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JP2001327173A - モータ制御用pwmインバータ - Google Patents

モータ制御用pwmインバータ

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JP2001327173A
JP2001327173A JP2000144311A JP2000144311A JP2001327173A JP 2001327173 A JP2001327173 A JP 2001327173A JP 2000144311 A JP2000144311 A JP 2000144311A JP 2000144311 A JP2000144311 A JP 2000144311A JP 2001327173 A JP2001327173 A JP 2001327173A
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pwm
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Yasuhiko Kitajima
康彦 北島
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/42Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィードバック制御に用いる相電流を直流母
線電流から求めるPWMインバータにおいて、各相間の
電圧指令が近接する場合にも各相に対応する直流母線電
流を確実に検出可能とする。 【解決手段】 v相とw相の第1の電圧指令値vv1*
、vw1* が近接しているとき、(b)のように、P
WM周期前半では3番目のw相をvw1* からvcmp
23だけオフセットさせてv相との差をDminとし、
周期後半ではvw1* をvcmp23だけ逆方向にオフ
セットさせる補正を施して第2の電圧指令値として、P
WMパルスを生成する。上記補正により(c)のように
PWMパルスの相間の立ち下がり、立ち上がりのタイミ
ング間隔ΔTが確保され、各パルスによるスイッチング
間の直流母線電流Isの検出が可能となって、(d)の
ように各相の相電流iu、iv、iwを明確に求めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの相電流を
用いてモータをフィードバック制御するモータ制御用イ
ンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】直流電源で3相モータを駆動するため、
モータの相電流を用いてモータ電流をフィードバック制
御するPWM(パルス幅変調)による電流制御のインバ
ータが使用される。このような電流制御PWMインバー
タでは、制御指令が電流指令値として与えられ、これを
電圧指令値に変換したあと主回路の各相のスイッチング
素子に対するPWM制御信号が生成される。そして各相
の相電流値が上記電圧指令値を調節するためフィードバ
ックされる。
【0003】ここで、各相の相電流に関して、例えば特
開平8−19263に開示されるPWMインバータで
は、インバータ主回路の各相のスイッチング素子のスイ
ッチング直前および直後に、電流センサでインバータ主
回路の直流母線電流を検出し、検出電流の変化分をスイ
ッチングタイミングに応じて各相別に分配することによ
り、相別の検出電流とすることが行なわれる。これによ
り、相別の電流検出が1つの電流センサで済ませられる
ことが期待される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】PWMインバータでは
一般に、電圧指令値が3相とも0となったり、あるいは
2相の電圧指令値がほぼ等しくなる場合が発生する。こ
の結果、例えば3相のスイッチング素子が同時にスイッ
チングを行なったときは前者となり、2相のスイッチン
グ素子が同時にスイッチングを行なえば後者となる。図
6はその具体例で、(a)は電圧指令値と比較三角波を
示し、(b)はPWMパルスを、(c)は直流母線電流
の変化を示す。(a)のように、3相u、v、wのうち
v相の電圧指令値vv* とw相の電圧指令値vw* の値
が同一の場合には、三角波比較により生成されるPWM
パルスは、(b)のように、v相電圧とw相電圧の立ち
上がりおよび立ち下がり、すなわちスイッチングがそれ
ぞれ同時となる。
【0005】しかしながら、上記直流母線電流を1つの
電流センサで検出する従来のPWMインバータでは、各
相のスイッチング素子のスイッチング前後の直流母線電
流をサンプルホールドしてその検出値の差から対応する
