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JP4103051B2 - Power converter for AC motor - Google Patents

Power converter for AC motor Download PDF

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JP4103051B2
JP4103051B2 JP2004306890A JP2004306890A JP4103051B2 JP 4103051 B2 JP4103051 B2 JP 4103051B2 JP 2004306890 A JP2004306890 A JP 2004306890A JP 2004306890 A JP2004306890 A JP 2004306890A JP 4103051 B2 JP4103051 B2 JP 4103051B2
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Description

本発明は、回転型や直動型の交流電動機用の電力変換装置に関し、特に電動機の回転子または可動子の位置センサを有さない、いわゆるセンサレス駆動を行う装置において、電動機が空転している状態から電力変換器を起動する手段に特徴を有する交流電動機用電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device for a rotary type or direct acting type AC motor, and in particular, in a device that performs so-called sensorless driving without a position sensor of a rotor or a mover of the motor, the motor is idling. The present invention relates to a power converter for an AC motor characterized by means for starting a power converter from a state.

図12は、後述する特許文献1に記載された従来技術に相当するブロック図である。
図12において、スイッチング素子及び受動素子によって構成される電力変換器1は、交流または直流の電源4から電力を供給されて電力変換を行い、回転機としての交流電動機3に電力を供給している。
電力変換器1は、制御部2によって制御されている。交流電動機3は、回転子に界磁極を有しているため、端子を開放した状態で回転子を回転させると誘起電圧を発生する。このような電動機を、本明細書ではまとめて界磁付同期電動機と呼ぶ。
FIG. 12 is a block diagram corresponding to the prior art described in Patent Document 1 described later.
In FIG. 12, a power converter 1 constituted by a switching element and a passive element is supplied with power from an AC or DC power supply 4 to perform power conversion, and supplies power to an AC motor 3 as a rotating machine. .
The power converter 1 is controlled by the control unit 2. Since AC motor 3 has a field pole in the rotor, an induced voltage is generated when the rotor is rotated with the terminal open. Such an electric motor is collectively referred to as a field-equipped synchronous motor in this specification.

一般に、界磁付同期電動機を駆動するためには、回転子の位置に応じた電圧及び電流を供給する必要がある。回転子の位置を検出するセンサとして、ロータリーエンコーダ等の光電式位置センサや、ホール素子等を用いた電磁式位置センサが知られている。
しかし、信頼性、耐環境性、コスト等の観点から、これらの位置センサを使用しないで回転子位置を推定する、いわゆるセンサレス駆動が要求されている。
Generally, in order to drive a field synchronous motor, it is necessary to supply a voltage and a current according to the position of the rotor. Known sensors for detecting the position of the rotor include a photoelectric position sensor such as a rotary encoder, and an electromagnetic position sensor using a Hall element.
However, from the viewpoint of reliability, environmental resistance, cost, and the like, so-called sensorless driving is required that estimates the rotor position without using these position sensors.

このセンサレス駆動を行うために、図12に示す制御部2は以下のように構成されている。
まず、21は電流変換処理部である。この電流変換処理部21は、交流電動機3の電流センサ5A,5Bから得られた二相の電流から三相電流を合成し、この三相電流を直交回転座標に変換する。
In order to perform this sensorless drive, the control unit 2 shown in FIG. 12 is configured as follows.
First, 21 is a current conversion processing unit. The current conversion processing unit 21 synthesizes a three-phase current from two-phase currents obtained from the current sensors 5A and 5B of the AC motor 3, and converts the three-phase current into orthogonal rotation coordinates.

また、22は制御演算器である。この制御演算器22は、電力変換器1から交流電動機3に電力を供給している状態で回転子位置を推定し、電力変換器1が供給するべき電圧及び電流を演算して所定のスイッチング素子に与えるオン・オフ信号を出力する。回転子位置の推定に当たり、制御演算器22は電流変換処理部21から交流電動機3の電流に関する種々の情報を取得し、これらに基づいて必要な演算を行っている。なお、電流変換処理部21及び制御演算器22等により実行される界磁付同期電動機のセンサレス駆動技術は周知であるため、ここでは詳述を省略する。   Reference numeral 22 denotes a control arithmetic unit. The control calculator 22 estimates the rotor position in a state where power is supplied from the power converter 1 to the AC motor 3, calculates the voltage and current to be supplied by the power converter 1, and calculates a predetermined switching element. Outputs the on / off signal given to. In estimating the rotor position, the control calculator 22 acquires various information related to the current of the AC motor 3 from the current conversion processing unit 21, and performs necessary calculations based on these information. In addition, since the sensorless drive technique of the synchronous motor with a field executed by the current conversion processing unit 21 and the control arithmetic unit 22 is well known, detailed description thereof is omitted here.

さて、界磁付同期電動機の位置センサレス駆動における大きな課題の一つは、回転子が空転している状態から電力変換器を起動する方法(フリーラン起動と呼ぶ)である。
すなわち、図1に示したように、制御系では交流電動機3の電流に基づいて制御を行っているため、電力変換器1が停止していて電流が流れていない状態では、交流電動機3の情報が全く得られない。回転子が停止していれば、例えばある位相で電流が通流するように電力変換器1の出力電圧を調整し、これによって回転子の位置を引き込んでから運転を開始することができる。
Now, one of the major problems in position sensorless driving of a field synchronous motor is a method of starting the power converter from a state where the rotor is idling (referred to as free-run starting).
That is, as shown in FIG. 1 2, in the control system because control is performed based on the current of the AC motor 3, in the state in which the power converter 1 is not current flows stopped, the AC motor 3 No information is available. If the rotor is stopped, for example, the output voltage of the power converter 1 is adjusted so that a current flows in a certain phase, and thus the operation of the rotor can be started after the position of the rotor is drawn.

しかし、回転子が空転している状態で電力変換器1をランダムに起動して電圧を発生させると、交流電動機3が動的な誘起電圧を発生しているために電流制御が不能になって正常に起動できない場合がある。また、最悪の場合には、過電流によって電力変換器1のスイッチング素子を破損し、交流電動機3が永久磁石を有する場合には不可逆減磁させる危険もある。   However, if the power converter 1 is randomly started and the voltage is generated while the rotor is idling, current control becomes impossible because the AC motor 3 generates a dynamic induced voltage. It may not start normally. In the worst case, the switching element of the power converter 1 is damaged by an overcurrent, and there is a risk of irreversible demagnetization when the AC motor 3 has a permanent magnet.

このような問題を解決する手段として、交流電動機の空転時に、その巻線を電力変換器によって瞬間的に短絡させ、このときに流れる電流に基づき回転子位置を推定して電力変換器を起動する方法が、後述する特許文献1に開示されている。   As a means for solving such a problem, when the AC motor is idling, its winding is momentarily short-circuited by the power converter, and the rotor position is estimated based on the current flowing at this time to start the power converter. The method is disclosed in Patent Document 1 described later.

この特許文献1には、交流電動機運転用の電力変換器を構成するスイッチング素子のうち少なくとも一つをオンすることにより交流電動機の巻線を短絡し、そのときに流れる巻線電流に基づいて回転子の位置を推定することが開示されている。これは、交流電動機の巻線を短絡した際に誘起電圧によって流れる巻線電流が、交流電動機の回転子の位置と速度、及び交流電動機の回路定数によって一義的に決まるので、この巻線電流を解析することによって回転子の位置及び速度が計算できることに着目したものである。   In Patent Document 1, the winding of the AC motor is short-circuited by turning on at least one of the switching elements constituting the power converter for operating the AC motor, and the rotation is performed based on the winding current flowing at that time. Estimating the position of a child is disclosed. This is because the winding current that flows due to the induced voltage when the AC motor winding is short-circuited is uniquely determined by the position and speed of the rotor of the AC motor and the circuit constant of the AC motor. The focus is on the fact that the position and speed of the rotor can be calculated by analysis.

図12に示す従来技術では、制御部2内のフリーラン起動演算部23が、上述した巻線短絡のための電力変換器1内のスイッチング素子へのオン・オフ信号の生成、電流変換処理部21から得られる電流情報に基づく回転子空転時の回転子位置推定演算、及び、得られた回転子位置情報に基づく起動シーケンスの実行を行っている。
そして、電力変換器1の起動後は、通常動作に移行するために、切替スイッチ24によってフリーラン起動演算部23側から制御演算器22側に処理が切り替えられる。この切替スイッチ24の操作は、制御部2の動作を統括する制御切替部25が行っている。
In the prior art shown in FIG. 12, the free-run start-up calculating unit 23 in the control unit 2 generates an on / off signal to the switching element in the power converter 1 for short-circuiting the winding, and a current conversion processing unit. The rotor position estimation calculation at the time of rotor idling based on the current information obtained from 21 and the start-up sequence based on the obtained rotor position information are executed.
And after starting of the power converter 1, in order to transfer to normal operation, a process is switched by the changeover switch 24 from the free run starting calculating part 23 side to the control calculating unit 22 side. The operation of the changeover switch 24 is performed by a control switching unit 25 that supervises the operation of the control unit 2.

更に、他の従来技術として、下記の特許文献2に記載されたブラシレスDCモータの駆動方法が知られている。
この従来技術は、三相インバータにより回転子位置センサを有しないブラシレスDCモータを駆動する方法において、空転中のブラシレスDCモータの回転子速度及び回転子位相を検出する際に、インバータ内の直列接続された二つのスイッチング素子のオン・オフ比率を制御することによって確定される出力電圧値が三相とも同一になるように電圧を出力し、かつ、その際の少なくとも二相分のモータ電流検出値を利用するものである。
Furthermore, as another conventional technique, a brushless DC motor driving method described in Patent Document 2 below is known.
This prior art uses a three-phase inverter to drive a brushless DC motor without a rotor position sensor. When detecting the rotor speed and rotor phase of a brushless DC motor that is idling, a series connection in the inverter is used. The voltage is output so that the output voltage value determined by controlling the on / off ratio of the two switching elements is the same for all three phases, and the motor current detection value for at least two phases at that time Is to be used.

