JP3378209B2 - Voltage-type three-phase inverter device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は電圧型３相用インバ
ータ装置に関し、より詳しくは、このインバータ装置の
デッドタイム補償を精度良く行う技術に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】インバータ装置のインバータ回路は、複
数のスイッチング素子を有する正側アーム及び負側アー
ムにより構成されているが、正側アームのスイッチング
素子と負側アームのスイッチング素子とが同時に導通し
た状態となるのを防止するため、デッドタイムと呼ばれ
る短絡防止期間がスイッチング制御期間中に設けられて
いる。このデッドタイムにつき簡単に説明する。 【０００３】図１０は、電圧型３相用インバータ装置の
インバータ回路の構成図である。このインバータ回路
は、直流電圧Ｅdが印加され、スター結線された３相交
流モータに３相交流電力を供給するものであって、６つ
のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴ）Ｇ1〜Ｇ6により
構成されるものである。このインバータ回路では、スイ
ッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ５が正側アームを構成し、ス
イッチング素子Ｇ4，Ｇ6，Ｇ2が負側アームを構成して
いる。 【０００４】図１１は、デッドタイム補償を説明するた
めの波形図であり、図１０における正側アーム及び負側
アームを構成する一対のスイッチング素子Ｇ1，Ｇ4の電
圧信号を取り出して図示したものである。スイッチング
素子Ｇ1，Ｇ4のスイッチング動作は、本来的には図１１
（ａ）に示すように、オンオフが互いに逆で且つオンオ
フの重複期間がないように設定することが好ましい。し
かし、スイッチング素子Ｇ1，Ｇ4は、ターンオフ時間に
起因するスイッチング動作の遅れを有するものであるた
め、図１１（ａ）のようにオンオフ期間の双方に重複期
間を設けない設定を行ったのでは、スイッチング素子Ｇ
1，Ｇ4の双方がオンになってしまう期間が生じ、過大電
流によって素子が破壊されてしまうことになる。そのた
め、図１１（ｂ）に示すように、デッドタイムｔdを設
けてオフ期間を重複させることにより両素子が同時にオ
ン状態になる期間が生じるのを防止している。しかし、
このようなデッドタイムを設けることにより、スイッチ
ング素子Ｇ1，Ｇ4の実際の電圧は本来の理想的な電圧に
対して図１１（ｃ）に示すような誤差を有することにな
る。このような誤差によるインバータ出力波形の歪み
は、インバータの出力周波数が低い場合（１０Hz程度以
下の場合）やキャリヤ周波数が高い場合（１０KHz程度
以上の場合）に特に顕著になり、モータのトルク特性に
悪影響を及ぼし回転中に振動が発生するなどの事態を生
じさせる結果となっていた。 【０００５】そこで、このようなデッドタイムに起因す
る誤差を補償するためには、図１１（ｃ）に示したパル
スと逆極性の図１１（ｄ）のパルスを付加してやればよ
いことになる。従来、一般的に行われていたデッドタイ
ム補償は、上記のように、デッドタイムに起因する誤差
と逆極性のパルスを補償電圧信号としてスイッチング素
子Ｇ1，Ｇ4の電圧信号に適当なタイミングで付加するこ
とにより行われていた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のデッド
タイム補償では、補償電圧信号を付加するタイミング
を、インバータの出力電流又は出力電圧のゼロクロス点
を検出することに基づき行っていたが、このゼロクロス
点の検出が困難であるという問題を有している。すなわ
ち、図１２はインバータ出力電流の波形図であるが、本
来の波形は破線で示すような理想的な正弦波であり、デ
ッドタイムに起因する誤差のためにゼロクロス点付近の
波形が平坦状になっている。そのため、このゼロクロス
点の位置を正確に検出することが困難となり、正側の補
償電圧信号を付加すべきなのに負側の補償電圧信号を付
加してしまう事態が生じたり、あるいはその逆の事態が
生じたりし、正しい極性の補償電圧信号を正確に付加す
ることができず、デッドタイム補償の補償精度を一定以
上向上させることができなかった。 【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、ゼロクロス点の検出に基づかないデッドタイム補
償を行うことにより、デッドタイム補償の補償精度を向
上させることが可能な電圧型３相用インバータ装置を提
供することを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、ベクトル制御演
算に基づくインバータ電圧指令信号を出力する電圧指令
演算回路、及び前記インバータ電圧指令信号に基づきＰ
ＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路を有するインバータ制御
