JPH09163784A - Inverter - Google Patents

Inverter

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JPH09163784A
JPH09163784A JP7314183A JP31418395A JPH09163784A JP H09163784 A JPH09163784 A JP H09163784A JP 7314183 A JP7314183 A JP 7314183A JP 31418395 A JP31418395 A JP 31418395A JP H09163784 A JPH09163784 A JP H09163784A
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duty
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inverter
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rotation speed
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Hideji Ogawara
秀治 小川原
Keiji Ogawa
啓司 小川
Koji Hamaoka
孝二 浜岡
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Matsushita Refrigeration Co
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce current leakage for restraining electric shock in an inverter which drives an d.c. motor. SOLUTION: This inverter is operated with a plurality of ON duties combined within one turn of an d.c. motor 4, and is capable of being controlled so that the average of a plurality of ON duties may be a desired ON duty value. This inverter is also provided with a duty operating device 12 which makes classification into a plurality of types of duty ratios so that the average may be equal to the desired duty value without ON duty ratios being used within a range of 40% to 60%, thus it is possible to reduce current leakage.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫等の冷凍サ
イクル装置に用いられる圧縮機の直流電動機を負荷とす
るインバータ装置において漏洩電流を低減できる制御方
式に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system capable of reducing leakage current in an inverter device having a DC motor of a compressor used as a load in a refrigeration cycle device such as a refrigerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の直流電動機の駆動用インバータ装
置の制御法の代表的な一例を示す。図6にインバータ回
路、図7に半導体スイッチのON−OFF波形を示す。
2. Description of the Related Art A typical example of a conventional method of controlling an inverter device for driving a DC motor is shown. FIG. 6 shows an inverter circuit, and FIG. 7 shows ON-OFF waveforms of the semiconductor switch.

【0003】図6において、1は交流電源である。2は
交流電源1の交流電圧を直流電圧に変換する倍電圧整流
回路である。
In FIG. 6, reference numeral 1 is an AC power source. Reference numeral 2 is a voltage doubler rectifier circuit that converts the AC voltage of the AC power supply 1 into a DC voltage.

【0004】3はインバータ回路であり、半導体スイッ
チ(トランジスタ)3a〜3fが3相ブリッジ接続され
ており、かつ各々のトランジスタに並列・逆方向でダイ
オードが接続されている。
Reference numeral 3 denotes an inverter circuit in which semiconductor switches (transistors) 3a to 3f are three-phase bridge-connected, and diodes are connected in parallel and in opposite directions to each transistor.

【0005】4は直流電動機であり、インバータ回路3
の出力により駆動される。5は前記直流電動機4の位置
検出信号を発生する位置検出回路であり、前記直流電動
機4の逆起電圧から位置を検出する。
Reference numeral 4 denotes a DC motor, which is an inverter circuit 3
Driven by the output of. Reference numeral 5 denotes a position detection circuit that generates a position detection signal of the DC motor 4, and detects the position from the counter electromotive voltage of the DC motor 4.

【0006】6は前記位置検出回路5の出力から前記イ
ンバータ回路3の半導体スイッチ3a〜3fを転流させ
る転流パルスを作り出す転流回路である。
Reference numeral 6 is a commutation circuit for producing commutation pulses for commutating the semiconductor switches 3a to 3f of the inverter circuit 3 from the output of the position detection circuit 5.

【0007】7は回転数指令手段であり、前記直流電動
機4の回転数指令信号を出力する。8は回転数検出手段
であり、前記位置検出回路5の位置検出信号を一定期間
カウントしたり、位置検出信号のパルス間隔を測定する
ことにより回転速度を検出する。
Reference numeral 7 is a rotation speed command means, which outputs a rotation speed command signal for the DC motor 4. Reference numeral 8 denotes a rotation speed detecting means, which detects the rotation speed by counting the position detection signal of the position detection circuit 5 for a certain period or measuring the pulse interval of the position detection signal.

【0008】9は比較器であり、回転数指令手段8の目
標回転数と、回転数検出手段9で検出された実際の回転
数の差から、両者が一致するように比較しデューティ値
の増減を出力する。
Reference numeral 9 denotes a comparator, which compares the target rotation speed of the rotation speed command means 8 and the actual rotation speed detected by the rotation speed detection means 9 so that they match each other, and increases or decreases the duty value. Is output.

【0009】10はデューティ制御手段であり、比較器
の出力よりONデューティ比を設定しチョッピング信号
を出力する。
Reference numeral 10 denotes a duty control means, which sets an ON duty ratio from the output of the comparator and outputs a chopping signal.

