JP4135026B2 - Power converter and control method of power converter - Google Patents

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Description

この発明は、電力変換装置および電力変換装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a power converter and a method for controlling the power converter.

インバータの代表的な回路構成としては、整流回路と平滑回路を介して商用交流を直流に変換し、電圧形変換器により所望の交流を出力する間接形交流電力変換回路が一般に用いられている。一方、交流電圧から直接交流出力を得る方式としては、マトリックスコンバータを代表とする直接形電力変換装置が知られており、商用周波数による電圧脈動を平滑する大型のコンデンサやリアクトルが不要となることから、変換装置の小型化が期待でき、次世代の電力変換装置として近年注目されつつある。   As a typical circuit configuration of an inverter, an indirect AC power conversion circuit that converts commercial AC to DC via a rectifier circuit and a smoothing circuit and outputs desired AC by a voltage source converter is generally used. On the other hand, as a method of directly obtaining an AC output from an AC voltage, a direct power converter represented by a matrix converter is known, and a large capacitor and a reactor for smoothing voltage pulsation due to a commercial frequency are unnecessary. The conversion device can be expected to be miniaturized, and has recently been attracting attention as a next-generation power conversion device.

従来の直接形電力変換装置としては、三相交流電圧を直流電圧に変換するPWM整流器と、上記PWM整流器により変換された直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するPWMインバータとを備えたものがある(例えば、特開2004−266972号公報(特許文献1)参照)。   A conventional direct power converter includes a PWM rectifier that converts a three-phase AC voltage into a DC voltage, and a PWM inverter that converts the DC voltage converted by the PWM rectifier into a predetermined three-phase AC output voltage. There is a thing (for example, refer to JP, 2004-266972, A (patent documents 1)).

この直接形電力変換装置は、入力電流指令に基づいて台形波指令信号を生成し、台形波指令信号とキャリヤ信号とを比較して、PWM整流器のスイッチング回路をオンオフするPWM変調信号を生成している。また、上記キャリヤ信号を変形した三角波と出力電圧指令とを比較して、PWMインバータのスイッチング回路をオンオフするPWM変調信号を生成している。   This direct power converter generates a trapezoidal wave command signal based on an input current command, compares the trapezoidal wave command signal with a carrier signal, and generates a PWM modulation signal that turns on and off the switching circuit of the PWM rectifier. Yes. Also, a PWM modulation signal for turning on / off the switching circuit of the PWM inverter is generated by comparing a triangular wave obtained by modifying the carrier signal with an output voltage command.

しかしながら、上記直接形電力変換装置では、入力電流指令に基づいて演算により台形波指令信号を生成するので、制御部の演算負荷が増加するという問題がある。   However, since the direct power converter generates the trapezoidal wave command signal by calculation based on the input current command, there is a problem that the calculation load of the control unit increases.

また、上記直接形電力変換装置では、PWMインバータ側のキャリヤ波形を変形させる必要があるため、変調波形生成が複雑であり、制御回路が複雑になるという問題がある。また、PWM整流器とPWMインバータに対して、キャリヤ信号を供給するキャリヤ生成回路を別々に用いた場合も、制御部の回路が複雑になるという問題がある。
特開2004−266972号公報
In the direct power converter, the carrier waveform on the PWM inverter side needs to be deformed, so that the modulation waveform generation is complicated and the control circuit is complicated. Further, when a carrier generation circuit for supplying a carrier signal is separately used for the PWM rectifier and the PWM inverter, there is a problem that the circuit of the control unit becomes complicated.
JP 2004-266972 A

そこで、この発明の課題は、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる電力変換装置および電力変換装置の制御方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a power conversion device and a method for controlling the power conversion device that can reduce the calculation load of the control unit with a simple configuration.

また、この発明のもう1つの課題は、制御部の回路を簡略化できる電力変換装置および電力変換装置の制御方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a power conversion device and a method for controlling the power conversion device that can simplify the circuit of the control unit.

上記課題を解決するため、この発明の電力変換装置は、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置であって、
上記三相交流入力電圧に同期するように生成された基準信号の位相角に基づいて台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するコンバータ部用指令信号生成部と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号を生成するインバータ部用指令信号生成部と、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号が相電圧で表された三相の指令信号であって、上記三相の指令信号のうちの二相の指令信号が導通状態を表すときにスイッチングする他の一相の指令信号である中間相の通流比を検出する中間相検出部と、
上記インバータ部において上記コンバータ部で用いられるものと同一の上記キャリア信号を用いたパルス幅変調が可能なように、上記中間相検出部からの上記中間相の通流比に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部からの上記インバータ部用指令信号の振幅を補正し、補正された上記インバータ部用指令信号のうちの上記中間相と上記導通状態の他の二相との間の2つのスイッチング状態について上記通流比で表される一方の指令信号にオフセットを持たせて上記通流比で表される他方の指令信号の極性を反転させる演算部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記演算部により補正された上記インバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用指令信号生成部は、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、

Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
で表される所定の式を用いて生成するか、または、上記所定の式に基づいて予め設定されたテーブルを用いて生成することを特徴とする。
ここで、上記指令信号生成部により台形波状の指令信号を生成するときの上記基準信号は、変換部が三相交流入力電圧を直流電圧に変換する場合は、三相交流入力電圧のうちの基準となる信号を用い、変換部が直流電圧を三相交流出力電圧に変換する場合は、例えば上記三相交流出力電圧を作るための基準となる信号を用いる。 To solve the above problems, the power conversion device of this invention,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A power converter that does not have a smoothing filter in the DC link part connecting
A command signal generator for a converter unit that generates a trapezoidal wave command signal for a converter unit based on a phase angle of a reference signal generated so as to be synchronized with the three-phase AC input voltage;
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
An inverter command signal generator for generating an inverter command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
The trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit is a three-phase command signal expressed in phase voltage, and the two-phase command signal of the three-phase command signals is An intermediate phase detection unit for detecting a current flow ratio of an intermediate phase that is a command signal of another phase that switches when representing a conduction state;
The inverter unit based on the current ratio of the intermediate phase from the intermediate phase detection unit so that the inverter unit can perform pulse width modulation using the same carrier signal as that used in the converter unit. The amplitude of the inverter unit command signal from the command unit for generating the inverter is corrected, and two switching between the intermediate phase and the other two phases of the conduction state of the corrected inverter unit command signal An arithmetic unit that reverses the polarity of the other command signal represented by the conduction ratio by giving an offset to the one command signal represented by the conduction ratio with respect to the state ,
The converter unit is configured to perform the three-phase operation by a pulse width modulation method based on a comparison result between the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. Convert AC input voltage to the above DC voltage,
The inverter unit converts the direct current converted by the converter unit by a pulse width modulation method based on a comparison result between the inverter command signal corrected by the arithmetic unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. The voltage is converted into the predetermined three-phase AC output voltage,
The converter unit command signal generation unit is configured to determine the slope region of the trapezoidal converter unit command signal.
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
Or a table set in advance based on the predetermined formula.
Here, the reference signal when generating the trapezoidal wave-shaped command signal by the command signal generation unit is the reference of the three-phase AC input voltage when the conversion unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage. When the converter converts the DC voltage into a three-phase AC output voltage, for example, a signal serving as a reference for generating the three-phase AC output voltage is used.

上記構成の電力変換装置によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部によりインバータ部用指令信号を補正することによって、補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換することが可能となる。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部は、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、

Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
で表される所定の式を用いて生成するか、または、上記所定の式に基づいて予め設定されたテーブルを用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状のコンバータ部用指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。 According to the power conversion device having the above configuration, for the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted. By correcting the inverter unit command signal by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage based on the corrected inverter unit command signal. Is possible. At this time, the command signal generation unit for the converter unit, the slope region of the trapezoidal converter command signal for the trapezoidal wave,
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
A trapezoidal wave-shaped command signal for the converter unit is formed by a complicated calculation by using a predetermined expression expressed by the above or by using a table preset based on the predetermined expression. There is no need to do this, and the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.

また、上記コンバータ部用指令信号生成部が、上記所定の式を用いて台形波状のコンバータ部用指令信号を生成することによって、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。   In addition, the converter unit command signal generation unit generates a trapezoidal converter unit command signal using the predetermined formula, thereby reducing the computation load and reducing distortion in the three-phase AC output voltage (current). ) Can be obtained reliably.

また、一実施形態の電力変換装置では、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記コンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号とを比較して、コンバータ部用PWM変調信号を生成するコンバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記インバータ部用指令信号生成部からの上記インバータ部用指令信号と上記コンバータ部に用いられたものと同一の上記キャリヤ信号とを比較して、インバータ部用PWM変調信号を生成するインバータ部用PWM変調信号生成部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記コンバータ部PWM変調信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記インバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記インバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換する。
Moreover, in the power converter of one embodiment,
The PWM modulation signal generation unit for converter unit that generates the PWM modulation signal for converter unit by comparing the command signal for converter unit from the command signal generation unit for converter unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit When,
The inverter part PWM that generates the inverter part PWM modulation signal by comparing the inverter part command signal from the inverter part command signal generation part with the same carrier signal used in the converter part A modulation signal generator,
The converter unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage based on the converter unit PWM modulation signal generated by the converter unit PWM modulation signal generation unit,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the PWM modulation signal for the inverter unit generated by the PWM modulation signal generation unit for the inverter unit. To do.

上記実施形態の電力変換装置によれば、上記コンバータ部とインバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化できる。   According to the power conversion device of the above embodiment, the circuit of the control unit can be simplified by enabling PWM modulation with one carrier signal common to the converter unit and the inverter unit.

また、一実施形態の電力変換装置では、上記キャリヤ信号は三角波状の信号である。   In the power converter of one embodiment, the carrier signal is a triangular wave signal.

上記実施形態の電力変換装置によれば、PWM変調に適した三角波状の信号をキャリヤ信号に用いることによって、パルス幅変調のための回路を簡略化できる。   According to the power conversion device of the above embodiment, a circuit for pulse width modulation can be simplified by using a triangular wave signal suitable for PWM modulation as a carrier signal.

また、一実施形態の電力変換装置では、上記キャリヤ信号は鋸波状の信号である。   In the power converter of one embodiment, the carrier signal is a sawtooth signal.

上記実施形態の電力変換装置によれば、鋸波状の信号をキャリヤ信号に用いることによって、キャリヤ生成や変調処理が簡素化できる。   According to the power conversion device of the above embodiment, carrier generation and modulation processing can be simplified by using a sawtooth signal as a carrier signal.

また、一実施形態の電力変換装置では、
上記コンバータ部は、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と
を有し、
上記インバータ部は、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と
を有する。
Moreover, in the power converter of one embodiment,
The converter part
Three switching circuits in which each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to the first DC link unit,
Each phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and has three switching circuits each connected to the second DC link portion and the other end.
The inverter part is
Three switching circuits in which each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and the other end is connected to the first DC link unit;
Each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and three switching circuits are connected to the second DC link portion.

