JPH01126197A - Current detecting circuit for inverter device - Google Patents
Current detecting circuit for inverter deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 a、 産業上の利用分野 本発明はインバータ装置の電流検出回路に間する。[Detailed description of the invention] a. Industrial application field The present invention relates to a current detection circuit of an inverter device.
b、 従来の技術
従来の技術を、3相モータを制御するMOSFETを用
いた3相インバータ装置を例にして説明する。b. Prior Art The conventional technology will be explained using a three-phase inverter device using MOSFETs that controls a three-phase motor as an example.
第3図は従来の3相インバータ装置の構成を示す回路図
の一例であり、これはDC主taIt、6個のスイッチ
ング素子1)〜16.3相モータのU、V。FIG. 3 is an example of a circuit diagram showing the configuration of a conventional three-phase inverter device, which includes a DC main taIt, six switching elements 1) to 16.3-phase motors U and V.
W巻線に対応する3個の負荷41,42.43及び3個
の電流検出回路31,32.33から構成されている。It is composed of three loads 41, 42.43 and three current detection circuits 31, 32.33 corresponding to the W winding.
このインバータ装置においてモータの速度を制御するた
めモータに流れる電流を制御する必要があり、そのため
モータの各相電流を検出しなければならない、このため
例えば、従来例においてはモータの3つの相に絶縁型の
電流検出回路31,32.33を接続し相電流Iu、
Iv、 Iwを検出している。In this inverter device, in order to control the speed of the motor, it is necessary to control the current flowing through the motor, and therefore it is necessary to detect the current of each phase of the motor. The phase current Iu,
Iv and Iw are detected.
C0発明が解決しようとする問題点
しかしながら、従来例における電流検出手段にはつぎの
ような欠点がある。すなわち、電流検出部のGND と
電流制御回路のGN[l レベルとの間に大きな電位差
があるため、この2つの回路を直接接続出来ず、電気的
に絶縁しなければならない。このため絶縁アンプが必要
となり装置の小型化、低価格化に大きな障害があった0
本発明はこの点に鑑み電流検出回路を簡略化することに
より絶縁型電流検出回路を使わず小型、安価な電流検出
回路を徒供することを目的とする。C0 Problems to be Solved by the Invention However, the current detection means in the conventional example has the following drawbacks. That is, since there is a large potential difference between the GND of the current detection section and the GN[l level of the current control circuit, these two circuits cannot be directly connected and must be electrically isolated. For this reason, an isolated amplifier was required, which was a major obstacle to making the device smaller and cheaper.
In view of this point, it is an object of the present invention to simplify the current detection circuit and thereby provide a small and inexpensive current detection circuit without using an isolated current detection circuit.
d、 問題点を解決するための手段
上記問題点は、DC主taと、DC主電源に並列に接続
された第1.第2.第3のスイッチング回路と、モータ
回転角度に対応する信号であって周期が電気角2πであ
り、相互の位相差が順次π/3であるR信号、S信号、
T信号を発生するエンコーダと、上記R信号、S信号、
T信号と同期して上記第1.第2.第3のスイッチング
回路を順次断続制御する制御回路を備える3相モータ用
インバータ装置の電流検出回路において、上記第1゜第
2.第3のスイッチング回路と接地点の間に各スイッチ
ング回路とそれぞれ直列に設けられた第1、第2.第3
の電流検出抵抗と、制御信号が“L”である時入力側と
導通ずるし出力端子と制御n信号が“H”である時入力
側と導通ずるH出力端子を存し、入力端子が第1.第2
.第3の電流検出抵抗の上記スイッチング回路側端点に
それぞれ結合された第1.第2.第3の単極双投スイッ
チと、上記第1.第3の単極双投スイッチのし出力端子
の出力と第2の単極双投スイッチのH出力端子の出力を
加算する第1の加算回路と、上記第1゜第3の単極双投
スイッチのH出力端子の出力と第2の単極双投スイッチ
のし出力端子の出力を加算する第2の加算回路と、上記
第1の加算回路の出力と上記第2の加算回路の出力を2
入力とする減算回路と、上記第1.第2.第3の単極双
投スイッチの制御端子にそれぞれ上記R信号、T信号。d. Means for solving the problem The above problem can be solved by using a DC main ta and a first ta connected in parallel to the DC main power supply. Second. a third switching circuit, an R signal and an S signal, which are signals corresponding to the motor rotation angle, have a period of 2π electrical angle, and have a mutual phase difference of π/3;
an encoder that generates a T signal, the R signal, the S signal,
The first signal is synchronized with the T signal. Second. In the current detection circuit of the inverter device for a three-phase motor, the current detection circuit includes a control circuit that sequentially controls the third switching circuit on and off. The first, second, . Third
