JP2018050440A - Inverter device - Google Patents

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司 飯田
Tsukasa Iida
司 飯田
秀樹 城ノ口
Hideki Shironokuchi
秀樹 城ノ口
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Aisin Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inverter device that is able to simplify power conversion when converting DC power into AC power.SOLUTION: According to the inverter device (100) in the present invention, an inverter (20) comprises a hybrid wave generating section (20a) and an output wave generating section (20b). A hybrid wave generating section (20a) generates a hybrid wave (Pm) from a DC power (Pdc), the hybrid wave (Pm) being a mixture of a first AC wave that periodically varies at a first frequency resulting from subtracting the output frequency of the inverter (20) from a predetermined frequency and a second AC wave that varies at a second frequency resulting from adding the output frequency of the inverter (20) to a predetermined frequency. The output wave generating section (20b) converts the component of a frequency that is twice the output frequency of the inverter (20) included in the hybrid wave (Pm) into the component of a frequency that is the same as the output frequency of the inverter (20), and generates from the hybrid (Pm) an output wave (Pout) that is output by the inverter (20).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、直流電力を所望の交流電力に変換するインバータを備えるインバータ装置に関する。   The present invention relates to an inverter device including an inverter that converts DC power into desired AC power.

上記発明の一例として、特許文献1および特許文献2に記載の発明が挙げられる。特許文献1に記載の太陽光電力変換装置は、太陽電池と、入力側インバータと、絶縁トランスと、複数の整流素子と、出力側インバータとを備えている。太陽電池から出力された直流電力は、入力側インバータによって交流電力に変換され、絶縁トランスの一次側に入力される。絶縁トランスの二次側から出力された交流電力は、複数の整流素子によって直流電力に変換され、出力側インバータによって所望の交流電力に変換される。入力側インバータおよび出力側インバータは、いずれも4つのスイッチング素子を備えている。   As an example of the above invention, the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are cited. The solar power converter described in Patent Literature 1 includes a solar cell, an input-side inverter, an insulating transformer, a plurality of rectifier elements, and an output-side inverter. The DC power output from the solar cell is converted into AC power by the input side inverter and input to the primary side of the insulation transformer. The AC power output from the secondary side of the insulation transformer is converted into DC power by a plurality of rectifying elements, and is converted into desired AC power by an output-side inverter. Each of the input side inverter and the output side inverter includes four switching elements.

特許文献2に記載の燃料電池の電力変換装置は、燃料電池と、コンバータと、昇圧トランスと、複数の整流素子と、インバータとを備えている。燃料電池から出力された直流電力は、コンバータによって交流電力に変換され、昇圧トランスの一次側に入力される。昇圧トランスの二次側から出力された交流電力は、複数の整流素子によって直流電力に変換され、インバータによって所望の交流電力に変換される。コンバータは、4つのスイッチング素子を備えている。なお、特許文献2には、インバータのスイッチング素子の数について明示されていないが、インバータは、コンバータと同様に、4つのスイッチング素子を備えているものと考えられる。   The fuel cell power conversion device described in Patent Document 2 includes a fuel cell, a converter, a step-up transformer, a plurality of rectifying elements, and an inverter. The DC power output from the fuel cell is converted into AC power by the converter and input to the primary side of the step-up transformer. The AC power output from the secondary side of the step-up transformer is converted to DC power by a plurality of rectifier elements, and is converted to desired AC power by an inverter. The converter includes four switching elements. Although the number of switching elements of the inverter is not explicitly described in Patent Document 2, it is considered that the inverter includes four switching elements as in the converter.

特開平10−75580号公報JP-A-10-75580 特開2010−22104号公報JP 2010-22104 A

しかしながら、特許文献1に記載の太陽光電力変換装置は、太陽電池から出力された直流電力を交流電力に変換した後に直流電力に戻して、再度、直流電力を交流電力に変換する。このように、特許文献1に記載の発明では、直流電力を交流電力に変換する際の電力変換が複雑化する。そのため、特許文献1に記載の出力側インバータは、入力側インバータと同様の構成のスイッチング素子を備える必要があり、出力側インバータを簡素化することが困難である。特許文献1に記載の発明について上述したことは、特許文献2に記載の発明についても同様に言える。   However, the solar power converter described in Patent Document 1 converts the DC power output from the solar cell into AC power, and then returns it to DC power, and converts the DC power into AC power again. Thus, in the invention described in Patent Document 1, power conversion when converting DC power into AC power is complicated. For this reason, the output-side inverter described in Patent Document 1 needs to include a switching element having the same configuration as the input-side inverter, and it is difficult to simplify the output-side inverter. What has been described above for the invention described in Patent Document 1 can be similarly applied to the invention described in Patent Document 2.

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、直流電力を交流電力に変換する際の電力変換を簡素化することが可能なインバータ装置を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it a subject to provide the inverter apparatus which can simplify the power conversion at the time of converting direct-current power into alternating current power.

本発明に係るインバータ装置は、直流電源と、前記直流電源から出力された直流電力を所望の交流電力に変換するインバータと、前記インバータを駆動制御する制御装置とを備えるインバータ装置であって、前記インバータは、所定周波数から前記インバータの出力周波数を減じた第一周波数で周期的に変動する第一交流波と前記所定周波数に前記インバータの前記出力周波数を加えた第二周波数で周期的に変動する第二交流波とを混成した混成波を前記直流電力から生成する混成波生成部と、前記混成波に含まれる前記インバータの前記出力周波数の二倍の周波数成分を前記インバータの前記出力周波数と同じ周波数成分に変換して、前記混成波から前記インバータが出力する出力波を生成する出力波生成部と、を備える。   An inverter device according to the present invention is an inverter device comprising a DC power source, an inverter that converts DC power output from the DC power source into desired AC power, and a control device that drives and controls the inverter, The inverter periodically fluctuates at a first AC wave that fluctuates periodically at a first frequency obtained by subtracting the output frequency of the inverter from a predetermined frequency, and at a second frequency obtained by adding the output frequency of the inverter to the predetermined frequency. A hybrid wave generation unit that generates a hybrid wave that is a hybrid of the second AC wave from the DC power, and a frequency component that is twice the output frequency of the inverter included in the hybrid wave is the same as the output frequency of the inverter An output wave generating unit that converts the frequency component into a frequency component and generates an output wave output from the inverter from the hybrid wave.

本発明に係るインバータ装置によれば、インバータは、混成波生成部と、出力波生成部とを備えている。混成波生成部によって生成される混成波には、所定周波数と同じ周波数成分と、インバータの出力周波数の二倍の周波数成分とが含まれる。そのため、出力波生成部は、混成波に含まれるインバータの出力周波数の二倍の周波数成分をインバータの出力周波数と同じ周波数成分に変換することにより、混成波から、インバータが出力する出力波を容易に生成することができる。よって、本発明に係るインバータ装置は、直流電力を交流電力に変換した後に直流電力に戻して、再度、直流電力を交流電力に変換する場合と比べて、直流電力を交流電力に変換する際の電力変換を簡素化することができる。   According to the inverter device of the present invention, the inverter includes a hybrid wave generation unit and an output wave generation unit. The hybrid wave generated by the hybrid wave generation unit includes a frequency component that is the same as the predetermined frequency and a frequency component that is twice the output frequency of the inverter. Therefore, the output wave generator easily converts the output wave output by the inverter from the hybrid wave by converting the frequency component twice the output frequency of the inverter included in the hybrid wave into the same frequency component as the output frequency of the inverter. Can be generated. Therefore, the inverter device according to the present invention converts DC power to AC power and then returns to DC power, and again converts DC power to AC power compared to converting DC power to AC power. Power conversion can be simplified.

第一実施形態に係り、インバータ装置100の一例を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating an example of an inverter device 100 according to a first embodiment. 第一交流波P1に係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the 1st alternating current wave P1. 第二交流波P2に係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the 2nd alternating current wave P2. 混成波Pmに係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the hybrid wave Pm. 混成波Pmから生成された出力波Poutに係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the output wave Pout produced | generated from the hybrid wave Pm. 制御装置30の一例を示す構成図である。2 is a configuration diagram illustrating an example of a control device 30. FIG. 制御装置30の制御ブロックの一例を示すブロック図である。3 is a block diagram illustrating an example of a control block of a control device 30. FIG. 第一変調波WM1、搬送波WC0および入力側スイッチング素子群50の一のスイッチング素子の駆動信号の関係の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of a relationship between a first modulated wave WM1, a carrier wave WC0, and a drive signal of one switching element of an input side switching element group 50. 正極側混成波Pmpに係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the positive electrode side hybrid wave Pmp. 負極側混成波Pmmに係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the negative electrode side hybrid wave Pmm. フィルタ前混成波Pf0に係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the mixed wave Pf0 before filter. 第二実施形態に係り、インバータ装置100の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the inverter apparatus 100 concerning 2nd embodiment. 第二実施形態に係り、制御装置30の制御ブロックの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the control block of the control apparatus 30 according to the second embodiment. 第三実施形態に係り、制御装置30の制御ブロックの一例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a control block of a control device 30 according to a third embodiment. 図9の混成変調波生成器31fの制御ブロックの一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the control block of the hybrid modulation wave generator 31f of FIG. 変形形態に係り、インバータ装置100の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the inverter apparatus according to a modification. 図11の正極側混成波Pmpに係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the positive electrode side hybrid wave Pmp of FIG. 図11の負極側混成波Pmmに係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the negative electrode side mixed wave Pmm of FIG. 図11のフィルタ前混成波Pf0に係る交流電流の経時変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time-dependent change of the alternating current concerning the mixed wave Pf0 before filter of FIG. 変形形態に係り、インバータ装置100の他の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of the inverter apparatus according to a modification. 変形形態に係り、インバータ装置100の他の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of the inverter apparatus according to a modification.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面は、各実施形態について、共通する箇所には共通の符号が付されており、本明細書では、重複する説明が省略されている。また、一の実施形態で既述されていることは、他の実施形態についても適宜適用することができる。さらに、図面は、概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, common portions are denoted by common reference numerals for each embodiment, and redundant description is omitted in this specification. In addition, what has already been described in one embodiment can be appropriately applied to other embodiments. Further, the drawings are conceptual diagrams and do not define the dimensions of the detailed structure.

<第一実施形態>
(インバータ装置100の概要)
図1に示すように、インバータ装置100は、直流電源10と、インバータ20と、制御装置30とを備えている。また、インバータ20は、混成波生成部20aと、出力波生成部20bとを備えている。本実施形態では、混成波生成部20aは、トランス40と、入力側スイッチング素子群50とを備えている。また、本実施形態では、出力波生成部20bは、混成波分離器60と、出力側スイッチング素子群70と、フィルタ80とを備えている。
<First embodiment>
(Outline of the inverter device 100)
As shown in FIG. 1, the inverter device 100 includes a DC power supply 10, an inverter 20, and a control device 30. The inverter 20 includes a hybrid wave generation unit 20a and an output wave generation unit 20b. In the present embodiment, the hybrid wave generation unit 20 a includes a transformer 40 and an input side switching element group 50. In the present embodiment, the output wave generation unit 20 b includes a hybrid wave separator 60, an output side switching element group 70, and a filter 80.

(直流電源10)
直流電源10は、直流電力Pdcを出力する。直流電源10は、直流電力Pdcを出力することができれば良く、限定されない。直流電源10として、例えば、バッテリ(鉛蓄電池)、リチウムイオン電池、燃料電池などの発電装置を用いることができる。燃料電池は、燃料と酸化剤ガスとによって発電する発電装置であり、例えば、公知の固体酸化物形燃料電池(SOFC:Solid Oxide Fuel Cell)などの種々の燃料電池を用いることができる。
(DC power supply 10)
The DC power supply 10 outputs DC power Pdc. The DC power supply 10 is not limited as long as it can output DC power Pdc. As the DC power source 10, for example, a power generation device such as a battery (lead storage battery), a lithium ion battery, or a fuel cell can be used. The fuel cell is a power generation device that generates power using fuel and an oxidant gas. For example, various fuel cells such as a known solid oxide fuel cell (SOFC) can be used.

また、直流電源10は、燃料電池以外の発電装置(例えば、太陽光発電装置など)を用いることもできる。さらに、直流電源10は、ガスエンジン発電機などを用いることもできる。直流電源10としてガスエンジン発電機を用いる場合、交流発電機が出力する交流電力をダイオードブリッジなどの公知の整流回路で整流し平滑回路で平滑して、直流電力Pdcを生成することができる。   The DC power supply 10 can also use a power generation device other than a fuel cell (for example, a solar power generation device). Further, a gas engine generator or the like can be used as the DC power source 10. When a gas engine generator is used as the DC power source 10, the AC power output from the AC generator can be rectified by a known rectifier circuit such as a diode bridge and smoothed by a smoothing circuit to generate the DC power Pdc.

図1に示すように、直流電源10は、本体部11と、電解コンデンサ12とを備えている。本体部11は、直流電源10の主部を模式的に示している。電解コンデンサ12の一端側(正極側)は、本体部11の正極10p側に接続されており、電解コンデンサ12の他端側(負極側)は、本体部11の負極10n側に接続されている。本体部11から出力された直流電力Pdcは、電解コンデンサ12によって平滑され、リップルが低減される。なお、直流電源10の出力状態(出力電力等の情報)は、後述する制御装置30に送信される。   As shown in FIG. 1, the DC power supply 10 includes a main body 11 and an electrolytic capacitor 12. The main body 11 schematically shows the main part of the DC power supply 10. One end side (positive electrode side) of the electrolytic capacitor 12 is connected to the positive electrode 10p side of the main body part 11, and the other end side (negative electrode side) of the electrolytic capacitor 12 is connected to the negative electrode 10n side of the main body part 11. . The DC power Pdc output from the main body 11 is smoothed by the electrolytic capacitor 12, and the ripple is reduced. The output state (information such as output power) of the DC power supply 10 is transmitted to the control device 30 described later.

(インバータ20)
インバータ20は、直流電源10から出力された直流電力Pdcを所望の交流電力に変換する。図1に示すように、インバータ20は、混成波生成部20aと、出力波生成部20bとを備えている。混成波生成部20aは、直流電力Pdcから混成波Pmを生成する。混成波Pmは、第一交流波P1と、第二交流波P2とを混成した交流波をいう。第一交流波P1は、所定周波数F0からインバータ20の出力周波数Foutを減じた第一周波数F1で周期的に変動する交流波をいう。第二交流波P2は、所定周波数F0にインバータ20の出力周波数Foutを加えた第二周波数F2で周期的に変動する交流波をいう。
(Inverter 20)
The inverter 20 converts the DC power Pdc output from the DC power supply 10 into desired AC power. As shown in FIG. 1, the inverter 20 includes a hybrid wave generator 20a and an output wave generator 20b. The hybrid wave generator 20a generates a hybrid wave Pm from the DC power Pdc. The hybrid wave Pm is an AC wave that is a mixture of the first AC wave P1 and the second AC wave P2. The first AC wave P1 refers to an AC wave that periodically fluctuates at a first frequency F1 obtained by subtracting the output frequency Fout of the inverter 20 from the predetermined frequency F0. The second AC wave P2 refers to an AC wave that periodically fluctuates at a second frequency F2 obtained by adding the output frequency Fout of the inverter 20 to the predetermined frequency F0.

所定周波数F0は、インバータ20の出力周波数Foutと比べて、十分高く、または、十分低く設定する必要がある。本実施形態では、所定周波数F0は、インバータ20の出力周波数Foutと比べて、十分高く設定されている。例えば、インバータ20の出力周波数Foutが数十ヘルツ(例えば、50Hzまたは60Hz)の場合、所定周波数F0は、数キロヘルツから数百キロヘルツに設定することができる。所定周波数F0は、例えば、1kHz、2kHz、10kHz、12kHz、20kHz、50kHz、100kHzなどに設定することができる。また、所定周波数F0は、可聴周波数帯域の上限値(例えば、約20kHz)よりも高い周波数に設定することもできる。この場合、インバータ20の駆動時の騒音を容易に低減することができる。   The predetermined frequency F0 needs to be set sufficiently higher or lower than the output frequency Fout of the inverter 20. In the present embodiment, the predetermined frequency F0 is set sufficiently higher than the output frequency Fout of the inverter 20. For example, when the output frequency Fout of the inverter 20 is several tens of hertz (for example, 50 Hz or 60 Hz), the predetermined frequency F0 can be set to several kilohertz to several hundred kilohertz. For example, the predetermined frequency F0 can be set to 1 kHz, 2 kHz, 10 kHz, 12 kHz, 20 kHz, 50 kHz, 100 kHz, or the like. Further, the predetermined frequency F0 can be set to a frequency higher than the upper limit value (for example, about 20 kHz) of the audible frequency band. In this case, noise during driving of the inverter 20 can be easily reduced.

図2Aの曲線L11は、第一交流波P1に係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t11は、曲線L11の交流電流の一周期を示しており、その逆数である第一周波数F1が併記されている。時間t10は、インバータ20が出力する出力波Poutの一周期を示しており、その逆数である出力周波数Foutが併記されている。図2Bの曲線L12は、第二交流波P2に係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t12は、曲線L12の交流電流の一周期を示しており、その逆数である第二周波数F2が併記されている。時間t10および出力周波数Foutについては、図2Aと同様である。   A curve L11 in FIG. 2A shows an example of the change over time of the alternating current related to the first alternating wave P1. In the figure, the vertical axis represents current, and the horizontal axis represents time. The time t11 indicates one cycle of the alternating current of the curve L11, and the first frequency F1 that is the reciprocal number is also shown. The time t10 indicates one cycle of the output wave Pout output from the inverter 20, and the output frequency Fout that is the reciprocal number is also shown. A curve L12 in FIG. 2B shows an example of the change over time of the alternating current related to the second alternating wave P2. In the figure, the vertical axis represents current, and the horizontal axis represents time. The time t12 shows one cycle of the alternating current of the curve L12, and the second frequency F2 that is the reciprocal number is also shown. The time t10 and the output frequency Fout are the same as in FIG. 2A.

