JP2018129968A - Cross flow current suppression controller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress cross flow current in the cross flow current suppression controller of a power conversion circuit having a flying capacitor.SOLUTION: A gate delay command value calculation unit 4 has a proportional amplifier P for multiplying a cross flow current by a gain, integration amplifiers I1-I8 for inputting the cross flow current by first switches SW11-SW81 operating by the sign of each inverter unit output current command value for every turn-ON and turn-OFF of each switching device, and second switches SW12-SW82 receiving signals from the integration amplifiers I1-I8, and operating by the sign of the inverter unit output current command value. After change of the gate command values Gref1, Gref2, it is operated to add the outputs from the proportional amplifier P and the second switches SW12-SW82, thus calculating a rising gate delay command value and a falling gate delay command value.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、フライングキャパシタ(以下、FCと称する)方式によるマルチレベルインバータのユニットを並列接続した電力変換回路に係り、各インバータユニットの電流責務均等化に関する。   The present invention relates to a power conversion circuit in which units of a multilevel inverter using a flying capacitor (hereinafter referred to as FC) system are connected in parallel, and relates to current duty equalization of each inverter unit.

特許文献1にはFC方式の3レベルインバータの例が開示されている。図13はこれを複数台並列に接続した電力変換回路の例である。(特許文献1には3相インバータの構成が示されている。それに対して図13では、代表の1相のみのスイッチングデバイスとフライングキャパシタからなる構成を示している。したがって、図13の実際の構成では特許文献1のように3相出力、または単相出力のインバータが並列接続されている。)
表1はFC型3レベルインバータのスイッチングパターンを示す。零電圧を出力するときは、スイッチングデバイスTN1,TN3をON、またはスイッチングデバイスTN2,TN4をONすることでFCを導通させる。
Patent Document 1 discloses an example of an FC type three-level inverter. FIG. 13 shows an example of a power conversion circuit in which a plurality of these are connected in parallel. (Patent Document 1 shows a configuration of a three-phase inverter. On the other hand, FIG. 13 shows a configuration composed of a representative single-phase switching device and a flying capacitor. In the configuration, as in Patent Document 1, three-phase or single-phase output inverters are connected in parallel.)
Table 1 shows the switching pattern of the FC type 3 level inverter. When outputting zero voltage, the switching devices TN1 and TN3 are turned on, or the switching devices TN2 and TN4 are turned on to make the FC conductive.

Figure 2018129968
Figure 2018129968

表1の出力電圧は、図13のVDC=2E、VfC1=VfC2=VfC3=Eとして、VDCの中点の電位を基準点とした電圧である。   The output voltages in Table 1 are voltages with VDC = 2E and VfC1 = VfC2 = VfC3 = E in FIG. 13 and the potential at the midpoint of the VDC as a reference point.

図13に示すように、このようなインバータユニットを複数台並列接続して電力変換回路の大容量化に対応する場合、インバータユニットに個体差があるとユニット間で出力電流に差が生じて横流電流が発生し、電流責務がばらついてしまう。その結果、特定のインバータユニットに発熱が集中し寿命が短くなり、場合によっては過電流や過熱でスイッチング素子に異常が生じる、といった問題が発生する。   As shown in FIG. 13, when a plurality of such inverter units are connected in parallel to cope with an increase in capacity of the power conversion circuit, if there are individual differences in the inverter units, a difference occurs in the output current between the units, resulting in a cross current. Current is generated, and the current responsibility varies. As a result, heat is concentrated on a specific inverter unit and the life is shortened. In some cases, a problem occurs in that an abnormality occurs in the switching element due to overcurrent or overheating.

対策として各インバータユニットに横流抑制リアクトルLuを接続する方法があるが、コストや重量、損失の増加などの新たな問題が生じる。この問題を解決するため、できる限り横流抑制リアクトルLuを小さくし、制御により横流を抑制する手法が検討されている。   As a countermeasure, there is a method of connecting a cross current suppressing reactor Lu to each inverter unit, but new problems such as an increase in cost, weight and loss occur. In order to solve this problem, a technique for reducing the cross current suppression reactor Lu as much as possible and suppressing the cross current by control has been studied.

特許文献2は、スイッチングデバイスのゲートタイミング(オンオフ信号のタイミング)を調整して横流を抑制する手法である。この手法は、キャリア頂点における横流電流のみを検出し零にするように動作するという特徴がある。この手法を正しく動作させるためには、以下の条件が必要となる。
(1)基本波の周波数はキャリア三角波の周波数に対して十分小さく、キャリア頂点が出力電圧1パルスの中心にほぼ等しい。
(2)スイッチング素子導通期間中では、電流変化は特許文献2の図3に示すように傾き一定である。
Patent Document 2 is a technique for suppressing cross current by adjusting gate timing (timing of on / off signals) of a switching device. This technique has a feature that it operates so as to detect only the cross current at the peak of the carrier and to make it zero. In order for this method to operate correctly, the following conditions are required.
(1) The frequency of the fundamental wave is sufficiently small with respect to the frequency of the carrier triangular wave, and the carrier vertex is substantially equal to the center of one pulse of the output voltage.
(2) During the switching element conduction period, the current change has a constant slope as shown in FIG.

以上の条件を満たせば、キャリア頂点の横流電流は出力電流1パルスの横流電流平均値にほぼ等しくなり、キャリア頂点での横流電流を零にすれば出力電流1パルスの横流電流平均値も零にできる。   If the above conditions are satisfied, the cross current at the peak of the carrier is approximately equal to the average value of the cross current at one pulse of the output current. If the cross current at the peak of the carrier is set to zero, the average value of the cross current at one pulse of the output current is also zero. it can.

特許文献2は、FCを搭載しない2レベル、3レベルといったレベル数の低いインバータへの適用を想定し、さらにキャリア三角波の周波数が基本波よりも十分高い場合を想定している。また、スイッチング素子導通期間中に電流を変化させる最大の要因が、素子の電圧降下ずれであることを想定している。以上の想定条件ならば、特許文献2の手法を正しく動作させる条件を満たすため、問題なく適用できる。特許文献2では、電力変換回路の横流電流抑制制御装置として図14に示す回路を開示している。   Patent Document 2 assumes application to an inverter having a low number of levels such as 2 levels and 3 levels without FC, and further assumes a case where the frequency of the carrier triangular wave is sufficiently higher than the fundamental wave. Further, it is assumed that the largest factor that changes the current during the switching element conduction period is a voltage drop deviation of the element. The above assumptions can be applied without any problem because the conditions for correctly operating the method of Patent Document 2 are satisfied. Patent Document 2 discloses a circuit shown in FIG. 14 as a cross current suppression control device for a power conversion circuit.

特開2008−92651号公報JP 2008-92651 A 特許第5979253Patent No. 5979253 特許第3301761Patent No. 3301761 特願2016−151687号Japanese Patent Application No. 2006-151687

特許文献2の手法をそのままFC方式インバータに適用すると、横流電流が増加してしまうことがある。原因は、例えば、図13において零電圧を出力するためスイッチングデバイスT11,T13,T21,T23,TN1,TN3をONすると、各インバータユニットのFCが横流抑制リアクトルLuを介して並列接続となり、FCと横流抑制リアクトルLuの間で共振回路が形成され、横流電流に共振電流が重畳するためである。   If the method of Patent Document 2 is applied to an FC inverter as it is, a cross current may increase. For example, in FIG. 13, when the switching devices T11, T13, T21, T23, TN1, and TN3 are turned on to output zero voltage, the FCs of the inverter units are connected in parallel via the cross current suppression reactor Lu. This is because a resonance circuit is formed between the cross current suppressing reactors Lu and the resonance current is superimposed on the cross current.

また、共振により特許文献2の手法が正しく動作するのに必要な条件である「スイッチング素子導通期間中の電流変化は傾き一定」が成立せず、特許文献2の手法が誤動作を起こしてしまうことも原因である。   In addition, the condition necessary for the technique of Patent Document 2 to operate correctly due to resonance does not hold “the current change during the switching element conduction period has a constant slope”, and the technique of Patent Document 2 causes malfunction. Is also the cause.

図15に誤動作の例を示す。ここでは、簡単化のためインバータユニットは2並列であり出力電流Iinv1,Iinv2は正、各スイッチングデバイスの特性は等しくスイッチングタイミングは同じで電圧降下も等しいと仮定している。   FIG. 15 shows an example of malfunction. Here, for simplification, it is assumed that the inverter units are in parallel, the output currents Iinv1 and Iinv2 are positive, the characteristics of the switching devices are the same, the switching timing is the same, and the voltage drops are the same.

電圧指令値Vrefとキャリア三角波との最初の交点1以前では出力電流Iinv1と出力電流Iinv2は等しいため、交点1においてタイミング調整は行われず、スイッチングデバイスT11,T22は同じタイミングでターンOFFする。そのため交点1直後の出力電流Iinv1と出力電流Iinv2は等しい。しかし、スイッチングデバイスT11,T21がON,スイッチングデバイスT13,T23の逆並列ダイオードがONとなり共振回路が形成され、例えば出力電流Iinv1,Iinv2は図15のような曲線を描いて変化する。   Since the output current Iinv1 and the output current Iinv2 are equal before the first intersection point 1 between the voltage command value Vref and the carrier triangular wave, the timing adjustment is not performed at the intersection point 1, and the switching devices T11 and T22 are turned off at the same timing. Therefore, the output current Iinv1 and the output current Iinv2 immediately after the intersection 1 are equal. However, the switching devices T11 and T21 are turned on, and the antiparallel diodes of the switching devices T13 and T23 are turned on to form a resonance circuit. For example, the output currents Iinv1 and Iinv2 change in a curve as shown in FIG.

キャリア頂点2ではIinv1>Iinv2であるため、特許文献2の手法は比例アンプによりスイッチングデバイスT12のターンONを遅らせスイッチングデバイスT22のターンONを進めることで、出力電流Iinv1の減少と出力電流Iinv2の増加を促す。しかし、電圧指令値Vrefとキャリア三角波との交点3において共振により出力電流Iinv1と出力電流Iinv2の大小関係が入れ替わり、比例アンプの補正の結果、逆に出力電流Iinv1と出力電流Iinv2の差(横流電流)が増加してしまう。   Since Iinv1> Iinv2 at the carrier vertex 2, the method of Patent Document 2 delays the turn-on of the switching device T12 by using a proportional amplifier and advances the turn-on of the switching device T22, thereby reducing the output current Iinv1 and increasing the output current Iinv2. Prompt. However, the magnitude relationship between the output current Iinv1 and the output current Iinv2 is switched by resonance at the intersection point 3 between the voltage command value Vref and the carrier triangular wave. As a result of the correction of the proportional amplifier, conversely, the difference between the output current Iinv1 and the output current Iinv2 (cross current) ) Will increase.

その後、スイッチングデバイスT11,T12,T21,T22がONとなり、FCは切り離される。そのため交点3から交点5までの間は共振が発生しない。比例アンプPはキャリア頂点4の電流を検出し、スイッチングデバイスT12のターンOFFを遅らせスイッチングデバイスT22のターンOFFを早めることで、交点5直後の横流電流を完全に抑制できる。   Thereafter, the switching devices T11, T12, T21, and T22 are turned on, and the FC is disconnected. Therefore, resonance does not occur between the intersection point 3 and the intersection point 5. The proportional amplifier P detects the current at the carrier vertex 4, delays the turn-off of the switching device T12, and accelerates the turn-off of the switching device T22, so that the cross current immediately after the intersection 5 can be completely suppressed.

しかし、交点5以降は共振が再び発生する。キャリア頂点6では出力電流Iinv1と出力電流Iinv2が等しいため、交点7におけるスイッチングでは比例アンプPによるタイミング調整は行われず、積分アンプIによる調整だけが行われる。   However, resonance occurs again after the intersection 5. Since the output current Iinv1 and the output current Iinv2 are equal at the carrier vertex 6, the timing adjustment by the proportional amplifier P is not performed in the switching at the intersection 7, and only the adjustment by the integration amplifier I is performed.

積分アンプIはキャリア頂点4における横流電流を検出し、横流電流増加の原因をスイッチングデバイスT12のターンONタイミングが遅すぎ、スイッチングデバイスT22のターンONタイミングが早すぎるためと仮定に反した誤判断を起こし、交点7におけるスイッチングデバイスT12のターンONタイミングを早め、スイッチングデバイスT22ターンONタイミングを遅らせる。その結果、出力電流Iinv1の増加と出力電流Iinv2の減少が促され、横流電流はさらに大きくなってしまう。   The integrating amplifier I detects the cross current at the carrier apex 4 and makes a misjudgment against the assumption that the cause of the increase in the cross current is that the turn-on timing of the switching device T12 is too late and the turn-on timing of the switching device T22 is too early. Wake up and advance the turn-on timing of the switching device T12 at the intersection 7 and delay the switching device T22 turn-on timing. As a result, an increase in the output current Iinv1 and a decrease in the output current Iinv2 are promoted, and the cross current becomes larger.

対策として、特許文献4に示すように、FCと横流抑制リアクトル間の共振周波数をキャリア周波数より十分低くし、電圧指令値を調整してスイッチングの間隔が長くならないようにすれば、共振による横流電流の変化は小さくなり、特許文献2の手法を適用できる。   As a countermeasure, as shown in Patent Document 4, if the resonance frequency between the FC and the cross current suppressing reactor is sufficiently lower than the carrier frequency and the voltage command value is adjusted so that the switching interval does not become long, the cross current caused by resonance The change of is reduced, and the method of Patent Document 2 can be applied.

しかし、共振周波数を下げるためFCの容量やリアクトルの増加が必要となり装置の重量や体積、コストが増加してしまう。また、キャリア周波数を高くするとスイッチング損失が増加し、効率の低下や冷却機構の増強による重量・コストの増加が問題となる。   However, in order to lower the resonance frequency, it is necessary to increase the capacity of the FC and the reactor, which increases the weight, volume and cost of the apparatus. Further, when the carrier frequency is increased, the switching loss increases, and there is a problem of an increase in weight and cost due to a decrease in efficiency and an enhancement of the cooling mechanism.

他の対策として、各インバータユニットのFC電圧を揃え、共振の発生を抑えることも有効である。そのためには、FCの容量が等しければFC通過電流を等しくすればよく、横流電流を零に制御することで達成できる。しかし、製造誤差や経年変化、温度変化などによりFC容量に差が生じると、横流電流を零に制御できたとしてもFC電圧に差が生じ、共振が発生してしまう。   As another countermeasure, it is also effective to align the FC voltage of each inverter unit and suppress the occurrence of resonance. This can be achieved by equalizing the FC passing current if the FC capacities are equal, and by controlling the cross current to zero. However, if there is a difference in FC capacity due to manufacturing error, aging, temperature change, etc., even if the cross current can be controlled to zero, a difference will occur in the FC voltage and resonance will occur.

また、図16に示すように各インバータユニットのFCを導線で接続し、FC電位を共通にすることも考えられる。この場合、一部のスイッチングデバイス(T11とT21,T14とT24)は並列接続になる。このとき、素子通過電流の過渡的な差を低減するために、各スイッチングデバイスの導線の長さとその形状を揃え、導線に寄生するインダクタンスをできる限り等しくしなければならない。   Moreover, as shown in FIG. 16, it is also conceivable to connect the FCs of the respective inverter units with conductive wires so that the FC potential is common. In this case, some switching devices (T11 and T21, T14 and T24) are connected in parallel. At this time, in order to reduce a transient difference in element passing current, the lengths of the conductive wires of the respective switching devices and the shapes thereof must be aligned, and inductances parasitic on the conductive wires must be made as equal as possible.

また、インバータのレベル数増加に伴い回路構成が複雑化し、限られた容積で実現しなければならず、主回路の設計が非常に難しくなってしまう。さらに、定常的な通過電流の差を低減するためには、順方向電圧降下Vce(sat)や逆方向電圧降下Vfが等しくなるよう並列接続となるスイッチングデバイスの選定を行う必要が生じる。   In addition, the circuit configuration becomes complicated as the number of inverter levels increases, and it must be realized with a limited volume, which makes it very difficult to design the main circuit. Furthermore, in order to reduce the steady difference in passing current, it is necessary to select switching devices that are connected in parallel so that the forward voltage drop Vce (sat) and the reverse voltage drop Vf are equal.

以上示したようなことから、フライングキャパシタを有する電力変換回路の横流電流抑制制御装置において、横流電流を抑制することが課題となる。   As described above, in the cross current suppression control device of the power conversion circuit having a flying capacitor, it becomes a problem to suppress the cross current.

