JP2010119214A - Inverter device - Google Patents
Inverter device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010119214A JP2010119214A JP2008290642A JP2008290642A JP2010119214A JP 2010119214 A JP2010119214 A JP 2010119214A JP 2008290642 A JP2008290642 A JP 2008290642A JP 2008290642 A JP2008290642 A JP 2008290642A JP 2010119214 A JP2010119214 A JP 2010119214A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- synchronous motor
- voltage
- permanent magnet
- current
- 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
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は永久磁石形同期電動機を駆動するためのインバータ装置に関するもので、特に地絡時の過大な電流やトルクを防止するものである。 The present invention relates to an inverter device for driving a permanent magnet type synchronous motor, and particularly to prevent excessive current and torque during a ground fault.
一例として図3にインバータ装置の構成図を示し、この図に基づいて従来の技術を説明する。 As an example, FIG. 3 shows a configuration diagram of an inverter device, and a conventional technique will be described based on this diagram.
直流電圧源1は、一方が接地されている直流の電圧源であり、電圧の高い方をP側、電圧の低いほうをN側とし、N側が接地されている。インバータ回路2は、直流電圧源1の直流の電圧が入力され、3相の交流電圧が出力される。U相スイッチング回路21は、U相出力電圧vU を出力し、V相スイッチング回路22はV相出力電圧vVを出力し、W相スイッチング回路23はW相出力電圧vWを出力する。
The
U相スイッチング回路21、V相スイッチング回路22、W相スイッチング回路23は、それぞれ図4に示す構成となっている。P側スイッチング素子201及びP側フリーホイールダイオード202を逆並列に接続したものと、N側スイッチング素子203及びN側フリーホイールダイオード204を逆並列に接続したものが、直流電圧源の間に直列に接続され、直列に接続した間がそれぞれの相の出力電圧となる。
The
インバータ回路2の3相の出力電圧vU 、vV 、vWには、永久磁石形同期電動機3が接続される。電流検出器4は、インバータ回路2から永久磁石形同期電動機3に流れるU相電流iU、V相電流iV、W相電流iwを検出する。
A permanent magnet type
図5は制御回路5の一構成例である。電流制御器51は、電流検出器4で検出した3相の電流iU、iV、iWを入力し、永久磁石形同期電動機3の回転速度及び回転角度を演算し、制御指令に追従するような電圧指令を出力する。PWM制御器52は、電流制御器51の出力である電圧指令を入力し、電圧指令と基本波成分が一致するようなスイッチング指令を、各相のP側スイッチング素子201及びN側スイッチング素子203に出力する。なお制御指令とは、永久磁石形同期電動機3のトルクや回転速度の指令である。(例えば特許文献1)
FIG. 5 is a configuration example of the
ここでインバータ回路2の詳細な動作をU相スイッチング回路21を用いて説明するが、V相スイッチング回路22及びW相スイッチング回路23においても同様な動作である。なお、スイッチング素子は導通状態をオン、遮断状態をオフとする。
Here, the detailed operation of the
P側スイッチング素子201がオンし、N側スイッチング素子203がオフした場合、U相電流iUが正のときはP側スイッチング素子201経由でU相電流iUが流れる。一方でU相電流iUが負のときはP側フリーホイールダイオード202経由でU相電流iUが流れる。どちらの場合も、U相電圧vUは直流電圧源1のP側と一致する。
P-
P側スイッチング素子201がオフし、N側スイッチング素子203がオンした場合は、U相電流iUが正のときはN側フリーホイールダイオード204経由でU相電流iUが流れ、U相電流iUが負のときはN側スイッチング素子203経由でU相電流iUが流れる。どらの場合も、U相電圧vUは直流電圧源1のN側と一致する。
When the P-
P側スイッチング素子201及びN側スイッチング素子203の両方がオフしている場合は、U相電流iUが正のときはN側フリーホイールダイオード204経由でU相電流iUが流れU相電圧vUは直流電圧源1のP側と一致する。U相電流iUが負のときは、P側フリーホイールダイオード202経由でU相電流iUが流れU相電圧vUは直流電圧源1のN側と一致する。
When both the P-
P側スイッチング素子201及びN側スイッチング素子203の両方がオンの場合は、直流電圧源1が短絡された状態となり、P側スイッチング素子201及びN側スイッチング素子203に過大な電流が流れ素子破壊を招くため、PWM制御器52はそのようなスイッチング指令を出すことは禁止している。
永久磁石形同期電動機3のコイルの1相もしくは、インバータ回路2と永久磁石形同期電動機3の間の配線のうちの1相が地絡すると過大な電流・トルクが発生する。
If one phase of the coil of the permanent magnet type
地絡の一例として、W相の配線が地絡した場合を図6を用いて詳しく説明する。地絡が発生すると、電流制御器51は制御不能に陥りPWM制御器52はスイッチング指令の出力を停止するため、U相スイッチング回路21及びV相スイッチング回路22及びW相スイッチング回路23のP側スイッチング素子201及びN側スイッチング素子203は全てオフとなった状態となる。
As an example of the ground fault, the case where the W-phase wiring is grounded will be described in detail with reference to FIG. When a ground fault occurs, the
