KR101272450B1 - Control device of ac motor and refrigerating air conditioner using the same - Google Patents

Control device of ac motor and refrigerating air conditioner using the same Download PDF

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다쯔야 도이즈메
야스오 노또하라
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히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 교류 모터를 저부하 혹은 저속 영역에서 사용하는 등, 변조율이 낮은 경우에 있어서도, 직선 모선 전류를 정확하게 검출하고, 교류 모터를 고성능으로 구동하기 위한 것으로, 직류 전원과, 이 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와, 이 인버터에 구비되는 스위치 소자를 제어하는 인버터 제어 회로와, 상기 인버터에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출기와, 이 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 직류 모선 전류를 평활화하는 로우 패스 필터와, 이 로우 패스 필터에서 평활된 직류 모선 전류의 감쇠분을 보정하는 보정기를 구비하는 교류 모터의 제어 장치.The present invention precisely detects a linear bus current and drives an AC motor with high performance even when the modulation rate is low, such as when the AC motor is used in a low load or low speed region. In the inverter for converting the supplied DC power to AC power, the inverter control circuit for controlling the switch element included in the inverter, the DC bus current detector for detecting the DC bus current flowing through the inverter, the DC bus current detector A low pass filter for smoothing the detected direct current bus current and a compensator for correcting the attenuation of the direct current bus current smoothed by the low pass filter.

Description

교류 모터의 제어 장치 및 이것을 사용한 냉동 공조 장치{CONTROL DEVICE OF AC MOTOR AND REFRIGERATING AIR CONDITIONER USING THE SAME}CONTROL DEVICE OF AC MOTOR AND REFRIGERATING AIR CONDITIONER USING THE SAME}

본 발명은, 교류 모터의 제어 장치에 관한 것으로서, 특히, 인버터의 직류 모선 전류에 기초하여 모터 전류를 추정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control device for an AC motor, and more particularly, to a method for estimating a motor current based on a DC bus current of an inverter.

교류 모터에 흐르는 모터 전류를 정확하게 추정하고, 이것을 교류 모터의 제어에 사용할 수 있으면, 교류 모터를 보다 고성능으로 구동할 수 있다.If the motor current flowing through the AC motor can be accurately estimated and used for controlling the AC motor, the AC motor can be driven with higher performance.

특허 문헌 1에서는, 인버터의 직류 모선 전류로부터 2상분의 전류를 검출하고, 이 검출값에 기초하여 모터 전류를 추정한다. 이를 위해서는, 캐리어 1주기 내에서 2회 전류를 검출할 필요가 있어, 고속의 A/D 변환기를 필요로 한다.In patent document 1, the electric current of two phases is detected from the DC bus current of an inverter, and a motor current is estimated based on this detection value. To this end, it is necessary to detect the current twice within one carrier cycle, and a high speed A / D converter is required.

특허 문헌 2에서는, 2상분의 전류를 검출해야만 한다고 하는 특허 문헌 1과는 달리, 1상분의 검출값만으로 모터 전류를 추정할 수 있다. 단, 모터 전류를 1회 추정하기 위해서는, 소정의 기간에 있어서, 직류 모선 전류를 복수회 검출할 필요가 있어, 고속의 A/D 변환기를 필요로 하는 점은 개선되어 있지 않다.In Patent Literature 2, unlike Patent Literature 1 in which a current of two phases must be detected, the motor current can be estimated only by the detection value of one phase. However, in order to estimate the motor current once, it is necessary to detect the DC bus current a plurality of times in a predetermined period, and the need for a high speed A / D converter is not improved.

일본 특허 출원 공개 제2002-95263호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-95263 일본 특허 출원 공개 제2007-221999호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2007-221999

교류 모터를 저부하 혹은 저속 영역으로 구동하는 경우, 변조율을 낮게 하기 위해서, 인버터의 직류 모선 전류의 통전 기간을 짧게 한다. 직류 모선 전류의 통전 기간이 짧으면, 통전 기간 내에 직류 모선 전류를 복수회 검출하는 것이 곤란하기 때문에, 종래의 기술에서는, 직류 모선 전류의 검출에 오차가 발생하여, 모터 전류를 정확하게 추정할 수 없고, 교류 모터를 고성능으로 구동할 수 없다고 하는 문제가 발생한다.When the AC motor is driven in a low load or low speed region, in order to lower the modulation rate, the energization period of the DC bus current of the inverter is shortened. When the energization period of the DC bus current is short, it is difficult to detect the DC bus current multiple times within the energization period. In the conventional technique, an error occurs in the detection of the DC bus current, and the motor current cannot be accurately estimated. The problem that an AC motor cannot be driven with high performance arises.

본 발명의 목적은, 인버터의 통전 기간이 짧은 경우라도 직선 모선 전류를 정확하게 검출함으로써, 모터 전류를 정확하게 추정하여, 교류 모터를 고성능으로 구동하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of accurately estimating a motor current and driving an AC motor with high performance by accurately detecting a linear bus current even when the inverter has a short current duration.

직류 전원과, 이 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와, 이 인버터에 구비되는 스위치 소자를 제어하는 인버터 제어 회로와, 상기 인버터에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출기와, 이 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 직류 모선 전류를 평활화하는 로우 패스 필터와, 이 로우 패스 필터에서 평활된 직류 모선 전류의 감쇠분을 보정하는 보정기를 구비하는 교류 모터의 제어 장치. DC power supply, an inverter for converting DC power supplied from the DC power supply into AC power, an inverter control circuit for controlling switch elements included in the inverter, and a DC bus current detector for detecting a DC bus current flowing through the inverter And a low pass filter for smoothing the DC bus current detected by the DC bus current detector, and a compensator for correcting the attenuation of the DC bus current smoothed by the low pass filter.

본 발명에 의해, 변조율이 낮은 경우에 있어서도, 직선 모선 전류를 정확하게 검출할 수 있다. 이 때문에, 저부하 혹은 저속 영역에 있어서도 교류 모터를 고성능으로 구동할 수 있다.According to the present invention, even when the modulation rate is low, the linear bus line current can be detected accurately. For this reason, the AC motor can be driven with high performance even in a low load or low speed region.

도 1은 실시예 1의 제어 장치의 구성도.
도 2는 실시예 1의 제어 장치에 있어서의, 전압·전류 파형도.
도 3은 실시예 1의 제어 장치에 있어서의, 전압·전류의 각 성분을 도시하는 벡터도.
도 4는 실시예 1의 제어 장치에 있어서의, 논리적인 직류 모선 전류 IDC의 파형도.
도 5는 실시예 1의 제어 장치에 있어서의, 변조율이 낮은 경우의 직류 모선 전류의 파형도.
도 6은 실시예 1의 제어 장치에 있어서의, 변조율이 높은 경우의 직류 모선 전류의 파형도.
도 7은 실시예 3의 전류 검출상의 전환을 도시하는 파형도.
도 8은 실시예 4의 직류 모선 전류 검출의 추종성을 도시하는 파형도.
도 9는 실시예 5의 구성도.
도 10은 실시예 5의 필터 시정수를 전환한 경우의 직선 모선 전류의 파형도.
도 11은 실시예 6의 구성도.
1 is a configuration diagram of a control device of Embodiment 1. FIG.
Fig. 2 is a diagram of voltage and current waveforms in the control device of Example 1;
FIG. 3 is a vector diagram showing respective components of voltage and current in the control device of Example 1. FIG.
4 is a waveform diagram of a logical DC bus current IDC in the control device of Example 1. FIG.
5 is a waveform diagram of a DC bus current when the modulation rate is low in the control device of Example 1. FIG.
6 is a waveform diagram of a DC bus current when the modulation rate is high in the control device of Example 1. FIG.
FIG. 7 is a waveform diagram showing switching of current detection phase in Example 3. FIG.
8 is a waveform diagram showing the followability of DC bus current detection in Example 4. FIG.
9 is a schematic view of a fifth embodiment;
10 is a waveform diagram of linear busbar currents when the filter time constant of Example 5 is switched;
11 is a schematic view of a sixth embodiment;

이하, 도면을 사용해서 본 발명의 각 실시예를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, each Example of this invention is described using drawing.

