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JP2003219690A - Detection method for output current of pwm inverter - Google Patents

Detection method for output current of pwm inverter

Info

Publication number
JP2003219690A
JP2003219690A JP2002015267A JP2002015267A JP2003219690A JP 2003219690 A JP2003219690 A JP 2003219690A JP 2002015267 A JP2002015267 A JP 2002015267A JP 2002015267 A JP2002015267 A JP 2002015267A JP 2003219690 A JP2003219690 A JP 2003219690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
pwm
voltage
pwm ripple
ripple
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.)
Pending
Application number
JP2002015267A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Ogura
和也 小倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2002015267A priority Critical patent/JP2003219690A/en
Publication of JP2003219690A publication Critical patent/JP2003219690A/en
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  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce switching noise and PWM ripples in a voltage PWM inverter which has a current control system and subjects an induction motor to variable-speed control. <P>SOLUTION: A moving average computing portion 8 computes the moving average of the multi-point sampled data of the output currents from an A/D converter 8, and one cycle interval of PWM carriers is taken as the moving average window. In addition, a method is included wherein a PWM ripple model is created based on the induced voltage and applied voltage of a motor and leakage inductance, and PWM ripple portions are reduced by reducing PWM ripple portions from the sampled data of detection current. Further, a method is included wherein an instantaneous current detection value lightly affected by PWM ripples in the previous PWM carrier period is evaluated by current detection based on a PWM ripple model, and the leakage inductance is automatically corrected in such a direction that PWM ripples are reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電流制御系を有し
て電動機を可変速制御するPWMインバータに係り、特
にPWMスイッチングノイズやPWMリップルを低減し
た出力電流の検出方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a PWM inverter having a current control system for variable speed control of an electric motor, and more particularly to an output current detection method with reduced PWM switching noise and PWM ripple.

【0002】[0002]

【従来の技術】電圧型PWMインバータでは、キャリヤ
信号(三角波)と周波数指令(正弦波)を比較すること
でPWM波形を生成し、これをゲート信号としてインバ
ータ主回路のスイッチング素子をオン・オフ制御するこ
とで正弦波出力を得ている。
2. Description of the Related Art In a voltage type PWM inverter, a PWM waveform is generated by comparing a carrier signal (triangular wave) and a frequency command (sine wave), and a switching element of an inverter main circuit is turned on / off by using this as a gate signal. By doing so, a sine wave output is obtained.

【0003】一方、PWMインバータの制御装置は、速
度制御系やトルク制御系のマイナループに電流制御系を
設け、さらに高速演算ディジタル・シグナル・プロセッ
サ(DSP)を使用したディジタル化により制御性能を
高めようとしている。
On the other hand, a PWM inverter controller is provided with a current control system in a minor loop of a speed control system or a torque control system, and is further digitized by using a high-speed arithmetic digital signal processor (DSP) to improve control performance. I am trying.

【0004】このようなPWMインバータにおいて、キ
ャリヤ信号によるスイッチングノイズや電流検出素子で
あるホールCTによる電流変曲点での雑音の発生が問題
となる。また、ディジタル電流制御ではPWMリップル
の影響を受け易いという問題がある。
In such a PWM inverter, switching noise due to a carrier signal and generation of noise at a current inflection point due to a Hall CT which is a current detecting element poses a problem. Further, there is a problem that the digital current control is easily affected by the PWM ripple.

【0005】そこで、図9にPWMインバータの従来の
出力電流検出方式のタイミングを示すように、PWMキ
ャリヤ信号の頂点に同期してサンプルする同期サンプル
方式とするものがある。この同期サンプル方式は、PW
Mキャリヤ信号の1周期に同期して発生するPWMリッ
プルの影響を受けないようにするため、ゼロ電圧点でサ
ンプリングすることを特徴とする。
Therefore, as shown in FIG. 9 showing the timing of the conventional output current detection method of the PWM inverter, there is a synchronous sampling method for sampling in synchronization with the apex of the PWM carrier signal. This synchronous sampling method uses PW
It is characterized in that sampling is performed at a zero voltage point so as not to be affected by the PWM ripple generated in synchronization with one cycle of the M carrier signal.

【0006】他の方式として、図10に示すように、P
WMキャリヤ信号の半周期内で複数回サンプルして平均
する多点サンプル方式がある。この多点サンプル方式
は、パワー素子のスイッチング時に発生するスパイクノ
イズを低減するために多くの点でサンプリングし、ノイ
ズの影響を低減することを特徴とする。
As another method, as shown in FIG.
There is a multi-point sampling method in which the WM carrier signal is sampled multiple times within a half cycle and averaged. This multi-point sampling method is characterized in that sampling is performed at many points in order to reduce spike noise generated when the power element is switched, and the influence of noise is reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の同期サンプル方
式と多点サンプル方式は上記の特徴を有するが、次のよ
うなデメリットも持っている。
Although the conventional synchronous sampling method and the multipoint sampling method have the above-mentioned characteristics, they also have the following disadvantages.

