JP7080120B2 - Converter device, control signal generation method and program - Google Patents
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Description
本発明は、コンバータ装置、制御信号生成方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a converter device, a control signal generation method and a program.
コンバータ装置は、交流電力を直流電力に変換する装置である。コンバータ装置では、交流電力を直流電力に変換するときの変換効率の向上とともに、系統電力への悪影響を抑制するために、入力電流の歪み特性の向上(高調波歪みや歪み率の低減など)が求められている。
特許文献1には、関連する技術として、同期整流制御を行うことで変換効率を向上させるとともに、PAM(Pulse Amplitude Modulation)制御を行うことで入力電流の歪み率を低減させる技術が記載されている。
The converter device is a device that converts AC power into DC power. In the converter device, in order to improve the conversion efficiency when converting AC power to DC power and to suppress the adverse effect on the system power, the distortion characteristics of the input current are improved (harmonic distortion and distortion rate reduction, etc.). It has been demanded.
ところで、同期整流制御とともにPAM制御を行う場合において、交流電力から直流電力への変換効率や入力電流の歪み率についての特性をよりよくすることのできる技術が求められている。 By the way, in the case of performing PAM control together with synchronous rectification control, there is a demand for a technique capable of improving the characteristics of conversion efficiency from AC power to DC power and distortion rate of input current.
本発明は、上記の課題を解決することのできるコンバータ装置、制御信号生成方法及びプログラムを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a converter device, a control signal generation method, and a program capable of solving the above problems.
本発明の第1の態様によれば、コンバータ装置は、交流電源から入力される入力電流の電流値を取得する入力電流取得部と、前記入力電流の電流値と、当該電流値の場合の前記交流電源から出力される交流電圧の位相を基準とした、スイッチング素子の制御信号の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルを記憶する記憶部と、前記入力電流取得部が取得した前記電流値と、前記データテーブルにおける前記電流値とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果に基づいて、前記入力電流取得部が取得した前記電流値に最も近い値の電流値を、前記データテーブルにおいて特定する第1特定部と、前記第1特定部が前記データテーブルにおいて特定した電流値に対応付けられている前記位相の調整量を特定する第2特定部と、前記交流電圧の位相を基準に、前記第2特定部が特定した前記調整量だけ前記制御信号の位相を調整する位相調整部と、前記位相調整部が前記調整量だけ位相を調整した前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する制御信号出力部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, the converter device includes an input current acquisition unit that acquires the current value of the input current input from the AC power supply, the current value of the input current, and the above in the case of the current value. A storage unit that stores a data table showing the correspondence with the phase adjustment amount of the control signal of the switching element based on the phase of the AC voltage output from the AC power supply, and the current acquired by the input current acquisition unit. Based on the comparison unit that compares the value with the current value in the data table and the comparison result by the comparison unit, the current value of the value closest to the current value acquired by the input current acquisition unit is the data. The first specific part specified in the table, the second specific part that specifies the adjustment amount of the phase associated with the current value specified in the data table by the first specific part, and the phase of the AC voltage. As a reference, a phase adjusting unit that adjusts the phase of the control signal by the adjustment amount specified by the second specific unit and the control signal whose phase is adjusted by the adjustment amount by the phase adjusting unit are output to the switching element. A control signal output unit and a control signal output unit are provided.
本発明の第2の態様によれば、第1の態様におけるコンバータ装置において、前記電流値は、実効値であってもよい。 According to the second aspect of the present invention, in the converter device of the first aspect, the current value may be an effective value.
本発明の第3の態様によれば、第1の態様におけるコンバータ装置において、前記電流値は、瞬時値であってもよい。 According to the third aspect of the present invention, in the converter device according to the first aspect, the current value may be an instantaneous value.
本発明の第4の態様によれば、第1の態様から第3の態様の何れか1つにおけるコンバータ装置は、2つのスイッチング素子を有し、前記交流電源の出力する電力を整流するブリッジ回路、を備え、前記制御信号出力部は、前記2つのスイッチング素子の一方へ同期整流制御を行う前記制御信号を出力し、前記2つのスイッチング素子の他方へPAM制御を行う前記制御信号を出力するものであってもよい。 According to the fourth aspect of the present invention, the converter device in any one of the first to third aspects is a bridge circuit having two switching elements and rectifying the power output from the AC power supply. The control signal output unit outputs the control signal that performs synchronous rectification control to one of the two switching elements, and outputs the control signal that performs PAM control to the other of the two switching elements. May be.
本発明の第5の態様によれば、第4の態様におけるコンバータ装置において、前記制御信号出力部は、前記同期整流制御を行う前記制御信号と、前記PAM制御を行う前記制御信号の出力先である前記2つのスイッチング素子を半周期ごとに切り替えるものであってもよい。 According to the fifth aspect of the present invention, in the converter device according to the fourth aspect, the control signal output unit is the output destination of the control signal that performs the synchronous rectification control and the control signal that performs the PAM control. The two switching elements may be switched every half cycle.
