JP6175933B2 - Offset compensator - Google Patents
Offset compensator Download PDFInfo
- Publication number
- JP6175933B2 JP6175933B2 JP2013132183A JP2013132183A JP6175933B2 JP 6175933 B2 JP6175933 B2 JP 6175933B2 JP 2013132183 A JP2013132183 A JP 2013132183A JP 2013132183 A JP2013132183 A JP 2013132183A JP 6175933 B2 JP6175933 B2 JP 6175933B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- time constant
- offset
- time
- load
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、例えば速度センサレスベクトル制御により誘導電動機を駆動する際に、インバータの交流出力電圧のオフセット電圧を補償するオフセット補償装置に関するものである。 The present invention relates to an offset compensator that compensates for an offset voltage of an AC output voltage of an inverter, for example, when an induction motor is driven by speed sensorless vector control.
いわゆる速度センサレスベクトル制御による誘導電動機の駆動システムでは、電圧検出器によりインバータの交流電圧を検出してその電圧検出値から電動機の速度を推定することが行われる。ここで、電圧検出器は、その製造初期にオフセット電圧を零調整したうえでインバータの出力側に取り付けられているが、温度変化や電圧検出器の経年劣化によって電圧検出値にオフセット電圧が重畳されると、速度推定値にリプルが現れ、電動機の速度振動や機械的振動、ギア鳴り等の不具合を生じることがある。 In an induction motor drive system based on so-called speed sensorless vector control, an AC voltage of an inverter is detected by a voltage detector, and the speed of the motor is estimated from the detected voltage value. Here, the voltage detector is attached to the output side of the inverter after the offset voltage is zero-adjusted at the initial stage of manufacture, but the offset voltage is superimposed on the voltage detection value due to a temperature change or aged deterioration of the voltage detector. Then, a ripple appears in the estimated speed value, which may cause problems such as motor speed vibration, mechanical vibration, and gear noise.
これらの不都合を解消するためには、電圧検出器に、温度変化等の影響を受けない高精度の部品を用いることが考えられるが、その場合には電圧検出器やシステム全体のコストの上昇が避けられない。
そこで、低コストにてオフセット電圧を補償するようにした従来技術が、例えば特許文献1により提案されている。
In order to eliminate these inconveniences, it is conceivable to use high-precision parts that are not affected by temperature changes or the like for the voltage detector. In this case, however, the cost of the voltage detector or the entire system increases. Unavoidable.
Therefore, for example, Patent Document 1 proposes a conventional technique that compensates for an offset voltage at a low cost.
この従来技術は、インバータの全出力相から直流回路の負極電位を同時に出力した状態で、電圧検出器により各相出力電圧を検出して各相のオフセット電圧を求め、次に、インバータの全出力相から正極電位を同時に出力した状態で電圧検出器により各相出力電圧を検出し、これらの出力電圧検出値から、先に求めた各相のオフセット電圧をそれぞれ減算してオフセット電圧を補償するものである。
更にこの従来技術では、オフセット電圧を補償した後の電圧(オフセット補償電圧)と所定の基準電圧との比から各相のゲイン補正値を求め、このゲイン補正値を各相の出力電圧検出値に乗算することにより、電圧検出器のゲイン補償を行っている。
In this prior art, the negative output potential of the DC circuit is simultaneously output from all output phases of the inverter, and each phase output voltage is detected by a voltage detector to determine the offset voltage of each phase. Each phase output voltage is detected by a voltage detector while positive potentials are simultaneously output from the phase, and the offset voltage of each phase obtained previously is subtracted from these detected output voltage values to compensate for the offset voltage. It is.
Furthermore, in this prior art, the gain correction value of each phase is obtained from the ratio of the voltage after compensating the offset voltage (offset compensation voltage) and a predetermined reference voltage, and this gain correction value is used as the output voltage detection value of each phase. By multiplying, the gain compensation of the voltage detector is performed.
特許文献1に記載された従来技術によれば、温度特性に優れた高精度かつ高価な部品を電圧検出器に用いなくても、オフセット電圧を補償することが可能である。
しかし、オフセット電圧を補償するためには、インバータの全相の下アーム及び上アームの半導体スイッチング素子を順にオンさせる操作や出力電圧の検出動作が必要であり、これらに多くの手間を必要としていた。
According to the prior art described in Patent Document 1, it is possible to compensate for the offset voltage without using a high-precision and expensive component having excellent temperature characteristics for the voltage detector.
