JP2015023777A - Two-stage change prevention apparatus for high-voltage inverter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of an inverter device having a multiple configuration, in which, since a two-stage change is prevented by selecting a pattern by using a switching pattern table, variations in switching elements configuring the inverter may cause on/off timing of switching to be deviated to make it impossible to completely prevent the two-stage change.SOLUTION: A two-stage change prevention apparatus includes a switching hold circuit that holds an output of a PWM signal for a predetermined time, and a dead-time generation circuit that delays an output of the switching hold circuit by a predetermined time, and outputs it as a switching signal of each single-phase inverter. The switching hold circuit includes a hold time counter circuit having a count section that starts a count when detecting a voltage edge of the single-phase inverter, and a determination section that outputs a signal Sh when the count value is other than 0, and a hold circuit that holds the output of the PWM signal for the predetermined time by the signal Sh.

Description

本発明は、セル多重形電力変換装置(高圧インバータ)の2段変化防止装置に関するものである。   The present invention relates to a two-stage change preventing device for a cell multiplex power converter (high voltage inverter).

高圧インバータを構成する回路方式の一つとして直列多重方式がある。直列多重方式は、入力トランスで絶縁された複数の直流リンク部を持ち、セルユニットと呼ばれる単相インバータを多段に接続することで、接続した段数分の直流電圧の合計を出力することができる。   One of the circuit systems constituting the high voltage inverter is a serial multiplexing system. The serial multiplex system has a plurality of DC link portions insulated by input transformers, and can output a total of DC voltages corresponding to the number of connected stages by connecting single-phase inverters called cell units in multiple stages.

図13は直列2段構成のインバータの例を示したもので、INV-u1,INV-u2、INV-v1,INV-v2、INV-w1,INV-w2は各相のセルユニット(単相インバータ)、vu-1,vu-2、vv1,vv2v、1vw1,vw2はU,V.W相の各単相インバータの出力電圧である。単相インバータは、U相を例として図14で示すようにスイッチング素子U11〜U14による単相フルブリッジで構成されている。Dは整流器である。   FIG. 13 shows an example of an inverter having a two-stage configuration. INV-u1, INV-u2, INV-v1, INV-v2, INV-w1, and INV-w2 are cell units (single-phase inverters) for each phase. ), Vu-1, vu-2, vv1, vv2v, 1vw1, vw2 are U, V. It is the output voltage of each single-phase inverter of W phase. The single-phase inverter is configured by a single-phase full bridge including switching elements U11 to U14 as shown in FIG. D is a rectifier.

複数台の単相インバータを直列接続して構成された高圧インバータを用いてモータなどの誘導性負荷を直接駆動する場合、負荷にかかるサージ電圧が原因となり負荷の絶縁劣化を引き起こす可能性がある。特に高圧インバータで用いられる制御法である位相シフト制御法は、2台分のインバータの出力電圧が負荷の線間電圧にかかることから、2段変化という現象が起こる。この2段変化はモータの電気絶縁に対して悪影響を与えることは、特許文献1などによって知られ、特許文献1では電圧指令値の変化率を制御し、スイッチングテーブルを用いて2段変化を起こすスイッチングパターンを禁止することで2段変化を防止している。   When an inductive load such as a motor is directly driven using a high-voltage inverter configured by connecting a plurality of single-phase inverters in series, a surge voltage applied to the load may cause the load to deteriorate. In particular, the phase shift control method, which is a control method used in high-voltage inverters, causes a phenomenon of two-stage change because the output voltage of two inverters is applied to the line voltage of the load. It is known from Patent Document 1 that this two-stage change adversely affects the electric insulation of the motor. In Patent Document 1, the change rate of the voltage command value is controlled and a two-stage change is caused by using a switching table. The two-step change is prevented by prohibiting the switching pattern.

