JP2015201954A - Power conversion device - Google Patents

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崇史 甲斐
Takashi Kai
崇史 甲斐
昌弘 萬代
Masahiro Bandai
昌弘 萬代
伊東 淳一
Junichi Ito
淳一 伊東
広樹 高橋
Hiroki Takahashi
広樹 高橋
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Nagaoka University of Technology NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device which suppresses reflux current in a circuit to reduce a loss.SOLUTION: A power conversion device has: a first conversion circuit which converts current inputted from a direct current power supply to output an alternating current power; a second conversion circuit which is electrically connected to the first conversion circuit, converts the alternating current power to a three-phase alternating current power, and outputs the three-phase alternating current power to a reactor connected to an output side; and a controller 100 which controls the first and second conversion circuits. The first conversion circuit has: a plurality of switching elements which are connected in a bridge state; and a plurality of reflux elements which are connected to a plurality of switching elements in parallel, respectively. The second conversion circuit has a plurality of bidirectional switching elements S which are connected to an upper arm and a lower arm in each phase, respectively and can be switched bidirectionally. The controller 100 makes a second zero vector period in which voltage is not outputted to the output side from the second conversion circuit accord with a first zero vector period in which voltage is not outputted from the first conversion circuit to control the bidirectional switching elements S.

Description

本発明は、電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power conversion device.

高周波の正弦波電圧をマトリックスコンバータに入力して、入力された電圧をPDM制御のパルスとして扱うことで、所望の周波数の三相交流電圧を出力するマトリックスコンバータが開示されている(非特許文献1)。   A matrix converter is disclosed that outputs a three-phase AC voltage having a desired frequency by inputting a high-frequency sine wave voltage to a matrix converter and treating the input voltage as a PDM control pulse (Non-patent Document 1). ).

PDM制御法を用いた高周波単相/三相マトリックスコンバータの動作検証 SPC−11−02(著 中田 祐樹(長岡技術科学大学))Operation verification of high-frequency single-phase / three-phase matrix converter using PDM control method SPC-11-02 (Author Yuki Nakata (Nagaoka University of Technology))

しかしながら、上記の非特許文献で開示するPDM制御法を、直流電源の出力から交流に変換し(1次変換)、さらに交流に変換して(2次変換)、交流を出力するような電力変換回路に適用した場合には、三相交流マトリックスコンバータの出力側に接続されたリアクトルの電流によって還流電流が発生する。そして、この還流電流が1次変換の回路部分にも流れることで電力変換回路の損失が大きくなる、という問題があった。   However, the PDM control method disclosed in the above non-patent document is converted from the output of the DC power source to AC (primary conversion), further converted to AC (secondary conversion), and power conversion that outputs AC When applied to a circuit, a return current is generated by the current of the reactor connected to the output side of the three-phase AC matrix converter. And there was a problem that the loss of a power converter circuit became large because this return current also flows into the circuit part of primary conversion.

本発明が解決しようとする課題は、回路内の還流電流を抑制し損失を小さくする電力変換装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a power converter that suppresses the return current in the circuit and reduces the loss.

本発明は、直流電源から入力される電力を変換して交流電力を出力する第1変換回路と、第1変換回路に電気的に接続されて交流電力を三相交流電力に変換し、出力側に接続されるリアクトルに三相交流電力を出力する第2変換回路と、第1変換回路及び第2変換回路を制御するコントローラとを備え、第2変換回路から前記出力側に電圧を出力しない第2ゼロベクトル期間を、第1変換回路から電圧を出力しない第1ゼロベクトル期間に合わせるよう、双方向スイッチング素子を制御する、ことによって上記課題を解決する。   The present invention includes a first conversion circuit that converts electric power input from a DC power source and outputs AC power, and is electrically connected to the first conversion circuit to convert AC power into three-phase AC power. A second conversion circuit that outputs three-phase AC power to a reactor connected to the first converter, and a controller that controls the first conversion circuit and the second conversion circuit, and outputs no voltage from the second conversion circuit to the output side. The above-described problem is solved by controlling the bidirectional switching element so that the two zero vector period is matched with the first zero vector period in which no voltage is output from the first conversion circuit.

本発明は、双方スイッチング素子のスイッチング動作により、リアクトルで発生する誘電電流を第1変換回路に流さないように、第2変換回路の電流経路を形成するので、変換回路内の還流電流を抑制し、損失を小さくすることができる。   According to the present invention, the current path of the second conversion circuit is formed so that the dielectric current generated in the reactor does not flow to the first conversion circuit by the switching operation of the both switching elements, so that the return current in the conversion circuit is suppressed. , Loss can be reduced.

本発明の実施形態に係る電力変換装置の回路図である。It is a circuit diagram of a power converter concerning an embodiment of the present invention. 図1のコントローラ100のブロック図である。It is a block diagram of the controller 100 of FIG. マトリックスコンバータ制御部によるPDM制御を説明するための概念図であって、(a)はマトリックスコンバータの入力電圧の時間特性を示し、(b)PDM信号の時間特性を示し、(c)はマトリックスコンバータの出力電圧の特性を示すグラフである。It is a conceptual diagram for demonstrating PDM control by a matrix converter control part, Comprising: (a) shows the time characteristic of the input voltage of a matrix converter, (b) shows the time characteristic of a PDM signal, (c) is a matrix converter It is a graph which shows the characteristic of output voltage. 比較例に係る電力変換装置において、第1モードで流れる電流経路を説明するための回路図である。In the power converter device which concerns on a comparative example, it is a circuit diagram for demonstrating the current pathway which flows in a 1st mode. 比較例に係る電力変換装置において、第2モードで流れる電流経路を説明するための回路図である。In the power converter device which concerns on a comparative example, it is a circuit diagram for demonstrating the current pathway which flows in a 2nd mode. 比較例に係る電力変換装置において、第3モードで流れる電流経路を説明するための回路図である。In the power converter device concerning a comparative example, it is a circuit diagram for explaining the current course which flows in the 3rd mode. 比較例に係る電力変換装置において、(a)インバータのゼロベクトル、(b)1次側トランス電圧(V)、(c)1次側トランス電流(I)、(d)2次側トランス電圧(V)、(e)2次側トランス電流(I)、及び、(f)マトリックスコンバータのゼロベクトルの時間的推移を示すグラフである。In the power conversion device according to the comparative example, (a) a zero vector of the inverter, (b) a primary transformer voltage (V 1 ), (c) a primary transformer current (I 1 ), (d) a secondary transformer voltage (V 1), (e) 2 -side transformer current (I 2), and is a graph showing the time course of the zero vector of (f) the matrix converter. 本発明に係る電力変換装置において、第1モードで流れる電流経路を説明するための回路図である。In the power converter device which concerns on this invention, it is a circuit diagram for demonstrating the current pathway which flows in a 1st mode. 本発明に係る電力変換装置において、第3モードで流れる電流経路を説明するための回路図である。In the power converter device which concerns on this invention, it is a circuit diagram for demonstrating the current pathway which flows in a 3rd mode. 本発明に係る電力変換装置において、(a)インバータのゼロベクトル、(b)1次側トランス電圧(V)、(c)1次側トランス電流(I)、(d)2次側トランス電圧(V)、(e)2次側トランス電流(I)、及び、(f)マトリックスコンバータのゼロベクトルの時間的推移を示すグラフである。In the power converter according to the present invention, (a) the zero vector of the inverter, (b) the primary transformer voltage (V 1 ), (c) the primary transformer current (I 1 ), (d) the secondary transformer voltage (V 1), (e) 2 -side transformer current (I 2), and is a graph showing the time course of the zero vector of (f) the matrix converter.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の概略図である。本例の電力変換装置は、直流電源から入力される直流電力を交流に変換し、変換された交流電力を出力するための装置である。例えば、蓄電池などの直流電源の電力を、家屋の外部から宅内配線を介して家屋内の負荷に供給するための装置である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a power converter according to an embodiment of the present invention. The power conversion apparatus of this example is an apparatus for converting DC power input from a DC power source into AC and outputting the converted AC power. For example, it is a device for supplying electric power from a DC power source such as a storage battery to a load in the house from outside the house via a home wiring.

