JP2016165201A - Inverter device and vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device and a vehicle which improves operation efficiency with the suppression of a motor torque ripple.SOLUTION: The inverter device includes: a converter circuit 10 which includes a multilevel inverter INV and power detector parts 12U to 12W which detect output power from the inverter INV to a motor 40; and a control circuit 20. The control circuit 20 includes: a table having a plurality of equivalent carrier frequencies which are set according to the amplitude of a voltage command; a carrier generator part 28 which calculates the voltage command amplitude based on an externally input current command, and reads from the table the equivalent carrier frequency corresponding to the voltage command amplitude, to generate a carrier signal using the equivalent carrier frequency; and a comparison part 26 which performs PWM modulation of a voltage command using the carrier signal, to output to each switching element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、インバータ装置および車両に関する。   Embodiments described herein relate generally to an inverter device and a vehicle.

インバータはマルチレベル化により、損失の低減や素子耐圧の低減、電流脈動の低減など、様々な効果が期待されている。これはモータ駆動においても同様であり、モータの駆動電流の脈動の低減によるモータ損失の低減、インバータとモータの総合損失の最小化などの研究も行われている。また、マルチレベルのインバータを用いることにより、モータの制御性能の改善に対する効果も期待されている。   Due to the multi-level inverter, various effects such as a reduction in loss, a reduction in device breakdown voltage, and a reduction in current pulsation are expected. The same applies to motor drive, and research is being conducted on reduction of motor loss by reducing pulsation of drive current of the motor and minimization of total loss of the inverter and the motor. In addition, the use of a multi-level inverter is also expected to have an effect on improving motor control performance.

例えば、インバータにおいて素子のスイッチングの際にはデッドタイムを設け、直流短絡を防ぐ方法を適用するのが一般的であるが、デッドタイムによる電圧誤差と零電流クランプ現象により、モータの出力電流波形が歪むことが知られている。これらの歪みは電気角周波数の6の倍数で現れ、電流脈動を増大させる原因となる。電流脈動の増大はトルク脈動(トルクリプル)を増大させ、モータの制御性能を悪化させる原因となる。   For example, when switching elements in an inverter, it is common to provide a dead time and apply a method to prevent a DC short circuit. However, due to a voltage error due to dead time and a zero current clamping phenomenon, the output current waveform of the motor It is known to distort. These distortions appear at multiples of 6 of the electrical angular frequency and cause current pulsations to increase. An increase in current pulsation increases torque pulsation (torque ripple), which causes deterioration in motor control performance.

また、電流起因のトルクリプルはモータの動作が低速度低電流であるとき大きくなる傾向がある。これは、モータが低速度低電流で動作しているときには、インバータのスイッチング素子を制御するPWM(pulse width modulation)のパルスに対するデッドタイムの時間比率が大きくなるためである。   Also, current-induced torque ripple tends to increase when the motor operates at low speed and low current. This is because when the motor is operating at a low speed and a low current, the time ratio of the dead time to the pulse of PWM (pulse width modulation) that controls the switching element of the inverter becomes large.

T. Murai, T. Watanabe, and H. Iwasaki ‘’Waveform Distortion and Correction Circuit for PWM Inverters with Switching Lag-Times,” IEEE Transactions on Ind. Appl. Vol. IA-23, No.5 1987T. Murai, T. Watanabe, and H. Iwasaki ‘’ Waveform Distortion and Correction Circuit for PWM Inverters with Switching Lag-Times, ”IEEE Transactions on Ind. Appl. Vol. IA-23, No.5 1987 伊東ら「ベクトル制御における外乱オブザーバを用いたデッドタイム誤差補償手法の解析」,平成19年電気学会産業応用部門大会,1-5Ito et al. “Analysis of dead time error compensation method using disturbance observer in vector control”, 2007 IEEJ Industrial Application Conference, 1-5

本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、モータのトルクリプルを抑制し、運転効率を改善するインバータ装置および車両を提供することを目的とする。   Embodiments of the present invention have been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inverter device and a vehicle that suppress torque ripple of a motor and improve driving efficiency.

実施形態によるインバータ装置は、直列に接続した複数の上側スイッチング素子と、直列に接続した複数の下側スイッチング素子とを備え、前記複数の上側スイッチング素子と前記複数の下側スイッチング素子とが直列に接続したレグと、前記複数の上側スイッチング素子と前記複数の下側スイッチング素子との接続部から交流負荷へ供給される出力電力を検出する電力検出部と、を含む変換器回路と、電圧指令の振幅に対応して設定される複数の等価キャリア周波数を有するテーブルと、外部から入力された電流指令に基づく電圧指令の振幅を演算し、前記テーブルから前記電圧指令の振幅に対応する等価キャリア周波数を読み出し、前記等価キャリア周波数を用いてキャリア信号を生成するキャリア生成部と、前記キャリア信号を用いて前記電圧指令をPWM変調し、各スイッチング素子へ出力する比較部と、を備えた制御回路と、を含む。   The inverter device according to the embodiment includes a plurality of upper switching elements connected in series and a plurality of lower switching elements connected in series, and the plurality of upper switching elements and the plurality of lower switching elements are connected in series. A converter circuit including a connected leg, and a power detection unit that detects output power supplied to an AC load from a connection between the plurality of upper switching elements and the plurality of lower switching elements, and a voltage command A table having a plurality of equivalent carrier frequencies set corresponding to the amplitude and an amplitude of a voltage command based on a current command input from the outside are calculated, and an equivalent carrier frequency corresponding to the amplitude of the voltage command is calculated from the table. A carrier generation unit for reading and generating a carrier signal using the equivalent carrier frequency, and using the carrier signal The serial voltage command to the PWM modulation, comprising a comparator for outputting to each of the switching elements, and a control circuit having a a.

図1は、第1実施形態に係るインバータ装置および車両の構成例を模式的に表すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of an inverter device and a vehicle according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係るインバータ装置の制御回路の動作の一例を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the operation of the control circuit of the inverter device according to the first embodiment. 図3Aは、第1実施形態に係るゲート駆動装置における、スイッチング素子のデッドタイムのインバータの出力に対する影響の一例を模式的に表す図である。FIG. 3A is a diagram schematically illustrating an example of the influence of the dead time of the switching element on the output of the inverter in the gate drive device according to the first embodiment. 図3Bは、第1実施形態に係るゲート駆動装置における、スイッチング素子のデッドタイムのインバータの出力に対する影響の他の例を模式的に表す図である。FIG. 3B is a diagram schematically illustrating another example of the influence of the dead time of the switching element on the output of the inverter in the gate drive device according to the first embodiment. 図4は、2レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the equivalent carrier frequency and the distortion index in a two-level circuit for a plurality of modulation rates. 図5は、3レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the equivalent carrier frequency and the distortion index in a three-level circuit for a plurality of modulation rates. 図6は、4レベル回路における等価キャリア周波数の比と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the ratio of the equivalent carrier frequency and the distortion index in a four-level circuit for a plurality of modulation rates. 図7は、第3実施形態に係るインバータ装置の構成例を模式的に表すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the inverter device according to the third embodiment. 図8は、オブザーバを用いた際の、2レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a relationship between an equivalent carrier frequency and a distortion index in a two-level circuit when using an observer for a plurality of modulation rates. 図9は、オブザーバを用いた際の、3レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a relationship between an equivalent carrier frequency and a distortion index in a three-level circuit when using an observer for a plurality of modulation rates. 図10は、オブザーバを用いた際の、4レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a relationship between an equivalent carrier frequency and a distortion index in a four-level circuit when using an observer for a plurality of modulation rates. 図11は、第3実施形態のインバータ装置においてキャリア信号を生成する動作の一例を説明するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of an operation for generating a carrier signal in the inverter device of the third embodiment. 図12は、第3実施形態のインバータ装置においてキャリア信号を生成する動作の他の例を説明するフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart for explaining another example of the operation of generating the carrier signal in the inverter device of the third embodiment.

以下に、実施形態のインバータ装置および車両について図面を参照して詳細に説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Hereinafter, an inverter device and a vehicle according to an embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
The drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each part, the size ratio between the parts, and the like are not necessarily the same as actual ones. Further, even when the same part is represented, the dimensions and ratios may be represented differently depending on the drawings.
Note that, in the present specification and each drawing, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図1は、第1実施形態に係るインバータ装置および車両の構成例を模式的に表すブロック図である。
本実施形態の車両は、インバータ装置と、直流負荷としての直流電源30と、交流負荷としてモータ40と、モータ40の動力により駆動される車軸と、を備えている。本実施形態のインバータ装置は、変換器回路10と、制御回路20と、を備え、直流電源30と、モータ40とに接続されている。
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of an inverter device and a vehicle according to the first embodiment.
The vehicle of the present embodiment includes an inverter device, a DC power supply 30 as a DC load, a motor 40 as an AC load, and an axle driven by the power of the motor 40. The inverter device of the present embodiment includes a converter circuit 10 and a control circuit 20, and is connected to a DC power supply 30 and a motor 40.

インバータ装置は、例えば、コネクタなどを介して直流電源30及び負荷40に着脱自在に接続される。なお、本明細書において、「接続」には、直接接触して接続される場合の他に、他の導電性部材などを介して電気的に接続される場合も含むものとする。また、トランスなどを介して磁気的に結合している場合も、「接続」に含むものとする。   The inverter device is detachably connected to the DC power supply 30 and the load 40 via, for example, a connector. Note that in this specification, “connection” includes not only direct contact and connection but also a case of electrical connection through another conductive member or the like. In addition, the case of magnetic coupling through a transformer or the like is also included in “connection”.

直流電源30は、直流電力をインバータ装置に供給する。直流電源30は、例えば、系統電力を整流して安定電力を生成するものであっても良く、2次電池やキャパシタなどの蓄電手段であってもよい。直流電源30は、例えば、ガスタービンエンジンなどでもよい。直流電源30は、直流電力を供給可能な任意の電源であれば上記以外のものでも構わない。直流電源30が蓄電手段である場合には、後述するインバータINVを介してモータ40が発電する電力を蓄電可能である。   The DC power supply 30 supplies DC power to the inverter device. The DC power supply 30 may be, for example, one that rectifies system power to generate stable power, or may be power storage means such as a secondary battery or a capacitor. The DC power source 30 may be, for example, a gas turbine engine. The DC power supply 30 may be other than the above as long as it is an arbitrary power supply capable of supplying DC power. In the case where the DC power supply 30 is a power storage means, it is possible to store the power generated by the motor 40 via an inverter INV described later.

モータ40は、電気エネルギーを駆動エネルギーへと変換させ、モータ40の主軸を回転させる部分である。モータ40は、例えば、永久磁石を使用した永久磁石(PM)モータであってもよく、永久磁石のないリラクタンスモータであってもよい。モータ40は、電力を動力に変換する任意のモータであれば上記以外のものでも構わない。本実施形態では、モータ40は、例えば、3相のPMモータである。   The motor 40 is a part that converts electric energy into driving energy and rotates the main shaft of the motor 40. The motor 40 may be, for example, a permanent magnet (PM) motor using a permanent magnet or a reluctance motor without a permanent magnet. The motor 40 may be other than the above as long as it is an arbitrary motor that converts electric power into power. In the present embodiment, the motor 40 is, for example, a three-phase PM motor.

インバータ装置は、直流電源30から供給される直流電力をモータ40に対応した交流電力に変換し、変換後の交流電力をモータ40に出力する。インバータ装置は、有効電力又は有効電力と無効電力とをモータ40に出力する。インバータ装置は、いわゆるモータドライバ、可変電圧可変周波数(VVVF)インバータである。インバータ装置の出力する交流電力の電圧は、例えば、48V(実効値)あるいは100V(実効値)である。インバータ装置の出力する交流電力の周波数は、例えば、0Hz以上500Hz以下で可変である。   The inverter device converts DC power supplied from the DC power source 30 into AC power corresponding to the motor 40, and outputs the converted AC power to the motor 40. The inverter device outputs active power or active power and reactive power to the motor 40. The inverter device is a so-called motor driver, a variable voltage variable frequency (VVVF) inverter. The voltage of the AC power output from the inverter device is, for example, 48V (effective value) or 100V (effective value). The frequency of the AC power output from the inverter device is variable from 0 Hz to 500 Hz, for example.

変換器回路10は、インバータINVと、電力検出部12U〜12Wと、を含む。
インバータINVの直流ラインは、直流電源30に接続されている。インバータINVの交流ラインは、モータ40に接続されている。インバータINVは、直流電源30から供給される直流電力を交流電力に変換する。本実施形態では、インバータINVは、直流電源30から供給される直流電力をモータ40に対応した交流電力に変換する3相交流インバータである。
Converter circuit 10 includes an inverter INV and power detection units 12U to 12W.
A DC line of the inverter INV is connected to the DC power supply 30. The AC line of the inverter INV is connected to the motor 40. The inverter INV converts DC power supplied from the DC power supply 30 into AC power. In the present embodiment, the inverter INV is a three-phase AC inverter that converts DC power supplied from the DC power supply 30 into AC power corresponding to the motor 40.

電力検出部12U〜12Wは、変換器回路10の出力電力を検出する。電力検出部12U〜12Wは、電圧検出器と、電流検出器と、を含む。電圧検出器は、変換器回路10の出力電圧を検出する。電流検出器は、インバータINVとモータ40との間に接続された交流ラインの出力電流を検出する。例えば、インバータINVが三相インバータである場合には、電圧検出器が三相交流電力の各相の出力電圧を検出し、電流検出器が三相交流電力の各相の出力電流を検出する。電圧検出器及び電流検出器は、制御回路20に接続されている。電圧検出器は、検出した出力電圧を制御回路20に供給する。電流検出器は、検出した出力電流を制御回路に供給する。すなわち、電力検出部12U〜12Wは、制御回路20に接続され、検出した出力電力を制御回路20に入力する。   The power detection units 12U to 12W detect the output power of the converter circuit 10. The power detection units 12U to 12W include a voltage detector and a current detector. The voltage detector detects the output voltage of the converter circuit 10. The current detector detects an output current of an AC line connected between the inverter INV and the motor 40. For example, when the inverter INV is a three-phase inverter, the voltage detector detects the output voltage of each phase of the three-phase AC power, and the current detector detects the output current of each phase of the three-phase AC power. The voltage detector and the current detector are connected to the control circuit 20. The voltage detector supplies the detected output voltage to the control circuit 20. The current detector supplies the detected output current to the control circuit. That is, the power detection units 12U to 12W are connected to the control circuit 20 and input the detected output power to the control circuit 20.

