JP4140244B2 - Inverter control method and power saving device using the control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ用をはじめとするインバータの制御方法と、交流電源の過剰な電圧を下げ、消費電力を小さくする機能を有する、家庭用あるいは業務用の節電装置におけるインバータの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境破壊や地球温暖化を防止するという観点から電力の有効利用および省エネルギー化が可能でかつ、供給される電圧の安定化を図り、端末器の保護が可能で、更に低コストな回路構成を実現できるインバータ制御方法が求められている。
【0003】
従来のこの種のインバータ制御方法について、図10〜図12を参照しながら説明する。
【0004】
図10に示すものは、特開平10−42559号公報に記載された昇降圧形電力調整装置で、ダイオード101aと101b、101cと101d、101eと101fからなる第1から第3の直列回路を並列接続して構成される3相ブリッジ回路のダイオード101a〜101fにはそれぞれスイッチング素子201a〜201fを逆並列に接続し、第1直列回路の接続点からリアクトル301aを介して、交流電源401の一方の端子を、第3直列回路の接続点からリアクトル301bを介して、負荷501の一方の端子を、第2直列回路の接続点には交流電源401、負荷501の各他方の端子をそれぞれ接続し、さらに、3相ブリッジ回路の+極、−極間にはコンデンサ601cを、また、交流電源401、負荷501と並列にそれぞれコンデンサ601a、601bを接続して構成される。この様な構成において図11及び図12のタイミングチャートにあるような制御方法で、交流電源に対して同位相かつ電圧振幅の任意出力、すなわち昇圧動作、降圧動作を実現している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のインバータ制御方法では、交流電源に対して同位相の出力電圧しか得られないという課題がある。
【0006】
また、入力電流の歪みが大きいので、フィルタ用のリアクトルが大きく、装置の大型化及び重量が増加するという課題がある。
【0007】
さらに、交流電源のゼロクロス付近でスイッチング素子のデューティ変化が大きい為、制御上ゼロクロス検出は高精度検出を要求され、コストが高くなるという課題がある。
【0008】
また、変圧器と組み合わせた際、すなわちインバータ制御方法を節電装置に応用した際には、交流電源を昇圧のみか降圧のみの制御しかできず、負荷側に対して安定した電源供給ができないという課題がある。
【0009】
本発明は上記課題を解決するもので、合計3本のアームすなわち6個のスイッチング素子にて、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの電圧出力を同相及び逆相の出力可能なインバータ制御方法を提供することを第1の目的とする。
【0010】
第2の目的は、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにし、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化を可能にすることができるインバータ制御方法を提供することにある。
【0011】
第3の目的は、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにし、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストのインバータ制御方法を提供することにある。
【0012】
第4の目的は、交流電源に対し正相、逆相のインバータ電圧出力が可能なインバータ制御方法を用い、交流電源の電圧低下が発生した際には昇圧し、電圧上昇が発生した際には降圧する機能を付随した節電装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のインバータ制御方法は上記目的を達成するために、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した第一アーム、第二アーム、第三アームと、前記第一アーム、第二アーム、第三アーム、コンデンサを相互に並列に接続し、交流電源と第一アームのダイオードの直列接続点との間、及び負荷と第三アームのダイオードの直列接続点との間にそれぞれ配したリアクトルを有する双方向インバータを構成し、前記第一アーム、第二アーム、第三アームはそれぞれフルブリッジコンバータ専用アーム、コンバータ/インバータ共通アーム、インバータ専用アームとして、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から、変調率の超過分をフルブリッジコンバータ専用アームの変調率とコンバータ/インバータ共通アームの変調率から減算あるいは加算した個別の変調率に変更することを特徴とするインバータ制御方法としたものである。
【0014】
本発明によれば、3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とすることができる。
【0015】
また、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成としたものである。
【0016】
本発明によれば、3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの広範囲の電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とすることができる。
【0017】
さらに、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成としたものである。
【0018】
本発明によれば、インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大することが可能とすることができる。
【0019】
また、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と逆相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成としたものである。
【0020】
本発明によれば、インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大することが可能とすることができる。
【0021】
さらに、交流電源と負荷の間に1次巻線を配した直列変圧器と、出力側が前記直列変圧器の2次巻線に接続された双方向インバータを備え、前記双方向インバータにより前記負荷に印加する電圧を制御する節電装置において、前記双方向インバータは、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した第一アーム、第二アーム、第三アームと、前記第一アーム、第二アーム、第三アーム、コンデンサを相互に並列に接続し、交流電源と第一アームのダイオードの直列接続点との間、及び負荷と第三アームのダイオードの直列接続点との間にそれぞれ配したリアクトルを有する双方向インバータを構成し、前記第一アーム、第二アーム、第三アームはそれぞれフルブリッジコンバータ専用アーム、コンバータ/インバータ共通アーム、インバータ専用アームとして、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から、変調率の超過分をフルブリッジコンバータ専用アームの変調率とコンバータ/インバータ共通アームの変調率から減算あるいは加算した個別の変調率に変更することを特徴とするインバータ制御方法を用いた節電装置としたものである。
【0022】
本発明によれば、3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とするインバータ制御方法を用いたことで、交流電源の電圧低下が発生した際には昇圧し、電圧上昇が発生した際には降圧する機能を付随した節電装置を提供することにある。
【0023】
また、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成としたものである。
【0024】
本発明によれば、節電装置において、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータからの出力電圧を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧範囲を拡大することができる。
【0025】
さらに、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成としたものである。
【0026】
本発明によれば、節電装置において双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータからの出力電圧を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧範囲を拡大することができる。
【0027】
また、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と逆相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成としたものである。
【0028】
