JP3412018B2 - Power converter - Google Patents

Power converter

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JP3412018B2
JP3412018B2 JP2001234494A JP2001234494A JP3412018B2 JP 3412018 B2 JP3412018 B2 JP 3412018B2 JP 2001234494 A JP2001234494 A JP 2001234494A JP 2001234494 A JP2001234494 A JP 2001234494A JP 3412018 B2 JP3412018 B2 JP 3412018B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は直流を交流または交
流を直流に変換する電力変換装置の改良に関し、特に、
電力変換装置の出力電圧の制御に関する。 【0002】 【従来の技術】3レベルインバータは、直流電源電圧
(架線電圧)を直列接続されたコンデンサで2つの直流
電圧に分圧することにより、高電位,中間電位及び低電
位の3つの電圧レベルを作り、主回路スイッチング素子
のオン・オフ動作により、これら3レベルの電圧をイン
バータ出力端子に選択的に導出するものであり、次のよ
うな特徴を備えている。すなわち、出力電圧パルスのス
テップ数が増加することにより、見かけ上のスイッチン
グ周波数が高められ、歪の少ない出力を得られる。素子
に印加される電圧が2レベルに比べて約半減するため、
比較的低耐圧のスイッチング素子を使える。素子印加電
圧の減少に伴い、素子まわりの発生損失を低減できる等
である。ところで、上記3レベルインバータの出力電圧
パルスの発生制御法として、以下のような方式がある。 (1)ニュー デベロップメンツ オブ 3 レベル
ピーダブリュエム ストラ テジーズ「New Developmen
ts of 3−Level PWM Strategies」(EPE’89Recor
d,1989)の412頁、図1にはダイポーラ変調
(出力電圧の半周期内にパルスをゼロ電圧を介して正負
交互に出力することにより出力電圧を表現)と呼ばれる
変調方式,ユニポーラ変調(出力電圧の半周期中に単一
極性のパルスを出力することにより出力電圧を表現)と
呼ばれる変調方式及び上記ダイポーラ変調とユニポーラ
変調を1周期中に混在させる変調方式(以下、本明細書
では、部分ダイポーラ変調と称する)が提案されてい
る。 (2)ピーダブリュエム システム イン パワー コ
ンバーターズ:アン エク ステンション オブ ザ
サブハーモニック メソッド「PWM Systems inPower Co
nverters:An Extension of the“Subharmonic”metho
d」(IEEETrasaction on Industrial Electoronics and
Control Instrumentation, Vol.IECI−28,No.
4,November 1981)の316頁、図2(b)には
出力電圧の半周期が複数の単一極性のパルスで構成さ
れ、この中央部分からパルス間のスリットを埋めるよう
にパルス数を減少させることにより出力電圧を表現する
変調方式(以下、本明細書では過変調と称する)が提案
されている。 (3)スタディ オブ 2 アンド 3 レベル プリ
カルキュレイティド モデュレーションズ「Study of
2 and 3−Level Precalculated Modulations」(EP
E’91 Record,1991)の411頁、図16に
は、0から100%まで出力電圧をカバーするための出
力電圧パルス発生制御方法が提案されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄道車両の
ような用途に3レベルインバータを用いる場合、広範囲
にわたる速度制御を実現するため、ゼロ電圧から電圧利
用率が100%に達する最大電圧(出力電圧の半周期内
に単一のパルスしか存在しない電圧領域であり、以下、
1パルスと呼ぶ)まで、インバータ出力電圧の基本波を
連続に、かつ、インバータ出力電圧の高調波をスムーズ
に制御できることが要求される。ところで、上記従来技
術(1)は、ゼロを含む微小電圧が制御可能なダイポー
ラ変調、中速領域(中電圧)をカバーするユニポーラ変
調手段、最大電圧をカバーする1パルスまでを切換えて
いるので、ゼロ電圧から最大電圧を出力することがで
き、基本波の連続性も保ちうるが、ユニポーラ変調と1
パルスとの切換え時に出力電圧の高調波が不連続にな
り、周波数の急激で大きな変化による騒音が発生すると
いう問題があった。また、上記従来技術(2)に示され
た技術では、ゼロ電圧から最大電圧を表現することがで
きないという問題があった。 【0004】ところで、上記従来技術(1)は、出力電
圧の基本波を連続制御させるため、基本波の位相及び電
圧に対応したパルスデータをメモリに記憶させ、このデ
ータに基づいて各変調に対応したパルス列を出力するも
のであるので制御が複雑である。さらに、上記従来技術
(3)は、ユニポーラ変調において、基本波の半周期に
存在するパルスの数を切換える変調方式であるので、制
御の複雑化を招くという問題がある。さらに、上記従来
技術は、変調方式やパルス数を切換えるときに不快な不
連続音が発生するという問題があった。 【0005】本発明の目的は、3レベルインバータの出
力電圧をゼロから最大まで制御可能で、インバータ出力
電圧を連続かつスムーズに行える3レベルのパルス発生
制御を実現し、3レベルインバータを搭載した電気車に
おいて不連続音を防止することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電力変換器の出力相電圧の基本波の半周期に複数の
パルスを有する多パルスモードから、電力変換器の出力
相電圧の基本波の半周期に同一極性の単一のパルスを有
し、電力変換器の出力相電圧の基本波が最大となる1パ
ルスモードへ移行するに当り、電力変換器の出力相電圧
の基本波の半周期に同一極性の単一のパルスを有し、当
該単一のパルスのパルス幅を電力変換器の出力相電圧の
基本波が大きくなるに従い広げるように制御するパルス
幅制御モードを介在させる。 【0007】3レベルの電力変換器(インバータ)にお
いて、インバータ周波数指令や出力電圧指令等の出力電
圧関連情報に応じて、インバータの出力相電圧の基本波
の半周期に複数のパルスを有する多パルスモードから、
インバータの出力相電圧の基本波が最大となる1パルス
モードへ移行するに当り、インバータの出力相電圧の基
本波の半周期に同一極性の単一のパルスを有し、当該単
一のパルスのパルス幅を電力変換器の出力相電圧の基本
波が大きくなるに従い広げるように制御するパルス幅制
御モードを介在させることにより、過変調と1パルス制
御の間で所定のタイミングでの移行を可能とし、基本波
電圧の連続的な移行が実現され、出力電圧変化をスムー
ズに行える。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、本発明の概要を表1及び図
1から図3を用いて説明した後、一実施例を図1及び図
4から図13を用いて説明する。3レベルインバータ
(NPCインバータともいう)は、直流電源電圧(電気
車の場合は架線電圧)を直列接続されたコンデンサで2
つの直流電圧に分圧することにより、高電位,中間電位
及び低電位の3つの電圧レベルを作り、主回路スイッチ
ング素子のオン・オフ動作により、これら3レベルの電
圧をインバータ出力端子に選択的に導出するものであ
る。この主回路構成の一例として、鉄道用電気車に適用
した場合の基本構成(3相の場合)を図1に示す。図1
において、4は直流電圧源である直流架線(電車線)、
50は直流リアクトル、51及び52は直流電圧源4の
電圧から中間電位点O(以下、中性点と呼ぶ)を作り出
すため分割配置したクランプコンデンサである。7a,
7b及び7cは自己消弧可能なスイッチング素子より構
成され、このスイッチング素子に与えるゲート信号に応
じて高電位点電圧(P点電圧),中性点電圧(O点電
圧)及び低電位点電圧(N点電圧)を選択的に出力する
スイッチングユニットである。この例では、スイッチン
グユニット7aは70から73の自己消弧可能なスイッ
チング素子(ここではIGBTとしたが、GTO,トラ
ンジスタ等でも良い)、74から77の還流用整流素
子、78及び79の補助整流素子より構成する。また、
負荷は誘導電動機6の場合を示した。スイッチングユニ
ット7b及び7cも、7aと同様の構成である。 【0009】ここではまず、U相のスイッチングユニッ
ト7aを例にとり、その基本的な動作を表1を用いて説
明する。 【表1】 なお、以下では、クランプコンデンサ51および52の
電圧vcp,vcnは完全平滑でEd/2に分圧された直流
電圧とし、中性点(0点)は仮想的に接地されているも
のとする。また、ことわりのない限り、出力電圧はイン
バータ出力相電圧を指すものとする。スイッチングユニ
ット7aを構成するスイッチング素子70から73は、
表1に示すように3通りの導通パターンに従いオン・オ
フ動作する。すなわち、直流側のP点電位を出力する出
力モードPでは、70,71がオン,72,73がオフ
で、出力電圧はEd/2となり、中性点電位を出力する
出力モードOでは、71,72がオン,70,73がオ
フで、出力電圧としてゼロ電位が出力され、N点電位を
出力する出力モードNでは、70,71がオフ,72,
73がオンで、出力電圧は−Ed/2となる。表1中に
各出力モードにおける主回路1相分(スイッチングユニ
ットとクランプコンデンサ)の等価回路を示した。スイ
ッチングユニットは、等価的に3方向の切換えスイッチ
と見なせる。ここで、素子の導通状態を1,0の2値で
