KR100240953B1 - 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법 - Google Patents

전력변환장치의 펄스폭 변조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100240953B1
KR100240953B1 KR1019960043662A KR19960043662A KR100240953B1 KR 100240953 B1 KR100240953 B1 KR 100240953B1 KR 1019960043662 A KR1019960043662 A KR 1019960043662A KR 19960043662 A KR19960043662 A KR 19960043662A KR 100240953 B1 KR100240953 B1 KR 100240953B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase
voltage
pulse width
width modulation
current
Prior art date
Application number
KR1019960043662A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19980025522A (ko
Inventor
이근호
Original Assignee
이종수
엘지산전주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이종수, 엘지산전주식회사 filed Critical 이종수
Priority to KR1019960043662A priority Critical patent/KR100240953B1/ko
Priority to MYPI97004568A priority patent/MY119456A/en
Priority to IDP973329A priority patent/ID17861A/id
Priority to US08/942,287 priority patent/US5852551A/en
Priority to CN97120693A priority patent/CN1068737C/zh
Publication of KR19980025522A publication Critical patent/KR19980025522A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100240953B1 publication Critical patent/KR100240953B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

본 발명은 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법에 관한 것으로, 종래 2상 펄스폭 변조 방법은 스위칭 되는 3상 중에서 전압의 상대치 또는 전압의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법이며, 스위칭 손실은 전류의 크기에 의해 죄우되므로 인덕턴스 성분이 있는 전동기 등을 부사로 사용할 경우 역률이 낮아질 수록 상전류의 크기, 즉 순시치가 낮은 부분에서 스위칭을 쉬게 됨으로 인해 역률이 낮은 부하에서는 스위칭 손실 저감 효과는 보장할 수 없게된다.
본 발명은 부하에 공급되는 전압의 위상에 따라 상전압지령을 산출하고, 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정값 이하이면 상기 상전압지령으로 부터 3상 펄스폭 변조를 수행하며, 상기 전압 및 주파수가 소정값 이상이면 전류의 위상과 동상인 새로운 상전압지령을 산출한 후, 상기 새로운 상전압지령의 크기로 부터 전류의 절대치가최대인 상이 스위칭을 쉬는 2상 펄스폭 변조를 수행함으로써, 전류가 최대인 구간에서 일정 시간 동안 스위칭을 하지 않게 되어 반도체 소자의 열발생량을 줄일 수 있으며, 또한 전압 및 주파수에 따라 3상 또는 2상 펄스폭 변조를 수행함으로써 상황에 따라 최대한으로 손실을 줄일 수 있게되어 전력변환장치의 방열판의 크기를 대폭 경감할 수 있으며, 적은 용량의 반도체 소자를 이용할 수 있으며 스위칭 주파수를 높일 수도 있다.

Description

전력변환장치의 펄스폭 변조 방법
본 발명은 상용전원을 변환하여 전동기 등의 부하에 인가하는 전력변환장치에 관한 것으로, 특히 부하로 공급되는 3상에서 상전류가 최대인 상의 스위칭을 쉬도록 함으로써 스위칭 손실을 저감할 수 있는 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법에 관한 것이다.
근래의 전력전자 기술은 고속 스위칭이 가능한 전력반도체 소자의 대용량화로 급성장 하고 있으며 그 고속스위칭이 가능한 반도체 소자의 등장은 컨버터나 인버터에서 발생하는 소음을 대폭 경감시켰으며 부하단으로 정현파의 전류를 인가할 수 있게 되었다.
전력반도체 소자의 스위칭은 열과 소음을 발생하며, 저속 스위칭은 큰 소음이 발생하고 정현파 전압과 전류를 얻을 수 없기 때문에 고속 스위칭을 하게되며, 이와 같이 고속 스위칭을 하기 위해 스위칭 주파수를 높이면 스위칭 손실이 증가하여 회로에 부착되는 방열판의 온도 상승과 반도체 칩의 온도상승으로 소자를 소손시키는 문제가 발생하며 이를 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다.
제1도는 일반적인 전력변환장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 상용교류전원(AC)이 리엑턴스(T)를 통해 6개의 스위칭 소자(QC1~QC6)에 인가되어 제1구동신호(dc1~dc6)에 따라 직류로 변환하는 컨버터(1)와 그 변환된 직류전압을 평활하는 평활콘덴서(C)와 제2구동신호(di1~di6)에 의해 스위칭 되는 6개의 스위칭 소자(QI1~QI6)로 이루어져 상기 평활된 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터(2)와, 그 변환된 교류전압을 인가받아 동작하는 전동기(M)와, 상기 전동기(M)의 앞단에서 그 전동기(M)로 흐르는 전류를 전압으로 검출하고 그 검출된 전압을 정지좌표계의 전압(Vqe,Vde)으로 변환 출력하는 전류제어기(3)와, 상기 출력전압(Vqe,Vde)을 입력받아 제어를 수행하여 제1, 제2스위칭신호(cc1~cc3)(ci1~ci3)를 출력하는 제어부(4)와, 상기 제1스위칭신호(cc1~cc3)의 레벨을 변환하여 상기 컨버터(1)의 6개의 스위칭 소자(QC1~QC6)의 게이트에 제1구동신호(dc1~dc6)를 인가하는 제1구동부(5)와, 상기제2스위칭신호(ci1~ci3)의 레벨을 변한하여 상기 인버터(2)의 6개의 스위칭 소자(QI1~QI6)의 게이트에 제2구동신호(di1~di6)를 인가하는 제2구동부(6)로 구성된다.
이와 같은 전력변환장치에서 부하, 즉 전동기(M)의 특성에 따라 컨버터(1) 및 인버터(2)에서 전동기(M)를 원하는 전압 및 주파수로 운전하고자 할 경우, 전동기(M)로 인가되는 전압, 전류 및 속도 등을 전류제어기(3)에서 검출하고 그 전류제어기(3)는 회전좌표계의 전압(Vqe,Vde)을 출력하고 제어부(4)에서는 기 설정된 프로그램에 따라 상기 출력전압(Vqe,Vde)과 그 출력전압(Vqe,Vde)의 위상으로 부터 펄스폭 변조를 수행하여 최종적으로 스위칭 지령, 즉 제1,제2스위칭신호(cc1~cc3)(ci1~ci3)를 전압형태로 출력하고 상기 제1스위칭신호(cc1~cc3)는 제1구동부(5)에서 레벨이 변환되어 컨버터(1)의 스위칭 소자(QC1~QC6)를 스위칭하고 상기 제2스위칭신호(ci1~ci3)는 제2구동부(6)에서 레벨이 변환되어 인버터(2)의 스위칭 소자(QI1~QI6)를 스위칭함으로써 전동기(M)에 가변전압, 가변주파수 전원이 인가됨으로써 그 전동기(M)는 원하는 속도로 운전된다.
상기에서 컨버터(1) 및 인버터(2)를 스위칭하기 위하여 전류제어기(3)의 출력전압(Vqe,Vde)을 입력받아 스위칭신호를 발생하는 펄스폭 변조방법으로는 일반적으로 정현파와 삼각파를 비교하여 펄스폭 변조된 신호를 얻는 방법과 전압의 크기를 직접 펄스폭 변조하는 방법이 있으며, 전자에 대한 종래 펄스폭 변조방법을 3상과 2상에 대하여 구분하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 종래 3상 펄스폭 변조방법을 설명하기 위한 파형도로서, 미소 구간에서 Vas_r, Vbs_r 및 Vcs_r은 인버터(2)에서 전동기(M)로 인가되는 선간전압의 파형과 같은 주파수를 갖는 u, v 및 w상의 상전압지령이며, PWM은 제어부(4) 내부에서 발생하는 삼각파이다.
또한 부호 PWM_U, PWM_V 및 PWM_W는 제어부(4)에서 출력되는 제2스위칭신호(ci1~ci3)이다. 전류제어기(3)는 전압의 위상(θ)을 고려하여 상기 회전자표계의 출력전압(Vqe,Vde)을 입력받아 이를 정지좌표계의 전압으로 변환하고 그로부터 제어부(4) 내부에서 각 상에 대한 정현파의 상전압지령(Vas-r, Vbs_r, Vcs_r)을 만들어 내고 이 값과 내부에서 펄스폭 변조의 기준이 되는 삼각파(PWM)를 비교한다.
비교결과 각 상전압지령(Vas-r, Vbs_r, Vcs_r)의 크기가 삼각파(PWM)의 크기보다 크면 하이상태가 되고 반대이면 로우상태가 되는 제2스위칭신호(PWM_U, PWM_V, PWM_W)가 출력되고 그 제2스위칭신호(PWM_U, PWM_V, PWM_W)로부터 제2구동부(6)는 구동신호(di1~di6)를 출력하고 그에따라 인버터(2)의 스위칭 소자(QI1~QI6)가 스위칭된다.
그러나, 상기 삼각파(PWM)가 고주파 이므로 그 주파수에 의해 스위칭되는 인버터(2)의 스위칭 소자(QI1~QI6)에서는 그 주파수가 높아질 수록 스위칭 손실이 증가하게 되어 반도체 소자를 식혀주는 방열판 온도의 상승 및 반도체 칩의 온도상승으로 소자를 소손시키는 문제점이 발생한다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 사용되는 2상 펄스폭 변조방법은 스위칭 되는 3상 중에서 전압의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법과, 그 방법을 보완하여 전압의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법이 있으며, 먼저 전자의 방법을 설명한다.
제3도는 전압의 상대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법의 동작 흐름도로서 이를 제4도를 참조하여 설명한다.
먼저 전압의 위상(θ)을 고려하여 전류제어기(3)의 회전좌표계 출력전압(Vqe,Vde)으로부터 정지좌표계의 상전압지령(Vas_r, Vbs_r,Vcs_r)으로 역변환한 후, 상기 상전압지령(Vas-r, Vbs_r, Vcs_r)에서 가장 작은 전압(Vmin), 즉 Vcs_r에 삼각파(PWM)의 피크값(PWM_max)을 더하여 보상전압(V_comp)을 산출하고 그 보상전압(V_comp)을 상기 상전압지령(Vas_ref, Vbs_ref,Vcs_ref)에 감산하면 새로운 상전압지령(Vas-r, Vbs_r, Vcs_r)이 산출된다.
그 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)과 삼각파(PWM)를 비교하면 최종 스위칭신호(PWM_U, PWM_V, PWM_W)가 산출되며, 제5도는 그 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)의 파형이며, 여기서 ⓐ는Vas_c, Vbs_c의 선간전압 파형이며, 또한 상기 상전압지령(Vas_c)과 삼각파(PWM)의 비교결과인 스위칭신호(PWM_U)를 도시하였다.
도시한 바와 같이, 그 스위칭신호(PWM_U)는 상전압지령(Vas_c)의 크기가 -1인 180°~360° 사이에서 120°동안 스위칭을 쉬게된다.
다음으로, 제6도을 참조하여 전압의 절대치기 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법을 설명한다.
상기와 동일하게 전압의 위상(θ)을 고려하여 전류제어기(3)의 회전좌표계 출력전압(Vqe, Vde)으로 부터 정지좌표계의 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)으로 역변환한후, 상기 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)에서 가장 큰 전압(Vmax)을 찾고 삼각파의 피크치(PWM_max)에 그 전압(Vmax)의 절대값, 즉 크기(Vabs)를 감산하여 보상전압(V_comp)을 산출한다.
다음으로 그 전압(Vmax)의 부호를 판단하여 양의 값이면 상기 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)에 보상전압(V_comp)을 가산하고, 반대로 음의 값이면 상기 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)에 보상전압(V_comp)을 감산하면 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)이 산출된다.
제7도은 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)의 파형이며, 상기 상전압지령(Vas_c)과 삼각파(PWM)의 비교 결과로서 생성되는 스위칭신호(PWM_U)를 나타낸다. 이와 같이, 스위칭신호(PWM_U)는 상전압지령(Vas_c)의 크기가 +1 이상인 90°부근에서 60°동안 스위칭을 쉬고, -1 이하인 270°부근에서 60°동안 스위칭을 쉬게된다.
이와 같이 전압의 주파수에 따라 미소구간 별로 전압이 최대인 상이 스위칭을 쉬는 종래 2상 펄스폭 변조방법은 3상 펄스폭 변조방법에 비하여 스위칭 손실이 감소한다.
그러나, 스위칭 손실은 전류의 크기에 의해 좌우되므로 인덕턴스 성분이 있는 전동기 등을 부하로 사용할 경우 상기 종래 방법의 스위칭 손실 저감 효과는 보장할 수 없게 된다.
즉, 역률이 1이 아니면 전압과 전류의 위상차가 발생하므로 역률이 낮아 질 수록 상전류의 크기, 즉 순시치가 낮은 부분에서 스위칭을 쉬게 됨으로 인해 역률이 낮은 부하에서는 그 효과를 기대하기가 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 미소구간에서 상전류의 크기가 최대인 상이 스위칭을 하지 않도록 하여 실질적인 스위칭 손실의 저감 효과를 얻을 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 전동기로 인가되는 전압의 크기 또는 주파수가 낮으면 전류의 고조파 성분이 발생하여 2상 펄스폭 변조방법이 3상 펄스폭 변조방법에 비해 전동기의 토크 리쁠(Torque ripple) 및 소음이 더 많이 발생하는 문제점이 발생하므로 본 발명은 상기 전압의 크기와 주파수의 크기를 판단하여 3상과 2상 펄스폭 변조방법을 선택하여 사용하는 것을 다른 목적으로 한다.
제1도는 펄스폭 변조를 수행하기 위한 전력변환장치의 구성도.
제2도는 종래 3상 펄스폭 변조방법을 설명하기 위한 파형도.
제3도는 2상 펄스폭 변조방법에서 전압의 상대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법의 동작 흐름도.
제4도는 미소구간에서 제3도의 설명을 위한 파형도.
제5도는 제3도의 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)과 스위칭신호(PWM_U)의 파형도.
제6도는 2상 펄스 변조방법에서 전압의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬도록 하는 방법의 동작 흐름도.
제7도는 제6도의 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)과 스위칭신호(PWM_U)의 파형도.
제8도는 본 발명 펄스폭 변조방법의 동작 흐름도.
제9a도는 상전압지령(Vas_r)과 보상전압(V_comp) 및 새로운 상전압지령(Vas_c)의 파형도.
제9b도는 새로운 상전압지령(Vas_c)과 전류의 파형도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 컨버터 2 : 인버터
3 : 전류제어기 4 : 제어부
5, 6 : 제1, 2구동부
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전력변환장치의 2상 펄스폭 변조방법은, 부하에 공급되는 전압의 위상에 따라 상전압지령을 산출하는 제1단계와, 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정값 이하이면 상기 상전압지령으로부터 3상 펄스폭 변조를 수행하는 제2단계와, 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정치 이상이면 전류의 위상과 동상인 새로운 상전압지령을 산출하는 제3단계와, 상기 새로운 상전압지령중 전류의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬는 2상 펄스폭 변조를 수행하는 제4단계로 이루어진다.
또한, 상기 제3단계를 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정치 이상이면 상기 전압의 위상으로 부터 역률을 구하는 과정과, 상기 역률과 상기 전압의 위상으로부터 전류의 위상을 구하는 과정과, 상기 전류의 위상과 동상인 새로운 상전압지령을 산출하는 과정으로 이루어진다.
또한 상기 제4단계는 새로운 상전압지령의 절대치를 서로 비교하는 과정과, 상기 과정에서 가장 큰 상이 판단되면 그 상의 상기 제1단계에서 구한 상전압지령을 삼각파의 최대값에 감산하여 보상전압을 산출하는 과정과, 상기 과정에서 절대치가 가장 큰 상의 부호가 양의 값이면 상기 보상전압을 가산하고 음의 값이면 상기 보상전압을 감산하는 과정으로 이루어진다.
상기와 같은 단계로 이루어지는 본 발명을 제8도와 제9도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
종래와 동일하게 전압의 위상(θ)을 고려하여 회전좌표계 출력전압(Vqe,Vde)을 정지좌표계의 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)으로 역변환한다.
이후, 상기 출력전압(Vqe,Vde)으로 부터 전압, 주파수의 크기를 판단하여 기 설정된 각각의 소정값과 비교한다.
즉, 상기 소정값은 3상 펄스폭 변조를 할것인지 2상 펄스폭 변조를 할것인지를 결정하는 기준값으로서, 전압의 크기 또는 주파수가 설정된 소정값보다 낮으면 전류의 고조파 성분으로 인하여 3상 펄스폭 변조방법을 수행함을 의미한다.
따라서, 상기 전압 및 주파수의 크기가 소정값 이하가 되면 종래 방법에서 설명한 바와 같이 최종 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)을 상기 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)으로 하여 삼각파(PWM)와 비교하여 스위칭신호(PWM_U,PWM_V,PWM_W)를 출력하게 되어 펄스폭 변조가 완료된다.
반대로 상기 전압 및 주파수의 크기가 소정값 이상이 되면, 전류의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬는 2상 펄스폭 변조방법을 수행하며, 이를 다음에 설명한다. 상기 출력전압(Vqe,Vde)으로 부터 다음 수학식 1과 같이 전압과 전류의 위상차인 역률( θ_pf)을 계산한다.
[수학식 1]
그 역률(θ_ph)을 전압의 위상()에 감산하면 전류위상(θ_p)이 되며, 이 전류위상(θ_ph)을 고려하여 회전좌표계 출력전압(Vqe,Vde)을 정지좌표계의 다른 상전압지령(Vas_p, Vbs_p, Vcs_p)으로 역변환하며, 이때 이 상전압지령(Vas_p, Vbs_p, Vcs_p)은 전류의 위상과 동상이 된다.
다음으로 상기 상전압지령(Vas_p, Vbs_p, Vcs_p)중에서 절대치가 가장 큰 값(Vmax)을 구하고 그 값(Vmax)이 상기 상전압지령(Vas_p)이면 삼각파 피크치(PWM_max)에 원래의 상전압지령(Vas_r)을 감산하고, 그 값(Vmax)이 상기 상전압지령(Vas_p)이면 삼각파 피크치(PWM_max)에 원래의 상전압지령(Vas_r)을 감산하고, 그 값(Vmax)이 상기 상전압지령(Vas_p)이면 삼각파 피크치(PWM_max)에 원래의 상전압지령(Vbs_r)을 감산하여 보상전압(V_comp)을 산출한 후, 상기 최대값(Vmax)의 부호가 양의 값이면 상기 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)에 보상전압(V_comp)을 가산하고, 반대로 음의 값이면 상기 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)에 보상전압(V_comp)을 감산하여 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)이 산출된다.
최종적으로 상기 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)과 삼각파(PWM)를 비교하여 스위칭신호(PWM_U, PWM_V, PWM_W)를 제1도의 제1, 제2구동두(5)(6)로 출력한다.
제9a도의 ⓐ는 3개의 상전압지령(Vas_r, Vbs_r, Vcs_r)중에서 임의의 한 상전압 지령이고, ⓑ는 보상전압(V_comp)이며, ⓒ는 상기와 같이 ⓐ와 ⓑ의 연산에 의해 결정되는 새로운 상전압지령(Vas_c, Vbs_c, Vcs_c)로서, ⓐ가 Vas_r라고 가정하면 ⓒ는 Vac_c가 된다. 제9b도의 ⓓ는 공급되는 전류파형을 보인 것으로, 그공급 전류의 절대값이 최대인 90°부근과 270°부근에서 ⓒ, 즉 상전압지령(Vas_c)이 스위칭을 쉬게 됨으로 인해 스위칭을 쉬는 구간에서 직선의 분포를 보인다.
한편, 상기에서 전류제어기 출력전압(Vqe,Vde)으로 부터 구하는 역률(θ_ph)은 부하, 즉 제1도의 전동기(M)의 저항과 인덕턴스에 의해 결정되는 고유값이므로 전력변환장치를 운전하기 전에 상기 전동기(M)의 특성 및 방열판의 크기등을 미리 파악한 후 역률을 결정하고 그 값을 제어부(4)에 미리 세팅하게 되면 본 발명 펄스폭 변조 방법에서 미소구간 마다 반복하여 역률을 계산하지 않아도 되게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 전류가 최대인 구간에서 일정 시간 동안 스위칭을 하지 않게 되어 반도체 소자의 열발생량을 줄일 수 있으며, 또한 전압 및 주파수에 따라 3상 또는 2상 펄스폭 변조를 수행함으로써 상황에 따라 최대한으로 손실을 줄일 수 있게되어 전력변환장치의 방열판의 크기를 대폭 경감할 수 있으며, 적은 용량의 반도체 소자를 이용할 수 있으며 또한 스위칭 주파수를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 교류전원의 전압, 전류 주파수를 변환하여 부하에 인가하고 그 부하에 공급되는 전압, 주파수를 검출하여 펄스폭 변조를 수행하는 전력 변환장치에 있어서; 상기 부하에 공급되는 전압의 위상에 따라 상전압지령을 산출하는 제1단계와, 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정값 이하이면 상기 상전압지령으로 부터 3상 펄스폭 변조를 수행하는 제2단계와, 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정값 이상이면 전류의 위상과 동상인 새로운 상전압지령을 산출하는 제3단계와, 상기에서 구한 새로운 상전압지령중 전류의 절대치가 최대인 상이 스위칭을 쉬는 펄스폭 변조를 수행하는 제4단계로 이루어 짐을 특징으로 하는 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정치 이상이면 상기 전압의 위상으로 부터 역률을 구하는 과정과, 상기 역률과 전압의 위상으로 부터 전류의 위상을 구하는 과정과, 상기 전류의 위상과 동상인 새로운 상전압지령을 산출하는 과정으로 이루어 짐을 특징으로 하는 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 부하에 공급되는 전압 및 주파수가 소정값 이상이면 상기 전압의 위상과 기 설정된 역률로 부터 전류의 위상을 구하는 과정과, 상기 전류의 위상과 동상인 새로운 상전압지령을 산출하는 과정으로 이루어 짐을 특징으로 하는 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제4단계는 새로운 상전압지령의 절대치를 서로 비교하는 과정과, 상기 과정에서 절대치의 크기가 가장 큰 상의 상전압지령을 삼각파의 최대값에 감산하여 보상전압을 산출하는 과정과, 상기 과정에서 절대치가 가장 큰 상전압지령의 부호가 양이면 상기 보상전압을 가산하고, 음이면 상기 보상전압을 감산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법.
KR1019960043662A 1996-10-02 1996-10-02 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법 KR100240953B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960043662A KR100240953B1 (ko) 1996-10-02 1996-10-02 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법
MYPI97004568A MY119456A (en) 1996-10-02 1997-09-30 Pulsed width modulation method for power transforming apparatus
IDP973329A ID17861A (id) 1996-10-02 1997-09-30 Metoda modulasi lebar pulsa pada alat pengubah daya
US08/942,287 US5852551A (en) 1996-10-02 1997-10-01 Pulsed width modulation method for power transforming apparatus
CN97120693A CN1068737C (zh) 1996-10-02 1997-10-02 用于电力变换设备的脉宽调制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019960043662A KR100240953B1 (ko) 1996-10-02 1996-10-02 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19980025522A KR19980025522A (ko) 1998-07-15
KR100240953B1 true KR100240953B1 (ko) 2000-01-15

Family

ID=19476074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960043662A KR100240953B1 (ko) 1996-10-02 1996-10-02 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5852551A (ko)
KR (1) KR100240953B1 (ko)
CN (1) CN1068737C (ko)
ID (1) ID17861A (ko)
MY (1) MY119456A (ko)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100240953B1 (ko) * 1996-10-02 2000-01-15 이종수 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법
US6040989A (en) * 1999-05-06 2000-03-21 Emerson Electric Co Device and method for generating three-phase sine waves using two pulse-width modulators
USRE38439E1 (en) 1999-05-12 2004-02-24 Otis Elevator Company Control of a DC matrix converter
US6058028A (en) * 1999-05-12 2000-05-02 Otis Elevator Company Control of a DC matrix converter
US6324085B2 (en) * 1999-12-27 2001-11-27 Denso Corporation Power converter apparatus and related method
US6364853B1 (en) * 2000-09-11 2002-04-02 Scion International, Inc. Irrigation and suction valve and method therefor
US20060071627A1 (en) * 2002-03-28 2006-04-06 Ho Eddy Y Y Motor current reconstruction via DC bus current measurement
JP2004289985A (ja) * 2003-03-25 2004-10-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd モータ駆動用インバータ制御装置および空気調和機
US7348758B2 (en) * 2005-10-26 2008-03-25 International Rectifier Corporation Audible noise reduction for single current shunt platform
FI119792B (fi) * 2007-01-24 2009-03-13 Kone Corp Menetelmä ja laitteisto moottorin ohjaamiseksi
JP4748171B2 (ja) * 2008-02-08 2011-08-17 株式会社デンソー Ｅｐｓ用モータ駆動装置
US8336323B2 (en) * 2008-10-03 2012-12-25 Johnson Controls Technology Company Variable speed drive with pulse-width modulated speed control
KR101266278B1 (ko) * 2009-04-16 2013-05-22 메이덴샤 코포레이션 전력변환장치의 제어방법
KR100911122B1 (ko) * 2009-05-21 2009-08-11 (주)그린파워테크놀로지스 복수의 ｄｃ 전원을 교류로 변환하는 개선된 전력변환장치
KR20190060966A (ko) * 2011-03-24 2019-06-04 가부시키가이샤 다이헨 전력변환회로를 제어하는 제어회로, 이 제어회로를 구비한 인버터 장치 및 이 인버터 장치를 구비한 계통연계 인버터 시스템
JP5865657B2 (ja) * 2011-03-24 2016-02-17 株式会社ダイヘン 電力変換回路を制御する制御回路、この制御回路を備えた系統連系インバータシステム
WO2014077596A1 (ko) * 2012-11-14 2014-05-22 포스코에너지 주식회사 인버터의 리플 및 옵셋 보상 장치 및 그 방법
JP6456451B1 (ja) 2017-09-25 2019-01-23 エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社 通信装置、通信方法、及びプログラム
CN111656664B (zh) 2018-10-30 2023-09-19 东芝三菱电机产业系统株式会社 电力转换装置
CN112366736B (zh) * 2020-11-11 2023-03-31 广东电网有限责任公司 一种配电网调相方法及装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967173A (en) * 1975-03-14 1976-06-29 Allis-Chalmers Corporation Transistor bridge inverter motor drive having reduced harmonics
JP2575500B2 (ja) * 1989-06-29 1997-01-22 三菱電機株式会社 ３相変換装置
EP0551450A1 (en) * 1991-02-22 1993-07-21 KENETECH Windpower, Inc. Four quadrant motor controller
US5608301A (en) * 1995-06-28 1997-03-04 Hitachi Koki Co., Ltd. Motor control system for centrifugal machine
KR100240953B1 (ko) * 1996-10-02 2000-01-15 이종수 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
ID17861A (id) 1998-01-29
KR19980025522A (ko) 1998-07-15
US5852551A (en) 1998-12-22
CN1187715A (zh) 1998-07-15
MY119456A (en) 2005-05-31
CN1068737C (zh) 2001-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100240953B1 (ko) 전력변환장치의 펄스폭 변조 방법
Bode et al. Implementation of three level hysteresis current control for a single phase voltage source inverter
US6828752B2 (en) Driving equipment and semiconductor equipment for alternating-current motor
JP3250329B2 (ja) インバータの二相ｐｗｍ制御装置
JPH05316792A (ja) 誘導電動機制御装置および制御方法
JP3455788B2 (ja) 電力変換装置
JP3755089B2 (ja) 電気車の制御装置
CN114665788A (zh) 用于产生三相电压的方法和装置
JP3826363B2 (ja) 電気車の制御装置
JP3700019B2 (ja) 電気車の制御装置
JP3490600B2 (ja) 電力変換装置のパルス幅変調方法
JP3747259B2 (ja) 電気車の制御装置
KR100902940B1 (ko) 단상 더블 컨버젼 방식을 갖는 무정전 전원장치의 스위칭 제어 시스템
JP3760248B2 (ja) 電気車の制御装置
JP2001016860A (ja) インバータ制御装置
JP3873221B2 (ja) 電気車の制御装置
JP3463169B2 (ja) 電力変換装置
KR100583974B1 (ko) 인버터장치의 펄스폭변조신호발생방법
US6018224A (en) Anti-clipping circuit for induction motor drive system
JP7361222B2 (ja) オープン巻線モータ駆動装置
WO2021224976A1 (ja) 電力変換装置、及び、その制御方法
JP3411995B2 (ja) 電力変換装置
KR100214690B1 (ko) 펄스폭 변조형 인버터 및 그의 제어방법
Xiao et al. An improved DTC for matrix converter drives using multi-mode ISVM and unity input power factor correction
JP3261998B2 (ja) インバータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20070928

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee