JP2006115575A - Inverter device, compressor drive device and refrigeration / air-conditioning device - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な制御で安定した同期モータなどの運転を可能にするインバータ装置を実現する。
【解決手段】直流電力を交流電力に変換するインバータ回路2を制御するマイクロコンピュータ7において、交流電圧と交流電流との位相差を検出し、この検出した交流電圧/電流位相差情報と目標とする位相差情報との誤差に応じたデューティ基準値を算出する。また、交流電圧と交流電流との位相差の振動成分を検出し、この振動成分に基づいて同期モータ1の回転数の補正量を算出する。算出したデューティ基準値と補正された回転数指令値に応じた正弦波データに基づいて、PWM波形信号を作成してインバータ回路2に出力する。
【選択図】図1An inverter device that enables stable operation of a synchronous motor or the like with simple control is realized.
In a microcomputer 7 that controls an inverter circuit 2 that converts DC power into AC power, a phase difference between an AC voltage and an AC current is detected, and the detected AC voltage / current phase difference information and a target are detected. A duty reference value corresponding to an error from the phase difference information is calculated. Further, the vibration component of the phase difference between the AC voltage and the AC current is detected, and the correction amount of the rotational speed of the synchronous motor 1 is calculated based on this vibration component. Based on the calculated duty reference value and sine wave data corresponding to the corrected rotation speed command value, a PWM waveform signal is generated and output to the inverter circuit 2.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、モータを駆動するためのインバータ装置に関し、さらには、このインバータ装置により駆動される圧縮機駆動装置、および、このインバータ装置を搭載した冷凍装置、空調装置(これらを総称して冷凍・空調装置とする)に関する。 The present invention relates to an inverter device for driving a motor. Further, the present invention relates to a compressor driving device driven by the inverter device, a refrigeration device equipped with the inverter device, and an air conditioner (collectively referred to as refrigeration Air conditioner).
永久磁石同期モータは、保守性、制御性、耐環境性に優れており、高効率、高出力の運転が可能であるため広く利用されている。また、永久磁石を使用しない同期リラクタンスモータも安価でリサイクルが容易なモータとして盛に研究されている。 Permanent magnet synchronous motors are widely used because they have excellent maintainability, controllability, and environmental resistance, and can be operated with high efficiency and high output. Synchronous reluctance motors that do not use permanent magnets are also actively studied as inexpensive and easy-to-recycle motors.
永久磁石同期モータや同期リラクタンスモータ等の同期モータを高性能制御するためには、ロータの位置に応じた正弦波電流を流すことが重要となる。そのため、一般に、モータ制御装置には、ホール素子、エンコーダ、レゾルバ等のロータの位置を検出する位置センサが用いられる。また、位置センサに代えて、特許文献1、特許文献2では、モータの電圧や電流の情報に基づいて、演算によって間接的にロータの位置を求める方法が開示されている。
In order to perform high-performance control of a synchronous motor such as a permanent magnet synchronous motor or a synchronous reluctance motor, it is important to flow a sine wave current according to the position of the rotor. Therefore, in general, a position sensor that detects the position of a rotor such as a Hall element, an encoder, or a resolver is used in the motor control device. Further, in place of the position sensor,
しかし、位置センサの場合は、機器の小形化を妨げる大きな要因となるだけでなく、位置センサの信号を伝える複数本の配線や受信回路が必要となるため、信頼性、作業性、価格等で問題があった。また、モータの電圧や電流の情報に基づいて間接的にロータの位置を演算する方法の場合は、複雑かつ高速な演算処理が必要となるため、制御装置が高価になるという問題があった。 However, in the case of a position sensor, not only is it a major factor that hinders downsizing of the equipment, but it also requires multiple wires and receiving circuits to transmit the position sensor signal, so reliability, workability, cost, etc. There was a problem. In addition, in the method of indirectly calculating the position of the rotor based on information on the voltage and current of the motor, there is a problem that the control device becomes expensive because complicated and high-speed calculation processing is required.
上記問題を鑑み、同期モータの電圧と電流との位相差によって制御するものが開示されている。ここで、同期モータの電圧と電流との位相差によって制御する同期モータ駆動装置を説明する。図7は従来の同期モータ駆動装置の制御ブロック図である。 In view of the above problems, a control is disclosed that is controlled by the phase difference between the voltage and current of the synchronous motor. Here, the synchronous motor drive device controlled by the phase difference between the voltage and current of the synchronous motor will be described. FIG. 7 is a control block diagram of a conventional synchronous motor driving apparatus.
