JPH0797907B2 - PWM inverter current controller - Google Patents

PWM inverter current controller

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JPH0797907B2
JPH0797907B2 JP61222163A JP22216386A JPH0797907B2 JP H0797907 B2 JPH0797907 B2 JP H0797907B2 JP 61222163 A JP61222163 A JP 61222163A JP 22216386 A JP22216386 A JP 22216386A JP H0797907 B2 JPH0797907 B2 JP H0797907B2
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current
phase
signal
inverter
switching element
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謙二 久保
正彦 渡辺
力 大前
敏彦 松田
博幸 羽根井
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、PWMインバータの電流制御装置に係り、特
に、安価で小型なPWMインバータを構成するために用い
て好適なPWMインバータの電流制御装置に関する。
The present invention relates to a current control device for a PWM inverter, and particularly to a current control device for a PWM inverter that is suitable for use in constructing an inexpensive and small PWM inverter. Regarding

〔従来の技術〕[Conventional technology]

PWMインバータのように直流電圧をスイッチングするこ
とにより所望の出力電流を得る装置においては、そのス
イッチング動作により電流脈動が生じる。従来、この脈
動成分を低減した電流検出値を得る方法として、例えば
特開昭58−198165号公報に記載のように、スイッチング
動作の基準となるPWM信号の特定なタイミングに同期し
て電流検出を実行する方法が知られている。この方法で
は、PWM信号を生成するための搬送波信号の正および負
の最大値の近傍に同期して電流を検出することにより、
恒にインバータを構成する各スイッチング素子の通流あ
るいは非通流区間のほぼ中点のタイミングの電流値が得
られることを利用したものである。このタイミングで検
出した電流値は電流脈動の影響を含まないので、単にマ
イクロプロセッサーなどの離散的な演算により電流制御
を実行する場合に有効なばかりでなく、アナログ電流制
御系における電流脈動の平滑フィルタとしても効果があ
る。
In a device such as a PWM inverter that obtains a desired output current by switching a DC voltage, current pulsation occurs due to the switching operation. Conventionally, as a method of obtaining a current detection value in which this pulsation component is reduced, for example, as described in JP-A-58-198165, current detection is performed in synchronization with a specific timing of a PWM signal serving as a reference for switching operation. It is known how to do it. In this method, by detecting the current in synchronization with the vicinity of the maximum positive and negative values of the carrier signal for generating the PWM signal,
It is based on the fact that the current value at the timing of approximately the midpoint of the flow or non-flow section of each switching element that constantly constitutes the inverter is obtained. Since the current value detected at this timing does not include the influence of current pulsation, it is not only effective when performing current control simply by a discrete calculation such as with a microprocessor, but also a smoothing filter for current pulsation in an analog current control system. Is also effective.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術においては、PWMインバータの各相の相電
流を検出する手段として、ホール効果素子を用いた電流
検出器のように絶縁型のものを使用し、これにより各相
に流れる実際の相電流を検出している。
In the above-mentioned conventional technology, as a means for detecting the phase current of each phase of the PWM inverter, an insulated type such as a current detector using a Hall effect element is used, whereby the actual phase current flowing in each phase Is being detected.

しかし、このような絶縁型の電流検出器は、電流検出用
として一般的に使用されているシャント抵抗器などに比
べて高価であり、また、単純な抵抗器と比較して形状が
大きいものとなる。このため、電流検出器を含めたPWM
インバータの構成を小型化できないという問題点があっ
た。
However, such an insulated current detector is more expensive than a shunt resistor generally used for current detection, and has a larger shape than a simple resistor. Become. Therefore, the PWM including the current detector
There is a problem that the configuration of the inverter cannot be downsized.

本発明は、PWMインバータ電流検出器としてシャント抵
抗器を用いた安価な手段を使用して、電流脈動の少ない
安定な検出電流値を取得し、この検出電流値に基づいて
PWMインバータの出力電流を、電流指令値に応答遅れな
く従うように制御を行うことができる、より安価で小型
なPWMインバータの電流制御装置を提供することを目的
とする。
The present invention uses an inexpensive means using a shunt resistor as a PWM inverter current detector to obtain a stable detected current value with less current pulsation, and based on this detected current value.
An object of the present invention is to provide a more inexpensive and smaller current control device for a PWM inverter, which can control the output current of the PWM inverter so as to follow the current command value without a response delay.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、PWMインバータを構成するアームの片側の
スイッチング素子と前記直流電源との間にシャント抵抗
器を接続し、前記スイッチング素子の通流期間の特定の
タイミングに同期して、前記シャント抵抗器の両端の電
圧をサンプル・ホールドすることにより、対応する相の
相電流を検出する電流検出手段と、前記スイッチング素
子の通流期間の特定のタイミングに同期して取り込んだ
検出電流値の時系列データに基づいて、前記検出タイミ
ング間の電流値を補間することにより、前記シャント抵
抗器が設けられた側と反対側のスイッチング素子の通流
期間の電流を予測する補間手段と、所定周期毎に、前記
電流検出手段または前記補間手段からの検出電流値が電
流指令値に従うように前記インバータのスイッチング素
子を制御する電流制御手段とを備えることにより達成さ
れる。このタイミングは、PWM信号生成に用いる搬送波
信号の正または負の最大値近傍のうち、シャント抵抗器
を設けた側のスイッチング素子が通流状態になる時点と
して得られる。
The above-mentioned object is to connect a shunt resistor between a switching element on one side of an arm that constitutes a PWM inverter and the DC power supply, and to synchronize with a specific timing of a current flowing period of the switching element, the shunt resistor. The current detection means for detecting the phase current of the corresponding phase by sampling and holding the voltage across both ends, and the time-series data of the detected current value taken in synchronization with the specific timing of the conduction period of the switching element. Based on the above, by interpolating the current value between the detection timings, interpolation means for predicting the current in the conduction period of the switching element on the side opposite to the side where the shunt resistor is provided, and for each predetermined cycle, A current control for controlling the switching element of the inverter so that the detected current value from the current detection means or the interpolation means follows the current command value. It is achieved by providing a means. This timing is obtained when the switching element on the side provided with the shunt resistor is in the flow state in the vicinity of the maximum positive or negative value of the carrier signal used for generating the PWM signal.

〔作 用〕 PWMインバータのスイッチング動作は、各相毎に設けら
れた、上下2つのスイッチング素子から成るアームにお
いて、2つのスイッチング素子を交互に通流状態と非通
流状態とに切換えることにより実現される。したがっ
て、PWMインバータのシャント抵抗器を設けた側のアー
ムが通流状態にあるとき、ここを流れる電流は相電流に
等しく、シャント抵抗器での電圧降下は相電流に対応す
る。しかし、非通流状態では、反対側のアームのスイッ
チング素子を介して相電流が流れるため、その電圧降下
は零となり相電流と対応しない。本発明の方法では、シ
ャント抵抗器を設けた側のスイッチング素子の通流区間
のほぼ中点を表わすタイミング信号が用意に得られるの
で、この信号でシャント抵抗器の電圧降下をサンプル・
ホールドすることにより、恒に相電流を表わす検出値が
得られる。しかも、この検出値は電流脈動の影響を除去
した値となっている。
[Operation] The switching operation of the PWM inverter is realized by alternately switching the two switching elements between the flowing state and the non-flowing state in the arm consisting of the upper and lower two switching elements provided for each phase. To be done. Therefore, when the arm of the PWM inverter on the side where the shunt resistor is provided is in the flow state, the current flowing therethrough is equal to the phase current, and the voltage drop across the shunt resistor corresponds to the phase current. However, in the non-flowing state, the phase current flows through the switching element of the arm on the opposite side, so that the voltage drop becomes zero and does not correspond to the phase current. According to the method of the present invention, a timing signal representing almost the midpoint of the flow section of the switching element on the side where the shunt resistor is provided is easily obtained, and this signal is used to sample the voltage drop of the shunt resistor.
By holding, the detected value that constantly represents the phase current is obtained. Moreover, this detected value is a value from which the influence of current pulsation is removed.

本発明は、このような電流脈動の影響を除去し、かつ、
補間により等価的に高いサンプリング周期で検出された
検出電流値に基づいてPWMインバータの出力電流を制御
することができるので、電流指令値に応答遅れなく出力
電流の制御を行うことができる。
The present invention eliminates the influence of such current pulsation, and
Since the output current of the PWM inverter can be controlled based on the detected current value that is equivalently detected at a high sampling cycle by interpolation, the output current can be controlled without a response delay to the current command value.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第1図
は本発明の第一実施例を示す構成図であって、1は直流
電源、2はインバータ主回路、3は交流電動機、4〜6
はシャント抵抗器、7〜9はサンプル・ホールダ、10は
搬送波信号発生回路、11は比較器、12〜14は電流制御回
路、18はパルス分配回路、19はパルスアンプである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention, in which 1 is a DC power source, 2 is an inverter main circuit, 3 is an AC motor, and 4 to 6
Is a shunt resistor, 7 to 9 are sample holders, 10 is a carrier signal generation circuit, 11 is a comparator, 12 to 14 are current control circuits, 18 is a pulse distribution circuit, and 19 is a pulse amplifier.

