(57)【要約】【課題】３相電圧不平衡、コンデンサ容量低減などによる直流電圧リプルに起因する出力電圧脈動を十分に抑制する。【解決手段】前回の直流電圧検出値および今回の直流電圧検出値から波形出力タイミング時の直流電圧検出値を推定する電圧推定部１５と、電圧制御量制限部１３から出力される電圧制御量Ｖｏｌｔ＃Ｄｕｔｙおよび推定された直流電圧ＶＤＣを入力として、予め設定された直流電圧補正係数Ｋを用いて、所定の補正演算を行う出力電圧補正部１６とを有する。【選択図】　図１
2004147433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を用いて出力電圧指令値を補正し、補正された出力電圧指令値を用いて出力電圧脈動を抑制すべくインバータ（２０）を制御するインバータ出力電圧補正方法であって、
少なくとも前回キャリア割込み時と今回キャリア割込み時の直流電圧検出値とから波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定することを特徴とするインバータ出力電圧補正方法。
【請求項２】
今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差を今回キャリア割込み時の直流電圧検出値に加算することにより波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定する請求項１に記載のインバータ出力電圧補正方法。
【請求項３】
今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差の限界値を設定しておき、差が限界値を超えたことを条件として差に代えて限界値を採用する請求項２に記載のインバータ出力電圧補正方法。
【請求項４】
直流電圧を用いて出力電圧指令値を補正し、補正された出力電圧指令値を用いて出力電圧脈動を抑制すべくインバータ（２０）を制御するインバータ出力電圧補正装置であって、
少なくとも前回キャリア割込み時と今回キャリア割込み時の直流電圧検出値とから波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定する直流電圧検出値推定手段（１５）を含むことを特徴とするインバータ出力電圧補正装置。
【請求項５】
直流電圧検出値推定手段（１５）は、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差を今回キャリア割込み時の直流電圧検出値に加算することにより波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定するものである請求項４に記載のインバータ出力電圧補正装置。
【請求項６】
直流電圧検出値推定手段（１５）は、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差の限界値を設定しておき、差が限界値を超えたことを条件として差に代えて限界値を採用するものである請求項５に記載のインバータ出力電圧補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ出力電圧の脈動を低減すべくインバータ出力電圧を補正するための方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、直流電圧検出部から得られた直流電圧情報を用いてインバータ出力電圧の補正を行い、直流電圧の周期的脈動に起因するインバータ出力電圧の脈動を抑えることが行われていた。
【０００３】
図５は従来のインバータ制御装置の構成を示すブロック図であり、ブラシレスＤＣモータを駆動するためのものである。
【０００４】
３相電圧および中性点電圧を入力としてブラシレスＤＣ　モータ７８の回転子の磁極位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出器６１と、位置検出信号のレベルを検出するレベル検出器６２と、直流部の電圧を検出する直流電圧検出器６３と、マイコン６４とを有している。なお、レベル検出器６２には、後述する最大効率制御部７１からの出力信号が供給されている。
【０００５】
前記マイコン６４は、位置検出信号を入力として、位置検出信号の間隔に対応する周期を測定する周期測定タイマ６５と、周期測定タイマ６５からの出力タイマ値を入力として周期演算を行う周期演算部６６と、周期演算出力を入力として速度を演算する速度演算部６７と、速度演算出力と速度指令とを入力として位相制御演算を行う位相制御部６８と、位相制御演算出力を入力として位相指令を演算する角度演算部６９と、レベル検出器６２からの出力を入力としてレベル検出を行うレベル検出部７０と、レベル検出部７０からの出力を入力として、先行する出力をも考慮して、最大効率制御を行う最大効率制御部７１と、最大効率制御部７１からの出力を入力として電圧制御演算を行う電圧制御部７２と、電圧制御演算出力を入力として所定の限界値に基づく制限処理を行う電圧制御量制限部７３と、直流電圧検出器６３からの出力を入力として直流電圧ＶＤＣを検出する直流電圧検出部７４と、電圧制御量制限部７３から出力される電圧制御量Ｖｏｌｔ＃Ｄｕｔｙおよび直流電圧ＶＤＣを入力として、予め設定された直流電圧補正係数Ｋを用いて、所定の補正演算を行う出力電圧補正部７５と、出力電圧補正部７５からの出力を入力として所定の限界値に基づく制限処理を行って電圧指令を出力する出力電圧制限部７６と、位相指令および電圧指令を入力としてパルス幅変調制御演算を行ってインバータ７９の各トランジスタに対するスイッチング指令を出力するＰＷＭ制御部７７とを有している。
【０００６】
図６は図５のインバータ制御装置の作用を説明するフローチャートである。
【０００７】
キャリア割り込み処理毎に、ステップＳＰ１において位相制御部６８により電圧位相を算出し、ステップＳＰ２において角度演算部６９により出力電圧位相を算出し、ステップＳＰ３において直流電圧検出器６３により直流電圧検出処理を行って直流電圧ＶＤＣを検出し、ステップＳＰ４において直流電圧検出部７４により直流電圧演算処理を行って直流電圧ＶＤＣを算出し、ステップＳＰ５において出力電圧補正処理を行って出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙを算出する。即ちＯｕｔ＃Ｄｕｔｙ＝Ｋ／ＶＤＣ＊Ｖｏｌｔ＃Ｄｕｔｙの演算によってインバータ出力電圧補正を行っている。そして、ステップＳＰ６において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最大値を超過しているか否かを判定し、出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最大値を超過していなければ、ステップＳＰ７において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最小値未満であるか否かを判定する。
【０００８】
ステップＳＰ６において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最大値を超過していると判定された場合には、ステップＳＰ８において出力電圧指令最大制限処理を行う。
【０００９】
ステップＳＰ７において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最小値未満であると判定された場合には、ステップＳＰ９において出力電圧指令最小制限処理を行う。
【００１０】
ステップＳＰ７において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最小値未満でないと判定された場合、ステップＳＰ８の処理が行われた場合、またはステップＳＰ９の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１０において出力波形の演算、設定処理を行い、そのまま一連の処理を行う。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のインバータ出力電圧補正を行うに当たって、マイコン６４の波形出力遅れが存在しないと仮定すれば、３相電圧不平衡、コンデンサ容量低減などに起因する直流電圧リプルを含む直流電圧ＶＤＣとリプルを含む出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙとが図７に示すように、互いに逆位相になり、電圧制御量Ｖｏｌｔ＃Ｄｕｔｙにはリプルが含まれない状態になる。
【００１２】
しかし、実際には、図８に示すように、マイコン６４の波形出力は１サンプル遅れで波形に反映されることになるので、３相電圧不平衡、コンデンサ容量低減などによる直流電圧リプルに起因する出力電圧脈動を十分には抑制することができず、中性点信号およぴインバータ出力電流の脈動が発生してしまう。
【００１３】
【発明の目的】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、３相電圧不平衡、コンデンサ容量低減などによる直流電圧リプルに起因する出力電圧脈動を十分に抑制することができるインバータ出力電圧補正方法およびその装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１のインバータ出力電圧補正方法は、直流電圧を用いて出力電圧指令値を補正し、補正された出力電圧指令値を用いて出力電圧脈動を抑制すべくインバータを制御するに当たって、
少なくとも前回キャリア割込み時と今回キャリア割込み時の直流電圧検出値とから波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定する方法である。
【００１５】
請求項２のインバータ出力電圧補正方法は、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差を今回キャリア割込み時の直流電圧検出値に加算することにより波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定する方法である。
【００１６】
請求項３のインバータ出力電圧補正方法は、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差の限界値を設定しておき、差が限界値を超えたことを条件として差に代えて限界値を採用する方法である。
【００１７】
請求項４のインバータ出力電圧補正装置は、直流電圧を用いて出力電圧指令値を補正し、補正された出力電圧指令値を用いて出力電圧脈動を抑制すべくインバータを制御するものであって、
少なくとも前回キャリア割込み時と今回キャリア割込み時の直流電圧検出値とから波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定する直流電圧検出値推定手段を含むものである。
【００１８】
請求項５のインバータ出力電圧補正装置は、直流電圧検出値推定手段として、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差を今回キャリア割込み時の直流電圧検出値に加算することにより波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定するものを採用するものである。
【００１９】
請求項６のインバータ出力電圧補正装置は、直流電圧検出値推定手段として、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差の限界値を設定しておき、差が限界値を超えたことを条件として差に代えて限界値を採用するものを採用するものである。
【００２０】
【作用】
請求項１のインバータ出力電圧補正方法であれば、直流電圧を用いて出力電圧指令値を補正し、補正された出力電圧指令値を用いて出力電圧脈動を抑制すべくインバータを制御するに当たって、
少なくとも前回キャリア割込み時と今回キャリア割込み時の直流電圧検出値とから波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定するのであるから、直流電圧リプル成分によるインバータ出力電圧の脈動を低減することにより、電流脈動を抑制し、負荷の運転エリア拡大、負荷の異常停止回避を達成することができる。
【００２１】
請求項２のインバータ出力電圧補正方法であれば、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時との差を今回キャリア割込み時の直流電圧検出値に加算することにより波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定するのであるから、簡単な演算で請求項１と同様の作用を達成することができる。
【００２２】
請求項３のインバータ出力電圧補正方法であれば、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差の限界値を設定しておき、差が限界値を超えたことを条件として差に代えて限界値を採用するのであるから、瞬時電圧低下などの急激な直流電圧変化に対応できるほか、請求項２と同様の作用を達成することができる。
【００２３】
請求項４のインバータ出力電圧補正装置であれば、直流電圧を用いて出力電圧指令値を補正し、補正された出力電圧指令値を用いて出力電圧脈動を抑制すべくインバータを制御するに当たって、
直流電圧検出値推定手段によって、少なくとも前回キャリア割込み時と今回キャリア割込み時の直流電圧検出値とから波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定ことができる。
【００２４】
したがって、直流電圧リプル成分によるインバータ出力電圧の脈動を低減することにより、電流脈動を抑制し、負荷の運転エリア拡大、負荷の異常停止回避を達成することができる。
【００２５】
請求項５のインバータ出力電圧補正装置であれば、直流電圧検出値推定手段として、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時との差を今回キャリア割込み時の直流電圧検出値に加算することにより波形出力タイミング時の直流電圧検出値を堆定するものを採用するのであるから、簡単な推定手段で請求項４と同様の作用を達成することができる。
【００２６】
請求項６のインバータ出力電圧補正装置であれば、直流電圧検出値推定手段として、今回キャリア割込み時の直流電圧検出値と前回キャリア割込み時の直流電圧検出値との差の限界値を設定しておき、差が限界値を超えたことを条件として差に代えて限界値を採用するものを採用するのであるから、瞬時電圧低下などの急激な直流電圧変化に対応できるほか、請求項５と同様の作用を達成することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明のインバータ出力電圧補正方法およびその装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２８】
図１はこの発明のインバータ出力電圧補正方法が適用されるインバータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。なお、このインバータ制御装置は、ブラシレスＤＣモータを駆動するためのものである。
【００２９】
このインバータ制御装置は、３相電圧および中性点電圧を入力としてブラシレスＤＣ　モータ１９の回転子の磁極位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出器１と、位置検出信号のレベルを検出するレベル検出器２と、直流部の電圧を検出する直流電圧検出器３と、マイコン４とを有している。なお、レベル検出器２には、後述する最大効率制御部１１からの出力信号が供給されている。
【００３０】
前記マイコン４は、位置検出信号を入力として、位置検出信号の間隔に対応する周期を測定する周期測定タイマ５と、周期測定タイマ５からの出力タイマ値を入力として周期演算を行う周期演算部６と、周期演算出力を入力として速度を演算する速度演算部７と、速度演算出力と速度指令とを入力として位相制御演算を行う位相制御部８と、位相制御演算出力を入力として位相指令を演算する角度演算部９と、レベル検出器２からの出力を入力としてレベル検出を行うレベル検出部１０と、レベル検出部１０からの出力を入力として、先行する出力をも考慮して、最大効率制御を行う最大効率制御部１１と、最大効率制御部１１からの出力を入力として電圧制御演算を行う電圧制御部１２と、電圧制御演算出力を入力として所定の限界値に基づく制限処理を行う電圧制御量制限部１３と、直流電圧検出器３からの出力を入力として直流電圧ＶＤＣを検出する直流電圧検出部１４と、前回の直流電圧検出値および今回の直流電圧検出値から波形出力タイミング時の直流電圧検出値を推定する電圧推定部１５と、電圧制御量制限部１３から出力される電圧制御量Ｖｏｌｔ＃Ｄｕｔｙおよび推定された直流電圧ＶＤＣを入力として、予め設定された直流電圧補正係数Ｋを用いて、所定の補正演算を行う出力電圧補正部１６と、出力電圧補正部１６からの出力を入力として所定の限界値に基づく制限処理を行って電圧指令を出力する出力電圧制限部１７と、位相指令および電圧指令を入力としてパルス幅変調制御演算を行ってインバータ２０の各トランジスタに対するスイッチング指令を出力するＰＷＭ制御部１８とを有している。
【００３１】
前記電圧推定部１５においては、前回の直流電圧検出値ＶＤＣ１および今回の直流電圧検出値ＶＤＣ２から、ＶＤＣ３＝ＶＤＣ２＋（ＶＤＣ２−ＶＤＣ１）の演算を行って波形出力タイミング時の直流電圧検出値ＶＤＣ３を推定する（図３参照）。
【００３２】
図２は図１のインバータ制御装置の作用を説明するフローチャートである。
【００３３】
キャリア割り込み処理毎に、ステップＳＰ１において位相制御部８により電圧位相を算出し、ステップＳＰ２において角度演算部９により出力電圧位相を算出し、ステップＳＰ３において直流電圧検出器３により直流電圧値検出処理を行って直流電圧ＶＤＣを検出し、ステップＳＰ４において直流電圧検出部７４により直流電圧演算処理を行って直流電圧ＶＤＣを算出し、ステップＳＰ５において前回の直流電圧検出値ＶＤＣ１および今回の直流電圧検出値ＶＤＣ２から、ＶＤＣ３＝ＶＤＣ２＋（ＶＤＣ２−ＶＤＣ１）の演算を行って波形出力タイミング時の直流電圧検出値ＶＤＣ３を推定し、ステップＳＰ６において出力電圧補正処理（例えば、Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙ＝Ｋ／ＶＤＣ３＊Ｖｏｌｔ＃Ｄｕｔｙの演算）を行って出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙを算出し、ステップＳＰ７において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最大値を超過しているか否かを判定し、出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最大値を超過していなければ、ステップＳＰ８において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最小値未満であるか否かを判定する。
【００３４】
ステップＳＰ７において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最大値を超過していると判定された場合には、ステップＳＰ９において出力電圧指令最大制限処理を行う。
【００３５】
ステップＳＰ８において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最小値未満であると判定された場合には、ステップＳＰ１０において出力電圧指令最小制限処理を行う。
【００３６】
ステップＳＰ８において出力電圧指令値Ｏｕｔ＃Ｄｕｔｙが予め設定された最小値未満でないと判定された場合、ステップＳＰ９の処理が行われた場合、またはステップＳＰ１０の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１１において出力波形の演算、設定処理を行い、そのまま一連の処理を行う。
【００３７】
したがって、今回の直流電圧検出値ＶＤＣ２をそのまま採用して出力電圧補正処理を行う従来の方法と異なり、より誤差が少ない直流電圧検出値ＶＤＣ３を推定し、この推定値に基づいて出力電圧補正処理を行うことができ、ひいては、電流脈動を抑制し、運転エリア拡大、異常停止（脱調、出力過電流停止等）の回避を達成することができる。
【００３８】
また、上記の実施の形態において、推定検出値の算出時に、今回の直流電圧検出値ＶＤＣ２と前回の直流電圧検出値ＶＤＣ１との差に制限を設けることが好ましい。
例えば、単相入力のコンバータを持つインバータの場合、直流電圧のリプル周波数は１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚであるから、電圧リプルの絶対値が分かれば１キャリアで増減する直流電圧の最大値が分かる。したがって、この最大値でＶＤＣ２−ＶＤＣ１を制限すればよく、瞬時電圧低下などの急激な直流電圧変化に対応できる。
【００３９】
さらに、図４に示すように、前々回の直流電圧検出値ＶＤＣ０をも用い、ＶＤＣ３＝ＶＤＣ２＋［（ＶＤＣ２−ＶＤＣ１）−（ＶＤＣ１−ＶＤＣ０）］の演算を行って波形出力タイミング時の直流電圧検出値ＶＤＣ３を推定することが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電圧リプル成分によるインバータ出力電圧の脈動を低減することにより、電流脈動を抑制し、負荷の運転エリア拡大、負荷の異常停止回避を達成することができるという特有の効果を奏する。
【００４１】
請求項２の発明は、簡単な演算で請求項１と同様の効果を奏する。
【００４２】
請求項３の発明は、瞬時電圧低下などの急激な直流電圧変化に対応できるほか、請求項２と同様の効果を奏する。
【００４３】
請求項４の発明は、直流電圧リプル成分によるインバータ出力電圧の脈動を低減することにより、電流脈動を抑制し、負荷の運転エリア拡大、負荷の異常停止回避を達成することができるという特有の効果を奏する。
【００４４】
請求項５の発明は、簡単な推定手段で請求項４と同様の効果を奏する。
【００４５】
請求項６の発明は、瞬時電圧低下などの急激な直流電圧変化に対応できるほか、請求項５と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のインバータ出力電圧補正方法が適用されるインバータ制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１のインバータ制御装置の作用を説明するフローチャートである。
【図３】直流電圧推定処理の一例を説明する図である。
【図４】直流電圧推定処理の他の例を説明する図である。
【図５】従来のインバータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５のインバータ制御装置の作用を説明するフローチャートである。
【図７】インバータ出力電圧補正の理想例を示す図である。
【図８】マイコンの波形出力遅れを説明する図である。
【符号の説明】
１５　電圧推定部　　２０　インバータ
【図１】
2004147433.tif 000003
【図２】
2004147433.tif 000004
【図３】
2004147433.tif 000005
【図４】
2004147433.tif 000006
【図５】
2004147433.tif 000007
【図６】
2004147433.tif 000008
【図７】
2004147433.tif 000009
【図８】
2004147433.tif 000010