相の電流値を求める構成であるので、v相電圧とw相電
圧の立ち上がりおよび立ち下がりが同時では、各相の電
流情報が直流母線に現われる時間が短くて検出困難で、
図6の(c)のように、v相電流とw相電流とを分離す
ることができない。これは、スイッチングが完全に同時
である場合だけでなく、1つの相のスイッチングから他
の相のスイッチングまでの間隔が短い場合も同様であ
り、スイッチング間の直流母線電流の検出が困難、ある
いは検出精度の低下を招き、したがって各相電流を適正
に求めることができないという問題がある。
【0006】したがって、本発明は、上記の問題点に鑑
み、フィードバック制御に用いる相電流を直流母線電流
から求めるモータ制御用インバータにおいて、各相間で
スイッチングのタイミングが重なる場合にも各相電流を
適正に求めることができるようにしたモータ制御用イン
バータを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1の本
発明は、電流制御により3相の第1の電圧指令値を出力
する電流制御部と、第1の電圧指令値に基づいてPWM
パルスを出力するPWMパルス生成手段と、PWMパル
スに制御されてモータを駆動するインバータ主回路を備
え、モータの相電流を電流制御部へフィードバックする
モータ制御用PWMインバータにおいて、インバータ主
回路の直流母線に電流センサを設けるとともに、相電流
を電流センサの検出値とPWMパルス生成手段から出力
されるPWMパルスとに基づいて演算する相電流演算部
を有し、PWMパルス生成手段は、各相間のPWMパル
スの立ち上がりまたは立ち下がりのタイミング間隔を所
定値以上として当該PWMパルスを出力するものとし
た。PWMパルス生成手段が出力するPWMパルス立ち
上がりまたは立ち下がりの相間のタイミング間隔が確保
されるので、各相に対応する直流母線電流が確実に検出
され、相電流が演算できる。
【0008】請求項2の発明は、PWMパルス生成手段
が、第1の電圧指令値の大きさ順に並べた相間の差が所
定間隔値より小さいとき、1PWM周期ごとに、当該差
が小さい2つの相の第1の電圧指令値の少なくも一方の
値を、当該値と平均値を同一にしかつ周期の前半と後半
とで異なる値とした第2の電圧指令値に補正して、各相
間の差を所定間隔値以上とする電圧指令補正部と、第2
の電圧指令値にしたがってPWMパルスを出力するPW
Mパルス生成部とからなるものとした。より具体的に
は、請求項3のように、電圧指令補正部は、1PWM周
期の前半において上記の差が小さい2つの相の少なくも
一方の第1の電圧指令値をその差を拡大する方向に所定
値だけ補正し、周期の後半において当該所定値だけ上記
一方の第1の電圧指令値を逆方向に補正して、第2の電
圧指令値とすることができる。
【0009】PWMパルス生成手段が相間のタイミング
間隔を確保したPWMパルスを出力するためには、第1
の電圧指令値を第2の電圧指令値へ補正する電圧指令補
正部を備えることにより可能となる。電圧指令補正部で
は近接している相の一方の第1の電圧指令値を補正して
指令値の差を大きくした第2の電圧指令値とすることに
より、PWMパルスのタイミング間隔を広げる。また、
補正した指令値は前半と後半で異ならせて平均値を補正
前と同一にするので、1周期全体では第1の電圧指令値
と同一レベルを保持しながらPWMパルスのタイミング
間隔が確保される。
【0010】請求項4の発明は、1PWM周期の前半に
おける補正として、とくに、差が小さい2つの相が第1
の電圧指令値の最も大きい値の相を含むときは、該最も
大きい値の第1の電圧指令値に所定値を加算し、差が小
さい2つの相が第1の電圧指令値の最も小さい値の相を
含むときは、該最も小さい値の第1の電圧指令値から所
定値を減算する。これにより、補正により得られた第2
の電圧指令値が、補正前には十分な間隔があった相に近
づき、その差が所定間隔値より小さくなってしまう事態
が防止される。
【0011】請求項5の発明は、電圧指令補正部が、第
1の電圧指令値の大きさ順に並べた3相の差が互いに隣
り合う間でそれぞれ所定間隔値より小さいとき、1PW
M周期の前半において選択した2つの相の第1の電圧指
令値をそれぞれ第1の所定値および第2の所定値だけ補
正して3相の隣り合う相間を所定間隔値とし、周期の後
半において第1の所定値および第2の所定値だけ選択し
た2つの相の第1の電圧指令値を逆方向に補正して、第
2の電圧指令値とするものである。とくに、3相間がす
べて所定間隔値より小さいときにも、第2の電圧指令値
の各相間が所定間隔値となるように補正されるので、各
相に対応する直流母線電流が確実に検出され、相電流が
演算できる。
【0012】請求項6の発明は、請求項5の構成におい