同期モータ駆動装置は、図7に示すように、ステータに3相のコイルやロータに永久磁石を備えた同期モータ1を駆動させるために、電力を供給するAC電源4と、交流電力と直流電力とを変換するインバータ回路2およびコンバータ回路3と、モータ電流を検出する電流センサ5と、検出したモータ電流を増幅およびオフセットを加算するモータ電流検出アンプ部6と、それらを制御するマイクロコンピュータ7とから構成されている。
As shown in FIG. 7, the synchronous motor driving device includes an
上記構成によると、AC電源4から供給された電力がインバータ回路2およびコンバータ回路3を介して交流電力に変換され、変換された交流電力が同期モータ1に供給されて、モータが駆動する。
According to the above configuration, the power supplied from the
電流センサ5は、同期モータ1のコイル端子U,V,Wの各相のうち、特定相(以下、U相とする)に流れるモータ電流を検出する。電流センサ5で検出されたモータ電流は、モータ電流検出アンプ部6に与えられ、所定量増幅およびオフセットを加算し、モータ電流信号が制御部7に与えられる。
The
マイクロコンピュータ7は、位相差検出部8と、目標位相差情報格納部9と、加算器10と、PI演算部11と、回転数設定部12と、正弦波データテーブル13と、正弦波データ作成部14と、PWM作成部15とを備えており、夫々の処理は、各プログラムに沿ってソフト的に行なわれる。
The
位相差検出部8は、モータ電流検出アンプ部6から与えられたモータ電流信号を所定のタイミングでA/D変換して取込み、2個所の同期モータ1の駆動電圧位相を期間ごとにサンプリングした各電流サンプリングデータを積算してモータ電流信号面積を算出する。算出された2箇所のモータ電流信号面積の面積比を位相差情報として出力する。
The phase
目標位相差情報格納部9には、目標とする位相差情報が格納される。目標位相差情報と位相差情報との誤差データは、加算器10によって算出される。PI演算部11は、算出された誤差データに対して比例誤差データおよび積分誤差データを算出してデューティ基準値を出力する。なお、加算部10とPI演算部11とによって位相差制御部27が構成される。
The target phase difference
回転数設定部12は、同期モータ1の回転数指令を設定する。正弦波データテーブル13には、同期モータの所定の回転数に対応する正弦波データが格納される。正弦波データ作成部14は、同期モータ1の回転数指令と時間経過とに従って正弦波データテーブル13から同期モータのコイル端子U,V,Wの各相に対応した正弦波データを読出すとともに、U相の正弦波データに基づいてU相のモータ駆動電圧位相情報を出力する。PWM作成部15は、正弦波データとデューティ基準値とに基づいてPWM波形を作成し、作成したPWM波形をインバータ回路2の同期モータ端子U,V,W各相の駆動素子に出力する。
The rotation
上記の同期モータ駆動装置のような、モータ電圧とモータ電流の位相差を制御することにより、正弦波駆動を実現する方法が特許文献3で開示されている。また、V/f一定制御による同期モータ駆動装置において、トルクや電流の振動、負荷急変時の脱調を防止して同期モータ駆動の安定性を高める方法が特許文献4で開示されている。
特許文献3は、同期モータの制御が簡単なため制御装置を安価にすることができるが、負荷に大きな変動が発生した場合、乱調が発生する。この乱調の振幅が大きい場合、回復不能となり、脱調して運転不能に至るなど、安定性に問題がある。
In
特許文献4は、特許文献3に比べて安定性を高めているが、2相の電流を検出する電流センサが必要であり、低コスト化や小型化等に問題がある。また、3相座標系から2相座標系への座標変換等の演算処理が必要となるため、マイクロコンピュータの演算量が多くなり、演算に時間がかかりすぎる。例えば、同期モータを高回転で駆動するほど、演算に必要な時間が長くなり、回転数に応じた所定時間内に演算が終了せず、駆動が不可能になる問題がある。
そこで、本発明は、簡単な構成と制御によって、安定した同期モータの運転を可能にする、安価かつ高性能なインバータ装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive and high-performance inverter device that enables stable synchronous motor operation with a simple configuration and control.
