JP3333907B2 - 電圧形インバータの電流制限方法及び電流制限回路 - Google Patents
電圧形インバータの電流制限方法及び電流制限回路Info
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Description
電圧形インバータの出力電流が電流制限値を越えないよ
うな電圧ベクトル(瞬時空間電圧ベクトル)を求め、こ
の電圧ベクトルを出力させるようにインバータのスイッ
チング素子をオン−オフ制御する電圧形インバータの電
流制限方法及び電流制限回路に関する。
方法としては、次のようなものが知られている。例え
ば、インバータによる電動機の駆動中にインバータのあ
る相の出力電流が電流制限値を越えた場合、その相の上
アームのスイッチング素子をオフすることにより、電流
制限を行っていた。
よると、電動機の逆起電力ベクトルの属する二次元座標
上の領域によっては電流を制限できない場合が生じる。
以下、このことを図2ないし図4を参照しつつ説明す
る。
回路であり、u,v,w各相の上アームのスイッチング
素子がオンしている状態を“1”、下アームのスイッチ
ング素子がオンしている状態を“0”として、これらの
スイッチングパターンSu,Sv,Swの選択をスイッ
チにより表してある。例えば、u相では上アームのスイ
ッチング素子がオン、v相、w相では下アームのスイッ
チング素子がオンである場合、スイッチングパターン
(Su Sv Sw)は(1 0 0)となる。なお、図2
において、C1,C2は直流電源としての分圧用コンデン
サである。
を等価的に示したもので、Vはインバータの出力電圧ベ
クトル、eは電動機の逆起電力ベクトル、Lは電動機の
漏れインダクタンス、iはインバータの出力電流ベクト
ルである。この図3から、電流ベクトルiの時間変化率
di/dtは数式1により表すことができる。
(Su Sv Sw)は(0 0 0),(0 0 1),(0
1 0),(0 1 1),(1 0 0),(1 0
1),(1 1 0),(1 1 1)というように8通り
あり、各パターンに応じた出力電圧ベクトルV0〜V7は
図4のようになる。この図4には、逆起電力ベクトルe
及び出力電流ベクトルiの一例も図示してある。なお、
図4において、,,,は出力電圧ベクトルVが
属する二次元座標上の領域である。
チングパターン(1 0 0))であるとき、図5に示す
ように逆起電力ベクトルeがの領域にある場合を考え
てみる。この状態でu相電流が電流制限値を越えたとす
ると、従来ではu相の上アームスイッチング素子をオ
フ、下アームスイッチング素子をオンにするべく出力電
圧ベクトルVをスイッチングパターン(0 0 0)によ
る零電圧ベクトルV0とするため、電流変化率ベクトル
di/dtは、数式1によって逆起電力ベクトルeに対
し逆向きとなる。この電流変化率ベクトルdi/dtは
u相電流の正方向成分を有しているため、出力電流ベク
トルiはu相方向に増加することになり、結果として電
流制限がかからないという問題を生じる。
チングパターン)、電流制限動作時の出力電圧ベクトル
(スイッチングパターン)及び逆起電力ベクトルeの領
域(〜)を6つのケースにつき示したものであり、
表中の「×」印が上述の如く電流制限が不可能になる場
合である。
れたもので、その目的とするところは、逆起電力ベクト
ルが属する領域に関わらず常に電流制限を可能にした電
圧形インバータの電流制限方法及び電流制限回路を提供
することにある。
め、本発明にかかる電流制限方法は、電動機を駆動する
三相電圧形インバータの各相の出力電流が電流制限値を
越えたことを検出し、前記インバータを構成する全相の
スイッチング素子を一定期間遮断すると共に、この遮断
時における前記電動機の逆起電力ベクトルが属する二次
元座標上の領域を、インバータの出力電圧と電流制限時
以外の通常時の出力電圧ベクトルの回転角とから検出
し、前記通常時の出力電圧ベクトルと、前記逆起電力ベ
クトルが属する二次元座標上の領域とに基づいて、前記
出力電流を減少させる方向の出力電圧ベクトルを選択
し、この出力電圧ベクトルに従って前記インバータを制
御するものである。
電動機を駆動する三相電圧形インバータの各相の出力電
流が電流制限値を越えたことを検出する電流比較器と、
この電流比較器の出力信号により前記インバータを構成
する全相のスイッチング素子を一定期間遮断する手段
と、前記スイッチング素子の遮断時における前記電動機
の逆起電力ベクトルが属する二次元座標上の領域を、イ
ンバータの出力電圧と電流制限時以外の通常時の出力電
圧ベクトルの回転角とから検出する領域判別器と、電流
制限時以外の通常時における出力電圧ベクトルと逆起電
力ベクトルが属する前記領域とに基づいて、前記出力電
流を減少させる方向の出力電圧ベクトルを選択する出力
電圧ベクトル設定器と、電流制限時以外の通常時におけ
る出力電圧ベクトルを、電流制限時に前記出力電圧ベク
トル設定器からの電圧ベクトルに切り替えてインバータ
に出力する切替スイッチとを備えたものである。
限値を越えると、まずインバータの全相のスイッチング
素子を遮断する。そして、この状態でインバータの各相
出力電圧及び通常時の出力電圧ベクトルの回転角から電
動機の逆起電力ベクトルが属する図5の領域〜を検
出し、この領域と通常時の出力電圧ベクトルとに基づい
て最適な電流制限時の出力電圧ベクトルを求める。この
出力電圧ベクトルを通常時の出力電圧ベクトルに代えて
出力させるようにインバータのスイッチング素子をオン
−オフ制御することにより、出力電流を制限値以下に制
御する。
る。図1は本発明にかかる電流制限回路の一実施例を示
すブロック図である。その構成及び作用を説明すると、
図において、1,2,3は三相電圧形インバータのu,
v,w各相の出力電流iu,iv,iwが制限値iLMTを越
えたことを検出する電流比較器であり、これらの出力信
号はオア回路4を介してワンショットマルチ等のパルス
発生器6とベース信号選択回路5とに入力されている。
時以外の通常時のベース信号が入力されており、通常時
にはこのベース信号をインバータのスイッチング素子に
対し出力すると共に、電流制限時には、オア回路4の出
力信号により、全相のスイッチング素子を一定期間遮断
するための全相ベース遮断信号を出力するようになって
いる。なお、ここでは、インバータを構成するスイッチ
ング素子をトランジスタとして説明する。
スイッチ9に入力されている。一方、7は電動機の逆起
電力ベクトルeの領域判別器であり、インバータ各相の
出力電圧eu,ev,ewと通常時の出力電圧ベクトルV
の回転角θとが入力され、これらに基づいて逆起電力ベ
クトルeが前述した〜のどの領域にあるかを判別す
るように構成されている。
る。この設定器8は、通常時の出力電圧ベクトルV及び
逆起電力ベクトルeの領域のもとで、電流制限時にどの
ような電圧ベクトルを出力させれば良いかを選択して出
力するものであり、表2の内容が格納されている。
切替スイッチ9が接続されている。この切替スイッチ9
は、通常時には表2に示した「出力電圧ベクトル」に対
応するスイッチングパターンをPWM信号PWMu,P
WMv,PWMwとして出力し、パルス発生器6からパル
スが入力された場合には、スイッチを一定期間、出力電
圧ベクトル設定器8側に切り替え、表2により選択され
た電流制限時の出力電圧ベクトルに対応するスイッチン
グパターンを出力するものである。
つの「出力電圧ベクトル」(1 00)と逆起電力ベク
トルeの領域との組合せにつき、2種類の電流制限時
の出力電圧ベクトル(1 1 0),(1 0 1)が候補
として挙げられているが、このうち何れを選択するかは
スイッチング損失等を考慮して決定される。
値を越えた場合、オア回路4を介してベース信号選択回
路5に信号が入力され、インバータに対する全相ベース
遮断信号が一定期間出力されてすべてのトランジスタを
オフさせる。このとき、インバータの各相出力電圧
eu,ev,ew及び出力電圧ベクトルVの回転角θに基
づいて、領域判別器7では、電動機の逆起電力ベクトル
eが図4、図5に示した領域〜の何れに属している
かを判別することができる。
チングパターン(1 0 0))の状態でu相電流が制限
値を越え、領域判別器7によってこのときの逆起電力ベ
クトルeが領域にあったことが検出されると、出力電
圧ベクトル設定器8は表2に基づき、出力電圧ベクトル
V3に相当するスイッチングパターン(0 1 0)また
はV5に相当する(0 0 1)を選択して出力する。こ
れらの出力電圧ベクトルV3またはV5に相当するスイッ
チングパターンは、パルス発生器6の出力パルスにより
切り替えられた切替スイッチ9を介し、電流制限時にお
けるPWM信号PWMu,PWMv,PWMwとしてイン
バータに出力される。
電圧ベクトルV3またはV5が選択されるときには電流変
化率ベクトルdi/dtはu相電流の正方向成分を持た
ないため、u相電流は減少していき、電流制限を行うこ
とができる。なお、上記実施例ではインバータのスイッ
チング素子としてトランジスタを用いる場合につき説明