本発明によれば、節電装置において、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータ電圧出力を可能とし、双方向インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧幅を拡大することができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明のインバータ制御方法は上記目的を達成するために、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した第一アーム、第二アーム、第三アームと、前記第一アーム、第二アーム、第三アーム、コンデンサを相互に並列に接続し、交流電源と第一アームのダイオードの直列接続点との間、及び負荷と第三アームのダイオードの直列接続点との間にそれぞれ配したリアクトルを有する双方向インバータを構成し、前記第一アーム、第二アーム、第三アームはそれぞれフルブリッジコンバータ専用アーム、コンバータ/インバータ共通アーム、インバータ専用アームとして、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバ ータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から、変調率の超過分をフルブリッジコンバータ専用アームの変調率とコンバータ/インバータ共通アームの変調率から減算あるいは加算した個別の変調率に変更することを特徴とするインバータ制御方法とすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とすることができる作用を有する。
【0030】
また、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの広範囲の電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とすることができるという作用を有する。
【0031】
さらに、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大することが可能とすることができるという作用を有する。
【0032】
また、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と逆相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大することが可能とすることができるという作用を有する。
【0033】
さらに、交流電源と負荷の間に1次巻線を配した直列変圧器と、出力側が前記直列変圧器の2次巻線に接続された双方向インバータを備え、前記双方向インバータにより前記負荷に印加する電圧を制御する節電装置において、前記双方向インバータは、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した第一アーム、第二アーム、第三アームと、前記第一アーム、第二アーム、第三アーム、コンデンサを相互に並列に接続し、交流 電源と第一アームのダイオードの直列接続点との間、及び負荷と第三アームのダイオードの直列接続点との間にそれぞれ配したリアクトルを有する双方向インバータを構成し、前記第一アーム、第二アーム、第三アームはそれぞれフルブリッジコンバータ専用アーム、コンバータ/インバータ共通アーム、インバータ専用アームとして、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から、変調率の超過分をフルブリッジコンバータ専用アームの変調率とコンバータ/インバータ共通アームの変調率から減算あるいは加算した個別の変調率に変更することを特徴とするインバータ制御方法を用いた節電装置にすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とするインバータ制御方法を用いたことで、交流電源の電圧低下が発生した際には昇圧し、電圧上昇が発生した際には降圧する機能を付随した節電装置を提供することができるという作用を有する。
【0034】
また、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータからの出力電圧を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧範囲を拡大することができるという作用を有する。
【0035】
さらに、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータからの出力電圧を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧範囲を拡大することができるという作用を有する。
【0036】
また、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と逆相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータ電圧出力を可能とし、双方向インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧幅を拡大することができるという作用を有する。
【0037】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0038】
(実施例1)
以下、本発明の第1実施例(実施例1に対応)について、図1〜図4を参照しながら説明する。
【0039】
図1に双方向インバータ1の回路図を示す。図において、ダイオード2aと逆並列にスイッチング素子3a、ダイオード2bと逆並列にスイッチング素子3bを接続し、スイッチング素子3aと逆並列接続されたダイオード2aと、スイッチング素子3bと逆並列接続されたダイオード2bとを上下直列接続して第一アームとしてフルブリッジコンバータ専用アーム4を形成する。ダイオード2cと逆並列にスイッチング素子3c、ダイオード2dと逆並列にスイッチング素子3dを接続し、スイッチング素子3cと逆並列接続されたダイオード2cと、スイッチング素子3dと逆並列接続されたダイオード2dとを上下直列接続して第二アームとしてコンバータ/インバータ共通アーム5を形成する。ダイオード2eと逆並列にスイッチング素子3e、ダイオード2fと逆並列にスイッチング素子3fを接続し、スイッチング素子3eと逆並列接続されたダイオード2eと、スイッチング素子3fと逆並列接続されたダイオード2fとを上下直列接続して第三アームとしてフルブリッジインバータ専用アーム6を形成する。さらにダイオード2a、2bの接続点からリアクトル7a、ダイオード2c、2dの接続点からリアクトル7b、リアクトル7c、ダイオード2e、2fの接続点からリアクトル7dにそれぞれ接続している。さらにリアクトル7a、7bは交流電源に接続し、リアクトル7c、7dは負荷8に接続する。また、コンデンサ9aはリアクトル7a、7bの交流電源側に、コンデンサ9bはリアクトル7c、7dの負荷8側に接続し、コンデンサ9cはダイオード2aのカソード側とダイオード2bのアノード側にそれぞれ接続して構成する。
【0040】
図1の回路において、各アームが個別の変調率で動作した場合について説明する。
【0041】
前記の条件において、フルブリッジコンバータ専用アーム4のスイッチング素子3aのデューティをD1、フルブリッジコンバータ専用アーム4のスイッチング素子3bのデューティを1−D1、コンバータ/インバータ共通アーム5のスイッチング素子3cのデューティをD2、及びコンバータ/インバータ共通アーム5のスイッチング素子3dのデューティを1−D2、フルブリッジインバータ専用アーム6のスイッチング素子3eのデューティをD3、フルブリッジインバータ専用アーム6のスイッチング素子3fのデューティを1−D3、リアクトル7a、7bの合成リアクタンスをL1、リアクトル7c、7dの合成リアクタンスをL2とすると、交流電源電圧Vinは式1のように、負荷8側の電圧Voutは式2のように計算することができる。ただし、デッドタイムは無視している。
【0042】
【式1】
【0043】
【式2】
【0044】
なお、Vdcはコンデンサ9cの両端電圧のDCリンク電圧で、i1はリアクトル7a、7bに流れる電流、i2はリアクトル7c、7dに流れる電流である。ここで、個別の変調率で制御する変調率制御手段の制御フローについて、スイッチングパターンを交流電源Vinと双方向インバータ1の出力電圧Voutが同位相の場合と逆位相の場合の2つに分けて説明する。
【0045】
同位相の場合のタイミングチャートを図2に示す。図2に示すように、各アームの変調率とキャリア波との比較を定義し、交流電源Vinと双方向インバータ1の出力電圧Voutのそれぞれが正の半周期、交流電源Vinが双方向インバータ1の出力電圧Voutより大きい時、モードは4パターンある。スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンAと、3aがON、3bがOFF、3cがOFF、3dがON、3eがON、3fがOFFのパターンBと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンCと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンDである。また、交流電源Vinと双方向インバータ1の出力電圧Voutのそれぞれが負の半周期の時、同様にモードは4パターンある。スイッチング素子3aがOFF、3bがON、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンEと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンFと、3aがOFF、3bがON、3cがON、3dがOFF、3eがOFF、3fがONのパターンGと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンHである。
【0046】
