JP2006014388A - Inverter control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモ−タの運転を制御するインバ−タ制御装置であって、特に電流検出器を用いたインバ−タ制御装置およびこのインバ−タ制御装置を用いた空気調和機に関するものである。 The present invention relates to an inverter control device for controlling the operation of a motor, and more particularly to an inverter control device using a current detector and an air conditioner using the inverter control device.
図9に従来のインバ−タ制御装置の一例を示す。図9において、制御部110は外部速度指令信号に基づいてモ−タ103を所定の速度に制御するために、電流センサ104a、104bより検出するモ−タ103の巻線電流の値をパラメ−タとしてインバ−タ102を駆動する信号を作成して出力する。この駆動信号を受けてインバ−タ駆動部111がインバ−タ102の各スイッチング素子を駆動する。
FIG. 9 shows an example of a conventional inverter control device. In FIG. 9, the
また、電流センサ104a、104bは一般的には検出した電流値を電圧値に変換して出力する。ここで、電流量がゼロの時のセンサ出力電圧をオフセット電圧をいい、検出したセンサ出力電圧からこのオフセット電圧を引いた値が検出電流値となる。
The
ところで、この電流センサ104a、104bのオフセット電圧は製品の初期ばらつきや周囲温度の変化等による温度ドリフトのため誤差が生じる。これは検出する電流値に誤差を与え、モ−タ103の電流波形の歪み、効率の低下あるいは脱調を引き起こし、制御性能を低下させることになる。
By the way, an error occurs in the offset voltage of the
この電流センサのオフセット電圧の誤差を補正する方法として特許文献1に示すような方法がある。これはモ−タ103が停止する毎に電流センサ104a、104bのオフセット電圧を検出して、この更新されたオフセット電圧により逐次補正を行うものである。これにより、製品の初期ばらつきによるオフセット電圧の誤差を補正することができる。また、モ−タ103の運転が停止した後に運転中での温度ドリフト等によるオフセット電圧の誤差も補正することができる。
As a method for correcting the error of the offset voltage of the current sensor, there is a method as shown in
さらに電流センサ104a、104bのオフセット電圧の誤差を補正する方法として特許文献2に示すような方法がある。これは電流センサ104a、104bの出力電圧の1周期分を積分することによりオフセット電圧を算出して、この算出値を用いてオフセット電圧の誤差を補正するものである。
Furthermore, as a method for correcting an error in the offset voltage of the
また電流センサ104a、104bの出力電圧の1周期分における検出電流値が正である第1の時間と負である第2の時間を計測し、この第1の時間と第2の時間の比に基づいてオフセット電圧を算出する。そしてこの算出値を用いてオフセット電圧の誤差を補正するものである。
Further, the first time when the detected current value of the output voltage of the
これにより、製品の初期ばらつきによるオフセット電圧の誤差を補正することができるとともに、モ−タ103を運転状態にさせたまま、温度ドリフト等により生じるオフセット電圧の誤差を補正することができる。
例えば空気調和機において圧縮機モ−タを駆動するインバ−タ制御装置は室外機内に設
けられ、この室外機は屋外に設置される。従って、インバ−タ制御装置における電流センサの温度環境は外気温の変化やモ−タの運転状態により大きく変動する。
For example, an inverter control device for driving a compressor motor in an air conditioner is provided in an outdoor unit, and this outdoor unit is installed outdoors. Therefore, the temperature environment of the current sensor in the inverter control device varies greatly depending on the change in the outside air temperature and the operating state of the motor.
しかしながら、上記特許文献1に示す従来のインバ−タ制御装置では、モ−タ103の停止中あるいは運転停止後の電流センサ104a、104bのオフセット電圧を検出してその誤差を補正することができるものの、圧縮機モ−タ運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を補正することができない。
However, in the conventional inverter control device disclosed in
これにより検出する電流値に誤差が発生して、インバ−タ制御装置の制御性能が低下するという課題を有していた。 As a result, an error occurs in the detected current value, and the control performance of the inverter control device is deteriorated.
しかしながら、上記特許文献2に示すインバ−タ制御装置では、モ−タの巻線電流波形が滑らかな正弦波状である場合に圧縮機モ−タの運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を算出してその誤差を補正することができるものの、インバ−タのスイッチング周波数成分が重畳された電流波形では正確なオフセット電圧を算出することができずに圧縮機モ−タ運転中の外気温の変化や温度ドリフト等により変動するオフセット電圧を補正することができない。
However, in the inverter control device shown in
この場合も同様に検出する電流値に誤差が発生して、インバ−タ制御装置の制御性能が低下するという課題を有していた。
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、インバ−タのスイッチング周波数が重畳された電流波形であってもモ−タの運転中の外気温変化や温度ドリフト等によるオフセット電圧の変動を検出してその誤差を補正することができ、制御性能を低下させることのないインバ−タ制御装置を提供することを目的とする。
In this case as well, there is a problem that an error occurs in the detected current value and the control performance of the inverter control device is deteriorated.
