JP2019176545A - Three-phase rectifier and switching control method for three-phase rectifier - Google Patents

Three-phase rectifier and switching control method for three-phase rectifier Download PDF

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Abstract

To suppress waveform distortion of an input current by reducing a ripple waveform in an output current of a three-phase rectifier.SOLUTION: A three-phase rectifier comprises: a full-wave rectifier circuit; a bidirectional switch circuit for turning on/turning off input of each of phases from a three-phase AC power source to the full-wave rectifier circuit; a DC reactor; a switching pattern generation unit which generates for each switching cycle a switching pattern of each of the phases for turning on/turning off the bidirectional switch circuit; a switching cycle adjustment unit which adjusts the switching cycle; and a switching control unit which performs switching control on the bidirectional switch circuit in the switching cycle adjusted by the switching cycle adjustment unit on the basis of the switching pattern generated by the switching pattern generation unit. The switching cycle adjustment unit changes the switching cycle to reduce a ripple waveform of a current flowing in the DC reactor.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、3相整流器および3相整流器のスイッチング制御方法に関する。   The present invention relates to a three-phase rectifier and a switching control method for the three-phase rectifier.

スイッチング素子を有するスイッチ回路を介して3相交流電力をブリッジダイオードへ入力し、直流電力へ変換して出力する3相整流器がある。かかる3相整流器は、例えば図13に示すように、3相交流電力の1周期が各相の電圧の大小関係に応じて6等分されたモードI〜モードVIに応じたスイッチングパターンを生成し、生成したスイッチングパターンでスイッチング素子をスイッチングすることで、3相交流電力を任意の電圧の直流電力へ変換することができる(例えば特許文献1参照)。   There is a three-phase rectifier that inputs three-phase AC power to a bridge diode through a switch circuit having a switching element, converts the DC power into DC power, and outputs the DC power. Such a three-phase rectifier generates, for example, as shown in FIG. 13, a switching pattern corresponding to modes I to VI in which one cycle of the three-phase AC power is divided into six according to the magnitude relation of the voltage of each phase. By switching the switching element with the generated switching pattern, the three-phase AC power can be converted into DC power having an arbitrary voltage (see, for example, Patent Document 1).

特許第4687824号公報Japanese Patent No. 4687824

ここで、本発明の発明者は、3相整流器の直流リアクトルを流れる電流ILの波形が、後述する不連続モードになると、入力電流Ir、Is、Itが理想的な波形(正弦波)とならないことを見い出した。   Here, when the waveform of the current IL flowing through the DC reactor of the three-phase rectifier is in a discontinuous mode described later, the inventor of the present invention does not have the ideal waveforms (sine waves) for the input currents Ir, Is, and It. I found out.

例えばモードIのタイミングtp(図13参照)におけるスイッチング周期Tにおいて、図14Aの上方の図に示すようなスイッチングパターンでスイッチ回路のスイッチング素子がスイッチングされた場合を考える。図13に示すように、タイミングtpにおけるスイッチング周期Tでは、S相およびT相のスイッチがオンにされ、R相のスイッチがオフにされたとき(図14A参照)のS相およびT相の相電圧の電位差が線間電圧VSTであり、R相およびT相のスイッチがオンにされ、S相のスイッチがオフにされたとき(図14A参照)のR相およびT相の相電圧の電位差が線間電圧VRTであり、R相およびS相のスイッチがオンにされ、T相のスイッチがオフにされたとき(図14A参照)のR相およびS相の相電圧の電位差が線間電圧VRSである。   For example, consider a case where the switching elements of the switch circuit are switched in the switching pattern shown in the upper diagram of FIG. 14A in the switching period T at the timing tp (see FIG. 13) of mode I. As shown in FIG. 13, in the switching period T at timing tp, the S-phase and T-phase phases when the S-phase and T-phase switches are turned on and the R-phase switch is turned off (see FIG. 14A). The voltage potential difference is the line voltage VST, and when the R-phase and T-phase switches are turned on and the S-phase switch is turned off (see FIG. 14A), the potential difference between the R-phase and T-phase phase voltages is This is the line voltage VRT, and the potential difference between the phase voltages of the R phase and the S phase when the R phase and S phase switches are turned on and the T phase switch is turned off (see FIG. 14A) is the line voltage VRS. It is.

直流リアクトルを流れる電流ILは、図14Aの下方の図ならびに図14B〜図14Cの下方に示す破線I0のように一定であることが理想とされるが、実際の電流ILは、同じく図14A〜図14Cに示す実線ILのように、スイッチングの選択相に応じて、スイッチングの切り替わり毎に傾きが変化する。このように、電流がスイッチング毎に傾きを変える直線となり、電流波形が小刻みに波打つ(リップル)状態を、本明細書では、電流波形がリップル形状になる、と表現する。   It is ideal that the current IL flowing through the DC reactor is constant as shown in the lower diagram of FIG. 14A and the broken line I0 shown in the lower portions of FIGS. 14B to 14C. As shown by the solid line IL shown in FIG. 14C, the slope changes at each switching of switching according to the selected phase of switching. Thus, in this specification, a state where the current becomes a straight line whose slope changes every switching and the current waveform undulates (ripple) is expressed as a ripple shape of the current waveform.

そして、図14Aの下方の図ならびに図14B〜図14Cに示すように、出力電流I0が低下しても、1スイッチング周期Tにおける電流ILの最小値が正値である連続モード(図14AのIL波形1および図14BのIL波形2)と、電流ILの最小値が0である臨界モード(図14CのIL波形3)とでは、電流ILの波形が同様のリップル形状となる。電流ILは、出力電流I0がさらに低下すると、1スイッチング周期Tのある期間にわたって電流ILの最小値が0となる不連続モード(図14DのIL波形4)へ至る。   14A and 14B to 14C, even if the output current I0 decreases, the continuous mode (IL in FIG. 14A) in which the minimum value of the current IL in one switching period T is a positive value. In the waveform 1 and the IL waveform 2 in FIG. 14B) and the critical mode in which the minimum value of the current IL is 0 (IL waveform 3 in FIG. 14C), the waveform of the current IL has a similar ripple shape. When the output current I0 further decreases, the current IL reaches a discontinuous mode (IL waveform 4 in FIG. 14D) in which the minimum value of the current IL is 0 over a period of one switching cycle T.

次に、臨界モードと不連続モードにおける入力電流Ir、Is、Itの電流波形について説明する。図15Aは、従来技術の臨界モードにおける入力電流Ir、Is、Itを示す図である。図15Bは、従来技術の臨界モードにおける電流ILを示す図である。図16Aは、従来技術の不連続モードにおける入力電流Ir、Is、Itを示す図である。図16Bは、従来技術の不連続モードにおける電流ILを示す図である。図15A〜図15Bのシミュレーション条件は、直流リアクトルのインダクタンスL1=500μH、スイッチ回路のスイッチング素子のスイッチング周波数=23kHz、入力電圧(線間電圧)=400V、出力電流I0=2.3Aである。また、図16A〜図16Bのシミュレーション条件は、直流リアクトルのインダクタンスL1、スイッチ回路のスイッチング素子のスイッチング周波数、入力電圧(線間電圧)は図15A〜図15Bと同様であり、出力電流I0=1.7Aである。   Next, the current waveforms of the input currents Ir, Is, It in the critical mode and the discontinuous mode will be described. FIG. 15A is a diagram showing input currents Ir, Is, It in the critical mode of the prior art. FIG. 15B is a diagram showing a current IL in a critical mode of the prior art. FIG. 16A is a diagram showing input currents Ir, Is, and It in the discontinuous mode of the prior art. FIG. 16B is a diagram showing the current IL in the discontinuous mode of the prior art. The simulation conditions of FIGS. 15A to 15B are: DC inductor inductance L1 = 500 μH, switching frequency of the switching element of the switch circuit = 23 kHz, input voltage (line voltage) = 400V, and output current I0 = 2.3A. Also, the simulation conditions of FIGS. 16A to 16B are the same as those of FIGS. 15A to 15B in the inductance L1 of the DC reactor, the switching frequency of the switching element of the switch circuit, and the input voltage (line voltage), and the output current I0 = 1. .7A.

出力電流I0=2.3Aのときの臨界モードでは、図15Aに示すように、入力電流Ir、Is、Itの波形は、正弦波状と言えるレベルであり、図15Bに示すように、電流ILの波形も各最小値が正値となっている。しかし、出力電流I0=1.7Aのときの不連続モードでは、図16Aに示すように、入力電流Ir、Is、Itの波形は、もはや正弦波状と言えるレベルではなく、図16Bに示すように、電流ILの波形も各最小値が0となる期間が存在している。不連続モードで入力電流Ir、Is、Itの波形が大きく乱れる理由は、1スイッチング周期Tにおいて、電流ILが流れない期間が生じてしまい、破線で示す出力電流I0のような理想的な電流値(一定電流)という状態から大きく乖離するためである。   In the critical mode when the output current I0 = 2.3A, as shown in FIG. 15A, the waveforms of the input currents Ir, Is, It are at a level that can be said to be sinusoidal, and as shown in FIG. Each minimum value of the waveform is also positive. However, in the discontinuous mode when the output current I0 = 1.7 A, as shown in FIG. 16A, the waveforms of the input currents Ir, Is, It are no longer at a level that can be said to be sinusoidal, but as shown in FIG. 16B. The current IL waveform also has a period in which each minimum value is zero. The reason why the waveforms of the input currents Ir, Is, It are greatly disturbed in the discontinuous mode is that a period during which the current IL does not flow occurs in one switching period T, and an ideal current value such as the output current I0 indicated by a broken line This is because it deviates greatly from the state of (constant current).