てとくに選択した2つの相が第1の電圧指令値の最も大
きい値と最も小さい値の相であり、1PWM周期の前半
における補正は、最も大きい値の第1の電圧指令値に第
1の所定値を加算し、最も小さい値の第1の電圧指令値
から第2の所定値を減算するものである。これにより、
第1の所定値および第2の所定値は最小限の値で各相間
を所定間隔値に広げることができ、補正量として第1の
電圧指令値からの変化量を少なくしながらPWMパルス
のタイミング間隔を広げ、各相電流を求めることができ
る。
【0013】請求項7の発明は、2組のモータに対し
て、電流制御により3相の第1の電圧指令値を出力する
電流制御部と、第1の電圧指令値を補正して第2の電圧
指令値を出力する電圧指令補正部と、第2の電圧指令値
に基づいてPWMパルスを出力するPWMパルス生成部
と、PWMパルスに制御されてモータを駆動するインバ
ータ主回路とをそれぞれ対応して備え、各インバータ主
回路が共通の直流母線を介して直流電源から電源供給さ
れ、各モータの相電流を対応する電流制御部へフィード
バックするモータ制御用PWMインバータにおいて、直
流母線に電流センサを設けるとともに、相電流を電流セ
ンサの検出値とPWMパルス生成部から出力されるPW
Mパルスとに基づいて演算する相電流演算部を有し、各
電圧指令補正部はそれぞれ、両電流制御部からの第1の
電圧指令値の大きさ順に並べた6相において互いに隣り
合う相間に所定間隔値より小さい差があるとき、1PW
M周期の前半において、上記6相の互いに隣り合う相間
の差が所定間隔値以上となるように、各電圧指令補正部
が対応する第1の電圧指令値をその相別に設定された所
定値で補正し、周期の後半において、上に補正した第1
の電圧指令値を上記相別に設定された所定値だけ逆方向
に補正して、第2の電圧指令値とするものとした。2組
のモータのインバータ主回路が直流電源を共用し、各電
圧指令補正部において両電流制御部からの第1の電圧指
令値の大きさ順に並べた6相において互いに隣り合う相
間を所定間隔値以上とするので、各相に対応する直流母
線電流が1つの電流センサで確実に検出され、これに基
づいて相電流を求めることができる。
【0014】なお、上記の電圧指令値における所定間隔
値は、請求項8のように、電流センサが直流母線の電流
を検出するに必要な時間に相当する電圧差に止めるのが
好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。図1は実施例の全体構成を示すブロ
ック図である。直流電源2に、6個のスイッチング素子
4からなる3相ブリッジ回路3を介して、モータ5が接
続され、インバータ主回路1を形成している。3相ブリ
ッジ回路3はモータ5へ相電流iu、iv、iwを出力
する。直流電源2には3相ブリッジ回路3と並列にコン
デンサ6が設けられ、3相ブリッジ回路3へ供給される
直流電圧を安定化させている。
【0016】インバータ主回路1の制御のため、モータ
駆動指令として外部から電流指令値を受ける電流制御部
10が設けられ、電流制御部10に順次電圧指令補正部
11およびPWMパルス生成部12が接続されている。
電流制御部10は、電流指令値と後述する相電流に基づ
いて各相の第1の電圧指令値vu1* 、vv1* 、vw
1* を出力する。電圧指令補正部11は、第1の電圧指
令値を補正して第2の電圧指令値vu2* 、vv2* 、
vw2* を出力する。PWMパルス生成部12は、第2
の電圧指令値に基づいて、3相ブリッジ回路3のスイッ
チング素子4をオン、オフするPWMパルス信号を出力
する。
【0017】直流電源2から3相ブリッジ回路3に向か
う直流母線8には電流センサ13が設けられ、電流セン
サ13は相電流演算部14に接続されている。相電流演
算部14はPWMパルス生成部12と電流制御部10に
接続されており、電流センサ13により検出した直流母
線電流IsとPWMパルス生成部12からのPWMパル
ス信号とに基づいて、モータ5への相電流iu、iv、
iwを演算してこれをフィードバック情報として電流制
御部10へ出力する。
【0018】電圧指令補正部11は、3相ブリッジ回路
3のスイッチング素子4の相間のスイッチング間隔が短
かくなってスイッチング間の直流母線電流の検出が困難
となる程度に各相に対する第1の電圧指令値間が差が小
さいとき、相間のスイッチング間隔を拡大するように補
正して第2の電圧指令値とする。図2、図3は、電圧指
令補正部11における各PWM周期ごとの第2の電圧指
令値生成の流れを示すフローチャートである。まず、ス
テップ101において、電流制御部10から出力された
第1の電圧指令値vu1* 、vv1* 、vw1* の大き
さの順序を調べる。ここでは、その1番目に大きいもの
を最大相電圧指令値vmax1* 、2番目に大きいもの