The present invention solves such a conventional problem, and even if the current waveform is superimposed with the switching frequency of the inverter, the offset voltage due to the change in the outside air temperature or the temperature drift during the operation of the motor. It is an object of the present invention to provide an inverter control device that can detect a fluctuation and correct an error thereof, and does not deteriorate control performance.
上記課題を解決するために、本発明のインバータ制御装置は、複数のスイッチング素子から構成され直流を交流に変換して負荷モータに供給するインバ−タと、このインバータは負荷モータの速度に応じて複数のスイッチング素子をオン/オフさせるスイッチング速度を変更するとともに、負荷モータが駆動する負荷の大きさに応じて出力するパルスデューティを変更し、負荷モータに流れる電流値を検出し電圧値に変換して出力する電流検出手段と、負荷モータに流れる複数相の電流のゼロクロス点をそれぞれ検出するゼロクロス検出手段と、負荷モータに流れる電流値がゼロになるようにインバ−タのスイッチング素子のうち少なくとも1つを所定時間オフさせる駆動停止手段と、駆動停止手段がインバ−タのスイッチング素子をオフさせることにより負荷モータに流れる電流値がゼロになる期間中に電流検出手段が出力する電圧値を記憶更新するオフセット電圧検出手段と、電流検出手段が出力する電圧値とオフセット電圧検出手段が記憶する電圧値から負荷モータに流れる電流値を演算する実電流演算手段とを備え、駆動停止手段はインバータのスイッチング速度が所定値以上であるときには、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間停止させるものである。 In order to solve the above-described problems, an inverter control device according to the present invention includes an inverter configured of a plurality of switching elements, which converts direct current into alternating current and supplies the alternating current to a load motor. The switching speed for turning on / off multiple switching elements is changed, and the pulse duty output according to the load driven by the load motor is changed to detect the current value flowing through the load motor and convert it to a voltage value. Output current detection means, zero cross detection means for detecting zero cross points of a plurality of phases of current flowing through the load motor, and at least one of the switching elements of the inverter so that the value of current flowing through the load motor is zero. Driving stop means for turning off the inverter for a predetermined time, and the drive stopping means turns off the switching element of the inverter. Thus, the offset voltage detection means for storing and updating the voltage value output by the current detection means during the period when the current value flowing through the load motor becomes zero, and the voltage value output by the current detection means and the offset voltage detection means are stored. An actual current calculating means for calculating a current value flowing through the load motor from the voltage value, and the drive stopping means switches the inverter at the zero cross point of the current detected by the zero cross detecting means when the inverter switching speed is equal to or higher than a predetermined value. The element is stopped for a predetermined time.
本発明のインバータ装置は、インバータを運転させながら電流検出手段のオフセット電圧の変動を補正することができる。 The inverter device of the present invention can correct the fluctuation of the offset voltage of the current detecting means while operating the inverter.
第1の発明は、インバ−タと、電流検出手段と、ゼロクロス検出手段と、駆動停止手段と、オフセット電圧検出手段と、実電流演算手段とを備え、駆動停止手段はインバータのスイッチング速度が所定値以上であるときには、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間停止させるものである。 The first invention includes an inverter, current detection means, zero cross detection means, drive stop means, offset voltage detection means, and actual current calculation means, and the drive stop means has a predetermined inverter switching speed. When the value is equal to or greater than the value, the switching element of the inverter is stopped for a predetermined time at the zero cross point of the current detected by the zero cross detecting means.
これによって、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができる。特に、インバータのスイッチング速度が所定値以下である場合には電流センサのオフセット電圧の検出を行なわないので、モータの運転を安定させることができ低振動・低騒音で信頼の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。 As a result, even when the inverter switching frequency component is superimposed on the current waveform of the load, the fluctuation error of the offset voltage of the current detection means due to temperature drift during operation can be reliably corrected. it can. In particular, when the switching speed of the inverter is below a predetermined value, the offset voltage of the current sensor is not detected, so that the operation of the motor can be stabilized, and the inverter control apparatus with low vibration and low noise and high reliability. Can be realized.
第2の発明は、特に第1発明において、駆動停止手段はインバータがスイッチング速度を変更中であるときは、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間停止させる動作を行なわないものである。 In the second invention, particularly in the first invention, when the inverter is changing the switching speed, the drive stopping means stops the switching element of the inverter for a predetermined time at the zero cross point of the current detected by the zero cross detecting means. I don't do it.
