JP3570476B2

JP3570476B2 - Power converter

Info

Publication number: JP3570476B2
Application number: JP01252098A
Authority: JP
Inventors: 英俊海田
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JPH11215806A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ等に用いられる電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力変換装置としては、図１０に示す構成のものがある。この電力変換装置は、制御演算手段１０１、スイッチングパルス発生手段１０２、電力変換手段１０６で構成されており、制御演算手段１０１が制御演算結果をスイッチングパルス発生手段１０２に入力すると、電力変換手段１０６の制御に使用するスイッチングパルス信号が生成される。生成されたスイッチングパルス信号が、電力変換手段１０６に供給されることで、電力変換手段１０６は所定の電力変換を行う。図１１は電力変換手段１０６の具体的構成の一例である。図中のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６が駆動されることで、直流を３相交流にする電力変換を行う。なお、図中のＤ１〜Ｄ６は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６に並列接続されたダイオードである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の電力変換装置では、スイッチングパルス発生手段が生成したパルス信号を、電力変換手段を構成する各スイッチング素子に個別に伝達していた。そのため、スイッチング素子数と同数の信号線を敷設する必要がある。一方、制御演算手段やスイッチングパルス発生手段は、ノイズや熱の影響を避けるために電力変換手段と距離をおいて配置しなければならないることがある。このような電力変換装置の場合、スイッチング素子数が多いほど、信号線の本数および配線工数が増大するという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１の発明は、制御演算手段の演算結果を用いてスイッチングパルス発生手段がスイッチングパルス信号を発生し、その信号にもとづいて電力変換手段のスイッチング動作を行う電力変換装置において、スイッチングパルス発生手段のスイッチングパルス信号の出力開始時または終了時からスイッチングパルスが変化するまでのスイッチング時間を計測するスイッチング時間計測手段と、スイッチング時間計測値をシリアル信号に変換して送信する送信手段と、シリアル信号を受信しパラレル変換する受信手段と、パラレル変換されたスイッチング時間計測値にもとづきその計測値の時間経過後に所定のスイッチングパルス信号を生成する複数のタイマ手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の発明では、シリアル信号の伝送の更新周期が長くなると、電力変換手段の動作の時間分解能が粗くなるのに対して、伝送の更新周期よりも短い時間刻みの情報を伝送することで、受信時に波形の時間分解能を密にして再生するようにしたものである。そのため、伝送の更新周期よりも短い時間刻みの情報が得られるように、スイッチング時間計測手段を用意する。スイッチング時間計測手段は、伝送開始または終了からスイッチングパルス信号の論理変化までの時間を計測する。この時間計測値のデータを、送信手段でシリアル伝送する。伝送された時間計測値は受信手段に受信され、用意されている複数のタイマ手段に設定されてタイマ動作を開始する。設定時間を経過した後、各タイマ手段の出力値が変化してパルス信号が生成される。このようにして得られる各信号は、もとのスイッチングパルス信号に対応するパルスであり、もとの時間分解能が保持されることになる。
【００１０】
請求項２の発明は、スイッチングパルス信号発生のための演算をする制御演算手段と、制御演算手段の演算結果にもとづいてスイッチングパルス信号の出力開始時または終了時からスイッチングパルスの変化発生までのスイッチング時間を予測するスイッチング時間予測手段と、スイッチング時間予測値をシリアル信号に変換して送信する送信手段と、シリアル信号を受信しパラレル変換する受信手段と、パラレル変換されたスイッチング時間予測値にもとづきその予測値の時間経過後に所定のスイッチングパルス信号を生成する複数のタイマ手段と、スイッチングパルス信号に従ってスイッチング動作を行う電力変換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
この請求項２の発明では、スイッチングパルス信号が予め定められたアルゴリズムにもとづいて発生されることを利用して、制御演算手段の演算結果が得られた時点で、直ちにスイッチングパルス信号の波形を予測して、請求項１の発明におけるスイッチング時間計測値に代えたものである。それにより、スイッチングパルスの変化を観測するための時間が不要となり、請求項１の発明と同様の機能を、少ない時間遅れで実現できる。
【００１２】
請求項３の発明は、制御演算手段の演算結果を用いてスイッチングパルス発生手段がスイッチングパルス信号を発生し、その信号にもとづいて電力変換手段のスイッチング動作を行う電力変換装置において、スイッチングパルス発生手段のスイッチングパルス信号の出力開始時または終了時からスイッチングパルスが変化するまでのスイッチング時間を計測するスイッチング時間計測手段と、スイッチングパルス信号をコードに変換するエンコード手段と、コードとスイッチング時間計測値をシリアル信号に変換して送信する送信手段と、シリアル信号を受信してコードおよびスイッチング時間計測値にパラレル変換する受信手段と、コードをスイッチングパルス信号に戻すデコード手段と、コードまたはスイッチングパルス信号を記憶する記憶手段と、スイッチング時間計測値の時間を経過後に記憶手段の記憶内容を更新するタイマ手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、スイッチングパルス信号発生のための演算をする制御演算手段と、制御演算手段の演算結果にもとづいてスイッチングパルス信号の出力開始時または終了時からスイッチングパルスの変化発生までのスイッチング時間を予測するスイッチング時間予測手段と、予測されたスイッチングパルス信号をコードに変換するエンコード手段と、スイッチング時間予測値およびコードをシリアル信号に変換して送信する送信手段と、シリアル信号を受信してコードおよびスイッチング時間予測値にパラレル変換する受信手段と、コードをスイッチングパルス信号に戻すデコード手段と、コードまたはスイッチングパルス信号を記憶する記憶手段と、スイッチング時間予測値の時間を経過後に記憶手段の記憶内容を更新するタイマ手段と、記憶手段の記憶内容にもとづくスイッチングパルス信号に従ってスイッチング動作を行う電力変換手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
