JPH04267A - 電流制御装置 - Google Patents

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） この発明は、ＶＶＶＦ（可変電圧可変周波数）インバー
タ等の電力変換装置に適用される電流制御装置に関する
。

（従来の技術） 第３図は従来における三相電圧形ＶＶＶＦインバータの
主回路を示しており、図において、５１は三相交流電源
、５２は整流器、５３は直流中間コンデンサ、Ｔｒ工〜
Ｔｒ、はインバータ部５４を構成するパワトランジスタ
、ＳＨ□、ＳＨ，はシャント抵抗、Ｍは負荷としてのモ
ータである。

一方、第４図は上記三相電圧形ＶＶＶＦインバータの過
電流保護回路及び電流制御系の一例を示すものである。

この第４ｖＡにおいて、１はシャント抵抗Ｓ）（□。

ＳＨ，に接続され、かつ強電部と弱電部とを絶縁する絶
縁アンプ、２は過電流検出回路、３は減算器、４は電流
調節器（ＡＣＲ）、５はキャリア発生回路、６はコンパ
レータ、７はオンデイレ−回路。

８はベース遮断回路、ｐｃｌ、ｐｃ、はホトカプラ、Ｂ
Ｄ□、ＢＤ、はペースドライバをそれぞれ示している。

以下、このように構成された過電流保護回路及び電流制
御系の動作を略述する。まず、モータＭに流れる相電流
を検出するためにシャント抵抗ＳＨ□、ＳＨ２の端子間
電圧を検出し、絶縁アンプ１を介してその出力（相電流
検出信号）が三相合成され、この値が過電流検出回路２
において予め設定された過電流レベル以上の場合にはベ
ース遮断信号Ｓ□がアクティブになる。これにより、イ
ンバータ部５４を構成する全相のパワトランジスタのベ
ース信号が、各相ごとに設けられたベース遮断回路８、
ホトカプラＰＣよ、ｐｃ、、ペースドライバＢＤ工、Ｂ
Ｄ２を介して遮断される。ここで、シャント抵抗ＳＨよ
、ＳＨ２、絶縁アンプ１、過電流検出回路２、ベース遮
断回路８、ホトカプラｐ　ｃＬ。

ＰＣ，及びペースドライバＢＤ工、ＢＤ、により過電流
保護回路が構成されている。

一方、各相電流検出信号ｉｄは各相電流指令値ｉｒと減
算器３にて比較され、各相ごとに設けられた電流調節器
４に入力される。これらの各電流調節器４の出力信号と
キャリア発生回路５からのキャリア信号とがコンパレー
タ６により比較され、その結果得られた各相のＰＷＭ信
号Ｓ２は、インバータ部５４の上下アーム短絡防止用に
設けられたオンデイレ−回路７に入力される。そして、
このオンデイレ−回路７は、各相の上アームのパワトラ
ンジスタのベース信号とこの信号に対し位相がずれた下
アームのパワトランジスタのベース信号とを出力する。

これらの出力信号を前記ベース遮断回路８、ホトカプラ
ｐｃ１．ｐｃ、及びベースドライバＢ　Ｄｌ。

ＢＤ、を介してインバータ部５４の上下アームのパワト
ランジスタに加えることにより、電流制御系が構成され
るものである。

（発明が解決しようとする課題） 第４図のような構成の電流制御系において、！縁アンプ
１は各相電流の帰還部にあるため、電流制御系の応答速
度は絶縁アンプ１の応答速度により制御されてしまって
これ以上に上げることができず、電流制御の高速応答に
限界があった。