However, in order to compensate for the offset voltage, it is necessary to sequentially turn on the lower-arm and upper-arm semiconductor switching elements of all phases of the inverter and to detect the output voltage, which requires a lot of work. .
そこで、本発明の解決課題は、簡単な構成及び操作によってオフセット電圧を補償可能としたオフセット補償装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an offset compensator that can compensate an offset voltage with a simple configuration and operation.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、速度センサを持たない負荷に電力変換器から交流電圧を供給して前記負荷を駆動するシステムにおいて、前記電力変換器の交流電圧検出値に基づいて前記負荷の速度を推定するために前記交流電圧検出値に含まれるオフセット電圧を除去するようにしたオフセット補償装置において、
前記交流電圧検出値が入力され、かつ、前記負荷の速度リプルの周期よりも長い時定数により入力信号を平準化するフィルタ手段と、
前記交流電圧検出値から前記フィルタ手段の出力を減算する減算手段と、
を備えると共に、
前記時定数として、第1の時定数と、前記第1の時定数より長い第2の時定数と、を有し、
オフセット補償動作の開始時点から一定時間は前記第1の時定数を前記フィルタ手段に設定し、前記一定時間が経過して前記交流電圧検出値が収束した後に前記第2の時定数を前記第1の時定数に代えて前記フィルタ手段に設定し、
前記負荷の極低速運転時を除く期間に前記フィルタ手段の動作を有効としてオフセット補償動作を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is directed to an AC voltage detection value of the power converter in a system that drives the load by supplying an AC voltage from a power converter to a load that does not have a speed sensor. In the offset compensator configured to remove the offset voltage included in the AC voltage detection value in order to estimate the load speed based on :
It said AC voltage detection value is input, and a filter means for leveling an input signal by a long time constant than the period of the speed ripple before Kimake load,
Subtracting means for subtracting the output of the filter means from the AC voltage detection value;
The equipped Rutotomoni,
The time constant has a first time constant and a second time constant longer than the first time constant,
The first time constant is set in the filter means for a fixed time from the start of the offset compensation operation, and the second time constant is set to the first time after the AC voltage detection value has converged after the fixed time has elapsed. Instead of the time constant of
The offset compensation operation is performed by making the operation of the filter means effective during a period other than during the very low speed operation of the load.
本発明によれば、電力変換器の交流電圧検出値に含まれるオフセット電圧を、フィルタ手段及び減算手段等の作用により打ち消すことができる。特に、従来技術のように電力変換器の半導体スイッチング素子をオン・オフさせることなく、負荷を運転したままの状態で自動的かつ簡単にオフセット補償を行うことができる。
また、高精度かつ高価な部品を使用した電圧検出器が不要であるため、低コストにて実現可能である等の効果を有する。
According to the present invention, the offset voltage included in the AC voltage detection value of the power converter can be canceled by the action of the filter means and the subtraction means. In particular, offset compensation can be performed automatically and easily while the load is operated without turning on and off the semiconductor switching element of the power converter as in the prior art.
In addition, since a voltage detector using high-precision and expensive parts is unnecessary, there is an effect that it can be realized at a low cost.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態が適用される電動機駆動システムの回路図であり、いわゆる速度センサレスベクトル制御を用いた誘導電動機の駆動システムを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram of an electric motor drive system to which an embodiment of the present invention is applied, and shows an induction motor drive system using so-called speed sensorless vector control.