本発明の第6の態様によれば、制御信号生成方法は、交流電源から入力される入力電流の電流値を取得することと、前記入力電流の電流値と、当該電流値の場合の前記交流電源から出力される交流電圧の位相を基準とした、スイッチング素子の制御信号の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルを記憶することと、取得した前記電流値と、前記データテーブルにおける前記電流値とを比較することと、比較結果に基づいて、取得した前記電流値に最も近い値の電流値を、前記データテーブルにおいて特定することと、前記データテーブルにおいて特定した電流値に対応付けられている前記位相の調整量を特定することと、前記交流電圧の位相を基準に、特定した前記調整量だけ前記制御信号の位相を調整することと、前記調整量だけ位相を調整した前記制御信号を前記スイッチング素子に出力することと、を含む。 According to the sixth aspect of the present invention, the control signal generation method obtains the current value of the input current input from the AC power supply, the current value of the input current, and the AC in the case of the current value. Storage of a data table showing the correspondence relationship with the phase adjustment amount of the control signal of the switching element based on the phase of the AC voltage output from the power supply, the acquired current value, and the said in the data table. Comparing with the current value, specifying the current value of the value closest to the acquired current value based on the comparison result in the data table, and associating with the current value specified in the data table. Specifying the adjustment amount of the phase, adjusting the phase of the control signal by the specified adjustment amount based on the phase of the AC voltage, and adjusting the phase by the adjustment amount, the control signal. Is output to the switching element.
本発明の第7の態様によれば、プログラムは、交流電源から入力される入力電流の電流値と、当該電流値の場合の交流電源から出力される交流電圧の位相を基準とした、スイッチング素子の制御信号の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルを記憶するコンバータ装置のコンピュータに、前記交流電源から入力される前記入力電流の電流値を取得することと、取得した前記電流値と、前記データテーブルにおける前記電流値とを比較することと、比較結果に基づいて、取得した前記電流値に最も近い値の電流値を、前記データテーブルにおいて特定することと、前記データテーブルにおいて特定した電流値に対応付けられている前記位相の調整量を特定することと、前記交流電圧の位相を基準に、特定した前記調整量だけ前記制御信号の位相を調整することと、前記調整量だけ位相を調整した前記制御信号を前記スイッチング素子に出力することと、を実行させる。 According to the seventh aspect of the present invention, the program is a switching element based on the phase of the input current input from the AC power supply and the AC voltage output from the AC power supply in the case of the current value. Acquiring the current value of the input current input from the AC power supply to the computer of the converter device that stores the data table showing the correspondence relationship with the phase adjustment amount of the control signal, and the acquired current value. , The current value in the data table is compared, and the current value closest to the acquired current value is specified in the data table based on the comparison result, and the current value is specified in the data table. Specifying the adjustment amount of the phase associated with the current value, adjusting the phase of the control signal by the specified adjustment amount based on the phase of the AC voltage, and phase by the adjustment amount. To output the control signal adjusted to the switching element to the switching element, and to execute.
本発明の実施形態によるコンバータ装置、制御信号生成方法及びプログラムによれば、コンバータ装置において、同期整流制御とともにPAM制御を行う場合において、交流電力から直流電力への変換効率や入力電流の歪み率についての特性をよりよくすることができる。 According to the converter device, the control signal generation method, and the program according to the embodiment of the present invention, the conversion efficiency from AC power to DC power and the distortion rate of the input current when PAM control is performed together with synchronous rectification control in the converter device. Can improve the characteristics of.