同図において、PWMインバータは直流電源1とインバー
タ主回路2とから構成され、その3相出力電流を交流電
動機3に供給する。インバータ主回路2はU相,V相,W
相、3相分のアームから成り、各アームは上下、対に動
作するスイッチング素子から構成される。各スイッチン
グ素子はU相上側アームにおいて、パワートランジスタ
QupとフライホイールダイオードDupとの並列接続で構成
され、後者はパワートランジスタに対し逆方向の電流を
帰還するのに用いられる。なお、スイッチング素子とし
ては、パワーMOSFET(Metal Qxide Semiconductor type
Field Effect Transistor)やGTO(Gate Turn Off Thy
ristor)なども使用できる。これらのスイッチング素子
を用いてU相下側アームやV相,W相のアームについても
同様に構成される。
In the figure, the PWM inverter is composed of a DC power supply 1 and an inverter main circuit 2, and supplies its three-phase output current to the AC motor 3. Inverter main circuit 2 is U phase, V phase, W
It consists of three-phase and three-phase arms, and each arm is composed of switching elements that operate vertically and in pairs. Each switching element is a power transistor in the U-phase upper arm.
It consists of a parallel connection of Qup and flywheel diode Dup, and the latter is used to feed back the reverse current to the power transistor. The switching element is a power MOSFET (Metal Qxide Semiconductor type).
Field Effect Transistor) and GTO (Gate Turn Off Thy
ristor) can also be used. The U-phase lower arm and the V-phase and W-phase arms are similarly configured by using these switching elements.

こようなインバータ主回路2の基本構成に対し、各相毎
に、その下側アームのスイッチング素子と直流電源1の
負側との間にシャント抵抗器4,5,6をそれぞれ接続し、
そこに流れる電流による電圧降下を検出する。この電圧
は直流電源1の負側に対する電位として、U相,V相,W相
とも検出する。この各相のシャント抵抗器4,5,6の電圧V
RU,VRV,VRWを各相毎にサンプル・ホールダ7,8,9によ
り、特定のタイミングでホールドして、各相の相電流を
表わす検出信号として用いる。
With respect to the basic configuration of the inverter main circuit 2 as described above, shunt resistors 4, 5 and 6 are connected between the switching element of the lower arm and the negative side of the DC power source 1 for each phase,
The voltage drop due to the current flowing there is detected. This voltage is detected as a potential with respect to the negative side of the DC power supply 1 in the U phase, V phase, and W phase. The voltage V of the shunt resistors 4, 5 and 6 for each phase
RU, V RV, the sample holder 7, 8, 9 and V RW in each phase, and held at a specific timing, is used as a detection signal representative of the phase of the phase current.

サンプル・ホールダに対するホールド信号は、搬送波信
号発生回路10により生成される振幅Vmの搬送波信号C
Rと、適当な電圧レベルVS(VS<Vm)とを、比較器11で
比較して得る。電圧VSはVmの近傍に設定しておき、搬送
波信号CRが、CR>VSの区間でサンプル・ホールダ7,8,9
をサンプルモードにし、残りの区間では、その値をホー
ルドさせる。このようなサンプル・ホールダは、FET(F
ield Effect Transistor)とコンデンサとで簡単に構成
することができ、また、コンデンサの放電の影響をより
少なくするためには、例えば、大野著「確実に動作する
電子回路設計」(昭57年,CQ出版社)にあるようなオペ
アンプのサンプル・ホールダも使用できることは言うま
でもない。
The hold signal for the sample holder is a carrier signal C of amplitude V m generated by the carrier signal generation circuit 10.
R is compared with an appropriate voltage level V S (V S <V m ) by the comparator 11 and obtained. The voltage V S is set near V m , and the carrier signal C R is sample holder 7,8,9 in the section where C R > V S.
Is set to the sample mode, and the value is held in the remaining section. A sample holder like this is a FET (F
It can be easily configured with the field effect transistor) and a capacitor, and in order to reduce the influence of the discharge of the capacitor, see, for example, Ohno, "Electronic circuit design that operates reliably" (CQ 57, CQ It goes without saying that you can also use op amp sample holders such as those found in publishers.

