JPH09172785A - Control method for power circuit and device thereof - Google Patents
Control method for power circuit and device thereofInfo
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- JPH09172785A JPH09172785A JP7328824A JP32882495A JPH09172785A JP H09172785 A JPH09172785 A JP H09172785A JP 7328824 A JP7328824 A JP 7328824A JP 32882495 A JP32882495 A JP 32882495A JP H09172785 A JPH09172785 A JP H09172785A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ等の電
力回路を制御する電力回路用制御方法及び装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power circuit control method and apparatus for controlling a power circuit such as an inverter.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5には、三相インバータ10の一般的
な構成が示されている。この図に示されるインバータ1
0は直流電源12から平滑用コンデンサCを介し供給さ
れる直流電流を三相交流電流に変換し三相交流負荷1
4、例えばモータに供給する回路であり、6個のトラン
ジスタ(例えばIGBT:Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor )Q1 〜Q6 とダイオードD1 〜D6 とを有し
ている。トランジスタQ1とQ2 と、Q3 とQ4 、Q5
とQ6 は、互いに対をなしており、直流電源12の正負
両端子間に順方向直列接続されている。また、ダイオー
ドD1 とD2 と、D3 とD4 、D5 とD6 は、互いに対
をなしており、直流電源12の正負両端子間に逆方向直
列接続されている。さらに、各トランジスタQ1 〜Q6
とダイオードD1 〜D6 は互いに逆方向並列接続されて
いる。交流負荷14へのU、V及びW各相出力端子は、
それぞれ、トランジスタQ1 とQ2 の接続点、Q3 とQ
4 の接続点、及びQ5 とQ6 の接続点に設けられてい
る。トランジスタQ1 〜Q6 は、図6に示される回路か
ら供給されるPWM(パルス幅変調)信号によりオン/
オフスイッチングされており、またインバータ10の
U、V及びW各相出力端子に設けられている電流センサ
16U、16V、16Wは、図6に示される回路に交流
負荷14に流れる電流の検出値(以下モータ電流フィー
ドバックと呼ぶ)を供給する。2. Description of the Related Art A general structure of a three-phase inverter 10 is shown in FIG. Inverter 1 shown in this figure
0 is a three-phase AC load that converts a DC current supplied from the DC power supply 12 through the smoothing capacitor C into a three-phase AC current.
4, for example, a circuit that supplies a motor, and includes six transistors (eg, IGBT: Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor) Q1 to Q6 and diodes D1 to D6. Transistors Q1 and Q2, Q3 and Q4, Q5
And Q6 form a pair, and are connected in series in the forward direction between the positive and negative terminals of the DC power supply 12. The diodes D1 and D2, D3 and D4, D5 and D6 are paired with each other, and are connected in reverse series between the positive and negative terminals of the DC power supply 12. Furthermore, each transistor Q1 to Q6
And the diodes D1 to D6 are connected in reverse parallel to each other. U, V and W phase output terminals to the AC load 14 are
Connection points of transistors Q1 and Q2, Q3 and Q, respectively
It is provided at the connection point of 4 and the connection point of Q5 and Q6. The transistors Q1 to Q6 are turned on / off by a PWM (pulse width modulation) signal supplied from the circuit shown in FIG.
The off-switched current sensors 16U, 16V, 16W provided at the U-, V-, and W-phase output terminals of the inverter 10 detect the detected value (of the current flowing through the AC load 14 in the circuit shown in FIG. 6). Hereinafter referred to as motor current feedback).
【0003】図6に示される回路は、例えば特開平5−
316738号公報の開示にしたがい構成されたインバ
ータ用制御装置の概略構成である。この図に示される回
路は指令波発生部18、搬送波発振器20、変調部2
2、上下分配部24及び立上り遅延回路26を備えてい
る。指令波発生部18は交流負荷(以下代表してモータ
とも呼ぶ)14の目標出力に応じ、かつ電流センサ16
U、16V及び16Wからのモータ電流フィードバック
値を参照しながら、U、V及びW各相に対する指令波e
0U、e0V及びe0Wを発生させる。各指令波e0U、e0V及
びe0Wは例えば図7に示されるようにその位相が互いに
2π/3ずつ相違した正弦波形を有している。搬送波発
振器20は、三角波、のこぎり波等の波形を有する搬送
波eS を生成する。変調部22はU、V及びW各相に対
応して設けられた3個のコンパレータを有しており、各
コンパレータにより、各相の指令波e0U、e0V及びe0W
と搬送波eS とを比較する。その結果得られる信号は、
図7において「変調部出力」と表されているようなPW
M信号となる。上下分配部24は、このような変調部2
2の出力をインバータ10の上側トランジスタQ1 、Q
3 及びQ5 に分配するとともに、変調部22の出力を論
理反転して下側のトランジスタQ2 、Q4 及びQ6 に分
配する。立上り遅延回路26は、図8に示されるよう
に、上下分配部24を介し変調部22から供給されるP
WM信号の立上りを所定時間(通常5μs程度)遅延さ
せることにより、インバータ10の上側トランジスタ
(例えばQ1)と下側トランジスタ(例えばQ2 )とが
同時にオンしない期間、すなわちデッドタイムを設け、
両トランジスタの同時点孤防止を確実化している。立上
り遅延回路26の出力は、図示しない回路による処理を
経た上でインバータ10の各トランジスタQ1 〜Q6 に
供給される。The circuit shown in FIG. 6 is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
3 is a schematic configuration of an inverter control device configured according to the disclosure of Japanese Patent No. 316738. The circuit shown in this figure includes a command wave generator 18, a carrier oscillator 20, and a modulator 2.
2. The upper / lower distribution unit 24 and the rising delay circuit 26 are provided. The command wave generation unit 18 responds to the target output of the AC load (hereinafter also referred to as a motor) 14 and the current sensor 16
Command wave e for each phase of U, V and W while referring to motor current feedback values from U, 16V and 16W
Generate 0U, e0V and e0W. Each of the command waves e0U, e0V, and e0W has a sine waveform whose phases are different from each other by 2π / 3 as shown in FIG. 7, for example. The carrier wave oscillator 20 generates a carrier wave eS having a waveform such as a triangular wave or a sawtooth wave. The modulator 22 has three comparators provided corresponding to the U, V, and W phases, and the command waves e0U, e0V, and e0W of the respective phases are provided by the comparators.
And carrier eS. The resulting signal is
PW as shown in FIG. 7 as “modulator output”
It becomes the M signal. The upper and lower distribution unit 24 has the above-mentioned modulation unit 2
2 outputs the upper transistors Q1 and Q of the inverter 10.
The output of the modulator 22 is logically inverted and distributed to the lower transistors Q2, Q4 and Q6. As shown in FIG. 8, the rise delay circuit 26 is supplied with P from the modulator 22 via the upper / lower distributor 24.
By delaying the rising edge of the WM signal by a predetermined time (usually about 5 μs), a period in which the upper transistor (eg Q1) and the lower transistor (eg Q2) of the inverter 10 are not turned on at the same time, that is, a dead time is provided,
The prevention of simultaneous firing of both transistors is ensured. The output of the rising delay circuit 26 is supplied to the transistors Q1 to Q6 of the inverter 10 after being processed by a circuit (not shown).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述のデッドタイムは
インバータ等の電力回路の上下各トランジスタが同時に
オンすること、すなわち直流電源の正負両端子間が短絡
してしまうことを確実に防止する上で有効である。しか
し、かかるデッドタイムを設けているため、当該電力回
路から負荷に供給される電流の波形に歪みが発生する。
この歪みにより、当該電力回路の負荷への電力伝達率が
実質的に低下する。また、デッドタイムを設けることに
より、直流電源の電圧利用率が低められることにもな
り、したがって、直流電源の電圧低下に伴い交流負荷の
出力が低下しやすいという問題もある。The above dead time is necessary to prevent the upper and lower transistors of the power circuit such as an inverter from being turned on at the same time, that is, to prevent the positive and negative terminals of the DC power supply from being short-circuited. It is valid. However, since the dead time is provided, the waveform of the current supplied from the power circuit to the load is distorted.
This distortion substantially reduces the power transfer rate of the power circuit to the load. Further, by providing the dead time, the voltage utilization factor of the DC power supply is also lowered, so that there is also a problem that the output of the AC load is likely to be reduced due to the voltage drop of the DC power supply.
【0005】本発明の目的の一つは、インバータ等の電
力回路を構成する上側及び下側スイッチング素子(例え
ばトランジスタ)へのスイッチング信号(例えばPWM
信号)の供給の制御により、直流電源の正負両端子間が
短絡されることを確実に防止しながら、デッドタイムを
廃止し、ひいては交流負荷に対する有効な電力伝達率の
向上を実現するとともに直流電源の電圧利用率を向上さ
せ交流負荷の出力を維持しやすくすることにある。One of the objects of the present invention is to provide switching signals (eg, PWM) to the upper and lower switching elements (eg, transistors) that constitute a power circuit such as an inverter.
Controlling the supply of the (signal) ensures that the positive and negative terminals of the DC power supply are not short-circuited, eliminates the dead time, and eventually improves the effective power transfer rate to the AC load, and also the DC power supply. It is to improve the voltage utilization rate of and to maintain the output of the AC load.
【0006】[0006]
【課題の解決原理】発明者は、このような目的を達成す
べく、図5〜図8に示されている従来技術におけるスイ
ッチング動作を検討した。U相を例として図9に示され
ているように、前述の従来技術では、上側トランジスタ
がオンかつ下トランジスタがオフしている期間(図9
(a)参照)と、上側トランジスタがオフかつ下側トラ
ンジスタがオンしている期間(図9(c)参照)との間
の切り替わりに際して、図9(b)に示されているよう
に上側及び下側トランジスタがいずれもオフするよう立
上り遅延回路によるデッドタイム付与が実行されてい
る。発明者が着目したのは、インバータ内部における電
流の流路から見て本来スイッチングが必要ないのにスイ
ッチングされているトランジスタが存在していることで
ある。例えば図9中実線矢印で示されているようにイン
バータから交流負荷に電流Iが供給されている状態で
は、上側トランジスタ及び下側ダイオードのみに電流I
が流れ、下側トランジスタ(図ではQ2 )には電流Iが
流れることがない。また、図中破線矢印で示されるよう
に交流負荷からインバータに向け電流Iが流れている状
態では、上側ダイオード及び下側トランジスタのみに電
流Iが流れ、上側トランジスタ(図ではQ1 )には電流
Iが流れることがない。しかし、下側トランジスタは実
線矢印の期間でもスイッチングされており、また上側ト
ランジスタは破線矢印の期間でもスイッチングされてい
る。In order to achieve such an object, the inventor has studied the switching operation in the prior art shown in FIGS. As shown in FIG. 9 by taking the U phase as an example, in the above-described conventional technique, a period in which the upper transistor is on and the lower transistor is off (see FIG.
(See (a)) and the period in which the upper transistor is off and the lower transistor is on (see FIG. 9 (c)), when switching between the upper side and the lower side as shown in FIG. 9 (b). A dead time is provided by the rise delay circuit so that all the lower transistors are turned off. What the inventor has paid attention to is that there is a transistor that is switched when it is originally not necessary when viewed from the flow path of the current inside the inverter. For example, in the state where the current I is supplied from the inverter to the AC load as shown by the solid line arrow in FIG. 9, the current I is supplied only to the upper transistor and the lower diode.
Current flows through the lower transistor (Q2 in the figure). In the state where the current I is flowing from the AC load to the inverter as indicated by the broken line arrow in the figure, the current I flows only in the upper diode and the lower transistor, and the current I flows in the upper transistor (Q1 in the figure). Does not flow. However, the lower transistor is also switched during the period indicated by the solid line arrow, and the upper transistor is also switched during the period indicated by the broken line arrow.
【0007】発明者は、このような事実に着目し、図1
及び図2に示されるように、インバータ(より一般には
電力回路)と交流負荷の間に流れる電流Iの向きに応
じ、上側及び下側のいずれかのトランジスタ(より一般
にはスイッチング素子)のスイッチングを禁止する方法
を考案した。例えば、U相を例として図1に示されてい
るように、インバータから交流負荷に向けて電流が流れ
ているときにはスイッチングの必要がない下側のトラン
ジスタのスイッチングを禁止し(すなわちオフ状態に保
ち)、またU相を例として図2に示されているように交
流負荷からインバータに向け電流Iが流れているときに
はスイッチングの必要がない上側のトランジスタのスイ
ッチングを禁止する(すなわちオフ状態に保つ)ことと
した。本発明は、このような原理に基づき、従来技術に
おけるデッドタイムを廃止し、インバータ等の電力回路
から交流負荷への有効な電力の伝達率を改善しまた直流
電源の利用率を向上させるものである。The inventor paid attention to such a fact, and
And as shown in FIG. 2, switching of either the upper side transistor or the lower side transistor (more generally a switching element) is performed according to the direction of the current I flowing between the inverter (more generally a power circuit) and the AC load. I devised a way to ban. For example, as shown in FIG. 1 using the U phase as an example, when the current is flowing from the inverter to the AC load, the switching of the lower transistor which does not need to be switched is prohibited (that is, kept in the OFF state). ), And when the current I is flowing from the AC load to the inverter as shown in FIG. 2 using the U phase as an example, the switching of the upper transistor which does not need to be switched is prohibited (that is, kept off). I decided. Based on such a principle, the present invention eliminates the dead time in the prior art, improves the transfer rate of effective power from a power circuit such as an inverter to an AC load, and improves the utilization rate of a DC power supply. is there.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上述のような原理を実現
するため、本発明の第1の構成は、直流電源の正負端子
間に順方向直列接続された上側及び下側スイッチング素
子(例えばIGBT等のトランジスタ)並びに当該上側
及び下側スイッチング素子に逆方向並列接続された上側
及び下側電流方向規制素子(例えばダイオード)を有し
上側及び下側スイッチング素子の接続点を介し負荷(例
えばモータ)に接続された電力回路(例えばインバー
タ)を、その上側及び下側スイッチング素子が同時にオ
ンしないよう制御する電力回路用制御方法において、上
側スイッチング素子のオン/オフと下側スイッチング素
子のオン/オフとが相補的となるようスイッチング信号
を発生させるステップと、上記接続点と負荷の間の電流
の方向が負荷向きかそれとも電力回路向きかを判定する
ステップと、負荷向きであるときには下側スイッチング
素子に対するスイッチング信号の供給を、電力回路向き
であるときには上側スイッチング素子に対するスイッチ
ング信号の供給を、それぞれ遮断するステップと、を有
し、上記電流の方向に応じて上側及び下側スイッチング
素子のいずれかへのスイッチング信号の供給を遮断する
ことにより当該スイッチング素子を強制的にオフ状態に
保つことを特徴とする。In order to realize the above-mentioned principle, the first configuration of the present invention is to provide an upper and lower switching element (eg, IGBT) connected in series in the forward direction between the positive and negative terminals of a DC power source. Etc.) and upper and lower current direction regulating elements (eg, diodes) reversely connected in parallel to the upper and lower switching elements, and a load (eg, motor) via a connection point of the upper and lower switching elements. In a power circuit control method for controlling a power circuit (for example, an inverter) connected to a switch so that the upper and lower switching elements thereof do not turn on at the same time, an on / off of an upper switching element and an on / off of a lower switching element are performed. Generate a switching signal so that they are complementary, and whether the direction of the current between the connection point and the load is toward the load. In either case, the step of determining whether it is suitable for the power circuit, the step of cutting off the supply of the switching signal to the lower switching element when it is directed to the load, and the step of cutting off the supply of the switching signal to the upper switching element when directed to the power circuit, respectively. The switching element is forcibly kept in the off state by interrupting the supply of the switching signal to either the upper or lower switching element according to the direction of the current.
【0009】また、本発明の第2の構成は、直流電源の
正負端子間に順方向直列接続された上側及び下側スイッ
チング素子並びに当該上側及び下側スイッチング素子に
逆方向並列接続された上側及び下側電流方向規制素子を
有し上側及び下側スイッチング素子の接続点を介し負荷
に接続された電力回路を、その上側及び下側スイッチン
グ素子が同時にオンしないよう制御する電力回路用制御
装置において、上側スイッチング素子のオン/オフと下
側スイッチング素子のオン/オフとが相補的となるよう
スイッチング信号を発生させる手段と、上記接続点と負
荷の間の電流の方向が負荷向きかそれとも電力回路向き
かを判定する手段と、負荷向きであるときには下側スイ
ッチング素子に対するスイッチング信号の供給を、電力
回路向きであるときには上側スイッチング素子に対する
スイッチング信号の供給を、それぞれ遮断する手段と、
を備え、上記電流の方向に応じて上側及び下側スイッチ
ング素子のいずれかへのスイッチング信号の供給を遮断
することにより当該スイッチング素子を強制的にオフ状
態に保つことを特徴とする。The second structure of the present invention is that the upper and lower switching elements connected in series in the forward direction between the positive and negative terminals of the DC power supply and the upper and lower switching elements connected in reverse parallel to the upper and lower switching elements. In a power circuit control device for controlling a power circuit having a lower current direction regulating element and connected to a load through a connection point of the upper and lower switching elements so that the upper and lower switching elements do not turn on at the same time, Means for generating a switching signal so that the on / off of the upper switching element and the on / off of the lower switching element are complementary, and the direction of the current between the connection point and the load is for the load or for the power circuit. And a switching signal supply to the lower switching element when the load circuit is suitable for the power circuit. Means for supplying the switching signal to the upper switching element, to cut off each of the,
And shutting off the supply of the switching signal to either the upper side switching element or the lower side switching element according to the direction of the current, thereby forcibly keeping the switching element in the off state.
【0010】これらの構成においては、上側及び下側ス
イッチング素子の接続点と負荷の間の電流の方向が負荷
向きであるときには下側スイッチング素子に対するスイ
ッチング信号の供給が、また電力回路向きであるときに
は上側スイッチング素子に対するスイッチング素子の供
給が、それぞれ遮断される。これに応じ、スイッチング
信号の供給が遮断されたスイッチング素子がオフ状態に
保たれる結果、上側オン下側オフの期間から上側オフ下
側オンの期間への移行あるいはその逆方向への移行に際
して、デッドタイムを設ける必要がなくなる。In these configurations, when the direction of the current between the connection point of the upper and lower switching elements and the load is in the load direction, the switching signal is supplied to the lower switching element and in the power circuit direction. The supply of the switching element to the upper switching element is cut off. Accordingly, the switching element whose supply of the switching signal is interrupted is kept in the off state, and as a result, when transitioning from the upper on lower off off period to the upper off lower side on period or vice versa, There is no need to provide dead time.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し図面に基づき説明する。なお、図5〜図9に示され
る従来技術と同様の又は対応する構成には同一の符号を
付し説明を省略する。また、本発明は、図5に示される
インバータ10を対象として実施することが可能である
ため、以下図5の構成を前提とする。ただし、本発明
は、図5に示される三相のインバータに限定されるもの
ではなく、単相又は多相の各種のスイッチング型電力回
路に適用できる。加えて、直接の制御対象たるスイッチ
ング素子はIGBT等のトランジスタに限定されるもの
ではない。さらに、電流方向を規制する素子はダイオー
ドに限定されず、スイッチング素子はPWM信号には限
定されない。また、モータ14に三相交流が供給される
ときには、センサ16U,16V及び16Wのうち1個
を、各相電流の和が0になる関係を利用して、省略する
こともできる。モータ電流を推定可能な論理に従い指令
波を生成しているときには、これらのセンサを全て廃止
し、モータ電流フィードバック値に代え、モータ電流推
定値を後述の動作で使用することもできる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the same or corresponding configurations as those of the conventional technique shown in FIGS. Further, the present invention can be implemented with the inverter 10 shown in FIG. 5 as a target, and therefore the configuration of FIG. However, the present invention is not limited to the three-phase inverter shown in FIG. 5, but can be applied to various single-phase or multi-phase switching power circuits. In addition, the switching element to be directly controlled is not limited to the transistor such as IGBT. Furthermore, the element that regulates the current direction is not limited to the diode, and the switching element is not limited to the PWM signal. Further, when the three-phase alternating current is supplied to the motor 14, one of the sensors 16U, 16V and 16W can be omitted by utilizing the relationship that the sum of the phase currents becomes zero. When the command wave is generated in accordance with the logic capable of estimating the motor current, all of these sensors can be abolished and the motor current estimated value can be used in the operation described later instead of the motor current feedback value.
【0012】図3には、本発明の第1実施形態における
インバータ10の制御装置の要部構成が示されている。
この図には、前述の上下分配部24の他、本発明の特徴
に係る電流方向判定部28及びスイッチング休止用ゲー
ト30のみが示されているが、これは図示の簡略化のた
めであり、実際には図6に示される指令波発生部18、
搬送波発振器20及び変調部22が併せて用いられる。FIG. 3 shows the main configuration of the control device for the inverter 10 according to the first embodiment of the present invention.
In this figure, only the current direction determination unit 28 and the switching pause gate 30 according to the features of the present invention are shown in addition to the above-mentioned vertical distribution unit 24, but this is for simplification of the illustration. Actually, the command wave generator 18 shown in FIG.
The carrier wave oscillator 20 and the modulator 22 are used together.
【0013】本実施形態が特徴としているところは、図
6に示される立上り遅延回路26を、電流センサU、V
及びWからのモータ電流フィードバック値を利用したゲ
ーティングにより廃止し、ひいては従来技術におけるデ
ッドタイムを廃止したことにある。これにより、本実施
形態においては、モータ14に流れる電流Iの歪みを低
減しモータ14に対する有効の電力の伝達率を改善する
とともに、直流電源12の電圧利用率を改善し、直流電
源12の電圧低下に伴うモータ14の出力低下を防止し
ている。The feature of this embodiment lies in that the rise delay circuit 26 shown in FIG.
And W by eliminating the motor current feedback value from W to eliminate the dead time in the prior art. As a result, in the present embodiment, the distortion of the current I flowing through the motor 14 is reduced to improve the transfer rate of effective electric power to the motor 14, and the voltage utilization rate of the DC power supply 12 is improved to reduce the voltage of the DC power supply 12. The output of the motor 14 is prevented from being decreased due to the decrease.
【0014】図3に示される回路のうち、電流方向判定
部28は、U相のモータ電流フィードバック値を正側及
び負側基準電圧とそれぞれ比較するコンパレータ28a
及び28b、V相のモータ電流フィードバック値を正側
及び負側基準電圧とそれぞれ比較するコンパレータ28
c及び28d、並びにW相のモータ電流フィードバック
値を正側及び負側基準電圧と比較するコンパレータ28
e及び28fを有している。正側基準電圧は、インバー
タ10から交流負荷14に向けて電流が流れているこ
と、すなわち図1に示される向きの電流が流れているこ
とを検出するための基準電圧であり、コンパレータ28
a、28c及び28eは、対応する相のモータ電流フィ
ードバック値が正側基準電圧を上回っているときすなわ
ち図1に示される方向の電流が流れているときにH値の
信号を出力する。また、負側基準電圧は、モータ14か
らインバータ10に向け電流が流れていることすなわち
図2に示される方向の電流が流れていることを検出する
ための基準電圧であり、コンパレータ28b、28d及
び28fは対応する相のモータ電流フィードバック値が
負側基準電圧を下回っているときにH値の信号を出力す
る。コンパレータ28a、28c及び28eの後段に設
けられているインバータ28g、28h及び28iは、
対応するコンパレータの出力を論理反転し、スイッチン
グ休止用ゲート30に供給する。In the circuit shown in FIG. 3, the current direction determination unit 28 compares the U-phase motor current feedback value with the positive reference voltage and the negative reference voltage, respectively.
And 28b, a comparator 28 for comparing the V-phase motor current feedback value with the positive and negative reference voltages, respectively.
c and 28d, and a comparator 28 that compares the W-phase motor current feedback value with the positive and negative reference voltages.
e and 28f. The positive reference voltage is a reference voltage for detecting that a current is flowing from the inverter 10 to the AC load 14, that is, a current in the direction shown in FIG.
a, 28c and 28e output H value signals when the motor current feedback value of the corresponding phase exceeds the positive reference voltage, that is, when the current flows in the direction shown in FIG. The negative reference voltage is a reference voltage for detecting that a current is flowing from the motor 14 to the inverter 10, that is, a current is flowing in the direction shown in FIG. 2, and the comparators 28b, 28d and 28f outputs a signal of H value when the motor current feedback value of the corresponding phase is below the negative reference voltage. The inverters 28g, 28h and 28i provided in the subsequent stage of the comparators 28a, 28c and 28e are
The output of the corresponding comparator is logically inverted and supplied to the switching pause gate 30.
【0015】スイッチング休止用ゲート30は、コンパ
レータ28a〜28fに対応して設けられた合計6個の
ANDゲート30a〜30fを有している。各ANDゲ
ート30a〜30fは2個の入力端を有しており、その
うち一方には電流方向判定部28中の対応するコンパレ
ータ(又はインバータ)の出力が、他方には上下分配部
24の出力が、それぞれ供給される。したがって、AN
Dゲート30a〜30fの出力は、上下分配部24の出
力を電流方向判定部28の出力にてゲーティングした値
となる。すなわち、モータ電流フィードバック値が正側
基準電圧を超えておりしたがって図1に示される方向の
電流が流れていると見なせるときには下側のトランジス
タQ2 、Q4 及びQ6 に対するPWM信号の供給が遮断
され、モータ電流フィードバック値が負側基準電圧を下
回っておりしたがって図2に示される方向の電流が流れ
ていると見なせるときには上側のトランジスタQ1 、Q
3及びQ5 荷体するPWM信号の供給が遮断される。P
WM信号の供給が遮断されたトランジスタはオフ状態と
なる。したがって、図3に示される回路により、図1及
び図2に示した原理に係る作用効果を実現することがで
きる。The switching pause gate 30 has a total of six AND gates 30a to 30f provided corresponding to the comparators 28a to 28f. Each of the AND gates 30a to 30f has two input terminals, one of which is the output of the corresponding comparator (or inverter) in the current direction determination unit 28, and the other is the output of the upper / lower distribution unit 24. , Each supplied. Therefore, AN
The outputs of the D gates 30a to 30f are values obtained by gating the output of the upper / lower distribution unit 24 with the output of the current direction determination unit 28. That is, when the motor current feedback value exceeds the positive reference voltage and therefore it can be considered that the current in the direction shown in FIG. 1 is flowing, the PWM signal supply to the lower transistors Q2, Q4 and Q6 is cut off, When the current feedback value is below the negative reference voltage and therefore it can be considered that the current in the direction shown in FIG. 2 is flowing, the upper transistors Q1 and Q
The supply of the PWM signal for 3 and Q5 is cut off. P
The transistor in which the supply of the WM signal is cut off is turned off. Therefore, with the circuit shown in FIG. 3, it is possible to realize the operational effects according to the principle shown in FIGS.
【0016】また、本実施形態においては、デッドタイ
ムを廃止しているにもかかわらず、電流Iの符号(方
向)が反転するゼロクロス点近傍でも、上側及び下側の
トランジスタが同時にオンすることを確実に防止するこ
とができる。従来は、図4に示されるように、モータ1
4の電流Iが低下していく期間(図4(a)参照)にお
いては時刻t1 直後に、また電流Iが増加していく期間
(図4(b)参照)においては時刻t5 直後に、それぞ
れデッドタイムを設け、上側のトランジスタ及び下側の
トランジスタ(U相を例とする図4においてはそれぞれ
Q1 及びQ2 )を同時にオフさせていた。これに対し、
本実施形態においては、電流Iの向きに応じて上側及び
下側のいずれかのトランジスタを強制的にオフ状態とし
ているため、デッドタイムを設けずとも、t1 〜t2 の
間、又はt5 〜t6 の間は上側及び下側のトランジスタ
がいずれもオフとなるから、デッドタイムを廃止したこ
とによる上側及び下側同時オン、ひいては直流電源12
の正負両端子間の短絡といった危険は確実に回避するこ
とができる。Further, in the present embodiment, even though the dead time is eliminated, the upper and lower transistors are turned on at the same time even near the zero cross point where the sign (direction) of the current I is reversed. It can be surely prevented. Conventionally, as shown in FIG.
4 in the period in which the current I is decreasing (see FIG. 4A), immediately after time t1, and in the period in which the current I is increasing (see FIG. 4B) immediately after time t5, respectively. A dead time is provided so that the upper transistor and the lower transistor (Q1 and Q2 in FIG. 4, which is an example of the U phase) are turned off at the same time. In contrast,
In the present embodiment, either the upper transistor or the lower transistor is forcibly turned off in accordance with the direction of the current I, so that the dead time is not provided between t1 and t2 or between t5 and t6. During this period, both the upper and lower transistors are turned off, so that the dead time is eliminated and the upper and lower sides are turned on simultaneously.
The risk of a short circuit between the positive and negative terminals of can be reliably avoided.
【0017】[0017]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1及び
第2の構成によれば、上側及び下側スイッチング素子の
接続点と負荷の間の電流の方向が負荷向きであるときに
は下側スイッチング素子に対するスイッチング信号の供
給を遮断し、電力回路向きであるときには上側スイッチ
ング素子に対するスイッチング信号の供給を遮断するよ
うにしたため、上側スイッチング信号=オンかつ下側ス
イッチング素子=オフの期間から上側スイッチング素子
=オフかつ下側スイッチング素子=オンの期間への移行
あるいはその逆方向の移行に際し、上側及び下側スイッ
チング素子がともにオフするデッドタイムを設ける必要
がなくなる。その結果、負荷に流れる電流の波形はスイ
ッチング信号により決定される理想的な波形となり、ス
イッチング信号生成上意図していない種類の歪みを防止
することが可能になる。このような歪みの低減により、
負荷への有効な電力の伝達率が向上する。さらにデッド
タイムがなくなることにより直流電源の電圧利用率が改
善される結果、直流電源の電圧低下に伴う負荷の出力低
下を防止乃至抑制することができる。As described above, according to the first and second configurations of the present invention, when the direction of the current between the connection points of the upper and lower switching elements and the load is the load, the lower side is selected. Since the supply of the switching signal to the switching element is cut off and the supply of the switching signal to the upper switching element is cut off when the power circuit is suitable, the upper switching element is turned on and the lower switching element is turned off from the upper switching element. It is not necessary to provide a dead time in which both the upper and lower switching elements are turned off at the time of transition to the period of = off and lower switching element = on or vice versa. As a result, the waveform of the current flowing through the load becomes an ideal waveform determined by the switching signal, and it is possible to prevent distortion of a type unintended for generating the switching signal. By reducing such distortion,
The transfer rate of effective power to the load is improved. Further, as the dead time is eliminated, the voltage utilization factor of the DC power supply is improved, and as a result, it is possible to prevent or suppress the output reduction of the load due to the voltage reduction of the DC power supply.
【0018】[0018]
【補遺】なお、本発明は次のような構成としても把握で
きる。[Addendum] The present invention can be understood as the following configurations.
【0019】(1)本発明の第3の構成は、第1又は第
2の構成において、センサにより検出され上記電力回路
の動作に係る指令を生成するためフィードバックされる
電流値に基づき、上記接続点と上記負荷の間の電流の方
向を判定することを特徴とする。本構成によれば、第1
及び第2の構成と同様の作用効果が得られる。さらに、
本構成は、センサの追加が不要であるという点で、指令
生成のため従来から電流フィードバック用のセンサを設
けていた装置への応用に適している。(1) In a third configuration of the present invention, in the first or second configuration, the connection is based on a current value detected by a sensor and fed back to generate a command related to the operation of the power circuit. It is characterized in that the direction of the current between the point and the load is determined. According to this configuration, the first
Also, the same operational effect as the second configuration can be obtained. further,
This configuration is suitable for application to a device that has conventionally been provided with a current feedback sensor for command generation in that it does not require addition of a sensor.
【0020】(2)本発明の第4の構成は、第1又は第
2の構成において、上記電力回路の動作に係る指令を生
成する際推定された電流値に基づき、上記接続点と上記
負荷の間の電流の方向を判定することを特徴とする。本
構成によれば、第1及び第2の構成と同様の作用効果が
得られる。さらに、本構成は、指令生成の際推定により
得られている電流値を利用できるという点で、制御論理
上の推定動作等により電流の方向を推定している装置へ
の応用に適している。(2) In the fourth configuration of the present invention, in the first or second configuration, the connection point and the load are based on the current value estimated when the command related to the operation of the power circuit is generated. It is characterized in that the direction of the current between the two is determined. According to this configuration, the same operational effects as those of the first and second configurations can be obtained. Furthermore, this configuration is suitable for application to a device that estimates the direction of current by an estimation operation in control logic, etc., in that the current value obtained by estimation at the time of command generation can be used.
【0021】(3)本発明の第5の構成に係る電気自動
車は、車両走行用の交流モータと、当該交流モータに駆
動電流を供給するための直流電源と、当該直流電源から
当該交流モータに供給される駆動電流を直流から交流に
変換するインバータと、本発明の第1乃至第4の構成に
従い上記電力回路たる上記インバータを制御する電力回
路用制御装置と、を備えることを特徴とする。本構成に
よれば、第1乃至第4の構成と同様の作用効果が得られ
る。特に、デッドタイムの廃止による電流歪みの低減の
結果、上記交流モータの鉄損等が減り、上記直流電源の
充電1回当たり走行可能距離が長くなる。(3) An electric vehicle according to a fifth aspect of the present invention is an AC motor for driving a vehicle, a DC power supply for supplying a drive current to the AC motor, and the DC power supply to the AC motor. It is characterized by including an inverter that converts a supplied drive current from a direct current to an alternating current, and a power circuit control device that controls the inverter that is the power circuit according to the first to fourth configurations of the present invention. According to this configuration, the same operational effects as those of the first to fourth configurations can be obtained. In particular, as a result of the reduction of current distortion due to the elimination of dead time, iron loss of the AC motor is reduced and the travelable distance per charge of the DC power supply is increased.
【図1】 本発明の原理を説明するための回路図であ
り、特に図1(a)は上側のトランジスタを介しインバ
ータから交流負荷に向け電流が流れている制御状態を、
図1(b)は下側のダイオードを介しインバータから交
流負荷に向け電流が流れている制御状態を、それぞれ示
す図である。FIG. 1 is a circuit diagram for explaining the principle of the present invention. In particular, FIG. 1A shows a control state in which a current flows from an inverter to an AC load via an upper transistor,
FIG. 1B is a diagram showing a control state in which a current is flowing from the inverter to the AC load via the lower diode.
【図2】 本発明の原理を説明するための回路図であ
り、特に図2(a)は下側のトランジスタを介し交流負
荷からインバータに向け電流が流れている制御状態を、
図2(b)は上側のダイオードを介しインバータから交
流負荷に向け電流が流れている制御状態を、それぞれ示
す図である。FIG. 2 is a circuit diagram for explaining the principle of the present invention. In particular, FIG. 2A shows a control state in which a current is flowing from an AC load to an inverter via a lower transistor,
FIG. 2B is a diagram showing a control state in which current flows from the inverter to the AC load via the upper diode.
【図3】 本発明の一実施形態に係る制御装置の要部構
成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a main configuration of a control device according to an embodiment of the present invention.
【図4】 この実施形態におけるモータ電流ゼロクロス
付近の制御状態を示すタイミングチャートであり、特に
図4(a)はモータ電流が減少していくときの、図4
(b)は増加していくときの制御状態を、いずれも従来
技術との対比において示す図である。FIG. 4 is a timing chart showing a control state in the vicinity of a motor current zero cross in this embodiment, and FIG. 4A particularly shows the control state when the motor current decreases.
(B) is a figure which shows the control state when increasing, in comparison with the conventional technology.
【図5】 インバータの一般的な回路構成を示す回路図
である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a general circuit configuration of an inverter.
【図6】 一従来技術に係るインバータ用制御装置の回
路構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of an inverter control device according to a conventional technique.
【図7】 PWM信号によるインバータ制御の原理を示
すタイミングチャートである。FIG. 7 is a timing chart showing the principle of inverter control by a PWM signal.
【図8】 PWM信号にデッドタイムを付与する処理を
示すタイミングチャートである。FIG. 8 is a timing chart showing a process of giving a dead time to a PWM signal.
【図9】 デッドタイムを付与した場合の制御状態を示
す回路図であり、特に図9(a)は上側トランジスタが
オン、下側トランジスタがオフしている状態を、図9
(b)はデッドタイムを、図9(c)は上側トランジス
タがオフ、下側トランジスタがオンしている状態を、そ
れぞれ示す図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a control state when dead time is added, and in particular, FIG. 9A shows a state in which an upper transistor is on and a lower transistor is off.
9B is a diagram showing dead time, and FIG. 9C is a diagram showing a state in which the upper transistor is off and the lower transistor is on.
10 インバータ、14 交流負荷(モータ)、16
U,16V,16W 電流センサ、18 指令波発生
部、20 搬送波発振器、22 変調部、24 上下分
配部、28 電流方向判定部、28a〜28f コンパ
レータ、28g〜28i インバータ、30 スイッチ
ング休止用ゲート、30a〜30f ANDゲート、Q
1 〜Q6 トランジスタ(IGBT)、D1 〜D6 ダイ
オード、es搬送波、e0U, e0V, e0W 指令波。10 Inverter, 14 AC load (motor), 16
U, 16V, 16W current sensor, 18 command wave generation unit, 20 carrier wave oscillator, 22 modulation unit, 24 vertical distribution unit, 28 current direction determination unit, 28a to 28f comparator, 28g to 28i inverter, 30 switching pause gate, 30a ~ 30f AND gate, Q
1-Q6 transistor (IGBT), D1-D6 diode, es carrier, e0U, e0V, e0W command wave.
Claims (2)
された上側及び下側スイッチング素子並びに当該上側及
び下側スイッチング素子に逆方向並列接続された上側及
び下側電流方向規制素子を有し上側及び下側スイッチン
グ素子の接続点を介し負荷に接続された電力回路を、そ
の上側及び下側スイッチング素子が同時にオンしないよ
う制御する電力回路用制御方法において、 上側スイッチング素子のオン/オフと下側スイッチング
素子のオン/オフとが相補的となるようスイッチング信
号を発生させるステップと、 上記接続点と負荷の間の電流の方向が負荷向きかそれと
も電力回路向きかを判定するステップと、 負荷向きであるときには下側スイッチング素子に対する
スイッチング信号の供給を、電力回路向きであるときに
は上側スイッチング素子に対するスイッチング信号の供
給を、それぞれ遮断するステップと、 を有し、上記電流の方向に応じて上側及び下側スイッチ
ング素子のいずれかへのスイッチング信号の供給を遮断
することにより当該スイッチング素子を強制的にオフ状
態に保つことを特徴とする電力回路用制御方法。1. An upper and lower switching element connected in series in a forward direction between positive and negative terminals of a DC power supply, and an upper and lower current direction regulating element connected in reverse parallel to the upper and lower switching elements. In a power circuit control method for controlling a power circuit connected to a load through a connection point of upper and lower switching elements so that the upper and lower switching elements do not turn on at the same time, an upper switching element is turned on / off and a lower switching element is turned on / off. Generating a switching signal so that the ON / OFF of the side switching element is complementary, determining whether the direction of the current between the connection point and the load is for the load or for the power circuit, and for the load The switching signal is supplied to the lower switching element when Respectively, the step of cutting off the supply of the switching signal to the switching element, and the switching element is cut off by cutting off the supply of the switching signal to either the upper side or the lower side switching element according to the direction of the current. A control method for a power circuit, which is characterized by forcibly maintaining an off state.
された上側及び下側スイッチング素子並びに当該上側及
び下側スイッチング素子に逆方向並列接続された上側及
び下側電流方向規制素子を有し上側及び下側スイッチン
グ素子の接続点を介し負荷に接続された電力回路を、そ
の上側及び下側スイッチング素子が同時にオンしないよ
う制御する電力回路用制御装置において、 上側スイッチング素子のオン/オフと下側スイッチング
素子のオン/オフとが相補的となるようスイッチング信
号を発生させる手段と、 上記接続点と負荷の間の電流の方向が負荷向きかそれと
も電力回路向きかを判定する手段と、 負荷向きであるときには下側スイッチング素子に対する
スイッチング信号の供給を、電力回路向きであるときに
は上側スイッチング素子に対するスイッチング信号の供
給を、それぞれ遮断する手段と、 を備え、上記電流の方向に応じて上側及び下側スイッチ
ング素子のいずれかへのスイッチング信号の供給を遮断
することにより当該スイッチング素子を強制的にオフ状
態に保つことを特徴とする電力回路用制御装置。2. An upper and lower switching element connected in series in a forward direction between positive and negative terminals of a DC power supply, and an upper and lower current direction regulating element connected in reverse parallel to the upper and lower switching elements. In a power circuit control device that controls a power circuit connected to a load through a connection point of upper and lower switching elements so that the upper and lower switching elements do not turn on at the same time, ON / OFF and ON / OFF of the upper switching element Means for generating a switching signal so that ON / OFF of the side switching element is complementary, means for determining whether the direction of current between the connection point and the load is for the load or for the power circuit, and for the load , The switching signal is supplied to the lower switching element, and when the power circuit is suitable, the upper switching element is supplied. And a means for cutting off the supply of the switching signal to the switching element, and by forcibly shutting off the switching element by cutting off the supply of the switching signal to either the upper or lower switching element according to the direction of the current. A power circuit control device characterized by being kept in an off state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7328824A JPH09172785A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Control method for power circuit and device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7328824A JPH09172785A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Control method for power circuit and device thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09172785A true JPH09172785A (en) | 1997-06-30 |
Family
ID=18214504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7328824A Pending JPH09172785A (en) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | Control method for power circuit and device thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09172785A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010166767A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Power converter |
-
1995
- 1995-12-18 JP JP7328824A patent/JPH09172785A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010166767A (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | Power converter |
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