JP2007312590A - Power converter and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力変換装置および電力変換装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a power converter and a method for controlling the power converter.
インバータの代表的な回路構成としては、整流回路と平滑回路を介して商用交流を直流に変換し、電圧形変換器により所望の交流を出力する間接形交流電力変換回路が一般に用いられている。一方、交流電圧から直接交流出力を得る方式としては、マトリックスコンバータを代表とする直接形電力変換装置が知られており、商用周波数による電圧脈動を平滑する大型のコンデンサやリアクトルが不要となることから、変換装置の小型化が期待でき、次世代の電力変換装置として近年注目されつつある。 As a typical circuit configuration of an inverter, an indirect AC power conversion circuit that converts commercial AC to DC via a rectifier circuit and a smoothing circuit and outputs desired AC by a voltage source converter is generally used. On the other hand, as a method of directly obtaining an AC output from an AC voltage, a direct power converter represented by a matrix converter is known, and a large capacitor and a reactor for smoothing voltage pulsation due to a commercial frequency are unnecessary. The conversion device can be expected to be miniaturized, and has recently been attracting attention as a next-generation power conversion device.
従来の直接形電力変換装置としては、三相交流電圧を直流電圧に変換するPWM整流器と、上記PWM整流器により変換された直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するPWMインバータとを備えたものがある(例えば、特開2004−266972号公報(特許文献1)参照)。 A conventional direct power converter includes a PWM rectifier that converts a three-phase AC voltage into a DC voltage, and a PWM inverter that converts the DC voltage converted by the PWM rectifier into a predetermined three-phase AC output voltage. There is a thing (for example, refer to JP, 2004-266972, A (patent documents 1)).
この直接形電力変換装置は、入力電流指令に基づいて台形波指令信号を生成し、台形波指令信号とキャリヤ信号とを比較して、PWM整流器のスイッチング回路をオンオフするPWM変調信号を生成している。また、上記キャリヤ信号を変形した三角波と出力電圧指令とを比較して、PWMインバータのスイッチング回路をオンオフするPWM変調信号を生成している。 This direct power converter generates a trapezoidal wave command signal based on an input current command, compares the trapezoidal wave command signal with a carrier signal, and generates a PWM modulation signal that turns on and off the switching circuit of the PWM rectifier. Yes. Also, a PWM modulation signal for turning on / off the switching circuit of the PWM inverter is generated by comparing a triangular wave obtained by modifying the carrier signal with an output voltage command.
しかしながら、上記直接形電力変換装置では、入力電流指令に基づいて演算により台形波指令信号を生成するので、制御部の演算負荷が増加するという問題がある。 However, since the direct power converter generates the trapezoidal wave command signal by calculation based on the input current command, there is a problem that the calculation load of the control unit increases.
また、上記直接形電力変換装置では、PWMインバータ側のキャリヤ波形を変形させる必要があるため、変調波形生成が複雑であり、制御回路が複雑になるという問題がある。また、PWM整流器とPWMインバータに対して、キャリヤ信号を供給するキャリヤ生成回路を別々に用いた場合も、制御部の回路が複雑になるという問題がある。
そこで、この発明の課題は、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる電力変換装置および電力変換装置の制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power conversion device and a method for controlling the power conversion device that can reduce the calculation load of the control unit with a simple configuration.
また、この発明のもう1つの課題は、制御部の回路を簡略化できる電力変換装置および電力変換装置の制御方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a power conversion device and a method for controlling the power conversion device that can simplify the circuit of the control unit.
上記課題を解決するため、第1の発明の電力変換装置は、
台形波状の指令信号を基準信号の位相角に基づいて生成する指令信号生成部と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部と、
上記指令信号生成部からの上記台形波状の指令信号および上記キャリヤ信号生成部により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換する変換部と
を備え、
上記指令信号生成部は、上記台形波状の指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は線電流通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする。
In order to solve the above problem, a power conversion device according to a first invention
A command signal generator that generates a trapezoidal command signal based on the phase angle of the reference signal;
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
Based on the trapezoidal wave-shaped command signal from the command signal generator and the carrier signal generated by the carrier signal generator, the three-phase AC input voltage is converted into a DC voltage, or the DC voltage is converted into a three-phase voltage. A conversion unit for converting to an AC output voltage,
The command signal generation unit, the slope region of the trapezoidal wave command signal,
(Where d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
It generates based on.
ここで、上記指令信号生成部により台形波状の指令信号を生成するときの上記基準信号は、変換部が三相交流入力電圧を直流電圧に変換する場合は、三相交流入力電圧のうちの基準となる信号を用い、変換部が直流電圧を三相交流出力電圧に変換する場合は、例えば上記三相交流出力電圧を作るための基準となる信号を用いる。 Here, the reference signal when generating the trapezoidal wave-shaped command signal by the command signal generation unit is the reference of the three-phase AC input voltage when the conversion unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage. When the converter converts the DC voltage into a three-phase AC output voltage, for example, a signal serving as a reference for generating the three-phase AC output voltage is used.
上記構成の電力変換装置によれば、上記指令信号生成部により、台形波状の指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することによって、複雑な演算により台形波状の指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the power conversion device having the above-described configuration, the command signal generator generates the slope region of the trapezoidal command signal.
(Where d s * and d t * are the flow ratio, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Therefore, it is not necessary to form a trapezoidal wave-shaped command signal by complicated calculation, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、第2の発明の電力変換装置は、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置であって、
上記三相交流入力電圧に同期した台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するコンバータ部用指令信号生成部と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号を生成するインバータ部用指令信号生成部と、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部により生成された上記インバータ部用指令信号を補正する指令信号補正部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記指令信号補正部により補正された上記インバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用指令信号生成部は、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は線電流通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする。
The power converter of the second invention is
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A power converter that does not have a smoothing filter in the DC link part connecting
A command signal generation unit for a converter unit that generates a trapezoidal wave command signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage;
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
An inverter command signal generator for generating an inverter command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
A command signal correction unit that corrects the inverter unit command signal generated by the inverter unit command signal generation unit based on the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit; Prepared,
The converter unit converts the three-phase AC input voltage to the DC voltage based on the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. Converted,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correction unit,
The converter unit command signal generation unit is configured to determine a slope region of the trapezoidal converter unit command signal.
(Where d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
It generates based on.
上記構成の電力変換装置によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部によりインバータ部用指令信号を補正することによって、補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換することが可能となる。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部は、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は線電流通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することによって、複雑な演算により台形波状のコンバータ部用指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the power conversion device having the above configuration, for the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted. By correcting the inverter unit command signal by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage based on the corrected inverter unit command signal. Is possible. At this time, the command signal generation unit for the converter unit, the slope region of the command signal for the trapezoidal converter unit
(Where d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Therefore, it is not necessary to form a trapezoidal wave command signal for the converter unit by complicated calculation, and the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、一実施形態の電力変換装置では、
上記コンバータ部は、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と
を有し、
上記インバータ部は、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と
を有する。
Moreover, in the power converter of one embodiment,
The converter part
Three switching circuits in which each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to the first DC link unit,
Each phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and has three switching circuits each connected to the second DC link portion and the other end.
The inverter part is
Three switching circuits in which each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and the other end is connected to the first DC link unit;
Each of the output terminals of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and three switching circuits are connected to the second DC link portion, respectively.
また、一実施形態の電力変換装置では、
上記コンバータ部に相当する仮想コンバータ部と、上記インバータ部に相当する仮想インバータ部と、上記直流リンク部に相当する仮想直流リンク部とを有するマトリックスコンバータであって、
上記仮想コンバータ部および上記仮想インバータ部は、
上記三相交流入力電圧のうちの第1相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧のうちの第2相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧のうちの第3相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路とを有する。
Moreover, in the power converter of one embodiment,
A matrix converter having a virtual converter unit corresponding to the converter unit, a virtual inverter unit corresponding to the inverter unit, and a virtual DC link unit corresponding to the DC link unit,
The virtual converter unit and the virtual inverter unit are
Three switching circuits in which the first phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage;
Three switching circuits in which the second phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage;
A third phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end, and three switching circuits are connected to the output terminals of the predetermined three-phase AC output voltage.
また、第3の発明の電力変換装置の制御方法では、
台形波状の指令信号を指令信号生成部により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部により生成するステップと、
上記指令信号生成部からの上記台形波状の指令信号および上記キャリヤ信号生成部により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、変換部によって、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記指令信号生成部により上記台形波状の指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状の指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする。
Moreover, in the control method of the power converter device of 3rd invention,
Generating a trapezoidal command signal by the command signal generator;
Generating a carrier signal by a carrier signal generator;
Based on the trapezoidal wave-shaped command signal from the command signal generation unit and the carrier signal generated by the carrier signal generation unit, the conversion unit converts the three-phase AC input voltage into a DC voltage, or DC Converting the voltage into a three-phase AC output voltage,
In the step of generating the trapezoidal wave-shaped command signal by the command signal generation unit, the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal is:
(Where d s * and d t * are the flow ratio, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
It generates based on.
上記電力変換装置の制御方法によれば、上記指令信号生成部により、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状の指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。 According to the control method of the power converter, the command signal generation unit generates a slope region of the trapezoidal converter command signal using a predetermined table or a predetermined formula, thereby performing a complicated calculation. There is no need to form a trapezoidal command signal, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、第4の発明の電力変換装置の制御方法では、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置の制御方法であって、
上記三相交流入力電圧に同期した台形波状のコンバータ部用指令信号をコンバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部により生成するステップと、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号をインバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部により生成された上記インバータ部用指令信号を指令信号補正部により補正するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号に基づいて、上記コンバータ部により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換するステップと、
上記指令信号補正部により補正された上記インバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部によって、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記コンバータ部用指令信号生成部により上記台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする。
Moreover, in the control method of the power converter device of 4th invention,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A method of controlling a power converter that does not have a smoothing filter in a DC link unit connecting
Generating a trapezoidal converter command signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage by the converter command signal generation unit;
Generating a carrier signal by a carrier signal generator;
Generating an inverter unit command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit command signal generating unit;
Based on the trapezoidal-waveform converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit, the command signal correction unit corrects the inverter unit command signal generated by the inverter unit command signal generation unit. When,
Based on the trapezoidal converter command signal from the converter command signal generator and the carrier signal from the carrier signal generator, the converter unit converts the three-phase AC input voltage to the DC voltage. Converting, and
Converting the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correction unit. And
In the step of generating the trapezoidal wave-shaped converter unit command signal by the converter unit command signal generation unit, the slope region of the trapezoidal wave-shaped converter unit command signal is
(Where d s * and d t * are the flow ratio, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
It generates based on.
上記電力変換装置の制御方法によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部によりインバータ部用指令信号を補正することによって、補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換することが可能となる。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部は、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することによって、複雑な演算により台形波状のコンバータ部用指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the method for controlling the power converter, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted with respect to the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit. By correcting the inverter unit command signal by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage based on the corrected inverter unit command signal. It becomes possible. At this time, the command signal generation unit for the converter unit, the slope region of the command signal for the trapezoidal converter unit
(Where d s * and d t * are the flow ratio, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
Therefore, it is not necessary to form a trapezoidal wave command signal for the converter unit by complicated calculation, and the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、第5の発明の電力変換装置では、
空間ベクトル変調方式によりPWM変調信号を生成するPWM変調信号生成部と、
上記PWM変調信号生成部からの上記PWM変調信号に基づいて、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換する変換部と
を備え、
上記PWM変調信号生成部は、上記空間ベクトル変調方式に基づいて出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、上記PWM変調信号を生成することを特徴とする。
In the power converter of the fifth invention,
A PWM modulation signal generator for generating a PWM modulation signal by a space vector modulation method;
Based on the PWM modulation signal from the PWM modulation signal generation unit, a three-phase AC input voltage is converted into a DC voltage, or a conversion unit that converts a DC voltage into a three-phase AC output voltage,
The PWM modulation signal generation unit uses a voltage vector to be output based on the space vector modulation method, and when the carrier period is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The PWM modulation signal is generated based on a current vector of output times τ rs and τ rt expressed by:
上記構成の電力変換装置によれば、上記指令信号生成部が、空間ベクトル変調方式に基づいて出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、PWM変調信号を生成することによって、複雑な演算により指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the power conversion device having the above configuration, when the command signal generation unit uses the voltage vector to be output based on the space vector modulation method, the carrier cycle is T 0 , and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
By generating the PWM modulation signal based on the current vectors of the output times τ rs , τ rt expressed by the following, it is not necessary to form a command signal by complicated calculation, and the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration. Can be reduced.
