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公開番号2022112158
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-02
出願番号2021007851
出願日2021-01-21
発明の名称インバータ装置
出願人サンデン株式会社
代理人個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20220726BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】相電圧の変化を他の相電圧の変化で打ち消すことでモータの中性点電位の変動を抑制する場合に、デッドタイムの影響と、スイッチング時の相電流の極性誤判定に伴うコモンモードノイズの発生を効果的に解消するインバータ装置を提供する。
【解決手段】制御装置の相電圧指令演算部33は、各相のスイッチングタイミングにおける相電流を予測する相電流予測部41と、相電流予測部41が予測したスイッチングタイミングにおける各相の相電流に基づき、モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すようスイッチング動作を補正する補正制御部42を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
上アーム電源ライン及び下アーム電源ライン間に、各相毎に上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子を直列接続し、これら各相の上下アームスイッチング素子の接続点の電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、
デッドタイムを設けて前記各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備えたインバータ装置において、
前記制御装置は、
前記各相のスイッチングタイミングにおける相電流を予測する相電流予測部と、
該相電流予測部が予測したスイッチングタイミングにおける各相の相電流に基づき、前記モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すようスイッチング動作を補正する補正制御部と、
を有することを特徴とするインバータ装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記制御装置は、
前記各相の電圧指令値を算出する電圧指令算出部を備え、
前記相電流予測部は、前記電圧指令算出部が算出した前記各相の電圧指令値によりON状態となる前記上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子をOFFするスイッチングタイミングにおける相電流を予測すると共に、
前記補正制御部は、前記相電流予測部が予測したスイッチングタイミングにおける各相の相電流に基づき、前記電圧指令算出部が算出した前記各相の電圧指令値を補正して前記各相のスイッチングタイミングを同期させることにより、前記モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すことを特徴とする請求項1に記載のインバータ装置。
【請求項3】
前記制御装置は、
前記各相の相電流をサンプリングする相電流検出部を備え、
前記相電流予測部は、前記相電流検出部がサンプリングした相電流と、サンプリングタイミングからスイッチングタイミングまでの当該相電流の増減量から、前記スイッチングタイミングにおける各相の相電流を予測することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインバータ装置。
【請求項4】
前記相電流予測部は、前記相電流検出部がサンプリングした相電流、前記各相の上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子のON時間、前記モータの各相の逆起電圧、前記モータの中性点電位、及び、前記モータの各相のインダクタンスに基づいて前記スイッチングタイミングにおける各相の相電流を予測することを特徴とする請求項3に記載のインバータ装置。
【請求項5】
前記相電流予測部は、下記数式(I)を用いて前記スイッチングタイミングにおける各相の相電流を予測することを特徴とする請求項4に記載のインバータ装置。
TIFF
2022112158000015.tif
20
161
但し、i
uvw
(t+t
uvw
)は前記スイッチングタイミングにおけるU相、V相、W相の相電流、t
uvw
はU相、V相、W相の前記上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子のON時間、i
uvw
(t)は前記サンプリングしたU相、V相、W相の相電流、L
uvw
は前記モータのU相、V相、W相のインダクタンス、V
dc
は直流リンク電圧、e
uvw
は前記モータのU相、V相、W相の逆起電圧、V
np
は前記モータの中性点電位、sgn(V
uvw
)は相電圧の符号関数であり、相電圧がV
dc
のときは1、相電圧が0のときは-1となる。
【請求項6】
前記補正制御部は、スイッチングにより変化する相電圧と、当該相電圧の変化を打ち消すために立ち上がり、又は、立ち下がる他の相電圧とが、直流リンク電圧V
dc
/2で交差するようにスイッチングタイミングをシフトすることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載のインバータ装置。
