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JP2010158117A - Inverter apparatus - Google Patents

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JP2010158117A
JP2010158117A JP2008335411A JP2008335411A JP2010158117A JP 2010158117 A JP2010158117 A JP 2010158117A JP 2008335411 A JP2008335411 A JP 2008335411A JP 2008335411 A JP2008335411 A JP 2008335411A JP 2010158117 A JP2010158117 A JP 2010158117A
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JP
Japan
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voltage
frequency
switch
bootstrap capacitor
inverter device
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Pending
Application number
JP2008335411A
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Japanese (ja)
Inventor
Seishi Tsukimoto
誠士 月元
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.)
Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Kansei Corp
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Publication date
Application filed by Calsonic Kansei Corp filed Critical Calsonic Kansei Corp
Priority to JP2008335411A priority Critical patent/JP2010158117A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter apparatus which can reduce the capacity of a capacitor, even if when a switch element on the low side is not driven is long. <P>SOLUTION: The apparatus includes bootstrap capacitors 41-43, which are charged with electricity by the switch operation on the low side and supply switch drive circuits 31-33 on the high side with drive power; voltage detectors OP1-OP3, which detect the voltages of the bootstrap capacitors 41-43; a controller 2, which controls the switch driving circuits 31-36; and a reference value comparator 21 and a PWM frequency controller 22, which are provided in the controller 2 and change PWM frequency into a lower frequency, based on the detected voltages of the bootstrap capacitors 41-43. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、インバータ装置の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of inverter devices.

従来では、交流モータを駆動するようインバータ装置に設けられて駆動されるスイッチ素子に対して、ハイサイドにブートストラップコンデンサを設け、ローサイドの通電時に、このブートストラップコンデンサを充電し、ハイサイドのスイッチ素子の駆動回路をこの充電電圧により駆動している(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−348880号公報(第2−5頁、全図)
Conventionally, a bootstrap capacitor is provided on the high side for a switch element that is provided and driven in an inverter device to drive an AC motor, and the bootstrap capacitor is charged when the low side is energized. The drive circuit of the element is driven by this charging voltage (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-348880 A (page 2-5, full view)

しかしながら、従来にあっては、ローサイドのスイッチ素子を駆動しない時間が長くなると、ハイサイドのスイッチ素子の駆動電圧が低下するため、コンデンサ容量が大容量化しなければならなかった。   However, conventionally, when the time during which the low-side switch element is not driven becomes long, the drive voltage of the high-side switch element is lowered, so that the capacitor capacity has to be increased.

本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、ローサイドのスイッチ素子を駆動しない時間が長い場合があっても、コンデンサ容量を小さくできるインバータ装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an inverter device capable of reducing the capacitor capacity even when the low-side switch element is not driven for a long time. It is in.

上記目的を達成するため、本発明では、ハイサイドとローサイドによるブリッジ構成により、少なくともハイサイドでPWMスイッチング動作を行い、負荷を駆動するインバータ装置において、ハイサイドとローサイドのブリッジ回路を構成するよう設けられたスイッチ素子と、スイッチ素子を駆動するスイッチ駆動手段と、ローサイドのスイッチ動作により充電され、ハイサイドのスイッチ駆動手段の駆動電源を供給するブートストラップコンデンサと、ブートストラップコンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、前記スイッチ駆動手段を制御する制御手段と、制御手段に設けられ、ブートストラップコンデンサの検出電圧に基づいて、PWM周波数を低い周波数に変更する周波数変更手段と、を備えた、ことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a high-side and low-side bridge circuit in an inverter device that performs a PWM switching operation on at least the high side and drives a load by a high-side and low-side bridge configuration. Switch element, switch drive means for driving the switch element, a bootstrap capacitor that is charged by a low-side switch operation and supplies drive power for the high-side switch drive means, and a voltage for detecting the voltage of the bootstrap capacitor Detecting means, control means for controlling the switch driving means, and frequency changing means provided in the control means for changing the PWM frequency to a lower frequency based on the detection voltage of the bootstrap capacitor. Features.

よって、本発明にあっては、ローサイドのスイッチ素子を駆動しない時間が長い場合があっても、コンデンサ容量を小さくできる。   Therefore, in the present invention, the capacitor capacity can be reduced even when there is a long time when the low-side switch element is not driven.

以下、本発明のインバータ装置を実現する実施の形態を、請求項1に係る発明に対応する実施例1と、請求項1,2に係る発明に対応する実施例2と、請求項1,2,3に係る発明に対応する実施例3に基づいて説明する。   Embodiments for realizing the inverter device according to the present invention will be described below as a first embodiment corresponding to the invention according to claim 1, a second embodiment corresponding to the invention according to claims 1 and 2, and a first and second embodiments. , 3 will be described based on the third embodiment corresponding to the invention.

まず、構成を説明する。
図1は実施例1のインバータ装置の回路構成を示す図である。
実施例1のインバータ装置1は、制御部2、スイッチ駆動回路31〜36、スイッチ素子Qu1〜Qw2、ダイオードDu1〜Dw2、ブートストラップコンデンサ41〜43、電圧検出器OP1〜OP3、コンデンサ6、ダイオード71〜73、コンデンサ8、電源9、抵抗10〜12を備え、モータ5を駆動制御している。
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of the inverter device according to the first embodiment.
The inverter device 1 according to the first embodiment includes a control unit 2, switch drive circuits 31 to 36, switch elements Qu1 to Qw2, diodes Du1 to Dw2, bootstrap capacitors 41 to 43, voltage detectors OP1 to OP3, a capacitor 6, and a diode 71. ˜73, a capacitor 8, a power source 9, and resistors 10˜12, and drives and controls the motor 5.

制御部2は、入力端子をローサイドでのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2のエミッタ(又はドレイン)と抵抗10〜12の間に接続し、各相の電流を検出する。また、電圧検出器OP1〜OP3からの入力により、ハイサイドの各相のブートストラップコンデンサ41〜43の電圧を検出する。そして、各相の電流とブートストラップコンデンサ41〜43の電圧に基づいて、ハイサイドとローサイドのスイッチ駆動回路31〜36へのPWM駆動パルス指令値を演算し、出力する。制御部2の出力端子は、スイッチ駆動回路31〜36へ接続されている。   The control unit 2 connects the input terminal between the emitters (or drains) of the switching elements Qu2, Qv2, and Qw2 on the low side and the resistors 10 to 12, and detects the current of each phase. Further, the voltages of the bootstrap capacitors 41 to 43 of the high side phases are detected by the inputs from the voltage detectors OP1 to OP3. Based on the current of each phase and the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43, the PWM drive pulse command values to the high side and low side switch drive circuits 31 to 36 are calculated and output. An output terminal of the control unit 2 is connected to the switch drive circuits 31 to 36.