特開2006−109688JP 2006-109688 A

特許文献1では電圧指令値の時間変化率を制限するため、電圧指令値と出力電圧の誤差が増大してしまう問題がある。また通常の位相シフト制御法を適用できないため、電圧指令値の更新頻度およびサンプリング周期もキャリア周波数に制限され高速な応答性を実現できない。さらにスイッチングパターンテーブルを用いてパターンを選択することにより2段変化を防止するというフィードフォワード制御であるため、インバータを構成するスイッチング素子のばらつきなどの要因により、スイッチングのオン・オフのタイミングにずれが生じて完全に2段変化が防止できないという問題がある。この状態を示したものが図15で、オン・オフのタイミングにずれが生じると単相インバータ2台分の電圧が短い期間thで切り替わる擬似2段変化が発生する可能性がある。なお、図15でvdcは単相インバータ1台分の出力電圧を示す。   In Patent Document 1, since the time change rate of the voltage command value is limited, there is a problem that an error between the voltage command value and the output voltage increases. In addition, since the normal phase shift control method cannot be applied, the update frequency and sampling period of the voltage command value are also limited to the carrier frequency, and high-speed response cannot be realized. Furthermore, because it is feedforward control that prevents a two-stage change by selecting a pattern using a switching pattern table, there is a deviation in switching on / off timing due to factors such as variations in the switching elements that make up the inverter. There is a problem that the two-stage change cannot be prevented completely. FIG. 15 shows this state. If a deviation occurs in the on / off timing, there is a possibility that a pseudo two-stage change in which the voltages of two single-phase inverters are switched in a short period th may occur. In FIG. 15, vdc indicates the output voltage for one single-phase inverter.

本発明が目的とするとこは、急激な指令値の変化やスイッチング素子のスイッチングタイミングのばらつきなどに影響されない高圧インバータの2段変化防止装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a two-stage change prevention device for a high-voltage inverter that is not affected by a sudden change in command value or a variation in switching timing of switching elements.

本発明は、複数の単相インバータを直列接続して構成した多重のインバータ装置であって、位相シフト制御方法を用いてPWM制御するものにおいて、
入力された三相の電圧指令とキャリア周波数信号を基にPWM信号を生成するPWM発生回路と、前記各単相インバータの検出された出力電圧の立ち上がり/立下り状態を把握し、生成されたPWM信号の出力を所定時間保持するスイッチングホールド回路と、スイッチングホールド回路の出力を所定時間遅らせて各単相インバータのスイッチング信号として出力するデッドタイム発生回路を備え、
前記スイッチングホールド回路は、
単相インバータの電圧エッジを検出したとき、予め設定された設定値までカウントを開始するカウント部、及びカウント部によるカウント値が0以外のときに信号Shを出力する判定部を有するホールド時間カウンタ回路と、このホールド時間カウンタ回路から出力された信号Shを入力し、信号Shにより前記PWM信号の出力を所定時間保持するホールド回路を有し、
前記スイッチングホールド回路は、各単相インバータ数に対応した数で構成したことを特徴としたものである。
The present invention is a multiple inverter device configured by connecting a plurality of single-phase inverters in series, and performs PWM control using a phase shift control method.
A PWM generation circuit that generates a PWM signal based on an input three-phase voltage command and a carrier frequency signal, and a rising / falling state of a detected output voltage of each single-phase inverter, and a generated PWM A switching hold circuit that holds the output of the signal for a predetermined time, and a dead time generation circuit that delays the output of the switching hold circuit for a predetermined time and outputs it as a switching signal of each single-phase inverter,
The switching hold circuit is
Hold time counter circuit having a counting unit that starts counting to a preset set value when a voltage edge of a single-phase inverter is detected, and a determination unit that outputs a signal Sh when the count value by the count unit is other than 0 And a hold circuit that receives the signal Sh output from the hold time counter circuit and holds the output of the PWM signal for a predetermined time by the signal Sh,
The switching hold circuit has a number corresponding to the number of each single-phase inverter.

また、本発明の各スイッチングホールド回路は、電圧の立ち上がりエッジを検出するupエッジカウンタと電圧の立下がりエッジを検出するdownエッジカウンタとを備えたことを特徴としたものである。   Each switching hold circuit of the present invention includes an up edge counter that detects a rising edge of a voltage and a down edge counter that detects a falling edge of the voltage.

また、本発明は、スイッチングホールド回路がPWM信号をホールドするホールド期間thは、前記単相インバータの直列接続段数をnとし、キャリア周波数をfcとしたとき、スイッチングで起きる平均周期th-max=1/2nfcをホールド期間thの上限値とし、ホールド期間thの下限値を、デッドタイムをtdとしてtd≦th<1/2nfcの範囲内としたことを特徴としたものである。   Further, according to the present invention, the hold period th during which the switching hold circuit holds the PWM signal is such that an average period th-max = 1 generated by switching when the number of serially connected stages of the single-phase inverter is n and the carrier frequency is fc. This is characterized in that / 2nfc is the upper limit value of the hold period th and the lower limit value of the hold period th is in the range of td ≦ th <1 / 2nfc with the dead time as td.