加えて、絶縁アンプ１にオフセットやドリフトがあると
、モータＭにトルクリプルが発生すると共に、絶縁アン
プ１のストレイキャパシタンスによる出力側のコモンモ
ードノイズにより電流制御に悪影響を与えていた。この
コモンモードノイズは入力段にノイズフィルタを設ける
ことにより対処可能であるが、第４図の例では絶縁アン
プ１の出力を過電流保護回路や電流制御系の入力信号と
しているため、ノイズフィルタの遅れを無視することが
できず、結果として上記ノイズ対策を採ることができな
いという問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、高速かつ高精度の電流制御を
可能にした電流制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、電力変換装置の
各相電流検出値を各相電流指令値と一致させるように調
節動作する電流調節器を備え、この電流調節器の出力信
号に基づき前記電力変換器のスイッチング素子のオン／
オフを制御して各相電流を制御する電流制御装置におい
て、前記各相電流指令値を絶縁して人力するＮ縁アンプ
と、この絶縁アンプから出力される前記各相電流指令値
からコモンモードノイズを除去して前記各相電流検出値
との比較に供するノイズフィルタとを備えたものである
。

（作用） 本発明によれば、強電部において絶縁アンプを介するこ
となく電力変換装置の各相電流を検出する。

一方、弱電部から絶縁アンプを介して入力された各相電
流指令値は、ノイズフィルタによりコモンモードノイズ
や高周波成分が除去された後、電流調節器の前段におい
て前記各相電流検出値と比較され、その偏差がゼロとな
るように電流調節器が調節動作する。

ここで、各相電流検出値の帰還ループには絶縁アンプが
存在しないため、絶縁アンプの応答速度に関わらず応答
性のよい電流制御が可能となる。

また、コモンモードノイズ等が各相電流指令値に重畳す
ることもないから、電流制御系に悪影響を与えることも
ない。

（実施例） 以下１図に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、第１図はこの発明の一実施例の構成を示すもので
あり、また、第２図はこの実施例が適用される三相電圧
形ＶＶＶＦインバータの主回路の構成を示している。な
お、この第２図において、第３図と同一の構成要素には
同一の符号を付して説明を省略するが、第２図ではイン
バータ部５４の各相出力端子Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗにモータ
Ｍの各相電流検出用のシャント抵抗ＳＨ，，ＳＲ，，Ｓ
Ｈ，が持続されている。

一方、第１図において第４図と異なる点を以下に説明す
ると、まず、シャント抵抗ＳＨ，〜ＳＨ３の両端はイン
バータ側の強電部に設けられた各相ごとの過電流検出回
路２に接続されていると共に。

過電流検出回路２の出力側には強電部及び弱電部を絶縁
するためのホトカプラＰＣ，が接続され。

その出力側は、弱電部において、他相の過電流検出回路
からの出力信号が加えられるオア回路９の入力側に接続
されている。このオア回路９の出力側は、ホトカプラＰ
Ｃ１を介して過電流検出回路２の出力側と共にオア回路
１０の入力端に接続されている。そして、このオア回路
１０の出力側は、各相ごとに設けられた駆動信号遮断回
路としてのベース遮断回路８に接続されている。

ベース遮断回路８の一方の出力端子は、ベースドライバ
ＢＤ１を介してインバータ部５４の一相分の上アームの
パワトランジスタに接続され、また、他方の出力端子は
、上下アーム間を絶縁するためのホトカプラＰＣよ及び
ペースドライバＢＤ、を介して、下アームのパワトラン
ジスタに接続されている。

ここで、シャント抵抗ＳＨ１〜Ｓ　Ｈ３−過電流検出回
路２、ホトカプラＰ　Ｃｚ〜ＰＣいオア回路９゜１０、
ベース遮断回路８、ペースドライバＢ　Ｄｌ。

ＢＤ、が過電流保護回路を構成している。

一方１弱電部からは各相電流指令値ｉｒが絶縁アンプ１
に、また、矩形波信号等のキャリア同期信号がホトカプ
ラＰ　Ｃｓに入力されており、絶縁アンプ１の出力信号
はコモンモードノイズフィルタ１１を介して減算器３に
入力され、この減算器３には各相電流検出値ｉｄも図示
の極性にて入力されている。そして、減算器３め出力信
号が電流調節器４を介してコンパレータ６の一方の端子
に人力され、また、前記ホトカプラＰＣ５からのキャリ
ア同期信号に同期したキャリア信号がキャリア発生回路
５から出力され、コンパレータ６の他方の端子に入力さ
れている。

