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JP2019193545A - Inverter - Google Patents

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JP2019193545A
JP2019193545A JP2018087752A JP2018087752A JP2019193545A JP 2019193545 A JP2019193545 A JP 2019193545A JP 2018087752 A JP2018087752 A JP 2018087752A JP 2018087752 A JP2018087752 A JP 2018087752A JP 2019193545 A JP2019193545 A JP 2019193545A
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Kazuki Yamane
和貴 山根
政道 名和
Masamichi Nawa
政道 名和
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Abstract

【課題】変調率に応じたスイッチング信号を出力可能なインバータを提供する。【解決手段】インバータにおいて、d、q/u、v、w変換回路はd、q/u、v、w変換部と、変調率算出部と、補正波出力部と、導出部と、搬送波出力部と、比較部と、を備える。補正波出力部は、電気角変調率に応じた補正波を出力する。補正波を導出する際には、まず、目標となるスイッチング信号SW2を分割周期T1で分割する。次に、分割周期T1毎にデューティを算出する。電気角1周期分のデューティを算出することで、波形W1を得ることができる。次に、波形W1から電圧指令を減算する。これにより、補正波を導出することができる。【選択図】図3PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter capable of outputting a switching signal according to a modulation rate. In an inverter, a d, q / u, v, w conversion circuit includes a d, q / u, v, w conversion unit, a modulation factor calculation unit, a correction wave output unit, a derivation unit, and a carrier wave output. And a comparison unit. The correction wave output unit outputs a correction wave according to the electrical angle modulation rate. When deriving the correction wave, first, the target switching signal SW2 is divided at the division period T1. Next, the duty is calculated for each division cycle T1. The waveform W1 can be obtained by calculating the duty for one cycle of the electrical angle. Next, the voltage command is subtracted from the waveform W1. Thereby, the correction wave can be derived. [Selection diagram] Fig. 3

Description

本発明は、インバータに関する。   The present invention relates to an inverter.

モータを駆動するためのインバータは、複数のスイッチング素子を備える。このスイッチング素子が、スイッチング動作されることで、直流電力が交流電力に変換される。
特許文献1に開示のインバータは、変調率及び速度と、スイッチング信号を対応付けたマップによりスイッチング素子を制御している。モータの負荷が変動することで変調率が変動すると、スイッチング信号(パルスパターン)が変化することで、変調率に応じて、スイッチング素子が制御されることになる。
An inverter for driving a motor includes a plurality of switching elements. The switching element is switched to convert DC power into AC power.
The inverter disclosed in Patent Document 1 controls a switching element by a map in which a modulation factor and a speed are associated with a switching signal. When the modulation factor fluctuates as the motor load fluctuates, the switching signal (pulse pattern) changes, and the switching element is controlled according to the modulation factor.

特開2013−215041号公報JP 2013-215041 A

特許文献1に開示のインバータでは、変調率の刻みが粗く、変調率が僅かに変わった場合、変調率は変化しているにも関わらず、スイッチング信号は変化しない場合がある。この結果、適正な電圧をモータに出力できないおそれがある。   In the inverter disclosed in Patent Document 1, when the modulation rate is rough and the modulation rate slightly changes, the switching signal may not change even though the modulation rate is changed. As a result, an appropriate voltage may not be output to the motor.

本発明の目的は、変調率に応じたスイッチング信号を出力できるインバータを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an inverter capable of outputting a switching signal corresponding to a modulation rate.

上記課題を解決するインバータは、直流電力を交流電力に変換することでモータを駆動させるインバータであって、前記モータの電気角を検出する位置検出部と、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、前記スイッチング素子を制御するインバータ制御装置と、を備え、前記インバータ制御装置は、前記モータの電気角から相毎の電圧指令値を算出する算出部と、変調率を算出する変調率算出部と、前記電気角及び前記変調率に応じて相毎の補正波を出力する補正波出力部と、前記電圧指令値を示す電圧指令と前記補正波とを加算して変調波を導出する導出部と、前記変調波と搬送波とを比較することで前記スイッチング素子を制御するためのスイッチング信号を生成する比較部と、を備え、前記補正波出力部における前記補正波は、前記電気角及び前記変調率に対応付けられた目標となるスイッチング信号を前記搬送波の周期以下の分割周期で分割し、前記分割周期毎にデューティを算出することで得られた前記モータの電気角1周期分の波形から前記電圧指令を減算することで導出されている。   An inverter that solves the above problems is an inverter that drives a motor by converting DC power into AC power, a position detection unit that detects an electrical angle of the motor, an inverter circuit having a plurality of switching elements, An inverter control device that controls the switching element, wherein the inverter control device calculates a voltage command value for each phase from an electrical angle of the motor, a modulation rate calculation unit that calculates a modulation rate, A correction wave output unit that outputs a correction wave for each phase according to the electrical angle and the modulation factor, a derivation unit that derives a modulation wave by adding the voltage command indicating the voltage command value and the correction wave, and A comparison unit that generates a switching signal for controlling the switching element by comparing the modulated wave and a carrier wave, and the correction in the correction wave output unit Is obtained by dividing the target switching signal associated with the electrical angle and the modulation rate with a division period equal to or less than the period of the carrier wave, and calculating the duty for each division period. It is derived by subtracting the voltage command from the waveform for one angular period.

