JP6372185B2 - Power converter - Google Patents

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Description

本発明は、スイッチング素子を用いた電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device using a switching element.

モータの制御を、ロータ位置を検出するセンサを用いずに行う方法が知られている。そのためには、モータの相電流の検出が必要である。その安価な検出方法として、コンバータ回路からインバータ回路に供給される電流を抵抗によって検出する方法が知られている。例えば、インバータ回路におけるスイッチングの情報、及びスイッチングの前後の検出された電流値から、各相の電流を求めることができる(例えば非特許文献1を参照)。   A method for controlling a motor without using a sensor for detecting the rotor position is known. For this purpose, it is necessary to detect the phase current of the motor. As an inexpensive detection method, a method is known in which a current supplied from a converter circuit to an inverter circuit is detected by a resistor. For example, the current of each phase can be obtained from information on switching in the inverter circuit and current values detected before and after the switching (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、コンバータ回路とインバータ回路を有した電力変換装置として、比較的小容量のコンデンサを設けてインバータ回路への入力電圧を脈動させるものが知られている(例えば特許文献1を参照)。この装置では、モータのトルクを電源周波数の2倍の周波数で制御することにより、力率及び電源の高調波を改善している。   Further, as a power conversion device having a converter circuit and an inverter circuit, a device having a relatively small capacitor and pulsating an input voltage to the inverter circuit is known (see, for example, Patent Document 1). In this apparatus, the power factor and the harmonics of the power source are improved by controlling the motor torque at a frequency twice the power source frequency.

特開2002−51589号公報JP 2002-51589 A

谷沢之彦、外2名,「PWMインバータの三相出力電流の直流側での検出法」,1994年7月15日,電気学会,第IEA-94巻,第12-22号,pp.45-49Yasuhiko Tanizawa and two others, "Method for detecting the three-phase output current of a PWM inverter on the DC side", July 15, 1994, The Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 12-22, pp. 45 -49

このような検出方法においては、ある相に対応する上アームの回路及び下アームの回路のうち、一方のアームの回路にのみ電流が流れることを前提としている。しかし、インバータ回路の入力電圧が大きく低下する場合には、本来電流が流れないはずのアームの回路に電流が流れてしまう。例えば特許文献1の電力変換装置のように比較的小容量のコンデンサを用いる場合には、このようなインバータ回路の入力電圧の低下が頻繁に生じる。また、コンデンサの容量がそれほど小さくなくても、インバータ回路の入力電圧の低下は生じ得る。   In such a detection method, it is assumed that a current flows only through the circuit of one arm among the circuit of the upper arm and the circuit of the lower arm corresponding to a certain phase. However, when the input voltage of the inverter circuit is greatly reduced, current flows in the circuit of the arm where current should not flow. For example, when a relatively small capacitor is used as in the power conversion device of Patent Document 1, such a decrease in the input voltage of the inverter circuit frequently occurs. Further, even if the capacitance of the capacitor is not so small, the input voltage of the inverter circuit can be lowered.

より具体的に説明する。図1は、一般的なインバータ回路のU相に対応する回路を示す回路図である。図1の回路は、上アームのスイッチング回路(934)と、下アームのスイッチング回路(936)とを有する。上アームのスイッチング回路(934)は、スイッチング素子(941)と、ダイオード(947)とを有する。下アームのスイッチング回路(936)は、スイッチング素子(943)と、ダイオード(949)とを有する。インバータ回路の入力ノード間には、比較的小容量のコンデンサ(24)が接続されている。インバータ回路の入力電圧(Vdc)は十分に高いとする。破線で示された素子には、電流が流れていない。   This will be described more specifically. FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit corresponding to the U phase of a general inverter circuit. The circuit of FIG. 1 has an upper arm switching circuit (934) and a lower arm switching circuit (936). The upper arm switching circuit (934) includes a switching element (941) and a diode (947). The lower arm switching circuit (936) includes a switching element (943) and a diode (949). A relatively small capacitor (24) is connected between the input nodes of the inverter circuit. The input voltage (Vdc) of the inverter circuit is assumed to be sufficiently high. No current flows through the element indicated by the broken line.

図2は、図1の上アームのスイッチング素子(941)と下アームのダイオード(949)の動作点を示すグラフである。図2では、上アームのスイッチング素子(941)の特性が実線で、下アームのダイオード(949)の特性が破線で示されている。スイッチング素子(941)のコレクタ-エミッタ間には、電圧(VCH)が与えられ、電流(IU)が流れる。ダイオード(949)に与えられる電圧(VCL)は逆方向の電圧であるので、ダイオード(949)には電流が流れない。このように、インバータ回路の入力電圧(Vdc)が十分に高い場合には、上アームのスイッチング素子(941)が導通しているときに、下アームのスイッチング回路(936)には電流は流れない。このため、インバータ回路の入力電流(Idc)を検出すると、相電流(IU)を求めることができる。   FIG. 2 is a graph showing operating points of the switching element (941) of the upper arm and the diode (949) of the lower arm in FIG. In FIG. 2, the characteristic of the switching element (941) of the upper arm is indicated by a solid line, and the characteristic of the diode (949) of the lower arm is indicated by a broken line. A voltage (VCH) is applied between the collector and emitter of the switching element (941), and a current (IU) flows. Since the voltage (VCL) applied to the diode (949) is a reverse voltage, no current flows through the diode (949). Thus, when the input voltage (Vdc) of the inverter circuit is sufficiently high, no current flows in the lower arm switching circuit (936) when the upper arm switching element (941) is conducting. . For this reason, when the input current (Idc) of the inverter circuit is detected, the phase current (IU) can be obtained.

図3は、インバータ回路の入力電圧(Vdc)が上アームのスイッチング素子(941)のコレクタ-エミッタ間電圧(VCH)より低い場合における、図1の回路を示す回路図である。図4は、図3の上アームのスイッチング素子(941)と下アームのダイオード(949)の動作点を示すグラフである。このようにインバータ回路の入力電圧(Vdc)が十分ではない場合には、上アームのスイッチング回路(934)と下アームのスイッチング回路(936)とが接続された出力ノードの電圧は負になり、下アームのダイオード(949)には順方向の電圧が与えられる。このため、ダイオード(949)には電流(IUL)が流れる。図3及び図4のように電流が流れるのは、インバータ回路によって駆動されるモータのインダクタンスに蓄えられたエネルギーが放出されるからである。   FIG. 3 is a circuit diagram showing the circuit of FIG. 1 when the input voltage (Vdc) of the inverter circuit is lower than the collector-emitter voltage (VCH) of the switching element (941) of the upper arm. FIG. 4 is a graph showing operating points of the switching element (941) of the upper arm and the diode (949) of the lower arm in FIG. Thus, when the input voltage (Vdc) of the inverter circuit is not sufficient, the voltage at the output node to which the switching circuit (934) of the upper arm and the switching circuit (936) of the lower arm are connected becomes negative. A forward voltage is applied to the lower arm diode (949). For this reason, a current (IUL) flows through the diode (949). The current flows as shown in FIGS. 3 and 4 because the energy stored in the inductance of the motor driven by the inverter circuit is released.

スイッチング素子(941)に流れる電流とダイオード(949)に流れる電流は、相電流(IU)、スイッチング素子(941)の電圧-電流特性、ダイオード(949)の電圧-電流特性、及びインバータ回路の入力電圧(Vdc)によって決まる。U相の電流(IU)は、スイッチング素子(941)の電流(IUH)と、電流(IUL)との和となる。電流(IUL)は、モータから帰ってくるV相電流(IV)及びW相電流(IW)の一部である。インバータ回路の入力電流(Idc)やその変化量は、いずれの相の相電流とも異なるので、インバータ回路の入力電流(Idc)から相電流(IU)を求めることが困難となる。V相及びW相の回路及び電流についても、以上の説明と同様のことがいえる。   The current flowing in the switching element (941) and the current flowing in the diode (949) are the phase current (IU), the voltage-current characteristics of the switching element (941), the voltage-current characteristics of the diode (949), and the input of the inverter circuit It depends on the voltage (Vdc). The U-phase current (IU) is the sum of the current (IUH) of the switching element (941) and the current (IUL). The current (IUL) is a part of the V-phase current (IV) and the W-phase current (IW) returned from the motor. Since the input current (Idc) of the inverter circuit and the amount of change thereof are different from the phase current of any phase, it is difficult to obtain the phase current (IU) from the input current (Idc) of the inverter circuit. The same can be said for the V-phase and W-phase circuits and currents.

