JP5998804B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、入力をスイッチングして電力変換を行う電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion apparatus that performs power conversion by switching an input.

近年、SiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)といったワイドバンドギャップ半導体を用いたMOSFET等のパワー半導体素子が開発され、これを空調機などの圧縮機のモータを駆動するインバータ回路に採用する例がある(例えば特許文献1を参照)。ワイドバンドギャップ半導体を用いたインバータ回路では、Si(シリコン)を主材料とした半導体(Si半導体)を用いたインバータ回路でのスイッチング周波数(5kHz程度)を超えたスイッチング周波数(例えばSi半導体の使用限界(20kHz程度)を大幅に超えた周波数)での使用が可能になる。そして、スイッチング周波数をこのように高めることができれば、電磁騒音の低減やモータ効率の向上等の効果が期待される。   In recent years, power semiconductor elements such as MOSFETs using wide band gap semiconductors such as SiC (silicon carbide) and GaN (gallium nitride) have been developed, and these are used in inverter circuits for driving motors of compressors such as air conditioners. (For example, refer to Patent Document 1). In an inverter circuit using a wide bandgap semiconductor, a switching frequency exceeding the switching frequency (about 5 kHz) in an inverter circuit using a semiconductor (Si semiconductor) mainly made of Si (silicon) (for example, use limit of Si semiconductor) (Frequency significantly exceeding (about 20 kHz)) can be used. And if switching frequency can be raised in this way, effects, such as reduction of electromagnetic noise and improvement of motor efficiency, are expected.

特開2011-036020号公報JP 2011-036020 A

しかしながら、従来のインバータ回路の制御に用いられる安価な1チップマイクロコンピュータでは、PWM変調(パルス幅変調)や他の制御を含んだ演算処理に100μs程度の時間を要し、キャリア周波数にして最大10kHz程度が限界となる。そのため、高周波でPWM変調してスイッチング素子を駆動するには、高価な部品が必要となる。また、高価な部品を用いてたとしてもスイッチングの高周波化には限界がある。   However, in an inexpensive one-chip microcomputer used for controlling a conventional inverter circuit, it takes about 100 μs for arithmetic processing including PWM modulation (pulse width modulation) and other controls, and the carrier frequency is a maximum of 10 kHz. The degree is the limit. Therefore, expensive parts are required to drive the switching element by PWM modulation at high frequency. Even if expensive parts are used, there is a limit to increasing the switching frequency.

本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、電力変換装置において、コストの増加を抑えつつ、スイッチングの高周波化を図ることを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above-described problem, and an object of the present invention is to increase the frequency of switching in a power conversion device while suppressing an increase in cost.

前記の課題を解決するため、第1の発明は、
複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフを切り替えて直流を交流に変換するインバータ回路(4)と、
所定の制御周期(T)で前記インバータ回路(4)の出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求め、前記制御周期(T)よりも短い周期(Tc)のキャリア信号(Ca)に同期して、前記出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)に応じたパルスを生成して前記オンオフを制御する制御部(5)と、
を備え
前記インバータ回路(4)は、三相交流を出力するように構成され、
前記制御部(5)は、前記三相交流のうちの最大相及び最小相を前記制御周期(T)よりも短い周期(Tc)のキャリア信号(Ca1,Ca2)に同期して、ゼロベクトル(v0,v7)を分割して前記オンオフを制御するとともに、中間相を前記制御周期(T)の低速キャリア信号(Ca0)に同期して前記オンオフを制御することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention
An inverter circuit (4) for switching a plurality of switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) on and off to convert direct current into alternating current;
The output voltage command value (Vdc *, Vqc *) of the inverter circuit (4) is obtained at a predetermined control cycle (T) and synchronized with the carrier signal (Ca) having a cycle (Tc) shorter than the control cycle (T). A control unit (5) for generating a pulse corresponding to the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) and controlling the on / off;
Equipped with a,
The inverter circuit (4) is configured to output a three-phase alternating current,
The control unit (5) synchronizes the maximum phase and the minimum phase of the three-phase alternating current with a carrier signal (Ca1, Ca2) having a cycle (Tc) shorter than the control cycle (T). The on / off is controlled by dividing v0, v7), and the on / off is controlled in synchronization with the low-speed carrier signal (Ca0) of the control period (T) in the intermediate phase .

この構成では、キャリア周期(Tc)よりも長い制御周期(T)で出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)が求められる。一方、各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチングは、キャリア周期(Tc)で実施される In this configuration, the output voltage command values (Vdc *, Vqc *) are obtained with a control cycle (T) longer than the carrier cycle (Tc). On the other hand, switching of each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is performed in a carrier cycle (Tc) .

また、この構成では、3本のキャリア信号を用いて、所定の1相のスイッチングが高周波化される。 Further, in this configuration, predetermined one-phase switching is performed at a high frequency using three carrier signals.

また、第の発明は、
1の電力変換装置において、
前記インバータ回路(4)の出力電流に応じた電圧パルスを出力するシャント抵抗(R)を備え、
前記制御部(5)は、前記シャント抵抗(R)における電圧パルスの幅を所定以上に確保した期間を設け、前記出力電流の値を検出することを特徴とする。
In addition, the second invention,
In the first power converter,
A shunt resistor (R) that outputs a voltage pulse according to the output current of the inverter circuit (4),
The control unit (5) detects a value of the output current by providing a period in which a width of a voltage pulse in the shunt resistor (R) is secured to a predetermined value or more.

この構成では、電圧パルスの幅を所定以上に確保した期間で電流検出を行え、スイッチングの高周波化できる。   With this configuration, current detection can be performed in a period in which the width of the voltage pulse is ensured to be equal to or greater than a predetermined value, and switching frequency can be increased.

また、第の発明は、
第1又はの発明電力変換装置において、
前記スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とした半導体素子であることを特徴とする。
In addition, the third invention,
The power converter of the first or second aspect of the invention,
The switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is a semiconductor element whose main material is a wide band gap semiconductor.

第1の発明によれば、キャリア周期(Tc)よりも長い制御周期(T)で出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求めればよいので、制御部(5)に高価な部品(例えばマイクロコンピュータ)を用いなくても、キャリア周波数(fc)をより高く設定してスイッチングの高周波化を実現することが可能になる。すなわち、コストの増加を抑えつつ、スイッチングの高周波化を図ることが可能になる According to the first invention, since the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) has only to be obtained with a control period (T) longer than the carrier period (Tc), an expensive component (for example, Even without using a microcomputer, it is possible to achieve higher switching frequency by setting the carrier frequency (fc) higher. That is, it is possible to increase the switching frequency while suppressing an increase in cost .

た、第の発明によれば、3本のキャリア信号を用いて容易に高周波化でき、電磁騒音の低減や、モータ効率のアップを実現することが可能になる。 Also, according to the first invention, can be easily frequency by using a three-carrier signal, it is possible to achieve reduction and electromagnetic noise, the up motor efficiency.

また、第の発明によれば、シャント抵抗(R)を用いた電流検出と、スイッチングの高周波化の両立が可能になる。 Further, according to the second invention, both current detection using the shunt resistor (R) and high frequency switching can be achieved.

また、第の発明によれば、容易にスイッチングの高周波化と効率化を実現できる。 In addition, according to the third aspect of the invention, it is possible to easily realize high frequency switching and efficiency.

図1は、本発明の関連技術に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power conversion device according to the related art of the present invention. 図2は、制御部の動作(相電圧指令値演算フロー)を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the control unit (phase voltage command value calculation flow). 図3は、制御部の動作(PWM信号作成フロー)を説明するフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the control unit (PWM signal creation flow). 図4は、(A)は関連技術におけるキャリア信号、(B)から(D)は上アームの各スイッチング素子へのPWM信号、(E)は相電圧指令演算フローの演算処理時間を示す図である。4A is a diagram showing a carrier signal in the related art , FIGS. 4B to 4D are PWM signals to each switching element of the upper arm, and FIG. 4E is a diagram showing the calculation processing time of the phase voltage command calculation flow. is there. 図5は、関連技術の変形例1における制御部の動作を説明するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the control unit in Modification 1 of the related art . 図6は、関連技術の変形例1における制御部の動作を説明するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the control unit in Modification 1 of the related art . 図7は、関連技術の変形例2におけるPWM信号作成のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart for creating a PWM signal in the second modification of the related art . 図8は、従来の電力変換装置のキャリア信号、及び各相のスイッチング状態に対応する出力電圧ベクトルを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a carrier signal of the conventional power converter and an output voltage vector corresponding to the switching state of each phase. 図9は、(A)は実施形態におけるキャリア信号、(B)から(D)は上アームの各スイッチング素子へのPWM信号、(E)は相電圧指令値演算フローの演算処理時間を示す図である。9A is a carrier signal in the first embodiment, FIGS. 9B to 9D are PWM signals to the switching elements of the upper arm, and FIG. 9E is a calculation processing time of the phase voltage command value calculation flow. FIG. 図10は、相電圧指令値の補正を説明するタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart for explaining the correction of the phase voltage command value. 図11は、2つの高速キャリア信号の切換えを説明するタイミングチャートである。FIG. 11 is a timing chart for explaining switching of two high-speed carrier signals. 図12は、(A)は実施形態におけるキャリア信号、(B)から(D)は上アームの各スイッチング素子へのPWM信号、(E)はシャント抵抗における電流波形である。12A is a carrier signal in the second embodiment, FIGS. 12B to 12D are PWM signals to the switching elements of the upper arm, and FIG. 12E is a current waveform in the shunt resistor. 図13は、シャント抵抗を相毎に設けた電力変換装置である。FIG. 13 shows a power conversion device in which a shunt resistor is provided for each phase.

