JP6433656B2 - 電流値検出装置及び電流値検出方法 - Google Patents
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Description
このような電流検出では、検出した電流波形からノイズを除去するためにフィルタ回路が設けられる場合がある。フィルタ回路は、抵抗とコンデンサとで形成され、これらによる時定数を長くすることで、ノイズ除去の効果を高くできる。
そこで、電流値判定手段によって、フィルタ手段から出力された複数の電流のうち、電流値の検出タイミングと時定数との比較結果に基づいて選択した電流波形から電流値が判定される。すなわち、ノイズが除去され、電流値の検出に適した電流波形が、電流波形の幅とフィルタの時定数との関係から選択される。このため、電流値の検出に影響を及ぼし難い時定数のフィルタを通過した電流波形が選択される。従って、本構成は、より精度良く電流値を検出できる。
従って、本構成は、より精度良く電流値を検出できる。
そこで、本構成によれば、電流波形の立ち上がりから電流波形の幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間よりも長い時定数のフィルタを通過した電流波形の電流値と、該時間よりも短い時定数のフィルタを通過した電流波形の電流値との差分が算出される。
一方、差分が所定値よりも大きい場合、電流値の検出タイミングよりも長い時定数のフィルタを通過した電流波形が選択される。差分が所定値よりも大きい場合とは、短い時定数のフィルタを通過した電流波形のノイズが除去されていない場合である。そこで、長い時定数のフィルタを通過した電流波形から電流値が判定される。
モータ10は、例えば、空気調和機の圧縮機の駆動源として用いられる永久磁石型同期モータである。
スイッチング素子32A,32Bは、直列接続され、スイッチング素子32Aのエミッタとスイッチング素子32Bのコレクタがモータ10に接続され、モータ10にモータ電流Iuを流す。スイッチング素子32C,32Dは、直列接続され、スイッチング素子32Cのエミッタとスイッチング素子32Dのコレクタがモータ10に接続され、モータ10にモータ電流Ivを流す。スイッチング素子32E,32Fは、直列接続され、スイッチング素子32Eのエミッタとスイッチング素子32Fのコレクタがモータ10に接続され、モータ10にモータ電流Iwを流す。さらに、コンデンサ30、直列接続されるスイッチング素子32A,32B、直列接続されるスイッチング素子32C,32D、及び直列接続されるスイッチング素子32E,32Fが並列接続される。
PWM制御は、所定のキャリア周波数の三角波を生成し、この三角波と3相電圧指令vu,vv,vwとをそれぞれ比較し、さらに入力直流電圧Vdcを用いて、PWMパルスのデューティ幅を補正することで、各相に対応するゲート駆動信号を生成し、インバータ16に出力する。
シャント抵抗36は、スイッチング素子32Bとコンデンサ30との間に接続される。
非反転増幅回路38は、シャント抵抗36における電圧降下として現れる電圧を増幅してフィルタ部22へ出力する。
図2は、フィルタ部22の構成図である。
本第1実施形態に係るフィルタ部22は、各々異なる時定数τA,τBとされたフィルタ40A,40Bが並列に接続される。フィルタ40A,40Bは、抵抗42及びコンデンサ44によって時定数τA,τBが決定される。なお、フィルタ40Aの時定数τAが、フィルタ40Bの時定数τBよりも長い。
フィルタ部22は、フィルタ40A,40B毎に電流波形を、インバータ制御装置18が備える電流値判定部50へ出力する。なお、フィルタ40A,40Bを通過した電流波形は、A/D変換されたのちにインバータ制御装置18へ入力される。
図3に示されるように、キャリア周波数の三角波において、三角波とタイマ値tuとが交差する範囲がU相のパルス幅puである。三角波とタイマ値tvとが交差する範囲がv相のパルス幅pvである。三角波とタイマ値twとが交差する範囲がw相のパルス幅pwである。
タイマ値の大小関係はtu>tv>twであり、パルス幅の大小関係はpw>pv>puである。このように、モータ電流Iu,Iv,Iwはパルス幅が各々異なる。
そして、タイマ値の大小関係に基づいて、モードの割り付けがされ、表1に示されるように、モータ電流は、割り付けられたモードに応じて検出される。
そこで、電流値判定部50で実行される電流値判定処理は、ノイズが除去され、電流値の検出に適した電流波形を、電流波形の幅とフィルタ40の時定数との関係から選択し、選択した電流波形から電流値を判定(検出)する。
このため、電流値判定処理は、電流波形の幅に応じた電流検出タイミングTと時定数τA,τBに基づいて、一つの電流波形を選択する。すなわち、電流値の検出に影響を及ぼし難い時定数のフィルタ40を通過した電流波形が選択される。
なお、時定数τA,τBに所定の定数βを乗算した値と、電流検出タイミングTとに基づいて、電流波形が選択されてもよい。また、定数βは、各時定数τA,τB毎に応じて異なる定数βA,βBとされてもよい。
図7は、短い時定数τBのフィルタ40Bでは、電流検出タイミングTにおいて、ノイズが除去できていない状態を示す。
そして、ノイズの発生を示す所定値(以下「ノイズ値」という。)αと電流差分dとが比較される。ノイズ値は、予め定められる値である。
電流差分dがノイズ値αよりも小さい場合、電流検出タイミングTよりも短い時定数τBのフィルタ40Bを通過した電流波形から電流値が判定される。電流差分dがノイズ値αよりも小さい場合とは、電流波形からノイズが除去されている場合である。
一方、時定数τAのフィルタ40Aを通過した電流波形では、電流検出タイミングTにおいて電流波形が歪み、電流検出の精度が低い可能性がある。
従って、本第1実施形態に係る電源装置12は、一つのシャント抵抗36を用いて検出された電流波形のノイズを除去すると共に、ノイズ除去の影響による精度の低下を抑制して電流値を検出できる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
本第2実施形態に係るフィルタ部22は、時定数τAのフィルタ40A、時定数τBのフィルタ40B、時定数τCのフィルタ40Cを備える。
各フィルタ40の時定数の長さ関係は、時定数τA>時定数τB>時定数τCである。
図11は、電流検出タイミングTが時定数τBよりも長く時定数τA以下の場合(τB<T≦τA)を示す。図11で示される場合に、ステップ200からステップ204へ移行する。
図12は、電流検出タイミングTが時定数τB以下の場合(T≦τB)を示す。図11で示される場合に、ステップ200からステップ208へ移行する。
電流差分dABがノイズ値αAB以上の場合(dAB≧αAB)、ステップ202において時定数τAのフィルタ40Aを通過した電流波形から電流値が判定される。
一方、電流差分dABがノイズ値αABよりも小さい場合(dAB<αAB)、ステップ206において時定数τBのフィルタ40Bを通過した電流波形から電流値が判定される。
電流差分dBCがノイズ値αBC以上の場合(dBC≧αBC)、ステップ206において時定数τBのフィルタ40Bを通過した電流波形から電流値が判定される。
一方、電流差分dBCがノイズ値αBCよりも小さい場合(dBC<αBC)、ステップ210において時定数τCのフィルタ40Cを通過した電流波形から電流値が判定される。
18 インバータ制御装置
20 モータ電流検出部
36 シャント抵抗
40 フィルタ
50 電流値判定部
Claims (4)
- 一つのシャント抵抗によって、PWM制御されたインバータから出力される電流を検出する電流検出手段と、
各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続され、前記電流検出手段により検出された電流が複数の前記フィルタを通過し、複数の前記フィルタ毎に電流波形を出力するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段から出力された複数の前記電流波形のうち、前記PWM制御の制御信号に基づいて決定される一相のみの電流を検出可能な電流検出幅の立ち上がりから前記電流検出幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間と、前記時定数との比較結果に基づいて選択した前記電流波形から電流値を判定する電流値判定手段と、
を備える電流値検出装置。 - 前記電流値判定手段は、最も長い前記時定数よりも前記時間が長い場合、最も長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定する請求項1記載の電流値検出装置。
- 前記電流値判定手段は、
前記時間よりも長い前記時定数がある場合、前記時間よりも長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形の電流値と、前記時間よりも短い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形の電流値との差分を算出し、
前記差分がノイズの発生を示す所定値よりも小さい場合、前記時間よりも短い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定し、
前記差分が前記所定値よりも大きい場合、前記時間よりも長い前記時定数の前記フィルタを通過した前記電流波形から電流値を判定する請求項1又は請求項2記載の電流値検出装置。 - 一つのシャント抵抗によって、PWM制御されたインバータから出力される電流を検出する電流検出手段と、各々異なる時定数とされた複数のフィルタが並列に接続され、前記電流検出手段により検出された電流が複数の前記フィルタを通過するフィルタ手段と、を備える電流値検出装置の電流値検出方法であって、
前記電流検出手段によって電流を検出し、
前記フィルタ手段から複数の前記フィルタ毎に電流波形を出力し、
出力された複数の前記電流波形のうち、前記PWM制御の信号に基づいて決定される一相のみの電流を検出可能な電流検出幅の立ち上がりから前記電流検出幅の中央近辺に設定された電流値の検出タイミングまでの時間と、前記時定数との比較結果に基づいて選択した前記電流波形から電流値を判定する電流値検出方法。
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