JP4497148B2 - インバータ装置 - Google Patents
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Description
検出できるので、スイッチング素子及び並列のダイオードを保護することができる。また、電流センサ6により検出される電流は、バッテリー1からの直流電流であるので、バッテリー1からの供給電力演算が容易である。
側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、直流電源とインバータ回路間の電流を検出する電流センサと、インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させる制御回路とを備え、制御回路は電流センサによりモータの相電流の検出を可能とするために、1キャリア周期もしくは2キャリア周期単位で、1キャリア周期もしくは2キャリア周期で第1の補正を行い、隣接する他の1キャリア周期もしくは他の2キャリア周期で第2の補正を行い、第1の補正によるリップル電流と第2の補正によるリップル電流とは逆極性とする。制御回路は、第一の補正をする通電とは別の通電に、第一の補正により発生するリップル電流とは逆極性のリップル電流を発生させる第二の補正を行う。
されるインバータ装置は、取付スペースに制約があり小型化が必要で、モータからの振動に対して耐振性が必要であるため、シャント抵抗など1個の電流センサにより電流検出し、低騒音低振動を実現する本インバータ装置は有用である。
図1は、本発明の実施の形態1に係るインバータ装置とその周辺の電気回路である。インバータ装置23の制御回路12は、電源ラインに設けられた電流センサ6からの電圧により相電流を検出する。2相分の相電流を検出すれば、残りの相の相電流は当該2個の電流値から演算できる(固定子巻線4の中性点においてキルヒホッフの電流の法則を適用する)。
と抵抗Rの値を入力しておけば、相電流iを検出することで誘起電圧Eを算出できる。
iWは減少する途中で一旦増加している。このように、本来の変調のためには必要のない電流をリップル電流と定義する。U相電流iUには下方向(以降負極性方向と称す)の、W相電流iWには上方向(以降正極性方向と称す)のリップル電流が生じる。但し、キャリア周期終端では、U相電流iU、V相電流iV、W相電流iWともに、補正をしない場合と同じ値になる。即ち、キャリア周期を通しての相電流の増減は同じであり、PWM変調に変化はない(キャリア周期を通しての相電圧、相電流に変化はない)。
ップル電流が生じている。右側のキャリア周期においては、図19における通電をキャリア周期の中央において左右反転させたものにしている。この場合、図に示す如く、リップル電流は左側のキャリア周期とは逆方向となる。U相電流iUには正極性方向の、W相電流iWには負極性方向のリップル電流が生じる。同一極性のリップル電流は、2キャリア周期毎に発生する(周波数は半分)。
図21〜図24により、実施の形態2について説明する。図21の左側キャリア周期は、図18において、W相に2δを通電期間前半に追加し、また、U相及びV相に2δを通電期間前半及び後半に均等に追加したものである。これにより、通電期間前半または後半において、W相の電流検出時間はδとなり、W相の電流検出が可能となる。U相電流iUには負極性方向の、V相電流iVには負極性方向の、W相電流iWには正極性方向のリップル電流が生じる。
的騒音が低減される。
図25〜図29により、実施の形態3について説明する。本実施の形態においては、キャリア周期4回で2相分の相電流が検出される。即ち、キャリア周期2回で1相分の相電流を検出する。
電流繰り返しは連続しない。従って、2キャリア周期の騒音振動は低減し、低騒音低振動を実現できる。また、U相電流iU、V相電流iV、W相電流iWともに、リップル電流の方向が8キャリア周期で変化し連続しているため滑らかであり、周波数は8分の一であるため聴感的騒音が低減される。
図30は、本発明の実施の形態4に係る通電改善例である。図20における左側キャリア周期と右側キャリア周期との間に、補正をしない(PWM変調を0で表示)キャリア周期を設けている。これにより、リップル電流のないキャリア周期が設けられるため、周波数が低くなり、また、単位時間当たりのエネルギーも低下するため、図20から更に低騒音低振動を実現できる。
補正をしないキャリア周期では、変調が小さいと、相電流を検出できない場合が多いが、図12に示す如く、位相30度、位相90度において、1相分であるが、検出できる場合がある。このような場合、当該相電流を検出し、制御に用いることで、位置検出の精度などを向上させることができる。
モータの起動時においては、回転数が低く誘起電圧が小さいため、位置検出が容易ではない。また、短時間の起動であれば、騒音振動の影響は小さい。そのため、実施の形態2から実施の形態5の内容は実施することなく、キャリア周期ごとに、2相分の相電流を検出し、位置検出するのが好ましい。これにより、起動性能の低下を防止することができる。起動性能向上のために、起動時に回転数を一旦30Hz前後まで急速に上昇させ、その後20Hz前後で定常運転するような場合に好適である。