を第2相電圧指令値vm1* 、そして3番目のものを最
小相電圧指令値vmin1* と呼ぶ。
【0019】そして、ステップ102では、そのなかの
最大相電圧指令値vmax1* と第2相電圧指令値vm
1* の差Δv12を求め、次のステップ103で、指令
値の差Δv12が所定値Dmin以上であるかどうかを
チェックする。ここで、所定値Dminは、直流母線電
流Isの検出に十分な時間間隔に相当する値として、あ
らかじめ設定される。指令値の差Δv12が所定値Dm
in以上であるときは、ステップ105へ進み、所定値
Dminより小さいときはステップ104へ進む。
【0020】ステップ104では、補正量をvcmp1
2=Dmin−Δv12に設定する。一方、ステップ1
05では、補正の必要がないので、vcmp12=0と
する。ステップ106では、最大相電圧指令値vmax
1* に補正量vcmp12を加算して、第1の電圧指令
値の1番目に大きい相に対応するPWM周期前半の補正
値(第2の電圧指令値)vmax2f*とする。なお、第
2相電圧指令値から補正量を減算して間隔を広げる場合
には、小さくなった第2相電圧指令値が最小相電圧指令
値へ所定値Dminよりも近づいてしまう可能性がある
ので、ここでは最大相電圧指令値の方を補正して一層大
きくすることにより間隔を広げている。
【0021】つぎに、ステップ107において、第2相
電圧指令値vm1* と最小相電圧指令値vmin1* の
差Δv23を求め、次のステップ108で、指令値の差
Δv23が所定値Dmin以上であるかどうかをチェッ
クする。指令値の差Δv23が所定値Dmin以上であ
るときは、ステップ110へ進み、所定値Dminより
小さいときはステップ109へ進む。ステップ109で
は、補正量をvcmp23=Dmin−Δv23に設定
する。一方、ステップ110では、補正の必要がないの
で、vcmp23=0とする。
【0022】そして、つぎのステップ111において、
最小相電圧指令値vmin1* から補正量vcmp23
を減算して、第1の電圧指令値の3番目の相に対応する
PWM周期前半の補正値(第2の電圧指令値)vmin
2f*とする。第2相電圧指令値に補正量を加算して間隔
を広げる場合には、大きくなった第2相電圧指令値が最
大相電圧指令値へ所定値Dminよりも近づいてしまう
可能性があるので、ここでは最小相電圧指令値の方を補
正して一層小さくすることにより間隔を広げている。
【0023】続いて、ステップ112で、2番目に大き
い第2相電圧指令値vm1* をそのまま当該相のPWM
周期前半の補正値(第2の電圧指令値)vm2f*とす
る。ステップ113では、上記のステップ106、11
1、112において求めた補正値vmax2f*、vmi
n2f*、vm2f*をPWM周期前半における第2の電圧
指令値vu2* 、vv2* 、vw2* として設定し、P
WMパルス生成部12へ出力する。
【0024】つぎに、PWM周期後半の第2の電圧指令
値を求める。まずステップ114において、最大相電圧
指令値vmax1* から補正量vcmp12を減算し
て、第1の電圧指令値の1番目に大きい相に対応する補
正値(第2の電圧指令値)vmax2r*とする。ステッ
プ115では、最小相電圧指令値vmin1* に補正量
vcmp23を加算して、第1の電圧指令値の3番目の
相に対応する補正値(第2の電圧指令値)vmin2r*
とする。そして、ステップ116で、2番目に大きい第
2相電圧指令値vm1* をそのまま当該相の補正値(第
2の電圧指令値)vm2r*とする。
【0025】ステップ117では、上記のステップ11
4〜115において求めた補正値vmax2r*、vmi
n2r*、vm2r*をPWM周期後半における第2の電圧
指令値vu2* 、vv2* 、vw2* として設定し、P
WMパルス生成部12へ出力する。上記のvmax2r*
およびvmin2r*は、PWM周期前半において加算あ
るいは減算された補正量をそれぞれ逆方向に減算、加算
して設定するので、第1の電圧指令値の1番目に大きい
相ならびに3番目の相に対応する各第2の電圧指令値の
PWM周期前半および後半にわたる平均値は第1の電圧
指令値と同一となる。
【0026】電流制御部10から出力された第1の電圧
指令値は、このように電圧指令補正部11で第2の電圧
指令値vu2* 、vv2* 、vw2* へ補正されてPW
Mパルス生成部12へ入力されるので、3相ブリッジ回
路3のスイッチング素子4のオン、オフタイミングが相
間で分離され、スイッチング間の直流母線電流Isを確
実に検出できる。図4はこの分離状況を示す波形チャー
トである。(a)は第1の電圧指令値と比較三角波を示
し、(b)は第2の電圧指令値と比較三角波を、(c)
はPWMパルスを、(d)は直流母線電流の変化を示