回路と、前記ＰＷＭ信号に基づき複数のスイッチング素
子をスイッチング動作させ、これにより交流電力を出力
するインバータ回路と、を備えた電圧型３相用インバー
タ装置において、前記インバータ制御回路は、デッドタ
イム補償電圧信号を生成する補償電圧演算回路を有して
おり、この補償電圧演算回路が生成したデッドタイム補
償電圧信号を前記インバータ電圧指令信号に加算するこ
とにより、前記スイッチング素子がスイッチング動作す
る際のデッドタイム補償を行うものであり、また、前記
補償電圧演算回路は、前記ベクトル制御演算を行うベク
トル座標中に位相が６０°ずつずれた６つの電圧ベクト
ルＶ1〜Ｖ6により画成される６つの電圧ベクトル領域Ｉ
〜VIを形成すると共に、これら各電圧ベクトル領域に対
して３０°ずつ位相がずれた電流ベクトル領域Ｉ〜VIを
形成し、各電流ベクトル領域毎に所定のデッドタイム補
償電圧信号を予め設定しているものであり、前記インバ
ータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標系における
電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベクトル位相
角θが前記電流ベクトル領域Ｉ〜VIのうちのどの領域に
属するかを判別し、その判別した電流ベクトル領域につ
いて設定された前記所定のデッドタイム補償電圧信号を
生成するものであり、しかも、前記静止座標系における
電流ベクトル位相角θの演算は、前記インバータ回路の
出力電流検出値を用いて回転座標系における磁束電流成
分及びトルク電流成分を求め、これら両成分から回転座
標系における電流ベクトル位相角θ1 を求め、この電流
ベクトル位相角θ1 に、静止座標系に対する回転座標系
の回転角θ0 を加えることにより、行うものである、こ
とを特徴とする。 【０００９】 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づき説明する。図１は、この実施形態に係る電圧型３相
用インバータ装置の構成を示すブロック図である。図１
において、インバータ制御回路１は、制御指令の入力に
基づき電圧指令信号を出力する電圧指令演算回路２と、
デッドタイムに起因する誤差を補償するための補償電圧
信号を出力する補償電圧演算回路３と、電圧指令演算回
路２からの電圧指令信号と補償電圧演算回路３からの補
償電圧信号との加算を行う加算器４と、加算器４からの
信号の入力に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ回路５
とを有している。なお、インバータ制御回路１は、ベク
トル制御演算を行うものであるが、図面の簡単化のため
静止／回転座標変換回路及び回転／静止座標変換回路等
の図示を省略している。 【００１１】ＰＷＭ回路５からのＰＷＭ信号は、図１０
と同様の構成を有するインバータ回路６に出力され、イ
ンバータ回路６は、このＰＷＭ信号の入力に基づきモー
タ７に３相交流電力を供給している。インバータ回路６
からモータ７に対して出力される３相電流のうちいずれ
か２相の電流（例えば、Ｕ相及びＶ相の電流ｉu，ｉv）
は電流検出器８，９により検出され、その検出信号が補
償電圧演算回路３に出力されるようになっている。補償
電圧演算回路３は、この検出信号の入力に基づき、ベク
トル制御における補償電圧信号の方向を演算している。 【００１２】次に、補償電圧演算回路３の演算に用いる
基本原理につき説明する。図２は、ベクトル座標中に位
相が６０°ずつずれた６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6を示
したものであり、これら６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6に
より６つの電圧ベクトル領域Ｉ〜VIが形成されている。
そして、これらの各電圧ベクトル領域に対して３０°ず
つ位相がずれた領域が電流ベクトル領域Ｉ〜VIとなって
いる。 【００１３】図２における各電圧ベクトルは括弧内の数
値により表されるパターンを有している。これら括弧内
の数値は具体的には、インバータ回路６中の正負いずれ
か一方のアームを構成する３つのスイッチング素子、例
えば図１０におけるスイッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5に
ついてのオン状態又はオフ状態を示している。 【００１４】すなわち、電圧ベクトルＶ1（１００）
は、Ｇ1がオン、Ｇ3，Ｇ5がオフのパターンであること
を示しており、電圧ベクトルＶ3（１１０）は、Ｇ1，Ｇ
3がオン、Ｇ5がオフのパターンであることを示してい
る。他の電圧ベクトルＶ2，Ｖ4，Ｖ6，Ｖ5も同様の内容
を示している。なお、負側アームを構成するスイッチン
グ素子Ｇ4，Ｇ6，Ｇ2のオンオフ状態は、正側アームを
構成するスイッチング素子Ｇ1，Ｇ3，Ｇ5とちょうど逆
の状態となる。 【００１５】図３は、インバータ回路６のｕ，ｖ，ｗの
各相の出力電流ｉu，ｉv，ｉwについての波形図であ