[실시예 1]Example 1

도 1 내지 도 6을 사용해서 실시예 1의 제어 장치를 설명한다. 도 1에 있어서, 교류 모터(1)는, 인버터(2)로부터 인가되는 3상 교류 전류 Iu, Iv, Iw에 따른 토크를 출력한다. 인버터(2)는, 스위치 소자 Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn을 구비하고, 교류 모터(1)에 3상 교류 전압 Vu, Vv, Vw를 인가하고, 교류 전력을 공급한다. 직류 전원(3)은, 직류 전압 VDC를 인버터(2)에 인가하고, 직류 전력을 공급한다. 직류 모선 전류 검출기(4)는, 인버터(2)의 직류 모선 전류 IDC를 검출한다. 로우 패스 필터(5)는, 직류 모선 전류 검출기(4)의 검출값을 평활화한다. 보정기(6)는, 로우 패스 필터(5)에 의한 검출값의 감쇠분을 보정한다. 인버터 제어 회로(7)는, 스위치 소자 Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn의 온/오프를 제어한다. 또한, 인버터 제어 회로(7) 내의 PWM 신호 발생부(7a), 벡터 제어부(7b), 전류 추정부(7c)의 상세에 대해서는, 실시예 2에서 설명하는 것으로 한다.The control apparatus of Example 1 is demonstrated using FIGS. In FIG. 1, the AC motor 1 outputs torques corresponding to three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw applied from the inverter 2. The inverter 2 is provided with switch elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, and Swn. The inverter 2 applies three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw to the AC motor 1, and supplies AC power. The DC power supply 3 applies DC voltage VDC to the inverter 2, and supplies DC power. The DC bus current detector 4 detects the DC bus current IDC of the inverter 2. The low pass filter 5 smoothes the detection value of the direct current bus current detector 4. The corrector 6 corrects the attenuation of the detected value by the low pass filter 5. The inverter control circuit 7 controls on / off of the switch elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn. In addition, the detail of the PWM signal generation part 7a, the vector control part 7b, and the current estimation part 7c in the inverter control circuit 7 is demonstrated in Example 2. As shown in FIG.

인버터(2)는, (수학식 1)의 3상 교류 전압 Vu, Vv, Vw를 교류 모터(1)에 인가하고, 교류 모터(1)에는, (수학식 2)의 3상 교류 전류 Iu, Iv, Iw가 흐른다. (수학식 1)의 3상 교류 전압은, 도 2의 (a)에 도시되고, (수학식 2)의 3상 교류 전류는 도 2의 (b)에 도시된다.The inverter 2 applies the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw of Equation 1 to the AC motor 1, and the three-phase AC current Iu of Equation 2 is applied to the AC motor 1. Iv, Iw flow. The three-phase alternating voltage of (Equation 1) is shown in Fig. 2A, and the three-phase alternating current of Equation 2 is shown in Fig. 2B.

Figure 112011068784504-pat00001
Figure 112011068784504-pat00001

Figure 112011068784504-pat00002
Figure 112011068784504-pat00002

또한, 수학식 1, 수학식 2에 있어서, V1은 모터 전압, I1은 모터 전류, θv는 U축을 기준으로 하는 전압 위상, φ는 전압/ 전류 위상차이다.In Equations 1 and 2, V1 is a motor voltage, I1 is a motor current, θv is a voltage phase based on the U axis, and φ is a voltage / current phase difference.

다음에, 도 3을 사용하여, 전압 전류의 각 성분을 설명한다. 도 3에 있어서, U축은 교류 모터(1)의 고정자의 U상 코일 방향을 나타낸다. 모터 전압 V1, 모터 전류 I1의 U축 방향의 성분을, 각각 U상 전압 Vu, U상 전류 Iu로 한다. 마찬가지로, 도 3에서는 생략하지만, V축 방향의 성분을, V상 전압 Vv, V상 전류 Iv로 하고, W축 방향의 성분을, W상 전압 Vw, W상 전류 Iw로 한다. 또한, 모터 전류 I1의 모터 전압 V1 방향의 성분을 유효 전류 Ia로 하고, 그것과 직교하는 성분을 무효 전류 Ir로 한다.Next, each component of voltage current is demonstrated using FIG. In FIG. 3, the U axis | shaft shows the U phase coil direction of the stator of the AC motor 1. As shown in FIG. The components in the U-axis direction of the motor voltage V1 and the motor current I1 are defined as the U phase voltage Vu and the U phase current Iu, respectively. Similarly, although abbreviate | omitted in FIG. 3, the component of a V-axis direction is made into V phase voltage Vv and V phase current Iv, and the component of a W-axis direction is made into W phase voltage Vw and W phase current Iw. In addition, the component of the motor voltage V1 direction of the motor current I1 is made into the effective current Ia, and the component orthogonal to it is made into the reactive current Ir.

직류 모선 전류 검출기(4)는, 3상 교류 전류 Iu, Iv, Iw 중 어느 하나를 직류 모선 전류 IDC로서 검출한다. 3상 교류 전류 중 어느 것이 검출될지는, 스위치 소자 Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn의 온/오프의 조합에 의존한다. 도 4를 사용하여, 스위치 소자의 온/오프의 조합과 직류 모선 전류 IDC의 이론상의 파형의 관계를 상세하게 설명한다.The direct current bus current detector 4 detects any one of the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw as the direct current bus current IDC. Which of the three-phase alternating currents is detected depends on a combination of on / off of the switch elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn. 4, the relationship between the on / off combination of the switch element and the theoretical waveform of the DC bus current IDC will be described in detail.

도 4의 (a)는, 캐리어 주기 Tc의 캐리어 신호이다. 여기서는, 캐리어 신호로서 삼각파를 사용한 예를 도시하지만, 거파를 사용해도 된다.4A is a carrier signal of a carrier period Tc. Here, an example in which a triangular wave is used as a carrier signal is shown, but a high wave may be used.

인버터 제어 회로(7)는, 캐리어 신호와 3상 교류 전압의 지령값 Vu*, Vv*, Vw*을 비교하여, 스위치 소자 Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn의 온/오프를 결정한다.The inverter control circuit 7 compares the carrier signals with the command values Vu *, Vv *, Vw * of the three-phase AC voltage, and determines on / off of the switch elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn. .

