JP2018088750A - Power conversion device - Google Patents

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哲生 天野
Tetsuo Amano
哲生 天野
英児 野村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress noise generated from a reactor in a power conversion device comprising a Z source boost circuit.SOLUTION: A power conversion device 1 comprises: a Z source boost circuit 20; an inverter circuit 30 that is connected to an output side of the Z source boost circuit 20 and includes multiple switching elements 31-36; and a control part 60 which compares a carrier signal with a command value to perform PWM control on the switching elements 31-36. The control part 60 randomly changes a time and a cycle to shorten the switching elements 31-36.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、Zソース昇圧回路を有する電力変換装置に関するものである。   The present invention relates to a power converter having a Z source booster circuit.

従来、Zソース昇圧回路を有する電力変換装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。図9は、従来のZソース昇圧回路を有する電力変換装置の構成例を示す図である。   Conventionally, a power conversion device having a Z source booster circuit is known (see, for example, Patent Document 1). FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a power converter having a conventional Z source booster circuit.

図9に示す電力変換装置3は、直流電源10と、Zソース昇圧回路20と、インバータ回路30と、制御部50と、電圧検出部71及び72と、電流検出部73及び74とを備える。電力変換装置2は、電動機40に電力を供給し、電動機40には回転数検出部75が接続される。   The power conversion device 3 illustrated in FIG. 9 includes a DC power supply 10, a Z source booster circuit 20, an inverter circuit 30, a control unit 50, voltage detection units 71 and 72, and current detection units 73 and 74. The power conversion device 2 supplies power to the electric motor 40, and a rotation speed detection unit 75 is connected to the electric motor 40.

Zソース昇圧回路20は、ダイオード25と、リアクトル21及び22と、コンデンサ23及び24とを有し、出力に直流リンク部を介してインバータ回路30に接続される。   The Z-source booster circuit 20 includes a diode 25, reactors 21 and 22, and capacitors 23 and 24, and is connected to the inverter circuit 30 at the output via a DC link unit.

インバータ回路30は、各相の位相が互いに120度ずつずれるようにスイッチング素子31〜36をオン・オフして制御することにより、インバータ回路30の出力に接続された電動機40を駆動する。   The inverter circuit 30 drives the electric motor 40 connected to the output of the inverter circuit 30 by turning on and off the switching elements 31 to 36 so that the phases of each phase are shifted by 120 degrees from each other.

図10は、図9に示したような従来の電力変換装置3における制御部50として想定される構成例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example assumed as the control unit 50 in the conventional power conversion device 3 as illustrated in FIG. 9.

短絡指令演算部56は、Zソースベクトル制御演算部53が演算した昇圧率Bから正側短絡指令N と、負側短絡指令N とを演算する。 The short-circuit command calculation unit 56 calculates a positive-side short-circuit command N p * and a negative-side short-circuit command N n * from the boost rate B * calculated by the Z source vector control calculation unit 53.

短絡ゲート演算部57は、短絡指令演算部56が演算した正側短絡指令N と、キャリア信号生成部54が生成したキャリア信号aとを比較し、キャリア信号aが正側短絡指令N より大きいときにハイレベル、正側短絡指令N 以下のときにローレベルとなる信号を、正側短絡ゲート信号Gsp として出力する。また、短絡指令演算部56が演算した負側短絡指令N と、キャリア信号aとを比較し、キャリア信号aが負側短絡指令N より小さいときにハイレベル、負側短絡指令N 以上のときにローレベルとなる信号を、負側短絡ゲート信号Gsn として出力する。 The short-circuit gate calculation unit 57 compares the positive-side short-circuit command N p * calculated by the short-circuit command calculation unit 56 with the carrier signal a generated by the carrier signal generation unit 54, and the carrier signal a is the positive-side short-circuit command N p. * high level when greater than the signal as a positive short command N p * following when a low level, and outputs a positive short gate signal G sp *. Further, the negative side short-circuit command N n * calculated by the short-circuit command calculation unit 56 is compared with the carrier signal a. When the carrier signal a is smaller than the negative side short-circuit command N n * , the high-level negative side short-circuit command N A signal that becomes low when n * or more is output as a negative-side short-circuited gate signal G sn * .

短絡ゲート論理和部58は、短絡ゲート演算部57が演算した正側短絡ゲート信号Gsp と負側短絡ゲート信号Gsn との論理和を、短絡ゲート信号G として出力する。 The short-circuit gate OR unit 58 outputs a logical sum of the positive-side short-circuit gate signal G sp * and the negative-side short-circuit gate signal G sn * calculated by the short-circuit gate calculation unit 57 as the short-circuit gate signal G s * .

最終出力ゲート論理和59は、短絡ゲート信号G と、基本ゲート信号Gup ,Gun ,Gvp ,Gvn ,Gwp ,Gwn との論理和を、それぞれ最終出力ゲート信号Gsup ,Gsun ,Gsvp ,Gsvn ,Gswp ,Gswn として出力する。 The final output gate logic OR 59, a short-circuit gate signal G s *, basic gate signal G up *, G un *, G vp *, G vn *, G wp *, the logical sum of the G wn *, respectively final output gate signal G sup *, G sun *, G svp *, G svn *, G swp *, and outputs it as G swn *.

図11は、キャリア信号aと、三相電圧指令V ,V ,V と、正側短絡指令N と、負側短絡指令N と、正側短絡ゲート信号Gsp と、負側短絡ゲート信号Gsn と、基本ゲート信号Gup ,Gun と、最終出力ゲート信号Gsup ,Gsun との関係を示す図である。 FIG. 11 shows a carrier signal a, a three-phase voltage command V u * , V v * , V w * , a positive short-circuit command N p * , a negative short-circuit command N n *, and a positive short-circuit gate signal G. It is a figure which shows the relationship between sp * , the negative side short circuit gate signal Gsn * , basic gate signal Gup * , Gun * , and final output gate signal Gsup * , Gsun * .

このような構成とすることで、短絡ゲート信号G がローレベルのときには、Zソースベクトル制御演算部53が演算する三相電圧指令V ,V ,V と、キャリア信号生成部54が生成するキャリア信号aとの比較によるPWM制御により、スイッチング素子31〜36がオン、オフするインバータ動作となる。短絡ゲート信号G がハイレベルのときには、スイッチング素子31〜36が共にオンする短絡動作となる。 With this configuration, when the short-circuit gate signal G s * is at a low level, the three-phase voltage commands V u * , V v * , V w * calculated by the Z source vector control calculation unit 53, and the carrier signal By the PWM control by comparison with the carrier signal a generated by the generation unit 54, an inverter operation is performed in which the switching elements 31 to 36 are turned on and off. When the short-circuit gate signal G s * is at a high level, a short-circuit operation is performed in which both the switching elements 31 to 36 are turned on.

インバータ動作から短絡動作に変わると、コンデンサ23,24がそれぞれ放電され、リアクトル21,22それぞれに磁気エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子31〜36のいずれかがオフしてインバータ動作に戻ると、リアクトル21,22それぞれに蓄積されていた磁気エネルギーが放出され、コンデンサ23,24がそれぞれ充電される。よって、直流電源10が出力する電圧に対して昇圧された電圧がインバータ回路30に出力される。この短絡動作は、インバータ回路30で、スイッチング素子31,33,35がオンでスイッチング素子32,34,36がオフのときと、スイッチング素子31,33,35がオフでスイッチング素子32,34,36がオンのときの、ゼロベクトル状態で行うことが知られている(例えば非特許文献1参照)。   When the inverter operation is changed to the short-circuit operation, the capacitors 23 and 24 are discharged, and magnetic energy is accumulated in the reactors 21 and 22, respectively. Next, when any of the switching elements 31 to 36 is turned off to return to the inverter operation, the magnetic energy stored in the reactors 21 and 22 is released, and the capacitors 23 and 24 are charged. Therefore, a voltage boosted with respect to the voltage output from the DC power supply 10 is output to the inverter circuit 30. This short-circuit operation is performed in the inverter circuit 30 when the switching elements 31, 33, and 35 are on and the switching elements 32, 34, and 36 are off, and when the switching elements 31, 33, and 35 are off and the switching elements 32, 34, and 36 are off. It is known to perform in a zero vector state when is turned on (see Non-Patent Document 1, for example).

また、インバータのキャリア周波数を可変させることで、騒音を低下させる技術が知られている(例えば特許文献1参照)。   In addition, a technique for reducing noise by changing the carrier frequency of an inverter is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−207084号公報JP 2010-207084 A

Fang Zhen Peng, "Z-source Inverter", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.39, NO.2, MARCH/APRIL 2003, pp.504-510Fang Zhen Peng, "Z-source Inverter", IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS, VOL.39, NO.2, MARCH / APRIL 2003, pp.504-510

非特許文献1によれば、回路動作が短絡動作のとき、インバータ動作のときと比較して、スイッチング周波数が2倍となる。このとき、Zソース昇圧回路のリアクトルに流れる電流にスイッチング周波数成分が含まれる。そのため、スイッチング周波数が低い場合に、Zソース昇圧回路のリアクトルからスイッチング周波数成分の耳障りな騒音が発生する。図10に示した制御部50の短絡ゲート信号の決め方では、正側短絡ゲート信号と、負側短絡ゲート信号との短絡パルスの時間幅が等しく、これらの論理和の短絡パルスの間隔が一定である。そのため、Zソース昇圧回路のリアクトルに流れる電流のスイッチング周波数成分を抑えられないという課題があった。   According to Non-Patent Document 1, when the circuit operation is a short-circuit operation, the switching frequency is doubled compared to the inverter operation. At this time, the switching frequency component is included in the current flowing through the reactor of the Z source booster circuit. Therefore, when the switching frequency is low, annoying noise of the switching frequency component is generated from the reactor of the Z source booster circuit. In the method of determining the short-circuit gate signal of the control unit 50 shown in FIG. 10, the time widths of the short-circuit pulses of the positive-side short-circuit gate signal and the negative-side short-circuit gate signal are equal, and the interval of the short-circuit pulses of these ORs is constant. is there. Therefore, there is a problem that the switching frequency component of the current flowing through the reactor of the Z source booster circuit cannot be suppressed.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、スイッチング周波数が低い場合でも、リアクトルに流れる電流に含まれるスイッチング周波数成分を抑制し、リアクトルから発生する耳障りな騒音を抑制することが可能な電力変換装置を提供することにある。   An object of the present invention made in view of such circumstances is power conversion capable of suppressing the annoying noise generated from the reactor by suppressing the switching frequency component included in the current flowing through the reactor even when the switching frequency is low. To provide an apparatus.

上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、直流電源の正極側にアノード側が接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソード側に接続された第1のリアクトルと、前記直流電源の負極側に接続された第2のリアクトルと、前記第1のリアクトルの入力側及び前記第2のリアクトルの出力側の間に接続された第1のコンデンサと、前記第1のリアクトルの出力側及び前記第2のリアクトルの入力側の間に接続された第2のコンデンサと、を有するZソース昇圧回路と、前記Zソース昇圧回路の出力側に接続され、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、キャリア信号及び指令値を比較して前記スイッチング素子をPWM制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a power conversion device according to the present invention includes a diode having an anode connected to the positive electrode side of a DC power supply, a first reactor connected to the cathode side of the diode, and a negative electrode of the DC power supply. A second reactor connected to the side, a first capacitor connected between the input side of the first reactor and the output side of the second reactor, the output side of the first reactor, and the A Z-source booster circuit having a second capacitor connected between the input sides of the second reactor, an inverter circuit having a plurality of switching elements connected to the output side of the Z-source booster circuit, and a carrier A control unit that performs PWM control on the switching element by comparing a signal and a command value, and the control unit performs a time and a cycle for short-circuiting the switching element. Wherein the randomly changing.

さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、三角波の前記キャリア信号に、該キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を加算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする。   Further, in the power conversion device according to the present invention, the control unit adds the shift amount that changes every half cycle at the timing of the peak and valley of the carrier signal to the carrier signal of the triangular wave, It is characterized in that the time and period for short-circuiting are randomly changed.

さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記指令値から、三角波の前記キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を減算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする。   Furthermore, in the power converter according to the present invention, the control unit subtracts, from the command value, a shift amount that changes every half cycle at a peak and valley timing of the carrier signal of a triangular wave. It is characterized in that the time and period for short-circuiting are randomly changed.

さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記シフト量を前記PWM制御における変調率、及びランダム変数に基づいて決定することを特徴とする。   Furthermore, the power converter according to the present invention is characterized in that the control unit determines the shift amount based on a modulation rate in the PWM control and a random variable.

本発明によれば、スイッチング周波数が低い場合でも、Zソース昇圧回路のリアクトルに流れる電流に含まれるスイッチング周波数成分を抑制し、騒音を低化させることができる。   According to the present invention, even when the switching frequency is low, the switching frequency component included in the current flowing through the reactor of the Z source booster circuit can be suppressed and noise can be reduced.

本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of composition of a power converter concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置における制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control part in the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置におけるZソースベクトル制御演算部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the Z source vector control calculating part in the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置における主要な信号のタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart of the main signals in the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の効果を示す波形である。It is a waveform which shows the effect of the power converter device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置における制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the control part in the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置における主要な信号のタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart of the main signals in the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の電力変換装置の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the conventional power converter device. 従来の電力変換装置における制御部として想定される構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example assumed as a control part in the conventional power converter device. 従来の電力変換装置における主要な信号のタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows the time chart of the main signals in the conventional power converter device.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示す図である。図1に示す例では、電力変換装置1は、直流電源10と、Zソース昇圧回路20と、インバータ回路30と、制御部60−1と、電圧検出部71及び72と、電流検出部73及び74とを備える。電力変換装置1は、電動機40に電力を供給し、電動機40には回転数検出部75が接続される。図1に示す制御部60−1は、図9に示した電力変換装置3と比較して、制御部50に代えて制御部60−1を有する点が相違する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to the first embodiment of the present invention. In the example illustrated in FIG. 1, the power conversion device 1 includes a DC power supply 10, a Z source booster circuit 20, an inverter circuit 30, a control unit 60-1, voltage detection units 71 and 72, a current detection unit 73, and 74. The power conversion device 1 supplies electric power to the electric motor 40, and a rotation speed detection unit 75 is connected to the electric motor 40. The control unit 60-1 illustrated in FIG. 1 is different from the power conversion device 3 illustrated in FIG. 9 in that the control unit 60-1 includes a control unit 60-1 instead of the control unit 50.

直流電源10は、Zソース昇圧回路20と、インバータ回路30とを介して電動機40に電力供給するための電源装置である。直流電源10は、バッテリーやキャパシタなどの蓄電装置でもよい。   The DC power supply 10 is a power supply device for supplying power to the electric motor 40 via the Z source booster circuit 20 and the inverter circuit 30. The DC power supply 10 may be a power storage device such as a battery or a capacitor.

Zソース昇圧回路20は、直流電源10の正極側にアノード側が接続されたダイオード25と、ダイオード25のカソード側に接続されたリアクトル(第1のリアクトル)21と、直流電源10の負極側に接続されたリアクトル(第2のリアクトル)22と、リアクトル21の入力側及びリアクトル22の出力側の間に接続されたコンデンサ(第1のコンデンサ)23と、リアクトル21の出力側及びリアクトル22の入力側の間に接続されたコンデンサ(第2のコンデンサ)24とを有する。   The Z source booster circuit 20 is connected to a diode 25 whose anode side is connected to the positive side of the DC power source 10, a reactor (first reactor) 21 connected to the cathode side of the diode 25, and a negative side of the DC power source 10. Reactor (second reactor) 22, a capacitor (first capacitor) 23 connected between the input side of reactor 21 and the output side of reactor 22, the output side of reactor 21, and the input side of reactor 22 And a capacitor (second capacitor) 24 connected between the two.

インバータ回路30は、Zソース昇圧回路20の出力側に接続され、複数のスイッチング素子31〜36を有する。本実施形態では3相のインバータ回路とする。スイッチング素子31〜36は、トランジスタ(例えば、IGBT又はMOSFET)とフリーホイールダイオードとを逆並列接続したものである。スイッチング素子31及び32は直列接続され、インバータ回路30のU相の上下アームを構成する。スイッチング素子33及び34は直列接続され、インバータ回路30のV相の上下アームを構成する。スイッチング素子35及び36は直列接続され、インバータ回路30のW相の上下アームを構成する。インバータ回路30は、各相の位相が互いに120度ずつずれるように、制御部60−1によりスイッチング素子31〜36がオン・オフ制御されることにより、出力に接続された電動機40を駆動する。   The inverter circuit 30 is connected to the output side of the Z source booster circuit 20 and has a plurality of switching elements 31 to 36. In this embodiment, a three-phase inverter circuit is used. The switching elements 31 to 36 are transistors in which a transistor (for example, IGBT or MOSFET) and a free wheel diode are connected in antiparallel. The switching elements 31 and 32 are connected in series and constitute the U-phase upper and lower arms of the inverter circuit 30. The switching elements 33 and 34 are connected in series to constitute the V-phase upper and lower arms of the inverter circuit 30. The switching elements 35 and 36 are connected in series to constitute a W-phase upper and lower arm of the inverter circuit 30. The inverter circuit 30 drives the electric motor 40 connected to the output by controlling the switching elements 31 to 36 by the control unit 60-1 so that the phases of the phases are shifted from each other by 120 degrees.

Zソース昇圧回路20は、インバータ回路30のU相、V相、W相のいずれかの相の上下スイッチング素子が同時にオンしてインバータ回路30が短絡(上下アーム短絡)すると、コンデンサ23及び24の放電と、リアクトル21及び22の充電とが行われる。次に、同時にオンしていたスイッチング素子の一方をオフにすると、リアクトル21及び22の放電と、コンデンサ23及び24の充電とが行われる。この結果、インバータ回路30に出力される直流リンク電圧Vdcが上昇する。 The Z source booster circuit 20 includes capacitors 23 and 24 that are connected to each other when the upper and lower switching elements of the U phase, V phase, and W phase of the inverter circuit 30 are simultaneously turned on and the inverter circuit 30 is short-circuited (upper and lower arm short-circuit). Discharging and charging of reactors 21 and 22 are performed. Next, when one of the switching elements that are on at the same time is turned off, the reactors 21 and 22 are discharged and the capacitors 23 and 24 are charged. As a result, the DC link voltage V dc output to the inverter circuit 30 increases.

