JP3316448B2 - Semiconductor power converter - Google Patents

Semiconductor power converter

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JP3316448B2
JP3316448B2 JP11998998A JP11998998A JP3316448B2 JP 3316448 B2 JP3316448 B2 JP 3316448B2 JP 11998998 A JP11998998 A JP 11998998A JP 11998998 A JP11998998 A JP 11998998A JP 3316448 B2 JP3316448 B2 JP 3316448B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、産業機械、鉄道車
両など、各種装置の主回路に用いられる半導体電力変換
装置に係り、特に直列多重結合したパルス幅(PWM)
制御電力変換装置(インバータ)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor power conversion device used for a main circuit of various devices such as an industrial machine and a railway car, and more particularly to a series multiple-coupled pulse width (PWM).
The present invention relates to a control power converter (inverter).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より直列多重結合したパルス幅(P
WM)制御電力変換装置(インバータ)は公知であり、
例えば特開平5−211775号、特開平8−1403
59号等が存在する。以下、図2を参照してこれらの従
来技術に開示されている直列多重結合したパルス幅(P
WM)制御インバータの基本構成を説明する。(図2は
従来技術ではあるが、本発明が適用されるインバータ回
路の基本構成図である。) 図2は、UVWの三相電力(電圧)に使用する一般的な
3レベルインバータの構成である。図中、端子1、2か
らは、直流電圧E、−Eがコンデンサバンクユニット3
9に入力する。前記コンデンサバンクユニット39は、
大きく2つの大きなコンデンサの組4、5が直列接続に
構成されており、その接続点となる中性点電位NPを有
する端子3と、前記電位Eを有する端子1、−Eを有す
る端子2が3レベルインバータ回路40に入力する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a pulse width (P
WM) Control power converters (inverters) are known,
For example, JP-A-5-221775, JP-A-8-1403
No. 59 etc. exist. Hereinafter, with reference to FIG. 2, the serially multiplex-coupled pulse widths (P
The basic configuration of the WM) control inverter will be described. (FIG. 2 is a prior art, but is a basic configuration diagram of an inverter circuit to which the present invention is applied.) FIG. 2 shows a configuration of a general three-level inverter used for UVW three-phase power (voltage). is there. In the figure, DC voltages E and −E are supplied from terminals 1 and 2 to a capacitor bank unit 3.
Enter 9 The capacitor bank unit 39 includes:
A large two sets of large capacitors 4 and 5 are connected in series, and a terminal 3 having a neutral point potential NP and a terminal 1 having the potential E and a terminal 2 having the potential -E, which are the connection points, are provided. Input to the three-level inverter circuit 40.

【0003】次に前記3レベルインバータ回路40につ
いて説明する。3レベルインバータ回路40は、前記電
位Eを有する端子1にゲートターンオフサイリスタ(以
下GTO素子という)6、10、14のアノードが接続
されている。そして、前記GTO素子6、10、14そ
れぞれにはダイオード18、22、26が逆並列接続さ
れている。また、前記GTO素子6、10、14のカソ
ードは、前記中性点電位NPを有する端子3とクランプ
ダイオード30、32、34を介して接続されている。
同様に、前記電位−Eを有する端子2にはGTO素子
9、13、17のカソードが接続する。そして、前記G
TO素子9、13、17それぞれにはダイオード21、
25、29が逆並列接続されている。また、前記GTO
素子9、13、17のアノードは、クランプダイオード
31、33、35を介して前記中性点接続端子3に接続
されている。
Next, the three-level inverter circuit 40 will be described. In the three-level inverter circuit 40, the anodes of gate turn-off thyristors (hereinafter, referred to as GTO elements) 6, 10, and 14 are connected to the terminal 1 having the potential E. Diodes 18, 22, and 26 are connected in anti-parallel to the GTO elements 6, 10, and 14, respectively. The cathodes of the GTO elements 6, 10, and 14 are connected to the terminal 3 having the neutral point potential NP via clamp diodes 30, 32, and 34.
Similarly, the cathodes of the GTO elements 9, 13, and 17 are connected to the terminal 2 having the potential -E. And the G
Each of the TO elements 9, 13, and 17 has a diode 21,
25 and 29 are connected in anti-parallel. In addition, the GTO
The anodes of the elements 9, 13, 17 are connected to the neutral point connection terminal 3 via clamp diodes 31, 33, 35.

【0004】更に、GTO素子6と9の間には、直列に
GTO素子7、8及びその逆並列ダイオード19、20
が接続し、GTO素子7、8間の接続端子36から負荷
41に接続し、U相電圧を出力する。同様に、GTO素
子10と13の間には、直列にGTO素子11、12、
及びその逆並列ダイオード23、24が接続し、GTO
素子11、12間の接続端子37から負荷41に接続
し、V相電圧を出力する。同じくGTO素子14と17
の間には、直列にGTO素子15、16、及びその逆並
列ダイオード27、28が接続し、GTO素子15、1
6間の接続端子38から負荷41に接続し、W相電圧を
出力する。
Further, between the GTO elements 6 and 9, GTO elements 7 and 8 and their antiparallel diodes 19 and 20 are connected in series.
Are connected to the load 41 from the connection terminal 36 between the GTO elements 7 and 8 to output a U-phase voltage. Similarly, between the GTO elements 10 and 13, the GTO elements 11, 12,
And its antiparallel diodes 23 and 24 are connected,
A connection terminal 37 between the elements 11 and 12 is connected to a load 41 to output a V-phase voltage. GTO elements 14 and 17
GTO elements 15, 16 and their anti-parallel diodes 27, 28 are connected in series between the GTO elements 15, 16,
A connection terminal 38 between the terminals 6 is connected to a load 41 to output a W-phase voltage.

【0005】そして上記3レベルインバータ回路40に
おいては、該回路を構成するGTO素子6〜17のゲー
トに、ゲートドライブ回路42が接続されている。前記
ゲートドライブ回路42は制御回路(もしくはマイクロ
プロセッサ)43によって出力されるゲートパルス信号
45によって駆動され、前記したGTO素子6〜17の
スイッチング動作を行なう。
In the three-level inverter circuit 40, a gate drive circuit 42 is connected to the gates of the GTO elements 6 to 17 constituting the circuit. The gate drive circuit 42 is driven by a gate pulse signal 45 output by a control circuit (or microprocessor) 43, and performs the switching operation of the GTO elements 6 to 17 described above.