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。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《発明の関連技術
〈全体構成〉
図1は、本発明の関連技術に係る電力変換装置(1)の構成を示すブロック図である。同図に示すように電力変換装置(1)は、コンバータ回路(2)、直流リンク部(3)、インバータ回路(4)、及び制御部(5)を備え、単相交流電源(6)から供給された交流を所定の周波数の交流に変換して、モータ(7)に供給するようになっている。なお、本関連技術のモータ(7)には、いわゆるIPMモータ(Interior Permanent Magnet Motor)を採用している。IPMモータは、例えば空気調和機の冷媒回路(図示は省略)に設けられた電動圧縮機に組み込まれ、圧縮機構(例えばスクロール式圧縮機など)を駆動する。
< Related Art of Invention>
<overall structure>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power conversion device (1) according to the related art of the present invention. As shown in the figure, the power conversion device (1) includes a converter circuit (2), a DC link unit (3), an inverter circuit (4), and a control unit (5). From the single-phase AC power source (6) The supplied alternating current is converted into alternating current of a predetermined frequency and supplied to the motor (7). Note that a so-called IPM motor (Interior Permanent Magnet Motor) is adopted as the motor (7) of the related technology . The IPM motor is incorporated in, for example, an electric compressor provided in a refrigerant circuit (not shown) of the air conditioner, and drives a compression mechanism (for example, a scroll compressor).

〈コンバータ回路(2)〉
コンバータ回路(2)は、単相交流電源(6)にリアクトル(L)を介して接続され、単相交流電源(6)の出力を全波整流する。この例では、コンバータ回路(2)は、4つのダイオード(D1〜D4)がブリッジ状に結線されたダイオードブリッジ回路である。
<Converter circuit (2)>
The converter circuit (2) is connected to the single-phase AC power source (6) via the reactor (L), and full-wave rectifies the output of the single-phase AC power source (6). In this example, the converter circuit (2) is a diode bridge circuit in which four diodes (D1 to D4) are connected in a bridge shape.

〈直流リンク部(3)〉
直流リンク部(3)は、コンデンサ(3a)を備えている。コンデンサ(3a)は、コンバータ回路(2)の出力ノード間に接続されている。また、コンデンサ(3a)は、インバータ回路(4)の入力ノード間に接続され、該コンデンサ(3a)の両端に生じた直流電圧(直流リンク電圧(Edc))が、インバータ回路(4)に入力されている。コンデンサ(3a)は、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサによって構成する。
<DC link (3)>
The DC link part (3) includes a capacitor (3a). The capacitor (3a) is connected between the output nodes of the converter circuit (2). The capacitor (3a) is connected between the input nodes of the inverter circuit (4), and the DC voltage (DC link voltage (Edc)) generated across the capacitor (3a) is input to the inverter circuit (4). Has been. The capacitor (3a) is constituted by, for example, an electrolytic capacitor or a film capacitor.

〈インバータ回路(4)〉
インバータ回路(4)は、直流リンク部(3)の出力をスイッチングして三相交流に変換し、モータ(7)に供給する。インバータ回路(4)は、複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)がブリッジ結線されて構成されている。この例では、それぞれのスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)は、SiC(炭化ケイ素)を主材料としたスイッチング素子である。
<Inverter circuit (4)>
The inverter circuit (4) switches the output of the DC link unit (3) to convert it into a three-phase AC and supplies it to the motor (7). The inverter circuit (4) is configured by a plurality of switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) being bridge-connected. In this example, each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is a switching element whose main material is SiC (silicon carbide).

インバータ回路(4)は、三相交流をモータ(7)に出力するので、6個のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)を備えている。詳しくは、インバータ回路(4)は、2つのスイッチング素子を互いに直列接続した3つのスイッチングレグを備えている。各スイッチングレグにおいて上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)と下アームのスイッチング素子(Sx,Sy,Sz)との中点は、それぞれモータ(7)の各相のコイル(図示は省略)に接続されている。また、各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)には、還流ダイオード(D)が逆並列に接続されている。   Since the inverter circuit (4) outputs three-phase alternating current to the motor (7), the inverter circuit (4) includes six switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz). Specifically, the inverter circuit (4) includes three switching legs in which two switching elements are connected to each other in series. In each switching leg, the midpoint of the upper arm switching elements (Su, Sv, Sw) and the lower arm switching elements (Sx, Sy, Sz) is the coil of each phase of the motor (7) (not shown) It is connected to the. In addition, a free-wheeling diode (D) is connected in antiparallel to each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz).

インバータ回路(4)は、これらのスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフ動作によって、直流リンク部(3)から入力された直流をスイッチングして三相交流電圧に変換する。このオンオフ動作の制御は、制御部(5)が行う。   The inverter circuit (4) switches the direct current input from the direct current link (3) and converts it into a three-phase alternating current voltage by turning on and off these switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz). To do. The control unit (5) controls this on / off operation.

インバータ回路(4)の負荷(モータ(7))からの電流が流れ込む位置には、シャント抵抗(R)が設けられている。この例では、シャント抵抗(R)は、直流リンク部(3)の負側のノードとインバータ回路(4)の負側ノードとの間に設けられている。このシャント抵抗(R)にモータ(7)からの電流が流れると、シャント抵抗(R)の両端には電圧差が生じ、この両端間の電圧(電圧パルス)を検出し、それらの値とベクトルパターンで、インバータ回路(4)の出力電流(相電流(Iu,Iv,Iw))を算出することができる(参考文献:WO2003/030348)。   A shunt resistor (R) is provided at a position where current from the load (motor (7)) of the inverter circuit (4) flows. In this example, the shunt resistor (R) is provided between the negative node of the DC link unit (3) and the negative node of the inverter circuit (4). When the current from the motor (7) flows through this shunt resistor (R), a voltage difference occurs between both ends of the shunt resistor (R), and the voltage (voltage pulse) between the two ends is detected, and their value and vector are detected. With the pattern, the output current (phase current (Iu, Iv, Iw)) of the inverter circuit (4) can be calculated (reference document: WO2003 / 030348).

〈制御部(5)〉
制御部(5)は、キャリア信号(Ca)に同期して、PWM制御方式により前記スイッチングを制御している。制御部(5)は、具体的には、直流電圧検出部(51)、相電流検出部(52)、座標変換部(53)、位置センサレス制御部(54)、速度制御部(55)、電圧指令演算部(56)、相電圧指令演算部(57)、キャリア発生器(58)、及びPWM信号発生部(59)を備えている。この制御部(5)の主要部分は、マイクロコンピュータとそれを動作させるプログラムで実現されている。
<Control part (5)>
The controller (5) controls the switching by a PWM control method in synchronization with the carrier signal (Ca). Specifically, the controller (5) includes a DC voltage detector (51), a phase current detector (52), a coordinate converter (53), a position sensorless controller (54), a speed controller (55), A voltage command calculation unit (56), a phase voltage command calculation unit (57), a carrier generator (58), and a PWM signal generation unit (59) are provided. The main part of the control unit (5) is realized by a microcomputer and a program for operating the microcomputer.

直流電圧検出部(51)は、直流リンク部(3)の電圧(コンデンサ(3a)の両端の電圧(Edc)を検出する。   The DC voltage detection unit (51) detects the voltage of the DC link unit (3) (the voltage (Edc) across the capacitor (3a)).

相電流検出部(52)は、負荷電流(モータ(7)のコイルに流れる電流)の検出処理を行う。具体的に相電流検出部(52)は、シャント抵抗(R)の両端間の電圧を検出することで2相分の相電流を検出し、それらの値とベクトルパターンから3相分の相電流(Iu,Iv,Iw)(以下では駆動電流とも呼ぶ)を算出する。   The phase current detection unit (52) performs a detection process of the load current (current flowing through the coil of the motor (7)). Specifically, the phase current detector (52) detects the phase current for two phases by detecting the voltage across the shunt resistor (R), and the phase current for three phases from these values and the vector pattern. (Iu, Iv, Iw) (hereinafter also referred to as drive current) is calculated.

座標変換部(53)は、相電流検出部(52)で算出した3相分の駆動電流(Iu,Iv,Iw)をd−q座標系の励磁電流成分(idc)と、トルク電流成分(iqc)とに変換する座標変換処理を行う。   The coordinate conversion unit (53) converts the driving currents (Iu, Iv, Iw) for the three phases calculated by the phase current detection unit (52) into the excitation current component (idc) of the dq coordinate system and the torque current component ( iqc) and coordinate conversion processing to convert.

位置センサレス制御部(54)は、d−q座標系におけるモータ(7)の電圧方程式を座標変換して、モータ(7)の現在の回転速度ω(推定速度)と、ベクトル制御に必要なd軸位相(θdc)を求める。すなわち、位置センサレス制御部(54)は、センサレスでモータ(7)の回転子の位置を検出する。   The position sensorless control unit (54) performs coordinate conversion on the voltage equation of the motor (7) in the dq coordinate system, and the current rotational speed ω (estimated speed) of the motor (7) and d required for vector control. The axis phase (θdc) is obtained. That is, the position sensorless control unit (54) detects the position of the rotor of the motor (7) without a sensor.

速度制御部(55)は、速度制御に必要なパラメータを求める速度制御処理を行う。具体的には速度制御部(55)は、現在の回転速度(ω)が速度指令値(ω*)に一致するように、トルク電流指令値(iq*)を生成する。   The speed control unit (55) performs speed control processing for obtaining parameters necessary for speed control. Specifically, the speed control unit (55) generates the torque current command value (iq *) so that the current rotation speed (ω) matches the speed command value (ω *).

電圧指令演算部(56)は、モータ(7)に印加すべき電圧を求める電圧指令演算処理を行う。具体的に電圧指令演算部(56)は、外部からの出力電流指令値(id*)と、速度制御部(55)が生成したトルク電流指令値(iq*)と、座標変換部(53)が生成したd−q座標電流成分(idc,iqc)とに基づき、d−q座標における出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求め、相電圧指令演算部(57)に与える。出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)は、本発明の出力電圧指令値の一例である。   The voltage command calculation unit (56) performs voltage command calculation processing for obtaining a voltage to be applied to the motor (7). Specifically, the voltage command calculation unit (56) includes an external output current command value (id *), a torque current command value (iq *) generated by the speed control unit (55), and a coordinate conversion unit (53). The output voltage command value (Vdc *, Vqc *) in the dq coordinate is obtained on the basis of the dq coordinate current component (idc, iqc) generated by and is given to the phase voltage command calculation unit (57). The output voltage command value (Vdc *, Vqc *) is an example of the output voltage command value of the present invention.

相電圧指令演算部(57)は、インバータ回路(4)が出力すべき相電圧(相電圧指令値と呼ぶ)を求める相電圧指令演算処理を行う。具体的に相電圧指令演算部(57)は、直流リンク電圧(Edc)、d軸位相(θdc)、及び出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)に基づき相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を求め、PWM信号発生部(59)に出力する。   The phase voltage command calculation unit (57) performs a phase voltage command calculation process for obtaining a phase voltage (referred to as a phase voltage command value) to be output by the inverter circuit (4). Specifically, the phase voltage command calculation unit (57) calculates the phase voltage command value (Vu *, Vv) based on the DC link voltage (Edc), the d-axis phase (θdc), and the output voltage command value (Vdc *, Vqc *). *, Vw *) is obtained and output to the PWM signal generator (59).

キャリア発生器(58)は、所定周期のキャリア信号(Ca)を生成する。キャリア信号(Ca)は三角波である。この例ではキャリア信号(Ca)の周期(キャリア周期(Tc))は、20μsである(すなわちキャリア周波数(fc)は50kHz)。キャリア周期(Tc)は、スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)とモータのトータル効率や、電磁騒音などを考慮して定めてある。   The carrier generator (58) generates a carrier signal (Ca) having a predetermined period. The carrier signal (Ca) is a triangular wave. In this example, the period of the carrier signal (Ca) (carrier period (Tc)) is 20 μs (that is, the carrier frequency (fc) is 50 kHz). The carrier period (Tc) is determined in consideration of the total efficiency of the switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) and the motor, electromagnetic noise, and the like.

PWM信号発生部(59)は、キャリア信号(Ca)に同期した割込み(以下、キャリア割込みという)を受けると、相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)と、キャリア信号(Ca)(三角波)とを比較することによって、インバータ回路(4)の各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフを制御するオンオフ信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)(以下、PWM信号とも呼ぶ)を生成する。   When the PWM signal generator (59) receives an interrupt synchronized with the carrier signal (Ca) (hereinafter referred to as carrier interrupt), the phase voltage command value (Vu *, Vv *, Vw *) and the carrier signal (Ca) (Triangular wave) to compare on / off signals (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, etc.) for controlling on / off of each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) of the inverter circuit (4) Gz) (hereinafter also referred to as PWM signal).

〈電力変換装置(1)の動作〉
図2、及び図3は、制御部(5)の動作を説明するフローチャートである。図3に示したフロー(以下、PWM信号作成フロー)は、キャリア周期(Tc)で実行され、図2に示したフロー(以下、相電圧指令演算フロー)は、キャリア周期(Tc)よりも長い周期(以下、制御周期(T))で実行される。
<Operation of power converter (1)>
2 and 3 are flowcharts for explaining the operation of the control unit (5). The flow shown in FIG. 3 (hereinafter referred to as PWM signal creation flow) is executed in the carrier cycle (Tc), and the flow shown in FIG. 2 (hereinafter referred to as phase voltage command calculation flow) is longer than the carrier cycle (Tc). It is executed in a cycle (hereinafter, control cycle (T)).

制御部(5)では、制御周期(T)のクロック信号による割り込み(ベクトル制御割込みと呼ぶ)をトリガとして、主に前記マイクロコンピュータが相電圧指令演算フローを実行する。一方、PWM信号作成フローは、前記キャリア割込みをトリガとして、前記マイクロコンピュータが主に実行する。なお、詳細は後述するが、制御周期(T)は、前記マイクロコンピュータによる処理時間を考慮して200μsとしている。   In the control unit (5), the microcomputer mainly executes the phase voltage command calculation flow, triggered by an interrupt (referred to as a vector control interrupt) by the clock signal of the control cycle (T). On the other hand, the PWM signal creation flow is mainly executed by the microcomputer with the carrier interrupt as a trigger. Although details will be described later, the control cycle (T) is set to 200 μs in consideration of the processing time by the microcomputer.

−相電圧指令演算フロー−
相電圧指令演算フローでは、制御部(5)によってステップS01からステップS06の処理が行われ、相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)が求められる。
-Phase voltage command calculation flow-
In the phase voltage command calculation flow, the processing from step S01 to step S06 is performed by the control unit (5), and phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) are obtained.

まず、ステップS01では、相電流検出部(52)が駆動電流(Iu,Iv,Iw)を検出し、これを座標変換部(53)が読み込む。   First, in step S01, the phase current detector (52) detects the drive current (Iu, Iv, Iw), and the coordinate converter (53) reads it.

ステップS02では、座標変換部(53)が前記座標変換処理を行って、励磁電流成分(idc)と、トルク電流成分(iqc)とを求める。ステップS02における処理は、マイクロコンピュータにとっては比較的負荷の大きな処理である。   In step S02, the coordinate conversion unit (53) performs the coordinate conversion process to obtain an excitation current component (idc) and a torque current component (iqc). The process in step S02 is a relatively heavy process for the microcomputer.

ステップS03では、電圧指令演算部(56)が出力電流指令値(id*)及びトルク電流指令値(iq*)を読み込む。トルク電流指令値(iq*)は、速度制御部(55)が、前記速度制御処理を行って生成したものである。この速度制御処理は、一般的なマイクロコンピュータにとっては比較的負荷の大きな処理である。   In step S03, the voltage command calculation unit (56) reads the output current command value (id *) and the torque current command value (iq *). The torque current command value (iq *) is generated by the speed control unit (55) performing the speed control process. This speed control process is a process with a relatively large load for a general microcomputer.

ステップS04では、電圧指令演算部(56)が前記電圧指令演算処理を行う。具体的に電圧指令演算部(56)は、外部からの出力電流指令値(id*)と、ステップS03で読み込んだトルク電流指令値(iq*)と、座標変換部(53)が生成したd−q座標電流成分(idc,iqc)とに基づき、出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求める。電圧指令演算部(56)は、出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を相電圧指令演算部(57)に出力する。   In step S04, the voltage command calculation unit (56) performs the voltage command calculation process. Specifically, the voltage command calculation unit (56) outputs the output current command value (id *) from the outside, the torque current command value (iq *) read in step S03, and the d generated by the coordinate conversion unit (53). Based on the -q coordinate current component (idc, iqc), the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) is obtained. The voltage command calculation unit (56) outputs the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) to the phase voltage command calculation unit (57).

ステップS05では、直流電圧検出部(51)が検出した直流リンク電圧(Edc)、位置センサレス制御部(54)が求めたd軸位相(θdc)を相電圧指令演算部(57)が読み込む。   In step S05, the DC voltage (Edc) detected by the DC voltage detector (51) and the d-axis phase (θdc) obtained by the position sensorless controller (54) are read by the phase voltage command calculator (57).

そして、ステップS06では、相電圧指令演算部(57)が、直流リンク電圧(Edc)、d軸位相(θdc)、及び出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)に基づき相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を求め、PWM信号発生部(59)に出力する。以上のように、本関連技術では、制御周期(T)には、制御部(5)において、位置制御処理、負荷電流の検出処理、座標変換処理、速度制御処理、電圧指令演算処理、相電圧指令演算処理が実行されるのである。 In step S06, the phase voltage command calculation unit (57) determines the phase voltage command value (Vu) based on the DC link voltage (Edc), the d-axis phase (θdc), and the output voltage command value (Vdc *, Vqc *). *, Vv *, Vw *) is obtained and output to the PWM signal generator (59). As described above, in the related technique , in the control cycle (T), in the control unit (5), the position control process, the load current detection process, the coordinate conversion process, the speed control process, the voltage command calculation process, the phase voltage The command calculation process is executed.

−PWM信号作成フロー−
PWM信号作成フローでは、制御部(5)によってステップS11からステップS13の処理が行われ、PWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)が生成される。PWM信号作成フローの処理は、PWM信号発生部(59)が実行する。
-PWM signal creation flow-
In the PWM signal creation flow, the processing from step S11 to step S13 is performed by the control unit (5), and PWM signals (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) are generated. The process of the PWM signal creation flow is executed by the PWM signal generator (59).

ステップS11では、PWM信号発生部(59)が相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を読み込む。そして、ステップS12では、PWM信号発生部(59)は、相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)と、キャリア信号(Ca)とを比較して、PWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)のパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)を演算する。   In step S11, the PWM signal generator (59) reads the phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *). In step S12, the PWM signal generation unit (59) compares the phase voltage command value (Vu *, Vv *, Vw *) with the carrier signal (Ca) to determine the PWM signal (Gu, Gv, Gw). , Gx, Gy, Gz) pulse widths (tu, tv, tw, tx, ty, tz) are calculated.

図4は、(A)は関連技術におけるキャリア信号(Ca)、(B)から(D)は上アームの各スイッチング素子(Su,Sv,Sw)へのPWM信号(Gu,Gv,Gw)、(E)は相電圧指令演算フローの演算処理時間を示す図である。なお、図4の(A)では、キャリア信号(Ca)とともに、各相の相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)も表示してある。また、図4の(E)は、演算処理時間を模式的に示したものであり、同図の信号幅は実際の処理時間に対応したものではない。 4A shows a carrier signal (Ca) in the related art , FIGS. 4B to 4D show PWM signals (Gu, Gv, Gw) to the switching elements (Su, Sv, Sw) of the upper arm, (E) is a figure which shows the calculation processing time of a phase voltage command calculation flow. In FIG. 4A, the phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) for each phase are also displayed together with the carrier signal (Ca). FIG. 4E schematically shows the calculation processing time, and the signal width in FIG. 4 does not correspond to the actual processing time.

ステップS12の処理を例えばU相のスイッチング素子(Su)についてみると、PWM信号発生部(59)は、相電圧指令値(Vu*)大きさとキャリア信号(Ca)の大きさを比較する。そして、PWM信号発生部(59)は、相電圧指令値(Vu*)がキャリア信号(Ca)よりもレベルが高い期間にスイッチング素子(Su)がオンになり、相電圧指令値(Vu*)がキャリア信号(Ca)よりもレベルが低い期間にスイッチング素子(Su)がオフとなるように、そのキャリア周期(Tc)におけるパルス幅(tu)を演算する。同様に、PWM信号発生部(59)は、V相、W相についてもパルス幅(tv,tw)を演算する。なお、上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)がオンの期間は、下アームのスイッチング素子(Sx,Sy,Sz)はオフに制御されるので、上アームのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)に対するパルス幅(tu,tv,tw)が定まれば、下アームのスイッチング素子(Sx,Sy,Sz)に対するパルス幅(tx,ty,tz)も決定できる。このようにして定めたパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)は、1つの制御周期(T)内では等幅のパルス列になる(図4を参照)。   For example, when the processing in step S12 is performed on the U-phase switching element (Su), the PWM signal generation unit (59) compares the magnitude of the phase voltage command value (Vu *) with the magnitude of the carrier signal (Ca). The PWM signal generator (59) turns on the switching element (Su) during a period when the phase voltage command value (Vu *) is higher than the carrier signal (Ca), and the phase voltage command value (Vu *) The pulse width (tu) in the carrier cycle (Tc) is calculated so that the switching element (Su) is turned off during the period when the level is lower than the carrier signal (Ca). Similarly, the PWM signal generator (59) calculates the pulse width (tv, tw) for the V phase and the W phase. During the period when the upper arm switching elements (Su, Sv, Sw) are on, the lower arm switching elements (Sx, Sy, Sz) are controlled to be off, so the upper arm switching elements (Su, Sv, If the pulse width (tu, tv, tw) for Sw) is determined, the pulse width (tx, ty, tz) for the lower arm switching elements (Sx, Sy, Sz) can also be determined. The pulse width (tu, tv, tw, tx, ty, tz) determined in this way becomes a pulse train having an equal width within one control cycle (T) (see FIG. 4).

そして、ステップS13では、PWM信号発生部(59)は、求めたパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)に応じたPWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)をインバータ回路(4)に出力する。本関連技術では、キャリア周期(Tc)毎にパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)を演算しているので、出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)の値が電圧指令演算部(56)によって更新されると、それを直ちに反映できる。 In step S13, the PWM signal generator (59) outputs a PWM signal (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) corresponding to the obtained pulse width (tu, tv, tw, tx, ty, tz). Is output to the inverter circuit (4). In this related technology , the pulse width (tu, tv, tw, tx, ty, tz) is calculated for each carrier cycle (Tc), so the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) is the voltage command. When updated by the calculation unit (56), it can be immediately reflected.

以上のように、制御部(5)では、所定の制御周期(T)でインバータ回路(4)の出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求め、制御周期(T)よりも短い周期(Tc)のキャリア信号(Ca)に同期して、出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)に応じたパルス(PWM信号(Gu,Gv,Gw)等)を生成し、各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフを制御するのである。これにより、インバータ回路(4)では各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング状態が制御され、インバータ回路(4)からは所定の電圧及び周波数の交流が出力される。   As described above, the control unit (5) obtains the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) of the inverter circuit (4) at a predetermined control cycle (T), and has a cycle shorter than the control cycle (T) ( In synchronization with the carrier signal (Ca) of Tc), a pulse (PWM signal (Gu, Gv, Gw), etc.) corresponding to the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) is generated, and each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) are controlled. Thereby, in the inverter circuit (4), the switching state of each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is controlled, and alternating current of a predetermined voltage and frequency is output from the inverter circuit (4). .

−制御周期(T)の設定−
関連技術では、PWM信号作成フローをキャリア周期(Tc)で行いつつ、出力電圧ベクトル演算フローの処理が確実に行えるように、制御周期(T)を定めてある。
-Control cycle (T) setting-
In this related technique , the control cycle (T) is determined so that the output voltage vector calculation flow can be reliably processed while the PWM signal creation flow is performed in the carrier cycle (Tc).

前記マイクロコンピュータによる出力電圧ベクトル演算フロー(ステップS01〜S06)、及びPWM信号作成フロー(ステップS11〜S13)の実行時間がそれぞれt1、t2(ただしt2<Tc)であるとすると、1キャリア周期中に、出力電圧ベクトル演算フローのために、前記マイクロコンピュータを割り当てることができる時間は、Tc−t2である。そのため、出力電圧ベクトル演算フローを完了するために必要なキャリア周期数は、t1/(Tc-t2)となる。例えば、t1=90μs、t2=10μs(すなわち総演算時間100μs)、Tc=20μsとすると、90/(20-10)=9キャリア周期以上を、制御周期(T)として確保する必要がある。そこで、制御周期(T)としては、マージンを設けて例えば10キャリア周期を確保して、200μsとすることが考えられる。勿論、制御周期(T)の値は例示であり、さらにマージンを設けるなど、適宜変更すればよい。なお、T=200μs,Tc=20μsとすると、1制御周期中に10のキャリア周期(Tc)が含まれることになるが、図4ではこの計算とは異なる例(6周期分のキャリア信号(Ca)が制御周期中に含まれる例)を図示している。勿論、電力変換装置(1)の仕様によっては、図4に示したように、制御周期(T)がキャリア周期(Tc)の6倍となる場合もありえる。   If the execution times of the output voltage vector calculation flow (steps S01 to S06) and the PWM signal generation flow (steps S11 to S13) by the microcomputer are t1 and t2 (where t2 <Tc), respectively, one carrier period In addition, the time that the microcomputer can be allocated for the output voltage vector calculation flow is Tc-t2. Therefore, the number of carrier cycles necessary to complete the output voltage vector calculation flow is t1 / (Tc−t2). For example, if t1 = 90 μs, t2 = 10 μs (that is, total calculation time 100 μs), and Tc = 20 μs, it is necessary to ensure 90 / (20−10) = 9 carrier periods or more as the control period (T). Therefore, as the control cycle (T), it is conceivable to provide a margin and secure, for example, 10 carrier cycles to 200 μs. Of course, the value of the control cycle (T) is an example, and may be changed as appropriate, such as providing a margin. If T = 200 μs and Tc = 20 μs, 10 carrier periods (Tc) are included in one control period. In FIG. 4, an example different from this calculation (carrier signal (Ca for 6 periods) ) Shows an example) included in the control cycle. Of course, depending on the specifications of the power conversion device (1), as shown in FIG. 4, the control cycle (T) may be six times the carrier cycle (Tc).

〈本関連技術における効果〉
図4の(A)には、参考のために従来の電力変換装置のキャリア信号を併記してある。従来の電力変換装置では、1キャリア周期中に、前記出力電圧ベクトル演算フロー及び前記PWM信号作成フローの両処理に相当する処理が行われる。そのため、従来の電力変換装置では、制御周期とキャリア周期は一致し、例えば、出力電圧ベクトル演算フロー及びPWM信号作成フローの両フローの総実行時間に100μsかかるマイクロコンピュータを用いたとすれば、従来の電力変換装置では、本関連技術のようにキャリア周波数(fc)を高めることは難しい。
<Effects of this related technology >
In FIG. 4A, a carrier signal of a conventional power conversion device is also shown for reference. In a conventional power conversion device, processing corresponding to both processing of the output voltage vector calculation flow and the PWM signal creation flow is performed in one carrier cycle. Therefore, in the conventional power conversion device, if the control period and the carrier period coincide, for example, if a microcomputer that takes 100 μs for the total execution time of both the output voltage vector calculation flow and the PWM signal creation flow is used, In the power converter, it is difficult to increase the carrier frequency (fc) as in the related art .

