JP3316801B2 - Multiple power converter control method and multiple power converter - Google Patents

Multiple power converter control method and multiple power converter

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JP3316801B2
JP3316801B2 JP26148099A JP26148099A JP3316801B2 JP 3316801 B2 JP3316801 B2 JP 3316801B2 JP 26148099 A JP26148099 A JP 26148099A JP 26148099 A JP26148099 A JP 26148099A JP 3316801 B2 JP3316801 B2 JP 3316801B2
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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、半導体スイッチ素
子を用いてなるインバータを多重接続してなる多重電力
変換装置に係り、具体的には出力波形の改善、各インバ
ータの消費電力および損失の均一化を図るスイッチング
制御の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplex power conversion device in which inverters each using a semiconductor switch element are multiplex-connected, and more specifically to improvement of an output waveform, uniformity of power consumption and loss of each inverter. The present invention relates to an improvement in switching control for realizing the switching.

【0002】[0002]

【従来の技術】インバータ(直交電力変換器)の高圧化
及び大容量化を実現するため、複数のインバータ(以
下、ユニットインバータという)の出力側を直列に接続
してなる多重インバータ装置が広く知られている。この
ような多重インバータ装置を構成する複数のユニットイ
ンバータのスイッチ素子をスイッチング制御して所望の
電力を得る制御方法としては、文献「電気学会論文誌D
部門 Vol. 119-D, p769〜775, 1999年、6月」に纏めら
れているとおり、種々の方式が提案されている。
2. Description of the Related Art In order to increase the voltage and capacity of an inverter (orthogonal power converter), a multiplex inverter device in which the output sides of a plurality of inverters (hereinafter referred to as unit inverters) are connected in series has been widely known. Have been. As a control method for obtaining desired power by performing switching control of the switching elements of a plurality of unit inverters constituting such a multiplex inverter device, a literature "IEEE Transaction D
Sector Vol. 119-D, pp. 769-775, June 1999 ", various schemes have been proposed.

【0003】ここで、多重インバータ装置のスイッチン
グ制御方式について、三相電動機を駆動する多重インバ
ータ装置を例にして説明する。三相電動機の制御方式と
しては、V/F制御又はベクトル制御が広く知られてい
るが、いずれの場合もインバータのスイッチ素子を制御
するゲートパルスは、PWM(パルス幅変調)制御方式
により生成することが代表的である。すなわち、三相電
動機に供給する交流電圧に対応した電圧指令値を三角波
キャリアと比較し、その大小関係に基づいて各ユニット
インバータのスイッチ素子のゲートパルス(PWMパル
ス)を生成し、そのPWMパルスにより各スイッチ素子
をスイッチング制御して、所望の交流電圧を出力するよ
うにしている。このようなPWMパルスを生成する代表
的な方式として、電圧指令値との比較に用いる三角波キ
ャリアの特徴に基づいて、位相シフト方式とバイアス方
式とが知られている。これらの方式について、二重イン
バータ装置を例にして説明する。
Here, a switching control method of a multiplex inverter device will be described by taking a multiplex inverter device for driving a three-phase motor as an example. As a control method of a three-phase motor, V / F control or vector control is widely known. In any case, a gate pulse for controlling a switch element of an inverter is generated by a PWM (pulse width modulation) control method. That is typical. That is, the voltage command value corresponding to the AC voltage supplied to the three-phase motor is compared with the triangular wave carrier, and based on the magnitude relation, a gate pulse (PWM pulse) of the switch element of each unit inverter is generated. The switching of each switch element is controlled to output a desired AC voltage. As a typical method of generating such a PWM pulse, a phase shift method and a bias method are known based on characteristics of a triangular wave carrier used for comparison with a voltage command value. These methods will be described by taking a double inverter device as an example.

【0004】位相シフト方式は、二重インバータ装置の
2つのユニットインバータに対応させて、2つの三角波
キャリアを用意する。それらの三角波キャリアは、周期
がTc、ピーク値が±2Vdc、それらの位相が90°ずら
して設定され、それらの三角波キャリアと共通の電圧指
令値とをそれぞれ比較してPWMパルスを生成する。な
お、周期Tcはインバータ出力に対応した電圧指令値
(交流波形)の周期よりも十分に小さく、ピーク値は各
ユニットインバータの直流電源電圧Vdcに基づいて設定
される。このように、2つのユニットインバータに対応
する三角波キャリアの位相が90°ずれていることから、
それら2つのユニットインバータは比較的が均等なスイ
ッチング動作により駆動される。その結果、素子の発生
する損失が均一化されるから、ユニットインバータ間の
熱バランスが保たれるという利点がある。二段以上に多
重化する場合も、電圧指令値はすべて共通化し、三角波
キャリアの位相をずらしてPWMパルスを作成する。
In the phase shift method, two triangular wave carriers are prepared corresponding to two unit inverters of a double inverter device. These triangular wave carriers are set with a period of Tc, a peak value of ± 2 Vdc, and a phase shifted by 90 °, and compare these triangular wave carriers with a common voltage command value to generate a PWM pulse. The cycle Tc is sufficiently smaller than the cycle of the voltage command value (AC waveform) corresponding to the inverter output, and the peak value is set based on the DC power supply voltage Vdc of each unit inverter. As described above, since the phases of the triangular wave carriers corresponding to the two unit inverters are shifted by 90 °,
These two unit inverters are driven by relatively equal switching operations. As a result, since the loss generated by the elements is made uniform, there is an advantage that the heat balance between the unit inverters is maintained. Also in the case of multiplexing into two or more stages, the voltage command values are all shared, and the PWM pulse is created by shifting the phase of the triangular wave carrier.

【0005】しかし、位相シフト方式の場合には、三角
波キャリアの位相が90°ずれていることから、2相の線
間電圧のパルス波形で見ると、パルスの高低電圧差が大
きくなる場合があり、線間電圧波形の歪みが増加する問
題がある。また、線間電圧の変化幅が大きいと、インバ
ータ・モータ間配線における反射により、電圧の跳ね上
がりが大きくなり、モータの絶縁を劣化させる恐れがあ
る。
However, in the case of the phase shift method, since the phase of the triangular wave carrier is shifted by 90 °, there is a case where the difference between the high and low voltage of the pulse becomes large in the pulse waveform of the two-phase line voltage. In addition, there is a problem that distortion of a line voltage waveform increases. Also, if the change width of the line voltage is large, the voltage jumps up due to reflection on the wiring between the inverter and the motor, which may degrade the insulation of the motor.

【0006】他方のバイアス方式は、ユニットインバー
タの数に合わせて電圧指令値の範囲を正側と負側ごとに
複数の領域に分割し、その分割領域ごとに同一の三角波
キャリアのバイアスを変えて設定し、電圧指令値と各三
角波キャリアとの比較に基づいて、PWMパルスを生成
する方式である。例えば、二重インバータ装置の場合
は、電圧指令値の範囲を−2Vdc〜−Vdc、−Vdc〜
0、0〜+Vdc、+Vdc〜+2Vdcの4領域に分割し、同
一位相でピーク値幅がVdcの三角波キャリアを4つ用意
し、それらのバイアスを変えて各領域に割り当て、共通
の電圧指令値と比較してPWMパルスを生成する。
In the other bias system, the range of the voltage command value is divided into a plurality of regions for each of the positive side and the negative side in accordance with the number of unit inverters, and the bias of the same triangular wave carrier is changed for each of the divided regions. In this method, a PWM pulse is generated based on a comparison between a voltage command value and each triangular wave carrier. For example, in the case of a dual inverter device, the range of the voltage command value is -2Vdc to -Vdc, -Vdc to
Divided into four regions of 0, 0 to + Vdc, + Vdc to + 2Vdc, prepare four triangular wave carriers having the same phase and a peak value width of Vdc, change their bias and assign to each region, Generate a PWM pulse in comparison with the value.

【0007】このバイアス方式は、同一電圧領域におい
ては、その領域の三角波キャリアに対応したユニットイ
ンバータがスイッチング制御されることになる。そし
て、スイッチングされるユニットインバータの出力波形
は均等なパルス波形となり、スイッチングされていない
ユニットインバータの出力波形は0又は±Vdcの一定値
になる。そのため、他相の多重インバータとの線間電圧
の変化幅はVdcとなり、位相シフト方式のような問題は
存在しない。
In this bias method, in the same voltage region, the switching of the unit inverter corresponding to the triangular wave carrier in that region is controlled. The output waveform of the unit inverter to be switched has a uniform pulse waveform, and the output waveform of the unit inverter that has not been switched has a constant value of 0 or ± Vdc. Therefore, the change width of the line voltage with the multiplex inverter of another phase is Vdc, and there is no problem as in the phase shift method.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バイアス方式のPWMパルス生成法は、各ユニットイン
バータ相互間及びスイッチ素子相互間のスイッチング動
作に偏りがあることから、次のような問題がある。
However, the conventional bias-type PWM pulse generation method has the following problems because there is a bias in the switching operation between unit inverters and between switching elements.

【0009】つまり、同一期間においてスイッチング動
作するスイッチ素子が、特定のユニットインバータ又は
スイッチ素子に集中してしまうため、スイッチ素子相互
間の熱バランスが崩れ、特定の素子に負担が集中すると
いう問題がある。
In other words, the switching elements that perform the switching operation during the same period are concentrated on a specific unit inverter or switching element, so that the heat balance between the switching elements is lost and the load is concentrated on the specific element. is there.

【0010】また、各ユニットインバータの消費電力に
相違が生じるので、電源側に生じる高調波の発生量が個
々のユニットインバータで異なってくる。通常、二重イ
ンバータ装置の入力直流電力は、2次巻線がΔ巻線とY
巻線とからなる変圧器を介して供給される交流電力を整
流して得ている。これは、運転により電源側に生じる高
調波(5、7、17、19次成分等)を、2つのユニットイン
バータ間でキャンセルさせるためである。しかし、各ユ
ニットインバータの消費電力が異なると、高調波のキャ
ンセルがうまく機能しなくなるという問題がある。
In addition, since the power consumption of each unit inverter is different, the amount of harmonics generated on the power supply side is different for each unit inverter. Usually, the input DC power of the dual inverter device is such that the secondary winding is Δ winding and Y winding.
It is obtained by rectifying AC power supplied through a transformer composed of windings. This, harmonics caused by OPERATION on the power supply side of the (5,7,17,19-order component, etc.), in order to cancel between the two units inverter. However, if the power consumption of each unit inverter is different, there is a problem that the harmonic cancellation does not function well.

【0011】本発明の課題は、上述した問題を解決する
こと、すなわち、多重インバータ装置を構成する各ユニ
ットインバータのパワーバランスを保ち、且つ、出力波
形の歪みが少ないPWM制御を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, that is, to provide a PWM control which maintains the power balance of each unit inverter constituting a multiplex inverter device and has a small output waveform distortion. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の手段
により解決することができる。本発明は、基本的に従来
のバイアス方式と同様に、多重インバータを構成する複
数のユニットインバータに対して同一位相の三角波キャ
リアを用いることにより、線間電圧波形の歪みを抑制す
る。本発明の特徴は、バイアス方式の問題点である各ユ
ニットインバータ間のパワーバランスを均等にするた
め、電圧指令値の周期よりも短い切替周期でPWM制御
によるスイッチング対象のユニットインバータを切り替
えることにより、特定のユニットインバータにスイッチ
ング動作が集中しないようにして、ユニットインバータ
間のパワーの均等化を図ることにある。
The above object can be attained by the following means. The present invention suppresses distortion of the line voltage waveform by using a triangular wave carrier having the same phase for a plurality of unit inverters constituting a multiplex inverter, basically in the same manner as in the conventional bias method. The feature of the present invention is to switch unit inverters to be switched by PWM control with a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value in order to equalize the power balance between the unit inverters, which is a problem of the bias method, An object of the present invention is to equalize the power between unit inverters so that the switching operation does not concentrate on a specific unit inverter.

【0013】すなわち、従来のバイアス方式は、まず、
n個のユニットインバータを直列接続した多重インバー
タの場合、±nVdcの範囲で変化する電圧指令値に対応
させて、電圧指令値の範囲を正側と負側ごとにそれぞれ
n個の電圧領域に等分する。このように等分された正側
領域と負側領域のうち、互いに対称な位置の正側領域と
負側領域を直列接続されたn個のユニットインバータの
正側アームと負側アームに順次対応付ける。そして、そ
れぞれの電圧領域に三角波キャリアを設定して電圧指令
値と比較してPWMパルスを生成し、このPWMパルス
に基づいて対応するユニットインバータのスイッチ素子
のゲートを制御していたことから、電圧指令値が属する
電圧領域のユニットインバータのみにスイッチングが集
中していたのである。
That is, in the conventional bias method, first,
In the case of a multiplex inverter in which n unit inverters are connected in series, the range of the voltage command value is divided into n voltage regions for each of the positive side and the negative side in accordance with the voltage command value that changes in the range of ± nVdc. Minute. Of the equally divided positive side region and negative side region, the positive side region and the negative side region at mutually symmetric positions are sequentially associated with the positive side arm and the negative side arm of n unit inverters connected in series. . Then, a triangular wave carrier is set in each voltage region, a PWM pulse is generated by comparing with a voltage command value, and the gate of the switch element of the corresponding unit inverter is controlled based on the PWM pulse. Switching was concentrated only on the unit inverter in the voltage region to which the command value belongs.

【0014】そこで、本発明は、各電圧領域において、
直列接続された複数のユニットインバータのスイッチン
グ動作を周期的に切り替えて行わせるようにしたことを
特徴とする。スイッチング動作させるユニットインバー
タの切り替え法としては、次のいづれか1つにより実現
できる。
[0014] Therefore, the present invention provides, in each voltage region,
The switching operation of a plurality of unit inverters connected in series is periodically switched and performed. The switching method of the unit inverter to be switched can be realized by one of the following methods.