【0006】前記制御回路43による3レベルインバー
タの変調方法は、三角波比較PWM変調による非同期P
WM変調法が広く使用されている。スイッチング周波数
の低いGTOインバータでは、電気車用VVVFなど広
い変調率運転を必要とするものについて、インバータ周
波数の高い領域で同期制御を行ない、低い領域で非同期
PWM制御に切り換える同期/非同期切替制御のものも
ある。
A method of modulating a three-level inverter by the control circuit 43 is an asynchronous P-type modulation using a triangular wave comparison PWM modulation.
The WM modulation method is widely used. For GTO inverters with low switching frequency, those that require a wide modulation rate operation such as VVVF for electric vehicles, use synchronous / asynchronous switching control in which synchronous control is performed in the high inverter frequency region and asynchronous PWM control is switched in the low frequency region. There is also.

【0007】一般的にこれら3レベルインバータは、ス
イッチング素子の耐圧が中性点電位NPを用いるために
従来のインバータに対して半分ですみ、又電圧レベルが
3段階になることから、高調波含有率も少なくてすむな
どの利点がある。
In general, these three-level inverters require only half the breakdown voltage of the switching element as compared with the conventional inverter because the neutral point potential NP is used, and have three stages of voltage levels. There are advantages such as a low rate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、一方でコンデ
ンサ分圧でつくられた中性点が、非同期変調によるスイ
ッチングの非対称性、及び中性点電流が大きいことなど
の理由で変動してしまうという欠点をもつ。かかる中性
点変動を抑制するため、三角波比較変調回路へ与える各
相電圧指令に零相成分を加えることにより、正側コンデ
ンサと負側コンデンサの使用率を抑制して、中性点電圧
変動を補正する方法が従来より用いられている。(特開
平5−211775号等)
However, on the other hand, the neutral point created by the capacitor partial voltage fluctuates due to switching asymmetry due to asynchronous modulation and a large neutral point current. Has disadvantages. In order to suppress such neutral point fluctuation, by adding a zero-phase component to each phase voltage command given to the triangular wave comparison modulation circuit, the usage rate of the positive side capacitor and the negative side capacitor is suppressed, and the neutral point voltage fluctuation is reduced. A correction method has conventionally been used. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-221775, etc.)

【0009】しかし、GTO素子など低スイッチング素
子の3レベルインバータで非同期運転を行なう場合、中
性点が変動する問題の他に、素子特性によって細いパル
ス(数10μsec )のオンオフスイッチングを禁止する
という制約が生じ、それによって高調波による大きな歪
みが生じる。特に同期、非同期切替方式をとる場合、同
期運転領域ではスイッチング対称性をもった運転パター
ンを選べるため、中性点変動及び高調波歪みを減らすこ
とが可能だが、非同期PWM運転ではやはりキャリア周
波数が大きくとれないため、前記高調波歪みの問題は十
分に回避できない。
However, when asynchronous operation is performed by a three-level inverter of a low switching element such as a GTO element, there is a problem that the neutral point fluctuates, and the on / off switching of a thin pulse (several tens of microseconds) is prohibited depending on the element characteristics. , Causing large distortion due to harmonics. In particular, when using the synchronous or asynchronous switching method, an operation pattern having switching symmetry can be selected in the synchronous operation region, so that the neutral point fluctuation and harmonic distortion can be reduced. However, the carrier frequency is still large in the asynchronous PWM operation. Therefore, the problem of the harmonic distortion cannot be sufficiently avoided.

【0010】また、非同期PWMから同期制御に切り換
える際、大きなトルク振動が生じることが分かってお
り、その回避方法はいずれの従来技術においても確立さ
れていない。
Further, it has been found that when switching from asynchronous PWM to synchronous control, large torque oscillation occurs, and a method for avoiding it has not been established in any conventional technology.

【0011】本発明は、従来の同期、非同期切替方式を
とる電力変換装置においては、非同期PWMから同期制
御に切り換える際、大きなトルク振動が生じ、又非同期
PWM運転では、前記高調波歪みの問題は十分に回避で
きないことに着目して、全運転を同期制御可能にし、か
つ全運転の波形歪みを最小にする制御形態を採ることの
出来る半導体電力変換装置を提供することを目的とす
る。
According to the present invention, in a conventional power converter employing a synchronous / asynchronous switching method, when switching from asynchronous PWM to synchronous control, a large torque vibration occurs. In the asynchronous PWM operation, the problem of the harmonic distortion is reduced. It is an object of the present invention to provide a semiconductor power conversion device capable of performing synchronous control of all operations and taking a control form that minimizes waveform distortion of all operations, noting that it cannot be sufficiently avoided.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の技
術的な特徴は、全運転を同期制御可能にし、かつ全運転
の波形歪みを最小にするために、スイッチング対称性を
示す全て、あるいは一部の波形について歪み率をあらか
じめ算出しておき、前記歪み率が最小となる波形データ
を算出するために、変調率とその変調率の時に歪み率を
最小にする時間変数の値を格納した時間データテーブル
を具備することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The technical features of the present invention are as follows. In order to enable synchronous control of all operations and minimize waveform distortion of all operations, all of them exhibit switching symmetry. Alternatively, the distortion rate is calculated in advance for some of the waveforms, and the modulation rate and the value of the time variable that minimizes the distortion rate at the modulation rate are stored in order to calculate the waveform data that minimizes the distortion rate. In other words, a time data table is provided.

【0013】即ち本発明は、パルス幅変調制御により出
力電圧が制御される直列多重型の3レベルインバータ回
路を構成するGTO素子のスイッチング動作を行なう制
御回路(マイクロプロセッサ)に1又は複数のデータテ
ーブルを内蔵し、該データテーブルより読み出されたデ
ータに基づいて生成されたゲートパルス信号に基づいて
前記GTO素子のスイッチング動作を行なうように構成
したUVWの三相電圧に使用する半導体電力変換装置に
おいて、前記UVW相夫々のGTO素子の1制御周期分
オンオフ状態を示すスイッチングパターンの波形デー
タテーブルとして、前記UVW相夫々のGTO素子の最
小スイッチングの奇数倍(n≧1)の条件で対称性を保
ちつつ、負荷に影響される中性点電位変動を抑制する波
形データテーブルを作成するとともに、最小歪み時の変
調率とその状態出力時間に関する変数の関係を時間デー
タテーブル化し、ある変調率における状態出力時間に関
する変数を前記時間データテーブルから読み出し、前記
波形データテーブルにその変数値をセットして得られた
データに基づいて前記ゲートパルス信号を生成すること
を特徴とする。
That is, according to the present invention, a control circuit (microprocessor) for performing a switching operation of a GTO element constituting a series multiplexed three-level inverter circuit whose output voltage is controlled by pulse width modulation control has one or more data tables. And a switching power supply for the GTO element based on a gate pulse signal generated based on data read from the data table. The waveform data table of the switching pattern indicating the ON / OFF state for one control cycle of each of the UVW-phase GTO elements includes the waveform data table of the UVW-phase GTO elements.
Symmetry is maintained under the condition of odd multiple (n ≧ 1) of small switching.
While suppressing the neutral point potential fluctuation affected by the load
A shape data table is created, and a relationship between a modulation rate at the time of minimum distortion and a variable relating to the state output time thereof is converted into a time data table, and a variable relating to a state output time at a certain modulation rate is read from the time data table. The gate pulse signal is generated based on data obtained by setting the variable value of the gate pulse signal.