도 4의 (b)의 Su의 해칭은, 캐리어 신호가 Vu* 이하가 되는 기간에 상당하고, 스위치 소자 Sup를 온으로 하는 기간을 나타낸다. 마찬가지로, 도 4의 (c)의 Sv의 해칭은, 캐리어 신호가 Vv* 이하가 되는 기간에 상당하고, 스위치 소자 Svp를 온으로 하는 기간을 나타내고, 도 4의 (d)의 Sw의 해칭은, 캐리어 신호가 Vw* 이하가 되는 기간에 상당하고, 스위치 소자 Swp를 온으로 하는 기간을 나타낸다.Hatching of Su in FIG. 4B corresponds to a period in which the carrier signal becomes Vu * or less, and represents a period in which the switch element Sup is turned on. Similarly, hatching of Sv in FIG. 4C corresponds to a period during which the carrier signal becomes Vv * or less, and indicates a period in which the switch element Svp is turned on. Hatching of Sw in FIG. 4D is It corresponds to a period during which the carrier signal becomes Vw * or less, and represents a period in which the switch element Swp is turned on.

도 1에 도시하는 스위치 소자 Sup와 Sun은, 각각 상보적으로 동작하고, 한쪽이 온일 때, 다른 쪽은 오프이다. 마찬가지로, 스위치 소자 Svp와 Svn, Swp와 Swn도 상보적으로 동작하고, 한쪽이 온일 때, 다른 쪽은 오프이다. 단, 인버터(2)의 단락 방지를 위해, 양자가 오프가 되는 데드 타임을 설정해도 된다.The switch elements Sup and Sun shown in FIG. 1 operate complementarily, respectively, and when one is on, the other is off. Similarly, the switch elements Svp and Svn, Swp and Swn also operate complementarily, and when one is on, the other is off. However, in order to prevent the short circuit of the inverter 2, you may set the dead time which turns off both.

도 4에 도시하는 바와 같이, Sup, Svp, Swp의 모두가 온일 때와 모두가 오프일 때에는, 직류 모선 전류 IDC는 흐르지 않는다. 한편, Sup만 온이 되는 기간 Tu에서는, U상 전류 Iu가 순방향으로 흐르고, Sup와 Svp가 온이 되는 기간 Tw에서는, W상 전류 Iw가 역방향으로 흐른다. 이 결과, 논리적으로는, 도 4의 (e)에 도시하는 직류 모선 전류 IDC가 얻어진다.As shown in Fig. 4, when all of Sup, Svp, and Swp are on and all are off, the DC bus current IDC does not flow. On the other hand, in the period Tu in which only Sup is on, the U-phase current Iu flows in the forward direction, and in the period Tw in which Sup and Svp are on, the W-phase current Iw flows in the reverse direction. As a result, logically, the DC bus current IDC shown in Fig. 4E is obtained.

다음에, 도 4의 (e)를 사용하여, 직류 모선 전류 검출기(4)에 의한 직류 모선 전류 IDC의 검출 방법을 구체적으로 설명한다. 직류 모선 전류 검출기(4)는, 캐리어 신호 하행 시의 Sup 온으로부터 Ts 후의 타이밍 A에 있어서, U상 전류 Iu를 검출한다. Ts 를 설정하는 이유에 대해서는 후술한다. 또한, 여기서 나타낸 예 대신에, 캐리어 신호 상행 시의 타이밍 B에 있어서 U상 전류를 검출해도 되고, W상 전류 Iw를 검출해도 된다.Next, the detection method of the DC bus current IDC by the DC bus current detector 4 is demonstrated concretely using FIG.4 (e). The DC bus current detector 4 detects the U-phase current Iu at timing A after Ts from Sup on when the carrier signal descends. The reason for setting Ts will be described later. In addition, instead of the example shown here, the U phase current may be detected at the timing B at the time of carrier signal up, and the W phase current Iw may be detected.

다음에, 도 5, 도 6을 사용하여, 실제로 관측되는 직류 모선 전류 IDC를 검출하는 예를 설명한다. 또한, 도 5는, 변조율이 낮고 기간 Tu가 짧은 경우의 직류 모선 전류 IDC의 파형도이며, 도 6은, 변조율이 높고 기간 Tu가 긴 경우의 직류 모선 전류 IDC의 파형도이다.Next, an example of detecting the DC bus current IDC actually observed will be described with reference to FIGS. 5 and 6. 5 is a waveform diagram of the DC bus current IDC when the modulation rate is low and the period Tu is short, and FIG. 6 is a waveform diagram of the DC bus current IDC when the modulation rate is high and the period Tu is long.

우선, 변조율이 낮은 경우에 대해서, 도 5를 사용해서 설명한다. 스위치 소자에 지연이나 비선형 특성이 있는 실제의 회로에서는, 직류 모선 전류 IDC의 파형은, 도 4의 (e)에서 도시한 이상적인 형상으로는 되지 않고, 도 5의 (b)의 실선으로 나타내는 바와 같이 맥동한다. 이 때문에, U상 전류 Iu를 정확하게 검출하기 위해서는, 맥동이 수습되고나서 전류 검출할 필요가 있다. 그러나, 변조율이 낮은 경우, 3상 전압 Vu, Vv, Vw가 제로 근방에 있기 때문에 기간 Tu가 짧고, 링잉이 수습되기 전에 다음의 스위칭이 행하여져, U상 전류 Iu를 정확하게 검출할 수 없다.First, the case where the modulation rate is low is demonstrated using FIG. In an actual circuit having a delay or nonlinear characteristic in the switch element, the waveform of the DC bus current IDC does not become the ideal shape shown in FIG. 4E, but is represented by the solid line in FIG. 5B. Pulsating. For this reason, in order to detect U phase current Iu correctly, it is necessary to detect a current after a pulsation is settled. However, when the modulation rate is low, the period Tu is short because the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw are near zero, and the next switching is performed before ringing is settled, so that the U-phase current Iu cannot be detected accurately.

그래서, 본 실시예에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 직류 모선 전류 검출기(4)의 후단에, (수학식 3)에 나타내는 특성을 가진 로우 패스 필터(5)를 설치했다. 여기서, (수학식 3)에 있어서, Tf는 시정수이다. (수학식 3)의 특성의 로우 패스 필터(5)를 사용함으로써, 실선으로 나타낸 직류 모선 전류 IDC는 점선으로 나타내는 필터 값 IDC'로 평활화된다. 또한, (수학식 3)에 나타내는 로우 패스 필터(5)의 특성은 일례이며, 보다 고차의 로우 패스 필터이어도 된다.Therefore, in the present embodiment, as shown in Fig. 1, the low pass filter 5 having the characteristic shown in (Equation 3) is provided at the rear end of the DC bus line current detector 4. Here, in (Equation 3), Tf is a time constant. By using the low pass filter 5 having the characteristic (Equation 3), the DC bus current IDC shown by the solid line is smoothed to the filter value IDC 'indicated by the dotted line. In addition, the characteristic of the low pass filter 5 shown by Formula (3) is an example, and a higher order low pass filter may be sufficient as it.

Figure 112011068784504-pat00003
Figure 112011068784504-pat00003

도 5와 같이 변조율이 낮은 경우, 캐리어 주기 Tc에 대하여 기간 Tu가 짧기 때문에, 맥동이 조기에 수렴하고, 직류 모선 전류 IDC의 파형이 상승되는 타이밍인 타이밍 C에 있어서의 필터값 IDC'를 제로로 근사할 수 있다. 또한, 타이밍 C는, 이상적으로는, 도 4에 있어서의, 캐리어 신호 하강 시의 Sup의 온 시이다. 이때, U상 전류 Iu의 검출값 Iu'는 (수학식 4)에서 구할 수 있다.When the modulation rate is low as shown in Fig. 5, since the period Tu is short with respect to the carrier period Tc, the pulsation converges early and the filter value IDC 'at timing C which is the timing at which the waveform of the DC bus current IDC rises is zero. Can be approximated by Moreover, timing C is ideally the time of Sup at the time of carrier signal falling in FIG. At this time, the detection value Iu 'of the U-phase current Iu can be obtained from Equation (4).