以上のとおり、本発明によれば、スイッチングホールド回路は、単相インバータの電圧エッジを検出したときカウントを開始するカウント部、及びカウント値が0以外のときに信号Shを出力する判定部を有するホールド時間カウンタ回路と、この信号ShによりPWM信号の出力を所定時間保持するように構成したものである。これにより、任意のホールド期間が設定できるので線間電圧の極小幅パルス問題が解決でき、急激な指令値の変化やスイッチング素子のスイッチングタイミングのばらつきに対して線間電圧の2段変化を防止できる。   As described above, according to the present invention, the switching hold circuit includes the count unit that starts counting when the voltage edge of the single-phase inverter is detected, and the determination unit that outputs the signal Sh when the count value is other than 0. The hold time counter circuit is configured to hold the output of the PWM signal for a predetermined time by the signal Sh. As a result, an arbitrary hold period can be set, so that the problem of extremely short pulse of the line voltage can be solved, and a two-stage change of the line voltage can be prevented against a sudden change in command value and a variation in switching timing of the switching element. .

また、従来のように、電圧指令値の時間的変化に制限を設ける必要がなくなるため、出力電圧および出力電流の指令値に対する誤差が低減できる。さらに、電圧指令値の更新頻度およびサンプリング周期がキャリア周波数に制限されなくなり、従来技術より高速な応答性を実現できるものである。   In addition, since it is not necessary to limit the temporal change in the voltage command value as in the prior art, errors in the output voltage and output current with respect to the command value can be reduced. Furthermore, the update frequency of the voltage command value and the sampling period are not limited by the carrier frequency, and a higher speed response than the prior art can be realized.

本発明の実施形態を示す高圧インバータ装置の構成図。The block diagram of the high voltage inverter apparatus which shows embodiment of this invention. ホールド回路(単相インバータ1台分)の構成図。The block diagram of a hold circuit (for one single phase inverter). ホールド時間カウンタ回路(単相インバータ1台分)の構成図。The block diagram of a hold time counter circuit (for one single phase inverter). エッジ検出回路の構成図。The block diagram of an edge detection circuit. スイッチングホールド回路のタイミングチャート。The timing chart of a switching hold circuit. ホールド時間カウンタ回路(単相インバータ1台分)の構成図。The block diagram of a hold time counter circuit (for one single phase inverter). エッジ検出回路の構成図。The block diagram of an edge detection circuit. スイッチングホールド回路のタイミングチャート。The timing chart of a switching hold circuit. スイッチングホールド回路のタイミングチャート。The timing chart of a switching hold circuit. スイッチングホールド回路のタイミングチャート。The timing chart of a switching hold circuit. スイッチングホールド回路のタイミングチャート。The timing chart of a switching hold circuit. スイッチングホールド回路のタイミングチャートで、(a)はth<tdの場合、(b)はth>1/2nfcの場合。In the timing chart of the switching hold circuit, (a) is when th <td, and (b) is when th> 1 / 2nfc. 高圧インバータの構成図。The block diagram of a high voltage inverter. 単相インバータの構成図。The block diagram of a single phase inverter. 擬似2段変化発生の説明図。Explanatory drawing of generation | occurrence | production of pseudo | simulation two steps change.

本発明の高圧インバータ装置は、入力された三相の電圧指令とキャリア周波数信号を基にPWM信号を生成するPWM発生回路と、各単相インバータの検出された出力電圧の立ち上がり/立下り状態を把握してPWM信号の出力を所定時間保持するスイッチングホールド回路と、スイッチングホールド回路の出力を所定時間遅らせて各単相インバータのスイッチング信号として出力するデッドタイム発生回路を備えたものである。   The high-voltage inverter device according to the present invention includes a PWM generation circuit that generates a PWM signal based on an input three-phase voltage command and a carrier frequency signal, and a rising / falling state of an output voltage detected by each single-phase inverter. A switching hold circuit that grasps and holds the output of the PWM signal for a predetermined time, and a dead time generation circuit that delays the output of the switching hold circuit for a predetermined time and outputs it as a switching signal of each single-phase inverter.

