KR101297453B1 - Motor control device and air conditioner - Google Patents

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KR101297453B1
KR101297453B1 KR1020120015640A KR20120015640A KR101297453B1 KR 101297453 B1 KR101297453 B1 KR 101297453B1 KR 1020120015640 A KR1020120015640 A KR 1020120015640A KR 20120015640 A KR20120015640 A KR 20120015640A KR 101297453 B1 KR101297453 B1 KR 101297453B1
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고오지 쯔끼이
유우지 후나야마
마사히로 다무라
겐지 다무라
찌에 우노꼬
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히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있는 모터 제어 장치를 제공하는 것이다.
상부 아암에 IGBT, 하부 아암에 MOSFET를 구비한 3상 인버터 회로(17A)가 PWM 제어를 행할 때, 3상 인버터 회로(17A)의 변조율이 소정의 임계값에 비해 낮은 경우에는 하부 아암의 2상 변조(하부 2상 변조)를 행하고, 변조율이 소정의 임계값에 비해 높은 경우에는 상부 아암의 2상 변조(상부 2상 변조)를 행하고, 변조율이 중간 레벨에 있는 경우에는 상하 아암의 2상 변조(상하 2상 변조)를 행한다. 이에 의해, 변조율이 낮은 경우에는 하부 2상 변조를 행함으로써 하부 아암의 MOSFET에 전류를 보다 많이 통전시킬 수 있으므로, 도통 손실을 저감시켜 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율을 높일 수 있다. 또한, 변조율이 소정의 임계값에 비해 높은 경우에는 상부 2상 변조를 행함으로써, 도통 손실의 증대를 억제하여 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율의 저하를 억제할 수 있다.
An object of the present invention is to provide a motor control device that can accurately perform high efficiency operation.
When the three-phase inverter circuit 17A having the IGBT on the upper arm and the MOSFET on the lower arm performs PWM control, when the modulation rate of the three-phase inverter circuit 17A is lower than the predetermined threshold value, two of the lower arms are used. Phase modulation (lower two-phase modulation) is performed. If the modulation rate is higher than a predetermined threshold, two-phase modulation (upper two-phase modulation) of the upper arm is performed. If the modulation rate is at an intermediate level, Two-phase modulation (up and down two-phase modulation) is performed. As a result, when the modulation rate is low, the lower two-phase modulation allows current to flow through the MOSFET of the lower arm, so that the conduction loss can be reduced and the operation efficiency of the three-phase inverter circuit 17A can be improved. In addition, when the modulation rate is higher than the predetermined threshold value, by performing upper two-phase modulation, an increase in conduction loss can be suppressed and a decrease in the operating efficiency of the three-phase inverter circuit 17A can be suppressed.

Description

모터 제어 장치 및 공기 조화기 {MOTOR CONTROL DEVICE AND AIR CONDITIONER}Motor Controls and Air Conditioners {MOTOR CONTROL DEVICE AND AIR CONDITIONER}

본 발명은 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여, 3상 동기 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치 및 공기 조화기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor control apparatus and an air conditioner for driving control of a three-phase synchronous motor using a three-phase inverter circuit for converting DC power into three-phase AC power.

부하로서 모터를 탑재한 기기에서는, 최근의 지구 환경 보전의 요청으로부터, 자원 절약, 에너지 절약이 강하게 요구되어 왔다. 이러한 요구를 충족시키기 위해, 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여, 3상 동기 모터의 구동 제어를 행하는 기술이 범용되고 있다.In a device equipped with a motor as a load, resource saving and energy saving have been strongly demanded from recent requests for global environmental conservation. In order to meet such a demand, the technique of carrying out the drive control of a three-phase synchronous motor using the three-phase inverter circuit which converts DC power into three-phase AC power is used widely.

특허 문헌 1에는 스위칭 소자인 IGBT 및 MOSFET의 직렬 회로를 3상분 갖고, 이들 직렬 회로에 있어서의 IGBT와 MOSFET의 상호 접속점이 부하에 접속되는 스위칭 회로와, 그 스위칭 회로를 PWM 제어하기 위한 제어부를 구비하는 3상 인버터 장치가 개시되어 있다.Patent Document 1 has a three-phase series circuit of IGBTs and MOSFETs as switching elements, and includes a switching circuit in which interconnection points of IGBTs and MOSFETs in these series circuits are connected to a load, and a control unit for PWM control of the switching circuit. A three-phase inverter device is disclosed.

특허 문헌 1에 관한 기술에서는, 제어부는 3상분의 각 직렬 회로 중 2개의 직렬 회로의 각각 한쪽의 스위칭 소자가 온, 오프되고, 남은 1개의 직렬 회로의 다른 쪽의 스위칭 소자가 온으로 되는 2상 통전, 또는 3상분의 상기 각 직렬 회로의 각각 한쪽의 스위칭 소자가 서로 다른 위상에서 온, 오프되고, 그것과 역상에서 각각 다른 쪽의 스위칭 소자가 온, 오프되는 3상 통전 중 어느 하나를, 부하의 고저에 따라서 선택적으로 실행한다.In the technique related to Patent Document 1, the control unit is a two-phase in which one switching element of each of the two series circuits of each of the three-phase series circuits is turned on and off, and the other switching element of the remaining one series circuit is turned on. Any one of energization or three-phase energization in which one switching element of each series circuit for three phases is turned on and off in a different phase and the other switching element is turned on and off in reverse phase Optionally, follow the instructions below.

특허 문헌 1에 관한 기술에 따르면, 3상 인버터 회로를 구성하는 상부 아암 및 하부 아암의 스위칭 소자로서 IGBT 및 MOSFET를 사용하는 경우라도, 2상 통전, 또는 3상 통전 중 어느 하나를, 부하의 고저에 따라서 선택적으로 전환하여 실행함으로써, 운전 효율의 향상을 도모할 수 있는 것으로 하고 있다.According to the technique of patent document 1, even if IGBT and MOSFET are used as a switching element of the upper arm and lower arm which comprise a three-phase inverter circuit, either two-phase energization or three-phase energization can be used. By selectively switching and executing according to the above, the operation efficiency can be improved.

일본 특허 출원 공개 제2008-104282호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2008-104282

그러나, 특허 문헌 1에 관한 기술에서는 2상 통전, 또는 3상 통전 중 어느 하나를, 부하의 고저에 따라서 선택적으로 실행시키고 있다. 이로 인해, 저부하라도 주위 온도가 높은 경우에는, 고효율 운전의 수행에 지장이 발생할 우려가 있다.However, in the technique concerning patent document 1, either two-phase electricity supply or three-phase electricity supply is selectively performed according to the height of a load. For this reason, even when low load is high, there exists a possibility that the performance of high efficiency operation may be impaired when ambient temperature is high.

또한, 특허 문헌 1에 관한 기술에서는 PWM 제어를 행하는 3상 인버터 회로의 직류 입력 전압에 대한 교류 출력 전압의 진폭값의 비를 나타내는 변조율에 대한 고려가 되어 있지 않다. 이로 인해, 가령 변조율이 커진 경우에는, 스위칭 소자의 스위칭 손실이 증대되어 고효율 운전의 수행에 지장이 발생할 우려가 있다.In addition, in the technique according to Patent Document 1, no consideration is given to the modulation rate indicating the ratio of the amplitude value of the AC output voltage to the DC input voltage of the three-phase inverter circuit performing PWM control. For this reason, for example, when the modulation rate is large, there is a fear that the switching loss of the switching element is increased, which may interfere with the performance of high efficiency operation.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있는 모터 제어 장치 및 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device and an air conditioner capable of accurately performing high efficiency operation.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 모터 제어 장치는 복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며, 상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하는 것을 주요한 특징으로 한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, the motor control apparatus which concerns on this invention is a motor control apparatus which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power. A temperature detector for detecting a temperature of the switching element, a current detector for detecting a circuit current flowing through the three-phase inverter circuit, a temperature of the element detected by the temperature detector and the circuit current detected by the current detector. It is a main feature to have a modulation scheme control section for performing control using an based modulation scheme.

또한, 본 발명에 관한 모터 제어 장치는 복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며, 상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 3상 인버터 회로의 입력측에 인가되는 직류 전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류와 상기 전압 검출부가 검출한 상기 직류 전압에 기초하여, 상기 직류 전압에 대한 상기 3상 모터로 인가되는 교류 전압의 진폭값의 비를 나타내는 변조율을 연산하는 변조율 연산부와, 상기 변조율 연산부가 연산한 상기 변조율에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하는 것을 주요한 특징으로 한다.Moreover, the motor control apparatus which concerns on this invention is a motor control apparatus which carries out drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power, The said three-phase inverter A current detector for detecting a circuit current flowing through the circuit, a voltage detector for detecting a DC voltage applied to an input side of the three-phase inverter circuit, the circuit current detected by the current detector and the DC voltage detected by the voltage detector. A modulation rate calculation unit for calculating a modulation rate indicating a ratio of an amplitude value of an AC voltage applied to the three-phase motor with respect to the DC voltage, and a modulation scheme based on the modulation rate calculated by the modulation rate calculation unit. It is a main feature to have a modulation system control unit that performs control using.

또한, 본 발명에 관한 모터 제어 장치는 복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며, 상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 3상 인버터 회로의 입력측에 인가되는 직류 전압을 검출하는 전압 검출부와, 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류와 상기 전압 검출부가 검출한 상기 직류 전압에 기초하여, 상기 직류 전압에 대한 상기 3상 모터로 인가되는 교류 전압의 진폭값의 비를 나타내는 변조율을 연산하는 변조율 연산부와, 상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 변조율 연산부가 연산한 상기 변조율에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하는 것을 주요한 특징으로 한다.Moreover, the motor control apparatus which concerns on this invention is a motor control apparatus which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into three-phase AC power, A temperature detector for detecting a temperature, a current detector for detecting a circuit current flowing through the three-phase inverter circuit, a voltage detector for detecting a DC voltage applied to an input side of the three-phase inverter circuit, and the current detector detected the A modulation rate calculator for calculating a modulation rate indicating a ratio of an amplitude value of an AC voltage applied to the three-phase motor to the three-phase motor based on a circuit current and the DC voltage detected by the voltage detector; and the temperature detector A modulation scheme based on the temperature of the element detected by the controller and the modulation rate calculated by the modulation rate calculator; In that it comprises a modulation scheme and a control section which performs the essential characteristics thereof.

본 발명에 관한 모터 제어 장치에 따르면, 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.According to the motor control apparatus according to the present invention, high efficiency operation can be performed accurately.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 3상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 3은 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 4는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 5는 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 6은 IGBT와 MOSFET의 전류에 대한 전압의 관계를 나타내는 특성도.
도 7은 IGBT와 MOSFET의 전류에 대한 손실의 관계를 나타내는 특성도.
도 8은 상부 아암에 IGBT를 배치하고, 하부 아암에 MOSFET를 배치한 3상 인버터 회로에 있어서의, 각 변조 방식에서의 MOSFET의 접합부 온도(채널 온도)와 회로 손실의 관계를 나타내는 특성도.
도 9는 변조율이 작을 때에 하부 고정상 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 10은 변조율이 중간일 때에 하부 고정상 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 11은 변조율이 클 때에 하부 고정상 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 13은 3상 인버터 회로(17A)에 있어서의 변조율에 대한 변조 방식의 관계를 나타내는 테이블.
도 14는 변조율이 1일 때에 3상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 15는 변조율이 1일 때에 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 16은 과변조 시에 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 17은 과변조 시에 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 3상 인버터 회로에 사용되는 직류 전원이며, 교류측에 리액터를 구비하여 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 회로의 구성을 도시하는 블록도.
도 19는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 3상 인버터 회로에 사용되는 직류 전원이며, 직류측에 리액터를 구비하여 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 회로의 구성을 도시하는 블록도.
도 20은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 3상 인버터 회로에 사용되는 직류 전원이며, 전파 배전압 제어가 가능한 컨버터 회로의 구성을 도시하는 블록도.
도 21은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 22는 Si-MOSFET, SJ-MOSFET 및 SiC-MOSFET의 소자 온도와 온 저항의 관계를 나타내는 특성도.
도 23은 본 발명의 제10 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도.
도 24는 본 발명의 제11 실시 형태에 관한 모터 제어 장치에 있어서, MOSFET에 대해 SiC-SBD를 역병렬 접속한 회로 구성도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the whole structure of the motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.
Fig. 2 is a diagram showing output voltage waveforms when the three-phase inverter circuit 17A is driven using three-phase modulation.
Fig. 3 is a diagram showing output voltage waveforms when the three-phase inverter circuit 17A is driven using up and down 60 degree fixed two-phase modulation.
4 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the upper fixed 120-degree two-phase modulation.
Fig. 5 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120 degree two-phase modulation.
Fig. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage of the IGBT and the current to the MOSFET.
Fig. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the losses in the current of the IGBT and the MOSFET.
8 is a characteristic diagram showing the relationship between the junction temperature (channel temperature) and the circuit loss of a MOSFET in each modulation method in a three-phase inverter circuit in which an IGBT is disposed on an upper arm and a MOSFET is disposed on a lower arm.
Fig. 9 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed phase 120 degrees two-phase modulation when the modulation rate is small.
Fig. 10 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed phase 120 degrees two-phase modulation when the modulation rate is medium.
Fig. 11 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed phase 120 degrees two-phase modulation when the modulation rate is large.
12 is a block diagram showing an overall configuration of a motor control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a table showing a relationship of a modulation method with respect to a modulation rate in the three-phase inverter circuit 17A. FIG.
Fig. 14 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using three-phase modulation when the modulation rate is one.
Fig. 15 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120 degree two-phase modulation when the modulation rate is one.
Fig. 16 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using up and down 60-degree fixed two-phase modulation during overmodulation.
FIG. 17 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation during overmodulation.
Fig. 18 is a block diagram showing the structure of a converter circuit for controlling a direct current output voltage, which is a direct current power source used in the three-phase inverter circuit of the motor control apparatus according to the third embodiment of the present invention, and the reactor is provided on the alternating current side.
Fig. 19 is a block diagram showing the structure of a converter circuit which is a DC power supply used in a three-phase inverter circuit of the motor control device according to the third embodiment of the present invention, and includes a reactor on the DC side to control the DC output voltage.
20 is a block diagram showing a configuration of a converter circuit which is a DC power supply used in a three-phase inverter circuit of the motor control device according to the fourth embodiment of the present invention, and which is capable of controlling the electric wave double voltage.
21 is a block diagram showing an overall configuration of a motor control device according to a fifth embodiment of the present invention.
Fig. 22 is a characteristic diagram showing the relationship between device temperatures and on resistances of Si-MOSFETs, SJ-MOSFETs, and SiC-MOSFETs.
Fig. 23 is a block diagram showing the overall configuration of a motor control device according to a tenth embodiment of the present invention.
24 is a circuit configuration diagram in which a SiC-SBD is connected in parallel with a MOSFET in a motor control device according to an eleventh embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관한 모터 제어 장치의 복수의 실시 형태 및 본 발명에 관한 모터 제어 장치를 탑재한 공기 조화기에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the air conditioner equipped with the some embodiment of the motor control apparatus which concerns on this invention, and the motor control apparatus which concerns on this invention is demonstrated in detail, referring drawings.

또한, 복수의 실시 형태를 설명하기 위한 도면에 있어서, 공통의 구성 요소에는 원칙적으로 공통의 번호를 부여하여, 그 중복된 내용 설명을 생략한다.In addition, in drawing for demonstrating some embodiment, in common, the common component is attached | subjected the common number, and the overlapping description of the content is abbreviate | omitted.

《제1 실시 형태》&Quot; First embodiment "

〈본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성〉<Overall configuration of the motor control device according to the first embodiment of the present invention>

처음에, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.First, the whole structure of the motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a motor control device 11A according to a first embodiment of the present invention.

제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)에 대해, 3상 인버터 회로(17A)를 사용하여 3상 동기 모터(15)(본 발명의 "3상 모터"에 상당함. 구체적으로는, 예를 들어 직류 브러시 리스 모터 등을 사용함)의 구동 제어를 행하는 경우를 예로 들어 설명한다.The motor control device 11A according to the first embodiment corresponds to the three-phase synchronous motor 15 (the "three-phase motor" of the present invention) using the three-phase inverter circuit 17A. For example, the case where drive control of a DC brushless motor etc. is used is demonstrated as an example.

제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)는 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn)에 관한 접합부 온도(Tj)와, 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 회로 전류(Io)에 기초하여, 3상 인버터 회로(17A)의 구동에 사용하는 변조 방식을 전환함으로써, 고효율 운전의 정확한 수행을 도모하는 것이다.The motor control device 11A according to the first embodiment includes the junction temperature Tj for the first to sixth switching elements SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn, and the three-phase inverter circuit 17A. By switching the modulation scheme used for driving the three-phase inverter circuit 17A based on the flowing circuit current Io, accurate performance of high efficiency operation is achieved.

상세하게 서술하면, 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)는, 도 1에 도시한 바와 같이 직류 전원(13)과, PWM 구동에 의해 3상 동기 모터(15)의 구동 제어를 행하는 3상 인버터 회로(17A)와, 전자기 유도식 가선 전류 센서(19)와, 접합부 온도 검출부(21)와, 변조 방식 제어부(23)와, 인버터 구동 회로(25)를 구비하여 구성되어 있다.In detail, the motor control device 11A according to the first embodiment includes three DC motors 13 and drive control of the three-phase synchronous motor 15 by PWM driving as shown in FIG. 1. The phase inverter circuit 17A, the electromagnetic induction type wire current sensor 19, the junction part temperature detection part 21, the modulation system control part 23, and the inverter drive circuit 25 are comprised.

직류 전원(13)은, 예를 들어 축전지이다. 단, 직류 전원(13)으로서, 상세하게는 후기하는 바와 같이, 예를 들어 컨버터 회로(100A)(도 18 참조) 등을 채용해도 좋다.The DC power supply 13 is a storage battery, for example. However, as the DC power supply 13 described later in detail, for example, a converter circuit 100A (see FIG. 18) or the like may be employed.

3상 인버터 회로(17A)는 펄스폭 변조파 신호(PWM 신호)에 기초하여, 직류 전원(13)으로부터 부여된 직류 전력을, u상ㆍv상ㆍw상의 의사 정현파인 3상 교류 전력으로 변환하고, 변환 후의 의사 정현파인 3상 교류 전력을 3상 동기 모터(15)로 공급함으로써, 3상 동기 모터(15)의 구동 제어를 행하는 기능을 갖는다.The three-phase inverter circuit 17A converts the DC power supplied from the DC power supply 13 into three-phase AC power that is a pseudo sine wave in u phase, v phase, and w phase based on the pulse width modulated wave signal (PWM signal). Then, by supplying the three-phase AC power which is the pseudo sine wave after conversion to the three-phase synchronous motor 15, it has a function to drive control of the three-phase synchronous motor 15. As shown in FIG.

3상 인버터 회로(17A)는, 도 1에 도시한 바와 같이 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn)를 갖는다.The three-phase inverter circuit 17A has first to sixth switching elements SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn, as shown in FIG.

또한, 이하의 설명에 있어서, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn)를 총칭하는 경우에는, "제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)"로 약기한다.In the following description, when the first to sixth switching elements SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn are collectively referred to as "first to sixth switching elements SIup to SMwn". do.

