JP2021191070A - Controller of power converter - Google Patents

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Abstract

To allow prevention of a power source short circuit and a load release without switching an operation mode of a three-phase single-phase matrix converter (MC) between a current form commutation and a voltage form commutation.SOLUTION: The controller of the present invention is formed to repeat modes in the order from a first, mode MODE1 to a seventh mode, MODE7 and to control a matrix converter in a power converter. The controller executes, by a voltage form commutation, a switch from the first mode, MODE1 to the fourth mode, MODE2 and a switch from the fourth mode, MODE4 to the fifth mode, MODE5, and executes, by a current form commutation, a switch from the second mode, MODE2 to the third mode, MODE3, a switch from the third mode, MODE3 to the fourth mode, MODE4, a switch from the fifth mode, MODE5 to the sixth mode, MODE6, and a switch from the sixth mode, MODE6 to the seventh mode, MODE7.SELECTED DRAWING: Figure 15

Description

本発明は電力変換装置の制御装置に関し、特に、スイッチングによる転流を行う電力変換装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a power conversion device, and more particularly to a control device for a power conversion device that performs commutation by switching.

近年、蓄電池用の双方向インターフェースなど、さまざまな分野で絶縁形AC/DCコンバータの用途が拡大している。この種のコンバータでは一般に、高周波絶縁リンクを導入することで、高電力密度が実現される。中でも、特許文献1に記載のMC(マトリックスコンバータ)式DAB(デュアルアクティブブリッジ)型双方向絶縁形AC/DCコンバータは、かさばる電解コンデンサが不要であり、寿命も長いなど多くの利点を有することから、近年注目されている。 In recent years, the applications of isolated AC / DC converters have been expanding in various fields such as bidirectional interfaces for storage batteries. High power densities are generally achieved in this type of converter by introducing high frequency isolated links. Among them, the MC (matrix converter) type DAB (dual active bridge) type bidirectional isolated AC / DC converter described in Patent Document 1 does not require a bulky electrolytic capacitor and has many advantages such as a long life. , Has been attracting attention in recent years.

MC式DAB型双方向絶縁形AC/DCコンバータの変調方式としては、特許文献1に記載のように、MCの出力電圧vMCをパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)によって制御し、かつ、出力電圧vMCがゼロとなる期間を有する変調法を用いることが一般的である。以下、この変調法をZPWM(Zero voltage Pulse Width Modulation)変調法と称する。 As a modulation method of the MC type DAB type bidirectional isolated AC / DC converter, as described in Patent Document 1, the output voltage vMC of the MC is controlled by pulse width modulation (PWM), and It is common to use a modulation method with a period during which the output voltage v MC is zero. Hereinafter, this modulation method is referred to as a ZPWM (Zero voltage Pulse Width Modulation) modulation method.

ZPWM変調法では、MCを構成する各スイッチ素子のスイッチングにより、出力電圧vMCの変更が行われる。このスイッチングの際には、MCの入力である3相交流の相間短絡(以下、「電源短絡」と称する)や、MCの出力であるリアクトル電流iの流路喪失による過電圧の発生(以下、「負荷開放」と称する)を防止するため、1回のスイッチングに関連する4つのスイッチ素子を一度に切り替えるのではなく1つずつ順に切り替えていくという動作(以下、「転流動作」と称する)が行われる。 In the ZPWM modulation method, the output voltage v MC is changed by switching each switch element constituting the MC. During this switching, interphase short-circuiting the three-phase alternating current is input to MC (hereinafter, referred to as "power short") and the occurrence of an overvoltage due to the flow path loss of the reactor current i L is the output of MC (hereinafter, In order to prevent (referred to as "load release"), the operation of switching the four switch elements related to one switching in order instead of switching at once (hereinafter referred to as "commutation operation"). Is done.

転流動作は、スイッチ素子の切り替え順によって電圧形転流と電流形転流の2種類に大別される。電圧形転流は、リアクトル電流iの流路が常に確保されるように各スイッチ素子の切り替えを行うというもので、原理的に負荷開放を防ぐことができるが、入力相電圧の大小に応じて切り替えのパターン(以下、「ゲートパターン」と称する)を変える必要があり、入力相電圧の大小判定を誤ると電源短絡を招く。一方、電流形転流は、互いに逆向きに接続された2つのダイオードによって3相側電源の一方入力端と他方入力端との間に電流が流れないようにしつつ各スイッチ素子の切り替えを行うというもので、原理的に電源短絡を防ぐことができるが、リアクトル電流iの符号に応じてゲートパターンを変える必要があり、リアクトル電流iの符号判定を誤ると負荷開放を招く。 The commutation operation is roughly classified into two types, voltage type commutation and current type commutation, depending on the switching order of the switch elements. Voltage-commutation, those that perform switching of the switch elements as the flow path of the reactor current i L is always ensured, can be prevented theoretically open load, depending on the magnitude of the input phase voltage It is necessary to change the switching pattern (hereinafter referred to as "gate pattern"), and if the magnitude determination of the input phase voltage is incorrect, a power short circuit will occur. On the other hand, in the current type commutation, each switch element is switched while preventing current from flowing between one input end and the other input end of the three-phase side power supply by two diodes connected in opposite directions to each other. but, it can be prevented theoretically supply short circuit, it is necessary to change the gate pattern in accordance with the sign of the reactor current i L, causing the load opening and erroneous code determination of the reactor current i L.

このように、電圧形転流と電流形転流にはそれぞれ一長一短があるが、故障防止の観点で考えると、優先的に防止すべきなのは電源短絡であることから、電源相の大小関係が不安定である場合、通常、MCの転流動作は電流形転流によって実行される。特許文献1の図12及び図13には、電流形転流におけるゲートパターンの具体例が開示されている。 In this way, voltage-type commutation and current-type commutation have advantages and disadvantages, but from the viewpoint of failure prevention, it is the power short circuit that should be prevented preferentially, so the magnitude relationship between the power supply phases is irrelevant. When stable, the commutation operation of the MC is usually performed by current commutation. 12 and 13 of Patent Document 1 disclose specific examples of gate patterns in current-type commutation.

非特許文献1には、電圧形転流と電流形転流を組み合わせて使用する技術が開示されている。この技術では、MCに入力される3相交流電圧のうち2相の電圧がほぼ等しく電圧形転流の失敗が発生しやすい期間(the critical area)においては電流形転流による転流動作が行われ、それ以外の期間では電圧形転流による転流動作が行われる。 Non-Patent Document 1 discloses a technique for using a combination of voltage-type commutation and current-type commutation. In this technology, in the critical area where the voltages of two phases of the three-phase AC voltage input to the MC are almost equal and the failure of voltage-type commutation is likely to occur, the commutation operation by current-type commutation is performed. In other periods, the commutation operation by voltage type commutation is performed.

特開2020−005462号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-005462

宅間 春介、外1名、「電流方向の推定を含む、三相単相マトリックスコンバータのためのハイブリッド転流方法(Hybrid commutation method with current direction estimation for three-phase-to-single-phase matrix converter)」、2018年アメリカ電気電子工学会応用パワーエレクトロニクス会議及び博覧会(2018 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC))、p.672−679Harusuke Takuma, 1 outside, "Hybrid commutation method with current direction estimation for three-phase-to-single-phase matrix converter" , 2018 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), p. 672-679

しかしながら、非特許文献1の技術では、MCの入力電圧に応じ、電流形転流と電圧形転流の間でMCの動作モードを切り替えることになる。このような動作モードの切り替えは、MCの動作を複雑化するとともに、切り替え時におけるMCの動作を不安定にする可能性があるため、好ましいとは言えない。 However, in the technique of Non-Patent Document 1, the operation mode of the MC is switched between the current type commutation and the voltage type commutation according to the input voltage of the MC. Such switching of the operation mode is not preferable because it complicates the operation of the MC and may make the operation of the MC unstable at the time of switching.

したがって、本発明の目的の一つは、電流形転流と電圧形転流の間でMCの動作モードを切り替えることなく、電源短絡と負荷開放の両方を防止できる電力変換装置の制御装置を提供することにある。 Therefore, one of the objects of the present invention is to provide a control device for a power conversion device capable of preventing both power short circuit and load release without switching the operation mode of MC between current type commutation and voltage type commutation. To do.

本発明による電力変換装置の制御装置は、互いに磁気結合する第1及び第2のコイルを有するトランスと、一端が三相交流の第1相に接続され、他端が前記第1のコイルの一端を構成する第1のノードに接続された第1の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第2相に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第2の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第3相に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第3の双方向スイッチ素子、一端が前記第1相に接続され、他端が前記第1のコイルの他端を構成する第2のノードに接続された第4の双方向スイッチ素子、一端が前記第2相に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第5の双方向スイッチ素子、及び、一端が前記第3相に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第6の双方向スイッチ素子を有するマトリックスコンバータを有する電力変換装置の制御装置であって、前記第1相が前記第2相より大きく、前記第2相が前記第3相より大きい場合に、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第1のモード、前記第1及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第2のモード、前記第2及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第3のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第4のモード、前記第3及び前記第4の双方向スイッチ素子がオンである第5のモード、前記第3及び前記第5の双方向スイッチ素子がオンである第6のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第7のモードの順で繰り返し前記マトリックスコンバータを制御するよう構成され、前記第1のモードから前記第2のモードへの切り替え、及び、前記第4のモードから前記第5のモードへの切り替えを電圧形転流により実行し、前記第2のモードから前記第3のモードへの切り替え、前記第3のモードから前記第4のモードへの切り替え、前記第5のモードから前記第6のモードへの切り替え、及び、前記第6のモードから前記第7のモードへの切り替えを電流形転流により実行する、制御装置である。 The control device of the power conversion device according to the present invention has a transformer having first and second coils that are magnetically coupled to each other, one end of which is connected to the first phase of three-phase AC, and the other end of which is one end of the first coil. A first bidirectional switch element connected to a first node constituting the above, one end connected to the second phase of the three-phase AC, and the other end connected to the first node. A switch element, one end connected to the third phase of the three-phase AC, the other end connected to the first node, one end connected to the first phase, and the other end connected to the first phase. A fourth bidirectional switch element connected to a second node constituting the other end of the first coil, one end connected to the second phase and the other end connected to the second node. A control device for a power conversion device having a bidirectional switch element of 5 and a matrix converter having a sixth bidirectional switch element having one end connected to the third phase and the other end connected to the second node. The first mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are turned on when the first phase is larger than the second phase and the second phase is larger than the third phase. , The second mode in which the first and sixth bidirectional switch elements are on, the third mode in which the second and sixth bidirectional switch elements are on, the third and the sixth. The fourth mode in which the bidirectional switch element is on, the fifth mode in which the third and fourth bidirectional switch elements are on, and the third and fifth bidirectional switch elements are on. It is configured to repeatedly control the matrix converter in the order of a sixth mode, the third mode and the seventh mode in which the sixth bidirectional switch element is on, and the first mode to the second mode. Switching to the mode and switching from the fourth mode to the fifth mode are executed by voltage type commutation, switching from the second mode to the third mode, and the third mode. To switch to the fourth mode, switch from the fifth mode to the sixth mode, and switch from the sixth mode to the seventh mode by current-type commutation. It is a control device.

本発明によれば、リアクトル電流iの符号が不安定で、電流形転流を使うと負荷開放が発生しやすい第1のモードから第2のモードへの切り替え、及び、第4のモードから第5のモードへの切り替えを電圧形転流により実行し、そのような問題の発生しない他の切り替えを電流形電流により実行するので、電流形転流と電圧形転流の間でMCの動作モードを切り替えることなく、電源短絡と負荷開放の両方を防止することが可能になる。 According to the present invention, unstable sign of the reactor current i L, switching from a first mode in which the load open-prone and using current-commutation to the second mode, and, from the fourth mode Since the switching to the fifth mode is performed by the voltage type commutation and the other switching that does not cause such a problem is performed by the current type current, the operation of the MC between the current type commutation and the voltage type commutation. It is possible to prevent both power short circuit and load release without switching modes.