【0010】11はドライブ回路であり、転流回路から
の転流パルスと前記デューティ制御手段の出力のチョッ
ピング信号とを合成し、インバータ回路3の半導体スイ
ッチ3a〜3fをオン/オフさせる。
A drive circuit 11 combines the commutation pulse from the commutation circuit and the chopping signal output from the duty control means to turn on / off the semiconductor switches 3a to 3f of the inverter circuit 3.

【0011】図1中のTu+は上アームのU相半導体ス
イッチを、Tu−は下アームのU相半導体スイッチを意
味する。Tv+、Tv−等も同様である。また図2のス
イッチングパターンの波形ではHIレベルを半導体スイ
ッチONとしている。
In FIG. 1, Tu + means the U-phase semiconductor switch of the upper arm, and Tu- means the U-phase semiconductor switch of the lower arm. The same applies to Tv +, Tv-, and the like. In the waveform of the switching pattern shown in FIG. 2, the HI level is the semiconductor switch ON.

【0012】図2に示すとおり、下アーム(3d〜3f
のスイッチ)は120度通電制御、上アーム(3a〜3
cスイッチ)は、通常の120度通電制御に等幅PWM
制御(ONデューティ0〜100%)である。
As shown in FIG. 2, the lower arms (3d to 3f) are
Switch), 120 degree energization control, upper arm (3a-3
c switch) is a uniform width PWM for normal 120 degree energization control
Control (ON duty 0 to 100%).

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】直流電動機をインバー
タ装置にて駆動すると、高周波電流成分が直流電動機の
巻線と電動機シェル間に形成される浮遊容量を介してシ
ェルに洩れるが、この電流のことを漏洩電流と呼ぶ。
When a DC motor is driven by an inverter device, a high frequency current component leaks to the shell via stray capacitance formed between the winding of the DC motor and the motor shell. Is called leakage current.

【0014】このインバータ装置においては、漏洩電流
はシェルをアースしていれば問題ないが、図8に漏洩電
流特性を示すが、この特性によれば、デューティ比が5
0%のとき漏洩電流値が最大となる。
In this inverter device, there is no problem with the leakage current if the shell is grounded. The leakage current characteristic is shown in FIG. 8. According to this characteristic, the duty ratio is 5%.
When it is 0%, the leakage current value becomes maximum.

【0015】従って、デューティ50%付近では、漏洩
電流の設計に対してあまり裕度が得られていなかった。
Therefore, in the vicinity of the duty of 50%, the margin for designing the leakage current was not obtained so much.

【0016】漏洩電流を減少させるための方法は、電動
機の電気子巻線−シェル間の浮遊容量を低減させればよ
い。従って、電動機の巻線数や銅量を減らすことで漏洩
電流を低減する提案があった。
The method for reducing the leakage current is to reduce the stray capacitance between the armature winding and the shell of the electric motor. Therefore, there has been a proposal to reduce the leakage current by reducing the number of windings of the electric motor and the amount of copper.

【0017】しかしながら、電動機の効率低下を伴い、
電動機の駆動面から察すると適した改善法であるとはい
い難い。
However, as the efficiency of the electric motor decreases,
From the driving aspect of the electric motor, it cannot be said that this is a suitable improvement method.

【0018】本発明は、上記ような従来技術の欠点を除
き、インバータ装置の漏洩電流を比較的簡単に低減でき
るインバータ装置を提供するものである。
The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art, and provides an inverter device capable of relatively easily reducing the leakage current of the inverter device.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインバータ装置は、複数個の半導体スイッチ
及びダイオードをブリッジ結線したインバータ回路と、
インバータ回路により動作する直流電動機と、半導体ス
イッチのONデューティを制御し直流電動機の回転数を
制御するデューティ制御手段とから構成したものであ
る。
In order to achieve this object, an inverter device of the present invention comprises an inverter circuit in which a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected,
It is composed of a DC motor operated by an inverter circuit and a duty control means for controlling the ON duty of the semiconductor switch to control the rotation speed of the DC motor.

【0020】また、直流電動機の1回転以内で複数のO
Nデューティを組み合わせて運転する。
Further, a plurality of O's can be formed within one revolution of the DC motor.
Operates in combination with N duty.