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、3相整流器の直流リアクトルを流れる電流のリップル波形を小さくして入力電流の波形歪みを抑制する3相整流器および3相整流器のスイッチング制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and a three-phase rectifier that suppresses waveform distortion of an input current by reducing a ripple waveform of a current flowing through a DC reactor of the three-phase rectifier, and a switching control method for the three-phase rectifier The purpose is to provide.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、3相交流電源から供給される3相交流電力を直流電力に変換する3相整流器は、前記3相交流電力を直流電力に整流する全波整流回路と、前記3相交流電源から前記全波整流回路への各相の入力をON/OFFする双方向スイッチ回路と、前記双方向スイッチ回路をON/OFFさせるための各相のスイッチングパターンをスイッチング周期毎に生成するスイッチングパターン生成部と、前記スイッチング周期を調整するスイッチング周期調整部と、前記スイッチングパターン生成部により生成されたスイッチングパターンに基づいて、前記スイッチング周期調整部により調整されたスイッチング周期で前記双方向スイッチ回路をスイッチング制御するスイッチング制御部と、を備える。前記スイッチングパターン生成部は、前記3相交流電力の各相の電圧の大小関係に基づき、前記3相交流電力の1周期を複数のモードに区分し、前記モードに応じて異なるキャリア波形と制御信号とを生成し、該キャリア波形と該制御信号とから、前記モードと各相とに応じて異なるスイッチングパターンを生成し、前記スイッチング周期調整部は、前記スイッチング周期を変化させて前記直流リアクトルを流れる電流のリップル波形を小さくする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a three-phase rectifier that converts three-phase AC power supplied from a three-phase AC power source into DC power is a full wave that rectifies the three-phase AC power into DC power. A rectifier circuit, a bidirectional switch circuit for turning on / off each phase input from the three-phase AC power source to the full-wave rectifier circuit, and a switching pattern for each phase for turning the bidirectional switch circuit on / off A switching pattern generator generated for each switching cycle, a switching cycle adjuster for adjusting the switching cycle, and a switching cycle adjusted by the switching cycle adjuster based on the switching pattern generated by the switching pattern generator And a switching control unit that performs switching control of the bidirectional switch circuit. The switching pattern generation unit divides one cycle of the three-phase AC power into a plurality of modes based on the magnitude relationship of the voltage of each phase of the three-phase AC power, and different carrier waveforms and control signals depending on the mode And a switching pattern that differs depending on the mode and each phase is generated from the carrier waveform and the control signal, and the switching period adjustment unit changes the switching period and flows through the DC reactor. Reduce the ripple waveform of the current.

本発明にかかる3相整流器および3相整流器のスイッチング制御方法によれば、3相整流器の直流リアクトルを流れる電流のリップル波形を小さくして入力電流の波形歪みを抑制する。   According to the three-phase rectifier and the switching control method for the three-phase rectifier according to the present invention, the ripple waveform of the current flowing through the DC reactor of the three-phase rectifier is reduced to suppress the waveform distortion of the input current.

図1は、実施形態の3相整流器を適用した電力変換装置の構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power conversion device to which the three-phase rectifier according to the embodiment is applied. 図2は、実施形態のスイッチングパターン発生器の構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the switching pattern generator according to the embodiment. 図3は、実施形態の変形例の周波数決定テーブルの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a frequency determination table according to a modification of the embodiment. 図4は、実施形態の双方向スイッチ回路の1つの相のスイッチの構成の一例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of one phase switch of the bidirectional switch circuit of the embodiment. 図5は、実施形態のR相電圧、S相電圧、T相電圧に応じた各モードを説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining each mode according to the R-phase voltage, the S-phase voltage, and the T-phase voltage of the embodiment. 図6は、実施形態のモードIおよびモードIVにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode I and mode IV of the embodiment. 図7は、実施形態のモードIIおよびモードVにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode II and mode V of the embodiment. 図8は、実施形態のモードIIIおよびモードVIにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode III and mode VI of the embodiment. 図9は、実施形態のスイッチング周波数の制御方法の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a switching frequency control method according to the embodiment. 図10は、実施形態と従来技術の電流ILのリップル波形の振幅を比較説明するため図である。FIG. 10 is a diagram for comparing and explaining the amplitude of the ripple waveform of the current IL according to the embodiment and the prior art. 図11は、電流ILのリップル波形の振幅を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the amplitude of the ripple waveform of the current IL. 図12は、実施形態と従来技術のスイッチング周波数を比較説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for comparing and explaining the switching frequencies of the embodiment and the prior art. 図13は、モードと線間電圧の関係を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the mode and the line voltage. 図14Aは、従来技術の出力電流I0と電流ILの関係(出力電流I0が十分大きい連続モードであるとき)を説明するための図である。FIG. 14A is a diagram for explaining the relationship between the output current I0 and the current IL (when the output current I0 is a sufficiently large continuous mode) in the prior art. 図14Bは、従来技術の出力電流I0と電流ILの関係(図14Aよりも出力電流I0が小さいが、連続モードであるとき)を説明するための図である。FIG. 14B is a diagram for explaining the relationship between the output current I0 and the current IL in the related art (when the output current I0 is smaller than that in FIG. 14A but in the continuous mode). 図14Cは、従来技術の出力電流I0と電流ILの関係(図14Aおよび図14Bよりも出力電流I0が小さく、臨界モードであるとき)を説明するための図である。FIG. 14C is a diagram for explaining the relationship between the output current I0 and the current IL in the related art (when the output current I0 is smaller than that in FIGS. 14A and 14B and is in the critical mode). 図14Dは、従来技術の出力電流I0と電流ILの関係(図14A〜図14Cよりも出力電流I0が小さく、かつ、不連続モードであるとき)を説明するための図である。FIG. 14D is a diagram for explaining the relationship between the output current I0 and the current IL in the related art (when the output current I0 is smaller than that in FIGS. 14A to 14C and in the discontinuous mode). 図15Aは、従来技術の臨界モードにおける入力電流Ir、Is、Itを示す図である。FIG. 15A is a diagram showing input currents Ir, Is, It in the critical mode of the prior art. 図15Bは、従来技術の臨界モードにおける電流ILを示す図である。FIG. 15B is a diagram showing a current IL in a critical mode of the prior art. 図16Aは、従来技術の不連続モードにおける入力電流Ir、Is、Itを示す図である。FIG. 16A is a diagram showing input currents Ir, Is, and It in the discontinuous mode of the prior art. 図16Bは、従来技術の不連続モードにおける電流ILを示す図である。FIG. 16B is a diagram showing the current IL in the discontinuous mode of the prior art.

以下に、開示技術の実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲で適宜組合せて実施できる。また、各実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。開示技術にかかる3相整流器は、各種装置に広く適用可能であり、例えば、空気調和機、冷蔵庫、洗濯機、クリーナー、換気扇、およびこれらで使用するモータ駆動装置、モータ駆動用インバータ制御装置等に有用である。   Hereinafter, embodiments of the disclosed technology will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. In addition, the following embodiments can be implemented in appropriate combinations within a consistent range. In addition, constituent elements in each embodiment include those that can be easily assumed by those skilled in the art or those that are substantially the same. The three-phase rectifier according to the disclosed technology can be widely applied to various devices, such as an air conditioner, a refrigerator, a washing machine, a cleaner, a ventilation fan, and a motor driving device used in these, a motor driving inverter control device, and the like. Useful.

(実施形態)
[電力変換装置の構成]
図1は、実施形態の3相整流器を適用した電力変換装置の構成の一例を示す図である。本実施形態の電力変換装置は、図1に示すように、R相、S相、T相の3相電圧を発生させる3相交流電源1、3相整流器12、出力電流I0が流れる負荷7を有する。本実施形態の3相整流器12は、3相交流電源1の出力側に接続された3相リアクトル8および入力コンデンサ9、3相電圧を直流電圧に整流する6つのダイオードを備えた全波整流回路であるブリッジダイオード4を有する。
(Embodiment)
[Configuration of power converter]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power conversion device to which the three-phase rectifier according to the embodiment is applied. As shown in FIG. 1, the power converter according to this embodiment includes a three-phase AC power source 1 that generates a three-phase voltage of R phase, S phase, and T phase, a three-phase rectifier 12, and a load 7 through which an output current I0 flows. Have. The three-phase rectifier 12 of the present embodiment is a full-wave rectifier circuit including a three-phase reactor 8 and an input capacitor 9 connected to the output side of the three-phase AC power source 1 and six diodes that rectify the three-phase voltage into a DC voltage. A bridge diode 4 is provided.

また、3相整流器12は、ブリッジダイオード4のR相の入力をON/OFFするスイッチング素子であるスイッチSW−R、S相の入力をON/OFFするスイッチング素子であるスイッチSW−S、T相の入力をON/OFFするスイッチング素子であるスイッチSW−Tを含んだ双方向スイッチ回路3を有する。また、3相整流器12は、R相、S相、T相の3相のうちの所定の2相(本実施形態では、R相およびS相を例としている)の相電圧から現在の位相を検出して、双方向スイッチ回路3のスイッチングパターンを生成するスイッチングパターン生成回路5、そのスイッチングパターン生成回路5で生成されたスイッチングパターンに基づいて、双方向スイッチ回路3のスイッチング素子をスイッチング制御する駆動回路6を有する。   The three-phase rectifier 12 includes a switch SW-R that is a switching element that turns on / off the R-phase input of the bridge diode 4, and a switch SW-S that is a switching element that turns on / off the S-phase input. Has a bidirectional switch circuit 3 including a switch SW-T which is a switching element for turning on / off the input. The three-phase rectifier 12 calculates the current phase from the phase voltage of two predetermined phases (in this embodiment, the R phase and the S phase) of the three phases of the R phase, the S phase, and the T phase. A switching pattern generation circuit 5 that detects and generates a switching pattern of the bidirectional switch circuit 3, and a drive that controls switching of the switching elements of the bidirectional switch circuit 3 based on the switching pattern generated by the switching pattern generation circuit 5 A circuit 6 is included.

また、3相整流器12は、ブリッジダイオード4の出力側に接続され、電流ILが流れる直流リアクトル2、コンデンサ10、ダイオード11を有する。   The three-phase rectifier 12 includes a DC reactor 2, a capacitor 10, and a diode 11 that are connected to the output side of the bridge diode 4 and through which a current IL flows.

スイッチングパターン生成回路5および駆動回路6は、3相交流電源1の所定の2相の相電圧から現在の位相を検出し、検出した2相の検出位相に基づいて、双方向スイッチ回路3をON/OFFさせるためのR相、S相、T相の各相のスイッチングパターンを生成し、生成したスイッチングパターンに基づいて、双方向スイッチ回路3をスイッチング制御する制御手段として機能する。   The switching pattern generation circuit 5 and the drive circuit 6 detect the current phase from the predetermined two-phase phase voltage of the three-phase AC power supply 1, and turn on the bidirectional switch circuit 3 based on the detected two-phase detection phase. A switching pattern of each phase of R phase, S phase, and T phase for turning off / off is generated, and functions as control means for switching control of the bidirectional switch circuit 3 based on the generated switching pattern.

スイッチングパターン生成回路5は、位相検出器5a、スイッチングパターン発生器5bを有する。位相検出器5aは、3相交流電源1の所定の2相(本実施形態では、R相およびS相)の相電圧から現在の位相を検出し、検出した位相を検出位相としてスイッチングパターン発生器5bへ出力する。   The switching pattern generation circuit 5 includes a phase detector 5a and a switching pattern generator 5b. The phase detector 5a detects a current phase from phase voltages of predetermined two phases (in this embodiment, R phase and S phase) of the three-phase AC power supply 1, and uses the detected phase as a detection phase to switch a switching pattern generator. Output to 5b.

スイッチングパターン発生器5bは、直流電圧の脈動と入力電流の高調波を抑制するために、双方向スイッチ回路3のスイッチングパターン(R相パルス、S相パルス、T相パルス)を生成する。スイッチングパターン発生器5bは、双方向スイッチ回路3における1スイッチング周期T中に、スイッチSW−S、SW−Tをオンにし、SW−Rをオフにする区間Dst、スイッチSW−R、SW−Tをオンにし、SW−Sをオフにする区間Drt、スイッチSW−R、SW−Sをオンにし、SW−Tをオフにする区間Drsを設けるスイッチングパターンを生成する。本実施形態では、区間Dst、区間Drt、区間Drsそれぞれの区間幅を、Dutyという。   The switching pattern generator 5b generates a switching pattern (R-phase pulse, S-phase pulse, T-phase pulse) of the bidirectional switch circuit 3 in order to suppress DC voltage pulsation and input current harmonics. The switching pattern generator 5b is configured to turn on the switches SW-S and SW-T and turn off the SW-R during one switching period T in the bidirectional switch circuit 3, and switch SW-R and SW-T. Is switched on, SW-S is turned off, a switching pattern is provided that provides a section Drt that turns off SW-S, switches SW-R and SW-S are turned on, and a section Drs that turns off SW-T. In the present embodiment, the section widths of the section Dst, the section Drt, and the section Drs are referred to as Duty.

スイッチングパターン発生器5bは、スイッチング周期Tの立ち上がり等の所定タイミングで、位相検出器5aから出力された検出位相をもとに、3相交流電源1の各相の電圧の最大電位相、中間電位相、最小電位相をそれぞれ推定する。そして、スイッチングパターン発生器5bは、3相入力電圧の現在のモードが、最大電位相、中間電位相、最小電位相の大小関係に応じた後述のモードI〜モードVI(図5参照)の何れのモードであるかを特定する。   The switching pattern generator 5b is based on the detection phase output from the phase detector 5a at a predetermined timing such as the rise of the switching period T, and the maximum potential phase and intermediate potential of the voltage of each phase of the three-phase AC power source 1 Estimate the phase and the minimum potential phase. In the switching pattern generator 5b, the current mode of the three-phase input voltage is any of mode I to mode VI (see FIG. 5) described later corresponding to the magnitude relationship of the maximum potential phase, the intermediate potential phase, and the minimum potential phase. Specify whether it is a mode.

そして、スイッチングパターン発生器5bは、特定したモードに応じたタイミングで、1スイッチング周期Tの中に、区間Dst、区間Drt、区間Drsを設けるスイッチングパターン(R相パルス、S相パルス、T相パルス)の生成を、同一のモードI〜モードVIにある限り繰り返す。スイッチングパターン発生器5bの動作の詳細については、後述する。なお、スイッチング周期Tは、電源周波数(例えば、50Hz)に対して十分短い所定周期(例えば、1/20kHz=50μsec)を中心に所定範囲内で可変である。   Then, the switching pattern generator 5b provides a switching pattern (R-phase pulse, S-phase pulse, T-phase pulse) that provides a section Dst, a section Drt, and a section Drs in one switching cycle T at a timing according to the specified mode. ) Is repeated as long as it is in the same mode I to mode VI. Details of the operation of the switching pattern generator 5b will be described later. The switching period T is variable within a predetermined range around a predetermined period (for example, 1/20 kHz = 50 μsec) that is sufficiently short with respect to the power supply frequency (for example, 50 Hz).

なお、本実施形態では、スイッチングパターン発生器5bは、位相検出器12aにより検出された検出位相をもとにスイッチングパターンを生成する。しかし、これに限られず、スイッチングパターン発生器5bは、3相交流電源1のR相、S相、T相の各相電圧を入力としてスイッチングパターンを生成してもよい。   In the present embodiment, the switching pattern generator 5b generates a switching pattern based on the detected phase detected by the phase detector 12a. However, the present invention is not limited to this, and the switching pattern generator 5b may generate a switching pattern by using the R-phase, S-phase, and T-phase voltages of the three-phase AC power supply 1 as inputs.

駆動回路6は、スイッチングパターン生成回路5から出力された区間Dst、区間Drt、区間Drsを設けるスイッチングパターン(R相パルス、S相パルス、T相パルス)をもとに、双方向スイッチ回路3のスイッチSW−R〜SW−Tをスイッチング制御する。   Based on the switching pattern (R-phase pulse, S-phase pulse, T-phase pulse) that provides the section Dst, the section Drt, and the section Drs output from the switching pattern generation circuit 5, the drive circuit 6 The switches SW-R to SW-T are subjected to switching control.

[スイッチングパターン発生器の構成例]
図2は、実施形態のスイッチングパターン発生器の構成の一例を示す図である。実施形態のスイッチングパターン発生器5bは、周期決定部5b1、鋸歯状波生成部5b2、制御電圧生成部5b3、加算器5b4を有する。
[Configuration example of switching pattern generator]
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the switching pattern generator according to the embodiment. The switching pattern generator 5b of the embodiment includes a period determining unit 5b1, a sawtooth wave generating unit 5b2, a control voltage generating unit 5b3, and an adder 5b4.

周期決定部5b1は、位相検出器5aから出力された検出位相θをもとに、例えば、次式から最適周期T(θ)[μs]を算出して出力する。最適周期T(θ)は、双方向スイッチ回路3のスイッチSW−R、SW−S、SW−Tをスイッチングするスイッチング周期T(図6〜図8参照)である。   Based on the detected phase θ output from the phase detector 5a, the cycle determining unit 5b1 calculates and outputs an optimal cycle T (θ) [μs] from the following equation, for example. The optimum cycle T (θ) is a switching cycle T (see FIGS. 6 to 8) for switching the switches SW-R, SW-S, and SW-T of the bidirectional switch circuit 3.

T(θ)=1/{α+β・sin(γ・θ+π/2)}・・・(式1)
ただし、α=20[kHz]、β=10[kHz]、γ=6である。
T (θ) = 1 / {α + β · sin (γ · θ + π / 2)} (Formula 1)
However, α = 20 [kHz], β = 10 [kHz], and γ = 6.

なお、(式1)におけるα、βおよびγの数値は、一例を示すに過ぎず、入力電流Ir、Is、Itの波形歪みを抑制することができれば、他の数値であってもよい。   The numerical values of α, β, and γ in (Equation 1) are merely examples, and may be other numerical values as long as the waveform distortion of the input currents Ir, Is, It can be suppressed.

また、周期と周波数の関係から、次が成り立つ。
最適周波数f(θ)=1/T(θ)=α+β・sin(γ・θ+90°)・・・(式2)
The following holds from the relationship between the period and the frequency.
Optimal frequency f (θ) = 1 / T (θ) = α + β · sin (γ · θ + 90 °) (Expression 2)

または、周期決定部5b1は、上記(式1)によらず、次のようにして最適周期を決定してもよい。すなわち、周期決定部5b1は、図3に示す実施形態の変形例の周波数決定テーブル5b1−tを有してもよい。そして、周期決定部5b1は、周波数決定テーブル5b1−tにおいて、位相検出器5aから出力された例えば1°単位の検出位相θ[°]に対応する最適周期[μs]を取得し、鋸歯状波生成部5b2へ出力してもよい。周期決定部5b1は、スイッチング周期Tを調整するスイッチング周期調整部の一例である。   Or the period determination part 5b1 may determine an optimal period as follows irrespective of said (Formula 1). That is, the period determination unit 5b1 may include a frequency determination table 5b1-t according to a modification of the embodiment illustrated in FIG. Then, the period determination unit 5b1 acquires the optimum period [μs] corresponding to the detection phase θ [°] in units of 1 ° output from the phase detector 5a in the frequency determination table 5b1-t, and the sawtooth wave You may output to the production | generation part 5b2. The cycle determining unit 5b1 is an example of a switching cycle adjusting unit that adjusts the switching cycle T.