本実施の形態による電力変換装置1及びその制御装置4の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power conversion device 1 and the control device 4 by this embodiment. 図1に示した電力変換装置1の高周波等価回路を示す図である。It is a figure which shows the high frequency equivalent circuit of the power conversion apparatus 1 shown in FIG. 力行時における電圧e,e,e,vMC,vINV、電流ieu,iev,iew,Idc,i、及び電流Idcの指令値Idc (=P/Vdc)の各波形のシミュレーション結果を示す信号波形図である。Voltage e u during power running, e v, e w, v MC, v INV, current i eu, i ev, i ew , I dc, i L, and the current command values I dc I dc * (= P * / It is a signal waveform diagram which shows the simulation result of each waveform of V dc). 図3の一部(0.01秒から0.00014秒分)の拡大図である。It is an enlarged view of a part of FIG. 3 (for 0.01 seconds to 0.00014 seconds). nVdc/e=0.25の場合における電圧vMC,nvINV及びリアクトル電流iの力行時の波形を模式的に示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows typically the waveform at the time of power running of voltage v MC , nv INV and reactor current i L in the case of nV dc / e M = 0.25. nVdc/e=0.5の場合における電圧vMC,nvINV及びリアクトル電流iの力行時の波形を模式的に示す信号波形図である。Voltage v MC in the case of nV dc / e M = 0.5, is a signal waveform diagram showing schematically a power running of the waveform of nv INV and reactor current i L. マトリックスコンバータ10の制御の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the control of a matrix converter 10. マトリックスコンバータ10の制御の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the control of a matrix converter 10. マトリックスコンバータ10の制御の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the control of a matrix converter 10. マトリックスコンバータ10の制御の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the control of a matrix converter 10. マトリックスコンバータ10の制御の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the control of a matrix converter 10. 第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを電流形転流によって行う場合の転流シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the commutation sequence when the switching from the 1st mode MODE1 to the 2nd mode MODE2 is performed by the current type commutation. 第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを電圧形転流によって行う場合の転流シーケンスを示す図である。It is a figure which shows the commutation sequence in the case of switching from a 1st mode MODE1 to a 2nd mode MODE2 by voltage type commutation. 第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを電流形転流によって行う場合(ただし、リアクトル電流iがプラスである間に転流動作が開始された場合)の転流シーケンスを示す図である。If carried out by switching the current-commutation from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 (However, if the reactor current i L is commutation operation is initiated while a plus) indicates a commutation sequence of It is a figure. 本発明の実施の形態による制御装置4がモード切り替え時に使用する転流方法を示す図である。It is a figure which shows the commutation method used at the time of mode switching by the control device 4 by embodiment of this invention. nVdc/e=0.25の場合における電圧vMC,nvINV及びリアクトル電流iの回生時の波形を模式的に示す信号波形図である。It is a signal waveform diagram which shows typically the waveform at the time of regeneration of the voltage v MC , nv INV and the reactor current i L in the case of nV dc / e M = 0.25. nVdc/e=0.5の場合における電圧vMC,nvINV及びリアクトル電流iの回生時の波形を模式的に示す信号波形図である。Voltage v MC in the case of nV dc / e M = 0.5, is a signal waveform diagram schematically showing the regeneration time of the waveform of nv INV and reactor current i L. (a)は、第1の比較例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図であり、(b)は、第1の実施例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図である。 (A) is a signal waveform diagram showing the measurement results of the voltage v MC , v INV , the reactor current i L , and the input current i eu at the time of power running according to the first comparative example, and (b) is the first signal waveform diagram. It is a signal waveform diagram which shows the measurement result of the voltage v MC , v INV , the reactor current i L , and the input current i eu at the time of power running by an Example. (a)は、第1の比較例及び第1の実施例のそれぞれにおける効率[%]の測定結果を示す図であり、(b)は、第1の比較例及び第1の実施例のそれぞれにおける入力電流のTHD[%]を示す図である。(A) is a figure which shows the measurement result of efficiency [%] in each of 1st comparative example and 1st Example, and (b) is a figure which shows the measurement result of 1st comparative example and 1st Example, respectively. It is a figure which shows the THD [%] of the input current in. (a)は、第2の比較例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図であり、(b)は、第2の実施例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図である。(A) is a signal waveform diagram showing the measurement results of the voltage v MC , v INV , the reactor current i L , and the input current i eu at the time of power running according to the second comparative example, and (b) is a signal waveform diagram showing the second comparative example. It is a signal waveform diagram which shows the measurement result of the voltage v MC , v INV , the reactor current i L , and the input current i eu at the time of power running by an Example. (a)は、第2の比較例及び第2の実施例のそれぞれにおける効率[%]の測定結果を示す図であり、(b)は、第2の比較例及び第2の実施例のそれぞれにおける入力電流のTHD[%]を示す図である。(A) is a figure which shows the measurement result of the efficiency [%] in each of the 2nd comparative example and 2nd Example, and (b) is a figure which shows the measurement result of the efficiency [%] in each of the 2nd comparative example and the 2nd Example, respectively. It is a figure which shows the THD [%] of the input current in.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本実施の形態による電力変換装置1及びその制御装置4の構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態による電力変換装置1は、三相単相マトリックスコンバータ10と、トランス20と、フルブリッジ型のAC/DCコンバータ30と、保護回路35とを有するMC式DAB型双方向絶縁形AC/DCコンバータである。マトリックスコンバータ10、トランス20、及びAC/DCコンバータ30は、系統電源2と負荷3の間にこの順で接続される。以下では、系統電源2に接続されるマトリックスコンバータ10の3つの端部をそれぞれ第7のノードn、第8のノードn、第9のノードnと称し、トランス20に接続されるマトリックスコンバータ10の2つの端部をそれぞれ第1のノードn、第2のノードnと称し、トランス20に接続されるAC/DCコンバータ30の2つの端部をそれぞれ第3のノードn、第4のノードnと称し、負荷3に接続されるAC/DCコンバータ30の2つの端部をそれぞれ第5のノードn、第6のノードnと称する。また、第2のノードnの電圧に対する第1のノードnの電圧を電圧vMCと称し、第4のノードnの電圧に対する第3のノードnの電圧を電圧vINVと称する。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power conversion device 1 and a control device 4 thereof according to the present embodiment. As shown in the figure, the power conversion device 1 according to the present embodiment is an MC type having a three-phase single-phase matrix converter 10, a transformer 20, a full-bridge type AC / DC converter 30, and a protection circuit 35. It is a DAB type bidirectional isolated AC / DC converter. The matrix converter 10, the transformer 20, and the AC / DC converter 30 are connected between the system power supply 2 and the load 3 in this order. Hereinafter, the seventh node n 7 3 one end of the matrix converter 10 connected to the system power supply 2, respectively, the node n 8 of the eighth, referred to as a node n 9 ninth matrix that is connected to the transformer 20 node n 1 first each of the two ends of the converter 10, referred to as a second node n 2, a third node two ends of the AC / DC converter 30 connected to the transformer 20, respectively n 3, referred to as a fourth node n 4, the fifth node n 5 2 two ends of the AC / DC converter 30 connected to the load 3, respectively, referred to as node n 6 of the sixth. Further, the voltage of the first node n 1 with respect to the voltage of the second node n 2 is referred to as a voltage v MC, and the voltage of the third node n 3 with respect to the voltage of the fourth node n 4 is referred to as a voltage v INV.

トランス20は、互いに磁気結合する2つのコイル20a,20b(第1及び第2のコイル)を有して構成される。コイル20a,20bの巻き数はそれぞれN及びNであり、コイル20a,20bの巻き数比nは、n=N/Nとなる。コイル20aの一端はリアクトルLを介して第1のノードnでマトリックスコンバータ10に接続され、コイル20aの他端は第2のノードnでマトリックスコンバータ10に接続される。なお、リアクトルLは、トランス20とは別に設けたインダクタンス素子であってもよいし、トランス20の漏れインダクタンスであってもよい。コイル20bの一端は第3のノードnでAC/DCコンバータ30に接続され、コイル20bの他端は第4のノードnでAC/DCコンバータ30に接続される。以下では、リアクトルLを流れる電流をリアクトル電流iと称する。リアクトル電流iの向きについては、第1のノードnから第2のノードnに向かう方向をプラス方向とし、その逆をマイナス方向とする。リアクトル電流iは、電圧vMC,nvINVを用いると、次の式(1)のように時間tの関数で表される。 The transformer 20 includes two coils 20a and 20b (first and second coils) that are magnetically coupled to each other. Coil 20a, the number of turns of 20b are each N P and N S, turns ratio n of coils 20a, 20b becomes n = N P / N S. One end of the coil 20a is connected to a matrix converter 10 in the first node n 1 through the reactor L, the other end of the coil 20a is connected to a matrix converter 10 in the second node n 2. The reactor L may be an inductance element provided separately from the transformer 20, or may be a leakage inductance of the transformer 20. One end of the coil 20b is connected to the AC / DC converter 30 at a third node n 3, the other end of the coil 20b is connected to the AC / DC converter 30 in the fourth node n 4. Hereinafter, the current flowing through the reactor L is referred to as a reactor current i L. The orientation of the reactor current i L, the direction from the first node n 1 to the second node n 2 is a positive direction, and the opposite negative direction. The reactor current i L is expressed as a function of time t as in the following equation (1) when the voltage v MC and nv INV are used.

Figure 2021191070
Figure 2021191070

AC/DCコンバータ30は、単相交流電圧(コイル20b側)と直流電圧(負荷3側)とを相互に変換する装置である。負荷3は、例えば蓄電池やハイブリッドカーのモーターを駆動するための電力変換器であり、電力変換装置1から供給される直流電力によって動作する(充電される)場合(力行)と、逆に電力変換装置1に対して直流電力を供給する場合(回生)とがある。負荷3の一端は第5のノードnでAC/DCコンバータ30に接続され、負荷3の他端は第6のノードnでAC/DCコンバータ30に接続される。以下では、第6のノードnの電圧に対する第5のノードnの電圧を電圧Vdcと称し、第5のノードnから負荷3に向かって流れる電流を電流Idcと称する。 The AC / DC converter 30 is a device that mutually converts a single-phase AC voltage (coil 20b side) and a DC voltage (load 3 side). The load 3 is, for example, a power converter for driving a storage battery or a motor of a hybrid car, and is operated (charged) by DC power supplied from the power conversion device 1 (power running), and conversely, power conversion. There is a case where DC power is supplied to the device 1 (regeneration). One end of the load 3 is connected to the AC / DC converter 30 at node n 5 of the fifth, the other end of the load 3 is connected to the AC / DC converter 30 at node n 6 of the sixth. Hereinafter, the voltage of the fifth node n 5 with respect to the voltage of the sixth node n 6 is referred to as a voltage V dc, and the current flowing from the fifth node n 5 toward the load 3 is referred to as a current I dc.

AC/DCコンバータ30は、一端が第5のノードnに接続され、他端が第3のノードnに接続されたスイッチ素子G(第1の片方向スイッチ素子)と、一端が第6のノードnに接続され、他端が第3のノードnに接続されたスイッチ素子G(第2の片方向スイッチ素子)と、一端が第5のノードnに接続され、他端が第4のノードnに接続されたスイッチ素子G(第3の片方向スイッチ素子)と、一端が第6のノードnに接続され、他端が第4のノードnに接続されたスイッチ素子G(第4の片方向スイッチ素子)と、一端が第5のノードnに接続され、他端が第6のノードnに接続されたキャパシタC1とを有して構成される。 AC / DC converter 30 has one end connected to the node n 5 of the fifth switch elements G 1, which other end is connected to the third node n 3 (first uni-directional switch element), one end of the A switch element G 2 (second one-way switch element) connected to node n 6 of 6 and the other end connected to a third node n 3 , and one end connected to a fifth node n 5 and others. a switching element G 3 which end is connected to the fourth node n 4 (third unidirectional switching elements), one end connected to the node n 6 of the sixth and the other end connected to the fourth node n 4 It has a switch element G 4 (fourth one-way switch element) and a capacitor C1 having one end connected to the fifth node n 5 and the other end connected to the sixth node n 6. Will be done.

スイッチ素子G〜Gはそれぞれ、例えばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体素子と、この半導体素子と並列に接続されたダイオード及びスナバキャパシタとを含んで構成される片方向スイッチである。なお、スナバキャパシタは、半導体素子の寄生容量であってもよいし、独立した容量素子であってもよい。スイッチ素子Gは、ダイオードのアノードが第3のノードnに接続されるように回路に組み込まれ、スイッチ素子Gは、ダイオードのカソードが第3のノードnに接続されるように回路に組み込まれ、スイッチ素子Gは、ダイオードのアノードが第4のノードnに接続されるように回路に組み込まれ、スイッチ素子Gは、ダイオードのカソードが第4のノードnに接続されるように回路に組み込まれる。 Each of the switch elements G 1 ~G 4, for example MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field -Effect Transistor) or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) semiconductor element and, connected diodes and a snubber capacitor in parallel with the semiconductor element such as It is a one-way switch configured to include and. The snubber capacitor may be a parasitic capacitance of a semiconductor element or an independent capacitive element. The switch element G 1 is incorporated into the circuit so that the diode anode is connected to the third node n 3 , and the switch element G 2 is circuit so that the diode cathode is connected to the third node n 3. incorporated in the switch element G 3 are, incorporated in the circuit as the anode of the diode is connected to the fourth node n 4, switching element G 4 are cathode of the diode is connected to the fourth node n 4 It is incorporated in the circuit so as to be.

スイッチ素子G〜Gを構成する半導体素子の制御電極のそれぞれには、制御装置4から個別の制御信号が供給される。各制御信号は、それぞれハイ又はローいずれかの値を取る信号である。制御装置4は、これらの制御信号の値を個別に制御することにより、スイッチ素子G〜Gそれぞれのオンオフ状態を個別に制御する。 The respective control electrodes of the semiconductor elements constituting the switching element G 1 ~G 4 is a separate control signal is supplied from the control unit 4. Each control signal is a signal that takes either a high value or a low value. The controller 4 controls the values of these control signals individually to control the on-off states of the respective switching elements G 1 ~G 4 individually.

マトリックスコンバータ10は、三相交流電圧(系統電源2側)と単相交流電圧(コイル20a側)とを相互に変換する装置である。系統電源2は、互いに2π/3ずつ位相のずれた正弦波信号によって表される交流電圧e,e,eを生成する三相交流電源であり、例えば商用電源である。交流電圧e,e,eを数式で表すと、次の式(2)のようになる。ただし、Eは入力線間電圧実効値(定数)であり、ωtは入力電圧の位相角(定数)である。 The matrix converter 10 is a device that mutually converts a three-phase AC voltage (system power supply 2 side) and a single-phase AC voltage (coil 20a side). System power supply 2 is a three-phase AC power supply for generating an AC voltage e u, e v, e w represented by a sinusoidal signal with shifted 2 [pi / 3 by phases, for example, a commercial power supply. AC voltage e u, e v, expressed the e w in the formula is as the following equation (2). However, E is the effective value (constant) of the voltage between the input lines, and ωt is the phase angle (constant) of the input voltage.

Figure 2021191070
Figure 2021191070

図1に示すように、u相(第1相)に対応する交流電圧eに対応する系統電源2の出力端は第7のノードnでマトリックスコンバータ10に接続され、v相(第2相)に対応する交流電圧eに対応する系統電源2の出力端は第8のノードnでマトリックスコンバータ10に接続され、w相(第3相)に対応する交流電圧eに対応する系統電源2の出力端は第9のノードnでマトリックスコンバータ10に接続される。以下では、第7乃至第9のノードn〜nを流れる電流をそれぞれ電流ieu,iev,iewと称する。 As shown in FIG. 1, the output end of the system power source 2 corresponding to the AC voltage e u corresponding to the u-phase (first phase) is connected to a matrix converter 10 at node n 7 of the 7, v-phase (second output end of the system power source 2 corresponding to the AC voltage e v corresponding to the phase) is connected to the matrix converter 10 at node n 8 of the eighth, corresponding to an AC voltage e w corresponding to w-phase (phase 3) output end of the system power source 2 is connected to a matrix converter 10 at node n 9 ninth. Hereinafter, the seventh to ninth node n 7 ~n 9 a current flowing each current i eu, i ev, referred to as i ew.