電動機40は、インバータ回路30が出力する三相交流電圧で駆動される電動機である。   The electric motor 40 is an electric motor driven by a three-phase AC voltage output from the inverter circuit 30.

電圧検出部71は、直流電源10の出力電圧Eを検出し、制御部60−1に出力する。   The voltage detector 71 detects the output voltage E of the DC power supply 10 and outputs it to the controller 60-1.

電圧検出部72は、コンデンサに印加される電圧(コンデンサ電圧)Vを検出し、制御部60−1に出力する。図1に示す例では、コンデンサ23のコンデンサ電圧Vを検出するが、コンデンサ24のコンデンサ電圧Vを検出してもよい。 Voltage detector 72 detects the voltage (capacitor voltage) V C applied to the capacitor, and outputs to the control unit 60-1. In the example illustrated in FIG. 1, the capacitor voltage V C of the capacitor 23 is detected, but the capacitor voltage V C of the capacitor 24 may be detected.

電流検出部73は、インバータ回路30のU相出力と電動機40との間に流れるU相電流Iを検出し、制御部60−1に出力する。また、電流検出部74は、インバータ回路30のW相出力と電動機40との間に流れるW相電流Iを検出し、制御部60−1に出力する。なお、U相電流I、V相電流I、及びW相電流Iの和は0になるため、本実施形態では電流検出部をU相及びW相に設け、V相電流Iは計算によって算出可能であることからV相の電流検出部を省略したが、U相及びV相、V相及びW相、又は三相全てに電流検出部を設けてもよい。 The current detection unit 73 detects the U-phase current Iu flowing between the U-phase output of the inverter circuit 30 and the electric motor 40, and outputs it to the control unit 60-1. The current detection unit 74 detects the W phase current I w flowing between the W-phase output and the electric motor 40 of the inverter circuit 30, and outputs it to the control unit 60-1. Since the sum of the U-phase current I u , the V-phase current I v , and the W-phase current I w is 0, in this embodiment, current detection units are provided in the U-phase and the W-phase, and the V-phase current I v is Although the V-phase current detection unit is omitted because it can be calculated by calculation, a current detection unit may be provided in the U-phase and the V-phase, the V-phase and the W-phase, or all three phases.

回転数検出部75は、電動機40の回転数ωを検出し、制御部60−1に出力する。   The rotation speed detection unit 75 detects the rotation speed ω of the electric motor 40 and outputs it to the control unit 60-1.

制御部60−1は、電圧検出部71により検出された電源電圧Eと、電圧検出部72により検出されたコンデンサ電圧Vと、電流検出部73により検出されたU相電流Iと、電流検出部74により検出されたW相電流Iと、回転数検出部75により検出された回転数ωと、トルク指令Tと、磁束指令φとを入力する。そして、三角波のキャリア信号及び指令値の比較に基づいてスイッチング素子31〜36にそれぞれゲート信号Gsup ,Gsunsvp ,Gsvn ,Gswp ,Gswn を出力して、スイッチング素子31〜36をPWM制御する。 The control unit 60-1 includes a power supply voltage E detected by the voltage detection unit 71, a capacitor voltage V C detected by the voltage detection unit 72, a U-phase current I u detected by the current detection unit 73, and a current and the W-phase current I w detected by the detector 74, and inputs the rotation speed ω detected by the speed detecting unit 75, a torque command T *, the magnetic flux command phi *. Then, each of the gate signals G sup * to the switching element 31 to 36 based on the comparison of the carrier signal and the command value of the triangular wave, G sun, * G svp * , G svn *, G swp *, and outputs the G swn * The switching elements 31 to 36 are PWM-controlled.

制御部60−1は、詳細は以下に述べるが、キャリア信号に、キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を加算することにより、スイッチング素子31〜36を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させる。   As will be described in detail below, the control unit 60-1 adds a shift amount that changes every half cycle at the peak and valley timings of the carrier signal to the carrier signal, thereby short-circuiting the switching elements 31 to 36. And the period is changed at random.

図2は、制御部60−1の構成例を示す図である。図2に示す制御部60−1は、積分器51と、電流指令演算部52と、Zソースベクトル制御演算部53と、キャリア信号生成部54と、基本ゲート演算部55と、変調率演算部61と、短絡指令演算部56と、ランダム変数生成部62と、シフト量演算部63と、加算器64と、短絡ゲート演算部57と、短絡ゲート論理和部58と、最終出力ゲート論理和部59とを備える。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 60-1. 2 includes an integrator 51, a current command calculation unit 52, a Z source vector control calculation unit 53, a carrier signal generation unit 54, a basic gate calculation unit 55, and a modulation factor calculation unit. 61, a short-circuit command calculation unit 56, a random variable generation unit 62, a shift amount calculation unit 63, an adder 64, a short-circuit gate calculation unit 57, a short-circuit gate logical sum unit 58, and a final output gate logical sum unit 59.

積分器51は、回転数検出部75が検出する回転数ωから、時間積分して位相θを演算する。   The integrator 51 performs time integration from the rotational speed ω detected by the rotational speed detector 75 to calculate the phase θ.

電流指令演算部52は、トルク指令Tと磁束指令φとから、トルク分電流指令I と磁束分電流指令I とを演算する。 The current command calculation unit 52 calculates a torque component current command I q * and a flux component current command I d * from the torque command T * and the flux command φ * .

図3は、Zソースベクトル制御演算部53の構成例を示すブロック図である。図3に示すZソースベクトル制御演算部53は、三相−dq軸座標変換部531と、電流制御演算部532と、Zソース出力電圧演算部533と、dq軸−三相座標変換部534とを備える。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the Z source vector control arithmetic unit 53. 3 includes a three-phase-dq-axis coordinate conversion unit 531, a current control calculation unit 532, a Z-source output voltage calculation unit 533, a dq-axis-three-phase coordinate conversion unit 534, Is provided.