【0008】(1)同期サンプル方式は、キャリヤの頂
点でしかサンプルできないため検出周期がキャリヤ周期
に依存してしまい、検出が遅れるためサーボ用途のよう
な高速検出を必要とする用途に使用できない。また、イ
ンバータとモータ間の接続ケーブルが長い場合、ケーブ
ルのインダクタンス成分によってスイッチング時のノイ
ズが大きくなり、特に高い電圧を出力する場合に電流検
出が不安定になる場合がある。この場合、高価なフィル
タを使用しなければならない。
(1) The synchronous sampling method cannot be used in applications requiring high-speed detection such as servo applications because the detection cycle depends on the carrier cycle because the sampling can be performed only at the apex of the carrier and the detection is delayed. Further, when the connecting cable between the inverter and the motor is long, noise at the time of switching increases due to the inductance component of the cable, and current detection may become unstable particularly when a high voltage is output. In this case, expensive filters have to be used.

【0009】(2)多点サンプル方式は、ただ単に多点
でサンプルする場合、サンプル数を多くずれはスイッチ
ングノイズを低減できるが、サンプルウインドウ(サン
プル数)を大きくとると検出遅れが大きくなる。また、
キャリヤ周期とサンプル期間の関係で、特に過渡時にP
WMリッフルの影響が大きくなってしまう。
(2) In the multi-point sampling method, when sampling is simply performed at multi-points, switching noise can be reduced by a large number of samples, but a large sample window (number of samples) increases detection delay. Also,
Due to the relationship between carrier period and sampling period, P
The effect of the WM riffle becomes large.

【0010】上記の理由によって、従来の電流検出方式
ではサーボ用途のような高遠サンプリングに適さない。
For the above reasons, the conventional current detection method is not suitable for high-distance sampling such as servo applications.

【0011】本発明の目的は、スイッチングノイズを低
減するとともに、PWMリップルの影響を受けず、かつ
高速電流サンプリングができる電圧型PWMインバータ
の出力電流検出方式を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an output current detection method for a voltage type PWM inverter which is capable of reducing switching noise, being unaffected by PWM ripple, and capable of high-speed current sampling.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するため、多点サンプル時の移動平均ウインドウを
キャリヤの1周期区間とする方式、電動機の誘起電圧と
印加電圧及び漏れインダクタンスからPWMリップル分
を求め、検出電流サンプルからPWMリップル分を減じ
ることによってPWMリップルの影響が少ない瞬時電流
検出値を得る方式、またはPWMリップルモデルによる
電流検出で前回のPWMキャリヤ周期においてPWMリ
ップルの影響が少ない瞬時電流検出値を評価し、よりP
WMリップルが少ない方向に漏れインダクタンスを自動
修正する方式とするもので、以下の構成を特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a method in which a moving average window at the time of multi-point sampling is set as one period section of a carrier, an induced voltage and an applied voltage of a motor, and a leakage inductance. The PWM ripple component is obtained, and the PWM ripple component is subtracted from the detected current sample to obtain the instantaneous current detection value with less influence of the PWM ripple, or the current detection by the PWM ripple model shows the influence of the PWM ripple component in the previous PWM carrier cycle. Evaluate less instantaneous current detection value,
This is a method of automatically correcting the leakage inductance in the direction of less WM ripple, and is characterized by the following configuration.

【0013】(1)電流制御系を有して誘導電動機を可
変速制御する電圧型PWMインバータの電流検出方式で
あって、前記電流制御系に与える検出電流を多点電流サ
ンプリングで検出する電流サンプリング手段と、移動平
均ウインドウをPWMキャリヤの1周期区間とし、前記
電流サンプリング手段で検出する多点電流サンプルの移
動平均値を求めて検出電流とする移動平均演算手段とを
備えたことを特徴とする。
(1) A current detection system of a voltage type PWM inverter having a current control system for variable speed control of an induction motor, wherein current detection system detects detected current by multipoint current sampling. Means and a moving average calculating means for determining a moving average value of a multipoint current sample detected by the current sampling means as a detected current, the moving average window being one period section of the PWM carrier. .

【0014】(2)電流制御系を有して誘導電動機を可
変速制御する電圧型PWMインバータの電流検出方式で
あって、前記電流制御系に与える検出電流を多点電流サ
ンプリングで検出する電流サンプリング手段と、誘導電
動機の誘起電圧と印加電圧及び漏れインダクタンスから
PWMリップルモデルを作成し、PWMリップルの瞬時
電流成分を求めるPWMリップルシミュレータと、前記
検出電流サンプル値からPWMリップルの瞬時電流成分
を減ずることによってPWMリップル分を低減した検出
電流を得る減算器とを備えたことを特徴とする。
(2) A current detection system of a voltage type PWM inverter having a current control system for variable speed control of an induction motor, wherein current detection system detects detected current by multipoint current sampling. Means, a PWM ripple model that creates a PWM ripple model from the induced voltage of the induction motor, the applied voltage, and the leakage inductance, and finds the instantaneous current component of the PWM ripple; and subtracting the instantaneous current component of the PWM ripple from the detected current sample value. And a subtractor for obtaining a detection current with a reduced PWM ripple amount.

