JPH07337029A - Method for preventing increase of current limit loss of inverter - Google Patents

Method for preventing increase of current limit loss of inverter

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JPH07337029A
JPH07337029A JP6120857A JP12085794A JPH07337029A JP H07337029 A JPH07337029 A JP H07337029A JP 6120857 A JP6120857 A JP 6120857A JP 12085794 A JP12085794 A JP 12085794A JP H07337029 A JPH07337029 A JP H07337029A
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switching
limit value
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裕之 米澤
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Abstract

PURPOSE:To prevent the switching of each semiconductor switching element in the main circuit of an inverter from increasing by setting the switching frequency of each switching element at the time of output interrupting operation of the inverter lower than that during steady operation. CONSTITUTION:When an inverter for driving an induction motor with a load torque tauo at the time of output interrupting operation is operating at a switching frequency fc1 to produce an output current iu having peak value Io, the load torque increases abruptly from tauo to rhoL. Consequently, the output current also increases abruptly and whenthe peak value thereof reaches a limit value IL, the switching frequency is lowered to fc2 which is a fraction of the switching frequency c1 under normal operating state. This constitution prevents the switching loss of each semiconductor switching element in the main circuit of an inverter from increasing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、誘導電動機を速度制
御するインバータの制御方法、詳しくはその出力電流制
限動作時におけるインバータ主回路スイッチング素子の
スイッチング損失の増加防止方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling an inverter for controlling the speed of an induction motor, and more particularly to a method for preventing an increase in switching loss of a switching element of an inverter main circuit during its output current limiting operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種インバータの出力電流制限
動作は、このインバータの出力電流がその制限値よりも
大となった場合には、インバータ主回路の全てのスイッ
チング素子をオフ状態として前記インバータの出力を遮
断し、この出力遮断により前記のインバータ出力電流が
減少しその制限値以下となれば、前記の出力遮断を解除
する如くインバータ出力の断続制御を高速で繰り返して
前記インバータ出力電流をその制限値前後の所定幅内に
維持するものであり、前記インバータ主回路の各スイッ
チング素子に対するスイッチング周波数に関して、前記
インバータの定常運転時と前記の如き出力電流制限時と
でその変更は行わないものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, the output current limiting operation of this type of inverter is such that when the output current of this inverter exceeds a limit value, all the switching elements of the inverter main circuit are turned off. If the output current of the inverter is cut off and the output current of the inverter decreases below the limit value due to this output cutoff, the intermittent output control of the inverter is repeated at high speed so as to release the output cutoff. The switching frequency for each switching element of the inverter main circuit is maintained within a predetermined range around the limit value, and the switching frequency is not changed between the steady operation of the inverter and the output current limitation as described above. there were.

【0003】因みに、図2は前記インバータの主回路の
回路図であり、図3は電流制限動作時のインバータ出力
電流波形図であり、図4は電流制限動作時のインバータ
出力電流の脈動成分波形図である。図2において、T1
〜T6 は半導体スイッチング素子としてのトランジス
タ、D1 〜D6 はダイオードである。また、それぞれ逆
極性にて並列接続された前記のトランジスタとダイオー
ドとの組み合わせ,T1 −D1 ,T2 −D2 ,──,T
6 −D6 を各相アーム要素として構成された三相ブリッ
ジ回路は、前記各トランジスタに対する駆動指令信号S
1 〜S6 に従い、直流電圧ED をその入力として端子
U,V,Wより所要の三相交流を出力するものである。
Incidentally, FIG. 2 is a circuit diagram of the main circuit of the inverter, FIG. 3 is an inverter output current waveform diagram during current limiting operation, and FIG. 4 is a ripple component waveform of the inverter output current during current limiting operation. It is a figure. In FIG. 2, T 1
˜T 6 are transistors as semiconductor switching elements, and D 1 ˜D 6 are diodes. Further, combination of the transistors and diodes connected in parallel with opposite polarities, respectively, T 1 -D 1, T 2 -D 2, ──, T
6 three-phase bridge circuit composed of -D 6 as phase arms element drive command signal S for each transistor
According 1 to S 6, terminal U DC voltage E D as its input, V, and outputs the required three-phase alternating current from the W.

