JP2018093627A - Power conversion device - Google Patents

Power conversion device Download PDF

Info

Publication number
JP2018093627A
JP2018093627A JP2016235323A JP2016235323A JP2018093627A JP 2018093627 A JP2018093627 A JP 2018093627A JP 2016235323 A JP2016235323 A JP 2016235323A JP 2016235323 A JP2016235323 A JP 2016235323A JP 2018093627 A JP2018093627 A JP 2018093627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
timing
switching element
analog
arm switching
output current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016235323A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6894222B2 (en
Inventor
真二 窪田
Shinji Kubota
真二 窪田
善久 北条
Yoshihisa Hojo
善久 北条
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP2016235323A priority Critical patent/JP6894222B2/en
Publication of JP2018093627A publication Critical patent/JP2018093627A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6894222B2 publication Critical patent/JP6894222B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power conversion device capable of highly accurately detecting an average output current of the power conversion device in only one sample in one cycle of a PWM carrier signal.SOLUTION: A power conversion device 1 comprises: a power converter 12 including an upper arm switching element 121 and a lower arm switching element 122; a gate generating unit 11 which generates an upper arm gate signal which controls the upper arm switching element 121 and a lower arm gate signal which controls the lower arm switching element 122; a current detector 13 which detects an output current of the power converter 12; an analog integrator 14 which calculates an analog integral value of the output current and resets the analog integral value at a first timing; a sample hold circuit 15 which holds the analog integral value at a second timing; and an average current calculation unit 17 which calculates an average value of the analog integral values integrated during the time lasting from the first timing to the second timing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、PWM(Pulse Width Modulation:パルス幅変調)制御により電力変換を行う電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion device that performs power conversion by PWM (Pulse Width Modulation) control.

一般的に、電力変換装置に入力する電圧指令値は、電力変換装置の出力電流値に基づき決定される。実際の制御周期間の平均出力電流値と出力電流の検出値との誤差が大きい場合には、制御性能が低下してしまうため、制御周期間の平均出力電流値を正確に取得することが求められている。   Generally, the voltage command value input to the power converter is determined based on the output current value of the power converter. If there is a large error between the average output current value during the actual control cycle and the detected output current value, the control performance will deteriorate, so it is necessary to obtain the average output current value during the control cycle accurately. It has been.

PWM制御により電力変換を行う電力変換装置の出力電流は、スイッチング周波数で脈動している。例えば、特許文献1には、このような脈動する出力電流の取得方法が開示されている。図5,6を参照して、特許文献1に記載の電力変換装置(モータ駆動装置)について説明する。一相分の電流検出部を抜き出すと図5の構成となり、図6に示すタイミングで制御される。電力変換装置100は、PWM制御器101により上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122を制御し、直流電源123を用いてモータなどの誘導性負荷20を駆動する。そして、PWMのキャリア信号の山と谷の2ヶ所で電流取得器104によってサンプルされた出力電流値を補正することで平均出力電流を求めている。   The output current of the power converter that performs power conversion by PWM control pulsates at the switching frequency. For example, Patent Document 1 discloses a method for acquiring such a pulsating output current. With reference to FIG.5, 6, the power converter device (motor drive device) of patent document 1 is demonstrated. When the current detection unit for one phase is extracted, the configuration shown in FIG. 5 is obtained, and control is performed at the timing shown in FIG. The power conversion apparatus 100 controls the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 by the PWM controller 101, and drives the inductive load 20 such as a motor using the DC power source 123. Then, the average output current is obtained by correcting the output current values sampled by the current acquirer 104 at the two peaks and valleys of the PWM carrier signal.

キャリア信号が山となる時刻Ti1でタイミング発生器102はオフセット計算機105が電流I(Ti1)をサンプルする指令を出し、キャリア信号が谷となる時刻Ti2においてもタイミング発生器102はオフセット計算機105が電流I(Ti2)をサンプルする指令を出す。オフセット計算機105はサンプルした電流値I(Ti1)及びI(Ti2)の差の絶対値の1/2を補正量として出力する。電流値補正器103は電流取得器104がサンプルした検出電流にオフセット計算機105が出力する補正量を加算又は減算した値を平均出力電流として電流制御に用いる。   At time Ti1 when the carrier signal becomes a peak, the timing generator 102 issues a command for the offset calculator 105 to sample the current I (Ti1). Command to sample I (Ti2). The offset calculator 105 outputs ½ of the absolute value of the difference between the sampled current values I (Ti1) and I (Ti2) as a correction amount. The current value corrector 103 uses a value obtained by adding or subtracting the correction amount output from the offset calculator 105 to the detected current sampled by the current acquirer 104 as an average output current for current control.