表わすスイッチング関数Sp,Snを用いると、 出力モードPのとき Sp=1,Sn=0 出力モードOのとき Sp=0,Sn=0 出力モードNのとき Sp=0,Sn=1 と表現できる。このとき、スイッチング関数Sp,Sn
と、スイッチング素子70,71,72,73に与える
ゲート信号Gpu,Gpx,Gnx,Gnu(オフ信号を0,オ
ン信号を1とする)の関係は、次式で表せる。 【数1】 従って、各相毎に2つのスイッチング関数Sp,Snを
用意することにより、スイッチング素子の導通状態を決
定することができる。このスイッチング関数Sp,Sn
は、パルス幅変調(PWM)制御により、出力電圧eu
が正弦波状になるように決定される。なお、3レベルイ
ンバータの主回路の詳細は、特開昭51−47848号公報,
特開昭56−74088号公報などに記載されている。 【0010】ところで、電気車のように限られた電源電
圧で、可変電圧可変周波数(VVVF)領域から定電圧可変
周波数(CVVF)領域に亘る広範囲の速度制御を行う
場合、図2の実線で示すような出力電圧特性が要求され
る。すなわち、低速度領域ではインバータ周波数にほぼ
比例して出力電圧を調整(この領域をVVVF制御領域
と呼ぶ)することにより、電動機内の磁束をほぼ一定に
保ち、所定のトルクを確保し、また、高速度領域ではイ
ンバータの最大出力電圧を維持したまま引き続きインバ
ータ周波数を上昇(この領域をCVVF制御領域と呼
ぶ)させることにより、限られた電圧で電圧利用率を最
大として高速運転を実現するものである。しかしなが
ら、従来から知られているユニポーラ変調方式では、イ
ンバータ周波数が低く、微小な出力電圧の制御が要求さ
れる領域(VVVF制御領域の起点付近)では、スイッ
チング素子の最小オン時間によって定まる最小出力パル
ス幅よりも小さな電圧パルスを実現することができず、
図2の破線で示すように、指令より大きな電圧を出力し
てしまうことになる。例えば、インバータ出力電圧の電
圧パルスが全てスイッチング素子の最小オン時間Tonに
より定まる最小パルス幅である場合を考えると、このと
きの出力電圧実効値Eは、 【数2】 ここに、Fc:キャリア周波数 で与えられ、これよりも小さな電圧は制御できない。こ
こで、Emaxは180゜通流の方形波電圧の実効値であ
り、 【数3】 で与えられ、3レベルインバータの最大出力電圧もほぼ
このEmaxに一致する。上記(数2)によれば、Fc=
500kHz,Ton=100μsのとき、E=0.1Em
axであり、この場合、最大出力電圧Emaxの10%以下
の電圧は制御できないことになる。そのため、ユニポー
ラ変調だけでは制御可能な出力電圧の下限値が制限さ
れ、連続的な電圧制御が困難であるという問題があっ
た。 【0011】これを解決するためには、ダイポーラ変調
(ダイポーラモード)が有効であるが、従来技術では、
このダイポーラ変調からユニポーラ変調(ユニポーラモ
ード)に移行する際に注意が必要であった。一方、ユニ
ポーラ変調で出力し得る最大電圧Eは、理想的な正弦波
変調の限界点(変調率A=1)で 【数4】 であり、スイッチング素子の最小オフ時間Toff を考慮
した場合には、 【数5】 ここに、Fc:キャリア周波数 となる。例えば、Fc=500Hz,Toff=200μ
sのとき、E=0.707Emaxであり、この場合には、
最大出力電圧Emaxの約70%までしかカバーできない
ことになる。この時、1パルスモードのパルス幅を調整
できないとすると、基本波が不連続となり、また、1パ
ルスモードのパルス幅が調整可能とすると、パルスの幅
を小さくして連続性を保とうとするため、今度は、高調
波の連続性が失われてしまう。この電圧範囲をカバーす
る変調方式は種々考えられるが、パルス発生制御の容易
さ,ユニポーラ変調との整合性,出力電圧に含まれる高
調波の連続性等の観点から過変調(過変調モード)が最
も効果的であるといえる。過変調領域では、出力電圧半
周期の電圧パルス列の中央部分(基本波瞬時値のピーク
付近)におけるパルス間の狭幅スリットを徐々に埋める
ことにより、出力電圧を1パルス付近まで拡大すること
を可能としている。 【0012】過変調制御の極限、すなわち、変調率が極
めて大きい領域では、出力電圧の半周期に1つのパルス
しか存在しない、いわゆる1パルスモードに移行し、こ
のときの出力電圧はほぼEmax に達する。しかしなが
ら、このままでは過変調から1パルス、あるいは1パル
スから過変調への移行タイミングは、変調率やキャリア
周波数に依存するため、このタイミングを任意に設定で
きず、この間にヒステリシスを設けると、基本波電圧の
連続性が損なわれる。そこで、過変調制御から、過変調
の延長ではないパルス幅制御(つまり、変調率を無限大
としない1パルスモードの作りかた)による電圧制御が
可能な1パルス制御に移行させる。これにより、過変調
と1パルス制御の間で、所定のタイミングでの移行を可
能とし、基本波電圧の連続的な移行が実現される。 【0013】これら一連の移行制御を連続的に行うこと
により、要求される出力電圧に対応したパルスモードを
選択しながら、ゼロ電圧から最大電圧まで連続的にしか
も高精度で安定した出力電圧を得る。すなわち、図2に
示すように、誘導電動機6を図示のようにV/F=一定
で制御すると、起動時からF1までダイポーラ変調を用
い、インバータ周波数がF1に達した時点でユニポーラ
変調領域に移行し、F2で過変調領域、さらにF3で1
パルス領域に順次移行させる。 【0014】以上の考えを、統一した電圧指令に基づい
て実現を可能とした変調波の一例を図3に示す。出力電
圧の基本波成分に比例した基本変調波aは、上位の電流
制御手段からのインバータ周波数指令Fi*と出力電圧
指令E*に基づいて次式より作成する。 【数6】 ここに、A:変調率,t=時間,θ:位相(=2πFi
*t) ここで、正弦波変調領域における変調率A(0≦A≦1)
は、次式で与えられる。 【数7】 この基本変調波aは、ダイポーラ変調,ユニポーラ変調
とも全く同一であり、過変調では後で説明するように変
調率Aの算出方法が異なる以外は、やはり同じである。 【0015】ダイポーラ変調とユニポーラ変調の間を連
続的に移行できるようにするため、ここでは、次式に示
す正負バイアス変調波abp,abnを設ける。 【数8】 ダイポーラ変調制御では、上記abp,abnがそのまま正
側変調波apと負側変調波anとなる。 【数9】 なお、ここではスイッチング関数Sp,Snの作成を簡
便化するため、ap,anとも正となるように設定して
いる。最終的に、出力電圧のパルス幅は、ap,anの
大きさに比例して設定され、ダイポーラ変調の場合に
は、正負パルスをほぼ180゜ずつずらして制御する。 【0016】ユニポーラ変調では、正負変調波ap,a
nは、 【数10】 【数11】 で与えられる。スイッチング素子の最小オフ時間が無視
できるほど小さい場合には、ap,anの瞬時値が1以
上のとき最大のパルスを出力する(後述の過変調)。こ
こで、バイアスBの設定は移行制御において極めて重要
であることがわかる。Bの値によりダイポーラ変調領域
とユニポーラ変調領域との移行制御が実現され、 (a)A/2≦B<0.5のとき ダイポーラ変調 (b)B=0 のとき ユニポーラ変調 となる。一方、過変調制御では、変調率Aを1以上まで
高め、出力電圧の半周期の中央部分のパルス間のスリッ
ト(ゼロ電圧出力期間)を抑制して、出力電圧を向上さ
せる。さらに電圧指令を高めた場合には、過変調モード
から1パルスモードに移行する。この動作については、
以下の実施例の中で説明する。このように、ダイポーラ
変調,ユニポーラ変調及び過変調を統一した電圧指令に
基づいて実現し、最大出力となる1パルスまでの連続移
行制御が可能となる。 【0017】以下、上記考え方を実現する一実施例の構
成を説明する。図1は、前述のスイッチングユニットを
制御して、3レベルの電位を有する交流電圧を出力する
パルス幅変調装置の例である。図1において、1は出力
電圧関連情報及び移行制御情報に従ってダイポーラ変調
波形、あるいはユニポーラ変調波形、あるいは過変調波
形を出力する多パルス発生手段、2は出力電圧関連情報
に従って1パルス波形を出力(1パルスモード)する1パ
ルス発生手段、3は各PWMモードを連続的に移行させ
る移行制御手段である。移行制御手段3の出力であるゲ
ート信号は、図示しないゲートアンプを介して各相のス
イッチングユニット内のスイッチング素子に与えられ、
オン・オフ制御される。これら多パルス発生手段1,1
パルス発生手段2、及び移行制御手段3から構成される
パルス幅変調手段が本発明の特徴部分である。なお、こ
の例では、パルス幅変調手段に取り込まれる出力電圧関
連情報は、上位の電流制御手段8から与えられる。この
電流制御手段8は、電流指令から電流調節手段81によ
って誘導電動機6のすべり周波数指令Fs*を作成(電
流指令値と実電動機電流との偏差による)し、誘導電動
機6に取り付けられた回転周波数検出手段61によって
検出された誘導電動機の回転周波数Frと前記Fs*と
を加えてインバータ周波数指令Fi*を作成する。さら
に、このFi*と3レベルインバータの直流電圧Ed
(PN間電圧で、クランプコンデンサ電圧の和vcp+v
cnに等しい)に基づいて、出力電圧設定手段82は出力
電圧指令E*を作成する。この出力電圧設定手段82
は、Edが低い場合(Ed=Ed1)には傾きを大きく、
Edが高い場合(Ed=Ed3)には傾きを小さく設定
し、常に出力電圧が要求通りとなるようにして、図2に
示した出力電圧特性を実現するものである。これら電流
制御手段は、出力電圧の瞬時値を出力するものであって
も良い。 【0018】上記パルス幅変調手段の構成と動作につい
て、図4から図11を用いて詳細に説明する。図4にパ
ルス幅変調手段の全体構成例を示す。ここで、多パルス
発生手段1は、基本変調波発生手段11,バイアス重畳