【0004】次に図3において、iu は前記インバータ
の出力電流であり、iu1はその波高値がその制限値IL
に達していない小なる状態のものであり、また、iu2
その波高値がその制限値IL 以上となり前記の電流制限
動作を受ける大なる状態のものである。ここに、前記制
限値IL を中心とする電流iu2の電流脈動分の大きさは
その時のスイッチング周波数に依存し、この周波数が高
い場合に前記電流脈動分の大きさは非常に小さいものと
なる。
Next, in FIG. 3, i u is the output current of the inverter, and i u1 is the peak value of its peak value I L.
I u2 is a small state in which the peak value is not less than the limit value I L and the current limiting operation is performed. Here, the magnitude of the current pulsation of the current i u2 around the limit value I L depends on the switching frequency at that time, and when this frequency is high, the magnitude of the current pulsation is very small. Become.

【0005】また図4は、図3における電流iu2の電流
脈動の状態を拡大し模擬的に示したものであり、図示
「ON」状態は前記インバータが定常動作をなし前記電
流iu2がその制限値IL の前後に回路定数に従い増大状
態にある場合を示し、また図示「OFF」状態は前記各
指令信号S1 〜S6 を全てOFF指令信号となして前記
インバータを出力遮断状態とし前記電流iu2がその制限
値IL の前後に回路定数に従い減少状態にある場合を示
すものである。
FIG. 4 is an enlarged and simulated view of the current pulsation state of the current i u2 in FIG. 3. In the illustrated “ON” state, the inverter is in a steady operation and the current i u2 is the same. A case in which the circuit is in an increasing state before and after the limit value I L is shown according to a circuit constant, and in the illustrated “OFF” state, the command signals S 1 to S 6 are all OFF command signals and the inverter is in an output cutoff state. It shows the case where the current i u2 is in a decreasing state before and after the limit value I L according to the circuit constant.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
如き従来のインバータ出力電流の制限動作時には、前記
インバータ主回路の各スイッチング素子は、大なる電流
である前記制限値IL での高速でスイッチングを繰り返
すことになり、これら各スイッチング素子におけるスイ
ッチング損失は極めて大となり、素子破損によるインバ
ータ事故を招く恐れがあった。
However, during the conventional limiting operation of the inverter output current as described above, each switching element of the inverter main circuit is switched at a high speed at the limiting value I L which is a large current. As a result, the switching loss in each of these switching elements becomes extremely large, which may lead to an inverter accident due to element damage.

【0007】上記に鑑みこの発明は、その出力電流制限
動作時におけるインバータの主回路各半導体スイッチン
グ素子のスイッチング損失の増大を防止し得るインバー
タの電流制限時損失増加防止方法の提供を目的とするも
のである。
In view of the above, the present invention has as its object to provide a method for preventing an increase in loss during current limiting of an inverter, which can prevent an increase in switching loss of each semiconductor switching element of the main circuit of the inverter during the output current limiting operation. Is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のインバータの電流制限時損失増加防止方
法においては、 1)請求項1に従い、半導体スイッチング素子を以てブ
リッジ構成した主回路を有し誘導電動機を速度制御する
インバータに関し、このインバータの出力電流がその制
限値よりも大となった場合には、前記主回路の全てのス
イッチング素子をオフ状態として前記インバータの出力
を遮断し、この出力遮断により前記インバータの出力電
流が減少してその制限値以下となれば、前記の出力遮断
を解除する如きインバータ出力の断続制御を高速で繰り
返すことにより、前記インバータの出力電流をその制限
値以下となす前記インバータの出力遮断方法において、
前記の如きインバータの出力遮断動作時には、前記主回
路の各スイッチング素子に対するスイッチング周波数を
その定常運転状態における値よりも低くなすものとす
る。
In order to achieve the above object, in the method for preventing an increase in current loss during inverter current limiting of the present invention, there is provided 1) a main circuit having a bridge structure with semiconductor switching elements according to claim 1. Regarding an inverter that controls the speed of an induction motor, when the output current of this inverter becomes larger than its limit value, all the switching elements of the main circuit are turned off to shut off the output of the inverter. If the output current of the inverter decreases below the limit value due to the output cutoff, the output current of the inverter is below the limit value by repeating the intermittent control of the inverter output such as releasing the output cutoff at high speed. In the output cutoff method of the inverter,
During the output cutoff operation of the inverter as described above, the switching frequency for each switching element of the main circuit is set to be lower than the value in the steady operation state.