【0014】かかる発明によれば、スイッチングパター
ンの簡単な波形データテーブルを作成し、最小歪み時の
変調率とその状態出力時間に関する変数の関係を時間デ
ータテーブル化し、ある変調率における状態出力時間に
関する変数を前記時間データテーブルから読み出し、前
記波形データテーブルにその変数値をセットするだけ
で、全変調が同期制御のみで可能になり、スイッチング
の対称性が保たれ、低いスイッチング周波数で高調波の
少ない運転が可能になる。また、スイッチングパターン
決定時から中性点変動が抑制されているため、複雑な中
性点抑制回路が不要になる。
According to this invention, a simple waveform data table of the switching pattern is created, and the relationship between the modulation rate at the time of the minimum distortion and the variable relating to the state output time is converted into a time data table. By reading variables from the time data table and setting the variable values in the waveform data table, all modulation is possible only by synchronous control, switching symmetry is maintained, low switching frequency and low harmonics Driving becomes possible. Further, since the neutral point fluctuation is suppressed from the time of determining the switching pattern, a complicated neutral point suppressing circuit becomes unnecessary.

【0015】請求項2記載の発明における技術的な特徴
は、全運転を同期制御可能にし、かつ全運転の波形歪み
を最小にするために、スイッチング対称性を示す全て、
あるいは一部の波形について歪み率をあらかじめ算出し
ておき、前記歪み率が最小となる波形データを算出する
ために、変調率とその変調率の時に歪み率を最小にする
時間に関する変数との関係を数式化しておくことにあ
る。
A technical feature of the invention according to claim 2 is that, in order to enable synchronous control of all operations and minimize waveform distortion of all operations, all of the elements exhibiting switching symmetry are provided.
Alternatively, the distortion rate is calculated in advance for some of the waveforms, and in order to calculate the waveform data that minimizes the distortion rate, the relationship between the modulation rate and a variable related to the time at which the distortion rate is minimized at the modulation rate is calculated. Is to formulate.

【0016】即ち、請求項2記載の発明は、パルス幅変
調制御により出力電圧が制御される直列多重型の3レベ
ルインバータ回路を構成するGTO素子のスイッチング
動作を行なう制御回路(マイクロプロセッサ)に1又は
複数のデータテーブルを内蔵し、該データテーブルより
読み出されたデータに基づいて生成されたゲートパルス
信号に基づいて前記GTO素子のスイッチング動作を行
なうように構成したUVWの三相電圧に使用する半導体
電力変換装置において、前記UVW相夫々のGTO素子
の1制御周期分のオンオフ状態を示すスイッチングパタ
ーンの波形データテーブルとして、前記UVW相夫々の
GTO素子の最小スイッチングの奇数倍(n≧1)の条
件で対称性を保ちつつ、負荷に影響される中性点電位変
動を抑制する複数の波形データテーブルを作成するとと
もに、最小歪み時の時間変数と変調率の関係を線形近似
式として求め、該近似式よりある変調率に対する時間を
算出して、その時間を前記波形データテーブルに代入し
て得られたデータに基づいて前記ゲートパルス信号を生
成することを特徴とする。
That is, according to the present invention, a control circuit (microprocessor) for performing a switching operation of a GTO element constituting a series multiplex type three-level inverter circuit in which an output voltage is controlled by pulse width modulation control is provided. Alternatively, a plurality of data tables are incorporated, and the three-phase voltage of the UVW is configured to perform a switching operation of the GTO element based on a gate pulse signal generated based on data read from the data table. In the semiconductor power conversion device, as a waveform data table of a switching pattern indicating an ON / OFF state for one control cycle of the GTO element of each of the UVW phases,
Odd number (n ≧ 1) of the minimum switching of the GTO element
Neutrality potential change affected by load while maintaining symmetry
Create multiple waveform data tables to suppress motion, and linearly approximate the relationship between time variable and modulation rate at minimum distortion
The time for a certain modulation rate is obtained from the approximate expression
The gate pulse signal is generated based on data obtained by calculating and substituting the time into the waveform data table.

【0017】かかる発明によれば、スイッチングパター
ンを示す簡単な波形データテーブルを作成し、最小歪み
時の時間変数と変調率の関係式を求め、その時間を前記
波形データテーブルに代入するだけで、全変調が同期制
御のみで可能になり、スイッチングの対称性が保たれ、
低いスイッチング周波数で高調波の少ない運転が可能に
なる。また、スイッチングパターン決定時から中性点変
動が抑制されているため、複雑な中性点抑制回路が不要
になる。
According to this invention, a simple waveform data table showing a switching pattern is created, a relational expression between a time variable at the time of minimum distortion and a modulation factor is obtained, and the time is substituted into the waveform data table. All modulation is possible only by synchronous control, the switching symmetry is maintained,
Operation at a low switching frequency and low harmonics becomes possible. Further, since the neutral point fluctuation is suppressed from the time of determining the switching pattern, a complicated neutral point suppressing circuit becomes unnecessary.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施形
態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載
される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an embodiment shown in the drawings. However, the dimensions, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention but to merely illustrative examples unless otherwise specified.

【0019】[実施形態1]以下、図1、図2を参照し
て本発明の第1の実施形態を説明する。図1は図2の3
レベルインバータ回路に用いられる制御回路43の内部
構成を示す制御ブロック図で、制御回路もしくはマイク
ロプロセッサ(以下マイクロプロセッサ43という)と
して構成されている。図1において、マイクロプロセッ
サ43には、A/D変換器46、V/f変換器47、デ
ータテーブル49及びパルス変換器50が内蔵されてお
り、前記マイクロプロセッサ43に3レベルインバータ
回路40の運転周波数指令45が入力されると、この運
転周波数指令45は、A/D変換器46にてA/D変換
した後、V/f変換器47のV/f変換関数によって変
調率電圧指令48に変換される。そして前記運転周波数
指令45とV/f変換器47よりの変調率電圧指令48
から、1制御周期分の状態(スイッチングパターン)と
その状態を出力する状態出力時間のデータテーブル49
が読み出される。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG.
FIG. 2 is a control block diagram showing an internal configuration of a control circuit 43 used in the level inverter circuit, which is configured as a control circuit or a microprocessor (hereinafter, referred to as a microprocessor 43). 1, an A / D converter 46, a V / f converter 47, a data table 49, and a pulse converter 50 are built in a microprocessor 43, and the microprocessor 43 operates the three-level inverter circuit 40. When the frequency command 45 is input, the operating frequency command 45 is A / D-converted by the A / D converter 46 and then converted into a modulation rate voltage command 48 by the V / f conversion function of the V / f converter 47. Is converted. The operation frequency command 45 and the modulation rate voltage command 48 from the V / f converter 47
From the data table 49 of the state (switching pattern) for one control cycle and the state output time for outputting the state
Is read.