また、一実施形態の電力変換装置では、
上記コンバータ部に相当する仮想コンバータ部と、上記インバータ部に相当する仮想インバータ部と、上記直流リンク部に相当する仮想直流リンク部とを有するマトリックスコンバータであって、
上記仮想コンバータ部および上記仮想インバータ部は、
上記三相交流入力電圧のうちの第1相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧のうちの第2相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧のうちの第3相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路とを有する。
Moreover, in the power converter of one embodiment,
A matrix converter having a virtual converter unit corresponding to the converter unit, a virtual inverter unit corresponding to the inverter unit, and a virtual DC link unit corresponding to the DC link unit,
The virtual converter unit and the virtual inverter unit are
Three switching circuits in which the first phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage;
Three switching circuits in which the second phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage;
A third phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end, and three switching circuits are connected to the output terminals of the predetermined three-phase AC output voltage.

また、の発明の電力変換装置の制御方法では、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置の制御方法であって、
上記三相交流入力電圧に同期するように生成された基準信号の位相角に基づいて台形波状のコンバータ部用指令信号をコンバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部により生成するステップと、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号をインバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号が相電圧で表された三相の指令信号であって、上記三相の指令信号のうちの二相が導通状態を表すときにスイッチングする他の一相の指令信号である中間相の通流比を中間相検出部により検出するステップと、
上記インバータ部において上記コンバータ部で用いられるものと同一の上記キャリア信号を用いたパルス幅変調が可能なように、上記中間相検出部からの上記中間相の通流比に基づいて、演算部によって、上記インバータ部用指令信号生成部からの上記インバータ部用指令信号の振幅を補正し、補正された上記インバータ部用指令信号のうちの上記中間相と上記導通状態の他の二相との間の2つのスイッチング状態について上記通流比で表される一方の指令信号にオフセットを持たせて上記通流比で表される他方の指令信号の極性を反転させるステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記コンバータ部により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換するステップと、
上記演算部により補正された上記インバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記インバータ部によって、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記コンバータ部用指令信号生成部により上記台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、

Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
で表される所定の式を用いて生成するか、または、上記所定の式に基づいて予め設定されたテーブルを用いて生成することを特徴とする。 Further, the control method of the power conversion device of this invention,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A method of controlling a power converter that does not have a smoothing filter in a DC link unit connecting
Generating a trapezoidal converter unit command signal by the converter unit command signal generation unit based on the phase angle of the reference signal generated so as to be synchronized with the three-phase AC input voltage;
Generating a carrier signal by a carrier signal generator;
Generating an inverter unit command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit command signal generation unit;
The trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit is a three-phase command signal represented by a phase voltage, and two of the three-phase command signals are in a conductive state. A step of detecting a current flow ratio of the intermediate phase, which is another one-phase command signal that is switched when expressed, by the intermediate phase detection unit;
Based on the current flow ratio of the intermediate phase from the intermediate phase detection unit, so as to enable pulse width modulation using the same carrier signal as that used in the converter unit in the inverter unit, The amplitude of the inverter unit command signal from the inverter unit command signal generation unit is corrected, and the intermediate phase of the corrected inverter unit command signal is between the other two phases of the conduction state. Inversion of the polarity of the other command signal represented by the conduction ratio by giving an offset to one command signal represented by the conduction ratio for the two switching states;
By the pulse width modulation method based on the comparison result of the trapezoidal converter command signal from the converter command signal generation unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit, the converter unit performs the three-phase operation. Converting an AC input voltage into the DC voltage;
The direct current converted by the converter unit by the inverter unit by a pulse width modulation method based on a comparison result between the command signal for the inverter unit corrected by the arithmetic unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. Converting the voltage into the predetermined three-phase AC output voltage,
In the step of generating the trapezoidal wave-shaped converter unit command signal by the converter unit command signal generation unit, the slope region of the trapezoidal wave-shaped converter unit command signal is:
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
Or a table set in advance based on the predetermined formula.

上記電力変換装置の制御方法によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部によりインバータ部用指令信号を補正することによって、補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換することが可能となる。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部は、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状のコンバータ部用指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。   According to the method for controlling the power converter, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted with respect to the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit. By correcting the inverter unit command signal by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage based on the corrected inverter unit command signal. It becomes possible. At this time, the converter unit command signal generation unit generates a slope region of the trapezoidal converter unit command signal by using a predetermined table or a predetermined formula, thereby performing a trapezoidal converter unit by a complicated calculation. It is not necessary to form a command signal for operation, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.

また、上記コンバータ部用指令信号生成部が、上記所定の式を用いて台形波状のコンバータ部用指令信号を生成することによって、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。   In addition, the converter unit command signal generation unit generates a trapezoidal converter unit command signal using the predetermined formula, thereby reducing the computation load and reducing distortion in the three-phase AC output voltage (current). ) Can be obtained reliably.

以上より明らかなように、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法によれば、コンバータ部またはインバータ部のPWM変調に用いる台形波状の指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。   As is clear from the above, according to the power conversion device and the method for controlling the power conversion device of the present invention, the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal used for the PWM modulation of the converter unit or the inverter unit is set to a predetermined table or a predetermined level. By generating using the formula, the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.

この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法を図示の実施の形態を説明する前に、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法の特徴について説明する。   Before describing the illustrated embodiment of the power conversion device and the power conversion device control method of the present invention, the features of the power conversion device and the power conversion device control method of the present invention will be described.

まず、直流/交流変換する電力変換装置において、一定の直流電圧に対して正弦波状の線間電圧が得られる相電圧波形の生成法と同様に、脈流状の電圧波形に対しても、正弦波出力が得られる相電圧信号波の導出について説明する。   First, in a power conversion device that performs DC / AC conversion, a sine wave voltage waveform is also sinusoidal in the same manner as a phase voltage waveform generation method that obtains a sinusoidal line voltage with respect to a constant DC voltage. Derivation of the phase voltage signal wave from which the wave output is obtained will be described.

技術文献1(リザイアング・ウェイ(Lixiang.Wei)、トーマス・エー・リポ(Thomas.A. Lipo)著、「簡単な転流方式を用いた新しいマトリックスコンバータ・トポロジー(A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation)」、アイトリプルイー(IEEE IAS2001)、vol.3,pp.1749-1754.2001)に示された直流リンク付き直接変換回路では、電流形変換器であるため、線電流の通流比を台形波状に制御している。この明細書では、電圧形ベースで検討するものとし、電流形と電圧形の双対性(線電流:線間電圧、相電流:相電圧に対応)を考慮して、線間電圧を台形波状に制御するものとする。   Technical reference 1 (Lixiang. Wei, Thomas. A. Lipo), “A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation. ) '', I Triple E (IEEE IAS2001), vol.3, pp.1749-1754.2001), the direct conversion circuit with DC link is a current source converter, so the current ratio of the line current is trapezoidal Is controlling. In this specification, the voltage type is considered, and the duality of the current type and voltage type (line current: line voltage, phase current: corresponding to phase voltage) is considered, and the line voltage is trapezoidal. Shall be controlled.

この技術文献1は、直流リンク部に平滑や整流回路を持たない直流リンク付き直接変換回路の変調方式に関するものである。この技術文献1の直流リンク付き直接変換回路は、図3に示すように、三相ブリッジ回路を構成する6つのスイッチング回路Sap,Sbp,Scp,San,Sbn,Scnからなるコンバータ部と、三相ブリッジ回路を構成する6つのスイッチング回路Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnからなるインバータ部とを備えている。上記コンバータ部は、三相交流電源Vsa,Vsb,Vscからの三相交流入力電圧Va,Vb,Vcを直流に変換する。また、上記インバータ部は、コンバータ部により変換された直流電圧Vdcを三相交流出力電圧Vsu,Vsv,Vswに変換する。 This technical document 1 relates to a modulation system of a direct conversion circuit with a DC link that does not have a smoothing or rectifying circuit in the DC link unit. As shown in FIG. 3, the direct conversion circuit with a DC link of this technical document 1 includes six switching circuits S ap , S bp , S cp , S an , S bn , S cn constituting a three-phase bridge circuit. A converter unit and an inverter unit composed of six switching circuits S up , S vp , S wp , S un , S vn , S wn constituting a three-phase bridge circuit are provided. The converter unit converts the three-phase AC input voltages V a , V b , and V c from the three-phase AC power sources V sa , V sb , and V sc into direct current. The inverter unit converts the DC voltage V dc converted by the converter unit into a three-phase AC output voltage V su , V sv , V sw .

図4(a)〜(d)は上記技術文献1の直流リンク付き直接変換回路の制御原理に基づく各部の波形を示したものである。図4(a)に示すように、相電圧は、[二相:正、一相:負]と[二相:負、一相:正]の2つの状態の何れかに相当することから、60度毎の6つの領域に分割することができる。ここでは、c相を基準とする領域1、領域2について述べる。ここで、領域1において、最小相であるc相をスイッチング回路Scnにより導通させ、最大または中間相であるa相,b相をスイッチング回路Sap,Sbpを用いて以下の通流比dac,dbcでスイッチングさせる。同様に領域2においては、最大相であるc相をスイッチング回路Scpにより導通させ、中間または最小相であるa相,b相をスイッチング回路San,Sbnを用いて以下の通流比dac,dbcでスイッチングさせる。

Figure 0004135026
4 (a) to 4 (d) show the waveforms of the respective parts based on the control principle of the direct conversion circuit with a DC link in the above-mentioned technical document 1. FIG. As shown in FIG. 4 (a), the phase voltage corresponds to one of two states of [two phase: positive, one phase: negative] and [two phase: negative, one phase: positive]. It can be divided into six regions every 60 degrees. Here, Region 1 and Region 2 based on the c phase will be described. Here, in region 1, the c phase that is the minimum phase is made conductive by the switching circuit S cn, and the following current ratio d is used by using the switching circuits S ap and S bp for the a phase and the b phase that are the maximum or intermediate phase. Switching with ac and d bc . In likewise area 2, the c-phase is the maximum phase is made conductive by the switching circuit S cp, an intermediate or a minimum phase a phase switching circuit b phase S an,, the following flows ratio d using the S bn Switching with ac and d bc .
Figure 0004135026

以上の動作を6つの領域に対して適用すると、各相の通流比は、図4(b)に示す台形波状の波形となる。なお、ここでは、コンバータ側の上アームと下アームのスイッチング状態を示すため、通流比が正の場合の上アームが導通し、通流比が負の場合の下アームが導通するものとしている。   When the above operation is applied to six regions, the conduction ratio of each phase becomes a trapezoidal waveform as shown in FIG. Here, in order to show the switching state of the upper arm and the lower arm on the converter side, the upper arm is conducted when the conduction ratio is positive, and the lower arm is conducted when the conduction ratio is negative. .