【0009】2)請求項2に従い、請求項1記載のイン
バータの電流制限時損失増加防止方法において、前記の
如き出力遮断動作中の前記インバータの出力電流が負荷
条件の変化により減少してその制限値以下となった場合
に、前記の如きスイッチング周波数の低減運転状態を所
定の期間にわたり継続させた後に、前記スイッチング周
波数をその定常運転状態における値に復帰させるものと
する。
2) According to a second aspect of the present invention, in the method of preventing an increase in loss during current limiting of the inverter according to the first aspect, the output current of the inverter during the output cutoff operation as described above decreases due to a change in load conditions, and the limit is imposed. When the value becomes equal to or lower than the value, the switching frequency reducing operation state as described above is continued for a predetermined period, and then the switching frequency is returned to the value in the steady operation state.

【0010】[0010]

【作用】一般にスイッチング素子におけるスイッチング
損失は、時間的に変化する電極間印加電圧と電極間通電
電流とに関し、時間的な重複部分における前記の電圧と
電流両者の積に更にスイッチング回数を乗じたこれら三
者の積に比例する。従って、その概略において、スイッ
チング動作期間を積算しての前記スイッチング損失は、
前記電極間通電電流の増大時には、この電流増大に見合
うスイッチング回数の低減により、その増大を避けるこ
とが可能となる。
In general, the switching loss in the switching element is related to the time-varying applied voltage between electrodes and the current flowing between electrodes, and the product of both the voltage and the current in the temporal overlapping portion is further multiplied by the number of times of switching. Proportional to the product of the three. Therefore, in the outline, the switching loss obtained by integrating the switching operation period is
When the energization current between the electrodes is increased, the increase can be avoided by reducing the number of switching operations commensurate with the increase in the current.

【0011】この発明は、上記の如きスイッチング電流
の増大に対しスイッチング周波数を低減してスイッチン
グ損失の増大を避けるものであり、 1)請求項1による如く、インバータ出力電流がその制
限値よりも大となった場合にその制限値を中心に行うイ
ンバータ出力の断続制御において、インバータ主回路の
各スイッチング素子に対するスイッチング周波数をその
定常運転状態における値の数分の一の適値に低減するも
のである。
According to the present invention, the switching frequency is reduced with respect to the increase of the switching current as described above to avoid the increase of the switching loss. 1) According to claim 1, the inverter output current is larger than the limit value. In this case, in the intermittent control of the inverter output centering on the limit value, the switching frequency for each switching element of the inverter main circuit is reduced to an appropriate value, which is a fraction of the value in the steady operation state. .

【0012】2)請求項2による如く、請求項1による
スイッチング周波数の低減制御に関し、負荷条件の変化
により、前記インバータの出力電流が減少しその制限値
以下となった場合に、前記のスイッチング周波数低減状
態を直ちに元に復することなく、前記電流減少に対する
所定の確認期間を置いてから、前記スイッチング周波数
をその定常運転状態の値に復帰させるものである。
2) According to claim 2, regarding the switching frequency reduction control according to claim 1, when the output current of the inverter decreases due to a change in the load condition and becomes below the limit value, the switching frequency The switching frequency is returned to the value of the steady operation state after a predetermined confirmation period for the current decrease is provided without immediately restoring the reduced state.