本発明は、インバータ回路の入力電圧が低下する場合にも、インバータ回路から出力される相電流をより正しく求めることを目的とする。   An object of the present invention is to more accurately obtain a phase current output from an inverter circuit even when the input voltage of the inverter circuit is lowered.

本開示による第1の電力変換装置は、交流電源(92)からの交流を整流して直流に変換し、出力するコンバータ回路(16)と、駆動信号に基づいて、上記コンバータ回路(16)から出力された直流を交流に変換して出力するインバータ回路(30)と、上記コンバータ回路(16)の出力ノードの間に接続されたコンデンサ(24)と、上記コンバータ回路(16)と上記インバータ回路(30)との間で電流を検出する電流検出部(28)と、上記電流検出部(28)で検出された電流に基づいて上記駆動信号を生成する駆動信号生成部(60)とを有する。上記インバータ回路(30)は、複数のレグ(32U,32V,32W;232U;332U)を有する。上記複数のレグ(32U,32V,32W;232U;332U)は、それぞれ、上アームのスイッチング回路(34;234;334)と、上記上アームのスイッチング回路(34;234;334)に直列に接続された下アームのスイッチング回路(36;236;336)とを有する。上記上アームのスイッチング回路(34;234;334)は、上記上アームのスイッチング回路(34;234;334)と上記下アームのスイッチング回路(36;236;336)との間の、当該レグの出力ノードへの電流を制御する第1スイッチング回路と、当該レグの上記出力ノードからの電流を制御する第2スイッチング回路とを有し、上記下アームのスイッチング回路(36;236;336)は、当該レグの上記出力ノードからの電流を制御する第3スイッチング回路と、当該レグの上記出力ノードへの電流を制御する第4スイッチング回路とを有する。 A first power conversion device according to the present disclosure includes a converter circuit (16) that rectifies and converts an alternating current from an alternating current power supply (92) to a direct current, and outputs the converter circuit (16) based on a drive signal. An inverter circuit (30) that converts the output direct current into alternating current and outputs, a capacitor (24) connected between output nodes of the converter circuit (16), the converter circuit (16), and the inverter circuit A current detection unit (28) that detects a current between the current detection unit (30) and a drive signal generation unit (60) that generates the drive signal based on the current detected by the current detection unit (28). . The inverter circuit (30) has a plurality of legs (32U, 32V, 32W; 232U; 332U ) . The plurality of legs (32U, 32V, 32W; 232U; 332U ) are respectively connected to the upper arm switching circuit (34; 234; 334 ) and the upper arm switching circuit (34; 234; 334 ) . switching circuits of the lower arm connected in series (36; 236; 33 6) and to have a. The upper arm switching circuit (34; 234; 334) is connected to the leg between the upper arm switching circuit (34; 234; 334) and the lower arm switching circuit (36; 236; 336). A first switching circuit for controlling a current to the output node and a second switching circuit for controlling a current from the output node of the leg, the lower arm switching circuit (36; 236; 336), A third switching circuit that controls a current from the output node of the leg; and a fourth switching circuit that controls a current to the output node of the leg.

これによると、インバータ回路(30)の入力電圧が低下している場合においても、電流検出部(28)で検出された電流から、より正しい相電流を求めることが可能となる。また、下アームのスイッチング回路(36;236;336)を通って出力ノードへ望ましくない電流が流入すること、及び、上アームのスイッチング回路(34;234;334)を通って出力ノードから望ましくない電流が流出することを防ぐことができる。 According to this, when the input voltage of the inverter circuit (30) is lowered also, from the detected current by the current detection unit (28), it becomes possible to obtain a more accurate phase current. Also , undesired current flows into the output node through the lower arm switching circuit (36; 236; 336) and from the output node through the upper arm switching circuit (34; 234; 334). Current can be prevented from flowing out.

本開示による第の電力変換装置では、上記第の電力変換装置において、上記第1スイッチング回路は、第1スイッチング素子(41)を有し上記第2スイッチング回路は、上記第1スイッチング素子(41)に並列に接続された第2スイッチング素子(42)を有し、上記第3スイッチング回路は、第3スイッチング素子(43)を有し上記第4スイッチング回路は、上記第3スイッチング素子(43)に並列に接続された第4スイッチング素子(44)を有する。 In the second power conversion device according to the present disclosure, in the first power conversion device, the first switching circuit includes a first switching element (41) , and the second switching circuit includes the first switching element. (41) having a second switching element (42 ) connected in parallel, the third switching circuit has a third switching element (43) , and the fourth switching circuit has the third switching element. (43) has a fourth switching element (44 ) connected in parallel.

これによると、上アームのスイッチング回路(34;234)が、出力ノードからの電流を流す第2スイッチング素子(42)を有し、下アームのスイッチング回路(36;236)が、出力ノードへの電流を流す第4スイッチング素子(44)とを有する。このため、望ましくない電流が出力ノードへ流入又は出力ノードから流出しないようにすることができる。   According to this, the switching circuit (34; 234) of the upper arm has the second switching element (42) for flowing current from the output node, and the switching circuit (36; 236) of the lower arm is connected to the output node. And a fourth switching element (44) through which a current flows. This prevents unwanted current from flowing into or out of the output node.

本開示による第の電力変換装置では、上記第の電力変換装置において、上記第1スイッチング回路は、上記第1スイッチング素子(41)に直列に接続された第1ダイオード(46)を更に有し上記第2スイッチング回路は、上記第2スイッチング素子(42)に直列に接続された第2ダイオード(47)を更に有し、上記第3スイッチング回路は、上記第3スイッチング素子(43)に直列に接続された第3ダイオード(48)を更に有し上記第4スイッチング回路は、上記第4スイッチング素子(44)に直列に接続された第4ダイオード(49)を更に有する。 In the third power conversion device according to the present disclosure, in the second power conversion device, the first switching circuit further includes a first diode (46) connected in series to the first switching element (41). and, said second switching circuit further includes a second diode (47) connected in series to said second switching element (42), said third switching circuit, the third switching element (43) further comprising a third diode (48) connected in series, the fourth switching circuit further comprises a fourth diode (49) connected in series to said fourth switching element (44).

これによると、スイッチング素子(41-44)には、ダイオード(46-49)がそれぞれ直列に接続されている。このため、スイッチング素子(41-44)の逆耐電圧は、それほど大きくなくてもよい。   According to this, the diodes (46-49) are connected in series to the switching elements (41-44), respectively. For this reason, the reverse withstand voltage of the switching elements (41-44) may not be so large.

本開示による第の電力変換装置では、上記第の電力変換装置において、上記第1スイッチング回路は、第1スイッチング素子(41)と、上記第1スイッチング素子(41)に直列に接続された第1ダイオード(47)とを有し、上記第2スイッチング回路は、第2スイッチング素子(42)と、上記第2スイッチング素子(42)に直列に接続された第2ダイオード(46)とを有し、上記第1スイッチング素子(41)と上記第1ダイオード(47)との間のノードは、上記第2スイッチング素子(42)と上記第2ダイオード(46)との間のノードと共通であり、上記第3スイッチング回路は、第3スイッチング素子(43)と、上記第3スイッチング素子(43)に直列に接続された第3ダイオード(49)とを有し、上記第4スイッチング回路は、第4スイッチング素子(44)と、上記第4スイッチング素子(44)に直列に接続された第4ダイオード(48)とを有し、上記第3スイッチング素子(43)と上記第3ダイオード(49)との間のノードは、上記第4スイッチング素子(44)と上記第4ダイオード(48)との間のノードと共通である。 In the fourth power converter according to the present disclosure, in the first power converter, the first switching circuit is connected in series to the first switching element (41) and the first switching element (41). The second switching circuit has a second switching element (42) and a second diode (46) connected in series to the second switching element (42). The node between the first switching element (41) and the first diode (47) is the same as the node between the second switching element (42) and the second diode (46). The third switching circuit includes a third switching element (43) and a third diode (49) connected in series to the third switching element (43). The fourth switching circuit includes: 4 switches Grayed an element (44), the fourth and a fourth diode connected in series to the switching element (44) (48), between the third switching element (43) and said third diode (49) The node in between is common to the node between the fourth switching element (44) and the fourth diode (48).

これによると、スイッチング素子(41-44)には、ダイオード(46-49)がそれぞれ逆並列に接続されている。このため、スイッチング素子(41-44)の逆耐電圧は、それほど大きくなくてもよい。   According to this, the diodes (46-49) are respectively connected in antiparallel to the switching elements (41-44). For this reason, the reverse withstand voltage of the switching elements (41-44) may not be so large.

