JP5253470B2 - Inverter control device - Google Patents
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Description
本発明は、インバーター制御装置に関するものである。 The present invention relates to an inverter control device.
3相モーターを駆動するにあたり、例えば電流制御のPWMインバーター制御を採用したものが、各種提案されている。このような技術の中には、該3相モーターに接続されている各相の電流値を検出し、その検出結果に基づいて負荷トルクや回転子の位置等の情報を算出し、制御するものがある(例えば、特許文献1)。
特許文献1に記載の技術は、各相の電流値を検出する電流検出器が、直流母線に配置されており、PWM周期内のスイッチングタイミングに応じて各相の電流値を検出し、その検出結果に基づいて、3相モーターを制御するものである(以下、直流母線電流による相電流検出法とも呼ぶ)。
For driving a three-phase motor, for example, various types that employ current-controlled PWM inverter control have been proposed. Among such technologies, the current value of each phase connected to the three-phase motor is detected, and information such as load torque and rotor position is calculated and controlled based on the detection result. (For example, Patent Document 1).
In the technique described in
直流母線電流による相電流検出法を採用し、さらに、PWM周期の前半に各相の電流値を検出するための補正を行い、その後半に該補正をオフセットするものがある(例えば、特許文献2)。
特許文献2に記載の技術は、該補正により、生成される各相のPWMパルスのスイッチングタイミング間隔を広げることで、1PWM周期を最小周期として各相の電流値を検出するとともに、PWM周期の後半と前半で、補正前の電圧値を基準としてオフセットする方向を逆にしているので、該補正によって負荷側の駆動に影響を与えてしまうことを抑制しているものである。
A phase current detection method using a DC bus current is employed, and further, correction for detecting the current value of each phase is performed in the first half of the PWM cycle, and the correction is offset in the second half (for example, Patent Document 2). ).
The technique described in
特許文献1に記載の技術では、各相の出力電圧が0近傍であったり、各相の出力電圧の差が充分なものでなかったりして、電流値を検出しにくくなってしまっていた。つまり、各相の電流値に基づいて、負荷側を高効率に駆動する制御を実現できなかった。
In the technique described in
特許文献2に記載の技術では、上記記載の制御を採用しており、各相の電流値をより確実に検出することができる周期がPWM周期より大きいので、負荷側を高効率に駆動する制御を実現できなかった。
In the technique described in
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、各相の電流値を検出する周期を短くするとともに、負荷側の駆動に影響を与えてしまうことを抑制する補正をして、負荷側を高効率に駆動する制御を実現したインバーター制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The period for detecting the current value of each phase is shortened, and correction for suppressing the influence on driving on the load side is performed. An object of the present invention is to provide an inverter control device that realizes control for driving the load side with high efficiency.
本発明に係るインバーター制御装置は、3相からなる誘導負荷に供給される相電流を制御するための逐次更新される指令信号に基づいて駆動するインバーター主回路と、インバーター主回路の直流母線電流を所定周期で検出する電流検出手段とを有するインバーターを制御するインバーター制御装置において、指令信号を補正して出力する指令補正部と、指令補正部から出力された補正後の指令信号に基づいてPWM信号を生成し、インバーター主回路に出力するPWM信号生成手段と、を有し、電流検出手段は、直流母線電流の検出周期が、1/2PWM周期の1以上の整数倍の周期であり、指令補正部は、この検出周期ごとに検出される直流母線電流の値に基づいて算出される3相の指令信号を、電圧の大きい順番に最大電圧指令信号、中間電圧指令信号、及び最小電圧指令信号とすると、予め設定されるタイミングから1/2PWM周期ごとに最大電圧指令信号及び最小電圧指令信号にオフセット補正を行うか否かを判定するものであり、最大電圧指令信号と中間電圧指令信号との電圧差が所定値より小さいとき、最大電圧指令信号と、中間電圧指令信号との電圧差が、所定値以上になるように中間電圧指令信号ではなく最大電圧指令信号に対して第1のオフセット補正を行うとともに、中間電圧指令信号と最小電圧指令信号との電圧差が所定値より小さいとき、中間電圧指令信号と、最小電圧指令信号との電圧差が、所定値以上になるように中間電圧指令信号ではなく最小電圧指令信号に対して第2のオフセット補正を行い、第1のオフセット補正のオフセット方向を、予め設定されるタイミングから行われた複数の第1のオフセット補正の補正量に対応する複数の積分値を積算した値が、0に近づくように演算して決定し、第2のオフセット補正のオフセット方向を、予め設定されるタイミングから行われた複数の第2のオフセット補正の補正量に対応する複数の積分値を積算した値が、0に近づくように演算して決定する。
