JPH02211068A - インバータ装置の電流検出方法 - Google Patents

インバータ装置の電流検出方法

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JPH02211068A
JPH02211068A JP1028198A JP2819889A JPH02211068A JP H02211068 A JPH02211068 A JP H02211068A JP 1028198 A JP1028198 A JP 1028198A JP 2819889 A JP2819889 A JP 2819889A JP H02211068 A JPH02211068 A JP H02211068A
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JP
Japan
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current
inverter
voltage
circuit
converter
Prior art date
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Pending
Application number
JP1028198A
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English (en)
Inventor
Kunitaka Itou
久仁貴 伊藤
Shinsuke Kimura
信介 木村
Sachio Ueno
上野 佐千夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02211068A publication Critical patent/JPH02211068A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は直流電圧をスイッチングし、パルス幅変調(以
下PWMと略称する)をかけ出力電圧を制御するPWM
型インバータのインバータブリッジを構成する上下各相
のスイッチング素子に過電流が流れ破壊することを阻止
することを目的とした電流検出方法に関するものである
従来の技術 近年、インバータ装置はスイッチング素子技術の発達に
ともなって年々需要が増えている。このような状況の中
で、国内の汎用インバータとしては正弦波PWM方式の
インバータが主流を占めている。
汎用インバータは様々な条件下で使われることが多いた
めモータが過負荷状態になり、過電流によりスイッチン
グ素子が破壊されないように警報したり、トリップする
機能を有している。
以下、図面を参照しながら上述したような従来の電流検
出法について説明を行う。
第4図はインバータの全体を簡略的に示したものである
。第4図中−点鎖線で囲った部分が従来の電流検出回路
部である。第4図において、1は交流電源、2はコンバ
ータ部、3はインパーク部、4はインダクションモータ
を示す。次に電流検出回路について説明する。5は直流
回路に流れる電流を電圧に変換するシャント抵抗で、そ
の両端に流れる電流に比例した電圧を発生する。
6.7.8はシャント抵抗5の両端に発生した電圧を適
当な値に分圧する抵抗である。9はノイズ取りのコンデ
ンサ、10はトリップ回路(図示せず)にトリップ指令
を出すフォトカブラである。
以上のように構成された電流検出回路について、以下そ
の動作説明をする。まずインバータ部3のインバータブ
リッジを構成するスイッチング素子の最大定格電流が5
0Aであるとし、第4図のシャント抵抗5の値をR8Ω
、第4図の抵抗6〜8の抵抗値をそれぞれR1Ω、R2
Ω、R3Ωとする。
1     1      RS+R1+R2+R3R
5+R1+R2+R3=R8(R1+R2+R3)従っ
て、第4図の抵抗5〜8の合成抵抗Rはとなる。このと
きコンバータの直流回路にI、Aが流れたとき第4図の
抵抗7に発生する電圧はとなる。実際問題として、フォ
トカブラをオンさせるにはせいぜい数Vもあればよいか
ら第4図のシャント抵抗5の抵抗値としては数十mAの
抵抗値を選定する。それに対して第4図の抵抗6〜8の
抵抗値として数十Ωを選定するので電流はシャント抵抗
5の約1/1000程度しか流れない。
従ってR1+R2+R3ξR3+R1+R2+R3とな
り、 シャント抵抗にスイッチング素子の最大定格電流が流れ
たとき、シャント抵抗の両端に発生する電圧をフォトカ
ブラをONさせるのに必要な電圧だけ第4図の抵抗7の
両端に出力できるように抵抗分割してやればよい。