これに対し、本関連技術の電力変換装置(1)では、キャリア周期(Tc)よりも長い制御周期(T)で出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求めればよい。具体的には、制御部(5)における処理を、キャリア周期(Tc)毎に行う処理(PWM信号作成フロー)と、複数のキャリア周期(Tc)に跨ってキャリア周期(Tc)よりも長い制御周期(T)で行う処理(出力電圧ベクトル演算フロー)とに分けてインバータ回路(4)を制御している。これにより、本関連技術では、制御部(5)に高価なマイクロコンピュータを用いなくても、キャリア周波数(fc)を従来の電力変換装置のキャリア周波数よりも高く設定してスイッチングの高周波化を実現することが可能になる。すなわち、本関連技術では、コストの増加を抑えつつ、スイッチングの高周波化を図ることが可能になる。 On the other hand, in the power conversion device (1) of the related technology , the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) may be obtained with a control cycle (T) longer than the carrier cycle (Tc). Specifically, the processing in the control unit (5) is performed every carrier cycle (Tc) (PWM signal creation flow), and control longer than the carrier cycle (Tc) over a plurality of carrier cycles (Tc) The inverter circuit (4) is controlled separately from the processing (output voltage vector calculation flow) performed in the cycle (T). As a result, this related technology achieves higher switching frequency by setting the carrier frequency (fc) higher than the carrier frequency of conventional power converters without using an expensive microcomputer for the control unit (5). It becomes possible to do. That is, according to the related technology , it is possible to increase the frequency of switching while suppressing an increase in cost.

そして、スイッチングの高周波化により、インバータ回路(4)の出力の精密な波形制御が可能になり、電磁騒音の低減やモータ効率のアップが可能になる。   Further, the high frequency of switching enables precise waveform control of the output of the inverter circuit (4), thereby reducing electromagnetic noise and increasing motor efficiency.

なお、本関連技術では、一旦、出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)が定まると、制御周期(T)中はこの値が更新されない。そのため、一度だけパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)を演算しておいて、一定期間(制御周期(T)と同じ時間)は、一度だけ計算しておいたパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)を用いて、PWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)をキャリア周期(Tc)毎に出力するように制御部(5)を構成してもよい。 In this related technique , once the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) is determined, this value is not updated during the control cycle (T). Therefore, the pulse width (tu, tv, tw, tx, ty, tz) is calculated only once and the pulse width (calculated once) is calculated for a certain period (the same time as the control cycle (T)). The control unit (5) is configured to output PWM signals (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) at every carrier cycle (Tc) using tu, tv, tw, tx, ty, tz) May be.

関連技術の変形例1》
制御部(5)が行う、1キャリア周期(Tc)内で完了する処理と、複数のキャリア周期(Tc)を跨って行う処理との区分けは、関連技術の例には限定されない。図5、及び図6は、関連技術の変形例1における制御部(5)の動作を説明するフローチャートである。詳しくは、図5は、複数のキャリア周期(Tc)に跨って行う処理の他の例を示すフローチャートである。また、図6は、1キャリア周期(Tc)内で完了する処理の他の例を示すフローチャートである。これらの処理も制御部(5)が行う。
<< Modification 1 of Related Technology >>
The classification of the process performed by the control unit (5) within one carrier cycle (Tc) and the process performed across a plurality of carrier cycles (Tc) is not limited to the related art example. 5 and 6 are flowcharts for explaining the operation of the control unit (5) in Modification 1 of the related art . Specifically, FIG. 5 is a flowchart illustrating another example of processing performed over a plurality of carrier periods (Tc). FIG. 6 is a flowchart showing another example of processing completed within one carrier cycle (Tc). These processes are also performed by the control unit (5).

図5に示した処理(以下、出力電圧指令演算フローと呼ぶ)は、図2に示した相電圧指令演算フローにおけるステップS01からステップS04までの処理を抜き出したものである。そして、図6に示したフロー(以下、PWM信号作成フローと呼ぶ)では、ステップS21で相電圧指令演算部(57)が出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を電圧指令演算部(56)から読み込んだ後に、制御部(5)は、既述のステップS05〜S06(図2参照)、既述のステップS12〜S13(図3参照)を実行する。すなわち、本変形例は、関連技術で説明したステップS05〜S06の処理を、キャリア周期(Tc)内で行うようにしたものである。 The process shown in FIG. 5 (hereinafter referred to as an output voltage command calculation flow) is obtained by extracting the processes from step S01 to step S04 in the phase voltage command calculation flow shown in FIG. In the flow shown in FIG. 6 (hereinafter referred to as the PWM signal creation flow), the phase voltage command calculation unit (57) converts the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) into the voltage command calculation unit (56) in step S21. ), The control unit (5) executes the above-described steps S05 to S06 (see FIG. 2) and the above-described steps S12 to S13 (see FIG. 3). That is, in this modification, the processes of steps S05 to S06 described in the related art are performed within the carrier cycle (Tc).

この場合も、関連技術と同様に、出力電圧指令演算フローの完了に必要な時間を予め見積もって制御周期(T)を決定すればよい。なお、ステップS05〜S06の処理をキャリア周期(Tc)内で行うようにしたことで、複数のキャリア周期(Tc)を跨って行う処理(本関連技術では出力電圧指令演算フロー)自体の実行時間は短くなる。また、1キャリア周期内で、出力電圧指令演算フローに割り当てできる時間は関連技術の例よりも短くなる。 In this case as well, similar to the related art , the control period (T) may be determined by estimating in advance the time required to complete the output voltage command calculation flow. In addition, since the processing of steps S05 to S06 is performed within the carrier cycle (Tc), the execution time of the processing (output voltage command calculation flow in this related technology ) itself that spans a plurality of carrier cycles (Tc) Becomes shorter. Further, the time that can be allocated to the output voltage command calculation flow within one carrier period is shorter than that of the related art .

関連技術の変形例2》
制御周期(T)内のパルス列は前記のように等幅である必要はない。図7は、関連技術の変形例2におけるPWM信号作成のフローチャートである。本変形例のPWM信号作成フローは、関連技術のPWM信号作成フローにおけるステップS12とステップS13の間に、ステップS31及びステップS32を追加したものである。これらの処理も制御部(5)が行う。
<< Modification 2 of Related Technology >>
The pulse train in the control period (T) does not need to be equal in width as described above. FIG. 7 is a flowchart for creating a PWM signal in the second modification of the related art . The PWM signal creation flow of this modification is obtained by adding steps S31 and S32 between steps S12 and S13 in the PWM signal creation flow of the related art . These processes are also performed by the control unit (5).

ステップS31では、PWM信号発生部(59)が、d軸位相(θdc)を読み込む。d軸位相(θdc)は、位置センサレス制御部(54)が求めたものである。ステップS32では、PWM信号発生部(59)が、d軸位相(θdc)に基づいて、インバータ回路(4)の出力電流(相電流(Iu,Iv,Iw))が正弦波となるように、ステップS12で算出されたパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)を補正した補正パルス幅(tu(n),tv(n),tw(n),tx(n),ty(n),tz(n))を求める。この補正は、キャリア周期(Tc)で実施されるので、制御周期(T)内のパルスの列は互いに不等幅となる。   In step S31, the PWM signal generator (59) reads the d-axis phase (θdc). The d-axis phase (θdc) is obtained by the position sensorless control unit (54). In step S32, the PWM signal generator (59) is configured so that the output current (phase current (Iu, Iv, Iw)) of the inverter circuit (4) becomes a sine wave based on the d-axis phase (θdc). Correction pulse widths (tu (n), tv (n), tw (n), tx (n), ty () obtained by correcting the pulse widths (tu, tv, tw, tx, ty, tz) calculated in step S12 n), tz (n)). Since this correction is performed in the carrier cycle (Tc), the pulse trains in the control cycle (T) have unequal widths.

PWM信号発生部(59)は、補正パルス幅(tu(n),tv(n),tw(n),tx(n),ty(n),tz(n))に応じたPWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)をインバータ回路(4)に出力する。これにより、インバータ回路(4)では各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング状態が制御され、インバータ回路(4)からは所定の電圧及び周波数の交流が出力される。本関連技術では、前記補正により、相電流(Iu,Iv,Iw)を正弦波に近付けたので、電磁騒音の低減や、モータ効率のアップをより効果的に実現できる。 The PWM signal generation unit (59) generates a PWM signal (Gu) according to the correction pulse width (tu (n), tv (n), tw (n), tx (n), ty (n), tz (n))). , Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) are output to the inverter circuit (4). Thereby, in the inverter circuit (4), the switching state of each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is controlled, and alternating current of a predetermined voltage and frequency is output from the inverter circuit (4). . In this related technology , the phase current (Iu, Iv, Iw) is made close to a sine wave by the correction, so that electromagnetic noise can be reduced and motor efficiency can be improved more effectively.