図示および説明の便宜上、例えば、インバータ20の出力周波数Foutを50Hzとし、所定周波数F0を1kHzとする。この場合、第一周波数F1は、950Hzであり、第二周波数F2は、1050Hzである。図2Aに示すように、第一交流波P1に係る交流電流の一周期(時間t11)分を一波とすると、インバータ20が出力する出力波Poutの一周期分の波数は、19(=950/50)になる。また、図2Bに示すように、第二交流波P2に係る交流電流の一周期(時間t12)分を一波とすると、インバータ20が出力する出力波Poutの一周期分の波数は、21(=1050/50)になる。図2Aの曲線L11で示す電流波形と、図2Bの曲線L12で示す電流波形とを重ね合わせる(混成する)と、図2Cの曲線L13で示す電流波形になる。   For convenience of illustration and explanation, for example, the output frequency Fout of the inverter 20 is set to 50 Hz, and the predetermined frequency F0 is set to 1 kHz. In this case, the first frequency F1 is 950 Hz, and the second frequency F2 is 1050 Hz. As shown in FIG. 2A, assuming that one cycle (time t11) of the alternating current related to the first AC wave P1 is one wave, the wave number of one cycle of the output wave Pout output from the inverter 20 is 19 (= 950). / 50). Further, as shown in FIG. 2B, assuming that one cycle (time t12) of the alternating current related to the second AC wave P2 is one wave, the wave number of one cycle of the output wave Pout output by the inverter 20 is 21 ( = 1050/50). When the current waveform shown by the curve L11 in FIG. 2A and the current waveform shown by the curve L12 in FIG. 2B are superimposed (mixed), the current waveform shown by the curve L13 in FIG. 2C is obtained.

図2Cの曲線L13は、混成波Pmに係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t13は、曲線L13の交流電流の一周期を示しており、その逆数である所定周波数F0が併記されている。時間t10および出力周波数Foutについては、図2Aおよび図2Bと同様である。なお、破線の曲線L10は、インバータ20が出力する出力波Pout(周波数は、出力周波数Fout)に係る交流電流の経時変化の一例を示している。   A curve L13 in FIG. 2C shows an example of the change over time of the alternating current related to the hybrid wave Pm. In the figure, the vertical axis represents current, and the horizontal axis represents time. Time t13 indicates one cycle of the alternating current of the curve L13, and a predetermined frequency F0 that is the reciprocal number is also written. The time t10 and the output frequency Fout are the same as those in FIGS. 2A and 2B. A broken line curve L10 shows an example of a change with time of the alternating current related to the output wave Pout (frequency is the output frequency Fout) output from the inverter 20.

図2Cの曲線L13で示すように、混成波Pmに係る交流電流は、所定周波数F0と同じ周波数成分(上述した例では、1kHzの周波数成分)と、インバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分(上述した例では、100Hzの周波数成分)とを含んでいる。このように、周波数が異なる二つの波(この場合、交流電流)を混成(混合、合成ともいう。)することにより、新たに二つの周波数成分が生成される現象を「ヘテロダイン現象」という。また、周波数の差が少ない二つの波(この場合、交流電流)が互いに干渉して、混成波Pmの振幅が周期的に変動する現象を「うなり」という。   As shown by a curve L13 in FIG. 2C, the alternating current related to the hybrid wave Pm has the same frequency component as the predetermined frequency F0 (in the example described above, a frequency component of 1 kHz) and a frequency twice the output frequency Fout of the inverter 20. Component (in the example described above, a frequency component of 100 Hz). In this way, a phenomenon in which two frequency components are newly generated by mixing (also referred to as mixing and synthesis) two waves having different frequencies (in this case, alternating current) is referred to as a “heterodyne phenomenon”. In addition, a phenomenon in which two waves having a small frequency difference (in this case, alternating current) interfere with each other and the amplitude of the hybrid wave Pm periodically varies is called “beat”.

上述したことは、次のように説明することもできる。混成波Pmに係る交流電流は、下記数1で示すことができる。左辺の第一項は、第一交流波P1に係る交流電流(周波数は、第一周波数F1)を示しており、左辺の第二項は、第二交流波P2に係る交流電流(周波数は、第二周波数F2)を示している。右辺は、混成波Pmに係る交流電流を示している。なお、時刻は、時刻tで表されている。このように、混成波Pmに係る交流電流は、所定周波数F0と同じ周波数成分を含む。また、混成波Pmに係る交流電流は、分数調波に関して、インバータ20の出力周波数Foutの二以上の整数倍(主に、二倍)の周波数成分を含む。なお、交流電流について上述したことは、交流電圧についても同様に言える。以下、本明細書では、交流電流を例に説明するが、交流電圧についても同様に言える。   What has been described above can also be explained as follows. The alternating current related to the hybrid wave Pm can be expressed by the following formula 1. The first term on the left side shows the AC current (frequency is the first frequency F1) related to the first AC wave P1, and the second term on the left side is the AC current (frequency is related to the second AC wave P2). The second frequency F2) is shown. The right side shows an alternating current related to the hybrid wave Pm. The time is represented by time t. Thus, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes the same frequency component as the predetermined frequency F0. Further, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes a frequency component that is an integer multiple of two or more (mainly twice) the output frequency Fout of the inverter 20 with respect to the subharmonic. In addition, what was mentioned above about alternating current can be said similarly about alternating voltage. Hereinafter, in this specification, although an alternating current will be described as an example, the same applies to an alternating voltage.

Figure 2018050440
Figure 2018050440

出力波生成部20bは、混成波Pmに含まれるインバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分をインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分に変換して、混成波Pmからインバータ20が出力する出力波Poutを生成する。図2Dの曲線L10は、混成波Pmから生成された出力波Poutに係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t10および出力周波数Foutについては、図2A〜図2Cと同様である。図2Dの曲線L10は、図2Cの破線の曲線L10と一致している。   The output wave generation unit 20b converts a frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20 included in the hybrid wave Pm into the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20, and the inverter 20 outputs the hybrid wave Pm. An output wave Pout is generated. A curve L10 in FIG. 2D shows an example of the change over time of the alternating current related to the output wave Pout generated from the hybrid wave Pm. In the figure, the vertical axis represents current, and the horizontal axis represents time. The time t10 and the output frequency Fout are the same as those in FIGS. 2A to 2C. The curve L10 in FIG. 2D matches the dashed curve L10 in FIG. 2C.

図2Cに示すように、混成波Pmに係る交流電流には、インバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分が含まれている。そのため、出力波生成部20bは、混成波Pmに含まれるインバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分をインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分に変換することにより、混成波Pmから、インバータ20が出力する出力波Poutを容易に生成することができる。なお、図2Dの曲線L10では、混成波Pmに含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分が抑制されている。   As illustrated in FIG. 2C, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes a frequency component that is twice the output frequency Fout of the inverter 20. Therefore, the output wave generation unit 20b converts the frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20 included in the hybrid wave Pm into the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20, so that the hybrid wave Pm The output wave Pout output from 20 can be easily generated. In addition, in the curve L10 of FIG. 2D, the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the hybrid wave Pm is suppressed.

(制御装置30)
図3に示すように、制御装置30は、公知の中央演算装置30aと、記憶装置30bと、入出力インターフェース30cとを備えており、これらは、バス30dを介して電気的に接続されている。制御装置30は、これらを用いて、種々の演算処理を行うことができ、直流電源10およびインバータ20を含む外部機器との間で、入出力信号の授受を行うことができる。
(Control device 30)
As shown in FIG. 3, the control device 30 includes a known central processing unit 30a, a storage device 30b, and an input / output interface 30c, which are electrically connected via a bus 30d. . The control device 30 can perform various arithmetic processes using these, and can exchange input / output signals with the external devices including the DC power supply 10 and the inverter 20.

中央演算装置30aは、CPU:Central Processing Unitであり、種々の演算処理を行うことができる。記憶装置30bは、第一記憶装置30b1と、第二記憶装置30b2とを備えている。第一記憶装置30b1は、読み出しおよび書き込み可能な揮発性の記憶装置(RAM:Random Access Memory)であり、第二記憶装置30b2は、読み出し専用の不揮発性の記憶装置(ROM:Read Only Memory)である。入出力インターフェース30cは、直流電源10およびインバータ20を含む外部機器との間で、入出力信号の授受を行う。   The central processing unit 30a is a CPU: Central Processing Unit, and can perform various arithmetic processes. The storage device 30b includes a first storage device 30b1 and a second storage device 30b2. The first storage device 30b1 is a volatile storage device (RAM) that can be read and written, and the second storage device 30b2 is a read-only nonvolatile storage device (ROM: Read Only Memory). is there. The input / output interface 30 c exchanges input / output signals with the external devices including the DC power supply 10 and the inverter 20.

制御装置30は、少なくともインバータ20を駆動制御する。具体的には、中央演算装置30aは、第二記憶装置30b2に記憶されているインバータ20の駆動制御プログラムを第一記憶装置30b1に読み出して、当該駆動制御プログラムを実行する。中央演算装置30aは、当該駆動制御プログラムに基づいて、インバータ20の駆動信号(混成波生成部20aおよび出力波生成部20bの駆動信号)を生成する。生成された駆動信号は、入出力インターフェース30cを介して、インバータ20に付与される。このようにして、インバータ20は、制御装置30によって駆動制御される。また、本実施形態のインバータ装置100は、直流電源10が燃料電池であり、インバータ20が系統電源(図示略)の電力系統と連系されている。制御装置30は、解列リレー(図示略)を開閉制御することにより、系統電源の電力系統に対して、インバータ20を並列させることができ、解列させることができる。   The control device 30 drives and controls at least the inverter 20. Specifically, the central processing unit 30a reads the drive control program for the inverter 20 stored in the second storage device 30b2 to the first storage device 30b1, and executes the drive control program. The central processing unit 30a generates a drive signal for the inverter 20 (drive signals for the hybrid wave generation unit 20a and the output wave generation unit 20b) based on the drive control program. The generated drive signal is given to the inverter 20 via the input / output interface 30c. In this way, the inverter 20 is driven and controlled by the control device 30. Further, in the inverter device 100 of the present embodiment, the DC power supply 10 is a fuel cell, and the inverter 20 is connected to a power system of a system power supply (not shown). The control device 30 controls the open / close relay (not shown) to open and close, so that the inverter 20 can be paralleled and disconnected from the power system of the system power supply.

本実施形態のインバータ装置100によれば、インバータ20は、混成波生成部20aと、出力波生成部20bとを備えている。混成波生成部20aによって生成される混成波Pmには、所定周波数F0と同じ周波数成分と、インバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分とが含まれる。そのため、出力波生成部20bは、混成波Pmに含まれるインバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分をインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分に変換することにより、混成波Pmから、インバータ20が出力する出力波Poutを容易に生成することができる。よって、本実施形態のインバータ装置100は、直流電力を交流電力に変換した後に直流電力に戻して、再度、直流電力を交流電力に変換する場合と比べて、直流電力を交流電力に変換する際の電力変換を簡素化することができる。   According to the inverter device 100 of the present embodiment, the inverter 20 includes the hybrid wave generation unit 20a and the output wave generation unit 20b. The hybrid wave Pm generated by the hybrid wave generation unit 20a includes the same frequency component as the predetermined frequency F0 and a frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20. Therefore, the output wave generation unit 20b converts the frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20 included in the hybrid wave Pm into the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20, so that the hybrid wave Pm The output wave Pout output from 20 can be easily generated. Therefore, the inverter device 100 according to the present embodiment converts the DC power into AC power after converting the DC power into AC power and then converts the DC power back into DC power. The power conversion can be simplified.

(トランス40、入力側スイッチング素子群50および入力側スイッチング素子群制御部31)
混成波生成部20aは、直流電力Pdcから混成波Pmを生成することができれば良く、その構成は、限定されない。本実施形態では、混成波生成部20aは、トランス40と、入力側スイッチング素子群50とを備えている。また、制御装置30は、入力側スイッチング素子群制御部31を備えている。
(Transformer 40, input-side switching element group 50, and input-side switching element group controller 31)
The hybrid wave generator 20a only needs to be able to generate the hybrid wave Pm from the DC power Pdc, and its configuration is not limited. In the present embodiment, the hybrid wave generation unit 20 a includes a transformer 40 and an input side switching element group 50. In addition, the control device 30 includes an input side switching element group control unit 31.

図1に示すように、トランス40は、一次側巻線41と二次側巻線42とを備えている。二次側巻線42は、二次側第一巻線42aと二次側第二巻線42bとが直列接続されており、二次側第一巻線42aと二次側第二巻線42bとが接続されている二次側接続部43には、中性点が形成されている。なお、一次側巻線41、二次側第一巻線42aおよび二次側第二巻線42bには、黒丸印が付されており、黒丸印は、各巻線の巻始めを示している。このことは、他の実施形態についても同様に言え、トランス40に図示する黒丸印は、各巻線の巻始めを示している。   As shown in FIG. 1, the transformer 40 includes a primary side winding 41 and a secondary side winding 42. In the secondary side winding 42, a secondary side first winding 42a and a secondary side second winding 42b are connected in series, and the secondary side first winding 42a and the secondary side second winding 42b are connected. The neutral point is formed in the secondary side connection part 43 to which is connected. The primary side winding 41, the secondary side first winding 42a, and the secondary side second winding 42b are marked with black circles, and the black circles indicate the start of winding of each winding. The same applies to the other embodiments, and the black circle mark shown in the transformer 40 indicates the start of winding of each winding.

トランス40は、公知の電力用のトランス(高周波トランス)を用いることができる。また、トランス40は、一次側と二次側とが電気的に絶縁されている絶縁トランスを用いると好適である。なお、一次側巻線41の巻数と二次側巻線42の巻数との巻数比は、トランス40の一次側の直流電圧と、二次側の交流電圧との昇圧比に合わせて設定されている。また、二次側第一巻線42aの巻数と、二次側第二巻線42bの巻数とは、同数に設定されている。   As the transformer 40, a known power transformer (high-frequency transformer) can be used. The transformer 40 is preferably an insulating transformer in which the primary side and the secondary side are electrically insulated. Note that the turn ratio between the number of turns of the primary side winding 41 and the number of turns of the secondary side winding 42 is set according to the step-up ratio between the DC voltage on the primary side of the transformer 40 and the AC voltage on the secondary side. Yes. The number of turns of the secondary side first winding 42a and the number of turns of the secondary side second winding 42b are set to the same number.

図1に示すように、入力側スイッチング素子群50は、一対のスイッチング素子を二組備えている。同図では、二組の一対のスイッチング素子の一方を一対のスイッチング素子50aで示し、二組の一対のスイッチング素子の他方を一対のスイッチング素子50bで示している。二組の一対のスイッチング素子50a,50bの各々は、正極側スイッチング素子51と、負極側スイッチング素子52と、接続部53とを備えている。正極側スイッチング素子51は、直流電源10の正極10p側に接続されており、負極側スイッチング素子52は、直流電源10の負極10n側に接続されている。また、正極側スイッチング素子51と負極側スイッチング素子52とは、接続部53で接続され直列接続されている。   As shown in FIG. 1, the input side switching element group 50 includes two pairs of switching elements. In the figure, one of two pairs of switching elements is indicated by a pair of switching elements 50a, and the other of the two pairs of switching elements is indicated by a pair of switching elements 50b. Each of the two pairs of switching elements 50 a and 50 b includes a positive electrode side switching element 51, a negative electrode side switching element 52, and a connection portion 53. The positive electrode side switching element 51 is connected to the positive electrode 10 p side of the DC power supply 10, and the negative electrode side switching element 52 is connected to the negative electrode 10 n side of the DC power supply 10. Further, the positive electrode side switching element 51 and the negative electrode side switching element 52 are connected by a connection portion 53 and connected in series.

なお、本明細書では、二組の一対のスイッチング素子50a,50bの一方の一対のスイッチング素子50aについて特定する場合は、適宜、正極側スイッチング素子51a、負極側スイッチング素子52aおよび接続部53aを用いる。同様に、二組の一対のスイッチング素子50a,50bの他方の一対のスイッチング素子50bについて特定する場合は、適宜、正極側スイッチング素子51b、負極側スイッチング素子52bおよび接続部53bを用いる。   In the present specification, when one of the two pairs of switching elements 50a and 50b is specified, the positive-side switching element 51a, the negative-side switching element 52a, and the connection portion 53a are used as appropriate. . Similarly, when specifying the other pair of switching elements 50b of the two pairs of switching elements 50a and 50b, the positive side switching element 51b, the negative side switching element 52b, and the connection portion 53b are used as appropriate.

正極側スイッチング素子51および負極側スイッチング素子52は、公知の電力用のスイッチング素子を用いることができる。例えば、正極側スイッチング素子51および負極側スイッチング素子52は、公知の電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)などの種々のスイッチング素子を用いることができる。   As the positive electrode side switching element 51 and the negative electrode side switching element 52, known switching elements for electric power can be used. For example, the positive-side switching element 51 and the negative-side switching element 52 may use various switching elements such as a known field effect transistor (FET) and an insulated gate bipolar transistor (IGBT). it can.

正極側スイッチング素子51は、入力端子51cと出力端子51eと制御端子51gと還流ダイオード51dとを備えている。ここで、制御端子51gと出力端子51eとの間に印加される電圧を正極側制御電圧とする。例えば、正極側制御電圧がローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)のときには、入力端子51cと出力端子51eとの間が電気的に遮断された開状態に制御される。一方、正極側制御電圧がハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)のときには、入力端子51cと出力端子51eとの間が電気的に導通された閉状態に制御される。   The positive side switching element 51 includes an input terminal 51c, an output terminal 51e, a control terminal 51g, and a reflux diode 51d. Here, a voltage applied between the control terminal 51g and the output terminal 51e is a positive control voltage. For example, when the positive-side control voltage is at a low level (voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value), the input terminal 51c and the output terminal 51e are controlled to be in an open state where they are electrically disconnected. On the other hand, when the positive side control voltage is at a high level (a voltage state exceeding a predetermined voltage value), the input terminal 51c and the output terminal 51e are controlled to be in a closed state in which electrical connection is established.