なお、周波数決定テーブル5b1−tは、図3に示すように、例えば、検出位相θ=89[°]に最適周期T89[μs]が、検出位相θ=90[°]に最適周期T90[μs]が、検出位相θ=91[°]に最適周期T91[μs]が対応付けられて格納されている。なお、上記(式1)および図3は、最適周期の例を示すに過ぎず、入力電流Ir、Is、Itの波形歪みを抑制することができれば、他の数値や数式であってもよい。また、検出位相と最適周期との対応付けは1°単位に限られず、これより大きくしても小さくしてもよい。   In the frequency determination table 5b1-t, as shown in FIG. 3, for example, the optimum period T89 [μs] is detected at the detection phase θ = 89 [°], and the optimum period T90 [μs] is detected at the detection phase θ = 90 [°]. ] Is stored in association with the detection period θ = 91 [°] and the optimum period T91 [μs]. Note that (Equation 1) and FIG. 3 merely show examples of the optimum period, and other numerical values and equations may be used as long as the waveform distortion of the input currents Ir, Is, It can be suppressed. Further, the association between the detection phase and the optimum period is not limited to 1 ° units, and may be larger or smaller than this.

鋸歯状波生成部5b2は、スイッチング周期Tの立ち上がり等の所定タイミングで、位相検出器5aから出力された検出位相θに対応する現在のモードが、モードI〜モードVI(図5参照)の何れのモードであるかを特定する。   The sawtooth wave generator 5b2 has any of the current modes corresponding to the detected phase θ output from the phase detector 5a at a predetermined timing such as the rising edge of the switching period T, which is any of the modes I to VI (see FIG. 5). Specify whether it is a mode.

そして、鋸歯状波生成部5b2は、特定した現在のモードがモードIまたはモードIVである場合に、図6に示すような鋸歯状波(R相用鋸歯状波およびT相用鋸歯状波)を生成する。鋸歯状波生成部5b2が生成する鋸歯状波(R相用鋸歯状波およびT相用鋸歯状波)のスイッチング周期Tは、周期決定部5b1から出力された最適周期となる。図6は、実施形態のモードIおよびモードIVにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。鋸歯状波生成部5b2は、生成したR相用鋸歯状波およびT相用鋸歯状波を出力する。R相用鋸歯状波は、1スイッチング周期Tにおいて、1から0まで線形に減少するキャリア波形である。T相用鋸歯状波は、1スイッチング周期Tにおいて、0から1まで線形に増加するキャリア波形である。   Then, when the identified current mode is mode I or mode IV, the sawtooth wave generator 5b2 has a sawtooth wave (R phase sawtooth wave and T phase sawtooth wave) as shown in FIG. Is generated. The switching period T of the sawtooth wave (R phase sawtooth wave and T phase sawtooth wave) generated by the sawtooth wave generation unit 5b2 is the optimum period output from the period determination unit 5b1. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode I and mode IV of the embodiment. The sawtooth wave generator 5b2 outputs the generated R phase sawtooth wave and T phase sawtooth wave. The R-phase sawtooth wave is a carrier waveform that linearly decreases from 1 to 0 in one switching period T. The T-phase sawtooth wave is a carrier waveform that increases linearly from 0 to 1 in one switching period T.

また、鋸歯状波生成部5b2は、特定した現在のモードがモードIIまたはモードVである場合に、図7に示すような鋸歯状波(T相用鋸歯状波)を生成する。鋸歯状波生成部5b2が生成する鋸歯状波(T相用鋸歯状波)のスイッチング周期Tは、周期決定部5b1から出力された最適周期となる。図7は、実施形態のモードIIおよびモードVにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。鋸歯状波生成部5b2は、生成したT相用鋸歯状波を出力する。   Further, when the specified current mode is mode II or mode V, the sawtooth wave generation unit 5b2 generates a sawtooth wave (T-phase sawtooth wave) as shown in FIG. The switching period T of the sawtooth wave (T-phase sawtooth wave) generated by the sawtooth wave generation unit 5b2 is the optimum period output from the period determination unit 5b1. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode II and mode V of the embodiment. The sawtooth wave generator 5b2 outputs the generated T phase sawtooth wave.

また、鋸歯状波生成部5b2は、特定した現在のモードがモードIIIまたはモードVIである場合に、図8に示すような鋸歯状波(R相用鋸歯状波)を生成する。鋸歯状波生成部5b2が生成する鋸歯状波(R相用鋸歯状波)のスイッチング周期Tは、周期決定部5b1から出力された最適周期となる。図8は、実施形態のモードIIIおよびモードVIにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。鋸歯状波生成部5b2は、生成したR相用鋸歯状波を出力する。   Further, when the identified current mode is mode III or mode VI, the sawtooth wave generation unit 5b2 generates a sawtooth wave (R-phase sawtooth wave) as shown in FIG. The switching period T of the sawtooth wave (R-phase sawtooth wave) generated by the sawtooth wave generation unit 5b2 is the optimum period output from the period determination unit 5b1. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode III and mode VI of the embodiment. The sawtooth wave generator 5b2 outputs the generated R-phase sawtooth wave.

制御電圧生成部5b3は、スイッチング周期Tの立ち上がり等の所定タイミングで、位相検出器5aから出力された検出位相θに対応する現在のモードがモードI〜モードVI(図5参照)の何れのモードであるかを特定する。   The control voltage generation unit 5b3 has any one of modes I to VI (see FIG. 5) corresponding to the detected phase θ output from the phase detector 5a at a predetermined timing such as the rising of the switching period T. It is specified whether it is.

そして、制御電圧生成部5b3は、特定した現在のモードがモードIまたはモードIVである場合に、図6に示すような制御信号|R|および制御信号|T|を生成する。特定した現在のモードがモードIである場合には、制御信号|R|=R、制御信号|T|=−Tである。また、特定した現在のモードがモードIVである場合には、制御信号|R|=−R、制御信号|T|=Tである。制御電圧生成部5b3は、生成した制御信号|R|および制御信号|T|を出力する。   Then, when the specified current mode is mode I or mode IV, control voltage generation unit 5b3 generates control signal | R | and control signal | T | as shown in FIG. When the identified current mode is mode I, the control signal | R | = R and the control signal | T | = −T. When the identified current mode is mode IV, the control signal | R | = −R and the control signal | T | = T. The control voltage generator 5b3 outputs the generated control signal | R | and control signal | T |.

また、制御電圧生成部5b3は、特定した現在のモードがモードIIまたはモードVである場合に、図7に示すような制御信号|S|+|T|−1および制御信号|T|を生成する。特定した現在のモードがモードIIである場合には、制御信号|S|+|T|−1=S−T−1、制御信号|T|=Tである。また、特定した現在のモードがモードVである場合には、制御信号|S|+|T|−1=−S+T−1、制御信号|T|=Tである。制御電圧生成部5b3は、生成した制御信号|S|+|T|−1および制御信号|T|を出力する。   Further, when the specified current mode is mode II or mode V, the control voltage generation unit 5b3 generates the control signal | S | + | T | -1 and the control signal | T | as shown in FIG. To do. When the identified current mode is mode II, the control signal | S | + | T | -1 = ST-1 and the control signal | T | = T. When the identified current mode is mode V, the control signal | S | + | T | -1 = −S + T−1 and the control signal | T | = T. The control voltage generator 5b3 outputs the generated control signal | S | + | T | -1 and the control signal | T |.

また、制御電圧生成部5b3は、特定した現在のモードがモードIIIまたはモードVIである場合に、図8に示すような制御信号|R|および制御信号|R|+|S|−1を生成する。特定した現在のモードがモードIIIである場合には、制御信号|R|+|S|−1=−R+S−1、制御信号|R|=−Rである。また、特定した現在のモードがモードVIである場合には、制御信号|R|+|S|−1=R−S−1、制御信号|R|=Rである。制御電圧生成部5b3は、生成した制御信号|R|+|S|−1および制御信号|R|を出力する。   Further, when the specified current mode is mode III or mode VI, the control voltage generation unit 5b3 generates a control signal | R | and a control signal | R | + | S | -1 as shown in FIG. To do. When the identified current mode is mode III, the control signal | R | + | S | −1 = −R + S−1 and the control signal | R | = −R. When the identified current mode is mode VI, the control signal | R | + | S | -1 = R-S-1 and the control signal | R | = R. The control voltage generator 5b3 outputs the generated control signal | R | + | S | -1 and the control signal | R |.

加算器5b4は、鋸歯状波生成部5b2から出力された現在のモードに応じた鋸歯状波と、制御電圧生成部5b3から出力された現在のモードに応じた制御信号とから、双方向スイッチ回路3のスイッチSW−R、SW−S、SW−Tをスイッチング制御するための現在のモードに応じたスイッチングパターンを生成する。加算器5b4が生成するスイッチングパターンについては、図6〜図8を参照して後述する。   The adder 5b4 generates a bidirectional switch circuit from the sawtooth wave corresponding to the current mode output from the sawtooth wave generator 5b2 and the control signal corresponding to the current mode output from the control voltage generator 5b3. A switching pattern corresponding to the current mode for switching control of the three switches SW-R, SW-S, and SW-T is generated. The switching pattern generated by the adder 5b4 will be described later with reference to FIGS.

[実施形態の双方向スイッチ回路のスイッチの構成]
図4は、実施形態の双方向スイッチ回路の1つの相のスイッチの構成の一例を示す回路図である。図4に示す双方向スイッチ回路3は、ダイオードとIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子とで構成される公知の回路であるので、その詳細な説明は省略する。
[Configuration of Switch of Bidirectional Switch Circuit of Embodiment]
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating an example of a configuration of one phase switch of the bidirectional switch circuit of the embodiment. Since the bidirectional switch circuit 3 shown in FIG. 4 is a known circuit composed of a diode and a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), detailed description thereof is omitted.

