(57)【要約】【課題】電流極性を正しく判断し、速度リップル及び電流ひずみの最小化が出来るようにデッドタイム補償を実施できるＡＣモータ駆動装置を提供する。【解決手段】ＡＣモータ駆動装置において、指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］の演算後、次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］の情報が得られるまでデッドタイム補償電圧の演算を行わず待機し、次期サンプリング区間での検出電流の検出の完了判断を行う次期検出電流判断手段１０４と次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］から電流極性の判断を行う電流極性判断手段１０１を含むと共に、デッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を出力するデッドタイム補償手段１を設けてあり、電圧加算演算手段１０３で指令電圧演算手段１４から計算された指令電圧Ｖ＊［Ｔ２］にデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を加えると、ＰＷＭ電力変換装置１６に入力される最終指令電圧Ｖｆ＊が演算される。【選択図】　　　図１
2004015856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣモータへ流れる電流を検出する電流検出手段と、
現在サンプリング区間での検出電流と指令電流の偏差から偏差電流を計算する偏差電流演算手段と、
前記偏差電流から指令電圧の演算を行う指令電圧演算手段と、
前記指令電圧の演算後、次期サンプリング区間での検出電流の情報が得られるまでデッドタイム補償電圧の演算を行わず待機し、次期サンプリング区間での検出電流の検出の完了判断を行う次期検出電流判断手段と前記次期サンプリング区間での検出電流から電流極性の判断を行う電流極性判断手段を含むと共に、前記デッドタイム補償電圧を出力するデッドタイム補償手段と、
前記指令電圧演算手段から計算された指令電圧に前記デッドタイム補償電圧を加えて最終指令電圧を演算する電圧加算演算手段と、
前記電圧加算演算手段により得られた最終指令電圧となる直流電圧から交流電圧への変換を行うＰＷＭ電力変換装置と、を備えたことを特徴とするＡＣモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣモータ駆動装置に関し、特にＰＷＭインバータのデッドタイム補償に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電圧形インバータでは、上下スイッチング素子の同時導通による電流短絡事故を防止するためにデッドタイムを設けている。ＰＷＭインバータはスイッチング回数に伴って電流制御性能が高い反面、デッドタイムの影響を多く受けやすい。特に、低速と軽負荷の運転時における電流制御への影響は大きく、電流歪みとトルク脈動の一因ともなる。
こうしたインバータ装置のデッドタイム設定で生じる損失電圧を補償するには、先ず、デッドタイム設定による正確な損失電圧Ｖｌｏｓｓの把握が必要であり、式（１）で計算できる。又、この損失電圧はデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐとして扱える。
Ｖｌｏｓｓ＝Ｖｃｏｍｐ＝ｔｄ×ｆｃ×Ｖｄｃ＝（ｔｄ／ｔｃ）×Ｖｄｃ　　　（１）
ここで、ｔｄはデッドタイム（オンディレイ時間）、
ｆｃはスイッチングキャリア周波数（＝１／ｔｃ）、
ｔｃはスイッチングキャリア周期時間、
Ｖｄｃは直流電圧
である。
【０００３】
次に、従来のデッドタイム補償法について説明する。
図３は従来のデッドタイム補償法の全体ブロック図である。
２は従来技術に係るデッドタイム補償手段、１１はＡＣモータ、１２は電流検出手段（電流センサ）、１３は電流偏差演算手段、１４は指令電圧演算手段、１５はＰＷＭ電力変換装置、１６は直流電圧、２０１は電流極性判断手段、２０２は補償電圧「式（１）」、２０３は電圧加算演算手段である。なお、ＡＣモータの位置・速度検出用のエンコーダの図示は省略している。
図３のブロック図において、動作を説明する。
偏差電流演算手段１３は、指令電流Ｉ＊から現在サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ１］を差し引いて偏差電流ΔＩを計算し、指令電圧演算手段１４では偏差電流ΔＩに制御ゲインを掛け算して指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］の演算を行う。また、極性電流判断手段２０１では現在サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ１］を用いて電流極性の判断を行った後、その電流極性値（＋１又は−１の値）を補償電圧「式（１）」２０２に掛け算してデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ１］の演算を行う。最後に、電圧加算演算手段２０３でデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ１］を指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］に加えて最終指令電圧Ｖｆ＊［Ｔ１］を計算し、ＰＷＭ電力変換装置１５に入力し、ＡＣモータ１１を駆動するようになっている。
【０００４】
ここで、図４に従来のデッドタイム補償法の全体タイミングチャートを示す。
図４のタイミングチャートは、現在サンプリング区間（Ｔ１）の中で指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］とデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ１］を求めた後、同一サンプリング区間で最終指令電圧Ｖｆ＊［Ｔ１］も計算することを表している。これらを式で表現すると式（２）に成る。
Ｖｆ＊［Ｔ１］＝Ｖ＊［Ｔ１］＋Ｖｃｏｍｐ［Ｔ１］　　　　　　　　（２）
ここで、Ｔ１は現在サンプリング区間、Ｖ＊［Ｔ１］は現在サンプリング区間での指令電圧、Ｖｃｏｍｐ［Ｔ１］は現在サンプリング区間でのデッドタイム補償電圧、Ｖｆ＊［Ｔ１］は現在サンプリング区間での最終指令電圧である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術では、電流極性の判断用検出電流が最終指令電圧をＰＷＭ電力変換装置に入力するときの実電流と極性が同じで、かつ、遅れが無いと仮定し、検出電流極性の判断を行い、その結果に従ってデッドタイム補償電圧の計算を行っている。
しかしながら、実際にはデッドタイム補償電圧の計算用検出電流が最終指令電圧をＰＷＭ電力変換装置に入力するときの実電流に比べて、１サンプリング時間だけ遅れている。そして、検出電流極性の判断を誤って、デッドタイム補償が正しく行われず、更に、デッドタイム補償を行わなかった場合よりも速度リップル及び電流特性（電流ひずみ）に悪影響を与えるという問題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電流極性を正しく判断し、速度リップル及び電流ひずみの最小化が出来るようにデッドタイム補償を実施できるＡＣモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明に係るＡＣモータ駆動装置は、ＡＣモータへ流れる電流を検出する電流検出手段と、現在サンプリング区間での検出電流と指令電流の偏差から偏差電流を計算する偏差電流演算手段と、前記偏差電流から指令電圧の演算を行う指令電圧演算手段と、前記指令電圧の演算後、次期サンプリング区間での検出電流の情報が得られるまでデッドタイム補償電圧の演算を行わず待機し、次期サンプリング区間での検出電流の検出の完了判断を行う次期検出電流判断手段と前記次期サンプリング区間での検出電流から電流極性の判断を行う電流極性判断手段を含むと共に、前記デッドタイム補償電圧を出力するデッドタイム補償手段と、前記指令電圧演算手段から計算された指令電圧に前記デッドタイム補償電圧を加えて最終指令電圧を演算する電圧加算演算手段と、前記電圧加算演算手段により得られた最終指令電圧となる直流電圧から交流電圧への変換を行うＰＷＭ電力変換装置と、を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例を示すデッドタイム補償法に関する全体ブロック図である。なお、本発明が従来技術と同じ構成要素についてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図１において、１は本発明に係るデッドタイム補償手段、１０１は電流極性判断手段、１０２は補償電圧「式（１）」、１０３は電圧加算演算手段、１０４は次期検出電流判断手段である。
本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
すなわち、指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］の演算後、次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］の情報が得られるまでデッドタイム補償電圧の演算を行わず待機し、次期サンプリング区間での検出電流の検出の完了判断を行う次期検出電流判断手段１０４と次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］から電流極性の判断を行う電流極性判断手段１０１を含むと共に、デッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を出力するデッドタイム補償手段１を設けた点である。
【０００８】
次に動作について説明する。
図１の全体ブロック図において、電流検出手段１２はＡＣモータ１１へ流れる電流をサンプリング区間毎に検出し、偏差電流演算手段１３は指令電流Ｉ＊から現在サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ１］を差し引いて偏差電流ΔＩを計算し、指令電圧演算手段１４は偏差電流ΔＩに制御ゲインを掛け算して指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］の計算を行う。ここで、次期サンプリング区間で求めた検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］を得るまでに、デッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］の演算を行わず待機するように次期サンプリング電流判断手段１０４で行う。その後、次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］が得られて、その情報から電流極性判断手段１０１で電流極性の判断「検出電流が０超過である場合は＋１、０未満の場合は−１を出力」を行い、その電流極性値（＋１又は−１の値）を式（１）１０２に掛け算してデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］の演算を行う。