【0015】(3)前記PWMリップルシミュレータ
は、前回のPWMキャリヤ周期におけるPWMリップル
の影響が少ない瞬時電流検出値を評価し、よりPWMリ
ップルが少ない方向に前記漏れインダクタンスを自動修
正する手段を備えたことを特徴とする。
(3) The PWM ripple simulator is provided with means for evaluating the instantaneous current detection value, which is less affected by the PWM ripple in the previous PWM carrier cycle, and automatically correcting the leakage inductance in the direction in which the PWM ripple is smaller. It is characterized by

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明の
実施形態1を示す電圧型PWMインバータの要部回路図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Embodiment 1) FIG. 1 is a circuit diagram of a main part of a voltage type PWM inverter showing a first embodiment of the present invention.

【0017】電流制御部1は、電流指令値と検出電流信
号との比較により電流制御信号を得、この電流制御信号
を振幅とし周波数指令値に一致した周波数の正弦波を発
生し、さらにキャリヤ信号との比較によりPWM波形の
ゲート信号を得る。
The current control unit 1 obtains a current control signal by comparing the current command value and the detected current signal, generates a sine wave having a frequency that matches the frequency command value with this current control signal as an amplitude, and further generates a carrier signal. A gate signal having a PWM waveform is obtained by comparison with.

【0018】インバータ本体2は、パワートランジスタ
やIGBTなどの半導体素子をブリッジ接続して主回路
を構成し、電流制御部1からのゲート信号に従って各半
導体素子がオン・オフ制御されてPWM波形の交流出力
を得、正弦波の交流出力電流を検出して誘導電動機3を
駆動する。
The inverter body 2 constitutes a main circuit by bridge-connecting semiconductor elements such as power transistors and IGBTs, and each semiconductor element is on / off controlled according to a gate signal from the current control section 1 to generate an alternating current of PWM waveform. The output is obtained, the AC output current of a sine wave is detected, and the induction motor 3 is driven.

【0019】電流検出は、インバータ本体2の出力電流
をホールCT5で検出し、これをA/D変換器6でサン
プリングしてディジタル値に変換した電流サンプルとし
て取り出す。A/D変換器6に与えるサンプリングパル
スは、ディジタルPLL4によってキャリヤ信号を逓倍
した信号を利用する。
In the current detection, the output current of the inverter main body 2 is detected by the Hall CT5, this is sampled by the A / D converter 6 and converted into a digital value, which is taken out as a current sample. The sampling pulse given to the A / D converter 6 uses a signal obtained by multiplying the carrier signal by the digital PLL 4.

【0020】このようなキャリヤ同期多点電流サンプル
方式では、PWMリップルはキャリヤの1周期に同期し
て現れる。そこで、本実施形態では、多点サンプル時の
平均ウインドウをキャリヤの1周期区間とした移動平均
を取ることで、多点サンプル時においてもPWMリップ
ルの影響を受けないサンプル方式とする。
In such carrier synchronized multipoint current sampling method, the PWM ripple appears in synchronization with one cycle of the carrier. Therefore, in this embodiment, a moving average is used in which the average window at the time of multipoint sampling is set to one period section of the carrier, and a sampling method that is not affected by the PWM ripple even at the time of multipoint sampling is adopted.

【0021】このため、本実施形態では、A/D変換器
6からの電流サンプルを移動平均演算部8を通すこと
で、検出電流の移動平均演算を行う。移動平均演算部8
は、例えば、サンプリングパルス周期で電流サンプルを
順次取り込むFIFO機能と、各電流サンプルを加算す
る加算器機能とで構成され、ディジタルPLL4からの
サンプリングパルスに同期させ、キャリヤの1周期区間
移動平均演算を行い、演算結果を検出電流として出力す
る。
Therefore, in this embodiment, the moving average of the detected current is calculated by passing the current sample from the A / D converter 6 through the moving average calculator 8. Moving average calculator 8
Is composed of, for example, a FIFO function that sequentially takes in current samples at a sampling pulse cycle and an adder function that adds each current sample, and is synchronized with the sampling pulse from the digital PLL 4 to perform a 1-cycle section moving average calculation of the carrier. The calculation result is output as a detection current.

【0022】図2は、本実施形態によるキャリヤ同期多
点サンプリング方式の位相関係を示す。同図では、キャ
リヤの1周期区間で8パルスのサンプリングタイミング
とする場合を示し、移動平均演算部8ではこれらサンプ
リングタイミング毎に直前の8サンプルの平均値を電流
検出値として求めることで、PWMリップルおよびスイ
ッチングノイズを低減する。
FIG. 2 shows the phase relationship of the carrier synchronization multipoint sampling system according to this embodiment. In the figure, the case where the sampling timing of 8 pulses is set in one cycle period of the carrier is shown, and the moving average calculator 8 obtains the average value of the immediately preceding 8 samples as the current detection value at each sampling timing to thereby obtain the PWM ripple. And reduce switching noise.