これによって負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができる。特に、インバータのスイッチング速度変更中には電流センサのオフセット電圧の検出を行なわないので、モータの運転を安定させることができ低振動・低騒音で信頼の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。 Thus, even when the inverter switching frequency component is superimposed on the current waveform of the load, the fluctuation error of the offset voltage of the current detecting means due to temperature drift during operation can be reliably corrected. . In particular, since the offset voltage of the current sensor is not detected while the switching speed of the inverter is being changed, the motor operation can be stabilized, and a low-vibration, low-noise and reliable inverter control device can be realized. it can.
第3の発明は、特に第1発明において、駆動停止手段はインバータが出力するパルスデューティが所定値以下であるときには、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間停止させるものである。 In a third aspect of the invention, particularly in the first aspect of the invention, the drive stop means stops the switching element of the inverter for a predetermined time at the zero cross point of the current detected by the zero cross detection means when the pulse duty output by the inverter is not more than a predetermined value. Is.
これによって、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができる。特に、インバータの出力パルスデューティが所定値以上である場合には電流センサのオフセット電圧の検出を行なわないので、モータの運転を安定させることができ低振動・低騒音で信頼の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。 As a result, even when the inverter switching frequency component is superimposed on the current waveform of the load, the fluctuation error of the offset voltage of the current detection means due to temperature drift during operation can be reliably corrected. it can. In particular, when the output pulse duty of the inverter is greater than or equal to a predetermined value, the offset voltage of the current sensor is not detected, so the motor operation can be stabilized, and the inverter control is reliable with low vibration and low noise. An apparatus can be realized.
第4の発明は,特に第1発明において、駆動停止手段はインバータが出力するパルスデューティを変更中であるときは、ゼロクロス検出手段が検出する電流のゼロクロス点においてインバータのスイッチング素子を所定時間停止させる動作を行なわないものである。 In the fourth invention, particularly in the first invention, when the drive stop means is changing the pulse duty output by the inverter, the switching element of the inverter is stopped for a predetermined time at the zero cross point of the current detected by the zero cross detection means. The operation is not performed.
これによって、負荷の電流波形にインバ−タのスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流検出手段のオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができる。特に、インバータの出力パルスデューティを変更中には電流センサのオフセット電圧の検出を行なわないので、モータの運転を安定させることができ低振動・低騒音で信頼の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。 As a result, even when the inverter switching frequency component is superimposed on the current waveform of the load, the fluctuation error of the offset voltage of the current detection means due to temperature drift during operation can be reliably corrected. it can. In particular, since the offset voltage of the current sensor is not detected while changing the output pulse duty of the inverter, the motor operation can be stabilized, and a low-vibration, low-noise and highly reliable inverter control device is realized. be able to.
