DE102019002715A1

DE102019002715A1 - CONVERSION DEVICE FOR ELECTRICAL ENERGY AND METHOD FOR CONTROLLING A CONVERSION DEVICE FOR ELECTRICAL ENERGY

Info

Publication number: DE102019002715A1
Application number: DE102019002715.9A
Authority: DE
Inventors: Yushi Koyama; Takahisa Kageyama; Takashi Fujita
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2018-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-10-17
Also published as: DE102019002715A8; CN110380636B; CN110380636A; JP7002985B2; JP2019187135A

Abstract

Eine Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie gemäß einer Ausführungsform weist auf eine Steuervorrichtung (10), aufweisend Mittel zum Umschalten zwischen einem ersten Steuerungsmodus zur Erzeugung einer ersten Spannungsreferenz und der zweiten Spannungsreferenz von neuen Spannungsreferenzen von Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100), welche durch Überlagern einer Nullphasenspannung über die Spannungsreferenzen der Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100) erhalten werden, und einem zweiten Steuerungsmodus zum Erzeugen der ersten Spannungsreferenz und der zweiten Spannungsreferenz basierend auf den Spannungsreferenzen der entsprechenden Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100), einem Maximalwert und einem Minimalwert der Spannungsreferenzen.An electric power conversion apparatus according to an embodiment comprises a control device (10) comprising means for switching between a first control mode for generating a first voltage reference and the second voltage reference of new voltage references of phases of the electric power converter (100) which are superimposed a zero phase voltage across the voltage references of the phases of the electric power converter (100), and a second control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference based on the voltage references of the respective phases of the electric power converter (100), a maximum value and a minimum value of the voltage references.

Description

GEBIETTERRITORY

Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, beziehen sich allgemein auf eine Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie und ein Verfahren zum Steuern der Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie.Embodiments described herein generally relate to an electrical energy conversion device and a method of controlling the electrical energy conversion device.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Umwandler für elektrische Energie zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom und umgekehrt werden auch Inverter oder Konverter genannt, und wurden in einem weiten Bereich von Gebieten in der Gesellschaft genutzt. Der grundlegendste Inverter ist ein 2-stufiger Inverter, der Halbleiterschaltelemente nutzt, welcher zwei Spannungsniveaus über einen Strang ausgibt.Electrical energy converters for converting a direct current into an alternating current and vice versa are also called inverters or converters, and have been used in a wide range of areas in society. The most basic inverter is a 2-stage inverter that uses semiconductor switching elements that outputs two voltage levels across a string.

Auf der anderen Seite, wie gezeigt in 7, ist ein neutralpunktgeklemmter (NPC) Inverter bekannt. Dieser Invertertyp weist einen Strang auf, der mit vier Halbleiterschaltelementen und zwei Dioden (welche Halbleiterschaltelemente sein können) in jeder Phase ausgestattet ist und Gleichspannungsteilungskondensatoren gemeinsam mit allen Phasen hat. 7 zeigt ein Beispiel einer Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie 1 aufweisend einen Drei-Phasen-NPC-Inverter 100. Der NPC-Inverter 100 kann drei Spannungsniveaus durch einen Strang ausgeben und trägt zu einem Anstieg der Spannungsfestigkeit, einer Verlustreduzierung und einer Reduzierung von Oberschwingungen bei. Deswegen ist der NPC-Inverter 100 in verschiedenen Arten von Invertern anwendbar.On the other side, as shown in 7 , a neutral point clamped (NPC) inverter is known. This type of inverter has a string equipped with four semiconductor switching elements and two diodes (which may be semiconductor switching elements) in each phase and having DC dividing capacitors in common with all phases. 7 shows an example of an electric power conversion device 1 comprising a three-phase NPC inverter 100 , The NPC inverter 100 can output three voltage levels through a string and contributes to an increase in withstand voltage, loss reduction and harmonic reduction. That's why the NPC inverter is 100 applicable in various types of inverters.

Im Beispiel gezeigt in 7, weist ein Strang sechs Halbleiterschaltelemente S₁ bis S₆ in jeder Phase und zwei Gleichspannungsteilungskondensatoren C₁ und C₂ zum Teilen von Gleichspannung v_PN auf. Das Potential an einem Neutralpunkt NP zwischen den Gleichspannungsteilungskondensatoren C₁ und C₂ wird mit v_n bezeichnet. Das Neutralpunktpotential v_n im Inverter 100 hat eine Charakteristik derart, dass es sich drei Mal so oft wie die Grundwelle entsprechend dem Inverterbetrieb ändert. Wenn sich das Neutralpunktpotential v_n sich wesentlich ändert, ändert die an die Halbleiterschaltelemente angelegte Spannung. Wenn die Spannung hoch ist, können die Vorrichtungen aufgrund eines Überschreitens der Spannungsfestigkeit zerstört werden. Wenn die Spannung niedrig ist, kann die gewünschte Spannung nicht ausgegeben werden und eine Übermodulation kann auftreten.In the example shown in 7 , a strand has six semiconductor switching elements S ₁ to S ₆ in each phase and two DC voltage dividing capacitors C ₁ and C ₂ for sharing DC voltage v _PN on. The potential at a neutral point NP between the DC voltage dividing capacitors C ₁ and C ₂ will with _vn designated. The neutral point potential _vn in the inverter 100 has a characteristic such that it changes three times as many times as the fundamental wave according to the inverter operation. When the neutral point potential _vn changes substantially, changes the voltage applied to the semiconductor switching elements voltage. If the voltage is high, the devices may be destroyed due to exceeding the withstand voltage. When the voltage is low, the desired voltage can not be output and overmodulation may occur.

Die Magnitude der Änderung des Neutralpunktpotentials v_n hängt von einem Modulationsindex und einem Leistungsfaktor, einer Kondensatorkapazität und einem Laststrom ab. Die Magnitude der Änderung des Neutralpunktpotentials v_n , welche vom Modulationsindex und dem Leistungsfaktor abhängt, wird berechnet, wohingegen die Kondensatorkapazität und der Laststrom konstant gehalten werden. Das Berechnungsergebnis wird im Graph von 8 dargestellt. In 8 ist der Leistungsfaktor als ein Phasenunterschied zwischen der Spannung und dem Strom dargestellt. Es scheint, dass je höher der Modulationsindex oder je niedriger der Leistungsfaktor (je näher an n/2 der Phasenunterschied ist) ist, desto größer ist die Änderung des Neutralpunktpotentials v_n .The magnitude of the change in the neutral point potential _vn depends on a modulation index and a power factor, a capacitor capacitance and a load current. The magnitude of the change in the neutral point potential _vn , which depends on the modulation index and the power factor, is calculated, whereas the capacitor capacitance and the load current are kept constant. The calculation result is shown in the graph of 8th shown. In 8th the power factor is represented as a phase difference between the voltage and the current. It appears that the higher the modulation index, or the lower the power factor (the closer to n / 2 the phase difference is), the greater the change in neutral point potential _vn ,

Das einfachste Verfahren zum Vermindern der Änderung des Neutralpunktpotentials v_n ist das Anheben der Kondensatorkapazität. Jedoch verursacht das Anheben der Kondensatorkapazität einen Anstieg des Volumens des Inverters und der Kosten und hebt die Energie an, die im Falle eines Unfalles erzeugt wird.The simplest method for reducing the change of the neutral point potential _vn is the lifting of the capacitor capacity. However, raising the capacitor capacity causes an increase in the volume of the inverter and the cost and raises the energy that is generated in the event of an accident.

Die Änderung des Neutralpunktpotentials v_n kann durch Steuerung vermindert werden. Im Allgemeinen hat der NPC-Inverter eine (Zahl) Referenz für jede Phase. Jedoch werden in einem bekannten Verfahren zwei Referenzen verwendet; eine Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm und eine Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm, wie gezeigt in 9. Die Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm ist eine Referenz, die zu den Halbleiterschaltelementen S₁ , S₂ und S₅ , die in der oberen Hälfte jedes Arms, gezeigt in 7, angeordnet sind, geliefert wird. Die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm ist eine Referenz, die zu den Halbleiterschaltelementen S₃ , S₄ und S₆ , die in der unteren Hälfte jedes Arms, gezeigt in 7, angeordnet sind, geliefert wird.The change of the neutral point potential _vn can be reduced by control. In general, the NPC inverter has a (number) reference for each phase. However, two references are used in a known method; a voltage reference v _up for an upper arm and a voltage reference v _un for a lower arm, as shown in 9 , The voltage reference v _up for an upper arm is a reference to the semiconductor switching elements S ₁ . S ₂ and S ₅ In the upper half of each arm, shown in 7 , are arranged, delivered. The voltage reference v _un for a lower arm is a reference to the semiconductor switching elements S ₃ . S ₄ and S ₆ In the lower half of each arm, shown in 7 , are arranged, delivered.