<実施形態>
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるモータ駆動装置について説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるモータ駆動装置1の構成を示す図である。モータ駆動装置1は、図1に示すように、コンバータ装置2、インバータ装置3、を備える。
コンバータ装置2の第1端子は、交流電源4の第1端子に接続される。コンバータ装置2の第2端子は、交流電源4の第2端子に接続される。コンバータ装置2の第3端子は、インバータ装置3の第1端子に接続される。コンバータ装置2の第4端子は、インバータ装置3の第2端子に接続される。インバータ装置3の第3端子は、モータ5の第1端子に接続される。インバータ装置3の第4端子は、モータ5の第2端子に接続される。インバータ装置3の第5端子は、モータ5の第3端子に接続される。モータ駆動装置1は、交流電源4からの交流電力をコンバータ装置2によって直流電力に変換し、その直流電力をインバータ装置3によって三相交流電力に変換してモータ5に出力する装置である。
<Embodiment>
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
A motor drive device according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
The first terminal of the
交流電源4は、単相の交流電力をコンバータ装置2に供給する。交流電源4は、例えば、図2において電源電圧と記載されている電圧と、図2において入力電流と記載されている電流とをコンバータ装置2に供給する。
モータ5は、インバータ装置3から供給される三相交流電力に応じて回転する。モータ5は、例えば、空気調和機に用いられる圧縮機モータである。
The
The
コンバータ装置2は、図1に示すように、整流回路21、入力電流特定部22、ゼロクロス検出部23、コンバータ制御部24を備える。整流回路21は、図1に示すように、ブリッジ回路200、リアクタ211、コンデンサ216を備える。ブリッジ回路200は、ダイオード212a、213a、コンデンサ212b、213b、抵抗212c、213c、スイッチング素子214、215を備える。
コンバータ装置2は、同期整流制御とともにPAM制御を行い、さらに、電源電圧と電圧指令(すなわち、スイッチング素子の制御信号)との位相差を調整する装置である。コンバータ装置2が電源電圧と電圧指令との位相差を調整することで、PAM制御を行う場合の入力電流の変化に伴う電源電圧の位相の変化を低減することができ、その結果、交流電力から直流電力への変換効率や入力電流の歪み率の特性をよくすることができる。
コンバータ装置2は、交流電力を直流電力へ変換し、その直流電力をインバータ装置3に出力する。
As shown in FIG. 1, the
The
The
整流回路21において、リアクタ211の第1端子は、ダイオード212aのアノード、抵抗212cの第1端子、スイッチング素子214の第1端子それぞれに接続される。ダイオード212aのカソードは、コンデンサ212bの第1端子、ダイオード213aのカソード、コンデンサ213bの第1端子、コンデンサ216の第1端子それぞれに接続される。コンデンサ212bの第2端子は、抵抗213cの第2端子に接続される。ダイオード213aのアノードは、抵抗213cの第1端子、スイッチング素子215の第1端子それぞれに接続される。スイッチング素子214の第2端子は、スイッチング素子215の第2端子、コンデンサ216の第2端子それぞれに接続される。リアクタ211の第2端子は、整流回路21の第1端子に接続される。ダイオード213aのアノードは、整流回路21の第2端子に接続される。ダイオード212aのカソードは、整流回路21の第3端子に接続される。スイッチング素子214の第2端子は、整流回路21の第4端子に接続される。スイッチング素子214の第3端子は、整流回路21の第5端子に接続される。スイッチング素子215の第3端子は、整流回路21の第6端子に接続される。
なお、ダイオード212a、コンデンサ212b、抵抗212cから成る回路を第1回路212と呼ぶ。また、ダイオード213a、コンデンサ213b、抵抗213cから成る回路を第2回路213と呼ぶ。
In the
The circuit including the
整流回路21の第1端子は、入力電流特定部22の第1端子、ゼロクロス検出部23の第1端子それぞれに接続される。整流回路21の第2端子は、ゼロクロス検出部23の第2端子に接続される。整流回路21の第5端子は、コンバータ制御部24の第1端子に接続される。整流回路21の第6端子は、コンバータ制御部24の第2端子に接続される。入力電流特定部22の第2端子は、コンバータ制御部24の第3端子に接続される。ゼロクロス検出部23の第3端子は、コンバータ制御部24の第4端子に接続される。
整流回路21の第1端子は、コンバータ装置2の第1端子に接続される。整流回路21の第2端子は、コンバータ装置2の第2端子に接続される。整流回路21の第3端子は、コンバータ装置2の第3端子に接続される。整流回路21の第4端子は、コンバータ装置2の第4端子に接続される。
The first terminal of the
The first terminal of the
リアクタ211は、昇圧動作を実現するために設けられるリアクタである。
ブリッジ回路200は、コンバータ制御部24による制御に基づいて、交流電力を直流電力に整流する。スイッチング素子214、215それぞれは、例えば、スーパージャンクションMOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等である。図1は、スイッチング素子214、215それぞれがスーパージャンクションMOSFETである場合の例を示している。スイッチング素子214、215それぞれがスーパージャンクションMOSFETである場合、スイッチング素子214、215それぞれにおいて、第1端子はドレインであり、第2端子はソースであり、第3端子はゲートである。スイッチング素子214は、図1に示すように、トランジスタ部214a、ソース-ドレイン間の寄生ダイオード214bを有する。また、スイッチング素子215は、図1に示すように、トランジスタ部215a、ソース-ドレイン間の寄生ダイオード215bを有する。