この例では、電力検出部12U〜12Wが、電圧検出器と電流検出器とを含んでいるが、これに限定されるものではない。例えば、電力検出部12U〜12Wは、電圧検出器と電流検出器との少なくとも一方を含んでいればよい。すなわち、電力検出部12U〜12Wは、変換器回路10の出力電圧及び変換器回路10の出力電流の少なくとも一方を、交流ラインの出力電力の情報として検出すればよい。なお、本実施形態では、3相の出力電力を検出しているが、少なくとも2相の出力検出を行えばよい。   In this example, the power detection units 12U to 12W include a voltage detector and a current detector, but are not limited to this. For example, the power detection units 12U to 12W only need to include at least one of a voltage detector and a current detector. That is, the power detection units 12U to 12W may detect at least one of the output voltage of the converter circuit 10 and the output current of the converter circuit 10 as information on the output power of the AC line. In the present embodiment, three-phase output power is detected, but at least two-phase output detection may be performed.

インバータINVは、高電位入力端子10aと、低電位入力端子10bと、複数のレグLG1、LG2、LG3と、を含む。高電位入力端子10aは、直流電源30の陽極に接続される。低電位入力端子10bは、直流電源30の陰極に接続される。インバータINVは、各入力端子10a、10bを介して直流電源30と電気的に接続される。直流電源30から供給される直流電力は、各入力端子10a、10b間に入力される。   The inverter INV includes a high potential input terminal 10a, a low potential input terminal 10b, and a plurality of legs LG1, LG2, LG3. The high potential input terminal 10 a is connected to the anode of the DC power supply 30. The low potential input terminal 10 b is connected to the cathode of the DC power supply 30. The inverter INV is electrically connected to the DC power supply 30 through the input terminals 10a and 10b. DC power supplied from the DC power supply 30 is input between the input terminals 10a and 10b.

本実施形態において、インバータINVは、第1レグLG1と第2レグLG2と第3レグLG3との3つのレグを含む。
第1レグLG1は、第1上側アームUA1と第1下側アームLA1との2つのアームを含む。第1上側アームUA1は、高電位入力端子10aに接続される。第1下側アームLA1は、第1上側アームUA1と低電位入力端子10bとの間に接続される。
In the present embodiment, the inverter INV includes three legs: a first leg LG1, a second leg LG2, and a third leg LG3.
The first leg LG1 includes two arms, a first upper arm UA1 and a first lower arm LA1. The first upper arm UA1 is connected to the high potential input terminal 10a. The first lower arm LA1 is connected between the first upper arm UA1 and the low potential input terminal 10b.

第2レグLG2は、第2上側アームUA2と第2下側アームLA2との2つのアームを含む。第2上側アームUA2は、高電位入力端子10aに接続される。第2下側アームLA2は、第2上側アームUA2と低電位入力端子10bとの間に接続される。   The second leg LG2 includes two arms, a second upper arm UA2 and a second lower arm LA2. The second upper arm UA2 is connected to the high potential input terminal 10a. The second lower arm LA2 is connected between the second upper arm UA2 and the low potential input terminal 10b.

第3レグLG3は、第3上側アームUA3と第3下側アームLA3との2つのアームを含む。第3上側アームUA3は、高電位入力端子10aに接続される。第3下側アームLA3は、第3上側アームUA3と低電位入力端子10bとの間に接続される。   The third leg LG3 includes two arms, a third upper arm UA3 and a third lower arm LA3. The third upper arm UA3 is connected to the high potential input terminal 10a. The third lower arm LA3 is connected between the third upper arm UA3 and the low potential input terminal 10b.

第1レグLG1、第2レグLG2、第3レグLG3の夫々は、各入力端子10a、10bの間(直流ライン間)に並列に接続される。なお、各レグLG1、LG2、LG3において、「上側」及び「下側」は、上下方向の配置を意味するものではない。各レグLG1、LG2、LG3において、「上側」とは、入力された直流電力の電位の高い側を意味し、「下側」とは、入力された直流電力の電位の低い側を意味する。各上側アームUA1、UA2、UA3は、換言すれば、高電位側のアームである。各下側アームLA1、LA2、LA3は、換言すれば、低電位側のアームである。   Each of the first leg LG1, the second leg LG2, and the third leg LG3 is connected in parallel between the input terminals 10a and 10b (between DC lines). In each leg LG1, LG2, LG3, “upper side” and “lower side” do not mean an arrangement in the vertical direction. In each leg LG1, LG2, LG3, “upper side” means the higher potential side of the input DC power, and “lower” means the lower side of the input DC power potential. In other words, each upper arm UA1, UA2, UA3 is a high-potential side arm. In other words, each lower arm LA1, LA2, LA3 is an arm on the low potential side.

本実施形態では、インバータINVは、3レグ6アームの、いわゆる三相インバータである。インバータINVは、直流電力を三相交流電力に変換する。したがって、変換器回路10の出力電力(又はインバータ装置の出力電力)は、三相交流電力である。変換器回路10の出力電力は、モータ40の構成に応じて設定すればよい。   In the present embodiment, the inverter INV is a so-called three-phase inverter having three legs and six arms. The inverter INV converts DC power into three-phase AC power. Therefore, the output power of the converter circuit 10 (or the output power of the inverter device) is three-phase AC power. The output power of the converter circuit 10 may be set according to the configuration of the motor 40.

第1レグLG1の第1上側アームUA1は、第1上側スイッチング素子U1と、第2上側スイッチング素子U2と、第3上側スイッチング素子U3とを含む。第1上側スイッチング素子U1は、各入力端子10a、10bの間に接続されている。第2上側スイッチング素子U2は、第1上側スイッチング素子U1と高電位入力端子10aとの間に接続されている。第3上側スイッチング素子U3は、第2上側スイッチング素子U2と高電位入力端子10aとの間に接続される。   The first upper arm UA1 of the first leg LG1 includes a first upper switching element U1, a second upper switching element U2, and a third upper switching element U3. The first upper switching element U1 is connected between the input terminals 10a and 10b. The second upper switching element U2 is connected between the first upper switching element U1 and the high potential input terminal 10a. The third upper switching element U3 is connected between the second upper switching element U2 and the high potential input terminal 10a.

第1レグLG1の第1下側アームLA1は、第1下側スイッチング素子X1と、第2下側スイッチング素子X2と、第3下側スイッチング素子X3と、を含む。第1下側スイッチング素子X1は、第1上側スイッチング素子U1と低電位入力端子10bとの間に接続されている。第2下側スイッチング素子X2は、第1下側スイッチング素子X1と低電位入力端子10bとの間に接続されている。第3下側スイッチング素子X3は、第2下側スイッチング素子X2と低電位入力端子10bとの間に接続されている。   The first lower arm LA1 of the first leg LG1 includes a first lower switching element X1, a second lower switching element X2, and a third lower switching element X3. The first lower switching element X1 is connected between the first upper switching element U1 and the low potential input terminal 10b. The second lower switching element X2 is connected between the first lower switching element X1 and the low potential input terminal 10b. The third lower switching element X3 is connected between the second lower switching element X2 and the low potential input terminal 10b.

また、第1レグLG1は、第1電荷蓄積素子CU1と、第2電荷蓄積素子CU2と、を含む。第1電荷蓄積素子CU1の一端は、第1上側スイッチング素子U1と第2上側スイッチング素子U2との間に接続される。第1電荷蓄積素子CU1の他端は、第1下側スイッチング素子X1と第2下側スイッチング素子X2との間に接続される。第2電荷蓄積素子CU2の一端は、第2上側スイッチング素子U2と第3上側スイッチング素子U3との間に接続される。第2電荷蓄積素子CU2の他端は、第2下側スイッチング素子X2と第3下側スイッチング素子X3との間に接続される。   The first leg LG1 includes a first charge storage element CU1 and a second charge storage element CU2. One end of the first charge storage element CU1 is connected between the first upper switching element U1 and the second upper switching element U2. The other end of the first charge storage element CU1 is connected between the first lower switching element X1 and the second lower switching element X2. One end of the second charge storage element CU2 is connected between the second upper switching element U2 and the third upper switching element U3. The other end of the second charge storage element CU2 is connected between the second lower switching element X2 and the third lower switching element X3.

第2レグLG2の第2上側アームUA2は、第1上側スイッチング素子V1と、第2上側スイッチング素子V2と、第3上側スイッチング素子V3とを含む。第1上側スイッチング素子V1は、各入力端子10a、10bの間に接続されている。第2上側スイッチング素子V2は、第1上側スイッチング素子V1と高電位入力端子10aとの間に接続されている。第3上側スイッチング素子V3は、第2上側スイッチング素子V2と高電位入力端子10aとの間に接続される。   The second upper arm UA2 of the second leg LG2 includes a first upper switching element V1, a second upper switching element V2, and a third upper switching element V3. The first upper switching element V1 is connected between the input terminals 10a and 10b. The second upper switching element V2 is connected between the first upper switching element V1 and the high potential input terminal 10a. The third upper switching element V3 is connected between the second upper switching element V2 and the high potential input terminal 10a.

第2レグLG2の第2下側アームLA2は、第1下側スイッチング素子Y1と、第2下側スイッチング素子Y2と、第3下側スイッチング素子Y3とを含む。第1下側スイッチング素子Y1は、第1上側スイッチング素子V1と低電位入力端子10bとの間に接続されている。第2下側スイッチング素子Y2は、第1下側スイッチング素子Y1と低電位入力端子10bとの間に接続されている。第3下側スイッチング素子Y3は、第2下側スイッチング素子Y2と低電位入力端子10bとの間に接続されている。   The second lower arm LA2 of the second leg LG2 includes a first lower switching element Y1, a second lower switching element Y2, and a third lower switching element Y3. The first lower switching element Y1 is connected between the first upper switching element V1 and the low potential input terminal 10b. The second lower switching element Y2 is connected between the first lower switching element Y1 and the low potential input terminal 10b. The third lower switching element Y3 is connected between the second lower switching element Y2 and the low potential input terminal 10b.

また、第2レグLG2は、第1電荷蓄積素子CV1と、第2電荷蓄積素子CV2とを含む。第1電荷蓄積素子CV1の一端は、第1上側スイッチング素子V1と第2上側スイッチング素子V2との間に接続される。第1電荷蓄積素子CV1の他端は、第1下側スイッチング素子Y1と第2下側スイッチング素子Y2との間に接続される。第2電荷蓄積素子CV2の一端は、第2上側スイッチング素子V2と第3上側スイッチング素子V3との間に接続される。第2電荷蓄積素子CV2の他端は、第2下側スイッチング素子Y2と第3下側スイッチング素子Y3との間に接続される。   The second leg LG2 includes a first charge storage element CV1 and a second charge storage element CV2. One end of the first charge storage element CV1 is connected between the first upper switching element V1 and the second upper switching element V2. The other end of the first charge storage element CV1 is connected between the first lower switching element Y1 and the second lower switching element Y2. One end of the second charge storage element CV2 is connected between the second upper switching element V2 and the third upper switching element V3. The other end of the second charge storage element CV2 is connected between the second lower switching element Y2 and the third lower switching element Y3.

第3レグLG3の第3上側アームUA3は、第1上側スイッチング素子W1と、第2上側スイッチング素子W2と、第3上側スイッチング素子W3とを含む。第1上側スイッチング素子W1は、各入力端子10a、10bの間に接続されている。第2上側スイッチング素子W2は、第1上側スイッチング素子W1と高電位入力端子10aとの間に接続されている。第3上側スイッチング素子W3は、第2上側スイッチング素子W2と高電位入力端子10aとの間に接続される。   The third upper arm UA3 of the third leg LG3 includes a first upper switching element W1, a second upper switching element W2, and a third upper switching element W3. The first upper switching element W1 is connected between the input terminals 10a and 10b. The second upper switching element W2 is connected between the first upper switching element W1 and the high potential input terminal 10a. The third upper switching element W3 is connected between the second upper switching element W2 and the high potential input terminal 10a.

第3レグLG3の第3下側アームLA3は、第1下側スイッチング素子Z1と、第2下側スイッチング素子Z2と、第3下側スイッチング素子Z3とを含む。第1下側スイッチング素子Z1は、第1上側スイッチング素子W1と低電位入力端子10bとの間に接続されている。第2下側スイッチング素子Z2は、第1下側スイッチング素子Z1と低電位入力端子10bとの間に接続されている。第3下側スイッチング素子Z3は、第2下側スイッチング素子Z2と低電位入力端子10bとの間に接続されている。   The third lower arm LA3 of the third leg LG3 includes a first lower switching element Z1, a second lower switching element Z2, and a third lower switching element Z3. The first lower switching element Z1 is connected between the first upper switching element W1 and the low potential input terminal 10b. The second lower switching element Z2 is connected between the first lower switching element Z1 and the low potential input terminal 10b. The third lower switching element Z3 is connected between the second lower switching element Z2 and the low potential input terminal 10b.

また、第3レグLG3は、第1電荷蓄積素子CW1と、第2電荷蓄積素子CW2とを含む。第1電荷蓄積素子CW1の一端は、第1上側スイッチング素子W1と第2上側スイッチング素子W2との間に接続される。第1電荷蓄積素子CW1の他端は、第1下側スイッチング素子Z1と第2下側スイッチング素子Z2との間に接続される。第2電荷蓄積素子CW2の一端は、第2上側スイッチング素子W2と第3上側スイッチング素子W3との間に接続される。第2電荷蓄積素子CW2の他端は、第2下側スイッチング素子Z2と第3下側スイッチング素子Z3との間に接続される。   The third leg LG3 includes a first charge storage element CW1 and a second charge storage element CW2. One end of the first charge storage element CW1 is connected between the first upper switching element W1 and the second upper switching element W2. The other end of the first charge storage element CW1 is connected between the first lower switching element Z1 and the second lower switching element Z2. One end of the second charge storage element CW2 is connected between the second upper switching element W2 and the third upper switching element W3. The other end of the second charge storage element CW2 is connected between the second lower switching element Z2 and the third lower switching element Z3.

第1電荷蓄積素子CU1、CV1、CW1の夫々には、例えば、コンデンサが用いられる。第1電荷蓄積素子CU1、CV1、CW1の夫々は、例えば、フライングキャパシタと呼ばれる。すなわち、インバータINVは、いわゆるフライングキャパシタ回路方式のインバータである。   For example, a capacitor is used for each of the first charge storage elements CU1, CV1, and CW1. Each of the first charge storage elements CU1, CV1, and CW1 is called a flying capacitor, for example. That is, the inverter INV is a so-called flying capacitor circuit type inverter.