また、第6の発明の電力変換装置では、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置であって、
空間ベクトル変調方式により上記三相交流入力電圧に同期したコンバータ部用PWM変調信号を生成するコンバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用PWM変調信号を生成するインバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記コンバータ部用PWM変調信号生成部からの上記コンバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記インバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記インバータ部用PWM変調信号を補正するPWM変調信号補正部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用PWM変調信号生成部からの上記コンバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記PWM変調信号補正部により補正された上記インバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用PWM変調信号生成部は、上記空間ベクトル変調方式に基づく上記直流電圧を出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、上記コンバータ部用PWM変調信号を生成することを特徴とする。
In the power converter of the sixth invention,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A power converter that does not have a smoothing filter in the DC link part connecting
A PWM modulation signal generation unit for a converter unit that generates a PWM modulation signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage by a space vector modulation method;
A PWM modulation signal generating unit for inverter that generates a PWM modulation signal for inverter for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
A PWM modulation signal correction unit for correcting the PWM modulation signal for the inverter unit generated by the PWM modulation signal generation unit for the inverter unit based on the PWM modulation signal for the converter unit from the PWM modulation signal generation unit for the converter unit And
The converter unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage based on the PWM modulation signal for the converter unit from the PWM modulation signal generation unit for the converter unit,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the PWM modulation signal for the inverter unit corrected by the PWM modulation signal correction unit,
The PWM modulation signal generation unit for the converter unit uses a voltage vector to output the DC voltage based on the space vector modulation method, and when the carrier cycle is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The PWM modulation signal for the converter unit is generated based on the current vectors of the output times τ rs and τ rt represented by:
上記構成の電力変換装置によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部により補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部が、空間ベクトル変調方式に基づく上記直流電圧を出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、コンバータ部用PWM変調信号を生成することによって、複雑な演算により指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the power conversion device having the above configuration, for the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted. Based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage. At this time, when the converter unit command signal generation unit uses the voltage vector to output the DC voltage based on the space vector modulation method, the carrier cycle is T 0 , and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
By generating the PWM modulation signal for the converter unit based on the current vectors of the output times τ rs , τ rt expressed as follows, it is not necessary to form a command signal by complicated calculation, and the control unit Calculation load can be reduced.
以上より明らかなように、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法によれば、コンバータ部またはインバータ部のPWM変調に用いる台形波状の指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は線電流通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。
As is clear from the above, according to the power conversion device and the method for controlling the power conversion device of the present invention, the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal used for the PWM modulation of the converter unit or the inverter unit,
(Where d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、この発明の電力変換装置によれば、コンバータ部とインバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化することができる。 Further, according to the power conversion device of the present invention, the circuit of the control unit can be simplified by enabling PWM modulation with one carrier signal common to the converter unit and the inverter unit.
また、この発明の電力変換装置によれば、空間ベクトル変調方式に基づく直流電圧を出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、上記コンバータ部用PWM変調信号を生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。
Further, according to the power conversion device of the present invention, when using a voltage vector to output a DC voltage based on the space vector modulation scheme, when the carrier period is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
By generating the converter PWM modulation signal based on the current vectors of the output times τ rs and τ rt expressed by
この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法を図示の実施の形態を説明する前に、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法の特徴について説明する。 Before describing the illustrated embodiment of the power conversion device and the power conversion device control method of the present invention, the features of the power conversion device and the power conversion device control method of the present invention will be described.
まず、直流/交流変換する電力変換装置において、一定の直流電圧に対して正弦波状の線間電圧が得られる相電圧波形の生成法と同様に、脈流状の電圧波形に対しても、正弦波出力が得られる相電圧信号波の導出について説明する。 First, in a power conversion device that performs DC / AC conversion, a sine wave voltage waveform is also sinusoidal in the same manner as a phase voltage waveform generation method that obtains a sinusoidal line voltage with respect to a constant DC voltage. Derivation of the phase voltage signal wave from which the wave output is obtained will be described.
技術文献1(リザイアング・ウェイ(Lixiang.Wei)、トーマス・エー・リポ(Thomas.A. Lipo)著、「簡単な転流方式を用いた新しいマトリックスコンバータ・トポロジー(A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation)」、アイトリプルイー(IEEE IAS2001)、vol.3,pp.1749-1754.2001)に示された直流リンク付き直接変換回路では、電流形変換器であるため、線電流の通流比を台形波状に制御している。この明細書では、電圧形ベースで検討するものとし、電流形と電圧形の双対性(線電流:線間電圧、相電流:相電圧に対応)を考慮して、線間電圧を台形波状に制御するものとする。 Technical reference 1 (Lixiang. Wei, Thomas. A. Lipo), “A Novel Matrix Converter Topology with Simple Commutation. ) '', I Triple E (IEEE IAS2001), vol.3, pp.1749-1754.2001). Is controlling. In this specification, the voltage type is considered, and the duality of the current type and voltage type (line current: line voltage, phase current: corresponding to phase voltage) is considered, and the line voltage is trapezoidal. Shall be controlled.
この技術文献1は、直流リンク部に平滑や整流回路を持たない直流リンク付き直接変換回路の変調方式に関するものである。この技術文献1の直流リンク付き直接変換回路は、図3に示すように、三相ブリッジ回路を構成する6つのスイッチング回路Sap,Sbp,Scp,San,Sbn,Scnからなるコンバータ部と、三相ブリッジ回路を構成する6つのスイッチング回路Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnからなるインバータ部とを備えている。上記コンバータ部は、三相交流電源Vsa,Vsb,Vscからの三相交流入力電圧Va,Vb,Vcを直流に変換する。また、上記インバータ部は、コンバータ部により変換された直流電圧Vdcを三相交流出力電圧Vsu,Vsv,Vswに変換する。
This
図4(a)〜(d)は上記技術文献1の直流リンク付き直接変換回路の制御原理に基づく各部の波形を示したものである。図4(a)に示すように、相電圧は、[二相:正、一相:負]と[二相:負、一相:正]の2つの状態の何れかに相当することから、60度毎の6つの領域に分割することができる。ここでは、c相を基準とする領域1、領域2について述べる。ここで、領域1において、最小相であるc相をスイッチング回路Scnにより導通させ、最大または中間相であるa相,b相をスイッチング回路Sap,Sbpを用いて以下の通流比dac,dbcでスイッチングさせる。同様に領域2においては、最大相であるc相をスイッチング回路Scpにより導通させ、中間または最小相であるa相,b相をスイッチング回路San,Sbnを用いて以下の通流比dac,dbcでスイッチングさせる。
4 (a) to 4 (d) show the waveforms of the respective parts based on the control principle of the direct conversion circuit with a DC link in the above-mentioned
以上の動作を6つの領域に対して適用すると、各相の通流比は、図4(b)に示す台形波状の波形となる。なお、ここでは、コンバータ側の上アームと下アームのスイッチング状態を示すため、通流比が正の場合の上アームが導通し、通流比が負の場合の下アームが導通するものとしている。 When the above operation is applied to six regions, the conduction ratio of each phase becomes a trapezoidal waveform as shown in FIG. Here, in order to show the switching state of the upper arm and the lower arm on the converter side, the upper arm is conducted when the conduction ratio is positive, and the lower arm is conducted when the conduction ratio is negative. .
このとき、図4(c)に示すように、DCリンク電圧は、最大相と最小相との間の線間電圧Emaxと、最小相(領域1)と最大相(領域2)との中間相で生成される線間電圧Emidの2つの電位が得られることが分かる。また、各DCリンク電圧に対して、各々通流比を乗じることにより平均電圧Vdcは、
で表され、DCリンク電圧が脈流状の電圧波形となることが分かる。
At this time, as shown in FIG. 4 (c), the DC link voltage includes the line voltage Emax between the maximum phase and the minimum phase, and the intermediate phase between the minimum phase (region 1) and the maximum phase (region 2). It can be seen that two potentials of the line voltage Emid generated by the above are obtained. Also, by multiplying each DC link voltage by the current ratio, the average voltage V dc is
It can be seen that the DC link voltage has a pulsating voltage waveform.
一方、インバータ側については、脈流電圧Vdcを用いて電圧制御を行うため、変調波は脈流分を補償するように通電時間は脈流分cosθinを乗じて、
に基づき制御される。また、インバータの負荷は誘導性であるため電流源として捉えることができ、DCリンク電流は通電時間が上式に示すように、脈流分cosθinで振幅変調されているため、
で示されるように脈流状となる。ここで、上述のようにコンバータ側は一相が導通状態にあり、二相が各々の通流比dac,dbcでスイッチングするため、領域1において入力電流は、
の関係となる。
On the other hand, on the inverter side, since voltage control is performed using the pulsating voltage V dc , the energization time is multiplied by the pulsating current component cos θ in so that the modulated wave compensates the pulsating current component,
It is controlled based on. Moreover, since the load of the inverter is inductive, it can be regarded as a current source, and the DC link current is amplitude-modulated by the pulsating current component cos θ in as shown in the above equation.
As shown in FIG. Here, as described above, since one phase is in a conducting state on the converter side and two phases are switched at respective conduction ratios d ac and d bc , the input current in
It becomes the relationship.
以上により、図4(b)に示した台形波状通流比と脈流電流を乗じた波形となるため、入力電流は、図4(d)に示す正弦波とすることができる。 As described above, since the waveform is obtained by multiplying the trapezoidal wave ratio and the pulsating current shown in FIG. 4B, the input current can be a sine wave shown in FIG.
また、一定の直流電圧に対する線間電圧制御法としては、技術文献2(特公平6−081514号公報)に示す信号波が知られている(技術文献2の第3頁右欄第10行目〜第四頁左欄第25行目の記載および第1図,第2図参照)。
Further, as a line voltage control method for a constant DC voltage, a signal wave shown in Technical Document 2 (Japanese Patent Publication No. 6-081514) is known (right column,
ここで、相電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *は、
で表される。この(1)式の相電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *に中間相電圧の1/2を加算することで、1相をπ/6遅れ、他の2相をπ/3進みの極性が相互に異なる相電圧指令信号Vu **,Vv **,Vw **は、
で表現される。上記技術文献2では、Vuv線間電圧の位相を基準に示しているが、ここでは、相電圧を基準とするため、相順を読み替えて表記している(WはU、UはV、VはW)。
Here, the phase voltage command signals V u * , V v * , V w * are
It is represented by By adding 1/2 of the intermediate phase voltage to the phase voltage command signals V u * , V v * , V w * of the equation (1), one phase is delayed by π / 6 and the other two phases are π / 3 Phase voltage command signals V u ** , V v ** , V w ** with mutually different polarities are
It is expressed by In the above-mentioned
また、脈流電圧Vlinkは、電圧形ベースであるため、線間電圧の最大値で決定されるので、
で表される。そして、位相角0〜π/3の領域では、線間電圧Vuwが最大値となるため、
の関係式が成り立つ。ここで、(4)式を(2)式に代入することにより、相電圧指令信号Vu **,Vv **,Vw **は、
で表される。
Moreover, since the pulsating voltage V link is based on the voltage type, it is determined by the maximum value of the line voltage,
It is represented by And in the region of
The following relational expression holds. Here, by substituting equation (4) into equation (2), the phase voltage command signals V u ** , V v ** , V w **
It is represented by
振幅1の三角波キャリヤ比較ベースの指令値に書き換えると、次の(6)式のキャリヤ振幅と出力電圧の関係より、相電圧指令信号Vu **,Vv **,Vw **は(7)式で示され、さらに(8)式に書き換えることができる。
When the command value is rewritten to a triangular wave carrier comparison base value of
以上の結果は、図5Aに示す線間電圧制御波形において、最大相電圧で各相指令値を割ったものと同様であり、位相角0〜π/3の領域ではr相が最大相電圧となる。図5Bは、位相角π/3毎の6つの領域に対して同様の演算を行った結果であり、120度通電の台形波変調波形(相電圧)となる。 The above results are the same as those obtained by dividing each phase command value by the maximum phase voltage in the line voltage control waveform shown in FIG. 5A. In the region where the phase angle is 0 to π / 3, the r phase is the maximum phase voltage. Become. FIG. 5B shows the result of the same calculation performed on six regions for each phase angle π / 3, and a trapezoidal wave modulation waveform (phase voltage) energized by 120 degrees.