る。この図において、例えば、領域Iでは電流ｉuの極性
はプラス、電流ｉv，ｉwの極性はマイナスであり、ま
た、領域IIでは電流ｉu，ｉvの極性はプラス、電流ｉw
の極性はマイナスとなっている。 【００１６】図４は、各電流ベクトル領域Ｉ〜VIに対応
する出力電流ｉu，ｉv，ｉwの極性、デッドタイムによ
る各相の電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwの極性及びその値、
この電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwを合成した電圧誤差ベク
トル△Ｖiを示した図表である。電圧誤差△Uu，△Uv，
△Uwの極性は、出力電流ｉu，ｉv，ｉwの極性と反対と
なっており、また、これらの電圧誤差△Uの値は、デッ
ドタイムをＴd、１サンプリング周期をＴsw、直流電圧
をＥd（図１０参照）とすれば下式（１）により表され
る。 【００１７】 △U＝（Ｔd／Ｔsw）・Ｅd … （１） 図５は、図４の図表における電圧誤差ベクトル△Ｖ4，
△Ｖ6，△Ｖ5，△Ｖ1，△Ｖ3，△Ｖ2のベクトル座標に
おける方向を示した説明図である。これらの誤差ベクト
ルの方向は図２における電圧基本ベクトルと同一方向で
あり、また、その振幅は図４の図表から明らかなよう
に、２×△Uである。 【００１８】図４の△Ｖiの欄に示したような各領域に
おける誤差ベクトルが判明したとすると、デッドタイム
による電圧誤差△Uu，△Uv，△Uwを補償するためには、
この誤差ベクトルと同一の振幅を有する逆方向のベクト
ル（補償電圧ベクトルと呼ぶことにする）を加えてやれ
ばよいことになる。図６は、このような補償電圧ベクト
ル△Ｖを各領域毎に示した図表である。但し、この図６
では、領域Ｉ〜VIを電流ベクトルの位相角θにより表し
ている。例えば、図６における−３０°〜３０°の領域
の△Ｖ1、及び３０°〜９０°の領域の△Ｖ3は、それぞ
れ図４における領域Iの△Ｖ4、及び領域IIの△Ｖ6に対
して逆方向となるベクトルであることが図５を参照すれ
ば明らかである。 【００１９】したがって、電流ベクトルの位相角θの値
を演算により求めることができれば、この位相角θに対
応する補償電圧ベクトル△Ｖを図６の図表から直ちに求
めることができる。そして、この補償電圧ベクトル△Ｖ
に基づき補償電圧演算回路３が演算した補償電圧信号
を、電圧指令演算回路２からの電圧指令信号に加えてや
れば、デッドタイム補償を精度良く行うことができるは
ずである。 【００２０】図７は、任意瞬間における電流ベクトルｉ
1の静止座標系（α−β平面）における位相角θの求め
方についての説明図である。静止座標系に対する回転座
標系（ｄ−ｑ平面）の回転角をθ0、回転座標系におけ
る電流ベクトルｉ1の位相角をθ1とすると、位相角θは
下式（２）により求めることができる。 【００２１】θ＝θ0＋θ1 … （２） ここで、θ0は、インバータ回路６の出力周波数をω1と
すれば、下式（３）により求めることができる。また、
θ1は、磁束電流成分をｉd、トルク電流成分をｉqとす
れば、ｉqの正負に応じて下式（４）又は（５）のいず
れかにより求めることができる。そして、いずれか２相
の出力電流検出値をｉu，ｉvとすれば、磁束電流成分ｉ
d及びトルク電流成分ｉqは下式（６）により求めること
ができる。 【数１】 【００２２】次に、上記のような原理に基づく図１の動
作を、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。イ
ンバータ回路６からの出力電流の検出値ｉu，ｉvが電流
検出器８，９によって検出され、インバータ制御回路１
内の補償電圧演算回路３は、この検出信号を入力する
（ステップ１）。補償電圧演算回路３は、上記（６）式
を用いて磁束電流成分ｉd及びトルク電流成分ｉqを演算
し（ステップ２）、さらに、（３）式を用いて静止座標
系に対する回転座標系の回転角θ0を演算すると共に、
（４）式又は（５）式を用いて回転座標系における電流
ベクトルｉ1の位相角θ1を演算する。そして、上記
（２）式により、電流ベクトルｉ1の静止座標系（α−
β平面）における位相角θを求める（ステップ３）。 【００２３】次いで、補償電圧演算回路３は、求めたθ
の値が−３０°≦θ＜３０°の領域内にあるか否かを判
別し（ステップ４）、この領域内になければ、３０°≦
θ＜９０°の領域内にあるか否かを判別する（ステップ
５）。以下、同様にして、２１０°≦θ＜２７０°の領
域までの判別を行う（ステップ６〜８）。そして、ステ
ップ８での判別もＮＯである場合は、この位相角θは必
ず残りの領域内に含まれているはずなので、位相角θが
２７０°≦θ＜３３０°の領域内にあると決定する（ス
テップ９）。このようにして、位相角θの属する領域を
決定した後、補償電圧演算回路３は、図６に示した図表
を参照して、この領域に対応する補償電圧ベクトル△Ｖ
を求め、この補償電圧ベクトル△Ｖに基づき補償電圧信
号を出力する（ステップ１０）。なお、ステップ４〜８
において、ＹＥＳと判別した場合には直ちにステップ１
