JP2012110074A - Current detection device and motor control device - Google Patents
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Abstract
【課題】PWMインバータの出力電流を検出するのに、その検出電流に含まれる検出誤差を低減できる電流検出装置を提供する。
【解決手段】三角波パルス幅変調を用いた多相インバータの出力電流を検出する電流検出装置であって、あらかじめ設定した一定期間中の複数の特定のタイミング毎に電流を検出する電流検出手段111と、一定期間中の複数の特定のタイミング毎の電流検出値を加算する加算手段113u,113wとを備え、電流検出手段は、一定期間中の複数の特定のタイミングとして、三角波PWMの搬送波の上り側と下り側との両方でそれぞれ少なくとも1回ずつ電流検出を行うことを特徴とする。
【選択図】 図2Provided is a current detection device capable of reducing a detection error included in a detection current when detecting an output current of a PWM inverter.
A current detection device for detecting an output current of a multiphase inverter using triangular wave pulse width modulation, comprising: a current detection means for detecting a current at a plurality of specific timings during a predetermined period; Adding means 113u and 113w for adding current detection values at a plurality of specific timings during a certain period, and the current detection means is a carrier wave of triangular wave PWM as a plurality of specific timings during the certain period. The current detection is performed at least once each on both the downstream side and the downstream side.
[Selection] Figure 2
Description
実施の形態は、電流検出装置及びそれを用いたモータ制御装置に関する。 Embodiments relate to a current detection device and a motor control device using the current detection device.
従来、PWM(Pulse Width Modulation)インバータの電力変換装置では、PWMインバータの出力電流を検出する際に、検出電流に含まれる信号ノイズ等を低減するために電流検出を複数回行い、その加算値を検出値する方法を採用している。 Conventionally, in a PWM (Pulse Width Modulation) inverter power converter, when detecting an output current of a PWM inverter, current detection is performed a plurality of times in order to reduce signal noise included in the detected current, and the added value is calculated. The detection value method is adopted.
しかしながら、従来の技術では、パルス幅変調(PWM)によって発生する電流リプルを拾ってしまい、電流検出値に検出誤差が生じてしまう問題点があった。尚、ここで「検出誤差」とは、実際の電流ベクトルに対する検出値のずれを表し、加算値を検出値とする場合には、加算する周期における電流ベクトルの平均値と加算値の平均とのずれと定義している。 However, the conventional technique has a problem that a current ripple generated by pulse width modulation (PWM) is picked up and a detection error occurs in the current detection value. Here, the “detection error” represents a deviation of the detected value with respect to the actual current vector, and when the added value is used as the detected value, the average value of the current vector and the average of the added value in the cycle of addition. It is defined as deviation.
また、多相インバータでは、通常、コストの問題からA/Dコンバータが1つしか搭載されておらず、複数の相電流を同時に検出することはできず、電流検出タイミングを相毎に異ならせている。そして相毎に電流検出タイミングを異ならせると、電流ベクトルに変換したときに、検出電流にベクトルの位置毎に異なった検出誤差が生じる問題点もあった。 In addition, a multi-phase inverter usually has only one A / D converter due to cost problems, and cannot detect a plurality of phase currents at the same time, and the current detection timing is different for each phase. Yes. If the current detection timing is changed for each phase, there is a problem that, when converted to a current vector, a detection error that differs depending on the position of the vector occurs in the detected current.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたもので、検出電流に含まれる検出誤差を低減できる電流検出装置及びそれを用いたモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and an object thereof is to provide a current detection device capable of reducing a detection error included in a detection current and a motor control device using the current detection device.