したがって、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法において、コンバータ部またはインバータ部のPWM変調に用いる台形波状の指令信号(120度通電の台形波変調波形)の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。 Therefore, in the power conversion device and the method for controlling the power conversion device according to the present invention, the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal (the trapezoidal wave modulation waveform energized by 120 degrees) used for the PWM modulation of the converter unit or the inverter unit is stored in a predetermined table. Alternatively, the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration by using a predetermined expression.
次に、以上により得られた台形波変調波形が技術文献1で示される線電流指令と等価であることを示す。電流形において線電流は電圧形では線間電圧に相当することから、図4(b)の線電流指令信号と図5Cの台形波変調波形(線間電圧)を比較する。
Next, it is shown that the trapezoidal wave modulation waveform obtained as described above is equivalent to the line current command shown in the
図4(b)においてb相線電流指令信号dbcは、
で示されるが、領域1における0〜π/3の位相角で表記すると、
に書き換えられる。
In FIG. 4B, the b-phase line current command signal d bc is
Is represented by a phase angle of 0 to π / 3 in
To be rewritten.
また、図5Cの線間電圧指令を図4(b)の線電流指令信号と振幅を合わせると、
で表すことができ、(10)式と等しいものとすると、(11)式より、
が成り立てば良い。この(12)式の右辺を、加法定理を用いて変形すると、
が成立する。
Further, when the line voltage command of FIG. 5C and the line current command signal of FIG.
If it is equal to equation (10), from equation (11)
Should be established. When the right side of equation (12) is transformed using the addition theorem,
Is established.
従って、この発明の電力変換装置の制御方法により生成される線間電圧指令信号は、技術文献1に示される線電流指令と等価であるため、例えば技術文献3(竹下隆晴、他2名著、「電流形三相インバータ・コンバータの三角波比較方式PWM制御」、電学論D、Vol.116,No.1,1996)に示される電圧形、電流形の双対性(技術文献3の表1参照)に基づく論理演算を適用することにより、容易に電圧形より電流形PWMパターンの発生が可能である。
Accordingly, the line voltage command signal generated by the control method of the power conversion device of the present invention is equivalent to the line current command shown in the
以上、相電圧指令信号の生成法について説明したが、PWM変調方式としては、三角波状のキャリヤ信号による方式の他に、電圧ベクトルを用いた空間ベクトル変調方式の電力変換装置にも適用できる。 Although the method for generating the phase voltage command signal has been described above, the PWM modulation method can be applied to a space vector modulation method power converter using a voltage vector in addition to a method using a triangular wave carrier signal.
図6Aの上側は、空間ベクトル変調方式のPWM変調における空間ベクトルを示すベクトル図と図5Aにおける電圧ベクトルを説明する図である。このベクトル図に示すように、電圧ベクトルは、8つ状態のうちの6状態(V1〜V6)は、0でないベクトルで残りの2状態(V0,V7)は0状態である。 The upper side of FIG. 6A is a vector diagram showing a space vector in PWM modulation of the space vector modulation method and a diagram for explaining a voltage vector in FIG. 5A. As shown in the vector diagram, the voltage vector is a non-zero vector in six states (V 1 to V 6 ) out of eight states, and the remaining two states (V 0 , V 7 ) are zero states.
この空間ベクトル変調方式では、位相角φが0〜π/3における電圧ベクトルの出力時間τ0,τ4,τ6とし、電圧制御率をksとするとき、電圧ベクトルの基本式は、
で表される。この位相角0〜π/3における電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *は、
で表される。図6Aの下側は、図5Aの線間電圧制御波形に位相角0〜π/3に対応する電圧ベクトルを示している。なお、図6Aでは電圧制御率ksを0.5としている。ここで、位相角φが0〜π/3において電圧指令信号Vs *,Vt *の中間相電圧Vs * _midは、
で表される。図6Bに示すように、図5Bの台形波変調波形(相電圧)に位相角0〜π/3に対応する電圧ベクトルを示している。そして、空間ベクトル変調方式の基本式のτ4/T0とτ6/T0は、
で表される。この基本式を、図6A中の表で位相角π/3毎に読み替えて、電圧ベクトルの出力時間を決定することによって、PWM波形生成を行うことができる。
In this space vector modulation system, when the voltage vector output time τ 0 , τ 4 , τ 6 at a phase angle φ of 0 to π / 3 and the voltage control rate is ks, the basic expression of the voltage vector is
It is represented by Voltage command signal V r * in this phase angle 0~π / 3, V s *, V t * is,
It is represented by The lower side of FIG. 6A shows a voltage vector corresponding to the
It is represented by As shown in FIG. 6B, a voltage vector corresponding to a phase angle of 0 to π / 3 is shown in the trapezoidal wave modulation waveform (phase voltage) of FIG. 5B. And τ 4 / T 0 and τ 6 / T 0 in the basic formula of the space vector modulation method are
It is represented by The basic equation is read at every phase angle π / 3 in the table in FIG. 6A to determine the output time of the voltage vector, whereby the PWM waveform can be generated.
なお、図6Cに示すように、線間電圧指令信号Vst *は、
で表される。
As shown in FIG. 6C, the line voltage command signal V st *
It is represented by
図7は上述の特許文献1(特開2004−266972号公報)に示される同期PWM変調方式について、技術文献1の変調法と対比して示したものである。図7において、tsはキャリヤ周期、I(rt)は電流指令、I(st)は電流指令、drtは通流比、dstは通流比、Ir,Is,Itは入力電流、IdcはDCリンク電流、V0,V4,V6は電圧指令、d0は電圧指令V0に対応する通流比、d4は電圧指令V4に対応する通流比である。また、Vu,Vv,Vwはインバータのゲート信号である。
FIG. 7 shows the synchronous PWM modulation method disclosed in the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-266972) in comparison with the modulation method of
図7では、コンバータ側のキャリヤ周期は、st、rtに通電する2つのスイッチング状態に分割され、さらに各々の通流比が異なるため、インバータ側は通電期間毎にキャリヤ振幅が異なる2つのキャリヤ信号を用いている。また、キャリヤ信号と比較される信号波は、コンバータの通流比と掛け合わせることにより、キャリヤ振幅にて補正される。このため、変調回路構成としては特許文献1に示すような複雑な構成となる(特許文献1の段落[0021]〜[0026]の記載および図4)。 In FIG. 7, the carrier cycle on the converter side is divided into two switching states for energizing st and rt, and the current ratios are different from each other. Is used. In addition, the signal wave to be compared with the carrier signal is corrected by the carrier amplitude by multiplying it with the current ratio of the converter. For this reason, the modulation circuit configuration is complicated as shown in Patent Document 1 (described in paragraphs [0021] to [0026] of FIG. 4 and FIG. 4).
これに対して、図8はこの発明の電力変換装置の三角波状のキャリヤ信号を用いたPWM変調方式を示す図である。図8において、tsはキャリヤ周期、I(rt)は電流指令、I(st)は電流指令、drtは通流比、dstは通流比、Ir,Is,Itは入力電流、IdcはDCリンク電流、V0,V4,V6は電圧指令、d0は電圧指令V0に対応する通流比、d4は電圧指令V4に対応する通流比である。また、Vu,Vv,Vwは上アームのゲート信号、/Vu',/Vv',/Vw'は下アームのゲート信号である。 On the other hand, FIG. 8 is a diagram showing a PWM modulation method using a triangular wave carrier signal of the power converter of the present invention. In FIG. 8, t s is the carrier period, I (rt) is the current command, I (st) is the current command, d rt is Tsuryuhi, d st is Tsuryuhi, I r, I s, I t is an input Current, I dc is a DC link current, V 0 , V 4 , V 6 are voltage commands, d 0 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 0 , and d 4 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 4. . V u , V v and V w are gate signals for the upper arm, and / V u ′, / V v ′ and / V w ′ are gate signals for the lower arm.
図8では、コンバータ側とインバータ側のキャリヤ信号は同一の信号を用いており、従来と同様に振幅補正された2つの指令信号のうち、一方の指令信号にオフセットを持たせてキャリヤ信号と比較し、他方については指令信号の極性を反転させた上でキャリヤ信号と比較し、それにより得られたゲート信号を反転させている。また、各々の期間のゲート信号は、論理和を取ることにより、同一相のゲート信号を得ることができる。 In FIG. 8, the same carrier signal is used for the converter side and the inverter side. Of the two command signals whose amplitudes are corrected as in the prior art, one command signal is offset and compared with the carrier signal. On the other hand, the polarity of the command signal is inverted and compared with the carrier signal, and the resulting gate signal is inverted. In addition, the gate signals in each period can be obtained as a gate signal having the same phase by taking a logical sum.
また、図9はこの発明の電力変換装置の鋸波状のキャリヤ信号を用いたPWM変調方式を示す図である。図9において、tsはキャリヤ周期、I(rt)は電流指令、I(st)は電流指令、drtは通流比、dstは通流比、Ir,Is,Itは入力電流、IdcはDCリンク電流、V0,V4,V6は電圧指令、d0は電圧指令V0に対応する通流比、d4は電圧指令V4に対応する通流比、d6は電圧指令V6に対応する通流比である。また、Vu,Vv,Vwは上アームのゲート信号、/Vu',/Vv',/Vw'は下アームのゲート信号である。 FIG. 9 is a diagram showing a PWM modulation method using a sawtooth carrier signal of the power converter of the present invention. In FIG. 9, t s is the carrier period, I (rt) is the current command, I (st) is the current command, d rt is the conduction ratio, d st is the conduction ratio, and I r , I s , and I t are input. Current, I dc is a DC link current, V 0 , V 4 , V 6 are voltage commands, d 0 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 0 , d 4 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 4 , d 6 is a conduction ratio corresponding to the voltage command V 6 . V u , V v and V w are gate signals for the upper arm, and / V u ′, / V v ′ and / V w ′ are gate signals for the lower arm.
図9に示す電力変換装置は、キャリヤ生成や変調処理が簡素化でき、ソフトウェア化により適した構成である。ただし、技術文献1に示される直流リンク付き直接変換回路では、コンバータ側を零ベクトル期間で転流させるために、V0,V7双方の零ベクトルを用いる必要があり、インバータ側は三相変調と損失面で不利となる。また、一般に知られるように、キャリヤによる電圧スペクトルの主要成分の三角波の周波数2fに対して、鋸波の周波数はfとなり、騒音面についても劣るものとなる。
The power conversion device shown in FIG. 9 can simplify carrier generation and modulation processing, and has a configuration more suitable for software. However, in the direct conversion circuit with a DC link shown in the
このように、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法によれば、脈流状の電圧(電流)波形に対して、線間電圧(線電流)に歪を生じないキャリヤ比較ベースの相電圧指令波形(または空間ベクトル変調方式)により、指令信号を生成するときの演算負荷を軽減することができる。 Thus, according to the power conversion device and the method for controlling the power conversion device of the present invention, the carrier comparison base that does not cause distortion in the line voltage (line current) with respect to the pulsating voltage (current) waveform. The phase voltage command waveform (or space vector modulation method) can reduce the calculation load when generating the command signal.
また、コンバータ部とインバータ部に共通する一つのキャリヤ信号(三角波や鋸波等)で同期PWM変調を可能とすることによって、変調回路の簡素化することができる。 Also, the modulation circuit can be simplified by enabling synchronous PWM modulation with a single carrier signal (such as a triangular wave or a sawtooth wave) common to the converter unit and the inverter unit.
