JP2000324845A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2000324845A
JP2000324845A JP11135731A JP13573199A JP2000324845A JP 2000324845 A JP2000324845 A JP 2000324845A JP 11135731 A JP11135731 A JP 11135731A JP 13573199 A JP13573199 A JP 13573199A JP 2000324845 A JP2000324845 A JP 2000324845A
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width modulation
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利明 岡
Takuji Shimoura
拓二 下浦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an output voltage waveform in which harmonies are not increased even during operation under bypass state while simplifying a PWM circuit provided for each element and reducing the size thereof. SOLUTION: The power converter producing a variable frequency, variable voltage polyphase AC power by connecting at least two outputs of an inverter 11 comprising a switching element comprises a pulse width modulation circuit 18-2 provided for each phase in order to switch the switching elements of the plurality of inverters, and a circuit 18-3 for distributing a gate pulse from the pulse width modulation circuit 18-2 to the inverter.

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、スイッチング素子
を有するインバータの出力を2つ以上接続し、可変周波
数、可変電圧の多相交流電力を得る電力変換装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power converter for connecting two or more outputs of an inverter having a switching element to obtain a variable frequency, variable voltage polyphase AC power.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の可変速制御される誘導電動機など
の交流モータの制御装置として、図11に示すPWM制
御方式の電圧多重インバータ装置が知られている。図1
1に示した電圧多重インバータ装置は、2個の単相イン
バータ11を直列に接続したものを1相とし、それを3
組スター接続した構成のインバータから成りモータ12
を駆動する。
2. Description of the Related Art As a conventional control device for an AC motor such as an induction motor controlled by a variable speed, a PWM control type voltage multiplex inverter device shown in FIG. 11 is known. FIG.
In the voltage multiplex inverter device shown in FIG. 1, a single-phase inverter in which two single-phase inverters 11 are connected in series has one
A motor 12 comprising an inverter in a star-connected configuration
Drive.

【0003】図12は、単相インバータを示したもので
ある。図12に示したように、単相インバータは、直流
電源15と単相ブリッジ逆変換器16とで構成され、P
WM制御により所望の電圧と周波数の交流を供給する。
FIG. 12 shows a single-phase inverter. As shown in FIG. 12, the single-phase inverter includes a DC power supply 15 and a single-phase bridge inverter 16,
An AC having a desired voltage and frequency is supplied by the WM control.

【0004】図11に示す各単相インバータ11の個々
の素子のスイッチングは、例えば図11に示したU1に
おいて、PWM回路14−1,2にて搬送波a及びこの
搬送波aを位相シフト回路14−5により180゜シフ
トした搬送波bと、電圧基準Vurefとを比較し、こ
の結果得られるゲートパルスe,fにより制御される。
The switching of the individual elements of each single-phase inverter 11 shown in FIG. 11 is performed, for example, in U1 shown in FIG. 11 by using a carrier wave a and the carrier wave a by the PWM circuits 14-1 and 14-2. 5 is compared with the voltage reference Vuref, and is controlled by the gate pulses e and f obtained as a result.

【0005】また、多重インバータにおいて各々の単相
インバータのスイッチング信号を得る方法として、「半
導体電力変換回路」(電気学会発行/オーム社発売)の
第125頁及び126頁や米国特許4,674,024
号公報、米国特許5,625,545号公報に記載され
ているように、他の単相インバータに対し位相シフト回
路14−7を用い搬送波信号の位相をずらし、個々の単
相インバータの各素子毎にPWM回路を設けゲートパル
スを出力する制御回路14を用いる方法が一般的に行わ
れている。
Further, as a method of obtaining a switching signal of each single-phase inverter in a multiplex inverter, see pages 125 and 126 of "Semiconductor Power Conversion Circuit" (published by the Institute of Electrical Engineers of Japan / Ohm Corporation) and US Pat. No. 4,674. 024
As described in U.S. Pat. No. 5,625,545, the phase of the carrier signal is shifted using a phase shift circuit 14-7 with respect to another single-phase inverter, and each element of each single-phase inverter is shifted. In general, a method of using a control circuit 14 that provides a PWM circuit for each time and outputs a gate pulse is used.

【0006】図13は、出力電圧波形を示したものであ
る。図13によれば、2個の単相インバータの出力電圧
U1とU2が交互にスイッチングして、1個の単相イン
バータの出力電圧波形に比べ、総合的に、より正弦波に
近い波形が得られている。尚、図11では、1相当りに
単相インバータが2つある例で説明したが、3つ以上に
おいてはより向上した結果が得られることは明らかであ
る。
FIG. 13 shows an output voltage waveform. According to FIG. 13, the output voltages U1 and U2 of the two single-phase inverters are alternately switched to obtain a waveform that is closer to a sine wave overall than the output voltage waveform of one single-phase inverter. Have been. In FIG. 11, an example has been described in which there are two single-phase inverters corresponding to one. However, it is clear that improved results can be obtained with three or more single-phase inverters.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された従来の多重インバータの制御方法では、
スイッチング素子毎に、PWM回路と位相シフト回路を
追加する必要があり、多重化する場合、装置が大型化す
るため、経済的な問題がある。
However, in the conventional method of controlling a multiplex inverter configured as described above,
It is necessary to add a PWM circuit and a phase shift circuit for each switching element, and when multiplexing, there is an economical problem because the device becomes large.