手段12,正負分配手段13,基準信号発生手段14、
及びパルス発生手段15から構成される。基本変調波発
生手段11は、出力電圧関連情報として受け取ったイン
バータ周波数指令Fi*を位相演算手段112によって
時間積分することにより位相θを求め、このθにおける
正弦値sinθを求める。一方、出力電圧関連情報の1つ
である電圧指令E*から振幅設定手段111により基本
変調波の振幅A(変調率)を演算出力し、1/2したの
ちsinθと掛け合わせて振幅が1/2の瞬時の基本変調
波a/2を作成して出力する。バイアス重畳手段12
は、このa/2に移行制御手段3の多パルス移行制御手
段31からのバイアスBを加算及び減算し、2本の正負
バイアス変調波abp及びabnを作成して出力する。 【0019】ここで、ダイポーラ変調とユニポーラ変調
との間の連続的移行はバイアスBの設定による。図5
に、このバイアスBを設定することにより行うダイポー
ラ/ユニポーラ移行制御手段311の構成例を示す。ダ
イポーラ/ユニポーラ移行制御手段311は、出力電圧
指令E*を311aで4/π倍することにより変調率A
を求め、バイアス発生手段311bでこの変調率Aに応
じたバイアスBを決定する。すなわち、変調率Aが小さ
く微小な出力電圧が要求されるところではB=Bo(た
だし、Bo≧A/2)に設定し、A=A1に達したとこ
ろでB=0とする。A=A1のときの出力電圧が式
(2)に示される電圧よりも大きくなるようにA1をあ
らかじめ決めておけば、ゼロを含む微小電圧からの電圧
制御が可能となる。さらに、上記正負バイアス変調波a
bp,abnを、正負分配手段13によって、abp,abnの
うち正の部分はapに、abp,abnのうち負の部分はa
nに分配・合成することにより、ダイポーラ変調からユ
ニポーラ変調にかけての出力電圧基本波成分の連続性を
維持した正負変調波ap,anが作成される。この正負
変調波ap,anに基づいて、パルス発生手段15は、
パルス発生周期が2Toのスイッチング関数Sp,Sn
を生成する。基準信号発生手段14が、スイッチング周
波数指令Fsw*に従い、パルス発生周期Toを定める。
ここで、Fsw*とToの関係は次式で表せる。 【数12】 【0020】パルス発生手段15のパルス発生動作を図
6を用いて説明する。図6において、パルスタイミング
設定手段151は、ap,an,aoff,To(an,
aoff については後述する)に基づいて、Spの立上が
りタイミングTpup、及びSnの立下がりタイミングTn
dnを次式より求める(処理1)。 【数13】 【数14】 次の周期では、Spの立下がりのタイミングTpdn及び
Snの立上がりのタイミングTnupを処理1と同様に求
める(処理2)。 【数15】【数16】 上記の処理1と処理2を交互に行うことにより、スイッ
チング関数Sp,Snが作成される。ここで、aon,a
offは、スイッチング素子の最小オン時間Ton及び最小
オフ時間Toffから定まる値であり、 【数17】 で与えられる。すなわち、図7(Spの例)に示すよう
に、オンパルス幅Twon、及びオフパルス幅Twoffは、 【数18】 となり、図8の破線で示す特性を持つ。ここで、オンパ
ルス幅Twonがスイッチング素子によって定められた最
小オン時間Ton以下とならないように、また、オフパル
ス幅Twoffがスイッチング素子によって定められた最
小オフ時間Toff以下とならないように、図8の実線で
示す特性とする。これを実現するため、図6のパルスタ
イミング設定手段151の機能を付加した。これによっ
て発生する出力電圧基本波成分の不連続は極めて小さい
ため、無視しても差し支えない。 【0021】なお、aoffは出力電圧基本波成分の不連
続が無視できる範囲内においては可変可能であり、ユニ
ポーラ変調から過変調への移行タイミングとして、ユニ
ポーラ/過変調移行制御手段312から与えている。も
し、aoffを一定に設定した場合には、パルス発生をよ
り簡略化できる。すなわち、パルスタイミング設定手段
151が自動的にユニポーラから過変調に移行させるの
でaoffを出力するユニポーラ/過変調移行制御手段3
12を設ける必要がない。スイッチング関数発生手段1
52は、周期Toの基準信号を発生し、これに同期して
上記Tpup,TndnまたはTpdn,Tnupを基に、Sp,S
nをセットする。 【0022】過変調時のスイッチング関数の一例を図9
に示す。apの瞬時値Apがaoffを越えるとスイッチ
ング関数Spのパルス間のスリット(図9(c)のハッ
チング部分)を埋める。この埋められたスリット幅はス
イッチング素子の最小オフ時間Toffよりも小さく、1
〜2個程度ずつ徐々になくなるため、出力電圧の基本波
にはほとんど影響を与えない。 【0023】パルスタイミング設定手段151をソフト
ウェアで実現する場合のフローチャートを図10に示
す。ところで、過変調制御では、出力電圧半周期の中央
部分のパルス間のスリットを埋めることにより最大電圧
状態を維持し、変調波のゼロクロス近傍のみでPWM制御
を行っている。そのため、この領域では変調率Aと実際
に出力される出力電圧が非線形となり、変調率Aを直線
的に増加させても、出力電圧はこれに追従して直線的に
増加しない。そこで、変調率Aの設定を非線形化するこ
とにより、過変調時の出力電圧の線形化を図る。すなわ
ち、PWM制御部分でのスイッチング周波数が十分に高
いものとすれば、出力電圧の基本波実効値Eと変調率A
の関係は次式で表せる。 【数19】 従って、上式の関係からあらかじめE*とAの関係を算
出しておき、図11に示す振幅設定手段111を構成す
ることにより、出力電圧をE*に対して直線的に調整で
きる。その結果、特に1パルスに近い高電圧域での電圧
制御性を向上できる。 【0024】さらに電圧指令を高めた場合には、移行制
御手段3の切換えスイッチ32の働きにより、過変調モ
ードから1パルスモードに移行する。切換えスイッチ3
2は、多パルス移行制御手段31の出力の1つであるS
PMが SPM=0のとき 多パルス側 SPM=1のとき 1パルス側 に切換えられる。図12に、1パルス/多パルス切換え
制御手段313の一例を示す。この例では、電圧指令E
*がE1Pを越えたとき多パルスモードから1パルスモー
ドへ移行させ、E*がEMPより小さくなったとき1パル
スモードから多パルスモードへ移行させるようにヒステ
リシスを設けている。これにより、不用意なPWMモー
ドの移行を抑制し、過渡変動の少ない安定した出力電圧
が得られるようにしている。1パルス発生手段2は、位
相演算手段21、及びパルス発生手段22から構成され
る。位相演算手段21の動作は111と全く同じでよ
く、21を省略して111の出力を利用してもよい。 【0025】パルス発生手段22の構成例を図13に示
す。3レベルPWMでは2レベルPWMと異なり、1パ
ルス制御時にパルス幅の制御により出力電圧の調整が行
える。そこで、電圧指令E*から、パルスの立ち上がり
のタイミング位相α、及び立ち下がりのタイミング位相
βを 【数20】 で求める。このα,βを位相θを基準にしてセットし、
Sp,Snを作成,出力することにより、1パルス波形
を実現する。 【0026】このように、ダイポーラ変調,ユニポーラ
変調及び過変調を統一した電圧指令に基づいて実現し、
最大出力となる1パルスまでの連続移行制御が可能とな
る。本実施例では、出力電圧をゼロ電圧から最大電圧ま
で連続的かつスムーズに調整することが可能となり、さ
らに、高精度で安定した出力電圧を提供できる効果があ
る。 【0027】ところで、図4に示した第1の実施例で
は、上記多パルス発生手段の出力パルス列をインバータ
周波数と非同期で発生させ、1パルス発生手段の出力パ
ルスをインバータ周波数と同期させて制御している。こ
の理由は、多パルス領域において同期式を採用している
前述した従来技術では、第1に位相の管理のための制御
が複雑、第2に何らかの制御の要請から出力電圧指令を
正弦波から歪ませる必要がある場合(図1において、イ
ンバータ周波数Fi*や出力電圧指令E*が電気車制御上
の要請により調整されている場合等)出力電圧指令を忠
実に再現できないという問題がある。つまり、第1の問
題は、同期式は、インバータ周波数の整数倍のパルスを
出力させるため、各パルスモード毎に位相と発生パルス
の関係を有するテーブルを備え、パルスモードとインバ
ータ周波数から得られる位相とからパルス発生位相を読
み出して出力するようにしている。この位相の管理に要
する計算量やパルスモードごとのメモリは膨大なものと
なり、制御の複雑化を招いてしまう。また、第2の問題
は、従来技術に示された同期式は、90°分のパルスデ
ータをもっているが、データは出力電圧が正弦波になる
よう作成されているので、出力電圧を指令通りに正確に
表現しえないという問題がある。 【0028】そこで、本実施例では、多パルスモードに
おけるパルスの発生をインバータ周波数とは非同期にす
ることによりこれらの解決を図った。すなわち、第1の
問題に対しては、パルスの発生のためにインバータ周波
数に拘束されずに独立してパルスを発生させることがで
きる。つまり、図4において、スイッチング周波数指令
Fsw*をインバータ周波数指令Fi*とは独立に設定する
ことができる(図4、基準発生14はインバータ周波数
に独立している)。このため、パルス発生のための複雑
な制御手続きを要しなく、制御を簡略化することができ
る。また、第2の問題に対しては、非同期式であると、
位相毎にデータを持つ必要がなくなり、瞬時の電圧指令
に相当するパルスを出力することができるようになった
ので、歪正弦波であっても忠実に表現することができ
る。また、上記したように位相演算等に関する制御が簡
略した分、逐次電圧指令に相当したパルスを出力するた
めの演算を行うことができるようになり、演算周期を短
くすることができるので、さらに忠実度を増すことがで
きる。また、非同期式にすると、スイッチング周波数が
