JP6234776B2 - コンバータの制御装置及び制御方法並びに空気調和機 - Google Patents
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Description
したがって、上述した特許文献1に開示されているような従来のコンバータ装置では、図12に示すような位相変化に対する高調波抑制量の変化に追従できず、高調波規格と力率改善とを同時に実現することは難しかった。また、高精度なゼロクロス点検出回路や位相検出回路を使用すれば、高調波低減と力率改善とを同時に実現することは可能ではあるが、高額であり、現実的ではない。
本発明の第3態様は、上記コンバータ装置を備えるモータ駆動装置である。
本発明の第4態様は、上記モータ駆動装置を備える空気調和機である。
本発明の第5態様は、インダクタと、スイッチング素子と、ダイオードとを有する複数の力率改善回路が並列に接続されたコンバータの制御方法であって、入力電圧のゼロクロス点に基づいて位相を演算する位相演算過程と、入力電流検出信号を用いて、位相補正値を演算する位相補正過程と、前記位相演算過程で演算された位相を前記位相補正過程で演算された位相補正値を用いて補正し、補正後の位相を用いて前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成過程とを有し、前記位相補正過程は、前記入力電流検出信号から入力電流最大値と入力電流平均値とを取得し、該入力電流最大値を前記入力電流平均値で除算した波形率を算出する波形率算出過程と、力率が所定値以上をとる波形率のいずれかを目標波形率とし、該目標波形率と入力電流とを予め関連付けた情報を保有し、該情報から入力電流に応じた目標波形率を取得する目標波形率取得過程と、前記波形率を前記目標波形率に近づけるための位相補正値を設定する位相補正値設定過程とを備えるコンバータの制御方法である。
図1は、本発明の第1実施形態に係るモータ駆動装置の概略構成を示した図である。図1に示すように、モータ駆動装置1は、交流電源4からの交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ装置2と、コンバータ装置2から出力された直流電力を三相交流電力に変換して圧縮機モータ(負荷)20に出力するインバータ装置3とを主な構成として備えている。
同様に、力率改善回路10bは、整流回路5と平滑コンデンサ12とを接続する正極母線Lpに、直列的に設けられたインダクタ6bと、インダクタ6bの電流出力側に直列に接続されるダイオード7bと、インダクタ6bとダイオード7bとの間に一端が接続され、かつ、整流回路5と並列に接続されたスイッチング素子8bとを有する。
また、スイッチング素子8a、8b、ダイオード7a,7bは、炭化シリコン(SiC)を用いた素子であってもよい。このように、炭化シリコンを用いた半導体を利用することにより、スイッチング特性やオン損失特性を向上させることが可能となる。
位相補正部40は、入力電流検出部22によって検出された入力電流検出信号を用いて位相補正値を演算する。具体的には、位相補正部40は、波形率算出部(波形率算出手段)41と、目標波形率取得部(目標波形率取得手段)42と、位相補正値設定部(第1位相補正値設定手段)43とを主な構成として備えている。
波形率算出部41は、入力電流検出信号から入力電流最大値と入力電流平均値とを取得し、入力電流最大値を入力電流平均値で除算することにより、波形率を算出する。
そして、上記手順を所定範囲における各入力電流値において行うことにより、図4に示すような、入力電流と目標波形率とが関連付けられた目標波形率テーブルが作成される。
この結果、差分がゼロの場合には位相補正値をゼロに(ステップSA6)、差分が0よりも大きい場合には位相補正値を+1°に(ステップSA7)、差分が0未満である場合には位相補正値を−1°に設定し(ステップSA8)、設定した位相補正値を駆動信号生成部50に出力する(ステップSA9)。
具体的には、位相θに位相補正値φを加算することにより位相θを補正し、補正後の位相と変調率指令とに基づいて電圧波形を生成し、該電圧波形とキャリア信号とを比較することにより駆動信号Sg1,Sg2を生成する。なお、駆動信号Sg1、Sg2は同時にオンする時間がないように、デッドタイムが設けられる。