제1, 제3, 제5 스위칭 소자(상부 아암의 스위칭 소자)(SIup, SIvp, SIwp)로서는, IGBT 구조의 반도체 소자를 사용한다. 한편, 제2, 제4, 제6 스위칭 소자(하부 아암의 스위칭 소자)(SMun, SMvn, SMwn)로서는, M0SFET 구조의 반도체 소자를 사용한다.As the first, third and fifth switching elements (switch elements of the upper arm) (SIup, SIvp, SIwp), a semiconductor element having an IGBT structure is used. On the other hand, as the second, fourth, and sixth switching elements (switch elements of the lower arm) SMun, SMvn, SMwn, semiconductor elements having a M0SFET structure are used.

제1 및 제2 스위칭 소자(SIup, SMun)는 제1 접속점(Nd1)을 통해 직렬 접속되어 있다. 제1 및 제2 스위칭 소자(SIup, SMun)의 각각에는 환류 다이오드(Dup) 및 기생 다이오드(Dun)가 역병렬 접속되어 있다. 제1 접속점(Nd1)은 3상 동기 모터(15)의 u상 동력선에 접속되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 제1 스위칭 소자(SIup)를 제1 상부 아암(UA1)이라고 부르고, 제2 스위칭 소자(SMun)를 제1 하부 아암(LA1)이라고 부르는 경우가 있다.The first and second switching elements SIup and SMun are connected in series via the first connection point Nd1. The reflux diode Dup and the parasitic diode Dun are antiparallel connected to each of the first and second switching elements SIup and SMun. The first connection point Nd1 is connected to the u-phase power line of the three-phase synchronous motor 15. In the following description, the first switching element SIup may be referred to as the first upper arm UA1, and the second switching element SMun may be referred to as the first lower arm LA1.

제3 및 제4 스위칭 소자(SIvp, SMvn)는 제2 접속점(Nd2)을 통해 직렬 접속되어 있다. 제3 및 제4 스위칭 소자(SIvp, SMvn)의 각각에는 환류 다이오드(Dvp) 및 기생 다이오드(Dvn)가 역병렬 접속되어 있다. 제2 접속점(Nd2)은 3상 동기 모터(15)의 v상 동력선에 접속되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 제3 스위칭 소자(SIvp)를 제2 상부 아암(UA2)이라고 부르고, 제4 스위칭 소자(SMvn)를 제2 하부 아암(LA2)이라고 부르는 경우가 있다.The third and fourth switching elements SIvp and SMvn are connected in series via the second connection point Nd2. In each of the third and fourth switching elements SIvp and SMvn, the reflux diode Dvp and the parasitic diode Dvn are anti-parallel connected. The second connection point Nd2 is connected to the v-phase power line of the three-phase synchronous motor 15. In the following description, the third switching element SIvp may be referred to as the second upper arm UA2, and the fourth switching element SMvn may be referred to as the second lower arm LA2.

제5 및 제6 스위칭 소자(SIwp, SMwn)는 제3 접속점(Nd3)을 통해 직렬 접속되어 있다. 제5 및 제6 스위칭 소자(SIwp, SMwn)의 각각에는 환류 다이오드(Dwp) 및 기생 다이오드(Dwn)가 역병렬 접속되어 있다. 제3 접속점(Nd3)은 3상 동기 모터(15)의 w상 동력선에 접속되어 있다. 이하의 설명에 있어서, 제5 스위칭 소자(SIwp)를 제3 상부 아암(UA3)이라고 부르고, 제6 스위칭 소자(SMwn)를 제3 하부 아암(LA3)이라고 부르는 경우가 있다.The fifth and sixth switching elements SIwp and SMwn are connected in series via the third connection point Nd3. A reflux diode Dwp and a parasitic diode Dwn are antiparallel connected to each of the fifth and sixth switching elements SIwp and SMwn. The third connection point Nd3 is connected to the w-phase power line of the three-phase synchronous motor 15. In the following description, the fifth switching element SIwp may be referred to as the third upper arm UA3, and the sixth switching element SMwn may be referred to as the third lower arm LA3.

제1 및 제2 스위칭 소자(SIup, SMun)의 직렬 접속 회로, 제3 및 제4 스위칭 소자(SIvp, SMvn)의 직렬 접속 회로 및 제5 및 제6 스위칭 소자(SIwp, SMwn)의 직렬 접속 회로의 각각은 정의 직류 모선(PL) 및 부의 직류 모선(NL) 사이에, 서로 병렬로 접속되어 있다.Series connection circuits of the first and second switching elements SIup and SMun, series connection circuits of the third and fourth switching elements SIvp and SMvn, and series connection circuits of the fifth and sixth switching elements SIwp and SMwn. Are connected in parallel to each other between the positive DC bus PL and the negative DC bus NL.

가선 전류 센서(19)는, 도 1에 도시한 바와 같이 부의 직류 모선(NL)에 근접시켜 설치되어 있다. 부의 직류 모선(NL)은 접지되어 있다. 가선 전류 센서(19)는 직류 전원(13)으로부터 3상 인버터 회로(17A)로 흐르는 회로 전류(Io)를 검출하는 기능을 갖는다. 가선 전류 센서(19)는 본 발명의 "전류 검출부"에 상당한다. 가선 전류 센서(19)로 검출된 회로 전류(Io)는 후기하는 접합부 온도 추정부(31) 및 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)로 각각 보내진다.The wire current sensor 19 is provided in close proximity to the negative DC bus NL as shown in FIG. 1. The negative DC bus NL is grounded. The wire current sensor 19 has a function of detecting a circuit current Io flowing from the DC power supply 13 to the three-phase inverter circuit 17A. The wire current sensor 19 corresponds to the "current detector" of the present invention. The circuit current Io detected by the wire current sensor 19 is sent to the modulation method determination unit 37 of the junction temperature estimation unit 31 and the modulation method control unit 23 described later, respectively.

접합부 온도 검출부(21)는 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도(Tj)를 검출하는 기능을 갖는다. 접합부 온도 검출부(21)는 본 발명의 "온도 검출부"에 상당한다.The junction temperature detector 21 has a function of detecting junction temperature Tj of the first to sixth switching elements SIup to SMwn. The junction temperature detector 21 corresponds to the "temperature detector" of the present invention.

또한, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도를 "스위칭 소자에 관한 접합부 온도"라고 총칭하는 경우가 있다. 접합부 온도 검출부(21)는 온도 실측부(30) 및 접합부 온도 추정부(31)로 이루어진다.The junction temperature of the first to sixth switching elements SIup to SMwn may be collectively referred to as "junction temperature for the switching element". The junction temperature detector 21 is composed of a temperature measurement unit 30 and a junction temperature estimation unit 31.

온도 실측부(30)는 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn)가 실장된 기판(도시하지 않음)의 온도를 실측하는 기능을 갖는다. 온도 실측부(30)는 직류 전원(Vdd)과 접지 단자 사이에, 풀업 저항(33) 및 서미스터(35)를 직렬 접속하여 구성되어 있다. 풀업 저항(33) 및 서미스터(35)는 기판 상에 직접 실장되어 있다. 이는, 예를 들어 히트 싱크 등에 풀업 저항(33) 및 서미스터(35)를 기판에 대해 간접적으로 설치하는 경우에 비해, 기판 온도의 검출 정밀도가 높아지고, 나아가서는 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)의 추정 정밀도가 높아지기 때문이다. 풀업 저항(33) 및 서미스터(35)의 접속점(P1)의 전위(기판 온도 정보)는 접합부 온도 추정부(31)로 보내진다. 또한, 서미스터(35)는 MOSFET를 실장하고 있는 기판의 온도를 검출하기 위해, 상기 MOSFET와 동일 기판에 실장하는 것을 상정하고 있다.The temperature measuring unit 30 has a function of measuring the temperature of a substrate (not shown) on which the first to sixth switching elements SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, and SMwn are mounted. The temperature measurement part 30 is comprised by connecting the pullup resistor 33 and the thermistor 35 in series between DC power supply Vdd and a ground terminal. The pullup resistor 33 and thermistor 35 are mounted directly on the substrate. This is, for example, compared with the case where the pull-up resistor 33 and thermistor 35 are indirectly provided to the substrate in a heat sink or the like, so that the detection accuracy of the substrate temperature is increased, and further, the junction temperature Tj of the switching element with respect to the switching element is increased. This is because the estimation precision increases. The potential (substrate temperature information) of the connection point P1 of the pull-up resistor 33 and the thermistor 35 is sent to the junction temperature estimation unit 31. In addition, the thermistor 35 is supposed to be mounted on the same substrate as the MOSFET in order to detect the temperature of the substrate on which the MOSFET is mounted.

접합부 온도 추정부(31)는 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)를 추정하는 기능을 갖는다. 구체적으로는, 접합부 온도 추정부(31)는 온도 실측부(30)에서 실측된 기판 온도 정보[접속점(P1)의 전위]와, 미리 취득되어 있는, 기판과 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 각 사이의 열 저항에 관한 정보를 사용하여, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도(Tj)를 추정한다.The junction temperature estimation unit 31 has a function of estimating the junction temperature Tj for the switching element. Specifically, the junction temperature estimation unit 31 includes the substrate temperature information (potential of the connection point P1) measured by the temperature measurement unit 30, the substrate obtained in advance, and the first to sixth switching elements SIup. The junction temperature Tj of the first to sixth switching elements SIup to SMwn is estimated using the information on the thermal resistance between each of the to SMwn.

변조 방식 제어부(23)는 변조 방식 판정부(37) 및 변조 방식 지령부(39)로 이루어진다. 변조 방식 판정부(37)는 후기하는 변조 방식 판정 정보를 기억하고 있다. 변조 방식 판정부(37)는 변조 방식 정보, 접합부 온도 추정부(31)에서 추정된 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj) 및 가선 전류 센서(19)로 검출된 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 회로 전류(Io)에 기초하여, 3상 인버터 회로(17A)를 PWM 구동할 때에 사용하는 변조 방식을 판정하는 기능을 갖는다. 변조 방식 지령부(39)는 변조 방식 판정부(37)에서 판정된 변조 방식을 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 PWM 구동하도록, 인버터 구동 회로(25)로 지령 정보를 보내는 기능을 갖는다.The modulation method control unit 23 is composed of a modulation method determination unit 37 and a modulation method commanding unit 39. The modulation method determination unit 37 stores the modulation method determination information described later. The modulation method determination unit 37 flows to the modulation method information, the junction temperature Tj for the switching element estimated by the junction temperature estimation unit 31 and the three-phase inverter circuit 17A detected by the wire current sensor 19. Based on the circuit current Io, it has a function of determining the modulation method used when PWM driving the three-phase inverter circuit 17A. The modulation method command unit 39 has a function of sending command information to the inverter drive circuit 25 so as to PWM drive the three-phase inverter circuit 17A using the modulation method determined by the modulation method determination unit 37.

또한, 변조 방식 제어부(23) 및 접합부 온도 추정부(31)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read 0nly Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 구비한 도시하지 않은 마이크로 컴퓨터(이하 "마이크로 컴퓨터"라고 함)에 의해 구성된다. 이 마이크로 컴퓨터는 ROM에 기억되어 있는 프로그램을 판독하여 실행하고, 접합부 온도 추정부(31), 변조 방식 판정부(37) 및 변조 방식 지령부(39)를 포함하는 각종 기능부의 실행 제어를 행하도록 기능한다.In addition, the modulation method control unit 23 and the junction temperature estimating unit 31 include, for example, a microcomputer (not shown) provided with a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read 0nly Memory), a RAM (Random Access Memory) and the like. (Hereinafter referred to as "microcomputer"). The microcomputer reads and executes a program stored in the ROM, and performs execution control of various functional units including a junction temperature estimation unit 31, a modulation method determination unit 37, and a modulation method command unit 39. Function.

인버터 구동 회로(25)는 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 지령부(39)로부터 보내온 변조 방식에 관한 지령 정보에 따라서, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 제어(PWM 제어)를 행함으로써, 3상 인버터 회로(17A)를 소정의 변조 방식을 사용하여 구동시키는 기능을 갖고 구성되어 있다.The inverter drive circuit 25 controls switching of the first to sixth switching elements SIup to SMwn according to the command information about the modulation method sent from the modulation method command unit 39 of the modulation method control unit 23 (PWM control). Is configured to have a function of driving the three-phase inverter circuit 17A by using a predetermined modulation method.

〈2상 변조 및 3상 변조〉<2 phase modulation and 3 phase modulation>

여기서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 3상 인버터 회로(17A)의 구동에 사용하는 변조 방식의 이해를 용이하게 하기 위해, 2상 변조 및 3상 변조에 대해, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Here, to facilitate understanding of the modulation scheme used for driving the three-phase inverter circuit 17A according to the first embodiment of the present invention, reference is made to FIGS. 2 and 3 for two-phase modulation and three-phase modulation. Will be explained.

도 2는 3상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 3은 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 2 및 도 3에 있어서, 횡축에 위상〔도〕을 나타내고, 종축에 PWM 제어 파형의 듀티〔%〕를 나타내고 있다.FIG. 2 is a diagram showing output voltage waveforms when the three-phase inverter circuit 17A is driven using three-phase modulation. FIG. 3 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using up and down 60 degree fixed two-phase modulation. In FIG.2 and FIG.3, the horizontal axis shows the phase [Fig.], And the vertical axis shows the duty [%] of a PWM control waveform.

또한, 도 4 내지 도 5, 도 9 내지 도 11, 도 14 내지 도 17에 있어서도, 도 2 및 도 3과 마찬가지로, 횡축에 위상〔도〕을 나타내고, 종축에 PWM 제어 파형의 듀티〔%〕를 나타내고 있다.4 to 5, 9 to 11, and 14 to 17, similarly to Figs. 2 and 3, the horizontal axis shows a phase [Fig.] And the vertical axis shows the duty [%] of the PWM control waveform. It is shown.

도 1에 도시한 바와 같은 3상 인버터 회로(17A)를 사용하여 3상 동기 모터(15)를 PWM 제어에 의해 구동하는 경우에는, 일반적으로 3상 변조를 사용한다. 3상 변조에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 u상ㆍv상ㆍw상의 각각의 전압에 대해 전기각 180도의 위상 구간에 걸쳐서 PWM 제어를 행한다.When the three-phase synchronous motor 15 is driven by PWM control using the three-phase inverter circuit 17A as shown in FIG. 1, three-phase modulation is generally used. In three-phase modulation, as shown in FIG. 2, PWM control is performed over the phase period of 180 degrees of electrical angle with respect to the voltage of u phase, v phase, and w phase.

이에 대해, 2상 변조에서는 3상 동기 모터(15)의 모터 전류가 상전압이 아니라 상간 전압에 의해 결정되는 것을 이용하여, 상간 전압을 확보하면서 각 상전압을 소정 기간마다 3상 인버터 회로(17A)의 각 스위칭 소자를 상시 온으로 함으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 1상마다 고위 전원 레벨 또는 저위 전원 레벨로 전기각 π/3(60도)만큼 순차 고정하도록 PWM 제어를 행한다. 도 3에 도시한 바와 같은 2상 변조를, 특별히 상하 60도 고정 2상 변조라고 부른다.On the other hand, in the two-phase modulation, the motor current of the three-phase synchronous motor 15 is determined not by the phase voltage but by the phase voltage, so that each phase voltage is fixed for each predetermined period while ensuring the phase voltage. By turning on each switching element of), as shown in FIG. 3, PWM control is performed so that one phase may be sequentially fixed by the electric angle (pi) / 3 (60 degree | times) by the high power supply level or the low power supply level for every phase. The two-phase modulation as shown in Fig. 3 is specifically called up and down 60 degrees fixed two-phase modulation.

요컨대, 상하 60도 고정 2상 변조는 3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제3 상부 아암(UA1, UA2, UA3) 및 제1 내지 제3 하부 아암(LA1, LA2, LA3)을 구성하는 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)를 60도씩, 고위 전원 레벨(100% 듀티 제어) 또는 저위 전원 레벨(0% 듀티 제어)로 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 것이다.In short, the 60 degree up and down fixed two-phase modulation constitutes the first to third upper arms UA1, UA2 and UA3 and the first to third lower arms LA1, LA2 and LA3 of the three-phase inverter circuit 17A. Two-phase modulation is performed by sequentially fixing the first to sixth switching elements SIup to SMwn at 60 degrees at a high power supply level (100% duty control) or a low power supply level (0% duty control).

3상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 위상의 변화에 대한 3상의 각 전압(Vu, Vv, Vw)의 듀티는 대략 정현파 형상으로 추이한다. 이로 인해, PWM 제어 파형의 캐리어 주파수가 높아져, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실이 증가하여, 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율을 저하시켜 버린다.When the three-phase inverter circuit 17A is driven using three-phase modulation, as shown in Fig. 2, the duty of each of the three phase voltages (Vu, Vv, Vw) with respect to the change of phase is changed into a substantially sinusoidal shape. . For this reason, the carrier frequency of a PWM control waveform becomes high, the switching loss of the 1st-6th switching elements SIup-SMwn increases, and the operation efficiency of the three-phase inverter circuit 17A is reduced.

이에 대해, 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이 u상 전압에서는 60도 내지 120도의 위상 구간, w상 전압은 180도 내지 240도의 위상 구간, v상 전압은 300도 내지 360도의 위상 구간의 각각에 있어서, 100% 듀티 제어(고위 전원 레벨)가 행해진다. 또한, u상 전압에서는 240도 내지 300도의 위상 구간, w상 전압은 0도 내지 60도의 위상 구간, v상 전압은 120도 내지 180도의 위상 구간의 각각에 있어서, 0% 듀티 제어(저위 전원 레벨)가 행해진다.On the other hand, when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the fixed two-phase modulation up and down 60 degrees, as shown in FIG. 3, in the u-phase voltage, the phase section of 60 to 120 degrees and the w phase voltage are 180 100-degree duty control (high power supply level) is performed in each of the phase section of FIGS. In addition, in the u-phase voltage, 0% duty control (low power supply level) in the phase section of 240 degrees to 300 degrees, the w phase voltage of 0 degrees to 60 degrees, and the v phase voltage of 120 degrees to 180 degrees, respectively. ) Is performed.

3상 인버터 회로(17A)를 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 구동한 경우, 3상의 각 전압(Vu, Vv, Vw)의 각각에 관하여, 3분의 1에 상당하는 위상 구간에서는 스위칭을 행하고 있지 않다(100% 듀티 제어, 또는 0% 듀티 제어). 이로 인해, 이 3분의 1에 상당하는 위상 구간에서는, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실은 발생하지 않는다. 그 결과, 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.When the three-phase inverter circuit 17A is driven using fixed two-phase modulation up to 60 degrees, switching is performed in a phase section corresponding to one third of each of the voltages Vu, Vv, and Vw of each of the three phases. Not performed (100% duty control or 0% duty control). For this reason, the switching loss of the 1st-6th switching elements SIup-SMwn does not generate | occur | produce in this phase section corresponded to this 1/3. As a result, the operating efficiency of the three-phase inverter circuit 17A can be improved.