【0020】前記データテーブル49は後記するよう
に、前記運転周波数指令45と変調率電圧指令48の入
力条件における同期制御によってスイッチングの対称性
を保ちつつ、中性点変動を抑制し、出力波形歪みをでき
るだけ改善できるようなデータ配列になっている。デー
タテーブル49より読み出されたデータはパルス変換器
50に入力され、該変換器50よりゲートパルス信号4
4としてゲートドライブ回路42に出力される。
As will be described later, the data table 49 suppresses the neutral point fluctuation while maintaining the switching symmetry by the synchronous control under the input conditions of the operation frequency command 45 and the modulation rate voltage command 48, and suppresses the output waveform distortion. Is a data array that can be improved as much as possible. The data read from the data table 49 is input to the pulse converter 50, and the converter 50 outputs the gate pulse signal 4
4 is output to the gate drive circuit 42.

【0021】次に前記マイクロプロセッサ43のデータ
テーブル49はどのようにして、スイッチングの対称性
を保ちつつ、中性点変動を抑制し、出力波形歪みを改善
できるようなデータ配列を採ることができるのかについ
て具体的に説明する。
Next, the data table 49 of the microprocessor 43 can adopt a data array which can suppress the neutral point fluctuation and improve the output waveform distortion while maintaining the switching symmetry. Is specifically described.

【0022】その前に、まず3レベルインバータのスイ
ッチングパターンと、スイッチング条件について図3に
基づいて説明する。図3はU、V、W各相におけるGT
O素子6〜17の3レベルスイッチングパターンの状態
定義を示す表図である。図3の状態定義表によると、U
相出力端子36の電位を+EにするU相のスイッチング
バターンは、GTO素子6、7が導通、GTO素子8、
9が非導通状態になっている場合である。これを状態=
1と定義している。また、U相出力端子36電位を−E
にするU相のスイッチングパターンは、GTO素子6、
7が非導通、GTO素子8、9が導通状態になっている
場合である。これを状態=−1と定義している。更に、
U相出力端子36の電位を中性点電位NPにするU相の
スイッチングパターンは、GTO素子6、9が非導通、
GTO素子7、8が導通状態になっている場合である。
これを状態=0と定義している。尚、V相のGTO素子
10〜13、W相のGTO素子14〜17の夫々の3レ
ベルスイッチングパターンについても同様である。
First, the switching pattern of the three-level inverter and the switching conditions will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows GT in each phase of U, V and W.
It is a table | surface figure which shows the state definition of the 3 level switching pattern of O element 6-17. According to the state definition table of FIG.
The U-phase switching pattern for setting the potential of the phase output terminal 36 to + E is such that the GTO elements 6 and 7 conduct, the GTO element 8
9 is in a non-conductive state. State =
Defined as 1. Further, the potential of the U-phase output terminal 36 is set to -E
The switching pattern of the U-phase is GTO element 6,
7 is in a non-conductive state, and the GTO elements 8 and 9 are in a conductive state. This is defined as state = -1. Furthermore,
The U-phase switching pattern for setting the potential of the U-phase output terminal 36 to the neutral point potential NP is such that the GTO elements 6 and 9 are non-conductive,
This is a case where the GTO elements 7 and 8 are conducting.
This is defined as state = 0. The same applies to the three-level switching patterns of the V-phase GTO elements 10 to 13 and the W-phase GTO elements 14 to 17.

【0023】図4は図3に基づく3レベルインバータの
U、V、W相状態と線間電圧の対応を示す表図である。
本図より理解できる通り、図3の定義により3レベルイ
ンバータの全スイッチング状態は27通り存在してい
る。さて上記27通りを示す状態番号のうち、0〜7、
26の各状態番号は、負荷41に中性点電位3を接続し
ないため、中性点電圧は変化しないが、状態番号8〜1
3は負荷に+E、−E、NP の全てを接続するので、
中性点電位3の上昇、下降は負荷出力電圧のU相36、
V相37、W相38の位相と負荷力率により決まる。ま
た、状態番号14、16、18、20、22、24の中
性点電圧はU/V/W相間に(1、0)若しくは(0、
1)の状態がある為に上昇し、状態番号15、17、1
9、21、23、25の中性点電圧はU/V/W相間に
(−1、0)若しくは(0、−1)の状態がある為に下
降する。
FIG. 4 is a table showing the correspondence between the U, V, and W phase states and the line voltage of the three-level inverter based on FIG.
As can be understood from this figure, there are 27 switching states of the three-level inverter according to the definition of FIG. Now, among the state numbers indicating the 27 cases, 0 to 7,
In each of the state numbers 26, since the neutral point potential 3 is not connected to the load 41, the neutral point voltage does not change.
3 connects + E, -E, and NP to the load.
The rise and fall of the neutral point potential 3 are the U phase 36 of the load output voltage,
It is determined by the phases of the V phase 37 and the W phase 38 and the load power factor. The neutral point voltage of the state numbers 14, 16, 18, 20, 22, 24 is (1, 0) or (0, 0) between the U / V / W phases.
Ascending due to the state of 1), state numbers 15, 17, 1
The neutral point voltage of 9, 21, 23, 25 drops because there is a (-1, 0) or (0, -1) state between the U / V / W phases.

【0024】次に、3レベルインバータのスイッチング
パターンを決定する条件について説明する。スイッチン
グパターンを決定する上で考慮しなければならないこと
の1つに、スイッチングの状態は1状態しか移行できな
いということがある。例えば、図4において状態番号1
(U/V/W相状態(1、−1、−1))から移行可能
なのは、V相レベルのみを−1から0にした状態番号8
(U/V/W相状態:1、0、−1)、W相レベルのみ
を−1から0にした13(U/V/W相状態:1、−
1、0)、U相レベルのみを1から0にした15(0、
−1、−1)だけである。即ち、状態番号1から0へ
は、U相レベルが(1→−1)と2レベル変わるので移
行不可能であるし、状態番号1から14へは、V相レベ
ルとW相レベルが同時に−1から0に変わり、複数相の
同時スイッチングとなるので移行不可能である。
Next, conditions for determining the switching pattern of the three-level inverter will be described. One of the factors that must be considered in determining a switching pattern is that only one switching state can transition. For example, in FIG.
It is possible to shift from (U / V / W phase state (1, -1, -1)) because the state number 8 in which only the V phase level is changed from -1 to 0
(U / V / W phase state: 1, 0, -1), 13 where only the W phase level is changed from -1 to 0 (U / V / W phase state: 1,-)
1, 0), 15 (0, 0) where only the U-phase level is changed from 1 to 0
-1, -1) only. That is, since the U-phase level changes by two levels (1 → −1) from state numbers 1 to 0, it is impossible to shift, and from state numbers 1 to 14, the V-phase level and the W-phase level are simultaneously − Since it changes from 1 to 0 and simultaneous switching of a plurality of phases occurs, it is impossible to shift.