これら請求項３および請求項４の発明は、電力変換手段のスイッチング周期に比べて伝送の周期が充分に低い場合に、１更新周期におけるスイッチング状態の変化が限られた一部のスイッチング素子だけであり、また、請求項１，２の発明におけるスイッチング時間計測値またはスイッチング時間予測値は、状態が変化する信号についてだけが必要であることに着目したものである。つまり、スイッチングしない信号については、スイッチングパルス信号の状態またはそのコードがあれば電力変換手段を制御できるので、スイッチング時間計測値またはスイッチング時間予測値は不要である。そこで、本発明は、スイッチングのタイミング情報であるスイッチング時間計測値またはスイッチング時間予測値と、スイッチングパルス信号のコードを伝送データとして、より少ないデータ長できめ細かい電力変換手段の制御を可能にした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の基本となる電力変換装置の実施形態の構成を示すブロック図である。この電力変換装置は、制御演算手段101、スイッチングパルス発生手段102、送信手段103、受信手段105、電力変換手段106により構成されている。制御演算手段101は、スイッチングパルス信号発生のための演算をして、その演算結果をスイッチングパルス発生手段102に送る。
【００１６】
スイッチングパルス発生手段１０２は、入力された演算結果から電力変換手段１０６の動作に必要なスイッチングパルス信号を発生する。このスイッチングパルス信号は電力変換手段の構成に対応した複数の信号である。送信手段１０３はこの信号をシリアル変換してシリアル信号１０４として、受信手段１０５に送信する。受信手段１０５は、シリアル信号１０４をパラレル変換してスイッチングパルス信号を再生し、電力変換手段１０６に供給する。なお、電力変換手段１０６の構成は、図１１に示した従来例における電力変換手段１０６と同一とすることも可能である。
【００１７】
図２は図１の電力変換装置におけるスイッチングパルス信号波形の例を示す図である。図示されるように、スイッチングパルス発生手段１０１の出力に対して、シリアル信号１０４として供給されて、受信手段１０５から出力されるスイッチングパルス信号は、伝送によって遅延した波形となる。
【００１８】
図３は、本発明の基本となる他の実施形態の構成を示すブロック図である。この電力変換装置は、制御演算手段101、スイッチングパルス発生手段102、エンコード手段301、送信手段103、受信手段105、デコード手段302、電力変換手段106により構成されている。この実施形態と図１に示した実施形態との違いは、エンコード手段301およびデコード手段302を付加したことである。
【００１９】
ここで、スイッチングパルス発生手段102から出力されるスイッチングパルス信号について注目すると、信号のオン・オフの状態の組合せ数は有限であり、しかも実際に使用されるこれらの状態の組合せ数は、短絡などの状態を除外するので、スイッチングパルス信号の数よりも必ず少ないことになる。従って、図１に示した実施形態におけるスイッチングパルス信号を、シリアル変換したデータ長よりも少ないデータ長のコードで状態を表すことができる。
【００２０】
つまり、電力変換手段１０６に使用されるスイッチング素子数をＮ（自然数）とすると、スイッチング動作に現れる状態（以下、スイッチングモード）の数ｍは２^Ｎよりも少ないことになる。従って、ｍ≦２^Ｎ−１であれば、使用されるモードをＭビット（Ｍ＜Ｎ，Ｍ：自然数）のコードで表すことができる。例えば、図１１に示された従来例の電力変換手段１０６の場合、６個のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を有する３相インバータであるから、Ｎ＝６となり、各相毎に上側スイッチのみオン、下側スイッチのみオン、上下スイッチオフの３つの状態があるので、３相では、ｍ＝３^３＝２７種のモードが使用できる。これはＭ＝５ビットのコードで表現できる。
【００２１】
さらに、上下スイッチオフの３つの状態を全相オフの状態のみに限定すれば、ｍ＝２^３＋１＝９種のモードになるから、送信するシリアル信号はＭ＝４ビットでよい。そこで、この実施形態では、エンコード手段３０１を設けて、スイッチングパルス信号を最小の４ビットで構成したコードに変換してから送信手段１０３から送信し、受信手段１０５がそれを受信してパラレル変換した後、デコード手段３０２において、エンコード手段３０１とは逆のプロセスでコードをもとのスイッチングパルス信号に復元し、電力変換手段１０６へ供給する。このように、使用しないモードを除いて最小ビットのコードでスイッチングを表現すれば、シリアル信号の伝送に要する時間が短くなり、更新周期を短縮することができる。
【００２２】
図４は、請求項１の発明にかかる電力変換装置の実施形態の構成を示すブロック図である。この電力変換装置は、制御演算手段101、スイッチングパルス発生手段102、スイッチング時間計測手段401、送信手段103、受信手段105、タイマ手段402、電力変換手段106により構成されている。図１の実施形態と共通な部分は、それぞれ同一の動作をするため、個々の動作の説明は省略し、異なる部分について説明する。この実施形態で新たに設けられたスイッチング時間計測手段401は、スイッチングパルス発生手段102から出力された各々のスイッチングパルス信号の値が変化するまでの時間を、送信開始または送信完了時点を基準にして計測する。
【００２３】
得られたスイッチング時間計測値は送信手段１０３に入力されて、シリアル信号１０４として送信される。一方、受信手段１０５は受信したスイッチング時間計測値をタイマ手段４０２に設定する。このタイマ手段４０２は、複数のタイマにより構成されており、各々設定された時間が経過すると、スイッチングパルス信号を発生して、電力変換手段１０６へ送る。ここでは、タイマの設定値によって、スイッチングパルス信号の長さが決定されるため、伝送間隔よりも短い時間刻みのスイッチングパルス信号を電力変換手段１０６へ供給することが可能となる。
【００２４】
図５は、請求項２の発明にかかる電力変換装置の実施形態の構成を示すブロック図である。この電力変換装置は、制御演算手段101、スイッチング時間予測手段501、送信手段103、受信手段105、タイマ手段402、電力変換手段106により構成されている。この実施形態と図４に示した請求項１の発明の実施形態との違いは、スイッチングパルス発生手段102、スイッチング時間計測手段401の代わりに、スイッチング時間予測手段501を設けたことにある。
【００２５】
他の部分については、図４の実施形態と共通であるので説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。スイッチング時間予測手段５０１は、制御演算手段１０１の演算結果から直接、スイッチング時間の予測値を計算する。これを送信手段１０３に入力して送信する。以後は、予測値が用いられて、図４の実施形態と同様の動作を行う。この実施形態の場合も、伝送間隔よりも短い時間刻みのスイッチングパルス信号が電力変換手段１０６へ供給される。
【００２６】
図６は、請求項３の発明にかかる電力変換装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。この電力変換装置は、制御演算手段101、スイッチングパルス発生手段102、エンコード手段301、スイッチング時間計測手段401、送信手段103、受信手段105、デコード手段302、タイマ手段602、記憶手段601、電力変換手段106により構成されている。この実施形態は、図４に示した請求項１の発明の実施形態にエンコード手段301、デコード手段302、記憶手段601を増設するとともに、タイマ手段402をタイマ手段602に代えたものである。すなわち、エンコード手段301を用いてスイッチングパルス信号をコードに変換して、これらをスイッチング時間計測手段401から出力されたスイッチング時間計測値とともに送信手段103に入力して送信を行う。
【００２７】
受信手段１０５で受信されたコードは、デコード手段３０２でもとの信号に復元されてから記憶手段６０１に入力されて記憶される。一方、受信手段１０５で受信されたスイッチング時間計測値は、タイマ手段６０２に設定される。タイマ手段６０２は、設定された時間が経過すると、記憶手段６０１に対してタイムアップ信号を送る。タイムアップ信号を受け取った記憶手段６０１は、その時点でデコード手段３０２から出力されているコードを読み込んで記憶データを更新する。その結果、この実施形態では、スイッチングパルス信号をより短い間隔で電力変換手段１０６に与えることができて、伝送による遅延を最小限に抑えることが可能となる。