a current detection resistor, an output terminal that conducts with the input side when the control signal is "L", and an H output terminal that conducts with the input side when the control signal is "H", and the input terminal is connected to the input side. 1. Second
.. The first . Second. a third single-pole double-throw switch; and a third single-pole double-throw switch; a first addition circuit that adds the output of the output terminal of the third single-pole double-throw switch and the output of the H output terminal of the second single-pole double-throw switch; a second adder circuit that adds the output of the H output terminal of the switch and the output of the second output terminal of the single-pole double-throw switch; and a second adder circuit that adds the output of the H output terminal of the switch and the output of the second adder circuit; 2
A subtraction circuit as an input, and the above-mentioned 1. Second. The above R signal and T signal are respectively applied to the control terminal of the third single-pole double-throw switch.
S信号が接続され、上記減算回路の出力をインバータの
電流として検出することを特徴とするインバータ装置の
電流検出回路によって解決された。The problem has been solved by a current detection circuit for an inverter device, which is connected to the S signal and detects the output of the subtraction circuit as the inverter current.
例えばパワー?l05FETを用いたインバータ装置に
おいては、インバータのGND側に接続されるスイッチ
ング素子群(以下ロワーアームとよぶ)のパワーMOS
FETのソース端子とGND との間に電流検出抵抗を
各相に挿入し、この各相の電流信号をモータのローター
位置信号であるR、S、T信号により切り替えがおこな
われるアナログ鋪に入力する。For example, power? In an inverter device using l05FET, the power MOS of the switching element group (hereinafter referred to as lower arm) connected to the GND side of the inverter
A current detection resistor is inserted into each phase between the source terminal of the FET and GND, and the current signal of each phase is input to an analog circuit that is switched by the R, S, and T signals, which are the motor rotor position signals. .
このアナログshは入力が1回路、出力がH端子とL端
子の2回路になっており、前記R,S、T信号によりH
またはL#A子が選択される。U相のし端子、■相のH
端子およびW相のL端子を一括して接続し、バッファを
経て差動アンプの反転入力端子に入力する。同様にU相
のH端子、■相のL端子およびW相のH#i子を一括し
て接続し、バッファを経て差動アンプの非反転端子に入
力する。This analog sh has one input circuit and two output circuits, an H terminal and an L terminal.
Or L#A child is selected. U phase terminal, ■ phase H
The terminal and the L terminal of the W phase are connected together and inputted to the inverting input terminal of the differential amplifier via a buffer. Similarly, the H terminal of the U phase, the L terminal of the ■ phase, and the H#i terminal of the W phase are connected together and inputted to the non-inverting terminal of the differential amplifier via a buffer.
この差動アンプの出力電圧が電流信号に対応し、PII
M電流制御回路の電流フィードバック信号となり電流指
令と比較されてPW?’lパルスを発生させる。The output voltage of this differential amplifier corresponds to the current signal, and the PII
It becomes the current feedback signal of the M current control circuit and is compared with the current command to determine PW? 'l pulse is generated.
d、 作用
本発明はインバータの各アームに流れる3つのを流を抵
抗により検出し、この各アームの電流信号の極性をモー
タのローター位置信号(R,S。d. Operation The present invention detects the three currents flowing through each arm of the inverter using a resistor, and determines the polarity of the current signal of each arm as the rotor position signal (R, S) of the motor.
T)に基づき切り替え、その電流信号の算術和をとるこ
とによりモータの各相電流値を検出する。T), and the current value of each phase of the motor is detected by calculating the arithmetic sum of the current signals.
