JP7496704B2 - Inverter device, control method, motor drive device, and refrigeration and air conditioning equipment - Google Patents
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Description
本開示は、インバータ技術に関し、より詳細には、インバータ装置、該インバータ装置における制御方法、該インバータ装置を備えるモータ駆動装置、および該モータ駆動装置を備える冷凍空気調和機器に関する。 This disclosure relates to inverter technology, and more specifically to an inverter device, a control method for the inverter device, a motor drive device including the inverter device, and a refrigeration and air conditioning device including the motor drive device.
従来より、空気調和機の圧縮機モータやファンモータなどの交流モータを駆動するために、インバータ回路が用いられている。インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子は、制御器からのパルス幅変調(PWM, Pulse Width Modulation)信号に従って、オン(導通)およびオフ(非導通)の動作を行うため、スイッチング損失が生じる。 Conventionally, inverter circuits have been used to drive AC motors such as compressor motors and fan motors in air conditioners. The semiconductor switching elements that make up the inverter circuit are turned on (conducting) and off (non-conducting) in accordance with a pulse width modulation (PWM) signal from a controller, resulting in switching loss.
このスイッチング損失の低減に関し、例えば、特許第5439352号公報(特許文献1)に開示される技術が知られている。特許文献1は、前回演算された制御周期におけるIGBTの状態と今回演算された次の制御周期におけるIGBTの状態との関係が不連続の関係となった場合に、これらの状態に基づいて、次の制御周期においてIGBTを導通または遮断する制御を追加して行う構成を開示する。 Regarding the reduction of switching loss, for example, the technology disclosed in Japanese Patent No. 5439352 (Patent Document 1) is known. Patent Document 1 discloses a configuration in which, when the relationship between the state of the IGBT in the previously calculated control cycle and the state of the IGBT in the currently calculated next control cycle becomes discontinuous, additional control is performed to turn the IGBT on or off in the next control cycle based on these states.
また、特許文献2は、出力電圧の誤差補正手段が、上記演算された線間電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限した相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正するとともに、この相電圧信号のパルス幅補正に伴う線間電圧パルス幅の誤差を、上記最小パルス幅制限が行われた相、および上記パルス幅補正が行われた相の二相以外の相の相電圧信号のパルス幅で補正する構成を開示する。 Patent document 2 also discloses a configuration in which an output voltage error correction means corrects the error in the calculated line voltage pulse width with the pulse width of a phase voltage signal of a phase other than the phase in which the minimum pulse width has been limited, and corrects the error in the line voltage pulse width resulting from the correction of the pulse width of this phase voltage signal with the pulse width of a phase voltage signal of a phase other than the phase in which the minimum pulse width has been limited and the phase in which the pulse width has been corrected.
本開示は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、本開示は、スイッチング損失の低減および出力電圧誤差の抑制が図られたインバータ装置を提供することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned conventional technology, and aims to provide an inverter device that reduces switching losses and suppresses output voltage errors.
本開示では、上記課題を解決するために、スイッチング素子を備えたインバータ回路と、インバータ回路を制御する制御器とを含み、下記特徴を有するインバータ装置を提供する。本インバータ装置において、制御器は、スイッチング素子を制御するパルス信号列を構成する信号区間の幅が基準を下回るか否かを判定する判定部を含む。本インバータ装置は、さらに、幅が基準を下回ると判定された信号区間を消去するとともに、パルス信号列中の消去する信号区間の近隣にあるパルスに関し、消去にかかる信号区間の幅に応じた補正を施す補正部とを含む。 In order to solve the above problems, the present disclosure provides an inverter device including an inverter circuit having a switching element and a controller that controls the inverter circuit, and having the following characteristics. In this inverter device, the controller includes a determination unit that determines whether the width of a signal section that constitutes a pulse signal train that controls the switching element falls below a reference value. The inverter device further includes a correction unit that erases a signal section whose width is determined to be below the reference value, and performs correction on pulses in the pulse signal train adjacent to the signal section to be erased, according to the width of the signal section to be erased.
その他、本願が開示する課題、およびその解決方法は、発明を実施するための形態の欄および図面により明らかにされる。 Other problems and solutions disclosed in this application will be made clear in the detailed description and drawings.
上記構成によれば、インバータ装置において、スイッチング損失を低減するとともに出力電圧誤差を抑制することが可能となる。 The above configuration makes it possible to reduce switching losses and suppress output voltage errors in an inverter device.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明の実施形態は、以下に説明する具体的な実施形態に限定されるものではない。なお、図面において、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings, but the embodiment of the present invention is not limited to the specific embodiment described below. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
本発明の実施形態は、インバータ装置、インバータ装置の制御方法、インバータ装置を含むモータ駆動装置およびモータ駆動装置を備える冷凍空気調和機器を対象とする。本発明の実施形態によるインバータ装置は、インバータ回路を構成するスイッチング素子を制御するパルス信号列において、幅が基準を下回る信号区間(例えばオンパルス区間やオフパルス区間)を消去するとともに、パルス信号列中の消去にかかる信号区間の近隣の少なくとも1つのパルス(例えば先行または後続するオンパルスや先行または後続するオフパルス)に対し、消去した信号区間の幅に応じた補正を施すことを特徴とするものである。これにより、好ましくは広い動作領域において、スイッチング損失の低減および出力電圧誤差の抑制を図ることが可能となる。 Embodiments of the present invention are directed to an inverter device, a control method for the inverter device, a motor drive device including the inverter device, and a refrigeration and air conditioning device equipped with the motor drive device. The inverter device according to an embodiment of the present invention is characterized in that, in a pulse signal train that controls switching elements constituting an inverter circuit, a signal section (e.g., an on-pulse section or an off-pulse section) whose width is below a reference value is erased, and at least one pulse (e.g., a preceding or following on-pulse or a preceding or following off-pulse) adjacent to the erased signal section in the pulse signal train is corrected according to the width of the erased signal section. This makes it possible to reduce switching losses and suppress output voltage errors, preferably over a wide operating range.
以下、より具体的な実施形態をもって、スイッチング損失の低減および出力電圧誤差の抑制が可能なインバータ装置、インバータ装置の制御方法、インバータ装置を含むモータ駆動装置およびモータ駆動装置を備える冷凍空気調和機器について説明する。 Below, we will explain, with more specific embodiments, an inverter device capable of reducing switching losses and suppressing output voltage errors, a control method for the inverter device, a motor drive device including the inverter device, and a refrigeration and air conditioning device equipped with the motor drive device.
<第1の実施形態>
以下、図1~図10を参照しながら、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置100およびその制御方法について説明する。なお、図1~図10に示した第1の実施形態は、太陽光発電設備や蓄電池向けの系統連系インバータ装置およびその制御方法に対応するものである。
First Embodiment
An inverter device 100 and a control method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 10. The first embodiment shown in Figures 1 to 10 corresponds to a grid-connected inverter device for a photovoltaic power generation facility or a storage battery and a control method thereof.
図1は、本発明の第1の実施形態によるインバータ装置100の全体構成を示す。図1に示すインバータ装置100は、その交流側で交流電源1に接続され、直流側で直流負荷または直流電源(以下、「直流負荷/直流電源10」と参照する。)に接続されている。 Figure 1 shows the overall configuration of an inverter device 100 according to a first embodiment of the present invention. The inverter device 100 shown in Figure 1 is connected to an AC power source 1 on its AC side, and to a DC load or DC power source (hereinafter referred to as "DC load/DC power source 10") on its DC side.
インバータ装置100は、交流電源1に直列に接続されたノイズフィルタ2と、リアクトル3と、直流負荷/直流電源10に接続されるインバータ回路4とを含み構成される。インバータ装置100は、さらに、インバータ回路4の直流側の正極/負極間に接続されたコンデンサ5と、交流電源1の交流電圧を検出する電圧検出回路6と、正極/負極間の直流電圧を検出する電圧検出回路7と、インバータ回路4のパルス幅変調(以下、パルス幅変調をPWM(Pulse Width Modulation)と参照する場合がある。)制御を行う制御器8と、交流電源1の交流電流を検出する電流検出回路9とをさらに含み構成されている。 The inverter device 100 includes a noise filter 2 connected in series to the AC power source 1, a reactor 3, and an inverter circuit 4 connected to a DC load/DC power source 10. The inverter device 100 further includes a capacitor 5 connected between the positive and negative poles of the DC side of the inverter circuit 4, a voltage detection circuit 6 that detects the AC voltage of the AC power source 1, a voltage detection circuit 7 that detects the DC voltage between the positive and negative poles, a controller 8 that controls the pulse width modulation (hereinafter, pulse width modulation may be referred to as PWM (Pulse Width Modulation)) of the inverter circuit 4, and a current detection circuit 9 that detects the AC current of the AC power source 1.
以下、インバータ回路4の動作モードについて説明する。インバータ回路4の動作モードには、整流モード(交流/直流変換モード)と、回生モード(直流/交流変換モード)とがある。整流モードは、交流電源1から交流電力を受電して直流負荷/直流電源10に直流電力を供給するモードである。回生モードは、直流負荷/直流電源10からの直流電力を逆変換して交流電源1(交流負荷)へ交流電力を出力するモードである。これら両動作モードの切り替えは、制御器8からの制御信号によって実現される。直流負荷/直流電源10に用いられる直流電源としては、例えば、太陽光発電設備や蓄電池などを挙げることができる。 The operation modes of the inverter circuit 4 are described below. The operation modes of the inverter circuit 4 include a rectification mode (AC/DC conversion mode) and a regeneration mode (DC/AC conversion mode). The rectification mode is a mode in which AC power is received from the AC power source 1 and DC power is supplied to the DC load/DC power source 10. The regeneration mode is a mode in which DC power from the DC load/DC power source 10 is inversely converted and AC power is output to the AC power source 1 (AC load). Switching between these two operation modes is achieved by a control signal from the controller 8. Examples of DC power sources used for the DC load/DC power source 10 include solar power generation equipment and storage batteries.
図1に示す交流電源1は、3相交流の電源であり、インバータ回路4は、3相交流電源1に対応して、6個の半導体スイッチング素子11と各半導体スイッチング素子11に逆並列に接続されたダイオード12とによって3相ブリッジ回路が構成されている。なお、各スイッチング素子11に逆並列に接続されたダイオード12は、それぞれのスイッチング素子11のオフ時の転流動作のためのダイオードである。 The AC power supply 1 shown in FIG. 1 is a three-phase AC power supply, and the inverter circuit 4 corresponds to the three-phase AC power supply 1 and is configured as a three-phase bridge circuit with six semiconductor switching elements 11 and diodes 12 connected in anti-parallel to each semiconductor switching element 11. The diodes 12 connected in anti-parallel to each switching element 11 are diodes for commutation operation when each switching element 11 is off.
