WO2023276265A1 - インバータ制御装置、計算方法 - Google Patents

インバータ制御装置、計算方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2023276265A1
WO2023276265A1 PCT/JP2022/007760 JP2022007760W WO2023276265A1 WO 2023276265 A1 WO2023276265 A1 WO 2023276265A1 JP 2022007760 W JP2022007760 W JP 2022007760W WO 2023276265 A1 WO2023276265 A1 WO 2023276265A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
current
pwm signal
phase
control device
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/007760
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
勇輝 山辺
恒平 明円
Original Assignee
日立Astemo株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立Astemo株式会社 filed Critical 日立Astemo株式会社
Priority to JP2023531388A priority Critical patent/JPWO2023276265A1/ja
Priority to DE112022001595.0T priority patent/DE112022001595T5/de
Publication of WO2023276265A1 publication Critical patent/WO2023276265A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009Devices or circuits for detecting current in a converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation

Definitions

  • the present invention relates to an inverter control device and a calculation method.
  • Patent Document 1 discloses a control device for an AC rotating electric machine that controls an AC rotating electric machine having multiphase armature windings via an inverter circuit, wherein the inverter circuit corresponds to each phase of the AC rotating electric machine.
  • the inverter circuit is composed of an upper switching element and a lower switching element which are provided as an inverter circuit, and receives power from a DC power supply to drive the AC rotary electric machine, wherein the upper switching element and the lower switching element of the inverter circuit
  • a midpoint potential detection unit for detecting a midpoint potential between the side switching element for each phase
  • a phase current detection unit for detecting a phase current of each phase of the AC rotary electric machine
  • the midpoint potential detection unit Control for calculating a current estimated value of the DC current input from the DC power supply to the inverter circuit based on the detected midpoint potential of each phase and the phase current of each phase detected by the phase current detection unit.
  • a control device for an AC rotating electrical machine comprising:
  • An inverter control device is an inverter control device provided in an inverter that supplies electric power converted from direct current to three-phase alternating current using a switching circuit to a motor, wherein the inverter is the three-phase alternating current.
  • the motor includes an ammeter that acquires the current of each phase as a current detection value, the motor includes an angle sensor that measures the rotation angle of the motor, the duty value of the PWM signal for controlling the switching circuit, and the a direct current estimating unit that estimates the average value of the direct current values in one cycle of the PWM signal based on the average value of the current detection values obtained within one cycle of the PWM signal and a correction coefficient;
  • the DC current estimator includes a coefficient calculator that calculates the correction coefficient based on the period of the PWM signal, the rotation angle, and the duty value.
  • a calculation method is a calculation method executed by an inverter control device provided in an inverter that supplies a motor with power converted from DC to three-phase AC using a switching circuit, wherein the inverter An ammeter that acquires the current of each phase of the three-phase alternating current as a current detection value, the motor includes an angle sensor that measures the rotation angle of the motor, and the duty of the PWM signal for controlling the switching circuit a direct current value for estimating an average value of direct current values during one cycle of the PWM signal based on a value, an average value of the current detection values obtained within one cycle of the PWM signal, and a correction coefficient.
  • a current estimation step is included, and the DC current estimation step calculates the correction coefficient based on the period of the PWM signal, the rotation angle, and the duty value.
  • the current can be calculated with high accuracy even when the motor rotates at high speed.
  • Configuration diagram of an inverter including an inverter control device Configuration diagram of the DC current estimator Time chart explaining correction coefficient calculation A diagram showing a comparison between the correction in the present embodiment and the correction in the comparative example.
  • FIG. 1 An embodiment of an inverter control device will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 An embodiment of an inverter control device will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of an inverter 100 including an inverter control device 200. As shown in FIG. Inverter 100 has a DC side connected to high voltage power supply 300 and an AC side connected to motor 400 . Inverter 100 includes smoothing capacitor 110 , switching circuit 120 , alternating current sensor 130 , gate driver 140 , and inverter control device 200 .
  • a high-voltage power supply 300 is a power supply circuit for driving the system.
  • Motor 400 is a three-phase motor with three windings inside.
  • the motor 400 is equipped with an angle sensor 410 for measuring the rotation angle of the motor.
  • Angle sensor 410 is mounted on motor 400 to detect the rotation angle of motor 400 and output angle signal S ⁇ b>1 to inverter control device 200 .
  • the smoothing capacitor 110 is connected between the high voltage power supply 300 and the IGBT 120 to smooth the voltage.
  • the IGBT 120 generates alternating current of each phase of U-phase, V-phase, and W-phase (hereinafter referred to as “UVW-phase”) and supplies it to the motor 400 .
  • Switching circuit 120 is connected between smoothing capacitor 110 and motor 400 .
  • the switching circuit 120 includes a plurality of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), and the IGBTs perform switching operations according to the PWM signal S2 output from the gate driver 140.
  • FIG. AC current sensor 130 is connected between IGBT 120 and motor 400, measures the magnitude of the AC current flowing between the two, and outputs the current value to inverter control device 200 as current value signal S3.
  • AC current sensor 130 measures the current at a timing specified by inverter control device 200 .
  • the gate driver 140 controls the switching circuit 120 based on the operation command of the inverter control device 200.
  • Gate driver 140 is connected between IGBT 120 and inverter control device 200 , generates PWM signal S ⁇ b>2 based on PWM command signal S ⁇ b>4 output from inverter control device 200 , and outputs it to switching circuit 120 . Since there is a slight delay from when the gate driver 140 receives the PWM command signal S4 to when it outputs the PWM signal S2, the gate driver 140 outputs the PWM signal S2 and simultaneously outputs the PWM signal S2 in order to notify this delay time.
  • Back signal S5 is generated and output to inverter control device 200 .
  • the inverter control device 200 generates the PWM command signal 45 by a known method and outputs the PWM command signal 45 to the gate driver 140 so that the torque output from the motor 400 matches the target value.
  • Inverter control device 200 uses current value signal S3 output by AC current sensor 130, angle signal S1 output by angle sensor 410, and PWM readback signal S5 output by gate driver 140 to generate PWM command signal 45. .
  • the inverter control device 200 includes a DC current estimator 290 that estimates the average DC current value.
  • DC current estimator 290 The configuration and operation of DC current estimator 290 will be described later with reference to FIG.
  • Inverter control device 200 further transmits a signal instructing the timing of current measurement to alternating current sensor 130 . Although details will be described later, the timing of current measurement is the timing at which each period of the PWM signal starts.
  • the inverter control device 200 includes a signal input/output unit that inputs and outputs signals, and a computing unit that performs computation.
  • the signal input/output unit is hardware that exchanges signals with the alternating current sensor 130, the angle sensor 410, and the gate driver 140, and is, for example, a communication interface compatible with IEEE802.3 or an AD conversion device.
  • the calculation unit includes a CPU as a central processing unit, a ROM as a read-only storage device, and a RAM as a readable/writable storage device. Calculations, which will be described later, are performed.
  • the arithmetic unit may be realized by FPGA (Field Programmable Gate Array), which is a rewritable logic circuit, or ASIC (Application Specific Integrated Circuit), which is an application-specific integrated circuit, instead of the combination of CPU, ROM, and RAM.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the arithmetic unit may be realized by a combination of different configurations, for example, a combination of CPU, ROM, RAM and FPGA, instead of the combination of CPU, ROM, and RAM.