An inverter control device according to the present invention includes an inverter main circuit that is driven based on a sequentially updated command signal for controlling a phase current supplied to an inductive load having three phases, and a DC bus current of the inverter main circuit. In an inverter control apparatus for controlling an inverter having current detection means for detecting at a predetermined cycle, a command correction unit for correcting and outputting a command signal, and a PWM signal based on the corrected command signal output from the command correction unit And a PWM signal generation means for outputting to the inverter main circuit, and the current detection means has a detection cycle of the DC bus current that is a cycle of an integer multiple of 1 or more of a 1/2 PWM cycle, and a command correction The unit calculates a three-phase command signal calculated based on the value of the DC bus current detected at each detection cycle, in order of increasing voltage, the maximum voltage command signal, Assuming that the intermediate voltage command signal and the minimum voltage command signal are used, it is determined whether or not the offset correction is performed on the maximum voltage command signal and the minimum voltage command signal every 1/2 PWM period from the preset timing. When the voltage difference between the voltage command signal and the intermediate voltage command signal is smaller than the predetermined value, the maximum voltage instead of the intermediate voltage command signal is set so that the voltage difference between the maximum voltage command signal and the intermediate voltage command signal is equal to or greater than the predetermined value. When the first offset correction is performed on the command signal and the voltage difference between the intermediate voltage command signal and the minimum voltage command signal is smaller than a predetermined value, the voltage difference between the intermediate voltage command signal and the minimum voltage command signal is performing a second offset correction with respect to the minimum voltage command signal rather than the intermediate voltage command signal such that a predetermined value or more, the offset direction of the first offset correction, pre The value obtained by integrating a plurality of integral values corresponding to the correction amount of the plurality of first offset compensation made from the set are timing, determined by calculation to be closer to 0, the offset direction of the second offset correction Is determined by calculating so that a value obtained by integrating a plurality of integral values corresponding to a plurality of correction amounts of the second offset correction performed from a
本発明に係るインバーター制御装置によれば、各相の電流値を検出する周期を短くするとともに、負荷側の駆動に影響を与えてしまうことを抑制する補正をして、負荷側を高効率に駆動する制御を実現することができる。 According to the inverter control device of the present invention, the period for detecting the current value of each phase is shortened, and correction for suppressing the influence on the driving on the load side is performed, so that the load side is made highly efficient. The drive control can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバーター制御装置の回路ブロック例図である。図3は、図1に示すインバーター制御装置の各信号の波形チャートを説明するものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図1〜図4における、*の記号はインバーター回路に「指令」をする信号であることを表すために便宜上つけられているものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit block diagram of the inverter control device according to
[インバーター制御装置1の構成]
まず、インバーター制御装置1の構成について説明する。