【0023】(実施形態2)図3は、本発明の実施形態
2を示す電圧型PWMインバータの要部回路図であり、
図1と同等の部分は同一符号で示し、その説明を省略す
る。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a circuit diagram of a main part of a voltage type PWM inverter showing Embodiment 2 of the present invention.
The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0024】本実施形態において、PWMリップルシミ
ュレータ9は、誘導電動機3の誘起電圧と印加電圧及び
漏れインダクタンスからPWMリップルモデル演算を行
うことでPWMリップル電流成分を求める。減算器10
は、A/D変換器6の電流検出出力から、PWMリップ
ルシミュレータ9からのPWMリップル電流成分を引く
ことによってPWMリップルを低減した電流検出値を得
る。
In this embodiment, the PWM ripple simulator 9 obtains a PWM ripple current component by performing a PWM ripple model calculation from the induced voltage of the induction motor 3, the applied voltage and the leakage inductance. Subtractor 10
Is a current detection value obtained by reducing the PWM ripple by subtracting the PWM ripple current component from the PWM ripple simulator 9 from the current detection output of the A / D converter 6.

【0025】上記のPWMリップルシミュレータ9によ
るPWMリップル電流成分の演算を以下に説明する。
The calculation of the PWM ripple current component by the PWM ripple simulator 9 will be described below.

【0026】まず、3相電圧型インバータの瞬時出力電
圧には、2種類の零ベクトルを含む8通りの電圧ベクト
ルが存在する。PWMパルスパターンは、図4に示すよ
うに、60°位相差をもつ隣り合った電圧ベクトルV
λ,Vμおよび零ベクトルV0の3成分を最小単位と
し、各電圧成分の出力時間はPWM電圧の合成値が電圧
指令値V1と等しくなるように決定する。ここで、図5
のPWM周期TCを、三相電圧がオンのみ行う期間とオ
フのみ行う期間に分けると、PWM半周期(TC/2)
がPWMパルスパターンの最小単位となる。このPWM
方式では、PWM演算とPWM信号出力処理を、このP
WM半周期毎に実行する。なお、零ベクトル期間は2等
分してVλ,Vμの両側に配置している。
First, the instantaneous output voltage of the three-phase voltage type inverter has eight kinds of voltage vectors including two kinds of zero vectors. As shown in FIG. 4, the PWM pulse pattern has adjacent voltage vectors V with a phase difference of 60 °.
The three units of λ, Vμ and the zero vector V 0 are used as the minimum units, and the output time of each voltage component is determined so that the combined value of the PWM voltage becomes equal to the voltage command value V 1 . Here, FIG.
The PWM cycle T C is divided into a period in which the three-phase voltage is only turned on and a period in which the three-phase voltage is turned off, and a PWM half period (T C / 2)
Is the minimum unit of the PWM pulse pattern. This PWM
In this method, PWM calculation and PWM signal output processing are
Execute every WM half cycle. The zero vector period is divided into two equal parts and arranged on both sides of Vλ and Vμ.

【0027】次に、誘導電動機(IM)の場合のPWM
リップル電流の検出原理を説明する(なお、PMの場合
も同様である)。電源角周波数ωで回転する回転座標系
において、一次磁束を用いた誘導電動機の電圧方程式は
以下の(1)式で表せる。
Next, PWM in the case of an induction motor (IM)
The principle of ripple current detection will be described (the same applies to PM). In the rotating coordinate system that rotates at the power supply angular frequency ω, the voltage equation of the induction motor using the primary magnetic flux can be expressed by the following equation (1).

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】ここで、V1:一次電圧ベクトル、i1:一
次電流ベクトル、λ2:二次磁束ベクトル、ωs:滑り角
周波数ベクトル、R1:一次抵抗、R2:二次抵抗、
1,L 2,M:一次,二次,励磁インダクタンス、P=
∝d/dt:微分演算子、×:ベクトル外積。
Where V1: Primary voltage vector, i1:one
Next current vector, λ2: Secondary magnetic flux vector, ωs: Sliding angle
Frequency vector, R1: Primary resistance, R2: Secondary resistance,
L1, L 2, M: primary, secondary, exciting inductance, P =
∝d / dt: Differential operator, x: vector cross product.

【0030】誘導電動機を滑り周波数形のベクトル制御
を行うと仮定すると、上記の(1)式の二次磁束ベクト
ルはλ2/M=i0=一定に制御できる。このときの一次
電圧ベクトルV1は、以下の(2)式となる。
Assuming that the induction motor is subjected to slip frequency type vector control, the secondary magnetic flux vector of the above equation (1) can be controlled to be λ 2 / M = i 0 = constant. The primary voltage vector V 1 at this time is given by the following expression (2).

【0031】[0031]

【数2】 [Equation 2]

【0032】この(2)式より、微分項を左辺に移行す
ると、次の(3)式が得られる。
From the equation (2), if the differential term is shifted to the left side, the following equation (3) is obtained.

【0033】[0033]

【数3】 [Equation 3]

【0034】ただし、E1は、次のように置く。However, E 1 is set as follows.