【0008】また、一般に単相インバータでの多重運転
では、あるひとつの単相インバータが故障した場合、前
記単相インバータの出力を短絡しバイパス状態で、他の
単相インバータだけで負荷に電力を供給することができ
る。しかし、制御回路において位相シフト回路をそのま
まの状態にし、1つの単相インバータだけをバイパス状
態にすると、バイパス状態にした単相インバータの出力
が出力電圧に反映されないことにより出力電圧の高調波
は増加する。
In general, in a multiplex operation using a single-phase inverter, when one single-phase inverter fails, the output of the single-phase inverter is short-circuited, and power is supplied to the load only by another single-phase inverter in a bypass state. Can be supplied. However, if the phase shift circuit is left as it is in the control circuit and only one single-phase inverter is in the bypass state, the output voltage of the bypassed single-phase inverter is not reflected in the output voltage, so that the harmonics of the output voltage increase. I do.

【0009】従って、本発明では上記問題点を鑑み、装
置の各素子に与えるPWM回路を簡略化し小型化すると
共に、バイパス状態で運転した場合でも高調波を増加さ
せない出力電圧波形を得ることを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to simplify and downsize a PWM circuit applied to each element of an apparatus and to obtain an output voltage waveform which does not increase harmonics even when operated in a bypass state. And

【0010】[0010]

【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に係る発明は、スイッチング素子からなる
インバータの出力を2つ以上接続し、可変周波数、可変
電圧の多相交流電力を得る電力変換装置において、上記
複数のインバータのスイッチング素子のスイッチング
を、各相毎にひとつのパルス幅変調回路と、このパルス
幅変調回路から出力されるゲートパルスをどのインバー
タヘ分配するかを決定する分配回路とにより制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is to connect two or more outputs of an inverter comprising a switching element and to provide a multi-phase AC power having a variable frequency and a variable voltage. In the obtained power converter, the switching of the switching elements of the plurality of inverters is determined for each phase by one pulse width modulation circuit and to which inverter the gate pulse output from the pulse width modulation circuit is distributed. Control means for controlling by the distribution circuit.

【0011】また、請求項2に係る発明は、上記分配回
路が、各インバータのスイッチング素子のスイッチング
の発生順序と現在のスイッチングの状態を記憶し、上記
スイッチング素子を順次切り替える手段を備えたことを
特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that the distribution circuit has means for storing the order of occurrence of switching of the switching elements of each inverter and the current switching state, and sequentially switching the switching elements. Features.

【0012】更に、請求項3に係る発明は、単相インバ
ータの出力を2つ以上直列接続し、可変周波数、可変電
圧の多相交流電力を得る電力変換装置において、各相毎
に設けられたパルス幅変調回路と、単一の位相及び振幅
の搬送波とパルス幅変調できるように電圧基準を変換す
る電圧基準変換回路と、各単相インバータ内スイッチン
グ素子のスイッチングの発生順序と現在のスイッチング
の状態を記憶し、出力電圧の変化により、前記出力電圧
の変化と逆の方向にスイッチングしていた素子のうち、
最も長い期間スイッチングしていなかった素子に対し前
記パルス幅変調回路から出力されるゲートパルスを出力
する分配回路とを備えたことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 3 is provided for each phase in a power converter for obtaining two or more outputs of a single-phase inverter in series to obtain multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage. A pulse width modulation circuit, a voltage reference conversion circuit that converts a voltage reference so that a single phase and amplitude carrier and pulse width modulation can be performed, and a switching generation order of switching elements in each single-phase inverter and a current switching state. Of the elements that have been switched in the opposite direction to the change in the output voltage due to the change in the output voltage,
A distribution circuit that outputs a gate pulse output from the pulse width modulation circuit to an element that has not been switched for the longest period.

【0013】請求項4に係る発明は、上記複数の単相イ
ンバータのうちのーつをバイパス状態として使用するた
め、上記バイパス状態の単相インバータを除く他の単相
インバータヘゲートパルスを分配する回路を備えたこと
を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, since one of the plurality of single-phase inverters is used in a bypass state, a gate pulse is distributed to other single-phase inverters except the single-phase inverter in the bypass state. A circuit is provided.