インバータ周波数に依存しないため、スイッチング周波
数の変化を最小限にすることができ、同期式にみられる
パルスモード切換え前後における音質の変化(異音,不
快音)を最小限にすることができるという効果もある。 【0029】また、上記実施例は3レベルインバータを
例にとって説明したが、2レベルインバータや3レベル
以上の多レベルインバータにおいても同様である。 【0030】ところで、比較的低い周波数でスイッチン
グを行うGTOサイリスタのようなスイッチング素子の
場合は、出力電圧高調波の内、スイッチング周波数に依
存して発生する側帯波成分とインバータ周波数の基本波
成分との干渉が発生することがある。これを避けるた
め、多パルス発生手段のPWMモードの内、ダイポーラ
変調モードとユニポーラ変調モードをインバータ周波数
に対して非同期とし、過変調モード,1パルスモードを
同期とする(図14)。このような構成とすることによ
り、過変調時においてもより安定した電圧を供給可能と
なる。 【0031】図15に多パルス移行制御の他の実施例を
示す。図15には多パルス移行制御手段31のみを示し
た。これは、4種のPWMモードをインバータ周波数指
令Fi*と電圧指令E*の両方に依存して移行させるもの
である。すなわち、Fi*<F1かつE*<E1のときダ
イポーラ変調、Fi*≧F1かつE1≦E*<E2のとき
ユニポーラ変調、E2≦E*<E3のとき過変調、E*≧
E3のとき1パルスとする。これにより、例えば回生起
動時や再力行時のように、周波数が高い高速域で出力電
圧をソフトスタートする場合においても、ダイポーラ変
調→ユニポーラ変調→過変調→1パルスという移行条件
が満足され、安定した電圧立ち上げが可能となる。ま
た、低周波領域で常にダイポーラ変調制御となるため、
ユニポーラ変調の場合のような特定スイッチング素子へ
の電流集中を回避できる。 【0032】次に第2の実施例について説明する。第1
の実施例を拡張して、図16に示すように、ダイポーラ
変調とユニポーラ変調の間に、両変調波形が混在する部
分ダイポーラ変調を導入すれば、さらに、出力電圧とス
イッチング周波数のスムーズさを増すことができる。 【0033】出力電圧指令波形の一例を図17に示す。
図17において、(ロ)以外は図3と全く同じである。
以下、この部分ダイポーラについて説明する。バイアス
重畳と正負分配の効果により、バイアスBがダイポーラ
変調でもユニポーラ変調でもない範囲(0<B<A/
2)に設定されたとしても、基本変調波の要求通りの電
圧を過不足なく再現することが可能である。この場合、
出力電圧のピーク付近はユニポーラ変調で、すそ野はダ
イポーラ変調である部分ダイポーラ変調となる。このと
きの正側変調波ap及び負側変調波anは、 【数21】 【数22】 となる。(ap−an)が常に基本変調波aに一致し、
出力電圧基本波の瞬時値の連続性も維持されることがわ
かる。上記性質を利用して、変調率Aの増加に従ってバ
イアスBを徐々に減少させれば、ダイポーラ変調からユ
ニポーラ変調まで部分ダイポーラ変調を介して連続的に
移行できる。当然ながら、その逆も可能である。 【0034】ダイポーラ/ユニポーラ移行制御手段の一
例を図18に示す。図18の実線で示したようにバイア
スBを設定すれば、0≦A≦A1の領域ではダイポーラ
変調、A1<A<A2の領域では部分ダイポーラ変調、
A≧A2の領域ではユニポーラ変調となる。この場合、
ダイポーラ変調とユニポーラ変調の切換え時に電動機か
らの異音が生じないため、装置の低騒音化に有効であ
る。 【0035】図18を応用すると、図19に示すように
領域毎にPWMモードを管理できる。図19は、多パル
ス移行制御手段31のみを示した。これは、5種のPW
Mモードをインバータ周波数指令Fi*と電圧指令E*の
両方に依存して移行させるものである。すなわち、Fi
*<FoかつE*<Eoのときダイポーラ変調、Fo≦F
i*<F1かつEo≦E*<E1のとき部分ダイポーラ変
調、Fi*≧F1かつE1≦E*<E2のときユニポーラ
変調、E2≦E*<E3のとき過変調、E*≧E3のとき
1パルスとする。これにより、例えば回生起動時や再力
行時のように、周波数が高い高速域で出力電圧をソフト
スタートする場合においても、ダイポーラ変調→部分ダ
イポーラ変調→ユニポーラ変調→過変調→1パルスとい
う移行条件が満足され、安定した電圧立ち上げが可能と
なる。また、空転再粘着時においても回生起動時と同様
の効果が挙げられる。さらに、いかなる運転状態におい
ても、パルスモード切換え時の電動機からの異音の発生
を最小限に止められる効果がある。 【0036】図20に、インバータ周波数とスイッチン
グ周波数の関係を示す。ところで、鉄道車両用電気車制
御装置に用いられるインバータでは、インバータ周波数
Fi*の可変範囲は0〜300Hz程度である。出力電
圧が最大となるインバータ周波数Fcvは、インバータ周
波数可変上限の1/5〜1/3で、Fcvの上限は約10
0Hz程度である。非同期でパルスを発生する際に、ス
イッチング周波数周りに発生する高調波と、インバータ
周波数の基本波との干渉による出力電流の変動を避ける
には、Fcvの10倍程度のスイッチング周波数、つまり
1kHz以上のスイッチング周波数が必要となる。さら
に、騒音(前述の異音等)低減には、スイッチング周波
数の変動を最小限に押さえることが効果的であり、過変
調の導入により、多パルス領域でのスイッチング周波数
の変動を1〜2Fi以内にすることができる。当然なが
ら、マイクロプロセッサ等を用いれば、上記パルス幅変
調手段の一部または全てをプログラム化して、ソフトウ
ェア的に実現することも可能である。 【0037】図21に、図4のパルス幅変調手段におけ
るパルスの立ち上げ,立ち下げタイミングの演算までを
ソフトウェアで実現するためのフローチャートの一例を
示す。以上は全て誘導電動機負荷の場合を例にとって説
明したが、これに限らず他の交流電動機においても同様
の効果が期待できる。また、以上は全てインバータを対
象とした説明であったが、これらのインバータの出力端
子をリアクタンス要素を介して交流電源と接続し、交流
を直流に変換する自励式コンバータとして動作させるこ
とも可能である。この場合も、インバータの場合と同様
の効果が期待できる。 【0038】なお、以上は3レベルインバータの場合に
ついて述べたが、本発明の考え方は3レベル以上の多レ
ベルインバータにおいても対応可能である。 【0039】 【発明の効果】本発明によれば、インバータ出力電圧を
ゼロ電圧から最大電圧まで連続的かつスムーズに調整す
ることが可能となり、また、パルス発生制御系を簡略化
することができ、電気車に適用すると、低騒音な電気車
を提供することができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Regarding the improvement of a power conversion device that converts a current into a direct current,
The present invention relates to control of an output voltage of a power converter. 2. Description of the Related Art A three-level inverter uses a DC power supply voltage.
(Overhead wire voltage) with two capacitors connected in series
By dividing the voltage into high and low potentials,
The main circuit switching element
Of these three levels by turning on and off the
It is selectively derived to the output terminal of the inverter.
It has such features. That is, the output voltage pulse
The apparent number of steps can be increased by increasing the number of steps.
The frequency is increased and an output with less distortion can be obtained. element
Since the voltage applied to is approximately halved compared to the two levels,
A switching element having a relatively low withstand voltage can be used. Element applied voltage
As the pressure decreases, the loss generated around the element can be reduced, etc.
It is. By the way, the output voltage of the above three-level inverter
There are the following methods for controlling the generation of pulses. (1) New Developments of 3 Level
Pied Bruem Strategies "New Developmen
ts of 3-Level PWM Strategies "(EPE'89 Recor
d, 1989), page 412, and FIG. 1 shows dipolar modulation.