[相電圧の大小関係に応じて区分される複数のモード]
図5は、実施形態のR相電圧、S相電圧、T相電圧に応じた各モードを説明するための図である。図5において、3相交流電圧は、R相電圧、S相電圧、T相電圧の大小関係により、モードI〜モードVIの6つのモード(区間)に区分される。スイッチングパターン発生器5bは、R>S>TをモードI、S>R>TをモードII、S>T>RをモードIII、T>S>RをモードIV、T>R>SをモードV、R>T>SをモードVIに区分する。
[Multiple modes divided according to phase voltage magnitude]
FIG. 5 is a diagram for explaining each mode according to the R-phase voltage, the S-phase voltage, and the T-phase voltage of the embodiment. In FIG. 5, the three-phase AC voltage is divided into six modes (sections) from mode I to mode VI depending on the magnitude relationship among the R-phase voltage, the S-phase voltage, and the T-phase voltage. The switching pattern generator 5b sets R>S> T to mode I, S>R> T to mode II, S>T> R to mode III, T>S> R to mode IV, and T>R> S to mode. V, R>T> S are classified into mode VI.

[実施形態の各モードにおけるスイッチングパターン]
以下、図6〜図8を参照して、図5に示した各モードにおいて、スイッチングパターン発生器5bが発生する実施形態のスイッチングパターンについて説明する。モードIとモードIV、モードIIとモードV、モードIIIとモードVIのそれぞれにおいて、スイッチングパターン発生器5bが発生するスイッチングパターンは、同様となる。以下において、R相に対応するスイッチSW−Rをオンにすることを、“R相をオンにする”といい、SW−Rをオフにすることを“R相をオフにする”という。S相およびT相についても同様である。
[Switching Pattern in Each Mode of Embodiment]
Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 8, the switching pattern of the embodiment generated by the switching pattern generator 5 b in each mode shown in FIG. 5 will be described. In each of mode I and mode IV, mode II and mode V, mode III and mode VI, the switching pattern generated by the switching pattern generator 5b is the same. Hereinafter, turning on the switch SW-R corresponding to the R phase is referred to as “turning on the R phase”, and turning off the SW-R is referred to as “turning off the R phase”. The same applies to the S phase and the T phase.

スイッチングパターン発生器5bは、位相検出器5aから出力された検出位相θをもとに推定されるR相、S相、T相の各相電圧から、R相制御電圧|R|、S相制御電圧|S|、T相制御電圧|T|を生成する。R相制御電圧|R|は、R相の相電圧を「−1」と「1」の間で規格化したR相電圧aである。S相制御電圧|S|は、S相の相電圧を「−1」と「1」の間で規格化したS相電圧bである。T相制御電圧|T|は、T相の相電圧を「−1」と「1」の間で規格化したT相電圧cである。そして、スイッチングパターン発生器5bは、現在のR相電圧a、S相電圧b、T相電圧cの大小関係を認識し、認識した大小関係から、現在のモードがモードI〜モードVIの何れであるかを特定する。   The switching pattern generator 5b determines the R-phase control voltage | R | and S-phase control from the R-phase, S-phase, and T-phase voltages estimated based on the detected phase θ output from the phase detector 5a. A voltage | S | and a T-phase control voltage | T | are generated. The R-phase control voltage | R | is an R-phase voltage a obtained by normalizing the R-phase phase voltage between “−1” and “1”. The S-phase control voltage | S | is the S-phase voltage b obtained by normalizing the S-phase phase voltage between “−1” and “1”. The T-phase control voltage | T | is a T-phase voltage c obtained by standardizing the T-phase phase voltage between “−1” and “1”. The switching pattern generator 5b recognizes the current magnitude relationship among the R-phase voltage a, S-phase voltage b, and T-phase voltage c, and the current mode is any of Mode I to Mode VI based on the recognized magnitude relationship. Determine if it exists.

そして、スイッチングパターン発生器5bは、R相制御電圧|R|、S相制御電圧|S|、T相制御電圧|T|をもとに、特定した現在のモードに応じた制御信号をそれぞれ生成する。制御信号は、R相用鋸歯状波またはT相用鋸歯状波と切り合いする波形となる(図6〜図8参照)。R相用鋸歯状波は、1スイッチング周期において、1から0まで線形に減少するキャリア波形である。T相用鋸歯状波は、1スイッチング周期において、0から1まで線形に増加するキャリア波形である。   Then, the switching pattern generator 5b generates control signals corresponding to the specified current mode based on the R-phase control voltage | R |, the S-phase control voltage | S |, and the T-phase control voltage | T | To do. The control signal has a waveform that is switched to the R-phase sawtooth wave or the T-phase sawtooth wave (see FIGS. 6 to 8). The R-phase sawtooth wave is a carrier waveform that linearly decreases from 1 to 0 in one switching period. The T-phase sawtooth wave is a carrier waveform that increases linearly from 0 to 1 in one switching period.

[実施形態のモードIおよびモードIVにおけるスイッチングパターン]
図6は、実施形態のモードIおよびモードIVにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。図6を参照して、モードIおよびモードIVにおいてスイッチングパターン発生器5bが発生するスイッチングパターンについて説明する。
[Switching Pattern in Mode I and Mode IV of Embodiment]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode I and mode IV of the embodiment. With reference to FIG. 6, switching patterns generated by switching pattern generator 5b in modes I and IV will be described.

スイッチングパターン発生器5bは、図6に示すように、現在のモードがモードIであると特定すると、制御信号|R|=R、制御信号|T|=−Tとして、次のようなスイッチングパターンを発生させる。   As shown in FIG. 6, when the current mode is specified as mode I, the switching pattern generator 5b sets the control signal | R | = R and the control signal | T | = −T as follows. Is generated.

すなわち、タイミングt10で、S相およびT相をオンにする。続いて、R相用鋸歯状波が制御信号|R|と切り合うタイミングt11で、S相をオフにしR相をオンにする。タイミングt10〜t11は、区間Dstである。   That is, at the timing t10, the S phase and the T phase are turned on. Subsequently, at the timing t11 when the R-phase sawtooth wave and the control signal | R | are switched, the S-phase is turned off and the R-phase is turned on. Timing t10 to t11 is the section Dst.

続いて、R相用鋸歯状波が制御信号|T|と切り合うタイミングt12で、S相をオンにしT相をオフにする。タイミングt11〜t12は、区間Drtである。続いて、R相用鋸歯状波が0となるタイミングt13で、R相をオフにしT相をオンにする。タイミングt12〜t13は、区間Drsである。   Subsequently, at the timing t12 when the R-phase sawtooth wave switches to the control signal | T |, the S-phase is turned on and the T-phase is turned off. Timing t11 to t12 is the section Drt. Subsequently, at the timing t13 when the R-phase sawtooth wave becomes 0, the R-phase is turned off and the T-phase is turned on. Timing t12-t13 is the section Drs.

なお、スイッチングパターン発生器5bは、現在のモードがモードIVであると特定すると、制御信号|R|=−R、制御信号|T|=Tとして、モードIと同様の制御を行う。   When the switching mode generator 5b specifies that the current mode is the mode IV, the control signal | R | = −R and the control signal | T | = T are set to perform the same control as in the mode I.

[実施形態のモードIIおよびモードVにおけるスイッチングパターン]
図7は、実施形態のモードIIおよびモードVにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。図7を参照して、モードIIおよびモードVにおいてスイッチングパターン発生器5bが発生するスイッチングパターンについて説明する。
[Switching Pattern in Mode II and Mode V of Embodiment]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode II and mode V of the embodiment. With reference to FIG. 7, switching patterns generated by switching pattern generator 5b in mode II and mode V will be described.

スイッチングパターン発生器5bは、図7に示すように、現在のモードがモードIIであると特定すると、制御信号|S|+|T|−1=S−T−1、制御電圧|T|=Tとして、次のようなスイッチングパターンを発生させる。   When the switching pattern generator 5b specifies that the current mode is mode II, as shown in FIG. 7, the control signal | S | + | T | -1 = ST-1 and the control voltage | T | = As T, the following switching pattern is generated.

すなわち、タイミングt20で、S相およびT相をオンにする。続いて、T相用鋸歯状波が制御信号|S|+|T|−1と切り合うタイミングt21で、S相をオフにしR相をオンにする。タイミングt20〜t21は、区間Dstである。   That is, at timing t20, the S phase and the T phase are turned on. Subsequently, the S phase is turned off and the R phase is turned on at timing t21 at which the T-phase sawtooth wave switches to the control signal | S | + | T | -1. Timing t20 to t21 is the section Dst.

続いて、T相用鋸歯状波が制御信号|T|と切り合うタイミングt22で、S相をオンにしT相をオフにする。タイミングt21〜t22は、区間Drtである。続いて、T相用鋸歯状波が1となりかつR相用鋸歯状波が0となるタイミングt23で、R相をオフにしT相をオンにする。タイミングt22〜t23は、区間Drsである。   Subsequently, at the timing t22 at which the T-phase sawtooth wave contacts the control signal | T |, the S phase is turned on and the T phase is turned off. Timing t21-t22 is the section Drt. Subsequently, at a timing t23 when the T-phase sawtooth wave becomes 1 and the R-phase sawtooth wave becomes 0, the R phase is turned off and the T phase is turned on. Timing t22 to t23 is a section Drs.

なお、スイッチングパターン発生器5bは、現在のモードがモードVであると特定すると、制御信号|S|+|T|−1=−S+T−1、制御信号|T|=Tとして、モードIIと同様の制御を行う。   When the switching pattern generator 5b specifies that the current mode is mode V, the control signal | S | + | T | -1 = −S + T−1 and the control signal | T | The same control is performed.

[実施形態のモードIIIおよびモードVIにおけるスイッチングパターン]
図8は、実施形態のモードIIIおよびモードVIにおけるスイッチングパターンの一例を示す図である。図8を参照して、モードIIIおよびモードVIにおいてスイッチングパターン発生器5bが発生するスイッチングパターンについて説明する。
[Switching Pattern in Mode III and Mode VI of Embodiment]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of switching patterns in mode III and mode VI of the embodiment. With reference to FIG. 8, switching patterns generated by switching pattern generator 5b in modes III and VI will be described.