以下、この発明の電力変換装置および電力変換装置の制御方法を図示の比較例および実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, a power conversion device and a method for controlling the power conversion device according to the present invention will be described in detail with reference to comparative examples and embodiments shown in the drawings.
〔第1比較例〕
図1はこの発明の電力変換装置を説明するための第1比較例の直流リンク付き直接形電力変換装置の構成図である。この第1比較例の直流リンク付き直接形電力変換装置は、コンバータ部とインバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない。
[First Comparative Example]
FIG. 1 is a configuration diagram of a direct power converter with a direct current link of a first comparative example for explaining the power converter of the present invention. The direct power converter with a direct current link of the first comparative example does not have a smoothing filter in the direct current link portion that connects the converter portion and the inverter portion.
この直接形電力変換装置は、図1に示すように、スイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnからなるコンバータ部1と、スイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnからなるインバータ部2と、上記コンバータ部1のスイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnおよびインバータ部2のスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnをオンオフするためのゲート信号を出力する制御部3とを備えている。上記スイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,StnおよびスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnは、それぞれスイッチング素子を複数組み合わせて構成されているスイッチング回路である。
As shown in FIG. 1, the direct power converter includes a
上記コンバータ部1は、三相交流電源(図示せず)からの相電圧vrをスイッチSrpの一端とスイッチSrnの一端に入力し、相電圧vsをスイッチSspの一端とスイッチSsnの一端に入力し、相電圧vtをスイッチStpの一端とスイッチStnの一端に入力している。上記スイッチSrp,Ssp,Stpの他端を第1直流リンク部L1に夫々接続する一方、スイッチSrn,Ssn,Stnの他端を第2直流リンク部L2に夫々接続している。
The
また、上記インバータ部2は、三相交流出力電圧の相電圧vuの出力端子にスイッチSupの一端とスイッチSunの一端を接続し、相電圧vvの出力端子にスイッチSvpの一端とスイッチSvnの一端を接続し、相電圧vwの出力端子にスイッチSwpの一端とスイッチSwnの一端を接続している。上記スイッチSup,Svp,Swpの他端を第1直流リンク部L1に夫々接続する一方、スイッチSun,Svn,Swnの他端を第2直流リンク部L2に夫々接続している。
Further, the
また、上記制御部3は、三相交流入力電圧に同期するための基準信号の一例としての電源同期信号Vrに基づいて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *を生成する指令信号生成部およびコンバータ部用指令信号生成部の一例としての台形波状電圧指令生成部11と、上記台形波状電圧指令生成部11からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *とキャリヤ信号とを比較するための比較部12と、上記比較部12からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する電流形ゲート論理変換部13と、上記台形波状電圧指令生成部11からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *に基づいて、通流比drt,dstを検出する中間相検出部14と、上記キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部15と、上記インバータ部2に対する出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *を生成するインバータ部用指令信号生成部の一例としての出力電圧指令信号生成部21と、上記出力電圧指令信号生成部21からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部14からの通流比drt,dstに基づいて、
drt+dstV* (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部22と、上記出力電圧指令信号生成部21からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部14からの通流比drtに基づいて、
drt(1−V*) (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部23と、上記演算部22,23からの演算結果とキャリヤ信号とを比較するための比較部24と、上記比較部24からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部25とを有する。
Further, the
d rt + d st V * (V * : voltage vector of each phase)
On the basis of the output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage command
d rt (1−V * ) (V * : voltage vector of each phase)
, A
上記電流形ゲート論理変換部13からのゲート信号によりコンバータ部1のスイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnをオンオフ制御すると共に、論理和演算部25からのゲート信号によりインバータ部2のスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnをオンオフ制御する。
上記中間相検出部14と演算部22,23で指令信号補正部を構成している。また、上記比較部12と電流形ゲート論理変換部13でコンバータ部用PWM変調信号生成部を構成し、比較部24と論理和演算部25でインバータ部用PWM変調信号生成部を構成している。
The intermediate
上記台形波状電圧指令生成部11は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成する。ここで、図5A〜図5Cで説明した(8)式、すなわち、
で表される相電圧指令信号Vu ***,Vv ***,Vw ***と同様に、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域における値を予めテーブルとして設定しておく。ここで、位相角φは、三相交流入力電圧の相電圧vrに同期している。
The trapezoidal wave voltage
In the same way as the phase voltage command signals V u *** , V v *** , V w *** represented by the values in the slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * Are set in advance as a table. Here, the phase angle φ is synchronized with the phase voltage v r of the three-phase AC input voltage.
なお、テーブルの代わりに式を用いて台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を求めてもよい。 Note that the slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * may be obtained using equations instead of the table.
すなわち、
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
の所定の式を用いて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を夫々求める。これにより、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。
That is,
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
(However, the phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
The slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * are obtained using the predetermined formulas (1). Thereby, it is possible to reliably obtain a three-phase AC output voltage (current) without distortion while reducing the calculation load.
上記構成の直流リンク付き直接形電力変換装置によれば、コンバータ部1により変換された直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部(14,22,23)により出力電圧指令信号を補正して、その補正された出力電圧指令信号に基づいて、コンバータ部1により変換された直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、台形波状電圧指令生成部11は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を、所定のテーブル(または所定の式)を用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。
According to the direct power converter with a DC link configured as described above, the three-phase AC output voltage (current) is distorted with respect to the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the
上記コンバータ部1とインバータ部2に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化することができる。
By enabling PWM modulation with one carrier signal common to the
〔第2比較例〕
図2はこの発明の電力変換装置を説明するための第2比較例の直接形電力変換装置の一例としてのマトリックスコンバータの構成図である。
[Second Comparative Example]
FIG. 2 is a configuration diagram of a matrix converter as an example of a direct power converter of a second comparative example for explaining the power converter of the present invention.
このマトリックスコンバータは、図2に示すように、スイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtからなる変換部4と、上記変換部4のスイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtをオンオフするためのゲート信号を出力する制御部5とを備えている。この変換部4が、仮想コンバータ部と仮想インバータ部に相当し、この仮想コンバータ部と仮想インバータ部とを接続する仮想直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない。上記スイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtは、それぞれスイッチング素子を複数組み合わせて構成されているスイッチング回路である。
As shown in FIG. 2, the matrix converter includes a
上記変換部4は、三相交流電源6からの三相交流入力電圧のうちの相電圧vrをスイッチSur,Svr,Swr夫々の一端に入力し、三相交流入力電圧のうちの相電圧vsをSus,Svs,Sws夫々の一端に入力し、三相交流入力電圧のうちの相電圧vtをSut,Svt,Swt夫々の一端に入力している。上記スイッチSur,Sus,Sutの他端を相電圧vuの出力端子に夫々接続する一方、スイッチSvr,Svs,Svtの他端を相電圧vrの出力端子に夫々接続し、スイッチSwr,Sws,Swtの他端を相電圧vwの出力端子に夫々接続している。
The
また、上記制御部5は、三相交流入力電圧に同期するための基準信号の一例としての電源同期信号Vrに基づいて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *を生成する指令信号生成部およびコンバータ部用指令信号生成部の一例としての台形波状電圧指令生成部31と、上記台形波状電圧指令生成部31からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *とキャリヤ信号とを比較するための比較部32と、上記比較部32からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する電流形ゲート論理変換部33と、上記台形波状電圧指令生成部31からの台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *に基づいて、通流比drt,dstを検出する中間相検出部34と、上記キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部35と、上記変換部4に対する出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *を生成するインバータ部用指令信号生成部の一例としての出力電圧指令信号生成部41と、上記出力電圧指令信号生成部41からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部34からの通流比drt,dstに基づいて、
drt+dstV* (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部42と、上記出力電圧指令信号生成部41からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と中間相検出部34からの通流比drtに基づいて、
drt(1−V*) (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部43と、上記演算部42,43からの演算結果とキャリヤ信号とを比較するための比較部44と、上記比較部44からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部45と、上記電流形ゲート論理変換部33からの信号と論理和演算部45からの信号に基づいて、ゲート信号を合成するゲート信号合成部50とを有する。
Further, the
d rt + d st V * (V * : voltage vector of each phase)
On the basis of the output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage command
d rt (1−V * ) (V * : voltage vector of each phase)
, A
上記ゲート信号合成部50からのゲート信号により変換部4のスイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtをオンオフ制御する。
The switches S ur , S us , S ut , S vr , S vs , S vt , S wr , S ws , and S wt of the
上記中間相検出部34と演算部42,43で指令信号補正部を構成している。また、上記比較部32と電流形ゲート論理変換部33でコンバータ部用PWM変調信号生成部を構成し、比較部44と論理和演算部45でインバータ部用PWM変調信号生成部を構成している。
The intermediate
上記台形波状電圧指令生成部31は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成する。ここで、図5A〜図5Cで説明した(8)式、すなわち、
で表される相電圧指令信号Vu ***,Vv ***,Vw ***と同様に、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域における値を予めテーブルとして設定しておく。ここで、位相角φは、三相交流入力電圧の相電圧vrに同期している。
The trapezoidal wave voltage
In the same way as the phase voltage command signals V u *** , V v *** , V w *** represented by the values in the slope region of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , V t * Are set in advance as a table. Here, the phase angle φ is synchronized with the phase voltage v r of the three-phase AC input voltage.
なお、テーブルの代わりに式を用いて台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を求めてもよい。 Note that the slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * may be obtained using equations instead of the table.
すなわち、
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
の所定の式を用いて、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を夫々求める。これにより、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。
That is,
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
(However, the phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
The slope regions of the trapezoidal wave voltage command signals V r * , V s * , and V t * are obtained using the predetermined formulas (1). Thereby, it is possible to reliably obtain a three-phase AC output voltage (current) without distortion while reducing the calculation load.
上記構成のマトリックスコンバータによれば、仮想コンバータ部により変換された仮想直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部(34,42,43)により出力電圧指令信号を補正して、その補正された出力電圧指令信号に基づいて、仮想インバータ部は、仮想コンバータ部により変換された仮想直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、台形波状電圧指令生成部31は、台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の傾斜領域を、所定のテーブル(または所定の式)を用いて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。
According to the matrix converter having the above-described configuration, the pulsating voltage (current) waveform of the virtual DC voltage converted by the virtual converter unit is instructed not to cause distortion in the three-phase AC output voltage (current). The signal correcting unit (34, 42, 43) corrects the output voltage command signal, and based on the corrected output voltage command signal, the virtual inverter unit converts the virtual DC voltage converted by the virtual converter unit to a predetermined value. Convert to three-phase AC output voltage. In this case, a trapezoidal wave voltage
上記仮想コンバータ部と仮想インバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化することができる。 By enabling PWM modulation with one carrier signal common to the virtual converter unit and the virtual inverter unit, the circuit of the control unit can be simplified.
〔第1実施形態〕
図14はこの発明の第1実施形態の直流リンク付き直接形電力変換装置の構成図である。この第1実施形態の直流リンク付き直接形電力変換装置は、コンバータ部とインバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない。
[First Embodiment]
FIG. 14 is a configuration diagram of a direct power converter with a DC link according to the first embodiment of the present invention. The direct power converter with a DC link of the first embodiment does not have a smoothing filter in the DC link unit that connects the converter unit and the inverter unit.
この第1実施形態の直接形電力変換装置は、制御部を除いて第1比較例の図1に示す直接形電力変換装置のコンバータ部とインバータ部と同一の構成をしており、図14ではコンバータ部とインバータ部を省略する(コンバータ部とインバータ部については図1を援用する)。 The direct power converter of the first embodiment has the same configuration as the converter unit and the inverter unit of the direct power converter shown in FIG. 1 of the first comparative example except for the control unit. A converter part and an inverter part are abbreviate | omitted (FIG. 1 is used about a converter part and an inverter part).