直流電圧源1のN側は接地されているため、地絡したW相の配線と、U相スイッチング回路21及びV相スイッチング回路22のN側フリーホイールダイオード204経由で回路が形成されることとなる。
Since the N side of the
図7はU相電圧vUとW相電圧vWの差もしくはV相電圧vVとW相電圧vWの差が直流電圧源1の電圧を超えない場合の、W相の配線が地絡した際の等価回路である。永久磁石形同期電動機3は、永久磁石による交流誘起電圧が発生するために、交流電流を流そうとする。しかしながら、U相電流iU及びV相電流iVは、フリーホイールダイオード204によって、一方向にしか流れない。そのため、流れる電流は一方向に増大するため、想定された電流に比べ過大な電流が発生する場合がある。過大な電流が発生すると、同時に過大なトルクが発生することとなる。
Figure 7 shows the grounding of the W phase wiring when the difference between the U phase voltage v U and the W phase voltage v W or the difference between the V phase voltage v V and the W phase voltage v W does not exceed the voltage of the
永久磁石形同期電動機3の永久磁石による交流誘起電圧により、U相電圧vUとW相電圧vWの差もしくはV相電圧vVとW相電圧vWの差が直流電圧源1の電圧を超える場合、U相電流iUもしくはV相電流iVがそれぞれの相のP側フリーホイールダイオード202経由で直流電圧源1へ電流が流れることとなるが、永久磁石形同期電動機3の永久磁石による交流誘起電圧は、直流電圧源1の電圧以下もしくは同程度に設計されるため、直流電圧源1へ電流が流れたとしても僅かである。
The difference between the U-phase voltage v U and the W-phase voltage v W or the difference between the V-phase voltage v V and the W-phase voltage v W is caused by the AC induced voltage generated by the permanent magnet of the permanent magnet type
過大な電流及びトルクが発生すると、様々な問題が想定される。例として、通常運転での想定以上の電流が流れることにより、永久磁石形同期電動機3のコイルや永久磁石形同期電動機3とインバータ回路2の間の配線が過熱し、火災を生じる可能性がある。また、N側フリーホイールダイオード204に過大な電流が流れるため、N側フリーホイールダイオード204の破損を招く可能性もある。また、この時に発生する電流は、永久磁石形同期電動機3に内蔵されている永久磁石の作用を抑制するように働くため、永久磁石形同期電動機3の永久磁石を減磁させる恐れがある。永久磁石形同期電動機3の永久磁石が減磁すると、永久磁石を交換するために永久磁石形同期電動機3を分解・修理するか、永久磁石形同期電動機3自体を新しいものに交換する必要があり、きわめて非効率である。
When excessive current and torque are generated, various problems are assumed. As an example, when a current more than expected in normal operation flows, the coil of the permanent magnet type
また、過大なトルクが発生することにより、永久磁石形同期電動機3が機械的破損を生じたり、永久磁石形同期電動機3に接続されている機械装置の破損の恐れもある。
In addition, when excessive torque is generated, the permanent magnet type
請求項1の発明によれば、一端が接地された直流電圧を出力する直流電圧源と、前記直流電圧源の出力間にスイッチング素子及びフリーホイールダイオードが逆並列接続されたものを複数直列接続したものが3組あり、前記3組の直列接続の間に三相の永久磁石形同期電動機が接続されるインバータ装置において、前記永久磁石形同期電動機を接続する配線もしくは前記永久磁石形同期電動機のコイルが地絡した際に前記地絡を検知し、前記永久磁石形同期電動機が接続されている箇所と前記直流電圧源の接地されている一端との間のスイッチング素子は全て導通状態とし他のスイッチング素子は全て遮断状態とすることを特徴とするインバータ装置。 According to the first aspect of the present invention, a DC voltage source that outputs a DC voltage with one end grounded, and a plurality of switching elements and free wheel diodes connected in reverse parallel between the outputs of the DC voltage source are connected in series. There are three sets, and in the inverter device in which a three-phase permanent magnet type synchronous motor is connected between the three sets of series connection, wiring for connecting the permanent magnet type synchronous motor or a coil of the permanent magnet type synchronous motor When a ground fault occurs, the ground fault is detected, and all the switching elements between the place where the permanent magnet type synchronous motor is connected and one end of the DC voltage source that is grounded are in a conductive state. An inverter device characterized in that all elements are cut off.