三相−dq軸座標変換部531は、U相電流Iと、W相電流Iと、積分器51が計算した位相θとから、三相−dq軸座標変換によって、q軸のトルク分電流Iと、d軸の磁束分電流Iとに座標変換する。 The three-phase-dq-axis coordinate conversion unit 531 converts the q-axis torque component from the U-phase current I u , the W-phase current I w, and the phase θ calculated by the integrator 51 by three-phase-dq axis coordinate conversion. Coordinates are converted into the current I q and the d-axis magnetic flux current I d .

電流制御演算部532は、三相−dq軸座標変換部531が座標変換したトルク分電流Iと、磁束分電流Iとを、電流指令演算部52が演算したトルク分電流指令I と、磁束分電流指令I とに一致させるように、制御(例えば、PI制御)を行い、q軸電圧指令V と、d軸電圧指令V とを出力する。 The current control calculation unit 532 is a torque component current command I q * calculated by the current command calculation unit 52 using the torque component current I q and the magnetic flux component current I d coordinate-converted by the three-phase-dq axis coordinate conversion unit 531 . Then, control (for example, PI control) is performed so as to match the magnetic flux component current command I d * , and a q-axis voltage command V q * and a d-axis voltage command V d * are output.

Zソース出力電圧演算部533は、電圧検出部71が検出した電源電圧Eと、電流制御演算部532が演算したq軸電圧指令V 及びd軸電圧指令V とから、Zソース昇圧回路20で昇圧動作を行うための昇圧率Bと、インバータ回路30でPWM制御を行うためのインバータ分q軸電圧指令V **と、インバータ分d軸電圧指令V **とを演算する。 The Z source output voltage calculation unit 533 generates a Z source boost from the power supply voltage E detected by the voltage detection unit 71 and the q axis voltage command V q * and the d axis voltage command V d * calculated by the current control calculation unit 532. The boosting rate B * for performing the boosting operation in the circuit 20, the inverter q-axis voltage command V q ** for performing the PWM control in the inverter circuit 30, and the inverter d-axis voltage command V d ** are calculated. To do.

dq軸−三相座標変換部534は、Zソース出力電圧演算部533が演算したインバータ分q軸電圧指令V **と、インバータ分d軸電圧指令V **と、積分器51が計算した位相θとから、dq軸−三相座標変換によって、U相電圧指令V と、V相電圧指令V と、W相電圧指令V とに座標変換する。 The dq axis-three-phase coordinate conversion unit 534 is calculated by the integrator 51 based on the inverter q-axis voltage command V q ** and the inverter d-axis voltage command V d ** calculated by the Z source output voltage calculation unit 533. From the phase θ, the coordinates are converted into a U-phase voltage command V u * , a V-phase voltage command V v *, and a W-phase voltage command V w * by dq axis-three-phase coordinate conversion.

キャリア信号生成部54は、三角波のキャリア信号aを生成する。   The carrier signal generation unit 54 generates a triangular wave carrier signal a.

基本ゲート演算部55は、キャリア信号生成部54が生成したキャリア信号aと、Zソースベクトル制御演算部53が演算した三相電圧指令V ,V ,V とを比較する。そして、U相電圧指令V がキャリア信号aより大きいときにハイレベル、キャリア信号a以下のときにローレベルとなる信号を、基本ゲート信号Gup として出力する。また、U相電圧指令V がキャリア信号aより大きいときにローレベル、キャリア信号a以下のときにハイレベルとなる信号を、基本ゲート信号Gun として出力する。また、V相電圧指令V がキャリア信号aより大きいときにハイレベル、キャリア信号a以下のときにローレベルとなる信号を、基本ゲート信号Gvp として出力する。また、V相電圧指令V がキャリア信号aより大きいときにローレベル、キャリア信号a以下のときにハイレベルとなる信号を、基本ゲート信号Gvn として出力する。また、W相電圧指令V がキャリア信号aより大きいときにハイレベル、キャリア信号a以下のときにローレベルとなる信号を、基本ゲート信号Gwp として出力する。また、W相電圧指令V がキャリア信号aより大きいときにローレベル、キャリア信号a以下のときにハイレベルとなる信号を、基本ゲート信号Gwn として出力する。 The basic gate calculation unit 55 compares the carrier signal a generated by the carrier signal generation unit 54 with the three-phase voltage commands V u * , V v * , and V w * calculated by the Z source vector control calculation unit 53. Then, a signal that is at a high level when the U-phase voltage command V u * is greater than the carrier signal a and at a low level when it is less than or equal to the carrier signal a is output as the basic gate signal G up * . Further, a signal that is low when the U-phase voltage command V u * is greater than the carrier signal a and is high when the U-phase voltage command V u * is less than or equal to the carrier signal a is output as the basic gate signal G un * . Also, a signal that is high when the V-phase voltage command V v * is greater than the carrier signal a and low when it is equal to or less than the carrier signal a is output as the basic gate signal G vp * . In addition, a signal that is low when the V-phase voltage command V v * is greater than the carrier signal a and is high when the V-phase voltage command V v * is less than or equal to the carrier signal a is output as the basic gate signal G vn * . In addition, a signal that is at a high level when the W-phase voltage command V w * is greater than the carrier signal a and at a low level when it is less than or equal to the carrier signal a is output as the basic gate signal G wp * . In addition, a signal that is at a low level when the W-phase voltage command V w * is greater than the carrier signal a and is at a high level when the W-phase voltage command V w * is less than or equal to the carrier signal a is output as the basic gate signal G wn * .

変調率演算部61は、電圧検出部71が検出した電源電圧Eと、電圧検出部72が検出したコンデンサ電圧Vと、三相電圧指令値V ,V ,V とからPWM制御における変調率αを演算する。 Modulation factor computation unit 61, a power supply voltage E is voltage detecting unit 71 detects the capacitor voltage V C to which the voltage detecting unit 72 detects three-phase voltage command value V u *, V v *, from the V w * The modulation factor α in the PWM control is calculated.

電源電圧Eと、コンデンサ電圧Vと、三相電圧指令値V ,V ,V と、変調率αとの関係は式(1)で表される。ただし、Cは変調方式により決まる変数とする。例えば、正弦波変調方式ではC=1とし、ヒップ変調方式ではC=(√3)/2とする。 A power supply voltage E, and the capacitor voltage V C, the three-phase voltage command value V u *, V v *, and V w *, the relation between modulation ratio α represented by formula (1). However, C is a variable determined by the modulation method. For example, C = 1 in the sine wave modulation method and C = (√3) / 2 in the hip modulation method.