The
The
コンデンサ216は、ブリッジ回路200の出力する直流電力を平滑化するコンデンサである。コンデンサ216によって、電圧値の変動の少ない直流電圧がコンバータ装置2からインバータ装置3へ供給される。コンデンサ216は、例えば、電解コンデンサである。
The
入力電流特定部22は、交流電源4からコンバータ装置2へ供給される入力電流の電流値を、交流電源4が出力する交流電圧の周期よりも充分に短い周期ごとに特定する。例えば、入力電流特定部22は、交流電源4とコンバータ装置2との間に設けられた電流センサを含み、その電流センサの読み取った入力電流の電流値(入力電流に係る物理量の一例)を特定する。また、例えば、入力電流特定部22は、交流電源4とコンバータ装置2との間に設けられたシャント抵抗を含み、そのシャント抵抗の両端の電位差(入力電流に係る物理量の一例)を抵抗値で除算して電流値を特定するものであってもよい。
入力電流特定部22は、検出した入力電流の電流値をコンバータ制御部24に与える。
The input current specifying
The input current specifying
ゼロクロス検出部23は、交流電源4が出力する電圧のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス点は、交流電源4が出力する電圧がゼロボルトを交差するタイミングを示し、そのタイミングがモータ駆動装置1の処理において基準のタイミングとなる。ゼロクロス検出部23は、ゼロクロス点の情報を含むゼロクロス信号を生成する。ゼロクロス検出部23は、ゼロクロス信号をコンバータ制御部24に出力する。
The zero-
コンバータ制御部24は、入力電流特定部22から入力電流の情報を受ける。コンバータ制御部24は、スイッチング素子214、215それぞれのオン状態となる期間とオフ状態となる期間とを制御する。
例えば、コンバータ制御部24は、図2に示すように、スイッチング素子214についてPAM制御を行い、スイッチング素子215について同期整流制御を行う場合と、スイッチング素子214について同期整流を行い、スイッチング素子215についてPAM制御を行う場合とを、交流電源4の出力する電源電圧の半周期ごとに切り替える。なお、コンバータ制御部24が行うPAM制御は、入力電流に応じてPAM制御信号を生成するPWM(Pulse Width Modulation)生成技術を用いればよい。
The
For example, as shown in FIG. 2, the
例えば、スイッチング素子214、215それぞれがスーパージャンクションMOSFETであり、交流電源4の第1端子の電位が第2端子の電位よりも高く、スイッチング素子214がオフ状態かつスイッチング素子215がオン状態である場合、交流電源4の第1端子からリアクタ211、第1回路212、コンデンサ216、トランジスタ部215a、交流電源4の第2端子へと電流が流れて、コンデンサ216が充電される。
また、例えば、スイッチング素子214、215それぞれがスーパージャンクションMOSFETであり、交流電源4の第1端子の電位が第2端子の電位よりも低く、スイッチング素子214がオン状態かつスイッチング素子215がオフ状態である場合、交流電源4の第2端子から第2回路213、コンデンサ216、トランジスタ部214a、リアクタ211、交流電源4の第1端子へと電流が流れて、コンデンサ216が充電される。
このように、スイッチング素子214、215を用いて同期整流制御を行うことで、スイッチング素子を用いないダイオードから成るブリッジ回路に比べて、ダイオードによる順方向電圧の分だけ交流電力から直流電力への変換効率をよくすることができる。
For example, when each of the switching
Further, for example, the switching
In this way, by performing synchronous rectification control using the switching
また、コンバータ制御部24は、スイッチング素子214、215のうち同期整流制御を行わないスイッチング素子について、入力電流を、交流電源4の出力する交流電圧の周期に近づけるとともに、正弦波に近づけるように(すなわち、高調波歪みを所望の歪み率以下にするように)、PAM制御を行うことで、入力電流は、図2において実線によって示されるPAM制御を行わない場合の波形から例えば図2において破線によって示される波形になる。その結果、入力電流の歪み率は改善される。
Further, the
コンバータ制御部24は、図3に示すように、基準特定部241、入力電流取得部242、制御信号生成部243、記憶部244を備える。
記憶部244は、コンバータ制御部24が行う種々の処理に必要な情報を記憶する。例えば、記憶部244は、電解コンデンサの端子間の電圧値から入力電流の実効値に変換するための変換テーブルを予め記憶する。また、例えば、記憶部244は、図4に示すデータテーブルTBL1を記憶する。データテーブルTBL1は、入力電流の実効値と、その実効値の場合の電源電圧の位相を基準とした電圧指令(すなわち、スイッチング素子の制御信号)の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルである。このデータテーブルTBL1は、例えば、過去の入力電流の歪み率及び交流電力から直流電力への変換効率がよい場合の入力電流の実効値と、その実効値の場合の電源電圧の位相に対する電圧指令の位相の調整量との対応関係を予め記憶部244に記憶したものであってよい。また、データテーブルTBL1は、例えば、過去の入力電流の歪み率及び交流電力から直流電力への変換効率の一方を優先してその優先した特性がよい場合の入力電流の実効値と、その実効値の場合の電源電圧の位相に対する電圧指令の位相の調整量との対応関係を予め記憶部244に記憶したものであってよい。
As shown in FIG. 3, the
The
基準特定部241は、基準となるタイミングを特定する。例えば、基準特定部241は、ゼロクロス検出部23からゼロクロス信号を取得する。基準特定部241は、取得したゼロクロス信号の示す基準のタイミングを特定する。基準特定部241は、特定した基準のタイミングを制御信号生成部243に出力する。