請求項2の発明によれば、請求項1のインバータ装置において、前記地絡の検知は3相の電流の和が零でないことにより検知することを特長としたインバータ装置。 According to a second aspect of the present invention, in the inverter device of the first aspect, the ground fault is detected when the sum of three-phase currents is not zero.
本発明により、地絡が発生しても過大な電流やトルクが発生することを防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to prevent an excessive current or torque from being generated even when a ground fault occurs.
一端が接地された直流電圧を出力する直流電圧源と、前記直流電圧源の出力間にスイッチング素子及びフリーホイールダイオードが逆並列接続されたものを複数直列接続したものが3組あり、前記3組の直列接続の間に三相の永久磁石形同期電動機が接続されるインバータ装置において、前記永久磁石形同期電動機を接続する配線もしくは前記永久磁石形同期電動機のコイルが地絡した際に前記地絡を検知し、前記永久磁石形同期電動機が接続されている箇所と前記直流電圧源の接地されている一端との間のスイッチング素子は全て導通状態とし他のスイッチング素子は全て遮断状態とすることを特徴とするインバータ装置。 There are three sets of a DC voltage source that outputs a DC voltage with one end grounded, and a plurality of series-connected switching elements and free wheel diodes connected between the outputs of the DC voltage source. In the inverter device in which a three-phase permanent magnet type synchronous motor is connected between the series connection, the ground fault occurs when the wiring connecting the permanent magnet type synchronous motor or the coil of the permanent magnet type synchronous motor is grounded. The switching elements between the location where the permanent magnet type synchronous motor is connected and one end of the DC voltage source grounded are all in a conducting state, and all other switching elements are in a shut-off state. A featured inverter device.
図1を用いて請求項1及び請求項2の発明について説明するが、従来の技術と同一部分は省略する。
The invention of
加算器53は、U相電流iU及びV相電流iV及びW相電流iWの和を出力する。地絡判定器54は、加算器53の出力が零でない場合、異常信号を出力する。
The
通常運転時はU相電流iU,V相電流iV,W相電流iWの電流和がゼロとなるのに対し、地絡が発生すると3相の電流和がゼロとならないため、上記構成により地絡が発生すると異常信号を出力することが可能となる。 Since during normal operation that does not contrast U-phase current i U, V-phase current i V, the current sum of the W-phase current i W becomes zero, the ground fault occurs current sum of the three phases is zero, the configuration If a ground fault occurs, an abnormal signal can be output.
切替器55は、加算器53が異常信号を出力していない場合は、PWM制御器52の出力をそのまま出力し、加算器53が異常信号を出力した場合、U相スイッチング回路21及びV相スイッチング回路22及びW相スイッチング回路23のP側スイッチング素子201を全てオフに,N側スイッチング素子203を全てオンとするような信号を出力する。
The
図2は、本発明を実施した場合の従来例の図7に相当する等価回路である。例のようにW相の配線が地絡した場合でも、全ての相の電流は両方向に流れることができるようになるため、一方向に電流が増大する恐れがなく、過大な電流やトルクの発生を防ぐことが可能となる。 FIG. 2 is an equivalent circuit corresponding to FIG. 7 of the conventional example when the present invention is implemented. Even if the W-phase wiring is grounded as shown in the example, all phases of current can flow in both directions, so there is no risk of current increase in one direction, and excessive current and torque are generated. Can be prevented.