本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直流電圧源にインバータユニットを2つ以上並列接続した電力変換回路における横流電流を抑制する横流電流抑制制御装置であって、前記インバータユニットは、順次直列接続された第1〜第4のスイッチングデバイスと、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点と第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点との間に介挿されたフライングキャパシタと、を有し、前記横流電流抑制制御装置は、固定値の立ち上がりのゲート遅延指令値をPWM変調器とFC電圧制御器によって生成された前記第1,第4スイッチングデバイスをON/OFFする第1ゲート指令値に付加する第1立ち上がり遅延付加器と、固定値の立ち上がりのゲート遅延指令値をPWM変調器とFC電圧制御器によって生成された前記第2,第3スイッチングデバイスをON/OFFする第2ゲート指令値に付加する第2立ち上がり遅延付加器と、固定値の立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第1ゲート指令値に付加する第1立ち下がり遅延付加器と、固定値の立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第2ゲート指令値に付加する第2立ち下がり遅延付加器と、を第1インバータユニットに設け、インバータユニット出力電流指令値に横流電流指令値を加算した値から自らのインバータユニット出力電流検出値を減算した値を横流電流としてゲインを乗算する比例アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第1積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第2積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第3積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第4積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第5積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第6積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第7積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第8積分アンプと、を有し、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第1積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第2積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第3積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第4積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第5積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち下がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第6積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち下がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第7積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち下がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第8積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち下がりのゲート遅延指令値として出力するゲート遅延指令値演算部と、前記第1立ち上がりのゲート遅延指令値を前記第1ゲート指令値に付加する第3立ち上がり遅延付加器と、前記第2立ち上がりのゲート遅延指令値を前記第2ゲート指令値に付加する第4立ち上がり遅延付加器と、前記第1立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第1ゲート指令値に付加する第3立ち下がり遅延付加器と、前記第2立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第2ゲート指令値に付加する第4立ち下がり遅延付加器と、を第2〜第N(N=2以上の整数)インバータユニットにそれぞれ設けたことを特徴とする。   The present invention has been devised in view of the above-described conventional problems. One aspect of the present invention is a cross current control device that suppresses a cross current in a power conversion circuit in which two or more inverter units are connected in parallel to a DC voltage source. The inverter unit is connected between the first to fourth switching devices sequentially connected in series, the common connection point of the first and second switching devices, and the common connection point of the third and fourth switching devices. The crossing current suppression control device, wherein the first and fourth switching signals generated by the PWM modulator and the FC voltage controller are used to generate a fixed gate delay command value. PWM modulation of the first rising delay adder that adds to the first gate command value to turn the device on and off, and the fixed gate delay command value at the rising edge And a second rising delay adder for adding to the second gate command value for turning on / off the second and third switching devices generated by the FC voltage controller, and a gate delay command value for the falling of a fixed value. A first inverter that adds a first falling delay adder that is added to the first gate command value, and a second falling delay adder that adds a fixed gate fall command value to the second gate command value; A proportional amplifier that multiplies the gain by using the value obtained by subtracting its own inverter unit output current detection value from the value obtained by adding the cross current command value to the inverter unit output current command value as the cross current, and the cross current. The first integration circuit that operates after the first gate command value changes from 0 to 1 and when the sign of the inverter unit output current command value is positive. And a second integrating amplifier that operates when the cross current is input and the first gate command value changes from 0 to 1, and the sign of the inverter unit output current command value is negative, and the cross current Is input, and when the sign of the inverter unit output current command value is positive, and the cross current is input, the first integral command value is changed from 1 to 0 and the sign of the inverter unit output current command value is positive. After the gate command value has changed from 1 to 0, and when the sign of the inverter unit output current command value is negative, the cross current is input and the second gate command value is changed from 0 After the change to 1 and after the sign of the inverter unit output current command value is positive, and the fifth integration amplifier that operates when the cross current is input and the second gate command value changes from 0 to 1, And A sixth integrating amplifier that operates when the sign of the inverter unit output current command value is negative; and after the cross current is input and the second gate command value changes from 1 to 0, and the inverter unit output current A seventh integrating amplifier that operates when the sign of the command value is positive, and the sign of the inverter unit output current command value is negative after the cross current is input and the second gate command value changes from 1 to 0 And an eighth integration amplifier that operates at the time, and when the sign of the inverter unit output current command value is positive, the output of the proportional amplifier and the output of the first integration amplifier are added and multiplied by -1. The value is the first rising gate delay command value, and when the sign of the inverter unit output current command value is negative, the output of the proportional amplifier and the output of the second integration amplifier are added and multiplied by -1. When the sign of the inverter unit output current command value is positive, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the third integrating amplifier is the second rising gate. When the sign of the inverter unit output current command value is negative, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the fourth integral amplifier is used as a second rising gate delay command value, and the inverter unit When the sign of the output current command value is positive, the value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the fifth integrating amplifier and multiplying by −1 is set as the first falling gate delay command value, and the inverter unit output When the sign of the current command value is negative, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the sixth integrating amplifier and multiplying by −1 is a first delay gate delay command. When the sign of the inverter unit output current command value is positive, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the seventh integral amplifier is set as a second falling gate delay command value, and the inverter unit output current A gate delay command value calculation unit that outputs a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the eighth integration amplifier as a second falling gate delay command value when the sign of the command value is negative; A third rise delay adder for adding a rise gate delay command value to the first gate command value; and a fourth rise delay adder for adding the second rise gate delay command value to the second gate command value; A third falling delay adder for adding the first falling gate delay command value to the first gate command value, and a second falling gate delay command value. A fourth falling delay adder to be added to the second gate command value is provided in each of the second to Nth (N = 2 or larger integer) inverter units.

また、その一態様として、前記インバータユニット出力電流指令値の絶対値がしきい値以下のとき、前記第1〜第8積分アンプの更新を停止させることを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, when the absolute value of the inverter unit output current command value is equal to or less than a threshold value, updating of the first to eighth integration amplifiers is stopped.

また、その一態様として、前記インバータユニット出力電流指令値は、全インバータユニットの出力電流検出値の合計値を前記インバータユニットの台数で除算した値とすることを特徴とする。   Further, as one aspect thereof, the inverter unit output current command value is a value obtained by dividing a total value of detected output current values of all inverter units by the number of inverter units.

また、その一態様として、前記インバータユニット出力電流指令値は、第1インバータユニットの出力電流検出値とすることを特徴とする。   As one aspect thereof, the inverter unit output current command value is an output current detection value of the first inverter unit.

また、その一態様として、全てのインバータユニットにおいて、横流電流指令値=0とすることを特徴とする。   Moreover, as one aspect thereof, the cross current command value = 0 is set in all inverter units.

また、他の態様として、前記第1ゲート指令値と前記第2ゲート指令値が両方同じのとき1を出力する第1排他的論理和素子と、前記第1排他的論理和素子の出力信号を立ち下がりだけ所定時間遅らせる遅延付加器と、第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号との偏差を演算する減算器と、前記遅延付加器の出力が1ならば前記減算器の出力を出力し、前記遅延付加器の出力が0ならば0を出力する第1スイッチと、前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、前記第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する第2排他的論理和素子と、前記第2排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記第2排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力する第2スイッチと、前記第1スイッチと前記第2スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、前記第1乗算器の出力にフライングキャパシタの容量の逆数を乗算する第2乗算器と、前記第2乗算器の出力に零電圧出力のデューティ比の逆数を乗算する第3乗算器と、前記第3乗算器の出力に上下限値を設けるリミッタと、を備え、前記リミッタの出力を前記横流電流指令値とすることを特徴とする。   In another aspect, the first exclusive OR element that outputs 1 when both the first gate command value and the second gate command value are the same, and the output signal of the first exclusive OR element A delay adder that delays the falling time by a predetermined time; a subtractor that calculates a deviation between the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit and the voltage detection signal of the flying capacitor of the second to Nth inverter units; and the delay addition A first switch that outputs the output of the subtractor if the output of the detector is 1, and outputs 0 if the output of the delay adder is 0, and a sign detector that detects the sign of the inverter unit output current command value A comparator that outputs 1 if the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit is greater than ½ of the voltage of the DC voltage source, and the sign detection And the second exclusive OR element that outputs 1 when both the outputs of the comparator are the same, and 1 if the output of the second exclusive OR element is 1, and the second exclusive OR If the output of the element is 0, a second switch that outputs -1; a first multiplier that multiplies the outputs of the first switch and the second switch; and the output of the first multiplier A second multiplier that multiplies the reciprocal, a third multiplier that multiplies the output of the second multiplier by the reciprocal of the duty ratio of the zero voltage output, and a limiter that provides upper and lower limit values at the output of the third multiplier; The output of the limiter is used as the cross current command value.

また、他の態様として、前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が前記直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する排他的論理和素子と、前記排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力するスイッチと、前記第1インバータユニットの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットの電圧検出信号との偏差を演算する第1減算器と、前記第1減算器の1演算周期前の出力を記憶するバッファと、前記第1減算器の出力から前記バッファの出力を減算する第2減算器と、前記第2減算器の出力に前記スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、前記第1乗算器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力に前記インバータユニット出力電流指令値を乗算する第2乗算器と、を備え、前記第2乗算器の出力を前記横流電流指令値とすることを特徴とする。   As another aspect, if the sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value and the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit are larger than ½ of the voltage of the DC voltage source A comparator that outputs 1, an exclusive OR element that outputs 1 when both the output of the sign detector and the comparator are the same, and 1 if the output of the exclusive OR element is 1 , A switch that outputs -1 if the output of the exclusive OR element is 0, and a first that calculates a deviation between the voltage detection signal of the first inverter unit and the voltage detection signal of the second to Nth inverter units. A subtractor; a buffer for storing the output of the first subtractor one operation period before; a second subtractor for subtracting the output of the buffer from the output of the first subtractor; and an output of the second subtractor. Before A first multiplier that multiplies the output of the switch; an integrator that integrates the output of the first multiplier; and a second multiplier that multiplies the output of the integrator by the inverter unit output current command value. The output of the second multiplier is the cross current command value.

また、他の態様として、前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が前記直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する第2排他的論理和素子と、前記第2排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記第2排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力する第2スイッチと、前記第1インバータユニットの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットの電圧検出信号との偏差を演算する第1減算器と、前記第1減算器の1演算周期前の出力を記憶するバッファと、前記第1減算器の出力から前記バッファの出力を減算する第2減算器と、前記第2減算器の出力に前記第2スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、前記第1乗算器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力に前記インバータユニット出力電流指令値を乗算する第2乗算器と、第1,第4スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値と第2,第3スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値が両方同じとき1を出力する第1排他的論理和素子と、前記第1排他的論理和素子の出力信号を立ち下がりだけ所定時間遅らせる遅延付加器と、前記遅延付加器の出力が1ならば前記第2乗算器の出力を出力し、前記遅延付加器の出力が0ならば0を出力する第1スイッチと、を備え、前記第1スイッチの出力を前記横流電流指令値とすることを特徴とする。   As another aspect, if the sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value and the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit are larger than ½ of the voltage of the DC voltage source A comparator that outputs 1; a second exclusive OR element that outputs 1 when the outputs of the sign detector and the comparator are the same; and an output of the second exclusive OR element is 1 A second switch that outputs 1 when the output of the second exclusive OR element is 0, a voltage detection signal of the first inverter unit, and a voltage detection signal of the second to Nth inverter units A first subtractor that calculates a deviation from the first subtractor, a buffer that stores an output of the first subtractor before one operation cycle, a second subtractor that subtracts the output of the buffer from the output of the first subtractor, The second A first multiplier that multiplies the output of the second switch by the output of the second switch; an integrator that integrates the output of the first multiplier; and the output of the integrator is multiplied by the inverter unit output current command value. 1st exclusive logic which outputs 1 when the gate command value which turns on / off the 2nd multiplier and the 1st, 4th switching device, and the gate command value which turns on / off the 2nd, 3rd switching device are the same A summing element, a delay adder that delays the output signal of the first exclusive OR element by a falling time for a predetermined time, an output of the second multiplier if the output of the delay adder is 1, and the delay A first switch that outputs 0 if the output of the adder is 0, and the output of the first switch is the cross current command value.

また、他の態様として、前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が前記直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する第2排他的論理和素子と、前記第2排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記第2排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力する第2スイッチと、第1インバータユニットの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットの電圧検出信号との偏差を演算する第1減算器と、前記第1減算器の1演算周期前の出力を記憶するバッファと、前記第1減算器の出力から前記バッファの出力を減算する第2減算器と、前記第2減算器の出力に前記第2スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、前記第1乗算器の出力を積分する積分器と、前記積分器の出力に前記インバータユニット出力電流指令値を乗算する第2乗算器と、第1,第4スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値と第2,第3スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値が両方同じのとき1を出力する第1排他的論理和素子と、前記第1排他的論理和素子の出力信号を立ち下がりだけ所定時間遅らせる遅延付加器と、前記遅延付加器の出力が1ならば前記第1減算器の出力を出力し、前記遅延付加器の出力が0ならば0を出力する第1スイッチと、前記第1スイッチの出力と前記第2スイッチの出力を乗算する第3乗算器と、前記第3乗算器の出力にフライングキャパシタの容量の逆数を乗算する第4乗算器と、前記第4乗算器の出力に零電圧出力のデューティ比の逆数を乗算する第5乗算器と、前記第5乗算器の出力に上下限値を設けるリミッタと、前記第2乗算器の出力と前記リミッタの出力とを加算する加算器と、を備え、前記加算器の出力を横流電流指令値とすることを特徴とする。   As another aspect, if the sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value and the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit are larger than ½ of the voltage of the DC voltage source A comparator that outputs 1; a second exclusive OR element that outputs 1 when the outputs of the sign detector and the comparator are the same; and an output of the second exclusive OR element is 1 1 and outputs a -1 if the output of the second exclusive OR element is 0, a voltage detection signal of the first inverter unit, and a voltage detection signal of the second to Nth inverter units A first subtractor that calculates a deviation of the first subtractor, a buffer that stores an output of the first subtractor before one calculation cycle, a second subtractor that subtracts the output of the buffer from the output of the first subtractor, Second subtraction A first multiplier that multiplies the output of the second switch by the output of the second switch, an integrator that integrates the output of the first multiplier, and a second that multiplies the output of the integrator by the inverter unit output current command value. A first exclusive OR that outputs 1 when the gate command value for turning on / off the first and fourth switching devices and the gate command value for turning on / off the second and third switching devices are the same. A delay adder for delaying the output signal of the first exclusive OR element by a falling time for a predetermined time, and if the output of the delay adder is 1, the output of the first subtractor is output, and the delay addition is performed. A first switch that outputs 0 if the output of the multiplier is 0, a third multiplier that multiplies the output of the first switch and the output of the second switch, and the capacitance of the flying capacitor to the output of the third multiplier of A fourth multiplier that multiplies a number; a fifth multiplier that multiplies the output of the fourth multiplier by a reciprocal of a duty ratio of a zero voltage output; and a limiter that provides upper and lower limit values at the output of the fifth multiplier; And an adder for adding the output of the second multiplier and the output of the limiter, wherein the output of the adder is used as a cross current command value.

本発明によれば、フライングキャパシタを有する電力変換回路の横流電流抑制制御装置において、横流電流を抑制することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to suppress a cross current in the cross current suppression control apparatus of the power converter circuit which has a flying capacitor.

