JP6425898B2 - インバータ制御装置及びその方法 - Google Patents
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特許文献2には、ブラシレスDCモータを通電角が120[deg]から160[deg]の矩形波電流により駆動することが開示されている。
特許文献3には、ベクトル制御において、電流のゼロクロスを中心として±δの範囲でスイッチングを休止させることが開示されている。
また、スイッチング休止期間を設けることで、モータ電圧はモータ電圧指令通りに制御できないこととなる。これにより、何も補正を行わなければ、実際の力率角は、力率角設定手段によって設定された力率角からずれてしまうこととなる。この点、本発明によれば、スイッチング休止期間に応じた補正角を設定し、この補正角を用いて加減された電流座標軸を用いて3相/2相の座標変換が行われるので、実際の力率角と力率角設定手段によって設定された力率角との乖離を抑制することができる。これにより、力率角設定手段によって最適な力率角を設定することで、インバータを効率の良い領域で運転させることが可能となり、省エネルギー化を図ることが可能となる。
補正角情報は、例えば、スイッチング休止期間をそれぞれ変化させ、このときの実際の力率角と力率角設定手段によって設定された力率角との差分を補正角として取得し、この補正角とその補正角が得られたときのスイッチング休止期間とを関連付けることで作成される。
本発明の第3態様は、圧縮機モータと、前記圧縮機モータを駆動する上記モータ駆動装置とを備える空気調和機である。
圧縮機モータ5は、例えば、永久磁石型同期モータである。
スイッチング休止部12は、モータ電流iu,iv,iwのゼロクロス点を挟んで設定された所定のスイッチング休止期間θss、換言すると、所定の電気角範囲θssにおいて、スイッチングを停止させるためのスイッチング休止信号をPWM信号生成部13に出力する。ここで、スイッチング休止部12は、各相電流のゼロクロス点を電圧指令生成部11から入力される電流座標軸θiに基づいて判定する。
上記スイッチング休止期間θssについては、予め設定されている固定の値を用いることとしてもよいし、圧縮機モータ5の運転状態(例えば、回転数等)に応じて可変としてもよい。
補正角情報は、例えば、スイッチング休止期間θssをパラメータとして含む関数や、テーブル等として保有されている。
本実施形態では、上述したように、スイッチング休止部12によって、スイッチング素子のスイッチングが停止される休止期間がある。そして、当該補正角設定部23が設けられていない場合、スイッチング休止期間により、モータ電圧を3相電圧指令通りに制御できなくなる。例えば、スイッチングを休止している相は、誘起電圧を出力している状態と等価となり、スイッチングを休止していない相については互いに180[deg]位相差の電圧が印加されることとなる。これにより、例えば、力率角設定部22によって設定された力率角と、実際の力率角とにずれが生じ、インバータ効率の高い力率角からずれてしまうおそれがある。このような力率角のずれを抑制するために、補正角設定部23を設け、力率角設定部22によって設定された力率角と実際の力率角との差分を低減させることとしている。
まず、モータ電流iu,iv,iwが検出され、インバータ制御装置3に入力される。インバータ制御装置3では、前回のサンプリング周期における力率角φ、電圧位相θ、補正角Δφによって決定される電流座標軸θi(θ−(φ+Δφ))を用いて3相電流iu,iv,iwが軸変換され、δ軸電流iδ、γ軸電流iγが得られる。
γ軸電流iγはゲインKωが乗じられて速度指令nω*に負帰還され、インバータ出力周波数ω1が演算される。インバータ出力周波数ω1及び3相/2相変換部21により得られたδ軸電流iδは電圧指令演算部24に入力され、上記(1)、(2)式を用いて、δ軸電圧指令vδ*及びγ軸電圧指令vγ*が演算される。
スイッチング休止部12は、|θi|<θssにおいてU相のスイッチングを停止させるスイッチング休止信号をPWM信号生成部13に出力する。また、上記範囲を120[deg]ずらした電気角範囲においてV相のスイッチングを停止させるスイッチング休止信号を、上記範囲を240[deg]ずらした電気角範囲においてW相のスイッチングを停止させるスイッチング休止信号をPWM信号生成部13に出力する。