スイッチングパターン発生器5bは、図8に示すように、現在のモードがモードIIIであると特定すると、制御信号|R|=−R、制御信号|R|+|S|−1=−R+S−1として、次のようなスイッチングパターンを発生させる。   As shown in FIG. 8, when the switching mode generator 5b specifies that the current mode is mode III, the control signal | R | = −R, the control signal | R | + | S | −1 = −R + S−. 1, the following switching pattern is generated.

すなわち、タイミングt30で、S相およびT相をオンにする。続いて、R相用鋸歯状波が制御信号|R|と切り合うタイミングt31で、S相をオフにしR相をオンにする。タイミングt30〜t31は、区間Dstである。   That is, the S phase and the T phase are turned on at timing t30. Subsequently, at the timing t31 when the R-phase sawtooth wave is switched to the control signal | R |, the S-phase is turned off and the R-phase is turned on. Timing t30 to t31 is a section Dst.

続いて、R相用鋸歯状波が制御信号|R|+|S|−1と切り合うタイミングt32で、S相をオンにしT相をオフにする。タイミングt31〜t32は、区間Drtである。続いて、R相用鋸歯状波が0となるタイミングt33で、R相をオフにしT相をオンにする。タイミングt32〜t33は、区間Drsである。   Subsequently, the S phase is turned on and the T phase is turned off at timing t32 when the R-phase sawtooth wave switches to the control signal | R | + | S | -1. Timing t31-t32 is the section Drt. Subsequently, at the timing t33 when the R-phase sawtooth wave becomes 0, the R-phase is turned off and the T-phase is turned on. Timing t32 to t33 is a section Drs.

なお、スイッチングパターン発生器5bは、現在のモードがモードVIであると特定すると、制御信号|R|=R、制御信号|R|+|S|−1=R−S−1として、モードIIIと同様の制御を行う。   When the switching mode generator 5b specifies that the current mode is mode VI, the control signal | R | = R and the control signal | R | + | S | -1 = R-S-1 are set as the mode III. The same control is performed.

なお、実施形態では、スイッチングパターンを生成するために、キャリア波形として鋸歯状波を用いた場合を説明したが、これに限られるものではなく、最大電圧相と最小電圧相に対する制約を満足させるものであればよく、例えば、三角波等のキャリア波形を用いてもよい。また、スイッチングパターンを生成するオン時間とオフ時間を予めテーブル化しておいてもよい。   In the embodiment, the case where a sawtooth wave is used as a carrier waveform to generate a switching pattern has been described. However, the present invention is not limited to this, and satisfies the restrictions on the maximum voltage phase and the minimum voltage phase. For example, a carrier waveform such as a triangular wave may be used. Further, the on time and off time for generating the switching pattern may be tabulated in advance.

[実施形態のスイッチング周波数の制御]
図9は、実施形態のスイッチング周波数の制御方法の一例を示す図である。図9では、周波数一定時の直流リアクトル2を流れる電流ILの電流波形がリップル形状を示している。以下、電流ILのリップル波形の振幅を「リップル振幅」と表現する。図9に示すように、スイッチングパターン発生器5bの鋸歯状波生成部5b2は、電流ILの波形の振幅の大きさが最大となる、つまり電流ILのリップル振幅が最大となるタイミング(=3相の中間電位が0となるタイミング)では、双方向スイッチ回路3のスイッチSW−R、SW−S、SW−Tをスイッチングするスイッチング周波数f[kHz]が最大になる、つまりスイッチング周期T[μs]が最小になるように制御する。
[Control of switching frequency of embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a switching frequency control method according to the embodiment. In FIG. 9, the current waveform of the current IL flowing through the DC reactor 2 when the frequency is constant indicates a ripple shape. Hereinafter, the amplitude of the ripple waveform of the current IL is expressed as “ripple amplitude”. As shown in FIG. 9, the sawtooth wave generator 5b2 of the switching pattern generator 5b has a timing at which the amplitude of the waveform of the current IL is maximized, that is, the ripple amplitude of the current IL is maximized (= three phases). At the time when the intermediate potential of the bidirectional switch circuit 3 becomes 0), the switching frequency f [kHz] for switching the switches SW-R, SW-S, and SW-T of the bidirectional switch circuit 3 becomes maximum, that is, the switching period T [μs]. Is controlled to be minimized.

その一方、図9に示すように、鋸歯状波生成部5b2は、電流ILの波形の振幅の大きさが最小(=0)となる、つまり電流ILのリップル振幅が最小(=0)となるタイミング(=3相の中間電位が0となるタイミング)では、双方向スイッチ回路3のスイッチSW−R、SW−S、SW−Tをスイッチングするスイッチング周波数f[kHz]が最小になる、つまりスイッチング周期T[μs]が最大になるように制御する。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the sawtooth wave generator 5b2 has the minimum amplitude of the waveform of the current IL (= 0), that is, the ripple amplitude of the current IL is minimum (= 0). At the timing (= the timing at which the intermediate potential of the three phases becomes 0), the switching frequency f [kHz] for switching the switches SW-R, SW-S, and SW-T of the bidirectional switch circuit 3 is minimized. Control is performed so that the period T [μs] is maximized.

すなわち、図9に示すように、電流ILのリップル振幅が大きくなる期間ではスイッチング周波数f[kHz]が高くなるように、電流ILのリップル振幅が小さくなる期間ではスイッチング周波数f[kHz]が低くなるように周期的に制御することで、スイッチング周波数f[kHz]の平均値を変えずに、電流ILのリップル振幅を小さくし、電流IL=0となる期間が現れないようにして不連続モードに至らないようにする。電流ILのリップル振幅が大きくなる期間でスイッチング周波数f[kHz]が高く(スイッチング周期T[μs]が短く)なるように制御すると、双方向スイッチ回路3のスイッチング素子をオン、オフする区間が短くなり、電流ILのリップル振幅の変化を小さくすることができる。   That is, as shown in FIG. 9, the switching frequency f [kHz] increases during the period when the ripple amplitude of the current IL decreases, so that the switching frequency f [kHz] increases during the period when the ripple amplitude of the current IL increases. By periodically controlling in this way, the ripple amplitude of the current IL is reduced without changing the average value of the switching frequency f [kHz], and the period in which the current IL = 0 is prevented from appearing so that the discontinuous mode is set. Do not reach. When the switching frequency f [kHz] is controlled to be high (the switching period T [μs] is short) during the period in which the ripple amplitude of the current IL is large, the section in which the switching element of the bidirectional switch circuit 3 is turned on and off is short. Thus, the change in the ripple amplitude of the current IL can be reduced.

図9に示すように、スイッチング周波数f[kHz]が、3相交流電圧(R相電圧、S相電圧、T相電圧)の大小関係に区分される6つのモード(モードI〜モードVI)のうちの1つのモードを1周期とするsin波形状で変化する。この1つのモードを1周期とするsin波形状で変化するスイッチング周波数f[kHz]は、上述した(式1)に基づく最適周期の計算または周波数決定テーブル5b1−tを参照した最適周期の取得で得られるものである。しかし、sin波形状で変化するスイッチング周波数f[kHz]は、あくまで一例に過ぎず、sin波形状に限られない。電流ILのリップル振幅を小さくし、電流IL=0となる期間が現れないようにして不連続モードに至らないようにすることができれば、1つのモードを1周期とした周期的な別態様(例えば三角波形状など)であってもよい。また、スイッチングによる電力損失(以下、「スイッチングロス」という)を考慮する必要がなければ(例えば、電流値が小さく電力損失も小さい場合など)、スイッチング周波数f[kHz]を高い周波数(例えば30kHz)に固定してもよい。   As shown in FIG. 9, the switching frequency f [kHz] is divided into six modes (mode I to mode VI) that are divided into three-phase AC voltages (R-phase voltage, S-phase voltage, and T-phase voltage). It changes in a sin wave shape with one of the modes as one cycle. The switching frequency f [kHz] that changes in a sin wave shape with one mode as one period is obtained by calculating the optimum period based on the above (Equation 1) or obtaining the optimum period with reference to the frequency determination table 5b1-t. It is obtained. However, the switching frequency f [kHz] changing with the sin wave shape is merely an example, and is not limited to the sin wave shape. If the ripple amplitude of the current IL is reduced so that the period when the current IL = 0 does not appear and the discontinuous mode is not reached, another mode in which one mode is one period (for example, It may be a triangular wave shape or the like. If it is not necessary to consider power loss due to switching (hereinafter referred to as “switching loss”) (for example, when the current value is small and the power loss is small), the switching frequency f [kHz] is set to a high frequency (for example, 30 kHz). It may be fixed to.

[実施形態と従来技術の電流ILのリップル振幅を比較したシミュレーション]
図10は、実施形態と従来技術の電流ILのリップル波形の振幅を比較説明するため図である。図10は、周期決定部5b1において、上記(式1)を用いて最適周期T(θ)を算出して適用した際の効果を説明するための図である。図10における横軸は検出位相θ[°]、縦軸は電流ILのリップル振幅[A]を示す。
[Simulation comparing ripple amplitude of current IL between embodiment and conventional technology]
FIG. 10 is a diagram for comparing and explaining the amplitude of the ripple waveform of the current IL according to the embodiment and the prior art. FIG. 10 is a diagram for explaining the effect when the optimum period T (θ) is calculated and applied using the above (formula 1) in the period determining unit 5b1. In FIG. 10, the horizontal axis represents the detected phase θ [°], and the vertical axis represents the ripple amplitude [A] of the current IL.