【００２８】
図７は、請求項３の発明にかかる電力変換装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。この第２の実施形態は、図６に示した第１の実施形態と主要な部分が共通であるので、異なる部分についてのみ説明する。すなわち、図示されるように、受信手段105の次に記憶手段701とタイマ手段602を接続するととともに、タイマ手段602の出力を記憶手段701に入力し、さらに、記憶手段701の出力をデコード手段302を介して電力変換手段106へ送るようにしたものである。それにより、受信手段105で受信されたスイッチング時間計測値が、タイマ手段602に設定される。
【００２９】
次いで、設定時間が経過すると、タイマ手段６０２からタイムアップ信号が記憶手段７０１へ送られ、その時点で受信手段１０５に受信されているコードが、記憶手段７０１に読み込まれて記憶される。こうして、スイッチング時間計測値の間隔で更新された記憶手段７０１の出力は、デコード手段３０２に送られてスイッチングパルス信号に復元され、電力変換手段１０６へ送られる。この第２の実施形態の場合も、第１の実施形態と同様に、受信手段１０５から出力されたコードを記憶手段７０１が記憶するタイミングが制御されるため、細かい時間刻みからなるスイッチングパルス信号が電力変換手段１０６に与えられる。
【００３０】
図８は、請求項４の発明にかかる電力変換装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図である。この電力変換装置は、制御演算手段101、スイッチング時間予測手段501、エンコード手段301、送信手段103、受信手段105、デコード手段302、タイマ手段602、記憶手段601、電力変換手段106により構成されている。この実施形態は、送信手段103以後の構成が請求項３の発明の第１の実施形態と共通であり、送信手段103より前の部分が一部異なる。
【００３１】
すなわち、請求項２の発明の実施形態と同様に、スイッチング時間予測手段501は、制御演算手段101の演算結果から直接、スイッチング時間の予測値を計算する。得られた予測値は、送信手段103およびエンコード手段301へ入力される。エンコード手段301は、入力されたスイッチング時間の予測値からスイッチングパルス信号を再現してそれをコードに変換してから送信手段103に入力する。送信手段103以後は、予測値が用いられて、図６に示した請求項３の発明の第１の実施形態と同様に処理される。
【００３２】
図９は、請求項４の発明にかかる電力変換装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。この第２の実施形態は、図８に示した第１の実施形態において、後段の受信手段105以降の構成を、図７に示した請求項３の発明の第２の実施形態と同一にしたものである。前段および後段の動作は、それぞれの実施形態と同一であるので説明を省略する。
【００３３】
これらの請求項４の発明にかかる電力変換装置の実施形態は、請求項２の発明と同様に、スイッチングパルス信号をより短い間隔で電力変換手段106に与えることができて、伝送による遅延を最小限に抑えることが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１の発明によれば、電力変換装置において、スイッチング時間計測手段、送信手段、受信手段、複数のタイマ手段を設けたことで、スイッチング時間を伝送周期よりも細かく制御することができる。また、制御の時間遅れが少ないので、安定性を向上させることができる。
【００３７】
請求項２の発明によれば、電力変換装置において、スイッチング時間予測手段、送信手段、受信手段、複数のタイマ手段を設けたことで、請求項１の発明の効果に加え、伝送による制御遅れを小さくすることができる。
【００３８】
請求項３の発明によれば、電力変換装置において、スイッチング時間計測手段、エンコード手段、送信手段、受信手段、デコード手段、記憶手段、タイマ手段を設けたことで、請求項１の発明の効果を得ることができる。
【００３９】
請求項４の発明によれば、電力変換装置において、スイッチング時間予測手段、エンコード手段、送信手段、受信手段、デコード手段、記憶手段、タイマ手段を設けたことで、請求項１、請求項２の発明の効果を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本となる実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の実施形態におけるスイッチングパルス信号波形の例を示す図である。
【図３】本発明の基本となる他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】請求項１の発明にかかる実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】請求項２の発明にかかる実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】請求項３の発明にかかる第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図７】請求項３の発明にかかる第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図８】請求項４の発明にかかる第１の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図９】請求項４の発明にかかる第２の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来例を示すブロック図である。
【図１１】従来例の電力変換手段を示す回路図である。
【符号の説明】
101 制御演算手段
102 スイッチングパルス発生手段
103 送信手段
104 シリアル信号
105 受信手段
106 電力変換手段
301 エンコード手段
302 デコード手段
401 スイッチング時間計測手段
402 タイマ手段
501 スイッチング時間予測手段
601 記憶手段
602 タイマ手段
701 記憶手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device used for an inverter or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional power converter, there is one having a configuration shown in FIG. This power conversion device includes a control operation unit 101, a switching pulse generation unit 102, and a power conversion unit 106. When the control operation unit 101 inputs a control operation result to the switching pulse generation unit 102, the power conversion unit 106 A switching pulse signal used for control is generated. When the generated switching pulse signal is supplied to the power conversion means 106, the power conversion means 106 performs predetermined power conversion. FIG. 11 shows an example of a specific configuration of the power conversion means 106. When the switching elements S1 to S6 in the drawing are driven, power conversion is performed to convert DC to three-phase AC. D1 to D6 in the drawing are diodes connected in parallel to the switching elements S1 to S6.