JPH0767351A - Controller for npc inverter - Google Patents

Controller for npc inverter

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Publication number
JPH0767351A
JPH0767351A JP5212015A JP21201593A JPH0767351A JP H0767351 A JPH0767351 A JP H0767351A JP 5212015 A JP5212015 A JP 5212015A JP 21201593 A JP21201593 A JP 21201593A JP H0767351 A JPH0767351 A JP H0767351A
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JP
Japan
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voltage
npc inverter
inverter circuit
switching
neutral point
Prior art date
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Application number
JP5212015A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Tatara
真司 多々良
Hiromichi Tai
裕通 田井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0767351A publication Critical patent/JPH0767351A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the operating efficiency of a device with an NPC inverter circuit 4, to which DC voltage is input and the neutral-point potential of DC voltage is input which converts DC voltage into AC voltage by pulse width modulation control and outputs AC voltage. CONSTITUTION:A mode discriminating means 11 discriminating four kinds of operating modes from the combination of AC voltage output from an NPC inverter circuit and the code of AC currents or a signal related to these AC voltage and AC currents and a PWM control means 12 outputting a signal switching the NPC inverter in response to the result of the comparison of the decided operating modes, a voltage command and triangular waves for modulating pulse width are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、PWM制御を用いた電
力変換装置に係り、特にNPC(Nutral Point Clampe
d:中性点電位固定)方式による制御を用いたNPCイ
ンバータの制御装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter using PWM control, and more particularly to an NPC (Nutral Point Clampe).
d: Improvement of control device of NPC inverter using control by neutral point potential fixed) method.

【0002】[0002]

【従来の技術】PWM制御を用いた電力変換装置の出力
には多くの高調波が含まれ、この高調波を低減する制御
方式としてNPCインバータと呼ばれるものが知られて
いる。図6は、直流電圧を交流電圧に変換して電動機を
駆動する場合の、この種の従来装置構成である。
2. Description of the Related Art The output of a power conversion device using PWM control contains many harmonics, and a control system called NPC inverter is known as a control system for reducing these harmonics. FIG. 6 shows the configuration of a conventional device of this type in the case of driving a motor by converting a DC voltage into an AC voltage.

【0003】この図に示すように、NPCインバータ4
は直流電源1の正負極P,N間から直流電力の供給を受
けると共にコンデンサ2,3で分圧された中性点Oが接
続され、制御部9からのスイッチング信号SSにより直
流電圧を交流電圧に変換して電動機5を駆動する。位置
検出器(レゾルバ)6は電動機5の回転軸に結合され、
R/Dコンバータ7により回転速度Nrをフィードバッ
クし、速度基準Nr*と比較して電動機速度が制御され
る。制御部9はベクトル制御の例を示したもので、速度
偏差から得たトルク指令Te* と磁束指令Φ* から、d
q軸成分電流基準Id* ,Iq* を演算し、電流検出器
8で検出した電流のdq軸成分電流Id,Iqとそれぞ
れ比較しそれらの電流偏差から3相のインバータ電圧指
令VU *,VV * ,VW * を演算してPWM制御を行っ
ている。
As shown in this figure, the NPC inverter 4
Is supplied with DC power from between the positive and negative poles P and N of the DC power supply 1, and is connected to the neutral point O divided by the capacitors 2 and 3, and the DC voltage is converted into the AC voltage by the switching signal SS from the control unit 9. To drive the electric motor 5. The position detector (resolver) 6 is connected to the rotary shaft of the electric motor 5,
The rotation speed Nr is fed back by the R / D converter 7 and compared with the speed reference Nr * to control the motor speed. The control unit 9 shows an example of vector control. From the torque command Te * and the magnetic flux command Φ * obtained from the speed deviation, d
The q-axis component current references Id * and Iq * are calculated and compared with the dq-axis component currents Id and Iq of the current detected by the current detector 8, respectively, and the three-phase inverter voltage commands V U * and V are calculated from the current deviations. PWM control is performed by calculating V * and VW * .