【請求項7】
前記補正制御部は、相電流の絶対値が大きい方の相のスイッチングタイミングをシフトすることを特徴とする請求項6に記載のインバータ装置。
【請求項8】
前記補正制御部は、相電流の絶対値の大きさが最も小さい相については前記スイッチングタイミングのシフトを行わないことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のインバータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、インバータ回路により三相交流電圧をモータに印加して駆動するインバータ装置に関するものである。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
近年の環境問題から、例えば自動車業界においてもハイブリッド自動車や電気自動車が普及するに至っており、これら自動車の室内を空調するための車両用空気調和装置においては、従来のベルト駆動では無く、モータにより駆動される電動コンプレッサが使用される。この場合、電動コンプレッサは従来のベルト駆動によるコンプレッサと同等の寸法が求められるため、モータやそれを駆動するインバータ装置については、小型化が必要になる。
【0003】
このインバータ装置の小型化を目的として、受動部品の一つであるノイズフィルタの小型化と、EMI性能の両立が求められており、これを達成するために従来より伝導ノイズの低減が種々模索されている。伝導ノイズの主要因としては、PWM動作に起因するモータの中性点電位(コモンモード電圧)の変動によるコモンモードノイズがある。
【0004】
そこで、各相の電圧指令値に補正を加えてインバータ回路を構成するU、V、W各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングタイミングを同期させ、モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すことで、モータの中性点電位が変動しないようにする制御が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2020-137329号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、モータの中性点電位の変動タイミングは、デッドタイムを設けた上下アームスイッチング素子の動作の何れかにより発生することになるが、このタイミングは相電流の極性によって変化する。即ち、相電流の向きがモータに流入する方向(正)である場合は、上アームスイッチング素子がOFFするタイミングで相電圧が変化するが、相電流の向きがモータから流出する方向(負)である場合には、下アームスイッチング素子がOFFするタイミングで相電圧が変化することになる。
【0007】
一方、相電流が零A(アンペア)付近にある場合は、リプル(振動)の影響でその極性は変化し続けるため、サンプリングタイミングでの相電流と、スイッチングタイミングにおける相電流の極性が異なった場合、相電圧の変化を他の相電圧の変化で打ち消すタイミングがデッドタイム(実際にはデッドタイムにスイッチング素子の遅延時間も加算される。以下、同じ)分ずれてしまい、中性点電位が変動して、コモンモードノイズを抑制できなくなると云う問題があった。
【0008】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、相電圧の変化を他の相電圧の変化で打ち消すことでモータの中性点電位の変動を抑制する場合に、デッドタイムの影響と、スイッチング時の相電流の極性誤判定に伴うコモンモードノイズの発生を効果的に解消、若しくは、抑制することができるインバータ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明のインバータ装置は、上アーム電源ライン及び下アーム電源ライン間に、各相毎に上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子を直列接続し、これら各相の上下アームスイッチング素子の接続点の電圧を三相交流出力としてモータに印加するインバータ回路と、デッドタイムを設けて各相の上下アームスイッチング素子のスイッチングを制御する制御装置を備えたものであって、制御装置は、各相のスイッチングタイミングにおける相電流を予測する相電流予測部と、この相電流予測部が予測したスイッチングタイミングにおける各相の相電流に基づき、モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すようスイッチング動作を補正する補正制御部を有することを特徴とする。
【0010】
請求項2の発明のインバータ装置は、上記発明において制御装置は、各相の電圧指令値を算出する電圧指令算出部を備え、相電流予測部は、電圧指令算出部が算出した各相の電圧指令値によりON状態となる上アームスイッチング素子又は下アームスイッチング素子をOFFするスイッチングタイミングにおける相電流を予測すると共に、補正制御部は、相電流予測部が予測したスイッチングタイミングにおける各相の相電流に基づき、電圧指令算出部が算出した各相の電圧指令値を補正して各相のスイッチングタイミングを同期させることにより、モータに印加される相電圧の変化を、他の相電圧の変化で打ち消すことを特徴とする。
(【0011】以降は省略されています)

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