JP2020167778A - Control apparatus for direct type power converter - Google Patents

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Abstract

To reduce a harmonic component of a current to flow to a power converter.SOLUTION: Control signals SSup, SSvp, SSwp, SSun, SSvn and SSwn controlling operation of an inverter 5 using a first duty drec that is a duty for a current irec1 to flow from a rectifier circuit 3 to a DC link 7, a second duty dc that is a duty for a current ic to flow from a charge/discharge circuit 4 to the DC link 7 and a command value of a modulation factor of the inverter 5 are outputted from a control apparatus 10. The command value of the modulation factor includes a DC component and an AC component in a six-times frequency as high as a fundamental frequency of AC voltages Vu, Vv and Vw at least during a first period. The first period is a period in which the current irec1 flows.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は電力を変換する技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for converting electric power.

単相交流電源から得られる電力には、電源周波数の2倍の周波数で脈動する成分が存在する。整流回路を用いて一定の直流電圧を得るために、大容量のエネルギー蓄積要素が望まれる。 The power obtained from a single-phase AC power supply has a component that pulsates at a frequency twice the power supply frequency. A large-capacity energy storage element is desired in order to obtain a constant DC voltage using a rectifier circuit.

アクティブバッファを構成するコンデンサを、スイッチング素子を介して直流リンクに接続し、インバータに電圧を印加する電圧源として機能させる技術が提案されている。 A technique has been proposed in which a capacitor constituting an active buffer is connected to a DC link via a switching element to function as a voltage source for applying a voltage to an inverter.

本開示に関連する先行技術文献として特許文献1を挙げる。 Patent Document 1 is mentioned as a prior art document related to the present disclosure.

特許5920520号公報Japanese Patent No. 5920520

インバータが、例えばモータを駆動する場合、インバータに流れる電流には高調波が含まれる。例えば当該高調波は当該モータを駆動させる周波数の整数倍の周波数をもつ。 When the inverter drives, for example, a motor, the current flowing through the inverter contains harmonics. For example, the harmonic has a frequency that is an integral multiple of the frequency that drives the motor.

本開示にかかる技術は、電力変換器に流れる電流の高調波成分を低減する技術を提供する。 The technique according to the present disclosure provides a technique for reducing a harmonic component of a current flowing through a power converter.

本開示の制御装置は直接形電力変換器(100)を制御する制御装置(10)であって、前記直接形電力変換器は、直流リンク(7)と、単相交流電圧(Vin)が印加される入力端子対と、前記直流リンクに接続される出力端子対(3A,3B)とを有し、全波整流を行う整流回路(3)と、前記整流回路から充電され、前記直流リンクへ放電する充放電回路(4)と、前記直流リンクにおける直流電圧を交流電圧(Vu,Vv,Vw)に変換するインバータ(5)とを備える。 The control device of the present disclosure is a control device (10) that controls a direct current power converter (100), and the direct current power converter is applied with a DC link (7) and a single-phase AC voltage (Vin). A rectifier circuit (3) having an input terminal pair (3A, 3B) connected to the DC link and performing full-wave rectification, and a rectifier circuit (3) charged from the rectifier circuit to the DC link. It includes a charge / discharge circuit (4) for discharging and an inverter (5) for converting a DC voltage in the DC link into an AC voltage (Vu, Vv, Vw).

本開示の制御装置の第1の態様は、前記整流回路から前記直流リンクへ第1電流(irec1)が流れるデューティである第1デューティ(drec)と、前記充放電回路から前記直流リンクに第2電流(ic)が流れるデューティである第2デューティ(dc)とを生成するデューティ生成部(11)と、前記第1デューティ(drec)と、前記第2デューティ(dc)と、前記インバータの変調率の指令値(k1,k2)とを用いて、前記インバータの動作を制御する制御信号(SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwn)を出力するインバータ制御部(10b)とを備える。 The first aspect of the control device of the present disclosure is a first duty (drec) in which a first current (irec1) flows from the rectifier circuit to the DC link, and a second duty (drec) from the charge / discharge circuit to the DC link. A duty generating unit (11) that generates a second duty (dc) that is a duty through which an electric current (ic) flows, the first duty (dec), the second duty (dc), and the modulation factor of the inverter. It is provided with an inverter control unit (10b) that outputs control signals (SSup, SSbp, SSwp, SSun, SSvn, SSwen) that control the operation of the inverter by using the command values (k1, k2) of.

前記指令値は、少なくとも第1期間(Trec)において、第1直流成分(ks−ks6)と、前記交流電圧の基本周波数(φ/2πt)の6倍の周波数である第2周波数(6φ/2πt)の交流成分(ks6・cos(6φ/2πt)+θ)とを有する。前記第1期間は前記第1電流が流れる期間である。 The command value is a second frequency (6φ / 2πt) which is 6 times the frequency of the first DC component (ks-ks6) and the fundamental frequency (φ / 2πt) of the AC voltage in at least the first period (Trec). ) Has an AC component (ks6 · cos (6φ / 2πt) + θ). The first period is a period during which the first current flows.

本開示の制御装置の第2の態様はその第1の態様であって、第2の態様において前記指令値は、少なくとも第2期間(Tc)において第2直流成分(ks)のみを有する。前記第2期間は前記第2電流が流れる期間である。 The second aspect of the control device of the present disclosure is the first aspect thereof, in which the command value has only the second DC component (ks) in at least the second period (Tc). The second period is a period during which the second current flows.

本開示の制御装置の第3の態様はその第1の態様または第2の態様であって、第3の態様において前記直接形電力変換器は、前記整流回路と前記直流リンクとの間に設けられるフィルタ(2)を更に備える。前記第1電流(irec1)は前記フィルタを介して前記整流回路から前記直流リンクへ流れ、前記直流リンクは第1直流電源線(LH)および第2直流電源線(LL)を含む。 A third aspect of the control device of the present disclosure is the first or second aspect thereof, wherein in the third aspect, the direct power converter is provided between the rectifier circuit and the DC link. The filter (2) is further provided. The first current (irec1) flows from the rectifier circuit to the DC link through the filter, and the DC link includes a first DC power supply line (LH) and a second DC power supply line (LL).

前記フィルタは、前記インバータと前記整流回路との間で前記第1直流電源線または前記第2直流電源線と直列に接続されるリアクトル(L2)と、前記出力端子対の間で前記リアクトルと直列に接続されるコンデンサ(C2)とを有する。 The filter has a reactor (L2) connected in series with the first DC power supply line or the second DC power supply line between the inverter and the rectifier circuit, and the reactor in series with the output terminal pair. It has a capacitor (C2) connected to.

前記充放電回路(4)を充電する第3電流(iL)は、前記リアクトルの電圧(VL)が高いほど低減する。 The third current (iL) for charging the charge / discharge circuit (4) decreases as the voltage (VL) of the reactor increases.

この開示にかかる直接形電力変換器用の制御装置によれば、電力変換器に流れる電流の高調波成分が低減される。 According to the control device for the direct power converter according to this disclosure, the harmonic component of the current flowing through the power converter is reduced.

直接形電力変換器の構成を例示するブロック図である。It is a block diagram which illustrates the structure of the direct type power converter. 直接形電力変換器の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the direct type power converter. 放電回路およびインバータの動作を示すグラフである。It is a graph which shows the operation of a discharge circuit and an inverter. 直接形電力変換器の一部の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a part equivalent circuit of a direct type power converter. 図4の等価回路をブロック図として書き直した図である。It is the figure which rewrote the equivalent circuit of FIG. 4 as a block diagram. 図5のブロック図に等価変換を行ったブロック図である。It is a block diagram which performed the equivalent conversion to the block diagram of FIG. 図6のブロック図に等価変換を行ったブロック図である。It is a block diagram which performed the equivalent conversion to the block diagram of FIG. 図7のブロック図に等価変換を行ったブロック図である。It is a block diagram which performed the equivalent conversion to the block diagram of FIG. 図8のブロック図に等価変換を行ったブロック図である。It is a block diagram which performed the equivalent conversion to the block diagram of FIG. 図9のブロック図に等価変換を行ったブロック図である。It is a block diagram which performed the equivalent conversion to the block diagram of FIG. 図10のブロック図に等価変換を行ったブロック図である。It is a block diagram which performed the equivalent conversion to the block diagram of FIG. 電流の歪みを示すスペクトルである。It is a spectrum showing the distortion of the current. 電流の歪みを示すスペクトルである。It is a spectrum showing the distortion of the current. 制御系のゲインと歪率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gain of a control system and a distortion factor. 制御系のゲインと歪率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gain of a control system and a distortion factor. 同期機の回転速度と変調率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotation speed of a synchronous machine, and a modulation rate. 制御装置の概念的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the conceptual structure of a control device.

{A.電力変換器およびその制御装置の構成}
図1は直接形電力変換器100の構成を例示するブロック図である。当該直接形電力変換器100に、本開示にかかる制御技術を適用することができる、当該直接形電力変換器100は、整流回路3と、フィルタ2と、充放電回路4と、インバータ5と、直流リンク7とを備える。
{A. Configuration of power converter and its control device}
FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the direct power converter 100. The control technology according to the present disclosure can be applied to the direct power converter 100. The direct power converter 100 includes a rectifier circuit 3, a filter 2, a charge / discharge circuit 4, an inverter 5, and the like. It is provided with a DC link 7.

整流回路3には単相交流電源1から単相交流電圧Vin(=Vm・sin(ωt))が入力される。整流回路3は単相交流電圧Vinを単相全波整流した後の整流電圧Vrec(=|Vin|)を得て、整流電圧Vrecをフィルタ2へ出力する。整流回路3には単相交流電源1から電流Iinが流れ込む。整流回路3は電流irec(=|Iin|;Iin=Im・sin(ωt))を出力する。 A single-phase AC voltage Vin (= Vm · sin (ωt)) is input to the rectifier circuit 3 from the single-phase AC power supply 1. The rectifier circuit 3 obtains a rectified voltage Vrec (= | Vin |) after single-phase full-wave rectification of the single-phase AC voltage Vin, and outputs the rectified voltage Vrec to the filter 2. The current Iin flows into the rectifier circuit 3 from the single-phase AC power supply 1. The rectifier circuit 3 outputs a current irec (= | Iin |; Iin = Im · sin (ωt)).

整流回路3は例えばダイオードブリッジを採用し、ダイオードD31〜D34を備える。ダイオードD31〜D34はブリッジ回路を構成する。 The rectifier circuit 3 employs, for example, a diode bridge and includes diodes D31 to D34. The diodes D31 to D34 form a bridge circuit.

フィルタ2は、リアクトルL2とコンデンサC2とを備えている。コンデンサC2は整流回路3の出力端子対3A,3Bの間でリアクトルL2と直列に接続される。 The filter 2 includes a reactor L2 and a capacitor C2. The capacitor C2 is connected in series with the reactor L2 between the output terminal pairs 3A and 3B of the rectifier circuit 3.

リアクトルL2の一端は整流回路3の出力端子対3A,3Bのうちの高電位端3A、具体的にはダイオードD31,D33のカソードの両方に接続される。リアクトルL2の他端はコンデンサC2を介して、整流回路3の出力端子対3A,3Bのうちの低電位端3B、具体的にはダイオードD32,D34のアノードの両方に接続される。 One end of the reactor L2 is connected to both the high potential end 3A of the output terminal pairs 3A and 3B of the rectifier circuit 3, specifically the cathodes of the diodes D31 and D33. The other end of the reactor L2 is connected to both the low potential end 3B of the output terminal pairs 3A and 3B of the rectifier circuit 3, specifically the anodes of the diodes D32 and D34, via the capacitor C2.

フィルタ2では、リアクトルL2とコンデンサC2との直列接続において整流電圧Vrecが入力され、コンデンサC2が支持する電圧V2が出力される。 In the filter 2, the rectified voltage Vrec is input in the series connection between the reactor L2 and the capacitor C2, and the voltage V2 supported by the capacitor C2 is output.

直流リンク7は直流電源線LLと、直流電源線LLよりも電位が高い直流電源線LHとを有する。直流電源線LHは、後述する逆電流阻止回路8とリアクトルL2とを介して、整流回路3の高電位端3Aに接続される。直流電源線LLは整流回路3の低電位端3Bに接続される。 The DC link 7 has a DC power supply line LL and a DC power supply line LH having a higher potential than the DC power supply line LL. The DC power supply line LH is connected to the high potential end 3A of the rectifier circuit 3 via the reverse current blocking circuit 8 and the reactor L2, which will be described later. The DC power line LL is connected to the low potential end 3B of the rectifier circuit 3.

リアクトルL2は、インバータ5と整流回路3との間で直流電源線LHまたは直流電源線LLと直列に接続される。 The reactor L2 is connected in series with the DC power supply line LH or the DC power supply line LL between the inverter 5 and the rectifier circuit 3.

充放電回路4は放電回路4a、充電回路4bを有する。充放電回路4は整流回路3および直流リンク7との間で電力を授受するアクティブバッファとして機能する。 The charge / discharge circuit 4 has a discharge circuit 4a and a charging circuit 4b. The charge / discharge circuit 4 functions as an active buffer for transmitting and receiving electric power between the rectifier circuit 3 and the DC link 7.

放電回路4aはバッファコンデンサとしてコンデンサC4を含み、充電回路4bは電圧V2を昇圧してコンデンサC4を充電する。 The discharge circuit 4a includes the capacitor C4 as a buffer capacitor, and the charging circuit 4b boosts the voltage V2 to charge the capacitor C4.