【0004】図7(a)は、NPCインバータ4の主回
路構成を示したもので、スイッチング素子としてトラン
ジスタやGTO,IGBTが適用されるが、ここではG
TOの例で示している。通常の3相ブリッジを構成する
スイッチング素子S11,S12とフライホイールダイオー
ドDF11,DF12に加えて中性点Oに接続するためのス
イッチング素子S13,S14とフライホイールダイオード
DF13,DF14及びクランプダイオードD11,D12から
なる回路が各相毎に設けられている。この回路はU相の
場合、スイッチング素子S13,S14の直列接続点が出力
端子Uに接続され、ダイオードD11,D12が直列接続さ
れているスイッチング素子S13,S14の直列接続回路に
逆並列、すなわち通電方向が逆になるように並列接続さ
れている。そしてダイオードD11,D12の直列接続点が
電源中性点Oに接続される構成としており、V相、W相
についても同様である。制御部9には各相の電圧指令に
応じて上記スイッチング素子にそれぞれオン、オフのゲ
ート信号を出力するPWM制御部9Aが備えられてい
る。
FIG. 7A shows a main circuit configuration of the NPC inverter 4. A transistor, a GTO, or an IGBT is applied as a switching element.
This is shown in the example of TO. In addition to switching elements S11, S12 and flywheel diodes DF11, DF12 that form a normal three-phase bridge, switching elements S13, S14 for connecting to neutral point O, flywheel diodes DF13, DF14, and clamp diodes D11, D12. Is provided for each phase. In the case of the U phase, this circuit is connected in series to the output terminal U at the series connection point of the switching elements S13 and S14, and is antiparallel to the series connection circuit of the switching elements S13 and S14 in which the diodes D11 and D12 are connected in series, that is, energization They are connected in parallel so that the directions are opposite. The series connection point of the diodes D11 and D12 is connected to the power source neutral point O, and the same applies to the V phase and the W phase. The control unit 9 is provided with a PWM control unit 9A that outputs ON and OFF gate signals to the switching elements according to the voltage commands of the respective phases.

【0005】図8はU相の電圧指令VU * に応じてU相
のスイッチング素子S11,S12,S13,S14に与えられ
るゲート信号を示すタイムチャートである。このチャー
トは、電圧指令VU * とPWM制御のための三角波Cを
大小比較し、U相のスイッチング素子のゲート信号を決
定するPWM制御部9Aの作用を説明するもので、U相
を代表して示したが他の相についても同様に作用する。
図8のt0 〜t1 の期間(三角波Cが電圧指令VU *
り大きい範囲)を見ると、スイッチング素子S14,S13
がオン、S11,S12がオフである。これにより出力端子
Uはスイッチング素子S14,S13およびダイオードD1
1,D12を介して電源中性点Oに接続され、端子P,N
とはスイッチング素子S11,S12により切り放されるの
で、出力端子Uは電源中性点Oの電位に固定される。こ
の状態が時点t0からt1 まで続く。時点t1 になる
と、三角波Cが電圧指令VU * より小さくなり、スイッ
チング素子S11,S13がオンとなり、スイッチング素子
S14,S12がオフとなる。これにより出力端子Uはスイ
ッチング素子S11,S13を介して端子Pに接続され、ス
イッチング素子S14,S12により電源中性点O及び端子
Nとは切り放されるので出力端子Uは端子Pの電位とな
り中性点Oに対し正の電圧ED1となる。この状態が時点
2 まで続く。時点t2 になると、三角波Cが電圧指令
U * より大きくなって時点t0 〜t1 のときと同様の
状態になり、それが時点t3 まで続く。
FIG. 8 is a time chart showing the gate signals applied to the U-phase switching elements S11, S12, S13 and S14 according to the U-phase voltage command V U * . This chart compares the voltage command V U * and the triangular wave C for PWM control, and illustrates the operation of the PWM control unit 9A that determines the gate signal of the U-phase switching element. However, the same applies to other phases.
Looking at the period from t 0 to t 1 in FIG. 8 (the range in which the triangular wave C is larger than the voltage command V U * ), the switching elements S14, S13
Is on, and S11 and S12 are off. As a result, the output terminal U is connected to the switching elements S14, S13 and the diode D1.
1 and D12 are connected to the power supply neutral point O, and terminals P and N
Are disconnected by the switching elements S11 and S12, so that the output terminal U is fixed at the potential of the power supply neutral point O. This state continues from time t 0 to t 1 . At time t 1 , the triangular wave C becomes smaller than the voltage command V U * , the switching elements S11 and S13 are turned on, and the switching elements S14 and S12 are turned off. As a result, the output terminal U is connected to the terminal P via the switching elements S11 and S13, and is disconnected from the power supply neutral point O and the terminal N by the switching elements S14 and S12, so that the output terminal U becomes the potential of the terminal P. The voltage E D1 is positive with respect to the neutral point O. This state continues until time t 2 . Becomes a time t 2, becomes the same state as when the time t 0 ~t 1 triangular wave C is the voltage command V U * becomes larger, it lasts until the time t 3.