Figure 2018088750
Figure 2018088750

短絡指令演算部56は、Zソースベクトル制御演算部53が演算した昇圧率Bから、正側短絡指令N と負側短絡指令N とを演算する。昇圧率Bと正側短絡指令N との関係は式(2)で表され、昇圧率Bと負側短絡指令N との関係は式(3)で表される。 The short-circuit command calculation unit 56 calculates a positive-side short-circuit command N p * and a negative-side short-circuit command N n * from the boost rate B * calculated by the Z source vector control calculation unit 53. The relationship between the step-up rate B * and the positive side short-circuit command N p * is expressed by Equation (2), and the relationship between the step-up rate B * and the negative-side short-circuit command N n * is expressed by Equation (3).

Figure 2018088750
Figure 2018088750

Figure 2018088750
Figure 2018088750

ランダム変数生成部62は、ランダム変数pを生成する。ランダム変数pの値の範囲は式(4)で表される。   The random variable generation unit 62 generates a random variable p. The range of the value of the random variable p is expressed by Equation (4).

Figure 2018088750
Figure 2018088750

シフト量演算部63は、短絡指令演算部56が演算した正側短絡指令N と、ランダム変数生成部62が生成したランダム変数pと、変調率演算部61が演算した変調率αと、キャリア信号生成部54が生成したキャリア信号aとを用いてシフト量sを演算し、キャリア信号aの山及び谷のタイミングで、半周期毎に演算し、演算結果を保持する。正側短絡指令N と、変調率αと、ランダム変数pと、シフト量sとの関係は式(5)で表される。 The shift amount calculation unit 63 includes a positive side short-circuit command N p * calculated by the short-circuit command calculation unit 56, a random variable p generated by the random variable generation unit 62, a modulation rate α calculated by the modulation rate calculation unit 61, The shift amount s is calculated using the carrier signal a generated by the carrier signal generation unit 54, calculated every half cycle at the peak and valley timings of the carrier signal a, and the calculation result is held. The relationship among the positive side short-circuit command N p * , the modulation factor α, the random variable p, and the shift amount s is expressed by Expression (5).

Figure 2018088750
Figure 2018088750

加算器64は、シフト量演算部63が演算したシフト量sと、キャリア信号生成部54が生成したキャリア信号aとを加算し、キャリア信号bを演算する。キャリア信号aと、シフト量sと、キャリア信号bとの関係は式(6)で表される。   The adder 64 adds the shift amount s calculated by the shift amount calculation unit 63 and the carrier signal a generated by the carrier signal generation unit 54 to calculate the carrier signal b. The relationship among the carrier signal a, the shift amount s, and the carrier signal b is expressed by Expression (6).

Figure 2018088750
Figure 2018088750

短絡ゲート演算部57は、加算器64が計算したキャリア信号bと、短絡指令演算部56が演算した正側短絡指令N とを比較し、キャリア信号bが正側短絡指令N より大きいときにハイレベル、正側短絡指令N 以下のときにローレベルとなる信号を、正側短絡ゲート信号Gsp として出力する。また、加算器64が計算したキャリア信号bと、短絡指令演算部56が演算した負側短絡指令N とを比較し、キャリア信号bが負側短絡指令N より小さいときにハイレベル、負側短絡指令N 以上のときにローレベルとなる信号を、負側短絡ゲート信号Gsn として出力する。 The short-circuit gate calculation unit 57 compares the carrier signal b calculated by the adder 64 with the positive-side short-circuit command N p * calculated by the short-circuit command calculation unit 56, and the carrier signal b is obtained from the positive-side short-circuit command N p * . a high-level, the signal becomes a positive short command N p * following time low when large, outputs a positive short gate signal G sp *. Further, the carrier signal b calculated by the adder 64 is compared with the negative-side short-circuit command N n * calculated by the short-circuit command calculation unit 56. When the carrier signal b is smaller than the negative-side short-circuit command N n * , the high level is obtained. A signal that becomes a low level when the negative-side short-circuit command N n * or more is output as a negative-side short-circuit gate signal G sn * .

短絡ゲート論理和部58は、短絡ゲート演算部57が演算した正側短絡ゲート信号Gsp と、負側短絡ゲート信号Gsn との論理和を、短絡ゲート信号G として出力する。 The short-circuit gate OR unit 58 outputs a logical sum of the positive-side short-circuit gate signal G sp * calculated by the short-circuit gate calculation unit 57 and the negative-side short-circuit gate signal G sn * as a short-circuit gate signal G s * .

最終出力ゲート論理和部59は、短絡ゲート論理和部58が出力した短絡ゲート信号G と、基本ゲート演算部55が演算した基本ゲート信号Gup ,Gun ,Gvp ,Gvn ,Gwp ,Gwn との論理和を、それぞれ最終出力ゲート信号Gsup ,Gsun ,Gsvp ,Gsvn ,Gswp ,Gswn として出力する。 The final output gate OR unit 59 includes the short-circuit gate signal G s * output from the short-circuit gate OR unit 58 and the basic gate signals G up * , G un * , G vp * , G calculated by the basic gate calculation unit 55. vn *, G wp *, the logical sum of the G wn *, the final output gate signal G sup * respectively, G sun *, G svp * , G svn *, G swp *, and outputs it as G swn *.

図4は、キャリア信号aと、三相電圧指令V ,V ,V と、変調率αと、キャリア信号bと、正側短絡指令N と、負側短絡指令N と、シフト量sと、正側短絡ゲート信号Gsp と、負側短絡ゲート信号Gsn と、基本ゲート信号Gup ,Gun と、最終出力ゲート信号Gsup ,Gsun との関係を示した図である。 FIG. 4 shows a carrier signal a, a three-phase voltage command V u * , V v * , V w * , a modulation factor α, a carrier signal b, a positive short-circuit command N p *, and a negative short-circuit command N. and n *, and the shift amount s, the positive short gate signal G sp *, and the negative-side short-circuit gate signal G sn *, * basic gate signal G Stay up-, and G un *, the final output gate signal G sup *, G It is the figure which showed the relationship with sun * .

図4に示すように、三角波のキャリア信号aの山及び谷のタイミングで半周期毎に、キャリア信号aにシフト量sを加算することにより、短絡ゲート信号の短絡パルスの時間幅及び位相(すなわち、スイッチング素子31〜36を短絡させる時間及び周期)をランダムに変化させることができ、その結果、Zソース昇圧回路20のリアクトル21,22に流れる電流のスイッチング周波数成分を抑制することができる。   As shown in FIG. 4, by adding the shift amount s to the carrier signal a every half cycle at the peak and valley timings of the triangular carrier signal a, the time width and phase of the short-circuit pulse of the short-circuit gate signal (that is, , The time and period of short-circuiting the switching elements 31 to 36) can be changed randomly, and as a result, the switching frequency component of the current flowing through the reactors 21 and 22 of the Z source booster circuit 20 can be suppressed.

図5は、本発明と従来技術とのリアクトルに流れる電流を周波数解析したものであり、横軸は周波数、縦軸はリアクトル電流である。この図からも、スイッチング周波数成分が抑制されていることが分かる。   FIG. 5 shows the frequency analysis of the current flowing through the reactor according to the present invention and the prior art. The horizontal axis represents the frequency and the vertical axis represents the reactor current. This figure also shows that the switching frequency component is suppressed.

(第2の実施形態)
つぎに、本発明の第2の実施形態に係る電力変換装置について説明する。図6は、第2の実施形態に係る電力変換装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態の電力変換装置2は第1の実施形態の電力変換装置1と比較して、制御部60−1に代えて制御部60−2を備える点が相違する。その他の構成については第1の実施形態と同一であるため、同一の参照番号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a power conversion device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the power conversion device according to the second embodiment. The power conversion device 2 of the present embodiment is different from the power conversion device 1 of the first embodiment in that a control unit 60-2 is provided instead of the control unit 60-1. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

制御部60−2は、詳細は以下に述べるが、指令値(正側短絡指令N ,負側短絡指令N )から、キャリア信号aの山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量sを減算することにより、スイッチング素子31〜36を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させる。 Control unit 60-2, details are described below, the command value (positive short command N p *, the negative-side short-circuit command N n *) change from every half cycle at the timings of the peaks and valleys of the carrier signal a By subtracting the shift amount s to be changed, the time and period for short-circuiting the switching elements 31 to 36 are randomly changed.

図7は、制御部60−2の構成例を示す図である。図7に示す制御部60−2は、積分器51と、電流指令演算部52と、Zソースベクトル制御演算部53と、キャリア信号生成部54と、基本ゲート演算部55と、変調率演算部61と、短絡指令演算部56と、ランダム変数生成部62と、シフト量演算部63と、減算器65及び66と、短絡ゲート演算部57と、短絡ゲート論理和部58と、最終出力ゲート論理和部59とを備える。本実施形態の制御部60−2は、第1の実施形態の制御部60−1と比較して、加算器64を備えないで、減算器65及び66を備える点が相違する。その他の構成については第1の実施形態と同一であるため、同一の参照番号を付して説明を省略する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the control unit 60-2. 7 includes an integrator 51, a current command calculation unit 52, a Z source vector control calculation unit 53, a carrier signal generation unit 54, a basic gate calculation unit 55, and a modulation factor calculation unit. 61, a short-circuit command calculation unit 56, a random variable generation unit 62, a shift amount calculation unit 63, subtracters 65 and 66, a short-circuit gate calculation unit 57, a short-circuit gate logical sum unit 58, and a final output gate logic The sum part 59 is provided. The control unit 60-2 of the present embodiment is different from the control unit 60-1 of the first embodiment in that it does not include the adder 64 but includes subtractors 65 and 66. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

減算器65は、短絡指令演算部56が演算した正側短絡指令N から、シフト量演算部63が演算したシフト量sを減算し、正側短絡指令N **を計算する。正側短絡指令N と、シフト量sと、正側短絡指令N **との関係は、式(7)で表される。 The subtractor 65 subtracts the shift amount s calculated by the shift amount calculation unit 63 from the positive side short-circuit command N p * calculated by the short-circuit command calculation unit 56 to calculate the positive side short-circuit command N p ** . The relationship between the positive-side short-circuit command N p * , the shift amount s, and the positive-side short-circuit command N p ** is expressed by Expression (7).

Figure 2018088750
Figure 2018088750

減算器66は、短絡指令演算部56が演算した負側短絡指令N から、シフト量演算部63が演算したシフト量sを減算し、負側短絡指令N **を計算する。負側短絡指令N と、シフト量sと、負側短絡指令N **との関係は、式(8)で表される。 The subtractor 66 subtracts the shift amount s calculated by the shift amount calculation unit 63 from the negative side short-circuit command N n * calculated by the short-circuit command calculation unit 56 to calculate the negative side short-circuit command N n ** . The relationship between the negative-side short-circuit command N n * , the shift amount s, and the negative-side short-circuit command N n ** is expressed by Expression (8).

Figure 2018088750
Figure 2018088750

短絡ゲート演算部57は、キャリア信号生成部54が生成したキャリア信号aと、減算器65が計算した正側短絡指令N **とを比較し、キャリア信号aが正側短絡指令N **より大きいときにハイレベル、正側短絡指令N **以下のときにローレベルとなる信号を、正側短絡ゲート信号Gsp として出力する。また、キャリア信号生成部54が生成したキャリア信号aと、減算器66が演算した負側短絡指令N **とを比較し、キャリア信号aが負側短絡指令N **より小さいときにハイレベル、負側短絡指令N **以上のときにローレベルとなる信号を、負側短絡ゲート信号Gsn として出力する。 The short-circuit gate calculation unit 57 compares the carrier signal a generated by the carrier signal generation unit 54 with the positive-side short-circuit command N p ** calculated by the subtractor 65, and the carrier signal a becomes the positive-side short-circuit command N p *. A signal that becomes a high level when it is greater than * and becomes a low level when it is less than or equal to the positive side short-circuit command N p ** is output as a positive-side short-circuit gate signal G sp * . Further, when the carrier signal a generated by the carrier signal generation unit 54 is compared with the negative short-circuit command N n ** calculated by the subtractor 66, the carrier signal a is smaller than the negative short-circuit command N n **. A signal that becomes low level when the high level is greater than or equal to the negative side short-circuit command N n ** is output as the negative side short-circuit gate signal G sn * .