放電回路4aはダイオードD42と、ダイオードD42と逆並列接続されたトランジスタ(ここでは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ:以下「IGBT」と略記)Scとを更に含んでいる。トランジスタScはコンデンサC4に対して直流電源線LH側で、直流電源線LH,LLの間で直列に接続されている。 The discharge circuit 4a further includes a diode D42 and a transistor (here, an insulated gate bipolar transistor: hereinafter abbreviated as “IGBT”) Sc connected in antiparallel to the diode D42. The transistor Sc is connected in series between the DC power supply lines LH and LL on the DC power supply line LH side with respect to the capacitor C4.

ここで逆並列接続とは、順方向が相互に逆となって並列に接続されていることを指す。具体的にはトランジスタScの順方向は直流電源線LLから直流電源線LHへと向かう方向であり、ダイオードD42の順方向は直流電源線LHから直流電源線LLへと向かう方向である。トランジスタScとダイオードD42とはまとめて一つのスイッチ素子(スイッチSc)として把握することができる。スイッチScの導通によってコンデンサC4が直流リンク7に接続され、コンデンサC4が放電して直流リンク7へと電流icを流す。 Here, the antiparallel connection means that the forward directions are opposite to each other and the connections are made in parallel. Specifically, the forward direction of the transistor Sc is the direction from the DC power supply line LL to the DC power supply line LH, and the forward direction of the diode D42 is the direction from the DC power supply line LH to the DC power supply line LL. The transistor Sc and the diode D42 can be collectively grasped as one switch element (switch Sc). The capacitor C4 is connected to the DC link 7 by the continuity of the switch Sc, and the capacitor C4 is discharged to pass a current ic to the DC link 7.

充電回路4bは、例えばダイオードD40と、リアクトルL4と、トランジスタ(ここではIGBT)SLとを含んでいる。ダイオードD40は、カソードと、アノードとを備え、当該カソードはスイッチScとコンデンサC4との間に接続される。かかる構成はいわゆる昇圧チョッパとして知られている。 The charging circuit 4b includes, for example, a diode D40, a reactor L4, and a transistor (here, an IGBT) SL. The diode D40 includes a cathode and an anode, and the cathode is connected between the switch Sc and the capacitor C4. Such a configuration is known as a so-called boost chopper.

リアクトルL4は高電位端3AとダイオードD40のアノードとの間に接続される。トランジスタSLは直流電源線LLとダイオードD40のアノードとの間に接続される。トランジスタSLにはダイオードD41が逆並列接続されており、両者をまとめて一つのスイッチ素子(スイッチSL)として把握することができる。具体的にはトランジスタSLの順方向は高電位端3Aから低電位端3Bへと向かう方向であり、ダイオードD41の順方向は低電位端3Bから高電位端3Aへと向かう方向である。 The reactor L4 is connected between the high potential end 3A and the anode of the diode D40. The transistor SL is connected between the DC power line LL and the anode of the diode D40. A diode D41 is connected in antiparallel to the transistor SL, and both can be collectively grasped as one switch element (switch SL). Specifically, the forward direction of the transistor SL is the direction from the high potential end 3A to the low potential end 3B, and the forward direction of the diode D41 is the direction from the low potential end 3B to the high potential end 3A.

コンデンサC4は充電回路4bにより充電され、コンデンサC4の両端の電圧Vc(以下、単に「両端電圧」とも称す)は整流電圧Vrecよりも高い。スイッチSLは、自身が導通することにより、リアクトルL4に整流回路3を(フィルタ2を考慮すればリアクトルL2を介して)接続してリアクトルL4にエネルギーを蓄積する。具体的には高電位端3AからスイッチSLを経由して低電位端3Bへと電流を流すことによってリアクトルL4にエネルギーが蓄積される。その後にスイッチSLをオフすることによって当該エネルギーがダイオードD40を経由してコンデンサC4に蓄積される。 The capacitor C4 is charged by the charging circuit 4b, and the voltage Vc across the capacitor C4 (hereinafter, also simply referred to as “voltage across”) is higher than the rectified voltage Vrec. The switch SL connects the rectifier circuit 3 to the reactor L4 (via the reactor L2 if the filter 2 is taken into consideration) by conducting itself, and stores energy in the reactor L4. Specifically, energy is stored in the reactor L4 by passing a current from the high potential end 3A to the low potential end 3B via the switch SL. After that, by turning off the switch SL, the energy is stored in the capacitor C4 via the diode D40.

両端電圧Vcは整流電圧Vrecより高いので、基本的にはダイオードD42には電流が流れない。従ってスイッチScの導通/非導通は専らトランジスタScのそれに依存する。ここで、ダイオードD42は両端電圧Vcが整流電圧Vrecより低い場合の逆耐圧を確保するとともに、インバータ5が異常停止したときに誘導性負荷6から直流リンク7へ還流する電流を逆導通させるように作用する。 Since the voltage across the ends Vc is higher than the rectified voltage Vrec, basically no current flows through the diode D42. Therefore, the conduction / non-conduction of the switch Sc depends exclusively on that of the transistor Sc. Here, the diode D42 secures a reverse withstand voltage when the voltage Vc across the ends is lower than the rectified voltage Vrec, and reverse-conducts the current returned from the inductive load 6 to the DC link 7 when the inverter 5 stops abnormally. It works.

また、ダイオードD41の順方向は低電位端3Bから高電位端3Aに向う方向であるので、基本的にはダイオードD41には電流が流れない。従ってスイッチSLの導通/非導通は専らトランジスタSLのそれに依存する。ここで、ダイオードD41は逆耐圧や逆導通をもたらすためのダイオードであり、IGBTで実現されるトランジスタSLに内蔵されるダイオードとして例示したが、ダイオードD41それ自体は回路動作には関与しない。 Further, since the forward direction of the diode D41 is the direction from the low potential end 3B to the high potential end 3A, basically no current flows through the diode D41. Therefore, the conduction / non-conduction of the switch SL depends exclusively on that of the transistor SL. Here, the diode D41 is a diode for causing reverse withstand voltage and reverse conduction, and is exemplified as a diode built in the transistor SL realized by the IGBT, but the diode D41 itself is not involved in the circuit operation.

逆電流阻止回路8はフィルタ2と直流電源線LHとの間に設けられ、放電回路4aからフィルタ2へと逆流する電流を阻止する。逆電流阻止回路8は例えばダイオードD43で実現される。ダイオードD43のアノードはフィルタ2、より具体的にはリアクトルL2を介して高電位端3Aに接続される。ダイオードD43のカソードは直流電源線LHに接続される。かかる逆電流阻止回路8は例えば特許第5772915号公報(以下「特許文献2」と称す)によって公知である。 The reverse current blocking circuit 8 is provided between the filter 2 and the DC power supply line LH, and blocks the current flowing back from the discharge circuit 4a to the filter 2. The reverse current blocking circuit 8 is realized by, for example, the diode D43. The anode of the diode D43 is connected to the high potential end 3A via the filter 2, more specifically the reactor L2. The cathode of the diode D43 is connected to the DC power line LH. Such a reverse current blocking circuit 8 is known, for example, in Japanese Patent No. 5772915 (hereinafter referred to as "Patent Document 2").

整流回路3から逆電流阻止回路8を介して直流電源線LHへ流れる電流irec1と、整流回路3から充放電回路4へ(具体的には充電回路4bへ)流れる電流iLと、コンデンサC2に流れる電流I2とを導入すると、整流回路3から出力される電流irecは、電流irec1,iL,I2の和である。リアクトルL4には電流iLが流れ、iL=irec−irec1−I2の関係にある。電流iLは例えば周知の電流センサによって測定できる。 The current irec1 flowing from the rectifying circuit 3 to the DC power supply line LH via the reverse current blocking circuit 8, the current iL flowing from the rectifying circuit 3 to the charging / discharging circuit 4 (specifically, to the charging circuit 4b), and the capacitor C2. When the current I2 is introduced, the current irec output from the rectifying circuit 3 is the sum of the currents irec1, iL, and I2. A current iL flows through the reactor L4, and there is a relationship of iL = irec-irec1-I2. The current iL can be measured by, for example, a well-known current sensor.

両端電圧Vcは整流電圧Vrecより高いので、スイッチScが導通するときには電流irec1は値0をとる。 Since the voltage Vc across both ends is higher than the rectified voltage Vrec, the current irec1 takes a value of 0 when the switch Sc is conducting.

なお、リアクトルL4を、リアクトルL2を介さずに高電位端3Aへ直接に接続することもできる。この場合、フィルタ2には電流iLが流れない。フィルタ2の電流容量を低減し、ひいてはフィルタ2を小型化する観点ではリアクトルL4をフィルタ2よりも整流回路3に近い側に接続することが望ましい。 The reactor L4 can also be directly connected to the high potential end 3A without going through the reactor L2. In this case, no current iL flows through the filter 2. From the viewpoint of reducing the current capacity of the filter 2 and thus reducing the size of the filter 2, it is desirable to connect the reactor L4 closer to the rectifier circuit 3 than the filter 2.

インバータ5は直流リンク7における、より具体的には直流電源線LH,LLの間の直流電圧を三相(U相、V相、W相)の交流電圧に変換して出力端Pu,Pv,Pwに出力する。当該直流電圧は、スイッチScが導通するときには両端電圧Vcをとる。当該直流電圧は、逆電流阻止回路8およびリアクトルL2での電圧降下を無視すると、スイッチScが導通しないときには整流電圧Vrecをとる。 The inverter 5 converts the DC voltage between the DC power lines LH and LL in the DC link 7 into three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) AC voltage, and outputs the output ends Pu, Pv, Output to Pw. The DC voltage takes a voltage Vc across the switch when the switch Sc is conducting. The DC voltage takes a rectified voltage Vrec when the switch Sc does not conduct, ignoring the voltage drop in the reverse current blocking circuit 8 and the reactor L2.

インバータ5は例えば三相の電圧形インバータであって、6つのスイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnを含む。スイッチング素子Supは出力端Puと直流電源線LHとの間に接続され、スイッチング素子Svpは出力端Pvと直流電源線LHとの間に接続され、スイッチング素子Swpは出力端Pwと直流電源線LHとの間に接続され、スイッチング素子Sunは出力端Puと直流電源線LLとの間に接続され、スイッチング素子Svnは出力端Pvと直流電源線LLとの間に接続され、スイッチング素子Swnは出力端Pwと直流電源線LLとの間に接続される。インバータ5はいわゆる電圧形インバータを構成し、6つのダイオードDup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwnを含む。 The inverter 5 is, for example, a three-phase voltage type inverter, and includes six switching elements Supp, Sbp, Swp, Sun, Svn, and Swn. The switching element Sup is connected between the output end Pu and the DC power supply line LH, the switching element Svp is connected between the output end Pv and the DC power supply line LH, and the switching element Swp is connected between the output end Pw and the DC power supply line LH. The switching element Sun is connected between the output terminal Pu and the DC power supply line LL, the switching element Svn is connected between the output terminal Pv and the DC power supply line LL, and the switching element Swn is output. It is connected between the end Pw and the DC power supply line LL. The inverter 5 constitutes a so-called voltage type inverter, and includes six diodes Dup, Dbp, Dwp, Dun, Dvn, and Dwn.

ダイオードDup,Dvp,Dwp,Dun,Dvn,Dwnはいずれもそのカソードを直流電源線LH側に、そのアノードを直流電源線LL側に向けて配置される。ダイオードDupは、出力端Puと直流電源線LHとの間で、スイッチング素子Supと並列に接続される。同様にして、ダイオードDvpはスイッチング素子Svpと並列に接続され、ダイオードDwpはスイッチング素子Swpと並列に接続され、ダイオードDunはスイッチング素子Sunと並列に接続され、ダイオードDvnはスイッチング素子Svnと並列に接続され、ダイオードDwnはスイッチング素子Swnと並列に接続される。出力端Puからは負荷電流iuが出力され、出力端Pvからは負荷電流ivが出力され、出力端Pwからは負荷電流iwが出力される。負荷電流iu,iv,iwは三相交流電流を構成する。例えばスイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,SwnのいずれにもIGBTが採用される。 The diodes Dup, Dbp, Dwp, Dun, Dvn, and Dwn are all arranged with their cathodes facing the DC power line LH side and their anodes facing the DC power line LL side. The diode Dup is connected in parallel with the switching element Up between the output terminal Pu and the DC power supply line LH. Similarly, the diode Dvp is connected in parallel with the switching element Svp, the diode Dwp is connected in parallel with the switching element Swp, the diode Dun is connected in parallel with the switching element Sun, and the diode Dvn is connected in parallel with the switching element Svn. The diode Dwn is connected in parallel with the switching element Swn. The load current iu is output from the output end Pu, the load current iv is output from the output end Pv, and the load current iwa is output from the output end Pw. The load currents iu, iv, and iwa constitute a three-phase alternating current. For example, the IGBT is adopted for all of the switching elements Sup, Sbp, Swp, Sun, Svn, and Swn.