このとき、図4(c)に示すように、DCリンク電圧は、最大相と最小相との間の線間電圧Emaxと、最小相(領域1)と最大相(領域2)との中間相で生成される線間電圧Emidの2つの電位が得られることが分かる。また、各DCリンク電圧に対して、各々通流比を乗じることにより平均電圧Vdcは、

Figure 0004135026
で表され、DCリンク電圧が脈流状の電圧波形となることが分かる。 At this time, as shown in FIG. 4 (c), the DC link voltage includes the line voltage Emax between the maximum phase and the minimum phase, and the intermediate phase between the minimum phase (region 1) and the maximum phase (region 2). It can be seen that two potentials of the line voltage Emid generated by the above are obtained. Also, by multiplying each DC link voltage by the current ratio, the average voltage V dc is
Figure 0004135026
It can be seen that the DC link voltage has a pulsating voltage waveform.

一方、インバータ側については、脈流電圧Vdcを用いて電圧制御を行うため、変調波は脈流分を補償するように通電時間は脈流分cosθinを乗じて、

Figure 0004135026
に基づき制御される。また、インバータの負荷は誘導性であるため電流源として捉えることができ、DCリンク電流は通電時間が上式に示すように、脈流分cosθinで振幅変調されているため、
Figure 0004135026
で示されるように脈流状となる。ここで、上述のようにコンバータ側は一相が導通状態にあり、二相が各々の通流比dac,dbcでスイッチングするため、領域1において入力電流は、
Figure 0004135026
の関係となる。 On the other hand, on the inverter side, since voltage control is performed using the pulsating voltage V dc , the energization time is multiplied by the pulsating current component cos θ in so that the modulated wave compensates the pulsating current component,
Figure 0004135026
It is controlled based on. Moreover, since the load of the inverter is inductive, it can be regarded as a current source, and the DC link current is amplitude-modulated by the pulsating current component cos θ in as shown in the above equation.
Figure 0004135026
As shown in FIG. Here, as described above, since one phase is in a conducting state on the converter side and two phases are switched at respective conduction ratios d ac and d bc , the input current in region 1 is
Figure 0004135026
It becomes the relationship.

以上により、図4(b)に示した台形波状通流比と脈流電流を乗じた波形となるため、入力電流は、図4(d)に示す正弦波とすることができる。   As described above, since the waveform is obtained by multiplying the trapezoidal wave ratio and the pulsating current shown in FIG. 4B, the input current can be a sine wave shown in FIG.

また、一定の直流電圧に対する線間電圧制御法としては、技術文献2(特公平6−081514号公報)に示す信号波が知られている(技術文献2の第3頁右欄第10行目〜第四頁左欄第25行目の記載および第1図,第2図参照)。   Further, as a line voltage control method for a constant DC voltage, a signal wave shown in Technical Document 2 (Japanese Patent Publication No. 6-081514) is known (right column, page 10, third column of Technical Document 2). (Refer to the description on the 25th line of the left column on page 4 and FIGS. 1 and 2).

ここで、相電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *は、

Figure 0004135026
で表される。この(1)式の相電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *に中間相電圧の1/2を加算することで、1相をπ/6遅れ、他の2相をπ/3進みの極性が相互に異なる相電圧指令信号Vu **,Vv **,Vw **は、
Figure 0004135026
で表現される。上記技術文献2では、Vuv線間電圧の位相を基準に示しているが、ここでは、相電圧を基準とするため、相順を読み替えて表記している(WはU、UはV、VはW)。 Here, the phase voltage command signals V u * , V v * , V w * are
Figure 0004135026
It is represented by By adding 1/2 of the intermediate phase voltage to the phase voltage command signals V u * , V v * , V w * of the equation (1), one phase is delayed by π / 6 and the other two phases are π / 3 Phase voltage command signals V u ** , V v ** , V w ** with mutually different polarities are
Figure 0004135026
It is expressed by In the above-mentioned technical document 2, the phase of the V uv line voltage is shown as a reference, but here, since the phase voltage is used as a reference, the phase order is replaced (W is U, U is V, V is W).

また、脈流電圧Vlinkは、電圧形ベースであるため、線間電圧の最大値で決定されるので、

Figure 0004135026
で表される。そして、位相角0〜π/3の領域では、線間電圧Vuwが最大値となるため、
Figure 0004135026
の関係式が成り立つ。ここで、(4)式を(2)式に代入することにより、相電圧指令信号Vu **,Vv **,Vw **は、
Figure 0004135026
で表される。 Moreover, since the pulsating voltage V link is based on the voltage type, it is determined by the maximum value of the line voltage,
Figure 0004135026
It is represented by And in the region of phase angle 0 to π / 3, the line voltage V uw becomes the maximum value,
Figure 0004135026
The following relational expression holds. Here, by substituting equation (4) into equation (2), the phase voltage command signals V u ** , V v ** , V w **
Figure 0004135026
It is represented by

振幅1の三角波キャリヤ比較ベースの指令値に書き換えると、次の(6)式のキャリヤ振幅と出力電圧の関係より、相電圧指令信号Vu **,Vv **,Vw **は(7)式で示され、さらに(8)式に書き換えることができる。

Figure 0004135026
When the command value is rewritten to a triangular wave carrier comparison base value of amplitude 1, the phase voltage command signals V u ** , V v ** , V w ** are expressed by the relationship between the carrier amplitude and the output voltage in the following equation (6): It can be rewritten as equation (8).
Figure 0004135026

以上の結果は、図5Aに示す線間電圧制御波形において、最大相電圧で各相指令値を割ったものと同様であり、位相角0〜π/3の領域ではr相が最大相電圧となる。図5Bは、位相角π/3毎の6つの領域に対して同様の演算を行った結果であり、120度通電の台形波変調波形(相電圧)となる。   The above results are the same as those obtained by dividing each phase command value by the maximum phase voltage in the line voltage control waveform shown in FIG. 5A. In the region where the phase angle is 0 to π / 3, the r phase is the maximum phase voltage. Become. FIG. 5B shows the result of the same calculation performed on six regions for each phase angle π / 3, and a trapezoidal wave modulation waveform (phase voltage) energized by 120 degrees.

したがって、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法において、コンバータ部またはインバータ部のPWM変調に用いる台形波状の指令信号(120度通電の台形波変調波形)の傾斜領域を、

Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
で表される所定の式を用いて生成するか、または、上記所定の式に基づいて予め設定されたテーブルを用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。 Therefore, in the power conversion device and the method for controlling the power conversion device according to the present invention, the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal (the trapezoidal wave modulation waveform with 120-degree conduction) used for the PWM modulation of the converter unit or the inverter unit
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
The calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration by generating using a predetermined expression expressed by the above or using a table set in advance based on the predetermined expression it can.

次に、以上により得られた台形波変調波形が技術文献1で示される線電流指令と等価であることを示す。電流形において線電流は電圧形では線間電圧に相当することから、図4(b)の線電流指令信号と図5Cの台形波変調波形(線間電圧)を比較する。   Next, it is shown that the trapezoidal wave modulation waveform obtained as described above is equivalent to the line current command shown in the technical document 1. In the current type, the line current corresponds to the line voltage in the voltage type, so the line current command signal in FIG. 4B is compared with the trapezoidal wave modulation waveform (line voltage) in FIG. 5C.

図4(b)においてb相線電流指令信号dbcは、

Figure 0004135026
で示されるが、領域1における0〜π/3の位相角で表記すると、
Figure 0004135026
に書き換えられる。 In FIG. 4B, the b-phase line current command signal d bc is
Figure 0004135026
Is represented by a phase angle of 0 to π / 3 in region 1,
Figure 0004135026
To be rewritten.

また、図5Cの線間電圧指令を図4(b)の線電流指令信号と振幅を合わせると、

Figure 0004135026
で表すことができ、(10)式と等しいものとすると、(11)式より、
Figure 0004135026
が成り立てば良い。この(12)式の右辺を、加法定理を用いて変形すると、
Figure 0004135026
が成立する。 Further, when the line voltage command of FIG. 5C and the line current command signal of FIG.
Figure 0004135026
If it is equal to equation (10), from equation (11)
Figure 0004135026
Should be established. When the right side of equation (12) is transformed using the addition theorem,
Figure 0004135026
Is established.

従って、この発明の電力変換装置の制御方法により生成される線間電圧指令信号は、技術文献1に示される線電流指令と等価であるため、例えば技術文献3(竹下隆晴、他2名著、「電流形三相インバータ・コンバータの三角波比較方式PWM制御」、電学論D、Vol.116,No.1,1996)に示される電圧形、電流形の双対性(技術文献3の表1参照)に基づく論理演算を適用することにより、容易に電圧形より電流形PWMパターンの発生が可能である。   Accordingly, the line voltage command signal generated by the control method of the power conversion device of the present invention is equivalent to the line current command shown in the technical document 1, so that, for example, the technical document 3 (Takashita Takeshita, two other authors, “ Voltage-type and current-type duality shown in Triangular wave comparison type PWM control of current-type three-phase inverter / converter ", Electrotechnical D, Vol.116, No.1,1996) (See Table 1 of Technical Document 3) By applying a logical operation based on the above, it is possible to easily generate a current type PWM pattern from a voltage type.

以上、相電圧指令信号の生成法について説明したが、PWM変調方式としては、三角波状のキャリヤ信号による方式の他に、電圧ベクトルを用いた空間ベクトル変調方式の電力変換装置にも適用できる。   Although the method for generating the phase voltage command signal has been described above, the PWM modulation method can be applied to a space vector modulation method power converter using a voltage vector in addition to a method using a triangular wave carrier signal.

図6Aの上側は、空間ベクトル変調方式のPWM変調における空間ベクトルを示すベクトル図と図5Aにおける電圧ベクトルを説明する図である。このベクトル図に示すように、電圧ベクトルは、8つ状態のうちの6状態(V1〜V6)は、0でないベクトルで残りの2状態(V0,V7)は0状態である。 The upper side of FIG. 6A is a vector diagram showing a space vector in PWM modulation of the space vector modulation method and a diagram for explaining a voltage vector in FIG. 5A. As shown in the vector diagram, the voltage vector is a non-zero vector in six states (V 1 to V 6 ) out of eight states, and the remaining two states (V 0 , V 7 ) are zero states.

