JP2002165460A - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP2002165460A
JP2002165460A JP2001179162A JP2001179162A JP2002165460A JP 2002165460 A JP2002165460 A JP 2002165460A JP 2001179162 A JP2001179162 A JP 2001179162A JP 2001179162 A JP2001179162 A JP 2001179162A JP 2002165460 A JP2002165460 A JP 2002165460A
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gate pulse
phase
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利明 岡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and highly reliable power converter by simplifying a switching control means for downsizing. SOLUTION: This converter is provided with a switching control means 4U including gate pulse generating members 12, one of which is provided for each phase and generating a PWM gate pulse by comparing a single carrier wave, with a voltage reference with a voltage level converted in accordance with the single carrier wave, and a distributing means 13a of determining to which of a plurality of switching devices S1 to S4 the generated PWM gate pulse should be distributed.

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、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 obtaining multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高調波の抑制や1つ当たりのスイ
ッチング素子の耐圧を下げることを目的とした多レベル
電力変換装置として、図25に示すPWM制御方式のN
PC(Neutral point clamped)インバータ装置や、図
27に示す多重インバータ装置 が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a multi-level power conversion device for the purpose of suppressing harmonics and lowering the withstand voltage of each switching element, an N-type PWM control system shown in FIG.
A PC (Neutral point clamped) inverter device and a multiplex inverter device shown in FIG. 27 are known.

【0003】図25に示すNPCインバータは直流電源
1と、この直流電源1からの直流電圧を2つに分圧する
分圧コンデンサ2a,2bと、この分圧コンデンサ2
a,2bに接続された4つのスイッチング素子S1 〜S
4 及びダイオードDP ,DN からなるNPC型スイッチ
ングアーム3U,3V,3Wと、各相のスイッチング制
御回路25U,25V,25Wからなり、スイッチング
素子S1 〜S4 のオン・オフを制御し、出力端子U,
V,Wに3相交流電力を供給する。
An NPC inverter shown in FIG. 25 includes a DC power supply 1, voltage dividing capacitors 2a and 2b for dividing a DC voltage from the DC power supply 1 into two, and a voltage dividing capacitor 2a.
a, 2b connected to four switching elements S 1 -S
4 and the diode D P, consisting of D N NPC switching arm 3U, 3V, and 3W, each phase of the switching control circuit 25 U, 25V, consists 25W, controls the on-off switching element S 1 to S 4, Output terminals U,
V and W are supplied with three-phase AC power.

【0004】このNPC型スイッチングアーム3U,3
V,3Wが出力可能な電位レベルは、直流の正側を+1
/2、2つの分圧コンデンサ2a,2bの中性点を0、
負側を−1/2とすると、スイッチング素子S1 〜S4
のオン・オフの状態の組み合わせにより以下のようにな
る。
The NPC type switching arms 3U, 3
The potential level at which V and 3W can be output is as follows:
/ 2, the neutral point of the two voltage dividing capacitors 2a and 2b is 0,
When the negative and -1/2, the switching element S 1 to S 4
Depending on the combination of the ON / OFF states of

【0005】[0005]

【数1】 +1/2:S1=オン,S2=オン,S3=オフ,S4=オフ 0 :S1=オフ,S2=オン,S3=オン,S4=オフ −1/2:S1=オフ,S2=オフ,S3=オン,S4=オン 従来、図25に示すNPCインバータのように、複数の
素子のスイッチングを制御し、多レベルの出力を得るた
めの制御方式は、「電気学会技術報告第635号PWM
インバータ制御方式の最新技術動向」(1997年5月
発行)の第3章に記述されているように、図26に示す
ようなレベルの異なる2つのキャリアC 1 ,C2 を用
い、与えられた電圧基準とのパルス幅変調により各素子
のスイッチングを制御する方法が一般的に用いられてい
る。
## EQU1 ## +1/2: S1= ON, STwo= ON, SThree= Off, SFour= Off 0: S1= Off, STwo= ON, SThree= ON, SFour= Off -1/2: S1= Off, STwo= Off, SThree= ON, SFour= On Conventionally, as shown in the NPC inverter shown in FIG.
Controls the switching of elements to obtain multi-level output
The control method is described in “IEEJ Technical Report No. 635 PWM
Latest Technology Trend of Inverter Control Method "(May 1997
26, as described in Chapter 3 of
Two carriers C with different levels 1, CTwoFor
Each element by pulse width modulation with a given voltage reference
Is commonly used to control the switching of
You.

【0006】図26に、図25に示すNPCインバータ
の出力電圧波形の例を示す。図25、図26において、
各素子のスイッチングは、搬送波CYをレベル変換した
搬送波C1 ,C2 と、電圧基準VurefとPWM回路27
a,27bにて比較し、この結果得られるゲートパルス
Gp1 ,Gp2 により制御する。以下、それぞれのゲー
トパルスに対してスイッチングを行う素子の対応を示
す。
FIG. 26 shows an example of an output voltage waveform of the NPC inverter shown in FIG. 25 and 26,
The switching of each element is performed by changing the level of the carrier wave CY, the carrier waves C 1 and C 2 , the voltage reference Vuref, and the PWM circuit 27.
a and 27b, and are controlled by gate pulses Gp 1 and Gp 2 obtained as a result. Hereinafter, the correspondence of elements that perform switching for each gate pulse will be described.

【0007】ゲートパルスGp1:S1及びS3をそれぞ
れ排他的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp2:S2及びS4をそれぞれ排他的にオ
ン・オフ動作させる また、図26では、各相の出力可能な電位レベルが3で
あるNPCインバータを例に説明したが、出力可能な電
位レベルを5以上にした場合においては搬送波の数を
(出力可能な電位レベル−1)個用意すれば容易に拡張
でき、より正弦波に近い出力波形が得られることは明ら
かである。
Gate pulse Gp 1 : S 1 and S 3 are exclusively turned on and off respectively Gate pulse Gp 2 : S 2 and S 4 are exclusively turned on and off respectively In FIG. Although an NPC inverter whose phase output potential level is 3 has been described as an example, in the case where the output potential level is 5 or more, the number of carriers (potential level -1) can be prepared. Obviously, an output waveform that can be easily extended and is closer to a sine wave is obtained.

【0008】図27に示す多重インバータ装置は、それ
ぞれ2個の単位インバータ28U1と28U2 、28V
1 と28V2 、28W1 と28W2 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
ータであり、出力端子U,V,Wから交流モータ29に
可変周波数、可変電圧の交流電力を供給する。
The multiplex inverter device shown in FIG. 27 has two unit inverters 28U 1 and 28U 2 , 28V
1 and 28V 2 , 28W 1 and 28W 2 are connected in series to form a single phase, and an inverter in which three sets are star-connected to each other. Supply AC power of voltage.

【0009】図28は単位インバータ28を示してい
る。図28に示すように、単位インバータ28は、直流
電源1と、2つの直流分圧コンデンサ2a,2bと、こ
の分圧コンデンサ2a,2bに接続されたスイッチング
素子SA1 〜SA4 、SB1 〜SB4 及びダイオードD
AP,DAN,DBP,DBNからなるNPC型スイッチングア
ーム3A,3Bからなり、素子のオン・オフを制御し、
出力端子A,Bに単相交流電力を供給する。
FIG. 28 shows a unit inverter 28. As shown in FIG. 28, the unit inverter 28, a DC power source 1, two DC partial pressure condenser 2a, 2b and this dividing capacitors 2a, the switching element SA 1 -SA 4 connected to 2b, SB 1 ~ SB 4 and diode D
It consists of NPC type switching arms 3A and 3B composed of AP , D AN , D BP and D BN , and controls on / off of the elements.
A single-phase AC power is supplied to the output terminals A and B.

【0010】このNPC型スイッチングアームを2相持
つ単位インバータの出力可能な電位レベルは、直流の正
側を+1/2、2つの分圧コンデンサの中性点を0、負
側を−1/2とすると、各出力端子A,Bの出力電位レ
ベルの組み合わせにより以下のようになる。
The output potential level of the unit inverter having two phases of the NPC type switching arm is as follows: the positive side of DC is +1/2, the neutral point of the two voltage dividing capacitors is 0, and the negative side is -1/2. Then, the following is obtained depending on the combination of the output potential levels of the output terminals A and B.

【0011】 図28に示す単位インバータ28の各素子のスイッチン
グは、単位インバータスイッチング制御回路30により
制御される。単位インバータスイッチング制御回路30
は、搬送波CYをレベル変換した搬送波C1 ,C2 及び
1 ,C2 を180°位相シフトしたC1′,C2′と電
圧基準VurefとをPWM回路27a〜27dにて比較
し、この結果得られるゲートパルスGp1 ,Gp2 及び
Gp1′, Gp2′により制御する。以下、それぞれの
ゲートパルスに対してスイッチング を行う素子の対応
を示す。
[0011] The switching of each element of the unit inverter 28 shown in FIG. 28 is controlled by the unit inverter switching control circuit 30. Unit inverter switching control circuit 30
Is, C 1 and the carrier C 1, C 2 and C 1, C 2, which converts the level of the carrier CY phase shifted by 180 ° ', C 2' and a voltage reference Vuref compared with PWM circuit 27a-27d, this Control is performed by the resulting gate pulses Gp 1 , Gp 2 and Gp 1 ′, Gp 2 ′. The correspondence of the elements that perform switching for each gate pulse is shown below.

【0012】ゲートパルスGp1:SA1 及びSA3
それぞれ排他的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp2:SA2 及びSA4 をそれぞれ排他
的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp1′:SB1 及びSB3 をそれぞれ排
他的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp2′:SB2 及びSB4 をそれぞれ排
他的にオン・オフ動作させる また、図27に示す多重インバータ装置において、各相
の単位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頁及び第126頁や米国特許4,67
4,024号公報、米国特許5,625,545号公報
に記載されているように、他の単位インバータに対し位
相シフト回路を用いて搬送波信号の位相をずらし、個々
の単位インバータの各素子をそれぞれ制御する方法が一
般的に行われている。
Gate pulse Gp 1 : Operates exclusively ON / OFF operation of SA 1 and SA 3 Gate pulse Gp 2 : Operates exclusively ON / OFF operation of SA 2 and SA 4 Gate pulse Gp 1 ′: SB 1 and SB 3 are exclusively turned on / off. Gate pulse Gp 2 ′: SB 2 and SB 4 are turned on / off exclusively. Also, in the multiple inverter device shown in FIG. As a method for obtaining the switching signal of the inverter, there are known a semiconductor power conversion circuit (published by The Institute of Electrical Engineers of Japan / Ohm Corporation), pp. 125 and 126, and US Pat.
As described in U.S. Pat. No. 4,024, U.S. Pat. No. 5,625,545, the phase of a carrier signal is shifted with respect to other unit inverters by using a phase shift circuit, and each element of each unit inverter is used. A method of controlling each is generally performed.

【0013】図29に多重インバータの1相当たり2つ
の単位インバータを接続した場合の出力波形を示す。C
11,C12及びC11,C12の位相を180°ずらした
11′,C12′と電圧基準VurefとをPWM回路27a
〜27dにて比較し、この結果得られるゲートパルスG
11,Gp12及びGp11′,Gp12′により28U1
各素子を制御する。またC11,C12,C11′,C12′の
位相をそれぞれ90°ずらしたC21,C22,C21′,C
22′とPWM回路との比較から得られるGp21,Gp22
及びGp21′,Gp22′により28U2 の各素子をスイ
ッチングする。
FIG. 29 shows an output waveform when two unit inverters are connected for one phase of the multiplex inverter. C
11, C 12 and C 11, C is shifted 180 ° the phase of the C 12 11 ', C 12' PWM circuit 27a and a voltage reference Vuref
To 27d, and the resulting gate pulse G
p 11, Gp 12 and Gp 11 ', Gp 12' by controlling the respective elements of 28U 1. The C 11, C 12, C 11 ', C 12' C 21, C 22, C 21 which are shifted 90 ° each phase of ', C
Gp 21 , Gp 22 obtained from a comparison between 22 ′ and the PWM circuit
And each element of 28U 2 is switched by Gp 21 ′ and Gp 22 ′.

【0014】このように、2つの単位インバータU1
2 のPWM搬送波の位相をずらすことにより、各単位
インバータは交互にスイッチングできるため、総合では
個々の単位インバータの出力波形に比べ、より正弦波に
近い波形が得られる。図27では、単位インバータが、
1相当たり2つ接続された例で説明したが、単位インバ
ータの数が3つ以上接続された場合においては、より正
弦波に近い出力波形が得られることは明らかである。
As described above, by shifting the phases of the PWM carriers of the two unit inverters U 1 and U 2 , each unit inverter can be switched alternately. A waveform close to a wave is obtained. In FIG. 27, the unit inverter is
Although an example in which two units are connected per phase has been described, it is apparent that an output waveform closer to a sine wave can be obtained when three or more unit inverters are connected.

【0015】また、図28では、単位インバータの出力
可能な電位レベルが5であるNPCインバータを例に説
明したが、出力可能な電位レベルを7以上にした場合に
おいては、より正弦波に近い出力波形が得られることは
明らかである。
In FIG. 28, an NPC inverter having a unit inverter capable of outputting a potential level of 5 has been described as an example. However, when the potential level that can be output is set to 7 or more, an output closer to a sine wave is obtained. Obviously, a waveform is obtained.

【0016】最小オンパルスの制約のある素子を3レベ
ルインバータに用いる場合、0電位付近のレベルに電圧
基準があると最小オンパルス以下のスイッチングが行え
ないため制御不能となる。これを回避する方法として、
特願平4−11110号に記載されているように、最小
オンパルスよりも短いパルスを出さないように電圧基準
をリミットし、他の2相を線間電圧が変わらないように
する手法が用いられる。図30に出力電圧波形の一例を
示す。図30では、相電圧は不連続となるが、線間電圧
は連続した正弦波となるパルス列が得られる。
When an element having a minimum on-pulse constraint is used for a three-level inverter, if the voltage reference is at a level near zero potential, switching below the minimum on-pulse cannot be performed, so that control becomes impossible. As a workaround,
As described in Japanese Patent Application No. 4-11110, a method is used in which the voltage reference is limited so as not to generate a pulse shorter than the minimum on-pulse and the line voltage does not change in the other two phases. . FIG. 30 shows an example of the output voltage waveform. In FIG. 30, a pulse train in which the phase voltage is discontinuous but the line voltage is a continuous sine wave is obtained.

【0017】図31は、単位インバータ28U,28
V,28Wを3相スター接続した構成のインバータであ
り、出力端子U,V,Wから交流モータ29に可変周波
数、可変電圧の交流電力を供給する。図32は単位イン
バータとして、単相NPCインバータの場合を示してお
り、分圧コンデンサ2a,2bに接続されたスイッチン
グ素子SA1 〜SA4 ,SB1 〜SB4 及びダイオード
AP,DAN,DBP,DBNからなるNPC型スイッチング
アーム3A,3Bからなり、各スイッチング素子のオン
・オフを制御し、出力端子A,Bに単相交流電力を供給
する。
FIG. 31 shows unit inverters 28U, 28
V, 28 W is a three-phase star-connected inverter, and supplies AC power of a variable frequency and a variable voltage to the AC motor 29 from output terminals U, V, W. FIG. 32 shows a case where a single-phase NPC inverter is used as a unit inverter, and switching elements SA 1 to SA 4 and SB 1 to SB 4 and diodes D AP , D AN and D connected to the voltage dividing capacitors 2 a and 2 b. It comprises NPC type switching arms 3A and 3B composed of BP and DBN , controls on / off of each switching element, and supplies single-phase AC power to output terminals A and B.

