(57)【要約】【課題】負荷電流を検出することなく、インバータのデッドタイムに伴って発生する出力電圧誤差を補正できるようにする。【解決手段】直流電流検出器３を設け、その直流電流と直流電圧とから電力推定回路４５にて直流電力を推定し、この直流電力から補正回路４６によりインバータの出力電圧補正値を算出し、これをｆ／ｖ変換器４２の出力に加算して出力電圧指令値を補正することにより、デッドタイム期間中に発生する出力電圧誤差を補正できるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流を整流する整流回路とインバータ回路とを直流回路を介して接続し、この直流回路の直流電圧と直流電流とを検出する検出手段と、これら直流電圧と直流電流とから直流電力を推定する電力推定手段と、推定した直流電力値に応じてインバータ回路の出力電圧指令値を調整し、デッドタイムにて発生するインバータの出力電圧誤差を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするインバータの出力電圧補正回路。
【請求項２】
負荷トルクを推定する推定手段を設け、この負荷トルク推定値に応じて前記補正手段におけるインバータの出力電圧誤差を調整することを特徴とする請求項１に記載のインバータの出力電圧補正回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電力変換装置、特にインバータの出力電圧補正回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータでは、出力スイッチング素子の上下アームが同時にオンし、過大な電流が流れてスイッチング素子が破壊されるのを防止するため、上下アームを同時にオフする、いわゆるデッドタイムが設けられる。このデッドタイム期間中は負荷の極性に応じて出力電圧が変化するため、出力電圧に指令値との誤差が発生する。
また、キャリア周波数（インバータのスイッチング周波数）が高い場合、キャリア１周期に対するデッドタイムの割合が増加するため、出力電圧の指令値と実際の出力電圧値との間に誤差が発生する。
【０００３】
また、誘導電動機を負荷とする場合、電動機の負荷トルクの変動に伴い電流位相が変化する。デッドタイムによる出力電圧誤差は、上述のように負荷の極性に応じて変化するため、負荷トルクに応じて出力電圧が変動することになる。
図３に、上記のような出力電圧誤差の補正方式の従来例を示す。
これは、負荷電流検出器６により負荷電流を検出してインバータ４内の出力電圧補正回路４６に入力し、ここで負荷電流の極性に応じて出力電圧補正値を演算し、この補正値を２相／３相変換回路４３の出力に加算して出力電圧を補正するものである。
【０００４】
なお、図３のような技術は、例えば特許文献１〜３に示されている。
【特許文献１】特開平０９−０４７０６４号公報
【特許文献２】特開平０６−０７０５４９号公報
【特許文献３】特開平０５−１８４１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記のような方式では、３相インバータの場合、負荷電流検出器が少なくとも２個（２相分あれば、残りの相は演算にて求まる）必要になるという難点がある。
したがって、この発明の課題は、負荷電流を検出することなく、インバータのデッドタイムに伴って発生する出力電圧誤差を補正し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、交流を整流する整流回路とインバータ回路とを直流回路を介して接続し、この直流回路の直流電圧と直流電流とを検出する検出手段と、これら直流電圧と直流電流とから直流電力を推定する電力推定手段と、推定した直流電力値に応じてインバータ回路の出力電圧指令値を調整し、デッドタイムにて発生するインバータの出力電圧誤差を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
この請求項１の発明においては、負荷トルクを推定する推定手段を設け、この負荷トルク推定値に応じて前記補正手段におけるインバータの出力電圧誤差を調整することができる（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、インバータの出力電圧補正回路を設けるようにしたので、負荷電流を検出することなく直流電圧，電流だけでインバータの出力電圧誤差を補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
まず、その原理について説明する。
３相インバータの１相（例えばＵ相）において、デッドタイムにより発生する出力電圧誤差Ｖｕｅは、負荷電流をｉｕ、直流電圧をＥｄｃ、インバータのスイッチング周波数をｆｃ、デッドタイム期間をＴｄとすれば、インバータのデッドタイムは負荷の極性に依存するので、次の（１）式のように符号関数を含む形で表現される。
Ｖｕｅ＝Ｅｄｃ×ｆｃ×Ｔｄ×ｓｉｇｎ（ｉｕ）          …（１）
ｙ＝ｓｉｇｎ（ｉｕ）は符号関数を示し、ｉｕ＞０のときｙ＝１、ｉｕ＜０のときｙ＝−１、ｉｕ＝０のときｙ＝０である。
【０００９】
出力電圧誤差Ｖｕｅは方形波で、負荷電流に同期した波形となる。すなわち、誤差電圧の基本成分Ｖｕｅ１は、負荷電流をｉｕ＝Ｉｕ０ｓｉｎ（ζ＋φ）とすれば、次の（２）式のようになる。
Ｖｕｅ１＝Ｖｕｅ０ｓｉｎ（ζ＋φ）          …（２）
ただし、Ｖｕｅ０＝（４／π）×Ｅｄｃ×ｆｃ×Ｔｄである。
したがって、インバータの出力電圧Ｖｕは、デッドタイムがない理想状態での出力電圧をＶｕｒｅｆとすれば、次の（３）式となる。
Ｖｕ＝Ｖｕｒｅｆ−Ｖｕｅ１
＝Ｖｏｕｔｓｉｎζ−Ｖｕｅ０ｓｉｎ（ζ＋φ）          …（３）
【００１０】
負荷電流と出力電圧との位相差φは、負荷が誘導電動機の場合は電動機の負荷トルクに依存する。無負荷の場合、負荷電流と出力電圧との位相差φはほぼ９０°となり、負荷が印加されるにしたがって位相差は小さくなる。すなわち、負荷トルクが推定できれば位相差φが推定できるので、出力電圧に発生する誤差電圧分のうち、少なくとも基本波成分は補償できる。また、負荷トルクは回転数が一定であれば有効電力に比例するので、有効電力が分かれば発生する誤差電圧の補償ができることになる。以上が、この発明の原理である。
【００１１】
図１に、この発明の第１の実施の形態としてのブロック図を示す。同図において、１は全波整流器、２は平滑コンデンサ、３は直流電流検出器、４はインバータ、５はモータ（Ｍ）等の負荷である。なお、インバータ４は例えば周波数指令４１，ｆ／ｖ変換回路４２，２相／３相変換回路４３，ＰＷＭ発生回路４４，直流電力推定回路４５，出力電圧補正回路４６および加算回路４７等より構成される。
【００１２】
電圧指令は、出力周波数指令４１の０Ｈｚ時のブースト電圧値と、定格速度での出力電圧指令値との間の一次直線から求めるが、その周波数指令値から電圧指令値への変換を行なうのが変換回路４２である。電流検出器３は直流電流（現在値）ｉｄｃを検出し、別途検出される直流電圧（現在値）ｅｄｃとともに直流電力推定回路４５に入力することで、これらの積に比例する出力電力を推定する。出力電圧補正回路４６では、たとえば定格負荷時の出力電力理論値（一次直線で表わされる）と、回路４５から入力される上記出力電力推定値との差を算出し、これを出力電圧補正値として使用する。
【００１３】
加算回路４７は、ｆ／v変換回路４２で算出された電圧指令値に、出力電圧補正回路４６で算出された出力電圧補正値を加算し、電圧指令補正値を２相／３相変換回路４３に入力する。２相／３相変換回路４３は各相の電圧指令補正値を求め、ＰＷＭ発生回路４４に入力するので、ＰＷＭ発生回路４４ではキャリア信号との比較によりＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、これに基づきモータ５を駆動する。
以上では、演算した有効電力とインバータ出力電圧の補正量とは直線により近似したが、有効電力と誤差電圧との関係を実際に測定し、測定したデータを用いて補正用テーブルを作成し、これを利用して補正するようにしても良い。
【００１４】
図２に、この発明の第２の実施の形態としてのブロック図を示す。
同図からも明らかなように、これは図１に示すものに対し負荷トルク推定回路４８を付加した点が特徴で、他の部分の説明は図１と同様なので省略し、この関連部分のみ説明する。
つまり、負荷トルク推定回路４８は、直流電力推定回路４５で算出された直流電力推定値ｐｄｃを、出力周波数指令値４１（Ｗ１）で割って、まず負荷（出力）トルク推定値ｔｒｑを算出する。
ｔｒｑ＝ｐｄｃ／Ｗ１
【００１５】
次に、トルク推定値ｔｒｑを出力電圧補正回路４６に入力し、負荷トルク推定値に応じた出力電圧補正値ｖｑｃを、次式に基づき算出する。ｋｖｑｃは補正係数である。
ｖｑｃ＝ｔｒｑ×ｋｖｑｃ
加算回路４７は、ｆ／ｖ変換回路４２の出力ｖｑ０に出力電圧補正値ｖｑｃを加算する。これにより、２相／３相変換回路４３の入力ｖｑ１は、
ｖｑ１＝ｖｑ０＋ｖｑｃ
となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すブロック図
【図２】この発明の第２の実施の形態を示すブロック図
【図３】従来例を示すブロック図
【符号の説明】
【００１７】
１…全波整流器、２…平滑コンデンサ、３…直流電流検出器、４…インバータ、５…モータ（Ｍ）、４１…周波数指令、４２…ｆ／ｖ変換回路、４３…２相／３相変換回路、４４…ＰＷＭ発生回路、４５…直流電力推定回路、４６…出力電圧補正回路、４７…加算回路、４８…負荷トルク推定回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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