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional power converter, the pulse signal generated by the switching pulse generator is individually transmitted to each switching element constituting the power converter. Therefore, it is necessary to lay the same number of signal lines as the number of switching elements. On the other hand, the control operation means and the switching pulse generation means may need to be arranged at a distance from the power conversion means in order to avoid the influence of noise and heat. In the case of such a power converter, there is a problem that the number of signal lines and the number of wiring steps increase as the number of switching elements increases.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in order to solve the above problem, according to the invention of claim 1, the switching pulse generating means generates a switching pulse signal using the operation result of the control operation means, and performs the switching operation of the power conversion means based on the signal. In the power conversion device, a switching time measurement unit that measures a switching time from a start or end of output of a switching pulse signal of a switching pulse generation unit to a time when a switching pulse changes, and converts a switching time measurement value into a serial signal. A transmitting means for transmitting, a receiving means for receiving and serial-converting the serial signal, and a plurality of timer means for generating a predetermined switching pulse signal after a lapse of the measured switching time based on the parallel-converted measured switching time. It is characterized by having.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, when the update period of the transmission of the serial signal becomes longer, the time resolution of the operation of the power conversion means becomes coarser , whereas the information is transmitted at time intervals shorter than the update period of the transmission. Thus, at the time of reception, the waveform is reproduced with a high time resolution. Therefore, a switching time measuring unit is prepared so that information at time intervals shorter than the transmission update cycle can be obtained. The switching time measuring means measures the time from the start or end of the transmission to the logical change of the switching pulse signal. The data of the time measurement value is serially transmitted by the transmission means. The transmitted time measurement value is received by the receiving means, set in a plurality of prepared timer means, and starts the timer operation. After a lapse of the set time, the output value of each timer means changes and a pulse signal is generated. Each signal thus obtained is a pulse corresponding to the original switching pulse signal, and the original time resolution is maintained.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control operation means for performing an operation for generating a switching pulse signal, and switching from the start or end of the output of the switching pulse signal to the occurrence of a change in the switching pulse based on the operation result of the control operation means. Switching time predicting means for predicting time; transmitting means for converting the switching time predicted value into a serial signal for transmission; receiving means for receiving the serial signal and performing parallel conversion; and It is characterized by comprising a plurality of timer means for generating a predetermined switching pulse signal after a lapse of the predicted value, and power conversion means for performing a switching operation according to the switching pulse signal.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, by utilizing the fact that the switching pulse signal is generated based on a predetermined algorithm, the waveform of the switching pulse signal is predicted immediately when the operation result of the control operation means is obtained. Then, the switching time measurement value in the first aspect of the present invention is replaced with the switching time measurement value. As a result, the time for observing the change of the switching pulse becomes unnecessary, and the same function as the first aspect of the present invention can be realized with a small time delay.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the power conversion device, the switching pulse generating means generates a switching pulse signal using a calculation result of the control calculation means, and performs a switching operation of the power conversion means based on the signal. Switching time measuring means for measuring the switching time from the start or end of the output of the switching pulse signal until the switching pulse changes, encoding means for converting the switching pulse signal into a code, and serializing the code and the switching time measurement value. storing and transmitting means for transmitting the converted to a signal, a receiving means for parallel conversion code and the switching time measurement value by receiving the serial signal, and decoding means for returning the code to the switching pulse signal, the code or the switching pulse signal And憶means, characterized by comprising a timer means for updating the stored contents of the storage means after the lapse of time of the switching time measurement value.
[0013]
A fourth aspect of the present invention, the control operation means for calculation for a switching pulse signal generator, the output start or termination of based on the calculation result of the control operation unit switches ranging pulse signal until a change occurs in the switching pulse Switching time prediction means for predicting the switching time, encoding means for converting the predicted switching pulse signal into a code, transmission means for converting the switching time prediction value and the code into a serial signal and transmitting the signal, and receiving the serial signal. Receiving means for performing parallel conversion to a code and a switching time prediction value, decoding means for converting a code into a switching pulse signal, storage means for storing a code or a switching pulse signal, and storage means after a lapse of the switching time prediction value. Timer means for updating stored contents , Characterized by comprising a power converting unit for performing a switching operation in accordance with the switching pulse signal based on the stored contents of the storage means.