【0018】このNPC型スイッチングアームを2つ持
つ単相NPCインバータの出力可能な電位レベルは、直
流電源の正側電位を+1、2つの分圧コンデンサの中性
点電位を0、負側電位を−1とすると、各出力端子A,
Bの出力電位レベルの組み合わせにより以下のようにな
る。
The output potential level of the single-phase NPC inverter having two NPC type switching arms is as follows: the positive potential of the DC power supply is +1; the neutral potential of the two voltage dividing capacitors is 0; If -1, each output terminal A,
The following is obtained depending on the combination of the output potential levels of B.

【0019】 図31に示す単位インバータ28U,28V,28Wの
各素子のスイッチングは、単位インバータスイッチング
制御回路30U,30V,30Wにより制御される。以
下、代表してU相について説明するが、V,W相につい
ても同様である。単位インバータスイッチング制御回路
30Uは、搬送波CYをレベル変換した搬送波C1 ,C
2 及びC1 ,C2 を180°位相シフトしたC1′,
2′と電圧基準VurefとをPWM回路27a〜27d
にて比較し、この結果得られるゲートパルスGp1 ,G
2 及びGp1′,Gp2′により制御する。以下、それ
ぞれのゲートパルスに対してスイッチングを行う素子の
対応を示す。
[0019] The switching of each element of the unit inverters 28U, 28V, 28W shown in FIG. 31 is controlled by the unit inverter switching control circuits 30U, 30V, 30W. Hereinafter, the U phase will be described as a representative, but the same applies to the V and W phases. The unit inverter switching control circuit 30U includes carrier waves C 1 and C obtained by level-converting the carrier wave CY.
2 and C 1 'obtained by phase-shifting C 1 and C 2 by 180 °,
C 2 ′ and the voltage reference V ref are connected to the PWM circuits 27a to 27d.
, And the resulting gate pulses Gp 1 , Gp
p 2 and Gp 1 ', Gp 2' is controlled by. Hereinafter, the correspondence of elements that perform switching for each gate pulse will be described.

【0020】ゲートパルスGp1 :SA1 及びSA3
それぞれ排他的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp2 :SA2 及びSA4 をそれぞれ排他
的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp1′:SB1 及びSB3 をそれぞれ排
他的にオン・オフ動作させる ゲートパルスGp2′:SB2 及びSB4 をそれぞれ排
他的にオン・オフ動作させる 以上にて単相NPCインバータをスイッチングさせた場
合の出力電圧波形例を図33に示す。
Gate pulse Gp 1 : Turns on and off exclusively SA 1 and SA 3. Gate pulse Gp 2 : Turns on and off exclusively SA 2 and SA 4. Gate pulse Gp 1 ′: SB Gate pulse Gp 2 ′: ON / OFF operation of SB 2 and SB 4 exclusively for ON and OFF operations of 1 and SB 3 respectively Output voltage when single-phase NPC inverter is switched as described above FIG. 33 shows a waveform example.

【0021】図32では、1つのスイッチングアームの
出力可能な電位レベルが3であるNPCインバータを例
に説明したが、出力可能な電位レベルを5以上にした場
合においては、より向上した結果が得られることは明ら
かである。
In FIG. 32, an NPC inverter in which one switching arm has an output potential level of 3 has been described as an example. However, when the output potential level is 5 or more, an improved result is obtained. It is clear that

【0022】ヒステリシスコンパレータを用いた手法と
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143頁及び第144頁に記載の、電流追従
制御回路によってPWM信号を得る方法があり、簡略さ
れたハード構成でPWM制御が行える。
As a method using a hysteresis comparator, there is a method of obtaining a PWM signal by a current tracking control circuit described on pages 143 and 144 of “Semiconductor Power Conversion Circuit” (published by the Institute of Electrical Engineers of Japan / Ohm Corporation). PWM control can be performed with a simplified hardware configuration.

【0023】[0023]

【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レベルインバータや多重インバ
ータからなる電力変換装置の制御方法では、スイッチン
グ素子毎に、PWM回路、位相シフト及び回路レベル変
換回路を追加する必要があり、素子数が多くなるほど、
装置が大型化するため、信頼性や経済的な問題がある。
また、このように、スイッチング素子毎に、PWM回路
を用意してゲートパルス出力を固定して割り当てるた
め、特定期間に特定のスイッチング素子へのスイッチン
グが集中し、分圧点の直流電位(中性点電位)が変動す
るという問題がある。
However, in the conventional method of controlling a power conversion device including a multi-level inverter and a multiplex inverter, a PWM circuit, a phase shift and a circuit level conversion circuit are provided for each switching element. Need to be added, and as the number of elements increases,
Since the device becomes large, there are reliability and economic problems.
Further, as described above, since a PWM circuit is prepared for each switching element and the gate pulse output is fixed and allocated, switching to a specific switching element is concentrated in a specific period, and the DC potential (neutral voltage) at a voltage dividing point is increased. (Point potential) fluctuates.

【0024】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
次の第1〜第5の目的を達成することができる電力変換
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above,
An object of the present invention is to provide a power converter that can achieve the following first to fifth objects.

【0025】スイッチング制御手段を、各相毎に1つの
ゲートパルス生成手段と分配手段で構成することで簡略
化し小型化して経済的で信頼性を高めることを第1の目
的とする。
It is a first object of the present invention to simplify and reduce the size of the switching control means by forming one gate pulse generation means and distribution means for each phase, thereby improving economical reliability.

【0026】多重インバータからなる電力変換装置にお
いて、個々の単位インバータ内の素子のスイッチングが
特定期間集中することを避け、スイッチングロスのバラ
ンスをとることを第2の目的とする。
A second object of the present invention is to prevent switching of elements in individual unit inverters from being concentrated for a specific period in a power converter including multiple inverters, and to balance switching losses.

【0027】最小オンパルス幅の制約のあるスイッチン
グ素子でも、制御不能領域を補正することで多レベルイ
ンバータ及び多重インバータからなる電力変換装置に適
用することを第3の目的とする。
It is a third object of the present invention to correct a non-controllable region of a switching device having a minimum on-pulse width and apply it to a power conversion device including a multi-level inverter and multiple inverters.

【0028】ゲートパルス生成手段をヒステリシスコン
パレータで構成することで、より簡略化されたハード構
成でPWMゲートパルスを生成することを第4の目的と
する。
It is a fourth object of the present invention to generate a PWM gate pulse with a simpler hardware configuration by configuring the gate pulse generation means with a hysteresis comparator.

【0029】スイッチング制御手段を、各単位インバー
タ毎に1つのゲートパルス生成手段とスイッチング決定
手段で構成することで、直流電圧のアンバランスを抑制
することができるスイッチング素子を優先してスイッチ
ングさせて中性点電位の変動を抑えるとともに経済的で
信頼性を高めることを第5の目的とする。
The switching control means is constituted by one gate pulse generating means and switching decision means for each unit inverter, so that the switching element capable of suppressing the unbalance of the DC voltage is switched with priority. A fifth object is to suppress the fluctuation of the potential at the point and to increase the cost and reliability.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、直流電源からの直流電圧を
複数の電位に分圧し、この分圧された直流電圧が供給さ
れた複数のスイッチング素子のオン・オフ制御により3
以上の電位レベルを持つ交流電圧を出力するスイッチン
グアームを2相以上持ち、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1つ設
けられ、単一の位相及び振幅の搬送波と、この単一の位
相及び振幅の搬送波に対応して電圧レベルを変換した電
圧基準との比較によりパルス幅変調されたゲートパルス
を生成するゲートパルス生成手段と、このゲートパルス
生成手段から出力されるゲートパルスを前記複数のスイ
ッチング素子の何れへ分配するかを決定する分配手段と
を備えたスイッチング制御手段により前記複数のスイッ
チング素子のオン・オフを制御することを要旨とする。
この構成により、多レベルインバータからなる電力変換
装置において、各相毎に1つ設けられたゲートパルス生
成手段により、単一の位相及び振幅の搬送波と所定レベ
ルに電圧レベルを変換した電圧基準とを比較することで
PWMゲートパルスが生成される。このPWMゲートパ
ルスが、分配手段により、その相のスイッチングアーム
における選択されたスイッチング素子に分配されて多相
交流電力が得られる。
According to the first aspect of the present invention, a DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and the divided DC voltage is supplied. 3 by ON / OFF control of multiple switching elements
In a power conversion device having two or more phases of a switching arm that outputs an AC voltage having the above-described potential level and obtaining multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage, one is provided for each phase, and a single phase and Gate pulse generation means for generating a pulse pulse modulated by comparing a carrier having an amplitude with a voltage reference obtained by converting a voltage level corresponding to the carrier having a single phase and amplitude; It is a gist of the present invention to control on / off of the plurality of switching elements by switching control means including distribution means for determining to which of the plurality of switching elements the gate pulse output from the switching element is to be distributed.
With this configuration, in the power conversion device including the multi-level inverter, the carrier having the single phase and the amplitude and the voltage reference having the voltage level converted to the predetermined level are converted by the gate pulse generation unit provided for each phase. The PWM gate pulse is generated by the comparison. This PWM gate pulse is distributed by the distribution means to the selected switching element in the switching arm of that phase, and polyphase AC power is obtained.

【0031】請求項2記載の発明は、請求項1記載の電
力変換装置において、前記分配手段は、前記ゲートパル
ス生成手段から出力されるゲートパルスでスイッチング
素子をスイッチングしたときに前記スイッチングアーム
が出力するべき電位レベルを決定する出力電位レベル決
定手段と、前記各スイッチング素子の現在のスイッチン
グ状態から前記決定された電位レベルを出力するために
出力状態を変化させるスイッチング素子を次にスイッチ
ングする素子として選択するスイッチング素子選択手段
と、前記選択したスイッチング素子へは前記ゲートパル
ス生成手段から出力されるゲートパルスを出力し、選択
しなかったスイッチング素子には現状を維持するゲート
パルスを出力するゲートパルス割振り手段とを有するこ
とを要旨とする。この構成により、多レベルインバータ
からなる電力変換装置の分配手段では、その相のスイッ
チングアームにおける複数のスイッチング素子のうち、
スイッチングアームが出力するべき電位レベルから次に
スイッチングする素子が選択され、選択されたスイッチ
ング素子へゲートパルス生成手段から出力されたPWM
ゲートパルスが出力され、選択されなかったスイッチン
グ素子には現状を維持するPWMゲートパルスが出力さ
れて、多相交流電力が得られる。
According to a second aspect of the present invention, in the power converter according to the first aspect, the distribution means outputs the switching arm when the switching element is switched by a gate pulse output from the gate pulse generation means. Output potential level determining means for determining a potential level to be performed, and a switching element for changing an output state to output the determined potential level from a current switching state of each switching element is selected as a next switching element. Switching element selecting means, and a gate pulse allocating means for outputting a gate pulse output from the gate pulse generating means to the selected switching element, and outputting a gate pulse for maintaining a current state to a switching element not selected. The gist is to have With this configuration, in the distribution unit of the power conversion device including the multilevel inverter, among the plurality of switching elements in the switching arm of that phase,
The element to be switched next is selected from the potential level to be output by the switching arm, and the PWM output from the gate pulse generation means to the selected switching element
A gate pulse is output, and a PWM gate pulse that maintains the current state is output to a switching element that is not selected, so that polyphase AC power is obtained.

【0032】請求項3記載の発明は、直流電源からの直
流電圧を複数の電位に分圧し、この分圧された直流電圧
が供給された複数のスイッチング素子のオン・オフ制御
により3以上の電位レベルを出力するスイッチングアー
ムを2つ持つ単位インバータを2段以上多重接続してイ
ンバータ群を構成し、このインバータ群を2相以上持
ち、可変周波数、可変電圧の多相直流電力を得る電力変
換装置において、各相毎に1つ設けられ、単一の位相及
び振幅の搬送波と、この単一の位相及び振幅の搬送波に
対応して電圧レベルを変換した電圧基準との比較により
パルス幅変調されたゲートパルスを生成するゲートパル
ス生成手段と、このゲートパルス生成手段から出力され
るゲートパルスを何れの前記単位インバータ内の何れの
スイッチング素子へ分配するかを決定する分配手段とを
備えたスイッチング制御手段により前記2つの単位イン
バータ内の複数のスイッチング素子のオン・オフを制御
することを要旨とする。この構成により、多重インバー
タからなる電力変換装置において、各相毎に1つ設けら
れたゲートパルス生成手段により、単一の位相及び振幅
の搬送波と所定レベルに電圧レベルを変換した電圧基準
とを比較することでPWMゲートパルスが生成される。
このPWMゲートパルスが、分配手段により、その相を
構成する2つの単位インバータにおける選択されたスイ
ッチング素子に分配されて多相交流電力が得られる。
According to a third aspect of the present invention, a DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and three or more potentials are obtained by on / off control of a plurality of switching elements supplied with the divided DC voltage. A power converter that has two or more unit inverters having two switching arms for outputting levels to form an inverter group, and that has two or more inverter groups to obtain multi-phase DC power of variable frequency and variable voltage. , One provided for each phase and pulse width modulated by comparing a carrier of a single phase and amplitude with a voltage reference that has been converted to a voltage level corresponding to the carrier of a single phase and amplitude. A gate pulse generating means for generating a gate pulse, and a gate pulse output from the gate pulse generating means to any switching element in any of the unit inverters. And summarized in that to control the on and off a plurality of switching elements in said two unit inverters by the switching control means and a dispensing means for determining whether the distribution. With this configuration, in the power conversion device including the multiple inverters, the carrier having a single phase and amplitude is compared with the voltage reference whose voltage level has been converted to a predetermined level by the gate pulse generation unit provided for each phase. By doing so, a PWM gate pulse is generated.
This PWM gate pulse is distributed by the distribution means to the selected switching elements in the two unit inverters constituting the phase, and multiphase AC power is obtained.

【0033】請求項4記載の発明は、請求項3記載の電
力変換装置において、前記分配手段は、前記ゲートパル
ス生成手段から出力されるゲートパルスでスイッチング
素子をスイッチングしたときに各相が出力するべき電位
レベルを決定する出力電位レベル決定手段と、前記各単
位インバータの現在の出力電位レベルを記憶し、1回の
スイッチング動作で前記決定された電位レベルの出力を
実現できる単位インバータのうち最も長い期間状態の変
化のなかった単位インバータを選択する単位インバータ
選択手段と、前記各単位インバータ内の各スイッチング
素子の現在のスイッチングの状態及びスイッチングの発
生順序を記憶し、この各スイッチング素子の現在のスイ
ッチングの状態及びスイッチングの発生順序により前記
選択した単位インバータ内で前記決定された電位レベル
を出力するために出力状態を変化させるスイッチング素
子を次にスイッチングする素子として選択する単位イン
バータ内スイッチング素子選択手段と、前記選択したス
イッチング素子へは前記ゲートパルス生成手段から出力
されるゲートパルスを出力し、選択しなかったスイッチ
ング素子及び選択しなかった単位インバータ内の全ての
スイッチング素子には現状を維持するゲートパルスを出
力するゲートパルス割振り手段とを有することを要旨と
する。この構成により、多重インバータからなる電力変
換装置の分配手段では、単位インバータ制御手段によ
り、その相内で出力電位レベルの変化を実現できる単位
インバータのうち最も長い期間出力状態変化のなかった
単位インバータが選択され、次いで、単位インバータ内
スイッチング素子選択手段により、選択された単位イン
バータ内で、各スイッチング素子の現在のスイッチング
状態、スイッチング発生順序及び決定された出力するべ
き電位レベルから次にスイッチングする素子が選択さ
れ、選択されたスイッチング素子へゲートパルス生成手
段から出力されたPWMゲートパルスが出力され、選択
されなかったスイッチング素子及び選択されなかった単
位インバータ内の全てのスイッチング素子には現状を維
持するPWMゲートパルスが出力されて、多相交流電力
が得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the power converter according to the third aspect, the distribution means outputs each phase when a switching element is switched by a gate pulse output from the gate pulse generation means. Output potential level determining means for determining a power potential level, and the current output potential level of each of the unit inverters is stored, and the longest one of the unit inverters capable of realizing the output of the determined potential level in one switching operation. A unit inverter selecting means for selecting a unit inverter whose state has not changed, and a current switching state of each switching element in each of the unit inverters and an order of occurrence of switching are stored, and a current switching of each switching element is stored. The selected unit input depends on the status of A switching element in a unit inverter for selecting a switching element that changes the output state to output the determined potential level in the inverter as a next switching element; and the gate pulse to the selected switching element. A gate pulse allocating unit that outputs a gate pulse output from the generation unit and outputs a gate pulse that maintains the current state to all switching elements that are not selected and all switching elements in the unit inverter that is not selected are provided. Is the gist. With this configuration, in the distribution unit of the power conversion device including the multiplexed inverters, the unit inverter control unit determines, by the unit inverter control unit, the unit inverter that has not changed in the output state for the longest time among the unit inverters that can change the output potential level in the phase The selected, and then the switching element selection means in the unit inverter, in the selected unit inverter, the element to be switched next from the current switching state of each switching element, the switching generation order, and the determined potential level to be output. The PWM gate pulse output from the gate pulse generation means is output to the selected and selected switching element, and the current state is maintained for the unselected switching elements and all the switching elements in the unselected unit inverters. Gate pulse Is force, polyphase AC power is obtained.

【0034】請求項5記載の発明は、請求項1又は3記
載の電力変換装置において、前記ゲートパルス生成手段
から出力されるゲートパルス幅が、特定の幅以下になら
ないように前記電圧基準を補正する電圧基準補正手段を
有することを要旨とする。この構成により、最小オン時
間があるスイッチング素子でも、多レベルインバータ又
は多重インバータからなる電力変換装置に適用して、所
望の電位レベルを出力させることが可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the power conversion device according to the first or third aspect, the voltage reference is corrected such that a gate pulse width output from the gate pulse generating means does not become smaller than a specific width. The gist of the present invention is to have a voltage reference correction unit that performs the operation. With this configuration, even a switching element having a minimum on-time can be applied to a power conversion device including a multilevel inverter or a multiplexed inverter to output a desired potential level.

【0035】請求項6記載の発明は、請求項5記載の電
力変換装置において、前記電圧基準補正手段は、各相の
電圧基準に対して時間平均が等しくなるように電圧基準
を補正することを要旨とする。この構成により、電圧基
準を補正しても、より正弦波に近い線間電圧を得ること
が可能となる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the power converter according to the fifth aspect, the voltage reference correction means corrects the voltage reference such that the time average is equal to the voltage reference of each phase. Make a summary. With this configuration, it is possible to obtain a line voltage closer to a sine wave even if the voltage reference is corrected.

【0036】請求項7記載の発明は、直流電源からの直
流電圧を複数の電位に分圧し、この分圧された直流電圧
が供給された複数のスイッチング素子のオン・オフ制御
により3以上の電位レベルを持つ交流電圧を出力するス
イッチングアームを2つ持つ単位インバータを1相以上
持ち、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1つ設けられ、与えられた
電圧基準に対し単一の位相及び振幅の搬送波に対応して
電圧レベルを変換する電圧基準変換手段と、前記電圧基
準が属する電圧領域を判定する電圧基準レベル判定手段
と、前記搬送波と前記変換した電圧基準との比較により
パルス幅変調されたゲートパルスを生成するゲートパル
ス生成手段と、前記分圧された各直流電圧を監視する直
流電圧監視手段と、各相の前記単位インバータの出力電
流を検出する出力電流検出手段と、前記単位インバータ
内の各スイッチング素子の現在の状態を記憶するスイッ
チング状態記憶手段と、前記分圧された直流電圧、前記
出力電流、前記ゲートパルス、前記電圧領域及び前記各
スイッチング素子の現在の状態から前記単位インバータ
内の全てのスイッチング素子の次のスイッチング状態を
決定するスイッチング決定手段とを備えたスイッチング
制御手段により前記複数のスイッチング素子のオン・オ
フを制御すること要旨とする。この構成により、スイッ
チング決定手段により、単位インバータ内の直流電圧が
平衡するように各スイッチング素子の次のスイッチング
状態が決定されて、中性点電位の変動が抑えられる。
According to a seventh aspect of the present invention, a DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and three or more potentials are controlled by on / off control of a plurality of switching elements supplied with the divided DC voltage. In a power converter that has one or more phases of unit inverters having two switching arms that output alternating voltages having different levels and obtains multi-phase AC power of a variable frequency and a variable voltage, one is provided for each phase and provided. Voltage reference conversion means for converting a voltage level corresponding to a carrier having a single phase and amplitude with respect to a voltage reference, voltage reference level determination means for determining a voltage region to which the voltage reference belongs, and the carrier and the conversion Gate pulse generating means for generating a pulse width-modulated gate pulse by comparison with the voltage reference, and DC voltage monitoring means for monitoring each of the divided DC voltages Output current detection means for detecting an output current of the unit inverter of each phase; switching state storage means for storing a current state of each switching element in the unit inverter; the divided DC voltage; and the output current Switching decision means for deciding the next switching state of all switching elements in the unit inverter from the gate pulse, the voltage range and the current state of each switching element. The gist is to control on / off of the element. With this configuration, the next switching state of each switching element is determined by the switching determination means so that the DC voltages in the unit inverters are balanced, and the fluctuation of the neutral point potential is suppressed.

【0037】請求項8記載の発明は、請求項7記載の電
力変換装置において、前記スイッチング決定手段は、各
直流電圧分圧点である中性点の電位が平衡点より上昇し
ている場合、電流が当該中性点から流れ出るようにスイ
ッチング素子の状態を変化させ、前記中性点の電位が平
衡点より下降している場合、電流が当該中性点へ流れ込
むように次のスイッチング状態を決定することを要旨と
する。この構成により、中性点電位の変動が抑えられ
る。
According to an eighth aspect of the present invention, in the power conversion device according to the seventh aspect, the switching determining means determines that the potential at the neutral point, which is each DC voltage dividing point, is higher than the equilibrium point. The state of the switching element is changed so that the current flows out of the neutral point, and when the potential of the neutral point is lower than the equilibrium point, the next switching state is determined so that the current flows into the neutral point. The point is to do. With this configuration, the fluctuation of the neutral point potential is suppressed.

【0038】請求項9記載の発明は、請求項7記載の電
力変換装置において、前記出力電流検出手段に代えて、
与えられる電流指令値を用いてなることを要旨とする。
この構成により、通常、単位インバータの出力電流は、
外部から与えられる電流指令値に追従するように制御さ
れるので、出力電流検出手段の配設に代えて、電流指令
値をスイッチング決定手段に入力させても、同様の作用
・効果が得られる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the power converter according to the seventh aspect, instead of the output current detecting means,
The gist is to use a given current command value.
With this configuration, the output current of the unit inverter is usually
Since the control is performed so as to follow the current command value given from the outside, the same operation and effect can be obtained even if the current command value is input to the switching determination means instead of providing the output current detection means.

【0039】請求項10記載の発明は、直流電源からの
直流電圧を複数の電位に分圧し、この分圧された直流電
圧が供給された複数のスイッチング素子のオン・オフ制
御により3以上の電位レベルを持つ交流電圧を出力する
スイッチングアームを2つ持つ単位インバータを1相以
上持ち、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1つ設けられ、与えられ
た電圧基準に対し単一の位相及び振幅の搬送波に対応し
て電圧レベルを変換する電圧基準変換手段と、前記電圧
基準が属する電圧領域を判定する電圧基準レベル判定手
段と、前記搬送波と前記変換した電圧基準との比較によ
りパルス幅変調されたゲートパルスを生成するゲートパ
ルス生成手段と、前記単位インバータ内の各スイッチン
グ素子の現在の状態を記憶するスイッチング状態記憶手
段と、前記単位インバータ内の2つのアームのうち直前
にスイッチングしたアームを記憶するスイッチングアー
ム記憶手段と、この直前にスイッチングしたスイッチン
グアーム情報、前記ゲートパルス、前記電圧領域及び前
記各スイッチング素子の現在の状態から前記単位インバ
ータ内の全てのスイッチング素子の次のスイッチング状
態を決定するスイッチング決定手段とを備えたスイッチ
ング制御手段により前記複数のスイッチング素子のオン
・オフを制御することを要旨とする。この構成により、
スイッチング決定手段への入力情報として、単位インバ
ータにおける直流電圧及び出力電流に代えてスイッチン
グアーム情報を入力させることで、前記と同様に、単位
インバータ内の直流電圧が平衡するように各スイッチン
グ素子の次のスイッチング状態が決定されて、中性点電
位の変動が抑えられる。
According to a tenth aspect of the present invention, a DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and three or more potentials are obtained by on / off control of a plurality of switching elements supplied with the divided DC voltage. In a power converter that has one or more phases of unit inverters having two switching arms that output alternating voltages having different levels and obtains multi-phase AC power of a variable frequency and a variable voltage, one is provided for each phase and provided. Voltage reference conversion means for converting a voltage level corresponding to a carrier having a single phase and amplitude with respect to a voltage reference, voltage reference level determination means for determining a voltage region to which the voltage reference belongs, and the carrier and the conversion A gate pulse generating means for generating a pulse pulse modulated by comparing with a voltage reference, and a current state of each switching element in the unit inverter. Switching arm storage means for storing the arm that has just switched among the two arms in the unit inverter; information on the switching arm that has just switched, the gate pulse, the voltage area, Switching on / off of the plurality of switching elements by switching control means including: a switching determination means for determining a next switching state of all switching elements in the unit inverter from a current state of each of the switching elements. Is the gist. With this configuration,
By inputting switching arm information instead of the DC voltage and output current in the unit inverter as input information to the switching determination means, similarly to the above, the next DC voltage in each unit inverter is balanced so that the DC voltage in the unit inverter is balanced. Is determined, and the fluctuation of the neutral point potential is suppressed.

【0040】請求項11記載の発明は、請求項10記載
の電力変換装置において、前記スイッチング決定手段
は、出力可能なスイッチング状態が複数ある場合、前記
スイッチングアーム記憶手段で記憶している直前にスイ
ッチングしたアームに対し他のアームをスイッチングす
るようにスイッチング状態を決定することを要旨とす
る。この構成により、スイッチング決定手段は、スイッ
チングアーム情報により、同じ出力電位レベルで異なる
スイッチング状態がある場合、前回スイッチングしてい
ないスイッチング素子を優先してスイッチングさせるこ
とで、スイッチングを分散して中性点電位の変動を抑え
る。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the power converter according to the tenth aspect, when there are a plurality of outputable switching states, the switching determination means performs the switching immediately before the switching state is stored in the switching arm storage means. The gist is to determine a switching state so that another arm is switched with respect to the selected arm. With this configuration, when there is a different switching state at the same output potential level according to the switching arm information, the switching determining unit distributes the switching by giving priority to the switching element that has not been switched last time, thereby distributing the switching to the neutral point. Reduce potential fluctuation.

【0041】請求項12記載の発明は、請求項7又は1
0記載の電力変換装置において、前記スイッチング決定
手段で決定される次のスイッチング状態は、現在のスイ
ッチング状態に対し、何れかのスイッチング素子の1回
のスイッチングを行うことで移行できる状態であり、各
相の単位インバータの出力は分圧された直流電圧を最小
の単位として変化することを要旨とする。この構成によ
り、同時に2つのスイッチング素子のスイッチングが禁
止されてスイッチングが分散される。また、各相の単位
インバータの出力が分圧された直流電圧を最小の単位と
して変化することで、全体として正弦波に近似した多相
交流電力が得られる。
The twelfth aspect of the present invention provides the seventh aspect or the first aspect.
0, the next switching state determined by the switching determination means is a state that can be shifted to the current switching state by performing one switching of any of the switching elements. The gist is that the output of the phase unit inverter changes with the divided DC voltage as the minimum unit. With this configuration, the switching of the two switching elements is prohibited at the same time, and the switching is distributed. In addition, by changing the output of the unit inverter of each phase by using the divided DC voltage as the minimum unit, it is possible to obtain polyphase AC power which is approximated to a sine wave as a whole.

【0042】請求項13記載の発明は、請求項1,7又
は10記載の電力変換装置において、前記ゲートパルス
生成手段は、単一の位相及び振幅の搬送波と電圧レベル
を変換した電圧基準との比較によりパルス幅変調された
ゲートパルスを生成するコンパレータ構成に代えて、電
流基準と出力電流との誤差信号が特定のヒステリシスを
超えた場合にパルス幅変調されたゲートパルスを発生す
るヒステリシスコンパレータで構成してなることを要旨
とする。この構成により、より簡略化されたハード構成
でPWMゲートパルスを生成することが可能となる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the power conversion device according to the first, seventh or tenth aspect, the gate pulse generating means includes a carrier having a single phase and a single amplitude and a voltage reference having a converted voltage level. Instead of a comparator configuration that generates a pulse width modulated gate pulse by comparison, a hysteresis comparator that generates a pulse width modulated gate pulse when the error signal between the current reference and the output current exceeds a specific hysteresis The gist is to do it. With this configuration, it is possible to generate a PWM gate pulse with a simplified hardware configuration.

【0043】[0043]

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

【0044】図1乃至図4は、本発明の第1の実施の形
態を示す図である。本実施の形態は多レベルインバータ
からなる電力変換装置に適用されている。なお、図1に
おいて前記図25における構成要素と同一ないし均等の
ものは、前記と同一符号を以って示し、重複した説明を
省略する。本実施の形態では、図1に示すように、スイ
ッチング制御回路を、単一の位相及び振幅の搬送波と単
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11と、単一の位相及び
振幅の搬送波と単一の比較回路からなるゲートパルス生
成手段としてのPWM回路12と、分配手段としての分
配回路13aとで構成したスイッチング制御手段として
のスイッチング制御回路4U,4V,4Wで置き換えて
いる。以下、U相を代表して説明するがV相、W相につ
いても同様である。
FIG. 1 to FIG. 4 are views showing a first embodiment of the present invention. This embodiment is applied to a power conversion device including a multi-level inverter. In FIG. 1, components that are the same as or equivalent to the components in FIG. 25 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a voltage reference conversion circuit that converts a voltage reference so that a switching control circuit can be pulse width modulation controlled by a single phase and amplitude carrier and a single comparison circuit. 11, a PWM circuit 12 as a gate pulse generating means including a carrier wave having a single phase and a single amplitude and a single comparing circuit, and a distribution control circuit 4U as a switching control means composed of a distribution circuit 13a as a distribution means. , 4V, 4W. Hereinafter, the U phase will be described as a representative, but the same applies to the V phase and the W phase.