9 zeigt ein Beispiel von Referenzen in einer u-Phase. Die Spannungsreferenz v_up für jeden oberen Arm wird verglichen mit einem oberen Träger/einer oberen Trägerfrequenz car_p , so dass ein Gattersignal, welches zu den Halbleiterschaltelementen S₁ , S₂ und S₅ des oberen Arms geliefert werden soll, erhalten werden kann. Die Spannungsreferenz v_un für jeden unteren Arm wird mit einem unteren Träger/einer unteren Trägerfrequenz car_n verglichen, so dass ein Gattersignal, welches zu den Halbleiterschaltelementen S₃ , S und S₆ des unteren Arms geliefert werden soll, erhalten werden kann. Der obere Träger/die obere Trägerfrequenz car_p ändert sich zwischen den Modulationsindizes 0 und 1, und der untere Träger/die untere Trägerfrequenz car_n ändert sich zwischen den Modulationsindizes -1 und 0. 9 shows an example of references in a u phase. The voltage reference v _up for each upper arm is compared to an upper carrier / upper carrier frequency car _p such that a gate signal indicative of the semiconductor switching elements S ₁ . S ₂ and S ₅ of the upper arm can be obtained. The voltage reference v _un for each lower arm is compared with a lower carrier / a lower carrier frequency car _n , so that a gate signal which is to the semiconductor switching elements S ₃ , S and S ₆ the lower arm is to be delivered can be obtained. The upper carrier / carrier frequency car _p changes between the modulation indices 0 and 1 , and the lower carrier / carrier frequency car _n changes between the modulation indices -1 and 0.

Die Spannungsreferenz v_ip für den oberen Arm und die Spannungsreferenz vin für den unteren Arm (i=u, v, w) der drei Phasen wird durch die folgende Gleichung (1) erhalten: ${\begin{matrix} v_{i p} = \frac{v_{i} - min (v_{u}, v_{v}, v_{w})}{2} \\ v_{i n} = \frac{v_{i} - max (v_{u}, v_{v}, v_{w})}{2} \end{matrix}$

wobei min eine Funktion ist, um einen Minimalwert von Argumenten zu erhalten und max eine Funktion ist, um einen Maximalwert von Argumenten zu erhalten.The voltage reference v _ip for the upper arm and the voltage reference vin for the lower arm (i = u, v, w) of the three phases is obtained by the following equation (1):

{\begin{matrix} v_{i p} = \frac{v_{i} - min (v_{u} . v_{v} . v_{w})}{2} \\ v_{i n} = \frac{v_{i} - Max (v_{u} . v_{v} . v_{w})}{2} \end{matrix}

where min is a function to obtain a minimum value of arguments and max is a function to obtain a maximum value of arguments.

Zum Beispiel wird, wenn es, wie gezeigt in 10A, Drei-Phasen-Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w gibt, die Spannungsreferenz v_u der u-Phase, wie gezeigt in 10B, gemäß der Gleichung (1) umgewandelt. Durch Vergleich zwischen dem oberen Träger/der oberen Trägerfrequenz car_p und der Spannungsreferenz v_up für den oberen Arm und durch Vergleich zwischen dem unteren Träger/der unteren Trägerfrequenz car_n und der Spannungsreferenz v_un für den unteren Arm, wird eine u-Phasen-Ausgangsspannung v_uout wie eine PWM-Wellenform, wie gezeigt in 10D, erhalten.For example, if it is, as shown in 10A , Three-phase voltage references v _u . v _v and v _w there, the voltage reference v _u the u-phase, as shown in 10B , converted according to equation (1). By comparison between the upper carrier / upper carrier frequency car _p and the voltage reference v _up for the upper arm and by comparison between the lower carrier / lower carrier frequency car _n and the voltage reference v _un for the lower arm, becomes a u-phase output voltage _vout like a PWM waveform as shown in 10D , receive.

Die Magnitude der Änderung des Neutralpunktpotentials, welche von dem Modulationsindex und dem Leistungsfaktor abhängt, wird in dem Fall des Anwendens des Modulationsverfahrens durch die oben beschriebene Steuerung berechnet. Das Berechnungsergebnis wird im Graph der 11 dargestellt. Deswegen wird es klar, dass die Änderung des Neutralpunktpotentials vollständig in einem bestimmten Betriebsbereich verhindert/vermindert werden kann.The magnitude of the change of the neutral point potential, which depends on the modulation index and the power factor, is calculated in the case of applying the modulation method by the above-described control. The calculation result is shown in the graph of 11 shown. Therefore, it becomes clear that the change of the neutral point potential can be completely prevented / reduced within a certain operating range.

Jedoch werden unter Bezugnahme auf die PWM-Wellenform in 10D, sowohl die Schaltvorrichtungsgruppe in dem oberen Arm als auch die Schaltvorrichtungsgruppe in dem unteren Arm in einige Abschnitte geschaltet. Im Normalmodulationsverfahren führt der NPC-Inverter ein Schalten entweder nur der Schaltvorrichtungsgruppe im oberen Arm oder der Schaltvorrichtungsgruppe im unteren Arm durch. In den Abschnitten, wo beide Schaltvorrichtungsgruppen geschaltet sind, wird die Schaltfrequenz verdoppelt. Weil die Abschnitte 1/3 eines Zyklusses entsprechen, steigt die Schaltfrequenz des Inverters auf durchschnittlich das 1,33-fache an. Demgemäß steigt der Schaltverlust an. Um dieses Problem zu lösen, muss der Inverter eine große Kühlvorrichtung haben, was hohe Kosten zur Folge hat. Außerdem steigen die Betriebskosten des Inverters ebenfalls an.However, referring to the PWM waveform in FIG 10D , both the switching device group in the upper arm and the switching device group in the lower arm are switched into some sections. In the normal modulation method, the NPC inverter performs switching of only the upper arm switching device group or the lower arm switching device group. In the sections where both switching device groups are switched, the switching frequency is doubled. Because the sections correspond to 1/3 of a cycle, the switching frequency of the inverter increases to an average of 1.33 times. Accordingly, the switching loss increases. To solve this problem, the inverter needs to have a large cooling device, which results in high costs. In addition, the operating costs of the inverter also increase.

Unter diesen Umständen besteht ein Bedürfnis zum zur Verfügung stellen einer Technik, die eine Verminderung/Verhinderung eines Anstiegs des Schaltverlustes zur Verfügung stellt, während die Änderung des Neutralpunktpotentials in einem breiteren Betriebsbereich vermindert wird.Under these circumstances, there is a need to provide a technique that provides a reduction / prevention of an increase in switching loss while decreasing the change of the neutral point potential in a wider operating range.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie vorgesehen, die aufweist: einen Umwandler für elektrische Energie (100) basierend auf einem neutralpunktgeklemmten Typ; und eine Steuervorrichtung (10), um zu steuern und zu vermindern/unterdrücken eine Änderung des Neutralpunktpotentials des Umwandlers für elektrische Energie (100) durch entsprechendes Anwenden einer ersten Spannungsreferenz und einer zweiten Spannungsreferenz, die unter Verwendung von Spannungsreferenzen von Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100) erzeugt werden, auf eine erste Schaltvorrichtungsgruppe und eine zweite Schaltvorrichtungsgruppe, die den Umwandler für elektrische Energie (100) bilden, wobei die Steuervorrichtung (10) aufweist Mittel zum Schalten zwischen: einem ersten Steuerungsmodus zum Erzeugen der ersten Spannungsreferenz und der zweiten Spannungsreferenz von neuen Spannungsreferenzen von Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100), die erhalten wurden durch Überlagern einer Nullphasenspannung über die Spannungsreferenzen der Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100), und einem zweiten Steuerungsmodus zum Erzeugen der ersten Spannungsreferenz und der zweiten Spannungsreferenz basierend auf Spannungsreferenzen der entsprechenden Phasen des Umwandlers für elektrische Energie (100), einem Maximalwert und einem Minimalwert der Spannungsreferenzen.According to one embodiment, an electrical energy conversion device is provided, comprising: an electrical energy converter ( 100 ) based on a neutral point clamped type; and a control device ( 10 ) to control and reduce / suppress a change of the neutral point potential of the electric power converter ( 100 by applying a first voltage reference and a second voltage reference, respectively, using voltage references of phases of the electrical energy converter ( 100 ) are generated on a first switching device group and a second switching device group, the electrical energy converter ( 100 ), wherein the control device ( 10 ) has means for switching between: a first control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference of new voltage references of phases of the electrical energy converter ( 100 ) obtained by superposing a zero-phase voltage across the voltage references of the phases of the electric power converter ( 100 ) and a second control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference based on voltage references of the respective phases of the electrical energy converter ( 100 ), a maximum value and a minimum value of the voltage references.

Figurenlistelist of figures

1 Fig. 12 is a diagram showing an example of an NPC inverter according to a first embodiment;
2 Fig. 12 is a diagram showing an example of a functional configuration for suppressing a change of the neutral point potential in the embodiment;
3 Fig. 12 is a diagram showing an example of an operation of the suppression control of a neutral point potential change by zero-phase voltage superposition in the embodiment;
4 Fig. 12 is a diagram showing an example of a change of the neutral point potential by zero-phase voltage superposition in the embodiment;
5 Fig. 10 is a block diagram showing a configuration example of a carrier matching process in a third embodiment;
6 Fig. 12 is a diagram showing an example of waveforms of the carrier comparison process in the embodiment;
7 Fig. 12 is a diagram showing an example of a NPC inverter according to a prior art;
8th Fig. 12 is a diagram showing an example of a change of the neutral point potential in the prior art;
9 Fig. 12 is a diagram showing an example of a modulation method by suppression control of a change of the neutral point potential in the prior art;
10A . 10B . 10C and 10D Fig. 11 are diagrams showing examples of modulation waveforms obtained by suppression control of the change of a neutral point potential in the prior art; and
11 FIG. 13 is a diagram showing an example of a change of the neutral point potential by suppression control of a change of the neutral point potential in the prior art.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Ausführungsformen werden nun unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben werden.Embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings.

[Erste Ausführungsform]First Embodiment

Zuerst wird eine erste Ausführungsform beschrieben. Erklärungen von Teilen, die mit denen der üblichen Konfiguration, die oben beschrieben wurde, gemeinsam sind, werden unten nicht wiederholt und es werden hauptsächlich unterschiedliche Teile beschrieben werden.First, a first embodiment will be described. Explanations of parts common to those of the conventional configuration described above will not be repeated below, and mainly different parts will be described.

1 ist eine Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In 1 werden die Vorrichtungen, die die gleichen sind wie diejenigen gezeigt in 7, durch die gleichen Bezugszeichen wie die in 7 bezeichnet werden. 1 FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of an electric power conversion apparatus according to the first embodiment. FIG. In 1 are the devices that are the same as those shown in 7 , by the same reference numerals as those in 7 be designated.

Ein NPC-Inverter 100, der eine Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie 1 bildet, ist ein üblicher Drei-Phasen-NPC-Inverter, welcher ähnlich ist zu dem gezeigt in 7. Jedoch ist der NPC-Inverter nicht auf dieses Beispiel beschränkt. In dieser Ausführungsform wird der NPC-Inverter als ein Beispiel für den Umwandler für elektrische Energie basierend auf dem neutralpunktgeklemmten Typ verwendet; jedoch kann in der Praxis ein NPC-Konverter anstelle des NPC-Inverters verwendet werden. Die Neutralpunktklemme kann eine T-Typ-Neutralpunktklemme sein oder kann eine Klemme eines anderen Typs sein.An NPC inverter 100 , which is a conversion device for electrical energy 1 is a conventional three-phase NPC inverter which is similar to that shown in FIG 7 , However, the NPC inverter is not limited to this example. In this embodiment, the NPC inverter is used as an example of the electric-power-based converter based on the neutral-point clamped type; however, in practice, an NPC converter may be used instead of the NPC inverter. The neutral point terminal may be a T-type neutral point terminal or may be a terminal of a different type.

Die Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie 1 weist auch eine Steuervorrichtung 10 auf, die eine Steuerung von Normalbetriebssituationen des NPC-Inverters 100 durchführt und eine Änderung eines Neutralpunktpotentials v_n (im Folgenden als „Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials“ bezeichnet) steuert und vermindert.The electrical energy conversion device 1 also has a control device 10 which is a control of normal operating situations of the NPC inverter 100 performs and a change of a neutral point potential _vn (hereinafter referred to as "suppression control of a change of the neutral point potential") controls and decreases.

Die Steuervorrichtung 10 führt die Steuerung des Normalbetriebs des NPC-Inverters 100 aus und steuert und vermindert die Änderung des Neutralpunktpotentials v_n durch Liefern einer ersten Spannungsreferenz und einer zweiten Spannungsreferenz, die durch Verwendung von Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w der korrespondierenden Phasen des NPC-Inverters 100 erzeugt wurden, an die Halbleiterschaltelemente S₁ , S₂ und S₅ (eine erste Schaltvorrichtungsgruppe angeordnet in einer oberen Hälfte eines oberen Arms) und die Halbleiterschaltelementen S₃ , S₄ und S₆ (eine zweite Schaltvorrichtungsgruppe angeordnet in einer unteren Hälfte eines unteren Arms) der korrespondierenden Phasen des NPC-Inverters 100.The control device 10 performs the normal operation control of the NPC inverter 100 and controls and decreases the change in the neutral point potential _vn by providing a first voltage reference and a second voltage reference using voltage references v _u . v _v and v _w the corresponding phases of the NPC inverter 100 were generated, to the semiconductor switching elements S ₁ . S ₂ and S ₅ (a first switching device group disposed in an upper half of an upper arm) and the semiconductor switching elements S ₃ . S ₄ and S ₆ (a second switching device group arranged in a lower half of a lower arm) of the corresponding phases of the NPC inverter 100 ,

Insbesondere hat die Steuervorrichtung 10 eine Funktion des Schaltens zwischen einem ersten Steuerungsmodus zum Erzeugen von Spannungsreferenzen v_up , v_vp und v_wp für einen oberen Arm (erste Spannungsreferenzen) und von Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für einen unteren Arm (zweite Spannungsreferenzen) aus neuen Spannungsreferenzen der Phasen, erhalten durch Überlagern einer Nullphasenspannung des NPC-Inverters 100 über die Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w der korrespondierenden Phasen des NPC-Inverters 100 und einem zweiten Steuerungsmodus zum Erzeugen von Spannungsreferenzen v_up , v_vp und v_wp für einen oberen Arm und von Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für einen unteren Arm aus der oben erwähnten Gleichung (1) basierend auf Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w der korrespondierenden Phasen des NPC-Inverters 100 und deren Maximal- und Minimalwerten.In particular, the control device has 10 a function of switching between a first control mode to generate voltage references v _up . v _vp and v _wp for an upper arm (first voltage references) and voltage references v _un . v _vn and v _wn for a lower arm (second voltage references) from new voltage references of the phases obtained by superimposing a zero phase voltage of the NPC inverter 100 about the voltage references v _u . v _v and v _w the corresponding phases of the NPC inverter 100 and a second control mode for generating voltage references v _up . v _vp and v _wp for an upper arm and tension references v _un . v _vn and v _wn for a lower arm from the above-mentioned equation (1) based on voltage references v _u . v _v and v _w the corresponding phases of the NPC inverter 100 and their maximum and minimum values.

Zum Beispiel schaltet im ersten Steuerungsmodus, wenn der Modulationsindex irgendeiner der Spannungsreferenzen der Phasen, denen die Nullphasenspannung überlagert wird, einen vorbestimmten Bereich überschreitet (zum Beispiel, wenn der Modulationsindex den Bereich zwischen 1 und -1 überschreitet), die Steuervorrichtung 10 den Modus auf den zweiten Steuerungsmodus. Auf der anderen Seite schaltet im zweiten Modus, wenn die Modulationsindizes aller Spannungsreferenzen der Phasen, denen die Nullphasenspannung überlagert wird, wird innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegen, die Steuervorrichtung 10 den Modus auf den ersten Steuerungsmodus.For example, in the first control mode, when the modulation index of any of the voltage references of the phases to which the zero-phase voltage is superimposed exceeds a predetermined range (for example, when the modulation index exceeds the range between 1 and -1), the controller switches 10 the mode to the second control mode. On the other hand, in the second mode, when the modulation indices of all the voltage references of the phases to which the zero-phase voltage is superposed will be within the predetermined range, the controller switches 10 the mode to the first control mode.

In der Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials durch den zweiten Steuerungsmodus unter Verwendung der Gleichung (1), wie oben beschrieben, kann die Änderung des Neutralpunktpotentials in einem bestimmten Betriebsbereich vollständig verhindert werden. Jedoch steigt nur durch diese Steuerung der Schaltverlust in den Abschnitten an, wo beide Schaltvorrichtungen S₁ , S₂ und S₅ im oberen Arm und die Schaltvorrichtungen S₃ , S₄ und S₆ im unteren Arm geschaltet werden, aufgrund der Schaltfrequenzanstiege in diesen Abschnitten an. Bei dieser Ausführungsform wird in einer Zeitspanne, wenn die Modulationsindizes aller Spannungsreferenzen der Phasen, denen die Nullphasenspannung überlagert wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen (die Zeitspanne, wenn Übermodulation nicht auftritt), die Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials durch den ersten Steuerungsmodus ausgeführt. Im ersten Steuerungsmodus gibt es keinen Abschnitt, wo beide, sowohl die Schaltvorrichtungen S₁ , S₂ und S₅ im oberen Arm als auch die Schaltvorrichtungen S₃ , S₄ und S₆ im unteren Arm geschaltet werden. Deswegen kann der Anstieg des Verlustes auf ein Minimum vermindert werden, wohingegen die Neutralpunktpotentialänderung in einem breiteren Betriebsbereich vermindert werden kann. In the suppression control of a change of the neutral point potential by the second control mode using the equation (1) as described above, the change of the neutral point potential in a certain operation range can be completely prevented. However, only by this control increases the switching loss in the sections where both switching devices S ₁ . S ₂ and S ₅ in the upper arm and the switching devices S ₃ . S ₄ and S ₆ in the lower arm, due to the switching frequency increases in these sections. In this embodiment, in a period when the modulation indices of all the voltage references of the phases to which the zero-phase voltage is superimposed are within a predetermined range (the period when over-modulation does not occur), the suppression control of a change of the neutral point potential is performed by the first control mode. In the first control mode there is no section where both, both the switching devices S ₁ . S ₂ and S ₅ in the upper arm as well as the switching devices S ₃ . S ₄ and S ₆ to be switched in the lower arm. Therefore, the increase of the loss can be minimized, whereas the neutral point potential change can be reduced in a wider operating range.

2 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration zur Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials des NPC-Inverters 100, durchgeführt durch die Steuervorrichtung 10 in der Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie 1, der Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration ist bloß ein Beispiel und ist nicht auf dieses Beispiel begrenzt. 2 FIG. 12 is a diagram showing an example of a functional configuration for suppressing a change in the neutral point potential of the NPC inverter 100 performed by the control device 10 in the electric power conversion device 1 showing the embodiment. The configuration is merely an example and is not limited to this example.

Die Steuervorrichtung 10 weist verschiedene Funktionseinheiten auf: eine Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, Bestimmungseinheiten 12 und 13, Betriebseinheiten 14 bis 18 und Schalteinheiten SW11, SW12, SW21 und SW22, wie gezeigt in 2.The control device 10 has various functional units: a zero-phase voltage superimposing operation unit 11 , Determination units 12 and 13 , Operating units 14 to 18 and switching units SW11, SW12, SW21 and SW22 as shown in FIG 2 ,

Von diesen Vorrichtungen führen die Schalteinheiten SW21 und SW22 ein Schalten durch, um entweder den ersten Steuerungsmodus oder den zweiten Steuerungsmodus auszuwählen.Of these devices, the switching units SW21 and SW22 perform switching to select either the first control mode or the second control mode.

Die Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials durch den ersten Steuerungsmodus wird durch die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, die Bestimmungseinheiten 12 und 13, die Schalteinheiten SW11 und SW12 und die Schalteinheiten SW21 und SW22 ausgeführt. Auf der anderen Seite wird die Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials durch den zweiten Steuerungsmodus mittels den Betriebseinheiten 14 bis 18 und den Schalteinheiten SW21 und SW22 durchgeführt.The suppression control of a change of the neutral point potential by the first control mode is performed by the zero-phase-voltage superimposing operation unit 11 , the determination units 12 and 13 , the switching units SW11 and SW12 and the switching units SW21 and SW22 are executed. On the other hand, the suppression control of a change of the neutral point potential by the second control mode by means of the operation units 14 to 18 and switching units SW21 and SW22.

Die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 hat eine Funktion des Rechnens der Nullphasenspannung für den NPC-Inverter 100 mit einer Gleichung (2), die unten angeführt ist, und Ausgabe der Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0, erhalten durch Überlagern der Nullphasenspannung über die Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w der korrespondierenden Phasen. Die Steuervorrichtung 10 hat auch eine Funktion des Umkehrens des Vorzeichens der Spannungsreferenz, um die Nullphasenspannung erneut zu berechnen, wenn eine Spannungsreferenz auftritt, die ihr Vorzeichen durch Überlagern der Nullphasenspannung ändert, und ein Ausgeben der Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 durch Überlagern der neuberechneten Nullphasenspannung über die Spannungsreferenzen der korrespondierenden Phasen. Diese Funktion erlaubt eine Verminderung einer Änderung des Neutralpunktpotentials v_n in einem breiteren Betriebsbereich. Außerdem hat die Steuervorrichtung 10 eine Funktion des Umkehrens des Vorzeichens eines Zwischenwertes aus den Spannungsreferenzen, um die Nullphasenspannung erneut zu berechnen, sogar wenn keine Spannungsreferenz existiert, die ihr Vorzeichen durch Überlagern der Nullphasenspannung ändert, wenn sich der Denominator der Gleichung (2) zwischen einem positiven Wert und einem negativen Wert (über 0 hinweg) ändert. Diese Funktion verhindert die Erzeugung einer übermäßigen Null-Spannung aufgrund der Änderung des Denominators der Gleichung (2) über 0 hinweg und erlaubt es der Änderungsunterdrückungssteuerung, normal zu funktionieren.The zero-phase voltage superimposing operation unit 11 has a function of calculating the zero-phase voltage for the NPC inverter 100 with an equation (2) given below, and outputting the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 obtained by superimposing the zero-phase voltage over the voltage _references v _u . v _v and v _w the corresponding phases. The control device 10 also has a function of reversing the sign of the voltage reference to recalculate the zero phase voltage when a voltage reference occurs changing its sign by superimposing the zero phase voltage, and outputting the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 by superimposing the recalculated zero phase voltage via the voltage references of the corresponding phases. This function allows a reduction of a change of the neutral point potential _vn in a wider operating range. In addition, the control device has 10 a function of reversing the sign of an intermediate value from the voltage references to recalculate the zero phase voltage even if there is no voltage reference that alters its sign by superimposing the zero phase voltage when the denominator of equation (2) is between a positive value and a negative one Value (over 0) changes. This function prevents the generation of an excessive zero voltage due to the change of the denominator of Equation (2) above 0, and allows the change suppression control to function normally.

In der Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 wird die folgende Gleichung (2) benutzt: $v_{0} = \frac{- sign (v_{u}) v_{u} i_{u} - sign (v_{v}) v_{v} i_{v} - sign (v_{w}) v_{w} i_{w}}{sign (v_{u}) i_{u} - sign (v_{v}) i_{v} - sign (v_{w}) i_{w}}$

wo v_u , v_v und v_w Spannungsreferenzen unter Bezugnahme auf die Stränge der korrespondierenden Phasen darstellen, welche standardisiert sind; i_u , i_v und i_w stellen Ströme dar, ausgegeben von den Strängen der korrespondierenden Phasen; und „sign“ stellt eine Signumfunktion dar.In the zero-phase voltage superimposing operation unit 11 the following equation (2) is used:

v_{0} = \frac{- sign (v_{u}) v_{u} i_{u} - sign (v_{v}) v_{v} i_{v} - sign (v_{w}) v_{w} i_{w}}{sign (v_{u}) i_{u} - sign (v_{v}) i_{v} - sign (v_{w}) i_{w}}

Where v _u . v _v and v _w Represent voltage references with reference to the strands of the corresponding phases, which are standardized; i _u . i _v and i _w represent currents output from the strings of the corresponding phases; and "sign" represents a signum function.

Ein Beispiel der Bedienung der Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 wird unter Bezugnahme auf 3 unten erläutert werden.An example of the operation of the zero-phase voltage superimposing operation unit 11 is referring to 3 will be explained below.

Die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 berechnet eine Nullphasenspannung v₀ aus der Gleichung (2) basierend auf den Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w und gibt Ströme i_u , i_v und i_w aus, die von dem NPC-Inverter 100 erhalten wurden (S11). Die Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w werden zeitweise in einem vorbestimmten Speicherbereich gespeichert(S12), weil die Werte auch zur Neuberechnung der Nullphasenspannung v_0re zusätzlich zu der Berechnung des Zwischenwertes verwendet werden können.The zero-phase voltage superimposing operation unit 11 calculates a zero-phase voltage v ₀ from equation (2) based on the voltage references v _u . v _v and v _w and gives streams i _u . i _v and i _w from the NPC inverter 100 were obtained (S11). The voltage references v _u . v _v and v _w are temporarily stored in a predetermined memory area (S12) because the values can also be used to recalculate the zero-phase _voltage v _{0re in} addition to the calculation of the intermediate _value .

Die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 erhält die Zwischenwerte aus den Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w (S13).The zero-phase voltage superimposing operation unit 11 receives the intermediate values from the voltage references v _u . v _v and v _w (S13).

Außerdem addiert die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 die erhaltene Nullphasenspannung v₀ zu jeder der Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w hinzu, um die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 zu erhalten (S14). Der Zwischenwert aus den Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 wird ebenfalls erhalten.In addition, the zero-phase-voltage superimposing operation unit adds 11 the obtained zero-phase voltage v ₀ to each of the voltage references v _u . v _v and v _w to obtain the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 (S14). The intermediate _value from the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 is also obtained.

Als nächstes bestimmt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, ob sich das Vorzeichen des Zwischenwertes vor und nach der Addition der Nullphasenspannung v₀ geändert hat (S15). In anderen Worten, es wird bestimmt, ob das Vorzeichen des Zwischenwertes nach der Addition der Nullphasenspannung das gleiche ist wie das Vorzeichen des Zwischenwertes vor der Addition der Nullphasenspannung v₀. Wenn die Vorzeichen die Gleichen sind, wird bestimmt, dass sich das Vorzeichen des Zwischenwertes vor und nach der Addition der Nullphasenspannung v₀ nicht geändert hat (Nein in S15). Wenn die Vorzeichen nicht die Gleichen sind, wird bestimmt, dass sich das Vorzeichen des Zwischenwertes vor und nach der Addition der Nullphasenspannung v₀ geändert hat (Ja in S15).Next, the zero-phase voltage superimposing operation unit determines 11 whether the sign of the intermediate value has changed before and after the addition of the zero-phase voltage v ₀ (S15). In other words, it is determined whether the sign of the intermediate value after the addition of the zero-phase voltage is the same as the sign of the intermediate value before the addition of the zero-phase voltage v ₀ . If the signs are the same, it is determined that the sign of the intermediate value before and after the addition of the zero-phase voltage v _{0 has} not changed (No in S15). If the signs are not the same, it is determined that the sign of the intermediate value has changed before and after the addition of the zero-phase voltage v ₀ (Yes in S15).

Wenn sich im Schritt S15 das Vorzeichen des Zwischenwertes geändert hat (Ja in S15), schreitet der Vorgang zu Schritt S16 fort.When in step S15 has changed the sign of the intermediate value (Yes in S15), the process goes to step S16 continued.

Wenn sich im Schritt S15 das Vorzeichen des Zwischenwertes nicht geändert hat (Nein in S15), bestimmt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, ob sich der Denominator der Gleichung (2) zwischen einem positiven Wert und einem negativen Wert (über 0 hinweg) geändert hat (S21 bis S23).When in step S15 has not changed the sign of the intermediate value (No in S15), determines the zero-phase voltage superimposing operation unit 11 Whether the denominator of the equation (2) has changed between a positive value and a negative value (over 0) (S21 to S23).

Wenn der Leistungsfaktor größer als 0 und der Denominator nicht gleich oder kleiner als 0 ist (Ja in S21 und Nein in S22), bestimmt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, dass sich der Denominator nicht über 0 hinweg geändert hat und gibt die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 aus, die im Schritt S14 erhalten wurden. Wenn der Leistungsfaktor größer als 0 und der Denominator gleich oder kleiner als 0 ist (Ja in S21 und Ja in S22), bestimmt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, dass sich der Denominator über 0 hinweg geändert hat und der Vorgang schreitet fort zu Schritt S16.If the power factor is greater than 0 and the denominator is not equal to or less than 0 (Yes in S21 and No in S22), the zero-phase-voltage superimposing operation unit determines 11 in that the denominator has not changed beyond 0 and outputs the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 , which are in step S14 were obtained. If the power factor is greater than 0 and the denominator is equal to or less than 0 (Yes in S21 and Yes in S22), the zero-phase-voltage superimposing operation unit determines 11 that the denominator has changed over 0 and the process proceeds to step S16 ,

Wenn der Leistungsfaktor nicht größer als 0 und der Denominator nicht gleich oder größer als 0 ist (Nein in S21 und Nein in S23), bestimmt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, dass sich der Denominator nicht über 0 hinweg geändert hat und gibt die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0, die im Schritt S14 erhalten wurden, aus. Wenn der Leistungsfaktor nicht größer als 0 und der Denominator gleich oder größer als 0 ist (Nein in S21 und Ja in S23), bestimmt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, dass sich der Denominator über 0 hinweg geändert hat und der Vorgang schreitet zu Schritt S16 fort.If the power factor is not greater than 0 and the denominator is not equal to or greater than 0 (No in S21 and No in S23), the zero-phase-voltage superimposing operation unit determines 11 in that the denominator has not changed beyond 0 and gives the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 , which are in step S14 were received. If the power factor is not greater than 0 and the denominator is equal to or greater than 0 (No in S21 and Yes in S23), the zero-phase-voltage superimposing operation unit determines 11 that the denominator has changed over 0 and the process moves to step S16 continued.

Im Schritt S16 kehrt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 das Vorzeichen des Zwischenwertes aus den Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0, erhalten in Schritt S13, um und berechnet dann die Nullphasenspannung neu, um die Nullphasenspannung v_0re zu erhalten (S16) . Die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 addiert die erhaltene Nullphasenspannung v_0re zu jeder der Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w , die im Schritt S12 gespeichert wurden, erhält die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 und gibt die erhaltenen Spannungsreferenzen v_u0, v_v0, und v_w0 aus (S17) .In step S16 returns the zero-phase-voltage superimposing operation unit 11 the sign of the intermediate _value from the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 obtained in step S13 and then recalculates the zero-phase _voltage to obtain the zero-phase _voltage v _0re (S16). The zero-phase voltage superimposing operation unit 11 adds the obtained zero-phase voltage v _0re to each of the voltage _references v _u . v _v and v _w that in the step S12 are stored, the voltage _{references obtain} v _u0 , v _v0 and v _w0 and _output the obtained voltage _references v _u0 , v _v0 , and v _w0 (S17).

Das Vorgehen vom Schritt S21 bis S23 wird nicht notwendigerweise ausgeführt und kann weggelassen werden. Im Fall des Weglassens des Vorganges, wenn sich das Vorzeichen des Zwischenwertes nicht im Schritt S15 geändert hat (Nein in S15), gibt die Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0, erhalten im Schritt S14, ohne Neuberechnung der Nullphasenspannung aus.The procedure of the step S21 to S23 is not necessarily performed and may be omitted. In the case of omission of the process, if the sign of the intermediate value is not in the step S15 has changed (No in S15), gives the zero phase voltage superimposing operation unit 11 the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 are obtained in step S14 , without recalculation of the zero-phase voltage.

Wie oben beschrieben, wenn sich das Vorzeichen des Zwischenwertes durch Überlagern der Nullphasenspannung ändert, wird das Vorzeichen umgekehrt und die Nullphasenspannung wird neu berechnet, um die Nullphasenspannung v_0re zu erhalten, welche jeder der Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w der korrespondieren Phase überlagert wird. Deshalb kann der Änderungsunterdrückungseffekt in geeigneter Art und Weise zur Geltung kommen.As described above, when the sign of the intermediate value changes by superimposing the zero-phase voltage, the sign is reversed and the zero-phase voltage is recalculated to obtain the zero-phase voltage v _0re , which is each of the voltage _references v _u . v _v and v _w the corresponding phase is superimposed. Therefore, the change suppression effect can be appropriately exhibited.

Die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0, ausgegeben von der Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11, sind Referenzen für einen Strang der korrespondierenden Phasen. Deswegen werden die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 durch die Bestimmungseinheit 12 und die Schalteinheiten SW11 und SW12 in Spannungsreferenzen v_up , v_vp und v_wp für den oberen Arm und die Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für den unteren Arm aufgeteilt.The voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 output from the zero-phase-voltage _{superimposing operation unit} 11 are references for a strand of the corresponding phases. Therefore, the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _w0 are determined by the determination unit 12 and the switching units SW11 and SW12 in voltage references v _up . v _vp and v _wp for the upper arm and the voltage references v _un . v _vn and v _wn split for the lower arm.

Insbesondere bestimmt die Bestimmungseinheit 12, ob der Modulationsindex positiv oder negativ ist. Wenn der Modulationsindex positiv ist, werden die Schalteinheiten SW11 und SW12 betrieben, derart, dass die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 ausgegeben werden als Spannungsreferenzen v_up , v_vp , und v_wp für den oberen Arm und der feste Wert „0“ als die Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für den unteren Arm. Wenn der Modulationsindex nicht positiv ist (wenn der Modulationsindex negativ ist), werden die Schalteinheiten SW11 und SW12 betrieben, derart, dass der feste Wert „0“ ausgegeben wird als die Spannungsreferenzen v_up , v_vp und v_wp für den oberen Arm und die Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 ausgegeben werden als die Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für den unteren Arm. In particular, the determination unit determines 12 whether the modulation index is positive or negative. When the modulation index is positive, the switching units SW11 and SW12 are operated such that the voltage _references v _u0 , v _v0, and v _{w0 are} output as voltage _references v _up . v _vp , and v _wp for the upper arm and the fixed value "0" as the voltage references v _un . v _vn and v _wn for the lower arm. When the modulation index is not positive (when the modulation index is negative), the switching units SW11 and SW12 are operated such that the fixed value "0" is output as the voltage references v _up . v _vp and v _wp for the upper arm and the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _{w0 are} output as the voltage _references v _un . v _vn and v _wn for the lower arm.