この空間ベクトル変調方式では、位相角φが0〜π/3における電圧ベクトルの出力時間τ046とし、電圧制御率をksとするとき、電圧ベクトルの基本式は、

Figure 0004135026
で表される。この位相角0〜π/3における電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *は、
Figure 0004135026
で表される。図6Aの下側は、図5Aの線間電圧制御波形に位相角0〜π/3に対応する電圧ベクトルを示している。なお、図6Aでは電圧制御率ksを0.5としている。ここで、位相角φが0〜π/3において電圧指令信号Vs *,Vt *の中間相電圧Vs * _midは、
Figure 0004135026
で表される。図6Bに示すように、図5Bの台形波変調波形(相電圧)に位相角0〜π/3に対応する電圧ベクトルを示している。そして、空間ベクトル変調方式の基本式のτ4/T0とτ6/T0は、
Figure 0004135026
で表される。この基本式を、図6A中の表で位相角π/3毎に読み替えて、電圧ベクトルの出力時間を決定することによって、PWM波形生成を行うことができる。 In this space vector modulation system, when the voltage vector output time τ 0 , τ 4 , τ 6 at a phase angle φ of 0 to π / 3 and the voltage control rate is ks, the basic expression of the voltage vector is
Figure 0004135026
It is represented by The voltage command signals V r * , V s * and V t * at this phase angle 0 to π / 3 are
Figure 0004135026
It is represented by The lower side of FIG. 6A shows a voltage vector corresponding to the phase angle 0 to π / 3 in the line voltage control waveform of FIG. 5A. In FIG. 6A, the voltage control rate ks is set to 0.5. Here, when the phase angle φ is 0 to π / 3, the intermediate phase voltage V s * _mid of the voltage command signals V s * and V t * is
Figure 0004135026
It is represented by As shown in FIG. 6B, a voltage vector corresponding to a phase angle of 0 to π / 3 is shown in the trapezoidal wave modulation waveform (phase voltage) of FIG. 5B. And τ 4 / T 0 and τ 6 / T 0 in the basic formula of the space vector modulation method are
Figure 0004135026
It is represented by The basic equation is read at every phase angle π / 3 in the table in FIG. 6A to determine the output time of the voltage vector, whereby the PWM waveform can be generated.

なお、図6Cに示すように、線間電圧指令信号Vst *は、

Figure 0004135026
で表される。 As shown in FIG. 6C, the line voltage command signal V st *
Figure 0004135026
It is represented by

図7は上述の特許文献1(特開2004−266972号公報)に示される同期PWM変調方式について、技術文献1の変調法と対比して示したものである。図7において、tsはキャリヤ周期、I(rt)は電流指令、I(st)は電流指令、drtは通流比、dstは通流比、Ir,Is,Itは入力電流、IdcはDCリンク電流、V0,V4,V6は電圧指令、d0は電圧指令V0に対応する通流比、d4は電圧指令V4に対応する通流比である。また、Vu,Vv,Vwはインバータのゲート信号である。 FIG. 7 shows the synchronous PWM modulation method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-266972) in comparison with the modulation method of Technical Document 1. In FIG. 7, t s is the carrier period, I (rt) is the current command, I (st) is the current command, d rt is Tsuryuhi, d st is Tsuryuhi, I r, I s, I t is an input Current, I dc is a DC link current, V 0 , V 4 , V 6 are voltage commands, d 0 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 0 , and d 4 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 4. . V u , V v , and V w are inverter gate signals.

図7では、コンバータ側のキャリヤ周期は、st、rtに通電する2つのスイッチング状態に分割され、さらに各々の通流比が異なるため、インバータ側は通電期間毎にキャリヤ振幅が異なる2つのキャリヤ信号を用いている。また、キャリヤ信号と比較される信号波は、コンバータの通流比と掛け合わせることにより、キャリヤ振幅にて補正される。このため、変調回路構成としては特許文献1に示すような複雑な構成となる(特許文献1の段落[0021]〜[0026]の記載および図4)。   In FIG. 7, the carrier cycle on the converter side is divided into two switching states in which current is supplied to st and rt, and the current ratios of the inverters are different. Is used. Further, the signal wave to be compared with the carrier signal is corrected by the carrier amplitude by being multiplied by the current ratio of the converter. For this reason, the modulation circuit configuration is complicated as shown in Patent Document 1 (described in paragraphs [0021] to [0026] of FIG. 4 and FIG. 4).

これに対して、図8はこの発明の電力変換装置の三角波状のキャリヤ信号を用いたPWM変調方式を示す図である。図8において、tsはキャリヤ周期、I(rt)は電流指令、I(st)は電流指令、drtは通流比、dstは通流比、Ir,Is,Itは入力電流、IdcはDCリンク電流、V0,V4,V6は電圧指令、d0は電圧指令V0に対応する通流比、d4は電圧指令V4に対応する通流比である。また、Vu,Vv,Vwは上アームのゲート信号、/Vu',/Vv',/Vw'は下アームのゲート信号である。 On the other hand, FIG. 8 is a diagram showing a PWM modulation method using a triangular wave carrier signal of the power converter of the present invention. In FIG. 8, t s is the carrier period, I (rt) is the current command, I (st) is the current command, d rt is Tsuryuhi, d st is Tsuryuhi, I r, I s, I t is an input Current, I dc is a DC link current, V 0 , V 4 , V 6 are voltage commands, d 0 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 0 , and d 4 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 4. . V u , V v and V w are gate signals for the upper arm, and / V u ′, / V v ′ and / V w ′ are gate signals for the lower arm.

図8では、コンバータ側とインバータ側のキャリヤ信号は同一の信号を用いており、従来と同様に振幅補正された2つの指令信号のうち、一方の指令信号にオフセットを持たせてキャリヤ信号と比較し、他方については指令信号の極性を反転させた上でキャリヤ信号と比較し、それにより得られたゲート信号を反転させている。また、各々の期間のゲート信号は、論理和を取ることにより、同一相のゲート信号を得ることができる。   In FIG. 8, the same carrier signal is used for the converter side and the inverter side. Of the two command signals whose amplitudes are corrected as in the prior art, one command signal is offset and compared with the carrier signal. On the other hand, the polarity of the command signal is inverted and compared with the carrier signal, and the resulting gate signal is inverted. In addition, the gate signals in each period can be obtained as a gate signal having the same phase by taking a logical sum.

また、図9はこの発明の電力変換装置の鋸波状のキャリヤ信号を用いたPWM変調方式を示す図である。図9において、tsはキャリヤ周期、I(rt)は電流指令、I(st)は電流指令、drtは通流比、dstは通流比、Ir,Is,Itは入力電流、IdcはDCリンク電流、V0,V4,V6は電圧指令、d0は電圧指令V0に対応する通流比、d4は電圧指令V4に対応する通流比、d6は電圧指令V6に対応する通流比である。また、Vu,Vv,Vwは上アームのゲート信号、/Vu',/Vv',/Vw'は下アームのゲート信号である。 FIG. 9 is a diagram showing a PWM modulation method using a sawtooth carrier signal of the power converter of the present invention. In FIG. 9, t s is the carrier period, I (rt) is the current command, I (st) is the current command, d rt is the conduction ratio, d st is the conduction ratio, and I r , I s , and I t are input. Current, I dc is a DC link current, V 0 , V 4 , V 6 are voltage commands, d 0 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 0 , d 4 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 4 , d 6 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 6 . V u , V v and V w are gate signals for the upper arm, and / V u ′, / V v ′ and / V w ′ are gate signals for the lower arm.

図9に示す電力変換装置は、キャリヤ生成や変調処理が簡素化でき、ソフトウェア化により適した構成である。ただし、技術文献1に示される直流リンク付き直接変換回路では、コンバータ側を零ベクトル期間で転流させるために、V0,V7双方の零ベクトルを用いる必要があり、インバータ側は三相変調と損失面で不利となる。また、一般に知られるように、キャリヤによる電圧スペクトルの主要成分の三角波の周波数2fに対して、鋸波の周波数はfとなり、騒音面についても劣るものとなる。 The power conversion device shown in FIG. 9 can simplify carrier generation and modulation processing, and has a configuration more suitable for software. However, in the direct conversion circuit with a DC link shown in the technical document 1, in order to commutate the converter side in the zero vector period, it is necessary to use both V 0 and V 7 zero vectors. And it is disadvantageous in terms of loss. Further, as is generally known, the frequency of the sawtooth wave is f with respect to the triangular wave frequency 2f of the main component of the voltage spectrum by the carrier, and the noise side is also inferior.

このように、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法によれば、脈流状の電圧(電流)波形に対して、線間電圧(線電流)に歪を生じないキャリヤ比較ベースの相電圧指令波形(または空間ベクトル変調方式)により、指令信号を生成するときの演算負荷を軽減することができる。   Thus, according to the power conversion device and the method for controlling the power conversion device of the present invention, the carrier comparison base that does not cause distortion in the line voltage (line current) with respect to the pulsating voltage (current) waveform. The phase voltage command waveform (or space vector modulation method) can reduce the calculation load when generating the command signal.

また、コンバータ部とインバータ部に共通する一つのキャリヤ信号(三角波や鋸波等)で同期PWM変調を可能とすることによって、変調回路の簡素化することができる。   Also, the modulation circuit can be simplified by enabling synchronous PWM modulation with a single carrier signal (such as a triangular wave or a sawtooth wave) common to the converter unit and the inverter unit.

以下、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the power converter of this invention and the control method of a power converter are demonstrated in detail by embodiment of illustration.

〔第1実施形態〕
図1はこの発明の第1実施形態の直流リンク付き直接形電力変換装置の構成図である。この第1実施形態の直流リンク付き直接形電力変換装置は、コンバータ部とインバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a direct power converter with a DC link according to a first embodiment of the present invention. The direct power converter with a DC link of the first embodiment does not have a smoothing filter in the DC link unit that connects the converter unit and the inverter unit.

この直接形電力変換装置は、図1に示すように、スイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnからなるコンバータ部1と、スイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnからなるインバータ部2と、上記コンバータ部1のスイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnおよびインバータ部2のスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnをオンオフするためのゲート信号を出力する制御部3とを備えている。上記スイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,StnおよびスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnは、それぞれスイッチング素子を複数組み合わせて構成されているスイッチング回路である。 As shown in FIG. 1, the direct power converter includes a converter unit 1 composed of switches S rp , S rn , S sp , S sn , S tp , St n , and switches S up , S un , S vp , The inverter unit 2 composed of S vn , S wp , S wn , the switches S rp , S rn , S sp , S sn , S tp , S tn of the converter unit 1 and the switches S up , S un , And a control unit 3 that outputs a gate signal for turning on and off S vp , S vn , S wp , and S wn . The switches S rp , S rn , S sp , S sn , S tp , St n and the switches S up , S un , S vp , S vn , S wp , S wn are each configured by combining a plurality of switching elements. Switching circuit.

上記コンバータ部1は、三相交流電源(図示せず)からの相電圧vrをスイッチSrpの一端とスイッチSrnの一端に入力し、相電圧vsをスイッチSspの一端とスイッチSsnの一端に入力し、相電圧vtをスイッチStpの一端とスイッチStnの一端に入力している。上記スイッチSrp,Ssp,Stpの他端を第1直流リンク部L1に夫々接続する一方、スイッチSrn,Ssn,Stnの他端を第2直流リンク部L2に夫々接続している。 The converter unit 1, a three-phase AC power supply enter the phase voltage v r from (not shown) to one end of the one end and the switch S rn of the switch S rp, one end switch S of the phase voltage v s of the switch S sp enter at one end of the sn, we have entered the phase voltage v t at one end of the one end and the switch S tn of the switch S tp. The other ends of the switches S rp , S sp , S tp are connected to the first DC link portion L1, respectively, while the other ends of the switches S rn , S sn , St n are connected to the second DC link portion L2, respectively. Yes.