そして、スイッチングホールド回路には、単相インバータの電圧エッジを検出したときにカウントを開始するカウント部、及びカウント値が0以外のときに信号Shを出力する判定部を有するホールド時間カウンタ回路と、この信号ShによりPWM信号の出力を所定時間保持するホールド回路を備えたものである。以下図に基づいて詳述する。   The switching hold circuit includes a count unit that starts counting when a voltage edge of the single-phase inverter is detected, and a hold time counter circuit that includes a determination unit that outputs a signal Sh when the count value is other than 0, A hold circuit that holds the output of the PWM signal for a predetermined time by the signal Sh is provided. This will be described in detail below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例を示す高圧インバータの制御装置の構成図を示したもので、図13と同様に直列2段構成のインバータの例を示したものである。
1は三相の電圧指令v*refとキャリア周波数指令を発生するCPU、2はキャリア信号生成部で、CPU1からのキャリア周波数指令に基づいて、所定の位相差を有する位相差信号を生成してPWM発生回路3に出力する。PWM発生回路3は、電圧指令値v*refに基づいて各単相インバータのPWM信号pwmu1 、pwmu2 、 pwmv1 、pwmv2 、pwmw1 、pwmw2を生成し、スイッチングホールド回路4に出力する。
FIG. 1 shows a block diagram of a control apparatus for a high-voltage inverter according to an embodiment of the present invention, and shows an example of an inverter having a two-stage configuration in the same manner as FIG.
1 is a CPU that generates a three-phase voltage command v * ref and a carrier frequency command, and 2 is a carrier signal generation unit that generates a phase difference signal having a predetermined phase difference based on the carrier frequency command from the CPU 1. Output to the PWM generation circuit 3. The PWM generation circuit 3 generates PWM signals pwmu 1, pwmu 2, pwmv 1, pwmv 2, pwmw 1, pwmw 2 of each single-phase inverter based on the voltage command value v * ref, and outputs them to the switching hold circuit 4.

スイッチングホールド回路4には図2、図3で示す機能を備えた回路を有しており、且つ検出された各単相インバータの出力電圧vu-1,vu-2、vv1,vv2v、1vw1,vw2が入力される。そして、検出された出力電圧がhigh状態の間ゲート信号が維持され、当該単相インバータ以外の他の単相インバータに対するスイッチングを禁止することで2段変化を防止する。スイッチングホールド回路4の出力はデッドタイム発生回路5を介して各単相インバータのスイッチング素子のゲート信号として出力される。   The switching hold circuit 4 has a circuit having the functions shown in FIGS. 2 and 3, and the detected output voltages vu-1, vu-2, vv1, vv2v, 1vw1, vw2 of each single-phase inverter. Is entered. Then, the gate signal is maintained while the detected output voltage is in the high state, and switching to other single-phase inverters other than the single-phase inverter is prohibited, thereby preventing a two-stage change. The output of the switching hold circuit 4 is output as a gate signal of the switching element of each single-phase inverter through the dead time generation circuit 5.

図2はスイッチングホールド回路4におけるホールド回路を示したもので、単相インバータINV-u1用を代表として示しているが、図1のインバータ構成の場合には6個のホールド回路を有している。    FIG. 2 shows a hold circuit in the switching hold circuit 4, which is representatively for the single-phase inverter INV-u1, but in the case of the inverter configuration of FIG. 1, it has six hold circuits. .

図3はホールド時間カウンタ回路を示したものである。21はエッジ検出部で、このエッジ検出部21は、単相インバータの各出力電圧の検出信号を入力してエッジを検出するもので、検出信号の個々は、図4で示すように2個のフリップフロップ回路とEXOR回路から構成されたエッジ検出回路によって検出される。検出されたエッジ信号(例えば、vv1のvv1-edg)はOR回路23、AND回路24を経てカウント部26のエネーブル端子ENに入力される。AND回路24の一方の端子は反転端子となっており、カウント部26には予め設定値が記憶されており、端子Fullがlowのときにエッジ検出部21の出力が入力される。   FIG. 3 shows a hold time counter circuit. Reference numeral 21 denotes an edge detection unit. The edge detection unit 21 receives a detection signal of each output voltage of the single-phase inverter and detects an edge. Each detection signal includes two detection signals as shown in FIG. It is detected by an edge detection circuit composed of a flip-flop circuit and an EXOR circuit. The detected edge signal (for example, vv1-edg of vv1) is input to the enable terminal EN of the count unit 26 via the OR circuit 23 and the AND circuit 24. One terminal of the AND circuit 24 is an inverting terminal. A preset value is stored in the count unit 26 in advance, and the output of the edge detection unit 21 is input when the terminal Full is low.