スイッチ駆動回路31〜36は、入力端子を制御部2からの出力に接続し、出力端子をスイッチ素子Qu1〜Qw2のベース(又はゲート)に接続する。さらに、電源入力となるプラス端子及びマイナス端子は、ハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33では、ブートストラップコンデンサ41〜43の上下流に接続し、ローサイドのスイッチ駆動回路34〜36では、コンデンサ6の上下流に接続する。そして、制御部2からのPWM駆動パルス指令値に従って、PWM駆動パルスまたは駆動パルスを成形し、スイッチ素子Qu1〜Qw2へ出力する。
スイッチ駆動回路31〜36の具体例として、制御部2からのPWMパルス信号又はパルス信号のレベルシフトを行うシフト回路とバッファの組合せたものを挙げておく。
The switch drive circuits 31 to 36 have their input terminals connected to the output from the control unit 2 and their output terminals connected to the bases (or gates) of the switch elements Qu1 to Qw2. Further, the positive terminal and the negative terminal which are power inputs are connected to the upstream and downstream of the bootstrap capacitors 41 to 43 in the high side switch drive circuits 31 to 33, and the capacitor 6 is connected to the low side switch drive circuits 34 to 36. Connect upstream and downstream. Then, according to the PWM drive pulse command value from the control unit 2, the PWM drive pulse or the drive pulse is shaped and output to the switch elements Qu1 to Qw2.
As a specific example of the switch drive circuits 31 to 36, a PWM pulse signal from the control unit 2 or a combination of a shift circuit that performs level shift of the pulse signal and a buffer is given.

スイッチ素子Qu1〜Qw2は、ハイサイドのスイッチ素子Qu1,Qv1,Qw1のコレクタ(又はソース)をコンデンサ8のプラス端子に接続し、エミッタ(又はドレイン)をローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2のそれぞれのコレクタ(又はソース)へ接続する。ローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2のエミッタ(又はドレイン)は、それぞれ抵抗10〜12を介してコンデンサ8のマイナス端子へ接続する。これにより、ハーフブリッジを構成する。そして、それぞれハイサイドとローサイドの間をモータ5の各相へ接続する。また、スイッチ素子Qu1〜Qw2の各ベース(又はゲート)は、それぞれスイッチ駆動回路31〜36の出力に接続する回路構成である。そして、スイッチ素子Qu1〜Qw2は、PWM駆動パルスによりモータ5を駆動する。
ダイオードDu1〜Dw2は、ダイオードDu1,Dv1,Dw1,Du2,Dv2,Dw2からなり、それぞれカソードを各スイッチ素子Qu1〜Qw2のコレクタ(又はソース)に接続し、アノードをエミッタ(又はドレイン)に接続する。そして、スイッチ素子Qu1〜Qw2のコレクタ(又はソース)・エミッタ(又はドレイン)間の電流を還流するフライホイールダイオードとして機能する。
The switch elements Qu1 to Qw2 have the collectors (or sources) of the high-side switch elements Qu1, Qv1, and Qw1 connected to the positive terminal of the capacitor 8, and the emitters (or drains) connected to the low-side switch elements Qu2, Qv2, and Qw2, respectively. To the collector (or source) of The emitters (or drains) of the low-side switch elements Qu2, Qv2, Qw2 are connected to the negative terminal of the capacitor 8 via resistors 10-12, respectively. This constitutes a half bridge. Then, between the high side and the low side, each phase of the motor 5 is connected. Each base (or gate) of the switch elements Qu1 to Qw2 has a circuit configuration that is connected to the outputs of the switch drive circuits 31 to 36, respectively. Then, the switch elements Qu1 to Qw2 drive the motor 5 with a PWM drive pulse.
The diodes Du1 to Dw2 are composed of diodes Du1, Dv1, Dw1, Du2, Dv2, and Dw2, each having a cathode connected to a collector (or source) of each switch element Qu1 to Qw2, and an anode connected to an emitter (or drain). . And it functions as a flywheel diode which circulates the current between the collectors (or sources) and emitters (or drains) of the switch elements Qu1 to Qw2.

ブートストラップコンデンサ41〜43は、ハイサイドのスイッチ素子Qu1,Qv1,Qw1に対応して設けられ、そのプラス端子をダイオード71〜73のそれぞれのカソードに接続する。また、プラス端子は、それぞれスイッチ駆動回路31〜33のプラス端子にも接続される。そして、マイナス端子は、スイッチ素子Qu1,Qv1,Qw1のエミッタ(又はドレイン)に接続する。また、マイナス端子はスイッチ駆動回路31〜33のマイナス端子にも接続する。そして、ブートストラップコンデンサ41〜43は、ハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33の電源供給を行う。   The bootstrap capacitors 41 to 43 are provided corresponding to the high-side switch elements Qu1, Qv1, and Qw1, and their plus terminals are connected to the cathodes of the diodes 71 to 73, respectively. The plus terminals are also connected to the plus terminals of the switch drive circuits 31 to 33, respectively. The minus terminal is connected to the emitters (or drains) of the switch elements Qu1, Qv1, Qw1. The minus terminal is also connected to the minus terminals of the switch drive circuits 31-33. The bootstrap capacitors 41 to 43 supply power to the high side switch drive circuits 31 to 33.

電圧検出器OP1〜OP3は、入力端子をそれぞれのブートストラップコンデンサ41〜43のプラス端子とマイナス端子に接続し、出力端子を制御部2へ接続する。そして、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧を検出する。   The voltage detectors OP <b> 1 to OP <b> 3 have input terminals connected to the positive and negative terminals of the bootstrap capacitors 41 to 43, and output terminals connected to the control unit 2. Then, the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 is detected.