【0015】(1)三角波キャリアと電圧指令値を比較
してゲートパルスを生成する各ユニットインバータのP
WM変調手段に入力する三角波キャリアを同一のものと
し、電圧指令値を各ユニットインバータのPWM変調手
段に周期的に切り替えて入力することにより実現でき
る。
(1) The P of each unit inverter that generates a gate pulse by comparing a triangular wave carrier with a voltage command value
This can be realized by making the same triangular wave carrier to be input to the WM modulation means, and periodically switching and inputting the voltage command value to the PWM modulation means of each unit inverter.

【0016】(2)各ユニットインバータのPWM変調
手段に入力する三角波キャリアのバイアスを前述の電圧
領域に対応させて可変にしておき、各ユニットインバー
タのPWM変調手段に入力する三角波キャリアのバイア
スを各ユニットインバータ間で周期的に切り替えること
により実現できる。
(2) The bias of the triangular wave carrier input to the PWM modulating means of each unit inverter is made variable in accordance with the above-mentioned voltage range, and the bias of the triangular wave carrier input to the PWM modulating means of each unit inverter is changed. This can be realized by periodically switching between unit inverters.

【0017】具体的には、複数のユニットインバータの
出力を直列に接続してなる多重インバータのスイッチ素
子を、入力される電圧指令値に基づいてスイッチング制
御して直流を交流に変換するにあたり、前記電圧指令値
の取り得る範囲を前記ユニットインバータの数に合わせ
て正負対称の複数の電圧領域に分け、該電圧領域ごとに
三角波キャリアを設定し、前記電圧指令値と前記各三角
波キャリアの大小関係を比較して前記ユニットインバー
タを駆動する複数のゲートパルスを生成し、生成された
ゲートパルスにより駆動する対象の前記ユニットイン
バータを、前記電圧指令値の周期よりも短い切替周期で
切り替えることにより実現できる。
More specifically, in order to convert a direct current into an alternating current by performing switching control on a switch element of a multiplex inverter formed by connecting the outputs of a plurality of unit inverters in series based on an input voltage command value, divided into a plurality of voltages regions of positive and negative symmetrical combined possible range of the voltage command value to the number of said unit inverters, set the triangular wave carrier for each said voltage region, the said voltage command value each triangle
It said unit inverter by comparing the magnitude of the wave carrier
Generate multiple gate pulses to drive the
This can be realized by switching the unit inverter driven by each gate pulse at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value.

【0018】また、本発明に係る多重電力変換装置は、
複数のユニットインバータの出力を直列に接続してなる
多重インバータと、該多重インバータのスイッチ素子を
入力される電圧指令値に基づいてスイッチング制御する
制御装置とを備え、該制御装置は、三角波キャリアと前
記電圧指令値との大小関係に基づいて前記複数のユニッ
トインバータをそれぞれ駆動するゲートパルスを生成
し、前記ゲートパルスにより駆動する対象の前記ユニッ
トインバータを、前記電圧指令値の周期よりも短い切替
周期で切り替える構成にすることができる。この場合、
前記制御装置は、前記電圧指令値の取り得る範囲を前記
ユニットインバータの数に合わせて正負対称の複数の電
圧領域に分け、該複数の電圧領域のそれぞれに前記ユニ
ットインバータを対応づけ、該対応関係を前記電圧指令
値の周期よりも短い切替周期で切り替えることができ
る。
Further, the multiplex power converter according to the present invention comprises:
By connecting the outputs of multiple unit inverters in series
A multiplex inverter and a switch element of the multiplex inverter
Switching control based on input voltage command value
A control device, the control device comprising: a triangular wave carrier;
The plurality of units based on the magnitude relationship with the voltage command value.
Generate gate pulses to drive each inverter
The unit to be driven by the gate pulse.
Switch the inverter shorter than the cycle of the voltage command value.
The configuration can be switched periodically. in this case,
The control device divides a range in which the voltage command value can be taken into a plurality of positive / negative symmetric voltage regions according to the number of the unit inverters, associates the unit inverter with each of the plurality of voltage regions, and Can be switched at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value.

【0019】さらに、前記制御装置は、前記三角波キャ
リアを前記複数のユニットインバータに対して共通に設
定し、前記電圧指令値の取り得る範囲を前記ユニットイ
ンバータの数に合わせて正負対称の複数の電圧領域に分
け、該複数の電圧領域の正負一対の電圧領域のそれぞれ
に前記ユニットインバータを対応づけ、入力される前記
電圧指令値が属する電圧領域を判別し、該判別された電
圧領域の零側の電圧領域との境界電圧を前記電圧指令値
から差し引いた値を、当該判別された電圧領域に係る前
記ユニットインバータの変調用電圧指令値とし、該変調
用電圧指令値と前記三角波キャリアとの大小関係に基づ
いて前記スイッチ素子のゲートパルスを生成し、当該判
別された電圧領域よりも絶対値が小さい電圧領域に係る
前記ユニットインバータに対しては全電圧出力のゲート
パルスを生成し、当該判別された電圧領域よりも絶対値
が大きい電圧領域に係る前記ユニットインバータに対し
ては出力短絡のゲートパルスを生成し、前記電圧領域と
前記ユニットインバータの対応関係を前記電圧指令値の
周期よりも短い切替周期で切り替えるものとすることで
実現できる。
Further, the control device sets the triangular wave carrier in common for the plurality of unit inverters, and adjusts a range in which the voltage command value can be taken according to the number of the unit inverters. Area, and the unit inverter is associated with each of a pair of positive and negative voltage areas of the plurality of voltage areas, a voltage area to which the input voltage command value belongs is determined, and a zero side of the determined voltage area is determined. A value obtained by subtracting a boundary voltage from a voltage region from the voltage command value is set as a modulation voltage command value of the unit inverter related to the determined voltage region, and a magnitude relationship between the modulation voltage command value and the triangular wave carrier. A gate pulse of the switch element is generated based on the voltage, and the unit input related to a voltage region having an absolute value smaller than the determined voltage region. A gate pulse of full voltage output is generated for the inverter, and an output short-circuit gate pulse is generated for the unit inverter in the voltage region having an absolute value larger than the determined voltage region. This can be realized by switching the correspondence between the area and the unit inverter at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value.

【0020】また、これに代えて、前記制御装置は、前
記電圧指令値の取り得る範囲を前記ユニットインバータ
の数に合わせて正負対称の複数の電圧領域に分け、該複
数の電圧領域に対応させて前記電圧領域の電圧幅に対応
するピーク幅を有する三角波キャリアを設定するととも
に、該三角波キャリアに前記電圧領域の電圧幅に基づい
た異なるバイアス量を加算可能にし、前記電圧指令値の
周期よりも短い切替周期で前記バイアス量を切り替えな
がら、前記電圧指令値と前記三角波キャリアとの大小関
係に基づいて前記各ユニットインバータのスイッチ素子
のゲートパルスを生成するものとすることができる。
Alternatively, the control device may divide the range in which the voltage command value can be taken into a plurality of positive / negative symmetric voltage regions in accordance with the number of the unit inverters, and correspond to the plurality of voltage regions. A triangular wave carrier having a peak width corresponding to the voltage width of the voltage region is set, and a different bias amount based on the voltage width of the voltage region can be added to the triangular wave carrier. A gate pulse of a switch element of each unit inverter may be generated based on the magnitude relationship between the voltage command value and the triangular carrier while switching the bias amount in a short switching cycle.

【0021】ここで、前記切替周期を短く設定すること
が好ましい。切替周期を短く設定するとパワーバランス
が均等化される利点があるが、極端に短か過ぎるとスイ
ッチング回数が増えて、スイッチング損失が増加してし
まう恐れがある。逆に、長く設定するとユニットインバ
ータ間の消費電力の変動が大きくなり、パワーバランス
が変動することになるが、スイッチング回数を低減でき
る。実用的には、三角波キャリア周期Tcの数周期程度
の値に設定することが好ましい。
Here, it is preferable to set the switching cycle short. If the switching period is set to be short, there is an advantage that the power balance is equalized. However, if the switching period is too short, the number of times of switching increases, and the switching loss may increase. Conversely, if the setting is long, the fluctuation of power consumption between the unit inverters increases and the power balance fluctuates, but the number of times of switching can be reduced. Practically, it is preferable to set the value to about several cycles of the triangular wave carrier cycle Tc.

【0022】また、切替周期は三角波キャリアの周期に
同期させなくても良いが、切替周期が三角波キャリアの
周期に同期していないと、各ユニットインバータ間の負
荷バランスを完全に均等化することは難しい。また、切
り替えのタイミングによっては、非常に狭い幅のPWM
パルスが発生し、スイッチング素子が追従できない場合
が生じることがあり、その結果、スイッチ素子への負担
を大きくしたり、波形の歪みが大きくなる可能性があ
る。
The switching cycle does not have to be synchronized with the cycle of the triangular wave carrier. However, if the switching cycle is not synchronized with the cycle of the triangular wave carrier, it is impossible to completely equalize the load balance between the unit inverters. difficult. Also, depending on the switching timing, a very narrow PWM
In some cases, a pulse may be generated and the switching element may not be able to follow up. As a result, a load on the switching element may be increased, and waveform distortion may be increased.

【0023】したがって、切替周期を三角波キャリアの
周期に同期させることが最も好ましい。この場合、三角
波キャリアの半周期を繰り返しカウントするカウンタを
設け、このカウンタの出力値が三角波キャリア周期の整
数倍のタイミングに前記切替周期を設定することが好ま
しい。これにより、スイッチング回数を一層均一化する
ことができ、また波形の歪みも低減できる。
Therefore, it is most preferable to synchronize the switching cycle with the cycle of the triangular wave carrier. In this case, it is preferable to provide a counter that repeatedly counts the half cycle of the triangular wave carrier, and set the switching cycle at a timing when the output value of this counter is an integral multiple of the triangular wave carrier cycle. Thereby, the number of times of switching can be made more uniform, and the distortion of the waveform can be reduced.

【0024】[0024]

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。 (第1実施形態) 図1、2に、本発明の一実施形態の多重電力変換装置の
構成を示し、図3、4に各部の動作波形図を示す。図1
に示すように、本実施形態は、一相当たりユニットイン
バータを二台ずつ直列に接続して構成してなる多重イン
バータ装置である。三相交流電源1から供給される交流
電力は、変圧器2において所定電圧に変換されると共
に、位相が異なる複数の三相交流に変換されて各相ごと
に構成された多重インバータ3u、3v、3wに入力さ
れている。多重インバータ3u3v、3wは、それぞ
れ各相の相電圧を出力するものであり、基本的には同一
の構成である。したがって、以下ではu相の多重インバ
ータ3uに基づいて、詳細構成を説明する。多重インバ
ータ3uは、2つのユニットインバータ31u、32uを
直列接続して構成される。ユニットインバータ31u、
32uは、それぞれ4つのスイッチ素子(Qu11〜Qu14とQu
21〜Qu24)を用いたフルブリッジのインバータであり、
ダイオード整流器4と平滑コンデンサ5を備えて構成さ
れている。多重インバータ3u、3v、3wの出力は、
誘導電動機等の交流モータ6に供給されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment FIGS. 1 and 2 show a configuration of a multiplex power conversion device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show operation waveform diagrams of respective units. FIG.
As shown in (1), this embodiment is a multiplex inverter device configured by connecting two unit inverters per phase in series. The AC power supplied from the three-phase AC power supply 1 is converted into a predetermined voltage in the transformer 2 and is also converted into a plurality of three-phase ACs having different phases, and the multiplex inverters 3 u, 3 v , 3 . 3w. The multiplex inverters 3u , 3v , and 3w each output a phase voltage of each phase, and have basically the same configuration. Therefore, the detailed configuration will be described below based on the u-phase multiplex inverter 3u. The multiplex inverter 3u is configured by connecting two unit inverters 31u and 32u in series. Unit inverter 31u,
32u has four switch elements (Qu11 to Qu14 and Qu
21-Qu24) is a full-bridge inverter using
It comprises a diode rectifier 4 and a smoothing capacitor 5. The outputs of the multiplex inverters 3u, 3v , 3w are:
It is supplied to an AC motor 6 such as an induction motor.

【0025】このように構成される多重インバータ3
u、3v、3wの各スイッチ素子は、インバータ制御装
置7により制御される。インバータ制御装置7は、三角
波キャリア発生器71、交流モータに供給する電圧指令
値を与える電圧指令演算器72、各ユニットインバータ
のゲートパルス(PWMパルス)を生成して、各スイッ
チ素子に出力するPWM変調器73u、73V、73w、
切り替え信号発生器77、電圧指令分配器78u、78
V、78wを備えている。
The multiplex inverter 3 configured as described above
The switch elements u, 3v and 3w are controlled by the inverter control device 7. The inverter control device 7 generates a triangular wave carrier generator 71, a voltage command calculator 72 for giving a voltage command value to be supplied to the AC motor, a gate pulse (PWM pulse) for each unit inverter, and a PWM output to each switch element. Modulators 73u, 73V, 73w,
Switching signal generator 77, voltage command distributors 78u, 78
V, 78w.

【0026】電圧指令演算器72から出力される各相の
電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*は、それぞれ電圧指令
分配器78u、78V、78wに入力されている。電圧
指令分配器78u、78V、78wには、切り替え信号
発生器77から切替信号CNTが入力されている。電圧指
令分配器78u、78V、78wは、それぞれ同一構成
であり、入力される電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*と
切替信号CNTに基づいて各ユニットインバータへの電圧
指令値を生成する。
The voltage command values Vu *, Vv *, Vw * of each phase output from the voltage command calculator 72 are input to voltage command distributors 78u, 78V, 78w, respectively. The switching signal CNT is input from the switching signal generator 77 to the voltage command distributors 78u, 78V, 78w. The voltage command distributors 78u, 78V, 78w have the same configuration, and generate voltage command values for each unit inverter based on the input voltage command values Vu *, Vv *, Vw * and the switching signal CNT.