【0045】図2及び図3は、NPCインバータの出力
電位レベルの対応と電圧基準の変換の概念を示してい
る。ここでは、電圧基準を−1から+1に正規化して考
えている。図2は、変換前の電圧基準に対する搬送波C
1 ,C2 を示す。NPCインバータでは、直流電源の中
性点の電位レベルを0レベル、正側を+1/2、負側を
−1/2とすると、電圧基準が0から+1の範囲にある
場合、搬送波C1 との大小関係から0と+1/2を交互
に出力し、電圧基準が−1から0の範囲にある場合、搬
送波C2 との大小関係から−1/2と0を交互に出力す
る。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、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。
FIGS. 2 and 3 show the concept of the correspondence of the output potential level of the NPC inverter and the conversion of the voltage reference. Here, the voltage reference is normalized from -1 to +1. FIG. 2 shows the carrier C with respect to the voltage reference before conversion.
1 and C 2 are shown. In the NPC inverter, when the potential level of the neutral point of the DC power supply is 0 level, the positive side is +1/2, and the negative side is -1/2, when the voltage reference is in the range of 0 to +1, the carrier wave C 1 the output from the magnitude relation of 0 and +1/2 alternately when the voltage reference is in the range from -1 to 0, and outputs the -1/2 and 0 on the magnitude relationship between the carrier C 2 alternately. 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, FIG.
As shown in FIG. 3, when the voltage reference is in the range of 0 to +1, a phase voltage having a pulse width determined from the relationship between the carrier and the voltage reference can be obtained, and a similar pulse width is shown in FIG. In order to output using a single carrier, the following conversion is performed.

【0046】 Eu=(Vuref−1/2)×2 …(1) Eu :変換後のU相電圧基準 Vuref:変換前のU相電圧基準 電圧基準が−1から0の範囲にある場合も、同様に以下
のように変換する。
Eu = (Vuref − /) × 2 (1) Eu: U-phase voltage reference after conversion Vuref: U-phase voltage reference before conversion Even when the voltage reference is in the range of −1 to 0, Similarly, conversion is performed as follows.

【0047】 Eu=(Vuref+1/2)×2 …(2) 上記変換後の基準電圧はPWM回路12にてPWM制御
され、ゲートパルスpを出力する。
Eu = (Vuref + /) × 2 (2) The converted reference voltage is subjected to PWM control by the PWM circuit 12 to output a gate pulse p.

【0048】分配回路13aでは、次にスイッチングす
る素子mを決定し、この決定されたスイッチング素子m
に上記のゲートパルスpを出力し、他のスイッチング素
子に対しては前回のスイッチング状態を継続するゲート
パルスを出力する。
In the distribution circuit 13a, the next switching element m is determined, and the determined switching element m is determined.
, And outputs a gate pulse to the other switching elements to continue the previous switching state.

【0049】図4を用いて、NPC型スイッチングアー
ム3Uに対する分配回路13aの構成及び動作の詳細を
述べる。まず、出力電位レベル決定手段としての出力電
位レベル決定回路14にて電圧基準Vurefから出力する
べき相電圧の電位レベル1を、図2に示すように、電圧
基準Vurefの大きさと搬送波C1 ,C2 との大小関係に
応じて決定する。次に、電位レベル1からスイッチング
素子選択手段としてのスイッチング素子選択回路15a
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15aでは、以下の理論でスイッチ
ング素子mを決定する。
The configuration and operation of the distribution circuit 13a for the NPC switching arm 3U will be described in detail with reference to FIG. First, the potential level 1 of the phase voltage to be output from the voltage reference Vref in the output potential level determination circuit 14 as output potential level determination means is determined as shown in FIG. 2 by the magnitude of the voltage reference Vref and the carrier waves C 1 and C 1 . Determined according to the magnitude relationship with 2 . Next, a switching element selection circuit 15a as a switching element selection unit starts from the potential level 1.
Then, the element m to be switched next is determined. The switching element selection circuit 15a determines the switching element m according to the following theory.

【0050】電圧基準Vurefが0から+1の範囲にある
場合:S1 及びS3 をそれぞれ排他的にスイッチングす
る 電圧基準Vurefが−1から0の範囲にある場合:S2
びS4 をそれぞれ排他的にスイッチングする スイッチング素子選択回路15aは、次にスイッチング
する素子m及び各素子の現状のスイッチング状態Gp
1-0 ,Gp2-0 をゲートパルス割振り手段としてのゲー
トパルス割振り回路18aへ出力する。ゲートパルス割
振り回路18aはスイッチング素子選択回路15aで選
択された素子mに対して、PWM回路12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15aから出力される現状のスイッ
チングパルスGp1-0 ,Gp2-0を出力するように制御
する。
[0050] When the voltage reference Vuref ranges from 0 +1: If S 1 and the voltage reference Vuref to each exclusively switching the S 3 is in the range of -1 to 0: exclusive S 2 and S 4, respectively The switching element selection circuit 15a that performs the switching in succession includes the next switching element m and the current switching state Gp of each element.
1-0 and Gp 2-0 are output to a gate pulse allocating circuit 18a as gate pulse allocating means. The gate pulse allocating circuit 18a outputs the gate pulse p output from the PWM circuit 12 to the element m selected by the switching element selection circuit 15a, and outputs the gate pulse p to the other elements from the switching element selection circuit 15a. The current switching pulses Gp 1-0 and Gp 2-0 are controlled to be output.

【0051】このように、第1の実施の形態では、多レ
ベルインバータからなる電力変換装置において、各相毎
に1つのPWM回路12とゲートパルスを分配する分配
回路13aを用いて制御することができ、回路構成をコ
ンパクトにできる。さらにスイッチング素子の数が増
え、多レベルになった場合でも、PWM回路を増やすこ
となく、分配回路13aにおける分配の方法を拡張する
ことにより、スイッチング制御回路を構成することがで
きる。
As described above, in the first embodiment, in the power conversion device including the multi-level inverter, control can be performed using one PWM circuit 12 for each phase and the distribution circuit 13a for distributing the gate pulse. The circuit configuration can be made compact. Further, even when the number of switching elements increases and the number of levels increases, the switching control circuit can be configured by expanding the distribution method in the distribution circuit 13a without increasing the number of PWM circuits.

【0052】図5乃至図10には、本発明の第2の実施
の形態を示す。本実施の形態は多重インバータからなる
電力変換装置に適用されている。なお、図5において前
記図27における構成要素と同一ないし均等のものは、
前記と同一符号を以って示し、重複した説明を省略す
る。本実施の形態では、個々の単位インバータのスイッ
チング制御回路5U,5V,5Wが、電圧基準変換回路
11の出力レベル数が増えている点と、分配回路13b
の素子選択数が増えている点で、図1のゲートパルス制
御回路と異なっている。
FIGS. 5 to 10 show a second embodiment of the present invention. The present embodiment is applied to a power converter including multiple inverters. In FIG. 5, the same or equivalent components as those in FIG.
The same reference numerals are used to denote the same parts, and duplicate description is omitted. In the present embodiment, the switching control circuits 5U, 5V, and 5W of the individual unit inverters are different in that the number of output levels of the voltage reference conversion circuit 11 is increased and that the distribution circuit 13b
1 is different from the gate pulse control circuit in FIG.

【0053】このようにNPC単相インバータを1相当
たり2つ多重接続した場合の各相の出力可能な電位レベ
ルは、+2,+3/2,+1,+1/2,0,−1/
2,−1,−3/2,−2の9レベルである。
In this way, when two NPC single-phase inverters are multiplex-connected per phase, the potential levels that can be output for each phase are +2, +3/2, +1, +1/2, 0, -1 /
There are nine levels of 2, -1, -3/2 and -2.

【0054】図6に、図2と同様の相の出力の電位レベ
ルと電圧基準の相対関係を示す。第1の実施の形態と同
様、電圧基準の値により、以下のような変換を行う。
FIG. 6 shows the relative relationship between the potential level of the output of the same phase as in FIG. 2 and the voltage reference. As in the first embodiment, the following conversion is performed based on the voltage reference value.

【0055】電圧基準が+3/4から+1の範囲にある
場合 Eu=(Vuref−7/8)×8 …(3) 電圧基準が+1/2から+3/4の範囲にある場合 Eu=(Vuref−5/8)×8 …(4) 電圧基準が+1/4から+1/2の範囲にある場合 Eu=(Vuref−3/8)×8 …(5) 電圧基準が0から+1/4の範囲にある場合 Eu=(Vuref−1/8)×8 …(6) 電圧基準が−1/4から0の範囲にある場合 Eu=(Vuref+1/8)×8 …(7) 電圧基準が−1/2から−1/4の範囲にある場合 Eu=(Vuref+3/8)×8 …(8) 電圧基準が−3/4から−1/2の範囲にある場合 Eu=(Vuref+5/8)×8 …(9) 電圧基準が−1から−3/4の範囲にある場合 Eu=(Vuref+7/8)×8 …(10) 図7に、分配回路13bの詳細構成を示す。まず、出力
電位レベル決定回路14にて電圧基準から出力するべき
相電圧の電位レベル1を、図6に示すように、電圧基準
の大きさと搬送波との大小関係に応じて決定する。次
に、電位レベル1からスイッチング素子選択回路15b
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15bは単位インバータ選択手段と
しての単位インバータ選択回路16と、単位インバータ
内素子選択手段としての単位インバータ内素子選択回路
17からなる。単位インバータ選択回路16では、図8
に示すように、単位インバータの出力し得る電位レベル
−1,−1/2,0,+1/2,+1に対しそれぞれ、
先入れ先出し方式のキュー19a,19b,19c,1
9d,19eを用意する。各単位インバータは各出力状
態から、どれか1つのキューに属する。このとき、キュ
ー19a,19b,19c,19d,19eはその電位
レベルに各単位インバータの出力状態が変化した順序も
情報として持つ。相の出力電位レベルはこれらの単位イ
ンバータの出力の加算で決定できる。例えば、図8はレ
ベル0のキュー19c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、U1 =0,U2 =0より相の出力電位レベルは0で
あることを示す。
When the voltage reference is in the range of +3/4 to +1 Eu = (Vuref−7 / 8) × 8 (3) When the voltage reference is in the range of +1/2 to +3/4 Eu = (Vuref) −5/8) × 8 (4) When the voltage reference is in the range of + / to + / Eu = (Vuref−3 / 8) × 8 (5) When the voltage reference is 0 to + / Eu = (Vuref − /) × 8 (6) When the voltage reference is in the range of − / to 0 Eu = (Vuref + /) × 8 (7) The voltage reference is − Eu = (Vuref + 3/8) × 8 (8) When the voltage reference is in the range of −3/4 to − / Eu = (Vuref + 5/8) × 8 (9) When the voltage reference is in the range of −1 to −3/4 Eu = (Vuref + 7/8) × 8 (10) FIG. Showing the detailed structure of the b. First, the output potential level determining circuit 14 determines the potential level 1 of the phase voltage to be output from the voltage reference according to the magnitude relationship between the magnitude of the voltage reference and the carrier as shown in FIG. Next, switching from the potential level 1 to the switching element selection circuit 15b
Then, the element m to be switched next is determined. The switching element selection circuit 15b includes a unit inverter selection circuit 16 as unit inverter selection means and a unit inverter element selection circuit 17 as unit inverter element selection means. In the unit inverter selection circuit 16, FIG.
As shown in the figure, for the potential levels -1, -1/2, 0, +1/2, and +1 that can be output from the unit inverter,
First-in first-out queues 19a, 19b, 19c, 1
9d and 19e are prepared. Each unit inverter belongs to any one queue from each output state. At this time, the queues 19a, 19b, 19c, 19d, and 19e also have information as to the order in which the output state of each unit inverter has changed to its potential level. The output potential level of a phase can be determined by adding the outputs of these unit inverters. For example, in FIG. 8, U 1 and U 2 belong to the level 19 queue 19c.
Earlier shows that had become U 1 level 0. In addition, U 1 = 0 and U 2 = 0 indicate that the output potential level of the phase is 0.

【0056】単位インバータ選択回路16は、出力電位
レベル決定回路14から出力するべき相電圧の電位レベ
ル1を受け取り、キューの状態からわかる現状のスイッ
チング前の出力電位レベルと比較し、出力するべき電位
レベルが高い場合は、キューの最小レベルの先頭の単位
インバータの出力レベルを1つ上げ、相の出力電位レベ
ルを上げる。このようにして、スイッチングする単位イ
ンバータqを決定する。
The unit inverter selection circuit 16 receives the potential level 1 of the phase voltage to be output from the output potential level determination circuit 14, compares it with the current output potential level before switching, which is known from the state of the queue, and outputs the potential to be output. If the level is high, the output level of the unit inverter at the head of the minimum level of the queue is increased by one, and the output potential level of the phase is increased. In this way, the unit inverter q to be switched is determined.

【0057】次に、単位インバータ内素子選択回路17
の動作を説明する。単位インバータ内素子選択回路17
では、単位インバータ選択回路16で決定した電位レベ
ルを変化させる単位インバータqに対して、スイッチン
グするべき素子を決定する。図9に単位インバータが図
28に示すNPC単相インバータである場合の出力電位
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。数字は単位インバータの出力電位レベルを示し、
()内の+,0,−は単位インバータ内の2つのアーム
の状態を表し、+は上側の素子2つがオンし、0は内側
の素子2つがオンし、−は下側の素子2つがオンしてい
ることを表す。破線矢印は選択する余地が無い場合の状
態遷移を示し、実線矢印はフラグの状態により、スイッ
チングを選択する場合の状態遷移であり、”0”,”
1”の数字は、その時点のフラグの状態を示す。2つの
アームのスイッチングの状態は20a,20b,20
c,20d,20e,20f,20g,20h,20i
の9種類ある。ここで、単位インバータの出力電位レベ
ルを+1/2とするスイッチングの状態は20b,20
cの2種類、出力電位レベルを0とするスイッチングの
状態は20d,20e,20fの3種類、出力電位レベ
ルを−1/2とするスイッチングの状態は20g,20
hの2種類ある。
Next, the element selection circuit 17 in the unit inverter
Will be described. Element selection circuit in unit inverter 17
Here, the element to be switched is determined for the unit inverter q that changes the potential level determined by the unit inverter selection circuit 16. FIG. 9 shows the switching state of each element and its transition with respect to the output potential level when the unit inverter is the NPC single-phase inverter shown in FIG. The number indicates the output potential level of the unit inverter,
+, 0,-in parentheses indicate the state of the two arms in the unit inverter, + indicates that the upper two elements are on, 0 indicates that the inner two elements are on, and-indicates that the lower two elements are on. Indicates that it is on. The dashed arrow indicates a state transition when there is no room for selection, and the solid arrow indicates a state transition when switching is selected according to the state of the flag.
The number "1" indicates the flag status at that time. The switching status of the two arms is 20a, 20b, 20
c, 20d, 20e, 20f, 20g, 20h, 20i
There are nine types. Here, the switching states in which the output potential level of the unit inverter is + は are 20b and 20b.
There are two types of switching c, two types of switching with the output potential level of 0, 20d, 20e, and 20f, and two types of switching with the output potential level of -1/2, 20g and 20.
h.

【0058】次に、素子の選択方法を説明する。20b
にスイッチング状態があり、単位インバータの電位レベ
ルが+1/2→+1に変化する場合、スイッチングを選
択する余地はなく、一意的に次にスイッチングする素子
が決定される。しかし、単位インバータの出力電位レベ
ルが+1→+1/2に変化する場合、20aから20b
へ変化させる場合と20cへ変化させる2通りの選択肢
がある。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、前記のようにどちらのアームをスイッチ
ングさせるか選択できる場合、前回のスイッチングでど
ちらのアームを選択したかをフラグ(FLG=0or
1)で記憶しておき、前回の選択でスイッチングしてい
なかったアームを、次にスイッチングする。
Next, a method for selecting an element will be described. 20b
Has a switching state, and the potential level of the unit inverter changes from +1/2 to +1, there is no room for selecting the switching, and the element to be switched next is uniquely determined. However, when the output potential level of the unit inverter changes from +1 to + /, the output potential level changes from 20a to 20b.
There are two options for changing to 20c and for changing to 20c. In this embodiment, in order to disperse the switching of the elements, if it is possible to select which arm is to be switched as described above, a flag (FLG = 0 or FLG = 0 or
The arm that has been stored in 1) and has not been switched in the previous selection is switched next.

