JP3222490B2 - POWER CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF - Google Patents

POWER CONVERTER AND CONTROL METHOD THEREOF

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JP3222490B2
JP3222490B2 JP15889091A JP15889091A JP3222490B2 JP 3222490 B2 JP3222490 B2 JP 3222490B2 JP 15889091 A JP15889091 A JP 15889091A JP 15889091 A JP15889091 A JP 15889091A JP 3222490 B2 JP3222490 B2 JP 3222490B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は交流電動機等の負荷に対
して可変電圧可変周波数の電力を供給する大容量の電力
変換装置およびその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large-capacity power converter for supplying power of a variable voltage and variable frequency to a load such as an AC motor and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大容量の自己消弧素子(例えばゲ
ートターンオフサイリスタ等)の開発が盛んに行なわ
れ、インバータ等の電力変換装置に用いられるようにな
ってきた。特に、パルス幅変調制御インバータ(PWM
インバータと呼ぶ)は可変電圧可変周波数の正弦波出力
が得られることから、交流電動機の駆動電源として盛ん
に用いられるようになってきた。
2. Description of the Related Art In recent years, large-capacity self-extinguishing devices (eg, gate turn-off thyristors) have been actively developed, and have been used in power converters such as inverters. In particular, a pulse width modulation control inverter (PWM)
An inverter is referred to as an inverter) because it can obtain a sine wave output with a variable voltage and a variable frequency, and thus has been widely used as a drive power source for an AC motor.

【0003】また、交流電動機の大容量化に伴い、イン
バータは高電圧、大電流のものが必要となり、素子の直
並列接続による大容量インバータあるいは出力トランス
によって多重接続した大容量インバータ等が提案されて
いる。
[0003] Further, as the capacity of AC motors increases, high-voltage and large-current inverters are required, and large-capacity inverters in which elements are connected in series and parallel or large-capacity inverters multiplexed by an output transformer are proposed. ing.

【0004】さらに、3レベル(+、0、−)の出力電
圧が得られる中性点クランプ式インバータなども提案さ
れ、負荷電流リプルの低減および直流電圧の高圧化のた
めに有効な装置として注目されている。
[0004] Further, a neutral point clamp type inverter capable of obtaining three levels (+, 0,-) of output voltage has also been proposed, and has attracted attention as an effective device for reducing load current ripple and increasing DC voltage. Have been.

【0005】図6は、従来の電力変換装置の構成を示す
もので、2台の中性点クランプ式インバータ(NPCイ
ンバータ)を出力トランスによって多重接続している。
図は出力1相分(U相分)を示す。3相出力の場合、他
の2相(V相、W相)も同様に構成される。
FIG. 6 shows a configuration of a conventional power converter, in which two neutral point clamp type inverters (NPC inverters) are multiplex-connected by an output transformer.
The figure shows one output phase (U phase). In the case of a three-phase output, the other two phases (V phase, W phase) are similarly configured.

【0006】図中、Vd1,Vd2は直流電圧源、NPC−
1,NPC−2はフルブリッジ結線された第1および第
2のNPCインバータ、TR1,TR2は出力トラン
ス、LOADは交流負荷(U相分)であり、LU
U ,VCUは各々負荷のインダクタンス、抵抗および逆
起動力を示す。
In the figure, V d1 and V d2 are DC voltage sources, NPC-
1, NPC-2 are first and second NPC inverters connected in full bridge, TR1 and TR2 are output transformers, LOAD is an AC load (for U phase), and L U ,
R U and V CU represent the inductance, resistance and reverse starting force of the load, respectively.

【0007】第1のNPCインバータNPC−1は自己
消弧素子(例えばGTO等)S11〜S14、S21〜S24
フリーホイリングダイオードD11〜D14、D21〜D24
よびクランプ用ダイオードD15,D16,D25,D26で構
成されており、その出力端子は出力トランスTR1 の1
次巻線に接続されている。また、第2のNPCインバー
タNPC−2も同様に構成されており、その出力端子は
出力トランスTR2 の1次巻線に接続されている。2台
の出力トランスの2次側は直列接続され、出力電圧の和
電圧が負荷に印加される。
A first NPC inverter NPC-1 is self-turn-off devices (e.g. GTO, etc.) S 11 ~S 14, S 21 ~S 24 and the free wheeling diode D 11 ~D 14, D 21 ~D 24 and clamp And the output terminal thereof is connected to one of the output transformers TR 1 , D 15 , D 16 , D 25 , and D 26.
It is connected to the next winding. Also, the second NPC inverter NPC-2 are similarly configured, its output terminal is connected to the primary winding of the output transformer TR 2. The secondary sides of the two output transformers are connected in series, and the sum of the output voltages is applied to the load.

【0008】図7および図8は、図6の装置のNPCイ
ンバータのPWM制御動作を説明するためのタイムチャ
ートである。この図を参照しながら、第1のNPCイン
バータのPWM制御動作を説明する。
FIGS. 7 and 8 are time charts for explaining the PWM control operation of the NPC inverter of the apparatus shown in FIG. The PWM control operation of the first NPC inverter will be described with reference to FIG.

【0009】図中、ei はPWM制御入力信号、X1
2 ,Y1 ,Y2 はPWM制御のための搬送波信号であ
る。信号X1 ,X2 は0〜+Emax の間で変化する三角
波、信号Y1 ,Y2 は0〜−Emax の間で変化する三角
波で、X2 はX1 より位相が180°ずれており、Y1
はX1 と同相、Y2 はX2 と同相になっている。
[0009] In the figure, e i is the PWM control input signal, X 1,
X 2 , Y 1 and Y 2 are carrier signals for PWM control. Signals X 1 and X 2 are triangular waves that change between 0 and + E max , signals Y 1 and Y 2 are triangular waves that change between 0 and −E max , and X 2 is 180 ° out of phase with X 1. Yes, Y 1
Is in phase with X 1 and Y 2 is in phase with X 2 .

【0010】入力信号ei と三角波X1 とを比較して、
素子S11とS13のゲート信号g11を作る。また、入力信
号ei と三角波Y1 とを比較し、素子S12,S14のゲー
ト信号g12を作る。すなわち、 ei >X1 のとき、g11=1で、S11:オン(S13:オ
フ) ei ≦X1 のとき、g11=0で、S11:オフ(S13:オ
ン) ei <Y1 のとき、g12=1で、S14:オン(S12:オ
フ) ei ≧Y1 のとき、g12=0で、S14:オフ(S12:オ
ン) となる。
By comparing the input signal e i with the triangular wave X 1 ,
Making the gate signal g 11 of element S 11 and S 13. Further, the input signal e i is compared with the triangular wave Y 1 to generate a gate signal g 12 for the elements S 12 and S 14 . That is, when the e i> X 1, in g 11 = 1, S 11: When: (Off S 13) e i ≦ X 1 , in g 11 = 0, S 11: On Off (S 13: On) When e i <Y 1 , g 12 = 1 and S 14 : on (S 12 : off) When e i ≧ Y 1 , g 12 = 0 and S 14 : off (S 12 : on) .