０に移ることになる。 【００２４】補償電圧演算回路３からの補償電圧信号は
加算器４に出力され、加算器４は、電圧指令演算回路２
からの電圧指令信号にこの補償電圧信号を加算し、これ
をＰＷＭ回路５に出力する。ＰＷＭ回路５は、補償電圧
信号が加算された電圧指令信号の入力に基づきＰＷＭ信
号をインバータ回路６に出力する。このＰＷＭ信号はデ
ッドタイム補償がなされた信号であるが、このときのデ
ッドタイム補償は、従来のようにゼロクロス点の検出に
基づくことなく行われたものであるため補償電圧信号の
印加方向が正確なものであり、極めて精度の高いものと
なる。 【００２５】図９は、従来のデッドタイム補償により得
られた電流波形と本発明のデッドタイム補償により得ら
れた電流波形とを、インバータの低周波数領域において
対比した説明図であり、(ａ)はインバータ周波数が１Hz
の場合、(ｂ)はインバータ周波数が３Hzの場合、(ｃ)は
インバータ周波数が５Hzの場合を示している。これらの
図が示すように、インバータ周波数が低くなるほど、本
発明のデッドタイム補償の効果が大きくなっている。 【００２６】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インバ
ータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標系における
電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベクトル位相
角θに応じ予め設定されているデッドタイム補償電圧信
号を生成し、このデッドタイム補償電圧信号をインバー
タ電圧指令信号に加算することによりデッドタイム補償
を行うこととし、ゼロクロス点の検出に基づかないデッ
ドタイム補償を行う構成としたので、デッドタイム補償
の補償精度を従来よりも大幅に向上させることが可能に
なる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage-type three-phase inverter device, and more particularly to a technique for accurately performing dead time compensation of the inverter device. 2. Description of the Related Art An inverter circuit of an inverter device is composed of a positive arm and a negative arm having a plurality of switching elements, and a switching element of a positive arm and a switching element of a negative arm are provided. In order to prevent simultaneous conduction, a short-circuit prevention period called dead time is provided during the switching control period. This dead time will be described briefly. FIG. 10 is a configuration diagram of an inverter circuit of a voltage type three-phase inverter device. The inverter circuit supplies a DC voltage Ed and supplies three-phase AC power to a star-connected three-phase AC motor. The inverter circuit includes six switching elements (for example, IGBTs) G1 to G6. is there. In this inverter circuit, switching elements G1, G3, G5 constitute a positive arm, and switching elements G4, G6, G2 constitute a negative arm. FIG. 11 is a waveform diagram for explaining dead time compensation. FIG. 11 shows voltage signals of a pair of switching elements G1 and G4 constituting a positive arm and a negative arm in FIG. is there. The switching operation of the switching elements G1 and G4 is essentially the same as in FIG.