実施の形態は、三角波パルス幅変調を用いた多相インバータの出力電流を検出する電流検出装置であって、あらかじめ設定した一定期間中の複数の特定のタイミング毎に電流を検出する電流検出手段と、前記一定期間中の複数の特定のタイミング毎の電流検出値を加算する加算手段とを備え、前記電流検出手段は、前記一定期間中の複数の特定のタイミングとして、前記三角波PWMの搬送波の上り側と下り側との両方でそれぞれ少なくとも1回ずつ電流検出を行うようにしたことを特徴とする。 The embodiment is a current detection device that detects an output current of a multiphase inverter using triangular wave pulse width modulation, and a current detection unit that detects current at a plurality of specific timings during a predetermined period of time, Adding means for adding current detection values at a plurality of specific timings during the predetermined period, wherein the current detection unit is configured to increase the carrier wave of the triangular wave PWM as the plurality of specific timings during the predetermined period. It is characterized in that current detection is performed at least once on both the side and the downstream side.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に各実施の形態に共通する同期電動機04を負荷とし、センサレス制御により制御するモータ制御装置の構成を示している。このモータ制御装置は、PWMゲート信号により直流電力を交流電力に変換し、またその逆変換も行うPWMインバータ02、このPWMインバータ02の交流出力を受けて動作する同期電動機04、PWMインバータ02から同期電動機04に供給される交流電力のU,V,W各相の交流電流iu,iv,iwのうちU,W2相の交流電流iu,iwを検出する電流検出器03u,03w、PWMインバータ02のゲート制御を行うため、電流検出器03u,03wの検出する交流電流iu,iwを所定のタイミングにてA/D変換し、デジタル電流検出値Iu,Iwとして取り込み、演算して各相の電圧指令Vu,Vv,Vwを出力する制御装置05、この制御装置05の出力する各相の電圧指令Vu,Vv,Vwを三角波搬送波によってPWMすることによりゲート指令を作成し、PWMインバータ02をゲート制御する三角波PWM変調器01にて構成されている。
FIG. 1 shows a configuration of a motor control device that uses a
同期電動機04は、固定子の各励磁相に流れる3相交流電流iu,iv,iwによって磁界を発生し、回転子との磁気的相互作用によりトルクを発生するものである。
The
制御装置05はマイクロコンピュータにて構成されるものであるが、その演算機能を構成要素に分けて示すと、回転位相各推定器07、電流制御器08、3軸/2軸座標変換器09、2軸/3軸座標変換器10、デジタル電流検出処理器11から構成されている。
The
電流検出器03u,03wは、同期電動機04に流れる3相交流電流のうち2相iu,iwの電流応答値をアナログ信号として出力する。尚、図1では2相の電流を検出する構成を示しているが、U,V,W3相それぞれの電流応答値を検出する構成であってもよい。
The
デジタル電流検出処理器11は、電流検出器03u,03wの電流検出アナログ信号を所定のタイミング毎に入力してA/D変換し、かつ相毎に所定回数ずつ加算して相毎のデジタル電流検出値を3軸/2軸座標変換器09に出力する。
The digital
回転位相角推定器07は、3軸/2軸座標変換器09の変換処理した電流応答値から、同期電動機04の回転位相角θestを推定する。
The rotational
3軸/2軸座標変換器09は、デジタル電流検出処理器11の出力する電流応答値Iu,Iwに対して、回転位相角推定器07によって得られた回転位相角θestを用いて、3相固定座標系とγδ軸回転座標系の3軸/2軸座標変換を行い、3相電流値Iu,Iv,Iwから2軸電流値Iγres,Iδresを得、回転位相角推定器07と電流制御器08に出力する。尚、V相電流値Ivについては、検出されるU相、W相電流値Iu,Iwから換算して得ている。