Figure 112011068784504-pat00004
Figure 112011068784504-pat00004

또한, (수학식 4)의 보정 계수 ε는 (수학식 5)이다. In addition, the correction coefficient epsilon of (4) is (5).

Figure 112011068784504-pat00005
Figure 112011068784504-pat00005

다음에, 변조율이 높은 경우에 대해서 도 6을 사용해서 설명한다. 도 5에서는, 타이밍 C에 있어서의 필터값 IDC'를 제로로 근사할 수 있었지만, 도 6에서는, 캐리어 주기 Tc에 대하여 기간 Tu가 길기 때문에, 타이밍 C에 있어서도 맥동은 수렴하지 않고, 필터값 IDC'도 제로로 수렴하지 않는다. 이 경우, 타이밍 C에 있어서의 필터값 IDC'를 제로로 근사하지 않고 정확하게 연산하는 것이 바람직하다.Next, the case where the modulation rate is high is demonstrated using FIG. In FIG. 5, the filter value IDC 'at timing C can be approximated to zero. In FIG. 6, since the period Tu is long with respect to the carrier period Tc, the pulsation does not converge even at timing C, and the filter value IDC' Do not converge to zero. In this case, it is preferable to accurately calculate the filter value IDC 'at timing C without approximating to zero.

그래서, 본 실시예에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 로우 패스 필터(5)의 후단에 보정기(6)를 설치했다. 보정기(6)는, (수학식 4)에 보정 계수 ε를 대입하고, U 상 전류 검출값 Iu'로부터 U상 전류 Iu를 역산한다. 이에 의해, 로우 패스 필터(5)의 감쇠분을 보정할 수 있다. 인버터 제어 회로(7)는, 이와 같이 하여 얻어진 3상 교류 전류 Iu, Iv, Iw에 기초하여 스위치 소자 Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn의 온/오프를 제어하므로, 교류 모터(1)를 안정하게 구동할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the corrector 6 is provided at the rear end of the low pass filter 5. The corrector 6 substitutes the correction coefficient ε into (Equation 4) and inverts the U-phase current Iu from the U-phase current detection value Iu '. Thereby, the attenuation of the low pass filter 5 can be corrected. The inverter control circuit 7 controls the on / off of the switch elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn based on the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw thus obtained, so that the AC motor 1 Can be driven stably.

이상에서 설명한 바와 같이, 로우 패스 필터(5) 및 보정기(6)를 사용한 본 실시예의 구성에 의해, 변조율이 낮은 경우든 높은 경우든 모두 정확하게 전류를 검출할 수 있다. 이 때문에, 저부하 혹은 저속 영역에 있어서도 교류 모터(1)를 고성능으로 구동할 수 있고, 구동 범위를 와이드 레인지화할 수 있다. As described above, according to the configuration of the present embodiment using the low pass filter 5 and the compensator 6, it is possible to accurately detect the current whether the modulation rate is low or high. Therefore, the AC motor 1 can be driven with high performance even in a low load or low speed region, and the driving range can be wide ranged.

[실시예 2][Example 2]

도 1을 사용해서 실시예 2를 설명한다. 또한, 실시예 1와 동등한 점에 대해서는 설명을 생략하는 것으로 한다.Example 2 is demonstrated using FIG. In addition, description about the point equivalent to Example 1 is abbreviate | omitted.

본 실시예는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 인버터 제어 회로(7) 내에, PWM 신호 발생부(7a), 벡터 제어부(7b), 전류 추정부(7c)를 구비하고, 이들에 의해, 모터 전류 I1을 추정하고, 교류 모터(1)를 벡터 제어하는 것이다. 이하, 각각에 대해 상세하게 설명한다.As shown in FIG. 1, the present embodiment includes a PWM signal generator 7a, a vector controller 7b, and a current estimator 7c in the inverter control circuit 7. The current I1 is estimated and vector control of the AC motor 1 is performed. Hereinafter, each will be described in detail.

전류 추정부(7c)는, 보정기(6)로부터의 출력에 기초하여, 도 3에서 설명한 무효 전류 Ir 및 유효 전류 Ia를 추정하고, 모터 전류 I1의 진폭 및 위상을 추정하는 것이다. 이 추정 원리를 이하에 서술한다.The current estimating unit 7c estimates the reactive current Ir and the effective current Ia described in FIG. 3 based on the output from the corrector 6, and estimates the amplitude and phase of the motor current I1. This estimation principle is described below.

도 3로부터 명확한 바와 같이, 무효 전류 Ir 및 유효 전류 Ia는, 각각 (수학식 6), (수학식 7)로 나타낸다.As is clear from Fig. 3, the reactive current Ir and the effective current Ia are represented by the equations (6) and (7), respectively.

Figure 112011068784504-pat00006
Figure 112011068784504-pat00006

Figure 112011068784504-pat00007
Figure 112011068784504-pat00007

(수학식 2)에 (수학식 6), (수학식 7)을 대입하면, (수학식 8)을 얻는다.Substituting Equation 6 and Equation 7 into Equation 2, Equation 8 is obtained.

Figure 112011068784504-pat00008
Figure 112011068784504-pat00008

또한, (수학식 4)로 나타내는 U상 전류 검출값 Iu'를, 도 2에 도시하는 구간 Q1(θv1≤θv≤θv2)로 적분하고, (수학식 9)의 적분값 S1을 구한다. 마찬가지로, Q2(θv2≤θv≤θv3)로 적분하고, (수학식 10)의 적분값 S2를 구한다.In addition, the U-phase current detection value Iu 'represented by (Equation 4) is integrated into the period Q1 (θv1 ≦ θv ≦ θv2) shown in FIG. 2, and the integral value S1 of Equation 9 is obtained. Similarly, it integrates with Q2 ((theta) v2 <= (theta) v <= (theta) v3), and the integral value S2 of (10) is calculated | required.

Figure 112011068784504-pat00009
Figure 112011068784504-pat00009

Figure 112011068784504-pat00010
Figure 112011068784504-pat00010

(수학식 4), (수학식 8)을 (수학식 9), (수학식 10)에 대입하면, (수학식 11), (수학식 12)을 얻는다.Substituting (Equation 4) and (Equation 8) into (Equation 9) and (Equation 10), (Equation 11) and (Equation 12) are obtained.

Figure 112011068784504-pat00011
Figure 112011068784504-pat00011

Figure 112011068784504-pat00012
Figure 112011068784504-pat00012

또한, (수학식 11) 중의 kr1, Δkr1, ka1, Δka1은 (수학식 13)으로 정의되며, (수학식 12) 중의 kr2, Δkr2, ka2, Δka2는 (수학식 14)로 정의된다.In addition, k r1 , Δk r1 , k a1 , and Δk a1 in Equation 11 are defined by Equation 13, and k r2 , Δk r2 , k a2 , Δk a2 in Equation 12 are represented by Equation (Equation 12): 14).