実施形態1における横流電流抑制制御装置を示すブロック図。1 is a block diagram showing a cross current suppression control device in Embodiment 1. FIG. 実施形態1におけるFC電圧制御器の構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an FC voltage controller according to the first embodiment. 実施形態1における横流電流の抑制動作を示すタイムチャート。3 is a time chart showing a cross current suppression operation in the first embodiment. 実施形態2における横流電流指令値演算部を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing a cross current command value calculation unit in Embodiment 2. 実施形態3における横流電流指令値演算部の一例を示すブロック図。FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a cross current command value calculation unit in the third embodiment. 実施形態3における横流電流指令値演算部の他例を示すブロック図。FIG. 10 is a block diagram showing another example of the cross current command value calculation unit in the third embodiment. 実施形態4における横流電流指令値演算部を示すブロック図。The block diagram which shows the cross current command value calculation part in Embodiment 4. FIG. 実施形態1のインバータユニットをN台に拡張した場合のk台目の横流電流抑制制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the kth cross current suppression control apparatus at the time of extending the inverter unit of Embodiment 1 to N units. 実施形態2のインバータユニットをN台に拡張した場合のk台目の横流電流指令値演算部を示すブロック図。The block diagram which shows the kth cross current command value calculating part at the time of extending the inverter unit of Embodiment 2 to N units. 実施形態3のインバータユニットをN台に拡張した場合のk台目のゲート遅延指令値演算部の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of the kth gate delay command value calculating part at the time of extending the inverter unit of Embodiment 3 to N units. 実施形態3のインバータユニットをN台に拡張した場合のk台目のゲート遅延指令値演算部の他例を示すブロック図。The block diagram which shows the other examples of the kth gate delay command value calculating part at the time of extending the inverter unit of Embodiment 3 to N units. 実施形態4のインバータユニットをN台に拡張した場合のk台目のゲート遅延指令値演算部を示すブロック図。The block diagram which shows the kth gate delay command value calculating part at the time of extending the inverter unit of Embodiment 4 to N units. 実施形態1における電力変換回路を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a power conversion circuit according to the first embodiment. 従来における横流電流抑制制御装置を示すブロック図。The block diagram which shows the conventional cross current suppression control apparatus. 従来の横流電流抑制制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。The time chart which shows an example of operation | movement of the conventional cross current suppression control apparatus. 従来の電力変換回路の他例を示す図。The figure which shows the other example of the conventional power converter circuit.

以下、本発明に係る横流電流抑制制御装置の実施形態1〜4を図1〜図13に基づいて詳述する。   Hereinafter, Embodiments 1 to 4 of the cross current control device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

[実施形態1]
本実施形態1は、図13に示す電力変換回路の横流電流を抑制するものである。図13では直流電圧源VdcにインバータユニットがN台並列接続されているが、本実施形態1では、直流電圧源Vdcにインバータユニットが2台並列接続されているものとする。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, the cross current of the power conversion circuit shown in FIG. 13 is suppressed. In FIG. 13, N inverter units are connected in parallel to the DC voltage source Vdc, but in the first embodiment, two inverter units are connected in parallel to the DC voltage source Vdc.

各インバータユニットは、直流電圧源Vdcに順次直列接続された第1〜第4スイッチングデバイスと、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点と第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点との間にFCが介挿されている。   Each inverter unit is connected between the first to fourth switching devices sequentially connected in series to the DC voltage source Vdc, the common connection point of the first and second switching devices, and the common connection point of the third and fourth switching devices. FC is inserted in

第2,第3スイッチングデバイスの共通接続点は横流抑制リアクトルLuの一端が接続されている。横流抑制リアクトルLuの他端側には、各インバータユニットの出力電流Iinv1,Iinv2を検出する電流検出器が設けられている。また、各インバータユニットの横流抑制リアクトルLuの他端側同士は接続されており、その接続点には横流抑制リアクトルLuと、インバータユニット出力電流の合計値Iinvを検出するための電流検出器が設けられている。   The common connection point of the second and third switching devices is connected to one end of the cross current suppressing reactor Lu. A current detector for detecting output currents Iinv1 and Iinv2 of each inverter unit is provided on the other end side of the cross current suppressing reactor Lu. The other ends of the cross current suppression reactor Lu of each inverter unit are connected to each other, and a current detector for detecting the cross current suppression reactor Lu and the total value Iinv of the inverter unit output current is provided at the connection point. It has been.

図1に本実施形態1の横流電流抑制制御装置を示す。本実施形態1の横流電流抑制制御装置は、第2インバータユニットを制御対象とした1相あたりの構成である。   FIG. 1 shows a cross current suppression control apparatus according to the first embodiment. The cross current suppression control device of the first embodiment has a configuration per phase with the second inverter unit as a control target.

PWM変調器1は、電圧指令値Vrefとキャリア三角波の振幅を比較することでゲート信号Gref1’,Gref2’を生成する。電圧指令値Vrefはフィードフォワードで与えられる他、図示しないインバータユニットの制御部で演算する電流制御や電圧制御の出力として与えられる場合もある。キャリア三角波は、図示しないインバータユニットの制御部から出力される。   The PWM modulator 1 generates gate signals Gref1 'and Gref2' by comparing the voltage command value Vref and the amplitude of the carrier triangular wave. The voltage command value Vref is given by feedforward, or may be given as an output of current control or voltage control calculated by a control unit of an inverter unit (not shown). The carrier triangular wave is output from a control unit of an inverter unit (not shown).

FC電圧制御器2は、得られたゲート信号Gref1’,Gref2’と第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1や第1インバータユニットの出力電流Iinv1を元に、FC電圧を制御可能なゲート指令値Gref1,Gref2に変換する。   The FC voltage controller 2 is a gate command capable of controlling the FC voltage based on the obtained gate signals Gref1 ′ and Gref2 ′, the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit, and the output current Iinv1 of the first inverter unit. Converted to values Gref1 and Gref2.

ゲート指令値Gref1は、1でスイッチングデバイスT11,T21をONしてスイッチングデバイスT14,T24をOFFすることを意味する。ゲート指令値Gref2は、1でスイッチングデバイスT12,T22をONしてスイッチングデバイスT13,T23をOFFすることを意味する。   The gate command value Gref1 means that the switching devices T11 and T21 are turned ON by 1 and the switching devices T14 and T24 are turned OFF. The gate command value Gref2 means that the switching devices T12 and T22 are turned ON by 1 and the switching devices T13 and T23 are turned OFF.

遅延指令値TDは固定値であり、第1インバータユニットに出力されるゲート指令値Gref1,Gref2はこの遅延指令値TDで指定した値だけ遅延が付加される。通常、遅延指令値TDはスイッチングデバイスのデッドタイムの1/10〜1/4程度の値を指定する。遅延付加器DelayU1は、ゲート指令値Gref1の立ち上がりを遅延指令値TDだけ遅らせる。遅延付加器DelayD1は、ゲート指令値Gref1の立ち下がりを遅延指令値TDだけ遅らせる。遅延付加器DelayU2は、ゲート指令値Gref2の立ち上がりを遅延指令値TDだけ遅らせる。遅延付加器DelayD2は、ゲート指令値Gref2の立ち下がりを遅延指令値TDだけ遅らせる。   The delay command value TD is a fixed value, and the gate command values Gref1 and Gref2 output to the first inverter unit are delayed by a value specified by the delay command value TD. Normally, the delay command value TD designates a value about 1/10 to 1/4 of the dead time of the switching device. The delay adder DelayU1 delays the rise of the gate command value Gref1 by the delay command value TD. The delay adder DelayD1 delays the fall of the gate command value Gref1 by the delay command value TD. The delay adder DelayU2 delays the rise of the gate command value Gref2 by the delay command value TD. The delay adder DelayD2 delays the fall of the gate command value Gref2 by the delay command value TD.

デッドタイム処理器3c,3dは、遅延付加器DelayD1,DelayD2の出力にデッドタイムを付加し、スイッチングデバイスT11,T12,T13,T14のゲート信号を出力する。   The dead time processors 3c and 3d add dead time to the outputs of the delay adders DelayD1 and DelayD2, and output the gate signals of the switching devices T11, T12, T13, and T14.

ゲート指令値Gref1,Gref2はゲート遅延指令値演算部4へ出力され、ゲート遅延指令値演算部4からは遅延指令値DrefU1,DrefU2,DrefD1,DrefD2が出力される。   The gate command values Gref1 and Gref2 are output to the gate delay command value calculation unit 4, and the delay command values DrefU1, DrefU2, DrefD1, and DrefD2 are output from the gate delay command value calculation unit 4.

遅延付加器DelayU3は、ゲート指令値Gref1の立ち上がりを遅延指令値DrefU1だけ遅らせる。遅延付加器DelayD3は、ゲート指令値Gref1の立ち下がりを遅延指令値DrefD1だけ遅らせる。   The delay adder DelayU3 delays the rise of the gate command value Gref1 by the delay command value DrefU1. The delay adder DelayD3 delays the fall of the gate command value Gref1 by the delay command value DrefD1.

デッドタイム処理器3aは遅延付加器DelayD3の出力にデッドタイムを付加し、スイッチングデバイスT21,T24のゲート信号を出力する。   The dead time processor 3a adds dead time to the output of the delay adder DelayD3 and outputs the gate signals of the switching devices T21 and T24.

遅延付加器DelayU4はゲート指令値Gref2の立ち上がりを遅延指令値DrefU2だけ遅らせる。遅延付加器DelayD4は、ゲート指令値Gref2の立ち下がりを遅延指令値Dref2だけ遅らせる。   The delay adder DelayU4 delays the rise of the gate command value Gref2 by the delay command value DrefU2. The delay adder DelayD4 delays the fall of the gate command value Gref2 by the delay command value Dref2.

デッドタイム処理器3bは、遅延付加器DelayD4の出力にデッドタイムを付加し、スイッチングデバイスT22,T23のゲート信号を出力する
デッドタイム処理器3a〜3dの出力するゲート信号は、対応するスイッチングデバイスに入力される。
The dead time processor 3b adds dead time to the output of the delay adder DelayD4 and outputs the gate signals of the switching devices T22 and T23. The gate signals output from the dead time processors 3a to 3d are sent to the corresponding switching devices. Entered.

ゲート遅延指令値演算部4は、以下により構成される。   The gate delay command value calculation unit 4 is configured as follows.

インバータユニット出力電流指令値は、第1インバータユニットの出力電流Iinv1の検出信号、または、各インバータユニット出力電流の合計値Iinvの検出信号をユニット並列台数Nで除算した信号Iinv/Nである。   The inverter unit output current command value is a signal Iinv / N obtained by dividing the detection signal of the output current Iinv1 of the first inverter unit or the detection signal of the total value Iinv of each inverter unit output current by the number N of units in parallel.

絶対値換算器ABSは、インバータユニット出力電流指令値の絶対値を出力する。比較器5は、インバータユニット出力電流指令値の絶対値がしきい値Ithを超えているか否かを判定する。スイッチSW9はインバータユニット出力電流指令値の絶対値がしきい値Ithを超えていたら閉じる。   The absolute value converter ABS outputs the absolute value of the inverter unit output current command value. The comparator 5 determines whether or not the absolute value of the inverter unit output current command value exceeds the threshold value Ith. The switch SW9 is closed when the absolute value of the inverter unit output current command value exceeds the threshold value Ith.

符号検出器6は、インバータユニット出力電流指令値の符号を検出し、プラスなら1、マイナスなら0を出力する。符号検出器6の出力は、スイッチSW11,SW12,SW31,SW32,SW51,SW52,SW71,SW72に入力される。   The sign detector 6 detects the sign of the inverter unit output current command value, and outputs 1 if positive and 0 if negative. The output of the sign detector 6 is input to the switches SW11, SW12, SW31, SW32, SW51, SW52, SW71, SW72.

また、符号検出器6の出力は、NOT回路7a〜7dで論理反転をした上でスイッチSW21,SW22,SW41,SW42,SW61,SW62,SW81,SW82に入力される。   The output of the sign detector 6 is input to the switches SW21, SW22, SW41, SW42, SW61, SW62, SW81, SW82 after logical inversion by the NOT circuits 7a to 7d.

加算器8は、インバータユニット出力電流指令値と横流電流指令値の和を演算する。本実施形態1では、横流電流指令値は零固定である。減算器9は、加算器8の出力から制御対象ユニットである第2インバータユニットの出力電流Iinv2の検出信号を減算し、偏差を出力する。ローパスフィルタLPFは、偏差から高周波成分のノイズを除去する。ローパスフィルタLPFの出力は、比例アンプPとスイッチSW9に入力される。   The adder 8 calculates the sum of the inverter unit output current command value and the cross current command value. In the first embodiment, the cross current command value is fixed to zero. The subtracter 9 subtracts the detection signal of the output current Iinv2 of the second inverter unit that is the control target unit from the output of the adder 8, and outputs a deviation. The low pass filter LPF removes high frequency component noise from the deviation. The output of the low pass filter LPF is input to the proportional amplifier P and the switch SW9.

比例アンプPではローパスフィルタLPFの出力を比例演算して出力する。   In the proportional amplifier P, the output of the low-pass filter LPF is proportionally calculated and output.

以下、積分アンプI1,I2の構成を示す。スイッチSW9の出力は、スイッチSW11,SW21に入力される。スイッチSW11は、インバータユニット出力電流指令値の符号がプラスならば閉じる。スイッチSW21は、インバータユニット出力電流指令値の符号がマイナスならば閉じる。スイッチSW11の出力は、積分アンプI1に入力される。   Hereinafter, the configuration of the integrating amplifiers I1 and I2 will be described. The output of the switch SW9 is input to the switches SW11 and SW21. The switch SW11 is closed if the sign of the inverter unit output current command value is positive. The switch SW21 is closed if the sign of the inverter unit output current command value is negative. The output of the switch SW11 is input to the integrating amplifier I1.

積分アンプI1の出力にはスイッチSW12が接続され、スイッチSW12はインバータユニット出力電流指令値の符号がプラスならば閉じる。スイッチSW21の出力は、積分アンプI2に入力される。積分アンプI2の出力にはスイッチSW22が接続され、SW22はユニット出力電流指令値の符号がマイナスならば閉じる。   A switch SW12 is connected to the output of the integrating amplifier I1, and the switch SW12 is closed if the sign of the inverter unit output current command value is positive. The output of the switch SW21 is input to the integrating amplifier I2. A switch SW22 is connected to the output of the integrating amplifier I2, and SW22 is closed if the sign of the unit output current command value is negative.

スイッチSW12,SW22の出力は、比例アンプPの出力とともに加算器10aに入力され加算される。加算器10aの出力は−1倍してゲート指令値Gref1の立ち上がり遅延指令値DrefU1となり、遅延付加器DelayU3に入力される。   The outputs of the switches SW12 and SW22 are input to the adder 10a and added together with the output of the proportional amplifier P. The output of the adder 10a is multiplied by −1 to become the rising delay command value DrefU1 of the gate command value Gref1, and is input to the delay adder DelayU3.

積分アンプI1,I2の動作タイミングについて示す。タイミングを決定する回路は、以下により構成される。   The operation timing of the integrating amplifiers I1 and I2 will be described. The circuit for determining the timing is configured as follows.

バッファZ−1は、ゲート指令値Gref1について、1演算時間の遅延を発生させる。AND素子11aは、ゲート指令値Gref1と、ゲート指令値Gref1の1演算時間前の信号の論理否定と、の論理和を演算し、ゲート指令値Gref1が0から1に変化したときに1演算時間だけ1を出力する。   The buffer Z-1 causes a delay of one calculation time for the gate command value Gref1. The AND element 11a calculates the logical sum of the gate command value Gref1 and the logical negation of the signal one calculation time before the gate command value Gref1, and one calculation time when the gate command value Gref1 changes from 0 to 1 Only 1 is output.

遅延付加器12aは、AND素子11aの出力信号を遅らせる。遅延量は、通常はデッドタイム+TD〜デッドタイム×2+TDを指定する。遅延指令値TDは固定値である。遅延量を(デッドタイム+TD〜デッドタイム×2+TD)とした理由は後述する。遅延付加器12aの出力によって積分
アンプI1,I2は動作する。
The delay adder 12a delays the output signal of the AND element 11a. The delay amount normally designates dead time + TD to dead time × 2 + TD. The delay command value TD is a fixed value. The reason why the delay amount is (dead time + TD to dead time × 2 + TD) will be described later. The integrating amplifiers I1 and I2 operate according to the output of the delay adder 12a.

以上より、積分アンプI1,I2はゲート指令値Gref1が0から1に変化してから遅延付加器で設定された時間(デッドタイム+TD〜デッドタイム×2+TD)経過後に1回だけ動作する
積分アンプI3〜I8についても同様の構成である。ただし、以下の点が異なる。
As described above, the integration amplifiers I1 and I2 operate only once after the time (dead time + TD to dead time × 2 + TD) set by the delay adder after the gate command value Gref1 changes from 0 to 1. Integration amplifier I3 ˜I8 has the same configuration. However, the following points are different.

(動作条件)
・積分アンプI1,I2はゲート指令値Gref1が0から1に変化した後に動作する。
・積分アンプI3,I4はゲート指令値Gref1が1から0に変化した後に動作する。
・積分アンプI5,I6はゲート指令値Gref2が0から1に変化した後に動作する。
・積分アンプI7,I8はゲート指令値Gref2が1から0に変化した後に動作する。
(Operating conditions)
The integrating amplifiers I1 and I2 operate after the gate command value Gref1 changes from 0 to 1.
The integrating amplifiers I3 and I4 operate after the gate command value Gref1 changes from 1 to 0.
The integrating amplifiers I5 and I6 operate after the gate command value Gref2 changes from 0 to 1.
The integrating amplifiers I7 and I8 operate after the gate command value Gref2 changes from 1 to 0.