図1に示すように、インバーター制御装置1は、負荷を駆動するための電力を供給する直流電源2、電流を整流する平滑コンデンサー6、直流電流を交流電流とするインバーター主回路3、インバーター主回路3に制御される誘導負荷5、電流を検出する電流検出手段13、検出される電流に基づいて各相の電流値を演算する相電流演算部30、相電流演算部30で演算結果及び電流指令値に基づいてインバーター主回路3を制御する電流制御部10、電流制御部10の指令信号を補正する指令補正部11、指令補正部11で補正された信号からPWM信号を生成するPWM信号生成手段12と、から構成されている。
ここで、電流指令値とは、例えば誘導負荷5がモーターであった場合には、モーターの回転数を所定の値に制御するための信号をさす。また、指令信号とは、相電流演算部30で演算された電流値及び電流指令値に基づいて、電流制御部10が送信する信号である。さらに、誘導負荷5は、三相(U相、V相及びW相と呼ぶ)であるものとして説明する。また、この指令信号は、1/2PWM周期で更新されるものである。
[Configuration of Inverter Control Device 1]
First, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
Here, the current command value refers to a signal for controlling the rotational speed of the motor to a predetermined value, for example, when the
直流電源2は、誘導負荷5を駆動するための電力を供給するものである。平滑コンデンサー6は、直流電源2からインバーター主回路3を介して誘導負荷5に供給される電流を整流するものである。インバーター主回路3は、直流電源2から供給される直流電流を、電流、電圧及び周波数が制御された交流電流に変換するものである。インバーター主回路3は、6個のスイッチング素子6a〜6fが、三相ブリッジ回路を構成している。この三相ブリッジ回路の負荷側は、誘導負荷5のU相、V相及びW相に接続されている。これらの直流電源2、平滑コンデンサー6及びインバーター主回路3は、図1に示すように、並列に接続されている。ここで、これらU相、V相及びW相を流れる電流をそれぞれ相電流UI、相電流VI、相電流WIと呼ぶ。電流検出手段13は、直流母線Lを流れる電流Isを所定周期Tで検出するものである。なお、直流母線Lとは、平滑コンデンサー6の一端P1と、インバーター主回路3の直流電源2の正極側の間の配線のことである。
The DC
相電流演算部30は、電流検出手段13で検出された直流母線Lを流れる電流Is及びPWM信号生成手段12から出力される信号に基づいて、相電流UI、相電流VI及び相電流WIの値を演算(推定)し、その演算結果を電流制御部10に出力するものである。この相電流演算部30は、電流検出手段13、PWM信号生成手段12及び電流制御部10に接続されている。
The phase
電流制御部10は、相電流演算部30の演算結果及び外部より与えられる電流指令値に基づいて、各相(U相、V相及びW相)を制御するための指令信号を、指令補正部11に送信するものである。ここで、U相が指令信号vu1に、V相が指令信号vv1に、W相が指令信号vw1に対応している。この電流制御部10は、相電流演算部30と指令補正部11に接続されている。また、インバーター制御装置1において、指令信号vu1〜指令信号vv1が、指令補正部11に出力される最小の周期は、後述するPWM信号生成手段12のキャリアの半周期となっている。
The
指令補正部11は、電流制御部10から受信した指令信号(vu1、vv1及びvw1)を、補正後指令信号(vu2、vv2及びvw2)に補正し、この補正後指令信号(vu2、vv2及びvw2)をPWM信号生成手段12に送信するものである。ここで、補正前指令信号vu1が補正後指令信号vu2に、補正前指令信号vv1が補正後指令信号vv2に、補正前指令信号vw1が補正後指令信号vw2に対応している。なお、どのように指令信号(vu1、vv1及びvw1)を補正後指令信号(vu2、vv2及びvw2)に補正するかについては、図2の説明にて後述するものとする。この指令補正部11は、電流制御部10とPWM信号生成手段12に接続されている。
The
PWM信号生成手段12は、指令補正部11から受信した補正後指令信号(vu2、vv2及びvw2)とキャリア(図4の三角波を参照)に基づいて、スイッチング素子6a〜スイッチング素子6fをオン/オフするためのPWM信号を、スイッチング素子6a〜スイッチング素子6fに送信するものである。また、PWM信号生成手段12は、相電流演算部30にもPWM信号に関するデータを送信している。このPWM信号生成手段12は、指令補正部11とスイッチング素子6a〜スイッチング素子6fに接続されている。
The PWM signal generation means 12 turns on / off the switching elements 6a to 6f based on the corrected command signals (vu2, vv2, and vw2) received from the
[指令補正部11の補正について]
指令補正部11は、直流母線Lで検出される電流Isから各相電流UI、相電流VI及び相電流WIを演算することが困難になるほど、インバーター主回路3のスイッチングタイミング間隔が短くなった場合に、該スイッチングタイミング間隔を長くするようにオフセット補正をかける。該スイッチングタイミング間隔が短くなることは、指令信号(vu1、vv1及びvw1)の電圧差が小さくなることに対応している。そこで、指令補正部11は、指令信号(vu1、vv1及びvw1)の電圧差が、所定電圧差Dminより小さい場合に、電圧差を大きくするように所定のタイミング(後述して説明する)でオフセット補正をかけるようになっている。なお、該オフセット補正をかける周期は、1/2PWM周期である。つまり、指令補正部11は、1/2PWM周期ごとに送信された指令信号vu1〜指令信号UW1に該オフセット補正をかけて、1/2PWM周期ごとに該オフセット補正をかけたvu2〜指令信号UW2をインバーター主回路3に出力している。
[Correction of command correction unit 11]
When the switching timing interval of the inverter
図2は、図1に示すインバーター制御装置1の指令補正部11の補正フローチャートである。図2に基づいて、指令補正部11の補正について説明する。ここで、図2のS1〜S15は、以下に説明するステップ1〜ステップ15に対応している。
(ステップ1)
電流制御部10から受信した指令信号vu1〜指令信号vw1の大きさを演算し、一番大きいものから順番に、最大相電圧指令値vmax1、第2相電圧指令値vmid1、最小相電圧指令値vmin1とする。
FIG. 2 is a correction flowchart of the
(Step 1)
The magnitudes of the command signals vu1 to vw1 received from the
(ステップ2)
最大相電圧指令値vmax1から第2相電圧指令値vmid1を引いた値を、Δv12’とする。
(Step 2)
A value obtained by subtracting the second phase voltage command value vmid1 from the maximum phase voltage command value vmax1 is defined as Δv12 ′.