  • DC current estimator 290 uses the current value signal S3 output by AC current sensor 130, the PWM readback signal S5 output by gate driver 140, and the angle signal S1 output by angle sensor 410 to estimate the average value of the DC current. calculate. The configuration and operation of DC current estimator 290 will be described in detail.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the DC current estimator 290. As shown in FIG. The operation of each configuration will be described below without using mathematical expressions. A description using mathematical formulas will be given later.
  • DC current estimation section 290 includes duty calculation section 201, AC current average value calculation section 210, AC current polarity determination section 220, PWM duty correction section 230, coefficient calculation section 240, integration section 250, DC current and an average value calculator 260 .
  • the duty calculation unit 201 calculates and outputs the duty value S5D in the PWM readback signal S5.
  • the AC current average value calculation unit 210 calculates an average value of the previous value and the current value of the AC current value obtained by the AC current sensor 130 for each cycle of the PWM signal as the AC current average value. Then, an AC current average value Ia indicating this AC current average value is output.
  • the AC current polarity determination unit 220 reads the AC current average value Ia calculated by the AC current average value calculation unit 210 and determines the polarity of the AC current average value Ia. When the AC current average value Ia is positive, the AC current polarity determination unit 220 determines that the polarity is positive, and sets "0" as the duty correction value. When the AC current average value Ia is negative, the AC current polarity determination unit 220 determines that the polarity is negative, and sets a value obtained by dividing the dead time by the cycle of the PWM signal as the duty correction value DB. The dead time is a value set in advance, and the period TP of the PWM signal is a value set in inverter control device 200 depending on the situation. AC current polarity determination section 220 outputs duty correction value DB to PWM duty correction section 230 .
  • the PWM duty correction section 230 adds the duty value S5D output by the duty calculation section 201 and the duty correction value DB output by the AC current polarity determination section 220 to calculate the post-correction duty value CD. PWM duty correction section 230 outputs corrected duty value CD.
  • the coefficient calculation unit 240 calculates the correction coefficient K using the corrected duty value CD output from the PWM duty correction unit 230, the angle signal S1 acquired by the angle sensor 410, and the period TP of the PWM signal. Since this correction coefficient K is a coefficient for calculating the time-integrated average value Ic, it can also be called a "time-integrated average conversion coefficient.”
  • the coefficient calculator 240 outputs a coefficient signal S8 indicating this coefficient.
  • the integrating section 250 multiplies the AC current average value Ia output from the AC current average value calculating section 210 by the correction coefficient K output from the coefficient calculating section 240 to calculate the time integrated average value Ic.
  • DC current average value calculation section 260 multiplies time integrated average value S9 output from integration section 250 by corrected duty value CD output from PWM duty correction section 230, and obtains the sum for three phases. A DC current value average value S10 is calculated.
  • Measurement and control in this embodiment satisfy the following three conditions.
  • the first condition is that the current acquisition cycle by AC current sensor 130 and the cycle of the PWM signal output from inverter control device 200, that is, the cycle of the PWM carrier signal, must match.
  • the cycles of both are determined in advance, and the cycles of both may be kept the same using an oscillator built into AC current sensor 130 and inverter control device 200 . Further, the cycles of both may be kept the same by transmitting a signal indicating a cycle between the angle sensor 410 and the inverter control device 200 .
  • the cycle of the PWM signal is TP.
  • the second condition is that the measurement of the current by the alternating current sensor 130 is obtained at the timing when the PWM signal of the upper arm in each phase of the UVW phase is off, that is, at the trough of the carrier signal.
  • the third condition is that the center time of the period of the PWM signal and the center time of the section in which the upper arm PWM signal of the UVW phase is on coincide.
  • FIG. 3 is a time chart for explaining correction coefficient calculation in this embodiment.
  • time elapses from left to right. Alternating current, carrier signal, U-phase upper arm PWM signal, U-phase lower arm PWM signal, V-phase upper arm PWM signal, V-phase lower arm PWM signal, W-phase upper arm
  • carrier signal U-phase upper arm PWM signal
  • U-phase lower arm PWM signal U-phase lower arm PWM signal
  • V-phase upper arm PWM signal V-phase lower arm PWM signal
  • W-phase upper arm W-phase upper arm
  • the PWM signal of the arm and the PWM signal of the W-phase lower arm are shown.
  • the AC currents shown at the top are always positive values for the U phase in the range shown in FIG. 3 and always negative values for the V and W phases in the range shown in FIG.
  • the U phase is indicated by a solid line
  • the V phase is indicated by a broken line
  • the W phase is indicated by a dashed line.
  • the white circles in the U-phase indicate the timings at which the current was measured. In the range shown in FIG. 3, the current was measured at time t3 and time t4.
  • the carrier signal shown in the second row of FIG. 3 has one period from time t3 to time t4, and the time difference between these two times is the period TP of the carrier signal. Since the current measurement timings are also time t3 and time t4, the above first condition is satisfied.
  • the center time between time t3 and time t4 is defined as time Tc. That is, the length of time from time t3 to time tc is equal to the length of time from time tc to time t4.
  • the carrier signal has troughs at times t3 and t4 and peaks at time tc. Therefore, the time t3 and the time t4 when the current is measured are the troughs of the carrier signal, so the second condition is satisfied.
  • the PWM signal of the U-phase upper arm shown in the third row of FIG. 3 is on from time t1 to time t2. Since the center of time t1 and time t2 is time tc, it can be seen that the above-mentioned third condition is satisfied. Since the U-phase current is positive in the range shown in FIG. 3, the current flows from time t1 when the upper arm is turned on to time t2. In FIG. 3, this total amount of current is the time integrated value of the current from time t1 to time t2. This is the area indicated by hatching with diagonal lines slanted to the right. The PWM signal of the U-phase lower arm shown in the fourth stage of FIG. is.
  • the PWM signal of the V-phase upper arm shown in the fifth row of FIG. 3 is on from time tv1 to time tv2. It can be seen that the center time between the time tv1 and the time tv2 is the time tc, which satisfies the third condition.
  • the PWM signal of the V-phase lower arm shown in the sixth stage of FIG. 3 is turned off from time tv3 to time tv4. Since the V-phase current has a negative value in the range shown in FIG. 3, the current flows between time tv3 and time tv4. This total amount of current is the area between the V-phase current graph and 0 A in the period from time t3 to time t4 in FIG.
  • the PWM signal of the W-phase upper arm shown in the 7th row of FIG. 3 is ON from time tw1 to time tw2 and from time tu3 to time tu4.
  • the PWM signal of the W-phase lower arm shown in the eighth row of FIG. 3 is turned off from time tw3 to time tw4. Since the W-phase current has a negative value in the range shown in FIG. 3, the current flows between time tw3 and time tw4. This total amount of current is the area between the V-phase current graph and 0 A in the period from time tw3 to time tw4 in FIG.
  • the beginning of each period of the PWM signal corresponds to the trough of the PWM signal, so the first to third conditions described above can be organized as follows. That is, the timing at which the alternating current sensor 130 measures the current of each phase coincides with the start of each period of the PWM signal, and the central time of the section in which the PWM signal corresponding to the upper arm of the switching circuit 120 is on is It can be arranged that it coincides with the central time of the period TP of the PWM signal.
  • Equation 1 A is the amplitude of the current, and ⁇ is the angular velocity calculated from the period of the angle signal S1 and the PWM signal.