図1に示すように、電力変換装置1は、バッテリ10と、整流回路20と、インバータ30と、トランス40と、マトリックスコンバータ50と、整流回路60と、コントローラ100とを備えている。なお、図1では図示を省略しているが、電力変換装置は、インバータ30への入出力を検出するためのセンサ、及び、マトリックスコンバータ50への入出力を検出するためのセンサを備えている。センサは、電流センサ及び電圧センサである。また図1において、一点鎖線で囲う回路は、スイッチング素子Sup、Svp、Swp、Sun、Svn、Swnの接続回路を表している。 As shown in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a battery 10, a rectifier circuit 20, an inverter 30, a transformer 40, a matrix converter 50, a rectifier circuit 60, and a controller 100. Although not shown in FIG. 1, the power conversion apparatus includes a sensor for detecting input / output to the inverter 30 and a sensor for detecting input / output to the matrix converter 50. . The sensors are current sensors and voltage sensors. In FIG. 1, a circuit surrounded by an alternate long and short dash line represents a connection circuit of the switching elements S up , S vp , S wp , S un , S vn , S wn .

バッテリ10は、直流電源であって、複数の電池を接続することで構成されている。電力変換装置1は、車両等の移動体に搭載された電源を利用して電力を出力する場合には、バッテリ10は移動体に設けられる。また、バッテリ10は、車両に限らず、定置用の電力源でもよい。   The battery 10 is a direct current power source and is configured by connecting a plurality of batteries. When the power conversion device 1 outputs power using a power source mounted on a moving body such as a vehicle, the battery 10 is provided on the moving body. The battery 10 is not limited to a vehicle, and may be a stationary power source.

整流回路20は、インバータ30のスイッチング動作により発生するノイズをバッテリ10に流さないための回路である。整流回路20は、コイル21とコンデンサ22とを備えており、バッテリ10とインバータ30との間に接続されている。コイル21は、バッテリ10の正極に配線を介して接続されている。コンデンサ22は、バッテリ10の正極及び負極にそれぞれ接続された配線の間に、接続されている。   The rectifier circuit 20 is a circuit for preventing noise generated by the switching operation of the inverter 30 from flowing through the battery 10. The rectifier circuit 20 includes a coil 21 and a capacitor 22, and is connected between the battery 10 and the inverter 30. The coil 21 is connected to the positive electrode of the battery 10 via a wiring. The capacitor 22 is connected between the wirings connected to the positive electrode and the negative electrode of the battery 10.

インバータ30は、バッテリ10から入力される電力を交流に変換して、変換された交流電力をトランス40に出力する変換回路である。インバータ30はトランジスタTr〜Trと、ダイオードD〜Dとを備えており、整流回路20とトランス40との間に接続されている。 The inverter 30 is a conversion circuit that converts electric power input from the battery 10 into alternating current and outputs the converted alternating current power to the transformer 40. The inverter 30 includes transistors Tr 1 to Tr 4 and diodes D 1 to D 4, and is connected between the rectifier circuit 20 and the transformer 40.

トランジスタTr〜Trは、IGBT等により構成されている。トランジスタTr及びトランジスタTrの直列回路、及び、トランジスタTr及びトランジスタTrの直列回路は並列に接続されている。そして、トランジスタTrとトランジスタTrとの接続点(中性点)が、トランス40の1次巻線の一端に接続され、トランジスタTrとトランジスタTrとの接続点(中性点)が、トランス40の1次巻線の他端に接続されている。これにより、トランジスタTr〜Trは、バッテリ10の正極及び負極間で、ブリッジ状に接続されている。 The transistors Tr 1 to Tr 4 are composed of IGBTs or the like. The series circuit of the transistor Tr 1 and the transistor Tr 2 and the series circuit of the transistor Tr 3 and the transistor Tr 4 are connected in parallel. The connection point between the transistor Tr 1 and the transistor Tr 2 (neutral) is connected to one end of the primary winding of the transformer 40, the connection point between the transistors Tr 3 and the transistor Tr 4 (neutral point) The other end of the primary winding of the transformer 40 is connected. Thus, the transistors Tr 1 to Tr 4 are connected in a bridge shape between the positive electrode and the negative electrode of the battery 10.

ダイオードD〜Dは還流用の素子であり、トランジスタTr〜Trに対して、それぞれ並列に接続されている。ダイオードD〜Dの向き(電流の導通方向)は、トランジスタTr〜Trの向きとは逆向きに接続されている。トランジスタTr〜Trは、コントローラ100から送信されるスイッチング信号に基づいて、オン、オフを切り替える。なお、図1では図示を省略しているが、トランジスタTr〜Trとコントローラ100との間には、駆動回路が接続されており、駆動回路は、コントローラ100からスイッチング信号に応じて、トランジスタTr〜Trのオン、オフを切り替えるためのゲートパルスを、トランジスタTr〜Trに出力する。 The diodes D 1 to D 4 are elements for reflux, and are connected in parallel to the transistors Tr 1 to Tr 4 , respectively. The directions of the diodes D 1 to D 4 (current conduction direction) are connected in the opposite direction to the directions of the transistors Tr 1 to Tr 4 . The transistors Tr 1 to Tr 4 are switched on and off based on a switching signal transmitted from the controller 100. Although not shown in FIG. 1, a driving circuit is connected between the transistors Tr 1 to Tr 4 and the controller 100, and the driving circuit receives a transistor from the controller 100 according to a switching signal. on the Tr 1 to Tr 4, the gate pulse for switching off outputs to the transistor Tr 1 to Tr 4.