【0013】[0013]

【実施例】以下この発明の実施例を図1により説明す
る。ここに図1は、前記インバータ出力電流制限動作時
のスイッチング周波数変更とインバータ出力電流の変化
との対応を示すタイムチャートの例示である。図1に示
す如く、その負荷トルク(τU )をτ0 とする誘導電動
機を駆動する前記インバータが、その出力電流(iU
の波高値をI0 としそのスイッチング周波数(fC )を
C1として運転中、前記負荷トルクがτ0 からτL へと
急増し、これに伴い、前記出力電流も急増してその波高
値が制限値IL に到達すれば、この制限値IL への到達
時点以後、前記スイッチング周波数を前記fC1からその
数分の一の値であるfC2へ低減させている。これが請求
項1に対応するこの発明の実施例である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is an example of a time chart showing the correspondence between the switching frequency change and the inverter output current change during the inverter output current limiting operation. As shown in FIG. 1, the inverter that drives the induction motor whose load torque (τ U ) is τ 0 has its output current (i U )
Is set to I 0 and its switching frequency (f C ) is set to f C1 , and the load torque sharply increases from τ 0 to τ L during the operation, and the output current also sharply increases, and the peak value becomes When the limit value I L is reached, the switching frequency is reduced from f C1 to f C2 , which is a fraction thereof, after the limit value I L is reached. This is an embodiment of the present invention corresponding to claim 1.

【0014】次に、前記負荷トルクがτL からτ0 へと
復旧し、前記出力電流もその波高値をI0 として復旧し
た場合、この電流復旧の確認期間T後に、前記スイッチ
ング周波数を前記のfC2からfC1へと復旧させている。
これが請求項2に対応するこの発明の実施例である。な
お、前記確認期間Tは前記負荷トルク変動の状態確認、
或いは制御装置の安定動作確保上の余裕期間として決定
されるものである。
Next, when the load torque is restored from τ L to τ 0 and the output current is also restored with its peak value being I 0 , the switching frequency is set to the above after the confirmation period T of this current restoration. We are recovering from f C2 to f C1 .
This is an embodiment of the present invention corresponding to claim 2. The confirmation period T is for confirming the state of the load torque fluctuation,
Alternatively, it is determined as a margin period for ensuring stable operation of the control device.

【0015】上記の如くこの発明は、インバータ出力電
流の制限値以上の増大に対し、このインバータの主回路
を構成する各スイッチング素子に対するスイッチング回
数の低減をなすことにより、前記各素子におけるスイッ
チング損失の増大を回避させるものである。
As described above, according to the present invention, the switching frequency of each switching element constituting the main circuit of the inverter is reduced with respect to the increase of the inverter output current more than the limit value, so that the switching loss of each element is reduced. It is to avoid the increase.

【0016】[0016]

【発明の効果】この発明によれば、半導体スイッチング
素子を以てブリッジ構成した主回路を有し誘導電動機を
速度制御するインバータに関し、このインバータの出力
電流がその制限値よりも大となった場合には、前記主回
路の全てのスイッチング素子をオフ状態として前記イン
バータの出力を遮断し、この出力遮断により前記のイン
バータ出力電流が減少してその制限値以下となれば、前
記の出力遮断を解除するインバータ出力の断続制御を高
速で繰り返すことにより、前記インバータの出力電流を
その制限値以下となすインバータ出力の遮断方法におい
て、請求項1による如く、前記の如きインバータの出力
遮断動作時には、前記各スイッチング素子に対するスイ
ッチング周波数をその定常状態における値よりも低くな
すことにより、また、請求項2による如く、前記のイン
バータ出力電流が減少してその制限値以下となった場合
に、前記のスイッチング周波数低減状態を直ちに元に復
することなく所定の期間にわたり継続させることによ
り、インバータ出力電流の増大に伴うその電流制限動作
時に、前記各スイッチング素子におけるスイッチング損
失の増大を回避し、確実に、インバータ装置としての運
転の信頼性の向上を図ることができる。
According to the present invention, an inverter for controlling the speed of an induction motor having a main circuit having a bridge structure with semiconductor switching elements is provided. When the output current of the inverter becomes larger than its limit value. An inverter that shuts off the output of the inverter by turning off all the switching elements of the main circuit, and releases the output shutoff if the output current of the inverter is reduced by the output shutoff and is below its limit value. In a method of interrupting the output of an inverter in which the output current of the inverter is equal to or less than its limit value by repeating the intermittent control of the output at high speed, according to claim 1, during the output interrupting operation of the inverter as described above, each of the switching elements. By lowering the switching frequency for According to claim 2, when the inverter output current decreases and becomes less than or equal to the limit value thereof, the switching frequency reduction state is immediately restored without being restored to a predetermined period, whereby the inverter is reduced. It is possible to avoid an increase in switching loss in each of the switching elements during the current limiting operation accompanying an increase in output current, and reliably improve the reliability of the operation of the inverter device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示すインバータ電流制限時
のタイムチャート
FIG. 1 is a time chart when an inverter current is limited, showing an embodiment of the present invention.