The 3-axis / 2-
電流制御器08は、3軸/2軸座標変換器09の変換した2軸電流応答値Iγres,Iδresと電流指令値Iγref,Iδrefを比較し、2軸電圧指令値Vγ,Vδを決定する。
The
2軸/3軸座標変換器10は、電流制御器08からの2軸電圧指令値Vγ,Vδを2軸/3軸座標変換し、3相電圧指令Vu,Vv,Vwを三角波PWM変調器01に出力する。三角波PWM変調器01は、上記のように、3相電圧指令Vu,Vv,Vwを三角波搬送波によってPWMすることによりゲート指令を作成し、PWMインバータ02をゲート制御する。
The 2-axis / 3-
上記のデジタル電流検出処理器11は、図2に示す機能構成であり、アナログ入力信号iu,iwを所定のタイミング毎にA/D変換してデジタル値にして出力するマルチ入出力チャネルを備えたA/Dコンバータ111、このA/Dコンバータ111に対して変換処理タイミングを設定するタイミング設定器112、A/Dコンバータ111の各出力チャネルから出力するデジタル電流検出値を所定回数加算し、電流平均値Iu,Iwとして出力する加算器113u,113wから構成されている。タイミング設定器112は、後述の各実施の形態の電流検出タイミングにてA/Dコンバータ111に対してタイミング設定チャネル指令を与える。
The digital
以上の構成のモータ制御装置の動作について説明する。電流検出器で検出した電流Iu,Iv,Iwに検出誤差が含まれると、検出誤差に従い、回転位相角推定器07によって推定した回転位相角θestに振動が発生する。例えば、特許第3312472号公報の回転位相角推定器を用いた場合、単相交番電圧を指令に印加し、その直交方向成分の電流を用いて回転位相角を推定している。したがって、インバータによって発生する直交方向の検出電流誤差がそのまま回転位相角の推定誤差となる。
The operation of the motor control device having the above configuration will be described. When a detection error is included in the currents Iu, Iv, and Iw detected by the current detector, vibration is generated at the rotational phase angle θest estimated by the rotational
そこで、本実施の形態では、次のように電流検出方法を実施して直交方向に生じる検出電流誤差を低減し、回転位相角の推定精度を向上させ、安定な制御を実現する。 Therefore, in the present embodiment, the current detection method is performed as follows to reduce the detection current error generated in the orthogonal direction, improve the estimation accuracy of the rotational phase angle, and realize stable control.
三角波PWMインバータ02では、2種類の零ベクトルと2種類の電圧ベクトルを合成することで、三角波搬送波の半周期間における電圧ベクトルの合成が電圧指令ベクトルと一致するように変調する。例えば、U,V,W3相の3軸固定座標系において、電圧指令ベクトルが図3エラー! 参照元が見つかりません。の位置にある場合には、(U,V,W)=(0,0,0)、(U,V,W)=(1,1,1)の2種類の零ベクトルと(U,V,W)=(1,0,0)、(U,V,W)=(1,1,0)との2種類の電圧ベクトルの合成によって電圧指令ベクトルと一致する電圧ベクトルを出力する。この時、出力したい電圧ベクトルの方向と直交する電圧成分Vhも出力されることになる。この直交電圧ベクトルVhは搬送波(Carrier)の半周期間で合成すれば零になるが、この直交電圧ベクトルによって図4に示すように電流リプルIhが発生することになる。
The triangular
図5に示すように、この直交電圧ベクトルは電圧指令ベクトルが1/6周期回転する毎に1周期の振動をし、すなわち搬送波周波数の6倍の周波数の電流リプルが発生する。 As shown in FIG. 5, this orthogonal voltage vector vibrates for one cycle every time the voltage command vector rotates by 1/6 period, that is, a current ripple having a frequency six times the carrier frequency is generated.
ここで、図4から電流リプルIhは搬送波(Carrier)の頂点を中心に点対称となっており、搬送波の上り側と下り側で正負が異なっている。(実際には、インダクタンスの影響や電圧指令ベクトルの変化により、完全には点対称とはならないものの、点対称に近い波形となる。)図4では、搬送波の山側の頂点で点対称であることを示しているが、搬送波の谷側の頂点に関しても同様に点対称となる。また、電圧指令ベクトルの方向や大きさが異なる条件でも、上り側と下り側の正負が入れ替わったり、電流リプルの大きさが変化したりするだけで、この傾向は変わらない。 Here, from FIG. 4, the current ripple Ih is point-symmetric about the vertex of the carrier wave (Carrier), and the sign is different between the upstream side and the downstream side of the carrier wave. (Actually, the waveform is close to point symmetry although it is not perfectly point symmetric due to the influence of inductance and voltage command vector change.) In FIG. 4, it is point symmetric at the peak on the peak side of the carrier wave. However, point symmetry is similarly applied to the peak on the trough side of the carrier wave. Further, even if the direction and the magnitude of the voltage command vector are different, this tendency is not changed only by switching between the positive and negative of the upstream side and the downstream side or changing the magnitude of the current ripple.
図6に、第1の実施の形態において制御装置05が実行する電流検出タイミングを示している。デジタル電流検出処理器11は、1回の電流検出期間としての搬送波の1周期毎に、電流検出器03u,03wそれぞれからのアナログ電流検出信号iu,iwをA/D変換し、上り側で少なくとも1回、下り側で少なくとも1回の電流検出を行い、その検出値を加算し、加算値をデジタル電流応答値Iu,Iwとして出力する。これにより、正の誤差と負の誤差を加算することになり、検出電流に含まれる検出誤差を低減することができる。
FIG. 6 shows the current detection timing executed by the
図6に示す第1の実施の形態では、搬送波の1周期毎にその上り側で1回、下り側で2回、所定のタイミングで電流検出を行っているが、一般的には、上り側と下り側で少なくとも1回以上、所定のタイミング毎に電流検出を行えば、その検出値に含まれる検出誤差が低減できる。 In the first embodiment shown in FIG. 6, current detection is performed at a predetermined timing once on the upstream side and twice on the downstream side for each cycle of the carrier wave. If current detection is performed at predetermined timing at least once on the downstream side, detection errors included in the detection value can be reduced.
また、搬送波の頂点に関しては、検出誤差が必ず零となるので、上り側、下り側の回数には含まれないが、図7のように頂点のタイミングでの検出値を加算してもよい(第2の実施の形態)。 Further, since the detection error is always zero with respect to the vertex of the carrier wave, the detection value at the vertex timing may be added as shown in FIG. Second embodiment).
さらに、図8のように搬送波の2周期分を電流検出期間単位とし、この電流検出期間毎に搬送波の上り側、下り側でそれぞれ少なくとも1回以上、所定のタイミング毎に電流検出を行い、その加算値を電流応答値としてもよい(第3の実施の形態)。 Further, as shown in FIG. 8, two periods of the carrier wave are set as current detection period units, and current detection is performed at a predetermined timing at least once each on the upstream side and the downstream side of the carrier wave for each current detection period. The added value may be a current response value (third embodiment).
また、図9のように搬送波の1周期未満の検出値を加算する場合であっても、搬送波の上り側と下り側で少なくとも1回以上の電流検出を行えばよい(第4の実施の形態)。搬送波の上り側と下り側で電流リプルIhの平均値は等しいので、電流検出回数を上り側と下り側で同じにすれば、電流リプルIhをキャンセルできる量が増える。この図9に示す電流検出方法によれば、上り側と下り側で検出回数が異なる場合と比較して検出誤差が低減される。 Further, even when the detection values of less than one cycle of the carrier wave are added as shown in FIG. 9, the current detection may be performed at least once on the upstream side and the downstream side of the carrier wave (fourth embodiment). ). Since the average value of the current ripple Ih is the same on the upstream side and the downstream side of the carrier wave, if the number of current detections is the same on the upstream side and the downstream side, the amount of current ripple Ih that can be canceled increases. According to the current detection method shown in FIG. 9, the detection error is reduced compared to the case where the number of detections is different between the upstream side and the downstream side.
さらに、搬送波の頂点は上り側、下り側の回数には含まないので、図9の検出タイミングに加え、例えば、図10に示すように頂点での検出値を加算してもよい(第5の実施の形態)。 Furthermore, since the vertex of the carrier wave is not included in the number of times of uplink and downlink, in addition to the detection timing of FIG. 9, for example, the detection value at the vertex may be added as shown in FIG. Embodiment).
第6の実施の形態を、図11を用いて説明する。前述の通り、電流リプルIhは搬送波の頂点を中心に点対称となっている。したがって、上り側、下り側それぞれの搬送波の高さが一致するタイミングでは、電流リプルは大きさが等しく、符号が逆である。このタイミングで電流値を検出すれば、電流リプルは完全に打ち消される。そこで、搬送波の上り側、下り側それぞれで搬送波の高さが一致するタイミングにて電流値を検出し、加算する。これにより、電流リプルIhを効果的にキャンセルし、精度の良い電流検出が図れる。 A sixth embodiment will be described with reference to FIG. As described above, the current ripple Ih is symmetric about the vertex of the carrier wave. Therefore, at the timing when the heights of the carrier waves on the upstream side and the downstream side coincide with each other, the current ripples are equal in magnitude and opposite in sign. If the current value is detected at this timing, the current ripple is completely canceled. Therefore, the current value is detected and added at the timing when the carrier heights coincide on the upstream and downstream sides of the carrier. As a result, the current ripple Ih can be effectively canceled and accurate current detection can be achieved.
また、そして搬送波の頂点は上り側、下り側のどちらにも含まないので、例えば、図12に示したように、搬送波の頂点でも電流値を検出し、これを他の位置で検出した電流値に加算することもできる(第7の実施の形態)。これにより、電流リプルIhを効果的にキャンセルし、精度の良い電流検出が図れる。 Further, since the peak of the carrier wave is not included on either the upstream side or the downstream side, for example, as shown in FIG. 12, the current value is detected at the peak of the carrier wave, and this is detected at another position. (Seventh embodiment). As a result, the current ripple Ih can be effectively canceled and accurate current detection can be achieved.
これら第6、第7の実施の形態によれば、電流ベクトルに含まれる検出誤差だけでなく、3相電流に含まれる検出誤差を打ち消すこともできる。図13、図14にPWMにおけるU相電圧VuとU相電流iuの関係を示す。PWMにおいて、U相電圧Vuの出力は符号が同じ電圧が出力されるパターン(図13)と符号が異なる電圧が出力されるパターン(図14)とがある。これらのいずれの場合でも、搬送波の頂点に対して点対称となる。そこで、本実施の形態の電流検出方法を用いれば、3相電流に含まれる検出誤差を効果的に打ち消すことができる。 According to the sixth and seventh embodiments, not only the detection error included in the current vector but also the detection error included in the three-phase current can be canceled. 13 and 14 show the relationship between the U-phase voltage Vu and the U-phase current iu in PWM. In PWM, the output of the U-phase voltage Vu includes a pattern in which a voltage having the same sign is output (FIG. 13) and a pattern in which a voltage having a different sign is output (FIG. 14). In any of these cases, it is point-symmetric with respect to the vertex of the carrier wave. Therefore, the detection error included in the three-phase current can be effectively canceled by using the current detection method of the present embodiment.
図15に第8の実施の形態の電流検出方法を示す。搬送波の1周期を加算期間とし、4等分して、各等分期間の中心タイミングで電流検出し、4個の電流検出値を加算している。これにより、第6の実施の形態と同様に、搬送波の上り側、下り側それぞれで搬送波の高さが一致するタイミングにて電流値を検出し、加算することができ、電流リプルIhを効果的にキャンセルし、精度の良い電流検出ができる。 FIG. 15 shows a current detection method according to the eighth embodiment. One period of the carrier wave is set as an addition period, and the current is detected at the center timing of each equally divided period, and four current detection values are added. As a result, as in the sixth embodiment, the current value can be detected and added at the timing at which the carrier heights coincide on the upstream side and the downstream side of the carrier, and the current ripple Ih is effectively obtained. The current can be detected with high accuracy.
