JP2000134954A - インバータ装置 - Google Patents
インバータ装置Info
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- JP2000134954A JP2000134954A JP10302853A JP30285398A JP2000134954A JP 2000134954 A JP2000134954 A JP 2000134954A JP 10302853 A JP10302853 A JP 10302853A JP 30285398 A JP30285398 A JP 30285398A JP 2000134954 A JP2000134954 A JP 2000134954A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】信頼性の高いインバータ装置を提供することに
ある。 【解決手段】直流電源１０の電力は、半導体スイッチン
グ素子１１０を有するインバータ回路１００によって、
交流に変換される。制御回路４０は、インバータ回路１
００によって変換された交流によって駆動される電動機
からの信号によって、インバータ回路１００を制御す
る。半導体スイッチング素子１１０は、このスイッチン
グ素子の内部に流れる電流を検出するセンス端子１１２
を有し、制御回路４０は、センス端子１１２から検出さ
れるセンス信号を補正して、半導体スイッチング素子１
１０を流れる電流を検出する。
ある。 【解決手段】直流電源１０の電力は、半導体スイッチン
グ素子１１０を有するインバータ回路１００によって、
交流に変換される。制御回路４０は、インバータ回路１
００によって変換された交流によって駆動される電動機
からの信号によって、インバータ回路１００を制御す
る。半導体スイッチング素子１１０は、このスイッチン
グ素子の内部に流れる電流を検出するセンス端子１１２
を有し、制御回路４０は、センス端子１１２から検出さ
れるセンス信号を補正して、半導体スイッチング素子１
１０を流れる電流を検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置に
係り、特に、電気車（電気自動車）に使用するに好適な
小型のインバータ装置に関する。
係り、特に、電気車（電気自動車）に使用するに好適な
小型のインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気車，特に、電気自動車では、半導体
スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bip
olar Transistor）を使用したインバータ装置が多く用
いられている。この種のインバータ装置では、小型化お
よび低コスト化のニーズが高く、そして、信頼性につい
ては１５年以上の寿命を保証することが求められてい
る。
スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bip
olar Transistor）を使用したインバータ装置が多く用
いられている。この種のインバータ装置では、小型化お
よび低コスト化のニーズが高く、そして、信頼性につい
ては１５年以上の寿命を保証することが求められてい
る。
【０００３】インバータ装置の信頼性は、冗長系としな
い限り概略構成部品の個々の故障率の総和となるため、
トータル故障率を低減するには部品数を削減する必要が
ある。
い限り概略構成部品の個々の故障率の総和となるため、
トータル故障率を低減するには部品数を削減する必要が
ある。
【０００４】そこで、従来は、例えば、特開平８−１４
９８５３号公報に記載されているように、スイッチング
素子の電流を検出することにより、従来のモータ出力端
子に接続されていた電流検出器を不要とすることによ
り、インバータ装置の部品数の削減する方式が知られて
いる。
９８５３号公報に記載されているように、スイッチング
素子の電流を検出することにより、従来のモータ出力端
子に接続されていた電流検出器を不要とすることによ
り、インバータ装置の部品数の削減する方式が知られて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−１４９８５３号公報に記載されている方式では、検
出される電流の直線性が悪いため、直線性を補正するた
めの補正回路を設ける必要があることが判明した。しか
し、補正回路を、モジュール内部に設けようとすると、
モジュール内部での補正回路が複雑化し、また、モジュ
ール内部の温度は高いため、電子部品の信頼性を低下す
るという問題があった。特に、電気自動車などのように
温度環境がきびしい条件下で１５年以上の寿命を確保し
ようとすると、この信頼性の低下が特に問題となる。
８−１４９８５３号公報に記載されている方式では、検
出される電流の直線性が悪いため、直線性を補正するた
めの補正回路を設ける必要があることが判明した。しか
し、補正回路を、モジュール内部に設けようとすると、
モジュール内部での補正回路が複雑化し、また、モジュ
ール内部の温度は高いため、電子部品の信頼性を低下す
るという問題があった。特に、電気自動車などのように
温度環境がきびしい条件下で１５年以上の寿命を確保し
ようとすると、この信頼性の低下が特に問題となる。
【０００６】本発明の目的は、信頼性の高いインバータ
装置を提供することにある。
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、直流電源の電力を交流に変換する
半導体スイッチング素子を有するインバータ回路と、こ
のインバータ回路によって変換された交流によって駆動
される電動機からの信号によって、上記インバータ回路
を制御する制御回路とを有するインバータ装置におい
て、上記インバータ回路の上記半導体スイッチング素子
は、このスイッチング素子の内部に流れる電流を検出す
るセンス端子を有し、上記制御回路は、上記センス端子
から検出されるセンス信号を補正する補正手段を備える
ようにしたものである。かかる構成により、直線性の補
正を、インバータ回路の内部ではなく、制御回路にて行
うようにしたため、信頼性を向上し得るものとなる。
るために、本発明は、直流電源の電力を交流に変換する
半導体スイッチング素子を有するインバータ回路と、こ
のインバータ回路によって変換された交流によって駆動
される電動機からの信号によって、上記インバータ回路
を制御する制御回路とを有するインバータ装置におい
て、上記インバータ回路の上記半導体スイッチング素子
は、このスイッチング素子の内部に流れる電流を検出す
るセンス端子を有し、上記制御回路は、上記センス端子
から検出されるセンス信号を補正する補正手段を備える
ようにしたものである。かかる構成により、直線性の補
正を、インバータ回路の内部ではなく、制御回路にて行
うようにしたため、信頼性を向上し得るものとなる。
【０００８】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記補正手段は、マップを用いて上記センス信号を補正
するようにしたものである。
上記補正手段は、マップを用いて上記センス信号を補正
するようにしたものである。
【０００９】（３）上記（２）において、好ましくは、
上記制御回路は、上記センス信号を、上記半導体スイッ
チング素子のゲート電圧と温度によって補正するように
したものである。
上記制御回路は、上記センス信号を、上記半導体スイッ
チング素子のゲート電圧と温度によって補正するように
したものである。
【００１０】（４）上記（１）において、好ましくは、
上記制御回路は、上記インバータ回路への入力直流電流
を、上記センス信号と上記半導体スイッチング素子の通
電率により算出するようにしたものである。
上記制御回路は、上記インバータ回路への入力直流電流
を、上記センス信号と上記半導体スイッチング素子の通
電率により算出するようにしたものである。
【００１１】（５）上記（４）において、好ましくは、
上記制御回路は、上記入力直流電流と上記インバータ回
路への入力電圧から入力電力を算出し、上記電動機への
出力電圧，出力電流及び力率から上記インバータ回路の
出力電力を算出し、さらに、上記入力電力と出力電力と
から総合効率を算出するようにしたものである。
上記制御回路は、上記入力直流電流と上記インバータ回
路への入力電圧から入力電力を算出し、上記電動機への
出力電圧，出力電流及び力率から上記インバータ回路の
出力電力を算出し、さらに、上記入力電力と出力電力と
から総合効率を算出するようにしたものである。
【００１２】（６）上記（１）において、好ましくは、
上記センス信号は、上記インバータ回路を構成する複数
の半導体スイッチング素子の下アームから検出し、エミ
ッタ基準に３相信号を非絶縁にて上記制御回路に取り込
むようにしたものである。
上記センス信号は、上記インバータ回路を構成する複数
の半導体スイッチング素子の下アームから検出し、エミ
ッタ基準に３相信号を非絶縁にて上記制御回路に取り込
むようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図５を用いて、本発
明の一実施形態によるインバータ装置の構成及び動作に
ついて説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態に
よるインバータ装置の構成について説明する。
明の一実施形態によるインバータ装置の構成及び動作に
ついて説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態に
よるインバータ装置の構成について説明する。
【００１４】インバータ回路１００は、直流電源１０の
直流電圧を、３相交流電圧（電流）に変換して、交流電
動機２０を駆動する。交流電動機２０の回転数や位置情
報は、回転・位置センサ３０によって検出され、制御回
路４０に取り込まれる。制御回路４０は、回転・位置セ
ンサ３０によって検出された交流電動機２０の回転数や
位置情報に基づいて、インバータ回路１００の中の半導
体スイッチング素子であるＩＧＢＴ１１０Ａ，１１０
Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０ＦをＰＷＭ
制御する。
直流電圧を、３相交流電圧（電流）に変換して、交流電
動機２０を駆動する。交流電動機２０の回転数や位置情
報は、回転・位置センサ３０によって検出され、制御回
路４０に取り込まれる。制御回路４０は、回転・位置セ
ンサ３０によって検出された交流電動機２０の回転数や
位置情報に基づいて、インバータ回路１００の中の半導
体スイッチング素子であるＩＧＢＴ１１０Ａ，１１０
Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０ＦをＰＷＭ
制御する。
【００１５】インバータ回路１００は、ＩＧＢＴ１１０
Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０
Ｆとダイオード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０
Ｄ，１２０Ｅ，１２０Ｆからなる６対の素子と、入力コ
ンデンサ１３０とにより主回路を構成している。
Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０
Ｆとダイオード１２０Ａ，１２０Ｂ，１２０Ｃ，１２０
Ｄ，１２０Ｅ，１２０Ｆからなる６対の素子と、入力コ
ンデンサ１３０とにより主回路を構成している。
【００１６】ここで、ＩＧＢＴの構成について、ＩＧＢ
Ｔ１１０Ａを例にとって説明する。なお、他のＩＧＢＴ
１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆも
同様の構成を有している。ＩＧＢＴ１１０Ａは、ゲート
端子Ｇと、コレクタ端子Ｃと、エミッタ端子Ｅの他に、
センス端子１１２Ａを有している。センス端子１１２Ａ
には、センス抵抗１１４Ａが接続されている。ＩＧＢＴ
１１０Ａにおいては、センス抵抗１１４Ａの他端は、エ
ミッタ端子Ｅに接続されている。かかる構成は、ＩＧＢ
Ｔ１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆ
も同様である。
Ｔ１１０Ａを例にとって説明する。なお、他のＩＧＢＴ
１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆも
同様の構成を有している。ＩＧＢＴ１１０Ａは、ゲート
端子Ｇと、コレクタ端子Ｃと、エミッタ端子Ｅの他に、
センス端子１１２Ａを有している。センス端子１１２Ａ
には、センス抵抗１１４Ａが接続されている。ＩＧＢＴ
１１０Ａにおいては、センス抵抗１１４Ａの他端は、エ
ミッタ端子Ｅに接続されている。かかる構成は、ＩＧＢ
Ｔ１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆ
も同様である。
【００１７】一方、インバータ回路１００の下アームを
構成するＩＧＢＴ１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆにおい
ては、センス抵抗１１４Ｄ，１１４Ｅ，１１４Ｆの両端
電圧が、変換回路５０を介して、制御回路４０に取り込
まれる。センス端子１１２を流れる電流は、エミッタ端
子Ｅを流れる電流に対して、通常１０００〜６０００分
の１の電流比率となる大きさに選ばれている。センス端
子１１２とセンス抵抗１１４は、主ＩＧＢＴ１１０と並
列接続となっている。センス抵抗１１４の両端電圧を検
出することにより、エミッタ端子Ｅを流れる電流を検出
することができる。
構成するＩＧＢＴ１１０Ｄ，１１０Ｅ，１１０Ｆにおい
ては、センス抵抗１１４Ｄ，１１４Ｅ，１１４Ｆの両端
電圧が、変換回路５０を介して、制御回路４０に取り込
まれる。センス端子１１２を流れる電流は、エミッタ端
子Ｅを流れる電流に対して、通常１０００〜６０００分
の１の電流比率となる大きさに選ばれている。センス端
子１１２とセンス抵抗１１４は、主ＩＧＢＴ１１０と並
列接続となっている。センス抵抗１１４の両端電圧を検
出することにより、エミッタ端子Ｅを流れる電流を検出
することができる。
【００１８】ここで、図２〜図４を用いて、変換回路５
０の構成及び検出電圧の特性について説明する。図２
は、本実施形態によるインバータ装置に用いる変換回路
の構成を示しており、図３は、コレクタ−エミッタ間飽
和電圧ＶCE(sat)を示しており、図４は、変換回路の出
力電圧特性を示している。
０の構成及び検出電圧の特性について説明する。図２
は、本実施形態によるインバータ装置に用いる変換回路
の構成を示しており、図３は、コレクタ−エミッタ間飽
和電圧ＶCE(sat)を示しており、図４は、変換回路の出
力電圧特性を示している。
【００１９】変換回路５０としては、例えば、図２に示
すように、オペアンプ５２を用いる。オペアンプ５２
は、その出力電圧が、図１に示した制御回路４０の内部
のマイコンに入力できる電圧（０〜２Ｖ）に変換する増
幅率を有している。なお、絶縁が必要なときは、フォト
カプラや、絶縁形オペアンプを用いることができる。
すように、オペアンプ５２を用いる。オペアンプ５２
は、その出力電圧が、図１に示した制御回路４０の内部
のマイコンに入力できる電圧（０〜２Ｖ）に変換する増
幅率を有している。なお、絶縁が必要なときは、フォト
カプラや、絶縁形オペアンプを用いることができる。
【００２０】次に、図４に示すように、ＩＧＢＴ１１０
を流れる電流ＩIGBTに対して、オペアンプ５２から出力
されるセンス電圧Ｖ0は、非線形な特性を有している。
しかも、ＩＧＢＴ１１０の温度に依存する特性を有して
いる。また、ＩＧＢＴ１１０のゲート電圧ＶGに依存す
る特性を有している。
を流れる電流ＩIGBTに対して、オペアンプ５２から出力
されるセンス電圧Ｖ0は、非線形な特性を有している。
しかも、ＩＧＢＴ１１０の温度に依存する特性を有して
いる。また、ＩＧＢＴ１１０のゲート電圧ＶGに依存す
る特性を有している。
【００２１】そこで、本実施形態においては、検出電流
の非線形性や、温度・電圧依存特性を、制御回路４０に
より補正するようにしている。なお、インバータ回路１