【0027】また、PWM変調器73u、73V、73w
はそれぞれ同一構成であり、PWM変調器73uは4つの
比較器74と、4つの反転器75を備えて構成される。
比較器74は、+入力端と−入力端に入力される信号の
値を比較し、「+」の方が大きい場合に「1」を出力
し、逆の場合に「0」を出力する。比較器75は、
「1」、「0」の信号を反転して出力する。2つの比較器
74の+入力端には、三角波発生器71から三角波キャ
リアet1が入力され、−入力端には電圧指令分配器78
uから電圧指令値Vu1p*、Vu1np*が入力され、残りの2
つの比較器74の+入力端には、三角波発生器71から
三角波キャリアet2が入力され、−入力端には電圧指令
分配器78uから電圧指令値Vu2p*、Vu2np*が入力され
ている。そして、比較器74及び反転器75の出力は、
スイッチ素子Qu11〜Qu14、Qu21〜Qu24のゲートパルスGu
11〜Gu14、Gu21〜Gu24となっている。
Further, the PWM modulators 73u, 73V, 73w
Have the same configuration, and the PWM modulator 73u includes four comparators 74 and four inverters 75.
The comparator 74 compares the values of the signals input to the + input terminal and the − input terminal, and outputs “1” when “+” is larger, and outputs “0” when the value is opposite. The comparator 75 is
Inverts and outputs the "1" and "0" signals. The triangular wave carrier et1 is input from the triangular wave generator 71 to the + input terminals of the two comparators 74, and the voltage command distributor 78 to the-input terminals.
u, voltage command values Vu1p * and Vu1np * are input, and the remaining 2
The triangular wave carrier et2 is input from the triangular wave generator 71 to the positive input terminals of the two comparators 74, and the voltage command values Vu2p * and Vu2np * are input from the voltage command distributor 78u to the negative input terminals. The outputs of the comparator 74 and the inverter 75 are
Gate pulse Gu of switch element Qu11 ~ Qu14, Qu21 ~ Qu24
11 to Gu14 and Gu21 to Gu24.

【0028】ここで、図1実施形態の動作の概略を説
明する。三相交流電源1から変圧器2を介して各ユニット
インバータ31u、32uに電源が供給されると、ダイオ
ード整流器4と平滑コンデンサ5により直流電圧Vdcに変
換される。変圧器2は、ユニットインバータ間の絶縁
と、電源に流出する高調波を抑制する機能がある。つま
り、周知のように、変圧器2の二次側巻線は、各相毎に
ΔとYの二巻線になっており、お互いに30°の位相差を
持たせることにより、電源に流出する高調波6m±1次(m
=1、3、5…)をキャンセルするようにしている。
[0028] Here, an outline of the operation of the embodiment of FIG. When power is supplied from the three-phase AC power supply 1 to each of the unit inverters 31u and 32u via the transformer 2, the power is converted into a DC voltage Vdc by the diode rectifier 4 and the smoothing capacitor 5. The transformer 2 has a function of insulating between unit inverters and suppressing harmonics flowing out to a power supply. In other words, as is well known, the secondary winding of the transformer 2 has two windings of Δ and Y for each phase. Harmonic 6m ± 1st order (m
= 1, 3, 5, ...).

【0029】ユニットインバータ31u、32uは、それ
ぞれVu1、Vu2の電圧を出力する。スイッチ素子Q11、Q12
のアーム、及びスイッチ素子Q21、Q22のアームを正側ア
ームと呼び、スイッチ素子Q13、Q14のアーム、及びスイ
ッチ素子Q23、Q24のアームを負側アームと呼ぶ。ユニッ
トインバータ3uの出力電圧Vuは、ユニットインバータ
31u、32uの出力電圧の和になる。電圧指令演算器7
2では、交流モータ6を制御するための電圧指令値Vu*〜
Vw*を、V/F制御あるいはベクトル制御等に基づいて演算
して出力する。
The unit inverters 31u and 32u output voltages Vu1 and Vu2, respectively. Switch element Q11, Q12
And the arms of switch elements Q21 and Q22 are referred to as positive arms, and the arms of switch elements Q13 and Q14 and the arms of switch elements Q23 and Q24 are referred to as negative arms. The output voltage Vu of the unit inverter 3u is the sum of the output voltages of the unit inverters 31u and 32u. Voltage command calculator 7
In 2, the voltage command value Vu * for controlling the AC motor 6
Vw * is calculated and output based on V / F control, vector control, or the like.

【0030】電圧指令分配器78u〜78wは、電圧指令
値Vu*〜Vw*に基づいて、各ユニットインバータ31u、
32uに分配する電圧指令値を作成する。その電圧指令
値の配分を切り替えるのが、切り替え信号発生器77か
ら出力される切替信号CNTである。これらに関しては、
本発明の特徴部分であり、後に詳細に説明する。
The voltage command distributors 78u to 78w respectively control the unit inverters 31u, 31u based on the voltage command values Vu * to Vw *.
A voltage command value to be distributed to 32u is created. The switching signal CNT output from the switching signal generator 77 switches the distribution of the voltage command value. For these,
This is a characteristic part of the present invention and will be described later in detail.

【0031】三角波キャリアet1、et2は、各相及び各ユ
ニットインバータに共通で、et1、et2共に0からVdcまで
の値で変化する。et1は、各ユニットインバータの正側
アーム用、et2は負側アーム用の三角波キャリアであ
る。et2はet1に比べて180°の位相差を持って変化す
る。
The triangular wave carriers et1 and et2 are common to each phase and each unit inverter, and both et1 and et2 change at a value from 0 to Vdc. et1 is a triangular wave carrier for the positive arm of each unit inverter, and et2 is a triangular wave carrier for the negative arm. et2 changes with a phase difference of 180 ° compared to et1.

【0032】次に、本発明の特徴部分の1つである電圧
指令分配器の構成について、電圧指令分配器78uを例
にして動作と共に説明する。図2に示すように、電圧指
令分配器78uは、電圧指令変換器8とユニットインバ
ータ指令演算器9を含んで構成されている。電圧指令変
換器8は、電圧指令値が存在する電圧領域Kと、実質的
にPWMを行う成分であるパルス幅変調量xに分離する
機能を有し、領域判別器81とx演算器82を有してな
る。領域判別器81は電圧指令値の電圧領域を表わす
「K」の値を演算する機能を有する。すなわち、入力さ
れる電圧指令値Vu*を設定器84にそれぞれ設定され
たVdc、‐Vdcと比較器74で比較し、下記の数1〜
数3の関係に対応したKの値を出力する。x演算器82
は、パルス幅変調量xを演算するものであり、入力され
る電圧指令値Vu*に設定器84に設定されたVdcを2つ
の加算(減算)演算を行う加算(減算)器83を用い
て、下記の数4〜数6に対応したxの値を演算し、Kの
値に応じて切り替えられる切り替え器85を介して、パ
ルス幅変調量xをユニットインバータ指令演算器9に出
力する。
Next, the configuration of the voltage command distributor, which is one of the features of the present invention, will be described together with the operation, taking the voltage command distributor 78u as an example. As shown in FIG. 2, the voltage command distributor 78u includes a voltage command converter 8 and a unit inverter command calculator 9. The voltage command converter 8 has a function of separating a voltage region K in which a voltage command value exists and a pulse width modulation amount x which is a component that substantially performs PWM, and includes a region discriminator 81 and an x calculator 82. Have. The area discriminator 81 has a function of calculating the value of “K” representing the voltage area of the voltage command value. That is, the input voltage command value Vu * is compared with Vdc and -Vdc respectively set in the setting unit 84 by the comparator 74, and
The value of K corresponding to the relationship of Expression 3 is output. x calculator 82
Calculates the pulse width modulation amount x, and uses an adder (subtractor) unit 83 that performs two addition (subtraction) operations on the input voltage command value Vu * and Vdc set in the setting unit 84. , And outputs the pulse width modulation amount x to the unit inverter command calculator 9 via the switch 85 which is switched according to the value of K.

【0033】 Vdc≦Vu*のとき、K=1 (数1) ‐Vdc<Vu*<Vdcのとき、K=0 (数2) ‐Vdc≧Vu*のとき、K=-1 (数3) ここで、Kの概念についてさらに説明する。従来のバイ
アス方式の場合、本実施の形態のように2個のユニット
インバータ31u、32uを直列接続した多重インバータ
の場合、電圧指令値が±2Vdcの範囲で変化することに
対応させて、電圧指令値の範囲を正側と負側ごとにそれ
ぞれ2つの電圧領域に等分し、互いに対称な位置の正側
領域と負側領域をそれぞれユニットインバータ31u、
32uの正側アームと負側アームに対応付け、それぞれ
の電圧領域に三角波キャリアを設定して電圧指令値と比
較してPWMパルスを生成している。そして、それぞれ
の電圧領域に三角波キャリアを設定するために、共通の
三角波キャリアに電圧領域に対応させてバイアスをかけ
ている。ところで、三角波キャリアにバイアスをかける
ことは、電圧指令値にバイアスをかけることと実質的に
等価である。そこで、本実施形態では、三角波キャリア
を各ユニットインバータに共通のものとし、電圧指令値
が属する電圧領域を判別し、これに応じて電圧指令値に
相当するパルス幅変調量xを用いることにより電圧指令
値にバイアスをかけ、三角波キャリアにバイアスをかけ
たのと実質的に等価にしている。
When Vdc ≦ Vu *, K = 1 (Equation 1) When Vdc <Vu * <Vdc, K = 0 (Equation 2) When −Vdc ≧ Vu *, K = −1 (Equation 3) Here, the concept of K will be further described. In the case of the conventional bias method, in the case of a multiplex inverter in which two unit inverters 31u and 32u are connected in series as in the present embodiment, the voltage command value is changed in the range of ± 2 Vdc. The value range is equally divided into two voltage regions for each of the positive side and the negative side, and the positive side region and the negative side region symmetrical to each other are respectively unit inverters 31u,
The PWM pulse is generated by setting a triangular wave carrier in each voltage region and comparing the voltage with a voltage command value, in correspondence with the positive side arm and the negative side arm of 32u. Then, in order to set a triangular wave carrier in each voltage region, a bias is applied to a common triangular wave carrier corresponding to the voltage region. By the way, applying a bias to the triangular wave carrier is substantially equivalent to applying a bias to the voltage command value. Therefore, in the present embodiment, the triangular wave carrier is used in common for each unit inverter, the voltage region to which the voltage command value belongs is determined, and the pulse width modulation amount x corresponding to the voltage command value is used in accordance with the voltage region. The command value is biased, which is substantially equivalent to biasing the triangular wave carrier.

【0034】また、パルス変調量xは、三角波キャリア
との比較によって、その大きさをパルス幅に変換する値
であり、実質的なパルス変調量と考えることができる。
xは、Kの値を用いて、以下の式で演算する。この演算
は、x演算器82にて加算器83と設定器84と切替器85を用
いて実現する。
The pulse modulation amount x is a value for converting the magnitude into a pulse width by comparison with a triangular wave carrier, and can be considered as a substantial pulse modulation amount.
x is calculated by the following equation using the value of K. This calculation is realized by the x calculator 82 using the adder 83, the setter 84, and the switch 85.

【0035】 K = 1のとき、x = Vu* − Vdc (数4) K = 0のとき、x = Vu* (数5) K = −のとき、x = Vu* + Vdc (数6) ここで、図3と図4の(a)〜(c)に、Vu*に対するKとxの関
係を示す。Kは、Vu*の存在する電圧領域を表わす量であ
り、図3はK=0の場合、図4はK=1の場合の波形である。
When K = 1, x = Vu * −Vdc (Equation 4) When K = 0, x = Vu * (Equation 5) When K = −1 , x = Vu * + Vdc (Equation 6) Here, FIGS. 3 and 4 (a) to (c) show the relationship between K and x with respect to Vu *. K is a quantity representing the voltage region where Vu * exists. FIG. 3 shows a waveform when K = 0 and FIG. 4 shows a waveform when K = 1.

【0036】このようにして求められたKは、ユニット
インバータ指令演算器9のゲイン91によりVdc倍され
て、切替器92aの切替端子「0」側と、切替器92cの切
替端子「1」側に入力される。同様に、xは、切替器92c
の切替端子「1」側と、切替器92dの切替端子「0」側に入
力される。切替器92a〜92dの他方の端子には設定
器93から「0」が入力される。これらの切替器92a〜
92dは切り替え信号発生器77から出力される切替信
号CNTの「0」、「1」に応じて切り替えられる。切替
信号CNTは、図3(d)に示すように、「1」、「0」の値
を周期Tcntで繰り返す信号である。切替器92aと92
b及び切替器92cと92dの出力は、それぞれ加算器
83で加算されてユニットインバータ32uと32uの
正側アーム用の電圧指令値として、また反転器76で反
転されて負側アーム用の電圧指令として、それぞれPWM
変調器73uに入力されている。
The K obtained in this manner is multiplied by Vdc by the gain 91 of the unit inverter command calculator 9, and the switching terminal "0" side of the switching unit 92a and the switching terminal "1" side of the switching unit 92c. Is input to Similarly, x is a switch 92c
Is input to the switching terminal “1” of the switching device 92d and the switching terminal “0” of the switching device 92d. "0" is input from the setting device 93 to the other terminals of the switching devices 92a to 92d. These switches 92a-
The switch 92d is switched according to “0” and “1” of the switching signal CNT output from the switching signal generator 77. The switching signal CNT is a signal that repeats the values “1” and “0” at a cycle Tcnt, as shown in FIG. Switches 92a and 92
b and the outputs of the switches 92c and 92d are added by an adder 83 to obtain voltage command values for the positive arm of the unit inverters 32u and 32u, respectively, and inverted by the inverter 76 to output a voltage command for the negative arm. As PWM respectively
The signal is input to the modulator 73u.

【0037】このようにして、各ユニットインバータ3
1u、32uの電圧指令値Vu1p*、Vu2p*は、下記のよう
になる。
Thus, each unit inverter 3
The voltage command values Vu1p * and Vu2p * for 1u and 32u are as follows.