誘導性負荷6は例えば回転機であり、誘導性負荷であることを示す等価回路で図示されている。具体的には、リアクトルLuと抵抗Ruとが相互に直列に接続され、この直列体の一端が出力端Puに接続される。リアクトルLv,Lwと抵抗Rv,Rwについても同様である。またこれらの直列体の他端同士が相互に接続される。 The inductive load 6 is, for example, a rotating machine and is illustrated by an equivalent circuit indicating that it is an inductive load. Specifically, the reactor Lu and the resistor Ru are connected in series with each other, and one end of the series is connected to the output end Pu. The same applies to the reactors Lv and Lw and the resistors Rv and Rw. Further, the other ends of these series are connected to each other.

誘導性負荷6を同期機として説明を行う。速度検出部9は、誘導性負荷6に流れる負荷電流iu,iv,iwを検出する。速度検出部9は、負荷電流iu,iv,iwから得られる同期機6の回転角速度ωm、q軸電流Iqおよびd軸電流Idを(正確に言えばそれらを示す情報を;以下同様)直接形電力変換器用の制御装置10に与える。 The inductive load 6 will be described as a synchronous machine. The speed detection unit 9 detects the load currents iu, iv, and iwa flowing through the inductive load 6. The speed detection unit 9 directly forms the rotation angular velocities ωm, q-axis current Iq, and d-axis current Id of the synchronous machine 6 obtained from the load currents iu, iv, and iw (to be exact, the information indicating them; the same applies hereinafter). It is given to the control device 10 for the power converter.

制御装置10には、回転角速度ωm、q軸電流Iqおよびd軸電流Idの他、単相交流電圧Vinの振幅Vm,角速度ω(あるいはこれと時間tとの積である位相θ=ωt)、回転角速度ωmの指令値ωm*およびリアクトルL2にかかる電圧VLが入力される。この実施の形態では電圧VLとして、コンデンサC2側のリアクトルL2の端の電位を基準とした、高電位端3A側のリアクトルL2の端の電位を採用して説明する。 The control device 10 includes a rotation angular velocity ωm, a q-axis current Iq and a d-axis current Id, an amplitude Vm of a single-phase AC voltage Vin, an angular velocity ω (or a phase θ = ωt which is the product of this and time t). The command value ωm * of the rotational angular velocity ωm and the voltage VL applied to the reactor L2 are input. In this embodiment, the voltage VL will be described by adopting the potential at the end of the reactor L2 on the high potential end 3A side with reference to the potential at the end of the reactor L2 on the capacitor C2 side.

{B.直接形電力変換器の等価回路と各種デューティ}
図2は、図1に示された直接形電力変換器100の等価回路を示す回路図である。当該等価回路は、例えば特許文献2で紹介されている。但し、本実施の形態では電圧源は整流回路3とフィルタ2の両方を統合して示している。電圧源は電圧V2、電流(irec−I2)を出力する。
{B. Equivalent circuit of direct power converter and various duties}
FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the direct power converter 100 shown in FIG. The equivalent circuit is introduced, for example, in Patent Document 2. However, in the present embodiment, the voltage source is shown by integrating both the rectifier circuit 3 and the filter 2. The voltage source outputs a voltage V2 and a current (irec-I2).

当該等価回路において電流irec1は、スイッチSrecが導通するときにこれを経由する電流irec1として等価的に表されている。同様に、電流icは、スイッチScが導通するときにこれを経由する電流icとして等価的に表されている。 In the equivalent circuit, the current irec1 is equivalently represented as the current irec1 that passes through the switch Srec when it conducts. Similarly, the current ic is equivalently represented as the current ic that passes through the switch Sc when it conducts.

インバータ5において出力端Pu,Pv,Pwが直流電源線LH,LLのいずれか一方に共通して接続されるときにインバータ5を介して誘導性負荷6に流れる電流は、スイッチSzが導通するときにこれを経由して流れる零相電流izとして等価的に表されている。 When the output ends Pu, Pv, and Pw of the inverter 5 are commonly connected to either one of the DC power lines LH and LL, the current flowing through the inverter 5 to the inductive load 6 is when the switch Sz is conducting. It is equivalently represented as a zero-phase current iz flowing through the inverter.

インバータ5および誘導性負荷6は、直流電流Idcを流す電流源Idcとして等価的に表されている。 The inverter 5 and the inductive load 6 are equivalently represented as a current source Idc that carries a direct current Idc.

図2では、充電回路4bを構成するリアクトルL4とダイオードD40とスイッチSLとが示される。リアクトルL4を流れる電流iLが示される。 In FIG. 2, the reactor L4, the diode D40, and the switch SL constituting the charging circuit 4b are shown. The current iL flowing through the reactor L4 is shown.

当該等価回路において、スイッチSrec,Sc,Szが導通するそれぞれのデューティdrec,dc,dzを導入する。特許文献2から公知のように、0≦drec≦1,0≦dc≦1,0≦dz≦1,drec+dc+dz=1である。 In the equivalent circuit, the respective duty drec, dc, dz in which the switches Srec, Sc, and Sz are conductive are introduced. As is known from Patent Document 2, 0 ≦ drec ≦ 1,0 ≦ dc ≦ 1,0 ≦ dz ≦ 1, drec + dc + dz = 1.

デューティdrecは整流回路3が直流リンク7に電流をインバータ5に流し得る期間を設定するデューティである。以下、整流回路3が直流リンク7に電流をインバータ5に流し得る期間を設定するデューティを「第1デューティ」と称することがある。 The duty drc is a duty that sets a period during which the rectifier circuit 3 can pass a current through the DC link 7 to the inverter 5. Hereinafter, the duty for setting the period during which the rectifier circuit 3 can pass a current through the DC link 7 to the inverter 5 may be referred to as a "first duty".

デューティdcは、コンデンサC4が放電するデューティである。以下、コンデンサC4が放電するデューティを「第2デューティ」と称することがある。 The duty dc is the duty at which the capacitor C4 is discharged. Hereinafter, the duty that the capacitor C4 discharges may be referred to as a "second duty".

デューティdzはインバータ5においてその出力する電圧によらずに必ず零相電流izが流れるデューティである。インバータ5においてその出力する電圧によらずに必ず零相電流izが流れるデューティを以下「第3デューティ」と称することがある。 The duty dz is a duty at which the zero-phase current iz always flows regardless of the voltage output by the inverter 5. The duty that the zero-phase current iz always flows in the inverter 5 regardless of the output voltage may be referred to as "third duty" below.

直流電流Idcはインバータ5を経由して誘導性負荷6に流れる電流である。電流irec1,ic,izはそれぞれ、直流電流Idcとデューティdrec,dc,dzの積である。電流irec1,ic,izはそれぞれ、スイッチSrec,Sc,Szのスイッチング周期における平均値である。デューティdrec,dc,dzは、各電流irec1,ic,izに対する直流電流Idcのデューティと見ることもできる。 The direct current Idc is a current flowing through the inductive load 6 via the inverter 5. The currents irec1, ic, and iz are the products of the direct current Idc and the duty drec, dc, and dz, respectively. The currents irec1, ic, and iz are average values in the switching period of the switches Srec, Sc, and Sz, respectively. The duty drec, dc, and dz can also be regarded as the duty of the direct current Idc with respect to the respective currents irec1, ic, and iz.

整流回路3にダイオードブリッジを採用する場合、整流回路3は能動的に第1デューティdrecでスイッチングすることはできない。第3デューティdzと、第2デューティdcとに従って、それぞれインバータ5と、スイッチScがスイッチングすることによって、電流irec1を得ることができる。 When a diode bridge is adopted for the rectifier circuit 3, the rectifier circuit 3 cannot actively switch with the first duty drec. The current irec1 can be obtained by switching the inverter 5 and the switch Sc, respectively, according to the third duty dz and the second duty dc.

図3は本実施の形態における放電回路4aおよびインバータ5の動作を示すグラフである。キャリヤC3は最小値0および最大値1を有する周期tsの鋸波である。 FIG. 3 is a graph showing the operation of the discharge circuit 4a and the inverter 5 in the present embodiment. Carrier C3 is a sawtooth wave with a period ts having a minimum value of 0 and a maximum value of 1.

上述のように第3デューティdzと、第2デューティdcとに従って、それぞれインバータ5と、スイッチScがスイッチングすることによって、電流irec1を得ることができる。 As described above, the current irec1 can be obtained by switching the inverter 5 and the switch Sc, respectively, according to the third duty dz and the second duty dc.

スイッチSrec,Sc,Szのオンは、それぞれの矩形波の高い値で示される。スイッチSrec,Sc,Szのオフは、それぞれの矩形波の低い値で示される。 The on of the switches Srec, Sc, and Sz is indicated by the high value of each square wave. The off of the switches Srec, Sc, and Sz is indicated by the low value of each square wave.

スイッチScはキャリヤC3の値が0以上第2デューティdc未満のときにオンし、第2デューティdc以上1以下のときにオフする。 The switch Sc is turned on when the value of the carrier C3 is 0 or more and less than the second duty dc, and is turned off when the value of the second duty dc or more is 1 or less.

スイッチSz(図2参照)はキャリヤC3の値が第2デューティdc以上、値(dc+dz/2)未満のとき、および値(dc+dz/2+drec)以上1以下のときにオンする。スイッチSzはキャリヤC3の値が0以上第2デューティdc未満のとき(このときスイッチScがオンする)、および値(dc+dz/2)以上値(dc+dz/2+drec)未満のときにオフする。 The switch Sz (see FIG. 2) is turned on when the value of the carrier C3 is the second duty dc or more and less than the value (dc + dz / 2), and when the value (dc + dz / 2 + drc) or more and 1 or less. The switch Sz is turned off when the value of the carrier C3 is 0 or more and less than the second duty dc (the switch Sc is turned on at this time), and when the value (dc + dz / 2) or more and less than the value (dc + dz / 2 + drec).

スイッチSrec(図2参照)はキャリヤC3の値が値(dc+dz/2)以上値(dc+dz/2+drec)未満のときにオンする。スイッチSrecはキャリヤC3の値が0以上値(dc+dz/2)未満のとき、および値(dc+dz/2+drec)以上1以下のときにオフする。 The switch Srec (see FIG. 2) is turned on when the value of the carrier C3 is equal to or greater than the value (dc + dz / 2) and less than the value (dc + dz / 2 + drec). The switch Srec is turned off when the value of the carrier C3 is 0 or more and less than a value (dc + dz / 2), and when the value (dc + dz / 2 + drec) or more and 1 or less.

期間の長さtc,trec,tzを導入する。長さtcは、キャリヤC3の値が0以上第2デューティdc以下である期間(以下「期間Tc」とも称す:これはキャリヤC3が第2デューティdcをとる瞬間を無視することでスイッチScが導通する期間と見なせる)の長さである。 The length of the period tc, trec, tz is introduced. The length tc is the period during which the value of the carrier C3 is 0 or more and the second duty dc or less (hereinafter, also referred to as “period Tc”: this is the moment when the carrier C3 takes the second duty dc, so that the switch Sc is conducted. It can be regarded as a period of time).

長さtrecは、キャリヤC3の値が値(dc+dz/2)以上(dc+dz/2+drec)以下である期間(以下「期間Trec」とも称す:これはキャリヤC3が値(dc+dz/2+drec)をとる瞬間を無視することでスイッチSrecが導通する期間と見なせる)の長さである。 The length trec is the period during which the value of the carrier C3 is equal to or greater than the value (dc + dz / 2) (dc + dz / 2 + drec) (hereinafter, also referred to as “period Trec”: this is the moment when the carrier C3 takes the value (dc + dz / 2 + drec). By ignoring it, it can be regarded as the period during which the switch Srec conducts.)

長さtzは、キャリヤC3の値が値dc以上(dc+dz/2)以下である期間(以下「期間Tz1」とも称す:これはキャリヤC3が値(dc+dz/2)を採る瞬間を無視することでスイッチSzが連続して導通する期間の一つと見なせる)の長さの二倍である。長さtzは、キャリヤC3の値が値(dc+dz/2+drec)以上1以下である期間(以下「期間Tz2」とも称す:これはスイッチSzが連続して導通する期間の他の一つと見なせる)の長さの二倍であるとも言える。 The length tz is a period in which the value of the carrier C3 is equal to or greater than or equal to the value dc (dc + dz / 2) (hereinafter, also referred to as “period Tz1”: this is by ignoring the moment when the carrier C3 takes the value (dc + dz / 2). It is twice the length (which can be considered as one of the periods during which the switch Sz is continuously conductive). The length tz is the period during which the value of the carrier C3 is equal to or greater than the value (dc + dz / 2 + drec) and is 1 or less (hereinafter, also referred to as “period Tz2”: this can be regarded as another one of the periods during which the switch Sz is continuously conductive). It can be said that it is twice the length.

キャリヤC1は、期間Tz1,Trec,Tz2に亘って長さ(trec+tz)を一周期とする三角波C11と、期間Tcにおいて長さtcを一周期とする三角波C12とを有する。三角波C11,C12はいずれも対称三角波である。 The carrier C1 has a triangular wave C11 having a length (trec + tz) as one cycle over the periods Tz1, Trec, and Tz2, and a triangular wave C12 having a length tc as one cycle in the period Tc. The triangular waves C11 and C12 are both symmetrical triangular waves.

三角波C11,C12はいずれも期間Tcの両端において最小値0をとる。三角波C12は期間Tcの中央において第2デューティdcと等しい最大値をとる。三角波C11は期間Trecの中央において値(1−dc)と等しい最大値をとる。後の表現の便宜のため、値(1−dc)を補デューティ(1−dc)と称すこともある。 Both the triangular waves C11 and C12 have a minimum value of 0 at both ends of the period Tc. The triangular wave C12 has a maximum value equal to the second duty dc at the center of the period Tc. The triangular wave C11 has a maximum value equal to the value (1-dc) at the center of the period Trec. For convenience of later expression, the value (1-dc) may be referred to as supplementary duty (1-dc).