マトリックスコンバータ10は、一端が第7のノードnに接続され、他端が第1のノードnに接続された双方向スイッチ素子Sup(第1の双方向スイッチ素子)と、一端が第8のノードnに接続され、他端が第1のノードnに接続された双方向スイッチ素子Svp(第2の双方向スイッチ素子)と、一端が第9のノードnに接続され、他端が第1のノードnに接続された双方向スイッチ素子Swp(第3の双方向スイッチ素子)と、一端が第7のノードnに接続され、他端が第2のノードnに接続された双方向スイッチ素子Sun(第4の双方向スイッチ素子)と、一端が第8のノードnに接続され、他端が第2のノードnに接続された双方向スイッチ素子Svn(第5の双方向スイッチ素子)と、一端が第9のノードnに接続され、他端が第2のノードnに接続された双方向スイッチ素子Swn(第6の双方向スイッチ素子)と、交流リアクトルLfと、ダンピング抵抗Rfと、入力キャパシタCfとを有して構成される。 Matrix converter 10 has one end connected to the node n 7 of the seventh and the other end and connected to the bidirectional switch element S up to the first node n 1 (first bidirectional switch element), one end of the is connected to the node n 8 8, the other end and connected to the bidirectional switch element S vp to the first node n 1 (second bidirectional switch element), one end connected to the node n 9 of 9 , The other end is connected to the first node n 1 and the bidirectional switch element Swp (third bidirectional switch element), and one end is connected to the seventh node n 7 and the other end is the second node. A bidirectional switch element Sun (fourth bidirectional switch element) connected to n 2 and a bidirectional one end connected to the eighth node n 8 and the other end connected to the second node n 2. switching element S vn (the fifth bidirectional switching devices), one end connected to the node n 9 ninth and the other end of the second node n 2 to the connected bidirectional switch element S wn (sixth A bidirectional switch element), an AC reactor Lf, a damping resistor Rf, and an input capacitor Cf.

交流リアクトルLfは、第7のノードnと双方向スイッチ素子Sup,Sunの接続点である第10のノードn10との間に挿入されたインダクタと、第8のノードnと双方向スイッチ素子Svp,Svnの接続点である第11のノードn11との間に挿入されたインダクタと、第9のノードnと双方向スイッチ素子Swp,Swnの接続点である第12のノードn12との間に挿入されたインダクタとによって構成される。ダンピング抵抗Rfは、これらのインダクタのそれぞれと並列に接続された3つの抵抗素子によって構成される。入力キャパシタCfは、デルタ結線又はスター結線によって互いに接続された3つのキャパシタによって構成されており、その3つの接続点はそれぞれ第10乃至第12のノードn10〜n12に接続される。以下では、第10乃至第12のノードn10〜n12を流れる電流をそれぞれ入力電流i,i,iと称する。 AC reactor Lf, the node n 7 and the bidirectional switch element S up seventh, both the inserted inductor, the node n 8 eighth between tenth node n 10 of a connecting point of S un It is the connection point between the inductor inserted between the 11th node n 11 which is the connection point of the direction switch elements S bp and S vn , and the 9th node n 9 and the bidirectional switch elements Swp and Swn. It constituted by an inductor inserted between the twelfth node n 12 of the. The damping resistor Rf is composed of three resistance elements connected in parallel with each of these inductors. Input capacitor Cf is composed of three capacitors connected to each other by a delta connection or star connection, the three connecting points are connected to the node n 10 ~n 12 of the 10 to 12 respectively. Hereinafter, referred to as the tenth to twelfth node n 10 ~n 12 the current flowing the respective input current i u of, i v, i w.

双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnはそれぞれ、直列に接続された2つのスイッチ素子を含んで構成される双方向スイッチである。具体的には、双方向スイッチ素子Supは、直列に接続されたスイッチ素子Gpu,Gupと、スイッチ素子Gpu,Gupにより構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタとによって構成される。また、双方向スイッチ素子Svpは、直列に接続されたスイッチ素子Gpv,Gvpと、スイッチ素子Gpv,Gvpにより構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタとによって構成され、双方向スイッチ素子Swpは、直列に接続されたスイッチ素子Gpw,Gwpと、スイッチ素子Gpw,Gwpにより構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタとによって構成され、双方向スイッチ素子Sunは、直列に接続されたスイッチ素子Gnu,Gunと、スイッチ素子Gnu,Gunにより構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタとによって構成され、双方向スイッチ素子Svnは、直列に接続されたスイッチ素子Gnv,Gvnと、スイッチ素子Gnv,Gvnにより構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタとによって構成され、双方向スイッチ素子Swnは、直列に接続されたスイッチ素子Gnw,Gwnと、スイッチ素子Gnw,Gwnにより構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタとによって構成される。これらスイッチ素子Gpu,Gup,Gpv,Gvp,Gpw,Gwp,Gnu,Gun,Gnv,Gvn,Gnw,Gwnはそれぞれ、例えばMOSFETやIGBTなどの半導体素子と、この半導体素子と並列に接続されたダイオードとを含んで構成される片方向スイッチである。 Bidirectional switch element S up, S vp, a S wp, S un, S vn , bidirectional switch composed respectively S wn, comprise two switch elements connected in series. Specifically, the bidirectional switch element S up, the switch element G pu connected in series, and G up, switching element G pu, the snubber capacitor connected in parallel with the series circuit composed of G up It is composed. Furthermore, the bidirectional switching element S vp is composed switching element G pv connected in series, and G vp, switching element G pv, the snubber capacitor connected in parallel with the series circuit comprising the G vp, bidirectional switch element S wp is composed switching element G pw connected in series, and G wp, switching element G pw, the snubber capacitor connected in parallel with the series circuit comprising the G wp, bidirectional switching element S un are configured switching elements G nu connected in series, and G un, switching element G nu, by the snubber capacitor connected in parallel with the series circuit comprising the G un, bidirectional switch element S vn, the switch element G nv connected in series, and G vn, switching element G nv, is constituted by a snubber capacitor connected in parallel with the series circuit comprising the G vn, bidirectional switch element S wn consists switching element G nw connected in series, and G wn, switching element G nw, by the snubber capacitor connected in parallel with the series circuit comprising the G wn. These switch elements G pu , G up , G pv , G v p , G p w , G pp , G nu , Gun , G nv , G vn , G nw , and G n are semiconductor devices such as MOSFETs and IGBTs, respectively. This is a one-way switch including a semiconductor element and a diode connected in parallel.

スイッチ素子Gpu,Gupは、第1のノードnと第10のノードn10との間にこの順で、かつ、それぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続される。スイッチ素子Gpv,Gvpは、第1のノードnと第11のノードn11との間にこの順で、かつ、それぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続される。スイッチ素子Gpw,Gwpは、第1のノードnと第12のノードn12との間にこの順で、かつ、それぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続される。スイッチ素子Gnu,Gunは、第2のノードnと第10のノードn10との間にこの順で、かつ、それぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続される。スイッチ素子Gnv,Gvnは、第2のノードnと第11のノードn11との間にこの順で、かつ、それぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続される。スイッチ素子Gnw,Gwnは、第2のノードnと第12のノードn12との間にこの順で、かつ、それぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続される。なお、双方向スイッチを構成する2つのスイッチ素子の接続について、ここではそれぞれのダイオードのアノードが相互に接続される向きで接続されるとしたが、それぞれのダイオードのカソードが相互に接続される向きで接続されることとしてもよい。 The switch elements G pu and G up are connected between the first node n 1 and the tenth node n 10 in this order and in the direction in which the anodes of the respective diodes are connected to each other. The switch elements G pv and G vp are connected between the first node n 1 and the eleventh node n 11 in this order and in the direction in which the anodes of the respective diodes are connected to each other. The switch elements G pw and G wp are connected between the first node n 1 and the twelfth node n 12 in this order and in the direction in which the anodes of the respective diodes are connected to each other. The switch elements G nu and Gun are connected between the second node n 2 and the tenth node n 10 in this order, and in the direction in which the anodes of the respective diodes are connected to each other. The switch elements G nv and G vn are connected between the second node n 2 and the eleventh node n 11 in this order and in the direction in which the anodes of the respective diodes are connected to each other. The switch elements G nw and G wn are connected between the second node n 2 and the twelfth node n 12 in this order and in the direction in which the anodes of the respective diodes are connected to each other. Regarding the connection of the two switch elements that make up the bidirectional switch, here it is assumed that the anodes of the respective diodes are connected in the direction in which they are connected to each other, but the direction in which the cathodes of the respective diodes are connected to each other. It may be connected by.

スイッチ素子Gpu,Gup,Gpv,Gvp,Gpw,Gwp,Gnu,Gun,Gnv,Gvn,Gnw,Gwnを構成する半導体素子の制御電極のそれぞれには、制御装置4から個別の制御信号が供給される。各制御信号は、それぞれハイ又はローいずれかの値を取る信号である。制御装置4は、これらの制御信号の値を個別に制御することにより、スイッチ素子Gpu,Gup,Gpv,Gvp,Gpw,Gwp,Gnu,Gun,Gnv,Gvn,Gnw,Gwnそれぞれのオンオフ状態を個別に制御する。 The control electrodes of the semiconductor elements constituting the switch elements G pu , G up , G pv , G vp , G pw , G wp , G nu , Gun , G nv , G vn , G nw , and G w n are Individual control signals are supplied from the control device 4. Each control signal is a signal that takes either a high value or a low value. The controller 4 controls the values of these control signals individually, the switch element G pu, G up, G pv , G vp, G pw, G wp, G nu, G un, G nv, G vn , G nw , G wn Each on / off state is controlled individually.

保護回路35は、転流失敗時のリアクトル電流iを吸収するための回路であり、フルブリッジ接続された4つのダイオードからなる整流回路と、この整流回路と並列に接続された平滑コンデンサ及び負荷とによって構成される。負荷の両端電圧はVである。整流回路の2つの入力端はそれぞれ、第1のノードn及び第2のノードnに接続される。 Protection circuit 35 is a circuit for absorbing reactor current i L during commutation failure, the rectifier circuit comprising a full-bridge-connected four diodes, connected a smoothing capacitor and a load in parallel with the rectifier circuit It is composed of and. The voltage across the load is V p . Each of the two input ends of the rectifier circuit is connected to the first node n 1 and second node n 2.

図2は、電力変換装置1の高周波等価回路を示す図である。同図に示すように、電力変換装置1は、高周波数で動作する場合においては、電圧vMCを出力する電源回路と、電圧nvINVを出力する電源回路とがリアクトルLを挟んで直列に接続された回路と等価である。 FIG. 2 is a diagram showing a high frequency equivalent circuit of the power conversion device 1. As shown in the figure, when the power conversion device 1 operates at a high frequency, a power supply circuit that outputs a voltage v MC and a power supply circuit that outputs a voltage nv INV are connected in series with a reactor L interposed therebetween. It is equivalent to the circuit that was made.

図1に戻る。制御装置4は、上述したZPWM変調法により、外部から供給される電力指令値P及び力率角指令値αと、電圧e,e,e,Vdcの各値とに基づいて双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn,G〜Gそれぞれのオンオフ状態を制御する装置である。制御装置4がこの制御を行うことにより、電力指令値Pにより指定された電力を力率角指令値αにより指定された力率角で、系統電源2から負荷3に対し(力行の場合)、又は、負荷3から系統電源2に対し(回生の場合)、伝送することが実現される。力行時と回生時のそれぞれにおける制御装置4の動作は、後述する位相差δの符号が入れ替わることのほかは、基本的に同一である。そこで以下では、力行時に着目して説明を続ける。回生時については、力行時の制御装置4の動作について説明した後、図16及び図17を参照して説明する。 Return to FIG. The control device 4, by the above-mentioned ZPWM modulation method, based on the power command value P * and the power factor angle command value alpha * supplied from the outside, and the value of the voltage e u, e v, e w , V dc bidirectional switch element Te S up, S vp, a S wp, S un, S vn , S wn, G 1 ~G 4 device for controlling the respective off states. By performing this control, the control device 4 applies the power specified by the power command value P * to the load 3 from the system power supply 2 at the power factor angle specified by the power factor angle command value α * (in the case of power running). ) Or, transmission from the load 3 to the system power supply 2 (in the case of regeneration) is realized. The operation of the control device 4 during power running and regeneration is basically the same except that the signs of the phase difference δ, which will be described later, are exchanged. Therefore, in the following, the explanation will be continued focusing on the time of powering. The regenerative state will be described with reference to FIGS. 16 and 17 after explaining the operation of the control device 4 during power running.

図3は、力行時における電圧e,e,e,vMC,vINV、電流ieu,iev,iew,Idc,i、及び電流Idcの指令値Idc (=P/Vdc)の各波形のシミュレーション結果を示す信号波形図である。詳しいシミュレーション条件は、表1に記載したとおりである。図3には、電圧e,e,eによって表される三相交流の1周期分を示している。図4は、図3の一部(0.01秒から0.00014秒分)の拡大図である。 FIG. 3 shows the command values I dc * of the voltage e u , e v , e w , v MC , v INV , the current i eu , i ev , i ew , I dc , i L , and the current I dc at the time of power running. It is a signal waveform diagram which shows the simulation result of each waveform of = P * / V dc). The detailed simulation conditions are as shown in Table 1. FIG 3, voltage e u, e v, shows one period of the three-phase AC represented by e w. FIG. 4 is an enlarged view of a part of FIG. 3 (for 0.01 to 0.00014 seconds).

Figure 2021191070
Figure 2021191070

三相交流の1周期は、電圧e,e,eの位相に応じて、図3に示すように12個の空間I〜XIIに分けることができる。具体的には、電圧eの位相が0以上π/6未満である空間I、π/6以上π/3未満である空間II、π/3以上π/2未満である空間III、π/2以上2π/3未満である空間IV、2π/3以上5π/6未満である空間V、5π/6以上π未満である空間VI、π以上7π/6未満である空間VII、7π/6以上4π/3未満である空間VIII、4π/3以上3π/2未満である空間IX、3π/2以上5π/3未満である空間X、5π/3以上11π/6未満である空間XI、11π/6以上2π未満である空間XIIに分けることができる。図4に示した波形は、このうち空間IVの一部に相当する。 1 cycle of the three-phase alternating current, voltage e u, e v, depending on the phase of the e w, can be divided into twelve space I~XII as shown in FIG. 3. Specifically, the space I whose phase of the voltage e u is 0 or more and less than π / 6, the space II where π / 6 or more and less than π / 3, and the space III and π / where π / 3 or more and less than π / 2 are present. Space IV that is 2 or more and less than 2π / 3, space V that is 2π / 3 or more and less than 5π / 6, space VI that is 5π / 6 or more and less than π, space VII that is π or more and less than 7π / 6, 7π / 6 or more Space VIII that is less than 4π / 3, space IX that is 4π / 3 or more and less than 3π / 2, space X that is 3π / 2 or more and less than 5π / 3, space XI that is 5π / 3 or more and less than 11π / 6, It can be divided into spaces XII which are 6 or more and less than 2π. The waveform shown in FIG. 4 corresponds to a part of the space IV.