(Pulse within the half cycle of the output voltage
The output voltage is expressed by alternating output)
Modulation method, unipolar modulation (single in half cycle of output voltage
The output voltage is expressed by outputting a pulse of polarity) and
Modulation system called and the above-mentioned dipolar modulation and unipolar
A modulation method in which modulation is mixed in one cycle (hereinafter, this specification
Is called partial dipolar modulation).
You. (2) Peda Bruem System in Power Co
Inverters: An Extension Of The
Subharmonic method “PWM Systems inPower Co
nverters: An Extension of the “Subharmonic” metho
d "(IEEETrasaction on Industrial Electoronics and
Control Instrumentation, Vol.IECI-28, No.
4, November 1981), page 316, and FIG.
The half cycle of the output voltage consists of multiple unipolar pulses.
To fill the slit between the pulses from this central part
The output voltage by reducing the number of pulses
Modulation system (hereinafter referred to as overmodulation) is proposed
Have been. (3) Study of 2 and 3 level pre
Calculated Modulations "Study of
2 and 3-Level Precalculated Modulations ”(EP
E'91 Record, 1991), page 411, FIG.
Is the output to cover the output voltage from 0 to 100%.
A control method of force voltage pulse generation has been proposed. [0003] By the way, the railway car
When using a three-level inverter for such applications,
Voltage control from zero voltage to achieve speed control over
Maximum voltage at which the usage rate reaches 100% (within a half cycle of the output voltage)
Is a voltage region where only a single pulse exists.
Up to one pulse)
Continuous and smooth harmonics of inverter output voltage
Is required to be controlled. By the way, the conventional technology
Surgery (1) uses a dipole that can control minute voltages including zero.
Modulation, unipolar modulation covering the medium speed region (medium voltage)
Control means, switch up to 1 pulse covering the maximum voltage
Output the maximum voltage from zero voltage.
Can maintain the continuity of the fundamental wave,
When switching to a pulse, the output voltage harmonics become discontinuous.
When noise is generated due to sudden and large changes in frequency
There was a problem. Also, as shown in the prior art (2),
Technology can express the maximum voltage from zero voltage.
There was a problem that can not be. Incidentally, the above-mentioned prior art (1) discloses an output power
In order to continuously control the fundamental wave of pressure,
The pulse data corresponding to the pressure is stored in the memory,
Output pulse trains corresponding to each modulation based on data
Therefore, the control is complicated. Further, the above prior art
(3) is a half-period of the fundamental wave in unipolar modulation.
Since the modulation method switches the number of existing pulses,
There is a problem that it complicates control. In addition,
The technology is uncomfortable when switching modulation schemes and pulse numbers.
There is a problem that a continuous sound is generated. It is an object of the present invention to provide a three-level inverter output.
Inverter output can be controlled from zero to maximum
3-level pulse generation for continuous and smooth voltage
Control, realizing an electric vehicle equipped with a three-level inverter
To prevent discontinuous sound. [0006] In order to achieve the above object,
In addition, in the half cycle of the fundamental wave of the output phase voltage of the power converter,
Power converter output from multi-pulse mode with pulses
A single pulse of the same polarity is provided in the half cycle of the fundamental wave of the phase voltage.
And the maximum of the fundamental wave of the output phase voltage of the power converter is 1
Output phase voltage of power converter
A single pulse of the same polarity in the half cycle of the fundamental
The pulse width of the single pulse is defined as the output phase voltage of the power converter.
Pulse controlled to spread as the fundamental wave grows
The width control mode is interposed. [0007] The three-level power converter (inverter)
Output voltage such as inverter frequency command and output voltage command.
The fundamental wave of the output phase voltage of the inverter according to the voltage-related information
From the multi-pulse mode having a plurality of pulses in a half cycle of
One pulse at which the fundamental wave of the output phase voltage of the inverter is maximized
When switching to the mode, the output phase voltage
In the half cycle of the main wave, there is a single pulse of the same polarity,
The pulse width of one pulse is based on the output phase voltage of the power converter.
Pulse width control to control the wave to spread as it grows
Over-modulation and one-pulse control
Control at a predetermined timing,
A continuous transition of the voltage is realized, and the output voltage changes smoothly.
Can be done. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the outline of the present invention is shown in Table 1 and FIG.
After description with reference to FIGS. 1 to 3, one embodiment is shown in FIGS.
This will be described with reference to FIGS. 3-level inverter
(Also called NPC inverter) is a DC power supply voltage (electrical
In the case of a car, the overhead line voltage) is
Divided into two DC voltages, high potential, intermediate potential
And three voltage levels of low potential and main circuit switch
These three levels of power are turned on and off by the switching element.
Voltage is selectively derived to the inverter output terminal.
You. As an example of this main circuit configuration, applied to railway electric vehicles
FIG. 1 shows a basic configuration (in the case of three phases) in the case where the above is performed. FIG.
, 4 is a DC overhead line (train line) which is a DC voltage source,
50 is a direct current reactor, 51 and 52 are direct current
Creates intermediate potential point O (hereinafter called neutral point) from voltage
It is a clamp capacitor divided and arranged for the sake of convenience. 7a,
7b and 7c are composed of self-extinguishing switching elements.
In response to the gate signal given to this switching element.
High point voltage (P point voltage), neutral point voltage (O point voltage)
Voltage) and low potential point voltage (N point voltage)
It is a switching unit. In this example, the switch
The switching unit 7a has 70 to 73 self-extinguishing switches.
A switching element (here, IGBT, but GTO,
Rectifier for reflux of 74 to 77
, And 78 and 79 auxiliary rectifying elements. Also,
The load is the case of the induction motor 6. Switching Uni
The units 7b and 7c have the same configuration as the unit 7a. Here, first, the U-phase switching unit is used.
The basic operation will be described with reference to Table 1 by taking the example 7a as an example.
I will tell. [Table 1] In the following, the clamp capacitors 51 and 52
Voltages vcp and vcn are DC which is completely smooth and divided to Ed / 2
Voltage, and the neutral point (point 0) is virtually grounded.
And Unless otherwise specified, the output voltage is
It refers to the inverter output phase voltage. Switching Uni
The switching elements 70 to 73 constituting the unit 7a are:
As shown in Table 1, ON / OFF is performed according to the three conduction patterns.
Work. That is, an output that outputs the P-point potential on the DC side
In the force mode P, 70 and 71 are on, and 72 and 73 are off.
Then, the output voltage becomes Ed / 2, and a neutral point potential is output.
In output mode O, 71 and 72 are on and 70 and 73 are off.
The zero potential is output as the output voltage, and the potential at the N point is
In the output mode N for output, 70, 71 are off, 72,
73 is on, and the output voltage is -Ed / 2. In Table 1
One phase of the main circuit in each output mode (switching unit
The equivalent circuit of the unit and the clamp capacitor is shown. Sui
The switching unit is equivalent to a three-way switch
Can be considered. Here, the conduction state of the element is represented by two values of 1, 0.
When the switching functions Sp and Sn are used, it can be expressed as Sp = 1, Sn = 0 in the output mode P, Sp = 0, Sn = 0 in the output mode O, Sp = 0, Sn = 1 in the output mode N. At this time, the switching functions Sp, Sn
To the switching elements 70, 71, 72, 73
Gate signals Gpu, Gpx, Gnx, Gnu (off signal 0, off
The relationship of (1) is expressed by the following equation. (Equation 1) Therefore, two switching functions Sp and Sn are provided for each phase.
The conduction state of the switching element is determined by preparing
Can be specified. This switching function Sp, Sn
Is output voltage eu by pulse width modulation (PWM) control.
Is determined to be sinusoidal. In addition, three levels
For details of the main circuit of the inverter, see JP-A-51-47848,
It is described in JP-A-56-74088. By the way, a limited power supply like an electric car is used.
Variable from the variable voltage variable frequency (VVVF) range
Performs a wide range of speed control over the frequency (CVVF) domain
In this case, an output voltage characteristic as shown by a solid line in FIG. 2 is required.
You. That is, in the low speed region, the inverter frequency
Adjust the output voltage in proportion to this area (the VVVF control area
To make the magnetic flux in the motor almost constant.
To maintain the specified torque, and at high speeds
Inverter while maintaining the maximum output voltage of the inverter
Data frequency (this area is called the CVVF control area).
The maximum voltage utilization with a limited voltage.
As a rule, high speed operation is realized. However
According to the conventional unipolar modulation method,
Low inverter frequency requires control of minute output voltage
(In the vicinity of the starting point of the VVVF control area)
Minimum output pulse determined by the minimum on-time of the switching element
Voltage pulse smaller than the pulse width cannot be realized,
As shown by the broken line in FIG.
Would be. For example, the inverter output voltage
All pressure pulses are at the minimum ON time Ton of the switching element
Considering the case where the minimum pulse width is determined more,
Output voltage effective value E is Here, Fc is given by the carrier frequency, and a voltage smaller than this cannot be controlled. This
Here, Emax is the effective value of the 180 ° conduction square wave voltage.
, [Equation 3] And the maximum output voltage of the three-level inverter is almost
It matches this Emax. According to the above (Equation 2), Fc =
When 500 kHz and Ton = 100 μs, E = 0.1 Em
ax, in this case, 10% or less of the maximum output voltage Emax
Cannot be controlled. Therefore, Unipo
Modulation alone limits the lower limit of the controllable output voltage.
This makes continuous voltage control difficult.