(ステップ3)
積分値Δv12(t−1)に差Δv12’を加えた値を、更新積分値Δv12として更新する。ここで、積分値について説明する。指令補正部11は、本フローチャートで説明する補正を、キャリアの半周期(1/2PWM周期)で逐次している。この指令補正部11は、電流検出手段13が電流を検出する周期(所定周期T)の間において、更新時の指令信号vu1〜UW1の電圧値を正負の基準として、所定周期の始めから補正前までの指令信号の基準に対する積分値を演算しており、この積分値が、Δv12(t−1)に相当するものである。従って、更新積分値Δv12は、厳密には更新積分値Δv12(t)と表記することになるがこの(t)は、省略している。再び、図2に基づいて、指令補正部11の補正フローチャートの説明に戻る。
(Step 3)
A value obtained by adding the difference Δv12 ′ to the integrated value Δv12 (t−1) is updated as the updated integrated value Δv12. Here, the integral value will be described. The
(ステップ4)
更新積分値Δv12の絶対値が、所定電圧差Dmin以上であるかを演算する。ここで、更新積分値Δv12の絶対値が、所定電圧差Dmin以上ならばステップ6Aに進み、所定電圧差Dminより小さければステップ5に進む。なお、所定電圧差Dminとは直流母線Lを流れる電流Isの検出可能である時間間隔に相当する値として、予め設定されているものである。
(Step 4)
It is calculated whether the absolute value of the update integral value Δv12 is equal to or greater than a predetermined voltage difference Dmin. Here, if the absolute value of the update integral value Δv12 is equal to or larger than the predetermined voltage difference Dmin, the process proceeds to step 6A, and if smaller than the predetermined voltage difference Dmin, the process proceeds to step 5. The predetermined voltage difference Dmin is set in advance as a value corresponding to a time interval in which the current Is flowing through the DC bus L can be detected.
(ステップ5)
更新された積分値Δv12の値が、0以上であるならばステップ6Bに進み、0より小さいならばステップ6Cに進む。
(Step 5)
If the updated integrated value Δv12 is 0 or more, the process proceeds to Step 6B, and if it is smaller than 0, the process proceeds to Step 6C.
(ステップ6A)
更新された積分値Δv12の絶対値が、所定電圧差Dmin以上であるので、補正する電圧値であるvcmp12の値を0とし、ステップ7へ進む。
(ステップ6B)
更新された積分値Δv12の絶対値が、所定電圧差Dminより小さく、さらに、更新された積分値Δv12の値が0以上であるので、vcmp12の値をDmin−Δv12と設定してステップ7へ進む。
(ステップ6C)
更新された積分値Δv12の絶対値が、所定電圧差Dminより小さく、さらに、更新された積分値Δv12の値が0より小さいので、vcmp12の値を−Dmin−Δv12と設定してステップ7へ進む。
(Step 6A)
Since the absolute value of the updated integral value Δv12 is greater than or equal to the predetermined voltage difference Dmin, the value of vcmp12 that is the voltage value to be corrected is set to 0, and the process proceeds to step 7.
(Step 6B)
Since the absolute value of the updated integral value Δv12 is smaller than the predetermined voltage difference Dmin and the value of the updated integral value Δv12 is 0 or more, the value of vcmp12 is set to Dmin−Δv12 and the process proceeds to step 7. .
(Step 6C)
Since the absolute value of the updated integral value Δv12 is smaller than the predetermined voltage difference Dmin and the value of the updated integral value Δv12 is smaller than 0, the value of vcmp12 is set to −Dmin−Δv12 and the process proceeds to step 7. .
(ステップ7)
最大相電圧指令値vmax1にvcmp12を加えた値を、最大相電圧指令値vmax2として更新する。また、更新された積分値Δv12にvcmp12を加えた値を新たな積分値Δv12として更新する。
(Step 7)
A value obtained by adding vcmp12 to the maximum phase voltage command value vmax1 is updated as the maximum phase voltage command value vmax2. Further, a value obtained by adding vcmp12 to the updated integral value Δv12 is updated as a new integral value Δv12.
(ステップ8)
第2相電圧指令値vmid1から最小相電圧指令値vmin1を引いた値を、Δv23’とする。
(Step 8)
A value obtained by subtracting the minimum phase voltage command value vmin1 from the second phase voltage command value vmid1 is defined as Δv23 ′.
(ステップ9)
積分値Δv23(t−1)に差Δv23’を加えた値を、更新積分値Δv23として更新する。
(Step 9)
A value obtained by adding the difference Δv23 ′ to the integrated value Δv23 (t−1) is updated as the updated integrated value Δv23.
(ステップ10)
更新積分値Δv23の絶対値が、所定電圧差Dmin以上であるかを演算する。ここで、更新積分値Δv23の絶対値が、所定電圧差Dmin以上ならばステップ12Aに進み、所定電圧差Dminより小さければステップ11に進む。なお、所定電圧差Dminとは直流母線Lを流れる電流Isの検出可能である時間間隔に相当する値として、予め設定されているものである。
(Step 10)
It is calculated whether the absolute value of the update integration value Δv23 is equal to or greater than a predetermined voltage difference Dmin. Here, if the absolute value of the update integration value Δv23 is equal to or larger than the predetermined voltage difference Dmin, the process proceeds to step 12A, and if smaller than the predetermined voltage difference Dmin, the process proceeds to step 11. The predetermined voltage difference Dmin is set in advance as a value corresponding to a time interval in which the current Is flowing through the DC bus L can be detected.
(ステップ11)
更新された積分値Δv23の値が、0以上であるならばステップ12Bに進み、0より小さいならばステップ12Cに進む。
(Step 11)
If the updated integrated value Δv23 is 0 or more, the process proceeds to step 12B, and if it is smaller than 0, the process proceeds to step 12C.
(ステップ12A)
更新された積分値Δv23の絶対値が、所定電圧差Dmin以上であるので、補正する電圧値であるvcmp23の値を0とし、ステップ13へ進む。
(ステップ12B)
更新された積分値Δv23の絶対値が、所定電圧差Dminより小さく、さらに、更新された積分値Δv23の値が0以上であるので、vcmp23の値をDmin−Δv23と設定してステップ13へ進む。
(ステップ12C)
更新された積分値Δv23の絶対値が、所定電圧差Dminより小さく、さらに、更新された積分値Δv23の値が0より小さいので、vcmp23の値を−Dmin−Δv23と設定してステップ13へ進む。
(Step 12A)
Since the absolute value of the updated integral value Δv23 is greater than or equal to the predetermined voltage difference Dmin, the value of vcmp23, which is the voltage value to be corrected, is set to 0, and the process proceeds to step 13.
(Step 12B)
Since the absolute value of the updated integral value Δv23 is smaller than the predetermined voltage difference Dmin and the value of the updated integral value Δv23 is 0 or more, the value of vcmp23 is set to Dmin−Δv23 and the process proceeds to step 13. .
(Step 12C)
Since the absolute value of the updated integral value Δv23 is smaller than the predetermined voltage difference Dmin and the value of the updated integral value Δv23 is smaller than 0, the value of vcmp23 is set to −Dmin−Δv23 and the process proceeds to step 13. .
(ステップ13)
最大相電圧指令値vmax1にvcmp23を加えた値を、最小相電圧指令値vmin2として更新する。また、更新された積分値Δv23にvcmp23を加えた値を新たな積分値Δv23として更新する。
(Step 13)
A value obtained by adding vcmp23 to the maximum phase voltage command value vmax1 is updated as the minimum phase voltage command value vmin2. Further, a value obtained by adding vcmp23 to the updated integral value Δv23 is updated as a new integral value Δv23.
(ステップ14)
第2相電圧指令値vmid1の値を第2相電圧指令値vmid2として更新する。
(Step 14)
The value of the second phase voltage command value vmid1 is updated as the second phase voltage command value vmid2.
(ステップ15)
最大相電圧指令値vmax2、第2相電圧指令値vmid2、最小相電圧指令値vmin2をPWM信号生成手段に送信する補正後電流指令値(vu2、vv2及びvw2)に設定する。
(Step 15)
The maximum phase voltage command value vmax2, the second phase voltage command value vmid2, and the minimum phase voltage command value vmin2 are set to corrected current command values (vu2, vv2, and vw2) that are transmitted to the PWM signal generating means.
[補正のタイミングの説明]
図3は、図1に示すインバーター制御装置1の指令補正部11の補正タイミングを説明するものである。図2のフローチャートを参照しながら、図3の説明をする。図3では、指令信号vv1とvw1の電圧値が近接している場合を例としている。指令補正部11が受信した指令信号vu1〜指令信号vw1の電圧の大きさの順番に紙面の上からvu1、vv1及びvw1としている(ステップ1に相当)。図3の例の場合においては、指令信号vv1とvw1の電圧値が近接しているので、ステップ2〜6の補正は行われないので説明を省略する。なお、ステップ6A、ステップ6B及びステップ6Cをステップ6と総称している。
[Explanation of correction timing]
FIG. 3 illustrates the correction timing of the
次に、ステップ8〜12に基づいてW相に対応する指令信号vw1が補正される。指令信号vv1が第2相電圧指令値vmid1、指令信号vw1が最小相指令信号vmin1に対応しており、第2相電圧指令値vmid1ー最小相指令信号vmin1をしてΔv23’を演算する(ステップ8)。ここで、図3のタイミングAの以前までの積分値Δv23(tー1)の値と、vv1とvw1との差であるΔv23’との和である、更新積分値Δv23が負になっている(ステップ9)。従って、タイミングAから1/2PWM周期(キャリアの半周期)後のタイミングBまでは、vw1に対して上側にオフセットがかかった指令信号vv2に補正されていることがわかる(ステップ10〜12)。引き続いて、図3の矢印Bのタイミングでは、矢印Aから矢印Bまでのタイミングの正の値の積分値Δv12が、積算されていることにより、タイミングBからは、指令信号vv2(なお、指令信号vv2は、第2相電圧指令値なので補正はかからないのでvv1と同じである)に対して電圧値が低くなるように下側にオフセットがかかっている。
Next, based on steps 8 to 12, the command signal vw1 corresponding to the W phase is corrected. The command signal vv1 corresponds to the second phase voltage command value vmid1, the command signal vw1 corresponds to the minimum phase command signal vmin1, and the second phase voltage command value vmid1 minus the minimum phase command signal vmin1 is calculated to calculate Δv23 ′ (step) 8). Here, the updated integrated value Δv23, which is the sum of the value of the integrated value Δv23 (t−1) before timing A in FIG. 3 and Δv23 ′ that is the difference between vv1 and vw1, is negative. (Step 9). Therefore, it can be seen that from the timing A to the timing B after ½ PWM cycle (half cycle of carrier), the command signal vv2 is offset to the upper side with respect to vw1 (
ここで、タイミングBの次にタイミングCで上側にオフセットがかかるのではなく、タイミングDで上側にオフセットがかかっていることについて説明する。タイミングAからタイミングBまでの間において、指令信号vw1を基準としたとき、上側にオフセットした量の方が、下側にオフセットした量より大きいためである。つまり、タイミングBまでの正の積算値を相殺するために、下側にオフセット期間が1PWM周期となっている。これは、該下側にオフセットする期間を1PWM周期として(タイミングCでの電圧値を変えない)おり、タイミングBまでに積算された積分値を0に近づけるように指令補正部11が演算して補正したことによる。
Here, it will be described that the offset is not applied to the upper side at the timing C after the timing B, but is applied to the upper side at the timing D. This is because the amount offset upward is larger than the amount offset downward from the timing A to the timing B when the command signal vw1 is used as a reference. That is, in order to cancel out the positive integrated value up to the timing B, the offset period is 1 PWM period on the lower side. This is because the period offset to the lower side is set to 1 PWM cycle (the voltage value at timing C is not changed), and the
[所定周期T(電流検出周期)と積分区間T2について]
図4は、図1に示すインバーター制御装置1のPWM周期と、指令信号vu1〜指令信号vw1と、電流検出周期の関係を説明するものである。なお図4では、指令信号vu1だけオフセットが必要な期間T3、オフセット必要なし期間T4、指令信号vu1だけオフセットが必要な期間T5が続くものを説明の都合上、例としているが、指令信号更新周期(1/2PWM周期)ごとにオフセットが必要になる場合もあることを述べておく。
[Predetermined period T (current detection period) and integration interval T2]
FIG. 4 illustrates the relationship among the PWM cycle, the command signal vu1 to the command signal vw1, and the current detection cycle of the
インバーター制御装置1は、図1で説明したように、電流検出手段13が、所定周期(電流検出周期)で、直流母線の電流を検出している。ここで、インバーター制御装置1は、所定周期の最小値が1/2PWM周期としても各相の電流を検出することができるようになっている。つまり、確実に各相の電流を検出できる周期が、PWM周期よりさらに短いので、負荷側を高効率に駆動する制御を実現できるようになっている。なお、この所定周期は、1/2PWMと設定されていてもよいし(図4のPA1参照)、1/2PWM周期より長い周期に設定されていてもよいし、1/2PWM周期と1/2PWM周期より長い周期を組み合わせていてもよい(図4のPA2参照)。
In the
インバーター制御装置1は、所定の期間の積分区間T2で、ステップ3〜ステップ7及びステップ9〜ステップ13(図2参照)に相当する演算を行っており、該演算の値が0に近づくように、指令信号VU2〜指令信号VW2のタイミングをとっている。ここで、この積分区間T2の最小値は、1PWM周期で、最大値は、特に、限定されるものではない。インバーター制御装置1は、積分区間T2ごとに、ステップ3〜ステップ7及びステップ9〜ステップ13に相当する演算(積算)をして、その演算結果が0に近づくようにしているので、指令信号vu1〜指令信号vw1に、上記のような電圧信号を検出できるようにする補正をしても、誘導負荷5の駆動に与える影響が低減されるようになっている。
The
[インバーター制御装置1の有する効果]
インバーター制御装置1は、指令信号vu1〜指令信号vw1の電圧の大きさの順番に並べた相間の電圧差が所定値より小さいとき、1/2PWM周期ごとに、該電圧差が所定値より小さい2つの補正前指令信号の内少なくとも一方の電圧を、他方に対する電圧差が所定値以上にする補正をしているので、負荷側を高効率に駆動する制御を実現できるようになっている。
また、上記積分区間T2内において、指令信号vu1〜指令信号vw1の更新時から補正前までの指令信号vu1〜指令信号vw1の基準に対する積分値を演算し、該積分値に補正後指令信号の基準に対する積分値を加えた値が、0に近づくように、補正のタイミングを決定しているので、上記補正をしても誘導負荷5の駆動に与える影響が低減されるようになっている。