以上が従来の電流検出回路の動作原理である。
しかしながら上記のような構成では、インダクションモ
ータが回生時、正確な電流検出ができないという問題点
を有していた。
以下問題点を明確にするため説明を進める。
ここで一般にインバータ部は第1図に示す如く6個のス
イッチング素子で構成されている。この6個のインバー
タブリッジにおいて、U端子を例にとって説明する。第
2図(a)に示す如くスイッチング素子QlがON、Q
2がOFFの場合、U端子にはコンバータ部2の直流正
電圧が印加される。
この状態を「H」とする。一方、第2図(b)に示す如
<Qlが0FFL、Q2がONの場合、U端子にはコン
バータ部2の直流負電圧が印加される。
この状態を「L」で表す。モータを駆動している場合、
各端子はrH,又は「L」である。従って各端子のrH
,と「L」の組み合わせは、23=8 より8通りの組み合わせとなる。
((U相端子電圧)   (V相端子電圧)   (W
相端子電圧)〕 するとCL−L−L〕、(L−L−H)、(L・H−L
l、(L−H−H)、(H−L−L)、(H・L−H)
、(H−H−L)、[H−H−H]の8通りである。各
々の場合について電流の挙動を調べる。まず、以下の定
義を行う。インバータからモータへの電流の向きを「+
」、逆にモータからインバータへの電流の向きを「−」
とし、U相の電流iu、V相の電流をiv、W相の電流
をiwとする。ここで iu+iv+iw=0 が成り立つ。ここである瞬時の電流が iu=+5A iv=−3A iw=−2A とすると i u+ i v+ iw=+5−3−2=Oiu、i
v、iwが具体的に上記の値をとるとき、8通りの場合
について詳細に見てみる。まず、〔H・L−L〕の場合
、各々のスイッチング素子Ql。
Q4.Q6がON、Q2.Q3.Q5がOFFである。
Qlに5A、Q4に3A、Q6に2Aが流れ、直流回路
は+5Aが流4ている。(ただしコンバータからインバ
ータ部へ流れる向きを正とした。次に(L−L−L))
の場合、各トランジスタはQ2 、Q4 、QeがON
、後はOFFである。
第2図(b)よりQ2のフライホイールダイオードに5
A、Q4に3A、Q6に2Aが流れ、直流回路には電流
が流れない。同様に[H−H−L]の時は、第2図(C
)に示す如く各トランジスタはQIQ3.Q6がON、
後はOFFである。この時、第2図(C)よりQ、に5
A、Q3のフライホイールダイオードに3A、Q6に2
Aが流れており、直流回路には2Aが流れている。
〔L−H−L〕の時は各トランジスタはQ21Q3.Q
sがONで、後はOFFである。この時、第2図ω)よ
りQ2のフライホイールダイオードに5A、Q3のフラ
イホイールダイオードに3A。
Q6に2A流れており、直流回路は一3A、つまりイン
バータ側からコンバータ部へ3A逆流していることがわ
かる。以下同様にして(H−H−H)(L−L−H)、
[H−L−H]、CL−H・H〕の各場合の電流の流れ
を第2図(e)〜(h)に示す。
このとき、直流回路の電流をiDcとし、以上8通りの
3相端子電圧の組み合わせとHpcの関係を下表にまと
める。
この結果はモータに流れこむ三相電流と直流回路に流れ
る電流との関係をまとめたものといえる。
上表の内容をまとめて書くと以下のようになる。
1.3相の端子電圧が全て同じ時、(全て「H」又は「
L」)直流回路にはモータ電流が流れない。
2.3相の端子電圧の中で、他の2相と異なる電圧の相
の電流が直流回路に流れ、且つその異なる相の電圧が「
H」の時はその相の電流の向きが直流回路の電流の向き
と一致し、「L」の時は符号が逆となる。
以上詳細にモータ電流と直流回路部の電流iocとの関
係を記したが、この関係を第3図に適用すると、直流回
路部で検出する電流は位相が60゜進むごとに検出相電
流が変わることがわかる。第3図の(「)Vμと(g)
 iμのように電圧と電流の位相のずれが±30’以内
であれば、モータに流れ込む電流iμのMAX値を検出
することができる。
しかし、点線のように電圧と電流の位相差が30’以上
になると、実際にはMAX値Lアしペア流れているのに
、U相の電流を検出する範囲ではSアンペアしか流れて
いないとみなし、マイコンにトリップ信号を送るのが遅
れスイッチング素子U相の上側を破壊してしまう。
このような電圧と電流の位相差が30°以上になり、か
つ大電流が流れるのはモータが回生時のときである。
発明が解決しようとする課題 このように従来例の問題点とし、インダクションモータ
が回生領域にはいったとき、すなわち電圧と電流の位相
差が大きくなってとき正確な電流検出ができないという
課題があった。
本発明は上記の課題に鑑み、インダクションモータが回