目的を達成するために、本発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、位相差制御方式によって前記インバータ回路を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記インバータ回路を流れる電流を検出する電流検出手段と、交流電圧と交流電流との位相差を検出する位相差検出手段と、検出された前記位相差と目標とする位相差との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段と、検出された前記位相差の振動成分を検出する位相差振動検出手段と、前記位相差の振動成分に基づいて周波数補正量を算出する周波数補正量演算手段と、算出された前記周波数補正量に基づいて周波数指令値を補正する周波数補正手段と、補正された前記周波数指令値に対応する出力波形データと調整された前記デューティ基準値とに基づいてPWM信号を算出するPWM信号作成手段とを有しており、前記制御装置は、前記PWM信号を前記インバータ回路に出力することを特徴とする。 In order to achieve the object, the present invention includes an inverter circuit that converts DC power into AC power, and a control device that controls the inverter circuit by a phase difference control method, and the control device flows through the inverter circuit. The current reference means for detecting current, the phase difference detection means for detecting the phase difference between the AC voltage and the AC current, and the duty reference value is adjusted according to the error between the detected phase difference and the target phase difference Adjusting means for detecting, phase difference vibration detecting means for detecting the detected vibration component of the phase difference, frequency correction amount calculating means for calculating a frequency correction amount based on the vibration component of the phase difference, and the calculated Frequency correction means for correcting the frequency command value based on the frequency correction amount, output waveform data corresponding to the corrected frequency command value, and the adjusted duty reference value Zui has a PWM signal generating means for calculating a PWM signal, the controller, and outputs the PWM signal to the inverter circuit.
電流検出手段は、インバータ回路とコンバータ回路とを結ぶ直流回路に電流検出抵抗を設け、この電流検出抵抗の両端に発生する電圧に基づいて、インバータ回路を流れる直流電流を検出する。位相差検出手段は、検出された直流電流に基づいて交流電圧と交流電流との位相差を検出して、これを交流電圧/電流位相差情報とする。調整手段は、検出された交流電圧/電流位相差情報を目標とする位相差情報と比較し、その誤差に応じたデューティ基準値を算出する。 The current detection means is provided with a current detection resistor in a DC circuit connecting the inverter circuit and the converter circuit, and detects a DC current flowing through the inverter circuit based on a voltage generated at both ends of the current detection resistor. The phase difference detection means detects the phase difference between the AC voltage and the AC current based on the detected DC current, and uses this as AC voltage / current phase difference information. The adjustment unit compares the detected AC voltage / current phase difference information with the target phase difference information, and calculates a duty reference value corresponding to the error.
また、電流を検出する電流検出手段としては、インバータ回路を流れる交流電流の極性を検出する交流電流極性検出手段を用いてもよい。この場合、位相差検出手段は、交流電流極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。 Further, as the current detection means for detecting the current, an alternating current polarity detection means for detecting the polarity of the alternating current flowing through the inverter circuit may be used. In this case, the phase difference detection means detects the phase difference between the AC voltage and the AC current when the AC current polarity is reversed.
位相差振動検出手段は、位相差検出手段によって検出された交流電圧/電流位相差情報から位相差の振動成分を検出し、検出された振動成分に基づいて周波数を補正する。 The phase difference vibration detection unit detects a vibration component of the phase difference from the AC voltage / current phase difference information detected by the phase difference detection unit, and corrects the frequency based on the detected vibration component.
また、周波数補正量演算手段は、位相差振動成分の大きさに応じて、周波数補正量の大きさを調整する。例えば、位相差振動検出手段によって検出された振動成分が大きい場合は、周波数補正量を大きくする。また、振動成分が小さい場合は、周波数補正量を小さくする。なお、周波数補正量の調整は、交流電流振動成分から検出するだけでなく、例えば、交流電圧周波数の大きさ、または、デューティ基準値の大きさに応じて行ってもよい。 Further, the frequency correction amount calculation means adjusts the magnitude of the frequency correction amount according to the magnitude of the phase difference vibration component. For example, when the vibration component detected by the phase difference vibration detection means is large, the frequency correction amount is increased. When the vibration component is small, the frequency correction amount is reduced. The adjustment of the frequency correction amount is not only detected from the alternating current oscillation component, but may be performed according to the magnitude of the alternating voltage frequency or the duty reference value, for example.