【0011】また、入力信号ei と三角波X2 とを比較
して、素子S22,S24のゲート信号g21を作る。また、
入力信号ei と三角波Y2 とを比較し、素子S21,S23
のゲート信号g22を作る。すなわち、 ei >X2 のとき、g21=1で、S24:オン(S22:オ
フ) ei ≦X2 のとき、g21=0で、S24:オフ(S22:オ
ン) ei <Y2 のとき、g22=1で、S21:オン(S23:オ
フ) ei ≧Y2 のとき、g22=0で、S21:オフ(S23:オ
ン) となる。
Further, by comparing the input signal e i and the triangular wave X 2, making the gate signal g 21 of element S 22, S 24. Also,
The input signal e i is compared with the triangular wave Y 2, and the elements S 21 and S 23 are compared.
Make of the gate signal g 22. That is, when the e i> X 2, in g 21 = 1, S 24: On (S 22: Off) when e i ≦ X 2, in g 21 = 0, S 24: Off (S 22: On) when e i <Y 2, in g 22 = 1, S 21: on (S 23: off) when e i ≧ Y 2, in g 22 = 0, S 21: a: (on S 23) off .

【0012】NPCインバータNPC−1のa点の電圧
a は、素子S11〜S14のオン、オフ動作によって、次
のようになる。ただし、直流電源の全電圧をVd とし、
d1=Vd2=Vd /2とする。すなわち、 S11とS12がオンのとき、Va =+Vd /2 S12とS13がオンのとき、Va =0 S13とS14がオンのとき、Va =−Vd =/2 となって、3レベル(3段階)の出力電圧が得られる。
[0012] Voltage V a of a point of the NPC inverter NPC-1 is turned on element S 11 to S 14, the OFF operation is as follows. However, the full voltage of the DC power supply and V d,
It is assumed that V d1 = V d2 = V d / 2. That is, when S 11 and S 12 is on, when V a = + V d / 2 S 12 and S 13 is on, when V a = 0 S 13 and S 14 is on, V a = -V d = / 2, and an output voltage of three levels (three stages) is obtained.

【0013】また、b点の電圧Vb は、素子S21〜S24
のオン、オフ動作により、次のようになる。すなわち、 S21とS22がオンのとき、Vb =+Vd /2 S22とS23がオンのとき、Vb =0 S23とS24がオンのとき、Vb =−Vd =/2 となって、やはり、3レベル(3段階)の出力電圧が得
られる。
Further, the voltage V b of the point b, the element S 21 to S 24
Is turned on and off as follows. That is, when S 21 and S 22 is on, when V b = + V d / 2 S 22 and S 23 is on, when V b = 0 S 23 and S 24 is on, V b = -V d = / 2, so that an output voltage of three levels (three stages) is obtained.

【0014】出力トランスTR1 には、a点の電圧Va
とb点の電圧Vb の差電圧が印加される。図7に、図6
のa点の電圧Va ,b点の電圧の反転値−Vb および差
電圧Va −Vb の波形を示す。トランスTR1 に印加さ
れる電圧は(+Vd ,+Vd /2,0,−Vd /2,−
d )の5レベル(5段階)の電圧となり、その等価キ
ャリア周波数は三角波X1 の周波数の2倍となる。
The output transformer TR 1 has a voltage V a at a point a.
And a voltage difference between the voltage Vb at point b is applied. FIG.
Shows the voltage V a of a point, the inverted value -V b and the difference voltage V a -V b of the waveform of the voltage at point b. Voltage applied to the transformer TR 1 is (+ V d, + V d / 2,0, -V d / 2, -
V d ) at five levels (five levels), and the equivalent carrier frequency is twice the frequency of the triangular wave X 1 .

【0015】第2のNPCインバータNPC−2も同様
にPWM制御され、出力トランスTR2 には5レベルの
電圧が印加される。第2のNPCインバータの搬送波信
号は第1のNPCインバータの搬送波信号に対して、位
相を90°ずらして与えることにより、2台のインバー
タの多重化が図れる。交流負荷LOADには2台のトラ
ンスの2次電圧の和が印加され、その電圧は7レベル
(7段階)の電圧波形となり、等価キャリア周波数は三
角波X1 の4倍の周波数となる。
[0015] the second NPC inverter NPC-2 similarly PWM control, the voltage of 5 level is applied to the output transformer TR 2. By providing the carrier signal of the second NPC inverter with a phase shift of 90 ° with respect to the carrier signal of the first NPC inverter, multiplexing of two inverters can be achieved. AC load LOAD sum of secondary voltages of the two transformers is applied to its voltage becomes a voltage waveform of 7 levels (7 levels), the equivalent carrier frequency is 4 times the frequency of the triangular wave X 1.

【0016】このように、従来のNPCインバータを用
いた電力変換装置は出力トランスを介して多重化するこ
とにより、出力電圧の等価キャリア周波数を高めること
ができ、高調波成分の小さい可変電圧可変周波数の正弦
波電流を負荷に供給できる利点がある。また、通常のブ
リッジ結線のインバータを多重化した電力変換装置に比
較すると、直流電源の電圧が2倍になり、その分1台当
たりの出力電圧も高くなって、出力トランスの数を半分
に低減できる等の特徴を持っている。
As described above, the conventional power converter using the NPC inverter can increase the equivalent carrier frequency of the output voltage by multiplexing via the output transformer, and can reduce the variable voltage variable frequency having a small harmonic component. Has the advantage that a sinusoidal current can be supplied to the load. In addition, the voltage of the DC power supply is doubled and the output voltage per unit is also increased, and the number of output transformers is reduced by half, as compared to a power converter that multiplexes ordinary bridged inverters. It has features such as being able to.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の電
力変換装置は次のような問題点がある。
However, this conventional power converter has the following problems.

【0018】すなわち、PWM制御の入力信号ei が小
さくなった場合、NPCインバータの出力電圧は素子の
最小オン時間で決まるパルス幅で一定値になってしま
い、入力信号ei に比例しなくなる。従って、入力信号
i が小さい領域では負荷電流をその指令値に一致させ
るように制御する事ができなくなる。
That is, when the input signal e i of the PWM control becomes small, the output voltage of the NPC inverter becomes a constant value with a pulse width determined by the minimum on-time of the element, and is not proportional to the input signal e i . Therefore, in a region where the input signal e i is small, it is impossible to control the load current to match the command value.

【0019】図8は、従来の電力変換装置のPWM制御
動作を説明するための別のタイムチャートで、入力信号
i が小さくなった場合の動作を示す。図中の記号は図
7の記号と同じである。
FIG. 8 is another time chart for explaining the PWM control operation of the conventional power converter, showing the operation when the input signal e i becomes small. The symbols in the figure are the same as the symbols in FIG.

【0020】入力信号ei が小さくなると、NPCイン
バータNPC−1,NPC−2のゲート信号g11
12,g2122は、図8に示すように、パルス幅が狭く
なってくる。
When the input signal e i decreases, the gate signals g 11 and N 11 of the NPC inverters NPC-1 and NPC-2 decrease.
As shown in FIG. 8, the pulse widths of g 12 and g 21 g 22 become narrower.