また、図11は、電流ILのリップル波形を説明するための図である。図11に示すように、電流ILの波形において、例えば検出位相θ=100[°]のリップル振幅はL100で示す電流ILの振幅である。また、図11に示すように、電流ILの波形において、例えば検出位相θ=110[°]のリップル振幅はL110で示す電流ILの振幅である。なお、図11に示すシミュレーションの前提条件は、直流リアクトル2のインダクタンスL1=500μH、入力電圧(線間電圧)=400Vである。ただし、双方向スイッチ回路3のスイッチング周波数は、従来技術においては20kHzであり、実施形態においては上記(式2)をもとに算出される値である。   FIG. 11 is a diagram for explaining a ripple waveform of the current IL. As shown in FIG. 11, in the waveform of the current IL, for example, the ripple amplitude of the detection phase θ = 100 [°] is the amplitude of the current IL indicated by L100. As shown in FIG. 11, in the waveform of the current IL, for example, the ripple amplitude of the detection phase θ = 110 [°] is the amplitude of the current IL indicated by L110. The prerequisites for the simulation shown in FIG. 11 are that the inductance L1 of the DC reactor 2 is 500 μH and the input voltage (line voltage) is 400V. However, the switching frequency of the bidirectional switch circuit 3 is 20 kHz in the prior art, and is a value calculated based on the above (Equation 2) in the embodiment.

図10を参照すると、実施形態の電流ILのリップル振幅は、従来技術の電流ILのリップル振幅と比較して、検出位相θが約105〜135[°]付近のピーク値が抑制されていることが分かる。つまり、出力電流I0の電流リップルが小さくなっている。ただし、検出位相θが約90〜105[°]付近ならびに約135〜150[°]付近においては、実施形態の電流ILのリップル振幅は、従来技術の電流ILのリップル振幅と比較して上昇している。しかし、リップル振幅が平準化されるため、出力電流I0が低下したとしても、電流IL=0となる期間が現れる不連続モード(例えば図16B参照)に至るためには、出力電流I0が所定値以上に低下することを要するため、不連続モードに至たることを抑制するという効果を奏する。   Referring to FIG. 10, the ripple amplitude of the current IL of the embodiment has a suppressed peak value around the detection phase θ of about 105 to 135 [°] compared to the ripple amplitude of the current IL of the prior art. I understand. That is, the current ripple of the output current I0 is small. However, when the detection phase θ is around 90 to 105 [°] and around 135 to 150 [°], the ripple amplitude of the current IL of the embodiment increases as compared with the ripple amplitude of the current IL of the prior art. ing. However, since the ripple amplitude is leveled, even if the output current I0 is decreased, the output current I0 is set to a predetermined value in order to reach a discontinuous mode in which a period when the current IL = 0 appears (for example, see FIG. 16B). Since it is necessary to reduce the above, there is an effect of suppressing the discontinuous mode.

[実施形態と従来技術の電流ILのスイッチング周波数を比較したシミュレーション]
図12は、実施形態と従来技術のスイッチング周波数を比較説明するための図である。図12から分かるように、上記(式1)により算出したSW(スイッチング)周波数の平均は、従来方式のSW周波数の平均と、ともに20kHzで等しい。これは、図12に示す検出位相θ[°]が90〜150[°]の1周期の区間で成り立つことからも明らかである。このように、スイッチング周波数の平均値を従来技術と同等にすることで、スイッチングロスを増加させずに、不連続モードを抑制することができる。
[Simulation comparing switching frequency of current IL between embodiment and conventional technology]
FIG. 12 is a diagram for comparing and explaining the switching frequencies of the embodiment and the prior art. As can be seen from FIG. 12, the average SW (switching) frequency calculated by the above (Equation 1) is equal to the average SW frequency of the conventional method at 20 kHz. This is also clear from the fact that the detection phase θ [°] shown in FIG. 12 is established in one period of 90 to 150 [°]. In this way, discontinuous modes can be suppressed without increasing the switching loss by making the average value of the switching frequency equal to that of the prior art.

[実施形態の変形例]
(1)最適周期と対応付けられる情報
実施形態では、最適周期T(θ)のように最適周期Tを検出位相θの関数とし、最適周期Tと対応付けられる情報を検出位相θとした。しかし、3相交流電力の検出位相θは、3相交流電力のR相、S相、T相の入力電圧から特定可能である。よって、最適周期Tと対応付けられる情報を、3相交流電力のR相、S相、T相の入力電圧としてもよい。すなわち、3相交流電力の電圧に応じてスイッチング周期を変化させて3相整流器の直流リアクトルを流れる電流のリップル波形を小さくしてもよい。
[Modification of Embodiment]
(1) Information Corresponding to the Optimal Period In the embodiment, the optimal period T is a function of the detection phase θ like the optimal period T (θ), and the information associated with the optimal period T is the detection phase θ. However, the detection phase θ of the three-phase AC power can be specified from the R-phase, S-phase, and T-phase input voltages of the three-phase AC power. Therefore, the information associated with the optimum period T may be the R-phase, S-phase, and T-phase input voltages of the three-phase AC power. That is, the ripple waveform of the current flowing through the DC reactor of the three-phase rectifier may be reduced by changing the switching period according to the voltage of the three-phase AC power.

(2)スイッチングパターン発生器5bの周期決定部5b1のON/OFFについて
実施形態では、スイッチングパターン発生器5bの周期決定部5b1は、入力された検出位相θをもとに最適周期T(θ)を出力する構成とした。しかし、これに限られず、スイッチングパターン発生器5bは、最適周期T(θ)を出力する周期決定部5b1の機能をON/OFFさせる制御部を有してもよい。
(2) ON / OFF of the cycle determining unit 5b1 of the switching pattern generator 5b In the embodiment, the cycle determining unit 5b1 of the switching pattern generator 5b is based on the input detection phase θ and has an optimum cycle T (θ). Is output. However, the present invention is not limited to this, and the switching pattern generator 5b may include a control unit that turns on / off the function of the cycle determination unit 5b1 that outputs the optimum cycle T (θ).

(3)周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整の要否の判定
さらに、スイッチングパターン発生器5bは、周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整の要否を判定する判定部を有してもよい。例えば、判定部は、3相整流器の出力電流や直流リアクトルを流れる電流波形のリップル振幅の大きさに基づいて、スイッチング周期Tの調整の要否を判定する。周期決定部5b1の機能をON/OFFさせる制御部は、判定部により周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整を要すると判定された場合には、周期決定部5b1の機能をONにする。他方、周期決定部5b1の機能をON/OFFさせる制御部は、判定部により周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整を要しないと判定された場合には、周期決定部5b1の機能をOFFにする。なお、スイッチング周期Tの調整を要しないと判定された場合には、周期決定部5b1は、スイッチング周期Tの調整を行わず、所定の固定値のスイッチング周期Tを出力してもよい。
(3) Determination of Necessity of Adjustment of Switching Period T by Period Determination Unit 5b1 Further, the switching pattern generator 5b may include a determination unit that determines the necessity of adjustment of the switching period T by the period determination unit 5b1. Good. For example, the determination unit determines whether or not the switching period T needs to be adjusted based on the output current of the three-phase rectifier and the magnitude of the ripple amplitude of the current waveform flowing through the DC reactor. The control unit that turns on / off the function of the cycle determination unit 5b1 turns on the function of the cycle determination unit 5b1 when the determination unit determines that the switching cycle T needs to be adjusted by the cycle determination unit 5b1. On the other hand, the control unit that turns on / off the function of the cycle determination unit 5b1 turns off the function of the cycle determination unit 5b1 when the determination unit determines that the adjustment of the switching cycle T by the cycle determination unit 5b1 is not required. To do. When it is determined that the adjustment of the switching period T is not required, the period determining unit 5b1 may output the switching period T having a predetermined fixed value without adjusting the switching period T.

なお、スイッチングパターン発生器5bは、例えばユーザーによりスイッチング周期Tの調整が不要とされて、周期決定部5b1によりスイッチング周期Tの調整が行われないときには、周期決定部5b1により出力される所定の固定値のスイッチング周期Tで双方向スイッチ回路3をスイッチング制御してもよいし、あるいは、スイッチングパターン発生器5bが記憶する所定の固定値のスイッチング周期Tで双方向スイッチ回路3をスイッチング制御してもよい。   The switching pattern generator 5b has a predetermined fixed value output by the cycle determining unit 5b1, for example, when the user does not need to adjust the switching cycle T and the cycle determining unit 5b1 does not adjust the switching cycle T. Switching control of the bidirectional switch circuit 3 may be performed with the switching cycle T of the value, or switching control of the bidirectional switch circuit 3 may be performed with the switching cycle T of a predetermined fixed value stored in the switching pattern generator 5b. Good.

さらに、周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整の要否を判定する判定部は、3相整流器12の出力電流I0が所定の閾値未満である場合には周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整を要すると判定し、3相整流器12の出力電流が所定の閾値以上である場合には周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整を要しないと判定してもよい。   Furthermore, the determination unit that determines whether or not the switching cycle T needs to be adjusted by the cycle determination unit 5b1 is adjusted by the cycle determination unit 5b1 when the output current I0 of the three-phase rectifier 12 is less than a predetermined threshold. If the output current of the three-phase rectifier 12 is greater than or equal to a predetermined threshold value, it may be determined that the adjustment of the switching period T by the period determining unit 5b1 is not necessary.

あるいは、周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整の要否を判定する判定部は、直流リアクトルを流れる電流波形のリップル振幅(例えば最小値)が所定の閾値未満である場合には周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整を要すると判定し、直流リアクトルを流れる電流波形のリップル振幅(例えば最小値)が所定の閾値以上である場合には周期決定部5b1によるスイッチング周期Tの調整を要しないと判定してもよい。なお、上述した閾値は、例えば実験により求めるようにすればよい。   Alternatively, the determination unit that determines whether the switching period T needs to be adjusted by the period determination unit 5b1 is determined when the ripple amplitude (for example, the minimum value) of the current waveform flowing through the DC reactor is less than a predetermined threshold. If the ripple amplitude (for example, the minimum value) of the current waveform flowing through the DC reactor is greater than or equal to a predetermined threshold value, it is necessary to adjust the switching cycle T by the cycle determination unit 5b1. You may judge. In addition, what is necessary is just to obtain | require the threshold value mentioned above by experiment, for example.