【0038】 CNT = 1のとき Vu1p*= x、 Vu2p* = K・Vdc (数7) CNT = 0のとき Vu1p* = K・Vdc、 Vu2p*=x (数8) なお、Vu1n*とVu2n*は、それぞれVu1p*とVu2p*を反転す
ることで得られる。この結果、ゲートパルスは、図3(i)
〜(l)となる。ここで、Gu12、Gu14、Gu22、Gu24の波形
は、それぞれGu11、Gu13、Gu21、Gu23の反転となるの
で、波形の図示を省略している。
When CNT = 1, Vu1p * = x, Vu2p * = K · Vdc (Equation 7) When CNT = 0, Vu1p * = K · Vdc, Vu2p * = x (Equation 8) Note that Vu1n * and Vu2n * Are obtained by inverting Vu1p * and Vu2p *, respectively. As a result, the gate pulse becomes as shown in FIG.
~ (L). Here, since the waveforms of Gu12, Gu14, Gu22, and Gu24 are inverted of Gu11, Gu13, Gu21, and Gu23, respectively, the illustration of the waveforms is omitted.

【0039】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、電圧指令値の取り得る範囲±2Vdcをユニットイン
バータの多重の数に合わせて正負対称の二対の電圧領域
に分け、正負二対の電圧領域にそれぞれユニットインバ
ータを対応づけ、その対応関係を電圧指令値の周期より
も短い切替周期で切り替えているのである。
As described above, according to this embodiment, the range ± 2 Vdc in which the voltage command value can be taken is divided into two pairs of positive / negative symmetrical voltage regions in accordance with the number of multiplexed unit inverters. The unit inverters are respectively associated with the voltage regions, and the correspondence is switched at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value.

【0040】つまり、三角波キャリアを2つのユニット
インバータに対して共通に設定し、電圧指令値の取り得
る範囲を2つのユニットインバータに合わせて正負対称
の二対の電圧領域に分け、その電圧領域のそれぞれにユ
ニットインバータを対応づけ、入力される電圧指令値が
属する電圧領域を判別し、判別された電圧領域の零側の
電圧領域との境界電圧を電圧指令値から差し引いた値
を、判別された電圧領域に係るユニットインバータの変
調用電圧指令値とし、その変調用電圧指令値と三角波キ
ャリアとの大小関係に基づいてスイッチ素子のゲートパ
ルスを生成し、判別された電圧領域よりも絶対値が小さ
い電圧領域に係るユニットインバータに対しては全電圧
出力のゲートパルスを生成し、判別された電圧領域より
も絶対値が大きい電圧領域に係るユニットインバータに
対しては出力短絡のゲートパルスを生成し、電圧領域と
ユニットインバータの対応関係を電圧指令値の周期より
も短い切替周期で切り替えているのである。
That is, the triangular wave carrier is set in common for the two unit inverters, and the range in which the voltage command value can be taken is divided into two pairs of positive and negative symmetrical voltage regions in accordance with the two unit inverters. Each unit inverter is associated, a voltage region to which the input voltage command value belongs is determined, and a value obtained by subtracting a boundary voltage between the determined voltage region and a voltage region on the zero side from the voltage command value is determined. A modulation voltage command value of the unit inverter pertaining to the voltage region is generated, and a gate pulse of the switch element is generated based on the magnitude relationship between the modulation voltage command value and the triangular wave carrier, and the absolute value is smaller than the determined voltage region. A gate pulse of full voltage output is generated for the unit inverter in the voltage range, and a gate pulse having an absolute value larger than that of the determined voltage range For unit inverter according to the region to produce a gate pulse output short circuit, you're switched in a short switching period than the period of the voltage command value corresponding relationship between the voltage region and the unit inverter.

【0041】このように構成されることから、本実施形
態によれば、出力波形Vu(図3(o))は、従来のバイア
ス方式と等しくなるが、2つのユニットインバータ31
u、32uのどちらもほぼ等しくスイッチングを行ってお
り、パワーバランスが保たれている。
With this configuration, according to the present embodiment, the output waveform Vu (FIG. 3 (o)) becomes equal to that of the conventional bias system, but the two unit inverters 31 are used.
Both u and 32u perform switching almost equally, and the power balance is maintained.

【0042】また、電圧指令値がK=1の領域にある場合
は図4のようになるが、図3と図4のVuを比較すると、
電圧指令値の大きさが異なるものの、パルスの位相は従
来のバイアス方式と等しい関係になるから、線間電圧の
歪みは抑制される。このことを図5と図6を用いてさら
に説明する。図5は、本実施形態のu‐v相間の線間電
圧波形を説明するために模式的に示したものであり、同
図(a)がu相、(b)がv相のユニットインバータの
出力波形を示す。図6は、従来例のu‐v相間の線間電
圧波形を説明する図である。それらの図を比較して明ら
かなように、本実施形態に係る各ユニットインバータの
出力波形Vu1、Vu2、Vv1、Vv2は、図6の従来例と異な
り、ユニットインバータのパワーバランスを均一に保つ
ように、どのインバータもスイッチング動作を行ってい
る。そして、それらの出力を加算した電圧波形Vu、Vvは
図6と同じになっている。したがって、線間電圧Vuvの波
形も図6の従来例と同じになり、線間電圧の歪みは抑制
される。
FIG. 4 shows the case where the voltage command value is in the region of K = 1, but comparing Vu of FIG. 3 with FIG.
Although the magnitude of the voltage command value is different, the phase of the pulse has the same relationship as that of the conventional bias method, so that the distortion of the line voltage is suppressed. This will be further described with reference to FIGS. FIGS. 5A and 5B schematically show line voltage waveforms between the u and v phases of the present embodiment. FIG. 5A shows a u-phase and FIG. 5B shows a v-phase unit inverter. The output waveform is shown. FIG. 6 is a diagram for explaining a line voltage waveform between the u and v phases in the conventional example. As is clear from the comparison of these figures, the output waveforms Vu1, Vu2, Vv1, and Vv2 of each unit inverter according to the present embodiment are different from the conventional example of FIG. 6 in that the power balance of the unit inverter is kept uniform. In addition, every inverter is performing a switching operation. The voltage waveforms Vu and Vv obtained by adding the outputs are the same as those in FIG. Therefore, the waveform of the line voltage Vuv becomes the same as that of the conventional example of FIG. 6, and the distortion of the line voltage is suppressed.

【0043】ここで、切替信号CNTの周期Tcntは、短く
設定するとパワーバランスが均等化されるが、極端に短
か過ぎるとスイッチング回数が増え、スイッチング損失
が増加してしまう恐れがある。逆に、長く設定すると、
ユニットインバータ間の消費電力の変動が大きくなり、
パワーバランスが変動することになるが、スイッチング
回数は増加しない。どちらもメリット、デメリットがあ
るが、現実的な値としては、Tcの数周期程度の値にセ
ットしておけばよい。
Here, when the cycle Tcnt of the switching signal CNT is set to be short, the power balance is equalized. However, when the cycle Tcnt is too short, the number of times of switching increases and the switching loss may increase. Conversely, if you set it longer,
Fluctuations in power consumption between unit inverters increase,
The power balance will fluctuate, but the number of switching will not increase. Both have merits and demerits, but as a practical value, it may be set to a value of about several cycles of Tc.

【0044】また、本実施形態では、正側アームと負側
アーム用に2つの三角波キャリアet1、et2を用い、それ
らの位相を180°ずらした例を示した。しかし、それら
を同位相にしても、本実施形態と同一の効果を奏するこ
とができる。つまり、図7に示すように、三角波キャリ
アet1に−Vdcのバイアスを加算したものをet2とするこ
とができる。この場合は、図2の電圧指令値Vu1p*、Vu2
p*だけを用い、Vu1n*、Vu2n*は用いない。また、ゲー
トパルスGu13、Gu14、Gu23、Gu24は図2の場合のゲート
パルスを反転したものになる。この場合の各部の波形
は、図8に示すようになり、図3と比較して明らかなよ
うに、全く同じゲートパルスが得られる。
In this embodiment, two triangular wave carriers et1 and et2 are used for the positive arm and the negative arm, and their phases are shifted by 180 °. However, even if they are in phase, the same effect as in the present embodiment can be obtained. That is, as shown in FIG. 7, a product obtained by adding the bias of −Vdc to the triangular wave carrier et1 can be used as et2. In this case, the voltage command values Vu1p *, Vu2 in FIG.
Only p * is used, and Vu1n * and Vu2n * are not used. Further, the gate pulses Gu13, Gu14, Gu23, and Gu24 are obtained by inverting the gate pulses in the case of FIG. In this case, the waveforms of the respective parts are as shown in FIG. 8, and as is apparent from comparison with FIG. 3, exactly the same gate pulse is obtained.

【0045】このように、一方の三角波キャリアにバイ
アスを加算することで、1つの三角波キャリアを共通に
用いることができる。また、これに代えて、三角波キャ
リアを全く同じものにし、一方の電圧指令値(例えば、
Vu1n*とVu2n*)にバイアスを加えても、同じ効果が得
られる。要は、それぞれのユニットインバータに対し
て、共通の三角波キャリアを用いることが特徴であり、
結果的に従来のバイアス方式と同じ波形が得られるよう
に、三角波キャリアの位相やバイアス、又は電圧指令値
に加えるバイアス等を変えればよい。この点は、以下に
説明する他の実施形態でも全く同じことである。
As described above, by adding a bias to one triangular wave carrier, one triangular wave carrier can be commonly used. Alternatively, the triangular wave carrier may be completely the same, and one of the voltage command values (for example,
The same effect can be obtained by applying a bias to Vu1n * and Vu2n *). The point is that a common triangular wave carrier is used for each unit inverter.
As a result, the phase and the bias of the triangular wave carrier, the bias applied to the voltage command value, and the like may be changed so that the same waveform as that of the conventional bias method is obtained. This point is exactly the same in the other embodiments described below.

【0046】(第2実施形態)図9〜11に本発明の第
2の実施形態を示す。本実施形態は、図1のインバータ
制御装置7を改良したものであり、図9のインバータ制
御装置7Aを図1の7に置き換えることで実現できる。図9
において、図2と同一符号を付したものは同一の機能構
成を有するものであるから説明を省略する。本実施形態
が図1、2に実施形態と異なる点は、切り替え信号CNT
の値に応じて電圧指令値の配分を変えてスイッチング回
数を均等化することに代えて、三角波キャリアのバイア
ス量を切り替えてスイッチング回数を均等化することに
ある。
(Second Embodiment) FIGS. 9 to 11 show a second embodiment of the present invention. This embodiment is an improvement of the inverter control device 7 in FIG. 1, and can be realized by replacing the inverter control device 7A in FIG. 9 with 7 in FIG. FIG.
In FIG. 2, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 2 have the same functional configuration, and therefore description thereof will be omitted. This embodiment is different from the embodiment shown in FIGS.
Instead of equalizing the number of switching times by changing the distribution of the voltage command value in accordance with the value of, the bias amount of the triangular wave carrier is changed to equalize the number of switching times.

【0047】バイアス加算器79は、三角波キャリア発生
器71から位相が180°異なる三角波キャリアet1とet2
を入力し、切り替え信号発生器77の切替信号CNTの状
態に従ってet1とet2にバイアスを加算して、新たな4つ
の三角波キャリアet1p、et2p、et1n、et2nを生成する。
バイアス加算器79により生成される三角波キャリアの波
形は、図10の(e)〜(h)のようになる。切り替え信号発
生器77の切替信号CNTが「1」のとき、et1pとet1nがVdc
のバイアスを持ち、CNTが「0」のときには、et2pとet2n
がVdcのバイアスを持つようになる。また、電圧指令値V
u*はそのままVu1p*とVu2p*としてPWM変調器73uへ入
力され、Vu*の符号を反転することでVu1n*とVu2n*を得
る。V、W相に関しても同様の処理がされる。
The bias adder 79 outputs triangular wave carriers et1 and et2 whose phases are different from the triangular wave carrier generator 71 by 180 °.
, And a bias is added to et1 and et2 in accordance with the state of the switching signal CNT of the switching signal generator 77 to generate four new triangular wave carriers et1p, et2p, et1n, et2n.
The waveforms of the triangular carrier generated by the bias adder 79 are as shown in (e) to (h) of FIG. When the switching signal CNT of the switching signal generator 77 is “1”, et1p and et1n are Vdc
When CNT is “0”, et2p and et2n
Has a bias of Vdc. Also, the voltage command value V
u * is directly input to the PWM modulator 73u as Vu1p * and Vu2p *, and Vu1n * and Vu2n * are obtained by inverting the sign of Vu *. Similar processing is performed for the V and W phases.

【0048】一方、 PWM変調器73Au〜73Awでは、比較器
74と反転器75を用いて、ゲートパルスGu11〜Gu23を作成
する。図9と図11に、電圧指令値Vu*が、0≦Vu*≦Vdc
である場合、及びVdc≦Vu*≦2Vdcの場合の動作波形をそ
れぞれ示す。各図の(i)〜(l)にGu11〜Gu23のゲートパル
スを示し、(m)〜(o)に出力電圧波形を示す。
On the other hand, in the PWM modulators 73Au to 73Aw, comparators
Using the inverter 74 and the inverter 75, gate pulses Gu11 to Gu23 are created. FIGS. 9 and 11 show that the voltage command value Vu * is 0 ≦ Vu * ≦ Vdc
, And operation waveforms when Vdc ≦ Vu * ≦ 2Vdc, respectively. In each figure, (i) to (l) show the gate pulses of Gu11 to Gu23, and (m) to (o) show the output voltage waveforms.

【0049】同図に示すように、各ユニットインバータ
へのゲートパルスGu11〜Gu23は、ほぼ均等にスイッチン
グし、ユニットインバータ間のパワーバランスが一定に
保たれることがわかる。また、出力電圧波形Vuのパルス
の位相は、電圧指令値の大きさに依存せずに一定であ
り、電圧のひずみが低減できる。
As shown in the figure, it can be seen that the gate pulses Gu11 to Gu23 to each unit inverter switch almost uniformly, and the power balance between the unit inverters is kept constant. In addition, the phase of the pulse of the output voltage waveform Vu is constant without depending on the magnitude of the voltage command value, and voltage distortion can be reduced.