【0025】次に考慮しなければならないことは同時ス
イッチング禁止時間、及び最小パルス時間の制約であ
る。それでは、どのようにしてスイッチングの対称性を
保ちつつ、中性点変動を抑制するデータテーブルを作成
するかを、図5、6に基づいて説明する。図5の(A)
は図1の制御ブロック図中に示されるデータテーブルに
よって出力される最小スイッチング回数(12状態変
化)の3レベルインバータ1周期分U、V、W相電位と
UV線間電圧波形グラフ図、(B)はその時の状態推移
表である。図5には、上記の制約と、同期制御による波
形の対称性を考慮した3レベル最小スイッチング回数時
(n=1)の1周期分のU、V、W相電位、UV線間電
圧、及び状態推移表の一例を示した。前記状態推移表で
の中性点変動は、負荷に影響される成分だけが残ってい
る。このスイッチング回数におけるもう一つのパターン
に、1周期中の中性点上昇期間と下降期間が等しく相殺
しあい、等価的に変動はおよそ0となる場合がある。
The next consideration is the restriction of the simultaneous switching inhibition time and the minimum pulse time. Next, how to create a data table that suppresses neutral point fluctuation while maintaining the switching symmetry will be described with reference to FIGS. FIG. 5 (A)
Is a graph of the U, V, W phase potentials and UV line voltage waveforms for one cycle of the three-level inverter with the minimum number of switching times (12 state changes) output from the data table shown in the control block diagram of FIG. ) Is a state transition table at that time. FIG. 5 shows the U, V, W phase potentials, UV line voltage, and UV voltage for one cycle at the time of three-level minimum switching (n = 1) in consideration of the above-described restrictions and the symmetry of the waveform by the synchronous control. An example of the state transition table is shown. In the neutral point variation in the state transition table, only the component affected by the load remains. Another pattern in the number of times of switching may be that the neutral point rising period and the falling period in one cycle cancel each other out, and the fluctuation becomes equivalently approximately zero.

【0026】図6の(A)は図1の制御ブロック図中に
示されるデータテーブルによって出力される最小スイッ
チング時の3倍(n=3)の状態変化(36状態変化)
するときの3レベルインバータU、V、W相電位とUV
線間電圧波形を示す電圧波形グラフ図、及び(B)はそ
の時の状態推移表で、特にスイッチングの制約と、同期
制御による波形の対称性を考慮しながら、図5の3倍の
スイッチングを要する1周期分のU、V、W相電位、U
V線間電圧の一例を示している。
FIG. 6A shows a state change (36 state changes) three times (n = 3) the minimum switching time outputted by the data table shown in the control block diagram of FIG.
-Level inverters U, V, W phase potential and UV when
A voltage waveform graph showing the line voltage waveform, and (B) is a state transition table at that time. In particular, switching is required to be three times as large as that in FIG. 5 in consideration of the switching restriction and the symmetry of the waveform by the synchronous control. U, V, W phase potential for one cycle, U
An example of the V line voltage is shown.

【0027】図6の(B)の状態推移表での中性点変動
には、負荷に影響される成分と、1周期中の中性点電位
上昇期間と下降期間が相殺しあう成分が混在する。他の
状態推移パターンとしては負荷に影響する成分のみの場
合、あるいは上昇成分と下降成分が混在する場合のみの
場合がある。一般的に、図5の最小スイッチングの奇数
倍の条件で対称性をもった線間電圧波形を考えると、中
性点電位の変動は負荷依存成分のみを考慮すればよい。
The neutral point fluctuation in the state transition table of FIG. 6B includes a component influenced by the load and a component in which the neutral point potential rising period and the falling period in one cycle cancel each other. I do. Other state transition patterns include only the component affecting the load, or only the case where the rising component and the falling component are mixed. In general, when considering a line voltage waveform having symmetry under the condition of an odd multiple of the minimum switching shown in FIG. 5, only the load-dependent component needs to be considered for the fluctuation of the neutral point potential.

【0028】従って、線間電圧波形をあらかじめパター
ン化して前記図6の(B)の状態推移表のようなデ―タ
テーブルを作成すれば、スイッチングの対称性を保ちつ
つ、中性点変動を負荷依存成分のみに抑制するようなゲ
ートバルス信号出力が可能であるといえる。次に、波形
歪みを最小におさえるデータテーブル作成方法を、図7
及び図8にて説明する。
Therefore, if the line voltage waveform is patterned in advance to create a data table such as the state transition table shown in FIG. 6B, the neutral point fluctuation can be maintained while maintaining the switching symmetry. It can be said that a gate pulse signal output that suppresses only the load-dependent component is possible. Next, a method of creating a data table that minimizes waveform distortion will be described with reference to FIG.
And FIG.

【0029】図7は、図6の状態推移時のUV線間電圧
における変調率と歪み率の関係をドット状のパターンで
示している。図8は、図5と図6の最小歪み運転の際の
UV線間電圧における変調率と歪み率の関係の一例を示
し、n=1の細実線は図5の最小スイッチング回数時と
対応するものを示し、n=3の角ドット接続線は最小ス
イッチング時の3倍の状態を示す。次に前記夫々のグラ
フについて説明する。
FIG. 7 shows the relationship between the modulation factor and the distortion factor in the UV line voltage during the state transition of FIG. 6 in a dot-like pattern. 8 shows an example of the relationship between the modulation factor and the distortion factor in the UV line voltage during the minimum distortion operation shown in FIGS. 5 and 6, and a thin solid line of n = 1 corresponds to the case of the minimum number of switching times in FIG. The n = 3 square dot connection line indicates a state three times as large as the minimum switching. Next, the respective graphs will be described.

【0030】図5の最小(12回)スイッチング時(n
=1)の状態推移表によると、各状態出力時間は周波数
指令を示すf(運転周波数指令46)と変調率を示すa
(変調率電圧指令48)によって決定され、一義的に決
まる。つまり、ある変調率運転に対して波形はただ1通
りしか存在しない。
At the time of the minimum (12 times) switching shown in FIG.
= 1), each state output time is represented by f (operating frequency command 46) indicating a frequency command and a indicating modulation rate.
(Modulation rate voltage command 48). That is, there is only one waveform for a given modulation factor operation.