또한, 1상마다, 고위 전원 레벨(100% 듀티 제어) 또는 저위 전원 레벨(0% 듀티 제어)로 전기각 2π/3(120도)만큼 순차 고정하고, 3상 인버터 회로의 스위칭 손실을 저감시켜, 상전압의 진폭이 작은 경우에 이 2상 변조 방식을 정지하여 3상 모터에 3상 전압을 인가하는 기술도 알려져 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2006-217673호 공보나 일본 특허 출원 공개 제2005-229676호 공보 참조). 이와 같은 2상 변조를, 고정 120도 2상 변조라고 부른다. 이 중, 특히, 2상 변조의 고정상을 직류 전압의 고위 전원 레벨(100% 듀티 제어)로 고정한 것을, 상부 고정 120도 2상 변조라고 부르고, 2상 변조의 고정상을 직류 전압의 저위 전원 레벨(0% 듀티 제어)로 고정한 것을, 하부 고정 120도 2상 변조라고 부른다.In addition, for each phase, the high power supply level (100% duty control) or the low power supply level (0% duty control) is sequentially fixed by 2π / 3 (120 degrees) of electric angle, thereby reducing the switching loss of the three-phase inverter circuit. Also, a technique for applying a three-phase voltage to a three-phase motor by stopping the two-phase modulation method when the amplitude of the phase voltage is small is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-217673 or Japanese Patent Application). See publication 2005-229676). Such two-phase modulation is called fixed 120 degree two-phase modulation. Among these, the thing which fixed the fixed phase of 2-phase modulation at the high power supply level (100% duty control) of DC voltage is called upper fixed 120 degree two-phase modulation, and the fixed phase of 2-phase modulation is called the low power supply level of DC voltage ( 0% duty control) is called lower fixed 120 degree two-phase modulation.

요컨대, 상부 고정 120도 2상 변조는 3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제3 상부 아암(UA1, UA2, UA3) 및 제1 내지 제3 하부 아암(LA1, LA2, LA3)을 구성하는 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 것이다. 또한, 하부 고정 120도 2상 변조는 3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제3 상부 아암(UA1, UA2, UA3) 및 제1 내지 제3 하부 아암(LA1, LA2, LA3)을 구성하는 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 것이다.In other words, the upper fixed 120 degree two-phase modulation constitutes the first to third upper arms UA1, UA2, UA3 and the first to third lower arms LA1, LA2, LA3 of the three-phase inverter circuit 17A. Two-phase modulation is performed by sequentially fixing the first to sixth switching elements SIup to SMwn by 120 degrees. In addition, the lower fixed 120 degree two-phase modulation constitutes the first to third upper arms UA1, UA2, UA3 and the first to third lower arms LA1, LA2, LA3 of the three-phase inverter circuit 17A. Two-phase modulation is performed by sequentially fixing the first to sixth switching elements SIup to SMwn by 120 degrees.

도 4는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 5는 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다.4 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the upper fixed 120-degree two-phase modulation. FIG. 5 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation.

상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이 3상의 각 전압(Vu, Vv, Vw)의 각각에 관하여, 3분의 1에 상당하는 위상 구간에서는 스위칭을 행하고 있지 않다(100% 듀티 제어). 따라서, 도 4에 도시하는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 PWM 제어를 행하는 경우에는, 도 2에 도시하는 3상 변조와 같이 약 15% 내지 약 85%의 범위의 듀티로 PWM 제어를 행하는 경우에 비해, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.When the three-phase inverter circuit 17A is driven using the upper fixed 120-degree two-phase modulation, one-third of each of the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw, as shown in FIG. No switching is performed in the phase section corresponding to 100% duty control. Therefore, when PWM control is performed using the upper fixed 120 degree two-phase modulation shown in Fig. 4, the PWM control is performed with a duty in the range of about 15% to about 85% as in the three-phase modulation shown in Fig. 2. In comparison, the switching losses of the first to sixth switching elements SIup to SMwn can be reduced. As a result, the operating efficiency of the three-phase inverter circuit 17A can be improved.

또한, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이 3상의 각 전압(Vu, Vv, Vw)의 각각에 관하여, 3분의 1에 상당하는 위상 구간에서는 스위칭을 행하고 있지 않다(0% 듀티 제어). 따라서, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 PWM 제어를 행하는 경우에는, 도 2에 도시하는 3상 변조와 같이 약 15% 내지 약 85%의 범위의 듀티로 PWM 제어를 행하는 경우에 비해, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.When the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation, as shown in Fig. 5, three minutes for each of the voltages Vu, Vv, and Vw of the three phases are shown. No switching is performed in the phase section corresponding to 1 (0% duty control). Therefore, when the PWM control is performed using the lower fixed 120 degree two-phase modulation, the PWM control is performed with a duty in the range of about 15% to about 85% as in the three-phase modulation shown in FIG. Switching losses of the first to sixth switching elements SIup to SMwn can be reduced. As a result, the operating efficiency of the three-phase inverter circuit 17A can be improved.

〈IGBT 및 MOSFET의 특성〉<Characteristics of IGBT and MOSFET>

다음에, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)로서 사용되는, IGBT 및 MOSFET의 특성에 대해 설명한다. 도 6은 IGBT와 MOSFET의 전류에 대한 전압의 관계를 나타내는 특성도이다. 도 7은 IGBT와 MOSFET의 전류에 대한 손실의 관계를 나타내는 특성도이다. 도 6에서는 횡축에 전류, 종축에 전압을 나타내고 있다. 도 7에서는 횡축에 전류, 종축에 손실을 나타내고 있다.Next, the characteristics of the IGBT and the MOSFET used as the first to sixth switching elements SIup to SMwn will be described. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the voltage of the IGBT and the current to the MOSFET. Fig. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the losses of the IGBT and the MOSFET with respect to the current. In FIG. 6, the horizontal axis shows current, and the vertical axis shows voltage. In Fig. 7, the abscissa shows the current and the ordinate shows the loss.

IGBT의 콜렉터 전류에 대한 콜렉터 에미터간 전압의 특성은, 도 6에 도시한 바와 같이 콜렉터 전류의 상승 구간에 있어서 급증하고, 그 후, 완만한 대략 선형의 증가 특성을 나타낸다. 한편, MOSFET의 드레인 전류에 대한 드레인 소스간 전압의 특성은 모든 전류 구간에 있어서 완만한 대략 선형의 증가 특성을 나타낸다. IGBT에 관한 콜렉터 에미터간 전압의 특성과, MOSFET에 관한 드레인 소스간 전압의 특성은, 도 6에 도시한 바와 같이 임계점에 있어서 교차하고 있다. 요컨대, 임계점에 비해 저부하 영역(저입력 영역)에서는, IGBT에 관한 콜렉터 에미터간 전압의 특성이 MOSFET에 관한 드레인 소스간 전압의 특성을 상회하고 있지만, 임계점에 비해 고부하 영역(고입력 영역)에서는, 상기 양자의 관계가 역전하고 있다.As shown in FIG. 6, the characteristics of the collector emitter voltage with respect to the collector current of the IGBT rapidly increase in the rising section of the collector current, and then exhibit a moderately linear increase characteristic. On the other hand, the characteristics of the drain-source voltage with respect to the drain current of the MOSFET show a moderately linear increase characteristic in all current sections. The characteristics of the voltage between the collector emitters in relation to the IGBT and the characteristics of the drain and source voltages in relation to the MOSFETs intersect at the critical point as shown in FIG. 6. In other words, in the low load region (low input region) compared to the threshold point, the characteristics of the collector emitter voltage regarding the IGBT exceed the characteristics of the drain source voltage regarding the MOSFET, but in the high load region (high input region) compared to the threshold point. The relationship between the two is reversed.

도 6에 도시한 바와 같은 특성 관계에 기인하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 임계점에 비해 저부하 영역(저입력 영역)에서는, IGBT에 관한 손실 특성이 MOSFET에 관한 손실 특성을 상회하고 있지만, 임계점에 비해 고부하 영역(고입력 영역)에서는, 상기 양자의 관계가 역전하고 있다. 즉, MOSFET의 손실은 저부하 영역에서는 IGBT에 비해 작지만, 고부하 영역에서는 IGBT에 비해 커진다. 이는, MOSFET의 손실이 전류의 2승으로 증대되기 때문이다.Due to the characteristic relationship as shown in FIG. 6, as shown in FIG. 7, in the low load region (low input region) as compared with the critical point, the loss characteristic regarding the IGBT exceeds the loss characteristic regarding the MOSFET. In the high load region (high input region) as compared with the critical point, the relationship between the above is reversed. That is, the loss of the MOSFET is smaller than that of the IGBT in the low load region, but larger than the IGBT in the high load region. This is because the loss of the MOSFET increases by the power of the current.

즉, 도 7에 도시한 바와 같이, MOSFET는, 저부하 영역(저입력 영역)에서는 IGBT에 비해 저손실로 되지만, 고부하 영역(고입력 영역)에서는 반대로 IGBT에 비해 손실이 증가되어 버린다. 이는, MOSFET의 온 저항에 정의 온도 특성이 있기 때문에 고부하 시(고입력 시)에는 온 저항이 더욱 커지는 것과, 손실이 전류의 2승으로 증대되기 때문이다. 따라서, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 도모하기 위해서는, 저부하 시(저입력 시)에는 MOSFET측으로의 전류 통류율을 늘리고, 고부하 시(고입력 시)에는 IGBT측으로의 전류 통류율을 늘리는 것 등과 같이, 각 부하 영역에 있어서의 각 스위칭 소자의 손실의 대소 관계에 맞추어, 각각의 스위칭 소자로의 전류 통류량을 바꾸는 것을 고려하여 변조 방식을 전환하는 것이 바람직하다.That is, as shown in Fig. 7, the MOSFET has a lower loss than the IGBT in the low load region (low input region), but the loss increases in comparison with the IGBT in the high load region (high input region). This is because the on-resistance of the MOSFET has a positive temperature characteristic, and therefore the on-resistance becomes larger at high loads (at high inputs), and the loss is increased by the power of the current. Therefore, in order to achieve high efficiency operation of the three-phase inverter circuit 17A, the current flow rate to the MOSFET side is increased at low load (low input) and the current flow rate to the IGBT side at high load (high input). It is preferable to switch the modulation scheme in consideration of changing the amount of current flow to each switching element in accordance with the magnitude of the loss of each switching element in each load region.

이러한 관점으로부터, 상기한 특허 문헌 1에서는 IGBT와 MOSFET를 조합한 인버터 회로를 구비하는 인버터 장치를 제안하고 있다. 이 기술에서는, 인버터 회로의 상부 아암에 IGBT, 하부 아암에 MOSFET를 구비한 인버터 회로에 있어서, 부하의 크기에 따라서, 3상 변조와 상하 60도 고정 2상 변조의 전환을 행하는 구성을 채용하고 있다. 부하의 대소에 관한 판정에는, 모터 전류, 인버터 회로로의 입력 전압, 스위칭 소자에 관한 온ㆍ오프의 듀티의 크기, 또는 모터의 회전 속도를 사용한다.In view of this, the above-mentioned Patent Document 1 proposes an inverter device having an inverter circuit combining an IGBT and a MOSFET. In this technique, an inverter circuit having an IGBT in the upper arm and a MOSFET in the lower arm of the inverter circuit employs a configuration of switching between three-phase modulation and fixed two-phase modulation up to 60 degrees in accordance with the magnitude of the load. . For the determination of the magnitude of the load, the motor current, the input voltage to the inverter circuit, the magnitude of the on / off duty with respect to the switching element, or the rotational speed of the motor is used.

그런데, MOSFET의 온 저항에는 정의 온도 특성이 있으므로, 상기 MOSFET의 온도에 따라서 온 저항의 값이 변화된다. 이로 인해, 3상 변조 또는 2상 변조를 사용하여 동일한 전류를 통전시킨 경우라도, 소자 온도의 고저에 따라서 MOSFET에서 발생하는 도통 손실은 변화되어 버린다. 또한, MOSFET에서는, 고부하 시에 있어서의 온도 상승의 비율이 IGBT에 비해 크게 되어 있다. 따라서, 부하의 크기에 따라서, 단순히 3상 변조와 상하 60도 고정 2상 변조를 전환한 것만으로는, MOSFET에 온도 변화가 발생한 경우에는, 고효율 운전을 유지할 수 없다.However, since the on-resistance of the MOSFET has a positive temperature characteristic, the value of the on-resistance changes depending on the temperature of the MOSFET. For this reason, even when the same current is energized using three-phase modulation or two-phase modulation, the conduction loss generated in the MOSFET changes depending on the height of the element temperature. Moreover, in MOSFET, the ratio of temperature rise at the time of high load is large compared with IGBT. Therefore, only by switching three-phase modulation and fixed two-phase modulation up and down 60 degrees in accordance with the magnitude of the load, high-temperature operation cannot be maintained when a temperature change occurs in the MOSFET.

도 8은 3상 인버터 회로(17A)를, 복수의 변조 방식을 사용하여 구동한 경우의, MOSFET의 접합부 온도(채널 온도)와 회로 손실의 관계를 나타내는 특성도이다. 도 8에 있어서, 횡축에 채널 온도〔섭씨도〕를, 종축에 회로 손실〔W〕을 나타내고 있다.FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a junction temperature (channel temperature) of a MOSFET and a circuit loss when the three-phase inverter circuit 17A is driven using a plurality of modulation schemes. In FIG. 8, channel temperature [degrees Celsius] is shown on the horizontal axis, and circuit loss [W] is shown on the vertical axis.

또한, 회로 손실의 특성 파라미터(변조 방식)로서는, 3상 변조, 상하 60도 고정 2상 변조, 상부 고정 120도 2상 변조 및 하부 고정 120도 2상 변조를 나타내고 있다.Moreover, as a characteristic parameter (modulation system) of a circuit loss, three phase modulation, 60 degrees up and down fixed two-phase modulation, upper fixed 120 degree two-phase modulation, and lower fixed 120 degree two-phase modulation are shown.

도 8에 도시한 바와 같이, 어느 하나의 2상 변조 방식을 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우라도, 3상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에 비해, 회로 손실은 작다. 또한, MOSFET의 저온 시(약 40℃ 이하)에서는, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우가, 가장 저손실로 된다. 이에 대해, MOSFET의 고온 시(약 40℃를 초과함)에서는, 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우가, 가장 저손실로 되어 있다.As shown in FIG. 8, even when the three-phase inverter circuit 17A is driven by using any two-phase modulation method, compared with the case where the three-phase inverter circuit 17A is driven by using three-phase modulation. , The circuit loss is small. In addition, at the low temperature of the MOSFET (about 40 ° C. or less), the case where the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120 degree two-phase modulation becomes the lowest loss. On the other hand, when the MOSFET is at a high temperature (greater than about 40 ° C), the case where the three-phase inverter circuit 17A is driven using the upper fixed 120-degree two-phase modulation is the lowest loss.

이는, 고온 시에 있어서의 MOSFET의 온 저항은, 저온 시의 그것에 비해 커지므로, 이 온 저항의 증대에 수반하여, 상기 MOSFET의 도통 손실이 커지기 때문이다. 예를 들어, MOSFET의 접합부 온도(채널 온도를 포괄하는 개념. 이하, 동일.)가 높을 때에, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에는, 도 8에 도시한 바와 같이 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에 비해, 회로 손실이 커진다. 그로 인해, MOSFET의 접합부 온도가 높은 경우에는, 가령 저부하 시(저입력 시)라도, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동해도, 고효율 운전을 실현할 수는 없다.This is because the on-resistance of the MOSFET at high temperature is larger than that at low temperature, and therefore the conduction loss of the MOSFET increases with the increase in the on-resistance. For example, when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation when the junction temperature (the concept encompassing the channel temperature. As shown in the figure, the circuit loss is larger than in the case where the three-phase inverter circuit 17A is driven using the upper fixed 120-degree two-phase modulation. Therefore, when the junction temperature of a MOSFET is high, even if it is low load (when low input), even if it drives the three-phase inverter circuit 17A using lower fixed 120 degree two-phase modulation, high efficiency operation can be achieved. none.

그런데, 상기한 특허 문헌 1의 기술에서는, 부하의 크기(부하 전류)에 의해서만 변조 방식을 결정하고 있다. 그로 인해, 저부하 시에 있어서 운전 효율이 양호해지는 것인 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우라도, MOSFET의 접합부 온도가 높은 경우에는, MOSFET의 온 저항이 커지고 상기 MOSFET의 손실이 커지므로, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 행할 수 없다.By the way, in the technique of Patent Document 1, the modulation method is determined only by the magnitude of the load (load current). Therefore, even when the three-phase inverter circuit 17A is driven by using a lower fixed 120 degree two-phase modulation in which the driving efficiency becomes better at low load, when the junction temperature of the MOSFET is high, the MOSFET is turned on. Since the resistance becomes large and the loss of the MOSFET becomes large, the high efficiency operation of the three-phase inverter circuit 17A cannot be performed.

따라서, 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)에서는, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn)에 관한 접합부 온도(Tj)와, 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 회로 전류(Io)(부하의 크기)에 기초하여, 3상 인버터 회로(17A)의 구동에 사용하는 변조 방식을 전환함으로써, 고효율 운전의 정확한 수행을 도모하는 것으로 하고 있다.Therefore, in the motor control apparatus 11A according to the first embodiment, the junction temperature Tj for the first to sixth switching elements SIup, SMun, SIvp, SMvn, SIwp, SMwn, and the three-phase inverter circuit ( The modulation method used for driving the three-phase inverter circuit 17A is switched based on the circuit current Io (load magnitude) flowing through the 17A to achieve accurate high efficiency operation.

〈제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)의 동작〉<Operation of the Motor Control Device 11A According to the First Embodiment>

다음에, 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)의 동작에 대해 설명한다. 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)의 전원 스위치(도시하지 않음)가 온으로 되면, 3상 인버터 회로(17A)는 인버터 구동 회로(25)로부터 송신되어 온 변조 방식에 관한 지령 정보에 기초하는 PWM 제어 신호(구동 제어 신호)에 의해, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)를 순차 온/오프시킴으로써, PWM 파형에 의한 유사 정현파의 3상 교류 전력을 생성하고, 이것을 갖고 3상 동기 모터(15)를 구동한다.Next, the operation of the motor control device 11A according to the first embodiment will be described. When the power switch (not shown) of the motor control device 11A according to the first embodiment is turned on, the three-phase inverter circuit 17A is connected to the command information about the modulation method transmitted from the inverter drive circuit 25. By sequentially turning on / off the first to sixth switching elements SIup to SMwn by the based PWM control signal (driving control signal), three-phase alternating current power of the pseudo sine wave by the PWM waveform is generated, and 3 The phase synchronizing motor 15 is driven.

3상 동기 모터(15)의 구동 중에, 접합부 온도 추정부(31)는 가선 전류 센서(19)로 검출한 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 회로 전류(Io)와, 온도 실측부(30)의 서미스터(35)가 실측한 기판 온도와, 미리 취득되어 있는, 기판으로부터 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn) 사이의 열 저항을 사용하여, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)에 관한 접합부 온도(Tj)를 추정한다.During the driving of the three-phase synchronous motor 15, the junction temperature estimation unit 31 includes the circuit current Io flowing through the three-phase inverter circuit 17A detected by the wire current sensor 19, and the temperature measurement unit 30. The first to sixth switching elements SIup to SMwn by using the substrate temperature at which the thermistor 35 is measured and the thermal resistance between the first to sixth switching elements SIup to SMwn from the substrate. Assume the junction temperature Tj for

여기서, 실제의 접합부 온도 추정부(31)에서의 접합부 온도 추정 방법에 대해 설명한다. 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)로서, IGBT 또는 MOSFET를 채용한 것으로 한다. 우선, 가선 전류 센서(19)로 검출한 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 전류(Io)와 IGBT의 포화 전압(Vce)의 곱, 또는 상기 전류(Io)의 2승과 MOSFET의 온 저항의 곱으로부터, IGBT 또는 MOSFET의 도통 손실을 산출한다. 다음에, 온도 실측부(30)의 서미스터(35)가 실측한 기판 온도에, 상기 산출한 도통 손실과 기판으로부터 스위칭 소자 사이의 열 저항의 곱을 가산함으로써 접합부 온도(Tj)를 추정한다.Here, the actual junction temperature estimation method by the junction temperature estimation part 31 is demonstrated. It is assumed that IGBTs or MOSFETs are employed as the first to sixth switching elements SIup to SMwn. First, the product of the current Io flowing through the three-phase inverter circuit 17A detected by the wire current sensor 19 and the saturation voltage Vce of the IGBT, or the product of the square of the current Io and the on-resistance of the MOSFET. From this, the conduction loss of the IGBT or MOSFET is calculated. Next, the junction temperature Tj is estimated by adding the product of the calculated conduction loss and the thermal resistance between the switching element and the substrate to the substrate temperature measured by the thermistor 35 of the temperature measurement portion 30.