【0021】また、ONデューティの比を40%から6
0%の間で使用しない。さらに、直流電動機の1回転中
の負荷トルクを検出するトルク検出手段と、この負荷ト
ルクに疑似的に一致するようONデューティを制御する
ものである。
Further, the ON duty ratio is changed from 40% to 6%.
Do not use between 0%. Further, the torque detection means for detecting the load torque during one rotation of the DC motor and the ON duty are controlled so as to be pseudo coincident with the load torque.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
複数個の半導体スイッチ及びダイオードをブリッジ結線
したインバータ回路と、前記インバータ回路により動作
する直流電動機と、前記半導体スイッチのONデューテ
ィを制御し前記直流電動機の回転数を制御するデューテ
ィ制御手段を備えたものであり、ONデューティ比を可
変することにより回転数を変化することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The invention according to claim 1 of the present invention is
An inverter circuit in which a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected, a DC motor operated by the inverter circuit, and duty control means for controlling the ON duty of the semiconductor switch to control the rotation speed of the DC motor Therefore, the rotation speed can be changed by changing the ON duty ratio.

【0023】請求項2記載の発明は、直流電動機の1回
転以内で複数のONデューティを組み合わせて運転する
ものであり、複数のONデューティの平均値を所望のO
Nデューティ値となるように制御できる。
According to a second aspect of the present invention, the DC motor is operated by combining a plurality of ON duties within one rotation, and an average value of the plurality of ON duties is set to a desired O value.
It can be controlled to have an N duty value.

【0024】請求項3記載の発明は、ONデューティの
比を40%から60%の間で使用しないよう制御するた
め、漏洩電流を低減できる。
According to the third aspect of the invention, since the ON duty ratio is controlled so as not to be used between 40% and 60%, the leakage current can be reduced.

【0025】請求項4記載の発明は、直流電動機の1回
転中の負荷トルクを検出するトルク検出手段を備え、こ
の負荷トルクに疑似的に一致するようONデューティを
制御するできるので、漏洩電流を低減できると共に、負
荷脈動を低減でき圧縮機等の振動を低減できる。 (実施の形態1)以下、本発明の実施の形態について、
図1から図3を用いて説明する。なお、従来と同一の構
成については、同一符号を付して詳細な説明を省略す
る。図1は第1の実施例でありインバータ装置の全体構
成図である。
According to a fourth aspect of the present invention, a torque detecting means for detecting the load torque during one rotation of the DC motor is provided, and the ON duty can be controlled so as to match the load torque in a pseudo manner. In addition to being able to reduce the load pulsation, it is possible to reduce the vibration of the compressor and the like. (Embodiment 1) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS. It should be noted that the same configurations as those of the related art are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 is a first embodiment and is an overall configuration diagram of an inverter device.

【0026】図1において12はデューティ演算器であ
り、デューティ制御手段10により得られたデューティ
値を数種類のデューティ比に区分し平均としてデューテ
ィ値を等しくし、ドライブ回路11にチョピング信号を
出力するものである。
In FIG. 1, reference numeral 12 denotes a duty calculator, which divides the duty value obtained by the duty control means 10 into several kinds of duty ratios, equalizes the duty values as an average, and outputs a chopping signal to the drive circuit 11. Is.

【0027】図2にデューティ50%時のU相上アーム
のスイッチング波形の一例を示す。V相、W相について
も同様である。図中aは、10%と90%に区分した
例、b、cは20%,30%と70%,80%に区分し
た例である。また、デューティ40%時の例も図3に示
す。
FIG. 2 shows an example of the switching waveform of the U-phase upper arm when the duty is 50%. The same applies to the V phase and the W phase. In the figure, a is an example divided into 10% and 90%, and b and c are examples divided into 20%, 30%, 70% and 80%. An example at a duty of 40% is also shown in FIG.

【0028】なお、0%、100%の設定をした場合
は、チョピング周波数(キャリア周波数)を1/2にし
た場合と同じである。
The setting of 0% and 100% is the same as the case of halving the chopping frequency (carrier frequency).

【0029】以上のように、本実施例は、ONデューテ
ィ比を漏洩電流の少ない0〜40%、60〜100%間
で設定しているため、漏洩電流を低減でき、設計に対し
て裕度を大きくすることができる。 (実施の形態2)次に、本発明による第2の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
As described above, in the present embodiment, since the ON duty ratio is set between 0% to 40% and 60% to 100% where the leak current is small, the leak current can be reduced and the design margin can be reduced. Can be increased. (Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0030】図4は本発明の第2実施例を示すインバー
タ装置の構成図。図5は直流電動機の1回転中の負荷変
動とデューティ比の特性を表している。
FIG. 4 is a block diagram of an inverter device showing a second embodiment of the present invention. FIG. 5 shows characteristics of load variation and duty ratio during one revolution of the DC motor.