【0021】一方、インバータを構成する自己消弧素子
(例えば、ゲートターンオフサイリスタ:GTO)は、
素子を保護するために、あるいは素子に並列接続された
スナバ回路のコンデンサの初期化(放電をおこなうた
めに、素子を一旦オンさせた場合、ある一定時間(最小
オン時間と呼ぶ)だけオン状態を維持する必要がある。
On the other hand, a self-extinguishing element (for example, a gate turn-off thyristor: GTO) constituting an inverter is:
Once the element is turned on to protect the element or to initialize (discharge ) the capacitor of the snubber circuit connected in parallel to the element, it will be on for a certain period of time (called the minimum on-time) Need to be maintained.

【0022】従って、当該素子の最小オン時間をΔtと
した場合、 上記ゲート信号g11,g12,g21,g22
破線で示すように、一定のパルス幅になってしまう。す
なわち、入力信号ei の値に関係なく、出力電圧Va
b のパルス幅が一定になり、トランスTR1 に印加さ
れる電圧Va −Vb も一定値になってしまう。入力信号
i が正で小さい値のときは、出力電圧Va −Vb は正
の一定値、ei が負で小さい値のときは、出力電圧Va
−Vb は負の一定値になる。この結果、負荷電流を制御
するように前記入力信号ei が変化しても、それに比例
した出力電圧を得ることができなくなり、制御不能に陥
ってしまう。故に、負荷電流をその指令値に追従させて
制御できなくなるばかりでなく、出力周波数が低いとき
には、前記一定のパルス列が積算され、過大な電流とな
って、素子を破壊することにもなる。
Therefore, when the minimum on-time of the element is Δt, the gate signals g 11 , g 12 , g 21 , and g 22 have a constant pulse width as shown by broken lines. That is, regardless of the value of the input signal e i , the output voltages V a ,
The pulse width of the V b becomes constant, the voltage V a -V b is applied to the transformer TR 1 becomes a constant value. When the input signal e i is smaller positive, the output voltage V a -V b positive constant value, when e i is smaller in negative, the output voltage V a
-V b is a negative constant value. As a result, even if the input signal e i changes so as to control the load current, an output voltage proportional to the input signal e i cannot be obtained, and control becomes impossible. Therefore, not only cannot the load current follow the command value to be controlled, but also, when the output frequency is low, the constant pulse train is integrated, resulting in an excessive current, which may destroy the element.

【0023】本発明は、中性点クランプ式インバータ
(NPCインバータ)の特徴を活かしながら、入力信号
が小さくなったときでも制御不能に陥ることなく、可変
電圧可変周波数の正弦波電流を負荷に供給できる電力変
換装置およびその制御方法を提供することを目的とす
る。
The present invention supplies a sine wave current having a variable voltage and a variable frequency to a load without utilizing the characteristics of a neutral point clamp type inverter (NPC inverter) and without becoming uncontrollable even when the input signal becomes small. It is an object of the present invention to provide a power conversion device and a control method thereof.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明の電力変換装置は、直列に接続された2つ
の直流電源Vd1,Vd2と、当該2つの直流電源を各々電
圧源とする2n台(nは整数)のフルブリッジインバー
タ(FBインバータと呼ぶ)と、前記2つの直流電源の
和を電圧源とする中性点クランプ式インバータ(NPC
インバータと呼ぶ)と、前記2n台のFBインバータの
出力端子に接続された2n台の出力トランスと、前記N
PCインバータの出力端子に接続された1台の出力トラ
ンスと、前記出力トランス群の2次電圧の和が印加され
る交流負荷と、前記2n台のFBインバータと前記1台
のNPCインバータを多重化PWM制御する手段とを具
備している。
In order to achieve the above object, a power converter according to the present invention comprises two DC power supplies V d1 and V d2 connected in series and two DC power supplies each having a voltage. 2n (n is an integer) full-bridge inverters (referred to as FB inverters) serving as power sources, and a neutral-point-clamped inverter (NPC
Inverters), 2n output transformers connected to the output terminals of the 2n FB inverters, and N
One output transformer connected to the output terminal of the PC inverter, an AC load to which the sum of the secondary voltages of the output transformer group is applied, and the 2n FB inverters and the one NPC inverter are multiplexed Means for PWM control.

【0025】また、本発明の電力変換装置の制御方法
は、NPCインバータのPWM制御の入力信号ei の絶
対値が小さい領域にあるとき、当該NPCインバータか
らは一定の電圧ΔV を出力させ、前記2n台のFBイン
バータからは負荷に印加されるべき電圧VU から前記一
定電圧Δv を差し引いた電圧VU −ΔV を発生させるよ
うに制御する方法である。
Further, according to the control method of the power converter of the present invention, when the absolute value of the input signal e i for PWM control of the NPC inverter is in a small area, the NPC inverter outputs a constant voltage ΔV ; wherein from 2n stand FB inverter is a method of controlling to generate a voltage V U - [delta V obtained by subtracting the constant voltage delta v from the voltage V U to be applied to the load.

【0026】[0026]

【作用】本発明によれば、出力トランスは2次側で直列
接続され、各トランスの和電圧が交流負荷に印加され
る。PWM制御は、2n台のFBインバータとNPCイ
ンバータを合わせて、多重化を行い、全体として高調波
成分のきわめて少ない出力電圧が得られる。
According to the present invention, the output transformers are connected in series on the secondary side, and the sum voltage of each transformer is applied to the AC load. In the PWM control, multiplexing is performed by combining 2n FB inverters and NPC inverters, and an output voltage with extremely low harmonic components is obtained as a whole.

【0027】PWM制御の入力信号ei が小さいとき、
NPCインバータは素子の最小オン時間を満足する一定
の電圧ΔV を出力する。このとき、2n台のFBインバ
ータからは負荷に印加されるべき電圧VU (入力信号e
i に比例した値)から前記一定電圧ΔV を差し引いた電
圧VU −ΔV を発生させるように制御する。結果的に、
負荷に印加される電圧はVU −ΔV +ΔV=VU となっ
て、入力信号ei に比例した値が得られる。
When the input signal e i of the PWM control is small,
NPC inverter outputs a constant voltage delta V which satisfies the minimum on time of the device. At this time, the voltage V U (input signal e) to be applied to the load from the 2n FB inverters
controlling the value) proportional to i to generate a voltage V U - [delta V obtained by subtracting the constant voltage delta V. as a result,
Voltage applied to the load becomes V U -Δ V + Δ V = V U, the value proportional to the input signal e i is obtained.