【0014】また、請求項5に係る発明は、三相インバ
ータを複数個接続し、可変周波数、可変電圧の多相交流
電力を得る電力変換装置において、各相毎にひとつのパ
ルス幅変調回路と、単一の位相及び振幅の搬送波とパル
ス幅変調できるように電圧基準を変換する電圧基準変換
回路と、上記各三相インバータのスイッチング素子のス
イッチングの発生順序と現在のスイッチングの状態を記
憶し、出力電圧の変化により、上記出力電圧の変化と逆
の方向にスイッチングしていた素子のうち、最も長い期
間スイッチングしていなかった素子に対して上記パルス
幅変調回路から出力されるゲートパルスを出力する分配
回路とを備えたことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a power converter for connecting a plurality of three-phase inverters to obtain multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage, wherein one pulse width modulation circuit is provided for each phase. A voltage reference conversion circuit for converting a voltage reference so as to be able to perform pulse width modulation with a carrier having a single phase and amplitude; A gate pulse output from the pulse width modulation circuit is output to an element that has not been switched for the longest time among the elements that have been switching in the direction opposite to the change in the output voltage due to the change in the output voltage. And a distribution circuit.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施の形態を示す回路図である。尚、図1に示す実
施の形態の構成要素において、図10と同一の構成要素
については、同一番号をつけることによりその説明は省
略する。図10と異なる点は、個々のインバータのゲー
トパルス制御回路14を、図1では単一の搬送波と単一
の比較回路でパルス幅変調制御できるように電圧基準を
変換する電圧基準変換回路18−1と、単一の搬送波と
単一の比較回路からなるPWM回路18−2と、分配回
路18−3で構成する制御回路18で置き換えている点
である。以下、説明はU相を代表して説明するがV,W
相についても同様である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. Note that, in the components of the embodiment shown in FIG. 1, the same components as those in FIG. 10 is different from FIG. 10 in that a voltage reference conversion circuit 18- converts a voltage reference so that the gate pulse control circuit 14 of each inverter can be controlled by pulse width modulation with a single carrier and a single comparison circuit in FIG. 1, a PWM circuit 18-2 including a single carrier and a single comparison circuit, and a control circuit 18 including a distribution circuit 18-3. Hereinafter, the description will be made on behalf of the U phase, but V, W
The same applies to phases.

【0017】電圧基準変換回路18−1では電圧基準V
urefに対し、相の出力するべき電圧レベルを基に、
単一の搬送波と単一の比較回路でPWM制御できるよう
に電圧基準を変換し出力する。
In the voltage reference conversion circuit 18-1, the voltage reference V
uref, based on the voltage level that the phase should output,
The voltage reference is converted and output so that PWM control can be performed with a single carrier and a single comparison circuit.

【0018】図2及び図3は、相の出力の電圧レベルが
−2から+2の5レベルである多重インバータの出力の
電圧レベルの対応と電圧基準の変換の概念を示してい
る。ここで、電圧基準を−1から+1に正規化して考え
ている。
FIG. 2 and FIG. 3 show the concept of the correspondence between the voltage levels of the outputs of the multiplex inverter in which the voltage levels of the phase outputs are five levels from -2 to +2 and the conversion of the voltage reference. Here, the voltage reference is normalized from -1 to +1.

【0019】図2は、変換前の電圧基準に対する搬送波
C1乃至C4を示す。図3に示すように、本実施の形態
では、電圧基準と搬送波の相対的な関係を考慮し、搬送
波の振幅が−1から+1となるように電圧基準を変換す
る。例えば、図2に示すように、電圧基準が0から+1
/2の範囲にある場合、搬送波と電圧基準との関係から
決定されるパルス幅を持った相電圧を得ることができ
る。同様のパルス幅を図3に示す単一の搬送波を用いて
出力するために、以下のような変換を行う。
FIG. 2 shows carriers C1 to C4 with respect to a voltage reference before conversion. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the voltage reference is converted such that the amplitude of the carrier is -1 to +1 in consideration of the relative relationship between the voltage reference and the carrier. For example, as shown in FIG.
/ 2, a phase voltage having a pulse width determined from the relationship between the carrier and the voltage reference can be obtained. In order to output a similar pulse width using the single carrier shown in FIG. 3, the following conversion is performed.

【0020】 Eu=(Vuref−1/4)×4 ……… (1) Eu:変換後のU相電圧基準 他の領域についても同様に以下のように変換する。Eu = (Vuref-/) × 4 (1) Eu: U-phase voltage reference after conversion The other regions are similarly converted as follows.