【0035】[0035]

【数4】 [Equation 4]

【0036】ここで、(3)式をPWM半周期に想到す
る微小時間ΔTで差分近似し、電流i1を初期値成分I1
と変化成分Δi1に置き換えて表すと、次の(5)式が
得られる。
Here, the equation (3) is differentially approximated by a minute time ΔT that reaches a PWM half cycle, and the current i 1 is an initial value component I 1
The following expression (5) is obtained by substituting the change component Δi 1 with the change component Δi 1 .

【0037】[0037]

【数5】 [Equation 5]

【0038】よって、ΔT間において回転座標上での電
流ベクトルの移動Δi1は(V1−E 1)電流成分方向に
生じる。
Therefore, during ΔT, the voltage on the rotating coordinates is
Flow vector movement Δi1Is (V1-E 1) In the direction of the current component
Occurs.

【0039】ここで、電流ベクトルの半径に比べ、Δi
1の移動量は少ないものとしてi1≒I1と近似紙、M’
に流れているi0電流の変動も少ないものとして一定と
見做すことにより、ΔT期間中のE1を一定と近似す
る。
Here, compared with the radius of the current vector, Δi
Assuming that the movement amount of 1 is small, i 1 ≈I 1 and approximate paper, M ′
E 1 during the ΔT period is approximated to be constant by considering that the fluctuation of the i 0 current flowing in is constant.

【0040】[0040]

【数6】 [Equation 6]

【0041】そうすると、E1は電流I1による一次イン
ピーダンス電圧降下と、i0による二次回路の誘起起電
力の和となる。これは、回転座標上で一次電流i1ベク
トルを現在位置に一定に維持する電流成分であり、固定
座標系でみた場合には電流ベクトルの大きさと角周波数
ωを一定にする成分とも言える。
Then, E 1 is the sum of the primary impedance voltage drop due to the current I 1 and the induced electromotive force of the secondary circuit due to i 0 . This is a current component that keeps the primary current i 1 vector constant at the current position on the rotating coordinates, and can be said to be a component that makes the magnitude of the current vector and the angular frequency ω constant when viewed in a fixed coordinate system.

【0042】次に、図5に示すようなPWMの1周期間
における電流ベクトルの軌跡について検討する。ここ
で、Vλ,Vμは固定子座標上に固定されている電圧ベ
クトルであるが、回転座標上で取り扱うために次の近似
を行う。
Next, the locus of the current vector during one PWM cycle as shown in FIG. 5 will be examined. Here, Vλ and Vμ are voltage vectors fixed on the stator coordinates, but the following approximation is performed in order to handle them on the rotating coordinates.

【0043】主回路素子としてトランジスタを使用する
ものとし、キャリヤ周波数を2kHz程度とする。そし
て、ΔTをインバータのキャリヤ周期の1/2とすると
ΔT=250μsとなる。これは、基本波周期に比べ十
分に短く、回転座標上を−ωの速度で移動しているV
λ,Vμの移動角も小さいため、Vλ,Vμは静止して
いるものと近似する。
A transistor is used as the main circuit element, and the carrier frequency is about 2 kHz. Then, if ΔT is ½ of the carrier period of the inverter, ΔT = 250 μs. This is V, which is sufficiently shorter than the fundamental wave period and moves on the rotational coordinate at a speed of −ω.
Since the moving angles of λ and Vμ are also small, Vλ and Vμ are approximated to be stationary.

【0044】PWM半周期間にV1と等価な図4のV
λ,Vμ,V0の3種類のPWM電圧ベクトルが出力さ
れるため、前記の(5)式より電流変化量Δi1は次の
(7)式の3成分の和で表せる。
V in FIG. 4 equivalent to V 1 during the PWM half cycle
Since three types of PWM voltage vectors of λ, Vμ, and V 0 are output, the amount of current change Δi 1 can be expressed by the sum of the three components of the following formula (7) from the above formula (5).

【0045】[0045]

【数7】 [Equation 7]

【0046】ここで、ΔT=TC/2=Tλ+Tμ+T0 上記の(7)式より、3種類の電圧ベクトルVλ,V
μ,V0が出力されると、各ベクトル出力時間Tλ,T
μ,T0の間に、電流ベクトルは(Vλ−E1)/Lσ、
(Vμ−E1)/Lσ、(V0−E1)/Lσの速度で移
動する。Lσは漏れインダクタンス。(7)式の電流変
化成分を図5の出力順に回転座標上に描いたのが図6、
図7である。
Here, ΔT = T C / 2 = Tλ + Tμ + T 0 From the above equation (7), three types of voltage vectors Vλ, V
When μ, V 0 are output, each vector output time Tλ, T
Between μ and T 0 , the current vector is (Vλ−E 1 ) / Lσ,
It moves at a speed of (Vμ-E 1 ) / Lσ and (V 0 -E 1 ) / Lσ. Lσ is the leakage inductance. FIG. 6 shows the current change component of the equation (7) drawn on the rotational coordinates in the output order of FIG.
It is FIG.