空間I〜XIIそれぞれにおける制御装置4の動作は、電圧e,e,eの大小関係に応じて制御対象となるスイッチ素子が入れ替わること、及び、電圧e,e,eのうち中間の値を取るものの符号に応じて出力電圧が変わる場合があることのほかは、基本的に同一である。そこで以下では、空間V(e>e>0>e,i >0)に着目して説明を続ける。 The operation of the control device 4 in each space I-XII, the voltage e u, e v, switching element to be controlled in accordance with a magnitude relationship between e w is replaced, and the voltage e u, e v, the e w It is basically the same except that the output voltage may change depending on the sign of the one that takes an intermediate value. Therefore, in the following, the explanation will be continued focusing on the space V (eu > ev >0> e w , iv *> 0).

図5及び図6はそれぞれ、電圧vMC,nvINV及びリアクトル電流iの力行時の波形を模式的に示す信号波形図である。図5には、図1に示した電圧Vdcの値が相対的に小さい例(具体的には、nVdc/e=0.25)を示し、図6には、図1に示した電圧Vdcの値が相対的に大きい例(具体的には、nVdc/e=0.5)を示している。なお、図5及び図6に示した電圧e及びeは、それぞれ次の式(3)(4)により表される。ただし、式(3)に示した電流i は入力電流iの指令値である。入力電流i,i,iの指令値i ,i ,i は、式(5)によって表される。 5 and 6 respectively, the voltage v MC, is a signal waveform diagram showing schematically a power running of the waveform of nv INV and reactor current i L. FIG. 5 (specifically, nV dc / e M = 0.25 ) is the value of the voltage V dc relatively small example shown in FIG. 1 shows the, in FIG. 6 are shown in FIG. 1 (specifically, nV dc / e M = 0.5 ) the value of the voltage V dc relatively large example shows. The voltage e M and e m shown in FIGS. 5 and 6 are represented respectively by the following formula (3) (4). However, a command value of the current i v * is input current i v shown in Formula (3). The command values i u * , i v * , i w * of the input currents i u , i v , i w are expressed by the equation (5).

Figure 2021191070
Figure 2021191070

図5を参照しながら制御装置4の動作の概要を説明すると、制御装置4はまず、マトリックスコンバータ10を周期Tで周期的に制御するよう構成される。なお、マトリックスコンバータ10のスイッチング周波数は、この周期Tの逆数となる。図5に示した時刻tはこの周期Tの始期に対応し、時刻t10は終期に対応している。マトリックスコンバータ10の制御の詳細については、後述する。 Explaining the outline of the operation of the control device 4 with reference to FIG. 5, first, the control device 4 is configured to periodically control the matrix converter 10 with a period T. The switching frequency of the matrix converter 10 is the reciprocal of this period T. The time t 1 shown in FIG. 5 corresponds to the beginning of the cycle T, and the time t 10 corresponds to the end. Details of the control of the matrix converter 10 will be described later.

また、制御装置4は、AC/DCコンバータ30についても、同じ周期Tで周期的に制御するよう構成される。図5に示した時刻tはこの制御周期の始期に対応し、時刻t11は終期に対応している。具体的に説明すると、制御装置4は、各周期の前半でスイッチG1,G4をオン、スイッチG2,G3をオフとし、各周期の後半でスイッチG2,G3をオン、スイッチG1,G4をオフとするよう構成される。ただし、スイッチの切り替えの際には、一旦すべてのスイッチがオフとなる期間(デッドタイム)が設けられる。制御装置4による制御の結果として、電圧nvinvの値は、図5に示すように、各周期の前半でnVdcとなり、各周期の後半で−nVdcとなる。なお、以下の説明では、マトリックスコンバータ10の制御周期の始期から、その後に初めて到来するAC/DCコンバータ30の制御周期の始期までの経過時間長を位相差δと称する。 Further, the control device 4 is configured to periodically control the AC / DC converter 30 with the same period T. The time t 2 shown in FIG. 5 corresponds to the beginning of this control cycle, and the time t 11 corresponds to the end. Specifically, the control device 4 turns on the switches G1 and G4 and turns off the switches G2 and G3 in the first half of each cycle, turns on the switches G2 and G3 and turns off the switches G1 and G4 in the latter half of each cycle. It is configured to do. However, when switching the switches, a period (dead time) is provided in which all the switches are once turned off. As a result of the control by the control device 4, the value of the voltage nv inv becomes nV dc in the first half of each cycle and −nV dc in the latter half of each cycle, as shown in FIG. In the following description, the elapsed time length from the start of the control cycle of the matrix converter 10 to the start of the control cycle of the AC / DC converter 30 that arrives for the first time after that is referred to as a phase difference δ.

図7〜図11は、マトリックスコンバータ10の制御の詳細を示す図である。同図に示した矢印付きの破線は、リアクトル電流iの経路と向きを表している。以下、図5とともにこれらの図も参照しながら、マトリックスコンバータ10の制御について詳細に説明する。なお、実際には各スイッチ素子のオンオフの切り替えを行う際に転流動作が行われるが、ここでは転流動作を無視して説明する。転流動作については、後ほど図12〜図14を参照して詳しく説明する。 7 to 11 are diagrams showing details of control of the matrix converter 10. Dashed arrowed shown in this drawing represents the path and orientation of the reactor current i L. Hereinafter, the control of the matrix converter 10 will be described in detail with reference to these figures together with FIG. Actually, the commutation operation is performed when switching the on / off of each switch element, but here, the commutation operation will be ignored. The commutation operation will be described in detail later with reference to FIGS. 12 to 14.

まず図5に示すように、制御装置4は、各周期において、第1のモードMODE1から第7のモードMODE7までの7つのモードを順次実行することにより、マトリックスコンバータ10の制御を行うよう構成される。第1のモードMODE1及び第7のモードMODE7の継続時間(デューティー)は互いに同一であり、以下では、この継続時間をd/2と表記する。第4のモードMODE4の継続時間は第1のモードMODE1及び第7のモードMODE7の継続時間の2倍(=d)である。第3のモードMODE3及び第6のモードMODE6の継続時間も互いに同一であり、以下では、この継続時間をdと表記する。第2のモードMODE2及び第5のモードMODE5の継続時間も互いに同一(=T/2−d−d)である。図5の例ではδ<d/2であり、第1のモードMODE1の実行中にAC/DCコンバータ30の制御周期の始期が到来する。 First, as shown in FIG. 5, the control device 4 is configured to control the matrix converter 10 by sequentially executing seven modes from the first mode MODE1 to the seventh mode MODE7 in each cycle. To. The duration of the first mode MODE1 and seventh mode MODE7 (duty) are identical to each other, in the following, referred to the duration and d z / 2. The duration of the fourth mode MODE4 is twice the duration of the first mode MODE1 and seventh mode MODE7 (= d z). The duration of the third mode MODE3 and sixth mode MODE6 are also identical to each other, in the following, referred to the duration and d m. The duration of the second mode MODE2 and fifth modes MODE5 is also identical to each other (= T / 2-d z -d m). In the example of FIG. 5, δ < dz / 2, and the start of the control cycle of the AC / DC converter 30 arrives during the execution of the first mode MODE1.

図7(a)には、第1のモードMODE1の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。また、図7(b)には、AC/DCコンバータ30の制御周期の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。これらの図に示すように、第1のモードMODE1においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Swp,Swnをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Sup,Svp,Sun,Svnをオフとする。これにより、第1のノードnと第2のノードnとの間が短絡されるので、リアクトルLは電圧nvINVのみが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻tではnvINV=−nVdcであることから、図5に示すように、電流iは増加する方向に変化する。一方、時刻t〜時刻tではnvINV=nVdcであることから、図5に示すように、電流iは減少する方向に変化する。 In FIG. 7 (a), the bidirectional switch element S up at time t 1 is the beginning of the first mode MODE1, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. Further, in FIG. 7 (b), AC / DC converter 30 each bidirectional switch element S up at time t 2 is the start of the control cycle, S vp, S wp, S un, S vn, the S wn state Is shown. As shown in these figures, in the first mode MODE1, the control device 4, the bidirectional switch element S wp, the S wn is turned on, the other bidirectional switch element S up, S vp, S un , S Turn off vn. As a result, the first node n 1 and the second node n 2 are short-circuited, so that the reactor L is in a state where only the voltage nv INV is applied. Since nv INV = −nV dc at time t 1 to time t 2 , the current i L changes in an increasing direction as shown in FIG. On the other hand, since nv INV = nV dc at time t 2 to time t 3 , the current i L changes in a decreasing direction as shown in FIG.

図8(a)には、第2のモードMODE2の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。同図に示すように、第2のモードMODE2においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Sup,Swnをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Svp,Swp,Sun,Svnをオフとする。これにより、第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧eが印加されるので、リアクトルLは電圧e−nvINVが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻tではnvINV=nVdcであるが、一般に電圧eは電圧nVdcより大きい値に設定される(e>nVdc)ので、図5に示すように、電流iは増加する方向に変化する。 In FIG. 8 (a), the bidirectional switch element S up at time t 3 is the beginning of the second mode MODE2, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. As shown in the figure, in the second mode MODE2, the control device 4, the bidirectional switch element S Stay up-, the S wn is turned on, the other bidirectional switch element S vp, S wp, S un , S vn Is turned off. As a result, the voltage e M is applied between the first node n 1 and the second node n 2 , so that the reactor L is in a state where the voltage e M −nv INV is applied. Then, from time t 3 to time t 4 , nv INV = nV dc , but the voltage e M is generally set to a value larger than the voltage nV dc (e M > nV dc ), so as shown in FIG. The current i L changes in the increasing direction.

図8(b)には、第3のモードMODE3の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。同図に示すように、第3のモードMODE3においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Svp,Swnをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Sup,Swp,Sun,Svnをオフとする。これにより、第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧eが印加されるので、リアクトルLは電圧e−nvINVが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻tではnvINV=nVdcであり、図5に示すように、電圧eが電圧nVdcより大きい値である(e>nVdc)とすると、電流iは増加する方向に変化する。ただし、電圧eは電圧eより小さい値になる(e>e)ので、電流iの増加率は、図5に示すように時刻t〜時刻tでの増加率に比べて小さくなる。電圧eが電圧nVdcより小さい値である(e<nVdc)場合には、電流iは減少する方向に変化する。 In FIG. 8 (b), the bidirectional switch element S up at time t 4 is the start of the third mode MODE3, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. As shown in the figure, in the third mode MODE3, the control device 4, the bidirectional switch element S vp, the S wn is turned on, the other bidirectional switch element S up, S wp, S un , S vn Is turned off. Thus, since the voltage e m is applied between the first node n 1 and the second node n 2, reactor L becomes a state where a voltage e m -nv INV is applied. Then, a time t 4 ~ time t 5 in nv INV = nV dc, as shown in FIG. 5, when the voltage e m and a value larger than the voltage nV dc (e m> nV dc ), the current i L Changes in the direction of increasing. However, the voltage e m since the voltage e M smaller value (e M> e m), the rate of increase in current i L is compared with the growth rate at time t 3 ~ time t 4 as shown in FIG. 5 Becomes smaller. The voltage e m is the voltage nV dc value smaller than in the case (e m <nV dc), the current i L is varied in a decreasing direction.

図9(a)には、第4のモードMODE4の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。また、図9(b)には、スイッチ素子G〜Gの切り替えタイミングである時刻t(t−t=T/2)における各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。これらの図に示すように、第4のモードMODE4においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Swp,Swnをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Sup,Svp,Sun,Svnをオフとする。これは、第1のモードMODE1と同じ状態である。したがって、第1のノードnと第2のノードnとの間が短絡されるので、リアクトルLは電圧nvINVのみが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻tではnvINV=nVdcであることから、図5に示すように、電流iは減少する方向に変化する。一方、時刻t〜時刻tではnvINV=−nVdcであることから、図5に示すように、電流iは増加する方向に変化する。 FIG. 9 (a), the bidirectional switch element S up at time t 5 is a beginning of the fourth mode MODE4, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. Further, in FIG. 9 (b), the time t 6 is a switching timing of the switch element G 1 ~G 4 (t 6 -t 2 = T / 2) the bidirectional switch element in S up, S vp, S wp , Sun , S vn , Swn are shown. As shown in these figures, in the fourth mode MODE4, the control device 4, the bidirectional switch element S wp, the S wn is turned on, the other bidirectional switch element S up, S vp, S un , S Turn off vn. This is the same state as the first mode MODE1. Therefore, since the first node n 1 and the second node n 2 are short-circuited, the reactor L is in a state where only the voltage nv INV is applied. Since nv INV = nV dc from time t 5 to time t 6 , the current i L changes in a decreasing direction as shown in FIG. On the other hand, since nv INV = −nV dc at time t 6 to time t 7 , the current i L changes in an increasing direction as shown in FIG.

図10(a)には、第5のモードMODE5の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。同図に示すように、第5のモードMODE5においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Swp,Sunをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Sup,Svp,Svn,Swnをオフとする。これにより、第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧−eが印加されるので、リアクトルLは電圧−e−nvINVが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻tではnvINV=−nVdcであるので、上記したようにe>nVdcが成り立つとすると、図5に示すように、電流iは減少する方向に変化する。 In FIG. 10 (a), the bidirectional switch element S up at time t 7 is a beginning of the fifth mode MODE5, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. As shown in the figure, in the fifth mode MODE5, the control device 4, the bidirectional switch element S wp, the S un is turned on, the other bidirectional switch element S up, S vp, S vn , S wn Is turned off. As a result, the voltage-e M is applied between the first node n 1 and the second node n 2 , so that the reactor L is in a state where the voltage-e M- nv INV is applied. Then, since nv INV = −nV dc from time t 7 to time t 8 , if e M > nV dc holds as described above, the current i L changes in a decreasing direction as shown in FIG. do.

図10(b)には、第6のモードMODE6の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。同図に示すように、第6のモードMODE6においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Swp,Svnをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Sup,Svp,Sun,Swnをオフとする。これにより、第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧−eが印加されるので、リアクトルLは電圧−e−nvINVが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻tではnvINV=−nVdcであるので、上記したようにe>nVdcが成り立つとすると、図5に示すように、電流iは減少する方向に変化する。ただし、上記したようにe>eが成り立つので、電流iの減少率は、図5に示すように時刻t〜時刻tでの減少率に比べて小さくなる。 The FIG. 10 (b), the sixth the bidirectional switch element S up at time t 8 is the beginning of mode MODE6 of, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. As shown in the figure, in the sixth mode MODE 6, the control device 4, the bidirectional switch element S wp, the S vn is turned on, the other bidirectional switch element S up, S vp, S un , S wn Is turned off. As a result, the voltage −m is applied between the first node n 1 and the second node n 2 , so that the reactor L is in a state where the voltage −m −nv INV is applied. And, since at time t 8 ~ time t 9 in nv INV = -nV dc, when an e m> nV dc as described above is satisfied, as shown in FIG. 5, the change in the direction to decrease the current i L do. However, since e M> e m as described above is satisfied, the reduction rate of the current i L is smaller than the reduction rate at time t 7 ~ time t 8 as shown in FIG.