特開2013−215030号公報JP 2013-2105030 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法においては、PWMキャリア信号周期の間に最低2回のサンプルが必要になり、キャリア信号周波数に上限が発生する。またサンプル2点から電流値を補正するため、厳密なPWMキャリア信号周期の平均出力電流との間に誤差が発生する。   However, in the method described in Patent Document 1, at least two samples are required during the PWM carrier signal period, and an upper limit is generated in the carrier signal frequency. Further, since the current value is corrected from the two points of the sample, an error occurs between the average output current of a strict PWM carrier signal period.

かかる事情に鑑みてなされた本発明は、PWMキャリア信号の1周期に1回のサンプルのみで、平均出力電流を高精度に検出することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a power converter capable of detecting an average output current with high accuracy only by one sample per one period of a PWM carrier signal.

上記課題を解決するため、本発明に係る電力変換装置は、上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子を有する電力変換器と、前記上アームスイッチング素子を制御する上アームゲート信号、及び前記下アームスイッチング素子を制御する下アームゲート信号を生成するゲート生成部と、前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器により検出された出力電流のアナログ積分値を求め、該アナログ積分値を第1のタイミングでリセットするアナログ積分器と、前記アナログ積分値を第2のタイミングでホールドするサンプルホールド回路と、前記第1のタイミングから前記第2のタイミングまでの時間にわたって積分された前記アナログ積分値から前記出力電流の平均値を算出する平均電流算出部と、を備える特徴とする。   In order to solve the above problems, a power converter according to the present invention includes a power converter having an upper arm switching element and a lower arm switching element, an upper arm gate signal for controlling the upper arm switching element, and the lower arm switching. A gate generation unit that generates a lower arm gate signal for controlling the element; a current detector that detects an output current of the power converter; and an analog integrated value of the output current detected by the current detector; An analog integrator that resets the integration value at a first timing, a sample-and-hold circuit that holds the analog integration value at a second timing, and an integration over time from the first timing to the second timing An average current calculation unit for calculating an average value of the output current from the analog integral value; And wherein to obtain.

さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記アナログ積分器は、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子の一方がターンオンする第1のタイミングでリセットし、前記サンプルホールド回路は、前記アナログ積分値を、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子の他方がターンオフする第2のタイミングでホールドすることを特徴とする。   Further, in the power converter according to the present invention, the analog integrator is reset at a first timing when one of the upper arm switching element and the lower arm switching element is turned on, and the sample hold circuit is The value is held at a second timing at which the other of the upper arm switching element and the lower arm switching element is turned off.

さらに、本発明に係る電力変換装置において、前記アナログ積分器は、キャリア信号の山又は谷となる第1のタイミングでリセットし、前記サンプルホールド回路は、前記アナログ積分値を、前記第1のタイミングから前記キャリア信号の1周期後の第2のタイミングでホールドすることを特徴とする。   Furthermore, in the power conversion device according to the present invention, the analog integrator is reset at a first timing that becomes a peak or valley of a carrier signal, and the sample and hold circuit converts the analog integration value to the first timing. To hold at a second timing one cycle after the carrier signal.

本発明によれば、PWMキャリア信号の1周期につき1回のサンプルのみで平均出力電流を得ることができ、キャリア周波数を高周波数化することができる。また、アナログ積分しているため、サンプル数に起因する測定誤差は発生せず、平均出力電流を高精度で検出することができる。   According to the present invention, an average output current can be obtained with only one sample per period of the PWM carrier signal, and the carrier frequency can be increased. In addition, since analog integration is performed, no measurement error due to the number of samples occurs, and the average output current can be detected with high accuracy.

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ブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of 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動作例を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the operation example 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ブロック図である。It is a block 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の動作例を示すタイミング図である。It is a timing diagram which shows the operation example of the power converter device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 特許文献1に記載の電力変換装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power converter device of patent document 1. FIG. 特許文献1に記載の電力変換装置の動作を示すタイミング図である。10 is a timing chart showing the operation of the power conversion device described in Patent Literature 1. FIG.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る電力変換装置について、以下に説明する。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ブロック図である。電力変換装置1は、電流制御系などが生成した電圧指令値を基に三相交流モータ等の誘導性の負荷20に電力を供給する電圧型の電力変換装置である。図1では、一相分の平均電流検出を行う処理ブロックを示す。
(First embodiment)
The power conversion device according to the first embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device according to the first embodiment of the present invention. The power converter 1 is a voltage-type power converter that supplies power to an inductive load 20 such as a three-phase AC motor based on a voltage command value generated by a current control system or the like. FIG. 1 shows a processing block that performs average current detection for one phase.