図1において、10は交流電源(商用電源)に接続された変圧器、20はダイオードD1〜D6からなる整流回路、30は整流回路20の直流出力側に接続された平滑コンデンサ、40は、平滑コンデンサ30の両端に接続され、かつ還流ダイオードが逆並列に接続されたIGBT等の半導体スイッチング素子Q1〜Q6からなるインバータ部、50はインバータ部40の交流出力側に接続された電圧検出器、60は電圧検出器50の出力信号からU相出力電圧Vu及びW相出力電圧Vwを演算する出力電圧演算回路、Mは誘導電動機である。
In FIG. 1, 10 is a transformer connected to an AC power supply (commercial power supply), 20 is a rectifier circuit composed of diodes D 1 to D 6 , 30 is a smoothing capacitor connected to the DC output side of the
次に、図2は、この実施形態に係るオフセット補償装置の構成図である。
図2において、出力電圧演算回路60から出力されたU相出力電圧Vuは減算手段73及びフィルタ手段71に入力されており、減算手段73において元のU相出力電圧Vuからフィルタ手段71の出力信号を差し引くことにより、オフセット電圧を補償したU相出力電圧Vu’が得られ、このU相出力電圧Vu’が速度推定演算部80に入力される。
同様に、出力電圧演算回路60から出力されたW相出力電圧Vwは減算手段74及びフィルタ手段72に入力されており、減算手段74において元のW相出力電圧Vwからフィルタ手段72の出力信号を差し引くことにより、オフセット電圧を補償したW相出力電圧Vw’ が得られ、このW相出力電圧Vw’が速度推定演算部80に入力される。
Next, FIG. 2 is a block diagram of the offset compensator according to this embodiment.
In FIG. 2, the U-phase output voltage V u output from the output
Similarly, W-phase output voltage V w which is outputted from the output
速度推定演算部80は、U相出力電圧Vu’,W相出力電圧Vw’及びこれらの電圧Vu’,Vw’から演算したV相出力電圧Vv’を用いて、誘導電動機Mの速度推定演算を行う。
誘導電動機Mの速度推定方法としては、例えば、インバータの三相出力電圧検出値を二相量に変換して誘起電圧を求め、この誘起電圧に基づいて速度を推定する方法(特許第5115687号公報等を参照)が知られているが、速度推定方法自体は本発明の要旨ではないため、ここでは説明を省略する。
The speed
As a method of estimating the speed of the induction motor M, for example, a method of obtaining an induced voltage by converting a three-phase output voltage detection value of an inverter into a two-phase quantity and estimating a speed based on the induced voltage (Japanese Patent No. 5115687). However, since the speed estimation method itself is not the gist of the present invention, the description thereof is omitted here.
さて、図2におけるフィルタ手段71,72は、例えばローパスフィルタにより構成されており、入力信号を比較的長い時定数Tにより平準化(平均化)して出力する。ここで、時定数Tは、例えば電圧検出器50のオフセット電圧に起因する誘導電動機Mの速度リプルの周期よりも十分長い値である。
The filter means 71 and 72 in FIG. 2 are constituted by, for example, a low-pass filter, and level the input signal with a relatively long time constant T and output it. Here, the time constant T is a value sufficiently longer than the period of the speed ripple of the induction motor M caused by the offset voltage of the
上記の時定数Tについては、時定数切替スイッチ手段76によって第1の時定数T1と第2の時定数T2とを切り替えて選択することができ、第2の時定数T2の方が第1の時定数T1よりも長く(T1<T2)設定されている。ここで、スイッチ手段76による時定数の切り替えは、例えば、オフセット補償動作の開始当初には第1の時定数T1を選択し、一定時間経過後に第2の時定数T2に切り替えれば良い。 The time constant T of the above, when the constant switching switch means 76 the first time constant T 1 and can be selected second time by switching between constant T 2, is more constant T 2 at the second time It is set longer than the first time constant T 1 (T 1 <T 2 ). Here, switching of the time constant of the switch means 76, for example, to the beginning of the offset compensation operation selects constant T 1 when the first, may be switched to the constant T 2 at the second time after a predetermined time has elapsed.
次に、この実施形態の動作を説明する。
まず、オフセット補償動作を行う場合には、フィルタ有効スイッチ手段75をオンする。そして、時定数切替スイッチ手段76によって第1の時定数T1をフィルタ手段71,72に設定する。この第1の時定数T1は第2の時定数T2よりも短いが、時定数T自体が比較的長いので、各フィルタ手段71,72に入力されるU相出力電圧Vu,W相出力電圧Vwは平準化されてオフセット成分(直流成分)のみがそれぞれ出力される。
このため、減算手段73,74からは、元のU相出力電圧Vu及びW相出力電圧Vwからオフセット成分をそれぞれ差し引いたU相出力電圧Vu’及びW相出力電圧Vw’を得ることができる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, when performing the offset compensation operation, the filter effective switch means 75 is turned on. Then, the first time constant T 1 is set in the filter means 71 and 72 by the time constant changeover switch means 76. Although the first time constant T 1 is shorter than the second time constant T 2 , the time constant T itself is relatively long, so that the U-phase output voltage V u and W-phase input to the filter means 71 and 72 are respectively. The output voltage Vw is leveled and only the offset component (DC component) is output.