(比例アンプP出力との加算後の扱い)
・積分アンプI1,I2の出力は比例アンプPの出力と加算した後、−1倍し遅延指令値DrefU1となる。
・積分アンプI3,I4の出力は比例アンプPの出力と加算し、そのまま遅延指令値DrefD1となる。
・積分アンプI5,I6の出力は比例アンプPの出力と加算した後、−1倍し遅延指令値DrefU2となる。
・積分アンプI7,I8の出力は比例アンプPの出力と加算し、そのまま遅延指令値DrefD2となる。
(Handling after addition with proportional amplifier P output)
The outputs of the integrating amplifiers I1 and I2 are added to the output of the proportional amplifier P and then multiplied by −1 to obtain the delay command value DrefU1.
The outputs of the integrating amplifiers I3 and I4 are added to the output of the proportional amplifier P and become the delay command value DrefD1 as it is.
The outputs of the integrating amplifiers I5 and I6 are added to the output of the proportional amplifier P and then multiplied by −1 to obtain the delay command value DrefU2.
The outputs of the integrating amplifiers I7 and I8 are added to the output of the proportional amplifier P and become the delay command value DrefD2 as it is.

FC電圧制御器2の例としては特許文献3があり、その一例を図2に示す。   There exists patent document 3 as an example of FC voltage controller 2, The example is shown in FIG.

比較器cmp1は、第1インバータユニットのFC電圧検出信号VFC1がFC電圧指令値(直流電圧源の電圧の1/2)Vdc/2よりも大きいか否かを判定する。比較器cmp2は、出力電流Iinv1がプラスであるか否かを判定する。排他的論理和素子XOR1は、比較器cmp1,cmp2のどちらか片方のみが1の時に1となる信号selを出力する。   The comparator cmp1 determines whether or not the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit is larger than the FC voltage command value (1/2 of the DC voltage source voltage) Vdc / 2. The comparator cmp2 determines whether or not the output current Iinv1 is positive. The exclusive OR element XOR1 outputs a signal sel that becomes 1 when only one of the comparators cmp1 and cmp2 is 1.

排他的論理和素子XOR2は、前段のPWM変調器1から出力されたゲート信号Gref1’,Gref2’どちらか片方が1の時に1を出力する。ホールド器Holdは、ゲート信号Gref1’,Gref2’の両方が1、または両方が0のときに信号selをそのまま出力し、ゲート信号Gref1’,Gref2’どちらか片方だけが1の時に前回の出力を保持する。   The exclusive OR element XOR2 outputs 1 when either one of the gate signals Gref1 'and Gref2' output from the preceding PWM modulator 1 is 1. The hold device Hold outputs the signal sel as it is when both of the gate signals Gref1 ′ and Gref2 ′ are 1 or 0, and outputs the previous output when only one of the gate signals Gref1 ′ and Gref2 ′ is 1. Hold.

OR回路OR1は、ゲート信号Gref1’とホールド器Holdの論理和を出力する。AND回路AND1は、OR回路OR1とゲート信号Gref2’の論理積を出力する。AND回路AND1の出力がゲート指令値Gref1である。   The OR circuit OR1 outputs a logical sum of the gate signal Gref1 'and the hold device Hold. The AND circuit AND1 outputs a logical product of the OR circuit OR1 and the gate signal Gref2 '. The output of the AND circuit AND1 is a gate command value Gref1.

OR回路OR2は、ゲート信号Gref1’とホールド器Holdの出力の否定の論理和を出力する。AND回路AND2は、OR回路OR2とゲート信号Gref2’の論理積を出力する。AND回路AND2の出力がゲート指令値Gref2である。   The OR circuit OR2 outputs a negative logical sum of the gate signal Gref1 'and the output of the hold device Hold. The AND circuit AND2 outputs a logical product of the OR circuit OR2 and the gate signal Gref2 '. The output of the AND circuit AND2 is a gate command value Gref2.

PWM変調器1は、電圧指令値Vrefとキャリア三角波との比較に基づいて、ゲート信号Gref1’,Gref2’を出力する。   The PWM modulator 1 outputs gate signals Gref1 'and Gref2' based on the comparison between the voltage command value Vref and the carrier triangular wave.

(作用・動作の説明)
本実施形態1の基本的な動作は、図14に示す特許文献2の従来法のゲート遅延指令値演算部4の動作と同じである。すなわち、横流電流を検出、横流電流の大きさに応じてゲートタイミングを調整することで横流電流を抑制する。
(Description of action / operation)
The basic operation of the first embodiment is the same as the operation of the conventional gate delay command value calculation unit 4 of Patent Document 2 shown in FIG. That is, the cross current is suppressed by detecting the cross current and adjusting the gate timing according to the magnitude of the cross current.

比例アンプPでスイッチング直前の横流電流を検出し次のスイッチングで横流電流が零になるようスイッチングタイミングを調整する。積分アンプI1〜I8はスイッチング後の横流電流を検出しスイッチングデバイスの個体差を推定し、積分動作により個体差(立ち上がり時間、立下り時間の特性ばらつき)を学習してスイッチングタイミングを調整する。   The proportional amplifier P detects the cross current immediately before switching, and adjusts the switching timing so that the cross current becomes zero in the next switching. The integrating amplifiers I1 to I8 detect the cross current after switching, estimate the individual difference of the switching device, learn the individual difference (rising time and fall time characteristic variation) by the integration operation, and adjust the switching timing.

本実施形態1では、1相あたりスイッチングデバイス4個で構成されているFC型3レベルインバータへの適用を目的としている。そのため、特許文献2の実施形態9同様に1相あたりの制御回路では積分アンプI1〜I8を8個使用する。   The first embodiment is intended to be applied to an FC type three-level inverter configured with four switching devices per phase. Therefore, as in the ninth embodiment of Patent Document 2, the control circuit per phase uses eight integrating amplifiers I1 to I8.

次に、各アンプの動作について説明する。   Next, the operation of each amplifier will be described.

[比例アンプPによるゲートタイミング調整]
インバータユニット出力電流指令値と出力電流Iinv2との偏差、すなわち横流電流をローパスフィルタLPFを介して比例アンプに入力し、ゲインをかけた値をゲート指令値の遅延指令値として出力する。横流電流が正の場合は、出力電流Iinv2が指令値よりも小さい状態である。
[Gate timing adjustment by proportional amplifier P]
The deviation between the inverter unit output current command value and the output current Iinv2, that is, the cross current is input to the proportional amplifier via the low pass filter LPF, and the value multiplied by the gain is output as the delay command value of the gate command value. When the cross current is positive, the output current Iinv2 is smaller than the command value.

この時、立ち上がり遅延指令値DrefU1,DrefU2は負の値になりゲート指令値の立ち上がりには進みの補正がかかり、立ち下がり遅延指令値DrefD1,DrefD2は正の値になりゲート指令値の立ち下がりには遅れの補正がかかる。これによりインバータユニット2はプラスの電圧を出力する期間が増加するため、出力電流Iinv2の増加を促す。逆に横流電流が負の場合は、出力電流Iinv2の減少を促す。   At this time, the rising delay command values DrefU1 and DrefU2 become negative values, and advance correction is applied to the rising of the gate command value, and the falling delay command values DrefD1 and DrefD2 become positive values and fall of the gate command value. Takes a delay correction. As a result, the inverter unit 2 increases the period during which a positive voltage is output, and thus promotes an increase in the output current Iinv2. Conversely, when the cross current is negative, the output current Iinv2 is reduced.

図14の従来法では、比例アンプPの前にキャリア頂点における横流電流を記憶するhold機能を配置し、比例アンプPの出力する遅延指令値はキャリア頂点の横流電流を基に求められている。しかし、本実施形態1のゲート指令値遅延制御部4にhold機能はない。   In the conventional method of FIG. 14, a hold function for storing the cross current at the carrier apex is arranged before the proportional amplifier P, and the delay command value output from the proportional amplifier P is obtained based on the cross current at the carrier apex. However, the gate command value delay control unit 4 of the first embodiment does not have a hold function.

このため、スイッチングが行われる瞬間において比例アンプPから出力される遅延指令値は、スイッチング直前の横流電流が反映された値となる。   For this reason, the delay command value output from the proportional amplifier P at the moment of switching is a value reflecting the cross current immediately before switching.

本実施形態1による比例アンプPの動作を図3に示す。交点3を例に挙げると、本実施形態1ではスイッチング直前の横流電流を基に遅延指令値が演算されるため、Iinv1<Iinv2(すなわち負の横流電流)を検出して、スイッチングデバイスT22のターンONは遅れ、出力電流Iinv1の増加と出力電流Iinv2の減少が促され、横流電流を小さくすることができる。一方、特許文献2の構成では前述や図15に示す通り横流電流を拡大させてしまう。   The operation of the proportional amplifier P according to the first embodiment is shown in FIG. Taking the intersection 3 as an example, in the first embodiment, since the delay command value is calculated based on the cross current immediately before switching, Iinv1 <Iinv2 (that is, the negative cross current) is detected, and the turn of the switching device T22 is detected. ON is delayed, an increase in the output current Iinv1 and a decrease in the output current Iinv2 are promoted, and the cross current can be reduced. On the other hand, in the configuration of Patent Document 2, the cross current is increased as described above and as shown in FIG.

[積分アンプI1によるゲートタイミング調整]
横流電流がローパスフィルタLPFを介して積分アンプI1に入力され、ゲインをかけ、積算した値をゲートの遅延指令値として出力する。前後のスイッチSW11,SW12は出力電流Iinv1の符号が正の時に閉じるため、積分アンプI1は出力電流符号が正の時だけ積算を行い、指令値を出力する。
[Gate timing adjustment by integrating amplifier I1]
The cross current is input to the integrating amplifier I1 through the low-pass filter LPF, gain is applied, and the integrated value is output as a gate delay command value. Since the front and rear switches SW11 and SW12 are closed when the sign of the output current Iinv1 is positive, the integrating amplifier I1 performs integration only when the output current sign is positive and outputs a command value.

積分アンプI1の動作タイミングはゲート指令値Gref1が立ち上がった後であり、出力する遅延指令値はDrefU1となりゲート指令値Gref1の立ち上がりに反映される。ゲート指令値Gref1の立ち上がりの時はスイッチングデバイスT21がONに、スイッチングデバイスT24がOFFに変化する。電流符号が正の時、電流はスイッチングデバイスT24の逆並列ダイオードを通過するため、スイッチングデバイスT24がスイッチングしても電流経路は変わらない。積分アンプI1はスイッチングデバイスT21のターンONのタイミング調整を担当する。   The operation timing of the integrating amplifier I1 is after the gate command value Gref1 rises, and the output delay command value becomes DrefU1, which is reflected in the rise of the gate command value Gref1. When the gate command value Gref1 rises, the switching device T21 is turned on and the switching device T24 is turned off. When the current sign is positive, the current passes through the antiparallel diode of the switching device T24, so that the current path does not change even when the switching device T24 is switched. The integrating amplifier I1 is in charge of adjusting the turn-on timing of the switching device T21.

[積分アンプI2によるゲートタイミング調整]
積分アンプI2前後のスイッチSW21,SW22が閉じる条件が、積分アンプI1とは異なり出力電流Iinv1の符号が負の場合である。このとき、電流はスイッチングデバイスT21の逆並列ダイオードを通過する。積分アンプI2はスイッチングデバイスT24のターンOFFのタイミング調整を担当する。
[Gate timing adjustment by integrating amplifier I2]
The condition for closing the switches SW21 and SW22 before and after the integrating amplifier I2 is that the sign of the output current Iinv1 is negative, unlike the integrating amplifier I1. At this time, the current passes through the antiparallel diode of the switching device T21. The integrating amplifier I2 is responsible for adjusting the turn-off timing of the switching device T24.

[積分アンプI3によるゲートタイミング調整]
スイッチSW31,SW32の閉じる条件は、積分アンプI1(スイッチSW11,SW12)と同じである。しかし、動作タイミングはゲート指令値Gref1立ち下がりの後であり、出力する遅延指令値はDrefD1となりゲート指令値Gref1の立ち下がりに反映される。そのため、積分アンプI3はスイッチングデバイスT21ターンOFFのタイミング調整を担当する。
[Gate timing adjustment by integrating amplifier I3]
The conditions for closing the switches SW31 and SW32 are the same as those of the integrating amplifier I1 (switches SW11 and SW12). However, the operation timing is after the fall of the gate command value Gref1, and the output delay command value becomes DrefD1, which is reflected in the fall of the gate command value Gref1. Therefore, the integrating amplifier I3 is in charge of timing adjustment for turning off the switching device T21.

[積分アンプI4によるゲートタイミング調整]
同様に、積分アンプI4はスイッチングデバイスT24ターンONのタイミング調整を担当する。
[Gate timing adjustment by integrating amplifier I4]
Similarly, the integrating amplifier I4 is in charge of timing adjustment of the switching device T24 turn ON.

[積分アンプI5〜I8]
各積分アンプの担当を以下に示す。
I5:T22ターンON
I6:T23ターンOFF
I7:T22ターンOFF
I8:T23ターンON
図14の従来法では、積分アンプの動作トリガとしてキャリア頂点信号を入力し積分アンプの動作タイミングをキャリア頂点としていた。しかし、本実施形態1ではゲート指令値Gref1,Gref2に変化があったことを検出し、遅延を加えて積分アンプの動作トリガとしているため積分の動作タイミングはゲート指令値Gref1,Gref2信号の変化直後となる。
[Integrating amplifiers I5 to I8]
The charge of each integrating amplifier is shown below.
I5: T22 turn ON
I6: T23 turn off
I7: T22 turn off
I8: T23 turn ON
In the conventional method of FIG. 14, a carrier vertex signal is input as an operation trigger of the integration amplifier, and the operation timing of the integration amplifier is set as the carrier vertex. However, in the first embodiment, it is detected that the gate command values Gref1 and Gref2 have changed, and an integration amplifier operation trigger is added with a delay. It becomes.

図3を例にすると、交点3直後では出力電流がプラスでスイッチングデバイスT12,T22がOFFからONに変化(つまり、ゲート指令値Gref2が0から1に変化)しているため、積分アンプI5が動作する。交点3直後では比例アンプPによるゲートタイミング調整の結果残ってしまった横流電流がある。   Taking FIG. 3 as an example, immediately after the intersection 3, the output current is positive and the switching devices T12 and T22 change from OFF to ON (that is, the gate command value Gref2 changes from 0 to 1). Operate. Immediately after the intersection 3, there is a cross current that remains as a result of the gate timing adjustment by the proportional amplifier P.

横流電流が残る原因はスイッチングデバイスT12のターンONに比べてスイッチングデバイスT22のターンONが速すぎるためであるが、この横流電流を積分アンプI5が記憶する。そして、次にスイッチングデバイスT12,T22がターンONする交点7においてスイッチングデバイスT22のターンONを少し遅らせる指令を出力し、横流電流を小さくする。   The reason why the cross current remains is that the turn-on of the switching device T22 is too fast compared to the turn-on of the switching device T12. The integral amplifier I5 stores this cross current. Then, a command for slightly delaying the turn-on of the switching device T22 is output at the intersection 7 where the switching devices T12 and T22 are turned on, thereby reducing the cross current.

特許文献2ではスイッチング後しばらく待ってから横流電流を検出することで、検出した横流電流にスイッチングタイミングずれだけでなく電圧降下に起因する分も重畳させ、積分アンプにタイミングずれと電圧降下ずれ両方を学習させ、まとめて補償する。   In Patent Document 2, after waiting for a while after switching, the cross current is detected, so that not only the switching timing shift but also the amount due to the voltage drop is superimposed on the detected cross current, and both the timing shift and the voltage drop shift are added to the integrating amplifier. Learn and compensate collectively.

しかし、FCがあるとスイッチングしない期間の横流電流発生原因として共振が加わる。共振はスイッチング素子の特性ずれが原因ではなくFC電圧ずれが原因であり、スイッチングのたびにFC電圧ずれの大きさが変わるため、共振電流の流れ方もスイッチングのたびに異なり、積分アンプによる学習が誤動作してしまう。   However, when FC is present, resonance is added as a cause of generation of a cross current during a period when switching is not performed. The resonance is not caused by the characteristic deviation of the switching element but by the FC voltage deviation. Since the magnitude of the FC voltage deviation changes every time switching is performed, the resonance current flows differently at each switching, and learning by the integrating amplifier is performed. It will malfunction.