【0050】言い換えれば、本実施形態は、電圧指令値
の取り得る範囲±2Vdcをユニットインバータの数に合
わせて正負対称の一対の電圧領域に分け、この一対の電
圧領域に対応させて、電圧領域の電圧幅に対応するピー
ク幅を有しバイアス量が異なる2つの三角波キャリアet
1p、et2pを作成するとともに、それらを反転したet1n、
et2nを作成し、電圧指令値の周期よりも短い切替周期で
三角波キャリアet1pとet2pのバイアス量を切り替えると
ともに、et1nとet2nのバイアス量を切り替えながら、電
圧指令値と三角波キャリアとの大小関係に基づいて各ユ
ニットインバータのスイッチ素子のゲートパルスを生成
することにより、簡単な構成でパワーバランスを均一に
保つことができる。
In other words, according to the present embodiment, the range ± 2 Vdc in which the voltage command value can be taken is divided into a pair of positive / negative symmetrical voltage regions in accordance with the number of unit inverters, and the voltage region Triangular wave carriers et having a peak width corresponding to the voltage width of
Create 1p, et2p, and invert them, et1n,
Create et2n, switch the amount of bias between triangular wave carriers et1p and et2p at a switching cycle shorter than the period of the voltage command value, and switch the bias amount between et1n and et2n based on the magnitude relationship between the voltage command value and the triangular wave carrier. By generating the gate pulse of the switch element of each unit inverter in this way, the power balance can be kept uniform with a simple configuration.

【0051】特に、第1の実施形態で必要であった電圧
領域Kの判別と、xの演算が不要であるから、演算の負
担が低減できる。
In particular, since the determination of the voltage region K and the calculation of x, which are required in the first embodiment, are not required, the calculation load can be reduced.

【0052】(第3実施形態)図12に、本発明の第3
の実施形態に係る特徴部の構成を示す。第1と第2の実施
形態では、電圧指令値の配分、あるいは三角波キャリア
のバイアス量を切り替えて、ユニットインバータ毎のス
イッチング回数を均等化することを示した。ここで、切
り替え周期Tcntは、三角波キャリアの周期の数倍程度で
あれば、ある程度のバランスが確保されるが、厳密にパ
ワーバランスを保つことは難しい。また、切り替えのタ
イミングによっては、非常に狭いパルスが発生し、その
ようなパルスに対して、スイッチング素子が追従できな
い場合が生じ、結果的に素子への負担を大きくしたり、
波形のひずみが大きくなる可能性がある。
(Third Embodiment) FIG. 12 shows a third embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of a characteristic unit according to the embodiment. In the first and second embodiments, the distribution of the voltage command value or the bias amount of the triangular wave carrier is switched to equalize the number of times of switching for each unit inverter. Here, if the switching cycle Tcnt is about several times the cycle of the triangular wave carrier, a certain degree of balance is ensured, but it is difficult to strictly maintain the power balance. Also, depending on the switching timing, a very narrow pulse is generated, and the switching element may not be able to follow such a pulse. As a result, the load on the element may be increased,
The waveform distortion may be large.

【0053】本実施形態は、これらの点を改良したもの
であり、図1のインバータ制御装置78u〜78wを図12の
ものに置き換えたものである。図12において、78Buは
改良を加えた電圧指令分配器、8Bは電圧指令変換器、81
Bは電圧指令値の領域Rを判別する領域判別器、82Bはx演
算器、85Bは領域判別器81Bの出力Rに基づいて、スイッ
チを切り替える切り替え器、9Bはすべてのユニットイン
バータへの電圧指令値を演算するユニットインバータ指
令演算器、93は各ユニットインバータ毎の電圧指令値を
演算する演算ユニット、94は領域判別器81Bと切り替え
信号発生器77Bの出力に基づいて、信号Sを出力するS
データテーブル、95は領域判別器81Bと切り替え信号発
生器77Bの出力に基づいて、信号Cを出力するCデータ
テーブル、96は乗算器である。その他の部品は、図1、
2、9の同じ符号のものと同一のものである。
The present embodiment is an improvement on these points, in which the inverter control devices 78u to 78w in FIG. 1 are replaced with those in FIG. In FIG. 12, 78Bu is an improved voltage command distributor, 8B is a voltage command converter, 81
B is a region discriminator that discriminates the region R of the voltage command value, 82B is an x calculator, 85B is a switch that switches based on the output R of the region discriminator 81B, and 9B is a voltage command to all unit inverters. A unit inverter command calculator for calculating a value; 93, a calculation unit for calculating a voltage command value for each unit inverter; 94, a signal S for outputting a signal S based on the outputs of the area discriminator 81B and the switching signal generator 77B;
A data table 95 is a C data table for outputting a signal C based on the outputs of the area discriminator 81B and the switching signal generator 77B, and 96 is a multiplier. Other parts are shown in Fig. 1,
They are the same as those with the same reference numerals 2 and 9.

【0054】電圧指令値Vu*は、電圧指令変換器8Bにお
いて、領域を示す値Rとパルス幅変調量xに分離され
る。RはVu*の存在する電圧領域を表わす量であり、領
域判別器81Bにおいて下記の数9〜数12のように判別され
る。
The voltage command value Vu * is separated into a value R indicating a region and a pulse width modulation amount x in the voltage command converter 8B. R is a quantity representing the voltage region where Vu * exists, and is determined by the region discriminator 81B as shown in the following Expressions 9 to 12.

【0055】 Vdc ≦ Vu* のとき、R = 1 (数9) 0 < Vu* < Vdc のとき、R = 0 (数10) -Vdc < Vu* < 0 のとき、R = 2 (数11) -Vdc ≧ Vu* のとき、R = 3 (数12) 領域判別器81Bでは、電圧指令値Vu*に対するRの値をテ
ーブル化しておいて、上記の判別を行う。パルス変調量
xは、x演算器82Bにおいて、Rの値を用いて、以下の数1
3〜数16ように演算する。
When Vdc ≦ Vu *, R = 1 (Equation 9) When 0 <Vu * <Vdc, R = 0 (Equation 10) When Vdc <Vu * <0, R = 2 (Equation 11) When −Vdc ≧ Vu *, R = 3 (Equation 12) The area discriminator 81B tabulates the value of R with respect to the voltage command value Vu *, and performs the above-described determination. The pulse modulation amount x is calculated by the following equation 1 using the value of R in the x calculator 82B.
Calculate as 3 to Formula 16.

【0056】 R = 1のとき、x = Vu* - Vdc (数13) R = 0のとき、x = Vu* (数14) R = 2のとき、x = Vu* (数15) R = 3のとき、x = Vu* + Vdc (数16) 切り替え信号発生器77Bでは、図13に示すような切り
替え信号TWC1、TWC2の値を出力する。切り替え信号TWC
1、TWC2は0から3までの整数値を取り、三角波キャリア
の半周期Tc/2毎に、アップカウントを繰り返す。ま
た、切り替え信号TWC1とTWC2は、三角波キャリアのピー
クに同期して値が変化する。また、TWC1とTWC2の値は
「2」ずれている。このように、切り替え信号TWC1、TW
C2を三角波キャリアに同期させることで、スイッチング
回数を正確に均等化し、同時に、狭いパルスの発生を防
ぐことができる。
When R = 1, x = Vu * -Vdc (Equation 13) When R = 0, x = Vu * (Equation 14) When R = 2, x = Vu * (Equation 15) R = 3 In this case, x = Vu * + Vdc (Equation 16) The switching signal generator 77B outputs the values of the switching signals TWC1 and TWC2 as shown in FIG. Switching signal TWC
1, TWC2 takes an integer value from 0 to 3, and repeats the up-count every half cycle Tc / 2 of the triangular wave carrier. The values of the switching signals TWC1 and TWC2 change in synchronization with the peak of the triangular wave carrier. The values of TWC1 and TWC2 are shifted by "2". Thus, the switching signals TWC1, TW
By synchronizing C2 with the triangular wave carrier, the number of switching times can be accurately equalized, and at the same time, the generation of narrow pulses can be prevented.

【0057】SデータテーブルおよびCデータテーブル
では、R及びTWC1(TWC2)の値に基づいて、信号S及び
Cを出力するようになっている。CデータテーブルとS
データテーブルの内容を、図14、図15に示す。図中のTW
Cは、TWC1又はTWC2を意味する(ユニットインバータ間
で、テーブルを共通化している)。図12の実施形態に
よると、ユニットインバータ31uへの電圧指令値Vu1p*
は、下記式数17のようになる。
The S data table and the C data table output signals S and C based on the values of R and TWC1 (TWC2). C data table and S
FIGS. 14 and 15 show the contents of the data table. TW in the figure
C means TWC1 or TWC2 (the table is shared between unit inverters). According to the embodiment of FIG. 12, the voltage command value Vu1p * to the unit inverter 31u is provided.
Is as shown in Expression 17 below.

【0058】Vu1p*=S・Vdc + C・x (数17) 図14、15に示すように、Cは「0」と「1」の値、
Sは「0」と「±1」の値を取る。Vu1n*は、Vu1p*の符
号を反転することで生成する。ユニットインバータ32u
に対しても、同じ処理がなされるが、切り替え信号とし
て、TWC1の代わりにTWC2を用いる。 また、他の相につ
いても、電圧指令分配器78Buと同じものを78Bv、78Bwと
して用いればよい。
Vu1p * = S · Vdc + C · x (Equation 17) As shown in FIGS. 14 and 15, C is a value of “0” and “1”.
S takes values of “0” and “± 1”. Vu1n * is generated by inverting the sign of Vu1p *. Unit inverter 32u
, The same processing is performed, but TWC2 is used instead of TWC1 as the switching signal. Also, for the other phases, the same one as the voltage command distributor 78Bu may be used as 78Bv and 78Bw.

【0059】図16〜図17に、Vu*の値が異なる電圧
領域にある時の電圧指令分配器78Buの動作波形を示す。
図16はR=0の領域にVu*がある場合の波形である。R=0
の時、図14より、TWC1=0、1の時、C=1となり、ま
た、図15より、Sは常に0であることがわかる。よっ
て、数17より、Vu1p*は、TWC1が0、1の時に「x」とな
り、TWC1=2、3の時は零になる(図16(d)、および
(e))。Vu2p*の方は、切り替え信号のTWC2が、TWC1に対
して「2」だけずれているので、TWC1=2、3の時に
「x」となり、それ以外は「0」になる(図16(d)およ
び(g))。この結果、ゲートパルスは、図16(i)〜(l)
となり、ユニットインバータ31uと32uへの波形の対称性
が保たれ、パワーバランスの完全に均等化される。ま
た、切り替え信号による狭いパルスが生じなくなる。
FIGS. 16 and 17 show operation waveforms of the voltage command distributor 78Bu when the value of Vu * is in a different voltage range.
FIG. 16 shows a waveform when Vu * exists in the region of R = 0. R = 0
In FIG. 14, it can be seen from FIG. 14 that TWC1 = 0, C = 1 when TWC1 = 0, and that S is always 0 from FIG. Therefore, from Equation 17, Vu1p * becomes “x” when TWC1 is 0 or 1, and becomes zero when TWC1 = 2 or 3 (FIG. 16 (d),
(e)). In the case of Vu2p *, the switching signal TWC2 is shifted by “2” with respect to TWC1, so that it becomes “x” when TWC1 = 2 and 3, and otherwise becomes “0” (FIG. 16 (d) ) And (g)). As a result, the gate pulse becomes as shown in FIGS.
Thus, the symmetry of the waveform to the unit inverters 31u and 32u is maintained, and the power balance is completely equalized. Further, a narrow pulse due to the switching signal does not occur.

【0060】電圧指令値Vu*が、他の領域にある場合(R
=1〜3の場合)を図17〜19に示す。それらの図か
ら、図12の電圧指令分配器を用いることで、パワーバ
ランスの均等化、および狭いパルスの発生を防止できる
ことがわかる。また、各図の出力波形Vuを見るとわかる
ように、パルスの位相は全て等しく(Tc期間において、
中央部で凸になっている)、波形のひずみを抑制できる
ことがわかる。
When voltage command value Vu * is in another area (R
= 1 to 3) are shown in FIGS. From these figures, it can be seen that the use of the voltage command distributor of FIG. 12 makes it possible to equalize the power balance and prevent the generation of narrow pulses. Also, as can be seen from the output waveform Vu in each figure, the phases of the pulses are all equal (in the Tc period,
It is understood that distortion of the waveform can be suppressed.

【0061】なお、本実施形態では、各ユニットインバ
ータに用いるデータテーブルを共通化し、切り替え信号
の方をタイミングをずらしているが、切り替え信号を共
通化し、各ユニットインバータ毎にデータテーブルを用
意しても、全く等しい効果が得られる。
In the present embodiment, the data table used for each unit inverter is shared and the timing of the switching signal is shifted, but the switching signal is shared and a data table is prepared for each unit inverter. The same effect can be obtained.

【0062】また、本実施形態では、一相当たり二段の
ユニットインバータを使用しているが、ユニットインバ
ータの段数をさらに増やした場合も、一部の構成を変更
することで適用できる。ユニットインバータをN段にし
た場合、電圧指令値の領域をN分割して、電圧指令値の
領域Rを判別する。また、切り替え信号(TWC)はN個
設け、最大値を2N‐1にセットし、TWC、RとS、Cの関係
を新たにテーブル化すればよい。
In the present embodiment, two stages of unit inverters are used for one phase. However, when the number of unit inverters is further increased, it can be applied by changing a part of the configuration. When the unit inverter has N stages, the voltage command value area is divided into N, and the voltage command value area R is determined. Further, N switching signals (TWC) may be provided, the maximum value may be set to 2N-1, and the relationship between TWC, R, S, and C may be newly tabulated.

【0063】以上、本実施形態を用いることで、出力波
形のひずみを抑え、且つ、各ユニットインバータ間のパ
ワーバランスを完全に均一に保つ多重変換器が実現でき
るようになる。
As described above, by using the present embodiment, it becomes possible to realize a multiplex converter that suppresses distortion of the output waveform and maintains the power balance between the unit inverters completely completely.