コンデンサ5は、インバータ回路4の直流側の直流電圧のリップル電圧およびサージ電圧を抑制するための要素である。 Capacitor 5 is an element for suppressing ripple voltage and surge voltage of the DC voltage on the DC side of inverter circuit 4.
制御器8は、電圧検出回路6、電圧検出回路7および電流検出回路9からの検出信号に基づいて、インバータ回路4の各半導体スイッチング素子11をスイッチング(オン・オフ)制御するためのパルス幅変調(PWM)信号を生成する。制御器8としては、マイクロコンピュータやDSP(Digital Signal Processor)などの演算処理装置が用いられ得る。制御器8は、また、サンプリングホールド回路およびA/D(Analog/Digital)変換部を備えており、入力される各電圧・電流の検出信号がデジタル信号に変換される。 The controller 8 generates a pulse width modulation (PWM) signal for controlling the switching (on/off) of each semiconductor switching element 11 of the inverter circuit 4 based on the detection signals from the voltage detection circuit 6, the voltage detection circuit 7, and the current detection circuit 9. The controller 8 may be an arithmetic processing device such as a microcomputer or a DSP (Digital Signal Processor). The controller 8 also includes a sample-and-hold circuit and an A/D (Analog/Digital) conversion unit, and the input voltage and current detection signals are converted into digital signals.
以下、図2を参照しながら、制御器8の内部構成を説明する。図2は、インバータ装置100における制御器8の内部構成を示す。制御器8は、上述した演算処理装置が所定のプログラムを実行することで、インバータ回路4に対するPWM信号を生成するように動作する。 The internal configuration of the controller 8 will be described below with reference to FIG. 2. FIG. 2 shows the internal configuration of the controller 8 in the inverter device 100. The controller 8 operates to generate a PWM signal for the inverter circuit 4 by the above-mentioned arithmetic processing device executing a predetermined program.
制御器8は、図2に示すように、電源位相演算器21と、電圧制御器22と、3相/2軸変換器23と、2軸/3相変換器24と、PWM制御器25とを含み構成される。 As shown in FIG. 2, the controller 8 includes a power supply phase calculator 21, a voltage controller 22, a three-phase/two-axis converter 23, a two-axis/three-phase converter 24, and a PWM controller 25.
電源位相演算器21は、電圧検出回路6が検出した交流電圧検出信号が入力され、電源電圧位相(θs)を演算して、演算された電源電圧位相(θs)を3相/2軸変換器23および2軸/3相変換器24それぞれへ出力する。 The power supply phase calculator 21 receives the AC voltage detection signal detected by the voltage detection circuit 6, calculates the power supply voltage phase (θ s ), and outputs the calculated power supply voltage phase (θ s ) to each of the three-phase/two-axis converter 23 and the two-axis/three-phase converter 24.
3相/2軸変換器23は、電流検出回路9が検出した3相交流系統の2相分の交流電流検出信号(Iu,Iv)と、電源位相演算器21で演算された電源電圧位相(θs)を用い、下記式(1)および式(2)に基づいて、d軸電流Idとq軸電流Iqを演算する。下記式(1)は、3相/2軸変換の演算式を表し、下記式(2)は回転座標系への変換の演算式を表している。 The three-phase/two-axis converter 23 uses the AC current detection signals ( Iu , Iv ) for two phases of the three-phase AC system detected by the current detection circuit 9 and the power supply voltage phase ( θs ) calculated by the power supply phase calculator 21 to calculate the d-axis current Id and the q-axis current Iq based on the following equations (1) and (2). The following equation (1) represents the calculation equation for the three-phase/two-axis conversion, and the following equation (2) represents the calculation equation for conversion to the rotating coordinate system.
電圧制御器22は、d軸電流指令値Id *およびq軸電流指令値Iq *と、3相/2軸変換器23で求められたd軸電流検出値Idおよびq軸電流検出値Iqの誤差を無くすように、比例積分(PI)制御などを用いて、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を演算する。 The voltage controller 22 calculates the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * using proportional-integral (PI) control or the like so as to eliminate errors between the d-axis current command value I d * and the q-axis current command value I q * and the d-axis current detection value I d and the q-axis current detection value I q obtained by the three-phase/two-axis converter 23.
また、図2の2軸/3相変換器24は、d軸電圧指令値Vd *およびq軸電圧指令値Vq *と、電源位相演算器21で求められた電源電圧位相(θs)とを用い、下記式(3)および式(4)に基づいて、電圧指令の逆変換を行い、3相電圧指令値(Vu *,Vv *,Vw *)を算出してPWM制御器25へ出力する。なお、下記式(3)は、回転座標系から固定座標系への変換の演算式を表す。また、下記式(4)は、2軸/3相変換の演算式を表す。 2 uses the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * , and the power supply voltage phase ( θs ) calculated by the power supply phase calculator 21 to perform inverse conversion of the voltage commands based on the following equations (3) and (4), calculates three-phase voltage command values ( Vu * , Vv * , Vw * ), and outputs them to the PWM controller 25. Note that the following equation (3) represents the calculation equation for conversion from the rotating coordinate system to the fixed coordinate system. Also, the following equation (4) represents the calculation equation for the two-axis/three-phase conversion.
PWM制御器25は、2軸/3相変換器24からの3相電圧指令値(Vu *,Vv *,Vw *)と、直流電圧検出信号Edcと、所定周波数のキャリア波とに基づいてPWM制御信号を生成し、インバータ回路4の各半導体スイッチング素子11をスイッチング動作させ、該インバータ回路4の出力電圧を制御する。 The PWM controller 25 generates a PWM control signal based on the three-phase voltage command values ( Vu * , Vv * , Vw * ) from the two-axis/three-phase converter 24, the DC voltage detection signal E dc , and a carrier wave of a predetermined frequency, and causes each semiconductor switching element 11 of the inverter circuit 4 to perform switching operation, thereby controlling the output voltage of the inverter circuit 4.
PWM制御器25におけるPWM制御の方式としては、特に限定されるものではないが、例えば、マイクロコンピュータの内蔵機能を用いて、三角波または鋸歯状波のキャリア波信号を生成し、各レジスタの出力と比較して、出力信号のレベルを制御する、いわゆる三角波比較方式を採用することができる。以下、三角波のキャリア波信号を用いた三角波比較方式を用いてより具体的に説明する。 The PWM control method in the PWM controller 25 is not particularly limited, but for example, a so-called triangular wave comparison method can be adopted, in which a triangular wave or sawtooth wave carrier wave signal is generated using the built-in functions of a microcomputer, and the output signal level is controlled by comparing it with the output of each register. Below, a more specific explanation will be given using the triangular wave comparison method using a triangular wave carrier wave signal.
しかしながら、三角波のキャリア波信号を用いる三角波比較方式は、あくまでも一例であり、鋸歯状波のキャリア波信号を用いてもよい。また、実装の容易性およびハードウェアコストを低減する観点からは、三角波比較方式を採用することが好ましいが、これに限定されるものではない。 However, the triangular wave comparison method using a triangular carrier wave signal is merely one example, and a sawtooth carrier wave signal may also be used. Also, from the standpoint of ease of implementation and reducing hardware costs, it is preferable to adopt the triangular wave comparison method, but this is not limiting.
図3は、制御器8におけるPWM制御器25の内部構成図を示す。なお、図3には、マイクロコンピュータ内部でのPWM制御器25の構成例が示される。なお、図3に示す構成例は、三角波比較方式に基づくものである。 Figure 3 shows the internal configuration of the PWM controller 25 in the controller 8. Note that Figure 3 also shows an example of the configuration of the PWM controller 25 inside the microcomputer. Note that the example configuration shown in Figure 3 is based on a triangular wave comparison method.
PWM制御器25は、タイマ機能を用いて、キャリア波発生器35で、三角波のキャリア波信号を発生させるとともに、山(上に凸部分の頂点)・谷(下に凸部分の頂点)のタイミングを示す山・谷信号を生成する。 The PWM controller 25 uses a timer function to generate a triangular carrier wave signal in the carrier wave generator 35, and also generates peak/valley signals that indicate the timing of the peaks (the apexes of the upward convex parts) and valleys (the apexes of the downward convex parts).
PWM制御器25は、2軸/3相変換器24からの3相電圧指令値(Vu *,Vv *,Vw *)を、変調波演算器30で、直流電圧検出信号Edcを用いて正規化し、変調波信号に変換する。 The PWM controller 25 normalizes the three-phase voltage command values ( Vu * , Vv * , Vw * ) from the two-axis/three-phase converter 24 in the modulated wave calculator 30 using the DC voltage detection signal Edc, and converts them into modulated wave signals.
PWM制御器25は、変調波演算器30で演算された変調波信号に対し、狭パルス消去補正器31で、PWM信号においてパルス区間の幅が所定基準以下となるパルスを消去するための補正処理を行う。 The PWM controller 25 performs correction processing on the modulated wave signal calculated by the modulated wave calculator 30 using the narrow pulse elimination corrector 31 to eliminate pulses in the PWM signal whose pulse section width is less than a predetermined standard.
狭パルス消去補正器31の出力は、バッファレジスタ32に入力され、山・谷信号に従って、キャリア波の山または谷の時点で、比較用レジスタ33へ転送される。比較器34は、比較用レジスタ33の出力(変調波信号)と、キャリア波発生器35で発生されたキャリア波信号と比較を比較し、PWM信号を生成する。 The output of the narrow pulse elimination corrector 31 is input to a buffer register 32 and transferred to a comparison register 33 at the time of the peak or valley of the carrier wave according to the peak/valley signal. A comparator 34 compares the output of the comparison register 33 (modulated wave signal) with the carrier wave signal generated by a carrier wave generator 35 to generate a PWM signal.
図4は、インバータ装置100におけるPWM信号の生成の仕方を説明する。図4には、三角波および1相分の電圧指令のレジスタ更新のタイムチャートが示されている。狭パルス消去補正器31からの変調波41は、所定のタイミングでバッファレジスタ32に入力されるが、キャリア波の山・谷時点で比較用レジスタ33に転送され、その出力が変調波42となる。比較器34は、比較用レジスタ33からの出力である変調波42とキャリア波43と比較して、PWM信号44を生成する。 Figure 4 explains how a PWM signal is generated in the inverter device 100. Figure 4 shows a time chart of register updates for a triangular wave and a voltage command for one phase. The modulated wave 41 from the narrow pulse elimination corrector 31 is input to the buffer register 32 at a predetermined timing, and is transferred to the comparison register 33 at the peak and valley of the carrier wave, the output of which becomes the modulated wave 42. The comparator 34 compares the modulated wave 42, which is the output from the comparison register 33, with the carrier wave 43 to generate the PWM signal 44.