Figure 112011068784504-pat00013
Figure 112011068784504-pat00013

Figure 112011068784504-pat00014
Figure 112011068784504-pat00014

그리고, (수학식 11), (수학식 12)에 의해 (수학식 15)를 얻는다. And (Equation 11) and (Equation 12) obtain (Equation 15).

Figure 112011068784504-pat00015
Figure 112011068784504-pat00015

전류 추정부(7c)는, 이상에서 구한 (수학식 15)로부터, 무효 전류 Ir 및 유효 전류 Ia를 추정할 수 있다. 또한, (수학식 15)의 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2는, 로우 패스 필터(5)에 의한 직류 모선 전류 IDC의 감쇠분에 상당하는 것이며, 보정기(6)는, 감쇠의 영향을 보정하기 위해서, 미리 기억된, 혹은, (수학식 13), (수학식 14)를 사용해서 연산한 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2를 사용하여, 직류 모선 전류 IDC를 보정한다.The current estimating unit 7c can estimate the reactive current Ir and the effective current Ia from Equation 15 obtained above. In addition, the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 in Equation 15 correspond to the attenuation of the DC bus current IDC by the low pass filter 5, and the compensator 6 determines the attenuation. In order to correct the influence, the DC bus current IDC is corrected using coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , Δk a2 stored in advance or calculated using (Equation 13) and (Equation 14). do.

또한, 이상에서는 연속하는 구간 Q1, Q2의 U상 전류 검출값 Iu' 적분값을 사용하는 예를 설명했지만, 연속하지 않는 구간 Q1, Q2의 적분값을 구해도 되고, 이와 같이 하여 전류 추정을 행하는 경우에는, 연산 처리를 행하는 타이밍을 분산시킬 수 있고, 연산 부하의 집중을 방지할 수 있다. 또한, 3개 이상의 구간 Q1, Q2, …, Qn의 적분값을 구해도 되고, 보다 많은 적분값을 사용해서 전류 추정을 행함으로써, 노이즈가 혼입된 경우라도 적합한 전류 추정을 행할 수 있다. 이들 방법으로 전류 추정을 행하는 경우에는, 수학식 13, 수학식 14의 적분 구간을 실제로 전류 검출한 구간으로 변경하는 것만으로 대응할 수 있다.In addition, although the example using the U phase current detection value Iu 'integrated value of the continuous sections Q1 and Q2 was demonstrated above, you may calculate the integrated value of the non-continuous sections Q1 and Q2, and perform current estimation in this way. In this way, the timing for performing the calculation process can be distributed, and the concentration of the calculation load can be prevented. Further, three or more sections Q1, Q2,... The integrated value of Qn may be obtained, and the current can be estimated using more integrated values, so that suitable current estimation can be performed even when noise is mixed. In the case where current estimation is performed by these methods, it is possible to respond simply by changing the integration section of Equations 13 and 14 to the section where the current is actually detected.

전류 추정부(7c)의 후단에 설치되는 벡터 제어부(7b)는, 벡터 제어에 기초하여, 모터 전류 I1의 진폭 및 위상으로부터 전압 지령 Vu*, Vv*, Vw*을 연산한다. PWM 신호 발생부(7a), 벡터 제어부(7b)로부터의 전압 지령 Vu*, Vv*, Vw*에 기초하여, 스위칭 소자 Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn의 제어 신호를 출력한다. 이에 의해, 인버터(2)가 PWM 제어되고, 교류 모터(1)가 구동된다.The vector control unit 7b provided at the rear end of the current estimation unit 7c calculates the voltage commands Vu *, Vv *, Vw * from the amplitude and phase of the motor current I1 based on the vector control. The control signals of the switching elements Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, and Swn are output based on the voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * from the PWM signal generator 7a and the vector controller 7b. As a result, the inverter 2 is PWM controlled, and the AC motor 1 is driven.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 구성에 따르면, 로우 패스 필터(5)에 의한 직류 모선 전류 IDC의 감쇠분을 보정하고, 무효 전류 Ir 및 유효 전류 Ia를 추정할 수 있다. 이에 의해, 로우 패스 필터(5)에 의한 감쇠를 보정하지 않는 구성에 비해, 교류 모터(1)를 고성능으로 구동할 수 있다.As described above, according to the configuration of the present embodiment, the attenuation of the DC bus current IDC by the low pass filter 5 can be corrected, and the reactive current Ir and the effective current Ia can be estimated. Thereby, the AC motor 1 can be driven with high performance compared with the structure which does not correct the attenuation by the low pass filter 5.

[실시예 3][Example 3]

도 7을 사용해서 실시예 3을 설명한다. 또한, 실시예 2와 동등한 점에 대해서는 설명을 생략하는 것으로 한다.Example 3 is demonstrated using FIG. In addition, description about the point equivalent to Example 2 is abbreviate | omitted.

(수학식 13), (수학식 14)로부터 알 수 있는 바와 같이, 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2는, 도 2에서 도시한 전압 위상 θv1, θv2, θv3에 의존한다. 전압 위상 θv는 교류 모터(1)의 구동과 함께 진행되기 때문에, 전류 추정마다 (수학식 13), (수학식 14)를 사용해서 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2를 재계산하는 경우에는, 보정기(6)에 큰 연산 부하가 걸리게 된다. 또한, 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2를 미리 기억해 두는 경우에는, 보정기(6)는 모든 계수를 기억한 대용량의 메모리를 구비해야만 한다.As can be seen from (Equation 13) and (Equation 14), the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 depend on the voltage phases θv1, θv2 and θv3 shown in FIG. 2. Since the voltage phase θv advances with the drive of the AC motor 1, the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , Δk a2 are recalculated using (Equation 13) and (Equation 14) for each current estimation. In this case, a large computational load is applied to the compensator 6. In the case where coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 are stored in advance, the compensator 6 must include a large capacity memory that stores all coefficients.

그래서, 본 실시예는, (수학식 15)의 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2를 통일하고, 보정기(6)의 연산 부하 혹은 기억 용량을 저감시키는 것이다.Therefore, the present embodiment unifies the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 of Equation (15) to reduce the computational load or the storage capacity of the corrector 6.

계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2를 통일하기 위해서는, 전류 검출값이 주기성을 갖고, 이것에 동기해서 전류 추정하면 된다. 전압 위상 θv에 따라서 검출하는 전류상을 적절하게 전환하면, 전류 검출값은 주기성을 갖는다. In order to unify the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 , the current detection value has periodicity, and the current estimation may be performed in synchronization with this. When the current phase to be detected is appropriately switched in accordance with the voltage phase θv, the current detection value has a periodicity.

표 1에 나타내는 바와 같이 전류 검출상을 전환하는 경우에 대해서 설명한다. 여기서, -U는, U상 전류 검출값 Iu'의 정부를 반대로 한 -Iu'를 검출하는 것을 나타낸다. V상 및 W상에 관해서도 마찬가지이다. 또한, 표 1은 본 실시예의 일 형태로서, 전류 검출값이 주기성을 갖고, 이것에 동기해서 전류 추정할 수 있는 경우에는, 표 1에 나타내는 예 대신에, 여러 가지의 구간, 전압 위상, 검출상의 조합을 사용할 수 있다.As shown in Table 1, the case where the current detection phase is switched will be described. Here, -U denotes detecting -Iu 'in which the negative phase of the U-phase current detection value Iu' is reversed. The same applies to the V phase and the W phase. In addition, Table 1 shows one embodiment of the present embodiment, in which, when the current detection value has periodicity and current can be estimated in synchronization with this, instead of the example shown in Table 1, various sections, voltage phases, and detection phases are used. Combinations may be used.

