JP2013223279A - Power conversion apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion apparatus which exhibits high cost performance of manufacturing costs and can reduce harmonics.SOLUTION: A neutral point clamp type inverter 10 comprises n stages of inverter units 1U1 to 1Un and n stages of transformers TR1 to TRn which are respectively connected to the n stages of inverter units 1U1 to 1Un and have phases advanced by 60°/n in each stage from the first stage to the n'th stage. Control is exerted in such a way that the voltages of the n stages of inverter units 1U1 to 1Un are delayed in phase by an amount equal to the 60°/n advanced by the n stages of transformers and two three-level voltages of the inverter units 1U1 to 1Un are shifted in phase by 30°/n.

Description

本発明の実施形態は、高調波を低減する電力変換装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a power conversion device that reduces harmonics.

一般に、大電力を出力するインバータ装置は、高電圧を変換するため、耐電圧の高いスイッチング素子を用いるか、スイッチング素子を直列に接続して耐圧を確保する必要がある。または、トランスを用いてインバータを多段化し、出力電圧を高電圧化する手段を用いる。このとき、高耐圧の素子はスイッチング損失が大きいため、出力周波数の1周期あたり1回のみスイッチング(ワンパルス)し、位相をずらすことによって特定の高調波を消去する制御を行うことが多い。   In general, an inverter device that outputs a large amount of power needs to use a switching element having a high withstand voltage or to secure a withstand voltage by connecting the switching elements in series in order to convert a high voltage. Alternatively, means for increasing the output voltage by using multiple stages of inverters using a transformer is used. At this time, since the high withstand voltage element has a large switching loss, switching is often performed once per one period of the output frequency (one pulse), and control for eliminating specific harmonics is often performed by shifting the phase.

また、4つの三相インバータと4つのトランスにより、23次、25次より低次の高調波を低減する電力変換装置が開示されている。   Moreover, the power converter device which reduces a harmonic lower than 23rd order and 25th order by four three-phase inverters and four transformers is disclosed.

特開2000−050634号公報JP 2000-050634 A 特開2001−161073号公報JP 2001-161073 A

“パワーエレクトロニクス回路”、第1版、オーム社、2000年11月30日、p.143−153“Power Electronics Circuit”, first edition, Ohmsha, November 30, 2000, p. 143-153

しかしながら、23次、25次より低次の高調波を低減する電力変換装置は、少なくとも4つのトランスを必要とするものである。トランスの数が多くなると、電力変換装置の製造コストが増加する。   However, a power conversion device that reduces higher-order harmonics than the 23rd and 25th orders requires at least four transformers. As the number of transformers increases, the manufacturing cost of the power conversion device increases.

そこで、本発明の実施形態は、製造コストのコストパフォーマンスが高く、高調波を低減することのできる電力変換装置を提供することにある。   Therefore, an embodiment of the present invention is to provide a power conversion device that has high cost performance in terms of manufacturing cost and can reduce harmonics.

本発明の実施形態の観点に従った電力変換装置は、3レベル以上の2つの電圧を出力する5レベル以上のマルチレベルインバータ回路が3相分含まれて1段とするn(nは2以上)段の三相インバータ回路と、前記n段の三相インバータ回路とそれぞれ接続され、1段目からn段目まで60°/n位相ずつ進めたn段のトランスと、前記n段の三相インバータ回路の電圧の位相を、前記n段の三相インバータ回路にそれぞれ接続されている前記n段のトランスにより進められた60°/n位相遅らせる第1の制御手段と、前記マルチレベルインバータ回路の前記2つの電圧間を30°/n位相ずらす制御をする第2の制御手段とを備える。   The power conversion device according to the aspect of the embodiment of the present invention includes a multi-level inverter circuit of 5 levels or more that outputs two voltages of 3 levels or more for three phases, and n (n is 2 or more). ) Stage three-phase inverter circuit and the n-stage three-phase inverter circuit connected to each other, the n-stage transformer advanced by 60 ° / n phase from the first stage to the n-th stage, and the n-stage three-phase circuit First control means for delaying the phase of the voltage of the inverter circuit by 60 ° / n phase advanced by the n-stage transformer respectively connected to the n-stage three-phase inverter circuit; Second control means for controlling the phase difference between the two voltages by 30 ° / n.

本発明の第1の実施形態に係る中性点クランプ式インバータの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the neutral point clamp type inverter which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態に係るインバータユニットの構成を示す構成図。The lineblock diagram showing the composition of the inverter unit concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る中性点クランプ式インバータの段数が2の場合の構成を示す構成図。The lineblock diagram showing the composition in case the number of stages of the neutral point clamp type inverter concerning a 1st embodiment is two. 第1の実施形態に係るインバータユニットの出力電圧に対応するスイッチングパターンを示す関係図。FIG. 5 is a relationship diagram showing a switching pattern corresponding to the output voltage of the inverter unit according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るインバータユニットの出力電圧における中性点電位変動を抑制するスイッチング方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the switching method which suppresses the neutral point electric potential fluctuation | variation in the output voltage of the inverter unit which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係るインバータユニットにおけるスイッチングパターンと二次側巻線電圧との関係を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the relationship between the switching pattern and secondary side winding voltage in the inverter unit which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る1段目トランスのU相の一次側巻線電圧、2段目トランスのU相及びV相の一次側巻線電圧、及びU相電圧の波形を示す波形図。FIG. 5 is a waveform diagram showing waveforms of a U-phase primary winding voltage of the first-stage transformer, a U-phase and V-phase primary winding voltages of the first-stage transformer, and a U-phase voltage according to the first embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る中性点クランプ式インバータの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the neutral point clamp type inverter which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る中性点クランプ式インバータの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the neutral point clamp type inverter which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る中性点クランプ式インバータの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the neutral point clamp type inverter which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 第4の実施形態に係るU相の2段目インバータユニットの構成を示す構成図。The block diagram which shows the structure of the U-phase 2nd stage | paragraph inverter unit which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るU相の2段目インバータユニットにおけるスイッチング素子のスイッチングパターンと2つの電圧との関係を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the relationship between the switching pattern of a switching element and two voltages in the U-phase 2nd stage inverter unit which concerns on 4th Embodiment.

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。他の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a neutral point clamp inverter 10 according to a first embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part in drawing, the detailed description is abbreviate | omitted, and a different part is mainly described. In the same manner, other embodiments will not be described repeatedly.

中性点クランプ式インバータ10は、直流電圧Vdcを任意の周波数の三相(U相、V相、及びW相)交流電圧に変換して、三相交流負荷Lu,Lv,Lwに電力を供給する。   The neutral point clamp type inverter 10 converts the DC voltage Vdc into a three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) AC voltage having an arbitrary frequency, and supplies power to the three-phase AC loads Lu, Lv, and Lw. To do.

中性点クランプ式インバータ10は、n×3個のインバータユニット1U1,1V1,1W1,1U2,1V2,1W2,…,1Un,1Vn,1Wn、n段のトランスTR1,TR2,…,TRn、及び直流電源2を備える。ここで、nは2以上である。   The neutral point clamp inverter 10 includes n × 3 inverter units 1U1, 1V1, 1W1, 1U2, 1V2, 1W2,..., 1Un, 1Vn, 1Wn, n-stage transformers TR1, TR2,. A power supply 2 is provided. Here, n is 2 or more.

中性点クランプ式インバータ10は、n段のインバータユニット1U1〜1Wnで構成される。各段は、三相を構成する3個のインバータユニット1Um、1Vm、1Wm(1≦m≦n)で構成される。   The neutral point clamp inverter 10 includes n-stage inverter units 1U1 to 1Wn. Each stage is composed of three inverter units 1Um, 1Vm, 1Wm (1 ≦ m ≦ n) constituting three phases.

全てのインバータユニット1U1〜1Wnには、それぞれ直流電源2から直流電圧Vdcが入力される。インバータユニット1U1〜1Wnは、直流電源2から供給される直流電力を交流電力に変換して、トランスTR1〜TRnに出力する。インバータユニット1U1〜1Wnは、5レベルのNPC(neutral-point-clamped)フルブリッジインバータである。   The DC voltage Vdc is input from the DC power supply 2 to all the inverter units 1U1 to 1Wn. Inverter units 1U1 to 1Wn convert the DC power supplied from DC power supply 2 into AC power and output it to transformers TR1 to TRn. The inverter units 1U1 to 1Wn are 5-level NPC (neutral-point-clamped) full-bridge inverters.

n個のトランスTR1〜TRnは、各段に対応して設けられている。各段のトランスTR1〜TRnの一次巻線は、三相交流負荷Lu,Lv,Lwに接続される。各段のトランスTR1〜TRnの二次巻線は、対応する段を構成するインバータユニット1U1〜1Wnの交流側(出力側)に接続される。   The n transformers TR1 to TRn are provided corresponding to each stage. The primary windings of the transformers TR1 to TRn at each stage are connected to the three-phase AC loads Lu, Lv, and Lw. The secondary windings of the transformers TR1 to TRn at each stage are connected to the AC side (output side) of the inverter units 1U1 to 1Wn constituting the corresponding stage.

全てのトランスTR1〜TRnの二次巻線(インバータユニット側)は、全てオープンY結線である。一次巻線(負荷側)は、トランスTR1〜TRnによって巻き方が異なる。   The secondary windings (inverter unit side) of all transformers TR1 to TRn are all open Y-connected. The primary winding (load side) is wound differently depending on the transformers TR1 to TRn.