コンデンサ6は、プラス端子をダイオード71〜73のアノードへ接続し、マイナス端子をコンデンサ8のマイナス端子へ接続する。なお、プラス端子及びマイナス端子は、ローサイドのスイッチ駆動回路34〜36のプラス端子及びマイナス端子にも接続される。そして、コンデンサ6は、ローサイドのスイッチ駆動回路34〜36の電源供給を行う。
ダイオード71〜73は、カソードをブートストラップコンデンサ41〜43のプラス端子及びハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33のプラス端子へ接続し、アノードをコンデンサ6のプラス端子及びローサイドのスイッチ駆動回路34〜36のプラス端子へ接続する。そして、コンデンサ6からブートストラップコンデンサ41〜43のプラス端子及びハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33のプラス端子へ電流の流れを整流する。
The capacitor 6 has a plus terminal connected to the anodes of the diodes 71 to 73 and a minus terminal connected to the minus terminal of the capacitor 8. The plus terminal and the minus terminal are also connected to the plus terminal and the minus terminal of the low-side switch driving circuits 34 to 36. The capacitor 6 supplies power to the low-side switch drive circuits 34 to 36.
The diodes 71 to 73 have cathodes connected to the positive terminals of the bootstrap capacitors 41 to 43 and the positive terminals of the high-side switch drive circuits 31 to 33, and anodes connected to the positive terminal of the capacitor 6 and the low-side switch drive circuits 34 to 36. Connect to the positive terminal. Then, the flow of current is rectified from the capacitor 6 to the positive terminals of the bootstrap capacitors 41 to 43 and the positive terminals of the high-side switch drive circuits 31 to 33.

コンデンサ8はプラス端子を電源9のプラス端子及びハイサイドのスイッチ素子Qu1,Qv1,Qw1のコレクタ(又はソース)へ接続し、マイナス端子を電源9のマイナス端子及び抵抗10〜12を介してローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2のエミッタ(又はドレイン)へ接続する。そして、コンデンサ8は電源9により充電され、スイッチ素子Qu1〜Qw2へのコレクタ・エミッタ間(又はソース・ドレイン間)への電圧供給を行う。
電源9は、プラス端子をコンデンサ8のプラス端子へ接続し、マイナス端子をコンデンサ8のマイナス端子へ接続し、コンデンサ8を充電する電源供給を行う。
また、実施例1において、インバータ装置1が駆動するモータ5は、コイル5u,5v,5wをスター結線した3相交流ブラシレスモータである。
The capacitor 8 has a positive terminal connected to the positive terminal of the power source 9 and the collectors (or sources) of the high-side switch elements Qu1, Qv1, and Qw1, and a negative terminal connected to the low-side through the negative terminal of the power source 9 and the resistors 10-12. Connect to the emitters (or drains) of the switch elements Qu2, Qv2, Qw2. The capacitor 8 is charged by the power source 9 to supply a voltage between the collector and the emitter (or between the source and the drain) to the switch elements Qu1 to Qw2.
The power source 9 connects the plus terminal to the plus terminal of the capacitor 8 and connects the minus terminal to the minus terminal of the capacitor 8 to supply power for charging the capacitor 8.
In the first embodiment, the motor 5 driven by the inverter device 1 is a three-phase AC brushless motor in which the coils 5u, 5v, and 5w are star-connected.

次に実施例1のインバータ装置1が備える制御部2のPWM周波数制御に関する一部について説明する。
図2は実施例1のインバータ装置1の制御部2の一部のブロック構成を示す説明図である。なお、図2には、説明上、1相の回路部分の一部と電圧検出器OP1を示すが、3相それぞれの入力に対して処理を行う。
制御部2は、基準値比較部21、PWM周波数制御部22、駆動パルス演算部23を備えている。
Next, a part of the PWM frequency control of the control unit 2 included in the inverter device 1 according to the first embodiment will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a partial block configuration of the control unit 2 of the inverter device 1 according to the first embodiment. For the sake of explanation, FIG. 2 shows a part of the circuit portion of one phase and the voltage detector OP1, but the processing is performed on the input of each of the three phases.
The control unit 2 includes a reference value comparison unit 21, a PWM frequency control unit 22, and a drive pulse calculation unit 23.

基準値比較部21は、予め設定された基準値と、電圧検出器OP1〜OP3から入力されるブートストラップコンデンサ41〜43の検出電圧を比較し、検出電圧が基準値を下回るかどうかを判断し、判断結果をPWM周波数制御部22へ出力する。なお、基準値は、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧を電源として用いるハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33が、充分にスイッチ素子Qu1,Qv1,Qw1を駆動できる範囲で設定する。
PWM周波数制御部22は、検出電圧が基準値を下回ると、PWMパルスの周波数を低くする指令を出力する。なお、基準値及び低下させる周波数は予め設定しておくものとする。検出電圧が基準値以上の場合には、高いPWMパルスの周波数を維持する指令を出力する。
駆動パルス演算部23は、PWM周波数制御部22からの指令に基づいた駆動周波数で、制御部2の制御に従って、駆動パルスの指令値を演算し、スイッチ駆動回路31〜36へ出力する。
The reference value comparison unit 21 compares a preset reference value with the detection voltages of the bootstrap capacitors 41 to 43 input from the voltage detectors OP1 to OP3, and determines whether or not the detection voltage is lower than the reference value. The determination result is output to the PWM frequency control unit 22. The reference value is set within a range in which the high-side switch drive circuits 31 to 33 using the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 as a power source can sufficiently drive the switch elements Qu1, Qv1, and Qw1.
When the detected voltage falls below the reference value, the PWM frequency control unit 22 outputs a command to lower the frequency of the PWM pulse. Note that the reference value and the frequency to be lowered are set in advance. When the detected voltage is equal to or higher than the reference value, a command for maintaining a high PWM pulse frequency is output.
The drive pulse calculation unit 23 calculates a drive pulse command value at the drive frequency based on the command from the PWM frequency control unit 22 according to the control of the control unit 2, and outputs it to the switch drive circuits 31 to 36.

作用を説明する。
[PWM周波数変更処理]
図3に示すのは、実施例1のインバータ装置1の制御部2で実行するPWM周波数変更処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
The operation will be described.
[PWM frequency change processing]
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of a PWM frequency changing process executed by the control unit 2 of the inverter device 1 according to the first embodiment. Each step will be described below.

ステップS1では、基準値比較部21が、電圧検出器OP1〜OP3からブートストラップコンデンサ41〜43の検出電圧を入力する。   In step S1, the reference value comparison unit 21 inputs detection voltages of the bootstrap capacitors 41 to 43 from the voltage detectors OP1 to OP3.

ステップS2では、基準値比較部21が、検出電圧と基準電圧を比較し、検出電圧が基準電圧以上ならばステップS3へ進み、検出電圧が基準電圧より低い場合はステップS4へ進む。   In step S2, the reference value comparison unit 21 compares the detected voltage with the reference voltage. If the detected voltage is equal to or higher than the reference voltage, the process proceeds to step S3. If the detected voltage is lower than the reference voltage, the process proceeds to step S4.

ステップS3では、PWM周波数制御部22が、高いPWMパルスの周波数を維持する。   In step S3, the PWM frequency control unit 22 maintains a high PWM pulse frequency.

ステップS4では、PWM周波数制御部22が、PWMパルスの周波数を低く変更する。   In step S4, the PWM frequency control unit 22 changes the frequency of the PWM pulse to be low.