逆位相の場合のタイミングチャートを図3に示す。図3に示すように、交流電源Vinが正の半周期時で、かつ双方向インバータ1の出力電圧Voutが負の半周期の時、モードは4パターンある。スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンAと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがOFF、3fがONのパターンBと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンCと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンDである。また、交流電源Vinが負の半周期で、かつ双方向インバータ1の出力電圧Voutが正の半周期の時、同様にモードは4パターンある。すなわち、スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンEと、3aがOFF、3bがON、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンFと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがON、3fがOFFのパターンGと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンHである。
【0047】
同位相の場合、図1中の各部の電圧、すなわち、スイッチング素子3bの両端電圧Va、スイッチング素子3dの両端電圧Vb、スイッチング素子3fの両端電圧VcにはVa>Vb、Vc>VbあるいはVa<Vb、Vc<Vbの2つの組合せがある。
【0048】
Va>Vb、Vc>Vbの場合、交流電源電圧が正の期間にスイッチング素子3a、3dがONの期間にスイッチング素子3eをONにすることにより、双方向インバータ1の出力電圧は正の電圧すなわちVc>Vbを印加することができる。従ってスイッチング素子3a、3dがONの期間の間にスイッチング素子3eをONさせることで交流電源の正の期間と同位相の双方向インバータ1の出力、すなわちVa>Vbの時にVc>Vbの双方向インバータ1の出力が可能となる。Va<Vb、Vc<Vbの場合は、スイッチング素子3b、3cがONの期間にスイッチング素子3fをONすることで交流電源の負の期間と同位相の双方向インバータ1の出力、すなわちVa<Vbの時にVc<Vbの双方向インバータ1の出力が可能となる。
【0049】
図4に示すように、スイッチング素子3a〜3fのスイッチングパターンを各T1〜T6し、キャリア周期をT、パターンA〜Dまでの各時間をTa〜Tdとした場合、同位相時の各モードにおける回路方程式は式3となる。
【0050】
【式3】
【0051】
式3の各式の両辺に各TaからTd倍し、総和を計算、整理すると式1となる。
【0052】
次に逆位相の場合、図1中の各部の電圧Va、Vb、VcにはVa>Vb、Vc<VbあるいはVa<Vb、Vc>Vbの2つの組合せがある。
【0053】
Va>Vb、Vc<Vbの場合、スイッチング素子3b、3cがONの期間にスイッチング素子3fをONにすることにより、交流電源の正の期間に双方向インバータ1の出力電圧は負の電圧すなわちVc<Vbを印加することができる。従ってスイッチング素子3b、3cがONの期間の間にスイッチング素子3fをONさせることで、交流電源に対して逆位相の双方向インバータ1の出力、すなわちVa>Vbの時にVc<Vbの双方向インバータ1の出力が可能となる。Va<Vb、Vc>Vbの場合は、スイッチング素子3a、3dがONの期間にスイッチング素子3eをONすることで、交流電源に対して逆位相の双方向インバータ1の出力、すなわちVa<Vbの時にVc>Vbの双方向インバータ1の出力が可能となる。逆位相時も同位相時と同様に式1を導くことができる。
【0054】
以上のように同位相、逆位相共にスイッチング素子3a〜3fをON/OFF比で制御することにより双方向インバータ1の出力電圧制御が可能となる。
【0055】
スイッチング素子3a〜3fのデューティD1、D2の決定方法については、式1、式2からデューティD1、D2により双方向インバータ1の入出力電圧は決定することができるため、デューティD1、D3の計算を行うと、式4のようになる。
【0056】
【式4】
【0057】
このようにキャリア信号との比較により、デューティD1〜D3を決定し、スイッチング素子3a〜3fを制御することとなる。
【0058】
以上のように本実施例によれば、交流電源に対してインバータは同位相、逆位相共に出力することができる。
【0059】
なお、本実施例においては、各アームの変調率とキャリア波の比較から各スイッチング素子のデューティを出力する際に正論理としたが、負論理であっても効果に差異はない。
【0060】
(実施例2)
以下、本発明の第2実施例(実施例2〜4に対応)について、図5及び図6を参照しながら説明する。
【0061】
なお、第1実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0062】
図1の回路において、スイッチング素子3aとスイッチング素子3d、スイッチング素子3bとスイッチング素子3cの各組合せが互いに符号を反転させた変調率でONしている状態において、双方向インバータ1の出力電圧目標値が双方向インバータ1の出力電圧限界を超えた場合について説明する。
【0063】
上記のスイッチング素子3aとスイッチング素子3dの組合せが変調率m_c、スイッチング素子3bとスイッチング素子3cの組合せが変調率−m_cすなわちスイッチング素子3a、3dの組み合わせの符号を反転した変調率で、かつ異なるタイミングでONしている状態の場合、交流電源電圧Vinは式5のように、負荷8側の電圧Voutは式6のように計算することができる。
【0064】
【式5】
【0065】
【式6】
【0066】
ここで、個別の変調率で制御する変調率制御手段の制御フローについて、スイッチングパターンを交流電源Vinと双方向インバータ1の出力電圧Voutが同位相の場合と逆位相の場合の2つに分けて説明する。
【0067】
同位相の場合のタイミングチャートを図5に示す。図5に示すように、交流電源Vinと双方向インバータ1の出力電圧Voutのそれぞれが正の半周期の時で、かつVout<Vinの時、モードは次の4パターンある。すなわち、スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンAと、3aがON、3bがOFF、3cがOFF、3dがON、3eがON、3fがOFFのパターンBと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンCと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンDである。また、交流電源Vinと双方向インバータ1の出力電圧Voutのそれぞれが負の半周期の時、同様にモードは4パターンある。スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンEと、3aがOFF、3bがON、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンFと、3aがOFF、3bがON、3cがON、3dがOFF、3eがOFF、3fがONのパターンGと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンHである。
【0068】
逆位相の場合のタイミングチャートを図6に示す。図6に示すように、交流電源Vinが正の半周期時で、かつ双方向インバータ1の出力電圧Voutが負の半周期の時、モードは4パターンある。スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンAと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがOFF、3fがONのパターンBと、3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンCと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンDである。また、交流電源Vinが負の半周期で、かつ双方向インバータ1の出力電圧Voutが正の半周期の時、同様にモードは4パターンある。スイッチング素子3aがON、3bがOFF、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンEと、3aがOFF、3bがON、3cがON、3dがOFF、3eがON、3fがOFFのパターンFと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがON、3fがOFFのパターンGと、3aがOFF、3bがON、3cがOFF、3dがON、3eがOFF、3fがONのパターンHである。
【0069】
同位相の時に、双方向インバータ1の出力電圧目標値が出力限界値を超えている場合、すなわちフルブリッジインバータ専用アーム6の変調率が1あるいは−1を超えている場合は、変調率の超過分△mをフルブリッジコンバータ専用アーム4の変調率m_cnvとコンバータ/インバータ共通アーム5の変調率m_comから減算あるいは加算する。この減算あるいは加算した変調率からスイッチング素子3a〜3fを制御することにより、フルブリッジコンバータの入力電圧Vcnv、フルブリッジインバータの出力電圧Vinvは目標とする電圧にすることができる。また逆位相の時に、双方向インバータ1の出力電圧目標値が出力限界値を超えている場合、すなわちフルブリッジインバータ専用アーム6の変調率が1あるいは−1を超えている場合は、変調率の超過分△mをフルブリッジコンバータ専用アーム4の変調率m_cnvとコンバータ/インバータ共通アーム5の変調率m_comから減算あるいは加算する。この減算あるいは加算した変調率からスイッチング素子3a〜3fを制御することにより、Vcnv、Vinvは目標とする電圧にすることができる。
【0070】
以上のように本実施例によれば、同位相、逆位相共にインバータ出力電圧目標値が出力限界値を超えた場合に変調率を加算、減算することによりインバータ出力電圧は目標とする電圧を出力することができる。
【0071】
(実施例3)
以下、本発明の第3実施例(実施例5〜8に対応)について、図7〜図9を参照しながら説明する。
【0072】
なお、第1及び第2実施例と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0073】
図7に示すように節電装置10は、図1に示す双方向インバータ1の一方を直列変圧器11の2次側巻線に、もう一方を交流電源に接続している。図において商用負荷12に供給される負荷電源電圧Vrは、交流電源電圧Vin、直列変圧器11の変圧比を10:1、双方向インバータ1の出力電圧をVinvとすると、式7で示すことができる。
【0074】
【式7】
【0075】
図8では、交流電源電圧214Vrms、出力設定電圧190Vrms、直列変圧器11の変圧比は約10:1、また直流電圧Vdcは380V、負荷条件は抵抗負荷5Ωにて個別の変調率で制御した一例である。双方向インバータ1の出力電圧ピーク値は直流電圧Vdcの380Vまで可能となっており、すなわち商用負荷12に供給する負荷電源電圧Vrは約190Vrmsの目標電圧となっている。
【0076】
図9では、交流電源電圧182Vrms、出力設定電圧190Vrms、直列変圧器11の変圧比は約10:1、また直流電圧Vdcは380V、負荷条件は抵抗負荷5Ωにて個別の変調率で制御した一例である。双方向インバータ1の出力電圧ピーク値は直流電圧Vdcの380Vから交流電源電圧182Vrmsを減算し、ピーク値は約118Vまで可能となっており、商用負荷12に供給する負荷電源電圧Vrは約190Vrmsの目標電圧となっている。
【0077】
以上のように本実施例によれば、交流電源に対して双方向インバータは同位相、逆位相共に電圧出力が可能とすることができ、直列変圧器により交流電源の電圧制御範囲がより広範囲とすることができる。
【0078】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように本発明によれば、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した第一アーム、第二アーム、第三アームと、前記第一アーム、第二アーム、第三アーム、コンデンサを相互に並列に接続し、交流電源と第一アームのダイオードの直列接続点との間、及び負荷と第三アームのダイオードの直列接続点との間にそれぞれ配したリアクトルを有する双方向インバータを構成し、前記第一アーム、第二アーム、第三アームはそれぞれフルブリッジコンバータ専用アーム、コンバータ/インバータ共通アーム、インバータ専用アームとして、それぞれが個別の変調率で動作する構成とすることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とすることができるという効果のあるインバータ制御方法を提供できる。
【0079】
また、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの広範囲の電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とすることができるという効果のあるインバータ制御方法を提供できる。
【0080】
さらに、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大することが可能とすることができるという効果のあるインバータ制御方法を提供できる。
【0081】
また、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と逆相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大することが可能とすることができるという効果のあるインバータ制御方法を提供できる。
【0082】
さらに、節電装置において、交流電源と負荷の間に1次巻線を配した直列変圧器と、出力側が前記直列変圧器の2次巻線に接続された双方向インバータを備え、前記双方向インバータにより前記負荷に印加する電圧を制御する節電装置において、前記双方向インバータは、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した第一アーム、第二アーム、第三アームと、前記第一アーム、第二アーム、第三アーム、コンデンサを相互に並列に接続し、交流電源と第一アームのダイオードの直列接続点との間、及び負荷と第三アームのダイオードの直列接続点との間にそれぞれ配したリアクトルを有する双方向インバータを構成し、前記第一アーム、第二アーム、第三アームはそれぞれフルブリッジコンバータ専用アーム、コンバータ/インバータ共通アーム、インバータ専用アームとして、それぞれが個別の変調率で動作する構成とすることで、3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、電力損失が少なく、安価に、かつ交流電源に対して双方向インバータからの電圧出力を同位相、逆位相のインバータ電圧出力を可能とし、スイッチング素子のデューティ変化を滑らかにすることで、入力電流の歪みを抑え、フィルタ用のリアクトルの小型、軽量化と、入力電流の歪みを抑え、高精度のゼロクロス検出を必要とせず、低コストを可能とするインバータ制御方法を用いたことで、交流電源の電圧低下が発生した際には昇圧し、電圧上昇が発生した際には降圧する効果のある節電装置を提供できる。
【0083】
また、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータからの出力電圧を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧範囲を拡大することができるという効果のあるインバータ制御方法を用いた節電装置を提供できる。
【0084】
さらに、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と同相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータからの出力電圧を可能とし、インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧範囲を拡大することができるという効果のあるインバータ制御方法を用いた節電装置を提供できる。
【0085】
また、節電装置において、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アーム、及びフルブリッジコンバータ専用アームの下アームとコンバータ/インバータ共通アームの上アームが同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率で制御している状態において、双方向インバータの交流電源と逆相の出力電圧目標値がインバータ出力電圧限界を超えた場合に、フルブリッジコンバータ専用アームの上アームとコンバータ/インバータ共通アームの下アームは、同一変調率あるいは互いに符号を反転させた変調率から個別の変調率に変更する構成とすることで、双方向インバータの出力電圧目標値が双方向インバータ出力電圧限界を超えた際に3つのアームのそれぞれを個別の変調率で動作させることで、同位相、逆位相の双方向インバータ電圧出力を可能とし、双方向インバータ出力電圧範囲を拡大する、すなわち節電装置の昇降電圧幅を拡大することができるという効果のあるインバータ制御方法を用いた節電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1におけるインバータの回路図
【図2】 同インバータ出力(同位相)のタイミングチャート
【図3】 同インバータ出力(逆位相)のタイミングチャート
【図4】 同タイミングチャート拡大図
【図5】 本発明の実施例2における同位相時のタイミングチャート
【図6】 同逆位相時のタイミングチャート
【図7】 本発明の実施例3における節電装置の構成図
【図8】 節電装置の降圧制御波形例を示す図
【図9】 同節電装置の昇圧制御波形例を示す図
【図10】 従来のインバータ装置の一例を示す電気回路ブロック図
【図11】 同降圧時のタイミングチャート
【図12】 同昇圧時のタイミングチャート
【符号の説明】
1 双方向インバータ
2 ダイオード
3 スイッチング素子
4 フルブリッジコンバータ専用アーム
5 コンバータ/インバータ共通アーム
6 フルブリッジインバータ専用アーム
7 リアクトル
8 負荷
9 コンデンサ
10 節電装置
11 直列変圧器
12 商用負荷[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for controlling an inverter including a motor, and a method for controlling an inverter in a household or business power saving apparatus having a function of reducing an excessive voltage of an AC power source and reducing power consumption.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been possible to effectively use power and save energy from the viewpoint of preventing environmental destruction and global warming. In addition, it is possible to stabilize the supplied voltage, protect the terminal, and reduce the cost of the circuit configuration. There is a demand for an inverter control method that can realize the above.