그러나, MOSFET의 온 저항[Ron( Tj )]은 접합부 온도(Tj)의 함수로 되므로, 도통 손실은 접합부 온도(Tj)의 함수로 된다. 또한, 접합부 온도(Tj)는 도통 손실의 함수로 되므로, 도통 손실과 접합부 온도(Tj)를 일정하게 산출할 수는 없다. 따라서, 도통 손실을 산출하는 경우의 온 저항(Ron)으로서는, 온도 실측부(30)의 서미스터(35)가 실측한 기판 온도를 tc로 했을 때, 실제의 접합부 온도(Tj)와의 추정 온도차(Δt)를 어림잡은 온도인 (tc+Δt)일 때의 값인 Ron(tc+Δt)을 채용하는 것으로 한다. 이와 같이 함으로써, 도통 손실과 접합부 온도(Tj)를 일정하게 산출할 수 있다.However, since the on resistance Ron ( Tj ) of the MOSFET becomes a function of the junction temperature Tj, the conduction loss becomes a function of the junction temperature Tj. Also, since the junction temperature Tj becomes a function of the conduction loss, it is not possible to constantly calculate the conduction loss and the junction temperature Tj. Therefore, as the on resistance Ron in calculating the conduction loss, when the substrate temperature measured by the thermistor 35 of the temperature measurement unit 30 is tc, the estimated temperature difference Δt with the actual junction temperature Tj is shown. It is assumed that Ron (tc + Δt), which is a value when (tc + Δt) is a temperature at which) is estimated. By doing in this way, conduction loss and junction temperature Tj can be computed uniformly.

상기의 수순을 사용한 MOSFET의 접합부 온도 추정 방법은 하기의 수학식 1 및 수학식 2로 나타낼 수 있다.The junction temperature estimation method of the MOSFET using the above procedure may be represented by Equations 1 and 2 below.

Figure 112012012388964-pat00001
Figure 112012012388964-pat00001

Figure 112012012388964-pat00002
Figure 112012012388964-pat00002

여기서, Tj는 접합부 온도, tc는 기판 온도, P( tc +Δt)는 MOSFET의 도통 손실, R는 기판으로부터 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn) 사이의 열 저항, Δt는 기판 온도와 접합부 온도의 추정 온도차를 나타낸다.Here, Tj is the junction temperature, tc is the thermal resistance, Δt is the substrate temperature between the substrate temperature, P (tc + Δt) is the conduction loss of the MOSFET, R is the first to sixth switching elements (SIup to SMwn) from the substrate and The estimated temperature difference of the junction temperature is shown.

그리고, 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)는 접합부 온도(Tj) 및 회로 전류(Io)에 관련된, 가장 저손실로 되는 변조 방식을 판정하기 위한 변조 방식 판정 정보와, 접합부 온도 추정부(31)에서 추정된 접합부 온도(Tj)와, 가선 전류 센서(19)로 검출된 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)에 기초하여, 가장 저손실로 되는 변조 방식을 판정하고, 그 변조 방식을 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 지령부(39)로 보낸다. 이것을 받고, 변조 방식 지령부(39)는 변조 방식에 관한 지령 정보를 인버터 구동 회로(25)로 보낸다. 이것을 받고, 인버터 구동 회로(25)는 가장 저손실이라고 판정된 변조 방식을 따르는 PWM 제어의 구동 신호를 생성하여, 3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)를 구동한다.The modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23 performs modulation method determination information for determining the lowest loss modulation method related to the junction temperature Tj and the circuit current Io, and the junction temperature addition. Based on the junction temperature Tj estimated by the step 31 and the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A detected by the wire current sensor 19, a modulation method that results in the lowest loss is determined, The modulation method is sent to the modulation method command unit 39 of the modulation method control unit 23. Upon receiving this, the modulation method command unit 39 sends command information about the modulation method to the inverter drive circuit 25. In response to this, the inverter drive circuit 25 generates a drive signal of PWM control according to the modulation method determined to be the lowest loss, and drives the first to sixth switching elements SIup to SMwn of the three-phase inverter circuit 17A. do.

이때의 도통 손실은, 수학식 1에 나타낸 P( tc +Δt)가 아니라, 접합부 온도 추정부(31)에서 추정한 접합부 온도에서의 온 저항과 가선 전류 센서(19)로 검출한 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 전류(Io)로부터 산출한다.The conduction loss at this time is not P ( tc + Δt) shown in Equation 1, but the three-phase inverter circuit detected by the on-resistance at the junction temperature estimated by the junction temperature estimation unit 31 and the wire current sensor 19 ( It calculates from the electric current Io which flows into 17A).

구체적으로는, 예를 들어 가선 전류 센서(19)가 검출한 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 값이 작고(부하가 작고), 또한 접합부 온도 추정부(31)가 추정한 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도(Tj)가 낮은 경우를 생각한다. 이러한 경우에 있어서, 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)는 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)의 각 IGBT에 비해, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)의 각 MOSFET의 쪽이, 온 저항 및 도통 손실이 작다고 판단하여, 가장 저손실로 되는 변조 방식으로서 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 판정을 내린다.Specifically, for example, the value of the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A detected by the live wire current sensor 19 is small (load is small), and the junction temperature estimation unit 31 estimates it. A case where the junction temperature Tj of the first to sixth switching elements SIup to SMwn is low is considered. In this case, the modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23 compares each of the IGBTs of the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm, and the switching elements SMun, SMvn, Each MOSFET of SMwn) determines that the on-resistance and conduction loss are small, and uses the lower fixed 120 degree two-phase modulation as the lowest loss modulation method.

이에 의해, 인버터 구동 회로(25)는 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)의 구동 제어를 행한다. 그 결과, 3상 인버터 회로(17A)의 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)의 각 MOSFET로의 전류 통류량을 늘림으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.Thereby, the inverter drive circuit 25 performs drive control of the three-phase inverter circuit 17A using the lower fixed 120 degree two-phase modulation. As a result, the current flow through the switching elements SMun, SMvn, SMwn belonging to the lower arm of the three-phase inverter circuit 17A to each MOSFET can be increased, so that high efficiency operation of the three-phase inverter circuit 17A can be performed accurately. have.

또한, 예를 들어 가선 전류 센서(19)가 검출한 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 값이 작고(부하가 작고), 또한 접합부 온도 추정부(31)가 추정한 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도(Tj)가 높은 경우를 생각한다. 이러한 경우에 있어서, 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)는 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)의 각 IGBT에 비해, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)의 각 MOSFET의 쪽이, 온 저항 및 도통 손실이 크다고 판단하여, 가장 저손실로 되는 변조 방식으로서, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조 중 어느 하나를 사용하는 판정을 내린다.In addition, for example, the first value of the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A detected by the live wire current sensor 19 is small (load is small) and the junction temperature estimation unit 31 is estimated. Consider the case where the junction temperature Tj of the sixth to sixth switching elements SIup to SMwn is high. In this case, the modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23 compares each of the IGBTs of the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm, and the switching elements SMun, SMvn, It is judged that each MOSFET of SMwn) has a large on-resistance and conduction loss, and determines which of the lowest loss loss modulation methods is one of up / down 60 degree fixed two-phase modulation or upper fixed 120 degree two-phase modulation. Down.

이에 의해, 인버터 구동 회로(25)는 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조 중 어느 하나를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)의 구동 제어를 행한다. 그 결과, 가선 전류 센서 3상 인버터 회로(17A)의 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)의 각 IGBT로의 전류 통류율을 늘림으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.As a result, the inverter drive circuit 25 performs drive control of the three-phase inverter circuit 17A by using either up / down 60 degree fixed two-phase modulation or upper fixed 120 degree two-phase modulation. As a result, the efficiency of operation of the three-phase inverter circuit 17A can be precisely increased by increasing the current flow rate to each IGBT of the switching elements SIup, SIvp, and SIwp belonging to the upper arm of the three-phase inverter circuit 17A. Can be done.

또한, 예를 들어 가선 전류 센서(19)가 검출한 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 값이 크고(부하가 크고), 또한 접합부 온도 추정부(31)가 추정한 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도(Tj)가 낮은 경우를 생각한다. 이러한 경우에 있어서, 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)는 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)의 각 IGBT에 비해, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)의 각 MOSFET의 쪽이, 온 저항 및 도통 손실이 작다고 판단하여, 가장 저손실로 되는 변조 방식으로서, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 판정을 내린다.For example, the 1st value which the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A detected by the live wire current sensor 19 is large (load is large), and the junction temperature estimation part 31 estimated A case where the junction temperature Tj of the sixth to sixth switching elements SIup to SMwn is low is considered. In this case, the modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23 compares each of the IGBTs of the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm, and the switching elements SMun, SMvn, Each MOSFET of SMwn) determines that the on-resistance and conduction loss are small, and uses the lower fixed 120 degree two-phase modulation as the lowest loss modulation method.

이에 의해, 인버터 구동 회로(25)는 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)의 구동 제어를 행한다. 그 결과, 3상 인버터 회로(17A)의 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)의 각 MOSFET로의 전류 통류량을 늘림으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.Thereby, the inverter drive circuit 25 performs drive control of the three-phase inverter circuit 17A using the lower fixed 120 degree two-phase modulation. As a result, the current flow through the switching elements SMun, SMvn, SMwn belonging to the lower arm of the three-phase inverter circuit 17A to each MOSFET can be increased, so that high efficiency operation of the three-phase inverter circuit 17A can be performed accurately. have.

또한, 예를 들어 가선 전류 센서(19)가 검출한 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 값이 크고(부하가 크고), 또한 접합부 온도 추정부(31)가 추정한 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도(Tj)도 높은 경우를 생각한다. 이러한 경우에 있어서, 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)는 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)의 각 IGBT에 비해, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)의 각 MOSFET의 쪽이, 온 저항 및 도통 손실이 크다고 판단하여, 가장 저손실로 되는 변조 방식으로서, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 판정을 내린다.For example, the 1st value which the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A detected by the live wire current sensor 19 is large (load is large), and the junction temperature estimation part 31 estimated Consider the case where the junction temperature Tj of the sixth to sixth switching elements SIup to SMwn is also high. In this case, the modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23 compares each of the IGBTs of the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm, and the switching elements SMun, SMvn, Each MOSFET of SMwn) determines that the on-resistance and conduction loss are large, and determines that the lowest loss is a modulation method using up and down 60 degree fixed two-phase modulation or upper fixed 120 degree two-phase modulation.

이에 의해, 인버터 구동 회로(25)는 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)의 구동 제어를 행한다. 그 결과, 3상 인버터 회로(17A)의 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)의 각 IGBT로의 전류 통류율을 늘림으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.As a result, the inverter drive circuit 25 performs drive control of the three-phase inverter circuit 17A using up and down 60 degrees fixed two-phase modulation or upper fixed 120 degrees two-phase modulation. As a result, by increasing the current flow rate to each IGBT of the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm of the three-phase inverter circuit 17A, high efficiency operation of the three-phase inverter circuit 17A can be performed accurately. have.

〈제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)의 작용 효과〉<Effects of the Motor Control Device 11A According to the First Embodiment>

제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)에 따르면, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 접합부 온도 및 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 값 및 변조 방식 판정 정보에 기초하여, 미리 준비된 변조 방식(3상 변조, 상하 60도 고정 2상 변조, 상부 고정 120도 2상 변조 및 하부 고정 120도 2상 변조) 중에서, 가장 저손실로 되는 변조 방식을 판정하고, 이 판정 결과에 관한 변조 방식을 전환하여 사용함으로써, 3상 인버터 회로(17A)를 포함하는 모터 제어 장치(11A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.According to the motor control device 11A according to the first embodiment, the junction temperature of the first to sixth switching elements SIup to SMwn and the value of the circuit current Io and the modulation method of the three-phase inverter circuit 17A are determined. Based on the information, among the modulation schemes prepared in advance (three phase modulation, up and down 60 degree fixed two phase modulation, upper fixed 120 degree two phase modulation and lower fixed 120 degree two phase modulation), the lowest modulation method is determined, By switching and using the modulation method according to this determination result, high efficiency operation of the motor control apparatus 11A including the three-phase inverter circuit 17A can be performed correctly.

또한, 변조 방식을 전환하기 위한 트리거 포인트로서는, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 스위칭 소자의 접합부 온도가 임계 온도(도 8의 예에서는, 약 40℃)를 초과하면, 변조 방식을 바꾸었을 때의 회로 손실의 대소 관계가 바뀌는 것에 착안하여, 하부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상하 60도 고정 2상 변조 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 전환하여 사용함으로써, 모터 제어 장치(11A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.As a trigger point for switching the modulation method, for example, as shown in FIG. 8, when the junction temperature of the switching element exceeds the threshold temperature (about 40 ° C. in the example of FIG. 8), the modulation method is changed. Attention is drawn to the fact that the magnitude of the circuit loss changes, and instead of the lower fixed 120 degree two-phase modulation, the upper and lower 60 degree fixed two-phase modulation or the upper fixed 120 degree two-phase modulation is used to change the motor control device 11A. High efficiency operation of) can be performed accurately.

또한, 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 값이 바뀌면, 스위칭 소자의 도통 손실의 크기도 바뀐다. 따라서, 회로 전류(Io)의 값에 따라서 변조 방식을 전환하기 위한, 스위칭 소자에 관한 온도의 임계값을 적절하게 변경해도 좋다. 이와 같이 구성하면, 회로 전류(Io)의 값에 따른 스위칭 소자의 도통 손실에 기초하여, 적절한 변조 방식을 전환하여 사용할 수 있다.In addition, when the value of the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A changes, the magnitude of the conduction loss of the switching element also changes. Therefore, you may change suitably the threshold of the temperature regarding a switching element for switching a modulation system according to the value of circuit current Io. In such a configuration, it is possible to switch and use an appropriate modulation method based on the conduction loss of the switching element according to the value of the circuit current Io.

《제2 실시 형태》&Quot; Second Embodiment &

〈변조율에 기초하는 변조 방식의 전환 제어〉<Switching Control of Modulation Method Based on Modulation Rate>

제1 실시 형태에서는, 변조 방식을 전환하기 위한 기술 요소로서, 3상 인버터 회로(17A)에 있어서의 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj) 및 회로 전류(Io)를 사용하였지만, 제2 실시 형태에서는 변조율을 사용하는 점이, 제1 실시 형태와는 다르다.In the first embodiment, the junction temperature Tj and the circuit current Io relating to the switching element in the three-phase inverter circuit 17A are used as technical elements for switching the modulation method. In the second embodiment, The use of a modulation rate is different from the first embodiment.

3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실은 변조 방식뿐만 아니라, 변조율에 따라서도 바뀐다. 구체적으로는, 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)가 클 때에 PWM 제어의 스위칭 동작이 행해지면, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실은 커진다. 또한, 회로 전류(Io)가 작을 때에 PWM 제어의 스위칭 동작이 행해지면, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실은 상기[회로 전류(Io)가 클 때]에 비해 커진다.The switching losses of the first to sixth switching elements SIup to SMwn of the three-phase inverter circuit 17A change not only in the modulation method but also in the modulation rate. Specifically, if the switching operation of the PWM control is performed when the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A is large, the switching losses of the first to sixth switching elements SIup to SMwn become large. In addition, if the switching operation of the PWM control is performed when the circuit current Io is small, the switching loss of the first to sixth switching elements SIup to SMwn becomes larger than the above (when the circuit current Io is large).

요컨대, 3상 인버터 회로(17A)의 스위칭 동작이 행해질 때의 회로 전류(Io)의 크기(변조율의 값)에 의해, 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실은 변화된다. 바꾸어 말하면, 변조 방식의 선택과 변조율의 크기 순서에 의해, 스위칭 손실은 크게 바뀐다.In short, the switching loss of the first to sixth switching elements SIup to SMwn is changed by the magnitude (modulation value) of the circuit current Io when the switching operation of the three-phase inverter circuit 17A is performed. . In other words, the switching loss is greatly changed by the selection of the modulation method and the magnitude order of the modulation rate.

더욱 상세하게 설명한다. 예를 들어, 3상 변조와 2상 변조를 비교하면, 3상 변조에서는, PWM의 스위칭 횟수가 2상 변조의 경우의 3/2만큼 많아지고, 또한 정현파의 피크값 주변을 포함시킨 전류값이 큰 곳에서의 스위칭 동작의 횟수가 많으므로, 필연적으로 스위칭 손실이 커진다.It demonstrates in more detail. For example, when comparing three-phase modulation and two-phase modulation, in three-phase modulation, the number of PWM switching times increases by three-thirds as in the case of two-phase modulation, and the current value including the peak value of the sinusoidal wave is Since the number of switching operations in a large place is large, the switching loss inevitably becomes large.

한편, 2상 변조에서는 고정 120도 2상 변조(상부 고정 120도 2상 변조 및 하부 고정 120도 2상 변조)와 상하 60도 고정 2상 변조를 비교하면, 변조율이 작을 때에는 양자의 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실은 대략 동일하다. 또한, 변조율이 클 때에는, 회로 전류(Io)가 클 때에 PWM의 스위칭이 행해지므로, 하부 고정 120도 2상 변조의 쪽이 상하 60도 고정 2상 변조에 비해 스위칭 손실이 커진다. 이 이유에 대해, 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명한다.On the other hand, in two-phase modulation, if the fixed 120-degree two-phase modulation (upper fixed 120-degree two-phase modulation and lower fixed 120-degree two-phase modulation) and the up-down 60-degree fixed two-phase modulation are compared, both of the first The switching losses of the sixth to sixth switching elements SIup to SMwn are approximately the same. In addition, when the modulation rate is large, PWM switching is performed when the circuit current Io is large, so that the lower fixed 120-degree two-phase modulation has a larger switching loss than the up-and-down 60-degree fixed two-phase modulation. This reason will be described with reference to FIGS. 9 to 11.

도 9는 변조율이 작을 때에 하부 고정상 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 10은 변조율이 중간일 때에 하부 고정상 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 11은 변조율이 클 때에 하부 고정상 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 9 내지 도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)에 있어서, 변조율에 기초하는 적절한 변조 방식을 사용하기 위한 기초적인 기술 사항을 도시하고 있다.FIG. 9 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed phase 120 degrees two-phase modulation when the modulation rate is small. FIG. 10 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed phase 120 degrees two-phase modulation when the modulation rate is medium. FIG. 11 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed phase 120 degrees two-phase modulation when the modulation rate is large. 9 to 11 show basic technical details for using an appropriate modulation method based on the modulation rate in the motor control apparatus 11B according to the second embodiment of the present invention.