第5の発明は、第1から4のいずれかの発明のインバ−タ制御装置を、空気調和器に用いたものである。これによって、装置の大型化やコストUPを伴わずに制御性能、信頼性が高く、低振動・低騒音である空気調和機を実現することができる。 According to a fifth aspect of the invention, the inverter control device according to any one of the first to fourth aspects is used in an air conditioner. As a result, an air conditioner having high control performance and reliability, low vibration and low noise can be realized without increasing the size of the apparatus and increasing the cost.
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。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment.
(実施の形態1)
図1は本発明に係るインバ−タ制御装置の一実施形態を示す制御ブロック図である。図1において、1は直流電源、2は複数のスイッチング素子から構成され直流電源1から可
変電圧・可変周波数の交流電圧を出力するインバ−タ、3はインバ−タ2により速度制御されるモ−タであり、例えばブラシレスDCモ−タ、誘導電動機あるいはリラクタンスモ−タ等が用いられる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of an inverter control apparatus according to the present invention. In FIG. 1,
さらに、4a、4bはモ−タ3の各相巻線に流れる電流値を検出する電流センサであり、ここではV相およびW相に設けられそれぞれに流れる電流値Iv、Iwを検出する。尚、U相の電流値Iuは Iu=−Iv−Iw・・・(式1)より算出する。
Further, 4a and 4b are current sensors for detecting current values flowing in the respective phase windings of the
また、12はモ−タ3の各相に流れる電流波形のゼロクロス点を検出するゼロクロス検出部であり、本実施の形態では後述する実電流演算部15により算出される電流値より検出する。
さらに、13はゼロクロス検出部12より検出された電流波形のゼロクロス点においてモ−タ3の各相に流れる電流値がゼロになるようにインバ−タ2の駆動信号を所定時間停止させる駆動停止部である。ここで20は停止間隔計測部であり駆動停止部13がインバータ2の駆動信号を停止させる時間間隔を決定する。14は駆動停止部13がインバ−タ2の駆動信号を停止することにより電流値がゼロになる期間中に電流センサ4a、4bの出力電圧をオフセット電圧として記憶更新するオフセット電圧検出部、15はモ−タ3の運転中の電流センサ4a、4bの出力電圧とオフセット電圧検出部14が記憶するオフセット電圧より実電流値を演算する実電流演算部である。
Further, 13 is a drive stop unit for stopping the drive signal of the
そして、10は制御部であり指令電流演算部16、電流誤差演算部17および駆動信号作成部18より構成される。11は制御部10が出力するインバ−タ駆動信号を受けて、インバ−タ2を駆動するインバ−タ駆動部である。
外部速度指令に基づき、指令電流演算部16はモ−タ3を所定の速度に制御するための指令電流値を算出する。この指令電流演算部15より算出される指令電流値と実電流演算部15より算出される実電流値との誤差を電流誤差演算部17にて求め、この誤差値から駆動信号作成部18にてインバ−タ2へ出力する駆動信号を作成して出力する。インバ−タ駆動部11はこの駆動信号を基にインバ−タ2のスイッチングを行いモ−タ3の速度制御を行う。
Based on the external speed command, the command
ここで電流センサ4a、4bは検出した電流値を対応する電圧値に変換して出力するものである。特に電流がゼロの場合の出力電圧値をオフセット電圧といい、検出電圧からこのオフセット電圧を引いた値が電流値となる。
Here, the
この電流センサ4a、4bのオフセット電圧は通常、製品の初期ばらつきやモ−タ3の運転中の温度ドリフト等により変動する特性を有する。この結果、電流センサ4a、4bにより検出する電流値に誤差が生じ、この値を用いて制御を行うと制御性能の低下を引き起こすことになる。
The offset voltages of the
以下、図1から図6を用いて本発明のインバ−タ制御装置における電流センサ4aのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。
Hereinafter, a method for correcting the offset voltage error of the
電流センサ4aはモ−タ3のV相に設けられており、V相に流れる電流値Ivを検出する。モ−タ3の定常運転状態においてゼロクロス検出部12は実電流演算部15よりV相電流波形のゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部20での計測値が所定値以上であれば駆動停止部13は駆動信号作成部18を介して、図2に示すようにモ−タ3のV相巻線に接続されたインバ−タ2のスイッチング素子5b、5eを所定の時間停止させる。
The
これにより図3に示すようにV相に流れる電流値は増加せずにゼロの状態を保持する。オフセット電圧検出部14はこの期間中における電流センサ4aの出力電圧値をオフセット電圧として検出して更新し記憶する。
As a result, as shown in FIG. 3, the value of the current flowing in the V phase does not increase and maintains a zero state. The offset
ここで、ホール素子を用いた電流センサ4a、4bは一般的に図4に示すような磁気特性を有している。即ち、モータ3に流れる電流が正から負に変化する際、モータ3に流れる電流値がゼロであっても保持電圧として第1のオフセット電圧(Voff1)を有する。また、モータ3に流れる電流が負から正に変化する際、モータ3に流れる電流値がゼロであっても保持電圧として第2のオフセット電圧(Voff2)を有する。
Here,
従って、電流センサ4a、4bの真のオフセット電圧(Voff)を正確に検出しようとすると、これら第1のオフセット電圧(Voff1)および第2のオフセット電圧(Voff2)を検出して Voff=(Voff1+Voff2)/2・・・(式2)より演算する必要がある。
Therefore, if the true offset voltage (Voff) of the
そこで、図5に示すようにゼロクロス検出部12は実電流演算部15よりV相電流波形の負から正となるゼロクロス点および正から負となるゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部20での計測値が所定値以上であれば駆動停止部13は駆動信号作成部18を介して、インバ−タ2のスイッチング素子5b、5eを所定の時間停止させる。
Therefore, as shown in FIG. 5, the zero-