【0064】(第4実施形態)図16に、本発明の第4
の実施形態を示す。前述した第3の実施形態を用いるこ
とで、各ユニットインバータ間のパワーバランスが完全
に保たれることを説明した。しかし、第3の実施の形態
のユニットインバータは、図1に示すのと同様に、Qu11
とQu12(又はQu21とQu22)からなる正側のアームと、Qu13
とQu14(又はQu23とQu23)からなる負側のアームで構成さ
れている。ユニットインバータ31uを例に考えると、ス
イッチ状態(モード)と出力電圧の関係は、下記のよう
になる。
(Fourth Embodiment) FIG. 16 shows a fourth embodiment of the present invention.
An embodiment will be described. It has been described that the power balance between the unit inverters is completely maintained by using the third embodiment. However, the unit inverter according to the third embodiment is similar to that shown in FIG.
And the positive arm consisting of Qu12 (or Qu21 and Qu22) and Qu13
And Qu14 (or Qu23 and Qu23) on the negative side. Taking the unit inverter 31u as an example, the relationship between the switch state (mode) and the output voltage is as follows.

【0065】 (モード1) Qu11=ON、Qu12=OFF、Qu13=OFF、Qu14=ONの時、Vu1=V
dc (モード2) Qu11=OFF、Qu12=ON、Qu13=ON、Qu14=OFFの時、Vu1=-
Vdc (モード3) Qu11=OFF、Qu12=ON、Qu13=OFF、Qu14=ONの時、Vu1=0 (モード4) Qu11=ON、Qu12=OFF、Qu13=ON、Qu14=OFFの時、Vu1=0 ここで、モード3とモード4は、両者とも出力電圧Vu1=0
であるが、スイッチングパターンが異なる。インバータ
の負荷として、電動機等の誘導性負荷を接続した場合
は、Vu1=0の場合も電流は流れ続けるため、モード3とモ
ード4をできるだけ均等に使用したい。仮に、Vu1=0の状
態を、モード3のみで出力すると、Qu12とQu14を流れる
電流が、Qu11とQu13を流れる電流よりも、トータルとし
て多くなり、素子の発生する損失が下側2つの素子(Qu
12とQu14)に集中する恐れがある。特に、IGBT等のスイ
ッチングデバイスは、1つのアームを1つのモジュール
で形成している場合が多く、上下の損失のアンバランス
が問題になる。つまり、第1〜3実施形態では、ユニッ
トインバータの出力を零電圧(短絡)にするのに、モー
ド3のみを使用している。例えば、図16から19にお
けるGu11とGu13を見ると、両者の値を零にすることで出
力電圧Vu1を零にしていることがわかる。Gu11、Gu13が
「0」というモードは、モード3であり、前述の問題が生
じる。
(Mode 1) When Qu11 = ON, Qu12 = OFF, Qu13 = OFF, Qu14 = ON, Vu1 = V
dc (Mode 2) When Qu11 = OFF, Qu12 = ON, Qu13 = ON, Qu14 = OFF, Vu1 =-
Vdc (Mode 3) When Qu11 = OFF, Qu12 = ON, Qu13 = OFF, Qu14 = ON, Vu1 = 0 (Mode 4) When Qu11 = ON, Qu12 = OFF, Qu13 = ON, Qu14 = OFF, Vu1 = 0 Here, in both mode 3 and mode 4, the output voltage Vu1 = 0
However, the switching pattern is different. When an inductive load such as an electric motor is connected as a load of the inverter, the current continues to flow even when Vu1 = 0, so that it is desirable to use mode 3 and mode 4 as evenly as possible. If the state of Vu1 = 0 is output only in mode 3, the current flowing through Qu12 and Qu14 will be larger than the current flowing through Qu11 and Qu13 as a whole, and the loss generated by the elements will be lower two elements ( Qu
12 and Qu14). In particular, switching devices such as IGBTs often have one arm formed of one module, which causes a problem of imbalance between upper and lower losses. That is, in the first to third embodiments, only the mode 3 is used to set the output of the unit inverter to zero voltage (short circuit). For example, looking at Gu11 and Gu13 in FIGS. 16 to 19, it can be seen that the output voltage Vu1 is set to zero by setting both values to zero. The mode in which Gu11 and Gu13 are “0” is mode 3, and the above-described problem occurs.

【0066】第4実施形態は、このような問題を解決す
るものである。この実施形態は、第3の実施形態におけ
るインバータ制御装置78Bu〜78Bwを図20のように改良
したものである。図20において、電圧指令分配器78Cu
は、すべてのユニットインバータへの電圧指令値を演算
するユニットインバータ指令演算器9Cと、各ユニットイ
ンバータ毎の電圧指令値を演算する演算ユニット93C
と、電圧指令変換器8Bと切り替え信号発生器77Cの出
力に基づいて信号SpとSnを出力するデータテーブル94
C、94Dと、電圧指令変換器8Bと切り替え信号発生器77C
の出力に基づいて信号CpとCnを出力するデータテーブ
ル95C、95Dと、切り替え信号TWC1CとTWC2Cを出力する切
り替え信号発生器77Cとから構成されている。その他
の部品番号のものは、図1、2、9、12の同一符合のも
のと同一のものである。
The fourth embodiment solves such a problem. This embodiment is obtained by improving the inverter control devices 78Bu to 78Bw in the third embodiment as shown in FIG. In FIG. 20, the voltage command distributor 78Cu
Is a unit inverter command calculator 9C that calculates voltage command values for all unit inverters, and a calculation unit 93C that calculates voltage command values for each unit inverter
And a data table 94 for outputting signals Sp and Sn based on the outputs of voltage command converter 8B and switching signal generator 77C.
C, 94D, voltage command converter 8B and switching signal generator 77C
, And data tables 95C and 95D that output signals Cp and Cn based on the output of the above, and a switching signal generator 77C that outputs switching signals TWC1C and TWC2C. Other parts having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1, 2, 9, and 12 have the same reference numerals.

【0067】次に、第4の実施形態の動作原理について
説明する。電圧指令値Vu*は、第3の実施形態と同様
に、電圧指令変換器8BにおいてRとxに分離される。こ
のR、x、ならびに切り替え信号TWC1CとTWC2Cの値によ
って、各ユニットインバータの電圧指令値が演算され
る。このとき、演算ユニット93Cでは、各ユニットイン
バータに対して、アーム毎に個別の電圧指令値を演算し
ている。これまでの実施形態では、負側のアームの電圧
指令値Vu1n*は、単に正側の指令Vu1p*の符号を反転させ
ていた。電圧指令値の演算には、個別のデータテーブル
を使用している。DATA-Sp、DATA-Cp、DATA-Sn、DATA-Cn
のテーブルを、図22〜25に示す。また、切り替え信
号発生器77cから出力される切り替え信号は、図21
のようになる。三角波キャリアの零からピークまでの期
間を、三角波キャリアに同期してカウントし、0から7
までのアップ・カウントを繰り返す。さらに、TWC2C
は、TWC1Cに対して、「2」だけずれてカウントしてい
る。
Next, the operation principle of the fourth embodiment will be described. The voltage command value Vu * is separated into R and x in the voltage command converter 8B as in the third embodiment. The voltage command value of each unit inverter is calculated based on R, x, and the values of the switching signals TWC1C and TWC2C. At this time, the arithmetic unit 93C calculates an individual voltage command value for each arm for each unit inverter. In the embodiments described above, the voltage command value Vu1n * of the negative arm simply reverses the sign of the command Vu1p * on the positive side. An individual data table is used for calculating the voltage command value. DATA-Sp, DATA-Cp, DATA-Sn, DATA-Cn
Are shown in FIGS. The switching signal output from the switching signal generator 77c is shown in FIG.
become that way. The period from zero to the peak of the triangular wave carrier is counted in synchronization with the triangular wave carrier.
Repeat the up count up to. In addition, TWC2C
Is counting by 2 with respect to TWC1C.

【0068】各ユニットインバータへの電圧指令値は、
TWC1CあるいはTWC2Cの値とRの値から、SpとCp、あるい
はSnとCnの値を選び、下記式に従って電圧指令値を演算
する。
The voltage command value to each unit inverter is:
From the values of TWC1C or TWC2C and the value of R, select the values of Sp and Cp or Sn and Cn, and calculate the voltage command value according to the following equation.

【0069】 Vu1p* = Vdc・Sp + x・Cp (数18) Vu1n* = Vdc・Sn + x・Cn (数19) つまり、第3の実施形態と比較すると、カウンタの最大
値を7にしたことと、負側のアームの電圧指令値を正側
とは個別に作成することが異なる。これにより、パルス
幅変調(PWM)の自由度が広がり、スイッチングモード
を増やすことができる。
Vu1p * = Vdc · Sp + x · Cp (Equation 18) Vu1n * = Vdc · Sn + x · Cn (Equation 19) That is, the maximum value of the counter is set to 7 in comparison with the third embodiment. The difference is that the voltage command value for the negative arm is created separately from that for the positive arm. Thereby, the degree of freedom of pulse width modulation (PWM) is increased, and the number of switching modes can be increased.

【0070】図20の電圧指令分配器8Bを用いた時の
動作波形を、図26〜図29に示す。出力電圧波形Vu
は、第3の実施形態の場合の図16〜19に一致してい
るが、ゲートパルスの波形が大きく異なっていることが
わかる。特に、Vu1が零となる期間のGu11とGu13に注目
すると、モード3ならびにモード4を交互に出力してVu1=
0としていることがわかる。この関係は、電圧指令値が
どの領域にあっても変わることはない。
FIGS. 26 to 29 show operation waveforms when the voltage command distributor 8B of FIG. 20 is used. Output voltage waveform Vu
16 correspond to FIGS. 16 to 19 in the case of the third embodiment, but it can be seen that the waveforms of the gate pulses are significantly different. In particular, focusing on Gu11 and Gu13 during the period when Vu1 is zero, mode 3 and mode 4 are alternately output and Vu1 =
It turns out that it is set to 0. This relationship does not change regardless of the area of the voltage command value.

【0071】本実施形態では、一相当たり二段のユニッ
トインバータを使用しているが、ユニットインバータの
段数をさらに増やした場合も、本実施形態の僅かな変更
で適用できる。N段の場合、電圧指令値の領域をN分割
して、電圧指令値の領域Rを判別する。また、切り替え
信号(TWC)はN本用意し、最大値を4N‐1にセットし、
TWC、RとSp、Sn、Cp、Cnの関係を新たにテーブル化す
ればよい。
In the present embodiment, two stages of unit inverters are used for one phase. However, even when the number of unit inverters is further increased, the present embodiment can be applied with a slight modification. In the case of N stages, the voltage command value area is divided into N to determine the voltage command value area R. Also, N switching signals (TWC) are prepared, the maximum value is set to 4N-1,
The relationship between TWC, R and Sp, Sn, Cp, Cn may be newly tabulated.

【0072】以上、本実施形態を用いることで、出力波
形のひずみを抑え、且つ、各ユニットインバータ間のパ
ワーバランスを完全に均一に保ち、さらにユニットイン
バータ内部の素子利用率を均等化できる多重変換器が実
現できる。
As described above, by using this embodiment, the multiplex conversion that can suppress the distortion of the output waveform, keep the power balance between the unit inverters completely uniform, and further equalize the element utilization rate inside the unit inverters. Vessel can be realized.

【0073】(第5実施形態)第3、4の実施形態にお
いては、電圧指令値を各ユニットインバータ毎に演算し
直して、パワーバランスの均等化を図った。そして、こ
れらの方式を実現するには、制御装置全体をマイクロプ
ロセッサを用いて構成することから、ソフトウエア上で
実現できる。しかし、多重方式の段数を増やした場合に
は、これらの処理の負担が増加し、モータ制御の応答性
に影響を与える恐れがある。
(Fifth Embodiment) In the third and fourth embodiments, the voltage command value is recalculated for each unit inverter to equalize the power balance. In order to realize these methods, since the entire control device is configured using a microprocessor, it can be realized on software. However, when the number of stages of the multiplexing system is increased, the load of these processes increases, which may affect the responsiveness of the motor control.

【0074】そこで、本発明の第5実施形態は、電圧指
令値をそのまま使用し、三角波キャリアのバイアス量を
変更して、第3、4実施形態と同等の効果が得られるP
WM制御方式とするものである。この場合、三角波キャ
リアを各ユニットインバータ毎に設ける必要があり、ハ
ードは複雑になるが、ソフトの処理が簡略化されるた
め、モータの高速応答が実現できるようになる。
Therefore, in the fifth embodiment of the present invention, the voltage command value is used as it is, and the bias amount of the triangular wave carrier is changed to obtain the same effect as in the third and fourth embodiments.
This is a WM control method. In this case, it is necessary to provide a triangular wave carrier for each unit inverter, which complicates the hardware, but simplifies the software processing, so that a high-speed response of the motor can be realized.

【0075】図30に、本実施形態の特徴部の構成を示
す。図示のインバータ制御装置7Eは、第2の実施形態
のインバータ制御装置7Aに改良を加えたものである。
図30において、バイアス加算器79Eu〜79Ewが改良
を加えた部分であり、他の部品はこれまでの実施形態の
同一符号のものと同一のものである。
FIG. 30 shows the configuration of the characteristic portion of this embodiment. The illustrated inverter control device 7E is obtained by improving the inverter control device 7A of the second embodiment.
In FIG. 30, the bias adders 79Eu to 79Ew are the improved parts, and the other components are the same as those of the previous embodiments with the same reference numerals.

