良い。   As an example in the first embodiment, the energization period Duty of 10% (10 μS) is assumed to be when the motor temperature is 20 ° C. and the temperature coefficient of the resistance of the stator winding is 0.4% / ° C. If the temperature detected by the motor temperature sensor 8 or the inverter temperature sensor 9 is 70 ° C., the temperature rises from 20 ° C. to 50 ° C. The resistance value of the stator winding increases by 50 ° C. * 0.4% / ° C. = 20%. Therefore, in order to maintain the current value 20A, it is necessary to increase the energization period Duty by 20%. That is, the energization period may be set to Duty 12% (12 μS).

本実施の形態において、電動圧縮機40は高圧型である。高圧型の電動圧縮機においては、圧縮された高温高圧の冷媒により、モータが冷却される。そのため、モータの温度は高温になる。従って、通電補正を行わない期間におけるモータの温度に基づくPWM変調補正の効果が大きい。   In the present embodiment, the electric compressor 40 is a high pressure type. In the high-pressure electric compressor, the motor is cooled by the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant. Therefore, the temperature of the motor becomes high. Therefore, the effect of the PWM modulation correction based on the motor temperature during the period in which the energization correction is not performed is great.

尚、上記実施の形態において温度センサを、モータ温度センサ、インバータ温度センサとしたが、これに限るものではなく、冷媒吐出口近傍に備えられる吐出温度センサなどでもよい。   In the above embodiment, the temperature sensor is a motor temperature sensor or an inverter temperature sensor. However, the temperature sensor is not limited to this and may be a discharge temperature sensor provided near the refrigerant discharge port.

(実施の形態6)
図13は、本発明のインバータ装置を圧縮機に一体に構成し(実施の形態4)、空調装置に適用して車両60に搭載した一例を示す。インバータ装置一体型電動圧縮機61及び室外熱交換器63、室外ファン62が、車両60の前方のエンジンルーム(乃至モータルーム)に搭載される。一方、車両室内には室内送風ファン65、室内熱交換器67、エアコンコントローラ64が配置されている。空気導入口66から車外空気を吸込み、室内熱交換器67で熱交換した空気を車室内に吹き出す。
(Embodiment 6)
FIG. 13 shows an example in which the inverter device of the present invention is configured integrally with a compressor (Embodiment 4) and applied to an air conditioner and mounted on a vehicle 60. The inverter device-integrated electric compressor 61, the outdoor heat exchanger 63, and the outdoor fan 62 are mounted in an engine room (or motor room) in front of the vehicle 60. On the other hand, an indoor fan 65, an indoor heat exchanger 67, and an air conditioner controller 64 are disposed in the vehicle compartment. Air outside the vehicle is sucked from the air inlet 66 and the air heat-exchanged by the indoor heat exchanger 67 is blown out into the vehicle interior.

車両、特に電気自動車やハイブリッドカーにおいては、走行性能確保、搭載性の面から、車両用空調装置にも小型軽量が求められ、その中でも重量があり、しかも狭いモータルーム(乃至エンジンルーム)内やその他のスペースに取り付けられる電動圧縮機の小型軽量化は重要課題である。また、モータによる走行においては静粛性が高く、電動圧縮機に低騒音が求められる。走行時などの振動に対する耐振性も必要である。   Vehicles, particularly electric vehicles and hybrid cars, are required to have a small and lightweight vehicle air conditioner from the viewpoint of ensuring running performance and mounting properties. Among them, there is a heavy weight, and in a narrow motor room (or engine room) Reduction in size and weight of the electric compressor mounted in other spaces is an important issue. In addition, when running with a motor, silence is high, and low noise is required for the electric compressor. It is also necessary to have vibration resistance against vibration during traveling.

本発明のインバータ装置は、上記各実施の形態に示すシャント抵抗6など電流センサ1個の構成により、小型化と耐振性が実現でき、低騒音も達成できる。従って、本発明のインバータ装置は、これら車両用として大変好適である。   The inverter device of the present invention can achieve downsizing and vibration resistance and low noise by the configuration of one current sensor such as the shunt resistor 6 shown in the above embodiments. Therefore, the inverter device of the present invention is very suitable for these vehicles.

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等位置決め必要なモータに適用できる。正弦波駆動に限らず位置決め時に相電流の検出が必要となる駆動方式に適用できる。また、PWM2相変調においても、上循環が無いだけであり、同様に適用できる。   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 is a sensorless DC brushless motor, it can be applied to a motor that requires positioning, such as a reluctance motor. The present invention is not limited to sinusoidal driving, and can be applied to a driving method that requires detection of a phase current during positioning. Also in PWM two-phase modulation, there is no upper circulation and the same applies.