本開示による第の電力変換装置では、上記第1の電力変換装置において、上記コンデンサ(24)は、上記インバータ回路(30)の入力電圧を、上記交流電源(92)の電圧に応じて脈動するように平滑化する。 In the fifth power converter according to the present disclosure, in the first power converter, the capacitor (24) pulsates an input voltage of the inverter circuit (30) according to a voltage of the AC power supply (92). To smooth.

これによると、インバータ回路(30)の入力電圧が頻繁に低下するが、それにもかかわらず、電流検出部(28)で検出された電流から、より正しい相電流を求めることが可能となる。   According to this, although the input voltage of an inverter circuit (30) falls frequently, nevertheless, it becomes possible to obtain a more correct phase current from the current detected by the current detector (28).

本開示によれば、スイッチング回路を通って出力ノードへ流入又は出力ノードから流出する望ましくない電流を制限することができる。したがって、インバータ回路の入力電圧が低下しても、インバータ回路から出力される相電流をより正しく求めることができる。   According to the present disclosure, it is possible to limit undesired current flowing into or out of the output node through the switching circuit. Therefore, even if the input voltage of the inverter circuit decreases, the phase current output from the inverter circuit can be obtained more correctly.

図1は、一般的なインバータ回路のU相に対応する回路を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit corresponding to the U phase of a general inverter circuit. 図2は、図1の上アームのスイッチング素子と下アームのダイオードの動作点の例を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing an example of operating points of the switching element of the upper arm and the diode of the lower arm in FIG. 図3は、インバータ回路の入力電圧が上アームのスイッチング素子のコレクタ-エミッタ間電圧より低い場合における、図1の回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing the circuit of FIG. 1 when the input voltage of the inverter circuit is lower than the collector-emitter voltage of the switching element of the upper arm. 図4は、図3の上アームのスイッチング素子と下アームのダイオードの動作点の例を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing an example of operating points of the switching element of the upper arm and the diode of the lower arm in FIG. 図5は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the power conversion device according to the embodiment of the present invention. 図6は、図5のコンデンサの電圧の例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing an example of the voltage of the capacitor of FIG. 図7は、図5のU相のレグの構成例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the U-phase leg of FIG. 5. 図8は、図7のスイッチング素子に与えられる信号、及び図7の回路に流れる電流の例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing an example of a signal given to the switching element of FIG. 7 and a current flowing through the circuit of FIG. 図9は、図5のU相のレグの他の構成例を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing another configuration example of the U-phase leg of FIG. 図10は、図5のU相のレグの更に他の構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing still another configuration example of the U-phase leg of FIG. 図11は、図5のU相のレグの更に他の構成例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing still another configuration example of the U-phase leg of FIG. 図12は、図5の電力変換装置の他の構成例を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram illustrating another configuration example of the power conversion device in FIG. 5. 図13は、図5の電力変換装置の更に他の構成例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating still another configuration example of the power conversion device in FIG. 5.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において下2桁が同じ参照番号で示された構成要素は、互いに対応しており、同一の又は類似の構成要素である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the components indicated by the same reference numerals in the last two digits correspond to each other and are the same or similar components.

図5は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。図5の電力変換装置(100)は、リアクトル(12)と、コンバータ回路(16)と、コンデンサ(24)と、電圧検出部(26)と、電流検出部(28)と、インバータ回路(30)と、駆動信号生成部(60)とを有する。電力変換装置(100)は、交流電源(92)から供給された交流電力を三相の交流電力に変換してモータ(94)を駆動する。モータ(94)としては、例えば、いわゆるIPM(interior permanent magnet)モータが採用される。モータ(94)は、例えば、空気調和装置の圧縮機を駆動する。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration example of the power conversion device according to the embodiment of the present invention. 5 includes a reactor (12), a converter circuit (16), a capacitor (24), a voltage detection unit (26), a current detection unit (28), and an inverter circuit (30 ) And a drive signal generation unit (60). The power conversion device (100) converts the AC power supplied from the AC power source (92) into three-phase AC power and drives the motor (94). As the motor (94), for example, a so-called IPM (interior permanent magnet) motor is employed. A motor (94) drives the compressor of an air conditioning apparatus, for example.

コンバータ回路(16)は、リアクトル(12)を介して交流電源(92)に接続されている。この例では、コンバータ回路(16)は、4個のダイオードがブリッジ状に接続されたダイオードブリッジ回路である。これらのダイオードは、交流電源(92)からの交流を全波整流して直流に変換し、出力する。コンデンサ(24)は、コンバータ回路(16)の出力ノード(N1,N2)の間に接続されている。   The converter circuit (16) is connected to the AC power source (92) via the reactor (12). In this example, the converter circuit (16) is a diode bridge circuit in which four diodes are connected in a bridge shape. These diodes convert the alternating current from the alternating current power source (92) into a direct current by full-wave rectification and output the direct current. The capacitor (24) is connected between the output nodes (N1, N2) of the converter circuit (16).

電圧検出部(26)は、ノード(N1)とノード(N2)との間に接続されており、コンデンサ(24)の電圧(Vdc)を検出し、検出された電圧値(vc)を駆動信号生成部(60)に出力する。電流検出部(28)は、ノード(N2)とノード(N3)との間に接続された抵抗を有しており、インバータ回路(30)の入力電流(Idc)を検出する。より具体的には、電流検出部(28)は、その抵抗の電圧をその抵抗に流れる入力電流(Idc)の値に変換し、その結果を検出された電流値(ic)として駆動信号生成部(60)に出力する。電流検出部(28)がその抵抗の電圧を出力し、駆動信号生成部(60)がこの電圧から電流値(ic)を求めてもよい。   The voltage detector (26) is connected between the node (N1) and the node (N2), detects the voltage (Vdc) of the capacitor (24), and drives the detected voltage value (vc) as a drive signal. Output to the generator (60). The current detector (28) has a resistor connected between the node (N2) and the node (N3), and detects the input current (Idc) of the inverter circuit (30). More specifically, the current detection unit (28) converts the voltage of the resistor into the value of the input current (Idc) flowing through the resistor, and the result is detected as the detected current value (ic). Output to (60). The current detection unit (28) may output the voltage of the resistor, and the drive signal generation unit (60) may obtain the current value (ic) from this voltage.

駆動信号生成部(60)は、速度指令値(ωref)、電圧値(vc)、及び電流値(ic)に基づいて、インバータ回路(30)を駆動するための駆動信号(DS)を生成し、インバータ回路(30)に出力する。駆動信号(DS)は、U相用の複数の信号(S1,S2,S3,S4)を含んでいる。駆動信号(DS)は、同様に、V相用の複数の信号及びW相用の複数の信号も含んでいる。V相用の各信号は、対応するU相用の信号より、位相が例えば120度(電気角)遅れている。W相用の各信号は、対応するU相用の信号より、位相が例えば240度(電気角)遅れている。   The drive signal generator (60) generates a drive signal (DS) for driving the inverter circuit (30) based on the speed command value (ωref), the voltage value (vc), and the current value (ic). And output to the inverter circuit (30). The drive signal (DS) includes a plurality of U-phase signals (S1, S2, S3, S4). Similarly, the drive signal (DS) includes a plurality of signals for the V phase and a plurality of signals for the W phase. Each V-phase signal is delayed in phase by, for example, 120 degrees (electrical angle) from the corresponding U-phase signal. Each W-phase signal is delayed in phase by, for example, 240 degrees (electrical angle) from the corresponding U-phase signal.