【0076】図30の実施形態の構成を動作とともに説
明する。三角波発生器71では、位相が180°異なる2つ
の三角波キャリアet1、et2を発生する。この三角波キャ
リアに同期して、切り替え信号発生器77Bでは切り替え
信号TWC1CとTWC2Cを発生する。これらの関係は、第4の
実施形態と同じであり、三角波キャリアの位相と切り替
え信号の関係は、図21に示した通りである。バイアス
加算器79Eu(79Ev、79Ew)では、電圧指令値Vu*(Vv*、
Vw*)の大きさと、切り替え信号の値から、三角波キャ
リアに加えるバイアスを計算し、それを三角波キャリア
に加算して出力する。バイアス加算器79Euから出力され
る三角波キャリアは、各相、各ユニットインバータのア
ーム毎に個別に生成される。電圧指令値は、正側アーム
用にはそのままの値が用いられ、負側アーム用には反転
して用いられ、第4実施形態のような電圧指令分配器は
設けられていない。
The configuration of the embodiment of FIG. 30 will be described together with the operation. The triangular wave generator 71 generates two triangular wave carriers et1 and et2 whose phases are different by 180 °. In synchronization with the triangular wave carrier, the switching signal generator 77B generates switching signals TWC1C and TWC2C. These relationships are the same as in the fourth embodiment, and the relationship between the phase of the triangular wave carrier and the switching signal is as shown in FIG. In the bias adder 79Eu (79Ev, 79Ew), the voltage command value Vu * (Vv *,
Based on the magnitude of Vw *) and the value of the switching signal, a bias to be applied to the triangular wave carrier is calculated, added to the triangular wave carrier, and output. The triangular wave carrier output from the bias adder 79Eu is generated individually for each phase and for each arm of each unit inverter. As the voltage command value, the same value is used for the positive arm and inverted for the negative arm, and the voltage command distributor as in the fourth embodiment is not provided.

【0077】ここで、本実施形態の特徴部であるバイア
ス加算器79Euについて、図31を用いて説明する。同図
において、符号97は三角波キャリア修正器であり、ここ
において三角波キャリアに必要なバイアスを加算する。
三角波キャリア修正器97は、2つのデータテーブル94
E、94Fと、これに対応して設けられた設定器91と加算
器83とを備えて構成される。データテーブル94E(94F)
は、それぞれ切り替え信号TWC1C(TWC2C)と電圧指令値
の領域を表す信号Rに対するバイアス量を記録したデー
タテーブルである。図において、他の実施形態の同じ符
号を付したものは、同一の部品である。
Here, the bias adder 79Eu, which is a feature of the present embodiment, will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 97 denotes a triangular wave carrier corrector, which adds a bias necessary for the triangular wave carrier.
The triangular wave carrier corrector 97 has two data tables 94
E and 94F, and a setter 91 and an adder 83 provided correspondingly. Data table 94E (94F)
Is a data table in which the bias amounts for the switching signal TWC1C (TWC2C) and the signal R representing the area of the voltage command value are recorded. In the drawings, components denoted by the same reference numerals in other embodiments are the same components.

【0078】このように構成されるバイアス加算器79Eu
では、Vu*の値が存在する電圧領域を領域判別器81Bにお
いて判別し、判別結果を表す信号Rを出力する。この点
は、第3、4実施形態と同じである(図12参照)。三角
波キャリア修正器97は、入力されるRと切り替え信号TWC
1C(TWC2C)に基づいて、データテーブル94E、94Fを参照
し、信号SpE、SnEを出力する。これらのデータテーブル
94E、94Fは、図32,33のように設定されており、Sp
EとSnEは、「1」、「0」、「‐1」、「‐2」の値を取る
ように設定されている。したがって、バイアス加算器79
Euによれば、出力される三角波キャリアet1puとet1nu
は、 et1pu = et1 + SpE・Vdc (数20) et1nu = et1 + SnE・Vdc (数21) となる。図34〜37に、本実施形態の動作波形図を示
す。図34は、Vu*がR=0の領域にある場合である。同図
(e)〜(h)を見ると、各ユニットインバータの電圧指令値
(Vu1p*、Vu1n*等)は元のVu*又は−Vu*であり、第4の
実施形態(図26)とは相違している。その代わりに、
三角波キャリアet1pu、et1nu、et2pu、et2nuは、TWC1C
の値に応じてバイアス量が変化している。ただし、ゲー
トパルスの波形、ならびにインバータの出力波形は、図
26の場合と同じである。
The bias adder 79Eu configured as described above
Then, a voltage region in which the value of Vu * exists is determined by the region discriminator 81B, and a signal R representing the result of the determination is output. This is the same as the third and fourth embodiments (see FIG. 12). The triangular wave carrier corrector 97 receives the input R and the switching signal TWC.
Based on 1C (TWC2C), signals SpE and SnE are output with reference to data tables 94E and 94F. These data tables
94E and 94F are set as shown in FIGS.
E and SnE are set to take values of “1”, “0”, “−1”, and “−2”. Therefore, the bias adder 79
According to Eu, the output triangular wave carriers et1pu and et1nu
Is et1pu = et1 + SpE · Vdc (Equation 20) et1nu = et1 + SnE · Vdc (Equation 21) 34 to 37 show operation waveform diagrams of the present embodiment. FIG. 34 shows the case where Vu * is in the region of R = 0. Same figure
Looking at (e) to (h), the voltage command value (Vu1p *, Vu1n *, etc.) of each unit inverter is the original Vu * or −Vu *, which is different from the fourth embodiment (FIG. 26). are doing. Instead,
Triangular wave carrier et1pu, et1nu, et2pu, et2nu, TWC1C
The amount of bias changes according to the value of. However, the waveform of the gate pulse and the output waveform of the inverter are the same as those in FIG.

【0079】図35〜37に示したVu*が他の電圧領域
にある条件においても、各ユニットインバータへの電圧
指令値は元のVu*又は−Vu*であるが、図27〜29の出
力波形と同じ波形が得られる。
Under the condition that Vu * shown in FIGS. 35 to 37 is in another voltage range, the voltage command value to each unit inverter is the original Vu * or -Vu *, but the output of FIGS. The same waveform as the waveform is obtained.

【0080】上述したように、本実施形態のインバータ
制御装置によれば、電圧指令値の信号処理を簡略化し
て、演算遅れを少なくでき、高応答な制御システムを実
現できる。
As described above, according to the inverter control apparatus of the present embodiment, the signal processing of the voltage command value is simplified, the operation delay can be reduced, and a control system with high response can be realized.

【0081】なお、本実施形態では、第4実施形態と性
能が等価になるものを説明した。しかし、切り替え信号
発生器を変更し、かつデータテーブル書き換えれば、第
3実施形態に等価な性能を得ることも可能である。
In the present embodiment, an embodiment having performance equivalent to that of the fourth embodiment has been described. However, if the switching signal generator is changed and the data table is rewritten, it is possible to obtain performance equivalent to the third embodiment.

【0082】また、上述した第1〜5の実施形態におい
て、一相当たりのユニットインバータを二段にしたもの
を例に説明したが、段数が何段であっても本発明が適用
可能である。すなわち、段数がN段の場合、第1実施形
態の場合は、切り替え信号の値を「0」、「1」の2値
から、N値に変更し、切り替え器92をN接点のスイッチ
とし、電圧指令変換器8の領域判別とx演算の内容をN
段に合わせたものに変更すればよい。また、第2実施形
態では、切り替え信号発生器77とバイアス加算器79を対
応させて、新たに付加されるユニットインバータ用の三
角波キャリアを生成して出力するようにすればよい。第
3〜5の実施形態においては、切り替え信号発生器77
B、77Cの最大値と出力数及び電圧領域Rの判別を段数に
合わせたものに変更し、データテーブル(S、C、Sp、C
p、Sn、Cn等)を書き換えれば実現できる。
Further, in the first to fifth embodiments described above, an example is described in which the unit inverter per phase is two, but the present invention is applicable to any number of stages. . That is, when the number of stages is N, in the case of the first embodiment, the value of the switching signal is changed from the binary value “0” and “1” to the N value, and the switch 92 is an N-contact switch. The content of the area discrimination and the x operation of the voltage command converter 8 is set to N
What is necessary is just to change to what matched the step. In the second embodiment, the switching signal generator 77 and the bias adder 79 may be associated with each other to generate and output a newly added triangular wave carrier for the unit inverter. In the third to fifth embodiments, the switching signal generator 77
Change the maximum value of B and 77C, the number of outputs, and the discrimination of the voltage area R according to the number of stages, and change the data table (S, C, Sp, C
This can be realized by rewriting p, Sn, Cn, etc.).

【0083】[0083]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、多
重インバータ装置の出力波形のひずみを抑え、且つ、各
ユニットインバータ間のパワーバランスを均一に保つこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the distortion of the output waveform of the multiplex inverter device can be suppressed, and the power balance between the unit inverters can be kept uniform.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る多重インバータ
装置の構成図を示す。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a multiplex inverter device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態の電圧指令分配器の詳細構成図で
ある。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of a voltage command distributor according to the first embodiment.

【図3】第1実施形態の動作波形図の一例である。FIG. 3 is an example of an operation waveform diagram of the first embodiment.

【図4】第1実施形態の動作波形図の他の例である。FIG. 4 is another example of an operation waveform diagram of the first embodiment.

【図5】本発明の第1の実施形態の効果を説明する動作
波形図である。
FIG. 5 is an operation waveform diagram illustrating an effect of the first exemplary embodiment of the present invention.

【図6】図5に対応して示した従来例の動作波形図であ
る。
FIG. 6 is an operation waveform diagram of a conventional example shown corresponding to FIG.

【図7】第1の実施形態の変形例の制御装置の構成図で
ある。
FIG. 7 is a configuration diagram of a control device according to a modified example of the first embodiment.

【図8】図7の変形例の動作波形の一例である。FIG. 8 is an example of an operation waveform of a modification of FIG. 7;

【図9】本発明の第2の実施形態の主要部の構成図であ
る。
FIG. 9 is a configuration diagram of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図10】第2実施形態の動作波形の一例を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an operation waveform according to the second embodiment.

【図11】第2実施形態の動作波形の他の例を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the operation waveform of the second embodiment.

【図12】本発明の第3の実施形態に係る電圧指令分配
器の構成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram of a voltage command distributor according to a third embodiment of the present invention.

【図13】第3実施形態の切り替え信号を説明する波形
図である。
FIG. 13 is a waveform diagram illustrating a switching signal according to the third embodiment.

【図14】第3実施形態のデータテーブルDATA‐Cの内
容を説明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating the contents of a data table DATA-C according to the third embodiment.

【図15】第3実施形態のデータテーブルDATA‐Sの内
容を説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating the contents of a data table DATA-S according to the third embodiment.

【図16】第3実施形態の動作波形の一例を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an operation waveform according to the third embodiment.

【図17】第3実施形態の動作波形の他の例を示す図で
ある。
FIG. 17 is a diagram showing another example of the operation waveform of the third embodiment.

【図18】第3実施形態の動作波形のさらに他の例を示
す図である。
FIG. 18 is a diagram showing still another example of the operation waveform of the third embodiment.

【図19】第3実施形態の動作波形のさらに他の例を示
す図である。
FIG. 19 is a diagram showing still another example of the operation waveform of the third embodiment.

【図20】本発明の第4の実施形態に係る電圧指令分配
器の構成図である。
FIG. 20 is a configuration diagram of a voltage command distributor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図21】第4実施形態の切り替え信号を説明する波形
図である。
FIG. 21 is a waveform diagram illustrating a switching signal according to the fourth embodiment.

【図22】第4実施形態のデータテーブルDATA‐Cpの内
容を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing the contents of a data table DATA-Cp of the fourth embodiment.

【図23】第4実施形態のデータテーブルDATA‐Cnの
内容を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing the contents of a data table DATA-Cn of the fourth embodiment.

【図24】第4実施形態のデータテーブルDATA‐Sp の
内容を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing the contents of a data table DATA-Sp of the fourth embodiment.

【図25】第4実施形態のデータテーブルDATA‐Snの
内容を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing the contents of a data table DATA-Sn according to the fourth embodiment.

【図26】第4実施形態の動作波形の一例を示す図であ
る。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of an operation waveform according to the fourth embodiment.

【図27】第4実施形態の動作波形の他の例を示す図で
ある。
FIG. 27 is a diagram showing another example of the operation waveform of the fourth embodiment.

【図28】第4実施形態の動作波形のさらに他の例を示
す図である。
FIG. 28 is a diagram showing still another example of the operation waveform of the fourth embodiment.

【図29】第4実施形態の動作波形のさらに他の例を示
す図である。
FIG. 29 is a diagram showing still another example of the operation waveform of the fourth embodiment.

【図30】本発明の第5の実施形態に係る制御装置の主
要部構成図である。
FIG. 30 is a configuration diagram of a main part of a control device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図31】第5実施形態のバイアス加算器の詳細構成図
である。
FIG. 31 is a detailed configuration diagram of a bias adder according to a fifth embodiment.

【図32】第5実施形態のデータテーブルDATA‐SpEの
内容を説明する図である。
FIG. 32 is a diagram illustrating the contents of a data table DATA-SpE of the fifth embodiment.

【図33】第5実施形態のデータテーブルDATA‐SnEの
内容を説明する図である。
FIG. 33 is a diagram illustrating the contents of a data table DATA-SnE according to the fifth embodiment.

【図34】第5実施形態の動作波形の一例を示す図であ
る。
FIG. 34 is a diagram illustrating an example of an operation waveform according to the fifth embodiment.

【図35】第5実施形態の動作波形の他の例を示す図で
ある。
FIG. 35 is a diagram showing another example of the operation waveform of the fifth embodiment.

【図36】第5実施形態の動作波形のさらに他の例を示
す図である。
FIG. 36 is a diagram showing still another example of the operation waveform of the fifth embodiment.