また、上記インバータ部2は、三相交流出力電圧の相電圧vuの出力端子にスイッチSupの一端とスイッチSunの一端を接続し、相電圧vvの出力端子にスイッチSvpの一端とスイッチSvnの一端を接続し、相電圧vwの出力端子にスイッチSwpの一端とスイッチSwnの一端を接続している。上記スイッチSup,Svp,Swpの他端を第1直流リンク部L1に夫々接続する一方、スイッチSun,Svn,Swnの他端を第2直流リンク部L2に夫々接続している。 Further, the inverter section 2 connects the one ends and the switch S un switches S up to the output terminal of the phase voltage v u of the three-phase AC output voltage, one end of the switch S vp to the output terminal of the phase voltage v v And one end of the switch S vn are connected, and one end of the switch S wp and one end of the switch S wn are connected to the output terminal of the phase voltage v w . The other ends of the switches S up , S vp and S wp are connected to the first DC link portion L1, respectively, while the other ends of the switches S un , S vn and S wn are connected to the second DC link portion L2, respectively. Yes.

また、上記制御部3は、三相交流入力電圧に同期するための基準信号の一例としての電源同期信号Vrに基づいて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *を生成する指令信号生成部およびコンバータ部用指令信号生成部の一例としての台形波状電圧指令生成部11と、上記台形波状電圧指令生成部11からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *とキャリヤ信号とを比較するための比較部12と、上記比較部12からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する電流形ゲート論理変換部13と、上記台形波状電圧指令生成部11からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *に基づいて、通流比drt,dstを検出する中間相検出部14と、上記キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部15と、上記インバータ部2に対する出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *を生成するインバータ部用指令信号生成部の一例としての出力電圧指令信号生成部21と、上記出力電圧指令信号生成部21からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部14からの通流比drt,dstに基づいて、
rt+dst* (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部22と、上記出力電圧指令信号生成部21からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部14からの通流比drtに基づいて、
rt(1−V*) (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部23と、上記演算部22,23からの演算結果とキャリヤ信号とを比較するための比較部24と、上記比較部24からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部25とを有する。
Further, the control unit 3 generates trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * based on a power supply synchronization signal V r as an example of a reference signal for synchronizing with a three-phase AC input voltage. A trapezoidal wave voltage command generation unit 11 as an example of a command signal generation unit and a converter unit command signal generation unit, and a trapezoidal wave voltage command signal V r * , V s * , from the trapezoidal wave voltage command generation unit 11, A comparison unit 12 for comparing V t * and the carrier signal, a current source gate logic conversion unit 13 that outputs a gate signal based on the comparison result from the comparison unit 12, and the trapezoidal wave voltage command generation unit 11 Based on the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * from the intermediate phase detector 14 for detecting the conduction ratios d rt , d st , and the carrier signal generator for generating the carrier signal 15 and an output voltage indicator for the inverter 2 An output voltage command signal generator 21 as an example of an inverter command signal generator that generates the command signals V u * , V v * , V w * , and an output voltage command signal from the output voltage command signal generator 21 Based on V u * , V v * , V w * and the flow ratios d rt , d st from the intermediate phase detector 14,
d rt + d st V * (V * : voltage vector of each phase)
On the basis of the output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage command signal generation unit 21 and the conduction ratio d rt from the intermediate phase detection unit 14,
d rt (1−V * ) (V * : voltage vector of each phase)
, A comparison unit 24 for comparing the calculation results from the calculation units 22 and 23 and the carrier signal, and a logical sum for outputting a gate signal based on the comparison result from the comparison unit 24 And an arithmetic unit 25.

上記電流形ゲート論理変換部13からのゲート信号によりコンバータ部1のスイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnをオンオフ制御すると共に、論理和演算部25からのゲート信号によりインバータ部2のスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnをオンオフ制御する。 Converter section 1 of the switch S rp by the gate signal from the current-source gate logic converting section 13, S rn, S sp, S sn, S tp, with on-off control of the S tn, the gate signal from the OR operation unit 25 Thus, the switches S up , S un , S vp , S vn , S wp , and S wn of the inverter unit 2 are turned on / off.

上記中間相検出部14と演算部22,23で指令信号補正部を構成している。また、上記比較部12と電流形ゲート論理変換部13でコンバータ部用PWM変調信号生成部を構成し、比較部24と論理和演算部25でインバータ部用PWM変調信号生成部を構成している。   The intermediate phase detection unit 14 and the calculation units 22 and 23 constitute a command signal correction unit. Further, the comparison unit 12 and the current source gate logic conversion unit 13 constitute a converter PWM modulation signal generation unit, and the comparison unit 24 and the OR operation unit 25 constitute an inverter PWM modulation signal generation unit. .

上記台形波状電圧指令生成部11は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成する。ここで、図5A〜図5Cで説明した(8)式、すなわち、

Figure 0004135026
で表される相電圧指令信号Vu ***,Vv ***,Vw ***と同様に、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域における値を予めテーブルとして設定しておく。ここで、位相角φは、三相交流入力電圧の相電圧vrに同期している。 The trapezoidal wave voltage command generation unit 11 generates a slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * using a predetermined table. Here, the equation (8) described in FIGS. 5A to 5C, that is,
Figure 0004135026
In the same way as the phase voltage command signals V u *** , V v *** , V w *** represented by the values in the slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * Are set in advance as a table. Here, the phase angle φ is synchronized with the phase voltage v r of the three-phase AC input voltage.

なお、テーブルの代わりに式を用いて台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を求めてもよい。 Note that the slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * may be obtained using equations instead of the table.

すなわち、

Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
の所定の式を用いて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を夫々求める。これにより、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。 That is,
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
The slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * are obtained using the predetermined formulas (1). Thereby, it is possible to reliably obtain a three-phase AC output voltage (current) without distortion while reducing the calculation load.

上記構成の直流リンク付き直接形電力変換装置によれば、コンバータ部1により変換された直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部(14,22,23)により出力電圧指令信号を補正して、その補正された出力電圧指令信号に基づいて、コンバータ部1により変換された直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、台形波状電圧指令生成部11は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を、所定のテーブル(または所定の式)を用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。 According to the direct power converter with a DC link configured as described above, the three-phase AC output voltage (current) is distorted with respect to the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit 1. The output voltage command signal is corrected by the command signal correction unit (14, 22, 23) so that the DC voltage converted by the converter unit 1 is converted into a predetermined three voltage based on the corrected output voltage command signal. Convert to phase AC output voltage. At this time, the trapezoidal wave voltage command generation unit 11 generates the slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * by using a predetermined table (or a predetermined expression), The calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.

上記コンバータ部1とインバータ部2に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化することができる。   By enabling PWM modulation with one carrier signal common to the converter unit 1 and the inverter unit 2, the circuit of the control unit can be simplified.

〔第2実施形態〕
図2はこの発明の第2実施形態の直接形電力変換装置の一例としてのマトリックスコンバータの構成図である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a configuration diagram of a matrix converter as an example of a direct power converter according to a second embodiment of the present invention.

このマトリックスコンバータは、図2に示すように、スイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtからなる変換部4と、上記変換部4のスイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtをオンオフするためのゲート信号を出力する制御部5とを備えている。この変換部4が、仮想コンバータ部と仮想インバータ部に相当し、この仮想コンバータ部と仮想インバータ部とを接続する仮想直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない。上記スイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtは、それぞれスイッチング素子を複数組み合わせて構成されているスイッチング回路である。 As shown in FIG. 2, the matrix converter includes a conversion unit 4 including switches S ur , S us , S ut , S vr , S vs , S vt , S wr , S ws , S wt and the conversion unit 4. switches S ur, S us, S ut , S vr, S vs, S vt, S wr, S ws, and a control unit 5 that outputs a gate signal for turning on and off the S wt. The conversion unit 4 corresponds to a virtual converter unit and a virtual inverter unit, and does not have a smoothing filter in a virtual DC link unit that connects the virtual converter unit and the virtual inverter unit. The switches S ur , S us , S ut , S vr , S vs , S vt , S wr , S ws , and S wt are switching circuits configured by combining a plurality of switching elements.

上記変換部4は、三相交流電源6からの三相交流入力電圧のうちの相電圧vrをスイッチSur,Svr,Swr夫々の一端に入力し、三相交流入力電圧のうちの相電圧vsをSus,Svs,Sws夫々の一端に入力し、三相交流入力電圧のうちの相電圧vtをSut,Svt,Swt夫々の一端に入力している。上記スイッチSur,Sus,Sutの他端を相電圧vuの出力端子に夫々接続する一方、スイッチSvr,Svs,Svtの他端を相電圧vrの出力端子に夫々接続し、スイッチSwr,Sws,Swtの他端を相電圧vwの出力端子に夫々接続している。 The conversion unit 4, the phase voltage v r of the switch S ur of the three-phase AC input voltage from the three-phase AC power supply 6, S vr, enter into one end of the s S wr respectively, of the three-phase AC input voltage The phase voltage v s is input to one end of each of S us , S vs , and S ws , and the phase voltage v t of the three-phase AC input voltage is input to one end of each of S ut , S vt , and S wt . The other ends of the switches S ur , S us , S ut are connected to the output terminal of the phase voltage v u , respectively, while the other ends of the switches S vr , S vs , S vt are connected to the output terminal of the phase voltage v r , respectively. The other ends of the switches S wr , S ws , and S wt are connected to the output terminal of the phase voltage v w , respectively.