ノード(N1,N3)は、インバータ回路(30)の入力ノードである。電流検出部(28)の電圧降下は小さく、ノード(N1)とノード(N2)との間の電圧(Vdc)は、ノード(N1)とノード(N3)との間の電圧とほぼ同じである。コンデンサ(24)は、インバータ回路(30)のスイッチング素子(後述)がスイッチング動作する際に生じるリプル電圧(電圧変動)を平滑化可能な静電容量を有している。しかし、コンデンサ(24)は、比較的小容量しか有しておらず、交流電源(92)の電圧に応じて生ずる電圧変動を十分に平滑化するような容量は有していない。つまり、コンデンサ(24)は、インバータ回路(30)の入力電圧を、交流電源(92)の電圧に応じて脈動するように平滑化する。このとき、コンデンサ(24)は、インバータ回路(30)におけるスイッチングによりインバータ回路(30)の入力電圧に生じるリプルを平滑化する。より具体的には、インバータ回路(30)の入力電圧及びコンデンサ(24)の電圧(Vdc)は脈動成分を有し、この脈動成分の周波数は、交流電源(92)の出力電圧の整数倍(ここでは2倍)である。インバータ回路(30)の入力電圧及び電圧(Vdc)は、例えば、その最大値がその最小値の2倍以上となるように大きく脈動する。   Nodes (N1, N3) are input nodes of the inverter circuit (30). The voltage drop of the current detection unit (28) is small, and the voltage (Vdc) between the node (N1) and the node (N2) is almost the same as the voltage between the node (N1) and the node (N3). . The capacitor (24) has a capacitance capable of smoothing a ripple voltage (voltage fluctuation) generated when a switching element (described later) of the inverter circuit (30) performs a switching operation. However, the capacitor (24) has only a relatively small capacity, and does not have a capacity that sufficiently smoothes voltage fluctuations that occur according to the voltage of the AC power supply (92). That is, the capacitor (24) smoothes the input voltage of the inverter circuit (30) so as to pulsate according to the voltage of the AC power supply (92). At this time, the capacitor (24) smoothes the ripple generated in the input voltage of the inverter circuit (30) by switching in the inverter circuit (30). More specifically, the input voltage of the inverter circuit (30) and the voltage (Vdc) of the capacitor (24) have a pulsating component, and the frequency of this pulsating component is an integral multiple of the output voltage of the AC power source (92) ( 2 times here). The input voltage and voltage (Vdc) of the inverter circuit (30) pulsate so that, for example, the maximum value is twice or more the minimum value.

図6は、図5のコンデンサ(24)の電圧(Vdc)の例を示すグラフである。コンデンサ(24)の容量が比較的小さいので、ノード(N1,N2)を流れる電流は脈流となり、ノード(N1,N2)の間の電圧は、図6のように大きく変動する。図6の場合、電圧(Vdc)の最大値(VM)は交流電源(92)の電圧の最大値(例えば交流電源(92)の電圧の実効値が220Vの場合、約311V)、電圧(Vdc)の最小値は0Vである。   FIG. 6 is a graph showing an example of the voltage (Vdc) of the capacitor (24) in FIG. Since the capacity of the capacitor (24) is relatively small, the current flowing through the nodes (N1, N2) becomes a pulsating current, and the voltage between the nodes (N1, N2) varies greatly as shown in FIG. In the case of FIG. 6, the maximum value (VM) of the voltage (Vdc) is the maximum value of the voltage of the AC power supply (92) (for example, about 311V when the effective value of the voltage of the AC power supply (92) is 220V), and the voltage (Vdc ) Is 0V.

インバータ回路(30)は、コンバータ回路(16)から出力された直流を交流に変換してモータ(94)に出力する。インバータ回路(30)は、並列に接続された複数のレグ(32U,32V,32W)を有している。U相のレグ(32U)は、上アームのスイッチング回路(34)と、上アームのスイッチング回路(34)に直列に接続された下アームのスイッチング回路(36)とを有する。レグ(32U)は、上アームのスイッチング回路(34)と下アームのスイッチング回路(36)とが接続された出力ノード(NU)からモータ(94)に相電流(IU)を出力する。   The inverter circuit (30) converts the direct current output from the converter circuit (16) into alternating current and outputs the alternating current to the motor (94). The inverter circuit (30) has a plurality of legs (32U, 32V, 32W) connected in parallel. The U-phase leg (32U) includes an upper arm switching circuit (34) and a lower arm switching circuit (36) connected in series to the upper arm switching circuit (34). The leg (32U) outputs a phase current (IU) to the motor (94) from the output node (NU) to which the upper arm switching circuit (34) and the lower arm switching circuit (36) are connected.

V相のレグ(32V)及びW相のレグ(32W)も、U相のレグ(32U)と同様に構成されている。レグ(32V)は、その出力ノード(NV)からモータ(94)に相電流(IV)を出力する。レグ(32W)は、その出力ノード(NW)からモータ(94)に相電流(IW)を出力する。   The V-phase leg (32V) and the W-phase leg (32W) are configured in the same manner as the U-phase leg (32U). The leg (32V) outputs the phase current (IV) from its output node (NV) to the motor (94). The leg (32W) outputs a phase current (IW) from the output node (NW) to the motor (94).

駆動信号生成部(60)は、位置及び速度推定部(62)と、三相/二相変換部(64)と、減算器(66)と、速度制御部(68)と、電流制御部(72)と、二相/三相変換部(74)と、PWM(pulse width modulation)変調部(76)とを有している。位置及び速度推定部(62)は、電圧検出部(26)で検出された電圧値(vc)、PWM変調部(76)から出力された各相の電圧(vu,vv,vw)、及び三相/二相変換部(64)から出力された二相の電流(id,iq)に基づいて、モータ(94)のロータの回転速度(ωm)及び位置(θe)を推定し、出力する。   The drive signal generator (60) includes a position and speed estimator (62), a three-phase / two-phase converter (64), a subtractor (66), a speed controller (68), a current controller ( 72), a two-phase / three-phase converter (74), and a PWM (pulse width modulation) modulator (76). The position and speed estimation unit (62) includes the voltage value (vc) detected by the voltage detection unit (26), the voltage (vu, vv, vw) of each phase output from the PWM modulation unit (76), and three Based on the two-phase current (id, iq) output from the phase / two-phase converter (64), the rotational speed (ωm) and position (θe) of the rotor of the motor (94) are estimated and output.

三相/二相変換部(64)は、ロータの位置(θe)及び電流検出部(28)で検出された電流値(ic)又は電圧に基づいて、各相の電流値を求め、求められた三相の電流を二相の電流(id,iq)に変換して出力する。減算器(66)は、駆動信号生成部(60)の外部から入力された速度指令値(ωref)からロータの回転速度(ωm)を減算し、減算結果を出力する。速度制御部(68)は、減算器(66)の減算結果に基づいてトルク指令値(Tmr)を求めて出力する。   The three-phase / two-phase converter (64) obtains the current value of each phase based on the rotor position (θe) and the current value (ic) or voltage detected by the current detector (28). The three-phase current is converted into a two-phase current (id, iq) and output. The subtracter (66) subtracts the rotational speed (ωm) of the rotor from the speed command value (ωref) input from the outside of the drive signal generator (60), and outputs the subtraction result. The speed control unit (68) obtains and outputs a torque command value (Tmr) based on the subtraction result of the subtracter (66).

電流制御部(72)は、トルク指令値(Tmr)及び電流(id,iq)に基づいて、電圧指令値(vdr,vqr)を求めて出力する。二相/三相変換部(74)は、電圧指令値(vdr,vqr)及びロータの位置(θe)に基づいて、電圧指令値(vur,vvr,vwr)を求めて出力する。PWM変調部(76)は、電圧指令値(vur,vvr,vwr)及び電圧検出部(26)で検出された電圧値(vc)に基づいて、駆動信号(DS)及び各相の電圧(vu,vv,vw)を求めて出力する。駆動信号(DS)に含まれる各信号は、必要に応じて増幅されて、インバータ回路(30)の対応するスイッチング素子に与えられる。   The current control unit (72) obtains and outputs a voltage command value (vdr, vqr) based on the torque command value (Tmr) and the current (id, iq). The two-phase / three-phase converter (74) obtains and outputs a voltage command value (vur, vvr, vwr) based on the voltage command value (vdr, vqr) and the rotor position (θe). Based on the voltage command value (vur, vvr, vwr) and the voltage value (vc) detected by the voltage detection unit (26), the PWM modulation unit (76) determines the drive signal (DS) and the voltage of each phase (vu , vv, vw) and output. Each signal included in the drive signal (DS) is amplified as necessary and provided to the corresponding switching element of the inverter circuit (30).

図7は、図5のU相のレグ(32U)の構成例を示す回路図である。以下では、U相の回路について説明するが、V相及びW相の回路も同様に構成されている。V相及びW相の回路の動作も、位相が異なる点の他はU相の回路と同様である。これらの点は、以下の他の構成例においても同様である。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of the U-phase leg (32U) of FIG. The U-phase circuit will be described below, but the V-phase and W-phase circuits are configured similarly. The operations of the V-phase and W-phase circuits are the same as those of the U-phase circuit except that the phases are different. These points are the same in the following other configuration examples.