ステップS5では、駆動パルス演算部23が、ステップS3又はステップS4で設定した周波数で、駆動パルスの指令値を演算し、出力する。   In step S5, the drive pulse calculator 23 calculates and outputs a drive pulse command value at the frequency set in step S3 or step S4.

[コンデンサ容量を抑制する作用]
図4は実施例1のインバータ装置の通電パターンを説明する図である。
インバータ装置1では、図4に示すように、ハイサイドのスイッチ素子Qu1,Qv1,Qw1をPWMパルス駆動し、ローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2をパルス駆動する。
例えば、U相のハイサイドをPWMパルス駆動すると、やや遅れてW相のローサイドをパルス駆動し、コイル5u,5wに通電する状態にし、次にV相のハイサイドをパルス駆動し、これにやや遅れてU相のローサイドをパルス駆動し、コイル5v,5uに通電する状態にする。このように通電パターンを120度毎に切り替えるようにして、モータ5を駆動する。
[Capacitor suppression]
FIG. 4 is a diagram for explaining an energization pattern of the inverter device according to the first embodiment.
In the inverter device 1, as shown in FIG. 4, the high-side switch elements Qu1, Qv1, and Qw1 are pulse-driven, and the low-side switch elements Qu2, Qv2, and Qw2 are pulse-driven.
For example, when the U-phase high side is PWM pulse driven, the W-phase low side is pulse-driven a little later, and the coils 5u and 5w are energized, and then the V-phase high side is pulse-driven. The U-phase low side is pulse driven with a delay, and the coils 5v and 5u are energized. Thus, the motor 5 is driven so as to switch the energization pattern every 120 degrees.

次にブートストラップコンデンサ41〜43への充電状態について説明する。
U相を例に説明する。実施例1のインバータ装置では、上記のような通電パターンの際に、U相のローサイドのスイッチ素子Qu2がオンとなった際に、図2に符号100で示す電流経路により、ブートストラップコンデンサ41への充電を行う。つまり、コンデンサ6からダイオード71、ブートストラップコンデンサ41、スイッチ素子Qu2、抵抗10を流れる経路である。
そして、ローサイドのスイッチ素子Qu2がオフになると、ブートストラップコンデンサ41電圧が降下し始める。これはスイッチ駆動回路31の静止電流によるものである。
Next, the charging state of the bootstrap capacitors 41 to 43 will be described.
The U phase will be described as an example. In the inverter device of the first embodiment, when the U-phase low-side switch element Qu2 is turned on in the energization pattern as described above, the current path indicated by reference numeral 100 in FIG. Charge the battery. That is, it is a path from the capacitor 6 to the diode 71, the bootstrap capacitor 41, the switch element Qu2, and the resistor 10.
When the low-side switch element Qu2 is turned off, the bootstrap capacitor 41 voltage starts to drop. This is due to the quiescent current of the switch drive circuit 31.

通電パターンの切り替えによりハイサイドのスイッチ素子Qu1をオンにし、PWM駆動する際には、ブートストラップコンデンサ41に蓄えた電荷が消費されることになる。ハイサイドのスイッチ素子Qu1がオン、オフする際に消費される電荷量をq1とすると、n回のスイッチングにより放電する電荷量はn×q1となる。このnはPWM変調周波数に比例するので、消費する電荷量もPWM変調周波数に比例することになる。この際の消費電流は、静止電流より十分に大きいものである。そのため、図4(c)に示すブートストラップコンデンサ41の電圧低下に寄与するのは、ほとんどスイッチング時の消費電流によるものである。また、V相、W相のハイサイドについても同様にスイッチ動作に伴い、ブートストラップコンデンサ42,43の電圧が低下する。
ブートストラップコンデンサ41〜43では、このように充電と放電が繰り返されることになる。
When the high-side switch element Qu1 is turned on by switching the energization pattern and PWM driving is performed, the charge stored in the bootstrap capacitor 41 is consumed. If the amount of charge consumed when the high-side switch element Qu1 is turned on / off is q1, the amount of charge discharged by n-time switching is n × q1. Since n is proportional to the PWM modulation frequency, the amount of charge consumed is also proportional to the PWM modulation frequency. The current consumption at this time is sufficiently larger than the quiescent current. For this reason, it is mostly the current consumption during switching that contributes to the voltage drop of the bootstrap capacitor 41 shown in FIG. Similarly, the voltages of the bootstrap capacitors 42 and 43 are also lowered with the switching operation on the high side of the V phase and the W phase.
In the bootstrap capacitors 41 to 43, charging and discharging are repeated in this way.

実施例1において、ローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2がオフとなっている期間は次の2つである。それは、第1にハイサイドのみがPWM動作を行っている期間であり、第2にモータ5の巻線電圧検出のためにハイサイドとローサイドを共にオフにする期間である。
図5は実施例1のインバータ装置の通電パターンを変更した状態を説明する図である。
実施例1では、このような期間による影響で、ブートストラップコンデンサ41〜43の電荷量が低下することを、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧として、電圧検出器OP1〜OP3が検出する(ステップS1)。そして、この検出電圧が低下し、基準値より低下したかどうかを基準値比較部21のステップS2で判断し、基準値より低下すると、PWM周波数制御部22がPWM周波数を低下させる(図5の符号101で示す部分参照)。なお、基準値より低下したものが1相分でもあると、全体のPWM周波数を低下させるものとする。
In the first embodiment, there are the following two periods in which the low-side switch elements Qu2, Qv2, and Qw2 are off. The first period is a period during which only the high side performs the PWM operation, and the second period is a period during which both the high side and the low side are turned off for detecting the winding voltage of the motor 5.
FIG. 5 is a diagram illustrating a state where the energization pattern of the inverter device according to the first embodiment is changed.
In the first embodiment, the voltage detectors OP1 to OP3 detect the decrease in the charge amount of the bootstrap capacitors 41 to 43 as the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 due to the influence of such a period (step S1). ). Then, it is determined in step S2 of the reference value comparison unit 21 whether or not the detection voltage has decreased below the reference value. When the detection voltage falls below the reference value, the PWM frequency control unit 22 decreases the PWM frequency (FIG. 5). (See the portion denoted by reference numeral 101). Note that if there is even one phase drop from the reference value, the entire PWM frequency is reduced.