そして、コンパレータ６から出力されるＰＷＭ信号Ｓ２
はオンデイレ−回路７及びベース遮断回路８．ペースド
ライバＢ　Ｄ、、ホトカプラＰＣよ及びペースドライバ
ＢＤ、を介してインバータ部５４の上下アームのパワト
ランジスタにそれぞれ加えられている。

ここで、シャント抵抗ＳＨ，〜Ｓ）（、、絶縁アンプ１
．ノイズフィルタ１１、減算器３、電流調節器４、ホト
カプラＰＣいキャリア発生回路５．コンパレータ６、オ
ンデイレ−回路７、ベース遮断回路８、ペースドライバ
ＢＤユ、ＢＤ、及びホトカプラＰＣ２が電流制御系を構
成している。

次にこの動作を説明する。

まず、シャント抵抗ＳＨ□〜ＳＨ，の端子間電圧は、各
相ごとに設けられた過電流検出回路２に入力される。そ
して、各相電流と予め設定された過電流レベルとが比較
されて過電流レベル以上である場合には過電流検出信号
がアクティブになる。

この信号はホトカプラＰＣ１を介して弱電部に伝送され
、オア回路９において各相の過電流検出信号の論理和を
とった結果の出力信号が、ホトカプラＰＣ６を介して各
相の強電部に伝送される。

この信号と前記各相の過電流検出信号とがオア回路１０
に入力され、その出力信号がベース遮断信号Ｓ１として
ベース遮断回路８に入力される。これにより、ペースド
ライバＢＤユ及びホトカプラｐｃ、、ペースドライバＢ
Ｄ、を介して当該相の上下アームのパワトランジスタの
ベース信号が遮断される。また、当該相の過電流検出信
号は他の二相のオア回路９，１０にも入力されるため、
結果的に金相のパフトランジスタのベース信号が遮断さ
れることになる。換言すれば、第１図に示された相が過
電流とならなくても、他相からの過電流検出信号がオア
回路９，１ｏに人力されるため、第１図に示された相の
上下アームのパワトランジスタのベース信号が遮断され
る。

すなわちこの実施例では、強電部において、絶縁アンプ
１を介することなく過電流検出回路２により当該相の過
電流状態を検出してベース遮断回路８により当該相のパ
ワトランジスタのベース信号を直接遮断し、または、他
の相における過電流検出信号をオア回路９、ホトカプラ
ＰＣ４及びオア回路１０を介してベース遮断回路８に加
えることにより、当該相のパワトランジスタを遮断する
。

このため、絶縁アンプｌの応答が遅い場合でも過電流発
生時に速やかにベース信号を遮断することができ、パワ
トランジスタを破壊してしまう心配がないと共に、絶縁
アンプ１によるコモンモードノイズに起因する過電流検
出回路２の誤動作も生じない。

次に、電流制御系の動作としては、まず１ＭＡ縁アンプ
１から出力される各相電流指令値ｉｒ−がノイズフィル
タ１１を通過することにより、ストレイキャパシタンス
によって発生するコモンモードノイズが除去される。同
時にこのノイズフィルタ１１は、電流制御系の応答速度
よりも遅くなくてはならない電流指令値ｉｒの変化速度
を担保している。

この電流指令値ｉｒと電流検出値ｉｄとの差が減算器３
を介して各相ごとに設けられた電流調節器４に入力され
、この出力信号とキャリア発生回路５からのキャリア信
号とがコンパレータ６により比較されて、各相のＰＷＭ
信号Ｓ２が出力されるにのＰＷＭ信号Ｓ２は各相ごとに
設けられたオンデイレ−回路７によって各相の上下アー
ムのパワトランジスタに対応する二つの信号に変換され
る。