上アームのスイッチング回路(34)は、スイッチング素子(41,42)を有している。下アームのスイッチング回路(36)は、スイッチング素子(43,44)を有している。図7の回路は、スイッチング素子(41-44)の逆耐電圧が十分である場合に用いられる。スイッチング素子(41-44)は、いずれも、例えばIGBT(insulated gate bipolar transistor)である。スイッチング回路(34)から出力ノード(NU)に流れる電流(IU1)と、スイッチング回路(36)から出力ノード(NU)に流れる電流(IU2)とを合わせた電流(IU)が、モータ(94)に流れる。   The upper arm switching circuit (34) includes switching elements (41, 42). The lower arm switching circuit (36) includes switching elements (43, 44). The circuit of FIG. 7 is used when the reverse withstand voltage of the switching elements (41-44) is sufficient. Each of the switching elements (41-44) is, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor). The current (IU) that is the sum of the current (IU1) flowing from the switching circuit (34) to the output node (NU) and the current (IU2) flowing from the switching circuit (36) to the output node (NU) is the motor (94). Flowing into.

スイッチング素子(41)のコレクタ及びエミッタは、それぞれノード(N1)及び出力ノード(NU)に接続されている。スイッチング素子(41)の制御端子としてのゲートには、信号(S1)が入力されている。スイッチング素子(42)のコレクタ及びエミッタは、それぞれ出力ノード(NU)及びノード(N1)に接続されている。スイッチング素子(42)のゲートには、信号(S2)が入力されている。   The collector and emitter of the switching element (41) are connected to the node (N1) and the output node (NU), respectively. The signal (S1) is input to the gate as the control terminal of the switching element (41). The collector and emitter of the switching element (42) are connected to the output node (NU) and the node (N1), respectively. The signal (S2) is input to the gate of the switching element (42).

スイッチング素子(43)のコレクタ及びエミッタは、それぞれ出力ノード(NU)及びノード(N3)に接続されている。スイッチング素子(43)のゲートには、信号(S3)が入力されている。スイッチング素子(44)のコレクタ及びエミッタは、それぞれノード(N3)及び出力ノード(NU)に接続されている。スイッチング素子(44)のゲートには、信号(S4)が入力されている。   The collector and emitter of the switching element (43) are connected to the output node (NU) and the node (N3), respectively. The signal (S3) is input to the gate of the switching element (43). The collector and emitter of the switching element (44) are connected to the node (N3) and the output node (NU), respectively. The signal (S4) is input to the gate of the switching element (44).

図8は、図7のスイッチング素子(41-44)に与えられる信号(S1-S4)、及び図7の回路に流れる電流(IU1,IU2)の例を示すグラフである。図8には、期間(TU)又は期間(TL)において、大きさ(II)の電流を相電流(IU)として流すべきである場合について示されている。スイッチング素子(41-44)は、それぞれのゲートに入力される信号(S1-S4)が、高電位(H)であるときに導通し、低電位(L)であるときに非導通となる。   FIG. 8 is a graph showing an example of signals (S1-S4) given to the switching elements (41-44) of FIG. 7 and currents (IU1, IU2) flowing through the circuit of FIG. FIG. 8 shows a case where a current of magnitude (II) should be flowed as a phase current (IU) in a period (TU) or a period (TL). The switching elements (41-44) are turned on when the signals (S1-S4) input to the respective gates are at a high potential (H), and are turned off when the signals are at a low potential (L).

駆動信号生成部(60)のPWM変調部(76)は、上アームのスイッチング回路(34)が出力ノード(NU)へ相電流(IU)を流すために導通しているときに、スイッチング回路(34)と同一のレグにおける下アームのスイッチング回路(36)を通って出力ノード(NU)へ電流が流れないように、信号(S1-S4)を生成する。また、PWM変調部(76)は、下アームのスイッチング回路(36)が出力ノード(NU)から相電流(IU)を流すために導通しているときに、スイッチング回路(36)と同一のレグにおける上アームのスイッチング回路(34)を通って出力ノード(NU)から電流が流れないように、信号(S1-S4)を生成する。   The PWM modulation unit (76) of the drive signal generation unit (60) is connected to the switching circuit (34) when the upper arm switching circuit (34) is turned on to pass the phase current (IU) to the output node (NU). Signals (S1-S4) are generated so that no current flows to the output node (NU) through the lower arm switching circuit (36) in the same leg as in (34). The PWM modulation unit (76) is connected to the same leg as the switching circuit (36) when the lower arm switching circuit (36) is conducting to flow the phase current (IU) from the output node (NU). The signal (S1-S4) is generated so that no current flows from the output node (NU) through the switching circuit (34) of the upper arm in FIG.

時刻(T1)と時刻(T2)との間の期間(TL)においては、信号(S3,S4)が高電位となる。このとき、スイッチング素子(43)を経由して、出力ノード(NU)からノード(N3)へ電流(IU2)が流れる。この期間において、信号(S2)が低電位であるので、スイッチング素子(42)は非導通となっている。つまり、たとえインバータ回路(30)の入力電圧が大きく低下したとしても、下アームのスイッチング回路(36)が出力ノード(NU)からノード(N3)へ大きさ(II)の相電流(IU)を流すために導通しているときに(期間(TL))、スイッチング回路(36)と同一のレグにおける上アームのスイッチング回路(34)は、上アームのスイッチング回路(34)を通って、出力ノード(NU)からノード(N1)へ、望ましくない電流が流れないようにする。   In a period (TL) between time (T1) and time (T2), the signals (S3, S4) are at a high potential. At this time, a current (IU2) flows from the output node (NU) to the node (N3) via the switching element (43). In this period, since the signal (S2) is at a low potential, the switching element (42) is non-conductive. That is, even if the input voltage of the inverter circuit (30) is greatly reduced, the lower arm switching circuit (36) generates a phase current (IU) of magnitude (II) from the output node (NU) to the node (N3). When conducting to flow (period (TL)), the upper arm switching circuit (34) in the same leg as the switching circuit (36) passes through the upper arm switching circuit (34) to the output node. Prevent unwanted current from flowing from (NU) to node (N1).

時刻(T2)と時刻(T3)との間は、移行期間(TA)である。この期間では、インバータ回路(30)の入力電圧によってはスイッチング素子(42)に電流が流れるので、電流(IU1,IU2)の値は不定値(VR)となる。時刻(T3)と時刻(T4)との間は、貫通電流を防止するためのデッドタイム(TD)である。この期間においては、還流電流が流れるのみである。時刻(T4)と時刻(T5)との間は、移行期間(TB)である。この期間では、インバータ回路(30)の入力電圧によってはスイッチング素子(44)に電流が流れるので、電流(IU1,IU2)の値は不定値(VR)となる。   Between the time (T2) and the time (T3) is a transition period (TA). During this period, a current flows through the switching element (42) depending on the input voltage of the inverter circuit (30), so that the values of the currents (IU1, IU2) are indefinite values (VR). Between the time (T3) and the time (T4) is a dead time (TD) for preventing a through current. During this period, only a reflux current flows. Between the time (T4) and the time (T5) is a transition period (TB). During this period, a current flows through the switching element (44) depending on the input voltage of the inverter circuit (30), so that the values of the currents (IU1, IU2) are indefinite values (VR).

時刻(T5)と時刻(T6)との間の期間(TU)においては、信号(S1,S2)が高電位となる。このとき、スイッチング素子(41)を経由して、ノード(N1)から出力ノード(NU)へ電流(IU1)が流れる。この期間において、信号(S4)が低電位であるので、スイッチング素子(44)は非導通となっている。つまり、たとえインバータ回路(30)の入力電圧が大きく低下したとしても、上アームのスイッチング回路(34)がノード(N1)から出力ノード(NU)へ大きさ(II)の相電流(IU)を流すために導通しているときに(期間(TU))、スイッチング回路(34)と同一のレグにおける下アームのスイッチング回路(36)は、下アームのスイッチング回路(36)を通ってノード(N3)から出力ノード(NU)へ、望ましくない電流が流れないようにする。時刻(T6)以降の各期間においては、既に説明した対応する期間と同様の信号(S1-S4)が供給されるので、説明を省略する。   In a period (TU) between time (T5) and time (T6), the signals (S1, S2) are at a high potential. At this time, a current (IU1) flows from the node (N1) to the output node (NU) via the switching element (41). During this period, since the signal (S4) is at a low potential, the switching element (44) is non-conductive. In other words, even if the input voltage of the inverter circuit (30) drops significantly, the upper arm switching circuit (34) generates a phase current (IU) of magnitude (II) from the node (N1) to the output node (NU). When conducting to flow (period (TU)), the lower arm switching circuit (36) in the same leg as the switching circuit (34) passes through the lower arm switching circuit (36) to the node (N3 ) To the output node (NU). In each period after time (T6), the same signal (S1-S4) as that in the corresponding period already described is supplied, and thus the description thereof is omitted.