上記実施の形態2においては、キャリア周期2回分で2相分の相電流が検出される。即ち、キャリア周期1回では1相分の相電流しか検出できない。実施の形態3においては、キャリア周期4回分で2相分の相電流検出となる。また、実施の形態4において、補正をしないキャリア周期では相電流を検出できない場合が多い。そのため、特定のキャリア周期では他のキャリア周期で検出される相電流を流用する等の方策が必要になる。
図14(a)において、時間α、時間βは、PWM変調により、電流センサ6に電流が流れる期間である。即ち、バッテリー1から電力供給され、PWM変調により電流が増減する期間である。この時間α、時間βは、図12の10%変調、図13の5%変調に示す如く、低出力時においてはδより短くなる。
図34に、電動圧縮機40の右側にインバータ装置23を密着させて取り付けた図を示す。金属製筐体32の中に圧縮機構部28、モータ11等が設置されている。冷媒は吸入口33から吸入され、圧縮機構部28(この例ではスクロール)がモータ11で駆動されることにより圧縮される。この圧縮された冷媒はモータ11を通過する際にモータ11を冷却し、吐出口34より吐出される。
ラ(図示せず)との信号線がある。
図35は、本発明の実施の形態10に係るトランスを介してモータに接続する電気回路図である。トランス50の入力側コイル51〜53はインバータ装置23の出力へ接続される。また、トランス50の出力側コイル54〜56はモータ11へ接続される。これにより、インバータ装置23からモータ11へ電気絶縁した状態で交流電流を供給できるようになる。また、トランスへ供給される相電流を検出できるとともに、リップル電流に起因するトランスの騒音振動も低減することができる。上記例に限らず、単相インバータ装置と単相トランス、負荷として各種電気器具などに適用できる。
図36は、本発明のインバータ装置を圧縮機に一体に構成し(実施の形態9)、空調装置に適用して車両に搭載した一例を示す。インバータ装置一体型電動圧縮機61及び室外熱交換器63、室外ファン62が、車両60の前方のエンジンルームに搭載される。一方、車両室内には室内送風ファン65、室内熱交換器67、エアコンコントローラ64が配置されている。空気導入口66から車外空気を吸込み、室内熱交換器67で熱交換した空気を車室内に吹き出す。
2 スイッチング素子
3 ダイオード
4 固定子巻線
5 磁石回転子
6 電流センサ
10 インバータ回路
11 センサレスDCブラシレスモータ
12 制御回路
18 接続線
23 インバータ装置
40 電動圧縮機
50 トランス
60 車両
61 インバータ装置一体型電動圧縮機
Claims (11)
- 直流電源のプラス側に接続される上アームスイッチング素子とマイナス側に接続される下アームスイッチング素子を備えたインバータ回路と、前記直流電源と前記インバータ回路間の電流を検出する電流センサと、前記インバータ回路にPWM変調の通電により交流電流をモータへ出力させる制御回路とを備えたインバータ装置において、前記制御回路は前記電流センサにより前記モータの相電流の検出を可能とするために、1キャリア周期もしくは2キャリア周期単位で、1キャリア周期もしくは2キャリア周期で第1の補正を行い、隣接する他の1キャリア周期もしくは他の2キャリア周期で第2の補正を行い、前記第1の補正によるリップル電流と前記第2の補正によるリップル電流とは逆極性であることを特徴とするインバータ装置。
- キャリア周期2回で2相分の相電流を検出する請求項1に記載のインバータ装置。
- キャリア周期4回で2相分の相電流を検出する請求項1に記載のインバータ装置。
- 第一の補正及び第二の補正ともに行わないキャリア周期を、第一の補正を行うキャリア周期及び第二の補正を行うキャリア周期と組み合わせて設ける請求項1から請求項3のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 第一の補正及び第二の補正ともに行わないキャリア周期において、相電流の検出が可能な場合、当該相電流を検出する請求項4に記載のインバータ装置。
- モータの起動時においては、キャリア周期ごとに2相分の相電流を検出する請求項1に記載のインバータ装置。
- モータが低回転時において、第一の補正及び第二の補正を行う請求項1から請求項6のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
- モータへの出力が低出力時において、第一の補正及び第二の補正を行う請求項1から請求項7のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 電動圧縮機に搭載される請求項1から請求項8のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 前記交流電流をモータに代わりトランスへ出力する請求項1から請求項5、請求項8のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
- 車両に搭載される請求項1から請求項10のうちいずれか一項に記載のインバータ装置。
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