したが、SCRやGTOサイリスタを用いても良い。
タの出力電流が電流制限値を越えた場合にスイッチング
素子を全相遮断して電動機の逆起電力ベクトルを検出
し、その属する領域に応じて最適な出力電圧ベクトルを
選択するため、逆起電力ベクトルの属する領域に関わら
ず、電流制限を常に確実に行うことができる。
ブロック図である。
である。
クトル、電動機の逆起電力ベクトル等の説明図である。
クトル、電動機の逆起電力ベクトル等の説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 電動機を駆動する三相電圧形インバータ
の各相の出力電流が電流制限値を越えたことを検出し、
前記インバータを構成する全相のスイッチング素子を一
定期間遮断すると共に、この遮断時における前記電動機
の逆起電力ベクトルが属する二次元座標上の領域を、イ
ンバータの出力電圧と電流制限時以外の通常時の出力電
圧ベクトルの回転角とから検出し、前記通常時の出力電
圧ベクトルと、前記逆起電力ベクトルが属する二次元座
標上の領域とに基づいて、前記出力電流を減少させる方
向の出力電圧ベクトルを選択し、この出力電圧ベクトル
に従って前記インバータを制御することを特徴とする電
圧形インバータの電流制限方法。 - 【請求項2】 電動機を駆動する三相電圧形インバータ
の各相の出力電流が電流制限値を越えたことを検出する
電流比較器と、 この電流比較器の出力信号により前記インバータを構成
する全相のスイッチング素子を一定期間遮断する手段
と、 前記スイッチング素子の遮断時における前記電動機の逆
起電力ベクトルが属する二次元座標上の領域を、インバ
ータの出力電圧と電流制限時以外の通常時の出力電圧ベ
クトルの回転角とから検出する領域判別器と、 電流制限時以外の通常時における出力電圧ベクトルと逆
起電力ベクトルが属する前記領域とに基づいて、前記出
力電流を減少させる方向の出力電圧ベクトルを選択する
出力電圧ベクトル設定器と、 電流制限時以外の通常時における出力電圧ベクトルを、
電流制限時に前記出力電圧ベクトル設定器からの電圧ベ
クトルに切り替えてインバータに出力する切替スイッチ
と、 を備えたことを特徴とする電圧形インバータの電流制限
回路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP21422994A JP3333907B2 (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 電圧形インバータの電流制限方法及び電流制限回路 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP21422994A JP3333907B2 (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 電圧形インバータの電流制限方法及び電流制限回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0866091A JPH0866091A (ja) | 1996-03-08 |
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JP21422994A Expired - Fee Related JP3333907B2 (ja) | 1994-08-16 | 1994-08-16 | 電圧形インバータの電流制限方法及び電流制限回路 |
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JP2002238293A (ja) * | 2001-02-14 | 2002-08-23 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
JP5391697B2 (ja) * | 2009-01-16 | 2014-01-15 | 株式会社デンソー | 回転機の制御装置及び制御システム |
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1994
- 1994-08-16 JP JP21422994A patent/JP3333907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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