PWM信号44は、キャリア波信号が、比較用レジスタ33に転送された変調波42のレベルを下から上へ横切るタイミングで、HIGH状態からLOW状態へ遷移する。一方で、PWM信号44は、キャリア波が変調波42のレベルを上から下へ横切るタイミングで、LOW状態からHIGH状態へ遷移する。 The PWM signal 44 transitions from a HIGH state to a LOW state when the carrier wave signal crosses the level of the modulated wave 42 transferred to the comparison register 33 from bottom to top. On the other hand, the PWM signal 44 transitions from a LOW state to a HIGH state when the carrier wave crosses the level of the modulated wave 42 from top to bottom.
以下、狭パルス消去補正器31が実行する処理内容について、より詳細に説明する。 The processing performed by the narrow pulse elimination corrector 31 is explained in more detail below.
変調波42がキャリア波の山あるいは谷に近づくと、PWM信号44のオンおよびオフの区間が狭くなる。オンおよびオフの区間の狭いPWM信号に対応する出力電圧の変化分が小さいため、PWM信号におけるこのような狭いパルス区間を消去することができれば、半導体スイッチング素子11のスイッチング動作の回数を低減することができ、インバータ損失を低減することができると期待される。一方で、このような狭いパルス区間を単純に消去してしまうと、消去するパルス区間の幅がある程度ある場合は特に、インバータ回路4の交流電圧に微小な誤差が発生し、電流制御誤差などが発生してしまう可能性がある。 When the modulating wave 42 approaches the peak or valley of the carrier wave, the on and off intervals of the PWM signal 44 become narrower. Since the change in output voltage corresponding to a PWM signal with a narrow on and off interval is small, if such a narrow pulse interval in the PWM signal can be eliminated, it is expected that the number of switching operations of the semiconductor switching element 11 can be reduced and inverter losses can be reduced. On the other hand, if such a narrow pulse interval is simply eliminated, a small error may occur in the AC voltage of the inverter circuit 4, resulting in a current control error, etc., especially when the width of the pulse interval to be eliminated is to a certain extent.
そこで、消去する狭いパルス区間の誤差分を補正するために、本実施形態においては、PWM信号において、消去する狭いパルス区間に隣接する他のパルスの幅を補正ないし調整するよう構成される。 Therefore, in order to correct the error in the narrow pulse section to be erased, this embodiment is configured to correct or adjust the width of other pulses in the PWM signal that are adjacent to the narrow pulse section to be erased.
再び図3を参照すると、図3には、狭パルス消去補正器31のより詳細な構成が示されている。図3に示すように、狭パルス消去補正器31は、判定部36と、補正部37とを含み構成される。 Referring again to FIG. 3, a more detailed configuration of the narrow pulse elimination corrector 31 is shown. As shown in FIG. 3, the narrow pulse elimination corrector 31 includes a determination unit 36 and a correction unit 37.
判定部36は、スイッチング素子11を制御するパルス信号列であるPWM信号を構成する信号区間の幅が所定基準を下回るか否かを判定する。所定基準を下回る信号区間は、後述するように、補正部37により消去されることになる。以下の説明では、2レベルのインバータであるものとして説明を行い、信号がHIGH状態にある区間をオンパルス区間と参照し、信号がLOW状態の区間をオフパルス区間と参照する。オンパルス区間およびオフパルス区間の両方が、上記判定にかかる信号区間となり得る。 The determination unit 36 determines whether the width of the signal section constituting the PWM signal, which is a pulse signal train that controls the switching element 11, falls below a predetermined standard. Signal sections that fall below the predetermined standard are eliminated by the correction unit 37, as described below. In the following explanation, a two-level inverter is used as an explanation, and the section in which the signal is in a HIGH state is referred to as an on-pulse section, and the section in which the signal is in a LOW state is referred to as an off-pulse section. Both the on-pulse section and the off-pulse section can be signal sections that are subject to the above judgment.
信号区間の幅に対する上記所定基準は、例えば、幅に対する閾値であってよく、閾値としては、所定幅の値で指定され得る。例えば、所定幅として、5~30μsecの範囲の値が指定され得る。ただし、消去することが望ましいパルスの幅は、キャリア波の周期などに依存するため、キャリア波の周期に対する所定割合の値で指定されてもよい。例えば、キャリア周期に対する所定割合として、5~15%の範囲の値が指定され得る。キャリア周波数が例えば100~200μs程であった場合、5~15%の範囲の割合に対応して、5~30μsecの所定幅が得られる。 The above-mentioned predetermined standard for the width of the signal section may be, for example, a threshold value for the width, and the threshold value may be specified as a value for the predetermined width. For example, a value in the range of 5 to 30 μsec may be specified as the predetermined width. However, since the width of the pulse that is desired to be erased depends on factors such as the period of the carrier wave, it may also be specified as a value that is a predetermined percentage of the period of the carrier wave. For example, a value in the range of 5 to 15% may be specified as the predetermined percentage of the carrier period. If the carrier frequency is, for example, about 100 to 200 μsec, a predetermined width of 5 to 30 μsec is obtained, corresponding to a percentage in the range of 5 to 15%.
補正部37は、判定部36により幅が基準を下回ると判定されたオンパルス区間またはオフパルス区間を消去するとともに、PWM信号中の消去するオンパルス区間またはオフパルス区間の近隣にあるパルスに対し、消去にかかるオンパルス区間またはオフパルス区間の幅に応じた補正を施す。 The correction unit 37 erases the on-pulse or off-pulse section whose width is determined by the determination unit 36 to be below the reference value, and performs correction on the pulses in the PWM signal adjacent to the on-pulse or off-pulse section to be erased according to the width of the on-pulse or off-pulse section to be erased.
なお、ここで、パルス区間の消去には、LOW状態からHIGH状態への遷移およびHIGH状態からLOW状態への遷移を含む区間(オンパルス)を消去し、区間中LOWレベルで遷移が無い状態とすること、および、HIGH状態からLOW状態への遷移およびLOW状態からHIGH状態への遷移を含む区間(オフパルス)を消去し、区間中HIGHレベルで遷移が無い状態とすることを含み得る。 Note that erasing the pulse section here can include erasing a section (on pulse) that includes a transition from a LOW state to a HIGH state and a transition from a HIGH state to a LOW state, resulting in a state in which there are no transitions at the LOW level during the section, and erasing a section (off pulse) that includes a transition from a HIGH state to a LOW state and a transition from a LOW state to a HIGH state, resulting in a state in which there are no transitions at the HIGH level during the section.
オフパルス区間を消去の対象とする場合、上記近隣の補正対象となるパルスは、消去するオフパルス区間に隣接するオフパルスとすることができ、近隣のオフパルスの幅が広がるように補正される。隣接するオフパルスとしても、消去するオフパルス区間に先行する、または後続するオフパルスとすることができる。オンパルス区間を消去の対象とする場合、上記近隣の補正対象となるパルスは、消去するオンパルス区間に隣接するオンパルスとすることができ、該近隣のオンパルスの幅が広がるように補正される。隣接するオンパルスとしても、消去するオンパルス区間に先行する、または後続するオンパルスとすることができる。 When an off-pulse section is to be erased, the neighboring pulse to be corrected can be an off-pulse adjacent to the off-pulse section to be erased, and the neighboring off-pulse is corrected to have a wider width. The neighboring off-pulse can also be an off-pulse that precedes or follows the off-pulse section to be erased. When an on-pulse section is to be erased, the neighboring pulse to be corrected can be an on-pulse adjacent to the on-pulse section to be erased, and the neighboring on-pulse is corrected to have a wider width. The neighboring on-pulse can also be an on-pulse that precedes or follows the on-pulse section to be erased.
なお、判定部36による判定、並びに、補正部37によるPWM信号におけるパルス区間の消去およびパルス区間の幅の補正ないし調整は、本実施形態において、狭パルス消去補正器31により行われる。そして、狭パルス消去補正器31は、PWM信号を入力として、これに対しパルス区間の消去およびパルス区間幅を調整する修正を加えるという方法ではなく、PWM信号を発生させるための変調波の電圧指令値に対し補正を施す形で、上述した狭いパルスの消去および隣接パルスの補正を実現する。 In this embodiment, the judgment by the judgment unit 36 and the erasure of the pulse section in the PWM signal and the correction or adjustment of the width of the pulse section by the correction unit 37 are performed by the narrow pulse erasure corrector 31. The narrow pulse erasure corrector 31 does not input a PWM signal and apply corrections to it to erase the pulse section and adjust the pulse section width, but rather achieves the above-mentioned erasure of the narrow pulse and correction of adjacent pulses by applying corrections to the voltage command value of the modulated wave for generating the PWM signal.
すなわち、判定部36は、変調波演算器30が演算した変調波信号のレベル値と、キャリア波発生器35で発生されたキャリア波信号の基準点(三角波の山または谷の頂点)のレベル値との関係、より具体的には差分、に基づいて上記判定を行う。補正部37は、変調波演算部が演算した変調波信号の値を修正することにより、上述したパルス区間の消去および近隣にあるパルスに対する補正を実現する。 That is, the judgment unit 36 makes the above judgment based on the relationship, more specifically the difference, between the level value of the modulated wave signal calculated by the modulated wave calculator 30 and the level value of the reference point (the apex of the crest or valley of the triangular wave) of the carrier wave signal generated by the carrier wave generator 35. The correction unit 37 realizes the elimination of the above-mentioned pulse section and correction of nearby pulses by modifying the value of the modulated wave signal calculated by the modulated wave calculator.
なお、上記判定部36による判定および上記補正部37による補正は、演算回路を用いて、PWM信号における2周期分のパルス区間に関する情報に基づいて行うことができる。また、好ましくは、制御器8は、外部指令または電源電圧の所定の変化に応答して、判定部36による判定並びに補正部37による消去および補正を停止することができる。 The judgment by the judgment unit 36 and the correction by the correction unit 37 can be performed using an arithmetic circuit based on information about two pulse periods in the PWM signal. Preferably, the controller 8 can stop the judgment by the judgment unit 36 and the erasure and correction by the correction unit 37 in response to an external command or a specified change in the power supply voltage.