1段目トランスTR1の位相を0°とすると、2段目トランスTR2は、1段目トランスTR1に対して出力電圧位相を60°/n進めるように一次巻線を二相(例えばU相とV相)に渡って巻く千鳥結線にする。3段目トランスTR3は、2段目トランスTR2に対して出力電圧位相を60°/n進める千鳥結線にする。従って、3段目トランスTR3は、1段目トランスTR1に対して出力電圧位相が120°/n進むことになる。同様に、3段目以降のn段目トランスTRnは、1段目トランスTR1に対し出力電圧位相を(60°/n)×(n−1)進める千鳥結線にする。即ち、各段のトランスTR1〜TRnは、段数が増えるに従って、60°/nずつ出力電圧位相を進める。   When the phase of the first-stage transformer TR1 is set to 0 °, the second-stage transformer TR2 has two phases (for example, a U-phase) and the primary winding to advance the output voltage phase by 60 ° / n with respect to the first-stage transformer TR1. Make a staggered wire that wraps across the V phase. The third stage transformer TR3 is staggered to advance the output voltage phase by 60 ° / n with respect to the second stage transformer TR2. Accordingly, the output voltage phase of the third-stage transformer TR3 advances by 120 ° / n with respect to the first-stage transformer TR1. Similarly, the n-th stage transformer TRn after the third stage has a staggered connection that advances the output voltage phase by (60 ° / n) × (n−1) with respect to the first-stage transformer TR1. That is, the transformers TR1 to TRn at each stage advance the output voltage phase by 60 ° / n as the number of stages increases.

図2は、本実施形態に係るインバータユニット1U1〜1Wnの構成を示す構成図である。ここでは、U相のm(1≦m≦n)段目インバータユニット1Umの構成を説明する。なお、全てのインバータユニット1U1〜1Wnは、同様に構成されている。   FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the inverter units 1U1 to 1Wn according to the present embodiment. Here, the configuration of the U-phase m (1 ≦ m ≦ n) stage inverter unit 1Um will be described. All the inverter units 1U1 to 1Wn are similarly configured.

U相のm段目インバータユニット1Umは、2つのコンデンサCpum,Cnum、8つのスイッチング素子Sum1,Sum2,Sum3,Sum4,Sum5,Sum6,Sum7,Sum8、8つの還流ダイオードDum1,Dum2,Dum3,Dum4,Dum5,Dum6,Dum7,Dum8、及び4つのクランプダイオードDum9,Dum10,Dum11,Dum12で構成される。   The U-phase m-th inverter unit 1Um includes two capacitors Cpum and Cnum, eight switching elements Sum1, Sum2, Sum3, Sum4, Sum5, Sum6, Sum7, Sum8, and eight free-wheeling diodes Dum1, Dum2, Dum3, Dum4. Dum5, Dum6, Dum7, Dum8, and four clamp diodes Dum9, Dum10, Dum11, Dum12.

8つの還流ダイオードDum1〜Dum8は、それぞれ8つのスイッチング素子Sum1〜Sum8に逆並列に接続される。   The eight free-wheeling diodes Dum1 to Dum8 are connected in antiparallel to the eight switching elements Sum1 to Sum8, respectively.

2つのコンデンサCpum,Cnumは、直列に接続される。正極側コンデンサCpumと負極側コンデンサCnumとの接続点は、中性点になる。   Two capacitors Cpum and Cnum are connected in series. The connection point between the positive side capacitor Cpum and the negative side capacitor Cnum is a neutral point.

インバータユニット1Umは、2つのレグで構成される。   The inverter unit 1Um is composed of two legs.

1つのレグは、4つのスイッチング素子Sum1〜Sum4、4つの還流ダイオードDum1〜Dum4、及び2つのクランプダイオードDum9,Dum10で構成される。   One leg includes four switching elements Sum1 to Sum4, four free-wheeling diodes Dum1 to Dum4, and two clamp diodes Dum9 and Dum10.

4つのスイッチング素子Sum1〜Sum4は、全て直列に接続される。直列に接続された4つのスイッチング素子Sum1〜Sum4は、直列に接続された2つのコンデンサCpum,Cnumと並列に接続される。内側に位置する2つのスイッチング素子Sum2,Sum3の接続点が接続点電圧VumAとして、m段目トランスTRmのU相二次巻線の一端に接続される。   All four switching elements Sum1 to Sum4 are connected in series. Four switching elements Sum1 to Sum4 connected in series are connected in parallel with two capacitors Cpum and Cnum connected in series. A connection point between the two switching elements Sum2 and Sum3 located inside is connected to one end of the U-phase secondary winding of the m-th transformer TRm as a connection point voltage VumA.

2つのクランプダイオードDum9,Dum10は、直列に接続される。直列に接続された2つのクランプダイオードDum9,Dum10の正極側は、直列に接続された正極側の2つのスイッチング素子Sum1,Sum2の接続点に接続される。直列に接続された2つのクランプダイオードDum9,Dum10の負極側は、直列に接続された負極側の2つのスイッチング素子Sum3,Sum4の接続点に接続される。2つのスイッチング素子Sum3,Sum4の接続点は、2つのコンデンサCpum,Cnumで作られる中性点に接続される。   The two clamp diodes Dum9 and Dum10 are connected in series. The positive side of the two clamp diodes Dum9 and Dum10 connected in series is connected to the connection point of the two switching elements Sum1 and Sum2 on the positive side connected in series. The negative electrode side of the two clamp diodes Dum9 and Dum10 connected in series is connected to the connection point of the two switching elements Sum3 and Sum4 on the negative electrode side connected in series. A connection point between the two switching elements Sum3 and Sum4 is connected to a neutral point formed by two capacitors Cpum and Cnum.

もう1つのレグは、4つのスイッチング素子Sum5〜Sum8、4つの還流ダイオードDum5〜Dum8、及び2つのクランプダイオードDum11,Dum12で構成される。このレグの構成は、前述のレグの構成と同様である。内側に位置する2つのスイッチング素子Sum6,Sum7の接続点が接続点電圧VumBとして、m段目トランスTRmのU相二次巻線のもう一端に接続される。   The other leg is composed of four switching elements Sum5 to Sum8, four free-wheeling diodes Dum5 to Dum8, and two clamp diodes Dum11 and Dum12. The configuration of this leg is the same as the configuration of the aforementioned leg. A connection point between the two switching elements Sum6 and Sum7 located inside is connected to the other end of the U-phase secondary winding of the m-th transformer TRm as a connection point voltage VumB.

インバータユニット1Umは、接続点電圧VumAと接続点電圧VumBとの電位差VumA−VumBをm段目トランスTRmにU相として出力する。同様に、V相及びW相のm段目インバータユニット1Vm,1Wmも、m段目トランスTRmにそれぞれV相及びW相として出力する。これにより、3つのm段目インバータユニット1Um,1Vm,1Wmからm段目トランスTRmに三相電圧が出力される。   The inverter unit 1Um outputs a potential difference VumA−VumB between the connection point voltage VumA and the connection point voltage VumB to the m-th transformer TRm as a U phase. Similarly, the V-phase and W-phase m-th stage inverter units 1Vm and 1Wm output to the m-th stage transformer TRm as V-phase and W-phase, respectively. As a result, a three-phase voltage is output from the three m-th inverter units 1Um, 1Vm, and 1Wm to the m-th transformer TRm.

図3を参照して、中性点クランプ式インバータ10の制御について、段数が2(n=2)の場合を例として説明する。段数が2の中性点クランプ式インバータ10は、6個のインバータユニット1U1,1V1,1W1,1U2,1V2,1W2及び2個のトランスTR1,TR2で構成される。   With reference to FIG. 3, the control of the neutral point clamp type inverter 10 will be described by taking a case where the number of stages is 2 (n = 2) as an example. The neutral-clamp inverter 10 having two stages is composed of six inverter units 1U1, 1V1, 1W1, 1U2, 1V2, 1W2 and two transformers TR1, TR2.

ここで、1段目トランスTR1の一次巻線及び二次巻線をNr回とし、2段目トランスTR2の一次巻線をNr回とし、2段目トランスTR2の二次巻線を√3Nr回とする。   Here, the primary winding and secondary winding of the first stage transformer TR1 are Nr times, the primary winding of the second stage transformer TR2 is Nr times, and the secondary winding of the second stage transformer TR2 is √3Nr times. And

まず、インバータユニット1U1〜1W2単体での電圧出力方法について説明する。ここでは、U相の1段目インバータユニット1U1を例として説明するが、他のインバータユニット1U2〜1W2についても同様である。   First, a voltage output method using the inverter units 1U1 to 1W2 alone will be described. Here, the U-phase first-stage inverter unit 1U1 will be described as an example, but the same applies to the other inverter units 1U2 to 1W2.

インバータユニット1U1は、フルブリッジ構成であるため、直流電圧をVdcとすると、−Vdc、−Vdc/2、0、+Vdc/2、+Vdcの5レベルの電圧Vu21を出力する。   Since the inverter unit 1U1 has a full bridge configuration, if the DC voltage is Vdc, the inverter unit 1U1 outputs a five-level voltage Vu21 of −Vdc, −Vdc / 2, 0, + Vdc / 2, and + Vdc.

次に、インバータユニット1U1を構成するスイッチング素子Su11〜Su18を駆動(スイッチング)する制御方法について説明する。スイッチング素子Su11〜Su18は、それぞれ図2に示すスイッチング素子Sum1〜Sum8に対応する。その他の素子も同様に、図2に示す符号は、‘m’を‘1’と置き換えるものとする。   Next, a control method for driving (switching) the switching elements Su11 to Su18 constituting the inverter unit 1U1 will be described. Switching elements Su11 to Su18 correspond to switching elements Sum1 to Sum8 shown in FIG. Similarly, in the other elements, the reference numeral shown in FIG. 2 replaces “m” with “1”.