The
入力電流取得部242は、入力電流特定部22から入力電流の電流値(すなわち、交流電源4からコンバータ装置2へ入力される入力電流の電流値)を、入力電流特定部22の入力電流の検出タイミングごとに取得する。入力電流取得部242は、取得した電流値を制御信号生成部243に出力する。
The input
制御信号生成部243は、基準特定部241から基準のタイミングを取得する。また、制御信号生成部243は、入力電流取得部242から入力電流の電流値を取得する。制御信号生成部243は、基準特定部241から取得した基準のタイミングにおける位相を位相θの基準0度とする。そして、制御信号生成部243は、位相θの基準に基づいて、入力電流の実効値を算出する。
例えば、制御信号生成部243は、位相θの基準からの位相に応じて、入力電流取得部242から取得した入力電流の電流値の積算値を二乗平均して、入力電流の実効値を算出する。
また、例えば、入力電流特定部22が電流センサ(例えば、カレントトランス)を備える場合には、入力電流は、カレントトランスを介して、ブリッジ回路200で全波整流され、コンデンサ216を充電する。制御信号生成部243は、このコンデンサ216によって平滑された状態の電圧レベルを読み取る。そして、制御信号生成部243は、読み取った電圧値をその電圧値に一対一で関連付けられた電流値に変換することで、入力電流の実効値を算出すればよい。なお、電圧値から電流値へ変換する場合には、電圧値と電流値との対応関係を示す変換テーブルを予め作成して記憶部244に記憶させ、制御信号生成部243が、その変換テーブルを用いて読み取った電圧値を電流の実効値に変換すればよい。
The control
For example, the control
Further, for example, when the input current specifying
制御信号生成部243は、算出した入力電流の実効値と、データテーブルTBL1における入力電流の実効値とを比較する。制御信号生成部243は、比較結果に基づいて、算出した入力電流の実効値に最も近い入力電流の実効値を、データテーブルTBL1において特定する。制御信号生成部243は、データテーブルTBL1において、特定した入力電流に関連付けられている位相の調整量を特定する。
制御信号生成部243は、電源電圧の位相を基準に(すなわち、ゼロクロス点を基準に)特定した位相の調整量だけ位相を調整する。
そして、制御信号生成部243は、位相を調整した制御信号をスイッチング素子214、215それぞれに出力する。
制御信号生成部243は、比較部の一例、第1特定部の一例、第2特定部の一例、位相調整部の一例、制御信号出力部の一例である。すなわち、制御信号生成部243は、図5に示すように、比較部、第1特定部、第2特定部、位相調整部、制御信号出力部を含む。
The control
The control
Then, the control
The control
比較部は、入力電流取得部242が取得した入力電流の電流値と、データテーブルTBL1における電流値とを比較する。
第1特定部は、比較部による比較結果に基づいて、入力電流取得部242が取得した電流値に最も近い値の電流値を、データテーブルTBL1において特定する。
第2特定部は、第1特定部がデータテーブルTBL1において特定した電流値に対応付けられている位相の調整量を特定する。
位相調整部は、交流電圧の位相を基準に、第2特定部が特定した調整量だけ制御信号の位相を調整する。
制御信号出力部は、位相調整部が調整量だけ位相を調整した制御信号をスイッチング素子(例えば、スイッチング素子214、215)に出力する。
また、制御信号出力部は、2つのスイッチング素子の一方へ同期整流制御を行う制御信号を出力し、2つのスイッチング素子の他方へPAM制御を行う制御信号を出力するものであってもよい。
また、制御信号出力部は、同期整流制御を行う制御信号と、PAM制御を行う制御信号の出力先である2つのスイッチング素子(例えば、スイッチング素子214、215)を半周期ごとに切り替えるものであってもよい。
The comparison unit compares the current value of the input current acquired by the input
The first specific unit specifies the current value closest to the current value acquired by the input
The second specific unit specifies the amount of phase adjustment associated with the current value specified by the first specific unit in the data table TBL1.
The phase adjusting unit adjusts the phase of the control signal by the adjustment amount specified by the second specific unit with reference to the phase of the AC voltage.
The control signal output unit outputs a control signal whose phase is adjusted by the adjustment amount by the phase adjustment unit to the switching element (for example, switching
Further, the control signal output unit may output a control signal for performing synchronous rectification control to one of the two switching elements and output a control signal for performing PAM control to the other of the two switching elements.