また、スイッチングを停止させる期間が生ずることにより、モータ電圧は電圧指令通りではなくなるが、3相/2相変換部21における回転座標軸に休止期間θssに応じた単調増加の位相差Δφを含ませるので、スイッチングの休止期間における位相差の影響を解消でき、力率角設定部22において設定された力率角φを保つことが可能となる。これにより、力率角を効率の良い位相角に設定することにより、インバータ効率を向上させ、省エネルギー化を図ることができる。
2 インバータ
3 インバータ制御装置
4 ゲートドライバ
5 圧縮機モータ
11 電圧指令生成部
12 スイッチング休止部
13 PWM信号生成部
21 3相/2相変換部
22 力率角設定部
23 補正角設定部
24 電圧指令演算部
25 電圧位相演算部
26 2相/3相変換部
Claims (6)
- 各相に対応して設けられたスイッチング素子を駆動することにより、直流電力を三相交流電力に変換し、モータに出力するインバータを制御するインバータ制御装置であって、
前記モータの速度指令を用いて2軸の電圧指令を生成し、該2軸の電圧指令から3相電圧指令を得る電圧指令生成手段と、
前記3相電圧指令を用いて、相毎のPWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
相毎に設定された所定のスイッチング休止期間において、各相に対応する前記スイッチング素子のスイッチングを停止させるスイッチング休止手段と
を備え、
前記電圧指令生成手段は、
3相モータ電流を励磁電流成分とトルク電流成分に変換する3相/2相変換手段と、
力率角を設定する力率角設定手段と、
前記スイッチング休止期間に応じた補正角を設定する補正角設定手段と
を有し、
前記3相/2相変換手段は、電圧位相と前記力率角と前記補正角とを用いて決定される電流座標軸を用いて、前記3相モータ電流を前記励磁電流成分と前記トルク電流成分に変換し、
前記スイッチング休止手段は、前記電圧位相と前記力率角と前記補正角とを用いて決定された前記電流座標軸と、前記力率角とを用いて前記スイッチング休止期間か否かを判定するインバータ制御装置。 - 前記補正角設定手段は、前記スイッチング休止期間と前記補正角とが関連付けられた補正角情報を有しており、該補正角情報から前記スイッチング休止期間に対応する補正角を取得する請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 前記スイッチング休止手段は、インバータの温度が所定値以上である場合に、前記スイッチング休止期間を設ける請求項1または請求項2に記載のインバータ制御装置。
- 請求項1から請求項3のいずれかに記載のインバータ制御装置を備えるモータ駆動装置。
- 圧縮機モータと、
前記圧縮機モータを駆動する請求項4に記載のモータ駆動装置と
を備える空気調和機。 - 各相に対応して設けられたスイッチング素子を駆動することにより、直流電力を三相交流電力に変換し、モータに出力するインバータを制御するインバータ制御方法であって、
前記モータの速度指令を用いて2軸の電圧指令を生成し、該2軸の電圧指令から3相電圧指令を得る電圧指令生成工程と、
前記3相電圧指令を用いて、相毎のPWM信号を生成するPWM信号生成工程と、
相毎に設定された所定のスイッチング休止期間において、各相に対応する前記スイッチング素子のスイッチングを停止させるスイッチング休止工程と
を備え、
前記電圧指令生成工程は、
3相モータ電流を励磁電流成分とトルク電流成分に変換する3相/2相変換工程と、
力率角を設定する力率角設定工程と、
前記スイッチング休止期間に応じた補正角を設定する補正角設定工程と
を有し、
前記3相/2相変換工程は、電圧位相と前記力率角と前記補正角とを用いて決定される電流座標軸を用いて、前記3相モータ電流を前記励磁電流成分と前記トルク電流成分に変換し、
前記スイッチング休止工程は、前記電圧位相と前記力率角と前記補正角とを用いて決定された前記電流座標軸と、前記力率角とを用いて前記スイッチング休止期間か否かを判定するインバータ制御方法。
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