す。ここでは、(a)のように、u相の第1の電圧指令
値vu1* の値が最も大きく、これより十分離れてv相
とw相の第1の電圧指令値vv1* 、vw1* がvv1
* >vw1*で互いに近接した値であったものとする。
【0027】(b)は第2の電圧指令値を示し、PWM
周期前半では、3番目の相はvw1* からvcmp23
=Dmin−Δv23を減じたvw2* となっている。
ここで、Δv23=vv1* −vw1* である。他の相
の第2の電圧指令値vu2* 、vv2* の値は第1の電
圧指令値と同一である。vw2* とvv2* の差はDm
inとなる。またPWM周期後半では、3番目の相がv
w1* にvcmp23を加算した値のvw2* となって
いる。他の相の第2の電圧指令値vu2* 、vv2* の
値は、前半と同様に、第1の電圧指令値と同一である。
【0028】第2の電圧指令値から三角波比較により生
成されるPWMパルスは、図3の(c)に示されるよう
に、lPWM周期の前半においてvw2* とvv2* が
Dminだけ分離され、その結果、v相とw相間のパル
スの立ち下がり、立ち上がりのタイミング間隔ΔTが確
保される。これにより、(d)に示すように、各パルス
によるスイッチング間の直流母線電流Isの検出が可能
となって、相電流演算部14において相電流iuはもち
ろんのこと、相電流iv、iwを明確に求めることがで
きる。なお、lPWM周期の後半ではvv2* とvw2
* (=vw1* +vcmp23)間の差はDminより
小さくなるので、この差においても十分直流母線電流I
sが検出可能なようにDminの値を設定するのが好ま
しい。しかし、Dminを直流母線電流の検出が可能な
最小値に設定した場合にも、PWM周期の前半でタイミ
ング間隔ΔTが確保されて直流母線電流Isが検出され
るから、その検出値を当該周期における直流母線電流と
して用いることができる。
【0029】以上、第1の電圧指令値の大きさが2番目
と3番目のものが近接している場合について説明した
が、1番目と2番目の第1の電圧指令値が近接している
場合、あるいは第1の電圧指令値のすべてが互いに近接
している場合も同様である。
【0030】本実施例は以上のように構成され、フィー
ドバック制御に用いるモータ5の相電流iu、iv、i
wを直流母線電流Isから演算するPWMインバータに
おいて、電流制御部10で生成される3相の第1の電圧
指令値に互いに近接しているものがある場合、その間を
所定値Dminだけ離間させてオフセットした第2の電
圧指令値に補正、変換し、この第2の電圧指令値に基づ
いてPWMパルスを生成するようにしたので、3相ブリ
ッジ回路3におけるスイッチングが同時期に重なるおそ
れがある場合にも、スイッチング間に所定のタイミング
間隔が確保されて、スイッチング間に直流母線電流Is
を確実に検出でき、各相の相電流iu、iv、iwを演
算することができる。
【0031】また、上記所定値Dminの離間オフセッ
トはPWM周期の前半に限定し、後半における第2の電
圧指令値は同量だけ逆側にオフセットした値に補正する
ので、PWM周期の前半後半を通した全体の平均として
は第1の電圧指令値と同一であるから、モータ5の駆動
自体にはなんら影響を与えない。
【0032】つぎに、図5は第2の実施例を示す。この
実施例は、直流電源を共用する2組の電流制御PWMイ
ンバータの直流母線に設けた1つの電流センサで、2組
のモータの相電流を演算するようにしたものである。各
モータ5A、5Bの3相ブリッジ回路3A、3Bにはそ
れぞれ第1の実施例と同様の電流制御部10A、10
B、電圧指令補正部11A、11BおよびPWMパルス
生成部12A、12Bが接続されるとともに、各3相ブ
リッジ回路3A、3Bは共通の直流電源1に接続されて
いる。電圧指令補正部11A、11Bは相互に接続され
て、対応する電流制御部10A、10Bからの第1の電
圧指令値の情報を他方の電圧指令補正部11B、11A
へ送出するようになっている。
【0033】直流電源1から3相ブリッジ回路に向かう
直流母線8には、2つの3相ブリッジ回路3A、3Bへ
の分岐前に1つの電流センサ13が設けられ、電流セン
サ13は相電流演算部16に接続されている。相電流演
算部16は2組のモータ5A、5Bに共通であって、P
WMパルス生成部12Aおよび12BからPWMパルス
信号が入力され、各モータ5A、5Bへの相電流iu
a、iva、iwa、ならびにiub、ivb、iwb
を演算し、これをフィードバック情報として対応する電
流制御部10Aおよび10Bへ出力する。
【0034】各電圧指令補正部11A、11Bは、PW
Mパルス生成部12A、12Bへの2組計6つの電圧指
令値相互間の差が所定値以上となるように、電流制御部