インバータINVでは、アームUA1、UA2、UA3、LA1、LA2、LA3のそれぞれに、3つのスイッチング素子が直列に接続されている。第2電荷蓄積素子CU2は、直流電源30と第1電荷蓄積素子CU1との中間の電圧を生じさせる。第1電荷蓄積素子CU1は、第2電荷蓄積素子CU2と基準電位との中間の電圧を生じさせる。同様に、第2電荷蓄積素子CV2は、直流電源30と第1電荷蓄積素子CV1との中間の電圧を生じさせる。第1電荷蓄積素子CV1は、第2電荷蓄積素子CV2と基準電位との中間の電圧を生じさせる。同様に、第3電荷蓄積素子CW2は、直流電源30と第1電荷蓄積素子CW1との中間の電圧を生じさせる。第1電荷蓄積素子CW1は、第2電荷蓄積素子CW2と基準電位との中間の電圧を生じさせる。このため、各電荷蓄積素子CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2は、中間コンデンサと呼ばれる場合もある。   In the inverter INV, three switching elements are connected in series to each of the arms UA1, UA2, UA3, LA1, LA2, and LA3. The second charge storage element CU2 generates an intermediate voltage between the DC power supply 30 and the first charge storage element CU1. The first charge storage element CU1 generates a voltage intermediate between the second charge storage element CU2 and the reference potential. Similarly, the second charge storage element CV2 generates a voltage intermediate between the DC power supply 30 and the first charge storage element CV1. The first charge storage element CV1 generates a voltage intermediate between the second charge storage element CV2 and the reference potential. Similarly, the third charge storage element CW2 generates an intermediate voltage between the DC power supply 30 and the first charge storage element CW1. The first charge storage element CW1 generates a voltage intermediate between the second charge storage element CW2 and the reference potential. For this reason, the charge storage elements CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, and CW2 may be referred to as intermediate capacitors.

これにより、インバータINVでは、各レグで3レベル、これに基準電位のレベルを加えた計4レベルに出力電圧のレベルを変化させることができる。すなわち、インバータINVは、各相4レベルのマルチレベルインバータである。
なお、アームUA1、UA2、UA3、LA1、LA2、LA3の夫々に設けられるスイッチング素子の数は、2つでもよいし、4つ以上でもよい。インバータINVから出力される各相の電圧のレベルは、3レベルでもよいし、5レベル以上でもよい。
Thereby, in the inverter INV, the level of the output voltage can be changed to 3 levels in each leg and 4 levels in total including the level of the reference potential. That is, the inverter INV is a multilevel inverter having four levels for each phase.
The number of switching elements provided in each of the arms UA1, UA2, UA3, LA1, LA2, and LA3 may be two, or four or more. The level of the voltage of each phase output from the inverter INV may be 3 levels or 5 levels or more.

このように、出力電圧のレベルを4レベルに変化させるインバータINVを用いた場合、一素子あたりのスイッチング周波数を一定とした場合、出力される電圧の周波数(等価キャリア周波数)は2レベル出力の場合に比べて、各相で(レベル数―1)倍の3倍となる。   As described above, when the inverter INV that changes the output voltage level to 4 levels is used, when the switching frequency per element is constant, the frequency of the output voltage (equivalent carrier frequency) is 2 level output. Compared to, each phase is 3 times (number of levels minus 1).

一方で、各スイッチング時のデッドタイムによる電圧誤差の値は、レベル数を上げることにより1/3と小さくなるが、等価キャリア周波数が3倍高くなっているために、デッドタイムの出現頻度が3倍となる。そのため、デッドタイムによる電圧誤差平均値は、2レベルの場合と比較して変わらない。この観点から、等価キャリア周波数を低くして使用すれば、デッドタイム電圧誤差の値を小さくすることができる。言い換えれば、レベル数を上げる代わりに、一素子あたりのスイッチング周波数を下げて使用することができ、デッドタイム電圧誤差平均値そのものを小さくできる。   On the other hand, the value of the voltage error due to the dead time at each switching is reduced to 1/3 by increasing the number of levels, but since the equivalent carrier frequency is three times higher, the appearance frequency of the dead time is 3 Doubled. Therefore, the average voltage error due to dead time is not changed compared to the case of 2 levels. From this point of view, if the equivalent carrier frequency is lowered, the value of the dead time voltage error can be reduced. In other words, instead of increasing the number of levels, the switching frequency per element can be decreased and the average dead time voltage error itself can be reduced.

インバータINVは、各第1上側スイッチング素子U1、V1、W1と、各第2上側スイッチング素子U2、V2、W2と、各第1下側スイッチング素子X1、Y1、Z1と、各第2下側スイッチング素子X2、Y2、Z2と、各第1電荷蓄積素子CU1、CV1、CW1を少なくとも含んでいればよい。各アームUA1、UA2、UA3、LA1、LA2、LA3に3つ以上のスイッチング素子を設ける場合には、インバータに複数の電荷蓄積素子が設けられる。電荷蓄積素子の数は、各アームUA1、UA2、UA3、LA1、LA2、LA3のスイッチング素子の数から1を引いた値である。各電荷蓄積素子の一端は、上側アームの隣り合う2つのスイッチング素子の接続点に接続される。各電荷蓄積素子の他端は、下側アームの隣り合う2つのスイッチング素子の接続点に接続される。   The inverter INV includes each first upper switching element U1, V1, W1, each second upper switching element U2, V2, W2, each first lower switching element X1, Y1, Z1, and each second lower switching. It is only necessary to include at least the elements X2, Y2, and Z2 and the first charge storage elements CU1, CV1, and CW1. In the case where three or more switching elements are provided in each arm UA1, UA2, UA3, LA1, LA2, LA3, a plurality of charge storage elements are provided in the inverter. The number of charge storage elements is a value obtained by subtracting 1 from the number of switching elements of each arm UA1, UA2, UA3, LA1, LA2, LA3. One end of each charge storage element is connected to a connection point between two adjacent switching elements of the upper arm. The other end of each charge storage element is connected to a connection point between two adjacent switching elements of the lower arm.

インバータINVでは、第1上側アームUA1と第1下側アームLA1との接続点、及び、第2上側アームUA2と第2下側アームLA2との接続点、第3上側アームUA3と第3下側アームLA3との接続点が、交流出力点となる。換言すれば、第1上側スイッチング素子U1と第1下側スイッチング素子X1との接続点、及び、第1上側スイッチング素子V1と第1下側スイッチング素子Y1との接続点、及び、第1上側スイッチング素子W1と第1下側スイッチング素子Z1との接続点が、交流出力点となる。   In the inverter INV, the connection point between the first upper arm UA1 and the first lower arm LA1, the connection point between the second upper arm UA2 and the second lower arm LA2, the third upper arm UA3 and the third lower side. A connection point with the arm LA3 is an AC output point. In other words, the connection point between the first upper switching element U1 and the first lower switching element X1, the connection point between the first upper switching element V1 and the first lower switching element Y1, and the first upper switching. A connection point between the element W1 and the first lower switching element Z1 is an AC output point.

各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3には、例えば、自己消弧型の素子が用いられる。より具体的には、例えば、GTO(Gate Turn-Off thyristor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)などが用いられる。   For example, self-extinguishing elements are used for the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3. More specifically, for example, GTO (Gate Turn-Off thyristor), IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), etc. are used.

各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3は、一対の主電極と、各主電極間に流れる電流を制御する制御電極と、を含む。制御電極は、例えば、ゲート電極である。各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3は、各主電極において直列に接続される。   Each of the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3 includes a pair of main electrodes and a control electrode that controls a current flowing between the main electrodes. . The control electrode is, for example, a gate electrode. Each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3 are connected in series in each main electrode.

各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3は、制御電極に印加される電圧に応じて、オン状態とオフ状態とに変化する。各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3は、W1〜W3、Z1〜Z3は、例えば、第1電圧を制御電極に印加した時にオン状態になる。各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3は、第1電圧よりも低い第2電圧を制御電極に印加した時、または、制御電極に電圧を印加していない時に、オフ状態になる。オフ状態は、各主電極間に実質的に電流が流れない状態である。オフ状態は、例えば、インバータでの電力変換に影響を与えない範囲の微弱な電流が各主電極間に流れる状態でもよい。換言すれば、オン状態は、各主電極間に電流が流れる第1状態である。オフ状態は、各主電極間に流れる電流が、第1状態よりも低い第2状態である。本実施形態において、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3は、ノーマリオフ型である。なお、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3は、ノーマリオン型でもよい。   Each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3 changes to an ON state and an OFF state according to the voltage applied to a control electrode. Each of the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3 are turned on when, for example, the first voltage is applied to the control electrode. Each of the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, Z1 to Z3 is applied to the control electrode when a second voltage lower than the first voltage is applied to the control electrode. When no voltage is applied, it is turned off. The off state is a state in which substantially no current flows between the main electrodes. The off state may be, for example, a state in which a weak current that does not affect power conversion in the inverter flows between the main electrodes. In other words, the on state is a first state in which current flows between the main electrodes. The off state is a second state in which the current flowing between the main electrodes is lower than the first state. In this embodiment, each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3 is a normally-off type. In addition, normally-on type may be sufficient as each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3.

また、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3には、ダイオードが接続されている。各ダイオードは、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3のそれぞれの各主電極に対して並列に接続される。また、各ダイオードの順方向は、各主電極間に流れる電流の方向に対して逆向きに設定される。すなわち、各ダイオードは、いわゆる還流ダイオードである。なお、各ダイオードは寄生ダイオードであっても構わない。   Moreover, the diode is connected to each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3. Each diode is connected in parallel to each main electrode of each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3. In addition, the forward direction of each diode is set to be opposite to the direction of current flowing between the main electrodes. That is, each diode is a so-called free-wheeling diode. Each diode may be a parasitic diode.

なお、変換器回路10は、例えば、ノイズカットフィルタやトランスなどを、さらに含んでもよい。ノイズカットフィルタは、例えば、直流電源30とインバータINVとの間に設けられ、直流電源30から供給される直流電力に含まれるノイズを抑制する。トランスは、例えば、変換器回路10とモータ40との間に設けられ、変換器回路10から出力された交流電力を変圧する。   The converter circuit 10 may further include, for example, a noise cut filter or a transformer. The noise cut filter is provided, for example, between the DC power supply 30 and the inverter INV, and suppresses noise included in DC power supplied from the DC power supply 30. For example, the transformer is provided between the converter circuit 10 and the motor 40 and transforms AC power output from the converter circuit 10.

制御回路20は、インバータINVの各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3に接続されている。より具体的には、制御回路20は、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3のそれぞれの制御電極に接続されている。制御回路20は、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3のオン・オフを制御する。制御回路20は、例えば、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3の制御電極に制御信号を入力し、制御信号の電圧を変化させることによって、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3のオン・オフを制御する。制御信号は、いわゆるゲート信号である。これにより、制御回路20は、直流電力をモータ部に応じた電圧及び周波数の交流電力に変換する。   The control circuit 20 is connected to each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3 of the inverter INV. More specifically, the control circuit 20 is connected to each control electrode of each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3. The control circuit 20 controls on / off of the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3. For example, the control circuit 20 inputs the control signal to the control electrodes of the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3, and changes the voltage of the control signal. Thus, the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3 are controlled on / off. The control signal is a so-called gate signal. Thereby, the control circuit 20 converts the DC power into AC power having a voltage and frequency corresponding to the motor unit.

制御回路20は、例えば、CPUやMPUなどのプロセッサである。制御回路20は、例えば、メモリMから所定のプログラムを読み出し、そのプログラムを逐次処理することによって、インバータ装置の各部を統括的に制御する。制御回路20は、具体的には、インバータINVが直流電力から交流電力へ変換する動作を制御する。プログラムを記憶したメモリMは、制御回路20内に設けてもよいし、制御回路20と別に設け、制御回路20に接続してもよい。なお、制御回路20は、上記の構成に限定されるものではなく、以下に説明する機能がハードウエアにより実現されてもよくソフトウエアにより実現されてもよく、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより実現されてもよい。   The control circuit 20 is a processor such as a CPU or MPU, for example. For example, the control circuit 20 reads out a predetermined program from the memory M and sequentially processes the program, thereby comprehensively controlling each unit of the inverter device. Specifically, the control circuit 20 controls the operation in which the inverter INV converts DC power to AC power. The memory M storing the program may be provided in the control circuit 20 or may be provided separately from the control circuit 20 and connected to the control circuit 20. The control circuit 20 is not limited to the above-described configuration, and the functions described below may be realized by hardware or software, and may be realized by a combination of hardware and software. It may be realized.

制御回路20は、交流値検出部27と、dq変換部21と、非干渉制御部22と、電流制御部23d、23qと、速度制御部24と、逆dq変換部25と、比較部26と、キャリア生成部28と、メモリMと、を含む。   The control circuit 20 includes an AC value detection unit 27, a dq conversion unit 21, a non-interference control unit 22, a current control unit 23d and 23q, a speed control unit 24, an inverse dq conversion unit 25, and a comparison unit 26. , A carrier generation unit 28, and a memory M.

交流値検出部27は、dq変換部21の前段に配置されている。交流値検出部は、電力検出部12U〜12Wで検出された変換器回路10の出力電力が入力される。交流値検出部には、例えば、電圧検出部で検出された変換器回路10の出力電圧、及び、電流検出部で検出された変換器回路10の出力電流の少なくとも一方が入力される。交流値検出部は、検出された変換器回路10の出力電力の交流値を検出する。交流値検出部は、例えば、変換器回路10の出力電力の周波数及び振幅の最大値を交流値として取得する。主回路部(交流ライン)の出力電力の交流値は、変換器回路10の出力電流の交流値である。なお、出力電力の交流値は変換器回路10の出力電圧の交流値でもよい。   The AC value detection unit 27 is arranged in front of the dq conversion unit 21. The output value of the converter circuit 10 detected by the power detection units 12U to 12W is input to the AC value detection unit. For example, at least one of the output voltage of the converter circuit 10 detected by the voltage detector and the output current of the converter circuit 10 detected by the current detector is input to the AC value detector. The AC value detection unit detects the AC value of the detected output power of the converter circuit 10. The AC value detection unit acquires, for example, the maximum value of the frequency and amplitude of the output power of the converter circuit 10 as an AC value. The AC value of the output power of the main circuit unit (AC line) is the AC value of the output current of the converter circuit 10. Note that the AC value of the output power may be the AC value of the output voltage of the converter circuit 10.

dq変換部21は、ベクトル変換部であって、交流値検出部で検出された出力電流の交流値を基に、変換器回路10の3相出力電流をベクトル値であるd軸電流とq軸電流に変換し、直流電流として扱う。通常、有効電力分がq軸上に変換される。すなわち、dq変換部21は、出力電流の有効分と無効分とに変換し、直流換算値を算出する。   The dq conversion unit 21 is a vector conversion unit, and based on the AC value of the output current detected by the AC value detection unit, the three-phase output current of the converter circuit 10 is converted into a vector value of a d-axis current and a q-axis. Convert to current and treat as direct current. Usually, the active power is converted on the q axis. That is, the dq conversion unit 21 converts the output current into an effective component and an ineffective component, and calculates a DC conversion value.