また、検出抵抗の一端がインバータ回路のGNflに接
続されるため、電流検出回路のGND と電流制御回路
のGND とを同電位にすることができる。Furthermore, since one end of the detection resistor is connected to GNfl of the inverter circuit, GND of the current detection circuit and GND of the current control circuit can be made to have the same potential.
f、 実施例
第1図は本発明に係るインバータ装置の電流検出回路の
好ましい実施例の回路図であり、第2図は第1図の主要
点の信号の時間変化を示す。f. Embodiment FIG. 1 is a circuit diagram of a preferred embodiment of a current detection circuit for an inverter device according to the present invention, and FIG. 2 shows temporal changes in signals at the main points in FIG. 1.
なお第1図と第3図において対応する参照番号が付され
た部材は同一または対応する部材である。It should be noted that members with corresponding reference numbers in FIG. 1 and FIG. 3 are the same or corresponding members.
第1図はMOSFETを用いた3相PWMインバータを
表したものである。FIG. 1 shows a three-phase PWM inverter using MOSFETs.
6個のMOSFET群はモータ40に付加されたエンコ
ーダ60からのローター位置信号により予め定められた
励磁シーケンスで交互にオン、オフを行う。The six MOSFET groups are alternately turned on and off in a predetermined excitation sequence by a rotor position signal from an encoder 60 attached to the motor 40.
ローター位置信号は第2図に示すように、周期が電気角
πであり、相互の位相差がπ/3である信号R2信号S
、信号Tから成る。As shown in FIG. 2, the rotor position signal is a signal R2 signal S having a period of electrical angle π and a mutual phase difference of π/3.
, signal T.
モータへ流れる電流の制御を行うため電流制御回路から
出力されるPWMパルス信号により同一アーム上のMO
3F[!TがPIIM周期で交互にオン、オフする。い
ま、励磁シーケンスによりU相からV相に電流が流され
る場合を考える。この時励磁シーケンス指令により、M
O3FE↑1)および14とMO3FET12および1
3がPWM信号により交互にオン、オフを繰り返す。The MO on the same arm uses PWM pulse signals output from the current control circuit to control the current flowing to the motor.
3F [! T is turned on and off alternately in the PIIM period. Now, consider the case where current is caused to flow from the U phase to the V phase by an excitation sequence. At this time, due to the excitation sequence command, M
O3FE↑1) and 14 and MO3FET12 and 1
3 is alternately turned on and off by the PWM signal.
インイバータに与えられる電流指令の大きさによりオン
、オフの比率が変化するようになっており、この場合は
MO5F[!Tllおよび14のオン期間が12及び1
3のオン期間より長くなっている。The on/off ratio changes depending on the magnitude of the current command given to the inverter, and in this case, MO5F[! On period of Tll and 14 is 12 and 1
The on period is longer than that of No. 3.
抵抗値R51,R52,R53の電流検出抵抗51,5
2.53によりU、V、W相に流れる電流1u、 Iv
、 I−をそれぞれ電圧信号1u X R51,Iv
X R52,Iw X R53として検出し、これらを
それぞれアナログ5W71.72.73の入力端子X、
Y、Zに入力する。このアナログS−の各コントロール
端子A、B、Cは各々ローター位置信号S、T、Rに接
続されている。Current detection resistors 51, 5 with resistance values R51, R52, R53
2.53, currents 1u and Iv flowing in U, V, and W phases
, I- respectively as voltage signals 1u x R51,Iv
Detected as X R52, Iw
Enter Y and Z. Control terminals A, B, and C of this analog S- are connected to rotor position signals S, T, and R, respectively.
このアナログS−の出力XI、YO,ZOは一括に接続
され、次段の加算回路である反転バッファ81に入力さ
れる。他方、アナログ鋪の出力XO,Yl、Zlも一括
に接続され、別の加算回路である反転バッフ、ア82に
入力される。The outputs XI, YO, and ZO of the analog S- are connected together and input to an inverting buffer 81, which is an adder circuit at the next stage. On the other hand, the analog outputs XO, Yl, and Zl are also connected together and input to an inverting buffer 82, which is another adder circuit.