００の中に、補正回路を組み込むことも考えられるが、
そうすると、インバータ回路１００の内部での補正回路
が複雑化し、また、インバータ回路１００の内部の温度
は高いため、電子部品の信頼性を低下する。そこで、本
実施形態では、インバータ回路１００とは、別体の制御
回路４０の内部で補正するようにしている。
の非線形性や、温度・電圧依存特性を、制御回路４０に
より補正するようにしている。なお、インバータ回路１
００の中に、補正回路を組み込むことも考えられるが、
そうすると、インバータ回路１００の内部での補正回路
が複雑化し、また、インバータ回路１００の内部の温度
は高いため、電子部品の信頼性を低下する。そこで、本
実施形態では、インバータ回路１００とは、別体の制御
回路４０の内部で補正するようにしている。
【００２２】次に、図１に戻り、制御回路４０の構成に
ついて説明する。制御回路４０は、マイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）４１と、ＲＡＭ４２と、ＲＯＭ４３と、Ａ／
Ｄ変換器４４と、Ｉ／Ｏインターフェース４５とを備え
ており、これらは、バスラインで接続されている。
ついて説明する。制御回路４０は、マイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）４１と、ＲＡＭ４２と、ＲＯＭ４３と、Ａ／
Ｄ変換器４４と、Ｉ／Ｏインターフェース４５とを備え
ており、これらは、バスラインで接続されている。
【００２３】また、制御回路４０は、例えば、５Ｖの電
源４６と、電源４６の電圧を１５Ｖに変換してゲート電
圧を発生するゲート電圧回路４７と、ゲート電圧回路４
７が出力する直流電圧をオン・オフするゲート回路４８
とを備えている。
源４６と、電源４６の電圧を１５Ｖに変換してゲート電
圧を発生するゲート電圧回路４７と、ゲート電圧回路４
７が出力する直流電圧をオン・オフするゲート回路４８
とを備えている。
【００２４】Ａ／Ｄ変換器４４は、変換回路５０が出力
するセンス電圧Ｖ0と、ゲート電圧回路４７が出力する
ゲート電圧ＶGを取り込んで、ディジタル信号に変換
し、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１に取り込まれ
る。また、インバータ回路１００のＩＧＢＴ１１０Ｆの
近傍には、サーミスタのような温度せセンサ１４０が設
置されており、温度センサ１４０によって検出されたＩ
ＧＢＴ１１０Ｆの温度ＴIGBTが、Ａ／Ｄ変換器４４を介
して、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１に取り込まれ
る。さらに、直流電源１０の直流電圧ＶBATは、絶縁増
幅器６０及びＡ／Ｄ変換器４４を介して、マイクロプロ
セッサ（ＭＰＵ）４１に取り込まれる。
するセンス電圧Ｖ0と、ゲート電圧回路４７が出力する
ゲート電圧ＶGを取り込んで、ディジタル信号に変換
し、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１に取り込まれ
る。また、インバータ回路１００のＩＧＢＴ１１０Ｆの
近傍には、サーミスタのような温度せセンサ１４０が設
置されており、温度センサ１４０によって検出されたＩ
ＧＢＴ１１０Ｆの温度ＴIGBTが、Ａ／Ｄ変換器４４を介
して、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１に取り込まれ
る。さらに、直流電源１０の直流電圧ＶBATは、絶縁増
幅器６０及びＡ／Ｄ変換器４４を介して、マイクロプロ
セッサ（ＭＰＵ）４１に取り込まれる。
【００２５】マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）４１は、取
り込まれたセンス電圧Ｖ0を、ゲート電圧ＶG及び温度Ｔ
IGBTに基づいて補正する。検出電圧Ｖ0の補正は、ＲＯ
Ｍに予め記憶されている補正用のマップを用いて行われ
る。
り込まれたセンス電圧Ｖ0を、ゲート電圧ＶG及び温度Ｔ
IGBTに基づいて補正する。検出電圧Ｖ0の補正は、ＲＯ
Ｍに予め記憶されている補正用のマップを用いて行われ
る。
【００２６】ここで、図５を用いて、本実施形態の制御
回路４０によるセンス電圧Ｖ0の補正処理の内容につい
て説明する。図５は、本発明の一実施形態によるインバ
ータ装置の制御回路によるセンス電圧Ｖ0の補正処理の
内容を示すフローチャートである。
回路４０によるセンス電圧Ｖ0の補正処理の内容につい
て説明する。図５は、本発明の一実施形態によるインバ
ータ装置の制御回路によるセンス電圧Ｖ0の補正処理の
内容を示すフローチャートである。
【００２７】センス電圧Ａ／Ｄ変換処理４００におい
て、最初に、ステップ４０５において、マイクロプロセ
ッサ４１は、Ａ／Ｄ変換器５０から取り込まれたゲート
電圧ＶGが、１４Ｖ，１５Ｖ，１６Ｖのいずれであるか
を判定して、それぞれ、ステップ４１０，４１５，４２
０に進む。なお、それぞれの電圧の間の値については、
後述するように、補間計算する。
て、最初に、ステップ４０５において、マイクロプロセ
ッサ４１は、Ａ／Ｄ変換器５０から取り込まれたゲート
電圧ＶGが、１４Ｖ，１５Ｖ，１６Ｖのいずれであるか
を判定して、それぞれ、ステップ４１０，４１５，４２
０に進む。なお、それぞれの電圧の間の値については、
後述するように、補間計算する。
【００２８】ステップ４１０において、マイクロプロセ
ッサ４１は、Ａ／Ｄ変換器５０から取り込まれた温度Ｔ
IGBTが、小であるか、中であるか、大であるかを判定
し、それぞれ、ステップ４３０，４３５，４４０に進
み、対応するマップａ，ｂ，ｃを取得する。ステップ４
１５，４２０においても、同様に、マイクロプロセッサ
４１は、Ａ／Ｄ変換器５０から取り込まれた温度ＴIGBT
が、小であるか、中であるか、大であるかを判定し、そ
れぞれ、ステップ４４５，４５０，４５５，４６０，４
６５，４７０に進み、対応するマップｄ，ｅ，ｆ，ｇ，
ｈ，ｉを取得する。
ッサ４１は、Ａ／Ｄ変換器５０から取り込まれた温度Ｔ
IGBTが、小であるか、中であるか、大であるかを判定
し、それぞれ、ステップ４３０，４３５，４４０に進
み、対応するマップａ，ｂ，ｃを取得する。ステップ４
１５，４２０においても、同様に、マイクロプロセッサ
４１は、Ａ／Ｄ変換器５０から取り込まれた温度ＴIGBT
が、小であるか、中であるか、大であるかを判定し、そ
れぞれ、ステップ４４５，４５０，４５５，４６０，４
６５，４７０に進み、対応するマップｄ，ｅ，ｆ，ｇ，
ｈ，ｉを取得する。
【００２９】ここで、図６を用いて、本実施形態に用い
るマップｄ，ｅ，ｆの一例について説明する。図６は、
本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いるマッ
プの一例の説明図である。
るマップｄ，ｅ，ｆの一例について説明する。図６は、
本発明の一実施形態によるインバータ装置に用いるマッ
プの一例の説明図である。
【００３０】図示するように、マップｄ，ｅ，ｆは、セ
ンス電圧Ｖ0から直線性の補正されたＩＧＢＴ電流Ｉ
IGBTを求める２次元マップである。例えば、マップｅに
おいて、横軸であるセンス電圧Ｖ0は、２５６点程度の
データとしてあるため、それより細かいセンス電圧Ｖ0
に対しては、補間計算により求める必要がある。また、
ゲート電圧が１５Ｖで、ＩＧＢＴ温度が「小」と「中」
の間の場合には、マップｄとマップｅを用いて補間計算
により求める必要がある。同様にして、ＩＧＢＴ温度が
「中」で、ゲート電圧が１４Ｖと１５Ｖの間の場合に
は、マップｂとマップｅを用いて補間計算により求める
必要がある。
ンス電圧Ｖ0から直線性の補正されたＩＧＢＴ電流Ｉ
IGBTを求める２次元マップである。例えば、マップｅに
おいて、横軸であるセンス電圧Ｖ0は、２５６点程度の
データとしてあるため、それより細かいセンス電圧Ｖ0
に対しては、補間計算により求める必要がある。また、
ゲート電圧が１５Ｖで、ＩＧＢＴ温度が「小」と「中」
の間の場合には、マップｄとマップｅを用いて補間計算
により求める必要がある。同様にして、ＩＧＢＴ温度が
「中」で、ゲート電圧が１４Ｖと１５Ｖの間の場合に
は、マップｂとマップｅを用いて補間計算により求める
必要がある。
【００３１】そこで、ステップ４７５において、マイク
ロプロセッサ４１は、ゲート電圧ＶG及びＩＧＢＴ温度
ＴIGBTに基づいて、必要なマップを用いて、補間計算に
より、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTを求める。
ロプロセッサ４１は、ゲート電圧ＶG及びＩＧＢＴ温度
ＴIGBTに基づいて、必要なマップを用いて、補間計算に
より、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTを求める。
【００３２】なお、以上の説明では、マップは、センス
電圧Ｖ0から直接、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTを求められるも
のである。まず、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTのコレクタ−エミ
ッタ間飽和電圧ＶCE(sat)は、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTに対
して、図３に示す特性を有する。図４には、センス電圧
Ｖ0と、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTの関連特性を示している。
ＩＧＢＴ電流ＩIGBTが０のときのセンス電圧は、０とな
り、検出されたセンス電圧Ｖ0とＩＧＢＴ電流ＩIGBTと
の間には、以下の式（１）の関係が成り立つものであ
る。 Ｖ0＝ｆ（ＩIGBT）×ＩIGBT ……（１） ここで、ｆ（ＩIGBT）は、ＩIGBTの関数である。従っ
て、ｆ（ＩIGBT）とセンス電圧Ｖ01をそれぞれマップに
格納しておくことにより、このマップを用いて、センス
電圧Ｖ0からＩＧＢＴ電流ＩIGBTを求めることもでき
る。
電圧Ｖ0から直接、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTを求められるも
のである。まず、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTのコレクタ−エミ
ッタ間飽和電圧ＶCE(sat)は、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTに対
して、図３に示す特性を有する。図４には、センス電圧
Ｖ0と、ＩＧＢＴ電流ＩIGBTの関連特性を示している。
ＩＧＢＴ電流ＩIGBTが０のときのセンス電圧は、０とな