また、上記制御部5は、三相交流入力電圧に同期するための基準信号の一例としての電源同期信号Vrに基づいて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *を生成する指令信号生成部およびコンバータ部用指令信号生成部の一例としての台形波状電圧指令生成部31と、上記台形波状電圧指令生成部31からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *とキャリヤ信号とを比較するための比較部32と、上記比較部32からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する電流形ゲート論理変換部33と、上記台形波状電圧指令生成部31からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *に基づいて、通流比drt,dstを検出する中間相検出部34と、上記キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部35と、上記変換部4に対する出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *を生成するインバータ部用指令信号生成部の一例としての出力電圧指令信号生成部41と、上記出力電圧指令信号生成部41からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部34からの通流比drt,dstに基づいて、
rt+dst* (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部42と、上記出力電圧指令信号生成部41からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部34からの通流比drtに基づいて、
rt(1−V*) (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部43と、上記演算部42,43からの演算結果とキャリヤ信号とを比較するための比較部44と、上記比較部44からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部45と、上記電流形ゲート論理変換部33からの信号と論理和演算部45からの信号に基づいて、ゲート信号を合成するゲート信号合成部50とを有する。
Further, the control unit 5 outputs trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * based on a power supply synchronization signal V r as an example of a reference signal for synchronizing with a three-phase AC input voltage. A trapezoidal wave voltage command generation unit 31 as an example of a command signal generation unit and a converter unit command signal generation unit, and a trapezoidal wave voltage command signal V r * , V s * , from the trapezoidal wave voltage command generation unit 31. A comparison unit 32 for comparing V t * and the carrier signal, a current source gate logic conversion unit 33 that outputs a gate signal based on the comparison result from the comparison unit 32, and the trapezoidal wave voltage command generation unit 31 Based on trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * from the intermediate phase detector 34 for detecting the conduction ratios d rt , d st , and the carrier signal generator for generating the carrier signal 35 and an output voltage command signal for the converter 4 An output voltage command signal generation unit 41 as an example of an inverter command signal generation unit that generates V u * , V v * , and V w *, and an output voltage command signal V u from the output voltage command signal generation unit 41 Based on * , V v * , V w * and the flow ratios d rt , d st from the intermediate phase detector 34,
d rt + d st V * (V * : voltage vector of each phase)
On the basis of the output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage command signal generation unit 41 and the conduction ratio d rt from the intermediate phase detection unit 34,
d rt (1−V * ) (V * : voltage vector of each phase)
, A comparison unit 44 for comparing the calculation results from the calculation units 42 and 43 with the carrier signal, and a logical sum for outputting a gate signal based on the comparison result from the comparison unit 44 An arithmetic unit 45 and a gate signal synthesis unit 50 that synthesizes the gate signals based on the signal from the current source gate logic conversion unit 33 and the signal from the logical sum calculation unit 45 are provided.

上記ゲート信号合成部50からのゲート信号により変換部4のスイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtをオンオフ制御する。 The switches S ur , S us , S ut , S vr , S vs , S vt , S wr , S ws , and S wt of the conversion unit 4 are on / off controlled by the gate signal from the gate signal synthesis unit 50.

上記中間相検出部34と演算部42,43で指令信号補正部を構成している。また、上記比較部32と電流形ゲート論理変換部33でコンバータ部用PWM変調信号生成部を構成し、比較部44と論理和演算部45でインバータ部用PWM変調信号生成部を構成している。   The intermediate phase detection unit 34 and the calculation units 42 and 43 constitute a command signal correction unit. The comparison unit 32 and the current source gate logic conversion unit 33 constitute a converter PWM modulation signal generation unit, and the comparison unit 44 and the OR operation unit 45 constitute an inverter PWM modulation signal generation unit. .

上記台形波状電圧指令生成部31は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成する。ここで、図5A〜図5Cで説明した(8)式、すなわち、

Figure 0004135026
で表される相電圧指令信号Vu ***,Vv ***,Vw ***と同様に、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域における値を予めテーブルとして設定しておく。ここで、位相角φは、三相交流入力電圧の相電圧vrに同期している。 The trapezoidal wave voltage command generation unit 31 generates a slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * using a predetermined table. Here, the equation (8) described in FIGS. 5A to 5C, that is,
Figure 0004135026
In the same way as the phase voltage command signals V u *** , V v *** , V w *** represented by the values in the slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * Are set in advance as a table. Here, the phase angle φ is synchronized with the phase voltage v r of the three-phase AC input voltage.

なお、テーブルの代わりに式を用いて台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を求めてもよい。 Note that the slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * may be obtained using equations instead of the table.

すなわち、

Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
の所定の式を用いて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を夫々求める。これにより、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。 That is,
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
The slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * are obtained using the predetermined formulas (1). Thereby, it is possible to reliably obtain a three-phase AC output voltage (current) without distortion while reducing the calculation load.

上記構成のマトリックスコンバータによれば、仮想コンバータ部により変換された仮想直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部(34,42,43)により出力電圧指令信号を補正して、その補正された出力電圧指令信号に基づいて、仮想インバータ部は、仮想コンバータ部により変換された仮想直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、台形波状電圧指令生成部31は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を、所定のテーブル(または所定の式)を用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。 According to the matrix converter having the above-described configuration, the pulsating voltage (current) waveform of the virtual DC voltage converted by the virtual converter unit is instructed not to cause distortion in the three-phase AC output voltage (current). The signal correcting unit (34, 42, 43) corrects the output voltage command signal, and based on the corrected output voltage command signal, the virtual inverter unit converts the virtual DC voltage converted by the virtual converter unit to a predetermined value. Convert to three-phase AC output voltage. At this time, the trapezoidal wave voltage command generation unit 31 generates the slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * by using a predetermined table (or a predetermined expression), The calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.

上記仮想コンバータ部と仮想インバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化することができる。   By enabling PWM modulation with one carrier signal common to the virtual converter unit and the virtual inverter unit, the circuit of the control unit can be simplified.

上記第1,第2実施形態では、テーブルまたは式を用いて傾斜領域を求めた台形波状電圧指令信号をコンバータ側に適用した直接形の電力変換装置について説明したが、台形波状電圧指令信号をインバータ側に適用した電力変換装置にこの発明を適用してもよい。以下の第3,第4実施形態により、この台形波状電圧指令信号をインバータ側に適用した電力変換装置を説明する。   In the first and second embodiments described above, the direct-type power conversion device in which the trapezoidal wave voltage command signal obtained by using the table or the equation to obtain the slope region is applied to the converter side has been described. You may apply this invention to the power converter device applied to the side. The power converter which applied this trapezoidal wave voltage command signal to the inverter side by the following 3rd, 4th embodiment is demonstrated.

〔第3実施形態〕
図10はこの発明の第3実施形態の電力変換装置の構成図を示している。
この第3実施形態の電力変換装置は、図10に示すように、三相交流電源100からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部の一例としての電圧出力電圧形変換器101と、上記電圧出力電圧形変換器101からの直流電圧を変換して所望の三相交流電圧をモータ103に出力するインバータ部102と、上記電圧出力電圧形変換器101とインバータ部102を制御する制御部110とを備えている。
[Third Embodiment]
FIG. 10 shows a configuration diagram of a power conversion device according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 10, the power conversion device according to the third embodiment includes a voltage output voltage source converter 101 as an example of a converter unit that converts a three-phase AC voltage from a three-phase AC power source 100 into a DC voltage; An inverter unit 102 that converts a DC voltage from the voltage output voltage source converter 101 and outputs a desired three-phase AC voltage to the motor 103; and a control unit that controls the voltage output voltage source converter 101 and the inverter unit 102 110.

上記インバータ部102は、三相交流出力電圧の相電圧vrの出力端子にトランジスタSrpのエミッタとトランジスタSrnのコレクタを接続し、相電圧vsの出力端子にトランジスタSspのエミッタとトランジスタSsnのコレクタを接続し、相電圧vtの出力端子にトランジスタStpのエミッタとトランジスタStnのコレクタを接続している。上記トランジスタSrp,Ssp,Stpのコレクタを第1直流リンク部L101に夫々接続する一方、トランジスタSrn,Ssn,Stnのエミッタを第2直流リンク部L102に夫々接続している。また、上記トランジスタSrp,Ssp,Stpのコレクタとエミッタとの間にダイオードDrp,Dsp,Dtpを夫々逆方向に接続すると共に、上記トランジスタSrn,Ssn,Stnのコレクタとエミッタとの間にダイオードDrn,Dsn,Dtnを夫々逆方向に接続している。 The inverter unit 102, the output terminal of the phase voltage v r of the three-phase AC output voltage is connected to the collector of the emitter and the transistor S rn of the transistors S rp, emitter and transistor of the phase voltage v s transistor S sp to the output terminal of the a collector connected to S sn, connects the collector of the emitter and the transistor S tn of the transistor S tp to the output terminal of the phase voltage v t. The transistors S rp, S sp, while each connecting collectors of S tp the first DC link section L101, are respectively connected transistors S rn, S sn, the emitter of S tn the second DC link section L102. Further, diodes D rp , D sp , D tp are respectively connected in the opposite direction between the collectors and emitters of the transistors S rp , S sp , S tp , and the collectors of the transistors S rn , S sn , St n Diodes D rn , D sn , and D tn are respectively connected in the opposite directions between the emitter and the emitter.

また、上記制御部110は、振幅指令ksと位相指令θに基づいて、電圧出力電圧形変換器101に脈流電圧指令信号を出力する脈流電圧指令生成部104と、位相指令θに基づいて、台形状相電圧指令信号を生成する台形状相電圧指令生成部105と、上記台形状相電圧指令生成部105からの台形状相電圧指令信号に基づいて、PWM変調信号をインバータ部102に出力するPWM変調部106とを有している。上記PWM変調部106は、キャリヤ信号生成部106aを有する。   Further, the control unit 110 is based on the pulsating voltage command generation unit 104 that outputs a pulsating voltage command signal to the voltage output voltage source converter 101 based on the amplitude command ks and the phase command θ, and on the basis of the phase command θ. , A trapezoidal phase voltage command generation unit 105 that generates a trapezoidal phase voltage command signal, and a PWM modulation signal is output to the inverter unit 102 based on the trapezoidal phase voltage command generation unit 105 And a PWM modulator 106. The PWM modulation unit 106 includes a carrier signal generation unit 106a.

ここで、台形状相電圧指令生成部105は、第1実施形態の図1に示す台形波状電圧指令信号生成部11や、第2実施形態の図2に示す台形波状電圧指令信号生成部31と同様に、台形波状電圧指令信号の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成するか、または、テーブルの代わりに式を用いて台形波状電圧指令信号の傾斜領域を求める。これにより、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。   Here, the trapezoidal phase voltage command generation unit 105 includes a trapezoidal wave voltage command signal generation unit 11 illustrated in FIG. 1 of the first embodiment and a trapezoidal wave voltage command signal generation unit 31 illustrated in FIG. 2 of the second embodiment. Similarly, the slope area of the trapezoidal wave voltage command signal is generated using a predetermined table, or the slope area of the trapezoidal wave voltage command signal is obtained using an expression instead of the table. Thereby, it is possible to reliably obtain a three-phase AC output voltage (current) without distortion while reducing the calculation load.

図12は上記電力変換装置の指令波形を示しており、図12(a)は振幅指令の波形を示し、図12(b)は相電圧指令波形を示している。また、図10に示す電圧出力電圧形変換器101の代わりに電流形の変換器を用いた場合の線電流指令の波形を図12(c)に示している。   FIG. 12 shows the command waveform of the power converter, FIG. 12 (a) shows the amplitude command waveform, and FIG. 12 (b) shows the phase voltage command waveform. FIG. 12C shows the waveform of a line current command when a current source converter is used instead of the voltage output voltage source converter 101 shown in FIG.

〔第4実施形態〕
図11はこの発明の第4実施形態の電力変換装置の構成図を示している。
[Fourth Embodiment]
FIG. 11 shows a configuration diagram of a power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention.