このように、図7の回路によると、例えば、時刻(T1)と時刻(T2)との間の期間(TL)においては、スイッチング素子(42)に電流が流れない。また、例えば、時刻(T5)と時刻(T6)との間の期間(TU)においては、スイッチング素子(44)に電流が流れない。したがって、これらの期間において電流検出部(28)によってインバータ回路(30)の入力電流(Idc)を検出すれば、インバータ回路(30)の入力電圧が大きく低下する場合においても、相電流を求めることが可能となる。   Thus, according to the circuit of FIG. 7, for example, no current flows through the switching element (42) in the period (TL) between time (T1) and time (T2). In addition, for example, during the period (TU) between time (T5) and time (T6), no current flows through the switching element (44). Therefore, if the input current (Idc) of the inverter circuit (30) is detected by the current detector (28) during these periods, the phase current can be obtained even when the input voltage of the inverter circuit (30) is greatly reduced. Is possible.

図9は、図5のU相のレグ(32U)の他の構成例を示す回路図である。図9のU相のレグ(232U)は、上アームのスイッチング回路(234)と、下アームのスイッチング回路(236)とを有している。上アームのスイッチング回路(234)は、スイッチング素子(41,42)と、ダイオード(46,47)とを有している。下アームのスイッチング回路(236)は、スイッチング素子(43,44)と、ダイオード(48,49)とを有している。   FIG. 9 is a circuit diagram showing another configuration example of the U-phase leg (32U) of FIG. The U-phase leg (232U) in FIG. 9 has an upper arm switching circuit (234) and a lower arm switching circuit (236). The upper arm switching circuit (234) includes switching elements (41, 42) and diodes (46, 47). The lower arm switching circuit (236) includes switching elements (43, 44) and diodes (48, 49).

スイッチング素子(41-44)の制御端子には、図7の回路と同様に、信号(S1-S4)がそれぞれ与えられる。図9の回路は、図7の回路とほぼ同様に動作する。図9の回路では、スイッチング素子(41,42,43,44)には、ダイオード(46,47,48,49)がそれぞれ直列に接続されている。このため、スイッチング素子(41-44)の逆耐電圧は、図7の回路の場合ほど大きくなくてもよい。   Signals (S1-S4) are respectively supplied to the control terminals of the switching elements (41-44) as in the circuit of FIG. The circuit of FIG. 9 operates in substantially the same manner as the circuit of FIG. In the circuit of FIG. 9, diodes (46, 47, 48, 49) are connected in series to the switching elements (41, 42, 43, 44), respectively. For this reason, the reverse withstand voltage of the switching elements (41-44) may not be as large as in the case of the circuit of FIG.

図10は、図5のU相のレグ(32U)の更に他の構成例を示す回路図である。図10のU相のレグ(332U)は、上アームのスイッチング回路(334)と、下アームのスイッチング回路(336)とを有している。上アームのスイッチング回路(334)は、逆並列回路(35A,35B)を有している。逆並列回路(35A,35B)は、互いに直列に接続されている。下アームのスイッチング回路(336)は、逆並列回路(37A,37B)を有している。逆並列回路(37A,37B)は、互いに直列に接続されている。   FIG. 10 is a circuit diagram showing still another configuration example of the U-phase leg (32U) of FIG. The U-phase leg (332U) in FIG. 10 includes an upper arm switching circuit (334) and a lower arm switching circuit (336). The upper arm switching circuit (334) has antiparallel circuits (35A, 35B). The antiparallel circuits (35A, 35B) are connected in series with each other. The lower arm switching circuit (336) has antiparallel circuits (37A, 37B). The antiparallel circuits (37A, 37B) are connected to each other in series.

逆並列回路(35A)は、出力ノード(NU)への電流を流すスイッチング素子(41)と、スイッチング素子(41)に逆並列に接続され、出力ノード(NU)からの電流を流すダイオード(46)とを有している。逆並列回路(35B)は、出力ノード(NU)からの電流を流すスイッチング素子(42)と、スイッチング素子(42)に逆並列に接続され、出力ノード(NU)への電流を流すダイオード(47)とを有している。   The anti-parallel circuit (35A) includes a switching element (41) for supplying current to the output node (NU) and a diode (46) connected in anti-parallel to the switching element (41) for supplying current from the output node (NU). ). The anti-parallel circuit (35B) includes a switching element (42) for supplying current from the output node (NU) and a diode (47) connected in anti-parallel to the switching element (42) and supplying current to the output node (NU). ).

逆並列回路(37A)は、出力ノード(NU)からの電流を流すスイッチング素子(43)と、スイッチング素子(43)に逆並列に接続され、出力ノード(NU)への電流を流すダイオード(48)とを有している。逆並列回路(37B)は、出力ノード(NU)への電流を流すスイッチング素子(44)と、スイッチング素子(44)に逆並列に接続され、出力ノード(NU)からの電流を流すダイオード(49)とを有している。   The anti-parallel circuit (37A) includes a switching element (43) that supplies current from the output node (NU) and a diode (48) that is connected in anti-parallel to the switching element (43) and supplies current to the output node (NU). ). The anti-parallel circuit (37B) includes a switching element (44) for supplying current to the output node (NU) and a diode (49) connected in anti-parallel to the switching element (44) for supplying current from the output node (NU). ).

スイッチング素子(41-44)の制御端子には、図7の回路と同様に、信号(S1-S4)がそれぞれ与えられる。図10の回路は、図7の回路とほぼ同様に動作する。図10の回路では、スイッチング素子(41)にはダイオード(46)が逆並列に接続されているので、スイッチング素子(41)の逆耐電圧は、図7の回路の場合ほど大きくなくてもよい。同様に、スイッチング素子(42,43,44)にはダイオード(47,48,49)がそれぞれ逆並列に接続されているので、スイッチング素子(42,43,44)の逆耐電圧は、図7の回路の場合ほど大きくなくてもよい。   Signals (S1-S4) are respectively supplied to the control terminals of the switching elements (41-44) as in the circuit of FIG. The circuit of FIG. 10 operates in substantially the same manner as the circuit of FIG. In the circuit of FIG. 10, since the diode (46) is connected in antiparallel to the switching element (41), the reverse withstand voltage of the switching element (41) does not have to be as high as that of the circuit of FIG. . Similarly, since the diodes (47, 48, 49) are connected in antiparallel to the switching elements (42, 43, 44), the reverse withstand voltage of the switching elements (42, 43, 44) is shown in FIG. It may not be as large as in the case of this circuit.

図11は、図5のU相のレグ(32U)の更に他の構成例を示す回路図である。図11のU相のレグ(432U)は、上アームのスイッチング回路(434)と、下アームのスイッチング回路(436)とを有している。上アームのスイッチング回路(434)は、スイッチング素子(41)と、これに逆並列に接続された電流制限回路(56)とを有している。電流制限回路(56)は、ダイオード(47)と、これに直列に接続された抵抗(57)とを有し、出力ノード(NU)からの電流を制限してノード(N1)に流す。   FIG. 11 is a circuit diagram showing still another configuration example of the U-phase leg (32U) of FIG. The U-phase leg (432U) in FIG. 11 has an upper arm switching circuit (434) and a lower arm switching circuit (436). The upper arm switching circuit (434) includes a switching element (41) and a current limiting circuit (56) connected in antiparallel thereto. The current limiting circuit (56) includes a diode (47) and a resistor (57) connected in series with the diode (47), and limits the current from the output node (NU) to flow to the node (N1).

下アームのスイッチング回路(436)は、スイッチング素子(43)と、これに逆並列に接続された電流制限回路(58)とを有している。電流制限回路(58)は、ダイオード(49)と、これに直列に接続された抵抗(59)とを有し、ノード(N3)から出力ノード(NU)への電流を制限して流す。   The lower arm switching circuit (436) includes a switching element (43) and a current limiting circuit (58) connected in antiparallel thereto. The current limiting circuit (58) includes a diode (49) and a resistor (59) connected in series to the diode (49), and restricts a current from the node (N3) to the output node (NU).