10Aおよび10Bからの第1の電圧指令値を補正す
る。すなわち、各電圧指令補正部では、両電流制御部1
0Aおよび10Bから出力された第1の電圧指令値vu
1a*、vv1a*、vw1a*、vu1b*、vv1b*、vw
1b*の大きさの順序を調べる。
【0035】そして、これらのなかで、まず値が0に近
い2つのvm13* とvm14* の差が所定値Dmin
以上でないときは、その差がDminとなるように一方
の値、例えばvm13* を変更して第2の電圧指令値v
m23* とする。差が所定値Dmin以上であるときは
vm13* の値をそのまま第2の電圧指令値vm23*
とする。
【0036】続けて、vm23* を値が大きい方向に隣
り合う値vm12* と比較して、差が小さければその差
がDminとなるように大きい方の値vm12* を変更
(補正)して第2の電圧指令値vm22* とする。差が
所定値Dmin以上であるときはvm12* の値をその
まま第2の電圧指令値vm22* とする。さらに、vm
22* を値が大きい方向に隣り合う値vm11* と比較
して、差が小さければその差がDminとなるように大
きい方の値vm11* を変更して第2の電圧指令値vm
21* とする。差が所定値Dmin以上であるときはv
m11* の値をそのまま第2の電圧指令値vm21* と
する。
【0037】同様にして、vm14* から順に値が小さ
い方向に隣り合う値との差が所定値Dmin以上となる
ように、必要な補正を施して第2の電圧指令値vm24
* 、vm25* 、vm26* を設定する。
【0038】電圧指令補正部11Aでは、以上に設定し
たvm21* 〜vm26* のうち、vu1a*、vv1a
*、vw1a*に対応する相電圧をPWM周期の前半にお
ける第2の電圧指令値vu2a*、vv2a*、vw2a*と
してPWMパルス生成部12Aへ出力し、電圧指令補正
部11Bは、vm21* 〜vm26* のうち、vu1b
*、vv1b*、vw1b*に対応する相電圧をPWM周期
の前半における第2の電圧指令値vu2b*、vv2b*、
vw2b*としてPWMパルス生成部12Bへ出力する。
【0039】そして、PWM周期の後半については、電
圧指令補正部11Aでは、vu1a*、vv1a*、vw1
a*を基準に前半に行なった補正と同量だけ逆側にオフセ
ットした値の相電圧を第2の電圧指令値としてPWMパ
ルス生成部12Aへ出力し、電圧指令補正部11Bで
は、vu1b*、vv1b*、vw1b*を基準に前半に行な
った補正と同量だけ逆側にオフセットした値の相電圧を
第2の電圧指令値としてPWMパルス生成部12Bへ出
力する。その他の構成は、前実施例と同様である。
【0040】本実施例は以上のように構成され、直流電
源1を共用する2組のモータ5A、5Bにそれぞれ個別
にPWMパルスを供給する場合にも、PWM周期の前半
において、両者における電圧指令値すべての間が少なく
も所定値Dminだけ離間されるように補正した第2の
電圧指令値に基づいてPWMパルスを生成するようにし
たので、各3相ブリッジ回路3A、3Bにおけるスイッ
チング間に所定のタイミング間隔が確保されて、スイッ
チング間に直流母線電流Isを確実に検出でき、各相の
相電流iua、iva、iwa、ならびにiub、iv
b、iwbを演算することができる。
【0041】なお、この実施例では2組のモータ制御に
ついて説明したが、3組以上のモータを制御する場合に
も本発明を同様に適用することができる。また、各実施
例では、PWM周期の前半において隣接する相電圧の差
が所定値Dminとなるように補正するが、これに限ら
ず、PWM周期の後半において隣接する相電圧の差が所
定値Dminとなるように補正量を設定し、その前半に
は当該補正量だけ逆方向にオフセットさせて第2の電圧
指令値とすることもできる。
【0042】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、インバータ主
回路からモータへの相電流を電流制御部へフィードバッ
クするモータ制御用PWMインバータにおいて、PWM
パルス生成手段が各相間のPWMパルスの立ち上がりま
たは立ち下がりのタイミング間隔を所定値以上としてP
WMパルスを生成するので、インバータ主回路の直流母
線の各相に対応する電流が1つの電流センサで確実に検
出でき、この直流母線電流に基づいて相電流が演算でき
るという効果を有する。
【0043】上記のPWMパルス生成手段は、第1の電
圧指令値の大きさ順に並べた相間の差が所定間隔値より
小さいとき、1PWM周期ごとに、当該差が小さい2つ
の相の第1の電圧指令値の少なくも一方の値を、当該値
と平均値を同一にしかつ周期の前半と後半とで異なる値
とした第2の電圧指令値に補正して、各相間の差を所定
