JP2015139303A - インバータ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
上記特許文献2では、貫通電流が流れるわずかなタイミングを個々にずらして制御しているが、スイッチング素子を切り替えて制御はしていないため、小電流時に精度良く電流検出するのが困難である。
イッチング素子に直列接続された電流検出抵抗に流れる電流が所定の閾値以上になると、並列接続されたスイッチング素子群の他方もオン制御するための切替信号を出力するようにしたものである。
図1に基づいて、この発明のインバータ装置に電流検出抵抗の切り替え回路が適用された概略構成について説明をする。
回転電機2は、交流モータで、軸受けで支持されたシャフトに接続された回転体を駆動し、発電機や過給機のインペラや車輪を回転する。バッテリ3は、鉛蓄電池やリチウムイオン電池を利用し、インバータ装置1に電力供給を行う。
駆動回路10は、上アームのスイッチング素子Qeとそれに直列接続された下アームのスイッチング素子Qsを一対としたスイッチング素子群(第1のスイッチング素子群A)101と、このスイッチング素子群101に並列接続されたスイッチング素子群(第2のスイッチング素子群B)102を備えている。このようにスイッチング素子群を並列接続する理由は、回転電機2に流れる電流が大きく、一対のスイッチング素子群では電流容量が不足するような場合に、2対のスイッチング素子群に分流してスイッチング素子群の電流容量オーバを防止するためである。
図1では並列接続として2対のスイッチング素子群を示しているが、3個のスイッチング素子群を並列接続してもよく、要は少なくとも2対以上のスイッチング素子群が並列接続しておればよい。
U相に接続されたアーム回路は、スイッチング素子群101uと、このスイッチング素子群101uに並列接続されたスイッチング素子群102uで構成され、V相に接続されたアーム回路は、スイッチング素子群101vと、このスイッチング素子群101vに並列接続されたスイッチング素子群102vで構成され、W相に接続されたアーム回路は、スイッチング素子群101wと、このスイッチング素子群101wに並列接続されたスイッチング素子群102wで構成されている(総称する場合は添字u、v、wを省略する)。
第1のスイッチング素子群101uの下アームのスイッチング素子Qsには電流検出抵抗103uが直列接続され、第1のスイッチング素子群101vの下アームのスイッチング素子Qsには電流検出抵抗103vが直列接続され、第1のスイッチング素子群101wの下アームのスイッチング素子Qsには電流検出抵抗103wが直列接続されている。
同様に、第2のスイッチング素子群102uの下アームのスイッチング素子Qsには電流検出抵抗104uが直列接続され、第2のスイッチング素子群102vの下アームのスイッチング素子Qsには電流検出抵抗104vが直列接続され、第2のスイッチング素子群102wの下アームのスイッチング素子Qsには電流検出抵抗104wが直列接続されている。
各スイッチング素子群101、102の上アームのスイッチング素子Qeと下アームのスイッチング素子Qsの接続点は回転電機2の各相の巻線に接続される。
一方、切替信号がオンの場合、第1及び第2の両方のスイッチング素子群101u、101v、101w、102u、102v、102wのスイッチング素子Qe、Qsを制御許可(オン)に設定し、PWM信号に基づいて同時に制御する。
まず、ステップS201では、回転電機を駆動開始する状態から始まる。
次のステップS202では、演算処理部201より電流検出抵抗103、104の切替信号をオフに設定する。
次のステップS205では、演算処理部201において、回転電機2の駆動により下アームのスイッチング素子Qsに流れる駆動電流を電流検出抵抗103で検出して電流検出部203により演算した検出電圧と、予め設定された切替閾値を比較し、駆動電流に応じた検出電圧が切替閾値以上の場合(Yes)、ステップS206へ進む。一方、駆動電流に応じた検出電圧が切替閾値より小さい場合(No)、検出電流が小さいと判断し、ステップS202へ戻り、第2のスイッチング素子群(B)102u、102v、102wのオフを維持する。
次のステップS207では、ゲートドライバ202u、202v、202wより第1のスイッチング素子群(A)101u、101v、101wは制御許可(オン)を維持し、第2のスイッチング素子群(B)102u、102v、102wは制御許可(オン)に設定され、双方のスイッチング素子群101u、101v、101w、102u、102v、102wがPWM信号に応じて回転電機2の巻線に電力を供給する。