これによれば、電圧指令に補正波を加算した変調波と、搬送波との比較によりスイッチング信号が生成される。補正波は、変調波に応じて、目標となるスイッチング信号が生成されるように導出されている。したがって、電圧指令に補正波を加えた変調波と、搬送波から生成されるスイッチング信号は、変調率に応じたものとなる。即ち、変調率に応じたスイッチング信号を出力できる。   According to this, the switching signal is generated by comparing the modulated wave obtained by adding the correction wave to the voltage command and the carrier wave. The correction wave is derived so that a target switching signal is generated according to the modulation wave. Therefore, the modulation wave obtained by adding the correction wave to the voltage command and the switching signal generated from the carrier wave are in accordance with the modulation rate. That is, a switching signal corresponding to the modulation rate can be output.

上記インバータについて、前記分割周期は、前記搬送波の周期よりも短くてもよい。
これによれば、モータの回転数の変動や、モータのトルクの変動に対して細かく対応することができる。
In the inverter, the division period may be shorter than the period of the carrier wave.
According to this, it is possible to finely cope with fluctuations in the rotational speed of the motor and fluctuations in the torque of the motor.

本発明によれば、変調率に応じたスイッチング信号を出力できる。   According to the present invention, a switching signal corresponding to the modulation rate can be output.

モータ、及び、モータを駆動するインバータを示すブロック図。The block diagram which shows the motor and the inverter which drives a motor. d,q/u,v,w変換回路の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of d, q / u, v, and w conversion circuit. 補正波の導出方法を説明するための図。The figure for demonstrating the derivation | leading-out method of a correction wave. 補正波の導出方法を説明するための図。The figure for demonstrating the derivation | leading-out method of a correction wave. NT領域を示す模式図。The schematic diagram which shows NT area | region. 電圧指令と補正波と変調波の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a voltage command, a correction wave, and a modulation wave. 電圧指令と補正波と変調波の関係を示す図。The figure which shows the relationship between a voltage command, a correction wave, and a modulation wave. マップを示す概略図。Schematic which shows a map.

以下、インバータの一実施形態について説明する。
図1に示すように、インバータ10は、インバータ回路20と、インバータ制御装置30と、を備える。インバータ制御装置30は、ドライブ回路31と、制御部32と、を備える。本実施形態のインバータ10は、モータ60を駆動するためのものである。
Hereinafter, an embodiment of the inverter will be described.
As shown in FIG. 1, the inverter 10 includes an inverter circuit 20 and an inverter control device 30. The inverter control device 30 includes a drive circuit 31 and a control unit 32. The inverter 10 of this embodiment is for driving the motor 60.

インバータ回路20は、6つのスイッチング素子Q1〜Q6と、6つのダイオードD1〜D6と、を備える。スイッチング素子Q1〜Q6としては、IGBTを用いている。正極母線Lpと負極母線Lnとの間に、u相上アームを構成するスイッチング素子Q1と、u相下アームを構成するスイッチング素子Q2が直列接続されている。正極母線Lpと負極母線Lnとの間に、v相上アームを構成するスイッチング素子Q3と、v相下アームを構成するスイッチング素子Q4が直列接続されている。正極母線Lpと負極母線Lnとの間に、w相上アームを構成するスイッチング素子Q5と、w相下アームを構成するスイッチング素子Q6が直列接続されている。スイッチング素子Q1〜Q6にはダイオードD1〜D6が逆並列接続されている。正極母線Lp、負極母線Lnには平滑コンデンサCを介してバッテリBが接続されている。   The inverter circuit 20 includes six switching elements Q1 to Q6 and six diodes D1 to D6. IGBTs are used as the switching elements Q1 to Q6. Between positive electrode bus Lp and negative electrode bus Ln, switching element Q1 constituting the u-phase upper arm and switching element Q2 constituting the u-phase lower arm are connected in series. Between positive electrode bus Lp and negative electrode bus Ln, switching element Q3 that constitutes the v-phase upper arm and switching element Q4 that constitutes the v-phase lower arm are connected in series. Between the positive electrode bus Lp and the negative electrode bus Ln, a switching element Q5 constituting a w-phase upper arm and a switching element Q6 constituting a w-phase lower arm are connected in series. Diodes D1 to D6 are connected in reverse parallel to the switching elements Q1 to Q6. A battery B is connected to the positive electrode bus Lp and the negative electrode bus Ln via a smoothing capacitor C.