トランス40は、インバータ30から出力される交流電力の電圧を変えて、マトリックスコンバータ50の入力側に対して出力する回路である。トランス40はコイル(1次側トランス)41とコイル(二次側トランス)42とを備えており、インバータ30とマトリックスコンバータ50との間に接続されている。   The transformer 40 is a circuit that changes the voltage of the AC power output from the inverter 30 and outputs it to the input side of the matrix converter 50. The transformer 40 includes a coil (primary transformer) 41 and a coil (secondary transformer) 42, and is connected between the inverter 30 and the matrix converter 50.

マトリックスコンバータ50は、トランス40から出力される交流電力を三相交流電力に変換する変換回路である。マトリックスコンバータ50は、複数の双方向にスイッチング可能なスイッチング素子Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swnを備えている。マトリックスコンバータ50は、トランス40と整流回路60との間に接続されている。 The matrix converter 50 is a conversion circuit that converts AC power output from the transformer 40 into three-phase AC power. The matrix converter 50 includes a plurality of bidirectionally switchable switching elements S up , S un , S vp , S vn , S wp , S wn . The matrix converter 50 is connected between the transformer 40 and the rectifier circuit 60.

スイッチング素子Supは双方向にスイッチング可能な素子とするために、MOSFETやIGBTなどのトランジスタTrup1及びトランジスタTrup2と、ダイオードDup1及びダイオードDup2を有している。トランジスタTrup1及びトランジスタTrup2は互いに逆方向で直列に接続され、ダイオードDup1及びダイオードDup2は互いに逆方向で直列に接続され、トランジスタTrup1及びダイオードDup1は互いに逆方向で並列に接続され、トランジスタTrup2及びダイオードDup2は互いに逆方向で並列に接続されている。他のスイッチング素子Sun、Svp、Svn、Swn、Swnも同様に、トランジスタTrun1、Trun2とダイオードDun1、Dun2のブリッジ回路、トランジスタTrvp1、Trvp2とダイオードDvp1、Dvp2のブリッジ回路、トランジスタTrvn1、Trvn2とダイオードDvn1、Dvn2のブリッジ回路、トランジスタTrwp1、Trwp2とダイオードDwp1、Dwp2のブリッジ回路、トランジスタTrwn1、Trwn2とダイオードDwn1、Dwn2のブリッジ回路により構成されている。 Switching element S up in order to switchable element bidirectionally, the transistor Tr up1 and the transistor Tr up2 such as a MOSFET or IGBT, and a diode D up1 and diode D up2. The transistor Tr up1 and the transistor Tr up2 are connected in series in opposite directions, the diode D up1 and the diode D up2 are connected in series in opposite directions, and the transistor Tr up1 and the diode D up1 are connected in parallel in the opposite direction. The transistor Tr up2 and the diode D up2 are connected in parallel in opposite directions. Other switching elements S un, S vp, S vn , S wn, S wn likewise, transistor Tr UN1, Tr UN2 and the diode D UN1, D bridge circuit UN2, transistor Tr vp1, Tr vp2 a diode D vp1, bridge circuit D vp2, transistor Tr vn1, bridge circuit Tr vn2 and diode D vn1, D vn2, transistor Tr wp1, Tr wp2 a diode D wp1, bridge circuit D wp2, transistor Tr wn1, Tr wn2 a diode D wn1 , D wn2 bridge circuit.

そして、2つのスイッチング素子Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swnを直列に接続した3対の回路が、トランス40のコイル42に対して並列接続されている。そして、三相の出力線が、一対に接続されたスイッチング素子Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn同士の接続点(中性点)にそれぞれ接続されている。これにより、各相で上アーム及び下アームに、双方向にスイッチング可能なスイッチング素子Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swnをそれぞれ接続した三相のマトリックスコンバータ50が構成されている。 Three pairs of circuits in which two switching elements S up , S un , S vp , S vn , S wp , S wn are connected in series are connected in parallel to the coil 42 of the transformer 40. The three-phase output lines are connected to the connection points (neutral points) of the switching elements S up , S un , S vp , S vn , S wp , and S wn connected in pairs. As a result, a three-phase matrix converter 50 is configured in which switching elements S up , S un , S vp , S vn , S wp , and S wn that are bidirectionally switchable are connected to the upper arm and the lower arm in each phase. Has been.

整流回路60は、マトリックスコンバータ50から出力された三相交流電力を整流することで、負荷で使用される系統電力として出力するためのフィルタ回路である。整流回路60は、コイル61〜63と、コンデンサ64〜66を備えている。コイル61〜63は、マトリックスコンバータ50のu相、v相、w相にそれぞれ接続されている。コンデンサ64〜66は、u相とv相との間、v相とw相との間、w相とu相との間に、それぞれ接続されている。   The rectifier circuit 60 is a filter circuit for rectifying the three-phase AC power output from the matrix converter 50 and outputting it as system power used in the load. The rectifier circuit 60 includes coils 61 to 63 and capacitors 64 to 66. Coils 61 to 63 are connected to the u-phase, v-phase, and w-phase of matrix converter 50, respectively. The capacitors 64 to 66 are connected between the u phase and the v phase, between the v phase and the w phase, and between the w phase and the u phase, respectively.

送電網(Power Grid)70は、電力変換装置1の出力先となる配線網である。送電網70には負荷が接続されることで、当該負荷は電力変換装置1から電力を受ける。このとき、負荷は誘導性(リアクトル)成分をもっており、マトリックスコンバータ50の出力側は整流回路60を介してリアクトルに接続されることになる。   A power grid 70 is a wiring network that is an output destination of the power conversion apparatus 1. When a load is connected to the power transmission network 70, the load receives power from the power conversion device 1. At this time, the load has an inductive (reactor) component, and the output side of the matrix converter 50 is connected to the reactor via the rectifier circuit 60.

コントローラ100は、トランジスタTr〜Trのオン、オフを切り替えることでインバータ30を制御し、またスイッチング素子Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swnのオン、オフを切り替えることでマトリックスコンバータ50を制御する。 The controller 100 controls the inverter 30 by switching on and off the transistors Tr 1 to Tr 4 , and switches the switching elements S up , S un , S vp , S vn , S wp , S wn on and off. Thus, the matrix converter 50 is controlled.