【0031】図4において、13は電流母線より直流電
動機1回転中のトルクを検出するトルク検出回路であ
る。14はデューティ制御手段であり、トルク検出回路
13の出力と、目標回転数と実回転数との差から得られ
た信号を合成しデューティ演算器へ出力する。デューテ
ィ制御手段の出力を図5中に波線で、デューティ演算器
での出力を実線で示す。
In FIG. 4, 13 is a torque detection circuit for detecting the torque during one revolution of the DC motor from the current busbar. Reference numeral 14 denotes a duty control means, which combines the output of the torque detection circuit 13 and a signal obtained from the difference between the target rotation speed and the actual rotation speed and outputs the combined signal to the duty calculator. The output of the duty control means is shown by a wavy line in FIG. 5, and the output of the duty calculator is shown by a solid line.

【0032】デューティ演算器では、デューティ制御手
段からの出力を1回転中で配分しなおし、40〜60%
のデューティ比で使用しないようにする。図5のように
することにより、漏洩電流を低減できるとともに、負荷
トルク変動による振動も低減できる。
In the duty calculator, the output from the duty control means is redistributed in one rotation, and 40% to 60%.
Do not use with the duty ratio of. With the configuration shown in FIG. 5, it is possible to reduce the leakage current and also reduce the vibration due to the load torque fluctuation.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように本発明の直流電動機制御装
置は、漏洩電流を低減でき、漏洩電流にたいする設計の
裕度を大きくとることができ、また、負荷トルク変動に
よる振動も低減できる。
As described above, the DC motor control device of the present invention can reduce the leakage current, can increase the design margin for the leakage current, and can reduce the vibration due to the load torque fluctuation.

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

【図1】本発明の実施例1のインバータ装置の全体構成
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an inverter device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1のデューティ50%時のU相
のチョッピング信号を示すタイムチャート
FIG. 2 is a time chart showing a U-phase chopping signal at a duty of 50% according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1のデューティ40%時のチョ
ピング信号を示すタイムチャート
FIG. 3 is a time chart showing a chopping signal at a duty of 40% according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2のインバータ装置の全体構成
FIG. 4 is an overall configuration diagram of an inverter device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2の負荷トルクとデューティの
関係を示した特性図
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between load torque and duty according to the second embodiment of the present invention.

【図6】従来のインバータ装置の全体構成図FIG. 6 is an overall configuration diagram of a conventional inverter device.

【図7】従来の半導体スイッチのON/OFF波形を示
す特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing ON / OFF waveforms of a conventional semiconductor switch.

【図8】従来のインバータ装置の漏洩電流特性図FIG. 8 is a leakage current characteristic diagram of a conventional inverter device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 インバータ回路 4 直流電動機 10,14 デューティ制御手段 12 デューティ演算器 13 トルク検出器 3 Inverter Circuit 4 DC Motor 10, 14 Duty Control Means 12 Duty Calculator 13 Torque Detector

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数個の半導体スイッチ及びダイオード
をブリッジ結線したインバータ回路と、前記インバータ
回路により動作する直流電動機と、前記半導体スイッチ
のデューティ比を制御し前記直流電動機の回転数を制御
するデューティ制御手段を備え、前記直流電動機の1回
転以内でデューティ比の異なるデューティ値を複数種類
組み合わすことのできるデューティ演算器を備えたイン
バータ装置。
1. An inverter circuit in which a plurality of semiconductor switches and diodes are bridge-connected, a DC motor operated by the inverter circuit, and a duty control for controlling the duty ratio of the semiconductor switch to control the rotation speed of the DC motor. An inverter device comprising: a means, and a duty calculator capable of combining a plurality of types of duty values having different duty ratios within one rotation of the DC motor.
【請求項2】 デューティ演算器はデューティ比を40
%から60%の間で使用せず所望のデューティ値に対し
平均値が等しくなるよう複数種類のデューティ比に区分
してなる請求項1記載のインバータ装置。
2. The duty calculator has a duty ratio of 40.
The inverter device according to claim 1, wherein the inverter device is divided into a plurality of types of duty ratios so that the average value is equal to a desired duty value without being used in the range of 60% to 60%.
【請求項3】 直流電動機の1回転中の負荷トルクを検
出するトルク検出手段とデューティ演算器が、この負荷
トルクに疑似的に一致するようデューティ比を制御する
ことを特徴とする請求項1または2記載のインバータ装
置。
3. The torque detecting means for detecting the load torque during one revolution of the DC motor and the duty calculator control the duty ratio so that the load torque is pseudo coincident with the load torque. The inverter device according to 2.
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