最後に、加算演算装置１０３でデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］に加えて最終指令電圧Ｖｆ＊［Ｔ２］を計算し、ＰＷＭ電力変換装置１５に入力する。
【０００９】
ここで、図２は本発明の実施例を示すデッドタイム補償法に関するフローチャートである。図２のタイミングチャートは、現在サンプリング区間（Ｔ１）で指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］を求めた後、次期サンプリング区間（Ｔ２）で求めた検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］から電流極性を演算してデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を演算し、そのデッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］に加えて最終指令電圧Ｖｆ＊［Ｔ２］を計算して、ＰＷＭ電力変換装置へ入力することを表している。これらを式で表現すると式（３）に成る。
Ｖｆ＊［Ｔ２］＝Ｖ＊［Ｔ１］＋Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］　　　　　　　　（３）
ここで、Ｔ１は現在サンプリング区間、Ｔ２は次期サンプリング区間、Ｖ＊［Ｔ１］は現在サンプリング区間での指令電圧、Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］は次期サンプリング区間でのデッドタイム補償電圧、Ｖｆ＊［Ｔ２］は次期サンプリング区間での最終指令電圧である。
【００１０】
したがって、本実施例に係るＡＣモータ駆動装置は、指令電圧Ｖ＊［Ｔ１］の演算後、次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］の情報が得られるまでデッドタイム補償電圧の演算を行わず待機し、次期サンプリング区間での検出電流の検出の完了判断を行う次期検出電流判断手段１０４と次期サンプリング区間での検出電流Ｉｆｂ［Ｔ２］から電流極性の判断を行う電流極性判断手段１０１を含むと共に、デッドタイム補償電圧Ｖｃｏｍｐ［Ｔ２］を出力するデッドタイム補償手段１を設けたので、サンプリング時間の遅れが無い検出電流から電流極性判断を行って正しい電流極性値を得ることでデッドタイムによる損失電圧を適切に補正できる。その結果、速度リップル及び電流ひずみを最小に抑えることができるＡＣモータ駆動装置を提供することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、ＡＣモータ駆動装置は、指令電圧の演算後、次期サンプリング区間での検出電流の情報が得られるまでデッドタイム補償電圧の演算を行わず待機し、次期サンプリング区間での検出電流の検出の完了判断を行う次期検出電流判断手段と次期サンプリング区間での検出電流から電流極性の判断を行う電流極性判断手段を含むと共に、デッドタイム補償電圧を出力するデッドタイム補償手段を設けたため、サンプリング時間の遅れが無い検出電流から電流極性判断を行って正しい電流極性値を得ることでデッドタイムによる損失電圧を適切に補正できる。その結果、速度リップル及び電流ひずみを最小に抑えることができるＡＣモータ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すデッドタイム補償法に関する全体ブロック図である。
【図２】本発明の実施例を示すデッドタイム補償法に関するフローチャートである。
【図３】従来のデッドタイム補償法の全体ブロック図である。
【図４】従来のデッドタイム補償法の全体タイミングチャートを示したものである。
【符号の説明】
１　デッドタイム補償手段（本発明）
２　デッドタイム補償手段（従来技術）
１１　ＡＣモータ
１２　電流検出手段（電流センサ）
１３　電流偏差演算手段
１４　指令電圧演算手段
１５　ＰＷＭ電力変換装置
１６　直流電圧
１０１、２０１　電流極性判断手段
１０２、２０２　補償電圧「式１」
１０３、２０３　電圧加算演算手段
１０４　次期検出電流判断手段
＊　指令を表す添字
Ｉ＊　指令電流
Ｖｄｃ　インバータの平滑直流電圧
Ｖ＊　指令電圧
Ｖｆ＊　最終指令電圧
Ｉｆｂ　検出電流
ΔＩ　偏差電流
Ｔ１　現在サンプリング周期
Ｔ２１　次期サンプリング周期
Ｖｌｏｓｓ損失電圧
Ｖｃｏｍｐ補償電圧
Ｖｃｏｍｐデッドタイム補償電圧
ＰｏｒＭ　電流極性の値（−１　又は　＋１）
【図１】
2004015856.tif 000003
【図２】
2004015856.tif 000004
【図３】
2004015856.tif 000005
【図４】
2004015856.tif 000006