特開平11−75394号公報(請求項1、段落[0009]〜[0012]、図2、図3等)JP-A-11-75394 (Claim 1, paragraphs [0009] to [0012], FIG. 2, FIG. 3, etc.) 特開平10−191685号公報(請求項3、段落[0038]〜[0041]、図6等)JP-A-10-191585 (Claim 3, paragraphs [0038] to [0041], FIG. 6 etc.)

前記特許文献1における発明の実施の形態には、交流電動機の全相巻線を短絡したときの挙動が詳述されている。しかし、一部の相の巻線のみを短絡して回転子位置を推定する具体的方法については開示されていない。また、通常、電力変換器と交流電動機との間には、フィルタリアクトル等の受動回路部品がしばしば挿入されるが、特許文献1ではこのような場合について特に考慮されていない。
更に、特許文献2においても、三相のうち一部の相の巻線のみを短絡して回転子位置を推定する具体的方法は開示されていない。
In the embodiment of the invention in Patent Document 1, the behavior when all phase windings of an AC motor are short-circuited is described in detail. However, a specific method for estimating the rotor position by short-circuiting only some of the windings of the phases is not disclosed. In general, passive circuit components such as a filter reactor are often inserted between the power converter and the AC motor. However, Patent Document 1 does not particularly consider such a case.
Further, Patent Document 2 does not disclose a specific method for estimating the rotor position by short-circuiting only a part of the windings of the three phases.

そこで本発明は、多相交流電動機の空転時において、多相のうちの一部の相の巻線を短絡して流れる電流に基づいて回転子や可動子の位置を推定する具体的手段を開示し、電力変換器の起動を確実かつ簡便に行えるようにした交流電動機用電力変換装置を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention discloses specific means for estimating the position of the rotor and the mover based on the current that flows by short-circuiting the windings of some phases of the multiphase during idling of the multiphase AC motor. Thus, an object of the present invention is to provide a power converter for an AC motor that can reliably and easily start a power converter.

上記課題を解決する本発明の基本原理は、次のとおりである。
まず、図1は、界磁付同期電動機31と、この電動機31の巻線の短絡動作を行う場合の電力変換器11の等価回路を示したものである。電動機31は多相交流電動機であり、各相の巻線は界磁による誘起電圧e,e,e,……とインピーダンスZ,Z,Z,……とによって示してある。また、電力変換器11は、複数の交流スイッチQからなるものとする。
The basic principle of the present invention that solves the above problems is as follows.
First, FIG. 1 shows an equivalent circuit of the power converter 11 in the case of performing a short-circuit operation of the field-equipped synchronous motor 31 and the windings of the motor 31. There motor 31 is multi-phase AC motor, the induced voltage of each phase winding according to the field e 1, e 2, e 3 , ...... and the impedance Z 1, Z 2, Z 3 , indicated by the ...... . The power converter 11 is assumed to be composed of a plurality of AC switches Q.

電力変換器11のスイッチQを制御する制御部2の構成は実質的に図12と同様であり、電動機31の電流を二相から三相に変換し、かつ直交回転座標に変換する電流変換処理部21と、巻線短絡のための電力変換器11内のスイッチQへのオン・オフ信号の生成や、電流変換処理部21からの電流情報に基づく回転子位置推定演算、及び、得られた回転子位置情報に基づく起動シーケンスの実行を行なうフリーラン起動演算部23とを備えている。
なお、図1では、制御部2内の制御演算器22、切替スイッチ24、制御切替部25(図12参照)の図示を省略してある。
The configuration of the control unit 2 that controls the switch Q of the power converter 11 is substantially the same as that shown in FIG. 12, and the current conversion process converts the current of the motor 31 from two phases to three phases and converts it into orthogonal rotation coordinates. Part 21 and the on / off signal generation to the switch Q in the power converter 11 for short-circuiting the winding, the rotor position estimation calculation based on the current information from the current conversion processing unit 21, and the obtained And a free-run start calculating unit 23 that executes a start sequence based on the rotor position information.
In FIG. 1, illustration of the control arithmetic unit 22, the changeover switch 24, and the control switching unit 25 (see FIG. 12) in the control unit 2 is omitted.

電動機31の各相の誘起電圧は、回転子の位置及び速度によって一義的に決まり、また、相間の誘起電圧の位相差は電気角にして一定である。一方、各相のインピーダンスZ,Z,Z,……は、磁気飽和の影響が小さい場合、電動機31に突極性が無ければ一定であり、突極性があっても回転子の位置によって一義的に決まる。
従って、電動機31の多相の巻線のうちいくつかの相の巻線を短絡した場合に流れる電流も、回転子の位置及び速度によって一義的に決まる。よって、この短絡時の巻線電流を解析することにより、回転子の位置を推定することが可能となる。
The induced voltage of each phase of the electric motor 31 is uniquely determined by the position and speed of the rotor, and the phase difference of the induced voltage between the phases is constant as an electrical angle. On the other hand, the impedances Z 1 , Z 2 , Z 3 ,... Of each phase are constant if there is no saliency in the motor 31 when the influence of magnetic saturation is small. It is determined uniquely.
Therefore, the current that flows when several phases of the multiphase windings of the motor 31 are short-circuited is also uniquely determined by the position and speed of the rotor. Therefore, it is possible to estimate the position of the rotor by analyzing the winding current at the time of this short circuit.

具体的な回転子位置推定方法は、例えば次の通りである。
図1において、電動機31の各相のうち、いくつかを短絡した場合について考える。
回転速度がほぼ一定と見なせる場合、n相界磁付き電動機のx相の無負荷誘起電圧基本波eは、一般に数式1のように表すことができる。
[数式1]
=ωΨsin(ωt+θ+θ
ここで、ω:電気角周波数、Ψ:界磁によるコイルの磁束鎖交数振幅、t:時間、θ:x相の位相角(ただし、θ=0とする)、θ:初期位相角
A specific rotor position estimation method is, for example, as follows.
Consider the case where some of the phases of the motor 31 are short-circuited in FIG.
When the rotational speed can be regarded as substantially constant, the x-phase no-load induced voltage fundamental wave e x of the motor with an n-phase field can be generally expressed as Equation 1.
[Formula 1]
e x = ωψsin (ωt + θ x + θ 0 )
Here, ω: electrical angular frequency, ψ: magnetic flux linkage number amplitude of coil by field, t: time, θ x : phase angle of x phase (where θ 1 = 0), θ 0 : initial phase Corner

通常は、θは各相毎に異なる定数であり、また、各相のθの値は設計事項のため既知である。なお、上記の通り第1相の位相角θ=0としたため、初期位相角θは、時間t=0における第1相の無負荷誘起電圧eの位相角に他ならない。
また、電気角周波数ωは、回転子の回転速度に比例する。具体的には、磁極数をPとすると、電気角周波数ωについては数式2の関係が常に成り立っている。
[数式2]
ω=(P/2)×2π×N/60
ここで、N:回転子の毎分回転速度
なお、回転速度Nがほぼ一定の場合について論じているため、ここではωは未知であるが定数ということになる。
Usually, θ x is a constant different for each phase, and the value of θ x for each phase is known because of design matters. Since the first phase phase angle θ 1 = 0 as described above, the initial phase angle θ 0 is nothing but the phase angle of the first phase no-load induced voltage e 1 at time t = 0.
The electrical angular frequency ω is proportional to the rotational speed of the rotor. Specifically, when the number of magnetic poles is P, the relationship of Formula 2 is always established for the electrical angular frequency ω.
[Formula 2]
ω = (P / 2) × 2π × N / 60
Here, N: Rotational speed of the rotor per minute Since the case where the rotational speed N is substantially constant is discussed, ω is unknown but is a constant here.

また、Ψも電動機の鉄心の磁気飽和や渦電流の影響が小さいという前提においては定数となり、かつ、設計事項であるため既知である。通常は、電動機は鉄心の磁気飽和や渦電流の影響が小さくなるように設計されるので、この前提が成り立つ場合がほとんどである。なお、Ψの評価において、磁気飽和や渦電流の影響を考慮に入れることも可能である。   Also, Ψ is a constant on the premise that the influence of magnetic saturation and eddy current on the iron core of the motor is small, and is known because it is a design matter. Usually, since the electric motor is designed so that the influence of magnetic saturation of the iron core and eddy current is small, this assumption is almost always satisfied. In the evaluation of Ψ, it is also possible to take into account the effects of magnetic saturation and eddy currents.

以上の関係から、数式1における未知数はωとθとの二つであることが分かる。また、この二つの値を知ることができれば、各相の無負荷誘起電圧eが判明したことになり、これに相応する電圧をインバータから与えることによってシステムを起動できることになる。
一方、各相のインピーダンスZは、電動機の鉄心の磁気飽和や渦電流の影響が小さいという前提においては、磁極位置のみの関数となる、すなわち、ω及びθによって特定される値となることが知られている。
From the above relationship, it can be seen that the unknowns in Equation 1 are two, ω and θ 0 . Further, if it is possible to know the two values, will be each phase of the no-load induced voltage e x is found, so that a voltage corresponding to the system can be booted by providing an inverter.
On the other hand, the impedance Z x of each phase is a function of only the magnetic pole position, that is, a value specified by ω and θ 0 on the assumption that the influence of magnetic saturation and eddy current of the iron core of the motor is small. It has been known.

以上のことから、回転子が空転している状態で、ω及びθが未知の状態において、電動機の各相端子を部分的に短絡した時に流れる電流は、ω及びθによって異なる情報、すなわちω及びθの固有の情報を含んでいることが分かる。
具体的には、未知数がω及びθで2種類、得られる回路方程式が、短絡回路数のため部分相短絡の場合には(短絡した相数−1)種類ということになる。従って、短絡する相数が3以上であれば、未知数2に対して回路方程式が2以上存在することになり、原理的にω及びθを求められることが分かる。
From the above, in the state where the rotor is idling and ω and θ 0 are unknown, the current that flows when each phase terminal of the motor is partially short-circuited is different information depending on ω and θ 0 , that is, It can be seen that the specific information of ω and θ 0 is included.
Specifically, there are two types of unknowns at ω and θ 0 , and the obtained circuit equation is the number of short-circuited circuits (the number of short-circuited phases −1) in the case of partial phase short-circuiting. Therefore, if the number of phases to be short-circuited is 3 or more, there are two or more circuit equations for the unknown 2 and it can be understood that ω and θ 0 can be obtained in principle.

なお、短絡動作を複数回行い、各回におけるω及びθの導出値の平均をとることにより、検出誤差や計算誤差を軽減することが可能である。 Note that the detection error and the calculation error can be reduced by performing the short-circuit operation a plurality of times and averaging the derived values of ω and θ 0 each time.

次に、図1において、巻線を短絡する相の数を2、つまり二相の巻線を短絡するものとすれば、短絡ループは一つだけになるため、短絡電流の解析による回転子位置の推定等が最も単純になる。
例えば、図2は、三相の界磁付同期電動機32を電力変換器12により運転する場合の等価回路に重ねて、U相とV相の二相の巻線を短絡した際に形成される短絡ループを太線で示したものである。
Next, in FIG. 1, if the number of phases for short-circuiting the winding is 2, that is, the two-phase winding is short-circuited, there is only one short-circuit loop. Is the simplest.
For example, FIG. 2 is formed when two-phase windings of the U phase and the V phase are short-circuited on the equivalent circuit when the three-phase field synchronous motor 32 is operated by the power converter 12. The short-circuit loop is indicated by a bold line.

図2に示す電動機32において、e,e,eはU,V,W相の誘起電圧、Z,Z,Zは各相のインピーダンスである。ここで、図示するように電力変換器12内の二つのスイッチQをオンすることにより、インピーダンスZ,Zを負荷とする1周の短絡ループのみが形成され、前述したように未知数がωとθ、回路方程式が一つとなるため、そのままではω及びθを導出することができない。そこで、短絡動作を2回行うことにより、その都度異なる回路方程式が得られるため、これらを連立させることによってω及びθを導出することが可能になる。
なお、短絡動作を3回以上行い、各回におけるω,θの導出値の平均をとることにより、検出誤差や、計算誤差を軽減することができる。
In motor 32 shown in FIG. 2, e u, e v, e w are U, V, the induced voltage of the W-phase, Z u, Z v, the Z w is a phase of the impedance. Here, as shown in the figure, by turning on the two switches Q in the power converter 12, only one short-circuited loop having the impedances Z u and Z v as a load is formed, and the unknown is ω as described above. And θ 0 , and the circuit equation becomes one, ω and θ 0 cannot be derived as they are. Therefore, by performing the short-circuiting operation twice, different circuit equations can be obtained each time. Therefore, it is possible to derive ω and θ 0 by combining them.
Incidentally, performed at least three times the short-circuit operation, omega in each time by averaging the derived value of theta 0, it is possible to reduce or detection error, the computational error.

上記の原理に基づき、請求項記載の発明は、電力変換器の制御部が、電動機の空転時にスイッチング素子のうちの第1のスイッチング素子にオン信号を与え、この時に、電動機の各相誘起電圧、及び、スイッチング素子にそれぞれ逆並列接続されたダイオードの作用により電流が通流しない時は通流するまで前記オン信号を継続または断続し、電流が通流したら、流れた電流とその通流を検出した時刻とに基づいて、電動機の回転子または可動子の位置を推定して電力変換器を起動するものである。
On the basis of the above principle, according to the first aspect of the present invention, the control unit of the power converter gives an ON signal to the first switching element among the switching elements when the motor is idling, and at this time, each phase induction of the motor is induced. When the current does not flow due to the action of the voltage and the diode connected in reverse parallel to the switching element, the ON signal is continued or interrupted until it flows, and when the current flows, the flowing current and its flow And starting the power converter by estimating the position of the rotor or mover of the electric motor based on the detected time.

請求項に記載した発明は、電力変換器の制御部が、電動機の空転時にスイッチング素子のうちの第1のスイッチング素子にオン信号を与え、この時に、電動機の各相誘起電圧、及び、前記ダイオードの作用により電流が通流しない時は通流するまで前記オン信号を継続または断続し、電流が通流したら、前記オン信号をオフ信号に変更して第1のスイッチング素子を消弧した後、第2のスイッチング素子にオン信号を与えて電流を通流させ、これら一連の操作により流れた電流とその通流を検出した時刻とに基づいて、電動機の回転子または可動子の位置を推定して前記電力変換器を起動するものである。
According to the second aspect of the present invention, the control unit of the power converter gives an ON signal to the first switching element among the switching elements when the motor is idling, and at this time, each phase induced voltage of the motor, and When the current does not flow due to the action of the diode, the on signal is continued or interrupted until it flows, and when the current flows, the on signal is changed to an off signal and the first switching element is extinguished. The position of the rotor or mover of the motor is estimated based on the current flowing through the series of operations and the time when the current is detected by applying an ON signal to the second switching element. Then, the power converter is started .

請求項に記載した発明は、請求項において、第2のスイッチング素子として、最初に電流が通流した相から判別可能であって、ある時刻にオン信号を与えても電流が通流しないスイッチング素子を選定するものである。
The invention described in claim 3, in claim 2, as a second switching element, a distinguishable from the first phase current is flowed, current is not flowing even giving an ON signal at a certain time A switching element is selected.

請求項に記載した発明は、電力変換器の制御部が、電動機の空転時にスイッチング素子のうちの第1のスイッチング素子にオン信号を与え、この時に電流が通流する場合には、前記オン信号をオフ信号に変更して第1のスイッチング素子を消弧し、かつ、複数のスイッチング素子の何れか一つをオン・オフする動作を、オン信号を与えても電流が通流しなくなるまで繰り返し、電流が通流しなくなった後に請求項の何れかの制御部による操作を開始するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the controller of the power converter gives an ON signal to the first switching element among the switching elements when the motor is idling. The operation of changing the signal to an off signal to extinguish the first switching element and turning on or off any one of the plurality of switching elements is repeated until no current flows even if the on signal is applied. The operation by the control unit according to any one of claims 1 to 3 is started after the current stops flowing.

請求項に記載した発明は、請求項において、第1のスイッチング素子を消弧した後にオン・オフ動作を繰り返す対象となるスイッチング素子を、第1のスイッチング素子とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect , the first switching element is a switching element for which the on / off operation is repeated after the first switching element is extinguished.

請求項に記載した発明は、請求項の何れかに記載された制御部の機能を少なくとも二つ組み合わせることにより回転子または可動子の位置を推定して電力変換器を起動するものである。
The invention described in claim 6, which estimates the position of the rotor or armature by combining at least two functions of the control unit according to any of claims 1 to 5, to start the power converter It is.

請求項に記載した発明は、請求項1〜6の何れか1項に記載した交流電動機用電力変換装置であって、前記電動機と前記電力変換器との間に挿入される受動回路部品を備えた交流電動機用電力変換装置において、前記制御部が、電動機の空転時に、スイッチング素子のうち少なくとも一つをオンさせて電動機の巻線と前記受動回路部品とからなる回路を実質的に短絡し、短絡時に流れる電流に基づいて、前記電動機の回転子または可動子の位置を推定して前記電力変換器を起動するものである。
The invention described in claim 7 is the power converter for an AC motor according to any one of claims 1 to 6, wherein a passive circuit component inserted between the motor and the power converter is provided. In the power converter for an AC motor provided, the control unit turns on at least one of the switching elements during the idling of the motor to substantially short-circuit a circuit composed of the winding of the motor and the passive circuit component. The power converter is started by estimating the position of the rotor or mover of the electric motor based on the current flowing during the short circuit.

請求項に記載した発明は、請求項またはにおいて、相順が既知である場合には、第1のスイッチング素子を消弧した後、オンしても直ちに電流が通流しない可能性のあるスイッチング素子のうち一つをオンし、これによって直ちに電流が通流したか否かを判定して回転方向を特定するものである。
The invention described in claim 8, in claim 2 or 3, if the phase sequence is known, after the first switching element extinguished, the on and immediately current even if the possibility is not flowing One of the switching elements is turned on, and thereby it is determined whether or not an electric current has passed immediately, thereby specifying the rotation direction.

請求項に記載した発明は、請求項において、第1のスイッチング素子を消弧した後、オンしても直ちに電流が通流しない可能性のあるスイッチング素子のうち一つをオンし、これによって直ちに電流が通流しない場合には、当該スイッチング素子を第2のスイッチング素子として選定し、直ちに電流が通流した場合には、回転方向によって特定される、オンしても直ちに電流が通流しないスイッチング素子を第2のスイッチング素子として選定するものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect , after the first switching element is extinguished, one of the switching elements in which current may not flow immediately even if the first switching element is turned on is turned on. If the current does not flow immediately, the switching element is selected as the second switching element. If the current flows immediately, the current flows immediately even if it is turned on. The switching element that does not exist is selected as the second switching element.

請求項1に記載した発明は、請求項において、第1のスイッチング素子を消弧した後、第1のスイッチング素子の属する相以外のスイッチング素子を一つずつ順番にオンすることにより、直ちに電流が流れた場合には当該スイッチング素子をオフし、更に別のスイッチング素子をオンする、という操作を繰り返すことによって、オンしても直ちに電流が流れないスイッチング素子を特定し、この特定されたスイッチング素子を第2のスイッチング素子として選定するものである。
The invention described in claim 1 0, in the second aspect, after the first switching element extinguished by turning on the switching elements other than phase belongs first switching element one by one sequentially, immediately By repeating the operation of turning off the switching element and turning on another switching element when a current flows, a switching element in which no current flows immediately even when it is turned on is identified. The element is selected as the second switching element.

本発明によれば、回転型または直動型の多相交流電動機、特にセンサレス駆動される多相交流電動機の空転時において、多相のうちの一部の相の巻線を短絡して流れる電流に基づいて回転子の位置を推定できるため、電力変換器の起動を確実かつ簡便に行うことができる。   According to the present invention, during the idling of a rotary or direct acting multiphase AC motor, in particular, a sensorless driven multiphase AC motor, a current that flows by short-circuiting a winding of a part of the phases. Since the position of the rotor can be estimated based on the above, the power converter can be started reliably and easily.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図3はこの実施形態を示す主要部の回路図である。なお、以下では、主として交流電動機(界磁付同期電動機)が三相電動機であるものとして説明する。また、図3〜図7は請求項に記載された発明の実施形態を説明するための図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 3 is a circuit diagram of the main part showing this embodiment. In the following description, it is assumed that the AC motor (field synchronous motor) is a three-phase motor. Further, 3 to 7 are views for explaining an embodiment of the invention described in claim 1-4.

図3において、13はIGBT等の自己消弧型スイッチング素子Q,Q,Q,Q,Q,Q、及び、これらにそれぞれ逆並列接続されたダイオードD,D,D,D,D,Dからなる三相の電力変換器(インバータ)、33は電力変換器13により運転される交流電動機である。
ここで、電動機33の空転時において、図3に示す如く、U相(スイッチング素子Q,Qからなる相)の下アームのスイッチング素子Qにのみオン信号を与え、残りのスイッチング素子にはオフ信号を与える状態を考える。なお、どのスイッチング素子をオンさせる場合にも、以下の説明は同様に当てはまる。
In FIG. 3, reference numeral 13 denotes a self-extinguishing switching element Q u , Q v , Q w , Q x , Q y , Q z such as an IGBT, and diodes D u , D v , A three-phase power converter (inverter) 33 composed of D w , D x , D y , and D z is an AC motor operated by the power converter 13.
Here, at the time of idling of the electric motor 33, as shown in FIG. 3, U-phase gives an ON signal only to the switching element Q x of the lower arm of (the switching element Q u, phases consisting of Q x), the remainder of the switching element Consider a state that gives an off signal. Note that the following description applies to any switching element that is turned on.

図4は、スイッチング素子Qのみをオンした場合の等価回路図であり、電力変換器13は、実質的にスイッチング素子Q及びダイオードD,D,Dから構成される。
電動機33の各相の誘起電圧が三相平衡正弦波であるものとし、回転子における磁極のN極の方向をd軸とし、d軸とU相巻線の励磁軸との間の角度(電気角)をθとすると、回転子が正転する場合(θが増大する方向)には各相の誘起電圧は図5のようになり、また、以上の関係をベクトル図で表すと図7のようになる。すなわち、各相の誘起電圧の値を、それぞれ120°の位相差をもつU,V,W軸に投影し、これら三つのベクトルを合成したものとして図7の誘起電圧ベクトルeが定義される。この誘起電圧ベクトルeは、一般にd軸と直交するq軸に現れ、d−q座標系と共に速度ωで回転する。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when only the switching element Q x is turned on, and the power converter 13 is substantially composed of the switching element Q x and diodes D x , D y , and D z .
The induced voltage of each phase of the motor 33 is assumed to be a three-phase balanced sine wave, the direction of the N pole of the magnetic pole in the rotor is the d axis, and the angle between the d axis and the excitation axis of the U phase winding (electrical When the angle is θ, when the rotor rotates in the forward direction (direction in which θ increases), the induced voltage of each phase is as shown in FIG. 5, and the above relationship is represented by a vector diagram in FIG. It becomes like this. That is, the induced voltage vector e in FIG. 7 is defined as a result of projecting the induced voltage value of each phase onto the U, V, and W axes each having a phase difference of 120 ° and combining these three vectors. This induced voltage vector e generally appears on the q axis orthogonal to the d axis, and rotates at a speed ω together with the dq coordinate system.

ここで、図5に示すように360°を60°ずつに6分割することにより、それぞれを領域<I>〜領域<VI>とする。なお、図5、図7(及び、後述の回転子逆転時に関する図6)において、電気角θ、誘起電圧、及び各領域の位置は整合している。   Here, as shown in FIG. 5, 360 ° is divided into 6 portions each having 60 °, so that regions are defined as region <I> to region <VI>. In FIG. 5 and FIG. 7 (and FIG. 6 relating to rotor reversal described later), the electrical angle θ, the induced voltage, and the position of each region are matched.

図4、図5から、回転子の空転時に一つのスイッチング素子のみをオンした場合に電流がどのように流れるかは、各相誘起電圧e,e,eの位相(大小関係)によって変わることが分かる。すなわち、次の三つの現象が起こり得る。
(1)電流が流れない。(誘起電圧の状態:領域<III>,<IV>)
(2)ある二相にのみ電流が流れる。(誘起電圧の状態:領域<II>,<V>)
(3)三相すべてに電流が流れる。(誘起電圧の状態:領域<I>,<VI>)
From FIG. 4 and FIG. 5, how the current flows when only one switching element is turned on when the rotor is idling depends on the phase (magnitude relation) of each phase induced voltage e u , e v , e w . I understand that it will change. That is, the following three phenomena can occur.
(1) No current flows. (State of induced voltage: region <III>, <IV>)
(2) Current flows only in certain two phases. (State of induced voltage: region <II>, <V>)
(3) Current flows in all three phases. (State of induced voltage: region <I>, <VI>)

上記(1)〜(3)のうち何れの現象が現れるかは、回転子の位置に依存している。従って、回転子の位置センサを有さない電動機または駆動装置においては、回転子の位置情報が無い状態で、上記現象のうち特定のものを意図的に生じさせるように、つまり空転時に一つのスイッチング素子のみをオンして複数の相に短絡電流を流すように電力変換器13を制御することは不可能である。   Which of the above phenomena (1) to (3) appears depends on the position of the rotor. Therefore, in an electric motor or drive device that does not have a rotor position sensor, a specific one of the above phenomena is intentionally generated without the rotor position information, that is, one switching at idle. It is impossible to control the power converter 13 so that only the element is turned on and a short-circuit current is allowed to flow in a plurality of phases.

このことを逆から考察すれば、上記(1)〜(3)の現象を利用することにより、電流の流れ方を観測することによって誘起電圧位相が領域<I>〜領域<VI>のどの状態になっているかを判別することができる。例えば、上述したスイッチング素子Qのみをオンする場合には、オンした際に(1)〜(3)のうち何れの現象が現れるかによって、対応する誘起電圧の状態が決まり、しかも誘起電圧位相は回転子の位置と同期しているため、回転子の位置を知ることができる。
回転子が逆転する場合(θが減少する方向)には、各相の誘起電圧は図6のようになる。この場合でも、正転時と同様の現象が現れることは明らかである。上記原理に基づいて、以下に述べるように、より高精度な回転子位置の推定が可能となる。
Considering this in reverse, by using the phenomena (1) to (3) above, by observing the current flow, the state of the induced voltage phase from region <I> to region <VI> Can be determined. For example, when only the switching element Q x described above is turned on, the state of the corresponding induced voltage is determined depending on which of the phenomena (1) to (3) appears when the switching element Q x is turned on, and the induced voltage phase Since it is synchronized with the position of the rotor, the position of the rotor can be known.
When the rotor reverses (direction in which θ decreases), the induced voltage of each phase is as shown in FIG. Even in this case, it is clear that the same phenomenon as in normal rotation appears . Based on Symbol principle, as described below, thereby enabling more estimation of accurate rotor position.

例えば、上記の例で回転子が正転する場合には、スイッチング素子Qのみをオンした際に電流が流れない場合、図5から、誘起電圧ベクトルeは領域<III>または領域<IV>に存在すると判定することができる。
この判定を行った後に、スイッチング素子Qのオン状態を継続または断続する。その間、電流が流れなければ、誘起電圧ベクトルeは領域<III>または領域<IV>に存在し続けていることになる。
一方、上記の例で回転子が逆転する場合には、スイッチング素子Qのみをオンした際に電流が流れなければ、図6から、誘起電圧ベクトルeはやはり領域<III>または領域<IV>に存在すると判定することができる。
For example, when the rotor rotates normally in the above example, if no current flows when only the switching element Q x is turned on, the induced voltage vector e is calculated from the region <III> or the region <IV> from FIG. Can be determined to exist.
After making this determination, the ON state of the switching element Q x is continued or intermittent. Meanwhile, if no current flows, the induced voltage vector e continues to exist in the region <III> or the region <IV>.
On the other hand, when the rotor is reversed in the above example, if no current flows when only the switching element Q x is turned on, the induced voltage vector e is again the region <III> or region <IV> from FIG. Can be determined to exist.

やがて、回転子の回転によって各相誘起電圧e,e,eの位相が変化し、誘起電圧ベクトルeが領域<III>または領域<IV>から出ると、電流を阻止していたダイオードDまたはDに順方向電圧が印加され、電流が流れ始める。この電流の通流を検出すれば、誘起電圧ベクトルeが領域<II>と<III>との境界、または、領域<IV>と<V>との境界の何れかに存在することをピンポイントで特定することができる。換言すれば、誘起電圧の位相を特定することができ、これに同期している回転子の位置を推定することができる。 Eventually, when the phase of each phase induced voltage e u , e v , e w changes due to the rotation of the rotor and the induced voltage vector e goes out of the region <III> or region <IV>, the diode was blocking current D in the y or D z is the forward voltage is applied, current starts to flow. If this current flow is detected, it is pinpointed that the induced voltage vector e exists at either the boundary between the regions <II> and <III> or the boundary between the regions <IV> and <V>. Can be specified. In other words, the phase of the induced voltage can be specified, and the position of the rotor synchronized with this can be estimated.

更に、電流ゼロの状態からV相電流が通流してW相電流はゼロのままという状態に変化した場合、すなわちダイオードDに電流が流れ、ダイオードDには電流が流れない状態に変化した場合には、各相誘起電圧の大小関係は、
W相誘起電圧e>U相誘起電圧e>V相誘起電圧e
であることになるため、図5から分かるように、回転子が正転していること、及びそのときの電気角が、図5から150°であることを直ちに判定ることができる。
一方、電流ゼロの状態からW相電流が通流してV相電流はゼロのままという状態に変化した場合、すなわちダイオードDに電流が流れ、ダイオードDには電流が流れない状態に変化した場合には、各相誘起電圧の大小関係は、
V相誘起電圧e>U相誘起電圧e>W相誘起電圧e
であることになるため、この場合には回転子が逆転していること、及び、そのときの電気角が、図6から210°であることを直ちに判定することができる。
Furthermore, W-phase currents flowing V-phase current passing from the state of zero current when changing the state of remains zero, i.e. a current flows through the diode D y, the diode D z is changed to a state in which no current flows In this case, the magnitude relationship between each phase induced voltage is
W-phase induced voltage e w > U-phase induced voltage e u > V-phase induced voltage ev
Since that would be, as can be seen from FIG. 5, the rotor is forward, and the electrical angle when the can you to determine immediately that the 150 ° from Fig.
On the other hand, V-phase current flowing W-phase current passing from the state of zero current when changing the state of remains zero, i.e. a current flows through the diode D z, to the diode D y changes to a state in which no current flows In this case, the magnitude relationship between each phase induced voltage is
V phase induced voltage e v > U phase induced voltage e u > W phase induced voltage e w
Therefore, in this case, it can be immediately determined that the rotor is reversed and the electrical angle at that time is 210 ° from FIG.

また、回転速度の大きさ│ω│については、流れた短絡電流の振幅から計算すればよい。すなわち、無負荷誘起電圧の振幅は速度に比例し、また今回の状況では位相が既知であるため、電流の振幅も回転速度によって一義的に決まるからである。   Further, the magnitude of the rotational speed | ω | may be calculated from the amplitude of the flowing short-circuit current. That is, the amplitude of the no-load induced voltage is proportional to the speed, and since the phase is known in this situation, the current amplitude is also uniquely determined by the rotational speed.

以上により、回転子の位置と回転方向(ωの極性)、及び回転子の速度│ω│が明らかになるから、ある時刻tにおける回転子の位置θを次の数式3から推定することができ、これによって時刻tにおける電力変換器13の起動が可能となる。
[数式3]
θ=θ+ω(t−t)
ただし、θ;時刻tにおいて判定された回転子の位置
ここで、一連の動作はごく短時間に行われるため、回転子の回転速度ωは一定と見なせるものとしている。
上記の内容が、請求項の発明に相当する。
By the above, (polarity omega) and the position of the rotor rotation direction, and the rotor speed │ω│ reveals, to estimate the position theta s of the rotor at a certain time t s of the following formula 3 It can be, and thereby can start the power converter 13 at time t s.
[Formula 3]
θ s = θ 0 + ω ( t s -t 0)
However, θ 0 ; rotor position determined at time t 0 Here, since a series of operations are performed in a very short time, the rotational speed ω of the rotor is assumed to be constant.
The above contents correspond to the invention of claim 1 .

次に、前述のようにスイッチング素子Qのみをオンして短絡電流を検出した後に、更に6個のスイッチング素子のうちの一つ、代表的にはQ以外のスイッチング素子をオンして短絡電流を流し、前記と同様な操作を実施することによっても回転子の位置や速度を求めることが可能である。特に、2回目のオンの後に電流が流れない場合には、電流が流れるまでオン状態を継続または断続し、電流が流れたら、その時刻をtとし、判別した回転子の位置をθとすることにより、数式4を用いて回転子の速度ωを極性付きで求めることができる。
[数式4]
ω=(θ−θ)/(t−t)
上記の内容が、請求項の発明に相当する。
Then, after detecting the short-circuit current by turning on only the switching element Q x as described above, further one of the six switching elements, typically by turning on the switching elements other than Q x short The position and speed of the rotor can also be obtained by passing an electric current and performing the same operation as described above. In particular, when the current does not flow after the second on, the on state is continued or interrupted until the current flows, and when the current flows, the time is set as t 1 and the determined rotor position is θ 1 . As a result, the rotor speed ω can be obtained with polarity using Equation 4.
[Formula 4]
ω = (θ 1 −θ 0 ) / (t 1 −t 0 )
The above contents correspond to the invention of claim 2 .

続いて、上述した簡便な速度検出方法を確実に行う方法を以下に述べる。
上記説明の中で、電流が無通流状態にてスイッチング素子Qのオン状態を継続し、電流が通流した時点で誘起電圧の位相が判別できることを述べた。このことから、次にどのスイッチング素子をオンした場合に電流が流れない状態になるかを特定することができる。
Subsequently, a method for reliably performing the above-described simple speed detection method will be described below.
In the above description, it has been described that the switching element Q x is kept in the on-state with no current flowing, and that the phase of the induced voltage can be determined when the current flows. From this, it can be specified which switching element is turned on next and the current does not flow.

例えば、電流検出の結果、回転方向が正転で、誘起電圧ベクトルeが時刻tにおいて領域<IV>から<V>に切り替わったことを判別したとする。この場合、誘起電圧ベクトルeは領域<V>に存在するため、各相の誘起電圧誘起電圧の大小関係は、
W相誘起電圧e>U相誘起電圧e>V相誘起電圧e
となっている。
For example, the result of the current detection, the rotation direction in forward and induction voltage vector e is at time t 0 region from <IV> and is determined to be switched to <V>. In this case, since the induced voltage vector e exists in the region <V>, the magnitude relationship of the induced voltage induced voltage of each phase is
W-phase induced voltage e w > U-phase induced voltage e u > V-phase induced voltage ev
It has become.

従って、スイッチング素子QまたはQを直ちにオンしても、ダイオードDまたはDの作用によって電流は通流しない。続けて、同様にスイッチング素子QまたはQのオン状態を継続または断続すれば、やがて回転子の回転によって電流が通流するので、その時刻をtとし、前述の方法で判別できる回転子の位置をθとすることにより、数式4によって回転子の速度ωを極性付きで求めることができる。 Therefore, even immediately turn on the switching element Q w or Q y, current by the action of the diode D z or D y are not Tsuryu. Followed, if similarly continuously or intermittently ON state of the switching element Q w or Q y, since current flowing through eventually rotation of the rotor, and the time and t 1, the rotor can be determined in the manner described above Is set to θ 1 , the speed ω of the rotor can be obtained with polarity according to Equation 4.

なお、2回目にオンするスイッチング素子をQとすれば、回転子が電気角で60°回転した時点で領域<VI>に移り、各相の誘起電圧誘起電圧の大小関係は、
U相誘起電圧e>W相誘起電圧e>V相誘起電圧e
となるため、電流が通流する。
また、2回目にオンするスイッチング素子をQとすれば、回転子が電気角で120°回転した時点で領域<I>に移り、各相の誘起電圧誘起電圧の大小関係は、
U相誘起電圧e>V相誘起電圧e>W相誘起電圧e
となるため、電流が通流する。
If the switching element that is turned on the second time is Q w , the rotor moves to the region <VI> when the electrical angle is rotated by 60 °, and the magnitude relationship of the induced voltage induced voltage of each phase is
U-phase induced voltage e u > W-phase induced voltage e w > V-phase induced voltage e v
Therefore, current flows.
Further, if the switching element that is turned on the second time is Q y , the rotor moves to the region <I> when the electrical angle rotates 120 °, and the magnitude relationship of the induced voltage induced voltage of each phase is
U phase induced voltage e u > V phase induced voltage e v > W phase induced voltage e w
Therefore, current flows.

検出タイミングの誤差を考慮した場合、より長い期間にわたって電流無通流状態が続くQオンのモードを選択する方が、速度の検出誤差は小さくなる。一方、Qをオンさせるモードを選択すれば、電流がより早く通流するため、電力変換器13の起動までの時間を短くすることができる。
上記の内容が、請求項の発明に相当する。
When considering an error of detection timing, who selects the Q y on mode of the current non-flowing state continues over a longer period of time, the detection error rate is reduced. On the other hand, by selecting the mode to turn on the Q w, because the current is faster flows, it is possible to shorten the time until the start of the power converter 13.
The above contents correspond to the invention of claim 3 .

以上のように、最初のスイッチング素子のオンによって電流が通流しなければ、効率よく回転子の位置を推定できることが分かる。従って、最初にあるスイッチング素子をオンし、電流が流れた場合にはそのスイッチング素子をオフし、全てのスイッチング素子の中から順次一つを選んで電流が通流しなくなるまで同様の動作を繰り返すことが考えられる。
この着想は、請求項の発明に相当するものである。
As described above, it can be understood that the position of the rotor can be estimated efficiently if current does not flow when the first switching element is turned on. Therefore, the first switching element is turned on, and when a current flows, the switching element is turned off. One of all the switching elements is selected in sequence, and the same operation is repeated until the current stops flowing. Can be considered.
This idea corresponds to the invention of claim 4 .

更に、2回目以降に選ぶスイッチング素子はどれでもよいが、オン・オフを繰り返すスイッチング素子を最初に選んだスイッチング素子に限定すれば、新たにスイッチング素子を選ぶ手間が省け、操作を簡単化できる。また、回転子が回転している限り、一つのスイッチング素子のオン・オフを繰り返していればやがて誘起電圧の位相変化によって電流は流れなくなるため、効率的な回転子位置推定を確実に実施することができる。
この着想は、請求項の発明に相当するものである。
Further, any switching element may be selected after the second time. However, if the switching element that repeats ON / OFF is limited to the switching element that is initially selected, it is possible to save time and trouble to newly select a switching element. In addition, as long as the rotor is rotating, if a single switching element is repeatedly turned on and off, the current will eventually stop flowing due to the phase change of the induced voltage, so efficient rotor position estimation must be performed reliably. Can do.
This idea corresponds to the invention of claim 5 .

以上詳述した効率的な一連の動作をフローチャートに示すと、図8のようになる。このフローチャートにおけるステップS2〜S15は、上述した請求項の発明に相当する操作をすべて網羅している。
FIG. 8 is a flowchart showing the efficient series of operations detailed above. Steps S2 to S15 in this flowchart cover all operations corresponding to the inventions of claims 1 to 5 described above.

なお、最初のスイッチング素子のオンによって電流が流れた場合、その電流から回転子の位置及び速度を推定してもよい。特に、三相電流が流れる場合には、前述した特許文献1記載の方法を用いて推定することができる。これにより、電流が無通流となるような操作を繰り返す必要が無くなり、電力変換器を速やかに起動することができる。
Incidentally, when a current flows by ON The first switching element may estimate the position and speed of the rotor from the current. In particular, when a three-phase current flows, it can be estimated using the method described in Patent Document 1 described above. As a result, it is not necessary to repeat an operation in which the current is not passed, and the power converter can be activated quickly.

更に、請求項の発明に相当する技術として、請求項に相当する操作のうち少なくとも二つを組み合わせて回転子位置及び速度を推定することも可能である。
例えば、最初のスイッチング素子のオンによって電流が通流した場合、その電流を使って回転子の位置を特定し(時刻tで位置θとする)、そのスイッチング素子をオフして電流をゼロとした後、所定の期間後に別のスイッチング素子をオンし、電流が流れない場合にはオン状態を継続または断続して、電流が流れた時点で回転子の位置を再度割り出し(時刻tで位置θとする)、数式4に従って速度を計算することが考えられる。
このような動作を行えば、各スイッチングによって得られる情報を無駄なく利用することが可能となり、電力変換器の迅速な起動が可能となる。
Furthermore, as a technique corresponding to the invention of claim 6 , it is possible to estimate the rotor position and speed by combining at least two of the operations corresponding to claims 1 to 5 .
For example, when a current flows when the first switching element is turned on, the position of the rotor is specified using that current (position θ 0 at time t 0 ), and the current is zeroed by turning off the switching element. Then, another switching element is turned on after a predetermined period, and when the current does not flow, the on-state is continued or interrupted, and the position of the rotor is again determined when the current flows (at time t 1) . and position theta 1), it is conceivable to calculate the speed according to equation 4.
If such an operation is performed, the information obtained by each switching can be used without waste, and the power converter can be started quickly.

図9は請求項に相当する本発明の他の実施形態を示す回路図である。図9では交流電動機33が三相電動機の場合を示しており、全体的な構成としては、電力変換器12(13)と交流電動機33との間に受動回路部品6が挿入されている点以外は、先の実施形態と同様である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention corresponding to the seventh aspect. FIG. 9 shows a case where the AC motor 33 is a three-phase motor. The overall configuration is that the passive circuit component 6 is inserted between the power converter 12 (13) and the AC motor 33. Is the same as in the previous embodiment.

受動回路部品6としては、例えば電流平滑のためのフィルタリアクトルや、ノーマルモードノイズ電流を低減するためのチョークコイル等が想定される。
このような回路部品6が挿入される場合、そのインピーダンスが巻線の短絡ループに挿入されることになるため、電力変換器12のスイッチング素子をオンした場合の回路動作は、先の実施形態のように回路部品6が無い場合と異なってくる。
As the passive circuit component 6, for example, a filter reactor for current smoothing, a choke coil for reducing normal mode noise current, and the like are assumed.
When such a circuit component 6 is inserted, its impedance is inserted into the short-circuit loop of the winding. Therefore, the circuit operation when the switching element of the power converter 12 is turned on is the same as that of the previous embodiment. Thus, the case where there is no circuit component 6 is different.

ただし、回路部品6のインピーダンスや電圧降下が既知である場合には、それらの既知の値を考慮することにより、先の実施形態と同様の方法で回転子の位置を推定することができる。例えば、回路部品6が、各相に直列にリアクトルを挿入するものである場合、交流電動機33の直列リアクトルが増大した場合と等価であるため、図2、図4等におけるインピーダンス値を変更すればよいことになる。
勿論、図9のように受動回路部品6が挿入されている場合でも、請求項1〜に記載した技術内容は適用可能である。
However, when the impedance and voltage drop of the circuit component 6 are known, the rotor position can be estimated by a method similar to that of the previous embodiment by considering these known values. For example, when the circuit component 6 inserts a reactor in series with each phase, it is equivalent to the case where the series reactor of the AC motor 33 is increased. Therefore, if the impedance value in FIGS. It will be good.
Of course, even when the passive circuit component 6 is inserted as shown in FIG. 9, the technical contents described in claims 1 to 6 are applicable.

なお、以上に述べた全ての実施形態(請求項1〜の発明)においては、電動機を流れる電流の検出方法として、図9に示したように電動機33に流れる電流を直接測定する方法以外に、図10に示す実施形態の如く、電力変換器14の各相下アーム(または上アーム)の電流を抵抗等の電流センサRsu,Rsv,Rswによって検出する方法を用いることができる。図10において、14は電力変換器、26は制御部を示しており、制御部26の構成は実質的に図9の制御部2と同様である。
すなわち、本発明におけるスイッチング素子の操作において、操作するスイッチング素子を下アーム(あるいは上アーム)に属する素子に限定した場合、素子をオンしている間の下アーム(または上アーム)を流れる電流と電動機の相電流とは原理的に一致するからである。
電流通流を検出した後でスイッチング素子をオフすると、当該スイッチング素子の相の電流は検出できなくなるものの、他相の電流は当該相の下アーム(あるいは上アーム)のダイオードを通って流れ続けるため、引き続き検出することができ、その電流がゼロとなったことをもって、スイッチング素子をオフした相の電流もゼロと見なすことができる。
In all the embodiments described above (inventions of claims 1 to 6 ), as a method for detecting the current flowing through the motor, other than the method of directly measuring the current flowing through the motor 33 as shown in FIG. As in the embodiment shown in FIG. 10, it is possible to use a method of detecting the current of each phase lower arm (or upper arm) of the power converter 14 using current sensors R su , R sv , R sw such as resistors. 10, reference numeral 14 denotes a power converter, and 26 denotes a control unit. The configuration of the control unit 26 is substantially the same as that of the control unit 2 in FIG.
That is, in the operation of the switching element in the present invention, when the switching element to be operated is limited to an element belonging to the lower arm (or upper arm), the current flowing through the lower arm (or upper arm) while the element is on This is because the phase current of the motor coincides in principle.
If the switching element is turned off after detecting the current flow, the current of the phase of the switching element cannot be detected, but the current of the other phase continues to flow through the diode of the lower arm (or upper arm) of the phase. The current in the phase in which the switching element is turned off can be regarded as zero when the current can be detected continuously.

上記のように、図10のような電流検出方法を用いる場合には、スイッチング素子のオフ後に電流がゼロになることを判別する方法のみについて若干の変更が必要であるものの、それ以外の手順や判定については、前述した説明を同様に適用することができる。   As described above, when the current detection method as shown in FIG. 10 is used, only a method for determining that the current becomes zero after the switching element is turned off needs to be slightly changed. For the determination, the above description can be similarly applied.

一方、電流検出の方法として、自己消弧型スイッチング素子にダイオードが逆並列に接続されている構成のスイッチング素子において、図11に示すように、ダイオードをバイパスして自己消弧型スイッチング素子の電流のみを検出する場合には、図10を引用して説明した方法を一部変更する必要がある。なお、図11において、15は電力変換器を示す。   On the other hand, as a method of detecting current, in a switching element having a diode connected in reverse parallel to the self-extinguishing type switching element, the current of the self-extinguishing type switching element is bypassed as shown in FIG. In the case of detecting only this, it is necessary to partially change the method described with reference to FIG. In FIG. 11, reference numeral 15 denotes a power converter.

すなわち、例えば図5のように回転方向が正転で電気角が30°〜150°にある場合、U相下アーム、つまり図11のスイッチング素子Qをオンしても電流は流れず、やがて電気角が150°に達すると電流通流が開始することは、既に説明した通りである。このとき、スイッチング素子Qの電流は電流センサRsuによって検出可能である。このときV相にも電流が流れるが、この電流はV相下アームではダイオードDを通って流れるため、電流検出器Rsvでは検出できない。従って、U相下アームのスイッチング素子Qにより電流通流開始を検出しても、その帰還電流がV相とW相のどちらを通っているのかが判別できないため、回転方向を特定できないことになる。 That is, for example, when the electrical angle rotation direction in forward as in Fig. 5 is in the 30 ° to 150 DEG °, no current flows to turn on the switching elements Q x U-phase lower arm, i.e. 11, eventually As already described, the current flow starts when the electrical angle reaches 150 °. At this time, the current of the switching element Q x can be detected by the current sensor R su . This time a current also flows through the V-phase, the current in the V phase lower arm to flow through the diode D y, can not be detected in the current detector R sv. Therefore, even when detecting the starting current through flow by the switching element Q x U-phase lower arm, since the feedback current can not determine is whether passes through either of the V-phase and W-phase, that can not identify the direction of rotation Become.

上記の問題は、請求項の発明に相当する次のような手法により解決することができる。
すなわち、まずスイッチング素子Qの電流がゼロからゼロでなくなった場合、その直後の無負荷誘起電圧の状態は、図5の領域<V>(正転時で電気角150°〜210°)か、あるいは図6の領域<II>(逆転時で電気角210°〜150°)のいずれかである。このとき、無負荷誘起電圧の大小関係から、前者ではスイッチング素子QまたはQ、後者ではスイッチング素子QまたはQをオンしても、電流は直ちに通流しない。逆に、前者の状態でスイッチング素子QまたはQ、後者の状態でスイッチング素子QまたはQをオンすると、直ちに電流が通流する。このことから、スイッチング素子Q,Q,Q及びQのいずれかをオンし、電流が直ちに流れたか否かを判別すれば、回転方向を直ちに特定できることになる。
図11の構成では下アームの電流を検出しているため、スイッチング素子QまたはQのいずれかをオンし、直ちに電流が通流するか否かを、電流センサRsv,Rswを用いて判別すれば回転方向の特定が可能である。
The above problem can be solved by the following method corresponding to the invention of claim 8.
That is, first when the current of the switching element Q x is no longer zero from zero, the state of no-load induced voltage immediately after this, or region of FIG. 5 <V> (electrical angle 0.99 ° to 210 ° in the forward rotation) Or one of the regions <II> in FIG. 6 (electrical angle 210 ° to 150 ° during reverse rotation). At this time, due to the magnitude relationship of the no-load induced voltage, even if the switching element Q y or Q w is turned on in the former and the switching element Q z or Q v is turned on in the latter, no current flows immediately. Conversely, the switching element Q z or Q v in the former state, when turning on the switching element Q y or Q w in the latter state, immediately current flowing. From this, if any of the switching elements Q y , Q w , Q z and Q v is turned on and it is determined whether or not a current has immediately flowed, the rotational direction can be immediately specified.
Since the current of the lower arm is detected in the configuration of FIG. 11, the current sensors R sv and R sw are used to determine whether or not the current flows immediately by turning on either the switching element Q y or Q z. The direction of rotation can be specified by discriminating them.

そして、例えばスイッチング素子Qをオンして直ちに電流が通流しなければ、正転であったと判定でき、そのままスイッチング素子Qのオン状態を継続すれば、電気角が図5の270°に達した時点で電流通流が開始するので、これを電流センサRsvにより検出し、位相角270°を通過したと判定すればよい。
一方、スイッチング素子Qをオンして直ちに電流が通流したならば、逆転であったと判定でき、このスイッチング素子Qをオフした後にスイッチング素子Qをオンすれば、やがて電気角が図6の90°に達した時点で電流通流が開始するので、これを電流センサRswにより検出して位相角90°を通過したと判定すればよい。これらの操作については、既に説明した内容と同じである。
Then, for example, if immediately current by turning on the switching element Q y is not to flows, it can be determined to have been normal rotation, as if continuing the on-state of the switching element Q y, the electrical angle reaches the 270 ° of FIG. 5 At this point, current flow starts, and this may be detected by the current sensor R sv and determined to have passed the phase angle of 270 °.
On the other hand, if immediately current by turning on the switching element Q y is flowed, it can be determined that the there was reversal, if turning on the switching element Q z after turning off the switching element Q y, eventually the electrical angle 6 When the current reaches 90 °, current flow starts. Therefore, this may be detected by the current sensor R sw and determined to have passed the phase angle of 90 °. These operations are the same as those already described.

なお、ここまでの説明では相数が3の場合について行ったが、相数が4以上の場合でも同様の手法によって回転子空転状態において回転方向、位置、速度を推定することができる。
すなわち、相順が既知であれば、請求項に記載するように、ある相のスイッチング素子、例えば図11のように下アームのスイッチング素子の電流を検出する場合には、ある下アームのスイッチング素子をオンして電流ゼロからゼロでない状態へ移行し、このスイッチング素子をオフした後、オンしても直ちに電流が通流しない可能性のある複数のスイッチング素子は相順から明らかであるため、これらの中から次にオンするスイッチング素子を請求項における第2のスイッチング素子として適当に選定すれば、三相の場合と同様な操作が可能となる。
In the above description, the case where the number of phases is 3 has been described. However, even in the case where the number of phases is 4 or more, the rotation direction, position, and speed can be estimated in the rotor idle state by the same method.
That is, if the phase sequence is known, as described in claim 9 , when detecting the current of a switching element of a certain phase, for example, the switching element of the lower arm as shown in FIG. After switching the element from zero current to a non-zero state, turning off this switching element, it is clear from the phase sequence that multiple switching elements that may not immediately pass current when turned on, If the next switching element to be turned on among these is appropriately selected as the second switching element in claim 2 , the same operation as in the case of the three-phase can be performed.

一方、相順が不明の場合には、請求項1に記載するように、第1のスイッチング素子をオンして電流ゼロからゼロでない状態に移行し、第1のスイッチング素子をオフした後、第1のスイッチング素子の属する相以外の相のスイッチング素子、例えば図11のように下アームの電流を検出する場合には下アームのスイッチング素子を一つずつ順番にオンし、直ちに電流が通流する場合には当該スイッチング素子をオフして別の相のスイッチング素子をオンする動作を繰り返すことにより、オンしても直ちに電流が流れないスイッチング素子(第2のスイッチング素子)が属する相を特定でき、その相が第1のスイッチング素子の属する相と位相的に隣接する相ということになる。また、このような動作を複数繰り返すことにより、電流通流開始を検出した相につき、相順を特定することができる。 On the other hand, if the phase sequence is unknown, as described in claim 1 0, after which turns on the first switching element moves to a state not zero from the current zero, and turns off the first switching element, When detecting a switching element of a phase other than the phase to which the first switching element belongs, for example, lower arm current as shown in FIG. 11, the lower arm switching elements are turned on one by one in order, and the current flows immediately. In this case, by repeating the operation of turning off the switching element and turning on the switching element of another phase, the phase to which the switching element (second switching element) to which no current flows even if it is turned on can be specified. The phase is a phase adjacent to the phase to which the first switching element belongs. Further, by repeating such an operation a plurality of times, the phase order can be specified for the phase in which the start of current flow is detected.

なお、以上の説明では交流電動機として回転機を対象としているが、回転機とリニアモータの電気的類似性から、本発明は、リニアモータ等の直動型の交流電動機にも適用可能である。その場合には、上述の説明における回転子を可動子、回転を移動と読み替えれば良い。   In the above description, a rotary machine is used as the AC motor. However, the present invention can also be applied to a direct-acting AC motor such as a linear motor because of the electrical similarity between the rotary machine and the linear motor. In that case, what is necessary is just to read the rotor in the above-mentioned description as a mover and rotation as movement.

また、主に三相の場合について説明したが、本発明は任意の多相交流電動機用電力変換装置に適用することができる。更に、誘起電圧波形を三相平衡正弦波と仮定して説明したが、多少の高調波が含有していたり、または三相誘起電圧に実質的に存在する位相ずれがあったとしても、本発明の本質には影響がない。   Moreover, although the case of the three-phase was mainly described, the present invention can be applied to any power converter for a multi-phase AC motor. Furthermore, the description has been made assuming that the induced voltage waveform is a three-phase balanced sine wave. However, even if some harmonics are contained or there is a phase shift substantially existing in the three-phase induced voltage, the present invention There is no effect on the essence.

更に、本発明は、電動機を動力源とする場合でも発電機として用いる場合でも同様に適用可能であることは言うまでもない。
なお、回転子または可動子が位置センサや電動機の端子電圧のセンサを有する装置においても、それらから得られる情報を用いずに本発明を適用することも当然可能である。すなわち、例えば位置センサ等が故障した場合のバックアップ用の技術として本発明を適用することができる。
Furthermore, it goes without saying that the present invention can be similarly applied whether the motor is used as a power source or as a generator.
Of course, the present invention can also be applied to a device in which the rotor or the movable element has a position sensor or a sensor for the terminal voltage of the electric motor without using information obtained therefrom. That is, for example, the present invention can be applied as a backup technique when a position sensor or the like fails.

また、以上の説明においては交流電動機の巻線を短絡するものとしているが、実際には、スイッチング素子にも、電力変換器と電動機とを接続するケーブルにも電圧降下がある。ただし、その電圧降下は交流電動機の電気定数に比べて小さく、実質的には短絡状態とみなすことができ、このような小さな電圧降下も回路挙動の解析において考慮に入れれば、更に高精度な回転子位置の推定が可能となる。   In the above description, the windings of the AC motor are short-circuited, but actually there is a voltage drop in both the switching element and the cable connecting the power converter and the motor. However, the voltage drop is smaller than the electric constant of the AC motor, and can be regarded as a short-circuited state. If such a small voltage drop is taken into account in the analysis of the circuit behavior, a more accurate rotation can be achieved. The child position can be estimated.

