JP2000092863A - Inverter device - Google Patents

Inverter device

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JP2000092863A
JP2000092863A JP10257023A JP25702398A JP2000092863A JP 2000092863 A JP2000092863 A JP 2000092863A JP 10257023 A JP10257023 A JP 10257023A JP 25702398 A JP25702398 A JP 25702398A JP 2000092863 A JP2000092863 A JP 2000092863A
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JP
Japan
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inverter
voltage
switching element
leg
coupling reactor
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Application number
JP10257023A
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Japanese (ja)
Inventor
Yosuke Nakazawa
洋介 中沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress ground noise current while making a switching element to conduct high-speed switching the most suitable to the switching element. SOLUTION: In this inverter device, the output points of inverter legs 11, 12 constituted of two serial semiconductor switching elements for shortening DC voltage are connected through a coupling reactor 13. By shifting switching timing of the respective inverter legs 11, 12 a little, the voltage with low voltage changing factor is outputted by voltage drop at the coupling reactor 13 as output voltage despite of the respective semiconductor switching elements conducting high-speed switching. Thus, it is possible to restrain ground noise current while conducting high-speed switching.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置に
関する。
[0001] The present invention relates to an inverter device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、直流電圧から所望の交流電圧を作
り出して出力するインバータ装置は、図16に示すよう
に、各相を構成するインバータレグ101,102,1
03の上側スイッチング素子(直流電圧正側接続素子)
と下側スイッチング素子(直流電圧負側接続素子)がそ
れぞれ1つの半導体素子で構成されるかまたは、複数の
並列・直列接続された半導体素子で構成されるが、スイ
ッチングオン・オフ指令は各素子同一のゲート指令信号
により動作し、1つのスイッチング素子としてみなすこ
とができる構成であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, an inverter device for generating a desired AC voltage from a DC voltage and outputting the AC voltage, as shown in FIG. 16, has inverter legs 101, 102, 1 constituting each phase.
03 upper side switching element (DC voltage positive side connection element)
And the lower switching element (DC voltage negative side connection element) are each configured by one semiconductor element, or are configured by a plurality of parallel / series connected semiconductor elements. The configuration is such that it operates by the same gate command signal and can be regarded as one switching element.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、IGB
T(Insulated Gate Bipolar Transistor )などのスイ
ッチング速度の速い半導体がインバータ装置に適用され
るに従って、高速スイッチングでの高い電圧変化率(d
v/dt)により、インバータの負荷として接続される
電動機などのもつ対地浮遊容量(コンデンサ成分)を介
して対地雑音電流が流れ、漏電遮断機の誤動作、通信信
号系へのノイズ発生源となる問題がある。このため、ス
イッチング素子を動作させるゲート駆動回路の工夫によ
りスイッチング動作を故意に遅くして雑音電流の低減を
図る対策が考えられたが、スイッチング動作を遅くする
ことは、スイッチングに伴う発熱損失の増加を招来し、
インバータの効率低下や冷却器の体積増大などの別の問
題がある。
However, IGB
As a semiconductor having a high switching speed such as T (Insulated Gate Bipolar Transistor) is applied to an inverter device, a high voltage change rate (d
v / dt), a ground noise current flows through a ground stray capacitance (capacitor component) of an electric motor or the like connected as a load of the inverter, which causes a malfunction of the earth leakage breaker and a source of noise to a communication signal system. There is. For this reason, measures have been considered to reduce the noise current by intentionally delaying the switching operation by devising the gate drive circuit that operates the switching element.However, delaying the switching operation increases the heat loss due to switching. Invite
There are other problems such as a decrease in the efficiency of the inverter and an increase in the volume of the cooler.

【0004】本発明は、スイッチング素子はその素子に
最も適した高速スイッチングを行いながらも、対地雑音
電流の低減を図ることを目的とする。
It is an object of the present invention to reduce the noise current to the ground while performing high-speed switching most suitable for the switching element.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の本発明は、直流電圧を短絡接続する
2つのスイッチング素子が直列に接続され、この2つの
スイッチング素子の直列接続の接続点から交流電圧を出
力する一対のインバータレグと、この一対のインバータ
レグのそれぞれの交流電圧の出力と負荷との間に接続さ
れる結合リアクトルと、この一対のインバータレグのう
ち、一方のインバータレグを構成するスイッチング素子
の短絡タイミングに対して、当該スイッチング素子に対
応する他方のインバータレグを構成するスイッチング素
子の短絡タイミングをずらす短絡タイミング調整手段と
を各相毎に有することを要旨とする。
To achieve the above object, according to the present invention, two switching elements for short-circuiting a DC voltage are connected in series, and the two switching elements are connected in series. A pair of inverter legs that output an AC voltage from a connection point of the pair, a coupling reactor connected between the output of each AC voltage of the pair of inverter legs and the load, and one of the pair of inverter legs The gist of the present invention is to provide, for each phase, short-circuit timing adjusting means for shifting the short-circuit timing of the switching element forming the other inverter leg corresponding to the switching element with respect to the short-circuit timing of the switching element forming the inverter leg. .

【0006】また、請求項2記載の本発明は、請求項1
記載の発明において、前記短絡タイミング調整手段が、
一方のインバータレグを構成するスイッチング素子の短
絡タイミングに対して、当該スイッチング素子に対応す
る他方のインバータレグを構成するスイッチング素子の
短絡タイミングを遅延させる遅延手段であることを要旨
とする。
The present invention according to claim 2 is based on claim 1.
In the described invention, the short-circuit timing adjusting means
The gist is a delay means for delaying the short-circuit timing of the switching element constituting the other inverter leg with respect to the short-circuit timing of the switching element constituting one inverter leg.

【0007】請求項1,2記載の発明にあっては、直流
電圧を短絡する2つの直列半導体スイッチング素子で構
成されるインバータレグの出力点を結合リアクトルで接
続した上で、各インバータレグのスイッチングタイミン
グをわずかにずらすことにより、各半導体スイッチング
素子は高速スイッチングをしているにもかかわらず、出
力電圧は結合リアクトルでの電圧降下により電圧変化率
の低い電圧が出力され、高速スイッチングを行いながら
対地雑音電流の低減を図っている。
According to the first and second aspects of the present invention, the output points of the inverter legs composed of two series semiconductor switching elements for short-circuiting a DC voltage are connected by a coupling reactor, and then the switching of each inverter leg is performed. By slightly shifting the timing, despite the fact that each semiconductor switching element is performing high-speed switching, the output voltage is output at a low voltage change rate due to the voltage drop in the coupling reactor. The noise current is reduced.

【0008】請求項3記載の本発明は、直流電圧から所
望の交流電圧を作り出して出力するインバータ装置にお
いて、直流電圧を短絡接続する2つの直列接続された半
導体スイッチング素子で構成される第一のインバータレ
グおよび第二のインバータレグと、前記第一および第二
のインバータレグの直列接続された半導体スイッチング
素子の中間点同士を接続し、その中間点から負荷に電力
を供給する結合リアクトルと、第一のインバータレグを
構成する2つの半導体スイッチング素子のそれぞれにオ
ン・オフ指令信号をそれぞれ出力するゲート信号発生手
段と、ゲート信号発生手段からそれぞれ出力されたオン
・オフ指令信号を所定時間遅延させて第一のインバータ
レグの半導体スイッチング素子に対応する第二のインバ
ータレグの半導体スイッチング素子にそれぞれ出力する
遅延手段とを各相毎に有することを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an inverter device for generating and outputting a desired AC voltage from a DC voltage, the first being composed of two series-connected semiconductor switching elements for short-circuiting the DC voltage. An inverter leg and a second inverter leg, a coupling reactor that connects intermediate points of the semiconductor switching elements connected in series of the first and second inverter legs, and supplies power to the load from the intermediate point; A gate signal generating means for outputting an on / off command signal to each of the two semiconductor switching elements constituting one inverter leg, and an on / off command signal output from the gate signal generating means being delayed by a predetermined time. Semiconductor of the second inverter leg corresponding to the semiconductor switching element of the first inverter leg And summarized in that and a delay means for outputting respective switching elements for each phase.