《発明の実施形態
本発明の実施形態の電力変換装置(1)は、高周波のスイッチングを行う相を順次切替えて電力変換を行う。所定の1相(後述の最大相または最小相)をより高速にスイッチングする。
Embodiment 1 of the Invention
Power conversion apparatus of Embodiment 1 of the present invention (1) performs power conversion by sequentially switching the phase for switching the high frequency. A predetermined one phase (the maximum phase or the minimum phase described later) is switched at a higher speed.

参考のため、図8に従来の電力変換装置のキャリア信号、及び各相のスイッチング状態に対応する出力電圧ベクトルを示す。各スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のスイッチング状態は、v0(000)、v1(001)、v2(010)、v3(011)、v4(100)、v5(101)、v6(110)、及びv7(111)の8つの出力電圧ベクトルで表せる。v0及びv7はゼロベクトルである。例えばv1(001)は、上アームではW相のみのスイッチング素子(Su)がオンであることを示している。同様に、v2はV相の上アームのスイッチング素子(Sv)がオンであることを示し、v3は、W相とV相の上アームのスイッチング素子(Su,Sv)がオンであることを示している。また、v0(000)は、上アームの全てのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)がオフであることを示し、v7(111)は、上アームの全てのスイッチング素子(Su,Sv,Sw)がオンであることを示している。図8の例では、v7→v6→v4→v0→v4→v6→v7のパターンでスイッチングが行われている。なお、従来の電力変換装置のキャリア信号の周期は200μsとする(すなわちキャリア周波数=5kHz)。   For reference, FIG. 8 shows a carrier signal of a conventional power converter and an output voltage vector corresponding to the switching state of each phase. The switching state of each switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is v0 (000), v1 (001), v2 (010), v3 (011), v4 (100), v5 (101). , V6 (110), and v7 (111). v0 and v7 are zero vectors. For example, v1 (001) indicates that the switching element (Su) for only the W phase is on in the upper arm. Similarly, v2 indicates that the V-phase upper arm switching element (Sv) is on, and v3 indicates that the W-phase and V-phase upper arm switching elements (Su, Sv) are on. ing. Further, v0 (000) indicates that all switching elements (Su, Sv, Sw) of the upper arm are off, and v7 (111) indicates all switching elements (Su, Sv, Sw) of the upper arm. Is on. In the example of FIG. 8, switching is performed in a pattern of v7 → v6 → v4 → v0 → v4 → v6 → v7. Note that the period of the carrier signal of the conventional power converter is 200 μs (that is, the carrier frequency = 5 kHz).

従来の変調方式では、出力電圧が最大値の相(最大相)、出力電圧が最小値の相(最小相)のそれぞれに対する指令値とキャリア信号の比較結果に応じてゼロベクトルが出現し、キャリア信号が最大相を超える領域はv0、最小相よりも小さい領域はv7が出現する(図8参照)。出力電圧ベクトル制御では、最大相をキャリア信号の最大値となるようにすればv7のみ出現し、最小相をキャリア信号の最小値となるようにすればv0のみ出現する。   In the conventional modulation system, a zero vector appears according to the comparison result of the command value and the carrier signal for the phase with the maximum output voltage (maximum phase) and the phase with the minimum output voltage (minimum phase). A region where the signal exceeds the maximum phase appears as v0, and a region where the signal is smaller than the minimum phase appears as v7 (see FIG. 8). In the output voltage vector control, only v7 appears if the maximum phase is the maximum value of the carrier signal, and only v0 appears if the minimum phase is the minimum value of the carrier signal.

ゼロベクトルを高周波のスイッチングで実現することを考えた場合は、v0、v7の使い方によってはメイン・サブベクトル以外(空間ベクトル制御におけるベクトル指令に対して隣り合う2つのベクトル)のベクトルが出現することがある。メイン・サブベクトル以外のベクトルが出現すると、電流波形が歪み、モータ損失が増加する可能性がある。そこで、本実施形態では、インバータ回路(4)が出力する3相のうちの2相は高速キャリア信号で変調してゼロベクトルのスイッチングを行うとともに、残る1相はそれより低速のキャリア信号で変調することで、メイン・サブベクトル以外のベクトルが出現することを防ぐようにしている。   When considering the realization of the zero vector by high frequency switching, vectors other than the main and sub vectors (two vectors adjacent to the vector command in the space vector control) appear depending on how v0 and v7 are used. There is. If a vector other than the main sub-vector appears, the current waveform may be distorted and the motor loss may increase. Therefore, in this embodiment, two of the three phases output from the inverter circuit (4) are modulated with a high-speed carrier signal to perform zero vector switching, and the remaining one phase is modulated with a slower carrier signal. This prevents the occurrence of vectors other than the main and sub vectors.

具体的には、中間相(後述)がオンからオフにスイッチングする前の所定期間は出力電圧ベクトルとしてv7を使用し、スイッチングした後の所定期間は出力電圧ベクトルとしてv0を使用する。それを実現するために、本実施形態では、最大相に対する指令値と、最小相に対する出力電圧ベクトルを補正する。この制御は、制御部(5)によって実現する。以下、制御部(5)の具体的な構成例を説明する。   Specifically, v7 is used as the output voltage vector for a predetermined period before the intermediate phase (described later) switches from on to off, and v0 is used as the output voltage vector for a predetermined period after switching. In order to realize this, in the present embodiment, the command value for the maximum phase and the output voltage vector for the minimum phase are corrected. This control is realized by the control unit (5). Hereinafter, a specific configuration example of the control unit (5) will be described.

〈本実施形態における制御部等の構成〉
本実施形態では、キャリア発生器(58)は、制御周期(T)と同じ周期のキャリア信号(以下、低速キャリア信号(Ca0)と呼ぶ)と、制御周期(T)よりも周期が短い2つのキャリア信号(以下、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)と呼ぶ)を生成する。そして、制御部(5)は、最大相に対する相電圧指令値は、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)の最大値となるように補正し、最小相に対する出力電圧ベクトルは、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)の最小値となるように補正する。なお、2つの高速キャリア信号(Ca1,Ca2)の何れを用いるかは後述する。
<Configuration of control unit and the like in this embodiment>
In this embodiment, the carrier generator (58) includes a carrier signal having the same cycle as the control cycle (T) (hereinafter referred to as a low-speed carrier signal (Ca0)) and two cycles shorter than the control cycle (T). A carrier signal (hereinafter referred to as a high-speed carrier signal (Ca1, Ca2)) is generated. Then, the control unit (5) corrects the phase voltage command value for the maximum phase to be the maximum value of the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2), and the output voltage vector for the minimum phase is the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2). Correct to the minimum value of Ca2). Note that which of the two high-speed carrier signals (Ca1, Ca2) is used will be described later.

図9は、(A)は実施形態におけるキャリア信号(Ca0,Ca1,Ca2)、(B)から(D)は上アームの各スイッチング素子(Su,Sv,Sw)へのPWM信号(Gu,Gv,Gw)、(E)は相電圧指令演算フローの演算処理時間を示す図である。低速キャリア信号(Ca0)は、図9に示すように、三角波である(振幅は1とする)。本実施形態では、低速キャリア信号(Ca0)の周期、すなわち制御周期(T)は例えば、前記従来の電力変換装置のキャリア周期と同じ200μsとしている。一方、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)は、何れも図9に示すように、低速キャリア信号(Ca0)の6倍の周波数を有し、三角波である(振幅は1とする)。また、一方の高速キャリア信号(Ca1)ともう一方の高速キャリア信号(Ca2)とは、位相が180度ずれている。 9A shows carrier signals (Ca0, Ca1, Ca2) in the first embodiment, and FIGS. 9B to 9D show PWM signals (Gu,) to the switching elements (Su, Sv, Sw) of the upper arm. (Gv, Gw) and (E) are diagrams showing the calculation processing time of the phase voltage command calculation flow. The low-speed carrier signal (Ca0) is a triangular wave (with an amplitude of 1) as shown in FIG. In the present embodiment, the cycle of the low-speed carrier signal (Ca0), that is, the control cycle (T) is, for example, 200 μs, which is the same as the carrier cycle of the conventional power converter. On the other hand, each of the high-speed carrier signals (Ca1, Ca2) has a frequency six times that of the low-speed carrier signal (Ca0) and is a triangular wave (with an amplitude of 1), as shown in FIG. Also, one high-speed carrier signal (Ca1) and the other high-speed carrier signal (Ca2) are 180 degrees out of phase.

そして、制御部(5)は、最大相については、一方の高速キャリア信号(Ca1,Ca2)との比較によってPWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)を求め、最小相については、もう一方の高速キャリア信号(Ca1,Ca2)との比較によってPWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)を求める。   Then, the control unit (5) obtains the PWM signal (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) by comparison with one high-speed carrier signal (Ca1, Ca2) for the maximum phase, and for the minimum phase The PWM signal (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) is obtained by comparison with the other high-speed carrier signal (Ca1, Ca2).