前記反転バッファ81の出力は減算回路である次段の差
動アンプ84の反転入力端子に、また反転バッファ82
の出力は非反転入力端子に各々接続される。その結果X
i、YO,ZOが選択された場合にはその信号の極性は
変わらず、XO,Yl、Zlが選択された場合には、そ
の信号極性が反転する。なお、電流信号としては差動ア
ンプ84の出力を直接用いても良いが、さらに適当なバ
ッファ83を接続しても差し支えがない。The output of the inverting buffer 81 is connected to the inverting input terminal of the next-stage differential amplifier 84, which is a subtraction circuit, and also to the inverting buffer 82.
The outputs of are each connected to a non-inverting input terminal. The result is
When i, YO, and ZO are selected, the polarity of the signal remains unchanged, and when XO, Yl, and Zl are selected, the signal polarity is inverted. Note that the output of the differential amplifier 84 may be used directly as the current signal, but there is no problem even if an appropriate buffer 83 is further connected.
3個のアナログスイッチのり、H,L出力端子の出力の
和とH,L、H出力端子の出力の和の差を求める回路は
、上記の例に限られず、複数の演算増幅回路を組合わせ
ることにより、または単一の演算増幅回路で公知の技術
を用いて実現することができる。The circuit that calculates the difference between the sum of the outputs of the three analog switches, H and L output terminals, and the sum of the outputs of the H, L and H output terminals is not limited to the above example, but can also combine multiple operational amplifier circuits. It can be realized by using known techniques or with a single operational amplifier circuit.
いまPWM信号によりMO3FETII及び14がオン
、?l05FET12及び13がオフの場合を考えこれ
をモード1とする。このときDCti!IIからの電流
はMO5FETIIを通り、U相コイルに流れ込み、中
性点を通り、■相コイルを流れMO3FE714. 抵
抗52を通り、電源に還流する。MO3FET II and 14 are now turned on by the PWM signal,? Considering the case where l05FETs 12 and 13 are off, this is set as mode 1. At this time, DCti! The current from MO3FE714. It passes through the resistor 52 and returns to the power supply.
他方、W相には電流は流れない(この期間、MO5FE
T15、16がオフのため)、この時抵抗52に発生す
る電圧Vlv は
VIv = Iv X R52
となる。On the other hand, no current flows in the W phase (during this period, MO5FE
T15 and T16 are off), the voltage Vlv generated across the resistor 52 at this time is VIv = Iv x R52.
ところでこの場合、R,S、T信号はり、L。By the way, in this case, the R, S, T signal beams, and L.
LであるからS讐の出力端子はxo、yo、zoとなり
、電流出力式は
1out =[uxR51+(−1vXR52)”−I
VXR52という関係式で表される為、結局
rout ” −1v X I?52
となる、つまり、Iuの検出電圧VIu はバッファ8
1で反転されたのち差動ンプ84の反転入力端子に入力
されるため結果的に符号は反転しない、しかし、Ivの
検出電圧Vvはバッファ82で反転されたのち、差動ア
ンプ84の非反転端子に入力されるため、結果的にこの
電圧Vvの符号は反転されることになる。Since it is L, the output terminals of S are xo, yo, and zo, and the current output formula is 1out = [uxR51+(-1vXR52)"-I
Since it is expressed by the relational expression VXR52, it ends up being rout ” -1v X I?52, that is, the detection voltage VIu of Iu is
1 and then input to the inverting input terminal of the differential amplifier 84, so the sign is not inverted as a result. However, the detection voltage Vv of Iv is inverted by the buffer 82 and then input to the inverting input terminal of the differential amplifier 84. Since it is input to the terminal, the sign of this voltage Vv will be inverted as a result.
また、このモードにおいては電流はU相の電流検出抵抗
51には流れずV相の検出抵抗52のみで検出されるた
め、その極性が反転されて最終的に検出される。Further, in this mode, the current does not flow through the U-phase current detection resistor 51 and is detected only by the V-phase detection resistor 52, so that the polarity is reversed and finally detected.