また、カウント部26のCLK端子にはclock信号が入力され、D端子にはカウント値を+1を加算する加算機能部25の信号が入力されて端子Qより出力する。27は判定部で、判定部への入力値が0か否かが判定され、入力値が0でなければSh-u1はhighとなり、0であれば Sh-u1はlowと判定される。   The clock signal is input to the CLK terminal of the count unit 26, and the signal of the addition function unit 25 that adds +1 to the count value is input to the D terminal and is output from the terminal Q. A determination unit 27 determines whether or not the input value to the determination unit is 0. If the input value is not 0, Sh-u1 is high, and if it is 0, Sh-u1 is determined to be low.

図5はスイッチングホールド回路4のタイミングチャートで、ここでは単相インバータINV-u1を代表として示している。なお、図5では簡単化のためにデッドタイムは無視して表示したものである。図5(a)は単相インバータINV-v1の出力電圧vv1が立ち上がりエッジのとき、PWM信号発生回路3からのPWM信号pwmu1が立ち下がりエッジを発生する場合を示し、図5(b)は出力電圧vv1が立ち上がり状態のときPWM信号pwmu1が立ち上りエッジを発生する場合を示したものである。   FIG. 5 is a timing chart of the switching hold circuit 4. Here, the single-phase inverter INV-u1 is shown as a representative. In FIG. 5, for the sake of simplicity, the dead time is ignored and displayed. FIG. 5A shows a case where the PWM signal pwmu1 from the PWM signal generation circuit 3 generates a falling edge when the output voltage vv1 of the single-phase inverter INV-v1 is a rising edge, and FIG. This shows a case where the PWM signal pwmu1 generates a rising edge when the voltage vv1 is in a rising state.

すなわち、図3で示すカウンタ機能においてvv1の立ち上がりエッジが検出されるとカウンタ26がカウントを開始し、Sh-u1がhighになってPWM信号pwmu1のホールドが開始される。そして、ホールド期間thを待ってホールドが解かれ、スイッチングホールド回路4からはpwmu1よりもホールド期間thだけ遅れて変化する信号pwmpu1が出力される。この信号pwmpu1がデッドタイム発生回路3を介して単相インバータINV-u1に出力されてインバータが駆動され、スイッチング素子をオン制御することでvu1が出力される。   That is, when the rising edge of vv1 is detected in the counter function shown in FIG. 3, the counter 26 starts counting, Sh-u1 becomes high, and the hold of the PWM signal pwmu1 is started. Then, the hold is released after the hold period th, and the switching hold circuit 4 outputs a signal pwmpu1 that changes later than the pwmu1 by the hold period th. This signal pwmpu1 is output to the single-phase inverter INV-u1 via the dead time generation circuit 3, the inverter is driven, and vu1 is output by turning on the switching element.

図5で示す動作において、vv1よりもvu1がホールド期間th遅れで出力される。このとき、単相インバータへのゲート信号は、デッドタイム発生回路5でデットタイム分遅くなるが、この遅れ分は無視できて2段変化、及び擬似2段変化を防止することが可能となる。   In the operation shown in FIG. 5, vu1 is output with a delay of the hold period th from vv1. At this time, the gate signal to the single-phase inverter is delayed by the dead time in the dead time generation circuit 5, but this delay can be ignored and it is possible to prevent the two-stage change and the pseudo two-stage change.

なお、図5では線間電圧vu1ーvv1についてのみ示しているが、三相2段構成のインバータの場合、例えば検出電圧vv1を基準にすると表1で示すようなエッジ変化禁止判定となる。   In FIG. 5, only the line voltage vu1−vv1 is shown. However, in the case of an inverter having a three-phase two-stage configuration, for example, when the detection voltage vv1 is used as a reference, the edge change prohibition determination is as shown in Table 1.

Figure 2015023777
Figure 2015023777

図6は第2の実施例を示したホールド時間カウンタ機能を示したもので、2組のホールド時間カウンタ回路C−1(upエッジカウンタ),C−2(downエッジカウンタ)を備えてupエッジとdownエッジをそれぞれ別々に検出するもので、図3と同一機能部分には同一符号を付している。2組のホールド時間カウンタ回路の出力回路28からはSh-u1が出力される。また、出力回路28は、PWM発生回路3からのPWM信号のpwmu1とその反転信号が入力されてホールド時間カウンタ回路の出力との論理積が得られてSh-u1が出力される。   FIG. 6 shows a hold time counter function according to the second embodiment, which includes two sets of hold time counter circuits C-1 (up edge counter) and C-2 (down edge counter) and an up edge. And the down edge are detected separately, and the same reference numerals are given to the same functional parts as in FIG. Sh-u1 is output from the output circuit 28 of the two sets of hold time counter circuits. The output circuit 28 receives the pwmu1 of the PWM signal from the PWM generation circuit 3 and its inverted signal, obtains a logical product of the output of the hold time counter circuit, and outputs Sh-u1.