以上述べたタイミングでサンプルホールドされた電流検
出値idu,idv,idwを用いて各相毎に電流制御回路(ACR)
12,13,14により電流制御を実行し、各々の出力MU,MV,MW
と搬送波信号CRとを比較器15,16,17で比較することによ
り、各相のPWM信号SU,SV,SWが得られる。パルス分配回
路18では、このPWM信号に基づき各パワートランジスタ
に対するON/OFF信号を生成し、これをパルスアンプ19で
電力増幅して実際のゲート信号gUP,gUN,……,gWNとす
る。この信号により、インバータ主回路を構成するパワ
ートランジスタQUP,QUN,……,QWNのスイッチング動作が
実行される。
A current control circuit (ACR) for each phase using the current detection values i du , i dv , i dw sampled and held at the timing described above
Current control is executed by 12, 13 and 14, and each output M U , M V , M W
By comparing the carrier wave signal C R with the carrier wave signal C R , the PWM signals S U , S V , S W of each phase are obtained. The pulse distribution circuit 18 generates an ON / OFF signal for each power transistor based on this PWM signal, and power-amplifies this ON / OFF signal with a pulse amplifier 19 to obtain an actual gate signal g UP , g UN , ..., g WN . . By this signal, the switching operation of the power transistors Q UP , Q UN , ..., Q WN forming the inverter main circuit is executed.

次に、本実施例の動作波形をU相について説明する。Next, the operation waveform of this embodiment will be described for the U phase.

第2図は本発明の第一実施例の動作波形図である。FIG. 2 is an operation waveform diagram of the first embodiment of the present invention.

同図において、振幅Vmの搬送波信号CRを電圧レベルVS
比較して得たタイミング信号Hgは、周期がTcで、搬送波
信号CRの正の最大値近傍でTSの区間だけ“1"となるよう
なパルス信号となる。ここで、Tcは搬送波周期であり、
電圧レベルVSはVmの近傍に設定する。一方、U相のPWM
信号SUは、この搬送波信号CRと、U相のACR出力MU(こ
れはU相電圧指令値に対応する)とを比較することによ
り生成する。この信号に基づき、U相アームのパワート
ランジスタQUP,QUNをON/OFFするためのゲート信号gUP,g
UNが得られる。ここで、この信号の“0"の区間がOFF領
域,“1"の区間がON領域を表わす。これらパワートラン
ジスタQUP,QUNのスイッチング動作によって、U相の相
電流iUが脈動成分を含んで流れる。
In the figure, the timing signal H g obtained by comparing the carrier signal C R with the amplitude V m at the voltage level V S has a period of T c , and an interval of T S near the positive maximum value of the carrier signal C R. The pulse signal is only "1". Where T c is the carrier period,
The voltage level V S is set near V m . On the other hand, U-phase PWM
The signal S U is generated by comparing the carrier signal C R with the U-phase ACR output M U (which corresponds to the U-phase voltage command value). Based on this signal, the gate signals g UP , g for turning on / off the power transistors Q UP , Q UN of the U-phase arm
UN is obtained. Here, the section of "0" of this signal represents the OFF area and the section of "1" represents the ON area. By the switching operation of these power transistors Q UP and Q UN , the phase current i U of U phase flows including a pulsating component.

さて、相電流iUが正の領域では、ゲート信号gUPが“1"
のとき上側アームのパワートランジスタQUPがONし、直
流電源1の正側から正方向の電流が供給される。次に、
gUPが“0"に変化するとQUPはOFFし、これに伴いgUN
“1"となる。このとき、パワートランジスタQUNのコレ
クタ電位に依存してQUNがONする場合とONできない場合
とに分かれる。前者ではU相の電位は直流電源の負側に
導通され、直流電源を介して相電流が流れる。それに対
して後者では、相電流はフライホイールダイオードDUN
を介して流れる。しかし、いずれの場合でも、この領域
(gUNが“1"の区間)における相電流は、QUNかDUNどち
らかを通って流れる電流に一致している。この関係は、
相電流iUが負の場合も同様に成立つ。したがって、本実
施例のように下側アームにシャント抵抗器を接続したと
き、gUNが“1"の区間におけるシャント抵抗器の電圧降
下VRUは、恒にU相の相電流iUに対応する。また、gUN
“0"の区間では、相電流は上側アームのパワートランジ
スタQUPあるいはフライホイールダイオードDUPを通って
流れ、シャント抵抗器の電圧降下VRUは零となる。い
ま、前記したような手段で生成したタイミング信号H
gは、前記公報(特開昭58−198165号)にも述べられて
いるように、gUNの“1"の区間のほぼ中点で、時間TS
け“1"となる周期Tcのパルス信号である。したがって、
この信号の“1"の区間でシャント抵抗器の電圧をサンプ
ルし、残りの区間(Hgが“0"の区間)でその値をホール
ドするにより、下側アームの通流状態にかかわらず恒に
相電流と一致し、しかも、その脈動成分を除去した電流
検出値iduが得られる。このとき、Hgが“1"となる時間T
Sは電圧レベルVSを変えることにより調整でき、サンプ
ル・ホールダが電圧のサンプルに要する時間より大きく
設定する。
In the region where the phase current i U is positive, the gate signal g UP is “1”.
At this time, the power transistor Q UP of the upper arm is turned on, and a positive current is supplied from the positive side of the DC power supply 1. next,
When g UP changes to “0”, Q UP turns off, and g UN becomes “1” accordingly. At this time, depending on the collector potential of the power transistor Q UN , there are cases where Q UN is turned on and cases where it is not turned on. In the former case, the U-phase potential is conducted to the negative side of the DC power supply, and the phase current flows through the DC power supply. In the latter, on the other hand, the phase current is the flywheel diode D UN.
Flowing through. However, in both cases, the phase current in this region (where g UN is “1”) corresponds to the current flowing through either Q UN or D UN . This relationship is
The same holds when the phase current i U is negative. Therefore, when the shunt resistor is connected to the lower arm as in this embodiment, the voltage drop V RU of the shunt resistor in the section where g UN is “1” always corresponds to the phase current i U of the U phase. To do. Further, in the section where g UN is “0”, the phase current flows through the power transistor Q UP or the flywheel diode D UP of the upper arm, and the voltage drop V RU of the shunt resistor becomes zero. Now, the timing signal H generated by the above-mentioned means
As described in the above publication (Japanese Patent Laid-Open No. 58-198165), g is almost at the midpoint of the “1” section of g UN , and the period T c of which the time T S becomes “1” It is a pulse signal. Therefore,
By sampling the voltage of the shunt resistor in the “1” section of this signal and holding the value in the remaining section ( Hg is “0” section), the voltage is kept constant regardless of the current flow state of the lower arm. The current detection value i du obtained by removing the pulsating component is obtained. At this time, the time T when H g becomes “1”
S can be adjusted by changing the voltage level V S and is set to be greater than the time it takes the sample holder to sample the voltage.