【図37】第5実施形態の動作波形のさらに他の例を示
す図である。
FIG. 37 is a diagram showing still another example of the operation waveform of the fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 三相交流電源 2 変圧器 3u〜3w 各相電圧を出力するインバータ 31u、32u ユニットインバータ 4 ダイオード整流器 5 平滑コンデンサ 6 交流モータ 7 制御装置 71 三角波キャリア発生器 72 電圧指令演算器 73u〜73w PWM変調器 77切り替え信号発生器 78u〜78w 電圧指令分配器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3 phase AC power supply 2 Transformer 3u ~ 3w Inverter which outputs each phase voltage 31u, 32u Unit inverter 4 Diode rectifier 5 Smoothing capacitor 6 AC motor 7 Control device 71 Triangular wave carrier generator 72 Voltage command calculator 73u ~ 73w PWM modulation Unit 77 Switching signal generator 78u ~ 78w Voltage command distributor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 大吾 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (56)参考文献 特開 平10−70886(JP,A) 特開 平11−89242(JP,A) 特開 平11−215840(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Daigo Kaneko 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-10-70886 (JP, A) JP-A-11-89242 (JP, A) JP-A-11-215840 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H02M 7/48

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数のユニットインバータの出力を直列
に接続してなる多重インバータのスイッチ素子を、入力
される電圧指令値に基づいてスイッチング制御して直流
を交流に変換する多重電力変換装置の制御方法におい
て、前記電圧指令値の取り得る範囲を前記ユニットイン
バータの数に合わせて正負対称の複数の電圧領域に分
け、該電圧領域ごとに三角波キャリアを設定し、前記電
圧指令値と前記各三角波キャリアの大小関係を比較して
前記ユニットインバータを駆動する複数のゲートパルス
を生成し、生成された各ゲートパルスにより駆動する対
象の前記ユニットインバータを、前記電圧指令値の周期
よりも短い切替周期で切り替えることを特徴とする多重
電力変換装置の制御方法。
A control of a multiplex power converter for converting a direct current to an alternating current by performing switching control of a switch element of a multiplex inverter formed by connecting outputs of a plurality of unit inverters in series based on an input voltage command value. In the method, a range in which the voltage command value can be taken is divided into a plurality of positive and negative symmetric voltage regions according to the number of the unit inverters, a triangular wave carrier is set for each of the voltage regions, and the voltage command value and each of the triangular wave carriers are set. A plurality of gate pulses for driving the unit inverter are generated by comparing the magnitude relations of the unit inverters, and the unit inverter to be driven by the generated gate pulses is switched at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value. A method for controlling a multiplex power conversion device, comprising:
【請求項2】 複数のユニットインバータの出力を直列
に接続してなる多重インバータと、該多重インバータの
スイッチ素子を入力される電圧指令値に基づいてスイッ
チング制御する制御装置とを備え、該制御装置は、三角
波キャリアと前記電圧指令値との大小関係に基づいて前
記複数のユニットインバータをそれぞれ駆動するゲート
パルスを生成し、前記ゲートパルスにより駆動する対象
の前記ユニットインバータを、前記電圧指令値の周期よ
りも短い切替周期で切り替えることを特徴とする多重電
力変換装置。
2. A control device, comprising: a multiplex inverter having outputs of a plurality of unit inverters connected in series; and a control device for performing switching control based on a voltage command value input to a switch element of the multiplex inverter. a gate driving respectively before <br/> SL plurality of units inverters based on the magnitude relationship between the voltage command value and the triangular wave carrier
A multiplex power converter, wherein a pulse is generated and the unit inverter to be driven by the gate pulse is switched at a switching cycle shorter than a cycle of the voltage command value.
【請求項3】 前記制御装置は、前記電圧指令値の取り
得る範囲を前記ユニットインバータの数に合わせて正負
対称の複数の電圧領域に分けて各電圧領域に三角波キャ
リアを設定し、前記複数の電圧領域のそれぞれに前記ユ
ニットインバータを対応づけ、その対応関係を前記電圧
指令値の周期よりも短い切替周期で切り替えることを特
徴とする請求項2に記載の多重電力変換装置。
3. The control device divides a range in which the voltage command value can be taken into a plurality of positive / negative symmetrical voltage regions in accordance with the number of the unit inverters.
3. The multiplexed power according to claim 2 , wherein a rear end is set, the unit inverter is associated with each of the plurality of voltage regions, and the correspondence is switched at a switching cycle shorter than a cycle of the voltage command value. 4. Conversion device.
【請求項4】 複数のユニットインバータの出力を直列
に接続してなる多重インバータと、該多重インバータの
スイッチ素子を入力される電圧指令値と三角波キャリア
との大小関係に基づいてスイッチング制御する制御装置
とを備え、該制御装置は、前記三角波キャリアを前記複
数のユニットインバータに対して共通に設定し、前記電
圧指令値の取り得る範囲を前記ユニットインバータの数
に合わせて正負対称の複数の電圧領域に分け、該複数の
電圧領域の正負一対の電圧領域のそれぞれに前記ユニッ
トインバータを対応づけ、入力される前記電圧指令値が
属する電圧領域を判別し、該判別された電圧領域の零側
の電圧領域との境界電圧を前記電圧指令値から差し引い
た値を、当該判別された電圧領域に係る前記ユニットイ
ンバータの変調用電圧指令値とし、該変調用電圧指令値
と前記三角波キャリアとの大小関係に基づいて前記スイ
ッチ素子のゲートパルスを生成し、当該判別された電圧
領域よりも絶対値が小さい電圧領域に係る前記ユニット
インバータに対しては全電圧出力のゲートパルスを生成
し、当該判別された電圧領域よりも絶対値が大きい電圧
領域に係る前記ユニットインバータに対しては出力短絡
のゲートパルスを生成し、前記電圧領域と前記ユニット
インバータの対応関係を前記電圧指令値の周期よりも短
い切替周期で切り替えることを特徴とする多重電力変換
装置。
4. A control device for performing switching control based on a magnitude relationship between a voltage command value input to a switch element of the multiplex inverter and a triangular wave carrier, the multiplex inverter comprising outputs of a plurality of unit inverters connected in series. The control device sets the triangular wave carrier in common for the plurality of unit inverters, and sets a range in which the voltage command value can be taken according to the number of the unit inverters. And the unit inverter is associated with each of a pair of positive and negative voltage regions of the plurality of voltage regions, a voltage region to which the input voltage command value belongs is determined, and a voltage on the zero side of the determined voltage region is determined. A value obtained by subtracting a boundary voltage from the voltage range from the voltage command value is used as a modulation voltage of the unit inverter related to the determined voltage range. A pressure command value, and generates a gate pulse of the switch element based on a magnitude relationship between the modulation voltage command value and the triangular wave carrier, and the unit according to a voltage region having an absolute value smaller than the determined voltage region. A gate pulse of full voltage output is generated for the inverter, and an output short-circuit gate pulse is generated for the unit inverter pertaining to a voltage region having an absolute value greater than the determined voltage region. And switching the correspondence between the unit inverter and the unit inverter at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value.
【請求項5】 複数のユニットインバータの出力を直列
に接続してなる多重インバータと、該多重インバータの
スイッチ素子を入力される電圧指令値と三角波キャリア
との大小関係に基づいてスイッチング制御する制御装置
とを備え、該制御装置は、前記電圧指令値の取り得る範
囲を前記ユニットインバータの数に合わせて正負対称の
複数の電圧領域に分け、該複数の電圧領域に対応させて
前記電圧領域の電圧幅に対応するピーク幅を有する三角
波キャリアを設定するとともに、該三角波キャリアに前
記電圧領域の電圧幅に基づいた異なるバイアス量を加算
可能にし、前記電圧指令値の周期よりも短い切替周期で
前記バイアス量を切り替えながら、前記電圧指令値と前
記三角波キャリアとの大小関係に基づいて前記各ユニッ
トインバータのスイッチ素子のゲートパルスを生成する
ことを特徴とする多重電力変換装置。
5. A multiplex inverter in which outputs of a plurality of unit inverters are connected in series, and a control device for performing switching control based on a magnitude relationship between a voltage command value input to a switch element of the multiplex inverter and a triangular carrier. The control device divides a range in which the voltage command value can be taken into a plurality of positive / negative symmetric voltage regions in accordance with the number of the unit inverters, and adjusts the voltage of the voltage region in accordance with the plurality of voltage regions. A triangular wave carrier having a peak width corresponding to the width is set, and a different bias amount based on the voltage width of the voltage region can be added to the triangular wave carrier, and the bias is set at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value. While switching the amount, the switch of each unit inverter is switched based on the magnitude relationship between the voltage command value and the triangular wave carrier. A multi-power conversion device for generating a gate pulse of a switch element.
【請求項6】 前記切替周期を、前記三角波キャリアの
周期に同期させたことを特徴とする請求項2乃至5のい
ずれかに記載の多重電力変換装置。
6. The multiplex power conversion apparatus according to claim 2, wherein the switching cycle is synchronized with a cycle of the triangular wave carrier.
【請求項7】 前記三角波キャリアの半周期を繰り返し
カウントするカウンタを設け、該カウンタの出力値が前
記三角波キャリア周期の整数倍のタイミングに前記切替
周期を設定することを特徴とする請求項5に記載の多重
電力変換装置。
7. The counter according to claim 5, further comprising a counter for repeatedly counting a half cycle of the triangular wave carrier, wherein the switching value is set to a timing at which an output value of the counter is an integral multiple of the triangular wave carrier cycle. A multiplex power converter according to any of the preceding claims.
【請求項8】 複数のユニットインバータの出力を直列
に接続してなる多重インバータと、該多重インバータの
スイッチ素子を入力される電圧指令値と三角波キャリア
との大小関係に基づいてスイッチング制御する制御装置
とを備え、該制御装置は、前記三角波キャリアを前記複
数のユニットインバータに対しては共通に、かつ前記ユ
ニットインバータの正側アームと負側アームに対応させ
て位相を180°ずらせた三角波キャリアを設定し、前記
電圧指令値の取り得る範囲を前記ユニットインバータの
数に合わせて正負対称の複数の電圧領域に分け、該複数
の電圧領域の正負対称な一対の電圧領域のそれぞれに前
記ユニットインバータを対応づけ、入力される前記電圧
指令値が属する電圧領域を判別し、該判別された電圧領
域の零側の電圧領域との境界電圧を前記電圧指令値から
差し引いた値を、当該判別された電圧領域に係る前記ユ
ニットインバータの正側アーム又は負側アームの第1の
変調用電圧指令値とし、該第1の変調用電圧指令値の極
性を反転した値を他方のアームの第2の変調用電圧指令
値とし、第1と第2の変調用電圧指令値と対応する前記
三角波キャリアとの大小関係に基づいて正側アーム及び
負側アームのスイッチ素子のゲートパルスを生成し、前
記電圧領域と前記ユニットインバータの対応関係を前記
電圧指令値の周期よりも短い切替周期で切り替えること
を特徴とする多重電力変換装置。
8. A multiplex inverter having outputs of a plurality of unit inverters connected in series, and a control device for performing switching control based on a magnitude relationship between a voltage command value input to a switch element of the multiplex inverter and a triangular wave carrier. The control device, the triangular wave carrier common to the plurality of unit inverters, and a triangular wave carrier 180 degrees out of phase corresponding to the positive arm and the negative arm of the unit inverter Setting, the range in which the voltage command value can be taken is divided into a plurality of positive / negative symmetric voltage regions according to the number of the unit inverters, and the unit inverter is provided in each of a pair of positive / negative symmetric voltage regions of the plurality of voltage regions. The voltage region to which the input voltage command value belongs is determined, and a voltage region on the zero side of the determined voltage region is determined. The value obtained by subtracting the boundary voltage from said voltage command value, the first and the modulation voltage command value, the first modulation voltage of the positive-side arm or negative side arms of said unit inverter according to the discriminated voltage regions A value obtained by inverting the polarity of the command value is set as a second modulation voltage command value of the other arm, and the positive arm is set based on the magnitude relationship between the first and second modulation voltage command values and the corresponding triangular wave carrier. And a gate pulse of the switch element of the negative arm, and the correspondence between the voltage region and the unit inverter is switched at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value.
【請求項9】 前記三角波キャリアの半周期を繰り返し
カウントするカウンタを設け、該カウンタの出力値が前
記三角波キャリア周期の整数倍のタイミングに前記切替
周期を設定することを特徴とする請求項8に記載の多重
電力変換装置。
9. The apparatus according to claim 8, further comprising a counter for repeatedly counting a half cycle of the triangular wave carrier, wherein the switching cycle is set to a timing at which an output value of the counter is an integral multiple of the triangular wave carrier cycle. A multiplex power converter according to any of the preceding claims.
【請求項10】 複数のユニットインバータの出力を直
列に接続してなる多重インバータと、該多重インバータ
のスイッチ素子を入力される電圧指令値と三角波キャリ
アとの大小関係に基づいてスイッチング制御する制御装
置とを備え、該制御装置は、前記電圧指令値の取り得る
範囲を前記ユニットインバータの数に合わせて正負対称
の複数の電圧領域に分け、該複数の電圧領域に対応させ
て前記電圧領域の電圧幅に対応するピーク幅を有する三
角波キャリアを設定するとともに、該三角波キャリアに
前記電圧領域の電圧幅に基づいた異なるバイアス量を加
算可能にし、前記電圧指令値の周期よりも短い切替周期
で前記バイアス量を切り替えながら、前記電圧指令値と
前記三角波キャリアとの大小関係に基づいて前記各ユニ
ットインバータの正側アームと負側アームのスイッチ素
子のゲートパルスをそれぞれ生成することを特徴とする
多重電力変換装置。
10. A multiplex inverter comprising outputs of a plurality of unit inverters connected in series, and a control device for performing switching control based on a magnitude relation between a voltage command value input to a switch element of the multiplex inverter and a triangular wave carrier. The control device divides a range in which the voltage command value can be taken into a plurality of positive / negative symmetric voltage regions in accordance with the number of the unit inverters, and adjusts the voltage of the voltage region in accordance with the plurality of voltage regions. A triangular wave carrier having a peak width corresponding to the width is set, and a different bias amount based on the voltage width of the voltage region can be added to the triangular wave carrier, and the bias is set at a switching cycle shorter than the cycle of the voltage command value. While switching the amount, the positive and negative of each unit inverter is determined based on the magnitude relationship between the voltage command value and the triangular wave carrier. A multiplex power converter, wherein gate pulses of switch elements of a side arm and a negative arm are respectively generated.
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