これにより、図9に示す期間(A)においては、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)との比較することにより、従来の低速キャリア信号(Ca0)に同期したスイッチングが行われた場合のゼロベクトルv7を複数個に分割した、v6→v7→v6→v7→v6→v7→v6のパターンでスイッチングを行うことができる(図8の例では、v6→v7→v6のパターンでスイッチングが行われている)。   Thus, in the period (A) shown in FIG. 9, the zero vector v7 when switching in synchronization with the conventional low-speed carrier signal (Ca0) is performed by comparing with the high-speed carrier signals (Ca1, Ca2). Can be switched in a pattern of v6 → v7 → v6 → v7 → v6 → v7 → v6 (in the example of FIG. 8, switching is performed in the pattern of v6 → v7 → v6). ).

また、図9に示す期間(B)においては、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)との比較することにより、従来の低速キャリア信号(Ca0)に同期したスイッチングが行われた場合のゼロベクトルv0を複数個に分割した、v4→v0→v4→v0→v4→v0→v4のパターンでスイッチングを行うことができる(図8の例では、v4→v0→v4のパターンでスイッチングが行われている)。   Further, in the period (B) shown in FIG. 9, the zero vector v0 when switching in synchronization with the conventional low-speed carrier signal (Ca0) is performed by comparing with the high-speed carrier signals (Ca1, Ca2). Switching can be performed in the pattern of v4.fwdarw.v0.fwdarw.v4.fwdarw.v4.fwdarw.v0.fwdarw.v4 divided into a plurality (in the example of FIG. 8, switching is performed in the pattern of v4.fwdarw.v0.fwdarw.v4). .

また、最大相、最小相以外の相(中間相)については低速キャリア信号(Ca0)との比較によってPWM信号(Gu,Gv,Gw,Gx,Gy,Gz)を求める。つまり、本実施形態では、インバータ回路(4)の出力には、低速キャリア信号(Ca0)に同期したスイッチングが行われる相と、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)に同期したスイッチング(高速スイッチング)が行われる相がある。   For the phases other than the maximum phase and the minimum phase (intermediate phase), PWM signals (Gu, Gv, Gw, Gx, Gy, Gz) are obtained by comparison with the low-speed carrier signal (Ca0). That is, in this embodiment, the output of the inverter circuit (4) includes a phase in which switching is performed in synchronization with the low-speed carrier signal (Ca0) and switching (high-speed switching) in synchronization with the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2). There is a phase to be done.

図10は、出力電圧ベクトルの補正を説明するタイミングチャートである。図10では、3つのキャリア信号(Ca0,Ca1,Ca2)とともに、各相の相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)を表示してある。相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の補正タイミングは、次のように定める。   FIG. 10 is a timing chart for explaining the correction of the output voltage vector. In FIG. 10, the phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) of each phase are displayed together with the three carrier signals (Ca0, Ca1, Ca2). The correction timing of the phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) is determined as follows.

最大相を高速キャリア信号(Ca1,Ca2)の最大値とする期間をT1、最小相を高速キャリア信号(Ca1,Ca2)の最小値とする期間をT2、低速キャリア信号(Ca0)の1/2周期をT3、変調率(図10参照)をδとすると、補正量(Δ)は次の式で表せる。   The period in which the maximum phase is the maximum value of the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2) is T1, the period in which the minimum phase is the minimum value of the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2) is T2, and 1/2 of the low-speed carrier signal (Ca0) When the period is T3 and the modulation factor (see FIG. 10) is δ, the correction amount (Δ) can be expressed by the following equation.

Δ=T1(1−δ)/T3
そして、中間相の電圧(V')は、相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)から定まる値からずれた値(Δ')であるV'=V+Δ'となる。また、T1=V'Tとなる。
Δ = T1 (1-δ) / T3
The intermediate phase voltage (V ′) is V ′ = V + Δ ′, which is a value (Δ ′) deviated from a value determined from the phase voltage command value (Vu *, Vv *, Vw *). Also, T1 = V′T.

したがって、Δ=V'T3(1-δ)/T3=V'(1-δ)である。そして、3相とも同じだけずらす必要があるので、Δ'=Δ=V'(1-δ)である。   Therefore, Δ = V′T3 (1-δ) / T3 = V ′ (1-δ). Since all three phases need to be shifted by the same amount, Δ ′ = Δ = V ′ (1−δ).

よって、
V'=V+Δ'=V+V'(1-δ)
V-V'δ=0
∴ V'=V/δ
したがって、中間相の電圧をV/δとし、最大相及び最小相をずらすタイミングを中間相のスイッチングタイミングと同時にする。
Therefore,
V '= V + Δ' = V + V '(1-δ)
V-V'δ = 0
∴ V '= V / δ
Therefore, the voltage of the intermediate phase is set to V / δ, and the timing for shifting the maximum phase and the minimum phase is set simultaneously with the switching timing of the intermediate phase.

図10に示すように、低速キャリア信号(Ca0)の1周期のうちの、中間相(図10の例ではV相)がオンからオフにスイッチングする前の期間(例えば図9の期間(A))は、最大相(図10の例ではU相)に対する相電圧指令値(Vu*)をΔ(前述)だけ大きくし、中間相がオフの期間(図9では期間(B))は、最大相に対する相電圧指令値(Vu*)をΔ(前述)だけ小さくする。同様に、最小相(図10の例ではW相)でも、低速キャリア信号(Ca0)の1周期のうちの、中間相がオンからオフにスイッチングする前の期間は、相電圧指令値(Vw*)をΔだけ大きくし、中間相がオフの期間は、相電圧指令値(Vw*)をΔだけ小さくする。   As shown in FIG. 10, the period before the intermediate phase (V phase in the example of FIG. 10) switches from on to off in one cycle of the low-speed carrier signal (Ca0) (for example, period (A) in FIG. 9) ) Increases the phase voltage command value (Vu *) for the maximum phase (U phase in the example of FIG. 10) by Δ (described above), and the period during which the intermediate phase is off (period (B) in FIG. 9) Decrease the phase voltage command value (Vu *) for the phase by Δ (described above). Similarly, even in the minimum phase (W phase in the example of FIG. 10), the period before the intermediate phase switches from on to off in one cycle of the low-speed carrier signal (Ca0) is the phase voltage command value (Vw * ) Is increased by Δ, and the phase voltage command value (Vw *) is decreased by Δ during the period in which the intermediate phase is off.

また、本実施形態では、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)を互いに位相が180度異なる三角波(あるいはそれに相当するものでもよい)とした上で、最大相用の高速キャリア信号と、最小相用の高速キャリア信号とを、中間相のスイッチングタイミングで切替えるようにしている。図10に示すように、キャリア信号(Ca0,Ca1,Ca2)を三角波とした場合には、v0は三角波の最大値前後、v7は三角波の最小値前後に出力される。そのため、ゼロベクトルを均等に出力するためには、少なくとも2つの三角波(位相が180度異なるもの)、あるいはそれに相当するものを用いるとよい。   In the present embodiment, the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2) is a triangular wave whose phase is 180 degrees different from each other (or may be equivalent to it), and then the maximum-phase high-speed carrier signal and the minimum-phase carrier signal are used. The high-speed carrier signal is switched at the intermediate phase switching timing. As shown in FIG. 10, when the carrier signal (Ca0, Ca1, Ca2) is a triangular wave, v0 is output before and after the maximum value of the triangular wave, and v7 is output before and after the minimum value of the triangular wave. Therefore, in order to output zero vectors uniformly, it is preferable to use at least two triangular waves (phases that differ by 180 degrees) or equivalents.

そして、本実施形態では、中間相のスイッチングタイミング(t1,t2)における相電圧指令値(Vu*,Vv*,Vw*)の補正時に、ゼロベクトルが正しく出力されるように、最大相用の高速キャリア信号、及び最小相用の高速キャリア信号を180度位相の異なるものに切り替える。図11は、2つの高速キャリア信号(Ca1,Ca2)の切換えを説明するタイミングチャートである。なお、図11では低速キャリア信号(Ca0)の図示を省略してある。   In the present embodiment, when correcting the phase voltage command values (Vu *, Vv *, Vw *) at the switching timing (t1, t2) of the intermediate phase, the zero phase vector is output correctly. The high-speed carrier signal and the high-speed carrier signal for the minimum phase are switched to those having a phase difference of 180 degrees. FIG. 11 is a timing chart for explaining switching of two high-speed carrier signals (Ca1, Ca2). In FIG. 11, the low-speed carrier signal (Ca0) is not shown.

図11に於いては、太線で示した高速キャリア信号が選択された信号である。例えばスイッチングタイミング(t1)よりも前には高速キャリア信号(Ca1)が選択され、スイッチングタイミング(t1)からスイッチングタイミング(t2)の間は、高速キャリア信号(Ca2)が選択されている。これにより、電力変換装置(1)では、メイン・サブベクトル以外のベクトルは出力されることなく、ゼロベクトルを均等に出力することができる。なお、中間相の出力電圧指令V'をスイッチングタイミング(t1,t2)の後で高速キャリア信号の最大値、最小値に切り替えても、そのキャリア信号での平均値はV'と一致させることができる。   In FIG. 11, a high-speed carrier signal indicated by a thick line is a selected signal. For example, the high-speed carrier signal (Ca1) is selected before the switching timing (t1), and the high-speed carrier signal (Ca2) is selected between the switching timing (t1) and the switching timing (t2). As a result, the power conversion device (1) can output zero vectors equally without outputting vectors other than the main and sub vectors. Even if the output voltage command V ′ for the intermediate phase is switched to the maximum value or the minimum value of the high-speed carrier signal after the switching timing (t1, t2), the average value of the carrier signal can be made to match V ′. it can.