還流ダイオード51dは、正極側スイッチング素子51のボディダイオード(寄生ダイオード)を用いることができる。なお、ボディダイオードの代わりに、ダイオードを別途設けて、入力端子51cと出力端子51eとの間に並列接続することもできる。還流ダイオード51dは、正極側スイッチング素子51が開状態のときに、出力端子51e側から入力端子51c側に向かう電流経路を形成する。これにより、正極側スイッチング素子51の開閉に伴って生じる逆電流または逆電圧から正極側スイッチング素子51を保護することができる。   The body diode (parasitic diode) of the positive switching element 51 can be used as the freewheeling diode 51d. Instead of the body diode, a diode may be separately provided and connected in parallel between the input terminal 51c and the output terminal 51e. The free-wheeling diode 51d forms a current path from the output terminal 51e side to the input terminal 51c side when the positive side switching element 51 is in an open state. Thereby, the positive electrode side switching element 51 can be protected from the reverse current or the reverse voltage generated when the positive electrode side switching element 51 is opened and closed.

正極側スイッチング素子51について上述したことは、負極側スイッチング素子52についても同様に言える。つまり、負極側スイッチング素子52は、入力端子52cと出力端子52eと制御端子52gと還流ダイオード52dとを備えている。制御端子52gと出力端子52eとの間に印加される電圧を負極側制御電圧とする。例えば、負極側制御電圧がローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)のときには、入力端子52cと出力端子52eとの間が電気的に遮断された開状態に制御される。一方、負極側制御電圧がハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)のときには、入力端子52cと出力端子52eとの間が電気的に導通された閉状態に制御される。還流ダイオード52dは、正極側スイッチング素子51の還流ダイオード51dと同様の機能を備えている。   What has been described above for the positive electrode side switching element 51 can be similarly applied to the negative electrode side switching element 52. That is, the negative side switching element 52 includes an input terminal 52c, an output terminal 52e, a control terminal 52g, and a free wheeling diode 52d. A voltage applied between the control terminal 52g and the output terminal 52e is defined as a negative side control voltage. For example, when the negative side control voltage is at a low level (a voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value), the input terminal 52c and the output terminal 52e are controlled to be in an open state in which they are electrically disconnected. On the other hand, when the negative side control voltage is at a high level (a voltage state exceeding a predetermined voltage value), the closed state is established in which the input terminal 52c and the output terminal 52e are electrically connected. The free-wheeling diode 52 d has the same function as the free-wheeling diode 51 d of the positive-side switching element 51.

図1に示すように、正極側スイッチング素子51aおよび正極側スイッチング素子51bは、いずれも直流電源10の正極10p側に接続されている。また、負極側スイッチング素子52aおよび負極側スイッチング素子52bは、いずれも直流電源10の負極10n側に接続されている。さらに、トランス40の一次側巻線41の一方の端部41xは、入力側スイッチング素子群50の一方の一対のスイッチング素子50aの接続部53aに接続されている。また、一次側巻線41の他方の端部41yは、入力側スイッチング素子群50の他方の一対のスイッチング素子50bの接続部53bに接続されている。このように、本実施形態の入力側スイッチング素子群50は、四つのスイッチング素子がフルブリッジ接続されている。   As shown in FIG. 1, both the positive electrode side switching element 51 a and the positive electrode side switching element 51 b are connected to the positive electrode 10 p side of the DC power supply 10. Further, the negative electrode side switching element 52 a and the negative electrode side switching element 52 b are both connected to the negative electrode 10 n side of the DC power supply 10. Furthermore, one end portion 41 x of the primary winding 41 of the transformer 40 is connected to the connection portion 53 a of one pair of switching elements 50 a of the input side switching element group 50. The other end 41 y of the primary winding 41 is connected to the connection part 53 b of the other pair of switching elements 50 b in the input side switching element group 50. Thus, in the input side switching element group 50 of the present embodiment, four switching elements are connected by a full bridge.

正極側スイッチング素子51の制御端子51gは、入力側駆動回路30eを介して、制御装置30に接続されている。また、負極側スイッチング素子52の制御端子52gは、入力側駆動回路30eを介して、制御装置30に接続されている。入力側駆動回路30eは、公知のドライバ回路(ゲートドライブ回路)を用いることができる。具体的には、入力側駆動回路30eは、制御装置30によって生成された駆動信号(既述した混成波生成部20aの駆動信号)から、上述した正極側制御電圧および負極側制御電圧を生成して出力する。制御装置30は、例えば、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御によってデューティ比を可変して、当該デューティ比に基づいて入力側スイッチング素子群50の各スイッチング素子を開閉制御することができる。   The control terminal 51g of the positive side switching element 51 is connected to the control device 30 via the input side drive circuit 30e. The control terminal 52g of the negative side switching element 52 is connected to the control device 30 via the input side drive circuit 30e. A known driver circuit (gate drive circuit) can be used for the input side drive circuit 30e. Specifically, the input-side drive circuit 30e generates the above-described positive-side control voltage and negative-side control voltage from the drive signal generated by the control device 30 (the drive signal of the hybrid wave generation unit 20a described above). Output. The control device 30 can change the duty ratio by, for example, pulse width modulation (PWM) control, and can control the opening and closing of each switching element of the input side switching element group 50 based on the duty ratio.

入力側スイッチング素子群50は、第一状態と第二状態とを交互に繰り返すことによって、直流電源10から出力された直流電力Pdcを交流電力に変換して、トランス40の二次側に出力することができる。第一状態は、正極側スイッチング素子51aおよび負極側スイッチング素子52bの両方が閉状態であり、かつ、正極側スイッチング素子51bおよび負極側スイッチング素子52aの両方が開状態である状態をいう。第二状態は、正極側スイッチング素子51aおよび負極側スイッチング素子52bの両方が開状態であり、かつ、正極側スイッチング素子51bおよび負極側スイッチング素子52aの両方が閉状態である状態をいう。   The input side switching element group 50 converts the DC power Pdc output from the DC power supply 10 into AC power by alternately repeating the first state and the second state, and outputs the AC power to the secondary side of the transformer 40. be able to. The first state is a state in which both the positive electrode side switching element 51a and the negative electrode side switching element 52b are in a closed state, and both the positive electrode side switching element 51b and the negative electrode side switching element 52a are in an open state. The second state refers to a state where both the positive electrode side switching element 51a and the negative electrode side switching element 52b are in an open state, and both the positive electrode side switching element 51b and the negative electrode side switching element 52a are in a closed state.

まず、トランス40の二次側巻線42に、図2Aに示す第一周波数F1で周期的に変動する交流電流と同様の交流電流を出力させる場合を想定する。この場合、例えば、制御装置30は、図2Aに示す交流電流(正極側)が生成されるように、正極側スイッチング素子51aをパルス幅変調(PWM)制御し、かつ、負極側スイッチング素子52bを常時閉状態に制御する(第一状態に相当)。また、制御装置30は、図2Aに示す交流電流(負極側)が生成されるように、負極側スイッチング素子52aをパルス幅変調(PWM)制御し、かつ、正極側スイッチング素子51bを常時閉状態に制御する(第二状態に相当)。上述した第一状態に相当する状態と、第二状態に相当する状態とを交互に繰り返すことによって、トランス40の二次側巻線42には、図2Aに示す第一周波数F1で周期的に変動する交流電流と同様の交流電流が出力される。   First, it is assumed that the secondary winding 42 of the transformer 40 outputs an alternating current similar to the alternating current that periodically fluctuates at the first frequency F1 shown in FIG. 2A. In this case, for example, the control device 30 performs pulse width modulation (PWM) control on the positive electrode side switching element 51a so that the alternating current (positive electrode side) shown in FIG. 2A is generated, and controls the negative electrode side switching element 52b. Control to the normally closed state (corresponding to the first state). Further, the control device 30 performs pulse width modulation (PWM) control on the negative side switching element 52a so that the alternating current (negative side) shown in FIG. 2A is generated, and the positive side switching element 51b is normally closed. (Corresponding to the second state). By alternately repeating the state corresponding to the first state and the state corresponding to the second state, the secondary side winding 42 of the transformer 40 is periodically provided at the first frequency F1 shown in FIG. 2A. An alternating current similar to a varying alternating current is output.

次に、トランス40の二次側巻線42に、図2Bに示す第二周波数F2で周期的に変動する交流電流と同様の交流電流を出力させる場合を想定する。この場合、例えば、制御装置30は、図2Bに示す交流電流(正極側)が生成されるように、負極側スイッチング素子52bをパルス幅変調(PWM)制御し、かつ、正極側スイッチング素子51aを常時閉状態に制御する(第一状態に相当)。また、制御装置30は、図2Bに示す交流電流(負極側)が生成されるように、正極側スイッチング素子51bをパルス幅変調(PWM)制御し、かつ、負極側スイッチング素子52aを常時閉状態に制御する(第二状態に相当)。上述した第一状態に相当する状態と、第二状態に相当する状態とを交互に繰り返すことによって、トランス40の二次側巻線42には、図2Bに示す第二周波数F2で周期的に変動する交流電流と同様の交流電流が出力される。   Next, it is assumed that the secondary winding 42 of the transformer 40 outputs an alternating current similar to the alternating current that periodically varies at the second frequency F2 shown in FIG. 2B. In this case, for example, the control device 30 performs pulse width modulation (PWM) control on the negative side switching element 52b so that the alternating current (positive side) shown in FIG. 2B is generated, and controls the positive side switching element 51a. Control to the normally closed state (corresponding to the first state). Further, the control device 30 performs pulse width modulation (PWM) control on the positive electrode side switching element 51b so that the alternating current (negative electrode side) shown in FIG. 2B is generated, and the negative electrode side switching element 52a is normally closed. (Corresponding to the second state). By alternately repeating the state corresponding to the first state and the state corresponding to the second state, the secondary side winding 42 of the transformer 40 is periodically provided at the second frequency F2 shown in FIG. 2B. An alternating current similar to a varying alternating current is output.

次に、上述した二つの場合において、常時閉状態に制御されるスイッチング素子をパルス幅変調(PWM)制御する場合を想定する。具体的には、制御装置30は、図2Aに示す第一周波数F1で周期的に変動する交流電流が生成されるように、入力側スイッチング素子群50の一方の一対のスイッチング素子50a(正極側スイッチング素子51aおよび負極側スイッチング素子52a)をパルス幅変調(PWM)制御する。また、制御装置30は、図2Bに示す第二周波数F2で周期的に変動する交流電流が生成されるように、入力側スイッチング素子群50の他方の一対のスイッチング素子50b(正極側スイッチング素子51bおよび負極側スイッチング素子52b)をパルス幅変調(PWM)制御する。これにより、図2Aの曲線L11で示す電流波形と、図2Bの曲線L12で示す電流波形とが重ね合わされて(混成されて)、図2Cの曲線L13で示す電流波形が生成されたように、トランス40の二次側巻線42に、図2Cに示す混成波Pmに係る交流電流と同様の交流電流を出力させることができる。   Next, it is assumed that the switching element controlled to be normally closed is subjected to pulse width modulation (PWM) control in the two cases described above. Specifically, the control device 30 generates a pair of switching elements 50a (positive electrode side) of the input-side switching element group 50 so that an alternating current that periodically fluctuates at the first frequency F1 illustrated in FIG. 2A is generated. The switching element 51a and the negative side switching element 52a) are subjected to pulse width modulation (PWM) control. Further, the control device 30 generates the other pair of switching elements 50b (positive electrode side switching elements 51b) of the input side switching element group 50 so that an alternating current that periodically fluctuates at the second frequency F2 illustrated in FIG. 2B is generated. And negative-side switching element 52b) are subjected to pulse width modulation (PWM) control. As a result, the current waveform indicated by the curve L11 in FIG. 2A and the current waveform indicated by the curve L12 in FIG. 2B are superimposed (hybridized) to generate the current waveform indicated by the curve L13 in FIG. 2C. The secondary side winding 42 of the transformer 40 can output an alternating current similar to the alternating current related to the hybrid wave Pm shown in FIG. 2C.

図4に示すように、制御装置30は、制御ブロックとして捉えると、入力側スイッチング素子群制御部31を備えている。入力側スイッチング素子群制御部31は、上述したパルス幅変調(PWM)制御を行うことができれば良く、その構成は、限定されない。入力側スイッチング素子群制御部31は、例えば、三角波比較方式など公知の種々の方法を用いて、上述したパルス幅変調(PWM)制御を行うことができる。本実施形態では、入力側スイッチング素子群制御部31は、第一変調波生成器31aと、第二変調波生成器31bと、搬送波生成器31cと、第一比較器31dと、第二比較器31eとを備えている。第一変調波生成器31aは、第一周波数F1と同じ周波数で周期的に変動する第一変調波WM1を生成する。第二変調波生成器31bは、第二周波数F2と同じ周波数で周期的に変動する第二変調波WM2を生成する。なお、本実施形態では、第一変調波WM1および第二変調波WM2は、いずれも正弦波である。また、第一変調波WM1および第二変調波WM2の振幅は、パルス幅変調(PWM)制御の変調率(指令値を直流電源10の直流電圧で除した値)に合わせて設定される。   As shown in FIG. 4, the control device 30 includes an input-side switching element group control unit 31 when viewed as a control block. The input side switching element group control unit 31 is not limited as long as it can perform the above-described pulse width modulation (PWM) control. The input-side switching element group control unit 31 can perform the above-described pulse width modulation (PWM) control using various known methods such as a triangular wave comparison method, for example. In the present embodiment, the input-side switching element group controller 31 includes a first modulated wave generator 31a, a second modulated wave generator 31b, a carrier wave generator 31c, a first comparator 31d, and a second comparator. 31e. The first modulated wave generator 31a generates a first modulated wave WM1 that periodically varies at the same frequency as the first frequency F1. The second modulated wave generator 31b generates a second modulated wave WM2 that periodically varies at the same frequency as the second frequency F2. In the present embodiment, the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are both sine waves. In addition, the amplitudes of the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are set in accordance with the modulation factor of pulse width modulation (PWM) control (a value obtained by dividing the command value by the DC voltage of the DC power supply 10).

搬送波生成器31cは、パルス幅変調(PWM)制御の搬送波WC0を生成する。搬送波WC0は、三角波を用いることができる。搬送波WC0の周波数は、第一変調波WM1および第二変調波WM2の周波数と比べて、十分高く設定する必要がある。例えば、所定周波数F0を1kHzに設定する場合、搬送波WC0の周波数は、10kHzに設定することができる。また、例えば、所定周波数F0を20kHzに設定する場合、搬送波WC0の周波数は、200kHzに設定することができる。このように、搬送波WC0の周波数は、例えば、所定周波数F0の十倍の周波数に設定することができる。また、搬送波WC0は、インバータ20の出力周波数Foutが可変する場合、インバータ20の出力周波数Foutに応じて、周波数を可変することもでき、インバータ20の出力周波数Foutに関わらず、一定の周波数に設定することもできる。   The carrier wave generator 31c generates a carrier wave WC0 for pulse width modulation (PWM) control. The carrier wave WC0 can use a triangular wave. The frequency of the carrier wave WC0 needs to be set sufficiently higher than the frequencies of the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2. For example, when the predetermined frequency F0 is set to 1 kHz, the frequency of the carrier wave WC0 can be set to 10 kHz. For example, when the predetermined frequency F0 is set to 20 kHz, the frequency of the carrier wave WC0 can be set to 200 kHz. Thus, the frequency of the carrier wave WC0 can be set to a frequency that is ten times the predetermined frequency F0, for example. Further, when the output frequency Fout of the inverter 20 is variable, the carrier wave WC0 can be changed in frequency according to the output frequency Fout of the inverter 20, and is set to a constant frequency regardless of the output frequency Fout of the inverter 20. You can also

第一比較器31dは、第一変調波生成器31aによって生成された第一変調波WM1と、搬送波生成器31cによって生成された搬送波WC0とを大小比較して、ローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)またはハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)を出力する。第二比較器31eは、第二変調波生成器31bによって生成された第二変調波WM2と、搬送波生成器31cによって生成された搬送波WC0とを大小比較して、ローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)またはハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)を出力する。   The first comparator 31d compares the first modulated wave WM1 generated by the first modulated wave generator 31a with the carrier wave WC0 generated by the carrier wave generator 31c, and compares the magnitude with a low level (less than a predetermined voltage value). Voltage state) or high level (voltage state exceeding a predetermined voltage value) is output. The second comparator 31e compares the second modulated wave WM2 generated by the second modulated wave generator 31b with the carrier wave WC0 generated by the carrier wave generator 31c, and compares the magnitude with a low level (less than a predetermined voltage value). Voltage state) or high level (voltage state exceeding a predetermined voltage value) is output.

図5の曲線L21は、第一変調波生成器31aによって生成された第一変調波WM1の経時変化の一例を示している。曲線L22は、搬送波生成器31cによって生成された搬送波WC0の経時変化の一例を示している。曲線L23は、第一比較器31dの出力の経時変化の一例を示している。第一比較器31dの出力は、入力側スイッチング素子群50の一のスイッチング素子(例えば、正極側スイッチング素子51a)の駆動信号Aに相当する。同図の開状態は、第一比較器31dの出力がローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)のときに、当該スイッチング素子が開状態に制御されることを示している。同図の閉状態は、第一比較器31dの出力がハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)のときに、当該スイッチング素子が閉状態に制御されることを示している。   A curve L21 in FIG. 5 shows an example of a change with time of the first modulated wave WM1 generated by the first modulated wave generator 31a. A curve L22 shows an example of a change over time of the carrier wave WC0 generated by the carrier wave generator 31c. A curve L23 shows an example of a change with time of the output of the first comparator 31d. The output of the first comparator 31d corresponds to the drive signal A of one switching element (for example, the positive side switching element 51a) of the input side switching element group 50. The open state in the figure indicates that the switching element is controlled to be in the open state when the output of the first comparator 31d is at a low level (voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value). The closed state in the figure indicates that the switching element is controlled to be closed when the output of the first comparator 31d is at a high level (a voltage state exceeding a predetermined voltage value).