[0014]
According to the third and fourth aspects of the present invention, when the transmission cycle is sufficiently shorter than the switching cycle of the power conversion means, only a part of the switching elements whose change in the switching state in one update cycle is limited is used. The switching time measurement value or the switching time prediction value in the first and second aspects of the present invention focuses on the fact that only the signal whose state changes is required. That is, for a signal that does not switch, the power conversion unit can be controlled if the state of the switching pulse signal or its code is present, so that a switching time measurement value or switching time prediction value is unnecessary. Therefore, the present invention has made it possible to use a switching time measurement value or switching time prediction value, which is switching timing information, and a code of a switching pulse signal as transmission data, and to control the power conversion means with a smaller data length and more finely.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an embodiment of a power conversion device that is a basis of the present invention . This power conversion device includes a control calculation unit 101, a switching pulse generation unit 102, a transmission unit 103, a reception unit 105, and a power conversion unit 106. The control operation means 101 performs an operation for generating a switching pulse signal, and sends the operation result to the switching pulse generation means 102.
[0016]
The switching pulse generator 102 generates a switching pulse signal necessary for the operation of the power converter 106 from the input operation result. This switching pulse signal is a plurality of signals corresponding to the configuration of the power conversion means. The transmitting unit 103 converts this signal into a serial signal and transmits the serial signal 104 to the receiving unit 105. The receiving unit 105 converts the serial signal 104 into a parallel signal to reproduce a switching pulse signal, and supplies the switching pulse signal to the power converting unit 106. Note that the configuration of the power conversion unit 106 can be the same as the power conversion unit 106 in the conventional example shown in FIG.
[0017]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a switching pulse signal waveform in the power converter of FIG. As shown, the switching pulse signal supplied as a serial signal 104 to the output of the switching pulse generating means 101 and output from the receiving means 105 has a waveform delayed by transmission.
[0018]
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of another embodiment which is the basis of the present invention . This power conversion device includes a control calculation unit 101, a switching pulse generation unit 102, an encoding unit 301, a transmission unit 103, a reception unit 105, a decoding unit 302, and a power conversion unit 106. The difference between this embodiment and the implementation mode shown in FIG. 1 is that the added encoding means 301 and decoding means 302.
[0019]
Here, paying attention to the switching pulse signal output from the switching pulse generating means 102, the number of combinations of ON / OFF states of the signal is finite, and the number of combinations of these states actually used is short-circuit or the like. Therefore, the number of switching pulse signals is always smaller than the number of switching pulse signals. Therefore, it is possible to represent the state of the switching pulse signal in the implementation mode shown in FIG. 1, the code of the serial converted data less data length than length.
[0020]
That is, assuming that the number of switching elements used in the power conversion means 106 is N (natural number), the number m of states appearing in the switching operation (hereinafter, switching mode) is smaller than ^2N . Therefore, if m ≦ ^2N−1 , the mode to be used can be represented by an M-bit (M <N, M: natural number) code. For example, in the case of the conventional power converter 106 shown in FIG. 11, since it is a three-phase inverter having six switching elements S1 to S6, N = 6, and only the upper switch is turned on and the lower switch is turned on for each phase. Since there are three states, only the side switch is on and the upper and lower switches are off, in three phases, m = ³³ = 27 types of modes can be used. This can be represented by a code of M = 5 bits.
[0021]
Furthermore, if the three states of the upper and lower switches are limited to the state of all-phase off, m = 2 ³ + 1 = 9 modes, so that the serial signal to be transmitted may be M = 4 bits. Therefore, in this embodiment, the encoding unit 301 is provided, the switching pulse signal is converted into a code composed of the minimum 4 bits, and then transmitted from the transmitting unit 103. The receiving unit 105 receives and converts the signal into parallel. Thereafter, in the decoding means 302, the code is restored to the original switching pulse signal by a process reverse to that of the encoding means 301 and supplied to the power conversion means 106. As described above, if switching is expressed by the code of the minimum bit excluding the mode not used, the time required for transmitting the serial signal is shortened, and the update cycle can be shortened.
[0022]
Figure 4 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a power conversion apparatus according to the invention of claim 1. This power conversion device includes a control calculation unit 101, a switching pulse generation unit 102, a switching time measurement unit 401, a transmission unit 103, a reception unit 105, a timer unit 402, and a power conversion unit 106. The common operation to the embodiment of FIG. 1 performs the same operation, so that the description of the individual operation is omitted, and the different operation will be described. The switching time measuring means 401 newly provided in this embodiment is a time until the value of each switching pulse signal output from the switching pulse generating means 102 changes, based on the transmission start or transmission completion time. measure.
[0023]
The obtained switching time measurement value is input to the transmitting means 103 and transmitted as a serial signal 104. On the other hand, the receiving unit 105 sets the received switching time measurement value in the timer unit 402. The timer means 402 is composed of a plurality of timers, and generates a switching pulse signal when the set time has elapsed, and sends it to the power conversion means 106. Here, the length of the switching pulse signal is determined by the set value of the timer, so that it is possible to supply the switching pulse signal to the power conversion means 106 at intervals of a time shorter than the transmission interval.