Further, the control signal output unit switches between a control signal that performs synchronous rectification control and two switching elements (for example, switching
インバータ装置3は、IPM(Intelligent Power Module)31、インバータ制御部32を備える。
IPM31は、インバータ制御部32による制御に基づいて、直流電力から三相交流電力を生成する。IPM31は、生成した三相交流電力をモータに供給する。IPM31は、例えば、6つのスイッチング素子から成るブリッジ回路である。
The
The
インバータ制御部32は、IPM31を制御する。具体的には、インバータ制御部32は、IPM31に直流電力から三相交流電力を生成させる。例えば、IPM31が6つのスイッチング素子から成るブリッジ回路である場合、インバータ制御部32は、6つのスイッチング素子それぞれのオン状態となる期間とオフ状態となる期間とを切り替えることによって、6つのスイッチング素子それぞれに流れる電流を制御することで、IPM31に直流電力から三相交流電力を生成させる。
The
次に、本発明の一実施形態によるコンバータ制御部24の処理について説明する。
ここでは、図6に示すコンバータ制御部24の処理について説明する。
入力電流特定部22は、交流電源4からコンバータ装置2へ供給される入力電流を、交流電源4が出力する交流電圧の周期よりも充分に短い周期ごとに検出する。入力電流特定部22は、検出した入力電流の電流値をコンバータ制御部24に与える。
Next, the processing of the
Here, the processing of the
The input current specifying
ゼロクロス検出部23は、交流電源4が出力する電圧のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出部23は、ゼロクロス点の情報を含むゼロクロス信号を生成する。ゼロクロス検出部23は、ゼロクロス信号をコンバータ制御部24に出力する。
The zero-
基準特定部241は、ゼロクロス検出部23からゼロクロス信号を取得する(ステップS1)。基準特定部241は、取得したゼロクロス信号の示す基準のタイミングを特定する(ステップS2)。基準特定部241は、特定した基準のタイミングを制御信号生成部243に出力する。
The
入力電流取得部242は、入力電流特定部22から入力電流の電流値(すなわち、交流電源4からコンバータ装置2へ入力される入力電流の電流値)を、入力電流特定部22の入力電流の検出タイミングごとに取得する(ステップS3)。入力電流取得部242は、取得した電流値を制御信号生成部243に出力する。
The input
制御信号生成部243は、基準特定部241から基準のタイミングを取得する。また、制御信号生成部243は、入力電流取得部242から入力電流の電流値を取得する。制御信号生成部243は、基準特定部241から取得した基準のタイミングにおける位相を位相θの基準0度とする(ステップS4)。制御信号生成部243は、過去の所定の期間(例えば、直前の1周期)において取得した入力電流の電流値に基づいて入力電流の実効値を算出する(ステップS5)。制御信号生成部243は、算出した入力電流の実効値と、記憶部244が記憶するデータテーブルTBL1における入力電流の実効値とを比較する(ステップS6)。制御信号生成部243は、比較結果に基づいて、算出した入力電流の実効値に最も近い値の実効値を、データテーブルTBL1において特定する(ステップS7)。制御信号生成部243は、データテーブルTBL1において特定した入力電流の実効値に対応付けられている位相の調整量を特定する(ステップS8)。制御信号生成部243は、交流電源4の出力する交流電圧の位相を基準に、データテーブルTBL1において特定した位相の調整量だけ制御信号の位相を調整する(ステップS9)。ここでの制御信号は、同期整流制御を行う制御信号と、PAM制御を行う制御信号の両方である。制御信号生成部243は、位相が調整された制御信号をスイッチング素子214、215それぞれに出力する(ステップS10)。
The control
以上、本発明の一実施形態によるモータ駆動装置1について説明した。
本発明の一実施形態によるコンバータ装置2において、入力電流取得部242は、交流電源4から入力される入力電流の実効値を取得する。記憶部244は、入力電流の実効値と、入力電流がその実効値である場合の交流電源4から出力される交流電圧の位相を基準とした、スイッチング素子(スイッチング素子214、215)の制御信号の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルTBL1を記憶する。制御信号生成部243(比較部の一例)は、入力電流取得部242が取得した入力電流の実効値と、データテーブルTBL1における入力電流の実効値とを比較する。制御信号生成部243(第1特定部の一例)は、比較結果に基づいて、入力電流取得部242が取得した入力電流の実効値に最も近い値の実効値を、データテーブルTBL1において特定する。制御信号生成部243(第2特定部の一例)は、データテーブルTBL1において特定した実効値に対応付けられている位相の調整量を特定する。制御信号生成部243(位相調整部の一例)は、交流電源4が出力する交流電圧の位相を基準に、データテーブルTBL1において特定した位相の調整量だけ制御信号の位相を調整する。制御信号生成部243(制御信号出力部の一例)は、位相が調整された制御信号をスイッチング素子に出力する。
こうすることで、モータ駆動装置1のコンバータ装置2は、同期整流制御とともにPAM制御を行うことができるため、交流電力から直流電力への変換効率と入力電流の歪み率の両方の特性をよくすることができ、さらに、交流電圧に対する制御信号の位相を調整することで、交流電力から直流電力への変換効率と入力電流の歪み率の特性をよりよくすることができる。
The
In the
By doing so, the
なお、本発明の一実施形態では、ブリッジ回路200は、ダイオード212aを含む第1回路212と、ダイオード213aを含む第2回路213とを含むものとして説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態では、第1回路212、第2回路213は、スイッチング素子であってもよい。第1回路212、第2回路213が、スイッチング素子である場合、第1回路212、第2回路213における電圧降下が改善され、さらに交流電力から直流電力への変換効率が向上する。なお、一般的に、スイッチング素子よりもダイオード、抵抗、コンデンサの方が安価であるという理由により、本発明の一実施形態におけるブリッジ回路200は、第1回路212、第2回路213がスイッチング素子である別の実施形態に比べて安価に実現できるという効果が期待できる。
In one embodiment of the present invention, the
なお、本発明の一実施形態では、ブリッジ回路200は、ダイオード212aを含む第1回路212と、ダイオード213aを含む第2回路213とを含むものとして説明した。しかしながら、本発明の別の実施形態では、第1回路212、第2回路213は、スイッチング素子であってもよい。第1回路212、第2回路213が、スイッチング素子である場合、第1回路212、第2回路213における電圧降下が改善され、さらに交流電力から直流電力への変換効率が向上する。なお、一般的に、スイッチング素子よりもダイオード、抵抗、コンデンサの方が安価であるという理由により、本発明の一実施形態におけるブリッジ回路200は、第1回路212、第2回路213がスイッチング素子である別の実施形態に比べて安価に実現できるという効果が期待できる。
In one embodiment of the present invention, the
なお、本発明の各実施形態における記憶部244、その他の記憶装置等は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部244、その他の記憶装置等は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。