また、上記制御部103は、三相交流入力電圧に同期するための基準信号の一例としての電源同期信号Vrに基づいて、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *を生成する指令信号生成部およびコンバータ部用指令信号生成部の一例としての台形波状線電流指令生成部111と、上記台形波状線電流指令生成部111からの台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *と電源同期信号Vrに基づいて、キャリヤ信号A,Bに対応する信号波drpa *,drpb *,drna *,drnb *を出力する信号分配部116と、上記信号分配部116からの信号波drpa *,drpb *,drna *,drnb *とキャリヤ信号A,B(図14では“キャリヤA”,“キャリヤB”)とを比較するための比較部112と、上記比較部112からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部113と、上記台形波状線電流指令生成部111からの台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *に基づいて、通流比drt,dstを検出する2相指令検出部114と、上記キャリヤ信号A,Bを生成するキャリヤ信号生成部115と、上記インバータ部2に対する出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *を生成するインバータ部用指令信号生成部の一例としての出力電圧指令信号生成部121と、上記出力電圧指令信号生成部121からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と2相指令検出部114からの通流比drt,dstに基づいて、
drt+dstV* (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部122と、上記出力電圧指令信号生成部121からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と2相指令検出部114からの通流比drtに基づいて、
drt(1−V*) (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部123と、上記演算部122,123からの演算結果とキャリヤ信号とを比較するための比較部124と、上記比較部124からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部125とを有する。
Further, the
d rt + d st V * (V * : voltage vector of each phase)
On the basis of the output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage command
d rt (1−V * ) (V * : voltage vector of each phase)
, A
上記論理和演算部113からのゲート信号によりコンバータ部1のスイッチSrp,Srn,Ssp,Ssn,Stp,Stnをオンオフ制御すると共に、論理和演算部125からのゲート信号によりインバータ部2のスイッチSup,Sun,Svp,Svn,Swp,Swnをオンオフ制御する。
Switch S rp converter section 1 by a gate signal from the OR operation unit 113, S rn, S sp, S sn, S tp, with on-off control of the S tn, an inverter by the gate signal from the
上記2相指令検出部114と演算部122,123で指令信号補正部を構成している。また、上記比較部112と論理和演算部113でコンバータ部用PWM変調信号生成部を構成し、比較部124と論理和演算部125でインバータ部用PWM変調信号生成部を構成している。
The two-phase
上記台形波状線電流指令生成部111は、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成する。
The trapezoidal corrugated line current
ここで、次式に基づいて、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域における値を予めテーブルとして設定している。
ここで、ds *,dt *は線電流通流比であり、位相角φは0≦φ≦π/3である。また、位相角φは、三相交流入力電圧の相電圧vrに同期している。
Here, based on the following equation, the values in the slope region of the trapezoidal wavy line current command signals dr * , ds * , dt * are set in advance as a table.
Here, d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3. The phase angle φ is synchronized with the phase voltage v r of the three-phase AC input voltage.
なお、テーブルの代わりに上記式を用いて台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域を求めてもよい。 Note that the slope regions of the trapezoidal wavy line current command signals dr * , ds * , dt * may be obtained using the above formula instead of the table.
図10はキャリヤ比較を用いた場合の線電流通流比を示しており、図10(a)は相電圧波形を示し、図10(b)は線電流通流比波形を示している。例えば、図10に示すモード1の領域において、二相変調される傾斜領域を上記式に基づいて線電流通流比指令を生成する。
FIG. 10 shows the line current conduction ratio when carrier comparison is used, FIG. 10 (a) shows the phase voltage waveform, and FIG. 10 (b) shows the line current conduction ratio waveform. For example, in the region of
なお、ここで用いる台形波状波形は、第1比較例の台形波状電圧指令信号Vr *,Vs *,Vt *の線間電圧波形と同等である(電圧形、電流形の相対性より線電流指令に相当)。 The trapezoidal waveform used here is equivalent to the line voltage waveform of the trapezoidal waveform voltage command signals V r * , V s * , V t * of the first comparative example (from the relativity of voltage type and current type) Equivalent to line current command).
表1は、モード毎の比較すべきキャリヤ信号を示しているが、上記二相の指令値(ds *,dt *)の和が1となるため、二相夫々が異なるキャリヤ信号で比較されるように選択すればよい。ここでは、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の立ち上がり波形でキャリヤ信号Aを選択し、立ち下がり波形でキャリヤ信号Bを選択している。 Table 1 shows carrier signals to be compared for each mode. Since the sum of the two-phase command values (d s * , d t * ) is 1, the two phases are compared with different carrier signals. You can choose as you like. Here, the carrier signal A is selected by the rising waveform of the trapezoidal wavy line current command signals dr * , ds * , dt * , and the carrier signal B is selected by the falling waveform.
また、図11は、表1の変調方式を説明するための図を示している。図11において、上から順に、通流比指令dr *、指令drp *、指令drn *、信号分配信号Ca、信号分配信号Cb、信号波drpa *、信号波drpb *、信号波drna *、信号波drnb *、ゲート信号Srp、ゲート信号Srnを示している。 FIG. 11 shows a diagram for explaining the modulation scheme of Table 1. 11, from the top, flowing ratio command d r *, instruction d rp *, instruction d rn *, signal distribution signal C a, signal distribution signal C b, signal wave d rpa *, signal wave d rpb *, signal wave d rna *, signal wave d rnb *, gate signal S rp, shows a gate signal S rn.
信号分配部116において、通流比指令dr *は正負夫々の指令drp *、drn *に分離した後、指令値の波形をπ/2進相した信号分配信号Ca,Cbに基づいて、比較すべきキャリヤ信号A,Bに対応する信号波drpa *,drpb *,drna *,drnb *を得る。すなわち、信号波drpa *は、指令drp *と信号分配信号Caとの論理積により得られ、信号波drpb *は、指令drp *と信号分配信号Cbとの論理積により得られ、信号波drna *は、指令drn *と信号分配信号Caとの論理積により得られ、信号波drnb *は、指令drn *と信号分配信号Cbとの論理積により得られる。
In the
ここで得られた信号は、比較部112で2つのキャリヤ信号A,Bと比較された後、論理和演算部113で論理和をとることにより、上下アームのゲート信号Srp,Srnを得る。通流比指令ds *,dt *についても同様にして、ゲート信号Ssp,Ssn,Stp,Stnを得る。すなわち、ゲート信号Srpは、信号波drpa *と信号波drpb *との論理和により得られ、ゲート信号Srnは、信号波drna *と信号波drnb *との論理和により得られる。
The signal obtained here is compared with the two carrier signals A and B by the
上記構成の直接形電力変換装置によれば、コンバータ部1により変換された直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部(114,122,123)により出力電圧指令信号を補正して、その補正された出力電圧指令信号に基づいて、コンバータ部1により変換された直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、台形波状線電流指令生成部111は、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域を、
に基づいて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。
According to the direct power converter having the above configuration, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted with respect to the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the
The calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.
同様に、空間ベクトル変調を用いて実現することも可能であり、図12(a)は相電圧波形を示し、図12(b)は線電流通流比波形を示し、図13は電流形空間ベクトル変調方式のPWM変調における電流ベクトルを示している。 Similarly, it can be realized by using space vector modulation. FIG. 12A shows a phase voltage waveform, FIG. 12B shows a line current conduction ratio waveform, and FIG. The current vector in the PWM modulation of the vector modulation method is shown.
図13に示す電流ベクトルは、相電流で規定されるが、台形波状信号波であり1相が60度期間導通状態であるため、図12に示すように、二相の線電流通流比に基づいて、次式のように各電流ベクトルの通電時間を与えることにより、相電流を供給することができる。
Although the current vector shown in FIG. 13 is defined by the phase current, it is a trapezoidal wave signal wave, and one phase is in a conduction state for a period of 60 degrees. Therefore, as shown in FIG. Based on this, the phase current can be supplied by giving the energization time of each current vector as in the following equation.
表2は、この電流形空間ベクトル変調方式のPWM変調における各電流ベクトルの出力時間を示している。 Table 2 shows the output time of each current vector in the PWM modulation of the current source space vector modulation method.
〔第2実施形態〕
図15はこの発明の第2実施形態の直接形電力変換装置の一例としてのマトリックスコンバータの構成図である。
[Second Embodiment]
FIG. 15 is a configuration diagram of a matrix converter as an example of a direct power converter according to the second embodiment of the present invention.
この第2実施形態の直接形電力変換装置は、制御部を除いて第2比較例の図2に示す直接形電力変換装置の変換部と同一の構成をしており、図15では変換部を省略する(変換部については図2を援用する)。
電圧形との相違点は、仮想コンバータ部と仮想インバータ部の同期において、一相変調波形に対して、二相変調波形を用いることである。また、仮想コンバータ部側については、キャリヤ信号を二相用いているが、ゲート信号の生成に相電流から線電流への論理変換部を不要とする点が異なる。
The direct power converter of the second embodiment has the same configuration as the converter of the direct power converter shown in FIG. 2 of the second comparative example except for the controller, and in FIG. Omitted (FIG. 2 is used for the conversion unit).
The difference from the voltage type is that a two-phase modulation waveform is used for a one-phase modulation waveform in synchronization between the virtual converter unit and the virtual inverter unit. The virtual converter unit side uses two phases of carrier signals, but differs in that a logic conversion unit from a phase current to a line current is not required to generate a gate signal.
また、上記制御部205は、三相交流入力電圧に同期するための基準信号の一例としての電源同期信号Vrに基づいて、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *を生成する指令信号生成部およびコンバータ部用指令信号生成部の一例としての台形波状線電流指令生成部231と、上記台形波状線電流指令生成部211からの台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *と電源同期信号Vrに基づいて、キャリヤ信号A,Bに対応する信号波drpa *,drpb *,drna *,drnb *を出力する信号分配部236と、上記信号分配部236からの信号波drpa *,drpb *,drna *,drnb *とキャリヤ信号A,B(図15では“キャリヤA”,“キャリヤB”)とを比較するための比較部232と、上記比較部232からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部233と、上記台形波状線電流指令生成部231からの台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *に基づいて、通流比drt,dstを検出する2相指令検出部234と、上記キャリヤ信号A,Bを生成するキャリヤ信号生成部235と、上記変換部4に対する出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *を生成するインバータ部用指令信号生成部の一例としての出力電圧指令信号生成部241と、上記出力電圧指令信号生成部241からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と2相指令検出部234からの通流比drt,dstに基づいて、
drt+dstV* (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部242と、上記出力電圧指令信号生成部241からの出力電圧指令信号Vu *,Vv *,Vw *と2相指令検出部234からの通流比drtに基づいて、
drt(1−V*) (V*:各相の電圧ベクトル)
を出力する演算部243と、上記演算部242,243からの演算結果とキャリヤ信号とを比較するための比較部244と、上記比較部244からの比較結果に基づいてゲート信号を出力する論理和演算部245と、上記論理和演算部233からの信号と論理和演算部245からの信号に基づいて、ゲート信号を合成するゲート信号合成部250とを有する。
Further, the control unit 205 is based on a power supply synchronization signal V r as an example of a reference signal for synchronizing with a three-phase AC input voltage, and trapezoidal wave current command signals dr * , ds * , dt *. Trapezoidal wavy line current command generating unit 231 as an example of a command signal generating unit and a converter unit command signal generating unit, and a trapezoidal wavy line current command signal dr * from the trapezoidal wavy line current command generating unit 211 d s *, based on the d t * and the power synchronization signal V r, the carrier signal a, signal wave d rpa corresponding to B *, d rpb *, d rna *, a signal distribution unit 236 that outputs the d rnb * , * the signal wave d rpa from the signal distribution unit 236, d rpb *, d rna *, d rnb * and the carrier signal a, B (FIG. 15 "carrier a", "carrier B") and for comparing the The comparison unit 232 and the theory of outputting a gate signal based on the comparison result from the comparison unit 232 A sum calculation unit 233, trapezoidal line current command signal d r from the trapezoidal waveform line current instruction generation unit 231 *, d s *, based on the d t *, flowing ratio d rt, detects the d st 2 Phase command detection unit 234, carrier signal generation unit 235 that generates the carrier signals A and B, and inverter unit command that generates output voltage command signals V u * , V v * , and V w * for the conversion unit 4 An output voltage command signal generation unit 241 as an example of a signal generation unit, output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage command signal generation unit 241 and a two-phase command detection unit 234 Based on the flow ratios d rt , d st
d rt + d st V * (V * : voltage vector of each phase)
On the basis of the output voltage command signals V u * , V v * , V w * from the output voltage
d rt (1−V * ) (V * : voltage vector of each phase)
, A
上記ゲート信号合成部250からのゲート信号により変換部4のスイッチSur,Sus,Sut,Svr,Svs,Svt,Swr,Sws,Swtをオンオフ制御する。
The switches S ur , S us , S ut , S vr , S vs , S vt , S wr , S ws , and S wt of the
上記2相指令検出部234と演算部242,243で指令信号補正部を構成している。また、上記比較部232と論理和演算部233でコンバータ部用PWM変調信号生成部を構成し、比較部244と論理和演算部245でインバータ部用PWM変調信号生成部を構成している。
The two-phase
上記台形波状線電流指令生成部231は、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域を所定のテーブルを用いて生成する。
The trapezoidal corrugated line current
ここで、上記第1実施形態と同様に、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域における値を予めテーブルとして設定している。 Here, as in the first embodiment, the values of the trapezoidal wavy line current command signals dr * , ds * , dt * in the inclined region are set in advance as a table.