これにより図4の第1および第2のオフセット電圧に相当する電圧値を検出することができるので、(式2)に従い電流センサ4a、4bの真のオフセット電圧を検出できる。
As a result, voltage values corresponding to the first and second offset voltages in FIG. 4 can be detected, so that the true offset voltages of the
そして実電流演算部15は以降この検出したオフセット電圧値と電流センサ4aより得られる電圧値を用いて実電流値を演算する。
Then, the actual
この演算に用いるオフセット電圧は常にモ−タ3の運転中の温度ドリフト等による変動および電流センサ4a、4bの磁気特性による誤差を含んだ値である。従って実電流演算部15により得られる実電流値はオフセット電圧の変動誤差の影響を受けずに真値を得ることができる。
The offset voltage used for this calculation is a value that always includes fluctuations due to temperature drift during operation of the
電流センサ4bはモ−タ3のW相に設けられており、W相に流れる電流値Iwを検出する。この電流センサ4bのオフセット電圧の補正方法についても電流センサ4aの場合と同様に行うことができる。
The
ここで、インバータ2は図6に示すようにモータ3の速度に応じてスイッチング速度を変更させる。スイッチング速度が低い場合は図3におけるパルス数が少なく1つのパルスの影響が大きくなり、1つのパルスが抜けることは騒音・振動の増加に繋がる。従ってこの時に電流センサ4a、4bのオフセット電圧を検出するためにインバータ2のスイッチングを停止させるのは好ましくない。そこで、本実施の形態ではインバータ2がスイッチング速度が所定値以下の場合には電流センサ4a、4bのオフセット電圧の検出を行なわず、インバータ2のスイッチング速度が所定値以上である場合のみ電流センサ4a、4bのオフセット電圧の検出を行なうようにするものである。
Here, the
以降、この実電流値と指令電流演算部16が算出する指令電流とを用いてインバ−タ2の駆動信号を作成してモ−タ3の制御を行う方法は前述した通りである。
Thereafter, the method of creating a drive signal for the
以上の動作により本実施の形態のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ3の電流波形にインバ−タ2のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中にお
ける温度ドリフト等による電流センサ4a、4bのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
With the above operation, according to the inverter control apparatus of the present embodiment, even when the switching frequency component of the
さらに本実施の形態のインバ−タ制御装置ではモ−タ3の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
Furthermore, in the inverter control apparatus of the present embodiment, offset voltage detection is performed at the zero cross point of the current waveform of the
しかも、インバータ2のスイッチング速度が所定の値以下であるときにはオフセット電圧検出によるスイッチングの停止を行なわないためより一層電流波形の歪みを抑えることができ騒音・振動の極めて少ないインバータ制御装置を実現することができる。
Moreover, when the switching speed of the
また、本実施の形態の制御方法は新たな回路等の追加を必要とせずに制御部10にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、部品点数の増加や装置の大型化さらにはコストUPの防止を実現することができる。
In addition, since the control method of the present embodiment can be performed entirely by software by using a microcomputer or the like in the
(実施の形態2)
図1〜図6を用いて本実施の形態の電流センサ4a、4bのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。尚、図中の符号についての説明は実施の形態1と同じあるため省略する。
(Embodiment 2)
A method of correcting the offset voltage error of the
インバータ2によりモ−タ3の運転が開始される。電流センサ4aはモ−タ3のV相に設けられており、V相に流れる電流値Ivを検出する。
The operation of the
モ−タ3の運転状態において図5に示すようにゼロクロス検出部12は実電流演算部15よりV相電流波形の負から正となるゼロクロス点および正から負となるゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部20での計測値が所定値以上であれば駆動停止部13は駆動信号作成部18を介して、インバ−タ2のスイッチング素子5b、5eを所定の時間停止させる。
In the operation state of the
これにより図4の第1および第2のオフセット電圧に相当する電圧値を検出することができるので、(式2)に従い電流センサ4a、4bの真のオフセット電圧を検出できる。
As a result, voltage values corresponding to the first and second offset voltages in FIG. 4 can be detected, so that the true offset voltages of the
そして実電流演算部15は以降この検出したオフセット電圧値と電流センサ4aより得られる電圧値を用いて実電流値を演算する。この演算に用いるオフセット電圧は常にモ−タ3の運転中の温度ドリフト等による変動および電流センサ4a、4bの磁気特性による誤差を含んだ値である。従って実電流演算部15により得られる実電流値はオフセット電圧の変動誤差の影響を受けずに真値を得ることができる。
Then, the actual
また、電流センサ4bはモ−タ3のW相に設けられており、W相に流れる電流値Iwを検出する。この電流センサ4bのオフセット電圧の補正方法についても電流センサ4aの場合と同様に行うことができる。
The
ここで、インバータ2は図6に示すようにモータ3の速度に応じてスイッチング速度を変更させる。スイッチング速度変更中は定常時に比較して音や振動といったモータ3の挙動が不安定になるので、この時に電流センサ4a、4bのオフセット電圧を検出するためにインバータ2のスイッチングを停止させるのは好ましくない。そこで、本実施の形態ではインバータ2がスイッチング速度を変更中の場合には電流センサ4a、4bのオフセット電圧の検出を行なわないようにするものである。