これらの出力信号は前記ベース遮断回路８に入力される
と共に、この回路８から出力される上アームのパワトラ
ンジスタのベース信号をペースドライバＢＤ工に入力し
て上アームのパワトランジスタを駆動する。また、ベー
ス遮断回路８から出力される不アームのパワトランジス
タのベース信号は上下アーム絶縁用のホトカプラＰｃ２
を介してベースドライバＢＤ、に入力され、下アームの
パワトランジスタを駆動することによって電流制御系が
構成される。

上記実施例において、強電部に電子回路を構成する場合
、弱電部及び他の強電部と絶縁された電源が必要となる
が、この場合は従来のペースドライバの電源を使用する
ことができるので、特別に電源を用意する必要がなく、
構成の複雑化を招くおそれがない。

また、各相電流指令値ｉｒがマイクロコンピュータから
Ｄ／Ａコンバータ（何れも図示せず）を介して出力され
る場合、その出方信号はサンプルボールド波形となり、
高調波成分を含んでいるためこれを除去するべくＤ／Ａ
コンバータの出力段にフィルタを挿入する場合があるが
、上記実施例によれば、このフィルタをコモンモードノ
イズフィルタ１１によって兼用できるという利点がある
。

更に上記実施例では、電力変換装置のスイッチング素子
としてパワトランジスタを用いた場合を説明したが、本
発明はサイリスタ等のスイッチング素子を用いた場合に
も勿論適用可能であり、また、電力変換装置としてはＶ
ＶＶＦインバータのみならず各種のインバータ、コンバ
ータ等に適用することができる。

加えて、本発明は、例えば第１図における過電流検出回
路２の出力信号（過電流検出信号）をホトカプラｐｃ３
．ｐｃ４やオア回路９，１０を介することなくベース遮
断回路８に直接加えることにより、過電流が生じた当該
相のみの上下アームスイツチング素子の駆動信号を遮断
する機能をも含むものである。

（発明の効果） 以上詳述したように１本発明によれば、インバータ等の
電力変換装置の主回路が設けられた強電部にて各相電流
を検出し、この各相電流検出値を絶縁することなく各相
電流指令値と比較してその結果により電流制御を行うも
のである。このため、各相電流検出値の帰還ループに絶
縁アンプが存在しないので、絶縁アンプの応答速度に関
わらず電流制御の応答を高速化することができる。

また、絶縁アンプのコモンモードノイズは電流指令値の
入力経路に設けたノイズフィルタによって除去可能であ
り、電流制御系に悪影響を与えないと共に、このノイズ
フィルタの遅れが過電流保護回路の応答性を損なうこと
もない等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は三相
電圧形ＶＶＶＦインバータの主回路構成図、第３図は従
来における三相電圧形ＶＶＶＦインバータの主回路構成
図、第４図は従来の過電流保護回路及び電流制御系の構
成図である。 １１・・・コモンモードノイズフィルタ５Ｉ・・・交流
電源　　　５２・・・整流器５３・・・直流中間コンデ
ンサ　　５４・・・インバータ部ｐｃ、〜ｐｃ、・・・
ホトカプラ ＢＤよ、Ｂ　Ｄ２・・・ペースドライバＭ・・・モータ
　　Ｔｒ工〜ＴｒＧ・・・パワトランジスタＳＨ，〜Ｓ
Ｈ３・・・シャント抵抗 Ｇｕ、Ｇｖ、Ｇｗ・・・交流出力端子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電力変換装置の各相電流検出値を各相電流指令値と一致
   させるように調節動作する電流調節器を備え、この電流
   調節器の出力信号に基づき前記電力変換器のスイッチン
   グ素子のオン／オフを制御して各相電流を制御する電流
   制御装置において、前記各相電流指令値を絶縁して入力
   する絶縁アンプと、 この絶縁アンプから出力される前記各相電流指令値から
   コモンモードノイズを除去して前記各相電流検出値との
   比較に供するノイズフィルタと、を備えたことを特徴と
   する電流制御装置。