以上、実施形態を説明したが、上述した内容により本願が開示する技術が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更のうち少なくとも1つを行うことができる。   Although the embodiment has been described above, the technology disclosed in the present application is not limited by the above-described content. In addition, the above-described components include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the above-described components can be appropriately combined. Furthermore, at least one of various omissions, replacements, and changes of the components can be made without departing from the scope of the embodiment.

1 3相交流電源
2 直流リアクトル
3 双方向スイッチ回路
4 ブリッジダイオード
5 スイッチングパターン生成回路
5a 位相検出器
5b スイッチングパターン発生器
5b1 周期決定部
5b1−t 周波数決定テーブル
5b2 鋸歯状波生成部
5b3 制御電圧生成部
6 駆動回路
7 負荷
8 3相リアクトル
9 入力コンデンサ
10 コンデンサ
11 ダイオード
12 3相整流器
SW−R、SW−S、SW−T スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3 phase alternating current power supply 2 DC reactor 3 Bidirectional switch circuit 4 Bridge diode 5 Switching pattern generation circuit 5a Phase detector 5b Switching pattern generator 5b1 Period determination part 5b1-t Frequency determination table 5b2 Sawtooth wave generation part 5b3 Control voltage generation Section 6 Drive circuit 7 Load 8 Three-phase reactor 9 Input capacitor 10 Capacitor 11 Diode 12 Three-phase rectifier SW-R, SW-S, SW-T switch

Claims (7)

3相交流電源から供給される3相交流電力を直流電力に変換する3相整流器であって、
前記3相交流電力を直流電力に整流する全波整流回路と、
前記3相交流電源から前記全波整流回路への各相の入力をON/OFFする双方向スイッチ回路と、
直流リアクトルと、
前記双方向スイッチ回路をON/OFFさせるための各相のスイッチングパターンをスイッチング周期毎に生成するスイッチングパターン生成部と、
前記スイッチング周期を調整するスイッチング周期調整部と、
前記スイッチングパターン生成部により生成されたスイッチングパターンに基づいて、前記スイッチング周期調整部により調整されたスイッチング周期で前記双方向スイッチ回路をスイッチング制御するスイッチング制御部と、を備え、
前記スイッチングパターン生成部は、
前記3相交流電力の各相の電圧の大小関係に基づき、前記3相交流電力の1周期を複数のモードに区分し、前記モードに応じて異なるキャリア波形と制御信号とを生成し、該キャリア波形と該制御信号とから、前記モードと各相とに応じて異なるスイッチングパターンを生成し、
前記スイッチング周期調整部は、
前記スイッチング周期を変化させて前記直流リアクトルを流れる電流のリップル波形を小さくする
ことを特徴とする3相整流器。
A three-phase rectifier that converts three-phase AC power supplied from a three-phase AC power source into DC power,
A full-wave rectifier circuit for rectifying the three-phase AC power into DC power;
A bidirectional switch circuit for turning on / off the input of each phase from the three-phase AC power source to the full-wave rectifier circuit;
DC reactor,
A switching pattern generation unit that generates a switching pattern of each phase for turning ON / OFF the bidirectional switch circuit for each switching period;
A switching period adjusting unit for adjusting the switching period;
A switching control unit that performs switching control of the bidirectional switch circuit at a switching period adjusted by the switching period adjustment unit based on the switching pattern generated by the switching pattern generation unit;
The switching pattern generator is
Based on the magnitude relationship of the voltage of each phase of the three-phase AC power, one cycle of the three-phase AC power is divided into a plurality of modes, and different carrier waveforms and control signals are generated according to the modes, From the waveform and the control signal, a different switching pattern is generated according to the mode and each phase,
The switching cycle adjustment unit is
A three-phase rectifier characterized by reducing a ripple waveform of a current flowing through the DC reactor by changing the switching period.
前記スイッチング周期調整部は、
前記リップル波形に応じて前記スイッチング周期を変化させることを特徴とする請求項1に記載の3相整流器。
The switching cycle adjustment unit is
The three-phase rectifier according to claim 1, wherein the switching period is changed according to the ripple waveform.
前記スイッチング周期調整部をON/OFFする制御部をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の3相整流器。   The three-phase rectifier according to claim 1, further comprising a control unit that turns on and off the switching cycle adjustment unit. 前記スイッチング周期調整部による前記スイッチング周期の調整の要否を判定する判定部をさらに有し、
前記制御部は、
前記判定部により前記スイッチング周期調整部による前記スイッチング周期の調整を要すると判定された場合には、前記スイッチング周期調整部をONにし、前記スイッチング制御部が前記スイッチング周期調整部により調整されたスイッチング周期で前記双方向スイッチ回路をスイッチング制御するようにし、
前記判定部により前記スイッチング周期調整部による前記スイッチング周期の調整を要しないと判定された場合には、前記スイッチング周期調整部をOFFにし、前記スイッチング制御部が所定の固定値のスイッチング周期で前記双方向スイッチ回路をスイッチング制御するようにする
ことを特徴とする請求項3に記載の3相整流器。
A determination unit that determines whether the switching cycle adjustment unit needs to adjust the switching cycle;
The controller is
When the determination unit determines that the switching cycle adjustment unit needs to adjust the switching cycle, the switching cycle adjustment unit is turned on and the switching control unit is adjusted by the switching cycle adjustment unit. And switching control of the bidirectional switch circuit,
When the determination unit determines that the switching cycle adjustment by the switching cycle adjustment unit is not required, the switching cycle adjustment unit is turned off, and the switching control unit is configured to switch the both with a predetermined fixed switching cycle. The three-phase rectifier according to claim 3, wherein the directional switch circuit is switching-controlled.
前記判定部は、
前記3相整流器の出力電流が所定の閾値未満である場合には前記スイッチング周期調整部による前記スイッチング周期の調整を要すると判定し、
前記3相整流器の出力電流が前記所定の閾値以上である場合には前記スイッチング周期調整部による前記スイッチング周期の調整を要しないと判定する
ことを特徴とする請求項4に記載の3相整流器。
The determination unit
When the output current of the three-phase rectifier is less than a predetermined threshold, it is determined that the switching cycle adjustment by the switching cycle adjustment unit is necessary,
5. The three-phase rectifier according to claim 4, wherein when the output current of the three-phase rectifier is equal to or greater than the predetermined threshold, it is determined that the switching period adjustment by the switching period adjustment unit is not required.
前記スイッチング周期調整部は、
前記3相交流電力の位相とスイッチング周期とが対応付けられた周期数決定テーブルを有し、
前記周期数決定テーブルにおいて前記3相交流電力の位相に対応付けられたスイッチング周期で前記スイッチング周期を調整する
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の3相整流器。
The switching cycle adjustment unit is
A cycle number determination table in which the phase of the three-phase AC power is associated with a switching cycle;
The three-phase rectifier according to any one of claims 1 to 5, wherein the switching period is adjusted by a switching period associated with the phase of the three-phase AC power in the period number determination table.
3相交流電源から供給される3相交流電力を直流電力に変換する3相整流器のスイッチング制御方法であって、
前記3相整流器は、
前記3相交流電力を直流電力に整流する全波整流回路と、
前記3相交流電源から前記全波整流回路への各相の入力をON/OFFする双方向スイッチ回路と、
直流リアクトルと、
前記双方向スイッチ回路をON/OFFさせるための各相のスイッチングパターンをスイッチング周期毎に生成するスイッチングパターン生成部と、
前記スイッチング周期を調整するスイッチング周期調整部と、
前記スイッチングパターン生成部により生成されたスイッチングパターンに基づいて、前記スイッチング周期調整部により調整されたスイッチング周期で前記双方向スイッチ回路をスイッチング制御するスイッチング制御部と、を備え、
前記スイッチングパターン生成部が、
前記3相交流電力の各相の電圧の大小関係に基づき、前記3相交流電力の1周期を複数のモードに区分し、前記モードに応じて異なるキャリア波形と制御信号とを生成し、該キャリア波形と該制御信号とから、前記モードと各相とに応じて異なるスイッチングパターンを生成し、
前記スイッチング周期調整部が、
前記スイッチング周期を変化させて前記直流リアクトルを流れる電流のリップル波形を小さくする
ことを特徴とする3相整流器のスイッチング制御方法。
A switching control method for a three-phase rectifier that converts three-phase AC power supplied from a three-phase AC power source into DC power,
The three-phase rectifier
A full-wave rectifier circuit for rectifying the three-phase AC power into DC power;
A bidirectional switch circuit for turning on / off the input of each phase from the three-phase AC power source to the full-wave rectifier circuit;
DC reactor,
A switching pattern generation unit that generates a switching pattern of each phase for turning ON / OFF the bidirectional switch circuit for each switching period;
A switching period adjusting unit for adjusting the switching period;
A switching control unit that performs switching control of the bidirectional switch circuit at a switching period adjusted by the switching period adjustment unit based on the switching pattern generated by the switching pattern generation unit;
The switching pattern generator is
Based on the magnitude relationship of the voltage of each phase of the three-phase AC power, one cycle of the three-phase AC power is divided into a plurality of modes, and different carrier waveforms and control signals are generated according to the modes, From the waveform and the control signal, a different switching pattern is generated according to the mode and each phase,
The switching cycle adjustment unit is
A switching control method for a three-phase rectifier, wherein the switching period is changed to reduce a ripple waveform of a current flowing through the DC reactor.
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