The
なお、本発明の各実施形態において、入力電流取得部242が取得する入力電流の電流値は、実効値であるものとして説明した。しかしながら、入力電流取得部242が取得する入力電流の電流値は、実効値に限定しない。例えば、入力電流取得部242は、入力電流の電流値として瞬時値を取得し、取得した瞬時値から実効値を特定するものであってもよい。
In each embodiment of the present invention, the current value of the input current acquired by the input
なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。 In the processing according to the embodiment of the present invention, the order of the processing may be changed as long as the appropriate processing is performed.
本発明の実施形態について説明したが、上述のコンバータ制御部24、インバータ制御部32、その他の制御装置は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図7は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ50は、図7に示すように、CPU60、メインメモリ70、ストレージ80、インターフェース90を備える。
例えば、上述のコンバータ制御部24、インバータ制御部32、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ50に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ80に記憶されている。CPU60は、プログラムをストレージ80から読み出してメインメモリ70に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU60は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ70に確保する。
Although the embodiment of the present invention has been described, the
FIG. 7 is a schematic block diagram showing the configuration of a computer according to at least one embodiment.
As shown in FIG. 7, the
For example, each of the
ストレージ80の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ80は、コンピュータ50のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース90または通信回線を介してコンピュータ50に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ50に配信される場合、配信を受けたコンピュータ50が当該プログラムをメインメモリ70に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ80は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of the
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 Further, the above program may realize a part of the above-mentioned functions. Further, the program may be a file that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system, that is, a so-called difference file (difference program).
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、種々の省略、種々の置き換え、種々の変更を行ってよい。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are examples and do not limit the scope of the invention. These embodiments may be subject to various additions, various omissions, various replacements, and various modifications without departing from the gist of the invention.
1・・・モータ駆動装置
2・・・コンバータ装置
3・・・インバータ装置
4・・・交流電源
5・・・モータ
21・・・整流回路
22・・・入力電流特定部
23・・・ゼロクロス検出部
24・・・コンバータ制御部
31・・・IPM
32・・・インバータ制御部
50・・・コンピュータ
60・・・CPU
70・・・メインメモリ
80・・・ストレージ
90・・・インターフェース
200・・・ブリッジ回路
211・・・リアクタ
212・・・第1回路
212a、213a・・・ダイオード
212b、213b、216・・・コンデンサ
212c、213c・・・抵抗
213・・・第2回路
214、215・・・スイッチング素子
241・・・基準特定部
242・・・入力電流取得部
243・・・制御信号生成部
244・・・記憶部
1 ...
32 ...
70 ...
Claims (7)
前記入力電流の電流値と、当該電流値の場合の前記交流電源から出力される交流電圧の位相を基準とした、スイッチング素子の制御信号の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルを記憶する記憶部と、
前記入力電流取得部が取得した前記電流値と、前記データテーブルにおける前記電流値とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果に基づいて、前記入力電流取得部が取得した前記電流値に最も近い値の電流値を、前記データテーブルにおいて特定する第1特定部と、
前記第1特定部が前記データテーブルにおいて特定した電流値に対応付けられている前記位相の調整量を特定する第2特定部と、
前記交流電圧の位相を基準に、前記第2特定部が特定した前記調整量だけ前記制御信号の位相を調整する位相調整部と、
前記位相調整部が前記調整量だけ位相を調整した前記制御信号を前記スイッチング素子に出力する制御信号出力部と、
を備えるコンバータ装置。 An input current acquisition unit that acquires the current value of the input current input from the AC power supply,
Stores a data table showing the correspondence between the current value of the input current and the phase adjustment amount of the control signal of the switching element with reference to the phase of the AC voltage output from the AC power supply in the case of the current value. Memory unit and
A comparison unit that compares the current value acquired by the input current acquisition unit with the current value in the data table.