As shown in (a), it is preferable to set so that the on / off is opposite to each other and there is no overlap period of the on / off. However, since the switching elements G1 and G4 have a delay in the switching operation due to the turn-off time, if the setting is made such that no overlap period is provided in both the on-off period as shown in FIG. Switching element G
A period occurs in which both G1 and G4 are turned on, and the element is destroyed by an excessive current. Therefore, as shown in FIG. 11B, by providing a dead time td and overlapping the OFF periods, it is possible to prevent a period in which both elements are simultaneously in the ON state. But,
By providing such a dead time, the actual voltages of the switching elements G1 and G4 have an error as shown in FIG. 11C with respect to the original ideal voltage. The distortion of the inverter output waveform due to such an error becomes particularly remarkable when the output frequency of the inverter is low (about 10 Hz or less) or when the carrier frequency is high (about 10 KHz or more), and the torque characteristics of the motor are reduced. This has a negative effect and causes a situation such as generation of vibration during rotation. In order to compensate for such an error caused by the dead time, a pulse shown in FIG. 11D having a polarity opposite to that of the pulse shown in FIG. 11C may be added. Conventionally, dead time compensation, which has been generally performed, adds a pulse having a polarity opposite to that of the error caused by the dead time as a compensation voltage signal to the voltage signals of the switching elements G1 and G4 at an appropriate timing as described above. Was done by that. However, in the conventional dead time compensation, the timing at which the compensation voltage signal is added is performed based on detection of the output current of the inverter or the zero cross point of the output voltage. However, there is a problem that it is difficult to detect the zero cross point. That is, although FIG. 12 is a waveform diagram of the inverter output current, the original waveform is an ideal sine wave as shown by a broken line, and the waveform near the zero-cross point becomes flat due to an error caused by dead time. Has become. Therefore, it is difficult to accurately detect the position of the zero-cross point, and a situation may occur where a positive compensation voltage signal should be added but a negative compensation voltage signal is added, or vice versa. Or the compensation voltage signal of the correct polarity cannot be accurately added, and the compensation accuracy of the dead time compensation cannot be improved over a certain level. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended for a voltage-type three-phase type capable of improving the compensation accuracy of dead time compensation by performing dead time compensation not based on detection of a zero cross point. It is intended to provide an inverter device. According to a first aspect of the present invention, there is provided a voltage command operation circuit for outputting an inverter voltage command signal based on a vector control operation, and the inverter. P based on the voltage command signal
A voltage type three-phase inverter device comprising: an inverter control circuit having a PWM circuit that outputs a WM signal; and an inverter circuit that performs a switching operation of a plurality of switching elements based on the PWM signal and thereby outputs AC power. The inverter control circuit has a compensation voltage calculation circuit that generates a dead time compensation voltage signal. By adding the dead time compensation voltage signal generated by the compensation voltage calculation circuit to the inverter voltage command signal, Compensation voltage calculation circuit performs dead time compensation when the switching element performs a switching operation, and the compensation voltage calculation circuit includes six voltage vectors V1 to V6 whose phases are shifted by 60 ° in vector coordinates for performing the vector control calculation. Six voltage vector regions I defined by V6
To VI, and current vector regions I to VI which are shifted in phase by 30 ° with respect to each of these voltage vector regions, and a predetermined dead time compensation voltage signal is set in advance for each current vector region. Calculates the current vector phase angle θ in the stationary coordinate system based on the output current detection value of the inverter circuit, and to which of the current vector areas I to VI the current vector phase angle θ belongs. And the predetermined dead time compensation voltage signal set for the determined current vector region is generated. Further, the calculation of the current vector phase angle θ in the stationary coordinate system is performed by the output of the inverter circuit. The magnetic flux current component and the torque current component in the rotating coordinate system are obtained using the detected current value, and the current vector in the rotating coordinate system is calculated from these two components. Seeking Le phase angle .theta.1, to the current vector phase angle .theta.1, by adding the rotation angle θ0 of the rotating coordinate system with respect to the stationary coordinate system, is performed, it is characterized. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a voltage type three-phase inverter device according to this embodiment. FIG.
, An inverter control circuit 1 includes: a voltage command operation circuit 2 that outputs a voltage command signal based on a control command input;
A compensation voltage calculation circuit 3 for outputting a compensation voltage signal for compensating an error caused by the dead time, and addition of a voltage command signal from the voltage command calculation circuit 2 and a compensation voltage signal from the compensation voltage calculation circuit 3 An adder 4 and a PWM circuit 5 that outputs a PWM signal based on a signal input from the adder 4
And Although the inverter control circuit 1 performs a vector control operation, illustration of a stationary / rotated coordinate conversion circuit, a rotated / static coordinate conversion circuit, and the like is omitted for simplification of the drawing. The PWM signal from the PWM circuit 5 is shown in FIG.
The inverter circuit 6 supplies three-phase AC power to the motor 7 based on the input of the PWM signal. Inverter circuit 6
Out of three-phase currents output from the motor to the motor 7 (for example, U-phase and V-phase currents iu and iv)
Is detected by the current detectors 8 and 9, and the detection signal is output to the compensation voltage calculation circuit 3. The compensation voltage calculation circuit 3 calculates the direction of the compensation voltage signal in the vector control based on the input of the detection signal. Next, the basic principle used for the operation of the compensation voltage operation circuit 3 will be described. FIG. 2 shows six voltage vectors V1 to V6 whose phases are shifted by 60 ° in vector coordinates, and these six voltage vectors V1 to V6 form six voltage vector regions I to VI. I have.