以上、詳細に説明したように、本実施例によれば、比較
的簡単な回路でシャント抵抗器の電圧をサンプルするタ
イミング信号を生成した電流の検出を行うことができる
ので、この検出電流値を用いる電流制御装置を安価に構
成することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the current that generated the timing signal for sampling the voltage of the shunt resistor can be detected with a relatively simple circuit. The current control device used can be constructed at low cost.

次に、本発明による第二の実施例を第3図を用いて説明
する。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG.

第3図は本発明の第二実施例を示す構成図であって、20
はマイクロプロセッサ、21はPWM信号発生器、22はマル
チプレクサ、23はA/D変換器である。なお以下の実施例
において、第1図と同一符号は同一部分を示す。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
Is a microprocessor, 21 is a PWM signal generator, 22 is a multiplexer, and 23 is an A / D converter. In the following embodiments, the same symbols as in FIG. 1 indicate the same parts.

第一実施例ではアナログの電流制御回路を構成するのに
好適な電流検出回路について説明したが、以下の実施例
では、電流制御系をマイクロプロセッサなどの離散的な
演算素子を用いて実行するのに好適な回路について説明
する。マイクロプロセッサ20はPWM信号発生器21より生
成されるタイミング信号SHの立上がりにより割込処理が
起動され、このときの各相のシャント抵抗器4,5,6の電
圧(このとき直流電源1の負側を基準電位とする)をデ
ィジタル量に変換して取込む。このため、マイクロプロ
セッサ20は、マルチプレクサ22により各シャント抵抗器
の電圧VRU,VRV,VRWを順次選択し、A/D(Analog to Digi
tal)変換器23で対応するアナログ電圧をディジタルデ
ータに変換する。マイクロプロセッサ20はこのようにし
て得た検出値と、別に設定される電流指令値とから制御
演算を実行し、これにより得られたデータをPWM信号発
生器21に設定する。PWM信号発生器21では最新の設定デ
ータに基づき各相のPWM信号SU,SV,SWを連続的に生成す
るので、所望の電流制御処理を達成できる。
In the first embodiment, the current detection circuit suitable for forming the analog current control circuit has been described, but in the following embodiments, the current control system is executed by using discrete arithmetic elements such as a microprocessor. A suitable circuit will be described. Microprocessor 20 interrupt processing is started by the rise of the timing signal S H generated from the PWM signal generator 21, the phase of the shunt resistor 4, 5 and 6 of this when the voltage (the DC power source 1 at this time The negative side is used as a reference potential) is converted into a digital amount and is taken in. Therefore, the microprocessor 20 sequentially selects the voltages V RU , V RV , and V RW of the shunt resistors by the multiplexer 22, and the A / D (Analog to Digit) is selected.
tal) converter 23 converts the corresponding analog voltage into digital data. The microprocessor 20 executes the control calculation from the detection value thus obtained and the separately set current command value, and sets the data thus obtained in the PWM signal generator 21. Each phase of the PWM signal based on the PWM signal generator 21 in the latest configuration data S U, S V, since continuously generate S W, can achieve the desired current control process.