電力変換装置1は、ゲート生成部11と、電力変換器12と、電流検出器13と、アナログ積分器14と、サンプルホールド回路15と、AD変換器16と、平均電流算出部17と、タイマ18とを備える。   The power conversion apparatus 1 includes a gate generation unit 11, a power converter 12, a current detector 13, an analog integrator 14, a sample hold circuit 15, an AD converter 16, an average current calculation unit 17, and a timer. 18.

電力変換器12は、スイッチング素子(上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122)を有し、直流電力を交流電力に変換する。図1では一相分のみ示す。   The power converter 12 has switching elements (upper arm switching element 121 and lower arm switching element 122), and converts DC power into AC power. FIG. 1 shows only one phase.

ゲート生成部11は、入力される電圧指令値から、三角波比較方式などによるPWM制御により、電力変換器12のスイッチング素子を制御するための上アームゲート信号及び下アームゲート信号を生成し、電力変換器12に出力する。具体的には、上アームスイッチング素子121のオン状態及びオフ状態を切り替える上アームゲート信号と、下アームスイッチング素子122のオン状態及びオフ状態を切り替える下アームゲート信号とを生成する。また、スイッチングを切り替える際に上下アーム間の短絡を防止するために上下アームスイッチング素子の両方を同時にオフ状態とするデッドタイムについてもゲート生成部11で演算してゲート信号を生成する。   The gate generation unit 11 generates an upper arm gate signal and a lower arm gate signal for controlling the switching elements of the power converter 12 by PWM control using a triangular wave comparison method or the like from the input voltage command value, and performs power conversion To the device 12. Specifically, an upper arm gate signal for switching the on and off states of the upper arm switching element 121 and a lower arm gate signal for switching the on and off states of the lower arm switching element 122 are generated. Further, in order to prevent a short circuit between the upper and lower arms when switching is switched, the gate generator 11 calculates a dead time in which both the upper and lower arm switching elements are simultaneously turned off to generate a gate signal.

上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122は、それぞれIGBTやMOSFETなどの半導体スイッチに逆並列にダイオードを接続した構成である。本実形態では、ゲート信号としてハイレベル信号が入力されるとオフ状態になり、ローレベル信号が入力されるとオン状態となるスイッチング素子として説明する。   Each of the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 has a configuration in which a diode is connected in antiparallel to a semiconductor switch such as an IGBT or a MOSFET. In this embodiment, the switching element is described as being turned off when a high level signal is input as a gate signal and turned on when a low level signal is input.

上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122は直列に接続されており、接続点が出力となり負荷20に接続される。直列に接続された上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122の両端には直流電源123が接続され、上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122のいずれか一方のスイッチング素子をオン状態として直流電源123の高圧側と低圧側のいずれかの電圧を出力する。上述のデッドタイム中については上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122が同時にオフ状態となる。   The upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 are connected in series, and the connection point serves as an output and is connected to the load 20. A DC power source 123 is connected to both ends of the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 connected in series, and one of the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 is turned on to make a DC The voltage of either the high voltage side or the low voltage side of the power supply 123 is output. During the above-described dead time, the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 are simultaneously turned off.

電流検出器13は、電力変換器12の出力電流を検出し、アナログ積分器14に出力する。   The current detector 13 detects the output current of the power converter 12 and outputs it to the analog integrator 14.

アナログ積分器14は、電流検出器13により検出された出力電流をアナログ積分してアナログ積分値を求め、サンプルホールド回路15に出力する。また、アナログ積分器14は、パルス信号により積分値をリセットする機能を有する。具体的には、上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122の一方(本実施形態では下アームスイッチング素子122)がターンオンする第1のタイミングでリセット信号を入力し、アナログ積分値をリセットする。   The analog integrator 14 analog-integrates the output current detected by the current detector 13 to obtain an analog integrated value, and outputs it to the sample hold circuit 15. Further, the analog integrator 14 has a function of resetting an integrated value by a pulse signal. Specifically, a reset signal is input at a first timing when one of the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 (in this embodiment, the lower arm switching element 122) is turned on, and the analog integrated value is reset.