この第4実施形態の電力変換装置は、図11に示すように、三相交流電源200からの三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部の一例としての電流出力電流形変換器201と、上記電流出力電流形変換器201からの直流電圧を変換して所望の三相交流電圧をモータ203に出力するインバータ部202と、上記電流出力電流形変換器201とインバータ部202を制御する制御部210とを備えている。上記電流出力電流形変換器201の正極側端子に第1直流リンク部L201の一端を接続する一方、電流出力電流形変換器201の負極側端子に第2直流リンク部L202の一端を接続している。   As shown in FIG. 11, the power conversion device according to the fourth embodiment includes a current output current source converter 201 as an example of a converter unit that converts a three-phase AC voltage from a three-phase AC power source 200 into a DC voltage; An inverter unit 202 that converts a DC voltage from the current output current source converter 201 and outputs a desired three-phase AC voltage to the motor 203, and a control unit that controls the current output current source converter 201 and the inverter unit 202 210. One end of the first DC link portion L201 is connected to the positive terminal of the current output current source converter 201, while one end of the second DC link portion L202 is connected to the negative terminal of the current output current source converter 201. Yes.

上記インバータ部202は、第1直流リンク部L201にトランジスタSrp,Ssp,Stpのコレクタを接続し、トランジスタSrp,Ssp,StpのエミッタにダイオードDrp,Dsp,Dtpのアノードを夫々接続している。上記ダイオードDrp,Dsp,Dtpのカソードを相電圧vr,vs,vtの出力端子に夫々接続している。一方、トランジスタSrn,Ssn,Stnのエミッタを第2直流リンク部L202に夫々接続し、トランジスタSrn,Ssn,StnのコレクタにダイオードDrn,Dsn,Dtnのカソードを夫々接続している。上記ダイオードDrn,Dsn,Dtnのアノードを相電圧vr,vs,vtの出力端子に夫々接続している。 The inverter unit 202, the transistor S rp to the first DC link section L201, connect the collector of the S sp, S tp, transistor S rp, S sp, emitter diode D rp of S tp, D sp, of D tp The anodes are connected to each other. The cathodes of the diodes D rp , D sp and D tp are connected to the output terminals of the phase voltages v r , v s and v t , respectively. On the other hand, each transistor S rn, S sn, and respectively connected to the emitter of the S tn the second DC link section L202, transistors S rn, S sn, diode D rn to the collector of the S tn, D sn, the cathode of D tn s Connected. The anodes of the diodes Drn, Dsn, and Dtn are connected to the output terminals of the phase voltages v r , v s , and v t , respectively.

また、制御部210は、振幅指令ksと位相指令θに基づいて、電流出力電流形変換器201に脈流電流指令信号を出力する脈流電流指令生成部204と、位相指令θに基づいて、台形状相電圧指令信号を生成する台形状相電圧指令生成部205と、上記台形状相電圧指令生成部205からの台形状相電圧指令信号に基づいて、PWM変調信号を出力するPWM変調部207と、PWM変調部207からのPWM変調信号を論理変換してインバータ部202に出力する電流形論理変換部206とを有している。上記PWM変調部207は、キャリヤ信号生成部207aを有する。   Further, the control unit 210 is configured to output a pulsating current command signal 204 to the current output current source converter 201 based on the amplitude command ks and the phase command θ, and based on the phase command θ. A trapezoidal phase voltage command generation unit 205 that generates a trapezoidal phase voltage command signal and a PWM modulation unit 207 that outputs a PWM modulation signal based on the trapezoidal phase voltage command generation signal from the trapezoidal phase voltage command generation unit 205. And a current-type logic conversion unit 206 that logically converts the PWM modulation signal from the PWM modulation unit 207 and outputs the converted signal to the inverter unit 202. The PWM modulation unit 207 includes a carrier signal generation unit 207a.

ここで、台形状相電圧指令生成部205は、第1実施形態の図1に示す台形波状電圧指令信号生成部11や、第2実施形態の図2に示す台形波状電圧指令信号生成部31と同様に、台形波状電圧指令信号の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成するか、または、テーブルの代わりに式を用いて台形波状電圧指令信号の傾斜領域を求める。これにより、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。   Here, the trapezoidal phase voltage command generation unit 205 includes the trapezoidal wave voltage command signal generation unit 11 illustrated in FIG. 1 of the first embodiment and the trapezoidal wave voltage command signal generation unit 31 illustrated in FIG. 2 of the second embodiment. Similarly, the slope area of the trapezoidal wave voltage command signal is generated using a predetermined table, or the slope area of the trapezoidal wave voltage command signal is obtained using an expression instead of the table. Thereby, it is possible to reliably obtain a three-phase AC output voltage (current) without distortion while reducing the calculation load.

図12は上記電力変換装置の指令波形を示しており、図12(a)は振幅指令の波形を示し、図12(b)は相電流指令の波形を示している。また、図12(c)は図11の電流形論理変換部206で変換され、インバータ部202に与えられる線電流指令値を示している。   FIG. 12 shows the command waveform of the power converter, FIG. 12 (a) shows the waveform of the amplitude command, and FIG. 12 (b) shows the waveform of the phase current command. FIG. 12C shows a line current command value converted by the current source logic conversion unit 206 of FIG. 11 and given to the inverter unit 202.

なお、上記第3,第4実施形態の電力変換装置において、

Figure 0004135026
で表される空間ベクトル変調方式の基本式を用いて、電圧ベクトルの出力時間を決定することによって、PWM波形生成を行うこともできる。 In the power converters of the third and fourth embodiments,
Figure 0004135026
The PWM waveform generation can also be performed by determining the output time of the voltage vector using the basic expression of the space vector modulation method expressed by

図1はこの発明の第1実施形態の直接形電力変換装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a direct power converter according to a first embodiment of the present invention. 図2はこの発明の第2実施形態の直接形電力変換装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a direct power converter according to a second embodiment of the present invention. 図3は直流リンク付き直接変換回路の構成図であるFIG. 3 is a configuration diagram of a direct conversion circuit with a DC link. 図4は直流リンク付き直接変換回路の制御原理を説明するための各部の波形を示す図であるFIG. 4 is a diagram showing waveforms at various parts for explaining the control principle of the direct conversion circuit with a DC link. 図5Aは線間電圧制御波形を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing a line voltage control waveform. 図5Bは台形波変調波形(相電圧)を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing a trapezoidal wave modulation waveform (phase voltage). 図5Cは台形波変調波形(線間電圧)を示す図である。FIG. 5C is a diagram showing a trapezoidal wave modulation waveform (line voltage). 図6Aは空間ベクトル変調について説明するための図である。FIG. 6A is a diagram for explaining space vector modulation. 図6Bは空間ベクトル変調における台形波変調波形(相電圧)を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing a trapezoidal wave modulation waveform (phase voltage) in space vector modulation. 図6Cは空間ベクトル変調における台形波変調波形(線間電圧)を示す図である。FIG. 6C is a diagram showing a trapezoidal wave modulation waveform (line voltage) in space vector modulation. 図7は比較のための同期PWM変調方式を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a synchronous PWM modulation method for comparison. 図8はこの発明の直接形電力変換装置の三角波状のキャリヤ信号を用いたPWM変調方式を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a PWM modulation method using a triangular wave carrier signal of the direct power converter of the present invention. 図9はこの発明の直接形電力変換装置の鋸波状のキャリヤ信号を用いたPWM変調方式を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a PWM modulation method using a sawtooth carrier signal of the direct power converter according to the present invention. 図10はこの発明の第3実施形態の電力変換装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a power conversion device according to a third embodiment of the present invention. 図11はこの発明の第4実施形態の電力変換装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of the power conversion device according to the fourth embodiment of the present invention. 図12は上記電力変換装置の指令波形を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a command waveform of the power converter.

符号の説明Explanation of symbols

1…コンバータ部
2…インバータ部
3…制御部
4…変換部
5…制御部
11…台形波状電圧指令生成部
12…比較部
13…電流形ゲート論理変換部
14…中間相検出部
15…キャリヤ信号生成部
21…出力電圧指令信号生成部
22…演算部
23…演算部
24…比較部
25…論理和演算部
31…台形波状電圧指令生成部
32…比較部
33…電流形ゲート論理変換部
34…中間相検出部
35…キャリヤ信号生成部
41…出力電圧指令信号生成部
42…演算部
43…演算部
44…比較部
45…論理和演算部
50…ゲート信号合成部
100…三相交流電源
101…電圧出力電圧形変換器
102…インバータ部
103…モータ
104…脈流電圧指令生成部
105…台形状相電圧指令生成部
106…PWM変調部
106a…キャリヤ信号生成部
110…制御部
200…三相交流電源
201…電流出力電流形変換器
202…インバータ部
203…モータ
204…脈流電流指令生成部
205…台形状相電圧指令生成部
206…電流形論理変換部
207…PWM変調部
207a…キャリヤ信号生成部
210…制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Converter part 2 ... Inverter part 3 ... Control part 4 ... Conversion part 5 ... Control part 11 ... Trapezoid wave-shaped voltage command generation part 12 ... Comparison part 13 ... Current source gate logic conversion part 14 ... Intermediate phase detection part 15 ... Carrier signal Generation unit 21 ... Output voltage command signal generation unit 22 ... Calculation unit 23 ... Calculation unit 24 ... Comparison unit 25 ... Logical sum calculation unit 31 ... Trapezoidal wave voltage command generation unit 32 ... Comparison unit 33 ... Current source gate logic conversion unit 34 ... Intermediate phase detection unit 35 ... carrier signal generation unit 41 ... output voltage command signal generation unit 42 ... calculation unit 43 ... calculation unit 44 ... comparison unit 45 ... logical sum calculation unit 50 ... gate signal synthesis unit 100 ... three-phase AC power supply 101 ... Voltage output voltage type converter 102 ... Inverter unit 103 ... Motor 104 ... Pulsating flow voltage command generation unit 105 ... Trapezoid phase voltage command generation unit 106 ... PWM modulation unit 106a ... Carrier signal Signal generation unit 110 ... Control unit 200 ... Three-phase AC power supply 201 ... Current output current source converter 202 ... Inverter unit 203 ... Motor 204 ... Pulse current command generation unit 205 ... Trapezoid phase voltage command generation unit 206 ... Current source logic Conversion unit 207 ... PWM modulation unit 207a ... carrier signal generation unit 210 ... control unit

Claims (7)