図5は、インバータ装置100が生成する変調波信号およびPWM信号における処理対象となるパルスを説明する。図5には、変調波42、キャリア波43およびPWM信号44とが示されている。 Figure 5 explains the pulses to be processed in the modulated wave signal and PWM signal generated by the inverter device 100. Figure 5 shows a modulated wave 42, a carrier wave 43, and a PWM signal 44.
図5に示す51は、変調波42のレベルが極大値を迎えて減少し始める局面を示し、幅が狭いオフパルス区間と、それに後続する幅が広めのオフパルスとを含む部分を示す。図5に示す52は、変調波42のレベルが増加し極大値を迎える局面を示し、幅が狭いオフパルス区間と、それに先行する幅が広めのオフパルスとを含む部分を示す。 51 in FIG. 5 indicates the phase where the level of modulated wave 42 reaches a maximum value and starts to decrease, and shows a portion including a narrow off-pulse section followed by a wider off-pulse. 52 in FIG. 5 indicates the phase where the level of modulated wave 42 increases and reaches a maximum value, and shows a portion including a narrow off-pulse section followed by a wider off-pulse.
図5に示す53は、変調波42のレベルが極小値を迎えて増加し始める局面を示し、幅が狭いオンパルス区間と、それに後続する幅が広めのオンパルスとを含む部分を示す。図5に示す54は、変調波42のレベルが減少し極小値を迎えた局面を示し、幅が狭いオンパルス区間と、それに先行する幅が広めのオンパルスを含む部分を示す。 53 in FIG. 5 indicates the phase when the level of modulated wave 42 reaches a minimum value and starts to increase, and shows a portion including a narrow on-pulse section followed by a wider on-pulse. 54 in FIG. 5 indicates the phase when the level of modulated wave 42 decreases and reaches a minimum value, and shows a portion including a narrow on-pulse section followed by a wider on-pulse.
本実施形態においては、狭パルス消去補正器31は、所定の基準を満たす幅が狭い方のパルス区間を消去するとともに、幅が広い方のパルスの幅をより広げるように補正を実施する。 In this embodiment, the narrow pulse elimination corrector 31 eliminates the narrower pulse section that meets a predetermined criterion, and performs correction to widen the wider pulse.
図6~図9は、第1の実施形態によるインバータ装置においてパルスの消去および補正方法について、上述した4つのケースについてより詳細に説明する。図6~図9は、各ケースでの補正処理前後のキャリア波、変調波およびPWM信号の波形図を示す。図6~図9において、上段は、補正処理前の波形を示し、下段は、補正処理後の波形を示す。 Figures 6 to 9 explain in more detail the four cases described above regarding the pulse erasure and correction method in the inverter device according to the first embodiment. Figures 6 to 9 show waveform diagrams of the carrier wave, modulated wave, and PWM signal before and after correction processing in each case. In Figures 6 to 9, the upper row shows the waveform before correction processing, and the lower row shows the waveform after correction processing.
まず、図6を参照して、第1のケースについて説明する。第1のケースは、幅が所定基準を下回るオフパルスを消去し、消去した分だけ後続するオフパルスの幅を広げる補正を行うケースである。 First, the first case will be described with reference to FIG. 6. In the first case, an off-pulse whose width falls below a predetermined standard is erased, and a correction is performed to widen the width of the subsequent off-pulse by the amount of the erased off-pulse.
図6の上部に示すように、補正処理前のPWM信号44には、幅Aと幅Bの2つの連続したオフパルスがある。幅Aは、所定値より狭く、幅Aのオフパルスの消去を行うものとする。また、消去に伴い、消去したオフパルスの幅Aの分だけ、幅Bのオフパルスに補正(幅を加算)する。PWM信号44上での幅Bのオフパルスへの補正を行うため、狭パルス消去補正器31は、変調波42における幅Bのオフパルスを生成するための電圧指令値を補正する。 As shown in the upper part of FIG. 6, the PWM signal 44 before correction processing has two consecutive off-pulses of width A and width B. Width A is narrower than a predetermined value, and the off-pulse of width A is erased. In addition, with the erasure, the off-pulse of width B is corrected (width is added) by the width A of the erased off-pulse. To correct the off-pulse of width B on the PWM signal 44, the narrow pulse erasure corrector 31 corrects the voltage command value for generating an off-pulse of width B in the modulated wave 42.
図6の下部には補正処理後の波形を示す。図6には、幅Aのオフパルスが消去され、幅Bのオフパルスが補正された後の幅Cのオフパルスが示されている。補正後の幅Cのオフパルスの幅は、幅Aと幅Bの合計となっている。さらに、出力平均電圧を維持する観点からは、幅Cのオフパルスの位置は、元の幅Aのオフパルスと幅Bのオフパルスとの加重平均位置に移動したほうが望ましいところ、キャリア波を変更せずに同様の効果を得るため、図6の下部に示すように、幅Cのオフパルスの立ち上がりエッジを、対応するキャリア波の山に一致するタイミングに移動している。 The waveform after correction processing is shown in the lower part of Figure 6. Figure 6 shows an off-pulse of width C after the off-pulse of width A has been erased and the off-pulse of width B has been corrected. The width of the off-pulse of width C after correction is the sum of widths A and B. Furthermore, from the perspective of maintaining the average output voltage, it is preferable to move the position of the off-pulse of width C to the weighted average position of the original off-pulse of width A and the off-pulse of width B. However, in order to achieve a similar effect without changing the carrier wave, as shown in the lower part of Figure 6, the rising edge of the off-pulse of width C is moved to a timing that coincides with the crest of the corresponding carrier wave.
以下、計算式を用いて、パルス区間の消去と消去するパルスに隣接するパルスの補正を実現するための変調波の調整方法について説明する。 Below, we will use a formula to explain how to adjust the modulated wave to erase a pulse section and correct a pulse adjacent to the pulse to be erased.
ここで、補正処理前の変調波42の各タイミング(山-谷または谷-山の区間)でのレベルをMa_up、Ma_dw、Mb_upおよびMb_dwとし、キャリア波の山の頂点の高さをTh、キャリア波の谷の頂点の高さを0、所定幅(狭いパルスであるかの判定値)に対応する変調波におけるレベルをTminとする。まずは、幅Aまたは幅Bが所定幅より狭くなるか否かを、下記式(5)および式(6)を用いて判定する。 Here, the levels at each timing (peak-to-valley or valley-to-peak section) of modulated wave 42 before correction processing are Ma_up, Ma_dw, Mb_up and Mb_dw, the height of the apex of the carrier wave peak is Th, the height of the apex of the carrier wave valley is 0, and the level of the modulated wave corresponding to a predetermined width (a judgment value for whether a pulse is narrow) is Tmin . First, it is judged whether width A or width B is narrower than the predetermined width using the following formulas (5) and (6).
上記式(5)と式(6)のいずれかが成立する場合、消去および補正処理を実施する。ただし、上記式(5)と式(6)の両方とも成立する場合は、狭い方のオフパルスを消去して、広い方のオフパルスを広げる補正するものとする。 If either the above formula (5) or formula (6) is satisfied, the erasure and correction processes are carried out. However, if both the above formula (5) and formula (6) are satisfied, the narrower off-pulse is erased and the wider off-pulse is widened for correction.
そして、図6上部に示す第1のケースのように幅Aのオフパルスを消去して、後続する幅Bのオフパルスを補正する場合、各変調波の調整は、下記式(7)のように行う。 When erasing an off-pulse of width A and correcting the subsequent off-pulse of width B as in the first case shown in the upper part of Figure 6, the adjustment of each modulated wave is performed according to the following formula (7).
また、図7は、幅が所定基準を下回るオフパルスを消去し、消去した分だけ、先行するオフパルスの幅を広げる補正を行う第2のケースを示す。図7に示すケースでは、幅Bのオフパルスを消去して幅Aのオフパルスを広げる補正を行う場合であり、各変調波の調整は、下記式(8)のように行う。 Figure 7 also shows a second case in which an off-pulse whose width falls below a predetermined standard is erased, and the width of the preceding off-pulse is widened by the amount of the erased off-pulse. In the case shown in Figure 7, an off-pulse of width B is erased, and an off-pulse of width A is widened, and the adjustment of each modulated wave is performed as shown in the following formula (8).
以下、図8および図9を参照して、オンパルスを消去する第3および第4のケースについて説明する。図8と図9に示すように、変調波42がキャリア波43の谷に近づくと、幅が狭いオンパルスが発生する。図8の第3のケースは、幅が所定基準を下回るオンパルスを消去し、消去した分だけ、後続するオンパルスの幅を広げる補正を行うケースである。一方、図9の第4のケースは、幅が所定基準を下回るオンパルスを消去し、消去した分だけ、先行するオンパルスの幅を広げる補正を行うケースである。 Below, the third and fourth cases of erasing an on-pulse will be described with reference to Figures 8 and 9. As shown in Figures 8 and 9, when the modulated wave 42 approaches the valley of the carrier wave 43, an on-pulse with a narrow width is generated. The third case in Figure 8 is a case in which an on-pulse whose width falls below a predetermined standard is erased, and a correction is made to widen the width of the subsequent on-pulse by the amount of the erased pulse. On the other hand, the fourth case in Figure 9 is a case in which an on-pulse whose width falls below a predetermined standard is erased, and a correction is made to widen the width of the preceding on-pulse by the amount of the erased pulse.
この狭いオンパルスに対する判定および消去補正処理は、幅Aと幅Bが所定幅より狭くなるか否かを、下記式(9)および式(10)を用いて判定する。 The judgment and erasure correction process for this narrow on-pulse uses the following formulas (9) and (10) to determine whether width A and width B are narrower than a predetermined width.
上記式(9)と式(10)のいずれかが成立する場合、消去および補正処理を実施する。ただし、上記式(9)と式(10)の両方とも成立する場合は、狭い方のオンパルスを消去して、広い方のオンパルスを広げるように補正する。 If either the above formula (9) or formula (10) is satisfied, the erasure and correction processes are carried out. However, if both the above formula (9) and formula (10) are satisfied, the narrower on-pulse is erased and the wider on-pulse is corrected to be wider.
そして、図8の上部に示す第3のケースのように幅Aのオンパルスを消去して幅Bのオンパルスを補正する場合、各変調波の調整は、下記式(11)のように行う。 When erasing the on-pulse of width A and correcting the on-pulse of width B as in the third case shown in the upper part of Figure 8, the adjustment of each modulated wave is performed according to the following formula (11).
また、図9に示すケースでは、幅Bのオンパルスを消去して、先行する幅Aのオンパルスを広げる補正を行う場合であり、各変調波の調整は、下記式(12)のように行う。 In the case shown in FIG. 9, the on-pulse of width B is erased and the preceding on-pulse of width A is widened, and the adjustment of each modulated wave is performed according to the following formula (12).