スイッチング素子Q1とスイッチング素子Q2の間は、モータ60のu相端子に接続されている。スイッチング素子Q3とスイッチング素子Q4の間は、モータ60のv相端子に接続されている。スイッチング素子Q5とスイッチング素子Q6の間は、モータ60のw相端子に接続されている。上下のアームを構成するスイッチング素子Q1〜Q6を有するインバータ回路20は、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング動作に伴いバッテリBの電圧である直流電圧を交流電圧に変換してモータ60に供給することができるようになっている。モータ60は、3つのコイルU,V,Wをスター結線した三相交流モータである。なお、モータ60は、コイルU,V,Wをデルタ結線した三相交流モータであってもよい。   The switching element Q1 and the switching element Q2 are connected to the u-phase terminal of the motor 60. The switching element Q3 and the switching element Q4 are connected to the v-phase terminal of the motor 60. The switching element Q5 and the switching element Q6 are connected to the w-phase terminal of the motor 60. The inverter circuit 20 having the switching elements Q1 to Q6 constituting the upper and lower arms can convert the DC voltage, which is the voltage of the battery B, into an AC voltage and supply it to the motor 60 in accordance with the switching operation of the switching elements Q1 to Q6. It can be done. The motor 60 is a three-phase AC motor in which three coils U, V, and W are star-connected. Motor 60 may be a three-phase AC motor in which coils U, V, and W are delta-connected.

各スイッチング素子Q1〜Q6のゲート端子にはドライブ回路31が接続されている。ドライブ回路31は、スイッチング信号SW1に基づいてインバータ回路20のスイッチング素子Q1〜Q6をスイッチング動作させる。   A drive circuit 31 is connected to the gate terminals of the switching elements Q1 to Q6. The drive circuit 31 switches the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 20 based on the switching signal SW1.

インバータ10は、モータ60の電気角θを検出する位置検出部61と、モータ60のu相電流Iuを検出する電流センサ62と、モータ60のv相電流Ivを検出する電流センサ63と、電源電圧Vdcを検出する電圧センサ64と、を備える。   The inverter 10 includes a position detector 61 that detects the electrical angle θ of the motor 60, a current sensor 62 that detects the u-phase current Iu of the motor 60, a current sensor 63 that detects the v-phase current Iv of the motor 60, and a power source. And a voltage sensor 64 for detecting the voltage Vdc.

制御部32はマイクロコンピュータにより構成されている。制御部32は、減算部33と、トルク制御部34と、トルク/電流指令値変換部35と、減算部36,37と、電流制御部38と、d,q/u,v,w変換回路39と、座標変換部40と、速度演算部41と、を備える。   The control unit 32 is configured by a microcomputer. The control unit 32 includes a subtraction unit 33, a torque control unit 34, a torque / current command value conversion unit 35, subtraction units 36 and 37, a current control unit 38, and a d, q / u, v, and w conversion circuit. 39, a coordinate conversion unit 40, and a speed calculation unit 41.

速度演算部41は、位置検出部61により検出される電気角θから速度ωを演算する。減算部33は、指令速度ω*と速度演算部41により演算された速度ωとの差分Δωを算出する。トルク制御部34は、速度ωの差分Δωからトルク指令値T*を演算する。   The speed calculator 41 calculates the speed ω from the electrical angle θ detected by the position detector 61. The subtraction unit 33 calculates a difference Δω between the command speed ω * and the speed ω calculated by the speed calculation unit 41. The torque control unit 34 calculates the torque command value T * from the difference Δω of the speed ω.

トルク/電流指令値変換部35は、トルク指令値T*を、d軸電流指令値Id*およびq軸電流指令値Iq*に変換する。例えば、トルク/電流指令値変換部35は、記憶部(図示略)に予め記憶される目標トルクとd軸電流指令値Id*およびq軸電流指令値Iq*とが対応付けられたテーブルを用いてトルク/電流指令値変換を行う。   The torque / current command value conversion unit 35 converts the torque command value T * into a d-axis current command value Id * and a q-axis current command value Iq *. For example, the torque / current command value conversion unit 35 uses a table in which the target torque stored in advance in a storage unit (not shown) is associated with the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq *. Torque / current command value conversion.