すると、図5(c)に示すように、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧低下が抑制される(図5の符号102で示す部分参照)。これにより、ブートストラップコンデンサ41〜43を大容量化しなくても、ローサイドのスイッチオフ期間が長い場合に対応でき、コストを抑制する。また、このような確実な動作を確保する機能は、インバータ装置1の正常な動作の確保に有用である。   Then, as shown in FIG.5 (c), the voltage drop of the bootstrap capacitors 41-43 is suppressed (refer the part shown with the code | symbol 102 of FIG. 5). Thus, even if the bootstrap capacitors 41 to 43 are not increased in capacity, it is possible to cope with a case where the low-side switch-off period is long, and the cost is suppressed. Further, such a function of ensuring a reliable operation is useful for ensuring a normal operation of the inverter device 1.

実施例1の作用を明確にするために、以下に説明を加える。
図6はインバータ装置の回路構成例を示す説明図である。図6には1相の部分を示すが、他の相も同様の構成である。なお、説明上、図6には実施例1と同様の符号を示す。
ハイサイドの駆動電源をローサイドのスイッチング動作で供給するには、図6のような構成にすることが考えられる。
このような構成において、ブートストラップコンデンサによりハイサイドの駆動電源を供給する場合には、ハイサイドの動作に伴って、この駆動電源電圧が低下する。
上記説明したようなローサイドのスイッチオフ期間が長い場合にも、ハイサイドのスイッチングができなくなることを避けるためには、ブートストラップコンデンサの容量を大きくしなければならなくなる。また、インバータ装置1における最低周波数時には、スイッチオフ期間が長くなるため、さらにブートストラップコンデンサの容量を大きくしなければならない。このような大容量化は、コストの増加、回路の大型化を生じることになる。
これに対して実施例1では、ブートストラップコンデンサの容量を大きくせずに、ローサイドのスイッチオフ期間が長い場合に対応し、コスト低減、回路小型化、信頼性向上を行う点が有利である。
In order to clarify the operation of the first embodiment, the following description is added.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a circuit configuration example of the inverter device. FIG. 6 shows a portion of one phase, but the other phases have the same configuration. For the sake of explanation, the same reference numerals as those in the first embodiment are shown in FIG.
In order to supply the high-side drive power by the low-side switching operation, it is possible to adopt a configuration as shown in FIG.
In such a configuration, when the high-side drive power is supplied by the bootstrap capacitor, the drive power supply voltage decreases with the high-side operation.
Even when the low-side switch-off period as described above is long, the bootstrap capacitor has to be increased in capacity to prevent the high-side switching from being disabled. Further, since the switch-off period becomes long at the lowest frequency in the inverter device 1, the capacity of the bootstrap capacitor must be further increased. Such an increase in capacity causes an increase in cost and an increase in circuit size.
On the other hand, the first embodiment is advantageous in that it does not increase the capacity of the bootstrap capacitor and copes with the case where the low-side switch-off period is long, thereby reducing the cost, downsizing the circuit, and improving the reliability.

次に、効果を説明する。
実施例1のインバータ装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
Next, the effect will be described.
In the inverter device of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.

(1)ハイサイドとローサイドによるブリッジ構成により、少なくともハイサイドでPWMスイッチング動作を行い、負荷を駆動するインバータ装置1において、ハイサイドとローサイドのブリッジ回路を構成するよう設けられたスイッチ素子Qu1〜Qw2と、スイッチ素子Qu1〜Qw2を駆動するスイッチ駆動回路31〜36と、ローサイドのスイッチ動作により充電され、ハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33の駆動電源を供給するブートストラップコンデンサ41〜43と、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧を検出する電圧検出器OP1〜OP3と、スイッチ駆動回路31〜36を制御する制御部2と、制御部2に設けられ、ブートストラップコンデンサ41〜43の検出電圧に基づいて、PWM周波数を低い周波数に変更する基準値比較部21及びPWM周波数制御部22を備えたため、ローサイドのスイッチ素子を駆動しない時間が長い場合があっても、コンデンサ容量を小さくできる。   (1) Switching elements Qu1 to Qw2 provided to form a high-side and low-side bridge circuit in the inverter device 1 that performs PWM switching operation at least on the high-side by a bridge configuration of the high-side and low-side and drives the load A switch drive circuit 31 to 36 for driving the switch elements Qu1 to Qw2, a bootstrap capacitor 41 to 43 that is charged by a low-side switch operation and supplies drive power to the high-side switch drive circuits 31 to 33, and a boot Voltage detectors OP1 to OP3 that detect the voltages of the strap capacitors 41 to 43, the control unit 2 that controls the switch drive circuits 31 to 36, and the control unit 2, based on the detection voltages of the bootstrap capacitors 41 to 43 The reference value comparison unit 21 for changing the PWM frequency to a lower frequency Because having a fine PWM frequency control unit 22, even if the time does not drive the low-side switching element is long, it is possible to reduce the capacitance.

実施例2では、ブートストラップコンデンサの電圧低下を予測して周波数変更を行う例である。
構成を説明する。
図7は実施例2のインバータ装置1の制御部2の一部のブロック構成を示す説明図である。
実施例2の制御部2は、電圧低下率演算部24、電圧予測部25、基準値比較部26を備えている。
電圧低下率演算部24は、ブートストラップコンデンサ41〜43の検出電圧を入力とし、単位時間あたりの電圧減少率を電圧低下率として演算する。そして、最も早い低下率のものを記憶し、電圧予測部25へ出力する。
The second embodiment is an example in which the frequency change is performed by predicting the voltage drop of the bootstrap capacitor.
The configuration will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a partial block configuration of the control unit 2 of the inverter device 1 according to the second embodiment.
The control unit 2 according to the second embodiment includes a voltage drop rate calculation unit 24, a voltage prediction unit 25, and a reference value comparison unit 26.
The voltage decrease rate calculation unit 24 receives the detection voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 as an input, and calculates the voltage decrease rate per unit time as the voltage decrease rate. And the thing of the earliest fall rate is memorize | stored, and it outputs to the voltage estimation part 25. FIG.

電圧予測部25は、電圧低下率演算部24からの電圧低下率と、駆動パルス演算部23からの駆動指令値を入力とし、駆動指令値に含まれるローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2がオフする時間と電圧低下率からブートストラップコンデンサ41〜43の電圧が最も低くなる値、つまりローサイドがオンになる直前の値を演算し、基準値比較部26へ出力する。
基準値比較部26は、予め設定された基準値と電圧予測部25からの予測値を比較し、比較結果をPWM周波数制御部22へ出力する。
その他構成は、実施例1と同様であるので説明を省略する。
The voltage prediction unit 25 receives the voltage decrease rate from the voltage decrease rate calculation unit 24 and the drive command value from the drive pulse calculation unit 23, and the low-side switch elements Qu2, Qv2, Qw2 included in the drive command value are turned off. The value at which the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 is lowest, that is, the value immediately before the low side is turned on is calculated from the time and the voltage drop rate, and output to the reference value comparison unit 26.
The reference value comparison unit 26 compares the reference value set in advance with the predicted value from the voltage prediction unit 25 and outputs the comparison result to the PWM frequency control unit 22.
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[電圧低下率算出処理]
図8に示すのは、実施例2のインバータ装置1の制御部2で実行する電圧低下率算出処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
The operation will be described.
[Voltage drop rate calculation process]
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the voltage drop rate calculation process executed by the control unit 2 of the inverter device 1 according to the second embodiment. Each step will be described below.