なお、テーブルの代わりに上記式を用いて台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域を求めてもよい。 Note that the slope regions of the trapezoidal wavy line current command signals dr * , ds * , dt * may be obtained using the above formula instead of the table.
上記構成のマトリックスコンバータによれば、仮想コンバータ部により変換された仮想直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部(34,42,43)により出力電圧指令信号を補正して、その補正された出力電圧指令信号に基づいて、仮想インバータ部は、仮想コンバータ部により変換された仮想直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、台形波状電圧指令生成部31は、台形波状線電流指令信号dr *,ds *,dt *の傾斜領域を、
に基づいて生成することによって、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減することができる。
According to the matrix converter having the above-described configuration, the pulsating voltage (current) waveform of the virtual DC voltage converted by the virtual converter unit is instructed not to cause distortion in the three-phase AC output voltage (current). The signal correcting unit (34, 42, 43) corrects the output voltage command signal, and based on the corrected output voltage command signal, the virtual inverter unit converts the virtual DC voltage converted by the virtual converter unit to a predetermined value. Convert to three-phase AC output voltage. At this time, the trapezoidal wave voltage
The calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration.
上記第1,第2実施形態では、テーブルまたは式を用いて傾斜領域を求めた台形波状電圧指令信号,台形波状線電流指令信号をコンバータ側に適用した直接形の電力変換装置について説明したが、台形波状の指令信号をインバータ側に適用した電力変換装置にこの発明を適用してもよい。
また、電力変換装置として、
台形波状の指令信号を基準信号の位相角に基づいて生成する指令信号生成部と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部と、
上記指令信号生成部からの上記台形波状の指令信号および上記キャリヤ信号生成部により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換する変換部と
を備え、
上記指令信号生成部は、上記台形波状の指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することを特徴とするものでもよい。
In the first and second embodiments described above, the direct-type power conversion device in which the trapezoidal wave voltage command signal and the trapezoidal wave current command signal obtained from the slope area using a table or equation are applied to the converter side has been described. You may apply this invention to the power converter device which applied the trapezoidal wave-shaped command signal to the inverter side.
As a power converter,
A command signal generator that generates a trapezoidal command signal based on the phase angle of the reference signal;
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
Based on the trapezoidal wave-shaped command signal from the command signal generator and the carrier signal generated by the carrier signal generator, the three-phase AC input voltage is converted into a DC voltage, or the DC voltage is converted into a three-phase voltage. A conversion unit for converting to an AC output voltage,
The command signal generation unit may generate the slope region of the trapezoidal command signal using a predetermined table or a predetermined formula.
ここで、上記指令信号生成部により台形波状の指令信号を生成するときの上記基準信号は、変換部が三相交流入力電圧を直流電圧に変換する場合は、三相交流入力電圧のうちの基準となる信号を用い、変換部が直流電圧を三相交流出力電圧に変換する場合は、例えば上記三相交流出力電圧を作るための基準となる信号を用いる。 Here, the reference signal when generating the trapezoidal wave-shaped command signal by the command signal generation unit is the reference of the three-phase AC input voltage when the conversion unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage. When the converter converts the DC voltage into a three-phase AC output voltage, for example, a signal serving as a reference for generating the three-phase AC output voltage is used.
上記構成の電力変換装置によれば、上記指令信号生成部により、台形波状の指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状の指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。 According to the power conversion device having the above-described configuration, the command signal generation unit generates the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal using a predetermined table or a predetermined formula, thereby performing a trapezoidal wave-shaped command by a complicated calculation. There is no need to form a signal, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、電力変換装置として、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置であって、
上記三相交流入力電圧に同期した台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するコンバータ部用指令信号生成部と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号を生成するインバータ部用指令信号生成部と、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部により生成された上記インバータ部用指令信号を補正する指令信号補正部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記指令信号補正部により補正された上記インバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用指令信号生成部は、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することを特徴とするものでもよい。
As a power converter,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A power converter that does not have a smoothing filter in the DC link part connecting
A command signal generation unit for a converter unit that generates a trapezoidal wave command signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage;
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
An inverter command signal generator for generating an inverter command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
A command signal correction unit that corrects the inverter unit command signal generated by the inverter unit command signal generation unit based on the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit; Prepared,
The converter unit converts the three-phase AC input voltage to the DC voltage based on the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit. Converted,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correction unit,
The converter unit command signal generation unit may generate the slope region of the trapezoidal converter unit command signal using a predetermined table or a predetermined formula.
上記構成の電力変換装置によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部によりインバータ部用指令信号を補正することによって、補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換することが可能となる。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部は、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状のコンバータ部用指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。 According to the power conversion device having the above configuration, for the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted. By correcting the inverter unit command signal by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage based on the corrected inverter unit command signal. Is possible. At this time, the converter unit command signal generation unit generates a slope region of the trapezoidal converter unit command signal by using a predetermined table or a predetermined formula, thereby performing a trapezoidal converter unit by a complicated calculation. It is not necessary to form a command signal for operation, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、上記電力変換装置において、
上記所定の式は、
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
としてもよい。
In the above power converter,
The predetermined formula is
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
(However, the phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
It is good.
上記電力変換装置によれば、上記コンバータ部用指令信号生成部が、上記所定の式を用いて台形波状のコンバータ部用指令信号を生成することによって、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。 According to the power conversion device, the converter unit command signal generation unit generates a trapezoidal converter unit command signal using the predetermined formula, thereby reducing the computation load and reducing distortion. A phase AC output voltage (current) can be obtained with certainty.
また、上記電力変換装置において、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記コンバータ部用指令信号と上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号とを比較して、コンバータ部用PWM変調信号を生成するコンバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記インバータ部用指令信号生成部からの上記インバータ部用指令信号と上記コンバータ部に用いられたものと同一の上記キャリヤ信号とを比較して、インバータ部用PWM変調信号を生成するインバータ部用PWM変調信号生成部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記コンバータ部PWM変調信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記インバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記インバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換してもよい。
In the above power converter,
The PWM modulation signal generation unit for converter unit that generates the PWM modulation signal for converter unit by comparing the command signal for converter unit from the command signal generation unit for converter unit and the carrier signal from the carrier signal generation unit When,
The inverter part PWM for generating the inverter part PWM modulation signal by comparing the inverter part command signal from the inverter part command signal generation part with the same carrier signal used in the converter part A modulation signal generator,
The converter unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage based on the converter unit PWM modulation signal generated by the converter unit PWM modulation signal generation unit,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the PWM modulation signal for the inverter unit generated by the PWM modulation signal generation unit for the inverter unit. May be.
上記電力変換装置によれば、上記コンバータ部とインバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化できる。 According to the power conversion device, the circuit of the control unit can be simplified by enabling PWM modulation with one carrier signal common to the converter unit and the inverter unit.
また、上記電力変換装置において、上記キャリヤ信号は三角波状の信号としてもよい。 In the power converter, the carrier signal may be a triangular wave signal.
上記電力変換装置によれば、PWM変調に適した三角波状の信号をキャリヤ信号に用いることによって、パルス幅変調のための回路を簡略化できる。 According to the above power converter, a circuit for pulse width modulation can be simplified by using a triangular wave signal suitable for PWM modulation as a carrier signal.
また、上記電力変換装置において、上記キャリヤ信号は鋸波状の信号としてもよい。 In the power converter, the carrier signal may be a sawtooth signal.
上記電力変換装置によれば、鋸波状の信号をキャリヤ信号に用いることによって、キャリヤ生成や変調処理が簡素化できる。 According to the above power converter, carrier generation and modulation processing can be simplified by using a sawtooth signal as a carrier signal.
また、上記電力変換装置において、
上記コンバータ部は、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と
を有し、
上記インバータ部は、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と
を有してもよい。
In the above power converter,
The converter part
Three switching circuits in which each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to the first DC link unit,
Each phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and has three switching circuits each connected to the second DC link portion and the other end.
The inverter part is
Three switching circuits in which each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and the other end is connected to the first DC link unit;
Each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage may be connected to one end, and the switching terminal may have three switching circuits each connected to the second DC link portion.
また、上記電力変換装置において、
上記コンバータ部に相当する仮想コンバータ部と、上記インバータ部に相当する仮想インバータ部と、上記直流リンク部に相当する仮想直流リンク部とを有するマトリックスコンバータであって、
上記仮想コンバータ部および上記仮想インバータ部は、
上記三相交流入力電圧のうちの第1相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧のうちの第2相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路と、
上記三相交流入力電圧のうちの第3相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路とを有してもよい。
In the above power converter,
A matrix converter having a virtual converter unit corresponding to the converter unit, a virtual inverter unit corresponding to the inverter unit, and a virtual DC link unit corresponding to the DC link unit,
The virtual converter unit and the virtual inverter unit are
Three switching circuits in which the first phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage;
Three switching circuits in which the second phase voltage of the three-phase AC input voltage is respectively input to one end, and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage;
A third phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end, and three switching circuits are connected to the output terminals of the predetermined three-phase AC output voltage. Good.
また、電力変換装置として、
三相交流入力電圧に同期したコンバータ部用指令信号を生成するコンバータ部用指令信号生成部と、
所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号を生成するインバータ部用指令信号生成部と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部と、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記コンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、
上記インバータ部用指令信号生成部からの上記インバータ部用指令信号および上記コンバータ部に用いられたものと同一の上記キャリヤ信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部と
を有することを特徴とするものでもよい。
As a power converter,
A command signal generator for the converter unit that generates a command signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage;
An inverter command signal generator for generating an inverter command signal for outputting a predetermined three-phase AC output voltage;
A carrier signal generator for generating a carrier signal;
A converter unit that converts the three-phase AC input voltage into a DC voltage based on the converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit and the carrier signal generated by the carrier signal generation unit;
Based on the inverter part command signal from the inverter part command signal generation part and the same carrier signal used in the converter part, the DC voltage converted by the converter part is converted into the predetermined three It may have an inverter part which converts into a phase alternating current output voltage.
上記構成の電力変換装置によれば、上記コンバータ部とインバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化できる。 According to the power conversion device having the above configuration, the circuit of the control unit can be simplified by enabling PWM modulation with one carrier signal common to the converter unit and the inverter unit.
また、上記電力変換装置において、上記キャリヤ信号は三角波状の信号としてもよい。 In the power converter, the carrier signal may be a triangular wave signal.
上記電力変換装置によれば、PWM変調に適した三角波状の信号をキャリヤ信号に用いることによって、パルス幅変調のための回路を簡略化できる。 According to the above power converter, a circuit for pulse width modulation can be simplified by using a triangular wave signal suitable for PWM modulation as a carrier signal.
また、上記電力変換装置において、上記キャリヤ信号は鋸波状の信号である。 In the power converter, the carrier signal is a sawtooth signal.
上記電力変換装置によれば、鋸波状の信号をキャリヤ信号に用いることによって、キャリヤ生成や変調処理が簡素化できる。 According to the above power converter, carrier generation and modulation processing can be simplified by using a sawtooth signal as a carrier signal.
また、電力変換装置の制御方法として、
台形波状の指令信号を指令信号生成部により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部により生成するステップと、
上記指令信号生成部からの上記台形波状の指令信号および上記キャリヤ信号生成部により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、変換部によって、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記指令信号生成部により上記台形波状の指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状の指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することを特徴とするものでもよい。
In addition, as a method for controlling the power converter,
Generating a trapezoidal command signal by the command signal generator;
Generating a carrier signal by a carrier signal generator;
Based on the trapezoidal wave-shaped command signal from the command signal generation unit and the carrier signal generated by the carrier signal generation unit, the conversion unit converts the three-phase AC input voltage into a DC voltage, or DC Converting the voltage into a three-phase AC output voltage,
In the step of generating the trapezoidal wave-shaped command signal by the command signal generation unit, the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal may be generated using a predetermined table or a predetermined formula.
上記電力変換装置の制御方法によれば、上記指令信号生成部により、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状の指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。 According to the control method of the power converter, the command signal generation unit generates a slope region of the trapezoidal converter command signal using a predetermined table or a predetermined formula, thereby performing a complicated calculation. There is no need to form a trapezoidal command signal, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、電力変換装置の制御方法として、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置の制御方法であって、
上記三相交流入力電圧に同期した台形波状のコンバータ部用指令信号をコンバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部により生成するステップと、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号をインバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部により生成された上記インバータ部用指令信号を指令信号補正部により補正するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部からの上記キャリヤ信号に基づいて、上記コンバータ部により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換するステップと、
上記指令信号補正部により補正された上記インバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部によって、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記コンバータ部用指令信号生成部により上記台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することを特徴とするものでもよい。
In addition, as a method for controlling the power converter,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A method of controlling a power converter that does not have a smoothing filter in a DC link unit connecting
Generating a trapezoidal converter command signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage by the converter command signal generation unit;
Generating a carrier signal by a carrier signal generator;
Generating an inverter unit command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit command signal generating unit;
Based on the trapezoidal-waveform converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit, the command signal correction unit corrects the inverter unit command signal generated by the inverter unit command signal generation unit. When,
Based on the trapezoidal converter command signal from the converter command signal generator and the carrier signal from the carrier signal generator, the converter unit converts the three-phase AC input voltage to the DC voltage. Converting, and
Converting the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correction unit. And
In the step of generating the trapezoidal converter command signal by the converter unit command signal generating unit, the slope region of the trapezoidal converter unit command signal is generated using a predetermined table or a predetermined formula. It may be characterized by that.
上記電力変換装置の制御方法によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部によりインバータ部用指令信号を補正することによって、補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換することが可能となる。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部は、台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、所定のテーブルまたは所定の式を用いて生成することによって、複雑な演算により台形波状のコンバータ部用指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。 According to the method for controlling the power converter, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted with respect to the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit. By correcting the inverter unit command signal by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage based on the corrected inverter unit command signal. It becomes possible. At this time, the converter unit command signal generation unit generates a slope region of the trapezoidal converter unit command signal by using a predetermined table or a predetermined formula, thereby performing a trapezoidal converter unit by a complicated calculation. It is not necessary to form a command signal for operation, and the calculation load on the control unit can be reduced with a simple configuration.
また、上記電力変換装置の制御方法において、
上記所定の式は、
(ただし、位相角φは0≦φ≦π/3)
(ただし、位相角φはπ≦φ≦4π/3)
としてもよい。
Moreover, in the control method of the power converter,
The predetermined formula is
(However, the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
(However, the phase angle φ is π ≦ φ ≦ 4π / 3)
It is good.
上記電力変換装置の制御方法によれば、上記コンバータ部用指令信号生成部が、上記所定の式を用いて台形波状のコンバータ部用指令信号を生成することによって、演算負荷を低減しつつ、歪のない三相交流出力電圧(電流)を確実に得ることができる。 According to the control method of the power conversion device, the converter unit command signal generation unit generates a trapezoidal converter unit command signal using the predetermined formula, thereby reducing the calculation load and distortion. A three-phase AC output voltage (current) with no noise can be obtained with certainty.
また、電力変換装置の制御方法として、
三相交流入力電圧に同期したコンバータ部用指令信号をコンバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号をインバータ部用指令信号生成部により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部により生成するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部からの上記コンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、上記三相交流入力電圧から直流電圧にコンバータ部により変換するステップと、
上記インバータ部用指令信号生成部からの上記インバータ部用指令信号および上記コンバータ部に用いられたものと同一の上記キャリヤ信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧にインバータ部により変換するステップと
を有することを特徴とするものでもよい。
In addition, as a method for controlling the power converter,
A step of generating a command signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage by the command signal generating unit for the converter unit;
Generating an inverter unit command signal for outputting a predetermined three-phase AC output voltage by the inverter unit command signal generating unit;
Generating a carrier signal by a carrier signal generator;
Based on the converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit and the carrier signal generated by the carrier signal generation unit, the converter unit converts the three-phase AC input voltage to a DC voltage; ,
Based on the inverter part command signal from the inverter part command signal generation part and the same carrier signal used for the converter part, the DC voltage converted by the converter part is converted into the predetermined three And a step of converting the phase AC output voltage into an AC output voltage by an inverter unit.
上記電力変換装置の制御方法によれば、上記コンバータ部とインバータ部に共通する1つのキャリヤ信号でPWM変調を可能とすることによって、制御部の回路を簡略化できる。 According to the method for controlling the power converter, the circuit of the control unit can be simplified by enabling PWM modulation with one carrier signal common to the converter unit and the inverter unit.
また、電力変換装置として、
空間ベクトル変調方式によりPWM変調信号を生成するPWM変調信号生成部と、
上記PWM変調信号生成部からの上記PWM変調信号に基づいて、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換する変換部と
を備え、
上記PWM変調信号生成部は、上記空間ベクトル変調方式に基づいて出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τ4,τ6の電圧ベクトルに基づいて、上記PWM変調信号を生成することを特徴とするものでもよい。
As a power converter,
A PWM modulation signal generator for generating a PWM modulation signal by a space vector modulation method;
Based on the PWM modulation signal from the PWM modulation signal generation unit, a three-phase AC input voltage is converted into a DC voltage, or a conversion unit that converts a DC voltage into a three-phase AC output voltage,
The PWM modulation signal generation unit uses a voltage vector to be output based on the space vector modulation method, and when the carrier period is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The PWM modulation signal may be generated based on the voltage vectors of the output times τ 4 and τ 6 expressed by:
上記構成の電力変換装置によれば、上記指令信号生成部が、空間ベクトル変調方式に基づいて出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τ4,τ6の電圧ベクトルに基づいて、PWM変調信号を生成することによって、複雑な演算により指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the power conversion device having the above configuration, when the command signal generation unit uses the voltage vector to be output based on the space vector modulation method, the carrier cycle is T 0 , and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
By generating the PWM modulation signal based on the voltage vectors of the output times τ 4 and τ 6 expressed by the following, it is not necessary to form a command signal by complicated calculation, and the calculation load of the control unit can be reduced with a simple configuration. Can be reduced.
また、電力変換装置として、
三相交流入力電圧を直流電圧に変換するコンバータ部と、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換するインバータ部とを備え、上記コンバータ部と上記インバータ部とを接続する直流リンク部に平滑用のフィルタを有しない電力変換装置であって、
空間ベクトル変調方式により上記三相交流入力電圧に同期したコンバータ部用PWM変調信号を生成するコンバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用PWM変調信号を生成するインバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記コンバータ部用PWM変調信号生成部からの上記コンバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記インバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記インバータ部用PWM変調信号を補正するPWM変調信号補正部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用PWM変調信号生成部からの上記コンバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記PWM変調信号補正部により補正された上記インバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用PWM変調信号生成部は、上記空間ベクトル変調方式に基づく上記直流電圧を出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τ4,τ6の電圧ベクトルに基づいて、上記コンバータ部用PWM変調信号を生成することを特徴とするものでもよい。
As a power converter,
A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A power converter that does not have a smoothing filter in the DC link part connecting
A PWM modulation signal generation unit for a converter unit that generates a PWM modulation signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage by a space vector modulation method;
A PWM modulation signal generating unit for inverter that generates a PWM modulation signal for inverter for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
A PWM modulation signal correction unit for correcting the PWM modulation signal for the inverter unit generated by the PWM modulation signal generation unit for the inverter unit based on the PWM modulation signal for the converter unit from the PWM modulation signal generation unit for the converter unit And
The converter unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage based on the PWM modulation signal for the converter unit from the PWM modulation signal generation unit for the converter unit,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the PWM modulation signal for the inverter unit corrected by the PWM modulation signal correction unit,
The PWM modulation signal generation unit for the converter unit uses a voltage vector to output the DC voltage based on the space vector modulation method, and when the carrier cycle is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The converter unit PWM modulation signal may be generated based on the voltage vectors of the output times τ 4 and τ 6 expressed by
上記構成の電力変換装置によれば、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧の脈流状の電圧(電流)波形に対して、三相交流出力電圧(電流)に歪を生じないように、指令信号補正部により補正されたインバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を所定の三相交流出力電圧に変換する。このとき、上記コンバータ部用指令信号生成部が、空間ベクトル変調方式に基づく上記直流電圧を出力すべき電圧ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τ4,τ6の電圧ベクトルに基づいて、コンバータ部用PWM変調信号を生成することによって、複雑な演算により指令信号を形成する必要がなく、簡単な構成で制御部の演算負荷を低減できる。
According to the power conversion device having the above configuration, for the pulsating voltage (current) waveform of the DC voltage converted by the converter unit, the three-phase AC output voltage (current) is not distorted. Based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correcting unit, the DC voltage converted by the converter unit is converted into a predetermined three-phase AC output voltage. At this time, when the converter unit command signal generation unit uses the voltage vector to output the DC voltage based on the space vector modulation method, the carrier cycle is T 0 , and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
By generating the PWM modulation signal for the converter unit based on the voltage vectors of the output times τ 4 and τ 6 expressed as follows, it is not necessary to form a command signal by complicated calculation, and the control unit can be configured with a simple configuration. Calculation load can be reduced.
1…コンバータ部
2…インバータ部
3…制御部
4…変換部
5…制御部
11…台形波状電圧指令生成部
12…比較部
13…電流形ゲート論理変換部
14…中間相検出部
15…キャリヤ信号生成部
21…出力電圧指令信号生成部
22…演算部
23…演算部
24…比較部
25…論理和演算部
31…台形波状電圧指令生成部
32…比較部
33…電流形ゲート論理変換部
34…中間相検出部
35…キャリヤ信号生成部
41…出力電圧指令信号生成部
42…演算部
43…演算部
44…比較部
45…論理和演算部
50…ゲート信号合成部
11…台形波状線電流指令生成部
12…比較部
103…制御部
113…論理和演算部
114…2相指令検出部
115…キャリヤ信号生成部
116…信号分配器
121…出力電圧指令信号生成部
122…演算部
123…演算部
124…比較部
125…論理和演算部
203…制御部
231…台形波状線電流指令生成部
232…比較部
233…論理和演算部
234…2相指令検出部
235…キャリヤ信号生成部
236…信号分配器
241…出力電圧指令信号生成部
242…演算部
243…演算部
244…比較部
245…論理和演算部
250…ゲート信号合成部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部(115,235)と、
上記指令信号生成部(111,231)からの上記台形波状の指令信号および上記キャリヤ信号生成部(115,235)により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換する変換部(1,4)と
を備え、
上記指令信号生成部(111,231)は、上記台形波状の指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は線電流通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする電力変換装置。 A command signal generator (111, 231) for generating a trapezoidal command signal based on the phase angle of the reference signal;
A carrier signal generator (115, 235) for generating a carrier signal;
Based on the trapezoidal command signal from the command signal generator (111, 231) and the carrier signal generated by the carrier signal generator (115, 235), a three-phase AC input voltage is converted into a DC voltage. Or a converter (1, 4) for converting a DC voltage into a three-phase AC output voltage,
The command signal generation unit (111, 231) is configured to determine the slope region of the trapezoidal wave command signal.