【0006】そして、時点t3 からt4 までは出力端子
Uは端子Pの電位となる。このように出力端子Uの電位
U0が変化し、時点t6 に至るまでスイッチング素子S
12がオフ、S13がオンの状態を継続しながらスイッチン
グ素子S11とS14がオン、オフし、電源中性点Oの電位
と端子Pの電位のいずれかとなる動作を繰り返す。
The output terminal U is at the potential of the terminal P from time t 3 to time t 4 . Thus changes the potential E U0 at the output terminal U, the switching element S up to the time point t 6
The switching elements S11 and S14 are turned on and off while 12 is off and S13 is on, and the operation to be either the potential of the power supply neutral point O or the potential of the terminal P is repeated.

【0007】時点t6 〜t7 の期間(三角波Cが電圧指
令の絶対値|VU * |より大きい範囲)は、出力端子U
の電位が電源中性点Oの電位となり、これを過渡期間と
して出力端子Uの電位極性が反転する。すなわち時点t
7 になると、三角波Cが電圧指令の絶対値|VU * |よ
り小さくなり、スイッチング素子S14,S12がオン、S
11,S13がオフとなり出力端子Uは端子Nに接続され、
中性点Oに対し負の電圧−ED2となる。そして、スイッ
チング素子S11がオフ、S14がオンの状態を継続しなが
ら、スイッチング素子S12,S13がオン、オフを繰り返
し、これにより出力端子Uの電位EU0は電源中性点O及
び端子Nのいずれかの電位となる、出力端子V,Wにつ
いても同様である。図9は上述のU相のスイッチング状
態をフローチャートで示したものである。
During the period from time t 6 to t 7 (the range in which the triangular wave C is larger than the absolute value | V U * | of the voltage command), the output terminal U
Becomes the potential of the power supply neutral point O, and the potential polarity of the output terminal U is inverted during this transition period. That is, time point t
At 7 , the triangular wave C becomes smaller than the absolute value | V U * | of the voltage command, and the switching elements S14 and S12 are turned on and S
11, S13 is turned off, the output terminal U is connected to the terminal N,
A negative voltage −E D2 with respect to the neutral point O. Then, the switching elements S12 and S13 are repeatedly turned on and off while the switching element S11 is kept off and the state of S14 is kept on, so that the potential EU0 of the output terminal U is either the power supply neutral point O or the terminal N. The same applies to the output terminals V and W, which have that potential. FIG. 9 is a flowchart showing the above-mentioned U-phase switching state.

【0008】このように、NPCインバータでは、直流
電源の中性点Oから見たインバータの出力電圧が正、
零、負の3つの電圧状態を有し、特に、直流電源の中性
点がダイオードとGTOを介して負荷に接続される期間
があり、その期間に直流電源の中性点に電流が流れる。
As described above, in the NPC inverter, the output voltage of the inverter seen from the neutral point O of the DC power source is positive,
It has three voltage states of zero and negative, and in particular, there is a period in which the neutral point of the DC power source is connected to the load via the diode and the GTO, and current flows through the neutral point of the DC power source during that period.

【0009】図7(a)に示すNPCインバータの主回
路の各スイッチング素子には、一般に図7(b)に示す
ようにコンデンサC11、抵抗R11、ダイオードD11aか
ら成るスナバ回路が並列に接続され、スイッチング素子
S11がターンオフする時の電圧上昇率dv/dtを抑制
するようにしている。
A snubber circuit composed of a capacitor C11, a resistor R11 and a diode D11a is generally connected in parallel to each switching element of the main circuit of the NPC inverter shown in FIG. 7 (a), as shown in FIG. 7 (b). The voltage increase rate dv / dt when the switching element S11 is turned off is suppressed.

【0010】このコンデンサC11はスイッチング素子S
11がオフしている間は、素子に印加される電圧で充電さ
れており、スイッチング素子S11がオンするとコンデン
サC11の電荷は抵抗R11を介して放電し、熱エネルギー
として放出される。従ってスイッチング素子S11がオン
する度に損失が発生し、これをスナバ損失とする。
This capacitor C11 is a switching element S
While 11 is off, it is charged by the voltage applied to the element, and when the switching element S11 is on, the electric charge of the capacitor C11 is discharged through the resistor R11 and released as heat energy. Therefore, a loss occurs every time the switching element S11 is turned on, and this is referred to as snubber loss.