Here, the
以降、この実電流値と指令電流演算部16が算出する指令電流とを用いてインバ−タ2
の駆動信号を作成してモ−タ3の制御を行う方法は前述した通りである。
Thereafter, using this actual current value and the command current calculated by the command
The method for generating the driving signal and controlling the
以上の動作により本実施の形態のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ3の電流波形にインバ−タ2のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ4a、4bのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
With the above operation, according to the inverter control apparatus of the present embodiment, even when the switching frequency component of the
さらに本実施の形態のインバ−タ制御装置ではモ−タ3の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
Furthermore, in the inverter control apparatus of the present embodiment, offset voltage detection is performed at the zero cross point of the current waveform of the
しかも、インバータ2のスイッチング速度を変更中の場合にはオフセット電圧検出によるスイッチングの停止を行なわないためより一層電流波形の歪みを抑えることができ騒音・振動の極めて少なく動作の安定したインバータ制御装置を実現することができる。
Moreover, when the switching speed of the
また、本実施の形態の制御方法は新たな回路等の追加を必要とせずに制御部10にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、部品点数の増加や装置の大型化さらにはコストUPの防止を実現することができる。
In addition, since the control method of the present embodiment can be performed entirely by software by using a microcomputer or the like in the
(実施の形態3)
図1〜図5および図7を用いて本実施の形態の電流センサ4a、4bのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。尚、図中の符号についての説明は実施の形態1と同じあるため省略する。
(Embodiment 3)
A method of correcting the offset voltage error of the
インバータ2によりモ−タ3の運転が開始される。電流センサ4aはモ−タ3のV相に設けられており、V相に流れる電流値Ivを検出する。
The operation of the
モ−タ3の運転状態において図5に示すようにゼロクロス検出部12は実電流演算部15よりV相電流波形の負から正となるゼロクロス点および正から負となるゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部20での計測値が所定値以上であれば駆動停止部13は駆動信号作成部18を介して、インバ−タ2のスイッチング素子5b、5eを所定の時間停止させる。
In the operation state of the
これにより図4の第1および第2のオフセット電圧に相当する電圧値を検出することができるので、(式2)に従い電流センサ4a、4bの真のオフセット電圧を検出できる。
As a result, voltage values corresponding to the first and second offset voltages in FIG. 4 can be detected, so that the true offset voltages of the
そして実電流演算部15は以降この検出したオフセット電圧値と電流センサ4aより得られる電圧値を用いて実電流値を演算する。この演算に用いるオフセット電圧は常にモ−タ3の運転中の温度ドリフト等による変動および電流センサ4a、4bの磁気特性による誤差を含んだ値である。従って実電流演算部15により得られる実電流値はオフセット電圧の変動誤差の影響を受けずに真値を得ることができる。
Then, the actual
また、電流センサ4bはモ−タ3のW相に設けられており、W相に流れる電流値Iwを検出する。この電流センサ4bのオフセット電圧の補正方法についても電流センサ4aの場合と同様に行うことができる。
The
ここで、インバータ2は図7に示すようにモータ3の負荷に応じて出力するパルスデューティを変更させる。パルスデューティが大きい場合は1つのパルスの影響が大きくなり、このパルスが抜けることは騒音・振動の増加に繋がる。従ってこの時に電流センサ4a、4bのオフセット電圧を検出するためにインバータ2のスイッチングを停止させるのは
好ましくない。そこで、本実施の形態ではインバータ2が出力するパルスデューティが所定値以上の場合には電流センサ4a、4bのオフセット電圧の検出を行なわず、インバータ2が出力するパルスデューティが所定値以下である場合のみ電流センサ4a、4bのオフセット電圧の検出を行なうようにするものである。
Here, the
以降、この実電流値と指令電流演算部16が算出する指令電流とを用いてインバ−タ2の駆動信号を作成してモ−タ3の制御を行う方法は前述した通りである。
Thereafter, the method of creating a drive signal for the
以上の動作により本実施の形態のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ3の電流波形にインバ−タ2のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ4a、4bのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
With the above operation, according to the inverter control apparatus of the present embodiment, even when the switching frequency component of the
さらに本実施の形態のインバ−タ制御装置ではモ−タ3の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
Furthermore, in the inverter control apparatus of the present embodiment, offset voltage detection is performed at the zero cross point of the current waveform of the