サンプルホールド回路15は、入力、出力、ホールド信号入力を有し、ホールド信号を入力すると、ホールド信号を入力した瞬間の入力信号レベルをホールド信号が入力されている期間出力し続ける。具体的には、上アームスイッチング素子121及び下アームスイッチング素子122の他方(本実施形態では上アームスイッチング素子121)がターンオフする第2のタイミングでホールド信号を入力し、アナログ積分器14から入力されたアナログ積分値をホールドする。サンプルホールド回路15は、AD変換器16が変換処理に要する時間以上、入力信号のレベルを出力し続ける必要がある。   The sample hold circuit 15 has an input, an output, and a hold signal input. When the hold signal is input, the sample hold circuit 15 continues to output the input signal level at the moment when the hold signal is input for a period during which the hold signal is input. Specifically, the hold signal is input at the second timing when the other of the upper arm switching element 121 and the lower arm switching element 122 (the upper arm switching element 121 in this embodiment) is turned off, and is input from the analog integrator 14. Hold the analog integration value. The sample hold circuit 15 needs to continue outputting the level of the input signal for the time required for the AD converter 16 to perform the conversion process.

AD変換器16は、サンプルホールド回路15から入力されたアナログ積分値をデジタル値に変換し、平均電流算出部17に出力する。なお、AD変換するタイミングはデジタル制御系によって制御される。   The AD converter 16 converts the analog integrated value input from the sample hold circuit 15 into a digital value and outputs the digital value to the average current calculation unit 17. The AD conversion timing is controlled by a digital control system.

タイマ18は、制御入力1と制御入力2の2つの制御入力を持ち、制御入力1にリセット信号が入力されてから制御入力2にホールド信号が入力されるまでの時間を出力する。制御入力2が一度入ると次に制御入力1が入力されるまで出力値を保持する。   The timer 18 has two control inputs, a control input 1 and a control input 2, and outputs a time from when a reset signal is input to the control input 1 to when a hold signal is input to the control input 2. Once the control input 2 is input, the output value is held until the next control input 1 is input.

平均電流算出部17は、AD変換器16から入力されたアナログ積分値をタイマ18が出力した時間で除することで電力変換器12の出力電流の平均値を算出し、電力変換装置1の外部の制御系に出力する。すなわち、上述した第1のタイミング(リセット)から第2のタイミング(ホールド)までの時間にわたって積分されたアナログ積分値を、第1のタイミングから第2のタイミングまでの時間で除することにより平均出力電流を算出する。   The average current calculation unit 17 calculates the average value of the output current of the power converter 12 by dividing the analog integrated value input from the AD converter 16 by the time output by the timer 18, and Output to the control system. That is, the average output is obtained by dividing the analog integrated value integrated over the time from the first timing (reset) to the second timing (hold) described above by the time from the first timing to the second timing. Calculate the current.

次に、平均出力電流の算出動作について、図2を参照して説明する。図2は、ゲート生成部11が出力する上アームゲート信号及び下アームゲート信号と、電力変換器12の出力電流の波形を示すタイミング図である。出力電流はスイッチング素子がスイッチングするタイミングで上昇、下降を繰り返し脈動する。   Next, the calculation operation of the average output current will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a timing diagram showing waveforms of the upper arm gate signal and the lower arm gate signal output from the gate generation unit 11 and the output current of the power converter 12. The output current repeatedly rises and falls at the timing when the switching element switches.

図2に示す例では、下アームスイッチング素子122がターンオンする第1のタイミング、すなわち下アームゲート信号がローレベルに切り替わる時刻t1で、アナログ積分器14にリセットパルスが入力される。すると、アナログ積分器14はリセットし、電流検出器13により検出された出力電流のアナログ積分を開始する。また、時刻t1で、タイマ18の制御入力1にリセット信号が入力される。サンプルホールド回路15は、AD変換器16によるAD変換が完了次第、ホールド状態を解除する。   In the example shown in FIG. 2, the reset pulse is input to the analog integrator 14 at the first timing when the lower arm switching element 122 is turned on, that is, at the time t1 when the lower arm gate signal is switched to the low level. Then, the analog integrator 14 is reset, and analog integration of the output current detected by the current detector 13 is started. At time t1, a reset signal is input to the control input 1 of the timer 18. The sample and hold circuit 15 releases the hold state as soon as AD conversion by the AD converter 16 is completed.

その後、下アームゲート信号が時刻t2でハイレベルになり、デッドタイム期間を経て時刻t3で上アームゲート信号がローレベルになる。この間もアナログ積分器14は積分を続ける。   Thereafter, the lower arm gate signal becomes high level at time t2, and the upper arm gate signal becomes low level at time t3 after a dead time period. During this time, the analog integrator 14 continues to integrate.

次に、上アームスイッチング素子121がターンオフする第2のタイミング、すなわち上アームゲート信号がハイレベルに切り替わる時刻t4で、サンプルホールド回路15にホールド信号が入力される。この動作により、サンプルホールド回路15は出力電流の積分値をアナログ量で出力し続ける。また、時刻t4でタイマ18の制御入力2にホールド信号が入力され、積分を続けた時間を測定する。   Next, the hold signal is input to the sample hold circuit 15 at the second timing when the upper arm switching element 121 is turned off, that is, at time t4 when the upper arm gate signal is switched to the high level. By this operation, the sample hold circuit 15 continues to output the integral value of the output current in an analog amount. At time t4, a hold signal is input to the control input 2 of the timer 18, and the time during which integration is continued is measured.

AD変換器16は、出力電流のアナログ積分値をAD変換し、デジタル値で得る。平均電流算出部17は、タイマ18が測定した積分時間でアナログ積分値を除することで平均出力電流を得る。この動作を繰り返すことで、電力変換装置1は電力変換器12の平均出力電流(すなわち、電力変換装置1の平均出力電流)を得ることが可能となる。   The AD converter 16 AD-converts the analog integral value of the output current to obtain a digital value. The average current calculation unit 17 obtains the average output current by dividing the analog integrated value by the integration time measured by the timer 18. By repeating this operation, the power conversion device 1 can obtain the average output current of the power converter 12 (that is, the average output current of the power conversion device 1).

このように、電力変換装置1は、PWMキャリア信号の1周期にわたって出力電流をアナログ積分した値を積分時間で除することで平均出力電流を得るため、AD変換はPWMキャリア信号の1周期に1回、出力電流の積分値を変換するだけで済み、キャリア周波数を高周波数化することができる。また、出力電流をアナログ積分しているため、サンプル数に起因する測定誤差は発生せず、平均出力電流を高精度で検出することができる。   Thus, the power conversion apparatus 1 obtains the average output current by dividing the value obtained by analog integration of the output current over one period of the PWM carrier signal by the integration time. It is only necessary to convert the integral value of the output current once and the carrier frequency can be increased. In addition, since the output current is analog integrated, no measurement error due to the number of samples occurs, and the average output current can be detected with high accuracy.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。図3は、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ブロック図である。図3に示す電力変換装置2は、ゲート生成部11と、電力変換器12と、電流検出器13と、アナログ積分器14と、サンプルホールド回路15と、AD変換器16と、平均電流算出部17と、タイミング発生器19とを備える。第2の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、タイマ18の代わりにタイミング発生器19を用いる点が相違する。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適宜説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention. 3 includes a gate generation unit 11, a power converter 12, a current detector 13, an analog integrator 14, a sample hold circuit 15, an AD converter 16, and an average current calculation unit. 17 and a timing generator 19. The power converter 2 of the second embodiment is different from the power converter 1 of the first embodiment in that a timing generator 19 is used instead of the timer 18. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted as appropriate.

タイミング発生器19は、キャリア信号の山又は谷(本実施形態では山)となる第1のタイミングでリセット信号をアナログ積分器14に出力する。また、タイミング発生器19は、第1のタイミングからキャリア信号の1周期後の第2のタイミングでホールド信号をサンプルホールド回路15に出力する。   The timing generator 19 outputs a reset signal to the analog integrator 14 at a first timing that becomes a peak or valley (in this embodiment, a peak) of the carrier signal. The timing generator 19 outputs a hold signal to the sample hold circuit 15 at a second timing one cycle after the carrier signal from the first timing.

平均電流算出部17は、AD変換器16から入力されたアナログ積分値をキャリア信号の1周期の時間で除することで電力変換器12の出力電流の平均値を算出し、電力変換装置2の外部の制御系に出力する。すなわち、上述した第1のタイミング(リセット)から第2のタイミング(ホールド)までの時間にわたって積分されたアナログ積分値を、第1のタイミングから第2のタイミングまでの時間で除することにより平均出力電流を算出する。   The average current calculation unit 17 calculates the average value of the output current of the power converter 12 by dividing the analog integrated value input from the AD converter 16 by the time of one cycle of the carrier signal. Output to external control system. That is, the average output is obtained by dividing the analog integrated value integrated over the time from the first timing (reset) to the second timing (hold) described above by the time from the first timing to the second timing. Calculate the current.

次に、平均出力電流の算出動作について、図4を参照して説明する。図4は、キャリア信号の山でリセット信号及びホールド信号を出力する場合のタイミング図を示す。   Next, the calculation operation of the average output current will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart when a reset signal and a hold signal are output at the peak of the carrier signal.

アナログ積分器14は、キャリア信号が山となる時刻T1でリセットして出力電流のアナログ積分を開始する。その後、キャリア信号の1周期後の時刻T2まで積分を続ける。時刻T2では、サンプルホールド回路15によりアナログ積分器14の出力をホールドすると同時に、アナログ積分器14によりアナログ積分値をリセットして次の区間の積分を開始する。   The analog integrator 14 is reset at time T1 when the carrier signal becomes a peak and starts analog integration of the output current. Thereafter, the integration is continued until time T2 after one cycle of the carrier signal. At time T2, the sample-and-hold circuit 15 holds the output of the analog integrator 14, and at the same time, the analog integrator 14 resets the analog integration value and starts integration in the next section.

サンプルホールド回路15は、時刻T1から時刻T2までの期間にわたって積分したアナログ積分値を、ホールド信号が入力されている期間出力し続ける。   The sample hold circuit 15 continues to output the analog integration value integrated over the period from the time T1 to the time T2 while the hold signal is input.

このようにして保持している出力をAD変換器16でAD変換し、平均電流算出部17でキャリア信号の1周期の時間で除することで電力変換器12の平均出力電流が得られる。この動作を繰り返すことで、電力変換装置2は電力変換器12の平均出力電流(すなわち、電力変換装置2の平均出力電流)を得ることが可能となる。   The output held in this way is AD-converted by the AD converter 16 and is divided by the time of one cycle of the carrier signal by the average current calculation unit 17, whereby the average output current of the power converter 12 is obtained. By repeating this operation, the power conversion device 2 can obtain the average output current of the power converter 12 (that is, the average output current of the power conversion device 2).

このように、電力変換装置2は、厳密にキャリア信号の1周期における出力電流の平均値を算出するため、電力変換装置1よりも更に高精度に平均出力電流を求めることができる。ただし、電力変換装置1ではPWM制御の方式は限定されないが、電力変換装置2では山と谷を有するキャリア信号を用いる方式のPWM制御を行うことが必須となる。   Thus, since the power converter 2 strictly calculates the average value of the output current in one cycle of the carrier signal, the average output current can be obtained with higher accuracy than the power converter 1. However, in the power conversion device 1, the PWM control method is not limited, but in the power conversion device 2, it is essential to perform PWM control using a carrier signal having peaks and valleys.

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.

1,2 電力変換装置
11 ゲート生成部
12 電力変換器
13 電流検出器
14 アナログ積分器
15 サンプルホールド回路
16 AD変換器
17 平均電流算出部
18 タイマ
19 タイミング発生器
20 負荷
121 上アームスイッチング素子
122 下アームスイッチング素子
123 直流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Power converter 11 Gate generation part 12 Power converter 13 Current detector 14 Analog integrator 15 Sample hold circuit 16 AD converter 17 Average current calculation part 18 Timer 19 Timing generator 20 Load 121 Upper arm switching element 122 Below Arm switching element 123 DC power supply

Claims (3)

上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子を有する電力変換器と、
前記上アームスイッチング素子を制御する上アームゲート信号、及び前記下アームスイッチング素子を制御する下アームゲート信号を生成するゲート生成部と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器により検出された出力電流のアナログ積分値を求め、該アナログ積分値を第1のタイミングでリセットするアナログ積分器と、
前記アナログ積分値を第2のタイミングでホールドするサンプルホールド回路と、
前記第1のタイミングから前記第2のタイミングまでの時間にわたって積分された前記アナログ積分値から前記出力電流の平均値を算出する平均電流算出部と、
を備える特徴とする電力変換装置。
A power converter having an upper arm switching element and a lower arm switching element;
A gate generation unit for generating an upper arm gate signal for controlling the upper arm switching element and a lower arm gate signal for controlling the lower arm switching element;
A current detector for detecting an output current of the power converter;
An analog integrator for obtaining an analog integral value of the output current detected by the current detector, and resetting the analog integral value at a first timing;
A sample and hold circuit for holding the analog integrated value at a second timing;
An average current calculation unit that calculates an average value of the output current from the analog integrated value integrated over the time from the first timing to the second timing;
A power conversion device comprising:
前記アナログ積分器は、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子の一方がターンオンする第1のタイミングでリセットし、
前記サンプルホールド回路は、前記アナログ積分値を、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子の他方がターンオフする第2のタイミングでホールドする
ことを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。
The analog integrator is reset at a first timing when one of the upper arm switching element and the lower arm switching element is turned on,
2. The power conversion device according to claim 1, wherein the sample hold circuit holds the analog integrated value at a second timing at which the other of the upper arm switching element and the lower arm switching element is turned off. .
前記アナログ積分器は、キャリア信号の山又は谷となる第1のタイミングでリセットし、
前記サンプルホールド回路は、前記アナログ積分値を、前記第1のタイミングから前記キャリア信号の1周期後の第2のタイミングでホールドする
ことを特徴とする、請求項1に記載の電力変換装置。
The analog integrator is reset at a first timing that becomes a peak or valley of a carrier signal,
2. The power conversion apparatus according to claim 1, wherein the sample hold circuit holds the analog integration value at a second timing one cycle after the carrier signal from the first timing.
JP2016235323A 2016-12-02 2016-12-02 Power converter Active JP6894222B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016235323A JP6894222B2 (en) 2016-12-02 2016-12-02 Power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016235323A JP6894222B2 (en) 2016-12-02 2016-12-02 Power converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018093627A true JP2018093627A (en) 2018-06-14
JP6894222B2 JP6894222B2 (en) 2021-06-30

Family

ID=62565771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016235323A Active JP6894222B2 (en) 2016-12-02 2016-12-02 Power converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6894222B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116539949A (en) * 2023-07-04 2023-08-04 杰华特微电子股份有限公司 Current detection device, detection method and switching circuit of H-bridge circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815391A (en) * 1996-03-19 1998-09-29 International Rectifier Corporation Current sensing circuit for pulse width modulated motor drive
JP2002199735A (en) * 2000-12-28 2002-07-12 Okuma Corp Inverter controller

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5815391A (en) * 1996-03-19 1998-09-29 International Rectifier Corporation Current sensing circuit for pulse width modulated motor drive
JP2002199735A (en) * 2000-12-28 2002-07-12 Okuma Corp Inverter controller

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116539949A (en) * 2023-07-04 2023-08-04 杰华特微电子股份有限公司 Current detection device, detection method and switching circuit of H-bridge circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JP6894222B2 (en) 2021-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5023788B2 (en) Control device and control method for power conversion device
US9843273B2 (en) Power conversion apparatus, phase current detection apparatus, and phase current detection method
US20180159458A1 (en) Control apparatus and control method
US10826411B2 (en) Device for controlling power conversion circuit
TW200414660A (en) Pulse width modulation method and device thereof, power conversion method and power converter
JP5256844B2 (en) Control device and control method for power conversion device
JP6894222B2 (en) Power converter
JPWO2017056258A1 (en) Power control method and power control apparatus
JP5494618B2 (en) Power converter
WO2019097835A1 (en) Power conversion device
JP7028071B2 (en) Motor control device, its control method and program
US11239760B2 (en) Power conversion system and control method for voltage conversion circuit
TWI569567B (en) Method and for generating pwm signals
JP2003348858A (en) Inverter unit
JP6368187B2 (en) Inverter device
JP7047602B2 (en) Motor control device, its control method and program
JP6311402B2 (en) Motor control device
JP5223521B2 (en) Power converter
JP2018207686A (en) Control circuit for power converter and power conversion device
JP6232579B2 (en) Motor drive device
JP2019013071A (en) Arithmetic unit and processing unit
JP2008295135A (en) Power conversion equipment
JP5321222B2 (en) Voltage detection method and voltage detection apparatus for power conversion system
JP6523078B2 (en) Motor control device and motor control system
JP2007006700A (en) Power conversion apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200728

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210126

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210518

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210603

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6894222

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150