Therefore, the U-phase output voltage V u ′ and the W-phase output voltage V w ′ obtained by subtracting the offset component from the original U-phase output voltage V u and W-phase output voltage V w are obtained from the subtracting means 73 and 74. be able to.
オフセット補償動作の開始直後は、上記のように第1の時定数T1を選択することで、U相出力電圧Vu’及びW相出力電圧Vw’の収束を早め、開始時点から一定時間が経過して各電圧Vu’,Vw’が収束した後は、安定性を重視して、時定数切替スイッチ手段76の操作により、第1の時定数T1より長い第2の時定数T1に切り替えてフィルタ手段71,72に設定することが望ましい。なお、オフセット補償動作の開始直後から第2の時定数T1を選択してフィルタ手段71,72に設定しても良い。
また、上記のオフセット補償動作は、フィルタ有効スイッチ手段75をオンすることで実現されるものであり、誘導電動機Mの極低速運転時を除いて、誘導電動機Mの回転中に自動的に実行可能である。
Immediately after the start of the offset compensation operation, by selecting the first time constant T 1 as described above, the convergence of the U-phase output voltage V u ′ and the W-phase output voltage V w ′ is accelerated, and a certain time from the start time is reached. After the respective voltages V u ′ and V w ′ converge after elapse of time, the second time constant longer than the first time constant T 1 is operated by operating the time constant changeover switch means 76 with emphasis on stability. switch to T 1 is preferably set in the
Further, the above-described offset compensation operation is realized by turning on the filter effective switch means 75 and can be automatically executed during the rotation of the induction motor M except during the extremely low speed operation of the induction motor M. It is.
図2におけるフィルタ手段71,72、減算手段73,74及びスイッチ手段75,76の機能はソフトウェアによって実現可能であり、その場合には、速度センサレスベクトル制御による既存の駆動システムにハードウェアを追加することなく、本実施形態のオフセット補償装置を構成することができる。 The functions of the filter means 71 and 72, the subtraction means 73 and 74, and the switch means 75 and 76 in FIG. 2 can be realized by software. In that case, hardware is added to the existing drive system based on speed sensorless vector control. The offset compensation apparatus of this embodiment can be configured without any problem.
本発明は、速度センサレスベクトル制御による誘導電動機の駆動システムに限らず、電力変換器の交流電圧検出値に含まれるオフセット電圧を除去して真の交流電圧検出値を得るためのオフセット補償装置として、各種の用途に利用することができる。 The present invention is not limited to an induction motor drive system based on speed sensorless vector control, but as an offset compensator for obtaining a true AC voltage detection value by removing an offset voltage included in an AC voltage detection value of a power converter, It can be used for various purposes.