スイッチング素子Sup,Svp,Swpのオンは、それぞれの矩形波の高い値で示される。スイッチング素子Sup,Svp,Swpのオフは、それぞれの矩形波の低い値で示される。 The on of the switching elements Sup, Svp, and Swp is indicated by the high value of each square wave. The off of the switching elements Sup, Svp, and Swp is indicated by the lower value of each square wave.

スイッチング素子SunのオンおよびオフはそれぞれSupのオフおよびオンに対応する。スイッチング素子SvnのオンおよびオフはそれぞれSvpのオフおよびオンに対応する。スイッチング素子SwnのオンおよびオフはそれぞれSwpのオフおよびオンに対応する。よって図3ではスイッチング素子Sun,Svn,Swnの動作の図示を省略した。 The on and off of the switching element Sun correspond to the off and on of the SUP, respectively. The on and off of the switching element Svn correspond to the off and on of Svp, respectively. The on and off of the switching element Swn correspond to the off and on of Swp, respectively. Therefore, in FIG. 3, the operation of the switching elements Sun, Svn, and Swn is not shown.

スイッチング素子Supは、三角波C12が値dc(1−Vu2*)よりも大きな値をとるとき、および三角波C11が値((1−dc)−drec・Vu1*)よりも大きな値をとるときにオンする。スイッチング素子Svpは、三角波C12が値dc(1−Vv2*)よりも大きな値をとるとき、および三角波C11が値((1−dc)−drec・Vv1*)よりも大きな値をとるときにオンする。スイッチング素子Swpは、三角波C12が値dc(1−Vw2*)よりも大きな値をとるとき、および三角波C11が値((1−dc)−drec・Vw1*)よりも大きな値をとるときにオンする。 The switching element SUP is turned on when the triangular wave C12 takes a value larger than the value dc (1-Vu2 *) and when the triangular wave C11 takes a value larger than the value ((1-dc) -drec · Vu1 *). To do. The switching element Svp is turned on when the triangular wave C12 takes a value larger than the value dc (1-Vv2 *) and when the triangular wave C11 takes a value larger than the value ((1-dc) -drec · Vv1 *). To do. The switching element Swp is turned on when the triangular wave C12 takes a value larger than the value dc (1-Vw2 *) and when the triangular wave C11 takes a value larger than the value ((1-dc) -drec · Vw1 *). To do.

図3ではいわゆる二相変調方式が採用されている場合が例示される。このような動作は例えば特許第5962804号公報(以下「特許文献3」と称す)で公知であるので、詳細な説明は割愛する。ここではスイッチング素子Swpがオフし、かつスイッチング素子Swnがオンする状態について説明する。このような状態は、出力端Pu,Pv,Pwがそれぞれ出力する三相の交流電圧Vu,Vv,Vwの位相φを導入して、0≦φ≦2π/3(但しφ=0でVv=Vw、φ=π/3でVu=Vv、φ=2π/3でVw=Vu)である状態として説明できる。 FIG. 3 illustrates a case where a so-called two-phase modulation method is adopted. Such an operation is known, for example, in Japanese Patent No. 5962804 (hereinafter referred to as "Patent Document 3"), and therefore detailed description thereof will be omitted. Here, a state in which the switching element Swp is turned off and the switching element Swn is turned on will be described. In such a state, the phase φ of the three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw output by the output terminals Pu, Pv, and Pw is introduced, and 0 ≦ φ ≦ 2π / 3 (however, Vv = at φ = 0). It can be explained as a state where Vw = Vv when φ = π / 3 and Vw = Vu when φ = 2π / 3).

但し、三相の対称性から、スイッチング素子Supがオフし、かつスイッチング素子Sunがオンする状態(2π/3≦φ≦4π/3)、あるいはスイッチング素子Svpがオフし、かつスイッチング素子Svnがオンする状態(4π/3≦φ≦2π)についても同様に説明できることは明白である。 However, due to the symmetry of the three phases, the switching element Sup is off and the switching element Sun is on (2π / 3 ≦ φ ≦ 4π / 3), or the switching element Svp is off and the switching element Svn is on. It is clear that the same state can be explained for the state (4π / 3 ≦ φ ≦ 2π).

スイッチング素子Sup,Svp,Swpのいずれもがオフしている状態が期間V0で示される。スイッチング素子Supがオンし、スイッチング素子Svp,Swpのいずれもがオフしている状態が期間V4で示される。スイッチング素子Sup,Svpのいずれもがオンし、スイッチング素子Swpがオフしている状態が期間V6で示される。 The state in which all of the switching elements Sup, Svp, and Swp are off is indicated by the period V0. The state in which the switching element Sup is on and both the switching elements Svp and Swp are off is indicated by the period V4. The state in which both the switching elements Sup and Svp are on and the switching element Swp is off is indicated by the period V6.

三角波C11,C12のそれぞれに対して、信号波の異なる組を用いてスイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnのオン/オフを制御することは、例えば特許文献3で公知である。 It is known in Patent Document 3, for example, to control the on / off of switching elements Sup, Sbp, Swp, Sun, Svn, and Swn by using different sets of signal waves for each of the triangular waves C11 and C12.

上述の例で言えば、三角波C11は信号波((1−dc)−drec・Vu1*),((1−dc)−drec・Vv1*),((1−dc)−drec・Vw1*)の組と比較され、三角波C12は信号波dc(1−Vu2*),dc(1−Vv2*),dc(1−Vw2*)の組と比較される。 In the above example, the triangular wave C11 is a signal wave ((1-dc) -drec · Vu1 *), ((1-dc) -drec · Vv1 *), ((1-dc) -drec · Vw1 *). The triangular wave C12 is compared with the set of signal waves dc (1-Vu2 *), dc (1-Vv2 *), and dc (1-Vw2 *).

本実施の形態では変調率の指令値ks(>0)および値ks6(>0)を導入して0≦φ≦2π/3において、下記のように設定する:
Vu1*=(τ41+τ61)/ts,Vv1*=τ61/ts,Vw1*=0…(1);
Vu2*=(τ42+τ62)/ts,Vv2*=τ62/ts,Vw2*=0…(2);
τ41/ts=k1・sin(π/3−φ),τ61/ts=k1・sin(φ)…(3);
τ42/ts=k2・sin(π/3−φ),τ62/ts=k2・sin(φ)…(4);
k1=ks−ks6+ks6・cos(6φ/2πt+θ)…(5);
k2=ks…(6)。
In the present embodiment, the command value ks (> 0) and the value ks6 (> 0) of the modulation factor are introduced and set as follows in 0 ≦ φ ≦ 2π / 3.
Vu1 * = (τ41 + τ61) / ts, Vv1 * = τ61 / ts, Vw1 * = 0 ... (1);
Vu2 * = (τ42 + τ62) / ts, Vv2 * = τ62 / ts, Vw2 * = 0 ... (2);
τ41 / ts = k1 · sin (π / 3-φ), τ61 / ts = k1 · sin (φ)… (3);
τ42 / ts = k2 · sin (π / 3-φ), τ62 / ts = k2 · sin (φ)… (4);
k1 = ks-ks6 + ks6 · cos (6φ / 2πt + θ) ... (5);
k2 = ks ... (6).

変調率はインバータ5に入力する直流電圧(ここでは直流リンク7における直流電圧)に対するインバータ5が出力する交流電圧の比であり、電圧制御率と称されることもある(例えば特許第4488122号(以下「特許文献4」と称す)参照)。 The modulation factor is the ratio of the AC voltage output by the inverter 5 to the DC voltage input to the inverter 5 (here, the DC voltage at the DC link 7), and is sometimes referred to as the voltage control rate (for example, Patent No. 4488122 (for example, Patent No. 4488122). (Hereinafter referred to as "Patent Document 4")).

式(5)、(6)では補正された(変調率の)指令値k1,k2が導入された。このように補正された指令値k1,k2とデューティdc,drecとを用いてインバータ5の動作を制御することは、例えば特許文献3で公知である。 In equations (5) and (6), corrected (modulation rate) command values k1 and k2 were introduced. It is known, for example, in Patent Document 3, that the operation of the inverter 5 is controlled by using the command values k1 and k2 corrected in this way and the duty dc and drec.

値Vu1*,Vu2*は交流電圧Vuの指令値に対応し、値Vv1*,Vv2*は交流電圧Vvの指令値に対応し、値Vw1*,Vw2*は交流電圧Vwの指令値に対応する。 The values Vu1 * and Vu2 * correspond to the command values of the AC voltage Vu, the values Vv1 * and Vv2 * correspond to the command values of the AC voltage Vv, and the values Vw1 * and Vw2 * correspond to the command values of the AC voltage Vw. ..

式(5)は指令値ksと指令値k1との関係を示す。指令値k1は直流成分(ks−ks6)と、交流電圧Vu,Vv,Vwの基本周波数の6倍の周波数(6φ/2πt)(但しtは時間)の交流成分ks6・cos(6φ/2πt+θ)とを有する。指令値k1は式(3)および式(1)を介して、三角波C11に対する信号波((1−dc)−drec・Vu1*),((1−dc)−drec・Vv1*),((1−dc)−drec・Vw1*)の組を、デューティdrec,dcと共に設定する。 Equation (5) shows the relationship between the command value ks and the command value k1. The command value k1 is the DC component (ks-ks6) and the AC component ks6 · cos (6φ / 2πt + θ) with a frequency (6φ / 2πt) (however, t is time) that is 6 times the fundamental frequency of the AC voltages Vu, Vv, and Vw. And have. The command value k1 is a signal wave for the triangular wave C11 ((1-dc) -drec · Vv1 *), ((1-dc) -drec · Vv1 *), (( The set of 1-dc) -drec · Vw1 *) is set together with the duty drec and dc.

式(6)は指令値ksと指令値k2との関係を示す。指令値k2は指令値ksを直流成分ksとして有し、交流成分を有しない。指令値k1は式(4)および式(2)を介して、三角波C12に対する信号波dc(1−Vu2*),dc(1−Vv2*),dc(1−Vw2*)の組を、デューティdcと共に設定する。 Equation (6) shows the relationship between the command value ks and the command value k2. The command value k2 has a command value ks as a DC component ks and does not have an AC component. The command value k1 is the duty of the set of the signal waves dc (1-Vu2 *), dc (1-Vv2 *), and dc (1-Vw2 *) for the triangular wave C12 via the equations (4) and (2). Set with dc.

期間TrecはスイッチSrecが導通し、電流irec1が流れる期間である。このような期間では整流回路3からインバータ5に電流irec1が流れる。例えば誘導性負荷6が同期機であるとき、当該同期機が有する電機子のスロットに由来する高調波が電流irecに重畳する。当該高調波は同期機に印加される交流電圧Vu,Vv,Vwの基本周波数に対する5次高調波および7次高調波が顕著である。 The period Trec is a period during which the switch Srec is conducted and the current irec1 flows. In such a period, the current irec1 flows from the rectifier circuit 3 to the inverter 5. For example, when the inductive load 6 is a synchronous machine, harmonics derived from the armature slot of the synchronous machine are superimposed on the current irec. As the harmonics, the 5th and 7th harmonics with respect to the fundamental frequencies of the AC voltages Vu, Vv, and Vw applied to the synchronous machine are remarkable.

特許文献4で開示されるように、変調率が直流成分と、交流電圧Vu,Vv,Vwの基本周波数の6倍の周波数の交流成分とを有することで、電流irecの、ひいては電流Iinの5次高調波および7次高調波が低減される。 As disclosed in Patent Document 4, the modulation factor has a DC component and an AC component having a frequency 6 times the basic frequency of the AC voltages Vu, Vv, and Vw, so that the current irec and thus the current Iin 5 The second and seventh harmonics are reduced.

よって期間Trecにおいて式(1),(3),(5)に従った信号波((1−dc)−drec・Vu1*),((1−dc)−drec・Vv1*),((1−dc)−drec・Vw1*)の組と、三角波C11とを比較して、インバータ5のスイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの動作を制御することは、直接形電力変換器100に流れる電流、例えば電流Iinの高調波成分を低減する観点で有利である。 Therefore, in the period Trec, the signal waves according to the equations (1), (3), and (5) ((1-dc) -drec · Vu1 *), ((1-dc) -drec · Vv1 *), ((1). Comparing the set of −dc) −drec · Vw1 *) with the triangular wave C11, controlling the operation of the switching elements Sup, Sbp, Swp, Sun, Svn, Swn of the inverter 5 is a direct power converter. It is advantageous from the viewpoint of reducing the harmonic component of the current flowing through 100, for example, the current Iin.

指令値ksは、電流irecの高調波成分の抑制を行わないときのインバータ5の変調率である、上述の例では、直流リンク7における直流電圧が維持されるとき、指令値ksが大きいほどインバータ5が出力する交流電圧Vu,Vv,Vwの振幅が大きくなる。 The command value ks is the modulation factor of the inverter 5 when the harmonic component of the current airc is not suppressed. In the above example, when the DC voltage at the DC link 7 is maintained, the larger the command value ks is, the more the inverter. The amplitudes of the AC voltages Vu, Vv, and Vw output by 5 increase.