도 9에 도시한 바와 같이, 변조율이 작을 때에는 PWM 제어의 듀티가 작고 출력 전압 파형의 피크도 작지만, 도 11에 도시한 바와 같이, 변조율이 클 때에는 PWM 제어의 듀티가 커지고 출력 전압 파형의 피크도 커지고 있다. 즉, 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 변조율이 커지는 것에 따라서 PWM 제어의 듀티가 커지고, 출력 전압 파형의 피크가 커지고 있는 것을 알 수 있다. 이로 인해, 변조율이 커질수록, 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)의 피크가 커지므로, PWM 제어의 스위칭 손실이 커진다.As shown in Fig. 9, when the modulation rate is small, the duty of the PWM control is small and the peak of the output voltage waveform is small. However, as shown in Fig. 11, when the modulation rate is large, the duty of the PWM control is increased and the output voltage waveform is The peak is also increasing. That is, as shown in Figs. 9 to 11, it can be seen that as the modulation rate is increased, the duty of the PWM control is increased and the peak of the output voltage waveform is increased. For this reason, as the modulation rate is increased, the peak of the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A is increased, so that the switching loss of the PWM control is increased.

예를 들어, 3상 인버터 회로(17A)의 직류 입력 전압이 변동되어 변조율이 커지고, 스위칭 손실이 증대되어 3상 인버터 회로(17A)의 운전 효율에 영향을 미치는 경우에는, 스위칭 손실이 작아지는 변조 방식을 선택적으로 전환하여 사용함으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.For example, when the DC input voltage of the three-phase inverter circuit 17A fluctuates to increase the modulation rate, and the switching loss is increased to affect the operation efficiency of the three-phase inverter circuit 17A, the switching loss becomes small. By selectively switching and using the modulation method, high efficiency operation of the three-phase inverter circuit 17A can be performed accurately.

〈본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 전체 구성〉<Overall structure of motor control device 11B according to the second embodiment of the present invention>

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)에 대해, 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다. 도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 전체 구성을 도시하는 블록도이다. 도 13은 3상 인버터 회로(17A)에 있어서의 변조율에 대한 변조 방식의 관계를 나타내는 테이블이다.Next, the motor control apparatus 11B which concerns on 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG. 12 and FIG. 12 is a block diagram showing an overall configuration of a motor control device 11B according to a second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a table showing the relationship of the modulation method to the modulation rate in the three-phase inverter circuit 17A.

제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)와, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)는 기본적인 구성 요소가 공통되어 있다. 따라서, 양자 사이의 차이점에 착안하여 설명함으로써, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 설명을 대신하는 것으로 한다.11 A of motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment, and 11 B of motor control apparatus which concerns on 2nd Embodiment have a common component. Therefore, by focusing attention on the difference between the two, the description of the motor control apparatus 11B according to the second embodiment will be replaced.

제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)와, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 차이점은 접합부 온도 검출부(21) 대신에, 모터 제어부(29)를 설치한 점 및 전압 검출부(27)를 추가한 점이다.The difference between the motor control device 11A according to the first embodiment and the motor control device 11B according to the second embodiment is that the motor control unit 29 is provided in place of the junction temperature detection unit 21 and the voltage detection unit. (27) is added.

모터 제어부(29)는, 도 12에 도시한 바와 같이 상기한 변조 방식 제어부(23)[변조 방식 판정부(37) 및 변조 방식 지령부(39)] 외에, 모터 전류 재현부(41), 모터 전압 연산부(43) 및 변조율 연산부(45)를 구비하여 구성되어 있다.The motor control unit 29, in addition to the modulation method control unit 23 (modulation method determination unit 37 and modulation method command unit 39) described above, as shown in Fig. 12, the motor current reproducing unit 41, the motor voltage The calculation part 43 and the modulation rate calculation part 45 are comprised.

모터 제어부(29)의 모터 전류 재현부(41)는 가선 전류 센서(19)로부터 보내져 온 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)에 기초하여 3상 동기 모터(15)에 흐르는 3상 교류 전류(Iu, Iv, Iw)를 재현하는 기능을 갖고 있다. The motor current reproducing unit 41 of the motor control unit 29 flows to the three-phase synchronous motor 15 based on the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A sent from the wire current sensor 19. It has a function of reproducing currents Iu, Iv, and Iw.

모터 전압 연산부(43)는 모터 전류 재현부(41)로부터 보내져 온 3상 교류 전류(Iu, Iv, Iw)와, 외부로부터 보내져 온 모터 지령 회전 속도(f*)에 기초하여, 3상 동기 모터(15)에 인가해야 할 3상 교류 지령 전압(Vu*, Vv*, Vw*)을 연산하고, 이를 인버터 구동 회로(25)로 송신하는 기능을 갖고 있다. 또한, 모터 전압 연산부(43)는 3상 동기 모터(15)에 인가하는 정현파 전압의 진폭값(Vs*)을 연산하고, 이 정현파 전압의 진폭값(Vs*)을 변조율 연산부(45)로 송신하는 기능을 갖고 있다.The motor voltage calculating section 43 uses the three-phase synchronous motor based on the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw sent from the motor current reproducing section 41 and the motor command rotation speed f * sent from the outside. The three-phase AC command voltages (Vu * , Vv * , Vw * ) to be applied to 15) are calculated and transmitted to the inverter drive circuit 25. Furthermore, the motor voltage calculation unit 43 is a three-phase synchronous motor (15) calculates the amplitude value (Vs *) of the sine wave voltage, tuning the amplitude value (Vs *) of the sine wave voltage change operation unit (45) to be applied to the It has a function to transmit.

변조율 연산부(45)는 전압 검출부(27)가 검출한 직류 전압(Vd)과, 모터 전압 연산부(43)가 연산한 3상 동기 모터(15)에 인가하는 정현파 전압의 진폭값(Vs*)에 기초하여 변조율(kh)을 연산하고, 이 변조율(kh)을 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)로 송신하는 기능을 갖고 있다.The modulation rate calculator 45 is a DC voltage Vd detected by the voltage detector 27 and an amplitude value Vs * of the sinusoidal voltage applied to the three-phase synchronous motor 15 calculated by the motor voltage calculator 43. Has a function of calculating the modulation rate kh and transmitting the modulation rate kh to the modulation method determining unit 37 of the modulation method control unit 23.

또한, 변조 방식 판정부(37)와 변조 방식 지령부(39)를 구비하는 변조 방식 제어부(23)는 모터 제어부(29)의 내부에 구성되어 있지만, 그들의 기능은 제1 실시 형태와 기본적으로 동일하다. 단, 제1 실시 형태에 관한 변조 방식 판정부(37)에서는, 접합부 온도(Tj)와 회로 전류(Io)에 기초하여 변조 방식을 판정한 것에 비해, 제2 실시 형태에 관한 변조 방식 판정부(37)에서는, 변조율 연산부(45)로부터 보내져 온 변조율(kh)에 기초하여 변조 방식을 판정하는 것으로 하고 있다.In addition, although the modulation method control part 23 provided with the modulation method determination part 37 and the modulation method command part 39 is comprised in the motor control part 29, their function is basically the same as that of 1st Embodiment. Do. However, in the modulation method determination unit 37 according to the first embodiment, the modulation method determination unit according to the second embodiment is compared with the determination of the modulation method based on the junction temperature Tj and the circuit current Io. In 37), the modulation method is determined based on the modulation rate kh sent from the modulation rate calculation unit 45.

전압 검출부(27)는 직류 전원(13)의 직류 전압을 검출하고, 검출한 직류 전압(Vd)을 모터 제어부(29)의 변조율 연산부(45)로 송신하는 기능을 갖는다.The voltage detector 27 has a function of detecting a DC voltage of the DC power supply 13 and transmitting the detected DC voltage Vd to the modulation rate calculator 45 of the motor controller 29.

〈제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 동작〉<Operation of the Motor Control Device 11B According to the Second Embodiment>

다음에, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 동작에 대해 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 중복되는 동작의 설명은 원칙적으로 생략한다.Next, operation | movement of the motor control apparatus 11B which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. In addition, description of the operation which overlaps with 1st Embodiment is abbreviate | omitted in principle.

우선, 모터 제어부(29)의 모터 전류 재현부(41)는 가선 전류 센서(19)가 검출한 3상 인버터 회로(17A)에 흐르는 회로 전류(Io)에 기초하여, 3상 동기 모터(15)에 흐르는 3상 교류 전류(Iu, Iv, Iw)를 추정하여 재현한다. 이에 의해, 모터 제어부(29)의 모터 전압 연산부(43)는 모터 전류 재현부(41)로부터 취득한 3상 교류 전류(Iu, Iv, Iw)와 외부로부터 취득한 모터 지령 회전 속도(f*)에 기초하여, 3상 동기 모터(15)에 인가해야 할 3상 교류 지령 전압(Vu*, Vv*, Vw*)을 연산하고, 이 3상 교류 지령 전압(Vu*, Vv*, Vw*)을 인버터 구동 회로(25)로 송신한다.First, the motor current reproducing unit 41 of the motor control unit 29 supplies the three-phase synchronous motor 15 to the three-phase synchronous motor 15 based on the circuit current Io flowing through the three-phase inverter circuit 17A detected by the wire current sensor 19. The three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw flowing are estimated and reproduced. Thereby, the motor voltage calculating part 43 of the motor control part 29 is based on the three-phase alternating currents Iu, Iv, Iw acquired from the motor current reproducing part 41, and the motor command rotational speed f * acquired from the exterior. The three-phase AC command voltages (Vu * , Vv * , Vw * ) to be applied to the three-phase synchronous motor 15 are calculated, and the inverter drives the three-phase AC command voltages (Vu * , Vv * , Vw * ). Transmit to circuit 25.

또한, 모터 전압 연산부(43)가 3상 동기 모터(15)에 인가해야 할 3상 교류 지령 전압(Vu*, Vv*, Vw*)을 연산하는 방법은, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2002-272194호 공보 등에도 개시되어 있는 일반적인 방법(벡터 제어에 의한 dq 변환의 방법)을 사용할 수 있다. 또한, 이 방법 이외에도, 모터 전류의 3상분, 또는 2상분을 사용하여 3상 교류 지령 전압을 연산해도 좋다.In addition, the method of calculating the three-phase alternating current command voltages Vu * , Vv * , Vw * to be applied to the three-phase synchronous motor 15 by, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002 The general method (the method of dq conversion by vector control) disclosed also in -272194 can be used. In addition to this method, the three-phase AC command voltage may be calculated using three phases or two phases of the motor current.

또한, 모터 제어부(29)의 모터 전압 연산부(43)는 3상 동기 모터(15)에 인가하는 정현파 전압의 진폭값(Vs*)을 연산하고, 이 정현파 전압의 진폭값(Vs*)을 변조율 연산부(45)로 송신한다.In addition, changes in the motor voltage calculation unit 43 is a three-phase synchronous motor 15, the amplitude value (Vs *) for operation, and the amplitude value (Vs *) of the sine wave voltage of the sinusoidal voltage applied to the motor control unit 29 The transmission is sent to the tuning operation unit 45.

모터 제어부(29)의 변조율 연산부(45)는 전압 검출부(27)가 검출한 직류 전원(13)의 직류 전압(Vd)과, 모터 전압 연산부(43)가 연산한 3상 동기 모터(15)에 인가하는 정현파 전압의 진폭값(Vs*)에 기초하여 변조율(kh)을 연산하고, 이 변조율(kh)을 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)로 송신한다.The modulation rate calculator 45 of the motor controller 29 includes a DC voltage Vd of the DC power supply 13 detected by the voltage detector 27 and a three-phase synchronous motor 15 calculated by the motor voltage calculator 43. The modulation rate kh is calculated on the basis of the amplitude value Vs * of the sinusoidal voltage applied to, and the modulation rate kh is transmitted to the modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23.

변조 방식 판정부(37)는, 도 13에 도시한 바와 같이 변조율에 대한 변조 방식의 관계를 나타내는 테이블을 기억하고 있다. 변조 방식 판정부(37)는 변조율 연산부(45)가 산출한 변조율(kh)과, 도 13에 도시하는 테이블에 기초하여, 변조율(kh)에 상응하는 변조 방식을 판정하고, 판정한 변조 방식을 변조 방식 지령부(39)로 보낸다. 이것을 받고, 변조 방식 지령부(39)는 변조 방식에 관한 지령 정보를 인버터 구동 회로(25)로 보낸다.The modulation method determination unit 37 stores a table indicating the relationship of the modulation method to the modulation rate as shown in FIG. The modulation method determination unit 37 determines a modulation method corresponding to the modulation rate kh based on the modulation rate kh calculated by the modulation rate calculation unit 45 and the table shown in FIG. The modulation method is sent to the modulation method command unit 39. Upon receiving this, the modulation method command unit 39 sends command information about the modulation method to the inverter drive circuit 25.

인버터 구동 회로(25)는 모터 전압 연산부(43)로부터 송신된 3상 교류 지령 전압(Vu*, Vv*, Vw*)과, 변조 방식 지령부(39)로부터 송신되어 온 변조 방식에 관한 지령 정보에 기초하여, PWM 제어의 구동 신호를 생성하고, 이 PWM 제어의 구동 신호를 3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)로 송신한다. 이에 의해, 3상 인버터 회로(17A)는 변조율에 기초하는 적절한 변조 방식에 의해 PWM 구동을 행한다.The inverter drive circuit 25 includes three-phase alternating current command voltages Vu * , Vv * , Vw * transmitted from the motor voltage calculator 43, and command information about the modulation method transmitted from the modulation method command unit 39. Based on the above, a drive signal of the PWM control is generated, and the drive signal of the PWM control is transmitted to the first to sixth switching elements SIup to SMwn of the three-phase inverter circuit 17A. As a result, the three-phase inverter circuit 17A performs PWM driving by an appropriate modulation method based on the modulation rate.

다음에, 모터 제어부(29)의 변조율 연산부(45)가 행하는 변조율의 계산 방법에 대해 설명한다. 일반적인 변조율이라 함은, 신호파의 진폭과 반송파의 진폭의 비이다. 따라서, 3상 인버터 회로(17A)의 PWM 제어에 있어서의 신호파는 3상 동기 모터(15)에 인가하는 정현파이고, 반송파는 직류 전원(13)의 직류 입력 전압의 1/2을 진폭으로 하는 방형파로 된다. 따라서, 3상 동기 모터(15)에 인가하는 정현파의 진폭을 Vs*, 직류 입력 전압을 Vd로 하면, 변조율(kh)은 다음의 수학식 3으로 계산된다.Next, a method of calculating the modulation rate performed by the modulation rate calculating unit 45 of the motor control unit 29 will be described. The general modulation rate is the ratio of the amplitude of the signal wave to the amplitude of the carrier wave. Therefore, the signal wave in PWM control of the three-phase inverter circuit 17A is a sine wave applied to the three-phase synchronous motor 15, and the carrier wave is a square in which half of the DC input voltage of the DC power supply 13 is amplitude. It becomes a wave. Therefore, when the amplitude of the sine wave applied to the three-phase synchronous motor 15 is Vs * and the direct current input voltage is Vd, the modulation rate kh is calculated by the following expression (3).

Figure 112012012388964-pat00003
Figure 112012012388964-pat00003

여기서, 변조 방식을 전환할 때에 사용하는 변조율(kh)의 크기(임계값)는 3상 인버터 회로(17A)의 제1 내지 제6 스위칭 소자(SIup 내지 SMwn)의 스위칭 손실을 포함시킨 3상 인버터 회로 전체의 손실의 크기에 따라서 결정된다. 그로 인해, 변조율(kh)의 임계값은 미리 변조 방식 판정부(45)에 기억시켜 둔다. 따라서, 변조율 연산부(45)에서 수학식 3과 같이 산출된 변조율(kh)이, 미리 기억되어 있는 소정의 임계값을 초과한 경우에, 변조 방식 판정부(45)는 스위칭 손실이 작은 변조 방식을 전환하여 사용하면 된다.Here, the magnitude (threshold) of the modulation rate (kh) used when switching the modulation scheme is a three-phase including the switching losses of the first to sixth switching elements SIup to SMwn of the three-phase inverter circuit 17A. It depends on the magnitude of the losses in the inverter circuit as a whole. Therefore, the threshold value of the modulation rate kh is memorize | stored in the modulation system determination part 45 previously. Therefore, when the modulation rate kh calculated by the modulation rate calculation unit 45 as shown in Equation 3 exceeds a predetermined threshold stored in advance, the modulation method determination unit 45 performs modulation with small switching loss. You can switch between them.

여기서, 본 실시 형태의 구성인, 도 12에 도시하는 3상 인버터 회로(17A)의 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)에 IGBT, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)에 MOSFET를 배치한 경우를 예로 들어 설명한다.Here, IGBTs and switching elements belonging to the lower arm (SMun, SMvn, SMwn) belonging to the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm of the three-phase inverter circuit 17A shown in FIG. A case where the MOSFET is arranged in the following will be described as an example.

도 7에 도시한 바와 같이, 저입력 시(저부하 시)에는 IGBT에 비해 MOSFET의 쪽이 저손실이므로, 하부 고정 120도 2상 변조를 행함으로써 고효율로 된다. 그러나, MOSFET로서 수퍼 정크션 MOSFET와 같은 기생 다이오드의 역회복 시간이 큰 소자를 사용한 경우에는, 하부 고정 120도 2상 변조를 행함으로써, 상부 아암과 하부 아암에 IGBT를 사용한 3상 인버터 회로의 경우에 비해, 스위칭 손실이 더욱 악화되어 버린다.As shown in Fig. 7, the MOSFET has a lower loss than the IGBT during low input (low load), so that high efficiency is achieved by performing a lower fixed 120 degree two-phase modulation. However, in the case of using a device having a large reverse recovery time of a parasitic diode such as a super junction MOSFET as the MOSFET, the lower fixed 120 degree two-phase modulation is performed, so that in the case of a three-phase inverter circuit using IGBTs for the upper arm and the lower arm. In comparison, the switching loss is further worsened.

이로 인해, 하부 아암에 수퍼 정크션 MOSFET를 사용하였으므로 변조율이 커져 스위칭 손실이 악화되어 온 경우, 변조 방식 판정부(37)는 그 변조율에 상응하는 변조 방식으로서, 스위칭 손실이 작은 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 판정을 내린다. 이와 같이, 변조율의 크기에 따라서 스위칭 손실이 적은 변조 방식을 전환하여 사용함으로써, 3상 인버터 회로(17A)를 포함하는 모터 제어 장치(11B)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.For this reason, when a superjunction MOSFET is used for the lower arm, and the modulation rate is increased and the switching loss is deteriorated, the modulation method determination unit 37 is a modulation method corresponding to the modulation rate. The decision is made to use fixed two-phase modulation, or upper fixed 120 degree two-phase modulation. In this manner, by switching and using a modulation method with a small switching loss according to the size of the modulation rate, high efficiency operation of the motor control device 11B including the three-phase inverter circuit 17A can be accurately performed.