座標変換部40は、電流センサ62,63によるu相電流Iuおよびv相電流Ivからモータ60のw相電流Iwを求め、位置検出部61により検出される電気角θに基づいて、u相電流Iu、v相電流Ivおよびw相電流Iwをd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。なお、d軸電流Idはモータ60に流れる電流において、界磁を発生させるための電流ベクトル成分であり、q軸電流Iqはモータ60に流れる電流において、トルクを発生させるための電流ベクトル成分である。   The coordinate conversion unit 40 obtains the w-phase current Iw of the motor 60 from the u-phase current Iu and the v-phase current Iv by the current sensors 62 and 63, and based on the electrical angle θ detected by the position detection unit 61, the u-phase current Iu, v-phase current Iv and w-phase current Iw are converted into d-axis current Id and q-axis current Iq. The d-axis current Id is a current vector component for generating a field in the current flowing through the motor 60, and the q-axis current Iq is a current vector component for generating torque in the current flowing through the motor 60. .

減算部36は、d軸電流指令値Id*とd軸電流Idとの差分ΔIdを算出する。減算部37は、q軸電流指令値Iq*とq軸電流Iqとの差分ΔIqを算出する。電流制御部38は、差分ΔIdおよび差分ΔIqに基づいてd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を算出する。   The subtractor 36 calculates a difference ΔId between the d-axis current command value Id * and the d-axis current Id. The subtraction unit 37 calculates a difference ΔIq between the q-axis current command value Iq * and the q-axis current Iq. The current control unit 38 calculates the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * based on the difference ΔId and the difference ΔIq.

d,q/u,v,w変換回路39は、電気角θと、d軸電圧指令値Vd*と、q軸電圧指令値Vq*と、電源電圧Vdcを入力して各スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチング信号SW1をドライブ回路31に出力する。   The d, q / u, v, w conversion circuit 39 receives the electrical angle θ, the d-axis voltage command value Vd *, the q-axis voltage command value Vq *, and the power supply voltage Vdc and inputs the switching elements Q1 to Q6. The switching signal SW1 is output to the drive circuit 31.

図2に示すように、d,q/u,v,w変換回路39は、d,q/u,v,w変換部50と、変調率算出部51と、補正波出力部52と、導出部54と、搬送波出力部55と、比較部56と、を備える。   As shown in FIG. 2, the d, q / u, v, w conversion circuit 39 includes a d, q / u, v, w conversion unit 50, a modulation factor calculation unit 51, a correction wave output unit 52, and a derivation. Unit 54, carrier wave output unit 55, and comparison unit 56.

d,q/u,v,w変換部50は、角度情報(ロータの位置)である電気角θに基づいてd軸電圧指令値Vd*、及び、q軸電圧指令値Vq*を、u,v,w相の電圧指令値に座標変換する。なお、本実施形態では、u相の電圧指令値Vu*のみを図示している。d,q/u,v,w変換部50は、相毎の電圧指令値を算出する算出部となる。電圧指令値Vu*は、正弦波状の波形となる。電圧指令値Vu*を示す波を電圧指令VWとする。   The d, q / u, v, w converter 50 converts the d-axis voltage command value Vd * and the q-axis voltage command value Vq * to u, u based on the electrical angle θ that is angle information (rotor position). Coordinates are converted to voltage command values for v and w phases. In the present embodiment, only the u-phase voltage command value Vu * is illustrated. The d, q / u, v, w conversion unit 50 is a calculation unit that calculates a voltage command value for each phase. The voltage command value Vu * has a sinusoidal waveform. A wave indicating the voltage command value Vu * is defined as a voltage command VW.

変調率算出部51は、電圧指令値Vu*と、電源電圧Vdcに基づき、変調率Keuを算出する。変調率算出部51は、電圧指令値Vu*を電源電圧Vdcで除算した値であり、電圧指令値(電圧振幅)Vu*と電源電圧Vdcの比率である。   The modulation factor calculator 51 calculates the modulation factor Keu based on the voltage command value Vu * and the power supply voltage Vdc. The modulation factor calculation unit 51 is a value obtained by dividing the voltage command value Vu * by the power supply voltage Vdc, and is a ratio between the voltage command value (voltage amplitude) Vu * and the power supply voltage Vdc.