しかも、インバータ2が出力するパルスデューティが所定値以上の場合にはオフセット電圧検出によるスイッチングの停止を行なわないためより一層電流波形の歪みを抑えることができ騒音・振動の極めて少なく動作の安定したインバータ制御装置を実現することができる。
In addition, when the pulse duty output by the
また、本実施の形態の制御方法は新たな回路等の追加を必要とせずに制御部10にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、部品点数の増加や装置の大型化さらにはコストUPの防止を実現することができる。
In addition, since the control method of the present embodiment can be performed entirely by software by using a microcomputer or the like in the
(実施の形態4)
図1〜図5および図7を用いて本実施の形態の電流センサ4a、4bのオフセット電圧誤差の補正方法について詳細に説明する。尚、図中の符号についての説明は実施の形態1と同じあるため省略する。
(Embodiment 4)
A method for correcting the offset voltage error of the
インバータ2によりモ−タ3の運転が開始される。電流センサ4aはモ−タ3のV相に設けられており、V相に流れる電流値Ivを検出する。
The operation of the
モ−タ3の運転状態において図5に示すようにゼロクロス検出部12は実電流演算部15よりV相電流波形の負から正となるゼロクロス点および正から負となるゼロクロス点を検出する。このとき停止間隔計測部20での計測値が所定値以上であれば駆動停止部13は駆動信号作成部18を介して、インバ−タ2のスイッチング素子5b、5eを所定の時間停止させる。
In the operation state of the
これにより図4の第1および第2のオフセット電圧に相当する電圧値を検出することができるので、(式2)に従い電流センサ4a、4bの真のオフセット電圧を検出できる。
As a result, voltage values corresponding to the first and second offset voltages in FIG. 4 can be detected, so that the true offset voltages of the
そして実電流演算部15は以降この検出したオフセット電圧値と電流センサ4aより得られる電圧値を用いて実電流値を演算する。この演算に用いるオフセット電圧は常にモ−タ3の運転中の温度ドリフト等による変動および電流センサ4a、4bの磁気特性による誤差を含んだ値である。従って実電流演算部15により得られる実電流値はオフセット電圧の変動誤差の影響を受けずに真値を得ることができる。
Then, the actual
また、電流センサ4bはモ−タ3のW相に設けられており、W相に流れる電流値Iwを
検出する。この電流センサ4bのオフセット電圧の補正方法についても電流センサ4aの場合と同様に行うことができる。
The
ここで、インバータ2は図7に示すようにモータ3の負荷に応じて出力するパルスデューティを変更させる。インバータ2がパルスデューティを速度変更中は定常時に比較して音や振動といったモータ3の挙動が不安定になるので、この時に電流センサ4a、4bのオフセット電圧を検出するためにインバータ2のスイッチングを停止させるのは好ましくない。そこで、本実施の形態ではインバータ2が出力するパルスデューティを変更中の場合には電流センサ4a、4bのオフセット電圧の検出を行なわないようにするものである。
Here, the
以降、この実電流値と指令電流演算部16が算出する指令電流とを用いてインバ−タ2の駆動信号を作成してモ−タ3の制御を行う方法は前述した通りである。
Thereafter, the method of creating a drive signal for the
以上の動作により本実施の形態のインバ−タ制御装置によれば、モ−タ3の電流波形にインバ−タ2のスイッチング周波数成分が重畳されるような場合であっても、運転中における温度ドリフト等による電流センサ4a、4bのオフセット電圧の変動誤差を確実に補正することができるので、制御性能を低下させずに信頼性の高いインバ−タ制御装置を実現することができる。
With the above operation, according to the inverter control apparatus of the present embodiment, even when the switching frequency component of the
さらに本実施の形態のインバ−タ制御装置ではモ−タ3の電流波形のゼロクロス点にてオフセット電圧検出を行うので、電流波形の歪みを最小限に抑えることができる。
Furthermore, in the inverter control apparatus of the present embodiment, offset voltage detection is performed at the zero cross point of the current waveform of the
しかも、インバータ2が出力するパルスデューティが所定値以上の場合にはオフセット電圧検出によるスイッチングの停止を行なわないためより一層電流波形の歪みを抑えることができ騒音・振動の極めて少なく動作の安定したインバータ制御装置を実現することができる。
In addition, when the pulse duty output by the
また、本実施の形態の制御方法は新たな回路等の追加を必要とせずに制御部10にマイコン等を用いることにより全てソフトウェアで行うことができるので、部品点数の増加や装置の大型化さらにはコストUPの防止を実現することができる。
In addition, since the control method of the present embodiment can be performed entirely by software by using a microcomputer or the like in the
(実施の形態5)
図8は本発明のインバ−タ制御装置のいずれかを適用した空気調和機の一構成例を示す。図8において図1と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。以下図8を用いて本発明の空気調和機について説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 8 shows an example of the configuration of an air conditioner to which one of the inverter control devices of the present invention is applied. 8, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Hereinafter, the air conditioner of the present invention will be described with reference to FIG.