(Where d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The power converter is generated based on the above.
上記三相交流入力電圧に同期した台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するコンバータ部用指令信号生成部(111,231)と、
キャリヤ信号を生成するキャリヤ信号生成部(115,235)と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号を生成するインバータ部用指令信号生成部(121,241)と、
上記コンバータ部用指令信号生成部(111,231)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部(121,241)により生成された上記インバータ部用指令信号を補正する指令信号補正部(114,122,123,234,242,243)と
を備え、
上記コンバータ部(1)は、上記コンバータ部用指令信号生成部(111,231)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部(115,235)からの上記キャリヤ信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部(2)は、上記指令信号補正部(114,122,123,234,242,243)により補正された上記インバータ部用指令信号に基づいて、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用指令信号生成部(111,231)は、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は線電流通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする電力変換装置。 A converter unit (1) that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage, and an inverter unit (2) that converts the DC voltage converted by the converter unit (1) into a predetermined three-phase AC output voltage. A power converter that does not have a smoothing filter in a DC link section connecting the converter section (1) and the inverter section (2),
A converter command signal generator (111, 231) for generating a trapezoidal converter command signal in synchronization with the three-phase AC input voltage;
A carrier signal generator (115, 235) for generating a carrier signal;
An inverter command signal generator (121, 241) for generating an inverter command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
The inverter command generated by the inverter command signal generator (121, 241) based on the trapezoidal converter command signal from the converter command signal generator (111, 231). A command signal correction unit (114, 122, 123, 234, 242, 243) for correcting the signal,
The converter (1) is based on the trapezoidal converter command signal from the converter command signal generator (111, 231) and the carrier signal from the carrier signal generator (115, 235). The three-phase AC input voltage is converted to the DC voltage,
The inverter unit (2) is converted by the converter unit (1) based on the inverter unit command signal corrected by the command signal correction unit (114, 122, 123, 234, 242, 243). The DC voltage is converted into the predetermined three-phase AC output voltage,
The converter unit command signal generation unit (111, 231) is configured such that the slope region of the trapezoidal converter unit command signal is
(Where d s * and d t * are line current conduction ratios, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The power converter characterized by producing | generating based on.
上記コンバータ部(1)は、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Srp,Ssp,Stp)と、
上記三相交流入力電圧の各相電圧が一端に夫々入力され、第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Srn,Ssn,Stn)と
を有し、
上記インバータ部(2)は、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第1直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sup,Svp,Swp)と、
上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子が一端に夫々接続され、上記第2直流リンク部に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sun,Svn,Swn)と
を有することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
The converter part (1)
Three switching circuits (S rp , S sp , S tp ) in which each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to the first DC link unit,
Each phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end, and three switching circuits (S rn , S sn , St n ) each having the other end connected to the second DC link unit,
The inverter part (2)
Three switching circuits (S up , S vp , S wp ) in which each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end and the other end is connected to the first DC link unit;
Each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage is connected to one end, and three switching circuits (S un , S vn , S wn ) are connected to the second DC link part, respectively. The power converter characterized by the above-mentioned.
上記コンバータ部に相当する仮想コンバータ部と、上記インバータ部に相当する仮想インバータ部と、上記直流リンク部に相当する仮想直流リンク部とを有するマトリックスコンバータであって、
上記仮想コンバータ部および上記仮想インバータ部は、
上記三相交流入力電圧のうちの第1相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sur,Svr,Swr)と、
上記三相交流入力電圧のうちの第2相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sus,Svs,Sws)と、
上記三相交流入力電圧のうちの第3相電圧が一端に夫々入力され、上記所定の三相交流出力電圧の各出力端子に他端が夫々接続された3つのスイッチング回路(Sut,Svt,Swt)とを有することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 2,
A matrix converter having a virtual converter unit corresponding to the converter unit, a virtual inverter unit corresponding to the inverter unit, and a virtual DC link unit corresponding to the DC link unit,
The virtual converter unit and the virtual inverter unit are
Of the three-phase AC input voltage, a first phase voltage is input to one end, and three switching circuits ( Sur , Svr) each having the other end connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage. , S wr )
Of the three-phase AC input voltage, a second phase voltage is input to one end, and three switching circuits (S us , S vs , each having the other end connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage. , S ws ) and
Three switching circuits (S ut , S vt) in which the third phase voltage of the three-phase AC input voltage is input to one end and the other end is connected to each output terminal of the predetermined three-phase AC output voltage. , S wt ).
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部(115,235)により生成するステップと、
上記指令信号生成部(111,231)からの上記台形波状の指令信号および上記キャリヤ信号生成部(115,235)により生成された上記キャリヤ信号に基づいて、変換部(1,4)によって、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記指令信号生成部(111,231)により上記台形波状の指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状の指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 Generating a trapezoidal command signal by the command signal generator (111, 231);
Generating a carrier signal by the carrier signal generator (115, 235);
Based on the trapezoidal command signal from the command signal generation unit (111, 231) and the carrier signal generated by the carrier signal generation unit (115, 235), the conversion unit (1, 4) Converting a phase AC input voltage into a DC voltage or converting a DC voltage into a three-phase AC output voltage,
In the step of generating the trapezoidal wave-shaped command signal by the command signal generation unit (111, 231), the slope region of the trapezoidal wave-shaped command signal is determined by:
(Where d s * and d t * are the flow ratio, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The control method of the power converter device characterized by producing | generating based on.
上記三相交流入力電圧に同期した台形波状のコンバータ部用指令信号をコンバータ部用指令信号生成部(111,231)により生成するステップと、
キャリヤ信号をキャリヤ信号生成部(115,235)により生成するステップと、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用指令信号をインバータ部用指令信号生成部(121,241)により生成するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部(111,231)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部用指令信号生成部(121,241)により生成された上記インバータ部用指令信号を指令信号補正部(114,122,123,234,242,243)により補正するステップと、
上記コンバータ部用指令信号生成部(111,231)からの上記台形波状のコンバータ部用指令信号および上記キャリヤ信号生成部(115,235)からの上記キャリヤ信号に基づいて、上記コンバータ部(1)により、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換するステップと、
上記指令信号補正部(114,122,123,234,242,243)により補正された上記インバータ部用指令信号に基づいて、上記インバータ部(2)によって、上記コンバータ部(1)により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換するステップと
を有し、
上記コンバータ部用指令信号生成部(111,231)により上記台形波状のコンバータ部用指令信号を生成するステップにおいて、上記台形波状のコンバータ部用指令信号の傾斜領域を、
(ただし、ds *,dt *は通流比、位相角φは0≦φ≦π/3)
に基づいて生成することを特徴とする電力変換装置の制御方法。 A converter unit (1) that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage, and an inverter unit (2) that converts the DC voltage converted by the converter unit (1) into a predetermined three-phase AC output voltage. A control method for a power converter that does not have a smoothing filter in a DC link section connecting the converter section (1) and the inverter section (2),
Generating a trapezoidal converter unit command signal in synchronization with the three-phase AC input voltage by the converter unit command signal generation unit (111, 231);
Generating a carrier signal by the carrier signal generator (115, 235);
Generating an inverter command signal for outputting the predetermined three-phase AC output voltage by the inverter command signal generator (121, 241);
The inverter unit command generated by the inverter command signal generation unit (121, 241) based on the trapezoidal converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit (111, 231). Correcting the signal by the command signal correction unit (114, 122, 123, 234, 242, 243);
Based on the trapezoidal-waveform converter unit command signal from the converter unit command signal generation unit (111, 231) and the carrier signal from the carrier signal generation unit (115, 235), the converter unit (1) Converting the three-phase AC input voltage into the DC voltage;
Based on the command signal for the inverter unit corrected by the command signal correction unit (114, 122, 123, 234, 242, 243), the converter unit (2) converts the inverter unit (2). Converting the DC voltage into the predetermined three-phase AC output voltage,
In the step of generating the trapezoidal converter command signal by the converter unit command signal generator (111, 231), the slope region of the trapezoidal converter command signal is
(Where d s * and d t * are the flow ratio, and the phase angle φ is 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The control method of the power converter device characterized by producing | generating based on.
上記PWM変調信号生成部からの上記PWM変調信号に基づいて、三相交流入力電圧を直流電圧に変換するか、または、直流電圧を三相交流出力電圧に変換する変換部と
を備え、
上記PWM変調信号生成部は、上記空間ベクトル変調方式に基づいて出力すべき電流ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、上記PWM変調信号を生成することを特徴とする電力変換装置。 A PWM modulation signal generator for generating a PWM modulation signal by a space vector modulation method;
Based on the PWM modulation signal from the PWM modulation signal generation unit, a three-phase AC input voltage is converted into a DC voltage, or a conversion unit that converts a DC voltage into a three-phase AC output voltage,
The PWM modulation signal generation unit uses a current vector to be output based on the space vector modulation method, and when the carrier period is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
A power conversion device that generates the PWM modulation signal based on current vectors of output times τ rs , τ rt represented by:
空間ベクトル変調方式により上記三相交流入力電圧に同期したコンバータ部用PWM変調信号を生成するコンバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記所定の三相交流出力電圧を出力するためのインバータ部用PWM変調信号を生成するインバータ部用PWM変調信号生成部と、
上記コンバータ部用PWM変調信号生成部からの上記コンバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記インバータ部用PWM変調信号生成部により生成された上記インバータ部用PWM変調信号を補正するPWM変調信号補正部と
を備え、
上記コンバータ部は、上記コンバータ部用PWM変調信号生成部からの上記コンバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記三相交流入力電圧を上記直流電圧に変換し、
上記インバータ部は、上記PWM変調信号補正部により補正された上記インバータ部用PWM変調信号に基づいて、上記コンバータ部により変換された上記直流電圧を上記所定の三相交流出力電圧に変換し、
上記コンバータ部用PWM変調信号生成部は、上記空間ベクトル変調方式に基づく上記直流電圧を出力すべき電流ベクトルを用い、キャリヤ周期をT0、位相角φとするとき、
(ただし、0≦φ≦π/3)
で表される出力時間τrs,τrtの電流ベクトルに基づいて、上記コンバータ部用PWM変調信号を生成することを特徴とする電力変換装置。 A converter unit that converts a three-phase AC input voltage into a DC voltage; and an inverter unit that converts the DC voltage converted by the converter unit into a predetermined three-phase AC output voltage. The converter unit and the inverter unit A power converter that does not have a smoothing filter in the DC link part connecting
A PWM modulation signal generation unit for a converter unit that generates a PWM modulation signal for the converter unit synchronized with the three-phase AC input voltage by a space vector modulation method;
A PWM modulation signal generating unit for inverter that generates a PWM modulation signal for inverter for outputting the predetermined three-phase AC output voltage;
A PWM modulation signal correction unit for correcting the PWM modulation signal for the inverter unit generated by the PWM modulation signal generation unit for the inverter unit based on the PWM modulation signal for the converter unit from the PWM modulation signal generation unit for the converter unit And
The converter unit converts the three-phase AC input voltage into the DC voltage based on the PWM modulation signal for the converter unit from the PWM modulation signal generation unit for the converter unit,
The inverter unit converts the DC voltage converted by the converter unit into the predetermined three-phase AC output voltage based on the PWM modulation signal for the inverter unit corrected by the PWM modulation signal correction unit,
The PWM modulation signal generation unit for the converter unit uses a current vector to output the DC voltage based on the space vector modulation method, and when the carrier period is T 0 and the phase angle φ,
(However, 0 ≦ φ ≦ π / 3)
The converter unit PWM modulation signal is generated based on the current vectors of the output times τ rs and τ rt represented by:
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