また、上述したように、搬送波の頂点は上り側、下り側のどちらにも含まないので、図16に示すように、搬送波の頂点でも電流値を検出し、これを他の位置で検出した電流値に加算する(第9の実施の形態)。そこで、本実施の形態では、搬送波の1周期を加算期間とし、1周期を5等分して、各等分期間の中心タイミングで電流検出し、5個の電流検出値を加算している。これにより、電流リプルIhを効果的にキャンセルし、精度の良い電流検出が図れる。加えて、これら第8、第9の実施の形態の電流検出方法は、検出誤差が打ち消される効果を持ちながら、検出間隔を一定とするため、実機への実装が容易になる効果を有する。 Further, as described above, since the peak of the carrier wave is not included on either the upstream side or the downstream side, as shown in FIG. 16, the current value is also detected at the peak of the carrier wave, and this is detected at another position. The value is added to the value (9th embodiment). Therefore, in this embodiment, one period of the carrier wave is set as an addition period, and one period is divided into five equal parts, current is detected at the center timing of each equal period, and five current detection values are added. As a result, the current ripple Ih can be effectively canceled and accurate current detection can be achieved. In addition, the current detection methods of the eighth and ninth embodiments have the effect of facilitating mounting on an actual machine because the detection interval is constant while having the effect of canceling the detection error.
次に、第10の実施の形態について説明する。3相インバータにおいて出力電流の基本波成分が図17(a)のような正弦波となった場合、検出タイミングが遅れると、図17(b)に示すように出力電流の位相がずれたように検出される。すると、図18に示すように、通常は振幅が一定の出力21であるはずが、出力周波数の2倍で振動する検出電流22となる。 Next, a tenth embodiment will be described. When the fundamental component of the output current in the three-phase inverter is a sine wave as shown in FIG. 17A, if the detection timing is delayed, the phase of the output current is shifted as shown in FIG. 17B. Detected. Then, as shown in FIG. 18, the output current 21 should normally have a constant amplitude, but becomes a detection current 22 that vibrates at twice the output frequency.
インバータ出力電流の基本波は正弦波状であるが、短い時間では概ね線形に変化していると考えることができる。したがって、ある短い期間において複数回電流を検出し、その電流を加算平均すれば、平均検出時点(検出時点を時間的に平均した時点)における電流と一致する。すなわち、図19に示すように、複数回のタイミングti,t2,t3それぞれの電流検出値i1,i2,i3を平均すると、iave=(i1+i2+i3)/3となる。いま、idet=iaveとなるタイミングをtdetとすれば、tdet=tave=(ti+t2+t3)/3となる。 Although the fundamental wave of the inverter output current is sinusoidal, it can be considered that it changes almost linearly in a short time. Therefore, if a current is detected a plurality of times in a short period and the currents are added and averaged, they coincide with the current at the average detection time point (time point when the detection time points are temporally averaged). That is, as shown in FIG. 19, when the current detection values i1, i2, i3 at the respective timings ti, t2, t3 are averaged, iave = (i1 + i2 + i3) / 3. If the timing at which idet = ave is tdet, then tdet = tave = (ti + t2 + t3) / 3.