Figure 112011068784504-pat00016
Figure 112011068784504-pat00016

이때의 전류 검출값을 도 7에 실선으로 나타낸다. 전류 검출값은 주기성을 갖고, 예를 들어, 구간 D에 있어서 U상을 검출하는 것은, 구간 C에 있어서 -V상을 검출하는 것과 동일하다. 다른 구간에 있어서도 마찬가지이며, 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2는, 어느 하나의 구간에 기초하여 연산하면 된다.The current detection value at this time is shown by the solid line in FIG. The current detection value has periodicity, for example, detecting the U phase in the section D is the same as detecting the -V phase in the section C. FIG. The same applies to other sections, and the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 may be calculated based on any one of the sections.

이상에서 설명한 본 실시예에서는, 계수 Δkr1, Δkr2, Δka1, Δka2를 통일할 수 있기 때문에, 전류 추정부(7c)의 연산 부하가 작아지는 효과도 얻어진다.In the present embodiment described above, the coefficients Δk r1 , Δk r2 , Δk a1 , and Δk a2 can be unified, so that the calculation load of the current estimation unit 7c is also reduced.

[실시예 4]Example 4

도 8을 사용해서 실시예 4를 설명한다. 또한, 이미 설명한 실시예와 동등한 점에 대해서는 설명을 생략하는 것으로 한다.Example 4 is demonstrated using FIG. In addition, description is abbreviate | omitted about the point equivalent to the Example demonstrated previously.

일반적으로, 시정수 Tf가 클수록, 직선 모선 전류 IDC에 대한 필터값 IDC'의 응답은 저하한다. 이때, 실제의 전류에 대한 전류 추정값의 응답이 저하하고, 교류 모터(1)의 제어도 열화하게 된다.In general, the larger the time constant Tf, the lower the response of the filter value IDC 'to the linear bus line current IDC is. At this time, the response of the current estimated value to the actual current decreases, and the control of the AC motor 1 also deteriorates.

그래서, 본 실시예에서는, 필터값 IDC'가 직선 모선 전류 IDC를 충분한 응답 속도로 추종하도록, (수학식 3)의 시정수 Tf를 캐리어 주기 Tc와의 관계로 규정함으로써, 제어 응답성의 저하를 방지한다.Thus, in the present embodiment, the filter constant IDC 'defines the time constant Tf of (Equation 3) in relation to the carrier period Tc so that the linear bus current IDC follows a sufficient response speed, thereby preventing deterioration in control responsiveness. .

도 8에 직류 모선 전류 IDC 및 IDC'의 파형도를 도시한다. 필터값 IDC'는 캐리어 주기 Tc마다 1회 검출된다고 가정한다. 여기서 IDC0은 직류 모선 전류 IDC의 정격값을 나타내고, 직류 모선 전류 IDC는 정격값 IDC0 이하로 한다. 또한, 어떤 통전 기간에서의 필터값 IDC'의 검출값을 IDC1, 다음의 통전 기간 직전의 필터값 IDC'를 IDC2로 한다. IDCm은 직류 모선 전류 검출기(4)의 최소 분해능을 나타내고, 필터값 IDC'가 IDCm 이하인 경우, 제로가 검출되는 것으로 한다.8 shows waveform diagrams of the DC bus currents IDC and IDC '. It is assumed that the filter value IDC 'is detected once per carrier period Tc. Here, IDC0 represents the rated value of the DC bus current IDC, and DC bus current IDC is set to the rated value IDC0 or less. In addition, let IDC1 detect the filter value IDC 'in a certain energization period, and let IDC2 filter value IDC' immediately before the next energization period. IDCm represents the minimum resolution of the DC bus current detector 4, and zero is detected when the filter value IDC 'is equal to or less than IDCm.

이때, 캐리어 주기 Tc 이내에 필터값 IDC'가 정격값 IDC0으로부터 최소 분해능 IDCm 이하까지 변동할 수 있으면, 로우 패스 필터(5)의 지연은 무시할 수 있다. 이 조건은, (수학식 16)으로 표시된다.At this time, if the filter value IDC 'can vary from the rated value IDC0 to less than the minimum resolution IDCm within the carrier period Tc, the delay of the low pass filter 5 can be ignored. This condition is represented by (16).

Figure 112011068784504-pat00017
Figure 112011068784504-pat00017

여기서 IDC1과 IDC2에 관해서, (수학식 17)이 성립한다.Here, with respect to IDC1 and IDC2, (Equation 17) holds.

Figure 112011068784504-pat00018
Figure 112011068784504-pat00018

(수학식 16), (수학식 17)로부터 (수학식 18)을 얻는다.(Equation 18) is obtained from (Equation 16) and (Equation 17).

Figure 112011068784504-pat00019
Figure 112011068784504-pat00019

본 실시예에서는 (수학식 18)을 만족하는 시정수 Tf를 사용함으로써, 충분한 응답 속도의 필터값 IDC'를 얻을 수 있고, 이 필터값 IDC'에 기초하여 교류 모터(1)를 제어하므로, 교류 모터(1)의 제어 응답성의 저하를 방지할 수 있다. In this embodiment, by using the time constant Tf satisfying Equation (18), a filter value IDC 'having a sufficient response speed can be obtained, and the AC motor 1 is controlled based on this filter value IDC'. The fall of the control responsiveness of the motor 1 can be prevented.

[실시예 5][Example 5]

도 9, 도 10을 사용해서 실시예 5를 설명한다. 또한, 이미 설명한 실시예와 동등한 점에 있어서는 설명을 생략하는 것으로 한다.Example 5 is demonstrated using FIG. 9, FIG. In addition, description is abbreviate | omitted in the point equivalent to the Example demonstrated previously.

본 실시예에서는, 인버터(2)의 변조율에 따라서 시정수 Tf를 조정함으로써, 전류 추정의 정밀도를 향상시킨다.In this embodiment, the accuracy of current estimation is improved by adjusting the time constant Tf in accordance with the modulation rate of the inverter 2.

도 9는, 실시예 5에서 사용되는 로우 패스 필터(5)의 구성도이다. 여기에 도시하는 바와 같이, 로우 패스 필터(5)는 복수의 로우 패스 필터(5a, 5b, 5c)를 내장하고 있고, 멀티플렉서(5d)에 의해, 사용하는 로우 패스 필터를 전환할 수 있다. 로우 패스 필터(5a)는, 소정의 저항과 콘덴서를 조합하여 소정의 시정수의 필터를 구성하고 있다. 다른 로우 패스 필터(5b, 5c)도 마찬가지의 구성이지만, 각각 다른 시정수의 필터를 구성하도록, 저항, 콘덴서가 선택된다. 여기서는, 로우 패스 필터(5a, 5b, 5c)의 순서대로 시정수가 작아지는 것으로 한다.9 is a configuration diagram of the low pass filter 5 used in the fifth embodiment. As shown here, the low pass filter 5 incorporates a plurality of low pass filters 5a, 5b, and 5c, and the multiplexer 5d can switch the low pass filter to be used. The low pass filter 5a combines a predetermined resistor and a capacitor to form a filter having a predetermined time constant. The other low pass filters 5b and 5c have the same configuration, but resistors and capacitors are selected to form filters having different time constants, respectively. In this case, it is assumed that the time constant decreases in the order of the low pass filters 5a, 5b, 5c.