第4図は第3図におけるPWM信号発生器の詳細構成図で
あって20はマイクロプロセッサ、21はPWM信号発生器、2
4はクロックパルス発生器、25はアップダウンカウン
タ、26,27はそれぞれ最大値,最小値判別回路、28はオ
ア回路、29はフリップフロップ、30はレジスタ、31は比
較器である。
FIG. 4 is a detailed configuration diagram of the PWM signal generator in FIG. 3, where 20 is a microprocessor, 21 is a PWM signal generator, and 2
Reference numeral 4 is a clock pulse generator, 25 is an up / down counter, 26 and 27 are maximum and minimum value discriminating circuits, 28 is an OR circuit, 29 is a flip-flop, 30 is a register, and 31 is a comparator.

第4図はPWM信号発生器21の構成を一相分(U相)につ
いて、示したので、クロックパルス発生器24から発生さ
れるクロックパルスCLKをアップダウンカウンタ25で計
数することにより、PWM信号を生成するための搬送波デ
ータを発生する。このとき判別回路26,27、オア回路2
8、フリップフロップ29はアップダウンカウンタ25の計
数方向(アップカウント/ダウンカウント)を切換える
ために用いられる。このようにして得られた搬送波デー
タDcと、マイクロプロセッサ20によりレジスタ30に設定
されたU相の変調波データ(電流制御演算の結果として
求まるデータ)DMUとをディジタル比較器31で比較する
ことにより、U相のPWM信号SU,が生成される。ここで
は、U相についてのみ示したが、他の2相についても同
じ搬送波データDcを用いて同様に生成される。このと
き、アップカウントからダウンカウントへ切換えるとき
の信号SHを、電流検出のタイミング信号として用いる。
FIG. 4 shows the configuration of the PWM signal generator 21 for one phase (U phase). Therefore, by counting the clock pulse CLK generated from the clock pulse generator 24 by the up / down counter 25, the PWM signal is generated. To generate carrier data. At this time, the discrimination circuits 26 and 27, the OR circuit 2
8. The flip-flop 29 is used to switch the counting direction (up count / down count) of the up / down counter 25. The carrier wave data D c thus obtained and the U-phase modulated wave data (data obtained as a result of the current control calculation) D MU set in the register 30 by the microprocessor 20 are compared by the digital comparator 31. As a result, the U-phase PWM signal S U is generated. Here, only the U phase is shown, but the same carrier data D c is used for the other two phases as well. In this case, the signal S H when switching from up-counting to down-counting is used as a timing signal of the current detection.

次に、この回路の動作を第5図を用いて説明する。Next, the operation of this circuit will be described with reference to FIG.

第5図は第4図の構成の動作波形図である。FIG. 5 is an operation waveform diagram of the configuration of FIG.

第4図,第5図において、アップダウンカウンタ25の計
数値Dcは正の最大値判別回路DH26のデータ,最小値判別
回路DL27のデータすなわち負の最大値データと比較さ
れ、この2つのデータ設定値に対するキャリー信号SH
ボロー信号SLとのOR信号(オア回路28で生成)でフリッ
プフロップ29の“0",“1"レベルを切換えることによ
り、計数方向を示す信号SFが得られる。いま、信号SF
“0"の領域ではダウンカウント、“1"の領域ではアップ
カウントのように設定することにより、所望の搬送波デ
ータDcが得られる。このとき、キャリー信号SHは、搬送
波の正の最大値のタイミングに一致している。したがっ
て、このタイミングでシャント抵抗器の電圧VRUを検出
することにより、前記第一実施例と同じ原理で、恒に層
電流iuに対応し、しかも、電流脈動の影響を受けない電
流検出が可能となる。
In FIGS. 4 and 5, the count value D c of the up / down counter 25 is compared with the data of the positive maximum value determination circuit D H 26 and the data of the minimum value determination circuit D L 27, that is, the negative maximum value data, A signal indicating the counting direction by switching the "0" and "1" levels of the flip-flop 29 with the OR signal (generated by the OR circuit 28) of the carry signal S H and the borrow signal S L for these two data setting values. S F is obtained. Now, the desired carrier wave data D c can be obtained by setting the count down in the region where the signal SF is “0” and the count up in the region where the signal S F is “1”. At this time, the carry signal S H coincides with the timing of the positive maximum value of the carrier wave. Therefore, by detecting the voltage V RU of the shunt resistor at this timing, current detection that corresponds to the layer current i u constantly and is not affected by the current pulsation can be performed by the same principle as in the first embodiment. It will be possible.