Was. To solve this, dipolar modulation is used.
(Dipolar mode) is effective, but in the prior art,
From this dipolar modulation, unipolar modulation (unipolar
Caution was required when moving to Meanwhile, Uni
The maximum voltage E that can be output by polar modulation is an ideal sine wave
At the limit point of modulation (modulation rate A = 1), And considers the minimum off time Toff of the switching element
If so, Here, Fc is the carrier frequency. For example, Fc = 500 Hz, Toff = 200 μ
In the case of s, E = 0.707Emax, and in this case,
It can cover only about 70% of the maximum output voltage Emax
Will be. At this time, adjust the pulse width of 1 pulse mode
If not, the fundamental wave will be discontinuous and
If the pulse width of the pulse mode is adjustable, the pulse width
In order to maintain continuity by reducing
Wave continuity is lost. Cover this voltage range
There are various modulation methods that can be used, but pulse generation control is easy.
The consistency with the unipolar modulation and the high
Overmodulation (overmodulation mode) is the best in terms of harmonic continuity, etc.
Can also be said to be effective. In the overmodulation region, the output voltage is half
Central part of periodic voltage pulse train (peak of fundamental wave instantaneous value)
Gradually narrow the narrow slit between pulses
By expanding the output voltage to around one pulse
Is possible. The limit of overmodulation control, that is, the modulation rate is
In the largest region, one pulse is output for one half cycle of the output voltage.
Shift to the so-called one-pulse mode
In this case, the output voltage almost reaches Emax. However
If this is the case, one pulse or one pulse from overmodulation
The transition timing from source to overmodulation depends on the modulation rate and carrier
This timing can be set arbitrarily because it depends on the frequency.
If hysteresis is provided during this period, the fundamental voltage
Continuity is lost. So, from overmodulation control,
Pulse width control that is not an extension of
Voltage control by 1-pulse mode)
Shift to possible one-pulse control. This allows overmodulation
Transition at predetermined timing is possible between and pulse control
And a continuous transition of the fundamental voltage is realized. [0013] Continuously performing these series of transition control
Pulse mode corresponding to the required output voltage
While selecting, only continuously from zero voltage to maximum voltage
Also obtains a highly accurate and stable output voltage. That is, in FIG.
As shown, V / F = constant as shown in FIG.
Control, use dipolar modulation from startup to F1
When the inverter frequency reaches F1, unipolar
Shift to the modulation area, overmodulation area at F2, and 1 at F3
Shift to the pulse area sequentially. Based on the unified voltage command,
FIG. 3 shows an example of a modulated wave that can be realized by the above. Output power
The fundamental modulation wave a proportional to the fundamental wave component of the pressure
Inverter frequency command Fi * from control means and output voltage
It is created from the following equation based on the command E *. (Equation 6) Where A: modulation rate, t = time, θ: phase (= 2πFi)
* t) Here, the modulation factor A (0 ≦ A ≦ 1) in the sine wave modulation region.
Is given by the following equation. (Equation 7) This basic modulated wave a is a dipolar modulation, a unipolar modulation
Are completely the same, and in overmodulation,
The same is true except that the calculation method of the adjustment factor A is different. A link between dipolar modulation and unipolar modulation
In order to enable continuous migration, here
The positive and negative bias modulation waves abp and abn are provided. (Equation 8) In the dipolar modulation control, the above abp and abn are directly correct.
A side modulated wave ap and a negative side modulated wave an are obtained. (Equation 9) Here, the creation of the switching functions Sp and Sn is simplified.
For convenience, set both ap and an to be positive.
I have. Finally, the pulse width of the output voltage is
It is set in proportion to the size, and in the case of dipolar modulation
Control the positive and negative pulses by shifting them by approximately 180 °. In the unipolar modulation, positive and negative modulated waves ap, a
n is: (Equation 11) Given by Minimum off time of switching element is ignored
If it is as small as possible, the instantaneous values of ap and an
When it is above, the maximum pulse is output (overmodulation described later). This
Here, setting of bias B is extremely important in transition control
It can be seen that it is. Dipolar modulation region depending on the value of B
And (a) when A / 2 ≦ B <0.5, dipolar modulation (b) when B = 0, and unipolar modulation is performed. On the other hand, in overmodulation control, the modulation rate A is set to 1 or more.
Increase the slip between the pulses in the middle part of the half cycle of the output voltage.
Output voltage (zero voltage output period) to improve output voltage.
Let If the voltage command is further increased, overmodulation mode
To 1-pulse mode. For this behavior,
This will be described in the following embodiments. Thus, dipolar
Modulation, unipolar modulation and overmodulation with unified voltage command
Continuous transfer up to the maximum output 1 pulse
Line control becomes possible. Hereinafter, the structure of an embodiment for realizing the above concept will be described.
The configuration will be described. FIG. 1 shows the switching unit described above.
Control to output an AC voltage having three levels of potential
It is an example of a pulse width modulation device. In FIG. 1, 1 is an output
Dipolar modulation according to voltage related information and transition control information
Waveform or unipolar modulated waveform or overmodulated waveform
Multi-pulse generating means to output shape, 2 is output voltage related information
1 pulse waveform (1 pulse mode)
Loose generation means 3 continuously shifts each PWM mode
Transfer control means. The output of the transition control means 3
The start signal of each phase is passed through a gate amplifier (not shown).
Given to the switching element in the switching unit,
ON / OFF controlled. These multi-pulse generating means 1, 1
Consisting of pulse generation means 2 and transition control means 3
The pulse width modulation means is a feature of the present invention. In addition, this
In the example, the output voltage relation taken into the pulse width modulation means is
The link information is provided from the higher-level current control unit 8. this
The current control means 8 controls the current control means 81 from the current command.
To create the slip frequency command Fs * of the induction motor 6
Flow command value and the actual motor current)
Rotation frequency detecting means 61 attached to the machine 6
The detected rotation frequency Fr of the induction motor and the Fs *
To generate an inverter frequency command Fi *. Further
And the DC voltage Ed of the three-level inverter
(In the PN voltage, the sum of the clamp capacitor voltage vcp + v
cn), the output voltage setting means 82 outputs
Create voltage command E *. This output voltage setting means 82
Is that the slope is large when Ed is low (Ed = Ed1),
If Ed is high (Ed = Ed3), set a small slope
And always make the output voltage as required,
This realizes the output voltage characteristics shown. These currents
The control means outputs an instantaneous value of the output voltage.
Is also good. The configuration and operation of the pulse width modulation means will be described.
This will be described in detail with reference to FIGS. FIG.
2 shows an example of the overall configuration of a loose width modulation unit. Where multi-pulse
The generation means 1 includes a basic modulation wave generation means 11, a bias superposition
Means 12, positive / negative distribution means 13, reference signal generation means 14,
And pulse generating means 15. Basic modulation wave generation
The generation means 11 receives the input received as the output voltage related information.
The barter frequency command Fi * is calculated by the phase calculating means 112.
The phase θ is obtained by time integration, and the phase θ
Find the sine value sinθ. On the other hand, one of the output voltage related information
From the voltage command E * which is
The amplitude A (modulation rate) of the modulated wave was calculated and output, and was halved.
Instantaneous basic modulation with half amplitude multiplied by sinθ
A wave a / 2 is created and output. Bias superimposing means 12
Is the multi-pulse transition control procedure of the transition control means 3
Add and subtract the bias B from stage 31 to obtain two positive and negative
Generate and output bias modulation waves abp and abn. Here, dipolar modulation and unipolar modulation
The continuous transition between and depends on the setting of the bias B. FIG.
In addition, the dipole performed by setting the bias B
4 shows a configuration example of a la / unipolar transfer control unit 311. Da
The bipolar / unipolar transition control means 311 outputs the output voltage
The modulation rate A is obtained by multiplying the command E * by 4 / π by 311a.
Calculated by the bias generation means 311b.
The determined bias B is determined. That is, the modulation rate A is small.
Where a very small output voltage is required, B = Bo (
However, set Bo ≧ A / 2) and A = A1
And B = 0. The output voltage when A = A1 is given by the formula
A1 is increased so that it becomes higher than the voltage shown in (2).
If determined in advance, the voltage from the minute voltage including zero
Control becomes possible. Further, the positive and negative bias modulation waves a
bp and abn are converted by the positive / negative distribution means 13 into abp and abn.
The positive part is ap, and the negative part of abp and abn is a
n and distributes and synthesizes them to reduce
The continuity of the output voltage fundamental wave component over Nipolar modulation
The maintained positive / negative modulated waves ap, an are created. This positive and negative
Based on the modulated waves ap and an, the pulse generation means 15
Switching functions Sp and Sn with a pulse generation period of 2To
Generate The reference signal generating means 14
The pulse generation period To is determined according to the wave number command Fsw *.
Here, the relationship between Fsw * and To can be expressed by the following equation. (Equation 12) The pulse generation operation of the pulse generation means 15 is illustrated.
6 will be described. In FIG. 6, the pulse timing
The setting means 151 includes ap, an, aoff, To (an,
aoff will be described later) based on
Timing Tpup and falling timing Tn of Sn
dn is obtained from the following equation (Process 1). (Equation 13) [Equation 14] In the next cycle, Sp falling timing Tpdn and
The rising timing Tnup of Sn is obtained in the same manner as in processing 1.
(Process 2). (Equation 15) (Equation 16) By performing the above processing 1 and processing 2 alternately, the switch
Ching functions Sp and Sn are created. Where aon, a
off is the minimum ON time Ton and minimum
It is a value determined from the off time Toff. Given by That is, as shown in FIG. 7 (example of Sp)
The on-pulse width Twon and the off-pulse width Twoff are given by: And has the characteristic shown by the broken line in FIG. Where
The loose width Twon is the maximum determined by the switching element.
In order not to be less than the small on-time Ton,
The width Twoff is the maximum determined by the switching element.
The solid line in FIG.
The characteristics shown below. To achieve this, the pulse
The function of the imaging setting means 151 has been added. By this
Output voltage fundamental wave component discontinuity is extremely small
Therefore, they can be ignored. Note that aoff is a discontinuity of the output voltage fundamental wave component.
It is variable within the range where the connection can be neglected.
The timing of transition from polar modulation to overmodulation
Polar / overmodulation transition control means 312 provides this. Also
If aoff is set to be constant,
Can be simplified. That is, pulse timing setting means
151 automatically transitions from unipolar to overmodulation
Output control means 3 to output aoff
12 does not need to be provided. Switching function generating means 1
52 generates a reference signal having a period To, and in synchronization with the reference signal
Based on Tpup, Tndn or Tpdn, Tnup, Sp, S
Set n. FIG. 9 shows an example of a switching function during overmodulation.
Shown in Switch when instantaneous value Ap of ap exceeds aoff
Between the pulses of the switching function Sp (see the hatching in FIG. 9C).
Filling part). The width of this filled slit is
Smaller than the minimum off time Toff of the switching element, 1
The output voltage fundamental wave
Has little effect. The pulse timing setting means 151 is implemented by software
FIG. 10 shows a flowchart in the case of realizing by hardware.
You. By the way, in overmodulation control, the center of the output voltage half cycle is
Maximum voltage by filling the slit between partial pulses
Maintain the state, PWM control only near the zero cross of the modulated wave
It is carried out. Therefore, in this region, the modulation rate A and the actual
Is non-linear, the modulation rate A is linear.
Output voltage linearly follows this
Does not increase. Therefore, it is necessary to make the setting of the modulation rate A nonlinear.
Thus, the output voltage at the time of overmodulation is linearized. Sand
That is, the switching frequency in the PWM control section is sufficiently high.
In this case, the fundamental value R of the output voltage and the modulation factor A
Can be expressed by the following equation. [Equation 19] Therefore, the relationship between E * and A is calculated in advance from the relationship in the above equation.
The amplitude setting means 111 shown in FIG.
By adjusting the output voltage linearly with respect to E *
Wear. As a result, the voltage in a high voltage region, particularly close to one pulse,
Controllability can be improved. If the voltage command is further increased,
The operation of the changeover switch 32 of the control means 3 causes the overmodulation mode.
Mode to 1 pulse mode. Changeover switch 3
2 is one of the outputs of the multi-pulse shift control means 31
PM Is S PM When = 0, multiple pulse side S PM When = 1, it is switched to one pulse side. FIG. 12 shows one-pulse / multi-pulse switching
One example of the control means 313 is shown. In this example, the voltage command E
When * exceeds E1P, one pulse mode from multi-pulse mode
Pal when E * becomes smaller than EMP
Hysteresis to shift from the pulse mode to the multi-pulse mode.
A lysis is provided. As a result, careless PWM mode
Output voltage and stable output voltage with less transient fluctuation
Is to be obtained. 1 pulse generating means 2
It comprises a phase calculation means 21 and a pulse generation means 22
You. The operation of the phase calculation means 21 is exactly the same as 111.
Alternatively, the output of 111 may be used by omitting 21. FIG. 13 shows an example of the structure of the pulse generating means 22.
You. Unlike the two-level PWM, the three-level PWM has one
The output voltage is adjusted by controlling the pulse width during pulse control.
I can. Then, from the voltage command E *, the rising of the pulse
Timing phase α and falling timing phase
β is given by Ask for. These α and β are set based on the phase θ,
By creating and outputting Sp and Sn, one pulse waveform
To achieve. As described above, the dipolar modulation, the unipolar
Modulation and overmodulation are realized based on a unified voltage command,
Continuous transition control up to the maximum output of one pulse is possible.
You. In this embodiment, the output voltage ranges from zero to the maximum voltage.
Can be adjusted continuously and smoothly.
In addition, it has the effect of providing a highly accurate and stable output voltage.
You. By the way, in the first embodiment shown in FIG.
Converts the output pulse train of the multi-pulse generation means into an inverter
It is generated asynchronously with the frequency, and the output
Luth is controlled in synchronization with the inverter frequency. This
The reason is that the synchronous method is adopted in the multi-pulse region
In the prior art described above, first, control for managing the phase is performed.
Is complicated, and secondly, the output voltage command is
When it is necessary to distort from a sine wave (in FIG. 1,
The inverter frequency Fi * and the output voltage command E * are used for controlling electric vehicles.
If the output voltage command is
There is a problem that it cannot be reproduced. That is, the first question
The problem is that the synchronous method uses pulses that are an integral multiple of the inverter frequency.
For output, the phase and generated pulse for each pulse mode
Table with the relationship of
Pulse generation phase from the phase obtained from the
And output it. It is necessary to manage this phase.
Calculation amount and memory for each pulse mode are huge.
Therefore, the control becomes complicated. Also, the second problem
In the synchronous type shown in the prior art, a pulse
Data, but the output voltage is a sine wave
The output voltage is exactly as instructed
There is a problem that cannot be expressed. Therefore, in this embodiment, the multi-pulse mode is set.
Pulse generation is asynchronous with the inverter frequency.
In order to solve these problems, That is, the first
For problems, the frequency of the inverter
Pulses can be generated independently of the number
Wear. That is, in FIG.
Fsw * is set independently of the inverter frequency command Fi *
(FIG. 4, reference generation 14 is the inverter frequency
Independent.) Because of this, complex
Control can be simplified without the need for simple control procedures.
You. Also, for the second problem, if it is asynchronous,
There is no need to have data for each phase, and instantaneous voltage commands
Can output a pulse equivalent to
So even a distorted sine wave can be faithfully represented
You. Further, as described above, control relating to phase calculation and the like is simplified.
A pulse corresponding to the voltage command is output successively
Calculation can be performed, and the calculation cycle can be shortened.
Can increase your fidelity.
Wear. In addition, the switching frequency becomes
The switching frequency is independent of the inverter frequency.
Changes in numbers can be minimized, seen synchronously
Changes in sound quality before and after pulse mode switching (abnormal noise,
There is also an effect that the pleasant sound can be minimized. In the above embodiment, a three-level inverter is used.
As explained for the example, two-level inverter and three-level inverter
The same applies to the above multi-level inverter. By the way, switching at a relatively low frequency
Switching devices such as GTO thyristors
Depends on the switching frequency among the output voltage harmonics.
Fundamental wave of sideband component and inverter frequency generated
Interference with components may occur. I avoided this
In the PWM mode of the multi-pulse generator,
Modulation mode and unipolar modulation mode with inverter frequency
And the overmodulation mode and 1-pulse mode
Synchronize (FIG. 14). With such a configuration,
More stable voltage can be supplied even during overmodulation.
Become. FIG. 15 shows another embodiment of the multi-pulse shift control.
Show. FIG. 15 shows only the multi-pulse transition control means 31.
Was. This means that four types of PWM modes are designated as inverter frequency
To shift depending on both the command Fi * and the voltage command E *
It is. That is, when Fi * <F1 and E * <E1,
Polar modulation, when Fi * ≧ F1 and E1 ≦ E * <E2
Unipolar modulation, overmodulation when E2 ≦ E * <E3, E * ≧
In the case of E3, one pulse is used. As a result, for example,
Output power in a high-frequency high-speed range, such as during operation or repowering.
Even when the pressure is soft-started,
Transition condition: key modulation → unipolar modulation → overmodulation → 1 pulse
Is satisfied, and a stable voltage rise is possible. Ma
Also, since dipolar modulation control is always performed in the low frequency region,
To a specific switching element such as unipolar modulation
Current concentration can be avoided. Next, a second embodiment will be described. First
As shown in FIG.
A part where both modulation waveforms coexist between modulation and unipolar modulation
By introducing minute dipolar modulation, the output voltage and
The smoothness of the switching frequency can be increased. FIG. 17 shows an example of the output voltage command waveform.
17 is exactly the same as FIG. 3 except for (b).
Hereinafter, the partial dipolar will be described. bias
Bias B is dipolar due to the effects of superposition and positive / negative distribution.
Range that is neither modulation nor unipolar modulation (0 <B <A /
Even if it is set to 2), the power as required by the basic modulated wave
It is possible to reproduce the pressure without excess or deficiency. in this case,
The unipolar modulation is applied near the peak of the output voltage, and the
It becomes partial dipolar modulation, which is polar modulation. This and
The positive-side modulated wave ap and the negative-side modulated wave an of (Equation 22) It becomes. (Ap-an) always matches the fundamental modulation wave a,
The continuity of the instantaneous value of the output voltage fundamental wave is also maintained.
Call Utilizing the above property, the buffer rate increases as the modulation rate A increases.
If the bias B is gradually reduced, the
Continuous through partial dipolar modulation up to nipolar modulation
Can be migrated. Of course, the reverse is also possible. One of the dipolar / unipolar transition control means
An example is shown in FIG. As shown by the solid line in FIG.
If B is set, then in the region of 0 ≦ A ≦ A1, dipolar
Modulation, partial dipolar modulation in the region of A1 <A <A2,
Unipolar modulation is performed in the region of A ≧ A2. in this case,
When switching between dipolar modulation and unipolar modulation, is it an electric motor?
Since these noises do not occur, it is effective for reducing the noise of the equipment.
You. Applying FIG. 18, as shown in FIG.
The PWM mode can be managed for each area. FIG.
Only the transfer control means 31 is shown. This is five kinds of PW
The M mode is controlled by the inverter frequency command Fi * and the voltage command E *.
The transition depends on both. That is, Fi
When * <Fo and E * <Eo, dipolar modulation, Fo ≦ F
Partial dipolar transformation when i * <F1 and Eo ≦ E * <E1
Key, Unipolar when Fi * ≧ F1 and E1 ≦ E * <E2
Modulation, overmodulation when E2 ≦ E * <E3, when E * ≧ E3
One pulse is assumed. This makes it possible, for example, to start
Output voltage in the high-speed and high-frequency range
Even when starting, dipolar modulation → partial
Polar modulation → Unipolar modulation → Overmodulation → One pulse
Transfer conditions are satisfied and stable voltage startup is possible.
Become. Also when idling and re-adhesion is the same as when regenerative startup
Effects. In addition, in any operating condition
Even when noise is generated from the motor when switching the pulse mode
Has the effect of being minimized. FIG. 20 shows inverter frequency and switching.
FIG. By the way, electric car system for railway vehicles
In the inverter used for the control device, the inverter frequency
The variable range of Fi * is about 0 to 300 Hz. Output power
The inverter frequency Fcv at which the pressure becomes maximum is
The upper limit of Fcv is about 10 at 1/5 to 1/3 of the wave number variable upper limit.
It is about 0 Hz. When generating pulses asynchronously,
Harmonics generated around the switching frequency and the inverter
Avoid fluctuations in output current due to interference with the fundamental frequency
Has a switching frequency about 10 times higher than Fcv,
A switching frequency of 1 kHz or more is required. Further
In order to reduce noise (abnormal noise, etc.)
It is effective to minimize fluctuations in numbers,
Switching frequency in the multi-pulse range
Can be controlled within 1-2 Fi. Of course
If a microprocessor or the like is used,
Program some or all of the
It is also possible to realize it as a software. FIG. 21 shows the pulse width modulation means of FIG.
Up to the calculation of pulse rise and fall timing
An example of a flowchart for implementing in software
Show. The above explanations are based on the case of induction motor load as an example.
However, the same applies to other AC motors
The effect can be expected. In addition, all of the above
It was explained that the output terminals of these inverters
Connected to an AC power supply via a reactance element,
To operate as a self-excited converter that converts
Both are possible. In this case as well, as with the inverter
The effect can be expected. The above description is for a three-level inverter.
As mentioned above, the concept of the present invention is more than three levels.
Bell inverters can also be used. According to the present invention, the inverter output voltage is
Continuous and smooth adjustment from zero voltage to maximum voltage
And simplifies the pulse generation control system.
Can be applied to electric vehicles, low noise electric vehicles
Can be provided.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例を示す構成図。 【図2】出力電圧特性とPWMモードの関係を説明する
図。 【図3】多パルス領域でのPWMモード連続移行のため
の変調波の説明図。 【図4】図1の構成の詳細説明図。 【図5】ダイポーラ/ユニポーラ移行制御手段の一例を
示す図。 【図6】多パルス発生手段におけるパルス発生手段の一
例を示す図。 【図7】オン・オフパルス幅の関係を示す波形図。 【図8】オン・オフパルス幅の特性を示す図。 【図9】過変調波形の一例を示す図。 【図10】ソフトウェアによるパルスタイミング設定手
段のフローチャートを示す図。 【図11】振幅設定手段の一構成例を示す図。 【図12】多パルス/1パルス切換制御手段の一例を示
す図。 【図13】1パルス発生手段の一例を示す図。 【図14】他の実施例の一構成例を示す図。 【図15】移行制御手段の一例を示す図。 【図16】他のPWMモードを含む場合の出力電圧特性
とPWMモードの関係図。 【図17】他のPWMモードの変調波を説明する図。 【図18】他のPWMモードを実現する移行制御手段の
構成図。 【図19】移行制御手段の一例を示す図。 【図20】インバータ周波数とスイッチング周波数の関
係を説明する図。 【図21】ソフトウェアによるパルス幅変調手段のフロ
ーチャートを示す図。 【符号の説明】 1…多パルス発生手段、2…1パルス発生手段、3…移
行制御手段、4…直流架線、6…誘導電動機、7a,7
b,7c…スイッチングユニット、8…電流制御手段、
11…基本変調波発生手段、12…バイアス重畳手段、
13…正負分配手段、14…基準信号発生手段、15…
パルス発生手段、21…位相演算手段、22…パルス発
生手段、31…多パルス移行制御手段、32…切換えス
イッチ、50…直流リアクトル、51,52…クランプ
コンデンサ、61…回転周波数検出手段
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between output voltage characteristics and a PWM mode. FIG. 3 is an explanatory diagram of a modulated wave for continuous transition to a PWM mode in a multi-pulse region. FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the configuration in FIG. 1; FIG. 5 is a diagram showing an example of dipolar / unipolar transition control means. FIG. 6 is a diagram showing an example of a pulse generating means in the multi-pulse generating means. FIG. 7 is a waveform diagram showing a relationship between on / off pulse widths. FIG. 8 is a view showing characteristics of an on / off pulse width. FIG. 9 is a diagram showing an example of an overmodulation waveform. FIG. 10 is a view showing a flowchart of pulse timing setting means by software. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an amplitude setting unit. FIG. 12 is a diagram showing an example of a multi-pulse / 1-pulse switching control means. FIG. 13 is a diagram showing an example of one-pulse generation means. FIG. 14 is a diagram showing a configuration example of another embodiment. FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a transition control unit. FIG. 16 is a relationship diagram between an output voltage characteristic and a PWM mode when another PWM mode is included. FIG. 17 is a diagram for explaining another PWM mode modulated wave. FIG. 18 is a configuration diagram of a transition control unit that realizes another PWM mode. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a transition control unit. FIG. 20 is a diagram illustrating a relationship between an inverter frequency and a switching frequency. FIG. 21 is a view showing a flowchart of pulse width modulation means by software. [Description of Signs] 1 ... Multi-pulse generating means, 2 ... 1 pulse generating means, 3 ... Transition control means, 4 ... DC overhead wire, 6 ... Induction motor, 7a, 7
b, 7c: switching unit, 8: current control means,
11: basic modulated wave generating means, 12: bias superimposing means,
13: positive / negative distribution means, 14: reference signal generation means, 15 ...
Pulse generating means, 21: phase calculating means, 22: pulse generating means, 31: multi-pulse shift control means, 32: changeover switch, 50: DC reactor, 51, 52: clamp capacitor, 61: rotational frequency detecting means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 照沼 睦弘 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 鈴木 優人 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 筒井 義雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 豊田 瑛一 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式 会社 日立製作所 水戸工場内 (56)参考文献 特開 平3−159570(JP,A) 特開 平4−112680(JP,A) 特開 昭62−296786(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02M 7/48 H02P 5/41 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Mutsumi Terunuma 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Hitachi Laboratory (72) Inventor Yuto Suzuki 4026 Kuji-machi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. In the laboratory (72) Inventor Yoshio Tsutsui 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Eiichi Toyoda 1070 Momo, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd.Mito Plant (56) References JP-A-3-159570 (JP, A) JP-A-4-112680 (JP, A) JP-A-62-296786 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name ) H02M 7/48 H02P 5/41

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】複数のスイッチング素子のスイッチング制
御により直流を3レベルの電位を有する交流相電圧に変
換する電力変換器と、該変換器のスイッチング素子を制
御する制御装置を備えた電力変換装置において、 前記電力変換器の出力相電圧の基本波の半周期に複数の
パルスを有する多パルスモードから、前記電力変換器の
出力相電圧の基本波の半周期に同一極性の単一のパルス
を有し、前記電力変換器の出力相電圧の基本波が最大と
なる1パルスモードへ移行するに当り、前記電力変換器
の出力相電圧の基本波の半周期に同一極性の単一のパル
スを有し、当該単一のパルスのパルス幅を前記電力変換
器の出力相電圧の基本波が大きくなるに従い広げるよう
に制御するパルス幅制御モードを介在させることを特徴
とする電力変換装置。
(57) Claims 1. A power converter for converting a direct current to an alternating-phase voltage having a three-level potential by switching control of a plurality of switching elements, and controlling the switching elements of the converter. In the power converter including a control device, from a multi-pulse mode having a plurality of pulses in a half cycle of a fundamental wave of an output phase voltage of the power converter, to a half cycle of a fundamental wave of an output phase voltage of the power converter. It has a single pulse of the same polarity and shifts to the one-pulse mode in which the fundamental wave of the output phase voltage of the power converter is maximized. A pulse width control mode having a single pulse of the same polarity and controlling the pulse width of the single pulse so as to increase as the fundamental wave of the output phase voltage of the power converter becomes larger is provided. Power converter for.
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