次に、図2を用いてコントローラ100の構成を説明する。図2はコントローラ100のブロック図である。コントローラ100は、各種プログラムが格納されたROM(Read Only Memory)、プログラムを実行する動作回路としてのCPU等を有している。そして、コントローラ100は、インバータ30及びマトリックスコンバータ50の制御機能を発揮するための機能ブロックとして、インバータ制御部110と、マトリックスコンバータ制御部120とを有している。   Next, the configuration of the controller 100 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram of the controller 100. The controller 100 includes a ROM (Read Only Memory) in which various programs are stored, a CPU as an operation circuit for executing the programs, and the like. And the controller 100 has the inverter control part 110 and the matrix converter control part 120 as a functional block for exhibiting the control function of the inverter 30 and the matrix converter 50. FIG.

インバータ制御部110は、センサを用いてバッテリ10の電圧を検出しつつ、インバータ30への入力電圧に対して、所定の交流電圧をインバータ30から出力するように、インバータ30を制御する。インバータ制御部110は、1次側スイッチング信号生成部111及びゼロベクトル信号生成部112を有している。   The inverter control unit 110 detects the voltage of the battery 10 using a sensor, and controls the inverter 30 to output a predetermined AC voltage from the inverter 30 with respect to the input voltage to the inverter 30. The inverter control unit 110 includes a primary side switching signal generation unit 111 and a zero vector signal generation unit 112.

1次側スイッチング信号生成部111は、バッテリ10の電圧又は電流に対して、高周波の交流電圧をインバータ30から出力するための指令値を算出する。指令値を生成する際に、1次側スイッチング信号生成部111は、インバータ30の出力側に接続されているセンサを用いて、インバータ30の出力値をフィードバックさせつつ、PI制御により指令値を算出する。インバータ30から出力される交流電圧の周波数は、予め設定されており、マトリックスコンバータ50から出力される三相交流の周波数より高い。そして、1次側スイッチング信号生成部111は、算出した指令値と予め設定されているキャリアとを比較することで、インバータ30を制御するためのスイッチング信号(以下、1次側スイッチング信号とも称す。)を生成する。すなわち、1次側スイッチング信号生成部11は、PWM制御によりインバータ30を制御する。   The primary-side switching signal generator 111 calculates a command value for outputting a high-frequency AC voltage from the inverter 30 with respect to the voltage or current of the battery 10. When generating the command value, the primary side switching signal generation unit 111 calculates the command value by PI control while feeding back the output value of the inverter 30 using a sensor connected to the output side of the inverter 30. To do. The frequency of the AC voltage output from the inverter 30 is set in advance and is higher than the frequency of the three-phase AC output from the matrix converter 50. The primary side switching signal generation unit 111 compares the calculated command value with a preset carrier to thereby control a switching signal for controlling the inverter 30 (hereinafter also referred to as a primary side switching signal). ) Is generated. That is, the primary side switching signal generator 11 controls the inverter 30 by PWM control.

1次側スイッチング信号生成部111は、1次側スイッチング信号を、駆動回路を介してトランジスタTr〜Trに出力する。また、1次側スイッチング信号生成部111は、1次側スイッチング信号をゼロベクトル信号生成部112に出力する。 The primary side switching signal generator 111 outputs the primary side switching signal to the transistors Tr 1 to Tr 4 via the drive circuit. Further, the primary side switching signal generation unit 111 outputs the primary side switching signal to the zero vector signal generation unit 112.

ゼロベクトル信号生成部112は、1次側スイッチング信号生成部に基づいて、ゼロベクトル信号を生成する。ゼロベクトル信号は、インバータ30からコイル41に対して電圧を印加していないゼロベクトル期間(インバータ30の出力電圧がゼロの期間)を表す信号である。ゼロベクトル期間は、トランジスタTr〜Trのオン、オフの状態で決まるため、ゼロベクトル信号生成部112は、トランジスタTr〜Trのオン、オフの切り替えのタイミングを表す1次側スイッチング信号からゼロベクトル期間を特定する。そして、ゼロベクトル信号生成部112は、特定したゼロベクトル期間をハイレベルとしつつ、ゼロベクトル期間以外の期間をローレベルとしたゼロベクトル信号を生成する。ゼロベクトル信号生成部112は、ゼロベクトル信号を2次側スイッチング信号生成部122に出力する。 The zero vector signal generation unit 112 generates a zero vector signal based on the primary side switching signal generation unit. The zero vector signal is a signal that represents a zero vector period in which no voltage is applied from the inverter 30 to the coil 41 (period in which the output voltage of the inverter 30 is zero). Since the zero vector period is determined by the on / off states of the transistors Tr 1 to Tr 4 , the zero vector signal generation unit 112 is a primary-side switching signal that represents the on / off switching timing of the transistors Tr 1 to Tr 4. To specify a zero vector period. Then, the zero vector signal generation unit 112 generates a zero vector signal in which the specified zero vector period is set to a high level and a period other than the zero vector period is set to a low level. The zero vector signal generation unit 112 outputs the zero vector signal to the secondary side switching signal generation unit 122.

マトリックスコンバータ制御部120は、コイル42に印加された電圧に対して、所定の三相交流電圧をマトリックスコンバータ50から出力するための指令値を算出する。マトリックスコンバータ50への入力は高周波である。一方、マトリックスコンバータ50の出力は、送電網70に接続される家庭用負荷のための電力源となることを想定している点から低周波となる。すなわち、マトリックスコンバータの入力周波数は、出力周波数に比べて十分に大きい。そのため、マトリックスコンバータ制御部120は、PDM制御により、マトリックスコンバータ50を制御している。マトリックスコンバータ制御部120は、PDM制御信号生成部121と、2次側スイッチング信号生成部122を有している。   The matrix converter control unit 120 calculates a command value for outputting a predetermined three-phase AC voltage from the matrix converter 50 with respect to the voltage applied to the coil 42. The input to the matrix converter 50 is a high frequency. On the other hand, the output of the matrix converter 50 has a low frequency because it is assumed to be a power source for household loads connected to the power transmission network 70. That is, the input frequency of the matrix converter is sufficiently higher than the output frequency. Therefore, the matrix converter control unit 120 controls the matrix converter 50 by PDM control. The matrix converter control unit 120 includes a PDM control signal generation unit 121 and a secondary side switching signal generation unit 122.

マトリックスコンバータ制御部120によるPDM制御について、図3を用いて説明する。図3は、マトリックスコンバータ制御部120によるPDM制御を説明するための概念図であって、(a)はマトリックスコンバータ50に入力される入力電圧の時間特性を示し、(b)はPDM制御信号生成部121で生成されるPDM信号の時間特性を示し、(c)はマトリックスコンバータ50の出力電圧の特性を示すグラフである。   The PDM control by the matrix converter control unit 120 will be described with reference to FIG. 3A and 3B are conceptual diagrams for explaining the PDM control by the matrix converter control unit 120. FIG. 3A shows the time characteristics of the input voltage input to the matrix converter 50, and FIG. 3B shows the PDM control signal generation. 4 is a graph showing the time characteristics of the PDM signal generated by the unit 121, and FIG.