図11には、第7のモードMODE7の始期である時刻tにおける各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの状態を示している。同図に示すように、第7のモードMODE7においては、制御装置4は、双方向スイッチ素子Swp,Swnをオンとし、その他の双方向スイッチ素子Sup,Svp,Sun,Svnをオフとする。これは、第1のモードMODE1と同じ状態である。したがって、第1のノードnと第2のノードnとの間が短絡されるので、リアクトルLは電圧nvINVのみが印加された状態となる。そして、時刻t〜時刻t10ではnvINV=−nVdcであることから、図5に示すように、電流iは増加する方向に変化する。 11, each bidirectional switch element S up at time t 9 is the beginning of the seventh mode of MODE7, S vp, S wp, S un, S vn, shows the state of S wn. As shown in the figure, in the seventh mode MODE7, the control device 4, the bidirectional switch element S wp, the S wn is turned on, the other bidirectional switch element S up, S vp, S un , S vn Is turned off. This is the same state as the first mode MODE1. Therefore, since the first node n 1 and the second node n 2 are short-circuited, the reactor L is in a state where only the voltage nv INV is applied. Since nv INV = −nV dc at time t 9 to time t 10 , the current i L changes in an increasing direction as shown in FIG.

ここまでで説明したように、制御装置4は、双方向スイッチ素子Swp,Swnが同時にオンとなるモード(すなわちvMC=0となるモード。具体的には、第1、第4、第7のモードMODE1,MODE4,MODE7)を各周期に1回以上実施している。したがって、AC/DCコンバータ30側の出力電圧nVdcが下がった場合の循環電流の上昇を抑制できるので、電力変換装置1を広い電圧範囲で運転する際に力率の低下を抑制することが可能になる。 As described so far, the control device 4, the bidirectional switch element S wp, S wn is a mode (i.e. v MC = 0 to be turned on at the same time mode. More specifically, first, fourth, 7 modes MODE1, MODE4, MODE7) are carried out at least once in each cycle. Therefore, since it is possible to suppress an increase in the circulating current when the output voltage nV dc on the AC / DC converter 30 side decreases, it is possible to suppress a decrease in the power factor when the power conversion device 1 is operated in a wide voltage range. become.

次に、双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnのオンオフの切り替えの際に実施される転流動作について説明する。 Next, the bidirectional switching element S up, S vp, S wp , S un, S vn, the commutation operation is carried out when switching off of S wn be described.

双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnのオンオフの切り替えは、p側転流の場合であれば、必ず、双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swpのいずれか1つを転流元とし、双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swpのいずれか他の1つを転流先として実行される。また、n側転流の場合であれば、必ず、双方向スイッチ素子Sun,Svn,Swnのいずれか1つを転流元とし、双方向スイッチ素子Sun,Svn,Swnのいずれか他の1つを転流先として実行される。そして、制御装置4は、転流元及び転流先の双方向スイッチ素子の一方を構成する2つのスイッチ素子のうちの1つ、転流元及び転流先の双方向スイッチ素子の他方を構成する2つのスイッチ素子のうちの1つ、転流元及び転流先の双方向スイッチ素子の一方を構成する2つのスイッチ素子のうちの残る1つ、転流元及び転流先の双方向スイッチ素子の他方を構成する2つのスイッチ素子のうちの残る1つ、という順序で各スイッチ素子のオンオフ制御を行うことにより転流動作を実行する。 Bidirectional switch element S up, S vp, S wp , S un, S vn, switching on and off of the S wn are, in the case of p-side commutation always bidirectional switch element S up, S vp, S one of wp and commutation source, bidirectional switch element S Stay up-, S vp, is performed one of the other S wp as commutation destination. Further, in the case of n-side commutation always bidirectional switch element S un, S vn, one of the S wn and commutation source, bidirectional switch element S un, S vn, the S wn It is executed with any one of them as the commutation destination. Then, the control device 4 constitutes one of the two switch elements constituting one of the bidirectional switch elements of the commutation source and the commutation destination, and the other of the bidirectional switch elements of the commutation source and the commutation destination. One of the two switch elements, the remaining one of the two switch elements constituting one of the bidirectional switch elements of the commutation source and the commutation destination, and the bidirectional switch of the commutation source and the commutation destination. The commutation operation is executed by controlling the on / off of each switch element in the order of the remaining one of the two switch elements constituting the other of the elements.

転流動作は、こうして行われるオンオフ制御の対象となるスイッチ素子の順序によって、上述した電圧形転流と電流形転流の2種類に大別される。以下、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えの場合を例に取り、電圧形転流と電流形転流のそれぞれについて詳しく説明する。 The commutation operation is roughly classified into the above-mentioned voltage type commutation and current type commutation according to the order of the switch elements subject to the on / off control performed in this way. Hereinafter, each of the voltage type commutation and the current type commutation will be described in detail by taking the case of switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 as an example.

図12は、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを電流形転流によって行う場合の転流シーケンスを示す図である。電流形転流は、リアクトル電流i(出力相電流)の向きに応じて、リアクトル電流iの経路が常に確保されるように各スイッチ素子のオンオフ制御を行う転流方法である。したがって、電流形転流を実行する際には、リアクトル電流iの向きが予め分かっている必要がある。ここで、図5から理解されるように、第2のモードMODE2の始期(時刻t)におけるリアクトル電流iの向きは、通常マイナス方向にしている。そこで制御装置4は、リアクトル電流iの向きがマイナス方向であると仮定して、電流形転流による第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを行うように制御を行う。図12には、矢印付きの破線により、マイナス方向に流れるリアクトル電流iを示している。 FIG. 12 is a diagram showing a commutation sequence in the case where switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 is performed by current-type commutation. Current-commutation, according to the direction of the reactor current i L (output phase current), a commutation method for performing on-off control of each switch element such that the path of the reactor current i L is always ensured. Therefore, when performing a current-commutation has to the direction of the reactor current i L is known in advance. Here, as understood from FIG. 5, the direction of the reactor current i L in the beginning of the second mode MODE2 (time t 3) is in the normal negative direction. Therefore the control unit 4, assuming the direction of the reactor current i L is negative direction, performs switching control so as to perform from the first mode MODE1 by current-commutation to the second mode MODE2. Figure 12 is a broken line with arrows shows the reactor current i L flowing in the negative direction.

電流形転流の転流シーケンスについて、図12を参照しながら具体的に説明する。まず図12(a)は、転流動作開始前の状態を示している。この状態では、転流元となる双方向スイッチ素子Swpを構成するスイッチ素子Gwp,Gpwがともにオン、転流先となる双方向スイッチ素子Supを構成するスイッチ素子Gup,Gpuがともにオフとなっている。 The commutation sequence of the current type commutation will be specifically described with reference to FIG. First, FIG. 12A shows a state before the start of commutation operation. In this state, the switch element G wp constituting the bidirectional switch element S wp to be Tenryumoto, G pw are both turned on, the switch element G up which constitutes the bidirectional switch element S up to the commutation destination, G pu Are both off.

電流形転流による転流動作を開始した制御装置4は、初めに図12(b)に示すように、リアクトル電流iの向きに応じて、スイッチ素子Gwp,Gpwのうちターンオフしてもリアクトル電流i(マイナス方向に流れるリアクトル電流i)の経路を確保できる一方(具体的には、スイッチ素子Gwp)をターンオフする。スイッチ素子Gwpをターンオフした後のリアクトル電流iは、スイッチ素子Gwp内のダイオードを通って流れ続ける。 Control device 4 starts the commutation operation by current-commutation, initially as shown in FIG. 12 (b), according to the direction of the reactor current i L, the switch element G wp, turns off of G pw also the route while the can ensure the reactor current i L (reactor flows in the negative direction current i L) (specifically, switching elements G wp) turning off. The reactor current i L after the switch element G wp is turned off continues to flow through the diode in the switch element G wp.

次に制御装置4は、図12(c)に示すように、リアクトル電流iの向きに応じて、スイッチ素子Gup,Gpuのうちターンオンすることによりリアクトル電流iの経路を新たに構成することとなる一方(具体的には、スイッチ素子Gpu)をターンオンする。この後、リアクトル電流iは、スイッチ素子Gwp内のダイオードを通る経路を通って流れることになる。なお、スイッチ素子Gup内のダイオードについては、両端にeがかかることから、電流は流れない。 Next, the control unit 4, as shown in FIG. 12 (c), according to the direction of the reactor current i L, the switch element G Stay up-, newly constructed path of the reactor current i L by turning on of the G pu On the other hand (specifically, the switch element G pu ) is turned on. After this, the reactor current i L will flow through the path through the diode in the switch element Gwp. As for the diode in the switch element Gup , no current flows because eM is applied to both ends.

次に制御装置4は、図12(d)に示すように、スイッチ素子Gwp,Gpwのうち、まだターンオフしていないスイッチ素子Gpwをターンオフする。これにより、双方向スイッチ素子Swpを通るリアクトル電流iの経路は遮断され、リアクトル電流iは、スイッチ素子Gup内のダイオードを通る経路のみを通って流れるようになる。 Next, as shown in FIG. 12 (d), the control device 4 turns off the switch element G pw that has not yet been turned off among the switch elements G wp and G pw . As a result, the path of the reactor current i L passing through the bidirectional switch element Swp is cut off, and the reactor current i L flows only through the path passing through the diode in the switch element Group.

最後に制御装置4は、図12(e)に示すように、スイッチ素子Gup,Gpuのうち、まだターンオンしていないスイッチ素子Gupをターンオンする。これにより双方向スイッチ素子Swpから双方向スイッチ素子Supへの転流が完了する。 Finally the control unit 4, as shown in FIG. 12 (e), the switch element G up, among the G pu, turning on the switching element G up that have not yet turned on. Thus commutation from the bidirectional switching element S wp to the bidirectional switch element S up is completed.

図13は、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを電圧形転流によって行う場合の転流シーケンスを示す図である。電圧形転流は、転流元となる双方向スイッチ素子の一端(系統電源2側の入力端)と、転流先となる双方向スイッチ素子の一端(系統電源2側の入力端)との間に印加される電圧(転流元となる双方向スイッチ素子の一端に対する転流先となる双方向スイッチ素子の一端の電圧。以下、「入力相電圧」と称する)の符号に応じて、転流先となる双方向スイッチ素子の一端(系統電源2側の入力端)と、転流元となる双方向スイッチ素子の一端(系統電源2側の入力端)とを短絡させないように各スイッチ素子のオンオフ制御を行う転流方法である。したがって、電圧形転流を実行する際には、入力相電圧の符号が予め分かっている必要がある。ここで、図5から理解されるように、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えにおいては、入力相電圧は0からe(>0)に変化する。そこで制御装置4は、入力相電圧がプラスであると仮定して、電圧形転流による第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを行うよう構成される。なお、図13にも、矢印付きの破線により、マイナス方向に流れるリアクトル電流iを示している。 FIG. 13 is a diagram showing a commutation sequence in the case where switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 is performed by voltage-type commutation. In the voltage type commutation, one end of the bidirectional switch element that is the commutation source (input end on the system power supply 2 side) and one end of the bidirectional switch element that is the commutation destination (input end on the system power supply 2 side). Depending on the sign of the voltage applied between them (the voltage at one end of the bidirectional switch element that is the commutation destination with respect to one end of the bidirectional switch element that is the commutation source, hereinafter referred to as "input phase voltage"). Each switch element so as not to short-circuit one end of the bidirectional switch element that is the flow destination (input end on the system power supply 2 side) and one end of the bidirectional switch element that is the commutation source (input end on the system power supply 2 side). It is a commutation method that controls the on / off of. Therefore, when performing voltage-type commutation, it is necessary to know the sign of the input phase voltage in advance. Here, as understood from FIG. 5, in the switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2, the input phase voltage changes from 0 e M (> 0). Therefore, the control device 4 is configured to switch from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 by voltage-type commutation, assuming that the input phase voltage is positive. Also in FIG. 13, the broken line with arrows shows the reactor current i L flowing in the negative direction.

電圧形転流の転流シーケンスについて、図13を参照しながら具体的に説明する。まず図13(a)は、転流動作開始前の状態を示している。これは、図12(a)と同じ状態である。 The commutation sequence of voltage-type commutation will be specifically described with reference to FIG. First, FIG. 13A shows a state before the start of commutation operation. This is the same state as in FIG. 12 (a).

電圧形転流による転流動作を開始した制御装置4は、初めに図13(b)に示すように、入力相電圧の符号に応じて、スイッチ素子Gup,Gpuのうち双方向スイッチ素子Supの一端と双方向スイッチ素子Swpの一端との間を短絡させない一方(具体的には、スイッチ素子Gpu)をターンオンする。もし仮に、ここでスイッチ素子Gpuではなくスイッチ素子Gupをターンオンしたとすると、e>eであることから、双方向スイッチ素子Supの一端から双方向スイッチ素子Swpの一端にかけ、スイッチ素子Gpu内のダイオードを通る電流経路が形成される。そうすると、双方向スイッチ素子Supの一端から双方向スイッチ素子Swpの一端に向かって電流が流れるようになるので、電源短絡が発生する。スイッチ素子Gpuをターンオンすれば、このような電流経路が形成されることはなく、電源短絡も発生しない。 Control device 4 starts the commutation operation by voltage-commutation, as shown in FIG. 13 (b) First, depending on the sign of the input phase voltage, switching elements G Stay up-, bidirectional switch element of G pu while not short-circuit between one end of the one end and the bidirectional switch element S wp of S Stay up-(specifically, switching elements G pu) turns on. If Assuming that here it is assumed that turning on the switching element G pu instead switching element G Stay up-, since it is e u> e w, over the one end of the bidirectional switch element S up to one end of the bidirectional switch element S wp, A current path is formed through the diode in the switch element Gpu. Then, since the current flows toward the one end of the bidirectional switch element S up to one end of the bidirectional switch element S wp, power short circuit occurs. If the switch element Gpu is turned on, such a current path is not formed and a power short circuit does not occur.