なお、本実施例では、PWM信号を生成するための搬送波
信号の正の最大値時点でシャント抵抗器の電圧を取込ん
だが、このタイミングをPWM信号の最小パルス幅より小
さい範囲で最大値時点の前後にずらしても、同様に相電
流に対応した検出値が得られることは言うまでもない。
In this embodiment, the voltage of the shunt resistor is captured at the time of the positive maximum value of the carrier signal for generating the PWM signal. It goes without saying that the detection value corresponding to the phase current can be obtained even if the values are shifted back and forth.

以上、詳述したように、第二実施例は、シャント抵抗器
を用いた電流検出装置により検出電流値を得て、この検
出電流値を、マイクロプロセッサ等の離散的な演算を行
う電流制御装置が使用するようにしたものであり、前述
した第一実施例と同様な効果を得ることができる。
As described above in detail, in the second embodiment, a current control device for obtaining a detected current value by a current detection device using a shunt resistor and performing the discrete calculation of the detected current value by a microprocessor or the like. Is used, and it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment described above.

第6図は本発明の第三実施例を示すPWM信号発生器の構
成図であって、20はマイクロプロセッサ、21はPWM信号
発生器、24はクロックパルス発生器、25はアップダウン
カウンタ、26,27は判別回路、28はオア回路、29はフリ
ップフロップ、30はレジスタ、31は比較器である。前述
した第二の実施例では搬送波信号の正の最大値毎にシャ
ント抵抗器の電圧を取込むことにより、PWMインバータ
の相電流を検出する回路について説明した。第6図にお
いては、上記の検出タイミング間の電流値を、今まで検
出した値に基づいて補間して、これをこの時点の電流検
出値として用いる。
FIG. 6 is a block diagram of a PWM signal generator showing a third embodiment of the present invention, in which 20 is a microprocessor, 21 is a PWM signal generator, 24 is a clock pulse generator, 25 is an up / down counter, 26 , 27 is a discrimination circuit, 28 is an OR circuit, 29 is a flip-flop, 30 is a register, and 31 is a comparator. In the second embodiment described above, the circuit for detecting the phase current of the PWM inverter by taking in the voltage of the shunt resistor for each positive maximum value of the carrier signal has been described. In FIG. 6, the current value between the above detection timings is interpolated based on the values detected so far, and this is used as the current detection value at this point.

第6図は第5図と同じ構成であり、第5図と異なるの
は、マイクロプロセッサ20に対する割込信号として、キ
ャリー信号SHに加えてボロー信号SLをも用いるところで
ある。この動作を第7図により説明する。
FIG. 6 has the same configuration as FIG. 5, and differs from FIG. 5 in that the borrow signal S L is used as an interrupt signal for the microprocessor 20 in addition to the carry signal S H. This operation will be described with reference to FIG.

第7図は第6図の動作波形図であって、マイクロプロセ
ッサ20は、キャリー信号SHに同期して、周期Tc(TCは搬
送波周期)でシャント抵抗器の電圧VRUをディジタル量D
iUに変換して取込む。このときのデータを白丸で図中に
示す。次に、このキャリー信号とTc/2だけ位相のずれた
ボロー信号SLのタイミングでもマイクロプロセッサに割
込みをかける。このタイムングではシャント抵抗器から
は正しい電流検出値が得られないので、過去のSHに同期
した検出データを格納しておき、これらのデータから外
挿補間により、SLのタイミングでの電流検出値を予測す
る。これを黒丸で示す。いま、検出タイミングを第7図
に示すように、k−1,k,k+1,k+2,k+3のように表わ
し、k+3のタイミングでの外挿補間の演算式を次の
(式に示す。
FIG. 7 is an operation waveform diagram of FIG. 6, in which the microprocessor 20 synchronizes with the carry signal S H and digitally outputs the voltage V RU of the shunt resistor at a period T c (T C is a carrier period). D
Convert to iU and import . The data at this time are shown by white circles in the figure. Next, the microprocessor is interrupted at the timing of the borrow signal S L which is out of phase with this carry signal by T c / 2. Since this Taimungu not obtained the correct current detection values from the shunt resistors may be stored past detection data synchronized with S H, by extrapolation from these data, the current detection at the timing of S L Predict the value. This is indicated by a black circle. Now, as shown in FIG. 7, the detection timing is represented as k-1, k, k + 1, k + 2, k + 3, and the equation for extrapolation interpolation at the timing of k + 3 is shown in the following (Equation).

ここで、外挿補間としては一次補間式を用いた。これ
は、通常の動作ではPWM信号の搬送波信号が電流指令値
の周波数に比べて十分高く設定されるので、各検出タイ
ミング間の電流値は直線的に変化すると仮定できること
に基づいている。なお、補間の精度を上げるためには、
更に以前の検出データを用いて二次補間や更に高次の補
間式を利用できることは言うまでもない。
Here, a linear interpolation formula was used as the extrapolation. This is based on the fact that in normal operation, the carrier wave signal of the PWM signal is set sufficiently higher than the frequency of the current command value, so that it can be assumed that the current value between each detection timing changes linearly. In order to improve the accuracy of interpolation,
It goes without saying that quadratic interpolation and higher-order interpolation equations can be used by using the detection data obtained earlier.