【0021】電圧基準が+1/2から+1の範囲にある
場合、 Eu=(Vuref−3/4)×4 ……… (2) 電圧基準が−1/2から0の範囲にある場合、 Eu=(Vuref+1/4)×4 ……… (3) 電圧基準が−1から−1/2の範囲にある場合、 Eu=(Vuref+3/4)×4 ……… (4) 上記変換後の電圧基準は、PWM回路18−2にてPW
M制御されゲートパルスを出力する。
When the voltage reference is in the range of +1/2 to +1, Eu = (Vuref − /) × 4 (2) When the voltage reference is in the range of −1/2 to 0, Eu = (Vuref + /) × 4 (3) When the voltage reference is in the range of −1 to − /, Eu = (Vuref + 3) × 4 (4) Voltage after the above conversion The reference is PWM in the PWM circuit 18-2.
The gate pulse is output under M control.

【0022】分配回路18−3では、次にスイッチング
する素子mを決定し、この決定された素子にゲートパル
スpを出力し、他の素子に対しては前回のスイッチング
状態を継続するようにゲートパルスを出力する。
In the distribution circuit 18-3, the element m to be switched next is determined, a gate pulse p is output to the determined element, and a gate is applied to the other elements so that the previous switching state is continued. Output pulse.

【0023】次に、単相インバータを少なくとも2つ以
上直列接続する多重インバータにおける分配回路18−
3の動作を詳細に述べる。図4は、電力変換装置の分配
回路18−3の詳細図を示す。
Next, a distribution circuit 18- in a multiple inverter in which at least two or more single-phase inverters are connected in series.
Operation 3 will be described in detail. FIG. 4 shows a detailed diagram of the distribution circuit 18-3 of the power converter.

【0024】まず、出力電圧レベル決定回路20にて電
圧基準から出力するべき相電圧の電圧レベルlを、図2
に示すように、電圧基準の大きさに応じて決定する。次
に、電圧レベルlからスイッチング素子選択回路21に
て、次にスイッチングする素子mを決定する。スイッチ
ング素子選択回路21は、単相インバータ選択回路22
と、単相インバータ内素子選択回路23からなる。
First, the voltage level 1 of the phase voltage to be output from the voltage reference in the output voltage level determining circuit 20 is shown in FIG.
As shown in (1), it is determined according to the magnitude of the voltage reference. Next, the element m to be switched next is determined by the switching element selection circuit 21 from the voltage level l. The switching element selection circuit 21 includes a single-phase inverter selection circuit 22
And an element selection circuit 23 in a single-phase inverter.

【0025】単相インバータ選択回路22は、図5に示
すように、単相インバータの出力しうる電圧レベル−1
〜+1までにそれぞれ、先入れ先出し方式のキュ−24
a,24b,24cを用意する。各単相インバータは各
出力状態から、どれかひとつのキューに属する。このと
き、キュ−24a,24b,24cは電圧レベルが変化
した順番も情報として持つ。
As shown in FIG. 5, the single-phase inverter selection circuit 22 has a voltage level -1 that can be output from the single-phase inverter.
From +1 to +1 respectively,
a, 24b and 24c are prepared. Each single-phase inverter belongs to one queue from each output state. At this time, the queues 24a, 24b, 24c also have information as to the order in which the voltage levels have changed.

【0026】相の出力電圧レベルは、これらの単相イン
バータの出力の加算である。例えば、図5はレベル0の
キュー24bにはU1,U2が所属しており、先にU1
がレベル0となっていたことを示している。また、相の
出力電圧レベルは0であることを示す。
The output voltage level of a phase is the sum of the outputs of these single-phase inverters. For example, in FIG. 5, U1 and U2 belong to the queue 24b of level 0, and U1
Indicates that the level is 0. The output voltage level of the phase is 0.

【0027】単相インバータ選択回路22は出力電圧レ
ベル決定回路20から出力するべき相電圧の電圧レベル
lを受け取り、キューの状態から分かる現状のスイッチ
ング前の出力電圧レベルと比較し、出力するぺき電圧レ
ベルが高い場合は、キューの最小レベルの先頭の単相イ
ンバータの出力レベルを1つ上げ、相の出力電圧レベル
を上げる。このようにして、スイッチングする単相イン
バータqを決定する。
The single-phase inverter selection circuit 22 receives the voltage level 1 of the phase voltage to be output from the output voltage level determination circuit 20, compares it with the current output voltage level before switching, which is known from the state of the queue, and outputs the output voltage. If the level is high, the output level of the single-phase inverter at the head of the minimum level of the queue is increased by one, and the output voltage level of the phase is increased. In this way, the single-phase inverter q to be switched is determined.

【0028】次に、単相インバータ内素子選択回路23
の動作を示す。単相インバータ内素子選択回路23で
は、単相インバータ選択回路22で決定した電圧レベル
を変化させる単相インバータqに対して、スイッチング
するべき素子を決定する。
Next, the element selection circuit 23 in the single-phase inverter
The operation of FIG. In the single-phase inverter element selection circuit 23, an element to be switched is determined for the single-phase inverter q that changes the voltage level determined by the single-phase inverter selection circuit 22.

【0029】図6に単相インバータの出力電圧レベルに
対する各素子のスイッチング状態とその遷移を示す。数
字は単相インバータの出力電圧レベルを示し、0内の
+,−は単相インバータ内の2つのアームの状態を表
し、+は上側の素子がオンし、−は下側の素子がオンし
ていることを表す。スイッチングの状態は26a,26
b,26c,26dの4種類ある。単相インバータの出
力電圧レベルを0とするスイッチングの状態は26a,
26cの2種類ある。
FIG. 6 shows the switching state of each element and its transition with respect to the output voltage level of the single-phase inverter. The numbers indicate the output voltage level of the single-phase inverter, + and-in 0 indicate the states of the two arms in the single-phase inverter, + indicates that the upper element is on, and-indicates that the lower element is on. To indicate that The switching state is 26a, 26
b, 26c, and 26d. The switching state where the output voltage level of the single-phase inverter is 0 is 26a,
26c.

【0030】本実施の形態では、素子のスイッチングを
分散させるために、前回0レベルであったとき、どちら
のスイッチング状態であったかをフラグで記憶してお
き、次にスイッチングする素子を決定する。例えば、F
LG=0でインバータの出力電圧レベルが+1から0に
変化する場合、次の状態が26bとなるようにスイッチ
ング素子を選択する。逆にFLG=1だった場合は26
cとなるようにスイッチング素子を選択する。また、出
力電圧レベルが−1から0となる場合も同様である。こ
のようにして、スイッチング素子mを決定する。
In this embodiment, in order to disperse the switching of the elements, when the level was previously 0, which switching state was stored as a flag, the element to be switched next is determined. For example, F
When the output voltage level of the inverter changes from +1 to 0 when LG = 0, the switching element is selected so that the next state becomes 26b. Conversely, if FLG = 1, 26
The switching element is selected so as to be c. The same applies when the output voltage level changes from -1 to 0. Thus, the switching element m is determined.

【0031】また、選択されなかった素子に対しては、
キュ−24a,24b,24cの状態から前回のスイッ
チング信号e´,f´,g´,h´を継続して出力す
る。ゲートパルス割り振り回路25は、スイッチング素
子選択回路21で選択された素子mに対して、PWM回
路18−2から出力されるゲートパルスpを出力し、他
の素子に対してはスイッチング素子選択回路21から出
力される前回のスイッチング信号e´,f´,g´,h
´を出力する。
For the elements not selected,
The previous switching signals e ', f', g ', and h' are continuously output from the states of the queues 24a, 24b, and 24c. The gate pulse allocating circuit 25 outputs the gate pulse p output from the PWM circuit 18-2 to the element m selected by the switching element selection circuit 21, and outputs the switching element selection circuit 21 to the other elements. Switching signals e ', f', g ', h output from
Is output.

【0032】このように第1の実施の形態では、各相毎
に2つの単相インバータを直列接続した多重インバータ
において、ひとつのPWM回路18−2と、ゲートパル
スを分配する回路18−3を用いて制御でき、回路構成
をコンパクトにできる。また、キュ−24a,24b,
26cを用いて、出力電圧レベルの変化を実現できる単
相インバータのうち、最も長い期間、出力状態の変化の
なかった単相インバータをスイッチングさせる制御手法
により各単相インバータのスイッチングを分散できるの
で、スイッチングロスのバランスを取ることができる。
As described above, in the first embodiment, in a multiplex inverter in which two single-phase inverters are connected in series for each phase, one PWM circuit 18-2 and a circuit 18-3 for distributing gate pulses are provided. Control can be used, and the circuit configuration can be made compact. Also, cues 24a, 24b,
26c, the switching method of each single-phase inverter can be dispersed by a control method of switching the single-phase inverter that has not changed its output state for the longest time among the single-phase inverters that can realize the change of the output voltage level. Switching loss can be balanced.

【0033】以上の場合を説明した1相当りに単相イン
バータが2つ接続されたが、3つ以上の多重接続を行っ
た場合、キュー24a,24b,25cに納める単相イ
ンバータの数を増やすことで同様の処理が行える。
Although two single-phase inverters are connected to one corresponding to the case described above, if three or more multiplex connections are performed, the number of single-phase inverters stored in the queues 24a, 24b, and 25c is increased. Thus, the same processing can be performed.

【0034】従って、単相インバータを2つ以上接続す
る多重インバータの各素子の制御を、ひとつのPWM回
路とゲートパルス分配回路を行うことができ、部品点数
が少なくなるとともに、各素子のスイッチングロスのバ
ランスを取ることができる。
Therefore, the control of each element of the multiplex inverter in which two or more single-phase inverters are connected can be performed by one PWM circuit and a gate pulse distribution circuit, so that the number of parts is reduced and the switching loss of each element is reduced. Can be balanced.