10:変圧器
20:整流回路
30:平滑コンデンサ
40:インバータ部
50:電圧検出器
60:出力電圧演算回路
71,72:フィルタ手段
73,74:減算手段
75:フィルタ有効スイッチ手段
76:時定数切替スイッチ手段
80:速度推定演算部
D1〜D6:ダイオード
Q1〜Q6:半導体スイッチング素子
M:誘導電動機
10: Transformer 20: Rectifier circuit 30: Smoothing capacitor 40: Inverter unit 50: Voltage detector 60: Output
Claims (1)
前記交流電圧検出値が入力され、かつ、前記負荷の速度リプルの周期よりも長い時定数により入力信号を平準化するフィルタ手段と、
前記交流電圧検出値から前記フィルタ手段の出力を減算する減算手段と、
を備えると共に、
前記時定数として、第1の時定数と、前記第1の時定数より長い第2の時定数と、を有し、
オフセット補償動作の開始時点から一定時間は前記第1の時定数を前記フィルタ手段に設定し、前記一定時間が経過して前記交流電圧検出値が収束した後に前記第2の時定数を前記第1の時定数に代えて前記フィルタ手段に設定し、
前記負荷の極低速運転時を除く期間に前記フィルタ手段の動作を有効としてオフセット補償動作を行うことを特徴とするオフセット補償装置。 In the system for driving the load by supplying an AC voltage from a power converter to a load that does not have a speed sensor, the AC voltage detection is used to estimate the speed of the load based on an AC voltage detection value of the power converter. In the offset compensator configured to remove the offset voltage included in the value ,
It said AC voltage detection value is input, and a filter means for leveling an input signal by a long time constant than the period of the speed ripple before Kimake load,
Subtracting means for subtracting the output of the filter means from the AC voltage detection value;
The equipped Rutotomoni,
The time constant has a first time constant and a second time constant longer than the first time constant,
The first time constant is set in the filter means for a fixed time from the start of the offset compensation operation, and the second time constant is set to the first time after the AC voltage detection value has converged after the fixed time has elapsed. Instead of the time constant of
Offset compensating apparatus characterized by performing the offset compensation operation as effective operation of the filter means during a period other than the time of extremely low speed driving of the load.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013132183A JP6175933B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Offset compensator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013132183A JP6175933B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Offset compensator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015008562A JP2015008562A (en) | 2015-01-15 |
JP6175933B2 true JP6175933B2 (en) | 2017-08-09 |
Family
ID=52338485
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013132183A Active JP6175933B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Offset compensator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6175933B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101904101B1 (en) | 2016-12-26 | 2018-10-05 | 효성중공업 주식회사 | Method for removing DC component of MMC converter output |
WO2018123008A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-07-05 | 三菱電機株式会社 | Converter device, motor driving apparatus, refrigerator, air conditioning apparatus, and heat pump water heater |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3265397B2 (en) * | 1991-09-17 | 2002-03-11 | 株式会社日立製作所 | Power converter control method and power converter using the method |
JPH08223920A (en) * | 1995-02-17 | 1996-08-30 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for control of comparator, and correction method of converter ac current used for them |
JPH08233869A (en) * | 1995-03-01 | 1996-09-13 | Toshiba Corp | Current detecting circuit |
WO2000014866A1 (en) * | 1998-09-03 | 2000-03-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Controller for ac motor |
-
2013
- 2013-06-25 JP JP2013132183A patent/JP6175933B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015008562A (en) | 2015-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101594662B1 (en) | Power conversion device | |
JP5817947B1 (en) | Power conversion control device | |
JP4905777B2 (en) | AC / AC direct converter controller | |
JP6410829B2 (en) | Power conversion device, motor driving device including the same, blower and compressor, and air conditioner, refrigerator and refrigerator including at least one of them | |
JP6217554B2 (en) | Inverter device | |
JP5492826B2 (en) | AC motor control device and refrigeration air conditioner using the same | |
JP2007202365A (en) | Power converter device and motor drive unit using it | |
JP6369517B2 (en) | Control device for power converter | |
KR20150117219A (en) | Power converterpower converting apparatus, control device of power converterpower converting apparatus, and control method of power converterpower converting apparatus | |
JP6241330B2 (en) | Motor control device | |
JP6175933B2 (en) | Offset compensator | |
JP2010268629A (en) | Inverter device | |
JP5253470B2 (en) | Inverter control device | |
KR102010386B1 (en) | Apparatus for driving motor | |
JP2012130228A (en) | Control device for three-phase v-connected three-level converter | |
JP6180696B2 (en) | Power converter | |
JP2020014326A (en) | Electric power conversion device | |
JP6661423B2 (en) | Motor drive | |
KR102068180B1 (en) | Apparatus for driving motor | |
JP6157599B2 (en) | Power conversion apparatus, motor drive apparatus including the same, blower including the same, compressor, air conditioner including them, refrigerator, and refrigerator | |
JP2003348858A (en) | Inverter unit | |
JP2014073029A (en) | Device for controlling ac motor | |
JP6992872B2 (en) | Power conversion device, its control device and control method | |
JP6018792B2 (en) | Power converter control method | |
WO2023105761A1 (en) | Power conversion device, electric motor drive device, and refrigeration cycle-applicable apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160516 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170324 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170601 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170613 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170626 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6175933 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |