JP2006238645A - Serial multiple matrix converter - Google Patents

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Kenichi Imanishi
健一 今西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a serial multiple matrix converter by which a value of a capacitor of an input filter is suppressed to be smaller, even when capacity of the matrix converter becomes large. <P>SOLUTION: The matrix converter includes an input-side polyphase transformer 2 connected to polyphase AC power supply 1, and a polyphase input single-phase output matrix converter 10 of an (a) phase connected to the secondary side of the transformer 2. The converter 10 is constituted of a quantity of (b) of a cell 5 connected in series, in which the cell is constituted of the input filter 3 and a converter unit 4. Each cell 5 generates an output voltage through PWM by a carrier triangular wave, having a phase difference of 360°/n(n=a×b) with respect to each other, and the series multiple matrix converter outputs an (a) phase AC voltage by the converter 10. The resonance frequency of the input filter 3 is set higher than the carrier frequency, which is a source for generating PWM waveforms, by which harmonic components are removed in a current of a carrier frequency component, flowing out to the primary side of the transformer 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、交流電源から任意の周波数の交流電力を生成して、交流電動機などの交流負荷を駆動する直列多重マトリクスコンバータに関する。   The present invention relates to a serial multiple matrix converter that generates AC power of an arbitrary frequency from an AC power source and drives an AC load such as an AC motor.

従来、商用電源などの交流電源を用いて交流電動機等の交流負荷を可変速駆動するには、PWM(Pulse Width Modulation)インバータ方式が採用されてきた。このPWMインバータ方式は、商用電源を整流回路部で一旦直流に変換し、それから、インバータを用いて任意の周波数の多相交流電力を生成するものである。   Conventionally, a PWM (Pulse Width Modulation) inverter method has been employed to drive an AC load such as an AC motor at a variable speed using an AC power source such as a commercial power source. In this PWM inverter system, a commercial power supply is once converted into direct current by a rectifier circuit unit, and then, multiphase AC power having an arbitrary frequency is generated using an inverter.

しかし、PWMインバータ方式は、商用電源を一旦直流に変換するので、整流後のリップル成分を低減するために容量の大きな平滑コンデンサ(電解コンデンサ)を設ける必要があり、小型化のネックになっている。また、交流→直流→交流という2度の変換を、それぞれ半導体スイッチング素子を用いて行うため、高効率化に限界がある。さらに、商用電源側と交流電動機等の交流負荷側の非可逆性のため、負荷側からの回生エネルギーを利用することができないという問題があった。   However, the PWM inverter system temporarily converts the commercial power supply into direct current, so it is necessary to provide a smoothing capacitor (electrolytic capacitor) with a large capacity in order to reduce the ripple component after rectification, which is a bottleneck in miniaturization. . In addition, since the two conversions of AC → DC → AC are performed using the semiconductor switching elements, there is a limit to increasing the efficiency. Further, there is a problem that regenerative energy from the load side cannot be used due to irreversibility between the commercial power source side and the AC load side such as an AC motor.

近年になって、一定周波数の商用交流電源から任意の周波数の交流出力を直接生成するサイクロコンバータが採用されるようになった(例えば、特許文献1〜3参照)。
サイクロコンバータの回路構成としては、入力(商用電源側)の各相と出力(交流負荷側)の各相を高速スイッチで直接結んだ「マトリクスコンバータ」形式が使われることが多い。
In recent years, a cycloconverter that directly generates an AC output of an arbitrary frequency from a commercial AC power source having a constant frequency has been adopted (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
As the circuit configuration of the cycloconverter, a “matrix converter” type in which each phase of the input (commercial power supply side) and each phase of the output (AC load side) are directly connected by a high-speed switch is often used.

図6は、従来より採用されている直列多重マトリクスコンバータの構成を示すものである。この直列多重マトリクスコンバータは、多相(本例では三相)交流電源1に接続される入力側多相トランス2と、入力側多相トランス2の二次側に接続されたa相(a≧3)の多相入力単相出力マトリクスコンバータ10とを備え、多相入力単相出力マトリクスコンバータ10は、リアクトル3aとコンデンサ3bとからなる入力フィルタ3およびマトリクスコンバータユニット4で構成されるセル5をb個(b≧2)、直列に接続して構成されている。各セル5は、互いに360°/n(n=a×b)の位相差をもつキャリア三角波によりPWMにて出力電圧を作り出し、モータ等の負荷6を駆動する。   FIG. 6 shows a configuration of a serial multiple matrix converter that has been conventionally employed. This serial multiple matrix converter includes an input-side multiphase transformer 2 connected to a multiphase (three-phase in this example) AC power source 1 and an a phase (a ≧ a) connected to the secondary side of the input multiphase transformer 2. 3), the multiphase input single phase output matrix converter 10 includes a cell 5 including an input filter 3 and a matrix converter unit 4 each including a reactor 3a and a capacitor 3b. b (b ≧ 2) are connected in series. Each cell 5 generates an output voltage by PWM using a carrier triangular wave having a phase difference of 360 ° / n (n = a × b), and drives a load 6 such as a motor.

このような構成の直列多重マトリクスコンバータでは、入力側の交流電圧を所定のキャリア周波数で高速スイッチングするため、そのスイッチングに起因する高調波が入力側に流れ出す。そこで、従来においては、図6に示すように、マトリクスコンバータユニット4の入力フィルタ3の共振周波数をキャリア周波数より低くすることで、図7に示すとおり、入力フィルタ3の減衰領域にキャリア周波数をおき、入力側に流れ出すマトリクスコンバータユニット4のスイッチングに起因するキャリア周波数をもった高調波を減少させるようにしている。   In the serial multiplex matrix converter having such a configuration, the AC voltage on the input side is switched at high speed at a predetermined carrier frequency, and therefore harmonics resulting from the switching flow out to the input side. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6, by setting the resonance frequency of the input filter 3 of the matrix converter unit 4 lower than the carrier frequency, the carrier frequency is set in the attenuation region of the input filter 3 as shown in FIG. The harmonics having the carrier frequency due to the switching of the matrix converter unit 4 flowing out to the input side are reduced.

また、図6に示したマトリクスコンバータユニット4の入力フィルタ3は、リアクトル3aとコンデンサ3bで構成されており、キャリア周波数成分等の高調波成分を除去するものであるが、この入力フィルタ3で除去できなかったある次数の高調波成分を、図8に示すように、リアクトル21とコンデンサ22及び抵抗23から構成されるダンピングフィルタ20を設けて除去しようとするものがあるが、このダンピングフィルタ20は、図8に示すとおり、各セル5の入力側、すなわち入力側多相トランス2の二次側に接続されている。   Further, the input filter 3 of the matrix converter unit 4 shown in FIG. 6 includes a reactor 3a and a capacitor 3b, and removes higher harmonic components such as carrier frequency components. As shown in FIG. 8, some harmonic components that could not be obtained are provided by a damping filter 20 including a reactor 21, a capacitor 22, and a resistor 23. 8 is connected to the input side of each cell 5, that is, to the secondary side of the input-side multiphase transformer 2.

国際公開WO97/09773号公報International Publication No. WO 97/09773 特開2001−258258号公報JP 2001-258258 A 特開2004−229492号公報JP 2004-229492 A

上述したように、図6に示した従来のマトリクスコンバータユニット4の入力フィルタ3では、共振周波数をキャリア周波数より低くしなければならないという理由から、それによって決まるフィルタ用コンデンサ3bのキャパシタンス値が、特にマトリクスコンバータの容量が大きくなったときに大きくなり、その結果、セル5が大きくなることによって省スペース化の妨げとなる問題点があった。また入力電源と同じ系統にサイリスタ変換器が接続され、それにより入力電圧に波形歪を生じた場合には、入力フィルタ3の共振周波数が低いために、波形歪による共振現象を起こしてしまうという問題点もあった。   As described above, in the input filter 3 of the conventional matrix converter unit 4 shown in FIG. 6, because the resonance frequency must be lower than the carrier frequency, the capacitance value of the filter capacitor 3b determined thereby is particularly When the capacity of the matrix converter is increased, the matrix converter becomes larger. As a result, there is a problem that space saving is hindered by an increase in the size of the cell 5. In addition, when a thyristor converter is connected to the same system as the input power supply, thereby causing waveform distortion in the input voltage, the resonance frequency of the input filter 3 is low, which causes a resonance phenomenon due to waveform distortion. There was also a point.

さらに、図8に示したように、入力フィルタ3で除去出来なかったある次数の高調波成分を除去するためのダンピングフィルタ20を、各セル毎に接続したのでは、発生するある次数の高調波成分に起因する事から、セル5が大きくなると共に、高調波次数によりセル5の大きさが左右されてしまうこととなる。また、n個のセル分のダンピングフィルタ20が必要となるため、コストパフォーマンスが悪くなり経済性の面で不利である。
これを解消するために、図9のように、リアクトル31とコンデンサ32及び抵抗33から構成されるダンピングフィルタ30を入力側多相トランス2の一次側で構成する方法もあるが、この場合の問題点は、直列多重マトリクスコンバータの入力側多相トランス2の一次側の電圧が高いために、高圧対応のダンピングフィルタ30にする必要が出てくる点である。高圧対応という点から、高圧対応の電用品及び取り扱いをする必要があり、構造及びコストパフォーマンスの面で不利となる。
Furthermore, as shown in FIG. 8, if a damping filter 20 for removing a harmonic component of a certain order that could not be removed by the input filter 3 is connected to each cell, a harmonic of a certain order is generated. Due to the components, the size of the cell 5 becomes larger and the size of the cell 5 depends on the harmonic order. Moreover, since the damping filter 20 for n cells is required, cost performance is deteriorated, which is disadvantageous in terms of economy.
In order to solve this problem, there is a method in which the damping filter 30 including the reactor 31, the capacitor 32, and the resistor 33 is configured on the primary side of the input-side polyphase transformer 2 as shown in FIG. The point is that the voltage on the primary side of the input-side multiphase transformer 2 of the serial multiplex matrix converter is high, and therefore it is necessary to make the damping filter 30 compatible with high voltage. From the viewpoint of high voltage compatibility, it is necessary to handle and handle high voltage electric appliances, which is disadvantageous in terms of structure and cost performance.

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、直列多重マトリクスコンバータの容量が大きくなったときでもコンデンサの値を小さく抑えるとともに、入力電源と同じ系統にサイリスタ変換器が接続されているような場合でも、それによって起こる共振現象をなるべく小さくすることができる直列多重マトリクスコンバータを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems. Even when the capacity of the serial multiple matrix converter is increased, the value of the capacitor is kept small, and a thyristor converter is connected to the same system as the input power supply. In such a case, an object of the present invention is to provide a serial multiple matrix converter capable of minimizing the resonance phenomenon caused thereby.

本発明の第1の構成は、多相交流電源に接続される入力側多相トランスと、前記入力側多相トランスの二次側に接続されたa相(a≧3)の多相入力単相出力マトリクスコンバータとを備え、前記多相入力単相出力マトリクスコンバータは、リアクトルとコンデンサからなる入力フィルタおよびコンバータユニットで構成されるセルをb個(b≧2)、直列に接続して構成され、前記各セルは互いに360°/n(n=a×b)の位相差をもつキャリア三角波によりPWMにて出力電圧を作り出し、前記多相入力単層出力マトリクスコンバータによりa相交流電圧を出力する直列多重マトリクスコンバータにおいて、前記リアクトルと前記コンデンサからなる入力フィルタの共振周波数を、PWM波形を生成する元となるキャリア周波数よりも高く設定し、これにより前記入力側多相トランスの一次側に流れ出すキャリア周波数成分の電流に含まれる高調波成分を除去するようにしたことを特徴とする。   A first configuration of the present invention includes an input-side multi-phase transformer connected to a multi-phase AC power source, and an a-phase (a ≧ 3) multi-phase input unit connected to a secondary side of the input-side multi-phase transformer. The multi-phase input single-phase output matrix converter is configured by connecting in series b cells (b ≧ 2) including an input filter including a reactor and a capacitor and a converter unit. Each cell generates an output voltage by PWM using a carrier triangular wave having a phase difference of 360 ° / n (n = a × b), and outputs a phase AC voltage by the multiphase input single layer output matrix converter. In the serial multiple matrix converter, the resonance frequency of the input filter composed of the reactor and the capacitor is set to be higher than the carrier frequency that generates the PWM waveform. It is set high, and thereby, harmonic components contained in the current of the carrier frequency component flowing out to the primary side of the input side multiphase transformer are removed.