【0035】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態について図7を用いて説明する。尚、主回路構成
は図1と同様である。また、図7に示した実施の形態の
構成要素において、図4と同一の構成要素については、
同一番号をつけることによりその説明は省略する。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The main circuit configuration is the same as in FIG. In the components of the embodiment shown in FIG. 7, the same components as those in FIG.
The description is omitted by giving the same number.

【0036】図4と異なる点は、単相インバータ選択回
路22に対し、キュー24a,24b,24cの初期化
回路27を追加している点である。スイッチングを行う
単相インバータはこのキューのレベル移動によって行う
ので、キューの中にその情報を含まなければ、スイッチ
ング信号は送られず、バイパス状態可能となる。同様の
方法で、同時に複数の単相インバータをバイパス運転す
ることが可能である。従って、1つ以上の単相インバー
タをバイパス運転することができ、PWM回路変更等の
ハード変更が不要となる。
The difference from FIG. 4 is that an initialization circuit 27 for queues 24a, 24b, 24c is added to the single-phase inverter selection circuit 22. Since the switching of the single-phase inverter is performed by shifting the level of the queue, if the information is not included in the queue, the switching signal is not transmitted and the bypass state is enabled. In a similar manner, a plurality of single-phase inverters can be simultaneously operated in bypass. Therefore, one or more single-phase inverters can be operated in bypass, and hardware changes such as PWM circuit changes are not required.

【0037】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態について図8及び図9を用いて説明する。尚、図
8及び図9に示した実施の形態の構成要素において、図
1及び図4と同一の構成要素については、同一番号をつ
けることによりその説明は省略する。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in the components of the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the same components as those in FIGS. 1 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0038】図8に示すように、電力変換装置は、2組
の三相インバータをリアクトル28a,28bで結合し
た2重インバータである。図1と異なる点は、主回路構
成が単相インバータの直列接続から、三相インバータの
並列接続となった点と制御回路18においてゲートパル
ス信号線が異なる点である。
As shown in FIG. 8, the power conversion device is a double inverter in which two sets of three-phase inverters are connected by reactors 28a and 28b. The difference from FIG. 1 is that the main circuit configuration is changed from a series connection of single-phase inverters to a parallel connection of three-phase inverters, and that a gate pulse signal line in the control circuit 18 is different.

【0039】図4と異なる点は、スイッチング素子選択
回路21の構成が異なる点である。図9のスイッチング
素子選択回路21において、三相インバータに対して
は、三相インバータスイッチング素子選択回路29で各
スイッチングを制御する。
The difference from FIG. 4 is that the configuration of the switching element selection circuit 21 is different. In the switching element selection circuit 21 shown in FIG. 9, for a three-phase inverter, each switching is controlled by a three-phase inverter switching element selection circuit 29.

【0040】単相インバータと同様、過去のスイッチン
グ状態を記憶するため、三相インバータにも図10に示
すようなキューを考える。三相インバータでは、各相の
アームは正または負の2つの状態のみを持ち、それぞれ
の状態でキュー30a,30bを用意する。三相インバ
ータの各相の出力状態はこのキューのいずれかに納めら
れる。相の出力電圧レベルは、これらの加算した平均値
となる。
As in the case of the single-phase inverter, a queue as shown in FIG. 10 is considered for the three-phase inverter in order to store the past switching state. In the three-phase inverter, the arm of each phase has only two states, positive and negative, and queues 30a and 30b are prepared in each state. The output state of each phase of the three-phase inverter is stored in one of these queues. The output voltage level of the phase is the average value of these additions.

【0041】スイッチング素子選択回路21は、出力電
圧レベル決定回路20から出力するべき相の出力電圧レ
ベルlを受け取り、上前記出力電圧レベルとキューの状
態から決定される現状の出力電圧レベルとを比較する。
出力するべき電圧レベルが高い場合は、負側のキュー3
0bの先頭のインバータのスイッチングを正にし、相の
出力電圧レベルを上げる。逆に出力するべき電圧レベル
が低い場合は、正側のキュー30aの先頭のインバータ
のスイッチングを負にし、相の出力電圧レベルを下げ
る。このようにして、スイッチングする素子mを決定す
る。
The switching element selection circuit 21 receives the output voltage level 1 of the phase to be output from the output voltage level determination circuit 20, and compares the output voltage level with the current output voltage level determined from the state of the queue. I do.
If the voltage level to be output is high, the negative side queue 3
The switching of the first inverter at 0b is made positive, and the output voltage level of the phase is raised. Conversely, if the voltage level to be output is low, the switching of the first inverter in the positive queue 30a is made negative, and the output voltage level of the phase is lowered. In this way, the element m to be switched is determined.