り、検出されたセンス電圧Ｖ0とＩＧＢＴ電流ＩIGBTと
の間には、以下の式（１）の関係が成り立つものであ
る。 Ｖ0＝ｆ（ＩIGBT）×ＩIGBT ……（１） ここで、ｆ（ＩIGBT）は、ＩIGBTの関数である。従っ
て、ｆ（ＩIGBT）とセンス電圧Ｖ01をそれぞれマップに
格納しておくことにより、このマップを用いて、センス
電圧Ｖ0からＩＧＢＴ電流ＩIGBTを求めることもでき
る。
【００３３】なお、センス電圧信号は、高電圧を使用し
たインバータの場合、フォトカプラなどを用いた絶縁形
オペアンプを使用して高電圧との分離を行なう中間増幅
器を介して、マイコンに入力できる様、信号グランド基
準の信号としている。また、インバータの入力電圧が、
６０Ｖ以下の場合には感電の危険がないため、絶縁形オ
ペアンプは不要であり、単純なオペアンプもしくは、分
圧回路を使用することができる。センス電圧信号は、イ
ンバータ素子（ＩＧＢＴ）の電流に比例した信号であ
り、モータ電流値とはリップル分異なるため、マイコン
内にてＰＷＭのタイミングに同期して平均化するように
している。また、ＩＧＢＴの代わりに、半導体スイッチ
ング素子としてＦＥＴとしても同様に構成することがで
きる。
たインバータの場合、フォトカプラなどを用いた絶縁形
オペアンプを使用して高電圧との分離を行なう中間増幅
器を介して、マイコンに入力できる様、信号グランド基
準の信号としている。また、インバータの入力電圧が、
６０Ｖ以下の場合には感電の危険がないため、絶縁形オ
ペアンプは不要であり、単純なオペアンプもしくは、分
圧回路を使用することができる。センス電圧信号は、イ
ンバータ素子（ＩＧＢＴ）の電流に比例した信号であ
り、モータ電流値とはリップル分異なるため、マイコン
内にてＰＷＭのタイミングに同期して平均化するように
している。また、ＩＧＢＴの代わりに、半導体スイッチ
ング素子としてＦＥＴとしても同様に構成することがで
きる。
【００３４】以上のようにして、本実施形態において
は、マイコンを用いて、センス電圧Ｖ0をＩＧＢＴのゲ
ート電圧ＶG及び温度ＴIGBTにより、マップ補正するよ
うにしている。このように、センス電圧を用いることに
より、従来のように、外部電流センサを特別に設けるこ
となく、電流制御できるので、部品数低減でき小型化で
きる。また、インバータ回路の内部において補正するこ
となく、マイコンによりマップ補正するため、モジュー
ル内部での補正回路が複雑化することもなく、補正精度
を高めて、信頼性を向上できる。
は、マイコンを用いて、センス電圧Ｖ0をＩＧＢＴのゲ
ート電圧ＶG及び温度ＴIGBTにより、マップ補正するよ
うにしている。このように、センス電圧を用いることに
より、従来のように、外部電流センサを特別に設けるこ
となく、電流制御できるので、部品数低減でき小型化で
きる。また、インバータ回路の内部において補正するこ
となく、マイコンによりマップ補正するため、モジュー
ル内部での補正回路が複雑化することもなく、補正精度
を高めて、信頼性を向上できる。
【００３５】次に、図７を用いて、本発明の他の実施形
態によるインバータ装置の構成について説明する。な
お、図１と同一符号は、同一部分を示している。図７
は、本発明の他の実施形態によるインバータ装置の構成
を示すブロック図である。
態によるインバータ装置の構成について説明する。な
お、図１と同一符号は、同一部分を示している。図７
は、本発明の他の実施形態によるインバータ装置の構成
を示すブロック図である。
【００３６】本実施形態においては、図１に示した実施
形態の原理を用いて、総合効率ηを求めるようにするも
のである。また、この際、直流電源１０から流れる電流
ＩBを検出するための電流検出器を用いることなく、電
流ＩBを得るようにしている。
形態の原理を用いて、総合効率ηを求めるようにするも
のである。また、この際、直流電源１０から流れる電流
ＩBを検出するための電流検出器を用いることなく、電
流ＩBを得るようにしている。
【００３７】図１〜図４において説明したように、制御
回路４０は、インバータ回路１００の内部のＩＧＢＴを
流れる電流ＩIGBTを求めることができる。直流電源１０
からインバータ回路１００に流れる電流ＩBは、電流Ｉ
IGBTを用いて、以下の式（２）により求めることができ
る。 ＩB＝ＩIGBT×（ＴON／Ｔ）×ｋ ……（２） ここで、（ＴON／Ｔ）は、インバータ回路１００を構成
するＩＧＢＴの通電率であり、図１に示したゲート回路
４８から出力するＩＧＢＴのゲート端子をオンする時間
ＴONと、ＩＧＢＴのゲート端子をＰＷＭ制御する周期Ｔ
とから求めることができる。ｋは、定数である。
回路４０は、インバータ回路１００の内部のＩＧＢＴを
流れる電流ＩIGBTを求めることができる。直流電源１０
からインバータ回路１００に流れる電流ＩBは、電流Ｉ
IGBTを用いて、以下の式（２）により求めることができ
る。 ＩB＝ＩIGBT×（ＴON／Ｔ）×ｋ ……（２） ここで、（ＴON／Ｔ）は、インバータ回路１００を構成
するＩＧＢＴの通電率であり、図１に示したゲート回路
４８から出力するＩＧＢＴのゲート端子をオンする時間
ＴONと、ＩＧＢＴのゲート端子をＰＷＭ制御する周期Ｔ
とから求めることができる。ｋは、定数である。
【００３８】次に、直流電源１０からの入力電力Ｐin
は、直流電源１０の出力電圧ＶBと、上述の式（１）に
よって求められた電流ＩBから、以下の式（３）によっ
て求めることができる。 Ｐin＝ＶB×ＩB ……（３） なお、直流電源１０の出力電圧ＶBは、図１に示した絶