以上のように、本発明にかかるインバータ装置は、位置決め時の、通電補正による騒音を抑制しつつ、単一の電流センサによる相電流の検出が可能であり、安定した起動を行うことができる。また、小型で耐振などの信頼性を向上できるので、各種民生用製品、各種産業用機器に適用できる。   As described above, the inverter device according to the present invention can detect a phase current with a single current sensor while suppressing noise due to energization correction at the time of positioning, and can perform stable start-up. In addition, since it is small and can improve reliability such as vibration resistance, it can be applied to various consumer products and various industrial equipment.

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 (A)本発明の実施の形態1に係る位置決め時における固定子巻線と磁石回転子の位置関係図、(B)同位置決め時における固定子巻線の電流説明図(A) Positional relationship diagram of stator winding and magnet rotor during positioning according to Embodiment 1 of the present invention, (B) Current explanatory diagram of stator winding during positioning (A)位置決め初期における第1の通電例を示す説明図、(B)本発明の実施の形態1に係る通電補正を示す説明図、(C)同別の通電補正を示す説明図(A) An explanatory view showing a first energization example in the initial stage of positioning, (B) an explanatory view showing an energization correction according to Embodiment 1 of the present invention, and (C) an explanatory view showing another energization correction. (A)位置決め初期における第2の通電例を示す説明図、(B)本発明の実施の形態1に係る通電補正を示す説明図(A) Explanatory diagram showing a second energization example in the initial stage of positioning, (B) Explanatory diagram showing energization correction according to the first embodiment of the present invention. (A)位置決め初期における第3の通電例を示す説明図、(B)本発明の実施の形態1に係る通電補正を示す説明図(A) Explanatory diagram showing a third energization example at the initial stage of positioning, (B) Explanatory diagram showing energization correction according to the first embodiment of the present invention. (A)位置決め定常期における通電例を示す説明図、(B)本発明の実施の形態1に係る通電補正を示す説明図、(C)同別の通電補正を示す説明図(A) An explanatory diagram showing an example of energization in a stationary positioning period, (B) an explanatory diagram showing an energization correction according to Embodiment 1 of the present invention, and (C) an explanatory diagram showing another energization correction. (A)本発明の実施の形態2に係る位置決め初期における通電を示す第1の説明図、(B)同第2の説明図、(C)同第3の説明図(A) 1st explanatory drawing which shows electricity supply in the positioning initial stage which concerns on Embodiment 2 of this invention, (B) 2nd explanatory drawing, (C) 3rd explanatory drawing 同位置決めから運転に渡るW相の相電流説明図Illustration of phase current of W phase from the same positioning to operation (A)本発明の実施の形態2に係る位置決め定常期における通電例を示す説明図、(B)同通電補正を示す説明図、(C)同別の通電補正を示す説明図(A) Explanatory drawing which shows the example of electricity supply in the positioning regular period which concerns on Embodiment 2 of this invention, (B) Explanatory drawing which shows the same electricity supply correction | amendment, (C) Explanatory drawing which shows another electricity supply correction | amendment 同位置決めから運転に渡るW相の相電流説明図Illustration of phase current of W phase from the same positioning to operation 同位置決め時における電流検出を運転時のPWM変調に反映するタイミングの説明図Explanatory drawing of timing to reflect current detection during positioning to PWM modulation during operation 本発明の実施の形態4に係るインバータ装置一体型電動圧縮機の断面図Sectional drawing of the inverter apparatus integrated electric compressor which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るインバータ装置を搭載した車両の模式図Schematic diagram of a vehicle equipped with an inverter device according to Embodiment 5 of the present invention 直流電源との間の電流センサにより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 for detecting phase current by current sensor between DC power supply and surrounding electric circuit diagram 最大変調50%3相変調における各相の変調を示す波形図Waveform diagram showing modulation of each phase in maximum modulation 50% 3-phase modulation 最大変調50%3相変調の位相270度〜330度における上アームのON期間、検出期間を示す特性図Characteristic chart showing upper arm ON period and detection period at phase 270 to 330 degrees with maximum modulation of 50% and 3-phase modulation (A)運転時における通電補正前の一例を示す説明図、(B)同通電補正を示す説明図、(C)同別の通電補正を示す説明図(A) Explanatory diagram showing an example before energization correction during operation, (B) explanatory diagram showing the same energization correction, (C) explanatory diagram showing another energization correction (A)位置決め時における固定子巻線と磁石回転子の位置関係図、(B)位置決め時における固定子巻線の電流説明図(A) Positional relationship diagram of stator winding and magnet rotor during positioning, (B) Current explanation diagram of stator winding during positioning (A)位置決め初期における通電補正前の一例を示す説明図、(B)同通電補正を示す説明図、(C)同別の通電補正を示す説明図(A) Explanatory diagram showing an example before energization correction at the initial stage of positioning, (B) Explanatory diagram showing the same energization correction, (C) Explanatory diagram showing another energization correction (A)位置決め定常期における通電補正前の一例を示す説明図、(B)同通電補正を示す説明図、(C)同別の通電補正を示す説明図(A) An explanatory view showing an example before energization correction in a stationary positioning period, (B) an explanatory view showing the same energization correction, and (C) an explanatory diagram showing another energization correction. 位置決めから運転に渡るW相の相電流説明図Illustration of phase current of W phase from positioning to operation

