(57)【要約】【課題】シャント抵抗には温度特性があるため、高温時などには実際の電流値と検出電流値にずれがでるという課題があった。本発明は、インバータ回路において、シャント抵抗の温度特性を考慮して検出電流値の精度を向上させるものである。【解決手段】シャント抵抗の温度特性値を含めて検出電流値の補正を行うことでシャント抵抗が高温になっても電流検出を精度良く行うことを実現できようにし、より精度の高い制御を行うことが可能なインバータ駆動装置を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータの駆動用の３相フルブリッジ回路で構成されたインバータ回路と、前記インバータ回路に流れる電流を検出するシャント抵抗と、前記シャント抵抗の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出回路で構成され、前記シャント抵抗で検出される電流値を前記シャント抵抗の温度特性を考慮して補正して制御に用いることを特徴とする、インバータ駆動装置。
【請求項２】
シャント抵抗近傍の基板温度を検出する温度検出回路を備えたことを特徴とする、請求項１記載のインバータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１を用いて従来の技術について説明する。図１は従来の発明のモータ制御装置の一実施態様を示す図である。
【０００３】
このモータ制御装置は、交流電源１を入力とする整流回路２と、整流回路２の直流出力を入力とする３相インバータ回路（パワーデバイス）３と、３相インバータ回路３の出力が供給されるモータ４と、整流回路２と３相インバータ回路３とを接続するＤＣリンクの所定位置に設けられてＯＣＰを行うＯＣＰ部５と、モータ４の相電流を算出する相電流算出部６と、３相インバータ回路３のスイッチング素子にスイッチング信号を供給するとともに、出力電圧情報を出力するドライバー９と、相電流および出力電圧を入力として、モータ４の回転子の回転位置および回転速度を検出する位置速度検出部７と、回転速度指令および検出された回転速度を入力として速度制御演算を行い、出力電流指令を出力する速度制御部８と、出力電流指令を入力として、出力電流指令がＯＣＰ以下の電流指令になるようにクランプする電流指令制限部１０と、電流指令制限部１０から出力される出力電流指令と検出された相電流とを比較し、相電流が出力電流指令となるように電圧指令を作成し、ドライバー９に供給する電流制御部１１とを有している。
【０００４】
前記ＯＣＰ部５は、ＤＣリンクに介挿されたシャント抵抗５ａと、シャント抵抗５ａの端子間電圧を入力として所定の閾値（パワーデバイスやモータの限界電流から設定された最大電流に対応する値）と比較してＯＣＰ信号を出力するとともに、ＤＣリンク電流Ｉｄｃを出力するＯＣＰ部５ｂとを有している。
【０００５】
前記相電流算出部６は、ＤＣリンク電流Ｉｄｃを入力として相電流を算出するものである。なお、この相電流の算出は、従来公知である。
【０００６】
上記の構成のモータ制御装置を採用すれば、出力電流指令を過電流保護以下の電流指令に制限することによって、瞬間的な過負荷などに起因する過電流保護による停止を起こさずにモータを駆動し続けることができる。
【０００７】
また、電流検出のためのハードウエアを簡単化することができる。
【０００８】
さらに、例えば、ＯＣＰ下限値になるようなＤＣリンク電流検出の誤差が生じた場合、電流検出を共用していることに起因して、相電流検出においては相電流制限下限値となるように誤差が生じ、結果的に、相電流制限にかかる前にＯＣＰにかかることを防止できる。
【０００９】
この結果、２つの電流検出部を設けていた場合に発生していた相互ばらつき（一方が多く、他方が少ないというばらつき）をなくし、インバータ回路３の最大出力の下限である相電流下限値から、保護時の最大電流であるＯＣＰ上限値までの幅を狭めることができ、ひいては、パワーデバイス３やモータ４の容量を削減することができる。さらにまた、相間の電流検出アンバランスを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１１１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の方式でも、比較的良好な制御を行うことが出来るが、抵抗値の温度特性による変動分だけ検出される電流値がずれるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明のインバータ駆動装置は、シャント抵抗の温度特性値を含めて検出電流値の補正を行うものである。
【００１３】
これによって、より精度の高い制御を行えるようにすることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、前述の課題を解決できるものであり、シャント抵抗が高温になっても電流検出を精度良く行うことを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の実施例における回路ブロック図
【図２】本発明の実施例１における回路ブロック図
【図３】本発明の実施例１におけるシャント抵抗の温度特性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施の形態１）
図２、図３を用いて本発明の実施の形態を説明する。図２は直流電源１と、直流電源１に入力側が接続された三相フルブリッジ回路２と、直流電源１と三相フルブリッジ回路２間の電流を検出するシャント抵抗３と、シャント抵抗３で検出された電流値などをもとに、三相フルブリッジ回路を駆動する制御部４と、三相フルブリッジ回路の出力側に接続されたモータ５とサーミスタ６で構成された回路ブロック図である。
【００１７】
シャント抵抗３では流れる電流がオームの法則
【００１８】
【数１】
2011125130.tif 000003
によって出力電圧となり制御部に入力されモータ５が駆動される。
【００１９】
図３に抵抗温度係数（以下ＴＣＲ）と温度変動値ΔＴによる、シャント抵抗３の変化を示す。実線は基準を２５℃としたときの抵抗の変動であり、ΔＴ１だけ温度が変化した場合、抵抗値が理想値よりΔＲ１だけ変動することを示す。一点鎖線は、一般の抵抗には物性として公差があるためにそれを合わせて考慮した抵抗の変動であり、ΔＴ１だけ温度が変化した場合、抵抗値が理想値よりΔＲ２の偏差があることを示す。
【００２０】
これらのことから、理想的な抵抗値を用いて電流値を算出する場合、抵抗温度が２５＋ΔＴ１℃のとき実際の抵抗値はＲ０＋ΔＲ２となり、これと電流の積が出力電圧の誤差となって現れる。さらに電流値が大きくなれば抵抗の発熱も増加するため、この傾向はより顕著に現れることとなる。
【００２１】
これに対し公差、ＴＣＲ、抵抗の温度推定値を用いて検出電圧値の補正を行うことで、
より正確な電流検出を行う。以下に方法を示す。
【００２２】
シャント抵抗３の発熱が微小となるよう、たとえば瞬間的に既知の電流Ｉｔ１を流したときの出力電圧を検出することで、シャント抵抗３の公差を含んだ抵抗値Ｒ１として記憶しておく。なおシャント抵抗３の発熱が無視できれば方法は問わない。これは通常、このような制御装置の回路検査で実施されることも多く特殊な工程とはならないであろう。
【００２３】
シャント抵抗３の温度による変動は一般の部品において仕様により規定されているため明らかであり、温度がＴ２のときの抵抗値Ｒ２は、
【００２４】
【数２】
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で求めることができ、ＴＣＲをあらかじめ記憶させておくことで図３の点線の抵抗値は抵抗の温度が分かれば計算可能である。
【００２５】
抵抗の温度上昇値ΔＴｒは消費電力Ｐと比例の関係があり、熱抵抗θとの積、
【００２６】
【数３】
2011125130.tif 000005
で表すことができる。θはプリント基板内の周辺の部品配置状況や空気の流れなどによっても異なるため、システム使用状態であらかじめ測定し制御装置に記憶しておく必要がある。熱抵抗をθ０であったものとする。
【００２７】
また、ΔＴ１の変化が起こりうる電力変化があったとき、瞬時に温度は変化せず熱時定数τをもって変化する。時間ｔで変化した温度をΔＴｘとすると、次式のように表される。
【００２８】
【数４】
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ｔ＝τのときΔＴ１の６３．２％変化する。実測により、このτをあらかじめ記憶させておく。
【００２９】
また、サーミスタで雰囲気温度を測定しておくことで、抵抗の温度Ｔｒを推測できる。雰囲気温度Ｔａと抵抗の温度Ｔ２は比例の関係があり、比例定数をＫａとすると
【００３０】
【数５】
2011125130.tif 000007
で表される。
【００３１】
サーミスタは抵抗温度と相関があれば、たとえばシャント抵抗の実装面の真裏など、どこにあっても問題ない。
【００３２】
以上よりＲ２は電流値が分かれば、推測可能となる。
【００３３】
その手順を説明する。まずサーミスタで雰囲気温度Ｔａを測定し、さらに
【００３４】
【数６】
2011125130.tif 000008
により初期の抵抗値Ｒ１を決定する。出力電流をＩ１とすると、そのときの電力は前出の式
【００３５】
【数３】
2011125130.tif 000009
と、電力の公式
【００３６】
【数７】
2011125130.tif 000010
より、
【００３７】
【数８】
2011125130.tif 000011
となる。
【００３８】
Ｒ１は前出の運転時間によって発熱し増加するはずであり最終的には
【００３９】
【数９】
2011125130.tif 000012
となるはずであるが、ΔＴ１には熱時定数が影響するため、前出の式より
【００４０】
【数１０】
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より出力電流の指示を時間ｔだけ行った場合、
【００４１】
【数１１】
2011125130.tif 000014
の値をとることになる。
【００４２】
この値をもって制御を繰り返すことで、電流検出の精度を向上することが出来る。
【００４３】
なお、モータ制御に比べ抵抗の温度上昇はゆっくりであるため、数秒に１度程度Ｒを更新すれば十分である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、インバータ駆動回路に幅広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１    交流電源
２    整流回路
３    ３相インバータ回路
４    モータ
５    ＯＣＰ部
５ａ  シャント抵抗
６    相電流算出部
７    位置速度検出部
８    速度制御部
９    ドライバー
１０  電流指令制限部
１１  電流制御部
２１  直流電源
２２  三相フルブリッジ回路
２３  シャント抵抗
２４  制御部
２５  モータ
２６  サーミスタ
【図１】
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【図２】
2011125130.tif 000016
【図３】
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