期間Tc,Tz1,Tz2では電流irec1が流れず、電機子のスロットに由来する高調波がインバータ5に発生しても、当該高調波は電流irecには重畳しない。よってこれらの期間における変調率は直流成分のみで足り、式(2)、(4),(6)のように設定される。 During the periods Tc, Tz1 and Tz2, the current irec1 does not flow, and even if a harmonic derived from the armature slot is generated in the inverter 5, the harmonic is not superimposed on the current irec. Therefore, the modulation factor in these periods requires only the DC component, and is set as in the equations (2), (4), and (6).

期間Tc,Tz1,Tz2では、電機子のスロットに由来する高調波がインバータ5に発生しても、当該高調波は電流irecには重畳しない。よって期間Tc,Tz1,Tz2において式(1),(3),(5)を採用しても電流irecの5次高調波および7次高調波が低減される効果は損なわれない。 In the periods Tc, Tz1 and Tz2, even if a harmonic derived from the armature slot is generated in the inverter 5, the harmonic is not superimposed on the current irec. Therefore, even if the equations (1), (3), and (5) are adopted in the periods Tc, Tz1, and Tz2, the effect of reducing the 5th and 7th harmonics of the current irec is not impaired.

しかし式(1)〜(6)から理解されるように、信号波の組は変調率に依存する。そして三角波C11と信号波((1−dc)−drec・Vu1*),((1−dc)−drec・Vv1*),((1−dc)−drec・Vw1*)の組とで電流irecに重畳する5次高調波および7次高調波を低減する観点からは指令値k1が1以下であることが望ましい。この観点から指令値k1の直流成分(ks−ks6)は、指令値k2の直流成分ksよりも小さくなる。 However, as can be seen from equations (1) to (6), the set of signal waves depends on the modulation factor. Then, the triangular wave C11 and the set of the signal wave ((1-dc) -drec · Vv1 *), ((1-dc) -drec · Vv1 *), and ((1-dc) -drec · Vw1 *) are combined with the current alert. From the viewpoint of reducing the 5th and 7th harmonics superimposed on the above, it is desirable that the command value k1 is 1 or less. From this point of view, the DC component (ks-ks6) of the command value k1 is smaller than the DC component ks of the command value k2.

よってインバータ5の変調率を高め、交流電圧Vu,Vv,Vwの振幅を大きくする観点からは、期間Tc,Tz1,Tz2において式(2),(4),(6)に基づいて信号波dc(1−Vu2*),dc(1−Vv2*),dc(1−Vw2*)の組を採用することが有利である。 Therefore, from the viewpoint of increasing the modulation factor of the inverter 5 and increasing the amplitude of the AC voltages Vu, Vv, Vw, the signal wave dc is based on the equations (2), (4), and (6) in the periods Tc, Tz1, and Tz2. It is advantageous to adopt a set of (1-Vu2 *), dc (1-Vv2 *), and dc (1-Vw2 *).

{C.直接形電力変換器の等価回路と電圧VLに基づく電流iLの制御}
図4は図1に示された直接形電力変換器100の一部、具体的には整流回路3、フィルタ2および充放電回路4の等価回路を示す回路図である。当該等価回路において、電流iL,irec1が、それぞれ電流源として表される。
{C. Equivalent circuit of direct power converter and control of current iL based on voltage VL}
FIG. 4 is a circuit diagram showing a part of the direct power converter 100 shown in FIG. 1, specifically, an equivalent circuit of the rectifier circuit 3, the filter 2, and the charge / discharge circuit 4. In the equivalent circuit, the currents iL and irec1 are represented as current sources, respectively.

電流iLは、電圧VLに依存しない値I0から、電圧VLに正比例する値k・VL(但し係数kは正)を減じた値である。値I0は、電圧VLがその指令値VL*と等しいときの電流iLの値である。 The current iL is a value obtained by subtracting the values k · VL (however, the coefficient k is positive) that is directly proportional to the voltage VL from the value I0 that does not depend on the voltage VL. The value I0 is the value of the current iL when the voltage VL is equal to the command value VL *.

このようにして電圧VLが高い程小さい電流iLを採用することは、フィルタ2における共振を抑制する観点で有利である。かかる技術はそれ自体は例えば特許文献1で公知である。 Adopting a current iL that is smaller as the voltage VL is higher in this way is advantageous from the viewpoint of suppressing resonance in the filter 2. Such a technique is known in itself, for example, in Patent Document 1.

図5は図4の等価回路をブロック図として書き直した図である。更に図5において値I0に代えて指令値VL*を導入して等価変換を行い、図6のブロック図が得られる。更に等価変換を行って図7、図8、図9、図10、図11のブロック図が順次に得られる。このような等価変換は例えば特許第5257533号公報(以下「特許文献5」と称す)で公知である。 FIG. 5 is a diagram in which the equivalent circuit of FIG. 4 is rewritten as a block diagram. Further, in FIG. 5, a command value VL * is introduced instead of the value I0 to perform equivalent conversion, and the block diagram of FIG. 6 is obtained. Further, the equivalent conversion is performed to sequentially obtain the block diagrams of FIGS. 7, 8, 9, 10, and 11. Such an equivalent conversion is known, for example, in Japanese Patent No. 5257533 (hereinafter referred to as "Patent Document 5").

図11に示されたブロック図から理解されるように、また特許文献5でも説明されるように、指令値VL*を入力して電圧VLが得られる構成は、破線で囲まれた微分系の処理と、鎖線で囲まれた二次系の処理とが直列に接続された制御系として表される。 As understood from the block diagram shown in FIG. 11 and as explained in Patent Document 5, the configuration in which the command value VL * is input to obtain the voltage VL is a differential system surrounded by a broken line. The processing and the processing of the secondary system surrounded by the chain line are represented as a control system connected in series.

電圧VLが高い程小さい電流iLを採用してフィルタ2の共振を抑制するとき、係数kは、所望の減衰係数を得る観点のみで設定されてもよい。 When the resonance of the filter 2 is suppressed by adopting the smaller current iL as the voltage VL is higher, the coefficient k may be set only from the viewpoint of obtaining a desired attenuation coefficient.

係数kを高めることで電機子のスロットに由来する高調波の低減をも企図することが可能である。電機子のスロットに由来する5次および7次の高調波は、直流リンク7においては6次高調波として現れる。例えば同期機の回転速度が毎秒20〜120回転であり、当該同期機が有する電機子の極対数が3であれば、当該6次高調波は360〜2160Hzである。例えばフィルタ2の共振周波数は1700Hzである。電機子のスロットに由来する高調波とフィルタ2の共振に由来する高調波との両方が存在するとき、波形の合成による周波数成分が発生する。よって上記の制御系の帯域が360〜3040(=1700×2−360)Hzに拡がる程度に係数kを高めることで、電機子のスロットに由来する高調波も低減できる。 By increasing the coefficient k, it is possible to try to reduce the harmonics derived from the slot of the armature. The 5th and 7th harmonics derived from the armature slot appear as 6th harmonics on the DC link 7. For example, if the rotation speed of the synchronous machine is 20 to 120 rotations per second and the number of pole pairs of the armature of the synchronous machine is 3, the sixth harmonic is 360 to 2160 Hz. For example, the resonance frequency of the filter 2 is 1700 Hz. When both the harmonics derived from the armature slot and the harmonics derived from the resonance of the filter 2 are present, a frequency component is generated by synthesizing the waveforms. Therefore, by increasing the coefficient k to such an extent that the band of the control system expands to 360 to 3040 (= 1700 × 2-360) Hz, the harmonics derived from the armature slot can also be reduced.

係数kを増加させると、インバータ5の動作にも影響を与えて交流電圧Vu,Vv,Vwの波形を歪ませ、却って低次の高調波を増加させる可能性がある。これはインバータ5の制御で採用される制御信号(後述する)が、キャリヤC1(例えばその周波数は5.9kHz)を用いたパルス幅変調で得られるとき、当該制御信号の周波数成分にまで上記帯域幅が拡がるためである。 Increasing the coefficient k may affect the operation of the inverter 5 to distort the waveforms of the AC voltages Vu, Vv, and Vw, and rather increase the lower harmonics. This is because when the control signal (described later) adopted in the control of the inverter 5 is obtained by pulse width modulation using the carrier C1 (for example, its frequency is 5.9 kHz), the above band extends to the frequency component of the control signal. This is because the width is widened.

図12および図13は、電流Iinの次数毎の高調波電流含有率と、全高調波ひずみ(total harmonic distortion:図中THと表記)と、部分加重高調波ひずみ(partial weighted harmonic distortion:図中PWと表記)とを示すスペクトルである。高調波電流含有率は、電流Iinの実効値に対する次数毎の高調波電流の含有率を示す。 12 and 13 show the harmonic current content of each order of the current Iin, the total harmonic distortion (denoted as TH in the figure), and the partial weighted harmonic distortion (in the figure). It is a spectrum showing PW). The harmonic current content indicates the content of the harmonic current for each order with respect to the effective value of the current Iin.

高調波に関する規格IEC61000-3-12(2011年版)では13次までの高調波成分についての許容値(上限)が規定される。当該許容値は図12および図13において折れ線G21,G22,G23,G24,G25で示される。 The standard IEC61000-3-12 (2011 version) for harmonics stipulates the permissible value (upper limit) for harmonic components up to the 13th order. The permissible value is shown by polygonal lines G21, G22, G23, G24, and G25 in FIGS. 12 and 13.

折れ線G21は短絡比(需要家地点の短絡容量/機器容量:Rsce)が350以上の場合を、折れ線G22は短絡比が250の場合を、折れ線G23は短絡比が120の場合を、折れ線G24は短絡比が66の場合を、折れ線G25は短絡比が33の場合を、それぞれ示す。 The polygonal line G21 has a short-circuit ratio (short-circuit capacity at the customer's point / equipment capacity: Rsce) of 350 or more, the polygonal line G22 has a short-circuit ratio of 250, the polygonal line G23 has a short-circuit ratio of 120, and the polygonal line G24 has a short-circuit ratio of 120. The short circuit ratio is 66, and the polygonal line G25 is 33.

規格IEC61000-3-12では、電流についての全高調波ひずみと、部分加重高調波ひずみについても、許容値(上限)が規定される。図12および図13においてこれらの許容値が直線G31,G32,G33,G34,G35で示される。全高調波ひずみについての許容値と、部分加重高調波ひずみについての許容値とは等しいので、直線G31,G32,G33,G34,G35は折れ線とはなっていない。 The standard IEC61000-3-12 also stipulates allowable values (upper limits) for total harmonic distortion and partially weighted harmonic distortion for current. In FIGS. 12 and 13, these permissible values are indicated by straight lines G31, G32, G33, G34, and G35. Since the permissible value for total harmonic distortion and the permissible value for partially weighted harmonic distortion are equal, the straight lines G31, G32, G33, G34, and G35 are not polygonal lines.

これらの許容値はいずれも電流Iinの実効値に対する高調波電流の実効値の比を含有率に換算して示される。部分加重高調波ひずみは13次以上の成分について重み付けを行って求められる。よって電機子のスロットに由来する高調波たる交流電圧Vu,Vv,Vw5次高調波および7次高調波によって発生する電流成分のうち、電流Iinの基本周波数の14次以上の周波数となる成分を低減することは、部分加重高調波ひずみの余裕度を確保し、以て全高調波ひずみを抑制する観点で望ましい。 All of these allowable values are shown by converting the ratio of the effective value of the harmonic current to the effective value of the current Iin into the content rate. The partially weighted harmonic distortion is obtained by weighting the components of the 13th order or higher. Therefore, among the current components generated by the AC voltages Vu, Vv, Vw 5th harmonic and 7th harmonic, which are the harmonics derived from the slots of the armature, the components that are 14th or higher of the fundamental frequency of the current Iin are reduced. This is desirable from the viewpoint of ensuring a margin for partially weighted harmonic distortion and thus suppressing total harmonic distortion.

直線G31は短絡比が350以上の場合を、直線G32は短絡比が250の場合を、直線G33は短絡比が120の場合を、直線G34は短絡比が66の場合を、直線G35は短絡比が33の場合を、それぞれ示す。 The straight line G31 has a short-circuit ratio of 350 or more, the straight line G32 has a short-circuit ratio of 250, the straight line G33 has a short-circuit ratio of 120, the straight line G34 has a short-circuit ratio of 66, and the straight line G35 has a short-circuit ratio. The case where is 33 is shown respectively.

図12および図13のいずれにおいても、高調波電流率を示す棒グラフは5本一組で次数毎に配置される。同じ次数において示された5本の中では、右側に配置される棒グラフほど係数kが大きい。当該5本のうち、最も左側に配置される棒グラフではk=0である。また当該5本のうち、残りの4本についても係数kの値は異なる次数の棒グラフにおいて揃えられ、図12と図13でも係数kは揃えられている。 In both FIGS. 12 and 13, bar graphs showing harmonic current rates are arranged in sets of five for each order. Among the five shown in the same order, the bar graph arranged on the right side has a larger coefficient k. Of the five, the bar graph arranged on the leftmost side has k = 0. In addition, the values of the coefficients k are aligned in the bar graphs of different orders for the remaining four of the five, and the coefficients k are also aligned in FIGS. 12 and 13.