インバータユニット1U1は、スイッチング素子Su11〜Su18がオン又はオフされることで、5レベルの電圧Vu21を出力する。   The inverter unit 1U1 outputs a five-level voltage Vu21 when the switching elements Su11 to Su18 are turned on or off.

図4は、インバータユニット1U1の出力電圧Vu21に対応するスイッチングパターンPT1〜PT9を示す関係図である。   FIG. 4 is a relationship diagram showing switching patterns PT1 to PT9 corresponding to the output voltage Vu21 of the inverter unit 1U1.

出力電圧Vu21の出力レベルを決定するスイッチング素子Su11〜Su18のオン・オフ状態を表すスイッチングパターンPT1〜PT9は、9通りある。全てのスイッチングパターンPT1〜PT9において、4つの対となる、スイッチング素子Su11とスイッチング素子Su13、スイッチング素子Su12とスイッチング素子Su14、スイッチング素子Su15とスイッチング素子Su17、スイッチング素子Su16とスイッチング素子Su18については、相補的に動作する。相補的な動作とは、対となる一方のスイッチング素子がオンのときは、もう一方のスイッチング素子がオフになる動作のことをいう。   There are nine switching patterns PT1 to PT9 representing the on / off states of the switching elements Su11 to Su18 that determine the output level of the output voltage Vu21. In all the switching patterns PT1 to PT9, the four pairs of the switching element Su11 and the switching element Su13, the switching element Su12 and the switching element Su14, the switching element Su15 and the switching element Su17, and the switching element Su16 and the switching element Su18 are complementary. Works. Complementary operation refers to an operation in which when one of the paired switching elements is on, the other switching element is off.

0、+Vdc/2及び−Vdc/2の電圧を出力するスイッチングパターンは、それぞれ複数通りある。従って、0、+Vdc/2及び−Vdc/2のレベルの電圧を出力する場合には、スイッチングパターンの冗長性がある。0レベルの電圧を出力する場合、3通りのスイッチングパターンPT4,PT5,PT6がある。+Vdc/2の電圧を出力する場合、2通りのスイッチングパターンPT2,PT3がある。−Vdc/2の電圧を出力する場合、2通りのスイッチングパターンPT7,PT8がある。   There are a plurality of switching patterns for outputting voltages of 0, + Vdc / 2 and -Vdc / 2. Therefore, when outputting voltages of 0, + Vdc / 2 and -Vdc / 2, there is a redundancy of the switching pattern. When outputting a 0 level voltage, there are three switching patterns PT4, PT5 and PT6. When outputting a voltage of + Vdc / 2, there are two switching patterns PT2 and PT3. When outputting a voltage of −Vdc / 2, there are two kinds of switching patterns PT7 and PT8.

インバータユニット1U1の制御は、この冗長性を利用し、インバータユニット1U1の中性点電位変動を抑制するようにスイッチングパターンPT2〜PT9を決定する。中性点電位が変動するのは、2つのレグの片方のみが中性点に接続されているときである。従って、出力電圧Vu21が−Vdc/2、+Vdc/2のときである。中性点電位が変動する方向は接続されているレグと出力電流Ioutの方向で決定される。   The control of the inverter unit 1U1 uses this redundancy to determine the switching patterns PT2 to PT9 so as to suppress the neutral point potential fluctuation of the inverter unit 1U1. The neutral point potential fluctuates when only one of the two legs is connected to the neutral point. Therefore, this is the case when the output voltage Vu21 is -Vdc / 2, + Vdc / 2. The direction in which the neutral point potential varies is determined by the direction of the connected leg and the output current Iout.

出力電圧Vu21が−Vdc又は+Vdcのとき、スイッチングパターンPT1,PT9は一意に決定される。さらに、スイッチングパターンPT1,PT9は、中性点に電流が流入しないので中性点電位は変動しない。   When the output voltage Vu21 is −Vdc or + Vdc, the switching patterns PT1 and PT9 are uniquely determined. Furthermore, since no current flows into the neutral points in the switching patterns PT1, PT9, the neutral point potential does not fluctuate.

出力電圧Vu21が0のときは、3通りのスイッチングパターンPT4〜PT6がある。但し、インバータユニット1U1の制御では、1組のスイッチング素子のオン・オフで出力電圧Vu21が移行できるスイッチングパターンPT5を常に選択する。   When the output voltage Vu21 is 0, there are three switching patterns PT4 to PT6. However, in the control of the inverter unit 1U1, the switching pattern PT5 that can shift the output voltage Vu21 by turning on / off one set of switching elements is always selected.

例えば、出力電圧Vu21を0から+Vdc/2へ変化させたいとき、スイッチングパターンPT5からスイッチングパターンPT2へは、スイッチング素子Su11とスイッチング素子Su13の1組のみのスイッチングで移行できる。   For example, when it is desired to change the output voltage Vu21 from 0 to + Vdc / 2, the switching pattern PT5 can be switched to the switching pattern PT2 by switching only one set of the switching element Su11 and the switching element Su13.

一方、スイッチングパターンPT6からスイッチングパターンPT2へは、スイッチング素子Su11とスイッチング素子Su13、スイッチング素子Su12とスイッチング素子Su14、スイッチング素子Su16とスイッチング素子Su18の3組のスイッチングが必要となる。   On the other hand, switching from the switching pattern PT6 to the switching pattern PT2 requires switching of three sets of the switching element Su11 and the switching element Su13, the switching element Su12 and the switching element Su14, and the switching element Su16 and the switching element Su18.

このように、スイッチングパターンPT5からは、スイッチングすることのあるスイッチングパターンPT2、スイッチングパターンPT3、スイッチングパターンPT7、及びスイッチングパターンPT8へは、1組のスイッチング素子のオン・オフで移行できる。従って、スイッチングパターンPT5を常に選択することで、スイッチングの回数を最小にできる。   As described above, the switching pattern PT5 can be switched to the switching pattern PT2, the switching pattern PT3, the switching pattern PT7, and the switching pattern PT8, which may be switched, by turning on / off the pair of switching elements. Therefore, the number of times of switching can be minimized by always selecting the switching pattern PT5.

図5は、本実施形態に係るインバータユニット1U1の出力電圧Vu21が−Vdc/2又は+Vdc/2のときに中性点電位変動を抑制するスイッチング方法を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart illustrating a switching method for suppressing the neutral point potential fluctuation when the output voltage Vu21 of the inverter unit 1U1 according to the present embodiment is −Vdc / 2 or + Vdc / 2.

正極側コンデンサCpu1の電位をVp、負極側コンデンサCnu1の電位をVnとし、出力電流Ioutがインバータユニット1U1から負荷Lu,Lv,Lwに向かう方向を正方向とする。なお、2つのコンデンサの電位Vp,Vn及び出力電流Ioutは、それぞれインバータユニット1U1に設けられたセンサで計測されるものとする。   The potential of the positive side capacitor Cpu1 is Vp, the potential of the negative side capacitor Cnu1 is Vn, and the direction in which the output current Iout is directed from the inverter unit 1U1 to the loads Lu, Lv, and Lw is the positive direction. Note that the potentials Vp and Vn of the two capacitors and the output current Iout are measured by sensors provided in the inverter unit 1U1, respectively.

出力電圧Vu21を−Vdc/2又は+Vdc/2にする場合か否かを判定する(ステップS010)。出力電圧Vu21を−Vdc/2又は+Vdc/2にする場合でなければ、スイッチングパターンは、出力電圧Vu21に対応して一意に決定される(ステップS050)。   It is determined whether or not the output voltage Vu21 is set to −Vdc / 2 or + Vdc / 2 (step S010). Unless the output voltage Vu21 is set to −Vdc / 2 or + Vdc / 2, the switching pattern is uniquely determined corresponding to the output voltage Vu21 (step S050).

出力電圧Vu21を−Vdc/2又は+Vdc/2にする場合は、正極側コンデンサの電位Vpと負極側コンデンサの電位Vnの大きさを比較する(ステップS010のYES、ステップS020)。   When the output voltage Vu21 is set to -Vdc / 2 or + Vdc / 2, the magnitudes of the potential Vp of the positive side capacitor and the potential Vn of the negative side capacitor are compared (YES in step S010, step S020).

正極側コンデンサの電位Vpと負極側コンデンサの電位Vnの大きさを比較した後、出力電流Ioutが正方向か否かを判定する(ステップS030又はステップS040)。   After comparing the magnitude of the potential Vp of the positive capacitor and the potential Vn of the negative capacitor, it is determined whether or not the output current Iout is in the positive direction (step S030 or step S040).

正極側コンデンサの電位Vpの方が大きく、出力電流Ioutが正方向の場合(ステップS030のYES)、ステップS060に従って、スイッチングパターンPT2,PT7を選択する。ステップS060では、出力電圧Vu21を+Vdc/2にする場合は、スイッチングパターンPT2を選択し、出力電圧Vu21を−Vdc/2にする場合は、スイッチングパターンPT7を選択する。   When the potential Vp of the positive side capacitor is larger and the output current Iout is in the positive direction (YES in step S030), the switching patterns PT2 and PT7 are selected according to step S060. In step S060, when the output voltage Vu21 is set to + Vdc / 2, the switching pattern PT2 is selected, and when the output voltage Vu21 is set to -Vdc / 2, the switching pattern PT7 is selected.