【0059】 FLG=0:前回A相のアームを選択した FLG=1:前回B相のアームを選択した そして、選択を行ってスイッチングした場合はフラグを
0→1又は1→0へ反転する。例えば、A相のアームを
選択しFLG=0の状態で次に単位インバータの出力電
位レベルが+0→+1/2に変化する場合、20aの状
態から20b,20cへ変化することが可能であるが、
FLG=0であることから、次はB相のアームを選択し
20cに変化し、FLG=1にセットする。逆にB相の
アームを選択しFLG=1だった場合は20bとなるよ
うにA相を選択しFLG=0にリセットする。各相にお
いて出力電位レベルの変化により以下のようにスイッチ
ング素子mを決定する。
FLG = 0: Previously selected A-phase arm FLG = 1: Previously selected B-phase arm Then, when the selection is made and switching is performed, the flag is inverted from 0 → 1 or 1 → 0. For example, if the output potential level of the unit inverter changes next from +0 to + / while the A-phase arm is selected and FLG = 0, it is possible to change from the state of 20a to 20b and 20c. ,
Since FLG = 0, the arm of the B phase is selected next, the state is changed to 20c, and FLG = 1 is set. Conversely, when the B-phase arm is selected and FLG = 1, the A-phase is selected so as to be 20b and FLG = 0 is reset. In each phase, the switching element m is determined as follows based on the change in the output potential level.

【0060】+1/2と0間の電位レベル変化:S1
びS3 を排他的にスイッチング 0と−1/2間の電位レベル変化:S2 及びS4 を排他
的にスイッチング 選択されなかった素子に対しては、キュー20a,20
b,20c,20d,20eの状態から前回のスイッチ
ング信号を継続して出力する。
[0060] +1/2 potential level change between 0: exclusively potential level change between switching 0 and -1/2 for S 1 and S 3: not exclusively switching select S 2 and S 4 For elements, queues 20a, 20a
The previous switching signal is continuously output from the states of b, 20c, 20d, and 20e.

【0061】スイッチング素子選択回路15bは、次に
スイッチングする素子m及び各素子の現状のスイッチン
グ状態Gp11-0 ,Gp22-0′をゲートパルス割振り回
路18bへ出力する。ゲートパルス割振り回路18bは
スイッチング素子選択回路15bで選択された素子mに
対して、PWM回路12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15bから出力される現状のスイッチング信号Gp
11-0 ,Gp22-0′を出力するように制御する。
The switching element selection circuit 15b outputs the element m to be switched next and the current switching state Gp 11-0 and Gp 22-0 ′ of each element to the gate pulse allocating circuit 18b. The gate pulse allocating circuit 18b supplies a gate pulse p output from the PWM circuit 12 to the element m selected by the switching element selecting circuit 15b.
And outputs the current switching signal Gp output from the switching element selection circuit 15b to the other elements.
11-0 and Gp 22-0 ′ are output.

【0062】図10に単位インバータ内のスイッチング
波形を示す。電圧基準と搬送波との交差によるスイッチ
ングを単位インバータ内の何れかの素子に与え、全体と
して正弦波に近い出力電圧波形を得ることができる。
FIG. 10 shows switching waveforms in the unit inverter. Switching based on the intersection of the voltage reference and the carrier is given to any of the elements in the unit inverter, and an output voltage waveform close to a sine wave can be obtained as a whole.

【0063】このように、第2の実施の形態では、各相
毎に2つの単位インバータを直列接続した多重インバー
タからなる電力変換装置において、1つのPWM回路1
2と、ゲートパルスを分配する分配回路13b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19a,19b,19c,19d,19eを用いて、
出力電位レベルの変化を実現できる単位インバータのう
ち、最も長い期間出力状態の変化のなかった単位インバ
ータをスイッチングさせる制御手法により各単位インバ
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
のバランスをとることができる。以上、1相当たり単位
インバータが2つ接続された場合を説明したが、3つ以
上の多重接続を行った場合、キュー19a,19b,1
9c,19d,19eに納める単位インバータの数を増
やすことで同様の処理が行える。また、以上、単位イン
バータについては、NPC単相インバータの場合を説明
したが、5レベル以上の多レベル単相インバータの場合
でも、図9に示すスイッチングの状態遷移を拡張するこ
とで、同様の処理が行える。したがって、多レベル単相
インバータを1相当たり2つ以上接続する多重インバー
タの各素子の制御を、各相1つのPWM回路とゲートパ
ルス分配回路で行うことができ、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とる
ことができる。
As described above, in the second embodiment, in the power conversion device including the multiple inverters in which two unit inverters are connected in series for each phase, one PWM circuit 1
2 and a distribution circuit 13b for distributing the gate pulse, and the circuit configuration can be made compact. Also, using the queues 19a, 19b, 19c, 19d, and 19e,
Among the unit inverters capable of realizing the change of the output potential level, the switching method of each unit inverter can be dispersed by the control method of switching the unit inverter in which the output state has not changed for the longest period, so that the switching loss can be balanced. The case where two unit inverters are connected per phase has been described above. However, when three or more unit inverters are connected, the queues 19a, 19b, 1
Similar processing can be performed by increasing the number of unit inverters accommodated in 9c, 19d, and 19e. In the above description, the unit inverter is an NPC single-phase inverter. However, even in the case of a multi-level single-phase inverter having five or more levels, the same processing is performed by extending the switching state transition shown in FIG. Can be performed. Therefore, each element of the multiplex inverter, in which two or more multi-level single-phase inverters are connected per phase, can be controlled by one PWM circuit and gate pulse distribution circuit for each phase, and the number of parts is reduced, and The switching loss of the element can be balanced.

【0064】図11には、本発明の第3の実施の形態を
示す。なお、図11において前記図1における構成要素
と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って示
し、重複した説明を省略する。本実施の形態では、多レ
ベルインバータからなる電力変換装置において、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11の前後段に
プレエンファシス回路等からなる電圧基準補正回路2
1,22を追加している。以下、スイッチング制御回路
6U,6V,6Wのうち、U相を代表して説明するがV
相、W相についても同様である。また、搬送波が三角波
である場合について説明する。
FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention. In FIG. 11, the same or equivalent components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In this embodiment, in a power conversion device including a multi-level inverter, pre-emphasis is provided before and after a voltage reference conversion circuit 11 that converts a voltage reference so that pulse width modulation control can be performed by a single carrier and a single comparison circuit. Voltage reference correction circuit 2 composed of a circuit and the like
1 and 22 are added. Hereinafter, among the switching control circuits 6U, 6V, and 6W, the U phase will be described as a representative.
The same applies to the phase and the W phase. The case where the carrier is a triangular wave will be described.

【0065】電圧基準補正回路では要求される最小パル
ス幅Tminに対し、以下の電圧リミットEulmtで電圧基
準を正負リミットした値Eu*をPWM回路12に入力
することでTmin以下のゲートパルスは出力しなくな
る。
In the voltage reference correction circuit, a value Eu * obtained by limiting the voltage reference by the following voltage limit Eulmt with respect to the required minimum pulse width Tmin is input to the PWM circuit 12 to output a gate pulse less than Tmin. Disappears.

【0066】 Eulmt=±(1−2×Tmin/Tc) …(11) Tc:搬送波の周期 このとき、以下で示されるεがリミットされた誤差分で
あり、この量だけ出力電圧が基準電圧からずれることに
なる。
Eulmt = ± (1-2 × Tmin / Tc) (11) Tc: period of carrier wave In this case, ε shown below is a limited error, and the output voltage is shifted from the reference voltage by this amount. Will shift.

【0067】 ε=Eu−Eu* …(12) 本実施の形態では、リミットされた誤差分εを次のサン
プル周期の電圧基準に足すことで時間平均を元の電圧基
準に一致させる。
Ε = Eu−Eu * (12) In the present embodiment, the time average is made equal to the original voltage reference by adding the limited error ε to the voltage reference of the next sample period.

【0068】[0068]

【数2】 Vuref(n)=Vuref(n)+ε(n−1) …(13) このようにすることで、最小オン時間がある素子を使用
する場合でも、多レベルインバータに適用することがで
きる。
[Formula 2] Vuref (n) = Vuref (n) + ε (n−1) (13) In this way, even when an element having a minimum on-time is used, it can be applied to a multilevel inverter. it can.

【0069】図12には、本発明の第4の実施の形態を
示す。なお、図12において前記図11における構成要
素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。本実施の形態では、主
回路構成が多レベルインバータから多重インバータに置
き換わっており、また、スイッチング制御回路7U,7
V,7W内の分配回路が図7に示す多重インバータ用分
配回路13bに置き換わっている。ハード構成が変わっ
ても、第3の実施の形態と同様の方法で多レベルインバ
ータを多重接続した多重インバータに最小オン時間を持
つ素子を適用することができる。
FIG. 12 shows a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 12, the same or equivalent components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, the main circuit configuration is changed from a multi-level inverter to a multiple inverter, and switching control circuits 7U, 7
The distribution circuits in V and 7W are replaced by the distribution circuit 13b for multiplex inverters shown in FIG. Even if the hardware configuration is changed, an element having a minimum on-time can be applied to a multiplexed inverter in which multilevel inverters are multiplexed in the same manner as in the third embodiment.

【0070】図13乃至図15には、本発明の第5の実
施の形態を示す。なお、図13において前記図1におけ
る構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号
を以って示し、重複した説明を省略する。本実施の形態
では、スイッチング制御回路8U,8V,8Wにおい
て、PWM回路を電流基準Iuref,Ivref,Iwref及び
電流フィードバックIu,Iv,Iwとの誤差信号を入
力とするヒステリシスコンパレータ23に置き換えてい
る。図15に示すように誤差信号がヒステリシス幅を超
えた場合、スイッチング信号U1 ,V1 ,W1 のオン・
オフを切り替える。ヒステリシスコンパレータ23から
の出力は、分配回路13cへ入力される。本実施の形態
の分配回路13cの構成を図14に示す。図4と異なる
点は、出力電位レベル決定回路が出力電位レベル保持回
路24に置き換わっている点である。図15に電流基
準、電流フィードバック及びゲートパルス入力の概念図
を示す。出力電位レベル保持回路24は、現状インバー
タが出力している電位レベルを保存しておき、ヒステリ
シスコンパレータ23からのゲートパルスの立ち上がり
と立ち下がりを検出し、ゲートパルスが立ち上がりの場
合、電位レベルを1増やし、立ち下がりの場合、電位レ
ベルを1減らす。そして、現状の電位レベル1をスイッ
チング素子選択回路15aに入力する。
FIGS. 13 to 15 show a fifth embodiment of the present invention. In FIG. 13, the same or equivalent components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, in the switching control circuits 8U, 8V, 8W, the PWM circuit is replaced by a hysteresis comparator 23 which receives an error signal from the current references Iuref, Ivref, Iwref and current feedback Iu, Iv, Iw. As shown in FIG. 15, when the error signal exceeds the hysteresis width, the switching signals U 1 , V 1 , and W 1 are turned on.
Toggle off. The output from the hysteresis comparator 23 is input to the distribution circuit 13c. FIG. 14 shows the configuration of the distribution circuit 13c of the present embodiment. 4 in that the output potential level determination circuit is replaced by an output potential level holding circuit 24. FIG. 15 shows a conceptual diagram of current reference, current feedback, and gate pulse input. The output potential level holding circuit 24 stores the current potential level output from the inverter, detects the rise and fall of the gate pulse from the hysteresis comparator 23, and sets the potential level to 1 when the gate pulse rises. In the case of increase and falling, the potential level is decreased by one. Then, the current potential level 1 is input to the switching element selection circuit 15a.

【0071】このようにすることで、その後の処理は第
1の実施の形態と同じにすることができ、ヒステリシス
コンパレータ23を多レベルインバータに適用すること
ができる。
By doing so, the subsequent processing can be the same as in the first embodiment, and the hysteresis comparator 23 can be applied to a multi-level inverter.

【0072】図16及び図17には、本発明の第6の実
施の形態を示す。なお、図16において前記図13にお
ける構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符
号を以って示し、重複した説明を省略する。本実施の形
態では、主回路構成が多レベルインバータから多重イン
バータに置き換わっており、また、スイッチング制御回
路9U,9V,9Wにおいて、分配回路を図17で示す
分配回路で置き換えている。図17で示す分配回路13
dと図7で示す多重インバータ用分配回路と異なる点
は、出力電位レベル決定回路が出力電位レベル保持回路
24に置き換わっている点であり、出力電位レベル保持
回路24の動作は第5の実施の形態と同じである。
FIGS. 16 and 17 show a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 16, the same or equivalent components as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals as those described above, and duplicate description will be omitted. In this embodiment, the main circuit configuration is replaced by a multi-level inverter to a multiplexed inverter, and the switching circuits in switching control circuits 9U, 9V, and 9W are replaced by the distribution circuits shown in FIG. Distribution circuit 13 shown in FIG.
d is different from the multiplex inverter distribution circuit shown in FIG. 7 in that the output potential level determination circuit is replaced by an output potential level holding circuit 24, and the operation of the output potential level holding circuit 24 is the same as that of the fifth embodiment. Same as the form.

【0073】このようにすることで、ヒステリシスコン
パレータ23を多重インバータに適用することができ
る。
By doing so, the hysteresis comparator 23 can be applied to a multiple inverter.

【0074】図18乃至図21は、本発明の第7の実施
の形態を示す図である。なお、図18において前記図3
1における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と
同一符号を以って示し、重複した説明を省略する。本実
施の形態では、図18に示すように、スイッチング制御
回路を、単一の位相及び振幅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、電圧レベルを変換す
る電圧基準変換回路11と、電圧基準が属する電圧領域
を判定する電圧基準レベル判定手段としての電圧基準レ
ベル判定回路35と、単一の位相及び振幅の搬送波と単
一の比較回路からなるPWM回路12と、スイッチング
決定手段としてのスイッチング決定回路36で構成する
スイッチング制御回路31U,31V,31Wで置き換
え、直流電圧監視手段としての電圧検出回路37、出力
電流検出手段としての電流検出回路38及びスイッチン
グ状態記憶手段としてのスイッチング状態記憶回路39
を追加している。以下、U相を代表して説明するが、V
相、W相についても同様である。また、以下、単相NP
Cインバータについて説明しているが、5レベル以上の
単相多レベルインバータについても同様の構成で実現で
きる。
FIGS. 18 to 21 are views showing a seventh embodiment of the present invention. Note that FIG.
Components that are the same as or equivalent to those in 1 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description is omitted. In the present embodiment, as shown in FIG. 18, a voltage reference conversion circuit for converting a voltage level so that a switching control circuit can be controlled by pulse width modulation with a single phase and amplitude carrier and a single comparison circuit. 11, a voltage reference level determination circuit 35 as voltage reference level determination means for determining a voltage region to which the voltage reference belongs, a PWM circuit 12 including a carrier having a single phase and a single amplitude, and a single comparison circuit; The switching control circuits 31U, 31V and 31W, which are constituted by a switching decision circuit 36 as means, are replaced with a voltage detection circuit 37 as DC voltage monitoring means, a current detection circuit 38 as output current detection means, and switching as switching state storage means. State storage circuit 39
Has been added. Hereinafter, the U phase will be described as a representative.
The same applies to the phase and the W phase. Also, hereinafter, a single-phase NP
Although the C inverter has been described, a single-phase multi-level inverter having five or more levels can be realized with the same configuration.

【0075】図19及び図20は、単相NPCインバー
タの出力電位レベルの対応と電圧基準の変換の概念を示
している。ここでは、電圧基準を−1から+1に正規化
して考えている。図19は、電圧基準と、単相NPCイ
ンバータに対する搬送波C1,C2 ,C3 ,C4 との相
関関係を示す。直流電源1の中性点の電位レベルを0、
正側電位を+1、負側電位を−1とすると、単相NPC
インバータの出力可能な電圧(A−B間電圧)は、+
2,+1,0,−1,−2の5レベルであり、以下の関
係である。
FIGS. 19 and 20 show the concept of the correspondence between the output potential level of the single-phase NPC inverter and the conversion of the voltage reference. Here, the voltage reference is normalized from -1 to +1. FIG. 19 shows the correlation between the voltage reference and the carriers C 1 , C 2 , C 3 and C 4 for the single-phase NPC inverter. When the potential level of the neutral point of the DC power supply 1 is 0,
Assuming that the positive potential is +1 and the negative potential is -1, a single-phase NPC
The voltage that can be output from the inverter (the voltage between A and B) is +
There are five levels of 2, +1, 0, -1, and -2, with the following relationship.

【0076】電圧基準が+1/2から+1の範囲にある
場合:搬送波C1 との大小関係から+1と+2を交互に
出力 電圧基準が0から+1/2の範囲にある場合:搬送波C
2 との大小関係から0と+1を交互に出力 電圧基準が−1/2から0の範囲にある場合:搬送波C
3 との大小関係から−1と0を交互に出力 電圧基準が−1から−1/2の範囲にある場合:搬送波
4 との大小関係から−2と−1を交互に出力 図21に単相NPCインバータの出力状態と、1回のス
イッチングで遷移可能な範囲を示す。数字は単相NPC
インバータの出力電位レベルを示し、()内の+、0、
−は単相NPC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2つだけがオン、0は内側の素子2
つだけがオン、−は下側の素子2つだけがオンしている
ことを表す。破線矢印は選択する余地がない場合の状態
遷移を示し、実線矢印は同じ出力電位レベルでも複数の
スイッチング状態があるため、スイッチングを選択する
場合の状態遷移である。単相NPCインバータのスイッ
チング状態は、40a,40b,40c,40d,40
e,40f,40g,40h,40iの9種類ある。こ
こで、単相NPCインバータの出力電位レベルを+1と
するスイッチング状態は、40b,40cの2種類、出
力電位レベルを0とするスイッチング状態は、40d,
40e,40fの3種類、出力電位レベルを−1とする
スイッチング状態は、40g,40hの2種類あり、こ
れらは同じ電位を出力する場合でもスイッチング状態を
選択することができる。
When the voltage reference is in the range of +1/2 to +1: +1 and +2 are alternately output based on the magnitude relationship with the carrier C 1. When the voltage reference is in the range of 0 to +1/2: The carrier C
0 and +1 are alternately output based on the magnitude relationship with 2. When the voltage reference is in the range of -1/2 to 0: carrier C
If 3 and the output voltage reference alternately -1 and 0 from the magnitude relationship in the range of -1/2 -1: output Figure 21 alternately -2 and -1 from the magnitude relationship between the carrier C 4 The output state of the single-phase NPC inverter and the range in which transition can be performed by one switching are shown. Numbers are single phase NPC
Indicates the output potential level of the inverter.
− Indicates the state of the two arms in the single-phase NPC inverter, + indicates that only the upper two elements are on, and 0 indicates the inner element 2
Only one is on, and-indicates that only the two lower elements are on. A broken arrow indicates a state transition when there is no room for selection, and a solid arrow indicates a state transition when switching is selected because there are a plurality of switching states even at the same output potential level. The switching states of the single-phase NPC inverter are 40a, 40b, 40c, 40d, 40
e, 40f, 40g, 40h, and 40i. Here, there are two switching states of 40b and 40c in which the output potential level of the single-phase NPC inverter is +1, and 40d and 40d in which the output potential level is 0.
There are three types of switching states 40e and 40f and an output potential level of −1, and two types of switching states 40g and 40h. These can select the switching state even when outputting the same potential.

【0077】図20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19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、同様
のパルス幅を図20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。
As shown in FIG. 20, in the present embodiment,
Considering the relative relationship between the voltage reference and the carrier, the voltage reference is converted such that the amplitude of the carrier is from -1 to +1. For example, as shown in FIG.
, 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 a single carrier shown in FIG. The following conversion is performed.

【0078】 Eu=(Vuref−1/4)×4 …(14) Eu :変換後のU相電圧基準 Vuref:変換前のU相電圧基準 以下、それぞれの範囲にある場合も同様な変換を行う。Eu = (Vuref − /) × 4 (14) Eu: U-phase voltage reference after conversion Vuref: U-phase voltage reference before conversion Hereinafter, similar conversion is performed even in the respective ranges. .

【0079】電圧基準が+1/2から+1の範囲にある
場合: Eu=(Vuref−3/4)×4 …(15) 電圧基準が−1/2から0の範囲にある場合: Eu=(Vuref+1/4)×4 …(16) 電圧基準が−1から−1/2の範囲にある場合: Eu=(Vuref+3/4)×4 …(17) 上記変換後の電圧基準はPWM回路12にてPWM制御
され、ゲートパルスpを出力する。このとき、電圧基準
レベル判定回路35では、電圧基準がどの領域にある
か、即ち、どの搬送波と比較されるかの情報を電圧基準
レベルIvとしてスイッチング決定回路36に入力す
る。スイッチング決定回路36にて、ゲートパルスp、
電圧基準レベルIv、電圧検出回路37で検出した直流
電圧VdcP,VdcNの大小関係、電流検出回路38
にて検出した出力電流の方向及び現在のスイッチング状
態から次のスイッチング状態を決定する。ここで、電流
方向はスイッチングアーム3Aから出力する方向を正の
向きとする。このスイッチング決定理論をデシジョンテ
ーブルとしてROM,PLD等にて記憶することで、ソ
フト処理無くスイッチング状態を決定することができ
る。
When the voltage reference is in the range from +1/2 to +1: Eu = (Vuref − /) × 4 (15) When the voltage reference is in the range from − / to 0: Eu = ( (Vuref + /) × 4 (16) When the voltage reference is in the range of −1 to − /: Eu = (Vuref + 3) × 4 (17) The converted voltage reference is supplied to the PWM circuit 12. PWM control to output a gate pulse p. At this time, in the voltage reference level determination circuit 35, information as to which region the voltage reference is in, that is, which carrier is to be compared, is input to the switching determination circuit 36 as the voltage reference level Iv. In the switching decision circuit 36, the gate pulse p,
Voltage reference level Iv, magnitude relationship between DC voltages Vdc - P and Vdc - N detected by voltage detection circuit 37, current detection circuit 38
Then, the next switching state is determined from the direction of the output current detected and the current switching state. Here, the direction in which the current is output from the switching arm 3A is a positive direction. By storing this switching determination theory in a ROM, PLD, or the like as a decision table, the switching state can be determined without software processing.

【0080】スイッチング決定回路デシジョンテーブル
の論理詳細を以下に述べる。
The logic details of the switching decision circuit decision table will be described below.

【0081】(1)現在のスイッチング状態で出力可能
な電圧レベルと、入力されたゲートパルスpと電圧基準
レベルIvが示す出力するべき電圧が等しければ、スイ
ッチングを行わない。
(1) If the voltage level that can be output in the current switching state is equal to the output voltage indicated by the input gate pulse p and the voltage reference level Iv, no switching is performed.

【0082】(2)上記(1)が等しくなければ、一致
するようにスイッチング状態の遷移を行う。ただし、1
つだけの素子をスイッチングするだけとし、同時に2つ
のスイッチングは禁止する。
(2) If the above (1) is not equal, the switching state is changed so as to match. However, 1
Only one element is switched and two switchings are prohibited at the same time.

【0083】ここで、前記出力するべき電圧に一致させ
るスイッチングに2つの選択肢があれば以下の判定でど
ちらのアームの素子をスイッチングするかを選択する。
Here, if there are two options for switching to match the voltage to be output, which arm element is to be switched is selected by the following determination.

【0084】(a)出力電位レベルが±1のとき、 (i)(正側電圧大かつアームA電流正)又は(負側電
圧大かつアームA電流負):アームBを中性点に接続=
40c,40gを選択 (ii)(正側電圧大かつアームA電流負)又は(負側電
圧大かつアームA電流正):アームAを中性点に接続=
40b,40hを選択 (b)出力電位レベルが0のとき、アームA,Bを交互
にスイッチングを行う。
(A) When the output potential level is ± 1, (i) (positive side voltage is large and arm A current is positive) or (negative side voltage is large and arm A current is negative): arm B is connected to the neutral point =
Select 40c and 40g (ii) (High positive voltage and negative arm A current) or (High negative voltage and positive arm A current): Connect arm A to neutral point =
Select 40b and 40h. (B) When the output potential level is 0, the arms A and B are switched alternately.

【0085】例えば、40bにスイッチング状態があ
り、単相NPCインバータの電位レベルが+1→+2に
変化する場合、スイッチングを選択する余地はなく、一
意的に次にスイッチングする素子が決定され、40aの
スイッチング状態となる。しかし、40aの状態から単
位インバータの出力電位レベルが+2→+1に変化する
場合、40aから40bへ変化させる場合と40cへ変
化させる2通りの選択肢があるが、このとき正側電圧が
大きく、アームAの電流が負側に流れている場合は、上
記に従い、40bを選択する。40bの状態となること
で、アームAが中性点に接続され、中性点に電流が流れ
込み、中性点電位は上昇し、直流電圧の差が無くなるよ
うに動作する。
For example, when the switching state is at 40b and the potential level of the single-phase NPC inverter changes from +1 to +2, there is no room for selecting the switching, and the element to be switched next is uniquely determined. The switching state is established. However, when the output potential level of the unit inverter changes from +2 to +1 from the state of 40a, there are two options of changing from 40a to 40b and changing to 40c. When the current of A flows to the negative side, 40b is selected according to the above. In the state of 40b, the arm A is connected to the neutral point, a current flows into the neutral point, the neutral point potential rises, and the operation is performed so that there is no difference in the DC voltage.

【0086】このように、第7の実施の形態では、各相
毎に単相NPCインバータをスター接続した電力変換装
置において、1つのPWM回路12と、スイッチング決
定回路36を用いて制御するとき、同じ出力電位レベル
で異なるスイッチング状態がある場合に、直流電圧が平
衡するようなスイッチング素子を優先してスイッチング
させることで、中性点電位の変動を抑えることができ
る。以上単位インバータについては単相NPCインバー
タの場合を説明したが、5レベル以上の多レベル単相イ
ンバータの場合でも、スイッチングの状態遷移を拡張す
ることで同様の処理が行える。したがって、単相NPC
インバータの制御を各相毎1つのPWM回路とスイッチ
ング決定回路で行うことができ、部品点数が少なくなる
とともに、中性点電位変動を抑えることができる。
As described above, in the seventh embodiment, in a power converter in which single-phase NPC inverters are star-connected for each phase, when controlling using one PWM circuit 12 and switching decision circuit 36, When there are different switching states at the same output potential level, the switching of the switching element that balances the DC voltage is preferentially performed, so that the fluctuation of the neutral point potential can be suppressed. The case of a single-phase NPC inverter has been described above with respect to the unit inverter. However, even in the case of a multilevel single-phase inverter having five or more levels, the same processing can be performed by extending the switching state transition. Therefore, single-phase NPC
Inverter control can be performed by one PWM circuit and switching decision circuit for each phase, so that the number of components can be reduced and the neutral point potential fluctuation can be suppressed.

【0087】図22には、本発明の第8の実施の形態を
示す。なお、図22において前記図18における構成要
素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。本実施の形態では、出
力電流検出回路の出力に代えて、電流基準Iurefをスイ
ッチング制御回路32Uにおけるスイッチング決定回路
36に入力している。通常、出力電流は電流基準に追従
するように制御されているので、第7の実施の形態と同
様の作用・効果を得ることができる。
FIG. 22 shows an eighth embodiment of the present invention. In FIG. 22, components that are the same as or equivalent to the components in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, the current reference Iuref is input to the switching determination circuit 36 in the switching control circuit 32U instead of the output of the output current detection circuit. Normally, the output current is controlled so as to follow the current reference, so that the same operation and effect as in the seventh embodiment can be obtained.

【0088】図23には、本発明の第9の実施の形態を
示す。なお、図23において前記図18における構成要
素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以って
示し、重複した説明を省略する。本実施の形態では、電
圧検出回路、電流検出回路の代わりに、スイッチング制
御回路32Uにスイッチングアーム記憶手段としてのス
イッチングアーム記憶回路41が付加されている。
FIG. 23 shows a ninth embodiment of the present invention. In FIG. 23, the same or equivalent components as those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, a switching arm storage circuit 41 as switching arm storage means is added to the switching control circuit 32U instead of the voltage detection circuit and the current detection circuit.

【0089】スイッチングアーム記憶回路41では、前
回のスイッチングで、アームA,Bどちらがスイッチン
グをしたかをフラグとして記憶する回路であり、その結
果をスイッチング決定回路36に入力する。フラグの意
味は以下の通りである。
The switching arm storage circuit 41 is a circuit for storing as a flag which of the arms A and B has switched in the previous switching, and inputs the result to the switching decision circuit 36. The meaning of the flags is as follows.

【0090】 FLG=A:前回Bアームの素子をスイッチングした FLG=B:前回Aアームの素子をスイッチングした スイッチング決定回路36の論理詳細を以下に述べる。FLG = A: The element of the B-arm was previously switched. FLG = B: The element of the A-arm was previously switched. The logical details of the switching determination circuit 36 will be described below.

【0091】(1)現在のスイッチング状態で出力可能
な電圧レベルと、入力されたゲートパルスpと電圧基準
レベルIvが示す出力するべき電圧が等しければ、スイ
ッチングを行わない。スイッチングしないので、スイッ
チングアーム記憶回路41は、フラグを切り替えない。
(1) If the voltage level that can be output in the current switching state is equal to the voltage to be output indicated by the input gate pulse p and the voltage reference level Iv, no switching is performed. Since no switching is performed, the switching arm storage circuit 41 does not switch the flag.

【0092】(2)上記(1)が等しくなければ、一致
するようにスイッチングを行う。ただし、1つだけの素
子をスイッチングするだけとし、同時に2つのスイッチ
ングは禁止する。スイッチング後、スイッチングアーム
記憶回路41は、フラグを切り替える。
(2) If the above (1) is not equal, switching is performed so as to match. However, only one element is switched, and two switchings are prohibited at the same time. After the switching, the switching arm storage circuit 41 switches the flag.

【0093】ここで、前記出力するべき電圧に一致させ
るスイッチングに2つの選択肢があれば現在のスイッチ
ングアームフラグから前回スイッチングしていない側の
アームの素子をスイッチングさせる。スイッチング後、
スイッチングアーム記憶回路41は、フラグを切り替え
る。
Here, if there are two options for switching to match the voltage to be output, the element of the arm that has not been switched last time is switched from the current switching arm flag. After switching,
The switching arm storage circuit 41 switches the flag.

【0094】(a)FLG=Aのとき:Aアームを状態
変化させる(図21中、Aの矢印) (b)FLG=Bのとき:Bアームを状態変化させる
(図21中、Bの矢印) 例えば、40bにスイッチング状態があり、単相NPC
インバータの電位レベルが+1→+2に変化する場合、
スイッチングを選択する余地はなく、一意的に次にスイ
ッチングする素子が決定され、40aのスイッチング状
態となる。しかし、40aの状態から単位インバータの
出力電位レベルが+2→+1に変化するとき、40aか
ら40bへ変化させる場合と40cへ変化させる2通り
の選択肢がある。前回のスイッチングでAアームをスイ
ッチングしFLG=Bの状態であった場合は、40cを
出力し、FLG=Aにセットする。逆に前回Bアームを
スイッチングしFLG=Aだった場合は、40bを出力
し、FLG=Bにセットする。各単相NPCインバータ
において出力電位レベルの変化から以上のようにスイッ
チング状態を決定し、各スイッチング素子にゲートパル
スを与える。
(A) When FLG = A: Change state of arm A (arrow A in FIG. 21). (B) When FLG = B: Change state of arm B (arrow B in FIG. 21). For example, 40b has a switching state and a single-phase NPC
When the potential level of the inverter changes from +1 to +2,
There is no room for selecting the switching, and the next element to be switched is uniquely determined, and the switching state of 40a is established. However, when the output potential level of the unit inverter changes from +2 to +1 from the state of 40a, there are two options of changing from 40a to 40b and changing to 40c. If the A-arm is switched in the previous switching and FLG = B, then 40c is output and FLG = A is set. Conversely, when the B arm was previously switched and FLG = A, 40b is output and FLG = B is set. In each single-phase NPC inverter, the switching state is determined as described above from the change in the output potential level, and a gate pulse is applied to each switching element.

【0095】単相NPCインバータ内のスイッチング波
形は、前記図10と略同様である。
The switching waveforms in the single-phase NPC inverter are substantially the same as in FIG.

【0096】このように、第9の実施の形態では、各相
毎に単相NPCインバータをスター接続した電力変換装
置において、1つのPWM回路12と、スイッチング決
定回路36を用いて制御でき、回路構成をコンパクトに
できる。また、同じ出力電位レベルで異なるスイッチン
グ状態がある場合に、前回スイッチングしていないスイ
ッチング素子を優先してスイッチングさせることで、単
相NPCインバータ内の各スイッチング素子のスイッチ
ングを分散でき、中性点に流れる電流を正負均等にでき
るので中性点の電圧変動を抑制できる。以上単位インバ
ータについては単相NPCインバータの場合を説明した
が、5レベル以上の多レベル単相インバータの場合で
も、スイッチングの状態遷移を拡張することで同様の処
理が行える。
As described above, in the ninth embodiment, in a power converter in which a single-phase NPC inverter is star-connected for each phase, control can be performed using one PWM circuit 12 and a switching decision circuit 36. The configuration can be made compact. In addition, when there are different switching states at the same output potential level, by switching the switching element that has not been switched last time preferentially, the switching of each switching element in the single-phase NPC inverter can be dispersed, and the neutral point Since the flowing current can be equalized positively and negatively, the voltage fluctuation at the neutral point can be suppressed. The case of a single-phase NPC inverter has been described above with respect to the unit inverter. However, even in the case of a multi-level single-phase inverter having five or more levels, the same processing can be performed by extending the switching state transition.

【0097】図24には、本発明の第10の実施の形態
を示す。なお、図24において前記図18における構成
要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以っ
て示し、重複した説明を省略する。本実施の形態では、
スイッチング制御回路34Uにおいて、PWM回路を電
流基準Iuref,Ivref,Iwref及び電流フィードバック
Iu,Iv,Iwとの誤差信号を入力とするヒステリシ
スコンパレータ23と出力電位レベル保持回路24に置
き換えている。ヒステリシスコンパレータ23は、前記
図15に示すように誤差信号がヒステリシス幅を超えた
場合、スイッチング信号U1 ,V1 ,W1 のオン・オフ
を切り替えたパルスを出力する。出力電位レベル保持回
路24は現状インバータが出力している電位レベルを保
存しておき、ヒステリシスコンパレータ23からのゲー
トパルスの立ち上がりと立ち下がりを検出し、ゲートパ
ルスが立ち上がりの場合、電位レベルを1増やし、立ち
下がりの場合、電位レベルを1減らす。そして、単位イ
ンバータが出力するべき電位レベルIv1としてスイッ
チング決定回路36に入力する。
FIG. 24 shows a tenth embodiment of the present invention. In FIG. 24, components that are the same as or equivalent to those in FIG. 18 are denoted by the same reference numerals as those described above, and redundant description will be omitted. In the present embodiment,
In the switching control circuit 34U, the PWM circuit is replaced with a hysteresis comparator 23 and an output potential level holding circuit 24 which receive an error signal between the current references Iuref, Ivref, Iwref and current feedback Iu, Iv, Iw. When the error signal exceeds the hysteresis width as shown in FIG. 15, the hysteresis comparator 23 outputs a pulse in which the switching signals U 1 , V 1 and W 1 are switched on and off. The output potential level holding circuit 24 stores the current potential level output from the inverter, detects the rise and fall of the gate pulse from the hysteresis comparator 23, and increases the potential level by 1 when the gate pulse rises. In the case of falling, the potential level is reduced by one. Then, it is input to the switching determination circuit 36 as the potential level Iv1 to be output by the unit inverter.

【0098】第7、第8、第9の実施の形態では、ゲー
トパルス及び電圧基準レベル判定回路35の出力から単
相NPCインバータの出力電位を得ていたが、ヒステリ
シスコンパレータ23と出力電位レベル保持回路24を
用いることで、同様の作用・効果を得ることができる。
このようにすることで、その後の処理は第7、第8、第
9の実施の形態と同じにすることができ、ヒステリシス
コンパレータを多レベル単相インバータに適用すること
ができる。
In the seventh, eighth, and ninth embodiments, the output potential of the single-phase NPC inverter is obtained from the gate pulse and the output of the voltage reference level determination circuit 35. However, the hysteresis comparator 23 and the output potential level holding By using the circuit 24, the same operation and effect can be obtained.
By doing so, the subsequent processing can be the same as in the seventh, eighth, and ninth embodiments, and the hysteresis comparator can be applied to a multilevel single-phase inverter.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1に、スイッチング制御手段を、各相毎に1つのゲー
トパルス生成手段と分配手段で構成することで、簡略化
し小型化することができて経済的で信頼性を高めること
ができる。
As described above, according to the present invention,
First, by configuring the switching control means with one gate pulse generation means and distribution means for each phase, it is possible to simplify and reduce the size, and to increase the cost and reliability.

【0100】第2に、多重インバータからなる電力変換
装置において、個々の単位インバータ内の素子にスイッ
チングが特定期間集中するのを避けることで、スイッチ
ングロスのバランスをとることができる。
Secondly, in a power converter composed of multiple inverters, switching loss can be balanced by avoiding switching being concentrated on elements in each unit inverter for a specific period.

【0101】第3に、最小オンパルス幅の制約のあるス
イッチング素子でも、制御不能領域を補正することで、
多レベルインバータ及び多重インバータからなる電力変
換装置に適用することができる。
Third, even in a switching element having a limitation on the minimum on-pulse width, by correcting the uncontrollable region,
The present invention can be applied to a power converter including a multi-level inverter and multiple inverters.

【0102】第4に、ゲートパルス生成手段をヒステリ
シスコンパレータで構成することで、より簡略化された
ハード構成でPWMゲートパルスを生成することができ
る。
Fourth, by configuring the gate pulse generation means with a hysteresis comparator, a PWM gate pulse can be generated with a simpler hardware configuration.

【0103】第5に、スイッチング制御手段を、各単位
インバータ毎に1つのゲートパルス生成手段とスイッチ
ング決定手段で構成することで、直流電圧のアンバラン
スを抑制することができるスイッチング素子を優先して
スイッチングさせて中性点電位の変動を抑えることがで
きるとともに経済的で信頼性を高めることができる。
Fifth, since the switching control means is constituted by one gate pulse generation means and switching decision means for each unit inverter, the switching element capable of suppressing the imbalance of the DC voltage is given priority. Switching can suppress fluctuations in the neutral point potential, and can be economical and increase reliability.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態である電力変換装置
の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1の実施の形態における変換前の電圧基
準に対する出力電位レベルの関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an output potential level and a voltage reference before conversion in the first embodiment.

【図3】上記第1の実施の形態における変換後の電圧基
準に対する出力電位レベルの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an output potential level and a converted voltage reference in the first embodiment.

【図4】図1における分配回路の内部構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a distribution circuit in FIG. 1;

【図5】本発明の第2の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.

【図6】上記第2の実施の形態における変換前の電圧基
準に対する出力電位レベルの関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an output potential level and a voltage reference before conversion in the second embodiment.

【図7】図2における分配回路の内部構成を示す回路図
である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing an internal configuration of a distribution circuit in FIG.

【図8】上記第2の実施の形態においてスイッチングす
る単位インバータ決定のためのキューを示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a queue for determining a unit inverter to be switched in the second embodiment.

【図9】上記第2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素子のスイッチング状態変化を示す
図である。
FIG. 9 is a diagram showing a switching state change of an element for determining an element to be switched in the second embodiment.

【図10】上記第2の実施の形態における単位インバー
タのスイッチング波形例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a switching waveform of a unit inverter in the second embodiment.

【図11】本発明の第3の実施の形態の回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 12 is a block diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5の実施の形態の回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】図13における分配回路の内部構成を示すブ
ロック図である。
14 is a block diagram showing an internal configuration of a distribution circuit in FIG.

【図15】上記第5の実施の形態におけるスイッチング
波形例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a switching waveform in the fifth embodiment.

【図16】本発明の第6の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 16 is a block diagram of a sixth embodiment of the present invention.

【図17】図16における分配回路の内部構成を示す回
路図である。
17 is a circuit diagram showing an internal configuration of a distribution circuit in FIG.

【図18】本発明の第7の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 18 is a block diagram of a seventh embodiment of the present invention.

【図19】上記第7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位レベルの関係を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a relationship between an output potential level and a voltage reference before conversion in the seventh embodiment.

【図20】上記第7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位レベルの関係を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a relationship between an output potential level and a converted voltage reference in the seventh embodiment.

【図21】上記第7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素子のスイッチング状態変化を示
す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a switching state change of an element for determining an element to be switched in the seventh embodiment.

【図22】本発明の第8の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 22 is a block diagram of an eighth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第9の実施の形態のブロック図であ
る。
FIG. 23 is a block diagram of a ninth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第10の実施の形態のブロック図で
ある。
FIG. 24 is a block diagram according to a tenth embodiment of the present invention.

【図25】従来のNPCインバータ装置の回路図であ
る。
FIG. 25 is a circuit diagram of a conventional NPC inverter device.

【図26】上記従来のNPCインバータ装置の出力波形
を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing an output waveform of the conventional NPC inverter device.

【図27】従来の多重インバータ装置のブロック図であ
る。
FIG. 27 is a block diagram of a conventional multiple inverter device.

【図28】図27における単位インバータの内部構成を
示す回路図である。
FIG. 28 is a circuit diagram showing an internal configuration of a unit inverter in FIG. 27.

【図29】上記従来の多重インバータ装置の出力波形を
示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an output waveform of the conventional multiplex inverter device.

【図30】従来のインバータ装置において最小オンパル
ス幅対策を行ったときの出力波形を示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing output waveforms when a minimum on-pulse width measure is taken in a conventional inverter device.

【図31】従来の単相多レベル3相スター接続方式の多
重インバータ装置のブロック図である。
FIG. 31 is a block diagram of a conventional multiple inverter device of a single-phase multi-level three-phase star connection system.

【図32】図31における単相NPCインバータの内部
構成を示す回路図である。
FIG. 32 is a circuit diagram showing an internal configuration of the single-phase NPC inverter in FIG. 31.

【図33】図31の多重インバータ装置の出力電圧波形
を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing an output voltage waveform of the multiplex inverter device of FIG. 31.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 直流電源 3A,3B,3U,3V,3W スイッチングアーム 4U〜4W,5U〜5W,6U〜6W,7U〜7W,8
U〜8W,9U〜9W,31U〜31W,32U〜32
W,33U〜33W,34U〜34W スイッチング制
御回路(スイッチング制御手段) 11 電圧基準変換回路 12 PWM回路(ゲートパルス生成手段) 13a〜13d 分配回路(分配手段) 14 出力電位レベル決定回路(出力電位レベル決定手
段) 15a,15b スイッチング素子選択回路(スイッチ
ング素子選択手段) 16 単位インバータ選択回路(単位インバータ選択手
段) 17 単位インバータ内素子選択回路(単位インバータ
内素子選択手段) 18a,18b ゲートパルス割振り回路(ゲートパル
ス割振り手段) 21,22 電圧基準補正回路(電圧基準補正手段) 23 ヒステリシスコンパレータ(ゲートパルス生成手
段) 28U,28V,28W,28U1 ,28U2 ,28V
1 ,28V2 ,28W 1 ,28W2 単位インバータ S1 〜S4 スイッチング素子 35 電圧基準レベル判定回路(電圧基準レベル判定手
段) 36 スイッチング決定回路(スイッチング決定手段) 37 電圧検出回路(直流電圧監視手段) 38 電流検出回路(出力電流検出手段) 39 スイッチング状態記憶回路(スイッチング状態記
憶手段) 41 スイッチングアーム記憶回路(スイッチングアー
ム記憶手段)
 1 DC power supply 3A, 3B, 3U, 3V, 3W Switching arm 4U-4W, 5U-5W, 6U-6W, 7U-7W, 8
U ~ 8W, 9U ~ 9W, 31U ~ 31W, 32U ~ 32
W, 33U-33W, 34U-34W Switching system
Control circuit (switching control means) 11 voltage reference conversion circuit 12 PWM circuit (gate pulse generation means) 13a to 13d distribution circuit (distribution means) 14 output potential level determination circuit (output potential level determination means)
Stage) 15a, 15b Switching element selection circuit (switch)
Element selection means) 16 unit inverter selection circuit (unit inverter selection
17) Element selection circuit in unit inverter (unit inverter)
18a, 18b Gate pulse allocation circuit (gate pulse
21 and 22 Voltage reference correction circuit (voltage reference correction means) 23 Hysteresis comparator (gate pulse generation means)
Stage) 28U, 28V, 28W, 28U1, 28UTwo, 28V
1, 28VTwo, 28W 1, 28WTwo  Unit inverter S1~ SFour  Switching element 35 Voltage reference level determination circuit (voltage reference level determination circuit)
Stage) 36 switching decision circuit (switching decision means) 37 voltage detection circuit (DC voltage monitoring means) 38 current detection circuit (output current detection means) 39 switching state storage circuit (switching state record)
41) Switching arm storage circuit (switching arm)
Storage means)