Then, the regions that are out of phase by 30 ° with respect to each of these voltage vector regions are current vector regions I to VI. Each voltage vector in FIG. 2 has a pattern represented by numerical values in parentheses. Specifically, the numerical values in the parentheses indicate the ON state or the OFF state of three switching elements constituting one of the positive and negative arms in the inverter circuit 6, for example, the switching elements G1, G3, and G5 in FIG. ing. That is, the voltage vector V1 (100)
Indicates that G1 is on and G3 and G5 are off, and the voltage vector V3 (110) is
3 indicates an ON pattern and G5 indicates an OFF pattern. The other voltage vectors V2, V4, V6, V5 have the same contents. The on / off states of the switching elements G4, G6, G2 forming the negative arm are just opposite to the switching elements G1, G3, G5 forming the positive arm. FIG. 3 is a waveform diagram of the output currents iu, iv, iw of the respective phases u, v, w of the inverter circuit 6. In this figure, for example, the polarity of the current iu is plus and the polarity of the currents iv and iw are minus in the region I, and the polarity of the currents iu and iv is plus and the current iw in the region II.
Has a negative polarity. FIG. 4 shows the polarities of the output currents iu, iv, iw corresponding to the respective current vector regions I to VI, the voltage errors △ Uu, △ Uv, △ Uw of each phase due to dead time and their values,
9 is a table showing a voltage error vector △ Vi obtained by combining the voltage errors △ Uu, △ Uv, and △ Uw. Voltage errors △ Uu, △ Uv,
The polarity of ΔUw is opposite to the polarity of the output currents iu, iv, iw. The values of these voltage errors ΔU are Td for dead time, Tsw for one sampling period, and Ed ( (See FIG. 10), it is represented by the following equation (1). ΔU = (Td / Tsw) · Ed (1) FIG. 5 shows the voltage error vector ΔV4,
It is explanatory drawing which showed the direction in the vector coordinate of (DELTA) V6, (DELTA) V5, (DELTA) V1, (DELTA) V3, (DELTA) V2. The directions of these error vectors are the same as those of the voltage basic vector in FIG. 2, and the amplitude is 2 × △ U, as is clear from the table of FIG. Assuming that an error vector in each region as shown in the column of △ Vi in FIG. 4 is found, to compensate for voltage errors △ Uu, △ Uv, △ Uw due to dead time,
It suffices to add a vector in the opposite direction having the same amplitude as this error vector (referred to as a compensation voltage vector). FIG. 6 is a table showing such a compensation voltage vector ΔV for each region. However, FIG.
Here, the regions I to VI are represented by the phase angle θ of the current vector. For example, ΔV1 in the region of −30 ° to 30 ° and ΔV3 in the region of 30 ° to 90 ° in FIG. 6 are opposite to ΔV4 of region I and ΔV6 of region II in FIG. It is clear from FIG. 5 that the vector is a direction. Therefore, if the value of the phase angle θ of the current vector can be obtained by calculation, the compensation voltage vector ΔV corresponding to this phase angle θ can be obtained immediately from the chart of FIG. Then, the compensation voltage vector △ V
If the compensation voltage signal calculated by the compensation voltage calculation circuit 3 based on the above is added to the voltage command signal from the voltage command calculation circuit 2, dead time compensation can be accurately performed. FIG. 7 shows a current vector i at an arbitrary moment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of obtaining a phase angle θ in a stationary coordinate system (α-β plane) of FIG. Assuming that the rotation angle of the rotating coordinate system (dq plane) with respect to the stationary coordinate system is θ0 and the phase angle of the current vector i1 in the rotating coordinate system is θ1, the phase angle θ can be obtained by the following equation (2). Θ = θ0 + θ1 (2) Here, if the output frequency of the inverter circuit 6 is ω1, θ0 can be obtained by the following equation (3). Also,
θ1 can be obtained by either of the following formulas (4) or (5) according to the sign of iq, where id is the magnetic flux current component and iq is the torque current component. If the output current detection values of any two phases are iu and iv, the magnetic flux current component i
d and the torque current component iq can be obtained by the following equation (6). (Equation 1) Next, the operation of FIG. 1 based on the above principle will be described with reference to the flowchart of FIG. The detected values iu and iv of the output current from the inverter circuit 6 are detected by the current detectors 8 and 9, and the inverter control circuit 1
The compensation voltage calculation circuit 3 receives the detection signal (step 1). The compensation voltage calculation circuit 3 calculates the magnetic flux current component id and the torque current component iq using the above equation (6) (step 2), and further uses the equation (3) to rotate the rotating coordinate system with respect to the stationary coordinate system. Calculate the angle θ0,
The phase angle θ1 of the current vector i1 in the rotating coordinate system is calculated using the equation (4) or the equation (5). Then, according to the above equation (2), the stationary coordinate system (α−
The phase angle θ on the β plane) is obtained (step 3). Next, the compensation voltage calculation circuit 3 calculates the obtained θ
Is determined to be within the range of −30 ° ≦ θ <30 ° (step 4).