マトリックスコンバータ50に入力される入力電圧は、図6(a)に示すように、高周波の正弦波電圧となる。マトリックスコンバータ制御部120は、マトリックスコンバータ50への入力電圧の半周期を、PDM制御の1パルスとして扱って、スイッチング素子S(スイッチング素子Sup、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn)のオン、オフを切り替えているためのスイッチング信号を生成する。この1パルスに相当する時間幅は、マトリックスコンバータ50の出力の最小単位となり、PDM制御は、最小単位の出力パルスの数を調整することで、パルス密度及びパルスの正負で出力電圧の波形を形成している。 The input voltage input to the matrix converter 50 is a high-frequency sine wave voltage as shown in FIG. The matrix converter control unit 120 treats the half cycle of the input voltage to the matrix converter 50 as one pulse of PDM control, and switches the switching elements S (switching elements S up , S un , S vp , S vn , S wp , S A switching signal for switching on / off of wn ) is generated. The time width corresponding to this one pulse is the minimum unit of the output of the matrix converter 50, and the PDM control forms the waveform of the output voltage by adjusting the number of output pulses of the minimum unit, and the pulse density and the positive / negative of the pulse. doing.

PDM制御信号生成部121は、パルス密度と対応したデューティをもった矩形波のPDM制御信号を生成している。PDM制御信号のハイレベルの期間(オン期間)が、パルスの出力期間となる。2次側スイッチング信号生成部122は、PDM制御信号を用いてスイッチング素子Sのオン、オフを切り替えるための2次側スイッチング信号を生成して、各スイッチング素子Sに出力する。このとき、マトリックスコンバータ50への入力は単相交流であるため、入力電圧の正負が反転するときに、上下アームのスイッチング素子Sのオン、オフが反転されるように、2次側スイッチング信号生成部122は2次側スイッチング信号を生成する。そのため、マトリックスコンバータ制御部120は、インバータ30の制御信号(PWM制御信号)から、入力電圧の極性を判別し、負の場合には、上下アームのスイッチング信号を入れ替えるように、スイッチング素子Sを制御する。   The PDM control signal generation unit 121 generates a rectangular wave PDM control signal having a duty corresponding to the pulse density. A high level period (ON period) of the PDM control signal is a pulse output period. The secondary side switching signal generation unit 122 generates a secondary side switching signal for switching on and off of the switching element S using the PDM control signal, and outputs the secondary side switching signal to each switching element S. At this time, since the input to the matrix converter 50 is a single-phase alternating current, the secondary side switching signal generation is performed so that the on / off of the switching elements S of the upper and lower arms is inverted when the positive / negative of the input voltage is inverted. The unit 122 generates a secondary side switching signal. Therefore, the matrix converter control unit 120 discriminates the polarity of the input voltage from the control signal (PWM control signal) of the inverter 30, and controls the switching element S so that the switching signals of the upper and lower arms are switched in the negative case. To do.

また、入力電圧は正弦波であるため、図6(a)に示すように、半周期毎にゼロクロス点が表れる。そして、2次側スイッチング信号生成部122は、半周期毎のゼロクロス点に合わせて、スイッチング素子Sのオン、オフを切り替えている。これにより、スイッチング損失がほぼゼロなり、スイッチング素子Sで発生する損失が低減できる。   Since the input voltage is a sine wave, a zero cross point appears every half cycle as shown in FIG. Then, the secondary side switching signal generation unit 122 switches the switching element S on and off in accordance with the zero cross point for each half cycle. Thereby, the switching loss becomes almost zero, and the loss generated in the switching element S can be reduced.

上記のようなPDM制御によって、マトリックスコンバータ50の出力電圧は図6(c)の点線に示すような、入力電圧の周波数よりも低い低周波の波形となる。すなわち、出力電圧の節の部分では、PDM制御信号のオン期間が短くなり、パルス密度は粗となる。一方、出力電圧の腹の部分では、PDM制御信号のオン期間が長くなり、パルス密度が密となる。これにより、コントローラ100は、マトリックスコンバータ50の入力電圧に対して、マトリックスコンバータ50から出力されるパルスの密度を調整することで、出力電圧を生成している。   By the PDM control as described above, the output voltage of the matrix converter 50 becomes a low frequency waveform lower than the frequency of the input voltage as shown by the dotted line in FIG. That is, in the node of the output voltage, the ON period of the PDM control signal is shortened and the pulse density is coarse. On the other hand, in the antinode portion of the output voltage, the ON period of the PDM control signal becomes long and the pulse density becomes dense. Thus, the controller 100 generates the output voltage by adjusting the density of pulses output from the matrix converter 50 with respect to the input voltage of the matrix converter 50.

ところで、マトリックスコンバータ50がPDM制御により制御される際、送電網70に接続されるリアクトルによって、還流電流が、PDM制御信号のオン期間にマトリックスコンバータ50内で流れて、トランス40を介してインバータ30にも流れることが問題となっていた。以下、還流電流が流れるときの回路の動作原理について、図4及び図5を用いて説明する。また還流電流が流れるときの回路動作を、比較例に係る回路動作として説明する。なお比較例に係る回路構成は、図1に示す回路と同様である。   By the way, when the matrix converter 50 is controlled by PDM control, a reflux current flows in the matrix converter 50 during the ON period of the PDM control signal by the reactor connected to the power transmission network 70, and the inverter 30 passes through the transformer 40. It was a problem to flow in. Hereinafter, the operation principle of the circuit when the return current flows will be described with reference to FIGS. The circuit operation when the reflux current flows will be described as the circuit operation according to the comparative example. The circuit configuration according to the comparative example is the same as the circuit shown in FIG.

比較例に係るインバータ30及びマトリックスコンバータ50の回路動作を、3つの動作モードに分けた上で、還流電流について説明する。図4Aは第1モードでインバータ30及びマトリックスコンバータ50に流れる電流を説明するための回路図である。図4Bは第2モードで流れる電流を説明するための回路図であり、図4Cは第3モードで流れる電流を説明するための回路図である。図4A〜4Cに示す回路図では、図1に示した回路の一部を省略した上で図示している。   The circuit operation of the inverter 30 and the matrix converter 50 according to the comparative example is divided into three operation modes, and the return current is described. FIG. 4A is a circuit diagram for explaining a current flowing through inverter 30 and matrix converter 50 in the first mode. FIG. 4B is a circuit diagram for explaining a current flowing in the second mode, and FIG. 4C is a circuit diagram for explaining a current flowing in the third mode. In the circuit diagrams shown in FIGS. 4A to 4C, a part of the circuit shown in FIG. 1 is omitted.

第1モードでは、インバータ30は1次側トランスに電圧を出力し、マトリックスコンバータ50は送電網(リアクトル)70に電圧を出力している。   In the first mode, the inverter 30 outputs a voltage to the primary transformer, and the matrix converter 50 outputs a voltage to the power transmission network (reactor) 70.