曲線L21で示す第一変調波WM1が曲線L22で示す搬送波WC0より小さい場合、第一比較器31dの出力は、ローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)になり、正極側スイッチング素子51aは、開状態に制御される(例えば、同図の時間t21で示す区間)。一方、曲線L21で示す第一変調波WM1が曲線L22で示す搬送波WC0より大きい場合、第一比較器31dの出力は、ハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)になり、正極側スイッチング素子51aは、閉状態に制御される(例えば、同図の時間t22で示す区間)。これを繰り返すことにより、曲線L23で示す正極側スイッチング素子51aの駆動信号Aが生成される。負極側スイッチング素子52aの駆動信号Aは、デッドタイムを無視すると、正極側スイッチング素子51aの駆動信号Aの開状態および閉状態を反転した駆動信号になる。   When the first modulated wave WM1 indicated by the curve L21 is smaller than the carrier wave WC0 indicated by the curve L22, the output of the first comparator 31d is at a low level (voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value), and the positive-side switching element 51a is It is controlled to be in an open state (for example, a section indicated by time t21 in the figure). On the other hand, when the first modulated wave WM1 indicated by the curve L21 is larger than the carrier wave WC0 indicated by the curve L22, the output of the first comparator 31d is at a high level (voltage state exceeding a predetermined voltage value), and the positive-side switching element 51a is controlled to be in a closed state (for example, a section indicated by time t22 in the figure). By repeating this, the drive signal A for the positive switching element 51a indicated by the curve L23 is generated. When the dead time is ignored, the drive signal A for the negative side switching element 52a becomes a drive signal obtained by inverting the open state and the closed state of the drive signal A for the positive side switching element 51a.

正極側スイッチング素子51bの駆動信号Bについても、同様に生成することができる。具体的には、第二変調波WM2が搬送波WC0より小さい場合、第二比較器31eの出力は、ローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)になり、正極側スイッチング素子51bは、開状態に制御される。一方、第二変調波WM2が搬送波WC0より大きい場合、第二比較器31eの出力は、ハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)になり、正極側スイッチング素子51bは、閉状態に制御される。これを繰り返すことにより、正極側スイッチング素子51bの駆動信号Bが生成される。負極側スイッチング素子52bの駆動信号Bは、デッドタイムを無視すると、正極側スイッチング素子51bの駆動信号Bの開状態および閉状態を反転した駆動信号になる。なお、第一変調波WM1および第二変調波WM2の周波数を高く設定する場合(例えば、20kHz以上など)、駆動信号Aおよび駆動信号Bを予め生成しておき、例えば、図3に示す第二記憶装置30b2に記憶しておくと良い。そして、入力側スイッチング素子群制御部31は、第二記憶装置30b2に記憶されている駆動信号Aおよび駆動信号Bを第一記憶装置30b1に読み出して、出力することができる。上述したことは、後述する駆動信号Dについても、同様に言える。   The drive signal B for the positive switching element 51b can be generated in the same manner. Specifically, when the second modulated wave WM2 is smaller than the carrier wave WC0, the output of the second comparator 31e is at a low level (voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value), and the positive-side switching element 51b is in the open state. Be controlled. On the other hand, when the second modulation wave WM2 is larger than the carrier wave WC0, the output of the second comparator 31e is at a high level (voltage state exceeding a predetermined voltage value), and the positive-side switching element 51b is controlled to be closed. The By repeating this, the drive signal B of the positive side switching element 51b is generated. If the dead time is ignored, the drive signal B of the negative side switching element 52b becomes a drive signal that is an inversion of the open state and the closed state of the drive signal B of the positive side switching element 51b. When the frequencies of the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are set high (for example, 20 kHz or higher), the drive signal A and the drive signal B are generated in advance, for example, the second shown in FIG. It may be stored in the storage device 30b2. And the input side switching element group control part 31 can read the drive signal A and the drive signal B which are memorize | stored in the 2nd memory | storage device 30b2 to the 1st memory | storage device 30b1, and can output it. The same can be said for the drive signal D described later.

本実施形態のインバータ装置100によれば、混成波生成部20aは、トランス40と、入力側スイッチング素子群50とを具備している。また、トランス40の一次側巻線41の一方の端部41xは、入力側スイッチング素子群50の一方の一対のスイッチング素子50aの接続部53aに接続され、一次側巻線41の他方の端部41yは、入力側スイッチング素子群50の他方の一対のスイッチング素子50bの接続部53bに接続されている。さらに、制御装置30は、入力側スイッチング素子群制御部31を備えている。入力側スイッチング素子群制御部31は、第一周波数F1と同じ周波数で周期的に変動する第一変調波WM1を用いて一方の一対のスイッチング素子50a(正極側スイッチング素子51aおよび負極側スイッチング素子52a)をパルス幅変調(PWM)制御し、第二周波数F2と同じ周波数で周期的に変動する第二変調波WM2を用いて他方の一対のスイッチング素子50b(正極側スイッチング素子51bおよび負極側スイッチング素子52b)をパルス幅変調(PWM)制御して、トランス40の二次側巻線42に混成波Pmを出力させる。これらにより、本実施形態のインバータ装置100は、直流電力Pdcから混成波Pmを容易に生成することができる。   According to the inverter device 100 of the present embodiment, the hybrid wave generation unit 20a includes the transformer 40 and the input side switching element group 50. One end 41x of the primary side winding 41 of the transformer 40 is connected to the connection portion 53a of one pair of switching elements 50a of the input side switching element group 50, and the other end of the primary side winding 41 is connected. 41y is connected to the connection part 53b of the other pair of switching elements 50b of the input side switching element group 50. Further, the control device 30 includes an input side switching element group control unit 31. The input-side switching element group control unit 31 uses the first modulated wave WM1 that periodically fluctuates at the same frequency as the first frequency F1, and uses one pair of switching elements 50a (a positive-side switching element 51a and a negative-side switching element 52a). ) Is subjected to pulse width modulation (PWM) control, and the second pair of switching elements 50b (the positive side switching element 51b and the negative side switching element) using the second modulated wave WM2 that periodically varies at the same frequency as the second frequency F2. 52b) is subjected to pulse width modulation (PWM) control to output the hybrid wave Pm to the secondary winding 42 of the transformer 40. Thus, the inverter device 100 of the present embodiment can easily generate the hybrid wave Pm from the DC power Pdc.

(混成波分離器60、出力側スイッチング素子群70、フィルタ80および出力側スイッチング素子群制御部32)
出力波生成部20bは、混成波Pmに含まれるインバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分をインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分に変換して、混成波Pmからインバータ20が出力する出力波Poutを生成することができれば良く、その構成は、限定されない。本実施形態では、出力波生成部20bは、混成波分離器60と、出力側スイッチング素子群70と、フィルタ80とを備えている。また、制御装置30は、出力側スイッチング素子群制御部32を備えている。
(Hybrid wave separator 60, output side switching element group 70, filter 80, and output side switching element group control unit 32)
The output wave generation unit 20b converts a frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20 included in the hybrid wave Pm into the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20, and the inverter 20 outputs the hybrid wave Pm. The configuration is not limited as long as the output wave Pout can be generated. In the present embodiment, the output wave generation unit 20 b includes a hybrid wave separator 60, an output side switching element group 70, and a filter 80. In addition, the control device 30 includes an output side switching element group control unit 32.

混成波分離器60は、正極側混成波Pmpと負極側混成波Pmmとに混成波Pmを分離する。正極側混成波Pmpは、混成波Pmの正極側成分の通過が許容され負極側成分の通過が規制された混成波Pmをいう。負極側混成波Pmmは、混成波Pmの負極側成分の通過が許容され正極側成分の通過が規制された混成波Pmをいう。図1に示すように、本実施形態では、混成波分離器60は、複数(二つ)の整流素子(第一整流素子61および第二整流素子62)を備えている。第一整流素子61および第二整流素子62は、公知の電力用の整流素子(例えば、ダイオード)を用いることができる。   The hybrid wave separator 60 separates the hybrid wave Pm into a positive electrode side hybrid wave Pmp and a negative electrode side hybrid wave Pmm. The positive-side hybrid wave Pmp is a hybrid wave Pm in which the passage of the positive-side component of the hybrid wave Pm is allowed and the passage of the negative-side component is restricted. The negative-side hybrid wave Pmm is a hybrid wave Pm in which the passage of the negative-side component of the hybrid wave Pm is permitted and the passage of the positive-side component is restricted. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the hybrid wave separator 60 includes a plurality (two) of rectifying elements (a first rectifying element 61 and a second rectifying element 62). As the first rectifying element 61 and the second rectifying element 62, a known power rectifying element (for example, a diode) can be used.

第一整流素子61は、入力側電極61aと、出力側電極61bとを備えている。第一整流素子61としてダイオードを用いる場合、入力側電極61aは、アノード電極に相当し、出力側電極61bは、カソード電極に相当する。第二整流素子62は、入力側電極62aと、出力側電極62bとを備えている。第二整流素子62としてダイオードを用いる場合、入力側電極62aは、アノード電極に相当し、出力側電極62bは、カソード電極に相当する。   The first rectifying element 61 includes an input side electrode 61a and an output side electrode 61b. When a diode is used as the first rectifying element 61, the input side electrode 61a corresponds to an anode electrode, and the output side electrode 61b corresponds to a cathode electrode. The second rectifying element 62 includes an input side electrode 62a and an output side electrode 62b. When a diode is used as the second rectifying element 62, the input side electrode 62a corresponds to an anode electrode, and the output side electrode 62b corresponds to a cathode electrode.

出力側スイッチング素子群70は、出力側第一スイッチング素子71と出力側第二スイッチング素子72とが直列接続されている一対のスイッチング素子70aを備えている。出力側第一スイッチング素子71は、インバータ20が出力する出力波Poutの正極側成分として、正極側混成波Pmpを出力させる。出力側第二スイッチング素子72は、インバータ20が出力する出力波Poutの負極側成分として、負極側混成波Pmmを出力させる。   The output side switching element group 70 includes a pair of switching elements 70a in which an output side first switching element 71 and an output side second switching element 72 are connected in series. The output-side first switching element 71 outputs a positive-side hybrid wave Pmp as a positive-side component of the output wave Pout output from the inverter 20. The output-side second switching element 72 outputs the negative-side hybrid wave Pmm as the negative-side component of the output wave Pout output from the inverter 20.

出力側第一スイッチング素子71および出力側第二スイッチング素子72は、インバータ20の出力周波数Foutに同期して、開閉制御される。また、本実施形態では、インバータ20の出力周波数Foutは、所定周波数F0と比べて、十分低く設定されている。そのため、出力側第一スイッチング素子71および出力側第二スイッチング素子72は、入力側スイッチング素子群50の各スイッチング素子と比べて、低速用のスイッチング素子を用いることができる。低速用のスイッチング素子(例えば、サイリスタなど)は、高速用のスイッチング素子(例えば、既述した絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)など)と比べて、閉状態のときの入力端子と出力端子との間の端子間電圧を低減することができ、スイッチング素子による損失を低減することができる。なお、出力側第一スイッチング素子71および出力側第二スイッチング素子72は、既述した絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などのスイッチング素子を用いても良く、種々のスイッチング素子を用いることができる。   The output-side first switching element 71 and the output-side second switching element 72 are controlled to open and close in synchronization with the output frequency Fout of the inverter 20. In the present embodiment, the output frequency Fout of the inverter 20 is set sufficiently lower than the predetermined frequency F0. Therefore, the output-side first switching element 71 and the output-side second switching element 72 can use low-speed switching elements as compared with the switching elements of the input-side switching element group 50. A switching element for low speed (for example, a thyristor) has a gap between an input terminal and an output terminal in a closed state as compared with a switching element for high speed (for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) described above). Can be reduced, and loss due to the switching element can be reduced. The output-side first switching element 71 and the output-side second switching element 72 may use switching elements such as the insulated gate bipolar transistor (IGBT) described above, and various switching elements can be used.

出力側第一スイッチング素子71は、入力端子71cと出力端子71eと制御端子71gと還流ダイオード71dとを備えている。また、出力側第二スイッチング素子72は、入力端子72cと出力端子72eと制御端子72gと還流ダイオード72dとを備えている。これらの端子および還流ダイオードは、正極側スイッチング素子51および負極側スイッチング素子52において既述した端子および還流ダイオードと同様であり、重複する説明を省略する。   The output side first switching element 71 includes an input terminal 71c, an output terminal 71e, a control terminal 71g, and a reflux diode 71d. The output-side second switching element 72 includes an input terminal 72c, an output terminal 72e, a control terminal 72g, and a free wheeling diode 72d. These terminals and freewheeling diodes are the same as the terminals and freewheeling diodes already described in the positive electrode side switching element 51 and the negative electrode side switching element 52, and redundant description is omitted.

フィルタ80は、出力側第一スイッチング素子71を介して出力された正極側混成波Pmpおよび出力側第二スイッチング素子72を介して出力された負極側混成波Pmm(以下、フィルタ前混成波Pf0という。)に含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分を低減する。本実施形態では、所定周波数F0は、インバータ20の出力周波数Foutと比べて、十分高く設定されている。そのため、フィルタ80は、フィルタ前混成波Pf0に含まれるインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分の通過を許容し、フィルタ前混成波Pf0に含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分の通過を規制するローパスフィルタを用いることができる。   The filter 80 includes a positive-side hybrid wave Pmp output through the output-side first switching element 71 and a negative-side hybrid wave Pmm output through the output-side second switching element 72 (hereinafter referred to as pre-filter mixed wave Pf0). .)), The same frequency component as the predetermined frequency F0 is reduced. In the present embodiment, the predetermined frequency F0 is set sufficiently higher than the output frequency Fout of the inverter 20. Therefore, the filter 80 allows passage of the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20 included in the pre-filter hybrid wave Pf0, and restricts passage of the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the pre-filter hybrid wave Pf0. A low pass filter can be used.

また、フィルタ80は、フィルタ前混成波Pf0に含まれるインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分の通過を許容するバンドパスフィルタを用いることもできる。フィルタ80を通過した後の正極側混成波Pmpおよび負極側混成波Pmm(以下、フィルタ後混成波という。)は、インバータ20が出力する出力波Poutに相当する。   The filter 80 may be a bandpass filter that allows passage of the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20 included in the pre-filter hybrid wave Pf0. The positive-side hybrid wave Pmp and the negative-side hybrid wave Pmm (hereinafter referred to as post-filter hybrid wave) after passing through the filter 80 correspond to the output wave Pout output from the inverter 20.

フィルタ80は、フィルタ前混成波Pf0に含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分を低減することができれば良く、その構成は、限定されない。本実施形態では、フィルタ80は、リアクトル81と、コンデンサ82とを備えており、ローパスフィルタが構成されている。リアクトル81およびコンデンサ82は、公知の電力用の素子を用いることができる。また、リアクトル81のインダクタンスおよびコンデンサ82の静電容量は、フィルタ80のカットオフ周波数が、インバータ20の出力周波数Foutより高く、かつ、所定周波数F0より低くなるように設定されている。なお、所定周波数F0を高く設定する程、フィルタ80のカットオフ周波数を高く設定することができる。フィルタ80のカットオフ周波数を高く設定すると、リアクトル81のインダクタンスおよびコンデンサ82の静電容量を低減することができるので、リアクトル81およびコンデンサ82の小型化が容易になる。   The filter 80 only needs to be able to reduce the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the pre-filter hybrid wave Pf0, and its configuration is not limited. In the present embodiment, the filter 80 includes a reactor 81 and a capacitor 82, and a low-pass filter is configured. As the reactor 81 and the capacitor 82, known power elements can be used. Further, the inductance of the reactor 81 and the capacitance of the capacitor 82 are set such that the cutoff frequency of the filter 80 is higher than the output frequency Fout of the inverter 20 and lower than the predetermined frequency F0. The higher the predetermined frequency F0 is set, the higher the cutoff frequency of the filter 80 can be set. When the cutoff frequency of the filter 80 is set high, the inductance of the reactor 81 and the capacitance of the capacitor 82 can be reduced, and thus the reactor 81 and the capacitor 82 can be easily downsized.

図1に示すように、第一整流素子61の入力側電極61aは、二次側巻線42の一方の端部42xであって、二次側第一巻線42aが設けられている側と同じ側の端部に接続されている。第一整流素子61の出力側電極61bは、出力側第一スイッチング素子71の入力端子71cに接続されている。また、第二整流素子62の出力側電極62bは、二次側巻線42の他方の端部42yであって、二次側第二巻線42bが設けられている側と同じ側の端部に接続されている。第二整流素子62の入力側電極62aは、出力側第二スイッチング素子72の出力端子72eに接続されている。   As shown in FIG. 1, the input side electrode 61a of the first rectifying element 61 is one end portion 42x of the secondary side winding 42 and the side on which the secondary side first winding 42a is provided. It is connected to the end on the same side. The output side electrode 61 b of the first rectifying element 61 is connected to the input terminal 71 c of the output side first switching element 71. The output side electrode 62b of the second rectifying element 62 is the other end portion 42y of the secondary side winding 42 and is the same end as the side where the secondary side second winding 42b is provided. It is connected to the. The input side electrode 62 a of the second rectifying element 62 is connected to the output terminal 72 e of the output side second switching element 72.

また、フィルタ80のリアクトル81の一端側の端部81xは、トランス40の二次側接続部43(中性点)に接続されている。リアクトル81の他端側の端部81yは、フィルタ80のコンデンサ82の一端側の端部82xに接続され、インバータ20の出力端子90bに接続されている。コンデンサ82の他端側の端部82yは、出力側第一スイッチング素子71と出力側第二スイッチング素子72とが接続されている接続部73に接続され、インバータ20の出力端子90aに接続されている。   In addition, an end portion 81 x on one end side of the reactor 81 of the filter 80 is connected to the secondary side connection portion 43 (neutral point) of the transformer 40. The other end 81 y of the reactor 81 is connected to one end 82 x of the capacitor 82 of the filter 80 and is connected to the output terminal 90 b of the inverter 20. An end 82y on the other end side of the capacitor 82 is connected to a connection portion 73 to which the output side first switching element 71 and the output side second switching element 72 are connected, and is connected to the output terminal 90a of the inverter 20. Yes.

さらに、出力側第一スイッチング素子71の制御端子71gは、出力側駆動回路30fを介して、制御装置30に接続されている。また、出力側第二スイッチング素子72の制御端子72gは、出力側駆動回路30fを介して、制御装置30に接続されている。出力側駆動回路30fは、公知のドライバ回路(ゲートドライブ回路)を用いることができる。具体的には、出力側駆動回路30fは、制御装置30によって生成された駆動信号(既述した出力波生成部20bの駆動信号)から、制御端子71gおよび制御端子72gに印加する制御電圧を生成して出力する。制御装置30は、インバータ20の出力周波数Foutに同期して、出力側スイッチング素子群70の出力側第一スイッチング素子71および出力側第二スイッチング素子72を開閉制御する。   Furthermore, the control terminal 71g of the output side first switching element 71 is connected to the control device 30 via the output side drive circuit 30f. The control terminal 72g of the output-side second switching element 72 is connected to the control device 30 via the output-side drive circuit 30f. A known driver circuit (gate drive circuit) can be used for the output side drive circuit 30f. Specifically, the output side drive circuit 30f generates a control voltage to be applied to the control terminal 71g and the control terminal 72g from the drive signal generated by the control device 30 (the drive signal of the output wave generation unit 20b described above). And output. Control device 30 controls opening and closing of output-side first switching element 71 and output-side second switching element 72 of output-side switching element group 70 in synchronization with output frequency Fout of inverter 20.

図4に示すように、制御装置30は、制御ブロックとして捉えると、出力側スイッチング素子群制御部32を備えている。出力側スイッチング素子群制御部32は、出力波Poutの正極側成分を出力させるときに、出力側第一スイッチング素子71を閉状態にし、かつ、出力側第二スイッチング素子72を開状態にする。具体的には、出力側スイッチング素子群制御部32は、出力側第一スイッチング素子71の制御端子71gと出力端子71eとの間に印加する制御電圧がハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)になり、かつ、出力側第二スイッチング素子72の制御端子72gと出力端子72eとの間に印加する制御電圧がローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)になる駆動信号Cを生成する。   As illustrated in FIG. 4, the control device 30 includes an output-side switching element group control unit 32 when viewed as a control block. When the output side switching element group control unit 32 outputs the positive side component of the output wave Pout, the output side first switching element 71 is closed and the output side second switching element 72 is opened. Specifically, the output-side switching element group control unit 32 determines that the control voltage applied between the control terminal 71g and the output terminal 71e of the output-side first switching element 71 is at a high level (a voltage state exceeding a predetermined voltage value). And a drive signal C is generated in which the control voltage applied between the control terminal 72g and the output terminal 72e of the output-side second switching element 72 is low level (voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value).

この場合、トランス40の二次側第一巻線42a、第一整流素子61、出力側第一スイッチング素子71、接続部73、コンデンサ82の他端側の端部82y、負荷90、コンデンサ82の一端側の端部82x、リアクトル81および二次側接続部43(中性点)を順に通る電流経路が形成される。このとき、第一整流素子61は、混成波Pmの正極側成分の通過を許容し、第二整流素子62は、混成波Pmの正極側成分の通過を規制している。   In this case, the secondary side first winding 42 a of the transformer 40, the first rectifying element 61, the output side first switching element 71, the connection portion 73, the end 82 y on the other end side of the capacitor 82, the load 90, and the capacitor 82 A current path that passes through the end portion 82x on one end side, the reactor 81, and the secondary side connection portion 43 (neutral point) is formed. At this time, the first rectifying element 61 allows passage of the positive-side component of the hybrid wave Pm, and the second rectifying element 62 restricts passage of the positive-side component of the hybrid wave Pm.

図6Aの曲線L31は、正極側混成波Pmpに係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、第一整流素子61に流れる電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t13、所定周波数F0、時間t10および出力周波数Fout、並びに、曲線L10については、図2Cと同様である。図6Aに示すように、出力波Poutの正極側成分として、正極側混成波Pmpが出力される。なお、フィルタ80を通過した後の正極側混成波Pmpに係る交流電流は、正極側混成波Pmpに含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分がフィルタ80によって抑制されて、図2Dの曲線L10(正極側)と同様の電流波形になる。   A curve L31 in FIG. 6A shows an example of the change over time of the alternating current related to the positive-side hybrid wave Pmp. The vertical axis of the figure shows the current flowing through the first rectifying element 61, and the horizontal axis shows the time. The time t13, the predetermined frequency F0, the time t10, the output frequency Fout, and the curve L10 are the same as those in FIG. 2C. As shown in FIG. 6A, the positive-side hybrid wave Pmp is output as the positive-side component of the output wave Pout. Note that the AC current related to the positive-side hybrid wave Pmp after passing through the filter 80 has the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the positive-side hybrid wave Pmp suppressed by the filter 80, and the curve L10 (positive electrode) in FIG. Side)).

出力側スイッチング素子群制御部32は、出力波Poutの負極側成分を出力させるときに、出力側第一スイッチング素子71を開状態にし、かつ、出力側第二スイッチング素子72を閉状態にする。具体的には、出力側スイッチング素子群制御部32は、出力側第一スイッチング素子71の制御端子71gと出力端子71eとの間に印加する制御電圧がローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)になり、かつ、出力側第二スイッチング素子72の制御端子72gと出力端子72eとの間に印加する制御電圧がハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)になる駆動信号Cを生成する。   When the output side switching element group control unit 32 outputs the negative side component of the output wave Pout, the output side first switching element 71 is opened and the output side second switching element 72 is closed. Specifically, the output side switching element group control unit 32 is configured such that the control voltage applied between the control terminal 71g and the output terminal 71e of the output side first switching element 71 is at a low level (voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value). And a drive signal C is generated in which the control voltage applied between the control terminal 72g and the output terminal 72e of the output-side second switching element 72 becomes high level (voltage state exceeding a predetermined voltage value).

この場合、トランス40の二次側第二巻線42b、二次側接続部43(中性点)、リアクトル81、コンデンサ82の一端側の端部82x、負荷90、コンデンサ82の他端側の端部82y、接続部73、出力側第二スイッチング素子72および第二整流素子62を順に通る電流経路が形成される。このとき、第二整流素子62は、混成波Pmの負極側成分の通過を許容し、第一整流素子61は、混成波Pmの負極側成分の通過を規制している。   In this case, the secondary side second winding 42b of the transformer 40, the secondary side connection portion 43 (neutral point), the reactor 81, the end portion 82x on one end side of the capacitor 82, the load 90, and the other end side of the capacitor 82 are provided. A current path that passes through the end 82y, the connecting portion 73, the output-side second switching element 72, and the second rectifying element 62 in this order is formed. At this time, the second rectifying element 62 allows passage of the negative electrode side component of the hybrid wave Pm, and the first rectifying element 61 restricts passage of the negative electrode side component of the hybrid wave Pm.

図6Bの曲線L32は、負極側混成波Pmmに係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、第二整流素子62に流れる電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t13、所定周波数F0、時間t10および出力周波数Fout、並びに、曲線L10については、図2Cと同様である。図6Bに示すように、出力波Poutの負極側成分として、負極側混成波Pmmが出力される。なお、フィルタ80を通過した後の負極側混成波Pmmに係る交流電流は、負極側混成波Pmmに含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分がフィルタ80によって抑制されて、図2Dの曲線L10(負極側)と同様の電流波形になる。   A curve L32 in FIG. 6B shows an example of the change over time of the alternating current related to the negative-side hybrid wave Pmm. The vertical axis of the figure shows the current flowing through the second rectifying element 62, and the horizontal axis shows the time. The time t13, the predetermined frequency F0, the time t10, the output frequency Fout, and the curve L10 are the same as those in FIG. 2C. As shown in FIG. 6B, the negative electrode side mixed wave Pmm is output as the negative electrode side component of the output wave Pout. Note that the AC current related to the negative-side hybrid wave Pmm after passing through the filter 80 has the same frequency component as the predetermined frequency F0 contained in the negative-side hybrid wave Pmm suppressed by the filter 80, and the curve L10 (negative electrode in FIG. Side)).

図6Cの曲線L33は、フィルタ前混成波Pf0に係る交流電流の経時変化の一例を示している。同図の縦軸は、電流を示し、横軸は、時刻を示している。時間t13、所定周波数F0、時間t10および出力周波数Fout、並びに、曲線L10については、図2Cと同様である。図6Cの曲線L33で示す電流波形は、図6Aの曲線L31で示す電流波形と、図6Bの曲線L32で示す電流波形とを重ね合わせた電流波形であると言える。図6Cに示すように、出力側スイッチング素子群制御部32は、インバータ20の出力周波数Foutに同期して、正極側混成波Pmpと負極側混成波Pmmとを交互に出力させて、フィルタ前混成波Pf0を出力させる。なお、フィルタ80を通過した後のフィルタ後混成波(インバータ20が出力する出力波Pout)に係る交流電流は、フィルタ前混成波Pf0に含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分がフィルタ80によって抑制されて、図2Dの曲線L10と同様の電流波形になる。   A curve L33 in FIG. 6C shows an example of the change over time of the alternating current related to the pre-filter hybrid wave Pf0. In the figure, the vertical axis represents current, and the horizontal axis represents time. The time t13, the predetermined frequency F0, the time t10, the output frequency Fout, and the curve L10 are the same as those in FIG. 2C. It can be said that the current waveform indicated by the curve L33 in FIG. 6C is a current waveform obtained by superimposing the current waveform indicated by the curve L31 in FIG. 6A and the current waveform indicated by the curve L32 in FIG. 6B. As shown in FIG. 6C, the output-side switching element group control unit 32 alternately outputs the positive-side hybrid wave Pmp and the negative-side hybrid wave Pmm in synchronization with the output frequency Fout of the inverter 20, The wave Pf0 is output. Note that the AC current related to the post-filter hybrid wave (the output wave Pout output from the inverter 20) after passing through the filter 80 has the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the pre-filter hybrid wave Pf0 suppressed by the filter 80. Thus, the current waveform is the same as that of the curve L10 in FIG. 2D.

本実施形態のインバータ装置100では、インバータ20が系統電源の電力系統と連系されている。インバータ20を系統電源の電力系統と連系させる場合、インバータ20が出力する出力波Poutに係る交流電流の位相と、系統電源の交流電流の位相とを同期させる必要がある。そのため、本実施形態では、出力側スイッチング素子群制御部32は、位相同期器(図示略)を備えている。位相同期器は、例えば、公知のPLL回路(Phase Locked Loop Circuit)を用いることができる。PLL回路は、入力信号(この場合、系統電源の交流電流の位相)に同期した出力信号を生成することができる。   In the inverter device 100 of the present embodiment, the inverter 20 is linked to the power system of the system power supply. When the inverter 20 is linked to the power system of the system power supply, it is necessary to synchronize the phase of the alternating current related to the output wave Pout output from the inverter 20 and the phase of the alternating current of the system power supply. Therefore, in this embodiment, the output side switching element group control part 32 is provided with the phase synchronizer (not shown). For example, a known PLL circuit (Phase Locked Loop Circuit) can be used as the phase synchronizer. The PLL circuit can generate an output signal synchronized with the input signal (in this case, the phase of the alternating current of the system power supply).

入力側スイッチング素子群制御部31の第一変調波生成器31aは、位相同期器の出力信号(系統電源の交流電流の位相)に同期して、第一変調波WM1を生成する。また、入力側スイッチング素子群制御部31の第二変調波生成器31bは、位相同期器の出力信号(系統電源の交流電流の位相)に同期して、第二変調波WM2を生成する。これらの結果、混成波Pmに含まれるインバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分のゼロクロスのタイミングと、系統電源の交流電流のゼロクロスのタイミングとを一致させることができ、インバータ20が出力する出力波Poutに係る交流電流の位相は、系統電源の交流電流の位相と同期する。   The first modulated wave generator 31a of the input side switching element group control unit 31 generates the first modulated wave WM1 in synchronization with the output signal of the phase synchronizer (the phase of the alternating current of the system power supply). The second modulated wave generator 31b of the input side switching element group controller 31 generates the second modulated wave WM2 in synchronization with the output signal of the phase synchronizer (phase of AC current of the system power supply). As a result, the zero cross timing of the frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20 included in the hybrid wave Pm can be matched with the zero cross timing of the AC current of the system power supply, and the inverter 20 outputs. The phase of the alternating current related to the output wave Pout is synchronized with the phase of the alternating current of the system power supply.

また、出力側スイッチング素子群制御部32は、第一変調波生成器31aによって生成された第一変調波WM1の波数または第二変調波生成器31bによって生成された第二変調波WM2の波数から、インバータ20が出力する出力波Poutに係る交流電流の極性(正極性または負極性)が切り替わるタイミングを知得することができる(図2A〜図2Dの周期と波数の関係と同様)。なお、インバータ20が単独で負荷90に電力を供給する場合(インバータ20と系統電源の電力系統とを連系させない場合など)、位相の同期に関する上述した制約は生じない。しかしながら、この場合も、出力側スイッチング素子群制御部32は、上述した場合と同様に、第一変調波WM1または第二変調波WM2の波数から、インバータ20が出力する出力波Poutに係る交流電流の極性(正極性または負極性)が切り替わるタイミングを知得することができる。   Further, the output-side switching element group control unit 32 determines the wave number of the first modulated wave WM1 generated by the first modulated wave generator 31a or the wave number of the second modulated wave WM2 generated by the second modulated wave generator 31b. The timing at which the polarity (positive polarity or negative polarity) of the alternating current related to the output wave Pout output from the inverter 20 is switched can be obtained (similar to the relationship between the period and the wave number in FIGS. 2A to 2D). In addition, when the inverter 20 supplies power to the load 90 alone (for example, when the inverter 20 and the power system of the system power supply are not linked), the above-described restriction on phase synchronization does not occur. However, in this case as well, the output-side switching element group control unit 32 determines the AC current related to the output wave Pout output from the inverter 20 from the wave number of the first modulated wave WM1 or the second modulated wave WM2, as in the case described above. The timing at which the polarity (positive polarity or negative polarity) is switched can be obtained.

本実施形態のインバータ装置100によれば、出力波生成部20bは、混成波分離器60と、出力側スイッチング素子群70と、フィルタ80とを備えている。また、制御装置30は、出力側スイッチング素子群制御部32を備えている。出力側スイッチング素子群制御部32は、出力波Poutの正極側成分を出力させるときに、出力側第一スイッチング素子71を閉状態にし、かつ、出力側第二スイッチング素子72を開状態にする。一方、出力側スイッチング素子群制御部32は、出力波Poutの負極側成分を出力させるときに、出力側第一スイッチング素子71を開状態にし、かつ、出力側第二スイッチング素子72を閉状態にする。出力側スイッチング素子群制御部32は、これらを繰り返すことにより、正極側混成波Pmpと負極側混成波Pmmとを交互に出力させることができる。よって、本実施形態のインバータ装置100は、混成波Pmに含まれるインバータ20の出力周波数Foutの二倍の周波数成分をインバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分に容易に変換することができ、混成波Pmからインバータ20が出力する出力波Poutを容易に生成することができる。   According to the inverter device 100 of the present embodiment, the output wave generation unit 20 b includes the hybrid wave separator 60, the output side switching element group 70, and the filter 80. In addition, the control device 30 includes an output side switching element group control unit 32. When the output side switching element group control unit 32 outputs the positive side component of the output wave Pout, the output side first switching element 71 is closed and the output side second switching element 72 is opened. On the other hand, when the output side switching element group control unit 32 outputs the negative side component of the output wave Pout, the output side first switching element 71 is opened and the output side second switching element 72 is closed. To do. The output side switching element group control unit 32 can output the positive side hybrid wave Pmp and the negative side hybrid wave Pmm alternately by repeating these steps. Therefore, the inverter device 100 of the present embodiment can easily convert the frequency component twice the output frequency Fout of the inverter 20 included in the hybrid wave Pm into the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20. The output wave Pout output from the inverter 20 can be easily generated from the wave Pm.

また、本実施形態のインバータ装置100によれば、出力側スイッチング素子群70は、二つのスイッチング素子(出力側第一スイッチング素子71および出力側第二スイッチング素子72)を備える。そのため、本実施形態のインバータ装置100は、トランスの二次側に四つのスイッチング素子を備える特許文献1および特許文献2に記載の電力変換装置(以下、従来の電力変換装置という。)と比べて、トランス40の二次側のスイッチング素子の数を半減することができ、スイッチング素子による損失(スイッチング損失)を低減することができる。   Further, according to the inverter device 100 of the present embodiment, the output side switching element group 70 includes two switching elements (the output side first switching element 71 and the output side second switching element 72). Therefore, the inverter apparatus 100 of this embodiment is compared with the power converter device of patent document 1 and patent document 2 (henceforth the conventional power converter device) provided with four switching elements in the secondary side of a transformer. The number of switching elements on the secondary side of the transformer 40 can be halved, and loss due to the switching elements (switching loss) can be reduced.

さらに、本実施形態のインバータ装置100によれば、トランス40の二次側の二つのスイッチング素子(出力側第一スイッチング素子71および出力側第二スイッチング素子72)は、インバータ20の出力周波数Foutに同期して、開閉制御される。また、本実施形態では、インバータ20の出力周波数Foutは、所定周波数F0と比べて、十分低く設定されている。そのため、本実施形態のインバータ装置100は、従来の電力変換装置と比べて、トランス40の二次側の二つのスイッチング素子を低速化することができ、低速用のスイッチング素子を用いることができる。低速用のスイッチング素子は、従来の電力変換装置が備える高速用のスイッチング素子と比べて、閉状態のときの入力端子と出力端子との間の端子間電圧を低減することができ、スイッチング素子による損失を低減することができる。   Furthermore, according to the inverter device 100 of the present embodiment, the two switching elements on the secondary side of the transformer 40 (the output-side first switching element 71 and the output-side second switching element 72) have the output frequency Fout of the inverter 20. The opening and closing is controlled in synchronization. In the present embodiment, the output frequency Fout of the inverter 20 is set sufficiently lower than the predetermined frequency F0. Therefore, the inverter device 100 of the present embodiment can reduce the speed of the two switching elements on the secondary side of the transformer 40 and use a switching element for low speed as compared with the conventional power conversion device. The switching element for low speed can reduce the inter-terminal voltage between the input terminal and the output terminal in the closed state as compared with the switching element for high speed provided in the conventional power conversion device. Loss can be reduced.

また、本実施形態のインバータ装置100によれば、混成波分離器60は、複数(二つ)の整流素子(第一整流素子61および第二整流素子62)を備えている。複数(二つ)の整流素子のうちの一つの整流素子(第一整流素子61)は、混成波Pmの正極側成分の通過を許容し、かつ、混成波Pmの負極側成分の通過を規制する。また、複数(二つ)の整流素子のうちの他の一つの整流素子(第二整流素子62)は、混成波Pmの負極側成分の通過を許容し、かつ、混成波Pmの正極側成分の通過を規制する。よって、本実施形態のインバータ装置100は、混成波Pmを正極側混成波Pmpと負極側混成波Pmmとに容易に分離することができる。   Further, according to the inverter device 100 of the present embodiment, the hybrid wave separator 60 includes a plurality (two) of rectifier elements (first rectifier element 61 and second rectifier element 62). One rectifying element (first rectifying element 61) of the plural (two) rectifying elements permits passage of the positive-side component of the hybrid wave Pm and restricts passage of the negative-side component of the hybrid wave Pm. To do. The other rectifying element (second rectifying element 62) of the plurality (two) of rectifying elements allows passage of the negative electrode side component of the hybrid wave Pm and also positive electrode side component of the hybrid wave Pm. Restrict the passage of. Therefore, the inverter device 100 of the present embodiment can easily separate the hybrid wave Pm into the positive-side hybrid wave Pmp and the negative-side hybrid wave Pmm.

<第二実施形態>
本実施形態は、第一実施形態と比べて、主に、混成波生成部20aが異なる。以下、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Second embodiment>
The present embodiment is mainly different from the first embodiment in the hybrid wave generation unit 20a. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

図7に示すように、混成波生成部20aは、トランス40と、入力側スイッチング素子群50とを備えている。トランス40は、一次側巻線41と二次側巻線42とを備えている。本実施形態では、トランス40の一次側巻線41は、一次側第一巻線41aと一次側第二巻線41bとを備えており、これらは、直列接続されている。一次側第一巻線41aの巻数と、一次側第二巻線41bの巻数とは、同数に設定されている。また、入力側スイッチング素子群50は、入力側第一スイッチング素子54と、入力側第二スイッチング素子55とを備えている。   As shown in FIG. 7, the hybrid wave generation unit 20 a includes a transformer 40 and an input side switching element group 50. The transformer 40 includes a primary side winding 41 and a secondary side winding 42. In the present embodiment, the primary side winding 41 of the transformer 40 includes a primary side first winding 41a and a primary side second winding 41b, which are connected in series. The number of turns of the primary side first winding 41a and the number of turns of the primary side second winding 41b are set to the same number. The input side switching element group 50 includes an input side first switching element 54 and an input side second switching element 55.

入力側第一スイッチング素子54は、一次側巻線41の一方の端部41xであって一次側第一巻線41aが設けられている側と同じ側の端部と、直流電源10の負極10nとの間の電路に設けられている。入力側第二スイッチング素子55は、一次側巻線41の他方の端部41yであって一次側第二巻線41bが設けられている側と同じ側の端部と、直流電源10の負極10nとの間の電路に設けられている。直流電源10の正極10pは、一次側第一巻線41aと一次側第二巻線41bとが接続されている一次側接続部44に接続されている。   The input-side first switching element 54 includes one end 41x of the primary-side winding 41, the same end as the side where the primary-side first winding 41a is provided, and the negative electrode 10n of the DC power supply 10. It is provided in the electric circuit between. The input-side second switching element 55 includes the other end 41 y of the primary-side winding 41, the same end as the side where the primary-side second winding 41 b is provided, and the negative electrode 10 n of the DC power supply 10. It is provided in the electric circuit between. The positive electrode 10p of the DC power supply 10 is connected to a primary side connection portion 44 to which a primary side first winding 41a and a primary side second winding 41b are connected.

入力側第一スイッチング素子54および入力側第二スイッチング素子55は、公知の電力用のスイッチング素子を用いることができる。例えば、入力側第一スイッチング素子54および入力側第二スイッチング素子55は、公知の電界効果トランジスタ(FET)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などの種々のスイッチング素子を用いることができる。入力側第一スイッチング素子54は、入力端子54cと出力端子54eと制御端子54gと還流ダイオード54dとを備えている。また、入力側第二スイッチング素子55は、入力端子55cと出力端子55eと制御端子55gと還流ダイオード55dとを備えている。これらの端子および還流ダイオードは、第一実施形態の正極側スイッチング素子51および負極側スイッチング素子52において既述した端子および還流ダイオードと同様であり、重複する説明を省略する。   As the input-side first switching element 54 and the input-side second switching element 55, known power switching elements can be used. For example, as the input side first switching element 54 and the input side second switching element 55, various switching elements such as a known field effect transistor (FET) and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) can be used. The input side first switching element 54 includes an input terminal 54c, an output terminal 54e, a control terminal 54g, and a reflux diode 54d. The input-side second switching element 55 includes an input terminal 55c, an output terminal 55e, a control terminal 55g, and a free wheeling diode 55d. These terminals and freewheeling diodes are the same as the terminals and freewheeling diodes already described in the positive electrode side switching element 51 and the negative electrode side switching element 52 of the first embodiment, and redundant description is omitted.

図8に示すように、制御装置30の入力側スイッチング素子群制御部31は、第一実施形態と同様に、第一変調波生成器31aと、第二変調波生成器31bと、搬送波生成器31cと、第一比較器31dと、第二比較器31eとを備えている。本実施形態では、第一比較器31dの出力(駆動信号A)は、入力側第一スイッチング素子54に出力される。また、第二比較器31eの出力(駆動信号B)は、入力側第二スイッチング素子55に出力される。つまり、入力側スイッチング素子群制御部31は、第一変調波WM1を用いて、入力側第一スイッチング素子54をパルス幅変調(PWM)制御する。また、入力側スイッチング素子群制御部31は、第二変調波WM2を用いて、入力側第二スイッチング素子55をパルス幅変調(PWM)制御する。これらにより、第一実施形態と同様に、入力側スイッチング素子群制御部31は、トランス40の二次側巻線42に混成波Pmを出力させることができる。よって、本実施形態においても、第一実施形態で既述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。   As shown in FIG. 8, the input-side switching element group control unit 31 of the control device 30 includes a first modulated wave generator 31a, a second modulated wave generator 31b, and a carrier wave generator, as in the first embodiment. 31c, a first comparator 31d, and a second comparator 31e. In the present embodiment, the output (drive signal A) of the first comparator 31d is output to the input-side first switching element 54. The output (drive signal B) of the second comparator 31 e is output to the input-side second switching element 55. That is, the input side switching element group control unit 31 performs pulse width modulation (PWM) control on the input side first switching element 54 using the first modulated wave WM1. Further, the input side switching element group control unit 31 performs pulse width modulation (PWM) control on the input side second switching element 55 using the second modulated wave WM2. As a result, as in the first embodiment, the input side switching element group control unit 31 can output the hybrid wave Pm to the secondary side winding 42 of the transformer 40. Therefore, also in the present embodiment, it is possible to obtain the same operational effects as those described in the first embodiment.

本実施形態では、上述したことは、次のように説明することができる。混成波Pmに係る交流電流は、下記数2で示すことができる。左辺の第一項は、第一交流波P1に係る交流電流(周波数は、第一周波数F1)を示しており、左辺の第二項は、第二交流波P2に係る交流電流(周波数は、第二周波数F2)を示している。右辺は、混成波Pmに係る交流電流を示している。なお、時刻は、時刻tで表されている。本実施形態においても、混成波Pmに係る交流電流は、所定周波数F0と同じ周波数成分を含む。また、混成波Pmに係る交流電流は、分数調波に関して、インバータ20の出力周波数Foutの二以上の整数倍(主に、二倍)の周波数成分を含む。   In the present embodiment, the above can be explained as follows. The alternating current related to the hybrid wave Pm can be expressed by the following formula 2. The first term on the left side shows the AC current (frequency is the first frequency F1) related to the first AC wave P1, and the second term on the left side is the AC current (frequency is related to the second AC wave P2). The second frequency F2) is shown. The right side shows an alternating current related to the hybrid wave Pm. The time is represented by time t. Also in the present embodiment, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes the same frequency component as the predetermined frequency F0. Further, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes a frequency component that is an integer multiple of two or more (mainly twice) the output frequency Fout of the inverter 20 with respect to the subharmonic.

Figure 2018050440
Figure 2018050440

<第三実施形態>
本実施形態は、第一実施形態と比べて、主に、入力側スイッチング素子群制御部31が異なる。以下、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。
<Third embodiment>
The present embodiment mainly differs from the first embodiment in the input-side switching element group control unit 31. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the first embodiment.

図9に示すように、入力側スイッチング素子群制御部31は、混成変調波生成器31fと、搬送波生成器31gと、第三比較器31hとを備えている。また、図10に示すように、混成変調波生成器31fは、所定周波数生成部31f1と、出力周波数生成部31f2と、乗算器31f3とを備えている。所定周波数生成部31f1は、所定周波数F0と同じ周波数で周期的に変動する第一信号(本実施形態では、正弦波)を生成して出力する。出力周波数生成部31f2は、インバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数で周期的に変動する第二信号(本実施形態では、正弦波)を生成して出力する。乗算器31f3は、所定周波数生成部31f1から出力された第一信号(所定周波数F0)と、出力周波数生成部31f2から出力された第二信号(出力周波数Fout)とを乗算し、混成変調波WMMを生成して出力する。   As shown in FIG. 9, the input side switching element group control unit 31 includes a hybrid modulation wave generator 31f, a carrier wave generator 31g, and a third comparator 31h. As shown in FIG. 10, the hybrid modulation wave generator 31f includes a predetermined frequency generator 31f1, an output frequency generator 31f2, and a multiplier 31f3. The predetermined frequency generation unit 31f1 generates and outputs a first signal (in this embodiment, a sine wave) that periodically varies at the same frequency as the predetermined frequency F0. The output frequency generation unit 31f2 generates and outputs a second signal (in this embodiment, a sine wave) that periodically varies at the same frequency as the output frequency Fout of the inverter 20. The multiplier 31f3 multiplies the first signal (predetermined frequency F0) output from the predetermined frequency generation unit 31f1 and the second signal (output frequency Fout) output from the output frequency generation unit 31f2 to generate the hybrid modulated wave WMM. Is generated and output.

第一実施形態で既述した数1に示すように、第一信号(所定周波数F0)と第二信号(出力周波数Fout)とを乗じると、第一変調波WM1と第二変調波WM2とを混成した混成変調波WMMを生成することができる。既述したように、第一変調波WM1は、第一周波数F1(所定周波数F0からインバータ20の出力周波数Foutを減じた周波数)と同じ周波数で周期的に変動する変調波である。第二変調波WM2は、第二周波数F2(所定周波数F0にインバータ20の出力周波数Foutを加えた周波数)と同じ周波数で周期的に変動する変調波である。つまり、混成変調波WMMは、図2Cの曲線L13に示す混成波Pmに係る交流電流と同様に経時変化する変調波と言える。   As shown in Equation 1 described in the first embodiment, when the first signal (predetermined frequency F0) and the second signal (output frequency Fout) are multiplied, the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are obtained. A hybrid mixed modulation wave WMM can be generated. As described above, the first modulated wave WM1 is a modulated wave that periodically varies at the same frequency as the first frequency F1 (a frequency obtained by subtracting the output frequency Fout of the inverter 20 from the predetermined frequency F0). The second modulation wave WM2 is a modulation wave that periodically fluctuates at the same frequency as the second frequency F2 (a frequency obtained by adding the output frequency Fout of the inverter 20 to the predetermined frequency F0). That is, the hybrid modulated wave WMM can be said to be a modulated wave that changes with time similarly to the alternating current related to the hybrid wave Pm shown by the curve L13 in FIG. 2C.

このようにして、混成変調波生成器31fは、混成変調波WMMを生成することができる。搬送波生成器31gは、第一実施形態で既述した搬送波生成器31cと同様に、パルス幅変調(PWM)制御の搬送波WC0を生成する。本実施形態においても、搬送波WC0は、三角波を用いることができる。また、搬送波WC0の周波数は、所定周波数F0の周波数と比べて、十分高く設定する必要がある。搬送波WC0の具体的な周波数などは、搬送波生成器31cと同様に設定することができる。   In this way, the hybrid modulation wave generator 31f can generate the hybrid modulation wave WMM. The carrier wave generator 31g generates a pulse width modulation (PWM) controlled carrier wave WC0 in the same manner as the carrier wave generator 31c described in the first embodiment. Also in this embodiment, the carrier wave WC0 can use a triangular wave. In addition, the frequency of the carrier wave WC0 needs to be set sufficiently higher than the frequency of the predetermined frequency F0. The specific frequency of the carrier wave WC0 can be set similarly to the carrier wave generator 31c.

第三比較器31hは、混成変調波生成器31fによって生成された混成変調波WMMと、搬送波生成器31gによって生成された搬送波WC0とを大小比較して、ローレベル(所定電圧値以下の電圧状態)またはハイレベル(所定電圧値を超えた電圧状態)を出力する。つまり、入力側スイッチング素子群制御部31は、図5の曲線L21に示す第一変調波WM1の代わりに、混成変調波WMMを用いて、入力側スイッチング素子群50の各スイッチング素子(正極側スイッチング素子51a、負極側スイッチング素子52a、正極側スイッチング素子51bおよび負極側スイッチング素子52bの各々)の駆動信号Dを生成する。これにより、トランス40の二次側巻線42には、図2Cの曲線L13で示す混成波Pmに係る交流電流が生じる。   The third comparator 31h compares the hybrid modulation wave WMM generated by the hybrid modulation wave generator 31f with the carrier wave WC0 generated by the carrier wave generator 31g, and compares the magnitude with a low level (a voltage state equal to or lower than a predetermined voltage value). ) Or high level (a voltage state exceeding a predetermined voltage value) is output. That is, the input side switching element group control unit 31 uses each of the switching elements (positive side switching) of the input side switching element group 50 by using the hybrid modulation wave WMM instead of the first modulation wave WM1 shown by the curve L21 in FIG. Drive signal D of each of element 51a, negative electrode side switching element 52a, positive electrode side switching element 51b, and negative electrode side switching element 52b). As a result, an alternating current related to the hybrid wave Pm indicated by the curve L13 in FIG. 2C is generated in the secondary winding 42 of the transformer 40.

本実施形態のインバータ装置100によれば、入力側スイッチング素子群制御部31は、混成変調波WMMを用いて、入力側スイッチング素子群50の各スイッチング素子(正極側スイッチング素子51a、負極側スイッチング素子52a、正極側スイッチング素子51bおよび負極側スイッチング素子52bの各々)をパルス幅変調(PWM)制御して、トランス40の二次側巻線42に混成波Pmを出力させる。よって、本実施形態においても、第一実施形態で既述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。   According to the inverter device 100 of the present embodiment, the input side switching element group control unit 31 uses the hybrid modulation wave WMM to switch each switching element (positive side switching element 51a, negative side switching element) of the input side switching element group 50. 52a, each of the positive electrode side switching element 51b and the negative electrode side switching element 52b) are subjected to pulse width modulation (PWM) control, and the hybrid wave Pm is output to the secondary winding 42 of the transformer 40. Therefore, also in the present embodiment, it is possible to obtain the same operational effects as those described in the first embodiment.

なお、上述したことは、第二実施形態のインバータ装置100についても、同様に適用することができる。この場合、入力側スイッチング素子群制御部31は、混成変調波WMMを用いて、入力側第一スイッチング素子54および入力側第二スイッチング素子55をパルス幅変調(PWM)制御して、トランス40の二次側巻線42に混成波Pmを出力させる。この場合も、第一実施形態で既述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。   In addition, what was mentioned above is applicable similarly also about the inverter apparatus 100 of 2nd embodiment. In this case, the input-side switching element group control unit 31 performs pulse width modulation (PWM) control of the input-side first switching element 54 and the input-side second switching element 55 using the hybrid modulation wave WMM, and A hybrid wave Pm is output to the secondary winding 42. Also in this case, the same effects as those already described in the first embodiment can be obtained.

<その他>
本発明は、上記し、かつ、図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、既述した実施形態では、インバータ20は、単相の出力波Poutを生成し出力する。しかしながら、インバータ20の出力は、単相に限定されるものではない。インバータ20の出力は、多相(例えば、三相)にすることもできる。この場合、混成波生成部20aは、例えば、相数分のトランス40と、相数より一つ多い数(組数)分の一対のスイッチング素子とを備えると良い。
<Others>
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. For example, in the above-described embodiment, the inverter 20 generates and outputs a single-phase output wave Pout. However, the output of the inverter 20 is not limited to a single phase. The output of the inverter 20 can be multiphase (for example, three phases). In this case, the hybrid wave generation unit 20a may include, for example, the transformers 40 for the number of phases and a pair of switching elements for a number (number of sets) that is one more than the number of phases.

例えば、三相の場合、混成波生成部20aは、三つのトランス40と、四組の一対のスイッチング素子とを備えると良い。そして、四組の一対のスイッチング素子のうちの一組の一対のスイッチング素子(共通の一対のスイッチング素子)と、四組の一対のスイッチング素子のうちの他の一組の一対のスイッチング素子(第一の一対のスイッチング素子)とを用いて、三つのトランス40のうちの一のトランス40の二次側巻線42に、基準となる混成波Pmである第一混成波Pm1を出力させる。また、四組の一対のスイッチング素子のうちの一組の一対のスイッチング素子(共通の一対のスイッチング素子)と、四組の一対のスイッチング素子のうちの他の一組の一対のスイッチング素子(第二の一対のスイッチング素子)とを用いて、三つのトランス40のうちの他の一のトランス40の二次側巻線42に、第一混成波Pm1と比べて位相が120°進む混成波Pmである第二混成波Pm2を出力させる。さらに、四組の一対のスイッチング素子のうちの一組の一対のスイッチング素子(共通の一対のスイッチング素子)と、四組の一対のスイッチング素子のうちの残りの一組の一対のスイッチング素子(第三の一対のスイッチング素子)とを用いて、三つのトランス40のうちの残りの一のトランス40の二次側巻線42に、第二混成波Pm2と比べて位相が120°進む混成波Pmである第三混成波Pm3を出力させる。出力波生成部20bは、第一混成波Pm1、第二混成波Pm2および第三混成波Pm3から、三相の出力波Poutを生成する。   For example, in the case of three phases, the hybrid wave generator 20a may include three transformers 40 and four pairs of switching elements. A pair of switching elements (a common pair of switching elements) out of the four pairs of switching elements and a pair of other switching elements (a first pair of the four pairs of switching elements) The first mixed wave Pm1, which is the reference mixed wave Pm, is output to the secondary winding 42 of one of the three transformers 40 using a pair of switching elements). In addition, a pair of switching elements (a common pair of switching elements) out of the four pairs of switching elements, and another pair of switching elements (a first pair of the four pairs of switching elements). And a pair of switching elements), the mixed wave Pm whose phase is advanced by 120 ° relative to the secondary side winding 42 of the other one of the three transformers 40 relative to the first hybrid wave Pm1. The second hybrid wave Pm2 is output. Furthermore, a pair of switching elements (a common pair of switching elements) out of the four pairs of switching elements, and a remaining pair of switching elements (a first pair of the four pairs of switching elements) And a pair of switching elements), the mixed wave Pm whose phase is advanced by 120 ° in the secondary winding 42 of the remaining one of the three transformers 40 compared to the second hybrid wave Pm2. The third hybrid wave Pm3 is output. The output wave generator 20b generates a three-phase output wave Pout from the first hybrid wave Pm1, the second hybrid wave Pm2, and the third hybrid wave Pm3.

(混成波分離器60)
図11に示すように、混成波分離器60は、第一整流素子61と、第二整流素子62と、正極側コンデンサ63と、負極側コンデンサ64とを備えることもできる。正極側コンデンサ63の一端側は、第一整流素子61の出力側電極61bと、出力側第一スイッチング素子71の入力端子71cとの間の電路に接続されている。正極側コンデンサ63の他端側は、トランス40の二次側接続部43(中性点)と、フィルタ80のリアクトル81の一端側の端部81xとの間の電路に接続されている。また、負極側コンデンサ64の一端側は、第二整流素子62の入力側電極62aと、出力側第二スイッチング素子72の出力端子72eとの間の電路に接続されている。負極側コンデンサ64の他端側は、トランス40の二次側接続部43(中性点)と、フィルタ80のリアクトル81の一端側の端部81xとの間の電路に接続されている。
(Hybrid wave separator 60)
As shown in FIG. 11, the hybrid wave separator 60 can also include a first rectifier element 61, a second rectifier element 62, a positive electrode side capacitor 63, and a negative electrode side capacitor 64. One end side of the positive electrode side capacitor 63 is connected to an electric circuit between the output side electrode 61 b of the first rectifying element 61 and the input terminal 71 c of the output side first switching element 71. The other end side of the positive electrode side capacitor 63 is connected to an electric circuit between the secondary side connection portion 43 (neutral point) of the transformer 40 and an end portion 81 x on one end side of the reactor 81 of the filter 80. Further, one end side of the negative electrode side capacitor 64 is connected to an electric circuit between the input side electrode 62 a of the second rectifying element 62 and the output terminal 72 e of the output side second switching element 72. The other end side of the negative electrode side capacitor 64 is connected to an electric circuit between the secondary side connection portion 43 (neutral point) of the transformer 40 and an end portion 81 x on one end side of the reactor 81 of the filter 80.

図12Aの曲線L41は、図11の正極側混成波Pmpに係る交流電流の経時変化の一例を示している。図12Aは、図6Aに対応しており、図6Aの曲線L31が、破線で示されている。図12Aの曲線L41に示すように、混成波分離器60は、正極側コンデンサ63を備えることにより、正極側混成波Pmpに含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分の変動を低減することができる。   A curve L41 in FIG. 12A shows an example of the change over time of the alternating current related to the positive-side hybrid wave Pmp in FIG. FIG. 12A corresponds to FIG. 6A, and the curve L31 in FIG. 6A is indicated by a broken line. As shown by a curve L41 in FIG. 12A, the hybrid wave separator 60 includes the positive capacitor 63, and thus can reduce fluctuations in the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the positive hybrid wave Pmp.

図12Bの曲線L42は、図11の負極側混成波Pmmに係る交流電流の経時変化の一例を示している。図12Bは、図6Bに対応しており、図6Bの曲線L32が、破線で示されている。図12Bの曲線L42に示すように、混成波分離器60は、負極側コンデンサ64を備えることにより、負極側混成波Pmmに含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分の変動を低減することができる。   A curve L42 in FIG. 12B shows an example of the change over time of the alternating current related to the negative-side hybrid wave Pmm in FIG. FIG. 12B corresponds to FIG. 6B, and the curve L32 in FIG. 6B is indicated by a broken line. As illustrated by a curve L42 in FIG. 12B, the hybrid wave separator 60 includes the negative electrode side capacitor 64, and thus can reduce the fluctuation of the same frequency component as the predetermined frequency F0 included in the negative electrode side hybrid wave Pmm.

図12Cの曲線L43は、図11のフィルタ前混成波Pf0に係る交流電流の経時変化の一例を示している。図12Cは、図6Cに対応しており、図6Cの曲線L33が、破線で示されている。図12Cの曲線L43に示すように、混成波分離器60は、正極側コンデンサ63と、負極側コンデンサ64とを備えることにより、正極側混成波Pmpおよび負極側混成波Pmmに含まれる所定周波数F0と同じ周波数成分の変動を低減することができる。その結果、フィルタ前混成波Pf0に係る交流電流の電流波形は、既述した実施形態と比べて、フィルタ80を通過した後のフィルタ後混成波(インバータ20が出力する出力波Pout)に係る交流電流の電流波形(図2Dの曲線L10で示す電流波形)に近くなる。   A curve L43 in FIG. 12C shows an example of the change over time of the alternating current related to the pre-filter hybrid wave Pf0 in FIG. FIG. 12C corresponds to FIG. 6C, and the curve L33 in FIG. 6C is indicated by a broken line. As shown by a curve L43 in FIG. 12C, the hybrid wave separator 60 includes a positive electrode side capacitor 63 and a negative electrode side capacitor 64, whereby a predetermined frequency F0 included in the positive electrode side hybrid wave Pmp and the negative electrode side hybrid wave Pmm. The fluctuation of the same frequency component can be reduced. As a result, the current waveform of the alternating current related to the pre-filter hybrid wave Pf0 is an AC waveform related to the post-filter hybrid wave (the output wave Pout output from the inverter 20) after passing through the filter 80, as compared with the embodiment described above. It becomes close to the current waveform of the current (current waveform shown by the curve L10 in FIG. 2D).

また、図13に示すように、混成波分離器60は、複数(八つ)の整流素子(第一整流素子群65および第二整流素子群66)を備えることもできる。第一整流素子群65は、複数(四つ)の整流素子(整流素子65a、整流素子65b、整流素子65cおよび整流素子65d)を備えており、これらの整流素子がフルブリッジ接続されている。第二整流素子群66は、複数(四つ)の整流素子(整流素子66a、整流素子66b、整流素子66cおよび整流素子66d)を備えており、これらの整流素子がフルブリッジ接続されている。これらの整流素子は、第一整流素子61および第二整流素子62と同様に、公知の電力用の整流素子を用いることができる。   As shown in FIG. 13, the hybrid wave separator 60 can also include a plurality (eight) rectifying elements (a first rectifying element group 65 and a second rectifying element group 66). The first rectifying element group 65 includes a plurality (four) of rectifying elements (rectifying element 65a, rectifying element 65b, rectifying element 65c, and rectifying element 65d), and these rectifying elements are connected in a full bridge. The second rectifier element group 66 includes a plurality (four) of rectifier elements (rectifier element 66a, rectifier element 66b, rectifier element 66c, and rectifier element 66d), and these rectifier elements are connected in a full bridge. As these rectifying elements, similarly to the first rectifying element 61 and the second rectifying element 62, known rectifying elements for electric power can be used.

第一整流素子群65の入力側端子65i1は、トランス40の二次側巻線42の一方の端部42xであって、二次側第一巻線42aが設けられている側と同じ側の端部に接続されている。第一整流素子群65の入力側端子65i2は、トランス40の二次側接続部43(中性点)に接続されている。また、第一整流素子群65の出力側端子65o1は、出力側第一スイッチング素子71の入力端子71cに接続されている。第一整流素子群65の出力側端子65o2は、フィルタ80のリアクトル81の一端側の端部81xに接続されている。   The input side terminal 65i1 of the first rectifying element group 65 is one end portion 42x of the secondary side winding 42 of the transformer 40 and is on the same side as the side where the secondary side first winding 42a is provided. Connected to the end. The input side terminal 65i2 of the first rectifying element group 65 is connected to the secondary side connection portion 43 (neutral point) of the transformer 40. The output side terminal 65 o 1 of the first rectifying element group 65 is connected to the input terminal 71 c of the output side first switching element 71. The output-side terminal 65 o 2 of the first rectifying element group 65 is connected to the end 81 x on one end side of the reactor 81 of the filter 80.

第二整流素子群66の入力側端子66i1は、トランス40の二次側巻線42の他方の端部42yであって、二次側第二巻線42bが設けられている側と同じ側の端部に接続されている。第二整流素子群66の入力側端子66i2は、トランス40の二次側接続部43(中性点)に接続されている。また、第二整流素子群66の出力側端子66o1は、出力側第二スイッチング素子72の出力端子72eに接続されている。第二整流素子群66の出力側端子66o2は、フィルタ80のリアクトル81の一端側の端部81xに接続されている。   The input side terminal 66i1 of the second rectifying element group 66 is the other end 42y of the secondary side winding 42 of the transformer 40, and is on the same side as the side where the secondary side second winding 42b is provided. Connected to the end. The input side terminal 66i2 of the second rectifying element group 66 is connected to the secondary side connection portion 43 (neutral point) of the transformer 40. The output side terminal 66 o 1 of the second rectifying element group 66 is connected to the output terminal 72 e of the output side second switching element 72. The output-side terminal 66 o 2 of the second rectifying element group 66 is connected to the end 81 x on one end side of the reactor 81 of the filter 80.

本変形形態のインバータ装置100によれば、混成波分離器60は、複数(八つ)の整流素子(第一整流素子群65および第二整流素子群66)を備えている。複数(八つ)の整流素子のうちの複数(四つ)の整流素子(第一整流素子群65)は、第一整流素子61と同様に、混成波Pmの正極側成分の通過を許容し、かつ、混成波Pmの負極側成分の通過を規制する。また、複数(八つ)の整流素子のうちの他の複数(四つ)の整流素子(第二整流素子群66)は、第二整流素子62と同様に、混成波Pmの負極側成分の通過を許容し、かつ、混成波Pmの正極側成分の通過を規制する。よって、本変形形態のインバータ装置100においても、第一実施形態で既述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。   According to the inverter device 100 of this modification, the hybrid wave separator 60 includes a plurality (eight) rectifier elements (first rectifier element group 65 and second rectifier element group 66). A plurality (four) of rectifying elements (first rectifying element group 65) among the plurality (eight) rectifying elements allow passage of the positive-side component of the hybrid wave Pm, as with the first rectifying element 61. And the passage of the negative electrode side component of the hybrid wave Pm is regulated. Further, among the plural (eight) rectifying elements, the other plural (four) rectifying elements (second rectifying element group 66) are, as in the second rectifying element 62, the negative-side component of the hybrid wave Pm. The passage is allowed and the passage of the positive-side component of the hybrid wave Pm is restricted. Therefore, also in the inverter apparatus 100 of this modification, the same operation effect as the operation effect already described in the first embodiment can be obtained.

(変調波)
上述した実施形態では、第一変調波WM1および第二変調波WM2は、正弦波である。その結果、混成波Pmに係る交流電流は、正弦波状に経時変化する周波数成分を含む(図2C)。また、正極側混成波Pmpに係る交流電流および負極側混成波Pmmに係る交流電流、並びに、フィルタ前混成波Pf0に係る交流電流は、正弦波(半波)状に経時変化する周波数成分を含む(図6A〜図6C)。また、正弦波である第一変調波WM1と、正弦波である第二変調波WM2とを混成した混成変調波WMMについても、同様に正弦波になり、上述したことが同様に言える。
(Modulated wave)
In the embodiment described above, the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are sine waves. As a result, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes a frequency component that changes with time in a sine wave shape (FIG. 2C). Further, the alternating current related to the positive-side hybrid wave Pmp, the alternating current related to the negative-side hybrid wave Pmm, and the alternating current related to the pre-filter mixed wave Pf0 include frequency components that change over time in a sine wave (half wave) form. (FIGS. 6A-6C). Similarly, the hybrid modulated wave WMM obtained by hybridizing the first modulated wave WM1 that is a sine wave and the second modulated wave WM2 that is a sine wave also becomes a sine wave, and the above can be said similarly.

しかしながら、第一変調波WM1および第二変調波WM2は、正弦波に限定されるものではない。第一変調波WM1および第二変調波WM2は、例えば、矩形波にすることもできる。この場合、混成波Pmに係る交流電流は、矩形波状に経時変化する周波数成分を含む。また、正極側混成波Pmpに係る交流電流および負極側混成波Pmmに係る交流電流、並びに、フィルタ前混成波Pf0に係る交流電流は、矩形波状に経時変化する周波数成分を含む。また、矩形波である第一変調波WM1と、矩形波である第二変調波WM2とを混成した混成変調波WMMについても、同様に矩形波になり、上述したことが同様に言える。   However, the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are not limited to sine waves. The first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 can be rectangular waves, for example. In this case, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes a frequency component that changes with time in a rectangular wave shape. Further, the alternating current related to the positive-side hybrid wave Pmp, the alternating current related to the negative-side hybrid wave Pmm, and the alternating current related to the pre-filter mixed wave Pf0 include a frequency component that changes with time in a rectangular wave shape. Also, the hybrid modulated wave WMM obtained by hybridizing the first modulated wave WM1 that is a rectangular wave and the second modulated wave WM2 that is a rectangular wave is also a rectangular wave, and the above can be said similarly.

このように、第一変調波WM1および第二変調波WM2は、矩形波または正弦波であると好適である。矩形波および正弦波は、いずれも容易に生成することができ、入力側スイッチング素子群制御部31を簡素化し易い。また、後述するように、第一変調波WM1および第二変調波WM2が矩形波である場合、正弦波の場合と比べて、低次(インバータ20の出力周波数Foutと同じ周波数成分)の歪みが生じ易く、フィルタ80が大型化する可能性がある。そのため、フィルタ80を小型化する観点から、第一変調波WM1および第二変調波WM2は、正弦波であると好適である。一方、第一変調波WM1および第二変調波WM2が正弦波である場合、矩形波の場合と比べて、制御が複雑化し易い。そのため、制御を簡素化する観点から、第一変調波WM1および第二変調波WM2は、矩形波であると好適である。   Thus, it is preferable that the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are rectangular waves or sine waves. Both the rectangular wave and the sine wave can be easily generated, and the input-side switching element group control unit 31 can be easily simplified. Further, as will be described later, when the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are rectangular waves, distortion of the lower order (the same frequency component as the output frequency Fout of the inverter 20) is compared with the case of the sine wave. This is likely to occur, and the filter 80 may be enlarged. Therefore, from the viewpoint of downsizing the filter 80, the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are preferably sine waves. On the other hand, when the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are sine waves, the control is likely to be complicated compared to the case of a rectangular wave. Therefore, from the viewpoint of simplifying the control, it is preferable that the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are rectangular waves.

第一変調波WM1および第二変調波WM2が矩形波の場合、混成波Pmに係る交流電流には、所定周波数F0の二以上の整数倍の高調波成分が含まれる。その結果、インバータ20が出力する出力波Poutには、インバータ20の出力周波数Foutの二以上の整数倍の高調波成分が含まれる(上述した低次の歪み)。例えば、所定周波数F0が20kHzのとき、混成波Pmに係る交流電流には、40kHz、60kHz、80kHzなどの高調波成分が含まれる。その結果、例えば、インバータ20の出力周波数Foutが50Hzのとき、インバータ20が出力する出力波Poutには、100Hz、150Hz、200Hzなどの高調波成分が含まれる。そのため、インバータ20が出力する出力波Poutに含まれる高調波成分を除去するために、フィルタ80が大型化する可能性がある。   When the first modulated wave WM1 and the second modulated wave WM2 are rectangular waves, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes a harmonic component that is an integer multiple of two or more of the predetermined frequency F0. As a result, the output wave Pout output from the inverter 20 includes a harmonic component that is an integer multiple of two or more of the output frequency Fout of the inverter 20 (the low-order distortion described above). For example, when the predetermined frequency F0 is 20 kHz, the alternating current related to the hybrid wave Pm includes harmonic components such as 40 kHz, 60 kHz, and 80 kHz. As a result, for example, when the output frequency Fout of the inverter 20 is 50 Hz, the output wave Pout output from the inverter 20 includes harmonic components such as 100 Hz, 150 Hz, and 200 Hz. Therefore, the filter 80 may be increased in size in order to remove harmonic components contained in the output wave Pout output from the inverter 20.

そこで、図14に示すように、フィルタ80は、第一フィルタ80aと、第二フィルタ80bとを備えていると好適である。第一フィルタ80aは、リアクトル81と、コンデンサ82とを備え、第一実施形態で既述したフィルタと同じである。第二フィルタ80bは、上述した所定周波数F0の二以上の整数倍の高調波成分が混成波Pmに含有してしまうことを抑制することができれば良く、その構成は、限定されない。同図では、第二フィルタ80bは、リアクトル83と、コンデンサ84とを備えており、ローパスフィルタが構成されている。   Therefore, as shown in FIG. 14, the filter 80 preferably includes a first filter 80a and a second filter 80b. The first filter 80a includes a reactor 81 and a capacitor 82, and is the same as the filter already described in the first embodiment. The 2nd filter 80b should just be able to suppress that the harmonic component of two or more integral multiples of the predetermined frequency F0 mentioned above contains in the hybrid wave Pm, The structure is not limited. In the figure, the second filter 80b includes a reactor 83 and a capacitor 84, and a low-pass filter is configured.