図12は、上述の指令値k1,k2を用いなかった場合、つまり式(5)において便宜上、ks6=0(このときk1=k2=ks)とした場合を示す。 FIG. 12 shows a case where the above-mentioned command values k1 and k2 are not used, that is, a case where ks6 = 0 (at this time, k1 = k2 = ks) is set for convenience in the equation (5).

図13は、値ks6として正の一定値を採用した場合を示す。記述の通り、期間Trec以外で指令値k1を用いた信号群の組でインバータ5を制御しても、高調波を抑制する効果は変わらない。 FIG. 13 shows a case where a positive constant value is adopted as the value ks6. As described, even if the inverter 5 is controlled by a set of signal groups using the command value k1 other than the period Trec, the effect of suppressing harmonics does not change.

図12および図13から、奇数次においては、係数kが大きいほど高調波電流率が高い傾向が看取される。これは上述の通り、電圧VLに基づく電流iLの制御が、インバータ5の動作に影響を与えたためと考えられる。 From FIGS. 12 and 13, it can be seen that in odd-numbered orders, the larger the coefficient k, the higher the harmonic current rate. It is considered that this is because the control of the current iL based on the voltage VL affected the operation of the inverter 5 as described above.

図12および図13から、係数kの増大に対して、全高調波ひずみおよび部分加重高調波ひずみのいずれもが極小値をとることが看取される。これから、係数kの増大で入力電力の6次高調波の低減を企図することは、必ずしも有利に働くとは言えないことを示す。 From FIGS. 12 and 13, it can be seen that both the total harmonic distortion and the partially weighted harmonic distortion take the minimum value with respect to the increase in the coefficient k. From this, it is shown that attempting to reduce the sixth harmonic of the input power by increasing the coefficient k does not necessarily work advantageously.

図12と図13との比較から、指令値k1,k2を用いたインバータ5の制御は、指令値ksを用いたインバータ5の制御と比較して、
(i)係数kが大きいとき(棒グラフの5本の組の内で最も右側に配置されるもの)の奇数次の高調波が低減されることと、
(ii)係数kが小さくても全高調波ひずみおよび部分加重高調波ひずみのいずれもが低減することと、
が認められる。
From the comparison between FIGS. 12 and 13, the control of the inverter 5 using the command values k1 and k2 is compared with the control of the inverter 5 using the command value ks.
(i) When the coefficient k is large (the one arranged on the rightmost side of the five sets of bar graphs), the odd-order harmonics are reduced, and
(ii) Even if the coefficient k is small, both total harmonic distortion and partially weighted harmonic distortion are reduced.
Is recognized.

図14および図15は、上記制御系のゲインと歪率との関係を示すグラフである。いずれも縦軸には歪率が採用され、横軸には制御ゲインが採用される。制御ゲインは上記制御系のゲインであり、係数kと正の相関がある。 14 and 15 are graphs showing the relationship between the gain of the control system and the distortion factor. In each case, the distortion factor is adopted on the vertical axis, and the control gain is adopted on the horizontal axis. The control gain is the gain of the control system and has a positive correlation with the coefficient k.

図14における歪率は電流Iinの部分加重高調波ひずみを電流Iinの実効値で除した値を百分率で示す。図15における歪率は電流Iinの全高調波ひずみを電流Iinの実効値で除した値を百分率で示す。 The distortion factor in FIG. 14 is the value obtained by dividing the partially weighted harmonic distortion of the current Iin by the effective value of the current Iin as a percentage. The distortion factor in FIG. 15 is the value obtained by dividing the total harmonic distortion of the current Iin by the effective value of the current Iin as a percentage.

図14において折れ線G41はks6=0とした場合の歪率を示し、折れ線G42は値ks6として正の一定値を採用した場合の歪率を示す。図15において折れ線G51はks6=0とした場合の歪率を示し、折れ線G52は値ks6として正の一定値を採用した場合の歪率を示す。 In FIG. 14, the polygonal line G41 shows the distortion factor when ks6 = 0, and the polygonal line G42 shows the distortion factor when a positive constant value is adopted as the value ks6. In FIG. 15, the polygonal line G51 shows the distortion factor when ks6 = 0, and the polygonal line G52 shows the distortion factor when a positive constant value is adopted as the value ks6.

図14における折れ線G41,G42同士の比較により、指令値k1,k2を用いたインバータ5の制御は、指令値ksを用いたインバータ5の制御と比較して、電圧VLによる電流iLの制御の有無(つまり係数kが0であるか否か)に拘らず、部分加重高調波ひずみが低減することが認められる。図14からは、上記制御系のゲインを増大させることで、部分加重高調波ひずみが低減することも認められる。 By comparing the broken lines G41 and G42 in FIG. 14, the control of the inverter 5 using the command values k1 and k2 is compared with the control of the inverter 5 using the command values ks, and the presence or absence of control of the current iL by the voltage VL is compared. It is recognized that the partially weighted harmonic distortion is reduced regardless of (that is, whether or not the coefficient k is 0). From FIG. 14, it is also recognized that the partial weighted harmonic distortion is reduced by increasing the gain of the control system.

図15における折れ線G51,G52同士の比較により、指令値k1,k2を用いたインバータ5の制御は、指令値ksを用いたインバータ5の制御と比較して、電圧VLによる電流iLの制御の有無に拘らず、全高調波ひずみが低減することが認められる。 By comparing the polygonal lines G51 and G52 in FIG. 15, the control of the inverter 5 using the command values k1 and k2 is compared with the control of the inverter 5 using the command values ks, and the presence or absence of control of the current iL by the voltage VL is compared. Nevertheless, it is recognized that the total harmonic distortion is reduced.

図16は、誘導性負荷6である同期機の回転速度と変調率との関係を示すグラフである。縦軸に採用される変調率は、直流リンク7における直流電圧に対する交流電圧Vuの振幅の比である。横軸に採用される回転速度が高い程、インバータ5が出力する電力は大きい。 FIG. 16 is a graph showing the relationship between the rotation speed of the synchronous machine having the inductive load 6 and the modulation factor. The modulation factor adopted on the vertical axis is the ratio of the amplitude of the AC voltage Vu to the DC voltage at the DC link 7. The higher the rotation speed adopted on the horizontal axis, the greater the power output by the inverter 5.

折れ線G61は電圧VLに基づく電流iLの制御と、指令値k1,k2を使い分ける制御とのいずれも採用されなかった場合を示す。 The polygonal line G61 shows a case where neither the control of the current iL based on the voltage VL nor the control of properly using the command values k1 and k2 is adopted.

折れ線G62は電圧VLに基づく電流iLの制御と、期間Trecにおいて指令値k1を採用し、かつ期間Tz1,Tz2,Tcにおいて指令値k2を採用した制御とを採用した場合を示す。 The polygonal line G62 shows a case where the control of the current iL based on the voltage VL and the control in which the command value k1 is adopted in the period Trec and the command value k2 is adopted in the periods Tz1, Tz2, Tc are adopted.

折れ線G63は電圧VLに基づく電流iLの制御と、期間Trec,Tz1,Tz2,Tcの全てにおいて指令値k1を採用した制御とを採用した場合を示す。 The polygonal line G63 shows a case where the control of the current iL based on the voltage VL and the control in which the command value k1 is adopted in all of the periods Trec, Tz1, Tz2, and Tc are adopted.

折れ線G61と、折れ線G62,G63との比較から、直流成分(ks−ks6)と交流成分ks6・cos6φ/2πtとに基づいた制御を行うことによって交流電圧Vuの振幅が低下することが看取される。かかる振幅の低下はインバータ5の変調率の低下に相当する。 From the comparison between the polygonal line G61 and the polygonal lines G62 and G63, it was found that the amplitude of the AC voltage Vu is reduced by performing the control based on the DC component (ks-ks6) and the AC component ks6 · cos6φ / 2πt. To. Such a decrease in amplitude corresponds to a decrease in the modulation factor of the inverter 5.

折れ線G62,G63同士の比較から、期間Trec,Tz1,Tz2,Tcにおける指令値k2の採用は、インバータ5の変調率を低下させにくい観点で有利である。 From the comparison between the polygonal lines G62 and G63, the adoption of the command value k2 in the periods Trec, Tz1, Tz2, and Tc is advantageous from the viewpoint that the modulation factor of the inverter 5 is not easily lowered.

{D.制御装置10の構成例}
図17は制御装置10の概念的な構成の一例を示すブロック図である。制御装置10は、主として充放電回路4の制御を行うブロック10aと、主としてインバータ5を制御するインバータ制御装置として機能するブロック10bとを有する。
{D. Configuration example of control device 10}
FIG. 17 is a block diagram showing an example of the conceptual configuration of the control device 10. The control device 10 has a block 10a that mainly controls the charge / discharge circuit 4 and a block 10b that mainly functions as an inverter control device that controls the inverter 5.

ブロック10aは、デューティ生成部11と、比較器12,13,14と、共振抑制制御部15と、減算器17と、チョッパ制御部16と、キャリヤ生成部23,24とを備える。 The block 10a includes a duty generation unit 11, comparators 12, 13, and 14, a resonance suppression control unit 15, a subtractor 17, a chopper control unit 16, and carrier generation units 23 and 24.

ブロック10bは、速度制御部30と、出力電圧指令生成部37と、演算部31,32と、比較器33,34と、論理合成部36とを備える。 The block 10b includes a speed control unit 30, an output voltage command generation unit 37, calculation units 31, 32, comparators 33, 34, and a logic synthesis unit 36.

デューティ生成部11は単相交流電圧Vinの振幅Vmと、両端電圧Vcについての指令値Vc*と、角速度ωとを入力する。振幅Vmおよび角速度ωは公知の技術によって検出され、デューティ生成部11に入力される。指令値Vc*は不図示の外部構成から入力される。 The duty generation unit 11 inputs the amplitude Vm of the single-phase AC voltage Vin, the command value Vc * for the voltage Vc across both ends, and the angular velocity ω. The amplitude Vm and the angular velocity ω are detected by a known technique and input to the duty generation unit 11. The command value Vc * is input from an external configuration (not shown).

デューティ生成部11は、デューティdrec,dc,dz、および電流指令値iL*を出力する。 The duty generation unit 11 outputs the duty drec, dc, dz, and the current command value iL *.

電流指令値iL*は、フィルタ2の共振の抑制を考慮しない場合に、充電回路4bに入力する、より具体的にはリアクトルL4に流す電流iLの指令値である。例えばiL*=I0である。 The current command value iL * is a command value of the current iL input to the charging circuit 4b, more specifically, to be passed through the reactor L4 when the suppression of resonance of the filter 2 is not taken into consideration. For example, iL * = I0.

デューティdrec,dc,dz、および電流指令値iL*を決定する手法については特許文献2等に詳述されているので、ここではその詳細を省略する。 Since the method for determining the duty drec, dc, dz, and the current command value iL * is described in detail in Patent Document 2 and the like, the details are omitted here.

共振抑制制御部15には電圧VLが入力される。電圧VLは公知の技術によって検出される。図1では図面が煩雑とならないように電圧VLはフィルタ2から制御装置10への矢印で示される。 A voltage VL is input to the resonance suppression control unit 15. The voltage VL is detected by a known technique. In FIG. 1, the voltage VL is indicated by an arrow from the filter 2 to the control device 10 so as not to complicate the drawing.

共振抑制制御部15は電圧VLが高いほど大きい補正値を出力する。例えば当該補正値は電圧VLに比例する。本実施の形態では電圧VLと係数kとの積が補正値k・VLとして出力される。 The resonance suppression control unit 15 outputs a larger correction value as the voltage VL increases. For example, the correction value is proportional to the voltage VL. In the present embodiment, the product of the voltage VL and the coefficient k is output as the correction value k · VL.

減算器17は電流指令値iL*から補正値k・VLを減算し、補正された電流指令値(iL*−k・VL)を出力する。電流指令値iL*に追従した電流I2は値(I0−k・VL)をとる(図4参照)。 The subtractor 17 subtracts the correction value k · VL from the current command value iL * and outputs the corrected current command value (iL * −k · VL). The current I2 following the current command value iL * takes a value (I0-k · VL) (see FIG. 4).

第2デューティdcが比較器12においてキャリヤC3と比較される。キャリヤC3はキャリヤ生成部23で生成される。例えばキャリヤC3は鋸波である(図3参照)。 The second duty dc is compared with the carrier C3 in the comparator 12. The carrier C3 is generated by the carrier generation unit 23. For example, carrier C3 is a sawtooth wave (see FIG. 3).

比較器12の比較結果は制御信号SScとして出力される。制御信号SScはスイッチScへ与えられ。スイッチScのオン/オフを制御する。図1では図面が煩雑とならないように制御信号SScは放電回路4aへの矢印で示される。 The comparison result of the comparator 12 is output as a control signal SSc. The control signal SSc is given to the switch Sc. Controls the on / off of the switch Sc. In FIG. 1, the control signal SSc is indicated by an arrow to the discharge circuit 4a so that the drawing is not complicated.

例えば制御信号SScはキャリヤC3の値が0以上第2デューティdc未満のときに活性であり、第2デューティdc以上1以下のときに非活性である。スイッチScは、制御信号SScの活性によってオンする。 For example, the control signal SSc is active when the value of the carrier C3 is 0 or more and less than the second duty dc, and is inactive when the value of the second duty dc or more is 1 or less. The switch Sc is turned on by the activity of the control signal SSc.