【0011】また、スイッチング素子自身の損失として
は、オン及びオフのタイミングで発生するオンロス、オ
フロス及び定常の通電状態で発生する定常ロスがある。
上記のスナバ損失、オンロス、オフロスはスイッチング
の回数に比例して増大するので、パルス幅変調周波数は
スイッチング素子の特性及びこれらのロスの処理方法に
より制約される。
Further, the loss of the switching element itself includes an on-loss and an off-loss which occur at the timing of turning on and off, and a steady loss which occurs in a steady energized state.
Since the above snubber loss, on-loss, and off-loss increase in proportion to the number of times of switching, the pulse width modulation frequency is limited by the characteristics of the switching element and the method of processing these losses.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】NPCインバータのス
イッチング動作で生じる高調波を低減し、交流電動機を
駆動する場合のトルクリップルを低減するためパルス幅
変調周波数を高くさせる要求があるが、前述したスイッ
チングに伴う損失が大きくなり、これらの損失で生じる
発生熱を処理する冷却装置が大きく高価になり、経済的
でないという問題がある。また、現状のパルス幅変調周
波数で、ロスを低減し、インバータの効率を改善する要
求がある。
There is a demand to increase the pulse width modulation frequency in order to reduce the harmonics generated in the switching operation of the NPC inverter and to reduce the torque ripple when driving the AC motor. However, there is a problem in that the cooling device for processing the heat generated by these losses becomes large and expensive, which is not economical. There is also a demand for reducing the loss and improving the efficiency of the inverter at the current pulse width modulation frequency.

【0013】本発明は、上記の問題に鑑みて行なわれた
もので、その目的とするところは、従来の出力特性を維
持しつつ、パルス幅変調周波数を下げることなくスイッ
チング素子のスイッチング回数を下げ、損失を低減させ
効率の向上した運転を行うことのできるNPCインバー
タの制御装置を得ることにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to reduce the number of times of switching of a switching element without reducing the pulse width modulation frequency while maintaining the conventional output characteristics. The purpose of the present invention is to obtain an NPC inverter control device capable of reducing loss and performing operation with improved efficiency.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、直流電圧が入力されると共に該直流電圧
の中性点電位が入力されパルス幅変調制御により交流電
圧に変換して出力するNPCインバータ回路を備えた装
置において、前記NPCインバータ回路が出力する交流
電圧と交流電流あるいはそれらに関連する信号の符号の
組み合せから4種の動作モードを判別するモード判別手
段と、判定された動作モード及び電圧指令とパルス幅変
調のための三角波との比較結果に応じて前記NPCイン
バータ回路のスイッチングを行う信号を出力するPWM
制御手段を設ける。
In order to achieve the above object, the present invention converts a direct current voltage and a neutral point potential of the direct current voltage into an alternating voltage by pulse width modulation control. In a device having an NPC inverter circuit for outputting, it is judged to be a mode judging means for judging four kinds of operation modes from the combination of the signs of the AC voltage and the AC current output by the NPC inverter circuit or signals related to them. PWM for outputting a signal for switching the NPC inverter circuit according to an operation mode and a comparison result of a voltage command and a triangular wave for pulse width modulation
A control means is provided.

【0015】更に、前記NPCインバータ回路は、直流
電圧の正極と負極間にそれぞれダイオードを逆並列に接
続した第1、第2、第3、第4のスイッチ素子を順次直
列に接続し、該第2、第3のスイッチ素子の直列接続側
から交流出力を得ると共に該第2、第3のスイッチ素子
の他側と前記中性点電位間にそれぞれダイオードを接続
して成る回路を各相毎に備え、前記PWM制御手段は、
各相毎に、8種の通常モードで前記第1〜第4のスイッ
チング素子のオン、オフを行うゲート信号を出力する。
Further, in the NPC inverter circuit, first, second, third and fourth switching elements each having a diode connected in antiparallel between a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage are serially connected in series, and A circuit for obtaining an AC output from the series connection side of the second and third switch elements and connecting a diode between the other side of the second and third switch elements and the neutral point potential for each phase And the PWM control means is
A gate signal for turning on / off the first to fourth switching elements in eight normal modes is output for each phase.