It is determined whether or not it is within the range of θ <90 ° (step 5). Hereinafter, similarly, determination is made up to the region of 210 ° ≦ θ <270 ° (steps 6 to 8). If the determination in step 8 is also NO, this phase angle θ must always be included in the remaining area, so it is determined that the phase angle θ is in the area of 270 ° ≦ θ <330 °. (Step 9). After determining the region to which the phase angle θ belongs in this way, the compensation voltage calculation circuit 3 refers to the table shown in FIG.
, And outputs a compensation voltage signal based on the compensation voltage vector ΔV (step 10). Steps 4 to 8
In step 1, if it is determined to be YES,
It will move to zero. The compensation voltage signal from the compensation voltage calculation circuit 3 is output to the adder 4, and the adder 4
The compensation voltage signal is added to the voltage command signal from the controller, and this is output to the PWM circuit 5. The PWM circuit 5 outputs a PWM signal to the inverter circuit 6 based on the input of the voltage command signal to which the compensation voltage signal has been added. Although this PWM signal is a signal for which dead time compensation has been performed, the dead time compensation at this time is performed without being based on the detection of the zero crossing point as in the prior art, so that the application direction of the compensation voltage signal is accurate. It is extremely accurate. FIG. 9 is an explanatory diagram comparing the current waveform obtained by the conventional dead time compensation and the current waveform obtained by the dead time compensation of the present invention in the low frequency region of the inverter. Means that the inverter frequency is 1Hz
(B) shows the case where the inverter frequency is 3 Hz, and (c) shows the case where the inverter frequency is 5 Hz. As shown in these figures, the effect of the dead time compensation of the present invention increases as the inverter frequency decreases. As described above, according to the present invention, the current vector phase angle θ in the stationary coordinate system is calculated based on the output current detection value of the inverter circuit, and the current vector phase angle is calculated in advance according to the current vector phase angle θ. A configuration in which a set dead time compensation voltage signal is generated, dead time compensation is performed by adding the dead time compensation voltage signal to the inverter voltage command signal, and dead time compensation not based on detection of a zero crossing point is performed. Therefore, it is possible to greatly improve the compensation accuracy of the dead time compensation as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施形態に係る電圧型３相用インバー
タ装置の構成を示すブロック図。 【図２】本発明の基本原理についての説明図であり、電
圧ベクトル領域と電流ベクトル領域との関係を示した
図。 【図３】図１におけるインバータ回路６からの各相の出
力電流ｉu，ｉv，ｉwについての波形図。 【図４】各電流ベクトル領域に対応する出力電流の極
性、各相の電圧誤差の極性及びその値、電圧誤差ベクト
ルを示した図表。 【図５】図４の図表における電圧誤差ベクトルのベクト
ル座標における方向を示した説明図。 【図６】補償電圧ベクトルを各領域毎に示した図表。 【図７】任意瞬間における電流ベクトルの静止座標系に
おける位相角θの求め方についての説明図。 【図８】図１の動作を説明するためのフローチャート。 【図９】従来のデッドタイム補償により得られた電流波
形と本発明のデッドタイム補償により得られた電流波形
とを対比した説明図。 【図１０】電圧型３相用インバータ装置のインバータ回
路の構成図。 【図１１】デッドタイム補償を説明するための波形図。 【図１２】従来技術の課題についての説明図であり、イ
ンバータ出力電流の波形図。 【符号の説明】 １ インバータ制御回路 ２ 電圧指令演算回路 ３ 補償電圧演算回路 ４ 加算器 ５ ＰＷＭ回路 ６ インバータ回路 ７ モータ ８，９ 電流検出器BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a voltage-type three-phase inverter device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of a basic principle of the present invention, showing a relationship between a voltage vector region and a current vector region. FIG. 3 is a waveform diagram of output currents iu, iv, and iw of each phase from an inverter circuit 6 in FIG. FIG. 4 is a table showing the polarity of an output current corresponding to each current vector region, the polarity and value of a voltage error of each phase, and a voltage error vector. FIG. 5 is an explanatory diagram showing directions in vector coordinates of a voltage error vector in the chart of FIG. 4; FIG. 6 is a table showing a compensation voltage vector for each region. FIG. 7 is a diagram illustrating a method of obtaining a phase angle θ of a current vector in a stationary coordinate system at an arbitrary