【0028】このようにして、PWM制御入力信号ei
が小さいときでも、 当該入力信号ei に比例した電圧
が得られ、制御不能領域のない電力変換装置を提供でき
る。また、2n台のFBインバータと1台のNPCイン
バータと多重PWM制御が可能となり、高調波成分の少
ない電圧を負荷に供給することができるようになる。
In this manner, the PWM control input signal e i
Is small, a voltage proportional to the input signal e i can be obtained, and a power converter without an uncontrollable region can be provided. Further, multiplex PWM control with 2n FB inverters and one NPC inverter becomes possible, and a voltage with less harmonic components can be supplied to the load.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】図1は、本発明の電力変換装置の実施例を
示す構成図である。図1は1相分(U相)を示すが、他
のV相、W相も同様に構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the power converter of the present invention. FIG. 1 shows one phase (U phase), but the other V phase and W phase are similarly configured.

【0031】図中、Vd1,Vd2は直流電圧源、Cd1〜C
d4は直流平滑コンデンサ、INV−1,INV−2はフ
ルブリッジインバータ(FBインバータ)、NPCは中
性点クランプ式インバータ(NPCインバータ)、TR
1 〜TR3 は出力トランス、LOADは交流負荷であ
る。
In the figure, V d1 and V d2 are DC voltage sources and C d1 to C d1.
d4 is a DC smoothing capacitor, INV-1 and INV-2 are full bridge inverters (FB inverters), NPC is a neutral point clamp type inverter (NPC inverter), TR
1 to TR 3 are output transformers, and LOAD is an AC load.

【0032】2つの直流電源Vd1,Vd2は、2台のAC
/DC変換器(例えば、PWM制御コンバータ等)とそ
の直流側端子に接続された直流平滑コンデンサによって
作られる。この2つの直流電源Vd1,Vd2にそれぞれn
台のフルブリッジインバータ(FBインバータ)を接続
する。
The two DC power supplies V d1 and V d2 are two AC power supplies.
A DC / DC converter (for example, a PWM control converter, etc.) and a DC smoothing capacitor connected to its DC terminal. Each of these two DC power supplies V d1 and V d2 has n
One full-bridge inverter (FB inverter) is connected.

【0033】各FBインバータの出力端子には出力トラ
ンスが接続される。 FBインバータINV−1は、自
己消弧素子S11〜S14とフリーホイリングダイオードD
11〜D14で構成され、その入力端子は直流電源Vd1に接
続され、出力端子は出力トランスTR1 の1次巻線に接
続されている。FBインバータINV−2も同様に構成
されており、その入力端子は直流電源Vd2に接続され、
出力端子はトランスTR2 の1次巻線に接続されてい
る。
An output transformer is connected to the output terminal of each FB inverter. FB inverter INV-1, the self-turn-off devices S 11 to S 14 and the free-wheeling diode D
It is composed of 11 to D 14, an input terminal connected to the DC power supply V d1, an output terminal connected to the primary winding of the output transformer TR 1. The FB inverter INV-2 has the same configuration, and its input terminal is connected to the DC power supply Vd2 .
An output terminal connected to the primary winding of the transformer TR 2.

【0034】NPCインバータNPCは、前記直流電源
d1,Vd2の和電圧を入力とするもので、自己消弧素子
31〜S34、S41〜S44とフリーホイリングダイオード
31〜D34,D41〜D44およびクランプ用ダイオードD
35,D36,D45,D46で構成されている。ハーフブリッ
ジ結線のNPCインバータが2組用意されており、全体
として、フルブリッジ結線のNPCインバータとなって
いる。
The NPC inverter NPC receives as input the sum voltage of the DC power supplies V d1 and V d2 , and includes self-turn-off devices S 31 to S 34 and S 41 to S 44 and free-wheeling diodes D 31 to D 31. 34, D 41 to D 44 and clamping diode D
Is composed of 35, D 36, D 45, D 46. Two sets of half-bridge-connected NPC inverters are prepared, and as a whole, a full-bridge-connected NPC inverter is provided.

【0035】図2は、図1の電力変換装置のPWM制御
動作を説明するためのタイムチャートである。
FIG. 2 is a time chart for explaining the PWM control operation of the power converter of FIG.

【0036】図中、X1 ,Y1 はFBインバータINV
−1の搬送波信号、X2 ,Y2 はFBインバータINV
−2の搬送波信号、X3 ,Y3 およびX4 ,Y4 はNP
CインバータNPCの搬送波信号、ei はPWM制御入
力信号である。
In the figure, X 1 and Y 1 are FB inverters INV
−1, X 2 and Y 2 are FB inverters INV
-2 carrier signal, X 3 , Y 3 and X 4 , Y 4 are NP
The carrier signal of the C inverter NPC, e i, is the PWM control input signal.

【0037】X1 は+Emax 〜−Emax の間で変化する
三角波、Y1 はX1 の反転値(または位相が180°ず
れた三角波)、X2 はX1 より位相が90°ずれた三角
波、Y2 はX2 の反転値である。また、X3(破線で示
す)は0〜+Emax の間で変化する三角波で、三角波X
1 またはY1 の絶対値より位相が90°だけずれてい
る。Y3 (破線で示す)は0〜−Emax の間で変化する
三角波で、三角波X3 と同位相となっている。X4 (2
点鎖線で示す)は0〜+Emax の間で変化する三角波
で、三角波X2 またはY2 の絶対値より位相90°だけ
ずれている。Y4 (2点鎖線で示す)は0〜−Emax
間で変化する三角波で、三角波X4 と同位相となってい
る。
X 1 is a triangular wave varying between + E max and −E max , Y 1 is an inverted value of X 1 (or a triangular wave whose phase is shifted by 180 °), and X 2 is 90 ° out of phase with X 1 . The triangular wave, Y 2, is the inverted value of X 2 . Further, (indicated by a broken line) X 3 is a triangular wave which varies between 0 to + E max, triangular wave X
The phase is shifted by 90 ° from the absolute value of 1 or Y 1 . Y 3 (shown in dashed lines) is a triangular wave which varies between 0 to-E max, and has a triangular wave X 3 in phase. X 4 (2
Indicated by dash-dotted) is a triangular wave which varies between 0 to + E max, are offset by a phase 90 ° than the absolute value of the triangular wave X 2 or Y 2. Y 4 (indicated by a two-dot chain line) is a triangular wave which varies between 0 to-E max, and has a triangular wave X 4 the same phase.

【0038】まず、FBインバータINV−1のPWM
制御動作を説明する。
First, the PWM of the FB inverter INV-1
The control operation will be described.