도 4에서 설명한 기간 Tu는, 변조율이 높을수록 길어지고, 로우 패스 필터(5)에 의해 직류 모선 전류 IDC를 평활화할 필요가 없어진다. 그래서, 도 10에 도시하는 바와 같이, 변조율이 높을수록 시정수 Tf를 작게 하도록 멀티플렉서(5d)를 전환한다. 이에 의해, 변조율이 가장 높을 때에는 로우 패스 필터(5a)를 사용하고, 변조율이 가장 작을 때에는 로우 패스 필터(5c)를 사용하는 등, 변조율에 따른 적절한 필터를 사용함으로써, 전류 추정의 점도를 향상시킬 수 있다.The period Tu described in FIG. 4 becomes longer as the modulation rate is higher, and the low pass filter 5 eliminates the need for smoothing the DC bus current IDC. Therefore, as shown in Fig. 10, the multiplexer 5d is switched so that the time constant Tf becomes smaller as the modulation rate is higher. Accordingly, the viscosity of the current estimation can be achieved by using a low pass filter 5a when the modulation rate is the highest and a low pass filter 5c when the modulation rate is the smallest. Can improve.

또한, 여기서는 항상 로우 패스 필터를 사용하는 구성으로 했지만, 변조율이 충분히 높고, 임계값을 초과하는 경우에는, 로우 패스 필터(5) 및 보정기(6)를 회피하고, 직접 직류 모선 전류를 관측해도 된다. 또한, 본 실시예는, 도 9 이외의 구성을 사용하여, 변조율에 따라서 시정수 Tf를 변경해도 된다. 예를 들어, 로우 패스 필터(5)의 콘덴서와 병렬로 쇼트 회로를 설치하여, 방전량을 제어함으로써, 변조율에 따라서 연속적으로 시정수 Tf를 변경해도 된다.In addition, although a low pass filter is always used here, when the modulation rate is high enough and the threshold value is exceeded, the low pass filter 5 and the compensator 6 may be avoided, and direct DC bus current may be observed. do. In this embodiment, the time constant Tf may be changed in accordance with the modulation rate by using a configuration other than FIG. 9. For example, by providing a short circuit in parallel with the capacitor of the low pass filter 5 and controlling the amount of discharge, the time constant Tf may be changed continuously in accordance with the modulation rate.

[실시예 6][Example 6]

도 11을 사용해서 실시예 6을 설명한다. 실시예 6은, 실시예 1 내지 실시예 5에서 설명한 어느 하나의 제어 장치를 냉동 공조기의 구동 장치에 적용한 실시예이다.Example 6 is demonstrated using FIG. The sixth embodiment is an embodiment in which any one of the control devices described in the first to fifth embodiments is applied to a drive device for a refrigeration air conditioner.

이들 구동 장치는, 종종, 저속이 될수록 부하가 작아지는 운전 조건에서 구동된다. 저속이 될수록 교류 모터(1)의 유기 전압은 작아지고, 또한, 부하가 작아질수록 모터 전류 I1도 작아진다. 이 때문에, 초저속에서의 변조율은 극히 작다. 그래서, 팬 구동 장치 혹은 압축기 구동 장치 등의, 냉동 공조 장치의 구동 장치에 실시예 1 내지 실시예 5 중 어느 하나에서 설명한 제어 장치를 적용함으로써, 구동 범위를 와이드 레인지화할 수 있다. 본 발명을 해당 구동 장치에 적용함으로써, 변조율이 극히 작은 경우에도 전류 검출이 가능해지고, 초저속으로부터 구동 장치를 제어하는 것이 가능해진다. These drive devices are often driven under operating conditions in which the load decreases as the speed decreases. The lower the speed, the smaller the induced voltage of the AC motor 1, and the smaller the load, the smaller the motor current I1. For this reason, the modulation rate at ultra low speed is extremely small. Therefore, by applying the control device described in any one of the first to fifth embodiments to the drive device of the refrigerating and air conditioning device, such as the fan drive device or the compressor drive device, the drive range can be widened. By applying the present invention to the drive device, current detection is possible even when the modulation rate is extremely small, and the drive device can be controlled from the ultra low speed.

1 : 교류 모터
2 : 인버터
3 : 직류 전원
4 : 직류 모선 전류 검출기
5 : 로우 패스 필터
5d : 멀티플렉서
6 : 보정기
7 : 인버터 제어 회로
7a : PWM 신호 발생부
7b : 벡터 제어부
7c : 전류 추정부
VDC : 직류 전압
IDC : 직류 모선 전류
Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn : 스위칭 소자
Vu,Vv,Vw : U상 전압, V상 전압, W상 전압
Vu*, Vv*, Vw* : U상 전압 지령, V상 전압 지령, W상 전압 지령
V1 : 모터 전압
I1 : 모터 전류
Ir : 무효 전류
Ia : 유효 전류
θv : 전압 위상
φ : 전압/전류 위상차
1: AC motor
2: inverter
3: DC power
4: DC bus current detector
5: low pass filter
5d: multiplexer
6: compensator
7: inverter control circuit
7a: PWM signal generator
7b: vector control unit
7c: current estimator
VDC: DC voltage
IDC: DC Bus Current
Sup, Sun, Svp, Svn, Swp, Swn: Switching Elements
Vu, Vv, Vw: U phase voltage, V phase voltage, W phase voltage
Vu *, Vv *, Vw *: U phase voltage command, V phase voltage command, W phase voltage command
V1: motor voltage
I1: motor current
Ir: Reactive Current
Ia: active current
θv: voltage phase
φ: voltage / current phase difference

Claims (7)

직류 전원과,
이 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
이 인버터에 구비되는 스위치 소자를 제어하는 인버터 제어 회로와,
상기 인버터에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출기와,
이 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 직류 모선 전류를 평활화하는 로우 패스 필터와,
이 로우 패스 필터에서 평활된 직류 모선 전류의 감쇠분을 보정하는 보정기를 구비하고,
상기 보정기에 의한 보정량은, 상기 로우 패스 필터의 시정수 및 상기 직류 모선 전류를 검출하는 타이밍에 의존하는 것을 특징으로 하는 교류 모터의 제어 장치.
With DC power supply,
An inverter for converting direct current power supplied from the direct current power source into alternating current power;
An inverter control circuit for controlling the switch elements provided in the inverter,
A DC bus current detector for detecting a DC bus current flowing through the inverter;
A low pass filter for smoothing the DC bus current detected by the DC bus current detector;
A compensator for correcting the attenuation of the DC bus current smoothed in this low pass filter,
The correction amount by the corrector is dependent on the time constant of the low pass filter and the timing of detecting the DC bus current.
제1항에 있어서,
상기 인버터 제어 회로는,
상기 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 복수의 직류 모선 전류로부터 상기 교류 모터에 흐르는 교류 전류의 진폭 및 위상을 추정하는 전류 추정 수단과,
이 전류 추정 수단의 출력에 기초하여 상기 인버터 제어 회로의 전압 지령을 연산하는 벡터 제어 수단과,
이 벡터 제어 수단의 출력에 기초하여 상기 스위치 소자를 PWM 제어하는 PWM 신호 발생 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 교류 모터의 제어 장치.
The method of claim 1,
The inverter control circuit,
Current estimation means for estimating the amplitude and phase of an alternating current flowing through the alternating current motor from a plurality of direct current bus currents detected by the direct current bus current detector;
Vector control means for calculating a voltage command of the inverter control circuit based on the output of the current estimation means;
And a PWM signal generating means for PWM controlling the switch element on the basis of the output of the vector control means.
제2항에 있어서,
상기 전류 추정 수단은, 상기 직류 모선 전류 검출기의 검출치의 주기성에 동기해서 상기 교류 모터에 흐르는 교류 전류의 진폭 및 위상을 추정하는 것을 특징으로 하는 교류 모터의 제어 장치.
The method of claim 2,
And the current estimating means estimates the amplitude and phase of the alternating current flowing through the alternating current motor in synchronization with the periodicity of the detected value of the direct current bus current detector.
직류 전원과,
이 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
이 인버터에 구비되는 스위치 소자를 제어하는 인버터 제어 회로와,
상기 인버터에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출기와,
이 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 직류 모선 전류를 평활화하는 로우 패스 필터와,
이 로우 패스 필터에서 평활된 직류 모선 전류의 감쇠분을 보정하는 보정기를 구비하고,
상기 인버터 제어 회로는,
상기 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 복수의 직류 모선 전류로부터 상기 교류 모터에 흐르는 교류 전류의 진폭 및 위상을 추정하는 전류 추정 수단과,
이 전류 추정 수단의 출력에 기초하여 상기 인버터 제어 회로의 전압 지령을 연산하는 벡터 제어 수단과,
이 벡터 제어 수단의 출력에 기초하여 상기 스위치 소자를 PWM 제어하는 PWM 신호 발생 수단을 구비하고,
상기 로우 패스 필터의 시정수 Tf가
[수학식 1]
Figure 112013029327236-pat00020