電流制御部23d、23qは、dq変換部21で得られたd軸電流とq軸電流とを所望の電流値に追従させるための制御を行う。電流制御部23d、23qは、例えば、各軸電流の指令値i 、i と、応答値との差分を取り、PI制御を行うPI制御器を含む。このときの制御対象は各軸のインダクタンス、抵抗であり、制御量は各軸の電圧となる。すなわち、PI制御器の出力は電圧次元である。電流制御部23d、23qの出力値には、非干渉制御部22の出力値が加算或いは減算され、dq軸間の干渉を取り除くための非干渉制御が用いられる。 The current control units 23d and 23q perform control for causing the d-axis current and the q-axis current obtained by the dq conversion unit 21 to follow a desired current value. The current control units 23d and 23q include, for example, a PI controller that takes the difference between the command values i d * and i q * of each axis current and the response value and performs PI control. The controlled object at this time is the inductance and resistance of each axis, and the controlled variable is the voltage of each axis. That is, the output of the PI controller is voltage dimension. The output value of the non-interference control unit 22 is added to or subtracted from the output values of the current control units 23d and 23q, and non-interference control for removing interference between dq axes is used.

速度制御部24は、電流制御部23qのアウターループに用いられ、速度指令値ω と速度応答値ω(d/dt・θ)との差をPI制御器に入力して電流指令値を生成する。この制御出力はq軸の電流指令値i となり、電流制御部23qへ供給される。速度応答値は速度センサなどにより直接計測してもいし、エンコーダやホールセンサ等から得られる回転角情報θを微分してもよい。 The speed control unit 24 is used in the outer loop of the current control unit 23q, and inputs the difference between the speed command value ω m * and the speed response value ω (d / dt · θ) to the PI controller to obtain the current command value. Generate. This control output becomes the q-axis current command value i q * and is supplied to the current control unit 23q. The speed response value may be directly measured by a speed sensor or the like, or rotation angle information θ obtained from an encoder, a hall sensor, or the like may be differentiated.

逆dq変換部25は、逆ベクトル変換部であって、電流制御部23d、23qで生成された電圧指令値をUVWの3相交流の電圧指令値ν 、ν 、ν に逆変換する。すなわち逆dq変換部25の出力が3相インバータINVの電圧指令値ν 、ν 、ν となる。なお、3相に変換された電圧指令値は変調波と呼ばれることもある。また、変調波の振幅を変調率と呼ぶこともある。 The inverse dq conversion unit 25 is an inverse vector conversion unit, and converts the voltage command values generated by the current control units 23d and 23q into UVW three-phase AC voltage command values ν u * , ν v * , and ν w * . Reverse conversion. That is, the output of the inverse dq conversion unit 25 becomes the voltage command values ν u * , ν v * , ν w * of the three-phase inverter INV. The voltage command value converted into three phases may be called a modulated wave. In addition, the amplitude of the modulated wave may be referred to as a modulation rate.

キャリア生成部28は、電圧指令値ν 、ν 、ν を受信し、後述するように、変調率に基づいて、キャリア信号の等価キャリア周波数が2レベル回路のキャリア周波数と同程度(例えば10kHz以上50kHz以下)となるように設定する。例えば、一スイッチング素子のキャリア信号の周波数を一定とする場合、キャリア生成部28は、等価キャリア周波数を(レベル数―1)で除した値をキャリア信号の周波数とする。 The carrier generation unit 28 receives the voltage command values ν u * , ν v * , ν w * , and, as will be described later, based on the modulation rate, the equivalent carrier frequency of the carrier signal is the same as the carrier frequency of the two-level circuit. It sets so that it may become a grade (for example, 10 kHz or more and 50 kHz or less). For example, when the frequency of the carrier signal of one switching element is constant, the carrier generation unit 28 sets a value obtained by dividing the equivalent carrier frequency by (number of levels−1) as the frequency of the carrier signal.

比較部26は、逆dq変換部25から出力された3相の電圧指令値ν 、ν 、ν と、キャリア信号とを受信する。比較部26は、各相の電圧指令値ν 、ν 、ν と、各相のキャリア信号とを比較して、各相のスイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3の制御信号(ゲート信号)を変換器回路10へ出力する。 The comparison unit 26 receives the three-phase voltage command values ν u * , ν v * , ν w * and the carrier signal output from the inverse dq conversion unit 25. The comparison unit 26 compares the voltage command values ν u * , ν v * , ν w * of each phase with the carrier signal of each phase, and switches the switching elements U1 to U3, X1 to X3, and V1 of each phase. Control signals (gate signals) of V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3 are output to the converter circuit 10.

図2は、第1実施形態に係るインバータ装置の制御回路の動作の一例を説明する図である。
制御回路20の比較部26は、キャリア信号CS1〜CS3と変調波MWとを基に、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3がオン又はオフする動作を制御する制御信号を生成する。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the operation of the control circuit of the inverter device according to the first embodiment.
The comparison unit 26 of the control circuit 20 includes the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 to W3, and Z1 to Z3 based on the carrier signals CS1 to CS3 and the modulated wave MW. A control signal for controlling an operation of turning on or off is generated.

図2(a)では、第1レグLG1の各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3の制御に用いられるキャリア信号CS1〜CS3及び変調波MWの一例を表している。変調波MWは、各レグLG1、LG2、LG3毎に設定され、本実施形態では、3つの変調波MWが設定される。   FIG. 2A shows an example of carrier signals CS1 to CS3 and a modulated wave MW used for controlling the switching elements U1 to U3 and X1 to X3 of the first leg LG1. The modulated wave MW is set for each leg LG1, LG2, LG3, and in this embodiment, three modulated waves MW are set.

キャリア信号は、各レグLG1、LG2、LG3において、各上側スイッチング素子U1〜U3、V1〜V3、W1〜W3毎、または、各下側スイッチング素子X1〜X3、Y1〜Y3、Z1〜Z3毎に設定される。すなわち、本実施形態では、9つのキャリア信号が設定される。なお、第1レグLG1の各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3に設定されたキャリア信号を、第2レグLG2の各スイッチング素子V1〜V3、Y1〜Y3、第3レグLG3の各スイッチング素子W1〜W3、Z1〜Z3に共通に用いることもできる。従って、本実施形態において、少なくとも3種類のキャリア信号を用意すればよい。   The carrier signal is in each leg LG1, LG2, LG3 for each upper switching element U1-U3, V1-V3, W1-W3, or for each lower switching element X1-X3, Y1-Y3, Z1-Z3. Is set. That is, in this embodiment, nine carrier signals are set. The carrier signals set in the switching elements U1 to U3 and X1 to X3 of the first leg LG1 are converted into the switching elements V1 to V3, Y1 to Y3 of the second leg LG2, and the switching elements W1 of the third leg LG3. -W3 and Z1-Z3 can also be used in common. Therefore, in the present embodiment, at least three types of carrier signals may be prepared.

キャリア信号CS1は、第1上側スイッチング素子U1の制御に用いられるキャリア信号の一例である。キャリア信号CS2は、第2上側スイッチング素子U2の制御に用いられるキャリア信号の一例である。キャリア信号CS3は、第3上側スイッチング素子U3の制御に用いられるキャリア信号の一例である。   The carrier signal CS1 is an example of a carrier signal used for controlling the first upper switching element U1. The carrier signal CS2 is an example of a carrier signal used for controlling the second upper switching element U2. The carrier signal CS3 is an example of a carrier signal used for controlling the third upper switching element U3.

図2(b)は、変調波MW及びキャリア信号CS1を基に生成される第1上側スイッチング素子U1の制御信号の一例である。
図2(c)は、変調波MW及びキャリア信号CS2を基に生成される第2上側スイッチング素子U2の制御信号の一例である。
図2(d)は、変調波MW及びキャリア信号CS3を基に生成される第3上側スイッチング素子U3の制御信号の一例である。
FIG. 2B is an example of a control signal for the first upper switching element U1 generated based on the modulated wave MW and the carrier signal CS1.
FIG. 2C is an example of a control signal for the second upper switching element U2 generated based on the modulated wave MW and the carrier signal CS2.
FIG. 2D is an example of a control signal for the third upper switching element U3 generated based on the modulated wave MW and the carrier signal CS3.

変調波MW及び各キャリア信号CS1〜CS3は、周期的に変化する。変調波MWは、例えば、正弦波である。変調波MWの周波数は、変換器回路10から出力される交流電力の周波数および制御回路20内で用いられる速度指令値ω に応じて設定される。変調波MWの周波数は、例えば、0Hzから500Hzと可変である。キャリア信号CS1〜CS3の夫々は、例えば、三角波である。各キャリア信号CS1〜CS3は、鋸波や台形波などでもよい。キャリア信号CS1〜CS3それぞれの周波数は、変調波MWの周波数よりも高い。キャリア信号CS1〜CS3それぞれの周波数は、例えば、0.5kHz以上50kHz以下程度である。本実施形態では、キャリア信号CS1〜CS3のそれぞれの周波数は、実質的に同じである。 Modulated wave MW and carrier signals CS1 to CS3 change periodically. The modulation wave MW is, for example, a sine wave. The frequency of modulated wave MW is set according to the frequency of AC power output from converter circuit 10 and the speed command value ω m * used in control circuit 20. The frequency of the modulation wave MW is variable from 0 Hz to 500 Hz, for example. Each of the carrier signals CS1 to CS3 is, for example, a triangular wave. The carrier signals CS1 to CS3 may be sawtooth waves or trapezoidal waves. The frequencies of the carrier signals CS1 to CS3 are higher than the frequency of the modulated wave MW. The frequency of each of the carrier signals CS1 to CS3 is, for example, about 0.5 kHz to 50 kHz. In the present embodiment, the frequencies of the carrier signals CS1 to CS3 are substantially the same.

また、キャリア信号CS1〜CS3は、互いに120度ずつ位相をずらして設定される。キャリア信号の位相は、キャリア信号の数に応じて設定される。例えば、各アームが2つのスイッチング素子を含む3レベルのインバータの場合、2つのキャリア信号が設定され、各キャリア信号の位相が180度ずつずらされる。このため、この場合のインバータの変調方式は、キャリア位相シフト信号生成方式と呼ばれる場合もある。   The carrier signals CS1 to CS3 are set with a phase shift of 120 degrees from each other. The phase of the carrier signal is set according to the number of carrier signals. For example, when each arm is a three-level inverter including two switching elements, two carrier signals are set, and the phase of each carrier signal is shifted by 180 degrees. For this reason, the modulation method of the inverter in this case may be called a carrier phase shift signal generation method.

制御回路20の比較部26は、変調波MWと各キャリア信号CS1〜CS3とを比較する。比較部26は、例えば、変調波MWが各キャリア信号CS1〜CS3以上の時に、各上側スイッチング素子U1〜U3をオンにし、各下側スイッチング素子X1〜X3をオフにする。この場合、比較部26は、変調波MWが各キャリア信号CS1〜CS3未満の時に、各上側スイッチング素子U1〜U3をオフにし、各下側スイッチング素子X1〜X3をオンにする制御信号を出力する。このように、制御回路20は、各上側スイッチング素子U1〜U3と、各下側スイッチング素子X1〜X3と、を交互にオン・オフする。反対に、比較部26は、変調波MWがキャリア信号CS以上の時に、各上側スイッチング素子U1〜U3をオフにし、各下側スイッチング素子X1〜X3をオンにする制御信号を出力してもよい。このとき、上下の対になる素子が同時にオンすることを回避するために、デッドタイムを設ける。   The comparison unit 26 of the control circuit 20 compares the modulated wave MW with the carrier signals CS1 to CS3. For example, when the modulated wave MW is equal to or higher than the carrier signals CS1 to CS3, the comparison unit 26 turns on the upper switching elements U1 to U3 and turns off the lower switching elements X1 to X3. In this case, the comparison unit 26 outputs a control signal that turns off the upper switching elements U1 to U3 and turns on the lower switching elements X1 to X3 when the modulated wave MW is less than the carrier signals CS1 to CS3. . As described above, the control circuit 20 alternately turns on and off the upper switching elements U1 to U3 and the lower switching elements X1 to X3. Conversely, the comparison unit 26 may output a control signal that turns off the upper switching elements U1 to U3 and turns on the lower switching elements X1 to X3 when the modulated wave MW is equal to or higher than the carrier signal CS. . At this time, a dead time is provided in order to avoid simultaneously turning on the upper and lower elements.

制御回路20は、第1レグLG1、第2レグLG2、及び第3レグLG3のそれぞれを上記のように制御する。これにより、制御回路20は、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3のオン・オフを制御する。すなわち、インバータINVによる直流電力から交流電力への変換を制御する。   The control circuit 20 controls each of the first leg LG1, the second leg LG2, and the third leg LG3 as described above. Thereby, the control circuit 20 controls on / off of each switching element U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3, W1-W3, Z1-Z3. That is, the conversion from DC power to AC power by the inverter INV is controlled.

図3Aは、第1実施形態に係るゲート駆動装置における、スイッチング素子のデッドタイムのインバータの出力に対する影響の一例を模式的に表す図である。
図3Aの上段には、制御回路20から2レベルのインバータINVの出力電圧の理論波形の一例を示している。図3Bの中断には、比較部26で比較する変調波(正弦波)とキャリア信号(三角波)との一例を示している。図3Aの下段には、スイッチング素子のデットタイムと、デッドタイムによる電圧誤差平均値との一例を示している。なお、ここでは力率が1で電圧位相と電流位相が同じ場合を示している。
FIG. 3A is a diagram schematically illustrating an example of the influence of the dead time of the switching element on the output of the inverter in the gate drive device according to the first embodiment.
In the upper part of FIG. 3A, an example of a theoretical waveform of the output voltage of the two-level inverter INV from the control circuit 20 is shown. In the interruption of FIG. 3B, an example of a modulated wave (sine wave) and a carrier signal (triangular wave) to be compared by the comparison unit 26 is shown. The lower part of FIG. 3A shows an example of the dead time of the switching element and the voltage error average value due to the dead time. Here, the case where the power factor is 1 and the voltage phase and the current phase are the same is shown.