なお、上述した狭パルス消去補正器31の処理には、前後2周期のキャリア波分の変調波情報が用いられる。このために、例えば、変調波のバッファを設けて、バッファに保存した前回の変調波と、今回演算した変調波とを使用するように構成することができる。このとき、バッファレジスタに入力する変調波は処理した後の前回値であるため、一回のキャリア周波数分の遅延が発生し得るところ、この処理の遅延の影響が無視できない場合は、一時的に狭パルス消去補正器31の処理を停止して、今回演算した変調波をそのまま使用することで、処理遅延の影響を抑制できる。なお、例えば、大きな変化を生じさせる外部指令または電源電圧の所定の変化(例えば急変)がある場合などに、影響が無視できない場合に該当する。 The processing of the narrow pulse elimination corrector 31 uses modulated wave information for two periods of the carrier wave. For this purpose, for example, a buffer for modulated waves can be provided, and the previous modulated wave stored in the buffer and the modulated wave calculated this time can be used. At this time, since the modulated wave input to the buffer register is the previous value after processing, a delay of one carrier frequency may occur. If the effect of this processing delay cannot be ignored, the processing of the narrow pulse elimination corrector 31 can be temporarily stopped and the modulated wave calculated this time can be used as is, thereby suppressing the effect of the processing delay. Note that this corresponds to a case where the effect cannot be ignored, for example, when there is an external command that causes a large change or a predetermined change (e.g., a sudden change) in the power supply voltage.
以下、図10を参照しながら、上述した狭いパルスの消去および前後で隣接するパルスの補正を実現する制御方法について説明する。図10は、第1の実施形態によるインバータ装置100が実行する制御方法を示すフローチャートである。 Below, a control method for realizing the above-mentioned erasure of the narrow pulse and correction of adjacent pulses before and after it will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a flowchart showing the control method executed by the inverter device 100 according to the first embodiment.
図10に示す制御は、ステップS100から開始する。ステップS101では、狭パルス消去補正器31は、キャリア波2周期の変調波情報として、補正処理前の変調波のレベル(Ma_up、Ma_dw、Mb_upおよびMb_dw)を取得する。 The control shown in FIG. 10 starts from step S100. In step S101, the narrow pulse elimination corrector 31 acquires the levels of the modulated wave before correction processing (Ma_up, Ma_dw, Mb_up, and Mb_dw) as modulated wave information for two cycles of the carrier wave.
ステップS102では、狭パルス消去補正器31は、上記式(5)が成立したか否かを判定する。上述したように、上記式(5)は、変調波42が第1周期目のキャリア波の山に近づき、基準を下回る幅を有するオフパルスであるかを判定するために用いられる。ステップS102で、上記式(5)が成立した場合は、ステップS103へ処理が分岐される。ステップS103では、狭パルス消去補正器31は、さらに上記式(6)が成立したか否かを判定する。上述したように、上記式(6)は、変調波42が第2周期目のキャリア波の山に近づき、基準を下回る幅を有するオフパルスであるかを判定するために用いられる。 In step S102, the narrow pulse elimination corrector 31 determines whether the above formula (5) is satisfied. As described above, the above formula (5) is used to determine whether the modulated wave 42 is approaching the crest of the carrier wave in the first cycle and is an off-pulse having a width below the criterion. If the above formula (5) is satisfied in step S102, the process branches to step S103. In step S103, the narrow pulse elimination corrector 31 further determines whether the above formula (6) is satisfied. As described above, the above formula (6) is used to determine whether the modulated wave 42 is approaching the crest of the carrier wave in the second cycle and is an off-pulse having a width below the criterion.
ステップS103で、上記式(6)が成立していない場合は、ステップS105へ処理が分岐される。一方、ステップS103で、さらに上記式(6)が成立した場合は、ステップS104へ処理が分岐される。これは、上述した上記式(5)と式(6)の両方とも成立する場合に対応し、ステップS104では、狭パルス消去補正器31は、上記式(5)の左辺が上記式(6)の左辺より小さいか否かを判定し、狭い方のオフパルスを求める。ステップS104で、上記式(5)の左辺が上記式(6)の左辺より小さいと判定された場合は、ステップS105へ処理が分岐される。この場合は、先行する第1周期目のオフパルスの方が幅が狭いということになる。 If the above formula (6) is not satisfied in step S103, the process branches to step S105. On the other hand, if the above formula (6) is also satisfied in step S103, the process branches to step S104. This corresponds to the case where both the above formulas (5) and (6) are satisfied, and in step S104, the narrow pulse elimination corrector 31 determines whether the left side of the above formula (5) is smaller than the left side of the above formula (6) to obtain the narrower off-pulse. If it is determined in step S104 that the left side of the above formula (5) is smaller than the left side of the above formula (6), the process branches to step S105. In this case, the preceding off-pulse in the first period has a narrower width.
ステップS105では、狭パルス消去補正器31は、上記式(7)に基づいて、変調波のレベル(Ma_up、Ma_dw、Mb_upおよびMb_dw)を修正し、ステップS115で、修正された変調波のレベル(Ma_up’、Ma_dw’、Mb_up’およびMb_dw’)を出力し、処理を終了する。変調波の出力が継続する場合は、ステップS101から次のサイクルについて処理が再度開始される。ステップS105では、先行する幅の狭いオフパルスが消去されて、後続する広い幅のオフパルスが広げられる。 In step S105, the narrow pulse elimination corrector 31 corrects the levels of the modulated wave (Ma_up, Ma_dw, Mb_up, and Mb_dw) based on the above formula (7), and in step S115 outputs the corrected levels of the modulated wave (Ma_up', Ma_dw', Mb_up', and Mb_dw'), terminating the process. If the output of the modulated wave continues, the process is restarted from step S101 for the next cycle. In step S105, the preceding narrow off-pulse is eliminated, and the succeeding wide off-pulse is widened.
一方、ステップS102で、上記式(5)が成立していない場合は、ステップS106へ処理が分岐される。ステップS106では、狭パルス消去補正器31は、上記式(6)が成立したか否かを判定する。ステップS106で、上記式(6)が成立した場合は、ステップS107へ処理が進められる。また、ステップS104で、上記式(5)の左辺が上記式(6)の左辺より小さくはないと判定された場合も、ステップS107へ処理が分岐される。 On the other hand, if the above formula (5) does not hold in step S102, the process branches to step S106. In step S106, the narrow pulse elimination corrector 31 determines whether or not the above formula (6) holds. If the above formula (6) holds in step S106, the process proceeds to step S107. Also, if it is determined in step S104 that the left side of the above formula (5) is not smaller than the left side of the above formula (6), the process branches to step S107.
ステップS107では、狭パルス消去補正器31は、上記式(8)に基づいて、変調波のレベル(Ma_up、Ma_dw、Mb_upおよびMb_dw)を修正し、ステップS115で、修正された変調波のレベル(Ma_up’、Ma_dw’、Mb_up’およびMb_dw’)を出力し、処理を終了する。ステップS107では、後続する幅の狭いオフパルスが消去されて、先行する広い幅のオフパルスが広げられる。 In step S107, the narrow pulse elimination corrector 31 corrects the levels of the modulated wave (Ma_up, Ma_dw, Mb_up, and Mb_dw) based on the above formula (8), and in step S115 outputs the corrected levels of the modulated wave (Ma_up', Ma_dw', Mb_up', and Mb_dw'), terminating the process. In step S107, the trailing narrow off-pulse is eliminated, and the preceding wide off-pulse is widened.
一方、ステップS106で、上記式(6)が成立していない場合は、ステップS108へ処理を分岐させる。この場合は、変調波42がキャリア波の山に近づいていないということになる。 On the other hand, if the above formula (6) does not hold in step S106, the process branches to step S108. In this case, it means that the modulated wave 42 is not approaching the peak of the carrier wave.
ステップS108では、狭パルス消去補正器31は、上記式(9)が成立したか否かを判定する。上述したように、上記式(9)は、変調波42が第1周期目のキャリア波の谷に近づき、基準を下回る幅を有するオンパルスであるかを判定するために用いられる。ステップS108で、上記式(9)が成立した場合は、ステップS109へ処理が分岐される。ステップS109では、狭パルス消去補正器31は、さらに上記式(10)が成立したか否かを判定する。上述したように、上記式(10)は、変調波42が第2周期目のキャリア波の谷に近づき、基準を下回る幅を有するオンパルスであるかを判定するために用いられる。 In step S108, the narrow pulse elimination corrector 31 determines whether the above formula (9) is satisfied. As described above, the above formula (9) is used to determine whether the modulated wave 42 is approaching the valley of the carrier wave in the first cycle and is an on-pulse having a width below the reference. If the above formula (9) is satisfied in step S108, the process branches to step S109. In step S109, the narrow pulse elimination corrector 31 further determines whether the above formula (10) is satisfied. As described above, the above formula (10) is used to determine whether the modulated wave 42 is approaching the valley of the carrier wave in the second cycle and is an on-pulse having a width below the reference.
ステップS109で、上記式(10)が成立していない場合は、ステップS112へ処理が分岐される。一方、ステップS109で、さらに上記式(10)が成立した場合は、ステップS110へ処理を分岐させる。これは、上述した上記式(9)と式(10)の両方とも成立する場合に対応し、ステップS110では、狭パルス消去補正器31は、上記式(9)の左辺が上記式(10)の左辺より小さいか否かを判定し、
狭い方のオンパルスを求める。ステップS110で、上記式(9)の左辺が上記式(10)の左辺より小さいと判定された場合は、ステップS112へ処理が分岐される。この場合は、先行する第1周期目のオンパルスの方が幅が狭いということになる。
If the above formula (10) is not satisfied in step S109, the process branches to step S112. On the other hand, if the above formula (10) is also satisfied in step S109, the process branches to step S110. This corresponds to the case where both the above formulas (9) and (10) are satisfied, and in step S110, the narrow pulse elimination corrector 31 determines whether the left side of the above formula (9) is smaller than the left side of the above formula (10),
If it is determined in step S110 that the left side of the above formula (9) is smaller than the left side of the above formula (10), the process branches to step S112. In this case, the preceding on-pulse in the first period has a narrower width.