第1モードでは、図4Aに示すように、インバータ30の上アームのトランジスタTrとインバータ30の下アームのトランジスタTrがオンになり、他のトランジスタTr、Trがオフになっている。また、マトリックスコンバータ50の上アームのスイッチング素子Supと下アームのスイッチング素子Svn、Swnがオンになり、他のスイッチング素子Sun、Svp、Swpはオフになっている。 In the first mode, as shown in FIG. 4A, the transistors Tr 4 of the lower arm of the arm transistor Tr 1 and the inverter 30 on the inverter 30 are turned on, the other transistor Tr 2, Tr 3 is turned off . Further, the switching element S up of the upper arm and the switching elements S vn and S wn of the lower arm are turned on, and the other switching elements S un , S vp and S wp are turned off.

第2モードでは、インバータ30は1次側トランスに電圧を出力せず、マトリックスコンバータ50は送電網(リアクトル)70に電圧を出力している。   In the second mode, the inverter 30 does not output voltage to the primary transformer, and the matrix converter 50 outputs voltage to the power transmission network (reactor) 70.

第2モードでは、図4Bに示すように、インバータ30の上アームのトランジスタTrがオンになり、他のトランジスタTr、Tr、Trがオフになっている。マトリックスコンバータ50のスイッチング素子の状態は、第1モードと同じである。 In the second mode, as shown in FIG. 4B, the transistor Tr 1 in the upper arm of the inverter 30 is turned on, and the other transistors Tr 2 , Tr 3 , Tr 4 are turned off. The state of the switching element of the matrix converter 50 is the same as in the first mode.

第3モードでは、インバータ30は1次側トランスに電圧を出力せず、マトリックスコンバータ50は送電網(リアクトル)70に電圧を出力していない。   In the third mode, the inverter 30 does not output a voltage to the primary transformer, and the matrix converter 50 does not output a voltage to the power transmission network (reactor) 70.

第3モードでは、図4Cに示すように、インバータ30のトランジスタの状態は、第2モードと同じである。また、マトリックスコンバータ50の下アームのスイッチング素子Svn、Swnがオンになり、上アームの全てのスイッチング素子Sup、Svp、Swp及び下アームのスイッチング素子Sunはオフになっている。 In the third mode, as shown in FIG. 4C, the state of the transistor of the inverter 30 is the same as in the second mode. Further, the switching elements S vn and S wn of the lower arm of the matrix converter 50 are turned on, and all the switching elements S up , S vp and S wp of the upper arm and the switching element S un of the lower arm are turned off. .

そして、PDM制御信号のオン期間に、第1モードと第2モードの状態が周期的に繰り返されることで、パルス密度を調整した出力電圧がマトリックスコンバータ50から送電網70に出力される。なお、PDM制御信号のオフ期間では、インバータ30は所定の周期のパルスを出力するように、トランジスタTr〜Trを動作しているが、マトリックスコンバータ50は、電圧を出力しないように動作している。 Then, during the ON period of the PDM control signal, the state of the first mode and the second mode is periodically repeated, so that an output voltage whose pulse density is adjusted is output from the matrix converter 50 to the power transmission network 70. Note that, during the OFF period of the PDM control signal, the inverter 30 operates the transistors Tr 1 to Tr 4 so as to output a pulse having a predetermined cycle, but the matrix converter 50 operates so as not to output a voltage. ing.

このような比較例の制御において、インバータ30のゼロベクトル、1次側トランス電圧(V)、1次側トランス電流(I)、2次側トランス電圧(V)、2次側トランス電流(I)、及びマトリックスコンバータ50のゼロベクトルの時間的推移を表すと、図5の(a)〜(f)で表される。なお、図5(a)(f)について、INVゼロベクトルのレベル(1)は、インバータ30から1次側トランスに電圧を出力していないことを示し、MC(マトリックスコンバータ)ゼロベクトル(1)はマトリックスコンバータから送電網70に電圧を出力していないことを示す。また、図5において、モード1、モード2、及びモード3は、図4A〜Cに示した第1モード、第2モード、及び第3モードにそれぞれ対応する。 In the control of such a comparative example, the zero vector of the inverter 30, primary transformer voltage (V 1 ), primary transformer current (I 1 ), secondary transformer voltage (V 1 ), secondary transformer current The time transition of (I 2 ) and the zero vector of the matrix converter 50 is represented by (a) to (f) in FIG. 5A and 5F, the level (1) of the INV zero vector indicates that no voltage is output from the inverter 30 to the primary transformer, and the MC (matrix converter) zero vector (1) Indicates that no voltage is output from the matrix converter to the power transmission network 70. Further, in FIG. 5, mode 1, mode 2, and mode 3 correspond to the first mode, the second mode, and the third mode shown in FIGS.

モード2ではマトリックスコンバータ50は2次側トランスと送電網70との間で閉回路を形成するように、スイッチング素子Sが動作している。そのため、モード1で充電された送電網70のリアクトルが、モード2で放電されて、還流電流がマトリックスコンバータ50に流れる。図5(e)に示すように、モード2の状態で、2次側トランス電流が流れている。さらに、マトリックスコンバータ50の還流電流は、トランス40を介して、インバータ30にも還流する。そのため、図5(c)に示すように、モード2の状態で、1次側トランス電流が流れている。   In mode 2, the switching element S operates so that the matrix converter 50 forms a closed circuit between the secondary transformer and the power transmission network 70. Therefore, the reactor of power transmission network 70 charged in mode 1 is discharged in mode 2, and the reflux current flows to matrix converter 50. As shown in FIG. 5E, in the mode 2, the secondary transformer current flows. Furthermore, the return current of the matrix converter 50 also returns to the inverter 30 via the transformer 40. Therefore, as shown in FIG. 5C, the primary transformer current flows in the mode 2 state.

還流電流は電力変換装置の損失となるため、本発明の電力変換装置は還流電流を流さないように、マトリックスコンバータ50のゼロベクトルの期間を、インバータ30のゼロベクトルの期間に合わせて、マトリックスコンバータ50を制御している。   Since the return current is a loss of the power converter, the power converter of the present invention matches the zero vector period of the matrix converter 50 with the zero vector period of the inverter 30 so that the return current does not flow. 50 is controlled.

図2に戻り、2次側スイッチング信号生成部122は、ゼロベクトル信号生成部112から、インバータ30のゼロベクトル期間を表すゼロベクトル信号を取得し、PDM制御信号生成部121からPDM制御信号を取得する。2次側スイッチング信号生成部122は、PDM制御信号のオフ期間では、PDM制御信号に応じたスイッチング信号を、スイッチング素子Sに出力する。   Returning to FIG. 2, the secondary-side switching signal generation unit 122 acquires a zero vector signal representing the zero vector period of the inverter 30 from the zero vector signal generation unit 112 and acquires a PDM control signal from the PDM control signal generation unit 121. To do. The secondary side switching signal generator 122 outputs a switching signal corresponding to the PDM control signal to the switching element S during the OFF period of the PDM control signal.