また、インバータ回路の出力側に同期モータを設けてモータ駆動用インバータ装置としてもよい。この場合、モータの回転数と周波数とが比例関係であるため、制御装置は、インバータ回路を流れる電流を検出する電流検出手段と、交流電圧と交流電流との位相差を検出する位相差検出手段と、検出された前記位相差と目標とする位相差との誤差に応じてデューティ基準値を調整する調整手段と、前記位相差検出手段によって検出された位相差の直流成分を除去して前記位相差の振動成分を検出する位相差振動検出手段と、前記位相差の振動成分に基づいて前記モータの回転数補正量を算出する回転数補正量演算手段と、算出された前記回転数補正量に基づいてモータ回転数指令値を補正するモータ回転数補正手段と、補正された前記モータ回転数指令値に対応する出力波形データと調整された前記デューティ基準値とに基づいてPWM信号を算出するPWM信号作成手段とを有しており、前記制御装置は、前記PWM信号を前記インバータ回路に出力する。 Moreover, it is good also as a motor drive inverter apparatus by providing a synchronous motor in the output side of an inverter circuit. In this case, since the rotational speed of the motor and the frequency are in a proportional relationship, the control device includes a current detection unit that detects a current flowing through the inverter circuit, and a phase difference detection unit that detects a phase difference between the AC voltage and the AC current. And an adjustment means for adjusting a duty reference value according to an error between the detected phase difference and a target phase difference, and removing the DC component of the phase difference detected by the phase difference detection means. Phase difference vibration detection means for detecting a vibration component of phase difference, rotation speed correction amount calculation means for calculating a rotation speed correction amount of the motor based on the vibration component of phase difference, and the calculated rotation speed correction amount Based on the motor rotation speed correction means for correcting the motor rotation speed command value based on the output waveform data corresponding to the corrected motor rotation speed command value and the adjusted duty reference value. Has a PWM signal generating means for calculating, said control device outputs the PWM signal to the inverter circuit.
なお、電流検出手段は、インバータ回路とコンバータ回路とを結ぶ直流回路に電流検出抵抗を設け、この電流検出抵抗の両端に発生する電圧に基づいて、インバータ回路を流れる直流電流を検出するか、あるいは、インバータ回路を流れる交流電流の極性を検出する交流電流極性検出手段を用いてもよい。交流電流極性検出手段場合、位相差検出手段は、交流電流極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。 The current detection means is provided with a current detection resistor in a DC circuit connecting the inverter circuit and the converter circuit, and detects a DC current flowing through the inverter circuit based on a voltage generated at both ends of the current detection resistor, or Alternatively, AC current polarity detection means for detecting the polarity of the AC current flowing through the inverter circuit may be used. In the case of alternating current polarity detection means, the phase difference detection means detects the phase difference between the alternating voltage and the alternating current at the time when the alternating current polarity is reversed.
本発明によれば、ロータ位置センサやモータ電流センサを設けなくても、正弦波駆動をはじめとする180度通電駆動が可能となり、モータ効率の向上、低騒音および低振動を実現できる。また、マイクロコンピュータの演算量が少なくなり、A/D変換器やマイクロコンピュータ等の処理速度を低くすることができる。したがって、簡単な構成と制御でモータトルクや電流の振動を抑制し、脱調を防止して安定した制御をすることができる信頼性の高いインバータ装置を得ることができ、小型で信頼性の高い圧縮機駆動装置および冷凍・空調装置を提供することができる。 According to the present invention, 180-degree energization driving including sinusoidal driving can be performed without providing a rotor position sensor or motor current sensor, and motor efficiency can be improved, and noise and vibration can be realized. Further, the amount of calculation of the microcomputer is reduced, and the processing speed of the A / D converter, the microcomputer, etc. can be lowered. Therefore, it is possible to obtain a highly reliable inverter device that can control motor torque and current vibration with a simple configuration and control, prevent step-out and perform stable control, and is small and highly reliable. A compressor driving device and a refrigeration / air conditioning device can be provided.
[第1実施形態]
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る第1実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図、図2はインバータ回路のU相電圧/電流および位相差/位相差振動成分の波形図、図3は電流振動検出部と回転数補正量演算部の概略構成を示すブロック図、図4は回転数補正量演算部の概略構成を示すブロック図、図5は回転数補正量演算部の概略構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an inverter device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of U-phase voltage / current and phase difference / phase difference oscillation components of the inverter circuit, and FIG. 3 is current oscillation. FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the rotation speed correction amount calculation unit, and FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the rotation speed correction amount calculation unit. It is.