以上詳述したように、本実施例によれば、等価的に電流
検出のサンプリング周期を高くできるので、電流制御系
の応答を向上できるという利点がある。
As described in detail above, according to the present embodiment, the sampling cycle for current detection can be equivalently increased, and therefore, there is an advantage that the response of the current control system can be improved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、PWMインバータ
の出力電流をシャント抵抗器を用いて検出することがで
き、しかも、その検出値を、PWMインバータに固有の電
流脈動成分を除去した値として、等価的に高いサンプリ
ング周期で得ることができるので、安価で小型な電流制
御装置を得ることができる。そして、このような電流制
御装置を用いることにより、PWMインバータの出力遅電
流を、電流指令に対する優れた相対正をもって制御する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the output current of the PWM inverter can be detected by using the shunt resistor, and moreover, the detected value is a value obtained by removing the current pulsation component peculiar to the PWM inverter. Since an equivalently high sampling period can be obtained, an inexpensive and small current control device can be obtained. Then, by using such a current control device, the output slow current of the PWM inverter can be controlled with excellent relative positiveness with respect to the current command.

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

第1図は本発明の第一実施例を示す構成図,第2図は第
1図の動作波形図,第3図は本発明の第二実施例を示す
構成図、第4図は第3図の詳細構成図,第5図は第4図
の構成の動作説明図,第6図は本発明第三実施例を示す
構成図,第7図は第6図の動作説明図である。 1……直流電源、2……インバータ主回路、3……交流
電動機、4〜6……シャント抵抗器、7〜9……サンプ
ル・ホールダ、20……マイクロプロセッサ、21……PWM
信号発生器、23……A/D変換器。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation waveform diagram of FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a detailed configuration diagram of the figure, FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the configuration of FIG. 4, FIG. 6 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an operation explanatory diagram of FIG. 1 ... DC power supply, 2 ... Inverter main circuit, 3 ... AC motor, 4-6 ... Shunt resistor, 7-9 ... Sample holder, 20 ... Microprocessor, 21 ... PWM
Signal generator, 23 ... A / D converter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 敏彦 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 羽根井 博幸 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社日立製作所習志野工場内 (56)参考文献 実開 昭50−134617(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Matsuda 4026 Kujicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Hanei 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Stocks Narashino Factory, Hitachi, Ltd. (56) References: Actual Development Showa 50-134617 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】それぞれ対に動作する上側、下側2つのス
イッチング素子から成るアームを、直流電源間に並列に
三相分備えたPWMインバータの交流出力電流を制御するP
WMインバータの電流制御装置において、前記アームの片
側のスイッチング素子と前記直流電源との間にシャント
抵抗器を接続し、前記スイッチング素子の通流期間の特
定のタイミングに同期して、前記シャント抵抗器の両端
の電圧をサンプル・ホールドすることにより、対応する
相の相電流を検出する電流検出手段と、前記スイッチン
グ素子の通流期間の特定のタイミングに同期して取り込
んだ検出電流値の時系列データに基づいて、前記検出タ
イミング間の電流値を補間することにより、前記シャン
ト抵抗器が設けられた側と反対側のスイッチング素子の
通流期間の電流を予測する補間手段と、所定周期毎に、
前記電流検出手段または前記補間手段からの検出電流値
が電流指令値に従うように前記インバータのスイッチン
グ素子を制御する電流制御手段とを備えることを特徴と
するPWMインバータの電流制御装置。
1. A P inverter for controlling an AC output current of a PWM inverter in which an arm composed of two switching elements on an upper side and a lower side, which operate in pairs, is provided in parallel between DC power sources for three phases.
In a current control device for a WM inverter, a shunt resistor is connected between a switching element on one side of the arm and the DC power supply, and the shunt resistor is synchronized with a specific timing of a conduction period of the switching element. The current detection means for detecting the phase current of the corresponding phase by sampling and holding the voltage across both ends, and the time-series data of the detected current value taken in synchronization with the specific timing of the conduction period of the switching element. Based on the above, by interpolating the current value between the detection timings, interpolation means for predicting the current in the conduction period of the switching element on the side opposite to the side where the shunt resistor is provided, and for each predetermined cycle,
A current control device for a PWM inverter, comprising: current control means for controlling a switching element of the inverter so that a detected current value from the current detection means or the interpolation means follows a current command value.
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