[0003]
A conventional inverter control method of this type will be described with reference to FIGS.
[0004]
FIG. 10 shows a step-up / step-down power regulator described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-42559, in which first to third series circuits composed of
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional inverter control method, there is a problem that only an output voltage having the same phase as that of the AC power supply can be obtained.
[0006]
In addition, since the distortion of the input current is large, there is a problem that the reactor for the filter is large and the apparatus is increased in size and weight.
[0007]
Furthermore, since the duty change of the switching element is large in the vicinity of the zero cross of the AC power supply, the zero cross detection is required to be highly accurate for control and there is a problem that the cost increases.
[0008]
Also, when combined with a transformer, that is, when the inverter control method is applied to a power saving device, the AC power supply can only be controlled by boosting or stepping down, and stable power supply to the load side cannot be achieved. There is.
[0009]
The present invention solves the above-mentioned problems, and a total of three arms, that is, six switching elements, reduce power loss, is inexpensive, and outputs the voltage output from the bidirectional inverter to the AC power source in phase and in reverse. It is a first object to provide an inverter control method capable of outputting phases.
[0010]
The second object is to provide an inverter control method capable of smoothing a duty change of a switching element, suppressing distortion of an input current, and enabling a filter reactor to be reduced in size and weight.
[0011]
The third object is to provide a low-cost inverter control method that smoothes the duty change of the switching element, suppresses distortion of the input current, does not require highly accurate zero cross detection, and is low in cost.
[0012]
The fourth purpose is to use an inverter control method capable of outputting positive and negative phase inverter voltage to the AC power supply. When the voltage drop of the AC power supply occurs, the voltage is increased and when the voltage increase occurs. An object of the present invention is to provide a power saving device with a function of stepping down.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inverter control method of the present invention includes a first arm, a second arm, a third arm, and a first arm, a second arm, and a diode that are connected in series with a switching element and an antiparallel diode. A third arm and a capacitor are connected in parallel to each other, and reactors are arranged between the AC power supply and the series connection point of the diode of the first arm and between the load and the series connection point of the diode of the third arm. The first arm, the second arm, and the third arm are configured as a full bridge converter dedicated arm, a converter / inverter common arm, and an inverter dedicated arm, respectively.The upper arm of the full-bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full-bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation rates with the signs reversed. In the controlled state, when the output voltage target value in phase with the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm are Change from the same modulation rate or modulation rates with opposite signs to individual modulation rates by subtracting or adding the excess of the modulation rate from the modulation rate of the full bridge converter dedicated arm and the modulation rate of the converter / inverter common arm Inverter control method characterized byIt is what.
[0014]
According to the present invention, by operating each of the three arms at an individual modulation rate, the power loss is low, the cost is low, and the voltage output from the bidirectional inverter is in-phase and anti-phase with respect to the AC power supply. By enabling inverter voltage output and smoothing the duty change of the switching element, distortion of the input current is suppressed, and the filter reactor is reduced in size and weight, and distortion of the input current is suppressed, and high-precision zero-cross detection is achieved. It is not necessary, and low cost can be realized.
[0015]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in a state controlled by the rate, the modulation rate is changed from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to the individual modulation rate. Is.
[0016]
According to the present invention, by operating each of the three arms at individual modulation rates, the power loss is low, the cost is low, and the wide-range voltage output from the bidirectional inverter is in-phase and reverse with respect to the AC power supply. Enables phase inverter voltage output and smoothes the duty change of the switching element, thereby suppressing distortion of the input current, reducing the size and weight of the filter reactor, and suppressing distortion of the input current, and highly accurate zero crossing Detection is not required and low cost can be achieved.
[0017]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state controlled by the rate, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm Is a configuration in which the modulation rate is changed from the modulation rate with the same modulation rate or the signs inverted from each other to an individual modulation rate.
[0018]
According to the present invention, when the output voltage target value of the inverter exceeds the inverter output voltage limit, each of the three arms is operated at an individual modulation rate, thereby enabling in-phase and anti-phase inverter voltage output. The inverter output voltage range can be expanded.
[0019]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value of the opposite phase to the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state controlled by the rate, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the converter / inverter common arm The arm is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to each other.
[0020]
According to the present invention, when the output voltage target value of the inverter exceeds the inverter output voltage limit, each of the three arms is operated at an individual modulation rate, thereby enabling in-phase and anti-phase inverter voltage output. The inverter output voltage range can be expanded.