正極側コンデンサの電位Vpの方が大きく、出力電流Ioutが負方向の場合(ステップS030のNO)、ステップS070に従って、スイッチングパターンPT3,PT8を選択する。ステップS070では、出力電圧Vu21を+Vdc/2にする場合は、スイッチングパターンPT3を選択し、出力電圧Vu21を−Vdc/2にする場合は、スイッチングパターンPT8を選択する。   When the potential Vp of the positive side capacitor is larger and the output current Iout is negative (NO in step S030), switching patterns PT3 and PT8 are selected according to step S070. In step S070, the switching pattern PT3 is selected when the output voltage Vu21 is set to + Vdc / 2, and the switching pattern PT8 is selected when the output voltage Vu21 is set to -Vdc / 2.

負極側コンデンサの電位Vnの方が大きく、出力電流Ioutが正方向の場合(ステップS040のYES)、上述したステップS070に従って、スイッチングパターンPT3,PT8を選択する。   When the potential Vn of the negative electrode side capacitor is larger and the output current Iout is in the positive direction (YES in step S040), the switching patterns PT3 and PT8 are selected according to step S070 described above.

負極側コンデンサの電位Vnの方が大きく、出力電流Ioutが負方向の場合(ステップS040のNO)、上述したステップS060に従って、スイッチングパターンPT2,PT7を選択する。   When the potential Vn of the negative electrode side capacitor is larger and the output current Iout is in the negative direction (NO in step S040), the switching patterns PT2 and PT7 are selected according to step S060 described above.

例えば、正極側コンデンサCpumの電位Vpが負極側コンデンサCnumの電位Vnより大きく、出力電流Ioutの電流方向が正のときを考える。このとき、負極側コンデンサCnu1に充電する方向、または正極側コンデンサCpu1を放電する方向に電流を流せば電位Vnが上昇し、中性点電位変動が抑制される。従って、出力電圧Vu21を−Vdc/2にしたいときは、スイッチングパターンPT7を選択し、出力電圧Vu21を+Vdc/2にしたいときはスイッチングパターンPT2を選択すれば、電位Vnが上昇する方向に電流が流れるため、中性点電位変動が抑制される。このように、2つのコンデンサCpu1,Cnu1の電位の大小関係と出力電流Ioutの方向に従って、スイッチングパターンPT2,PT3,PT7,PT8を決定する。   For example, consider the case where the potential Vp of the positive side capacitor Cpum is higher than the potential Vn of the negative side capacitor Cnum and the current direction of the output current Iout is positive. At this time, if a current is passed in a direction in which the negative capacitor Cnu1 is charged or a positive capacitor Cpu1 is discharged, the potential Vn rises and neutral point potential fluctuation is suppressed. Therefore, if the output voltage Vu21 is to be −Vdc / 2, the switching pattern PT7 is selected. If the output voltage Vu21 is to be + Vdc / 2, the switching pattern PT2 is selected. Since it flows, the neutral point potential fluctuation is suppressed. In this way, the switching patterns PT2, PT3, PT7, and PT8 are determined according to the magnitude relationship between the potentials of the two capacitors Cpu1 and Cnu1 and the direction of the output current Iout.

次に、上述した中性点電位変動を抑制するスイッチングパターンPT1〜PT9に従い、低次高調波を低減した電圧を出力する方法について述べる。   Next, a method of outputting a voltage with reduced low-order harmonics according to the switching patterns PT1 to PT9 that suppress the above-described neutral point potential fluctuation will be described.

方形波電圧には、基本波(一次高調波)に加え、3次、5次、7次、9次、11次、13次、15次、17次、19次、23次、25次、及び25次より高次の奇数次高調波が重畳している。   Square wave voltage includes fundamental wave (first harmonic), 3rd order, 5th order, 7th order, 9th order, 11th order, 13th order, 15th order, 17th order, 19th order, 23rd order, 25th order, and Odd order harmonics higher than the 25th order are superimposed.

3の倍数次高調波である3次、9次、15次高調波は、120°位相がずれた各相の線間電圧を負荷Lu,Lv,Lwに出力することによってキャンセルされる。   The third, ninth, and fifteenth harmonics that are multiple harmonics of 3 are canceled by outputting the line voltage of each phase that is 120 ° out of phase to the loads Lu, Lv, and Lw.

5次、7次、17次、19次高調波を完全にキャンセルするには、1段目インバータユニット1U1〜1W1の出力電圧Vu21〜Vw21と2段目インバータ1U2〜1W2の出力電圧Vu22〜Vw22の位相を30°ずらし、2つのトランスTR1,TR2の巻線によってずらした30°の位相を戻せばよい。   To completely cancel the 5th, 7th, 17th and 19th harmonics, the output voltages Vu21 to Vw21 of the first stage inverter units 1U1 to 1W1 and the output voltages Vu22 to Vw22 of the second stage inverters 1U2 to 1W2 The phase may be shifted by 30 °, and the 30 ° phase shifted by the windings of the two transformers TR1 and TR2 may be returned.

1段目トランスTR1及び2段目トランスTR2のそれぞれの一次巻線の構成によって、2段目トランスTR2の一次巻線電圧Vu12〜Vw12の位相は、1段目トランスTR1の一次巻線電圧Vu11〜Vw11の位相より30°進む。従って、2段目インバータユニット1U2〜1W2の出力電圧Vu22〜Vw22の位相を1段目インバータユニット1U1〜1W1の出力電圧Vu21〜Vw21よりも30°遅らせれば、上述の高調波はキャンセルされる。   Due to the configuration of the primary windings of the first-stage transformer TR1 and the second-stage transformer TR2, the phases of the primary winding voltages Vu12 to Vw12 of the second-stage transformer TR2 are changed to the primary winding voltages Vu11 to Vu11 of the first-stage transformer TR1. Advance 30 ° from the phase of Vw11. Therefore, if the phases of the output voltages Vu22 to Vw22 of the second-stage inverter units 1U2 to 1W2 are delayed by 30 ° with respect to the output voltages Vu21 to Vw21 of the first-stage inverter units 1U1 to 1W1, the above-described harmonics are cancelled.

次に、11次、13次高調波の低減方法について、U相の1段目インバータユニット1U1を例にして述べる。   Next, a method for reducing the 11th and 13th harmonics will be described using the U-phase first-stage inverter unit 1U1 as an example.

2つの電圧をある一定の位相ずらして出力すれば、特定の1つの高調波を消去することができる。従って、2つの3レベル電圧の位相を互いにずらせば、特定の1つの高調波を消去できる。   If two voltages are output with a certain phase shift, one specific harmonic can be eliminated. Therefore, one specific harmonic can be eliminated by shifting the phases of the two three-level voltages.

一方、インバータユニット1U1は、−Vdc、−Vdc/2、0、+Vdc/2、+Vdcの5レベルの電圧を出力できる。これは、レグ毎に出力される−Vdc/2、0、+Vdc/2の3レベル電圧を重ね合わせることによって5レベル電圧を出力していると考えることができる。   On the other hand, the inverter unit 1U1 can output five-level voltages of -Vdc, -Vdc / 2, 0, + Vdc / 2, and + Vdc. This can be considered that a 5-level voltage is output by superimposing the 3-level voltages of −Vdc / 2, 0, and + Vdc / 2 output for each leg.

一方、11次、13次高調波の中間である12次高調波(本来は出力電圧に重畳しない)をキャンセルするように2つの3レベル電圧の位相をずらせば、11次、13次高調波の両方をかなり低減できる。12次高調波をキャンセルする位相は、180°/12=15°である。従って、2つの3レベル電圧の位相を15°ずらせば、11次、13次高調波を低レベル(例えば、規制値以下)に低減することができる。   On the other hand, if the phases of two three-level voltages are shifted so as to cancel the 12th harmonic (which is not originally superimposed on the output voltage), which is the middle of the 11th and 13th harmonics, the 11th and 13th harmonics Both can be reduced considerably. The phase for canceling the 12th harmonic is 180 ° / 12 = 15 °. Therefore, if the phases of the two three-level voltages are shifted by 15 °, the 11th and 13th harmonics can be reduced to a low level (for example, below the regulation value).

図6を参照して、11次、13次高調波を低減する具体的なインバータユニット1U1の制御方法について説明する。図6は、インバータユニット1U1におけるスイッチングパターンPT1〜PT9と二次側巻線電圧Vu21との関係を示すタイミングチャートである。   With reference to FIG. 6, a specific control method of inverter unit 1U1 for reducing the 11th and 13th harmonics will be described. FIG. 6 is a timing chart showing the relationship between the switching patterns PT1 to PT9 and the secondary winding voltage Vu21 in the inverter unit 1U1.

なお、ここでは、4つのスイッチング素子Su11,Su14,Su15,Su18のスイッチングパターンPT1〜PT9のみ示し、他のスイッチング素子Su12,Su13,Su16,Su17は、上記スイッチング素子と相補的にスイッチングされるため、図示していない。また、スイッチングパターンPT1〜PT9の決定方法は、上述に図5のフローチャートで示した通りである。   Here, only the switching patterns PT1 to PT9 of the four switching elements Su11, Su14, Su15, and Su18 are shown, and the other switching elements Su12, Su13, Su16, and Su17 are switched complementarily with the above switching elements. Not shown. The method for determining the switching patterns PT1 to PT9 is as described above with reference to the flowchart of FIG.

図6に示すように、スイッチング素子Su11とスイッチング素子Su18のオン及びオフする位相は15°ずれている。同様に、スイッチング素子Su12とスイッチング素子Su15のオン及びオフする位相は15°ずれている。このようにスイッチングすることで、2つのレグの3レベル電圧の位相を15°ずらすことができる。このように生成された電圧Vu21に含まれる11次、13次高調波は小さい。   As shown in FIG. 6, the phase at which the switching element Su11 and the switching element Su18 are turned on and off is shifted by 15 °. Similarly, the ON and OFF phases of the switching element Su12 and the switching element Su15 are shifted by 15 °. By switching in this way, the phase of the three-level voltage of the two legs can be shifted by 15 °. The 11th and 13th harmonics included in the generated voltage Vu21 are small.