ステップS112では、狭パルス消去補正器31は、上記式(11)に基づいて、変調波のレベル(Ma_up、Ma_dw、Mb_upおよびMb_dw)を修正し、ステップS115で、修正された変調波のレベル(Ma_up’、Ma_dw’、Mb_up’およびMb_dw’)を出力し、処理を終了する。ステップS112では、先行する幅の狭いオンパルスが消去されて、後続する広い幅のオンパルスが広げられる。 In step S112, the narrow pulse elimination corrector 31 corrects the levels of the modulated wave (Ma_up, Ma_dw, Mb_up, and Mb_dw) based on the above formula (11), and in step S115 outputs the corrected levels of the modulated wave (Ma_up', Ma_dw', Mb_up', and Mb_dw'), terminating the process. In step S112, the preceding narrow on-pulse is eliminated, and the following wide on-pulse is widened.
ステップS108で、上記式(9)が成立していない場合は、ステップS111へ処理を分岐させる。ステップS111では、狭パルス消去補正器31は、上記式(10)が成立したか否かを判定する。ステップS111で、上記式(10)が成立した場合は、ステップS113へ処理を進める。また、ステップS110で、上記式(9)の左辺が上記式(10)の左辺より小さくはないと判定された場合も、ステップS113へ処理を分岐させる。 If the above formula (9) is not satisfied in step S108, the process branches to step S111. In step S111, the narrow pulse elimination corrector 31 determines whether the above formula (10) is satisfied. If the above formula (10) is satisfied in step S111, the process proceeds to step S113. Also, if it is determined in step S110 that the left side of the above formula (9) is not smaller than the left side of the above formula (10), the process branches to step S113.
ステップS113では、狭パルス消去補正器31は、上記式(12)に基づいて、変調波のレベル(Ma_up、Ma_dw、Mb_upおよびMb_dw)を修正し、ステップS101へ戻り、ステップS115で、修正された変調波のレベル(Ma_up’、Ma_dw’、Mb_up’およびMb_dw’)を出力し、処理を終了する。ステップS113では、後続する幅の狭いオンパルスが消去されて、先行する広い幅のオンパルスが広げられる。 In step S113, the narrow pulse elimination corrector 31 corrects the levels of the modulated wave (Ma_up, Ma_dw, Mb_up, and Mb_dw) based on the above formula (12), returns to step S101, and in step S115 outputs the corrected levels of the modulated wave (Ma_up', Ma_dw', Mb_up', and Mb_dw'), terminating the process. In step S113, the trailing narrow on-pulse is eliminated, and the preceding wide on-pulse is widened.
一方、ステップS111で、上記式(10)が成立していない場合は、ステップS114で、入力された変調波のレベルをそのまま、出力する変調波のレベル(Ma_up’、Ma_dw’、Mb_up’およびMb_dw’)とし、ステップS115でそれを出力し、処理を終了する。この場合は、変調波42がキャリア波の谷に近づいていないということになり、さらに、図10に示すフローではステップ106からの分岐を経由しているので、キャリア波の山にも近づいていないということになるので、変調波のレベルの修正は不要となる。 On the other hand, if the above formula (10) does not hold in step S111, the level of the input modulated wave is used as the level of the output modulated wave (Ma_up', Ma_dw', Mb_up' and Mb_dw') in step S114, and this is output in step S115, ending the process. In this case, the modulated wave 42 is not approaching the valley of the carrier wave, and furthermore, since the flow shown in FIG. 10 branches off from step 106, it is not approaching the peak of the carrier wave either, so there is no need to correct the level of the modulated wave.
インバータ回路において、インバータの変調率(インバータ出力電圧指令と直流電圧との比)が高い領域(>0.8)では、インバータの各相の出力電圧において、狭いパルス(例えばキャリア周波数が100~200μsecとして約10μs未満)が頻発する。このような狭いパルスを消去すれば、インバータ回路のスイッチング損失を低減できるところ、該当相の出力電圧の誤差の発生を防止し、電流ひずみを防止することが望ましい。1μs程度のパルスを消去しても大きな出力電圧の誤差は生じないが、10μs程度のパルスを消去した場合、キャリア周波数が100~200μsであるとすると、10~5%程度の変化となり、出力電圧の誤差を無視できなくなる。 In an inverter circuit, in the region where the inverter modulation rate (ratio of inverter output voltage command to DC voltage) is high (>0.8), narrow pulses (for example, less than about 10 μs when the carrier frequency is 100-200 μs) frequently occur in the output voltage of each phase of the inverter. Eliminating such narrow pulses would reduce the switching loss of the inverter circuit, but it is desirable to prevent the occurrence of errors in the output voltage of the corresponding phase and prevent current distortion. Eliminating pulses of about 1 μs does not cause large errors in the output voltage, but eliminating pulses of about 10 μs would result in a change of about 10-5% if the carrier frequency is 100-200 μs, and the output voltage error cannot be ignored.
上述した実施形態では、狭パルス消去補正器31が、インバータの各相の出力電圧において発生する所定閾値(例えば10μs)未満の狭いパルスを消去するとともに、パルス信号列中の消去にかかる信号区間(例えばオンパルス区間やオフパルス区間)の近隣の少なくとも1つのパルス(例えばオンパルス、オフパルス)に対し、消去したパルス信号区間の幅に応じた補正を施すことを特徴とする。狭パルス消去補正器31の追加により、好ましくは広い動作領域において、インバータ回路4のスイッチング損失の低減および出力電圧誤差の抑制を実現できる。 In the above-described embodiment, the narrow pulse elimination corrector 31 eliminates narrow pulses that are less than a predetermined threshold (e.g., 10 μs) that occur in the output voltage of each phase of the inverter, and performs correction according to the width of the eliminated pulse signal section for at least one pulse (e.g., an on pulse, an off pulse) adjacent to the signal section (e.g., an on pulse section or an off pulse section) involved in the elimination in the pulse signal train. By adding the narrow pulse elimination corrector 31, it is possible to reduce switching losses and suppress output voltage errors in the inverter circuit 4, preferably in a wide operating range.
なお、説明する実施形態では、2レベルのインバータ回路であるとして説明した。しかしながら、他の実施形態では、3レベルなどのマルチレベルのインバータ回路に対して適用してもよい。マルチレベルのインバータ回路の場合も、狭い所定レベルのパルス区間を消去対象として検出し、その近隣の他のパルスの幅を調整することができる。 In the embodiment described, a two-level inverter circuit has been described. However, in other embodiments, the invention may be applied to a multi-level inverter circuit, such as a three-level inverter circuit. In the case of a multi-level inverter circuit, a narrow pulse section of a specific level can also be detected as the target for erasure, and the width of other nearby pulses can be adjusted.
<第2の実施形態>
以下、図11および図12を参照しながら、上述したインバータ回路を備える、第2の実施形態によるモータ制御装置について説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, a motor control device according to a second embodiment including the above-described inverter circuit will be described with reference to FIGS.
図11は、第2の実施形態によるモータ駆動装置200の全体構成を示す図である。図11に示すように、モータ駆動装置200には、交流電源201とモータ210が接続されており、主に、整流回路202、平滑コンデンサ203、インバータ回路204、電流検出回路206、直流電圧検出回路207および制御器208を備えている。 Figure 11 is a diagram showing the overall configuration of a motor drive device 200 according to the second embodiment. As shown in Figure 11, the motor drive device 200 is connected to an AC power supply 201 and a motor 210, and mainly includes a rectifier circuit 202, a smoothing capacitor 203, an inverter circuit 204, a current detection circuit 206, a DC voltage detection circuit 207, and a controller 208.
整流回路202は、交流電源201に接続され、交流電源201からの交流電圧を直流電圧に変換する。平滑コンデンサ203は、整流回路202の直流出力端子に接続され、整流回路202の出力である直流電圧を平滑する。インバータ回路204は、制御器208から入力されたPWM信号に従って、IGBTやパワーMOSなどの半導体スイッチング素子211をオン・オフ動作させ、平滑コンデンサ203の出力である直流電圧を交流電圧に変換して出力し、モータ210の回転数を制御する。 The rectifier circuit 202 is connected to the AC power source 201 and converts the AC voltage from the AC power source 201 into a DC voltage. The smoothing capacitor 203 is connected to the DC output terminal of the rectifier circuit 202 and smoothes the DC voltage output from the rectifier circuit 202. The inverter circuit 204 turns on and off semiconductor switching elements 211 such as IGBTs and power MOSs according to the PWM signal input from the controller 208, converts the DC voltage output from the smoothing capacitor 203 into an AC voltage, outputs it, and controls the rotation speed of the motor 210.
なお、交流電源201に代え、蓄電池などの直流電源から給電する場合は、整流回路202を省略し、直流電源の出力をインバータ回路204に入力する構成としても良い。 When power is supplied from a DC power source such as a storage battery instead of the AC power source 201, the rectifier circuit 202 may be omitted and the output of the DC power source may be input to the inverter circuit 204.
また、電流検出回路206は、平滑コンデンサ203とインバータ回路204との間に設けられたシャント抵抗により、インバータ回路204の直流電流(母線電流)を検出する。直流電圧検出回路207は、平滑コンデンサ203の両端の直流電圧を検出する。 The current detection circuit 206 detects the DC current (bus current) of the inverter circuit 204 using a shunt resistor provided between the smoothing capacitor 203 and the inverter circuit 204. The DC voltage detection circuit 207 detects the DC voltage across the smoothing capacitor 203.
制御器208は、電流検出回路206および直流電圧検出回路207の出力に基づいてインバータ回路204を制御するPWM信号を生成する。なお、制御器208は、マイクロコンピュータもしくはDSP(デジタルシグナルプロセッサ)などの半導体演算素子を用いて実装することができる。 The controller 208 generates a PWM signal that controls the inverter circuit 204 based on the outputs of the current detection circuit 206 and the DC voltage detection circuit 207. The controller 208 can be implemented using a semiconductor computing element such as a microcomputer or a DSP (digital signal processor).
図12は、第2の実施形態によるモータ駆動装置200の制御器208の内部構成を示す。図12は、制御器208は、モータ210に印加する電圧指令信号を演算し、インバータ回路204を制御するPWM制御信号を生成する。制御器208は、より具体的には、速度制御器220と、d軸電流指令発生器221と、電圧制御器222と、2軸/3相変換器223と、速度位相推定器224と、3相/2軸変換器225と、電流再現演算器226と、PWM制御器227とを備える。 Figure 12 shows the internal configuration of the controller 208 of the motor drive device 200 according to the second embodiment. In Figure 12, the controller 208 calculates a voltage command signal to be applied to the motor 210 and generates a PWM control signal to control the inverter circuit 204. More specifically, the controller 208 includes a speed controller 220, a d-axis current command generator 221, a voltage controller 222, a two-axis/three-phase converter 223, a speed phase estimator 224, a three-phase/two-axis converter 225, a current reproduction calculator 226, and a PWM controller 227.