駆動信号生成部50によって生成された駆動信号Sg1、Sg2が各スイッチング素子8a,8bのゲート駆動回路に与えられることにより、スイッチング素子8a、8bのオンオフが制御される。
まず、入力電源4のゼロクロス点がゼロクロス検出部21によって検出され、ゼロクロス信号がコンバータ制御部15に出力される。また、入力電流検出部22によって、入力電流が検出され、入力電流検出信号がコンバータ制御部15に出力される。
位相補正部40では、波形率算出部41において、入力電流検出部22によって検出された入力電流検出信号から入力電流最大値と入力電流平均値とが取得され、これらを用いて波形率が算出される。また、目標波形率取得部42では、入力電流検出信号の入力電流実効値に対応する目標波形率が図3に示したような目標波形率テーブルから取得される。
続いて、位相補正値設定部43において、図7の手順に従って、波形率算出部41によって演算された波形率を目標波形率取得部42によって取得された目標波形率に近づけるための位相補正値が設定され、位相補正値が駆動信号生成部50に出力される。
次に、本発明の第2実施形態に係るコンバータ装置及び空気調和機について説明する。図8は、本実施形態に係るコンバータ装置のコンバータ制御部15´の機能ブロック図を示した図である。図8に示すように、コンバータ制御部15´は、モード切替部(モード切替手段)60と、第1位相補正部(第1位相補正手段)46と、第2位相補正部(第2位相補正手段)47と、出力切替部48とを備える点で、上述した第1実施形態におけるコンバータ制御部15と異なる。
以下、第1実施形態に係るコンバータ制御部15と異なる点について主に説明し、共通の点については説明を省略する。
第2位相補正部47は、シングルモード用の位相補正値を設定するものであり、目標位相補正値取得部(目標位相補正値取得手段)71と、位相補正値設定部(第2位相補正値設定手段)72とを主な構成として備えている。目標位相補正値取得部71は、力率が所定値以上をとる位相補正値のいずれかを目標位相補正値とし、該目標位相補正値と入力電流とを予め関連付けた目標位相補正値テーブル(第2情報)を保有し、この目標位相補正値テーブルから入力電流に応じた目標位相補正値を取得する。
これにより、ダブルモードが選択されている場合には、駆動信号生成部50において、位相演算部30によって演算された位相θが第1位相補正部46によって設定された位相補正値を用いて補正され、補正後の位相を用いて、スイッチング素子8a、8bを駆動するための駆動信号Sg1、Sg2がそれぞれ生成される。また、シングルモードが選択されている場合には、駆動信号生成部50において、位相演算部30によって演算された位相θが第2位相補正部47によって設定された位相補正値を用いて補正され、補正後の位相を用いて、スイッチング素子8aを駆動するための駆動信号Sg1が生成される。
2,2´ コンバータ装置
3 インバータ装置
4 交流電源
5 整流回路
6a,6b インダクタ
7a,7b ダイオード
8a,8b スイッチング素子
10a,10b 力率改善回路
12 平滑コンデンサ
15,15´ コンバータ制御部
21 ゼロクロス検出部
22 入力電流検出部
30 位相演算部
40 位相補正部
41 波形率算出部
42 目標波形率取得部
43 位相補正値設定部
46 第1位相補正部
47 第2位相補正部
48 出力切替部
71 目標位相補正値取得部
72 位相補正値設定部
50 駆動信号生成部
60 モード切替部
Lp 正極母線
L1 電力線
Claims (7)
- インダクタと、スイッチング素子と、ダイオードとを有する複数の力率改善回路が並列に接続されたコンバータの制御装置であって、
入力電圧のゼロクロス点に基づいて位相を演算する位相演算手段と、
入力電流検出信号を用いて、位相補正値を設定する第1位相補正手段と、
前記位相演算手段によって演算された位相を前記第1位相補正手段によって設定された位相補正値を用いて補正し、補正後の位相を用いて前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成手段と