【0047】図6は、電流が直流の定常状態(ω=0)
では、電流ベクトルi1はPWMの1周期毎に同一軌跡
上を通り、電流ベクトルa〜hのような平行四辺形を描
く。そして、T0期間の中間時刻(図6中の〇印に相当
する)では、電流ベクトルはこの平行四辺形の中心を通
過している。
FIG. 6 shows a steady state in which the current is direct current (ω = 0).
Then, the current vector i 1 passes on the same locus every PWM cycle and draws a parallelogram like the current vectors a to h. Then, at the intermediate time of the T 0 period (corresponding to the circle in FIG. 6), the current vector passes through the center of this parallelogram.

【0048】また、一定周波数(ω≠0)が出力されて
いるときには、E1ベクトルとVλ,Vμ間の角度が変
化するため、平行四辺形が同一中心位置のまま、偏平に
なったり、正方形になりながら変形と回転振動を繰り返
すようになる。しかし、平行四辺形に中心自体は定常的
には変化しないため、PWM半周期の境界時刻にて電流
サンプリングすれば、PWMの1周期間中における電流
ベクトルの平均が検出できることがわかる。
Further, when a constant frequency (ω ≠ 0) is output, the angle between the E 1 vector and Vλ, Vμ changes, so that the parallelogram remains flat at the same center position or becomes square. As it becomes, the deformation and rotational vibration are repeated. However, since the center of the parallelogram does not steadily change, it can be seen that the average of the current vector during one PWM cycle can be detected by sampling the current at the boundary time of the PWM half cycle.

【0049】これらの電流ベクトルΔi1の変化a〜h
がPWMリップルに相当し、このΔi1はPWM電圧ベ
クトルVλ,Vμ,V0や周波数ω、電流I1等から厳密
にシミュレーションするとができる。
Changes a to h of these current vectors Δi 1
Corresponds to the PWM ripple, and this Δi 1 can be strictly simulated from the PWM voltage vectors Vλ, Vμ, V 0 , the frequency ω, the current I 1, and the like.

【0050】図7は、トルク急変などの過渡時の電流ベ
クトルΔi1のパターンを示す。過渡時には、PWM電
流指令V1が変化するため、図6に比べてVλ,Vμ,
0の電圧パターンの出力時間比が異なってくる。この
ときの電流ベクトル軌跡が図7のようになり、aの出発
点とdの到着点は一致しなくなる。この変化量は(5)
式と(7)式の等価性により、V1ベクトル電圧指令を
PWM半周期間TC/2出力した場合の移動量と等しく
なる。
FIG. 7 shows a pattern of the current vector Δi 1 at the time of transition such as sudden change in torque. During the transition, the PWM current command V 1 changes, so that Vλ, Vμ,
The output time ratio of the voltage pattern of V 0 is different. The current vector locus at this time is as shown in FIG. 7, and the starting point of a and the arrival point of d do not match. This change is (5)
Due to the equivalence of the equation and the equation (7), it becomes equal to the movement amount when the V 1 vector voltage command is output at T C / 2 during the PWM half cycle.

【0051】つまり、零ベクトルの中間点であるPWM
半周期間の境界時刻で電流をサンプリングすれば、指令
電圧V1を出力したときの電流軌跡と時分割でPWM電
圧Vλ,Vμ,V0を出力したときの電流軌跡の交差点
で、電流ベクトルをサンプリングしていることになる。
That is, the PWM which is the midpoint of the zero vector
If the current is sampled at the boundary time between the half cycles, the current vector is sampled at the intersection of the current locus when the command voltage V 1 is output and the current locus when the PWM voltages Vλ, Vμ, and V 0 are output in time division. You are doing it.

【0052】これらの場合にも、電流ベクトルΔi1
変化a〜hがPWMリップルに相当し、このΔi1はP
WM電圧ベクトルVλ,Vμ,V0や周波数ω、電流I1
等から厳密にシミュレーションするとができる。
Also in these cases, the changes a to h of the current vector Δi 1 correspond to the PWM ripple, and this Δi 1 is P
WM voltage vector Vλ, Vμ, V 0 , frequency ω, current I 1
It is possible to perform a strict simulation from

【0053】以上のことから、PWMリップルのフィー
ドフォワード補償電動機の誘起電圧が分かる場合、誘起
電圧を印加電圧及び漏れインダクタンスからPWMリッ
プルモデルを作成することができる。
From the above, when the induced voltage of the PWM ripple feedforward compensation motor is known, the PWM ripple model can be created from the applied voltage and the leakage inductance.

【0054】そこで、本実施形態においては、PWMリ
ップルシミュレータ9により、PWMリップルモデル演
算を行うことでPWMリップル電流成分を求め、これを
A/D変換器6の電流検出出力から引くことによってP
WMリップルを低減した電流検出値を得る。
Therefore, in the present embodiment, the PWM ripple simulator 9 calculates the PWM ripple current component to obtain the PWM ripple current component, and subtracts it from the current detection output of the A / D converter 6 to obtain P
A current detection value with reduced WM ripple is obtained.