間隔値以上とする電圧指令補正部と、第2の電圧指令値
にしたがってPWMパルスを出力するPWMパルス生成
部とからなるものとすることができる。そしてとくに、
電圧指令補正部は、1PWM周期の前半において差が小
さい2つの相の少なくも一方の第1の電圧指令値をその
差を拡大する方向に所定値だけ補正し、周期の後半にお
いて当該所定値だけ上記一方の第1の電圧指令値を逆方
向に補正して、第2の電圧指令値とすることができる。
これにより、相間の電圧指令値の差が広げられて直流母
線の各相電流が識別検出可となるとともに、電圧指令値
の1周期全体での平均値は補正前と同一レベルを保持す
る。
【0044】なお、1PWM周期の前半においては、差
が小さい2つの相が第1の電圧指令値の最も大きい値の
相を含むときは、該最も大きい値の第1の電圧指令値に
所定値を加算し、差が小さい2つの相が第1の電圧指令
値の最も小さい値の相を含むときは、該最も小さい値の
第1の電圧指令値から所定値を減算して補正することに
より、補正により得られた第2の電圧指令値が、補正前
には十分な間隔があった相に近づいてその差が所定間隔
値より小さくなってしまう事態が防止される。
【0045】また、第1の電圧指令値の大きさ順に並べ
た3相の差が互いに隣り合う間でいずれも所定間隔値よ
り小さいときは、1PWM周期の前半において選択した
2つの相の第1の電圧指令値をそれぞれ第1の所定値お
よび第2の所定値だけ補正して3相の隣り合う相間を所
定間隔値とし、周期の後半において第1の所定値および
第2の所定値だけ選択した2つの相の第1の電圧指令値
を逆方向に補正して、第2の電圧指令値とすることによ
り、3相間がすべて所定間隔値より小さいときにも、第
2の電圧指令値の各相間が広げられて各相に対応する直
流母線電流が確実に検出され、相電流が演算できる。
【0046】この際、とくに第1の電圧指令値の最も大
きい値と最も小さい値の相を選択して、1PWM周期の
前半において、最も大きい値の第1の電圧指令値に第1
の所定値を加算し、最も小さい値の第1の電圧指令値か
ら第2の所定値を減算して補正することにより、最小限
の補正量で各相間をPWMパルスのタイミング間隔を広
げ、各相電流を求めることができる。
【0047】さらに、2組のモータについてそれぞれ電
流制御部、電圧指令補正部、PWMパルス生成部および
インバータ主回路が設けられ、各インバータ主回路が共
通の直流母線を介して直流電源から電源供給され、モー
タの相電流を各電流制御部へフィードバックするモータ
制御用PWMインバータにおいては、電圧指令補正部は
両電流制御部からの第1の電圧指令値の大きさ順に並べ
た6相において互いに隣り合う相間の差が所定間隔値以
上となるように、第1の電圧指令値をその相別に設定さ
れた所定値で補正し、周期の後半において、その所定値
だけ逆方向に補正して、第2の電圧指令値とするものと
することにより、モータが2つに増えた場合にも、各相
に対応する直流母線電流が1つの電流センサで確実に検
出され、これに基づいて相電流を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】第2の電圧指令値生成の流れを示すフローチャ
ートである。
【図3】第2の電圧指令値生成の流れを示すフローチャ
ートである。
【図4】実施例の作用を説明する波形チャートである。
【図5】第2の実施例を示すブロック図である。
【図6】従来の問題点を示す波形チャートである。
【符号の説明】
1 インバータ主回路 2 直流電源 3、3A、3B 3相ブリッジ回路 4 スイッチング素子 5、5A、5B モータ 6 コンデンサ 8 直流母線 10、10A、10B 電流制御部 11、11A、11B 電圧指令補正部 12、12A、12B PWMパルス生成部 13 電流センサ 14、16 相電流演算部

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電流制御により3相の第1の電圧指令値
    を出力する電流制御部と、第1の電圧指令値に基づいて
    PWMパルスを出力するPWMパルス生成手段と、PW
    Mパルスに制御されてモータを駆動するインバータ主回
    路を備え、モータの相電流を電流制御部へフィードバッ
    クするモータ制御用PWMインバータにおいて、インバ
    ータ主回路の直流母線に電流センサを設けるとともに、
    前記相電流を前記電流センサの検出値とPWMパルス生
    成手段から出力されるPWMパルスとに基づいて演算す
    る相電流演算部を有し、前記PWMパルス生成手段は、
    各相間のPWMパルスの立ち上がりまたは立ち下がりの
    タイミング間隔を所定値以上として当該PWMパルスを