Außerdem wird der erste Steuerungsmodus oder der zweite Steuerungsmodus durch die Bestimmungseinheit 13 und SW21 und SW22 in Abhängigkeit davon, ob der Modulationsindex irgendeiner der Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 ausgegeben von der Nullphasenspannungsüberlagerungsvorgangseinheit 11 den Bereich beispielsweise 1 und -1 überschreitet, ausgewählt.In addition, the first control mode or the second control mode becomes by the determination unit 13 and SW21 and SW22 depending on whether the modulation index of any one of the voltage _references v _u0 , v _v0, and v _{w0 is} output from the zero phase voltage _{superimposing operation unit} 11 For example, the range exceeds 1 and -1, selected.

Insbesondere bestimmt die Bestimmungseinheit 13, ob die absoluten Werte der Modulationsindizes aller Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 kleiner als 1 sind. Wenn sie kleiner als 1 sind, werden die Schalteinheiten SW21 und SW2 betrieben, derart, dass die Werte, ausgegeben von der Schalteinheit SW11, als die Spannungsreferenzen v_up , v_vp und v_wp für den oberen Arm über die Schalteinheit SW21 ausgegeben werden und die Werte, ausgegeben von der Schalteinheit SW12, werden als die Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für den unteren Arm durch die Schalteinheit SW22 ausgegeben. In diesem Fall ist der erste Steuerungsmodus festgelegt.In particular, the determination unit determines 13 whether the absolute values of the modulation _{indices of} all voltage _references v _u0 , v _v0 and v _{w0 are} less than 1. If they are smaller than 1, the switching units SW21 and SW2 are operated such that the values output from the switching unit SW11 are considered the voltage references v _up . v _vp and v _wp for the upper arm via the switching unit SW21 and the values output from the switching unit SW12 are referred to as the voltage references v _un . v _vn and v _wn for the lower arm through the switching unit SW22. In this case, the first control mode is set.

Wenn wenigstens einer der absoluten Werte der Modulationsindizes der Spannungsreferenzen v_u0, v_v0 und v_w0 nicht kleiner als 1 ist, werden die Werte, ausgegeben von der Betriebseinheit 16, als die Spannungsreferenzen v_up , v_vp und v_wp für den oberen Arm durch die Schalteinheit SW21 ausgegeben und die Werte, ausgegeben von der Betriebseinheit 18, werden ausgegeben als die Spannungsreferenzen v_un , v_vn und v_wn für den unteren Arm durch die Schalteinheit SW22. In diesem Fall ist der zweite Steuerungsmodus festgesetzt.When at least one of the absolute values of the modulation _{indices of} the voltage _references v _u0 , v _v0 and v _{w0 is} not smaller than 1, the values output from the operation unit become 16 , as the voltage references v _up . v _vp and v _wp for the upper arm output by the switching unit SW21 and the values output from the operating unit 18 , are output as the voltage references v _un . v _vn and v _wn for the lower arm through the switching unit SW22. In this case, the second control mode is set.

Die Betriebseinheiten 14 bis 18 sind Vorrichtungen, die einen Betrieb, dargestellt mittels der Gleichung (1), ausführen. Die Betriebseinheiten 14, 15 und 16 berechnen „(v_i/2)-(min (v_u , v_v , v_w )/2)“ (wobei i=u, v, w), um die Spannungsreferenz v_ip für den oberen Arm zu erhalten (nämlich v_up , v_vp und v_wp ), während die Betriebseinheiten 14, 17 und 18 berechnen „(v_i/2)-(max (v_u , v_v , v_w )/2)“, um die Spannungsreferenz v_in für den unteren Arm (nämlich v_un , v_vn und v_wn ) zu erhalten.The operating units 14 to 18 are devices that perform an operation represented by the equation (1). The operating units 14 . 15 and 16 calculate "(v _i / 2) - (min ( v _u . v _v . v _w ) / 2) "(where i = u, v, w) to the voltage reference v _ip for the upper arm (namely v _up . v _vp and v _wp ), while the operating units 14 . 17 and 18 calculate "(v _i / 2) - (max ( v _u . v _v . v _w ) / 2) "to the voltage reference v _in for the lower arm (namely v _un . v _vn and v _wn ) to obtain.

Eine Änderung des Neutralpunktpotentials v_n , in dem Fall, wo die Unterdrückungssteuerung eine Änderung des Neutralpunktpotentials durch die Nullphasenspannung angewendet wird, wird sowohl für den Modulationsindex und als auch für den Leistungsfaktor (Phasenunterschied zwischen einer Spannung und einem Strom) berechnet. Das Berechnungsergebnis wird in dem Graph der 4 gezeigt. Aus 4 wird klar, dass die Änderung des Neutralpunktpotentials in einem Betriebsbereich, wo der Modulationsindex und der Leistungsfaktor beide niedrig sind (der Phasenunterschied ist nahezu π/2), vollständig verhindert werden kann.A change in the neutral point potential _vn In the case where the suppression control applies a change of the neutral point potential by the zero-phase voltage is calculated for both the modulation index and the power factor (phase difference between a voltage and a current). The calculation result is shown in the graph of 4 shown. Out 4 It is understood that the change of the neutral point potential in an operation region where the modulation index and the power factor are both low (the phase difference is almost π / 2) can be completely prevented.

In der Unterdrückungssteuerung einer Änderung des Neutralpunktpotentials durch die Nullphasenspannung steigt, wie oben beschrieben, weil es keinen Abschnitt gibt, wo sowohl die Schalteinheiten S₁ , S₂ und S₅ im oberen Arm als auch die Schalteinheiten S₃ , S₄ und S₆ im unteren Arm geschaltet werden, die Schaltfrequenz nicht an. Deswegen kann der Schaltverlust geringer sein als bei einer Steuerung unter alleiniger Verwendung der Gleichung (1). Außerdem ist die Steuerung unter Verwendung der Gleichung (1) anwendbar in einem Betriebsbereich, wo sich das Neutralpunktpotential in 4 ändert. Deswegen kann die Änderung des Neutralpunktpotentials in einem breiteren Betriebsbereich vermindert werden. In diesem Fall ist die Änderung des Neutralpunktpotentials v_n die gleiche wie die gezeigt in dem Graph der 11.In the suppression control of a change of the neutral point potential by the zero-phase voltage increases, as described above, because there is no section where both the switching units S ₁ . S ₂ and S ₅ in the upper arm as well as the switching units S ₃ . S ₄ and S ₆ switched in the lower arm, the switching frequency is not on. Therefore, the switching loss may be lower than in a control using only the equation (1). In addition, the control using the equation (1) is applicable in an operation range where the neutral point potential in 4 changes. Therefore, the change of the neutral point potential can be reduced in a wider operating range. In this case, the change is the neutral point potential _vn the same as that shown in the graph of 11 ,

Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Ausführungsform der Verlustanstieg auf ein Minimum begrenzt werden, wobei die Neutralpunktpotentialänderung in einem breiteren Betriebsbereich vermindert werden kann. Außerdem ist es möglich, eine kompakte und kostengünstige Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie zur Verfügung zu stellen, die den Anstieg der Kondensatorkapazität verhindert und den Anstieg des Schaltverlustes vermindert.As described above, according to the first embodiment, the loss increase can be limited to a minimum, whereby the neutral point potential change in a wider operating range can be reduced. In addition, it is possible to provide a compact and inexpensive electric power conversion device which prevents the increase of the capacitor capacity and reduces the increase of the switching loss.

In dieser Ausführungsform, weil sich das Vorzeichen des Zwischenwertes aus den Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w ändert, wenn die Nullphasenspannung überlagert wird, wird der Fall des Bestimmens der Änderung des Vorzeichens des Zwischenwertes beschrieben. Jedoch ist die Ausführungsform nicht auf diesen Fall begrenzt. Zum Beispiel kann die Änderung des Vorzeichens jeder der Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w bestimmt werden, ohne einen Vorgang des Bestimmens des Vorzeichens des Zwischenwertes aus den Spannungsreferenzen v_u , v_v und v_w . Die Bestimmung der Spannungsreferenz, die das Vorzeichen geändert hat, kann durch ein anderes Verfahren als das obige Verfahren ausgeführt werden.In this embodiment, because the sign of the intermediate value of the voltage references v _u . v _v and v _w changes, when the zero-phase voltage is superimposed, the case of determining the change of the sign of the intermediate value is described. However, the embodiment is not limited to this case. For example, the change of sign may be any of the voltage references v _u . v _v and v _w be determined without a process of determining the sign of the intermediate value from the voltage references v _u . v _v and v _w , The determination of the voltage reference that changed the sign can be performed by a method other than the above method.