直流電気鉄道は架線と線路の間の電圧を利用するため、インバータの直流電圧の一端が接地されており、永久磁石形同期電動機を駆動する際に地絡が発生すると過大な電流及びトルクが発生するが、本発明により解決されるため極めて有効である。 Since the DC electric railway uses the voltage between the overhead line and the track, one end of the DC voltage of the inverter is grounded, and if a ground fault occurs when driving the permanent magnet synchronous motor, excessive current and torque are generated. However, since it is solved by the present invention, it is extremely effective.
1 直流電圧源
2 インバータ回路
21 U相スイッチング回路
22 V相スイッチング回路
23 W相スイッチング回路
201 P側スイッチング素子
202 P側フリーホイールダイオード
203 N側スイッチング素子
204 P側フリーホイールダイオード
3 永久磁石形同期電動機
4 電流検出器
5 制御回路
51 電流制御器
52 PWM制御器
53 加算器
54 地絡判定器
55 切替器
DESCRIPTION OF
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008290642A JP2010119214A (en) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | Inverter device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008290642A JP2010119214A (en) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | Inverter device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010119214A true JP2010119214A (en) | 2010-05-27 |
Family
ID=42306490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008290642A Pending JP2010119214A (en) | 2008-11-13 | 2008-11-13 | Inverter device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010119214A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013215069A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | Motor controller, motor control method, and electric power steering device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6416268A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | Earth protective circuit for inverter |
JPH05328739A (en) * | 1992-05-15 | 1993-12-10 | Hitachi Ltd | Power conversion equipment and detection ground fault method thereof |
JP2002199744A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Daikin Ind Ltd | Inverter protection method and device |
JP2006238634A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Nsk Ltd | Brushless motor and electric power steering apparatus using the same |
JP2007189773A (en) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | Field winding system of ac dynamo-electric machine apparatus |
-
2008
- 2008-11-13 JP JP2008290642A patent/JP2010119214A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6416268A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-19 | Mitsubishi Electric Corp | Earth protective circuit for inverter |
JPH05328739A (en) * | 1992-05-15 | 1993-12-10 | Hitachi Ltd | Power conversion equipment and detection ground fault method thereof |
JP2002199744A (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-12 | Daikin Ind Ltd | Inverter protection method and device |
JP2006238634A (en) * | 2005-02-25 | 2006-09-07 | Nsk Ltd | Brushless motor and electric power steering apparatus using the same |
JP2007189773A (en) * | 2006-01-11 | 2007-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | Field winding system of ac dynamo-electric machine apparatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013215069A (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | Motor controller, motor control method, and electric power steering device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106877755B (en) | Rotating electric machine control device and electric power steering device including the same | |
JP5352570B2 (en) | Rotating machine control device, rotating machine system, vehicle, electric vehicle or power generation system | |
JP4662316B2 (en) | AC motor winding switching device and winding switching system thereof | |
JP4647684B2 (en) | Power converter | |
JP6194113B2 (en) | Motor drive device | |
JP5849586B2 (en) | 3-level power conversion circuit system | |
JP4752772B2 (en) | AC motor winding switching device and winding switching system thereof | |
WO2009107233A1 (en) | Driving controller of ac motor | |
CN108352802B (en) | Power conversion device and electric power steering device | |
WO2016038683A1 (en) | Inverter device for driving multi-phase ac motor | |
CN109643959B (en) | Power conversion device and logic circuit | |
CA2711504A1 (en) | Power conversion device | |
JP5057661B2 (en) | Electric motor drive system | |
JP6305495B1 (en) | Inverter control device and inverter control method | |
JP2016019385A (en) | Motor device | |
JP2017184448A (en) | Motor controller and motor control method | |
JP5396920B2 (en) | Winding switching device for three-phase AC motor drive system | |
JP2010028984A (en) | Power conversion apparatus | |
JP3999226B2 (en) | Electric motor control device | |
JP2010119214A (en) | Inverter device | |
Heo et al. | Fault tolerant control methods of dual type independent multi-phase BLDC motor under open-switch fault conditions | |
JP5784531B2 (en) | Permanent magnet motor drive device | |
JP7463989B2 (en) | Motor Control Device | |
WO2014112127A1 (en) | Drive control device for railway vehicles | |
JP2017189029A (en) | Motor controller and motor control method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110511 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121127 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130528 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131001 |