生時、すなわち、電圧と電流の位相差が大きくなったと
きも正確な電流検出ができる電流検出法を提供するもの
である。
課題を解決するための手段 本発明は、インバータ部とコンバータ部間にシャント抵
抗を挿入し、その抵抗に流れる電流を電圧変換して、イ
ンバータ部のスイッチング素子に流れる電流を検出する
際、コンバータ部からインバータ部へ流れる電流の方向
とインバータ部からコンバータ部へ流れる方向で電流検
出レベルを変えるものである。
作用 この構成により、モータ駆動時と回生時における電流検
出レベルを変えることができる。
実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。
第1図は本発明の一実施例における電流検出法の回路図
を示すものである。第1図において、1は交流電源、2
はダイオードブリッジからなるコンバータ部、3はイン
バータブリッジからなるインバータ部、4はインダクシ
ョンモータ、5はシャント抵抗、6.7.8は精密抵抗
、9はコンデンサ、10はフォトカブラ、11はダイオ
ード、12は抵抗(抵抗値をR4とする)、13はドラ
イバー回路、14は制御回路である。この回路は従来の
電流検出回路(第4図)にダイオード11と抵抗12の
直列回路を付加したことを特徴とする。
直流回路に逆方向に電流が流れる場合は従来の回路と同
じく抵抗7の両端に発生する電圧はVI−R3xl+x R1+R2+R3 となる。それに対し直流回路に順方向に電流が流れた場
合、 2−R4 KZ十に4 となる。このときRS=50mΩ、R1=5Ω。
R2=10Ω、R3=5Ω、R4=10Ωとし、第1図
のフォトカブラPCIがONするのに必要な電圧V[=
1.2Vとすると、 一’、II=48A −’、1t=72A 上述のごとく、順方向と逆方向でトリップレベルを変え
ることができる。
従来の回路では、シャント抵抗5を流れる電流の順方向
、逆方向とも同じレベルでしか検出できなかった。しか
し、ダイオード11と抵抗12を直列につないだものを
並列に接続することにより、順方向では、ダイオード1
1がONI、従来からの抵抗と新しく並列に付加した抵
抗12の並列合成抵抗になり、逆方向に較べ低い抵抗値
になる。
従って同じ値の電流が流れても、その両端に発生する電
圧は変わってくる。このようにして順方向と逆方向、す
なわち、モータ駆動時と回生時の検出レベルをかえるこ
とによりスイッチング素子の保護機能を高めることがで
きる。
以上のように本実施例によれば、ダイオード11と抵抗
12を直列接続したものを付加することにより、直流回
路部の電流の順方向と逆方向でトリップレベルを変える
ことができる。上述の手段により電圧と電流の位相が大
きくずれて、スイッチング素子を流れる正確な電流検出
が不可能であった回生時のスイッチング素子の保護機能
を高めることができる。
発明の効果 以上のように本発明は、モータ駆動時と回生時のトリッ
プレベルを変えるという電流検出法によりスイッチング
素子の保護機能を高めることができ、その実用的効果は
大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を用いたインバータ装置と電
流検出回路の回路図、第2図(a)〜ω)はインバータ
ブリッジと電流の挙動を示す説明図、第3図(a)〜(
j)はPWM波形と電圧と電流の位相差についての説明
図、第4図は従来の電流検出回路図である。 1・・・・・・交流電源、2・・・・・・コンバータ部
、3・・・・・・インバータ部、4・・・・・・モータ
、5・・・・・・シャント抵抗、Q1〜QB・・・・・
・スイッチング素子。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか1名第 図 nΔ (d) (↑) 第2 図 A 第 図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. インバータ部とコンバータ部間にシャント抵抗を挿入し
    、その抵抗に流れる電流を電圧変換して、インバータ部
    のスイッチング素子が大電流で破壊することを阻止する
    インバータ保護装置のコンバータ部からインバータ部へ
    流れる電流の方向とインバータ部からコンバータ部へ流
    れる方向で電流検出レベルを変えることを特徴とするイ
    ンバータ装置の電流検出方法。
JP1028198A 1989-02-07 1989-02-07 インバータ装置の電流検出方法 Pending JPH02211068A (ja)

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