例えば、2レベル回路の場合、スイッチング周波数をfcと一定、デッドタイムをTdとすれば、デッドタイム電圧誤差平均値Verrは次式(1)で表すことができる。
err=1/Tc・(Videal−Vprac)・Td
=2Edc・Td・fc・sgn(i) …(1)
ここで、Verrはデッドタイム電圧誤差平均値を示し、Tcはスイッチング周期、Videalは出力理想電圧、Vpracは実際の出力電圧である。また、Edcは直流電圧の半分の値を示し、sgnは符号関数である。すなわち、デッドタイムの電圧誤差の大きさは直流電圧、デッドタイム、スイッチング周波数に比例し、その極性は出力電流の極性と等しい。このデッドタイム電圧誤差により、出力トルクが基本波周波数fの6倍で脈動することが広く知られている。
For example, in the case of a two-level circuit, assuming that the switching frequency is constant fc and the dead time is Td, the dead time voltage error average value V err can be expressed by the following equation (1).
V err = 1 / Tc · (Videal−Vprac) · Td
= 2Edc · Td · fc · sgn (i) (1)
Here, V err represents an average dead time voltage error, Tc is a switching period, Video is an ideal output voltage, and Vprac is an actual output voltage. Edc indicates a half value of the DC voltage, and sgn is a sign function. In other words, the magnitude of the dead time voltage error is proportional to the DC voltage, dead time, and switching frequency, and its polarity is equal to the polarity of the output current. This dead time voltage error, the output torque is widely known that pulsates at six times the fundamental frequency f 0.

図3Bは、第1実施形態に係るゲート駆動装置における、スイッチング素子のデッドタイムのインバータの出力に対する影響の他の例を模式的に表す図である。
図3Bの上段には、制御回路20からマルチレベルのインバータINVの出力電圧の理論波形の一例を示している。図3Bの中断には、比較部26で比較する変調波(正弦波)とキャリア信号(三角波)との一例を示している。図3Bの下段には、スイッチング素子のデットタイムと、デッドタイムによる電圧誤差平均値との一例を示している。なお、ここでは力率が1で電圧位相と電流位相が同じ場合を示している。
FIG. 3B is a diagram schematically illustrating another example of the influence of the dead time of the switching element on the output of the inverter in the gate drive device according to the first embodiment.
In the upper part of FIG. 3B, an example of a theoretical waveform of the output voltage of the multi-level inverter INV from the control circuit 20 is shown. In the interruption of FIG. 3B, an example of a modulated wave (sine wave) and a carrier signal (triangular wave) to be compared by the comparison unit 26 is shown. The lower part of FIG. 3B shows an example of the dead time of the switching element and the voltage error average value due to the dead time. Here, the case where the power factor is 1 and the voltage phase and the current phase are the same is shown.

例えば、4レベル回路の場合、一つのスイッチング素子あたりのスイッチング周波数をfcと一定とすれば、4レベル回路の場合、一回当たりのデッドタイム誤差の値は小さくなり、2レベルの場合と比較し、1/3となることがわかる。しかし、その出現頻度が3倍となり、結果的にデッドタイム電圧誤差平均値の値は(1)式と変わらない。   For example, in the case of a 4-level circuit, if the switching frequency per switching element is made constant as fc, the value of the dead time error per time becomes small in the case of a 4-level circuit, compared with the case of 2 levels. It can be seen that 1/3. However, the appearance frequency is tripled, and as a result, the average value of the dead time voltage error is not different from the equation (1).

一方で、位相シフトキャリア方式のマルチレベル回路では一素子あたりのスイッチング周波数をfcと一定とすれば、1相あたりの等価キャリア周波数feqは、2レベル回路ではfc、3レベル回路では2fc、4レベル回路では3fcとなり、レベル数をmとすると、以下で表すことができる。
feq=(m−1)fc …(2)
すなわち、一素子あたりのスイッチング周波数をfcと一定とし、レベル数をmとすれば、等価キャリア周波数feqは一素子あたりのスイッチング周波数の(m−1)倍となり、等価キャリア周波数は高くなっていくが、デッドタイム電圧誤差平均値は2レベルのものと変わらないこととなる。
On the other hand, in a phase shift carrier type multi-level circuit, if the switching frequency per element is fixed as fc, the equivalent carrier frequency feq per phase is fc for a 2-level circuit, 2fc for a 3-level circuit, and 4 levels. In the circuit, it becomes 3fc, and when the number of levels is m, it can be expressed as follows.
feq = (m−1) fc (2)
That is, assuming that the switching frequency per element is constant at fc and the number of levels is m, the equivalent carrier frequency feq is (m-1) times the switching frequency per element, and the equivalent carrier frequency increases. However, the average value of the dead time voltage error is not different from that of the two levels.

(1)式に(2)式を代入すると(3)式が得られる。
err=2Edc・Td・feq/(m−1)・sgn(i) …(3)
すなわち、一素子あたりのスイッチング周波数をfcではなく、等価キャリア周波数feqを一定とし、レベル数mを増やしていけば、デッドタイム電圧誤差平均値Verrは小さくなることがわかる。
Substituting equation (2) into equation (1) yields equation (3).
V err = 2Edc · Td · feq / (m−1) · sgn (i) (3)
That is, it can be seen that if the switching frequency per element is not fc but the equivalent carrier frequency feq is constant and the number of levels m is increased, the dead time voltage error average value V err decreases.

等価キャリア周波数feqは1相当たりの出力される電圧のスイッチング周波数を意味しており、制御対象への影響を与える周波数である。そのため、制御対象へは等価キャリア周波数の周期でしか、制御量を変化させることができない。つまり、等価キャリア周波数に等しいサンプル&ホールドが挿入されているとみなすことができ、制御のサンプリング周期と等価となる。   The equivalent carrier frequency feq means the switching frequency of the output voltage per phase and is a frequency that affects the controlled object. For this reason, the control amount can be changed only for the controlled object at the period of the equivalent carrier frequency. That is, it can be considered that a sample and hold equal to the equivalent carrier frequency is inserted, which is equivalent to the control sampling period.

すなわち、(3)式より、等価キャリア周波数feqを下げていけばデッドタイム電圧誤差平均値Verrは小さくできるが、制御周期が遅くなり、性能の良い制御ができなくなってしまうことがわかる。そのため、レベル数を増やし、等価キャリア周波数feqを一定に保つことは、デッドタイム電圧誤差平均値Verrを小さくしつつ、制御性能を一定に保つことを可能にする有用な手段となる。 That is, it can be seen from equation (3) that if the equivalent carrier frequency feq is lowered, the dead time voltage error average value V err can be reduced, but the control cycle becomes slow and control with good performance cannot be performed. Therefore, increasing the number of levels and keeping the equivalent carrier frequency feq constant is a useful means that makes it possible to keep the control performance constant while reducing the dead time voltage error average value V err .

上記のことから、本実施形態のインバータ装置において、マルチレベルのインバータINVを用い、かつ、キャリア生成部28がマルチレベルのインバータINVで用いるキャリア信号の等価キャリア周波数が、同じ出力を得るときの2レベルのインバータINVで用いるキャリア周波数と同程度(例えば10kHz以上50kHz以下)となるように設定している。このことにより、インバータINVのデッドタイム電圧誤差平均値を小さくしつつ、制御性能を一定に保つインバータ装置を提供することができる。   From the above, in the inverter device according to the present embodiment, the multilevel inverter INV is used, and the carrier signal used by the carrier generation unit 28 in the multilevel inverter INV is 2 when the equivalent carrier frequency obtains the same output. It is set to be approximately the same as the carrier frequency used in the level inverter INV (for example, 10 kHz to 50 kHz). Thus, it is possible to provide an inverter device that keeps the control performance constant while reducing the average dead time voltage error value of the inverter INV.

また、本実施形態のインバータ装置において、キャリアの等価キャリア周波数feqを2レベル回路のキャリア周波数と同程度である10kHz〜50kHzと設定することで、スイッチングによる電流リプルの幅が2レベル回路と同じになるように設定される。さらに、インバータINVとしてマルチレベル変換器を用いることで、損失(高調波損失)を同程度に保ちながら、デッドタイム電圧誤差平均値Verrを低減し、トルクリプルを低減することができる。以下に原理を詳細に説明する。 Further, in the inverter device of this embodiment, by setting the equivalent carrier frequency feq of the carrier to 10 kHz to 50 kHz which is about the same as the carrier frequency of the two-level circuit, the width of the current ripple by switching is the same as that of the two-level circuit. Is set to be Furthermore, by using a multi-level converter as the inverter INV, it is possible to reduce the dead time voltage error average value V err and reduce the torque ripple while keeping the loss (harmonic loss) at the same level. The principle will be described in detail below.

dq軸のインダクタンスをL、電圧をV、電流をIとすれば、次式が成り立つ。
V=L・ΔI/Δt …(4)
ここで、Δtは微小時間を意味しており、ΔIはその期間の電流リプルの大きさを意味している。また、mレベル回路では、出力される電圧はdq軸上に現れる最大電圧をVmaxとした場合、1/(m−1)倍となるため、(5)式が成り立つ。
V=Vmax/(m−1) …(5)
Vmaxは直流電圧の半分の値Edcにdq変換時のノルム換算を考慮した値である√3/2を掛けたものに等しい。制御対象に与えられるスイッチングの微小時間Δtは等価キャリア周期であるため(4)式は(6)式に書き換えられる。
ΔI=V/L・Δt
=Vmax/(L・feq・(m−1)) …(6)
If the dq-axis inductance is L, the voltage is V, and the current is I, the following equation holds.
V = L · ΔI / Δt (4)
Here, Δt means a minute time, and ΔI means the magnitude of current ripple in that period. Further, in the m level circuit, the output voltage is 1 / (m−1) times when the maximum voltage appearing on the dq axis is Vmax, and therefore equation (5) is established.
V = Vmax / (m−1) (5)
Vmax is equal to a value obtained by multiplying a value Edc which is a half of the DC voltage by √3 / 2 which is a value considering norm conversion at the time of dq conversion. Since the minute switching time Δt given to the controlled object is an equivalent carrier period, the equation (4) is rewritten to the equation (6).
ΔI = V / L · Δt
= Vmax / (L.feq. (M-1)) (6)

すなわち、電流リプルの大きさは等価キャリア周波数feqとレベル数(m−1)の逆数に比例することがわかる。また、(2)式により(6)式は(7)式となる。
ΔI=Vmax/(L・fc・(m−1)) …(7)
すなわち、一素子あたりのスイッチング周波数fcを一定とした場合、電流リプルの大きさΔIはレベル数(m−1)の2乗に反比例することがわかる。したがって、2レベルの電流リプルを1とした場合、3レベルでは1/4、4レベルでは1/9となる。なお、ここでいう電流リプルはスイッチングによる短時間のリプルを意味しており、基本波の6倍周期で起きるもののことではない。
That is, it can be seen that the magnitude of the current ripple is proportional to the equivalent carrier frequency feq and the inverse of the number of levels (m−1). Further, from the expression (2), the expression (6) becomes the expression (7).
ΔI = Vmax / (L · fc · (m−1) 2 ) (7)
That is, when the switching frequency fc per element is constant, the current ripple magnitude ΔI is inversely proportional to the square of the number of levels (m−1). Therefore, if the current ripple of the two levels is 1, it is 1/4 for 3 levels and 1/9 for 4 levels. Here, the current ripple means a short-time ripple due to switching, and does not occur at a period of 6 times the fundamental wave.

(3)式に(6)式を代入すれば、(8)式が得られる。
err=2Edc・Td・Vmax/(L・ΔI・(m−1))・sgn(i) …(8)
すなわち、デッドタイム電圧誤差平均値Verrはレベル数(m−1)の2乗と電流リプルΔIとに反比例する。つまり、電流リプルΔIを一定に保ちつつレベル数(m−1)を上げていけば、デッドタイム電圧誤差平均値Verrはレベル数(m−1)の2乗に反比例して小さくなることを意味している。電流リプルΔIの大きさを一定に保つことは、損失を同程度に保つことを意味しており、その中でデッドタイム電圧誤差平均値Verrを小さくすることが可能である。
Substituting equation (6) into equation (3) yields equation (8).
V err = 2Edc · Td · Vmax / (L · ΔI · (m−1) 2 ) · sgn (i) (8)
That is, the dead time voltage error average value V err is inversely proportional to the square of the number of levels (m−1) and the current ripple ΔI. That is, if the number of levels (m−1) is increased while keeping the current ripple ΔI constant, the dead time voltage error average value V err decreases in inverse proportion to the square of the number of levels (m−1). I mean. Keeping the magnitude of the current ripple ΔI constant means keeping the loss at the same level, and the dead time voltage error average value V err can be reduced.

したがって、本実施形態のインバータ装置によれば、デッドタイム電圧誤差平均値を小さくしつつ、損失を同程度に保つインバータ装置を提供することができる。すなわち、本実施形態によれば、モータのトルクリプルを抑制し、運転効率を改善するインバータ装置および車両を提供することができる。   Therefore, according to the inverter device of the present embodiment, it is possible to provide an inverter device that keeps the loss at the same level while reducing the average dead time voltage error. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide an inverter device and a vehicle that suppresses torque ripple of the motor and improves driving efficiency.

次に、第2実施形態のインバータ装置について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のインバータ装置では、キャリア信号の等価キャリア周波数が歪指標を最小化する最適等価キャリア周波数としている。以下に原理を説明する。
Next, the inverter apparatus of 2nd Embodiment is demonstrated in detail with reference to drawings.
In the inverter device of the present embodiment, the equivalent carrier frequency of the carrier signal is the optimum equivalent carrier frequency that minimizes the distortion index. The principle will be described below.

上記(3)式において、レベル数mが一定であるとき、デッドタイム電圧誤差平均値Verrは等価キャリア周波数feqに比例する。すなわち、ある一定のレベルの条件下では、等価キャリア周波数feqを下げるほどデッドタイム電圧誤差平均値Verrを下げることができ、デッドタイム電圧誤差の影響で現れる基本波の6倍周期の電流リプルに起因するトルクリプルを低減することができる。 In the above equation (3), when the number of levels m is constant, the dead time voltage error average value V err is proportional to the equivalent carrier frequency feq. That is, under the condition of a certain level, the dead time voltage error average value V err can be lowered as the equivalent carrier frequency feq is lowered, resulting in a current ripple of 6 times the fundamental wave that appears due to the influence of the dead time voltage error. The resulting torque ripple can be reduced.