여기서, 변조 방식을 전환하는 구체적인 트리거 포인트로서는, 통상, 변조율은 1 이하이지만, 예를 들어 3상 인버터 회로(17B)와 부하인 3상 동기 모터(15) 사이의 헌팅 현상 등에 의해 변조율이 1.15 이상으로 된 경우에는, 하부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 전환하여 사용하면 된다.Here, as a specific trigger point for switching the modulation method, although the modulation rate is usually 1 or less, for example, the modulation rate is changed due to hunting phenomenon between the three-phase inverter circuit 17B and the three-phase synchronous motor 15 as a load. In the case of 1.15 or more, instead of the lower fixed 120 degree two-phase modulation, the upper and lower 60 degree fixed two-phase modulations or the upper fixed 120 degree two-phase modulation may be switched.

도 14는 변조율이 1일 때에 3상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 15는 변조율이 1일 때에 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다.Fig. 14 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using three-phase modulation when the modulation rate is one. FIG. 15 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation when the modulation rate is one.

도 14에 도시한 바와 같이, 3상 변조의 경우에는, 변조율이 1일 때에는 PWM 듀티가 0 내지 100%까지 변화된 출력 전압 파형의 피크가 최대로 되고, 그 이상으로 변조율을 올리면 파형이 왜곡되어 버린다. 이에 대해, 도 15에 도시한 바와 같이, 하부 고정 120도 2상 변조의 경우에는, 변조율이 1일 때라도 PWM 듀티는 최대 85% 정도이며, 출력 전압 파형의 피크는 100%에 도달하고 있지 않다. 이는, 하부 고정 120도 2상 변조의 경우에는 3상 변조에 비해 변조율에 여유가 있는 것을 나타내고 있다.As shown in Fig. 14, in the case of three-phase modulation, when the modulation rate is 1, the peak of the output voltage waveform whose PWM duty is changed from 0 to 100% is maximized, and when the modulation rate is raised beyond that, the waveform is distorted. It becomes. On the other hand, as shown in Fig. 15, in the case of the lower fixed 120 degree two-phase modulation, even when the modulation rate is 1, the PWM duty is about 85% at maximum, and the peak of the output voltage waveform does not reach 100%. . This indicates that in the case of the lower fixed 120 degree two-phase modulation, the modulation rate has more margin than the three-phase modulation.

한편, 변조율이, 예를 들어 1.1 이상, 바람직하게는 1.15 이상인 영역은 과변조 영역이다. 즉, 그 이상으로 변조율을 크게 하면, 3상 동기 모터(15)에 인가되는 선간 전압의 파형은 정현파를 유지할 수 없어 왜곡되어 버린다. 이로 인해, 실제로 3상 동기 모터(15)에 인가되는 선간 전압으로서는, 그 이상으로 증대되는 일은 없다.On the other hand, the region whose modulation rate is, for example, 1.1 or more, preferably 1.15 or more, is an overmodulation area. In other words, if the modulation rate is increased beyond that, the waveform of the line voltage applied to the three-phase synchronous motor 15 cannot be maintained in the sine wave and is distorted. For this reason, the line voltage actually applied to the three-phase synchronous motor 15 does not increase beyond that.

도 16은 과변조 시에 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다. 도 17은 과변조 시에 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우의 출력 전압 파형을 도시하는 도면이다.FIG. 16 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using up and down 60 degree fixed two-phase modulation during overmodulation. FIG. 17 is a diagram showing an output voltage waveform when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation during overmodulation.

도 16에 도시한 바와 같이, 과변조 시에 상하 60도 고정 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에는, 전류값의 피크 부근에서는 듀티가 100% 또는 0%로 되고, PWM의 스위칭은 행해지고 있지 않다. 한편, 도 17에 도시한 바와 같이, 과변조 시에 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하여 3상 인버터 회로(17A)를 구동한 경우에는, 전류값의 피크 부근에서 듀티가 100%에 비해 약간 낮게 되어 있으므로, 상부 아암에 배치된 IGBT에 대해 PWM의 스위칭이 행해진다. 그로 인해 스위칭 손실이 악화되어 버린다.As shown in Fig. 16, when the three-phase inverter circuit 17A is driven using up and down 60 degree fixed two-phase modulation during over modulation, the duty becomes 100% or 0% near the peak of the current value. No PWM switching is performed. On the other hand, as shown in Fig. 17, when the three-phase inverter circuit 17A is driven using the lower fixed 120-degree two-phase modulation during overmodulation, the duty is slightly lower than 100% near the peak of the current value. Since it is low, switching of PWM is performed with respect to the IGBT arrange | positioned at the upper arm. As a result, the switching loss is worsened.

또한, 도면에는 도시하고 있지 않지만, 과변조 시에 있어서의 상부 고정 120도 2상 변조의 경우에도 피크 부근에서 PWM의 스위칭이 행해지지만, 이때에는, 하부 아암에 배치된 M0SFET의 스위칭의 비율이 많으므로, 상부 아암에 배치된 IGBT의 스위칭의 비율이 많은 하부 고정 120도 2상 변조에 비해 스위칭 손실은 작아진다. 또한, 상하 60도 고정 2상 변조의 경우에도, 하부 고정 120도 2상 변조의 경우에 비해 하부 아암에 배치된 MOSFET의 스위칭의 비율은 작아지므로, 스위칭 손실은 작아진다. 그 결과, 3상 인버터 장치(17A)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.Although not shown in the figure, PWM switching is performed near the peak even in the case of the upper fixed 120-degree two-phase modulation during overmodulation, but at this time, there is a large ratio of switching of the M0SFETs arranged on the lower arm. Therefore, the switching loss is small compared to the lower fixed 120 degree two-phase modulation with a large ratio of switching of the IGBTs disposed on the upper arm. In addition, even in the case of vertical 60 degree fixed two-phase modulation, the switching loss of the MOSFET disposed in the lower arm is smaller than in the case of the lower fixed 120 degree two-phase modulation. As a result, high efficiency operation of the three-phase inverter device 17A can be performed accurately.

이와 같이, 변조율이, 예를 들어 1.15 이상의 과변조로 된 경우에는, 하부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 전환하여 사용함으로써, 3상 인버터 장치(17A)를 포함하는 모터 제어 장치(11B)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다. 또한, 실제로는 변조 방식을 전환하기 위한 변조율의 임계값에 여유를 갖게 하고, 예를 들어 변조율이 1.10 내지 1.15 사이에서 변조 방식을 전환하는 것이 바람직하다.As described above, when the modulation rate is overmodulated, for example, 1.15 or more, instead of the lower fixed 120 degree two-phase modulation, the upper and lower 60 degree fixed two-phase modulations or the upper fixed 120 degree two-phase modulation are switched and used. , The highly efficient operation of the motor control device 11B including the three-phase inverter device 17A can be performed accurately. In addition, it is preferable to actually allow a threshold of the modulation rate for switching the modulation method, for example, to switch the modulation method between the modulation rates of 1.10 to 1.15.

〈제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)의 작용 효과〉<Effects of the Motor Control Device 11B According to the Second Embodiment>

제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)에 따르면, 3상 인버터 회로(17A)의 변조율에 기초하여, 미리 준비된 변조 방식(3상 변조, 상하 60도 고정 2상 변조, 상부 고정 120도 2상 변조 및 하부 고정 120도 2상 변조) 중에서, 가장 저손실로 되는 변조 방식을 판정하고, 이 판정 결과에 관한 변조 방식을 전환하여 사용함으로써, 3상 인버터 회로(17A)를 포함하는 모터 제어 장치(11B)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다. 또한, 변조율이 과변조로 된 경우라도, 3상 인버터 회로(17A)에 있어서의 스위칭 소자의 스위칭 손실을 저감시키도록 변조 방식을 전환하여 사용하는 구성을 채용하였으므로, 3상 인버터 장치(17A)를 포함하는 모터 제어 장치(11B)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.According to the motor control apparatus 11B which concerns on 2nd Embodiment, based on the modulation rate of the three-phase inverter circuit 17A, the modulation system (three-phase modulation, up-down 60 degree fixed two-phase modulation, upper fixed 120 degree) prepared in advance is carried out. Motor control device including three-phase inverter circuit 17A by determining the lowest loss modulation method among two-phase modulation and lower fixed 120-degree two-phase modulation), and switching the modulation method according to the determination result. High efficiency operation of 11B can be performed accurately. In addition, even when the modulation rate is over-modulated, the configuration in which the modulation scheme is switched to be used so as to reduce the switching loss of the switching element in the three-phase inverter circuit 17A is adopted. High efficiency operation of the motor control device 11B including a can be performed accurately.

《제3 실시 형태》&Quot; Third Embodiment &

도 1 또는 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 직류 전원(13)에 의해 3상 인버터 회로(17A)를 구동하였지만, 이 직류 전원(13)을, 직류 출력 전압의 제어가 가능한 컨버터 회로로 치환할 수 있다.As shown in FIG. 1 or FIG. 12, although the three-phase inverter circuit 17A was driven by the DC power supply 13 in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, this DC power supply 13 is a DC output. It can be replaced by the converter circuit which can control voltage.

도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 3상 인버터 회로의 직류 전원이며, 교류측에 리액터를 구비하여 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 회로(100A)의 구성을 도시하는 블록도이다.FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of a converter circuit 100A that is a direct current power source of the three-phase inverter circuit according to the third embodiment of the present invention and includes a reactor on the alternating current side to control the direct current output voltage.

도 18에 도시한 바와 같이, 컨버터 회로(100A)의 주회로는 상용 전원(101)에 직렬로 접속되는 리액터(103)와, 상용 전원(101)의 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 다이오드 브리지(105)와, 다이오드 브리지(105)에서 정류된 직류 전압에 포함되는 맥동 성분을 평활하는 평활 캐패시터(107)와, 다이오드 브리지와 트랜지스터가 역병렬로 접속된 쌍방향성 스위치(109)를 구비하여 구성되어 있다.As shown in Fig. 18, the main circuit of the converter circuit 100A includes a reactor 103 connected in series with the commercial power source 101, and a diode bridge for rectifying the AC voltage of the commercial power source 101 to a DC voltage. 105, a smoothing capacitor 107 for smoothing the pulsation component included in the DC voltage rectified in the diode bridge 105, and a bidirectional switch 109 in which the diode bridge and the transistor are connected in anti-parallel. have.

또한, 컨버터 회로(100A)의 제어계는 상용 전원(101)의 교류 전압의 제로크로스점(즉, 교류 전압이 제로 전위를 통과하는 타이밍)을 검출하는 제로크로스 검출부(111)와, 컨버터 회로(100A)의 직류 출력 전압을 검출하는 직류 전압 검출부(113)를 구비하여 구성되어 있다. 덧붙여 말하면, 외부의 제어기(115)에는 컨버터 회로(100A)의 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 제어부(117)가 내장되어 있다.In addition, the control system of the converter circuit 100A includes a zero cross detector 111 that detects a zero cross point (that is, a timing at which the AC voltage passes the zero potential) of the AC voltage of the commercial power supply 101, and the converter circuit 100A. And a direct current voltage detection unit 113 for detecting the direct current output voltage. In addition, the external controller 115 has a built-in converter control unit 117 for controlling the DC output voltage of the converter circuit 100A.

이와 같은 구성에 의해, 컨버터 제어부(117)가, 제로크로스 검출부(111)로부터의 제로크로스 전압과 직류 전압 검출부(113)로부터의 직류 출력 전압에 기초하여, 쌍방향성 스위치(109)에 속하는 트랜지스터를 제어한다. 이에 의해, 교류 전압의 제로크로스점에 동기하여, 상용 전원(101)에 직렬로 접속된 리액터(103)에 흐르는 전류가 제어되므로, 다이오드 브리지(105)는 동기 정류를 행하면서 전압이 제어된 직류 전압을 출력할 수 있다. 따라서, 컨버터 회로(100)는 직류 전압이 제어되고 평활 캐패시터(107)로 평활된 직류 출력 전압을, 도 1 또는 도 12에 도시하는 3상 인버터 회로(11A)로 공급할 수 있다.With this configuration, the converter control unit 117 selects a transistor belonging to the bidirectional switch 109 based on the zero cross voltage from the zero cross detector 111 and the DC output voltage from the DC voltage detector 113. To control. As a result, the current flowing through the reactor 103 connected in series with the commercial power supply 101 is controlled in synchronization with the zero cross point of the alternating voltage, so that the diode bridge 105 performs a synchronous rectification, so that the voltage is controlled. The voltage can be output. Therefore, the converter circuit 100 can supply the DC output voltage controlled by the DC voltage and smoothed to the smoothing capacitor 107 to the three-phase inverter circuit 11A shown in FIG. 1 or 12.

요컨대, 컨버터 제어부(117)는 제로크로스 검출부(111)가 검출한 교류 출력 전압 파형에 동기시키면서, 직류 전압 검출부(113)로부터 피드백한 직류 출력 전압에 기초하여 쌍방향성 스위치(109)를 단락 동작시키므로, 상용 전원(101)측의 리액터(103)에 흐르는 교류 전류를 제어할 수 있다. 이에 의해, 컨버터 회로(100)는 다이오드 브리지(105)로부터 출력되는 직류 전압을 제어할 수 있는 동시에, 역률 개선과 고조파 억제를 행할 수 있다.In other words, the converter controller 117 short-circuits the bidirectional switch 109 based on the DC output voltage fed back from the DC voltage detector 113 while synchronizing with the AC output voltage waveform detected by the zero cross detector 111. The AC current flowing through the reactor 103 on the commercial power supply 101 side can be controlled. Thereby, the converter circuit 100 can control the DC voltage output from the diode bridge 105, and can also improve power factor and suppress harmonics.

도 19는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 3상 인버터 회로의 직류 전원이며, 직류측에 리액터를 구비하여 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.Fig. 19 is a block diagram showing the configuration of a converter circuit that is a direct current power source of the three-phase inverter circuit according to the third embodiment of the present invention and includes a reactor on the direct current side to control the direct current output voltage.

도 19에 도시한 바와 같이, 컨버터 회로(200)의 주회로는 상용 전원(201)의 교류 전압을 직류 전압으로 정류하는 다이오드 브리지(203)와, 다이오드 브리지(203)의 정극측 출력 단자에 직렬로 접속된 리액터(205)와, 리액터(205)의 출력측 단자와 다이오드 브리지(203)의 부극측 출력 단자 사이에 순방향으로 접속된 트랜지스터(207)와, 리액터(205)의 출력측 단자에 순방향으로 접속된 역류 방지 다이오드(209)와, 다이오드 브리지(203)에서 정류된 직류 전압에 포함되는 맥동 성분을 평활하는 평활 캐패시터(211)를 구비하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 19, the main circuit of the converter circuit 200 is connected in series with a diode bridge 203 for rectifying the AC voltage of the commercial power supply 201 to a DC voltage and a positive output terminal of the diode bridge 203. Is connected in a forward direction between the reactor 205 connected to the reactor 205, the transistor 207 connected in the forward direction between the output terminal of the reactor 205 and the negative output terminal of the diode bridge 203, and the output terminal of the reactor 205. And the smoothing capacitor 211 which smoothes the pulsation component contained in the DC voltage rectified by the diode bridge 203. As shown in FIG.

컨버터 회로(200)의 제어계는 컨버터 회로(200)의 직류 출력 전압을 검출하는 직류 전압 검출부(213)와, 컨버터 회로(200)의 직류 출력 전류를 검출하는 직류 전류 검출부(215)를 구비하여 구성되어 있다. 덧붙여 말하면, 외부의 제어기(217)에는 컨버터 회로(200)의 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 제어부(219)가 내장되어 있다.The control system of the converter circuit 200 includes a DC voltage detector 213 for detecting a DC output voltage of the converter circuit 200 and a DC current detector 215 for detecting a DC output current of the converter circuit 200. It is. In addition, the external controller 217 has a built-in converter control unit 219 for controlling the DC output voltage of the converter circuit 200.

도 19에 도시하는 구성의 컨버터 회로(200)에 따르면, 컨버터 제어부(117)는 직류 전압 검출부(113)로부터 피드백한 직류 출력 전압과, 직류 전류 검출부(215)로부터 피드백한 직류 출력 전류에 기초하여, 트랜지스터(207)를 도통 제어시키므로, 다이오드 브리지(203)의 출력측의 리액터(205)에 흐르는 직류 전류를 제어할 수 있다. 이에 의해, 컨버터 회로(200)는 다이오드 브리지(203)로부터 출력되는 직류 전압을 제어할 수 있다. 따라서, 컨버터 회로(100)는 전압이 제어되고 평활 캐패시터(211)로 평활된 직류 출력 전압을, 도 1 또는 도 12에 도시하는 3상 인버터 회로(17A)로 공급할 수 있다.According to the converter circuit 200 of the structure shown in FIG. 19, the converter control part 117 is based on the DC output voltage fed back from the DC voltage detector 113, and the DC output current fed back from the DC current detector 215. FIG. Since the transistor 207 is electrically controlled, the DC current flowing through the reactor 205 on the output side of the diode bridge 203 can be controlled. As a result, the converter circuit 200 can control the DC voltage output from the diode bridge 203. Therefore, the converter circuit 100 can supply the DC output voltage, whose voltage is controlled and smoothed to the smoothing capacitor 211, to the three-phase inverter circuit 17A shown in FIG. 1 or 12.

요컨대, 예를 들어, 도 18에 도시하는 교류측의 리액터(103)에 의해 컨버터 회로(100A)의 직류 출력 전압을 제어하는 방법과, 도 19에 도시하는 직류측의 리액터(205)에 의해 컨버터 회로(200)의 직류 출력 전압을 제어하는 방법이 있다. 따라서, 도 18 또는 도 19에 도시한 바와 같은 직류 출력 전압의 제어가 가능한 컨버터 회로(100A) 또는 컨버터 회로(200)를 3상 인버터 회로(17A)의 입력 전원에 사용함으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 직류 입력 전압을 임의로 변화시킬 수 있다. 그 결과, 제2 실시 형태에서 서술한 변조율에 기초하여 적절한 변조 방식을 사용하는 이점을 더욱 양호하게 발휘할 수 있다.That is, for example, a method of controlling the DC output voltage of the converter circuit 100A by the reactor 103 on the AC side shown in FIG. 18 and the converter 205 on the DC side shown in FIG. 19. There is a method of controlling the DC output voltage of the circuit 200. Therefore, by using the converter circuit 100A or the converter circuit 200 capable of controlling the DC output voltage as shown in FIG. 18 or 19 for the input power supply of the three-phase inverter circuit 17A, the three-phase inverter circuit ( The DC input voltage of 17A) can be arbitrarily changed. As a result, the advantage of using an appropriate modulation method can be more exerted on the basis of the modulation rate described in the second embodiment.

《제4 실시 형태》&Quot; Fourth Embodiment &

도 1 또는 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 직류 전원(13)에 의해 3상 인버터 회로(17A)를 구동하였지만, 이 직류 전원(13)을, 전파 배전압 제어가 가능한 컨버터 회로로 치환할 수 있다.As shown in FIG. 1 or FIG. 12, although the three-phase inverter circuit 17A was driven by the DC power supply 13 in 1st Embodiment and 2nd Embodiment, this DC power supply 13 is a radio wave distribution. It can be replaced by a converter circuit capable of voltage control.

도 20은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 3상 인버터 회로의 직류 전원이며, 전파 배전압 제어가 가능한 컨버터 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.20 is a block diagram showing the configuration of a converter circuit that is a direct current power source of the three-phase inverter circuit according to the fourth embodiment of the present invention and capable of controlling the full-wave voltage.