【0016】更に、前記PWM制御手段は、前記NPC
インバータ回路が中性点の電位を出力するとき、前記第
2のスイッチ素子及び第3のスイッチ素子のいずれか一
方のスイッチ素子を導通させる。
Further, the PWM control means is the NPC.
When the inverter circuit outputs the potential at the neutral point, one of the second switch element and the third switch element is made conductive.

【0017】[0017]

【作用】上記構成において、モード判別手段は、NPC
インバータ回路の出力電圧と出力電流の極性からカ行、
回生状態を4種の動作モードで判別し、PWM制御手段
は判定された動作モードと電圧指令に基づいてパルス幅
変調制御の信号を生成し、NPCインバータ回路のスイ
ッチングを行う。更に、PWM制御手段は、電圧指令と
パルス幅変調のための三角波との比較結果と判定された
動作モードから8種の通電モードのいずれか1つを決定
し、決定した通電モードに従って、NPCインバータ回
路の各相の第1〜第4のスイッチング素子にそれぞれゲ
ート信号を出力する。更に、PWM制御手段は、NPC
インバータ回路の各相が中性点の電位を出力する通電モ
ードのとき、前記第2のスイッチ素子及び第3のスイッ
チ素子のいずれか一方のスイッチ素子を通電させるよう
にゲート信号を出力する。従って、通電しない他方のス
イッチ素子のスイッチングに伴う損失が生ぜず、NPC
インバータ回路全体として大幅に損失を低減することが
でき、運転の効率を向上させることが可能となる。
In the above structure, the mode discriminating means is the NPC.
The polarity of the output voltage and output current of the inverter circuit
The regeneration state is discriminated by four types of operation modes, and the PWM control means generates a pulse width modulation control signal based on the discriminated operation mode and the voltage command, and switches the NPC inverter circuit. Further, the PWM control means determines any one of eight energization modes from the operation mode determined as the comparison result of the voltage command and the triangular wave for pulse width modulation, and according to the determined energization mode, the NPC inverter. A gate signal is output to each of the first to fourth switching elements of each phase of the circuit. Further, the PWM control means is an NPC.
When each phase of the inverter circuit is in the energization mode in which the potential of the neutral point is output, a gate signal is output to energize either one of the second switch element and the third switch element. Therefore, no loss occurs due to the switching of the other switching element that is not energized.
It is possible to significantly reduce the loss of the entire inverter circuit and improve the operation efficiency.

【0018】[0018]

【実施例】本発明の実施例を図1に示す。この実施例
は、従来の回路構成に加えて制御部10に新たな機能を持
たせている。すなわち、NPCインバータ回路4の交流
出力電流と電圧指令を入力とし、これらの極性(符号)
の組み合せから4種の動作モードを判別するモード判別
回路11と、判別された動作モードと電圧指令に基づいて
パルス幅変調のゲート信号を出力するPWM制御部12を
設けて構成する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In this embodiment, the control unit 10 has a new function in addition to the conventional circuit configuration. That is, the AC output current and voltage command of the NPC inverter circuit 4 are input, and their polarities (signs) are input.
A mode discriminating circuit 11 for discriminating four kinds of operation modes from the combination of the above and a PWM controller 12 for outputting a gate signal of pulse width modulation based on the discriminated operation mode and the voltage command are provided.

【0019】なお、モード判別回路11の入力として、N
PCインバータ回路4の交流出力電流の代りに各相の電
流基準を生成して用いてもよく、電圧指令の代りにNP
Cインバータ回路4の交流出力電圧を用いるようにして
もよい。
As an input to the mode discrimination circuit 11, N
A current reference for each phase may be generated and used instead of the AC output current of the PC inverter circuit 4, and NP may be used instead of the voltage command.
The AC output voltage of the C inverter circuit 4 may be used.

【0020】上記構成におけるモード判別回路11とPW
M制御部12の作用を示すフローチャートを図2に示す。
この図はU相を代表して示したもので他の相についても
同様に作用する。
The mode discriminating circuit 11 and PW in the above configuration
A flow chart showing the operation of the M control unit 12 is shown in FIG.
This figure shows the U phase as a representative, and the same applies to other phases.