〈本実施形態における効果〉
本実施形態の電力変換装置(1)では、制御部(5)における処理を、高速キャリア信号(Ca1)毎に行う処理と、高速キャリア信号(Ca1,Ca2)よりも長い制御周期(T)で行う処理(出力電圧ベクトル演算フロー)とに分けて、何れかの1相で高速スイッチングを行っている。そして、3本のキャリア信号を用いて、高周波化するので制御は容易である。
<Effect in this embodiment>
In the power conversion device (1) of the present embodiment, the processing in the control unit (5) is performed for each high-speed carrier signal (Ca1), and the control cycle (T) is longer than that of the high-speed carrier signals (Ca1, Ca2). It is divided into processing to be performed (output voltage vector calculation flow), and high-speed switching is performed in any one phase. Since the frequency is increased using the three carrier signals, the control is easy.

以上のように、本実施形態でも、制御部(5)に高価なマイクロコンピュータを用いなくても、キャリア周波数(fc)を従来の電力変換装置のキャリア周波数よりも高く設定してスイッチングの高周波化を実現することが可能になる。したがって、本実施形態でも関連技術と同様の効果を得ることができる。また、メイン・サブベクトル以外のベクトルが出現しないようにできるので、電流波形が歪みの抑制や、モータ損失の低減が可能になる。 As described above, even in this embodiment, even if an expensive microcomputer is not used for the control unit (5), the carrier frequency (fc) is set to be higher than the carrier frequency of the conventional power converter and the switching frequency is increased. Can be realized. Therefore, the present embodiment can achieve the same effects as the related art . Further, since vectors other than the main / sub-vector can be prevented from appearing, the distortion of the current waveform can be suppressed and the motor loss can be reduced.

《発明の実施形態
関連技術や実施形態などように、スイッチング周波数がより高くなると、シャント抵抗(R)における電圧パルスの幅も狭くなり、インバータ回路(4)の電流検出が難しくなる。確実に電流検出を行うために交流電流出力部に高価な電流検出用トランス(DC-CT)を複数個採用すると、電力変換装置のコスト増加につながる。
<< Embodiment 2 of the Invention >>
As in the related art and the first embodiment, when the switching frequency becomes higher, the width of the voltage pulse in the shunt resistor (R) becomes narrower, and current detection of the inverter circuit (4) becomes difficult. If a plurality of expensive current detection transformers (DC-CT) are employed in the alternating current output unit in order to reliably detect the current, the cost of the power converter increases.

そこで、本実施形態では、実施形態の電力変換装置(1)の制御部(5)を変更して、制御周期(T)内に一度程度、一定以上のパルス幅(tu,tv,tw,tx,ty,tz)を確保する電流検出期間を設けるようにした。図12は、(A)は実施形態におけるキャリア信号(Ca)、(B)から(D)は上アームの各スイッチング素子(Su,Sv,Sw)へのPWM信号(Gu,Gv,Gw)、(E)はシャント抵抗(R)における電流波形である。 Therefore, in this embodiment, by changing the control unit (5) of the power conversion apparatus of Embodiment 1 (1), about once the control period (T) in a certain or more pulse width (tu, tv, tw, A current detection period for securing tx, ty, tz) is provided. In FIG. 12, (A) is the carrier signal (Ca) in the second embodiment, and (B) to (D) are the PWM signals (Gu, Gv, Gw) to the switching elements (Su, Sv, Sw) of the upper arm. , (E) are current waveforms in the shunt resistor (R).

図12に示した例では、制御周期(T)において一度だけ、キャリア発生器(58)によって高速キャリア信号(Ca1,Ca2)のキャリア周期(Tc)を伸ばしている。キャリア周期(Tc)が延ばされた期間では、図12に示すように、スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオン時間が長くなり、電流検出期間を確保することが可能になる。したがって、本実施形態ではシャント抵抗(R)を用いた電流検出と、スイッチングの高周波化の両立が可能になる。   In the example shown in FIG. 12, the carrier period (Tc) of the high-speed carrier signal (Ca1, Ca2) is extended by the carrier generator (58) only once in the control period (T). In the period in which the carrier cycle (Tc) is extended, as shown in FIG. 12, the on-time of the switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) becomes long, and the current detection period can be secured. It becomes possible. Therefore, in this embodiment, it is possible to achieve both current detection using a shunt resistor (R) and high frequency switching.

なお、シャント抵抗(R)は、図13に示すように、相毎に設けてもよい。この例では、それぞれのシャント抵抗(R)に対応して検出部(60)を設け、検出部(60)でそれぞれの相電圧(Vu,Vv,Vw)を検出して制御部(5)に出力している。制御部(5)では、それぞれの検出部(60)の出力を座標変換部(53)が使用する。この構成でも、所定のタイミングでキャリア周期(Tc)を伸ばすことで、スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオン時間が長くなり、電流検出期間を確保することが可能になる。   The shunt resistance (R) may be provided for each phase as shown in FIG. In this example, a detection unit (60) is provided corresponding to each shunt resistor (R), and each phase voltage (Vu, Vv, Vw) is detected by the detection unit (60) to the control unit (5). Output. In the control unit (5), the coordinate conversion unit (53) uses the output of each detection unit (60). Even in this configuration, by extending the carrier cycle (Tc) at a predetermined timing, the ON time of the switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) can be lengthened, and a current detection period can be secured. Become.

また、複数の電流検出期間を制御周期(T)内に設けてもよい。   A plurality of current detection periods may be provided within the control cycle (T).

《その他の実施形態》
〈1〉位置制御処理や速度制御処理は、必ずしもベクトル制御割込みに同期して実行する必要はない。例えば、制御周期(T)よりもさらに長い周期で実行するようにしてもよい。
<< Other Embodiments >>
<1> The position control process and the speed control process are not necessarily executed in synchronization with the vector control interrupt. For example, it may be executed at a cycle longer than the control cycle (T).

〈2〉また、スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)として採用したSiCは、例示であり、その他にも例えばGaN(窒化ガリウム)を主材料としてスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)などを採用してもよい。   <2> Further, SiC employed as the switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is an example, and in addition, for example, the switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) may be adopted.

本発明は、入力をスイッチングして電力変換を行う電力変換装置として有用である。   The present invention is useful as a power conversion device that performs power conversion by switching an input.

1 電力変換装置
4 インバータ回路
5 制御部
1 Power converter 4 Inverter circuit 5 Control unit

Claims (3)

複数のスイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)のオンオフを切り替えて直流を交流に変換するインバータ回路(4)と、
所定の制御周期(T)で前記インバータ回路(4)の出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)を求め、前記制御周期(T)よりも短い周期(Tc)のキャリア信号(Ca)に同期して、前記出力電圧指令値(Vdc*,Vqc*)に応じたパルスを生成して前記オンオフを制御する制御部(5)と、
を備え
前記インバータ回路(4)は、三相交流を出力するように構成され、
前記制御部(5)は、前記三相交流のうちの最大相及び最小相を前記制御周期(T)よりも短い周期(Tc)のキャリア信号(Ca1,Ca2)に同期して、ゼロベクトル(v0,v7)を分割して前記オンオフを制御するとともに、中間相を前記制御周期(T)の低速キャリア信号(Ca0)に同期して前記オンオフを制御することを特徴とする電力変換装置。
An inverter circuit (4) for switching a plurality of switching elements (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) on and off to convert direct current into alternating current;
The output voltage command value (Vdc *, Vqc *) of the inverter circuit (4) is obtained at a predetermined control cycle (T) and synchronized with the carrier signal (Ca) having a cycle (Tc) shorter than the control cycle (T). A control unit (5) for generating a pulse corresponding to the output voltage command value (Vdc *, Vqc *) and controlling the on / off;
Equipped with a,
The inverter circuit (4) is configured to output a three-phase alternating current,
The control unit (5) synchronizes the maximum phase and the minimum phase of the three-phase alternating current with a carrier signal (Ca1, Ca2) having a cycle (Tc) shorter than the control cycle (T). v0, v7) is divided to control the on / off, and the on / off is controlled in synchronization with the low-speed carrier signal (Ca0) of the control period (T) in the intermediate phase .
請求項1の電力変換装置において、
前記インバータ回路(4)の出力電流に応じた電圧パルスを出力するシャント抵抗(R)を備え、
前記制御部(5)は、前記シャント抵抗(R)における電圧パルスの幅を所定以上に確保した期間を設け、前記出力電流の値を検出することを特徴とする電力変換装置。
In the power converter device of Claim 1 ,
A shunt resistor (R) that outputs a voltage pulse according to the output current of the inverter circuit (4),
The said control part (5) provides the period which ensured the width | variety of the voltage pulse in the said shunt resistance (R) more than predetermined, and detects the value of the said output current, The power converter device characterized by the above-mentioned.
請求項1又は請求項の電力変換装置において、
前記スイッチング素子(Su,Sv,Sw,Sx,Sy,Sz)は、ワイドバンドギャップ半導体を主材料とした半導体素子であることを特徴とする電力変換装置。
In the power converter of Claim 1 or Claim 2 ,
The switching element (Su, Sv, Sw, Sx, Sy, Sz) is a semiconductor element whose main material is a wide band gap semiconductor.
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