Based on the comparison result by the comparison unit, the first specific unit that specifies the current value of the value closest to the current value acquired by the input current acquisition unit in the data table, and
The first specific unit specifies the phase adjustment amount associated with the current value specified in the data table, and the second specific unit.
A phase adjusting unit that adjusts the phase of the control signal by the adjustment amount specified by the second specific unit based on the phase of the AC voltage.
A control signal output unit in which the phase adjustment unit outputs the control signal whose phase is adjusted by the adjustment amount to the switching element.
A converter device equipped with.
請求項1に記載のコンバータ装置。 The current value is an effective value.
The converter device according to claim 1.
請求項1に記載のコンバータ装置。 The current value is an instantaneous value.
The converter device according to claim 1.
を備え、
前記制御信号出力部は、
前記2つのスイッチング素子の一方へ同期整流制御を行う前記制御信号を出力し、前記2つのスイッチング素子の他方へPAM制御を行う前記制御信号を出力する、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載のコンバータ装置。 A bridge circuit that has two switching elements and rectifies the power output by the AC power supply.
Equipped with
The control signal output unit is
The control signal for performing synchronous rectification control is output to one of the two switching elements, and the control signal for performing PAM control is output to the other of the two switching elements.
The converter device according to any one of claims 1 to 3.
前記同期整流制御を行う前記制御信号と、前記PAM制御を行う前記制御信号の出力先である前記2つのスイッチング素子を半周期ごとに切り替える、
請求項4に記載のコンバータ装置。 The control signal output unit is
The control signal that performs synchronous rectification control and the two switching elements that are output destinations of the control signal that performs PAM control are switched every half cycle.
The converter device according to claim 4.
前記入力電流の電流値と、当該電流値の場合の前記交流電源から出力される交流電圧の位相を基準とした、スイッチング素子の制御信号の位相の調整量との対応関係を示すデータテーブルを記憶することと、
取得した前記電流値と、前記データテーブルにおける前記電流値とを比較することと、
比較結果に基づいて、取得した前記電流値に最も近い値の電流値を、前記データテーブルにおいて特定することと、
前記データテーブルにおいて特定した電流値に対応付けられている前記位相の調整量を特定することと、
前記交流電圧の位相を基準に、特定した前記調整量だけ前記制御信号の位相を調整することと、
前記調整量だけ位相を調整した前記制御信号を前記スイッチング素子に出力することと、
を含む制御信号特定方法。 To obtain the current value of the input current input from the AC power supply,
Stores a data table showing the correspondence between the current value of the input current and the phase adjustment amount of the control signal of the switching element with reference to the phase of the AC voltage output from the AC power supply in the case of the current value. To do and
Comparing the acquired current value with the current value in the data table,
Based on the comparison result, the current value having the value closest to the acquired current value is specified in the data table, and
To specify the phase adjustment amount associated with the specified current value in the data table, and to specify the phase adjustment amount.
Adjusting the phase of the control signal by the specified adjustment amount based on the phase of the AC voltage, and
To output the control signal whose phase is adjusted by the adjustment amount to the switching element, and to output the control signal to the switching element.
Control signal identification method including.
前記交流電源から入力される前記入力電流の電流値を取得することと、
ことと、
取得した前記電流値と、前記データテーブルにおける前記電流値とを比較することと、
比較結果に基づいて、取得した前記電流値に最も近い値の電流値を、前記データテーブルにおいて特定することと、
前記データテーブルにおいて特定した電流値に対応付けられている前記位相の調整量を特定することと、
前記交流電圧の位相を基準に、特定した前記調整量だけ前記制御信号の位相を調整することと、
前記調整量だけ位相を調整した前記制御信号を前記スイッチング素子に出力することと、
を実行させるプログラム。 The correspondence between the current value of the input current input from the AC power supply and the phase adjustment amount of the control signal of the switching element based on the phase of the AC voltage output from the AC power supply in the case of the current value is shown. In the computer of the converter device that stores the data table,
Acquiring the current value of the input current input from the AC power supply,
That and
Comparing the acquired current value with the current value in the data table,
Based on the comparison result, the current value having the value closest to the acquired current value is specified in the data table, and
To specify the phase adjustment amount associated with the specified current value in the data table, and to specify the phase adjustment amount.
Adjusting the phase of the control signal by the specified adjustment amount based on the phase of the AC voltage, and
To output the control signal whose phase is adjusted by the adjustment amount to the switching element, and to output the control signal to the switching element.
A program to execute.
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