U相の2段目インバータユニット1U2の二次側巻線電圧Vu22は、電圧Vu21に対して位相を30°遅らせる以外は、インバータユニット1U1と同じ動作である。このように動作させることによって、U相の2段目インバータユニット1U2の出力電圧Vu22に含まれる11次、13次高調波も電圧Vu21と同様にその振幅は小さくなる。   The secondary winding voltage Vu22 of the U-phase second-stage inverter unit 1U2 operates in the same manner as the inverter unit 1U1 except that the phase is delayed by 30 ° with respect to the voltage Vu21. By operating in this way, the amplitudes of the 11th and 13th harmonics included in the output voltage Vu22 of the U-phase second-stage inverter unit 1U2 are reduced similarly to the voltage Vu21.

図7は、1段目トランスTR1のU相の一次側巻線電圧Vu11、2段目トランスTR2のU相及びV相の一次側巻線電圧Vu12,−Vv12、及びU相電圧Vuの波形を示す波形図である。   FIG. 7 shows the waveforms of the U-phase primary winding voltage Vu11 of the first-stage transformer TR1 and the U-phase and V-phase primary winding voltages Vu12, -Vv12 and the U-phase voltage Vu of the second-stage transformer TR2. FIG.

1段目トランスTR1の一次巻線及び二次巻線の巻線数はNr回であり、2段目トランスTR2の一次巻線の巻線数はNr回であり、2段目トランスTR2の二次巻線の巻線数は√3Nr回である。よって、1段目トランスTR1の一次側巻線電圧Vu11は、二次側巻線電圧Vu21と同じ値になる。2段目トランスTR2は、1段目トランスTR1より位相が30°進む千鳥結線とし、かつ1段目トランスTR1の一次側巻線電圧Vu11と同じ振幅が現れるような巻線構成としている。よって、2段目トランスTR2の一次側巻線には、U相の2段目インバータユニット1U2の二次側巻線電圧Vu22を1/√3した電圧Vu12と、V相の2段目インバータユニット1V2の二次側巻線電圧Vu22を−1/√3した電圧−Vv12が現れる。   The number of primary windings and secondary windings of the first-stage transformer TR1 is Nr, and the number of primary windings of the second-stage transformer TR2 is Nr. The number of windings of the next winding is √3Nr. Therefore, the primary side winding voltage Vu11 of the first-stage transformer TR1 has the same value as the secondary side winding voltage Vu21. The second-stage transformer TR2 has a winding configuration in which the phase is 30 ° more advanced than the first-stage transformer TR1 and the same amplitude as the primary-side winding voltage Vu11 appears in the first-stage transformer TR1. Therefore, the primary winding of the second-stage transformer TR2 includes a voltage Vu12 obtained by multiplying the secondary-side winding voltage Vu22 of the U-phase second-stage inverter unit 1U2 by 1 / √3, and a V-phase second-stage inverter unit. A voltage −Vv12 obtained by −1 / √3 of the secondary winding voltage Vu22 of 1V2 appears.

U相電圧Vuは、図7のように、上記3つの電圧Vu11,Vu12,−Vv12を合成した階段状の電圧波形となる。U相電圧Vuは、上述したように5次、7次、17次、19次高調波がキャンセルされた電圧であるが、3次、9次、11次、13次、15次、23次、25次、及び25次より高次の高調波が含まれる。負荷Lu,Lv,Lwに対しては、U相電圧Vuに対して120°位相が異なるV相電圧Vv及びW相電圧Vwとの線間電圧を供給するので、3の倍数次高調波である3次、9次、15次高調波はキャンセルされる。さらに、11次、13次高調波は、前述したように、各インバータユニット1U1〜1W2のそれぞれの出力電圧Vu21〜Vw22において、大きく低減されている。このため、負荷Lu,Lv,Lwに対してかかる電圧Vu,Vv,Vwには、23次、25次より低次の高調波は実質含まれない。   As shown in FIG. 7, the U-phase voltage Vu has a stepped voltage waveform obtained by synthesizing the three voltages Vu11, Vu12, and -Vv12. The U-phase voltage Vu is a voltage in which the 5th, 7th, 17th, and 19th harmonics are canceled as described above, but the 3rd, 9th, 11th, 13th, 15th, 23rd, The 25th and higher harmonics are included. For the loads Lu, Lv, and Lw, the line voltage of the V-phase voltage Vv and the W-phase voltage Vw that are 120 ° out of phase with respect to the U-phase voltage Vu is supplied. Third, ninth, and fifteenth harmonics are cancelled. Furthermore, the 11th and 13th harmonics are greatly reduced in the output voltages Vu21 to Vw22 of the inverter units 1U1 to 1W2, as described above. For this reason, the voltages Vu, Vv, and Vw applied to the loads Lu, Lv, and Lw do not substantially include lower-order harmonics than the 23rd and 25th orders.

ここでは、n=2の場合について詳しく説明したが、n>2のときでも、上述した回路構成及び制御方法を一般的に適用することができる。各段のトランスTR1〜TRnで60°/nずつ位相をずらした上で、トランスTR1〜TRnでずらした位相と逆方向にn段のインバータユニット間の出力電圧をずらせば、6n±1次高調波以外の高調波を消去することができる。さらに、各インバータユニット1U1〜1Wnが180°/6n位相をずらした2つの3レベル電圧を重ね合わせれば、6n±1次高調波の振幅を低減することができる。これにより、負荷Lu,Lv,Lwにかかる電圧Vu,Vv,Vwには12n±1次より低次の高調波は実質含まれない。   Here, the case of n = 2 has been described in detail, but the above-described circuit configuration and control method can be generally applied even when n> 2. If the phase is shifted by 60 ° / n by the transformers TR1 to TRn at each stage and then the output voltage between the n stage inverter units is shifted in the opposite direction to the phase shifted by the transformers TR1 to TRn, 6n ± 1st harmonic Harmonics other than waves can be eliminated. Furthermore, if each of the inverter units 1U1 to 1Wn superimposes two three-level voltages shifted by 180 ° / 6n, the amplitude of the 6n ± 1st harmonic can be reduced. As a result, the voltages Vu, Vv, and Vw applied to the loads Lu, Lv, and Lw do not substantially include harmonics lower than 12n ± 1st order.

本実施形態によれば、中性点クランプ式インバータ10は、少ないトランスTR1〜TRnの数で、出力電圧に重畳される高調波を効率的に低減することができる。これにより、中性点クランプ式インバータ10は、製造コストのコストパフォーマンスが高く、かつ小型化を図ることができる。   According to the present embodiment, the neutral point clamp inverter 10 can efficiently reduce harmonics superimposed on the output voltage with a small number of transformers TR1 to TRn. Thereby, the neutral point clamp type inverter 10 has high manufacturing cost performance and can be downsized.

(第2の実施形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10Aの構成を示す構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 8 is a configuration diagram showing the configuration of a neutral point clamp type inverter 10A according to the second embodiment of the present invention.

まず、段数nが2の場合について説明する。   First, the case where the number of stages n is 2 will be described.

中性点クランプ式インバータ10Aは、図3に示す第1の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10において、トランスTR1,TR2をそれぞれトランスTR1A,TR2Aに代えたものである。その他の点は、第1の実施形態と同様である。   A neutral point clamp inverter 10A is obtained by replacing the transformers TR1 and TR2 with the transformers TR1A and TR2A, respectively, in the neutral point clamp inverter 10 according to the first embodiment shown in FIG. Other points are the same as in the first embodiment.

1段目トランスTR1Aは、第1の実施形態に係る1段目トランスTR1において、一次巻線を15°位相遅れの千鳥結線としたものである。その他の点は、第1の実施形態に係る1段目トランスTR1と同様である。   The first-stage transformer TR1A is a first-stage transformer TR1 according to the first embodiment, in which the primary winding is staggered with a 15 ° phase delay. Other points are the same as those of the first-stage transformer TR1 according to the first embodiment.

2段目トランスTR2Aは、第1の実施形態に係る2段目トランスTR2において、一次巻線を15°位相進みの千鳥結線としたものである。その他の点は、第1の実施形態に係る2段目トランスTR2と同様である。   The second-stage transformer TR2A is a second-stage transformer TR2 according to the first embodiment, in which the primary winding is staggered with a 15 ° phase advance. Other points are the same as those of the second-stage transformer TR2 according to the first embodiment.

次に、2つのトランスTR1A,TR2Aの一次巻線の構成について詳しく説明する。   Next, the configuration of the primary windings of the two transformers TR1A and TR2A will be described in detail.

1段目トランスTR1Aの一次巻線は、次のように構成されている。U相一次巻線は、W相の負方向から正方向に巻き、次にU相に渡って正方向から負方向に巻く。W相とU相の巻数回数は、それぞれNr×sin15°回、Nr×sin45°回とする。V相一次巻線は、U相の負方向から正方向に巻き、V相に渡って正方向から負方向に巻く。U相とV相の巻数回数は、それぞれNr×sin15°回、Nr×sin45°回とする。W相一次巻線はV相の負方向から正方向に巻き、W相に渡って正方向から負方向に巻く。V相とW相の巻数比はそれぞれNr×sin15°回、Nr×sin45°回とする。   The primary winding of the first-stage transformer TR1A is configured as follows. The U-phase primary winding is wound from the negative direction of the W phase in the positive direction and then wound from the positive direction to the negative direction over the U phase. The number of turns of the W phase and the U phase is Nr × sin 15 ° and Nr × sin 45 °, respectively. The V-phase primary winding is wound in the positive direction from the negative direction of the U phase, and is wound in the negative direction from the positive direction over the V phase. The number of windings of the U phase and the V phase is set to Nr × sin 15 ° and Nr × sin 45 °, respectively. The W-phase primary winding is wound in the positive direction from the negative direction of the V phase, and is wound in the negative direction from the positive direction over the W phase. The turns ratio of the V phase and the W phase is Nr × sin 15 ° times and Nr × sin 45 ° times, respectively.