図8に示すように空気調和機は圧縮機の駆動装置として実施の形態1に示す発明のモ−タ制御装置を用い、インバ−タ装置81、電動圧縮機82に加えて、室内ユニット92、室外ユニット95及び四方弁91からなる冷凍サイクルを備えている。
As shown in FIG. 8, the air conditioner uses the motor control device of the invention shown in the first embodiment as a compressor drive device, and in addition to the
室内ユニット92は室内熱交換器93と室内送風機94から構成され、また室外ユニット95は室外熱交換器96、室外送風機97及び膨張弁98より構成される。
The indoor unit 92 includes an indoor heat exchanger 93 and an
冷凍サイクル中は熱媒体である冷媒が循環する。冷媒は電動圧縮機82により圧縮され、室外熱交換器96にて室外送風機97からの送風により室外の空気と熱交換され、また室内熱交換器93にて室内送風機94からの送風により室内の空気と熱交換される。室内熱交換器93での熱交換後の空気により室内の冷暖房が行われる。冷房または暖房の切換は四方弁91により冷媒の循環方向を反転させることにより行われる。
During the refrigeration cycle, a refrigerant that is a heat medium circulates. The refrigerant is compressed by the
以上のような冷凍サイクルにおける冷媒の循環はインバ−タ装置81により電動圧縮機82を駆動させることにより行われ、これらインバ−タ装置81及び電動圧縮機82の制御方法は実施の形態1のインバ−タ制御装置を用いて行われる。インバ−タ制御装置の構成及び動作については前述したとおりであるので説明は省略する。
The circulation of the refrigerant in the refrigeration cycle as described above is performed by driving the
以上のような構成により空気調和機における効率の低下等、制御性能の低下を抑えることができる。 With the above configuration, it is possible to suppress a decrease in control performance such as a decrease in efficiency in the air conditioner.
本実施の形態では圧縮機駆動装置として実施の形態1に示す発明のインバータ制御装置を用いた空気調和機について説明したが、実施の形態2もしくは実施の形態4に示すような他の発明のインバ−タ制御装置を用いても同様に各発明のインバ−タ制御装置が持つ効果を有した空気調和機を提供することができる。 In this embodiment, the air conditioner using the inverter control device of the invention shown in the first embodiment as the compressor driving device has been described. However, the inverter of the other invention as shown in the second or fourth embodiment is used. -Even if it uses an inverter control apparatus, the air conditioner which had the effect which the inverter control apparatus of each invention has similarly can be provided.
従って本発明のインバ−タ制御装置は、特に使用温度環境の厳しい空気調和機に対しては用いることによりその効果を最大限に利用することができる。 Therefore, the effect of the inverter control device of the present invention can be maximized by using it particularly for an air conditioner having a severe operating temperature environment.
しかも上記のオフセット電圧補正制御はソフトウエアにより実現することができるので制御部10内に組み込むことができ、部品の追加やコストUPを伴わずに行うことができるという非常に大きな効果を有する。
In addition, since the offset voltage correction control described above can be realized by software, it can be incorporated in the
尚、本発明の実施の形態1から5において制御部10に含まれる構成要素は上記実施の形態に示す組合わせに限るものではなく、図1および図2においてさらに他の構成要素11から15の1部或いは全部を含んでもよい。
In the first to fifth embodiments of the present invention, the constituent elements included in the
また、上記実施の形態1から4において電流センサ4a、4bのオフセット電圧の初期ばらつきについてはモ−タ3の起動前にセンサ出力電圧をオフセット電圧として予め検出することにより誤差を補正することができる。
In the first to fourth embodiments, the initial variation of the offset voltage of the
さらに、上記実施の形態1から4のおいてオフセット電圧の検出を電流波形が負から正になる点の電圧と正から負になる点電圧の平均より求めたが、簡易的に負から正になる点の電圧のみから或いは正から負になる点の電圧のみから求めても良い。 Furthermore, in the first to fourth embodiments, the offset voltage is detected from the average of the voltage at the point where the current waveform changes from negative to positive and the point voltage where the current waveform changes from positive to negative. You may obtain | require only from the voltage of the point from which it becomes only from the voltage of a certain point, or from positive to negative.
本発明のインバータ制御装置は、電流センサのオフセット誤差を補正し、電流波形の歪み抑制が可能となるので、インバータにより駆動されるモータを用いた冷蔵庫,冷凍庫等の用途にも適用できる。 The inverter control device of the present invention can be applied to applications such as a refrigerator and a freezer using a motor driven by an inverter because it can correct the offset error of the current sensor and suppress distortion of the current waveform.
1 直流電源
2 インバ−タ
3 モ−タ
4a、4b 電流センサ
5a、5b、5c、5d、5e、5f スイッチング素子
10 制御部
11 インバ−タ駆動部
12 ゼロクロス検出部
13 駆動停止部
14 オフセット電圧検出部
15 実電流演算部
16 指令電流演算部
17 電流誤差演算部
18 駆動信号作成部
20 停止間隔計測部
81 インバ−タ装置
82 電動圧縮機
91 四方弁
92 室内ユニット
93 室内熱交換器
94 室内送風機
95 室外ユニット
96 室外熱交換器
97 室外送風機
98 膨張弁
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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| JP2004183274A JP2006014388A (en) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | Inverter control device |
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-
2004
- 2004-06-22 JP JP2004183274A patent/JP2006014388A/en active Pending
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