[Effects of the inverter control device 1]
When the voltage difference between the phases arranged in the order of the voltage magnitude of the command signal vu1 to the command signal vw1 is smaller than a predetermined value, the
Further, in the integration interval T2, an integral value with respect to the reference of the command signal vu1 to the command signal vw1 from when the command signal vu1 to the command signal vw1 is updated until before correction is calculated, and the reference value of the corrected command signal is calculated as the integral value Since the correction timing is determined so that the value obtained by adding the integral value to 0
[その他]
インバーター制御装置1は、指令信号vu1〜指令信号vw1の代わりに、指令信号vu1〜指令信号vw1のそれぞれと、直流母線を流れる電流値を割った値であるPWMデューティー比に基づいたものを指令信号として採用してもよいことは言うまでもない。
[Others]
The
インバーター制御装置1は、相電流演算部、電流制御部、指令補正部及びPWM信号生成手段は、1つのマイクロコンピューターに設けられていてもよいことは言うまでもない。これにより、インバーター制御装置1を、安価、小型にすることができる。
Needless to say, in the
このマイクロコンピューターは、A/D変換器を有し、該A/D変換器によって相電流演算部が、誘導負荷の各相の相電流を演算するような構成としてもよいことは言うまでもない。これにより、相電流演算部だけのためのA/D変換器を設ける必要がなくなり、インバーター制御装置1を、安価、小型にすることができる。
Needless to say, the microcomputer may include an A / D converter, and the phase current calculation unit may calculate the phase current of each phase of the inductive load by the A / D converter. Thereby, it is not necessary to provide an A / D converter for only the phase current calculation unit, and the
インバーター主回路3は、3相6素子が1パッケージに封止されたものであってもよいことは言うまでもない。これにより、インバーター制御装置1を小型にすることができる。
It goes without saying that the inverter
また、インバーター制御装置1は、例えば永久磁石を有するブラシレスDCモーターに採用することができる。その他に、空気調和機の圧縮機やファン、冷凍機、洗濯乾燥機、冷蔵庫、除湿器、ヒートポンプ式給湯機、ショーケース、掃除機等、インバーターと、モーター(誘導負荷5に相当)を用いる家電製品全般、さらには換気扇、手乾燥機などへ採用することができる。
Further, the
1 インバーター制御装置、2 直流電源、3 インバーター主回路、3A 三相ブリッジ回路、5 誘導負荷、6 平滑コンデンサー、6a スイッチング素子、6b スイッチング素子、6c スイッチング素子、6d スイッチング素子、6e スイッチング素子、6f スイッチング素子、10 電流制御部、11 指令補正部、12 PWM信号生成手段、13 電流検出手段、20 電流制御部、30 相電流演算部、Is 電流、L 直流母線、P1 一端、UI 相電流、VI 相電流、WI 相電流、T 所定周期、T2 積分区間、T3 vw1*のみ補正が必要な期間、T4 補正なし期間、T5 vw1*のみ補正が必要な期間。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記指令信号を補正して出力する指令補正部と、
前記指令補正部から出力された補正後の指令信号に基づいてPWM信号を生成し、前記インバーター主回路に出力するPWM信号生成手段と、
を有し、
前記電流検出手段は、
前記直流母線電流の検出周期が、1/2PWM周期の1以上の整数倍の周期であり、
前記指令補正部は、
この検出周期ごとに検出される前記直流母線電流の値に基づいて算出される3相の前記指令信号を、電圧の大きい順番に最大電圧指令信号、中間電圧指令信号、及び最小電圧指令信号とすると、予め設定されるタイミングから1/2PWM周期ごとに前記最大電圧指令信号及び前記最小電圧指令信号にオフセット補正を行うか否かを判定するものであり、
前記最大電圧指令信号と前記中間電圧指令信号との電圧差が所定値より小さいとき、前記最大電圧指令信号と、前記中間電圧指令信号との電圧差が、所定値以上になるように前記中間電圧指令信号ではなく前記最大電圧指令信号に対して第1のオフセット補正を行うとともに、
前記中間電圧指令信号と前記最小電圧指令信号との電圧差が所定値より小さいとき、前記中間電圧指令信号と、前記最小電圧指令信号との電圧差が、所定値以上になるように前記中間電圧指令信号ではなく前記最小電圧指令信号に対して第2のオフセット補正を行い、
前記第1のオフセット補正のオフセット方向を、
前記予め設定されるタイミングから行われた複数の前記第1のオフセット補正の補正量に対応する複数の積分値を積算した値が、0に近づくように演算して決定し、
前記第2のオフセット補正のオフセット方向を、
前記予め設定されるタイミングから行われた複数の前記第2のオフセット補正の補正量に対応する複数の積分値を積算した値が、0に近づくように演算して決定する
ことを特徴とするインバーター制御装置。 An inverter main circuit that is driven based on a sequentially updated command signal for controlling a phase current supplied to an inductive load comprising three phases, and a current detection means that detects a DC bus current of the inverter main circuit at a predetermined cycle In an inverter control device for controlling an inverter having
A command correction unit for correcting and outputting the command signal;
PWM signal generation means for generating a PWM signal based on the corrected command signal output from the command correction unit, and outputting the PWM signal to the inverter main circuit;
Have
The current detection means includes
The detection cycle of the DC bus current is a cycle that is an integer multiple of 1 or more of a 1/2 PWM cycle,
The command correction unit is
When the three-phase command signal calculated based on the value of the DC bus current detected at each detection cycle is set to a maximum voltage command signal, an intermediate voltage command signal, and a minimum voltage command signal in descending order of voltage. , Whether to perform offset correction on the maximum voltage command signal and the minimum voltage command signal every 1/2 PWM period from a preset timing,