도 20에 도시하는 전파 배전압 제어가 가능한 컨버터 회로(100B)는 직류 출력 전압을 제어하는 구성 요소에 대해서는 도 18에 도시하는 컨버터 회로(100A)와 동일하며 동일한 부호가 부여되어 있다. 따라서, 중복되는 설명은 피하고, 전파 배전압 제어를 행하는 구성 요소에 대해서만 구성과 동작을 설명한다.The converter circuit 100B capable of controlling the full-wave voltage distribution shown in FIG. 20 is the same as that of the converter circuit 100A shown in FIG. 18 with the same reference numerals as to components that control the DC output voltage. Therefore, the configuration and the operation will be described only for the components which perform the full-wavelength voltage control, avoiding overlapping explanations.

도 20에 도시한 바와 같이 전파 배전압 제어가 가능한 컨버터 회로(100B)는 도 18에 도시하는 컨버터 회로(100A)의 평활 캐패시터(107) 대신에, 배전압 콘덴서(107A, 107B)가 직렬 접속되고 다이오드 브리지(105)에 병렬로 접속되어 있다. 또한, 배전압 콘덴서(107A)와 배전압 콘덴서(107B)의 접속점으로부터, 다이오드 브리지(105)의 한쪽의 아암을 구성하는 2개의 다이오드의 접속점으로, 전파 배전압 전환 스위치(119)가 접속되어 있다.As shown in FIG. 20, in the converter circuit 100B capable of full-wave voltage control, the double-voltage capacitors 107A and 107B are connected in series instead of the smoothing capacitor 107 of the converter circuit 100A shown in FIG. 18. It is connected to the diode bridge 105 in parallel. In addition, the full-wave voltage switch 119 is connected from the connection point of the double voltage capacitor 107A and the double voltage capacitor 107B to the connection point of the two diodes which comprise one arm of the diode bridge 105. .

또한, 제어계로서, 외부의 제어기(115)에 내장되어 있고, 컨버터 회로(100B)의 직류 출력 전압을 제어하는 컨버터 제어부(117)로부터 전파 배전압 전환 스위치(119)로, 상기 전파 배전압 전환 스위치(119)를 온, 오프시키기 위한 제어 신호선이 접속되어 있다.Moreover, as a control system, it is built in the external controller 115, and from the converter control part 117 which controls the DC output voltage of the converter circuit 100B to the full-wave voltage switch switch 119, the said full-wave voltage switch switch Control signal lines for turning on and off the 119 are connected.

이와 같은 구성에 의해, 컨버터 회로(100B)는 상기한 도 18의 컨버터 회로(100A)에서 설명한 동작과 마찬가지로 직류 출력 전압의 제어를 행하는 동시에, 또한 전파 배전압 전환 스위치(119)를 온, 오프 동작시킴으로써, 전파 배전압의 직류 출력 전압을, 예를 들어 도 1 또는 도 12에 도시하는 3상 인버터 회로(11A)로 공급할 수 있다.With such a configuration, the converter circuit 100B controls the DC output voltage in the same manner as the above-described operation of the converter circuit 100A of FIG. 18, and also turns on and off the full-wave voltage switching switch 119. By doing so, the DC output voltage of the full-wave double voltage can be supplied to the three-phase inverter circuit 11A shown in FIG. 1 or FIG. 12, for example.

여기서, 컨버터 회로(100B)가 행하는 전파 배전압에 관한 제어의 개요에 대해 설명한다. 다이오드 브리지(105)가 교류 전압의 정의 반 사이클로 배전압 콘덴서(107a, 107b)를 충전하고 있을 때에는, 전파 배전압 전환 스위치(119)는 오프로 되어 있다. 다음에, 다이오드 브리지(105)가 교류 전압의 부의 반 사이클로 정류할 때에는, 컨버터 제어부(117)는 전파 배전압 전환 스위치(119)를 온으로 한다. 이에 의해, 배전압 콘덴서(107b)만이 충전된다. 이 결과, 직렬로 접속된 배전압 콘덴서(107A, 107B)의 양단부[즉, 컨버터 회로(100B)의 출력 단자]에는 전파 배전압이 발생한다.Here, the outline | summary of the control regarding the full wave double voltage which the converter circuit 100B performs is demonstrated. When the diode bridge 105 is charging the double voltage capacitors 107a and 107b in a positive half cycle of the alternating voltage, the full-wave double voltage switching switch 119 is turned off. Next, when the diode bridge 105 rectifies in a negative half cycle of the alternating voltage, the converter control unit 117 turns on the full-wave voltage double-over switch 119. As a result, only the double voltage capacitor 107b is charged. As a result, a full-wave double voltage is generated at both ends of the double voltage capacitors 107A and 107B connected in series (that is, the output terminals of the converter circuit 100B).

따라서, 도 20에 도시한 바와 같은, 직류 출력 전압의 제어가 가능하며, 또한 전파 배전압의 제어가 가능한 컨버터 회로(100B)를, 도 1 또는 도 12의 3상 인버터 회로(17A)의 입력 전원으로서 사용함으로써, 3상 인버터 회로(17A)의 직류 입력 전압을 크게 변화시킬 수 있다. 그 결과, 제2 실시 형태에서 서술한 변조율에 기초하여 적절한 변조 방식을 사용하는 이점을 더욱 양호하게 발휘할 수 있다.Therefore, the converter circuit 100B capable of controlling the DC output voltage as shown in FIG. 20 and capable of controlling the electric wave double voltage is input to the input power supply of the three-phase inverter circuit 17A of FIG. 1 or 12. By using it as such, the DC input voltage of the three-phase inverter circuit 17A can be greatly changed. As a result, the advantage of using an appropriate modulation method can be more exerted on the basis of the modulation rate described in the second embodiment.

《제5 실시 형태》<< fifth embodiment >>

도 21은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.It is a block diagram which shows the whole structure of the motor control apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention.

도 21에 도시하는 제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11C)는, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)와, 도 12에 도시하는 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11B)를 조합하여, 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)와, 회로 전류(Io)와, 변조율(kh)에 기초하여, 적절한 변조 방식을 전환하여 사용하는 구성을 채용한 것이다. 따라서, 도 21에 도시하는 제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11C)는 도 1 및 도 12에서 설명한 구성 요소만으로 구성되어 있으므로, 중복되는 구성의 설명은 생략한다.The motor control device 11C according to the fifth embodiment shown in FIG. 21 includes the motor control device 11A according to the first embodiment shown in FIG. 1 and the motor according to the second embodiment shown in FIG. 12. The control apparatus 11B is combined and the structure which changes and uses an appropriate modulation system is employ | adopted based on junction temperature Tj, circuit current Io, and modulation rate kh which concern on a switching element. Therefore, since the motor control apparatus 11C according to the fifth embodiment shown in FIG. 21 is composed of only the components described with reference to FIGS. 1 and 12, description of overlapping configurations is omitted.

또한, 온도 실측부(30)의 회로 구성은 생략되어 있지만, 도 1에 도시하는 온도 실측부(30)의 회로 구성과 동일하다.In addition, although the circuit structure of the temperature measuring part 30 is abbreviate | omitted, it is the same as the circuit structure of the temperature measuring part 30 shown in FIG.

단, 도 21에 도시하는 제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11C)에서는, 변조 방식 제어부(23)의 변조 방식 판정부(37)는 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)와, 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)와, 변조율 연산부(45)로부터의 변조율(kh)에 기초하여, 변조 방식을 판정하고 있다.However, in the motor control apparatus 11C according to the fifth embodiment shown in FIG. 21, the modulation method determination unit 37 of the modulation method control unit 23 includes the junction temperature Tj of the switching element and the three-phase inverter. The modulation method is determined based on the circuit current Io of the circuit 17A and the modulation rate kh from the modulation rate calculating section 45.

제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11C)에 따르면, 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)와, 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)와, 변조율(kh)에 기초하여, 스위칭 손실이 작은 변조 방식을 전환하여 사용함으로써, 모터 제어 장치(11C)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.According to the motor control device 11C according to the fifth embodiment, based on the junction temperature Tj of the switching element, the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A, and the modulation rate kh, By switching and using a modulation method with a small switching loss, high efficiency operation of the motor control device 11C can be performed accurately.

또한, 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)의 추정 방법 및 변조율의 연산 방법은 상기한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 동일한 방법을 사용한다.In addition, the method of estimating junction temperature Tj and the calculation method of a modulation rate which concern on a switching element use the method similar to the above-mentioned 1st Embodiment and 2nd Embodiment.

구체적으로는, 예를 들어 입력 전류가 작고 소자 온도가 낮은 경우에는, 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하고, 변조율이 높아지고 스위칭 소자의 스위칭 손실이 증대되어 운전 효율이 악화되는 경우에는, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조를 전환하여 사용하면 된다. 이와 같이 하여, 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj)와, 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io)와, 변조율(kh)에 기초하여, 스위칭 손실을 포함시킨 3상 인버터 회로 전체의 손실이 작은 변조 방식을 전환하여 사용함으로써, 모터 제어 장치(11C)의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.Specifically, for example, when the input current is small and the device temperature is low, the lower fixed 120-degree two-phase modulation is used, and when the modulation rate is increased and the switching loss of the switching device is increased, the operating efficiency is deteriorated. 60 degree fixed two-phase modulation or upper fixed 120 degree two-phase modulation may be switched. Thus, based on the junction temperature Tj of the switching element, the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A, and the modulation rate kh, the whole of the three-phase inverter circuit including the switching loss. By switching and using a modulation method with low loss, high efficiency operation of the motor control device 11C can be performed accurately.

《제6 실시 형태》<< sixth embodiment >>

제6 실시 형태에서는, 도 21에 도시하는 제5 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11C)의 직류 전원(1)을, 도 18, 도 19에 도시하는 제3 실시 형태의 직류 출력 전압의 제어가 가능한 컨버터 회로(100A, 200), 또는 도 20에 도시하는 제4 실시 형태의 전파 배전압의 제어가 가능한 컨버터 회로(100B)로 치환한다. 이에 의해, 변조율에 기초하는 변조 방식을 사용하는 이점을 더욱 양호하게 발휘할 수 있다.In the sixth embodiment, the DC power supply 1 of the motor control device 11C according to the fifth embodiment shown in FIG. 21 is controlled by the DC output voltage of the third embodiment shown in FIGS. 18 and 19. It replaces with the possible converter circuit 100A, 200 or the converter circuit 100B which can control the full wave voltage distribution of 4th Embodiment shown in FIG. Thereby, the advantage of using the modulation method based on a modulation rate can be exhibited more favorable.

《제7 실시 형태》<< seventh embodiment >>

제1 내지 제6 실시 형태에서는, 3상 인버터 회로(17A)의 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)에 IGBT를 배치하고, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)에 MOSFET를 배치하였다. 제7 실시 형태에서는, 이것과는 반대로, 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)에 MOSFET를 배치하고, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)에 IGBT를 배치한다. 이 경우라도, 스위칭 소자에 관한 접합부 온도(Tj), 3상 인버터 회로(17A)의 회로 전류(Io), 또는 변조율(kh) 중 적절한 조합에 기초하여, 회로 전체의 손실이 적은 변조 방식을 선택적으로 사용함으로써, 모터 제어 장치의 고효율 운전을 정확하게 수행할 수 있다.In the first to sixth embodiments, the IGBT is disposed in the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm of the three-phase inverter circuit 17A, and the switching elements SMun, SMvn, SMwn belonging to the lower arm. MOSFETs were placed. In the seventh embodiment, on the contrary, the MOSFET is disposed in the switching elements SIup, SIvp, and SIwp belonging to the upper arm, and the IGBT is disposed in the switching elements SMun, SMvn, SMwn belonging to the lower arm. Even in this case, a modulation scheme having a low loss of the entire circuit is selected based on a suitable combination of the junction temperature Tj of the switching element, the circuit current Io of the three-phase inverter circuit 17A, or the modulation rate kh. By selectively using, high efficiency operation of the motor control device can be performed accurately.

《제8 실시 형태》<< eighth embodiment >>

제1 내지 제7 실시 형태에서는, 3상 인버터 회로(17A)의 상부 아암 또는 하부 아암의 스위칭 소자로서 MOSFET를 사용하였지만, 제8 실시 형태에서는, MOSFET에 비해 온 저항이 낮은 수퍼 정크션 MOSFET[SJ(Super Junction)-MOSFET]를 사용한다. 이에 의해, 더욱 고효율인 3상 인버터 회로를 실현할 수 있다.In the first to seventh embodiments, the MOSFET is used as the switching element of the upper arm or the lower arm of the three-phase inverter circuit 17A. In the eighth embodiment, the superjunction MOSFET [SJ having a lower on-resistance than the MOSFET is used. (Super Junction) -MOSFET]. As a result, a more efficient three-phase inverter circuit can be realized.

《제9 실시 형태》<< ninth embodiment >>

제1 내지 제7 실시 형태에서는, 3상 인버터 회로(17A)의 상부 아암 또는 하부 아암의 스위칭 소자로서 MOSFET를 사용하였지만, 제9 실시 형태에서는, MOSFET에 비해 온 저항이 낮은 실리콘 카바이드 MOSFET[SiC(Sillicon Carbide)-MOSFET]를 사용한다. 이에 의해, 더욱 고효율인 3상 인버터 회로를 실현할 수 있다.In the first to seventh embodiments, the MOSFET is used as the switching element of the upper arm or the lower arm of the three-phase inverter circuit 17A. In the ninth embodiment, the silicon carbide MOSFET [SiC ( Sillicon Carbide) -MOSFET]. As a result, a more efficient three-phase inverter circuit can be realized.

《제10 실시 형태》<< tenth embodiment >>

제1 내지 제7 실시 형태에서는, IGBT와 MOSFET, 또는 IGBT와 SJ-MOSFET, 또는 IGBT와 SiC-MOSFET를 조합한 3상 인버터 회로에 대해 설명하였다. 제10 실시 형태에서는, SJ-MOSFET와 SiC-MOSFET를 조합한 3상 인버터 회로를 사용한다. 이 경우에는, 더욱 고효율인 3상 인버터 회로를 실현할 수 있다. 이에 대해, 이하, 도 22 및 도 23을 사용하여 설명한다.In the first to seventh embodiments, a three-phase inverter circuit in which an IGBT and a MOSFET, an IGBT and an SJ-MOSFET, or an IGBT and a SiC-MOSFET are combined has been described. In the tenth embodiment, a three-phase inverter circuit combining a SJ-MOSFET and a SiC-MOSFET is used. In this case, a more efficient three-phase inverter circuit can be realized. This will be described below with reference to FIGS. 22 and 23.

도 22는 Si-MOSFET, SJ-MOSFET 및 SiC-MOSFET의 소자 온도와 온 저항의 관계를 나타내는 특성도이다. 도 22에 있어서, 횡축에 소자 온도, 종축에 온 저항을 나타내고 있다. 도 22에 도시한 바와 같이, Si-MOSFET와 SJ-MOSFET는 정의 온도 특성이 있으므로 소자 온도가 높아지면 온 저항이 커진다. 그러나, SiC-MOSFET는 소자 온도가 상승해도 온 저항이 거의 변화되지 않는 특성을 갖고 있다. 또한, SiC-MOSFET와 SJ-MOSFET는 Si-MOSFET에 비해 온 저항이 낮은 특성을 갖고 있다. 이와 같은 낮은 온 저항의 특성을 이용하여, 3상 인버터 회로의 상하 아암의 스위칭 소자에 SJ-MOSFET와 SiC-MOSFET를 조합하여 이용하는 것이 바람직하다.Fig. 22 is a characteristic diagram showing the relationship between device temperatures and on resistances of Si-MOSFETs, SJ-MOSFETs, and SiC-MOSFETs. In FIG. 22, element temperature is shown on the horizontal axis, and resistance on the vertical axis is shown. As shown in Fig. 22, since the Si-MOSFET and the SJ-MOSFET have positive temperature characteristics, the on-resistance increases as the device temperature increases. However, the SiC-MOSFET has a characteristic that the on-resistance hardly changes even when the device temperature rises. In addition, SiC-MOSFETs and SJ-MOSFETs have lower on-resistance characteristics than Si-MOSFETs. It is preferable to use a combination of SJ-MOSFET and SiC-MOSFET in the switching elements of the upper and lower arms of the three-phase inverter circuit by utilizing such low on-resistance characteristics.

도 23은 본 발명의 제10 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11D)의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.Fig. 23 is a block diagram showing the overall configuration of a motor control device 11D according to the tenth embodiment of the present invention.

제10 실시 형태에서는, 도 23에 도시한 바와 같이 3상 인버터 회로(17B)의 상부 아암에 속하는 스위칭 소자(SIup, SIvp, SIwp)에 SiC-MOSFET를 배치하고, 하부 아암에 속하는 스위칭 소자(SMun, SMvn, SMwn)에 SJ-MOSFET를 배치한 구성으로 되어 있다. 도 23에서는 상부 아암, 하부 아암 모두에 동일한 MOSFET의 심볼로 되어 있다. 또한, 3상 인버터 회로(17B) 이외는, 도 1에 도시한 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11A)와 동일한 구성이므로, 중복되는 설명은 생략한다.In the tenth embodiment, as shown in FIG. 23, the SiC-MOSFET is disposed in the switching elements SIup, SIvp, SIwp belonging to the upper arm of the three-phase inverter circuit 17B, and the switching element SMun belonging to the lower arm. , SMvn, SMwn). In FIG. 23, the same MOSFET symbol is used for both the upper arm and the lower arm. In addition, since it is the same structure as the motor control apparatus 11A which concerns on 1st Embodiment shown in FIG. 1 except the 3-phase inverter circuit 17B, the overlapping description is abbreviate | omitted.

또한, 도 22에 도시하는 소자 특성과는 달리, SJ-MOSFET와 SiC-MOSFET의 온 저항을 비교했을 때에, SJ-MOSFET의 쪽이, 온 저항이 작은 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 하부 아암의 SJ-MOSFET의 전류 통류율을 높임으로써 고효율로 된다. 그러나, 소자 온도가 상승하면 SJ-MOSFET의 온 저항이 증대되어, SJ-MOSFET와 SiC-MOSFET의 스위칭 손실의 대소 관계가 역전하므로, 스위칭 소자의 고온 시에는, 상부 아암의 SiC-MOSFET로의 전류 통류율을 높임으로써 고효율 운전을 유지할 수 있다.Unlike the device characteristics shown in FIG. 22, when the on resistances of the SJ-MOSFET and the SiC-MOSFET are compared, the SJ-MOSFET may have a smaller on resistance. In such a case, high efficiency is achieved by increasing the current flow rate of the SJ-MOSFET in the lower arm. However, as the device temperature rises, the on-resistance of the SJ-MOSFET increases, and the magnitude of switching loss between the SJ-MOSFET and the SiC-MOSFET is reversed. By increasing the flow rate, high efficiency operation can be maintained.

이와 같은 것으로부터, 도 23에 도시하는 3상 인버터 회로(17B)에 있어서, 스위칭 소자에 관한 온도가 저온일 때에는, 하부 아암으로의 전류 통류율을 높이도록 하부 고정 120도 2상 변조를 행한다. 또한, 스위칭 소자에 관한 온도가 고온일 때에는, 상부 아암으로의 전류 통류율을 높이도록, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상부 고정 120도 2상 변조로 전환한다. 이에 의해, 도 23에 도시하는 제10 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(11D)는 고효율 운전을 유지할 수 있다.Thus, in the three-phase inverter circuit 17B shown in FIG. 23, when the temperature of the switching element is low, the lower fixed 120 degree two-phase modulation is performed so as to increase the current flow rate to the lower arm. Moreover, when the temperature concerning a switching element is high, it switches to up-and-down 60 degree fixed two-phase modulation or upper fixed 120 degree two-phase modulation so that the current flow rate to an upper arm may be improved. Thereby, the motor control apparatus 11D which concerns on 10th Embodiment shown in FIG. 23 can maintain high efficiency operation.

또한, 3상 인버터 회로(17B)의 구성으로서, 상부 아암에 SJ-MOSFET를 배치하고, 하부 아암에 SiC-MOSFET를 배치한 경우에 대해서도, 모터 제어 장치(11D)의 고효율 운전은 발휘된다. 이 경우에는, 스위칭 소자에 관한 온도가 저온일 때에는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하고, 스위칭 소자에 관한 온도가 고온일 때에는, 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 하부 고정 120도 2상 변조를 전환하여 사용하면 된다.Also, as a configuration of the three-phase inverter circuit 17B, the high efficiency operation of the motor control device 11D is also exhibited even when the SJ-MOSFET is disposed on the upper arm and the SiC-MOSFET is disposed on the lower arm. In this case, the upper fixed 120 degree two-phase modulation is used when the temperature of the switching element is low, and the upper fixed 60 degree two-phase modulation or the lower fixed 120 degree two-phase modulation when the temperature of the switching element is high. You can use to switch.

《제11 실시 형태》<< eleventh embodiment >>

제1 내지 제10 실시 형태에서는, 스위칭 손실을 저감시키기 위해, 스위칭 소자에 관한 접합부 온도, 3상 인버터 회로의 회로 전류, 또는 변조율에 기초하여, 변조 방식을 전환하여 사용하는 방법에 대해 설명하였다. 이는, 스위칭 소자로서 사용하는 MOSFET의 환류 다이오드(기생 다이오드)의 역회복 시간이 크기 때문에, MOSFET와 아암이 쌍으로 되어 있는 IGBT가 스위칭함으로써, 큰 역회복 전류가 발생하기 때문이다. 따라서, 회로 전류, 소자 온도, 또는 변조율에 의해 변조 방식을 전환하는 방법 외에, MOSFET의 환류 다이오드로서 실리콘 카바이드를 사용한 소자인 SiC-쇼트키 배리어 다이오드[SiC-SBD(Schottky Barrier Diode)]를 사용하면 스위칭 손실을 더욱 저감시킬 수 있다.In the first to tenth embodiments, in order to reduce switching losses, a method of switching and using a modulation method based on the junction temperature of the switching element, the circuit current of the three-phase inverter circuit, or the modulation rate has been described. . This is because the reverse recovery time of the flyback diode (parasitic diode) of the MOSFET used as the switching element is large, so that a large reverse recovery current is generated by switching of the IGBTs in which the MOSFET and the arm are paired. Therefore, in addition to switching the modulation method by circuit current, device temperature, or modulation rate, a SiC-Schottky Barrier Diode (SiC-SBD (Schottky Barrier Diode)), which is a device using silicon carbide as a reflux diode of a MOSFET, is used. This can further reduce switching losses.

이 SiC-SBD는 일반적인 패스트 리커버리 다이오드(FRD:Fast Recovery Diode) 등으로 대표되는, Si(실리콘)를 사용한 다이오드의 역회복 특성을 개선한 소자로, 역회복 전류의 저감에 효과가 있다. 이에 대해, 도 24에 도시한 바와 같은, MOSFET에 역병렬로 SiC-SBD를 접속한 회로 구성을 도시한 도면을 사용하여 설명한다. 즉, MOSFET의 환류 다이오드로서, 도 24에 도시한 바와 같이, MOSFET(51)의 드레인 소스 사이에 SiC-SBD(53)를 접속하고, 환류 전류를 기생 다이오드(55)에 비해 SiC-SBD(53)에 많이 흘려 역회복 전류를 억제함으로써, 스위칭 손실의 가일층의 저감에 유효해진다.This SiC-SBD is an element that improves the reverse recovery characteristics of a diode using Si (silicon), which is represented by a typical fast recovery diode (FRD), and is effective in reducing reverse recovery current. This will be described with reference to a diagram showing a circuit configuration in which SiC-SBDs are connected in anti-parallel to a MOSFET as shown in FIG. That is, as the reflux diode of the MOSFET, as shown in FIG. 24, the SiC-SBD 53 is connected between the drain sources of the MOSFET 51, and the reflux current is compared with the parasitic diode 55. By suppressing the reverse recovery current by flowing a large amount of), it is effective for further reducing the switching loss.

또한, 환류 다이오드로서의 SiC-SBD는 MOSFET의 드레인과 소스 사이, 또는 IGBT의 콜렉터와 에미터 사이의 양자 또는 어느 한쪽에, 접속하는 구성을 채용할 수 있다.As the reflux diode, the SiC-SBD can be connected to either or both of the drain and the source of the MOSFET, or the collector and the emitter of the IGBT.

《제12 실시 형태》<< twelfth embodiment >>

제1 내지 제10 실시 형태에서는 모터 제어 장치에 대해 설명하였지만, 제12 실시 형태로서, 제1 내지 제10 실시 형태에 관한 모터 제어 장치를 공기 조화기에 사용함으로써, 고효율의 공기 조화기를 실현할 수 있다. 즉, 제1 내지 제10 실시 형태에 관한 모터 제어 장치에 의해, 3상 동기 모터의 구동 제어를 행하도록 구성된 공기 조화기를 채용하면, 고효율이고 높은 에너지 절약 성능을 갖는 공기 조화기를 제공할 수 있다.Although the motor control device has been described in the first to tenth embodiments, as a twelfth embodiment, a high efficiency air conditioner can be realized by using the motor control device according to the first to tenth embodiments in an air conditioner. In other words, if the air conditioner configured to perform drive control of the three-phase synchronous motor is adopted by the motor control apparatus according to the first to tenth embodiments, an air conditioner having high efficiency and high energy saving performance can be provided.

구체적으로는, 예를 들어 이들 모터 제어 장치를 공기 조화기에 탑재하고, 상기 모터 제어 장치를 공기 조화기의 실외 팬 모터의 구동 제어의 용도로 적용하면, 고효율이고 높은 에너지 절약 성능을 갖는 공기 조화기를 실현할 수 있다.Specifically, for example, when these motor control devices are mounted in an air conditioner and the motor control device is applied for the purpose of driving control of an outdoor fan motor of an air conditioner, an air conditioner having high efficiency and high energy saving performance is provided. It can be realized.

공기 조화기는 도 6 및 도 7에 도시하는 저부하 영역(중간ㆍ정격 영역)에서의 운전 효율을 향상시킴으로써, 에너지 절약 성능을 나타내는 지수인 APF(Annual Performance Factor)를 크게 향상시킬 수 있다. 본 발명의 각 실시 형태에 관한 모터 제어 장치에서는 3상 인버터 회로의 회로 전류나 스위칭 소자에 관한 온도나 변조율에 따라서 변조 방식을 최적으로 전환하고 있다. 그로 인해, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 모터 제어 장치를 통해 에너지 절약 성능이 높은 공기 조화기를 제공할 수 있다.The air conditioner can greatly improve APF (Annual Performance Factor), which is an index indicating energy saving performance, by improving the operating efficiency in the low load region (middle / rated region) shown in FIGS. 6 and 7. In the motor control apparatus according to each embodiment of the present invention, the modulation method is optimally switched according to the circuit current of the three-phase inverter circuit, the temperature and the modulation rate related to the switching element. Therefore, the air conditioner with high energy saving performance can be provided through the motor control apparatus which concerns on each embodiment of this invention.

《정리》"theorem"

이상, 본 발명에 관한 모터 제어 장치 및 공기 조화기의 실시 형태에 대해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 전술한 각 실시 형태의 내용으로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.As mentioned above, although embodiment of the motor control apparatus and air conditioner which concerns on this invention was described concretely, this invention is not limited to the content of each embodiment mentioned above, A various change is made in the range which does not deviate from the summary. Of course it is possible.

11A : 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치
11B : 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치
11C : 제3 실시 형태에 관한 모터 제어 장치
11D : 제10 실시 형태에 관한 모터 제어 장치
13 : 직류 전원
15 : 3상 동기 모터(3상 모터)
17A, 17B : 3상 인버터 회로
19 : 가선 전류 센서
21 : 접합부 온도 검출부(온도 검출부)
23 : 변조 방식 제어부
25 : 인버터 구동 회로
27 : 전압 검출부
29 : 모터 제어부
30 : 온도 실측부
31 : 접합부 온도 추정부
33 : 풀업 저항
35 : 서미스터
37 : 변조 방식 판정부
39 : 변조 방식 지령부
41 : 모터 전류 재현부
43 : 모터 전류 연산부
45 : 변조율 연산부
51 : MOSFET
53 : SiC-SBD
55 : 기생 다이오드
Dup : 환류 다이오드
Dun : 기생 다이오드
Dvp : 환류 다이오드
Dvn : 기생 다이오드
Dwp : 환류 다이오드
Dwn : 기생 다이오드
Io : 회로 전류
PL : 정의 직류 모선
NL : 부의 직류 모선
SIup, SMup(UA1) : 제1 스위칭 소자(스위칭 소자)
SIun, SMun(LA1) : 제2 스위칭 소자(스위칭 소자)
SIvp, SMvp(UA2) : 제3 스위칭 소자(스위칭 소자)
SIvn, SMvn(LA2) : 제4 스위칭 소자(스위칭 소자)
SIwp, SMwp(UA3) : 제5 스위칭 소자(스위칭 소자)
SIwn, SMwn(LA3) : 제6 스위칭 소자(스위칭 소자)
100A, 100B, 200 : 컨버터 회로
101, 201 : 상용 전원
103, 205 : 리액터
105, 203 : 다이오드 브리지
107, 211 : 평활 캐패시터
107A, 107B : 배전압 콘덴서
109 : 쌍방향성 스위치
111 : 제로크로스 검출부
113 : 직류 전압 검출부
115, 217 : 제어기
117, 219 : 컨버터 제어부
119 : 전파 배전압 전환 스위치
207 : 트랜지스터
209 : 역류 방지 다이오드
213 : 직류 전압 검출부
215 : 직류 전류 검출부
11A: Motor Control Device According to First Embodiment
11B: Motor Control Device According to Second Embodiment
11C: Motor Control Device According to Third Embodiment
11D: Motor Control Device According to Tenth Embodiment
13: DC power
15: 3-phase synchronous motor (3-phase motor)
17A, 17B: three-phase inverter circuit
19: wire current sensor
21: junction temperature detector (temperature detector)
23: modulation method control unit
25: inverter drive circuit
27: voltage detector
29: motor control unit
30: temperature measurement part
31: junction temperature estimation unit
33: pullup resistor
35: thermistor
37: modulation method determination unit
39: modulation method command
41: motor current reproducing unit
43: motor current calculation unit
45: modulation rate calculator
51: MOSFET
53: SiC-SBD
55: parasitic diode
Dup: free-wheel diode
Dun: Parasitic Diodes
Dvp: free-wheel diode
Dvn: Parasitic Diode
Dwp: free-wheel diode
Dwn: Parasitic Diode
Io: Circuit current
PL: Definition DC bus
NL: negative DC bus
SIup, SMup (UA1): first switching element (switching element)
SIun, SMun (LA1): Second switching element (switching element)
SIvp, SMvp (UA2): third switching element (switching element)
SIvn, SMvn (LA2): fourth switching element (switching element)
SIwp, SMwp (UA3): Fifth switching element (switching element)
SIwn, SMwn (LA3): Sixth switching device (switching device)
100A, 100B, 200: Converter Circuit
101, 201: commercial power
103, 205: reactor
105, 203: Diode bridge
107, 211: smoothing capacitor
107A, 107B: Double Voltage Capacitor
109: bidirectional switch
111: zero cross detector
113: DC voltage detector
115, 217: controller
117, 219: converter control unit
119: radio wave double voltage switch
207: Transistor
209: non-return diode
213: DC voltage detector
215: DC current detector

Claims (19)

복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며,
상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와,
상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하고,
상기 3상 인버터 회로를 구성하는 상기 스위칭 소자 중, 상부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 IGBT이고, 하부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 MOSFET이고,
상기 변조 방식 제어부는, 변조율이 1.1을 초과하는 과변조로 된 경우에는, 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 하부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상기 상부 아암과 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 60도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상기 상부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 모터 제어 장치.
It is a motor control device which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power,
A temperature detector for detecting a temperature of the switching element;
A current detector for detecting a circuit current flowing in the three-phase inverter circuit;
And a modulation scheme control unit for performing control using a modulation scheme based on the temperature of the element detected by the temperature detector and the circuit current detected by the current detector;
Among the switching elements constituting the three-phase inverter circuit, the switching element constituting the upper arm is IGBT, the switching element constituting the lower arm is MOSFET,
The modulation method control unit, when the modulation rate is overmodulation of more than 1.1, instead of the lower fixed 120 degrees two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching element constituting the lower arm by 120 degrees, Up and down 60 degree fixed two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching elements constituting the upper arm and the lower arm by 60 degrees, or two phases by sequentially fixing the switching elements constituting the upper arm by 120 degrees. A motor control device characterized by performing control using an upper fixed 120 degree two-phase modulation for modulating.
복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며,
상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와,
상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하고,
상기 3상 인버터 회로를 구성하는 상기 스위칭 소자 중, 상부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 MOSFET이고, 하부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 IGBT이고,
상기 변조 방식 제어부는, 변조율이 1.1을 초과하는 과변조로 된 경우에는, 상기 상부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상기 상부 아암과 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 60도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 모터 제어 장치.
It is a motor control device which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power,
A temperature detector for detecting a temperature of the switching element;
A current detector for detecting a circuit current flowing in the three-phase inverter circuit;
And a modulation scheme control unit for performing control using a modulation scheme based on the temperature of the element detected by the temperature detector and the circuit current detected by the current detector;
Of the switching elements constituting the three-phase inverter circuit, the switching element constituting the upper arm is a MOSFET, the switching element constituting the lower arm is an IGBT,
The modulation method control unit, when the modulation rate is overmodulation of more than 1.1, instead of the upper fixed 120 degree two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching element constituting the upper arm by 120 degrees, Up and down 60 degree fixed two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching elements constituting the upper arm and the lower arm by 60 degrees, or two phases by sequentially fixing the switching elements constituting the lower arm by 120 degrees. A motor control device characterized by performing control using a lower fixed 120 degree two-phase modulation for modulating.
복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며,
상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와,
상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하고,
상기 3상 인버터 회로를 구성하는 상기 스위칭 소자 중, 상부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 IGBT이고, 하부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 MOSFET이고,
상기 변조 방식 제어부는, 상기 스위칭 소자에 관한 접합부 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우에는, 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 하부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상기 상부 아암과 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 60도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상기 상부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 모터 제어 장치.
It is a motor control device which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power,
A temperature detector for detecting a temperature of the switching element;
A current detector for detecting a circuit current flowing in the three-phase inverter circuit;
And a modulation scheme control unit for performing control using a modulation scheme based on the temperature of the element detected by the temperature detector and the circuit current detected by the current detector;
Among the switching elements constituting the three-phase inverter circuit, the switching element constituting the upper arm is IGBT, the switching element constituting the lower arm is MOSFET,
The modulation method control unit is a lower fixed 120 degree two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching element constituting the lower arm by 120 degrees when the junction temperature of the switching element exceeds a predetermined temperature. Instead, up and down 60 degrees fixed two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching elements constituting the upper arm and the lower arm by 60 degrees, or sequentially fixing the switching elements constituting the upper arm by 120 degrees. And control using upper fixed 120 degree two-phase modulation for two-phase modulation.
복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며,
상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와,
상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하고,
상기 3상 인버터 회로를 구성하는 상기 스위칭 소자 중, 상부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 MOSFET이고, 하부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 IGBT이고,
상기 변조 방식 제어부는, 상기 스위칭 소자에 관한 접합부 온도가 소정의 온도를 초과하는 경우에는, 상기 상부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상부 고정 120도 2상 변조 대신에, 상기 상부 아암과 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 60도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상하 60도 고정 2상 변조, 또는 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도씩 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 하부 고정 120도 2상 변조를 사용하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 모터 제어 장치.
It is a motor control device which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power,
A temperature detector for detecting a temperature of the switching element;
A current detector for detecting a circuit current flowing in the three-phase inverter circuit;
And a modulation scheme control unit for performing control using a modulation scheme based on the temperature of the element detected by the temperature detector and the circuit current detected by the current detector;
Of the switching elements constituting the three-phase inverter circuit, the switching element constituting the upper arm is a MOSFET, the switching element constituting the lower arm is an IGBT,
The modulation method control unit, when the junction temperature of the switching element exceeds a predetermined temperature, the upper fixed 120 degree two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching element constituting the upper arm by 120 degrees Instead, up and down 60 degrees fixed two-phase modulation for performing two-phase modulation by sequentially fixing the switching elements constituting the upper arm and the lower arm by 60 degrees, or sequentially fixing the switching elements constituting the lower arm by 120 degrees. And control using the lower fixed 120 degree two-phase modulation for two-phase modulation.
복수의 스위칭 소자를 갖고 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환하는 3상 인버터 회로를 사용하여 3상 모터의 구동 제어를 행하는 모터 제어 장치이며,
상기 스위칭 소자의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 3상 인버터 회로에 흐르는 회로 전류를 검출하는 전류 검출부와,
상기 온도 검출부가 검출한 상기 소자의 온도와 상기 전류 검출부가 검출한 상기 회로 전류에 기초하는 변조 방식을 사용하는 제어를 행하는 변조 방식 제어부를 구비하고,
상기 3상 인버터 회로를 구성하는 상기 스위칭 소자 중, 상부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 IGBT이고, 하부 아암을 구성하는 스위칭 소자는 MOSFET이고,
변조율이 0.2 이상 0.6 미만인 영역에서는 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도만큼 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 하부 고정 120도 2상 변조를 행하고,
변조율이 0.6 이상인 영역에서는 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 120도만큼 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 하부 고정 120도 2상 변조에 대신하여, 상기 상부 아암과 상기 하부 아암을 구성하는 상기 스위칭 소자를 60도만큼 순차 고정하여 2상 변조를 행하는 상하 60도 고정 2상 변조를 행하는 것을 특징으로 하는, 모터 제어 장치.
It is a motor control device which performs drive control of a three-phase motor using the three-phase inverter circuit which has a some switching element, and converts DC power into 3-phase AC power,
A temperature detector for detecting a temperature of the switching element;
A current detector for detecting a circuit current flowing in the three-phase inverter circuit;
And a modulation scheme control unit for performing control using a modulation scheme based on the temperature of the element detected by the temperature detector and the circuit current detected by the current detector;
Among the switching elements constituting the three-phase inverter circuit, the switching element constituting the upper arm is IGBT, the switching element constituting the lower arm is MOSFET,
In the region where the modulation rate is 0.2 or more and 0.6 or less, the lower fixed 120-degree two-phase modulation for two-phase modulation is performed by sequentially fixing the switching element constituting the lower arm by 120 degrees,
In the region where the modulation rate is 0.6 or more, the upper arm and the lower arm constitute the upper arm instead of the lower fixed 120 degree two-phase modulation in which the switching elements constituting the lower arm are sequentially fixed by 120 degrees to perform two-phase modulation. A motor control device, characterized in that up and down 60 degrees fixed two-phase modulation is performed by sequentially fixing the switching elements by 60 degrees to perform two-phase modulation.
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