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源からの直流電圧を複数の電位に
分圧し、この分圧された直流電圧が供給された複数のス
イッチング素子のオン・オフ制御により3以上の電位レ
ベルを持つ交流電圧を出力するスイッチングアームを2
相以上持ち、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1つ設けられ、単一
の位相及び振幅の搬送波と、この単一の位相及び振幅の
搬送波に対応して電圧レベルを変換した電圧基準との比
較によりパルス幅変調されたゲートパルスを生成するゲ
ートパルス生成手段と、このゲートパルス生成手段から
出力されるゲートパルスを前記複数のスイッチング素子
の何れへ分配するかを決定する分配手段とを備えたスイ
ッチング制御手段により前記複数のスイッチング素子の
オン・オフを制御することを特徴とする電力変換装置。
A DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and an AC voltage having three or more potential levels is obtained by ON / OFF control of a plurality of switching elements supplied with the divided DC voltage. 2 output switching arms
In a power converter that has more than one phase and obtains multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage, one is provided for each phase, and a single phase and amplitude carrier and a single phase and amplitude carrier are provided. A gate pulse generating means for generating a pulse width-modulated gate pulse by comparing with a voltage reference having a correspondingly converted voltage level; and a gate pulse output from the gate pulse generating means being transmitted to any of the plurality of switching elements. A power converter characterized in that on / off of the plurality of switching elements is controlled by switching control means having distribution means for determining whether to distribute.
【請求項2】 前記分配手段は、前記ゲートパルス生成
手段から出力されるゲートパルスでスイッチング素子を
スイッチングしたときに前記スイッチングアームが出力
するべき電位レベルを決定する出力電位レベル決定手段
と、前記各スイッチング素子の現在のスイッチング状態
から前記決定された電位レベルを出力するために出力状
態を変化させるスイッチング素子を次にスイッチングす
る素子として選択するスイッチング素子選択手段と、前
記選択したスイッチング素子へは前記ゲートパルス生成
手段から出力されるゲートパルスを出力し、選択しなか
ったスイッチング素子には現状を維持するゲートパルス
を出力するゲートパルス割振り手段とを有することを特
徴とする請求項1記載の電力変換装置。
2. The output potential level determining means for determining a potential level to be output by the switching arm when a switching element is switched by a gate pulse output from the gate pulse generating means; Switching element selecting means for selecting a switching element that changes the output state to output the determined potential level from the current switching state of the switching element as an element to be switched next; and the gate to the selected switching element. 2. The power converter according to claim 1, further comprising a gate pulse allocating unit that outputs a gate pulse output from the pulse generating unit and outputs a gate pulse that maintains a current state to a switching element that is not selected. .
【請求項3】 直流電源からの直流電圧を複数の電位に
分圧し、この分圧された直流電圧が供給された複数のス
イッチング素子のオン・オフ制御により3以上の電位レ
ベルを出力するスイッチングアームを2つ持つ単位イン
バータを2段以上多重接続してインバータ群を構成し、
このインバータ群を2相以上持ち、可変周波数、可変電
圧の多相直流電力を得る電力変換装置において、各相毎
に1つ設けられ、単一の位相及び振幅の搬送波と、この
単一の位相及び振幅の搬送波に対応して電圧レベルを変
換した電圧基準との比較によりパルス幅変調されたゲー
トパルスを生成するゲートパルス生成手段と、このゲー
トパルス生成手段から出力されるゲートパルスを何れの
前記単位インバータ内の何れのスイッチング素子へ分配
するかを決定する分配手段とを備えたスイッチング制御
手段により前記2つの単位インバータ内の複数のスイッ
チング素子のオン・オフを制御することを特徴とする電
力変換装置。
3. A switching arm that divides a DC voltage from a DC power supply into a plurality of potentials and outputs three or more potential levels by on / off control of a plurality of switching elements to which the divided DC voltage is supplied. , Two or more unit inverters having two are connected in multiplex to form an inverter group,
In a power converter having two or more inverter groups and obtaining multi-phase DC power of variable frequency and variable voltage, one is provided for each phase, a carrier having a single phase and amplitude, A gate pulse generating means for generating a pulse pulse modulated by comparing with a voltage reference obtained by converting a voltage level corresponding to a carrier wave having an amplitude, and a gate pulse output from the gate pulse generating means, Power conversion control means for controlling on / off of a plurality of switching elements in the two unit inverters by switching control means having distribution means for deciding which switching element to distribute to which of the unit inverters. apparatus.
【請求項4】 前記分配手段は、前記ゲートパルス生成
手段から出力されるゲートパルスでスイッチング素子を
スイッチングしたときに各相が出力するべき電位レベル
を決定する出力電位レベル決定手段と、前記各単位イン
バータの現在の出力電位レベルを記憶し、1回のスイッ
チング動作で前記決定された電位レベルの出力を実現で
きる単位インバータのうち最も長い期間状態の変化のな
かった単位インバータを選択する単位インバータ選択手
段と、前記各単位インバータ内の各スイッチング素子の
現在のスイッチングの状態及びスイッチングの発生順序
を記憶し、この各スイッチング素子の現在のスイッチン
グの状態及びスイッチングの発生順序により前記選択し
た単位インバータ内で前記決定された電位レベルを出力
するために出力状態を変化させるスイッチング素子を次
にスイッチングする素子として選択する単位インバータ
内スイッチング素子選択手段と、前記選択したスイッチ
ング素子へは前記ゲートパルス生成手段から出力される
ゲートパルスを出力し、選択しなかったスイッチング素
子及び選択しなかった単位インバータ内の全てのスイッ
チング素子には現状を維持するゲートパルスを出力する
ゲートパルス割振り手段とを有することを特徴とする請
求項3記載の電力変換装置。
4. The output potential level determining means for determining a potential level to be output by each phase when a switching element is switched by a gate pulse output from the gate pulse generating means; A unit inverter selecting means for storing a current output potential level of the inverter and selecting a unit inverter whose state has not changed for a longest time among unit inverters capable of realizing the output of the determined potential level in one switching operation And the current switching state of each switching element in each of the unit inverters and the order of occurrence of switching are stored, and the current state of switching of each switching element and the order of occurrence of switching are stored in the selected unit inverter according to the current state. Output state to output the determined potential level Switching element selecting means in the unit inverter for selecting a switching element for changing the switching element as a next switching element; and outputting a gate pulse output from the gate pulse generating means to the selected switching element, and selecting a switching element not selected. 4. The power converter according to claim 3, wherein all switching elements in the unit inverter and the unselected unit inverter have a gate pulse allocating unit that outputs a gate pulse that maintains a current state.
【請求項5】 前記ゲートパルス生成手段から出力され
るゲートパルス幅が、特定の幅以下にならないように前
記電圧基準を補正する電圧基準補正手段を有することを
特徴とする請求項1又は3記載の電力変換装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising voltage reference correction means for correcting the voltage reference so that a gate pulse width output from the gate pulse generation means does not become smaller than a specific width. Power converter.
【請求項6】 前記電圧基準補正手段は、各相の電圧基
準に対して時間平均が等しくなるように電圧基準を補正
することを特徴とする請求項5記載の電力変換装置。
6. The power converter according to claim 5, wherein said voltage reference correction means corrects the voltage reference so that the time average is equal to the voltage reference of each phase.
【請求項7】 直流電源からの直流電圧を複数の電位に
分圧し、この分圧された直流電圧が供給された複数のス
イッチング素子のオン・オフ制御により3以上の電位レ
ベルを持つ交流電圧を出力するスイッチングアームを2
つ持つ単位インバータを1相以上持ち、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1つ設けられ、与えられた電圧基準に対し単一の
位相及び振幅の搬送波に対応して電圧レベルを変換する
電圧基準変換手段と、前記電圧基準が属する電圧領域を
判定する電圧基準レベル判定手段と、前記搬送波と前記
変換した電圧基準との比較によりパルス幅変調されたゲ
ートパルスを生成するゲートパルス生成手段と、前記分
圧された各直流電圧を監視する直流電圧監視手段と、各
相の前記単位インバータの出力電流を検出する出力電流
検出手段と、前記単位インバータ内の各スイッチング素
子の現在の状態を記憶するスイッチング状態記憶手段
と、前記分圧された直流電圧、前記出力電流、前記ゲー
トパルス、前記電圧領域及び前記各スイッチング素子の
現在の状態から前記単位インバータ内の全てのスイッチ
ング素子の次のスイッチング状態を決定するスイッチン
グ決定手段とを備えたスイッチング制御手段により前記
複数のスイッチング素子のオン・オフを制御すること特
徴とする電力変換装置。
7. A DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and an AC voltage having three or more potential levels is obtained by on / off control of a plurality of switching elements supplied with the divided DC voltage. 2 output switching arms
In a power converter that has one or more unit inverters and obtains multi-phase AC power of variable frequency and variable voltage, one is provided for each phase and has a single phase and amplitude with respect to a given voltage reference. Voltage reference conversion means for converting a voltage level corresponding to a carrier, voltage reference level determination means for determining a voltage region to which the voltage reference belongs, and pulse width modulation by comparing the carrier with the converted voltage reference A gate pulse generating means for generating a gate pulse, a DC voltage monitoring means for monitoring the divided DC voltages, an output current detecting means for detecting an output current of the unit inverter of each phase, Switching state storage means for storing a current state of each switching element, the divided DC voltage, the output current, the gate pulse, and the voltage Switching control means for determining the next switching state of all the switching elements in the unit inverter from the current state of the switching elements and the current state of each of the switching elements. A power converter characterized by the following.
【請求項8】 前記スイッチング決定手段は、各直流電
圧分圧点である中性点の電位が平衡点より上昇している
場合、電流が当該中性点から流れ出るようにスイッチン
グ素子の状態を変化させ、前記中性点の電位が平衡点よ
り下降している場合、電流が当該中性点へ流れ込むよう
に次のスイッチング状態を決定することを特徴とする請
求項7記載の電力変換装置。
8. The switching determining means changes the state of the switching element so that current flows out of the neutral point when the potential of the neutral point, which is each DC voltage dividing point, is higher than the equilibrium point. The power converter according to claim 7, wherein when the potential at the neutral point is lower than the equilibrium point, the next switching state is determined so that the current flows into the neutral point.
【請求項9】 前記出力電流検出手段に代えて、与えら
れる電流指令値を用いてなることを特徴とする請求項7
記載の電力変換装置。
9. The apparatus according to claim 7, wherein a given current command value is used in place of said output current detecting means.
The power converter according to any one of the preceding claims.
【請求項10】 直流電源からの直流電圧を複数の電位
に分圧し、この分圧された直流電圧が供給された複数の
スイッチング素子のオン・オフ制御により3以上の電位
レベルを持つ交流電圧を出力するスイッチングアームを
2つ持つ単位インバータを1相以上持ち、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1つ設けられ、与えられた電圧基準に対し単一
の位相及び振幅の搬送波に対応して電圧レベルを変換す
る電圧基準変換手段と、前記電圧基準が属する電圧領域
を判定する電圧基準レベル判定手段と、前記搬送波と前
記変換した電圧基準との比較によりパルス幅変調された
ゲートパルスを生成するゲートパルス生成手段と、前記
単位インバータ内の各スイッチング素子の現在の状態を
記憶するスイッチング状態記憶手段と、前記単位インバ
ータ内の2つのアームのうち直前にスイッチングしたア
ームを記憶するスイッチングアーム記憶手段と、この直
前にスイッチングしたスイッチングアーム情報、前記ゲ
ートパルス、前記電圧領域及び前記各スイッチング素子
の現在の状態から前記単位インバータ内の全てのスイッ
チング素子の次のスイッチング状態を決定するスイッチ
ング決定手段とを備えたスイッチング制御手段により前
記複数のスイッチング素子のオン・オフを制御すること
を特徴とする電力変換装置。
10. A DC voltage from a DC power supply is divided into a plurality of potentials, and an AC voltage having three or more potential levels is obtained by on / off control of a plurality of switching elements supplied with the divided DC voltage. It has one or more unit inverters with two switching arms to output, variable frequency,
In a power converter that obtains multi-phase AC power of variable voltage,
Voltage reference conversion means provided for each phase for converting a voltage level corresponding to a carrier having a single phase and amplitude with respect to a given voltage reference, and a voltage for determining a voltage region to which the voltage reference belongs Reference level determining means, gate pulse generating means for generating a pulse pulse modulated by comparing the carrier with the converted voltage reference, and switching for storing a current state of each switching element in the unit inverter. State storage means, switching arm storage means for storing the last switched arm of the two arms in the unit inverter, switching arm information just switched, the gate pulse, the voltage domain, and each of the switching elements From the current state of the next switching of all the switching elements in the unit inverter Power conversion apparatus characterized by controlling the on and off of said plurality of switching elements by a switching control means and a switching determination means for determining the switching state.
【請求項11】 前記スイッチング決定手段は、出力可
能なスイッチング状態が複数ある場合、前記スイッチン
グアーム記憶手段で記憶している直前にスイッチングし
たアームに対し他のアームをスイッチングするようにス
イッチング状態を決定することを特徴とする請求項10
記載の電力変換装置。
11. When there are a plurality of switching states that can be output, the switching determination means determines a switching state such that another arm is switched with respect to an arm that has been switched immediately before and stored in the switching arm storage means. 11. The method according to claim 10, wherein
The power converter according to any one of the preceding claims.
【請求項12】 前記スイッチング決定手段で決定され
る次のスイッチング状態は、現在のスイッチング状態に
対し、何れかのスイッチング素子の1回のスイッチング
を行うことで移行できる状態であり、各相の単位インバ
ータの出力は分圧された直流電圧を最小の単位として変
化することを特徴とする請求項7又は10記載の電力変
換装置。
12. The next switching state determined by the switching determination means is a state that can be shifted to the current switching state by performing one switching operation of any one of the switching elements. The power converter according to claim 7 or 10, wherein the output of the inverter changes with the divided DC voltage as a minimum unit.
【請求項13】 前記ゲートパルス生成手段は、単一の
位相及び振幅の搬送波と電圧レベルを変換した電圧基準
との比較によりパルス幅変調されたゲートパルスを生成
するコンパレータ構成に代えて、電流基準と出力電流と
の誤差信号が特定のヒステリシスを超えた場合にパルス
幅変調されたゲートパルスを発生するヒステリシスコン
パレータで構成してなることを特徴とする請求項1,7
又は10記載の電力変換装置。
13. The gate pulse generation means according to claim 1, wherein said comparator is configured to generate a pulse width-modulated gate pulse by comparing a carrier having a single phase and amplitude with a voltage reference obtained by converting a voltage level. And a hysteresis comparator for generating a pulse width-modulated gate pulse when an error signal between the current and the output current exceeds a specific hysteresis.
Or the power converter according to 10.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012096151A1 (en) * 2011-01-12 2012-07-19 株式会社 東芝 Semiconductor power conversion device
JP2012235600A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Hitachi Ltd Power conversion apparatus
WO2015056491A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 日産自動車株式会社 Power conversion device and power conversion method
WO2016024499A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-18 株式会社明電舎 Neutral point potential control method for single phase npc inverter

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012096151A1 (en) * 2011-01-12 2012-07-19 株式会社 東芝 Semiconductor power conversion device
JP2012147559A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Toshiba Corp Semiconductor power converter
CN103314517A (en) * 2011-01-12 2013-09-18 株式会社东芝 Semiconductor power conversion device
US20140085954A1 (en) * 2011-01-12 2014-03-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor power conversion device
JP2012235600A (en) * 2011-04-28 2012-11-29 Hitachi Ltd Power conversion apparatus
WO2015056491A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 日産自動車株式会社 Power conversion device and power conversion method
JPWO2015056491A1 (en) * 2013-10-17 2017-03-09 日産自動車株式会社 Power conversion device and power conversion method
WO2016024499A1 (en) * 2014-08-11 2016-02-18 株式会社明電舎 Neutral point potential control method for single phase npc inverter
JP2016039739A (en) * 2014-08-11 2016-03-22 株式会社明電舎 Control method of neutral point potential on single-phase npc inverter
CN106664038A (en) * 2014-08-11 2017-05-10 株式会社明电舍 Neutral point potential control method for single phase npc inverter
RU2671839C2 (en) * 2014-08-11 2018-11-07 Мейденша Корпорейшн Method of potential neutral point control for a single-phase npc inverter

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