縁増幅器６０を介して、制御回路４０に取り込まれる。
は、直流電源１０の出力電圧ＶBと、上述の式（１）に
よって求められた電流ＩBから、以下の式（３）によっ
て求めることができる。 Ｐin＝ＶB×ＩB ……（３） なお、直流電源１０の出力電圧ＶBは、図１に示した絶
縁増幅器６０を介して、制御回路４０に取り込まれる。
【００３９】また、モータ２０の出力電力Ｐoutは、以
下の式（４）により求めることができる。 Ｐout＝■３×Ｖ1×Ｉ1×ｃｏｓφ×ηm ……（４） ここで、Ｖ1は、３相モータの相間電圧であり、マイク
ロプロセッサ４１によって決定されている電圧であり、
Ｉ1は、各相毎の電流の実効値であり、力率情報ｃｏｓ
φは、例えば、０．８５一定値であり、ηmは、モータ
２０の効率であり、マップ等に記憶可能な値である。
下の式（４）により求めることができる。 Ｐout＝■３×Ｖ1×Ｉ1×ｃｏｓφ×ηm ……（４） ここで、Ｖ1は、３相モータの相間電圧であり、マイク
ロプロセッサ４１によって決定されている電圧であり、
Ｉ1は、各相毎の電流の実効値であり、力率情報ｃｏｓ
φは、例えば、０．８５一定値であり、ηmは、モータ
２０の効率であり、マップ等に記憶可能な値である。
【００４０】総合効率ηは、以下の式（５）により求め
ることができるので、式（３）及び式（４）から求める
ことができる。 η＝Ｐout／Ｐin ……（５） 以上のようにして、本実施形態によれば、インバータ回
路への入力電流センサも省略することができ、また、総
合効率を求めることが可能となる。
ることができるので、式（３）及び式（４）から求める
ことができる。 η＝Ｐout／Ｐin ……（５） 以上のようにして、本実施形態によれば、インバータ回
路への入力電流センサも省略することができ、また、総
合効率を求めることが可能となる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、インバータ装置の信頼
性を向上することができる。
性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるインバータ装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるインバータ装置に用
いる変換回路の構成を示す回路図である。
いる変換回路の構成を示す回路図である。
【図３】コレクタ−エミッタ間飽和電圧ＶCE(sat)を示
している。
している。
【図４】本発明の一実施形態によるインバータ装置に用
いる変換回路の出力電圧特性の説明図である。
いる変換回路の出力電圧特性の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態によるインバータ装置の制
御回路によるセンス電圧Ｖ0の補正処理の内容を示すフ
ローチャートである。
御回路によるセンス電圧Ｖ0の補正処理の内容を示すフ
ローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態によるインバータ装置に用
いるマップの一例の説明図である。
いるマップの一例の説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるインバータ装置の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
１０…直流電源 ２０…交流電動機 ３０…回転センサ ４０…制御回路 ４１…ＭＰＵ ４２…ＲＡＭ ４３…ＲＯＭ ４４…Ａ／Ｄ変換回路 ４５…Ｉ／Ｏ回路 ４６…電源 ４７…ゲート電圧回路 ４８…ゲート回路 ５０…変換回路 １１０…ＩＧＢＴ １１２…センス端子 １１４…センス抵抗 １２０…ダイオード １３０…入力コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月２７日（１９９８．１０．
２７）
２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３９】また、モータ２０の出力電力Ｐoutは、以
下の式（４）により求めることができる。 Ｐout＝√（３）×Ｖ1×Ｉ1×ｃｏｓφ×ηm ……（４） ここで、Ｖ1は、３相モータの相間電圧であり、マイク
ロプロセッサ４１によって決定されている電圧であり、
Ｉ1は、各相毎の電流の実効値であり、力率情報ｃｏｓ
φは、例えば、０．８５一定値であり、ηmは、モータ
２０の効率であり、マップ等に記憶可能な値である。
下の式（４）により求めることができる。 Ｐout＝√（３）×Ｖ1×Ｉ1×ｃｏｓφ×ηm ……（４） ここで、Ｖ1は、３相モータの相間電圧であり、マイク
ロプロセッサ４１によって決定されている電圧であり、
Ｉ1は、各相毎の電流の実効値であり、力率情報ｃｏｓ
φは、例えば、０．８５一定値であり、ηmは、モータ
２０の効率であり、マップ等に記憶可能な値である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２ Ｈ０２Ｐ 5/41 ３０２Ｌ Ｆターム(参考） 5H007 AA02 BB06 CA01 CB05 CC23 DA04 DB02 DB12 DC02 DC05 EA02 FA03 FA08 5H410 BB06 BB07 CC02 DD04 DD06 EA10 EA35 EB09 EB25 EB39 FF03 FF05 FF22 FF25 LL05 LL19 5H576 AA20 BB01 BB02 CC01 DD02 EE11 GG04 HA02 LL22 LL24 LL46 MM02
Claims (6)
- 【請求項１】直流電源の電力を交流に変換する半導体ス
イッチング素子を有するインバータ回路と、このインバ
ータ回路によって変換された交流によって駆動される電
動機からの信号によって、上記インバータ回路を制御す
る制御回路とを有するインバータ装置において、 上記インバータ回路の上記半導体スイッチング素子は、
このスイッチング素子の内部に流れる電流を検出するセ
ンス端子を有し、 上記制御回路は、上記センス端子から検出されるセンス
信号を補正する補正手段を備えたことを特徴とするイン
バータ装置。 - 【請求項２】請求項１記載のインバータ装置において、 上記補正手段は、マップを用いて上記センス信号を補正
することを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項３】請求項２記載のインバータ装置において、 上記制御回路は、上記センス信号を、上記半導体スイッ
チング素子のゲート電圧と温度によって補正することを
特徴とするインバータ装置。 - 【請求項４】請求項１記載のインバータ装置において、 上記制御回路は、上記インバータ回路への入力直流電流
を、上記センス信号と上記半導体スイッチング素子の通
電率により算出することを特徴とするインバータ装置。 - 【請求項５】請求項４記載のインバータ装置において、 上記制御回路は、上記入力直流電流と上記インバータ回
路への入力電圧から入力電力を算出し、上記電動機への
出力電圧，出力電流及び力率から上記インバータ回路の
出力電力を算出し、さらに、上記入力電力と出力電力と
から総合効率を算出することを特徴とするインバータ装
置。 - 【請求項６】請求項１記載のインバータ装置において、 上記センス信号は、上記インバータ回路を構成する複数
の半導体スイッチング素子の下アームから検出し、エミ
ッタ基準に３相信号を非絶縁にて上記制御回路に取り込
むことを特徴とするインバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302853A JP2000134954A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10302853A JP2000134954A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | インバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000134954A true JP2000134954A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17913894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10302853A Pending JP2000134954A (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000134954A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004127983A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
| JP2011188713A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Denso Corp | 電力変換システムの放電制御装置 |
| JP2019037024A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社日立プラントメカニクス | クレーンにおけるインバータのｉｇｂｔ寿命予測方法及びその装置 |
| CN114008901A (zh) * | 2019-07-19 | 2022-02-01 | 株式会社日立制作所 | 电流测量器和电力转换装置 |
-
1998
- 1998-10-23 JP JP10302853A patent/JP2000134954A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004127983A (ja) * | 2002-09-30 | 2004-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置 |
| JP2011188713A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Denso Corp | 電力変換システムの放電制御装置 |
| JP2019037024A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社日立プラントメカニクス | クレーンにおけるインバータのｉｇｂｔ寿命予測方法及びその装置 |
| CN114008901A (zh) * | 2019-07-19 | 2022-02-01 | 株式会社日立制作所 | 电流测量器和电力转换装置 |
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