Wherein when the voltage difference between the maximum voltage command signal and the intermediate voltage command signal is smaller than a predetermined value, the maximum voltage command signal and the voltage difference between the intermediate voltage command signal, the intermediate voltage to be equal to or greater than the predetermined value Performing a first offset correction on the maximum voltage command signal instead of the command signal ;
When the voltage difference between the intermediate voltage command signal and the minimum voltage command signal is smaller than a predetermined value, the intermediate voltage is set such that the voltage difference between the intermediate voltage command signal and the minimum voltage command signal is equal to or greater than a predetermined value. Performing a second offset correction on the minimum voltage command signal instead of the command signal;
The offset direction of the first offset correction is
A value obtained by integrating a plurality of integral values corresponding to a plurality of correction amounts of the first offset correction performed from the preset timing is determined by calculating so as to approach 0 ;
The offset direction of the second offset correction is
An inverter characterized in that a value obtained by integrating a plurality of integral values corresponding to a plurality of correction amounts of the second offset correction performed from the preset timing is calculated so as to approach zero. Control device.
ことを特徴とする請求項1に記載のインバーター制御装置。 The inverter control device according to claim 1, wherein the command signal is a signal based on a PWM duty ratio.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のインバーター制御装置。 The inverter control device according to claim 1, wherein the current detection unit sets the predetermined period to a 1/2 PWM period.
前記相電流演算部の各相電流の演算結果と、外部より与えられる電流指令値に基づき、前記指令信号を生成して、該指令信号を前記指令補正部に出力する電流制御部と、を有している
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載のインバーター制御装置。 A phase current calculation unit that calculates each phase current of the inductive load based on the detection result of the DC bus current of the current detection unit and the PWM signal of the PWM signal generation unit, and outputs the calculation result;
A current control unit that generates the command signal based on a calculation result of each phase current of the phase current calculation unit and a current command value given from the outside, and outputs the command signal to the command correction unit; The inverter control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the inverter control device is provided.
ことを特徴とする請求項4に記載のインバーター制御装置。 The inverter control device according to claim 4, wherein the phase current calculation unit, the current control unit, the command correction unit, and the PWM signal generation unit are provided in one microcomputer.
ことを特徴とする請求項5に記載のインバーター制御装置。 The said microcomputer has an A / D converter, The said phase current calculating part calculates the phase current of each phase of the said inductive load by this A / D converter. Inverter control device.
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載のインバーター制御装置。 The inverter control circuit according to any one of claims 1 to 6, wherein the inverter main circuit includes three-phase six elements sealed in one package.
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載のインバーター制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the inductive load is a brushless DC motor having a permanent magnet.
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載のインバーター制御装置。 The inverter control device according to any one of claims 1 to 8, wherein the inductive load is a motor that drives a compressor.
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