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 シャント抵抗(電流センサ)
7 制御回路
8 モータ温度センサ
9 インバータ温度センサ
10 インバータ回路
11 センサレスDCブラシレスモータ
22 インバータ装置
40 電動圧縮機(高圧型)
60 車両
1 Battery 2 Switching Element 3 Diode 4 Stator Winding 5 Magnet Rotor 6 Shunt Resistance (Current Sensor)
7 Control Circuit 8 Motor Temperature Sensor 9 Inverter Temperature Sensor 10 Inverter Circuit 11 Sensorless DC Brushless Motor 22 Inverter Device 40 Electric Compressor (High Pressure Type)
60 vehicles

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と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変調により駆動電流をセンサレスDCブラシレスモータへ出力させる制御回路とを備え、前記制御回路は、前記モータの運転前における磁石回転子の位置決め期間において、通電時に前記直流電源のプラス側が印加される相を固定した状態にて前記通電に補正を行い、前記電流センサにより1相分の相電流を検出する制御を行うインバータ装置であって、
位置決め期間において、前記通電補正を行わない期間を設けるとともに、前記相電流の検出を運転時のPWM変調に反映する期間では、前記通電補正により相電流を検出し、
前記通電補正を行わない期間は、前記位置決め初期の電流立ち上がり期間であり、
前記相電流の検出を運転時のPWM変調に反映する期間は、前記位置決め初期の電流立ち上がり後一定電流となる位置決め定常期であって、運転時のPWM変調の演算をするために前記相電流を検出する期間である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 a control circuit for outputting a drive current to the sensorless DC brushless motor by PWM modulation in the inverter circuit, and the control circuit applies the positive side of the DC power supply when energized during the magnet rotor positioning period before the motor is operated. An inverter device that performs control to correct the energization in a state in which a phase to be fixed is detected, and to detect a phase current for one phase by the current sensor ,
In the positioning period, a period in which the energization correction is not performed is provided, and in a period in which the detection of the phase current is reflected in PWM modulation during operation, the phase current is detected by the energization correction,
The period in which the energization correction is not performed is a current rising period in the initial positioning.
The period in which the detection of the phase current is reflected in the PWM modulation during operation is the stationary stationary period in which the current is constant after the initial rising of the positioning, and the phase current is calculated in order to calculate the PWM modulation during operation. An inverter device characterized in that it is a period for detection .
前記通電補正を行わない期間においては、当該PWM変調を前記モータの温度に基づいて補正する請求項1に記載のインバータ装置。 The inverter apparatus according to claim 1, wherein the PWM modulation is corrected based on the temperature of the motor during a period in which the energization correction is not performed. 前記PWM変調は3相変調である請求項1または2に記載のインバータ装置。 The PWM modulation inverter apparatus according to claim 1 or 2 which is 3-phase modulation. 電動圧縮機のモータを駆動する請求項1から請求項のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。 The inverter apparatus according to any one of claims 1 to 3 for driving the motor of the electric compressor. 前記電動圧縮機は高圧型である請求項に記載のインバータ装置。 The inverter device according to claim 4 , wherein the electric compressor is a high-pressure type. 前記モータの温度は、前記電動圧縮機に搭載されるインバータ装置の温度で代用される請求項に記載のインバータ装置 The inverter device according to claim 2 , wherein the temperature of the motor is substituted by the temperature of the inverter device mounted on the electric compressor . 車両に搭載される請求項1から請求項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 mounted in a vehicle.
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