つぎにPWM信号によりMO3FET12および13が
オン、MO3FETIIおよび14がオフの場合を考え
、これをモード2とする。このモード2においては、モ
ータ電流の連続性のためMO3FET12.13の内部
ダイオード92.93がターンオンされ電流を一定期間
保持する。電流の流れるルートはIuにおいては電源の
GNDより抵抗51. MO5F!!712の内部ダイ
オード92.U相コイルを通り中性点へ、IvはV相コ
イル、 MO5F[!T13の内部ダイオード93を経
て電源1のプラス端子へ還流する。Next, consider a case where MO3FETs 12 and 13 are turned on and MO3FETs II and 14 are turned off by the PWM signal, and this is set as mode 2. In this mode 2, the internal diode 92.93 of MO3FET 12.13 is turned on to maintain the current for a certain period of time for continuity of the motor current. In Iu, the current flow route is from the power supply GND to the resistor 51. MO5F! ! 712 internal diode 92. Pass through the U-phase coil to the neutral point, Iv is the V-phase coil, MO5F[! It circulates to the positive terminal of the power supply 1 via the internal diode 93 of T13.
この場合も、W相には電流は流れない、このモードの電
流はU相の検出抵抗51のみしか流れず、かつ、Ivと
方向が逆になっている結果Vlu = −1uxR51
となり、最終的に
rout −Vlu −−1u X R51となり、電
流の方向が反転しても電流検出回路に現れる電流信号は
同じ極性のものが得られる。また、その他の励磁シーケ
ンスモードにおいても同様に考えることができる。In this case as well, no current flows in the W phase, and the current in this mode only flows in the U phase detection resistor 51, and the direction is opposite to Iv, resulting in Vlu = -1uxR51, and finally rout -Vlu --1u Further, the same can be considered in other excitation sequence modes.
g、 発明の効果
かくして本発明によれば、次に掲げる効果を実現するこ
とができ、当該分野に大きく寄与することができる。g. Effects of the Invention Thus, according to the present invention, the following effects can be achieved, and it can greatly contribute to the field concerned.
1、 電流検出を抵抗、アナログ舖、OP−Ampによ
り簡単にかつ安価に行うことができる。1. Current detection can be easily and inexpensively performed using a resistor, analog or OP-amp.
2、 インバータの如何なるモードにおいても常にコイ
ルに流れている電流を検出することができる。2. The current flowing through the coil can always be detected in any mode of the inverter.
3、 検出抵抗の一端がインバータ装置のGNDに接続
されるため、電流検出回路のGND と電流制御回路の
GND とを同電位にすることもできる。3. Since one end of the detection resistor is connected to the GND of the inverter device, the GND of the current detection circuit and the GND of the current control circuit can be made to have the same potential.
4、 PWMのオン、オフにより電流ルートが変化す
るにも係わらず、如何なるモードにおいても電流検出が
正確かつ簡単に行うことができる。4. Even though the current route changes depending on whether PWM is turned on or off, current detection can be performed accurately and easily in any mode.