図8は、キャリア信号aと、三相電圧指令V ,V ,V と、変調率αと、正側短絡指令N ,N **と、負側短絡指令N ,N **と、シフト量sと、正側短絡ゲート信号Gsp と、負側短絡ゲート信号Gsn と、基本ゲート信号Gup ,Gun と、最終出力ゲート信号Gsup ,Gsun との関係を示した図である。 FIG. 8 shows the carrier signal a, the three-phase voltage commands V u * , V v * , V w * , the modulation factor α, the positive short-circuit commands N p * , N p **, and the negative short-circuit command N. n *, and n n **, and the shift amount s, the positive short gate signal G sp *, and the negative-side short-circuit gate signal G sn *, * basic gate signal G Stay up-, and G un *, the final output gate signal G sup *, a diagram showing the relationship between the G sun *.

図8に示すように、三角波のキャリア信号aの山及び谷のタイミングで半周期毎に、短絡指令からシフト量sを減算することにより、短絡ゲート信号の短絡パルスの時間幅及び位相(すなわち、スイッチング素子31〜36を短絡させる時間及び周期)をランダムに変化させることができ、その結果、Zソース昇圧回路20のリアクトル21,22に流れる電流のスイッチング周波数成分を抑制することができる。   As shown in FIG. 8, by subtracting the shift amount s from the short-circuit command for each half cycle at the peak and valley timings of the triangular wave carrier signal a, the time width and phase of the short-circuit pulse of the short-circuit gate signal (that is, The time and period of short-circuiting the switching elements 31 to 36 can be changed randomly, and as a result, the switching frequency component of the current flowing through the reactors 21 and 22 of the Z source booster circuit 20 can be suppressed.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。   Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, it is possible to combine a plurality of constituent blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one constituent block.

本発明は、Zソース昇圧回路を有する電力変換装置に適用可能である。   The present invention is applicable to a power conversion device having a Z source booster circuit.

1,2 電力変換装置
10 直流電源
20 Zソース昇圧回路
21,22 リアクトル
23,24 コンデンサ
25 ダイオード
30 インバータ回路
31〜36 スイッチング素子
40 電動機
51 積分器
52 電流指令演算部
53 Zソースベクトル制御演算部
54 キャリア信号生成部
55 基本ゲート演算部
56 短絡指令演算部
57 短絡ゲート演算部
58 短絡ゲート論理和部
59 最終出力ゲート論理和部
60−1,60−2 制御部
61 変調率演算部
62 ランダム変数生成部
63 シフト量演算部
64 加算器
65,66 減算器
71,72 電圧検出部
73,74 電流検出部
75 回転数検出部
531 三相−dq軸座標変換部
532 電流制御演算部
533 Zソース出力電圧演算部
534 dq軸−三相座標変換部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Power converter 10 DC power supply 20 Z source booster circuit 21,22 Reactor 23,24 Capacitor 25 Diode 30 Inverter circuit 31-36 Switching element 40 Electric motor 51 Integrator 52 Current command calculating part 53 Z source vector control calculating part 54 Carrier signal generation unit 55 Basic gate calculation unit 56 Short circuit command calculation unit 57 Short circuit gate calculation unit 58 Short circuit gate OR unit 59 Final output gate OR unit 60-1, 60-2 Control unit 61 Modulation rate calculation unit 62 Random variable generation Unit 63 Shift amount calculation unit 64 Adder 65, 66 Subtractor 71, 72 Voltage detection unit 73, 74 Current detection unit 75 Rotational speed detection unit 531 Three-phase-dq axis coordinate conversion unit 532 Current control calculation unit 533 Z source output voltage Arithmetic unit 534 dq axis-three-phase coordinate conversion unit

Claims (4)

直流電源の正極側にアノード側が接続されたダイオードと、前記ダイオードのカソード側に接続された第1のリアクトルと、前記直流電源の負極側に接続された第2のリアクトルと、前記第1のリアクトルの入力側及び前記第2のリアクトルの出力側の間に接続された第1のコンデンサと、前記第1のリアクトルの出力側及び前記第2のリアクトルの入力側の間に接続された第2のコンデンサと、を有するZソース昇圧回路と、
前記Zソース昇圧回路の出力側に接続され、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路と、
キャリア信号及び指令値を比較して前記スイッチング素子をPWM制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする電力変換装置。
A diode having an anode connected to the positive electrode side of the DC power supply, a first reactor connected to the cathode side of the diode, a second reactor connected to the negative electrode side of the DC power supply, and the first reactor A first capacitor connected between the input side of the first reactor and the output side of the second reactor, and a second capacitor connected between the output side of the first reactor and the input side of the second reactor. A Z source booster circuit having a capacitor;
An inverter circuit connected to the output side of the Z source booster circuit and having a plurality of switching elements;
A control unit that performs PWM control of the switching element by comparing a carrier signal and a command value,
The said control part changes the time and period which short-circuit the said switching element at random, The power converter device characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、三角波の前記キャリア信号に、該キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を加算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。   The control unit randomly changes a time and a period for short-circuiting the switching element by adding a shift amount that changes every half cycle at the peak and valley timings of the carrier signal to the carrier signal of the triangular wave. The power conversion device according to claim 1, wherein: 前記制御部は、前記指令値から、三角波の前記キャリア信号の山及び谷のタイミングで半周期毎に変化するシフト量を減算することにより、前記スイッチング素子を短絡させる時間及び周期をランダムに変化させることを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。   The control unit randomly changes a time and a period for short-circuiting the switching element by subtracting, from the command value, a shift amount that changes every half cycle at the peak and valley timings of the carrier signal of the triangular wave. The power conversion device according to claim 1, wherein: 前記制御部は、前記シフト量を前記PWM制御における変調率、及びランダム変数を用いて演算することを特徴とする、請求項2又は3に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 2, wherein the control unit calculates the shift amount using a modulation factor and a random variable in the PWM control.
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