図7は、図6に用いられるエッジ検出回路21aの構成図を示したもので、図4と同一機能部分には同一符号を付している。すなわち、2個のフリップフロップ回路の出力側に2個のAND回路を接続し、それぞれ一方の端子を反転端子としてvv1-upedgとvv1- downedgとして出力するよう構成されている。   FIG. 7 shows a configuration diagram of the edge detection circuit 21a used in FIG. 6, and the same reference numerals are given to the same functional parts as those in FIG. That is, two AND circuits are connected to the output side of two flip-flop circuits, and one terminal is set as an inverting terminal and outputs as vv1-upedg and vv1-downedg.

図8〜図11は、図6のホールド時間カウンタ回路を用いた場合の波形例を示したもので、この場合も簡単化のためにデッドタイムを無視している。
図8はvv1がupエッジのときにvu1がdownエッジの場合の波形図で、この場合、vv1はupエッジであることから図6のupエッジカウンタC−1がエッジを検出しカウントを開始する。
8 to 11 show examples of waveforms when the hold time counter circuit of FIG. 6 is used. In this case as well, the dead time is ignored for the sake of simplicity.
FIG. 8 is a waveform diagram when vu1 is a down edge when vv1 is an up edge. In this case, since vv1 is an up edge, the up edge counter C-1 in FIG. 6 detects the edge and starts counting. .

このカウント途中でホールド期間thが経過していないにも係わらずpwmu1がdownエッジに変化した場合には2段変化、擬似2段変化を引き起こす要因となるが、しかし、図6のホールド時間カウンタ回路の出力Sh-u1をhighにして、図2で示すホールド回路がホールド動作を行う。よって、以下の動作は実施例1と同様の動作を行って、vv1のエッジ変化からホールド期間thたってからvu1が出力される。   If pwmu1 changes to the down edge in spite of the fact that the hold period th has not elapsed in the middle of the count, it causes a two-stage change or a pseudo two-stage change. However, the hold time counter circuit of FIG. The output Sh-u1 is set to high, and the hold circuit shown in FIG. Therefore, the following operation is the same as that of the first embodiment, and vu1 is output after the hold period th from the edge change of vv1.

図9はvv1がupエッジのときにvu1がupエッジとなった場合の波形例である。この場合、vv1はupエッジなので図6のupエッジカウンタC−1がエッジを検出しカウントを開始する。このときvu1がupエッジの変化をしても2段変化、擬似2段変化は起こらないので図6のホールド時間カウンタ回路がSh-u1をlowにし、図2のホールド回路はホールド動作をしない。したがってvu1はホールド期間thに関係なく出力されます。   FIG. 9 shows an example of a waveform when vu1 is up edge when vv1 is up edge. In this case, since vv1 is an up edge, the up edge counter C-1 in FIG. 6 detects the edge and starts counting. At this time, even if vu1 changes the up edge, a two-stage change or a pseudo two-stage change does not occur. Therefore, the hold time counter circuit in FIG. 6 sets Sh-u1 low, and the hold circuit in FIG. Therefore, vu1 is output regardless of the hold period th.

図10はvv1がdownエッジのときにvu1がupエッジとなった場合の波形例である。この場合、vv1はdownエッジなので図6のdownエッジカウンタC−2がエッジを検出しカウントを開始する。このときホールド期間thが経過していないのに、vu1がupエッジの変化をすると2段変化、擬似2段変化を引き起こす可能性があるが、しかし、図6のホールド時間カウンタ回路がSh-u1をhighにし、図2のホールド回路がホールド動作を行う。よって、vv1のエッジ変化からホールド期間th経過後にvu1が出力される。   FIG. 10 shows a waveform example when vu1 is an up edge when vv1 is a down edge. In this case, since vv1 is a down edge, the down edge counter C-2 in FIG. 6 detects the edge and starts counting. At this time, if vu1 changes the up edge even though the hold period th has not elapsed, there is a possibility of causing a two-stage change or a pseudo two-stage change. However, the hold time counter circuit of FIG. Is set to high, and the hold circuit of FIG. 2 performs the hold operation. Therefore, vu1 is output after the hold period th elapses from the edge change of vv1.