本発明のモータ駆動用のインバータ装置は、図1に示すように、3相の同期モータであるモータ1がインバータ回路2の出力側に接続されており、インバータ制御によって駆動される。インバータ回路2には、コンバータ回路3によってAC電源4からの交流電圧が直流電圧に変換されて供給される。
In the inverter apparatus for driving a motor according to the present invention, as shown in FIG. 1, a
そして、コンバータ回路3とインバータ回路2とを結ぶ直流回路の負極側に、電流検出抵抗21が設けられる。電流検出抵抗21の両端に発生する電圧に基づいて、直流電流検出アンプ部22がインバータ回路2を流れる直流電流を検出する。直流電流検出アンプ部22は、制御装置としてのマイクロコンピュータ7に接続され、検出した直流電流を増幅して、直流電流信号としてマイクロコンピュータ7に出力する。この直流電流検出アンプ部6が、インバータ回路2に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段とされる。
A
マイクロコンピュータ7は、位相差検出部8と目標位相差情報格納部9と加算器10とPI演算部11と回転数設定部12と正弦波データテーブル13と正弦波データ作成部14とPWM作成部15とモータ電流推定部16と位相差振動検出部17と回転数補正量演算部18と回転数補正部19とを有し、各処理をプログラムにしたがってソフト的に行う。
The
モータ電流推定部16は、入力された直流電流信号から電流変化分演算手段により直流電流の変化分を求め、直流電流信号の変化分を分配演算手段によりモータ電流信号を推定演算する。ここで、電流変化分演算手段および分配演算手段は、特開平8−19263号公報に記載されている。
The motor
位相差検出部8は、モータ電流推定部16により推定演算されたモータ電流信号(図2(b)参照)を用いてモータ電圧/電流位相差情報(図2(c)参照)を検出する。
The phase
目標位相差情報格納部9は、目標とする位相差情報を格納し、加算器10は、その目標位相差情報と位相差検出部8から出力された位相差情報との誤差データを算出し、その算出結果をPI演算部11に出力する。PI演算部11は、算出された誤差データに対して比例誤差データ(P)および積分誤差データ(I)を算出し、デューティ基準値をPWM作成部15に出力する。
The target phase difference
位相差振動検出部17は、位相差検出部8により検出されたモータ電圧/電流位相差情報に基づいて、モータ電圧/電流位相差情報の振動成分を検出する。回転数補正量演算部18は、電流振動検出部17によって検出された振動成分に基づいて、回転数補正量を算出する。回転数設定部12は、目標とする回転数指令値を格納し、回転数補正部19は、その回転数指令値と回転数補正量演算部18から出力された回転数補正量との誤差データを算出し、その算出結果を正弦波データ作成部14に出力する。
The phase difference
正弦波データテーブル13は、所定のデータ個数で構成された正弦波データを予め記憶しており、正弦波データを正弦波データ作成部14に出力する。正弦波データ作成部14は、回転数補正部19の算出結果である誤差データと、正弦波データテーブル13とからモータ巻線端子U,V,Wの各相に対応した正弦波データを読出して、PWM作成部15に出力するとともに、U相の正弦波データからU相のモータ駆動電圧位相情報を位相差検出部8に出力する。
The sine wave data table 13 stores in advance sine wave data composed of a predetermined number of data, and outputs the sine wave data to the sine wave
PWM作成部15は、正弦波データとデューティ基準値とから各相ごとにインバータ回路2の各駆動素子にモータ駆動電圧であるPWM波形信号を出力する。なお、正弦波データの作成は、正弦波データテーブル13を元に作成せずに、演算によって作成しても構わない。
The
加算器10は、位相差検出部8によって検出されたモータ電圧/電流位相差情報と目標位相差情報との誤差量を求め、PI演算部11では、P制御によって誤差量に対して所定の増幅を行い比例誤差量を算出し、I制御によって誤差量を積算して、その値を増幅して積分誤差量を算出し、両者を加算してデューティ基準値を算出する。このデューティ基準値と別途回転数指令値から求まる正弦波データとに基づいてPWM作成部15がその都度の出力デューティを計算し、インバータ部2を介してモータ巻線に印加することによってモータ1が駆動される。
The
すなわち、モータ駆動電圧(出力デューティ)に対するモータ巻線電流位相差を一定に制御するための位相差制御フィードバックループによって、駆動電圧の大きさ(PWMデューティのデューティ幅)が決定される。また、モータ1を所望の回転数で回転させるために、所望の周波数で出力される正弦波データによって回転数が決定される。これによって、所望の位相差、所望の回転数でモータ1を駆動制御できる。
That is, the magnitude of the drive voltage (duty width of the PWM duty) is determined by the phase difference control feedback loop for controlling the motor winding current phase difference with respect to the motor drive voltage (output duty) to be constant. Further, in order to rotate the
次に、回転数の設定およびPWM出力について説明する。本発明による位相差制御方式は、逆起電圧パルスなどを検出して速度制御を行う方式とは異なる。すなわち、モータ1の回転数は、モータ巻線に通電するPWM波からなる正弦波電圧の周波数で決定される、いわゆる強制励磁駆動である。