【0039】三角波X1 と入力信号ei を比較し、素子
11とS12のゲート信号g11を作る。すなわち、 ei >X1 のとき、g11=1で、S11:オン(S12:オ
フ) ei ≦X1 のとき、g11=0で、S11:オフ(S12:オ
ン) となる。また、三角波Y1 と入力信号ei を比較し、素
子S13とS14のゲート信号g12を作る。すなわち、ei
>Y1 のとき、g12=1で、S14:オン(S13:オフ) ei ≦Y1 のとき、g12=0で、S14:オフ(S13:オ
ン) となる。FBインバータINV−1の出力電圧V1 は、
素子S11〜S14のオン、オフ動作により、 S11とS14がオンのとき、V1 =+Vd1=+Vd /2 S12とS13がオンのとき、V1 =−Vd1=−Vd /2 その他のモードのとき、V1 =0 となる。搬送波X1 ,Y1 の周波数fC に対して、出力
電圧V1 の等価キャリア周波数は2倍になる。
The triangular wave X 1 is compared with the input signal e i to generate a gate signal g 11 for the elements S 11 and S 12 . That is, when the e i> X 1, in g 11 = 1, S 11: On (S 12: Off) when e i ≦ X 1, in g 11 = 0, S 11: Off (S 12: On) Becomes Further, the triangular wave Y 1 is compared with the input signal e i to generate a gate signal g 12 for the elements S 13 and S 14 . That is, e i
> When Y 1, in g 12 = 1, S 14: On (S 13: Off) when e i ≦ Y 1, in g 12 = 0, S 14: a: (on S 13) off. The output voltage V 1 of the FB inverter INV- 1 is
On the element S 11 to S 14, the OFF operation, when S 11 and S 14 is on, when V 1 = + V d1 = + V d / 2 S 12 and S 13 is on, V 1 = -V d1 = −V d / 2 In other modes, V 1 = 0. The equivalent carrier frequency of the output voltage V 1 is doubled with respect to the frequency f C of the carrier waves X 1 and Y 1 .

【0040】同様に、FBインバータINV−2は三角
波X2 ,Y2 と制御入力信号ei とを比較することによ
り、PWM制御される。この時、三角波X2 ,Y2 は三
角波X1 ,Y1 に対して各々位相が90°ずれているの
で、2台のFBインバータの出力電圧V1 とV2 を加え
ることにより多重化が図られる。
[0040] Similarly, by FB inverter INV-2 compares the triangular wave X 2, Y 2 and the control input signal e i, are PWM controlled. At this time, since the phases of the triangular waves X 2 and Y 2 are shifted by 90 ° from the phases of the triangular waves X 1 and Y 1 , multiplexing is achieved by adding the output voltages V 1 and V 2 of the two FB inverters. Can be

【0041】次に、NPCインバータのフルブリッジ運
転時のPWM制御動作を説明する。
Next, the PWM control operation at the time of the full bridge operation of the NPC inverter will be described.

【0042】入力信号ei と三角波X3 ,Y3 とをそれ
ぞれ比較することにより、素子S31〜S34のゲート信号
31,g32を作る。すなわち、 ei >X3 のとき、g31=1で、S31:オン(S33:オ
フ) ei ≦X3 のとき、g31=0で、S31:オフ(S33:オ
ン) ei <Y3 のとき、g32=1で、S34:オン(S32:オ
フ) ei ≧Y3 のとき、g32=0で、S34:オフ(S32:オ
ン) となる。
By comparing the input signal e i with the triangular waves X 3 and Y 3 , gate signals g 31 and g 32 for the elements S 31 to S 34 are generated. That is, when the e i> X 3, in g 31 = 1, S 31: On (S 33: Off) when e i ≦ X 3, in g 31 = 0, S 31: Off (S 33: On) When e i <Y 3 , g 32 = 1 and S 34 : on (S 32 : off) When e i ≧ Y 3 , g 32 = 0 and S 34 : off (S 32 : on) .

【0043】また、入力信号ei と三角波X4 ,Y4
をそれぞれ比較することにより、素子S41〜S44のゲー
ト信号g41,g42を作る。すなわち、 ei >X4 のとき、g41=1で、S44:オン(S42:オ
フ) ei ≦X4 のとき、g41=0で、S44:オフ(S42:オ
ン) ei <Y4 のとき、g42=1で、S41:オン(S43:オ
フ) ei ≧Y4 のとき、g42=0で、S41:オフ(S43:オ
ン) となる。
[0043] Also, by comparing the input signal e i and the triangular wave X 4, Y 4 and, respectively, make the gate signal g 41, g 42 of element S 41 to S 44. That is, when the e i> X 4, in g 41 = 1, S 44: On (S 42: Off) when e i ≦ X 4, in g 41 = 0, S 44: Off (S 42: On) When e i <Y 4 , g 42 = 1 and S 41 : on (S 43 : off) When e i ≧ Y 4 , g 42 = 0 and S 41 : off (S 43 : on) .

【0044】NPCインバータNPC−1のa点の電圧
a は、素子S31〜S34のオン,オフ動作によって、次
のようになる。ただし、直流電源の電圧をVd とし、V
d1=Vd2=Vd /2とする。すなわち、 S31とS32がオンのとき、Va =+Vd /2 S32とS33がオンのとき、Va =0 S33とS34がオンのとき、Va =−Vd /2 となって、3レベル(3段階)の出力電圧が得られる。
The voltage V a of a point of the NPC inverter NPC-1 is turned on elements S 31 to S 34, the OFF operation is as follows. However, the voltage of the DC power supply and V d, V
It is assumed that d1 = Vd2 = Vd / 2. That is, when S 31 and S 32 is on, when V a = + V d / 2 S 32 and S 33 is on, when V a = 0 S 33 and S 34 is on, V a = -V d / As a result, an output voltage of three levels (three stages) is obtained.

【0045】また、b点の電圧Vb は、素子S41〜S44
のオン,オフ動作により、次のようになる。すなわち、 S41とS42がオンのとき、Vb =+Vd /2 S42とS43がオンのとき、Vb =0 S43とS44がオンのとき、Vb =−Vd /2 となって、やはり、3レベル(3段階)の出力電圧が得
られる。
Further, the voltage V b of the point b, the element S 41 to S 44
Is turned on and off as follows. That is, when S 41 and S 42 is on, when V b = + V d / 2 S 42 and S 43 is on, when V b = 0 S 43 and S 44 is on, V b = -V d / 2 again, an output voltage of three levels (three stages) is obtained.

【0046】出力トランスTR3 には、a点の電圧Va
とb点の電圧Vb の差電圧が印加される。トランスTR
3 に印加される電圧(+Vd ,+Vd /2,0,−Vd
/2,−Vd )の5レベル(5段階)の電圧となり、そ
の等価キャリア周波数は三角波X3 の周波数の2倍とな
る。
The output transformer TR 3 has a voltage V a at the point a.
And a voltage difference between the voltage Vb at point b is applied. Transformer TR
3 to the voltage applied (+ V d, + V d / 2,0, -V d
/ 2, −V d ), and the equivalent carrier frequency is twice the frequency of the triangular wave X 3 .

【0047】交流負荷LOADには、図2の最下段に示
すように、VU =V1 +V2 +Va −Vb の電圧が印加
される。 この出力電圧VU の等価キャリア周波数は三
角波X1 ,Y1 ,X2 ,Y2 の周波数fC の8倍(三角
波X3 ,Y3 ,X4 ,Y4 の周波数fC ′=2・fC
4倍)になる。例えば、fC =500Hzとした場合、V
U の等価キャリア周波数は4kHz となる。
As shown at the bottom of FIG. 2, a voltage of V U = V 1 + V 2 + V a −V b is applied to the AC load LOAD. Equivalent carrier frequency of the output voltage V U is a triangular wave X 1, Y 1, X 2 , 8 times the frequency f C of Y 2 (triangular wave X 3, Y 3, X 4 , the frequency of Y 4 f C '= 2 · It becomes four times) of f C. For example, when f C = 500 Hz, V
The equivalent carrier frequency of U is 4 kHz.