次のステップS209では、回転電機2の駆動を停止し、フローチャートを終了する。
演算処理部201より出力される、図3(a)に示すPWM信号に基づき、ゲートドライバ202はスイッチング素子Qe、Qsをオンオフ制御し、図3(b)に示すような駆動電流波形を生成して回転電機2を駆動する。
電流検出抵抗103u、103v、103wと電流検出抵抗104u、104v、104wの抵抗値が同じであれば、切り替え前後でも検出電流に応じた検出電圧の値は変わらないため、演算処理部201で切り替え前後の検出電圧が同じとなるように換算する処理は不要となる。
なおこの発明は、上記の実施の形態のみに限られるものではなく、この発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
10:駆動回路、 20:駆動制御回路(駆動制御手段)、
101u、101v、114w:スイッチング素子群A、
102u、102v、102w:スイッチング素子群B、
103u、103v、103w:電流検出抵抗A、
104u、104v、104w:電流検出抵抗B
201:演算処理部、 202u、202v、202w:ゲートドライバ、
203u、203v、203w:電流検出部。
Claims (8)
- 上アームのスイッチング素子と下アームのスイッチング素子を一対としたスイッチング素子群を複数並列接続したアーム回路を複数有し、前記下アームのスイッチング素子にそれぞれ電流検出抵抗が直列接続された駆動回路と、前記駆動回路のスイッチング素子をオンオフ制御する駆動制御手段を備え、前記駆動制御手段は、並列接続された前記スイッチング素子群の一方をオン制御している時に、オンしている下アームのスイッチング素子に直列接続された前記電流検出抵抗に流れる電流が所定の閾値以上になると、並列接続された前記スイッチング素子群の他方もオン制御するための切替信号を出力することを特徴とするインバータ装置。
- 前記駆動制御手段は、前記電流検出抵抗に流れる電流に応じた電圧を検出する電流検出部と、前記電流検出部で検出した電圧が所定の値以上になると前記切替信号を生成する演算処理部と、前記スイッチング素子を個々にオンオフ制御可能なゲートドライバを備えたことを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
- 前記駆動制御手段は、前記切替信号がオフの場合、少なくとも1対のスイッチング素子群はオフ、他の一対のスイッチング素子群は制御許可に設定し、前記切替信号がオンの場合、少なくとも2対以上のスイッチング素子群を同時に制御許可するゲートドライバを備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインバータ装置。
- 前記駆動制御手段は、各電流検出抵抗の両端電圧を読み込み、各読み込み電圧を増幅または加算後に増幅して検出電流に応じた電圧を出力する電流検出部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインバータ装置。
- 前記駆動制御手段は、前記電流検出抵抗に流れる電流に応じた検出電圧と、予め設定された所定の切替閾値を比較し、前記検出電圧が前記切替閾値以上であれば前記切替信号を出力する演算処理部を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のインバータ装置。
- 前記電流検出抵抗は、同じ抵抗値にして、直列に接続されるスイッチング素子群の電流容量も同じとすることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインバータ装置。
- 前記電流検出抵抗は、一方のスイッチング素子群に接続される方の抵抗値を他方よりも大きくし、大きい抵抗値の電流検出抵抗に直列に接続されるスイッチング素子群の方の電流容量を小さくすることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインバータ装置。
- 前記所定の閾値は、制御許可されるスイッチング素子に直列に接続される電流検出抵抗の電流容量以下であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のインバータ装置。
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