次に制御装置4は、図13(c)に示すように、スイッチ素子Gwp,Gpwのうちターンオフしてもリアクトル電流iの経路を該リアクトル電流iの向きによらず確保できる一方(具体的には、スイッチ素子Gpw)をターンオフする。これにより、リアクトル電流iの符号がマイナスである場合には、図13(c)に示すように双方向スイッチ素子Supを通ってリアクトル電流iが流れる。また、図示していないが、リアクトル電流iの符号がプラスである場合には、双方向スイッチ素子Swpを通ってリアクトル電流iが流れる。 Next, as shown in FIG. 13 (c), the control device 4 can secure the path of the reactor current i L regardless of the direction of the reactor current i L even if the switch elements G wp and G p w are turned off. (Specifically, the switch element GPw ) is turned off. As a result, when the sign of the reactor current i L is negative, the reactor current i L flows through the bidirectional switch element Sup as shown in FIG. 13 (c). Although not shown, when the sign of the reactor current i L is positive, the reactor current i L flows through the bidirectional switch element Swp.

次に制御装置4は、図13(d)に示すように、スイッチ素子Gup,Gpuのうち、まだターンオンしていないスイッチ素子Gupをターンオンする。そしてさらに、図13(e)に示すように、スイッチ素子Gwp,Gpwのうち、まだターンオフしていないスイッチ素子Gwpをターンオフする。これにより双方向スイッチ素子Swpから双方向スイッチ素子Supへの転流が完了する。 Next, the control unit 4, as shown in FIG. 13 (d), the switch element G up, among the G pu, turning on the switching element G up that have not yet turned on. And further, as shown in FIG. 13 (e), the switch element G wp, among G pw, to turn off the switching element G wp not yet turned off. Thus commutation from the bidirectional switching element S wp to the bidirectional switch element S up is completed.

次に、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを図12に示した電流形転流によって行う場合に生じ得る問題について、詳しく説明する。 Next, the problem that may occur when switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 by the current type commutation shown in FIG. 12 will be described in detail.

図5を見ると、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えが行われる時刻tの前後でリアクトル電流iの符号が変化していることが理解される。この変化のタイミングを完全に予測することは難しく、結果として、転流動作中にリアクトル電流iがプラスになってしまうことがある。しかし、上述したように、この場合における転流動作はリアクトル電流iの向きがマイナス方向であることを前提に実行されるので、リアクトル電流iがプラスになってしまうと、転流動作が適切に行われなくなってしまう。 Turning to FIG. 5, that the sign of the reactor current i L before and after the time t 3 when the switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 is performed is changing is appreciated. It is difficult to predict the timing of the change completely, as a result, the reactor current i L during commutation operation is sometimes become positive. However, as described above, the commutation operation in this case is executed on the premise that the direction of the reactor current i L is in the negative direction. Therefore, when the reactor current i L becomes positive, the commutation operation occurs. It will not be done properly.

図14は、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えを電流形転流によって行う場合の転流シーケンスを示す図である。ただし同図には、リアクトル電流iがプラスである間に転流動作が開始された場合の例を示しており、図14(a)〜(d)に示すリアクトル電流iの向きが図12(a)〜(d)のものとは逆になっている。 FIG. 14 is a diagram showing a commutation sequence in the case where switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 is performed by current-type commutation. However, the figure shows an example in which the commutation operation is started while the reactor current i L is positive, and the direction of the reactor current i L shown in FIGS. 14 (a) to 14 (d) is shown in the figure. It is the opposite of that of 12 (a) to (d).

図14(a)に示す転流動作開始前の状態は、リアクトル電流iの向きが逆になっている点を除き、図12(a)に示した状態と同じである。 Figure 14 (a) to commutation operation starts before the state shown, except that the direction of the reactor current i L are reversed, the same as the state shown in Figure 12 (a).

電流形転流による転流動作を開始した制御装置4は、初めに図14(b)に示すように、スイッチ素子Gwpをターンオフする。これは、図12(b)を参照して説明したように、スイッチ素子Gwp内のダイオードを通ってリアクトル電流iが流れ続けることを期待するものであるが、実際のリアクトル電流iの向きはプラス方向であるため、リアクトル電流iはスイッチ素子Gwp内のダイオードを通過できない。その結果、リアクトル電流iの流路が喪失し、双方向スイッチ素子Sup,Swpそれぞれのスナバキャパシタにリアクトル電流iが流れ込むことになる。 The control device 4 that has started the commutation operation by the current type commutation first turns off the switch element G wp as shown in FIG. 14 (b). This is expected to continue the reactor current i L through the diode in the switch element G wp , as described with reference to FIG. 12 (b), but the actual reactor current i L. Since the direction is positive, the reactor current i L cannot pass through the diode in the switch element G wp. As a result, the flow path of the reactor current i L is lost, so that the bidirectional switch element S Stay up-, S wp reactor current i L in the respective snubber capacitor flows.

スナバキャパシタに流れ込んだリアクトル電流iは、スナバキャパシタを充電する。図示したΔv(>0)は、こうして充電された双方向スイッチ素子Swpのスナバキャパシタの電極板間電位差を表している。このΔvを用いると、双方向スイッチ素子Supのスナバキャパシタの電極板間電位差はΔv+e(>0)と表される。スナバキャパシタの電極板間に電位差が発生すると、その分だけ第1のノードnの電圧、すなわち電圧vMCが低下する。後掲する図18(a)及び図20(a)には、この低下の具体的な例が示されている。 Reactor current i L flowing into the snubber capacitor charges the snubber capacitor. The illustrated Δv (> 0) represents the potential difference between the electrode plates of the snubber capacitor of the bidirectional switch element Swp thus charged. With this Delta] v, electrode plates potential of the snubber capacitor of the bidirectional switching element S up is expressed as Δv + e M (> 0) . When a potential difference is generated between the electrode plates of the snubber capacitor, the first node n 1 of the voltage by that amount, that is, the voltage v MC decreases. Specific examples of this decrease are shown in FIGS. 18 (a) and 20 (a), which will be described later.

この後、制御装置4は、図14(c)に示すようにスイッチ素子Gpuをターンオンし、図14(d)に示すようにスイッチ素子Gpwをターンオフするが、その間もリアクトル電流iはスナバキャパシタを充電し続ける。なお、こうしてスナバキャパシタが充電されている間に電圧vMCが図1に示した保護回路35の閾値電圧を超えた場合には、リアクトル電流iの一部が保護回路35に転流することになる。これは、保護回路損失の原因となる。 Thereafter, the control unit 4 turns on the switching element G pu, as shown in FIG. 14 (c), but to turn off the switching element G pw as shown in FIG. 14 (d), even reactor current i L during Continue to charge the snubber capacitor. Incidentally, in this way when the voltage v MC exceeds the threshold voltage of the protection circuit 35 shown in FIG. 1 while the snubber capacitor is being charged, that some of the reactor current i L commutates to the protection circuit 35 become. This causes a loss of the protection circuit.

図14の例では、スイッチ素子Gpwをターンオフした後、リアクトル電流iの符号がマイナスになる。そうすると、図14(e)に示すように制御装置4がスイッチ素子Gupをターンオンすると、双方向スイッチ素子Supのスナバキャパシタが放電される。その結果、スイッチ素子Gupのターンオンはハードスイッチングとなり、電圧vMC及び電圧vINVにスパイク電圧が発生する。後掲する図18(a)及び図20(a)には、このスパイク電圧の具体的な例も示されている。 In the example of FIG. 14, after the switch element GPw is turned off, the sign of the reactor current i L becomes negative. Then, the control unit 4, as shown in FIG. 14 (e) is the turning on the switching element G Stay up-, snubber capacitor of the bidirectional switch element S up is discharged. As a result, the turn-on of the switching element G up becomes hard switching, a spike voltage is generated in the voltage v MC and voltage v INV. Specific examples of this spike voltage are also shown in FIGS. 18 (a) and 20 (a), which will be described later.

このように、図5の例による第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えにおいては、リアクトル電流iの符号が不安定であることから、転流動作を電流転流によって行うこととすると、リアクトル電流iの流路喪失、すなわち負荷開放が発生する可能性がある。負荷開放が発生すると、上述したように、転流動作中に電圧vMCが低下するとともに、転流終了直後の電圧vMC及び電圧vINVにスパイク電圧が発生する。また、負荷開放の発生に伴い、入力電流ieu,iev,ievの全高調波ひずみ率(THD:Total Harmonic Distortion)の増大という問題も発生する。これらの点は、図5の例による第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替えについても、同様である。 Thus, in the switching from the first mode MODE1 according to the example of FIG. 5 to the second mode MODE2, since the sign of the reactor current i L is unstable, to perform the commutation operation by a current commutation When a flow path loss of the reactor current i L, i.e. load open may occur. When the load is released, as described above, the voltage v MC drops during the commutation operation, and a spike voltage is generated in the voltage v MC and the voltage v INV immediately after the commutation ends. Further, with the occurrence of load release, there is a problem that the total harmonic distortion (THD: Total Harmonic Distortion) of the input currents ieu , iev , and iev increases. These points are the same for the switching from the fourth mode MODE4 to the fifth mode MODE5 according to the example of FIG.

そこで本実施の形態による制御装置4は、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替え、及び、第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替えにおいて負荷開放が発生することを防止し、かつ、電源短絡の発生も防止するべく、マトリックスコンバータ10の制御周期Tの中で、電流転流と電圧転流を組み合わせて用いるよう構成される。以下、詳しく説明する。 Therefore, in the control device 4 according to the present embodiment, the load release occurs in the switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 and the switching from the fourth mode MODE4 to the fifth mode MODE5. In order to prevent and prevent the occurrence of a power short circuit, the current commutation and the voltage commutation are used in combination in the control cycle T of the matrix converter 10. Hereinafter, it will be described in detail.

図15は、本実施の形態による制御装置4がモード切り替え時に使用する転流方法を示す図である。同図に示すように、制御装置4は、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替え、及び、第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替えを電圧形転流により実行し、第2のモードMODE2から第3のモードMODE3への切り替え、第3のモードMODE3から第4のモードMODE4への切り替え、第5のモードMODE5から第6のモードMODE6への切り替え、及び、第6のモードMODE6から第7のモードMODE7への切り替えを電流形転流により実行するよう構成される。 FIG. 15 is a diagram showing a commutation method used by the control device 4 according to the present embodiment when switching modes. As shown in the figure, the control device 4 executes switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 and switching from the fourth mode MODE4 to the fifth mode MODE5 by voltage type commutation. Then, switching from the second mode MODE2 to the third mode MODE3, switching from the third mode MODE3 to the fourth mode MODE4, switching from the fifth mode MODE5 to the sixth mode MODE6, and the third mode The switching from the mode MODE 6 of the sixth mode to the seventh mode MODE 7 is configured to be executed by the current type commutation.

電圧形転流では、図13を参照して説明したように、リアクトル電流iの向きによらずリアクトル電流iの経路が確保されるように転流が行われる。つまり、各スイッチ素子が図13(c)の状態にあるとき、リアクトル電流iはプラス方向及びマイナス方向のいずれにも流れることができる。したがって、図15に示した方法で転流動作を行うように制御装置4を構成することで、負荷開放の発生を防止することが可能になる。 The voltage-commutation, as described with reference to FIG. 13, the path of the reactor current i L regardless of the orientation of the reactor current i L commutation is performed is ensured. That is, when each switching element is in the state of FIG. 13 (c), the reactor current i L can flow in either the positive and negative directions. Therefore, by configuring the control device 4 so as to perform the commutation operation by the method shown in FIG. 15, it is possible to prevent the occurrence of load release.

ここで、電圧形転流には、上述したように、入力相電圧の大小判定を誤ると電源短絡を招くという課題がある。しかし、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替え、及び、第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替えに限定して電圧形転流を用いる限り、制御装置4が入力相電圧の大小判定を誤ることはない。したがって、図15に示した方法で転流動作を行うように制御装置4を構成しても、転流に伴う電源短絡は発生しない。 Here, as described above, the voltage type commutation has a problem that if the magnitude determination of the input phase voltage is erroneous, a power short circuit is caused. However, as long as the voltage type commutation is used only for switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2 and switching from the fourth mode MODE4 to the fifth mode MODE5, the control device 4 inputs. There is no mistake in determining the magnitude of the phase voltage. Therefore, even if the control device 4 is configured to perform the commutation operation by the method shown in FIG. 15, the power supply short circuit due to the commutation does not occur.

以上説明したように、本実施の形態による制御装置4によれば、リアクトル電流iの符号が不安定で、電流形転流を使うと負荷開放が発生しやすい第1のモードから第2のモードへの切り替え、及び、第4のモードから第5のモードへの切り替えを電圧形転流により実行し、そのような問題の発生しない他の切り替えを電流形電流により実行するので、電流形転流と電圧形転流の間でMCの動作モードを切り替えることなく、電源短絡と負荷開放の両方を防止することが可能になる。 As described above, according to the control apparatus 4 according to this embodiment, the unstable sign of reactor current i L, using the current-commutation and the load opening is likely from the first mode the second generation Since the switching to the mode and the switching from the fourth mode to the fifth mode are performed by the voltage type commutation, and the other switching that does not cause such a problem is performed by the current type current, the current type commutation is performed. It is possible to prevent both power short circuit and load release without switching the MC operation mode between current and voltage type commutation.

次に、回生時に着目して説明する。以下では、力行時との相違点を中心に説明することとする。 Next, the description will be focused on the time of regeneration. In the following, we will mainly explain the differences from the time of power running.