例えば、U,V,W3相インバータにおいて、電流検出を図20、図21のような各タイミングでU,V,W相の電流に対して個別に行えば、平均検出時点taveが一致する。すなわち、tuave=tvave=twaveとなるので、検出電流を加算平均すれば、U,V,W3相全てにおいて平均検出時点taveでの電流が得られることになる。このようにすれば、A/D変換器111が1つしかなく、複数の電流を同時に検出することができないシステムでも、U,V,W相各相の実質的に同時刻の電流値を得ることができ、検出誤差を低減することができる。
For example, in a U, V, W three-phase inverter, if current detection is performed individually for U, V, W phase current at each timing as shown in FIG. 20 and FIG. That is, since tuave = tave = twave, if the detection currents are added and averaged, the current at the average detection time tave is obtained in all the U, V, and W3 phases. In this way, even in a system in which there is only one A /
また、図13、図14に示したように、3相電流は搬送波の頂点に対して点対称となるので、第6、第7の実施の形態の電流検出方法と第10の実施の形態の電流検出方法とを組み合わせることもできる(第11の実施の形態)。この場合、第10の実施の形態の電流検出方法により基本波による電流検出誤差がなくなり、第6、第7の実施の形態の電流検出方法によりPWMによる電流リプルによる電流検出誤差がなくなるので、電流検出誤差をほとんどゼロにすることができる。これにより、電流制御系の応答性を向上できる。 Further, as shown in FIGS. 13 and 14, since the three-phase current is point-symmetric with respect to the top of the carrier wave, the current detection methods of the sixth and seventh embodiments and the tenth embodiment It is also possible to combine with a current detection method (eleventh embodiment). In this case, the current detection method according to the tenth embodiment eliminates the current detection error due to the fundamental wave, and the current detection method according to the sixth and seventh embodiments eliminates the current detection error due to the current ripple due to PWM. The detection error can be made almost zero. Thereby, the responsiveness of the current control system can be improved.
これまでの説明では、電流リプルIhは搬送波の頂点を中心に完全な点対称となっているが、前述の通り、実際には、インダクタンスの影響や電圧指令ベクトルの変化により、完全には点対称とはならないため、多少の検出誤差が生じる恐れがある。そこで、複数の電流検出値を加算する周期内で変調波(すなわち電圧指令ベクトル)を一定とすることにより、電流リプルIhが搬送波の頂点を中心とする点対称に近づき、低減効果が大きくなる。 In the description so far, the current ripple Ih is completely point-symmetrical around the vertex of the carrier wave. However, as described above, in reality, it is completely point-symmetrical due to the influence of the inductance and the change of the voltage command vector. Therefore, some detection error may occur. Therefore, by making the modulation wave (that is, the voltage command vector) constant within a period in which a plurality of current detection values are added, the current ripple Ih approaches point symmetry with the vertex of the carrier wave as the center, and the reduction effect increases.
また、上記の各実施の形態は3相PWMインバータに対する例を示したが、本発明は多相インバータであれば、全て利用できる。 Moreover, although each said embodiment showed the example with respect to a 3-phase PWM inverter, if this invention is a multiphase inverter, all can be utilized.
また、3相のうちU相電流、W相電流を検出し、そこからV相電流を演算する構成を示したが、全ての電流を検出する構成とすることもできる。図22は、一般的な構成を示している。図1に示したモータ制御装置を一般化したインバータ制御装置を示している。負荷04に対してPWMインバータ02が3相電流を供給し、負荷04に対する3相電流それぞれをアナログの電流検出器03u,03v,03wが検出して制御装置05に出力する。制御装置05は、第1の実施の形態のモータ制御装置における制御装置05と共通の構成である。ただし、デジタル電流検出処理器11はU,V,W3相それぞれのアナログ電流検出信号をA/D変換し、かつ相毎に加算して電流平均値を求め、3軸/2軸座標変換器09に出力する構成である。尚、この図22の構成にあっても、電流検出は3相のうちの2相に対して行い、そこから残りの1相の電流を演算する構成にすることもできる。
Moreover, although the structure which detects U-phase current and W-phase current among three phases, and calculates V-phase current from there was shown, it can also be set as the structure which detects all the electric currents. FIG. 22 shows a general configuration. The inverter control apparatus which generalized the motor control apparatus shown in FIG. 1 is shown. The
さらに、各実施の形態では、PWMインバータによる負荷電流の制御の例を示したが、例えば、負荷04が電源であり、インバータ02がコンバータとして作用した場合の電源電流の制御に適用することもできる。
Furthermore, in each embodiment, the example of the load current control by the PWM inverter is shown. However, for example, the present invention can be applied to the control of the power supply current when the
01…三角波PWM変調器
02…PWMインバータ
03u,03v,03w…電流検出器
04…同期電動機(負荷)
05…制御装置
07…回転位相角推定器
08…電流制御器
09…3軸/2軸座標変換器
10…2軸/3軸座標変換器
11…デジタル電流検出処理器
111…A/Dコンバータ
112…検出タイミング設定器
113u,113w…加算器
01 ... Triangular
05 ...