そこで、本実施形態1ではスイッチング直後の電流を検出し、補償対象をスイッチングタイミングずれに限定することで、検出信号に共振による横流電流が重畳するのを防ぎ、学習誤動作を抑制することができる。   Therefore, in the first embodiment, the current immediately after switching is detected, and the compensation target is limited to the switching timing deviation, so that the cross current due to resonance can be prevented from being superimposed on the detection signal, and the learning malfunction can be suppressed.

特許文献1で積分アンプが動作するタイミングをゲート信号の変化直後からある程度の遅延時間が経過した後とした理由について説明する。ゲートタイミングを進ませることは実現できないため、基準ユニットである第1インバータユニットのゲートタイミングを固定値TDだけ遅らせ、制御対象ユニットである第2インバータユニットの遅延をTDよりも小さくすることでゲートタイミングの進みとしている。   The reason why the integration amplifier operates in Patent Document 1 will be described after a certain delay time has passed immediately after the change of the gate signal. Since it is not possible to advance the gate timing, the gate timing of the first inverter unit, which is the reference unit, is delayed by a fixed value TD, and the delay of the second inverter unit, which is the control target unit, is made smaller than TD. Is going on.

このため実際のスイッチングは、ゲート指令値Gref1,Gref2の変化よりもおよそTD遅れることになるため、積分アンプの動作を固定値TDだけ遅らせる必要がある。また、デッドタイムが入ることを考えれば、実際のスイッチングはゲート指令値Gref1,Gref2の変化よりもさらにデッドタイムだけ遅れる。このため、確実にスイッチングが完了した後の電流を積分アンプに入力するためには、ゲート指令値Gref1,Gref2の変化から最低でも(デッドタイム+TD)だけ待つ必要がある。   For this reason, the actual switching is delayed by about TD from the change of the gate command values Gref1 and Gref2, so that the operation of the integrating amplifier needs to be delayed by a fixed value TD. Further, considering that dead time enters, actual switching is further delayed by dead time than the change of the gate command values Gref1 and Gref2. For this reason, in order to reliably input the current after the switching is completed to the integrating amplifier, it is necessary to wait at least (dead time + TD) from the change of the gate command values Gref1 and Gref2.

さらに、スイッチングノイズが電流検出信号に重畳することを考えると、ノイズが減衰するまで電流検出を追加で2μs〜デッドタイム程度待つことで、ノイズの影響を抑えることができる。   Further, considering that the switching noise is superimposed on the current detection signal, it is possible to suppress the influence of the noise by additionally waiting for the current detection for about 2 μs to the dead time until the noise is attenuated.

スイッチSW9について説明する。スイッチSW9は、出力電流の絶対値が小さいときには開放となり、積分アンプの更新が停止する。これは特許文献2の実施形態3と同じ動作である。出力電流の絶対値が小さいときに積分アンプの更新を停止する理由も以下のように同じである。
・電流検出器にオフセットが重畳し電流符号を正しく検出できない恐れがあり、制御回路の誤動作を防ぐため。
・出力電流の絶対値が小さければ発生する横流電流も限られ、制御しなくても熱責務への影響が小さくスイッチングデバイスが破壊される恐れがないため。
The switch SW9 will be described. The switch SW9 is opened when the absolute value of the output current is small, and the updating of the integrating amplifier is stopped. This is the same operation as Embodiment 3 of Patent Document 2. The reason for stopping the update of the integrating amplifier when the absolute value of the output current is small is the same as follows.
・ In order to prevent malfunction of the control circuit, there is a possibility that the current sign cannot be detected correctly due to the offset superimposed on the current detector.
・ If the absolute value of the output current is small, the generated cross current is limited, and even if it is not controlled, the influence on the heat duty is small and the switching device is not destroyed.

FC電圧制御器2について説明する。FC型3レベルインバータは、NPC型やT型とは異なり、零電圧を出力するスイッチングパターンがスイッチングデバイスT11,T13をONするパターンとスイッチングデバイスT12,T14をONするパターンの2通りがあり、出力電流の符号に合わせてスイッチングパターンを選択することでFC電圧を制御できることが特許文献3のように知られている。   The FC voltage controller 2 will be described. The FC type three-level inverter, unlike the NPC type and T type, has two types of switching patterns for outputting zero voltage: a pattern for turning on the switching devices T11 and T13 and a pattern for turning on the switching devices T12 and T14. It is known as in Patent Document 3 that the FC voltage can be controlled by selecting a switching pattern according to the sign of the current.

例えば、FCを充電したい場合、出力電流がプラスであればスイッチングデバイスT11,T13をON、出力電流がマイナスであればスイッチングデバイスT12,T14をONすればよい。この制御を実現するブロックの例を図2に示す。このFC電圧制御器2では、比較器cmp1によりFC電圧検出信号VFC1と直流電圧源の電圧の1/2であるVdc/2を比較し、比較器cmp2によりインバータユニット出力電流指令値Iinv1の符号を検出し、排他的論理和素子XOR1回路により信号selを演算する。   For example, when it is desired to charge FC, the switching devices T11 and T13 may be turned on if the output current is positive, and the switching devices T12 and T14 may be turned on if the output current is negative. An example of a block for realizing this control is shown in FIG. In this FC voltage controller 2, the comparator cmp1 compares the FC voltage detection signal VFC1 with Vdc / 2 which is ½ of the voltage of the DC voltage source, and the comparator cmp2 compares the sign of the inverter unit output current command value Iinv1. The signal sel is calculated by the exclusive OR element XOR1 circuit.

こうして得られた信号selは、1ならばスイッチングデバイスT1,T3をON、0ならばスイッチングデバイスT2,T4をONすべきであることを示している。後段のホールド器Holdは、スイッチング回数の増加を防ぐためゲート信号Gref1’=0,Gref2’=1(または、Gref1’=1,Gref2’=0)で零電圧を出力中はOR回路OR1,OR2に入力する信号sel’が変化しないようにするためのものである。   The signal sel thus obtained indicates that the switching devices T1 and T3 should be turned on if 1 and the switching devices T2 and T4 should be turned on if 0. In order to prevent an increase in the number of times of switching, the hold device Hold in the latter stage is OR circuits OR1 and OR2 while the gate signals Gref1 ′ = 0, Gref2 ′ = 1 (or Gref1 ′ = 1, Gref2 ′ = 0) and a zero voltage is being output. This is to prevent the signal sel ′ input to the input signal from changing.

後は、OR回路OR1,OR2,AND回路AND1,AND2によりゲート指令値Gref1,Gref2を生成する。表2に電圧検出信号VFC1の大小およびインバータユニット出力電流指令値Iinv1の符号と、得られるゲート指令値Gref1,Gref2,FC充放電の関係を示す。   After that, gate command values Gref1, Gref2 are generated by the OR circuits OR1, OR2, AND circuits AND1, AND2. Table 2 shows the relationship between the magnitude of the voltage detection signal VFC1 and the sign of the inverter unit output current command value Iinv1, and the obtained gate command values Gref1, Gref2, and FC charge / discharge.

Figure 2018129968
Figure 2018129968

本実施形態1の長所は、FCによる共振電流が発生する条件でも制御により横流電流を拡大させることなく、正しく抑制できることである。さらに、スイッチングのたびに横流電流を確実に零にすることで、共振をリセットすることができる。   The advantage of the first embodiment is that it can be correctly suppressed without increasing the cross current by the control even under the condition that the resonance current due to the FC is generated. Furthermore, the resonance can be reset by reliably setting the cross current to zero each time switching is performed.

本実施形態1には短所もある。積分アンプI1〜I8はスイッチングタイミングの差だけを補償し、電圧降下のずれの補償を行わないため、電圧降下ずれに起因する横流電流は増加してしまう。また、スイッチングが行われない期間の共振を抑制することはできないため、共振による横流電流増加も発生しうる。しかし、特許文献2の方法に比べれば共振電流の拡大を抑制できるため横流電流を小さくできる。   The first embodiment also has disadvantages. Since the integrating amplifiers I1 to I8 compensate only for the difference in switching timing and do not compensate for the voltage drop deviation, the cross current caused by the voltage drop deviation increases. In addition, since resonance during a period in which switching is not performed cannot be suppressed, an increase in cross current due to resonance may occur. However, since the expansion of the resonance current can be suppressed as compared with the method of Patent Document 2, the cross current can be reduced.

その他、制御ブロックを構成する上で横流電流の抑制に有効な項目として、スイッチングパターンを全インバータユニットで共通としていることが挙げられる。ユニット並列構成では、それぞれのインバータユニットで零電圧出力時のスイッチングパターンを選択することにより、各ユニットのFCを個別に制御することができる。しかし、同時にスイッチングするスイッチングデバイスの組み合わせが増加してしまい横流電流抑制制御が難しくなってしまう。   In addition, as an effective item for suppressing the cross current in configuring the control block, it is mentioned that the switching pattern is common to all inverter units. In the unit parallel configuration, the FC of each unit can be individually controlled by selecting a switching pattern at the time of zero voltage output in each inverter unit. However, the number of combinations of switching devices that simultaneously switch increases and cross current suppression control becomes difficult.

例えば、インバータユニットを2並列とし、現在スイッチングデバイスT11,T12,T21,T22がON、各ユニット2台は+Vdc/2の電圧を出力している状態を考える。この状態で零電圧出力に切り替えるため、第1インバータユニットはスイッチングデバイスT12をOFFしてスイッチングデバイスT13をONする。異なるスイッチングパターンを許容すると、第2インバータユニットはスイッチングデバイスT21をOFFしてスイッチングデバイスT24をONして零電圧出力に切り替える場合が考えられる。   For example, let us consider a state in which two inverter units are arranged in parallel, the switching devices T11, T12, T21, and T22 are currently ON, and two units each output a voltage of + Vdc / 2. In order to switch to zero voltage output in this state, the first inverter unit turns off the switching device T12 and turns on the switching device T13. If different switching patterns are allowed, the second inverter unit may turn off the switching device T21 and turn on the switching device T24 to switch to zero voltage output.

このとき、スイッチングデバイスT21は、スイッチングデバイスT11ではなくスイッチングデバイスT12にタイミングを合わせる必要が生じ、スイッチングデバイスT24もスイッチングデバイスT14ではなくスイッチングデバイスT13にタイミングを合わせなければならない。   At this time, the switching device T21 needs to synchronize with the switching device T12, not the switching device T11, and the switching device T24 must also synchronize with the switching device T13, not the switching device T14.

これに対応するには、スイッチングデバイスT21のターンOFFを担当する積分アンプを、スイッチングデバイスT11基準の積分アンプとT12基準の積分アンプの2個を準備してスイッチングパターンに応じて切り替えなければならず、制御回路が複雑になってしまう。   In order to cope with this, two integration amplifiers that are responsible for turning off the switching device T21, that is, an integration amplifier based on the switching device T11 and an integration amplifier based on the T12 must be prepared and switched according to the switching pattern. The control circuit becomes complicated.

また、スイッチング後には第1インバータユニットのFCと第2インバータユニットのFCが横流抑制リアクトルを介して直列に接続された回路が、直流電圧源に並列に接続された構成になる。   In addition, after switching, a circuit in which the FC of the first inverter unit and the FC of the second inverter unit are connected in series via the cross current suppressing reactor is connected in parallel to the DC voltage source.

このとき、VFC1+VFC2≠Vdcが成立すると共振が発生してしまう。スイッチングパターンが同じであれば、VFC1=VFC2を実現できれば共振を抑制できる。しかし、異なるスイッチングパターンを許可すると、VFC1+VFC2=Vdcまで成立させる必要があり、実現が難しくなってしまう。   At this time, if VFC1 + VFC2 ≠ Vdc is established, resonance occurs. If the switching patterns are the same, resonance can be suppressed if VFC1 = VFC2 can be realized. However, if different switching patterns are permitted, it is necessary to establish VFC1 + VFC2 = Vdc, which makes realization difficult.

以上の問題を回避するため、スイッチングパターンは全インバータユニットで共通とした。図1では、FC電圧制御器2には第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1の検出値のみを入力し、電圧検出信号VFC1だけがVdc/2になるようにスイッチングパターンを選択している。この制御回路では、電圧検出信号VFC2を制御することはできない。   In order to avoid the above problems, the switching pattern is common to all inverter units. In FIG. 1, only the detection value of the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit is input to the FC voltage controller 2, and the switching pattern is selected so that only the voltage detection signal VFC1 becomes Vdc / 2. . This control circuit cannot control the voltage detection signal VFC2.

しかし、電圧検出信号VFC1と電圧検出信号VFC2が異なる場合は、零電圧出力時に共振電流が流れることで電圧検出信号VFC1と電圧検出信号VFC2の差は小さくなる。よって、電圧検出信号VFC2を制御しなくても電圧検出信号FC2はVdc/2から大きくずれることはなく、インバータは問題なく運転を継続できる。   However, when the voltage detection signal VFC1 and the voltage detection signal VFC2 are different, the resonance current flows when the zero voltage is output, so that the difference between the voltage detection signal VFC1 and the voltage detection signal VFC2 becomes small. Therefore, even if the voltage detection signal VFC2 is not controlled, the voltage detection signal FC2 does not greatly deviate from Vdc / 2, and the inverter can continue to operate without any problem.

また、スイッチングパターンを全インバータユニット共通とすることによりFC電圧の検出はインバータユニット1台だけでよくなるため、電圧検出器を削減できコスト低減につながる利点もある。   In addition, since the switching pattern is common to all inverter units, only one inverter unit needs to be detected for the FC voltage, so there is an advantage that the voltage detector can be reduced and the cost can be reduced.

以上示したように、本実施形態1によれば、スイッチング直後の横流電流を零にすることができる。また、FCと横流抑制リアクトルとの間で共振が発生する場合でも、特許文献2の手法とは異なり制御が誤動作せず、横流電流を小さくすることができる。また、FC電圧の検出はユニット1台だけでよいので、電圧検出器を削減しコストを低減することができる。   As described above, according to the first embodiment, the cross current immediately after switching can be made zero. Even when resonance occurs between the FC and the cross current suppressing reactor, unlike the method of Patent Document 2, the control does not malfunction and the cross current can be reduced. Further, since only one unit needs to detect the FC voltage, the voltage detector can be reduced and the cost can be reduced.

[実施形態2]
図4に本実施形態2の横流電流指令値演算部を示す。
[Embodiment 2]
FIG. 4 shows a cross current command value calculation unit according to the second embodiment.

ゲート指令値Gref1,Gref2は、図1(実施形態1)のFC電圧制御器2から入力する。排他的論理和素子XOR3は、ゲート指令値Gref1,Gref2が両方同じであるときに1を出力する。   The gate command values Gref1 and Gref2 are input from the FC voltage controller 2 in FIG. 1 (Embodiment 1). The exclusive OR element XOR3 outputs 1 when the gate command values Gref1 and Gref2 are the same.

遅延付加器DelayD5は、排他的論理和素子XOR3の出力信号を、立ち下がりだけ所定時間遅らせる。   The delay adder DelayD5 delays the output signal of the exclusive OR element XOR3 by a falling time for a predetermined time.

減算器13は、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1から第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を減算し、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2との偏差を求める。遅延付加器DelayD5の信号はスイッチSWDに入力され、スイッチSWDは入力が1ならば第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2との偏差を出力し、入力が0ならば0を出力する
比較器cmp1は、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1がVdc/2を超えているか否かを検出する。符号検出器14は、インバータユニット出力電流指令値(Iinv1またはIinv/N)の符号が正ならば1を出力し、負ならば0を出力する。
The subtracter 13 subtracts the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit from the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit, and the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal of the second inverter unit. Is obtained from the voltage detection signal VFC2. The signal of the delay adder DelayD5 is input to the switch SWD. If the switch SWD is 1, the deviation between the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit is output. When the input is 0, 0 is output. The comparator cmp1 detects whether or not the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit exceeds Vdc / 2. The sign detector 14 outputs 1 if the sign of the inverter unit output current command value (Iinv1 or Iinv / N) is positive, and outputs 0 if it is negative.