スイッチング素子(41,43)の制御端子には、図7の回路と同様に、信号(S1,S3)がそれぞれ与えられる。電流制限回路(56)に還流電流が流れているときの電流制限回路(56)の抵抗値は、例えばスイッチング素子(41)の導通時の抵抗値の約10倍である。電流制限回路(58)に還流電流が流れているときの電流制限回路(58)の抵抗値は、例えばスイッチング素子(43)の導通時の抵抗値の約10倍である。   Signals (S1, S3) are applied to the control terminals of the switching elements (41, 43), as in the circuit of FIG. The resistance value of the current limiting circuit (56) when the return current flows through the current limiting circuit (56) is, for example, about 10 times the resistance value when the switching element (41) is conductive. The resistance value of the current limiting circuit (58) when the return current flows through the current limiting circuit (58) is, for example, about 10 times the resistance value when the switching element (43) is conductive.

図11の回路では、電流制限回路(58)の抵抗値が比較的大きいので、上アームのスイッチング回路(434)が出力ノード(NU)へ相電流(IU)を流すために導通しているときに、スイッチング回路(434)と同一のレグにおける下アームのスイッチング回路(436)は、スイッチング回路(436)を通って出力ノード(NU)へ流れる電流を制限する。また、電流制限回路(56)の抵抗値が比較的大きいので、下アームのスイッチング回路(436)が出力ノード(NU)から相電流(IU)を流すために導通しているときに、スイッチング回路(436)と同一のレグにおける上アームのスイッチング回路(434)は、スイッチング回路(434)を通って出力ノード(NU)から流れる電流を制限する。このため、インバータ回路(30)の入力電圧が低下する場合においても、インバータ回路(30)によって駆動されるモータ(94)の相電流をより正しく求めることができる。   In the circuit of FIG. 11, since the resistance value of the current limiting circuit (58) is relatively large, the upper arm switching circuit (434) is conducting to flow the phase current (IU) to the output node (NU). In addition, the lower arm switching circuit (436) in the same leg as the switching circuit (434) limits the current flowing through the switching circuit (436) to the output node (NU). In addition, since the resistance value of the current limiting circuit (56) is relatively large, the switching circuit (436) when the lower arm switching circuit (436) is conducting to flow the phase current (IU) from the output node (NU). The upper arm switching circuit (434) in the same leg as (436) limits the current flowing from the output node (NU) through the switching circuit (434). For this reason, even when the input voltage of the inverter circuit (30) decreases, the phase current of the motor (94) driven by the inverter circuit (30) can be obtained more correctly.

以上では、電流を1か所のみで検出する場合について説明したが、より多くの電流を検出するようにしてもよい。図12は、図5の電力変換装置の他の構成例を示すブロック図である。図12の電力変換装置(200)は、電流検出部(28)に代えて電流検出部(228)を有する点の他は、図5の電力変換装置(100)と同様に構成されている。電流検出部(228)は、抵抗(29U,29V)を有する。   Although the case where the current is detected only at one place has been described above, more current may be detected. FIG. 12 is a block diagram illustrating another configuration example of the power conversion device in FIG. 5. The power conversion device (200) of FIG. 12 is configured in the same manner as the power conversion device (100) of FIG. 5 except that a current detection unit (228) is provided instead of the current detection unit (28). The current detector (228) has a resistor (29U, 29V).

抵抗(29U)は、U相のレグ(32U)の下アームのスイッチング回路(36)とノード(N2)との間に接続されている。抵抗(29V)は、V相のレグ(32V)の下アームのスイッチング回路とノード(N2)との間に接続されている。電流検出部(228)は、抵抗(29U,29V)に流れる電流を検出する。具体的には、電流検出部(228)は、抵抗(29U,29V)の電圧を各抵抗に流れる電流の値に変換し、その結果を検出された電流値(ic)として駆動信号生成部(60)の三相/二相変換部(64)に出力する。図8のような信号(S1-S4)を用いることにより、U相及びV相の相電流が求められ、U相、V相及びW相の相電流の和が零であることから、W相の相電流が求められる。   The resistor (29U) is connected between the switching circuit (36) of the lower arm of the U-phase leg (32U) and the node (N2). The resistor (29V) is connected between the switching circuit of the lower arm of the V-phase leg (32V) and the node (N2). The current detector (228) detects the current flowing through the resistor (29U, 29V). Specifically, the current detection unit (228) converts the voltage of the resistor (29U, 29V) into a value of a current flowing through each resistor, and the result is detected as a detected current value (ic). Output to the three-phase / two-phase converter (64) of 60). By using the signals (S1-S4) as shown in FIG. 8, the phase currents of the U phase and the V phase are obtained, and the sum of the phase currents of the U phase, the V phase, and the W phase is zero. Phase current is required.

なお、図12において、抵抗(29V)を、V相ではなく、W相のレグ(32W)の下アームのスイッチング回路とノード(N2)との間に接続してもよい。また、図12において、抵抗(29U)を、U相ではなく、W相のレグ(32W)の下アームのスイッチング回路とノード(N2)との間に接続してもよい。また、電流検出部(228)が、その2本の抵抗の電圧を出力し、三相/二相変換部(64)がこれらの電圧から各抵抗の電流値を求めてもよい。   In FIG. 12, the resistor (29V) may be connected between the switching circuit of the lower arm of the W-phase leg (32W) and the node (N2) instead of the V-phase. In FIG. 12, the resistor (29U) may be connected between the switching circuit of the lower arm of the W-phase leg (32W) and the node (N2) instead of the U-phase. The current detection unit (228) may output the voltages of the two resistors, and the three-phase / two-phase conversion unit (64) may obtain the current value of each resistor from these voltages.

図13は、図5の電力変換装置の更に他の構成例を示すブロック図である。図13の電力変換装置(300)は、電流検出部(28)に代えて電流検出部(328)を有する点の他は、図5の電力変換装置(100)と同様に構成されている。電流検出部(328)は、抵抗(29U,29V,29W)を有する。   FIG. 13 is a block diagram illustrating still another configuration example of the power conversion device in FIG. 5. The power conversion device (300) of FIG. 13 is configured in the same manner as the power conversion device (100) of FIG. 5 except that a current detection unit (328) is provided instead of the current detection unit (28). The current detection unit (328) has resistors (29U, 29V, 29W).

抵抗(29U)は、U相のレグ(32U)の下アームのスイッチング回路(36)とノード(N2)との間に接続されている。抵抗(29V)は、V相のレグ(32V)の下アームのスイッチング回路とノード(N2)との間に接続されている。抵抗(29W)は、W相のレグ(32W)の下アームのスイッチング回路とノード(N2)との間に接続されている。電流検出部(328)は、抵抗(29U,29V,29W)に流れる電流を検出する。具体的には、電流検出部(328)は、抵抗(29U,29V,29W)の電圧を各抵抗に流れる電流の値に変換し、その結果を検出された電流値(ic)として駆動信号生成部(60)の三相/二相変換部(64)に出力する。図8のような信号(S1-S4)を用いることにより、U相、V相及びW相の相電流が求められる。なお、電流検出部(328)が、その3本の抵抗の電圧を出力し、三相/二相変換部(64)がこれらの電圧から各抵抗の電流値を求めてもよい。   The resistor (29U) is connected between the switching circuit (36) of the lower arm of the U-phase leg (32U) and the node (N2). The resistor (29V) is connected between the switching circuit of the lower arm of the V-phase leg (32V) and the node (N2). The resistor (29W) is connected between the switching circuit of the lower arm of the W-phase leg (32W) and the node (N2). The current detector (328) detects the current flowing through the resistor (29U, 29V, 29W). Specifically, the current detection unit (328) converts the voltage of the resistor (29U, 29V, 29W) into the value of the current flowing through each resistor, and generates the drive signal as the detected current value (ic) Output to the three-phase / two-phase conversion section (64) of the section (60). By using the signals (S1-S4) as shown in FIG. 8, the phase currents of the U phase, the V phase, and the W phase are obtained. The current detector (328) may output the voltages of the three resistors, and the three-phase / two-phase converter (64) may obtain the current value of each resistor from these voltages.

以上の電力変換装置(100,200,300)におけるコンデンサ(24)は、より大きな容量を有していてもよい。コンデンサ(24)がインバータ回路(30)の入力電圧を十分に平滑化できる程度の容量を有していても、交流電源(92)の電圧の低下等によってインバータ回路(30)の入力電圧が大きく低下することがある。このような場合においても、電力変換装置(100,200,300)は、インバータ回路(30)から出力される相電流をより正しく求めることができる。   The capacitor (24) in the above power converters (100, 200, 300) may have a larger capacity. Even if the capacitor (24) has a capacity that can sufficiently smooth the input voltage of the inverter circuit (30), the input voltage of the inverter circuit (30) is increased due to the voltage drop of the AC power supply (92). May decrease. Even in such a case, the power conversion device (100, 200, 300) can more accurately determine the phase current output from the inverter circuit (30).