電流再現演算器226は、電流検出回路206が出力する母線電流信号Ishと、2軸/3相変換器223が出力する3相電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *を用いて、インバータ回路204の出力電流Iu、Iv、Iwを再現する。なお、図12では、コスト低減のために、母線電流信号Ishから3相電流を再現する方式を採用しているが、電流センサなどの電流検出手段を用いてインバータ回路204の出力である交流電流を検出しても良い。この場合は、電流検出手段が検出した3相電流を3相/2軸変換器225に入力することになる。図12に示すモータ制御に関係する電圧制御器222は、公知技術を採用することができ、詳細な説明は、省略する。 The current reproduction calculator 226 reproduces the output currents Iu, Iv , and Iw of the inverter circuit 204 using the bus current signal Ish output by the current detection circuit 206 and the three-phase voltage command values Vu * , Vv * , and Vw * output by the two- axis /three-phase converter 223. In FIG. 12, a method of reproducing the three-phase current from the bus current signal Ish is adopted to reduce costs, but the AC current output from the inverter circuit 204 may be detected using a current detection means such as a current sensor. In this case, the three-phase current detected by the current detection means is input to the three-phase/two-axis converter 225. The voltage controller 222 related to motor control shown in FIG. 12 can adopt a known technique, and detailed description thereof will be omitted.
PWM制御器227は、第1の実施形態で説明したPWM制御器25と同様の構成を備え、2軸/3相変換器223からの3相指令電圧(Vu *、Vv *、Vw *)と、直流電圧検出回路207からの直流電圧検出信号Edcを用いて、インバータ回路204のPWM信号を作成する。 The PWM controller 227 has a configuration similar to that of the PWM controller 25 described in the first embodiment, and creates a PWM signal for the inverter circuit 204 using the three-phase command voltages ( Vu * , Vv * , Vw * ) from the two-axis/three-phase converter 223 and the DC voltage detection signal E dc from the DC voltage detection circuit 207.
第1の実施形態について説明した通り、PWM制御器227は、図3と同様な内部構成を備えており、狭パルス消去補正器31を用いて、PWM信号中の狭いオフパルスおよびオンパルスを消去するとともに、隣接するパルスを補正するよう構成されている。 As described in the first embodiment, the PWM controller 227 has an internal configuration similar to that shown in FIG. 3, and is configured to use the narrow pulse elimination corrector 31 to eliminate narrow off-pulses and on-pulses in the PWM signal and to correct adjacent pulses.
以上説明したように、第2の実施形態によれば、インバータ回路204のスイッチング損失の低減および出力電圧誤差の抑制を実現した、モータ駆動装置200を提供することが可能となる。モータ駆動装置200は、スイッチング損失が低減されているため、消費電力を削減することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to provide a motor drive device 200 that realizes a reduction in switching loss and suppression of output voltage error in the inverter circuit 204. Since the motor drive device 200 has a reduced switching loss, it is possible to reduce power consumption.
<第3の実施形態>
以下、図13を参照しながら、上述したインバータ回路を備える、第3の実施形態による冷凍空調機器300について説明する。ここで、冷凍空調機器(冷凍空気調和機器)とは、エアーコンディショナーや、冷蔵庫、冷凍庫など、冷媒および冷凍サイクルを利用した機器を総称するものである。冷凍空気調和機器の例としては、より具体的には、ルームエアコンやガスエンジンヒートポンプエアコンなど空気調和機、冷凍機やチリングユニットなどの熱源機器、ショーケースや冷凍冷蔵庫、ユニットクーラー、製氷機など業務用冷凍機、カーエアコンなどの輸送用冷凍機器、ヒートポンプ給湯機などが含まれ得る。
Third Embodiment
Hereinafter, a refrigeration and air conditioning device 300 according to a third embodiment including the above-mentioned inverter circuit will be described with reference to Fig. 13. Here, the refrigeration and air conditioning device (refrigeration and air conditioning device) is a general term for devices that use a refrigerant and a refrigeration cycle, such as air conditioners, refrigerators, freezers, etc. More specifically, examples of the refrigeration and air conditioning device may include air conditioners such as room air conditioners and gas engine heat pump air conditioners, heat source devices such as freezers and chilling units, commercial freezers such as showcases, refrigerator freezers, unit coolers, and ice makers, transportation refrigeration devices such as car air conditioners, and heat pump water heaters.
図13は、第3の実施形態における冷凍空調機器300の構成を示す。冷凍空調機器300は、空気の温度を調和する装置であり、室内機300Aと室外機300Bとが冷媒配管306により接続されて構成される。 Figure 13 shows the configuration of a refrigeration and air conditioning device 300 in the third embodiment. The refrigeration and air conditioning device 300 is a device that adjusts the temperature of air, and is configured by connecting an indoor unit 300A and an outdoor unit 300B by a refrigerant pipe 306.
ここで室外機300Bは、冷媒と空気の熱交換を行う室外熱交換器302と、室外熱交換器302に空気を送風するファン304と、冷媒を圧縮して循環させる圧縮機305とを備える。 Here, the outdoor unit 300B is equipped with an outdoor heat exchanger 302 that exchanges heat between the refrigerant and air, a fan 304 that blows air to the outdoor heat exchanger 302, and a compressor 305 that compresses and circulates the refrigerant.
また、圧縮機305は、内部に永久磁石同期モータを備えた圧縮機用モータ308を有する。モータ駆動装置307により圧縮機用モータ308を駆動することで、圧縮機305が駆動される。モータ駆動装置307は、交流電源の交流電圧を直流電圧に変換して、直流電圧をモータ駆動用インバータに提供し、圧縮機用モータ308を駆動する。 The compressor 305 also has a compressor motor 308 equipped with a permanent magnet synchronous motor inside. The compressor 305 is driven by driving the compressor motor 308 with the motor drive device 307. The motor drive device 307 converts the AC voltage of the AC power source into a DC voltage, provides the DC voltage to the motor drive inverter, and drives the compressor motor 308.
圧縮機305としては、ロータリ圧縮機やスクロール圧縮機などの種々の方式のものを採用することができる。圧縮機305は、内部に圧縮機構部を備えており、この圧縮機構部は、圧縮機用モータ308により駆動される。圧縮機構部は、スクロール圧縮機であれば、固定スクロールおよび旋回スクロールにより構成される。固定スクロールに対し旋回スクロールが旋回運動を行うことで、スクロール間に圧縮室が形成される。 As the compressor 305, various types of compressors such as a rotary compressor or a scroll compressor can be used. The compressor 305 has an internal compression mechanism section, which is driven by a compressor motor 308. If the compression mechanism section is a scroll compressor, it is composed of a fixed scroll and an orbiting scroll. A compression chamber is formed between the scrolls as the orbiting scroll orbits relative to the fixed scroll.
モータ駆動装置307として、第2の実施形態によるモータ駆動装置200を使用することにより、インバータ回路のスイッチング損失の低減と出力電圧誤差の抑制により、より高効率の冷凍空気調和機器として、製品の消費電力の低減ができる。 By using the motor drive device 200 according to the second embodiment as the motor drive device 307, the switching loss of the inverter circuit can be reduced and the output voltage error can be suppressed, resulting in a more efficient refrigeration and air conditioning device that consumes less power.
以上説明したように、本開示によれば、スイッチング損失の低減および出力電圧誤差の抑制が図られたインバータ装置、該インバータ装置における制御方法、該インバータ装置を備えるモータ駆動装置、および該モータ駆動装置を備える冷凍空気調和機器を提供することが可能となる。 As described above, the present disclosure makes it possible to provide an inverter device that reduces switching losses and suppresses output voltage errors, a control method for the inverter device, a motor drive device that includes the inverter device, and a refrigeration and air conditioning appliance that includes the motor drive device.
本実施形態によるインバータ装置、モータ駆動装置および冷凍空気調和機器におけるインバータ回路においては、スイッチング素子のスイッチング回数が削減され、スイッチング損失の低減が図られる。特に、空気調和機の圧縮機など定格負荷条件付近の運転時間が長い装置において、好適に、モータ駆動用インバータ回路の損失を低減することにより、空調機など装置の省エネ性能を向上できる。 In the inverter device, motor drive device, and inverter circuit in the refrigeration and air conditioning equipment according to this embodiment, the number of switching times of the switching elements is reduced, and switching losses are reduced. In particular, in devices that operate for long periods near rated load conditions, such as air conditioner compressors, reducing losses in the motor drive inverter circuit can be advantageously used to improve the energy-saving performance of devices such as air conditioners.
上述した特許文献1の従来技術では、出力電圧誤差および電流ひずみが発生してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、パルスの消去に応じてパルスの幅が補正されるため、出力電圧誤差の抑制が図られる。また、特許文献2の従来技術では、過変調制御時に、2相分の電圧指令が上限値と下限値に貼り付けた状態の区間では、その電圧指令の補正ができなくなる可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、パルスの消去およびパルス幅の補正は、同相の隣接するパルス区間内で行われるので、比較的に広い動作領域において、スイッチング損失を低減することができる。 In the conventional technology of Patent Document 1 described above, there is a possibility that output voltage errors and current distortions may occur. In contrast, according to the present embodiment, the pulse width is corrected in response to the erasure of the pulse, thereby suppressing the output voltage error. In addition, in the conventional technology of Patent Document 2, during overmodulation control, in a section where the voltage commands for two phases are stuck to the upper and lower limits, the voltage commands may not be corrected. In contrast, according to the present embodiment, the erasure of the pulse and the correction of the pulse width are performed within adjacent pulse sections of the same phase, so that switching losses can be reduced in a relatively wide operating range.
なお、本発明の実施形態は、上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれ得る。例えば、上記した実施形態は、分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and may include various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to make them easier to understand, and are not necessarily limited to those that include all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations.
また上記の各構成、機能、処理部、処理手段等の一部または全部は、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。さらに、上記の各構成、機能等の一部または全部は、アセンブラ、C、C++、C#、Java(登録商標)などのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述された、プロセッサがそれぞれの機能を実現するコンピュータ実行可能なプログラムにより実現でき、各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)ROM、EEPROM、EPROM、フラッシュメモリなどの記憶装置、フレキシブルディスク、CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、ブルーレイディスク、SD(登録商標)カード、MOなど装置可読な記録媒体に格納して、あるいは電気通信回線を通じて頒布することができる。 In addition, some or all of the above configurations, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware, for example by designing them as integrated circuits. Furthermore, some or all of the above configurations, functions, etc. may be realized by computer-executable programs written in legacy programming languages such as assembler, C, C++, C#, Java (registered trademark), or object-oriented programming languages, in which a processor realizes each function, and information such as programs, tables, and files that realize each function may be stored in storage devices such as HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), ROM, EEPROM, EPROM, and flash memory, flexible disks, CD-ROMs, CD-RWs, DVD-ROMs, DVD-RAMs, DVD-RWs, Blu-ray discs, SD (registered trademark) cards, and MOs, or distributed through telecommunication lines.