이고, 단, Tf: 시정수, Tc: 인버터 제어 회로의 캐리어 주기, IDC0: 직선 모선 전류의 정격값, IDCm: 직류 모선 전류 검출기의 최소 분해능
인 것을 특징으로 하는 교류 모터의 제어 장치.
With DC power supply,
An inverter for converting direct current power supplied from the direct current power source into alternating current power;
An inverter control circuit for controlling the switch elements provided in the inverter,
A DC bus current detector for detecting a DC bus current flowing through the inverter;
A low pass filter for smoothing the DC bus current detected by the DC bus current detector;
A compensator for correcting the attenuation of the DC bus current smoothed in this low pass filter,
The inverter control circuit,
Current estimation means for estimating the amplitude and phase of an alternating current flowing through the alternating current motor from a plurality of direct current bus currents detected by the direct current bus current detector;
Vector control means for calculating a voltage command of the inverter control circuit based on the output of the current estimation means;
PWM signal generating means for PWM controlling the switch element based on the output of the vector control means,
The time constant Tf of the low pass filter is
[Equation 1]
Figure 112013029327236-pat00020

Where Tf: time constant, Tc: carrier period of the inverter control circuit, IDC0: rated value of linear bus current, IDCm: minimum resolution of DC bus current detector
It is a control device of an AC motor.
직류 전원과,
이 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
이 인버터에 구비되는 스위치 소자를 제어하는 인버터 제어 회로와,
상기 인버터에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출기와,
이 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 직류 모선 전류를 평활화하는 로우 패스 필터와,
이 로우 패스 필터에서 평활된 직류 모선 전류의 감쇠분을 보정하는 보정기를 구비하고,
상기 인버터 제어 회로는,
상기 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 복수의 직류 모선 전류로부터 상기 교류 모터에 흐르는 교류 전류의 진폭 및 위상을 추정하는 전류 추정 수단과,
이 전류 추정 수단의 출력에 기초하여 상기 인버터 제어 회로의 전압 지령을 연산하는 벡터 제어 수단과,
이 벡터 제어 수단의 출력에 기초하여 상기 스위치 소자를 PWM 제어하는 PWM 신호 발생 수단을 구비하고,
상기 인버터의 변조율에 따라서 상기 로우 패스 필터의 시정수를 변경하는 것을 특징으로 하는 교류 모터의 제어 장치.
With DC power supply,
An inverter for converting direct current power supplied from the direct current power source into alternating current power;
An inverter control circuit for controlling the switch elements provided in the inverter,
A DC bus current detector for detecting a DC bus current flowing through the inverter;
A low pass filter for smoothing the DC bus current detected by the DC bus current detector;
A compensator for correcting the attenuation of the DC bus current smoothed in this low pass filter,
The inverter control circuit,
Current estimation means for estimating the amplitude and phase of an alternating current flowing through the alternating current motor from a plurality of direct current bus currents detected by the direct current bus current detector;
Vector control means for calculating a voltage command of the inverter control circuit based on the output of the current estimation means;
PWM signal generating means for PWM controlling the switch element based on the output of the vector control means,
And a time constant of the low pass filter in accordance with the modulation rate of the inverter.
직류 전원과,
이 직류 전원으로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하는 인버터와,
이 인버터에 구비되는 스위치 소자를 제어하는 인버터 제어 회로와,
상기 인버터에 흐르는 직류 모선 전류를 검출하는 직류 모선 전류 검출기와,
이 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 직류 모선 전류를 평활화하는 로우 패스 필터와,
이 로우 패스 필터에서 평활된 직류 모선 전류의 감쇠분을 보정하는 보정기를 구비하고,
상기 인버터 제어 회로는,
상기 직류 모선 전류 검출기에서 검출한 복수의 직류 모선 전류로부터 상기 교류 모터에 흐르는 교류 전류의 진폭 및 위상을 추정하는 전류 추정 수단과,
이 전류 추정 수단의 출력에 기초하여 상기 인버터 제어 회로의 전압 지령을 연산하는 벡터 제어 수단과,
이 벡터 제어 수단의 출력에 기초하여 상기 스위치 소자를 PWM 제어하는 PWM 신호 발생 수단을 구비하고,
상기 직류 모선 전류 검출기는, 상기 인버터의 변조율이 임계값 이상인 경우, 상기 로우 패스 필터 및 상기 보정기를 회피하고, 상기 인버터에 흐르는 직선 모선 전류를 직접 검출하는 것을 특징으로 하는 교류 모터의 제어 장치.
With DC power supply,
An inverter for converting direct current power supplied from the direct current power source into alternating current power;
An inverter control circuit for controlling the switch elements provided in the inverter,
A DC bus current detector for detecting a DC bus current flowing through the inverter;
A low pass filter for smoothing the DC bus current detected by the DC bus current detector;
A compensator for correcting the attenuation of the DC bus current smoothed in this low pass filter,
The inverter control circuit,
Current estimation means for estimating the amplitude and phase of an alternating current flowing through the alternating current motor from a plurality of direct current bus currents detected by the direct current bus current detector;
Vector control means for calculating a voltage command of the inverter control circuit based on the output of the current estimation means;
PWM signal generating means for PWM controlling the switch element based on the output of the vector control means,
And the direct current bus current detector avoids the low pass filter and the compensator when the modulation rate of the inverter is equal to or greater than a threshold value, and directly detects the direct bus current flowing through the inverter.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 교류 모터의 제어 장치를, 팬 혹은 압축기에 사용되는 교류 모터의 제어 장치로 한 것을 특징으로 하는 냉동 공조 장치.The refrigeration air conditioner of any one of Claims 1-6 which made the control apparatus of the AC motor the control apparatus of the AC motor used for a fan or a compressor.
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