また、2次側スイッチング信号生成部122は、PDM制御信号のオン期間では、ゼロベクトル信号のレベルに応じて、マトリックスコンバータ50の出力側から送電網70に電圧を出力する第1モード(図4Aを参照)と、マトリックスコンバータ50の出力側から送電網70に電圧を出力しない第3モード(図4Cを参照)とを切り替える。2次側スイッチング信号生成部122は、ゼロベクトル信号のレベルがローレベル(ゼロ)のときには、PDM制御信号に応じたスイッチング信号(ゲートパルス)を、スイッチング素子Sに出力する。   Further, the secondary side switching signal generation unit 122 outputs a voltage from the output side of the matrix converter 50 to the power transmission network 70 in accordance with the level of the zero vector signal during the ON period of the PDM control signal (FIG. 4A). And a third mode (see FIG. 4C) in which no voltage is output from the output side of the matrix converter 50 to the power transmission network 70. The secondary side switching signal generator 122 outputs a switching signal (gate pulse) corresponding to the PDM control signal to the switching element S when the level of the zero vector signal is low (zero).

マトリックスコンバータ制御部120は、PDM制御信号のオン期間で、かつ、インバータ30のゼロベクトル期間でない期間に、マトリックスコンバータ50の上アームのうち少なくとも1つのスイッチング素子Sup、Svp、Swpをオンにし、下アームのうち少なくとも1つのスイッチング素子Sun、Svn、Swnをオンにしている。これにより、コントローラ100はPDM制御でマトリックスコンバータ50を制御することができるため、スイッチング損失を低減できる。 The matrix converter control unit 120 turns on at least one switching element S up , S vp , S wp among the upper arms of the matrix converter 50 during the ON period of the PDM control signal and not the zero vector period of the inverter 30. And at least one switching element S un , S vn , S wn of the lower arm is turned on. Thereby, since the controller 100 can control the matrix converter 50 by PDM control, switching loss can be reduced.

一方、2次側スイッチング信号生成部122は、ゼロベクトル信号のレベルがローレベル(ゼロ)のときには、マトリックスコンバータ50の上アームのスイッチング素子Sup、Svp、Swpを全てオフにして、マトリックスコンバータ50は送電網70に電圧を出力しない。 On the other hand, when the level of the zero vector signal is at a low level (zero), the secondary side switching signal generation unit 122 turns off the switching elements S up , S vp , S wp on the upper arm of the matrix converter 50 and turns off the matrix. Converter 50 does not output a voltage to power transmission network 70.

すなわち、マトリックスコンバータ制御部120は、PDM制御信号のオン期間であり、かつ、インバータ30のゼロベクトル期間である期間に、上アームのスイッチング素子Sup、Svp、Swpをオフにする。これにより、コントローラ100は、インバータ30のゼロベクトル期間とマトリックスコンバータ50のゼロベクトル期間とを合わせるように、スイッチング素子Sを制御できる。 That is, the matrix converter control unit 120 turns off the upper-arm switching elements S up , S vp , and S wp during a period in which the PDM control signal is on and is a zero vector period of the inverter 30. Thereby, the controller 100 can control the switching element S so that the zero vector period of the inverter 30 and the zero vector period of the matrix converter 50 are matched.

上記の回路動作について、図6A、B及び図7を用いて説明する。図6Aは第1モードでインバータ30及びマトリックスコンバータ50に流れる電流を説明するための回路図である。図6Bは第3モードで流れる電流を説明するための回路図である。図6A、6Bに示す回路図では、図1に示した回路の一部を省略した上で図示している。   The above circuit operation will be described with reference to FIGS. 6A, 6B and 7. FIG. 6A is a circuit diagram for explaining a current flowing through inverter 30 and matrix converter 50 in the first mode. FIG. 6B is a circuit diagram for explaining a current flowing in the third mode. In the circuit diagrams shown in FIGS. 6A and 6B, a part of the circuit shown in FIG. 1 is omitted.

また図7(a)〜(f)は、本発明の電力変換装置1において、インバータ30のゼロベクトル、1次側トランス電圧(V)、1次側トランス電流(I)、2次側トランス電圧(V)、2次側トランス電流(I)、及びマトリックスコンバータ50の時間的推移を表すグラフである。また、図7において、モード1及びモード3は、図6A、6Bに示した第1モード及び第3モードにそれぞれ対応する。 7A to 7F show the zero vector, the primary transformer voltage (V 1 ), the primary transformer current (I 1 ), the secondary side of the inverter 30 in the power conversion device 1 of the present invention. It is a graph showing time transition of transformer voltage (V 1 ), secondary side transformer current (I 2 ), and matrix converter 50. In FIG. 7, mode 1 and mode 3 correspond to the first mode and the third mode shown in FIGS. 6A and 6B, respectively.

比較例において還流電流がインバータ30に流れていた期間(モード2の期間)で、本発明はモード3になるようにスイッチング素子Sを制御している。図6Bに示すように、モード3では、マトリックスコンバータ50の入力側が2次側トランスと遮断した状態となる。そのため、送電網70のリアクトルの放電により発生した電流は、マトリックスコンバータ50から2次側トランスに流れないため、還流電流がインバータ30に流れない。   In the comparative example, the switching element S is controlled so that the present invention is in the mode 3 during the period in which the return current flows through the inverter 30 (mode 2 period). As shown in FIG. 6B, in mode 3, the input side of the matrix converter 50 is disconnected from the secondary transformer. Therefore, the current generated by the discharge of the reactor of the power transmission network 70 does not flow from the matrix converter 50 to the secondary transformer, and thus the return current does not flow to the inverter 30.

すなわち、図7(f)に示すように、比較例で還流電流が流れた期間を、MCゼロベクトル期間とすることで、マトリックスコンバータ50からトランス40に流れる電流経路が無くなるため、1次側トランス及び2次側トランスの電流はゼロとなり(図7(c)、(e)を参照)、インバータ30の還流電流が無くなる。これにより、本発明は、インバータ30の還流電流を抑制しつつ、損失を小さくすることができる。   That is, as shown in FIG. 7 (f), by setting the period in which the return current flows in the comparative example as the MC zero vector period, the current path flowing from the matrix converter 50 to the transformer 40 is eliminated. And the current of the secondary transformer becomes zero (see FIGS. 7C and 7E), and the return current of the inverter 30 disappears. Thereby, this invention can make a loss small, suppressing the return current of the inverter 30. FIG.