Außerdem kann, ob sich das Vorzeichen einer Spannungsreferenz vor und nachdem die Nullphasenspannung überlagert wird, geändert hat, bestimmt werden basierend auf einem Subtraktionsergebnis von zwei Spannungsreferenzen aus vor und nachdem die Nullphasenspannung überlagert wurde. Jedoch kann dies durch ein anderes Verfahren bestimmt werden (zum Beispiel unter Verwendung eines logischen Kreises eines anderen Typs). In addition, whether the sign of a voltage reference has changed before and after the zero-phase voltage is superimposed may be determined based on a subtraction result of two voltage references before and after the zero-phase voltage has been superimposed. However, this can be determined by another method (for example, using a logic circuit of another type).

[Zweite Ausführungsform]Second Embodiment

Eine zweite Ausführungsform wird als nächstes erklärt werden. Im Folgenden werden Erklärungen der gleichen Teile, wie diejenigen der ersten Ausführungsform weggelassen und nur die Teile unterschiedlich zu denen der ersten Ausführungsform werden hauptsächlich erklärt.A second embodiment will be explained next. In the following, explanations of the same parts as those of the first embodiment will be omitted and only the parts different from those of the first embodiment will be mainly explained.

Eine Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie der zweiten Ausführungsform hat die Konfiguration wie die gezeigt in 1, außer dass die Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform eine Bestimmungseinheit (nicht gezeigt) unterschiedlich von der Bestimmungseinheit 13 der ersten Ausführungsform, gezeigt in 2, hat und zwischen den Steuerungsmodi durch ein Kriterium der Bestimmung unterschiedlich von demjenigen der ersten Ausführungsform umschaltet.An electric power conversion apparatus of the second embodiment has the configuration as shown in FIG 1 except that the control device 10 In the second embodiment, a determination unit (not shown) different from the determination unit 13 of the first embodiment shown in FIG 2 , and has switched between the control modes by a criterion of determination different from that of the first embodiment.

Die Steuervorrichtung 10 der zweiten Ausführungsform schaltet vom zweiten Steuerungsmodus auf den ersten Steuerungsmodus (oder vom ersten Steuerungsmodus in den zweiten Steuerungsmodus) in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen eines NPC-Inverters 100 um. Die Betriebsbedingungen zum Anwenden des ersten Steuerungsmodus oder die Betriebsbedingungen zum Anwenden des zweiten Steuerungsmodus werden zum Beispiel durch Verwendung eines Modulationsindex und eines Leistungsfaktors bestimmt. Jedoch können die Bedingungen auch unter Verwendung eines Aktivierungsenergiebefehls oder eines Reaktivenergiebefehls bestimmt werden. Informationen, die die Betriebsbedingungen anzeigen, werden in einem vorbestimmten Speicherbereich gespeichert und als ein Kriterium für das Schalten zwischen den Steuerungsmodi während des Betriebes des NPC-Inverters 100 verwendet.The control device 10 of the second embodiment switches from the second control mode to the first control mode (or from the first control mode to the second control mode) depending on operating conditions of an NPC inverter 100 around. The operating conditions for applying the first control mode or the operating conditions for applying the second control mode are determined by, for example, using a modulation index and a power factor. However, the conditions may also be determined using an activation energy command or a reactive energy command. Information indicating the operating conditions is stored in a predetermined memory area and as a criterion for switching between the control modes during operation of the NPC inverter 100 used.

Zum Beispiel wird die Grenze zwischen einem ersten Betriebsbereich durch den ersten Steuerungsmodus und einem zweiten Betriebsbereich durch den zweiten Steuerungsmodus im Vorhinein definiert, beispielsweise unter Verwendung eines Modulationsindex und eines Leistungsfaktors. Der erste Steuerungsmodus wird auf dem Betrieb in dem ersten Betriebsbereich angewendet und der zweite Steuerungsmodus wird auf den Betrieb im zweiten Betriebsbereich angewendet.For example, the boundary between a first operating range by the first control mode and a second operating range by the second control mode is defined in advance, for example, using a modulation index and a power factor. The first control mode is applied to the operation in the first operation region, and the second control mode is applied to the operation in the second operation region.

Gemäß der zweiten Ausführungsform kann das Kriterium zur Bestimmung des Umschaltens zwischen den Steuerungsmodi detaillierter festgelegt werden als im Vergleich zur ersten Ausführungsform. Deswegen sind die Verlustverminderung und die Verminderung der Änderung des Neutralpunktpotentials besser ausbalanciert und es kann ein Betrieb durch einen besser geeigneten Steuerungsmodus in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen realisiert werden.According to the second embodiment, the criterion for determining the switching between the control modes can be set in more detail than in the first embodiment. Therefore, the loss reduction and the reduction of the change of the neutral point potential are better balanced, and an operation by a more appropriate control mode depending on the operating conditions can be realized.

[Dritte Ausführungsform]Third Embodiment

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform beschrieben werden. Im Folgenden werden Erklärungen der gleichen Teile, wie diejenigen der ersten Ausführungsform weggelassen und nur die Teile unterschiedlich zu denen der ersten Ausführungsform werden hauptsächlich erklärt.Next, the third embodiment will be described. In the following, explanations of the same parts as those of the first embodiment will be omitted and only the parts different from those of the first embodiment will be mainly explained.

Eine Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie der dritten Ausführungsform hat die gleiche Konfiguration wie die gezeigt in 1, außer dass die Steuervorrichtung 10 in der dritten Ausführungsform weiterhin eine Funktion des Änderns der Trägerfrequenz de NPC-Inverters 100 im zweiten Steuerungsmodus hat, in Abhängigkeit der entsprechenden Stati (Zustände) einer Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm und einer Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm.An electric power conversion apparatus of the third embodiment has the same configuration as that shown in FIG 1 except that the control device 10 in the third embodiment, further, a function of changing the carrier frequency of the NPC inverter 100 in the second control mode, depending on the corresponding states of a voltage reference v _up for an upper arm and a voltage reference v _un for a lower arm.

Zum Beispiel hat die Steuervorrichtung 10 eine Funktion des Reduzierens der Trägerfrequenz auf zum Beispiel 1/2 der Normalfrequenz, wenn weder die Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm noch die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm „0“ ist oder eine Funktion des Reduzierens der Trägerfrequenz des NPC-Inverters 100 auf zum Beispiel 1/2 der Normalfrequenz in einem Zeitraum, wenn die Schaltfrequenz der Vorrichtungsgruppe aufweisend sowohl die Schaltvorrichtungen S₁ , S₂ und S₅ im oberen Arm und die Schaltvorrichtungen S₃ , S₄ und S₆ im unteren Arm auf einen bestimmten Wert oder mehr ansteigt.For example, the control device has 10 a function of reducing the carrier frequency to, for example, 1/2 the normal frequency when neither the voltage reference v _up for an upper arm still the voltage reference v _un for a lower arm is "0" or a function of reducing the carrier frequency of the NPC inverter 100 on, for example, 1/2 of the normal frequency in a period when the switching frequency of the device group comprises both the switching devices S ₁ . S ₂ and S ₅ in the upper arm and the switching devices S ₃ . S ₄ and S ₆ in the lower arm rises to a certain value or more.

5 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer funktionalen Konfiguration der Trägerfrequenzschaltsteuerung vorgesehen in der Steuervorrichtung 10 der Umwandlungseinrichtung für elektrische Energie 1 gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Die Konfiguration ist bloß ein Beispiel und die Ausführungsform ist nicht auf das Beispiel beschränkt. 5 FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the carrier frequency switching control provided in the control device. FIG 10 the electrical energy conversion device 1 according to this embodiment shows. The configuration is merely an example and the embodiment is not limited to the example.

Es gibt zwei Typen von Trägern/Trägerfrequenzen, car 1 und car 2. Car 1 ist ein Normalträger und car 2 ist ein Schaltträger. In dieser Ausführungsform ist die Frequenz von car 2 beispielsweise aber nicht limitiert hierauf 1/2 der Frequenz von car 1. Die Frequenz von car 2 kann beispielsweise 1/3 der Frequenz von car 1 sein.There are two types of carrier / carrier frequencies, car 1 and car 2. Car 1 is a normal carrier and car 2 is a switch carrier. For example, in this embodiment, the frequency of car 2 is not limited to 1/2 the frequency of car 1. For example, the frequency of car 2 may be 1/3 of the frequency of car1.

Die Steuervorrichtung 10 weist Vergleichseinheiten 31 und 32, Betriebseinheiten 33 und 34, Bestimmungseinheiten 35 und 36, eine Betriebseinheit 37 und Schalteinheiten SW31 und SW32 auf.The control device 10 has comparison units 31 and 32 , Operating units 33 and 34 , Determination units 35 and 36 , an operating unit 37 and switching units SW31 and SW32.

Die Vergleichseinheit 31 gibt ein Ergebnis des Vergleichs der Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm mit dem Normalträger car 1 oder ein Ergebnis des Vergleichs der Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm mit dem Schaltträger car 2 als ein Gattersignal g_up für ein Element des oberen Arms aus.The comparison unit 31 gives a result of the comparison of the voltage reference v _up for an upper arm with the normal carrier car 1 or a result of the comparison of the voltage reference v _up for an upper arm with the switch carrier car 2 as a gate signal g _up for an element of the upper arm.

Die Vergleichseinheit 32 gibt ein Ergebnis des Vergleichs der Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm mit einem Unterschied zwischen dem Normalträger car 1, berechnet durch die Betriebseinheit 33 und dem Wert „1“, oder ein Ergebnis des Vergleichs des Schaltträgers car 2, berechnet durch die Betriebseinheit 34 mit einem Unterschied zwischen dem Schaltträger car 2, berechnet durch die Berechnungseinheit 34 und dem Wert„1“, als ein Gattersignal gun für ein Element des unteren Arms aus.The comparison unit 32 gives a result of the comparison of the voltage reference v _un for a lower arm with a difference between the normal carrier car 1, calculated by the operating unit 33 and the value "1", or a result of the comparison of the switch carrier car 2, calculated by the operating unit 34 with a difference between the switching carrier car 2, calculated by the calculation unit 34 and the value "1" as a gate signal gun for a lower arm element.

Die Bestimmungseinheit 35 bestimmt, ob die Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm „0“ ist. Wenn der Wert „0“ ist, gibt die Bestimmungseinheit 35 „1“ aus und wenn der Wert nicht „0“ ist, gibt sie „0“ aus.The determination unit 35 determines if the voltage reference v _up for an upper arm is "0". If the value is "0", the determination unit indicates 35 "1" off and if the value is not "0", it outputs "0".

Die Bestimmungseinheit 36 bestimmt, ob die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm „0“ ist. Wenn der Wert „0“ ist, gibt die Bestimmungseinheit 36 „1“ aus und wenn der Wert nicht „0“ ist, gibt sie „0“ aus.The determination unit 36 determines if the voltage reference v _un for a lower arm is "0". If the value is "0", the determination unit indicates 36 "1" off and if the value is not "0", it outputs "0".

Wenn wenigstens einer der Ausgänge der Bestimmungseinheiten 35 und 36 nicht „0“ ist (d.h., wenn wenigstens eine, entweder die Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm oder die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm, „0“ ist), arbeitet die Betriebseinheit 37 derart, dass jede der Schalteinheiten SW31 und SW32 einen Kontakt „0“ wählt. Wenn beide Ausgänge der Bestimmungseinheiten 35 und 36 „0“ sind (d. h., wenn weder die Spannungsreferenz v_up für den oberen Arm noch die Spannungsreferenz v_un für den unteren Arm „0“ sind), arbeitet die Betriebseinheit 37 derart, dass jeder der Schalteinheiten SW31 und SW32 einen Kontakt „1“ auswählt.If at least one of the outputs of the determination units 35 and 36 is not "0" (ie, if at least one, either the voltage reference v _up for an upper arm or the voltage reference v _un for a lower arm, which is "0"), the operating unit operates 37 such that each of the switching units SW31 and SW32 selects a contact "0". If both outputs of the determination units 35 and 36 Are "0" (ie, if neither the voltage reference v _up for the upper arm still the voltage reference v _un for the lower arm are "0"), the operating unit operates 37 such that each of the switching units SW31 and SW32 selects a contact "1".

In der oben beschriebenen Konfiguration, während des Zeitraums, wenn wenigstens ein der Spannungsreferenzen v_up für einen oberen Arm und die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm „0“ ist, wird der Normalträger car 1 angewendet. Auf der anderen Seite, in dem Zeitraum, wo weder die Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm noch die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm „0“ ist, wird der Schaltträger car 2 angewendet. Diese Umstände werden durch die Wellenformen in 6 gezeigt.In the configuration described above, during the period when at least one of the voltage references v _up for an upper arm and the voltage reference v _un for a lower arm is "0", the normal carrier car 1 is used. On the other hand, in the period where neither the voltage reference v _up for an upper arm still the voltage reference v _un for a lower arm is "0", the switch carrier car 2 is used. These circumstances are due to the waveforms in 6 shown.

In dem Zeitraum, wenn weder die Spannungsreferenz v_up für einen oberen Arm noch die Spannungsreferenz v_un für einen unteren Arm „0“ ist, wenn der Normalträger car 1 angewendet wird, wird die Gesamtzahl der Schaltungen des oberen Arms und des unteren Arms verdoppelt. Jedoch wird in dieser Ausführungsform, weil der Normalträger car 2 angewendet wird, die Trägerfrequenz halbiert und die Gesamtzahl der Schaltvorgänge wird sich gegenüber vor dem Schalten nicht ändern. Deswegen wird der Anstieg des Schaltverlustes vermindert.In the period when neither the voltage reference v _up for an upper arm still the voltage reference v _un for a lower arm is "0" when the normal carrier car 1 is applied, the total number of upper arm and lower arm circuits is doubled. However, in this embodiment, because the normal carrier car 2 is used, the carrier frequency is halved and the total number of shifts will not change from before switching. Therefore, the increase of the switching loss is reduced.

Gemäß der dritten Ausführungsform kann der Anstieg des Schaltverlusts im Vergleich zur ersten Ausführungsform weiterhin vermindert werden.According to the third embodiment, the increase in the switching loss can be further reduced as compared with the first embodiment.

Wie oben beschrieben, kann gemäß den Ausführungsformen der Anstieg des Schaltverlustes vermindert werden, während die Neutralpunktpotentialänderung in einem breiteren Betriebsbereich vermindert werden kann.As described above, according to the embodiments, the increase of the switching loss can be reduced while the neutral point potential change in a wider operating range can be reduced.

Obwohl bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurden, wurden diese Ausführungsformen nur beispielshaft erwähnt und sind nicht dafür gedacht, den Inhalt der Erfindungen zu begrenzen. Tatsächlich können die neuen Ausführungsformen, die hierin beschrieben wurden, in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden; Außerdem können verschiedene Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen in der Form der Ausführungsformen, die hierin beschrieben wurden, gemacht werden. Die anliegenden Ansprüche und deren Äquivalente sind dazu gedacht, derartige Formen oder Abwandlungen, welche innerhalb des Bereichs der Erfindung liegen, abzudecken.Although particular embodiments have been described, these embodiments have been mentioned by way of example only and are not intended to limit the content of the inventions. In fact, the novel embodiments described herein may be embodied in various other forms; In addition, various omissions, substitutions, and changes may be made in the form of the embodiments described herein. The appended claims and their equivalents are intended to cover such forms or modifications which are within the scope of the invention.

Claims

An electric power conversion apparatus comprising: an electric power converter (100) based on a neutral-clamped type; and a controller (10) for detecting a change in the neutral point potential of the electrical energy converter (100) by appropriately applying a first voltage reference and a second voltage reference generated using voltage references of phases of the electrical energy converter (100) a first switching device group and a second switching device group forming the electric power converter (100) to control and reduce / suppress, wherein the control device (10) comprises means for switching between: a first control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference of new voltage references of phases of the electrical energy converter (100) obtained by superposing a zero phase voltage across the voltage references of the phases of the electrical energy converter (100) and a second one A control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference based on voltage references of the respective phases of the electrical energy converter (100), a maximum value, and a minimum value of the voltage references.

The electric power conversion device according to Claim 1 wherein the control device (10) performs switching from the first control mode to the second control mode when a modulation index of any one of the voltage references of the corresponding phases to which the zero-phase voltage is superimposed exceeds a predetermined range.

The electric power conversion device according to Claim 1 wherein the control device (10) performs switching between the first control mode and the second control mode, depending on operating conditions of the electrical power converter (100).

The electric power conversion device according to Claim 1 wherein the controller (10) changes the carrier frequency of the electrical power converter (100) in the second control mode in response to the states of the first voltage reference and the second voltage reference.

The electric power conversion device according to Claim 4 wherein the controller (10) decreases the carrier frequency of the electric power converter (100) in the second control mode in a period when a switching frequency of a group including both the first switching device group and the second switching device group increases to a certain value or more.

A method of controlling an electrical energy conversion device comprising an electrical energy converter (100) based on a neutral point clamped type, the method comprising: controlling and decreasing a change of the neutral point potential of the electric power converter (100) by a first voltage reference and a second voltage reference generated by using voltage references of phases of the electric power converter (100) by a control device (10); to a first switching device group and a second switching device group constituting the electric power converter (100), wherein the controller has a switch between: a first control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference from new voltage references of phases of the electrical energy converter (100) obtained by superimposing a zero phase voltage across the voltage references of the phases of the electrical energy converter (100), and a second control mode for generating the first voltage reference and the second voltage reference based on the voltage references of the respective phases of the electrical energy converter (100), a maximum value, and a minimum value of the voltage references.