moment. FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of FIG. 1; FIG. 9 is an explanatory diagram comparing a current waveform obtained by the conventional dead time compensation with a current waveform obtained by the dead time compensation of the present invention. FIG. 10 is a configuration diagram of an inverter circuit of the voltage-type three-phase inverter device. FIG. 11 is a waveform chart for explaining dead time compensation. FIG. 12 is an explanatory diagram of a problem in the related art, and is a waveform diagram of an inverter output current. [Description of Signs] 1 Inverter control circuit 2 Voltage command operation circuit 3 Compensation voltage operation circuit 4 Adder 5 PWM circuit 6 Inverter circuit 7 Motor 8, 9 Current detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−255142（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−112984（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−121593（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−126335（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H02M 7/537 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-10-255142 (JP, A) JP-A-10-112988 (JP, A) JP-A-9-121593 (JP, A) JP-A 8- 126335 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) H02M 7/48 H02M 7/537

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ベクトル制御演算に基づくインバータ電圧
指令信号を出力する電圧指令演算回路、及び前記インバ
ータ電圧指令信号に基づきＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ
回路を有するインバータ制御回路と、 前記ＰＷＭ信号に基づき複数のスイッチング素子をスイ
ッチング動作させ、これにより交流電力を出力するイン
バータ回路と、 を備えた電圧型３相用インバータ装置において、 前記インバータ制御回路は、 デッドタイム補償電圧信号を生成する補償電圧演算回路
を有しており、この補償電圧演算回路が生成したデッド
タイム補償電圧信号を前記インバータ電圧指令信号に加
算することにより、前記スイッチング素子がスイッチン
グ動作する際のデッドタイム補償を行うものであり、 また、前記補償電圧演算回路は、 前記ベクトル制御演算を行うベクトル座標中に位相が６
０°ずつずれた６つの電圧ベクトルＶ1〜Ｖ6により画成
される６つの電圧ベクトル領域Ｉ〜VIを形成すると共
に、これら各電圧ベクトル領域に対して３０°ずつ位相
がずれた電流ベクトル領域Ｉ〜VIを形成し、各電流ベク
トル領域毎に所定のデッドタイム補償電圧信号を予め設
定しているものであり、 前記インバータ回路の出力電流検出値に基づき静止座標
系における電流ベクトル位相角θを演算し、この電流ベ
クトル位相角θが前記電流ベクトル領域Ｉ〜VIのうちの
どの領域に属するかを判別し、その判別した電流ベクト
ル領域について設定された前記所定のデッドタイム補償
電圧信号を生成するものであり、 しかも、前記静止座標系における電流ベクトル位相角θ
の演算は、前記インバータ回路の出力電流検出値を用い
て回転座標系における磁束電流成分及びトルク電流成分
を求め、これら両成分から回転座標系における電流ベク
トル位相角θ1を求め、この電流ベクトル位相角θ1
に、静止座標系に対する回転座標系の回転角θ0 を加え
ることにより、行うものである、 ことを特徴とする電圧型３相用インバータ装置。(57) [Claim 1] A voltage command calculation circuit for outputting an inverter voltage command signal based on a vector control calculation, and a PWM for outputting a PWM signal based on the inverter voltage command signal
A voltage-type three-phase inverter device, comprising: an inverter control circuit having a circuit; and an inverter circuit that causes a plurality of switching elements to perform a switching operation based on the PWM signal and thereby output AC power. A compensation voltage calculation circuit for generating a dead time compensation voltage signal, and adding the dead time compensation voltage signal generated by the compensation voltage calculation circuit to the inverter voltage command signal, whereby the switching element performs a switching operation. Compensation voltage calculation circuit performs phase control in vector coordinates for performing the vector control calculation.
Six voltage vector regions I to VI defined by six voltage vectors V1 to V6 shifted by 0 ° are formed, and current vector regions I to VI shifted in phase by 30 ° with respect to each of these voltage vector regions. A VI is formed, and a predetermined dead time compensation voltage signal is set in advance for each current vector region.The current vector phase angle θ in the stationary coordinate system is calculated based on the output current detection value of the inverter circuit. To determine to which of the current vector regions I to VI the current vector phase angle θ belongs, and to generate the predetermined dead time compensation voltage signal set for the determined current vector region. And the current vector phase angle θ in the stationary coordinate system.
Is calculated using the output current detection value of the inverter circuit to find the magnetic flux current component and the torque current component in the rotating coordinate system, and from these two components, the current vector phase angle θ1 in the rotating coordinate system is determined. θ1
By adding the rotation angle θ0 of the rotating coordinate system to the stationary coordinate system.