【図2】インバータ主回路の回路図FIG. 2 is a circuit diagram of an inverter main circuit

【図3】電流制限動作時のインバータ出力電流波形図[Fig. 3] Inverter output current waveform diagram during current limiting operation

【図4】電流制限制御時のインバータ出力電流の脈動成
分波形図
FIG. 4 is a pulsating component waveform diagram of the inverter output current during current limiting control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

D ダイオード(D1 〜D6 ) T トランジスタ(T1 〜T6 ) iU インバータ出力電流 IL インバータ出力電流の波高値の電流制限値 fC インバータスイッチング周波数(fC1,fC2D diode (D 1 ~D 6) T the transistor (T 1 ~T 6) i U inverter output current I L of the inverter output current crest value of the current limit value f C inverter switching frequency (f C1, f C2)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体スイッチング素子を以てブリッジ構
成した主回路を有し誘導電動機を速度制御するインバー
タに関し、このインバータの出力電流がその制限値より
も大となった場合には、前記主回路の全てのスイッチン
グ素子をオフ状態として前記インバータの出力を遮断
し、この出力遮断により前記インバータの出力電流が減
少してその制限値以下となれば、前記の出力遮断を解除
する如きインバータ出力の断続制御を高速で繰り返すこ
とにより、前記インバータの出力電流をその制限値以下
となす前記インバータの出力遮断方法において、前記の
如きインバータの出力遮断動作時には、前記主回路の各
スイッチング素子に対するスイッチング周波数をその定
常運転状態における値よりも低くなすことを特徴とする
インバータの電流制限時損失増加防止方法。
1. An inverter for controlling the speed of an induction motor having a main circuit configured by a bridge with a semiconductor switching element, and when the output current of the inverter exceeds a limit value, all of the main circuits are provided. If the output of the inverter is cut off by turning off the switching element of, and the output current of the inverter is reduced by this output cutoff and becomes equal to or less than the limit value, intermittent control of the inverter output such as releasing the output cutoff is performed. In the output cutoff method of the inverter, in which the output current of the inverter is kept below the limit value by repeating at high speed, in the output cutoff operation of the inverter as described above, the switching frequency for each switching element of the main circuit is maintained in the steady operation. Inverter current control characterized by being lower than the value in the state When the loss increase prevention method.
【請求項2】請求項1記載のインバータの電流制限時損
失増加防止方法において、前記の如き出力遮断動作中の
前記インバータの出力電流が負荷条件の変化により減少
してその制限値以下となった場合に、前記の如きスイッ
チング周波数の低減運転状態を所定の期間にわたり継続
させた後に、前記スイッチング周波数をその定常運転状
態における値に復帰させることを特徴とするインバータ
の電流制限時損失増加防止方法。
2. The method for preventing an increase in loss during current limiting of an inverter according to claim 1, wherein the output current of the inverter during the output cutoff operation as described above decreases due to a change in load conditions and becomes equal to or less than the limit value. In this case, a method for preventing an increase in loss during current limiting of an inverter is characterized in that the switching frequency is returned to the value in the steady operating state after the reduced operating state of the switching frequency is continued for a predetermined period.
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