2段目トランスTR2Aの一次巻線は、次のように構成されている。U相一次巻線は、V相の負方向から正方向に巻き、次にU相に渡って正方向から負方向に巻く。V相とU相の巻数回数はそれぞれNr×sin15°回、Nr×sin45°回とする。V相一次巻線は、W相の負方向から正方向に巻き、V相に渡って正方向から負方向に巻く。W相とV相の巻数回数は、それぞれNr×sin15°回、Nr×sin45°回とする。W相一次巻線は、U相の負方向から正方向に巻き、W相に渡って正方向から負方向に巻く。U相とW相の巻数回数は、それぞれNr×sin15°回、Nr×sin45°回とする。   The primary winding of the second-stage transformer TR2A is configured as follows. The U-phase primary winding is wound from the negative direction of the V-phase in the positive direction, and then wound from the positive direction to the negative direction over the U-phase. The number of turns of the V phase and the U phase is Nr × sin 15 ° and Nr × sin 45 °, respectively. The V-phase primary winding is wound in the positive direction from the negative direction of the W phase, and is wound in the negative direction from the positive direction over the V phase. The number of turns of the W phase and the V phase is Nr × sin 15 ° and Nr × sin 45 °. The W-phase primary winding is wound in the positive direction from the negative direction of the U-phase, and is wound in the negative direction from the positive direction over the W-phase. The number of windings of the U phase and the W phase is Nr × sin 15 ° and Nr × sin 45 °, respectively.

このように2つのトランスTR1A,TR2Aを構成することにより、2つのトランスTR1A,TR2A間の位相差が30°になる。2段目トランスTR2Aの位相が1段目トランスTR1Aの位相に対して30°進んでいる点では、第1の実施形態と同じある。   By configuring the two transformers TR1A and TR2A in this way, the phase difference between the two transformers TR1A and TR2A becomes 30 °. The second stage transformer TR2A is the same as the first embodiment in that the phase of the second stage transformer TR2A is advanced by 30 ° with respect to the phase of the first stage transformer TR1A.

各インバータユニット1U1〜1W2のスイッチング素子の駆動方法は、第1の実施形態と同じである。各インバータユニット1U1〜1W2を第1の実施形態と同様にスイッチング素子を駆動することで、負荷Lu,Lv,Lwにかかる電圧Vu,Vv,Vwには、23次、25次より低次の高調波は実質含まれない。   The driving method of the switching element of each inverter unit 1U1 to 1W2 is the same as that of the first embodiment. By driving the switching elements of the inverter units 1U1 to 1W2 as in the first embodiment, the voltages Vu, Vv, and Vw applied to the loads Lu, Lv, and Lw have higher harmonics lower than the 23rd and 25th orders. Waves are not actually included.

段数nが3以上の場合についても、第1の実施形態と同様に、上述の構成及び制御方法を一般的に適用することができる。   Also in the case where the number of stages n is 3 or more, the above-described configuration and control method can be generally applied as in the first embodiment.

本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects can be obtained.

中性点クランプ式インバータ10Aでは、1段目トランスTR1Aと2段目トランスTR2Aの一次巻線の構成が同一である。このように、1段目トランスTR1Aと2段目トランスTR2Aを同じような構成にすることで、中性点クランプ式インバータ10Aの製造コストを低減することができる。例えば、トランスTR1A,TR2Aに三相三脚鉄心を用いた場合、1段目と2段目のU相とW相の接続を入れ違いにすればトランスTR1A,TR2A間の位相差を30°にすることができる。   In the neutral point clamp type inverter 10A, the configuration of the primary winding of the first stage transformer TR1A and the second stage transformer TR2A is the same. Thus, the manufacturing cost of neutral point clamp type inverter 10A can be reduced by making 1st stage transformer TR1A and 2nd stage transformer TR2A into the same composition. For example, when a three-phase tripod iron core is used for the transformers TR1A and TR2A, the phase difference between the transformers TR1A and TR2A is set to 30 ° if the first and second U-phase and W-phase connections are reversed. Can do.

(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10Bの構成を示す構成図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of a neutral point clamp inverter 10B according to the third embodiment of the present invention.

まず、段数nが2の場合について説明する。   First, the case where the number of stages n is 2 will be described.

中性点クランプ式インバータ10Bは、図3に示す第1の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10において、2段目トランスTR2を2段目トランスTR2Bに代えたものである。その他の点は、第1の実施形態と同様である。   The neutral point clamp type inverter 10B is obtained by replacing the second stage transformer TR2 with the second stage transformer TR2B in the neutral point clamp type inverter 10 according to the first embodiment shown in FIG. Other points are the same as in the first embodiment.

2段目トランスTR2Bは、第1の実施形態に係る2段目トランスTR2において、一次巻線を、Δ結線とし、巻線数を√3Nr回としたものである。その他の点は、第1の実施形態に係る2段目トランスTR2と同様である。   The second-stage transformer TR2B is the second-stage transformer TR2 according to the first embodiment, in which the primary winding is Δ-connected and the number of windings is √3Nr. Other points are the same as those of the second-stage transformer TR2 according to the first embodiment.

ここで、2段目トランスTR2Bの二次巻線電圧には3の倍数次高調波が含まれているため、3の倍数次高調波の振幅÷2段目トランスTR2のインピーダンスの循環電流がΔ結線内に流れる。従って、2段目インバータユニット1U2,1V2,1W2のスイッチング素子には、基本波電流に循環電流が重畳された電流が流れることが考慮された電流定格のものが用いられているものとする。   Here, since the secondary winding voltage of the second stage transformer TR2B includes a multiple harmonic of 3, the amplitude of the multiple harmonic of 3 divided by the circulating current of the impedance of the second stage transformer TR2 is Δ. It flows in the connection. Accordingly, the switching elements of the second-stage inverter units 1U2, 1V2, and 1W2 are assumed to have a current rating that takes into consideration that a current in which a circulating current is superimposed on the fundamental wave current flows.

各インバータユニット1U1〜1W2のスイッチング素子の駆動方法は、第1の実施形態と同じである。   The driving method of the switching element of each inverter unit 1U1 to 1W2 is the same as that of the first embodiment.

U相及びV相の線間電圧Vuvは、1段目トランスTR1のU相及びV相のそれぞれの一次巻線電圧Vu11,Vv11、及び2段目トランスTR2BのV相の一次巻線電圧Vv12Bを用いて、線間電圧Vuv=Vu11−Vv11−Vv12Bと表される。   The U-phase and V-phase line voltage Vuv includes the U-phase and V-phase primary winding voltages Vu11 and Vv11 of the first-stage transformer TR1 and the V-phase primary winding voltage Vv12B of the second-stage transformer TR2B, respectively. It is expressed as line voltage Vuv = Vu11−Vv11−Vv12B.

1段目トランスTR1のU相一次巻線電圧Vu11からV相一次巻線電圧Vv11を引いた電圧Vu11−Vv11は、1段目トランスTR1のU相一次巻線電圧Vu11を基準とすると30°位相が進む。   A voltage Vu11-Vv11 obtained by subtracting the V-phase primary winding voltage Vv11 from the U-phase primary winding voltage Vu11 of the first-stage transformer TR1 is 30 ° phase with respect to the U-phase primary winding voltage Vu11 of the first-stage transformer TR1. Advances.

2段目トランスTR2BのV相一次巻線電圧Vv12Bの符号を反転させた電圧−Vv12Bは、1段目トランスTR1のU相一次巻線電圧Vu11を基準とすると、−120°(UV間位相差)+180°(正負反転)−30°(V相の2段目インバータユニット1V2の制御で遅らせた位相)=30°位相が進む。よって、電圧Vu11−Vv11と電圧−Vv12Bの基本波は同相となる。   A voltage −Vv12B obtained by inverting the sign of the V-phase primary winding voltage Vv12B of the second-stage transformer TR2B is −120 ° (phase difference between UVs) with respect to the U-phase primary winding voltage Vu11 of the first-stage transformer TR1. ) + 180 ° (positive / negative reversal) −30 ° (phase delayed by control of V-phase second stage inverter unit 1V2) = 30 ° phase advances. Therefore, the fundamental waves of the voltages Vu11-Vv11 and -Vv12B are in phase.

ここで、1段目トランスTR1のU相及びV相の線間電圧と2段目トランスTR2Bの相電圧の30°位相差に対し、1段目及び2段目のインバータユニット1U1〜1W2の制御で、1段目と2段目間の出力電圧の位相を戻しているので、第1の実施形態と同様に、6k±1(k=1以上の整数)の高調波に関してはキャンセルされる。   Here, the control of the first-stage and second-stage inverter units 1U1 to 1W2 with respect to the 30 ° phase difference between the U-phase and V-phase line voltages of the first-stage transformer TR1 and the phase voltage of the second-stage transformer TR2B. Thus, since the phase of the output voltage between the first stage and the second stage is returned, the harmonics of 6k ± 1 (k = 1 or more integer) are canceled as in the first embodiment.