【0048】図3は、図1の装置の制御ブロックの実施
例を示す構成図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a control block of the apparatus shown in FIG.

【0049】図中、CU ,C1 ,C2 ,C3 は比較器、
U (S),G1 (S),G2 (S)は電流制御補償回
路、A1 〜A6 は加算器、SGは入力信号補正回路、P
WM1 〜PWM3 はパルス幅変調制御回路、TRGは搬
送波発生器である。また、第1図の装置には、電流検出
器CTU ,CT1 〜CT3 が設置されている。
In the figure, C U , C 1 , C 2 and C 3 are comparators,
G U (S), G 1 (S), G 2 (S) are current control compensation circuits, A 1 to A 6 are adders, SG is an input signal correction circuit, P
WM 1 to PWM 3 are pulse width modulation control circuits, and TRG is a carrier generator. The apparatus shown in FIG. 1 is provided with current detectors CT U and CT 1 to CT 3 .

【0050】図1の電流検出器CTU により、負荷電流
U を検出し、比較器CU に入力する。比較器CU によ
り、負荷電流指令値IU * と前記負荷電流検出値IU
を比較し、その偏差εU =IU * −IU を電流制御補償
回路GU (S)に入力する。電流制御補償回路G
U (S)によって当該偏差εU が増幅され、 加算器A
1 〜A3 に入力される。
[0050] The current detector CT U in FIG. 1, detects the load current I U, is input to a comparator C U. The comparator C U, the load current command value I U * and comparing the load current detection value I U, and inputs the deviation ε U = I U * -I U current control compensation circuit G U (S) . Current control compensation circuit G
U (S) amplifies the deviation ε U , and the adder A
It is input to the 1 ~A 3.

【0051】また、電流検出器CT1 〜CT3 により、
トランスTR1 〜TR3 の1次電流I1 〜I3 を検出
し、比較器C1 〜C3 にそれぞれ入力する。比較器C1
はトランスの1次電流指令値I1 * とTR1 の1次電流
検出値I1 を比較し、偏差ε1 =I1 * −I1 を電流制
御補償回路G1(S)に入力する。 G1 (S)は偏差
ε1 を増幅し、加算器A1 に入力する。加算器A1 は前
記制御補償回路GU (S)とG1 (S)の出力信号を加
算する。故に、加算器A1 の出力e1 は、次式のように
なる。ただし、制御補償回路GU (S),G1 (S)は
各々比例要素KU,K1 とする。
Further, the current detectors CT 1 to CT 3 provide:
Detecting the transformer TR 1 to Tr 3 of the primary current I 1 ~I 3, respectively input to the comparator C 1 -C 3. Comparator C 1
Compares the primary current command value I 1 * of the transformer with the primary current detection value I 1 of TR 1 and inputs the deviation ε 1 = I 1 * −I 1 to the current control compensation circuit G 1 (S). G 1 (S) amplifies the deviation ε 1 and inputs it to the adder A 1 . The adder A 1 adds the output signals of the control compensation circuit G U (S) and G 1 (S). Thus, the output e 1 of the adder A 1 is as follows. However, the control compensation circuits G U (S) and G 1 (S) are proportional elements K U and K 1 , respectively.

【0052】e1 =KU ・εU +K1 ・ε1 この信号e1 は加算器A5 を介して、FBインバータI
NV−1のPWM制御回路PWM1 に入力される。
E 1 = K U · ε U + K 1 · ε 1 This signal e 1 is supplied to the FB inverter I via the adder A 5.
Is input to the PWM control circuit PWM 1 of NV-1.

【0053】同様に、加算器A2 およびA3 の出力信号
2 ,e3 は、次式のようになる。ただし、G2 (S)
=K2 ,G3 (S)=K3 とする。
[0053] Similarly, the adder A 2 and the output signal e 2, e 3 of A 3 is as follows. However, G 2 (S)
= K 2 , G 3 (S) = K 3 .

【0054】 e2 =KU ・εU +K2 ・ε23 =KU ・εU +K3 ・ε3 信号e2 は、加算器A6 を介して、FBインバータIN
V−2のPWM制御回路PWM2 に入力される。また、
信号E3 は入力信号補正回路SGを介してNPCインバ
ータNPCのPWM制御回路PWM3 に入力される。
E 2 = K U · ε U + K 2 · ε 2 e 3 = K U · ε U + K 3 · ε 3 The signal e 2 is supplied to the FB inverter IN via the adder A 6.
It is input to the PWM control circuit PWM 2 of V-2. Also,
Signal E 3 is inputted via an input signal correction circuit SG to the PWM control circuit PWM 3 of NPC inverter NPC.

【0055】図4は、入力信号補正回路SGの入出力特
性を表したものである。SGの入力信号e3 の絶対値が
Δeより大きいとき、出力信号は、e3 ′=e3 とな
る。また、入力信号が0≦e3 ≦Δeのとき、出力信号
3 ′=Δeとなり、入力信号が−Δe≦e3 ≦0のと
き、出力信号e3 ′=−Δeとなる。当該補正回路SG
の出力信号e3 ′がNPCインバータNPCのPWM制
御回路PWM3 の入力信号となる。このときの電圧レベ
ルΔeの値は、インバータを構成する自己消弧素子の最
小オン時間などを考慮して決められる。
FIG. 4 shows the input / output characteristics of the input signal correction circuit SG. When the absolute value of the SG input signal e 3 is larger than Δe, the output signal becomes e 3 ′ = e 3 . When the input signal satisfies 0 ≦ e 3 ≦ Δe, the output signal e 3 ′ = Δe, and when the input signal satisfies −Δe ≦ e 3 ≦ 0, the output signal e 3 ′ = −Δe. The correction circuit SG
Output signal e 3 'is the input signal of the PWM control circuit PWM 3 of NPC inverters NPC of. The value of voltage level Δe at this time is determined in consideration of the minimum on-time of the self-extinguishing element included in the inverter.

【0056】図3の加算器A4 は、SGの入力信号e3
と出力信号e3 ′の反転値−e3 ′を加算し、e4 =e
3 −e3 ′を演算し、前記加算器A5 ,A6 に入力す
る。故に、PWM1 およびPWM2 の入力信号e1 ′,
2 ′は、次のようになる。
The adder A 4 shown in FIG. 3 outputs the SG input signal e 3
It adds "inverted value -e 3 'of the output signal e 3 and, e 4 = e
3− e 3 ′ is calculated and input to the adders A 5 and A 6 . Thus, the input signal e 1 of PWM 1 and PWM 2 ',
e 2 ′ is as follows.

【0057】 e1 ′=e1 +e4 2 ′=e2 +e4 図5は、図3の各部の動作波形の一例を示すもので、正
弦波信号e1 =e2 =e3 としている。
E 1 ′ = e 1 + e 4 e 2 ′ = e 2 + e 4 FIG. 5 shows an example of the operation waveform of each part in FIG. 3, where a sine wave signal e 1 = e 2 = e 3 is set. .