【0055】そして、平均ウインドウの短い多点サンプ
ルを併用することで、スイッチングノイズとPWMリッ
プルが低減され、かつフィルタによる遅れが少ない電流
検出値を得ることができる。
By using the multi-point samples having a short average window together, it is possible to obtain the current detection value in which the switching noise and the PWM ripple are reduced and the delay due to the filter is small.

【0056】また、電流サンプルがキャリヤ周期と非干
渉となるため、電流制御演算をキャリヤ信号に同期させ
る必要がなくなる。よって、電流応答を高速化すること
ができる。
Further, since the current sample does not interfere with the carrier period, it is not necessary to synchronize the current control calculation with the carrier signal. Therefore, the current response can be speeded up.

【0057】(実施形態3)図8は、本発明の実施形態
3を示す電圧型PWMインバータに使用するPWMリッ
プルシミュレータ9Aの要部回路図であり、図3のシミ
ュレータ9と異なる部分は、漏れインダクタンスの自動
調整機能を付加した点にある。
(Third Embodiment) FIG. 8 is a circuit diagram of a main part of a PWM ripple simulator 9A used in a voltage-type PWM inverter showing a third embodiment of the present invention. A portion different from the simulator 9 in FIG. The point is that an automatic inductance adjustment function was added.

【0058】図8において、誘起電圧モデル11は、周
波数指令値と印加電圧指令値から図4および図5のPW
Mパターンから期間Tλ,Tμ,T0のパターンと電圧
ベクトルVλ,Vμ,V0を算定し、さらに電流検出値
1分と電動機定数から一次電圧ベクトルV1を求める。
In FIG. 8, the induced voltage model 11 uses the frequency command value and the applied voltage command value to determine the PW of FIGS. 4 and 5.
The patterns of the periods Tλ, Tμ, T 0 and the voltage vectors Vλ, Vμ, V 0 are calculated from the M pattern, and the primary voltage vector V 1 is obtained from the detected current value i 1 and the motor constant.

【0059】減算器12は、各電圧ベクトルから印加電
圧指令値E1分を減算する。乗算器13は、漏れインダ
クタンス設定部14で設定する漏れインダクタンスLσ
の係数を乗じる。PWMリップルモデル演算部15は、
期間Tλ,Tμ,T0等を使って前記の(7)式の演算
を行うことでPWMリップル電流Δi1を求める。
The subtractor 12 subtracts the applied voltage command value E 1 from each voltage vector. The multiplier 13 has a leakage inductance Lσ set by the leakage inductance setting unit 14.
Multiply the coefficient of. The PWM ripple model calculation unit 15
The PWM ripple current Δi 1 is obtained by performing the calculation of the equation (7) using the periods Tλ, Tμ, T 0 and the like.

【0060】ここで、本実施形態では、漏れインダクタ
ンス設定部14の漏れインダクタンスをリップル検出部
16で自動調整する。リップル検出部16は、瞬時電流
検出値から、前回のPWM周期で検出したPWMリップ
ルの少ない電流検出について評価し、さらにPWMリッ
プルが少ない方向に漏れインダクタンスの値を自動修正
することによって、漏れインダクタンスを設定する必要
がなくなるとともに、漏れインダクタンスを自動計測す
ることができるようにする。
In this embodiment, the ripple detecting section 16 automatically adjusts the leak inductance of the leak inductance setting section 14. The ripple detection unit 16 evaluates the current detection value with a small PWM ripple detected in the previous PWM cycle from the instantaneous current detection value, and further corrects the leakage inductance value in the direction in which the PWM ripple is smaller, thereby reducing the leakage inductance. It is not necessary to set it, and the leakage inductance can be automatically measured.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、多点サ
ンプル時の移動平均ウインドウをキャリヤの1周期区間
とする方式、電動機の誘起電圧と印加電圧及び漏れイン
ダクタンスからPWMリップル分を求め、検出電流サン
プル値からPWMリップル分を減じることによってPW
Mリップルの影響が少ない瞬時電流検出値を得る方式、
またはPWMリップルモデルによる電流検出で前回のP
WMキャリヤ周期においてPWMリップルの影響が少な
い瞬時電流検出値を評価し、よりPWMリップルが少な
い方向に漏れインダクタンスを自動修正する方式とした
ため、スイッチングノイズやPWMリップルを低減でき
る効果がある。
As described above, according to the present invention, the PWM ripple component is obtained from the method in which the moving average window at the time of multipoint sampling is set to one period section of the carrier, the induced voltage of the electric motor, the applied voltage and the leakage inductance, By subtracting the PWM ripple from the detected current sample value, PW
A method for obtaining an instantaneous current detection value that is less affected by M ripple,
Or current detection by PWM ripple model
In the WM carrier cycle, the instantaneous current detection value that is less affected by the PWM ripple is evaluated, and the leakage inductance is automatically corrected in the direction in which the PWM ripple is smaller. Therefore, the switching noise and the PWM ripple can be reduced.

【0062】また、進み補償フィルタの適用従来の検出
方法では、電流検出にスイッチングノイズやPWMリッ
プルの影響があるため、進み補償(微分補償)をするこ
とができなかった。しかし、本発明ではスイッチングノ
イズが低減され、かつPWMリップルの影響も受けない
ことにより、進み補償を行うことができる。これにより
高速サンプル用途に使用することができるようになる。
Application of Lead Compensation Filter In the conventional detection method, lead compensation (differential compensation) cannot be performed because the current detection is affected by switching noise and PWM ripple. However, according to the present invention, since the switching noise is reduced and the influence of the PWM ripple is not exerted, advance compensation can be performed. This allows it to be used in high speed sample applications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態1を示す要部回路図。FIG. 1 is a main part circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】実施形態1のキャリヤ同期多点サンプル方式の
位相関係図。
FIG. 2 is a phase relationship diagram of the carrier synchronization multipoint sampling method according to the first embodiment.

【図3】本発明の実施形態2を示す要部回路図。FIG. 3 is a circuit diagram of a main part showing a second embodiment of the present invention.

【図4】PWM電圧出力時間の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of PWM voltage output time.

【図5】PWMパターンと電流サンプリングタイミン
グ。
FIG. 5 is a PWM pattern and current sampling timing.

【図6】PWMインバータの定常状態の電流ベクトル軌
跡。
FIG. 6 is a steady-state current vector locus of the PWM inverter.

【図7】PWMインバータの過渡状態の電流ベクトル軌
跡。
FIG. 7 is a current vector locus in a transient state of the PWM inverter.

【図8】本発明の実施形態3を示す要部回路図。FIG. 8 is a main part circuit diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図9】従来の同期サンプリング方式の説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional synchronous sampling method.

【図10】従来の多点サンプリング方式の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a conventional multipoint sampling system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電流制御部 2…インバータ本体 3…誘導電動機 4…ディジタルPLL 5…ホールCT 6…A/D変換器 7…フィルタ 8…移動平均演算部 9…PWMリップルシミュレータ 10…減算器 11…誘起電圧モデル 12…減算器 13…乗算器 14…漏れインダクタンス設定器 15…PWMリップルモデル演算部 16…リップル検出部 1 ... Current control unit 2 ... Inverter body 3 ... Induction motor 4 ... Digital PLL 5 ... Hall CT 6 ... A / D converter 7 ... Filter 8 ... Moving average calculator 9 ... PWM ripple simulator 10 ... Subtractor 11 ... Induced voltage model 12 ... Subtractor 13 ... Multiplier 14 ... Leakage inductance setting device 15 ... PWM ripple model calculator 16 ... Ripple detector

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Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電流制御系を有して誘導電動機を可変速
制御する電圧型PWMインバータの電流検出方式であっ
て、 前記電流制御系に与える検出電流を多点電流サンプリン
グで検出する電流サンプリング手段と、 移動平均ウインドウをPWMキャリヤの1周期区間と
し、前記電流サンプリング手段で検出する多点電流サン
プルの移動平均値を求めて検出電流とする移動平均演算
手段とを備えたことを特徴とするPWMインバータの電
流検出方式。
1. A current detection system of a voltage-type PWM inverter having a current control system for variable speed control of an induction motor, wherein current sampling means detects a detection current applied to the current control system by multipoint current sampling. And a moving average calculating means for calculating a moving average value of a multipoint current sample detected by the current sampling means as a detected current, with the moving average window as one period section of the PWM carrier. Inverter current detection method.
【請求項2】 電流制御系を有して誘導電動機を可変速
制御する電圧型PWMインバータの電流検出方式であっ
て、 前記電流制御系に与える検出電流を多点電流サンプリン
グで検出する電流サンプリング手段と、 誘導電動機の誘起電圧と印加電圧及び漏れインダクタン
スからPWMリップルモデルを作成し、PWMリップル
の瞬時電流成分を求めるPWMリップルシミュレータ
と、 前記検出電流サンプル値からPWMリップルの瞬時電流
成分を減ずることによってPWMリップル分を低減した
検出電流を得る減算器とを備えたことを特徴とするPW
Mインバータの電流検出方式。
2. A current detection system of a voltage-type PWM inverter having a current control system for variable speed control of an induction motor, wherein current sampling means detects a detection current applied to the current control system by multipoint current sampling. By creating a PWM ripple model from the induced voltage of the induction motor, the applied voltage, and the leakage inductance and obtaining the instantaneous current component of the PWM ripple, and by subtracting the instantaneous current component of the PWM ripple from the detected current sample value, And a subtracter for obtaining a detection current with a reduced PWM ripple component.
M inverter current detection method.
【請求項3】 前記PWMリップルシミュレータは、前
回のPWMキャリヤ周期におけるPWMリップルの影響
が少ない瞬時電流検出値を評価し、よりPWMリップル
が少ない方向に前記漏れインダクタンスを自動修正する
手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載のPWM
インバータの電流検出方式。
3. The PWM ripple simulator comprises means for evaluating an instantaneous current detection value that is less affected by the PWM ripple in the previous PWM carrier cycle, and automatically correcting the leakage inductance in the direction in which the PWM ripple is smaller. The PWM according to claim 2, wherein
Inverter current detection method.
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