具体的には、リアクトル83の一端側の端部83xは、入力側スイッチング素子群50の一方の一対のスイッチング素子50aの接続部53aに接続されている。リアクトル83の他端側の端部83yは、コンデンサ84の一端側の端部84xに接続され、トランス40の一次側巻線41の一方の端部41xに接続されている。コンデンサ84の他端側の端部84yは、入力側スイッチング素子群50の他方の一対のスイッチング素子50bの接続部53bに接続され、トランス40の一次側巻線41の他方の端部41yに接続されている。   Specifically, an end portion 83 x on one end side of the reactor 83 is connected to a connection portion 53 a of one pair of switching elements 50 a in the input side switching element group 50. The other end 83 y of the reactor 83 is connected to one end 84 x of one end of the capacitor 84, and is connected to one end 41 x of the primary side winding 41 of the transformer 40. The other end 84 y of the capacitor 84 is connected to the connection portion 53 b of the other pair of switching elements 50 b of the input side switching element group 50 and connected to the other end 41 y of the primary side winding 41 of the transformer 40. Has been.

リアクトル83およびコンデンサ84は、公知の電力用の素子を用いることができる。また、リアクトル83のインダクタンスおよびコンデンサ84の静電容量は、第二フィルタ80bのカットオフ周波数が、第二周波数F2(所定周波数F0にインバータ20の出力周波数Foutを加えた周波数)より高く、かつ、所定周波数F0の二倍の周波数より低くなるように設定されている。これにより、矩形波状に変化する第一交流波P1に係る交流電流が正弦波化され、矩形波状に変化する第二交流波P2に係る交流電流が正弦波化される。その結果、混成波Pmに係る交流電流から、所定周波数F0の二以上の整数倍の高調波成分が低減される。また、インバータ20が出力する出力波Poutから、インバータ20の出力周波数Foutの二以上の整数倍の高調波成分が低減される。   As the reactor 83 and the capacitor 84, a known power element can be used. Further, the inductance of the reactor 83 and the capacitance of the capacitor 84 are such that the cutoff frequency of the second filter 80b is higher than the second frequency F2 (a frequency obtained by adding the output frequency Fout of the inverter 20 to the predetermined frequency F0), and The frequency is set to be lower than twice the predetermined frequency F0. Thereby, the alternating current concerning the 1st alternating current wave P1 which changes to a rectangular wave shape is made into a sine wave, and the alternating current concerning the 2nd alternating current wave P2 which changes to a rectangular wave shape is made into a sine wave. As a result, harmonic components that are integer multiples of two or more of the predetermined frequency F0 are reduced from the alternating current related to the hybrid wave Pm. Further, from the output wave Pout output from the inverter 20, harmonic components that are an integer multiple of two or more of the output frequency Fout of the inverter 20 are reduced.

10:直流電源、10p:正極、10n:負極、
20:インバータ、20a:混成波生成部、20b:出力波生成部、
30:制御装置、
31:入力側スイッチング素子群制御部、32:出力側スイッチング素子群制御部、
40:トランス、
41:一次側巻線、41x:一方の端部、41y:他方の端部、
41a:一次側第一巻線、41b:一次側第二巻線、
42:二次側巻線、44:一次側接続部、
50:入力側スイッチング素子群、50a,50b:一対のスイッチング素子、
51:正極側スイッチング素子、52:負極側スイッチング素子、53:接続部、
54:入力側第一スイッチング素子、55:入力側第二スイッチング素子、
60:混成波分離器、
61:第一整流素子、62:第二整流素子、
65:第一整流素子群、66:第二整流素子群、
70:出力側スイッチング素子群、70a:一対のスイッチング素子、
71:出力側第一スイッチング素子、72:出力側第二スイッチング素子、
80:フィルタ、
100:インバータ装置、
F0:所定周波数、F1:第一周波数、F2:第二周波数、Fout:出力周波数、
WM1:第一変調波、WM2:第二変調波、WMM:混成変調波、
Pdc:直流電力、P1:第一交流波、P2:第二交流波、Pm:混成波、
Pmp:正極側混成波、Pmm:負極側混成波、Pout:出力波。
10: DC power supply, 10p: positive electrode, 10n: negative electrode,
20: Inverter, 20a: Hybrid wave generator, 20b: Output wave generator,
30: Control device,
31: input-side switching element group control unit, 32: output-side switching element group control unit,
40: Transformer
41: primary winding, 41x: one end, 41y: the other end,
41a: primary side first winding, 41b: primary side second winding,
42: secondary winding, 44: primary side connection,
50: input side switching element group, 50a, 50b: a pair of switching elements,
51: Positive side switching element, 52: Negative side switching element, 53: Connection part,
54: input side first switching element, 55: input side second switching element,
60: Hybrid wave separator,
61: first rectifying element, 62: second rectifying element,
65: first rectifier element group, 66: second rectifier element group,
70: output side switching element group, 70a: a pair of switching elements,
71: Output side first switching element, 72: Output side second switching element,
80: filter,
100: Inverter device,
F0: predetermined frequency, F1: first frequency, F2: second frequency, Fout: output frequency,
WM1: first modulated wave, WM2: second modulated wave, WMM: hybrid modulated wave,
Pdc: DC power, P1: first AC wave, P2: second AC wave, Pm: hybrid wave,
Pmp: positive mixed wave, Pmm: negative mixed wave, Pout: output wave.

Claims (8)

直流電源と、前記直流電源から出力された直流電力を所望の交流電力に変換するインバータと、前記インバータを駆動制御する制御装置とを備えるインバータ装置であって、
前記インバータは、
所定周波数から前記インバータの出力周波数を減じた第一周波数で周期的に変動する第一交流波と前記所定周波数に前記インバータの前記出力周波数を加えた第二周波数で周期的に変動する第二交流波とを混成した混成波を前記直流電力から生成する混成波生成部と、
前記混成波に含まれる前記インバータの前記出力周波数の二倍の周波数成分を前記インバータの前記出力周波数と同じ周波数成分に変換して、前記混成波から前記インバータが出力する出力波を生成する出力波生成部と、
を備えるインバータ装置。
An inverter device comprising a DC power source, an inverter that converts DC power output from the DC power source into desired AC power, and a control device that drives and controls the inverter,
The inverter is
A first AC wave that periodically varies at a first frequency obtained by subtracting the output frequency of the inverter from a predetermined frequency, and a second AC that periodically varies at a second frequency obtained by adding the output frequency of the inverter to the predetermined frequency. A hybrid wave generating unit that generates a hybrid wave that is a hybrid of waves from the DC power;
An output wave that converts a frequency component that is twice the output frequency of the inverter included in the hybrid wave into a frequency component that is the same as the output frequency of the inverter, and generates an output wave that the inverter outputs from the hybrid wave A generator,
An inverter device comprising:
前記混成波生成部は、
一次側巻線と二次側巻線とを備えるトランスと、
前記直流電源の正極側に接続されている正極側スイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続されている負極側スイッチング素子とが接続部で接続され直列接続されている一対のスイッチング素子を二組備える入力側スイッチング素子群と、
を具備し、
前記トランスの前記一次側巻線の一方の端部は、前記入力側スイッチング素子群の一方の一対のスイッチング素子の前記接続部に接続され、前記一次側巻線の他方の端部は、前記入力側スイッチング素子群の他方の一対のスイッチング素子の前記接続部に接続されており、
前記制御装置は、前記第一周波数と同じ周波数で周期的に変動する第一変調波を用いて前記一方の一対のスイッチング素子をパルス幅変調制御し、前記第二周波数と同じ周波数で周期的に変動する第二変調波を用いて前記他方の一対のスイッチング素子をパルス幅変調制御して、前記トランスの前記二次側巻線に前記混成波を出力させる入力側スイッチング素子群制御部を備える請求項1に記載のインバータ装置。
The hybrid wave generator is
A transformer comprising a primary winding and a secondary winding;
Two pairs of switching elements in which a positive side switching element connected to the positive side of the DC power source and a negative side switching element connected to the negative side of the DC power source are connected at a connecting portion and connected in series. An input side switching element group comprising:
Comprising
One end of the primary side winding of the transformer is connected to the connection part of one pair of switching elements of the input side switching element group, and the other end of the primary side winding is the input Connected to the connection portion of the other pair of switching elements of the side switching element group,
The control device performs pulse width modulation control on the one pair of switching elements using a first modulated wave that periodically varies at the same frequency as the first frequency, and periodically at the same frequency as the second frequency. An input-side switching element group control unit that performs pulse width modulation control on the other pair of switching elements using a second modulated wave that fluctuates and outputs the mixed wave to the secondary winding of the transformer. The inverter device according to Item 1.
前記混成波生成部は、
一次側第一巻線と一次側第二巻線とが直列接続されている一次側巻線と、二次側巻線とを備えるトランスと、
前記一次側巻線の一方の端部であって前記一次側第一巻線が設けられている側と同じ側の端部と前記直流電源の負極との間の電路に設けられている入力側第一スイッチング素子と、前記一次側巻線の他方の端部であって前記一次側第二巻線が設けられている側と同じ側の端部と前記直流電源の前記負極との間の電路に設けられている入力側第二スイッチング素子とを備える入力側スイッチング素子群と、
を具備し、
前記直流電源の正極は、前記一次側第一巻線と前記一次側第二巻線とが接続されている一次側接続部に接続されており、
前記制御装置は、前記第一周波数と同じ周波数で周期的に変動する第一変調波を用いて前記入力側第一スイッチング素子をパルス幅変調制御し、前記第二周波数と同じ周波数で周期的に変動する第二変調波を用いて前記入力側第二スイッチング素子をパルス幅変調制御して、前記トランスの前記二次側巻線に前記混成波を出力させる入力側スイッチング素子群制御部を備える請求項1に記載のインバータ装置。
The hybrid wave generator is
A transformer comprising a primary side winding in which a primary side first winding and a primary side second winding are connected in series, and a secondary side winding;
The input side provided in the electric circuit between one end of the primary side winding and the same side as the side where the primary first winding is provided and the negative electrode of the DC power supply An electric circuit between the first switching element and the other end of the primary side winding on the same side as the side where the primary second winding is provided and the negative electrode of the DC power supply An input-side switching element group comprising an input-side second switching element provided in
Comprising
The positive electrode of the DC power source is connected to a primary side connection portion to which the primary side first winding and the primary side second winding are connected,
The control device performs pulse width modulation control on the input-side first switching element using a first modulated wave that periodically varies at the same frequency as the first frequency, and periodically at the same frequency as the second frequency. The input-side switching element group control part which carries out pulse width modulation control of the said input side 2nd switching element using the 2nd modulated wave which fluctuates, and outputs the said mixed wave to the said secondary side winding of the said transformer is provided. The inverter device according to Item 1.
前記混成波生成部は、
一次側巻線と二次側巻線とを備えるトランスと、
前記直流電源の正極側に接続されている正極側スイッチング素子と前記直流電源の負極側に接続されている負極側スイッチング素子とが接続部で接続され直列接続されている一対のスイッチング素子を二組備える入力側スイッチング素子群と、
を具備し、
前記トランスの前記一次側巻線の一方の端部は、前記入力側スイッチング素子群の一方の一対のスイッチング素子の前記接続部に接続され、前記一次側巻線の他方の端部は、前記入力側スイッチング素子群の他方の一対のスイッチング素子の前記接続部に接続されており、
前記制御装置は、前記第一周波数と同じ周波数で周期的に変動する第一変調波と前記第二周波数と同じ周波数で周期的に変動する第二変調波とを混成した混成変調波を用いて、前記入力側スイッチング素子群の各スイッチング素子をパルス幅変調制御して、前記トランスの前記二次側巻線に前記混成波を出力させる入力側スイッチング素子群制御部を備える請求項1に記載のインバータ装置。
The hybrid wave generator is
A transformer comprising a primary winding and a secondary winding;
Two pairs of switching elements in which a positive side switching element connected to the positive side of the DC power source and a negative side switching element connected to the negative side of the DC power source are connected at a connecting portion and connected in series. An input side switching element group comprising:
Comprising
One end of the primary side winding of the transformer is connected to the connection part of one pair of switching elements of the input side switching element group, and the other end of the primary side winding is the input Connected to the connection portion of the other pair of switching elements of the side switching element group,
The control device uses a hybrid modulated wave obtained by hybridizing a first modulated wave that periodically varies at the same frequency as the first frequency and a second modulated wave that periodically varies at the same frequency as the second frequency. The input side switching element group control part which carries out pulse width modulation control of each switching element of the said input side switching element group, and outputs the said mixed wave to the said secondary side winding of the said transformer is provided. Inverter device.
前記混成波生成部は、
一次側第一巻線と一次側第二巻線とが直列接続されている一次側巻線と、二次側巻線とを備えるトランスと、
前記一次側巻線の一方の端部であって前記一次側第一巻線が設けられている側と同じ側の端部と前記直流電源の負極との間の電路に設けられている入力側第一スイッチング素子と、前記一次側巻線の他方の端部であって前記一次側第二巻線が設けられている側と同じ側の端部と前記直流電源の前記負極との間の電路に設けられている入力側第二スイッチング素子とを備える入力側スイッチング素子群と、
を具備し、
前記直流電源の正極は、前記一次側第一巻線と前記一次側第二巻線とが接続されている一次側接続部に接続されており、
前記制御装置は、前記第一周波数と同じ周波数で周期的に変動する第一変調波と前記第二周波数と同じ周波数で周期的に変動する第二変調波とを混成した混成変調波を用いて、前記入力側第一スイッチング素子および前記入力側第二スイッチング素子をパルス幅変調制御して、前記トランスの前記二次側巻線に前記混成波を出力させる入力側スイッチング素子群制御部を備える請求項1に記載のインバータ装置。
The hybrid wave generator is
A transformer comprising a primary side winding in which a primary side first winding and a primary side second winding are connected in series, and a secondary side winding;
The input side provided in the electric circuit between one end of the primary side winding and the same side as the side where the primary first winding is provided and the negative electrode of the DC power supply An electric circuit between the first switching element and the other end of the primary side winding on the same side as the side where the primary second winding is provided and the negative electrode of the DC power supply An input-side switching element group comprising an input-side second switching element provided in
Comprising
The positive electrode of the DC power source is connected to a primary side connection portion to which the primary side first winding and the primary side second winding are connected,
The control device uses a hybrid modulated wave obtained by hybridizing a first modulated wave that periodically varies at the same frequency as the first frequency and a second modulated wave that periodically varies at the same frequency as the second frequency. And an input-side switching element group controller that performs pulse width modulation control on the input-side first switching element and the input-side second switching element, and outputs the mixed wave to the secondary-side winding of the transformer. The inverter device according to Item 1.
前記第一変調波および前記第二変調波は、矩形波または正弦波である請求項2〜請求項5のいずれか一項に記載のインバータ装置。   The inverter device according to any one of claims 2 to 5, wherein the first modulation wave and the second modulation wave are a rectangular wave or a sine wave. 前記出力波生成部は、
前記混成波の正極側成分の通過が許容され負極側成分の通過が規制された正極側混成波と前記混成波の負極側成分の通過が許容され正極側成分の通過が規制された負極側混成波とに前記混成波を分離する混成波分離器と、
前記インバータが出力する前記出力波の正極側成分として前記正極側混成波を出力させる出力側第一スイッチング素子と前記出力波の負極側成分として前記負極側混成波を出力させる出力側第二スイッチング素子とが直列接続されている一対のスイッチング素子を備える出力側スイッチング素子群と、
前記出力側第一スイッチング素子を介して出力された前記正極側混成波および前記出力側第二スイッチング素子を介して出力された前記負極側混成波に含まれる前記所定周波数と同じ周波数成分を低減するフィルタと、
を具備し、
前記制御装置は、前記出力波の正極側成分を出力させるときに前記出力側第一スイッチング素子を閉状態にし、かつ、前記出力側第二スイッチング素子を開状態にし、前記出力波の負極側成分を出力させるときに前記出力側第一スイッチング素子を開状態にし、かつ、前記出力側第二スイッチング素子を閉状態にして、前記正極側混成波と前記負極側混成波とを交互に出力させる出力側スイッチング素子群制御部を備える請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のインバータ装置。
The output wave generator is
The positive-side mixed wave in which the positive-side component of the hybrid wave is allowed to pass and the negative-side component is restricted from passing, and the negative-side hybrid in which the negative-side component of the hybrid wave is allowed to pass and the positive-side component is restricted from passing A hybrid wave separator for separating the hybrid wave into a wave;
An output-side first switching element that outputs the positive-side hybrid wave as a positive-side component of the output wave output from the inverter, and an output-side second switching element that outputs the negative-side hybrid wave as a negative-side component of the output wave Output side switching element group comprising a pair of switching elements connected in series,
The same frequency component as the predetermined frequency contained in the positive-side hybrid wave output via the output-side first switching element and the negative-side hybrid wave output via the output-side second switching element is reduced. Filters,
Comprising
The control device closes the output-side first switching element and outputs the output-side second switching element when the positive-side component of the output wave is output, and the negative-side component of the output wave When the output side first switching element is opened and the output side second switching element is closed, the positive side hybrid wave and the negative side hybrid wave are alternately output. The inverter apparatus as described in any one of Claims 1-6 provided with a side switching element group control part.
前記混成波分離器は、複数の整流素子を備え、
前記複数の整流素子のうちの一つまたは複数の整流素子は、前記混成波の正極側成分の通過を許容し、かつ、前記混成波の負極側成分の通過を規制し、前記複数の整流素子のうちの他の一つまたは複数の整流素子は、前記混成波の負極側成分の通過を許容し、かつ、前記混成波の正極側成分の通過を規制する請求項7に記載のインバータ装置。
The hybrid wave separator includes a plurality of rectifying elements,
One or more rectifying elements of the plurality of rectifying elements allow passage of the positive-side component of the hybrid wave and restrict passage of the negative-side component of the hybrid wave, and the plurality of rectifying elements 8. The inverter device according to claim 7, wherein the other rectifying element or the plurality of rectifying elements allow passage of the negative-side component of the hybrid wave and restrict passage of the positive-side component of the hybrid wave.
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