比較器13には、デューティdc,drec,dzが入力される。比較器13は、期間Trecと期間Tc,Tz1,Tz2とを区別する信号SSrを出力する。例えば信号SSrは期間Trecにおいて活性であり、期間Tc,Tz1,Tz2のいずれにおいても非活性である。 Duties dc, drec, and dz are input to the comparator 13. The comparator 13 outputs a signal SSr that distinguishes the period Trec from the period Tc, Tz1, Tz2. For example, the signal SSr is active in the period Trec and inactive in any of the periods Tc, Tz1, Tz2.

信号SSrは、キャリヤC3が値(dc+dz/2)以上値(dc+dz/2+drec)未満のときに活性であり、キャリヤC3が値(dc+dz/2+drec)以上1以下のときおよび値0以上値(dc+dz/2)未満のときに非活性である。 The signal SSr is active when the carrier C3 is greater than or equal to the value (dc + dz / 2) and less than the value (dc + dz / 2 + drec), and is active when the carrier C3 is greater than or equal to the value (dc + dz / 2 + drec) and less than or equal to 1 and the value 0 or more (dc + dz / 2) Inactive when less than 2).

比較器13はデューティdc,drecを用いて、値(1+dc−drec)/2(=dc+dz/2)と、値(1+dc+drec)/2(=dc+dz/2+drec)とを求め、これらの値をキャリヤC3と比較して、信号SSrを生成し、信号SSrを出力する。 The comparator 13 obtains a value (1 + dc-drec) / 2 (= dc + dz / 2) and a value (1 + dc + drec) / 2 (= dc + dz / 2 + drec) using the duty dc and drec, and obtains these values as the carrier C3. The signal SSr is generated and the signal SSr is output.

チョッパ制御部16は両端電圧Vcおよび単相交流電圧Vin(より正確にはそれぞれを示す値)を入力し、補正された電流指令値(iL*−k・VL)に基づいて昇圧デューティdLを出力する。与えられた電流指令値に基づいて、両端電圧Vcおよび単相交流電圧VinとリアクトルL4のインダクタンスLmとから昇圧デューティdLを決定する技術も、例えば特許文献2で公知の技術であるので、ここでは詳細を省略する。 The chopper control unit 16 inputs a voltage across Vc and a single-phase AC voltage Vin (more accurately, values indicating each), and outputs a boost duty dL based on the corrected current command value (iL * -k · VL). To do. A technique for determining the boost duty dL from the voltage across the ends Vc, the single-phase AC voltage Vin, and the inductance Lm of the reactor L4 based on the given current command value is also a technique known in Patent Document 2, for example. Details are omitted.

昇圧デューティdLは比較器14においてキャリヤC5と比較される。キャリヤC5はキャリヤ生成部24で生成される。比較器14の比較結果はスイッチSLの開閉を制御する制御信号SSLとして出力される。 The boost duty dL is compared to the carrier C5 in the comparator 14. The carrier C5 is generated by the carrier generation unit 24. The comparison result of the comparator 14 is output as a control signal SSL that controls the opening and closing of the switch SL.

例えば比較器14は、キャリヤC5が昇圧デューティdL以下となる期間で活性化した信号を制御信号SSLとして出力する。スイッチSLは、制御信号SSLの活性によってオンする。図1では図面が煩雑とならないように制御信号SSLは充電回路4bへの矢印で示される。 For example, the comparator 14 outputs a signal activated during the period when the carrier C5 becomes the boost duty dL or less as a control signal SSL. The switch SL is turned on by the activity of the control signal SSL. In FIG. 1, the control signal SSL is indicated by an arrow to the charging circuit 4b so that the drawing is not complicated.

速度制御部30には、同期機6の回転角速度ωm、q軸電流Iqおよびd軸電流Idが速度検出部9(図1参照)から入力される。速度制御部30には回転角速度ωmの指令値ωm*も、不図示の外部構成によって入力される。 The rotation angular velocity ωm, the q-axis current Iq, and the d-axis current Id of the synchronous machine 6 are input to the speed control unit 30 from the speed detection unit 9 (see FIG. 1). The command value ωm * of the rotational angular velocity ωm is also input to the speed control unit 30 by an external configuration (not shown).

速度制御部30は公知の手法によって位相φおよび指令値ksを求める。速度制御部30は更に式(5),(6)に従って指令値k1,k2を求める。 The speed control unit 30 obtains the phase φ and the command value ks by a known method. The speed control unit 30 further obtains command values k1 and k2 according to the equations (5) and (6).

出力電圧指令生成部37には、位相φと指令値ks1,ks2とが速度制御部30から入力される。出力電圧指令生成部37は式(1)〜(4)に従って、値Vu1*,Vu2*,Vv1*,Vv2*,Vw1*,Vw2*を生成する。 The phase φ and the command values ks1 and ks2 are input to the output voltage command generation unit 37 from the speed control unit 30. The output voltage command generation unit 37 generates the values Vu1 *, Vu2 *, Vv1 *, Vv2 *, Vw1 *, and Vw2 * according to the equations (1) to (4).

演算部31には、デューティdc,drecがデューティ生成部11から、値Vx1*(但しxはu,v,wを代表する:以下同様)が出力電圧指令生成部37から、それぞれ入力される。演算部31は値(1−dc−drec−Vx1*)を求める。 The duty dc and drc are input to the calculation unit 31 from the duty generation unit 11, and the value Vx1 * (where x represents u, v, w: the same applies hereinafter) is input from the output voltage command generation unit 37. The calculation unit 31 obtains a value (1-dc-drec-Vx1 *).

演算部32には、第2デューティdcがデューティ生成部11から、値Vx2*が出力電圧指令生成部37から、それぞれ入力される。演算部32は値dc(1−Vx2*)を求める。 The second duty dc is input to the calculation unit 32 from the duty generation unit 11, and the value Vx2 * is input from the output voltage command generation unit 37. The calculation unit 32 obtains the value dc (1-Vx2 *).

値(1−dc−drec−Vx1*)は比較器33においてキャリヤC1と比較される。比較器33は例えばキャリヤC1が値(1−dc−drec−Vx1*)以上のときに活性化する信号を出力する。 The value (1-dc-drec-Vx1 *) is compared with carrier C1 in the comparator 33. The comparator 33 outputs, for example, a signal to be activated when the carrier C1 is equal to or higher than the value (1-dc-drec-Vx1 *).

値dc(1−Vx2*)は比較器34においてキャリヤC1と比較される。比較器34は例えばキャリヤC1が値dc(1−Vx2*)以上となる期間で活性化した信号を出力する。 The value dc (1-Vx2 *) is compared to carrier C1 in the comparator 34. The comparator 34 outputs a signal activated during a period in which the carrier C1 has a value of dc (1-Vx2 *) or more, for example.

このようにキャリヤC1はブロック10a,10bのいずれに対しても用いることができるので、図2においてキャリヤ生成部23はブロック10a,10bの境界を跨がって設けられているように示した。 Since the carrier C1 can be used for any of the blocks 10a and 10b in this way, the carrier generation unit 23 is shown in FIG. 2 so as to be provided across the boundary between the blocks 10a and 10b.

比較器33,34の比較結果が論理合成部36に入力される。論理合成部36は制御信号SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwnを出力する。制御信号SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwnは、スイッチング素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの動作をそれぞれ制御する。図1では図面が煩雑とならないように制御信号SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwnはインバータ5への矢印で示される。 The comparison results of the comparators 33 and 34 are input to the logic synthesis unit 36. The logic synthesis unit 36 outputs control signals SSup, SSbp, SSwp, SSun, SSvn, SSwn. The control signals SUP, SSbp, SSwp, SSun, SSvn, SSsw control the operation of the switching elements SUP, SUP, Swp, Sun, Svn, and Swn, respectively. In FIG. 1, the control signals SSup, SSvp, SSwp, SSun, SSvn, and SSwn are indicated by arrows to the inverter 5 so that the drawing is not complicated.

値Vu1*,Vv1*,Vw1*は期間Trecにおいて用いられることが望ましく、値Vu2*,Vv2*,Vw2*は期間Tz1,Tc,Tz2において用いられることが望ましい。よって論理合成部36には信号SSrも入力される。 The values Vu1 *, Vv1 *, Vw1 * are preferably used in the period Trec, and the values Vu2 *, Vv2 *, Vw2 * are preferably used in the periods Tz1, Tc, Tz2. Therefore, the signal SSr is also input to the logic synthesis unit 36.

論理合成部36は、比較器33による3つの比較結果のそれぞれと信号SSrとの論理積を求める。論理合成部36は、比較器34による3つの比較結果のそれぞれと信号SSrの否定論理との論理積を求める。よって相毎に一対の論理積が求められる。論理合成部36は、相毎に一対の論理積同士の論理和を得る。U相に対応する論理和が活性であるときに制御信号SSupは活性である。V相に対応する論理和が活性であるときに制御信号SSvpは活性である。W相に対応する論理和が活性であるときに制御信号SSwpは活性である。 The logic synthesis unit 36 obtains the logical product of each of the three comparison results by the comparator 33 and the signal SSr. The logic synthesizer 36 obtains the logical product of each of the three comparison results by the comparator 34 and the negative logic of the signal SSr. Therefore, a pair of logical products are obtained for each phase. The logic synthesis unit 36 obtains the logical sum of a pair of logical products for each phase. The control signal SSup is active when the disjunction corresponding to the U phase is active. The control signal SSvp is active when the disjunction corresponding to the V phase is active. The control signal SSsw is active when the disjunction corresponding to the W phase is active.

制御信号SSup,SSvp,SSwpの活性は、それぞれ図3のスイッチング素子Sup,Svp,Swpのオンを示す高い値に対応する。制御信号SSup,SSvp,SSwpの非活性は、それぞれ図3のスイッチング素子Sup,Svp,Swpのオフを示す低い値に対応する。 The activities of the control signals SUP, SSvp, and SSsw correspond to high values indicating the ON of the switching elements SUP, SUP, and Swp in FIG. 3, respectively. The inactivity of the control signals SUP, SSvp, and SSsw corresponds to low values indicating off of the switching elements SUP, SUP, and Swp in FIG. 3, respectively.

制御信号SSun,SSvn,SSwnは、制御信号SSup,SSvp,SSwpが非活性のときに活性である。制御信号SSun,SSvn,SSwnは、制御信号SSup,SSvp,SSwpが活性のときに非活性である。 The control signals SSun, SSvn, SSwn are active when the control signals SSup, SSvp, SSwp are inactive. The control signals SSun, SSvn, SSwn are inactive when the control signals SSup, SSvp, SSswp are active.

制御信号SSun,SSvn,SSwnの活性は、それぞれ図3のスイッチング素子Sup,Svp,Swpのオフを示す低い値に対応する。制御信号SSun,SSvn,SSwnの非活性は、それぞれ図3のスイッチング素子Sup,Svp,Swpのオンを示す高い値に対応する。 The activities of the control signals SSun, SSvn, and SSwn correspond to the low values indicating the off of the switching elements Sup, Spp, and Swp in FIG. 3, respectively. The inactivity of the control signals SSun, SSvn, and SSwn corresponds to high values indicating the ON of the switching elements Sup, Spp, and Swp in FIG. 3, respectively.

このように構成された制御装置10は直接形電力変換器100の動作を制御する。直接形電力変換器100では制御装置10の制御によって上述の動作が行われる。 The control device 10 configured in this way controls the operation of the direct power converter 100. In the direct power converter 100, the above-mentioned operation is performed under the control of the control device 10.

制御装置10は、マイクロコンピュータと記憶装置を含んで構成される。マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップ(換言すれば手順)を実行する。上記記憶装置は、例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、書き換え可能な不揮発性メモリ(EPROM(Erasable Programmable ROM)等)などの各種記憶装置の1つまたは複数で構成可能である。 The control device 10 includes a microcomputer and a storage device. The microcomputer executes each processing step (in other words, a procedure) described in the program. The storage device can be configured by one or more of various storage devices such as ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and rewritable non-volatile memory (EPROM (Erasable Programmable ROM), etc.). ..

当該記憶装置は、各種の情報やデータ等を格納し、またマイクロコンピュータが実行するプログラムを格納し、また、プログラムを実行するための作業領域を提供する。なお、マイクロコンピュータは、プログラムに記述された各処理ステップに対応する各種手段として機能するとも把握でき、あるいは、各処理ステップに対応する各種機能を実現するとも把握できる。また、制御装置10はこれに限らず、制御装置10によって実行される各種手順、あるいは実現される各種手段または各種機能の一部または全部をハードウェアで実現しても構わない。 The storage device stores various information, data, and the like, stores a program executed by a microcomputer, and provides a work area for executing the program. It should be noted that the microcomputer can be grasped as functioning as various means corresponding to each processing step described in the program, or can be grasped as realizing various functions corresponding to each processing step. Further, the control device 10 is not limited to this, and various procedures executed by the control device 10, various means to be realized, or a part or all of various functions may be realized by hardware.

{E.変形例}
指令値k1,k2を用いた制御は、電圧VLに基づいた電流iLの制御を前提とはしない。電圧VLに基づいた電流iLの制御を行わないときには、共振抑制制御部15および減算器17を省略することができる。
{E. Modification example}
The control using the command values k1 and k2 does not presuppose the control of the current iL based on the voltage VL. When the current iL is not controlled based on the voltage VL, the resonance suppression control unit 15 and the subtractor 17 can be omitted.