を有し、
前記第1位相補正手段は、
前記入力電流検出信号から入力電流最大値と入力電流平均値とを取得し、該入力電流最大値を前記入力電流平均値で除算した波形率を算出する波形率算出手段と、
力率が所定値以上をとる波形率のいずれかを目標波形率とし、該目標波形率と入力電流とを予め関連付けた第1情報を保有し、該第1情報から入力電流値に応じた目標波形率を取得する目標波形率取得手段と、
前記波形率を前記目標波形率に近づけるための位相補正値を設定する第1位相補正値設定手段と
を具備するコンバータの制御装置。 - 前記入力電流値が所定の電流値以下の場合に1つの前記力率改善回路を動作させるシングルモードを選択し、前記入力電流値が前記所定の電流値を超える場合に少なくとも2つの前記力率改善回路を動作させるダブルモードを選択するモード切替手段と、
ダブルモード用の位相補正値を設定する前記第1位相補正手段と、
シングルモード用の位相補正値を設定する第2位相補正手段と
を有し、
前記第2位相補正手段は、
力率が所定値以上をとる位相補正値のいずれかを目標位相補正値とし、該目標位相補正値と入力電流とを予め関連付けた第2情報を保有し、該第2情報から入力電流値に応じた目標位相補正値を取得する目標位相補正値取得手段と、
前記目標位相補正値に一致するような位相補正値を設定する第2位相補正値設定手段と
を具備し、
前記駆動信号生成手段は、前記モード切替手段により前記シングルモードが選択されている場合に、前記第2位相補正手段によって設定された位相補正値を用いて前記駆動信号を生成し、前記モード切替手段により前記ダブルモードが選択されている場合に、前記第1位相補正手段によって設定された位相補正値を用いて前記駆動信号を生成する請求項1に記載のコンバータの制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載の制御装置を備えるコンバータ装置。
- 請求項3に記載のコンバータ装置を備えるモータ駆動装置。
- 請求項4に記載のモータ駆動装置を備える空気調和機。
- インダクタと、スイッチング素子と、ダイオードとを有する複数の力率改善回路が並列に接続されたコンバータの制御方法であって、
入力電圧のゼロクロス点に基づいて位相を演算する位相演算過程と、
入力電流検出信号を用いて、位相補正値を演算する位相補正過程と、
前記位相演算過程で演算された位相を前記位相補正過程で演算された位相補正値を用いて補正し、補正後の位相を用いて前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成過程と
を有し、
前記位相補正過程は、
前記入力電流検出信号から入力電流最大値と入力電流平均値とを取得し、該入力電流最大値を前記入力電流平均値で除算した波形率を算出する波形率算出過程と、
力率が所定値以上をとる波形率のいずれかを目標波形率とし、該目標波形率と入力電流とを予め関連付けた情報を保有し、該情報から入力電流に応じた目標波形率を取得する目標波形率取得過程と、
前記波形率を前記目標波形率に近づけるための位相補正値を設定する位相補正値設定過程と
を備えるコンバータの制御方法。 - インダクタと、スイッチング素子と、ダイオードとを有する複数の力率改善回路が並列に接続されたコンバータの制御方法であって、
入力電圧のゼロクロス点に基づいて位相を演算する位相演算過程と、
入力電流検出信号を用いて、位相補正値を演算する位相補正過程と、
前記位相演算過程で演算された位相を前記位相補正過程で演算された位相補正値を用いて補正し、補正後の位相を用いて前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成過程と
を有し、
前記位相補正過程は、
力率が所定値以上をとる位相補正値のいずれかを目標位相補正値とし、該目標位相補正値と入力電流とを予め関連付けた情報を保有し、該情報から入力電流値に応じた目標位相補正値を取得する目標位相補正値取得過程と、
前記目標位相補正値に一致するような位相補正値を設定する位相補正値設定過程と
を備えるコンバータの制御方法。
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