  • t1 and t2 in Equation 1 are time t1 and time t2 in FIG. This formula 1 can be transformed into the following formula 2.
  • the AC current average value Ia which is the average value of the current value signal S3 acquired at time t3 and time t4, is expressed by the following Equation 3.
  • the correction coefficient K is obtained by dividing Ic by Ia, the correction coefficient K is represented by the following formula 4 by transforming the formula.
  • Formula 5 is obtained by further expanding Formula 4 using the sum-difference formula.
  • Equation 5 can be simplified as Equation 6 below.
  • Equation 6 can be further transformed into Equation 7.
  • Equation 7 the period TP is known, the angular velocity ⁇ can be calculated from the angle signal S1 and the period TP, and t2-t1 is the product of the post-correction duty value CD and the period TP. Therefore, the coefficient calculator 240 can calculate the correction coefficient K by Equation 7 using the post-correction duty value CD, the period TP of the PWM signal, and the angle signal S1 as shown in FIG.
  • a known current correction method In order to explain the effect of the present invention, a known current correction method will be explained.
  • the known correction method described below obtains a correction value by weighting the previous measurement value and the current measurement value with a correction coefficient.
  • the comparative example correction value IZc is obtained by Equation 8 shown below.
  • is a weighting factor of 0 or more and 1 or less
  • I t is the current measurement value
  • I t ⁇ 1 is the previous measurement value.
  • IZc (1 ⁇ )I t + ⁇ I t ⁇ 1 (Equation 8)
  • FIG. 4 is a diagram showing a comparison between correction in the present embodiment and correction in a comparative example.
  • the left side of the drawing shows the correction by the inverter control device 200 in the present embodiment
  • the right side of the drawing shows the correction by the comparative example.
  • the upper portion shows the first example
  • the lower portion shows the second example. In the first example, two measurements are performed while the current is increasing, and if the correction coefficient can be calculated appropriately, the integrated current value can be calculated appropriately.
  • the measurement is performed before and after the peak value of the current, and the two measured values are approximately the same.
  • the inverter control device 200 can appropriately calculate the correction coefficient assuming that the current value is a sine wave. Can not. Therefore, in the second example, the current integrated value cannot be calculated appropriately in the comparative example.
  • the current in order to accurately calculate the current value, it is necessary to perform measurements a plurality of times in one cycle.
  • the current can be calculated with high accuracy even when the motor 400 rotates at a high speed, because it is sufficient to perform the measurement once in one cycle.
  • Inverter control device 200 is provided in inverter 100 that supplies motor 400 with electric power converted from DC to three-phase AC using switching circuit 120 .
  • Inverter 100 includes AC current sensor 130 that acquires the current of each phase of three-phase AC as a current detection value.
  • the motor 400 has an angle sensor 410 that measures the rotation angle of the motor 400 .
  • Inverter control device 200 outputs the PWM signal based on the duty value of the PWM signal for controlling switching circuit 120, the average value of current detection values obtained within one cycle of the PWM signal, and the correction coefficient.
  • a DC current estimator 290 is provided for estimating the average value of the DC current values during one period of .
  • the DC current estimator 290 includes a coefficient calculator 240 that calculates a correction coefficient K based on the period TP of the PWM signal, the angle signal S1 representing the rotation angle, and the corrected duty value CD. Therefore, the current can be calculated with high accuracy even when the motor 400 rotates at high speed.
  • the coefficient calculator 240 assumes that the waveform of the current of each phase is a sine wave, and makes corrections based on the period TP of the PWM signal, the angle signal S1 representing the rotation angle, and the corrected duty value CD. Calculate the coefficient K. Therefore, the correction coefficient K can be calculated with a small amount of calculation by assuming that the current of each phase is a sine wave, which is a simple model.
  • Coefficient calculator 240 determines that the timing at which alternating current sensor 130 measures the current of each phase coincides with the start of each cycle of the PWM signal, and that the PWM signal corresponding to the upper arm of the switching circuit is on.
  • the correction coefficient K is calculated on the assumption that the central time of the section coincides with the central time of the cycle of the PWM signal. Therefore, Equation 5 can be transformed into Equation 6, and calculation of the correction coefficient K can be simplified.
  • Equation 1 In the embodiment described above, three conditions were set for measurement and control. However, in inverter control device 200, the current measurement cycle by alternating current sensor 130 may be less than or equal to the cycle of the carrier signal of the PWM signal. However, in this case, since "t1+t2" and "t3+t4" are not necessarily equal, Equation 5 cannot be transformed into Equation 6. Therefore, in this modification, the DC current estimator 290 calculates the correction coefficient K using Equation 9 derived using Equation 5.
  • Equation 9 The values of t1, t2, t3, and t4 in Equation 9 can be calculated by the DC current estimator 290 using the PWM readback signal S5. According to Modification 1, although the amount of calculation is slightly increased, the current can be calculated with high accuracy under various measurement conditions even when the motor 400 rotates at high speed.
  • the second and third conditions in the embodiment described above may be changed as follows. That is, the new second condition is that the current measurement by the alternating current sensor 130 is obtained at peaks of the carrier signal.
  • a new third condition is that the center time of the period of the PWM signal and the center time of the section in which the upper arm PWM signal of the UVW phase is off coincide.
  • the timing at which the alternating current sensor 130 measures the current of each phase coincides with the center time of each period TP of the PWM signal, and the center of the period in which the PWM signal corresponding to the upper arm of the switching circuit 120 is off.
  • the time should coincide with the central time of the period TP of the PWM signal. According to this modified example, the following effects are obtained.
  • Coefficient calculator 240 determines that the timing at which AC current sensor 130 measures the current of each phase matches the center time of each period TP of the PWM signal and the PWM signal corresponding to the upper arm of switching circuit 120.
  • the correction coefficient is calculated on the assumption that the center time of the section in which is OFF coincides with the center time of the cycle TP of the PWM signal. Therefore, since only the waveform of the carrier signal in FIG. 3 has moved by half a period, "t1+t2" and "t3+t4" are equal, so the correction coefficient K can be calculated using Equation 7 as in the embodiment.
  • Equation 1 is set assuming that the current waveform of each phase is a sine wave, but a cosine wave may be used. In this case, due to the effect of changing the sine to the cosine in Equation 1, Equation 2 and below can be similarly replaced. Furthermore, the current waveform of each phase may be assumed to be a superposition of multiple sine waves or cosine waves. Also in this case, the correction coefficient K can be calculated in the same manner as in the embodiment by replacing Equation 2 and subsequent equations in the same manner.
  • the coefficient calculation unit 240 assumes that the current waveform of each phase is a superimposition of a plurality of sine waves or cosine waves, the period TP of the PWM signal, the angle signal S1 representing the rotation angle, and the correction A correction coefficient is calculated based on the calculated duty value CD. Therefore, a complicated waveform can be reproduced by superimposing a plurality of sine waves or cosine waves, and the accuracy of the calculated current can be improved.
  • the configuration of the functional blocks is merely an example. Some functional configurations shown as separate functional blocks may be configured integrally, or a configuration represented by one functional block diagram may be divided into two or more functions. Further, a configuration may be adopted in which part of the functions of each functional block is provided in another functional block.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

インバータ制御装置は、スイッチング回路を用いて直流から三相交流に変換した電力をモータに供給するインバータに備えられるインバータ制御装置であって、インバータは三相交流の各相の電流を電流検出値として取得する電流計を備え、モータは、当該モータの回転角を測定する角度センサを備え、スイッチング回路を制御するためのPWM信号のデューティ値と、PWM信号の1周期以内ごとに取得された電流検出値の平均値と、補正係数と、に基づいて、PWM信号の1周期中における直流電流値の平均値を推定する直流電流推定部を備え、直流電流推定部は、PWM信号の周期、回転角、およびデューティ値に基づき補正係数を算出する係数算出部を備える。

Description

インバータ制御装置、計算方法
 本発明は、インバータ制御装置、および計算方法に関する。
 モータを制御するインバータは、モータに供給される電流を演算により算出して制御に用いている。特許文献1には、多相電機子巻線を備えた交流回転電機をインバータ回路を介して制御する交流回転電機の制御装置であって、前記インバータ回路は、前記交流回転電機の各相に対応して設けられた上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とから構成され、直流電源から電力の供給を受けて前記交流回転電機を駆動するものであって、前記インバータ回路の前記上側スイッチング素子と前記下側スイッチング素子との間の中点電位を各相ごとに検出する中点電位検出部と、前記交流回転電機の各相の相電流を検出する相電流検出部と、前記中点電位検出部により検出された各相の中点電位と前記相電流検出部により検出された各相の相電流とに基づいて、前記インバータ回路に前記直流電源から入力される直流電流の電流推定値を算出する制御部とを備えた、交流回転電機の制御装置が開示されている。
日本国特開2018-164325号公報
 特許文献1に記載されている発明では、モータの高回転時に電流の高精度な算出が困難になる。
 本発明の第1の態様によるインバータ制御装置は、スイッチング回路を用いて直流から三相交流に変換した電力をモータに供給するインバータに備えられるインバータ制御装置であって、前記インバータは前記三相交流の各相の電流を電流検出値として取得する電流計を備え、前記モータは、当該モータの回転角を測定する角度センサを備え、前記スイッチング回路を制御するためのPWM信号のデューティ値と、前記PWM信号の1周期以内ごとに取得された前記電流検出値の平均値と、補正係数と、に基づいて、前記PWM信号の1周期中における直流電流値の平均値を推定する直流電流推定部を備え、前記直流電流推定部は、前記PWM信号の周期、前記回転角、および前記デューティ値に基づき前記補正係数を算出する係数算出部を備える。
 本発明の第2の態様による計算方法は、スイッチング回路を用いて直流から三相交流に変換した電力をモータに供給するインバータに備えられるインバータ制御装置が実行する計算方法であって、前記インバータは前記三相交流の各相の電流を電流検出値として取得する電流計を備え、前記モータは、当該モータの回転角を測定する角度センサを備え、前記スイッチング回路を制御するためのPWM信号のデューティ値と、前記PWM信号の1周期以内ごとに取得された前記電流検出値の平均値と、補正係数と、に基づいて、前記PWM信号の1周期中における直流電流値の平均値を推定する直流電流推定ステップを含み、前記直流電流推定ステップは、前記PWM信号の周期、前記回転角、および前記デューティ値に基づき前記補正係数を算出する。
 本発明によれば、モータの高回転時にも高精度に電流を算出できる。
インバータ制御装置を含むインバータの構成図 直流電流推定部の構成図 補正係数算出を説明するタイムチャート 本実施の形態における補正と比較例の補正との比較を示す図
―実施の形態―
 以下、図1~図4を参照して、インバータ制御装置の実施の形態を説明する。
(構成)
 図1は、インバータ制御装置200を含むインバータ100の構成図である。インバータ100は、直流側が高圧電源300に接続され、交流側がモータ400に接続される。インバータ100は、平滑コンデンサ110と、スイッチング回路120と、交流電流センサ130と、ゲートドライバ140と、インバータ制御装置200と、を備える。
 高圧電源300は、システム駆動用の電源回路である。モータ400は、内部に3個の巻き線を有する3相電動機である。モータ400には、モータの回転角度を測定するための角度センサ410が搭載されている。角度センサ410はモータ400に搭載され、モータ400の回転角度を検出してインバータ制御装置200に角度信号S1を出力する。
 平滑コンデンサ110は、高圧電源300とIGBT120との間に接続され、電圧を平滑化する。IGBT120は、U相、V相、およびW相(以下、「UVW相」と呼ぶ)の各相の交流電流を生成してモータ400に供給する。スイッチング回路120は、平滑コンデンサ110とモータ400の間に接続される。スイッチング回路120は、複数のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を含み、IGBTはゲートドライバ140から出力されるPWM信号S2に従ってスイッチング動作を行う。交流電流センサ130は、IGBT120とモータ400の間に接続され、両者の間に流れる交流電流の大きさを測定して電流値を電流値信号S3としてインバータ制御装置200に出力する。交流電流センサ130は、インバータ制御装置200から指定されるタイミングにおいて電流の測定を行う。
 ゲートドライバ140は、インバータ制御装置200の動作指令に基づきスイッチング回路120を制御する。ゲートドライバ140はIGBT120とインバータ制御装置200の間に接続され、インバータ制御装置200から出力されるPWM指令信号S4に基づきPWM信号S2を生成してスイッチング回路120に出力する。ゲートドライバ140がPWM指令信号S4を受信してからPWM信号S2を出力するまでに若干の遅れがあるため、ゲートドライバ140は、この遅れ時間を通知する目的でPWM信号S2の出力と同時にPWMリードバック信号S5を生成してインバータ制御装置200に出力する。
 インバータ制御装置200は、モータ400から出力されるトルクが目標値と一致するように、公知の手法によりPWM指令信号45を生成し、PWM指令信号45をゲートドライバ140に出力する。インバータ制御装置200は、PWM指令信号45の生成に、交流電流センサ130が出力する電流値信号S3、角度センサ410が出力する角度信号S1、およびゲートドライバ140が出力するPWMリードバック信号S5を用いる。
 インバータ制御装置200は、直流電流値の平均値を推定する直流電流推定部290を備える。直流電流推定部290の構成および動作を、後に図2を参照して説明する。インバータ制御装置200はさらに、交流電流センサ130に対して電流測定のタイミングを指示する信号を送信する。詳しくは後述するが、電流測定のタイミングは、PWM信号の各周期が始まるタイミングである。
 インバータ制御装置200のハードウエア構成を説明する。インバータ制御装置200は、信号の入出力を行う信号入出力部、および演算を行う演算部を備える。信号入出力部は、交流電流センサ130、角度センサ410、およびゲートドライバ140との信号の授受を行うハードウエアであり、たとえばIEEE802.3に対応する通信インタフェースや、AD変換装置である。演算部は、中央演算装置であるCPU、読み出し専用の記憶装置であるROM、および読み書き可能な記憶装置であるRAMを備え、CPUがROMに格納されるプログラムをRAMに展開して実行することで後述する演算を行う。
 演算部は、CPU、ROM、およびRAMの組み合わせの代わりに書き換え可能な論理回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)や特定用途向け集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現されてもよい。また演算部は、CPU、ROM、およびRAMの組み合わせの代わりに、異なる構成の組み合わせ、たとえばCPU、ROM、RAMとFPGAの組み合わせにより実現されてもよい。
 直流電流推定部290は、交流電流センサ130が出力する電流値信号S3、ゲートドライバ140が出力するPWMリードバック信号S5、および角度センサ410が出力する角度信号S1を用いて直流電流の平均値を算出する。直流電流推定部290の構成および動作を詳述する。
 図2は、直流電流推定部290の構成図である。以下では各構成の動作を、数式を用いずに説明する。数式を用いた説明は後述する。直流電流推定部290は、デューティ算出部201と、AC電流平均値算出部210と、AC電流極性判定部220と、PWMデューティ補正部230と、係数算出部240と、積算部250と、直流電流平均値算出部260と、を備える。
 デューティ算出部201は、PWMリードバック信号S5におけるデューティ値S5Dを算出して出力する。AC電流平均値算出部210は、PWM信号の周期ごとに交流電流センサ130により取得されるAC電流値の前回値と今回値による平均値をAC電流平均値として算出する。そしてこのAC電流平均値を示すAC電流平均値Iaを出力する。
 AC電流極性判定部220は、AC電流平均値算出部210により算出されたAC電流平均値Iaを読み込み、AC電流平均値Iaの極性を判定する。AC電流極性判定部220は、AC電流平均値Iaが正の場合は極性が正であると判断し、”0”をデューティ補正値とする。AC電流極性判定部220は、AC電流平均値Iaが負の場合は極性が負であると判断し、デッドタイムをPWM信号の周期で除算した値をデューティ補正値DBとする。なおデッドタイムはあらかじめ設定された値であり、PWM信号の周期TPはインバータ制御装置200において状況に応じて設定された値である。AC電流極性判定部220は、デューティ補正値DBをPWMデューティ補正部230に出力する。
 PWMデューティ補正部230は、デューティ算出部201が出力するデューティ値S5Dと、AC電流極性判定部220が出力するデューティ補正値DBとを加算し、補正後デューティ値CDを算出する。PWMデューティ補正部230は、補正後デューティ値CDを出力する。
 係数算出部240は、PWMデューティ補正部230から出力される補正後デューティ値CDと、角度センサ410により取得される角度信号S1と、PWM信号の周期TPとを用いて補正係数Kを算出する。この補正係数Kは、時間積分平均値Icを算出するための係数なので「時間積分平均変換係数」とも呼べる。係数算出部240は、この係数を示す係数信号S8を出力する。
 積算部250は、AC電流平均値算出部210から出力されるAC電流平均値Iaと、係数算出部240から出力される補正係数Kを乗算し、時間積分平均値Icを算出する。直流電流平均値算出部260は、積算部250が出力する時間積分平均値S9と、PWMデューティ補正部230が出力する補正後デューティ値CDとを乗算し、三相分の総和をとることで、直流電流値平均値S10を算出する。
(測定と制御の条件)
 直流電流推定部290による動作の詳細を説明する前に、本実施の形態における測定と制御の条件を説明する。本実施の形態における測定および制御は、次の3つの条件を満たす。第1の条件は、交流電流センサ130による電流の取得周期と、インバータ制御装置200が出力するPWM信号の周期、すなわちPWMのキャリア信号の周期とが一致することである。両者の周期が予め定められ、交流電流センサ130およびインバータ制御装置200に内蔵される発振器を用いて両者の周期を同一に保ってもよい。また、角度センサ410とインバータ制御装置200とで、周期を示す信号を送信することで両者の周期を同一に保ってもよい。本実施の形態では、PWM信号の周期をTPとする。
 第2の条件は、交流電流センサ130による電流の測定は、UVW相の各相における上アームのPWM信号がオフのタイミング、すなわちキャリア信号の谷で取得することである。第3の条件は、PWM信号の周期の中心時刻と、UVW相の上アームのPWM信号がオンの区間の中心時刻とが一致することである。
(タイムチャート)
 図3は、本実施の形態における補正係数算出を説明するタイムチャートである。図3において、図示左から右に時間が経過している。図の上部から下部にかけて順番に、交流電流、キャリア信号、U相上アームのPWM信号、U相下アームのPWM信号、V相上アームのPWM信号、V相下アームのPWM信号、W相上アームのPWM信号、W相下アームのPWM信号を示している。
 図3の上部から順番に説明する。最上部に示すAC電流は、図3に示す範囲ではU相は常に正の値、図3に示す範囲ではV相およびW相は常に負の値である。U相は実線で示し、V相は破線で示し、W相は一点鎖線で示している。U相における白丸は電流を測定したタイミングを示しており、図3に示す範囲では時刻t3および時刻t4に電流が測定されている。
 図3の2段目に示すキャリア信号は、時刻t3から時刻t4までで1周期であり、この2つ時刻の差である時間がキャリア信号の周期TPである。電流測定のタイミングも時刻t3と時刻t4なので、前述の第1の条件を満たしている。ここで、時刻t3と時刻t4の中心の時刻を時刻Tcとする。すなわち時刻t3から時刻tcまでの時間と、時刻tcから時刻t4までの時間とが等しい長さである。キャリア信号は時刻t3および時刻t4が谷であり、時刻tcに山となっている。そのため、電流を測定した時刻t3および時刻t4はキャリア信号の谷なので、前述の第2の条件を満たしている。
 図3の3段目に示すU相上アームのPWM信号は、時刻t1から時刻t2までがオンである。時刻t1と時刻t2の中心は時刻tcなので、前述の第3の条件を満たしていることがわかる。図3に示す範囲ではU相の電流は正なので、上アームがオンとなる時刻t1から時刻t2の間に電流が流れる。この電流の総量は図3において、時刻t1から時刻t2までの電流の時間積分値であり、時刻t1から時刻t2の期間にU相の電流グラフと0Aに挟まれる領域の面積、すなわち間隔が粗な右に傾いた斜線のハッチングで示す領域である。図3の4段目に示すU相下アームのPWM信号は、不図示の時刻から時刻tu1までと、時刻tu2から時刻tu3までと、時刻tu4から不図示の時刻までと、がオフになる時間である。
 図3の5段目に示すV相上アームのPWM信号は、時刻tv1から時刻tv2までがオンとなる時間である。時刻tv1と時刻tv2の中心の時刻が時刻tcであり、第3の条件を満たしていることがわかる。図3の6段目に示すV相下アームのPWM信号は、時刻tv3から時刻tv4までがオフとなる時間である。図3に示す範囲においてV相の電流は負の値なので、この時刻tv3から時刻tv4の間に電流が流れる。この電流の総量は図3において、時刻t3から時刻t4の期間にV相の電流グラフと0Aに挟まれる領域の面積、すなわち間隔が密な右に傾いた斜線のハッチングで示す領域である。
 図3の7段目に示すW相上アームのPWM信号は、時刻tw1から時刻tw2までと、時刻tu3から時刻tu4までと、がオンとなる時間である。図3の8段目に示すW相下アームのPWM信号は、時刻tw3から時刻tw4までがオフとなる時間である。図3に示す範囲においてW相の電流は負の値なので、この時刻tw3から時刻tw4の間に電流が流れる。この電流の総量は図3において、時刻tw3から時刻tw4の期間にV相の電流グラフと0Aに挟まれる領域の面積、すなわち左に傾いた斜線のハッチングで示す領域である。
 本実施の形態では、PWM信号の各周期の始期がPWM信号における谷に相当するので、上述した第1~第3の条件は、次のように整理することができる。すなわち、交流電流センサ130が各相の電流を測定するタイミングは、PWM信号の各周期の始期と一致し、かつ、スイッチング回路120の上アームに対応するPWM信号がオンの区間の中心時刻は、PWM信号の周期TPの中心時刻と一致する、と整理できる。
(計算式)
 図3において、間隔が粗な右に傾いた斜線のハッチングで示すU相の電流の時間積分平均値Icは、電流が正弦波であると仮定すると、次の式1により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 ただし式1において、Aは電流の振幅、ωは角度信号S1およびPWM信号の周期から算出される角速度である。式1におけるt1およびt2は、図3における時刻t1および時刻t2である。この式1は、次の式2のように変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 その一方で、時刻t3および時刻t4に取得した電流値信号S3の平均値であるAC電流平均値Iaは次の式3で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 補正係数KはIcをIaで除したものなので、補正係数Kは式変形により次の式4で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 さらに式4を和差の公式を用いて展開すると式5が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 ここで、本実施の形態では上述した第1~第3の全ての条件を満たすので、「t1+t2」と「t3+t4」は等しいことから、式5は次の式6のように簡略化できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 さらに、t3とt4の差がPWM信号の1周期であるTPなので、式6はさらに式7のように変形できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 式7において、周期TPは既知であり、角速度ωは角度信号S1および周期TPから算出可能であり、t2-t1は、補正後デューティ値CDと周期TPとの積である。そのため係数算出部240は、図2に示したように補正後デューティ値CDと、PWM信号の周期TPと、角度信号S1とを用いて式7により補正係数Kを算出できる。
(比較例)
 本発明の効果を説明するために、公知の電流補正方法を説明する。以下に説明する公知補正方法は、前回測定値と今回測定値とを補正係数により重みづけすることで補正値を得る。比較例では、以下に示す式8により比較例補正値IZcを得る。ただし式8において、αは0以上1以下の重み係数、Iは今回測定値、It-1は前回測定値である。
   IZc =(1-α)I+αIt-1 ・・・(式8)
 図4は、本実施の形態における補正と比較例の補正との比較を示す図である。図4では、図示左側に本実施の形態におけるインバータ制御装置200による補正を示し、図示右側に比較例による補正を示す。また図4では上部に第1の例を示し下部に第2の例を示す。第1の例では、電流が増加している最中に2回の測定が行われ、補正係数を適切に算出できれば電流積算値を適切に算出できる。
 第2の例では、電流のピーク値前とピーク値後に測定が行われ、その2回の測定値が略同一であった状態が示されている。インバータ制御装置200は、電流値が正弦波であることを仮定して補正係数を適切に算出できるが、比較例は補正係数が1以下に制限されているので、測定値より大きな値には補正できない。そのため、第2の例では比較例は電流積算値を適切に算出できない。換言すると比較例の手法では、電流値を正確に算出するためには1周期に複数回の測定が行われる必要があり、モータ回転数が高くなるほど正確な算出が困難となる。その一方で本実施の形態では、図3に示すように1周期に1回の測定でよいため、モータ400の高回転時にも高精度に電流を算出できる。
 上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)インバータ制御装置200は、スイッチング回路120を用いて直流から三相交流に変換した電力をモータ400に供給するインバータ100に備えられる。インバータ100は三相交流の各相の電流を電流検出値として取得する交流電流センサ130を備える。モータ400は、当該モータ400の回転角を測定する角度センサ410を備える。インバータ制御装置200は、スイッチング回路120を制御するためのPWM信号のデューティ値と、PWM信号の1周期以内ごとに取得された電流検出値の平均値と、補正係数と、に基づいて、PWM信号の1周期中における直流電流値の平均値を推定する直流電流推定部290を備える。直流電流推定部290は、PWM信号の周期TP、回転角を表す角度信号S1、および補正されたデューティ値CDに基づき補正係数Kを算出する係数算出部240を備える。そのため、モータ400の高回転時にも高精度に電流を算出できる。
(2)係数算出部240は、各相の電流の波形が正弦波であることを仮定して、PWM信号の周期TP、回転角を表す角度信号S1、および補正されたデューティ値CDに基づき補正係数Kを算出する。そのため、各相の電流を単純なモデルである正弦波に仮定することで少ない計算量で補正係数Kを算出できる。
(3)係数算出部240は、交流電流センサ130が各相の電流を測定するタイミングは、PWM信号の各周期の始期と一致し、かつ、スイッチング回路の上アームに対応するPWM信号がオンの区間の中心時刻は、PWM信号の周期の中心時刻と一致することを仮定して、補正係数Kを算出する。そのため式5を式6に変形でき、補正係数Kの算出を簡略化できる。
(変形例1)
 上述した実施の形態では、測定と制御に関して3つの条件を設けた。しかしインバータ制御装置200は、交流電流センサ130による電流の測定周期がPWM信号のキャリア信号の周期以下であればよい。ただしこの場合は、「t1+t2」と「t3+t4」は必ずしも等しくないため、式5を式6に変形させることができない。そのため本変形例では直流電流推定部290は、式5を用いて導出される数9を用いて補正係数Kを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 式9におけるt1、t2、t3、およびt4の値は、直流電流推定部290がPWMリードバック信号S5を用いて算出できる。この変形例1によれば、計算量は少し増加するが、様々な測定条件でモータ400の高回転時にも高精度に電流を算出できる。
(変形例2)
 上述した実施の形態における第2および第3の条件は、次のように変更してもよい。すなわち新たな第2の条件は、交流電流センサ130による電流の測定は、キャリア信号の山で取得することである。新たな第3の条件は、PWM信号の周期の中心時刻と、UVW相の上アームのPWM信号がオフの区間の中心時刻とが一致することである。換言すると、交流電流センサ130が各相の電流を測定するタイミングが、PWM信号の各周期TPの中心時刻と一致し、かつ、スイッチング回路120の上アームに対応するPWM信号がオフの区間の中心時刻は、PWM信号の周期TPの中心時刻と一致すればよい。
 本変形例によれば次の作用効果が得られる。
(4)係数算出部240は、交流電流センサ130が各相の電流を測定するタイミングは、PWM信号の各周期TPの中心時刻と一致し、かつ、スイッチング回路120の上アームに対応するPWM信号がオフの区間の中心時刻は、PWM信号の周期TPの中心時刻と一致することを仮定して、補正係数を算出する。そのため、図3においてキャリア信号の波形だけが半周期移動しただけなので、「t1+t2」と「t3+t4」とが等しくなるため、実施の形態のように式7を用いて補正係数Kを算出できる。
(変形例3)
 上述した実施の形態において、各相の電流の波形を正弦波と仮定して式1を設定したが、余弦波を用いてもよい。この場合は、式1において正弦が余弦に変更された影響により式2以下も同様に置き換えればよい。さらに、各相の電流の波形を複数の正弦波または余弦波の重ね合わせと仮定してもよい。この場合も、式2以下を同様に置き換えていくことで実施の形態と同様に補正係数Kを算出できる。
 本変形例によれば次の作用効果が得られる。
(5)係数算出部240は、各相の電流の波形が複数の正弦波または余弦波の重ね合わせであることを仮定して、PWM信号の周期TP、回転角を表す角度信号S1、および補正されたデューティ値CDに基づき補正係数を算出する。そのため、複数の正弦波または余弦波の重ね合わせで複雑な波形を再現し、算出する電流の精度を向上できる。
 上述した各実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、1つの機能ブロック図で表した構成を2以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。
 上述した変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
100…インバータ
110…平滑コンデンサ
120…スイッチング回路
130…交流電流センサ
200…インバータ制御装置
201…デューティ算出部
210…AC電流平均値算出部
240…係数算出部
250…積算部
260…直流電流平均値算出部
290…直流電流推定部
400…モータ
410…角度センサ
K…補正係数