【0042】このように第3の実施の形態では、2つの
三相インバータを並列接続した多重インバータにおい
て、ひとつのPWM回路18−2と、ゲートパルスを分
配する回路18−3を用いて制御でき、回路構成をコン
パクトにできる。また、キュー30a,30bを用い
て、出力電圧レベルの変化を実現できる三相インバータ
のうち、最も過去にスイッチングした三相インバータを
スイッチングさせる制御手法により各三相インバータの
スイッチングを分散できる。以上三相インバータの2重
化の場合を説明したが、3重化以上の多重化を行った場
合、キュー30a,30bに納める三相インバータの数
を増やすことで同様の処理が行える。
As described above, in the third embodiment, in a multiplex inverter in which two three-phase inverters are connected in parallel, control can be performed using one PWM circuit 18-2 and a circuit 18-3 for distributing gate pulses. The circuit configuration can be made compact. Further, among the three-phase inverters capable of realizing a change in the output voltage level by using the queues 30a and 30b, the switching of each three-phase inverter can be distributed by a control method of switching the three-phase inverter that has been switched most recently. In the above, the case where the three-phase inverters are duplicated has been described. However, in the case where the multiplexing of the three-phase inverters or more is performed, the same processing can be performed by increasing the number of the three-phase inverters stored in the queues 30a and 30b.

【0043】従って、三相インバータを2つ以上接続す
る多重インバータの各素子の制御を、ひとつのPWM回
路とゲートパルス分配回路を行うことができ、部品点数
が少なくなるとともに、各素子のスイッチングロスのバ
ランスを取ることができる。
Accordingly, each element of the multiplex inverter which connects two or more three-phase inverters can be controlled by one PWM circuit and a gate pulse distribution circuit, and the number of parts is reduced, and the switching loss of each element is reduced. Can be balanced.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、装
置の各素子に与えるPWM回路を簡略化し小型化すると
共に、バイパス状態で運転した場合でも高調波を増加さ
せない出力電圧波形を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the PWM circuit applied to each element of the device is simplified and downsized, and an output voltage waveform that does not increase harmonics even when operated in a bypass state is obtained. be able to.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す概要構成
図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1の実施の形態における変換前
の電圧基準に対する出力電圧レベルと電圧基準を示す概
略図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an output voltage level and a voltage reference with respect to a voltage reference before conversion according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1の実施の形態における変換後
の電圧基準に対する出力電圧レベルと電圧基準を示す概
略図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an output voltage level and a voltage reference with respect to a converted voltage reference according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1の実施の形態における単相イ
ンバータゲートパルス制御回路を示す概要構成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a single-phase inverter gate pulse control circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第1の実施の形態におけるスイッ
チングする単相インバータ決定のためのキューを示す概
念図。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a queue for determining a single-phase inverter to be switched in the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第1の実施の形態におけるスイッ
チングする素子決定のための状態遷移を示す概念図。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state transition for determining a switching element according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第2の実施の形態を示す概要構成
図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第3の実施の形態を示す概要構成
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第3の実施の形態における三相イ
ンバータゲートパルス制御回路を示す概要構成図。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a three-phase inverter gate pulse control circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第3の実施の形態におけるスイ
ッチングする三相インバータ決定のためのキューを示す
概念図。
FIG. 10 is a conceptual diagram showing a queue for determining a three-phase inverter to be switched according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 従来の多重PWM制御方式の多重インバー
タ装置を示す概要構成図。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a conventional multiple inverter device of a multiple PWM control method.

【図12】 図11に示した単相インバータを示す概要
構成図。
12 is a schematic configuration diagram showing the single-phase inverter shown in FIG.

【図13】 図11に示した多重インバータの出力波形
を示す波形図
13 is a waveform chart showing an output waveform of the multiplexed inverter shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…単相インバータ、12…交流モータ、14,18
…制御回路、15…直流電源、16…単相逆ブリッジ逆
変換器、18−1…電圧基準変換回路、18−2…PW
M回路、18−3…分配回路、20…出力電圧レベル決
定回路、21…スイッチング素子選択回路、22…単相
インバータ選択回路、23…単相インバータ内素子選択
回路、24a,24b,24c…単相インバータ用先入
れ先出し方式のキュー、25…ゲートパルス割り振り回
路、26a,26b,26c,26d…単相インバータ
スイッチング状態、27…キュー初期化回路、28a,
28b…結合リアクトル、29…三相インバータスイッ
チング素子選択回路、30a,30…三相インバータ用
先入れ先出し方式のキュー。
11: Single-phase inverter, 12: AC motor, 14, 18
... Control circuit, 15 ... DC power supply, 16 ... Single-phase reverse bridge reverse converter, 18-1 ... Voltage reference conversion circuit, 18-2 ... PW
M circuit, 18-3 distribution circuit, 20 output voltage level determination circuit, 21 switching element selection circuit, 22 single-phase inverter selection circuit, 23 single-phase inverter element selection circuit, 24a, 24b, 24c single First-in first-out queues for phase inverters, 25: gate pulse allocation circuit, 26a, 26b, 26c, 26d: single-phase inverter switching state, 27: queue initialization circuit, 28a,
28b: coupling reactor, 29: three-phase inverter switching element selection circuit, 30a, 30: first-in first-out queue for three-phase inverter.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スイッチング素子を有するインバータ
の出力を2つ以上接続し、可変周波数、可変電圧の多相
交流電力を得る電力変換装置において、前記複数のイン
バータのスイッチング素子のスイッチングを、各相毎に
ひとつのパルス幅変調回路と、このパルス幅変調回路か
ら出力されるゲートパルスをどのインバータヘ分配する
かを決定する分配回路とにより制御する制御手段とを具
備したことを特徴とする電力変換装置。
1. A power converter for connecting two or more outputs of an inverter having a switching element to obtain variable-frequency, variable-voltage polyphase AC power, wherein switching of the switching elements of the plurality of inverters is performed for each phase. A power conversion device, comprising: a pulse width modulation circuit; and a control unit that controls the distribution of the gate pulse output from the pulse width modulation circuit to an inverter. .
【請求項2】 前記分配回路は、各インバータのスイ
ッチング素子のスイッチングの発生順序と現在のスイッ
チングの状態を記憶し、前記スイッチング素子を順次切
り替える手段を具備したことを特徴とする請求項1記載
の電力変換装置。
2. The distribution circuit according to claim 1, wherein the distribution circuit includes means for storing a switching order of switching elements of each inverter and a current switching state, and sequentially switching the switching elements. Power converter.
【請求項3】 スイッチング素子を有する単相インバ
ータの出力を2つ以上直列接続し、可変周波数、可変電
圧の多相交流電力を得る電力変換装置において、各相毎
に設けられたパルス幅変調回路と、単一の位相及び振幅
の搬送波とパルス幅変調できるように電圧基準を変換す
る電圧基準変換回路と、各単相インバータ内スイッチン
グ素子のスイッチングの発生順序と現在のスイッチング
の状態を記憶し、出力電圧の変化により、前記出力電圧
の変化と逆の方向にスイッチングしていた素子のうち、
最も長い期間スイッチングしていなかった素子に対し前
記パルス幅変調回路から出力されるゲートパルスを出力
する分配回路とを具備したことを特徴とする電力変換装
置。
3. A pulse width modulation circuit provided for each phase in a power converter for obtaining two or more outputs of a single-phase inverter having a switching element in series to obtain multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage. And a voltage reference conversion circuit that converts a voltage reference so as to be able to perform pulse width modulation with a carrier having a single phase and amplitude, and stores a switching generation order and a current switching state of the switching elements in each single-phase inverter, Of the elements that have been switched in the opposite direction to the change in the output voltage due to the change in the output voltage,
A power distribution device that outputs a gate pulse output from the pulse width modulation circuit to an element that has not been switched for the longest period.
【請求項4】 前記複数の単相インバータのうちのー
つをバイパス状態として使用するため、前記バイパス状
態の単相インバータを除く他の単相インバータヘゲート
パルスを分配する回路を具備したことを特徴とする請求
項3記載の電力変換装置。
4. A circuit for distributing a gate pulse to other single-phase inverters other than the single-phase inverter in the bypass state in order to use one of the plurality of single-phase inverters in a bypass state. The power converter according to claim 3, characterized in that:
【請求項5】 三相インバータを複数個接続し、可変
周波数、可変電圧の多相交流電力を得る電力変換装置に
おいて、各相毎にひとつのパルス幅変調回路と、単一の
位相及び振幅の搬送波とパルス幅変調できるように電圧
基準を変換する電圧基準変換回路と、前記各三相インバ
ータのスイッチング素子のスイッチングの発生順序と現
在のスイッチングの状態を記憶し、出力電圧の変化によ
り、前記出力電圧の変化と逆の方向にスイッチングして
いた素子のうち、最も長い期間スイッチングしていなか
った素子に対して前記パルス幅変調回路から出力される
ゲートパルスを出力する分配回路とを具備したことを特
徴とする電力変換装置。
5. A power converter for connecting a plurality of three-phase inverters to obtain variable-frequency, variable-voltage polyphase AC power, wherein one pulse width modulation circuit is provided for each phase, and a single phase and amplitude A voltage reference conversion circuit for converting a voltage reference so as to be able to perform pulse width modulation with a carrier; storing a switching generation order and a current switching state of switching elements of the three-phase inverters; And a distribution circuit that outputs a gate pulse output from the pulse width modulation circuit to an element that has not been switched for the longest time among the elements that have been switching in the direction opposite to the voltage change. Characteristic power converter.
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