Claims (7)
あらかじめ設定した一定期間中の複数の特定のタイミング毎に電流を検出する電流検出手段と、
前記一定期間中の複数の特定のタイミング毎の電流検出値を加算する加算手段とを備え、
前記電流検出手段は、前記一定期間中の複数の特定のタイミングとして、前記三角波PWMの搬送波の上り側と下り側との両方でそれぞれ少なくとも1回ずつ電流検出を行うことを特徴とする電流検出装置。 A current detection device for detecting an output current of a multiphase inverter using triangular wave pulse width modulation,
Current detection means for detecting current at a plurality of specific timings during a predetermined period of time,
Adding means for adding current detection values for each of a plurality of specific timings during the certain period,
The current detection unit performs current detection at least once each on both the upstream side and the downstream side of the carrier wave of the triangular wave PWM as a plurality of specific timings during the predetermined period. .
前記電流検出装置の検出する3相それぞれの電流値に基づいてモータの位相を推定する回転位相推定手段と、
前記電流検出装置で検出した電流値を、前記回転位相推定手段の求めた位相推定値を用い、回転子の磁束方向をd軸としこれと直交する軸をq軸とする回転dq座標系の電流値に座標変換する3軸/2軸座標変換手段と、
前記回転dq座標系上で、前記座標変換した検出電流と電流指令との差に基づいて2軸電圧指令を演算する電流指令演算手段と、
前記電流指令演算手段の算出する2軸電圧指令を、前記回転位相推定手段の求めた位相推定値を用いて3軸固定座標系の電圧指令に変換する2軸/3軸座標変換手段と、
前記2軸/3軸座標変換手段の変換した3軸固定座標系の電圧指令を三角波搬送波にてPWM変調してゲート信号を得る三角波PWM変調手段と、
前記三角波PWM変調手段の出力するゲート信号にて電力変換を行い、前記モータに出力するPWMインバータとを備えたモータ制御装置。 The current detection device according to any one of claims 1 to 6,
Rotational phase estimation means for estimating the phase of the motor based on the current values of the three phases detected by the current detection device;
Using the current value detected by the current detection device as the phase estimation value obtained by the rotational phase estimation means, the current in the rotating dq coordinate system with the d axis as the magnetic flux direction of the rotor and the q axis as the axis perpendicular thereto. 3-axis / 2-axis coordinate conversion means for converting coordinates into values;
Current command calculation means for calculating a biaxial voltage command based on a difference between the detected current and the current command converted on the coordinate on the rotation dq coordinate system;
2-axis / 3-axis coordinate conversion means for converting the biaxial voltage command calculated by the current command calculation means into a voltage command of a 3-axis fixed coordinate system using the phase estimation value obtained by the rotational phase estimation means;
Triangular wave PWM modulation means for obtaining a gate signal by PWM-modulating the voltage command of the three-axis fixed coordinate system converted by the two-axis / 3-axis coordinate conversion means with a triangular wave carrier;
A motor control device comprising: a PWM inverter that performs power conversion with a gate signal output from the triangular wave PWM modulation means and outputs the converted signal to the motor.
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