【0058】PWM3 の入力信号e3 ′は、信号e3
絶対値が小さい領域で、+Δeまたは−Δeで、一定値
にされる。加算器A4 の出力e4 はe3 とe3 ′の差
で、図示のようになる。さらに、PWM1 の入力信号e
1 ′は、 信号e1 に補償信号e4 を加えることによ
り、図5の最下段の波形になる。
The input signal e 3 ′ of PWM 3 is set to a constant value at + Δe or −Δe in a region where the absolute value of the signal e 3 is small. The output e 4 of the adder A 4 is the difference between the e 3 and e 3 ', is as shown. Further, the input signal e of the PWM 1
1 ', by adding a compensation signal e 4 to the signal e 1, made at the bottom of the waveform of FIG.

【0059】パルス幅変調制御回路PWM1 〜PWM3
には、搬送波発生器から、前述の搬送波信号X1
4 ,Y1 〜Y4 が与えられる。
The pulse width modulation control circuits PWM 1 to PWM 3
, From the carrier generator, the carrier signals X 1 to X 1
X 4 , Y 1 to Y 4 are provided.

【0060】FBインバータINV−1,INV−2の
出力電圧の平均値V1 ,V2 は比例定数をKV とした場
合、 V1 =KV ・e1 ′ V2 =KV ・e2 ′ となる。また、NPCインバータNPCの出力電圧の平
均値V3 は、 V3 =2・KV ・e3 ′ となる。従って、負荷LOADに印加される電圧V
U は、 VU =V1 +V2 +V3 =KV ・(e1 ′+e2 ′+2・e3 ′) =KV ・(e1 +e4 +e2 +e4 +2・e3 −2・e4 ) =KV ・(e1 +e2 +2・e3 ) となる。e1 ,e2 ,e3 ,eU がいずれも略等しく、
1 ,e2 ,e3 ,eU=KU ・εU とした場合、 VU V ・4・eU となって、負荷電流制御回路GU (S)の出力信号eU
に比例した値が得られる。
[0060] FB average V 1, V 2 of the inverter INV-1, INV-2 of the output voltage when the proportional constant and K V, V 1 = K V · e 1 'V 2 = K V · e 2 ′. Further, the average value V 3 of the output voltage of the NPC inverter NPC is V 3 = 2 · K V · e 3 ′. Therefore, the voltage V applied to the load LOAD
U is, VU = V 1 + V 2 + V 3 = K V · (e 1 '+ e 2' +2 · e 3 ') = K V · (e 1 + e 4 + e 2 + e 4 +2 · e 3 -2 · e 4 ) = K V · (e 1 + e 2 + 2 · e 3 ). e 1 , e 2 , e 3 , e U are all substantially equal,
If e 1 , e 2 , e 3 , e U = K U · ε U , then V U = K V · 4 · e U and the output signal e U of the load current control circuit G U (S)
Is obtained.

【0061】負荷電流IU は次のようにして制御され
る。
The load current I U is controlled as follows.

【0062】すなわち、I U * >IU の場合、偏差εU
は正の値となり、出力電圧VU を増加させる。ゆえに、
電流IU が増加し、IU =I U * となるように制御され
る。逆に、I U * <IU の場合、偏差εU は負の値とな
り、出力電圧VU を減少させる。ゆえに、電流IU が減
少し、やはり、IU =I U * となるように制御される。
That is, if I U * > I U , the deviation ε U
It is a positive value, increasing the output voltage V U. therefore,
Control is performed so that the current I U increases and I U = I U * . Conversely, if I U * <I U , the deviation ε U has a negative value, reducing the output voltage V U. Therefore, the current I U is reduced, and again, control is performed such that I U = I U * .

【0063】また、出力トランスTR1 の1次電流はI
1 は次のように制御される。
The primary current of the output transformer TR 1 is I
1 is controlled as follows.

【0064】すなわち、I 1 * >I1 となった場合、偏
差ε1 は正の値となり、FBインバータINV−1の出
力電圧を増加させる。ゆえに、電流I1 が増加し、 I
1 =I 1 * となるように制御される。 逆に、I 1 *
<I1 の場合、 偏差ε1 は負の値となり、FBインバ
ータINV−1の出力電圧を減少させる。ゆえに、電流
1 が減少し、やはり、I1 =I 1 * となるように制御
される。このように、トランスの1次電流を指令値に一
致させるように制御することにより、当該出力トランス
の偏磁を防止することができる。
That is, when I 1 * > I 1 , the deviation ε 1 takes a positive value and increases the output voltage of the FB inverter INV-1. Therefore, the current I 1 increases and I
Control is performed so that 1 = I 1 * . Conversely, I 1 *
<For I 1, deviation epsilon 1 becomes a negative value, decreasing the output voltage of the FB inverter INV-1. Therefore, the current I 1 is controlled to decrease, and again, I 1 = I 1 * . In this way, by controlling the primary current of the transformer to be equal to the command value, it is possible to prevent the output transformer from being demagnetized.

【0065】同様に、トランスTR2 およびTR3 の1
次電流I2 ,I3 もそれらの指令値に一致するように制
御され、各トランスの偏磁を防止している。
Similarly, one of the transformers TR 2 and TR 3
The secondary currents I 2 and I 3 are also controlled so as to match those command values, thereby preventing each transformer from being demagnetized.

【0066】以上のように、本発明の電力変換装置で
は、PWM制御の入力信号eU が小さいとき、NPCイ
ンバータは素子の最小オン時間を満足する一定の電圧Δ
V を出力する。
As described above, in the power converter of the present invention, when the input signal e U for PWM control is small, the NPC inverter operates at a constant voltage Δ that satisfies the minimum on-time of the element.
Output V.

【0067】このとき、2n台のFBインバータからは
負荷に印加されるべき電圧VU (入力信号eU に比例し
た値)から前記一定電圧ΔV を差し引いた電圧VU −Δ
V を発生させるように制御する。結果的に、負荷に印加
される電圧はVU −ΔV +ΔV =VU となって、入力信
号eU に比例した値が得られる。
At this time, from the 2n FB inverters, the voltage V U −Δ obtained by subtracting the constant voltage ΔV from the voltage V U (value proportional to the input signal e U ) to be applied to the load.
Control to generate V. Consequently, the voltage applied to the load becomes V U -Δ V + Δ V = V U, the value proportional to the input signal e U obtained.

【0068】このようにして、PWM制御入力信号eU
が小さいときでも、 当該入力信号eU に比例した電圧
が得られ、制御不能領域のない電力変換装置を提供でき
る。また、2n台のFBインバータと1台のNPCイン
バータと多重PWM制御が可能となり、高調波成分の少
ない電圧を負荷に供給することができるようになる。
As described above, the PWM control input signal e U
Is small, a voltage proportional to the input signal e U can be obtained, and a power converter without an uncontrollable region can be provided. Further, multiplex PWM control with 2n FB inverters and one NPC inverter becomes possible, and a voltage with less harmonic components can be supplied to the load.