従って、第1の実施形態と同様に、負荷Lu,Lv,Lwにかかる電圧には23次、25次より低次の高調波は実質的に含まれない。   Therefore, as in the first embodiment, the voltages applied to the loads Lu, Lv, and Lw substantially do not include lower-order harmonics than the 23rd and 25th orders.

段数nが3以上の場合についても、第1の実施形態と同様に、上述の構成及び制御方法を一般的に適用することができる。   Also in the case where the number of stages n is 3 or more, the above-described configuration and control method can be generally applied as in the first embodiment.

本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects can be obtained.

中性点クランプ式インバータ10Bには、千鳥結線トランスが用いられていない。千鳥結線トランスは、巻線構成が複雑なため、製造コストが増加する。従って、千鳥結線トランスを用いずに、中性点クランプ式インバータ10Bを構成することで、製造コストを抑えることができる。   The neutral point clamp inverter 10B does not use a staggered connection transformer. The staggered wiring transformer has a complicated winding configuration, which increases the manufacturing cost. Therefore, the manufacturing cost can be reduced by configuring the neutral point clamp type inverter 10B without using the staggered connection transformer.

(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10Cの構成を示す構成図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a neutral point clamp type inverter 10C according to the fourth embodiment of the present invention.

まず、段数nが2の場合について説明する。   First, the case where the number of stages n is 2 will be described.

中性点クランプ式インバータ10Cは、図3に示す第1の実施形態に係る中性点クランプ式インバータ10において、2段目トランスTR2を2つの2段目トランスTR2Ca,TR2Cbに代えたものである。その他の点は、第1の実施形態と同様である。   A neutral point clamp inverter 10C is obtained by replacing the second stage transformer TR2 with two second stage transformers TR2Ca and TR2Cb in the neutral point clamp inverter 10 according to the first embodiment shown in FIG. . Other points are the same as in the first embodiment.

2段目トランスTR2Caは、一次巻線をオープンY結線、二次巻線をΔ結線としている。2段目トランスTR2Cbは、一次巻線をY結線、二次巻線をΔ結線としている。   In the second-stage transformer TR2Ca, the primary winding is an open Y connection and the secondary winding is a Δ connection. In the second stage transformer TR2Cb, the primary winding is Y-connected and the secondary winding is Δ-connected.

1段目トランスTR1は、一次巻線及び二次巻線のそれぞれの巻線数をNr回とする。2つの2段目トランスTR2Ca,TR2Cbは、一次巻線の巻線数をNr/√3回とし、
二次巻線の巻線数をNr回とする。
The first-stage transformer TR1 has Nr turns for each of the primary winding and the secondary winding. The two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb have Nr / √3 turns of the primary winding,
The number of secondary windings is Nr.

1段目インバータユニット1U1,1V1,1W1のスイッチング素子の駆動方法は、第1の実施形態と同様である。2段目インバータユニット1U2,1V2,1W2の出力電圧を1段目インバータユニットの出力電圧より30°位相を遅らせる点では、第1の実施形態と同じであるが、スイッチング素子の駆動方法が異なる。   The method for driving the switching elements of the first-stage inverter units 1U1, 1V1, and 1W1 is the same as that in the first embodiment. Although it is the same as that of the first embodiment in that the output voltage of the second stage inverter units 1U2, 1V2, and 1W2 is delayed by 30 ° from the output voltage of the first stage inverter unit, the switching element driving method is different.

次に、図11及び図12を参照して、U相の2段目インバータユニット1U2のスイッチング素子Su21〜Su24の駆動方法について説明する。   Next, a method for driving the switching elements Su21 to Su24 of the U-phase second-stage inverter unit 1U2 will be described with reference to FIGS.

図11は、本実施形態に係るU相の2段目インバータユニット1U2の構成を示す構成図である。なお、図11に示すインバータユニット1U2の構成は、図2に示すインバータユニット1Umの構成と同じである。   FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of a U-phase second-stage inverter unit 1U2 according to the present embodiment. The configuration of inverter unit 1U2 shown in FIG. 11 is the same as the configuration of inverter unit 1Um shown in FIG.

中性点電位とスイッチング素子Su21〜Su24で構成されるレグの電位との出力電位差をVu22Aとし、中性点電位とスイッチング素子Su25〜Su28で構成されるレグの電位との出力電位差をVu22Bとする。   The output potential difference between the neutral point potential and the leg potential composed of the switching elements Su21 to Su24 is Vu22A, and the output potential difference between the neutral point potential and the leg potential composed of the switching elements Su25 to Su28 is Vu22B. .

図12は、4つのスイッチング素子Su21,Su24,Su25,Su28のスイッチングパターンと2つの電圧Vu22A,Vu22Bとの関係を示すタイミングチャートである。なお、その他のスイッチング素子Su22,Su23,Su26,Su27については、上記のスイッチング素子Su21,Su24,Su25,Su28に対して相補的にスイッチングするため、図示していない。   FIG. 12 is a timing chart showing the relationship between the switching patterns of the four switching elements Su21, Su24, Su25, and Su28 and the two voltages Vu22A and Vu22B. The other switching elements Su22, Su23, Su26, Su27 are not shown in the figure because they are switched complementarily to the switching elements Su21, Su24, Su25, Su28.

スイッチング素子Su21〜Su24で構成されるレグで、3レベル電圧Vu22Aを出力する。スイッチング素子Su25〜Su28で構成されるレグで、3レベル電圧Vu22Aに対して15°位相が遅れた3レベル電圧Vu22Bを出力する。   The leg composed of the switching elements Su21 to Su24 outputs a three-level voltage Vu22A. The leg composed of the switching elements Su25 to Su28 outputs a three-level voltage Vu22B whose phase is delayed by 15 ° with respect to the three-level voltage Vu22A.

V相及びW相の2段目インバータユニット1V2,1W2も同様に、2つの構成レグで15°位相がずれた2つの3レベル電圧を出力する。   Similarly, the V-phase and W-phase second-stage inverter units 1V2 and 1W2 output two three-level voltages whose phases are shifted by 15 ° between the two constituent legs.

2段目トランスTR2Caの二次巻線をΔ結線としているので、2段目トランスTR2CaのU相の一次巻線電圧Vu12aには、U相の2段目インバータユニット1U2の出力電圧Vu22AとV相の2段目インバータユニット1V2の出力電圧Vv22Aとの電位差Vuv22Aと同相の電圧が現れる。同様に、トランスTR2CbのU相の一次巻線電圧Vu12bには、U相の2段目インバータユニット1U2の出力電圧Vu22BとV相の2段目インバータユニット1V2の出力電圧Vv22Bとの電位差Vuv22Bと同相の電圧が現れる。   Since the secondary winding of the second-stage transformer TR2Ca is Δ-connected, the U-phase primary winding voltage Vu12a of the second-stage transformer TR2Ca is connected to the output voltage Vu22A and the V-phase of the U-phase second-stage inverter unit 1U2. A voltage in phase with the potential difference Vuv22A from the output voltage Vv22A of the second-stage inverter unit 1V2 appears. Similarly, the U-phase primary winding voltage Vu12b of the transformer TR2Cb has the same phase as the potential difference Vuv22B between the output voltage Vu22B of the U-phase second-stage inverter unit 1U2 and the output voltage Vv22B of the V-phase second-stage inverter unit 1V2. Appears.

よって、2つの2段目トランスTR2Ca,TR2CbのU相の一次巻線合成電圧は、Vu12a+Vu12bとなる。また、電圧Vu12aと電圧Vu12bの位相差は、図12に示す2段目インバータユニット1U2,1V2の制御により、15°である。従って、2つの2段目トランスTR2Ca,TR2CbのU相の一次巻線合成電圧Vu12a+Vu12bは、11次、13次高調波が低減された電圧となる。   Therefore, the primary winding combined voltage of the U-phase of the two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb is Vu12a + Vu12b. The phase difference between the voltage Vu12a and the voltage Vu12b is 15 ° under the control of the second stage inverter units 1U2 and 1V2 shown in FIG. Therefore, the U-phase primary winding combined voltage Vu12a + Vu12b of the two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb is a voltage in which the 11th and 13th harmonics are reduced.

2つの2段目トランスTR2Ca,TR2Cbの一次巻線合成電圧Vu12a+Vu12bの位相は、U相及びV相の線間電圧であるため、U相電圧に対して30°進んでいる。一方、U相の1段目インバータユニット1U1の出力電圧Vu21に対してU相の2段目インバータユニット1U2の出力電圧Vv22は、位相を30°遅らせている。従って、2つの2段目トランスTR2Ca,TR2Cbの一次巻線合成電圧Vu12a+Vu12bの位相は、1段目トランスTR1の一次巻線電圧Vu11と同相になる。この結果、第1の実施形態と同様に、6k±1(k=1以上の整数)の高調波に関してはキャンセルされる。   The phase of the primary winding combined voltage Vu12a + Vu12b of the two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb is a line voltage between the U phase and the V phase, and therefore is advanced by 30 ° with respect to the U phase voltage. On the other hand, the phase of the output voltage Vv22 of the U-phase second-stage inverter unit 1U2 is delayed by 30 ° with respect to the output voltage Vu21 of the U-phase first-stage inverter unit 1U1. Therefore, the phase of the primary winding combined voltage Vu12a + Vu12b of the two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb is in phase with the primary winding voltage Vu11 of the first-stage transformer TR1. As a result, similar to the first embodiment, the harmonics of 6k ± 1 (k = 1 or more) are canceled.

従って、第1の実施形態と同様に、負荷Lu,Lv,Lwにかかる電圧には23次、25次より低次の高調波は実質的に含まれない。   Therefore, as in the first embodiment, the voltages applied to the loads Lu, Lv, and Lw substantially do not include lower-order harmonics than the 23rd and 25th orders.