図16及び図17はそれぞれ、電圧vMC,nvINV及びリアクトル電流iの力行時の波形を模式的に示す信号波形図である。図16には、図1に示した電圧Vdcの値が相対的に小さい例(具体的には、nVdc/e=0.25)を示し、図17には、図1に示した電圧Vdcの値が相対的に大きい例(具体的には、nVdc/e=0.5)を示している。図5及び図6に示した信号波形とは、電圧nvINVが電圧vMCよりも先行している点(すなわち、位相差δの符号が逆である点)、第2のモードMODE2で第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧eが印加される点、第3のモードMODE3で第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧eが印加される点、第5のモードMODE5で第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧−eが印加される点、第6のモードMODE6で第1のノードnと第2のノードnとの間に電圧−eが印加される点で相違している。なお、これらの電圧を印加するための各双方向スイッチ素子Sup,Svp,Swp,Sun,Svn,Swnの具体的な制御方法は、力行の場合と同様である。 16 and 17, respectively, a signal waveform diagram showing schematically a power running of the waveform of the voltage v MC, nv INV and reactor current i L. Figure 16 (specifically, nV dc / e M = 0.25 ) is the value of the voltage V dc relatively small example shown in FIG. 1 shows the, in FIG. 17 are shown in FIG. 1 (specifically, nV dc / e M = 0.5 ) the value of the voltage V dc relatively large example shows. The signal waveforms shown in FIGS. 5 and 6 are the point where the voltage nv INV precedes the voltage v MC (that is, the point where the sign of the phase difference δ is opposite), and the first in the second mode MODE2. voltage e m that is applied, voltage e M during the third mode MODE3 first node n 1 and the second node n 2 between the node n 1 of the second node n 2 point but applied, the point where the voltage -e m is applied between the fifth mode MODE5 first node n 1 and the second node n 2, the first node n in the sixth mode MODE6 voltage -e M is different in that it is applied between the 1 and the second node n 2. Each bidirectional switch element S up for applying these voltages, S vp, S wp, S un, S vn, specific control method for S wn are the same as in the case of power running.

図16の例では、第3のモードMODE3から第4のモードMODE4への切り替えの際、及び、第6のモードMODE6から第7のモードMODE7への切り替えの際に、図5の例における第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替え時と同様にリアクトル電流iの符号が不安定となる。したがって、これらの切り替えの際に転流動作を電流転流によって行うこととすると、リアクトル電流iの流路喪失、すなわち負荷開放が発生する可能性がある。 In the example of FIG. 16, when switching from the third mode MODE3 to the fourth mode MODE4 and when switching from the sixth mode MODE6 to the seventh mode MODE7, the first in the example of FIG. code switching time as well as reactor current i L becomes unstable from modes MODE1 to the second mode MODE2. Therefore, if it performed by a current commutation commutation operation when these switching flow path loss of the reactor current i L, i.e. load open may occur.

そこで本実施の形態による制御装置4は、図16に示すように、第3のモードMODE3から第4のモードMODE4への切り替え、及び、第6のモードMODE6から第7のモードMODE7への切り替えを電圧形転流により実行し、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替え、第2のモードMODE2から第3のモードMODE3への切り替え、第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替え、及び、第5のモードMODE5から第6のモードMODE6への切り替えを電流形転流により実行するよう構成される。これにより、力行時と同様、電流形転流と電圧形転流の間でMCの動作モードを切り替えることなく、電源短絡と負荷開放の両方を防止することが可能になる。 Therefore, as shown in FIG. 16, the control device 4 according to the present embodiment switches from the third mode MODE3 to the fourth mode MODE4 and from the sixth mode MODE6 to the seventh mode MODE7. Executed by voltage type commutation, switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2, switching from the second mode MODE2 to the third mode MODE3, and switching from the fourth mode MODE4 to the fifth mode MODE5. And switching from the fifth mode MODE5 to the sixth mode MODE6 is configured to be executed by current type commutation. This makes it possible to prevent both power short circuit and load release without switching the operation mode of the MC between the current type commutation and the voltage type commutation, as in the case of power running.

以下、本実施の形態により奏される効果について、以下の表1に示す条件を満たす電力変換装置1を用いて転流動作を実行した結果を参照しつつ、説明する。以下では第1及び第2の実施例、第1及び第2の比較例を挙げて説明するが、第1及び第2の実施例は、マトリックスコンバータ10の転流動作を図15に示す例により行った場合の例であり、第1及び第2の比較例は、マトリックスコンバータ10の転流動作をすべて電流形転流により行った場合の例である。また、第1の実施例及び第1の比較例では電圧Vdc=200V、電力指令値P=2kWとし、第2の実施例及び第2の比較例では電圧Vdc=400V、電力指令値P=3kWとした。 Hereinafter, the effects produced by this embodiment will be described with reference to the results of performing a commutation operation using the power conversion device 1 satisfying the conditions shown in Table 1 below. Hereinafter, the first and second embodiments and the first and second comparative examples will be described, but in the first and second embodiments, the commutation operation of the matrix converter 10 is based on the example shown in FIG. The first and second comparative examples are examples in which all the commutation operations of the matrix converter 10 are performed by current type commutation. Further, in the first embodiment and the first comparative example, the voltage V dc = 200 V and the power command value P * = 2 kW, and in the second embodiment and the second comparative example, the voltage V dc = 400 V and the power command value. P * = 3 kW.

Figure 2021191070
Figure 2021191070

図18(a)は、第1の比較例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図であり、図18(b)は、第1の実施例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図である。また、図19(a)は、第1の比較例及び第1の実施例のそれぞれにおける効率(Efficiency)[%]の測定結果を示す図であり、図19(b)は、第1の比較例及び第1の実施例のそれぞれにおける入力電流のTHD[%]を示す図である。図18(a)及び図18(b)の横軸は時間[ms又はμs]、図19(a)及び図19(b)の横軸は入力電力(=Vdc×Idc)[W]となっている。図19(a)及び図19(b)には、回生時のデータ(入力電力<0)も含めている。 FIG. 18 (a), the voltage v MC of power running of the first comparative example, v INV, a signal waveform diagram showing the measurement results of the reactor current i L, and the input current i eu, FIG. 18 (b) , Is a signal waveform diagram showing the measurement results of the voltage v MC , v INV , the reactor current i L , and the input current i eu at the time of power running according to the first embodiment. Further, FIG. 19 (a) is a diagram showing the measurement results of efficiency [%] in each of the first comparative example and the first embodiment, and FIG. 19 (b) is a diagram showing the first comparison. It is a figure which shows the THD [%] of the input current in each of an example and 1st Example. The horizontal axis of FIGS. 18 (a) and 18 (b) is the time [ms or μs], and the horizontal axis of FIGS. 19 (a) and 19 (b) is the input power (= V dc × I dc ) [W]. It has become. 19 (a) and 19 (b) also include data at the time of regeneration (input power <0).

図18(a)に示すように、第1の比較例では、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えの直前に、電圧vMCが一旦大きく低下している。これは、上述したスナバキャパシタの充電による電圧vMCの低下に他ならない。第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替えの直前に電圧vMCが一旦大きく上昇しているのも、同様の理由によるものである。 As shown in FIG. 18A, in the first comparative example, the voltage v MC once drops significantly immediately before switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2. This is nothing but a decrease in the voltage v MC due to the charging of the snubber capacitor as described above. For the same reason, the voltage v MC once rises significantly immediately before switching from the fourth mode MODE4 to the fifth mode MODE5.

また、第1の比較例では、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2に切り替わるタイミングで、電圧vMC及び電圧vINVが一時的に大きく上昇している。これは、上述したスパイク電圧の発生に相当する。第4のモードMODE4から第5のモードMODE5への切り替えの直前に電圧vMC及び電圧vINVが一時的に大きく下降しているのも、同様の理由によるものである。 Further, in the first comparative example, the voltage v MC and the voltage v INV temporarily greatly increase at the timing of switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2. This corresponds to the generation of the spike voltage described above. For the same reason, the voltage v MC and the voltage v INV temporarily drop significantly immediately before switching from the fourth mode MODE 4 to the fifth mode MODE 5.

これに対し、第1の実施例では、図18(b)に示すように、スナバキャパシタの充電による電圧vMCの低下が全く観測されていない。また、第1の実施例ではスパイク電圧の発生も大きく抑制されており、特に電圧vINVでは全く観測されなくなっている。したがって、本実施の形態による制御装置4によれば、スナバキャパシタの充電による電圧vMCの低下と、電圧vMC及び電圧vINVにおけるスパイク電圧の発生とが抑制されていると言える。 In contrast, in the first embodiment, as shown in FIG. 18 (b), the voltage drop v MC due to the charging of the snubber capacitor is not observed at all. Further, in the first embodiment, the generation of the spike voltage is greatly suppressed, and in particular, the voltage v INV is not observed at all. Therefore, according to the control device 4 of this embodiment, it can be said the drop in voltage v MC due to the charging of the snubber capacitor, and is the generation of spike voltage in the voltage v MC and voltage v INV is suppressed.

また、図19(a)及び図19(a)に示すように、第1の比較例では、プラスの入力電力に対応する力行時に限り、特定の入力電力の付近(具体的には2kW近傍)で、総合効率の低下と、入力電流ieu,iev,iewのTHDの上昇とが顕著に現れる。入力電流ieu,iev,iewのTHDの上昇は、図18の入力電流iの波形にも現れている。なお、マイナスの入力電力に対応する回生時にこれらの現象が現れないのは、力行時のような電圧vMCの低下が発生しないためである。 Further, as shown in FIGS. 19 (a) and 19 (a), in the first comparative example, only in the case of power running corresponding to the positive input power, the vicinity of the specific input power (specifically, the vicinity of 2 kW). Then, the decrease in the total efficiency and the increase in the THD of the input currents ieu , iev , and iew are remarkably shown. The increase in THD of the input currents i eu , i ev , and i ew also appears in the waveform of the input current i u in FIG. It should be noted that the reason why these phenomena do not appear at the time of regeneration corresponding to the negative input power is that the voltage v MC does not decrease as in the case of power running.

これに対し、第1の実施例では、図19(a)及び図19(b)に示すように、第1の比較例のような総合効率の低下及び入力電流ieu,iev,iewのTHDの上昇は観測されなくなっている。また、力行時・回生時ともに、第1の比較例に比べて入力電流ieu,iev,iewのTHDが全体的に改善されている。なお、回生時におけるTHDの改善は、主として負荷開放抑制による保護回路損失・インバータ損失低減によるものである。したがって、本実施の形態による制御装置4によれば、総合効率の低下と、入力電流ieu,iev,iewのTHDの上昇とが抑制されていると言える。 On the other hand, in the first embodiment, as shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b), the decrease in total efficiency and the input currents i eu , i ev , i ew as in the first comparative example. No increase in THD has been observed. In addition, the THD of the input currents i eu , i ev , and i ew is generally improved as compared with the first comparative example in both the power running and the regeneration. The improvement of THD at the time of regeneration is mainly due to the reduction of the protection circuit loss and the inverter loss by suppressing the load release. Therefore, according to the control device 4 according to the present embodiment, it can be said that the decrease in the total efficiency and the increase in the THD of the input currents ieu , iev , and iew are suppressed.

図20(a)は、第2の比較例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図であり、図20(b)は、第2の実施例による力行時の電圧vMC,vINV、リアクトル電流i、及び入力電流ieuの測定結果を示す信号波形図である。また、図21(a)は、第2の比較例及び第2の実施例のそれぞれにおける効率(Efficiency)[%]の測定結果を示す図であり、図21(b)は、第2の比較例及び第2の実施例のそれぞれにおける入力電流のTHD[%]を示す図である。図20(a)及び図20(b)の横軸は時間[ms又はμs]、図21(a)及び図21(b)の横軸は入力電力(=Vdc×Idc)[W]となっている。図21(a)及び図21(b)にも、回生時のデータ(入力電力<0)を含めている。 20 (a) is a voltage v MC of power running of the second comparative example, v INV, a signal waveform diagram showing the measurement results of the reactor current i L, and the input current i eu, FIG. 20 (b) , Is a signal waveform diagram showing the measurement results of the voltage v MC , v INV , the reactor current i L , and the input current i eu at the time of power running according to the second embodiment. 21 (a) is a diagram showing the measurement results of efficiency [%] in each of the second comparative example and the second embodiment, and FIG. 21 (b) is a diagram showing the second comparison. It is a figure which shows the THD [%] of the input current in each of an example and 2nd Example. The horizontal axis of FIGS. 20 (a) and 20 (b) is the time [ms or μs], and the horizontal axis of FIGS. 21 (a) and 21 (b) is the input power (= V dc × I dc ) [W]. It has become. 21 (a) and 21 (b) also include data at the time of regeneration (input power <0).

図20(a)に示すように、第2の比較例でも、第1の比較例に比べると低下量は小さくなっているものの、第1のモードMODE1から第2のモードMODE2への切り替えの直前に電圧vMCが一旦低下している。また、電圧vINVのスパイク電圧は発生していないものの、電圧vMCには大きなスパイク電圧が発生している。 As shown in FIG. 20A, even in the second comparative example, the amount of decrease is smaller than that in the first comparative example, but immediately before switching from the first mode MODE1 to the second mode MODE2. The voltage v MC has dropped once. Further, although the spike voltage of the voltage v INV is not generated, a large spike voltage is generated in the voltage v MC.

これに対し、第2の実施例では、図20(b)に示すように、スナバキャパシタの充電による電圧vMCの低下が全く観測されていない。また、電圧vMCのスパイク電圧も、僅かではあるが小さくなっている。したがって、本実施の形態による制御装置4によれば、スナバキャパシタの充電による電圧vMCの低下と、電圧vMCにおけるスパイク電圧の発生とが抑制されていると言える。 In contrast, in the second embodiment, as shown in FIG. 20 (b), the voltage drop v MC due to the charging of the snubber capacitor is not observed at all. In addition, the spike voltage of the voltage v MC is also slightly smaller. Therefore, according to the control device 4 of this embodiment, it can be said the drop in voltage v MC due to the charging of the snubber capacitor, and is the generation of spike voltage in the voltage v MC is suppressed.

また、図21(a)及び図21(b)に示すように、総合効率は第2の比較例と第2の実施例でほとんど変わらないものの、第2の比較例では、プラスの入力電力に対応する力行時に限り、第1の比較例と同様に特定の入力電力の付近(具体的には2kW近傍)で、入力電流ieu,iev,iewのTHDが第2の実施例に比べて顕著に大きくなっている。また、第2の実施例では、力行時・回生時ともに、第2の比較例に比べて入力電流ieu,iev,iewのTHDが全体的に改善されている。したがって、本実施の形態による制御装置4によれば、入力電流ieu,iev,iewのTHDの上昇が抑制されていると言える。 Further, as shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b), the total efficiency is almost the same between the second comparative example and the second embodiment, but in the second comparative example, the positive input power is applied. only when the corresponding power running in the vicinity of the first comparative example as well as certain input power (specifically 2kW vicinity), the input current i eu, i ev, i ew of THD is compared with the second embodiment It has become significantly larger. Further, in the second embodiment, the THD of the input currents i-eu , i- ev , and i- ew is generally improved as compared with the second comparative example in both the power running time and the regeneration time. Therefore, according to the control device 4 according to the present embodiment, it can be said that the increase in THD of the input currents ieu , iev , and iew is suppressed.