Next, setting of the rotation speed and PWM output will be described. The phase difference control method according to the present invention is different from the method in which a speed control is performed by detecting a counter electromotive voltage pulse or the like. That is, the rotation speed of the
位相差振動検出部17は、位相差検出部8から検出されたモータ電圧/電流位相差情報に直流成分があるため、このままでは、振動量がわかりにくい。そこで、位相差振動検出部17は、位相差検出部8で検出された複数相のうちのいずれかの特定相の位相差から直流成分を除去し、位相差振動成分を抽出する。
Since the phase difference
例えば、特定相をU相位相差とした場合、位相差振動検出部17は、位相差検出部8から出力されたモータ電圧/電流位相差情報のうち、U相位相差(図2(c)参照)を入力する。この入力されるデータをU相位相差データAとし、このU相位相差データAを各時間で表したものを表1に示す。
For example, when the specific phase is the U phase phase difference, the phase difference
位相差振動検出部17は、図3に示すように、入力されたU相位相差データAをハイパスフィルタ23に通すことにより、直流成分を除去し、純粋な変動量としたU相位相差振動成分(図2(d)参照)を抽出する。抽出された振動成分を、回転数補正量演算部18に設けられた比例増幅器24に通すことにより回転数補正量を算出する。なお、位相差の直流成分とは、例えば、交流電圧の位相が90度の時点の位相差の値を純粋な変動量としてとらえるために減算する値である。
As shown in FIG. 3, the phase difference
これにより、振動成分の大きさに応じて、回転数補正量の大きさを調整することができる。すなわち、位相差振動検出部17によって検出された振動成分が大きい場合は、回転数補正量を大きくする。また、振動成分が小さい場合は、回転数補正量を小さくする。
Thereby, the magnitude of the rotational speed correction amount can be adjusted according to the magnitude of the vibration component. That is, when the vibration component detected by the phase
また、回転数補正量演算部18は、図4に示すように、位相差振動検出部17によって検出した振動成分を比例増幅器24に通した後、乗算器25でモータ回転数指令値との乗算を行い、回転数補正量を算出してもよい。これにより、振動成分の大きさと回転数の大きさに応じて、回転数補正量の大きさを調整することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the rotational speed correction
さらに、図5に示すように、振動成分を比例増幅器24に通した後、乗算器25においてPI演算部11で算出されたデューティ基準値との乗算を行い、回転数補正量を算出してもよい。これにより、振動成分の大きさとデューティ基準値の大きさに応じて、回転数補正量の大きさを調整することができる。これら、図4、図5の方法により、モータ回転数や負荷条件の変化にも対応可能である。
Further, as shown in FIG. 5, after passing the vibration component through the
回転数補正量演算部18は、回転数補正量に基づいて回転数指令値を増減する補正を行う。この補正された回転数指令値が正弦波データ作成部14に入力され、補正後の回転数指令値に対応する正弦波データが正弦波データテーブル13から読み出される。
The rotation speed correction
ここで、正弦波データテーブル13には、連続的にアナログ値を出力すると正弦波波形が出力されるデータ列が格納されている。このデータ列の参照アドレスがPWMキャリア周期ごとに所定数ずつ更新される。この所定数が大きければ高回転数となる。つまり、モータ回転数は、モータ1の構造的なものを除外すると、PWMキャリア周波数と正弦波データテーブル13の参照データとの更新間隔で決まる。例えば、巻線相数が3相であれば、それぞれの相のデータは、電気角で120度ずつにずらした正弦波データを参照すればよい。なお、その都度、正弦波演算を行って正弦波データを作成してもよい。
Here, the sine wave data table 13 stores a data string in which a sine wave waveform is output when analog values are continuously output. The reference address of this data string is updated by a predetermined number every PWM carrier cycle. If this predetermined number is large, the rotation speed is high. That is, the motor rotation speed is determined by the update interval between the PWM carrier frequency and the reference data in the sine wave data table 13 except for the structural one of the
PWM波形発生器などのPWM作成部15において、これら求まった各相の正弦波データと位相差制御によって算出されたデューティ基準値とが乗算され、PWMデューティのデューティ幅が決定され、PWM波形信号がインバータ回路2の各駆動素子に出力される。このPWM波形発生器は、たとえばPWMキャリア周期で三角波を発生し、この三角波の波高値と前記乗算された値とを比較し、比較結果に基づいてHigh/Low信号を出力する。