    出力することを特徴とするモータ制御用PWMインバー
    タ。
  2. 【請求項2】 前記PWMパルス生成手段は、前記第1
    の電圧指令値の大きさ順に並べた相間の差が所定間隔値
    より小さいとき、1PWM周期ごとに、当該差が小さい
    2つの相の第1の電圧指令値の少なくも一方の値を、当
    該値と平均値を同一にしかつ前記周期の前半と後半とで
    異なる値とした第2の電圧指令値に補正して、各相間の
    差を所定間隔値以上とする電圧指令補正部と、前記第2
    の電圧指令値にしたがってPWMパルスを出力するPW
    Mパルス生成部とからなることを特徴とする請求項1記
    載のモータ制御用PWMインバータ。
  3. 【請求項3】 前記電圧指令補正部は、1PWM周期の
    前半において前記差が小さい2つの相の少なくも一方の
    第1の電圧指令値を前記差を拡大する方向に所定値だけ
    補正し、周期の後半において当該所定値だけ前記一方の
    第1の電圧指令値を逆方向に補正して、前記第2の電圧
    指令値とするものであることを特徴とする請求項2記載
    のモータ制御用PWMインバータ。
  4. 【請求項4】 前記1PWM周期の前半における補正
    は、前記差が小さい2つの相が第1の電圧指令値の最も
    大きい値の相を含むときは、該最も大きい値の第1の電
    圧指令値に前記所定値を加算し、前記差が小さい2つの
    相が第1の電圧指令値の最も小さい値の相を含むとき
    は、該最も小さい値の第1の電圧指令値から前記所定値
    を減算したものであることを特徴とする請求項3記載の
    モータ制御用PWMインバータ。
  5. 【請求項5】 前記電圧指令補正部は、第1の電圧指令
    値の大きさ順に並べた3相の差が互いに隣り合う間でそ
    れぞれ所定間隔値より小さいとき、1PWM周期の前半
    において選択した2つの相の第1の電圧指令値をそれぞ
    れ第1の所定値および第2の所定値だけ補正して3相の
    隣り合う相間を所定間隔値とし、周期の後半において前
    記第1の所定値および第2の所定値だけ前記選択した2
    つの相の第1の電圧指令値を逆方向に補正して、前記第
    2の電圧指令値とするものであることを特徴とする請求
    項3記載のモータ制御用PWMインバータ。
  6. 【請求項6】 前記選択した2つの相は第1の電圧指令
    値の最も大きい値と最も小さい値の相であり、前記1P
    WM周期の前半における補正は、最も大きい値の第1の
    電圧指令値に前記第1の所定値を加算し、最も小さい値
    の第1の電圧指令値から前記第2の所定値を減算したも
    のであることを特徴とする請求項5記載のモータ制御用
    PWMインバータ。
  7. 【請求項7】 2組のモータに対して、電流制御により
    3相の第1の電圧指令値を出力する電流制御部と、第1
    の電圧指令値を補正して第2の電圧指令値を出力する電
    圧指令補正部と、第2の電圧指令値に基づいてPWMパ
    ルスを出力するPWMパルス生成部と、PWMパルスに
    制御されてモータを駆動するインバータ主回路とをそれ
    ぞれ対応して備え、各インバータ主回路が共通の直流母
    線を介して直流電源から電源供給され、各モータの相電
    流を対応する電流制御部へフィードバックするモータ制
    御用PWMインバータにおいて、前記直流母線に電流セ
    ンサを設けるとともに、前記相電流を前記電流センサの
    検出値とPWMパルス生成部から出力されるPWMパル
    スとに基づいて演算する相電流演算部を有し、各電圧指
    令補正部はそれぞれ、両電流制御部からの第1の電圧指
    令値の大きさ順に並べた6相において互いに隣り合う相
    間に所定間隔値より小さい差があるとき、1PWM周期
    の前半において、前記6相の互いに隣り合う相間の差が
    所定間隔値以上となるように、各電圧指令補正部が対応
    する第1の電圧指令値をその相別に設定された所定値で
    補正し、周期の後半において、前記補正した第1の電圧
    指令値を前記相別に設定された所定値だけ逆方向に補正
    して、前記第2の電圧指令値とするものであることを特
    徴とするモータ制御用PWMインバータ。
  8. 【請求項8】 前記所定間隔値が、前記電流センサが前
    記直流母線の電流を検出するに必要な時間に相当する電
    圧差であることを特徴とする請求項2、3、4、5、6
    または7記載のモータ制御用PWMインバータ。
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