一方で、等価キャリア周波数を下げすぎると、出力電圧そのものが矩形波に近づき、それによる影響で電流リプルが増加してしまう。すなわち、デッドタイム電圧誤差平均値の大きさによるトルクリプルと出力電圧の低周波化による電流歪によるトルクリプルとにはトレードオフ関係がある。換言すれば、両者のスペクトルの和を最小にする等価キャリア周波数が存在することを意味している。   On the other hand, if the equivalent carrier frequency is lowered too much, the output voltage itself approaches a rectangular wave, and current ripple increases due to the influence. That is, there is a trade-off relationship between torque ripple caused by the average value of the dead time voltage error and torque ripple caused by current distortion caused by lowering the output voltage. In other words, it means that there is an equivalent carrier frequency that minimizes the sum of both spectra.

キャリア位相シフト方式のマルチレベル回路の出力相電圧高調波は次式で表せる。
The output phase voltage harmonics of the carrier phase shift type multi-level circuit can be expressed by the following equation.

ここで、Edcは直流電圧の半分の値、mはレベル数を示し、aは変調率、ωは基本波角周波数、ωは一素子あたりのキャリア角周波数、Jはk次の第一種ベッセル関数を示している。なお、λ=n(m−1)π/2である。この方程式から、n(m−1)fc±kf成分のスペクトルは次式で表せる。
ただし、n(m−1)が奇数の場合は、kは偶数、n(m−1)が偶数の場合は、kは奇数となる。
Here, Edc is a half value of the DC voltage, m is the number of levels, a is the modulation factor, ω 0 is the fundamental wave angular frequency, ω c is the carrier angular frequency per element, and J k is the k-th order. A kind of Bessel function is shown. Note that λ = n (m−1) π / 2. From this equation, the spectrum of the n (m−1) fc ± kf 0 component can be expressed by the following equation.
However, when n (m−1) is an odd number, k is an even number, and when n (m−1) is an even number, k is an odd number.

(9)式にdq変換を施せば、dq軸上の理論高調波を求めることができる。ただし、本稿でのdq変換は次式で定義される。
If the dq conversion is applied to the equation (9), the theoretical harmonic on the dq axis can be obtained. However, the dq conversion in this paper is defined by the following equation.

(11)式についてdq変換を施せば、次式となる。
If dq conversion is applied to the equation (11), the following equation is obtained.

したがって、dq軸上のn(m−1)fc±kf成分のスペクトルは次式で表すことができる。
Therefore, the spectrum of the n (m−1) fc ± kf 0 component on the dq axis can be expressed by the following equation.

ただし、n(m−1)が奇数の場合はk=6l-3(lは正の整数)であり、n(m−1)が偶数の場合はk=6l(lは正の整数)である。d軸電圧にはk+1次ベッセル関数とk−1次ベッセル関数のコモンモードが現れ、q軸電圧にはk+1次ベッセル関数とk−1次ベッセル関数のノーマルモードが現れることが特徴である。ただし、k=0のときに限り、q軸電圧は以下で表すことができる。
However, when n (m−1) is an odd number, k = 6l−3 (l is a positive integer), and when n (m−1) is an even number, k = 6l (l is a positive integer). is there. A common mode of the k + 1 order Bessel function and the k−1 order Bessel function appears in the d-axis voltage, and a normal mode of the k + 1 order Bessel function and the k−1 order Bessel function appears in the q axis voltage. However, only when k = 0, the q-axis voltage can be expressed as follows.

デッドタイム電圧誤差平均値は(3)式で表すことができた。したがって、矩形波のフーリエ級数展開を適用することにより、次式が得られる。
The average dead time voltage error could be expressed by equation (3). Therefore, the following equation is obtained by applying the Fourier series expansion of a rectangular wave.

(17)式についてdq変換を施すと、次式が得られる。
When dq conversion is applied to the equation (17), the following equation is obtained.

ここで、Γ+k=1/(6k+1)、Γ−k=1/(6k−1)を示している。したがって、6kf成分のスペクトルは次式で表すことができる。
Here, Γ + k = 1 / (6k + 1) and Γ−k = 1 / (6k−1) are shown. Therefore, the spectrum of the 6 kf 0 component can be expressed by the following equation.

(14)式、(15)式と同様に、d軸にΓ+kとΓ−kのコモンモードが現れ、q軸にΓ+kとΓ−kのノーマルモードが現れ、基本波の6倍となることがわかる。ただし、k=0のときに限り、q軸電圧は以下で示せる。
Similar to equations (14) and (15), the Γ + k and Γ−k common modes appear on the d-axis, and the Γ + k and Γ−k normal modes appear on the q-axis, which is six times the fundamental wave. Recognize. However, only when k = 0, the q-axis voltage can be expressed as follows.

すなわち、q軸電圧にはデッドタイムの影響によりオフセットがのることを示している。   That is, the q-axis voltage is offset due to the influence of dead time.

永久磁石同期モータの出力トルクは次式で表すことができる。
The output torque of the permanent magnet synchronous motor can be expressed by the following equation.

ここで、Tは出力トルク、ψaは電機子鎖交磁束、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスを示している。   Here, T is the output torque, ψa is the armature flux linkage, Ld is the d-axis inductance, and Lq is the q-axis inductance.

特にSPMSMの場合、Ld=Lqが成り立つので、(23)式は(24)式のように書き直せる。
In particular, in the case of SPMSM, Ld = Lq is established, and the equation (23) can be rewritten as the equation (24).

したがって、n(m−1)fc±kf成分のスペクトルにより出力電圧波形の歪みによるトルクリプルは次式で表すことができる。
Therefore, the torque ripple due to the distortion of the output voltage waveform can be expressed by the following equation using the spectrum of the n (m−1) fc ± kf 0 component.

また、6kf成分のスペクトルによるトルクリプルは次式で表せる。
The torque ripple based on the spectrum of the 6 kf 0 component can be expressed by the following equation.

上記(26)式において、6kf成分のスペクトルによるトルクリプルを示しているが、6kf成分には、6f、12f、18f…の6の倍数のすべての周波数成分が含まれている。したがって、6倍脈動とは、6の倍数周波数で生じる脈動が全て含まれる。6倍脈動の中でも(6kf0)で最もスペクトルが大きく、トルクリプルを発生させる主要因となる。 In the above (26), while indicating the torque ripple caused by spectrum 6Kf 0 components, the 6Kf 0 component, contains all of the frequency components of the 6f 0, 12f 0, multiples of 18f 0 ... 6. Therefore, the 6-fold pulsation includes all pulsations that occur at multiples of 6. Among 6-fold pulsations, the spectrum is the largest at (6 kf0), which is the main factor for generating torque ripple.

以下に説明する歪指標が極小となる等価キャリア周波数は、デッドタイム電圧誤差V errの6倍脈動(6kf)とスイッチングによって生まれる高調波Vqのn(m−1)fc±kfのスペクトルの和が最小となる点を意味している。 The equivalent carrier frequency at which the distortion index described below is minimized is a spectrum of n (m−1) fc ± kf 0 of the harmonic Vq generated by 6 times pulsation (6 kf 0 ) of the dead time voltage error V q err and switching. It means the point where the sum of

なお、本実施形態では、3相交流をdqの2軸に変換して演算しているため、6倍脈動に着目しているが、例えば、3相でなく4相、5相などのモータを駆動する場合には、他の倍数の周波数で生じる脈動に着目することとなる。   In the present embodiment, since calculation is performed by converting three-phase alternating current into two axes of dq, attention is paid to 6-fold pulsation. For example, motors such as four-phase, five-phase instead of three-phase are used. In the case of driving, attention is paid to pulsations generated at other multiple frequencies.

これらにより、出力電圧波形の歪みの程度の指標となる一例として、歪指標PIは次式で定義できる。
Thus, as an example of an index indicating the degree of distortion of the output voltage waveform, the distortion index PI can be defined by the following equation.

図4は、2レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。
図5は、3レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。
図6は、4レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the equivalent carrier frequency and the distortion index in a two-level circuit for a plurality of modulation rates.
FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the equivalent carrier frequency and the distortion index in a three-level circuit for a plurality of modulation rates.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the relationship between the equivalent carrier frequency and the distortion index in a four-level circuit for a plurality of modulation rates.

図4乃至図6において、横軸は、等価キャリア周波数であり、縦軸が歪指標PIの値である。ここで、(27)式におけるトルクTは基本波成分を示している。また、図4乃至図6には、各変調率の曲線の極小値の近傍を通る近似曲線LAを示している。   4 to 6, the horizontal axis represents the equivalent carrier frequency, and the vertical axis represents the value of the distortion index PI. Here, the torque T in the equation (27) indicates a fundamental wave component. 4 to 6 show an approximate curve LA passing through the vicinity of the minimum value of each modulation factor curve.

図4乃至図6によれば、2レベル回路、3レベル回路および4レベル回路のいずれも、歪指標PIが極小値となる等価キャリア周波数が存在し、その値は変調率aによって変化している。例えば、等価キャリア周波数の最適値が、モータの駆動に用いるキャリア信号の周波数上限値を超える場合には、等価キャリア周波数の最適値は、上限値としてもよい。   According to FIGS. 4 to 6, the 2-level circuit, the 3-level circuit, and the 4-level circuit all have an equivalent carrier frequency at which the distortion index PI is a minimum value, and the value varies depending on the modulation factor a. . For example, when the optimum value of the equivalent carrier frequency exceeds the frequency upper limit value of the carrier signal used for driving the motor, the optimum value of the equivalent carrier frequency may be the upper limit value.

上記のことから、本実施形態のインバータ装置では、制御回路20は、予め歪指標が極小値となる等価キャリア周波数の値を、変調率毎に格納したテーブルを有し、このテーブルから読みだした等価キャリア周波数を用いて、キャリア生成部28においてキャリア信号を生成している。変調率毎の等価キャリア周波数を格納したテーブルは、例えばメモリMに予め記憶されていてもよく、外部から読みだされてもよい。   From the above, in the inverter device of the present embodiment, the control circuit 20 has a table in which the value of the equivalent carrier frequency at which the distortion index becomes a minimum value is stored for each modulation factor, and is read from this table. A carrier signal is generated in the carrier generation unit 28 using the equivalent carrier frequency. The table storing the equivalent carrier frequency for each modulation factor may be stored in advance in the memory M, for example, or read from the outside.

以下に、制御回路20が等価キャリア周波数を決定する動作について説明する。
最初に、キャリア生成部28は、等価キャリア周波数を初期値(例えば20kHz)に設定して制御を開始する。
Hereinafter, an operation in which the control circuit 20 determines the equivalent carrier frequency will be described.
First, the carrier generation unit 28 sets the equivalent carrier frequency to an initial value (for example, 20 kHz) and starts control.

続いて、キャリア生成部28は、モータ40の磁極位置θやインバータINVの出力電力に基づいて、モータ40の回転速度および負荷トルクを演算し、モータ40の回転速度および負荷トルクから変調率を得る。なお、本実施形態では、制御回路20にてモータ40への指令値が分かっているため、指令値より変調率を得ることができる。   Subsequently, the carrier generation unit 28 calculates the rotational speed and load torque of the motor 40 based on the magnetic pole position θ of the motor 40 and the output power of the inverter INV, and obtains the modulation rate from the rotational speed and load torque of the motor 40. . In this embodiment, since the command value to the motor 40 is known by the control circuit 20, the modulation rate can be obtained from the command value.

続いて、キャリア生成部28は、例えばメモリMに記憶されたテーブルにアクセスして、求めた変調率に対応する等価キャリア周波数を読み出す。
キャリア生成部28は、読み出した等価キャリア周波数の値を用いて、キャリア信号を生成し、比較部26へ出力する。その結果、インバータINVは、歪指数が極小となる等価キャリア周波数の電圧を出力することとなる。
Subsequently, the carrier generation unit 28 accesses, for example, a table stored in the memory M, and reads out an equivalent carrier frequency corresponding to the obtained modulation rate.
The carrier generation unit 28 generates a carrier signal using the read value of the equivalent carrier frequency and outputs the carrier signal to the comparison unit 26. As a result, the inverter INV outputs a voltage having an equivalent carrier frequency that minimizes the distortion index.

上記のように、本実施形態のインバータ装置では、(27)式に基づいて、mレベルのマルチレベルインバータに対して歪指標の極小値をとる等価キャリア周波数を得ることができ、その結果、トルクリプルを低減することが可能となる。すなわち、本実施形態によれば、モータのトルクリプルを抑制し、運転効率を改善するインバータ装置および車両を提供することができる。   As described above, in the inverter device of the present embodiment, an equivalent carrier frequency that takes the minimum value of the distortion index with respect to the m-level multi-level inverter can be obtained based on the equation (27). As a result, torque ripple Can be reduced. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide an inverter device and a vehicle that suppresses torque ripple of the motor and improves driving efficiency.

次に、第3実施形態のインバータ装置について図面を参照して詳細に説明する。
電流起因のトルク脈動は低速度低電流領域にて大きくなる。これはモータに電力を供給している変換器(インバータ)のデッドタイムに起因しているためであり、低速度低電流領域ではPWMのパルスに対するデッドタイムの時間比率が大きくなってしまうためである。しかしながら低電流領域においては電流の極性を判定することが困難である。そのため、電流の極性を判定する必要のないデッドタイム補償法の実現が望まれる。
Next, the inverter apparatus of 3rd Embodiment is demonstrated in detail with reference to drawings.
Torque pulsations due to current increase in the low speed, low current region. This is due to the dead time of the converter (inverter) supplying power to the motor, and the time ratio of the dead time to the PWM pulse becomes large in the low-speed low-current region. . However, it is difficult to determine the polarity of the current in the low current region. Therefore, it is desired to realize a dead time compensation method that does not require determination of current polarity.

また、正確には、スイッチング素子は理想スイッチではなく、デッドタイム期間中に有限の時間を持ってオンまたはオフしており、そのターンオフディレイやターンオンディレイの影響を考慮する必要がある。   To be precise, the switching element is not an ideal switch, and is turned on or off with a finite time during the dead time period, and it is necessary to consider the effects of the turn-off delay and turn-on delay.

そこで、本実施形態では、オブザーバを用いている。後述するオブザーバ29d、29qを使用することにより、電流の極性を判定する必要はなく、さらに、理想モデルとの差分をすべて外乱として補償するため、スイッチング素子のターンオフディレイやターンオンディレイなどの影響も補償することができる。   Therefore, in this embodiment, an observer is used. By using observers 29d and 29q, which will be described later, it is not necessary to determine the polarity of the current. Furthermore, since all the differences from the ideal model are compensated as disturbances, the effects of switching element turn-off delay and turn-on delay are also compensated. can do.

さらには、オブザーバ29d、29qは直流成分を完全に補償可能である。(22)式によれば、デッドタイム電圧誤差には直流成分が含まれる。したがって、オブザーバ29d、29qを使用することにより、トルクのオフセットを完全にキャンセルすることができる。   Furthermore, the observers 29d and 29q can completely compensate the DC component. According to the equation (22), the dead time voltage error includes a direct current component. Therefore, the torque offset can be completely canceled by using the observers 29d and 29q.

図7は、第3実施形態に係るインバータ装置の構成例を模式的に表すブロック図である。なお、図7では、説明に必要な構成のみを示し、他の構成については記載を省略している。 本実施形態のインバータ装置において、制御回路20は、電流制御部23d、23qそれぞれの後段であって、逆dq変換部25の前段に配置されたオブザーバ29d、29qを更に有している。   FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration example of the inverter device according to the third embodiment. In FIG. 7, only the configuration necessary for the description is shown, and the description of other configurations is omitted. In the inverter device of the present embodiment, the control circuit 20 further includes observers 29d and 29q arranged in the subsequent stage of the current control units 23d and 23q and in the previous stage of the inverse dq conversion unit 25, respectively.

オブザーバ29d、29qは、例えば(1)式により演算されるデッドタイム電圧外乱平均値Verrの値を入力値とし、補償値を出力する。オブザーバ29d、29qは、等価的にはデッドタイム電圧誤差に対してハイパスフィルタを付加する系とみなすことが可能である。これにより、特定の周波数に対するデッドタイム電圧誤差の減衰率を算出可能であり、デットタイム電圧外乱を低減する最適点により動作することが可能となる。オブザーバ29を併用した際の歪指標PIは次式で表すことができる。
For example, the observers 29d and 29q use the value of the dead time voltage disturbance average value V err calculated by the equation (1) as an input value, and output a compensation value. The observers 29d and 29q can be equivalently regarded as a system in which a high-pass filter is added to the dead time voltage error. As a result, the attenuation rate of the dead time voltage error for a specific frequency can be calculated, and the operation can be performed at the optimum point for reducing the dead time voltage disturbance. The strain index PI when the observer 29 is used together can be expressed by the following equation.

本実施形態において、オブザーバ29d、29qを用いることにより、デッドタイム電圧誤差により生成される基本波の6倍周期の脈動を効果的に低減することができる。そのため、最適等価キャリア周波数feqは、オブザーバ29を使用しない場合に比べ、高くなる。   In this embodiment, by using the observers 29d and 29q, it is possible to effectively reduce pulsations having a period six times that of the fundamental wave generated by the dead time voltage error. Therefore, the optimum equivalent carrier frequency feq is higher than that in the case where the observer 29 is not used.

図8は、オブザーバを用いた際の、2レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。
図9は、オブザーバを用いた際の、3レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。
図10は、オブザーバを用いた際の、4レベル回路における等価キャリア周波数と歪指標との関係の一例を複数の変調率について示した図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a relationship between an equivalent carrier frequency and a distortion index in a two-level circuit when using an observer for a plurality of modulation rates.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a relationship between an equivalent carrier frequency and a distortion index in a three-level circuit when using an observer for a plurality of modulation rates.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a relationship between an equivalent carrier frequency and a distortion index in a four-level circuit when using an observer for a plurality of modulation rates.

図8乃至図10において、横軸は、等価キャリア周波数であり、縦軸が歪指標PIの値である。ここで、(28)式におけるトルクTは基本波成分を示している。また、図8乃至図10には、各変調率の曲線の極小値の近傍を通る近似曲線LAを示している。なお、図9には等価キャリア周波数が50kHzよりも大きい領域にて歪指標の極小値が存在している。   8 to 10, the horizontal axis represents the equivalent carrier frequency, and the vertical axis represents the value of the distortion index PI. Here, the torque T in the equation (28) indicates a fundamental wave component. 8 to 10 show an approximate curve LA passing through the vicinity of the minimum value of each modulation factor curve. In FIG. 9, there is a minimum value of the distortion index in a region where the equivalent carrier frequency is higher than 50 kHz.

図8乃至図10によれば、オブザーバ29d、29qを使用した場合、歪指標PIが極小値となる最適等価キャリア周波数feqは、図4乃至図6に示したオブザーバ29d、29qを使用しない場合よりも、高くなっている。したがって、本実施形態において、例えばメモリMに記憶されるテーブルには、オブザーバ29d、29qを使用した場合の、変調率に対する最適等価キャリア周波数feqの値が格納されている。例えば、等価キャリア周波数の最適値が、モータの駆動に用いるキャリア信号の周波数上限値を超える場合には、等価キャリア周波数の最適値は、上限値としてもよい。   According to FIGS. 8 to 10, when the observers 29d and 29q are used, the optimum equivalent carrier frequency feq at which the distortion index PI becomes a minimum value is greater than when the observers 29d and 29q shown in FIGS. 4 to 6 are not used. Even higher. Therefore, in the present embodiment, for example, the table stored in the memory M stores the value of the optimum equivalent carrier frequency feq with respect to the modulation rate when the observers 29d and 29q are used. For example, when the optimum value of the equivalent carrier frequency exceeds the frequency upper limit value of the carrier signal used for driving the motor, the optimum value of the equivalent carrier frequency may be the upper limit value.

本実施形態のインバータ装置では、上述の第2実施形態と同様に、制御回路20は、予め歪指標が極小値となる等価キャリア周波数の値を、変調率毎に格納したテーブルを有し、このテーブルから読みだした等価キャリア周波数を用いて、キャリア生成部28においてキャリア信号を生成している。   In the inverter device of this embodiment, as in the second embodiment described above, the control circuit 20 has a table in which the value of the equivalent carrier frequency at which the distortion index is a minimum value is stored in advance for each modulation factor. The carrier generation unit 28 generates a carrier signal using the equivalent carrier frequency read from the table.

図11は、本実施形態のインバータ装置においてキャリア信号を生成する動作の一例を説明するフローチャートである。
以下に、本実施形態において、制御回路20のキャリア生成部28が等価キャリア周波数を決定する動作の一例について説明する。
FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of an operation for generating a carrier signal in the inverter device of this embodiment.
Hereinafter, an example of the operation in which the carrier generation unit 28 of the control circuit 20 determines the equivalent carrier frequency in the present embodiment will be described.

最初に、キャリア生成部28は、等価キャリア周波数を初期値(例えば20kHz)に設定して制御を開始する。(ステップSA1)
続いて、キャリア生成部28は、モータ40の磁極位置θやインバータINVの出力電力に基づいて、モータの回転速度および負荷トルクを演算し、モータの回転速度および負荷トルクから変調率を得る。(ステップSA2)なお、本実施形態では、制御回路20の逆dq変換部25により演算された電圧指令値ν 、ν 、ν の値を正弦波の振幅を変調率としている。上記のように、キャリア生成部28は変調率を得る。
First, the carrier generation unit 28 sets the equivalent carrier frequency to an initial value (for example, 20 kHz) and starts control. (Step SA1)
Subsequently, the carrier generation unit 28 calculates the motor rotation speed and the load torque based on the magnetic pole position θ of the motor 40 and the output power of the inverter INV, and obtains the modulation rate from the motor rotation speed and the load torque. (Step SA2) In the present embodiment, the voltage command values ν u * , ν v * , and ν w * calculated by the inverse dq conversion unit 25 of the control circuit 20 are used as the modulation factor. . As described above, the carrier generation unit 28 obtains the modulation rate.

続いて、キャリア生成部28は、オブザーバ29d、29qを有しているか否かを判断する。(ステップSA3)なお、オブザーバ29d、29qを有するか否かは、予めテーブルなどに設定された値に基づいて判断してもよく、オブザーバ29d、29qを用いた制御を行っているか否かに応じて値を設定するフラグにより判断可能である。このフラグの値はメモリに記録されてもよく外部から供給されてもよい。   Subsequently, the carrier generation unit 28 determines whether or not the observers 29d and 29q are included. (Step SA3) Whether or not the observers 29d and 29q are provided may be determined based on values set in advance in a table or the like, depending on whether or not the control using the observers 29d and 29q is performed. This can be determined by a flag for setting the value. The value of this flag may be recorded in the memory or supplied from the outside.

オブザーバ29d、29qを有していない場合には、上述の第2実施形態と同様に、オブザーバ29d、29qを有していないときの値を格納したテーブルにアクセスして、求めた変調率に対応する等価キャリア周波数を読みだす。(ステップSA4)
続いて、キャリア生成部28は、読み出した等価キャリア周波数となるキャリア信号を生成し、比較部26へ出力する。その結果、インバータINVは、歪指数が極小となる等価キャリア周波数の電圧を出力する。(ステップSA5)
If the observers 29d and 29q are not provided, the table storing the values when the observers 29d and 29q are not provided is accessed in the same manner as in the second embodiment, and the obtained modulation rate is supported. The equivalent carrier frequency is read out. (Step SA4)
Subsequently, the carrier generation unit 28 generates a carrier signal having the read equivalent carrier frequency and outputs the carrier signal to the comparison unit 26. As a result, the inverter INV outputs a voltage having an equivalent carrier frequency at which the distortion index is minimized. (Step SA5)

オブザーバ29d、29qを有している場合には、キャリア生成部28は、オブザーバ29d、29qを有しているときの値を格納したテーブルにアクセスして、求めた変調率に対応する等価キャリア周波数を読み出す。(ステップSA6)
キャリア生成部28は、読み出した等価キャリア周波数の値を用いて、キャリア信号を生成し、比較部26へ出力する。その結果、インバータINVは、歪指数が極小となる等価キャリア周波数の電圧を出力する。(ステップSA7)
When the observers 29d and 29q are provided, the carrier generation unit 28 accesses the table storing the values when the observers 29d and 29q are provided, and calculates the equivalent carrier frequency corresponding to the obtained modulation rate. Is read. (Step SA6)
The carrier generation unit 28 generates a carrier signal using the read value of the equivalent carrier frequency and outputs the carrier signal to the comparison unit 26. As a result, the inverter INV outputs a voltage having an equivalent carrier frequency at which the distortion index is minimized. (Step SA7)

上記のように、オブザーバ29d、29qの有無により歪指標のテーブルを選択することにより、歪指標が極小となる等価キャリア周波数を得ることができる。このことにより、モータ40のトルクリプルを抑制し、モータの運転効率を改善することができる。   As described above, by selecting a distortion index table based on the presence or absence of the observers 29d and 29q, an equivalent carrier frequency at which the distortion index is minimized can be obtained. As a result, torque ripple of the motor 40 can be suppressed and the driving efficiency of the motor can be improved.

また、上記(28)式によれば、オブザーバゲインgを電気角基本周波数ωに比例して変化する値とすると、基本周波数fは電気角周波数ωに比例する(f=ω/2π)関係であるため、歪指標PIの基本周波数fがキャンセルされ、歪指標PIは基本周波数f(あるいは電気角周波数ω0)と独立した値となる。そこで、本実施形態では、オブザーバ29は、オブザーバゲインgを電気角基本周波数ωに比例する関数hωとし、あるいは、基本周波数fに比例する関数hfとし、電気角基本周波数ω0、あるいは、基本周波数fの値に応じてゲインgの値を逐次更新している。上記のようにオブザーバゲインgを電気角基本周波数ωに比例する関数hωあるいは、基本周波数fに比例する関数hfとすると、トルクリプル(6倍脈動に起因する)の速度依存を回避することができる。 Further, according to the above equation (28), if the observer gain g is a value that varies in proportion to the electrical angle fundamental frequency ω 0 , the fundamental frequency f 0 is proportional to the electrical angle frequency ω 0 (f 0 = ω 0). / 2π) relationship, the fundamental frequency f 0 of the distortion index PI is canceled, and the distortion index PI becomes a value independent of the fundamental frequency f 0 (or the electrical angular frequency ω 0) . Therefore, in the present embodiment, the observer 29 sets the observer gain g to a function hω 0 proportional to the electrical angle fundamental frequency ω 0 or to a function hf 0 proportional to the fundamental frequency f 0 , and the electrical angle fundamental frequency ω 0, Alternatively, and sequentially updates the value of the gain g in accordance with the value of the fundamental frequency f 0. As described above, when the observer gain g is the function hω 0 proportional to the electrical angle fundamental frequency ω 0 or the function hf 0 proportional to the fundamental frequency f 0 , the speed dependence of the torque ripple (due to 6 times pulsation) is avoided. be able to.

図12は、第3実施形態のインバータ装置においてキャリア信号を生成する動作の他の例を説明するフローチャートである。
最初に、キャリア生成部28は、等価キャリア周波数を初期値(例えば20kHz)に設定して制御を開始する。(ステップSB1)
続いて、オブザーバ29d、29qは、オブザーバゲインgの値を電気角基本周波数ωの値により演算し、オブザーバゲインgの値を更新する。(ステップSB2)
FIG. 12 is a flowchart for explaining another example of the operation of generating the carrier signal in the inverter device of the third embodiment.
First, the carrier generation unit 28 sets the equivalent carrier frequency to an initial value (for example, 20 kHz) and starts control. (Step SB1)
Subsequently, the observers 29d and 29q calculate the value of the observer gain g based on the value of the electrical angle fundamental frequency ω 0 and update the value of the observer gain g. (Step SB2)

続いて、キャリア生成部28は、モータ40の磁極位置θやインバータINVの出力電力に基づいて、モータの回転速度および負荷トルクを演算し、モータの回転速度および負荷トルクから変調率を得る。(ステップSB3)なお、本実施形態では、制御回路20の逆dq変換部25により演算された電圧指令値ν 、ν 、ν の正弦波の振幅を変調率としている。上記のように、キャリア生成部28は変調率を得る。 Subsequently, the carrier generation unit 28 calculates the motor rotation speed and the load torque based on the magnetic pole position θ of the motor 40 and the output power of the inverter INV, and obtains the modulation rate from the motor rotation speed and the load torque. (Step SB3) In this embodiment, the amplitude of the sine wave of the voltage command values ν u * , ν v * , ν w * calculated by the inverse dq conversion unit 25 of the control circuit 20 is used as the modulation factor. As described above, the carrier generation unit 28 obtains the modulation rate.

続いて、キャリア生成部28は、オブザーバ29を有しているときの値を格納したテーブルにアクセスして、求めた変調率に対応する等価キャリア周波数を読み出す。(ステップSB4)
キャリア生成部28は、読み出した等価キャリア周波数の値を用いて、キャリア信号を生成し、比較部26へ出力する。その結果、インバータINVは、歪指数が極小となる等価キャリア周波数の電圧を出力する。(ステップSB5)
上記のように、オブザーバ29の有無により歪指標のテーブルを選択することにより、歪指標が極小となる等価キャリア周波数を得ることができる。このことにより、モータ40のトルクリプルを抑制し、モータの運転効率を改善することができる。
Subsequently, the carrier generation unit 28 accesses a table storing values when the observer 29 is provided, and reads an equivalent carrier frequency corresponding to the obtained modulation rate. (Step SB4)
The carrier generation unit 28 generates a carrier signal using the read value of the equivalent carrier frequency and outputs the carrier signal to the comparison unit 26. As a result, the inverter INV outputs a voltage having an equivalent carrier frequency at which the distortion index is minimized. (Step SB5)
As described above, by selecting a distortion index table based on the presence or absence of the observer 29, an equivalent carrier frequency at which the distortion index is minimized can be obtained. As a result, torque ripple of the motor 40 can be suppressed and the driving efficiency of the motor can be improved.

上記のように、本実施形態のインバータ装置によれば、マルチレベル回路により低減したデッドタイム電圧平均誤差値をオブザーバと併用し、さらにデッドタイム電圧平均誤差値の低減が可能となる。その結果、モータ40のトルクリプルを抑制し、モータの運転効率を改善することができる。すなわち、本実施形態によれば、モータのトルクリプルを抑制し、運転効率を改善するインバータ装置および車両を提供することができる。   As described above, according to the inverter device of the present embodiment, the dead time voltage average error value reduced by the multilevel circuit can be used in combination with the observer, and the dead time voltage average error value can be further reduced. As a result, the torque ripple of the motor 40 can be suppressed and the driving efficiency of the motor can be improved. That is, according to the present embodiment, it is possible to provide an inverter device and a vehicle that suppresses torque ripple of the motor and improves driving efficiency.

次に、上述の複数の実施形態の変形例について説明する。
上記複数の実施形態において、マルチレベル回路によりモータ40を駆動するとデッドタイム電圧誤差平均値を低減可能であることを説明してきた。かつ、デッドタイム電圧誤差平均値は理論的に(3)式により演算可能であるため、フィードフォワードで補償することが可能である。この場合、制御回路20がフィードフォワード補償部(図示せず)を更に備える。フィードフォワード補償部は、モータ40の出力電流の極性を判定し(3)式を用いて、インバータINVへ出力する制御信号の補償を行う。
Next, modified examples of the above-described plurality of embodiments will be described.
In the above embodiments, it has been described that the average dead time voltage error value can be reduced when the motor 40 is driven by a multi-level circuit. In addition, since the dead time voltage error average value can theoretically be calculated by the equation (3), it can be compensated by feedforward. In this case, the control circuit 20 further includes a feedforward compensation unit (not shown). The feedforward compensation unit determines the polarity of the output current of the motor 40 and compensates for the control signal output to the inverter INV using equation (3).

また、モータ40の出力電流が低い領域においては電流極性の判定が難しく、(3)式のような矩形波で補償をしてしまうと、補償の方向が逆となってしまい、かえって悪影響を与えることもある。そのため、(3)式をやや滑らかにした波形にして補償する方法を用いてもよい。   In addition, in the region where the output current of the motor 40 is low, it is difficult to determine the current polarity, and if compensation is performed with a rectangular wave as shown in equation (3), the direction of compensation is reversed, which in turn has an adverse effect. Sometimes. For this reason, a method of compensating for a slightly smooth waveform from equation (3) may be used.

上記のようにフィードフォワード式のデッドタイム補償を上述の複数の実施形態と組み合わせることにより、マルチレベル回路により低減したデッドタイム電圧誤差平均値をさらに低減可能となる。   By combining the feedforward type dead time compensation with the above-described embodiments as described above, the average value of dead time voltage errors reduced by the multilevel circuit can be further reduced.

また、電荷蓄積素子CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2の電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2は、モータの条件やスイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3の状態によって変化。   Further, the voltages Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcw1, and Vcw2 of the charge storage elements CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, and CW2 are motor conditions and switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, and Y1. ~ Y3, W1 to W3, change depending on the state of Z1 to Z3.

この例では、制御回路20が、各電圧検出部51U、51V、52U、52V、53U、53Vの検出結果を基に、電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2を制御するコンデンサ電圧制御部(図示せず)を更に備える。コンデンサ電圧制御部は、例えば、電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2が実質的に一定になるように、各スイッチング素子U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3のオンとオフとの動作を制御する。   In this example, the control circuit 20 controls the voltage Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcw1, and Vcw2 based on the detection results of the voltage detection units 51U, 51V, 52U, 52V, 53U, and 53V. (Not shown). The capacitor voltage control unit, for example, switches each of the switching elements U1 to U3, X1 to X3, V1 to V3, Y1 to Y3, W1 so that the voltages Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcv1 and Vcv2 are substantially constant. Controls on and off operations of .about.W3 and Z1 to Z3.

なお、各電荷蓄積素子CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2の各電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2の電圧の制御方法については、例えば、「IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL.59, NO.2, FEBRUARY 2012 Active Capacitor Voltage Balancing in Single-Phase Flying-Capacitor Multilevel Power Converters」の論文などに詳細に記載されている。   The voltage control method of each voltage Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2 of each charge storage element CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, CW2 is described in, for example, “IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL.59, NO. 2, FEBRUARY 2012 Active Capacitor Voltage Balancing in Single-Phase Flying-Capacitor Multilevel Power Converters.

これにより、例えば、電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2の変動を抑制することができ、例えば、インバータINVの動作をより安定させることができる。   Thereby, for example, fluctuations in the voltages Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcw1, and Vcw2 can be suppressed, and for example, the operation of the inverter INV can be further stabilized.

なお、各電荷蓄積素子CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2の各電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2の制御を行うことなく、例えば、各電圧検出部51U、51V、52U、5V、53U、53Vのように、各電荷蓄積素子CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2のそれぞれに抵抗素子を並列に接続してもよい。これにより、例えば、抵抗素子を設けない場合に比べて、電荷蓄積素子CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2の電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2の変動を抑制することができ、電圧Vcu1、Vcu2、Vcv1、Vcv2、Vcw1、Vcw2を安定化させることができる。   In addition, without controlling each voltage Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcw1, Vcw2 of each charge storage element CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, CW2, for example, each voltage detection unit 51U, 51V, 52U, Resistance elements may be connected in parallel to the charge storage elements CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, and CW2, such as 5V, 53U, and 53V. Thereby, for example, fluctuations in the voltages Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcv1, and Vcw2 of the charge storage elements CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, and CW2 can be suppressed as compared with the case where no resistance element is provided. The voltages Vcu1, Vcu2, Vcv1, Vcv2, Vcw1, and Vcw2 can be stabilized.

上述した複数の実施形態によれば、モータ40のトルクリプルを抑制し、モータの運転効率を改善するインバータ装置を提供することができる。   According to the embodiments described above, it is possible to provide an inverter device that suppresses torque ripple of the motor 40 and improves the operating efficiency of the motor.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、インバータ装置に含まれる、変換器回路10および制御回路20の各構成、高電位入力端子、低電位入力端子、レグ、第1上側スイッチング素子、第2上側スイッチング素子、第1下側スイッチング素子、第2下側スイッチング素子、電荷蓄積素子、電力検出部、交流値検出部、dq変換部、非干渉制御部、速度制御部、電流制御部、逆dq変換部、比較部、などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が実施可能である範囲から適宜選択することにより、上述の実施形態を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、発明の範囲に包含される。   For example, each configuration of the converter circuit 10 and the control circuit 20 included in the inverter device, a high potential input terminal, a low potential input terminal, a leg, a first upper switching element, a second upper switching element, and a first lower switching element , Second lower switching element, charge storage element, power detection unit, AC value detection unit, dq conversion unit, non-interference control unit, speed control unit, current control unit, inverse dq conversion unit, comparison unit, etc. With respect to the specific configuration, the above-described embodiment can be implemented in the same manner by appropriately selecting from a range that can be implemented by those skilled in the art, and is included in the scope of the invention as long as the same effect can be obtained. .

また、上記複数の実施形態のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせても構わない。その他、発明の実施形態として上述したインバータ装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成も、本発明の要旨を包含する限り、発明の範囲に含まれるものである。
その他、発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変形例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても発明の範囲に属するものである。
Moreover, you may combine any two or more elements of the said some embodiment in the technically possible range. In addition, all configurations that can be implemented by those skilled in the art based on the inverter device described above as an embodiment of the invention are included in the scope of the invention as long as they include the gist of the present invention. .
In addition, in the category of the idea of the invention, those skilled in the art can conceive various modifications and modifications, and these modifications and modifications are also within the scope of the invention.

10…変換器回路、10a…高電位入力端子、10b…低電位入力端子、12U〜12W…電力検出部、20…制御回路、21…dq変換部、22…非干渉制御部、23d…電流制御部、23q…電流制御部、24…速度制御部、25…逆dq変換部、26…比較部、27…交流値検出部、28…キャリア生成部、29…オブザーバ、30…直流電源(直流負荷)、40…モータ(交流負荷)、CS1〜CS3…キャリア信号、LG1…第1レグ、LG2…第2レグ、LG3…第3レグ、U1〜U3、X1〜X3、V1〜V3、Y1〜Y3、W1〜W3、Z1〜Z3…スイッチング素子、CU1、CU2、CV1、CV2、CW1、CW2…電荷蓄積素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Converter circuit, 10a ... High potential input terminal, 10b ... Low potential input terminal, 12U-12W ... Electric power detection part, 20 ... Control circuit, 21 ... dq conversion part, 22 ... Non-interference control part, 23d ... Current control , 23q ... current control unit, 24 ... speed control unit, 25 ... inverse dq conversion unit, 26 ... comparison unit, 27 ... AC value detection unit, 28 ... carrier generation unit, 29 ... observer, 30 ... DC power source (DC load) 40 ... motor (AC load), CS1-CS3 ... carrier signal, LG1 ... first leg, LG2 ... second leg, LG3 ... third leg, U1-U3, X1-X3, V1-V3, Y1-Y3 , W1 to W3, Z1 to Z3... Switching elements, CU1, CU2, CV1, CV2, CW1, CW2.

Claims (5)

直列に接続した複数の上側スイッチング素子と、直列に接続した複数の下側スイッチング素子とを備え、前記複数の上側スイッチング素子と前記複数の下側スイッチング素子とが直列に接続したレグと、前記複数の上側スイッチング素子と前記複数の下側スイッチング素子との接続部から交流負荷へ供給される出力電力を検出する電力検出部と、を含む変換器回路と、
電圧指令の振幅に対応して設定される複数の等価キャリア周波数を有するテーブルと、外部から入力された電流指令に基づく電圧指令の振幅を演算し、前記テーブルから前記電圧指令の振幅に対応する等価キャリア周波数を読み出し、前記等価キャリア周波数を用いてキャリア信号を生成するキャリア生成部と、前記キャリア信号を用いて前記電圧指令をPWM変調し、各スイッチング素子へ出力する比較部と、を備えた制御回路と、を含むことを特徴とするインバータ装置。
A plurality of upper switching elements connected in series; and a plurality of lower switching elements connected in series; a leg in which the plurality of upper switching elements and the plurality of lower switching elements are connected in series; A power detector that detects output power supplied from the connection between the upper switching element and the plurality of lower switching elements to the AC load, and a converter circuit,
A table having a plurality of equivalent carrier frequencies set corresponding to the amplitude of the voltage command and an amplitude of the voltage command based on the current command input from the outside, and an equivalent corresponding to the amplitude of the voltage command from the table A control including: a carrier generation unit that reads a carrier frequency and generates a carrier signal using the equivalent carrier frequency; and a comparison unit that PWM modulates the voltage command using the carrier signal and outputs the PWM signal to each switching element. An inverter device comprising: a circuit;
前記テーブルは、歪指標が極小値となる前記キャリア信号の等価キャリア周波数を、前記電圧指令の振幅毎に格納していることを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。   The inverter apparatus according to claim 1, wherein the table stores an equivalent carrier frequency of the carrier signal at which a distortion index is a minimum value for each amplitude of the voltage command. 前記制御回路は、前記電力検出部で検出された前記変換器回路の出力電力をベクトル値に変換するベクトル変換部と、前記ベクトル変換部で演算されたベクトル値が前記電流指令に追従するように前記電圧指令を生成する電流制御部と、前記スイッチング素子のデッドタイムにより生じる電圧誤差の値に基づいて前記電圧指令を補償するオブザーバと、補償後の電圧指令を各相電圧へと変換する逆ベクトル変換部と、を更に備え、
前記テーブルは、前記オブザーバを用いたときに歪指標が極小値となる前記キャリア信号の等価キャリア周波数を、前記電圧指令の振幅毎に格納していることを特徴とする請求項1記載のインバータ装置。
The control circuit includes a vector conversion unit that converts the output power of the converter circuit detected by the power detection unit into a vector value, and a vector value calculated by the vector conversion unit follows the current command. A current control unit that generates the voltage command; an observer that compensates the voltage command based on a value of a voltage error caused by a dead time of the switching element; and an inverse vector that converts the compensated voltage command into each phase voltage A conversion unit;
The inverter device according to claim 1, wherein the table stores, for each amplitude of the voltage command, an equivalent carrier frequency of the carrier signal at which a distortion index becomes a minimum value when the observer is used. .
前記オブザーバのオブザーバゲインは、電気角基本周波数或いは基本周波数に比例する値に設定されることを特徴とする請求項3記載のインバータ装置。   4. The inverter apparatus according to claim 3, wherein the observer gain of the observer is set to an electrical angle fundamental frequency or a value proportional to the fundamental frequency. 請求項1乃至4のいずれかに記載のインバータ装置と、
前記変換器回路から供給される交流電力により動作する前記交流負荷としてのモータと、
前記変換器回路へ直流電力を供給するとともに、前記変換器回路を介して前記モータが発電する電気エネルギーを充電する直流電源と、
前記モータの動力により駆動される車軸と、を備えたことを特徴とする車両。
An inverter device according to any one of claims 1 to 4,
A motor as the AC load that operates with AC power supplied from the converter circuit;
DC power to supply DC power to the converter circuit, and to charge electrical energy generated by the motor via the converter circuit;
A vehicle comprising: an axle driven by the power of the motor.
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