本発明の第2の構成は、多相交流電源に接続される入力側多相トランスと、前記入力側多相トランスの二次側に接続されたa相(a≧3)の多相入力単相出力マトリクスコンバータとを備え、前記多相入力単相出力マトリクスコンバータは、リアクトルとコンデンサからなる入力フィルタおよびコンバータユニットで構成されるセルをb個(b≧2)、直列に接続して構成され、前記各セルは互いに360°/n(n=a×b)の位相差をもつキャリア三角波によりPWMにて出力電圧を作り出し、前記多相入力単層出力マトリクスコンバータによりa相交流電圧を出力する直列多重マトリクスコンバータにおいて、前記入力側多相トランスの一次側に流れ出す特定の次数高調波成分の電流を、前記入力側多相トランス内に追加した巻線によるインダクタンスと、このインダクタンスに直列接続されたコンデンサおよび抵抗器とから構成されるダンピングフィルタで除去するようにしたことを特徴とする。   A second configuration of the present invention includes an input-side multi-phase transformer connected to a multi-phase AC power source, and an a-phase (a ≧ 3) multi-phase input unit connected to the secondary side of the input-side multi-phase transformer. The multi-phase input single-phase output matrix converter is configured by connecting in series b cells (b ≧ 2) including an input filter including a reactor and a capacitor and a converter unit. Each cell generates an output voltage by PWM using a carrier triangular wave having a phase difference of 360 ° / n (n = a × b), and outputs a phase AC voltage by the multiphase input single layer output matrix converter. In the serial multiple matrix converter, a current of a specific order harmonic component that flows out to the primary side of the input-side multiphase transformer is caused by a winding added in the input-side multiphase transformer. It is characterized in that it is removed by a damping filter composed of an inductance and a capacitor and a resistor connected in series to the inductance.

本発明の第1の構成によれば、入力フィルタの共振周波数を、PWM波形を生成する元となるキャリア周波数よりも高く設定したことにより、マトリクスコンバータの容量が大きくなった場合でも、入力フィルタ用コンデンサを小さく抑えることが可能となり、且つ入力フィルタの共振周波数を、通常、1kHz以下に存在するサイリスタ変換機による歪高調波周波数から離れた高い値に設定できるため、同じ電源にサイリスタ変換機が接続されている場合でも、それによる共振現象を抑えることが可能となる。   According to the first configuration of the present invention, the resonance frequency of the input filter is set higher than the carrier frequency from which the PWM waveform is generated. Capacitors can be kept small, and the resonance frequency of the input filter can be set to a high value away from the distorted harmonic frequency by the thyristor converter, which usually exists at 1 kHz or less, so the thyristor converter is connected to the same power supply. Even in the case where it is, it is possible to suppress the resonance phenomenon caused thereby.

本発明の第2の構成によれば、入力側多相トランスの一次側に流れ出す特定の次数高調波成分の電流を、入力側多相トランス内に追加した巻線によるインダクタンスと、このインダクタンスに直列接続されたコンデンサおよび抵抗器とから構成されるダンピングフィルタで除去するようにしたことにより、特定の次数高調波成分の電流を除去させることが達成でき、また、ダンピングフィルタを入力側多相トランス内で構成し、且つ低圧として構成できることから、構造上、及びコストパフォーマンスの面で有利となる。   According to the second configuration of the present invention, a current of a specific order harmonic component that flows out to the primary side of the input-side multiphase transformer, an inductance due to the winding added in the input-side multiphase transformer, and the inductance in series By using a damping filter consisting of a connected capacitor and resistor, it is possible to eliminate the current of a specific order harmonic component, and the damping filter can be placed in the input-side polyphase transformer. And can be constructed as a low pressure, which is advantageous in terms of structure and cost performance.

以下、本発明の実施の形態を、図1〜図5を用いて説明する。
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1による入力フィルタの周波数特性を示すグラフ、図2は本実施の形態1に係る多相入力単相出力マトリクスコンバータの接続図、図3は図2の多相入力単相出力マトリクスコンバータにおける電流指令と各セルの電圧波形を示すグラフ、図4は本実施の形態1による高調波成分のベクトル図である。全体の回路構成は、図6と同じであるので説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[Embodiment 1]
1 is a graph showing frequency characteristics of an input filter according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a connection diagram of a multiphase input single phase output matrix converter according to Embodiment 1, and FIG. 3 is a polyphase of FIG. FIG. 4 is a vector diagram of harmonic components according to the first embodiment, and FIG. The entire circuit configuration is the same as that in FIG.

本実施の形態1においては、図1に示すように、入力フィルタ3の共振周波数を、PWM波形を生成する元となるキャリア周波数よりも高くしたものである。具体的には、入力フィルタ3のゲイン特性の中で、キャリア周波数を共振周波数よりも低く、ゲインがほぼ1となる領域においている。これによりキャリア周波数をもつ高調波成分はそのまま電源側に出てゆくが、多重形ドライブ方式を採用した高圧用マトリクスコンバータでは、n台のセル(ユニット)で出力多相(三相)電圧を生成するためのキャリア三角波の位相を360°el/n台ずらして出力しているため、キャリア周波数をもつ高調波成分は相殺されることになり、装置の外部に出ていくことはない。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the resonance frequency of the input filter 3 is set higher than the carrier frequency from which the PWM waveform is generated. Specifically, in the gain characteristic of the input filter 3, the carrier frequency is lower than the resonance frequency and the gain is approximately 1. As a result, the harmonic component having the carrier frequency is directly output to the power supply side. However, in the high-voltage matrix converter using the multiplex drive method, output multiphase (three-phase) voltage is generated by n cells (units). Since the phase of the carrier triangular wave for output is shifted by 360 ° el / n, the harmonic component having the carrier frequency is canceled and does not go out of the apparatus.

このことを、図2〜図4に基づいて具体的に説明する。多重形ドライブ方式を採用した高圧用マトリクスコンバータにおいて、図2に示すように、a相(3相)毎にb台(3台)ずつスター結線し、本例では9台のセル5にて出力電圧を生成するキャリア三角波の位相を40°el(360°el/9台)ずらして出力している。表1は、9台のセル5の各相、及び各段の出力電圧を生成するキャリア三角波の位相を示している。   This will be specifically described with reference to FIGS. In a high-voltage matrix converter that employs a multiplex drive system, as shown in FIG. 2, b units (three units) are star-connected for each a phase (three phases), and output is performed in nine cells 5 in this example. The phase of the carrier triangular wave that generates the voltage is shifted by 40 ° el (360 ° el / 9 units) and output. Table 1 shows each phase of nine cells 5 and the phase of the carrier triangular wave that generates the output voltage of each stage.

Figure 2006238645
Figure 2006238645

図3(a)は、キャリア周波数の各相の波形を示し、(b),(c),(d)はそれぞれU相、V相、W相の出力電圧および各セル電圧を示している。図3に示されるように、各セル5のキャリア周波数をもつ高調波成分は、入力側多相トランス2の一次側では相殺されることになる。すなわち、本実施の形態では、キャリア周波数の三角波を40°elずつずらしているので、各三角波の位相は図4のベクトル図に示すようになる。例えば、U相を生成する三角波の位相を考えると、U1〜U3は120°elずつずれているため、その合成はゼロとなる。つまり、各相毎(U相、V相、W相)の出力電圧を生成するキャリア三角波の合成はゼロとなることから、その結果、キャリア周波数成分に関する高調波成分を相殺することができる。このようにして、本来の入力フィルタ3の目的である、入力側に流れ出すマトリクスコンバータユニット4のスイッチングに起因するキャリア周波数をもった高調波成分を減少させることができる。   FIG. 3 (a) shows the waveform of each phase of the carrier frequency, and (b), (c), and (d) show the output voltage and each cell voltage of the U phase, V phase, and W phase, respectively. As shown in FIG. 3, the harmonic component having the carrier frequency of each cell 5 is canceled on the primary side of the input-side polyphase transformer 2. That is, in the present embodiment, since the triangular wave of the carrier frequency is shifted by 40 ° el, the phase of each triangular wave is as shown in the vector diagram of FIG. For example, when considering the phase of the triangular wave that generates the U phase, U1 to U3 are shifted by 120 ° el, so the synthesis is zero. That is, since the synthesis of the carrier triangular wave that generates the output voltage for each phase (U phase, V phase, W phase) becomes zero, the harmonic component related to the carrier frequency component can be canceled as a result. In this way, harmonic components having a carrier frequency due to switching of the matrix converter unit 4 flowing out to the input side, which is the original purpose of the input filter 3, can be reduced.

このような制御方法から入力フィルタ3の共振周波数を高く設定できるため、マトリクスコンバータの容量が大きくなった場合でも、入力フィルタ用コンデンサの容量を小さく抑えることが可能となる。   Since the resonance frequency of the input filter 3 can be set high from such a control method, the capacity of the input filter capacitor can be kept small even when the capacity of the matrix converter is increased.

[実施の形態2]
図5は本発明の実施の形態2の構成を示す回路図である。本実施の形態2においては、入力側多相トランス2内で巻線7aを追加し、この巻線7aにコンデンサ7bと抵抗器7cを直列接続し、これをダンピングフィルタ7としたものである。その他の構成については、図6の構成と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a winding 7 a is added in the input-side multiphase transformer 2, and a capacitor 7 b and a resistor 7 c are connected in series to the winding 7 a to form a damping filter 7. Other configurations are the same as those in FIG. 6, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

本実施の形態2では、ダンピングフィルタ7におけるインダクタンス分を、入力側多相トランス2内で追加した巻線7aを利用して構成したもので、その際、ダンピングフィルタ7部が、入力側多相トランス一次側電圧(高圧)よりも低圧となるような巻数比にする。このような構成とすることにより、発生するある次数の高調波成分によって、セル5の構造が左右されず、図8に示した従来例よりもダンピングフィルタの数を減らすことができ、且つ、図9に示した従来例よりも低圧として構成できるため、構造及びコストパフォーマンスの面で有利となる。   In the second embodiment, the inductance in the damping filter 7 is configured using the winding 7a added in the input-side multiphase transformer 2, and at this time, the damping filter 7 portion is connected to the input-side polyphase. The turns ratio is set to be lower than the transformer primary voltage (high voltage). By adopting such a configuration, the structure of the cell 5 is not influenced by the generated harmonic component of a certain order, and the number of damping filters can be reduced as compared with the conventional example shown in FIG. 9 can be configured at a lower pressure than the conventional example shown in FIG. 9, which is advantageous in terms of structure and cost performance.

本発明は、共振現象を抑えた直列多重マトリクスコンバータであり、交流電動機などの交流負荷を駆動するコンバータに利用することができる。   The present invention is a serial multiple matrix converter that suppresses a resonance phenomenon, and can be used for a converter that drives an AC load such as an AC motor.

本発明の実施の形態1による入力フィルタの周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the input filter by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る多相入力単相出力マトリクスコンバータの接続図である。1 is a connection diagram of a multiphase input single phase output matrix converter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 図2の多相入力単相出力マトリクスコンバータにおける電流指令と各セルの電圧波形を示すグラフである。3 is a graph showing a current command and a voltage waveform of each cell in the multiphase input single phase output matrix converter of FIG. 2. 本発明の実施の形態1による高調波成分のベクトル図である。It is a vector diagram of the harmonic component by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態1が適用される直列多重マトリクスコンバータの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the serial multiple matrix converter to which Embodiment 1 of this invention is applied. 従来における入力フィルタの周波数特性を示すグラフである。It is a graph which shows the frequency characteristic of the input filter in the past. 従来の直列多重マトリクスコンバータの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the conventional serial multiple matrix converter. 従来の直列多重マトリクスコンバータの他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the conventional serial multiple matrix converter.

符号の説明Explanation of symbols

1 多相交流電源
2 入力側多相トランス
3 入力フィルタ
3a リアクトル
3b コンデンサ
4 マトリクスコンバータユニット
5 セル
6 負荷
7 ダンピングフィルタ
7a 巻線
7b コンデンサ
7c 抵抗器
10 多相入力単相出力マトリクスコンバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polyphase AC power source 2 Input side polyphase transformer 3 Input filter 3a Reactor 3b Capacitor 4 Matrix converter unit 5 Cell 6 Load 7 Damping filter 7a Winding 7b Capacitor 7c Resistor 10 Multiphase input single phase output matrix converter

Claims (2)

多相交流電源に接続される入力側多相トランスと、前記入力側多相トランスの二次側に接続されたa相(a≧3)の多相入力単相出力マトリクスコンバータとを備え、前記多相入力単相出力マトリクスコンバータは、リアクトルとコンデンサからなる入力フィルタおよびコンバータユニットで構成されるセルをb個(b≧2)、直列に接続して構成され、前記各セルは互いに360°/n(n=a×b)の位相差をもつキャリア三角波によりPWMにて出力電圧を作り出し、前記多相入力単層出力マトリクスコンバータによりa相交流電圧を出力する直列多重マトリクスコンバータにおいて、
前記リアクトルと前記コンデンサからなる入力フィルタの共振周波数を、PWM波形を生成する元となるキャリア周波数よりも高く設定し、これにより前記入力側多相トランスの一次側に流れ出すキャリア周波数成分の電流に含まれる高調波成分を除去するようにしたことを特徴とする直列多重マトリクスコンバータ。
An input-side multi-phase transformer connected to a multi-phase AC power source, and an a-phase (a ≧ 3) multi-phase input single-phase output matrix converter connected to the secondary side of the input-side multi-phase transformer, A multi-phase input single-phase output matrix converter is configured by connecting b cells (b ≧ 2), each of which is composed of an input filter including a reactor and a capacitor, and a converter unit, and each of the cells is 360 ° / In a serial multiple matrix converter that generates an output voltage by PWM using a carrier triangular wave having a phase difference of n (n = a × b), and outputs an a-phase AC voltage by the multi-phase input single-layer output matrix converter,
The resonance frequency of the input filter consisting of the reactor and the capacitor is set to be higher than the carrier frequency from which the PWM waveform is generated, and thus included in the current of the carrier frequency component that flows out to the primary side of the input-side multiphase transformer. The serial multiple matrix converter is characterized in that it eliminates harmonic components.
多相交流電源に接続される入力側多相トランスと、前記入力側多相トランスの二次側に接続されたa相(a≧3)の多相入力単相出力マトリクスコンバータとを備え、前記多相入力単相出力マトリクスコンバータは、リアクトルとコンデンサからなる入力フィルタおよびコンバータユニットで構成されるセルをb個(b≧2)、直列に接続して構成され、前記各セルは互いに360°/n(n=a×b)の位相差をもつキャリア三角波によりPWMにて出力電圧を作り出し、前記多相入力単層出力マトリクスコンバータによりa相交流電圧を出力する直列多重マトリクスコンバータにおいて、
前記入力側多相トランスの一次側に流れ出す特定の次数高調波成分の電流を、前記入力側多相トランス内に追加した巻線によるインダクタンスと、このインダクタンスに直列接続されたコンデンサおよび抵抗器とから構成されるダンピングフィルタで除去するようにしたことを特徴とする直列多重マトリクスコンバータ。
An input-side multi-phase transformer connected to a multi-phase AC power source, and an a-phase (a ≧ 3) multi-phase input single-phase output matrix converter connected to the secondary side of the input-side multi-phase transformer, A multi-phase input single-phase output matrix converter is configured by connecting b cells (b ≧ 2), each of which is composed of an input filter including a reactor and a capacitor, and a converter unit, and each of the cells is 360 ° / In a serial multiple matrix converter that generates an output voltage by PWM using a carrier triangular wave having a phase difference of n (n = a × b), and outputs an a-phase AC voltage by the multi-phase input single-layer output matrix converter,
A current of a specific order harmonic component that flows out to the primary side of the input-side multiphase transformer, an inductance by a winding added in the input-side multiphase transformer, and a capacitor and a resistor connected in series to the inductance A serial multiple matrix converter characterized by being removed by a configured damping filter.
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