段数nが3以上の場合についても、第1の実施形態と同様に、上述の構成及び制御方法を一般的に適用することができる。   Also in the case where the number of stages n is 3 or more, the above-described configuration and control method can be generally applied as in the first embodiment.

本実施形態によれば、第1の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects can be obtained.

中性点クランプ式インバータ10Cには、千鳥結線トランスが用いられていない。千鳥結線トランスは、巻線構成が複雑なため、製造コストが増加する。従って、千鳥結線トランスを用いずに、中性点クランプ式インバータ10Bを構成することで、製造コストを抑えることができる。   The neutral point clamp inverter 10C does not use a staggered connection transformer. The staggered wiring transformer has a complicated winding configuration, which increases the manufacturing cost. Therefore, the manufacturing cost can be reduced by configuring the neutral point clamp type inverter 10B without using the staggered connection transformer.

また、2つの2段目トランスTR2Ca,TR2Cbの二次巻線には線間電圧がかかるため、3の倍数次高調波がキャンセルされている。従って、2つの2段目トランスTR2Ca,TR2Cbの二次巻線には、3の倍数次高調波が流れない。従って、2段目インバータユニット1U2,1V2,1W2のスイッチング素子の電流定格を3の倍数次高調波が流れる場合に比べて小さくすることができる。これにより、2段目インバータユニット1U2,1V2,1W2の製造コストを低減することができる。   Further, since the line voltage is applied to the secondary windings of the two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb, the multiple harmonic of 3 is canceled. Therefore, a multiple harmonic of 3 does not flow through the secondary windings of the two second-stage transformers TR2Ca and TR2Cb. Therefore, the current rating of the switching elements of the second-stage inverter units 1U2, 1V2, and 1W2 can be reduced as compared with the case where multiple harmonics of 3 flow. Thereby, the manufacturing cost of the second stage inverter units 1U2, 1V2, 1W2 can be reduced.

なお、各実施形態において、中性点クランプ式インバータ10〜10Cを制御する制御部を図示していないが、何処に設けてもよい。例えば、制御部は、各インバータ1U1〜1Wnに設けられていてもよいし、これらのインバータから独立した制御装置として設けられていてもよいし、これらの両方に設けられていてもよい。各実施形態で説明した各種制御は、この制御部で主に行われる。また、この制御部は、演算処理部及び記憶部などを備えたコンピュータにより実現される。   In addition, in each embodiment, although the control part which controls the neutral point clamp type | mold inverters 10-10C is not illustrated, you may provide anywhere. For example, the control unit may be provided in each of the inverters 1U1 to 1Wn, may be provided as a control device independent from these inverters, or may be provided in both of them. Various controls described in each embodiment are mainly performed by this control unit. The control unit is realized by a computer including an arithmetic processing unit and a storage unit.

また、各実施形態において、インバータユニット1U1〜1Wnは、5レベルインバータとしたが、5レベル以上であれば、何レベルのマルチレベルインバータでもよい。   In each embodiment, the inverter units 1U1 to 1Wn are 5-level inverters. However, any number of multi-level inverters may be used as long as they are 5 levels or more.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1U1〜1Wn…インバータユニット、2…直流電源、10…中性点クランプ式インバータ、TR1〜TRn…トランス、Lu,Lv,Lw…三相交流負荷。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1U1-1Wn ... Inverter unit, 2 ... DC power supply, 10 ... Neutral point clamp type inverter, TR1-TRn ... Transformer, Lu, Lv, Lw ... Three-phase alternating current load.

Claims (10)

3レベル以上の2つの電圧を出力する5レベル以上のマルチレベルインバータ回路が3相分含まれて1段とするn(nは2以上)段の三相インバータ回路と、
前記n段の三相インバータ回路とそれぞれ接続され、1段目からn段目まで60°/n位相ずつ進めたn段のトランスと、
前記n段の三相インバータ回路の電圧の位相を、前記n段の三相インバータ回路にそれぞれ接続されている前記n段のトランスにより進められた60°/n位相遅らせる第1の制御手段と、
前記マルチレベルインバータ回路の前記2つの電圧間を30°/n位相ずらす制御をする第2の制御手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
A three-phase inverter circuit having n (n is 2 or more) stages including three phases of multi-level inverter circuits of 5 levels or more that output two voltages of three levels or more;
An n-stage transformer connected to each of the n-stage three-phase inverter circuits and advanced by 60 ° / n phase from the first stage to the n-th stage;
First control means for delaying the phase of the voltage of the n-stage three-phase inverter circuit by 60 ° / n phase advanced by the n-stage transformer respectively connected to the n-stage three-phase inverter circuit;
And a second control unit configured to control a phase shift of 30 ° / n between the two voltages of the multilevel inverter circuit.
前記n段のトランスのうち1段のトランスの負荷側の巻線をY結線とし、残りのn−1段のトランスの負荷側の巻線を千鳥結線とすること
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
2. The load-side winding of one of the n-stage transformers is Y-connected, and the load-side winding of the remaining n−1-stage transformer is staggered. The power converter described.
前記n段のトランスは、負荷側の巻線を千鳥結線とすること
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The power converter according to claim 1, wherein the n-stage transformer has a load-side winding in a staggered connection.
前記n段のトランスは、負荷側の巻線の構成を全て同一とすること
を特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
4. The power converter according to claim 3, wherein the n-stage transformer has the same configuration of a load-side winding. 5.
前記n段のトランスのうち、1段のトランスの負荷側の巻線をオープンY結線とし、1段のトランスの負荷側の巻線をΔ結線とすること
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
2. The load-side winding of the first-stage transformer among the n-stage transformers is an open Y-connection, and the load-side winding of the first-stage transformer is a Δ-connection. Power conversion device.
前記n段のトランスのうち、1段のトランスの前記三相インバータ回路側の巻線をオープンY結線とし、1段のトランスを2個のトランスで構成して前記2個のトランスの前記三相インバータ回路側の巻線をΔ結線で接続したこと
を特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
Among the n-stage transformers, the winding on the three-phase inverter circuit side of the one-stage transformer is an open Y-connection, and the one-stage transformer is composed of two transformers, and the three-phase of the two transformers The power converter according to claim 1, wherein windings on the inverter circuit side are connected by Δ connection.
前記マルチレベルインバータ回路は、複数のスイッチング素子で構成され、
前記マルチレベルインバータ回路の中性点電位変動を抑制するように、前記複数のスイッチング素子のスイッチングパターンを選択する制御をする第3の制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The multi-level inverter circuit is composed of a plurality of switching elements,
3. A third control unit that controls to select a switching pattern of the plurality of switching elements so as to suppress a neutral point potential fluctuation of the multilevel inverter circuit. Item 7. The power conversion device according to any one of Items 6 above.
前記マルチレベルインバータ回路は、複数のスイッチング素子で構成され、0レベル電圧の出力を前記複数のスイッチング素子のスイッチング回数が最小となるスイッチングパターンで出力すること
を特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
8. The multi-level inverter circuit includes a plurality of switching elements, and outputs a zero-level voltage output in a switching pattern that minimizes the number of switching times of the plurality of switching elements. The power converter device according to any one of the above.
1段目からn段目まで60°/n位相ずつ進めたn段のトランスとそれぞれ接続され、3レベル以上の2つの電圧を出力する5レベル以上のマルチレベルインバータ回路が3相分含まれて1段とするn(nは2以上)段の三相インバータ回路を備える電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記n段の三相インバータ回路の電圧の位相を、前記n段の三相インバータ回路にそれぞれ接続されている前記n段のトランスにより進められた60°/n位相遅らせる第1の制御手段と、
前記マルチレベルインバータ回路の前記2つの電圧間を30°/n位相ずらす制御をする第2の制御手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置の制御装置。
Three levels of multi-level inverter circuits of 5 levels or more that are connected to n stages of transformers advanced by 60 ° / n phases from the 1st stage to the n stage and output two voltages of 3 levels or more are included. A control device that controls a power conversion device including an n (n is 2 or more) three-phase inverter circuit that is one stage,
First control means for delaying the phase of the voltage of the n-stage three-phase inverter circuit by 60 ° / n phase advanced by the n-stage transformer respectively connected to the n-stage three-phase inverter circuit;
And a second control means for controlling the phase difference between the two voltages of the multilevel inverter circuit by 30 ° / n.
1段目からn段目まで60°/n位相ずつ進めたn段のトランスとそれぞれ接続され、3レベル以上の2つの電圧を出力する5レベル以上のマルチレベルインバータ回路が3相分含まれて1段とするn(nは2以上)段の三相インバータ回路を備える電力変換装置を制御する制御方法であって、
前記n段の三相インバータ回路の電圧の位相を、前記n段の三相インバータ回路にそれぞれ接続されている前記n段のトランスにより進められた60°/n位相遅らせ、
前記マルチレベルインバータ回路の前記2つの電圧間を30°/n位相ずらすこと
を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
Three levels of multi-level inverter circuits of 5 levels or more that are connected to n stages of transformers advanced by 60 ° / n phases from the 1st stage to the n stage and output two voltages of 3 levels or more are included. A control method for controlling a power conversion device including a three-phase inverter circuit having n stages (n is 2 or more), which is one stage,
The phase of the voltage of the n-stage three-phase inverter circuit is delayed by 60 ° / n phase advanced by the n-stage transformer connected to the n-stage three-phase inverter circuit, respectively.
A method for controlling a power converter, comprising: shifting the phase between the two voltages of the multilevel inverter circuit by 30 ° / n.
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