比較器33における比較は期間Trecにおいて意義がある。よって比較器33にはキャリヤC1の一部である三角波C11が与えられ、三角波C12が与えられなくてもよい。 The comparison in the comparator 33 is significant in the period Trec. Therefore, the comparator 33 is provided with the triangular wave C11 which is a part of the carrier C1 and does not have to be provided with the triangular wave C12.

比較器34における比較は期間Tz1,Tc,Tz2において意義がある。よって比較器34にはキャリヤC1の一部である三角波C12が与えられ、三角波C11が与えられなくてもよい。 The comparison in the comparator 34 is significant in the periods Tz1, Tc, Tz2. Therefore, the comparator 34 is provided with the triangular wave C12 which is a part of the carrier C1 and does not have to be provided with the triangular wave C11.

期間Trecのみならず期間Tz1,Tc,Tz2においても指令値k1が採用されてもよい(図16の折れ線G63参照)。この場合、信号SSrは不要であるので、比較器13を省略することができる。 The command value k1 may be adopted not only in the period Trec but also in the periods Tz1, Tc, and Tz2 (see the polygonal line G63 in FIG. 16). In this case, since the signal SSr is unnecessary, the comparator 13 can be omitted.

期間Tcのみで指令値k2が採用されてもよい。期間Tz1,Tz2では直流リンク7における直流電圧はインバータ5が出力する電圧Vxに寄与せず、指令値k1,k2がインバータ5における実際の変調率には寄与しないからである。つまり少なくとも期間Tcで指令値k1ではなく指令値k2が採用されることで変調率が改善する。 The command value k2 may be adopted only in the period Tc. This is because in the periods Tz1 and Tz2, the DC voltage in the DC link 7 does not contribute to the voltage Vx output by the inverter 5, and the command values k1 and k2 do not contribute to the actual modulation factor in the inverter 5. That is, the modulation factor is improved by adopting the command value k2 instead of the command value k1 at least during the period Tc.

{F.他の説明}
上記の説明から本実施の形態は以下のように説明できる。制御装置10は直接形電力変換器100を制御する。直接形電力変換器100は、直流リンク7と、整流回路3と、充放電回路4と、インバータ5とを備える。
{F. Other explanation}
From the above description, the present embodiment can be described as follows. The control device 10 controls the direct power converter 100. The direct power converter 100 includes a DC link 7, a rectifier circuit 3, a charge / discharge circuit 4, and an inverter 5.

整流回路3は、単相交流電圧Vinが印加される入力端子対と、直流リンク7に接続される出力端子対3A,3Bとを有し、全波整流を行う。充放電回路4は、整流回路3から充電され、直流リンク7へ放電する。インバータ5は、直流リンク7における直流電圧を交流電圧Vu,Vv,Vwに変換する。 The rectifier circuit 3 has an input terminal pair to which a single-phase AC voltage Vin is applied and output terminal pairs 3A and 3B connected to the DC link 7, and performs full-wave rectification. The charge / discharge circuit 4 is charged from the rectifier circuit 3 and discharged to the DC link 7. The inverter 5 converts the DC voltage at the DC link 7 into AC voltages Vu, Vv, Vw.

制御装置10は、デューティ生成部11と、ブロック10bとを備える。ブロック10bはインバータ制御部として機能する。 The control device 10 includes a duty generation unit 11 and a block 10b. The block 10b functions as an inverter control unit.

デューティ生成部11は、第1デューティdrecと第2デューティdcとを生成する。第1デューティdrecは整流回路3から直流リンク7へ電流irec1が流れるデューティである。第2デューティdcは充放電回路4から直流リンク7に電流icが流れるデューティである。 The duty generation unit 11 generates a first duty drec and a second duty dc. The first duty drec is the duty at which the current irec1 flows from the rectifier circuit 3 to the DC link 7. The second duty dc is the duty at which the current ic flows from the charge / discharge circuit 4 to the DC link 7.

ブロック10bは、第1デューティdrecと、第2デューティdcと、インバータの指令値k1,k2とを用いて、制御信号SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwnを出力する。制御信号SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwnはインバータ5の動作を制御する。 The block 10b outputs control signals SSup, SSvp, SSsw, SSun, SSvn, SSwn by using the first duty drec, the second duty dc, and the command values k1 and k2 of the inverter. The control signals SSup, SSvp, SSsw, SSun, SSvn, SSswn control the operation of the inverter 5.

変調率の指令値には、少なくとも期間Trecにおいて、直流成分(ks−ks6)と、交流電圧Vu,Vv,Vwの基本周波数φ/2πtの6倍の周波数である周波数6φ/2πtの交流成分ks6・cos6φ/2πtとを有する指令値k1が採用される。期間Trecは電流irecが流れる期間である。 The command value of the modulation factor includes the DC component (ks-ks6) and the AC component ks6 having a frequency of 6φ / 2πt, which is 6 times the fundamental frequency φ / 2πt of the AC voltages Vu, Vv, Vw, at least during the period Trec. -A command value k1 having cos6φ / 2πt is adopted. The period Trec is the period during which the current irec flows.

少なくとも期間Trecにおいて指令値k1を採用することで、電流irec、ひいては電流Iinの高調波成分が低減する。つまり直接形電力変換器100に流れる電流の高調波成分が低減する。 By adopting the command value k1 at least in the period Trec, the harmonic component of the current irec and, by extension, the current Iin is reduced. That is, the harmonic component of the current flowing through the direct power converter 100 is reduced.

更に変調率の指令値には、少なくとも期間Tcにおいて、直流成分ksのみを有する指令値k2が採用される。期間Tcは電流icが流れる期間である。 Further, as the command value of the modulation factor, the command value k2 having only the DC component ks is adopted at least in the period Tc. The period Tc is the period during which the current ic flows.

期間Tcでは電流irecの高調波成分は変調率の指令値と関係が薄い。よって指令値k2を採用することで変調率が改善される。 In the period Tc, the harmonic component of the current irec has little relation to the command value of the modulation factor. Therefore, the modulation factor is improved by adopting the command value k2.

直接形電力変換器100が整流回路3と直流リンク7との間に設けられるフィルタ2を更に備える場合を説明する。電流irec1はフィルタ2を介して整流回路3から直流リンク7へ流れる。直流リンク7は直流電源線LH,LLを含む。フィルタ2は、リアクトルL2とコンデンサC2とを有する。リアクトルL2は、インバータ5と整流回路3との間で直流電源線LHまたは直流電源線LLと直列に接続される。コンデンサC2は、出力端子対3A,3Bの間でリアクトルL2と直列に接続される。充放電回路4を充電する電流iLは、リアクトルL2の電圧VLが高いほど低減する。 A case where the direct power converter 100 further includes a filter 2 provided between the rectifier circuit 3 and the DC link 7 will be described. The current irec1 flows from the rectifier circuit 3 to the DC link 7 via the filter 2. The DC link 7 includes DC power lines LH and LL. The filter 2 has a reactor L2 and a capacitor C2. The reactor L2 is connected in series with the DC power supply line LH or the DC power supply line LL between the inverter 5 and the rectifier circuit 3. The capacitor C2 is connected in series with the reactor L2 between the output terminal pairs 3A and 3B. The current iL for charging the charge / discharge circuit 4 decreases as the voltage VL of the reactor L2 increases.

電圧VLに基づいて電流iLを制御することで、フィルタ2の共振に由来する高調波が低減される。 By controlling the current iL based on the voltage VL, the harmonics derived from the resonance of the filter 2 are reduced.

以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。上述の実施形態および変形例は相互に組み合わせることができる。 Although the embodiments have been described above, it will be understood that various modifications of the embodiments and details are possible without departing from the purpose and scope of the claims. The above embodiments and modifications can be combined with each other.

2 フィルタ
3 整流回路
3A,3B 出力端子対(高電位端、低電位端)
4 充放電回路
5 インバータ
7 直流リンク
10 制御装置
10b ブロック(インバータ制御部)
11 デューティ生成部
100 形電力変換器
C2 コンデンサ
L2 リアクトル
LH,LL 直流電源線
SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwn 制御信号
Tc,Trec 期間
VL 電圧
Vin 単相交流電圧
Vu,Vv,Vw 交流電圧
dc,drec デューティ
iL,ic,irec1 電流
k1,k2 指令値
ks 直流成分(指令値)
ks−ks6 直流成分
2 Filter 3 Rectifier circuit 3A, 3B Output terminal pair (high potential end, low potential end)
4 Charge / discharge circuit 5 Inverter 7 DC link 10 Control device 10b block (inverter control unit)
11 Duty generator 100 type power converter C2 capacitor L2 reactor LH, LL DC power supply line Ssup, SSvp, SSwp, SSun, SSvn, SSsw control signal Tc, Trec period VL voltage Vin single-phase AC voltage Vu, Vv, Vw AC voltage dc, drec duty iL, ic, irec1 current k1, k2 command value ks DC component (command value)
ks-ks6 DC component

Claims (3)

直接形電力変換器(100)を制御する制御装置(10)であって、
前記直接形電力変換器は、
直流リンク(7)と、
単相交流電圧(Vin)が印加される入力端子対と、前記直流リンクに接続される出力端子対(3A,3B)とを有し、全波整流を行う整流回路(3)と、
前記整流回路から充電され、前記直流リンクへ放電する充放電回路(4)と、
前記直流リンクにおける直流電圧を交流電圧(Vu,Vv,Vw)に変換するインバータ(5)と
を備え、
前記制御装置は、
前記整流回路から前記直流リンクへ第1電流(irec1)が流れるデューティである第1デューティ(drec)と、前記充放電回路から前記直流リンクに第2電流(ic)が流れるデューティである第2デューティ(dc)とを生成するデューティ生成部(11)と、
前記第1デューティ(drec)と、前記第2デューティ(dc)と、前記インバータの変調率の指令値(k1,k2)とを用いて、前記インバータの動作を制御する制御信号(SSup,SSvp,SSwp,SSun,SSvn,SSwn)を出力するインバータ制御部(10b)と
を備え、
前記指令値は、少なくとも第1期間(Trec)において、第1直流成分(ks−ks6)と、前記交流電圧の基本周波数(φ/2πt)の6倍の周波数である第2周波数(6φ/2πt)の交流成分(ks6・cos(6φ/2πt)+θ)とを有し、
前記第1期間は前記第1電流が流れる期間である、直接形電力変換器用の制御装置。
A control device (10) that controls a direct power converter (100).
The direct power converter
DC link (7) and
A rectifier circuit (3) having an input terminal pair to which a single-phase AC voltage (Vin) is applied and an output terminal pair (3A, 3B) connected to the DC link and performing full-wave rectification.
A charge / discharge circuit (4) that is charged from the rectifier circuit and discharged to the DC link, and
It is provided with an inverter (5) that converts a DC voltage in the DC link into an AC voltage (Vu, Vv, Vw).
The control device
The first duty (drec), which is the duty at which the first current (irec1) flows from the rectifier circuit to the DC link, and the second duty, which is the duty at which the second current (ic) flows from the charge / discharge circuit to the DC link. The duty generation unit (11) that generates (dc) and
Control signals (SSup, SSvp,) that control the operation of the inverter by using the first duty (dec), the second duty (dc), and the command values (k1, k2) of the modulation factor of the inverter. It is equipped with an inverter control unit (10b) that outputs SSwp, SSun, SSvn, SSwn).
The command value is a second frequency (6φ / 2πt) which is 6 times the frequency of the first DC component (ks-ks6) and the fundamental frequency (φ / 2πt) of the AC voltage in at least the first period (Trec). ) With the AC component (ks6 · cos (6φ / 2πt) + θ)
The first period is a period in which the first current flows, and is a control device for a direct power converter.
前記指令値は、少なくとも第2期間(Tc)において第2直流成分(ks)のみを有し、
前記第2期間は前記第2電流が流れる期間である、請求項1記載の直接形電力変換器用の制御装置。
The command value has only a second DC component (ks) at least in the second period (Tc).
The control device for a direct power converter according to claim 1, wherein the second period is a period during which the second current flows.
前記直接形電力変換器は、
前記整流回路と前記直流リンクとの間に設けられるフィルタ(2)
を更に備え、
前記第1電流(irec1)は前記フィルタを介して前記整流回路から前記直流リンクへ流れ、
前記直流リンクは第1直流電源線(LH)および第2直流電源線(LL)を含み、
前記フィルタは、
前記インバータと前記整流回路との間で前記第1直流電源線または前記第2直流電源線と直列に接続されるリアクトル(L2)と、
前記出力端子対の間で前記リアクトルと直列に接続されるコンデンサ(C2)と
を有し、
前記充放電回路(4)を充電する第3電流(iL)は、前記リアクトルの電圧(VL)が高いほど低減する、請求項1または請求項2に記載の直接形電力変換器用の制御装置。
The direct power converter
A filter provided between the rectifier circuit and the DC link (2)
With more
The first current (irec1) flows from the rectifier circuit to the DC link via the filter.
The DC link includes a first DC power line (LH) and a second DC power line (LL).
The filter
A reactor (L2) connected in series with the first DC power supply line or the second DC power supply line between the inverter and the rectifier circuit, and
It has a capacitor (C2) connected in series with the reactor between the output terminal pairs.
The control device for a direct power converter according to claim 1 or 2, wherein the third current (iL) for charging the charge / discharge circuit (4) decreases as the voltage (VL) of the reactor increases.
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