補正波出力部52は、電気角θと変調率Keuに応じた補正波RWを出力する。なお、本実施形態では、u相の補正波RWを出力する場合について説明するが、v相及びw相についても同様に補正波RWが出力される。各相の補正波RWは、120°ずつ位相がずれている。インバータ制御装置30は、メモリ53を備える。補正波RWは、マップ、近似式、あるいは、補正波RWをフーリエ変換した結果としてメモリ53に記憶されている。即ち、補正波RWは、予め導出されており、導出された補正波RWが電気角θと変調率Keuに対応付けられたメモリ53に記憶されている。   The correction wave output unit 52 outputs a correction wave RW corresponding to the electrical angle θ and the modulation factor Keu. In the present embodiment, the case where the u-phase correction wave RW is output will be described. However, the correction wave RW is similarly output for the v-phase and the w-phase. The correction wave RW of each phase is shifted in phase by 120 °. The inverter control device 30 includes a memory 53. The correction wave RW is stored in the memory 53 as a map, an approximate expression, or the result of Fourier transforming the correction wave RW. That is, the correction wave RW is derived in advance, and the derived correction wave RW is stored in the memory 53 associated with the electrical angle θ and the modulation factor Keu.

導出部54は、電圧指令VWと補正波RWとを加算することで、変調波MWを導出する加算部である。導出部54は、変調波MWを比較部56に出力する。
搬送波出力部55は、搬送波CWを比較部56に出力する。本実施形態の搬送波CWは、三角波である。本実施形態のインバータ10は、三角波比較方式のインバータといえる。搬送波CWは、相毎に出力される。各相の搬送波CWは、120°ずつ位相がずれている。
The deriving unit 54 is an adding unit that derives the modulated wave MW by adding the voltage command VW and the correction wave RW. The derivation unit 54 outputs the modulated wave MW to the comparison unit 56.
The carrier wave output unit 55 outputs the carrier wave CW to the comparison unit 56. The carrier wave CW of this embodiment is a triangular wave. The inverter 10 of this embodiment can be said to be a triangular wave comparison type inverter. The carrier wave CW is output for each phase. The phase of the carrier wave CW of each phase is shifted by 120 °.

比較部56は、導出部54から出力された変調波MWと、搬送波出力部55から出力された搬送波CWとを比較することで、スイッチング信号SW1を生成する。スイッチング信号SW1は、パルス状の信号である。Highレベルの信号は、上アームスイッチング素子Q1,Q3,Q5のオンを指示するオン指示信号である。Lowレベルの信号は、上アームスイッチング素子Q1,Q3,Q5のオフを指示するオフ指示信号である。変調率Keu及び電気角θに応じてスイッチング信号SW1が出力されることで、スイッチング素子Q1〜Q6は、変調率Keu及び電気角θに応じてスイッチング動作されることになる。   The comparison unit 56 compares the modulated wave MW output from the derivation unit 54 with the carrier wave CW output from the carrier wave output unit 55, thereby generating the switching signal SW1. The switching signal SW1 is a pulse signal. The high level signal is an on instruction signal for instructing to turn on the upper arm switching elements Q1, Q3, and Q5. The low level signal is an off instruction signal instructing to turn off the upper arm switching elements Q1, Q3, and Q5. Since the switching signal SW1 is output according to the modulation factor Keu and the electrical angle θ, the switching elements Q1 to Q6 are switched according to the modulation factor Keu and the electrical angle θ.

スイッチング信号SW1は、変調率Keu及び電気角θに対応付けて予め定められている。スイッチング信号SW1としては、例えば、高調波損失が最小となるようなスイッチング動作が行われるように定められている。   The switching signal SW1 is determined in advance in association with the modulation rate Keu and the electrical angle θ. For example, the switching signal SW1 is determined so that a switching operation is performed so that the harmonic loss is minimized.

次に、補正波RWの導出方法について説明を行う。
補正波RWは、変調率Keu及び電気角θに対応付けられた目標となるスイッチング信号SW2から導出されている。目標となるスイッチング信号SW2は、比較部56に出力させたいスイッチング信号ともいえる。
Next, a method for deriving the correction wave RW will be described.
The correction wave RW is derived from the target switching signal SW2 associated with the modulation factor Keu and the electrical angle θ. It can be said that the target switching signal SW2 is a switching signal to be output to the comparison unit 56.

図3に示すように、補正波RWを導出する際には、まず、目標となるスイッチング信号SW2を分割周期T1で分割する。分割周期T1としては、搬送波CWの周期以下の周期とされる。本実施形態の分割周期T1は、最小スイッチング周期と同一の周期であり、搬送波CWの周期と同一の周期である。   As shown in FIG. 3, when the correction wave RW is derived, first, the target switching signal SW2 is divided by the division period T1. The division period T1 is a period equal to or less than the period of the carrier wave CW. The division cycle T1 of the present embodiment is the same cycle as the minimum switching cycle and the same cycle as the carrier wave CW.

次に、分割周期T1毎にデューティを算出する。電気角1周期分のデューティを算出することで、波形W1を得ることができる。この波形W1は、比較部56から出力される変調波MWと一致する波形となる。即ち、目標となるスイッチング信号SW2と一致するスイッチング信号SW1を生成するために必要となる変調波MWを導出することができる。   Next, the duty is calculated for each division period T1. The waveform W1 can be obtained by calculating the duty for one electrical angle cycle. This waveform W1 is a waveform that matches the modulated wave MW output from the comparison unit 56. That is, the modulation wave MW necessary for generating the switching signal SW1 that matches the target switching signal SW2 can be derived.

次に、図4に示すように、上記した波形W1から電圧指令VWを減算する。変調波MWは、電圧指令VWと補正波RWとを加算した波形なので、波形W1から電圧指令VWを減算すると、補正波RWを導出することができる。   Next, as shown in FIG. 4, the voltage command VW is subtracted from the waveform W1 described above. Since the modulated wave MW is a waveform obtained by adding the voltage command VW and the correction wave RW, the correction wave RW can be derived by subtracting the voltage command VW from the waveform W1.

上記したように、電圧指令VWと変調波MWからスイッチング信号SW1を生成する手順と逆の手順で、目標となるスイッチング信号SW2から補正波RWを導出することができる。   As described above, the correction wave RW can be derived from the target switching signal SW2 by a procedure reverse to the procedure for generating the switching signal SW1 from the voltage command VW and the modulated wave MW.

実施形態の作用について説明する。
補正波RWは、目標となるスイッチング信号SW2から導出されている。目標となるスイッチング信号SW2は、変調率Keu及び電気角θに対応したものであり、補正波RWは、生成されるスイッチング信号SW1が目標となるスイッチング信号SW2となるように導出されている。このため、変調波MWと搬送波CWとを比較することで得られるスイッチング信号SW1は、変調率Keuに応じたものとなる。即ち、変調率Keuが僅かに変化した場合、変調率Keuの僅かな変化に応じて、スイッチング信号SW1が変化し、変調率Keuに合わせた電圧が出力されることになる。
The operation of the embodiment will be described.
The correction wave RW is derived from the target switching signal SW2. The target switching signal SW2 corresponds to the modulation factor Keu and the electrical angle θ, and the correction wave RW is derived so that the generated switching signal SW1 becomes the target switching signal SW2. For this reason, the switching signal SW1 obtained by comparing the modulated wave MW and the carrier wave CW corresponds to the modulation factor Keu. That is, when the modulation factor Keu changes slightly, the switching signal SW1 changes according to the slight change of the modulation factor Keu, and a voltage in accordance with the modulation factor Keu is output.

図5に示すように、モータ60のトルクTとモータ60の回転数Nにより規定されるNT領域では、位置によって変調率Keuが異なる。図7において、破線で示す範囲A内では、補正波RWを一定とする。例えば、トルクTと回転数Nが範囲A内の場合、範囲Aのうち変調率Keuが最小となる場合の補正波RW1が出力されるとする。   As shown in FIG. 5, in the NT region defined by the torque T of the motor 60 and the rotation speed N of the motor 60, the modulation factor Keu varies depending on the position. In FIG. 7, the correction wave RW is constant within a range A indicated by a broken line. For example, when the torque T and the rotation speed N are within the range A, the correction wave RW1 when the modulation rate Keu in the range A is minimum is output.

図6には、範囲Aのうち点P1で示す位置での電圧指令VW1を示している。図7には、範囲Aのうち点P2で示す位置での電圧指令VW2を示している。点P2は、点P1に比べて、変調率Keuが大きい。   FIG. 6 shows the voltage command VW1 at the position indicated by the point P1 in the range A. FIG. 7 shows the voltage command VW2 at the position indicated by the point P2 in the range A. The point P2 has a higher modulation factor Keu than the point P1.

図6及び図7から把握できるように、変調率Keuが大きくなると、電圧指令VWの振幅が大きくなることがわかる。補正波RW1が同一であっても、電圧指令VWの振幅の変化によって変調波MW1が変調波MW2に変化し、変調率Keu及び電気角θに応じた変調波MWを出力できることがわかる。   As can be understood from FIGS. 6 and 7, it can be seen that the amplitude of the voltage command VW increases as the modulation rate Keu increases. It can be seen that even if the correction wave RW1 is the same, the modulation wave MW1 changes to the modulation wave MW2 due to the change in the amplitude of the voltage command VW, and the modulation wave MW corresponding to the modulation factor Keu and the electrical angle θ can be output.