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention can be implemented in various embodiments without departing from the gist thereof. Of course.

1 電力変換装置
2 系統電源
3 負荷
4 制御装置
10 三相単相マトリックスコンバータ
20 トランス
20a,20b コイル
30 AC/DCコンバータ
35 保護回路
C1 キャパシタ
Cf 入力キャパシタ
〜G 片方向スイッチ素子
pu,Gup,Gpv,Gvp,Gpw,Gwp 片方向スイッチ素子
nu,Gun,Gnv,Gvn,Gnw,Gwn 片方向スイッチ素子
up,Svp,Swp,Sun,Svn,Swn 双方向スイッチ素子
L リアクトル
Lf 交流リアクトル
MODE1〜MODE7 第1〜第7のモード
Rf ダンピング抵抗
1 Power converter 2 System power supply 3 Load 4 Controller 10 Three-phase single-phase matrix converter 20 Transformer 20a, 20b Coil 30 AC / DC converter 35 Protection circuit C1 Capacitor Cf Input capacitor G 1 to G 4 One- way switch element G pu , G up, G pv, G vp , G pw, G wp uni-directional switch element G nu, G un, G nv , G vn, G nw, G wn unidirectional switching element S up, S vp, S wp , S un , S vn, S wn bidirectional switch element L reactor Lf AC reactor MODE1~MODE7 first to seventh modes Rf damping resistor

Claims (7)

互いに磁気結合する第1及び第2のコイルを有するトランスと、
一端が三相交流の第1相に接続され、他端が前記第1のコイルの一端を構成する第1のノードに接続された第1の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第2相に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第2の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第3相に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第3の双方向スイッチ素子、一端が前記第1相に接続され、他端が前記第1のコイルの他端を構成する第2のノードに接続された第4の双方向スイッチ素子、一端が前記第2相に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第5の双方向スイッチ素子、及び、一端が前記第3相に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第6の双方向スイッチ素子を有するマトリックスコンバータを有する電力変換装置の制御装置であって、
前記第1相が前記第2相より大きく、前記第2相が前記第3相より大きい場合に、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第1のモード、前記第1及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第2のモード、前記第2及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第3のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第4のモード、前記第3及び前記第4の双方向スイッチ素子がオンである第5のモード、前記第3及び前記第5の双方向スイッチ素子がオンである第6のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第7のモードの順で繰り返し前記マトリックスコンバータを制御するよう構成され、
前記第1のモードから前記第2のモードへの切り替え、及び、前記第4のモードから前記第5のモードへの切り替えを電圧形転流により実行し、
前記第2のモードから前記第3のモードへの切り替え、前記第3のモードから前記第4のモードへの切り替え、前記第5のモードから前記第6のモードへの切り替え、及び、前記第6のモードから前記第7のモードへの切り替えを電流形転流により実行する、
制御装置。
A transformer with first and second coils that are magnetically coupled to each other,
A first bidirectional switch element in which one end is connected to the first phase of the three-phase alternating current and the other end is connected to the first node constituting the one end of the first coil, and one end is the first of the three-phase alternating current. A second bidirectional switch element connected to two phases, the other end connected to the first node, one end connected to the third phase of the three-phase alternating current, and the other end connected to the first node. A third bidirectional switch element, one end connected to the first phase and the other end connected to a second node constituting the other end of the first coil. A fifth bidirectional switch element with one end connected to the second phase and the other end connected to the second node, and one end connected to the third phase and the other end connected to the second node. A control device for a power converter having a matrix converter with a sixth bidirectional switch element connected to.
A first mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on when the first phase is larger than the second phase and the second phase is larger than the third phase, the first. And a second mode in which the sixth bidirectional switch element is on, a third mode in which the second and sixth bidirectional switch elements are on, the third and sixth bidirectional switches. A fourth mode in which the element is on, a fifth mode in which the third and fourth bidirectional switch elements are on, and a sixth mode in which the third and fifth bidirectional switch elements are on. It is configured to repeatedly control the matrix converter in the order of the mode, the seventh mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on.
Switching from the first mode to the second mode and switching from the fourth mode to the fifth mode are executed by voltage-type commutation.
Switching from the second mode to the third mode, switching from the third mode to the fourth mode, switching from the fifth mode to the sixth mode, and the sixth mode. The switching from the mode to the seventh mode is executed by the current type commutation.
Control device.
前記第1相が前記第2相より大きく、前記第2相が前記第3相より大きい場合に、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第1のモード、前記第1及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第2のモード、前記第2及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第3のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第4のモード、前記第3及び前記第4の双方向スイッチ素子がオンである第5のモード、前記第3及び前記第5の双方向スイッチ素子がオンである第6のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第7のモードの順で繰り返し前記マトリックスコンバータを制御することにより、前記電力変換装置に力行動作を行わせる、
請求項1に記載の制御装置。
A first mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on when the first phase is larger than the second phase and the second phase is larger than the third phase, the first. And a second mode in which the sixth bidirectional switch element is on, a third mode in which the second and sixth bidirectional switch elements are on, the third and sixth bidirectional switches. A fourth mode in which the element is on, a fifth mode in which the third and fourth bidirectional switch elements are on, and a sixth mode in which the third and fifth bidirectional switch elements are on. By repeatedly controlling the matrix converter in the order of the mode, the seventh mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on, the power conversion device is made to perform a power running operation.
The control device according to claim 1.
互いに磁気結合する第1及び第2のコイルを有するトランスと、
一端が三相交流の第1相に接続され、他端が前記第1のコイルの一端を構成する第1のノードに接続された第1の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第2相に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第2の双方向スイッチ素子、一端が前記三相交流の第3相に接続され、他端が前記第1のノードに接続された第3の双方向スイッチ素子、一端が前記第1相に接続され、他端が前記第1のコイルの他端を構成する第2のノードに接続された第4の双方向スイッチ素子、一端が前記第2相に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第5の双方向スイッチ素子、及び、一端が前記第3相に接続され、他端が前記第2のノードに接続された第6の双方向スイッチ素子を有するマトリックスコンバータを有する電力変換装置の制御装置であって、
前記第1相が前記第2相より大きく、前記第2相が前記第3相より大きい場合に、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第1のモード、前記第2及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第2のモード、前記第1及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第3のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第4のモード、前記第3及び前記第5の双方向スイッチ素子がオンである第5のモード、前記第3及び前記第4の双方向スイッチ素子がオンである第6のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第7のモードの順で繰り返し前記マトリックスコンバータを制御するよう構成され、
前記第3のモードから前記第4のモードへの切り替え、及び、前記第6のモードから前記第7のモードへの切り替えを電圧形転流により実行し、
前記第1のモードから前記第2のモードへの切り替え、前記第2のモードから前記第3のモードへの切り替え、前記第4のモードから前記第5のモードへの切り替え、及び、前記第5のモードから前記第6のモードへの切り替えを電流形転流により実行する、
制御装置。
A transformer with first and second coils that are magnetically coupled to each other,
A first bidirectional switch element in which one end is connected to the first phase of the three-phase alternating current and the other end is connected to the first node constituting the one end of the first coil, and one end is the first of the three-phase alternating current. A second bidirectional switch element connected to two phases, the other end connected to the first node, one end connected to the third phase of the three-phase alternating current, and the other end connected to the first node. A third bidirectional switch element, one end connected to the first phase and the other end connected to a second node constituting the other end of the first coil. A fifth bidirectional switch element with one end connected to the second phase and the other end connected to the second node, and one end connected to the third phase and the other end connected to the second node. A control device for a power converter having a matrix converter with a sixth bidirectional switch element connected to.
A first mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on when the first phase is larger than the second phase and the second phase is larger than the third phase, the second. And a second mode in which the sixth bidirectional switch element is on, a third mode in which the first and sixth bidirectional switch elements are on, the third and sixth bidirectional switches. A fourth mode in which the element is on, a fifth mode in which the third and fifth bidirectional switch elements are on, and a sixth mode in which the third and fourth bidirectional switch elements are on. It is configured to repeatedly control the matrix converter in the order of the mode, the seventh mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on.
Switching from the third mode to the fourth mode and switching from the sixth mode to the seventh mode are executed by voltage-type commutation.
Switching from the first mode to the second mode, switching from the second mode to the third mode, switching from the fourth mode to the fifth mode, and the fifth mode. The switching from the mode to the sixth mode is executed by the current type commutation.
Control device.
前記第1相が前記第2相より大きく、前記第2相が前記第3相より大きい場合に、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第1のモード、前記第2及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第2のモード、前記第1及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第3のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第4のモード、前記第3及び前記第5の双方向スイッチ素子がオンである第5のモード、前記第3及び前記第4の双方向スイッチ素子がオンである第6のモード、前記第3及び前記第6の双方向スイッチ素子がオンである第7のモードの順で繰り返し前記マトリックスコンバータを制御することにより、前記電力変換装置に回生動作を行わせる、
請求項3に記載の制御装置。
A first mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on when the first phase is larger than the second phase and the second phase is larger than the third phase, the second. And a second mode in which the sixth bidirectional switch element is on, a third mode in which the first and sixth bidirectional switch elements are on, the third and sixth bidirectional switches. A fourth mode in which the element is on, a fifth mode in which the third and fifth bidirectional switch elements are on, and a sixth mode in which the third and fourth bidirectional switch elements are on. By repeatedly controlling the matrix converter in the order of the mode, the seventh mode in which the third and sixth bidirectional switch elements are on, the power conversion device is made to perform a regenerative operation.
The control device according to claim 3.
前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子はそれぞれ、前記三相交流側から順に直列に接続された第1及び第2の半導体素子と、前記第1及び第2の半導体素子により構成される直列回路と並列に接続されたスナバキャパシタと、前記第1及び第2の半導体素子の接続点にアノードが接続される向きで前記第1の半導体素子と並列に接続された第1のダイオードと、前記第1及び第2の半導体素子の接続点にアノードが接続される向きで前記第2の半導体素子と並列に接続された第2のダイオードとを有し、
前記電圧形転流は、
前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子のうち転流先となる転流先双方向スイッチ素子の一端と前記第1乃至第6の双方向スイッチ素子のうち転流元となる転流元双方向スイッチ素子の一端との間に印加される入力相電圧の符号に応じて、前記転流先双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうち、前記転流先双方向スイッチ素子の一端と前記転流元双方向スイッチ素子の一端との間を短絡させない一方をターンオンするステップと、
前記転流元双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうち、ターンオフしても前記リアクトルに流れる出力相電流の経路を該出力相電流の向きによらず確保できる一方をターンオフするステップと、
前記転流先双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうちの他方をターンオンするステップと、
前記転流元双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうちの他方をターンオフするステップと、
により実行される、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の制御装置。
The first to sixth bidirectional switch elements are serially composed of first and second semiconductor elements connected in series from the three-phase AC side and the first and second semiconductor elements, respectively. The snubber capacitor connected in parallel with the circuit, the first diode connected in parallel with the first semiconductor element in the direction in which the anode is connected to the connection point of the first and second semiconductor elements, and the said. It has a second diode connected in parallel with the second semiconductor element in a direction in which the anode is connected to the connection points of the first and second semiconductor elements.
The voltage type commutation
Both one end of the commutation destination bidirectional switch element that is the commutation destination of the first to sixth bidirectional switch elements and the commutation source that is the commutation source of the first to sixth bidirectional switch elements. Of the first and second semiconductor elements of the commutation destination bidirectional switch element, of the commutation destination bidirectional switch element, depending on the sign of the input phase voltage applied between one end of the commutation switch element. A step of turning on one end without short-circuiting between one end and one end of the commutation source bidirectional switch element.
A step of turning off one of the first and second semiconductor elements of the commutation source bidirectional switch element, which can secure the path of the output phase current flowing through the reactor even if it is turned off, regardless of the direction of the output phase current. When,
A step of turning on the other of the first and second semiconductor elements of the commutation destination bidirectional switch element, and
A step of turning off the other of the first and second semiconductor elements of the commutation source bidirectional switch element, and
Performed by,
The control device according to any one of claims 1 to 4.
前記電流形転流は、
前記出力相電流の向きに応じて、前記転流元双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうち、ターンオフしても前記出力相電流の経路を確保できる一方をターンオフするステップと、
前記出力相電流の向きに応じて、前記転流先双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうち、ターンオンすることにより前記出力相電流の経路を新たに構成することとなる一方をターンオンするステップと、
前記転流元双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうちの他方をターンオフするステップと、
前記転流先双方向スイッチ素子の第1及び第2の半導体素子のうちの他方をターンオンするステップと、
により実行される、
請求項5に記載の制御装置。
The current type commutation
A step of turning off one of the first and second semiconductor elements of the commutation source bidirectional switch element, which can secure the path of the output phase current even if it is turned off, according to the direction of the output phase current.
Of the first and second semiconductor elements of the commutation destination bidirectional switch element, one of the first and second semiconductor elements of the commutation destination bidirectional switch element, which newly constitutes the path of the output phase current by turning on, is used according to the direction of the output phase current. Steps to turn on and
A step of turning off the other of the first and second semiconductor elements of the commutation source bidirectional switch element, and
A step of turning on the other of the first and second semiconductor elements of the commutation destination bidirectional switch element, and
Performed by,
The control device according to claim 5.
前記電力変換装置は、
一端が直流電源の一端を構成する第5のノードに接続され、他端が前記第2のコイルの一端を構成する第3のノードに接続された第1の片方向スイッチ素子、一端が前記直流電源の他端を構成する第6のノードに接続され、他端が前記第3のノードに接続された第2の片方向スイッチ素子、一端が前記第5のノードに接続され、他端が前記第2のコイルの他端を構成する第4のノードに接続された第3の片方向スイッチ素子、及び、一端が前記第6のノードに接続され、他端が前記第4のノードに接続された第4の片方向スイッチ素子を有するAC/DCコンバータと、
前記第1のノードと前記第1のコイルとの間に挿入されたリアクトルと、
を有する、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の制御装置。
The power converter is
A first one-way switch element, one end connected to a fifth node constituting one end of a DC power supply, the other end connected to a third node constituting one end of the second coil, and one end connected to the DC. A second one-way switch element connected to a sixth node constituting the other end of the power supply, the other end connected to the third node, one end connected to the fifth node, and the other end connected to the fifth node. A third one-way switch element connected to a fourth node constituting the other end of the second coil, one end connected to the sixth node, and the other end connected to the fourth node. An AC / DC converter with a fourth one-way switch element,
A reactor inserted between the first node and the first coil,
Have,
The control device according to any one of claims 1 to 6.
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