また、さらに、上記の各構成、機能等の一部または全部は、例えばフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA)などのプログラマブル・デバイス(PD)上に実装することができ、上記機能部をPD上に実現するためにPDにダウンロードする回路構成データ(ビットストリームデータ)、回路構成データを生成するためのHDL(Hardware Description Language)、VHDL(Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language)、Verilog-HDLなどにより記述されたデータとして記録媒体により配布することができる。また制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。また以上の説明で例示した各種のデータの形式は、例えば、CSV(Comma-Separated Values)、XML(eXtensible Markup Language)、バイナリ(binary)などにより構成することができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。 Furthermore, some or all of the above configurations, functions, etc. can be implemented on a programmable device (PD) such as a field programmable gate array (FPGA), and the circuit configuration data (bitstream data) to be downloaded to the PD to realize the above functional units on the PD, and data written in HDL (Hardware Description Language), VHDL (Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language), Verilog-HDL, etc. for generating the circuit configuration data can be distributed on a recording medium. In addition, the control lines and information lines shown are those considered necessary for the explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines in the product. In reality, it can be considered that almost all the configurations are connected to each other. In addition, the formats of the various data exemplified in the above explanation can be configured, for example, in CSV (Comma-Separated Values), XML (eXtensible Markup Language), binary, etc., but are not necessarily limited to these.
100…インバータ装置、1…交流電源、2…ノイズフィルタ、3…リアクトル、4…インバータ回路、5…コンデンサ、6…電圧検出回路、7…電圧検出回路、8…制御器、9…電流検出回路、10…直流負荷/直流電源、11…スイッチング素子、12…ダイオード、21…電源位相演算器、22…電圧制御器、23…3相/2軸変換器、24…2軸/3相変換器、25…PWM制御器、30…変調波演算器、31…狭パルス消去補正器、32…バッファレジスタ、33…比較用レジスタ、34…比較器、35…キャリア波発生器、36‥判定部、37…補正部、41…変調波、42…変調波、43…キャリア波、44…PWM信号、200…モータ駆動装置、201…交流電源、202…整流回路、203…平滑コンデンサ、204…インバータ回路、206…電流検出回路、207…直流電圧検出回路、208…制御器、210…モータ、211…スイッチング素子、220…速度制御器、221…d軸電流指令発生器、222…電圧制御器、223…2軸/3相変換器、224…速度位相推定器、225…3相/2軸変換器、226…電流再現演算器、227…PWM制御器、300…冷凍空調機器、300A…室内機、300B…室外機、302…室外熱交換器、304…ファン、305…圧縮機、306…冷媒配管、307…モータ駆動装置、308…圧縮機用モータ 100... inverter device, 1... AC power supply, 2... noise filter, 3... reactor, 4... inverter circuit, 5... capacitor, 6... voltage detection circuit, 7... voltage detection circuit, 8... controller, 9... current detection circuit, 10... DC load/DC power supply, 11... switching element, 12... diode, 21... power supply phase calculator, 22... voltage controller, 23... three-phase/two-axis converter, 24... two-axis/three-phase converter, 25... PWM controller, 30... modulated wave calculator, 31... narrow pulse elimination corrector, 32... buffer register, 33... comparison register, 34... comparator, 35... carrier wave generator, 36... judgment unit, 37... correction unit, 41... modulated wave, 42... modulated wave, 43... carrier wave, 44... PWM signal, 2 00...motor drive device, 201...AC power supply, 202...rectifier circuit, 203...smoothing capacitor, 204...inverter circuit, 206...current detection circuit, 207...DC voltage detection circuit, 208...controller, 210...motor, 211...switching element, 220...speed controller, 221...d-axis current command generator, 222...voltage controller, 223...two-axis/three-phase converter, 224...speed phase estimator, 225...three-phase/two-axis converter, 226...current reproduction calculator, 227...PWM controller, 300...refrigeration and air conditioning equipment, 300A...indoor unit, 300B...outdoor unit, 302...outdoor heat exchanger, 304...fan, 305...compressor, 306...refrigerant piping, 307...motor drive device, 308...compressor motor
Claims (13)
前記インバータ回路を制御する制御器と
を含むインバータ装置であって、前記制御器は、
前記スイッチング素子を制御する、変調波信号およびキャリア波信号に基づくパルス信号列を構成する信号区間の幅が基準を下回るか否かを判定する判定部と、
前記幅が前記基準を下回ると判定された信号区間を消去するとともに、前記パルス信号列中の消去する前記信号区間の近隣にあるパルスに関し、前記キャリア波信号の一周期を構成する複数の区間に対応する前記変調波信号の複数の値を修正することにより、前記消去にかかる前記信号区間の前記幅に応じた補正を施す補正部
とを含む、インバータ装置。 an inverter circuit including a switching element;
and a controller for controlling the inverter circuit,
a determination unit that controls the switching element and determines whether a width of a signal section constituting a pulse signal train based on a modulated wave signal and a carrier wave signal falls below a reference value;
a correction unit that erases a signal section whose width is determined to be below the reference, and that performs correction according to the width of the signal section to be erased by modifying multiple values of the modulated wave signal corresponding to multiple sections constituting one cycle of the carrier wave signal for pulses in the pulse signal train adjacent to the signal section to be erased.
前記変調波信号を演算する変調波演算部と、
前記キャリア波信号を発生するキャリア波発生器と、
前記変調波信号と、前記キャリア波信号とを比較する比較器と
をさらに含み、
前記判定部は、前記変調波演算部が演算した前記変調波信号の値と、前記キャリア波信号の山または谷の値との関係に基づいて前記判定を行い、
前記補正部は、前記変調波演算部が演算した前記変調波信号の値を修正することにより、前記信号区間の前記消去および前記近隣にあるパルスに対する前記補正を実現する、請求項1~6のいずれか1項に記載のインバータ装置。 The inverter device is
a modulated wave calculation unit that calculates the modulated wave signal;
a carrier wave generator for generating the carrier wave signal;
a comparator for comparing the modulated wave signal with the carrier wave signal;
the determination unit performs the determination based on a relationship between the value of the modulated wave signal calculated by the modulated wave calculation unit and a value of a peak or a valley of the carrier wave signal,
An inverter device as described in any one of claims 1 to 6, wherein the correction unit achieves the elimination of the signal section and the correction of the adjacent pulses by modifying the value of the modulated wave signal calculated by the modulated wave calculation unit.
スイッチング素子を備え、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路が出力する交流電流を検出する電流検出手段と、
前記インバータ回路を制御する制御器と
を備え、前記制御器は、
前記スイッチング素子を制御する、変調波信号およびキャリア波信号に基づくパルス信号列を構成する信号区間の幅が基準を下回るか否かを判定する判定部と、
前記幅が前記基準を下回ると判定された信号区間を消去するとともに、前記パルス信号列中の消去する前記信号区間の近隣にあるパルスに関し、前記キャリア波信号の一周期を構成する複数の区間に対応する前記変調波信号の複数の値を修正することにより、前記消去にかかる前記信号区間の前記幅に応じた補正を施す補正部
とを含む、モータ駆動装置。 A motor drive device connected to an AC motor,
An inverter circuit including a switching element for converting a DC voltage into an AC voltage;
a current detection means for detecting an AC current output from the inverter circuit;
and a controller for controlling the inverter circuit, the controller comprising:
a determination unit that controls the switching element and determines whether a width of a signal section constituting a pulse signal train based on a modulated wave signal and a carrier wave signal falls below a reference value;
a correction unit that erases a signal section whose width is determined to be below the reference, and that performs correction according to the width of the signal section to be erased by modifying multiple values of the modulated wave signal corresponding to multiple sections that constitute one cycle of the carrier wave signal for pulses in the pulse signal train that are adjacent to the signal section to be erased.
請求項8に記載のモータ駆動装置と、
前記圧縮機に内蔵された前記交流モータと
を含む、冷凍空気調和機器。 A refrigeration and air conditioning apparatus having a compressor,
The motor drive device according to claim 8 ,
and the AC motor built into the compressor.
前記スイッチング素子を制御する、変調波信号およびキャリア波信号に基づくパルス信号列を構成する信号区間の幅が基準を下回るか否かを判定するステップと、
前記幅が前記基準を下回ると判定された信号区間を消去するとともに、前記パルス信号列中の消去する前記信号区間の近隣にあるパルスに関し、前記キャリア波信号の一周期を構成する複数の区間に対応する前記変調波信号の複数の値を修正することにより、前記消去にかかる前記信号区間の前記幅に応じた補正を施すステップと
とを含む、制御方法。 A control method for an inverter device including an inverter circuit having a switching element and a controller for controlling the inverter circuit, the controller comprising:
a step of determining whether or not a width of a signal section constituting a pulse signal train based on a modulated wave signal and a carrier wave signal, which controls the switching element, falls below a reference value;
a step of erasing a signal section whose width is determined to be below the reference, and correcting, for pulses in the pulse signal train adjacent to the signal section to be erased, a plurality of values of the modulated wave signal corresponding to a plurality of sections constituting one cycle of the carrier wave signal, thereby making a correction according to the width of the signal section to be erased.
演算された前記変調波信号を取得するステップと、
演算された前記変調波信号の値に対し補正を施すステップと、
前記補正が施された変調波信号の値と、発生された前記キャリア波信号の値とを比較するステップと
をさらに含み、
前記判定するステップでは、制御器が、取得した前記変調波信号の値と、前記キャリア波信号の山または谷の値との関係に基づいて前記判定を行い、
前記補正するステップでは、制御器が、取得した前記変調波信号の値を修正することにより、前記信号区間の前記消去および前記近隣にあるパルスに対する前記補正を実現する
ことを特徴とする、請求項10~12のいずれか1項に記載の制御方法。 The control method includes:
obtaining the calculated modulated wave signal;
a step of correcting the calculated value of the modulated wave signal;
and comparing the value of the corrected modulated wave signal with the value of the generated carrier wave signal,
In the determining step, a controller performs the determination based on a relationship between the acquired value of the modulated wave signal and a value of a peak or a valley of the carrier wave signal;
The control method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that in the correction step, a controller realizes the erasure of the signal section and the correction of the neighboring pulses by modifying the value of the acquired modulated wave signal.
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