仮に、変調率Keuと電気角θとを対応づけたマップからスイッチング信号SW1を生成する場合、変調率Keu毎にスイッチング素子Q1〜Q6の切替情報が必要となる。例えば、図8に示すように、変調率Keu毎にスイッチング素子Q1〜Q6のオン期間とオフ期間とを対応付けたマップを用いてスイッチング信号SW1を生成する場合、少なくとも点P1での切替情報と、点P2での切替情報とが必要になる。更に精度を向上させる場合には、より詳細なマップが必要になる。   If the switching signal SW1 is generated from a map in which the modulation factor Keu is associated with the electrical angle θ, switching information of the switching elements Q1 to Q6 is required for each modulation factor Keu. For example, as shown in FIG. 8, when the switching signal SW1 is generated using a map in which the ON period and the OFF period of the switching elements Q1 to Q6 are associated for each modulation factor Keu, the switching information at least at the point P1 The switching information at the point P2 is necessary. In order to further improve the accuracy, a more detailed map is required.

一方で、本実施形態のように、補正波RWを用いてスイッチング信号SW1を生成する場合、変調率Keuの増加とともに電圧指令VWの振幅が増加することで、デューティが増加する。したがって、変調率Keuの増加に伴い、電圧指令VWが増加することで変調波MWの要求を満たすことができ、変調率Keuの増加に伴い小刻みに補正波RWを変更しなくてもよい。言い換えれば、一定の範囲の変調率Keuに対して、同一の補正波RWを用いることができる。   On the other hand, when the switching signal SW1 is generated using the correction wave RW as in the present embodiment, the duty increases as the amplitude of the voltage command VW increases as the modulation factor Keu increases. Therefore, the request for the modulation wave MW can be satisfied by increasing the voltage command VW as the modulation rate Keu increases, and the correction wave RW does not need to be changed in small increments as the modulation rate Keu increases. In other words, the same correction wave RW can be used for a certain range of modulation factor Keu.

変調率Keuと電気角θとを対応づけたマップからスイッチング信号SW1を生成する場合、電圧指令値Vu*も考慮する必要があるのに対し、補正波RWは、電圧指令値Vu*を考慮せずに定められている。電圧指令値Vu*を考慮しない分だけ、データ量を低減させることができる。   When the switching signal SW1 is generated from the map in which the modulation factor Keu and the electrical angle θ are associated with each other, the voltage command value Vu * needs to be considered, whereas the correction wave RW takes the voltage command value Vu * into consideration. It is stipulated. The amount of data can be reduced by the amount not considering the voltage command value Vu *.

実施形態の効果について説明する。
(1)電圧指令VWに補正波RWを加算した変調波MWと、搬送波CWとの比較によりスイッチング信号SW1が生成される。補正波RWは、変調率Keu及び電気角θに対応付けられた目標となるスイッチング信号SW2が生成されるように導出されている。したがって、スイッチング信号SW1は、変調率Keuに応じたものとなる。即ち、変調率Keuに応じたスイッチング信号SW1を出力できる。
The effects of the embodiment will be described.
(1) The switching signal SW1 is generated by comparing the modulated wave MW obtained by adding the correction wave RW to the voltage command VW and the carrier wave CW. The correction wave RW is derived such that a target switching signal SW2 associated with the modulation factor Keu and the electrical angle θ is generated. Therefore, the switching signal SW1 is in accordance with the modulation rate Keu. That is, the switching signal SW1 corresponding to the modulation factor Keu can be output.

(2)特許文献1において、変調率の刻みを細かくすることで、変調率の僅かな変化に合わせてスイッチング信号を変化させることもできる。しかしながら、この場合、マップのデータ量が増えることで、メモリの容量を圧迫する。これに対して、本実施形態のインバータ10は、補正波RWを電圧指令VWに加算することで変調波MWを生成し、この変調波MWと搬送波CWとの比較からスイッチング信号SW1を生成している。変調率Keuと電気角θとを対応づけたマップをメモリ53に記憶する場合に比べて、補正波RWを記憶する場合のほうがデータ量を少なくでき、メモリ53の記憶容量を圧迫しにくい。   (2) In Patent Document 1, the switching signal can be changed in accordance with a slight change in the modulation rate by making the step of the modulation rate finer. However, in this case, the amount of data in the map increases, and the capacity of the memory is compressed. On the other hand, the inverter 10 of the present embodiment generates the modulation wave MW by adding the correction wave RW to the voltage command VW, and generates the switching signal SW1 from the comparison between the modulation wave MW and the carrier wave CW. Yes. Compared to storing the map in which the modulation factor Keu and the electrical angle θ are associated with each other in the memory 53, the amount of data can be reduced when the correction wave RW is stored, and the storage capacity of the memory 53 is less likely to be compressed.