上記のように本発明は、マトリックスコンバータ50のゼロベクトル期間を、インバータ30のゼロベクトル期間に合わせるように、スイッチング素子Sを制御している。これにより、比較例のように還流電流の発生の原因となっていたモード2の制御期間が無くなるため、還流電流を防ぐことができる。その結果として、電力変換装置の変換効率を高めることができ、またトランス40の容量を削減できるためトランスの小型化を実現できる。   As described above, the present invention controls the switching element S so that the zero vector period of the matrix converter 50 is matched with the zero vector period of the inverter 30. As a result, the control period of mode 2 that causes the generation of the return current as in the comparative example is eliminated, so that the return current can be prevented. As a result, the conversion efficiency of the power conversion device can be increased, and the capacity of the transformer 40 can be reduced, so that the transformer can be downsized.

また本発明において、コントローラ100は、PDM制御信号とインバータ30のゼロベクトル信号に基づき、スイッチング素子Sを制御するためのスイッチング信号を生成している。これにより、インバータ30のスイッチング信号より、インバータ30のゼロベクトル信号を生成し、当該ゼロベクトル信号とPDM制御信号とのAND演算によってマトリックスコンバータ50のスイッチング信号を生成できるため、マトリックスコンバータ50のゼロベクトル期間とインバータのゼロベクトル期間との間の遅延を防ぐことができる。   In the present invention, the controller 100 generates a switching signal for controlling the switching element S based on the PDM control signal and the zero vector signal of the inverter 30. Thus, the zero vector signal of the inverter 30 can be generated from the switching signal of the inverter 30, and the switching signal of the matrix converter 50 can be generated by the AND operation of the zero vector signal and the PDM control signal. A delay between the period and the inverter zero vector period can be prevented.

上記インバータ30は本発明に係る第1変換回路に相当し、マトリックスコンバータ50が本発明に係る第2変換回路に相当する。   The inverter 30 corresponds to a first conversion circuit according to the present invention, and the matrix converter 50 corresponds to a second conversion circuit according to the present invention.

10…バッテリ
20…整流回路
21…コイル
22…コンデンサ
30…インバータ
Tr〜Tr…トランジスタ
〜D…ダイオード
トランス
41、42…コイル
50…マトリックスコンバータ
up、Sun、Svp、Svn、Swp、Swn…スイッチング素子
60…整流回路
61、62、63…コイル
64、65、66…コンデンサ
70…送電網
100…コントローラ
110…インバータ制御部
111…1次側スイッチング信号生成部
112…ゼロベクトル信号生成部
120…マトリックスコンバータ制御部
121…PDM制御信号生成部
122…2次側スイッチング信号部
10 ... Battery 20 ... rectifying circuit 21 ... coil 22 ... condenser 30 ... inverter Tr 1 to Tr 4 ... transistor D 1 to D 4 ... diode transformer 41 ... coil 50 ... matrix converter S up, S un, S vp , S vn , S wp , S wn ... switching element 60 ... rectifier circuit 61, 62, 63 ... coil 64, 65, 66 ... capacitor 70 ... power transmission network 100 ... controller 110 ... inverter control unit 111 ... primary side switching signal generation unit 112 ... Zero vector signal generation unit 120 ... Matrix converter control unit 121 ... PDM control signal generation unit 122 ... Secondary side switching signal unit

Claims (3)

直流電源から入力される電力を変換して交流電力を出力する第1変換回路と、
前記第1変換回路に電気的に接続されて、交流電力を三相交流電力に変換し、出力側に接続されるリアクトルに前記三相交流電力を出力する第2変換回路と、
前記第1変換回路及び前記第2変換回路を制御するコントローラとを備え、
前記第1変換回路は、
ブリッジ状に接続された複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子にそれぞれ並列に接続された複数の還流素子とを有し、
前記第2変換回路は、
各相で上アーム及び下アームにそれぞれ接続され、双方向にスイッチング可能な複数の双方向スイッチング素子を有し、
前記コントローラは、
前記第2変換回路から前記出力側に電圧を出力しない第2ゼロベクトル期間を、前記第1変換回路から電圧を出力しない第1ゼロベクトル期間に合わせて、前記双方向スイッチング素子を制御する
ことを特徴とする電力変換装置。
A first conversion circuit that converts power input from a DC power source and outputs AC power;
A second conversion circuit that is electrically connected to the first conversion circuit, converts AC power into three-phase AC power, and outputs the three-phase AC power to a reactor connected to an output side;
A controller for controlling the first conversion circuit and the second conversion circuit;
The first conversion circuit includes:
A plurality of switching elements connected in a bridge shape;
A plurality of reflux elements respectively connected in parallel to the plurality of switching elements;
The second conversion circuit includes:
Each phase has a plurality of bidirectional switching elements connected to the upper arm and the lower arm, respectively, and capable of bidirectional switching,
The controller is
Controlling the bidirectional switching element in accordance with a second zero vector period during which no voltage is output from the second conversion circuit to the output side, and a first zero vector period during which no voltage is output from the first conversion circuit. A power conversion device.
前記コントローラは、
前記第1変換回路の前記スイッチング素子を駆動させる第1スイッチング信号、及び、前記第1ゼロベクトル期間を示す第1ゼロベクトル信号を生成し、
パルスの密度により前記第2変換回路を制御するPDM制御用のパルス信号及び前記第1ゼロベクトル信号に基づき、前記双方向スイッチング素子を駆動させる第2スイッチング信号を生成する
ことを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
The controller is
Generating a first switching signal for driving the switching element of the first conversion circuit, and a first zero vector signal indicating the first zero vector period;
The second switching signal for driving the bidirectional switching element is generated based on a pulse signal for PDM control for controlling the second conversion circuit based on a pulse density and the first zero vector signal. 1. The power conversion device according to 1.
前記第2スイッチング信号は、
前記パルス信号のオン期間であり、かつ、前記第1ゼロベクトル期間である期間に、前記上アームの前記双方向スイッチング素子を全てオフにし、
前記パルス信号のオン期間であり、かつ、前記第1ゼロベクトル期間ではない期間に、前記上アームの少なくとも一つの前記双方向スイッチング素子及び前記下アームの少なくとも一つの前記双方向スイッチング素子をオンにさせる信号である
ことを特徴とする請求項2記載の電力変換装置。
The second switching signal is:
All the bidirectional switching elements of the upper arm are turned off in a period that is an on period of the pulse signal and that is the first zero vector period,
At least one of the bidirectional switching elements of the upper arm and at least one of the bidirectional switching elements of the lower arm are turned on during a period when the pulse signal is on and not the first zero vector period. The power converter according to claim 2, wherein the power converter is a signal to be transmitted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019068657A (en) * 2017-10-03 2019-04-25 Mywayプラス株式会社 Control arrangement of power conversion equipment

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