図11はvv1がdownエッジのときにvu1がdownエッジとなった場合の波形例である。この場合、vv1はdownエッジなので図6のupエッジカウンタC−1がエッジを検出しカウントを開始する。このときvu1がdownエッジの変化をしても2段変化、擬似2段変化を引き起こす可能性があるが、しかし、図6のホールド時間カウンタ回路がSh-u1をlowにし、図2のホールド回路はホールド動作しない。したがってvu1はホールド期間thに関係なく出力される。   FIG. 11 shows an example of a waveform when vu1 becomes a down edge when vv1 is a down edge. In this case, since vv1 is a down edge, the up edge counter C-1 in FIG. 6 detects the edge and starts counting. At this time, even if vu1 changes the down edge, it may cause a two-stage change or a pseudo two-stage change. However, the hold time counter circuit in FIG. 6 sets Sh-u1 to low and the hold circuit in FIG. Does not hold. Therefore, vu1 is output regardless of the hold period th.

この実施例は、実施例1と実施例2におけるカウンタのホールド期間thの計算に関するものである。
一般に、単相インバータをn段直列接続して構成するインバータ装置に位相シフト制御を適用する場合、インバータの段数nと同数のn個のキャリアを用いるため、キャリア周波数をfcとすると、インバータ装置全体から見たスイッチング周波数は、キャリア周波数のn倍のnfcとして表すことができる。したがって、スイッチングの起こる平均周期th-maxは次式で表すことが出来る。
th-max=1/2nfc
この平均周期th_maxは同相にある自分以外の単相インバータがスイッチングするまでの平均周期なので、この周期内のホールド期間であれば、同相の単相インバータのスイッチングを考慮する必要がない。よってこの平均周期th_maxをホールド時間の設計上限値とすればよい。
This embodiment relates to the calculation of the hold period th of the counter in the first and second embodiments.
In general, when phase shift control is applied to an inverter device configured by connecting n-phase single-phase inverters in series, since n carriers equal to the number of inverter stages n are used, assuming that the carrier frequency is fc, the entire inverter device Can be expressed as nfc which is n times the carrier frequency. Therefore, the average period th - max in which switching occurs can be expressed by the following equation.
th - max = 1 / 2nfc
Since this average period th_max is an average period until a single-phase inverter other than itself switches in the same phase, there is no need to consider switching of the in-phase single-phase inverter as long as it is a hold period within this period. Therefore, the average period th_max may be set as the design upper limit value of the hold time.

次にホールド時間thの下限値を設計する。ホールド時間の下限値は、スイッチング素子に設けるデッドタイムtdよりも短いと、スイッチング素子の定数のばらつきによってエッジ検出と同時に立ち上がり、2段変化を防止できない可能性がある。したがって、ホールド時間の下限値はデットタイムtdよりも長く設定すればよい。このことから次式の範囲でホールド時間thを設計すればよい。
td≦th<1/2nfc
図12はスイッチングホールド回路(INV-u1)のタイミングチャートを示したもので、図12(a)はthが下限の場合の波形、図12(b)はthが上限の場合の波形を示す。図12(a)で示すようにホールド時間thが下限の場合、短期間で単相インバータ2台分の出力電圧の変化(2Vdc分)の電圧変化が起こる擬似2段変化が発生する虞れがある。
Next, the lower limit value of the hold time th is designed. If the lower limit value of the hold time is shorter than the dead time td provided in the switching element, there is a possibility that the two-stage change cannot be prevented from rising simultaneously with the edge detection due to variations in the constant of the switching element. Therefore, the lower limit value of the hold time may be set longer than the dead time td. Therefore, the hold time th may be designed within the range of the following equation.
td ≦ th <1 / 2nfc
FIG. 12 shows a timing chart of the switching hold circuit (INV-u1). FIG. 12 (a) shows a waveform when th is the lower limit, and FIG. 12 (b) shows a waveform when th is the upper limit. As shown in FIG. 12A, when the hold time th is the lower limit, there is a possibility that a pseudo two-stage change occurs in which the output voltage change (for 2 Vdc) of two single-phase inverters occurs in a short period. is there.

逆に図12(b)で示す上限の場合、設定したホールド時間thが経過する前にエッジ変化が起きるので、基準となる単相インバータ以外(vu1以外)のスイッチングが禁止されてしまい、指令値通りの出力電圧を出力することが不可能になってしまう。
よって、本実施例では、ホールド時間thを、デットタイムtdよりも長くなるよう上限値と下限値を設定することにより2段変化や擬似2段変化を防止する。
On the other hand, in the case of the upper limit shown in FIG. 12B, an edge change occurs before the set hold time th elapses, so switching other than the reference single-phase inverter (other than vu1) is prohibited, and the command value It becomes impossible to output the street output voltage.
Therefore, in this embodiment, the upper limit value and the lower limit value are set so that the hold time th is longer than the dead time td, thereby preventing a two-stage change or a pseudo two-stage change.