【0069】以上は、インバータ出力U相分について説
明したが、V相、W相も同様になる。
While the above description has been made for the inverter output U phase, the same applies to the V phase and W phase.

【0070】また、図1では、FBインバータ2台で説
明したが、直流電源Vd1およびVd2にそれぞれn台(n
は整数)のFBインバータを接続し、NPCインバータ
と組み合わせて、多重化PWM制御を同様に行うことが
できる。その場合、NPCインバータ(フルブリッジ運
転時)は2台のFBインバータに相当する出力電圧を発
生するものとして、PWM制御の搬送波信号の位相を決
めればよい。
Although FIG. 1 has been described with two FB inverters, the DC power supplies V d1 and V d2 each have n units (n
(Integer) is connected, and combined with an NPC inverter, multiplexed PWM control can be similarly performed. In that case, the phase of the PWM control carrier signal may be determined assuming that the NPC inverter (at full bridge operation) generates an output voltage corresponding to two FB inverters.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上のように、本発明の電力変換装置に
よれば、PWM制御入力信号が小さいときでも、当該入
力信号に比例した出力電圧が得られ、制御不能領域のな
い電力変換装置を提供できる。また、2n台のFBイン
バータと1台のNPCインバータと多重PWM制御が可
能となり、高調波成分の少ない電圧を負荷に供給するこ
とができるようになる。
As described above, according to the power converter of the present invention, even when the PWM control input signal is small, an output voltage proportional to the input signal can be obtained, and the power converter without the uncontrollable region can be obtained. Can be provided. Further, multiplex PWM control with 2n FB inverters and one NPC inverter becomes possible, and a voltage with less harmonic components can be supplied to the load.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の電力変換装置の実施例を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a power conversion device of the present invention.

【図2】図2は本発明装置のPWM制御動作を説明する
ためのタイムチャート。
FIG. 2 is a time chart for explaining a PWM control operation of the device of the present invention.

【図3】図1の装置の制御ブロック図の実施例を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a control block diagram of the apparatus of FIG. 1;

【図4】図3の制御動作を説明するための特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the control operation of FIG. 3;

【図5】図3の各部信号の動作波形図の一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of an operation waveform diagram of signals of respective units in FIG. 3;

【図6】従来の電力変換装置の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional power converter.

【図7】図6のPWM制御動作を説明するためのタイム
チャート。
FIG. 7 is a time chart for explaining the PWM control operation of FIG. 6;

【図8】図6のPWM制御動作を説明するためのタイム
チャート。
FIG. 8 is a time chart for explaining the PWM control operation of FIG. 6;

【符号の説明】 Vd1,Vd2…直流電源、Cd1〜Cd4…直流平滑コンデン
サ、INV−1,INV−2…FBインバータ、NPC
…NPCインバータ、TR1 ,TR2 ,TR3 …出力ト
ランス、LOAD…交流負荷、CTU ,CT1 〜CT3
…電流検出器、CU ,C1 ,C2 ,C3 …比較器、GU
(S),G1 (S),G2 (S),G3 (S)…電流制
御補償回路、A1 〜A6 …加算器、SG…入力信号補正
回路、PWM1 〜PWM3 …パルス幅変調制御回路、T
RG…搬送波発生器。
[Description of Signs ] Vd1 , Vd2 : DC power supply, Cd1 to Cd4 : DC smoothing capacitors, INV-1, INV-2: FB inverter, NPC
... NPC inverter, TR 1, TR 2, TR 3 ... output transformer, LOAD ... AC load, CT U, CT 1 ~CT 3
... Current detector, C U , C 1 , C 2 , C 3 ... Comparator, G U
(S), G 1 (S), G 2 (S), G 3 (S): current control compensation circuit, A 1 to A 6 : adder, SG: input signal correction circuit, PWM 1 to PWM 3 : pulse Width modulation control circuit, T
RG: Carrier generator.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 直列に接続された2つの直流電源と、こ
の2つの直流電源を各々電圧源とする2n台(nは整
数)のフルブリッジインバータ(FBインバータと呼
ぶ)と、 前記2つの直流電源の和を電圧源とする中性点クランプ
式インバータ(NPCインバータと呼ぶ)と、 前記2n台のFBインバータの出力端子に接続された2
n台の出力トランスと、 前記NPCインバータの出力端子に接続された1台の出
力トランスと、 前記出力トランス群の2次電圧の和が印加される交流負
荷と、 前記2n台のFBインバータと前記1台のNPCインバ
ータを多重化PWM制御する手段と、 を備えた電力変換装置。
1. Two DC power supplies connected in series, 2n (n is an integer) full-bridge inverters (referred to as FB inverters) each using the two DC power supplies as voltage sources, A neutral point-clamped inverter (referred to as an NPC inverter) using the sum of power supplies as a voltage source, and 2 connected to the output terminals of the 2n FB inverters
n output transformers, one output transformer connected to the output terminal of the NPC inverter, an AC load to which a sum of secondary voltages of the output transformer group is applied, the 2n FB inverters, Means for multiplexing PWM control of one NPC inverter.
【請求項2】 直列に接続された2つの直流電源と、 この2つの直流電源を各々電圧源とする2n台(nは整
数)のフルブリッジインバータ(FBインバータと呼
ぶ)と、 前記2つの直流電源の和を電圧源とする中性点クランプ
式インバータ(NPCインバータと呼ぶ)と、 前記2n台のFBインバータの出力端子に接続された2
n台の出力トランスと、 前記NPCインバータの出力端子に接続された1台の出
力トランスと、 前記出力トランス群の2次電圧の和が印加される交流負
荷と、 前記2n台のFBインバータと前記1台のNPCインバ
ータを多重化PWM制御する手段とを備えた電力変換装
置において、 前記NPCインバータのPWM制御の入力信号ei の絶
対値が小さい領域にあるとき、当該NPCインバータか
らは一定の電圧ΔV を出力させ、前記2n台のFBイン
バータからは負荷に印加されるべき電圧VU から前記一
定電圧Δv を差し引いた電圧VU −ΔV を発生させるよ
うに制御したことを特徴とする電力変換装置の制御方
法。
2. Two DC power supplies connected in series; 2n (n is an integer) full-bridge inverters (referred to as FB inverters) each using the two DC power supplies as voltage sources; A neutral point-clamped inverter (referred to as an NPC inverter) using the sum of power supplies as a voltage source, and 2 connected to the output terminals of the 2n FB inverters
n output transformers, one output transformer connected to the output terminal of the NPC inverter, an AC load to which a sum of secondary voltages of the output transformer group is applied, the 2n FB inverters, Means for multiplexing PWM control of one NPC inverter, wherein when the absolute value of the input signal e i for PWM control of the NPC inverter is in a small area, a constant voltage is output from the NPC inverter. to output a delta V, wherein from 2n stand FB inverter characterized by being controlled so as to generate a voltage V U - [delta V obtained by subtracting the constant voltage delta v from the voltage V U to be applied to the load A method for controlling a power converter.
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