実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○分割周期T1は、搬送波CWの周期より短くてもよい。モータ60の回転数の変動や、モータ60のトルクが変動すると、電圧指令VWが変化する。分割周期T1を短くすることで、モータ60の回転数の変動や、モータ60のトルクが変動したときに細かく対応することができる。
The embodiment can be implemented with the following modifications. Each embodiment and the following modification examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
The division period T1 may be shorter than the period of the carrier wave CW. When the rotational speed of the motor 60 or the torque of the motor 60 changes, the voltage command VW changes. By shortening the division period T1, it is possible to respond finely when the rotational speed of the motor 60 or the torque of the motor 60 changes.

○三相の変調率のうちいずれかを三相共通の変調率としてもよい。例えば、変調率Keuを三相共通の変調率としてもよい。また、変調率は、三相で個別としてもよい。
○搬送波CWは、ノコギリ波であってもよい。
○ Any of the three-phase modulation rates may be used as the three-phase modulation rate. For example, the modulation factor Keu may be a modulation factor common to three phases. Also, the modulation factor may be individual in three phases.
The carrier wave CW may be a sawtooth wave.

CW…搬送波、MW…変調波、RW…補正波、SW1…スイッチング信号、SW2…目標となるスイッチング信号、Q1〜Q6…スイッチング素子、VW…電圧指令、10…インバータ、20…インバータ回路、30…インバータ制御装置、50…d,q/u,v,w変換部(算出部)、51…変調率算出部、52…補正波出力部、54…導出部、55…搬送波出力部、56…比較部、60…モータ、61…位置検出部。   CW ... carrier wave, MW ... modulated wave, RW ... correction wave, SW1 ... switching signal, SW2 ... target switching signal, Q1 to Q6 ... switching element, VW ... voltage command, 10 ... inverter, 20 ... inverter circuit, 30 ... Inverter control device, 50... D, q / u, v, w conversion unit (calculation unit), 51... Modulation rate calculation unit, 52... Correction wave output unit, 54. Part, 60 ... motor, 61 ... position detection part.

Claims (2)

直流電力を交流電力に変換することでモータを駆動させるインバータであって、
前記モータの電気角を検出する位置検出部と、
複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、
前記スイッチング素子を制御するインバータ制御装置と、を備え、
前記インバータ制御装置は、
前記モータの電気角から相毎の電圧指令値を算出する算出部と、
変調率を算出する変調率算出部と、
前記電気角及び前記変調率に応じて相毎の補正波を出力する補正波出力部と、
前記電圧指令値を示す電圧指令と前記補正波とを加算して変調波を導出する導出部と、
前記変調波と搬送波とを比較することで前記スイッチング素子を制御するためのスイッチング信号を生成する比較部と、を備え、
前記補正波出力部における前記補正波は、
前記電気角及び前記変調率に対応付けられた目標となるスイッチング信号を前記搬送波の周期以下の分割周期で分割し、前記分割周期毎にデューティを算出することで得られた前記モータの電気角1周期分の波形から前記電圧指令を減算することで導出されているインバータ。
An inverter that drives a motor by converting DC power into AC power,
A position detector for detecting an electrical angle of the motor;
An inverter circuit having a plurality of switching elements;
An inverter control device for controlling the switching element,
The inverter control device
A calculation unit for calculating a voltage command value for each phase from the electrical angle of the motor;
A modulation rate calculation unit for calculating the modulation rate;
A correction wave output unit that outputs a correction wave for each phase according to the electrical angle and the modulation rate;
A derivation unit for deriving a modulated wave by adding the voltage command indicating the voltage command value and the correction wave;
A comparison unit that generates a switching signal for controlling the switching element by comparing the modulated wave and a carrier wave, and
The correction wave in the correction wave output unit is
The electrical angle 1 of the motor obtained by dividing the target switching signal associated with the electrical angle and the modulation rate by a division period equal to or less than the period of the carrier wave and calculating the duty for each division period An inverter derived by subtracting the voltage command from a waveform for a period.
前記分割周期は、前記搬送波の周期よりも短い請求項1に記載のインバータ。   The inverter according to claim 1, wherein the division period is shorter than the period of the carrier wave.
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Title
ISAO TAKAHASHI他1名: "A New Control of PWM Inverter Waveform for Minimum Loss Opeariton of an Induction Motor Drive", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, vol. 21, no. 4, JPN6021030176, 1985, US, pages 580 - 587, ISSN: 0004566624 *

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