【0021】モード判別回路11は、電圧指令VU * が正
の場合に電流IU が正(カ行状態)なら動作モード1、
電流IU が負(回生状態)なら動作モード2と判定し、
電圧指令VU * が負の場合に電流IU が負(カ行状態)
なら動作モード3、電流IUが正(回生状態)なら動作
モード4と判定する。
The mode discriminating circuit 11 operates in the operation mode 1 if the voltage command V U * is positive and the current I U is positive (double row state).
If the current I U is negative (regeneration state), it is determined to be the operation mode 2,
Current I U is negative when voltage command V U * is negative
Then, the operation mode 3 is determined, and if the current I U is positive (regeneration state), the operation mode 4 is determined.

【0022】PWM制御部12は上記動作モードと電圧指
令VU * とパルス幅変調のための三角波Cとの大小比較
結果に応じて8種の通電モードを決定しU相のスイッチ
素子S11〜S14にオン、オフのゲート信号を出力する。
すなわち、動作モード1の場合に電圧指令VU * が三角
波Cより大なら通電モード1と判定してスイッチ素子S
11とS13をオンしてスイッチ素子S14とS12をオフとす
る。電圧指令VU * が三角波Cより小なら通電モード2
と判定してスイッチ素子S13のみオンしS12〜S14はオ
フとする。従って、従来のようにS14をオンとしないの
で、S14のスナバコンデンサのエネルギーが放電されず
S14のスイッチングに伴うロスがなくなる。
The PWM control unit 12 determines eight kinds of energization modes according to the magnitude comparison result of the operation mode, the voltage command V U *, and the triangular wave C for pulse width modulation, and determines the U-phase switch elements S11 to S14. Outputs a gate signal for turning on and off.
That is, in the operation mode 1, if the voltage command V U * is larger than the triangular wave C, it is determined to be the conduction mode 1 and the switch element S
11 and S13 are turned on, and switch elements S14 and S12 are turned off. If voltage command V U * is smaller than triangular wave C, energization mode 2
Then, only the switch element S13 is turned on and S12 to S14 are turned off. Therefore, since S14 is not turned on as in the conventional case, the energy of the snubber capacitor of S14 is not discharged and the loss due to the switching of S14 is eliminated.

【0023】また、動作モード2の場合に、電圧指令V
U * が三角波Cより大なら通電モード3と判定してスイ
ッチ素子S11〜S14のすべてをオフとする。従来はスイ
ッチ素子S11,S13をオンにしていたが、S11,S13に
は電流は流れずフライホイールダイオードDF11,DF
13に流れるので不要なゲート信号を与えないようにして
いる。
In the operation mode 2, the voltage command V
If U * is larger than the triangular wave C, it is determined to be the energization mode 3, and all the switch elements S11 to S14 are turned off. Conventionally, the switch elements S11, S13 were turned on, but no current flows through S11, S13, and flywheel diodes DF11, DF
Since it flows to 13, the unnecessary gate signal is not given.

【0024】また、動作モード2の場合に、電圧指令V
U * が三角波Cより小なら通電モード4と判定してスイ
ッチ素子S14のみオンとし、S11,S13,S12をオフと
する。従って、従来のようにS13をオンしないので、S
13のスナバコンデンサのエネルギーが放電されずS13の
スイッチングに伴なうロスがなくなる。
In the operation mode 2, the voltage command V
If U * is smaller than the triangular wave C, it is determined to be the energization mode 4, and only the switch element S14 is turned on and S11, S13, S12 are turned off. Therefore, since S13 is not turned on as in the conventional case, S
The energy of the snubber capacitor of 13 is not discharged, and the loss associated with the switching of S13 is eliminated.

【0025】また、動作モード3の場合に、電圧指令の
絶対値|VU * |が三角波Cより大なら通電モード5と
判定しスイッチ素子S11,S13をオフとし、S14,S12
をオンとする。また、電圧指令の絶対値|VU * |が三
角波Cより小なら通電モード6と判定しスイッチ素子S
14のみオンとしS11,S13,S12はオフとする。従っ
て、従来のようにS13をオンとしないので、S13のスナ
バコンデンサのエネルギーが放電されずS13のスイッチ
ングに伴うロスがなくなる。
Further, in the operation mode 3, if the absolute value of the voltage command | V U * | is larger than the triangular wave C, it is judged to be the energization mode 5, the switch elements S11 and S13 are turned off, and S14 and S12.
To turn on. If the absolute value | V U * | of the voltage command is smaller than the triangular wave C, it is determined to be the conduction mode 6 and the switch element S
Only 14 is turned on and S11, S13 and S12 are turned off. Therefore, since S13 is not turned on as in the conventional case, the energy of the snubber capacitor of S13 is not discharged and the loss due to the switching of S13 is eliminated.

【0026】また、動作モード4の場合に、電圧指令の
絶対値|VU * |が三角波Cより大なら通電モード7と
判定してスイッチ素子S11〜S14をすべてオフとする。
従来はスイッチ素子S14,S12をオンにしていたが不要
なゲート信号を与えないようにしている。また、動作モ
ード4の場合に、電圧指令の絶対値|VU * |が三角波
Cより小なら通電モード8と判定してスイッチ素子S13
のみオンとし、S11,S14,S12をオフとする。
Further, in the operation mode 4, if the absolute value | V U * | of the voltage command is larger than the triangular wave C, it is judged to be the energization mode 7 and all the switch elements S11 to S14 are turned off.
In the past, the switch elements S14 and S12 were turned on, but the gate signal is not given unnecessarily. In the operation mode 4, if the absolute value │V U * │ of the voltage command is smaller than the triangular wave C, the energization mode 8 is determined and the switch element S13
Only turn on and turn off S11, S14 and S12.

【0027】従って、従来のようにS14をオンとしない
ので、S14のスナバコンデンサのエネルギーが放電され
ずS14のスイッチングに伴うロスがなくなる。図3は上
述した一連の作用を波形で表わしたタイムチャートであ
り、電流IUが遅れ電流の例を示したものである。
Therefore, since S14 is not turned on as in the conventional case, the energy of the snubber capacitor of S14 is not discharged and the loss due to the switching of S14 is eliminated. FIG. 3 is a time chart showing the series of operations described above in a waveform, and shows an example in which the current I U is a delayed current.

【0028】また、図4、図5は、各通電モード1〜8
におけるNPCインバータ回路4の電流IU の流れる経
路を示したものである。図3の例では、時刻t0 〜t1
は通電モード4となり、t1 〜t2 は通電モード3とな
って時刻t3 ′までこの2つの通電モードが繰り返され
る。時刻t3 ′〜t4 は通電モード1となり、t4 〜t
5 は通電モード2となって時刻t6 ′まで繰り返され
る。時刻t6 ′〜t7 は通電モード8となり、t7 〜t
8 は通電モード7となって時刻t9 ′まで繰り返され
る。時刻t9 ′〜t10は通電モード5となり、t10〜t
11は通電モード6となって時刻t12′まで繰り返され
る。
Further, FIGS. 4 and 5 show the energization modes 1 to 8 respectively.
3 shows a path through which the current I U of the NPC inverter circuit 4 in FIG. In the example of FIG. 3, times t 0 to t 1
Becomes a conduction mode 4, and t 1 to t 2 become a conduction mode 3 and these two conduction modes are repeated until time t 3 ′. Time t 3 '~t 4 is energized mode becomes 1, t 4 ~t
5 becomes energization mode 2 and is repeated until time t 6 ′. The time t 6 '~t 7 next conduction mode 8, t 7 ~t
8 becomes energization mode 7 and is repeated until time t 9 ′. Time t 9 '~t 10 is energized mode 5 next, t 10 ~t
11 becomes the energization mode 6 and is repeated until time t 12 ′.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、パルス幅変調周波数を
下げることなくNPCインバータ回路のスイッチング素
子のオン、オフ回数を減少させることができ、スイッチ
ングに伴う損失を減少させることができる。しかも出力
電圧波形に影響せず、運転効率の向上したNPCインバ
ータの制御装置が得られる。
According to the present invention, the number of times the switching element of the NPC inverter circuit is turned on and off can be reduced without lowering the pulse width modulation frequency, and the loss associated with switching can be reduced. Moreover, it is possible to obtain the control device of the NPC inverter which has an improved operation efficiency without affecting the output voltage waveform.

【0030】また、従来と同じ損失を許容すれば、パル
ス幅変調周波数を上げることができ、出力電圧波形の高
調波の低減が図れ、出力特性を改善したNPCインバー
タの制御装置を提供することができる。
Further, if the same loss as the conventional one is allowed, the pulse width modulation frequency can be increased, the harmonics of the output voltage waveform can be reduced, and the control device of the NPC inverter with improved output characteristics can be provided. it can.

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

【図1】本発明のNPCインバータの制御装置の実施例
の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a control device for an NPC inverter of the present invention.

【図2】上記実施例の要部の作用を説明するためのフロ
ーチャート。
FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the main part of the above embodiment.

【図3】本発明の動作を説明するための波形図。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the present invention.

【図4】本発明の通電モードを説明するための主回路
図。
FIG. 4 is a main circuit diagram for explaining an energization mode of the present invention.

【図5】本発明の通電モードを説明するための主回路
図。
FIG. 5 is a main circuit diagram for explaining an energization mode of the present invention.

【図6】従来のNPCインバータの制御装置の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional NPC inverter control device.

【図7】(a)NPCインバータの主回路図、(b)そ
のスナバ回路図。
7A is a main circuit diagram of an NPC inverter, and FIG. 7B is a snubber circuit diagram thereof.

【図8】図6の従来装置の動作を説明するための波形
図。
8 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional device of FIG.

【図9】図6の従来装置のスイッチングのフローチャー
ト。
9 is a flowchart of switching of the conventional device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直流電圧源 2,3…コンデンサ 4…NPCインバータ回路 5…電動機 6…位置検出器 7…R/Dコンバータ 8…電流検出器 11…モード制御判別回路 12…PWM制御部 1 ... DC voltage source 2, 3 ... Capacitor 4 ... NPC inverter circuit 5 ... Electric motor 6 ... Position detector 7 ... R / D converter 8 ... Current detector 11 ... Mode control discrimination circuit 12 ... PWM control unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電圧が入力されると共に該直流電圧
の中性点電位が入力されパルス幅変調制御により交流電
圧に変換して出力するNPCインバータ回路を備えた装
置において、前記NPCインバータ回路が出力する交流
電圧と交流電流あるいはそれらに関連する信号の符号の
組み合せから4種の動作モードを判別するモード判別手
段と、判定された動作モード及び電圧指令とパルス幅変
調のための三角波との比較結果に応じて前記NPCイン
バータ回路のスイッチングを行う信号を出力するPWM
制御手段を設けたことを特徴とするNPCインバータの
制御装置。
1. An apparatus including an NPC inverter circuit, which receives a DC voltage and a neutral point potential of the DC voltage, converts the AC voltage into an AC voltage by pulse width modulation control, and outputs the AC voltage. Comparison of mode discrimination means for discriminating four kinds of operation modes from the combination of the output AC voltage and AC current or the sign of a signal related thereto, and the judged operation mode and voltage command and a triangular wave for pulse width modulation. PWM for outputting a signal for switching the NPC inverter circuit according to the result
An NPC inverter control device comprising a control means.
【請求項2】 請求項1に記載の装置において、前記N
PCインバータ回路は、直流電圧の正極と負極間にそれ
ぞれダイオードを逆並列に接続した第1、第2、第3、
第4のスイッチ素子を順次直列に接続し、該第2、第3
のスイッチ素子の直列接続側から交流出力を得ると共に
該第2、第3のスイッチ素子の他側と前記中性点電位間
にそれぞれダイオードを接続して成る回路を各相毎に備
え、前記PWM制御手段は、各相毎に、8種の通電モー
ドで前記第1〜第4のスイッチング素子のオン、オフを
行う信号を出力することを特徴とするNPCインバータ
の制御装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the N
The PC inverter circuit includes first, second, third, and third diodes, each of which is connected in antiparallel between a positive electrode and a negative electrode of a DC voltage.
A fourth switch element is sequentially connected in series, and the second and third switch elements are connected.
A PWM circuit is provided for each phase to obtain an AC output from the series connection side of the switching elements and to connect a diode between the other side of the second and third switching elements and the neutral point potential for each phase. A control device for an NPC inverter, wherein the control means outputs a signal for turning on and off the first to fourth switching elements in eight energization modes for each phase.
【請求項3】 請求項2に記載の装置において、前記P
WM制御手段は、前記NPCインバータ回路が中性点の
電位を出力するとき、前記第2のスイッチ素子及び第3
のスイッチ素子のいずれか一方のスイッチ素子を導通さ
せることを特徴とするNPCインバータの制御装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the P
The WM control means, when the NPC inverter circuit outputs the potential of the neutral point, the second switch element and the third switch element.
A control device for an NPC inverter, characterized in that any one of the switch elements is turned on.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222896A (en) * 2011-04-06 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp Control device of rotary electric machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222896A (en) * 2011-04-06 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp Control device of rotary electric machine

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