【0009】請求項3記載の発明にあっては、直流電圧
を短絡する2つの直列半導体スイッチング素子で構成さ
れるインバータレグの出力点を結合リアクトルで接続し
た上で、ゲート信号発生手段からのオン・オフ指令信号
に基づく各インバータレグのスイッチングタイミングを
遅延によりずらすことにより、各半導体スイッチング素
子は高速スイッチングをしているにもかかわらず、出力
電圧は結合リアクトルでの電圧降下により電圧変化率の
低い電圧が出力され、高速スイッチングを行いながら対
地雑音電流の低減を図っている。
According to the third aspect of the invention, the output point of the inverter leg composed of two series semiconductor switching elements for short-circuiting a DC voltage is connected by a coupling reactor, and then the output from the gate signal generating means is turned on. -By shifting the switching timing of each inverter leg based on the OFF command signal by a delay, the output voltage has a low voltage change rate due to the voltage drop in the coupling reactor even though each semiconductor switching element performs high-speed switching. Voltage is output, and high-speed switching is performed to reduce ground noise current.

【0010】請求項4記載の本発明は、直流電源間に直
列に接続された直流電圧を短絡接続する直流正電位側の
スイッチング素子と直流負電位側のスイッチング素子と
を具備し、この2つのスイッチング素子の直列接続の接
続点から交流電圧を出力する当該直流電源に対して並列
に複数接続されたインバータレグと、インバータレグの
それぞれの交流電圧の出力と負荷との間に接続される結
合リアクトルと、いずれか一のインバータレグを構成す
る2つのスイッチング素子のそれぞれにオン・オフ指令
信号をそれぞれ出力するゲート信号発生手段と、ゲート
信号発生手段からそれぞれ出力されたオン・オフ指令信
号を他のインバータレグの対応するスイッチング素子に
順次遅延させながら供給する遅延手段とを各相毎に有す
ることを要旨とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there are provided a DC positive potential side switching element and a DC negative potential side switching element for short-circuiting a DC voltage connected in series between DC power supplies. A plurality of inverter legs connected in parallel to the DC power supply that outputs an AC voltage from a connection point of the series connection of the switching elements, and a coupling reactor connected between each AC voltage output of the inverter leg and the load; A gate signal generating means for outputting an on / off command signal to each of two switching elements constituting one of the inverter legs; and an on / off command signal output from the gate signal generating means, respectively. It is essential that each phase have delay means for supplying the corresponding switching elements of the inverter leg while sequentially delaying them. .

【0011】請求項4記載の本発明にあっては、直流電
圧を短絡する2つの直列半導体スイッチング素子で構成
されるインバータレグがUVW各相について2つ以上で
構成され、各インバータレグの出力点を結合リアクトル
で接続した上で、各インバータレグのスイッチングタイ
ミングをわずかに順次ずらすことにより、各半導体素子
は高速スイッチングをしているにもかかわらず、出力電
圧は結合リアクトルでの電圧降下により電圧変化率の低
い電圧が出力され、高速スイッチングを行いながら対地
雑音電流の低減を図っている。
According to the present invention, the inverter leg composed of two series semiconductor switching elements for short-circuiting the DC voltage is composed of two or more for each phase of the UVW, and the output point of each inverter leg is provided. The connection voltage is changed by the voltage drop in the coupling reactor even though each semiconductor element is performing high-speed switching by slightly shifting the switching timing of each inverter leg after connecting with the coupling reactor. A low-rate voltage is output to reduce the noise current to the ground while performing high-speed switching.

【0012】請求項5記載の本発明は、請求項4記載の
発明において、前記結合リアクトルが、各インバータレ
グを構成するスイッチング素子へのオン・オフ指令信号
の供給順序に応じて、それぞれのリアクトル容量が設定
されていることを要旨とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the coupling reactors are connected to respective reactors in accordance with an order of supplying on / off command signals to switching elements constituting each inverter leg. The point is that the capacity is set.

【0013】請求項5記載の発明にあっては、インバー
タレグのスイッチングの遅延の順序に従って各インバー
タレグに接続される結合リアクトルのリアクトル容量を
故意に同一でない値になるように設計し、全体リアクト
ル容量の適正化を図っている。
According to the fifth aspect of the present invention, the reactors of the coupling reactors connected to each inverter leg are intentionally designed to have non-identical values in accordance with the order of the switching delay of the inverter legs, and the entire reactor is designed. The capacity is being optimized.

【0014】請求項6記載の本発明は、請求項4記載の
発明において、前記結合リアクトルが、インバータレグ
のそれぞれの交流電圧の出力にそれぞれ接続された第一
段結合リアクトルと、この第一段結合リアクトルを所定
の組合せで組合せた第二段結合リアクトルとで構成され
ていることを要旨とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the coupling reactor is a first-stage coupling reactor respectively connected to the output of each AC voltage of the inverter leg, The gist is that the coupling reactor is constituted by a second-stage coupling reactor obtained by combining the coupling reactors in a predetermined combination.

【0015】請求項6記載の発明にあっては、各インバ
ータレグに接続される結合リアクトルのインダクタンス
値をスイッチングの順序によらず同一としている。
In the invention according to claim 6, the inductance value of the coupling reactor connected to each inverter leg is the same regardless of the switching order.

【0016】請求項7記載の本発明は、請求項2乃至6
のいずれかに記載の発明において、前記遅延手段が、負
荷に供給される電流の共振周期に基づいて遅延時間を設
定することを要旨とする。
The present invention according to claim 7 provides the invention according to claims 2 to 6
The gist of the present invention is that the delay means sets a delay time based on a resonance cycle of a current supplied to a load.

【0017】請求項8記載の本発明は、請求項2乃至6
のいずれかに記載の発明において、前記遅延手段が、負
荷に供給される電流の高調波総量の大きさに基づいて遅
延時間を設定することを要旨とする。
The present invention according to claim 8 provides the invention according to claims 2 to 6
The gist of the present invention is that the delay means sets the delay time based on the magnitude of the total harmonic amount of the current supplied to the load.

【0018】請求項7および8に記載の発明にあって
は、遅延時間を、それぞれ共振電流を低減するように、
および高調波総量が最小となるように調整することで、
半導体スイッチング素子の高速スイッチングを行いなが
らも特定高調波の対地雑音電流の低減を図っている。
According to the seventh and eighth aspects of the present invention, the delay time is set so as to reduce the resonance current.
And by adjusting the total harmonics to a minimum,
While performing high-speed switching of a semiconductor switching element, reduction of a noise current of a specific harmonic to the ground is aimed at.

【0019】請求項9記載の本発明は、請求項1乃至8
のいずれかに記載の発明において、負荷の相間を接続す
るコンデンサを有することを要旨とする。
The present invention described in claim 9 is the first to eighth aspects of the present invention.
In the invention according to any one of the first to third aspects, a gist of the invention is to have a capacitor for connecting the phases of the load.

【0020】請求項9記載の発明にあっては、結合リア
クトルを構成するリアクトルとコンデンサとによりLC
フィルタとして高調波を抑制することで、高調波電流抑
制を図っている。
According to the ninth aspect of the present invention, the reactor and the capacitor constituting the coupling reactor are used to perform the LC
Harmonic current is suppressed by suppressing harmonics as a filter.

【0021】請求項10記載の本発明は、請求項1乃至
9のいずれかに記載の発明において、前記結合リアクト
ルが、この結合リアクトルを構成する鉄心に抵抗器で短
絡した巻線を施したことを要旨とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, the coupling reactor is obtained by applying a winding short-circuited by a resistor to a core constituting the coupling reactor. Is the gist.

【0022】請求項10記載の発明にあっては、結合リ
アクトルを介してインバータレグ間を循還して流れる電
流を減衰させていることで、過大電流による半導体スイ
ッチング素子の破損・発熱を抑制している。
According to the tenth aspect of the present invention, the current circulating between the inverter legs via the coupling reactor is attenuated, thereby suppressing damage and heat generation of the semiconductor switching element due to an excessive current. ing.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1は、本発明を3相負荷用インバータ装
置に適用した第1の実施の形態の構成を示す図である。
同図におけるインバータ装置は、UVW3相各相につ
き、第一のインバータレグ11と、第二のインバータレ
グ12と、結合リアクトル13と、ゲート信号発生部1
4と、上素子遅延発生部15と、下素子遅延発生部16
とで構成される。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment in which the present invention is applied to a three-phase load inverter device.
The inverter device shown in the figure includes a first inverter leg 11, a second inverter leg 12, a coupling reactor 13, and a gate signal generator 1 for each of three phases of UVW.
4, an upper element delay generator 15 and a lower element delay generator 16
It is composed of

【0025】第一のインバータレグ11は、従来の電圧
形インバータのインバータレグと同様に、上側半導体ス
イッチング素子111と上側逆導通ダイオード112
と、下側半導体スイッチング素子113と下側逆導通ダ
イオード114とで構成される。上側半導体スイッチン
グ素子111および下側半導体スイッチング素子113
は、例えばIGBTなどのスイッチング速度の速いスイ
ッチング素子である。
The first inverter leg 11 includes an upper semiconductor switching element 111 and an upper reverse conducting diode 112, similarly to the inverter leg of a conventional voltage source inverter.
And a lower semiconductor switching element 113 and a lower reverse conducting diode 114. Upper semiconductor switching element 111 and lower semiconductor switching element 113
Is a switching element having a high switching speed such as an IGBT.

【0026】上側半導体スイッチング素子111は、ゲ
ート信号発生部14から出力される上素子ゲート指令信
号PWMu1に従って、スイッチング動作を行う。
The upper semiconductor switching element 111 performs a switching operation in accordance with an upper element gate command signal PWMu1 output from the gate signal generator 14.

【0027】[0027]

【数1】PWMu1=1の時、上側半導体スイッチング
素子111オン PWMu1=0の時、上側半導体スイッチング素子11
1オフ 下側半導体スイッチング素子113は、ゲート信号発生
部14から出力される下素子ゲート指令信号PWMx1
に従って、スイッチング動作を行う。
## EQU1 ## When PWMu1 = 1, the upper semiconductor switching element 111 is turned on. When PWMu1 = 0, the upper semiconductor switching element 111 is turned on.
1 off The lower semiconductor switching element 113 is a lower element gate command signal PWMx1 output from the gate signal generator 14.
The switching operation is performed according to.

【0028】[0028]

【数2】PWMx1=1の時、下側半導体スイッチング
素子113オン PWMx1=0の時、下側半導体スイッチング素子11
3オフ 第二のインバータレグ12は、第一のインバータレグ1
1と同様に、上側半導体スイッチング素子121と上側
逆導通ダイオード122と、下側半導体スイッチング素
子123と下側逆導通ダイオード124とで構成され
る。
## EQU2 ## When PWMx1 = 1, the lower semiconductor switching element 113 is turned on. When PWMx1 = 0, the lower semiconductor switching element 11 is turned on.
3 off The second inverter leg 12 is connected to the first inverter leg 1
As in the case of 1, the upper semiconductor switching element 121 and the upper reverse conducting diode 122, and the lower semiconductor switching element 123 and the lower reverse conducting diode 124 are formed.

【0029】上側半導体スイッチング素子121は、上
素子遅延発生部15から出力される上素子ゲート指令信
号PWMu2に従って、スイッチング動作を行う。
The upper semiconductor switching element 121 performs a switching operation according to the upper element gate command signal PWMu2 output from the upper element delay generator 15.

【0030】[0030]

【数3】PWMu2=1の時、上側半導体スイッチング
素子121オン PWMu2=0の時、上側半導体スイッチング素子12
1オフ 下側半導体スイッチング素子123は、下素子遅延発生
部16から出力される下素子ゲート指令信号PWMx2
に従って、スイッチング動作を行う。
## EQU3 ## When PWMu2 = 1, the upper semiconductor switching element 121 is turned on. When PWMu2 = 0, the upper semiconductor switching element 12 is turned on.
1 off The lower semiconductor switching element 123 is a lower element gate command signal PWMx2 output from the lower element delay generator 16.
The switching operation is performed according to.

【0031】[0031]

【数4】PWMx2=1の時、下側半導体スイッチング
素子123オン PWMx2=0の時、下側半導体スイッチング素子12
3オフ 図2は、結合リアクトル13の構成例を示す。結合リア
クトル13は、第一のインバータレグ11の上側半導体
スイッチング素子111のエミッタと下側半導体スイッ
チング素子113のコレクタが接続された部分からの配
線と、第二のインバータレグ12の上側半導体スイッチ
ング素子121のエミッタと下側半導体スイッチング素
子123のコレクタが接続された部分からの配線と、負
荷への配線が接続される。第一のインバータレグ11か
ら負荷へ流れる電流が鉄心内部に作る磁界と、第二のイ
ンバータレグ12から負荷へ流れる電流が鉄心内部に作
る磁界とは方向が逆になるように各巻線を鉄心に巻き付
ける。巻き付け回数は同一とし、第一のインバータレグ
1から負荷へ流れる電流と第二のインバータレグ2から
流れる電流とが等しい場合、両者の作る磁界は互いに打
ち消しあって鉄心内部の磁界はゼロになる。
## EQU4 ## When PWMx2 = 1, the lower semiconductor switching element 123 is turned on. When PWMx2 = 0, the lower semiconductor switching element 12 is turned on.
FIG. 2 shows a configuration example of the coupling reactor 13. Coupling reactor 13 includes a wiring from a portion where the emitter of upper semiconductor switching element 111 of first inverter leg 11 is connected to the collector of lower semiconductor switching element 113, and an upper semiconductor switching element 121 of second inverter leg 12. And the wiring from the portion where the emitter of the lower semiconductor switching element 123 is connected to the load, and the wiring to the load. Each winding is connected to the iron core such that the direction of the magnetic field created by the current flowing from the first inverter leg 11 to the load inside the iron core and the direction of the magnetic field created by the current flowing from the second inverter leg 12 to the load inside the iron core are reversed. Wrap. When the number of windings is the same and the current flowing from the first inverter leg 1 to the load is equal to the current flowing from the second inverter leg 2, the magnetic fields generated by the two cancel each other out and the magnetic field inside the iron core becomes zero.

【0032】第一のインバータレグ1から第二のインバ
ータレグ2へ流れる電流に対しては結合リアクトル13
はインダクタンスとして作用する。
The current flowing from the first inverter leg 1 to the second inverter leg 2 is applied to the coupling reactor 13.
Acts as an inductance.

【0033】ゲート信号発生部14においては、従来の
PWM(パルス幅変調)の技術をそのまま用いて、上素
子ゲート指令信号PWMu1と下素子ゲート指令信号P
WMx1を出力する。ゲート信号発生部14の動作を図
3を用いて説明する。三角波TRIは一定周波数、例え
ば2kHzで振幅1の三角波である。U相電圧指令Vu
Refは負荷に対して出力すべきインバータ出力電圧指
令である。出力ゲート指令VuPWMは、U相電圧指令
VuRefと三角波TRIとの大小比較の結果に応じて
1または0の論理値をとる。
In the gate signal generation section 14, the upper element gate command signal PWMu1 and the lower element gate command signal P
WMx1 is output. The operation of the gate signal generator 14 will be described with reference to FIG. The triangular wave TRI is a triangular wave having a constant frequency, for example, 2 kHz and an amplitude of 1. U-phase voltage command Vu
Ref is an inverter output voltage command to be output to the load. The output gate command VuPWM takes a logical value of 1 or 0 according to the result of the magnitude comparison between the U-phase voltage command VuRef and the triangular wave TRI.

【0034】VuRef>TRIの時、VuPWM=1 VuRef<TRIの時、VuPWM=0 上素子ゲート指令信号PWMu1と下素子ゲート指令信
号PWMx1は、出力ゲート指令VuPWMの論理値に
従って次の通り出力する。
When VuRef> TRI, VuPWM = 1. When VuRef <TRI, VuPWM = 0. The upper element gate command signal PWMu1 and the lower element gate command signal PWMx1 are output as follows according to the logical value of the output gate command VuPWM.

【0035】[0035]

【数5】 VuPWM=1の時、PWMu1=1、PWMx1=0 VuPWM=0の時、PWMu1=0、PWMx1=1 上素子遅延発生部15においては、ゲート信号発生部1
4から出力される上素子ゲート指令信号PWMu1を入
力し、予め設定した遅延時間の遅れを持たせた新たな上
素子ゲート指令PWMu2を出力する。設定した遅延時
間が例えば1μsecである場合の波形例を図4に示
す。下素子遅延発生部16においては、ゲート信号発生
部14から出力される下素子ゲート指令信号PWMx1
を入力し、予め設定した遅延時間の遅れを持たせた新た
な下素子ゲート指令PWMx2を出力する。設定した遅
延時間が例えば1μsecである場合の波形例を図5に
示す。
## EQU00005 ## When VuPWM = 1, PWMu1 = 1, PWMx1 = 0, When VuPWM = 0, PWMu1 = 0, PWMx1 = 1 In the upper element delay generator 15, the gate signal generator 1
4 receives the upper element gate command signal PWMu1, and outputs a new upper element gate command PWMu2 with a delay of a preset delay time. FIG. 4 shows a waveform example when the set delay time is, for example, 1 μsec. In lower element delay generating section 16, lower element gate command signal PWMx1 output from gate signal generating section
And outputs a new lower element gate command PWMx2 with a delay of a preset delay time. FIG. 5 shows a waveform example when the set delay time is, for example, 1 μsec.

【0036】従って、本実施の形態によれば、各インバ
ータレグの出力点を結合リアクトル13で接続した上
で、各インバータレグのスイッチングタイミングをわず
かにずらすことにより、各半導体素子は高速スイッチン
グをしているにもかかわらず、出力電圧は結合リアクト
ル13での電圧降下により電圧変化率の低い電圧が出力
され、高速スイッチングを行いながら対地雑音電流の低
減を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, after the output points of each inverter leg are connected by the coupling reactor 13 and the switching timing of each inverter leg is slightly shifted, each semiconductor element performs high-speed switching. In spite of this, the output voltage is a voltage having a low voltage change rate due to the voltage drop in the coupling reactor 13, and it is possible to reduce the noise current to the ground while performing high-speed switching.

【0037】なお、上記実施の形態においては、インバ
ータレグを一対としたが、これに限られるものではな
く、より多くのインバータレグを用いてもよい。図6
は、直流電源に対してインバータレグを4つ並列接続し
た場合の構成例を示す。この場合、各インバータレグ1
1,12,17,18の出力と負荷との間には結合リア
クトルがそれぞれ介在することになるが、各結合リアク
トルのリアクトル容量を同一でない値になるように設計
し、全体のリアクトル容量の適正化を図ることが有効で
ある。すなわち、結合リアクトルの各インバータレグに
対するインダクタンス値が、第一インバータレグインダ
クタンスL1と、第二インバータレグインダクタンスL
2と、第三インバータレグインダクタンスL3と、第四
インバータレグインダクタンスL4との比で、 L1:L2:L3:L4=3:1:1:3 となるように、鉄心に対する各巻線の巻数比を変えて設
計するのである。これにより、図7に示すように、先に
スイッチングした第一のインバータレグ11または最後
にスイッチングする第四のインバータレグ18から流れ
出すリアクトル電流と、後からスイッチングする第二の
インバータレグ12または次にスイッチングする第三の
インバータレグ17から流れ出すリアクトル電流との不
均一をなくすことができる。
In the above embodiment, a pair of inverter legs is used. However, the present invention is not limited to this, and more inverter legs may be used. FIG.
Shows a configuration example when four inverter legs are connected in parallel to a DC power supply. In this case, each inverter leg 1
Coupling reactors are interposed between the outputs of 1, 12, 17 and 18, respectively, and the load. However, the reactor capacity of each coupling reactor is designed to have a non-identical value, and the total reactor capacity is properly adjusted. Is effective. That is, the inductance value of the coupling reactor with respect to each inverter leg is defined by the first inverter leg inductance L1 and the second inverter leg inductance L1.
2, the third inverter leg inductance L3, and the fourth inverter leg inductance L4, the ratio of the number of turns of each winding to the iron core is set such that L1: L2: L3: L4 = 3: 1: 1: 3. Change and design. As a result, as shown in FIG. 7, the reactor current flowing from the first inverter leg 11 switched first or the fourth inverter leg 18 switched last and the second inverter leg 12 switched later or the second inverter leg 12 switched next Non-uniformity with the reactor current flowing from the third inverter leg 17 that performs switching can be eliminated.

【0038】また、上記の4つ以上のインバータレグを
並列接続する場合、2つのインバータレグを一組として
結合リアクトルで接続し、さらに結合リアクトル同士を
別の結合リアクトルで接続するようにしてもよい。この
場合の構成を図8を用いて説明する。
When four or more inverter legs are connected in parallel, the two inverter legs may be connected as a set by a coupling reactor, and the coupling reactors may be connected by another coupling reactor. . The configuration in this case will be described with reference to FIG.

【0039】図8におけるインバータ装置は、第一のイ
ンバータレグ11と、第二のインバータレグ12と、第
一の第一段結合リアクトル31と、第三のインバータレ
グ17と、第四のインバータレグ18と、第二の第一段
結合リアクトル33と、第二段結合リアクトル35と、
ゲート信号発生部14と、第一の上素子遅延発生部50
と、第一の下素子遅延発生部51と、第二の上素子遅延
発生部52と、第二の下素子遅延発生部53と、第三の
上素子遅延発生部54と、第三の下素子遅延発生部55
とで構成される。第一のインバータレグ11と、第二の
インバータレグ12と、第一の第一段結合リアクトル3
1と、ゲート信号発生部14と、第一の上素子遅延発生
部50と、第一の下素子遅延発生部51との動作は、第
1の実施の形態と同一である。
The inverter device shown in FIG. 8 includes a first inverter leg 11, a second inverter leg 12, a first first-stage coupling reactor 31, a third inverter leg 17, and a fourth inverter leg. 18, a second first-stage coupling reactor 33, a second-stage coupling reactor 35,
Gate signal generator 14 and first upper element delay generator 50
A first lower element delay generator 51, a second upper element delay generator 52, a second lower element delay generator 53, a third upper element delay generator 54, Element delay generator 55
It is composed of The first inverter leg 11, the second inverter leg 12, and the first first-stage coupled reactor 3
1, the operation of the gate signal generator 14, the first upper element delay generator 50, and the operation of the first lower element delay generator 51 are the same as those of the first embodiment.

【0040】第二の上素子遅延発生部52においては、
第一の上素子遅延発生部50から出力される上素子ゲー
ト指令信号PWMu2を入力し、予め設定した遅延時間
の遅れを持たせた新たな上素子ゲート指令PWMu3を
出力する。第三の上素子遅延発生部54においては、第
二の上素子遅延発生部52から出力される上素子ゲート
指令信号PWMu3を入力し、予め設定した遅延時間の
遅れを持たせた新たな上素子ゲート指令PWMu4を出
力する。第二の下素子遅延発生部53においては、第一
の下素子遅延発生部51から出力される下素子ゲート指
令信号PWMx2を入力し、予め設定した遅延時間の遅
れを持たせた新たな下素子ゲート指令PWMx3を出力
する。第三の下素子遅延発生部55においては、第二の
下素子遅延発生部53から出力される下素子ゲート指令
信号PWMx3を入力し、予め設定した遅延時間の送れ
を持たせた新たな下素子ゲート指令PWMx4を出力す
る。
In the second upper element delay generator 52,
The upper element gate command signal PWMu2 output from the first upper element delay generator 50 is input, and a new upper element gate command PWMu3 with a delay of a preset delay time is output. In the third upper element delay generator 54, the upper element gate command signal PWMu3 output from the second upper element delay generator 52 is input, and a new upper element with a delay of a preset delay time is input. The gate command PWMu4 is output. In the second lower element delay generator 53, the lower element gate command signal PWMx2 output from the first lower element delay generator 51 is input, and a new lower element with a delay of a preset delay time is input. The gate command PWMx3 is output. In the third lower element delay generator 55, the lower element gate command signal PWMx3 output from the second lower element delay generator 53 is input, and a new lower element having a preset delay time is transmitted. A gate command PWMx4 is output.

【0041】第三のインバータレグ17は、従来の電圧
形インバータのインバータレグと同様に、上側半導体ス
イッチング素子171と上側逆導通ダイオード172と
下側半導体スイッチング素子173と下側逆導通ダイオ
ード174とで構成される。上側半導体スイッチング素
子171は、第二の上素子遅延発生部52から出力され
る上素子ゲート指令信号PWMu3に従って、スイッチ
ング動作を行う。
The third inverter leg 17 includes an upper semiconductor switching element 171, an upper reverse conducting diode 172, a lower semiconductor switching element 173, and a lower reverse conducting diode 174, similarly to the inverter leg of the conventional voltage source inverter. Be composed. The upper semiconductor switching element 171 performs a switching operation according to the upper element gate command signal PWMu3 output from the second upper element delay generator 52.

【0042】[0042]

【数6】PWMu3=1の時、上側半導体スイッチング
素子171オン PWMu3=0の時、上側半導体スイッチング素子17
1オフ 下側半導体スイッチング素子173は、第二の下素子遅
延発生部53から出力される下素子ゲート指令信号PW
Mx3に従って、スイッチング動作を行う。
## EQU6 ## When PWMu3 = 1, the upper semiconductor switching element 171 is turned on. When PWMu3 = 0, the upper semiconductor switching element 171 is turned on.
1 off The lower semiconductor switching element 173 outputs the lower element gate command signal PW output from the second lower element delay generator 53.
The switching operation is performed according to Mx3.

【0043】[0043]

【数7】PWMx3=1の時、下側半導体スイッチング
素子173オン PWMx3=0の時、下側半導体スイッチング素子17
3オフ 第四のインバータレグ18は、従来の電圧形インバータ
のインバータレグと同様に、上側半導体スイッチング素
子181と上側逆導通ダイオード182と、下側半導体
スイッチング素子183と下側逆導通ダイオード184
とで構成される。
When PWMx3 = 1, the lower semiconductor switching element 173 is turned on. When PWMx3 = 0, the lower semiconductor switching element 173 is turned on.
3 OFF The fourth inverter leg 18 includes an upper semiconductor switching element 181, an upper reverse conducting diode 182, a lower semiconductor switching element 183, and a lower reverse conducting diode 184, similarly to the inverter leg of the conventional voltage source inverter.
It is composed of

【0044】上側半導体スイッチング素子181は、第
三の上素子遅延発生部54から出力される上素子ゲート
指令信号PWMu4に従って、スイッチング動作を行
う。
The upper semiconductor switching element 181 performs a switching operation according to the upper element gate command signal PWMu4 output from the third upper element delay generator 54.

【0045】[0045]

【数8】PWMu4=1の時、上側半導体スイッチング
素子181オン PWMu4=0の時、上側半導体スイッチング素子18
1オフ 下側半導体スイッチング素子183は、第三の下素子遅
延発生部54から出力される下素子ゲート指令信号PW
Mx4に従って、スイッチング動作を行う。
## EQU8 ## When PWMu4 = 1, the upper semiconductor switching element 181 is turned on. When PWMu4 = 0, the upper semiconductor switching element 181 is turned on.
1 off The lower semiconductor switching element 183 is connected to the lower element gate command signal PW output from the third lower element delay generator 54.
The switching operation is performed according to Mx4.

【0046】[0046]

【数9】PWMx4=1の時、下側半導体スイッチング
素子183オン PWMx4=0の時、下側半導体スイッチング素子18
3オフ 第二の第一段結合リアクトル33は、第三のインバータ
レグ17の上側半導体スイッチング素子171のエミッ
タと下側半導体スイッチング素子173のコレクタが接
続された部分からの配線と、第四のインバータレグ18
の上側半導体スイッチング素子181のエミッタと下側
半導体スイッチング素子184のコレクタが接続された
部分からの配線と、第二段結合リアクトル35への配線
が接続される。第二段結合リアクトル35は、第一の第
一段結合リアクトル31の出力からの配線と、第二の第
一段結合リアクトル33の出力からの配線と、負荷への
配線が接続される。
## EQU9 ## When PWMx4 = 1, the lower semiconductor switching element 183 is turned on. When PWMx4 = 0, the lower semiconductor switching element 18 is turned on.
3 off The second first-stage coupling reactor 33 includes: a wiring from a portion where the emitter of the upper semiconductor switching element 171 and the collector of the lower semiconductor switching element 173 of the third inverter leg 17 are connected; Leg 18
The wiring from the portion where the emitter of the upper semiconductor switching element 181 and the collector of the lower semiconductor switching element 184 are connected, and the wiring to the second-stage coupling reactor 35 are connected. The wiring from the output of the first first-stage coupling reactor 31, the wiring from the output of the second first-stage coupling reactor 33, and the wiring to the load are connected to the second-stage coupling reactor 35.

【0047】本構成のインバータ装置により、各インバ
ータレグに接続される結合リアクトルのインダクタンス
値をスイッチングの順序によらず同一とすることができ
て、標準品の大量生産化による低コスト化が容易にな
る。
With the inverter device of this configuration, the inductance value of the coupling reactor connected to each inverter leg can be made the same regardless of the switching order, and the cost can be easily reduced by mass production of standard products. Become.

【0048】図9は、本発明の第2の実施の形態に係る
インバータ装置の構成を示す図である。その特徴として
は、負荷電流に重畳した共振電流の共振周期に基づき、
共振電流を低減できるように遅延発生部15,16にお
ける遅延時間を調整する遅延時間設定部21を設けたこ
とにある。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an inverter device according to a second embodiment of the present invention. As a feature, based on the resonance cycle of the resonance current superimposed on the load current,
This is because a delay time setting unit 21 for adjusting the delay time in the delay generation units 15 and 16 so as to reduce the resonance current is provided.

【0049】遅延時間設定部21は、周波数分析部21
1と、被低減高調波周波数選択部212と、遅延時間演
算部213とを有する構成である。周波数分析部211
においては、インバータ負荷電流検出値を入力として、
高速フーリエ変換(FFT)により、高調波周波数と各
周波数の電流振幅との関係を分析する。被低減高調波周
波数選択部212においては、周波数分析部211で分
析した電流高調波をもとに最も低減すべき高調波周波数
fresを選択して出力する。例えば、500kHz〜
1MHzの範囲で最も電流振幅の高い周波数を、fre
sとして出力する。遅延時間演算部213においては、
被低減高調波周波数選択部212から出力された高調波
周波数fresを入力として、次の演算により遅延時間
Tdを求めて出力する。
The delay time setting unit 21 includes a frequency analysis unit 21
1, a reduced harmonic frequency selection section 212, and a delay time calculation section 213. Frequency analysis unit 211
, The inverter load current detection value is input and
The relationship between the harmonic frequency and the current amplitude at each frequency is analyzed by fast Fourier transform (FFT). The reduced harmonic frequency selecting section 212 selects and outputs the harmonic frequency fres to be reduced most based on the current harmonic analyzed by the frequency analyzing section 211. For example, from 500 kHz
The frequency with the highest current amplitude in the range of 1 MHz is
Output as s. In the delay time calculation unit 213,
Using the harmonic frequency fres output from the reduced harmonic frequency selection section 212 as an input, a delay time Td is obtained and output by the following calculation.

【0050】[0050]

【数10】 この演算式は、次の式に置き換えても共振高調波電流低
減効果がある。
(Equation 10) Even if this equation is replaced by the following equation, there is an effect of reducing the resonance harmonic current.

【0051】[0051]

【数11】 遅延時間Tdは、上素子遅延発生部15と下素子遅延発
生部16に入力され、各遅延発生部は、入力された遅延
時間Tdだけ送らせたゲート指令信号を出力する。具体
的には、共振周期の例えば1/4以上3/4以下の遅延
時間が設定される。
[Equation 11] The delay time Td is input to the upper element delay generator 15 and the lower element delay generator 16, and each delay generator outputs a gate command signal transmitted by the input delay time Td. Specifically, for example, a delay time equal to or more than 4 and equal to or less than / of the resonance cycle is set.

【0052】従って、本実施の形態によれば、各インバ
ータレグの出力点を結合リアクトル13で接続した上
で、共振電流を低減できる遅延時間で各インバータレグ
のスイッチングタイミングをずらすことにより、各半導
体スイッチング素子は高速スイッチングをしているにも
かかわらず、出力電圧は結合リアクトル13での電圧降
下により電圧変化率の低い電圧が出力され、高速スイッ
チングを行いながら最も効果的に特定高調波の対地雑音
電流の低減を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, after connecting the output points of the respective inverter legs by the coupling reactor 13 and shifting the switching timing of the respective inverter legs by a delay time capable of reducing the resonance current, the respective semiconductor devices are connected to each other. Although the switching element is performing high-speed switching, the output voltage is a voltage having a low voltage change rate due to the voltage drop in the coupling reactor 13, and the ground wave of the specific harmonic is most effectively performed while performing high-speed switching. The current can be reduced.

【0053】なお、上記の実施の形態は、図6あるいは
図8に示したようなインバータレグが4つ以上用いられ
ているような構成のインバータ装置にも適用できること
は言うまでもない。
It is needless to say that the above embodiment can be applied to an inverter device having a configuration in which four or more inverter legs are used as shown in FIG. 6 or FIG.

【0054】図10は、本発明の第3の実施の形態に係
るインバータ装置の構成を示す図である。その特徴とし
ては、負荷電流における高調波総量を検出し、この高調
波総量が最小となるように遅延発生部15,16におけ
る遅延時間を調整する遅延時間設定部23を設けたこと
にある。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an inverter device according to a third embodiment of the present invention. The feature is that a delay time setting unit 23 that detects the total amount of harmonics in the load current and adjusts the delay time in the delay generation units 15 and 16 so as to minimize the total amount of harmonics is provided.

【0055】遅延時間設定部22は、周波数分析部22
1と、負荷電流高調波総量演算部222と、遅延時間演
算部223とで構成される。周波数分析部221におい
ては、インバータ負荷電流検出値を入力として、高速フ
ーリエ変換(FFT)により、高調波周波数と各周波数
の電流振幅との関係を分析する。負荷電流高調波総量演
算部222においては、周波数分析部221から出力さ
れる高調波周波数f(N)とその周波数の電流振幅I
(N)を入力として、次の演算により高調波総量Ial
lを求めて出力する。
The delay time setting unit 22 includes a frequency analysis unit 22
1, a load current total harmonic amount calculation unit 222, and a delay time calculation unit 223. The frequency analysis unit 221 analyzes the relationship between the harmonic frequency and the current amplitude at each frequency by fast Fourier transform (FFT) using the inverter load current detection value as an input. In the load current harmonic total amount calculation unit 222, the harmonic frequency f (N) output from the frequency analysis unit 221 and the current amplitude I
(N) as an input and the total harmonic amount Ial by the following calculation
Find and output l.

【0056】[0056]

【数12】 遅延時間演算部223の動作を図11を用いて説明す
る。遅延時間演算部223においては、高調波総量Ia
llと、前回出力した遅延時間Tdを入力として、次の
アルゴリズムにより、新たな遅延時間Tdを演算して出
力する。
(Equation 12) The operation of the delay time calculator 223 will be described with reference to FIG. In the delay time calculation unit 223, the total harmonic amount Ia
With the input of ll and the previously output delay time Td, a new delay time Td is calculated and output by the following algorithm.

【0057】遅延時間Tdを増加させた時、 (1)高調波総量Iallが減少 → 遅延時間Tdを
更に増加させる (2)高調波総量Iallが増加 → 遅延時間Tdを
減少させる 遅延時間Tdを減少させた時、 (1)高調波総量Iallが減少 → 遅延時間Tdを
更に減少させる (2)高調波総量Iallが増加 → 遅延時間Tdを
増加させる 遅延時間Tdは、上素子遅延発生部15と下素子遅延発
生部16に入力され、各遅延発生部は、入力された遅延
時間Tdだけ送られたゲート指令信号を出力する。
When the delay time Td is increased, (1) the total harmonic amount Iall decreases → the delay time Td is further increased. (2) The harmonic total amount Iall increases → the delay time Td is reduced. The delay time Td is reduced. (1) The total harmonic amount Iall decreases → further reduces the delay time Td. (2) The total harmonic amount Iall increases → increases the delay time Td. The delay time Td is lower than that of the upper element delay generator 15. Input to the element delay generator 16, each delay generator outputs a gate command signal sent for the input delay time Td.

【0058】従って、本実施の形態によれば、各インバ
ータレグの出力点を結合リアクトル13で接続した上
で、高調波総量が最小となる遅延時間で各インバータレ
グのスイッチングタイミングをずらすことにより、各半
導体スイッチング素子は高速スイッチングをしているに
もかかわらず、出力電圧は結合リアクトル13での電圧
降下により電圧変化率の低い電圧が出力され、高速スイ
ッチングを行いながら最も効果的に特定高調波の対地雑
音電流の低減を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, after the output points of each inverter leg are connected by the coupling reactor 13, the switching timing of each inverter leg is shifted by the delay time at which the total amount of harmonics is minimized. Although each semiconductor switching element is performing high-speed switching, the output voltage is a voltage having a low voltage change rate due to a voltage drop in the coupling reactor 13, and the most effective switching of the specific harmonic is performed while performing high-speed switching. The noise current to the ground can be reduced.

【0059】なお、上記の実施の形態は、図6あるいは
図8に示したようなインバータレグが4つ以上用いられ
ているような構成のインバータ装置にも適用できること
は言うまでもない。
It is needless to say that the above embodiment can be applied to an inverter device having a configuration in which four or more inverter legs are used as shown in FIG. 6 or FIG.

【0060】図12は、本発明の第4の実施の形態に係
るインバータ装置の構成を示す図である。その特徴とし
ては、3相の負荷の各相間をコンデンサ43で接続した
ことにある。なお、図12において、図1と同じ符号の
ものは、同一の構成要素を示す。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention. The feature is that a capacitor 43 is connected between the three phases of the load. 12, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same components.

【0061】従って、本実施の形態によれば、第一およ
び第二のインバータレグ11および12の出力に接続さ
れたそれぞれ第一および第二のリアクトル41および4
2が、コンデンサ43と接続されることによりLCフィ
ルタとして高調波を抑制するとともに、第1の実施の形
態における結合リアクトルと同様に、第一のインバータ
レグ11の電圧と第二のインバータレグ12の電圧との
差により流れる短絡電流を抑制する働きを持ち、もって
遅延回路による高調波電流発生抑制と、LCフィルタに
よる高調波低減との合成効果により、一層の高調波電流
抑制を図ることができる。
Therefore, according to the present embodiment, first and second reactors 41 and 4 connected to the outputs of first and second inverter legs 11 and 12 respectively.
2 is connected to the capacitor 43 to suppress harmonics as an LC filter, and, like the coupling reactor in the first embodiment, the voltage of the first inverter leg 11 and the voltage of the second inverter leg 12. It has the function of suppressing the short-circuit current flowing due to the difference with the voltage, and thus the harmonic current can be further suppressed by the combined effect of suppressing the generation of the harmonic current by the delay circuit and reducing the harmonic by the LC filter.

【0062】なお、上記の実施の形態は、図6、図8に
示したようなインバータレグが4つ以上用いられている
ような構成のインバータ装置、あるいは図9および図1
0のような構成のインバータ装置にも適用できることは
言うまでもない。
The above-described embodiment is directed to an inverter device having a configuration in which four or more inverter legs as shown in FIGS. 6 and 8 are used, or FIGS.
Needless to say, the present invention can be applied to an inverter device having a configuration such as 0.

【0063】一方、上述した各実施の形態における結合
リアクトルとして、図13に示す如く、鉄心に抵抗器1
31で短絡した巻線を施した構成としてもよい。このよ
うな結合リアクトルを用いることにより、第一のインバ
ータレグ11、結合リアクトル、第二のインバータレグ
12を循還して流れる循還電流を、抵抗器131により
減衰させ、過大電流による半導体スイッチング素子の破
損・発熱を抑制することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 13, a resistor 1 is connected to an iron core as a coupling reactor in each of the above-described embodiments.
A configuration in which windings short-circuited at 31 may be provided. By using such a coupling reactor, the circulating current circulating through the first inverter leg 11, the coupling reactor, and the second inverter leg 12 is attenuated by the resistor 131, and the semiconductor switching element due to an excessive current. Damage and heat generation can be suppressed.

【0064】また、上述した各実施の形態におけるイン
バータ装置を各相毎にモジュール化した場合を図14
に、このモジュールを用いて3相インバータ装置を構成
した例を図15にそれぞれ示す。外部からの接続端子は
従来の2in1半導体スイッチング素子モジュールと同
一で、内部の構成のみ異なることが特徴である。外部か
らの接続端子は、直流正側電圧接続端子DC+と、直流
負側電圧接続端子DC−と、負荷出力端子Output
と、上素子ゲート指令信号PWMu1を入力するGat
eUと、下素子ゲート指令信号PWMx1を入力するG
ataXからなる。これにより、接続は従来の半導体ス
イッチング素子と同一であるために装置設計者は結合リ
アクトルなどの特別な外部回路や、ゲート遅延発生など
の制御上の対策を行うことなしに、対地雑音電流の低減
を図ることができる。
FIG. 14 shows a case where the inverter device in each of the above embodiments is modularized for each phase.
FIG. 15 shows an example in which a three-phase inverter device is configured using this module. The connection terminal from the outside is the same as the conventional 2in1 semiconductor switching element module, and is characterized in that only the internal configuration is different. External connection terminals include a DC positive side voltage connection terminal DC +, a DC negative side voltage connection terminal DC−, and a load output terminal Output.
And Gat for inputting upper element gate command signal PWMu1
eU and G for inputting the lower element gate command signal PWMx1
ataX. As a result, the connection is the same as that of the conventional semiconductor switching device, so that the device designer can reduce the noise current to the ground without taking special external circuits such as coupling reactors or taking control measures such as the occurrence of gate delay. Can be achieved.

【0065】なお、上述した各実施の形態においては、
説明を容易にするため、U相の構成についてのみ説明し
たが、他のV相およびW相についても同じ構成、作用で
あることは言うまでもない。
In each of the above embodiments,
For the sake of simplicity, only the U-phase configuration has been described, but it goes without saying that the same configuration and operation apply to other V-phases and W-phases.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1,2記
載の発明によれば、直流電圧を短絡する2つの直列半導
体スイッチング素子で構成されるインバータレグの出力
点を結合リアクトルで接続した上で、各インバータレグ
のスイッチングタイミングをわずかにずらすようにした
ので、各半導体スイッチング素子が高速スイッチングを
しているにもかかわらず、出力電圧は結合リアクトルで
の電圧降下により電圧変化率の低い電圧が出力され、高
速スイッチングを行いながら対地雑音電流の低減を図る
ことができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, the output point of the inverter leg composed of two series semiconductor switching elements for short-circuiting a DC voltage is connected by a coupling reactor. Above, the switching timing of each inverter leg is slightly shifted, so that the output voltage is low due to the voltage drop in the coupling reactor even though each semiconductor switching element is performing high-speed switching. Is output, and the ground noise current can be reduced while performing high-speed switching.

【0067】請求項3記載の発明によれば、直流電圧を
短絡する2つの直列半導体スイッチング素子で構成され
るインバータレグの出力点を結合リアクトルで接続した
上で、ゲート信号発生手段からのオン・オフ指令信号に
基づく各インバータレグのスイッチングタイミングを遅
延によりずらすようにしたので、各半導体スイッチング
素子は高速スイッチングをしているにもかかわらず、出
力電圧は結合リアクトルでの電圧降下により電圧変化率
の低い電圧が出力され、高速スイッチングを行いながら
対地雑音電流の低減を図ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the output point of the inverter leg composed of two series semiconductor switching elements for short-circuiting a DC voltage is connected by a coupling reactor, and then the ON / OFF signal from the gate signal generating means is turned on. Since the switching timing of each inverter leg based on the OFF command signal is shifted by a delay, the output voltage is reduced by the voltage drop in the coupling reactor even though each semiconductor switching element performs high-speed switching. A low voltage is output, and it is possible to reduce the noise current to the ground while performing high-speed switching.

【0068】請求項4記載の発明によれば、直流電圧を
短絡する2つの直列半導体スイッチング素子で構成され
るインバータレグがUVW各相について2つ以上で構成
され、各インバータレグの出力点を結合リアクトルで接
続した上で、各インバータレグのスイッチングタイミン
グをわずかに順次ずらすようにしたので、各半導体素子
は高速スイッチングをしているにもかかわらず、出力電
圧は結合リアクトルでの電圧降下により電圧変化率の低
い電圧が出力され、高速スイッチングを行いながら対地
雑音電流の低減を図ることができる。
According to the fourth aspect of the invention, the inverter leg composed of two series semiconductor switching elements for short-circuiting a DC voltage is composed of two or more for each phase of UVW, and the output points of each inverter leg are connected. Since the switching timing of each inverter leg is slightly shifted sequentially after connecting with a reactor, the output voltage changes due to the voltage drop in the coupling reactor even though each semiconductor element performs high-speed switching. A voltage with a low rate is output, and it is possible to reduce the noise current to the ground while performing high-speed switching.

【0069】請求項5記載の発明によれば、インバータ
レグのスイッチングの遅延の順序に従って各インバータ
レグに接続される結合リアクトルのリアクトル容量を故
意に同一でない値になるように設計したので、全体リア
クトル容量の適正化を図ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the reactor capacity of the coupling reactor connected to each inverter leg is intentionally designed so as not to have the same value according to the order of the switching delay of the inverter leg. The capacity can be optimized.

【0070】請求項6記載の発明によれば、各インバー
タレグに接続される結合リアクトルのインダクタンス値
をスイッチングの順序によらず同一としているので、標
準品の大量生産化による低コスト化を容易に実現するこ
とができる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the inductance values of the coupling reactors connected to the respective inverter legs are the same regardless of the switching order, it is easy to reduce the cost by mass-producing standard products. Can be realized.

【0071】請求項7および8に記載の発明によれば、
遅延時間を、それぞれ共振電流を低減するように、およ
び高調波総量が最小となるように調整するようにしたの
で、各半導体スイッチング素子は高速スイッチングをし
ているにもかかわらず、出力電圧は結合リアクトルでの
電圧降下により電圧変化率の低い電圧が出力され、高速
スイッチングを行いながら最も効果的に特定高調波の対
地雑音電流の低減を図ることができる。
According to the seventh and eighth aspects of the present invention,
Since the delay time is adjusted to reduce the resonance current and minimize the total amount of harmonics, the output voltage is coupled even though each semiconductor switching element performs high-speed switching. Due to the voltage drop in the reactor, a voltage having a low voltage change rate is output, and it is possible to most effectively reduce the noise current of the specific harmonic to the ground while performing high-speed switching.

【0072】請求項9記載の発明によれば、結合リアク
トルを構成するリアクトルとコンデンサとによりLCフ
ィルタとして高調波を抑制するようにしたので、遅延回
路による高調波電流抑制効果と共に一層の高調波電流抑
制を実現することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the harmonics are suppressed as an LC filter by the reactor and the capacitor constituting the coupling reactor. Suppression can be achieved.

【0073】請求項10記載の発明によれば、結合リア
クトルを介してインバータレグ間を循還して流れる電流
を減衰させているので、過大電流による半導体スイッチ
ング素子の破損・発熱を抑制することができる。
According to the tenth aspect of the present invention, since the current circulating between the inverter legs via the coupling reactor is attenuated, damage and heat generation of the semiconductor switching element due to an excessive current can be suppressed. it can.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係るインバータ装
置の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an inverter device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】当該第1の実施の形態に係るインバータ装置を
構成する結合リアクトルの構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a coupling reactor included in the inverter device according to the first embodiment.

【図3】当該第1の実施の形態の作用を説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図4】当該第1の実施の形態の作用を説明するための
図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図5】当該第1の実施の形態の作用を説明するための
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図6】当該第1の実施の形態の変形例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the first embodiment.

【図7】当該変形例の作用を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the modification.

【図8】当該第1の実施の形態の別の変形例を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing another modified example of the first embodiment.

【図9】本発明の第2の実施の形態に係るインバータ装
置の構成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an inverter device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態に係るインバータ
装置の構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an inverter device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】当該第3の実施の形態の作用を説明するため
の図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the third embodiment.

【図12】本発明の第4の実施の形態に係るインバータ
装置の構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an inverter device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】結合リアクトルの別の構成例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing another configuration example of the coupling reactor.

【図14】本発明に係るインバータ装置をモジュール化
した場合の構成例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration example when the inverter device according to the present invention is modularized.

【図15】本発明に係るインバータ装置をモジュール化
した場合の構成例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example when the inverter device according to the present invention is modularized.

【図16】従来の構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a conventional configuration.

【符号の説明】 11 第一のインバータレグ 12 第二のインバータレグ 13 結合リアクトル 14 ゲート信号発生部 15 上素子遅延発生部 16 下素子遅延発生部 17 第三のインバータレグ 18 第四のインバータレグ 21,23 遅延時間設定部 31 第一の第一段結合リアクトル 33 第二の第一段結合リアクトル 35 第二段結合リアクトル 41 第一のリアクトル 42 第二のリアクトル 43 コンデンサ 50 第一の上素子遅延発生部 51 第一の下素子遅延発生部 52 第二の上素子遅延発生部 53 第二の下素子遅延発生部 54 第三の上素子遅延発生部 55 第三の下素子遅延発生部 101,102,103 インバータレグ 111,121,171,181 上側半導体スイッチ
ング素子 112,122,172,182 上側逆導通ダイオー
ド 113,123,173,183 下側半導体スイッチ
ング素子 114,124,174,184 下側逆導通ダイオー
ド 211,221 周波数分析部 212 被低減高調波周波数選択部 213,223 遅延時間演算部 222 負荷電流高調波総量演算部
[Description of Signs] 11 First inverter leg 12 Second inverter leg 13 Coupling reactor 14 Gate signal generator 15 Upper element delay generator 16 Lower element delay generator 17 Third inverter leg 18 Fourth inverter leg 21 , 23 Delay time setting unit 31 First first-stage coupling reactor 33 Second first-stage coupling reactor 35 Second-stage coupling reactor 41 First reactor 42 Second reactor 43 Capacitor 50 First upper element delay generation Unit 51 first lower element delay generator 52 second upper element delay generator 53 second lower element delay generator 54 third upper element delay generator 55 third lower element delay generator 101, 102, 103 Inverter legs 111, 121, 171, 181 Upper semiconductor switching elements 112, 122, 172, 182 Upper reverse Through diodes 113, 123, 173, 183 Lower semiconductor switching elements 114, 124, 174, 184 Lower reverse conducting diodes 211, 221 Frequency analyzer 212 Reduced harmonic frequency selectors 213, 223 Delay time calculator 222 Load current Harmonic total calculation section

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電圧を短絡接続する2つのスイッチ
ング素子が直列に接続され、この2つのスイッチング素
子の直列接続の接続点から交流電圧を出力する一対のイ
ンバータレグと、この一対のインバータレグのそれぞれ
の交流電圧の出力と負荷との間に接続される結合リアク
トルと、この一対のインバータレグのうち、一方のイン
バータレグを構成するスイッチング素子の短絡タイミン
グに対して、当該スイッチング素子に対応する他方のイ
ンバータレグを構成するスイッチング素子の短絡タイミ
ングをずらす短絡タイミング調整手段とを各相毎に有す
ることを特徴とするインバータ装置。
1. A pair of inverter legs for short-circuiting a DC voltage, connected in series, outputting an AC voltage from a connection point of the series connection of the two switching devices, and a pair of inverter legs. The coupling reactor connected between the output of each AC voltage and the load, and the short-circuit timing of the switching element constituting one of the pair of inverter legs of the pair of inverter legs, the other corresponding to the switching element. And a short-circuit timing adjusting means for shifting a short-circuit timing of a switching element constituting the inverter leg for each phase.
【請求項2】 前記短絡タイミング調整手段は、一方の
インバータレグを構成するスイッチング素子の短絡タイ
ミングに対して、当該スイッチング素子に対応する他方
のインバータレグを構成するスイッチング素子の短絡タ
イミングを遅延させる遅延手段であることを特徴とする
請求項1記載のインバータ装置。
2. The short-circuit timing adjusting means delays a short-circuit timing of a switching element constituting one inverter leg with respect to a short-circuit timing of a switching element constituting one inverter leg. 2. The inverter device according to claim 1, wherein the inverter device is a means.
【請求項3】 直流電圧から所望の交流電圧を作り出し
て出力するインバータ装置において、 直流電圧を短絡接続する2つの直列接続された半導体ス
イッチング素子で構成される第一のインバータレグおよ
び第二のインバータレグと、 前記第一および第二のインバータレグの直列接続された
半導体スイッチング素子の中間点同士を接続し、その中
間点から負荷に電力を供給する結合リアクトルと、 第一のインバータレグを構成する2つの半導体スイッチ
ング素子のそれぞれにオン・オフ指令信号をそれぞれ出
力するゲート信号発生手段と、 ゲート信号発生手段からそれぞれ出力されたオン・オフ
指令信号を所定時間遅延させて第一のインバータレグの
半導体スイッチング素子に対応する第二のインバータレ
グの半導体スイッチング素子にそれぞれ出力する遅延手
段とを各相毎に有することを特徴とするインバータ装
置。
3. An inverter device for generating and outputting a desired AC voltage from a DC voltage, wherein the first inverter leg and the second inverter each include two series-connected semiconductor switching elements for short-circuiting the DC voltage. And a coupling reactor that connects the intermediate points of the series-connected semiconductor switching elements of the first and second inverter legs to each other and supplies power to the load from the intermediate point, and forms a first inverter leg. A gate signal generating means for outputting an on / off command signal to each of the two semiconductor switching elements; a semiconductor for the first inverter leg by delaying the on / off command signals output from the gate signal generating means by a predetermined time; The semiconductor switching element of the second inverter leg corresponding to the switching element Inverter device and having a delay means for respectively outputting each phase.
【請求項4】 直流電源間に直列に接続された直流電圧
を短絡接続する直流正電位側のスイッチング素子と直流
負電位側のスイッチング素子とを具備し、この2つのス
イッチング素子の直列接続の接続点から交流電圧を出力
する当該直流電源に対して並列に複数接続されたインバ
ータレグと、 インバータレグのそれぞれの交流電圧の出力と負荷との
間に接続される結合リアクトルと、 いずれか一のインバータレグを構成する2つのスイッチ
ング素子のそれぞれにオン・オフ指令信号をそれぞれ出
力するゲート信号発生手段と、 ゲート信号発生手段からそれぞれ出力されたオン・オフ
指令信号を他のインバータレグの対応するスイッチング
素子に順次遅延させながら供給する遅延手段とを各相毎
に有することを特徴とするインバータ装置。
4. A DC positive potential side switching element and a DC negative potential side switching element for short-circuiting a DC voltage connected in series between DC power supplies, and the two switching elements are connected in series. A plurality of inverter legs connected in parallel to the DC power supply that outputs an AC voltage from a point; a coupling reactor connected between each AC voltage output of the inverter legs and a load; A gate signal generating means for outputting an on / off command signal to each of the two switching elements constituting the leg, and an on / off command signal output from the gate signal generating means for a corresponding switching element of another inverter leg And a delay means for supplying a delay while sequentially delaying each phase.
【請求項5】 前記結合リアクトルは、各インバータレ
グを構成するスイッチング素子へのオン・オフ指令信号
の供給順序に応じて、それぞれのリアクトル容量が設定
されていることを特徴とする請求項4記載のインバータ
装置。
5. The reactor according to claim 4, wherein the coupling reactors have respective reactor capacities set in accordance with the order in which on / off command signals are supplied to switching elements constituting each inverter leg. Inverter device.
【請求項6】 前記結合リアクトルは、インバータレグ
のそれぞれの交流電圧の出力にそれぞれ接続された第一
段結合リアクトルと、この第一段結合リアクトルを所定
の組合せで組合せた第二段結合リアクトルとで構成され
ていることを特徴とする請求項4記載のインバータ装
置。
6. The coupling reactor includes a first-stage coupling reactor connected to each AC voltage output of the inverter leg, and a second-stage coupling reactor combining the first-stage coupling reactor in a predetermined combination. The inverter device according to claim 4, wherein:
【請求項7】 前記遅延手段は、負荷に供給される電流
の共振周期に基づいて遅延時間を設定することを特徴と
する請求項2乃至6のいずれかに記載のインバータ装
置。
7. The inverter device according to claim 2, wherein said delay means sets a delay time based on a resonance cycle of a current supplied to a load.
【請求項8】 前記遅延手段は、負荷に供給される電流
の高調波総量の大きさに基づいて遅延時間を設定するこ
とを特徴とする請求項2乃至6のいずれかに記載のイン
バータ装置。
8. The inverter device according to claim 2, wherein said delay means sets a delay time based on a total harmonic amount of a current supplied to a load.
【請求項9】 請求項1乃至8のいずれかに記載のイン
バータ装置において、負荷の相間を接続するコンデンサ
を有することを特徴とするインバータ装置。
9. The inverter device according to claim 1, further comprising a capacitor for connecting the phases of the load.
【請求項10】 前記結合リアクトルは、この結合リア
クトルを構成する鉄心に抵抗器で短絡した巻線を施した
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のイ
ンバータ装置。
10. The inverter device according to claim 1, wherein the coupling reactor is formed by winding a wire short-circuited by a resistor on an iron core constituting the coupling reactor.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2865868A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-05 Renault Sas Three phase actuator e.g. three-phase synchronous motor, supplying device for motor vehicle, has control devices controlling arms of inverters, to cut-off single-phase direct voltage signal with phase difference of half-cycle of cut-off
CN101005243B (en) * 2006-05-01 2010-05-26 燕山大学 Flexible bridge arm topological circuit
WO2017090079A1 (en) * 2015-11-24 2017-06-01 三菱電機株式会社 Inverter device and air conditioner
CN109247043A (en) * 2016-04-25 2019-01-18 乌本产权有限公司 For generating the inverter and method of alternating current
US10498255B2 (en) 2014-09-29 2019-12-03 Koninklijke Philips N.V. Multi-level inverter and method for providing multi-level output voltage by utilizing the multi-level inverter

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2865868A1 (en) * 2004-01-29 2005-08-05 Renault Sas Three phase actuator e.g. three-phase synchronous motor, supplying device for motor vehicle, has control devices controlling arms of inverters, to cut-off single-phase direct voltage signal with phase difference of half-cycle of cut-off
CN101005243B (en) * 2006-05-01 2010-05-26 燕山大学 Flexible bridge arm topological circuit
US10498255B2 (en) 2014-09-29 2019-12-03 Koninklijke Philips N.V. Multi-level inverter and method for providing multi-level output voltage by utilizing the multi-level inverter
WO2017090079A1 (en) * 2015-11-24 2017-06-01 三菱電機株式会社 Inverter device and air conditioner
JPWO2017090079A1 (en) * 2015-11-24 2018-03-01 三菱電機株式会社 Inverter device and air conditioner
CN109247043A (en) * 2016-04-25 2019-01-18 乌本产权有限公司 For generating the inverter and method of alternating current
JP2019515638A (en) * 2016-04-25 2019-06-06 ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハーWobben Properties Gmbh Inverter and method for generation of alternating current
US11289995B2 (en) 2016-04-25 2022-03-29 Wobben Properties Gmbh Inverter and method for generating an alternating current

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