1… CPU
2… キャリア信号生成部
3… PWM発生回路
4… スイッチングホールド回路
5… デッドタイム発生回路
21… エッジ検出回路
23… OR回路
24… AND回路
25… 加算機能部
26… カウント部
27… 判定部
28… 出力回路
1 ... CPU
2 ... Carrier signal generation unit 3 ... PWM generation circuit 4 ... Switching hold circuit 5 ... Dead time generation circuit 21 ... Edge detection circuit 23 ... OR circuit 24 ... AND circuit 25 ... Addition function unit 26 ... Count unit 27 ... Determination unit 28 ... Output circuit

Claims (3)

複数の単相インバータを直列接続して構成した多重のインバータ装置であって、位相シフト制御方法を用いてPWM制御するものにおいて、
入力された三相の電圧指令とキャリア周波数信号を基にPWM信号を生成するPWM発生回路と、前記各単相インバータの検出された出力電圧の立ち上がり/立下り状態を把握し、生成されたPWM信号の出力を所定時間保持するスイッチングホールド回路と、スイッチングホールド回路の出力を所定時間遅らせて各単相インバータのスイッチング信号として出力するデッドタイム発生回路を備え、
前記スイッチングホールド回路は、
単相インバータの電圧エッジを検出したとき、予め設定された設定値までカウントを開始するカウント部、及びカウント部によるカウント値が0以外のときに信号Shを出力する判定部を有するホールド時間カウンタ回路と、このホールド時間カウンタ回路から出力された信号Shを入力し、信号Shにより前記PWM信号の出力を所定時間保持するホールド回路を有し、
前記スイッチングホールド回路は、各単相インバータ数に対応した数で構成したことを特徴とする高圧インバータの2段変化防止装置。
In a multiple inverter device configured by connecting a plurality of single-phase inverters in series and performing PWM control using a phase shift control method,
A PWM generation circuit that generates a PWM signal based on an input three-phase voltage command and a carrier frequency signal, and a rising / falling state of a detected output voltage of each single-phase inverter, and a generated PWM A switching hold circuit that holds the output of the signal for a predetermined time, and a dead time generation circuit that delays the output of the switching hold circuit for a predetermined time and outputs it as a switching signal of each single-phase inverter,
The switching hold circuit is
Hold time counter circuit having a counting unit that starts counting to a preset set value when a voltage edge of a single-phase inverter is detected, and a determination unit that outputs a signal Sh when the count value by the count unit is other than 0 And a hold circuit that receives the signal Sh output from the hold time counter circuit and holds the output of the PWM signal for a predetermined time by the signal Sh,
2. The two-stage change prevention device for a high-voltage inverter, wherein the switching hold circuit is configured with a number corresponding to the number of each single-phase inverter.
前記各スイッチングホールド回路は、電圧の立ち上がりエッジを検出するupエッジカウンタと電圧の立下がりエッジを検出するdownエッジカウンタとを備えたことを特徴とする請求項1記載の高圧インバータの2段変化防止装置。 2. The two-stage change prevention for a high-voltage inverter according to claim 1, wherein each switching hold circuit includes an up edge counter for detecting a rising edge of a voltage and a down edge counter for detecting a falling edge of the voltage. apparatus. 前記スイッチングホールド回路がPWM信号をホールドするホールド期間thは、前記単相インバータの直列接続段数をnとし、キャリア周波数をfcとしたとき、スイッチングで起きる平均周期th-max=1/2nfcをホールド期間thの上限値とし、ホールド期間thの下限値を、デッドタイムをtdとしてtd≦th<1/2nfcの範囲内としたことを特徴とする請求項1又は2記載の高圧インバータの2段変化防止装置。 The hold period th during which the switching hold circuit holds the PWM signal is defined as an average period th-max = 1 / 2nfc that occurs in switching, where n is the number of serially connected stages of the single-phase inverter and fc is the carrier frequency. 3. The two-stage change prevention of a high-voltage inverter according to claim 1, wherein the upper limit value of th is set, and the lower limit value of the hold period th is set in a range of td ≦ th <1 / 2nfc with a dead time td. apparatus.
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