ステップS11では、電圧低下率演算部24が、電圧検出器OP1〜OP3の検出電圧を入力する。   In step S11, the voltage drop rate calculation unit 24 inputs detection voltages of the voltage detectors OP1 to OP3.

ステップS12では、電圧低下率演算部24が、単位時間当たりの検出電圧の変化から電圧低下率を演算する。この処理では、各相、各時間での電圧低下率を演算し、最も速い低下率のもので演算する。または各相で演算し、各相の最も速い低下率のもので演算する。   In step S12, the voltage drop rate calculation unit 24 calculates the voltage drop rate from the change in the detected voltage per unit time. In this process, the voltage drop rate for each phase and each time is calculated, and the calculation is performed using the fastest drop rate. Alternatively, the calculation is performed for each phase, and the calculation is performed with the fastest reduction rate of each phase.

ステップS13では、電圧低下率演算部24が、演算した電圧低下率を記憶、更新する。更新を行うことにより、経時的な変化に対応する。
[PWM周波数変更処理]
図9に示すのは、実施例2のインバータ装置1の制御部2で実行するPWM周波数変更処理の流れを示すフローチャートで、以下各ステップについて説明する。
なお、図3に示すフローチャートと同様の処理については、同じ符号を付し、説明を省略する。
In step S13, the voltage drop rate calculation unit 24 stores and updates the calculated voltage drop rate. By updating, it responds to changes over time.
[PWM frequency change processing]
FIG. 9 is a flowchart showing a flow of a PWM frequency changing process executed by the control unit 2 of the inverter device 1 according to the second embodiment. Each step will be described below.
In addition, about the process similar to the flowchart shown in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

ステップS14では、電圧予測部25が、電圧検出器OP1〜OP3の検出電圧と、駆動パルス演算部23の出力する駆動パルス指令値を入力する。   In step S <b> 14, the voltage prediction unit 25 inputs the detection voltages of the voltage detectors OP <b> 1 to OP <b> 3 and the drive pulse command value output from the drive pulse calculation unit 23.

ステップS15では、電圧予測部25が、電圧低下率演算部24からの電圧低下率を入力する。   In step S <b> 15, the voltage prediction unit 25 inputs the voltage decrease rate from the voltage decrease rate calculation unit 24.

ステップS16では、電圧予測部25が、検出電圧と駆動パルス指令値に含まれるローサイドのスイッチオフ時間、及び電圧低下率から、ローサイドのスイッチがオンとなる時間の直前のブートストラップコンデンサ41〜43の電圧予測値を演算する。   In step S <b> 16, the voltage predicting unit 25 determines the bootstrap capacitors 41 to 43 immediately before the time when the low-side switch is turned on from the low-side switch-off time and the voltage drop rate included in the detected voltage and the drive pulse command value. Calculate the predicted voltage value.

ステップS17では、基準値比較部26が、電圧予測値と予め設定した基準電圧を比較し、電圧予測値が基準電圧以上ならばステップS3へ進み、電圧予測値が基準電圧より低い場合はステップS4へ進む。   In step S17, the reference value comparison unit 26 compares the voltage predicted value with a preset reference voltage. If the voltage predicted value is equal to or higher than the reference voltage, the process proceeds to step S3. If the voltage predicted value is lower than the reference voltage, step S4 is performed. Proceed to

[コンデンサ容量を抑制する作用]
実施例2では、ブートストラップコンデンサ41〜43の両端電圧を電圧検出器OP1〜OP3で検出し、電圧低下率(単位あたりの電圧減少率)を算出する(電圧低下率演算部24によるステップS11〜S13の処理)。この電圧低下率とローサイドのオフ期間を用いて、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧が低下した最低値、つまりローサイドのスイッチがオンする直前のブートストラップコンデンサ41〜43の電圧を予測する(電圧予測部25によるステップS14〜S16の処理)。
[Capacitor suppression]
In the second embodiment, the voltage across the bootstrap capacitors 41 to 43 is detected by the voltage detectors OP1 to OP3, and the voltage reduction rate (voltage reduction rate per unit) is calculated (steps S11 to S11 by the voltage reduction rate calculation unit 24). Process of S13). Using this voltage drop rate and the low-side off period, the lowest value at which the bootstrap capacitors 41 to 43 are lowered, that is, the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 immediately before the low-side switch is turned on is predicted (voltage prediction). Steps S14 to S16 by the unit 25).

このように実施例2では、予測値が基準値より低くなると、その予測を行った時点でPWM周波数を低下させる。そのため、より速い時期から行うことで、確実にハイサイドのスイッチ駆動回路31〜33の駆動電源を、充分に確保することができる。よって、コンデンサ容量を抑制する。
なお、駆動パルス演算部23からの駆動指令値に含まれるローサイドのスイッチ素子Qu2,Qv2,Qw2がオフする時間は、このパルス信号のエッジ抽出等により検出すればよい。
As described above, in the second embodiment, when the predicted value becomes lower than the reference value, the PWM frequency is decreased when the prediction is performed. For this reason, the driving power source of the high-side switch driving circuits 31 to 33 can be ensured sufficiently by performing the operation from a faster time. Therefore, the capacitor capacity is suppressed.
It should be noted that the time during which the low-side switch elements Qu2, Qv2, Qw2 included in the drive command value from the drive pulse calculation unit 23 are turned off may be detected by edge extraction or the like of this pulse signal.

効果を説明する。
実施例2のインバータ装置にあっては、上記(1)に加えて、以下の効果を有する。
(2)上記(1)において、周波数を変更する手段は、ブートストラップコンデンサ41〜43の検出電圧の変化からブートストラップコンデンサ41〜43の電圧低下率を演算する電圧低下率演算部24と、制御部2で演算されるスイッチ駆動回路31〜36への制御指令から抽出するローサイドのスイッチオフ時間、電圧低下率、及びブートストラップコンデンサ41〜43の検出電圧に基づいて最も低下したブートストラップコンデンサ41〜43の電圧予測値を演算する電圧予測部25と、予め設定した基準値とブートストラップコンデンサ41〜43の電圧予測値を比較する基準値比較部26を備え、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧予測値が基準値より低くなるとPWM周波数を低い周波数に変更するため、コンデンサ容量を大きくすることなく、スイッチ駆動回路31〜33の作動に充分な電源供給を行うことができる。
その他作用効果は実施例1と同様であるので説明を省略する。
Explain the effect.
The inverter device according to the second embodiment has the following effects in addition to the above (1).
(2) In the above (1), the means for changing the frequency includes a voltage drop rate calculation unit 24 for calculating the voltage drop rate of the bootstrap capacitors 41 to 43 from a change in the detection voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43, and a control. Bootstrap capacitors 41 to 41 that are most lowered based on the low-side switch-off time, the voltage drop rate, and the detected voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43 that are extracted from the control commands to the switch drive circuits 31 to 36 that are calculated by the unit 2 A voltage prediction unit 25 that calculates the predicted voltage value of 43, and a reference value comparison unit 26 that compares a preset reference value with the predicted voltage value of the bootstrap capacitors 41 to 43, and predicts the voltage of the bootstrap capacitors 41 to 43. When the value is lower than the reference value, the PWM frequency is changed to a lower frequency. Without Kusuru, it is possible to perform a sufficient power supply to the actuation of the switch driver circuits 31 to 33.
Since other functions and effects are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

実施例3はPWM周波数を変更する際に、上限値と下限値を設定した例である。
構成を説明する。
図10は実施例3のインバータ装置1の制御部2の一部のブロック構成を示す説明図である。
上限値出力部221は、予め設定されたPWM周波数の上限値を記憶し、出力する。このPWM周波数の上限値は、制御部2の処理能力とスイッチ発熱、EMC(電磁適合性)などの条件により決定する。
The third embodiment is an example in which an upper limit value and a lower limit value are set when the PWM frequency is changed.
The configuration will be described.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a partial block configuration of the control unit 2 of the inverter device 1 according to the third embodiment.
The upper limit value output unit 221 stores and outputs a preset upper limit value of the PWM frequency. The upper limit value of the PWM frequency is determined by conditions such as the processing capability of the control unit 2, switch heat generation, and EMC (electromagnetic compatibility).

下限値出力部222は、予め設定されたPWM周波数の下限値を記憶し、出力する。このPWM周波数の下限値は、インバータ装置1のモータ5への出力制御の劣化が許容される最低の周波数(例えばモータ5を停止させない範囲など)により決めるようにする。
そして、実施例3において、PWM周波数制御部22は、PWM周波数を変更する際、通常の動作を行う高いPWM周波数を上限値とし、PWM周波数を低くする際の値を下限値とする。
その他構成は実施例2と同様であるので説明を省略する。
The lower limit output unit 222 stores and outputs a preset lower limit value of the PWM frequency. The lower limit value of the PWM frequency is determined by the lowest frequency (for example, a range in which the motor 5 is not stopped) at which deterioration of output control to the motor 5 of the inverter device 1 is allowed.
In the third embodiment, when changing the PWM frequency, the PWM frequency control unit 22 sets a high PWM frequency for performing a normal operation as an upper limit value and a value when the PWM frequency is lowered as a lower limit value.
Since other configurations are the same as those of the second embodiment, description thereof is omitted.

作用を説明する。
[制御の精度を確保する作用]
実施例3では、PWM周波数制御部22が、PWM周波数を変更する際、通常の状態を上限値とし、低い周波数へ変更する際の周波数を下限値とする。
そして、例えば、ブートストラップコンデンサ41〜43の電圧予測値と比較する基準値を2段階にして、考慮するバラツキ等の見込み量による余裕分の大小のものにする。そして、PWM周波数を低減すると制御が粗くなることへの制御部2の制御内容が許容するような条件の場合には、下限値にし、制御内容が制御を細かくしたい要求が高い場合には、下限値よりわずかに高い周波数にする。
このようにして、PWM周波数を低下させることが制御部2のモータ制御に影響を与えないよう配慮する。
The operation will be described.
[Operation to ensure control accuracy]
In the third embodiment, when the PWM frequency control unit 22 changes the PWM frequency, the normal state is set as the upper limit value, and the frequency when changing to a lower frequency is set as the lower limit value.
Then, for example, the reference value to be compared with the predicted voltage value of the bootstrap capacitors 41 to 43 is set in two stages so that the margin is large or small due to the expected amount of variation to be considered. If the control content of the control unit 2 allows the control to become coarser if the PWM frequency is reduced, the lower limit value is set. If the control content is highly demanded to be finely controlled, the lower limit value is set. Set the frequency slightly higher than the value.
In this way, consideration is given so that lowering the PWM frequency does not affect the motor control of the control unit 2.

効果を説明する。実施例3のインバータ装置にあっては、上記(1),(2)に加えて、以下の効果を有する。
(3)上記(1)又は(2)において、予め設定したPWM周波数の上限値を記憶・出力する上限値出力部221と、予め設定したPWM周波数の下限値を記憶・出力する下限値出力部222を設け、PWM周波数制御部22は、予め設定したPWM周波数の上限値とPWM周波数の下限値の間でPWM周波数を低い周波数に変更するため、PWM周波数を低下させ、制御が粗くなることが、制御部2のモータ制御に影響を与えないよう配慮することができる。
その他作用効果は、実施例2と同様であるので説明を省略する。
Explain the effect. The inverter device according to the third embodiment has the following effects in addition to the above (1) and (2).
(3) In the above (1) or (2), an upper limit output unit 221 that stores and outputs an upper limit value of a preset PWM frequency, and a lower limit value output unit that stores and outputs a lower limit value of a preset PWM frequency 222 is provided, and the PWM frequency control unit 22 changes the PWM frequency to a lower frequency between the preset upper limit value of the PWM frequency and the lower limit value of the PWM frequency. Consideration can be made so as not to affect the motor control of the control unit 2.
Other functions and effects are the same as those of the second embodiment, and thus description thereof is omitted.

以上、本発明のインバータ装置を実施例1〜実施例3に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。   As mentioned above, although the inverter apparatus of this invention has been demonstrated based on Example 1-Example 3, it is not restricted to these Examples about a concrete structure, It concerns on each claim of a claim Design changes and additions are allowed without departing from the scope of the invention.

例えば、実施例1では、負荷としてモータを説明したが、例えばLED照明などであってもよい。
また、実施例3では、下限値と下限値よりわずかに高い周波数の2段階に変更するものを説明したが、上限値と下限値の間で別の制御を行うようにしてもよい。例えば、制御部2から得る情報により上限値の周波数よりわずかに低い周波数を用いるようにすれば、スイッチ駆動回路31〜33の電源消費量を低下させ、下限値へ切り替えることが生じ難くすることができる。
For example, in the first embodiment, the motor is described as the load. However, for example, LED lighting may be used.
Further, in the third embodiment, the description has been given of the case where the lower limit value and the frequency that is slightly higher than the lower limit value are changed. However, another control may be performed between the upper limit value and the lower limit value. For example, if a frequency slightly lower than the upper limit frequency is used based on information obtained from the control unit 2, the power consumption of the switch drive circuits 31 to 33 is reduced, and switching to the lower limit value is less likely to occur. it can.

実施例1のインバータ装置の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the inverter apparatus of Example 1. FIG. 実施例1のインバータ装置の制御部の一部のブロック構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the one part block structure of the control part of the inverter apparatus of Example 1. FIG. 実施例1のインバータ装置の制御部で実行するPWM周波数変更処理の流れを示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a flow of a PWM frequency change process executed by a control unit of the inverter device according to the first embodiment. 実施例1のインバータ装置の通電パターンを説明する図である。It is a figure explaining the electricity supply pattern of the inverter apparatus of Example 1. FIG. 実施例1のインバータ装置の通電パターンを変更した状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which changed the electricity supply pattern of the inverter apparatus of Example 1. FIG. インバータ装置の回路構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circuit structural example of an inverter apparatus. 実施例2のインバータ装置の制御部の一部のブロック構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the one part block structure of the control part of the inverter apparatus of Example 2. FIG. 実施例2のインバータ装置の制御部で実行する電圧低下率算出処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the voltage fall rate calculation process performed in the control part of the inverter apparatus of Example 2. FIG. 実施例2のインバータ装置1の制御部2で実行するPWM周波数変更処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the PWM frequency change process performed in the control part 2 of the inverter apparatus 1 of Example 2. FIG. 実施例3のインバータ装置の制御部の一部のブロック構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the one part block structure of the control part of the inverter apparatus of Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 インバータ装置
2 制御部
21 基準値比較部
22 周波数制御部
221 上限値出力部
222 下限値出力部
23 駆動パルス演算部
24 電圧低下率演算部
25 電圧予測部
26 基準値比較部
31〜36 スイッチ駆動回路
41〜43 ブートストラップコンデンサ
5 モータ
5u,5v,5w コイル
6 コンデンサ
71〜73 ダイオード
8 コンデンサ
9 電源
10〜12 抵抗
Du1〜Dw2 ダイオード
Qu1〜Qw2 スイッチ素子
OP1〜OP3 電圧検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 2 Control part 21 Reference value comparison part 22 Frequency control part 221 Upper limit value output part 222 Lower limit value output part 23 Drive pulse calculation part 24 Voltage drop rate calculation part 25 Voltage prediction part 26 Reference value comparison parts 31-36 Switch drive Circuits 41 to 43 Bootstrap capacitor 5 Motor 5u, 5v, 5w Coil 6 Capacitor 71 to 73 Diode 8 Capacitor 9 Power source 10 to 12 Resistor Du1 to Dw2 Diode Qu1 to Qw2 Switch element
OP1 to OP3 Voltage detector

Claims (3)

ハイサイドとローサイドによるブリッジ構成により、少なくともハイサイドでPWMスイッチング動作を行い、負荷を駆動するインバータ装置において、
ハイサイドとローサイドのブリッジ回路を構成するよう設けられたスイッチ素子と、
スイッチ素子を駆動するスイッチ駆動手段と、
ローサイドのスイッチ動作により充電され、ハイサイドのスイッチ駆動手段の駆動電源を供給するブートストラップコンデンサと、
ブートストラップコンデンサの電圧を検出する電圧検出手段と、
前記スイッチ駆動手段を制御する制御手段と、
制御手段に設けられ、ブートストラップコンデンサの検出電圧に基づいて、PWM周波数を低い周波数に変更する周波数変更手段と、
を備えた、
ことを特徴とするインバータ装置。
In the inverter device that drives the load by performing PWM switching operation at least on the high side by the bridge configuration by the high side and the low side,
A switch element provided to form a high-side and low-side bridge circuit;
Switch driving means for driving the switch element;
A bootstrap capacitor that is charged by the low-side switch operation and supplies the drive power for the high-side switch drive means;
Voltage detection means for detecting the voltage of the bootstrap capacitor;
Control means for controlling the switch driving means;
A frequency changing means provided in the control means, for changing the PWM frequency to a lower frequency based on the detection voltage of the bootstrap capacitor;
With
An inverter device characterized by that.
請求項1に記載のインバータ装置において、
前記周波数変更手段は、
前記ブートストラップコンデンサの検出電圧の変化から前記ブートストラップコンデンサの電圧低下率を演算する電圧低下率演算手段と、
前記制御手段で演算される前記スイッチ駆動手段への制御指令から抽出するローサイドのスイッチオフ時間、前記電圧低下率、及び前記ブートストラップコンデンサの検出電圧に基づいて最も低下した前記ブートストラップコンデンサの電圧予測値を演算する電圧予測手段と、
予め設定した基準値と前記ブートストラップコンデンサの電圧予測値を比較する基準値比較手段と、
を備え、前記ブートストラップコンデンサの電圧予測値が前記基準値より低くなるとPWM周波数を低い周波数に変更することを特徴とするインバータ装置。
The inverter device according to claim 1,
The frequency changing means is
A voltage drop rate calculating means for calculating a voltage drop rate of the bootstrap capacitor from a change in a detection voltage of the bootstrap capacitor;
The voltage prediction of the bootstrap capacitor that is most reduced based on the low-side switch-off time extracted from the control command to the switch driver calculated by the controller, the voltage reduction rate, and the detected voltage of the bootstrap capacitor Voltage predicting means for calculating a value;
A reference value comparison means for comparing a preset reference value with a predicted voltage value of the bootstrap capacitor;
An inverter device comprising: changing a PWM frequency to a lower frequency when a predicted voltage value of the bootstrap capacitor is lower than the reference value.
請求項1又は請求項2に記載のインバータ装置において、
前記周波数変更手段は、予め設定したPWM周波数の上限値とPWM周波数の下限値の間でPWM周波数を低い周波数に変更することを特徴とするインバータ装置。
In the inverter device according to claim 1 or 2,
The inverter device characterized in that the frequency changing means changes the PWM frequency to a lower frequency between a preset upper limit value of the PWM frequency and a lower limit value of the PWM frequency.
JP2008335411A 2008-12-27 2008-12-27 Inverter apparatus Pending JP2010158117A (en)

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