【0031】一方、図6の36回スイッチング時の状態
推移表によると、各状態出力時間は前記周波数指令fと
変調率aの他に状態出力時間に関する2変数d、qによ
って何通りか考えることができる。つまり、ある変調率
運転に対してさまざまな波形が存在するといえる。(一
般的に、最小スイッチング×n(n≧1の整数)時の出
力時間の変数の数はn−1個である。)
On the other hand, according to the state transition table at the time of switching 36 times in FIG. 6, each state output time can be considered in several ways by two variables d and q relating to the state output time in addition to the frequency command f and the modulation factor a. Can be. That is, it can be said that various waveforms exist for a certain modulation rate operation. (In general, the number of output time variables at the time of minimum switching × n (n ≧ 1 is an integer) is n−1).

【0032】このようにして決定した全ての波形パター
ンについて歪み率を算出し、変調率と歪み率の関係をプ
ロットすると図7のようなドットパターンになる。この
とき、前記図5に示すn=1の場合は変調率に対して歪
み率も1:1に決まるので、ある変調率運転に対して図
8の実線に示すように波形はただ1通りしか存在しない
が、図6のようにn=1でない場合は、図7のn=3に
おけるUV線間電圧の変調率と歪み率の関係をプロット
した図より明らかなように、ある変調率に対して歪み率
は複数存在することになる。ここで、n=k(kは1よ
り大きい整数)の場合の各変調率において最も歪み率の
小さなポイントだけを限定してプロットする。図7の角
ドット接続線で示したラインはn=3の最小歪みボイン
トに当たる。
When the distortion rates are calculated for all the waveform patterns determined in this way, and the relationship between the modulation rate and the distortion rate is plotted, a dot pattern as shown in FIG. 7 is obtained. At this time, in the case of n = 1 shown in FIG. 5, the distortion rate is also determined to be 1: 1 with respect to the modulation rate. Therefore, for a certain modulation rate operation, there is only one waveform as shown by the solid line in FIG. Although not present, as shown in FIG. 6, when n = 1 is not satisfied, as is apparent from the plot of the relationship between the UV line voltage modulation rate and the distortion rate at n = 3 in FIG. Thus, there are a plurality of distortion rates. Here, the plot is limited to only the point having the smallest distortion rate in each modulation rate when n = k (k is an integer greater than 1). The line indicated by the square dot connection line in FIG. 7 corresponds to the minimum distortion point of n = 3.

【0033】このようにして、n≧1における変調率対
最小歪み率の関係をブロットし、最も歪みの小さくなる
波形データをデータテーブルにすれば、波形歪み最小の
運転が可能になる。図8においてより具体的に説明する
に、図8の実線(n=1)と角ドット接続線(n=3)
の交点(変調率:A)で運転パターンを切換え、変調率
≧Aの領域ではn=1で一義的に決定される実線(n=
1)に示す運転パターンで運転し、変調率<Aになった
ところでn=3における最小歪み率の角ドット接続線
(n=3)に沿う運転パターンに切り換えればよい。
In this way, if the relationship between the modulation rate and the minimum distortion rate for n ≧ 1 is blotted and the waveform data with the smallest distortion is used as a data table, operation with minimum waveform distortion is possible. 8, a solid line (n = 1) and a square dot connection line (n = 3) in FIG.
The operation pattern is switched at the intersection (modulation rate: A), and in the region where the modulation rate ≧ A, the solid line (n =
The operation is performed according to the operation pattern shown in 1), and when the modulation ratio <A, the operation pattern may be switched to the operation pattern along the square dot connection line (n = 3) having the minimum distortion rate at n = 3.

【0034】従って本実施形態によれば、スイッチング
パターンの簡単な波形データテーブルを図8に示すよう
に作成し、最小歪み時の変調率とその状態出力時間(図
5(B)参照)に関する変数の関係を時間データテーブ
ル化し、ある変調率における状態出力時間に関する変数
を前記時間データテーブルから読み出し、前記波形デー
タテーブルにその変数値をセットするだけで、全変調が
同期制御のみで可能になり、スイッチングの対称性が保
たれ、低いスイッチング周波数で高調波の少ない運転が
可能になる。また、スイッチングパターン決定時から中
性点変動が抑制されているため、複雑な中性点抑制回路
が不要になる。
Therefore, according to the present embodiment, a simple waveform data table of the switching pattern is created as shown in FIG. 8, and the modulation rate at the time of the minimum distortion and the state output time (see FIG. 5B) are changed. Is converted into a time data table, a variable relating to the state output time at a certain modulation rate is read from the time data table, and only by setting the variable value in the waveform data table, all modulation can be performed only by synchronous control. Switching symmetry is maintained, and operation with low harmonics and low switching frequency becomes possible. Further, since the neutral point fluctuation is suppressed from the time of determining the switching pattern, a complicated neutral point suppressing circuit becomes unnecessary.

【0035】[実施形態2]しかしながら前記実施形態
によれば、スイッチングパターンの波形データテーブル
と、最小歪み時の変調率とその状態出力時間に関する変
数の関係の時間データテーブルを必要とする。そこで実
施形態2においては変調率と時間変数の関係を時間デー
タテーブル化する事なくほぼ線形近似式化している。本
実施形態の具体的な構成は実施形態1と同様であるの
で、図1乃至図8はそのまま適用され、従って図9及び
図10に基づいて本実施形態の作用を説明する。本実施
形態においては、前記実施形態1におけるn≧1におけ
る変調率対最小歪み率の関係を求めた後、最小歪み時の
変調率対時間変数の関係をプロットして線形近似式を求
めるものである。
[Embodiment 2] However, according to the above embodiment, a waveform data table of the switching pattern and a time data table of the relationship between the modulation factor at the time of the minimum distortion and the variable relating to the state output time are required. Therefore, in the second embodiment, the relationship between the modulation rate and the time variable is converted into a substantially linear approximation without forming a time data table. Since the specific configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, FIGS. 1 to 8 are applied as they are, and thus the operation of the present embodiment will be described based on FIGS. In the present embodiment, after obtaining the relationship between the modulation rate and the minimum distortion rate when n ≧ 1 in the first embodiment, the relationship between the modulation rate and the time variable at the time of the minimum distortion is plotted to obtain a linear approximation. is there.

【0036】図9は、図8のn=3の最小歪み運転の際
の時間変数d、qと変調率aの関係を線形化したグラフ
図で、例えば本図において、図6のn=3における最小
歪み時の変調率対時間に関する変数d、q(d、qにつ
いては図6(B)を参照)の関係をプロットしたもの
で、三角プロット線図は時間変数dの線形近似線、四角
プロット線図は時間変数qの線形近似線である。
FIG. 9 is a graph diagram in which the relationship between the time variables d and q and the modulation factor a in the minimum distortion operation of n = 3 in FIG. 8 is linearized. For example, in this figure, n = 3 in FIG. Plots the relationship of the variables d and q (refer to FIG. 6B for d and q) with respect to the modulation rate and time at the time of the minimum distortion, and a triangular plot diagram shows a linear approximation line of the time variable d and a square. The plot is a linear approximation of the time variable q.

【0037】従って図8及び図9に示す様に、最小歪デ
ータの線図と時間変数のプロット線図との関係はほぼ線
形近似することができる。この近似式を用いて、図6の
波形データテーブルに従って波形を求め、歪み率を算出
したものを図10に示す。
Therefore, as shown in FIGS. 8 and 9, the relationship between the minimum distortion data diagram and the time variable plot diagram can be approximated by a linear approximation. FIG. 10 shows a waveform obtained by using this approximate expression in accordance with the waveform data table of FIG. 6 and calculating the distortion rate.

【0038】図10は最小歪み運転時の変調率と歪み率
の関係と、d、qと変調率の関係を線形近似し、図6
(n=3)のデータテーブルによって求めたUV線間電
圧の変調率と歪み率の関係を示したもので、太線は図8
に示す最小歪データの線図、白抜き角ドット接続線は
d、qと変調率の関係を線形近似した線図である。
FIG. 10 shows a linear approximation of the relationship between the modulation factor and the distortion factor during the minimum distortion operation and the relationship between d, q and the modulation factor.
FIG. 8 shows the relationship between the UV line voltage modulation rate and the distortion rate obtained from the (n = 3) data table.
Is a diagram of minimum distortion data, and a white square dot connection line is a diagram obtained by linearly approximating the relationship between d and q and the modulation factor.

【0039】これによると、線形近似によって簡単化し
た波形の歪み(白抜き角ドット接続線)とテーブルから
読み出した最小歪みデータ(図8に示す最小歪データの
線図)はほとんど近似している。かかる結果より、変調
率と時間変数をある近似式で表すことによって、波形歪
み最小に近い運転が可能になるといえる。
According to this, the distortion of the waveform simplified by the linear approximation (white square dot connection line) and the minimum distortion data read from the table (the minimum distortion data diagram shown in FIG. 8) are almost similar. . From these results, it can be said that by expressing the modulation rate and the time variable by a certain approximate expression, an operation close to the minimum waveform distortion can be performed.

【0040】従って本実施形態によれば、スイッチング
パターンを示す簡単な波形データテーブルを作成し、最
小歪み時の時間変数と変調率の関係式を求め、その時間
を前記波形データテーブルに代入するだけで、全変調が
同期制御のみで可能になり、スイッチングの対称性が保
たれ、低いスイッチング周波数で高調波の少ない運転が
可能になる。また、スイッチングパターン決定時から中
性点変動が抑制されているため、複雑な中性点抑制回路
が不要になる。
Therefore, according to the present embodiment, a simple waveform data table showing the switching pattern is created, a relational expression between the time variable at the time of minimum distortion and the modulation factor is obtained, and the time is substituted into the waveform data table. Therefore, all the modulation can be performed only by the synchronous control, the switching symmetry is maintained, and the operation with a low switching frequency and few harmonics can be performed. Further, since the neutral point fluctuation is suppressed from the time of determining the switching pattern, a complicated neutral point suppressing circuit becomes unnecessary.

【0041】[0041]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、スイッチ
ングパターンの簡単な波形データテーブルに、最小歪み
時の変調率とその状態出力時間に関する変数の関係を示
す時間データテーブルから読み出した、ある変調率にお
ける状態出力時間の変数値をセットするだけで、全変調
が同期制御のみで可能になり、スイッチングの対称性が
保たれ、低いスイッチング周波数で高調波の少ない運転
が可能になる。また、スイッチングパターン決定時から
中性点変動が抑制されているため、複雑な中性点抑制回
路が不要になる。
According to the first aspect of the present invention, the simple waveform data table of the switching pattern is read from the time data table showing the relationship between the modulation factor at the time of the minimum distortion and the variable relating to the state output time. By simply setting the variable value of the state output time at the modulation rate, all modulation can be performed only by synchronous control, switching symmetry is maintained, and operation at a low switching frequency and low harmonics becomes possible. Further, since the neutral point fluctuation is suppressed from the time of determining the switching pattern, a complicated neutral point suppressing circuit becomes unnecessary.

【0042】請求項2記載の発明によれば、スイッチン
グパターンを示す簡単な波形データテーブルを作成し、
一方最小歪み時の時間変数と変調率の関係式を求め、そ
の時間を前記波形データテーブルに代入するだけで、全
変調が同期制御のみで可能になり、スイッチングの対称
性が保たれ、低いスイッチング周波数で高調波の少ない
運転が可能になる。また、スイッチングパターン決定時
から中性点変動が抑制されているため、複雑な中性点抑
制回路が不要になる。
According to the second aspect of the present invention, a simple waveform data table showing a switching pattern is created,
On the other hand, by simply obtaining the relational expression between the time variable and the modulation factor at the time of the minimum distortion and substituting the time into the waveform data table, all the modulation can be performed only by the synchronous control, the switching symmetry is maintained, and the low switching is maintained. Operation with less harmonics at the frequency becomes possible. Further, since the neutral point fluctuation is suppressed from the time of determining the switching pattern, a complicated neutral point suppressing circuit becomes unnecessary.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態に係る図2中の制御回路
(マイクロプロセッサ)の内部構成を示す制御ブロック
図を示す。
FIG. 1 is a control block diagram showing an internal configuration of a control circuit (microprocessor) in FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.

【図2】 従来技術でもあり又本発明が適用される3レ
ベルインバータ回路の構成を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a three-level inverter circuit which is also a prior art and to which the present invention is applied.

【図3】 図2のU、V、W各相におけるGTO素子3
レベルスイッチングパターンの状態定義表図である。
FIG. 3 shows a GTO element 3 in each of U, V, and W phases in FIG. 2;
It is a state definition table figure of a level switching pattern.

【図4】 図3に基づく3レベルインバータのU、V、
W相状態と線間電圧の対応表図である。
FIG. 4 shows U, V, three-level inverters based on FIG.
It is a correspondence table figure of a W-phase state and line voltage.

【図5】 図1の制御ブロック図中に示されるデータテ
ーブルによって出力される最小スイッチング回数の3レ
ベルインバータ1周期分U、V、W相電位とUV線間電
圧波形(A)、及びその時の状態推移表(B)を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing the U-, V-, and W-phase potentials and UV line voltage waveforms (A) for one cycle of a three-level inverter with the minimum number of switchings output by the data table shown in the control block diagram of FIG. It is a figure which shows a state transition table (B).

【図6】 図2の制御ブロック図中に示されるデータテ
ーブルによって出力される最小スイッチング時の3倍の
状態変化(36状態変化)するときの3レベルインバー
タU、V、W相電位とUV線間電圧波形(A)、及びそ
の時の状態推移表(B)を示す図である。
6 shows three-level inverters U, V, W-phase potentials and UV rays when a state change (36 state changes) three times the minimum switching time outputted by the data table shown in the control block diagram of FIG. FIG. 6 is a diagram showing an inter-voltage waveform (A) and a state transition table (B) at that time.

【図7】 図6の状態推移時のUV線間電圧における変
調率と歪み率の関係の一例を示すドットパターングラフ
図である。
FIG. 7 is a dot pattern graph showing an example of a relationship between a modulation factor and a distortion factor in a UV line voltage during the state transition of FIG.

【図8】 図5と図6の最小歪み運転の際のUV線間電
圧における変調率と歪み率の関係の一例を示すドットパ
ターングラフ図である。
FIG. 8 is a dot pattern graph showing an example of a relationship between a modulation factor and a distortion factor in a UV line voltage during the minimum distortion operation in FIGS. 5 and 6;

【図9】 図8のn=3の最小歪み運転の際の時間変数
d、qと変調率の関係を示すグラフ図である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the time variables d and q and the modulation factor during the minimum distortion operation when n = 3 in FIG. 8;

【図10】 最小歪み運転時の変調率と歪み率の関係
と、d、qと変調率の関係を線形近似し、図6のデータ
テーブルによって求めた UV線間電圧の変調率と歪み
率の関係を示すグラフ図である。
10 linearly approximates the relationship between the modulation factor and the distortion factor during the minimum distortion operation and the relationship between d and q and the modulation factor, and obtains the modulation ratio and the distortion factor of the UV line voltage obtained from the data table of FIG. It is a graph which shows a relationship.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 直流電源入力端子 3 中性点端子 4、5 コンデンサ 6〜17 GTO素子 18〜29 逆並列ダイオード 30〜35 クランプダイオード 1, 2 DC power input terminal 3 Neutral terminal 4, 5 Capacitor 6-17 GTO element 18-29 Anti-parallel diode 30-35 Clamp diode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−140359(JP,A) 特開 平5−211775(JP,A) 特開 昭64−50766(JP,A) 特開 平9−294375(JP,A) 特開 平10−4696(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02M 7/515 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-8-140359 (JP, A) JP-A-5-211775 (JP, A) JP-A-64-50766 (JP, A) JP-A-9-99 294375 (JP, A) JP-A-10-4696 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/48 H02M 7/515

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 パルス幅変調制御により出力電圧が制御
される直列多重型の3レベルインバータ回路を構成する
GTO素子のスイッチング動作を行なう制御回路(マイ
クロプロセッサ)に1又は複数のデータテーブルを内蔵
し、該データテーブルより読み出されたデータに基づい
て生成されたゲートパルス信号に基づいて前記GTO素
子のスイッチング動作を行なうように構成したUVWの
三相電圧に使用する半導体電力変換装置において、 前記UVW相夫々のGTO素子の1制御周期分のオンオ
状態を示すスイッチングパターンの波形データテーブ
として、前記UVW相夫々のGTO素子の最小スイッ
チングの奇数倍(n≧1)の条件で対称性を保ちつつ、
負荷に影響される中性点電位変動を抑制する複数の波形
データテーブルを作成するとともに、最小歪み時の変調
率とその状態出力時間に関する変数の関係を時間データ
テーブル化し、ある変調率における状態出力時間に関す
る変数を前記時間データテーブルから読み出し、前記複
数の波形データテーブルより前記変調率運転時に、最も
歪みの小さくなるスイッチングパターンの波形データテ
ーブルを選択し、該テーブルに前記変数値をセットして
得られたデータに基づいて前記ゲートパルス信号を生成
することを特徴とする半導体電力変換装置。
1. A control circuit (microprocessor) for performing a switching operation of a GTO element constituting a series-multiplexed three-level inverter circuit in which an output voltage is controlled by pulse width modulation control includes one or a plurality of data tables. A UVW configured to perform a switching operation of the GTO element based on a gate pulse signal generated based on data read from the data table .
In the semiconductor power conversion device used for three-phase voltage, the on / off operation for one control cycle of the GTO element of each of the UVW phases is performed.
As the waveform data table switching pattern indicating a full state, the minimum switch of the UVW phases each of the GTO element
While maintaining the symmetry under the condition of odd number times (n ≧ 1)
Multiple waveforms to suppress neutral point potential fluctuations affected by load
As well as a data table, the minimum distortion at the time of the modulation rate and to time data table the relationship variable for that state output time, reads the variables relating to the state output time at a modulation rate from the time data table, the double
From the number of waveform data tables,
Switching pattern waveform data that reduces distortion
Wherein the gate pulse signal is generated based on data obtained by selecting a table and setting the variable value in the table .
【請求項2】 パルス幅変調制御により出力電圧が制御
される直列多重型の3レベルインバータ回路を構成する
GTO素子のスイッチング動作を行なう制御回路(マイ
クロプロセッサ)に1又は複数のデータテーブルを内蔵
し、該データテーブルより読み出されたデータに基づい
て生成されたゲートパルス信号に基づいて前記GTO素
子のスイッチング動作を行なうように構成したUVWの
三相電圧に使用する半導体電力変換装置において、 前記UVW相夫々のGTO素子の1制御周期分のオンオ
状態を示すスイッチングパターンの波形データテーブ
として、前記UVW相夫々のGTO素子の最小スイッ
チングの奇数倍(n≧1)の条件で対称性を保ちつつ、
負荷に影響される中性点電位変動を抑制する複数の波形
データテーブルを作成するとともに、最小歪み時の時間
変数と変調率の関係を線形近似式として求め、該近似式
よりある変調率に対する時間を算出して、その時間を前
記波形データテーブルに代入して得られたデータに基づ
いて前記ゲートパルス信号を生成することを特徴とする
半導体電力変換装置。
2. A control circuit (microprocessor) for performing a switching operation of a GTO element constituting a series-multiplexed three-level inverter circuit whose output voltage is controlled by pulse width modulation control, wherein one or a plurality of data tables are incorporated. A UVW configured to perform a switching operation of the GTO element based on a gate pulse signal generated based on data read from the data table .
In the semiconductor power conversion device used for three-phase voltage, the on / off operation for one control cycle of the GTO element of each of the UVW phases is performed.
As the waveform data table switching pattern indicating a full state, the minimum switch of the UVW phases each of the GTO element
While maintaining the symmetry under the condition of odd number times (n ≧ 1)
Multiple waveforms to suppress neutral point potential fluctuations affected by load
In addition to creating a data table , the relationship between the time variable and the modulation factor at the time of minimum distortion is obtained as a linear approximation, and the approximation
A semiconductor power conversion device, wherein a time corresponding to a certain modulation factor is calculated, and the gate pulse signal is generated based on data obtained by substituting the time into the waveform data table.
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