以上の実施形態において、スイッチング素子(41-44)としてIGBTを用いる場合について説明したが、これに代えて、可能な場合には、MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor)、又はバイポーラトランジスタ等を用いてもよい。   In the above embodiment, the case where the IGBT is used as the switching element (41-44) has been described. Instead of this, if possible, a MOSFET (metal oxide semiconductor field-effect transistor), a bipolar transistor, or the like is used. It may be used.

本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ及びプロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。   Each functional block in this specification may typically be realized by hardware. Alternatively, some or all of each functional block can be implemented in software. For example, such a functional block can be realized by a processor and a program executed on the processor. In other words, each functional block described in the present specification may be realized by hardware, may be realized by software, or may be realized by any combination of hardware and software.

以上の実施形態は、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。   The above embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

以上説明したように、本発明は、電力変換装置等について有用である。   As described above, the present invention is useful for power converters and the like.

16 コンバータ回路
24 コンデンサ
28, 228, 328 電流検出部
30 インバータ回路
32U, 32V, 32W, 232U, 332U, 432U レグ
34, 234, 334, 434, 36, 236, 336, 436 スイッチング回路
35A, 35B, 37A, 37B 逆並列回路
41-44 スイッチング素子
46-49 ダイオード
56, 58 電流制限回路
60 駆動信号生成部
100, 200, 300 電力変換装置
16 Converter circuit
24 capacitors
28, 228, 328 Current detector
30 Inverter circuit
32U, 32V, 32W, 232U, 332U, 432U leg
34, 234, 334, 434, 36, 236, 336, 436 Switching circuit
35A, 35B, 37A, 37B reverse parallel circuit
41-44 Switching element
46-49 Diode
56, 58 Current limit circuit
60 Drive signal generator
100, 200, 300 Power converter

Claims (5)

交流電源(92)からの交流を整流して直流に変換し、出力するコンバータ回路(16)と、
駆動信号に基づいて、上記コンバータ回路(16)から出力された直流を交流に変換して出力するインバータ回路(30)と、
上記コンバータ回路(16)の出力ノードの間に接続されたコンデンサ(24)と、
上記コンバータ回路(16)と上記インバータ回路(30)との間で電流を検出する電流検出部(28)と、
上記電流検出部(28)で検出された電流に基づいて上記駆動信号を生成する駆動信号生成部(60)とを備え、
上記インバータ回路(30)は、複数のレグ(32U,32V,32W;232U;332U)を有し、
上記複数のレグ(32U,32V,32W;232U;332U)は、それぞれ、
上アームのスイッチング回路(34;234;334)と、
上記上アームのスイッチング回路(34;234;334)に直列に接続された下アームのスイッチング回路(36;236;336)とを有し、
上記上アームのスイッチング回路(34;234;334)は、
上記上アームのスイッチング回路(34;234;334)と上記下アームのスイッチング回路(36;236;336)との間の、当該レグの出力ノードへの電流を制御する第1スイッチング回路と、
当該レグの上記出力ノードからの電流を制御する第2スイッチング回路とを有し、
上記下アームのスイッチング回路(36;236;336)は、
当該レグの上記出力ノードからの電流を制御する第3スイッチング回路と、
当該レグの上記出力ノードへの電流を制御する第4スイッチング回路とを有する
ことを特徴とする電力変換装置。
A converter circuit (16) that rectifies and converts the alternating current from the alternating current power source (92) to direct current;
An inverter circuit (30) for converting the direct current output from the converter circuit (16) into an alternating current based on the drive signal and outputting the alternating current;
A capacitor (24) connected between output nodes of the converter circuit (16);
A current detector (28) for detecting a current between the converter circuit (16) and the inverter circuit (30);
A drive signal generator (60) that generates the drive signal based on the current detected by the current detector (28);
The inverter circuit (30) has a plurality of legs (32U, 32V, 32W; 232U; 332U ) ,
The plurality of legs (32U, 32V, 32W; 232U; 332U )
Upper arm switching circuit (34; 234; 33 4) ,
A lower arm switching circuit (36; 236; 33 6) connected in series to the upper arm switching circuit (34; 234; 33 4) ,
The upper arm switching circuit (34; 234; 334)
A first switching circuit for controlling a current to an output node of the leg between the upper arm switching circuit (34; 234; 334) and the lower arm switching circuit (36; 236; 336);
A second switching circuit for controlling a current from the output node of the leg,
The lower arm switching circuit (36; 236; 336)
A third switching circuit for controlling the current from the output node of the leg;
A power conversion device comprising: a fourth switching circuit that controls a current to the output node of the leg .
請求項において、
上記第1スイッチング回路は、第1スイッチング素子(41)を有し
上記第2スイッチング回路は、上記第1スイッチング素子(41)に並列に接続された第2スイッチング素子(42)を有し、
上記第3スイッチング回路は、第3スイッチング素子(43)を有し
上記第4スイッチング回路は、上記第3スイッチング素子(43)に並列に接続された第4スイッチング素子(44)を有する
ことを特徴とする電力変換装置。
In claim 1 ,
It said first switching circuit includes a first switching element (41),
Said second switching circuit includes a second switching element connected in parallel with said first switching element (41) (42),
The third switching circuit has a third switching element (43),
The fourth switching circuit, power conversion device, characterized in that it comprises a fourth switching element (44) connected in parallel to the third switching element (43).
請求項において、
上記第1スイッチング回路は、上記第1スイッチング素子(41)に直列に接続された第1ダイオード(46)を更に有し
上記第2スイッチング回路は、上記第2スイッチング素子(42)に直列に接続された第2ダイオード(47)を更に有し、
上記第3スイッチング回路は、上記第3スイッチング素子(43)に直列に接続された第3ダイオード(48)を更に有し
上記第4スイッチング回路は、上記第4スイッチング素子(44)に直列に接続された第4ダイオード(49)を更に有する
ことを特徴とする電力変換装置。
In claim 2 ,
Said first switching circuit further includes a first diode (46) connected in series with said first switching element (41),
The second switching circuit further includes a second diode (47 ) connected in series to the second switching element (42),
The third switching circuit further comprises a third diode (48) connected in series with the third switching element (43),
The fourth switching circuit further includes a fourth diode (49 ) connected in series to the fourth switching element (44).
請求項1において、
上記第1スイッチング回路は、
1スイッチング素子(41)と、
上記第1スイッチング素子(41)に直列に接続された第1ダイオード(47)とを有し、
上記第2スイッチング回路は、
2スイッチング素子(42)と、
上記第2スイッチング素子(42)に直列に接続された第2ダイオード(46)とを有し、
上記第1スイッチング素子(41)と上記第1ダイオード(47)との間のノードは、上記第2スイッチング素子(42)と上記第2ダイオード(46)との間のノードと共通であり、
上記第3スイッチング回路は、
3スイッチング素子(43)と、
上記第3スイッチング素子(43)に直列に接続された第3ダイオード(49)とを有し、
上記第4スイッチング回路は、
4スイッチング素子(44)と、
上記第4スイッチング素子(44)に直列に接続された第4ダイオード(48)とを有し、
上記第3スイッチング素子(43)と上記第3ダイオード(49)との間のノードは、上記第4スイッチング素子(44)と上記第4ダイオード(48)との間のノードと共通である
ことを特徴とする電力変換装置。
In claim 1,
The first switching circuit includes:
A first switching element (41);
A first diode (47) connected in series to the first switching element (41);
The second switching circuit includes:
A second switching element (42);
A second diode (46) connected in series to the second switching element (42);
The node between the first switching element (41) and the first diode (47) is the same as the node between the second switching element (42) and the second diode (46).
The third switching circuit includes:
A third switching element (43);
A third diode (49) connected in series to the third switching element (43);
The fourth switching circuit includes:
A fourth switching element (44);
A fourth diode (48) connected in series to the fourth switching element (44);
A node between the third switching element (43) and the third diode (49) is common with a node between the fourth switching element (44) and the fourth diode (48). A power conversion device characterized by the above.
請求項1において、
上記コンデンサ(24)は、上記インバータ回路(30)の入力電圧を、上記交流電源(92)の電圧に応じて脈動するように平滑化する
ことを特徴とする電力変換装置。
In claim 1,
The said capacitor | condenser (24) smoothes the input voltage of the said inverter circuit (30) so that it may pulsate according to the voltage of the said AC power supply (92), The power converter device characterized by the above-mentioned.
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