三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部(1)と、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部(2)とを備え、上記コンバータ部(1)と上記インバータ部(2)とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置であって、
上記三相交流入力電圧に同期するように生成された基準信号の位相角に基づいて台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するコンバータ部用指令信号生成部(11,31)と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部(15,35)と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号を生成するインバータ部用指令信号生成部(21,41)と、
上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号が相電圧で表された三相の指令信号であって、上記三相の指令信号のうちの二相の指令信号が導通状態を表すときにスイッチングする他の一相の指令信号である中間相の通流比を検出する中間相検出部(14,34)と、
上記インバータ部(2)において上記コンバータ部(1)で用いられるものと同一の上記キャリア信号を用いたパルス幅変調が可能なように、上記中間相検出部(14,34)からの上記中間相の通流比に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部(21,41)からの上記インバータ部用指令信号の振幅を補正し、補正された上記インバータ部用指令信号のうちの上記中間相と上記導通状態の他の二相との間の2つのスイッチング状態について上記通流比で表される一方の指令信号にオフセットを持たせて上記通流比で表される他方の指令信号の極性を反転させる演算部(22,23,42,43)と
を備え、
上記コンバータ部(1)は、上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部(15,35)からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部(2)は、上記演算部(22,23,42,43)により補正された上記インバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部(15,35)からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)は、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
で表される所定の式を用いて生成するか、または、上記所定の式に基づいて予め設定されたテーブルを用いて生成することを特徴とする電力変換装置。
A converter unit (1) that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage, and an inverter unit (2) that converts the DC voltage converted by the converter unit (1) into a predetermined three-phase AC output voltage. A power conversion device that does not have a smoothing filter in a DC link unit that connects the converter unit (1) and the inverter unit (2),
A converter unit command signal generation unit (11, 31) for generating a trapezoidal wave-shaped converter unit command signal based on a phase angle of a reference signal generated so as to be synchronized with the three-phase AC input voltage;
A carrier signal generator (15, 35) for generating a carrier signal;
An inverter command signal generator (21, 41) for generating an inverter command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
The trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit (11, 31) is a three-phase command signal represented by a phase voltage, and two of the three-phase command signals. An intermediate phase detector (14, 34) for detecting a current-flow ratio of the intermediate phase, which is another one-phase command signal that is switched when the phase command signal indicates a conduction state;
The intermediate phase from the intermediate phase detection unit (14, 34) so that the inverter unit (2) can perform pulse width modulation using the same carrier signal as that used in the converter unit (1). Based on the current flow ratio, the amplitude of the inverter command signal from the inverter command signal generator (21, 41) is corrected, and the intermediate phase of the corrected inverter command signal is corrected. The polarity of the other command signal represented by the current ratio by providing an offset to one command signal represented by the current ratio for two switching states between the current state and the other two phases of the conductive state And a calculation unit (22, 23, 42, 43) for inverting
The converter unit (1) is configured such that the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit (11, 31) and the carrier signal from the carrier signal generation unit (15, 35). By the pulse width modulation method based on the comparison result, the three-phase AC input voltage is converted to the DC voltage,
The inverter unit (2) compares the inverter unit command signal corrected by the arithmetic unit (22, 23, 42, 43) and the carrier signal from the carrier signal generation unit (15, 35). The DC voltage converted by the converter unit (1) is converted into the predetermined three-phase AC output voltage by a pulse width modulation method based on
The converter unit command signal generation unit (11, 31) is configured such that the slope region of the trapezoidal converter unit command signal is
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
The power conversion device is generated using a predetermined expression represented by the following expression, or is generated using a table preset based on the predetermined expression.
請求項に記載の電力変換装置において、
上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)からの上記コンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部(15,35)からの上記キャリヤ信号とを比較して、コンバータ部用PWM変調信号を生成するコンバータ部用PWM変調信号生成部(12,13,32,33)と、
上記インバータ部用指令信号生成部(21,41)からの上記インバータ部用指令信号と上記コンバータ部(1)に用いられたものと同一の上記キャリヤ信号とを比較して、インバータ部用PWM変調信号を生成するインバータ部用PWM変調信号生成部(24,25,44,45)と
を備え、
上記コンバータ部(1)は、上記コンバータ部用PWM変調信号生成部(12,13,32,33)により生成された上記コンバータ部PWM変調信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部(2)は、上記インバータ部用PWM変調信号生成部(24,25,44,45)により生成された上記インバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 ,
By comparing the converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit (11, 31) with the carrier signal from the carrier signal generation unit (15, 35), the converter unit PWM modulation signal is obtained. A PWM modulation signal generation unit (12, 13, 32, 33) for the converter unit to be generated;
The inverter unit command signal from the inverter unit command signal generation unit (21, 41) is compared with the carrier signal identical to that used in the converter unit (1), and PWM modulation for inverter unit is performed. A PWM modulation signal generation unit (24, 25, 44, 45) for an inverter unit for generating a signal,
The converter unit (1) converts the three-phase AC input voltage to the DC voltage based on the converter unit PWM modulation signal generated by the converter unit PWM modulation signal generation unit (12, 13, 32, 33). Converted to
The inverter unit (2) is converted by the converter unit (1) based on the inverter unit PWM modulation signal generated by the inverter unit PWM modulation signal generation unit (24, 25, 44, 45). And converting the DC voltage into the predetermined three-phase AC output voltage.
請求項に記載の電力変換装置において、
上記キャリヤ信号は三角波状の信号であることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2 ,
The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the carrier signal is a triangular wave signal.
請求項に記載の電力変換装置において、
上記キャリヤ信号は鋸波状の信号であることを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 2 ,
The power converter according to claim 1, wherein the carrier signal is a sawtooth signal.
請求項に記載の電力変換装置において、
上記コンバータ部(1)は、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Srp,Ssp,Stp)と、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Srn,Ssn,Stn)と
を有し、
上記インバータ部(2)は、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sup,Svp,Swp)と、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sun,Svn,Swn)と
を有することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 ,
The converter part (1)
Three switching circuits (S rp , S sp , S tp ) in which each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to the first DC link unit;
Each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end, and three switching circuits (S rn , S sn , St n ) each having the other end connected to the second DC link unit,
The inverter part (2)
Three switching circuits (S up , S vp , S wp ) in which each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and the other end is connected to the first DC link unit;
Each switching terminal (S un , S vn , S wn ) has each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage connected to one end and the other end connected to the second DC link section. The power converter characterized by the above-mentioned.
請求項に記載の電力変換装置において、
上記コンバータ部に相当する仮想コンバータ部と、上記インバータ部に相当する仮想インバータ部と、上記直流リンク部に相当する仮想直流リンク部とを有するマトリックスコンバータであって、
上記仮想コンバータ部および上記仮想インバータ部は、
上記三相交流入力電圧のうちの第1相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sur,Svr,Swr)と、
上記三相交流入力電圧のうちの第2相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sus,Svs,Sws)と、
上記三相交流入力電圧のうちの第3相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sut,Svt,Swt)とを有することを特徴とする電力変換装置。
The power conversion device according to claim 1 ,
A matrix converter having a virtual converter unit corresponding to the converter unit, a virtual inverter unit corresponding to the inverter unit, and a virtual DC link unit corresponding to the DC link unit,
The virtual converter unit and the virtual inverter unit are
Of the three-phase AC input voltage, a first phase voltage is input to one end, and three switching circuits ( Sur , Svr) each having the other end connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage. , S wr )
Of the three-phase AC input voltage, a second phase voltage is input to one end, and three switching circuits (S us , S vs , each having the other end connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage. , S ws ) and
Three switching circuits (S ut , S vt) in which the third phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage. , S wt ).
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部(1)と、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部(2)とを備え、上記コンバータ部(1)と上記インバータ部(2)とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置の制御方法であって、
上記三相交流入力電圧に同期するように生成された基準信号の位相角に基づいて台形波状のコンバータ部用指令信号をコンバータ部用指令信号生成部(11,31)により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部(15,35)により生成するステップと、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号をインバータ部用指令信号生成部(21,41)により生成するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号が相電圧で表された三相の指令信号であって、上記三相の指令信号のうちの二相が導通状態を表すときにスイッチングする他の一相の指令信号である中間相の通流比を中間相検出部(14,34)により検出するステップと、
上記インバータ部(2)において上記コンバータ部(1)で用いられるものと同一の上記キャリア信号を用いたパルス幅変調が可能なように、上記中間相検出部(14,34)からの上記中間相の通流比に基づいて、演算部(22,23,42,43)によって、上記インバータ部用指令信号生成部(21,41)からの上記インバータ部用指令信号の振幅を補正し、補正された上記インバータ部用指令信号のうちの上記中間相と上記導通状態の他の二相との間の2つのスイッチング状態について上記通流比で表される一方の指令信号にオフセットを持たせて上記通流比で表される他方の指令信号の極性を反転させるステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部(15,35)からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記コンバータ部(1)により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換するステップと、
上記演算部(22,23,42,43)により補正された上記インバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部(15,35)からの上記キャリヤ信号との比較結果に基づくパルス幅変調方式により、上記インバータ部(2)によって、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記コンバータ部用指令信号生成部(11,31)により上記台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
Figure 0004135026
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
Figure 0004135026
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
で表される所定の式を用いて生成するか、または、上記所定の式に基づいて予め設定されたテーブルを用いて生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。
A converter unit (1) that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage, and an inverter unit (2) that converts the DC voltage converted by the converter unit (1) into a predetermined three-phase AC output voltage. A control method for a power conversion device that does not have a smoothing filter in a DC link unit connecting the converter unit (1) and the inverter unit (2),
Generating a trapezoidal wave-shaped command signal for the converter unit by the converter unit command signal generation unit (11, 31) based on the phase angle of the reference signal generated so as to be synchronized with the three-phase AC input voltage;
Generating a carrier signal by the carrier signal generator (15, 35);
Generating an inverter unit command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit command signal generation unit (21, 41);
The trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit (11, 31) is a three-phase command signal represented by a phase voltage, and two of the three-phase command signals. Detecting a current flow ratio of the intermediate phase, which is another one-phase command signal that is switched when the phase indicates a conduction state, by the intermediate phase detector (14, 34);
The intermediate phase from the intermediate phase detection unit (14, 34) so that the inverter unit (2) can perform pulse width modulation using the same carrier signal as that used in the converter unit (1). Based on the current flow ratio, the calculation unit (22, 23, 42, 43) corrects the amplitude of the inverter unit command signal from the inverter unit command signal generation unit (21, 41). In addition, with respect to two switching states between the intermediate phase and the other two phases of the conduction state among the inverter unit command signals, one command signal represented by the conduction ratio is offset to provide the switching Reversing the polarity of the other command signal represented by the flow ratio;
Pulse width modulation system based on the comparison result between the trapezoidal converter command signal from the converter command signal generator (11, 31) and the carrier signal from the carrier signal generator (15, 35) The converter unit (1) converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage;
By the pulse width modulation method based on the comparison result between the inverter unit command signal corrected by the arithmetic unit (22, 23, 42, 43) and the carrier signal from the carrier signal generation unit (15, 35), Converting the DC voltage converted by the converter unit (1) into the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit (2),
In the step of generating the trapezoidal converter command signal by the converter unit command signal generator (11, 31), the slope region of the trapezoidal converter unit command signal is:
Figure 0004135026
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Figure 0004135026
(However, phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
A method for controlling the power conversion device, wherein the power conversion device is generated using a predetermined expression expressed by the following equation or a table preset based on the predetermined expression.
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