排他的論理和素子XOR4は、比較器comp1と符号検出器14の出力が両方同じ場合のみ1をFC制御信号として出力する。このFC制御信号は、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1をVdc/2に近づけるために必要な零電圧出力時のスイッチングパターンを表している。   The exclusive OR element XOR4 outputs 1 as an FC control signal only when both the outputs of the comparator comp1 and the sign detector 14 are the same. This FC control signal represents a switching pattern at the time of zero voltage output necessary to bring the voltage detection signal VFC1 of the FC of the first inverter unit close to Vdc / 2.

FC制御信号は、1ならばスイッチングデバイスT11,T13をONし、0ならばスイッチングデバイスT12,T14をONすることを示している。スイッチSWEはFC制御信号を入力し、入力が1ならば1を出力し、入力が0ならば−1を出力する。乗算器15は、スイッチSWDの出力信号とスイッチSWEの出力信号との積を演算する。   If the FC control signal is 1, it indicates that the switching devices T11 and T13 are turned on, and if 0, the switching devices T12 and T14 are turned on. The switch SWE receives an FC control signal. If the input is 1, the switch SWE outputs 1. If the input is 0, the switch SWE outputs -1. The multiplier 15 calculates the product of the output signal of the switch SWD and the output signal of the switch SWE.

乗算器16は、乗算器15の出力と、FC容量CFCの逆数との積を演算する。ここでのFC容量CFCは、キャパシタのデータシート等に記載している定格値を用いる。乗算器17は、電圧指令値Vrefを入力して、零電圧出力のデューティ比(1−|Vref|)を求め、この逆数と乗算器16の出力との積を演算する。デューティ比を求める際の除算は演算負荷が大きいため、近似して1+|Vref|との積を求めてもよい。   The multiplier 16 calculates the product of the output of the multiplier 15 and the reciprocal of the FC capacity CFC. As the FC capacity CFC here, a rated value described in a capacitor data sheet or the like is used. The multiplier 17 receives the voltage command value Vref, obtains the duty ratio (1- | Vref |) of the zero voltage output, and calculates the product of the reciprocal number and the output of the multiplier 16. Since division when obtaining the duty ratio has a large calculation load, the product of 1+ | Vref | may be obtained by approximation.

リミッタ18は、電圧指令値Vrefの絶対値が1に近いときに、乗算器出力が異常に大きくなるのを防ぐ。すなわち、リミッタ18は、乗算値17の出力の絶対値が所定値以下となるように、乗算値17の出力に上下限値を設けて、リミッタ18の出力とする。リミッタ18の出力は横流電流指令値となり、図1に示す実施形態1のゲート指令値遅延制御部4に入力される。   The limiter 18 prevents the multiplier output from becoming abnormally large when the absolute value of the voltage command value Vref is close to 1. That is, the limiter 18 sets the upper and lower limit values for the output of the multiplication value 17 so that the absolute value of the output of the multiplication value 17 is equal to or less than a predetermined value, and outputs the limiter 18. The output of the limiter 18 becomes a cross current command value and is input to the gate command value delay control unit 4 of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態2は、実施形態1では零固定としていた横流電流指令値を変化させることで、実施形態1では実現できない機能であった第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を制御し、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1に合わせる機能を追加した。   The second embodiment controls the voltage detection signal VFC2 of the FC of the second inverter unit, which is a function that cannot be realized in the first embodiment, by changing the cross current command value that was fixed to zero in the first embodiment. Added a function to match the FC voltage detection signal VFC1 of 1 inverter unit.

まず、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2の偏差を演算する。次に、零電圧を出力しFCに電流が通流する期間だけ横流電流指令値を出力するよう、スイッチSWDにより切り替えを行う。FCには、ゲート指令値Gref1,Gref2のどちらか片方が1の場合のみ電流が流れ、このときFC電圧の制御ができる。   First, a deviation between the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit is calculated. Next, switching is performed by the switch SWD so that the cross current command value is output only during a period in which zero voltage is output and current flows through the FC. A current flows through the FC only when one of the gate command values Gref1 and Gref2 is 1. At this time, the FC voltage can be controlled.

そこで、ゲート指令値Gref1,Gref2の両方が0または1の時に横流電流指令値を発生させ、次のスイッチングで指令値通りの横流電流の発生を促す。次のスイッチングでは急峻で大きな電圧指令値の変動がない限り、必ずゲート指令値Gref1,Gref2のうち片方だけが切り替わり、FCに電流が流れるようになる。   Therefore, a cross current command value is generated when both the gate command values Gref1 and Gref2 are 0 or 1, and the next switching is urged to generate a cross current as the command value. In the next switching, as long as there is no steep and large voltage command value fluctuation, only one of the gate command values Gref1 and Gref2 is always switched, and a current flows through the FC.

逆に、ゲート指令値Gref1,Gref2のどちらか片方が1ならば横流電流指令値を0に設定しておき、FCに電流が流れなくなり第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を制御できなくなる次のスイッチングでは余計な横流電流を流さない。   On the other hand, if either one of the gate command values Gref1 and Gref2 is 1, the cross current command value is set to 0, the current does not flow through the FC, and the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit cannot be controlled. In the next switching, no excessive cross current flows.

また、スイッチングパターンに応じてスイッチSWEで符号の切り替えを行う。例えば、Vdc/2>VFC1>VFC2であり出力電流Iinv1の符号が正、この状態で零電圧を出力する場合を考える。   Further, the code is switched by the switch SWE according to the switching pattern. For example, consider a case where Vdc / 2> VFC1> VFC2 and the sign of the output current Iinv1 is positive and a zero voltage is output in this state.

スイッチングデバイスT11,T21,T13,T23をONすると第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1は充電されVdc/2に近づけることができる。スイッチングデバイスT12,T22,T14,T24をONすると第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1は放電され、逆にVdc/2から離れてしまう。   When the switching devices T11, T21, T13, and T23 are turned on, the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit is charged and can approach Vdc / 2. When the switching devices T12, T22, T14, and T24 are turned ON, the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit is discharged, and conversely, it is separated from Vdc / 2.

このように、スイッチングパターンで充電・放電が切り替わるため、横流電流指令値の符号を適切に切り替える必要がある。先ほどの例では、Vdc/2>VFC1なので次のスイッチングではFC電圧制御によりスイッチングデバイスT11,T21,T13,T23がONするパターンが必ず選択される。   As described above, since charging / discharging is switched according to the switching pattern, it is necessary to appropriately switch the sign of the cross current command value. In the previous example, since Vdc / 2> VFC1, a pattern in which the switching devices T11, T21, T13, and T23 are turned on by the FC voltage control is surely selected in the next switching.

そこで、スイッチSWEを上に切り替え符号をそのままにして横流電流指令値を出力する。VFC1>VFC2なので横流電流指令値の符号が正となり、出力電流Iinv2の増加が促され、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2は第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1よりも充電量が大きくなり、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1に近づけることができる。   Therefore, the switch SWE is switched upward to output the cross current command value while keeping the sign as it is. Since VFC1> VFC2, the sign of the cross current command value becomes positive, and an increase in the output current Iinv2 is urged. The FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit is charged more than the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit. Thus, the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit can be brought closer to the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit.

そして、符号を調整した後の偏差に1/CFCをかけ、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2の調整に必要な電流を求める。その後、デューティ比(1−|Vref|)の逆数をかける。電圧指令値Vrefが0であればキャリア1周期の間常に零電圧が出力され、発生させた横流電流はすべてFCを通過する。しかし、例えばVref=0.5ならばキャリア1周期の間零電圧が出力される期間は半分となるため、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を意図通りの電圧とするためには2倍の横流電流を流す必要がある。以上の調整を、零電圧出力のデューティ比の逆数をかけることで行うことができる。   Then, 1 / CFC is applied to the deviation after adjusting the sign to obtain a current necessary for adjusting the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit. Thereafter, the reciprocal of the duty ratio (1- | Vref |) is applied. If the voltage command value Vref is 0, a zero voltage is always output during one carrier cycle, and all of the generated cross current passes through the FC. However, for example, if Vref = 0.5, the period during which the zero voltage is output for one carrier cycle is halved. It is necessary to flow double current. The above adjustment can be performed by multiplying the reciprocal of the duty ratio of the zero voltage output.

最後に、電圧指令値Vrefが1や−1に近い値となったときに横流電流を流しすぎないよう指令値をリミッタ18で制限して、ゲート指令値遅延制御部4に出力する。   Finally, when the voltage command value Vref becomes a value close to 1 or −1, the command value is limited by the limiter 18 so as not to flow a cross current, and is output to the gate command value delay control unit 4.

遅延付加器DelayD5について説明する。   The delay adder DelayD5 will be described.

実施形態1の積分アンプI1〜I8は、スイッチング後デッドタイム+TD程度経過してから動作している。積分アンプI1〜I8が動作したタイミングで横流電流指令値が0に戻ると、意図的に発生させた横流電流を積分アンプI1〜I8が補償してしまい、意図に反して横流電流が流れなくなってしまう。正常に動作させるためには、積分アンプI1〜I8が動作したタイミングで横流電流指令値を保持する必要がある。   The integrating amplifiers I1 to I8 according to the first embodiment operate after a post-switching dead time + TD has elapsed. When the cross current command value returns to 0 at the timing when the integration amplifiers I1 to I8 are operated, the intentional generation of the cross current is compensated by the integration amplifiers I1 to I8, and the cross current does not flow contrary to the intention. End up. In order to operate normally, it is necessary to hold the cross current command value at the timing when the integrating amplifiers I1 to I8 are operated.

以上を実現するため、遅延付加器DelayD5を設けている。遅延付加器DelayD5の遅延量は、デッドタイム+TDにさらに少し余裕を持たせた値、ノイズ減衰も考えるならばデッドタイム×2+TD程度を設定する必要がある。   In order to realize the above, a delay adder DelayD5 is provided. The delay amount of the delay adder DelayD5 needs to be set to a value that gives a little more margin to the dead time + TD, and about dead time × 2 + TD if noise attenuation is considered.

本実施形態2の効果として、何らかの一時的な外乱によりずれてしまったFC電圧を揃えることができ、共振電流の発生を抑制し横流電流を小さくすることができる。   As an effect of the second embodiment, FC voltages that have shifted due to some temporary disturbance can be made uniform, the generation of resonance current can be suppressed, and the cross current can be reduced.

本実施形態2を実施形態1に組み合わせることで、共振の原因であるユニットごとのFC電圧のずれが、突発的な外乱により発生してしまった場合、横流電流を意図的に流すことでFC電圧のずれを小さくする。そのため共振を抑えることができ、横流電流をより小さくすることができる。   When the second embodiment is combined with the first embodiment, if the FC voltage deviation for each unit, which is the cause of resonance, occurs due to sudden disturbance, the FC voltage can be generated by intentionally flowing a cross current. Reduce the deviation. Therefore, resonance can be suppressed and the cross current can be further reduced.

[実施形態3]
図5に本実施形態3のゲート指令値遅延制御部4に示す。実施形態2と同様の箇所については説明を省略する。
[Embodiment 3]
FIG. 5 shows the gate command value delay control unit 4 of the third embodiment. A description of the same parts as those in the second embodiment is omitted.

スイッチSWEは実施形態2と同じ動作を行う。減算器13は、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1から第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を減算し、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2との偏差を求める。   The switch SWE performs the same operation as in the second embodiment. The subtracter 13 subtracts the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit from the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit, and the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal of the second inverter unit. Is obtained from the voltage detection signal VFC2.

バッファZ−1は減算器13の出力する偏差を記憶する。減算器19は、減算器13の出力と、バッファZ−1に保存された例えばキャリア1周期前の偏差を減算し、キャリア1周期間の偏差の変動分を求める。   The buffer Z-1 stores the deviation output from the subtracter 13. The subtracter 19 subtracts the output of the subtracter 13 and the deviation stored in the buffer Z-1, for example, one cycle before the carrier, and obtains the variation of the deviation between the carrier one cycle.

乗算器20は、偏差の変動分と、スイッチSWEとの積を求める。積分アンプI9は、乗算器20の出力を入力し、積分演算を行う。乗算器21は積分アンプI9の出力と、インバータユニット出力電流指令値(Iinv1またはIinv/N)との積を演算する。乗算器21の出力は横流電流指令値となり、図4に示す実施形態1のゲート指令値遅延制御部4に入力される。   The multiplier 20 calculates the product of the deviation variation and the switch SWE. The integration amplifier I9 receives the output of the multiplier 20 and performs an integration operation. The multiplier 21 calculates the product of the output of the integrating amplifier I9 and the inverter unit output current command value (Iinv1 or Iinv / N). The output of the multiplier 21 becomes a cross current command value and is input to the gate command value delay control unit 4 of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態3も、実施形態1では零固定としていた横流電流指令値を変化させることで、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を制御する機能を追加したものである。しかし、実施形態2とは異なり、インバータユニットによるFCの容量ずれ(容量差)を推定し、ずれに応じた横流電流を発生させる。   The third embodiment also adds a function of controlling the voltage detection signal VFC2 of the FC of the second inverter unit by changing the cross current command value that has been fixed to zero in the first embodiment. However, unlike the second embodiment, the capacity deviation (capacity difference) of the FC by the inverter unit is estimated, and a cross current corresponding to the deviation is generated.

まず、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2の偏差を演算する。次に、バッファZ−1と減算器19によりある一定区間内の変動分を検出する。横流電流抑制制御が正常に動作していれば、各インバータユニットのFCを通過する電流はほぼ等しいと見なせる。そのため、FCの電圧変動に差が生じれば、それはFCの容量がずれているためであると判断できる。   First, a deviation between the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit is calculated. Next, the fluctuation within a certain interval is detected by the buffer Z-1 and the subtracter 19. If the cross current suppression control is operating normally, the current passing through the FC of each inverter unit can be regarded as substantially equal. For this reason, if a difference occurs in the voltage fluctuation of the FC, it can be determined that this is because the capacity of the FC is shifted.

この電圧変動の差に対して、スイッチSWEを用いて符号を調整する。スイッチSWEの動作は実施形態2と全く同じである。符号を調整した後の電圧変動を積分アンプI9で増幅することにより容量ずれを推定し、得られた容量ずれにインバータ出力電流指令値(Iinv1またはIinv/N)をかけて横流電流指令値とする。   The sign is adjusted using the switch SWE with respect to the difference in voltage fluctuation. The operation of the switch SWE is exactly the same as in the second embodiment. The capacity deviation is estimated by amplifying the voltage fluctuation after adjusting the sign with the integrating amplifier I9, and the obtained capacity deviation is multiplied by the inverter output current command value (Iinv1 or Iinv / N) to obtain the cross current command value. .

本実施形態3の動作を説明する。例えば、Vdc/2>VFC1で出力電流が正の値、第2インバータユニットのFC容量が第1インバータユニットのFC容量よりも大きく、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1が第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2よりも変動しやすい場合を考える。   The operation of the third embodiment will be described. For example, when Vdc / 2> VFC1, the output current is a positive value, the FC capacity of the second inverter unit is larger than the FC capacity of the first inverter unit, and the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit is the second inverter unit. Consider a case in which the voltage detection signal VFC2 is more likely to fluctuate than the FC voltage detection signal VFC2.

この場合、FCに電流が流れ込み充電が促されるが、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2の増加が第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1よりも小さくなり電圧変動は正の値が出力され、スイッチSWEも正となり、正の値が積分アンプI9に入力される。   In this case, the current flows into the FC and charging is promoted, but the increase in the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit is smaller than the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit, and the voltage fluctuation has a positive value. The switch SWE is also positive, and a positive value is input to the integrating amplifier I9.

これにより、積分アンプI9の出力値は徐々に大きくなり、横流電流指令値も少しずつ大きくなって出力電流Iinv2の増加が促される。そして、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1の変動分と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2の変動分が等しくなったところで積分アンプI9出力値の増加は停止する。   As a result, the output value of the integrating amplifier I9 gradually increases, the cross current command value gradually increases, and the increase of the output current Iinv2 is promoted. Then, when the fluctuation of the voltage detection signal VFC1 of the FC of the first inverter unit becomes equal to the fluctuation of the voltage detection signal VFC2 of the FC of the second inverter unit, the increase in the output value of the integrating amplifier I9 is stopped.

本実施形態3には、スイッチングデバイスの電圧降下ずれにより発生する横流電流を低減する効果もある。例えば、Vdc/2>VFC1で出力電流が正の値、第1インバータユニットのFC容量と第2インバータユニットのFC容量は等しいが第2インバータユニットのスイッチングデバイスの電圧降下が第1インバータユニットよりも大きく電流が通過しにくい場合を考える。   The third embodiment also has an effect of reducing the cross current generated due to the voltage drop deviation of the switching device. For example, when Vdc / 2> VFC1, the output current is a positive value, the FC capacity of the first inverter unit is equal to the FC capacity of the second inverter unit, but the voltage drop of the switching device of the second inverter unit is lower than that of the first inverter unit. Consider a case where a large current is difficult to pass.

このとき、横流電流抑制制御が正常に動作しても第2インバータユニットの出力電流は第1インバータユニットより小さくなる。FCは充電されるが、第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2よりも第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1の方が大きく増加し、変動分は正の値になる。スイッチSWEも正のため、積分アンプI9には正の値が入力し、横流電流指令値が少しずつ大きくなり、出力電流Iinv2の増加が促される。FC容量が同じであるため、出力電流Iinv1と出力電流Iinv2が一致したところで積分アンプI9出力値の増加が停止する。   At this time, even if the cross current suppression control operates normally, the output current of the second inverter unit is smaller than that of the first inverter unit. Although the FC is charged, the voltage detection signal VFC1 of the FC of the first inverter unit increases more than the voltage detection signal VFC2 of the FC of the second inverter unit, and the fluctuation becomes a positive value. Since the switch SWE is also positive, a positive value is input to the integrating amplifier I9, the cross current command value is gradually increased, and an increase in the output current Iinv2 is prompted. Since the FC capacities are the same, the increase in the output value of the integrating amplifier I9 stops when the output current Iinv1 and the output current Iinv2 coincide.

本実施形態3は、実施形態2とは異なり零電圧を出力する期間に限らず、常時横流電流を変化させている。これにより、スイッチングデバイスの電圧降下ずれにより発生する横流電流を低減する効果がある。   Unlike the second embodiment, the third embodiment is not limited to the period in which zero voltage is output, but constantly changes the cross current. Thereby, there is an effect of reducing the cross current generated due to the voltage drop deviation of the switching device.

例えば、電圧降下ずれの小さいスイッチングデバイスを全ユニットで使用できる場合には、図6に示すように、実施形態2と同様に排他的論理和素子XOR3,遅延付加器D5,スイッチSWDを追加することで零電圧を出力する期間だけ横流電流が流れるようにすることもできる。このとき、スイッチSWDを追加する場所は積分アンプI9よりも後段とする必要がある。   For example, when a switching device with a small voltage drop deviation can be used in all units, as shown in FIG. 6, an exclusive OR element XOR3, a delay adder D5, and a switch SWD are added as in the second embodiment. Thus, it is possible to allow a cross current to flow only during a period during which zero voltage is output. At this time, the place where the switch SWD is added needs to be after the integrating amplifier I9.

具体的には、図6に示すように、排他的論理和素子XOR3は、ゲート指令値Gref1,Gref2が両方同じであるとき1を出力する。遅延付加器DelayD5は排他的論理和素子XOR3の出力信号を立ち下がり時だけ所定時間遅らせる。スイッチSWDは、遅延付加器DelayD5の出力が1ならば乗算器21の出力を出力し、遅延付加器DelayD5の出力が0ならば0を出力する。このスイッチSWDの出力が横流電流指令値となる。   Specifically, as shown in FIG. 6, the exclusive OR element XOR3 outputs 1 when the gate command values Gref1 and Gref2 are the same. The delay adder DelayD5 delays the output signal of the exclusive OR element XOR3 for a predetermined time only at the falling time. The switch SWD outputs the output of the multiplier 21 if the output of the delay adder DelayD5 is 1, and outputs 0 if the output of the delay adder DelayD5 is 0. The output of this switch SWD becomes the cross current command value.

実施形態3の効果として、FCの容量の差や、スイッチングデバイスの電圧降下のずれといった定常的な外乱に対して、FC電圧のずれを零にすることができ、共振を抑制し横流電流を小さくすることができる。しかし、実施形態2のような一時的な外乱によりずれてしまったFC電圧を揃える機能はない。   As an effect of the third embodiment, the FC voltage deviation can be made zero with respect to a steady disturbance such as a difference in FC capacity or a voltage drop in the switching device, and the resonance is suppressed and the cross current is reduced. can do. However, there is no function for aligning FC voltages that have shifted due to temporary disturbances as in the second embodiment.

本実施形態3を実施形態1に組み合わせることで、各インバータユニットのFC電圧の変動分の差を検出し、差が零になるように横流電流を意図的に発生させる。そのため、FC容量のずれやスイッチングデバイスの電圧降下のずれといった定常的な外乱によって発生するFC電圧のずれを零にすることができ、横流電流を小さくすることができる。横流電流の調整にはしばらく時間がかかるが、ある程度の電流が流れる条件ならば自動的に調整を行うことができ、FC容量やスイッチングデバイスの電圧降下の温度変化や経年変化にも追従することができる。   By combining the third embodiment with the first embodiment, a difference in the FC voltage variation of each inverter unit is detected, and a cross current is intentionally generated so that the difference becomes zero. Therefore, the FC voltage shift caused by the steady disturbance such as the FC capacity shift and the voltage drop shift of the switching device can be made zero, and the cross current can be reduced. Although it takes a while to adjust the cross current, it can be adjusted automatically if a certain amount of current flows, and it can follow temperature changes and aging of the voltage drop of the FC capacity and switching devices. it can.

[実施形態4]
図7に本実施形態4の横流電流抑制制御部を示す。本実施形態4は、単純に実施形態2と実施形態3の横流電流指令値を足し合わせ、新たな横流電流指令値としたものである。
[Embodiment 4]
FIG. 7 shows a cross current suppression control unit according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the cross current command values of the second and third embodiments are simply added to form a new cross current command value.

実施形態2では、一時的な外乱によりずれてしまったFC電圧を揃えることができる反面、定常的な外乱に対してはFC電圧のずれを小さくすることはできるが零にすることはできず、共振が発生してしまう。一方、実施形態3は逆で定常的な外乱を補償できるが一時的な外乱が発生すると横流電流が増加してしまう。   In the second embodiment, FC voltages that have been shifted due to a temporary disturbance can be made uniform. On the other hand, the FC voltage shift can be reduced for a steady disturbance, but cannot be reduced to zero. Resonance will occur. On the other hand, Embodiment 3 can reversely compensate for a steady disturbance, but if a temporary disturbance occurs, the cross current increases.

そこで、実施形態2と実施形態3の横流電流指令値を足し合わせることで、両方の外乱に対応し横流電流をより小さくすることができる。   Therefore, by adding the cross current command values of the second embodiment and the third embodiment, it is possible to reduce the cross current corresponding to both disturbances.

実施形態2,3,4は、FCの容量ずれに比例した横流電流を意図的に流すため、当然ながら共振成分以外の横流電流は増加する。しかし、FCと横流抑制リアクトルとの間で生じる共振電流を抑制できるため、特許文献2の手法をそのまま適用する場合や実施形態1に比べると横流電流を小さく抑えることができる。   In the second, third, and fourth embodiments, a cross current that is proportional to the capacity displacement of the FC is intentionally flowed. Therefore, the cross current other than the resonance component naturally increases. However, since the resonance current generated between the FC and the cross current suppressing reactor can be suppressed, the cross current can be suppressed to a smaller value when the method of Patent Document 2 is applied as it is or when compared with the first embodiment.

本実施形態4を実施形態1に組み合わせることで、突発的な外乱と定常的な外乱両方によって発生するFC電圧のずれを零にすることができるため、横流電流をより小さくすることができる。   By combining the fourth embodiment with the first embodiment, it is possible to make the deviation of the FC voltage caused by both the sudden disturbance and the steady disturbance zero, so that the cross current can be further reduced.

具体的には、図7に示すように、排他的論理和素子XOR3は、ゲート指令値Gref1,Gref2が両方同じであるときに1を出力する。遅延付加器DelayD5は、排他的論理和素子XOR3の出力信号を、立ち下がり時だけ所定時間遅らせる。   Specifically, as shown in FIG. 7, the exclusive OR element XOR3 outputs 1 when both the gate command values Gref1 and Gref2 are the same. The delay adder DelayD5 delays the output signal of the exclusive OR element XOR3 for a predetermined time only at the fall time.

減算器13は、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1から第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2を減算し、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2との偏差を求める。遅延付加器DelayD5の信号はスイッチSWDに入力され、入力が1ならば第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1と第2インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC2との偏差を出力し、入力が0ならば0を出力する
比較器cmp1は、第1インバータユニットのFCの電圧検出信号VFC1がVdc/2を超えているか否かを検出する。符号検出器14は、インバータユニット出力電流指令値(Iinv1またはIinv/N)の符号が正ならば1を出力し、負ならば0を出力する。
The subtracter 13 subtracts the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit from the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit, and the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal of the second inverter unit. Is obtained from the voltage detection signal VFC2. The signal of the delay adder DelayD5 is input to the switch SWD. If the input is 1, the deviation between the FC voltage detection signal VFC1 of the first inverter unit and the FC voltage detection signal VFC2 of the second inverter unit is output. If it is 0, 0 is output. The comparator cmp1 detects whether or not the voltage detection signal VFC1 of the FC of the first inverter unit exceeds Vdc / 2. The sign detector 14 outputs 1 if the sign of the inverter unit output current command value (Iinv1 or Iinv / N) is positive, and outputs 0 if it is negative.

排他的論理和素子XOR4は、比較器comp1と符号検出器14の出力が両方同じ場合のみ1をFC制御信号として出力する。スイッチSWEはFC制御信号を入力し、入力が1ならば1を出力し、入力が0ならば−1を出力する。乗算器15は、スイッチSWDの出力信号とスイッチSWEの出力信号との積を演算する。   The exclusive OR element XOR4 outputs 1 as an FC control signal only when both the outputs of the comparator comp1 and the sign detector 14 are the same. The switch SWE receives an FC control signal. If the input is 1, the switch SWE outputs 1. If the input is 0, the switch SWE outputs -1. The multiplier 15 calculates the product of the output signal of the switch SWD and the output signal of the switch SWE.

乗算器16は、乗算器15の出力と、FC容量CFCの逆数との積を演算する。乗算器17は、電圧指令値Vrefを入力して、零電圧出力のデューティ比(1−|Vref|)を求め、この逆数と乗算器16の出力との積を演算する。デューティ比を求める際の除算は演算負荷が大きいため、近似して1+|Vref|との積を求めてもよい。   The multiplier 16 calculates the product of the output of the multiplier 15 and the reciprocal of the FC capacity CFC. The multiplier 17 receives the voltage command value Vref, obtains the duty ratio (1- | Vref |) of the zero voltage output, and calculates the product of the reciprocal number and the output of the multiplier 16. Since division when obtaining the duty ratio has a large calculation load, the product of 1+ | Vref | may be obtained by approximation.

リミッタ18は、電圧指令値Vrefの絶対値が1に近いときに、乗算器出力が異常に大きくなるのを防ぐ。   The limiter 18 prevents the multiplier output from becoming abnormally large when the absolute value of the voltage command value Vref is close to 1.

バッファZ−1は減算器13の出力する偏差を記憶する。減算器19は、減算器13の出力と、バッファZ−1に保存された例えばキャリア1周期前の偏差を減算し、キャリア1周期間の偏差の変動分を求める。   The buffer Z-1 stores the deviation output from the subtracter 13. The subtracter 19 subtracts the output of the subtracter 13 and the deviation stored in the buffer Z-1, for example, one cycle before the carrier, and obtains the variation of the deviation between the carrier one cycle.

乗算器20は、偏差の変動分と、スイッチSWEとの積を求める。積分アンプI9は、乗算器20の出力を入力し、積分演算を行う。乗算器21は積分アンプI9の出力と、インバータユニット出力電流指令値(Iinv1またはIinv/N)との積を演算する。   The multiplier 20 calculates the product of the deviation variation and the switch SWE. The integration amplifier I9 receives the output of the multiplier 20 and performs an integration operation. The multiplier 21 calculates the product of the output of the integrating amplifier I9 and the inverter unit output current command value (Iinv1 or Iinv / N).

加算器22は、リミッタ18と乗算器21の出力を加算する。加算器22の出力は横流電流指令値となる。   The adder 22 adds the outputs of the limiter 18 and the multiplier 21. The output of the adder 22 becomes a cross current command value.

以上の実施形態はインバータユニット2並列を例に説明した。しかし、3台以上の任意のインバータユニット台数に拡張することができる。例として、実施形態1をN台以上のインバータユニット並列に拡張した際のk台目のインバータユニットの制御ブロックを図8に示す。ゲート指令値Gref1,Gref2は図1と同様、FC電圧制御器から出力されるものである。   The above embodiment has been described by taking the inverter unit 2 in parallel as an example. However, it can be expanded to an arbitrary number of inverter units of three or more. As an example, FIG. 8 shows a control block of the kth inverter unit when the first embodiment is expanded in parallel to N or more inverter units. The gate command values Gref1 and Gref2 are output from the FC voltage controller as in FIG.

これにインバータユニット出力電流指令値(Iinv1またはIinv/N)と自身の出力電流Iinvkとを比較し図1と同じ構成のPIアンプに入力し、遅延指令値を求めゲート指令値Gref1,Gref2に遅延とデッドタイムを付加したゲート信号Tk1,Tk2,Tk3,Tk4をk台目のインバータユニットに入力する。横流電流指令値kは零である。   The inverter unit output current command value (Iinv1 or Iinv / N) is compared with its own output current Iinvk and input to the PI amplifier having the same configuration as in FIG. 1 to obtain the delay command value and delay it to the gate command values Gref1 and Gref2. The gate signals Tk1, Tk2, Tk3, and Tk4 to which the dead time is added are input to the k-th inverter unit. The cross current command value k is zero.

図9〜図12は、実施形態2〜4をN台のインバータユニット並列に拡張した際のk台目のインバータユニットのゲート指令値遅延制御部4である。基準となるFCの電圧VFC1と自身のFC電圧VFCkとを比較し、得られた偏差は図7と全く同じ演算を行う。このようにして得られた結果は横流電流指令値kとなり、図8に入力される。   9 to 12 show the gate command value delay control unit 4 of the k-th inverter unit when Embodiments 2 to 4 are expanded in parallel with N inverter units. The reference FC voltage VFC1 is compared with its own FC voltage VFCk, and the obtained deviation performs the same calculation as in FIG. The result thus obtained is a cross current command value k, which is input in FIG.

以上の構成により、3台以上のインバータユニット並列構成においてもFCと横流抑制リアクトルによる共振電流を低減し、横流電流を小さくすることができる。   With the above configuration, even in a parallel configuration of three or more inverter units, the resonance current due to the FC and the cross current control reactor can be reduced, and the cross current can be reduced.

ただし、実施形態2〜4では、FC電圧の検出器は全インバータユニットで必要となる。以上の手法は、特許文献4と組み合わせ横流電流をさらに小さくすることも可能である。   However, in Embodiments 2 to 4, an FC voltage detector is required in all inverter units. The above method can be combined with Patent Document 4 to further reduce the cross current.

1…PWM変調器
2…FC電圧制御器
3a〜3d…デッドタイム処理器
4…ゲート遅延指令値演算部
5…比較器
6…符号検出器
7a〜7d…NOT回路
8…加算器
9…減算器
10…加算器
11a〜11d…AND素子
12a〜12d…遅延付加器
13…減算器
14…符号検出器
15…乗算器
16…乗算器
17…乗算器
18…リミッタ
19…減算器
20…乗算器
21…乗算器
22…加算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... PWM modulator 2 ... FC voltage controller 3a-3d ... Dead time processor 4 ... Gate delay command value calculating part 5 ... Comparator 6 ... Sign detector 7a-7d ... NOT circuit 8 ... Adder 9 ... Subtractor DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Adder 11a-11d ... AND element 12a-12d ... Delay adder 13 ... Subtractor 14 ... Sign detector 15 ... Multiplier 16 ... Multiplier 17 ... Multiplier 18 ... Limiter 19 ... Subtractor 20 ... Multiplier 21 ... multiplier 22 ... adder

Claims (9)

直流電圧源にインバータユニットを2つ以上並列接続した電力変換回路における横流電流を抑制する横流電流抑制制御装置であって、
前記インバータユニットは、順次直列接続された第1〜第4のスイッチングデバイスと、第1,第2スイッチングデバイスの共通接続点と第3,第4スイッチングデバイスの共通接続点との間に介挿されたフライングキャパシタと、を有し、
前記横流電流抑制制御装置は、
固定値の立ち上がりのゲート遅延指令値をPWM変調器とFC電圧制御器によって生成された前記第1,第4スイッチングデバイスをON/OFFする第1ゲート指令値に付加する第1立ち上がり遅延付加器と、固定値の立ち上がりのゲート遅延指令値をPWM変調器とFC電圧制御器によって生成された前記第2,第3スイッチングデバイスをON/OFFする第2ゲート指令値に付加する第2立ち上がり遅延付加器と、固定値の立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第1ゲート指令値に付加する第1立ち下がり遅延付加器と、固定値の立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第2ゲート指令値に付加する第2立ち下がり遅延付加器と、を第1インバータユニットに設け、
インバータユニット出力電流指令値に横流電流指令値を加算した値から自らのインバータユニット出力電流検出値を減算した値を横流電流としてゲインを乗算する比例アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第1積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第2積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第3積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第1ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第4積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第5積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が0から1に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第6積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時に動作する第7積分アンプと、前記横流電流を入力し前記第2ゲート指令値が1から0に変化した後、かつ、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時に動作する第8積分アンプと、を有し、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第1積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第2積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第3積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第4積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち上がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第5積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち下がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第6積分アンプの出力とを加算して−1を乗算した値を第1立ち下がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が正の時前記比例アンプの出力と前記第7積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち下がりのゲート遅延指令値とし、前記インバータユニット出力電流指令値の符号が負の時前記比例アンプの出力と前記第8積分アンプの出力とを加算した値を第2立ち下がりのゲート遅延指令値として出力するゲート遅延指令値演算部と、前記第1立ち上がりのゲート遅延指令値を前記第1ゲート指令値に付加する第3立ち上がり遅延付加器と、前記第2立ち上がりのゲート遅延指令値を前記第2ゲート指令値に付加する第4立ち上がり遅延付加器と、前記第1立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第1ゲート指令値に付加する第3立ち下がり遅延付加器と、前記第2立ち下がりのゲート遅延指令値を前記第2ゲート指令値に付加する第4立ち下がり遅延付加器と、を第2〜第N(N=2以上の整数)インバータユニットにそれぞれ設けたことを特徴とする横流電流抑制制御装置。
A cross current suppression control device for suppressing a cross current in a power conversion circuit in which two or more inverter units are connected in parallel to a DC voltage source,
The inverter unit is interposed between first to fourth switching devices sequentially connected in series, a common connection point of the first and second switching devices, and a common connection point of the third and fourth switching devices. And a flying capacitor
The cross current suppression control device is
A first rising delay adder for adding a fixed rising gate delay command value to a first gate command value for turning on / off the first and fourth switching devices generated by a PWM modulator and an FC voltage controller; A second rising delay adder for adding a fixed rising gate delay command value to a second gate command value for turning on and off the second and third switching devices generated by the PWM modulator and the FC voltage controller A first falling delay adder that adds a fixed falling gate delay command value to the first gate command value, and a fixed falling gate delay command value to the second gate command value A second falling delay adder is provided in the first inverter unit,
A proportional amplifier that multiplies the gain by using a value obtained by subtracting the detected inverter unit output current value from the value obtained by adding the cross current command value to the inverter unit output current command value, and the first gate to which the cross current is input. After the command value changes from 0 to 1, and when the sign of the inverter unit output current command value is positive, the cross current is input, and the first gate command value is changed from 0 to 1. And the second integration amplifier that operates when the sign of the inverter unit output current command value is negative, after the cross current is input and the first gate command value changes from 1 to 0, and A third integrating amplifier that operates when the sign of the inverter unit output current command value is positive, and after the cross current is input and the first gate command value changes from 1 to 0 And a fourth integrating amplifier that operates when the sign of the inverter unit output current command value is negative, and after the cross current is input and the second gate command value changes from 0 to 1, and the inverter unit output A fifth integrating amplifier that operates when the sign of the current command value is positive; and after the cross current is input and the second gate command value changes from 0 to 1, and the sign of the inverter unit output current command value is A sixth integrating amplifier that operates when negative, and a second operational amplifier that operates when the cross current is input and the second gate command value changes from 1 to 0 and when the sign of the inverter unit output current command value is positive 7 integral amplifier and the 8th product that operates when the cross current is input and the second gate command value changes from 1 to 0 and when the sign of the inverter unit output current command value is negative And when the sign of the inverter unit output current command value is positive, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the first integrating amplifier and multiplying by −1 is a first rising gate. When the sign of the inverter unit output current command value is negative, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the second integration amplifier and multiplying by -1 is used as the delay command value. When the sign of the inverter unit output current command value is positive, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the third integration amplifier is used as a second rising gate delay command value, and the inverter unit output current When the sign of the command value is negative, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the fourth integration amplifier is set as a second rising gate delay command value, and the inverter unit When the sign of the output current command value is positive, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the fifth integrating amplifier and multiplying by −1 is set as the first falling gate delay command value, and the inverter unit When the sign of the output current command value is negative, a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the sixth integral amplifier and multiplying by -1 is set as the first falling gate delay command value, and the inverter unit output When the sign of the current command value is positive, the sum of the output of the proportional amplifier and the output of the seventh integration amplifier is used as the second falling gate delay command value, and the sign of the inverter unit output current command value is negative. A gate delay command value calculation unit that outputs a value obtained by adding the output of the proportional amplifier and the output of the eighth integration amplifier as a second falling gate delay command value, and the first rising gate A third rise delay adder for adding a delay command value to the first gate command value; a fourth rise delay adder for adding the second rise gate delay command value to the second gate command value; A third falling delay adder for adding a falling gate delay command value to the first gate command value; and a fourth rising edge for adding the second falling gate delay command value to the second gate command value. A cross current suppression control device comprising: a falling delay adder provided in each of the second to Nth (N = 2 or larger integer) inverter units.
前記インバータユニット出力電流指令値の絶対値がしきい値以下のとき、前記第1〜第8積分アンプの更新を停止させることを特徴とする請求項1記載の横流電流抑制制御装置。   2. The cross current suppression control apparatus according to claim 1, wherein when the absolute value of the inverter unit output current command value is equal to or less than a threshold value, updating of the first to eighth integrating amplifiers is stopped. 前記インバータユニット出力電流指令値は、全インバータユニットの出力電流検出値の合計値を前記インバータユニットの台数で除算した値とすることを特徴とする請求項1または2記載の横流電流抑制制御装置。   The cross current control control device according to claim 1, wherein the inverter unit output current command value is a value obtained by dividing a total value of output current detection values of all inverter units by the number of the inverter units. 前記インバータユニット出力電流指令値は、第1インバータユニットの出力電流検出値とすることを特徴とする請求項1または2記載の横流電流抑制制御装置。   The cross current control control device according to claim 1 or 2, wherein the inverter unit output current command value is an output current detection value of the first inverter unit. 全てのインバータユニットにおいて、横流電流指令値=0とすることを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の横流電流抑制制御装置。   5. The cross current suppression control apparatus according to claim 1, wherein all inverter units have a cross current command value = 0. 前記第1ゲート指令値と前記第2ゲート指令値が両方同じのとき1を出力する第1排他的論理和素子と、
前記第1排他的論理和素子の出力信号を立ち下がりだけ所定時間遅らせる遅延付加器と、
第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号との偏差を演算する減算器と、
前記遅延付加器の出力が1ならば前記減算器の出力を出力し、前記遅延付加器の出力が0ならば0を出力する第1スイッチと、
前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、
前記第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、
前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する第2排他的論理和素子と、
前記第2排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記第2排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力する第2スイッチと、
前記第1スイッチと前記第2スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、
前記第1乗算器の出力にフライングキャパシタの容量の逆数を乗算する第2乗算器と、
前記第2乗算器の出力に零電圧出力のデューティ比の逆数を乗算する第3乗算器と、
前記第3乗算器の出力に上下限値を設けるリミッタと、を備え、
前記リミッタの出力を前記横流電流指令値とすることを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の横流電流抑制制御装置。
A first exclusive OR element that outputs 1 when both the first gate command value and the second gate command value are the same;
A delay adder for delaying the output signal of the first exclusive OR element by a falling time for a predetermined time;
A subtractor for calculating a deviation between the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit and the voltage detection signal of the flying capacitor of the second to Nth inverter units;
A first switch that outputs the output of the subtractor if the output of the delay adder is 1, and outputs 0 if the output of the delay adder is 0;
A sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value;
A comparator that outputs 1 if the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit is greater than ½ of the voltage of the DC voltage source;
A second exclusive OR element that outputs 1 when both the output of the sign detector and the comparator are the same;
A second switch that outputs 1 if the output of the second exclusive OR element is 1 and outputs -1 if the output of the second exclusive OR element is 0;
A first multiplier for multiplying the outputs of the first switch and the second switch;
A second multiplier that multiplies the output of the first multiplier by the reciprocal of the capacitance of the flying capacitor;
A third multiplier that multiplies the output of the second multiplier by the inverse of the duty ratio of the zero voltage output;
A limiter that provides upper and lower limits on the output of the third multiplier,
5. The cross current suppression control device according to claim 1, wherein an output of the limiter is the cross current command value.
前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、
第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が前記直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、
前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する排他的論理和素子と、
前記排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力するスイッチと、
前記第1インバータユニットの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットの電圧検出信号との偏差を演算する第1減算器と、
前記第1減算器の1演算周期前の出力を記憶するバッファと、
前記第1減算器の出力から前記バッファの出力を減算する第2減算器と、
前記第2減算器の出力に前記スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、
前記第1乗算器の出力を積分する積分器と、
前記積分器の出力に前記インバータユニット出力電流指令値を乗算する第2乗算器と、
を備え、前記第2乗算器の出力を前記横流電流指令値とすることを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の横流電流抑制制御装置。
A sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value;
A comparator that outputs 1 if the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit is greater than ½ of the voltage of the DC voltage source;
An exclusive OR element that outputs 1 when the outputs of the sign detector and the comparator are both the same;
A switch that outputs 1 if the output of the exclusive OR element is 1 and outputs -1 if the output of the exclusive OR element is 0;
A first subtractor for calculating a deviation between the voltage detection signal of the first inverter unit and the voltage detection signals of the second to Nth inverter units;
A buffer for storing the output of the first subtracter before one operation cycle;
A second subtractor for subtracting the output of the buffer from the output of the first subtractor;
A first multiplier for multiplying the output of the second subtracter by the output of the switch;
An integrator for integrating the output of the first multiplier;
A second multiplier for multiplying the output of the integrator by the inverter unit output current command value;
The cross current control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the output of the second multiplier is the cross current command value.
前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、
第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が前記直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、
前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する第2排他的論理和素子と、
前記第2排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記第2排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力する第2スイッチと、
前記第1インバータユニットの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットの電圧検出信号との偏差を演算する第1減算器と、
前記第1減算器の1演算周期前の出力を記憶するバッファと、
前記第1減算器の出力から前記バッファの出力を減算する第2減算器と、
前記第2減算器の出力に前記第2スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、
前記第1乗算器の出力を積分する積分器と、
前記積分器の出力に前記インバータユニット出力電流指令値を乗算する第2乗算器と、
第1,第4スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値と第2,第3スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値が両方同じとき1を出力する第1排他的論理和素子と、
前記第1排他的論理和素子の出力信号を立ち下がりだけ所定時間遅らせる遅延付加器と、
前記遅延付加器の出力が1ならば前記第2乗算器の出力を出力し、前記遅延付加器の出力が0ならば0を出力する第1スイッチと、
を備え、前記第1スイッチの出力を前記横流電流指令値とすることを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の横流電流抑制制御装置。
A sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value;
A comparator that outputs 1 if the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit is greater than ½ of the voltage of the DC voltage source;
A second exclusive OR element that outputs 1 when both the output of the sign detector and the comparator are the same;
A second switch that outputs 1 if the output of the second exclusive OR element is 1 and outputs -1 if the output of the second exclusive OR element is 0;
A first subtractor for calculating a deviation between the voltage detection signal of the first inverter unit and the voltage detection signals of the second to Nth inverter units;
A buffer for storing the output of the first subtracter before one operation cycle;
A second subtractor for subtracting the output of the buffer from the output of the first subtractor;
A first multiplier for multiplying an output of the second subtracter by an output of the second switch;
An integrator for integrating the output of the first multiplier;
A second multiplier for multiplying the output of the integrator by the inverter unit output current command value;
A first exclusive OR element that outputs 1 when both the gate command value for turning on / off the first and fourth switching devices and the gate command value for turning on / off the second and third switching devices are the same;
A delay adder for delaying the output signal of the first exclusive OR element by a falling time for a predetermined time;
A first switch that outputs the output of the second multiplier if the output of the delay adder is 1, and outputs 0 if the output of the delay adder is 0;
The cross current suppression control device according to claim 1, wherein the output of the first switch is the cross current command value.
前記インバータユニット出力電流指令値の符号を検出する符号検出器と、
第1インバータユニットのフライングキャパシタの電圧検出信号が前記直流電圧源の電圧の1/2よりも大きければ1を出力する比較器と、
前記符号検出器と前記比較器の出力が両方同じのとき1を出力する第2排他的論理和素子と、
前記第2排他的論理和素子の出力が1ならば1を出力し、前記第2排他的論理和素子の出力が0ならば−1を出力する第2スイッチと、
第1インバータユニットの電圧検出信号と第2〜第Nインバータユニットの電圧検出信号との偏差を演算する第1減算器と、
前記第1減算器の1演算周期前の出力を記憶するバッファと、
前記第1減算器の出力から前記バッファの出力を減算する第2減算器と、
前記第2減算器の出力に前記第2スイッチの出力を乗算する第1乗算器と、
前記第1乗算器の出力を積分する積分器と、
前記積分器の出力に前記インバータユニット出力電流指令値を乗算する第2乗算器と、
第1,第4スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値と第2,第3スイッチングデバイスをON/OFFするゲート指令値が両方同じのとき1を出力する第1排他的論理和素子と、
前記第1排他的論理和素子の出力信号を立ち下がりだけ所定時間遅らせる遅延付加器と、
前記遅延付加器の出力が1ならば前記第1減算器の出力を出力し、前記遅延付加器の出力が0ならば0を出力する第1スイッチと、
前記第1スイッチの出力と前記第2スイッチの出力を乗算する第3乗算器と、
前記第3乗算器の出力にフライングキャパシタの容量の逆数を乗算する第4乗算器と、
前記第4乗算器の出力に零電圧出力のデューティ比の逆数を乗算する第5乗算器と、
前記第5乗算器の出力に上限値を設けるリミッタと、
前記第2乗算器の出力と前記リミッタの出力とを加算する加算器と、
を備え、前記加算器の出力を横流電流指令値とすることを特徴とする請求項1〜4のうち何れかに記載の横流電流抑制制御装置。
A sign detector for detecting the sign of the inverter unit output current command value;
A comparator that outputs 1 if the voltage detection signal of the flying capacitor of the first inverter unit is greater than ½ of the voltage of the DC voltage source;
A second exclusive OR element that outputs 1 when both the output of the sign detector and the comparator are the same;
A second switch that outputs 1 if the output of the second exclusive OR element is 1 and outputs -1 if the output of the second exclusive OR element is 0;
A first subtractor for calculating a deviation between a voltage detection signal of the first inverter unit and a voltage detection signal of the second to Nth inverter units;
A buffer for storing the output of the first subtracter before one operation cycle;
A second subtractor for subtracting the output of the buffer from the output of the first subtractor;
A first multiplier for multiplying an output of the second subtracter by an output of the second switch;
An integrator for integrating the output of the first multiplier;
A second multiplier for multiplying the output of the integrator by the inverter unit output current command value;
A first exclusive OR element that outputs 1 when the gate command value for turning on / off the first and fourth switching devices and the gate command value for turning on / off the second and third switching devices are the same;
A delay adder for delaying the output signal of the first exclusive OR element by a falling time for a predetermined time;
A first switch that outputs the output of the first subtractor if the output of the delay adder is 1, and outputs 0 if the output of the delay adder is 0;
A third multiplier for multiplying the output of the first switch and the output of the second switch;
A fourth multiplier for multiplying the output of the third multiplier by the reciprocal of the capacitance of the flying capacitor;
A fifth multiplier for multiplying an output of the fourth multiplier by a reciprocal of a duty ratio of a zero voltage output;
A limiter for setting an upper limit on the output of the fifth multiplier;
An adder for adding the output of the second multiplier and the output of the limiter;
And the output of the adder is used as a cross current command value.
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