第1図は本発明に係るインバータ装置の電流検ト、第3
図は従来技術によるインバータ装置の電流検出回路の一
例である。
1)−16・・・パワーMO5FET 。
31−33・・・絶縁型電流検出回路、40・・・モー
タ、 41−43・・・モータ巻線、51−5
3・・・電流検出抵抗、60・・・エンコーダ、71−
73・・・アナログSW、 81−82・・・反転バッ
ファ、83・・・バッファ、 84・・・差動ア
ンプ、91−96・・・MO5FET内蔵ダイオード。
特許出願人 オリエンタルモーター株式会社(ほか2
名)Figure 1 shows the current detection of the inverter device according to the present invention;
The figure shows an example of a current detection circuit for an inverter device according to the prior art. 1)-16...Power MO5FET. 31-33...Insulated current detection circuit, 40...Motor, 41-43...Motor winding, 51-5
3... Current detection resistor, 60... Encoder, 71-
73...Analog SW, 81-82...Inversion buffer, 83...Buffer, 84...Differential amplifier, 91-96...MO5FET built-in diode. Patent applicant: Oriental Motor Co., Ltd. (and 2 others)
given name)
Claims (3)
1、第2、第3のスイッチング回路と、モータ回転角度
に対応する信号であって周期が電気角2πであり、相互
の位相差が順次π/3であるR信号、S信号、T信号を
発生するエンコーダと、上記R信号、S信号、T信号と
同期して上記第1、第2、第3のスイッチング回路を順
次断続制御する制御回路を備える3相モータ用インバー
タ装置の電流検出回路において、上記第1、第2、第3
のスイッチング回路と接地点の間に各スイッチング回路
とそれぞれ直列に設けられた第1、第2、第3の電流検
出抵抗と、制御信号が“L”である時入力側と導通する
L出力端子と制御信号が“H”である時入力側と導通す
るH出力端子を有し、入力端子が第1、第2、第3の電
流検出抵抗の上記スイッチング回路側端点にそれぞれ結
合された第1、第2、第3の単極双投スイッチと、上記
第1、第3の単極双投スイッチのL出力端子の出力と第
2の単極双投スイッチのH出力端子の出力を加算する第
1の加算回路と、上記第1、第3の単極双投スイッチの
H出力端子の出力と第2の単極双投スイッチのL出力端
子の出力を加算する第2の加算回路と、上記第1の加算
回路の出力と上記第2の加算回路の出力を2入力とする
減算回路と、上記第1、第2、第3の単極双投スイッチ
の制御端子にそれぞれ上記R信号、T信号、S信号が接
続され、上記減算回路の出力をインバータの電流として
検出することを特徴とするインバータ装置の電流検出回
路。(1) A DC main power supply, first, second, and third switching circuits connected in parallel to the DC main power supply, and a signal corresponding to the motor rotation angle with a period of 2π electrical angle. an encoder that sequentially generates an R signal, an S signal, and a T signal with a phase difference of π/3, and the first, second, and third switching circuits that sequentially operate in synchronization with the R signal, S signal, and T signal. In the current detection circuit of a three-phase motor inverter device including a control circuit that performs intermittent control, the first, second, and third
first, second, and third current detection resistors each provided in series with each switching circuit between the switching circuit and the ground point, and an L output terminal that conducts with the input side when the control signal is "L". and an H output terminal that is electrically connected to the input side when the control signal is "H", the input terminals of which are coupled to the switching circuit side terminal points of the first, second, and third current detection resistors, respectively. , add the outputs of the L output terminals of the second and third single-pole double-throw switches, the first and third single-pole double-throw switches, and the output of the H output terminal of the second single-pole double-throw switch. a first addition circuit; a second addition circuit that adds the outputs of the H output terminals of the first and third single-pole double-throw switches and the output of the L output terminal of the second single-pole double-throw switch; a subtraction circuit having two inputs, the output of the first addition circuit and the output of the second addition circuit, and the R signal applied to the control terminals of the first, second, and third single-pole double-throw switches, respectively A current detection circuit for an inverter device, wherein a T signal and an S signal are connected, and the output of the subtraction circuit is detected as an inverter current.
ぞれ直列に接続された2個のMOSFETからなり、M
OSFETの中点がモータ巻線に接続された回路である
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のイン
バータ装置の電流検出回路。(2) The first, second, and third switching circuits each consist of two MOSFETs connected in series, and M
A current detection circuit for an inverter device according to claim 1, wherein the midpoint of the OSFET is a circuit connected to a motor winding.
ことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のイン
バータ装置の電流検出回路。(3) The current detection circuit for an inverter device according to claim (1), wherein the single-pole double-throw switch is an analog switch.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62283933A JP2761721B2 (en) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | Inverter device current detection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62283933A JP2761721B2 (en) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | Inverter device current detection circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01126197A true JPH01126197A (en) | 1989-05-18 |
JP2761721B2 JP2761721B2 (en) | 1998-06-04 |
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-
1987
- 1987-11-10 JP JP62283933A patent/JP2761721B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPS61262084A (en) * | 1985-05-14 | 1986-11-20 | Toshiba Corp | Current detector of inverter |
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JP2761721B2 (en) | 1998-06-04 |
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