本発明の基本原理を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the basic principle of this invention. 本発明の基本原理を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the basic principle of this invention. 本発明の実施形態を示す主要部の回路図である。It is a circuit diagram of the principal part which shows embodiment of this invention. 図3における巻線短絡時の等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram when the winding in FIG. 3 is short-circuited. 図4における回転子正転時の各相の誘起電圧を示す図である。It is a figure which shows the induced voltage of each phase at the time of the rotor normal rotation in FIG. 図4における回転子逆転時の各相の誘起電圧を示す図である。It is a figure which shows the induced voltage of each phase at the time of rotor reverse rotation in FIG. 図4における誘起電圧ベクトルの説明図である。It is explanatory drawing of the induced voltage vector in FIG. 本発明の実施形態において効率的な回転子位置推定を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing efficient rotor position estimation in the embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態を示す主要部の回路図である。It is a circuit diagram of the principal part which shows other embodiment of this invention. 本発明の別の実施形態を示す主要部の回路図である。It is a circuit diagram of the principal part which shows another embodiment of this invention. 本発明の更に別の実施形態を示す主要部の回路図である。It is a circuit diagram of the principal part which shows another embodiment of this invention. 従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1,11,12,13,14,15:電力変換器
2:制御部
21:電流変換処理部
22:制御演算器
23:フリーラン起動演算部
24:切替スイッチ
25:制御切替部
26:制御部
3,31,32,33:交流電動機(界磁付同期電動機)
4:電源
5A,5B:電流センサ
6:受動回路部品
Q:スイッチ
,Q,Q,Q,Q,Q:スイッチング素子
,D,D,D,D,D:ダイオード
su,Rsv,Rsw:電流センサ
1, 11, 12, 13, 14, 15: Power converter 2: Control unit 21: Current conversion processing unit 22: Control calculator 23: Free-run start-up calculation unit 24: Changeover switch 25: Control switching unit 26: Control unit 3, 31, 32, 33: AC motor (field synchronous motor)
4: Power 5A, 5B: a current sensor 6: Passive circuit components Q: switch Q u, Q v, Q w , Q x, Q y, Q z: switching element D u, D v, D w , D x, D y , Dz : Diode Rsu , Rsv , Rsw : Current sensor

Claims (10)

多相交流電動機を運転する電力変換器と、この電力変換器を構成するスイッチング素子に対するオン・オフ信号を生成して出力する制御部と、を備えた交流電動機用電力変換装置において、
前記スイッチング素子は複数の自己消弧型スイッチング素子にダイオードをそれぞれ逆並列接続して構成され、
前記制御部は、
前記電動機の空転時に前記スイッチング素子のうちの第1のスイッチング素子にオン信号を与え、この時に前記電動機の各相誘起電圧及び前記ダイオードの作用により電流が通流しない時は通流するまで前記オン信号を継続または断続し、電流が通流したら、流れた電流とその通流を検出した時刻とに基づいて、前記電動機の回転子または可動子の位置を推定して前記電力変換器を起動することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In a power converter for an AC motor comprising: a power converter that operates a multiphase AC motor; and a controller that generates and outputs an on / off signal for a switching element that configures the power converter.
The switching element is formed by connecting a plurality of self-extinguishing switching elements with diodes in antiparallel,
The controller is
When the motor is idling, an ON signal is given to the first switching element among the switching elements. At this time, when current does not flow due to the action of each phase induced voltage of the motor and the diode, the ON signal is applied until the current flows. When the signal continues or is interrupted and the current flows, the position of the rotor or the mover of the motor is estimated based on the flowing current and the time when the current is detected, and the power converter is activated. A power converter for an AC motor, characterized in that.
多相交流電動機を運転する電力変換器と、この電力変換器を構成するスイッチング素子に対するオン・オフ信号を生成して出力する制御部と、を備えた交流電動機用電力変換装置において、
前記スイッチング素子は複数の自己消弧型スイッチング素子にダイオードをそれぞれ逆並列接続して構成され、
前記制御部は、
前記電動機の空転時に前記スイッチング素子のうちの第1のスイッチング素子にオン信号を与え、この時に前記電動機の各相誘起電圧及び前記ダイオードの作用により電流が通流しない時は通流するまで前記オン信号を継続または断続し、電流が通流したら、前記オン信号をオフ信号に変更して第1のスイッチング素子を消弧した後、第2のスイッチング素子にオン信号を与えて電流を通流させ、これら一連の操作により流れた電流とその通流を検出した時刻とに基づいて、前記電動機の回転子または可動子の位置を推定して前記電力変換器を起動することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In a power converter for an AC motor comprising: a power converter that operates a multiphase AC motor; and a controller that generates and outputs an on / off signal for a switching element that configures the power converter.
The switching element is formed by connecting a plurality of self-extinguishing switching elements with diodes in antiparallel,
The controller is
When the motor is idling, an ON signal is given to the first switching element among the switching elements. At this time, when current does not flow due to the action of each phase induced voltage of the motor and the diode, the ON signal is applied until the current flows. When the signal continues or is interrupted and the current flows, the on signal is changed to the off signal and the first switching element is extinguished, and then the on signal is applied to the second switching element to pass the current. The AC motor is activated by estimating the position of the rotor or mover of the electric motor based on the current flowing through the series of operations and the time when the flow is detected. Power converter.
請求項2に記載した交流電動機用電力変換装置において、
第2のスイッチング素子として、最初に電流が通流した相から判別可能であって、ある時刻にオン信号を与えても電流が通流しないスイッチング素子を選定することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In the power converter for AC motors described in claim 2,
An AC motor power characterized by selecting a switching element that can be discriminated from a phase through which current first flows and that does not pass current even when an ON signal is given at a certain time as a second switching element Conversion device.
多相交流電動機を運転する電力変換器と、この電力変換器を構成するスイッチング素子に対するオン・オフ信号を生成して出力する制御部と、を備えた交流電動機用電力変換装置において、
前記スイッチング素子は複数の自己消弧型スイッチング素子にダイオードをそれぞれ逆並列接続して構成され、
前記制御部は、
前記電動機の空転時に前記スイッチング素子のうちの第1のスイッチング素子にオン信号を与え、この時に電流が通流する場合には、前記オン信号をオフ信号に変更して第1のスイッチング素子を消弧し、かつ、複数のスイッチング素子の何れか一つをオン・オフする動作を、オン信号を与えても電流が通流しなくなるまで繰り返し、電流が通流しなくなった後に請求項1〜3の何れかの制御部による操作を開始することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In a power converter for an AC motor comprising: a power converter that operates a multiphase AC motor; and a controller that generates and outputs an on / off signal for a switching element that configures the power converter.
The switching element is formed by connecting a plurality of self-extinguishing switching elements with diodes in antiparallel,
The controller is
When the motor is idling, an on signal is given to the first switching element among the switching elements, and when current flows at this time, the on signal is changed to an off signal to turn off the first switching element. The operation of arcing and turning on / off any one of the plurality of switching elements is repeated until no current flows even when an ON signal is applied, and after the current stops flowing, any one of claims 1 to 3 An operation for the AC motor is started .
請求項4に記載した交流電動機用電力変換装置において、
第1のスイッチング素子を消弧した後にオン・オフ動作を繰り返す対象となるスイッチング素子を、第1のスイッチング素子とすることを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In the power converter for AC motors described in Claim 4,
A power conversion device for an AC motor , wherein the first switching element is a switching element for which the on / off operation is repeated after the first switching element is extinguished .
請求項1〜5の何れかに記載された制御部の機能を少なくとも二つ組み合わせることにより回転子または可動子の位置を推定して前記電力変換器を起動することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。 A power for an AC motor, wherein the power converter is activated by estimating a position of a rotor or a mover by combining at least two functions of the control unit according to any one of claims 1 to 5. Conversion device. 請求項1〜6の何れか1項に記載した交流電動機用電力変換装置であって、前記電動機と前記電力変換器との間に挿入される受動回路部品を備えた交流電動機用電力変換装置において、
前記制御部は、
前記電動機の空転時に、前記スイッチング素子のうち少なくとも一つをオンさせて前記電動機の巻線と前記受動回路部品とからなる回路を実質的に短絡し、短絡時に流れる電流に基づいて、前記電動機の回転子または可動子の位置を推定して前記電力変換器を起動することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
The AC power converter for an AC motor according to any one of claims 1 to 6, comprising a passive circuit component inserted between the motor and the power converter. ,
The controller is
At the time of idling of the motor, at least one of the switching elements is turned on to substantially short-circuit a circuit composed of the winding of the motor and the passive circuit component, and based on the current flowing at the time of the short-circuit, A power converter for an AC motor, wherein the power converter is activated by estimating a position of a rotor or a mover .
請求項2または3に記載した交流電動機用電力変換装置において、
相順が既知である場合には、
第1のスイッチング素子を消弧した後、オンしても直ちに電流が通流しない可能性のあるスイッチング素子のうち一つをオンし、これによって直ちに電流が通流したか否かを判定して回転方向を特定することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In the AC motor power converter according to claim 2 or 3 ,
If the phase order is known,
After extinguishing the first switching element, turn on one of the switching elements that may not allow current to flow immediately even if it is turned on. A power converter for an AC motor, characterized by specifying a direction .
請求項8に記載した交流電動機用電力変換装置において、
第1のスイッチング素子を消弧した後、オンしても直ちに電流が通流しない可能性のあるスイッチング素子のうち一つをオンし、
これによって直ちに電流が通流しない場合には、当該スイッチング素子を第2のスイッチング素子として選定し、直ちに電流が通流した場合には、回転方向によって特定される、オンしても直ちに電流が通流しないスイッチング素子を第2のスイッチング素子として選定することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In the power converter for AC motors described in claim 8 ,
After extinguishing the first switching element, turn on one of the switching elements that may not allow current to flow immediately when turned on,
If the current does not flow immediately, the switching element is selected as the second switching element. If the current flows immediately, the current is immediately passed even if it is turned on. A switching element that does not flow is selected as a second switching element .
請求項2に記載した交流電動機用電力変換装置において、
第1のスイッチング素子を消弧した後、第1のスイッチング素子の属する相以外のスイッチング素子を一つずつ順番にオンすることにより、直ちに電流が流れた場合には当該スイッチング素子をオフし、更に別のスイッチング素子をオンする、という操作を繰り返すことによって、オンしても直ちに電流が流れないスイッチング素子を特定し、
この特定されたスイッチング素子を第2のスイッチング素子として選定することを特徴とする交流電動機用電力変換装置。
In the power converter for AC motors described in claim 2,
After extinguishing the first switching element, by sequentially turning on the switching elements other than the phase to which the first switching element belongs one by one in turn, if a current flows immediately, the switching element is turned off. By repeating the operation of turning on another switching element, a switching element in which no current flows immediately even when turned on is identified.
The specified switching element is selected as a second switching element .
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