In the
[第2実施形態]
図6は第2実施形態のインバータ装置の概略構成を示すブロック図である。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同一の要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the inverter device of the second embodiment. Note that in the second embodiment, the same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
第2実施形態は、図6に示すように、インバータ回路2を流れる交流電流の極性を検出するモータ電流極性検出部26を備えている。モータ電流極性検出部26は、インバータ回路2において流れるモータ巻線端子U,V,Wの各相の交流電流極性を検出し、それらを論理合成して交流電流極性信号を形成すると、位相差検出部8に出力するようになっている。位相差検出部8は、モータ電流極性検出部26から出力された交流電流極性信号に基づいて、交流電流極性が反転した時点の交流電圧と交流電流との位相差を検出する。
As shown in FIG. 6, the second embodiment includes a motor current
これにより、電流極性情報のみを抽出することができるため、A/D変換機能を持たないマイクロコンピュータ7を使用することができ、コストを削減することができる。なお、第2実施形態において、この位相差検出手段以外は、第1実施形態と同様である。
Thereby, since only the current polarity information can be extracted, the
ここで、冷凍・空調装置などで使用される圧縮機では、内部が高温状態になり、ホールICなどのロータ位置を検出する位置センサを設けることが困難であるため、位置センサレスでモータ1を駆動する必要がある。そこで、上記のインバータ装置を圧縮機駆動装置のモータを駆動するために使用する。これによって、コイルおよびホール素子で構成された電流センサ、カレントトランスといった交流電流を検出するための電流センサが不要となるとともに、位置センサも不要となる。そして、このインバータ装置を備えた圧縮機駆動装置を冷凍・空調装置に搭載する。これによって、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和機といった冷凍・空調装置を運転することが可能となる。
Here, in a compressor used in a refrigeration / air conditioner or the like, the inside is in a high temperature state, and it is difficult to provide a position sensor for detecting the rotor position such as a Hall IC, so the
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, many corrections and changes can be added to the said embodiment within the scope of the present invention.
また、本実施例において、U相位相差データは、特定相の位相差を検出しているが、特にこの限りではなく、V相、W相でもよい。 In this embodiment, the U-phase phase difference data detects a phase difference of a specific phase, but is not limited to this, and may be a V-phase or a W-phase.
また、本実施例において本発明のインバータ装置を冷凍・空調装置等で使用される圧縮機のモータ駆動に用いているが、特にこれに限定されることはない。例えば、蛍光灯や誘導加熱調理器等の電化製品、あるいは、電車や電気自動車、エレベータ等の電気製品に用いてもよい。これにより、安定した駆動をすることができる。 Further, in the present embodiment, the inverter device of the present invention is used for driving a motor of a compressor used in a refrigeration / air conditioning device or the like, but is not particularly limited to this. For example, you may use for electric appliances, such as a fluorescent lamp and an induction heating cooking appliance, or electric products, such as a train, an electric vehicle, and an elevator. Thereby, stable driving can be performed.
1 同期モータ
2 インバータ回路
3 コンバータ回路
4 AC電源
5 電流センサ
6 モータ電流検出アンプ部
7 マイクロコンピュータ
8 位相差検出部
9 目標位相差情報格納部
10 加算器
11 PI演算部
12 回転数設定部
13 正弦波データテーブル
14 正弦波データ作成部
15 PWM作成部
16 モータ電流推定部
17 位相差振動検出部
18 回転数補正量演算部
19 回転数補正部
21 電流検出抵抗
22 直流電流検出アンプ部
23 ハイパスフィルタ
24 比例増幅器
25 乗算器
26 電流極性検出部
A U相位相差データ
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