Claims (6)

  1.  スイッチング回路を用いて直流から三相交流に変換した電力をモータに供給するインバータに備えられるインバータ制御装置であって、
     前記インバータは前記三相交流の各相の電流を電流検出値として取得する電流計を備え、
     前記モータは、当該モータの回転角を測定する角度センサを備え、
     前記スイッチング回路を制御するためのPWM信号のデューティ値と、前記PWM信号の1周期以内ごとに取得された前記電流検出値の平均値と、補正係数と、に基づいて、前記PWM信号の1周期中における直流電流値の平均値を推定する直流電流推定部を備え、
     前記直流電流推定部は、前記PWM信号の周期、前記回転角、および前記デューティ値に基づき前記補正係数を算出する係数算出部を備える、インバータ制御装置。
  2.  請求項1に記載のインバータ制御装置において、
     前記係数算出部は、前記各相の電流の波形が正弦波または余弦波であることを仮定して、前記PWM信号の周期、前記回転角、および前記デューティ値に基づき前記補正係数を算出する、インバータ制御装置。
  3.  請求項1に記載のインバータ制御装置において、
     前記係数算出部は、前記各相の電流の波形が複数の正弦波または余弦波の重ね合わせであることを仮定して、前記PWM信号の周期、前記回転角、および前記デューティ値に基づき前記補正係数を算出する、インバータ制御装置。
  4.  請求項1に記載のインバータ制御装置において、
     前記係数算出部は、前記電流計が前記各相の電流を測定するタイミングは、前記PWM信号の各周期の始期と一致し、かつ、前記スイッチング回路の上アームに対応する前記PWM信号がオンの区間の中心時刻は、前記PWM信号の周期の中心時刻と一致することを仮定して、前記補正係数を算出する、インバータ制御装置。
  5.  請求項1に記載のインバータ制御装置において、
     前記係数算出部は、前記電流計が前記各相の電流を測定するタイミングは、前記PWM信号の各周期の中心時刻と一致し、かつ、前記スイッチング回路の上アームに対応する前記PWM信号がオフの区間の中心時刻は、前記PWM信号の周期の中心時刻と一致することを仮定して、前記補正係数を算出する、インバータ制御装置。
  6.  スイッチング回路を用いて直流から三相交流に変換した電力をモータに供給するインバータに備えられるインバータ制御装置が実行する計算方法であって、
     前記インバータは前記三相交流の各相の電流を電流検出値として取得する電流計を備え、
     前記モータは、当該モータの回転角を測定する角度センサを備え、
     前記スイッチング回路を制御するためのPWM信号のデューティ値と、前記PWM信号の1周期以内ごとに取得された前記電流検出値の平均値と、補正係数と、に基づいて、前記PWM信号の1周期中における直流電流値の平均値を推定する直流電流推定ステップを含み、
     前記直流電流推定ステップは、前記PWM信号の周期、前記回転角、および前記デューティ値に基づき前記補正係数を算出する、計算方法。
PCT/JP2022/007760 2021-07-01 2022-02-24 インバータ制御装置、計算方法 WO2023276265A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023531388A JPWO2023276265A1 (ja) 2021-07-01 2022-02-24
DE112022001595.0T DE112022001595T5 (de) 2021-07-01 2022-02-24 Wechselrichtersteuervorrichtung und berechnungsverfahren

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021110286 2021-07-01
JP2021-110286 2021-07-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023276265A1 true WO2023276265A1 (ja) 2023-01-05

Family

ID=84692265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/007760 WO2023276265A1 (ja) 2021-07-01 2022-02-24 インバータ制御装置、計算方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023276265A1 (ja)
DE (1) DE112022001595T5 (ja)
WO (1) WO2023276265A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252094A (ja) * 2005-03-30 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ装置
JP2017208893A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ制御装置および電力変換装置
WO2019008676A1 (ja) * 2017-07-04 2019-01-10 三菱電機株式会社 インバータ装置、及び、電動パワーステアリング装置
WO2021036794A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 长城汽车股份有限公司 一种控制方法和控制器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6373434B1 (ja) 2017-03-24 2018-08-15 三菱電機株式会社 交流回転電機の制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007252094A (ja) * 2005-03-30 2007-09-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd インバータ装置
JP2017208893A (ja) * 2016-05-17 2017-11-24 日立オートモティブシステムズ株式会社 インバータ制御装置および電力変換装置
WO2019008676A1 (ja) * 2017-07-04 2019-01-10 三菱電機株式会社 インバータ装置、及び、電動パワーステアリング装置
WO2021036794A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 长城汽车股份有限公司 一种控制方法和控制器

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023276265A1 (ja) 2023-01-05
DE112022001595T5 (de) 2024-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5433657B2 (ja) モータ制御装置
JP3661642B2 (ja) モータの制御装置及びその制御方法
JP4749874B2 (ja) 電力変換装置及びそれを用いたモータ駆動装置
JP5900600B2 (ja) 電動機の磁極位置推定装置およびそれを用いた制御装置
JPWO2019008676A1 (ja) インバータ装置、及び、電動パワーステアリング装置
JP6805035B2 (ja) 集積回路
JP6373434B1 (ja) 交流回転電機の制御装置
JP2010246260A (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法
JP6293401B2 (ja) 空気調和機のモータ制御装置及び空気調和機
JP2004229487A (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
WO2023276265A1 (ja) インバータ制御装置、計算方法
WO2021054033A1 (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法
JP2017205017A (ja) 空気調和機のモータ制御装置及び空気調和機
JP2004248480A (ja) 三相交流電動機の制御装置
JP2004023920A (ja) 交流モータ制御装置
JP5408918B2 (ja) モータの制御方法および制御装置
JP5376218B2 (ja) モータ制御装置
JP2006304417A (ja) インバータ制御装置
JP4544057B2 (ja) 多相電動機の制御装置
JP6295183B2 (ja) モータ制御装置
JP2001197774A (ja) シンクロナスリラクタンスモータの制御装置
JP2012039716A (ja) モータ制御装置及びモータ制御方法
JP2008161027A (ja) 同期モータの駆動装置。
JP2010246336A (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法
Sumita et al. Position sensorless control of switched reluctance motor with mutual-inductance

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22832432

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023531388

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112022001595

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22832432

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1