[0024]
Figure 5 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a power conversion apparatus according to the invention of claim 2. This power conversion device includes a control calculation unit 101, a switching time prediction unit 501, a transmission unit 103, a reception unit 105, a timer unit 402, and a power conversion unit 106. The difference between the embodiment of the invention of claim 1 shown in this embodiment and FIG. 4, the switching pulse generation unit 102, instead of switching the time measuring means 401, in the provision of the switching time predicting means 501.
[0025]
The other parts are common to the embodiment of FIG. 4 and thus the description is omitted, and only different parts will be described. The switching time predicting means 501 calculates a predicted value of the switching time directly from the calculation result of the control calculating means 101. This is input to the transmitting means 103 and transmitted. Thereafter, the same operation as in the embodiment of FIG. 4 is performed using the predicted value. Also in the case of this embodiment, the switching pulse signal is supplied to the power conversion means 106 at a time interval shorter than the transmission interval.
[0026]
Figure 6 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a power converting apparatus according to the third aspect of the present invention. This power conversion device includes a control operation unit 101, a switching pulse generation unit 102, an encoding unit 301, a switching time measurement unit 401, a transmission unit 103, a reception unit 105, a decoding unit 302, a timer unit 602, a storage unit 601, a power conversion unit 106. In this embodiment, an encoding unit 301, a decoding unit 302, and a storage unit 601 are added to the embodiment of the first aspect of the invention shown in FIG. 4, and the timer unit 402 is replaced with a timer unit 602. That is, the switching pulse signal is converted into a code using the encoding unit 301, and these are input to the transmission unit 103 together with the switching time measurement value output from the switching time measurement unit 401, and transmitted.
[0027]
The code received by the receiving unit 105 is restored to the original signal by the decoding unit 302, and is then input to the storage unit 601 and stored. On the other hand, the switching time measurement value received by the receiving means 105 is set in the timer means 602. When the set time has elapsed, the timer unit 602 sends a time-up signal to the storage unit 601. The storage unit 601 that has received the time-up signal reads the code output from the decoding unit 302 at that time and updates the stored data. As a result, in this embodiment, the switching pulse signal can be supplied to the power conversion means 106 at shorter intervals, and the delay due to transmission can be minimized.
[0028]
Figure 7 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a power conversion apparatus according to the invention of claim 3. Since the second embodiment has the same main parts as the first embodiment shown in FIG. 6, only different parts will be described. That is, as shown in the figure, the storage means 701 and the timer means 602 are connected after the receiving means 105, the output of the timer means 602 is input to the storage means 701, and the output of the storage means 701 is decoded by the decoding means 302. Is transmitted to the power conversion means 106 via the. Accordingly, the switching time measurement value received by the receiving unit 105 is set in the timer unit 602.
[0029]
Next, when the set time has elapsed, a time-up signal is sent from the timer unit 602 to the storage unit 701, and the code received by the reception unit 105 at that time is read and stored in the storage unit 701. Thus, the output of the storage unit 701 updated at intervals of the switching time measurement value is sent to the decoding unit 302, restored to a switching pulse signal, and sent to the power conversion unit 106. Also in the case of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the timing at which the code output from the receiving unit 105 is stored in the storage unit 701 is controlled, so that the switching pulse signal having a fine time interval is generated. It is provided to the power conversion means 106.
[0030]
Figure 8 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment of a power conversion device according to the invention of claim 4. This power conversion device includes a control calculation unit 101, a switching time prediction unit 501, an encoding unit 301, a transmission unit 103, a reception unit 105, a decoding unit 302, a timer unit 602, a storage unit 601, and a power conversion unit 106. . In this embodiment, the structure after the transmitting means 103 is common to the first embodiment of the third aspect of the present invention, and a part before the transmitting means 103 is partially different.
[0031]
That is, as in the embodiment of the second aspect of the present invention, the switching time predicting means 501 directly calculates the predicted value of the switching time from the calculation result of the control calculating means 101. The obtained predicted value is input to the transmitting means 103 and the encoding means 301. The encoding means 301 reproduces the switching pulse signal from the input predicted value of the switching time, converts the signal into a code, and inputs the code to the transmission means 103. After the transmitting means 103, the predicted values are used and the processing is performed in the same manner as in the first embodiment of the invention of claim 3 shown in FIG.
[0032]
Figure 9 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of a power conversion device according to the invention of claim 4. In the second embodiment, in the first embodiment shown in FIG. 8, the configuration after the receiving means 105 at the subsequent stage is the same as that of the second embodiment of the invention of claim 3 shown in FIG. Things. The operations in the first and second stages are the same as those in the respective embodiments, and thus description thereof is omitted.