[0021]
further,A series transformer having a primary winding disposed between an AC power supply and a load, and a bidirectional inverter having an output side connected to the secondary winding of the series transformer are applied to the load by the bidirectional inverter. In the power-saving device for controlling the voltage, the bidirectional inverter includes a first arm, a second arm, a third arm, and a first arm, a second arm, Three arms, capacitors connected in parallel with each other, and reactors arranged between the AC power supply and the series connection point of the diode of the first arm and between the load and the series connection point of the diode of the third arm A bidirectional inverter is constructed, and the first arm, the second arm, and the third arm are the full-bridge converter dedicated arm, the converter / inverter common arm, As a converter dedicated arm,The upper arm of the full-bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full-bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation rates with the signs reversed. In the controlled state, when the output voltage target value in phase with the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm are From the same modulation rate or modulation rates with opposite signs, Subtract or add the excess of the modulation rate from the modulation rate of the full bridge converter arm and the modulation rate of the converter / inverter common armThe power saving device uses an inverter control method characterized by changing to an individual modulation rate.
[0022]
According to the present invention, by operating each of the three arms at an individual modulation rate, the power loss is low, the cost is low, and the voltage output from the bidirectional inverter is in-phase and anti-phase with respect to the AC power supply. By enabling inverter voltage output and smoothing the duty change of the switching element, distortion of the input current is suppressed, and the filter reactor is reduced in size and weight, and distortion of the input current is suppressed, and high-precision zero-cross detection is achieved. By using an inverter control method that does not require low cost, a power-saving device with a function of boosting when the voltage drop of the AC power supply occurs and stepping down when the voltage rise occurs It is to provide.
[0023]
In the power saving device, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state where the control is performed with the inverted modulation rate, the modulation rate is changed from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to each other. It is set as the structure which carries out.
[0024]
According to the present invention, in the power saving device, when the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the limit of the bidirectional inverter output voltage, each of the three arms is operated at the individual modulation rate, so The output voltage from the phase bidirectional inverter is made possible, and the inverter output voltage range can be expanded, that is, the step-up voltage range of the power saving device can be expanded.
[0025]
Further, in the power saving device, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter dedicated arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit when the inverter is controlled at the inverted modulation rate, the upper arm of the full-bridge converter arm and the converter / inverter are common The lower arm of the arm is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to each other.
[0026]
According to the present invention, when the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the limit of the bidirectional inverter output voltage in the power saving device, each of the three arms is operated at the individual modulation rate. The output voltage from the bidirectional inverter can be increased, and the inverter output voltage range can be expanded, that is, the step-up voltage range of the power saving device can be expanded.
[0027]
In the power saving device, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value in the opposite phase to the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit when the inverter is controlled with the inverted modulation rate, the upper arm of the full bridge converter arm and the converter / inverter The lower arm of the common arm is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to each other.
[0028]
According to the present invention, in the power saving device, when the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the limit of the bidirectional inverter output voltage, each of the three arms is operated at the individual modulation rate, so The bidirectional inverter voltage output of the phase can be realized, and the bidirectional inverter output voltage range can be expanded, that is, the step-up voltage width of the power saving device can be expanded.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to achieve the above object, the inverter control method of the present invention includes a first arm, a second arm, a third arm, and a first arm, a second arm, and a diode that are connected in series with a switching element and an antiparallel diode. A third arm and a capacitor are connected in parallel to each other, and reactors are arranged between the AC power supply and the series connection point of the diode of the first arm and between the load and the series connection point of the diode of the third arm. The first arm, the second arm, and the third arm are configured as a full bridge converter dedicated arm, a converter / inverter common arm, and an inverter dedicated arm, respectively.Full-bridge converter upper arm, converter / inverter common arm lower arm, and full-bridge converter Output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bi-directional inverter when the lower arm of the inverter dedicated arm and the upper arm of the converter / inverter common arm are controlled at the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed. When the inverter output voltage limit is exceeded, the upper arm of the full-bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm will detect the excess of the modulation rate based on the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed. Inverter control method characterized by changing to individual modulation rate subtracted or added from modulation rate of full bridge converter dedicated arm and modulation rate of converter / inverter common armBy doing so, the distortion of the input current can be suppressed, the filter reactor can be made smaller and lighter, and the distortion of the input current can be suppressed. Have
[0030]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in a state controlled by the rate, the modulation rate is changed from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to the individual modulation rate. By operating each of the three arms at individual modulation rates, the power loss is low, the cost is low, and a wide-range voltage output from the bidirectional inverter is in-phase and anti-phase inverter with respect to the AC power supply. Enables voltage output and smoothes the duty change of the switching element. Suppressing the distortion of the flow, with a small reactor for the filter, and light weight, preventing distortion of input current, without requiring high precision of the zero-cross detection, the effect that it is possible to enable a low cost.
[0031]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state controlled by the rate, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm Is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs inverted to individual modulation rates, so that when the inverter output voltage target value exceeds the inverter output voltage limit, each of the three arms By operating at individual modulation rates, in-phase and anti-phase To allow the converter voltage output, such an action may be possible to enlarge the inverter output voltage range.
[0032]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value of the opposite phase to the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state controlled by the rate, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the converter / inverter common arm The arm is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to the individual modulation rate, so that when the output voltage target value of the inverter exceeds the inverter output voltage limit, each of the three arms By operating at different modulation rates, It possible to over-Capacitor Voltage output, an effect that may be possible to enlarge the inverter output voltage range.
[0033]
further,A series transformer having a primary winding disposed between an AC power supply and a load, and a bidirectional inverter having an output side connected to the secondary winding of the series transformer are applied to the load by the bidirectional inverter. In the power-saving device for controlling the voltage, the bidirectional inverter includes a first arm, a second arm, a third arm, and a first arm, a second arm, Three arms, capacitors connected in parallel to each other, AC A bidirectional inverter having a reactor arranged between the power source and the series connection point of the diode of the first arm and between the load and the series connection point of the diode of the third arm is configured. The second arm and the third arm are a full-bridge converter arm, a converter / inverter common arm, and an inverter arm, respectively.The upper arm of the full-bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full-bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation rates with the signs reversed. In the controlled state, when the output voltage target value in phase with the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm are From the same modulation rate or modulation rates with opposite signs, Subtract or add the excess of the modulation rate from the modulation rate of the full bridge converter arm and the modulation rate of the converter / inverter common armIt is characterized by changing to individual modulation rateRuReduced input current distortion, reduced filter current reactor size and weight, reduced input current distortion, and does not require high-accuracy zero-cross detection. By using the inverter control method that enables the power supply, it is possible to provide a power saving device with a function of increasing the voltage when the voltage drop of the AC power supply occurs and decreasing the voltage when the voltage increase occurs. Has an effect.
[0034]
In the power saving device, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state where the control is performed with the inverted modulation rate, the modulation rate is changed from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to each other. With this configuration, when the output voltage target value of the bi-directional inverter exceeds the bi-directional inverter output voltage limit, each of the three arms is operated at an individual modulation rate, so that both in-phase and anti-phase are operated. Enables output voltage from the inverter, and expands the inverter output voltage range. An effect that it is possible to enlarge the elevator voltage range of the power saving device.
[0035]
Further, in the power saving device, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter dedicated arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit when the inverter is controlled at the inverted modulation rate, the upper arm of the full-bridge converter arm and the converter / inverter are common The lower arm of the arm is configured to change to the individual modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed, so that the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeded the bidirectional inverter output voltage limit Each of the three arms is operated at a separate modulation rate. In Rukoto, has the effect of a possible output voltage from the same phase, reverse phase bi-directional inverter, expanding the inverter output voltage range, that is, to expand the lifting voltage range of the power saving device.
[0036]
In the power saving device, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value in the opposite phase to the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit when the inverter is controlled with the inverted modulation rate, the upper arm of the full bridge converter arm and the converter / inverter The lower arm of the common arm is configured to change to the individual modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed, so that the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the limit of the bidirectional inverter output voltage. Each of the three arms is operated at a separate modulation rate. It is, has an effect of the same phase, and enables bidirectional inverter voltage output of the inverse phase, expanding the bidirectional inverter output voltage range, that is, to increase the lifting voltage width of the power-saving device.
[0037]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0038]
Example 1
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (corresponding to the first embodiment) will be described with reference to FIGS.
[0039]
FIG. 1 shows a circuit diagram of the
[0040]
In the circuit of FIG. 1, the case where each arm operates at an individual modulation rate will be described.
[0041]
Under the above conditions, the duty of the
[0042]
[Formula 1]
[0043]
[Formula 2]
[0044]
Vdc is a DC link voltage of the voltage across the
[0045]
A timing chart in the case of the same phase is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the comparison between the modulation factor of each arm and the carrier wave is defined, and each of the AC power supply Vin and the output voltage Vout of the
[0046]
A timing chart in the case of an antiphase is shown in FIG. As shown in FIG. 3, when the AC power source Vin is in a positive half cycle and the output voltage Vout of the
[0047]
In the case of the same phase, the voltages of the respective parts in FIG. 1, that is, the voltage Va across the switching
[0048]
When Va> Vb and Vc> Vb, the
[0049]
As shown in FIG. 4, when the switching patterns of the
[0050]
[Formula 3]
[0051]
[0052]
Next, in the case of reverse phase, there are two combinations of voltages Va, Vb, and Vc in FIG. 1 such that Va> Vb and Vc <Vb or Va <Vb and Vc> Vb.
[0053]
When Va> Vb and Vc <Vb, the
[0054]
As described above, the output voltage of the
[0055]
Regarding the determination method of the duty D1, D2 of the
[0056]
[Formula 4]
[0057]
Thus, by comparing with the carrier signal, the duties D1 to D3 are determined, and the
[0058]
As described above, according to this embodiment, the inverter can output both in-phase and anti-phase to the AC power supply.
[0059]
In the present embodiment, the positive logic is used when outputting the duty of each switching element from the comparison of the modulation factor of each arm and the carrier wave, but there is no difference in the effect even if the negative logic is used.
[0060]
(Example 2)
Hereinafter, a second embodiment (corresponding to the second to fourth embodiments) of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0061]
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0062]
In the circuit of FIG. 1, the output voltage target value of the
[0063]
The combination of the
[0064]
[Formula 5]
[0065]
[Formula 6]
[0066]
Here, regarding the control flow of the modulation rate control means that controls with individual modulation rates, the switching pattern is divided into two cases, when the AC power supply Vin and the output voltage Vout of the
[0067]
A timing chart in the case of the same phase is shown in FIG. As shown in FIG. 5, when each of the AC power source Vin and the output voltage Vout of the
[0068]
A timing chart in the case of an antiphase is shown in FIG. As shown in FIG. 6, when the AC power supply Vin is in the positive half cycle and the output voltage Vout of the
[0069]
When the output voltage target value of the
[0070]
As described above, according to this embodiment, when the inverter output voltage target value exceeds the output limit value for both in-phase and anti-phase, the inverter output voltage outputs the target voltage by adding and subtracting the modulation factor. can do.
[0071]
(Example 3)
Hereinafter, a third embodiment (corresponding to the fifth to eighth embodiments) of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0072]
In addition, the same number is attached | subjected to the same part as 1st and 2nd Example, and the detailed description is abbreviate | omitted.
[0073]
As shown in FIG. 7, the
[0074]
[Formula 7]
[0075]
In FIG. 8, an example in which the AC power supply voltage is 214 Vrms, the output setting voltage is 190 Vrms, the transformation ratio of the series transformer 11 is about 10: 1, the DC voltage Vdc is 380 V, and the load conditions are controlled by individual modulation rates with a resistance load of 5Ω. It is. The output voltage peak value of the
[0076]
In FIG. 9, an example in which the AC power supply voltage is 182 Vrms, the output set voltage is 190 Vrms, the transformation ratio of the series transformer 11 is about 10: 1, the DC voltage Vdc is 380 V, and the load condition is controlled by individual modulation rates with a resistance load of 5Ω. It is. The output voltage peak value of the
[0077]
As described above, according to this embodiment, the bidirectional inverter can output voltage in both the same phase and the opposite phase with respect to the AC power supply, and the voltage control range of the AC power supply can be broadened by the series transformer. can do.
[0078]
【The invention's effect】
As is clear from the above embodiments, according to the present invention, the first arm, the second arm, the third arm, and the first arm, the second arm, and the first arm, which are connected in series with the diode in reverse parallel to the switching element, A third arm and a capacitor are connected in parallel to each other, and reactors are arranged between the AC power supply and the series connection point of the diode of the first arm and between the load and the series connection point of the diode of the third arm. A bidirectional inverter having the first arm, the second arm, and the third arm as a full-bridge converter dedicated arm, a converter / inverter common arm, and an inverter dedicated arm, each operating at an individual modulation rate, and By doing so, the power output from the bidirectional inverter is reduced in phase and in phase with respect to the AC power source with low power loss and low cost. Enables the output of a barter voltage and smoothes the duty change of the switching element to suppress distortion of the input current, reducing the size and weight of the reactor for the filter, and suppressing the distortion of the input current to achieve highly accurate zero cross detection. It is possible to provide an inverter control method that is not required and that can achieve low cost.
[0079]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in a state controlled by the rate, the modulation rate is changed from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to the individual modulation rate. By operating each of the three arms at individual modulation rates, the power loss is low, the cost is low, and a wide-range voltage output from the bidirectional inverter is in-phase and anti-phase inverter with respect to the AC power supply. Enables voltage output and smoothes the duty change of the switching element. Inverter control method that has the effect of reducing current distortion, reducing the size and weight of the filter reactor, reducing distortion of the input current, and eliminating the need for highly accurate zero-cross detection and enabling low cost. Can provide.
[0080]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state controlled by the rate, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm Is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs inverted to individual modulation rates, so that when the inverter output voltage target value exceeds the inverter output voltage limit, each of the three arms By operating at individual modulation rates, in-phase and anti-phase To allow the converter voltage output, can provide an inverter control method is effective in that it can be possible to enlarge the inverter output voltage range.
[0081]
In addition, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or modulation with the signs reversed. When the output voltage target value of the opposite phase to the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state controlled by the rate, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the converter / inverter common arm The arm is configured to change the modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to the individual modulation rate, so that when the output voltage target value of the inverter exceeds the inverter output voltage limit, each of the three arms By operating at different modulation rates, It possible to over-Capacitor Voltage output, can provide an inverter control method is effective in that it can be possible to enlarge the inverter output voltage range.
[0082]
The power saving device further includes a series transformer in which a primary winding is arranged between an AC power supply and a load, and a bidirectional inverter having an output side connected to the secondary winding of the series transformer, the bidirectional inverter In the power-saving device that controls the voltage applied to the load by the first and second arms, the bidirectional inverter includes a first arm, a second arm, a third arm, and a first arm that are connected in series with a diode in antiparallel with a switching element. , Second arm, third arm, capacitor connected in parallel to each other, between the AC power source and the series connection point of the diode of the first arm, and between the load and the series connection point of the diode of the third arm A bidirectional inverter having a reactor arranged in each case is constructed, and the first arm, the second arm, and the third arm are a full bridge converter dedicated arm and a converter, respectively. The inverter common arm and inverter dedicated arm are configured to operate at individual modulation rates, so that each of the three arms operates at individual modulation rates, resulting in low power loss, low cost, and AC The voltage output from the bidirectional inverter to the power supply can be output in the same or opposite phase, and the duty change of the switching element is made smooth, so that distortion of the input current is suppressed and the filter reactor is compact. By using an inverter control method that reduces weight, suppresses distortion of the input current, does not require high-precision zero-cross detection, and enables low cost, it boosts the voltage when the AC power supply voltage drops. When the voltage rises, it is possible to provide a power saving device that has an effect of reducing the voltage.
[0083]
In the power saving device, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit in the state where the control is performed with the inverted modulation rate, the modulation rate is changed from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed to each other. With this configuration, when the output voltage target value of the bi-directional inverter exceeds the bi-directional inverter output voltage limit, each of the three arms is operated at an individual modulation rate, so that both in-phase and anti-phase are operated. Enables output voltage from the inverter, and expands the inverter output voltage range. Possible to provide a power saving device using the inverter control method is effective in that it is possible to enlarge the elevator voltage range of the power saving device.
[0084]
Further, in the power saving device, the upper arm of the full bridge converter dedicated arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter dedicated arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value in the same phase as the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit when the inverter is controlled at the inverted modulation rate, the upper arm of the full-bridge converter arm and the converter / inverter are common The lower arm of the arm is configured to change to the individual modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed, so that the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeded the bidirectional inverter output voltage limit Each of the three arms is operated at a separate modulation rate. Therefore, an inverter control method that has the effect of enabling the output voltage from the in-phase and anti-phase bidirectional inverters to expand the inverter output voltage range, that is, to expand the step-up voltage range of the power saving device. The power saving device used can be provided.
[0085]
In the power saving device, the upper arm of the full bridge converter arm and the lower arm of the converter / inverter common arm, and the lower arm of the full bridge converter arm and the upper arm of the converter / inverter common arm have the same modulation rate or the same sign. When the output voltage target value in the opposite phase to the AC power supply of the bidirectional inverter exceeds the inverter output voltage limit when the inverter is controlled with the inverted modulation rate, the upper arm of the full bridge converter arm and the converter / inverter The lower arm of the common arm is configured to change to the individual modulation rate from the same modulation rate or the modulation rate with the signs reversed, so that the output voltage target value of the bidirectional inverter exceeds the limit of the bidirectional inverter output voltage. Each of the three arms is operated at a separate modulation rate. Therefore, it is possible to output bidirectional inverter voltages in the same phase and in opposite phases, and use an inverter control method that has the effect of expanding the bidirectional inverter output voltage range, that is, expanding the step-up voltage range of the power saving device. It is possible to provide a power saving device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an inverter according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 Timing chart of same inverter output (same phase)
FIG. 3 is a timing chart of the same inverter output (reverse phase)
FIG. 4 is an enlarged view of the same timing chart
FIG. 5 is a timing chart at the same phase in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a timing chart at the opposite phase.
FIG. 7 is a configuration diagram of a power saving device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a step-down control waveform example of the power saving device
FIG. 9 is a diagram showing an example of a boost control waveform of the power saving device
FIG. 10 is an electric circuit block diagram showing an example of a conventional inverter device.
FIG. 11 is a timing chart at the same step-down time.
FIG. 12 is a timing chart at the same boosting time.
[Explanation of symbols]
1 Bidirectional inverter
2 Diode
3 Switching elements
4 Full-bridge converter arm
5 Converter / inverter common arm
6 Full-bridge inverter arm
7 Reactor
8 Load
9 Capacitor
10 Power saving device
11 Series transformer
12 Commercial load
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