[0033]
In the embodiment of the power converter according to the fourth aspect of the present invention, similarly to the second aspect of the present invention, the switching pulse signal can be given to the power converting means 106 at a shorter interval, and the delay due to the transmission can be minimized. It is possible to keep it to a minimum.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention , the switching time is controlled more finely than the transmission cycle by providing the switching time measuring unit, the transmitting unit, the receiving unit, and the plurality of timer units in the power conversion device. be able to. In addition, since the time delay of the control is small, the stability can be improved .
[0037]
According to the invention of claim 2, in the power conversion device, the switching time predicting means, transmitting means, receiving means, by providing a plurality of timer means, the effect of the invention according to claim 1, a control delay due to the transmission Can be smaller.
[0038]
According to the invention of claim 3, in the power conversion device, the switching time measuring means, encoding means, transmitting means, receiving means, decoding means, memory means, by providing the timer means, the effect of the invention of claim 1 Ru can be obtained.
[0039]
According to the invention of claim 4, in the power conversion device, the switching time predicting means, encoding means, transmitting means, receiving means, decoding means, memory means, by providing the timer means, according to claim 1, claim 2 Ru can be obtained the effect of the invention at the same time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a basic embodiment of the present invention .
FIG. 2 is a diagram showing an example of a switching pulse signal waveform in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of another embodiment serving as a basis of the present invention .
4 is a block diagram showing a structure of an embodiment according to the invention of claim 1.
5 is a block diagram showing a structure of an embodiment according to the invention of claim 2.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a first embodiment according to the third aspect of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment according to the third aspect of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the first embodiment according to the invention of claim 4 ;
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment according to the invention of claim 4 ;
FIG. 10 is a block diagram showing a conventional example.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional power conversion means.
[Explanation of symbols]
101 Control calculation means
102 Switching pulse generation means
103 Transmission means
104 serial signal
105 receiving means
106 Power conversion means
301 Encoding means
302 decoding means
401 Switching time measuring means
402 Timer Means
501 Switching time prediction means
601 storage means
602 timer means
701 storage means

Claims

A switching pulse generating unit generates a switching pulse signal using a calculation result of the control calculating unit, and the power conversion device performs a switching operation of the power conversion unit based on the signal.
A switching time measuring means for measuring a switching time from when the output of the switching pulse signal of the switching pulse generating means starts or ends to when the switching pulse changes,
Transmitting means for converting the switching time measurement value into a serial signal and transmitting the signal;
Receiving means for receiving a serial signal and performing parallel conversion;
A plurality of timer means for generating a predetermined switching pulse signal after a lapse of the measured value based on the switching time measured value converted in parallel ;
A power conversion device comprising:

Control operation means for performing an operation for generating a switching pulse signal;
Switching time prediction means for predicting a switching time from the start or end of the output of the switching pulse signal to the occurrence of a change in the switching pulse based on a calculation result of the control calculation means;
Transmitting means for converting the predicted switching time into a serial signal and transmitting the serial signal;
Receiving means for receiving a serial signal and performing parallel conversion;
A plurality of timer means for generating a predetermined switching pulse signal after a lapse of the predicted value based on the switching time predicted value converted in parallel;
Power conversion means for performing a switching operation according to a switching pulse signal ;
A power conversion device comprising:

A switching pulse generating unit generates a switching pulse signal using a calculation result of the control calculating unit, and the power conversion device performs a switching operation of the power conversion unit based on the signal.
A switching time measuring means for measuring a switching time from when the output of the switching pulse signal of the switching pulse generating means starts or ends to when the switching pulse changes,
Encoding means for converting the switching pulse signal into a code;
Transmitting means for converting the code and the switching time measurement value into a serial signal and transmitting the serial signal;
Receiving means for receiving a serial signal and converting it into a code and a switching time measurement value in parallel;
Decoding means for returning a code to a switching pulse signal;
Storage means for storing a code or a switching pulse signal;
Timer means for updating the storage content of the storage means after the time of the switching time measurement value has elapsed ,
Power conversion apparatus characterized by comprising a.

Control operation means for performing an operation for generating a switching pulse signal;
Switching time prediction means for predicting a switching time from the start or end of the output of the switching pulse signal to the occurrence of a change in the switching pulse based on a calculation result of the control calculation means;
Encoding means for converting the predicted switching pulse signal into a code;
Transmitting means for converting the switching time prediction value and the code into a serial signal and transmitting the serial signal,
Receiving means for receiving a serial signal and converting it into a code and a switching time prediction value in parallel;
Decoding means for returning a code to a switching pulse signal;
Storage means for storing a code or a switching pulse signal;
Timer means for updating the storage content of the storage means after the time of the switching time prediction value has elapsed ,
Power conversion means for performing a switching operation according to a switching pulse signal based on the storage content of the storage means,
A power conversion device comprising: